• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2014년도 제46회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.478.2-478.2
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• 2014

Atomic layer deposition (ALD) provides self-limiting processes based on chemisorption-based reactions. Such unique features allow for superior step coverage, atomic-scale control in thickness, and surface-dependent reaction controls. Furthermore, the surface-limited deposition enables the artificial deposition of oxide and/or metallic materials onto the porous systems as long as the supply is guaranteed in terms of time in providing reactant species and removing the byproducts and redundant reactants. The unique feature of atomic layer deposition is applied to solid oxide fuel cells whose incorporates two porous cathode and anode compartments in addition to the ionic electrolyte. Specific materials are deposited to the surface sites of porous electrodes, with the aim to controlling the triple phase boundaries crucial for the optimized SOFC performances. The effect of ALD on the SOFC performance is characterized using current-voltage characteristics in addition to frequency-dependent impedance spectroscopy. The pros and cons of ALD-controlled SOFCs are discussed toward high-performance SOFC systems.

• 한국재료학회:학술대회논문집
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• 한국재료학회 2003년도 춘계학술발표강연 및 논문개요집
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• pp.241-241
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• 2003

고체산화물 연료전지(Solid oxide fuel cell : SOFC)는 연료기체가 소유하고 있는 화학에너지를 전기화학반응에 의해 직접 전기에너지로 변화시키는 에너지 변환 장치이다. 고체산화물 연료전지의 특성은 인산형, 용융탄산염형 및 고분자연료전지 둥 다른 연료전지에 비해 효율이 높고 공해가 적으며, 연료개질기가 필요 없고 복합발전이 가능하다. 그러나 작동온도가 고온(100$0^{\circ}C$)이어서 연결재 및 전지의 구성요소가 고가이고 전류집전 및 밀봉 둥 문제점을 가지고 있다. 전극 지지체식 연료전지의 개발은 얇고 치밀한 전해질 제조를 가능하게 하여 낮은 저항을 가지기 때문에 저온에서 작동을 용이하게 하여 고온작동시의 문제점을 해결하기 위한 방안으로 박막제조공정에 대한 연구가 많이 이루어지고 있다. 또한 전지성능을 향상시키기 위해 전기화학적 반응면적과 가스 확산층을 넓게 하기 위한 기공률이 높고 전기전도도가 우수한 지지체 제작에도 많이 연구가 이루어지고 있다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2009년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.379-381
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• 2009

The simulation model for metal-supported Solid Oxide Fuel Cell(SOFC) is developed in this study. Open circuit voltage is calculated using Nernst equation and Gibbs free energy is required by thermodynamic. The exchange current densities are compared with experimental results since exchange current density is most effective factor for the activation loss. Liu's study is used for the exchange current density of cathode, BSCF, and Koide's result is applied for the exchange current density of anode, Ni/YSZ. For the ohmic loss, ionic conductivity of YSZ is described from Kilner's mode and the data are compared with Wanzenberg's experimental data. Diffusivity is an important factor for the mass transfer through the porous medium. Both binary diffusion and Knudsen diffusion are considered as the diffusion mechanism. For validation, simulation results at this work are compared with our experimental results.

• 한국전기화학회:학술대회논문집
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• 한국전기화학회 2001년도 연료전지심포지움 2001논문집
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• pp.124-129
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• 2001

SOFC(Solid Oxide Fuel Cell)의 음극으로 쓰이고 있는 Ni-YSZ 복합체의 미세구조를 Ni의 함량에 따라 정량적으로 분석하고 이로부터 미세구조적인 특성과 전극특성간의 상관관계를 규명하였다. 미세구조적인 특성의 정량화를 위해 quantitative microscopy 이론을 응용해 화상분석 하였고 그로부터 복합체내 각 상들의 크기 및 분포, 각 상간의 연결도 및 계면 면적 등의 정보를 얻어내었다. 미세구조 분석결과 복합체 전극의 특성은 입자성장 등에 의한 미세구조 변화, 특히 Ni 상의 입자성장 정도에 크게 의존하였으며 이렇게 정량화된 미세구조적 인자들은 복합체가 나타내는 복잡한 전기적 물성들을 예측하는데 아주 유용하게 활용되었다.

• 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.

