[논문]MCFC 분리판 부식거동에 관한 연구

이성일; 김귀열

MCFC 분리판 부식거동에 관한 연구
Corrosion behavior of separator for molten Cab -onate Fuel Cell 원문보기

이성일 (충주대학교 안전공학과) , 김귀열 (한국 기술 교육대학교 정보기술 공학부)

The molten carbonate fuel cell has conspicuous features and high potential in being used as an energy converter of various fuels to electricity and heat. However, the MCFC which use strongly corrosive molten carbonate at $650^{\circ}C$ have many problem. Systematic investigation on corrosion behavior of Fe/20Cr/Ti has been done in (62+38)mol % (Li+K) $CO_3$ melt at 923K by using. steady state polarization and electrochemical impedance spectroscopy method. It found that the corrosion current of these Febased alloys decreased with increasing Ti content, and this attribute to the formation of $LiCrO_2$ layer at the surface.

* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

문제 정의

본 연구에는 MCFC의 separator 재료인 Fe/20Cr/Ti계의 합금에 대하여 용융 탄산염 중에서 부식 특성을 전기 화학적 방법을 통하여 검토하고, 고내식성 재료 선정의 명확한 지침을 얻고자 한다.
용융탄산염형 연료전지를 개발하기 위해서 그 성능 향상에 기초가 되는 분리 판의 부식 거동을 파악하였다.

제안 방법

Fe/21Cr 합금을 기준으로 Ti를 첨가하고, Ti 함유량을 변화시킨 Fe/21Cr/Ti 합금의 내식성을 전기화학 및 부식실험을 하였다. Ti를 첨가함에 따라 내식성이 향상이 확인되었다.
한편 탄산염 융체는 고부식성이기 때문에 탄산염융체를 유지하는 cruciblee 고순도 &20 cmcible을 사용하였으며, 안전성을 고려하여 crucible을 2중으로 하였다. 이것은 내측의 crucible이 파손했을 때 석영 container까지 파손되는 것을 방지하기 위해서이다.

대상 데이터

cell container 가열선은 kantal선을 사용한 원통형 전기로를 사용했다.
시료는 Fe을 기본으로 21wt% Cr에 1, 2, 3, 4, wt%의 Ti를 첨가한 합금을 사용하였다.
시료의 크기는 10X7X0.6mm이며, 리이더선은 시료표면에 작은 구멍을 뚫어 0.3mm의 금선을 연결하였다.
있다. 실험 장치 상부의 cell cape 파이렉스 제품이며, 각 전극류나 열전대, gas bubbler, 내부를 보기 위해 창으로 구성되어 있다. cell container5} cell cap에서는 진공계라는 gas 배기계의 joint가 있다.
(a)는 교류 임피던스 법 (AC법)이며, 전기화학 임피던스 스펙트럼 (EIS)법이라고도 불러진다. 여기서는 potentiostat 은 Electrochemical Interface Solartron 1286을, 주파수 응답 분석기 (FRA)는 Solartron 1250을 사용하였다. 그리고 (b)는 전상 분극법의 측정계이며, Solartron 1286을 사용하여 Computer Hewlett Packard 85에 의하여 자동 측정을 하였다.

성능/효과

1Hz부터 60Hz까지의 주파수 범위에서 측정하였으며, cole-cole plot상에서 임피던스 궤적이 큰 것은 그 반응 저항이 크다는 것을 시사하고 있다. 이 경우 반응 저항은 부식 저항에 상당하고 Ti의 함유량을 1에서 4wt%로 증가시킬수록 부식저항은 커져 있는데 이것은 내식성이 우수함을 나타낸다.
이상과 같이 융체 중에서 금속의 anode 거동을 검토함과 더불어, CQ의 background 특성을 측정한 결과는 양호하며, 본 연구의 측정에 지장이 없는 것이 확인되었다.
정상분극 곡선은 결과와 비교하여, 특히 wt% 이상의 Ti 첨가가 유효한 것으로 사료된다.

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