에너지 수요가 증가함에 따라 화석 연료에 대한 의존도 증가합니다. 그러나 자원 고갈에 대한 두려움과 외국 석유에 대한 의존도 증가로 인해 연료 전지와 같은 대체 에너지원이 각광받고 있습니다. 연료를 태우는 대신 화학 반응을 통해 전기를 생성하는 방식으로 작동합니다. 연료 전지는 전하를 띤 입자를 전도하기 위해 전해질을 사이에 두고 양극(음극)과 음극(음극)을 사용합니다. 과학자들은 100년 이상 연료 전지에 대해 알고 있었으며 NASA는 실제로 1960년대에 Apollo 우주선에 연료 전지를 사용했고 나중에는 Space Shuttle에 사용했습니다.
가장 효율적인 연료 전지 유형 중 하나는 고체 산화물 연료 전지(SOFC)입니다. SOFC에서 산소는 음극을 통해 보내져 음극에서 양극으로 전해질을 통과하는 음으로 하전된 산소 이온을 방출합니다. 양극에서 이온은 연료 가스와 만나 반응하여 전자(물, 이산화탄소, 열뿐만 아니라)를 방출합니다. 이것은 사용 가능한 전기의 전류를 생성합니다. 여러 연료 전지를 스택이라고 하는 시리즈로 함께 넣습니다.
SOFC는 배출량이 적을 뿐만 아니라 내부 연소 방법보다 약 2~3배 더 효율적입니다. SOFC가 수소 연료 전지에 비해 갖는 한 가지 이점은 연료 유연성입니다. SOFC는 수소 및 바이오 연료를 포함한 다양한 연료에서 작동할 수 있습니다. 또한 다른 연료전지와 달리 귀금속보다 값싼 세라믹 소재를 사용한다. 그들은 또한 낭비된 열을 재사용하는 데 의존하지 않습니다(열병합 전력 구성표라고 함). 이러한 수많은 장점으로 인해 SOFC는 이미 건물 난방에 유용한 것으로 입증되었습니다.
그러나 수많은 제약 조건으로 인해 자동차와 같은 분야에서 광범위한 적용 가능성이 제한되었습니다. 즉, SOFC는 매우 크고 매우 뜨겁습니다. 고온은 더 높은 효율을 허용하지만 엔지니어링 문제도 제기합니다. Bloom Energy Server(Bloom Box로 알려짐)와 같이 시장에 출시된 일반적인 SOFC는 구조적 지지를 추가하기 위해 연료 전지에 두꺼운 전해질을 사용합니다. 그러나 이것은 고온에서 극복해야 하는 더 많은 전기 저항을 유발합니다.
그러나 2011년에 메릴랜드 대학의 연구원들은 훨씬 더 작은 크기를 허용하는 전해질에 대해 새로운 디자인과 다른 재료를 사용하는 개발을 발표했습니다. 연구원들은 또한 작동 온도를 섭씨 900도(화씨 1652도)에서 섭씨 650도(화씨 1202도)로 크게 낮추는 데 성공했습니다. 이는 시스템 가열에 필요한 시간을 줄이는 데 필요한 단열재 비용을 낮춥니다.
수소 연료 전지는 대체 에너지 자동차의 미래로 많은 언론의 주목을 받았지만 많은 사람들은 SOFC가 실제로 운송에 가장 큰 잠재력을 가지고 있다고 믿습니다. 예를 들어, SOFC가 차량에 더욱 실용적으로 사용되도록 개발이 계속 진행되고 있지만 SOFC 기술과 전기 자동차 배터리를 결합한 자동차를 볼 수 있습니다.
