• Journal of the Korean Ceramic Society
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• v.30 no.9
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• pp.717-722
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• 1993

Effects of microstructures on the electrical properties of ZrO2 based ceramics were analyzed by modeling layer arrangements and mixed phase structures. Single layers and alternating multilayers were made from 3mol% and 8mol% Y2O3 doped ZrO2 powders, while mixed specimen was made by blending and compacting these raw powders. After sintering at 150$0^{\circ}C$ for 2hr in air, AC impedance characteristics were measured. Contributiion of bulk comonent to total resistivity and its temperature-dependence were larger in 8Y-ZrO2 single layer than in 3Y-ZrO2 single layer. The multilayered specimen connected in serial to electrodes showed partial characteristics of both 3Y-ZrO2 and 8Y-ZrO2 single layers. The multilayered specimen connected in parallel to electrodes and the mixed specimen exhibited characteristics mainly of 8Y-ZrO2 single layer. The multilayered specimen connected in parallel to electrodes revealed the highest electrical conductivity near the operating temperature of solid oxide fuel cell. However, it is expected that the mixed specimen is appropriate for the applications because of its relatively high electrical conductivity with high strength expected.

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 2008.11a
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• pp.162-162
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• 2008

세리아는 고체 산화물 연료전지(SOFC, solid oxide fuel cell)의 전해질 재료와CMP( chemical mechanical polishing) 슬러리 재료, 자동차의 3원 촉매, gas sensor, UV absorbent등 여러 분야에서 사용되고 있다. 본 연구에서는 세리아의 입자의 크기와 형상을 조절하여 성능 및 물성을 향상시켜 보다 넓은 분야의 활용을 하고자 실험을 실시하였다. 세리아 합성에 사용되는 전구체인 cerium carbonate의 특성이 세리아 분말의 물리화학적 특성에 직접적인 영향을 주기 때문에 전구체의 합성 단계에서 형상과 크기를 조절하고자 하였다. 세륨염으로 cerium nitrate hexahydrate, 균일침전반응을 할 수 있는 urea를 침전제로 사용하였다. 반응 용매의 유전상수를 조절하고 반응의 과포화도 변화를 이용하기 위하여 에탄올을 첨가하여 입자의 크기 및 형상을 조절, cubic형태의 $Ce_2O(CO_3)_2{\cdot}H_2O$ 결정상을 가지는 세리아 전구체를 합성하였다. 이렇게 생성된 전구체를 $1000^{\circ}C$에서 2시간동안 하소하여 세리아를 합성하고 반응시간, 농도, 에탄올의 함량 변화에 대해 XRD, FE-SEM, particle size analyzer, micropore physisorption analyzer 분석을 통하여 입자의 결정상과 형상, 입도 분포 및 기공분포 등을 반응인자의 변화에 따라 비교 및 해석하였다.

• Journal of the Korean Ceramic Society
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• v.35 no.2
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• pp.151-162
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• 1998

ZnO-BaO-$SiO_2-Al_2O_3$계 유리 및 결정화 유리 시편들을 제조하여 평판형 고체산화물 연료전지 봉착재로의 이용가능성을 조사하였다 구성층과 일치되는 열팽창 계수 및 화학적 안정성을 봉착재로의 적용에 있어 판단 기준으로 정하였다 실험된 다양한 조성의 유리 및 결정화 유리 시편들중 7.79ZnO-58.52BaO-$28.69SiO_2-5Al_2O_3$(ZBS3-A5) 결정화 유리의 측정된 열팽창 계수값은 $11.02\times10^{-6/^{\circ}C}$로써 YSZ 및 LSC의 평균 열팽창 계수 값과의 차이가 $0.07\timestimes10^{-6/^{\circ}C}$로 매우 작아 봉착시 열응력 발생의 최소화를 기대할수 있었다 이런 ZBS3-A5+LSC 접합 couple의 경우는 ZnCr2O4 의 dis-crete한 입자가 결정화 유리 부위에 형성되었고 역시 시간의 증가에 따라 이러한 입자의 성장은 없었다 특히 ZBS3-A5 구성 성분인 Ba, Zn, Sil 그리고 Al의 YSZ 및 LSC로의 확산은 없어 봉착후에 YSZ 및 LSC의 전기적 특성에 악영향을 미치지 않으리라 판단되었다.

