직접 내부개질형 용융탄산염 연료전지의 anode에 직접 충전된 촉매층에서 메탄-수증기 개질 반응 특성에 대하여 연구하였다. 개질 반응 촉매는 단위전지내 5 ㎝ ⁓ 5 ㎝ 크기의 anode판 밑에 충전되었고, 1 atm, 650 ℃로 유지된 상태에서 메탄-수증기 흐름이 촉매층으로 유입되어 개질되면서 전극판에 평행으로 흐르고, 이 흐름 중에 포함된 H2는 이 흐름에 수직 방향인 anode의 표면 및 기공내에서 반응, 소모된다. 따라서 개질 촉매층에서는 비평형 상태에서 반응니 진행되나, 우선 평형이 이루어진다는 조건하에서 그 조성계산을 수행하여 실제 비평형 상태와의 편기 정도에 의한 연료 이용을 계산하였다. 전지의 성능은 메탄올 연료로 사용하여 조업하였을 때 0.7 V에서 140 ㎃/㎠의 전류밀도를 보여서 수소를 사용하였을 때와 큰 차이를 보이지 않았다. 또한 수증기-탄소비가 2.5의 조업조건에서 탄소침적이 없음을 확인하였다. 전극에서 연료의 이용률을 높이면서 반응평형이 이동되어 평형계산 결과에서 예측한 바와 같이 연료의 효율이 높아짐을 알았다.

Steam reforming reaction of methane in direct internal reforming molten carbonate fuel cell was studied. Every experiment was performed in 5 ㎝ by 5 ㎝ unit cell at 650 ℃ and 1 atm, and equilibrium composition calculation was performed simultaneously. The performance of the cell operated with methane showed 140 ㎃/㎠ current density at 0.7 V which differs little from the performance of the cell operated with hydrogen. The stable operating conditions with no risk of carbon deposition on catalysts could be estimated from the equilibrium composition calculation and confirmed by experiments. The risk of carbon deposition could be ruled out in the S/C ratio range above 2.5. As utilization is raised in the electrode high fuel efficiency could be obtained by the shift of steam reforming reaction equilibrium as expected from the result of the calculations.

Steam Reforming Direct Internal Reforming Molten Carbonate Fuel Cell

Rostrup-Nielsen JR, "Catalytic Steam Reforming," Springer-Verlag, Berlin Heidelberg, New York, Tokyo (1984)
Mori T, Higashiyama K, Yoshioka S, J. Electrochem. Soc., 136(8), 2230 (1989) 
전해수, 신덕철, 최영태, 이덕열, 김건, 이호인, "2KW급 용융탄산엽 연료전지 스택 제조 기술개발 1차년도 보고서," 통상산업부 (1996)
Thomas LW, Wilemski G, J. Electrochem. Soc., 130(1), 48 (1983) 
Xu J, Froment GF, AIChE J., 35(1), 88 (1989) 
Grenoble DC, Estadt MM, Oillis DF, J. Catal., 67, 90 (1981) 
Akers WW, Camp DP, AIChE J., 1(4), 471 (1955)