• 한국표면공학회지
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• 제30권5호
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• pp.333-346
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• 1997

Plasma spray processes for functional coatings of tubular SOFC ( Soild oxide Fuel Cell).consisting of air electrode, oxide electrolyte, an fuel electrode, are optimized by fully saturated fractional factorial testing. Material and electric characteristics of each coating are analtsed by the implementation of SEM and optical microscope for evaluating microstructure and porosity, X-ray diffraction method for investigating compositional change between raw powder and sprayed coating, and Van der Pauw method for measuring electrical conductivity. LSM ($La_{0.65}Sr_{0.35}MnO_3$air electrode and Ni-YSL fuel electrode coatings have porosities of around 23~30% sufficient for effective fuel and oxidant gas supply to electrochemical reaction interfaces and electrical conductivities of around 90 S/cm and 1000 S/cm, respectively, enough for acting as current collecting electrodes. YSZ($ZrO_2-8mol%Y_2O_3$) electrolyte film has a high ionic conductivities of 0.05~0.07 S/cm at $1000^{\circ}C$ in air atmosphere, but appears to be somewhat too porous to reduce the thickness. for enhancing the cell efficiency. A unit tubular SOFC has beem fabricated by the optimized plasma spray processes for each functional coating and the cell. Its electrochemical chracteristics are investigated by measuring voltage-current and power density with variation of operationg temperature, radio of fuel to air gas flowrates, and total gas flowrate of reactants.

• 대한기계학회논문집B
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• 제39권6호
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• pp.505-511
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• 2015

고체 산화물 연료전지는 $800{\sim}1000^{\circ}C$의 고온에서 작동한다. 고온 작동은 효율에 유리하지만 재료 요구 조건, 신뢰성, 열팽창 문제 등이 발생하여 온도 제어가 중요하다. 본 연구에서는 연료전지 시스템의 열관리를 위한 상태 공간 제어기를 설계하고 응답 특성을 확인하였다. 연료전지 스택과 열관리 핵심부품인 촉매연소기는 집중 용량법을 이용한 과도 응답 모델을 개발하였고, 구성품과 통합하여 정적 운전 특성을 확인하였다. 개발된 비선형 시스템을 정격 운전 조건에서 다중 입력과 출력이 가능한 상태 공간 식으로 선형화하였다. 부하에 따라 응답특성이 현저하게 달라지는 특성을 제어하기 위해 LQR 제어기를 설계하여 궤환 제어 시스템의 온도를 제어하였다. 상태 궤환 제어기가 적어도 두 개의 제어 게인을 가지고 운전 영역에 따른 응답을 보여줄 때, 원하는 온도 응답을 나타냄을 확인하였다.

• 한국세라믹학회지
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• 제44권5호
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• pp.148-150
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• 2007

A process to synthesize $La_{0.8}Sr_{0.2}CrO_3$ (LSC), which is a promising material for use as a separator in a soild oxide fuel cell, is investigated in this study. LSC powders without secondary Phases could be synthesized with ultrasonic spray pyrolysis and a heat treatment at $1200^{\circ}C$ for 20 h; however, it showed an average diameter of $0.6{\mu}m$ with a wide particle size distribution. On the other hand, LSC powders synthesized with spray pyrolysis at $800^{\circ}C$, heat-treated at $900^{\circ}C$ for 5 h, ball-milled and finally heat-treated again at $1200^{\circ}C$ for 20 h showed a smaller average diameter of $0.3{\mu}m$ and narrower size distribution. Very few particles above $0.5{\mu}m$ were found. Thus, a proper combination of the heat treatment and milling process after spray pyrolysis it determined to be very important in synthesizing fine and uniform LSC perovskite powders.

• 한국세라믹학회지
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• 제35권9호
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• pp.981-987
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• 1998

$La_{0.5}Sr_{0.5}MnO_{3-\delta}$ as air electrode for soild oxide fuel cell was synthesized by a citrate process and its cathodic polarization was determinated by the current interruption method on the Gd-doped ceria as electrolyte. The addition of citric acid increased the exothermic heat for the formation of $La_{0.5}Sr_{0.5}MnO_{3-\delta}$ perovskite oxide. The degree of the initial particle agglomeration was affected by the exothermic heat. Also the increase of cal-cination temperature enlarged the particle size and the higher sintering temperature accelerated the den-sification of $La_{0.5}Sr_{0.5}MnO_{3-\delta}$ layer after its being painted on $Ce_{0.8}Gd_{0.2}O_{1.9}$ electrolyte. In this study $La_{0.5}Sr_{0.5}MnO_{3-\delta}$ synthesized by citrate process of which the molar ratio of citric acid to metal nitrate was 2 calcined at $650^{\circ}C$ for 2hr and sintered at 1100 at $1200^{\circ}C$ for 4 hrs after slurry coating on Ce0.8Gd0.2O1.9 electrlyte showed the lowest cathodic polarization.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2009년도 하계학술대회 논문집
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• pp.462-462
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• 2009

