• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제18권1호
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• pp.46-51
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• 2007

LSM powder material for an oxygen-electrode(anode) of High Temperature Steam Electrolysis (RISE) was synthesized by a Modified-Glycine nitrate process(GNP). Amount of nitric acid and its concentration was varied to find out an appropriate composition for the oxygen-electrode(anode). In order to optimize the amount of Glycine used as an oxidant of self-combustion process, the ratio of Glycine to Anion was varied. $La_{0.8}Sr_{0.2}MnO_3$, $La_{0.5}Sr_{0.5}MnO_3$, and $La_{0.2}Sr_{0.8}MnO_3$ were synthesized in this study. Those LSM were dried for overnight to remove moisture from the material at $110^{\circ}C$ and were calcined 2 hours at $650^{\circ}C$ and were sintered in a furnace for 5 hours at $1400^{\circ}C$. Their structures, surface morphologies, surface areas, and weight changes were investigated with XRD, SEM, BET, and TG/DTA. The best perovskite phase for the oxygen-electrode of HTSE was obtained with $La_{0.8}Sr_{0.2}MnO_3$ formula in which 100 ml of 3M nitric acid was used in the preparation of its formula. The optimized ratio of Glycine to Anion was 2.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제43권5호
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• pp.627-631
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• 2005

고온수증기 전기분해의 양극물질로 이용될 수 있는 $(La_{0.8}Sr_{0.2})_{0.95}MnO_3$/yttria-stabilized zirconia(LSM/YSZ) 복합체 전극을 x-ray diffractometry, scanning electron microscopy 그리고 galvanodynamic, galvanostatic polarization method로 연구하였다. 이런 목적으로 perovskite-type의 LSM 물질은 공침법을 이용하여 제조하였으며, 8 mol% YSZ와 몰분율을 달리하여 복합체 전극을 합성하였다. LSM/YSZ 복합체 전극은 평판의 YSZ 전해질에 LSM/YSZ 복합체를 스크린 프린팅 후 $1,100^{\circ}C$에서 열처리 코팅하여 제조하였다. 실험결과로부터 LSM/YSZ 복합체 전극의 전기화학적 특성은 전극을 이루는 삼상계면의 구조와 전기분해 온도에 영향을 받는다는 것을 확인하였다.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제17권2호
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• pp.141-148
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• 2006

This study was carried out to analyze the microstructure characteristics of electrolyte membrane through XRD, SEM and AC impedance measurement for using in high temperature steam electrolysis(HTE). It was investigated that thermal stability and electric characteristics by sintering condition using dry and wet process, and confirmed growth of particle and density change by sintering temperature. The sintering temperature and behavior had an effect on the relative density of the ceramic and the average grain size. The more amount of dispersant in organic compound increase, the more the density increased. But the binder was shown opposite phenomenon. It was analyzed that electrolyte resistance and electrical characteristics using AC impedance. The electrical properties of YSZ grain boundary changed with the sintering temperature.

• 해양환경안전학회지
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• 제17권4호
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• pp.419-427
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• 2011

고온수증기전기분해(HTSE) 장치의 수소생산 및 열 화학적 특성을 파악하고자 COMSOL $^Multiphysics^{(R)}$를 사용해 2차원 정상상태 수치해석을 실시하였다. 계산을 위한 주요 파라메터로는 작동전압, ASR(Area-specific Resistance) 및 유입가스의 온도와 압력 등이다. 해석결과 1.2454 V에서 Thermal-neutral Voltage가 나타나고, 작동 전압이 증가함에 따라 Cell의 내부 온도가 단조 증가하는 것이 아니라 Thermal-neutral Voltage를 기준으로 낮은 전압에서는 Cell의 온도가 감소하고, 높은 전압에서는 Cell의 온도가 증가하였다. 또한, ASR 값이 증가함에 따라 Cell 내부의 온도는 하강하고, 수소생산율도 낮아지는 경향을 보였다.

• 한국세라믹학회지
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• 제43권12호
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• pp.764-767
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• 2006

Ni/YSZ $(Y_2O_3-stabilized\;ZrO_2)$ composite as an electrode component for High Temperature Electrolysis (HTE) was fabricated by mechanical alloying method using Ni and YSZ powders. Characterization of the synthesized composite was investigated with various analysis tools, including XRD, SEM and PSA, and a self-supporting planar unit cell prepared with the Ni/YSZ composite was prepared to study the electrochemical reactions for the production of hydrogen. The Ni/YSZ cermet is composed of crystalline Ni and YSZ, in a sub-micro scale, and has an even distribution without aggregated particles. In addition, under an electrochemical reaction, the unit cell showed an $H_2$ evolution rate from steam of 14 Nml/min and $600mA/cm^2$ of current density at the electrode.

• 한국압력기기공학회 논문집
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• 제5권1호
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• pp.1-8
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• 2009

본 논문에서는 국제적으로 개발 중인 초고온가스로와 연계하여 대량의 수소를 생산하기 위한 방안의 일환으로 국내에서 개발 중인 고온증기전기분해 시스템에 사용될 열교환기 재료의 고온증기 부식실험에 대해 소개하였다. 이를 위해 관련된 국내외 연구현황을 조사분석한 결과를 요약하여 소개하였으며 마지막으로 현재 수행중인 고온증기부식 연구의 실험조건 및 계획을 제시하였다. 실험 및 연구결과는 초고온가스로와 연계된 고온전기분해를 이용한 수소생산시스템의 개발에 활용될 예정이다.

