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Composites of LSCF($La_{0.6}Sr_{0.4}Co_{0.2}Fe_{0.8}O_{3-\delta}$) and CGO (gadolinium doped ceria)-based ceramics are logical candidate cathode materials with CGO electrolytes. LSCF with perovskite structure was synthesized and investigated by Solid State Reaction (SSR) method used as ca...

주제어

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제안 방법

  • 803-5 분말을 합성하고, XRD 분석을 통하여 합성된 분말의 결정화도를 관찰 하였다. CGO(Rhodia Co.) 분말과 LSCF 분말을 혼합하여 복합체를 제조한 후 단일전극과 복합전극의 미세구조와 분극 저항을 비교하였다.
  • 또한 1050〜1250℃의 온도 범위에서 소결된 단일전극과 복합전극의 분극 특성은 AC 임피던스 법을 이용하여 측정했다. Half-cell의 임피던스 측정은 40mV AC 진폭신호를 인가하여 100kHz에서 0.1Hz의 주파수 범위에서 분극저항을 측정하였다.
  • LSCF 단일전극과 LSCF/CGO 복합전극을 적용해 H50℃에서 소결 한 half-cell의 분극저항을 650℃ 와 750℃에서 측정하였다. 단일전극의 분극저항은 65bC에서 0.
  • LSCF 분말을 고상반응법을 이용하여 700℃, 800℃, 900℃, 1000℃, 1100℃ 온도에서 10시간 동안 소성시킨 후, 시편들의 XRD 패턴을 측정하였다. 그 결과를 Fig.
  • LSCF/CGO 복합전극과 LSCF 단일 전극의 소결 특성과 전해질과 공기극의 분극저항을 평가하기 위하여 half-cell을 제조하였다. 먼저 치밀한 전해질 지지체를 제조하기 위하여 CGO 분말을 직경이 25mm 인 원형몰드에 넣고 일축 가압하여 펠렛을 제조한 후 135bC에서 5시간 열처리하였다.
  • 6에 나타내 었다. LSCF/CGO 복합전극은 1050℃, 1100℃, 1150℃, 1200℃, 1250℃에서 3시간 동안 소결하였으며, 600〜800℃의 온도 범위 에서 50℃ 간격으로 측정하였다. 복합전극이 1150℃ 에서 소결되었을 때 가장 낮은 분극저항을 나타내었으며, 1150℃ 에서 소결온도가 증가하거나 감소할수록 분극 저항값은 증가한다.
  • LSCF와 CGO의 혼합 비율에 따른 복합전극 의성 능차이를 확인하였다. LSCF와 CGO] 비율。] 각각 70:30, 50:50, 30:70 wt.
  • 열처리시 승온 속도는 100℃/h로 하였다. 각각의 온도(700〜 1100℃)에서 고상 반응법으로 합성된 LSCF의 분말의 특성은 XRD(X-ray diffraction(rigaku))> 이용하여 단일 결정상을 확인하였다. XRD 패턴은 2theta=20-80°인 영역에서 주사 속도를 2deg/min으로 하여 측정하였다.
  • 단일전극과 복합전극의 소결온도에 따른 전해질과 공기극 사이의 계면에서 일어나는 전기화학적 분극저항을 평가하기 위해 LSCF와 LSCF/CGO 공기극을 코팅 한 후 공기 분위기에서 1050℃, 1100℃, 1150 ℃, 1200℃, 1250℃ 의 온도로 3시간 동안 열처리하였다. 각각의 온도로 소결된 공기극의 미세구조는 SEM을 이용하여 관찰하였다. 또한 1050〜1250℃의 온도 범위에서 소결된 단일전극과 복합전극의 분극 특성은 AC 임피던스 법을 이용하여 측정했다.
  • 먼저 치밀한 전해질 지지체를 제조하기 위하여 CGO 분말을 직경이 25mm 인 원형몰드에 넣고 일축 가압하여 펠렛을 제조한 후 135bC에서 5시간 열처리하였다. 공기극의 코팅을 위해 LSCF와 CGO 분말을 각각 정량하여 바인더, 분산제, 가소제를 첨가 한 후 3일간 볼밀링하여공기극 슬러리를 제조하였다. 공기극의 코팅은 dip­ coating method를 이용하였다.
  • 공기극의 코팅은 dip­ coating method를 이용하였다. 단일전극과 복합전극의 소결온도에 따른 전해질과 공기극 사이의 계면에서 일어나는 전기화학적 분극저항을 평가하기 위해 LSCF와 LSCF/CGO 공기극을 코팅 한 후 공기 분위기에서 1050℃, 1100℃, 1150 ℃, 1200℃, 1250℃ 의 온도로 3시간 동안 열처리하였다. 각각의 온도로 소결된 공기극의 미세구조는 SEM을 이용하여 관찰하였다.
  • 본 연구에서는 Lao.6Sro.4Coo.2Feo.803-6를 고상 반응법으로 700〜L1OO℃의 온도 범위에서 10시간 동안 합성하였다. &XTC이상의 온도에서 페로브스카이트 구조의 회절 피크가 나타났으며, 1100 ℃ 의 합성 온도에서 결정화도가 높은 LSCF 단일상으로 제조되었다.
  • 본 연구에서는 고상반응법을 이용하여 LaosSrw Coo.2Feo.803-5 분말을 합성하고, XRD 분석을 통하여 합성된 분말의 결정화도를 관찰 하였다. CGO(Rhodia Co.
  • %인 슬러리를 제조한 후 1150℃에서 3시간 동안 소결하였다. 혼합비율에 따른 복합전극의 분극저항은 600℃, 650℃, 700℃, 750℃, 800℃에서 측정하였다. Table 1에 600 〜800℃의 온도 범위에서 측정된 혼합비율에 따른 복합전극의 분극 저항 값을 나타내었다.

