IJPEM-GT
Encapsulation of Metal Catalysts for Stable Solid Oxide Fuel Cell Cathodes
촉매 캡슐화를 통한 고체산화물 연료전지 전극의 안정성 향상
이원영/성균관대학교
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고체산화물 연료전지의 효과적인 시장 진출을 위해서는 중저온 영역에서의 반응성과 내구성을 확보하는 것이 필수적이다. 특히, 금속 나노입자를 촉매로 활용하여 전극 표면 반응성을 크게 증가시켜 중저온 연료전지의 성능을 향상시키는 연구가 활발하게 진행되고 있으나, 나노입자의 높은 표면 에너지로 인하여 장기구동시 뭉침현상이 발생하여 반응면적을 잃고 연료전지의 성능이 큰 폭으로 감소하는 문제는 아직 해결하지 못하고 있다. 본 연구진에서는 금속 나노입자보다 상대적으로 낮은 표면 에너지로 인하여 열적 안정성이 높으면서도 전극 반응성이 우수한 세라믹 물질을 사용하여 촉매입자를 캡슐화하여 초기성능과 장기구동 안정성을 크게 개선할 수 있는 방법을 개발하였다. 산소 환원 반응에 우수한 촉매인 은 나노입자를 전해질 표면에 증착한 이후에 전극 반응성이 우수한 페로브스카이트 재료를 10 나노미터 미만의 두께로 균일하게 코팅하였다. 650 °C에서 200시간동안 연료전지 성능평가를 진행하여 캡슐화된 촉매를 사용한 연료전지가 3배 이상 향상된 초기성능과 2배 이상 향상된 내구성을 가지는 것을 입증하였다. 본 연구진에서 개발한 촉매 캡슐화 공정은 다양한 나노스케일 전극 구조를 가지는 고성능, 고내구성 고체산화물 연료전지 개발에 활용될 수 있을 것으로 기대된다.
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