KR100803669B1

KR100803669B1 - 에탄올을 직접 내부 개질하는 용융탄산염 연료전지용연료극, 그 제조방법, 및 그 연료극을 포함하는 용융탄산염연료전지의 직접 내부 개질 방법

Info

Publication number: KR100803669B1
Application number: KR1020070029764A
Authority: KR
Inventors: 윤성필; 한종희; 남석우; 임태훈; 오인환; 데비안또하리; 이호인; 함형철; 김영천
Original assignee: 한국과학기술연구원
Priority date: 2007-03-27
Filing date: 2007-03-27
Publication date: 2008-02-19
Anticipated expiration: 2027-03-27
Also published as: US20080241611A1

Abstract

본 발명은 용융탄산염 연료전지용 직접 에탄올 수증기 내부 개질 시스템에 관한 것이다. 더욱 상세하게는 에탄올을 직접 내부 개질하는 용융탄산염 연료전지용 연료극, 그 제조방법, 및 그 연료극으로 에탄올 용액을 주입하는 것을 특징으로 하는 용융탄산염 연료전지의 직접 내부 개질 방법에 관한 것이다.

본 발명에 의하여 소량의 촉매를 연료극 표면에 코팅하는 단순한 공정으로써 에탄올이 연료로서 직접 사용될 때 MCFC의 성능이 감소되는 단점을 극복할 수 있다. 또한 외부 개질 장치같은 추가 장치가 필요하지 않고, 촉매 분말을 펠렛화하는 데에 드는 추가 비용이 필요하지 않으므로 경제적이다. 더욱이 성능 향상으로 장기 운전이 가능하게 되어 용융탄산염 연료전지의 상업화에 기여할 수 있다.

바이오에탄올, 직접 내부 개질, 코팅된 연료극, 다공성 촉매

Description

에탄올을 직접 내부 개질하는 용융탄산염 연료전지용 연료극, 그 제조방법, 및 그 연료극을 포함하는 용융탄산염 연료전지의 직접 내부 개질 방법{MCFC anode for direct internal reforming of ethanol, manufacturing process thereof, and method for direct internal reforming in MCFC containing the anode}

도 1은 본 발명의 촉매층이 코팅된 연료극을 포함하는 용융탄산염 연료전지의 개략적 작동원리를 나타내는 그림이다.

도 2는 본 발명의 실시예 1-3 및 비교예 1의 촉매 활성을 비교한 그림이다.

도 3은 본 발명의 실시예 4에 따라 표면이 촉매층으로 코팅된 MCFC 연료극 제조공정을 나타낸 공정도이다.

도 4는 본 발명의 실시예 4에 따라 코팅된 MCFC 연료극의 전자 현미경(SEM) 사진이다.

도 5는 본 발명의 실시예 4에 의한 코팅한 연료극 및 비교예 2에 의한 코팅되지 않은 연료극의 단위전지 성능 시험 결과를 보여주는 그림이다.

도 6은 본 발명에 따라 바이오에탄올을 사용한 직접 내부 개질형 MCFC 단위전지의 안정성 시험 결과를 보여주는 그림이다.

도 7은 본 발명에 따라 다양한 농도의 바이오에탄올을 사용한 직접 내부 개질형 MCFC 단위전지 성능시험 결과를 보여 주는 그림이다.

도 8은 본 발명에 따라 다양한 작동온도의 바이오에탄올을 사용한 직접 내부 개질형 MCFC 단위전지 성능 시험 결과를 보여 주는 그림이다.

용융탄산염 연료전지(MCFC)는 잘 알려진 미래의 에너지 공급원이다. MCFC는 고온(650℃이하)에서 작동되기 때문에 전기생성 결과 생산된 기체가 다른 목적을 위한 열원으로서 사용될 수 있고, 이같은 열-에너지 콤비네이션은 60%까지의 효율을 가진다. MCFC는 작동 조건이 고온이기 때문에 고가의 비활성 촉매 대신 전이금속(Ni 등)으로도 충분히 전극 촉매 상에서 전기화학적 반응을 일어나게 할 수 있다. 또한 직접 내부 개질형 MCFC는 연료극 챔버 내에서 개질 반응이 일어날 수 있기 때문에 다양한 연료가 연료극 주입물로서 직접 이용될 수 있다.

