• 한국재료학회:학술대회논문집
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• 한국재료학회 2012년도 춘계학술발표대회
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• pp.57.2-57.2
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• 2012

산소 이온 전도성 세라믹을 이용한 고체 산화물 연료전지의 전극은 원활한 전기화학반응을 위해, 이온 전도도, 전자 전도도 및 전기화학적 활성을 동시에 가지고 있어야 한다. 이를 위해 복합체 전극을 사용하며, 특히 음극의 경우 니켈(Nickel)과 Yttria-stabilized zirconia (YSZ)로 이루어진 복합체 전극을 혼합 및 소결을 통해 제조하여 사용하였다. 하지만, 니켈의 경우 탄화 수소 연료에서의 탄소 침적 문제와 열악한 산화환원 안정성(redox stability)등의 문제점을 가지고 있다. 따라서 니켈대신 전도성 세라믹을 사용한 세라믹 복합체 음극 개발이 활발히 이루어지고 있으며, 그 중 침투법(infiltration method)을 이용한 복합체 전극 제조 방법을 소개한다. 실제로 니켈 금속과 유사한 높은 전기 전도도를 갖는 Sr-doped Lanthanum Vanadate (LSV)을 이용해, YSZ-LSV 복합체 전극을 침투법을 이용해 제조하고, 소량의 촉매을 첨가하여, 이온전도도, 전자 전도도 및 촉매 활성을 갖는 복합체 음극을 제조하였다. 이 복합체 음극의 탄화수소에서의 연료전지 성능 및 redox stability을 측정하였다.

• 한국재료학회지
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• 제6권5호
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• pp.515-523
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• 1996

세라믹 전구체로서 PCS와 PMS 두 종류의 실린콘 고분자를 합성하여 7, 15, 33 wt.%의 Mo분말, Mo(CO)6 금속화합물과 혼합한 뒤 130$0^{\circ}C$이상 가열하면 탄화물과 규화물의 다양한 세라믹복합재로 전이되었다. 특히 PMS용액에 7, 15 wt.% Mo분말을 분산하여 초음파 처리하면 열분해 수율이 60%까지 개선되고 전도성 소재인 SiC/MoSi2 복합조성의 세라믹스가 합성되었다. 그러나 풍부한 유기 반응기를 가진 PCS와 카보닐기가 탄소공급원으로 작용하는 Mo(CO)6를 반응물로 사용하였을 때는 SiC와 Mo2C와 같은 탄화물과 미향의 MoSi2 그리고 미확인상을 포함한 세라믹 복합상들이 얻어졌다.

• 한국세라믹학회지
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• 제38권9호
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• pp.787-793
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• 2001

고상 반응법으로 제조된 $La_{0.6}Sr_{0.4}Co_{0.2}Fe_{0.8}O_{3-{\delta}}$ 분리막의 소결거동을 살펴보고, 분리막 양면에 산소농도의 차이를 부여하여 산소투과량을 측정하였다. 최적 소결조건에서 제조된 상대밀도 98%의 치밀한 분리막 자체의 산소공공을 통한 혼합전도에 기인해 750$^{\circ}$C∼950$^{\circ}$C의 온도구간에서 산소가 투과되었으며, 850$^{\circ}$C에서 약 0.1ml/$cm^2{\cdot}$min의 투과량을 나타내었다. 안정한 산소 투과량에 도달하기 위해서는 산소투입 후 일정한 시간이 요구되었고, 이러한 산소투과량은 산소부분압의 조절로 제어가 가능하였다.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제35권1호
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• pp.48-55
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• 2024

The electrochemically active site of mixed ionic and electronic conductor (MIEC) as a cathode material is restricted to the triple phase boundary in protonic ceramic fuel cells (PCFCs) due to the insufficient of proton-conducting properties of MIEC. This study primarily focused on expanding the electrochemically active site by La_0.6Sr_0.4Co_0.2Fe_0.8O_3-δ(LSCF6428)-BaZr_0.4Ce_0.4Y_0.1Yb_0.1O_3-δ (BZCYYb4411) composite cathode. The electrochemical properties of the composite cathode were evaluated using anode-supported PCFC single cells. In comparison to the LSCF6428 cathode, the peak power density of the LSCF6428-BZCYYb4411 composite cathode is much enhanced by the reduction in both ohmic and non-ohmic resistance, possibly due to the increased electrochemically active site.

