• Korean Journal of Materials Research
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• v.10 no.8
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• pp.545-550
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• 2000

3Y-TZP, 12Ce-TZP 및 3Y-TZP, 12Ce-TZP 현탁액의 제타포텐셜과 겉보기점도의 측정으로부터 슬립주입공정에 의한 다층복합체의 제조조건을 조사하였다. 아울러 다층복합체의 소결밀도, 미세구조, 결정상에 미치는 열처리의 영향을 검토하였다. 3Y-TZP와 12Ce-TZP 현탁액의 등전점을 pH 8부근이었으나 3Y-TZP/12Ce-TZP의 등전점은 pH8.6이었다. 현탁액은 전단속도의 증가와 더불어 점도가 감소하는 의가소성유동을 나타내었다. 15 및 20vol% 고체함량을 갖는 3Y-TZP와 3Y-TZP/12Ce-TZP 현탁액은 소량(0.3wt%)의 유기해교제의 첨가만으로 슬립주입에 적당한 유동성을 보유하였으나, 12Ce-TZP의 경우는 점도를 감소시키기 위하여 부가적인 전해질이 필요하였다. 이론밀도의 98% 이상을 보유하고 0.3~$2.2\mu\textrm{m}$의 입경을 갖는 치밀한 다층복합체가$ 1500^{\circ}C$ 소결로 얻어졌다.

• Proceedings of the Materials Research Society of Korea Conference
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• 2012.05a
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• pp.96.2-96.2
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• 2012

고체산화물연료전지(SOFC) cell은 cathode, electrolyte 및 cathode층으로 구성되어져 있는데, 이 cell의 적층은 EVD, CVD, sputtering등의 기상공정과 screen printing, tape casting, dip coating등의 습식 공정으로 제조한다. 적층 공정의 경우 supports의 크기와 형태에 따라 적용에 어려움이 있다. 따라서 본 연구에서는 적층공정의 문제점을 해결코자 전사지를 제조하여 평관형 anode supports 위에 적층하여 cell을 제조하였다. 전사지를 이용한 적층방법은 매우 간단하고 두께와 형상제어가 쉽게 가능하였다. 본 연구를 상세히 언급하면 평관형 anode 지지체를 압출법을 통해 제작하였고, 반소된 지지체 위에 anode function layer와 electrolyte(YSZ)층을 형성한 후 $1400^{\circ}C$ 동시 소결하여 치밀한 전해질 층을 형성하였다. 그 후 cthode층을 형성한 후, $1200^{\circ}C$에서 2시간 소결하여 porous한 전극층을 형성하여 cell을 제작하였다. 그 후 Anode supporter위에 전사지를 이용하여 적층한 경우 cell 소결정도를 SEM으로 관찰하였고, 전기화학특성으로는 출력과 분극저항을 측정하였다. 이를 통해 새로운 구성소재 증착방법 즉 전사지를 이용하는 방법을 개발하였다.

• Journal of the Korean Ceramic Society
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• v.42 no.12 s.283
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• pp.821-826
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• 2005

Gadolinia-doped ceria nanopowder was prepared by glycine-nitrate combustion method with different glycine/nitrate mixing ratio. The characteristics of the synthesized powder were investigated by X-ray diffraction method, transmission electron microscopy, thermal gravity, differential thermal analysis and thermo-mechanical analysis. The smallest powder was obtained with glycine/nitrate ratio 1.00 and the lowest organic and water vapor contained powder was made with glycine/nitrate ratio 1.75. According to dilatometry, fast densification was occurred around $1000^{\circ}C$ and shows full density over $1300^{\circ}C$. Finally near-fully dense ceria electrolyte was fabricated with conventional sintering technique. Glycine-nitrate process yields fine nanopowders which enable low temperature sintering and fabrication of fully dense and nanostructured oxide electrolyte.

