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평판형 SOFC 스택의 밀봉재와 금속 분리판의 계면반응 및 보호층 효과
문지웅(Moon, J.W.),김영우(Kim, Y.W.),성병근(Seong, B.K.),김도형(Kim, D.H.),전중환(Jun, J.H.) 한국신재생에너지학회 2010 한국신재생에너지학회 학술대회논문집 Vol.2010 No.11
평판형 고체산화물 연료전지 스택의 고온 밀봉 구조에 대하여 설명하고 스택 운전 후 사후 분석을 통하여 밀봉재와 금속 분리판의 계면반응에 대하여 고찰하였다. 대표적인 고온 밀봉재인 Barium-Silicate 계 결정화 유리와 Fe-Cr 계 금속 분리판은 스택의 작동온도인 700{sim}850?C 에서 고온 반응을 통하여 계면에 반응생성물을 형성하는 것이 확인되었다. 이러한 계면반응은 장기 운전시 SOFC 스택 성능 저하의 원인이 되고, 열 싸이클(작동온도{leftrightarrow}상온)을 가하면 계면반응 생성물이 delamination 되어 밀봉구조가 파괴되어 수명을 단축시키게 된다. 계면반응은 Fe-Cr 계 금속 분리판의 산화물인 Cr 산화물, Fe 산화물이 밀봉유리 소재와 반응을 일으키는 것이 주요 원인으로 판명되었다. SOFC 스택에서 열 싸이클시 계면반응에 의하여 기밀도가 감소하는 현상이 확인되었으며, 밀봉 구조의 어느 부분에서 계면반응이 진행되는지 관찰하였다. 이러한 계면반응을 막기 위해서는 금속 분리판과 밀봉유리 사이에 계면반응을 억제하는 보호층을 형성하는 방법이 효과적이다. 본 연구에서는 보호층으로서 밀봉유리 및 Fe-Cr 계 금속 분리판과의 계면반응성이 낮고 열팽창 계수가 비슷한 Yttria Stabilized Zirconia 층을 APS(Atmospheric Plasma Spray) 공정을 이용하여 형성하였다. 밀봉유리/YSZ 보호층/금속분리판은 gas-tight 한 밀봉 구조를 형성하였으며, YSZ 보호층은 밀봉유리와 Fe-Cr 계 금속 분리판 소재와 계면반응을 효과적으로 억제하는 것이 확인되었다.
김기철(Kim, K.C.),전중환(Jun, J.H.),김승구(Kim, S.G.),국승택(Kuk, S.T.),임희천(Lim, H.C.),정병수(Jung, B.S.) 한국신재생에너지학회 2009 한국신재생에너지학회 학술대회논문집 Vol.2009 No.11
Quality evaluation of laser welded MCFC separator panels with large active area was performed. Lap joint was applied to produce stable air-tight seam weld by employing Nd:YAG laser. Results showed that surface contamination played a key role to form weld defects at the joint interface. However, there was no evidence that weld width at the lap joint changed after the stack operation time of 2,890h. Test results also revealed that the reinforcement values which were measured on the weld line after long time operation, were stable.
플라즈마 물리증착에 의한 (Ti, Al) N 피막의 조직 및 성질에 미치는 플라즈마 조건의 영향
한봉희,전중환,임재은 대한금속재료학회(대한금속학회) 1989 대한금속·재료학회지 Vol.27 No.3
There has been a great interest recently in the deposition of hard coatings on tools by physical vapor deposition processes. In this study (Ti, Al)N films were deposited onto high speed steels by biased activated reactive evaporation, varying plasma conditions during deposition. Electron density and electron temperature of glow discharge plasma during deposition were measured using a single electric probe technique. Discharge current of auxiliary electrode was a key parameter to control the plasma density. The films were characterized by x-ray diffractometry in order to determine phase, preferred orientation, mean microstrain, lattice parameter, and grain size. The film morphology was observed by scanning electron microscopy. Microhardness and adhesion strength were also measured. Electron density increased with discharge current of auxiliary electrode and average electron energy showed little variation. As the substrate bias voltage increased (200) texture developed and grain size decreased, while mean microstrain decreased and lattice parameter increased, all showing minimum or maximum values at-1000V bias. Microhardness increased with and adhesion was improved by substrate biasing. Also impact indentation modes showed the same tendency. All results would be caused by ion bombardment effects during deposition.