• 제목/요약/키워드: Yttria ($Y_2O_3$)

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Densification Mechanism of NITE-SiC and $SiC_f/SiC$ Composites

  • 윤한기
    • 한국해양공학회:학술대회논문집
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    • 한국해양공학회 2006년 창립20주년기념 정기학술대회 및 국제워크샵
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    • pp.181-184
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    • 2006
  • Nano Infiltration Transient Eutectic Phase - Silicon Carbide (NITE-SiC) and $SiC_f/SiC$ composite have been fabricated by a Hot Pressing (HP) process, using SiC powder with an average size of about 30nm. Alumina ($Al_2O_3$) and Yttria ($Y_2O_3$) were used for additives materials. These mixed powders were sintered at the temperature a of $1300^{\circ}C$, $1650^{\circ}C$, $1800^{\circ}C$ and $1900^{\circ}C$ under an applied pressure of 20MPa. And unidirection and two dimension woven structures of $SiC_f/SiC$ composites were prepared starting from Tyranno SA fiber. Densification of microstructure gives an effect to density. Specially, Densification Mechanism basically is important from the sintering which use the HP. In this study, the densification of NITE-SiC and $SiC_f/SiC$ composite mechanism by a press displacement appears investigated. The mechanism on the densification of each sintering temperature was investigated. The each step is shows a with each other different mechanism quality.

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NiCoCrAlY 및 NiAl bond coat를 사용한 Thermal Barrier Coating의 고온안정성에 미치는 Pt의 영향 (Effect of Pt on the High Temperature Stability of NiCoCrAlY or NiAl Bond Coat in the Thermal Barrier Coating System)

  • 구성모;김길무
    • 한국재료학회지
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    • 제15권6호
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    • pp.375-381
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    • 2005
  • High temperature oxidation behavior of thermal barrier coating (TBC) system (IN738 substrate + NiCoCrAlY or NiAl bond coat with or without Pt + yttria stabilized zirconia) prepared by air plasma spray (APS) process has been studied in order to understand the effect of Pt addition to bond coat on the stability of TBC system. Specimens were oxidized in thermal cycling and isothermal oxidation test at $1100^{\circ}C$. The Pt addition in TBC system with NiCoCrAlY bond coat showed a longer life time compared to that without addition of Pt. Pt addition to TBC system is believed to help the formation of more stable thermally grown oxide, $Al_2O_3$, at the TBC/bond coat interface, leading to a longer lifetime of TBC system.

전해환원공정에서 $Y_2O_2$ 코팅층의 부식거동 (Corrosion Behavior of $Y_2O_3$ Coating in an Electrolytic Reduction Process)

  • 조수행;홍순석;강대승;정명수;박병흥;허진목;이한수
    • 방사성폐기물학회지
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    • 제8권1호
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    • pp.33-39
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    • 2010
  • 산화물 사용 후 핵연료를 처리하는 전해환원공정에서는 LiCl 용융염계에서 산소가 생성되는 반응을 수반하게 되며, 생성된 산소로 인해 반응기의 구조재료를 상당히 부식시킬 수 있는, 화학적으로 심각한 반응환경을 조성한다. 따라서, 고온 용융염을 다루는 전해환원 공정장치를 위해서는 최적의 재료를 선택하는 것이 필수적이다. 본 연구에 서는 리튬용융염, $675^{\circ}C$, 216시간동안 산화분위기에서 코팅이 안 된 초합금과 코팅된 초합금 시편의 고온 부식연구를 수행하였다. IN713LC 초합금 시편에 aluminized NiCrAlY bond 코팅 후 $Y_2O_3$ top 코팅을 하였다. 코팅이 안 된 초합금은 부식층의 빠른 성장응력과 열적응력에 의한 부식층의 박리로 명확한 무게손실을 보인다. 탑 코팅의 화학적 및 열적 안정성으로 인해 고온 리튬용융염을 다루는 구조재료의 부식 저항성이 증가함을 확인할 수 있었다.

