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SUMMARY
칼라
목차
제1장 서론 15
제2장 문헌 조사 16
제1절 선진국 기술동향 16
1. 미국의 연구동향 16
2. 일본의 연구동향 17
3. 유럽의 연구동향 18
제2절 세부기술분석 19
1. 평판형 스택의 성능 19
2. 분리판 재료 22
3. Glass sealing 기술 24
제3장 단위전지 제조 기술 개발 26
제1절 전해질 강도 개선 실험 26
1. 서론 26
2. 실험방법 26
3. 알루미나 첨가 실험 결과 28
제2절 연료극 성능개선 연구 34
1. 서론 34
2. 연료극 특성에 영향을 주는 인자 파악 실험 36
가. 실험 방법 36
나. 실험 결과 38
다. 결론 48
3. NiO 분말 혼합사용 실험 48
가. 실험 방법 48
나. 실험 결과[원문불량;p.44~45] 49
다. 결론 58
4. 결론 58
제3절 공기극 성능 개선 연구 60
1. 소결 수축률(수축율) 조정 실험 60
가. 서론 60
나. 실험방법 60
다. 소결 스케쥴 변경 실험 결과 61
라. 하소 온도 변화 실험 63
마. 조성 변경 실험 66
바. 전해질과의 혼합 실험 72
제4절 대면적 단위전지 소결기술 74
1. 서론 74
2. 대면적 단위전지 소결 실험 74
가. 실험 방법 74
나. 실험결과[원문불량;p.67] 74
제5절 단위전지 성능평가 78
1. 실험목적 78
2. 실험방법 79
가. 7 ㎠ 단위전지의 구성방법과 성능측정 방법 79
나. 4 ㎠ 단위전지의 구성방법과 성능측정 방법 79
1) KIST 평가장비를 이용한 4 ㎠ 단위전지의 성능 측정방법 80
2) 쌍용 평가장치를 이용한 4 ㎠ 단위전지 성능 측정방법 80
다. 25 ㎠ 단위전지의 구성방법과 성능측정 방법 86
3. 실험결과 86
가. 7 ㎠ 단위전지의 성능실험 결과 86
1) 전류-전압 특성 90
2) 시간에 따른 성능변화 92
나. 4 ㎠ 단위전지의 성능실험 결과 96
1) 전해질의 두께에 따른 성능 비교 96
2) 공기극의 두께에 따른 성능 비교 99
3) Inconel 튜브만으로 전기집진 가능성 여부 파악 실험 결과 103
4) 쌍용 성능 측정 장치를 이용하여 실험한 결과 106
다. 25 ㎠ 단위전지의 성능 실험 결과 (SSY-S25-2) 111
라. 복소임피던스 측정 결과 113
1) SSY-S4-4 113
2) SSY-S4-5 115
3) SSY-S4-6 115
4. 장기성능저하 원인 파악을 위한 모델링 118
가. 서론 118
나. 모델링 118
제4장 스택 제조 기술 개발 124
제1절 분리판 제작 124
1. 서론 124
2. 문헌조사 125
가. LaCrO₃계 페로브스카이트의 기본 물성 2) 125
나. 원소치환에 따른 물성변화 125
다. 전기전도도 126
라. 열팽창계수 및 열전도도 128
마. 치밀화 방법 130
바. 산소투과도 및 이온손실전류 130
사. 재료 강도 132
아. LaCaCrO₃의 상안정성 132
자. 기타재료 133
3. 분리판 소재 대량 합성 실험 133
가. 실험 방법 133
나. 실험결과 134
4. 분리판 성형, 가공실험 137
가. 서론 137
나. 일방향 가압성형 실험 137
다. 슬립 캐스팅 실험 138
라. 테잎 캐스팅 후 적층성형 실험 139
마. 가소결 가공 실험[원문불량;p.130] 139
제2절 Glass sealing 기술 개발 연구 142
1. 서론 142
2. 문헌조사 142
가. Gas-sealing 재료로서 갖추어야 하는 조건 142
나. 각 연구기관에서 사용중인 sealing 재료 143
다. 결정화 유리 144
1) 결정화 유리가 갖고 있는 특징. 145
2) 가장 일반적인 제조방법. 145
3) 결정화 유리의 종류 147
3. 상업제품 입수 및 분석 149
가. 실험방법 149
