목차
표제지=0,1,1
제출문=0,2,1
요약문=i,3,10
SUMMARY=xi,13,6
CONTENTS=xvii,19,5
목차=xxii,24,6
그림목차=xxviii,30,9
표목차=xxxvii,39,1
I. 차세대 고성능 세라믹 연료전지 본체 개발/송락현=1,40,2
제1장 서론=3,42,2
1. 세라믹 연료전지의 열역학적 원리=4,43,4
2. 세라믹 연료전지의 효율=7,46,1
가. 전기화학적 효율=7,46,4
나. 열가치 효율 및 시스템 효율=10,49,2
3. 세라믹 연료전지의 전력 생산=11,50,3
제2장 고성능 세라믹 단위전지 및 구성요소 개발=14,53,1
제1절 세라믹 연료전지 개발=14,53,1
1. 연료극 지지체 구조 개선을 통한 세라믹 연료전지 성능개선=14,53,2
가. 연료극 유로 개선을 통한 전력효율 증가=15,54,3
나. 연료극 유로 개선을 통한 기계적 강도 증가=17,56,2
2. 고성능 세라믹 연료전지 개발=18,57,1
가. 음극 기능성 박막도입을 통한 단위전지 성능개선=18,57,4
나. 전해질 습식코팅 공정 개선을 통한 단위전지 성능증가=21,60,2
제2절 세라믹 연료전지 구성 요소 개발=22,61,1
1. 금속/전도성 세라믹 코팅층 계면 특성 분석=22,61,3
가. XRD 상분석=24,63,1
나. SEM 그리고 EPMA mapping 성분분석=24,63,2
다. 비저항 측정=26,65,2
2. 구성 요소간 접촉저항 특성 평가=27,66,4
3. 세라믹 연결재 제조 공정 개선=31,70,3
제3장 500W급 세라믹 연료전지 설계 및 구성=34,73,1
제1절 500W급 세라믹 연료전지 시스템 구성 개념=34,73,2
제2절 메니폴드 일체식 평관형 세라믹 연료전지 스택=35,74,1
1. 메니폴드 일체식 평관형 세라믹 연료전지 스택 구조=35,74,3
2. 메니폴드 일체식 평관형 세라믹 연료전지 스택 제조=37,76,5
제3절 메니폴드 분리식 평관형 세라믹 연료전지 스택=41,80,1
1. 메니폴드 분리식 평관형 세라믹 연료전지 셀 제작=41,80,5
2. 메니폴드 분리식 평관형 세라믹 연료전지 스택 설계=45,84,6
제4장 결론=51,90,2
참고문헌=53,92,2
II. Prereformer 설계 및 원천 재료 개발/정헌=55,94,2
제1장 서론=57,96,1
제1절 Prereformer=57,96,2
제2절 Prereformer 개발 현황=58,97,3
제3절 Prereformer 자체개발 추진방향=60,99,2
제2장 부분산화반응기 개발=62,101,1
제1절 개요=62,101,2
제2절 촉매제조 및 촉매 성능평가 실험=63,102,2
제3절 부분산화반응기 개발=64,103,8
제4절 부분산화반응 prereformer 운전 결과=71,110,14
제5절 부분산화반응 prereformer 결론 및 추가 연구 방향=84,123,2
제3장 수증기개질반응기 개발=86,125,1
제1절 개요=86,125,1
제2절 촉매 개발 및 촉매 성능평가=86,125,4
제3절 수증기개질 prereformer 반응기 개발 및 운전 결과=90,129,7
제4절 수증기개질반응 prereformer 결론 및 추가 연구 방향=97,136,1
제4장 결론=98,137,1
참고문헌=99,138,2
III. 고성능 전극소재 개발/이시우=101,140,2
제1장 서론=103,142,4
제2장 이론적 배경=107,146,1
제1절 SOFC 전극의 개요 및 연구개발 동향=107,146,3
제2절 SOFC 전극의 내구성=109,148,3
제3장 연구방법=112,151,1
제1절 고성능 연료극 소재의 개발=112,151,1
1. NiO-YSZ 연료극 소재의 기계적 특성=112,151,2
2. NiO-YSZ 연료극 소재의 전기적 특성=114,153,2
3. NiO-YSZ 연료극의 장기 내구성 평가=115,154,2
제2절 고성능 공기극 소재의 개발=116,155,1
1. 공기극 소재의 합성=116,155,2
2. 공기극 소재의 소결체 제조 및 특성평가=117,156,4
제3절 전극 소재의 다양화=120,159,1
1. NiO-CeO₂계 연료극 소재=120,159,1
2. LSGM계 소재=121,160,1
제4절 단전지용 전극 지지체의 제조=121,160,1
1. 원통형 연료극 지지체의 제조=121,160,3
2. 원통형 공기극 지지체의 제조=124,163,1
제4장 연구결과=125,164,1
제1절 고성능 연료극 소재의 개발=125,164,1
1. NiO-YSZ 연료극 소재의 기계적 특성=125,164,1
가. Y₂O₃ 첨가량 변화의 영향=125,164,4
나. 기공형성제의 영향=128,167,6
다. ZrO₂ 출발물질의 영향=133,172,2
라. ZrO₂ 분말크기의 영향=134,173,3
마. 기공율과 파괴강도의 상관관계=136,175,2
2. NiO-YSZ 연료극 소재의 전기적 특성=137,176,1
가. 연료극 소재의 전기전도도=137,176,3
나. 환원분위기에서의 전기전도도 변화=139,178,3
3. NiO-YSZ 연료극의 장기 내구성 평가=141,180,1
가. 반복 열충격에 의한 파괴강도 변화=141,180,2
나. 고온 장기 환원분위기의 영향=142,181,2
제2절 고성능 공기극 소재의 개발=143,182,1
1. 공기극 소재의 합성=143,182,1
가. LaSrCoFeO₃ (LSCF)의 합성=143,182,4
나. LaSrCoO₃ (LSC) 나노분말의 합성=147,186,3
2. 공기극 소재의 소결체 제조 및 특성평가=149,188,1
가. 공기극 소재의 소결특성=149,188,2
나. 공기극 소재의 기계적 특성=150,189,2
