초록 ▼

Ⅲ. 연구개발의 내용 및 범위
PCFC는 양극, 프로톤전도성 전해질, 음극으로 구성된다. 특히 전해질은 PCFC의 구동온도 및 성능을 결정하는 중요한 요소이다. 본 연구에서는 논문에 보고된 프로톤전도체 전해질 소재 및 공정 기술을 분석하여 기존의 프로톤전도체 전도도 결과를 훨씬 뛰어넘는 차세대 PCFC용 슈퍼 프로톤전도성 전해질 신규 소재를 개발하고자 한다. PCFC의 전해질로 가장 많이 연구가 되고 있는 perovskite 구조 기반 물질의 특성을 조절하여 성능을 향상시키고, 프로톤전도성과 산소이온전도성 소재를 하이브리드화하

Ⅲ. 연구개발의 내용 및 범위
PCFC는 양극, 프로톤전도성 전해질, 음극으로 구성된다. 특히 전해질은 PCFC의 구동온도 및 성능을 결정하는 중요한 요소이다. 본 연구에서는 논문에 보고된 프로톤전도체 전해질 소재 및 공정 기술을 분석하여 기존의 프로톤전도체 전도도 결과를 훨씬 뛰어넘는 차세대 PCFC용 슈퍼 프로톤전도성 전해질 신규 소재를 개발하고자 한다. PCFC의 전해질로 가장 많이 연구가 되고 있는 perovskite 구조 기반 물질의 특성을 조절하여 성능을 향상시키고, 프로톤전도성과 산소이온전도성 소재를 하이브리드화하여 중저온 영역에서의 고성능 전해질을 연구할 것이다. 또한 저온영역에서 구동 가능한 무수 프로톤전도성 phosphate계 전해질을 개발하여 다양한 조성 및 전해질 핵심 설계 기술을 확보하고자 한다. 궁극적으로 프로톤전도성 세라믹연료전지의 전해질 소재 및 설계 기술, 미세구조 제어 공정 기술, 프로톤 전도성과 연계된 복합체 계면 제어 기술을 확보 할 것이다.

Abstract ▼

Ⅲ. The Contents of research and development
PCFCs are composed of cathode, proton-conducting electrolyte, and anode. Among these, electrolyte is the most important component, because PCFC's performance mainly depends on the conductivity of electrolyte at operating temperature. In this project, su

Ⅲ. The Contents of research and development
PCFCs are composed of cathode, proton-conducting electrolyte, and anode. Among these, electrolyte is the most important component, because PCFC's performance mainly depends on the conductivity of electrolyte at operating temperature. In this project, super proton-conducting electrolyte in performance with manufacturing technologies develops for next generation PCFC with 3 core technologies: advanced perovksite structure BaZr0.85Y0.15O3– δ (BZY) materials, multi-phase co-ionic composites, and anhydrous phosphate composite conductors.
￭ Goals in the First phase: Securement of ceramic processing technology for the PCFC electrolyte fabrication and screening for PCFC electrolytes
- Manufacturing technology for proton-conducting electrolytes through the easy and cheap ceramic nanopowder processing such as co-precipitation, combustion, hydrothermal, and solid-state methods.
- Study of electrical conductivity as function of grain and grain boundary properties in polycrystalline ceramic materials.
- Analysis of proton diffusion coefficient and nonstochiometry by DC conductivity relaxation
- Advanced design for super proton conductors: perovikste-based BaZrO3, hybrid proton-oxygen co-ion conductor, nonhydrous phosphate materials.
￭ Goals in the Second phase: Breakthrough development of high performance protonic conductor for the LT-PCFC
- Investigation of relationship between electrical conductivity and microstructure of electrolytes through the electrochemical/physicochemical analysis
- Study of sintering characteristics of proton conductors
- Study of phase stability and its dependence on process parameter at grain boundaries
- Optimization of advanced materials: hybrid proton-oxygen co-ion conductor and nonhydrous phosphate materials.
- Confirmation of advanced materials on performance with anode-supported PCFC design.

목차 Contents

• 표지 ... 2
• 제 출 문 ... 3
• 보고서 요약서 ... 4
• 요 약 문 ... 5
• SUMMARY ... 9
• CONTENTS ... 13
• 목 차 ... 15
• 제 1 장 연구개발과제의 개요 ... 17
• 제 1 절 연구 개발의 경제적·산업적 중요성 ... 17
• 제 2 절 연구 개발의 필요성 ... 20
• 제 2 장 국내외 기술개발 현황 ... 24
• 제 1 절 국외 현황 ... 24
• 제 2 절 국내 현황 ... 31
• 제 3 장 연구개발수행 내용 및 결과 ... 37
• 제 1 절 PCFC용 전해질 소재 후보물질 특성 문헌 분석 및 특성 평가 시스템 구축 ... 37
• 1. 문헌 분석을 통한 PCFC 전해질 소재 후보 탐색 및 연구 방안 ... 37
• 2. 전해질 특성 분석을 우한 평가 시스템 및 프로토콜 구축 ... 37
• 제 2 절 PCFC용 전해질 나노 소재 합성 기술 및 소결성 향상에 대한 연구 ... 42
• 1. 프로톤전도체 나노 분말 합성법 확립 ... 42
• 2. 소결조제의 첨가에 따른 BZY 소결성 향상 ... 43
• 3. PdO 첨가를 통한 BZY 소결성 및 전도성 향상 ... 44
• 제 3 절 Multi-phase co-ionic conductor를 통한 프로톤전도도 향상 ... 62
• 1. Co-ionic multi-phase ceria-based carbonate composite 전해질 ... 62
• 2. Carbonate 첨가를 통한 BZY의 저온소결성 및 전도도 증가 ... 77
• 제 4 절 초 이온전도 무수프로톤 전도성 phosphate계 전해질 소재 개발 ... 88
• 1. 초 이온전도 무수프로톤 전도성 phosphate계 전해질 합성 ... 88
• 2. 다양한 분위기에서의 phosphate계 전해질 이온전도도 ... 90
• 3. Ce0.9M0.1P2O7의 도펀트 차이에 따른 효과 ... 93
• 제 4 장 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 ... 109
• 제 1 절 연구개발목표의 달성도 ... 109
• 제 2 절 관련분야의 기술발전에의 기여도 ... 110
• 제 5 장 연구개발결과의 활용계획 ... 112
• 제 6 장 연구개발과정에서 수집한 해외과학기술정보 ... 114
• 제 7 장 연구시설·장비 현황 ... 121
• 제 8 장 참고문헌 ... 124