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윗분의 답에 몇가지 수정사항이 있어 말씀드립니다. 우선 SOFC는 촉매로 백금을 쓰지 않습니다. 아마도 PEMFC와 혼동하신 듯 합니다. 귀금속 촉매를 쓰지 않은 점이 SOFC의 장점이기도 합니다. 통상적으로 SOFC 음극 (연료극)쪽에는 Ni이 촉매로 사용되는데요. 연료극쪽의 수소는 Ni과 산소전도도 물질 (YSZ)과의 상호 전기화학적인 반응을 통해 물로 전환됩니다. 상기반응은 산소전도도 물질(YSZ), 전자 전도도 물질(Ni)과 수소(혹은 연료)가 상호 만나는 삼상계면(triple phase boundary)에서 일어나는 것으로 알려져 있습니다. 상기 세가지의 요건중에 하나만 없어도 반응은 일어나지 않습니다. 과정을 상세히 살펴보면 YSZ를 통해 산소 이온이 양극으로 부터 전도되어 오고, 수소가 이 산소이온과 만나 물이 되는 과정을 Ni 촉진하는 촉매역활을 하는 것으로 알려져 있습니다. 이 과정에서 생성되는 전자는 Ni을 통해 외부회로로 전달되어 전기가 발생됩니다. 하지만 어떤 자세한 원리로 Ni이 수소의 산화반응에 촉매역활을 하는지에 대해서는 명확한 원리가 규명되어 있지 않습니다. 다만 많은 transition metal중 Ni이 가장 좋다는 정도만 확인되어 있을 뿐입니다. 이 원리가 규명이 된다면 획기적인 연구결과가 될테지요. Ni에 버금가는 대체 물질이나 더 낳은 촉매가 개발 될 수 있을 테니깐요. 하지만, 관련 메카니즘에 대한 연구들은 많이 보고되고 있으니 논문을 참조하시는 것이 더 명확한 이해가 되실듯 합니다만, 한 예를 들어 간단하게 설명드린다면, 수소가 Ni 표면에 흡착된 후 수소 이온(2H+, ad)으로 전환되고 (이 과정에서 전자 생성) 인근의 산소이온 전도체에서 전도된 산소 이온(O2-)과 결합하여 물(H2O)이 된다는 보고도 있습니다. 여기서 니켈의 역활은 표면에 흡착된 수소와의 상호 반응을 통해 수소 이온으로 쪼개주는 역활을 고려해 볼 수 있겠지요. 하지만 이도 한가지의 가설입니다. 추가로 Ni은 수소를 연료로 사용하는 SOFC의 경우에만 가장 좋은 촉매로 알려져 있습니다. 기타 연료 (메탄등의 탄화수소계 연료)의 경우는 다른 촉매들이 부가적으로 혹은 대체해서 사용하는 연구들이 진행이 되고 있습니다. 참조가 되셨으면 합니다. >SOFC의 연료극 관련해 공부를 하고 있는데, >연료극에서 어떤 원리로 연료의 이온화 반응이 발생하는지에 대해 궁금해서 문의 드립니다. >문헌을 찾아보면 대부분 연료의 이온화과정을 화학식으로 풀이해놓았습니다만, 제가 알고싶은내용은 어떤원리때문에 어떠한 재료에서는 촉매활성이 나타나고 어떠한 재료에서는 그렇지않은가 입니다.(촉매활성의 매커니즘 이라고하면 될지 모르겠습니다.) >직접설명을 해주신다면 정말 감사하겠습니다만, 참고할만한 문헌이라도 추천해 주신다면 큰 도움이 될것 같습니다. > > >

SOFC에 사용하는 물질은 모두 다공성이라고 생각하시면 됩니다. 전극(양극,음극)은 내구성을 고려하여 일반적으로 다공성 백금 전극을 사용합니다. (또는 Carbon nanotube와 백금의 혼합물) 먼저 음극으로 들어오는 산소(O2)가 음극에서의 전자를 받아서 이온성 산소(O-2)로 변화합니다.[O2(gas) + 4e-(음극) ----> 2O-2로 변합니다] 이온성 산소는 음의 전하를 가지고 있기 대문에 전지의 porous Solid Electrolyte를 통과하여 양극으로 끌리게 됩니다.이때 양극은 댜공성이기 때문에 양극에 전기적으로 이끌려 온 음이온성 산소와 주입된 Fuel과 반응하여 CO2와 H2O로 변화합니다.즉 CH4 + 2O-2 ---> CO2 + 2H2O로 됩니다. porous Solid Electrolyte는 여러가지 다양한 물질들로 시험을 하고 있으므로, 단정적으로 한가지 물질을 말씀드리기에는 어려울 것 같습니다.(한가지 예로써 Ce0.8Sm0.2O1.9 인 물질도 사용됩니다)

shchoi218님의 답변과 같이 PEMFC(proton exchange membrane fuel dell)에 대하여 답변을 드린 것 같습니다. SOFC에 대하여서 shchoi218님의 답변이 맞습니다. 첨부 참고자료를 보아주시기를 바랍니다. Ceramic electrolyte로는 ZrO를 많이 사용하는데, 이는 고온에서 안정하며, 산소 부족형세라믹 물질이 되기 때문에 산소이온 고체 도전체(solid electrolyte)로써 적합합니다. ZrO를 안정화시키기 위하여 Y2O3를 가장 많이 사용하는데 이는 1000C이상 가열하면 ZrO2 중의 Zr+4의 일부가 Y+3로 치환되어 고용체가 형성되고, 전기적 균형을 이루기 위하여 O-2의 음이온 공공이 생기기 때문입니다.이를 안정화 지르코니아라고 합니다. 이의 조성식을 나타내면 Zr(1-x)Y(x)O(2-x/2)로 나타내어 집니다.

>SOFC의 연료극 관련해 공부를 하고 있는데, >연료극에서 어떤 원리로 연료의 이온화 반응이 발생하는지에 대해 궁금해서 문의 드립니다. >문헌을 찾아보면 대부분 연료의 이온화과정을 화학식으로 풀이해놓았습니다만, 제가 알고싶은내용은 어떤원리때문에 어떠한 재료에서는 촉매활성이 나타나고 어떠한 재료에서는 그렇지않은가 입니다.(촉매활성의 매커니즘 이라고하면 될지 모르겠습니다.) >직접설명을 해주신다면 정말 감사하겠습니다만, 참고할만한 문헌이라도 추천해 주신다면 큰 도움이 될것 같습니다. > > > 관련 자료 첨부합니다.