선택한 단어 수는 입니다.
최소 단어 이상 선택하여야 합니다.
최소 단어 이상 선택하여야 합니다.
선택한 단어 수는 30입니다.
최대 10 단어까지만 선택 가능합니다.
최대 10 단어까지만 선택 가능합니다.
문제 정의
- 본 연구에서는 기존의 연료극 지지체 튜브 셀의 습식 담금 코팅공정을 개선하기 위해 담금 코팅공정 동안에 진공을 적용하여 치밀하면서 박막의 전해질 코팅층을 얻고자 하였다. 특히 얇은 두께를 갖는 치밀한 8 mol% yttria stabilized zirconia(8YSZ) 전해질막을 제조하기 위해 슬러리 내 고상 전해질 분말의 농도, 진공도, 연료극 지지체의 가소결 조건 등 진공 코팅조건의 변화에 따른 전해질 코팅 막의 특성 변화를 조사하였다
- 본 연구에서는 연료극 지지체의 가소결 조건에 따른 전해질의 제조특성을 조사하기 위해, 지지체의 가소결 온도를 1200 ℃, 1300 ℃의 두 조건에서 전해질을 코팅하여 특성을 조사하였다.
제안 방법
- 제조된 압출체는 회전 건조 후 전해질 코팅을 위하여 1, 300 ℃로 가소결하였다. 가 소결된 지지체는 음극 기능성막을 지지체와 같은 조성의 보다 치밀한 입자를 가지고 있는 슬러리를 1 회 담금 코팅하여 1000 ℃에서 소결하여 전해질 코팅을 위한 지지체를 제조하였다
- 전류집전 체로 연료극에는 Ni선을 이용하였으며, 공기극에서는 Pt-mesh와 Au선을 이용하였다. 단위 전지의 성능 특성은 직류 전자부하와 직류 전원 공급 장치를 이용하여 단위전지에 흐르는 전류밀도를 변화시키면서 전압의 변화를 측정하였다. 작동온도는 800 ℃, 750 ℃, 700 ℃에서 성능을 측정하였으며, 연료전지 운전시 공급되는 적절한 수소 유량 범위를 결정하기 위해 70 -700 mUmin로 수소 유량을 변화시키면서 전지의 성능변화를 조사하여 그 결과를 Fig.
- % 변화시켰다. 분말의 분산을 돕기 위해, 분산제, 결합제, 계면활성제를 사용하였고 용매로는 톨루엔과 이소프로필 알콜을 첨가하여 슬러리를 제조하였다. 슬러리 제조공정에 대한 자세한 사항은 이전 논문에 기술되어 있다◎
- )를 이용하여 40 vol% Ni의 함량을 갖도록 하였다. 분말제조 후 압출성형을 위하여 유기물 첨가제와 기공형성을 위한 카본을 혼합하여 압출용 페이스트(paste)를 제조하여 상온에서 압출하였다. 제조된 압출체는 회전 건조 후 전해질 코팅을 위하여 1, 300 ℃로 가소결하였다.
- 약 5 ㎛의 두께를 가지는 전해질 층을 코팅한 후 공기극 물질로 LaSrMnOs(LSM) -8YSZ 복합 층을 공기극 기능성 막으로 제조한 후 공기극으로 LSM을 다시 코팅하고, 공기극 집전층으로 LaSiCoFeQ층을 코팅하여 단전지를 제조하였다. 이러한 공기극 복합층은 삼상계면을 증가시켜 전극의 활성과 전류집전을 향상시키는 것으로 알려져 있다“).
- 단위 전지의 성능 특성은 직류 전자부하와 직류 전원 공급 장치를 이용하여 단위전지에 흐르는 전류밀도를 변화시키면서 전압의 변화를 측정하였다. 작동온도는 800 ℃, 750 ℃, 700 ℃에서 성능을 측정하였으며, 연료전지 운전시 공급되는 적절한 수소 유량 범위를 결정하기 위해 70 -700 mUmin로 수소 유량을 변화시키면서 전지의 성능변화를 조사하여 그 결과를 Fig. 6에 나타내었다. 진공조건하에서 코팅된 전해질 층을 갖는 연료전지의 성능은 700 ℃ 에서 전력 밀도 495 mWcm2 (0.
