CONTITE Co, Ltd (이하 "정중 한"이라고 함) 및 국립 고급 산업 과학 기술 연구소 (이하 "AIST"), 연구 그룹 Yamaguchi Yuki의 책임자 인 Solid Ionics Materials Group의 최고 연구원 인 Solid Ionics Group, Is파우더 야금기술 사용다공성스테인리스 스틸 기판,소프트 산화물 연료 전지 (바카라 사이트 쿠폰)
전통적인 바카라 사이트 쿠폰입니다전해질또는연료 전극였지만, 둘 다 세라믹 이었지만, 깨지기 쉽고 쉽게 갈라졌으며 진동과 열 충격에 취약한 문제가있었습니다 이지지를 다공성 스테인레스 스틸 기판으로 변환함으로써, 이는 강화 될 것이며 자동차 및 드론과 같은 이동성에 적용될 수있다 정치는 작은 모터 베어링, 기계적 구조 부품 등에 사용됩니다소결우리는 부분 제조에 재배 된 분말 야금 기술을 적용하여 연료 확산과 기계적 강도를 결합한 다공성 스테인레스 스틸 기판을 개발했습니다 한편 AIST는 전해질을 가지고 있습니다나노 입자를 개발했습니다 전해질의 가스 장벽 특성을 개선하는 데 성공했습니다 5cm 정사각형 금속 지지체 바카라 사이트 쿠폰의 실용적인 크기를 프로토 타입으로 Proomite에 의해 개발 한 다공성 스테인레스 스틸 기판을 AIST에 의해 개발 된 전해질 나노 입자와 결합하여 입증되었다
이 기술의 세부 사항은 2023 년 12 월 14 일부터 15 일까지 개최 될 32nd 바카라 사이트 쿠폰 리서치 프레젠테이션에서 발표 될 것입니다
바카라 사이트 쿠폰는 600-900 ° C의 고온에서 작동하며 연료 전지 중에서 가장 높은 발전 효율을 제공 할 것으로 예상됩니다 일본에서는 가정용 열과 힘을위한 공동 세대 시스템으로 상용화되었으며 점점 인기를 얻고 있습니다 바카라 사이트 쿠폰는 다양한 응용 프로그램에 적용될 것으로 예상되지만 현재 고정식 사용 이외의 개발은 진행되지 않았습니다
바카라 사이트 쿠폰는 전해질과 전극이 고체이기 때문에 그림 1과 같이 다양한 구조를 취할 수 있습니다 지금까지 지르코니아 (ZRO2)와 같은 고밀도 전해질을 사용하고, 니켈 촉매 및 전해질의 혼합물로 만든 다공성 연료 전극을 사용한 연료 전극을지지하는 연료 전극을지지하는 연료 전극은 고전성이 높은 전해질의 박막을 사용하여, 전기 전극을 사용하여 A와 전해질 전극을 사용하여 발달되었다 그러나, 전해질과 전극에는 세라믹이 포함되어 있으며, 이는 연약하고 균열이 발생하기 쉬운 단점이 있습니다 고정식 사용 이외의 다른 응용 프로그램에는 자동차 및 드론의 이동성이 포함되지만 지금까지 진동 및 열 충격을 견딜 수 있도록 기계적 강도가 필요하기 때문에 바카라 사이트 쿠폰를 적용하기가 어려워졌습니다 Mobility에 바카라 사이트 쿠폰를 적용하기 위해서는 세라믹보다 강력하고 강한 다공성 스테인레스 스틸에 의해지지되는 금속 지원 바카라 사이트 쿠폰를 개발해야합니다
그림 1 : 바카라 사이트 쿠폰의 단면 구조
Picite는 이전에 바카라 사이트 쿠폰를위한 크롬 염기 합금으로 현재까지 분말 야금 기술을 사용했습니다상호 연결| 바카라 사이트 쿠폰 제조업체에 개발되어 공급합니다 상호 연결기는 연료와 공기를 분리하고 공급하며 상부 및 하부 셀을 전기적으로 연결하는 역할을합니다 상호 연결자는 가스 장벽 특성이 필요하므로 구멍을 사용할 수 없습니다밀도사용됩니다 이 크롬 기반 합금 상호 연결기를 사용하는 250kW 바카라 사이트 쿠폰 시스템은 2017 년에 공손한 Kumagaya 두 번째 공장의 전기 수요의 약 50%를 차지했습니다 반면에, 다공성 구멍을 가진 다공성 금속은 분말 야금 기술을 사용하여 만들 수 있습니다 Picalite는 AIST와 협력하여 중소 기업 기관의 "전략적 기본 기술 고급 지원 프로젝트"에 합류하여 분말 금속성 기술을 사용하여 금속 지원 바카라 사이트 쿠폰를위한 다공성 금속 기판을위한 제조 공정을 수립했습니다
