실시간 바카라 전극의 열쇠가 된 나노 크기의 스트라이프 패턴

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2022/03/30

실시간 바카라 전극의 키 실시간 바카라 크기의 줄무늬 패턴 연료 전지의 미래를 이끄는 기술을보십시오

이미 주택 및 상업용 사용을위한 조뇌 시스템으로 판매소프트 산화물 연료 전지 (실시간 바카라)그러나 널리 사용되기 위해서는 추가 기술 발전은 경제 및 효율성을 크게 개선해야 할 것입니다 이 중 하나는 실시간 바카라에 사용되는 다양한 구성 요소의 개선입니다개선 된 전극 성능은 가장 중요한 문제로 간주됩니다AIST실시간 바카라 기술 활용새로운 전극 생성 및 성능 개선을 달성전체 시스템의 작고 저렴한 비용에 기여하는 것을 목표로합니다 연료 전지가 다양한 상황에서 사용되면 탄소 중립 사회를 실현하는 데 한 걸음 더 다가 갈 것입니다

현미경 아래의 아름다운 줄무늬 새로운 "실시간 바카라 복합체 캐소드"가 당신 앞에 나타납니다

"전자 현미경으로 생성 된 이미지를 보았을 때 정말 놀랐습니다 란타민 산화물과 세리아 산화물은 각 층의 각 층으로 정기적으로 배열되어 있습니다 몇 가지 나노 미터의 간격으로 정기적으로 배열되었습니다 이전에는 본 적이없는 매우 아름다운 실시간 바카라라이프 구조가 있습니다"나 앞에 나오는 새로운 연구원의 새로운 연구원은 전자 연구소의 주요 연구원 인 Caterin a Electocheation internation internation international 기본 연구원의 주요 연구원은 말했다 공동 연구 센터

최근에, 탄소 중립 사회를 실현하기 위해, 전기를 생산할 때 이산화탄소를 생성하지 않는 연료 전지 기술에 대한 기대는 급격히 증가하고 있습니다 이 중에서, 고체 산화물 연료 전지 (실시간 바카라)는 강력한 연료 전지로 간주되며, 고온에서 산화물 이온 만 전해질을 통과하는 세라믹 재료를 사용하면 높은 작동 온도에서 고전력 효율이 달성 될 수 있으며 고가의 전극 재료가 필요하지 않다는 이점이 있습니다

Bagalinao가 발견 한 것은이 실시간 바카라의 핵심 요소 인 "3 상 인터페이스"와 관련된 새로운 구조였습니다

연료 전지의 기본 요소 인 단일 셀은 주로 전해질, 음극 및 연료 전극으로 구성되어 있습니다 공기 전극의 역할은 산화물 이온을 생성하기 위해 공기의 산소를 감소시키는 것이며, 공기 전극의 표면 및 고도로 활성 3 상 계면에서 산소 환원 반응이 발생한다 3 상 계면은 전극, 전해질 및 기체상이 접촉하는 부분이며, 계면의 밀도와 함께 전극의 표면적이 증가하면 산소 감소 반응 속도가 증가합니다 이온은 전해질을 통과하여 연료 전극의 3 상 계면에 도달하고 가스 가이 계면 반응에 공급되어 전극 반응을 유발하여 연료 및 산화 이온과의 반응을 유발하여 전자가 외부 회로로 방출되게한다 따라서, 연료 전지의 성능을 향상시킬 때, 각각의 전극 반응이 효율적으로 진행될 수 있도록 많은 3 상 인터페이스를 갖는 전극을 생성하는 것이 매우 중요한 문제였다

다공성 모양의 한계를 통해 획기적인 돌파구가 어디에서 왔습니까?

실시간 바카라의 캐소드 재료는 일반적으로 란타늄, 스트론튬, 코발트 및 철 기반 복합 산화물 (LSCF) 또는 LSCF 및 CERIA 기반 산화물 (예 : Gadolinia-doped ceria = gdc)의 혼합물로 만들어집니다 이들 재료는 습식 공정 중 하나 인 스크린 인쇄에 의해 기판에 적용되고 소결되어 미량의 크기, 작고 천공 된 입자가 무작위로 분포되는 공기 전극의 다공성 구조를 초래한다 다공성 모양은 가스와 이온을 통과하는 데 적합하지만 입자 크기가 클수록 전해질과의 접촉 표면이 작아집니다 결과적으로, 산소의 환원 반응에서 높은 활성을 나타내는 3 상 인터페이스가 적어 반응에 대한 내성이 더 높다 더 높은 저항은 전극 성능을 향상시키지 않습니다

이 한계를 극복하기 위해, 실시간 바카라 기술 접근법을 통해 전통적인 다공성 모양과 다른 새로운 구조를 만들려면 돌파구가 필요했습니다 이 작업을 수행 한 사람들은 Bagalinao, Energy Conversion Technology Group, AIST의 에너지 절약 연구 부서 및 기본 전기 화학 장치 연구 팀, 제로 배출 국제 공동 연구 센터 (GZR)였습니다

