• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
• /
• 한국신재생에너지학회 2006년도 추계학술대회
• /
• pp.360-363
• /
• 2006

We synthesized $(La,\;Sr)MnO_{3+{\delta}$ as a cathode for SOFC by glycine nitrate process(GNP) and knew the different properties of $(La_{1-x}Sr_x)MnO_3$ by using nitrate solution and oxide solution as starting material. In case of using nitrate solution as a starting material, main crystal phase peak of $LaMnO_3$ increased as Sr content added up and a peak of $Sr_2MnO_4\;and\;La_2O_3$ was showed as a secondary phase. We added Mn excess to control a crystal phase. In this case, the electrical conductivity had a high value 210.3S/cm at $700^{\circ}C$ On the other side, when we used oxide solution as a starting material, we found main crystal phase of $LnMnO_3$ to increase as Sr content added up and a peak of $La_2O_3$ as a secondary phase. Similary, we added Mn excess to control a crystal phase in this case. We knew $(La,\;Sr)MnO_3$ powder to sinter well and the electrical conductivity of the sintered body at $1200^{\circ}C$ for 4hrs was 152.7s/cm at $700^{\circ}C$. The sintered $(La,\;Sr)MnO_3$ powder at $1000^{\circ}C$ for 4hrs got the deoxidization peak, depending on the temperature md in case of using nitrate solution as a start ing material the deoxidization peak was showed at $450^{\circ}C$ which is lower than used a oxide solution as a starting material. As a result, when $(La,\;Sr)MnO_3$ powder was synthesized to add Mn excess and to use nitrate solution as a starting material, we found it to have the higher deoxidization property and considered it as a cathode for m properly. And we found it to have different electrical conduct ivity the synthesized $(La,\;Sr)MnO_3$ powder by using different start ing materials like nitrate solution and oxide solution which influence a sintering density and crystal phase.

• 한국결정성장학회지
• /
• 제23권1호
• /
• pp.37-43
• /
• 2013

이차상의 편석, 분말의 조성 및 합성방법은 $La_{0.8}Sr_{0.2}Ga_{0.8}Mg_{0.1}Co_{0.1}O_{3-{\delta}}$(LSGMC) 물질의 전도도에 영향을 미친다. 조성이 균일하고 순도가 높은 분말을 얻기 위해 GNP(Glycine nitrate process)를 이용하여 고체산화물 연료전지의 전해질재료인 $La_{0.8}Sr_{0.2}Ga_{0.8}Mg_{0.1}Co_{0.1}O_{3-{\delta}}$를 합성하였다. 자발연소반응 시, 글리신의 양에 따른 물질의 특성을 확인하기 위하여, 글리신/양이온 비를 0.5, 1, 1.5, 2, 2.5로 변화시켜 분말을 합성하였다. 합성된 분말의 단상의 perovskite상 동정 및 소결체의 미세구조 변화를 XRD와 SEM을 이용하여 분석하였다. 조성비가 1.5인 경우, 상대적으로 치밀하며, $800^{\circ}C$에서 0.131 $Scm^{-1}$의 우수한 전기전도특성을 나타냈다. 또한, $25{\sim}800^{\circ}C$ 사이의 온도에서 열팽창거동이 선형을 나타내었다.

• 전기화학회지
• /
• 제10권3호
• /
• pp.207-212
• /
• 2007

IT-SOFC(중저온형 고체산화물 연료전지)의 공기극으로 적합한 PSCF3737의 물질 특성을 파악하고 그 특성을 이용하여 낮은 ASR을 갖기 위한 소결 온도 및 두께 최적화에 관한 연구를 수행하였다. 분말 사이즈 및 상형성을 고려할 때 GNP 방법으로 합성된 분말의 하소 온도는 $1000^{\circ}C$가 적합함을 알 수 있었다. 산소 분압에 따른 ASR 변화 실험을 통하여 PSCF3737의 저항 성분을 전극 자체의 특성과 관련된 중간 주파수 대역(${\sim}10^2Hz$)과 산소의 확산에 영향 받는 낮은 주파수 대역(${\sim}10^{-1}Hz$) 2가지로 분류할 수 있었다. 공기극의 특성 실험을 통하여 소결 온도는 $1200^{\circ}C$가 가장 적합하며 공기극의 두께는 2번 스크린 프린팅 된 $27\;{\mu}m$가 가장 적합함을 알 수 있었다. 이를 토대로 EIS 측정을 하면 $700^{\circ}C$에서 $0.115\;{\Omega}cm^2$의 낮은 ASR값을 얻을 수 있었다.

