고체산화물 연료전지의 공기극에서는 전기화학반응에 대해 높은 촉매활성을 가져야 작동온도 감소에 따른 성능저하를 막을 수 있다. 이러한 공기극의 성능저하를 막기 위해 높은 전기전도도를 가지면서 낮은 분극을 갖도록 하기 위하여 혼합이온전도체를 선정하여 미세구조를 제어하고 높은 전기화학반응이 발생하도록 삼상계면을 증가시켜 분극저항을 낮추어야 한다. 이러한 삼상계면의 증가는 조성물의 입자크기와 관련되며, 또한 저온에서 ...
고체산화물 연료전지의 공기극에서는 전기화학반응에 대해 높은 촉매활성을 가져야 작동온도 감소에 따른 성능저하를 막을 수 있다. 이러한 공기극의 성능저하를 막기 위해 높은 전기전도도를 가지면서 낮은 분극을 갖도록 하기 위하여 혼합이온전도체를 선정하여 미세구조를 제어하고 높은 전기화학반응이 발생하도록 삼상계면을 증가시켜 분극저항을 낮추어야 한다. 이러한 삼상계면의 증가는 조성물의 입자크기와 관련되며, 또한 저온에서 연료전지의 효율을 높이기 위해서는 보다 미세한 분말을 사용하는 것이 바람직하다. 따라서 본 연구에서는 공기극 재료로 산화분위기에서 높은 전기전도도와 전해질과의 열팽창계수 호환, 고온에서 높은 화학적 안정성을 나타내는 대표적인 공기극인 (La_(1-x)Sr_(x))MnO₃과 중저온(600~800℃) 영역에서 특히 우수한 특성을 나타내는 (La_(0.6)Sr_(0.4))(Co_(0.2)Fe_(0.8))O₃를 선정하여 각각 glycine nitrate process(GNP)와 공침법을 이용하여 합성하였다. (La_(1-x)Sr_(x))MnO₃는 GNP법을 이용하여 stoichiometric 조성에 있어서 질화물 및 산화물의 다른 출발물질을 사용하여 합성하였을 때 여러 합성조건에 따른 결정상과 이러한 결정상이 전기화학적 특성에 미치는 영향을 규명하였고, non- stoichiometric 조성에 있어서 출발물질을 질화물로 하여 합성한 경우 Mn excess 첨가 조성의 영향과, 이에 따른 결정상을 평가하고, 이러한 특성이 공기극 에 미치는 영향에 대해 규명하였다. 또한 non-stoichiometric 조성에 있어서 다른 출발물질을 이용하여 합성한 합성물의 환원특성을 평가하여, 공기극의 환원특성이 전기화학적 특성에 어떻게 영향을 미치는 가를 비교 평가하고, 최적조건에서 합성한 (La_(1-x)Sr_(x))MnO₃가 여러 종류의 전해질에서 어떤 특성을 나타내는 가를 평가하였다. 출발물질을 질화물을 사용한 경우 주 결정상은 LaMnO₃ 였으며, Sr 첨가량 증가에 따라 Sr2MnO4 과 La2O₃의 이차상이 나타났으며, Mn excess 조성의 경우 결정상을 조절할 수 있었으며, 700℃에서 210.3S/cm의 높은 전기전도도를 얻을 수 있었다. 산화물을 이용하여 합성 한 경우도 주 결정상은 LaMnO₃ 였으며, Sr 첨가량 증가에 따라 La2O₃의 이차상이 나타났으며, 700℃에서 152.7S/cm의 전기전도도를 얻을 수 있었다. 환원특성은 질화물을 사용한 경우 deoxidization를 나타내는 β-피크가 산화물을 사용한 경우보다 낮은 온도에서 나타나고 있으며, 이것은 질화물을 사용한 경우 산화물을 사용한 경우보다 우수한 특성임을 확인할 수 있었다. (La_(0.6)Sr_(0.4))(Co_(0.2)Fe_(0.8))O₃는 공침법을 사용하여 합성하였으며, pH 및 열처리 조건 등의 합성 조건을 변화시켜 각 조건에서의 최적 합성 조건을 도출하고, 이 조건에서 합성한 분말의 전기화학적 특성 평가를 통해 합성된 분말의 미세구조와 그에 따른 공기극 특성을 살펴보았다. 또한 최적조건에서 합성한 (La_(0.6)Sr_(0.4))(Co_(0.2)Fe_(0.8))O₃의 각 전해질에 따른 분극특성을 평가하여, 합성조건과 전기화학특성과의 관계를 규명하고자 하였다. 공침법으로 합성한 (La_(0.6)Sr_(0.4))(Co_(0.2)Fe_(0.8))O₃는 pH 9의 조건에서 합성한 분말이 900℃에서 950S/㎝로 최적의 전기전도도를 나타내고 있었으며, 다양한 전해질을 이용한 분극특성은 600℃의 ScSZ, 8Y-YSZ 및 GDC에서 각각 2.52, 1.54 및2.58Ω를 나타내었다. 이러한 결과를 통해 (La_(1-x)Sr_(x))MnO₃과 (La_(0.6)Sr_(0.4))(Co_(0.2)Fe_(0.8))O₃의 합성방법에 따른 영향과 합성조건을 규명하였으며, 이에 따른 SOFC 공기극의 전기화학적 특성을 규명하였다.