나. 실험결과 151
1) XRD 분석결과 151
2) SEM／EDAX에 의한 미세구조 관찰 및 성분분석 151
3) 열팽창계수 측정 결과 154
4) 열처리 온도에 따른 각 구성성분과의 반응성 결과[원문불량;p.151~152] 156
다. Sealing 재료로서의 적합성 163
4. 결정화 유리 제조 실험 164
가. 실험목적 164
나. 실험방법 164
다. 실험결과 166
제3절 소형 스택 성능 실험 및 결과 171
1. 실험목적 171
2. 실험방법 171
가. Inconel 분리판의 설계 및 설계시의 고려사항 171
나. 스택 구성 방법 175
1) SSY-ST1-21 x 4-CR 스택의 구성 175
2) SSY-ST2-21 x 2-CR 스택의 구성 177
다. 가스 공급 장치와 공급 방법 및 성능 측정 장치 178
3. 실험결과 및 고찰 180
가. SSY-ST1-21 x 4-CR의 성능 및 실험결과 고찰 180
나. SSY-ST2-21 x 2-CR의 성능 및 실험결과 고찰 186
4. 결론 193
제4절 참고문헌 196
제5장 종합 결론 198
[부록 A. 고체 전해질 연료 전지의 구성 요소와 그 계면에 관한 기초 연구] 201
목차 202
제1절 새로운 전해질 재료의 개발 204
1. 서론 204
2. 문헌 연구 204
가. Bi₂O₃-ZrO₂계에 대한 연구 204
1) ZrO₂의 첨가 204
2) 복합재료의 제작 205
나. 이온나름수에 대한 연구 206
1) Bi₂O₃-MO(M＝Ba, Sr) 206
2) Bi₂O₃-M₂O₃(M＝Y, Er, Gd) 207
3) 그 밖의 system 207
다. 결함 구조에 대한 연구 217
1) 안정화제 첨가에 따른 전기전도도의 감소 223
2) 상전이 속도(Phase transformation kinetics) 224
라. 활성도(activity)에 대한 연구 225
3. 활용 가능성 조사 228
가. 실험 방법 228
나. 결과 및 고찰 228
4. 종합 결론 231
5. 참고 문헌 233
제2절 연결재료의 개발 237
1. 서론 237
2. 문헌연구 238
가. 반응성 높은 분말의 제조를 통한 소결성의 향상 238
1) Pechini법 1),2),3) 238
2) Glycine-Nitrate Process(GNP법) 4) 238
나. Nonstoichiometry를 이용한 소결성의 향상 239
다. Dopants첨가에 의한 소결성의 향상 245
라. 소결 보조제의 첨가에 의한 소결성의 향상 245
마. Processing 기술에 의한 소결성의 향상 246
바. 소결성이 좋은 대체 재료 246
3. 실험방법 249
가. 분말 제조 249
1) 고상법 249
2) Pechini법 251
나. 소결체 제조 및 특성 평가 251
4. 결과 및 고찰 253
5. 결론 260
6. 참고문헌 261
제3절 고체산화물 연료전지의 음극재료인 Ni-YSZ cermet의 미세구조와 전극특성 263
1. 서론 263
2. 실험 264
가. 입도 분포 분석 264
나. 시편준비 266
다. 열처리 조건의 변화 266
라. 미세구조분석 및 전기화학적 측정 267
3. 본론 268
가. 열처리 조건의 변화 268
나. 교류임피던스법에 의한 전기화학적 측정 271
다. Ni 함량의 변화 277
4. 결론 282
5. 참고문헌 283
[부록 B. SOFC 단위전지 및 스택 성능 향상 연구] 284
목차 285
제1절 서론 287
제2절 단위전지 성능 실험 및 결과 290
1. 서론 290
2. 5×5 단위전지 성능 실험 결과 291
가. 단위전지 초기 성능의 재현성 평가 291
1) 전지 구성 요소 제작에 있어서의 문제점 294
2) 단위전지 구성에 있어서의 문제점 299
나. 단위전지 2번의 성능 실험 결과 299
1) 전류-전압 특성 300
① 개회로 전압 300
② 200mA／㎠에서의 전압 손실 요인 303