- 전해질 코팅은 먼저 진공압 조건에서 슬러리농도에 따른 코팅 특성을 살펴보기 위해 슬러리 내 진공압을 110 torr로 고정시킨 후 고상 분말 농도별로 코팅을 실시하였다. 또한 진공압에 따른 코팅 특성을 살펴보기 위하여 슬러리 농도를 5 wt.
- 공소결시 승온속도는 2 ℃ /min으로 조절하였다. 제조된 전해질막은 He을 이용하여 가스누출 시험을 하였으며, Scanning electron microscopy(SEM)을 통하여 코팅 전·후의 코팅층 형상을 분석하였다. Fig.
- %로 고정 시킨 후 진공압에 따라 전해질을 코팅하였다. 진공 담금 코팅시 진공압은 튜브셀 내부에 걸어주었으며, 진공을 가한 상태에서 담금 코팅은 1회 실시하였다. 진공압은 110 torr에서 760 torr까지 변화시켰으며, 진공압에 따른 코팅층 형성을 분석하였다.
- 진공 담금 코팅시 진공압은 튜브셀 내부에 걸어주었으며, 진공을 가한 상태에서 담금 코팅은 1회 실시하였다. 진공압은 110 torr에서 760 torr까지 변화시켰으며, 진공압에 따른 코팅층 형성을 분석하였다. 이렇게 코팅된 전해질은 1400 笆에서 5시간 동안 연료극과 공소결하여 전해질막을 제조하였다.
- 튜브형 고체 산화물 연료전지를 제조하기 위한 연료극 지지체관은 NiO(J.T. Baker Go.)와 8YSZ (Tosoh Co.)를 이용하여 40 vol% Ni의 함량을 갖도록 하였다. 분말제조 후 압출성형을 위하여 유기물 첨가제와 기공형성을 위한 카본을 혼합하여 압출용 페이스트(paste)를 제조하여 상온에서 압출하였다.
- 코팅층을 얻고자 하였다. 특히 얇은 두께를 갖는 치밀한 8 mol% yttria stabilized zirconia(8YSZ) 전해질막을 제조하기 위해 슬러리 내 고상 전해질 분말의 농도, 진공도, 연료극 지지체의 가소결 조건 등 진공 코팅조건의 변화에 따른 전해질 코팅 막의 특성 변화를 조사하였다
대상 데이터
- 8 cm2로 단위전지를 제조하였다. 전류집전 체로 연료극에는 Ni선을 이용하였으며, 공기극에서는 Pt-mesh와 Au선을 이용하였다. 단위 전지의 성능 특성은 직류 전자부하와 직류 전원 공급 장치를 이용하여 단위전지에 흐르는 전류밀도를 변화시키면서 전압의 변화를 측정하였다.
- 5). 튜브셀의 전해질 층위에 코팅된 공기극층의 길이는 4 cm이었으며, 전체 전극 유효면적은 6.8 cm2로 단위전지를 제조하였다. 전류집전 체로 연료극에는 Ni선을 이용하였으며, 공기극에서는 Pt-mesh와 Au선을 이용하였다.
성능/효과
- 본 연구에서는 슬러리의 농도가 증가함에 따라 가스투과도는 감소한 반면에 코팅층의 두께가 증가하기 때문에 코팅층의 두께와 가스투과도를 고려할 경우 코팅층의 두께와 가스투과도가 비교적 낮은 15 wt.%의 슬러리 내 고상농도에서 최적의 코팅조건을 나타내었다.
- 이 중에서 담금법에 의한 코팅 방법이 가장 경제적이며, 간단한 장치로 치밀한 박막의 전해질을 제조가 가능하다는 이점이 있다.1°, 山 특히 형상이 다양한 튜브형 구조의 고체 산화물 연료전지 셀의 제조에 있어서는 다른 공정에 비해 담금 코팅 공정이 튜브셀 전체 면에 균일한 코팅막을 제조할 수 있다는 특징이 있다. 그러나 기존의 담금 코팅법의 경우, 대기압에서 담금 코팅이 진행되기 때문에 코팅층의 치밀 도가 감소하여 균열이 쉽게 발생한다.