열처리 온도에 따른 8YSZ 후막의 미세구조 (Heat Treatment Effect on the Microstructure of 8YSZ Thick Film)

  • 한상훈;노효섭;나동명;김광호;이운영;박진성
    • 한국세라믹학회지
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    • 제48권1호
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    • pp.106-109
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    • 2011
  • In order to fabricate 8YSZ thick film by silk screen printing, YSZ(yttria-stabilized zirconia) commercial powder was used as starting materials. Paste for screen printing was made by mixing 8YSZ powder and organic vehicles. 8YSZ thick film was formed on $Al_2O_3$ substrate. The crystal structure, and microstructure were investigated. Grain size of 8YSZ was increased with increasing calcination temperature and rapid grain growth was shown after calcination at $1300^{\circ}C$. Microstructure showed the mixture of large and small grain size after $1400^{\circ}C$ sintering. Shrinkage rate of 8YSZ thick film sintered at $1400^{\circ}C$ was more than 40%.

Effect of a Series Connection of a Bi-Electrolyte Hydrogen Sensor in a Leak Detector

  • Han, Hyeuk Jin;Park, Chong Ook;Hong, Youngkyu;Kim, Jong Suk;Yang, Jeong Woo;Kim, Yoon Seo
    • 센서학회지
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    • 제24권1호
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    • pp.6-9
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    • 2015
  • Conventional leak detectors are widely based on helium gas sensors. However, the usage of hydrogen sensors in leak detectors has increased because of the high prices of helium leak detectors and the dearth in the supply of helium gas. In this study, a hydrogen leak detector was developed using solid-state hydrogen sensors. The hydrogen sensors are based on Park-Rapp probes with heterojunctions made by oxygen-ion conducting Yttria-stabilized zirconia and proton-conducting In-doped $CaZrO_3$. The hydrogen sensors were used for determining the potential difference between air and air balanced 5 ppm of $H_2$. Even though the Park-Rapp probe shows an excellent selectivity for hydrogen, the sensitivity of the sensor was low because of the low concentration of hydrogen, and the oxygen on the surface of the sensor. In order to increase the sensitivity of the sensor, the sensors were connected in series by Pt wires to increase the potential difference. The sensors were tested at temperatures ranging from $500-600^{\circ}C$.

초전도 테이프 제작을 위한 니켈기판상의 산화물 박막증착에 대한 연구 (Study on depositing oxide films on Ni substrate for superconducting tape)

  • 김호섭;;정준기;하홍수;고락길;최수정;박유미;송규정;염도준;박찬
    • 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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    • 한국전기전자재료학회 2004년도 하계학술대회 논문집 Vol.5 No.1
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    • pp.531-534
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    • 2004
  • 초전도 coated conductor는 보호층/초전도층/완충층/금속기판의 구조를 가지며 완충층은 다층산화물 박막으로 이루어져 있다. 본 연구에서는 니켈 기판의 원자가 초전도층으로 확산 침투하는 것을 방지하는 YSZ(Yttria Stabilized Zirconia) 박막의 증착방법 및 최적조건에 대하여 소개하고자 한다. 금속타겟을 사용하며 산화반응가스로서 수증기를 사용하는 것을 특징으로 하는 DC reactive sputtering을 이용하여 YSZ를 증착하였으며 기판 온도는 $850^{\circ}C$ 이며 증착시 수증기 분압은 1mTorr이었다. YSZ의 최적두께를 알아보기 위하여 $CeO_2(12.2nm)/Ni$ 상부에 130nm, 260nm, 390nm, 650nm로 두께를 달리하여 YSZ층을 증착하고 SEM으로 박막 표면상태를 관찰한 결과 columnar grain growth를 하며 두께가 두꺼워 질수록 표면조도가 증가함을 알 수 있었다. 4개의 각 시료위에 thermal evaporation 증착법을 이용하여 $CeO_2$를 18.3nm의 두께로 증착한 후 PLD를 이용하여 YBCO 초전도 박막을 300nm 두께로 증착하였고 77K, 0T에서 임계전류가 각각 0, 6A, 7.5A, 5A로 측정되었다. 이는 YSZ층의 두께가 두꺼워질수록 기판 구성원자의 확산방지역할을 충실히 하는 반면에 표면조도는 증가함을 알 수 있었다.

