[논문]H2S를 포함하는 연료를 사용하기 위한 고체산화물 연료전지용 Sr0.92Y0.08Ti1-xVxO3-δ 연료극 특성

장근영; 김준호; 모수인; 박광선; 윤정우

doi:10.9713/kcer.2021.59.4.557

H2S를 포함하는 연료를 사용하기 위한 고체산화물 연료전지용 Sr0.92Y0.08Ti1-xVxO3-δ 연료극 특성
Characteristics of Sr0.92Y0.08Ti1-xVxO3-δ (x = 0.01, 0.04, 0.07, 0.12) Anode for Using H2S Containing Fuel in Solid Oxide Fuel Cells 원문보기

Korean chemical engineering research = 화학공학, v.59 no.4, 2021년, pp.557 - 564

장근영 (전남대학교 화학공학과) , 김준호 (전남대학교 화학공학과) , 모수인 (전남대학교 화학공학과) , 박광선 (전남대학교 화학공학과) , 윤정우 (전남대학교 화학공학과)

초록
AI-Helper

페로브스카이트 구조를 갖는 Sr_0.92Y_0.08Ti_1-xV_xO_3-δ (SYTV)는 고체산화물 연료 전지(Solid oxide fuel cell, SOFC)에서 H₂S를 포함하는 연료를 사용하기 위한 대체 연료극으로 연구되었다. Sr_0.92Y_0.08TiO_3-δ (SYT)의 전기화학적 성능을 향상시키기 위해 페로브스카이트의 B-사이트에 위치한 티타늄을 바나듐으로 치환하였다. 페치니법을 통해 합성된 SYTV는 작동 온도 조건에서 추가적인 부산물의 형성 없이 YSZ(yttria-stabilized zirconia) 전해질과 화학적으로 안정했다. 바나듐의 치환량이 증가함에 따라 산소 공공 결함(Oxygen vacancy)이 증가하였으며, 생성된 산소 공공 결함으로 인해 연료극의 이온 전도도가 증가했다. 전지 성능은 850 ℃ 순수한 H₂ 연료 조건에서 바나듐 치환 정도에 따라 1 mol.%의 바나듐이 치환된 경우 19.30 mW/cm² 이고 7 mol.%의 바나듐이 치환된 경우 34.87 mW/cm²이다. 1000 ppm의 H₂S를 포함하는 H₂ 연료조건에서 cell의 최대 전력밀도는 1 mol.%의 경우 22.34 mW/cm²이고 7 mol.%의 경우 73.11 mW/cm²로 증가하였다.

Abstract ▼ AI-Helper

Sr0.92Y0.08Ti1-xVxO3-δ (SYTV) with perovskite structure was investigated as an alternative anode to utilize H2S containing fuels in solid oxide fuel cells. To improve the electrochemical performance of Sr0.92Y0.08TiO3-δ (SYT), vanadium(V) was substituted to titanium(Ti) at the B-site of the SYT perovskites. The SYTV synthesized by the Pechini method was chemically compatible with the YSZ electrolyte without additional by-products formation under the cell fabricating conditions. As increasing V substitution amounts, the oxygen vacancies increased, resulting to increasing ionic conductivity of the anode. The cell performance in pure H2 at 850 ℃ is 19.30 mW/cm2 and 34.87 mW/cm2 for a 1 mol.% and 7 mol.% of V substituted anodes, respectively. The cell performance using H2 fuel containing 1000 ppm of H2S at 850 ℃ was 23.37 mW/cm2 and 73.11 mW/cm2 for a 1 mol.% and 7 mol.% of V substituted anodes, respectively.

주제어

표/그림 (10)

그림 Fig. 1. Schematic experimental setup.
그림 Fig. 2. TGA and DTA curves of the precursor resin in air at a flow rate of 5 ºC/min.
$Fig. 3. X-ray diffraction (XRD) patterns of (a)SYT, SYTV01, SYTV04, SYTV07, SYTV12 and SYTV20 and (b) (110) peak shift varying Ni doping amounts.$ 그림 Fig. 3. X-ray diffraction (XRD) patterns of (a)SYT, SYTV01, SYTV04, SYTV07, SYTV12 and SYTV20 and (b) (110) peak shift varying Ni doping amounts.
그림 Fig. 4. (a) XRD patterns varying sintering temperature (400~1400 ºC) and (b) chemical compatibility analysis base on XRD patterns of SYTV12/YSZ mixture sintered at 1400 ºC for 10 h.
그림 Fig. 5. SEM image of the cross section interlayer of SYTV12 electrode and YSZ electrolyte.
그림 Fig. 7. XPS spectra of Ti2p_1/2 and Ti2p_3/2 for SYTV01, SYTV04, SYTV07 and SYTV12.
그림 Fig. 6. H2-TPR results of SYTV01, SYTV04, SYTV07 and SYTV12.
그림 Fig. 8. O1s XPS profiles and fitting for SYTV01, SYTV04, SYTV07 and SYTV12.
그림 Fig. 9. Impedance spectra of the YSZ electrolyte supported anode half cells with SYT, SYTV01, SYTV04, SYTV07 and SYTV12 anode (a) in pure H₂ and (b) 1000 ppm of H2S balanced in H₂ at 850 ºC under OCV condition.
그림 Fig. 10. IV-characteristics of the electrolyte supported single cells (LSM/YSZ/anode) with SYT, SYTV01, SYTV04, SYTV07 and SYTV12 anode (a) in pure H₂ and (b) 1000 ppm of H₂S balanced in H₂ at 850 ºC.

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표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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