• Title, Summary, Keyword: 고체산화물 연료전지

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State of Solid oxide fuel cell (고체산화물 연료전지 기술 현황)

  • Song, Rak-Hyun
    • Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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    • pp.1-5
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    • 2002
  • 고체산화물 연료전지는 무공해 고효율의 에너지 발전 장치이다. 연료전지는 형태는 1 세대 알카리형 연료 전지부터 인산형, 고분자전해질형, 직접메탄올형, 용융탄산염형 그리고 3세대인 고체산화물형 연료전지들이 있다. 고체산화물 연료전지는 음극 및 양극 그리고 고온에서 작동되기 때문에 전해질 및 내부연결재 등이 많이 연구 개발되고 있다. 고체산화물 연료전지는 이동형으로부터 소형발전 시스템 및 대형 복합발전시스템에 걸쳐 많이 개발이 이루어지고 있다.

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기술현황분석 - 고체산화물 연료전지용 금속소재/부품의 최근 연구동향

  • Mun, Seong-Mo;Yang, Cheol-Nam;Jeong, Yong-Su
    • 기계와재료
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    • v.21 no.4
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    • pp.84-95
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    • 2010
  • 연료전지는 무공해 동력원 또는 무공해 발전설비로서 필수적으로 요구되는 미래형 친환경 장치이다. 현재 발전용 연료전지를 중심으로 빠르게 기술발전이 이루어지고 있고, 발전용 고체산화물 연료전지는 가장 유망한 분야 중 하나로 산업계의 많은 관심을 받고 있다. 고체산화물 연료전지의 상업화에 있어서 해결해야 할 가장 큰 문제는 대용량화 기술 개발 및 제조비용을 낮추는 일이며, 단가 및 대용량화 문제를 해결하기 위해서 필요한 핵심부품 중의 하나가 금속분리판 및 금속 전류집전체이다. 본 고에서는 고체산화물 연료전지용 금속소재기술 및 부품제조 기술의 연구개발 동향을 소개하고 앞으로 나아가야할 연구방향에 대해서 논의해보고자 한다.

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Mass Transfer Analysis of Metal-Supported and Anode-Supported Solid Oxide Fuel Cells (금속지지체형 고체산화물연료전지와 연료극지지체형 고체산화물연료전지의 물질전달 특성분석)

  • Park, Joon-Guen;Kim, Sun-Young;Bae, Joong-Myeon
    • Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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    • v.34 no.3
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    • pp.317-324
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    • 2010
  • Metal-supported solid oxide fuel cells (SOFCs) have been developed to commercialize SOFCs. This new type of SOFC has high mechanical strength, but its mass transfer rate may be low due to the presence of a contact layer. In this study, the mass transfer characteristics of an anode-supported SOFC and a metal-supported SOFC are studied by performing numerical simulation. Governing equations, electrochemical reactions, and ceramic physical-property models are determined simultaneously; molecular diffusion and Knudsen diffusion are considered in mass transport analysis of porous media. The experimental results are compared with simulation data to validate the results of numerical simulation. The average current density of the metal-supported SOFC is 23% lower than that of the anode-supported SOFC. However, because of the presence of the contact layer, the metal-supported SOFC has a more uniform distribution than the anode-supported SOFC.

자동차용 고체산화물 연료전지 시스템

  • 이종호;박진호
    • Journal of the KSME
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    • v.43 no.4
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    • pp.66-70
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    • 2003
  • 이 글에서는 제3세대 연료전지인 고체산화물 연료전지의 작동원리에 대해 알아보고, 자동차용 주전원/보조전원으로 활용하기 위한 연구개발 현황 및 병목기술들에 대해 살펴본다.