• 한국세라믹학회지
• /
• 제43권12호
• /
• pp.812-822
• /
• 2006

This study amis to investigate the functional analysis of anode and cathode materials in Anode supported Solid Oxide Fuel Cell. The concentration polarization of single cell was investigated with CFD (Computational Fluid Dynamics) method for the case of the different morphology by using four types of unit cell and discussed to reduce the concentration polarization. The concentration polarization at anode side effected the voltage loss in Anode supported Solid Oxide Fuel Cell and increased contact areas between fuel gas and anode side could reduce the concentration polarization. For intermediate temperature operation, Anode-supported single cells with thin electrolyte layer of YSZ (Yttria-Stabilized Zirconia) were fabricated and short stacks were built and evaluated. We also developed diesel and methane autothermal reforming (ATR) reactors in order to provide fuels to SOFC stacks. Influences of the $H_2O/C$ (steam to carbon ratio), $O_2/C$ (oxygen to carbon ratio) and GHSV (Gas Hourly Space Velocity) on performances of stacks have been investigated. Performance of the stack operated with a diesel reformer was lower than with using hydrogen as a fuel due to lower Nernst voltage and carbon formation at anode side. The stack operated with a natural gas reformer showed similar performances as with using hydrogen. Effects of various reformer parameters such as $H_2O/C$ and $O_2/C$ were carefully investigated. It is found that $O_2/C$ is a sensitive parameter to control stack performance.

• 한국수소및신에너지학회논문집
• /
• 제17권2호
• /
• pp.166-173
• /
• 2006

Catalytic reforming of $CO_2$ by $CH_4$ over Ni-YSZ based catalysts was investigated to produce syngas as raw material of high valued chemicals and develop high performance catalyst electrode for an internal reforming of $CO_2$ in SOFC system. Ni-YSZ based catalysts were prepared using physical mixing and maleic acid methods to improve catalytic activity and inhibition of carbon deposition. The catalysts before and after the reaction were characterized by $N_2$ physisorption, TPR(temperature programed reduction), XRD and impedance analyzer. The conversions for $CO_2$ and $CH_4$ over Ni-MgO catalyst showed 90% but much amount of carbon deposition was detected on catalyst surface. On the other hand, the conversions for $CO_2$ and $CH_4$ over NiO-YSZ-$CeO_2$ catalyst showed 100% and 85% respectively, and carbon deposition on catalyst surface was inhibited under the tested condition. It was concluded that NiO-YSZ-$CeO_2$ catalyst is a promising candidate for the catalytic reforming of $CO_2$ and the internal reforming in SOFC system.

• 한국세라믹학회지
• /
• 제39권4호
• /
• pp.352-358
• /
• 2002

고체산화물 연료전지의 전해질로서 $LaGaO_3$계를 선정하여 La 대신 Sr을, Ga 대신에 Mg를 치환하여 첨가할 때 첨가량 및 소결 조건에 따라 전해질을 제조하고, 그 특성을 조사하였다. Sr과 Mg가 0.15와 0.20 mole 첨가되었을 때 Sr과 Mg가 La와Ga 자리에 동시 고용되어 (La$_{1-x}Sr_x)(Ga_{1-y}Mg_y)O_{3-\delta}$ 단일상이 나타났고, 일부 조성에서는 $LaSrGa_3O_7$ 상과 $LaSrGaO_4$ 상이 2차상으로 나타났다. $LaSrGa_3O_7$ 상은 Sr과 Mg 첨가에 의한 상이며, $LaSrGaO_4$ 상은 액상형성에 의한 것으로 나타났으며, 또한 $LaSrGaO_4$ 상은 소결온도와 Mg 첨가량이 감소함에 따라 얻어졌다. $(La_{0.8}Sr_{0.2})(Ga_{0.8}Mg_{0.2})O_{3-\delta}$ 상의 경우 소결온도를 증가함에 따라 열팽창계수는 감소하였으며, $1500^{circ}C$에서 1시간 소결한 소결체의 전기전도도는 $800^{circ}C$, 1mA에서 0.14S/cm를 나타내었다.

• 세라미스트
• /
• 제21권4호
• /
• pp.378-387
• /
• 2018

The optimal fabrication conditions for $Gd_{0.1}Ce_{0.9}O_{2-{\delta}}$(GDC) buffer layer and $La_{0.6}Sr_{0.4}Co_{0.2}Fe_{0.8}O_{3-{\delta}}$ (LSCF) cathode on 1mol% $CeO_2-10mol%\;Sc_2O_3$ stabilized $ZrO_2$ (CeScSZ) electrolyte were investigated for application of IT-SOFCs. GDC buffer layer was used in order to prevent undesired chemical reactions between LSCF and CeScSZ. These experiments were carried out with $5{\times}5cm^2$ anode supported unit cells to investigate the tendencies of electrochemical performance, Microstructure development and interface reaction between LSCF/GDC/CeScSZ along with the variations of GDC buffer layer thickness, sintering temperatures of GDC and LSCF were checked, respectively. Electrochemical performance was analyzed by DC current-voltage measurement and AC impedance spectroscopy. Microstructure and interface reaction were investigated by scanning electron microscopy (SEM) and energy dispersive spectroscopy (EDS). Although the interfacial reaction between these materials could not be perfectly inhibited, We found that the cell, in which $6{\mu}m$ GDC interlayer sintered at $1200^{\circ}C$ and LSCF sintered at $1000^{\circ}C$ were applied, showed good interfacial adhesions and effective suppression of Sr, thereby resulting in fairly good performance with power density of $0.71W/cm^2$ at $800^{\circ}C$ and 0.7V.

