• 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.

• 청정기술
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• 제26권2호
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• pp.96-101
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• 2020

이 논문에서는 3세대 바이오매스 중 거대조류, 즉 해조류 바이오매스로부터 유래된 바이오가스를 연료로 사용하여 열, 전력 및 수소를 생산하는 삼중발전의 타당성 평가를 수행하였다. 이를 위해 3 MW급 고체산화물 연료전지와 가스터빈, 그리고 유기 랭킨 사이클로 이루어진 상용 규모의 열, 전력 및 수소 생산공정을 공정모사기를 사용하여 설계, 모사하였고, 공정모사로 부터 얻은 열 및 물질 수지를 통해 각 단위조작 장치의 가격을 추정하고 경제성을 분석하였다. 수소를 생산하기 위해 고체산화물 연료전지의 설계를 수정하였는데, 연료전지 내 애프터-버너를 제거하고 수성-가스 전환 반응기를 추가하였다. 공정모사 결과 설계된 삼중발전 공정은 시간당 3.47톤의 건조 갈조류 원료로부터 생산된 2톤의 바이오가스를 이용하여 2.3 MW의 전력과 50 kg hr^-1의 수소를 37%의 효율로 생산한다. 이 결과를 토대로 가장 현실적인 시나리오에 대해 경제적으로 평가하고 BESP (breakeven electricity selling price)를 계산하였는데, ¢10.45 kWh^-1로 기존의 고정 발전 대비 동등 이상의 수준으로 나타났다.

• 한국재료학회:학술대회논문집
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• 한국재료학회 2003년도 춘계학술발표강연 및 논문개요집
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• pp.241-241
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• 2003

고체산화물 연료전지(Solid oxide fuel cell : SOFC)는 연료기체가 소유하고 있는 화학에너지를 전기화학반응에 의해 직접 전기에너지로 변화시키는 에너지 변환 장치이다. 고체산화물 연료전지의 특성은 인산형, 용융탄산염형 및 고분자연료전지 둥 다른 연료전지에 비해 효율이 높고 공해가 적으며, 연료개질기가 필요 없고 복합발전이 가능하다. 그러나 작동온도가 고온(100$0^{\circ}C$)이어서 연결재 및 전지의 구성요소가 고가이고 전류집전 및 밀봉 둥 문제점을 가지고 있다. 전극 지지체식 연료전지의 개발은 얇고 치밀한 전해질 제조를 가능하게 하여 낮은 저항을 가지기 때문에 저온에서 작동을 용이하게 하여 고온작동시의 문제점을 해결하기 위한 방안으로 박막제조공정에 대한 연구가 많이 이루어지고 있다. 또한 전지성능을 향상시키기 위해 전기화학적 반응면적과 가스 확산층을 넓게 하기 위한 기공률이 높고 전기전도도가 우수한 지지체 제작에도 많이 연구가 이루어지고 있다.

• 한국재료학회:학술대회논문집
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• 한국재료학회 2003년도 추계학술발표강연 및 논문개요집
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• pp.25-25
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• 2003

안정화 지르코니아(Stabilized Zirconia)는 산화물 연료전지 (SOFC: Solid Oxide Fuel Cell), 전기화학식 가스센서 등에 널리 사용되고 있는 대표적인 고체전해질이다. SOFC의 효율향상 및 센서의 저온 동작을 위해서는 높은 이온전도도를 갖는 고체전해질이 요구된다. 안정화 지르코니아의 이온 전도도를 향상시키기 위해 MgO, CaO, $Y_2$O$_3$, Yb$_2$O$_3$, Sc$_2$O$_3$ 등의 안정화제가 첨가된 바 있으며, 이들 첨가제의 변화에 의한 전기전도도 향상 연구는 현재 성숙된 단계이다. 지르코니아 고체전해질의 안정화제가 정해진 상태에서 재료의 전기전도도를 향상시키는 다른 방법은 입계에서의 이온전도도를 높이는 것이다. 안정화 지르코니아는 입계가 입내에 비해 저항이 약 100-10000배 정도크기 때문에, 입계가 얇은 두께에도 불구하고 전해질의 저항에서 큰 역할을 한다고 알려져 있다. 일반적으로 입계의 Si-포함상 편석, 입계액상, 공간전하층등이 입계의 저항에 대한 원인으로 받아 들여 지고 있다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2006년도 추계학술대회
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• pp.364-367
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• 2006

The decrease of polarization resistance in cathode is the key point for intermediate temperature SOFC(Solid Oxide Fuel Cell). In this study, the Influence of Co substitution in B-site at perovskite PSCM (Pr0.3Sr0.7CoxMn(1-x)) was investigated. The PSCM series exhibits excellent MIEC(Mixed ionic Electronic Conductor) properties. The ASR(Area Specific Resistance) of PSCM3773 was $0.174{\Omega}cm^2\;at\;700^{\circ}C$. The activation energy of PSCM3773 was also lower than other compositions of PSCM. The ASR values were increased gradually during the thermal cycling test of PSCM37773 due to the delamination between electrolyte and cathode materials.

