연료전지, SOFC(고체산화물연료전지)에 관해

소개

연료전지, SOFC(고체산화물연료전지)에 관한 내용입니다
연료전지, SOFC(고체산화물연료전지)에 관한 설명과 실험, 그에대한 문답으로 구성되어있습니다
수업시간에 좋은 평가를 받은 레포트로서 많은 도움이 될 것입니다.

목차

연료전지 (fuel cell)
고체산화물연료전지 (SOFC)
Experimental procedure
Result discussion (결과 고찰)

본문내용

Theoretical backgrounds

연료전지 (fuel cell)


연료전지는 연료의 산화반응을 전기 화학적으로 일으켜 그 산화반응에 따른 반응의 자유에너지 변화를 전기에너지로 직접 변환시키는 장치이다. 연료전지는 열기관이 아니기 때문에 에너지 변환과정에 있어서 카르노 사이클의 제약을 받지 않는다. 따라서 통상적인 열변환 기관에 비해 매우 높은 에너지 변환효율의 달성이 가능하다.
연료전지는 작동 온도 영역에 따라 저온형, 중온형, 고온형 연료전지로 나눌 수 있으며 사용 전해질의 종류에 따라 알카리 연료전지(AFC), 고분자 연료전지(PEMFC), 인산형 연료전지(PAFC), 용융탄산염 연료전지(MCFC), 고체산화물 연료전지(SOFC)로 나눌 수 있다. AFC 나 PEMFC 는 작동 온도 영역이 100 도 이하인 저온형 연료전지에 해당하며 200도 부근인 PAFC는 중온형, 600 도 이상인 MCFC(620-660 도)나 SOFC(800-1000 도)의 경우는 고온형에 해당한다.
우리가 이번에 실험한 연료전지는 SOFC(고체산화물연료전지)이므로 이에 대해 알아보기로 한다.

고체산화물연료전지 (SOFC)

SOFC는 전기화학적 에너지변환장치로서, 전기를 생산하는 기본적인 단위전지는 전해질, 공기극(cathode), 연료극(anode)으로 구성된다. 아래 그림은 전자현미경 이미지로써 단위전지의 단면을 보여주고 있다. 단위전지는 공기극/전해질/연료극으로 구성이 되고, 전자현미경 이미지와 같이 공기극와 연료극은 공기나 수소가 쉽게 확산될 수 있도록 약 30%정도의 기공률을 보이고, 전해질은 수소와 공기의 직접적인 반응을 억제하기 위하여 치밀한 구조를 보이고 있다.
원리는 공기가 공기극에서 전기화학적으로 환원되면서 산소이온이 생성되고, 생성된 산소이온은 전해질의 공간을 통하여 확산되고, 수소가 연료극에서 산소이온과 결합하여 전기화학적으로 산화되면서 전자를 내어놓고, 물을 생성시킨다. SOFC는 이러한 연료의 산화반응 시 발생하는 화학반응에너지를 바로 전기에너지로 변환시키며 전기를 발생시키게 된다.

참고자료

· 연세대학교, 신소재공학과 학부실험교재, 2010
· http://sofc.kist.re.kr/Teams/sofc/intro_2.htm
· http://sofc.kist.re.kr/Teams/sofc/intro_3.htm
· http://blog.naver.com/callihong?Redirect=Log&logNo=140062347409
· http://sofc.kist.re.kr/Teams/sofc/intro_top.htm
· http://ko.wikipedia.org/wiki/%EC%9D%B4%ED%8A%B8%EB%A6%AC%EC%95%84_%EC%95%88%EC%A0%95%ED%99%94_%EC%A7%80%EB%A5%B4%EC%BD%94%EB%8B%88%EC%95%84
· http://www.cheric.org/ippage/p/ipdata/2004/07/file/p200407-301.pdf
· http://casad.kaist.ac.kr/bbs/data/seminar/2007.02.23SOFC20070223.pdf
· http://cafe.naver.com/esengmo.cafe?iframe_url=/ArticleRead.nhn%3Farticleid=2224