KIC News, Volume 17, No. 1, 2014
KIC News, Volume 17, No. 1, 2014 71
Figure 1. 석탄 가스화 실증 시설과 개발 촉매.
Figure 2. EAGLE 파일럿 플랜트.
출처: 2013.12.19. NEDO(http://www.nedo.go.jp/news/press/AA5_100242.html) 작성: 조 영 민(경희대학교)
AIST, 휴대용 연료전지 시스템개발: 시판용 LPG 카트리지를 활용한 휴대용 소형전기발전기
고체산화물 연료전지(solid oxide fuel cells)는 다양한 연료전지들 중에서 가장 높은 출력밀도를 가지는 시스템 중의 하나로 알려져 있다. 그러나, 매우 높은 작동온도(700∼1,000℃)로 인해 빠른 구동을 할 수 없 는 단점이 있다. 또한, LPG의 주요성분인 부탄(butane)은 개질기 없이 연료극에 주입되면 그림 1(a)에서 관찰되듯이 열분해 후 탄소섬유들이 니켈촉매 위에 형성되고, 그로 인해 연료극의 수명이 크게 단축된다.
AIST의 Fujishiro가 이끄는 연구팀은 그림 1(b)에서 보듯이 세륨산화물 기반 촉매를 개발하여 부탄의 내부 개질을 가능케 함으로 탄소퇴적을 원천적으로 차단하면서 나아가 고체산화물연료전지의 작동온도를 450
℃까지 낮출 수 있었다. 이번에 개발된 시스템(그림 2)은 미세원통형 고체산화물 연료전지(microtubular SOFCs)를 활용하며, 새로이 개발된 나노구조전극을 적용하면, 일반인들이 액화석유가스(LPG)를 포함하는
Figure 1(a). 기존 연료극과 (b) 개선된 연료극의 전자주사현미경 사진.
http://www.ksiec.or.kr
72
공업화학 전망, 제17권 제1호, 2014
Figure 2. 미세원통형 고체산화물 연료전지 모듈과 휴대용 연료전지 시스템.
휴대용 탄화수소계 연료를 사용하여 직접 전기를 생산할 수 있다. 본 시작품은 DC 5∼36 V의 작동전압을 갖는 미세원통형 고체산화물 연료전지로, 보급형 LPG 카트리지를 사용하여 2분 내에 DC 5 volt USB장치 를 구동시킬 수 있었다. LPG 버너(burner)가 연료전지 작동 시에 사용될 뿐, 별도의 전원이 필요하지 않다.
본 시스템의 빠른 구동과 간편한 휴대성으로 인해 외부에서 재난 등으로 인한 긴급상황시 전원으로 활용할 수 있을 것으로 기대된다.
출처: 1. 2013.03.21.AIST(http://www.aist.go.jp/aist_e/latest_research/2013/20130321/20130321.html) 2. 2014.01.06.AIST(http://www.aist.go.jp/aist_e/aist_today/2013_50/pdf/2013_50_p15.pdf) 작성: 박 세 규(광운대학교 화학공학과)
Harvard 대학 연구팀, 퀴논의 흐름을 이용한 에너지 저장장치(flow battery) 개발
미국의 Harvard 대학 연구팀은 2014년 1월 발간된 Nature 최신호에 비금속성 유기퀴논(quinone) 계열 의 물질을 이용한 유체유동형 에너지 저장장치를 개발하여 보고하였다. 전력량과 전지용량이 고정된 고체 형 전지에 비해, 흐름 전지(Flow battery)라 불리는 유체유동형 에너지 저장장치의 장점은 전극의 크기 및 전해질량을 통해 쉽게 저장장치의 전력(power) 및 에너지 용량을 늘릴 수 있어 대용량 에너지 저장장치로 이용이 가능하다는 점이다. 하지만, 현재까지의 흐름전지에는 중고가의 산화-환원성 금속성 이온을 에너 지 저장체로 이용해야 단점이 있었다. 본 연구에서는 값싸게 얻을 수 있는 유기퀴논 계열 물질인 9,10- anthraquinone-2,7-disulphonic acid (AQDS)를 이용하여, 퀴논-Br 흐름전지(QBFB)를 개발하였다.
AQDS는 대단히 빠르고 가역적인 전자교환 성능을 보여주었는데, 소개된 QBFB는 1.3 A/cm에서 0.6 W/cm2 이상의 전력밀도와 충방전 사이클당 99% 이상의 저장효율을 나타내었다. 본 연구에서 소개된 산 화/환원 활성물질의 비금속 유기소재화는 향후 대단위 에너지 저장장치의 비용 절감효과가 클 것으로 기대 된다.
