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고체산화물 연료전지와 고분자전해질 연료전지
1. 고체산화물 연료전지
고체산화물 연료전지에서는 열팽창 특성이 비슷한 고전도성, 내열성 및 내식성의 재료를 선택하여 박막으로 제조하는 요소기술이 핵심적인 기술이다.
고체산화물 연료전지는 설계에 따라 원통형, 일체형, 평판형 등 여러 형태가 가능하나 기본적으로 사용하는 물질은 비슷하다. 그러나 형태에 따라 Cell 제조 방법이 달라지게 되므로 Cell 및 Stack 설계기술 개발도 선행되어야 한다. 평판형 연료전지의 경우는 외국도 개발을 본격적으로 시작한지 얼마되지 않아 독창적인 연구개발로 경쟁력 있는 기술을 축적할 수 있는 분야이다.
효율이 높은 연료극 (anode)을 제조하기 위해서는 전극의 열팽창 특성 및 전기저항을 분체의 특성 및 전극형태의 함수로 조사하고, 열 Cycle시 전해질에 접촉하는 정도를 파악하여야 한다.
또한 기존의 공기극(cathode)보다 polarization에 의한 손실이 적은 대체제료 및 제조방법이 개발되어야 하며, 기존의 전해질보다 낮은 온도에서도 이온전도성이 높은 고체 산화물도 개발되어야 한다. 계면에서의 전극, 전해질, interconnect물…(생략)
(1) Tape casting 방법 등에 의한 전해질 박판 대량제조방법 개발
(2) Plasma 에 의해 전극을 제조할 때 전극의 성능, 균일성 및 경제성 조사
(3) CVD/EVD방법에 의한 전해질 및 전극의 제조방법 개발
(4) Cofiring방법 연구
(5) Interconnect의 재현성있는 제조방법 개발
2. 고분자전해질 연료전지
(1) 고전류밀도용 촉매전극 개발
(2) CO의 영향을 줄일 수 있는 전극 개발
(3) 백금 촉매량 감소를 위한 전극 가공기술
(4) 가스투과성, 다공성 및 소수성 증진 연구
(5) 고분자 전해질 재료개발
(6) 적층기술개발
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현재 0.4 mg/cm2까지 감소되어 왔으며 앞으로 0.25 mg/cm2 정도까지 감소될 전망이다.
(4) 가스투과성, 다공성 및 소수성 증진 연구
: 본 기술은 전극 제조조건에 따른 know-how가 가장 많은 분야이다. 전극제조시 촉매의 첨가 및 부착방식, 소결온도, 점착제 부가 여부, 고분자전해질 재료문제와의 연계성 등 제조조건에 따라 전극성능이 크게 좌우되므로 이에 대한 많은 연구가 필요하다.
(5) 고분자 전해질 재료개발
: 종래에는 Du pont사의 Nafion 117과 120등이 주로 사용되어 왔으나 최근 Dow chemical과 Asahi Chemical 등의 회사에서 가격이 보다 저렴하고 이온전도도 및 내구성이 더 우수한 제품을 개발하였다고 주장하고 있다. 또한 고전류밀도하에서 더욱 성능이 우수한 제품의 개발을 위하여 경쟁이 치열하여지고 있다. 이 재료에 대한 국산화와 보다 경쟁령있는 재료의 개발이 요구된다.
(6) 적층기술개발
: 전극 제조 등의 요수기술 및 기본기술과 더불어 많은 know-how를 요구하는 기술로 실제 단위 Cell을 적층할 경우에 발생하는 문제점의 해결, 각 부분품들의 최적화를 위한 설계기술 확립, 이들의 구성 및 운전특성 연구 등이 이루어져야 한다. 특히 고분자전해질 재료의 특성상 요구되는 습도유지 방법 및 물 회수시스템의 설계는 매우 중요한 기술로 알려져 있다.
고체산화물 연료전지와 고분자전해질 연료전지.hwp
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