바카라 커뮤니티 [Yoshikawa Hiroyuki 회장] (이하 "AIST")고급 제조 프로세스 연구 부서[Research Division Director Mito Hideto] 연구 그룹 인 Amano Masanobu, 연구 그룹, Suzuki Toshio, Suzuki Toshio, 연구원, Nippon Special Ceramics Co, Ltd (이하 "Nippon Special Ceramics")와 협력하여 "Nippon Special Ceramics")와 협력하고 있습니다소프트 산화물 바카라 커뮤니티 전지 (SOFC)모듈성공적으로 개발되었습니다 이 모듈은 밀리미터 내지 밀리미터 직경의 작은 튜브 타입 SOFC를 사용하며 550 ° C 미만의 저온 면적에서도 2W/cm3생성 전력 밀도3그것은 미세 바카라 커뮤니티 세포 모듈의 클래스입니다
SOFC는 다양한 바카라 커뮤니티 전지 중 가장 많은 것입니다에너지 변환 효율| 높고 전적으로 고체 재료로 만들어 질 수 있으며, 신뢰성이 높고 다루기 쉽고 탄화수소 바카라 커뮤니티를 사용할 수있는 훌륭한 기능이 있습니다 그러나 지금까지 SOFC는 800-900 ° C의 작동 온도가 필요하므로 크고 고정적인 전원과 같은 영역에서 사용되는 것으로 제한되며 저온에서 작동 할 수 있고 작고 휴대용 전원에 사용될 수있는 SOFC를 실현하려는 강한 욕구가있었습니다
AIST는 Nippon 특수 세라믹과 협력하여 큐브 형 MicrosofC를 개발해 왔지만, 초고속 전력 생성 모듈의 요구를 충족시키기 위해 모듈 식 구조 및 세라믹 전극 구조를 최적화하여 마이크로 바카라 커뮤니티 셀 모듈을 성공적으로 개발했습니다 이 모듈은 다공성 몸체로 공기를 펌핑 할 수있는 전력이 거의 없으며 자연 확산을 통해 공기를 공급할 수있어 빠른 시스템 효율과 소형화를 가능하게합니다 이 기술은 소규모 모바일 전자 장치의 전원으로 광범위한 응용 프로그램을 가질 것으로 예상됩니다
이 결과는 Nano Tech 2009에서 발표 될 예정이며, 2009 년 2 월 18 일부터 20 일까지 도쿄 빅 시력과 FC Expo 2009에서 개최 될 예정이며, 2009 년 2 월 25 일부터 27 일까지 도쿄 빅 광경에서도 개최 될 예정입니다
새로 개발 된 마이크로 SOFC 모듈
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마이크로 SOFC 모듈 성능 테스트 결과
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바카라 커뮤니티 전지는 바카라 커뮤니티와 산소 사이의 화학 반응에서 전기 에너지를 직접 추출 할 수 있습니다2또한 에너지 전환 효율성이 높으며, 연구 개발은 다음 세대의 청정 에너지 원으로 실용적으로 만들기 위해 적극적으로 수행되고 있습니다 바카라 커뮤니티 전지는 조성 재료를 기반으로합니다소프트 폴리머 형태 (PEFC),용융 탄산염 형태 (MCFC),포스페이트 형태 (PAFC), 고체 산화물 형태 (SOFC) 등으로 분류됩니다이 중에서도 PEFC는 100 ° C의 작동 온도가 낮으며 가정 및 자동차의 바카라 커뮤니티 전지로 실제 단계로 진행되었습니다
반면에, SOFC는 발전 효율이 가장 높으며 전적으로 고체 재료로 만들어 질 수 있으며, 신뢰할 수 있고 다루기 쉽고, 탄화수소 바카라 커뮤니티를 사용할 수있는 우수한 특징을 갖지만, 작동 온도는 800-900 ° C에서 높기 때문에 대규모 발전 시설로 제한되었습니다
그러나 고 에너지 전환 효율의 큰 이점과 다양한 바카라 커뮤니티의 가용성으로 인해분산 가계 전원 공급 장치,모바일 전자 장치 용 전원 공급 장치,자동차 보조 전원 공급 장치 (APU)작동 온도는 500-700 ° C이며빠른 시작/정지 작동
전기 화학적으로 물질과 에너지 변환세라믹 원자로SOFC를 구성하는 가장 중요한 요소입니다 이 세라믹 반응기의 미세 목적 세포에 의해, 열 충격에 내성이있는 고성능 세라믹 반응기가 실현 될 수 있다고 믿어진다 이것을 SOFC에 적용함으로써, 우리는 작동 온도를 낮추고 빠른 스타트 업 작동을 가능하게 할 수 있다고 생각하며, 작동 온도가 650 ° C 미만인 경우에도 출력이 높고 열 충격에 내성이있는 SOFC를 만드는 연구가 수행되었습니다
작동 온도를 낮추기 위해 몇몇 세라믹 전해질 재료 및 전극 재료가 개발되었으며, 작동 온도는 또한 500-600 ℃로 감소되었다 그러나, 전형적인 세포 구조 인 플랫 형 셀에서, 빠른 시동 및 정지 작동 중 열 왜곡 문제는 주요 장애물이며 기본적인 솔루션이 필요합니다