MCFC의 연료로서 수소가 성능이 가장 좋기 때문에 가장 우수한 연료이지만 대량 공급에는 고가의 공정이 필요한 단점이 있다. 이를 해결하기 위하여 제시된 에탄올은 매우 저렴한 사탕수수, 버개스와 같은 작물로부터 발효 공정을 통해서 얻 을 수 있고, 수용성으로 다루기 쉬우며, 자연적으로 액체 형태이기 때문에 운반하기 쉽다는 장점이 있다. 또한 에탄올은 메탄올과 달리 독성이 낮고 생분해되며, 황이 포함되어 있지 않다.

특히 바이오에탄올은 에탄올의 일종으로 사탕수수, 밀, 쌀 등의 생물 발효 공정으로부터 추출된 것이다. 바이오에탄올의 에탄올 조성은 약 5 내지 20 부피%로서 에탄올 조성이 매우 적다고 하더라도 상기 바이오에탄올은 에탄올 농도를 증가하기 위한 증류와 같은 추가적 공정 없이도 연료극 주입물로서 직접 사용될 수 있다. 물은 바이오에탄올에서 가장 풍부한 성분이기 때문에 수증기 개질은 바이오에탄올로부터 수소를 얻기 위한 가장 적절한 방법이다.

수증기 개질은 잘 알려진 공정이다. 기존에는 메탄 수증기 개질이 이용되었으나, 1992년 다양한 전이금속을 활성 촉매로서 연구하고 다양한 산화금속을 촉매 지지체로 연구하여 다양한 물:에탄올 비율로 300-550 ℃의 온도 범위에서 에탄올 수증기 개질을 연구한 루엥고 연구단(Luengo's group)에 의해 본격적으로 연구되기 시작하였다. 650℃에서 에탄올이 물과 혼합될 때 일어날 수 있는 반응은 다음 7개이다.

C₂H₅OH + 3H₂O → 2CO₂ + 6H₂ H=+173.5kJ/mol

C₂H₅OH + H₂O → 2CO₂ + 4H₂ H=+255.7kJ/mol

C₂H₅OH → CO + CH₄ + H₂

C₂H₅OH → CH₄ + H₂O

C₂H₅OH → CH₃CHO + H₂

2C₂H₅OH → CH₃COCH₃ + CO + 3H₂

CO + H₂O → CO₂ + H₂ H=-41.1kJ/mol

상기 반응 중 "C₂H₅OH + 3H₂O → 2CO₂ + 6H_2,H=+173.5kJ/mol"반응이 에탄올 개질에 필요한 반응이다. 평형이 오른쪽으로 이동하여 수소 생성이 증가하기 위해서는 고온, 저압, 높은 물:에탄올 비율 조건이 필요하다. 또한 촉매에 의하여 수증기 개질 반응이 향상되는데, 활성 금속 촉매로서 니켈이 프레니 외(Freni et al.,2002) 및 갈비타 외(Galvita et al.,2001)에 의해서 테스트되었다. 그에 따르면 Ni은 C-C 결합이 깨지도록 촉진하고 수소 선택성(selectivity)을 증가시킨다. 또한 Ni은 에탄올 기화를 향상시키고 아세트알데히드 및 아세트산으로의 선택성을 감소시킨다.

촉매의 촉매작용에 대해서는 촉매의 불활성화 문제를 해결해야한다. 코크스 형성, 촉매 소결, 전해질 독성 등의 이유로 촉매가 불활성화될 수 있다. 사사키 외(Sasaki et al., 2004) 및 마스 외(Mas et al., 2005)에 따르면 에탄올이 5 내지 20% 포함된 바이오에탄올은 코크스 형성 영역 밖에 있으므로 코크스 형성에 의한 불활성화 문제는 없을 것이다. 그러나 특히 수증기의 분압이 높을때, 고온 조건에 서는 촉매가 소결되어 불활성화 될 수 있다. 이에 대하여 금속지지된 촉매가 해결책이 될 수 있다. 촉매 지지체로서의 산화금속 중에서는 MgO가 코크스 형성을 억제하는 염기 캐리어로 기능하기 때문에 적절하다.

