초록 ▼

□ 연구의 목적 및 내용
◉ 최종목표
♦ 단일공정/연속증착을 통한 연속적인 복합체 조성 및 기공률 구배를 갖는 기능성 전극을 이용한 중저온형 고성능 고체산화물 연료전지 개발

◉ 단계별 목표
♦ 단일비율 복합체 조성을 갖는 음극기능층 및 양극층이 적용된 고체산화물 연료전지 연속 제조기술 연구
♦ 연속적인 복합체 조성/기공률 구배를 갖는 음극기능층 및 양극층이 적용된 고체산화물 연료전지 연속 제조기술 연구

□ 연구결과
♦ 고성능 고체산화물 연료전지 제조를 위한 정전슬러리분무증착법의 공

□ 연구의 목적 및 내용
◉ 최종목표
♦ 단일공정/연속증착을 통한 연속적인 복합체 조성 및 기공률 구배를 갖는 기능성 전극을 이용한 중저온형 고성능 고체산화물 연료전지 개발

◉ 단계별 목표
♦ 단일비율 복합체 조성을 갖는 음극기능층 및 양극층이 적용된 고체산화물 연료전지 연속 제조기술 연구
♦ 연속적인 복합체 조성/기공률 구배를 갖는 음극기능층 및 양극층이 적용된 고체산화물 연료전지 연속 제조기술 연구

□ 연구결과
♦ 고성능 고체산화물 연료전지 제조를 위한 정전슬러리분무증착법의 공정 시스템 설계 및 연속적 복합조성/기공률 구배를 갖는 기능성 전극 제조를 위한 공정 기술 최적화
- 컨베이어벨트 시스템을 적용한 음극기능층/전해질 및 완충층/양극층의 연속 공정 기술 확립
- 로테이션 시스템 설계 및 복합조성/기공률의 연속적 구배를 위한 공정 기술 확보

♦ 복합조성 및 기공률 구배의 연속성을 위한 정전슬러리분무 증착 기술 확보
- 공정변수 제어에 의한 융합전극 제조 기술 확립 : 인가전압, 슬러리 공급 유량, 증착시간, 증착 반경, 증착 높이 등
- 슬러리 물성 변화에 따른 미세구조 제어 기술 확립 : 점도, 표면 전위 등
- 컨베이어벨트와 로테이션 시스템의 공정 조건에 따른 복합조성 및 기공률 구배 기술 확보

♦ 복합체 조성 및 기공률 구배를 갖는 전극 제조 및 분석
- 최적화된 공정 기술을 토대로 연속적인 복합체 조성 및 기공률 구배를 갖는 기능성 음극기능층 및 양극층 제조
- EDX 분석과 Image analyzer를 통한 연속적인 조성 및 기공률 구배를 갖는 NiO-YSZ 음극기능층과 LSCF-GDC 양극층 확인
- LSCF-GDC 양극층을 포함하는 반전지 제조 및 율속단계 규명

♦ 음극지지체형 복합체 조성 및 기공률 구배를 갖는 음극기능층, 전해질, 완충층, 양극층을 적용한 고성능 단위전지 제조 및 성능 평가. 최초 의도했던 정량적 목표성능을 달성 (ASR ≦0.1Ωcm², Ohmic R ≦0.5Ωcm², MPD >1.6W/cm² @700℃)

□ 연구결과의 활용계획
◉ 기술적 측면
♦ 연속적 단일공정에 따른 다양한 미세구조 제어 및 전극 구조의 전기화학 분석 모델로 활용
♦ 연료전지의 치밀한 박막전해질, 다공성 전극뿐만 아니라 다양한 기능성 코팅 산업에 적용
♦ 연속적인 조성 및 기공률 구배 구조가 원활한 물 배수 및 TEC(열팽창계수)의 mismatch 최소화 등 SOFC의 장기안정성 측면에서도 우수할 것으로 예상되어 안정성연구를 위한 기초자료로 활용할 계획
♦ 공정 특성 상 제조 수율이 높고 재현성이 우수하기 때문에, 대량 생산 체계를 위한 기반으로 활용