다. 공기극 소재의 산소이온전도 특성=152,191,1
라. 공기극 소재의 산소투과특성=152,191,2
제3절 전극 소재의 다양화=154,193,1
1. NiO-CeO₂계 연료극 소재=154,193,1
가. 미세구조의 고찰=154,193,2
나. 전기전도 특성=156,195,1
2. LSGM계 소재=156,195,2
제4절 단전지용 전극 지지체의 제조=157,196,1
1. 원통형 연료극 지지체의 제조=157,196,3
2. 월통형 공기극 지지체의 제조=159,198,1
제5장 결론=160,199,2
참고문헌=162,201,1
IV. 연료전지 설계/해석 및 응용기술 개발/동상근=163,202,2
제1장 서론=165,204,3
제2장 SOFC 스택 simulation/설계=168,207,1
제1절 Flat-tube SOFC 스택 유동해석 및 simulator 제작/실험=168,207,1
1. 4-cell SOFC 스택 유동 해석=168,207,2
가. 연료극 manifold 및 유도관 유동 해석=170,209,2
나. 공기극 manifold 및 유도관 유동 해석=172,211,4
2. 4-cell SOFC 스택 유동 simulator 제작 및 실험=175,214,2
제2절 SOFC 열,유동,전기화학 해석을 위한 모델링=176,215,1
1. SOFC MEA 전기화학 모델링=176,215,3
가. 연료전지에서의 손실모델=178,217,1
1) 활성화 손실(Activation Loss)=178,217,4
2) 내부 저항에 의한 손실(Ohmic loss)=181,220,3
3) 연료전지 효율=183,222,1
2. 지배 방정식 및 해석 방법=184,223,1
가. 혼합물의 물성치=184,223,3
나. 반응 층 내에서의 열 생성=186,225,2
다. 반응 층 내에서의 화학종의 생성 및 소멸=187,226,2
라. 전기화학 모델링 및 계산 방법=188,227,2
제3절 3차원 Flat-tube형 SOFC 해석=189,228,1
1. 2차원 Flat-tube형 SOFC 해석 및 결과 고찰=189,228,5
2. 3차원 Flat-tube형 SOFC 해석 및 결과 고찰=193,232,5
가. 작동 전압에 따른 온도 분포 및 성능 해석=197,236,2
나. 유입가스온도에 따른 온도 분포 및 성능 해석=199,238,2
다. 공급 유량에 따른 온도 분포 및 성능 해석=201,240,2
라. 유로 길이에 따른 온도 분포 및 성능 해석=202,241,3
제3장 SOFC 응용 시스템 설계/성능 해석=205,244,1
제1절 개념 설계=205,244,2
제2절 SOFC 시스템의 모사와 성능 해석 방법=206,245,2
1. SOFC 스택 해석=207,246,3
2. 연료 개질기 해석=209,248,2
제3절 SOFC 시스템 설계 및 성능 해석=211,250,1
1. SOFC APU 시스템 I 설계/해석=211,250,3
2. 연료와 공기의 다단 열교환을 이용한 SOFC APU 시스템 II 설계/해석=213,252,2
3. 가정용 열,전기 발생장치용 SOFC RPG 시스템 설계/해석=214,253,2
제4장 연료전지/축전지 전동카트 개발=216,255,1
제1절 연료전지 축전지 복합 전동 카트의 구성=216,255,2
제2절 연료전지 시스템 구성 및 제어=217,256,1
1. 공기 유량 제어=218,257,1
2. 수소 퍼지(purge) 제어=218,257,2
3. 스택 온도 제어=219,258,1
4. 연료전지 시스템의 종합 운전=219,258,2
5. 축전지 SoC 계측=220,259,2
6. 연료전지/축전지 부하 제어 방법론=221,260,1
제3절 연료전지/축전지 복합 시스템 운전=221,260,3
제5장 결론=224,263,2
참고문헌=226,265,3
영문목차
[title page etc.]=0,1,12
SUMMARY=0,13,6
CONTENTS=0,19,21
I. Development of ceramic fuel cell stack technology for the next generation Power system=1,40,2
Chapter 1. Introduction=3,42,1
Section 1. Solid oxide fuel cell system=3,42,2
1. Thermodynamic principles of SOFC=4,43,4
2. Fuel cell efficiency=7,46,5
3. Power generation=12,50,3
Chapter 2. Development of high efficiency unit cell and it's component=14,53,1
Section 1. Development of ceramic fuel cell=14,53,1
1. Development of advanced anode support=14,53,5
2. Development of high performance ceramic unit cell=18,57,5
Section 2. Development of ceramic fuel cell components=22,61,1
1. Characterization of interface for interconnect=22,61,6
2. Characterization of contact resistance between SOFCs=27,66,4
3. Development of coating process for ceramic interconnect=31,70,3
Chapter 3. Design and fabrication of SOFC stack=34,73,1
Section 1. Conceptual design of SOFC stack system=34,73,2
