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고체전해질형 연료전지용 전해질 제작 및 La<sub>1-x</sub>Sr<sub>x</sub>MnO<sub>3</sub>의 특성에 관한 고찰
임형렬,이주성,Rim, Hyung-Ryul,Lee, Ju-Seong 한국공업화학회 1996 공업화학 Vol.7 No.1
고체전해질형 연료전지용 전해질로 사용되는 8mol% YSZ($Y_2O_3$ stabilized zirconia)의 소결조건을 변화시켜 이온전도도를 측정하였다. 그 결과 소결조건이 $1400^{\circ}C$, 10시간이었을 때 가장 높은 값인 $10^{-1}S.cm^{-1}$를 나타내었다. 또한 산소극재료로서 $La_{1-x}Sr_xMnO_3$($0{\leq}{\times}{\leq}1$)를 고상반응법으로 제조하여 과전압, 전자 전도도, 전해질인 YSZ와의 계면저항등을 살펴보았다. 그 결과 La에 대한 Sr의 치환량이 50mol%일 때 가장 우수한 특성을 나타내었다. Solid oxide electrolytes of 8mol% YSZ($Y_2O_3$ stabilized zirconia) were prepared at various sintering conditions and their ionic conductivities were measured. The highest ionic conductivity of $10^{-1}S.cm^{-1}$ was obtained when the sintering temperature was 1400oC and the sintering time was 10hr. Also the cathode material, $La_{1-x}Sr_xMnO_3$ was prepared by solid state reaction method and the overpotential, electrical conductivity, and charge transfer resistance between cathode material and YSZ electrolyte were studied. It was found that the optimum doping content of Sr for La was 50mo1%.
고체전해질형 연료전지용 전해질 제작 및 La1 - xSrxMnO3 의 특성에 관한 고찰
임형렬,이주성 ( Hyung Ryul Rim,Ju Seong Lee ) 한국공업화학회 1996 공업화학 Vol.7 No.1
고체전해질형 연료전지용 전해질로 사용되는 8㏖% YSZ(Y₂O₃ stabilized zirconia)의 소결조건을 변화시켜 이온전도도를 측정하였다. 그 결과 소결조건이 1400℃, 10시간이었을 때 가장 높은 값인 10^(-1)S.㎝^(-1)를 나타내었다. 또한 산소극재료로서 La_(1-)Sr_xMnO₃(0≤X≤1)를 고상반응법으로 제조하여 과전압, 전자전도도, 전해질인 YSZ와의 계면저항 등을 살펴보았다. 그 결과 La에 대한 Sr의 치환량이 50㏖%일 때 가장 우수한 특성을 나타내었다. Solid oxide electrolytes of 8㏖% YSZ(Y₂O₃ stabilized zirconia) were prepared at various sintering conditions and their ionic conductivities were measured. The highest ionic conductivity of 10^(-1)S.㎝^(-1) was obtained when the sintering temperature was 1400℃ and the sintering time was 10hr. Also the cathode material, La_(1-x)Sr_xMnO₃, was prepared by solid state reaction method and the overpotential, electrical conductivity, and charge transfer resistance between cathode material and YSZ electrolyte were studied. It was found that the optimum doping content of Sr for La was 50㏖%.
