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논문 상세정보

용융탄산염 연료전지용 화이버 강화 $\\gamma$-LiAlO$_2$ 매트릭스의 적층에 의한 강도 증진

Strengthening of Fiber-Reinforced $\\gamma$-LiAlO$_2$ Matrixes for Molten Carbonate Fuel Cell by Laminatin

초록

용융탄산염 연료전지(Molten Carbonate Fuel Cell)용 알루미나 화이버 강화 ${\gamma}$-LiAlO2 매트릭스의 적층방법에 따른 미세구조 변화 및 강도 증진 효과에 대하여 연구하였다. 테이프 캐스팅법으로 제조한 green sheet 2장을 45$^{\circ}C$에서 1kg/$ extrm{cm}^2$의 압력으로 1분간 hot pressing 하여 제조한 적층 매트릭스와 double casting 시 1단계 캐스팅한 green sheet를 3.5 시간 정도 건조한 뒤 2 단계 캐스팅 하여 제조한 적층 매트릭스의 기공율은 모두 50% 이상이었다. 알루미나 화이버 강화 적층 매트릭스의 강도는 비적층 매트릭스(115gf/$ extrm{mm}^2$)에 비해 70% 이상 증진되었으며 적층에 의해 화이버 배향성에 따른 강도의 편향성을 제거할 수 있었다. Triple casting에 의한 적층 메트릭스의 강도는 double casting 시에 비해 약간 증진되었으나 캐스팅 방향에 따른 강도의 편향성이 존재할 뿐만 아니라 기공율도 50% 이하였다. Double casting에 의한 적층 매트릭스의 강도 (195 gf/$\textrm{mm}^2$)는 hot pressing 하여 제조한 매트릭스 (212gf/$\textrm{mm}^2$)에 비해 약간 낮지만 MCFC 매트릭스 제조공정 면에서 double casting 법이 효율적인 적층공정으로 평가되었다.

Abstract

Microstructural variation and strengthening effects with lamination methods of alumina fiber-reinforced ${\gamma}$-LiAlO2 matrixes for Molten Carbonate Fuel Cell(MCFC) were studied. The porosities of all matrix laminated by hot-pressing of two green sheets under 1 kg/$\textrm{cm}^2$ at 45$^{\circ}C$ for 1 min and by double-casting which the second layer cast on the first green sheet dried for 3.5h were more than 50%. The strength of the Al2O3 fiber-reinforced matrix prepared by lamination was enhanced by 70% in comparison with the non-laminated matrix (115 gf/$\textrm{mm}^2$) and the strength-directionality due to fiber-orientation also could be removed. The strength of matrixes laminated by triple-casting was higher than that of the double-cast matrix, but triple-cast matrix showed the directionality with the casting direction, and furthermore its porosity was less than 50%. Although the strength of matrixes laminated by double-casting (195 gf/$\textrm{mm}^2$) is slightly less than that of matrixes laminated by hot-pressing (212 gf/$\textrm{mm}^2$), the double-casting method was evaluated to be more efficient laminating process in MCFC matrix processing.

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