과학자, 연료 전지 효율을 3배 높이는 청정 에너지 기술의 혁신 공개

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청정에너지 기술의 큰 도약을 위해 한국에너지기술연구원(KIER), KAIST, 부산대 연구진이 고체산화물 연료전지(SOFC) 성능을 3배 향상시키는 최첨단 촉매 코팅 기술을 공개했다. 단 4분 만에 몇 번이나.

최윤석 KIER 선임연구원이 이끄는 연구팀은 이 새로운 기술을 개발해 연료전지 분야에 큰 발전을 가져왔습니다. 그만큼 팀의 발견 재료과학 분야의 영향력으로 유명한 권위 있는 저널인 Advanced Materials에 게재되었습니다.

뛰어난 발전 효율로 알려진 고체산화물 연료전지는 지속 가능한 수소 경제 발전의 기본입니다. 다른 연료전지와 달리 SOFC는 수소, 바이오가스, 천연가스 등 다양한 연료로 작동할 수 있으며, 생산된 열에너지를 활용해 추가 전력을 생산할 수도 있습니다. 잠재력에도 불구하고 SOFC의 광범위한 채택은 공기 전극(음극)에서의 느린 산소 환원 반응(ORR)으로 인해 방해를 받았습니다.

이러한 과제로 인해 연구팀은 안정성으로 인해 상업적으로 선호되는 소재인 LSM-YSZ 복합 전극에 집중하게 되었습니다. 혁신적인 전기화학적 증착 공정을 통해 나노 규모의 산화프라세오디뮴(PrOx) 촉매를 통합함으로써 ORR 역학을 크게 가속화했습니다. 이 코팅 방법은 단 4분만에 완료될 정도로 빠릅니다.

CELD(Cathodic Electrochemical Deposition) 방법의 단순성과 효율성은 특히 주목할 만합니다. 실온 및 대기압에서 작동하므로 복잡한 기계가 필요하지 않습니다. 이 공정은 복합 전극을 프라세오디뮴 이온 용액에 담그고 전류를 가하여 수산화물 이온을 생성한 다음 프라세오디뮴과 반응하여 균일한 침전물을 형성하는 과정을 포함합니다. 이는 건조 시 안정적인 산화물 층으로 변환되어 음극의 산소 환원 능력을 효과적으로 향상시킵니다.

새로운 코팅 방식은 분극 저항을 10분의 418로 줄였을 뿐만 아니라, SOFC의 피크 전력 밀도를 섭씨 650도에서 XNUMXmW/cm²로 XNUMX배 늘렸습니다. 이러한 상당한 성능 향상은 LSM-YSZ 복합 전극을 사용한 SOFC에 대해 보고된 최고 효율을 나타냅니다.

“우리가 개발한 전기화학 증착 기술은 기존 SOFC 제조 공정에 큰 영향을 미치지 않는 후공정입니다. 이는 산화물 나노촉매 도입에 경제성이 있어 산업적 활용 가능성을 높이는 것”이라고 말했다. 성명서.

이 혁신은 연료 전지 기술을 최적화하기 위한 지속적인 탐구의 중추적인 단계를 나타내며 잠재적으로 청정 에너지 솔루션의 광범위한 채택을 가속화합니다.

최 단장은 “SOFC뿐만 아니라 수소생산을 위한 고온전기분해(SOEC) 등 다양한 에너지 변환장치에 적용할 수 있는 핵심기술을 확보했다”고 덧붙였다.

세계가 지속 가능한 에너지로 전환함에 따라 이와 같은 획기적인 발전은 보다 효율적이고 경제적으로 실행 가능한 연료 전지의 길을 열어 SOFC를 녹색 에너지 환경의 초석 기술로 자리매김할 수 있습니다.