전기화학적 임피던스 측정에 의한 고체 산화물 전해전지 분석 기술동향

전문가 제언

○ 최근 화석연료의 원유가격이 지속적으로 상승하고 기후 환경 변화가 민감해지는 상황에서 고체 산화물 수전해의 기술이 주목을 받고 있다. 고체 산화물 전해전지(SOEC)는 물을 전기 분해하거나 세라믹 전해질을 사용하여 양극에서 산소, 음극에서 수소 가스를 생산할 수 있다. 850℃까지의 고온 수전해 과정에서 고체 산화물 연료전지의 가역반응의 원리를 기초로 활용한 전지이다.

 

○ 현재 고체 산화물 전해전지(SOEC)는 높은 작동 온도와 가동하기 위한 긴 소요시간에 따른 열팽창 등과 같은 화학적 안정성과 단위 셀 층 사이의 확산, 고압 전해조를 갖추어야 하는 단점이 있다. 하지만 상온에서의 물의 전기 분해가 발생하기 위하여 높은 에너지를 필요로 하며 반응 온도가 증가함에 따라 점점 흡열반응을 한다. 2014년 독일에서는 에너지 효율이 높은 고체 산화물계 전해전지(SOEC) 개발에 저온형의 이산화탄소나 일산화탄소, 메탄가스를 전해질로서 활용하고자 하는 연구가 진행 중에 있다. 또 최근 상온까지 온도를 내려서 산소와 수소 가스를 얻기 위한 연구도 진행되고 있다.

 

○ 2012년 영남대학교에서는 리튬 이온을 포함하는 500~700℃ 중온형의 층상 Perovskite 산화질화물의 합성에 관한 임피던스 측정결과를 발표하였다. 수소 생산용 고체 산화물 전해 전지(SOEC)는 기존 평면형 고체 산화물 LaGaO3을 사용한 중간 온도형의 전해질 Perovskite보다 더욱더 저온에서 가역성이 우수하고 곡면에서도 사용가능한 이동용 와어형의 소형 연료전지 개발의 활성화가 요구되고 있다.

○ 자동차업계는 2015년에 연료전지 자동차(FC)를 대량 출시할 계획을 갖고 있다. 고효율의 수소 제조에 필요한 고체 산화물 전해 전지(SOEC) 시스템 상용화와 장기 성능 안정성을 위해 전극 개발과 정량적인 전기화학적 성능 평가가 요구되며 이를 위하여 전기화학적 임피던스 측정(EIS)을 통한 정량적인 분석이 필요하다. 향후 장애물인 고비용, 안전성 확보, 수소 충전소 부족에 따른 제도 정비와 기반의 구축도 마련해야 할 것으로 사료된다.

저자

A. Nechache, et al,

자료유형

니즈학술정보

원문언어

영어

기업산업분류

재료

연도

2014

권(호)

258()

잡지명

Journal of Power Sources

과학기술
표준분류

재료

페이지

164~181

분석자

이*용

분석물

• 전기화학적 임피던스 측정에 의한 고체 산화물 전해전지 분석 기술동향.pdf [339,547 byte]

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