• Journal of the Korean Ceramic Society
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• v.37 no.9
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• pp.847-855
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• 2000

80$0^{\circ}C$에서 작동하는 중온형 SOFC(Solid Oxide Fuel Cell) 단전지의 제조공정을 확립하고 그 출력특성을 평가하였다. 중온형 SOFC에서 문제가 되는 전해질 성분에 의한 출력 감소를 최소화하기 위해 음극기판 위에 7-15$\mu\textrm{m}$ 두께의 얇은 YSZ막을 입히는 음극지지형 SOFC를 구성하였다. 산화, 환원 반응이 일어나는 전극에서는 전극반응에 필요한 유효면적을 최대화하여 분극 저항을 줄일 수 있도록 음극으로는 Ni-YSZ 복합체를, 양극으로는 LSM-YSZ 복합체를 사용하였다. 출력특성 평가를 위한 단전지 홀더는 Inconnel을 가공하여 사용하였으며 80$0^{\circ}C$에서 최적의 밀봉효과를 나타낼 유리밀봉재를 개발하여 사용하였다. 제조한 단전지의 단면적은 5$\times$5$\textrm{cm}^2$, 10$\times$10$\textrm{cm}^2$ 두 종류였으며 운전 시험결과 5$\times$5 단전지의 경우는 최고 0.2W/$\textrm{cm}^2$, 10$\times$10 단전지의 경우는 0.12W/$\textrm{cm}^2$ 정도의 출력밀도를 나타내었다. 단전지의 출력 및 장기 안정성은 전극구조의 변화 및 단전지 홀더의 산화에 따른 접촉 저항 변화에 크게 영향을 받는 것으로 나타났으며 운전중의 연료공급 및 작동온도 변화 등에 의한 영향도 큰 것으로 나타났다.

• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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• 2016.11a
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• pp.192.1-192.1
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• 2016

타이타늄은 밸브 메탈의 일종으로, 다양한 전해질 조건에서 양극산화되어 이산화 타이타늄($TiO_2$)을 형성한다. 이산화 타이타늄은 저렴한 가격, 풍부함, 무독성, 높은 안정성 등 다양한 장점을 지닌다. 또한 리튬 이온의 삽입/탈리 이후에도 구조적인 변화가 적은 성질과 비교적 높은 방전 전압(1.0-2.5 V vs Li/Li+)으로 인해 그래파이트를 대체할 리튬이온 전지의 전극재료로써 연구되어 왔다. 하지만 낮은 이온 및 전기 전도도로 인해 다양한 분야에서의 활용에 한계가 있어왔다. 이러한 한계 극복을 위해, 이산화 타이타늄에 전도성이 높은 탄소 계열의 물질을 코팅하는 방법이 고려되었다. 그래핀 산화물은 강한 산을 이용하여 그래파이트를 산화시킨 물질로, 많은 산소작용기를 함유하고 있어 탄소 고유의 전기전도성을 갖지 못한다. 환원 그래핀 산화물(reduced graphene oxide)는 빛, 열, 화학 작용울 통해 그래핀 옥사이드를 환원시켜 산소작용기를 없앤 물질로, 환원과정에서 전기전도성을 회복한다. 이에 본 연구에서는 이산화 타이타늄에 환원 그래핀 산화물(reduced graphene oxide)를 코팅하여 전기 전도도를 향상시키고. 이에 대한 활용 분야를 연구하고자 하였다.

• Transactions of the Korean Society of Machine Tool Engineers
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• v.14 no.4
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• pp.104-109
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• 2005

The catalyst layer design is one of the most important factors to enhance the performance of PEMFC(Proton Exchange Membrane Fuel Cell) system. The hydrophobic and ion conductive type is studied for the MEA(Membrane Electrolyte Assembly). It is found that those have some limitations for performance enhancement when they are used separately. Thus, the dual catalyst type, a mixed model, is developed for the better MEA performance. In the meantime, the design of flow field plate is subsequently carried out in order to give more enhanced output during its operation. The conductivity of flow field plate showed better performance in the case of manufactured by the more compressed process(20MPa) than by the less compressed process(10MPa). The micro-structure of the flow field plate is examined in details using SEM(Scanning Electron Microscope) to analyse the effects on the different compression processes.

