• Korean Chemical Engineering Research
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• 제49권6호
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• pp.781-785
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• 2011

본 연구에서는 나노 크기의 세리아를 사마리움으로 일부 도핑(samaria-doped ceria(SDC))한 분말을 urea를 첨가제로 사용하여 수열합성법으로 합성하였으며 그 특성들을 XRD, FESEM, TEM 등을 통해 관찰하였다. 합성 시간 및 합성온도가 증가함에 따라 분말의 결정성 및 입도가 증가함을 확인하였다. 또한 이온전도도의 측정을 통해 합성된 SDC 파우더가 중 저온(600~$800^{\circ}C$) 부근에서 0.1 S/cm의 이온전도도를 보여 중 저온형 고체산화물 연료전지(IT-SOFC)의 고체 전해질에 적합함을 확인할 수 있었다. 합성된 SDC 분말은 중·저온 고체산화물 연료전지의 음극지지형 전해질로 사용하기 위해 전기영동 증착 방법을 이용하여 다공성 NiO-SDC 기판 위에 SDC 박막 증착을 시도하였다. 증착 용액은 acetone을 용매로 사용하고, 20V의 인가전압으로 10초간 증착한 결과 얇고 치밀하며 기공이 없는 SDC 박막이 형성되었음을 FESEM 분석을 통해 확인할 수 있었다.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제35권4호
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• pp.414-420
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• 2011

평균전류밀도 0~2000 $A/m^2$ 의 운전범위에 대한 음극 지지형 고체산화물 연료전지의 단위셀에 대한 열응력해석을 수행하였다. 평균전류밀도가 2000 $A/m^2$ 운전에서, 단위전지 열유동에 대한 수치해석적 방법으로 얻어진 온도분포를 토대로 구조해석을 수행하였다. 온도 편차가 매우 미미한 상태 에서 이러한 유체-구조 연성 해석 방법을 통하여 완전 결합된 조건에서 최대등가응력이 전해질은 262.58MPa, 캐소드는 28.55MPa, 애노드는 15.1MPa로 계산되어 전해질에서 가장 높은 응력이 발생함 을 알 수 있었다. 또한, 마찰접합조건인 경우 마찰계수가 증가함에 따라 응력이 증가함을 알 수 있었으며, 이는 셀 내부 물질간의 결합력에 의한 응력이 지배적임을 알 수 있었다.

• 에너지공학
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• 제19권2호
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• pp.62-72
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• 2010

고체산화물연료전지(SOFCs)는 연료가스를 전기화학반응을 통하여 전기에너지로 직접 전환한다. SOFCs의 이점은 수소인프라가 구축되기 이전이라도 연료의 다양성으로 연료전지를 효과적으로 구동할 수 있다. 한편 낮춰진 운전온도의 IT-SOFCs는 일부 재료의 개발은 다소 여유가 있으나 SOFCs의 완성을 위한 긴 수명과 내구성의 달성을 위한 도전은 계속되고 있다. SOFCs에 유용하게 사용하는 연료는 탄화수소인 천연가스이다. 애노드 재료로 가장 보편적으로 사용하는 재료는 Ni/YSZ서멧이다. 그러나 이는 몇 가지 단점을 가져 연료조건하에서 혼합전도도를 나타내는 새로운 애노드 재료의 개발이 필요하다. 이 논문은 SOFCs 애노드 재료개발에 대한 최근 동향을 기술한다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제35권4호
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• pp.399-407
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• 2011

고체산화물 연료전지(SOFC)와 가스터빈을 결합한 하이브리드 발전시스템에서 가스터빈의 규모별 성능차이가 시스템의 성능에 미치는 영향에 대하여 해석하였다. 이를 위해 kW급, MW 이하급, 수 MW급 등 서로 다른 세 가지 가스터빈을 선정하여 사용하였다. 가스터빈이 순 출력을 거의 내지 못하는 kW급 시스템에서도 연료전지 단독 시스템과 비교해 효율이 증가하였으며, 가스터빈의 출력이 커질수록 (즉, 성능이 좋아질수록) 하이브리드 시스템에서 가스터빈이 차지하는 비중이 커지고 시스템의 효율이 높아짐을 확인하였다. 가스터빈의 압력비 증가에 따른 성능 변화를 살펴본 결과 세 가지 하이브리드 시스템에서 모두 출력은 증가하지만, 효율의 변화는 크지 않음을 확인하였다.

• 한국재료학회지
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• 제10권10호
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• pp.659-664
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• 2000

연료극 지지체식 원통형 고체산화물 연료전지를 개방하기 위해 연료극 지지체와 전해질이 코팅된 연료극 원통관의 제조 및 그것의 특성에 대해 연구하였다- 연료극 지지체는 20-50vol.%의 탄소함량에 따라 만들어졌으며, 탄소량이 증가함에 따라 연 료극 지지체의 기공율도 점차 증가하였으며, 적절한 기공율을 가지기 위한 최적 탄소량은 30vol.%임을 확인하였다. 연료극 지지체 관은 압출법으로 제작하였으며, 전해질은 슬러리 코팅법으로 원통판의 바깥쪽에 코팅하였고, $1400^{\circ}C$에서 공소결을 성공적으로 실시하였다. 소결후 물리척특성과 미세구조를 조사하였으며, 연료극 지지체관의 기공율은 35%이었고 연료전지의 요구조건을 만족하였다. 기체투과율 시험을 통하여, 연료극 지지체관 자체는 충분히 다공성을 나타내었으나, 전해질층을 코팅한 경우에는 매우 낮은 기체부과율을 나타냄을 확인하였다. 이것은 코팅된 전해질층이 매우 치밀하다는 것을 의미하며, 본 연구를 통해서 연료극 지지체식 원통형 고체산화물 연료전지가 제조될 수 있음을 확인하였다.

