일반적으로 3차 전지라 불리는 연료전지는 전해질에 따라 구분됩니다. 그중 연료전지 자동차에 사용되고 있는 고분자 전해질을 사용하고 있는 고분자 전해질 연료전지(PEMFC)와 세라믹 전해질을 사용하고 있는 고체산화물 연료전지(SOFC)가 있습니다.
SOFC와 PEMFC 차이
두 연료전지의 가장 큰 차이점은 세 가지로 구분할 수 있습니다.
- 첫 번째는 연료입니다. 자동차에 적용되고 있는 PEMFC는 순수한 수소 연료가 필요하지만, SOFC는 다양한 연료를 사용할 수 있습니다. SOFC에 사용할 수 있는 연료는 탄화수소 계열의 천연가스, 프로판가스, 메탄, 석탄 등을 사용합니다. 따라서 부수적으로 전기, 물, 열 뿐만 아니라 적은 양의 이산화탄소가 생산됩니다.
- 두 번째는 크기입니다. 연료전지 모듈 크기로 보면 PEMFC가 작기 때문에 자동차 연료전지용으로 적용할 수 있는 크기이지만 SOFC는 상대적으로 크기 때문에 상관부품으로 적용하기 어렵습니다.
- 세 번째는 작동 온도입니다. 자동차, 트럭에 적용되어 있는 PEMFC의 작동온도는 약 80도씨이기 때문에 에너지 장치로써 합리적이지만 SOFC의 작동온도는 최대 1000도의 높은 온도 환경에서 작동합니다.
- 따라서 상관부품으로써의 역할은 어렵지만 시스템의 폐열(열병합 발전)을 이용하는 방법이 있어 효율을 높일 수 있으며, 고온이기 때문에 비싼 촉매가 필요 없습니다.
다만, SOFC는 작동하기 위한 예열시간이 느리고 열 내구성이 요구되지만, PEMFC는 작동온도가 낮기 때문에 예열시간이 빠르고 열 내구성이 양호합니다.
SOFC와 PEMFC의 기술적 한계
SOFC는 1000도씨나 되는 고온의 작동환경을 낮추는 기술을 비용 증가 없이 개발해야 합니다. 결국 열을 제어할 수 있는 제어 시스템을 유지 관리가 필요합니다.
PEMFC는 일산화탄소가 백금 촉매를 열화 시켜 연료전지의 성능을 저하시킵니다. PEMFC의 백금 촉매는 일산화탄소에 굉장히 민감하게 반응하기 때문에 민감하지 않은 촉매 개발 혹은 추가반응기를 사용해서 일산화탄소를 걸러내는 기술 개발을 해야 합니다.