고체산화물 연료전지에 있어 재료의 선택과 그의 활용방안에 관한 연구

Abstract

지구온난화방지를 위해 선진 각국에서는 청정에너지 개발을 위해 연구하고 있고 그 중 기술적 타당성을 고려 고체 산화물 연료전지 개발에 박차를 가하고 있다. 그와 관련하여 고체 산화물 연료전지는 연료와 산소를 전기화학적으로 반응시켜 열과 전기를 만드는 발전방식으로 열 효율이 40～60%로 매우 높으며 반응과정에서 나오는 배출열을 활용하면 최대 80% 가까이 에너지로 바꿀 수 있다. 또한 오염물질의 배출량이 현저히 감소되고 소음이 매우 적어 공해 배출이 없는 청정에너지 이다. 고체산화물의 기본 구조인 단전지는 전해질, 양극, 음극으로 구성된다. 이러한 구성요소별 재료는 각각의 이온전도도와 전자전도도를 가지고 있으며 세계 각국에서는 이러한 구성요소의 재료를 선택함에 있어 좀더 발전적이고 효율적인 재료를 연구하고 있고 저온형의 고체산화물 연료전지를 개발하기 위해 역량을 기울이고 있다. 때문에 고체산화물 연료전지의 재료 선택과 그 쓰임새에 관한 연구분야는 성능향상을 목표로 하는 소재와 공정의 개선, 저온형 연료전지용 신소재의 개발 그리고 스택 설계의 개선이나 새로운 개념의 연료전지 개발등에 새로운 장을 열고 개발에 박차를 가할 수 있는 여건을 마련할 수가 있게 된다.; In order to check the global warming, each advanced nation has been researching into development of pure energies, and now, they endeavor to develop the solid oxide fuel cells in consideration of their technological feasibility. The solid oxide fuel cells generate heat and electricity by making fuel and oxygen react to each other electro-chemically. Their thermal efficiency is as much high as 40~60%. If the heat exhausted from the reaction process should be recycled, the energy efficiency would rise as high as 80% to a maximum degree. In addition, the solid oxide fuel cells must be pure energy sources with no effect of pollution because pollutants are very small with the lowest level of noises. The end cells or the basic structure of the solid oxides consist of electrolyte, anode and cathode. The material for each component has its own ion and electron conductivities, so advanced nations are researching into more effective and efficient materials for such components, while struggling to develop a low-temperature solid oxide fuel cell. Hence, it is believed that the researches into materials for the solid oxide fuel cells and their uses would conduce to improvement of materials and processes for higher performances, development of new materials for low-temperature fuel cells, enhancement of the stack design and development of the fuel cells of new concepts.