사업화 유망기술
[발표기술] (이차전지) 고체산화물연료전지시스템의 급속 시동 장치 및 방법
(이차전지) 고체산화물연료전지시스템의 급속 시동 장치 및 방법
고체산화물 연료전지 시스템의 급속 시동 장치 및 방법
보유기관 : 한국항공우주연구원 거래조건 : 협의 후 결정
기술완성도
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TRL01
기초 이론/
실험- 연구과제 탐색 및 기회 발굴 단계
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TRL02
실용 목적의 아이디어/
특허 등 개념 정립- 실용 목적의 아이디어, 특허 등 개념 정립
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TRL03
연구실 규모의
성능 검증- 연구실/실험실 규모의 환경에서 기본 성능이 검증될 수 있는 단계
- 개발하려는 시스템/부품의 기본 설계도면을 확보하는 단계
- 모델링/설계기술 확보
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TRL04
연구실 규모의
부품/시스템 성능평가- 연구실 규모의 부품/시스템 성능 평가가 완료된 단계
- 실용화를 위한 핵심요소기술 확보
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TRL05
시제품 제작/
성능평가- 개발한 부품/시스템의 시작품(Prototype) 제작 및 성능 평가
- 경제성(생산성)을 고려하지 않고, 우수한 시작품을 1개~수개 미만으로 개발
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TRL06
Pilot 단계 시작품
성능 평가- 경제성(생산성)을 고려한, 파일로트 규모의 시작품 제작 및 평가
- 시작품 성능평가
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TRL07
Pilot 단계 시작품
신뢰성 평가- 시작품의 신뢰성 평가
- 실제 환경(수요기업)에서 성능 검증이 이루어지는 단계
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TRL08
시작품 인증/
표준화- 일부 시제품의 인증 및 인허가 취득 단계
- 조선 기자재의 경우 선급기관 인증, 의약품의 경우 식약청의 품목 허가 등
- 일부 시제품의 인증 및 인허가 취득 단계
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TRL09
사업화
- 본격적인 양산 및 사업화 단계
기술개요
고체산화물 연료전지 시스템을 구동시키는 구동온도까지의 가열 시간을 단축할 수 있는 고체산화물 연료전지 시스템의 급속 시동 장치 및 방법
기존기술 한계
기존 기술 : 고체산화물 연료전지 시스템을 사용하기 위해서는 정지상태의 고체산화물 연료전지를 작동온도까지 가열시켜야 하는데, 기존 고체산화물 연료전지를 가열하는 방식은 연료개질기에서 생성된 고온의 개질가스를 연료극에 공급하거나, 고체산화물 연료전지를 별도의 연소버너로 가열하는 방식임
이러한 가열 방식은 고체산화물 연료전지를 작동온도까지 가열하는 데 오랜 시간이 걸리고, 연료를 개질 시 발생하는 탄화수소가 연료전지에 침적되어 내구성이 감소하는 문제점이 있음
이러한 가열 방식은 고체산화물 연료전지를 작동온도까지 가열하는 데 오랜 시간이 걸리고, 연료를 개질 시 발생하는 탄화수소가 연료전지에 침적되어 내구성이 감소하는 문제점이 있음
기술의 특성
(가열 시간 단축) 고온의 공기가 고체산화물 연료전지의 공기극으로 공급되어 고체산화물 연료전지를 작동온도(500~800℃)까지 가열하는데 걸리는 시간 단축 가능
(장치 간략화) 과산화수소 분해과정에서 발생하는 고온의 수증기 및 산소를 화석연료를 개질하는 과정에서 사용이 가능하여, 시동과정에서 필요한 수증기, 산소, 공기 및 열을 공급하는 장치가 필요하지 않아 장치 자체 간략화 및 에너지 효율 개선 가능
(장치 간략화) 과산화수소 분해과정에서 발생하는 고온의 수증기 및 산소를 화석연료를 개질하는 과정에서 사용이 가능하여, 시동과정에서 필요한 수증기, 산소, 공기 및 열을 공급하는 장치가 필요하지 않아 장치 자체 간략화 및 에너지 효율 개선 가능
활용분야
[항공우주 분야] 고체산화물연료전지
- 항공용 연료전지
[Spin Off 분야] 연료전지
- 가정용, 발전용 연료전지
- 항공용 연료전지
[Spin Off 분야] 연료전지
- 가정용, 발전용 연료전지
기술구현
고체산화물 연료전지 시스템
- 개질부 : 연료부에 저장된 연료를 개질시켜 개질가스 생성
- 연료전지 : 개질가스를 공급받는 연료극, 공기를 공급받는 공기극 사이에 위치하여 수소와 산소를 이용해 물과 전기를 생성하는 전해질층을 포함
- 구동부 : 연료전지로부터 생성되는 전기로 구동
- 촉매부: 과산화수소탱크로부터 과산화수소 또는 과산화수소 수용액을 공급받고, 촉매를 이용해 과산화수소를 분해 시켜 고온의 수증기와 산소를 공기극으로 공급
- 개질부 : 연료부에 저장된 연료를 개질시켜 개질가스 생성
- 연료전지 : 개질가스를 공급받는 연료극, 공기를 공급받는 공기극 사이에 위치하여 수소와 산소를 이용해 물과 전기를 생성하는 전해질층을 포함
- 구동부 : 연료전지로부터 생성되는 전기로 구동
- 촉매부: 과산화수소탱크로부터 과산화수소 또는 과산화수소 수용액을 공급받고, 촉매를 이용해 과산화수소를 분해 시켜 고온의 수증기와 산소를 공기극으로 공급
시장동향
- 세계 고체산화물 연료전지 및 수전해기 시장은 2022년 1,246백만 달러에서 연평균 성장률 31.91%로 성장하여 2028년 6,561백만 달러에 이를 것으로 전망됨
- 그동안 발전용 연료전지 시장은 안전성이 좋은 PAFC(인산형 연료전지)가 주도해왔으나 점차 발전 효율이 좋은 차세대 연료전지인 고체산화물 연료전지(SOFC)가 시장을 주도할 것으로 전망됨
- 그동안 발전용 연료전지 시장은 안전성이 좋은 PAFC(인산형 연료전지)가 주도해왔으나 점차 발전 효율이 좋은 차세대 연료전지인 고체산화물 연료전지(SOFC)가 시장을 주도할 것으로 전망됨
