용융탄산염 연료전지의 분극현상 연구

A Study on Polarization of the Molten Carvonate Fuel Cell

본 연구에서는 용융탄산염 연료전지의 각 구성요소에서 발생하는 분극현상을 조사하였다. 기준 전극을 부착한 단위전지를 제작하고 전류단락법을 이용하여 전지의 내부저항에 의한 전압손실 및 그이외의 과전압을 측정하였다. $150mA/cm^2$의 전류밀도에서 anode의 과전압은 60mV이하였으나 cathode의 과전압은 130mV 정도로 크게 나타났으며, 전지의 내부저항에 의한 과전압도 170mV정도로커서 cathode의 성능 개선 빛 내부저항의 감소가 필요함을 알았다. 박막 모델을 사용하여 전극의 과전압을 실험치와 근접하게 예측할 수 있었으며, 전극 전해질 계면의 면적 및 전해질 박막의 두께를 조절하여 과전압이 최소가 되도록 전극의 구조를 조절하는 것이 매우 중요함을 알 수 있었다.

To improve the MCFC performance it is important to distingush between polarization losses occuring in the individual electrodes and other components. In this study a current interruption technique has been applied to a MCFC unit cell having a reference electrode to separately study the contributions of IR loss and other polarization losses. At a current density of $150mA/cm^2$ the IR-free polarization of a Ni anode was about 60mV while that of a NiO cathode was 130mV and the Ohmic loss of the cell was as large as 170mV suggesting that both the cathode and the cell structure need further improvement. The thin-film electrode model was used to simulate the performance of the electrodes. Both andoe data and cathode data were successfully fitted.