[신기술 소개] AIST, 수소의 대량 생산을 가능케 하는 산화물 나노 복합화 양극 재료 개발

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AIST, 수소의 대량 생산을 가능케 하는 산화물 나노 복합화 양극 재료 개발 - 혁신적인 고체 산화물형 전해 기술에 의한 수소 사회 실현에 공헌 -

일본 국립연구개발법인 산업기술종합연구소(AIST) 무기기능재료연구부문 기능 집적화기술그룹 시마다 히로유키(島田 寛之) 연구원 및 야마구치 토시아키(山口 十志明) 연구원은 ‘고체 산화물 전해 셀(SOEC)’에 사용되는 산화물 나노 복합화 양극 재료를 개발했다. 이 재료는 고온 전해 전류 밀도를 비약적으로 향상시 켜 수소를 대량으로 합성할 수 있다.

수소 사회의 실현을 위해 물을 전기분해(전해)하여 수소를 합성하는 기술이 개발되고 있다. 그중에서도 SOEC에 의한 수전해는 수소 제조에 필요한 에너지를 기존의 수전해 기술에 비해 20~30% 절감할 수 있 고 백금 등의 귀금속 전극이 필요 없다는 등의 장점이 있지만, 셀 면적당 수소 생산량(합성 속도)이 적었다.

연구진은 Samarium-Strontium Cobaltite (SSC)와 Samarium doped Ceria (SDC)의 1차 입자를 나노 수준에서 균질화한 나노 복합 구조의 2차 입자를 설계하고, 분무열분해법에 의한 제조 공정으로 합성했다.

2차 입자인 산화물 나노 복합 입자 내에는 전자와 이온 각각의 전도 경로가 구성되어 있으며, 넓은 반응 공간과 높은 전기 전도성을 나타낸다. 이 재료를 이용한 SOEC에서 고온 수증기 전해를 실시한 결과, 전해 전류 밀도는 2.3 A/cm² (750 ℃, 전해 전압 1.3 V)였다. 또한 셀 면적당 전해 수소의 합성 속도도 고분자형 수전해 합성 속도를 2배 이상 높여 전해 셀의 소형화를 달성할 것으로 기대된다.

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출처 : 2016.11.09. AIST (http://www.aist.go.jp/aist_j/press_release/pr2016/pr20161109/pr20161109.html) 작성 : 소 대 섭 (한국과학기술정보연구원)

신기술 소개

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