• 한국세라믹학회지
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• 제40권2호
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• pp.139-145
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• 2003

Fe-Cr 합금의 고체산화물 연료전지용 금속접속자로의 적용 가능성을 알아보기 위하여 페라이틱 스틸에 내산화 물질인 Y-Cr계 산화물을 졸 코팅하여 산화 특성을 연구하였다. YCr $O_3$졸 코팅된 페라이틱 스틸은 80$0^{\circ}C$에서 40시간 열처리 후에도 Fe계 산화물은 생성되지 않고, 주상으로 YCr $O_3$그리고 소량의 C $r_2$ $O_3$와 M $n_{1.5}$C $r_{1.5}$ $O_4$산화물 등이 생성되었다. Mn-Cr계 산화물은 금속 성분인 Mn이 내부로부터 확산에 의해 산화가 진행됨에 따라 입자가 성장하였다. 모든 YCr $O_3$졸 코팅된 시편에서의 전기 저항을 나타내는 Log(ASR/T) 값은 -4.57~-4.70Ω$ extrm{cm}^2$K￣$^1$로 코팅되지 않은 금속의 Log(ASR/T), -3.99Ω$\textrm{cm}^2$K￣$^1$보다 작아지므로 금속접속자로의 적용 가능성을 확인할 수 있었다.있었다.

• 한국전기화학회:학술대회논문집
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• 한국전기화학회 2002년도 연료전지심포지움 2002논문집
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• pp.271-276
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• 2002

고체산화물 연료전지의 구성요소인 전해질의 $(La_{1-x}Sr_x)(Ga_{1-y}Mg_y)O_{3-\delta}$계의 결정상 및 미세구조특성을 연구하였다. Mg의 첨가량이 증가할수록 Sr의 고용량도 증가하였으며 Sr의 함량이 많으면 2차상인 $LaSrGa_3O_7$상이 생성되었으며 Mg의 첨가량이 증가함에 따라서는 $LaSrGaO_4$상이 생성되었다. $LaSrGaO_4$상이 생성된 경우에는 낮은 전도도를 나타내었으며 $LaSrGa_3O_7$상의 경우에는 전기전도도에 큰 영향을 미치지 않았다. 또한 Sr과 Mg 첨가량의 증가는 grain 성장을 억제하였으며 $(La_{0.8}Sr_{0.2})(Ga_{0.8}Mg_{0.2})O_{3-\delta}$는 $1000^{\circ}C$에서 0.1S/cm 정도의 전기전도도를 나타내었다.

• 대한기계학회:학술대회논문집
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• 대한기계학회 2004년도 추계학술대회
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• pp.1740-1745
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• 2004

A simplified resistor network model for electrical and mass transport in anode-supported planar solid oxide fuel cell (SOFC) was constructed in order to investigate the effect of interconnect rib geometry on the cell performance. For accurate potential calculation, activation and concentration over-potentials at the electrode/electrolyte interfaces were fully considered in this calculation. When contact resistance was not considered, the optimum interconnect rib length were calculated to be $0.1{\sim}0.2$ mm for 2 mm half unit cell for given operation conditions and properties. However, with realistic contact resistance, the interconnect rib length should be increased to provide larger contact area and thus to obtain better performance.

• 대한기계학회:학술대회논문집
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• 대한기계학회 2004년도 추계학술대회
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• pp.1664-1669
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• 2004

Design analysis of the solid oxide fuel cell and gas turbine combined power system is performed considering different methods for preheating cell inlet air. The purpose of air preheating is to keep the temperature difference between cell inlet and outlet within a practical design range. Three different methods are considered such as a burner in front of the cell, a preheater in front of the cell and recirculation of the cathode exit gas. Analyses are carried out for two maximum cell temperature differences. The greater temperature difference ensures higher efficiency. The cathode exit gas recirculation exhibits better performance than other methods.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2005년도 춘계학술대회
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• pp.273-276
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• 2005

Performance analysis of a solid oxide fuel cell/micro gas turbine hybrid system is conducted at design-point and part-load conditions and its results are discussed in this study. With detailed considerations of the heat and mass transfer phenomena along various flow streams of the SOFC, the analysis based on a quasi-2D model reasonably predicts its performance at the design-point operating conditions. In case of part-load operations, performance of the hybrid system to three different operation modes(fuel only control, speed control, and VIGV control) is compared. It is found that the simultaneous control of both supplied fuel and air to the system with a variable MGT rotational speed mode is the optimum choice for the high performance operation. And then, the dynamic characteristics of a solid oxide fuel cell are briefly introduced.