• 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.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제3권2호
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• pp.55-62
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• 1992

본 연구에서는 용융탄산염 연료전지의 각 구성요소에서 발생하는 분극현상을 조사하였다. 기준 전극을 부착한 단위전지를 제작하고 전류단락법을 이용하여 전지의 내부저항에 의한 전압손실 및 그이외의 과전압을 측정하였다. $150mA/cm^2$의 전류밀도에서 anode의 과전압은 60mV이하였으나 cathode의 과전압은 130mV 정도로 크게 나타났으며, 전지의 내부저항에 의한 과전압도 170mV정도로커서 cathode의 성능 개선 빛 내부저항의 감소가 필요함을 알았다. 박막 모델을 사용하여 전극의 과전압을 실험치와 근접하게 예측할 수 있었으며, 전극 전해질 계면의 면적 및 전해질 박막의 두께를 조절하여 과전압이 최소가 되도록 전극의 구조를 조절하는 것이 매우 중요함을 알 수 있었다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2009년도 추계학술대회 논문집
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• pp.184-186
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• 2009

Composites of LSCF($La_{0.6}Sr_{0.4}Co_{0.2}Fe_{0.8}O_{3-\delta}$ and CGO(gadolinium doped ceria) is an efficient candidate cathode material with CGO electrolytes. In this study, LSCF with exact perovskite structure was synthesized by using solid state reaction(SSR) method. The optimized temperature to synthesize $La_{0.6}Sr_{0.4}Co_{0.2}Fe_{0.8}O_{3-\delta}$ with rhombohedral structure. was $1100^{\circ}C$. The polarization resistance of the LSCF/CGO(50:50 wt.%) was smaller than those of other composite cathodes. The analysis of the EIS data of LSCF/CGO suggests that the diffusion and adsorption-desorption of oxygen can be the key process in the cathodic reaction of SOFC using LSCF/CGO as cathode material.

• 한국융합학회논문지
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• 제8권11호
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• pp.287-292
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• 2017

자동차 부품에 Zn의 전기도금이 적용되고 있다. Zn 도금은 내식성을 증가시키기 위해 두께를 증가시키고 있다. 도금층의 두께가 증가함에 따라 전기도금 층이 파괴되는 문제가 제기되고 있다. Zn계 합금의 전기도금은 내부식성 향상 및 도금 두께 감소를 위해 연구되어 있다. 여러 합금 도금 중에 Zn-Co 합금 도금은 많은 관심을 받고 있다. 본 연구에서는 온도, 전류 밀도 및 전해용액 속 Co 함량과 같은 다양한 제조 조건에서 Zn-Co 전착의 조성을 조사하여 시료의 Co 함량에 대한 전기도금 조건의 영향을 파악하였다. 그 결과는 음극 과전압 및 확산 계수에 의해 설명하였다. 전류 밀도가 증가하고, 전해액 온도가 감소하고, 전해액 농도가 감소함에 따라 음극의 과전압이 증가한다. 음극의 과전압이 증가함에 따라 활성화분극보다 농도분극이 중요하게 된다. 농도분극은 확산 층 내에서 물질 전달은 확산에 의해 결정된다. 일정한 농도분극에서는 확산계수가 큰 원소가 다량 확산하게 된다. 즉 음극의 과전압이 증가함에 따라 확산계수가 큰 Zn 함량이 증가한다.

• 한국세라믹학회지
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• 제52권5호
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• pp.308-314
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• 2015

The electrochemical performance and Cr poisoning behavior of $La_{1-x}Ba_xCo_{0.9}Fe_{0.1}O_{3-{\delta}}$ (LBCF, x = 0.3, 0.4, 0.5) and $La_{0.6}Sr_{0.4}Co_{0.2}Fe_{0.8}O_{3-{\delta}}$ (LSCF) cathodes were investigated for solid oxide fuel cells (SOFCs). The polarization resistance of the LBCF/GDC/LBCF symmetrical cell was found to decrease with increasing Ba content (x value). This phenomenon might be associated with the high oxygen vacancy concentration in the LBCF sample, with x = 0.5. In addition, there was no chromium poisoning in the LBCF cathode. On the other hand, the polarization resistance of the LSCF cathode was found to significantly increase after exposure to gaseous chromium species; it appears that this result stemmed from the formation of $SrCrO_4$ phase. Therefore, it can be expected that LBCF can be a durable potential cathode material for intermediate-temperature solid oxide fuel cells (IT-SOFC).

