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고체 산화물 연료 전지(SOFC,  Solid Oxide Fuel Cell)

 

산화 지르코늄(ZrO2)이나 세리아(CeO2) 등의 고체 산화물을 전해질로 이용한 연료 전지.
일반적으로 700~1000 ℃의 고온에서 작동하고, 전해질 내에서 산화 이온(O^2-)이 전도하기 때문에, 원리적으로 수소뿐만 아니라 메탄(CH4)이나 부탄(C4H10) 등의 탄화수소에서도 공기 중의 산소와 전기 화학 반응시켜 발전할 수있다.

 

각종 연료 전지 중에서 가장 발전 효율이 높고, 고온 폐열의 유효 이용에 의해서 시스템 전체의 에너지 변환 효율을 한층 더 높일 수 있기 때문에 조기 실용화가 기대되고 있다.

 

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연료 전지는 수소 등의 연료와 공기(산소)를 반응시켜 전력을 꺼내는 구조로, 환경친화적이며 효율적인 발전 장치이다.
사용하는 재료에 따라 다양한 방식의 연료 전지가 개발되고 있으며, 가장 높은 에너지 변환 효율을 나타내는 것이 SOFC이다. 그러나 현재는 작동 온도가 700~1000 ℃로 고온이기 때문에 대형 발전설비 및 가정용 발전으로 용도가 한정되어 있다.

 

SOFC를 다양한 용도로 사용하려면 작동 온도를 700 ℃ 이하로 낮춰야 하고, 노트북과 휴대 전화용으로는 450 ℃ 이하의 온도로 낮출 수 있어야 한다. 그래서 전해질의 재료를 종래의 산소 이온이 전달하는 산화물을 대신하여 저온에서도 고효율로 수송할 수있는 수소 이온(양성자 Proton) 산화물을 사용하여 작동 온도를 낮추는 연구가 활발히 진행되고 있다.

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Posted by TopARA