초록 ▼

III. 연구개발의 내용 및 범위
고온연료전지에서 다양한 탄화수소 연료(바이오매스 포함)를 사용할 때 발생할 수 있는 주된 문제점으로는 불순물에 의한 전지성능저하 임. 본 연구에서는 탄화수소 연료에 포함된 불순물에 대한 성능저하 기구를 연구하여 고온연료전지 구성요소들이 각 불순물들에 대한 저항성을 갖도록 새로운 대체 구성요소들을 개발하고 또한 새로운 표면개질 공정을 도입하여 연료극 내에서 탄소 침적을 억제할 수 있도록 아래와 같은 연구들을 진행하였음.
1) 불순물(황, 이산화황, 염소 등)에 대한 Ni-based 연료극

III. 연구개발의 내용 및 범위
고온연료전지에서 다양한 탄화수소 연료(바이오매스 포함)를 사용할 때 발생할 수 있는 주된 문제점으로는 불순물에 의한 전지성능저하 임. 본 연구에서는 탄화수소 연료에 포함된 불순물에 대한 성능저하 기구를 연구하여 고온연료전지 구성요소들이 각 불순물들에 대한 저항성을 갖도록 새로운 대체 구성요소들을 개발하고 또한 새로운 표면개질 공정을 도입하여 연료극 내에서 탄소 침적을 억제할 수 있도록 아래와 같은 연구들을 진행하였음.
1) 불순물(황, 이산화황, 염소 등)에 대한 Ni-based 연료극 표면개질 연구: 기존 Ni-based 연료극 에 대하여 바이오연료 사용 시 탄소침적 및 황피독 기구를 연구하였으며, 전극표면에 세리아계 산소이온전도성 소재를 코팅함으로써 황피독을 효과적으로 억제할 수 있는 기술을 확보하였음.
2) 전지 성능 개선 연구:
- 매트릭스 또는 전극 기공크기 제어를 통하여 gas cross-over를 억제할 수 있는 최적의 MEA 미세구조를 확보하였음.
- LSCF와 같은 이온전도성 재료를 이용하여 공기극 반응면적을 효과적으로확장하여 전기화학반응속도를 개선함으로써 전극분극저항을 크게 감소할 수 있었음.
3) 대면적화 연구: 개발된 대체 구성요소 재료에 대한 최적 및 저가의 대면적 공법을 개발함으로써 상용화에 적합한 제조공정을 개발하였음.

Abstract ▼

Two major problems resulting from direct biofuel use are carbon coking and sulfur poisoning, especially in the Ni-based anode. In this proposal, we suggest to develop new component materials which have both high carbon coking and sulfur poisoning resistance by using surface modification technique.

Two major problems resulting from direct biofuel use are carbon coking and sulfur poisoning, especially in the Ni-based anode. In this proposal, we suggest to develop new component materials which have both high carbon coking and sulfur poisoning resistance by using surface modification technique.
1) Study of impurity effects on the conventional Ni-based anode for MCFCs
- Sulfur poisoning has been alleviated by coating of nano particles of ceria, which is known as an oxygen storage material and a sulfur
absorbent.
2) Development of alternative cathode materials:
- LSCF, mixed electronic & ionic conductor, shows a low cathodic polarization because of enlargement of electrochemical reaction sites.
- Microstructure control with sub-micron particle size of matrix and electrodes can effectively prevent the fuel gases from mixing between cathode and anode.
3) Scale-up:
- Decal printing method was used to make a large size MEA. This process was effective to make a thin film on the matrix and electrodes.