고체산화물 연료전지 열화현상 제어, 초기 성능 대비 160% 효율 향상
단국대학교는 신소재공학과 서한길 교수 연구팀이 고체산화물 연료전지의 성능을 획기적으로 개선할 수 있는 기술을 개발했다고 11일 밝혔다.
미국 매사추세츠 공과대학교(MIT) Harry L. Tuller 교수와 공동으로 진행된 이번 연구는 차세대 에너지 시스템의 대표 주자인 고체산화물 연료전지의 장기간 구동 시 효율이 감소되는 단점을 극복하고자 추진됐다.
연구팀에 따르면 고체산화물 연료전지는 수소뿐만 아니라 다양한 연료를 사용할 수 있으며 현존하는 연료전지 가운데 가장 높은 변환 효율을 가지고 있다. 특히, 전기와 열을 동시에 활용할 수 있어 이동형 전원장치부터 대형 발전소까지 적용의 폭이 넓다는 장점이 있다.
그러나 섭씨 700℃ 이상의 고온에서 작동하기 때문에 장시간 구동 시 세라믹 전극 표면이 열화돼 연료전지 효율이 크게 감소한다는 단점 때문에 상용화에 걸림돌이 돼왔다.
이에 연구팀은 칼슘을 활용해 연료전지 전극표면의 열화현상을 획기적으로 개선하는 기술을 개발했다. 작동 중 외부 불순물에 의해 산성화된 전극 표면에 염기성 첨가제인 칼슘을 침투시켜 40% 이상 열화된 연료전지의 출력을 완전히 회복시켰을 뿐만 아니라 초기 성능 대비 160%까지 성능을 향상시켰다.
서 교수는 "이번 연구는 연료전지의 고질적인 전극 성능 저하 문제를 해결해 연료전지 수명을 재연장시키는 데 중요한 의미를 제공했다"며 "연료전지뿐만 아니라 다양한 에너지 변환 및 저장 기술에 중요한 영향을 미칠 전망"이라고 밝혔다.
서 교수가 제1저자 및 공동교신으로 참여한 이번 연구는 환경 공학 분야 학술지인 '어플라이드 카탈리시스 비: 인바이러멘트 & 에너지(Applied Catalysis B: Environment and Energy, IF :22.2)‘ 에 5월 10일 자로 온라인 게재됐다.
대전세종충청취재본부 김경동 기자 kyungdongk@asiae.co.kr
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