Section 2. The monolithic manifold type SOFC stack=35,74,1
1. Structure of a monolithic manifold type SOFC stack=35,74,3
2. Fabrication of monolithic manifold type SOFC stack=37,76,5
Section 3. The isolated manifold type SOFC stack=41,80,1
1. Fabrication of brazed flat tubular cell=41,80,5
2. Design of the isolated manifold type SOFC stack=45,84,6
Chapter 4. Conclusion=51,90,2
References=53,92,2
II. prereformer and catalyst development=55,94,2
Chapter 1. Introduction=57,96,1
Section 1. Prereformer=57,96,2
Section 2. prereformer development status=58,97,3
Section 3. prereformer development strategy=60,99,2
Chapter 2. Partial oxidation(POX) reactor development=62,101,1
Section 1. Background=62,101,2
Section 2. Catalyst manufacture and test=63,102,2
Section 3. Development of POX prereformer=64,103,8
Section 4. POX prereformer test results=71,110,14
Section 5. POX prereformer test conclusion and strategy=84,123,2
Chapter 3. Steam reforming reactor development=86,125,1
Section 1. Background=86,125,1
Section 2. Catalyst manufacture and test=86,125,4
Section 3. steam reforming prereformer test results=90,129,7
Section 4. steam reforming prereformer conclusion and strategy=97,136,1
Chapter 4. Conclusion=98,137,1
References=99,138,2
III. Development of electrodes with high performance=101,140,2
Chapter 1. Introduction=103,142,4
Chapter 2. Theoretical Background=107,146,1
Section 1. General Comment & Research Trend=107,146,3
Section 2. Reliability of SOFC Electrode=109,148,3
Chapter 3. Experiment=112,151,1
Section 1. Development of High Performance Anode Materials=112,151,1
1. Mechanical Properties of NiO-YSZ Anode Materials=112,151,2
2. Electrical Properties of NiO-YSZ Anode Materials=114,153,2
3. Long-term Reliability of NiO-YSZ Anode Materials=115,154,2
Section 2. Development of High Performance Cathode Materials=116,155,1
1. Synthesis of Cathode Materials=116,155,2
2. Sintering and Evaluation of Cathode Materials=117,156,4
Section 3. Novel Electrode Materials=120,159,1
1. NiO-CeO₂ Anode Materials=120,159,1
2. LaSrGaMgO₃=121,160,1
Section 4. Fabrication of Electrode Support for Single Cell=121,160,1
1. Fabrication of Tubular Anode Support=121,160,3
2. Fabrication of Tubular Cathode Support=124,163,1
Chapter 4. Research Results=125,164,1
Section 1. Development of High Performance Anode Materials=125,164,1
1. Mechanical Properties of NiO-YSZ Anode Materials=125,164,13
2. Electrical Properties of NiO-YSZ Anode Materials=137,176,5
3. Long-term Reliability of NiO-YSZ Anode Materials=141,180,3
Section 2. Development of High Performance Cathode Materials=143,182,1
1. Synthesis of Cathode Materials=143,182,7
2. Sintering and Evaluation of Cathode Materials=149,188,5
Section 3. Novel Electrode Materials=154,193,1
1. NiO-CeO₂ Anode Materials=154,193,3
