• 제목/요약/키워드: $(La, Sr)MnO_3$

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LSM이 코팅된 고체산화물 연료전지용 Crofer Mesh 집전체 개발 (Development of LSM-Coated Crofer Mesh for Current Collectors in Solid Oxide Fuel Cells)

  • 백주열;박석주;이승복;이종원;임탁형;송락현;김광범;신동열
    • 전기화학회지
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    • 제13권4호
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    • pp.256-263
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    • 2010
  • 본 연구에서는 고체산화물 연료전지의 공기극 집전체로 사용되고 있는 고가의 Ag 소재를 대체하고자 전도성 세라믹이 코팅된 mesh 형태의 Crofer 22 APU 집전체를 개발하였다. 고전자전도성의 $(La_{0.80}Sr_{0.20})_{0.98}MnO_3$ (LSM)을 습식 스프레이법으로 코팅하여 고온 산화 및 전기적 특성의 열화를 억제하고자 하였다. $800^{\circ}C$의 산화 실험 결과에 의하면 LSM이 코팅된 Crofer mesh의 면저항(area-specific resistance)은 mesh의 제작에 사용된 와이어 지름과 접촉 부위의 형상등 실제 접촉점의 수 및 면적을 좌우하는 mesh의 특성에 의해 좌우되었다. 또한 LSM 코팅 후 $H_2/N_2$ 분위기에서의 열처리를 통해 Crofer mesh와 LSM 코팅층 계면에서의 Cr 함유 산화물의 형성을 효과적으로 억제하여 전기적 특성의 열화를 억제할 수 있다.

고체 산화물 수전해 시스템(SOEC)에서 전기화학적 특성의 온도 의존성에 대한 수치 모델링 (A Numerical Modeling of the Temperature Dependence on Electrochemical Properties for Solid Oxide Electrolysis Cell(SOEC))

  • 한경호;정정열;윤도영
    • 에너지공학
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    • 제29권2호
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    • pp.1-9
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    • 2020
  • 최근 탄화수소를 에너지원으로 사용하는 엔진을 대체할 동력원으로 연료 전지가 주목을 받게 되면서 수소 생산 기술에 대한 연구가 활발하게 진행되고 있다. 수소를 생산하는 다양한 방법 중에 고체 산화물 수전해 시스템(SOEC)은 수소를 생산하기 위한 기초적이고, 친환경적인 방법이다. 고체 산화물 수전해 시스템은 고온, 고압 조건에서 운전이 가능하여 낮은 에너지 수요와 높은 열효율을 지니기 때문에 실험적인 연구가 활발하게 진행되고 있다. 하지만 실험적인 연구 성과에 비해 수치모델 연구는 비교적 부진하다. 이에 대한 원인으로 기존의 수치모델이 온도와 압력의 변화에 따른 성능 예측의 유효성이 상당히 낮기 때문으로 판단하였다. 이에 본 연구에서는 고체 산화물 수전해 시스템의 셀 성능 예측의 유효성을 높일 수 있는 방안을 제시하기 위해서 Patterened Ni-YSZ cermet electrode(40 wt%, Ni-60 wt% YSZ)/8-YSZ (TOSOH, TZ8Y)/LSM (La0.9Sr0.1MnO3)로 구성된 상용 막-극 접합체의 기존의 연구 데이터를 활용하였다. 온도에 따른 전기화학적 특성의 영향을 수치적으로 분석한 결과, 유효성에 가장 큰 편차를 가져오는 변수들은 charge transfer coefficient(CTC), exchange current density, diffusion coefficient, electrical conductivity인 것으로 나타났다. 온도와 압력에 따른 해당 변수들의 영향 및 경향성을 분석하여 과전압 모델을 제시하였다. 다양한 모델의 적용과 타당성을 확보하기 위해서 교차-검증이 도입되었다. 그 결과, 체계화된 유효성 검증 과정에 기초한 고체 산화물 수전해 시스템의 수치 모델은 뛰어난 성능의 예측 결과를 보여주었다.

