바카라 커뮤니티 (Nomaguchi Ari 회장) (이하 "AIST")고급 제조 프로세스 연구 부서[연구 부서 Murayama Nobumitsu] 기능 모듈화 연구 그룹 [연구 그룹 이사 Fujishiro Yoshinobu] Suzuki Toshio 연구원은지르코니아시리즈Electrolyte소프트 산화물 바카라 꽁 머니 전지 (SOFC)의 작동 온도를 성공적으로 낮추고 600 ° C에서 밀도를 생성합니다 11W/cm2달성
SOFC는 모든 부품이 세라믹 재료로 만들 수 있기 때문에 매우 신뢰할 수 있고 에너지 전환 효율의 탁월한 기능을 가지고 있지만, 높은 작동 온도 (700-1000 ° C)가 필요하기 때문에 이전에는 사용이 제한적이었습니다 따라서 광범위한 응용 분야에 SOFC를 적용하고 실제 적용하려면 운영 온도를 줄이고 비용을 줄여야하며 현재 다양한 연구가 진행 중입니다
Fine Ceramics Technology Research Association의 협력으로 AIST는 전해질을 얇게하고 전극 구조를 최적화하는 고급 제조 공정 기술을 적용하여 기존 지르코니아 기반 재료의 성능을 향상시켜 프로토 타입 튜브 형 MicrosofC를 만들었습니다 또한, 바카라 꽁 머니 전극의 구조의 영향과 발전 성능에 대한 바카라 꽁 머니 유속의 영향을 명확히함으로써, 기존 재료를 사용하여 SOFC의 성능을 향상시키기위한 지침을 명확히했습니다 이 연구 결과는 장기 안정성과 비용 측면에서 우수한 지르코니아 기반 재료를 사용하여 저온에서 작동 할 수있는 SOFC 시스템을 생성했습니다
이 결과는 2009 년 8 월 14 일 미국 과학 저널 "과학"에 발표되었습니다
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그림 1 : 개발 된 튜브 타입 마이크로 SOFC (1W 출력)
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바카라 꽁 머니 전지는 바카라 꽁 머니와 공기 (산소) 사이의 화학 반응에서 전기를 직접 추출하고 고 에너지 전환 효율을 달성 할 수있는 발전기이므로 차세대 에너지 원으로서 실질적으로 사용될 것으로 예상됩니다 바카라 꽁 머니 전지는소프트 폴리머 형태 (PEFC),Molten Carbonate Form (MCFC),인산염 양식 (PAFC), 고체 산화물 형태 (SOFC)와 같은 다양한 방법이 개발되었습니다 PEFC의 작동 온도는 약 100 ° C이며 가정 및 자동차의 바카라 꽁 머니 전지로 개발되고 있지만 에너지 효율이 낮고 전극 재료의 높은 비용과 같은 문제도 지적되었습니다 반면, 가장 에너지 효율적인 바카라 꽁 머니 전지는 세라믹 재료로 구성된 SOFC입니다 그러나 SOFC의 작동 온도는 700-1000 ° C의 고온이기 때문에 대규모 발전 시설에 적용하는 것이 이전에 제한되었습니다 작동 온도를 줄이면 SOFC가 사용됩니다가정 분산 전원 공급 장치,모바일 전자 장치 용 전원 공급 장치,보조 자동차 전원 공급 장치에 적용될 것으로 예상되므로 SOFC의 저온 작동을 목표로하는 연구 개발이 적극적으로 수행되고 있습니다
AIST는 Fine Ceramics Technology Research Association과 협력하여 SOFC의 운영 온도를 줄이고 새로운 에너지 및 산업 기술 개발 조직의 빠른 시작 성능을 향상시키는 것을 목표로합니다세라믹 원자로Development "(2005-2009)에서, 우리는 SOFC를보다 미세 통합하고 고도로 통합하기 위해 연구 개발을 수행하여 600 ° C 미만의 작동 온도에서도 높은 출력 및 열 충격 SOFC를 위해 실용적으로 만들었습니다Seria우리는 시스템 자료를 사용하여 고성능 튜브 형 MicrosofC와 통합 기술을 성공적으로 개발했습니다 (발표가 발표되어 2009 년 2 월 12 일)
