초록 ▼

○ 동적운전 내구성 및 비상운전 안정성이 우수한 SOFC 소재 기술 개발
- 동적운전 시 열화 거동 분석 (load cycle 20회 시 열화율 1.6%)
- 고강도 지지체 개발 (지지체 강도 > 130MPa)
- 고성능 세리아 버퍼층 소재 개발 (이온전도도 >0.05 S/cm)
- 연료극지지체의 redox 변형과 성능/열기계적 열화 상관관계 규명 (Redox 강도저하율 ≤20%)
- (2세부 개발) 세라믹 소재 적용 단전지 평가 (분극 저항 6배 저감)
○ 운전범위 확대형 고효율,

○ 동적운전 내구성 및 비상운전 안정성이 우수한 SOFC 소재 기술 개발
- 동적운전 시 열화 거동 분석 (load cycle 20회 시 열화율 1.6%)
- 고강도 지지체 개발 (지지체 강도 > 130MPa)
- 고성능 세리아 버퍼층 소재 개발 (이온전도도 >0.05 S/cm)
- 연료극지지체의 redox 변형과 성능/열기계적 열화 상관관계 규명 (Redox 강도저하율 ≤20%)
- (2세부 개발) 세라믹 소재 적용 단전지 평가 (분극 저항 6배 저감)
○ 운전범위 확대형 고효율, 장수명 SOFC 셀 및 공정 기술 개발
- 조성/기공률 구배 기술 적용 공기극 최적화 (공기극 ASR ≤0.08Ωcm²)
- 습식 침투법/electrodeposition 등 후처리 공정 적용 공기극 출력밀도 향상 (20% 이상 증가)
- ALD 공정적용 초박막 표면 기능층 적용 장기안정성 확보
- 탄소침적 억제용 기능성 나노 WO₃ 촉매 소재 설계 및 합성 기술 개발 (침적율 1.6%)
- 다층구조 정합성 제어 및 안정성 향상 (치밀한 GDC 버퍼층 제조)
- 대형 평판형 SOFC 셀 제작 테잎캐스팅 및 소결 공정 최적화

(출처 : 보고서 요약서 3p)

Abstract ▼

We have developed core technologies for highly efficient and durable materials and cells for a dynamic operation of solid oxide fuel cells (SOFCs) that are available for tri-generation systems to provide power, heating, and cooling. Tape casting and sintering processes were developed for the fabrica

We have developed core technologies for highly efficient and durable materials and cells for a dynamic operation of solid oxide fuel cells (SOFCs) that are available for tri-generation systems to provide power, heating, and cooling. Tape casting and sintering processes were developed for the fabrication of large planar SOFCs. A degradation behavior of SOFCs was investigated under a dynamic operation condition, and an anode support having high mechanical strength was developed. A multi-doped ceria as the cathode barrier layer was developed to enhance the performance and durability. The redox cycle property of conventional Ni-YSZ anode was investigated to minimize the reduction rate of the anode mechanical strength during redox cycling. Enhancement of the SOFC cathode performance and durability was achieved by the applications of the concentration and porosity-gradient cathode, microstructure tailoring using ultrasonic infiltration and electrodeposition processes, and surface modification process using atomic layer deposition (ALD). Additionally, the electrochemical performance was assessed using the ceramic material that was developed by the sub-project #2. These core technologies mentioned above will be applied to produce 1kW SOFC stack with high performance and durability under dynamic operation conditions.

(출처 : SUMMARY 6p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제 출 문 ... 2
• 보고서 요약서 ... 3
• 요 약 문 ... 4
• SUMMARY ... 6
• CONTENTS ... 6
• 목차 ... 7
• 제 1 장 연구개발과제의 개요 ... 8
• 제 1 절 연구개발 목적 ... 8
• 제 2 절 연구개발 필요성 ... 8
• 제 3 절 연구개발 최종 목표 ... 9
• 제 4 절 연구개발 내용 ... 9
• 제 2 장 국내외 기술개발 현황 ... 11
• 제 1 절 국외현황 ... 11
• 제 2 절 국내현황 ... 11
• 제 3 장 연구개발수행 내용 및 결과 ... 13
• 제 1 절 동적운전 내구성 및 비상운전 안정성이 우수한 대면적 평판형 SOFC 셀 기술 개발 ... 13
• 제 2 절 동적운전에 의한 셀 구성요소의 열화 ... 65
• 제 3 절 세리아 도핑기법 확립 및 세리아 버퍼층 적용 셀 제조 기술 개발 ... 66
• 제 4 절 고강도 연료극 지지체 소재 개발 ... 74
• 제 5 절 비상운전환경에서 redox 안정성이 우수한 SOFC 연료극지지체 및 셀 개발 ... 94
• 제 6 절 (2세부 개발) 세라믹 소재 적용 단전지 제작 및 평가 ... 99
• 제 7 절 탄소침적 억제용 소재 최적화 ... 100
• 제 8 절 기공 구배 갖는 고성능 공기극 공정 기술 개발 ... 103
• 제 9 절 습식 침투법 적용 공기극 출력 향상 기술 최적화 ... 105
• 제 10 절 전기화학증착(electrodeposition) 기법 적용 공기극 출력 향상 기술 최적화 ... 111
• 제 11 절 ALD 적용 이성분계 박막 공기극 표면처리 기술 최적화 ... 123
• 제 12 절 동적운전 열화 거동 개선 기술 개발 (1-2-4세부 공동연구) ... 130
• 제 4 장 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 ... 133
• 제 1 절 1단계 목표 ... 133
• 제 2 절 목표 달성도 ... 133
• 제 3 절 목표 미달성 시 원인(사유) 및 대책 ... 134
• 제 4 절 관련 분야 기여도 및 목표값 달성의 수준 및 의미 ... 134
• 제 5 장 연구개발결과의 활용계획 ... 135
• 제 1 절 대면적 평판형 단전지 제조를 위한 테잎캐스팅 공정 개발 ... 135
• 제 2 절 세리아 도핑기법 확립 및 세리아 버퍼층 적용 셀 제조 기술 개발 ... 135
• 제 3 절 고성능 세리아 버퍼층 소재를 위한 도핑 조성 최적화 ... 135
• 제 4 절 고강도 연료극 지지체 소재 개발 ... 136
• 제 5 절 비상운전환경에서 redox 안정성이 우수한 SOFC 연료극지지체 및 셀 개발 ... 136
• 제 6 절 탄소침적 억제용 촉매 개발 ... 136
• 제 7 절 고기능성 경사구조형 복합 공기극 제조와 이를 적용한 고성능 SOFC 셀 제조 기술 개발 ... 136
• 제 8 절 용액침투, electrodeposition 적용 공기극 최적화 ... 137
• 제 9 절 전기화학 증착법 이용 공기극 고성능화 ... 137
• 제 10 절 이성분계 박막의 표면 처리 기술 ... 138
• 제 11 절 ALD를 이용한 표면 나노 기능층 기술 ... 138
• 제 6 장 연구개발과정에서 수집한 해외과학기술정보 ... 139
• 제 1 절 고체 산화물 에너지 변환 첨단 기술 콘소시움(ASEC) 설립 ... 139
• 제 2 절 Ba0.5Sr0.5Co0.8Fe0.2O3-δ-based dual-gradient cathodes forsolid oxide fuel cells ... 139
• 제 3 절 YSZ/GDC bilayer and gradient barrier layers deposited by reactive magnetron sputtering for solid oxide cells ... 139
• 제 7 장 참고문헌 ... 140
• 끝페이지 ... 147