일반기술

고산소 이온전달체의 개발

고체 전해질형 연료전지 분야에서는 안정화(安定化) 지르코니아라는 전해질이 50년간 연구되어 왔다. 이 재료를 이용하려면 약 1,000℃ 정도의 고온을 필요로 한다. 이 온도에서는 금속재료를 이용하는 것이 불가능하기 때문에 전체를 세라믹으로 만들어야 한다. 이러한 방법은 매우 어렵기 때문에 실용화의 걸림돌이 되어왔다. 본 기술은 이러한 문제점을 해결하기 위하여 새로운 산소이온 전동재료 La0.9Sr0.1Ga0.9Mg0.1O3를 개발하였다. 이 물질의 전도도는 대단히 크기 때문에 금속재료를 사용할 수 있는 600℃에서 연료전지의 제조가 가능하다. 현재는 270미크론의 두꺼운 막을 사용하고 있지만 박막화가 가능해지면 훨씬 낮은 온도에서도 가능하다. 또한, 전도도가 높은 조성의 재료나 전자 전도성도 함께 가지는 재료, 산소의 해리가 빠른 전극재료의 개발이 계속되고 있다.현재까지의 최대 걸림돌은 1,000℃ 이상이 되지 않으면 충분한 산소이온의 전도성이 나타나지 않았지만 본 기술로서 600℃ 이하에서도 산소이온의 전도가 가능하도록 한 획기적 재료를 개발하였다. 또한, 세계 각지에서도 본 재료에 대한 연구 및 실용화 시험이 시작되고 있다. 전기분해실험을 할 때 전기를 운반하기 위해서는 황산수용액 등이 이용되며 백금이나 동, 탄소 등의 전극을 넣는다. 고체 전해질이란 고체에서 황산수용액 등 전기를 운반하는 역할을 가진 것을 말한다. 이 재료에서 전기를 운반하는 것은 전자가 아니라 산소이온이다.