• 전기화학회지
• /
• 제6권1호
• /
• pp.59-64
• /
• 2003

고상 반응법을 이용하여 $La_{0.7}Sr_{0.3}Ga_{0.6}Fe_{0.4}O_{3-\delta}$ 분말을 합성하고 소결하여 혼합전도성 분리막을 제조하였다. 제조된 분리막들은 페롭스카이트 단일상 결정구조를 나타내었으며, $95\%$, 이상의 상대밀도를 나타내었다. 산소이온 변환 능력을 향상시키기 위해 $La_{0.7}Sr_{0.3}Ga_{0.6}Fe_{0.4}O_{3-\delta}$의 양 표면에 $La_{0.6}Sr_{0.4}CoO_{3-\delta}$ paste를 스크린 프린팅 방법으로 코팅한 결과, 코팅되지 않은 분리막에 비해 산소투과 유속이 크게 증가하여 $950^{\circ}C,\; {\Delta}P_{o_2}=0.21 atm$에서 약 $0.5ml/min{\cdot}cm^2$의 값을 나타내었다. 이러한 산소투과 유속은 표면 코팅층이 다공성일수록, $La_{0.7}Sr_{0.3}Ga_{0.6}Fe_{0.4}O_{3-\delta}$의 결정립 크기가 증가할수록 증가하는 경향을 나타내었다. 제조된 디스크 형상의 소결체를 이용하여 $950^{\circ}C$에서 메탄부분산화반응을 행한 결과 $40\%$ 이상의 메탄전환율과 합성가스의 수율을 얻을 수 있었으며, CO의 선택도는 $100\%$를 나타내었다 또한, $950^{\circ}C$의 메탄분위기에서 600시간의 장기부분산화반응을 통해 상의 안정성을 확인하였다.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
• /
• 제39권7호
• /
• pp.765-772
• /
• 2015

본 연구는 SOFC/GT(Solid Oxide Fuel Cell/Gas Turbine)시스템의 SOFC 스택으로 공급되는 공기, 메탄 및 물의 유량변화에 따른 SOFC/GT시스템의 온도, 스택 출력 및 시스템 효율의 특성에 관하여 조사하였다. 이 때 SOFC 스택의 애노드 및 캐소드로 공급되는 가스 온도는 외부 열원의 추가 없이 시스템에서 배출되는 배기가스를 활용하여 일정하게 유지하였다. 그 결과 본 연구의 범위 내에서 외부 열원의 추가 없이 SOFC/GT시스템의 배기가스를 활용하여 SOFC 스택으로 공급되는 애노드 및 캐소드 가스 공급온도를 1000(K)로 일정하게 유지하는 것이 가능하였다. 시스템 효율은 공급 공기 유량은 많을수록, 공급 메탄 유량은 적을수록 높아짐을 알 수 있었고, 터빈으로 공급되는 배기 가스의 유량이 시스템 효율에 큰 영향을 미침을 알 수 있었다. 또한, SOFC/GT시스템의 운전 조건에 따라서 SOFC 스택 효율은 51~57%, 시스템 효율은 57~73%의 값을 얻을 수 있었다.

• 한국자기학회지
• /
• 제22권2호
• /
• pp.37-41
• /
• 2012

DC 스퍼터를 이용하여 은(Ag) 나노입자를 입도 0.2~3 ${\mu}m$ 크기를 갖는 페롭스카이트(Perovskite) $La_{0.7}Sr_{0.3}Co_{0.3}Fe_{0.7}O_{3-{\delta}}$(LSCF) 입자 표면에 코팅하여 복합재를 제조하였다. 제조된 LSCF/Ag 복합재에서 Ag 나노입자는 수 나노입자 크기로 형성되었으며 Ar가스 분위기에서 $800^{\circ}C$ 열처리 후에도 Ag입자가 응집되는 현상이 없어 안정적으로 증착되었음을 확인하였다. LSCF 표면에 Ag나노입자 코팅양이 2.11 wt.%까지 증가함에 따라 Fourier Transform Infrared Spectroscopy(FT-IR) 분광기의 파수가 크게 변하여 강한 결합이 형성되어 있으며, Ag 코팅 전후 결정 구조의 변화는 없으나 M$\ddot{o}$ssbauer 분광 분석으로 확인한 결과 $Fe^{4+}$ 이온이 감소하면서 $Fe^{3+}$ 이온이 증가하여 LSCF의 전자 가에 변화가 생김을 확인 할 수 있었다.