고체산화물 연료전지/수전해전지는 높은 작동온도에서 작동하기 때문에, 비교적 높은 효율을 갖고 값비싼 촉매가 불필요하다는 장점이 있다. 그러나 작동온도가 낮아질수록 성능이 급격하게 감소하여 1000ºC에 가까운 높은 온도를 유지해야하며, 이로인해 소재 및 구조의 열화가 가속화된다는 단점도 존재한다.

고체산화물 기반의 셀의 내구성을 향상시키는 근본적인 해결방안은 낮은 온도에서 높은 성능을 가질 수 있는 셀 소재/구조체의 개발이다. 작동온도를 600ºC 이하로 낮추면 소재 내 열충격(thermal shock)을 낮추고, 불필요한 금속이온의 이동을 저하시켜 열화 속도를 급격하게 감소시킬 수 있다. 이러한 저온작동성을 개선하기 위해 구조체 내에서 기공과 입자 사이즈를 조절할 수 있는 멀티스케일 구조체 개발이 매우 효과적일 수 있다. 이 구조체에서는 전해질을 박막화하여 오믹(ohmic)저항을 개선하고, 전해질 주변 전극을 나노구조화하여 반응 면적을 극대화할 수 있다.

물리적 또는 화학적 기상 증착법으로 대표되는 박막 증착법은 얇은 막을 만드는 가장 효과적인 방법중 하나이다. 주로 반도체, 디스플레이 공정에서 많이 사용되어 왔으나, 최근에는 에너지 분야에 접목하기 위한 노력들이 많이 이루어지고 있다. 박막 증착법을 활용한 고성능 전해질이나 나노 촉매 제조 기법등이 대표적인 예이다.

박막 증착법을 고체산화물 연료전지 또는 수전해전지에 접목하면, 전극 및 전해질 표면의 활성도를 높일 수 있다. 표면 반응이 활발한 물질이나 구조를 임의로 만들면 더 많은 화학(이온)반응들을 이끌어 낼 수 있기 때문이다. 동일한 방법으로 표면의 내구성을 높일수도 있으며, 계면 접촉력을 높일수도 있다. 이러한 이유에서 박막 증착법을 이용한 SOFC/EC 제조 공정에 많이 도입하려는 노력이 이루어지고 있다.

하지만 박막 증착법의 장점에도 불구하고 대면적화의 제한이나, 제조 공정 단가의 상승은 앞으로의 기술 개발을 통해 개선해 나가야 할 한계점으로 인지되고 있다. 반도체 분야에서도 그랬듯 에너지 분야에서도 이러한 박막 증착법이 널리 보급될 것으로 기대한다.

암모니아는 탄소를 포함하지 않는 수소 캐리어로써 각광을 받고 있다. 암모니아는 8기압 이상 또는 섭씨 -33도에서 액체 상태로 존재하며, 액화수소보다 더 많은 수소이온을 포함할 수 있다. 이러한 이유에서 호주에서 생산한 그린 암모니아를 일본으로 수입하는 프로젝트(HyNQ: North Queensland Clean Energy Project)가 운영되고 있으며, 이는 앞으로의 우리나라 수소 수입 전략과도 흡사하다. 재생에너지의 총량이 절대적으로 부족한 우리나라의 경우, 100% 청정에너지 시대를 열기 위해서는 청정 수소의 수입이 반드시 필요하기 때문이다.

이러한 전략과 함께 암모니아를 효율적으로 사용하기 위한 방법들이 개발되고 있다. 암모니아 직접 고체산화물 연료전지(DA-SOFC)는 암모니아의 화학적 에너지를 전기에너지로 변환하는 가장 효율적인 방법으로 꼽힌다. 고온에서 작동하는 DA-SOFC 특성으로 인해 암모니아가 스스로 분해되고, 이때 생성된 수소가 높은 효율로 전력으로 변환된다. 그러나 아직도 암모니아로 인한 부식, 촉매성능 및 내구성 저하 등은 앞으로 개선되어야할 문제점들로 남아있다.