$CeO_2$는 고체 산화물 연료전지 (SOFC, soild oxide fuel cell)의 전해질 재료와 CMP(Chemical Mechanical Polishing) 슬러리 재료, 자동차의 3원 촉매, gas sensor, UV absorbent등 여러 분야에서 사용되고 있다. 본 연구에서는 위의 활용범위 외에 $CeO_2$의 구조적 안정성과 빠른 $Ce^{3+}/Ce^{4+}$의 전환 특성을 이용하여 lithium ion battery의 anode 재료로서 전기화학적 특성을 알아보고자 실험을 실시하였다. $CeO_2$ 합성에 사용되는 전구체인 cerium carbonate의 형상 및 크기, 비표면적과 같은 물리화학적 특성이 $CeO_2$ 분말의 특성에 직접적인 영향을 주기 때문에 전구체의 합성 단계에서 입자의 특성을 조절하였다. 전구체 합성의 출발원료로 cerium nitrate hexahydrate 와 ammonium carbonate를 사용하였고 반응온도 및 농도 등을 변화시켜 입자의 형상 및 결정상을 fiber형태의 orthorombic $Ce_2O(CO_3)_2{\cdot}H_2O$와 구형의 hexagonal $CeCO_3OH$의 세리아 전구체를 합성하였다. 이를 $300^{\circ}C$에서 30분 동안 하소하여 전구체의 입자형상을 유지하는 cubic $CeO_2$를 합성하고 X-ray diffraction, FE-SEM, micropore physisorption analyzer 분석을 통하여 입자의 결정상과 형상, 비표면적 등을 비교 분석하고 $Li/CeO_2$ couple의 충,방전 용량과 수명특성을 비교 분석하여 $CeO_2$의 전기화학적 특성을 알아보았다.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제28권1호
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• pp.40-46
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• 2017

We reviewed the electrical properties of SOFC anode manufactured using spherical Ni and nano YSZ powder. When core-shell is fabricated by using submicron Ni as core and nano-sized YSZ as shell for SOFC anode, the electrical conductivity of the $0.2{\mu}m$ Ni-YSZ core-shell was 3 times higher than that of $1.0{\mu}m$ NiO or $1.0{\mu}m$ Ni-YSZ. Hydrogen selectivity was similar at $800^{\circ}C$, but hydrogen selectivity and methane conversion rate under $750^{\circ}C$ was 10~25% higher, Power density was more than 2 times, ASR was about 1/3, when exposed to $H_2$ atmosphere at $750^{\circ}C$ for a long time, Ni particles did not have any growth or cut off conduction path.

• 전기화학회지
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• 제6권1호
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• pp.59-64
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• 2003

고상 반응법을 이용하여 $La_{0.7}Sr_{0.3}Ga_{0.6}Fe_{0.4}O_{3-\delta}$ 분말을 합성하고 소결하여 혼합전도성 분리막을 제조하였다. 제조된 분리막들은 페롭스카이트 단일상 결정구조를 나타내었으며, $95\%$, 이상의 상대밀도를 나타내었다. 산소이온 변환 능력을 향상시키기 위해 $La_{0.7}Sr_{0.3}Ga_{0.6}Fe_{0.4}O_{3-\delta}$의 양 표면에 $La_{0.6}Sr_{0.4}CoO_{3-\delta}$ paste를 스크린 프린팅 방법으로 코팅한 결과, 코팅되지 않은 분리막에 비해 산소투과 유속이 크게 증가하여 $950^{\circ}C,\; {\Delta}P_{o_2}=0.21 atm$에서 약 $0.5ml/min{\cdot}cm^2$의 값을 나타내었다. 이러한 산소투과 유속은 표면 코팅층이 다공성일수록, $La_{0.7}Sr_{0.3}Ga_{0.6}Fe_{0.4}O_{3-\delta}$의 결정립 크기가 증가할수록 증가하는 경향을 나타내었다. 제조된 디스크 형상의 소결체를 이용하여 $950^{\circ}C$에서 메탄부분산화반응을 행한 결과 $40\%$ 이상의 메탄전환율과 합성가스의 수율을 얻을 수 있었으며, CO의 선택도는 $100\%$를 나타내었다 또한, $950^{\circ}C$의 메탄분위기에서 600시간의 장기부분산화반응을 통해 상의 안정성을 확인하였다.