◉ 경제적 측면
♦ 가격 경쟁력이 확보된 단일 연속공정 기술 개발을 통한 생산 비용 절감 효과 기대
♦ 대면적화가 용이하며 로테이션 시스템으로 인한 제조 설비 집적화가 가능하기 때문에 상용화를 위한 연구 기초자료로 활용할 계획

( 출처 : 요약문 5p )

Abstract ▼

□ Purpose&contents
◉ Research objectives
♦ Development of high performance solid oxide fuel cells with functional electrodes with continuously gradient composition and porosity fabricated by single deposition process

◉ Research objectives of progress step
♦ Development of a continuou

□ Purpose&contents
◉ Research objectives
♦ Development of high performance solid oxide fuel cells with functional electrodes with continuously gradient composition and porosity fabricated by single deposition process

◉ Research objectives of progress step
♦ Development of a continuous fabrication process for solid oxide fuel cells with composite anode functional layer and cathode
♦ Development of continuous fabrication process for high performance solid oxide fuel cells with continuously gradient anode functional layer and cathode in composition and porosity

□ Result
♦ Development of ESSD process for high performance of solid oxide fuel cells and optimization for functional electrode with continuously gradient composition and porosity
- Establishment of continuous process technique for anode functional layer/electrolyte and buffer layer/cathode by using conveyer belt system
- Development of a rotation system and establishment of process technique for continuously gradient composition and porosity

♦ Establishment of ESSD process for continuously gradient composition and porosity
- Electrode fabrication technique with controlled ESSD parameters: applied voltage, flow rate, deposition diameter, deposition height etc
- Microstructure control techniques by slurry properties: viscosity, zeta potential etc
- Establishment of continuously gradient composition and porosity by condition of conveyer belt and rotation system

♦ Fabrication and analysis of electrode with continuously gradient composition and porosity
- Fabrication of anode functional layer and cathode with continuously gradient composition and porosity
- Identification of NiO-YSZ anode functional layer and LSCF-GDC cathode with continuously gradient composition and porosity by using EDX analysis and image analyzer
- Fabrication of half cell with LSCF-GDC cathode and investigation of rate determining step

♦ Fabrication and performance evaluation of unit cells with continuously gradient composition and porosity anode functional layer and cathode. Achievement of performance objective (ASR ≦0.1Ωcm², Ohmic R ≦0.5Ωcm², MPD >1.6W/cm² @700℃)

□ Expected Contribution
◉ Technical aspect
♦ Applicable possibility of a continuous fabrication process to microstructure control and model for electrochemical analysis
♦ Potentially applicable to diverse functional coating industry, as well as dense thin-film electrolyte and gradient porous electrode of solid oxide fuel cells
♦ Continuously gradient structure result in reduction of thermal expansion coefficient (TEC) mismatch and good product ventilation, which contributes long term stability of SOFC
♦ Superb fabrication yield and reproducibility. Applicable possibility to mass production system

◉ Economic aspect
♦ Production cost reduction by developing technique of a continuous fabrication process
♦ Easy to make large scale platform and manufacture equipment integration by rotation system. Applicable possibility to basic date research for commercialization

( 출처 : SUMMARY 6p )

목차 Contents

• 표지 ... 1목차 ... 3연구계획 요약문 ... 4연구결과 요약문 ... 5 한글요약문 ... 5 SUMMARY ... 6연구내용 및 결과 ... 7 1. 연구개발과제의 개요 ... 7 2. 국내외 기술개발 현황 ... 8 3. 연구수행 내용 및 결과 ... 11 4. 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 ... 23 5. 연구결과의 활용계획 ... 29 6. 연구과정에서 수집한 해외 과학기술정보 ... 30 7. 주관연구책임자 대표적 연구실적 ... 33 8. 참고문헌 ... 33 9. 연구성과 ... 34 10. 국가과학기술지식정보서비스에 등록한 연구시설‧장비 현황 ... 41 11. 연구개발과제 수행에 따른 연구실 등의 안전조치 이행실적 ... 41 12. 기타사항 ... 42별첨1 ... 43끝페이지 ... 59