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초전도 테이프 제작을 위한 니켈기판 상의 산화물 박막 증찰 (Study on Depositing Oxide Films on Ni Substrate for Superconducting Tape)

  • 김호섭;;고락길;정준기;하홍수;송규정;박찬
    • 한국전기전자재료학회논문지
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    • 제17권12호
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    • pp.1356-1361
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    • 2004
  • High temperature superconducting coated conductor has a structure of ///. The buffer layer consists of multi-layer, this study reports the deposition method and optimal deposition conditions of YSZ(Yttria-stabilized zirconia) layer which plays a important part in preventing the elements of substrate from diffusing into the superconducting layer. YSZ layer was deposited by DC reactive sputtering technique using water vapor for oxidizing deposited elements on substrate. To investigate optimal thickness of YSZ film, four YSZ/CeO$_2$/Ni samples with different YSZ thickness(130 nm, 260 nm, 390 nm, and 650 nm) were prepared. The SEM image showed that the surface of YSZ layer was getting to be rougher as YSZ layer was getting thicker and the growth mode of YSZ layer was columnar grain growth. After CeO$_2$ layer was deposited with the same thickness of 18.3 nm on each four samples, YBCO layer was deposited by PLD method with the thickness of 300 nm. The critical currents of four samples were 0, 6 A, 7.5 A, and 5 A respectively. This shows that as YSZ layer is getting thicker, YSZ layer plays a good role as a diffusion barrier but the surface of YSZ layer is getting rougher.

H2S를 포함하는 연료를 사용하기 위한 고체산화물 연료전지용 Sr0.92Y0.08Ti1-xVxO3-δ 연료극 특성 (Characteristics of Sr0.92Y0.08Ti1-xVxO3-δ (x = 0.01, 0.04, 0.07, 0.12) Anode for Using H2S Containing Fuel in Solid Oxide Fuel Cells)

  • 장근영;김준호;모수인;박광선;윤정우
    • Korean Chemical Engineering Research
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    • 제59권4호
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    • pp.557-564
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    • 2021
  • 페로브스카이트 구조를 갖는 Sr0.92Y0.08Ti1-xVxO3-δ (SYTV)는 고체산화물 연료 전지(Solid oxide fuel cell, SOFC)에서 H2S를 포함하는 연료를 사용하기 위한 대체 연료극으로 연구되었다. Sr0.92Y0.08TiO3-δ (SYT)의 전기화학적 성능을 향상시키기 위해 페로브스카이트의 B-사이트에 위치한 티타늄을 바나듐으로 치환하였다. 페치니법을 통해 합성된 SYTV는 작동 온도 조건에서 추가적인 부산물의 형성 없이 YSZ(yttria-stabilized zirconia) 전해질과 화학적으로 안정했다. 바나듐의 치환량이 증가함에 따라 산소 공공 결함(Oxygen vacancy)이 증가하였으며, 생성된 산소 공공 결함으로 인해 연료극의 이온 전도도가 증가했다. 전지 성능은 850 ℃ 순수한 H2 연료 조건에서 바나듐 치환 정도에 따라 1 mol.%의 바나듐이 치환된 경우 19.30 mW/cm2 이고 7 mol.%의 바나듐이 치환된 경우 34.87 mW/cm2이다. 1000 ppm의 H2S를 포함하는 H2 연료조건에서 cell의 최대 전력밀도는 1 mol.%의 경우 22.34 mW/cm2이고 7 mol.%의 경우 73.11 mW/cm2로 증가하였다.