한편, 촉매는 반응이 일어나기 위해서 추가적 열이 공급되어야 하는 MCFC 스택 외부의 특정 개질 장치(외부 개질); 추가적 열 공급이 필요하지 않은 MCFC 스택 내부의 연료극과 다른 챔버(간접 내부 개질); 또는 MCFC 스택 내부의 연료극과 같은 챔버(직접 내부 개질)에 위치할 수 있다. 가장 단순하고 저렴한 시스템은 직접 내부 개질이지만 연료극 챔버에 위치하기 위해서는 촉매가 펠렛화되어야 하므로 추가비용이 발생하는 문제가 있었다.

상기와 같은 문제를 해결하기 위하여, 본 발명은 에탄올을 연료로서 직접 사용하면서도 MCFC의 성능이 높게 유지되고 안정성을 갖는 에탄올의 직접 내부 개질 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다. 상기 시스템 제공을 위하여 본 발명은 에탄올을 직접 내부 개질하는 용융탄산염 연료전지용 연료극, 그 제조방법, 및 그 연료극으로 에탄올 용액을 주입하는 것을 특징으로 하는 용융탄산염 연료전지의 직접 내부 개질 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 에탄올을 직접 내부 개질하는 용융탄산염 연료전지용 연료극으로서, 산화금속에 의해 지지된 촉매층이 용융탄산염 연료전지용 연료극 상에 코팅된 것을 특징으로 하는 에탄올을 직접 내부 개질하는 용 융탄산염 연료전지용 연료극을 제공한다.

본 발명의 용융탄산염 연료전지용 연료극에 있어서, 상기 촉매층은 전이금속으로서 니켈(Ni), 코발트(Co), 철(Fe) 또는 구리(Cu)이거나 귀금속으로서 백금(Pt), 팔라듐(Pd), 루테늄(Ru) 또는 로듐(Rh)인 것을 특징으로 하고, 상기 산화금속은 Al₂O₃, MgO, ZnO 또는 CeO₂인 것을 특징으로 하며, 상기 촉매층은 다공성인 것을 특징으로 한다. 또한 상기 촉매층은 그 두께가 140-160 μm, 또는 연료극 총 중량에 대하여 4 내지 6 중량%인 것을 특징으로 한다. 이 범위 밖에서는 전지 성능의 감소가 나타나기 때문이다.

본 발명은 에탄올을 직접 내부 개질하는 용융탄산염 연료전지용 연료극 제조방법으로서, a)촉매 페이스트를 용융탄산염 연료전지용 연료극에 코팅하는 단계(S1); 및 b)상기 촉매가 코팅된 연료극을 환원분위기 소성하는 단계(S2)를 포함하는 것을 특징으로 하는 에탄올을 직접 내부 개질하는 용융탄산염 연료전지용 연료극 제조방법을 제공한다.

본 발명의 용융탄산염 연료전지용 연료극 제조방법으로서, 상기 a)단계의 촉매 페이스트는 결합제, 가소제, 호모게나이저, 분산제 및 용매에, 산화금속에 의해 지지된 전이금속 또는 귀금속 촉매 분말을 첨가하여 제조한 촉매 슬러리를 가열하여 페이스트화한 것임을 특징으로 하고, 상기 a)단계의 코팅은 연료극의 단측에만 행해지도록 스프레이 코팅, 핫 프레싱 또는 브러시 코팅 방법을 사용하거나, 단측 코팅 및 담금 코팅의 조합인 것을 특징으로 한다.

본 발명은 상기 본 발명의 연료극을 포함하는 용융탄산염 연료전지의 직접 내부 개질 방법으로서, 상기 연료극으로 에탄올 용액 및 운반체가스를 주입하는 것을 특징으로 하는 용융탄산염 연료전지의 직접 내부 개질 방법을 제공한다.

