• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2007년도 춘계학술대회
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• pp.196-199
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• 2007

The chemical states of oxygen on the surfaces of $Pr_{1-x}Sr_{x}CoO_{3}$ (x=0.5 and 0.7) oxide systems were investigated by X-ray photoelectron spectroscopy. Merged oxygen peaks of $Pr_{1-x}Sr_{x}CoO_{3}$ (x=0.5 and 0.7) oxides could be divided as five sub-peaks. These five sub-peaks could be defined as lattice oxygen ($O_{L}$). chemisorbed oxygen peaks ($O_{C}$) and hydroxyl condition oxygen peak ($O_{H}$). In case of the $Pr_{0.5}Sr_{0.5}CoO_{3}$ and $Pr_{0.3}Sr_{0.7}CoO_{3}$, the binding energy (BE) of oxygen lattice were located at same BE. However, the BE of chemisorbed oxygen peaks including oxygen vacancy shows different BE. Especially, it was found that BE of chemisorbed oxygen peaks was increased when more Sr were substituted. Comparing atomic percentages of oxygens of $Pr_{0.5}Sr_{0.5}CoO_{3}$ and $Pr_{0.3}Sr_{0.7}CoO_{3}$, the ratio of $Pr_{0.3}Sr_{0.7}CoO_{3}$ was higher than that of $Pr_{0.5}Sr_{0.5}CoO_{3}$. It showed more chemically adsorbed site including oxygen vacancies were existed in $Pr_{0.3}Sr_{0.7}CoO_{3}$.

• 한국결정성장학회지
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• 제20권2호
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• pp.69-73
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• 2010

정전분무증착 기술에 의해 증착된 고체산화물 연료전지(SOFC) 양극재료인 SSC 양극막의 미세구조적 변화에 대해 연구하였다. Samarium chloride hexahydrate$(SmCl_3{\cdot}6H_2O)$, strontium chloride hexahydrate$(Co(No_3)_2{\cdot}6H_2O)$, cobalt nitrate hexahydrate$(Co(No_3)_2{\cdot}6H_2O)$의 출발 물질과 용매로써 메탄올이 전구체 용액을 제조하는데 사용되었다. SOFC의 양극을 위해 적합한 다공성의 SSC 막을 제조하였으며, 그 미세구조가 증착시간, 기판온도, 인가전압 등과 같은 공정변수들에 의존한다는 것을 관찰하였다. 주사전자현미경과 X-ray 회절 패턴이 미세구조와 결정성 분석을 위해 사용되었다. 본 연구를 통해, ESD 기술이 요구하는 상의 합성과 다공성의 미세구조를 갖는 SOFC의 양극막을 제조하는데 효과적인 방법임을 입증하였다.

• 전기화학회지
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• 제14권3호
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• pp.176-183
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• 2011

본 연구에서는 Sr이 치환된 이중층 페로브스카이트($SmBa_{0.5}Sr_{0.5}Co_2O_{5+{\delta}}$, SBSCO)와 전해질 물질로 사용되는 $Ce_{0.9}Gd_{0.1}O_{2-{\delta}}$ (CGO91)을 기반으로 한 중 저온형 고체산화물 연료전지 (ITSOFC) 복합공기극의 분말 크기와 열 사이클에 대한 전기화학특성을 연구하였다. 복합공기극의 모체가 되는 SBSCO에 CGO91물질을 이용하여 면적비저항을 확인 한 결과 약 $0.54\sim9.04{\mu}m$의 분말 크기를 보이는 SBSCO와 $0.4\sim42{\mu}m$의 분말 크기를 보인 CGO91이 각각 50 wt%로 구성된 SBSCO : 50 복합공기극이 600 및 $700^{\circ}C$에서 약 0.102 및 $0.013{\Omega}cm^2$의 우수한 면적비 저항을 가지는 것을 확인 하였으며 상대적으로 분말 크기가 큰 CGO91 분말을 이용한 두 개의 공기극의 경우 $700^{\circ}C$에서 약 $0.260{\Omega}cm^2$와 $0.055{\Omega}cm^2$의 특성을 보여주었다. 10회에 걸친 열 사이클실험을 통하여 SBSCO : 50의 면적비저항은 $0.0193{\Omega}cm^2$에서 $0.094{\Omega}cm^2$로 증가하였으며 7회 이후의 면적비저항은 일정하게 유지됨을 확인하였다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제49권6호
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• pp.710-714
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• 2011

