AC Impedance Study of Oxygen Electrode in Phosphoric Acid Fuel Cell

교류 임피던스법에 의한 인산형 연료전지의 산소전극 특성 연구

Electrochemical properties of the oxygen electrode in phosphoric acid fuel cell have been studied using AC impedance method as a function of applied potential, operating temperature and teflon content in the electrode. The oxygen electrode reaction in the $105wt.\%$ phosphoric acid is characterized by a parallel resistive component, $R_p$ and a capacitive component, $C_p$ with serial electrolyte resistance, $R_s$. The conductivity of the phosphoric acid is found to be 0.31-0.47 S/cm in the range of $130\;to\;190^{\circ}C$ from the measured impedance. The increase of applied potential and temperature produced the decreased RP and the increased $C_p$, which means the increase of the oxygen electrode reaction rate. The single cells with the cathode of various teflon contents were tested, and the cathode with $40wt.\%$ teflon showed good performance, which is considered to be related to an optimized impedance behavior.

교류 임피던스법을 사용하여 온도, 부하전위 및 전극내 테프론 함량에 따른 인산형 연료전지의 산소전극 반응의 특성을 연구하였다. $105wt.\%$ 인산에서 산소 전극의 임피던스 거동은 전극 계면 저항, 전극 계면 캐패스턴스 및 전해질 저항으로 이루어진 간단히 회로로 특징지어지고, 이것으로부터 구한 인산의 전기전도도는 $130\~190^{\circ}C$의 온도범위에서 0.31-0.47 S/cm 로 나타났다. 부하전위와 온도가 증가함에 따라 산소극의 계면저항은 감소하였으나 산소극의 계면 캐패스턴스는 증가하였으며, 이것은 산소극의 반응속도와 전극의 계면 임피던스가 직접적인 관계를 가진다는 것을 의미한다. 테프론 함량에 따른 인산형 연료전지 단전지의 성능을 조사하여 임피던스 측정결과와 비교하였으며, $40wt.\%$에서 최대 성능을 나타내었고, 이것은 산소극의 계면 임피던스 값이 최적 상태를 나타내었기 때문인 것으로 판단되며, 이러한 결과들이 전극의 3상계면 상태와 연관지어 토의되었다.