고체산화물 연료전지의 공기극에서는 전기화학반응에 대해 높은 촉매활성을 가져야 작동온도 감소에 따른 성능저하를 막을 수 있다. 이러한 공기극의 성능저하를 막기 위해 높은 전기전도도를 가지면서 낮은 분극을 갖도록 하기 위하여 혼합이온전도체를 선정하여 미세구조를 제어하고 높은 전기화학반응이 발생하도록 삼상계면을 증가시켜 분극저항을 낮추어야 한다. 이러한 삼상계면의 증가는 조성물의 입자크기와 관련되며, 또한 저온에서 연료전지의 효율을 높이기 위해서는 보다 미세한 분말을 사용하는 것이 바람직하다. 따라서 본 연구에서는 공기극 재료로 산화분위기에서 높은 전기전도도와 전해질과의 열팽창계수 호환, 고온에서 높은 화학적 안정성을 나타내는 대표적인 공기극인 (La_(1-x)Sr_(x))MnO₃과 중저온(600~800℃) 영역에서 특히 우수한 특성을 나타내는 (La_(0.6)Sr_(0.4))(Co_(0.2)Fe_(0.8))O₃를 선정하여 각각 glycine nitrate process(GNP)와 공침법을 이용하여 합성하였다. (La_(1-x)Sr_(x))MnO₃는 GNP법을 이용하여 stoichiometric 조성에 있어서 질화물 및 산화물의 다른 출발물질을 사용하여 합성하였을 때 여러 합성조건에 따른 결정상과 이러한 결정상이 전기화학적 특성에 미치는 영향을 규명하였고, non- stoichiometric 조성에 있어서 출발물질을 질화물로 하여 합성한 경우 Mn excess 첨가 조성의 영향과, 이에 따른 결정상을 평가하고, 이러한 특성이 공기극 에 미치는 영향에 대해 규명하였다. 또한 non-stoichiometric 조성에 있어서 다른 출발물질을 이용하여 합성한 합성물의 환원특성을 평가하여, 공기극의 환원특성이 전기화학적 특성에 어떻게 영향을 미치는 가를 비교 평가하고, 최적조건에서 합성한 (La_(1-x)Sr_(x))MnO₃가 여러 종류의 전해질에서 어떤 특성을 나타내는 가를 평가하였다. 출발물질을 질화물을 사용한 경우 주 결정상은 LaMnO₃ 였으며, Sr 첨가량 증가에 따라 Sr2MnO4 과 La2O₃의 이차상이 나타났으며, Mn excess 조성의 경우 결정상을 조절할 수 있었으며, 700℃에서 210.3S/cm의 높은 전기전도도를 얻을 수 있었다. 산화물을 이용하여 합성 한 경우도 주 결정상은 LaMnO₃ 였으며, Sr 첨가량 증가에 따라 La2O₃의 이차상이 나타났으며, 700℃에서 152.7S/cm의 전기전도도를 얻을 수 있었다. 환원특성은 질화물을 사용한 경우 deoxidization를 나타내는 β-피크가 산화물을 사용한 경우보다 낮은 온도에서 나타나고 있으며, 이것은 질화물을 사용한 경우 산화물을 사용한 경우보다 우수한 특성임을 확인할 수 있었다. (La_(0.6)Sr_(0.4))(Co_(0.2)Fe_(0.8))O₃는 공침법을 사용하여 합성하였으며, pH 및 열처리 조건 등의 합성 조건을 변화시켜 각 조건에서의 최적 합성 조건을 도출하고, 이 조건에서 합성한 분말의 전기화학적 특성 평가를 통해 합성된 분말의 미세구조와 그에 따른 공기극 특성을 살펴보았다. 또한 최적조건에서 합성한 (La_(0.6)Sr_(0.4))(Co_(0.2)Fe_(0.8))O₃의 각 전해질에 따른 분극특성을 평가하여, 합성조건과 전기화학특성과의 관계를 규명하고자 하였다. 공침법으로 합성한 (La_(0.6)Sr_(0.4))(Co_(0.2)Fe_(0.8))O₃는 pH 9의 조건에서 합성한 분말이 900℃에서 950S/㎝로 최적의 전기전도도를 나타내고 있었으며, 다양한 전해질을 이용한 분극특성은 600℃의 ScSZ, 8Y-YSZ 및 GDC에서 각각 2.52, 1.54 및2.58Ω를 나타내었다. 이러한 결과를 통해 (La_(1-x)Sr_(x))MnO₃과 (La_(0.6)Sr_(0.4))(Co_(0.2)Fe_(0.8))O₃의 합성방법에 따른 영향과 합성조건을 규명하였으며, 이에 따른 SOFC 공기극의 전기화학적 특성을 규명하였다.
The synthesized (La_(1-x)Sr_(x))MnO₃ as a cathode for SOFC by glycine nitrate process(GNP) and knew the different properties of (La_(1-x)Sr_(x))MnO₃ by using nitrate solution and oxide solution as a starting material. In case of using nitrate solution as a starting material, main crystal phase peak ...
The synthesized (La_(1-x)Sr_(x))MnO₃ as a cathode for SOFC by glycine nitrate process(GNP) and knew the different properties of (La_(1-x)Sr_(x))MnO₃ by using nitrate solution and oxide solution as a starting material. In case of using nitrate solution as a starting material, main crystal phase peak of LaMnO₃ increased as Sr content added up and a peak of Sr2MnO4 and La₂O₃ was showed as a secondary phase. We added Mn excess to control a crystal phase. In this case, the