이원 촉매를 이용한 과산화수소 가스발생기 성능평가 및 응용 가능성 (Performance evaluation and Applicable Possibility of $H_2O_2$ Gas Generator using Dual Catalyst System)

  • 랑성민;안성용;임하영;권세진
    • 한국추진공학회:학술대회논문집
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    • 한국추진공학회 2006년도 제26회 춘계학술대회논문집
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    • pp.347-350
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    • 2006
  • 로켓 추진제 등급에 속하는 고농도 과산화수소는 상온에서 저장 가능한 단일추진제로써 최근 환경 문제가 대두되면서 재조명을 받고 있다. 본 연구에서는 과산화수소를 추진제로 사용하고 저/고온부 촉매, 즉 이원 촉매 시스템을 이용하는 가스발생기에 대한 연구를 수행하였다. 저온에서 반응 특성이 우수하고 냉시동이 가능한 $K_2MnO_4$와 고온용 촉매인 $La_{0.8}Sr_{0.2}CoO_3(LSC)$ 촉매를 결합한 결과 기존의 낮은 성능을 가지는 단일 촉매 가스발생기에 비해 매우 높은 효율을 보였다. 이는 로켓 상단의 자세제어, 소형 위성용 추력기, 터보 펌프 구동을 위한 가스발생기 등으로 확장될 수 있다.

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한국산 灰重石鑛의 광물학적, 지화학적 연구 및 그의 探査에의 이용 (The Mineralogical and Geochemical Study on Korean Scheelites and its Application to the Ore Prospecting)

  • So, Chil-Sup;Park, Maeng-Eon
    • 자원환경지질
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    • 제12권2호
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    • pp.79-93
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    • 1979
  • 한반도 내에 부존되고 있는 중적광상들은 세 주요한 Metallousenetic Epoch (Pre-Cambrian E., Jurassic-early Cretaceous E., 및 late Cretaceous-early Tertiary E.)에 생성되었고 성인으로 열수작용과 접촉교대작용에 기인된다고 보고되었다. 이중 12개 광상(달성, 산내, 일광, 상동, 대화, 월악, 복수, 옥방, 쌍전, 홍성, 삼봉, 청양)을 본 연구의 대상으로 택하고 각 지역에서 채취한 표품중 모두 25개 시료에 대하여 지화학적 실험을 수행하였다. 즉 각 분쇄된 시료 (-80+120mesh)는 super panner, 중액, isodynamic separator, UV lamp를 이용한 물리적인 처리과정을 거쳐 최종으로 입체현미경 하에서 단체분리된 후 Jarrell-Ash 1.5m Grating Spectrometer를 이용하여 본 연구대상 시료로 개발한 Spectrochemical method (Carrier: NaCl, Internal standard: $La_2O_3$)로 정량 분석되었다. 본 연구에서 밝혀낸 국내 회중석 광내에 함유되는 희유 윈소의 종류는 모두 Al, Bi, Fe, Si, Mn, Pb, Mg, Sn, Mo, Cu, Sr, Cr, Y, Ag, Ti, Ni, As, Yb의 18개 원소이며, 이들은 각각의 절대적 및 상대적인 함량과 각 광화작용의 시기, 광상의 성인, 모암, 각 원소의 mobility 그리고 회중석광의 형광색 및 육안색과 비교 검토되었다. 본 연구의 결과로 회중석광이 정출되는 과정에서 유사한 지질환경의 물리화학적인 여건이 이루어지면 그 내에 함유되는 몇 성분원소들의 화학적인 특성은 매우 유사성을 보여주는 typochemical habit를 가짐을 알 수 있었다. 본 연구에서 밝혀진 한국산 회중석 광내의 희유성분(稀有成分)으로서 Y, Mn, Sr 원소들의 Geochemical mobility의 특성(特性)은 앞으로 회중석광의 심도탐광을 위하여 고려되어야하고, 더욱 연구개발되어야 할 것이다. 또한 상기 회중석 광내의 물리적 및 화학적으로 결합되어 있는 불순물의 희유성분들은 선광 제련 파정에서 금속성분의 추출농집공정(工程)에 유용한 자료가 될 것이다.

