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논문 기본 정보
- 자료유형
- 학위논문
- 저자정보
- 지도교수
- 안지환
- 발행연도
- 2018
- 저작권
- 서울과학기술대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
이용수11
이 논문의 연구 히스토리 (8)
2019
2018
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고체산화물 연료전지 (Solid oxide fuel cells, SOFC) 는 차세대 에너지 변환 장치로 환경 친화성, 연료의 유연성 그리고 높은 효율성으로 인해 최근 활발히 연구가 진행되고 있다. 하지만 800℃ 이상에서의 고온에서 작동하는 기존의 SOFC 는 값비싼 단열재, 고온에서 구동으로 인한 약한 내구성 등의 단점을 가지고 있다. 따라서 이러한 문제드를 해결하고자 저온 구동형 SOFC (Low temperature-SOFC, LT-SOFC) 가 활발히 연구되고 있다. 본 연구에서는 LT-SOFC의 열적 내구성과 성능을 향상시키기 위해 초박막 지르코니아가 도핑된 세리아 (Zirconia doped Ceria, ZDC) 중간층 (20nm) 을 원자층 증착법 (Atomic layer deposition, ALD)를 사용하여 공기극과 전해질 사이에 증착하였다. 이때, ZDC의 도핑 레벨을 각각 0, 20 그리고 60mol%로 달리하여 증착하였다. 세리아 막에 지르코니아를 도핑함으로써 Ce4+가 Ce3+로 환원되면서 높은 산소 결함을 가지게 되었으며, 또한 높은 온도 (800℃)에서 결정립 조대화에 대한 저항력이 높아져 나노스케일의 미세한 grain structure가 잘 유지 되었다. 결과적으로, 20mol%의 ZDC 중간층이 적용된 연료전지는 중간층을 가지고 있지 않은 연료 전지에 비해 약 57% 향상된 성능을 보였다. 이는 전해질과 공기극 사이에 더 높은 산소 결함과 더 높은 grain boundary 밀도로 인한 공기극에서의 활성화 저항이 감소되었기 때문으로 보인다.
목차
요약 iii그림 목차 viI. 서 론 11. 연구의 배경 및 목적 1II. 이론적 고찰 31. 박막 증착 공정 31) Atomic layer deposition (ALD) 32) Sputter 42. 전기 전도성 중간층 물질 51) 도핑 된 세리아 52) Zirconia doped Ceria (ZDC) 63. 고체 산화물 연료전지 (Solid Oxide Fuel Cell) 7III. 실험 장치 및 실험 방법 91. 실험 방법 91) 박막 증착 공정 92) 샘플 제조 113) ZDC 박막의 물리적/화학적 특성 124) 전기화학적 분석 12IV. 실험 결과 및 고찰 131) XPS 와 XRD 분석 132) SEM 분석 163) AFM 분석 184) 전기화학적 분석 20V. 결 론 24참고문헌 25영문초록(Abstract) 29감사의 글
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