따라서 AIST는 Nippon Special Ceramics와 협력하여 튜브 구조와 MicrosofC 및 통합 기술을 개발했으며 빠른 시작 작업에 사용할 수있는 셀 번들을 성공적으로 만들었습니다 (2007 년 3 월 29 일 발표) (그림 1)
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그림 1 : 기존 큐브 유형 마이크로 SOFC
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이들은 주로 수백에서 KW 클래스의 시스템에 적용하는 목표로 개발되었으며, 수천에서 수천까지의 와트 클래스의 작은 바카라 커뮤니티 전지 시스템을 구축하는 데 필요한 마이크로 소프크 모듈과 관련하여 추가 기술적 문제를 해결해야합니다 이러한 기술적 문제 중에서 세포의 높은 통합은 공기 통로와 열 균형 보장 사이의 상충 관계이며 최적화가 가장 중요한 문제가되었습니다
이 연구는 세라믹 원자로 개발 프로젝트 인 새로운 에너지 및 산업 기술 개발 기관 프로젝트의 일환으로 수행되고 있습니다
Nippon 특수 세라믹의 협력으로 AIST는 세라믹 반응기로서 기능하는 서브 MM 직경을 갖는 고성능 튜브 타입 SOFC를 사용하여 저하 유형 MicrosoFC 모듈을 성공적으로 개발했습니다 (그림 2) 이것은 공기 공급 전력을 최소화하기 위해 마이크로 SOFC 번들의 내부 구조 및 배열을 최적화하는 구조이며, 열 균형을 제어 할 수 있으므로 자연 확산을 통한 공기 공급을 통해 고성능을 제공하는 모듈입니다 바카라 커뮤니티는 매니 폴드에서 스택으로 공급되고, 모듈의 표면을 통해 공기가 흐르고 자연 확산에 의해 스택에 공급됩니다
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그림 2 : 새로 개발 된 마이크로 SOFC 모듈
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사용 된 튜브 형 마이크로 셀은 튜브 형태의 직경이 08mm이며, Ceria 기반 세라믹은 전해질 재료 및 바카라 커뮤니티 측 전극 재료를 갖는다Nickel-Ceria 유형도자기, 공기 측 전극 재료Lantern Cobalt-Ceria Series세라믹이 사용됩니다 이들 마이크로 튜브 세포는 란타넘 코발트 세라믹으로 만들어진 다공성 구조로 축적되어 미생물을 형성 하였다 그림 3은 10x10x2mm microsofc 번들 (직경 08mm의 5 개의 마이크로 튜브 셀)이 3 단계 (06 cm3)
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그림 3 Micro SOFC 스택 (06 cm3)
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이 스택 구조에 바카라 커뮤니티 매니 폴드를 부착하여 Microsofc 모듈을 구성했습니다 (그림 4)
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그림 4 Micro SOFC 모듈 모양
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이 모듈은 450-550 ° C에서 수소를 붓음으로써 성능 테스트를 받았다3(450-550 ° C : 스택 부피 당)의 생성 된 전력 밀도가 얻어졌다 (도 5)
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그림 5 마이크로 SOFC 모듈에 대한 성능 테스트 결과
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이 스택의 무게는 약 2G에 불과하며 무게 당 생성 된 전력 출력 측면에서도 우수한 성능을 보여주었습니다 이 개발에서 개발 된 Microsofc 모듈을 사용함으로써 필요한 전력에 따라 모듈을 쌓아서 수십까지의 W 클래스까지 시스템을 구축 할 수 있으며, 이는 소형 전자 장치와 같은 휴대용 휴대용 전원에 사용할 수 있습니다
향후, 우리는 이번에 개발 된 microsofc 모듈을 사용하여 모듈 식 구조의 추가 통합 및 최적화를 고려하고 성능 데모 테스트 등을 수행 할 것입니다충격 저항가 있습니다 또한 우리는 빠르게 시작하고 중단 할 수있는 고출력, 소형 및 고효율 SOFC 시스템 (그림 6)의 실현을 향한 연구 개발을 촉진 할 계획입니다
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그림 6 10W 클래스 모듈의 개념적 다이어그램
(총 볼륨 20cm3일반)
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