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다중압출 공정을 이용한 마이크로 채널 다중 원통형 고체산화물 연료전지의 in-situ 제조 (In-Situ Fabrication of Micro-channeled Multi Tubular Solid Oxide Fuel Cell using Multi-pass Extrusion Process)

  • 변기천;;김종희;이병택
    • 한국재료학회지
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    • 제17권6호
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    • pp.313-317
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    • 2007
  • In-situ micro-channeled multi tubular solid oxide fuel cell(SOFC) was fabricated using multi-pass extrusion process with out side diameter of 2.7 mm and active length of 5 mm that contained 61 individual cells. Cell materials used in this work were NiO-YSZ (50 : 50 vol.%), 8 mol% yttria-stabilized zirconia(8YSZ), $La_{0.8}Sr_{0.2}MnO_3(LSM)$ as anode, electrolyte, and cathode, respectively. The arrangement of each electrode and electrolyte layer in green bodies showed uniformity and integrity after extrusion and sintering. The XRD analysis confirmed that no reaction phases appeared and the microstructure of the electrolyte was fairly dense (relative density > 96%) after sintering.

금속지지체형 고체산화물 연료전지의 단전지 특성 및 전산해석 (Single cell property and numerical analysis of metal-supported solid oxide fuel cell)

  • 이창보;배중면
    • 대한기계학회:학술대회논문집
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    • 대한기계학회 2007년도 춘계학술대회B
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    • pp.2222-2227
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    • 2007
  • Newly structured metal-supported solid oxide fuel cell was fabricated and characterized by impedance analysis and galvanodynamic experiment. Using a cermet adhesive, thin ceramic layer composed of anode(Ni/YSZ) and electrolyte(YSZ) was joined with STS430 metal support of which flow channel was fabricated. $La_{0.8}Sr_{0.2}Co_{0.4}Mn_{0.6}O_3$ perovskite oxide was used as cathode material. Single cell performance was increased and saturated at operating time to 300hours at 800$^{\circ}C$ because of cathode sintering effect. The sintering effect was reinvestigated by half cell test and exchange current density was measured as 0.005A/$cm^2$. Maximum power density of the cell was 0.09W/$cm^2$ at 800$^{\circ}C$. Numerical analysis was carried out to classify main factors influencing the single cell performances. Compared to experimental IV curve, simulated curve based on experimental parameters such as exchange current density was in good agreement.

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Efficacy of Ag-CuO Filler Tape for the Reactive Air Brazing of Ceramic-Metal Joints

  • Kim, Myung Dong;Wahid, Muhamad FR;Raju, Kati;Kim, Seyoung;Yu, Ji Haeng;Park, Chun Dong;Yoon, Dang-Hyok
    • 한국세라믹학회지
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    • 제55권5호
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    • pp.492-497
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    • 2018
  • This paper reports the efficacy of tape casting using an Ag-10 wt% CuO filler for the successful joining of a sintered $Ce_{0.9}Gd_{0.1}O_{2-{\delta}}-La_{0.7}Sr_{0.3}MnO_{3{\pm}{\delta}}$ (GDC-LSM) ceramic with a SUS 460 FC metal alloy by reactive air brazing. The as-prepared green tape was highly flexible without drying cracks, and the handling was easy when used as a filler material for reactive air brazing. Heat treatment for the GDC-LSM/SUS 460 FC joint was performed at $1050^{\circ}C$ for 30 min in air. Microstructural observations indicated a reliable and compact joining. The room temperature mechanical shear strength of the as-brazed joints was $60{\pm}8MPa$ with a cohesive failure. The flexural strength of joints was measured from room temperature up to $850^{\circ}C$, where the strength retention revealed to be almost 100% at $500^{\circ}C$. However, the joints showed a degradation in strengths at 800 and $850^{\circ}C$, exhibiting strength retentions of 57% and 37%, respectively.

