초록
용응탄산염 연료전지의 산소전극성능모사를 위한 이중기공구조의 filmed agglomerate model을 연구하였다. 이 모델에서는 전극과 전해질 계면의 물리, 화학적인 현상 및 전극반응기구를 고려하여 정상상태 에서 전극의 특성을 조업조건에 따라 표시할 수있다. 기존의 연구에서 기하학적인 구조를 가정하여 전극반응면적을 이론적으로 계산한 반면에 본 연구에서는 porosimeter를 이용한 기공도와 기공구조 분포 측정자료를 이용한 방법을 제시하였다. 계산결과는 전극재질, 기체조성, 전극두께, agglomerate 기공도 및 전해질 막의 두께에 따른 영향을 전류밀도와 과전압의 관계로 표시하였다. 또한 전극 재질로 perovskite (La0.8Sr0.2CoO3)와 NiO를 사용하여 실제전지를 이용한 성능을 측정하여 이론치와 비교하였다. 두전 극의 반쪽전지 실험에서 유사한 성능을 나타내었다. Perovskite 전극은 전극 기공도 65%, agglomerate 기공도 12% 그리고 전극두께 1.5~2mm에서 최적의 결과를 보여주었다. NiO전극의 경우 peroxide 반응기구에서 superoxide 반응기구의 계산결과보다 실험치와 일치하는 좋은 결과를 보였다.
A dual-porosity filmed agglomerate model for the porous cathode of the molten carbonate fuel has been investigated to predict the cell performance. A phenomenological treatment of molecular, kinetic and electrode parameters has been given. The major physical and chemical phenomena being modeled include mass transfer, ohmic losses and reaction kinetics at the electrode- electrolyte interface. The model predicts steady-state cell performance, given the above conditions that characterize the state of the electrode. Quasi-linearization and finite difference techniques are used to solve the coupled nonlinear differential equations. Also, the effective surface area of electrode pore was obtained by mercury porosimeter. The results of the investigation are presented in the form of plots of overpotential vs. current density with varied the electrode material, gas composition and mechanism. The predicted polarization curves are compared with the empirical data from 1 c$m^2$ cell. A fair correspondence is observed.
