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보고서 요약서
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SUMMARY
Contents
목차
제1장 연구개발과제의 개요 8
제1절 연구개발 목적 8
제2절 연구개발 필요성 8
제3절 연구개발 최종 목표 9
제4절 연구개발 내용 9
제2장 국내외 기술개발 현황 11
제1절 국외현황 11
제2절 국내현황 11
제3장 연구개발수행 내용 및 결과 13
제1절 동적운전 내구성 및 비상운전 안정성이 우수한 대면적 평판형 SOFC 셀 기술 개발 13
1. 대면적 평판형 단전지 제조를 위한 테잎캐스팅 공정 안정화 기술 개발 13
제2절 동적운전에 의한 셀 구성요소의 열화 23
1. 동적 운전 시 단전지 열화 거동 23
제3절 비상운전환경에서 redox 안정성이 우수한 SOFC 연료극지지체 및 셀 개발 24
1. 연료극지지체의 redox 변형과 성능/열기계적 열화와의 상관관계 규명 25
2. Redox 사이클에 따른 강도 저하율 분석 25
제4절 탄소침적 억제용 소재 최적화 27
1. 기능성 나노촉매 적용 탄소 침적 억제 기술 개발 27
제5절 습식 침투법 적용 공기극 출력 향상 기술 최적화 30
1. 실험적 방법 30
2. 연구결과 32
제6절 전기화학증착(electrodeposition) 기법 적용 공기극 출력 향상 기술 최적화 36
1. 전기화학 증착법 적용 고성능 공기극 형성 신공정 기술 개발 36
제7절 ALD 적용 이성분계 박막 공기극 표면처리 기술 최적화 42
1. 이성분계 물질 SOFC 처리 공정 조건 확보 42
2. 이성분계 물질 SOFC 표면 처리 과정 43
3. ALD를 통한 이성분계 물질(HfO₂) 양극 표면 처리 후 전기화학 평가 44
4. ALD를 통한 이성분계 물질(Al₂O₃) 양극 표면 처리 후 전기화학 평가[원문불량;p.45-47] 46
제8절 산화물 기반 연료극 소재 개발 48
1. perovskite 산화물 기반 연료극 소재 개발 48
2. 산화물을 연료극으로 사용한 전해질 지지체 셀 제조 및 성능평가 52
3. 고내구성 산화물 연료극의 Redox cycle test 54
제9절 전기/열 복합 추종을 위한 수요대응형 스택 개발 56
1. 유닛셀/스택 평가기반 구축 56
2. 유닛셀 및 스택 성능/열화율 평가 56
제10절 극심한 내부 환경 변화에 대응 가능한 고신뢰성 스택 구성요소 개발 56
1. 유리계 밀봉재(SrO-Al₂O₃-B₂O₃-SiO₂-ZrO₂) 평가 56
2. 유리 복합체 밀봉재의 fiber와 particle의 크기에 따른 밀봉특성 평가 56
3. 자가 전파 연소 반응 최적화를 통한 보호막 치밀도 변화 연구 개발 수행 57
제11절 전력, 냉방열 및 가변 수요량에 대한 동적 대응성이 극대화된 스택 설계 58
1. Multiphysics 현상의 종합적인 해석을 통한 열/전기 복합추종 운전조건 대응형 고체산화물연료전지 repeating unit 스마트디자인 확보 58
제12절 전압/온도 분포 동시 측정이 가능한 In-situ 스택 평가기술개발 73
1. segmented cathodes를 이용한 in-plane 성능분포 분석 73
제13절 1kW급 스택 제작 및 평가 78
1. 스택 제작 78
2. 스택 성능평가 결과 78
3. 운전모드 도출 80
제14절 응력 모델 기본 물성치 조사 및 모델 검증 82
1. 물성치 조사 82
2. 응력 모델의 타당성 검증 83
제15절 숏스택 설계 및 응력 해석 84
1. 초기 설계 자료 84
2. 숏스택 응력 해석 85
제16절 1kW급 스택 유동/응력 해석 88
1. 1kW급 스택 유동 해석 88
2. 1kW급 응력 해석 결과 88
제17절 삼중열병합 시스템 제어 플랫폼 개발 90
1. 냉방 시스템 모델링 개발 및 검증 90
2. 3차원 고체산화물 연료전지 동적 모델링 개발(Matlab-Simulink®) 93
제18절 삼중 열병합 시스템 설계 96
제4장 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 102
제1절 1단계 목표 102
제2절 목표 달성도 102
제3절 목표 미달성 시 원인(사유) 및 대책 104
제4절 관련 분야 기여도 및 목표값 달성의 수준 및 의미 104
제5장 연구개발결과의 활용계획 105
제1절 대면적 평판형 단전지 제조를 위한 테잎캐스팅 공정 개발 105
제2절 비상운전환경에서 redox 안정성이 우수한 SOFC 연료극지지체 및 셀 개발 105
제3절 탄소침적 억제용 촉매 개발 106
제4절 용액침투, electrodeposition 적용 공기극 최적화 106
제5절 전기화학 증착법 이용 공기극 고성능화 106
제6절 이성분계 박막의 표면 처리 기술 106
제7절 동적변화에 대응가능한 산화물 연료극 적용 셀 제조 기술개발 106
제8절 전기/열 복합 추종을 위한 수요대응형 스택 개발 107
제9절 kW급 스택 제작 기술 및 유동/응력 해석 107
제10절 동적부하 대응형 삼중열병합 시스템 및 제어 플랫폼 108
제6장 연구개발과정에서 수집한 해외과학기술정보 109
제1절 고체 산화물 에너지 변환 첨단 기술 콘소시움(ASEC) 설립 109
제7장 참고문헌 110
성과 정보 요약서 113
1. 목표 대비 달성도(선정 시 제시된 성과목표) 113
2. 대표적 특허성과 119
3. 차기 단계 성과 창출 전략(성과 창출 포트폴리오) 120
4. 차기 단계 핵심기술별 특허 창출 전략 123