• 한국재료학회:학술대회논문집
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• 한국재료학회 1997년도 한국재료학회 추계학술발표회
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• pp.113-114
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• 1997

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제32권1호
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• pp.11-40
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• 2021

Solid oxide fuel cell (SOFC) has received significant attention recently because of its potential for the clean and efficient power generation. The current manufacturing processes for the SOFC components are somehow complex and expensive, therefore, new and innovative techniques are necessary to provide a great deal of cell performance and fabricability. Three-dimensional (3D) printing processes have the potential to provide a solution to all these problems. This study reviews the literature for manufacturing the SOFC components using 3D printing processes. The technical aspects for fabrication of SOFC components, 3D printing processes optimization and material characterizations are discussed. Comparison of the SOFC components fabricated by 3D printing to those manufactured by conventional ceramic processes is highlighted. Further advancements in the 3D printing of the SOFC components can be a step closer to the cost reduction and commercialization of this technology.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제29권1호
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• pp.61-66
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• 2022

이 연구는 원자층 증착(Atomic Layer Deposition, ALD) 기술을 사용하여 나노미터 크기의 금속 촉매 물질을 연료극 층에 코팅하여 표면적을 늘리고 촉매의 효과를 극대화시키기 위한 연구이다. ALD 공정은 기판 위에 원자 수준에서 잘 제어된 두께를 갖는 균일한 막을 제조하는 것으로 알려져 있다. 우리는 고체산화물 연료전지의 연료극 물질로 가장 널리 알려진 Ni/YSZ 위에 금속(Ni)을 코팅하여 성능을 측정하였다. ALD 코팅은 3 nm 이상의 코팅에서 전지 성능의 감소를 보이기 시작했다

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2011년도 추계학술대회 초록집
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• pp.91.1-91.1
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• 2011

고체산화물 연료전지(Solid Oxide Fuel Cell이하 SOFC)는 연료가 갖는 화학에너지를 연소과정 없이, 공기와 H2, CO, CH4와 같은 환원성 가스를 공급받아 $600{\sim}1000^{\circ}C$에서 전기화학적 반응을 통하여 직접 전기를 얻는 방식이다. SOFC는 $700^{\circ}C$ 이상의 고온에서 고체산화물이 연료와 공기가 반응하여 전기와 열을 동시에 생산하기 때문에 carnot cycle의 제한을 받지 않아 발전효율이 40% 이상으로 고효율이고, NOx 및 SOx를 배출하지 않아 무공해이며, moving parts가 없어 소음이 나지 않고, 건설과 증설이 지역이나 기후 조건에 제약 없이 용이하고, 다양한 용량이 가능하며, 고가의 백금 촉매를 사용하지 않으며, 수소, 석탄가스, 천연가스 등의 연료를 사용할 수 있는 장점이 있음, 또한 다향한 형태로 제작할 수 있으며 전해질이 고체에서 전해질 손실 및 보충에 문제가 없고 타 연료전지에 비해 개질기가 필요 없어 발전시스템이 간단하고 경량화가 가능하다. 전사법은 paste를 제작하여 전사용지에 Screen printing하여 건조 후 coating하는 방법으로 기존의 여러 coating 방법보다 제작이 용이하고 소재의 크기, 두께조절이 간편하며, 구성층의 표면조도나 굴곡에 대응이 용이한 방법이다. 본 실험에서는 paste 제조, 전사법을 이용하여 Anode, AFL, Electrolyte, CFL, Cathode전사지를 제작하고 이를 세라믹 평관형 지지체에 변수로 두께 조건별 Coating 한 후 $1400^{\circ}C$ 소결을 진행하여 SEM 분석으로 미세구조 관찰, 출력특성 및 Impedance을 확인하였다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제32권12호
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• pp.963-969
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• 2008

The performance behavior of solid oxide fuel cell using $H_2$ and CO as fuels was investigated. The power densities and impedance results showed a little variation as the ratio of $H_2$ and CO changed. However, when the pure CO was used as a fuel, area specific resistance (ASR), especially low frequency region, was increased. This might be due to carbon deposition on anode. The maximum power density was 60% lower using CO than using $H_2$. Carbon deposition reduced after constant current was applied. The SOFC performance was recovered from the carbon deposition after applying constant current during 100h.

• 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.

• 대한기계학회논문집B
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• 제39권6호
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• pp.505-511
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• 2015

고체 산화물 연료전지는 $800{\sim}1000^{\circ}C$의 고온에서 작동한다. 고온 작동은 효율에 유리하지만 재료 요구 조건, 신뢰성, 열팽창 문제 등이 발생하여 온도 제어가 중요하다. 본 연구에서는 연료전지 시스템의 열관리를 위한 상태 공간 제어기를 설계하고 응답 특성을 확인하였다. 연료전지 스택과 열관리 핵심부품인 촉매연소기는 집중 용량법을 이용한 과도 응답 모델을 개발하였고, 구성품과 통합하여 정적 운전 특성을 확인하였다. 개발된 비선형 시스템을 정격 운전 조건에서 다중 입력과 출력이 가능한 상태 공간 식으로 선형화하였다. 부하에 따라 응답특성이 현저하게 달라지는 특성을 제어하기 위해 LQR 제어기를 설계하여 궤환 제어 시스템의 온도를 제어하였다. 상태 궤환 제어기가 적어도 두 개의 제어 게인을 가지고 운전 영역에 따른 응답을 보여줄 때, 원하는 온도 응답을 나타냄을 확인하였다.

• 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.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.