• 한국세라믹학회지
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• 제47권2호
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• pp.195-198
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• 2010

It has been considered to apply GDC ($Gd_{0.1}Ce_{0.9}O_{1-X}$) for low-temperature SOFC electrolytes because it has higher ionic conductivity than YSZ at low temperature. However, open circuit voltage with using GDC ($Gd_{0.1}Ce_{0.9}O_{1-X}$) electrolyte in SOFCs, becomes lower than using YSZ (8 mol% Yttria stabilized Zirconia) electrolyte because GDC has electronic conductivity. In this work, the effect of changing GDC electrolyte thickness on the open circuit voltage has been investigated. Ni-GDC anode-supported unit cells were fabricated as follows. Mixed NiO-GDC powders were pressed and pre-sintered at $1200^{\circ}C$. And then, GDC electrolyte material was dip-coated on the anode and sintered at $1400^{\circ}C$. Finally the LSCF-GDC cathode material was screen-printed on the electrolyte and sintered at $1000^{\circ}C$. Electrolyte thickness was controlled by the number of dip-coating times. Open circuit voltage was measured depending on electrolyte thickness at $650^{\circ}C$ and found that the thicker GDC electrolyte was, the better OCV was.

• 한국세라믹학회지
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• 제44권12호
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• pp.715-719
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• 2007

STS444 with or without $La_{0.9}Sr_{0.1}MnO_3$ (LSM)-coating was contacted to $La_{0.6}Sr_{0.4}Co_{0.2}Fe_{0.8}O_3$ (LSCF) cathode on various electrolyte materials and the polarization resistance $(R_p)$ was measured by impedance spectroscopy. By making a symmetric half-cell and contacting only one side of the cathode with the interconnect, the effect of chromium (Cr) poisoning was separated from the aging effects. When the LSCF cathode was contacted with LSM-coated STS (stainless steel), $R_p$ of LSCF was lower than that contacted with the uncoated STS. Impedance patterns measured for the working electrode (W.E.), the counter electrode (C.E.) at $600^{\circ}C$ in air were analyzed. Normalized data of net Cr effect showed that $Ce_{0.9}Gd_{0.1}O_2$ (GDC) electrolyte is more tolerant to the chromium poisoning than $La_{0.9}Sr_{0.1}Ga_{0.8}Mg_{0.2}$ (LSGM) or 8 mol% $Y_2O_3-doped$ $ZrO_2$ (YSZ) electrolytes.

• 전기화학회지
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• 제10권4호
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• pp.288-294
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• 2007

Modified oxalate method에 의해 합성한 중온형 Solid Oxide Fuel Cell 용 LSCF cathoded의 pH 변화에 따른 분말특성 및 여러 종류의 전해질에 따른 전극특성에 대해 연구하였다. LSCF를 합성하기 위한 출발물질로는 La, Sr, Co 및 Fe의 염화물과 oxalic acid, ethanol 및 $NH_4OH$를 사용하여, $80^{\circ}C$ 에서 pH 2, 6, 7, 8, 9 및 10에서 합성하였다. 합성한 LSCF 분말은 pH $2{\sim}9$까지는 단일상의 LSCF 결정상을 생성하였다. 그러나, PH 10에서는 LSCF결정상 외에 이차상인 $La_2O_3$ 결정상이 나타났으며, 또한 $800^{\circ}C$에서 4시간 하소한 경우 50 nm정도의 작은 크기를 나타내었다. 합성한 LSCF cathode 분말의 전기전도도는 pH 7에서 합성한 LSCF 분말의 경우 $600^{\circ}C$부터 $900^{\circ}C$까지 측정하였을 때 약 950 S/cm의 높은 값을 나타내었다. 또한 분극저항의 경우 같은 합성 조건에서 합성한 LSCF 분말이라도 하소조건에 따라 다른 결과를 나타내었는데, $800^{\circ}C$에서 하소한 분말의 경우 $1200^{\circ}C$에서 하소한 분말 보다 낮은 분극저항을 나타내었다. 특히 $800^{\circ}C$에서 4시간 하소하여 합성한 LSCF 분말은 $600^{\circ}C$에서 Scandia Stabilized Zirconia (ScSZ), yttria (8mol.%)-stabilized zirconia(8Y-YSZ) 및 Gadolinium Doped Ceria(GDC) 전해질을 사용하였을 때, 전극면적이 $0.5\;cm^2$일 때 각각 2.52, 1.54 및 $2.58\;{\Omega}$을 나타내었다.

• 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.

• 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).

• 한국세라믹학회지
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• 제52권5호
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• pp.338-343
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• 2015

To prevent an interfacial reaction between the anode and the electrolyte layer during the conventional high-temperature co-firing process, an anode-supported type cell with a thin-film electrolyte was fabricated by low-temperature ceramic thick film coating process. Ni-GDC cermet composite was used as the anode material and YSZ was used as the electrolyte material. Open circuit voltage and maximum power density were found to strongly depend on the surface uniformity of the anode functional layer. By optimizing the microstructure of the anode functional layer, the open circuit voltage and maximum powder density of the cell increased to 1.11 V and $1.35W/cm^2$, respectively, at $750^{\circ}C$. When a GDC barrier layer was applied between the YSZ electrolyte and the LSCF cathode, the cell showed good stability, with almost no degradation up to 100 h. Anode-supported type SOFCs with high performance and good stability were fabricated using a coating process.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2011년도 추계학술대회 초록집
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• pp.83.1-83.1
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• 2011

고체산화물 연료전지는 전해질의 양쪽에 cathode층과 anode층으로 구성되어 있다. 이러한 셀을 제작하기 위한 구성소재 코팅법으로는 EVD, CVD, sputter등의 기상공정과 screen printing, tape casting, dip coating등의 습식공정이 있다. 이중 현재 가장 널리 사용되고 있는 screen printing법은 코팅기판의 크기와 형태에 제한을 받아 원통형, 평관형에는 적용이 어렵다. 이러한 문제점을 해결하기 위해 본 연구에서는 electrolyte 지지체 위에 전사법을 통해 연료극(NiO-YSZ), 공기극(LSCF-GDC) 코팅층의 두께 및 형상을 제어할 수 있었으며 button cell을 제작하여 실제 SOFC에 적용이 가능함을 확인하였다.