본 발명의 직접 내부 개질 방법에 있어서, 상기 에탄올 용액은 에탄올이 총 부피에 대하여 5 내지 20 부피%로 포함된 것을 특징으로 하고, 상기 에탄올 용액은 바이오에탄올인 것을 특징으로 한다. 상기 운반체가스는 반응성이 없고, 에탄올 분압에 영향을 미치지 않는 가스인 것을 특징으로 하며, 상기 운반체가스는 N₂, He 또는 Ar인 것을 특징으로 한다.

본 발명의 직접 내부 개질 방법에 있어서, 상기 용융탄산염 연료전지의 직접 내부 개질 반응은 600 내지 700℃에서 일어나는 것을 특징으로 한다.

이하 본 발명을 더욱 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 촉매층이 코팅된 연료극을 포함하는 용융탄산염 연료전지의 개략적 작동원리를 나타내는 그림이다. 도 1에 나타난 바와 같이, 본 발명은 에탄올을 이용한 수증기 개질 반응인 C₂H₅OH + 3H₂O → 2CO₂ + 6H₂ 반응을 향상시킬 수 있는 촉매층을 연료극에 코팅시킴으로써 용융탄산염 연료전지에서의 직접 내부 개질을 달성한다. 이때 촉매층은 다공성으로서 생산된 수소기체가 연료극 속으로 침투할 수 있게 한다.

이하 본 발명을 하기 구체예에 의거하여 더욱 상세히 설명하지만, 이는 본 발명의 예시를 들기 위한 것일 뿐 본 발명의 권리범위가 이에 제한되는 것은 아니 다.

<실시예 1-3 및 비교예 1>

본 발명자들은 공침전 방법(co-precipitation method)을 이용하여 각각 MgO(실시예 1), ZnO(실시예 2) 및 CeO₂(실시예 3)에 의해 지지된 Ni 촉매 군을 준비하였다. 비교예로서 예비실험에 사용하기 위하여 Sud Chemie에서 시판되는 12 중량% Ni/Al₂O₃ (FCR-4)를 준비하였다(비교예 1).

<촉매 활성 테스트>

실시예 1-3 및 비교예 1의 각 촉매의 에탄올 수증기 개질 반응에 대한 성능을 조사하기 위하여 촉매 활성 테스트가 수행되었다. 촉매 활성은 각 촉매에 대한 에탄올 전환률, 수소 생성 선택성 정도, 및 수소 생성 수율 데이터에 의하여 측정되었다. 상기 촉매들을 약 0.1g 정도 로(爐) 내에 위치한 쿼츠(quartz) 반응기 내의 그리드(grid) 위에 놓고, 바이오에탄올(20vol%)을 시린지(syringe) 펌프를 통하여 0.06 mL/분의 속도로 주입하였다. 온도는 MCFC의 직접 내부 개질 온도 조건과 같이 650℃로 조정되었다. 상기 촉매를 20% H₂/N₂로 환원시키는 전처리과정이 테스트를 시작하기 전에 1시간동안 수행되었다.

문헌에 따르면 낮은 에탄올 농도(바이오에탄올)에서는 Ni/ZnO(실시예 2), 고온에서는 Ni/CeO₂(실시예 3)가 우수한 촉매이다. 그러나 시험결과 도 2에 나타난 에 탄올 전환률, 수소 생성 선택성 정도, 및 수소 생성 수율 데이터에 따르면, Ni/ZnO(실시예 2), Ni/CeO₂(실시예 3)의 성능도 우수하지만, Ni/MgO(실시예 1)가 가장 높은 수소 생산 수율을 나타내고, 에탄올 전환률, 수소 생성 선택성 정도에서도 우수하므로 이후 Ni/MgO를 이용하여 여러 가지 시험을 하였다.