Bagalinao는 "전극의 물리적 특성은 가스 반응 및 이온 확산과 같은 전기 화학 반응에도 큰 영향을 미치는 이유를 설명합니다이 과정은 서브 미크론에서 실시간 바카라 미터 규모에서 발생하므로 전극 자체의 실시간 바카라 구조가 전극의 특성을 향상시키는 데 중요합니다"

AIST Tsukuba 팀은 실시간 바카라 스케일 미세 구조로 새로운 공기 전극을 만드는 것을 목표로했습니다 이를 위해 연구는 전극 재료 자체의 제조 기술을 검토함으로써 시작되었습니다 선택은 전통적인 스크린 인쇄 방법이 아니라 펄스 레이저 증착 (PLD)이라는 방법이었습니다 PLD는 진공 챔버에서 고출력 레이저가 조사하여 관심있는 재료 (목표)를 빠르게 증발하고 증착하는 방법이며, 실시간 바카라 기술의 기초를 지원하는 기술 중 하나입니다

Bagalinao는 PLD 방법을 사용하여 박막 성형에 대한 아이디어를 제시했는데, 이는 실시간 바카라 연구를 시작하기 전에 고온 초전도 재료를 연구하는 데 관여하는 것과 관련이 있습니다 "초전도 연구에서 일할 때 종종 복합 재료의 박막을 만들었으므로 실시간 바카라 공기 전극에 적용 할 수 있다고 생각했습니다 PLD를 사용하여 결정 입자를 더 작은 크기로 성장할 수 있으며 다른 분야에 실험 방법을 적용하는 것이 좋은 아이디어를 만들어 낼 수 있다고 생각했습니다

목표는 분명했지만 시행 착오는 한동안 계속되었습니다 AIST가 축적 한 복합 재료 개발 기술에 대한 노하우는 주입되었으며, PLD 장치의 매개 변수 조정을 포함하여 실험과 관찰을 반복해서 반복했습니다

결과적으로, 처음에 스트라이프 구조가 마침내 얻어졌다 LSCF (란타늄, 스트론튬, 코발트, 철 기반 복합 산화물) 및 CERIA 기반 산화물 GDC (Gadolinia 도핑 된 CERIA)의 두 가지 유형의 재료는 자체 조립 공정을 통해 두 가지 다른 재료로 분포되어 나노 미터 규모에 대체로 배열되었으며 전기 혈압에 대한 우수한 접착제를 나타냈다 이것은 3 상 계면이 종래의 다공성 전극보다 더 높은 밀도로 형성됨을 밝혀냈다 이는 실시간 바카라의 차세대 장치 개발로 이어지는 영향력이 큰 결과였습니다

높은 출력이 비용을 절감하고 시스템을 소형화 할 수있게합니다

나노 복합체 캐소드의 실시간 바카라라이프 구조는 기존의 다공성 전극보다 더 높은 밀도로 3 상 계면을 생성하는 것으로 밝혀졌다 그러나 불행히도, 그 자체만으로는 내가 원하는만큼 연료 전지의 성능을 제공하지 못했습니다 공기 전극에 형성된 현재 수집기 층의 재료 및 구조는 병목 현상이되었습니다

실시간 바카라의 전극 반응을 신속하게 진행하기 위해, 전자를 반응 필드에 공급하는 것이 필수적이며, 일반적으로 입자 크기가 약 1 미크론의 전류 수집기 층이 공기 전극에 제공된다 일반적으로 전도성 재료의 페이스트는 재료로 구워집니다 그러나 Bagalinao는 "실시간 바카라에 사용되는 나노 구조화 된 전극의 성능을 완전히 도출하기 위해 현재 수집기 층도 나노 구조화되어야한다"고 생각했다

따라서,이 세포에서, 우리는 PLD 방법을 사용하여 란타늄-실시간 바카라론튬-코발트 복합 산화물 (LSC)의 다공성 박막을 생성하고이를 현재 수집기 층으로 사용하기로 결정했다 이 층은 미세 원주 구조를 가지며, 이는 산소와의 접촉 표면의 표면적을 증가시킨다 다시 말해, 산소 감소 반응은 과거보다 더 효율적으로 진행됩니다

공기 전극 단독으로부터의 접근 방식을 살펴보면, 실시간 바카라가 연료 전지로서 높은 특성을 입증하려면 다른 구성 요소의 성능을 동시에 향상시켜야한다는 것이 분명하다 이 연구에서 우리는 공기 전극의 반대쪽에있는 연료 전극의 기능을 개선하는 작업을 수행했습니다 지지 연료 전극 지지대와 전해질 사이의 미세한 마이크론의 연료 전극의 기능적 층을 제공하는 것이 일반적이며,이 기능 층은 수소의 산화 반응을 신속하게 촉진하는 데 역할을한다 이 성능 개선은 또한 전체 실시간 바카라 시스템 처리량에 큰 영향을 미칩니다