• Journal of the Korean Ceramic Society
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• v.38 no.1
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• pp.45-51
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• 2001

고체산화물 연료전지의 삼상 계면의 길이를 증가시키기 위해 Glycine-Nitrate Process(GNP)를 이용하여 환원극 재료인 L $a_{0.5}$S $r_{0.5}$Mn $O_3$(LSM)과 전해질 재료인 C $e_{0.8}$G $d_{0.2}$ $O_{1.9}$(CGO)를 합성하였다. 적당한 합성조건을 찾기 위하여 글리신의 양을 달리하여 분말을 합성한 결과 LSM의 경우 글리신이 양이온 몰수의 2배일 때 perovskite상이 얻어졌으며 비표면적은 34$m^2$/g 이었다. 합성된 LSM과 CGO 분말을 50:50 wt%로 혼합하여 제작된 환원극을 screen-printing법으로 코팅한 후 각각 1200, 1300, 1350 및 140$0^{\circ}C$에서 4시간 동안 소결한 후 80$0^{\circ}C$에서 power density와 양극과전압 등을 측정한 결과 130$0^{\circ}C$에서 소결한 단위전지에서 최대 309 mW/$ extrm{cm}^2$의 power density를 얻을 수 있었다.다.

• Journal of the Korean Ceramic Society
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• v.38 no.1
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• pp.84-92
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• 2001

(La,Sr)MnO$_3$(LSM)-YSZ 복합체 양극의 산소환원 반응기구에 대해 고찰하였다. YSZ를 첨가함에 따라 복합체 양극의 ohmic 저항이 증가하고, 분극 저항은 YSZ를 40 wt%~50 wt% 혼합하였을 때 최소값을 나타내었다. 또한 LSM-YSZ 복합체 양극의 산소환원 반응기구는 1가 산소이온의 표면확산과 산소이온전달반응에 의해서 지배됨을 알 수 있었다. 임피던스 분석 결과에 따르면 고주파수 영역에서 나타나는 반원은 산소이온전달반응으로 산소분압 의존성이 거의 없고, YSZ가 40 wt% 첨가되었을 때 최소값을 나타내었다. 중간주파수 영역에서 나타나는 반원은 1가 산소이온의 표면확산반응으로 산소분압 의존성은 약 1/4이고, YSZ가 40~50 wt% 첨가되었을 때 최소값을 나타냈다. 한편, 저주파수 영역에 나타나는 반원은 가스확산반응으로 산소분압 의존성이 1이고, 온도에 따른 의존성이 거의 없었다.

• Journal of the Korean Ceramic Society
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• v.38 no.1
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• pp.93-99
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• 2001

(La,Sr)MnO$_3$(LSM)-YSZ 복합체 양극에 있어서 소결온도 및 전극두께와 cathodic potential이 전극 특성에 미치는 영향을 고찰하였다. 양극의 소결은 삼상계면의 양을 결정하는 중요한 변수로 LSM 단미 양극과 YSZ가 40 wt% 포함된 LSM-YSZ 복합체 양극 모두 120$0^{\circ}C$에 소결했을 때 가장 낮은 분극저항을 나타내었다. 또한 양극 후막의 두께가 얇아지면 양극의 in-plane 저항이 증가하여 ohmic 저항이 증가하였는데, LSM-YSZ 복합체 양극의 경우 약 30$mu extrm{m}$ 정도의 전극두께가 가장 효과적인 전극 특성을 나타내었다. 한편, LSM-YSZ 복합체 양극에 -0.5 V의 cathodic potential을 인가함에 따라 양극에서 일어나는 산소환원반응의 활성이 증가하였는데, 1가 산소이온의 표면확산반응의 분극저항은 감소하였으나, 고주파수 영역에서 나타나는 산소이온전달반응의 저항은 거의 변화하지 않았다. 이것은 Mn의 환원에 의한 양극표면에 생성된 산소공공에 기인한다.