<실시예 4: 연료극의 표면 코팅>

도 3은 본 발명의 실시예 4에 따라 표면이 촉매층으로 코팅된 MCFC 연료극 제조공정을 나타낸 공정도이다. 용매(물), 결합제(메틸 셀룰로오즈, #1500; Junsei Chemical Co., Japan), 가소제(글리세롤, Junsei Chemical Co., Japan), 소포제(SN-154; San Nopco, Korea), 응집억제제(cerasperse-5468; San Nopco, Korea) 및 니켈 분말(INCO #255; 입자 크기: 3μm)이 혼합된 슬러리를 테이프 캐스팅, 건조, 및 소성 절차를 거쳐 MCFC 연료극을 준비하였다. 촉매 슬러리는 50 mL 물-에탄올 (1:1) 용액에 혼합된 0.4g의 결합제(PVB B30H), 0.4g의 가소제(DBP), 5 방울의 호모게나이저(Triton), 10 방울의 분산제(Disperbyk 110)에 2g의 15 중량% Ni/MgO 촉매를 첨가하여 상온에서 2시간동안 혼합하여 제조되었다. 제조된 슬러리는 약3000 cP의 점도를 가지므로 약5000 cP의 점도를 가지는 페이스트로 만들기 위하여 80℃에서 2시간동안 가열하였다. 제조된 촉매 페이스트를 연료극에 코팅하는 단계에서는 핫 프레싱 방법(hot pressing method)을 활용하였다; 촉매 페이스트를 연료극 위에 놓고, 10분동안 120℃에서 3kgf/cm²로 압착한다. 코팅된 연료극은 20% H₂/N₂ 분위기에서 3시간동안 700℃에서 소성하였다. 도 4는 코팅된 연료극의 스캐닝 전자 현미경(SEM) 이미지를 나타낸 것이다. 그 결과, 143μm의 촉매 층이 연료극 단측에 형성되었고 이 곳에서 수소가 생성된다.

<비교예 2>

15 중량% Ni/MgO 촉매 코팅을 하지 않는 것을 제외하고는 실시예 4와 동일한 방법으로 표면이 코팅되지 않은 MCFC 연료극을 제조하였다.

<연료극 표면의 촉매 코팅여부에 따른 바이오에탄올 직접 내부 개질형 MCFC의 단위전지 성능 비교>

바이오에탄올(20vol%)을 사용한 MCFC의 연료극 표면의 촉매 코팅여부에 따른 성능을 분석하기 위하여 단위전지(10 X 10 cm²)를 사용하였다. 실험 조건 및 단위전지 작동 특성은 하기 표 1에 요약되어있다.

단위전지 구성요소	수치 및 특성
연료극 및 공기극의 전지 프레임 크기 (너비 x 길이; cm x cm) 재료	13 x 13 알루미늄 처리된 SUS-316
연료극 및 전류 수집기 크기 (너비 x 길이; cm x cm) 두께 (mm) 공극률 기공 크기 (μm) 재료 (전극; 전류 수집기) 연료 가스의 몰 비율 (H₂:CO₂:H₂O) 전체 유속	11 x 11 ca. 0.75 55~60% 3~4 Ni-10wt% Cr, CeO₂ 코팅 ; Ni 72:18:10 365 mL/min
공기극 및 전류 수집기 크기 (너비 x 길이; cm x cm) 두께 (mm) 공극률 기공 크기 (μm) 재료 (전극; 전류 수집기) 산화제 가스의 몰 비율 (공기:CO₂) 전체 유속	10 x 10 ca. 0.65 60~65% 7~8 인-시추 리튬화 NiO ; SUS 316 70:30 950 mL/min
전해질 Li₂CO₃: K₂CO₃ 몰 비율 매트릭스	62:38 LiAlO₂