• 한국전기화학회:학술대회논문집
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• 한국전기화학회 2001년도 연료전지심포지움 2001논문집
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• pp.124-129
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• 2001

SOFC(Solid Oxide Fuel Cell)의 음극으로 쓰이고 있는 Ni-YSZ 복합체의 미세구조를 Ni의 함량에 따라 정량적으로 분석하고 이로부터 미세구조적인 특성과 전극특성간의 상관관계를 규명하였다. 미세구조적인 특성의 정량화를 위해 quantitative microscopy 이론을 응용해 화상분석 하였고 그로부터 복합체내 각 상들의 크기 및 분포, 각 상간의 연결도 및 계면 면적 등의 정보를 얻어내었다. 미세구조 분석결과 복합체 전극의 특성은 입자성장 등에 의한 미세구조 변화, 특히 Ni 상의 입자성장 정도에 크게 의존하였으며 이렇게 정량화된 미세구조적 인자들은 복합체가 나타내는 복잡한 전기적 물성들을 예측하는데 아주 유용하게 활용되었다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2011년도 추계학술대회 초록집
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• pp.85.2-85.2
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• 2011

현재 중온의 고체산화물 연료전지를 위해 다양한 전해질에 대한 연구되었으며 1994년 Ishihara et al.에서 1074K의 온도에서 높은 이온전도도를 갖는 페록스카이 구조를 갖는 LSGM 물질을 발표하였다. Sr과 Mg을 도핑한 Lanthanum gallate는 이온전도도가 1073K에서 0.14S/cm로 YSZ의 5배로 높은 이온전도도를 갖고 있으며 산화환경에서부터 환원환경에서 화학적으로 안정한 특성을 갖고 있다. 또한 LSGM 전해질은 넓은 산소 농도범위에서 안정적인 특성을 갖는 장점을 갖고 있다. 그러나 LSGM은 가장 널리 사용되는 연료극의 Ni 촉매와 고온 소결시 상호확산현상에 의한 2차상을 생성시켜 성능 저감의 원인으로 그 해결방안이 요원한 실정이다. 이에 본 논문에서는 LSGM 전해질에 LSGM scaffold를 형성하고 형성된 scaffold에 연료극 촉매 solution을 infiltration 시켜 저온에서 anode를 형성하여 그 성능을 연구하였다.

• 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.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제28권5호
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• pp.512-520
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• 2017

This paper is a numerical study of various methods of applying SOFC hot BOP insulation. The application methods are four cases from case 1 to case 4, and the performance difference between the result of applying powdered insulation and the result of zoning using composite multi-layer insulation was examined. Numerical results show that the thermal stability of composite multi-layer insulation is better than that of powder insulation when the thermal conductivity is 0.04 W/mK. In the future, we will increase the thermal conductivity of the composite multi-layer thermal insulation material and find the greatest value of thermal conductivity with a similar result to that of the powder insulation.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제36권8호
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• pp.1050-1060
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• 2012

SOFC시스템 고효율화의 한 방법으로 SOFC/GT 하이브리드시스템은 유효하다. 그러나 시스템의 출력 규모가 수십 MW급의 선박용이라면 하부시스템으로 사용되는 GT시스템의 냉각방식 도입은 장치를 복잡하게 만들고 제어 또한 쉽지 않게 된다. 따라서 선박용으로는 SOFC/GT(유냉각) 하이브리드시스템보다 SOFC/GT(무냉각) 하이브리드시스템이 더 적합해 보인다. 본 연구는 SOFC/GT(무냉각) 하이브리드시스템을 구축하고 그 시스템에 대한 스택의 작동온도와 전류밀도, 가스터빈의 압력비, TIT가 시스템의 성능에 미치는 영향 등을 시뮬레이션을 통하여 검토한 것으로 공기압축기 소요 동력의 증가에도 불구하고 전기적 효율은 상승되며 TIT에는 운전을 위한 제한된 온도범위가 존재한다는 것을 알 수 있었다.