본 연구에서는 열 플라스마 용사 코팅 법을 사용하여 고체산화물 연료전지에서 사용되는 $La_{0.8}Ca_{0.2}CrO_{3}$(LCC), $La_{0.8}Sr_{0.2}CrO_{3}$(LSC), $La_{0.8}Ca_{0.2}CrO_{0.9}Co_{0.1}O_{3}$(LCCC) 세라믹 연결재를 코팅하여 코팅 층의 특성평가를 수행하였다. 열 플라즈마 코팅에 앞서 각 세라믹 연결재 입자의 특성평가를 위해 X선 회절, 미세 구조, 입자 측정 및 비표면적 분석을 수행하였다. 세라믹 연결재 입자의 특성평가 후, 열 플라스마 용사 코팅 법을 사용하여 연료극 지지체 위에 코팅하였으며, 코팅 층의 특성을 평가하기 위해 코팅 층의 표면, 파단면 분석, 가스 누출 속도 및 전기 전도도 측정을 수행하였다. 이러한 특성 평가 결과를 바탕으로 열 플라스마 용사 코팅 법을 통해 코팅된 LCCC 코팅 층이 고체산화물 연료전지의 세라믹 연결재로서 적합함을 확인하였다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제46권4호
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• pp.813-818
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• 2008

고체 산화물 연료전지(SOFC)에서 Ni/YSZ 음극 촉매를 이용한 내부 개질 반응 시 코크 형성에 의한 촉매 비활성화 문제점을 개선하기 위해 음극에 여러가지 조촉매(Ce, Co, Cu, Cr, Mn, Pd, K, $K_2Ti_2O_5$)들을 첨가하여 그 영향을 조사하였다. $H_2O/CH_4=1.5$ 몰비, 800의 반응 조건하에서 수증기 개질 반응을 행한 결과 전이금속산화물들은 코크형성을 억제하는 효과가 없었고 메탄전환율도 오히려 감소하였다. Potassium을 담지한 Ni/YSZ의 경우는 초기에는 뚜렷한 코크형성 억제 효과가 있었으나 반응 후 42시간이 지나면 휘발에 의한 Potassium함량 감소로 급격한 촉매활성의 저하가 일어났다. 격자 구조에 Potassium이 내장된 $K_2Ti_2O_5$를 5% 혼합한 Ni/YSZ의 경우에는 장기간 운전에도 반응 활성이 줄어들지 않아서 음극 촉매의 코크 억제용 첨가제로 적용될 수 있음을 알았다. 반응시간에 따른 촉매의 비활성화는 촉매 표면에서의 graphidic carbon의 생성 때문으로 밝혀졌다.

• E2M - 전기 전자와 첨단 소재
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• 제10권2호
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• pp.141-149
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• 1997

L $a_{0.7}$S $r_{0.3}$Mn $O_{3}$ powders were prepared by both GNP(Glycine-Nitrate Process) and solid state reaction method in various of calcination temperature(800-1000.deg. C) and time in air. Also, L $a_{0.7}$S $r_{0.3}$Mn $O_{3}$ cathode contacts on YSZ(Yttria-Stabilized Zirconia) substrate were prepared by screen printing and sintering method as a function of sintering temperature(1100-1450.deg. C) in air. Sintering behaviors have been investigated by SEM(Scanning Electron Microscope) and porosity measurement. Compositional and structural characterization were carried out by X-ray diffractometer and ICP AES(Inductively Coupled Plasma-Atomic Emission Spectrometry) analysis. Electrical characterization was carried out by the electrical conductivity with linear 4 point probe method. As the calcination period increased in solid state reaction method, L $a_{0.7}$S $r_{0.3}$Mn $O_{3}$ phase increased. Although L $a_{0.7}$S $r_{0.3}$Mn $O_{3}$ single phase was obtained only for 48hrs at 1000.deg. C, in GNP method it was easy to get single and ultra-fine L $a_{0.7}$S $r_{0.3}$Mn $O_{3}$ powders with submicron particle size at 650.deg. C for 30min. The particle size and thickness of L $a_{0.7}$S $r_{0.3}$Mn $O_{3}$ cathode contact by solid state reaction method did not change during the heat treatment, while those by GNP method showed good sintering characteristics because initial powder size fabricated from GNP method is smaller than that fabricated from solid state reaction method. Based on enthalpy change from thermodynamic data and ICP-AES analysis, it was suggested to make cathode contact in composition of (L $a_{0.7}$S $r_{0.3}$)$_{0.91}$ Mn $O_{3}$ which have little second phase (L $a_{2}$Z $r_{2}$ $O_{7}$) for high efficient solid oxide fuel cells applications. As (L $a_{0.7}$S $r_{0.3}$)$_{0.91}$Mn $O_{3}$ cathode contact on YSZ substrate was sintering at 1250.deg. C the temperature that liquid phase sintering did not occur. It was possible to obtain proper cathode contacts with electrical conductivity of 150(S/cm) and porosity content of 30-40%.m) and porosity content of 30-40%.