• 한국세라믹학회지
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• 제42권4호
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• pp.251-259
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• 2005

혼합전도체 산화물, LSCF의 전극반응점 분포에 따른 분극현상을 관찰하기 위해 다공성 양극의 기공률을 변화시켜가며 분극특성을 관찰하였다. 전극의 기공률을 달리하기 위해 크기가 다른 두 종류의 LSCF 분말들을 혼합비를 달리하여 사용하였으며 GDC 전해질 기판에 스크린 인쇄법을 통해 전극을 구성한 후 반쪽전지 실험을 수행하였다. 제조된 후막전극의 기공률은 화상 분석법을 통해 측정하였으며 전극의 전체 비표면적을 유추하기 위해 2차원 이미지에서의 기공의 둘레 길이를 측정하였다. 교류 임피던스법을 이용해 분극 특성을 관찰한 결과 혼합전도체인 LSCF 양극에서의 전극반응은 i) 양극표면에서 이온화된 산소이온이 전해질과의 삼상계면까지 이동해 오는 단계, ii) 이동해온 산소이온이 양극으로부터 전해질로 전달되는 반응단계에 의해 제어됨을 알 수 있었다. 이러한 양극에서의 분극은 기공률의 증가에 따라 전극 반응에 필요한 활성 표면이 증가됨으로써 줄어드는 것을 알 수 있었다.

• 폴리머
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• 제27권3호
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• pp.265-270
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• 2003

고분자 젤은 높은 이온 전도도를 가지는 대신에 나쁜 기계적 물성 때문에 많은 문제점을 가지고 있다. 다소 낮은 이온 전도도를 나타내면서 기계적, 열적, 화학적, 전기 화학적으로 우수한 특성을 가지는 근식 고체계와, 고분자 복합재료에 대한 많은 연구들이 진행 중에 있다. 본 연구는 PEO-LiClO$_4$(8:1)에 기초한 고체 고분자 전해질에 액체 상의 가소제가 아닌 고체 상으로 가소제의 역할을 하는 세라믹과 고무를 첨가시켜서 이온 전도도와 기계적 물성을 증가시키는 것에 대한 것이다. 이온 전도도는 세라믹 상과 고무상을 도입한 두 가지 경우 모두 ~$10^{-5}$ $cm^{-1}$ / 정도로 비슷하게 나타났는데, 이는 현재까지 연구되어진 것 중 최고의 값을 가지는 것과 비슷했다. 더 높은 이온 전도도를 얻기 위하여 다양한 분자량 (600~8000)을 가진 고분자를 혼합하였고, 염의 함량에 변화를 주었다. 염의 첨가와 첨가된 염의 함량에 따라 높은 결정성을 가지는 PEO가 무정형으로 바뀌는 것을 DSC 곡선을 통해 알 수 있었고, 다양한 함량의 LiClO$_4$를 첨가한 경우 고분자 유동성의 변화를 FT-IR을 통해 알 수 있었다.

• 자원리싸이클링
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• 제30권6호
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• pp.19-27
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• 2021

본 연구에서는 탄소소재 산업부산물을 사용한 전기전도성 발열 모르타르를 제조 및 분석하였다. 이때 탄소소재 및 혼합수 함량을 제어하였으며, 전압 인가 시 전극간 거리는 0.42 m 및 0.88 m로 고정하였다. 본 연구에서 사용한 탄소소재 산업부산물은 판상형 구조의 흑연이었다. 탄소소재는 입도에 따라 미분말 및 골재 대체용으로 사용하였으며, 각각의 평균 입도는 18 ㎛ 및 546 ㎛, 전기전도도는 62.3 S/m 및 32.5 S/m로 측정되었다. 동일한 모르타르 플로우 값 유지를 위해 탄소소재 혼합량 증가에 따라 혼합수 함량을 증가시켰으며, 이에 따라 기공률은 상승하였다. 모르타르(6주차)의 전극거리 0.42 m에서 전압-전류값은 342 V-1.48 A(S20) 및 349 V-1.44 A(S30)이었으며, 0.88 m에서는 513 V-0.98 A(S20) 및 500 V-1.01 A(S30)으로 확인되었다. 또한 발열 특성은 산업부산물인 탄소소재 함량이 증가하고, 전극간 거리가 감소할수록 우수하였다.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제21권2호
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• pp.117-122
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• 2010

