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Summary
칼라
목차
제1장 서론 27
제1절 기술개발의 배경 29
제2절 사업의 개요 31
제2장 구성요소 제조기술 35
제1절 서론 37
제2절 Matrix 39
1. Matrix 재료 39
2. 제조 방법 39
3. 제조공정의 개선 42
가. Solvent 조성의 영향 42
나. 분산제종류의 영향[내용누락;p.43~44] 45
다. 기온의 영향 50
라. 건조 방법의 영향 52
마. Fiber 첨가의 영향 53
바. LSA 첨가시기의 영향 61
사. 결론 71
4. 대면적화 및 stack 정착용 matrix의 제조 71
제3절 전해질판 75
1. 전해질 재료 75
2. 전해질판의 제조방법 76
제4절 Anode 79
1. Anode 재료 79
2. 제조방법 79
가. Ni+100wt.%Cr anode의 제조방법 79
나. Ni 합금(alloy) anode의 제조방법 81
다. Ni+산화물 첨가 anode의 제조방법 83
3. Anode의 물성 83
가. Ni+100wt.%Cr anode의 물성제어 84
나. 합금 anode의 물성제어 96
다. Ni+산화물 첨가 anode의 물성제어 96
4. Anode의 소결 및 creep 특성 103
가. 소결 및 creep 기구(mechanism) 103
나. Anode의 소결 시험 105
다. Anode의 creep 시험 105
5. Stack 공급용 anode의 제조 113
가. Anode 재료 116
나. 제조방법 116
다. Stack 장착용 anode의 단위전지 시험 118
6. 단위전지 시험 후 anode의 물성변화 120
제5절 Cathode 122
1. Cathode 재료 122
2. Cathode의 제조방법 122
3. Cathode의 물성 123
4. 단위전지 시험 후 cathode의 물성변화 127
제6절 대체 anode 연구 127
1. 서론 127
가. MCFC용 anode 재료의 특성 127
나. 강화기구 130
다. Anode재료 131
2. 산화물 첨가에 의한 anode의 제조 135
가. 수산화물의 제조 135
나. 산화물 분산 anode의 제조 137
3. 산화물 첨가법으로 제조한 anode의 특성 139
가. Ni-(Cu-Al-Co)계 anode 139
나. Ni+(Cu-Al-Cr)계 anode[원문불량;p.140] 141
4. 앞으로의 연구방향 146
제7절 대체 cathode 연구 148
1. 서론 148
2. 연구 배경 152
가. Perovskite형 복합 산화물 특성 152
나. Cathode 대체전극 개발현황 155
다. 구연산법의 특징 157
라. 연구범위 158
3. 실험 159
4. 결과 및 고찰 159
가. LiCoO₂ 159
나. Perovskite 형 복합 산화물 164
제8절 결론 168
제9절 참고문헌 172
제3장 단위전지 실험 및 결과 177
제1절 서론 179
제2절 장착변수의 영향 181
1. 전처리 조건의 영향 181
2. 면압의 영향 187
3. 전해질 주입양의 영향 188
4. Anode 물성 및 재료의 영향 196
가. Anode 기공율의 영향 197
나. Anode 재료의 영향 199
5. Matrix 및 전해질 green sheet 조성의 영향 202
제3절 운전변수의 영향 205
1. 단위전지의 성능 및 분극 특성 205
가. 개회로전압(Open Circuit Voltage, OCV) 206
나. 단위전지의 전류-전압 특성 207
다. 단위전지의 전압손실 요인 209
2. 가스이용율의 영향 222
3. 가스조성의 영향 226
4. 가습 효과 229
5. Oxygen gain 230
6. 온도 의존성 233
7. 차압의 영향 235
8. Thermal cycle 238
제4절 단위전지의 장기운전 244
제5절 실험후 분석 (Post-test Analysis) 252
1. Cathode dissolution 252
2. 전지 구성요소의 부식 현상 254
가. Wet seal의 부식 254
나. 집전판의 부식 260
제6절 결론 및 추후 계획 269
1. 결론 269
2. 추후 계획 271
제4장 스택 성능실험 및 결과 273
제1절 서론 275
제2절 스택 실험 장치 및 방법 279
1. 1.2kW 스택 성능 측정 장치 279
가. 가스 공급 장치 279
나. 스택 실험 장치 284
