1. 수행배경

• 기존의 Ni-YSZ AFL에서 황 피독  및 redox 저항성이 떨어지는 등 문제점 발생
• 따라서 나노 촉매 기반의 연료극 기능층을 도입하여 문제를 해결하고자 함.
• 페로브 스카이트 산화물에서 in-situ 나노 촉매 용출 현상은 페로브스카이트 입자 전체에 분산된 나노 촉매로 인해 높은 TPB 밀도 및 장기 안정성을 나타냄.
• 본 실험에서는 고상반응법을 이용하여 LCNT 페로브스카이트상을 합성하고 환원 후 페로브스카이트 표면에 Ni 나노 입자가 용출되는 것을 확인함.
• LCNT 단위 전지의 성능은 기존 Ni-YSZ AFL 단위 전지 및 기준 단위 전지와 I-V 곡선 및 EIS 분석을 비교하여 평가함

2. 수행기간

• 전체 수행기간 2020.04~2020.12
• 실험 계획 및 재료준비 2020.04
• 페로브스카이트 용출현상 연구 2020.04~2020.05
• 셀 제작 및 미세구조 연구 2020.05~2020.08
• 셀 성능 테스트 2020.08~2020.09
• 실험 및 결과분석 2020.08~2020.09

3. 개발작품 설명

• SOFC셀의 반응 표면적을 넓혀, 성능과 안정성을 높이기 위해 사용되는 anode와 electrolyte 사이의 양극기능층 AFL 신소재를 개발하고자함
  
• MIEC 기반의 페로브스카이트 기판에 Ni 나노 촉매를 용출시켜 다양한 연료 사용이 가능함과 동시에 우수한 안정성을 갖는 LCNT AFL을 제작하였음 
• 또한 LCNT AFL에 NiO를 추가적으로 적용하여 상대적으로 취약한 부분인 전기전도도를 보완하고자 하였음
• 소재 자체의 활성화 부지와 안정성은 향상되었으나 낮은 기공율 등의 구조적 문제가 발생
• 하지만 NiO의 함량에 따라 기공율이 확보되어 문제 해결의 가능성이 보임
• NiO의 함량 및 AFL의 두께, 열처리 조건 등을 최적화하는 연구가 필요하다고 판단됨
  
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4. 활용방안

• 연료전지 작동 시, Anode Functional Layer의 나노 촉매가 전기화학적 반응 면적을 향상시켜 상대적으로 낮은 저항을 가지며, 고성능의 연료전지를 활용하여 차량 및 항공에 사용되는 전지로 개발 가능하다는 잠재력이 있다.
• 페로브스카이트 기판에 고정된 형태의 나노 촉매는 열악한 환경에서도 장기 안정성이 우수하므로 고내구성을 필요로 하는 단전지에 사용이 가능하다.
• 화학식량 및 소결 조건 등을 제어하여 나노 촉매의 형태 및 개수 조절이 가능하므로 원하는 성능의 촉매를 구현할 수 있다.