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프로톤 전도성 SrCe_0.95Gd_0.05O_3-α-Ce_0.9Gd_0.1O_2-β 복합체 멤브레인의 수소투과 특성
김환수,유지행,신민재 한국수소및신에너지학회 2011 한국수소 및 신에너지학회논문집 Vol.22 No.2
Proton conductors have attracted considerable attention for solid oxide fuel cell (SOFC), hydrogen pump,gas sensor, and membrane separators. Doped SrCeO_3 exhibits appreciable proton conductivity in hydrogencontaining atmosphere at high temperature. However commercial realization has been hampered due to the reactivity of SrCeO_3 with CO_2. The chemical stability and proton conductivity are dependent on dopant type. The purpose of this work is to investigate chemical stability of SrCe_0.95Gd_0.05O_3-α-Ce_0.9Gd_0.1O_2-β composites in CO_2 and H_2 gases. Thermogravimetric analysis (TGA) was performed in gaseous CO_2 and electrical conductivity of the composites were also measured between 500 and 900℃ in air and H_2 atmosphere. SrCe_0.95Gd_0.05O_3-α-Ce_0.9Gd_0.1O_2-β composite membranes showed good chemical stability of in CO_2 atmosphere and high conductivity at hydrogen condition. The hydrogen permeation of SrCe_0.95Gd_0.05O_3-α-Ce_0.9Gd_0.1O_2-βcomposite membranes was investigated as a function of volumetric content of SrCe_0.95Gd_0.05O_3-α. The SrCe_0.95Gd_0.05O_3-α-Ce_0.9Gd_0.1O_2-β(6:4) membrane with a thickness of 1.0 mm showed the highest hydrogen permeability with the flux reaching of 0.12 ml/min・cm^2 at 800℃ in 100%H_2/N_2 as feed gas.
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Y-doped BaZrO₃ 을 이용한 저온형 박막 연료전지 연구
장익황(Ikwhang Chang),지상훈(Sanghoon Ji),백준열(Jun Yeol Paek),이윤호(Yoon Ho Lee),박태현(Taehyun Park),차석원(Suk Won Cha) 대한기계학회 2012 大韓機械學會論文集B Vol.36 No.9
본 연구에서는 저온형 연료전지와 고온형 연료전지의 작동 및 구성 요소 측면 단점들을 보완하기 위해 중온 영역에서 작동하는 박막 연료전지를 제작하였다. 박막 연료전지는 이트륨이 도핑된 바륨 지 르코네이트(BYZ) 전해질과 백금 수소극/공기극으로 이루어져 있으며, 성능은 350℃에서 측정하였다. 350nm 의 두께를 가지는 백금 수소극은 다공성 기판 위에 스퍼터링 기법을 이용하여 증착하였다. BYZ 전해질은 펄스레이저 기법을 이용하여 1μm 증착하였고, 상부에 스퍼터링 기법을 이용하여 200nm 의 두께를 가지는 백금 공기극을 증착하였다. 개회로 전압은 약 0.81V 이었고, 최대 출력 성능은 11.9mW/cm² 이었다. In this study, we fabricate and investigate low-temperature solid oxide fuel cells with a ceramic substrate/porous metal/ceramic/ porous metal structure. To realize low-temperature operation in solid oxide fuel cells, the membrane should be fabricated to have a thickness of the order of a few hundreds nanometers to minimize IR loss. Yttrium-doped barium zirconate (BYZ), a proton conductor, was used as the electrolyte. We deposited a 350-nm-thick Pt (anode) layer on a porous substrate by sputter deposition. We also deposited a 1-μm-thick BYZ layer on the Pt anode using pulsed laser deposition (PLD). Finally, we deposited a 200-nm-thick Pt (cathode) layer on the BYZ electrolyte by sputter deposition. The open circuit voltage (OCV) is 0.806 V, and the maximum power density is 11.9 mW/cm² at 350 ℃. Even though a fully dense electrolyte is deposited via PLD, a cross-sectional transmission electron microscopy(TEM) image reveals many voids and defects.
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