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분산형 발전시스템의 기술개발 동향 - 고체산화물 연료전지 발전시스템 기술개발 동향

  • Lee, Yeong-Deok;Gang, Sang-Gyu;Lee, Sang-Min;An, Guk-Yeong
    • 기계와재료
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    • v.26 no.1
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    • pp.16-26
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    • 2014
  • 고체 산화물 연료전지는 세라믹 소재의 이온전도성 막과 전극에서의 전기화학반응을 이용하여 전력을 생산하는 장치로서 발전효율이 높고, 배출물 특성이 우수하여 미래형 청정발전기술로 각광받는 기술이다. 더불어 소음이 적게 발생하므로 주로 도심지 건물에 설치되는 분산형 발전시스템으로서 장점을 가지고 있다. 본 동향분석에서는 고체산화물 연료전지 시스템의 개발동향을 살펴보고, 시스템별 사이클 구성방법에 대한 기술적인 차이점을 비교-분석하였다.

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고체산화물 연료전지 셀 소재 및 제조 기술 동향

  • Choe, Jun-Hwan;Choe, Jong-Jin;Park, Dong-Su
    • 기계와재료
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    • v.21 no.2
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    • pp.6-23
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    • 2009
  • 고체산화물 연료전지(SOFC)는 복합 발전시 70% 가까운 발전효율을 기대할 수 있고 환경 특성이 우수하며 귀금속 촉매를 사용하지 않으므로 저비용화가 가능해 최근 활발한 기술/개발 양상을 보이고 있다. SOFC의 상용화와 범용화를 가속화하기 위해서는 핵심 소재인 셀 구성요소(전해질, 전극, 연결재 등)의 특성 향상이 요구되며 특히 향후 중 저온에서 작동 가능한 SOFC 기술 개발을 위해 저온 작동형 셀 소재에 대한 연구도 활발히 진행되고 있다. 따라서 본 고에서는 SOFC용 셀 소재의 중요성을 고려하여 고체산화물 연료전지의 셀 구성 소재 및 제조기술을 중심으로 기술하였고 주요 관련 기술들도 소개하였다.

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Optimization of micro structure of solid oxide fuel cell electrode (고체산화물 연료전지 변수 조사 및 전극미세구조 최적화)

  • Jo, Dong Hyun;Chun, Jeong Hwan;Park, Ki Tae;Hwang, Ji Won;Kim, Sung Hyun
    • 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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    • pp.71.2-71.2
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    • 2010
  • 고체산화물연료전지는 청정에너지원으로써 기존의 발전방식을 대신할 차세대 에너지원으로 각광 받고 있다. 고체산화물 연료전지는 고온에서 작동하는 특성상 실험을 통하여 전극미세구조 및 구동조건을 최적화하는 것은 매우 어렵다. 본 연구는 전기화학식을 이용한 전산모사를 통해서 고체산화물 연료전지의 구동조건에 따른 성능 평가 및 전극의 미세구조 최적화 과정을 수행하였다. 전극 내 전달현상을 무시하고 오직 전기화학반응만을 고려한 전산모사는 단전지의 전극미세구조 및 구동조건에 따른 전지성능을 빠르게 예측할 수 있으며, 이를 기반으로 다양한 조건에서 얻은 전지 성능 데이터를 통해 전극미세구조를 최적화하였다. 개회로전압, 활성화분극, 저항분극, 물질수송손실을 표현하기 위하여 Nernst 식, Butler-Voler 식, 옴의 법칙, dusty-gas 모델을 각각 사용하였으며, 전극미세구조 및 구동조건의 변화는 물질확산계수 및 교환전류밀도를 통하여 그 영향이 전지성능에 반영된다. 온도, 압력, 주입 연료의 조성에 대한 성능평가가 수행되었으며, 1023K, 1 bar의 조건하에서 최적의 단전지 성능을 위한 기공도와 기공크기를 조사하였다. 더 향상된 단전지 성능 확보를 위해서 실험에서 쓰이는 기능층(functional layer)과 유사하게 넓은 반응 면적과 원활한 반응물 및 생성물의 이동을 보장하도록 기공도 및 기공크기를 그레이딩한 전극구조(graded-electrode)를 디자인하고 성능을 평가하였다. 그 결과 기존의 전지구조 대신에 그레이딩된 전극을 사용할 경우 50%이상 향상된 전지성능을 예측할 수 있었다.

