세라믹 에너지 변환기

우리 연구소는 고온 연료 전지(SOFC) 및 고온 전해조(SOEC) 부분에서 오랜 전통을 가지고 있습니다. “Keramische Energiewandler” 그룹은 1990년대부터 SOFC(고체 산화물 연료 전지)를 연구해 왔으며 평면형 연료 전지 스택의 설계 및 제조를 위한 광범위한 노하우를 쌓아왔습니다. 포트폴리오의 범위는 납땜 유리 개발, 필름 기술, 인터커넥터의 구성 및 처리부터 가스 및 공기 측면의 셀 개발 및 셀 접점에 이르러, 접합 기술, 시뮬레이션 및 SOFC 스택 초기화에 이르기까지 다양합니다.

SOFC 스택 개발

고온 연료 전지 스택은 SOFC 시스템의 핵심 구성 요소입니다. 연료 전지 시스템이 시장에서 널리 사용되기 위해서는 성능과 신뢰성은 물론, 합리적인 가격으로 생산되어야 합니다. 우리 프라운호퍼 IKTS의 연구원들은 고객에게 정확하게 맞춤화 된 스택 설계를 개발함으로써 고객을 지원합니다. 여기에는 프로토타입 제작과 표준화 및 특정 공정을 사용한 시스템 성능 테스트가 모두 포함됩니다. 한 예로, 프라운호퍼 IKTS와 그 파트너는 최대 20kW까지의 출력을 가진 마이크로 열병합 시스템의 분산형 에너지 공급을 위한 연료 전지 스택을 개발하고 있습니다. 또한 우리 연구소는 연료 전지의 비용적인 측면에서 효율적인 생산을 하기 위해, 고객을 위한 자동화 가능한 생산 공정을 설계합니다.

30-Ebenen MK352-Stack aus CFY-Interkonnektoren: Ein Herzstück in Brennstoffzellen-, Elektrolyse- und wechselbetriebenen Systemen der Energiewandlung. — © Photo Fraunhofer IKTS
CFY-상호연결로 이루어진 30겹의 MK352 스택. 연료전지, 전기분해 시스템의 핵심요소.

Zusammenbau eines CFY-Stacks. — © Photo Fraunhofer IKTS
CFY-스택들의 조립.

Unterschiedliche Einsatzbereiche von MK35x-CFY-Stacks. Einsatz im Bennstoffzellen- (SOFC), Elektrolyse- (SOEC) und Wechselbetrieb (rSOC). — © Photo Fraunhofer IKTS
MK35x-CFY스택들의 다양한 적용분야. 연료전지(SOFC), 전기분해(SOEC) 및 가역 고체 산화물(rSOC) 사업영역.

고온 전기분해

2000년대 초반 연구진들은 연료전지 연구에서 얻은 노하우를 SOFC의 작동을 대표하는 고온 전기 분해(SOEC) 분야로 적용시켰습니다. 전기분해 모드에서 전압이 인가되고 수증기, 이산화탄소 또는 두 가스의 혼합물( 공전해 )이 감소됩니다. 초과 전력은 연료 가스를 생성하고 이를 저장하고 다시 전기로 전환할 수 있습니다.

화학 제품의 지속 가능한 생산을 위해 Fischer-Tropsch 합성에서 연료 가스는 합성 가스로도 사용할 수 있습니다. 프라운호퍼 IKTS의 몇몇 연구 프로젝트는 현재 이 프로세스를 개선하기 위해 노력하고 있습니다.

rSOC: 발전기 및 에너지 저장장치가 하나의 시스템을 구성합니다

전력의 생성과 저장을 하나의 시스템으로 통합하는 것이 현재 개발의 목표입니다. 이를 위해 "Ceramic Energy Converters" 그룹은 소위 rSOC(가역 고체 산화물 전지)를 개발하고 있습니다. 이 가역적인 고온 고체 산화 전지는 연료 전지와 전해 전지의 장점을 두루 가지고 있습니다. 이를 통해 전기를 생성하고, 잉여 전기를 저장했다가 필요할 때 다시 방출하거나, 추가 활용라인에서 지속 가능한 방식으로 화학 물질을 생산하여 효율적으로 작동되는 에너지 변환 시스템을 생성합니다.

SOFC, SOEC 및 rSOC의 품질 보증

rSOC와 연료 전지 및 전해조의 경우 비용과 열화율을 줄이는 데 집중하고 있습니다. 여기에는 개별 구성 요소와 스택 및 복잡한 에너지 시스템이 포함됩니다. 프라운호퍼 IKTS는 전 세계 네트워크로 연결되어 있으며 장기적 테스트, 순환 및 노화 가속에 대한 연구와 관련하여 구성 요소, 스택 및 스택 모듈들의 시험 기준을 설정합니다.