• 한국세라믹학회지
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• 제39권4호
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• pp.346-351
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• 2002

중저온 영역에서 작동 가능한 고체산화물연료전지(SOFC)의 전해질 재료를 탐색하기 위해 $Sc_2O_3$와 $CeO_2$를 동시에 첨가하여 안정화시킨 $CeO_2$의 상안전성과 전기적 물성을 분석하였다. 분석결과 $Sc_2O_3$와 $CeO_2$를 동시에 첨가하여 안정화시킨 $ZrO_2$는 $1350^{Circ}C∼1550^{Circ}C$까지의 열처리과정중 다른 상전이 없이 상온에서 안정한 입방정상을 유지하였으며 넓은 온도영역($300∼^{Circ}C$)에서 기존의 YSZ보다 훨씬 높은 전기전도도값을 나타냈다. 또한 $Sc_2O_3$와 $CeO_2$가 동시에 첨가된 $ZrO_2$는 기존의 Sc-$ZrO_2$계 전해질 물질보다 훨씬 향상된 장기안정성을 나타내 중저온형 고체산화물 연료전지의 전해질재료로 적합함을 알 수 있었다.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제30권1호
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• pp.21-28
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• 2019

Reversible solid oxide fuel cell (ReSOC) system was integrated with waste steam for electrical energy storage in distributed energy storage application. Waste steam was utilized as external heat in SOEC mode for higher hydrogen production efficiency. Three system configurations were analyzed to evaluate techno-economic performance. The first system is a simple configuration to minimize the cost of balance of plant. The second system is the more complicated configuration with heat recovery steam generator (HRSG). The third system is featured with HRSG and fuel recirculation by blower. Lumped models were used for system performance analyses. The ReSOC stack was characterized by applying area specific resistance value at fixed operating pressure and temperature. In economical assessment, the levelized costs of energy storage (LCOS) were calculated for three system configurations based on capital investment. The system lifetime was assumed 20 years with ReSOC stack replaced every 5 years, inflation rate of 2%, and capacity factor of 80%. The results showed that the exergy round-trip efficiency of system 1, 2, 3 were 47.9%, 48.8%, and 52.8% respectively. The high round-trip efficiency of third system compared to others is attributed to the remarkable reduction in steam requirement and hydrogen compression power owning to fuel recirculation. The result from economic calculation showed that the LCOS values of system 1, 2, 3 were 3.46 ¢/kWh, 3.43 ¢/kWh, and 3.14 ¢/kWh, respectively. Even though the systems 2 and 3 have expensive HRSG, they showed higher round-trip efficiencies and significant reduction in boiler and hydrogen compressor cost.

• 한국연소학회:학술대회논문집
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• 한국연소학회 2006년도 제33회 KOSCO SYMPOSIUM 논문집
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• pp.260-265
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• 2006

An experimental study on the catalytic reformer adopted in the auxiliary power unit system of solid oxide fuel cell was conducted. A 3-fluid nozzle, by which liquid fuel such as diesel, water and air are sprayed and uniformed mixed, was designed and used in this study. An electrically heated monolith inserted in the reformer was used for the vaporization of fuel and water in the transient state of reformer. The reformer uses the partial oxidizing reaction at the catalyst and the supply of water prevents the flame combustion in the spraying zone and lessens the deactivation of catalyst. The result showed that the reforming of liquid fuel can be started by the electrically heated monolith and the 3-fluid nozzle can give the uniform mixing of fuel, water and air. It was also found that the reformer fueled by n-hexadecane can make the reformate, at best, containing $H_2$ at 15.5% and CO at 11.5% that are used as fuel in the solid oxide fuel cell.

• 한국세라믹학회지
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• 제42권2호
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• pp.117-122
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• 2005

나노 코팅 기술로써 빠른 증착 속도와 미세구조 제어가 용이하여 항공기 엔진 부품 열차폐 코팅으로 널리 이용되는 Electron Beam Physical Vapor Deposition (EB-PVD)세라믹 코팅 기술을 연료전지 전해질 제조에 적용하였다. EB-PVD 법을 이용하여 NiO-YSZ 기판에 YSZ 전해질을 약 10$\mu$m의 두께로 짧은 시간에 코팅하였으며 증착온도에 따라 나노 구조의 표면을 가진 YSZ 막을 얻을 수 있었다. 연료전지 전해질로서의 특성을 평가하기 위하여, 같은 조건의 코팅으로 $Al_{2}O_3$기판에 전해질을 동일한 조건으로 코팅하여 전해질의 전기적 특성을 평가하였다. 또한 양극물질로서 $LaSrCoO_3$ 분말을 일반적인 스크린 프린팅 기법으로 코팅하여 EB-PVD의 코팅을 이용한 고체산화물 연료전지 제조 가능성에 대하여 논의하였다