고체전해질형 연료전지용 Pr<sub>1-x</sub>M<sub>x</sub>MnO<sub>3</sub>(M-Ca, Sr) 산소극 재료의 특성
임형렬,정순기,이주성,Rim, Hyung-Ryul,Jeong, Soon-Ki,Lee, Ju-Seong 한국공업화학회 1996 공업화학 Vol.7 No.6
고체전해질형 연료전지의 산소극 재료로서 페롭스카이트 구조를 갖는 $PrMnO_3$에 Ca과 Sr을 도핑시켜 도핑량에 따른 전기전도도, 산소환원과전압 등의 전기화학적 특성과, 전해질인 yttria stabilized zirconia와의 반응성 그리고 열 팽창률 등을 살펴 보았다. 합성된 페롭스카이트 분말은 대략 $2{\sim}5{\mu}m$의 평균입자 크기를 나타내었는데 이때 입자크기 및 비표면적은 도핑량과 무관하였다. Ca이 30mo1% 도핑되었을 때 전기전도도는 $1000^{\circ}C$에서 $266S{\cdot}cm^{-1}$로 가장 높은 값을 나타내었고, 분극을 통해 살펴 본 산소환원특성도 Ca이 30mol% 도핑되었을 때 가장 우수한 특성을 나타내었다. 전극물질과 전해질인 YSZ를 $1200^{\circ}C$에서 100시간 동안 반응시킨 결과 $PrMnO_3$에 Sr을 도핑시켰을 때보다 Ca을 도핑시킨 것이 반응성이 훨씬 약한 결과를 나타내었다. $Pr_{0.7}Ca_{0.3}MnO_3$의 열팽창계수는 $300{\sim}1000^{\circ}C$의 영역에서 $1.19{\times}10^{-5}K^{-1}$로 측정되었고 이 값은 YSZ의 열팽창계수 $1.15{\times}10^{-5}K^{-1}$과 유사한 값이었다. Ca or Sr-doped $PrMnO_3$ were prepared for cathode material of solid oxide fuel cell. The characteristics such as the electrical conductivity and the cathodic overpotential were investigated as to doping contents. Also the reactivity with yttria stabilized zirconia of electrolyte, and the thermal expansion coefficient were studied. The prepared perovskite powder had the mean particle size of $2{\sim}5{\mu}m$, and the particle size and the surface area was out of relation to the doping content. When Ca doping amount of electrode material was 30mol%, the electrical conductivity was the highest value of $266S{\cdot}cm^{-1}$ at $1000^{\circ}C$, and also the polarization characteristics showed the best property. The reactivity between YSZ and Ca-doped $PrMnO_3$ at $1200^{\circ}C$ for 100hours was lower than that between YSZ and Sr-doped $PrMnO_3$. The thermal expansion coefficient of $Pr_{0.7}Ca_{0.3}MnO_3$ was $1.19{\times}10^{-5}K^{-1}$ in the temperature range of $300{\sim}1000^{\circ}C$, and this value was similar to that of YSZ, $1.15{\times}10^{-5}K^{-1}$.
고체전해질형 연료전지용 Pr1 - xMxMnO3 ( M=Ca , Sr ) 산소극 재료의 특성
임형렬,정순기,이주성 ( Hyung Ryul Rim,Soon Ki Jeong,Ju Seong Lee ) 한국공업화학회 1996 공업화학 Vol.7 No.6
고체전해질형 연료전지의 산소극 재료로서 페롭스카이트 구조를 갖는 PrMnO₃에 Ca과 Sr을 도핑시켜 도핑량에 따른 전기전도도, 산소환원과전압 등의 전기화학적 특성과, 전해질인 yttria stabilized zirconia와의 반응성 그리고 열팽창률 등을 살펴 보았다. 합성된 페롭스카이트 분말은 대략 2∼5μm 평균입자 크기를 나타내었는데 이때 입자크기 및 비표면적은 도핑량과 무관하였다. Ca이 30mol% 도핑되었을 때 전기전도도는 1000℃에서 266S·cm^(-1)로 가장높은 값을 나타내었고, 분극을 통해 살펴 본 산소환원특성도 Ca이 30mol% 도핑되었을 때 가장 우수한 특성을 나타내었다. 전극물질과 전해질인 YSZ를 1200℃에서 100시간 동안 반응시킨 결과 PrMnO₃에 Sr을 도핑시켰을 때보다 Ca을 도핑시킨 것이 반응성이 훨씬 약한 결과를 나타내었다. Pr_(0.7)Ca_(0.3)MnO₃의 열팽창계수는 300∼1000℃의 영역에서 1.19×10^(-5)K^(-1)로 측정되었고 이 값은 YSZ의 열팽창계수 1.15×10^(-5)K^(-1)과 유사한 값이었다. Ca or Sr-doped PrMnO₃ were prepared for cathode material of solid oxide fuel cell. The characteristics such as the electrical conductivity and the cathodic overpotential were investigated as to doping contents. Also the reactivity with yttria stabilized zirconia of electrolyte, and the thermal expansion coefficient were studied. The prepared perovskite powder had the mean particle size of 2∼5μm, and the particle size and the surface area was out of relation to the doping content. When Ca doping amount of electrode material was 30mol%, the electrical conductivity was the highest value of 266 S·cm^(-1) at 1000℃, and also the polarization characteristics showed the best property. The reactivity between YSZ and Ca-doped PrMnO₃ at 1200℃ for 100hours was lower than that between YSZ and Sr-doped PrMnO₃. The thermal expansion coefficient of Pr_(0.7)Ca_(0.3)MnO₃ was 1.19×10^(-5)K^(-1) in the temperature range of 300∼1000℃, and this value was similar to that of YSZ, 1.15×10^(-5)K^(-1).