• 한국세라믹학회지
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• 제37권12호
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• pp.1140-1145
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• 2000

Ni의 함량이 서로 다른 Ni-YSZ 복합체를 100$0^{\circ}C$ 환원 분위기 하에서 열처리하며 시간에 따른 미세구조의 변화를 관찰하였다. Quantitative microscopy 이론을 응용한 화상분석 결과 Ni-YSZ 복합체의 미세구조는 열처리시 나타나는 Ni상의 미세구조 변화에 가장 큰 영향을 받고 있었다. 특히 Ni의 양이 많은 조성에서는 Ni 상간의 접촉이 많아 고상반응에 의한 미세구조의 변화가 심하였는데 이로 인해 복합체 미세구조의 안정화가 느리게 진행되었다. Ni-YSZ 복합체의 전기 전도도 역시 Ni상의 미세구조 변화에 큰 영향을 받았는데 복합체 전체 미세구조의 경시변화와는 달리 Ni상의 많은 조성보다는 Ni상의 percolation이 일어나는 조성 부근에서 더 큰 영향을 받았다. 이로 인해 Ni-YSZ의 전기 전도도는 Ni의 percolation threshold 부근 조성에서 안정화되는데 더 많은 시간을 요하였다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제32권12호
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• pp.963-969
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• 2008

The performance behavior of solid oxide fuel cell using $H_2$ and CO as fuels was investigated. The power densities and impedance results showed a little variation as the ratio of $H_2$ and CO changed. However, when the pure CO was used as a fuel, area specific resistance (ASR), especially low frequency region, was increased. This might be due to carbon deposition on anode. The maximum power density was 60% lower using CO than using $H_2$. Carbon deposition reduced after constant current was applied. The SOFC performance was recovered from the carbon deposition after applying constant current during 100h.

• International Journal of Safety
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• 제10권1호
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• pp.1-4
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• 2011

The fuel cell is one of the green energy receiving a lot of attention. Among the fuel cells, it is generally referred to SOFC(solid oxide fuel cell) which is made up composites of a solid. SOFC has excellent merits in the side of environment and energy. However because of the high operating temperature, it has economic loss by the using of expensive materials and problems of structural instability by thermal stresses. Therefore, this study aims to the effect of analysis by the FEMLAB. The results have deformations and the maximum stresses from the variation of the thickness of vulnerability spots. The deformation shows expansion as 0.82% and the stress ${\sigma}_{xx}$ is 392MPa in electrolyte and -56.31MPa in anode. When increasing or decreasing the thickness to 50% of the reference thickness about the electrolyte which is vulnerable spots.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제50권3호
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• pp.562-566
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• 2012

본 논문에서는 세그먼트 관형 고체산화물 연료전지(SOFC)의 설계 및 제작과 특성 분석을 다루고 있다. 관형 세라믹 지지체는 압출 공정을 통하여 제작하였으며, NiO-YSZ 연료극과 YSZ 전해질은 담금 코팅법을 통해 세라믹 지지체에 코팅하였다. 코팅된 세라믹 지지체를 $1,350^{\circ}C$에서 5시간 동안 열처리하였으며, $10{\mu}m$ 미만의 치밀하고, 균열이 없는 YSZ 전해질 층을 얻을 수 있었다. 또한 열처리된 세라믹 지지체에 LSM-YSZ/LSM/LSCF로 구성된 다층 구조 공기극을 담금법으로 코팅하여 $1,150^{\circ}C$에서 열처리하였다. 세라믹 관형 지지체에 코팅된 세그먼트 SOFC 셀은 Ag-glass 연결재를 사용하여 전기적으로 직렬 연결하였으며, 수소연료 유량과 운전 온도에 따른 세그먼트 SOFC의 성능 변화를 측정하였다.

• 에너지공학
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• 제27권4호
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• pp.1-12
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• 2018

SOFC (Solid Oxide Fuel Cell) stack 안전성능 평가항목 및 평가절차 도출을 위하여 국내 외 연료전지 관련 규격들을 분석하였으며, 분석을 통해 도출된 시험항목으로 SOFC stack 안전성능 시험을 실시하였다. 시험에 사용된 SOFC stack은 (주)미코사(社)에서 제작된 음극 지지형 2 cell stack(활성면적: $110.25cm^2/cell$)이고, 평가장치는 자체 제작한 SOFC stack 안전성능 평가 장치를 사용하였다. 기밀성능 시험, 전류전압특성 시험, 정격출력 시험 및 부하변동 시험을 실시하였으며, 그 결과 해당 stack의 최대출력은 65.6 W(1.41 V, 46.5 A, $422mA/cm^2$), 정격출력은 62.3 W(1.57 V, 40 A, $363mA/cm^2$)로 나타났으며 가스누출이 없음을 확인하였다. 또한, 부하변동에 대하여 2초 이내에 안정적으로 출력이 유지되는 것을 확인하였다. 이때 운전 온도 $750^{\circ}C$에서 최대부하(40 A) 및 최소부하(8 A)에서의 출력은 각 62 W와 16 W로 측정되었다. 본 연구를 통하여 고체산화물연료전지의 보급화와 안전한 사용 환경을 제공하는데 기여하고자 한다.