2. LaSrGaMgO₃=156,195,2
Section 4. Fabrication of Electrode Support for Single Cell=157,196,1
1. Fabrication of Tubular Anode Support=157,196,3
2. Fabrication of Tubular Cathode Support=159,198,1
Chapter 5. Conclusion=160,199,2
References=162,201,1
IV. Development of design/simulation and application technology of fuel cell system=163,202,2
Chapter 1. Introduction=165,204,3
Chapter 2. SOFC Stack Simulation/Design=168,207,1
Section 1. Flat-tube SOFC stack Flow Simulation and Simulator=168,207,1
1. 4-Cell SOFC Stack Flow Simulation=168,207,8
2. 4-Cell SOFC Stack Flow Simulator and Experiments=175,214,2
Section 2. Modelling for Flow/Heat/Electro-Chemistry Simulation of SOFC=176,215,1
1. MEA Electro-Chemistry Modelling of SOFC=176,215,8
2. Governing Equations and Simulation Method=184,223,6
Section 3. 3-Dimensional Flat-tube SOFC Simulation=189,228,1
1. 2-Dimensional Flat-tube SOFC Simulation and Results=189,228,5
2. 3-Dimensional Flat-tube SOFC Simulation and Results=193,232,12
Chapter 3. SOFC System Design/performance Simulation=205,244,1
Section 1. Conceptual Design of SOFC System=205,244,2
Section 2. System Simulation and Method of Performance Analysis=206,245,2
1. Stack Analysis=207,246,3
2. Reformer Analysis=209,248,2
Section 3. SOFC System Design and Performance Simulation=211,250,1
1. Design and Simulation of SOFC APU System I=211,250,3
2. Design and Simulation of SOFC APU System II=213,252,2
3. Design and Simulation of SOFC RPG System=214,253,2
Chapter 4. Development of Fuel Cell/Battery Car=216,255,1
Section 1. Integration of Fuel Cell/Battery Cart System=216,255,2
Section 2. System Specification and Controls=217,256,1
1. Control of Process Air Flow=218,257,1
2. Control of Hydrogen Gas Purge=218,257,2
3. Control of Stack Temperature=219,258,1
4. Estimation of Fuel Cell System=219,258,2
5. Analysis of Soc of Battery=220,259,2
6. Control of Integrated Fuel Cell/Battery=221,260,3
Chapter 5. Running and Performance Estimation of Integrated Fuel Cell/Battery System=224,263,2
References=226,265,3
[그림1-1] 작동하는 연료전지에서의 전형적인 전압/전류 상관곡선=12,51,1
[그림1-2] 연료전지에서 전형적인 전력/전류 상관곡선=13,52,1
[그림2-1] Westinghouse의 평관형 지지체의 골격 구조에 따른 전류흐름 분석=16,55,1
[그림2-2] 원통형과 평관형 세라믹 연료전지의 이론적 성능곡선의 비교=16,55,1
[그림2-3] 연료극 지지체 구조 변경 사진;①개선 전 ②개선 후=17,56,1
[그림2-4] 연료극 지지체의 운전온도에서 압축 강도 시험=17,56,1
[그림2-5] 연료극 지지체 유로 형상 개선;①개선 전 구조파괴 형상 ②개선 후 연료극 유로형상=18,57,1
[그림2-6] 연료극 다기능성 막 코팅;①다기능성 막 코팅 SEM 사진 ②습식 코팅횟수 증가에 따른 연료극 다기능성막 두께 증가=19,58,1
[그림2-7] 연료극 기능성 막에 따른 단전지 성능 비교;①기존의 단전지,②연료극 기능성 막을 적용한 단전지(5% 가습한 수소와 공기)=20,59,1
[그림2-8] 단전지 장기 시험(430시간)=21,60,1
[그림2-9] 전해질 코팅층 표면 SEM 분석;①기존 전해질표면 ②연료극 기능성막위에 코팅된 전해질 막=22,61,1
[그림2-10] 전해질 코팅 단층 SEM 사진=22,61,1
[그림2-11] X-ray diffraction patterns of the LSM-coated interconnects sintered at (a)1000℃ and (b)1300℃ for 2 h under N(2) atmosphere=24,63,1