- Fig. 4에서 진공도를 증가시킴에 따라 코팅된 전해질 층의 가스 투과도는 감소하였으며, 상압으로 코팅된 전해질 층에 비해 진공 조건에서 코팅된 전해질 층의 가스투과도가 매우 낮은 것으로 나타났다. 이것은 진공 조건에서 코팅된 전해질 층이 상압조건에서 코팅된 전해질 층에 비해 훨씬 치밀하다는 것을 의미한다.
- 5배의 성능 향상을 나타내었다. 또한 개회로 전압을 보면 진공 코팅된 단전지에 비해 상압 코팅된 전해질 층을 갖는 단전지의 개회로 전압이 약 0.04 V정도 높은 값을 나타내었다. 이것은 상압 코팅된 전해질 층의 경우 25 ㎛의 높은 두께에도 불구하고 여전히 기공의 존재로 전해질을 통한 가스 크로스 오브(gas crossover)가 발생하고 있으며, 이로 인한 Nemst potential의 감소가 전지성능 감소에 영향을 미치고 있음을 나타내는 것이다.
- 본 연구에서 진공도 효과에서 주목할 점은 진공을 가하지 않은 상압조건에서 코팅할 경우에 비해 진공압을 가할 경우 전해질 막의 두께를 박막으로 제조할 수 있음을 확인할 수 있었다는 것이다. 그러나 진공도를 더욱 증가시킴에 따라 코팅된 전해질의 두께가 증가하므로 전해질의 두께가 박막이며, 가스 투과도가 작은 최적인 적절한 조건에서 전해질을 코팅하여야 함을 알 수 있다.
- 진공 코팅시 슬러 리 내 고상 농도를 변화시키면서 코팅할 결과 전해질 슬러리 내 고상 농도가 증가함에 따라 전해질 층의 두께는 비례하여 증가하였고, 가스 투과도는 감소하였다. 연료극 지지체의 가소결 온도의 효과를 조사한 결과, 가소결 온도가 낮은 조건에서 코팅된 전해질 층이 더 치밀한 전해질 막을 형성하였다. 이것은 가 소결된 연료극 지지체와 코팅된 전해질 층의 공소 결시 수축율의 차이가 감소하였기 때문인 것으로 생각된다.
- 7 V, 708 mA/cnf)을 나타내었다. 이는 기존의 상압 조건에서 코팅된 25 ㈣의 두께를 갖는 단전지에 비해 약 2.5배의 성능 향상을 나타내었다. 또한 개회로 전압을 보면 진공 코팅된 단전지에 비해 상압 코팅된 전해질 층을 갖는 단전지의 개회로 전압이 약 0.
- 진공 코팅된 전해질 층을 갖는 단전지의 경우 상압 코팅된 전해질을 갖는 단전지에 비해 전지 성능이 크게 증가하였다. 이것은 진공 코팅으로 치밀하고 얇은 전해질 막이 형성되어 전지의 ohmic loss가 감소하였을 뿐만 아니라 치밀도의 증가로 인해 gas crossover가 감소하였기 때문인 것으로 판단된다.
- 진공 코팅시 슬러 리 내 고상 농도를 변화시키면서 코팅할 결과 전해질 슬러리 내 고상 농도가 증가함에 따라 전해질 층의 두께는 비례하여 증가하였고, 가스 투과도는 감소하였다. 연료극 지지체의 가소결 온도의 효과를 조사한 결과, 가소결 온도가 낮은 조건에서 코팅된 전해질 층이 더 치밀한 전해질 막을 형성하였다.
- 진공도가 증가함에 따라 전해질 코팅 층의 두께는 비례하여 증가하였으며 상압조건에 비해 얇은 코팅 층을 제조할 수 있었다. 상압 코팅된 전해질 층에 비해 진공 코팅된 전해질 층의 가스 투과도도 훨씬 낮은 값을 나타내었다.
- 튜브형 연료극 지지체 내에 진공을 가하면서, 전해질 슬러리 딥코팅을 실시하여 치밀하고 가스 투과도가 매우 적은 박막 전해질 층을 제조할 수 있었다. 진공 코팅시 슬러 리 내 고상 농도를 변화시키면서 코팅할 결과 전해질 슬러리 내 고상 농도가 증가함에 따라 전해질 층의 두께는 비례하여 증가하였고, 가스 투과도는 감소하였다.
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.