• 한국전기전자재료학회논문지
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• 제12권1호
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• pp.94-102
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• 1999

Ni/CGO cermets were fabricated as the anode for SOFC which uses CGO as the electrolyte. And their electrical conductivity, electrochemical reactivity, and thermal expansion coefficient were optimized through the variation of NiO/CGO particle size ration and their composition. The electrical conductivity of the cermet was increased abruptly at a certain Ni content and the percolation concentration was decreased with the decreasing particle size ratio. Anodic overpotential was also decreased with the decreasing particle size ratio. For a fixed ratio it showed a minimum value at 50 wt.%. Thermal expansion coefficient was increased monotonically with increasing Ni contents, however it did not depend on the size ratio. With three properties taken into account, the cermet of particle size ration of 0.03 and composition of 50 wt.% was judged to be optimal as the anode.

• 세라미스트
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• 제23권2호
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• pp.132-144
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• 2020

Solid oxide fuel cell (SOFC) have attracted much attention due to clean, efficient and environmental-friendly generation of electricity for next-generation energy conversion devices. Recently, many studies have been reported on improving the performance of SOFC electrodes and electrolytes by applying atomic layer deposition (ALD) process, which has advantages of excellent film quality and conformality, and precise control of film thickness by utilizing its unique self-limiting surface reaction. ALD process with these advantages has been shown to provide functional ceramic interfaces for SOFC electrodes and electrolytes. In this article, recent examples of successful functionalization and stabilization on SOFC electrodes and electrolytes by the application of ALD process for realizing high performance SOFC cells are reported.

• 세라미스트
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• 제21권4호
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• pp.366-377
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• 2018

Solid oxide fuel cells (SOFCs) are promising eco-friendly energy conversion system due to their high efficiency, low pollutant emission and fuel flexibility. High operating temperatures, however, leads to the crucial drawbacks such as incompatibility between the components and high thermal stress. Proton-conducting ceramic fuel cells (PCFCs) with proton-conducting oxide (PCO) materials are new types of fuel cells that can solve the problems of conventional SOFCs. Many studies have been proceeded to improve the performance of electrolytes and electrodes, and triple conductive oxides (TCOs) have attracted significant attention as high performance PCFC electrodes.

• 설비공학논문집
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• 제16권7호
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• pp.615-622
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• 2004

Recently, the hybrid system combining fuel cell and gas turbine has drawn much attention owing to its high efficiency and ultra low emission. It is now on the verge of world wide development and various system configurations have been proposed. A national project funded by Korean government has also been initiated to develop a pressurized hybrid system. This work aims at presenting design performance analysis for various possible system configurations as an initial step for the system development. Study focuses are given to major design options including the power ratio between gas turbine and fuel cell, reforming method (internal or external), reforming heat source (reforming burner, cathode hot air, fuel cell heat release) and steam supply method for reformer (anode gas recirculation, external steam generator). A wide variation in performance among different configurations has been predicted.

• 한국가시화정보학회지
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• 제19권3호
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• pp.77-83
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• 2021

Solid oxide fuel cell (SOFC) operates at high temperatures in range of 600-800℃. Since layers of SOFC are composed of different substances, different thermal expansion in SOFC can result in defects under high temperature conditions. For understanding relation between temperature field and the thermal deformation in SOFC, temperature and strain field were simultaneously estimated using thermographic phosphors by optical measurement. Temperature fields were obtained by the life-time method, and the temperature differences of one specimen was checked with thermocouple. The thermal deformation was estimated by digital image correlation (DIC) method with extracted phosphorescence images. To investigate the deformation accuracy of DIC measurement, thermographic phosphors were coated with and without grid pattern on aluminum surface. Simultaneous measurement of temperature fields and thermal deformation were carried out for YSZ. This study will be helpful to multi-sensing of temperature field and thermal deformation on SOFC cells.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2010년도 추계학술대회 초록집
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• pp.91.2-91.2
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• 2010

SOFC는 높은 반응온도($600{\sim}1000^{\circ}C$)에서 작동되어 발전효율이 높고 다양한 연료를 사용할 수 있는 것이 장점이다. 하지만 고온에서의 운전은 구성요소의 열변형과 온도구배에 의한 전극촉매의 열화 그리고 밀봉재의 수명에 영향을 주어 결국 스택의 내구성을 감소시킨다. 특히 스택의 온도구배가 심화되면 국부적인 Hot spot를 형성하여 셀에 심각한 손상을 주게 된다. 본 과제에서는 SOFC 스택의 온도구배를 완화시키기 위한 내부개질기의 개발 및 고온용 분리판 소재의 정밀성형기술을 확보하고자 한다. 열/유동해석을 통하여 반응가스의 농도, 유속, 구조변경 등 내부개질기 온도구배에 대한 주요인자를 확인하였고, 장기 운전평가를 통하여 개질 촉매의 고온 활성 및 내구성에 대한 성능평가를 진행 중이다. 분리판의 경우, 고온용 소재(페라이트계 스테인레스)에 대한 기초실험을 실시하여 성형품질의 주요 인자를 파악하였으며 Proto-type 금형 설계 및 개발을 통하여 성형 기초기술을 확보하였다. 그리고 스택 내부온도를 구현할 수 있는 시뮬레이터를 설계 중에 있으며 이를 이용하여 개발된 내부개질기 및 분리판을 스택 운전환경에서 평가할 예정이다.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2009년도 추계학술대회 논문집
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• pp.273-273
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• 2009