연료극 지지형 고체산화물 연료전지의 전기화학적 특성 (Electrochemical Characteristics of Anode-supported Solid Oxide Fuel Cells)

  • 윤성필;한종희;남석우;임태훈;홍성안;현상훈;유영성
    • 전기화학회지
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    • 제4권2호
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    • pp.58-64
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    • 2001
  • 기체/전해질/LSM $(La_{0.85}Sr_{0.15}MnO_3)$ 공기극이 만나는 삼상계면 (triple phase boundary) 주위에 YSZ ($8mol\%$ yttria stabilized zirconia) 코팅막 (coating film) 을 형성하여 추가로 삼상계면을 크게 늘린 새로운 전극 미세구조를 갖는 복합 공기극 (composite cathode) 을 개발하였다. 이 복합 공기극을 전해질 두께가 약 $30{\mu}m$인 연료극 (anode)v 지지체 위에 형성하여 $700\~800{\circ}C$의 온도에서 전류전압 특성 및 교류 임피던스 분석을 실시하였다. $800^{\circ}$, 공기 및 수소 조건에서 교류 임피던스 분석 결과 1000Hz주파수 영역을 대변하는 저항성분 R1은 연료극 분극 저항에 해당하였고 100Hz주파수 영역의 저항성분 R2는 공기극 분극 저항 성분, 그리고 10Hz이하 영역의 저항성분 R3는 전극을 통한 기체확산 저항성분으로 특히, 작동 조건인 공기 및 수소 분위기에서는 연료극 쪽 반응기체에 의한 기체확산 저항 성분임을 알 수 있었다. 전지성능 측정 결과 이 복합 공기극을 장착한 전지는 $800^{\circ}C$, 공기 및 산소 조건에서 각각 $0.55W/cm^2$ $1W/cm^2$의 높은 전지성능을 나타내었다. 전류전압 곡선은 기울기가 다른 두 구간으로 구분되었으며, 낮은 전류밀도 하에서 보이는 급격한 전압감소 구간은 공기극 분극저항이 주된 성능 저하의 원인인 반면, 높은 전류밀도 하에서 나타나는 완만한 전압 감소 구간은 전해질에 관련된 분극저항이 주된 성능 저하의 원인이었다.

In-situ spectroscopic studies of SOFC cathode materials

  • 주종훈
    • 한국재료학회:학술대회논문집
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    • 한국재료학회 2012년도 춘계학술발표대회
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    • pp.70.1-70.1
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    • 2012
  • In-situ X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) and infrared (IR) spectroscopy studies of SOFC cathode materials will be discussed in this presentation. The mixed conducting perovskites (ABO3) containing rare and alkaline earth metals on the A-site and a transition metal on the B-site are commonly used as cathodes for solid oxide fuel cells (SOFC). However, the details of the oxygen reduction reaction are still not clearly understood. The information about the type of adsorbed oxygen species and their concentration is important for a mechanistic understanding of the oxygen incorporation into these cathode materials. XPS has been widely used for the analysis of adsorbed species and surface structure. However, the conventional XPS experiments have the severe drawback to operate at room temperature and with the sample under ultrahigh vacuum (UHV) conditions, which is far from the relevant conditions of SOFC operation. The disadvantages of conventional XPS can be overcome to a large extent with a "high pressure" XPS setup installed at the BESSY II synchrotron. It allows sample depth profiling over 2 nm without sputtering by variation of the excitation energy, and most importantly measurements under a residual gas pressure in the mbar range. It is also well known that the catalytic activity for the oxygen reduction is very sensitive to their electrical conductivity and oxygen nonstoichiometry. Although the electrical conductivity of perovskite oxides has been intensively studied as a function of temperature or oxygen partial pressure (Po2), in-situ measurements of the conductivity of these materials in contact with the electrolyte as a SOFC configuration have little been reported. In order to measure the in-plane conductivity of an electrode film on the electrolyte, a substrate with high resistance is required for excluding the leakage current of the substrate. It is also hardly possible to measure the conductivity of cracked thin film by electrical methods. In this study, we report the electrical conductivity of perovskite $La_{0.6}Sr_{0.4}CoO_{3-{\delta}}$ (LSC) thin films on yttria-stabilized zirconia (YSZ) electrolyte quantitatively obtained by in-situ IR spectroscopy. This method enables a reliable measurement of the electronic conductivity of the electrodes as part of the SOFC configuration regardless of leakage current to the substrate and cracks in the film.

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