고체산화물연료전지(SOFC)

소개

레포트용 간략 정리판입니다.

목차

1. 연료전지 ······················································································· 1
1-1. 연료전지의 종류 ······································································ 1

2. 고체 산화물 연료전지(Solid Oxide Fuel Cell : SOFC) ····················· 2
2-1. 고체 산화물 연료전지의 원리 ················································ 2
2-2. 고체산화물 연료전지 구성요소의 요구조건 ··································· 3
2-3. 고체산화물 연료전지 구성요소의 재료 ········································· 4
2-4. SOFC의 장점 ······································································ 4
2-5. SOFC의 문제점(실용성 확보를 하지 못한 몇 가지 장애요인들) ··········· 5

3. SOFC의 연료 ················································································· 5
3-1. SOFC에서 메탄의 직접 내부개질(direct internal reforming : DIR) 반·· 6
3-2. 탄화수소가 연료전지의 성능에 미치는 영황 ··································· 7

4. 국내 연구기관의 SOFC 연구동향 ························································ 7
4-1. 고효율 발전/수송용 SOFC 개발 ·················································· 8
4-2. 차세대 휴대전원용 초소형 고용량 미니/마이크로 SOFC 개발 ··········· 11

5. SOFC 연구개발의 개선방향 및 추진방향 ············································ 12

6. SOFC 조사에 대한 종합 ································································· 13

참고자료

본문내용

1. 연료전지
- 연료전지는 보통 화학전지와 마찬가지로 화학반응으로 발생하는 에너지를 직접 전기 에너지로 변환하는 장치이다. 연료전지의 특징은, 화학반응으로는 연료의 산화반응을 이용하는 점과, 연료와 산소를 외부에서 연속적으로 공급하고 연소 생성물을 외부로 방출하는 점이다.
모든 화학전지에서는 분리된 한 쌍의 전극에서 산화반응(음극)과 환원반응(양극)으로 분할되고, 각 전극에 부하를 연결하면 전자는 에너지가 높은 음극에서 양극으로 흐르는데 이때 일을 하게 되는데 이것이 연료전지의 원리이다.

2. 고체 산화물 연료전지(Solid Oxide Fuel Cell : SOFC)
- 고체 전해질을 사용하여 고온(650℃ ~ 1000℃)에서 동작시키는 연료전지는 그 전해질이 고체 산화물이므로 그 명칭을 고체 산화물 연료전지 (Solid Oxide Fuel Cell: SOFC)라고 한다.

SOFC는 고체산화물, 즉 세라믹을 전해질로 사용하는 연료전지로서, 연료전지의 일반적인 장점들을 모두 갖추고 있을 뿐만 아니라, 고온작동 특성으로 인해 다른 연료전지들에 비해 발전효율이 월등히 높으며 고가의 외부 개질장치(reformer) 없이도 LPG, LNG 등의 다양한 탄화수소계 연료를 직접 사용할 수 있어 기존 화석연료 인프라에서도 단독시스템 또는 기존 시스템과의 고효율 융합시스템을 구성할 수 있는 가장 현실적인 차세대 청정 발전시스템이다. 또한 SOFC는 크기나 형태, 용량에 대한 자유도가 높아 전력수요에 맞는 다양한 용량의 시스템 구성이 가능하므로 휴대용 전자기기의 초소형 전원으로부터 대형 융합 발전시스템으로까지 다양한 응용범위를 가지고 있다.
고온에서 고체 전해질을 사용한 연료전지의 시험 제작은 1937년 취리히 공과대학의 Baur와 Preis에 의해 처음으로 시도되었으며, 4반세기 이후 1962년에 이르러 Westinghouse 사의 Weissbart와 Ruka가 고체 전해질로는 안정화 지르코니아를 사용한 연료전지가 상당한 발전 가능성이 있다는 것을 발표하였고, 이 발표가 계기가 되어 고온형 고체 전해질 연료전지에 관한 연구가 시작되었다.

참고자료

· [1] 연료전지 (출판: 산업자원부, 한국산업기술재단 / 발행일: 2004.11.25)
· [2] 고체산화물 연료전지용 Ni/YSZ 음극 촉매에서의 메탄 내부개질 반응 시 탄소 침적 억제를 위한 첨가제 영향. 김혜령, 최지은, 윤현기, 정종식 (2008)
· [3] 메탄 내부개질 반응을 통한 고체산화물 연료전지의 탄소침적 억제에 관한연구. 강윤혁, 임성광, 배중면, 유영성, 박진우 (2007)
· [4] SOFC의 프로판 부분산화 반응에 사용되는 촉매 층 연구. 글로벌 동향 브리핑. KISTI (2005)
· [5] SOFC 단전지 / 스택 개발이슈. 이해원, 김주선, 이종호 (2004)
· [6] 고체산화물 연료전지 나노소재. 한국과학기술정보연구원 (2002)