[공학]전자세라믹스; SOFC[solide oxide fuel cell]전지에 관해서

전자세라믹스; SOFC[solide oxide fuel cell]전지에 관해서

1. 개 요

연료전지는 에너지 변환효율이 높고 배출가스가 없으며 저소음 등 환경 특성이 매우 양호하여, 여러 종류의 연료전지가 용도에 맞추어 개발되고 있다. 특히, 가장 고온에서 작동되는 고체 산화물형 연료전지(SOFC)는 발전효율이 높으며 여러 가지 장점이 있어서 소규모 분산용 전원에서 코제너레이션(열병합발전)시스템, 화력발전소 등의 대규모 전원으로서 실용화가 기대되고 있어 소개한다.

2. 내 용

□ SOFC의 동작원리 및 특징
○ SOFC의 단전지는 박판이나 박막 형태로 형성된 산화물 이온전도성 고체전해질의 양면에 적당한 촉매기능을 가진 전극을 붙인 것으로 구성되는데, 발전반응은 3단계로 설명된다.
[출처]:http://blog.naver.com/callihongRedirect〓Log&logNo〓140062347409
- 1단계 : 산화제가스가 공급되는 공기 극에서 외부에서 유입된 전자를 받아 산소분자를 해리, 이온화 시킨다.
- 2단계 : 생성된 산화물이온이 두 전극 간의 산소의 화학포텐셜 차이를 구동력으로 해서 고체전해질 사이를 이동한다.
- 3단계 : 연료가 공급되는 연료극에 도달한 산화물 이온은 연료가스분자를 산화시켜서 전자를 외부 회로로 방출한다.
산화제 가스와 연료가스를 연속적으로 공급하여, 1단계와 3단계에서 출입하는 전자를 외부 회로를 경유하여 주고받음으로서 발전을 계속하게 된다.
SOFC의 발전원리는 산화물이온을 매개로 하여 연료의 전기화학적 산화반응으로서, 고체전해질 중의 산화물이온의 이동속도를 빠르게 해주면 효율을 높일 수 있게 된다. 이를 위해 고체전해질로서는 안정화된 지르코니아계 세라믹스가 가장 많이 사용되며, 충분한 도전율을 얻기 위해서는 동작온도가 900~1,000℃의 고온이 되어야 한다.
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