지르코니아 전해질을 이용한 단실형 고체산화물 연료전지의 전기화학 특성 (The Electrochemical Property of the Single-Chamber Solid Oxide Fuel Cell Based on a Zirconia Electrolyte)

  • 박희정;주종훈;양재교;진연호;이규형
    • 한국전기전자재료학회논문지
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    • 제29권8호
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    • pp.510-515
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    • 2016
  • Single-chamber solid oxide fuel cells (SC-SOFCs) consist of only one gas chamber, in which both the anode and the cathode are exposed to the same fuel-oxidant mixture. Thus, this configuration shows good thermal and mechanical resistance and allows rapid start-up and -down. In this study, the unit cell consisting of $La_{0.8}Sr_{0.2}MnO_3$ (cathode) / $Zr_{0.84}Y_{0.16}O_{2-x}$ (electrolyte) / $Ni-Zr_{0.84}Y_{0.16}O_{2-x}$ (anode) was fabricated and its electrochemical property was investigated as a function of temperature and the volume ratio of fuel and oxidant for SC-SOFCs. Impedance spectra were also investigated in order to figure out the electrical characteristics of the cell. As a result, the cell performance was governed by the polarization resistances of the electrodes. The cell exhibited an acceptable cell-performance of $86mW/cm^2$ at $800^{\circ}C$ and stable performance for 3 hs under 0.7 V.

Electrochemical Properties of a Zirconia Membrane with a Lanthanum Manganate-Zirconia Composite Electrode and its Oxygen Permeation Characteristics by Applied Currents

  • Park, Ji Young;Jung, Noh Hyun;Jung, Doh Won;Ahn, Sung-Jin;Park, Hee Jung
    • 한국세라믹학회지
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    • 제56권2호
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    • pp.197-204
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    • 2019
  • An electrochemical oxygen permeating membrane (OPM) is fabricated using Zr0.895Sc0.095Ce0.005Gd0.005O2-δ (ScCeGdZ) as the solid electrolyte and aLa0.7Sr0.3MnO3-bScCeGdZ composite (LZab, electrode) as the electrode. The crystal phase of the electrode and the microstructure of the membrane is investigated with X-ray diffraction and scanning electron microscopy. The electrochemical resistance of the membrane is examined using 2-p ac impedance spectroscopy, and LZ55 shows the lowest electrode resistance among LZ82, LZ55 and LZ37. The oxygen permeation is studied with an oxygen permeation cell with a zirconia oxygen sensor. The oxygen flux of the OPM with LZ55 is nearly consistent with the theoretical value calculated from Faraday's Law below a critical current. However, it becomes saturated above the critical current due to the limit of the oxygen ionic conduction of the OPM. The OPM with LZ55 has a very high oxygen permeation flux of ~ 3.5 × 10-6 mol/㎠s in I = 1.4 A/㎠.

PZT/LSMO/Pt에 대한 펄스레이저 및 졸겔법에 의한 증착연구 (PZT/LSMO/Pt Thin-Film by Pulse Laser and Sol-Gel Deposition)

  • 최강룡;심인보;김철성
    • 한국자기학회지
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    • 제15권1호
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    • pp.21-24
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    • 2005
  • 강자성, 초거대자기저항체인 $La_{0.67}Sr_{0.33}MnO_{3}$ 타겟을 이용하여 248nm의 파장을 갖는 KrF 엑시머 레이저를 사용한 PLD법으로 박막으 제작하고, 강유전체 물질인 $PbZr_{0.52}Ti_{0.48}O_{3}$ 물질을 spin coating 방법으로 제조하였다. Pt 기관(111)위에 125 mtorr의 산소분압으로 증착한 rhombohedral 구조를 갖는 LSMO 박막을 증착하고 그 위에 PZT 물질을 증착한 결과 LSMO, PZT en 물질 모두 단일상으로 [111]방향으로서의 성장하였음을 알 수 있었다. AFM(atomic force micrscope) data 및 SEM(scanning electron microscope) data를 바탕으로 매우 균질한 박막을 얻었음을 알 수 있었으며, 이때의 자기적 성질 및 전기적 성질은 각각 강자성적인 성질 및 강유전체적인 성향을 나타내었다. 이러한 결과를 가지고 박막증착에 있어서 서로간의 결정구조가 미치는 영향과 다른 경향에 대한 조절이 가능함을 알 수 있었다.