대상 데이터

  • 공기극 재료로서 LSCF(Lao. 6SrQ4Coo.2Feo.803)를고상반응법으로 합성하기 위한 출발물질로 La2a, SiOCb, Co(NQ3)2-6H20, F感Q를 사용하였다. Lao.

이론/모형

  • 공기극의 코팅을 위해 LSCF와 CGO 분말을 각각 정량하여 바인더, 분산제, 가소제를 첨가 한 후 3일간 볼밀링하여공기극 슬러리를 제조하였다. 공기극의 코팅은 dip­ coating method를 이용하였다. 단일전극과 복합전극의 소결온도에 따른 전해질과 공기극 사이의 계면에서 일어나는 전기화학적 분극저항을 평가하기 위해 LSCF와 LSCF/CGO 공기극을 코팅 한 후 공기 분위기에서 1050℃, 1100℃, 1150 ℃, 1200℃, 1250℃ 의 온도로 3시간 동안 열처리하였다.
  • 각각의 온도로 소결된 공기극의 미세구조는 SEM을 이용하여 관찰하였다. 또한 1050〜1250℃의 온도 범위에서 소결된 단일전극과 복합전극의 분극 특성은 AC 임피던스 법을 이용하여 측정했다. Half-cell의 임피던스 측정은 40mV AC 진폭신호를 인가하여 100kHz에서 0.
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참고문헌 (12)

  1. H.J. Son, T.H. Lim, S.B. Lee, D.Y. Shin, R.H. Song, S.H. Kim, "Fabrication Of Thin Electrolyte Layer For Solid Oxide Fuel Cell by Vacuum Slurry Dip-coating Process", The Korean Hydrogen and New Energy Society, Vol. 17, No.2, pp. 204-211. 

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  3. Steele BCH, Bae JM, "Properties of $La_{0.6}Sr_{0.4}Co_{0.2}Fe_{0.8}O_{3-x}$ (LSCF) double layer cathodes on gadolinium-doped cerium oxide (CGO) electrolytes-II. Role of oxygen exchange and diffusion", Solid State Ionics, Vol. 106, 1998, pp. 255-261. 

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  6. Jeam-Claude Grenier, Norbert Ea, Michel Pouchard, Paul Hagenmuller, "Structural transitions at high temperature in $Sr_{2}Fe_{2}O_{5}$ ", Solid State chemistry, Vol. 58, 1985, pp. 243-252. 

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  10. Andreas Mai, Vincent A.C. Haanapel, Aven Uhlenbruck, Frank Tietz, Detlev Stover, "Ferritebased perovskites as cathode materials for anodesupported solid oxide fuel cells:Part I. Variation of composition", Solid State Ionics, Vol. 176, 2005, pp. 1341-1350. 

  11. S. C. Singhal and M. Dokiya, "Comparison between LSCF-CGO and GSC-CGO composite cathode on CGO electrolyte for IT -SOFC", in G. Sivasundram and J.A. kilner (Edi.), "Solid Oxide Fuel Cells VIII", The Electochemical Society, USA, 2003, pp. 534. 

  12. Hae Jin Hwang, Ji-Woong Moon, Seunghun Lee, Eun A Lee, "Electrochemical performance of LSCF-based composite cathodes for intermediate temperature SOFCs", Journal of Power Sources, Vol. 171, 2005, pp. 243-248. 

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