• Journal of the Korean Ceramic Society
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• v.31 no.4
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• pp.375-380
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• 1994

Matrices retaining electrolyte in phosphoric acid fuel cell were prepared with SiC to SiC whisker mixing ratios of 1:0.5, 1:1, 1:1.5, 1:2, 1:3 by tape casting method. When viscosity of the slurry was 5.9 poise and the SiC to SiC whisker mixing ratios were 1:1, 1:1.5, 1:2, the ranges of porosity, acid absorbency and bubble pressure were 80~90%, 2.5~6 and 700~2200 mmH2O, respectively. Those ranges are acceptable for a practical electrolyte-retaining matrix. With increasing the mixing ratio of SiC whisker to SiC, the porosity and the vol.% of large pores in the main pore size distribution which is between 1 and 10 ${\mu}{\textrm}{m}$, increased rapidly. Impedance spectroscopy was measured to know characteristics of matrix inside and contact region of matrix to catalyst layer. When the SiC to SiC whisker mixing ratio was 1:2, hydrogen ions were transported in the matrix most effectively because of high ionic conductivity and low activation energy due to high acid absorbency in spite of high interfacial resistance. The cell current density of the cell made using the matrix was 220 mA/$\textrm{cm}^2$ at 0.7 V.

• Proceedings of the KIEE Conference
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• 2007.07a
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• pp.201-203
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• 2007

본 논문에서는, 연료전지 시스템의 기계적 주변장치 (MBOP)와 전기적 주변장치 (EBOP)의 최적 설계를 위해서 PEMFC 스택을 전기화학반응을 기초로 모델링한다. 모델링을 위해 기본적인 PEMFC의 구조와 동작 원리를 설명한다. 연료전지의 이론적 최고 전압인 평형전위를 깁스 자유에너지와 네른스트 방정식으로 유도한다. 전류밀도에 따른 전압 손실인 활성화, 저항, 농도 분극현상을 표현하기 위해서 수식을 유도한다. 수소가 이온화되지 못하고 산소극으로 넘어가서 발생되는 연료손실 및 내부전류와 지속적인 정역반응인 교환전류도 모델링된다. 평형전압에서 각 분극을 뺀 실제 운전 전압을 시뮬레이션하고, 유량과 압력에 따른 출력 특성을 시뮬레이션 한다. 부하변동 시 출력특성을 시뮬레이터와 실험결과로 비교한다.

• Ceramist
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• v.21 no.4
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• pp.331-348
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• 2018

With the expectation to overcome the problem of increasing energy consumption, polymer electrolyte membrane fuel cells are getting more attention as a promising environmentally friendly and sustainable next-generation energy conversion system. In spite of the rapid improvement of polymer electrolyte membrane fuel cells(PEMFCs), there are several critical issues still need to be resolved for practical commercialization. Out of the many issues, the main hurdle comes from oxygen reduction reaction(ORR), thus development of efficient ORR electrocatalysts is the main key for enhancing PEMFC performance. Among various catalysts, 1D nanostructured catalyst is a promising candidate because it holds many advantages that come from nanostructuring while supplementing the disadvantages of other nanostructures such as nanoparticles(0D) or gyroids(3D). This review focused on diverse 1D nanostructures and talks about their advantages as catalyst for ORR. Different 1D nanostructures will be introduced while applying the structures to different materials system showing the prospects of 1D nanostructures for improving PEMFC.

• Journal of the Korean Crystal Growth and Crystal Technology
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• v.25 no.3
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• pp.116-120
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• 2015

$La_2NiO_{4+{\delta}}$ based oxides, a mixed electronic-ionic conductors (MIECs) with $K_2NiF_4$ type structure, have been considerably investigated in recent decades as electrode materials for advanced solid oxide fuel cells (SOFCs) due to their high electrical conductivity, and oxidation reduction reaction (ORR). In this study, structure properties of $La(Ca)_2Ni(Cu)O_{4+{\delta}}$ were studied as a potential cathode for intermediate temperature SOFCs (IT-SOFCs).