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논문 기본 정보
- 자료유형
- 학위논문
- 저자정보
- 지도교수
- 김정현
- 발행연도
- 2017
- 저작권
- 한밭대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
이용수1
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본 연구에서는 Low Temperature-operating Solid Oxide Fuel Cell (LT-SOFC)에 적용을 위한 공기극을 개발에 중점을 두었다. 이에 전기방사(Electrospinning)공정을 도입하여 공기극의 미세구조를 변화시켜 저온 영역에서의 공기극 성능을 개선하였다. 전기 방사를 도입한 공기극의 특성을 확인하기 위하여 SmBa0.5Sr0.5Co2O5 + d (SBSCO) 공기극의 미세구조를 변화시켜 전기전도도분석 및 Impedance을 분석하였다.
그 결과로 Pechini 방법으로 합성 한 SBSCO와 Rhodeia에서 공급하는 Ce0.9Gd0.1O2-d (GDC)의 XRD 분석을 실시하였다. 상온에서 1000 ℃까지의 XRD분석 결과 2차상이 발생하지 않았음을 확인하였다. SBSCO와 GDC분말은 Fiber 형태의 공기극 제조를 위하여 전기 방사 공정에 도입되었다.
Fiber 형태로 제작된 공기극 표면에는 Pechini법을 적용하여 GDC입자를 코팅하였다. 제작된 공기극의 성능 확인을 위하여 Core-Shell 구조와 5:5 wt%로 혼합한 SBSCO-GDC 공기극을 제조하여 전기 화학 분석을 실시하였다.
DC 4 단자법을 이용하여 400 ℃~ 750℃까지의 50 ℃ 간격으로 전기전도도 분석을 진행하였다. 실험 결과 SBSCO는 Metallic 거동을 보여주었으며 SBSCO-GDC와 Core-Shell 공기극은 metal?insulator transition (MIT) 거동을 보여주었다.
또한 Impedance분석을 통한 전기 화학 분석 결과 400 ℃ ~ 550 ℃의 저온 영역에서 Fiber형태의 공기극이 분말형태의 공기극인 SBSCO의 1/3 수준의 Area Specific Resistances (ASR)값을 보여주었으며 ASR값의 차이는 온도가 상승함에 따라 감소하는 것을 확인하였다.
저온 영역에서의 Fiber형태의 공기극이 기존 분말형태의 공기극에 비하여 높은 전기화학 성능을 나타내는 것을 알 수 있다.
복합 공기극의 성능 확인을 위하여 Core-Shell구조의 Fiber를 포함한 3가지 다른 방식으로 제조된 복합 공기극의 ASR을 비교하였다. 각 공기극의 분극저항을 비교한 결과 복합 공기극에서도 Fiber형태의 공기극이 가장 낮은 ASR을 보여주었다.
따라서 저온 영역에서 낮은 ASR값을 보이는 Fiber형의 공기극은 SOFC의 단점으로 지적되던 고온작동에서 발생하는 문제를 해결하고 저온 영역에서 높은 효율을 보이는 저온형 SOFC에서 강점을 보일 수 있음을 확인하였다.
그 결과로 Pechini 방법으로 합성 한 SBSCO와 Rhodeia에서 공급하는 Ce0.9Gd0.1O2-d (GDC)의 XRD 분석을 실시하였다. 상온에서 1000 ℃까지의 XRD분석 결과 2차상이 발생하지 않았음을 확인하였다. SBSCO와 GDC분말은 Fiber 형태의 공기극 제조를 위하여 전기 방사 공정에 도입되었다.
Fiber 형태로 제작된 공기극 표면에는 Pechini법을 적용하여 GDC입자를 코팅하였다. 제작된 공기극의 성능 확인을 위하여 Core-Shell 구조와 5:5 wt%로 혼합한 SBSCO-GDC 공기극을 제조하여 전기 화학 분석을 실시하였다.
DC 4 단자법을 이용하여 400 ℃~ 750℃까지의 50 ℃ 간격으로 전기전도도 분석을 진행하였다. 실험 결과 SBSCO는 Metallic 거동을 보여주었으며 SBSCO-GDC와 Core-Shell 공기극은 metal?insulator transition (MIT) 거동을 보여주었다.
또한 Impedance분석을 통한 전기 화학 분석 결과 400 ℃ ~ 550 ℃의 저온 영역에서 Fiber형태의 공기극이 분말형태의 공기극인 SBSCO의 1/3 수준의 Area Specific Resistances (ASR)값을 보여주었으며 ASR값의 차이는 온도가 상승함에 따라 감소하는 것을 확인하였다.
저온 영역에서의 Fiber형태의 공기극이 기존 분말형태의 공기극에 비하여 높은 전기화학 성능을 나타내는 것을 알 수 있다.
복합 공기극의 성능 확인을 위하여 Core-Shell구조의 Fiber를 포함한 3가지 다른 방식으로 제조된 복합 공기극의 ASR을 비교하였다. 각 공기극의 분극저항을 비교한 결과 복합 공기극에서도 Fiber형태의 공기극이 가장 낮은 ASR을 보여주었다.
따라서 저온 영역에서 낮은 ASR값을 보이는 Fiber형의 공기극은 SOFC의 단점으로 지적되던 고온작동에서 발생하는 문제를 해결하고 저온 영역에서 높은 효율을 보이는 저온형 SOFC에서 강점을 보일 수 있음을 확인하였다.
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