한국과학기술원(KAIST) 연구팀이 고체산화물 연료전지(SOFC)와 양성자 세라믹 연료전지(PCFC)에 모두 사용할 수 있는 전극 소재를 개발했다. 8월 9일 발표. 연구 결과는에너지 및 환경 과학에 게시됨
세라믹 연료전지는 전해질이 전도하는 이온의 종류에 따라 SOFC와 PCFC로 분류됩니다. SOFC와 PCFC 모두 전기 생산과 수소 생산을 전환할 수 있으므로 세라믹 연료전지는 총 4가지 유형의 장치로 분류할 수 있습니다. 그러나 이들 장치는 작동 온도가 낮아짐에 따라 가장 느린 반응 속도가 감소하여 장치의 효율이 크게 저하되는 문제를 안고 있다.
그림 1. 새로운 범용 전극으로 작동하는 고성능 산소 이온 전도성 고체 산화물 연료 전지(SOFC)와 양성자 세라믹 연료 전지(PCFC)의 개략도.
이 문제를 해결하기 위해 KAIST 신소재공학과 정우철 교수와 기계공학과 이강택 교수, 홍익대학교 김준혁 교수 공동연구팀이 페로브스카이트형 도핑을 진행했다. 고가이온 Ta5+를 함유한 산화물 물질. 그 결과, 평소 극도로 불안정했던 결정 구조를 안정화하는 데 성공했고, 촉매 활성이 100배 증가한 것을 확인했다.
그림 2. (a) 새로운 범용 전극을 갖춘 양성자 세라믹 연료전지(PCFC)의 전력 변환 및 수소 생산 성능 차트 및 (b) 보고된 다른 장치와의 성능 비교.
(출처: 카이스트)
연구팀이 개발한 전극 소재는 위에서 언급한 4가지 유형의 소자 모두에 적용될 수 있다. 또한 기존에 보고된 어떤 장치보다 효율이 높았고, 기존 소재 대비 7배 이상 긴 700시간 동안 안정적으로 작동했다.
이 교수는 “우리가 개발한 소재는 기존 소재와 달리 4가지 종류의 소자에 모두 적용할 수 있는 유연성을 갖고 있다”고 말했다. 실용화에 기여할 수 있기를 기대한다”고 말했다.
사이언스포털 아시아태평양 편집부