electrical conductivity had a high value 210.3S/cm at 700℃. On the other side, when we used oxide solution as a starting material, we found main crystal phase of LaMnO₃ to increase as Sr content added up and a peak of La₂O₃ as a secondary phase. Similary, we added Mn excess to control a crystal phase in this case. We knew (La,Sr)MnO₃ powder to sinter well and the electrical conductivity of the sintered body at 1200℃ for 4hrs was 152.7s/cm at 700℃. The sintered (La,Sr)MnO₃ powder at 1000℃ for 4hrs got the deoxidization peak, depending on the temperature and in case of using nitrate solution as a starting material, the deoxidization peak was showed at 450℃ which is lower than used a oxide solution as a starting material. As a result, when (La,Sr)MnO₃ powder was synthesized to add Mn excess and to use nitrate solution as a starting material, we found it to have the higher deoxidization property and considered it as a cathode for SOFC properly. And we found it to have different electrical conductivity the synthesized (La,Sr)MnO₃ powder by using different starting materials like nitrate solution and oxide solution which influence a sintering density and crystal phase. The LSCF cathode for Solid Oxide Fuel Cell was investigated to develop high performance unit cell at intermediate temperature by modified oxalate method with different electrolytes and different pH. The LSCF powders employed La, Sr, Co and Fe oxides, oxalic acid, ethanol and NH₄OH solution were synthesized with pH controlled as 2, 6, 7, 8, 9 and 10 at 80℃. Single crystalline phase was obtained from pH 2~9. on the other hand, La₂O₃ appeared from pH 10. Very fine powder with particle size of 50nm was obtained at calcination temperature of 800℃ for 4 hours. LSCF cathode synthesized at pH 7 showed the highest electric conductivity in the temperature range of 600℃ to 900℃. its value was 950 S/㎝ at 900℃. Under same synthesis conditions, polarization resistance of each LSCF cathode was changed with different calcination temperatures. As-prepared powder presented 2.52, 1.54 and 2.58Ω at 600℃ with ScSZ, 8Y-YSZ and GDC as its electrolyte respectively after calcination at 800℃ for 4 hours.