상기 실시예 4에서 제조된 촉매층이 코팅된 연료극 및 대조군으로서 비교예 2에서 제조된 코팅되지 않은 연료극을 공기극, 전해질, 매트릭스, 전류 수집기, 및 MCFC 단위전지를 형성하는 전지 프레임과 함께 가열 블록에 놓고, 공기 실린더를 사용하여 2kgf/cm²의 압력을 단위 전지에 가하였다. 공기 분위기에서 3일동안 25 내지 450℃의 온도로, CO₂ 하에서 3일동안 450 내지 650℃의 온도로 전처리 한 후 10 X 10 cm²단위전지를 작동하였다. CO₂ 하에서의 전처리과정은 전해질 용융에 매우 중요하므로, 매트릭스, 공기극 및 연료극의 기공을 통하여 전해질 분포를 유지하고, 전해질의 증발을 막기 위하여 매우 느린 속도로 시스템을 통과하여 흐르도록 하였다. 전처리과정 이후에는 MCFC 의 가스 온도를 100시간동안 650℃로 유지시켰다. 그 후 바이오에탄올(20vol%)을 충분한 압력을 얻기 위하여 운반체 가스인 추가적 N₂와 함께 주입하고 다시 보통의 연료극, 공기극 기체를 주입하였다. 연료극 기체는 72:18:10의 몰비율인 H₂, CO₂, 및 H₂O 로 구성되고, 공기극 기체는 70:30 몰비율인 공기 및 CO₂로 구성된다.

도 5는 실시예 4에 의한 15 중량% Ni/MgO 코팅된 연료극, 비교예 2에 의한 코팅되지 않은 연료극의 단위전지 성능을 보여주고 있다. 도 5에서 나타난 바와 같이 연료극의 표면 위에 촉매를 코팅하는 것은 단위전지 성능 증가에 필수적이라는 것을 알 수 있다.

한편, 도 6은 본 발명에 따라 바이오에탄올을 사용한 직접 내부 개질형 MCFC 단위전지의 안정성 시험 결과를 보여주는 그림이다. 도 6에서 나타나는 바와 같이 본 발명에 따라 바이오에탄올을 사용한 직접 내부 개질형 MCFC 단위전지는 높은 전류밀도에서도 일정한 전압을 유지할 수 있다.

<다양한 농도의 바이오에탄올을 사용한 직접 내부 개질형 MCFC의 단위전지 성능>

5 내지 15% 농도의 바이오에탄올을 사용하여 상기와 같이 바이오에탄올을 사용한 직접 내부 개질형 MCFC의 단위전지 성능을 측정하였다. 그 결과는 도 7에 나타나는데, 핫 프레싱 방법에 의하여 연료극에 15 중량% Ni/MgO가 코팅되고 650℃에서 작동되었을 때 바이오에탄올의 농도가 변화해도 수증기 개질 반응에 의한 수소 생성 속도에 영향을 미치지 않고 따라서 단위전지 성능에 큰 차이가 없는 것으로 보인다. 즉, 본 발명에 의한 직접 에탄올 수증기 내부 개질 시스템을 이용하는 경우 5 내지 20% 농도 이내에서 다양한 농도의 바이오에탄올을 사용하여도 안정하고 높은 성능의 용융탄산염 연료전지를 제조할 수 있다.

<다양한 작동온도를 적용한 직접 내부 개질형 MCFC의 단위전지 성능>

600 내지 700℃ 의 작동온도 범위에서 상기와 같이 바이오에탄올을 사용한 직접 내부 개질형 MCFC의 단위전지 성능을 측정하였다. 그 결과는 도 8에 나타나는데, 도 8에 따르면 상기 온도범위에서 모두 단위전지 성능이 우수하고, 특히, 고정된 에탄올 농도(20부피%)에서 작동온도가 높은 경우 전력밀도가 높아지는 것을 확인할 수 있다. 높은 온도에서는 수증기 개질 반응의 평형이 오른쪽으로 이동하기 때문에(흡열반응), 많은 양의 수소를 생산하고 결과적으로 높은 전압을 야기하여 단위전지 성능이 높아지게 되는 것이다.

이상에서 설명한 바와 같이, 소량의 촉매를 연료극 표면에 코팅하는 단순한 절차에 의하여 에탄올이 연료로서 직접 사용될 때 MCFC의 성능이 감소되는 단점을 극복할 수 있다. 또한 외부 개질 장치같은 추가 장치가 필요하지 않고, 촉매 분말을 펠렛화하는 데에 드는 추가 비용이 필요하지 않으므로 경제적이다. 더욱이 성능 향상으로 장기 운전이 가능하게 되어 용융탄산염 연료전지의 상업화에 기여할 수 있다.