[그림2-12] SEM micrographs of the cross sections of the LSM-coated interconnects sintered at (a)1000℃,(b)1100℃,(c)1200℃ and (d)1300℃ for 2 h under N(2) atmosphere=25,64,1
[그림2-13] X-ray mapping of the cross sections of the LSM-coated interconnects sintered at 1000℃ for 2 h under N(2) atmosphere=25,64,1
[그림2-14] Dependence of ASR on temperature obtained from the LSM-coated interconnect,sintered at various temperatures in the range of 1000℃ to 1300℃=26,65,1
[그림2-15] 고체산화물연료전지의 단전지와 바이폴라플레이트 간의 접촉저항 테스트장치=28,67,1
[그림2-16] 평관형 고체산화물연료전지의 접촉저항 전기 회로도=28,67,1
[그림2-17] 압축압력변화에 따른 저항의 거동=29,68,1
[그림2-18] 온도변화에 따른 저항의 거동(60시간 동안)=29,68,1
[그림2-19] 온도변화에 따른 저항의 거동(220시간 동안)=30,69,1
[그림2-20] Plasma 용사 코팅후 1200℃에서 3시간 소결후의 사진.(a)플라즈마 코팅후의 표면사진,(b)표면 확대,(c)플라즈마 코팅후의 단면사진,(d)단면 확대=31,70,1
[그림2-21] 플라즈마 용사코팅 후,1200℃에서 3시간 소결후의 EDS mapping사진=32,71,1
[그림2-22] La0.6(이미지참조)Ca0.₄₁(이미지참조)CrO₃ 슬러리 dip coating후 2-step 소결을 이용한 사진.(a)단면부,(b)LSCC interlayer와 LCC41,(c)NiO와 LSCC 확대,(d)LCC41 표면부=32,71,1
[그림2-23] La0.75(이미지참조)Ca0.27(이미지참조)CrO₃ 플라즈마코팅 후,플라즈마후+La0.6(이미지참조)Ca0.₄₁(이미지참조)CrO₃ dip 코팅 적용후 연결재 비저항값=33,72,1
[그림3-1] 전형적인 SOFC 시스템 주요 구성요소 개략도=35,74,1
[그림3-2] 가스 메니폴드 분리형 직렬 적층 스택 구조;(a)스택 적층구조,(b)가스메니폴드에 단위전지 배열구조 (c)연료가스 유로흐름=36,75,1
[그림3-3] 가스 메니폴드 일체형 직렬 적층 스택 구조;(a)가스 유로흐름 및 단위전지 배열구조,(b)스택 적층구조 및 전류 흐름=37,76,1
[그림3-4] 일체형 1층 스택 제작 후 사진;(a)co-flow (b)cross-flow=38,77,1
[그림3-5] 일체형 스택 제작 후 사진;(a)co-flow (b)cross-flow=39,78,1
[그림3-6] 세라믹 연료전지 스택 성능 평가장치;(a)가열로 및 가스조절장치,(b)공급가스 예열장치,(c)스택 가압장치=40,79,1
[그림3-7] 500W급 고체산화물 연료전지 발전 시스템 개발 모식도=40,79,1
[그림3-8] 세라믹 연료전지 스택 파괴사진;(a)cross-flow 스택 유리 밀봉재 파괴 사진 (b)co-flow 스택 단위전지 파괴 사진=41,80,1
[그림3-9] 브레이징 cap과 세라믹 단위전지 접합 형태=42,81,1
[그림3-10] 브레이징법을 이용한 평관형 단위전지 용접실험=43,82,1
[그림3-11] 브레이징 용접을 통하여 제조한 평관형 단위전지=44,83,1
[그림3-12] 브레이징 법으로 용접한 평관형 단위전지 가스누출 시험=44,83,1
[그림3-13] 브레이징 법에 의한 용접된 단위전지의 용접 부위 단면 사진=45,84,1
[그림3-14] 브레이징을 이용한 세라믹 연료전지 메니폴드 설계도=46,85,1
[그림3-15] 설계한 메니폴드를 U-Type으로 적용 시 속도분포 모델링=46,85,1
[그림3-16] U-Type으로 적용 시 반응채널의 속도분포(단위:㎜/s)=47,86,1
[그림3-17] 설계한 메니폴드를 Z-Type으로 적용 시 속도분포 모델링=48,87,1
[그림3-18] Z-Type으로 적용 시 반응채널의 속도분포(단위:㎜/s)=48,87,1
[그림3-19] 브레이징을 이용한 병렬 식 500W 스택구성 개념도=49,88,1
[그림3-20] 브레이징을 이용한 세라믹 연료전지의 성능곡선=49,88,1
[그림3-21] 고성능 세라믹연료전지 셀.(a)전해질 코팅후,(b)공기극 코팅후=50,89,1
[그림1-1] SOFC 발전 시스템에서의 Prereformer=57,96,1
[그림1-2] 직경 0.95㎝ 석영 반응기에서 메탄 부분산화반응 blank run=65,104,1
[그림1-3] 분말 귀금속 촉매의 부분산화반응 활성(공간속도 Pd:1280000,Ru:2330000h-¹(이미지참조))=65,104,1
[그림1-4] 금속지지체에 washcoat된 귀금속 촉매의 부분산화 활성(공간속도:19000h-¹(이미지참조))=66,105,1
[그림1-5] Pd-금속지지체 촉매의 공간속도 변화에 따른 촉매 성능 변화=67,106,1
[그림1-6] 부분산화반응 개시후 외부가열 차단시 반응기의 거동(공간속도:108000h-¹(이미지참조))=68,107,1
[그림1-7] 반응기체 온도변화에 따른 출구온도 및 메탄전환율 변화(Pd,공간속도:108000h-¹(이미지참조))=69,108,1
[그림1-8] EHC를 장착한 직경 5㎝ 부분산화반응기의 기동 특성(96cc Pd,유속:10ℓ/min)=70,109,1