다. Data 처리 및 분석 장치 285
2. 성능 측정 조건 및 변수 286
제3절 100W 급 스택 (ST-4-CR-100-10, ST-8-CR-100-10) 의 성능 실험 289
1. 스택 구성 289
가. 적층 과정 289
나. 분리판 291
다. 전처리 291
2. 스택 ST-4 의 초기 성능 293
가. 개회로 전압 293
나. 150mA／㎠ 에서의 성능 295
다. 전압 손실 요인 295
3. 스택 ST-4 내 단위전지들의 성능 분포 298
4. 가스이용율의 영향 301
5. 가스 조성의 영향 306
6. 스택 내부의 온도 분포 309
7. 작동 온도의 영향 310
8. 연속 운전에 따른 스택 ST-4 의 성능 변화 313
9. 스택 ST-8 의 초기 성능 313
10. 결론 317
제4절 200W급 스택(ST-6-CO-100-20)의 성능 실험 318
1. 스택 구성 318
가. 적층과정 318
나. 분리판 321
다. 전처리 322
2. 스택의 초기 성능 322
가. 개회로 전압 322
나. 150mA／㎠ 에서의 성능 324
다. 전압 손실 요인 324
3. 스택 내 단위전지들의 성능 분포 326
4. 가스 이용율의 영향 330
5. 스택 내부의 온도 분포 333
6. 연속 운전에 따른 성능 변화 336
7. 결론 340
제5절 1.2kW급 스택(ST-9-CO-625-20)의 성능 실험 341
1. 스택 구성 341
가. 적층과정 341
나. 분리판 346
다. 전처리 346
2. 스택의 초기 성능 347
가. 개회로 전압 349
나. 150mA／㎠ 에서의 성능 349
다. 전압 손실 요인 350
3. 스택 내 단위전지들의 성능 분포 352
4. 가스 이용율의 영향 357
5. 가스 조성의 영향 358
6. 스택 내부의 온도 분포 362
7. 연속 운전에 따른 성능 변화 368
8. 결론 374
제6절 결론 375
제5장 분리판의 부식연구 및 코팅 379
제1절 서론 381
제2절 부식 측정 및 평가 방법의 개관 383
1. Stability Diagram과 그 응용 383
2. 부식 시험 방법의 개관 385
가. Weight loss method 385
나. Tafel Extrapolation Method 387
다. Linear polarization Method 390
제3절 분리판의 부식 측정 및 결과 392
1. 부식 시험 준비 및 시험 방법 392
가. 부식 시험 준비 392
나. 시험 방법 393
2. Weight loss method 결과 및 고찰 396
3. Tafel extrapolation method 결과 및 고찰 404
제4절 분리판 코팅 기술 및 그 응용 413
1. 알루미늄 코팅 방법 및 고찰 413
가. 코팅 방법 및 장단점 414
2. 코팅 평가 방법 416
가. Metallurgical test 416
나. Chemical test 417
다. Porosity measurement 417
3. 코팅 실험 및 고찰 417
가. 코팅 이론 및 방법 고찰 417
나. Al-diffusion bonding 실험 방법 419
다. Diffusion bonding의 결과 및 고찰 420
4. 코팅 후의 단위전지 실험 424
제5절 결론 429
제6장 MCFC 발전시스템의 검토 및 설계 431
제1절 MCFC 발전 실증플랜트의 조사 433
1. 발전시스템의 구성 433
2. 미국의 MCFC 실증플랜트 계획 435
가. Santa Clara 2 MW MCFC 발전플랜트 실증시험 435
나. 250kW IMHEX MCFC 스택의 실증시험 439
다. 일본 New Sun Shine계획의 1,000kW 시스템 실증시험 442
제2절 소규모 발전시스템의 구성 및 운전시험 446
1. 개요 446
2. 설비의 구성 447
가. 가스공급 부 447
나. 반응가스형성부 449
다. 스택반응부 451
라. 배가스 처리부 452
마. 제어 및 자료수집부 453
3. 스택 운전시험 455
가. 스택의 장착 455
나. 운전시험결과 457
제3절 2kW MCFC 발전시스템 설계 458
1. 시스템의 개발목표 458
2. 2 kW MCFC 발전시스템의 설계 460
가. 시스템 설계의 개요 460
나. 열 및 물질 수지 460
다. 공정설계 462
라. 배가스 처리 설비 471
마. 가스저장 설비 476
제7장 결론 481
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