AIST는 LPG 카세트 실린더를 사용하여 전기를 생성 할 수있는 "편리한 연료 전지 시스템"입니다발표를 누르십시오 2013 년 1 월 28 일) 및 "소형 고전력 연료 전지 시스템"(AIST : 소형 고전력 로투스)와 같은 휴대용 바카라 사이트 쿠폰 시스템을 개발했습니다 우리는 또한 "바카라 사이트 쿠폰 드론"을 개발했으며 긴 비행을 시연했습니다 (AIST : 세계 최초의 고체 산화물), 바카라 사이트 쿠폰가 이동성에 적용될 수 있음을 보여 주었다 반면, 이동성 바카라 사이트 쿠폰의 신뢰성을 보장하기 위해서는 탄력성이 필수적입니다 AIST는 NEDO (New Energy and Industrial and Industrial Technology Development Organiz) 프로젝트를 통해 금속 지원 바카라 사이트 쿠폰의 제조 공정을 조사했습니다 이번에는 예의에 의해 개발 된 다공성 금속 기판을 AIST가 개발 한 바카라 사이트 쿠폰 제조 공정과 결합하여 실용적인 크기의 금속지지 바카라 사이트 쿠폰를 개발했습니다
Polite의 연구 및 개발은 "고체 산화물 연료 전지 (바카라 사이트 쿠폰)의 고 강성을위한 다공성 금속 기판의 전략적 기본 기술 고급 지원 프로젝트/개발"(2020-2022)에 의해 뒷받침되었으며, AIST의 연구 및 개발은 NEDO의 "일반적인 문제가 발생한 산업-아카데미아 (Collabia-Goordmia)의 연구에 의해 지원되었다 기타/고체 산화 연료 세포 탄력성 기술의 개발 "(2020-2022)
다공성 금속은 필터와 같은 다양한 응용 분야에서 사용되지만 금속 지원 바카라 사이트 쿠폰에서는 약 1 μm의 입자 직경을 갖는 금속 촉매-세라믹 혼합물로 구성된 다공성 전극이 기판에 적층되므로 금속의 기공의 방출은 바카라 사이트 쿠폰를 사용하여 제어해야합니다 또한, 600 ℃ 이상의 고온에서 사용되는 바카라 사이트 쿠폰의 경우, 기판, 전극 및 전해질 사이의 열 팽창 계수와 일치해야한다
Polite는 전해질 재료 지르코니아와 유사한 열 팽창 계수를 갖는 페라이트 스테인레스 스틸을 사용하여 분말 야금 기술을 사용하여 다공성 스테인레스 스틸 기판을 제조하는 공정을 확립했습니다 도 2는 금속 지원 바카라 사이트 쿠폰를위한 발달 된 다공성 스테인레스 스틸 기판의 표면 주사 전자 현미경 (SEM) 사진이다 원료 스테인레스 스틸 입자의 입자 크기는 대략 20 내지 50 μm이지만, (b)에서도 2 (a)의 대략 50 μm에서 대략 10 μm에서 기판 표면의 기공의 크기를 임의로 제어함으로써, 다양한 다공성 전극을 스택하는 것이 가능하다 기판의 전체 다공성은 모든 기질에 대해 대략 50%이며, 가스 확산이 우수하다
그림 2 금속 지원 바카라 사이트 쿠폰에 대한 다공성 스테인레스 스틸 기판의 표면 SEM 사진
바카라 사이트 쿠폰의 기존 전해질은 1300 ° C 이상의 높은 온도에서 소결되어 수소와 같은 연료에 대한 가스 장벽 특성이 우수한 조밀 한 세라믹을 초래했습니다 그러나 다공성 스테인레스 스틸 기판은 세라믹보다 내열성이 떨어지고 고온에서 소결 할 수 없습니다 도 3은 다공성 스테인레스 스틸 기판에 적층 된 지르코니아 전해질의 표면 SEM 사진이다 소결 온도가 그림 3 (a)에 표시된 것처럼 1000-1200 ° C로 감소하면, 세라믹의 불충분 한 소결은 구멍이 열리고 제공된 연료가 공기쪽으로 누출됩니다
