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대형 평면 SOFC 연료전지의 BaO？CaO？Al2O3？B2O3？SiO2계 유리-세라믹에 의한 실링

전문가 제언: ○ 본문은 BaO？CaO？Al2O3？B2O3？SiO2(BCAS) 유리-세라믹스가 SOFC 대형평판 양극 지지용 실링재료로 사용되었다. BCAS 유리-세라믹스는 열처리 후 열팽창계수와 X-선 회절분석과 주사전자 현미경으로 특성을 관찰 하였다. 열팽창계수는 750℃에서 열처리시간(0, 50, 100시간)에 따라(11.4～11.2)x10-6K-1로 SOFC의 연결선 YSZ, Ni-YSZ와 적합하였다. 750℃에서 50시간 열처리 후에는 침상 바륨실리케이트, 바륨칼슘실리케이트, 핵사-셀시안 결정들이 나타났다. 유리-세라믹스는 테이프 성형으로 10x10cm의 SOFC 전지에 적용하여 본 결과 균열이나 기공이 나타나지 않았으며 양호한 접합특성을 나타내었다.

○ 연료전지는 전해질의 종류에 따라 고분자 전해질 연료전지(PEMFC), 인산형 연료전지(PAFC), 용융탄산염 연료전지(MCFC), 고체 산화물 연료전지(SOFC), 알칼리 연료전지(AFC), 직접 메탄올 연료전지(DMFC) 등으로 구분된다. SOFC는 다른 연료전지에서 사용하는 백금 등 고가의 촉매가 아닌 저가의 니켈산화물 등을 사용하며, 고온(600∼900℃)에서 동작한다. 그 중에서 700∼800℃에서 동작하는 것을 중온형이라 부른다.

○ 연료전지가 상용화되기 위해선 기존 연료전지의 한계를 극복하거나 새로운 시장을 창출할 수 있는 연료전지 기술이 개발되어야 한다. 현재 연구개발 중인 대표적인 예로 SOFC가 있는데 이는 다양한 연료전지 종류 중 가장 발전효율이 높고 크기의 제한 없이 광범위한 영역에서 활용이 가능하며, 상대적으로 단순한 구조로 다양한 연료사용이 가능하다. 이러한 장점들로 인해 이미 전 세계적으로 여러 기업들이 연구개발에 참여하고 있으나 현재까지 실증단계로 상용화가 지연되고 있다. 우리나라에서는 RIST, KEPRI 및 KAIST 등에서 발전시스템과 스택개발, 나아가서 대면적 평판적층 스택 기술개발을 서두르고 있다.

○ 고체 전해질(NiO, NiO-YSZ, YSZ 등)과 가스채널 판금과 실링재료가 전지 동작온도인 중온도(700∼800℃)에서 팽창계수가 부합되어 장시간 열 순환 안정성을 가진 값싼 대면적화 기술 및 기체 밀봉기술에 대한 상용화를 위한 연구를 기대한다.

저자: Linghong Luo, Youchen Lin, ZuZhi Huang, Yefan Wu, Liangliang Sun, Liang Cheng, Jijun Shi
자료유형: 니즈학술정보