고체산화물 연료전지(SOFC)

소개

고체산화물 연료전지(SOFC)에 관한 리포트 입니다.

목차

1. 고체산화물 연료전지(SOFC)란?

2. 장점 및 단점

3. 화학식

4. 기본 작동원리

5. 이용분야

본문내용

1. 고체산화물 연료전지(SOFC)란?
SOFC는 화학에너지를 직접 전기에너지로 변환하기 위해 고안된 장치 중 가장 효율적인 장치이다. 그림 1은 SOFC의 개략적인 반응을 설명한 것이다. SOFC의 전해질은 600에서 1000도의 범위에서 이온화된 산소가 전도체로 작용하는 세라믹 yttria stabilized zirconia(YSZ) 를 통과할 수 있는 고체산화물 전해질로 이루어져있다.

[그림1] 에서와 같이 산소는 다공성
cathode 표면에서 이온화되고 anode에서
발생한 전자는 외부회로에서 일을 한다.
(이 전자는 다시 cathode에서 산소와
결합하여 산소이온을 만든다.) 세라믹을
통과한 산소이온은 수소연료가 풍부한
다공성의 anode에서 반응하게 된다.
이러한 반응이 SOFC에서 연속적으로
일어나면서 전력을 생산 할 수 있는 것이다.


그러나 이러한 SOFC는 아직 우리가 일반적으로 사용하는 열기관을 대체하여 상업화에 성공하지는 못했다. 그 원인은 주로 재료와 전기화학적인 기술 및 지식 부족 때문이다. 하지만 최근 그 분야에 대한 지식과 전문적인 기술이 쌓여가고 있으므로 기대가 되고 있다.
SOFC를 제작할 때 기본적으로 전기화학반응에 의하여 발생하는 열을 잘 고려하여야 한다. SOFC에서 발생하는 열은 운전온도를 유지하는데 반드시 필요한 것이지만 ohmic loss와 전극의 overpotential 등을 발생시키기도 한다. 이러한 손실을 제거하기 힘들지만 열관리 시스템과 통합한다면 극복될 수 있다.
다른 연료전지들에 비해 SOFC는 배출열 관리를 통해 보다 간단하고 경제적으로 만들 수 있다는 장점을 가진다. 즉 SOFC를 운전하면서 발생하는 전기와 열은 모두 유용한 생산물로서 전력과 함께 열을 이용함으로서 가장 효율적인 시스템을 구성할 수 있다. 예를 들면 주거용 SOFC시스템에서는 간단한 열 교환기를 사용하여 온수를 만들 수 있으며, 차량에서는 운전자의 난방을 위한 열로 사용될 수 있다. 정치형 전력발전 시스템에서는 SOFC를 통하여 발생하는 뜨거운 가스를 사용하여 터빈을 운전할 수도 있게 된다.

참고자료

· -매일 신문기사
· -카이스트 신에너지변환시스템 연구실
· -한국과학기술정보연구원 해외과학기술동향