Tsukuba 리서치 팀의 새로운 공기 전극이 개발 된 후, Nano 수준에서 연료 전극의 기능적 층을 개선하기 위해 AIST Chubu Center (Nagoya City)의 팀이었습니다 이 방법을 스프레이 열분해라고하며, 약 10 nm의 입자를 함유하는 분말을 제조하고, 이는 응집되고 연료 전극 기능 층으로 사용된다 이 층은 또한 조밀 한 박막 전해질의 형성에 중요한 역할을하고 전체 세포의 저항을 감소시켰다

결국, 두 팀의 결과로, 음극, 연료 전극 기능 층 및 전류 수집기 층에 대한 새로운 재료를 사용하여 단일 셀을 제작하고 발전 테실시간 바카라를 반복 하였다 결과적으로, 전력 밀도는 700 ℃에서 45 w/cm²세계 최고 수준 8743_8779 | 600 ° C에서 15 w/cm²| 측정되었습니다

3a/cm²(700 ° C) 전류 밀도, 03-05 a/cm²와 비교하여 현재 값은 약 6 ~ 10 배입니다 (보도 자료 조항 2021/6/25)

Bagalinao는 AIST 내의 공동 연구의 영향과 연료 전지 시장에 대한 결과에 대해 다음과 같은 것을 명시하고 있습니다

"실시간 바카라 연구는 그룹이 다르더라도 AIST에 공통적 인 일반적인 문제입니다 PLD 방법과 스프레이 방법은 다른 접근 방식이 다르지만, 여러 가지 다른 접근법이 연구에 깊이를 가져올 것입니다 AIST는 기술을 개발하면 이전 시스템의 약 10 분의 1에 의해 세포의 수를 줄일 수있을 것입니다 비용은 미래의 연료 전지 시장에 큰 영향을 미칠 것입니다 "

탄소 중립의 미래는 국제 협력 연구를 유치합니다

이 연구의 결과는 AIST의 "제로 배출 국제 협력 연구 센터 (GZR)"및 ASEC (Solid Oxide Energy Conversion Advanced Technology)의 ASEC (Asec) 컨소시엄 (ASEC)의 활동을 통해 ASEC (ASEC)의 "ASEC"컨소시엄 (ASEC) 컨소시엄을 통해 AIST와 다수의 회사에 의한 전략적 공동 연구를 목표로 한 새로운 연료 전지의 개발이다

"ASEC의 혁신적인 재료 개발에서 우리는 매일 회사와 상업화하기 위해 어떤 종류의 문제를 충족시켜야하는지에 대해 논의합니다 기본 연구뿐만 아니라 실질적인 응용 프로그램을 지속적으로 고려해야하므로 의견을 교환하는 것이 매우 중요하다고 생각합니다"

연료 전지를 사용한 탄소 중화는 국제적 문제이며 AIST의 연료 전지 연구도 해외 연구 기관과의 협력이 증가하고 있습니다 이것이 GZR이 "국제 공동 연구"를 부르는 이유입니다 현재 실시간 바카라 캐소드 개발 에서이 회사는 Imperial College London, UK 등과 협력하여 원주 구조의 특성을 분석하기 위해 노력하고 있습니다

Bagalinao는“유럽 국가들 사이에서 연료 전지의 역 운영 인 고체 산화물 전해 세포 (SOEC)에 대한 높은 수준의 관심이 있지만, 재생 에너지의 실제 적용보다 앞서있다 그러나 나는 실시간 바카라와 관련하여 일본 연구가 세계에서 한 발 앞서 있다고 생각한다

물론, 전극과 단일 세포의 진화뿐만 아니라 전체 실시간 바카라 시스템의 내구성과 신뢰성은 미래에 중요한 문제가 될 것입니다 일단 설치되면 가정용 실시간 바카라 연료 전지는 수년에 걸쳐 안정적으로 작동 할 것으로 예상됩니다 상업, 산업 또는 모바일 연료 전지에 대해서도 비슷한 과제가 남아 있습니다

미래에는 "다양한 평가 및 분석을 통해 높은 출력을 달성하는 메커니즘을 명확히해야합니다 우리는 메커니즘을 어느 정도 이해할 수 있었지만이를 입증하는 것이 시급합니다 그리고 일단 메커니즘을 완전히 이해할 수있게되면, 우리는 다음에 성능을 향상시키는 데 필요한 것을 볼 수 있습니다"

Bagalinao는이 연구의 미래로가는 길을 명확하게보기 시작한 것으로 보입니다