[그림1-9] 1세대 100W급 prereformer 개략도=71,110,1
[그림1-10] 1세대 prereformer 기동 결과=72,111,1
[그림1-11] 2세대 prereformer의 설계도=73,112,1
[그림1-12] 2세대 부분산화반응 prereformer의 기동 특성=74,113,1
[그림1-13] 2세대 부분산화반응 prereformer의 동특성=75,114,1
[그림1-14] 열교환기가 장착된 3세대 부분산화반응기=76,115,1
[그림1-15] 열교환기가 장착된 3세대 메탄부분산화반응기의 성능=77,116,1
[그림1-16] 열교환기 내부 장착형 4세대 부분산화반응기=78,117,1
[그림1-17] 4세대 열교환기 일체형 부분산화반응기의 메탄 전환 성능 및 온도변화(공간속도:100,000h-¹(이미지참조))=79,118,1
[그림1-18] Pd/alumina 촉매의 조촉매 변화에 따른 부분산화반응 성능개선 효과(O₂/CH₄=0.55,GHSV=1,000,000h-¹(이미지참조))=80,119,1
[그림1-19] 금속모노리스에 washcoat된 Pd 촉매의 담지량 변화에 대한 메탄부분산화반응 성능 변화(O₂/CH₄=0.55,GHSV=100,000h-¹(이미지참조))=80,119,1
[그림1-20] Ni 촉매의 메탄 부분산화 활성(분말 촉매,GHSV=1,000,000h-¹(이미지참조))=81,120,1
[그림1-21] 최적화된 Pd-금속모노리스 촉매의 공간속도 및 예열의 메탄부분산화에 미치는 영향(O₂/CH₄=0.55)=82,121,1
[그림1-22] Pd/금속모노리스 촉매의 단기간 안정성(Pd 5wt%,6cc,GHSV=50,000h-¹(이미지참조))=83,122,1
[그림1-23] Ru 및 Pd 금속지지체 촉매의 수증기개질반응 성능=87,126,1
[그림1-24] Pellet형 Ni 촉매와 금속모노리스에 코팅된 Ni 촉매의 수증기개질 성능 비교=88,127,1
[그림1-25] Pellet형 Ni 촉매와 금속모노리스에 washcoat된 Ni 촉매의 공간속도 변화에 따른 수증기개질 성능 비교=89,128,1
[그림1-26] Ru가 도핑된 Ni 촉매의 수증기개질 특성=89,128,1
[그림1-27] 열교환형 single-tube 수증기개질 반응기=90,129,1
[그림1-28] 독립형 수증기개질 prereformer 시스템=91,130,1
[그림1-29] Ni가 코팅된 금속모노리스 촉매 35cc가 충진된 열교환형 수증기개질반응기 운전 결과=92,131,1
[그림1-30] Ru-Ni-금속모노리스 촉매 70cc가 충진된 열교환형 수증기개질 반응기 운전 결과=93,132,1
[그림1-31] Ni-Ru-금속모노리스 촉매의 내구성 실험 결과(H₂O/CH₄=3,GHSV=10,000h-¹(이미지참조))=94,133,1
[그림1-32] 500W급 수증기개질 시스템=94,133,1
[그림1-33] 500W급 수증기개질 시스템의 성능(H₂O/CH₄=3)=95,134,1
[그림1-34] Multi-tube형 수증기개질 열교환반응기 개략도(10.7㎾급)=96,135,1
[그림1-1] 고체산화물연료전지의 구조 및 작동 원리=104,143,1
[그림2-1] 전극 반응의 삼중점(TPB)을 나타내는 모식도=108,147,1
[그림3-1] (a) 4-probe법에 의한 전도도 측정 모식도 및 (b) 전기전도도 측정 시스템=114,153,1
[그림3-2] 반복 열충격시험에 있어서 시간에 따른 열적 이력=115,154,1
[그림3-3] 고온 장기 환원시험의 시간에 따른 열적 이력=116,155,1
[그림3-4] 분무열분해법에 의한 LSC 공기극 소재 합성공정도=118,157,1
[그림3-5] 분무열분해에 의한 분말합성공정 모식도=118,157,1
[그림3-6] 산소투과특성 평가장치의 모식도=120,159,1
[그림3-7] 압출성형기 및 압출성형공정=123,162,1
[그림3-8] NiO-YSZ 연료극소재의 압출성형을 위한 몰드=123,162,1
[그림4-1] Y₂O₃가 각각 8㏖%와 10㏖% 치환되고,기공형성제로 활성탄이 첨가된 NiO-YSZ 연료극 소재의 소결온도에 따른 (a)기공율과 (b)강도의 변화=126,165,1
[그림4-2] NiO-YSZ 연료극 소재의 주사전자현미경 사진:(a)Y₂O₃ 함량 8㏖%,소결온도 1400℃;(b)Y₂O₃ 함량 10㏖%,소결온도 1400℃;(c)Y₂O₃ 함량 8㏖%,소결온도 1500℃;(d)Y₂O₃ 함량 10mo1%,소결온도 1500℃=127,166,1
[그림4-3] 기공형성제의 주사전자현미경 사진:(a)활성탄(activated carbon);(b)카본블랙(carbon black)=129,168,1
[그림4-4] 10㏖%의 Y₂O₃가 첨가되고 서로 다른 기공형성제를 갖는 NiO-YSZ 연료극 소재의 소결온도에 따른 (a)기공율과 (b)파괴 강도=130,169,1
[그림4-5] 기공형성제를 달리하여 1400℃에서 제조된 NiO-YSZ 소결체의 주사전자현미경 사진 ((a),(b))과 광학현미경 사진 ((c),(d)):여기서,(a)와(c)는 10Y-AC,(b)와(d)는 10Y-CB=132,171,1
[그림4-6] 압출공정으로 제조된 NiO-YSZ 연료극의 기공분포,(a)8Y-AC 환원 전,(b)10Y-CB 환원 전,(c)8Y-AC 환원 후,(d)10Y-CB 환원 후=133,172,1
[그림4-7] ZrO₂의 일부를 Zr(OH)₄ 또는 ZrO(NO₃)₂ㆍBH₂O로 대체한 NiO-YSZ 연료극의 소결온토에 따른 강도변화=134,173,1
[그림4-8] 다른 크기의 원료분말(ZrO₂)을 이용하여 제조된 NiO-YSZ 연료극의 강도 변화=135,174,1