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The development status and key technologies of Solid oxide fuel cell (고체산화물연료전지의 핵심기술과 개발 현황)

  • Kim, Ho-Sung;Kang, Ju Hee;Kim, Hyo Shin;Kim, Young Mi;Lee, Jong Ho;Oh, Ik Hyun
    • 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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    • pp.127.1-127.1
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    • 2010
  • 고체산화물연료전지는 고효율 및 무공해의 전기화학 에너지 변환장치로서, 최근 국내외에서 활발한 연구개발이 수행되고 있다. 특히, 고체산화물 연료전지 시스템의 조기 상용화를 위해 시스템의 작동온도를 약 $800^{\circ}C$ 이하로 낮추고 저가로 생산 할 수 있는 제조공정 개발에 대한 연구를 적극적으로 수행하고 있다. 본 연구에서는 고체산화물연료전지의 단위셀를 구성하는 연료극지지체 및 박막 전해질에 대해서 저가 양산의 테이프케스팅법 및 동시소성 공정, 그리고 연료극 지지체 전해질(anode-supported electrolyte)에 대한 공기극 페이스트 프린팅 제조공정에 대해 소개한다. 또한 고체산 화물연료전지의 제조공정 및 시간을 단축하기 위해 방전플라즈마 소결공법(SPS)에 의한 연료극 지지체 제조 공정, 단위셀의 성능 최적화를 위한 나노 스케일의 고성능 전해질 소재 분말합성 공정(crystallite size: 5~10nm, surface area : $100m^2/g$ 이상) 그리고 테이프케스팅에 의한 박막 전해질 제조 공정(thin film : $10{\mu}m$ 이하) 등 주요 단위셀 소재 및 부품의 제조공정 특성 그리고 단위셀의 전기화학적 특성(max. power density : 1.0 W/$cm^2$)에 대해 소개하며, 최종적으로 평판형 대면적 고체산화물연료전지(max. $20cm{\times}15cm$)의 단위셀 상용화 제조 기술 및 성능평가 기술에 대해서도 소개 할 예정이다.

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Fabrication and Characteristics of Anode Supported Flat Tube Solid Oxide Fuel Cell (연료극 지지체식 Flat Tube 고체산화물 연료전지 제조 및 특성)

  • 김종희;손희정;이길용;유승호;신동원;송락현;현상훈
    • Proceedings of the Materials Research Society of Korea Conference
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    • pp.76-76
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    • 2003
  • 제 3세대로 불리우는 차세대 발전시스템인 고체산화물 연료전지(Solid Oxide Fuel Cell, SOFC)는 연료전지 가운데 발전효율이 가장 높고, NOx와 SOx의 발생이 없는 무공해 청정에너지 발전 시스템으로 많은 연구가 진행되고 있다. 이중 원통형 구조는 전력밀도가 평판형 구조에 비해 다소 떨어지나 반응기체의 밀봉이 쉽고, 기계적 강도가 높으며, 열응력에 대한 저항성이 높아 스텍제작이 비교적 용이하며 장기 운전이 가능하다는 장점이 있으며, 평판형 구조의 경우는 전류의 흐름이 구성요소의 면에 수직방향으로 흐르므로 전력밀도가 높은 장점이 있으나 가스의 밀봉이 어렵고, 기계적 강도나 열응력에 대한 저항성이 높은 단점을 갖고 있다. 본 연구에서는 원통형 구조와 평판형 구조의 상호 장점을 보완하여 기존의 원통형의 구조를 최적화하여 개선한 연료극 지지체식 Flat-Tube형 고체산화물 연료전지의 제조와 특성에 대한 연구를 발표하고자 한다.

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