| 학회 | 한국재료학회 |
| 학술대회 | 2004년 봄 (05/14 ~ 05/14, 강릉대학교) |
| 권호 | 10권 1호 |
| 발표분야 | 세라믹스 |
| 제목 | 콜로이드 증착법에 의해 표면연마된 YSZ 전해질상에 증착된 공기극 |
| 초록 | 1. 서 론 전통적인 La1-xSrxMnO3(LSM)의 전극성능과 관련한 전기화학적 성능은 LSM-YSZ (yttria stabilized zirconia) 복합전극에서 TPB(triple phase boundary; 전해질/전극/산 소)영역의 증가에 기인하여 향상되어진다. 그러나 여러 가지 실험조건에 따라 전극반응에 대한 많은 논쟁의 소지가 남아있고, 따라서 이에 대한 지속적인 연구가 요구되어지고 있다. 따라서 본 연구에서는 박막 고체산화물 연료전지용 YSZ 전해질 연마표면상 에 증착된 LSM-YSZ 공기극의 성능평가를 통해 SOFC(solid oxide fuel cell)의 전지성능 향상을 도모하고자 한다. 2. 실험방법 전해질로는 일축가압성형한 후 1450℃, 4시간 소결한 8 mol% YSZ 펠렛을 사용하였다. 이때 연마된 YSZ 전해질 표면의 root-mean-square roughness는 alpha-step profilometer를 이용하여 측정하였다. 공기극으로는 glycine-nitrate combustion process에 의해 합성된 LSM과 YSZ 분말을 50/50 vol%로 혼합하여 볼밀링한 LSM-YSZ 분말을 사용하였다. 이 분말을 이소프로필 알콜내에서 분산시켜 콜로이드 용액을 제조하여 YSZ 전해질의 1cm×1cm masked area상에 증착시킨후 1100℃, 4시간동안 소결시켜 공기극을 형성하였다. 전해질의 다른 한면에는 Pt paste를 950℃, 30분간 소결하여 Pt 기준전극을 증착하였다. 이때 current collector로는 Pt mesh가 Pt paste에 의해 전극에 부착되어졌다. 이러한 과정을 통해 LSM-YSZ/YSZ/Pt 셀이 준비되어졌고, 이후 LSM-YSZ의 임피던스가 측정되었다. 3. 결과 및 고찰 700-900℃의 작동온도범위에서 측정된 다양한 조성의 LSM(La1-xSrxMnO3(0≤x≤0.5))-YSZ/YSZ 계면의 임피던스는 작동온도가 증가함에 따라 감소하는 강한 온도의존성을 보여주었다. 공기중에서 YSZ 전해질상에 증착된 상이한 입자를 가진 LSM-YSZ 전극의 횡단면 SEM 사진과 임피던스 스펙트럼에서 공기극의 임피던스는 LSM-YSZ 전극의 입자크기가 작을수록 감소함을 보여주었다. 공기중에서 각각 상이한 표면거칠기를 가진 YSZ 전해질상에 증착된 LSM-YSZ 전극으로부터 측정된 공기극의 임피던스는 YSZ 전해질의 표면거칠기가 증가함에 따라 감소하는 경향을 보여주었고 이는 TPB 활동도의 증가와 관련되어졌다. 4. 결 론 SOFC의 제조 및 성능향상을 위해 연마된 YSZ 전해질상에 콜로이드 증착법에 의해 준비된 LSM-YSZ 공기극의 전기화학적 특성이 임피던스 측정에 의해 연구되어졌다. LSM-YSZ 공기극의 전기화학적 성능은 공기극의 입자크기가 작을수록, YSZ 전해질의 표면거칠기가 증가할수록 유효 TPB 길이의 증가에 기인하여 향상되어졌다. 5. 참고문헌 1. H. Fukunaga, M. Ihara, K. Sakaki, and K. Yamada, Solid State Ionics, 86-88, 1179 (1996) 2. F. H. van Heuveln, H. J. M. Bouwmeester and F. P. F. van Berkel, J. Electrochem. Soc., 144(1), 126 (1997) |
| 저자 | 이유기 |
| 소속 | 위덕대 |
| 키워드 | 콜로이드 증착법; YSZ; 공기극 |
