초록 ▼

□ 연구개요
100cm²급 상용 SOFC 단위전지를 이용하여 과전압 해석을 통한 반응특성 및 성능파악 연구를 수행. 유량의 변화로부터 연료극 및 공기극 반응이 기상의 물질전달 저항으로 구성됨을 규명함. 또한 저전류영역에서 높은 과전압이 관찰되는 것은 수분의 부족에 의해 발생하는 수증기 기상 물질전달저항임을 확인하였음. 그리고 상용 전지에서 누설전류를 실험적으로 측정하는 기법을 개발하였음. SOFC에서 연료극은 주로 기상의 물질전달 저항이 지배하는 것을 밝혔으며, 공기극의 과전압이 산소의 기상에서의 물질전달저

□ 연구개요
100cm²급 상용 SOFC 단위전지를 이용하여 과전압 해석을 통한 반응특성 및 성능파악 연구를 수행. 유량의 변화로부터 연료극 및 공기극 반응이 기상의 물질전달 저항으로 구성됨을 규명함. 또한 저전류영역에서 높은 과전압이 관찰되는 것은 수분의 부족에 의해 발생하는 수증기 기상 물질전달저항임을 확인하였음. 그리고 상용 전지에서 누설전류를 실험적으로 측정하는 기법을 개발하였음. SOFC에서 연료극은 주로 기상의 물질전달 저항이 지배하는 것을 밝혔으며, 공기극의 과전압이 산소의 기상에서의 물질전달저항과 공기극을 산소이온이 통과하는 고상 물질전달저항으로 구성됨을 제안하였음.

□ 연구 목표대비 연구결과
1차년도 목표 : 연료극 및 공기극의 반응특성을 해석
결과 : 연료극 및 공기극의 유량을 변화시켜, 불활성 가스 계단형 첨가법 (Inert gas step addition, ISA)법을 사용하여 조성의 변화 없이 순수 유량의 변화만으로 과전압 변화를 측정하여 기상의 물질전달 저항을 파악하는 기법을 활용. 명확히 연료극과 공기극의 기상 물질전달 저항을 규명함.
2차년도 목표 : 저전류 영역에서의 수분의 과전압 영향 규명
결과 : 건조 수소를 사용한 경우의 저전류 영역에서 급격한 전압감소가 관찰됨. 이에 비해 수분을 함유한 수소의 경우에는 저전류의 급격한 감소는 관찰되지 않음. 이 과전압을 계산을 통해 검증. 실험결과와 비교로부터 수증기의 물질전달 저항에 의해 발생하는 결론을 도출함.
3차년도 목표 : 전지상태에서 전해질을 통한 누설전류의 측정 및 전극에서의 과전압 원인 규명
결과 : 100cm²급의 상용 전지를 사용하여 건조 수소를 사용한 경우, 개회로전압 상태에서 ISA법으로 측정한 결과, 전압변화가 관찰되어, 누설전류에 의한 수분의 농도 변화로 발생한 것을 알 수 있었음. 이 결과를 해석하여 누설에 의한 수분의 양을 계산할 수 있었음. 또한 ISA법으로부터 공기극의 기상에서의 산소 물질전달저항에 의한 과전압과 반응물 첨가법 (Reactant gas addition, RA)법을 통한 산소극의 총 과전압과의 비교에 의해 통상의 운전조건에서는 공기극을 통한 산소이온의 물질전달저항에 비해 산소의 기상에서의 물질전달저항이 더 큼을 알 수 있었음.

□ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성)
고체산화물연료전지(SOFC)의 전지에서의 과전압 원인에 대해서는 충분히 규명되지 않았음. 본 연구를 통해 전지의 과전압을 정성적 및 정량적으로 해석할 수 있었고, 또한 과전압의 원인인 저항의 성격을 규명할 수 있었음.
본 연구를 통해 규명된 사실은 SOFC의 성능향상을 위한 측정도구로 활용될 수 있으며, 이를 통해 보다 고효율의 시스템 개발이 가능할 것으로 생각함.

(출처 : 연구결과 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• 2. 연구개발과제의 수행 과정 및 수행 내용 ... 4
• 1) 1차년도 ... 4
• 2) 2차년도 ... 5
• 3) 3차년도 ... 7
• 3. 연구개발과제의 수행 결과 및 목표 달성 수준 ... 9
• 1) 정성적 연구개발성과(연구개발결과) ... 9
• 2) 세부 정량적 연구개발성과 ... 9
• 3) 목표 달성 수준 ... 9
• 4. 연구개발성과의 관련 분야에 대한 기여 정도(연구개발결과의 중요성) ... 9
• 5. 연구개발성과의 관리 및 활용 계획 ... 9
• 6. 참고문헌 ... 10
• 붙임1. 세부 정량적 연구개발성과 ... 11
• 붙임2. 연구책임자 대표적 연구실적 및 증빙(요약문 및 사본) ... 13
• 끝페이지 ... 22