스퍼터링을 이용해 증착된 백금-사마리아 도핑된 세리아 에노드가 적용된 메탄올을 연료로 하는 저온 고체 산화물 연료전지

국문 초록 (Abstract)

저온 고체 산화물 연료전지는 차세대 에너지 변환 장치로 높은 에너지 효율성과 친환경적인 장점을 가지고 있어 최근 활발히 연구가 진행되고 있다. 하지만 수소 연료 저온 고체 산화물 연료전지는 수소 연료의 저장과 수송에 어려움으로 인해 다양한 분야로의 적용에 한계가 있다. 따라서 수소 연료에 비해 저장과 수송이 용이하며 높은 Volumetric Energy Density 를 가지는 메탄올 연료의 연구가 필수적이다. 하지만 메탄올 연료를 사용했을때, 복잡한 산화 과정과 Carbon Coking 으로 인한 성능 저하가 발생하게 되고 이를 해결하기 위한 촉매에 대한 연구가 중요한 문제라고 할 수 있다. 본 연구에서는 메탄올을 연료로 하는 저온 고체 산화물에 Pt-SDC 에노드를 적용하고자 하였다. Pt 는 수소연료 저온 고체 산화물 연료전지뿐만 아니라 Direct Methanol Fuel 에서도 많이 사용되는 촉매이다. 하지만 메탄올의 산화 과정에서 CO에 의한 오염이 발생해 성능이 감소한다는 단점을 가지고 있다. 이를 해결해주기 위해 높은 이온전도도와 Oxygen Storage Capacity 를 가지는 SDC 를 같이 증착해 Pt-SDC 에노드를 제작하고자하였다. Yttria Stabilized Zirconia 를 전해질로 사용하고, 에노드에 서로 다른 비율을 가지는 Pt-SDC를 적용하여 셀을 제작하였다. 450oC에서 Pt 만을 사용한 에노드와 비교했을 때 성능이 ~50% 이상 향상되는 것을 확인하였으며, Pt-SDC의 비율을 달리해가며 최적의 조건을 찾고자하였다. 이번 실험에서 얻은 결과를 토대로 Pt-SDC를 AAO Support 에 적용한다면 더 큰 성능 향상이 될 것으로 기대된다.