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용융탄산염 연료전지의 양극 대체재료의 개발에 관한 연구
황응림,김선지,강성군 한국에너지학회 1993 에너지공학 Vol.2 No.3
용융탄산염연료전지(MCFC)용 다공성 Ni 양극에 3~10 wt% Al를 첨가하여 tape casting 법으로 제조된 Ni-Al 양극의 전기화학적성능 및 구조적안정성이 조사되었다. 본 연구에서 제조된 양극의 전기화학적 성능이 $650^{\circ}C$, MCFC 양극분위기(80% H$_2$+20% $CO_2$)를 모사한 half-cell 에서 양분극 특성으로 평가되었는데, 전류밀도 150 ㎃/$\textrm{cm}^2$ 에서의 분극전압은 약 100 ㎷로 실용전지의 양극으로서 가능성을 보였다. Ni-Al 양극의 소결과 creep에 대한 저항성은 Ni 양극에 비해 증가되었는데, 이는 Ni 입자 표면에 형성된 $Al_2$O$_3$의 영향으로 판단되었다. In order to investigate the effect of Al addition on the electrochemical performance and structural stability of porous Ni anode for molten carbonate fuel cell, porous Ni anodes containing Al up to 10 wt% were fabricated by the tape casting technique. In this study half-cell performance of the anodes was evaluated by anodic polarization in the simulated MCFC anode condition(650$^{\circ}C$ , 80% H$_2$+20% CO$_2$). At the anodic current of 150 ㎃/$\textrm{cm}^2$, the polarizations for H$_2$oxidation of the anode was about 100 ㎷. The sintering and creep resistance of Ni-Al anodes was higher than those of the pure Ni anode. It was considered that the increase of sintering and creep resistance was due to the formation of Al$_2$O$_3$ on the surface of Ni particles.
용융탄산염에 대한 스테인레스강의 내식성 향상을 위한 NiAl 피복에 관한 연구
황응림,강성군,Hwang, Eung-Rim,Gang, Seong-Gun 한국재료학회 1997 한국재료학회지 Vol.7 No.1
용융탄산염 연료전지 분리판의 wet-seal부의 내식성 향상을 위한 NiAl 피복공정이 조사되었다. AlSl 316 스테인레스강위에 Ni과 Al를 순차적으로 피복한 후, $800^{\circ}C$에서 3시간 열처리하여 NiAl상이 형성됨을 확인할 수 있었다. NiAl상이 피복된 스테인레스강은 $650^{\circ}C$, 용융탄산염($62^{m}/_{o}Li_2CO_3-38^{m}/_{o}/K_{2}CO_{3}$)내에서 침지시험을 통해 내식성이 평가되었는데, AISI 316 스테인레스강에 비해 우수한 내식성을 보였다. 이는 표면에 치밀하게 형성된 AI 산화물층에 의한 것으로 판단되었다. '4 NiAl coating process was applied on 316 stainless steel to retard the corrosion of the wet- seal area of separator for the molten carbonate fuel cell. The Nit11 phasc on the stainless steel substrate could be formed by pre-coating with Ni, plated with A1 and ther, heat treated at $800^{\circ}C$ for 3 hr in $H_2/N_2$ gas atmosphere. The corrosion protection behavior of YiAl coating layer was stuilied under immersion condition in molten cxhonate salt($62^{m}/_{o}Li_2CO_3-38^{m}/_{o}/K_{2}CO_{3}$) at $650^{\circ}C$. The NiAl coating layer ticposited on the AiSi 316 stainless steel had high corrosion resistance in molten carbor. dte salt. The corrosion resistance of XiAl (~~jpoared to be associated with the .A1 oxide formed on the surface of coating layer.
