고체산화물 연료전지 평가 시스템

고체산화물연료전지(SOFC)에서 전해질은 고체 비다공성 금속 산화물로, 일반적으로 삼산화이트륨 안정화 이산화지르코늄(Y2O3-안정화-ZrO2, YSZ)을 사용하며, 650~1000°C의 작동 온도에서 전해질 내 산소 이온은 높은 전도도를 나타낸다. 양극에는 니켈-지르코니아 세라믹(Ni-YSZ)을, 음극에는 스트론튬 도핑된 란탄 망간산염(Sr-도핑된 LaMnO3, LSM)을 사용한다.

SOFC의 장점: 전고체 구조로 인해 액체 전해액 사용 시 발생하는 부식 및 전해액 누출 문제를 방지할 수 있습니다. 백금 등의 귀금속 촉매를 사용하지 않아 배터리 비용을 크게 절감할 수 있습니다. SOFC에서 발생하는 고품질 폐열을 열병합 발전에 활용하여 폐열 이용률을 높이고 전체 발전 효율을 80% 이상까지 향상시킬 수 있습니다. 연료 적용 범위가 넓으며, 고체 산화물 이온 전도체라는 원리가 산소 전달에 가장 이상적인 전해질 소재이기 때문에 SOFC는 가스, 일산화탄소, 메탄 등 거의 모든 가연성 연료는 물론 천연가스, 석탄가스 등의 탄화수소까지 직접 연료로 사용할 수 있습니다.

TKSC-SOFC80 고체산화물연료전지 평가 시스템은 SOFC 단일 셀 또는 스택의 전기화학적 성능, 안정성 및 효율을 평가하고 주요 영향 요인(재료, 온도, 연료 조성 등)을 규명하는 데 사용됩니다. 이 시스템은 작동 조건(온도, 가스 조성, 유량 등)을 정밀하게 제어하고, 전기화학적 성능(전압, 전류, 임피던스 등)을 실시간으로 모니터링하며, 반응 생성물(H2O, CO2, O2 등)을 분석할 수 있습니다. 과학적으로 설계되고 포괄적인 기능을 갖춘 이 SOFC 평가 시스템은 재료 연구부터 시스템 통합에 이르기까지 광범위한 테스트 요구 사항을 충족할 수 있습니다. 고정밀 제어 및 다기능 테스트 모듈을 통해 SOFC 성능 최적화 및 상용화를 위한 신뢰할 수 있는 데이터 지원을 제공합니다.
1) 다양한 온도(600~900°C)에서 분극 곡선(IVP 곡선) 및 전력 밀도를 측정합니다.
2. 연료 이용률(H2/CH4)이 배터리 효율 및 출력 성능에 미치는 영향을 분석한다.
3. 전기화학적 임피던스 분광법(EIS)을 이용하여 옴 임피던스, 활성화 분극 및 농도 분극 기여도를 분석한다.
4. 장기간 작동(>100시간) 시 성능 저하 메커니즘(예: 양극 탄소 축적, 전해질 노화)을 평가합니다.
5. 일반적인 연료 가스: H2, CH4, 합성가스(H2/CO), 공기(산화제).
6) 전기화학 워크스테이션, 전자 부하(IV, EIS 테스트용).
7) 가스 크로마토그래피(GC) 또는 질량 분석기(연료 이용 분석용).
8. 데이터 수집 시스템(온도, 전압 및 전류의 실시간 기록).
9. 이를 통해 SOFC의 전기화학적 성능과 신뢰성을 종합적으로 평가하고, 재료 최적화 및 시스템 통합을 위한 실험적 근거를 제공할 수 있습니다.