[그림4-9] 다른 크기의 원료 분말을 사용하여 1400℃에서 소결하여 제조된 NiO-YSZ 연료극의 파단면 SEM 사진:(a)미세분말을 이용한 경우(활성탄 첨가);(b)조대한 분말을 이용한 경우(기공형성제 미첨가)=136,175,1
[그림4-10] NiO-YSZ 연료극의 기공율에 따른 파괴강도 변화=137,176,1
[그림4-11] NiO-YSZ 연료극소재의 작동온도에 따른 전기전도도=139,178,1
[그림4-12] 800℃,4%H₂-Ar 분위기에서 측정한,시간에 따른 Ni-YSZ 연료극의 전기전도도 변화=140,179,1
[그림4-13] Y₂O₃-ZrO₂의 상평형도=141,180,1
[그림4-14] 반복 열충격 싸이클에 따른 NiO-YSZ 연료극의 파괴강도 변화=142,181,1
[그림4-15] 고온의 환원분위기하에서 유지시간에 따른 NiO-YSZ 연료극의 파괴강도 변화=143,182,1
[그림4-16] SrCO₃의 열분석 거동=145,184,1
[그림4-17] Co(NO₃)₂ㆍ6H₂O의 열분석 거동=145,184,1
[그림4-18] LSCF 합성분말의 열분석 곡선=146,185,1
[그림4-19] 600,800,및 1000℃에서 열처리된 LSCF 혼합분말의 XRD=146,185,1
[그림4-20] 분무열분해법으로 제조한 LaSrCoO(3) 분말의 합성온토에 따른 XRD=147,186,1
[그림4-21] 각각 (a)800℃,(b)900℃ 및 (c)1,000℃에서 분무열분해법으로 합성된 LaSrCoO₃ 나노분말의 고배율 SEM 사진(×100,000)=148,187,1
[그림4-22] 각각 (a)800℃,(b)900℃ 및 (c)1,000℃에서 분무열분해법으로 합성된 LaSrCoO₃ 나노분말의 SEM 사진(×10,000)=148,187,1
[그림4-23] 분무열분해법으로 합성한 후,스크린프린팅한 LaSrCoO₃ 분말의 SEM사진:(a)×5,000;(b)×20,000;(c)×100,000=149,188,1
[그림4-24] LSCF 공기극 소재 소결체의 소결온도에 따른 미세구조=150,189,1
[그림4-25] 유지시간에 따른 LSCF 소결체의 (a)파괴강도와 (b)파괴인성 및 경도 변화=151,190,1
[그림4-26] 온도와 산소분압에 따른 LSCF 소결체의 전기전도도 변화=152,191,1
[그림4-27] 소결온도를 달리하여 제조된 LSCF 공기극소재의 온도에 따른 산소투과유속의 변화=153,192,1
[그림4-28] NiO-CeO₂계 연료극 소재의 환원 후의 미세구조:(a)Ni-SDC;(b)Ni-GDC=154,193,1
[그림4-29] NiO-CeO₂계 연료극 소재의 환원 전후의 기공율 변화=155,194,1
[그림4-30] Ni-SDC 및 Ni-YSZ의 온도에 따른 전기전도도 변화=155,194,1
[그림4-31] LSGM 합성분말의 SEM 사진=156,195,1
[그림4-32] 소결온도에 따른 LSGM 합성분말의 XRD=157,196,1
[그림4-33] (a)NiO-YSZ 및 NiO-SDC 연료극 원통형 지지체의 외관;(b)NiO-YSZ 연료극 지지체에 전해질과 공기극을 코팅하여 제조된 단전지=158,197,1
[그림4-34] 장경비가 큰 LSCF 소재의 공기극 압출성형체=159,198,1
[그림2-1] Flat-tube SOFC stack design(2×2 cells)=169,208,1
[그림2-2] Computation domain for anode manifold(2 cells)=170,209,1
[그림2-3] Velocity distribution & Pressure distribution at anode manifold=171,210,1
[그림2-4] Flow rate at each section in anode manifold=171,210,1
[그림2-5] Computation domain for cathode manifold=172,211,1
[그림2-6] Velocity distribution at cathode manifold=174,213,1
[그림2-7] The comparison of flow rate from the centerline at interconnect channel=174,213,1
[그림2-8] The design of distributor of cathode manifold=174,213,1
[그림2-9] The comparison of flow rate from the centerline at interconnect channel(after modified)=175,214,1
[그림2-10] 유동 simulator 구조=175,214,1
[그림2-11] 유동 실험장치 및 실험장면=175,214,1
[그림2-12] 공기측 유동 분포=176,215,1
[그림2-13] 연료측 유동 분포=176,215,1
[그림2-14] Schematic diagram of SOFC=177,216,1
[그림2-15] Decomposition of operating voltage=180,219,1
[그림2-16] Error w.r.t. weighting factor=181,220,1
[그림2-17] Flat-tube SOFC=182,221,1
[그림2-18] Comparison of 3-component conductivity=182,221,1
[그림2-19] Relationship between pressure deviation and gas permeable flow rate=186,225,1
[그림2-20] Computational scheme=189,228,1
[그림2-21] Schematic diagram of SOFC's analysis=190,229,1