용융탄산염내에서의 NiAl합금의 내식성에 미치는 Yttrium의 첨가 영향
황응림,이대희,김선진,강성군,Hwang, Eung-Rim,Lee, Dae-Hui,Kim, Seon-Jin,Kang, Seong-Gun 한국재료학회 1998 한국재료학회지 Vol.8 No.8
용융탄산염 연료전지는 $650^{\circ}C$의 부식성이 강한 용융탄산염내에서 작동되므로, 분리판 재료로 사용되고 있는 316L 스테인레스강의 부식은 용융탄산염 연료전지의 수명을 단축시키는 주요한 원인이다. 특히 분리판 wet-seal부의 부식은 보다 심각한 것으로 알려져 있다. 이를 해결하기 위하여 AI계 합금이 피복재료로 사용되어 왔지만, 본 연구에서는 보다 우수한 분리판 wet-seal부의 내식 피복재료 개발을 위하여 피복재료인 NiAI 합금에 산화 활성화 원소인 yttrium을 최고 1.5 at%까지 첨가하였다. $650^{\circ}C$의 용융탄산염내에서 yttium 함량에 따른 NiAI/Y 합금의 침지부식실험 및 분극실험을 통하여 내식성을 평가하고 부식 억제를 위해 가장 적절한 NiAI/Y 피복 재료의조성을 결정한 결과 최소의 yttrium 조성은 0.7 at% 임을 알 수 있었다. Since a wet-seal area of Molten Carbonate Fuel Cell (MCFC) operated at $650^{\circ}C$ is exposed to severe environment, a life-time of MCFC is influenced by the corrosion resistance of separator. In order to improve corrosion resistance of 316L stainless steel used as separator material, AI- base alloy such as NiAI has been widely used as coat¬ing material on the wet-seal area. The purpose of this work is to develope a more protective coating material by adding yttrium on NiAI alloy. An immersion test and a polarization test were performed in molten carbonate salt at $650^{\circ}C$ to estimate corrosion resistance of the NiAI alloy and the NiAl/Y alloys with up to L5at% yttrium. NiAl/Y alloys showed better corrosion resistance than NiAI alloy. We found that more than 0.7 at% yttrium was required to improve the corrosion resistance of NiAI alloy in molten carbonate salt at $650^{\circ}C$.
슬러리 코팅법에 의한 스테인레스 스틸 표면에서의 알루미늄 확산막 제조 및 용융탄산염 내에서의 내식 특성 연구
남석우,황응림,아나톨리 마가뉵,홍명자,임태훈,오인환,홍성안,Nam S. W.,Hwang E. R.,Magtanyuk A. P.,Hong M. Z.,Lim T. H.,Oh I. -H.,Hong S. -A. 한국전기화학회 2000 한국전기화학회지 Vol.3 No.3
용융탄산염 연료전지의 분리판 재료로 사용되는 스테인레스 스틸은 고온 용융탄산염 분위기에서 부식이 심각하여 일반적으로 표면에 알루미늄 확산막을 코팅함으로써 내식성을 향상시켜 사용하고 있다. 본 연구에서는 기존 방법에 비해 보다 경제적인 슬러리 페인팅 및 열처리에 의한 알루미늄 확산막 형성 방법을 고안하여, 스테인레스 스틸 시편 표면에 알루미늄 확산막을 코팅하고, 산화 분위기의 용융탄산염에서 부식 실험을 수행하였다. $650\~800^{\circ}C$에서 제작된 알루미늄 확산막의 두께는 $25\~80{\mu}m$였으며, 열처리 온도가 높고 열처리 시간이 증가할 수록 알루미늄 확산막의 두께가 증가하였다. 부식 실험 결과 스테인레스 스틸 316L의 용융탄산염에 대한 내식성은 알루미늄 확산막을 표면에 형성시킴으로써 크게 향상되었음을 확인하였다. 또한 분극 실험 결과 슬러리 페인팅 및 열처리 방법에 의하여 알루미늄 확산막이 형성된 시편은 기존의 IVD 및 열처리 방법에 의해 알루미늄 확산막이 제작된 시편과 유사하게 안정한 부동태 피막을 형성함으로써 스테인레스 스틸 316L의 부식을 효과적으로 억제시킴을 알 수 있었다. A stainless steel separator for a molten carbonate fuel cell is usually coated with aluminum diffusive layer to protect its surface against corrosion by the molten carbonate at high temperatures. In this study, a relatively simple method was devised to form the aluminum diffusive layer on a stainless steel substrate. Slurry coating of aluminum on the substrate followed by heat treatment under reducing atmosphere at $650\~800^{\circ}C$ produced the aluminum diffusive layer of $25\~80{\mu}m$ thickness. The thickness of aluminum diffusive layer increased with increasing the temperature or duration of the heat-treatment. The corrosion resistance against molten carbonate under oxidizing atmosphere was significantly improved by aluminum diffusive layer formed by the sluny painting and heat treatment method. Moreover, the sample prepared in this study showed corrosion behavior similar to the sample with aluminum diffusive layer prepared by ion vapor deposition and heat treatment.