• Journal of Electrochemical Science and Technology
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• 제9권3호
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• pp.195-201
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• 2018

To enhance the performance of cathodes at low temperatures, a Cu-coated cathode is prepared, and its electrochemical performance is examined by testing its use in a single cell. At $620^{\circ}C$ and a current density of $150mAcm^{-2}$, a single cell containing the Cu-coated cathode has a significantly higher voltage (0.87 V) during the initial operation than does that with an uncoated cathode (0.79 V). According to EIS analysis, the high voltage of the cell with the Cu-coated cathode is due to the dramatic decrease in the high-frequency resistance related to electrochemical reactions. From XPS analysis, it is confirmed that the Cu is initially in the form of $Cu_2O$ and is converted into CuO after 150 h of operation, without any change in the state of the Ni or Li. Therefore, the high initial cell voltage is confirmed to be due to $Cu_2O$. Because $Cu_2O$ is catalytically active toward $O_2$ adsorption and dissociation, $Cu_2O$ on a NiO cathode enhances cell performance and reduces cathode polarization. However, the cell with the Cu-coated cathode does not maintain its high voltage because $Cu_2O$ is oxidized to CuO, which demonstrates similar catalytic activity toward $O_2$ as NiO.

• 한국세라믹학회지
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• 제50권2호
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• pp.163-167
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• 2013

A modified two-point impedance spectroscopy technique exploits the geometric constriction between an electrolyte and a cathode with an emphasis on semispherical-shaped electrolytes. The spatial limitation in the electrolyte/electrode interface leads to local amplification of the electrochemical reaction occurring in the corresponding electrolyte/electrode region. The modified impedance spectroscopy was applied to electrical monitoring of a YSZ ($Y_2O_3$-stabilized $ZrO_2$)/SSC ($Sm_{0.5}Sr_{0.5}CoO_3$) system. The resolved bulk and interfacial component was numerically analyzed in combination with an equivalent circuit model. The effectiveness of the "spreading resistance" concept is validated by analysis of the electrode polarization in the cathode materials of solid oxide fuel cells.

• 한국세라믹학회지
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• 제43권12호
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• pp.758-763
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• 2006

Perovskites with nominal compositions $Ln_{0.8}Sr_{0.2}CoO_{3-\delta}$ (Ln=Gd, Nd, Pr, Sm, or Yb) were fabricated as cathode materials using a solid-state reaction method for low-temperature operating Solid-Oxide Fuel Cells (SOFCs). X-ray diffraction analysis and microstructure observation for the sintered samples were performed. The ac complex impedance was measured in the temperature range of $600-900^{\circ}C$ in air and fitted with a Solartron ZView program. The crystal structure, microstructure, electrical conductivity, and polarization resistance of $Ln_{0.8}Sr_{0.2}CoO_{3-\delta}$ were characterized systematically.

• 한국세라믹학회지
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• 제35권9호
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• pp.917-922
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• 1998

YSZ와 계면반응하지 않는 ${(La_{0.75}Sr_{0.25})}_{0.95}Mn_{0.8 }Co_{0.2}O_3$에 전해질 물질인 YSZ를 첨가하여 양극의 분극특성을 고찰하였다. LSMC에 YSZ를 첨가함에 따라 삼상계면(Three Phase Boundary)이 증가하고, 분극저항이 감소하여 60 : 40wt% 비에서 최소값을 나타내었다. LSMC-YSZ composite 전극은 $1200^{\circ}C$ 에서 소결하여 최소의 분극저항을 나타내었고, 정전용량의 값은 소결온도의 증가에 따라 증가하였다.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제24권2호
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• pp.186-192
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• 2013

In order to reduce the costs and to improve the durability of solid oxide fuel cell (SOFC), the operating temperature should be decreased while the power density is maintained as much as possible. However, lowering the operating temperature increases the cathode interfacial polarization resistances dramatically, limiting the performance of low-temperature SOFC at especially purely electronic conducting cathode. To improve cathode performance at low temperature, the number of reaction sites for the oxygen reduction should be increased by using a mixed ionic and electronic conducting (MIEC) material. In this study, anode-supported fuel cells with two different thicknesses of the MIEC cathode were fabricated and tested at various operating temperatures. The anode supported cell with $32.5{\mu}m$-thick BSCFZn-LSCF cathode layer showed much lower polarization resistance than that with $3.2{\mu}m$ thick cahtode and higher power density especially at low temperature. The effects of cathode layer thickness on the electrochemical performance are discussed with analysis of impedance spectra.