BCY($Ba(Ce_{0.9}Y_{0.1})O_{3-\delta}$) oxide, shows high protonic conductivity at high temperatures, and are referred to as hydrogen separation membrane. For high efficiency of hydrogen separation ($H_2$ flux and selectivity) and low fabrication cost, ultimate thin and dense BCY-Ni layer have to be coated on a porous substrate such as $ZrO_2$. Aerosol depostion (AD) process is a novel technique to grow ceramic film with high density and nano-crystal structure at room-temperature, and would be applied to the fabrication process of AD integration ceramic layer effectively. XRD and SEM measurements were conducted in order to analyze the characteristics of BCY-Ni membrane fabricated by AD process.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제22권5호
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• pp.649-655
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• 2011

Methane direct cracking can be utilized to produce $CO_x$ and $NO_x$-free hydrogen for PEM fuel cells, oil refineries, ammonia and methanol production. We present the results of a systematic study of methane direct cracking using a mixed conducting oxide, Y-doped $BaZrO_3$ ($BaZr_{0.85}Y_{0.15}O_3$), membrane. In this paper, dense $BaZr_{0.85}Y_{0.15}O_3$ membrane with disk shape was successfully sintered at $1400^{\circ}C$ with a relative density of more 93% via addition of 1 wt% ZnO. The ($BaZr_{0.85}Y_{0.15}O_3$) membrane is covered with Pd as catalyst for methane decomposition with an DC magnetron sputtering method. Reaction temperature was $800^{\circ}C$ and high purity methane as reactant was employed to membrane side with 1.5 bar pressure. The $H_2$ produced by the reaction was transported through mixed conducting oxide membrane to the outer side. In addition, it was observed that the carbon, by-product, after methane direct cracking was deposited on the Pd/ZnO-$BaZr_{0.85}Y_{0.15}O_3$ membrane. The produced carbon has a shape of sphere and nanosheet, and a particle size of 80 to 100 nm.

• 한국세라믹학회지
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• 제40권6호
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• pp.594-600
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• 2003

산소분자를 선택적으로 투과.분리할 수 있는 L $a_{0.7}$S $r_{0.3}$G $a_{0.6}$F $e_{0.4}$ $O_{3-}$$\delta$/ 페롭스카이트계 혼합전도성 산소투과 분리막을 제조하였으며, 소결조건에 따라 발현되는 미세구조적 특징을 고찰하였다. He/air 분위기하에서 분리막의 산소투과 유속에 미치는 분리막의 두께 및 표면개질의 영향을 평가하여 속도결정단계에 대하여 논의하였다. 미세구조가 조절된 분리막에 대하여 산소투과유속을 측정함으로써, 입계분율의 증가에 따라 산소투과에 대한 저항이 증가함을 알 수 있었다. 분리막을 통하여 선택적으로 투과된 산소를 이용하여 메탄의 부분산화반응에 의한 합성가스를 생성하였으며, 메탄의 전환율 및 합성가스의 수율을 측정.평가하였다. 기체의 혼합비 및 반응온도의 변화를 통해 합성가스 생성의 적정조건을 선택할 수 있었으며, 600시간의 장기 안정성 시험을 통해, L $a_{0.7}$S $r_{0.3}$G $a_{0.6}$F $e_{0.4}$ $O_{3-}$$\delta$/ 계 산소투과 분리막이 고온의 극심한 환원분위기하에서 안정적으로 사용이 가능한 것으로 판단하였다.