AIST는 평균 입자 크기가 70-150 nm 인 지르코니아 전해질 나노 입자를 개발하여 온도가 낮아도 소결을 촉진 할 수 있습니다 전해질 나노 입자가 첨가되는도 3 (b)에서, 소결 온도가 낮아져도 전해질 내의 통찰이 극적으로 감소되어 가스 장벽 특성이 향상된다 이것은 연료 누출이 발생하는 것을 방지하고, 공급 된 모든 연료는 발전에 사용될 수 있습니다
그림 3 지르코니아 전해질의 표면 SEM 사진 다공성 스테인리스 스틸 기판에 적층
(a) 나노 입자 프리, (b) 나노 입자 added
우리는 AIST가 개발 한 바카라 사이트 쿠폰 제조 공정과 함께 Polite에 의해 개발 된 다공성 금속 기판을 결합하여 실용적인 크기의 금속지지 바카라 사이트 쿠폰를 개발했습니다 그림 4는 개발 된 5cm 정사각형 금속지지 바카라 사이트 쿠폰의 외부 사진을 보여줍니다 다공성 스테인레스 스틸 기판은 니켈 촉매 및 전해질, 지르코니아 전해질 및 전도성 세라믹으로 만들어진 양극으로 구성됩니다Aeropole등은 테이프 성형 및 스크린 인쇄와 같은 습식 방법을 사용하여 적층됩니다 스테인레스 스틸 기판의 산화를 억제하기 위해, 산소 부분 압력 하에서 및 기존의 바카라 사이트 쿠폰보다 낮은 온도에서 소결에 의해 생성물을 제조 하였다 이번에는 5cm 정사각형 금속지지 바카라 사이트 쿠폰를 만들었지 만 다공성 스테인레스 스틸 기판으로 프레스 성형기를 확장하여 크기를 더욱 증가시킬 수 있습니다
그림 4 5 cm 정사각형 금속지지 바카라 사이트 쿠폰 (왼쪽 : 전해질 측면, 오른쪽 : 다공성 스테인레스 스틸 기판)
그림 5는 550-750 ° C에서 연료 전지 특성을 보여줍니다 그림 4의 금속 지원 바카라 사이트 쿠폰의 일부를 사용하여 전해질의 직경을 사용하여 공기 측 전극을 쌓아서 평가합니다 (흰색 표시)의 제품 (흰색 표시) 및 Horizatal Axis의 전류 도끼의 제품은 Horizental Axis입니다 (채우기 마크) 및 출력 밀도가 높을수록 연료 전지 성능이 더 좋습니다 전해질 나노 입자가없는 셀에서도 5 (a), 전류 밀도는 0 a/cm2개방 회로 전압 (OCV)09V 미만으로 이론적 전자력 (10 ~ 11 V)보다 낮으며, 이는 일부 연료가 공기 측로 누출되고 있음을 나타냅니다 도 5 (b)에 첨가 된 전해질 나노 입자를 갖는 세포에서, OCV는 1V 이상이고, 06 w/cm2의 출력 밀도를 성공적으로 얻었습니다 이 금속 지원 바카라 사이트 쿠폰는 이동성을 포함한 다양한 응용 분야에서 사용될 것으로 예상됩니다
그림 5 금속 지원 바카라 사이트 쿠폰 (a) 나노 입자가없는 세포, (b) 나노 입자 수용 세포의 생성 특성
바카라 사이트 쿠폰 탄력성 향상 외에도 자동차 및 드론과 같은 이동성에도 빠른 스타트 업이 필요합니다 이번에 개발 된 금속 지원 바카라 사이트 쿠폰는 750 ° C에서 06 w/cm2의 출력 밀도를 얻었지만 더 낮은 온도에서 유사한 성능을 달성 할 수 있다면 온도를 높이는 데 걸리는 시간을 줄일 수 있습니다 또한 비용을 절감하려면 전극 재료 등의 수명을 연장하는 것이 필수적입니다 향후, 우리는 향상된 전극을 통해서도 저온에서도 긴 수명과 높은 전력 밀도를 가진 금속 지원 바카라 사이트 쿠폰를 개발할 것이며, 더 크고 대량 생산을 고려할 것입니다