• Journal of the Korean Ceramic Society
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• v.47 no.2
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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.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2011.11a
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• pp.84.1-84.1
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• 2011

Typical solid oxide fuel cells (SOFCs) have limited applications because they operate at high temperature due to low ionic conductivity of electrolyte. Thin film solid oxide fuel cell with yttria stabilized zirconia (YSZ) electrolyte is developed to decrease operating temperature. Pt/YSZ/Pt thin film SOFC was fabricated on anodic aluminum oxide (AAO). The crystalline structure of YSZ electrolyte by sputter is heavily depends on the roughness of porous Pt layer, which results in pinholes. To deposit YSZ electrolyte without pinholes and electrical shortage, it is necessary to deposit smoother and denser layer between Pt anode layer and YSZ layer by sputter. Atomic Layer Deposition (ALD) technique is used to deposit pre-YSZ layer, and it improved electrolyte quality. 300nm thick Bi-layered YSZ electrolyte was successfully deposited without electrical shortage.

• Journal of Electrochemical Science and Technology
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• v.14 no.2
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• pp.145-151
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• 2023

Planer-type electrolyte substrates are often utilized for stack manufacturing of electrolyte-supported solid oxide fuel cells (ES-SOFCs) to fulfill necessary requirements such as a high mechanical strength and redox stability. This work did an electrochemical analysis of ES-SOFC with different NiO-YSZ anode thicknesses to find the optimal value for the high performance of the fuel cell. The cell resistivities were constant at anode thickness between 25-58 ㎛, but a thick anode (74 ㎛) caused a high electrode resistivity leading to a dramatic reduction in cell performance. A stability test was performed for 50 hours at 700℃, and the results showed a degradation rate of 0.3% per 1000 h by extrapolated fitting.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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• v.27 no.5
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• pp.635-643
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• 2003

Parametric study for the analysis of performance characteristics of a planar -type solid oxide fuel cell(SOFC) using computational flow analysis is conducted. A planar -type SOFC, which is composed by two gas channels (fuel and ai.) and one set of anode-electrolyte-cathode assembly, is modeled as a two -dimensional isothermal case. Results of computational analysis of flow field including distributions of mass fractions in gas channels are used to the performance analysis of the fuel cell. Flow analysis makes it possible to consider current density distributions along the length of the cell in the process of performance analysis of the SOFC. As results of parametric study, it is found that the mole fraction of fuel at the inlet of fuel channel, operating pressure and temperature are closely related to the performance characteristics of SOFC.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2011.11a
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• pp.91.1-91.1
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• 2011

고체산화물 연료전지(Solid Oxide Fuel Cell이하 SOFC)는 연료가 갖는 화학에너지를 연소과정 없이, 공기와 H2, CO, CH4와 같은 환원성 가스를 공급받아 $600{\sim}1000^{\circ}C$에서 전기화학적 반응을 통하여 직접 전기를 얻는 방식이다. SOFC는 $700^{\circ}C$ 이상의 고온에서 고체산화물이 연료와 공기가 반응하여 전기와 열을 동시에 생산하기 때문에 carnot cycle의 제한을 받지 않아 발전효율이 40% 이상으로 고효율이고, NOx 및 SOx를 배출하지 않아 무공해이며, moving parts가 없어 소음이 나지 않고, 건설과 증설이 지역이나 기후 조건에 제약 없이 용이하고, 다양한 용량이 가능하며, 고가의 백금 촉매를 사용하지 않으며, 수소, 석탄가스, 천연가스 등의 연료를 사용할 수 있는 장점이 있음, 또한 다향한 형태로 제작할 수 있으며 전해질이 고체에서 전해질 손실 및 보충에 문제가 없고 타 연료전지에 비해 개질기가 필요 없어 발전시스템이 간단하고 경량화가 가능하다. 전사법은 paste를 제작하여 전사용지에 Screen printing하여 건조 후 coating하는 방법으로 기존의 여러 coating 방법보다 제작이 용이하고 소재의 크기, 두께조절이 간편하며, 구성층의 표면조도나 굴곡에 대응이 용이한 방법이다. 본 실험에서는 paste 제조, 전사법을 이용하여 Anode, AFL, Electrolyte, CFL, Cathode전사지를 제작하고 이를 세라믹 평관형 지지체에 변수로 두께 조건별 Coating 한 후 $1400^{\circ}C$ 소결을 진행하여 SEM 분석으로 미세구조 관찰, 출력특성 및 Impedance을 확인하였다.

• Proceedings of the Korean Society of Precision Engineering Conference
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• 2012.05a
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• pp.793-794
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• 2012

• Proceedings of the Korean Ceranic Society Conference
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• 2004.04b
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• pp.31.2-31.2
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• 2004

• 한국전기화학회:학술대회논문집
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• 2004.10a
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• pp.35-35
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• 2004

• Journal of the Korean Ceramic Society
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• v.36 no.5
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• pp.521-530
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• 1999

• Proceedings of the Materials Research Society of Korea Conference
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• 2012.05a
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• pp.96.2-96.2
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• 2012

고체산화물연료전지(SOFC) cell은 cathode, electrolyte 및 cathode층으로 구성되어져 있는데, 이 cell의 적층은 EVD, CVD, sputtering등의 기상공정과 screen printing, tape casting, dip coating등의 습식 공정으로 제조한다. 적층 공정의 경우 supports의 크기와 형태에 따라 적용에 어려움이 있다. 따라서 본 연구에서는 적층공정의 문제점을 해결코자 전사지를 제조하여 평관형 anode supports 위에 적층하여 cell을 제조하였다. 전사지를 이용한 적층방법은 매우 간단하고 두께와 형상제어가 쉽게 가능하였다. 본 연구를 상세히 언급하면 평관형 anode 지지체를 압출법을 통해 제작하였고, 반소된 지지체 위에 anode function layer와 electrolyte(YSZ)층을 형성한 후 $1400^{\circ}C$ 동시 소결하여 치밀한 전해질 층을 형성하였다. 그 후 cthode층을 형성한 후, $1200^{\circ}C$에서 2시간 소결하여 porous한 전극층을 형성하여 cell을 제작하였다. 그 후 Anode supporter위에 전사지를 이용하여 적층한 경우 cell 소결정도를 SEM으로 관찰하였고, 전기화학특성으로는 출력과 분극저항을 측정하였다. 이를 통해 새로운 구성소재 증착방법 즉 전사지를 이용하는 방법을 개발하였다.