2) 가스 이용률(이용율) 및 가스 조성의 영향 305
다. 연속 운전에 따른 성능 변화 310
3. 10×10 단위전지 성능 실험 및 결과 315
가. 단위전지의 구성 315
나. 실험 장치 및 방법[원문불량;p.35] 318
다. 성능 실험 결과 322
1) 전류-전압 특성 322
2) 전압 손실 요인 322
3) 가스 이용률(이용율) 및 가스 조성의 영향 325
라. 면적 확대에 따른 문제점 검토 328
4. 단위전지 성능 분석 모델 330
가. 단위전지 모델 설정 330
나. 단위전지 성능 실험 결과의 분석 334
1) 5×5 단위전지의 성능 분석 334
2) 10×10 단위전지의 성능 분석 340
다. 전류-전압 특성의 예측 344
5. 결론 348
제3절 스택 성능 실험 및 결과 350
1. 서론 350
2. 스택 설계(셀계) 350
가. 기체 분배기의 형태 351
나. 기체 흐름 형태 352
다. 분리판의 설계 352
3. 스택 구성 353
가. 스택 구성 요소 353
나. 구성 요소의 결합 355
4. 스택 실험 및 방법 355
가. 성능 측정 장치의 구성 355
1) 가스 공급 장치 358
① 가스 공급량의 결정 358
② 가스 공급 방법 360
2) 스택 시험 장치 360
① 가열 장치 360
② 성능 측정 장치 362
나. 전처리 과정 362
5. 성능 실험 결과 362
가. 스택의 전류-전압 특성 362
1) 개회로 전압 364
2) 전류 밀도의 증가에 따른 성능 변화 367
나. 스택 내 단위전지들의 성능 367
6. 결론 369
제4절 결론 370
[부록 C. 평판일체형 단위전지 제조 공정 기술 개발] 372
목차 373
제1절 서론 375
제2절 문헌조사 378
1. 평판일체형 고체전해질 연료전지디자인의 개념 378
2. 단위전지 형성기술 385
제3절 페로브스카이트 분말합성 388
1. 서론 388
2. 문헌조사 389
가. 글리신-나이트레이트법 389
1) 양이온의 착화과정 389
2) 연소 과정 390
3. 실험방법 390
가. 페로브스카이트계 분말의 제조 390
나. 제조된 분말의 특성분석 395
4. 결과 및 고찰 397
가. 양이온 공급원에 따른 분말의 ICP분석 397
나. 글리신의 첨가량에 따른 분말의 제조 398
다. 제조된 분말의 특성 평가 399
1) 열적 거동 399
2) 결정구조 분석 403
3) 분말의 형상, 비표면적 및 입도 408
5. 결론 411
제4절 공기극의 소결거동 412
1. 서론 412
2. 실험방법 413
가. 시편의 제조 413
나. 소결수축률(소결수축율) 및 미세구조 평가 413
1) 소결수축률(소결수축율) 측정 413
2) 밀도 및 개기공률(개기공율) 측정 413
3) 미세구조 관찰 413
3. 결과 및 고찰 414
가. LaMnO₃의 소결 414
나. 하소온도에 따른 소결성의 변화 414
다. Sr치환량에 따른 소결성 변화 418
라. (La+Sr) : Mn 에 따른 소결성의 변화 422
4. 결론 427
제5절 공기극과 고체전해질의 계면반응 431
1. 서론 431
2. 실험방법 431
가. 혼합물 시편의 제조 431
나. XRD분석 432
3. 결과 및 고찰 432
가. 동시소성조건에서 반응생성물 432
나. (La0.8Sr0.2)0.93MnO₃의 온도에 따른 반응 생성물(이미지참조) 435
4. 결론 435
제6절 인터커넥터의 소결거동 437
1. 서론 437
2. 실험방법 438
3. 결과 및 고찰 438
4. 결론 440
제7절 적층 및 동시소성 442
1. 연료극의 소결속도 조정 및 미세구조[원문불량;p.72] 442
2. 3 cm×3 cm 단위전지의 제조 449
3. 전극층의 두께 축소에 따른 제반 공정변경 452
제8절 결론 459
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