고체 산화물 연료 전지 고체산화물연료전지(SOFC)는 전해질로 이트리아안정화지르코니아(YSZ)와 같은 고체 비다공성 세라믹을 사용합니다. SOFC는 500~1,000°C에 이르는 매우 높은 온도에서 작동합니다. 이러한 고온 덕분에 연료 선택의 유연성이 높아져 천연가스와 같은 탄화수소를 직접 사용할 수 있으며, 고가의 백금족 금속 촉매가 필요하지 않습니다.
고체산화물 연료전지(SOFC)
1940
- Emil Baur
- H. Preis
(설명을 위한 생성된 이미지입니다)
In an SOFC, the charge carrier through the electrolyte is the oxide ion ([latex]O^{2-}[/latex]). At the cathode, oxygen molecules from the air are reduced by incoming electrons from the external circuit to form oxide ions: [latex]O_2 + 4e^- \rightarrow 2O^{2-}[/latex]. These oxide ions are then transported through the dense ceramic electrolyte to the anode. At the anode, the oxide ions oxidize the fuel. For hydrogen fuel, the reaction is [latex]H_2 + O^{2-} \rightarrow H_2O + 2e^-[/latex]. The released electrons travel through the external circuit to the cathode, completing the circuit and generating electricity.
높은 작동 온도는 장점이자 동시에 어려움입니다. 높은 온도는 귀금속 촉매 없이 빠른 반응 속도를 가능하게 하고, 양극에서 직접 탄화수소 연료의 내부 개질을 허용하여 시스템 설계를 단순화합니다. 또한, 생성된 고품질 배기가스를 열병합 발전(CHP)에 활용하여 전체 시스템 효율을 80% 이상까지 높일 수 있습니다. 그러나 고온은 재료 과학 측면에서 상당한 어려움을 야기하며, 열 순환을 견디고 성능 저하를 방지할 수 있는 견고한 세라믹 및 상호 연결 부품이 필요합니다. 이로 인해 시동 시간이 길어지므로, SOFC는 잦은 가동/정지 사이클이 필요한 응용 분야보다는 연속 발전 분야에 더 적합합니다.
UNESCO Nomenclature: 3305
에너지 기술
유형
물리적 장치
분열
상당한
용법
틈새/전문 분야
전구체
- invention of the Nernst lamp by Walther Nernst (1897), which used a solid ceramic electrolyte (YSZ)
- 연료 전지의 기본 원리는 윌리엄 그로브가 1838년에 발견했습니다.
- 세라믹 과학 및 고온 재료 분야의 발전
응용 프로그램
- 산업 및 상업용 건물을 위한 대규모 고정형 발전
- 고품질 폐열을 활용하는 열병합 발전(CHP) 시스템
- 장거리 트럭과 같은 차량용 보조 동력 장치(APU)
- 계통 연계 및 분산형 발전
- 군사 및 원격 전력 공급 응용 분야
특허:
NA
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관련 용어: SOFC, 고체 산화물, 세라믹 전해질, YSZ, 고온, 연료 유연성, 열병합 발전, CHP, 고정형 발전, 내부 개질.
역사적 맥락
고체산화물 연료전지(SOFC)
(날짜를 알 수 없거나 관련이 없는 경우, 예를 들어 "유체역학"의 경우, 주목할 만한 등장 시기를 대략적으로 추정하여 제공합니다.)