고체산화물 연료전지 (Solid Oxide Fuel Cell, 이하 SOFC)는 제조형태에 따라 크게 평판형과 원통형으로 구분할 수 있다. 단위면적당 출력 효율이 높은 평판형의 장점과 원통형의 밀봉이 용이한 장점을 동시에 가지는 평관형 형태로 지지체를 제작하였으며, 셀의 배치를 평면상 직렬로 연결하는 다전지식으로 구성함으로 전극의 길이나, 셀 간격을 기존 평판형이나 원통형에 비해 대폭 감소시켜 단위면적당 전압 및 출력효율을 높이고자 하였다. Segmented 평관형 지지체의 소재로는 연료전지의 성능 특성에 관여하지 않으며 열사이클 저항성과 기계적 강도가 우수한 spinel구조를 가지는 $MgAl_2O_4$를 선정하였다. 연료가스의 원활한 공급이 가능하도록 carbon을 기공 전구체로 사용하여 압출성형하였으며 건조과정에서 crack이 생기지 않는 공정을 확립한 후 $1400^{\circ}C$ 에서 소결하였다. 제조된 지지체는 수은침투법과 3점 굽힘 강도법으로 기공율과 기계적 강도를 각각 측정하였다. Anode를 스크린 프린팅법으로 지지체 위에 적층한 후 미세구조를 확인하였고 이를 바탕으로 다공성이며 기계적 강도를 가지고 음극과의 반응이 없는 우수한 지지체를 제조할 수 있었다.

• 한국전기화학회:학술대회논문집
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• 한국전기화학회 2002년도 연료전지심포지움 2002논문집
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• pp.117-122
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• 2002

고체산화물 연료전지의 구성요소인 양극(공기극)을 GNP와 Pechini 법을 이용하여 $(La{1-x}Sr_x)MnO_3$ 양극을 합성하여 합성한 분말의 특성과 단위전지로 사용하기 위한 조건에서의 특성을 측정하였다. GNP로 합성한 분말의 경우 직접 $(LaSr)MnO_3$ 단일 결정상을 얻을 수 있었으나, Pechini 법으로 합성한 분말의 경우는 비정질이었다. 또한 각각의 방법으로 합성한 분말의 입자형태는 구형이었고 1차상 입자크기는 GNP가 40nm, Pechini, 법으로 합성한 경우 20nm 정도의 크기를 갖고 있었다. GNP로 합성한 분말의 입자크기와 비표면적의 경우 glycine의 첨가량이 증가함에 따라 입자크기는 감소하였으나 최적 glycine 첨가량은 2.0mole 였고, 이 때 평균2차상의 입자크기는 $13.24{\mu}m$로 agglomeration 되어있었다. 최적 cathode조성은 GNP법으로 합성한 $(La_{0.9}Sr_{0.1}MnO_3$로서 가능하였고, 이 조성에서의 열팽창계수는 $9.89\times10^{-6}/^{\circ}C$이고, 전기전도도($1200^{\circ}C$에서 2시간소결)는 110 S/cm을 나타내었다.

• 한국세라믹학회지
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• 제38권1호
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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.

• 전기화학회지
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• 제6권1호
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• pp.53-58
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• 2003

음극지지형 고체산화물 연료전지의 전극성분은 연료전지 성능의 주된 감쇄요인으로 지적되고 있는 분극저항을 줄이기 위해 높은 전기전도도와 가스투과도등이 요구되어지고 있다. 본 연구에서는 SOFC음극의 성능에 영향을 주는 음극의 미세구조, 특히 음극의 기공구조를 다르게 형성시키기 위해 두 가지 서로 다른 과립형성 방법을 이용하여 음극을 제조하고 이에 따라 기판의 기공구조가 어떻게 바뀌는지 또 그로 인해 기판의 미세구조 및 전기전도도가 어떠한 영향을 받는지 관찰하였다 또한 미세구조에 대한 정량적인 화상분석을 통해 기판의 미세구조적인 인자들과 전극특성간의 상관관계를 분석하였다.