The synthesized (La_(1-x)Sr_(x))MnO₃ as a cathode for SOFC by glycine nitrate process(GNP) and knew the different properties of (La_(1-x)Sr_(x))MnO₃ by using nitrate solution and oxide solution as a starting material. In case of using nitrate solution as a starting material, main crystal phase peak of LaMnO₃ increased as Sr content added up and a peak of Sr2MnO4 and La₂O₃ was showed as a secondary phase. We added Mn excess to control a crystal phase. In this case, the electrical conductivity had a high value 210.3S/cm at 700℃. On the other side, when we used oxide solution as a starting material, we found main crystal phase of LaMnO₃ to increase as Sr content added up and a peak of La₂O₃ as a secondary phase. Similary, we added Mn excess to control a crystal phase in this case. We knew (La,Sr)MnO₃ powder to sinter well and the electrical conductivity of the sintered body at 1200℃ for 4hrs was 152.7s/cm at 700℃. The sintered (La,Sr)MnO₃ powder at 1000℃ for 4hrs got the deoxidization peak, depending on the temperature and in case of using nitrate solution as a starting material, the deoxidization peak was showed at 450℃ which is lower than used a oxide solution as a starting material. As a result, when (La,Sr)MnO₃ powder was synthesized to add Mn excess and to use nitrate solution as a starting material, we found it to have the higher deoxidization property and considered it as a cathode for SOFC properly. And we found it to have different electrical conductivity the synthesized (La,Sr)MnO₃ powder by using different starting materials like nitrate solution and oxide solution which influence a sintering density and crystal phase. The LSCF cathode for Solid Oxide Fuel Cell was investigated to develop high performance unit cell at intermediate temperature by modified oxalate method with different electrolytes and different pH. The LSCF powders employed La, Sr, Co and Fe oxides, oxalic acid, ethanol and NH₄OH solution were synthesized with pH controlled as 2, 6, 7, 8, 9 and 10 at 80℃. Single crystalline phase was obtained from pH 2~9. on the other hand, La₂O₃ appeared from pH 10. Very fine powder with particle size of 50nm was obtained at calcination temperature of 800℃ for 4 hours. LSCF cathode synthesized at pH 7 showed the highest electric conductivity in the temperature range of 600℃ to 900℃. its value was 950 S/㎝ at 900℃. Under same synthesis conditions, polarization resistance of each LSCF cathode was changed with different calcination temperatures. As-prepared powder presented 2.52, 1.54 and 2.58Ω at 600℃ with ScSZ, 8Y-YSZ and GDC as its electrolyte respectively after calcination at 800℃ for 4 hours.
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