• 멤브레인
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• 제27권6호
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• pp.477-486
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• 2017

수소는 산업용 전력생산, 자동차용 연료 등을 위한 대체가능한 에너지 담체로 인식되고 있다. 미래 저탄소 에너지 시스템에서 에너지 저장은 전력 수요에 유연하지 않거나 간헐적인 공급의 균형을 이루기 위한 중추적인 역할을 담당할 수 있을 것이다. 수소는 에너지 담체로서 전기에너지를 화학에너지로, 화학에너지를 전기에너지로 변환할 수 있는 에너지 저장 방법 중의 하나이다. 수소제조 방법 중에서, 특히, 물의 전기분해를 이용한 방법은 신재생 에너지원과의 접목을 고려할 때 가장 효율적이고 실용적인 방법으로 여겨지고 있다. 물 전기분해 수소제조 기술은 전기를 이용하여 수소를 물로부터 직접 제조하는 방법으로, 화석연료 이용 제조방법과 비교하여 수소를 제조할 때 지구환경 오염물질인 이산화탄소의 배출이 없다. 수소제조 방법 중의 하나인 물 전기분해의 원리와 물 전기분해의 종류인 알칼리 수전해(AWE, alkaline water electrolysis), 고분자 전해질막 수전해(PEMWE, polymer electrolyte membrane water electrolysis), 고온 수증기 전기분해(HTSE, high temperature steam electrolysis)에 대하여 분석하고자 하였다. 물 전기분해는 수소제조 방법의 하나로 연구가 진행되고 있으며, 최근에는 PTG (power to gas)와 PTL (power to liquid) 시스템의 요소기술로도 주목을 받고 있다. 본 총설에서는 물 전기분해에 대한 원리와 종류, 특히 알칼리 수전해에 대한 최근 연구동향에 대해 설명하였다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제46권6호
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• pp.1135-1141
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• 2008

고온 수증기 전기분해용 $La_{1-x}(Ca\;or\;Sr)xCrO_3$(x=0 and 0.25) 연결재 재료의 소결도와 전기 전도도에 대해서 연구하였다. 이러한 목적으로 $LaCrO_3$, $La_{0.75}Ca_{0.25}CrO_3$(LCC)와 $La_{0.75}Sr_{0.25}CrO_3$(LSC) 분말들은 공침법을 통해 합성하였으며, 결정구조는 X-Ray Diffraction(XRD)를 통해 확인하였다. 소결 특성은 상대밀도와 주사 전자현미경을 통해 분석하였고 전기 전도도는 직렬 4-단자 법으로 측정하였다. 상대 밀도 분석으로부터 도핑된 $LaCrO_3$는 $LaCrO_3$보다 더 높은 소결성을 나타내었고, 입자 크기가 작을수록 소결성이 향상하는 것을 확인 할 수 있었다. 다양한 소결온도에서 얻은 LCC, LSC 시편들의 XRD 결과는 LCC와 LSC의 소결성이 2차상의 상전이와 밀접한 관련이 있다는 사실을 나타내었다. 다시 말해, LCC는 $1,300^{\circ}C$ 이상, LSC는 $1,400^{\circ}C$ 이상에서 2차상이 융해됨으로써 소결성을 현저하게 향상시킨다는 것을 알 수 있었다. 그리고 비슷한 상대밀도를 가진 LCC와 LSC의 전기 전도도를 비교 측정한 결과, LCC가 LSC보다 더 높은 전기 전도도를 나타낸다는 것을 알 수 있었다.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제20권5호
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• pp.432-438
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• 2009

In this paper, we synthesized LSG powder by Modified-GNP method. Lanthanum, strontium and gallium (LSG) were selected in the preparation of an oxygen-electrode (anode) for High Temperature Steam Electrolysis system (HTSE). The used amount and concentration of nitric acid were varied to find out an appropriate composition for oxygen-electrode (anode). In order to optimize the molar ratio of La and Sr, ratio of La to Sr was varied that 2:8, 5:5 and 8:2. The combined LSGs were calcined for 2 hours at $700^{\circ}C$ and were sintered in a furnace for 4 hours at $1200^{\circ}C$. The phase and crystallinity of LSG powder were determined by XRD. The surface morphology was observed through SEM photograph, and the specific surface area was investigated with BET. The thermochemical property was determined by TG/DTA. The synthesized preparation was obtained of $La_{0.8}Sr_{0.2}GaO_{3}$ formula for 3M nitric acid, which was the best perovskite phase.

• 한국세라믹학회지
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• 제53권5호
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• pp.489-493
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• 2016

Scandia ($Sc2O_3$)-stabilized zirconia (ScSZ) electrolyte-supported symmetrical solid oxide electrolyzer cells (SOECs), in which lanthanum strontium cobalt ferrite (LSCF)-gadolinia ($Gd_2O_3$)-doped ceria (GDC) composite materials are used as both the cathode and anode, were fabricated and their high temperature steam electrolysis (HTSE) performance was investigated. Current density-voltage curves were obtained for cells operated in 10% $H_2O$/90% Ar at 750, 800, and $850^{\circ}C$. It was possible to determine the ohmic, cathodic, and anodic contributions to the total overpotential using the three-electrode technique. The HTSE performance was significantly improved in the symmetrical cell with LSCF-GDC electrodes compared to the cell consisting of an Ni-YSZ cathode and LSCF-GDC anode. It was found that the overpotential due to the LSCF-GDC cathode largely decreased and, at a given current density, the total cell voltage decreased, which resulted in the enhanced hydrogen production rate in the symmetrical cell.