그린수소는 회색수소와 달리 생산과정에서 다량의 이산화탄소를 배출하지 않기 때문에 궁극적인 수소경제 실현을 위해서는 그린수소 생산기술이 반드시 필요하다. 재생에너지를 이용해 물에서 수소를 추출하는 고체산화물전해전지(SOEC)는 오염물질을 배출하지 않는다는 점에서 주목받고 있다. 이들 기술 중 고온고체산화물 전해전지는 효율이 높고 생산 속도가 빠른 장점이 있다.
양성자 세라믹 배터리는 양성자 세라믹 전해질을 사용해 물질 내에서 수소이온을 전달하는 고온 SOEC 기술이다. 이들 배터리에도 작동 온도를 700℃ 이상에서 500℃ 이하로 낮추는 기술을 적용해 시스템 크기와 가격을 줄이고, 노후화를 지연시켜 장기적 신뢰성을 높인다. 그러나 배터리 제조 과정에서 양성자성 세라믹 전해질을 상대적으로 낮은 온도에서 소결시키는 핵심 메커니즘이 명확하게 정의되지 않아 상용화 단계로 넘어가기는 어렵다.
한국과학기술연구원 에너지소재연구센터 연구팀이 전해질 소결 메커니즘을 발견했다고 발표해 상용화 가능성을 높였다. 지금까지 발견되지 않았던 차세대 고효율 세라믹 전지다. .
연구팀은 전극 소결 시 과도 상태가 전해질 치밀화에 미치는 영향을 기반으로 다양한 모델 실험을 설계하고 수행했습니다. 그들은 일시적인 전해질로부터 소량의 기체 소결 보조 물질을 제공하면 전해질의 소결을 촉진할 수 있다는 것을 처음으로 발견했습니다. 가스 소결 보조제는 드물고 기술적으로 관찰하기 어렵습니다. 따라서 양성자 세라믹 전지의 전해질 치밀화는 소결제 기화에 의해 발생한다는 가설은 제시된 바가 없다. 연구팀은 전산과학을 활용해 기체상 소결제를 검증했으며, 반응이 전해질 고유의 전기적 특성을 손상시키지 않는다는 것을 확인했다. 따라서 양성자세라믹전지의 핵심 제조공정 설계가 가능하다.
연구진은 “이번 연구를 통해 양성자 세라믹 배터리의 핵심 제조 공정 개발에 한 걸음 더 다가섰다”고 말했다. 앞으로도 대면적, 고효율 양성자세라믹전지의 제조공정을 연구할 예정이다."
게시 시간: 2023년 3월 8일