Claims

용융탄산염 연료전지용 연료극으로서,

산화금속에 의해 지지된 촉매층이 용융탄산염 연료전지용 연료극 상에 코팅된 것을 특징으로 하는 에탄올을 직접 내부 개질하는 용융탄산염 연료전지용 연료극.
제1항에 있어서, 상기 촉매층은 전이금속으로서 니켈(Ni), 코발트(Co), 철(Fe) 또는 구리(Cu)이거나 귀금속으로서 백금(Pt), 팔라듐(Pd), 루테늄(Ru) 또는 로듐(Rh)인 것을 특징으로 하는 에탄올을 직접 내부 개질하는 용융탄산염 연료전지용 연료극.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 산화금속은 Al₂O₃, MgO, ZnO 또는 CeO₂인 것을 특징으로 하는 에탄올을 직접 내부 개질하는 용융탄산염 연료전지용 연료극.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 촉매층은 다공성인 것을 특징으로 하는 에탄올을 직접 내부 개질하는 용융탄산염 연료전지용 연료극.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 촉매층은 그 두께가 140-160 μm 인 것을 특징으로 하는 에탄올을 직접 내부 개질하는 용융탄산염 연료전지용 연료극.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 촉매층은 그 중량이 연료극 총 중량에 대하여 4 내지 6 중량%인 것을 특징으로 하는 에탄올을 직접 내부 개질하는 용융탄산염 연료전지용 연료극.
용융탄산염 연료전지용 연료극 제조방법으로서,

a)촉매 페이스트를 용융탄산염 연료전지용 연료극에 코팅하는 단계(S1); 및

b)상기 촉매가 코팅된 연료극을 환원분위기 소성하는 단계(S2)를 포함하는 것을 특징으로 하는 에탄올을 직접 내부 개질하는 용융탄산염 연료전지용 연료극 제조방법.
제7항에 있어서, 상기 a)단계의 촉매 페이스트는 결합제, 가소제, 호모게나이저, 분산제 및 용매에, 산화금속에 의해 지지된 전이금속 또는 귀금속 촉매 분말을 첨가하여 제조한 촉매 슬러리를 가열하여 페이스트화한 것임을 특징으로 하는 에탄올을 직접 내부 개질하는 용융탄산염 연료전지용 연료극 제조방법.
제7항에 있어서, 상기 a)단계의 코팅은 연료극의 단측에만 행해지도록 스프레이 코팅, 핫 프레싱 또는 브러시 코팅 방법을 사용하는 것을 특징으로 하는 에탄올을 직접 내부 개질하는 용융탄산염 연료전지용 연료극 제조방법.
제7항에 있어서, 상기 a)단계의 코팅은 단측 코팅 및 담금 코팅의 조합인 것을 특징으로 하는 에탄올을 직접 내부 개질하는 용융탄산염 연료전지용 연료극 제조방법.
제1항의 연료극을 포함하는 용융탄산염 연료전지의 직접 내부 개질 방법으로서, 상기 연료극으로 에탄올 용액 및 운반체가스를 주입하는 것을 특징으로 하는 용융탄산염 연료전지의 직접 내부 개질 방법.
제11항에 있어서, 상기 에탄올 용액은 에탄올이 총 부피에 대하여 5 내지 20 부피%로 포함된 것을 특징으로 하는 용융탄산염 연료전지의 직접 내부 개질 방법.
제11항에 있어서, 상기 에탄올 용액은 바이오에탄올인 것을 특징으로 하는 용융탄산염 연료전지의 직접 내부 개질 방법.
제11항에 있어서, 상기 운반체가스는 반응성이 없고, 에탄올 분압에 영향을 미치지 않는 가스인 것을 특징으로 하는 용융탄산염 연료전지의 직접 내부 개질 방법.
제11항에 있어서, 상기 운반체가스는 질소(N₂), 헬륨(He) 또는 아르곤(Ar)인 것을 특징으로 하는 용융탄산염 연료전지의 직접 내부 개질 방법.
제11항에 있어서, 상기 용융탄산염 연료전지의 직접 내부 개질 반응은 600 내지 700℃에서 일어나는 것을 특징으로 하는 용융탄산염 연료전지의 직접 내부 개질 방법.