[그림2-22] Geometry of unit cell and grid generation=191,230,1
[그림2-23] Velocity distribution in unit cell=192,231,1
[그림2-24] Temperature distribution in unit cell=192,231,1
[그림2-25] Concentration(mass-fraction) distribution in unit cell=193,232,1
[그림2-26] Current density & Concentration distribution w.r.t. operating voltage=193,232,1
[그림2-27] Specification & Computation domain of flat-tube SOFC=194,233,1
[그림2-28] The characteristics in flat-tube SOFC=196,235,1
[그림2-29] Calculated distribution in flat-tube SOFC's catalytic layer=196,235,1
[그림2-30] Current density distribution in flat-tube SOFC's catalytic layer=197,236,1
[그림2-31] Current density distribution along the flow direction w.r.t. operating voltage=198,237,1
[그림2-32] Power density & Efficiency w.r.t. operating voltage=198,237,1
[그림2-33] Polarization curve compared with experimental data=198,237,1
[그림2-34] Flow direction variation for different inlet gas temperature=200,239,1
[그림2-35] Flow direction variation for different volume flow rate=202,241,1
[그림2-36] Flow direction variation for different channel length=204,243,1
[그림3-1] SOFC 시스템의 기본 설계=205,244,1
[그림3-2] SOFC 스택의 개략도=207,246,1
[그림3-3] 당량비와 개질기의 온도에 따른 화학종과 변환률=210,249,1
[그림3-4] Case 1의 운전 조건에 따른 시스템 구성요소의 온도=211,250,1
[그림3-5] 연료와 공기의 다단 예열을 이용한 시스템=213,252,1
[그림3-6] 가정용 열ㆍ전기 발생용 SOFC RPG 설계=214,253,1
[그림4-1] 연료전지 축전지 복합 전동 카의 구성도=216,255,1
[그림4-2] 연료전지 스택=216,255,1
[그림4-3] 연료전지 스택의 성능 곡선=217,256,1
[그림4-4] 연료전지 제어 시스템 구성도=217,256,1
[그림4-5] 연료전지 공기 유량 제어 실험 결과=218,257,1
[그림4-6] 연료전지 스택 수소 퍼지(purge)제어 결과=218,257,1
[그림4-7] 연료전지 시스템=220,259,1
[그림4-8] 연료전지 시스템 순차 제어 결과=220,259,1
[그림4-9] ANN축전지 SoC 계산 방법=221,260,1
[그림4-10] 퍼지(fuzzy) 논리 제어기의 출력 결과=221,260,1
[그림4-11] 연료전지 축전지 복합 시스템 bread board 시험=222,261,1
[그림4-12] 부하제어 결과=222,261,1
[그림4-13] 전동카트의 주행 시험 특성=222,261,1
[그림4-14] 연료전지 축전지 시스템 차량 장착 장면=223,262,1
[그림4-15] 연료전지 하이브리드 자동차 실차 테스트 결과 샘플=223,262,1
[표1-1] 몇 가지 전극반응에 대한 열역학적 data와 열역학적 효율=6,45,1
[표1-1] Delphi의 APU용 리포머 개발 목표=59,98,1
[표1-2] 개발 대상 prereformer의 연구개발 목표치=61,100,1
[표1-3] O₂/CH₄ 변화에 의한 메탄전환율 및 생성물의 선택도 변화=75,114,1
[표2-1] SOFC 연료극 소재의 연구개발 동향=107,146,1
[표2-2] 고체산화물연료전지의 공기극 소재 개발동향=109,148,1
[표2-3] SOFC 단전지 및 구조설계에 관한 연구개발 동향=110,149,1
[표3-1] NiO-YSZ 및 NiO-SDC계 연료극 소재의 압출성형을 위한 조성=122,161,1
[표3-2] LSCF 공기극 소재의 압출성형을 위한 조성=124,163,1
[표4-1] NiO-YSZ 연료극 소재의 소결 수축률=128,167,1
[표4-2] SOFC 연료극을 위한 NiO-YSZ 및 NiO-SDC 원통형 지지체의 특성=159,198,1
[표2-1] Flat-tube SOFC stack operating condition=169,208,1
[표2-2] The comparison of theoretical OCH with experimental OCH=178,217,1
[표2-3] Flat-tube SOFC's component=182,221,1
[표2-4] Specification of the reference unit cell=190,229,1
[표2-5] Operating condition of the reference unit cell=191,230,1
[표3-1] SOFC 시스템의 운전 조건=211,250,1
[표3-2] SOFC 시스템의 조건에 따른 운전 성능=212,251,1
[표3-3] 가정용 SOFC 시스템의 출력과 효율=215,254,1