나노기술 및 정책 정보

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● 이강택 교수(한국과학기술원) 및 Eric D. Wachsman 교수(미국 메릴랜드대) 공동 연구팀은 기존 소재 대비 전도성이 140배 높은 산소 이온 전도성 고체전해질을 개발

● 해당 신소재는 비스무트 산화물 기반으로 400℃에서 기존 지르코니아 소재의 700℃에 해당하는 높은 전도성을 보이며 중저온(600℃) 영역대에서 140배 이상 높은 이온전도도를 기록

● 연구팀은 원자단위 시뮬레이션 계산화학을 통해 도핑된 원소가 산소 이온 전도체 신소재의 성능 및 안정성을 향상하는 메커니즘도 규명했는데, 개발된 신소재는 고체산화물 연료전지(SOFC)에 적용돼 학계에 보고된 소자 중 가장 높은 수준의 전력 생산(2.0 W/cm2, 600℃) 능력을 보였고, 고체산화물 전해전지에도 적용돼 기존 대비 2배 높은 단위면적당 15.8mL/min의 그린 수소 생산 능력을 자랑

● 본 연구에서 개발된 산소 이온 전도체 신소재는 중저온 영역대에서도 안정적으로 높은 전도도를 유지할 수 있어 세라믹 소자의 높은 작동온도를 획기적으로 낮추는 데 활용될 뿐만 아니라 탄소중립 실현을 위한 에너지/환경 소자 상용화에 기술을 적용할 수 있을 것으로 기대

Advanced Materials (2023.10.17.), Lowering the Temperature of Solid Oxide Electrochemical Cells Using Triple-Doped Bismuth Oxides.