• Journal of the Korean Ceramic Society
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• v.44 no.4 s.299
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• pp.214-218
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• 2007

The decrease of polarization resistance in cathode is the key point for operating at intermediate temperature SOFC (solid oxide fuel cell). In this study, the influence of Co substitution in B-site at complex perovskite on the electronic conductivity of PSCM ($Pr_{0.3}Sr_{0.7}Co_xMn_{(1-x)}$) was investigated. The PSCM series exhibits excellent MIEC (mixed ionic electronic conductor) properties. The ASR (area specific resistance) of PSCM3773 was $0.174{\Omega}{\cdot}cm^2\;at\;700^{\circ}C$. The activation energy of PSCM3773 was also lower than other compositions of PSCM. The TEC(thermal expansion coefficient) was decreased by addition of Mn. The ASR values were increased gradually during the thermal cycling test of PSCM37773 due to the delamination between electrolyte and cathode materials. The delamination was caused by the difference of TEC.

• Journal of the Korean Ceramic Society
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• v.45 no.12
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• pp.777-781
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• 2008

Experiments were conducted using SUS430 and Crofer 22 APU steels coated by LSM using plasma spray and slurry spray methods, respectively. High-temperature conductivity and oxidation resistance were investigated. For comparison, SUS430 and Crofer 22 APU without LSM coating were also investigated and coefficient of thermal expansion (CTE) was measured. The results show that the materials without LSM coating exhibit almost the same CTE as YSZ electrolyte in a range of temperatures of $550{\sim}850^{\circ}C$. When coated with LSM, the oxidation rate of the steels decreases by $30{\sim}40%$ using slurry spray and by $10{\sim}30%$ using plasma spray whereas the steels using plasma spray have a better high-temperature conductivity than the steels using slurry spray. It is thus concluded that the LSM coating has a limited effect on increasing high-temperature conductivity while it can effectively reduce the oxidation of the steels.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2009.11a
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• pp.187-190
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• 2009

$LaCrO_3$ series are the most common candidate materials for a ceramic interconnect for SOFC and the thermal expansion coefficient of these matches very well with that of YSZ electrolyte. In this study, characteristics of the coated films on the anode-support, which were formed by using $La_{0.8}Ca_{0.2}CrO_3$, $La_{0.8}Sr_{0.2}CrO_3$, $La_{0.8}Ca_{0.2}Co_{0.1}Cr_{0.9}O_3$ for ceramic interconnet for SOFC, were investigated. All powders showed single perovskite phase and the precursors had spherical shapes of $2{\mu}m{\sim}30{\mu}m$. According to SEM analysis, coated film of LCC on pretreated anode-support was more thicker, whereas the coated film on untreated anode-support was densely formed. As the results of electrical conductivity of anode-support coated with the ceramic interconnects, LCCC exhibited the most excellent electrical conductivity of 0.15S/cm at $750^{\circ}C$.

• Journal of Hydrogen and New Energy
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• v.28 no.5
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• pp.512-520
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• 2017

This paper is a numerical study of various methods of applying SOFC hot BOP insulation. The application methods are four cases from case 1 to case 4, and the performance difference between the result of applying powdered insulation and the result of zoning using composite multi-layer insulation was examined. Numerical results show that the thermal stability of composite multi-layer insulation is better than that of powder insulation when the thermal conductivity is 0.04 W/mK. In the future, we will increase the thermal conductivity of the composite multi-layer thermal insulation material and find the greatest value of thermal conductivity with a similar result to that of the powder insulation.