반면에 지르코니아 기반 재료에는 많은 연구 및 개발 경험이 있었는데, 이는 장기 안정성이 우수하고 비용면에서 유리하며 SOFC (작동 온도 : 700-1000 ° C)에서 실질적인 응용을 개발하고 있습니다 SOFC의 저온 작동에 대한 연구는 주로 새로운 재료 개발에 중점을두고 있으며 600 ° C 미만의 온도에서 작동 할 수있는 SOFC 재료의 개발이 진행 중이지만 SOFC로 작동하기 위해 해결해야 할 많은 문제가 있습니다 따라서 저온 작동을 허용하는 새로운 제조 공정 기술의 개발에 대한 강력한 수요가있었습니다
Fine Ceramics Technology Research Association의 협력으로 AIST는 이전에 개발 한 CERIA 기반 재료를 사용하여 고성능 튜브 타입 MicrosoFC를위한 제조 기술을 개발했으며 전해질을 추가로 얇게 할 수있는 새로운 제조 공정 기술을 개발하고 (이전 필름 두께에서 20µm로 감소) (고급 전극 구조물의 제어) (기공 및 구조물 구조) 이 제조 공정 기술을 지르코니아 기반 재료에 적용함으로써, 우리는 전례없는 박막 전해질 및 고 다공성 전극 구조를 갖춘 지르코니아 기반 SOFC를 실현하는 데 성공했습니다
18mm 직경의 튜브 형 MicrosofC는 지르코니아 기반 세라믹을 전해질 물질로, 바카라 꽁 머니 측 전극 재료로서 니켈-자르코니아 기반 세라믹 및 공기 측 전극 재료로서 란타늄-코발트-세리아 기반 세라믹을 사용하여 제조되었다 (도 2) 이 microsofC의 바카라 꽁 머니 전극의 다공성을 변화시켜 수소 순환 하의 발전 성능을 비교할 때, 우리는 microsofc가 아래에 나와 있음을 발견했습니다전극 저항바카라 꽁 머니 전극의 다공성에 의해 크게 영향을 받고, 전극 저항은 다공성이 54%로 1/30으로 감소 될 수있다 (도 3) 54% 양극 다공성을 갖는이 microsofC는 550-600 ° C의 작동 온도에서 발전에 대해 테스트되었고, 최대 값은 05-11W/cm2얻어졌다 (그림 4) 또한 마이크로 SOFC의 발전 성능은 바카라 꽁 머니 흐름 조건에 따라 크게 변화하는 것으로 밝혀졌습니다
이 결과는 지르코니아 기반 SOFC의 성능을 향상시키고 작동 온도를 줄이기위한 지침을 밝혀 냈으며, 이는 장기 안정성 및 비용 측면에서 유리하며,이를 설계 할 수 있으며, SOFC 시스템의 적용은 광범위한 사용을 확장하고 촉진 할 것으로 예상됩니다
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그림 2 : 개발 된 튜브 타입 마이크로 SOFC (1W)
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그림 3 : 발달 된 튜브 타입 microsofc의 전극 저항과 바카라 꽁 머니 전극의 관계
(전자기 사진은 감소 후 바카라 꽁 머니 전극 구조를 보여줍니다)
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그림 4 바카라 꽁 머니 전극 다공도가있는 SOFC에서의 생성 성능 54%
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앞으로, 우리는 지르코니아 기반 SOFC의 성능을 향상시키기 위해 계속해서 연구 개발을 수행 할 것입니다 지르코니아 기반 SOFC (작동 온도 : 600 ° C)는 이번에 개발되었으며 현재까지 개발 된 CERIA 기반 SOFC (작동 온도 : 500 ° C)는 바카라 꽁 머니 유형 및 개혁 방법을 포함하여 사용 조건 및 용도에 따라 다르게 사용할 수 있습니다 궁극적으로, 우리는 새로운 에너지 장치로 SOFC의 사용을 확장하고 저탄소 배출 사회를 실현하기 위해 스프레드를 홍보하고자합니다