우수한 열충격 저항성을 위한 고체 산화물 전기화학 셀 설계 및 개발

연세대 홍종섭 교수, GIST 주종훈 교수, 한국세라믹기술원 신태호 박사와 함께 협업하여 3초 안에 900℃ 이상의 온도에서 작동하는 고체 산화물 연료전지 기술을 개발했다. 이번에 개발된 기술은 드론과 같은 모바일 장치의 보조 동력원 등 급속 구동이 필요한 발전장치에 활용될 수 있을 것으로 기대된다. 세라믹 재료로 구성된 고체 산화물 연료전지는 낮은 열전도도와 높은 탄성계수로 인해 열 충격에 취약하다는 단점이 있다. 이에 따라 열응력에 대한 이해를 기반으로 고체 산화물 연료전지의 전해질 소재 및 두께 특성을 시뮬레이션을 활용하여 설계해 높은 열 충격에 대한 저항성을 확보한 연료전지를 제작했다. 개발된 고체 산화물 연료전지는 3초 안에 900℃ 이상의 온도에 도달하는 승온 속도에도 균열 및 파단 없이 작동했으며 100번 이상의 열충격 사이클에서도 높은 안정성을 보였다. 나아가 1초 안에 1000℃에 도달하는 극한의 구동 환경에서도 작동이 가능한 것을 확인했다.
이번 연구는 한국연구재단 원천연구개발사업, 미래수소혁신기술개발사업, 선도연구센터사업의 지원을 받아 수행됐으며, 에너지 분야 저명 국제학술지인 ACS Energy Letters(IF:18)에 2024년 7월 24일 온라인 게재됐다.

관련 논문 링크: https://pubs.acs.org/doi/full/10.1021/acsenergylett.4c01523
                     https://science.ytn.co.kr/program/view.php?mcd=0082&key=202408081610302635