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과제명 | 대용량 전력저장용 가역연료전지(RFC) 원천기술 개발 |
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주관연구기관 |
한국과학기술연구원 Korea Institute Of Science and Technology |
보고서유형 | 최종보고서 |
발행국가 | 대한민국 |
언어 | 한국어 |
발행년월 | 2014-02 |
과제시작년도 | 2013 |
주관부처 | 미래창조과학부 Ministry of Science, ICT and Future Planning |
등록번호 | TRKO201400012454 |
과제고유번호 | 1711008932 |
사업명 | 한국과학기술연구원연구운영비지원 |
DB 구축일자 | 2014-07-12 |
Ⅳ. 연구개발결과
ㆍ 연료극 반응기구 규명: SOEC 수전해 반응과 SOFC 수소 산화반응의 속도론적 차이점 및 각각의 rate-limiting process를 도출함. 전극 반응속도를 극대화하며 Ni의 산화로 인한 성능 저하를...
Ⅳ. 연구개발결과
ㆍ 연료극 반응기구 규명: SOEC 수전해 반응과 SOFC 수소 산화반응의 속도론적 차이점 및 각각의 rate-limiting process를 도출함. 전극 반응속도를 극대화하며 Ni의 산화로 인한 성능 저하를 방지할 수 있는 최적 운전조건을 제시함.
ㆍ 공기극 열화기구 규명 및 박리 억제: SOEC 공기극에서 발생하는 성능 열화 및 박리현상의 근본적인 원인이 공기극 소재의 oxygen hyper nonstoichiometry에 있음을 밝힘. 화학 / 구조적 열화 및 박리현상을 억제할 수 있는 혼합전도성 공기극 조성을 개발함.
ㆍ 3차원 미세구조 분석기술 개발: FIB-SEM을 이용하여 다공성 복합체 전극의 미세구조를 3차원으로 정량화할 수 있는 분석 기술을 개발함.
ㆍ 공기극 나노촉매 함침기술 개발: Urea decomposition 현상을 이용하여 다공성 공기극 기능층 내에 나노촉매를 합성할 수 있는 함침기술을 개발하고 산소 발생반응 과전압을 최소화함.
ㆍ 수증기극 가스 이동 모델 개발 및 농도분극 최소화: 수증기극 기판에서의 기체 유동현상을 이론적으로 설명할 수 있는 분석 모델을 개발함. 기공전구체 도입 및 공정기술 개선을 통하여 수증기극 농도분극을 최소화함.
ㆍ 열적 자립운전을 위한 최적 운전조건 도출: CFD 모델을 기반으로 열적 자립운전을 통하여 스택 효율을 최대화할 수 있는 최적 운전조건을 제시함.
ㆍ 고성능 단전지 기술 개발: 750℃ SOFC/SOEC 양방향 ASR이 모두 0.2 Ohm cm2 이하의 고성능 단전지 기술을 확보함.
ㆍ 200W급 SORFC 스택 개발: SOFC 성능 200W급의 10cm*10cm 3셀 스택을 개발하여 안정적으로 SOEC 및 순환모드에서 작동함. 1000시간 운전을 통하여 7 %/kh의 열화율을 확보함.
IV. Results
ㆍ Reaction mechanism of fuel electrode: Major difference between SOFC and SOEC reactions were understood based on t...
IV. Results
ㆍ Reaction mechanism of fuel electrode: Major difference between SOFC and SOEC reactions were understood based on the impedance study. The optimum operating condition, in which the electrode reaction rate is maximized and oxidation of Ni catalyst is avoided, was derived.
ㆍ Degradation mechanism of air electrode: The fundamental cause of air electrode delamination was found to be the oxygen hyper-nonstoichiometry of the electrode material. Mixed conducting electrode material was developed to suppress the chemical / mechanical degradation and delamination.
ㆍ 3-D microstructual analysis: The analysis technique based on FIB-SEM was developed for quantitative microstructure characterization.
ㆍ Nano-catalyst infiltration technique: Nano-catalysts were infiltrated into the air electrode functional layer using urea decomposition phenomena to reduce the overpotential for oxygen evolution reactions.
ㆍ Transport model for fuel electrode: Analytical mode was developed to understand the transport phenomena in fuel electrode-support. Pore structure was optimized to reduce the concentration polarization of the fuel electrode.
ㆍ CFD simulation for optimization of operating conditions: CFD simulation was performed to optimize the operating conditions for maximum stack efficiency considering heat loss.
ㆍ High performance unit cell: The ASR of the unit cell was below 0.2 Ohm cm2 at 750℃ in both SOFC and SOEC modes.
ㆍ 200W-class SORFC stack development: 200W-class SORFC stack composed of three 10cm*10cm cells were assembled and evaluated in long-term operation for over 1000 hours. Degradation rate was 7 %/kh.
참여 연구원 |
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세라믹 전해질 기반 고온 가역연료전지(SORFC) 핵심 원천 기술 개발
주관연구기관 : 한국과학기술연구원
Korea Institute Of Science and Technology
발행년월 : 2014-02
보고서 내 다른 이미지
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연구내용(Abstract) : | - |
기대효과(Effect) : | - |
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구성항목 |
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