| 초록 |
산소와 연료의 혼합기체를 동시에 두 전극에 공급하여 작동하는 단실형 고체산화물 연료전지의 개방회로전압(OCV)과 개방회로전압의 진동현상에 대해 고찰하였다. 단실형 고체산화물 연료전지는 연료극과 공기극이 각각 연료와 산소에 대해 선택적인 촉매 활성을 나타내어 이에 따른 국부적인 산소 분압 차이에 의해 작동한다. 이론적으로 두 전극의 활성 선택도가 이상적일 경우, 양실형 연료전지와 동일한 Nernest volatge가 OCV로 관찰되어야 하지만, 실제로는 OCV가 이론값보다 낮고, Ni-YSZ | YSZ | LSM-YSZ 전지의 경우 주기적인 OCV 진동 현상이 관찰된다. 이는 니켈 전극의 주기적인 산화 · 환원이 전극의 전위를 변화시키기 때문이라 예상되어, 이를 실험적으로 고찰하고 국부적인 산소 활동도를 계산하기 위해 일반적인 버튼 셀 형태의 연료전지를 제작하고 양실형 환경 하에서 니켈 연료극에만 혼합 기체를 흘려주며 산소 분압에 따른 OCV의 변화를 관찰하고 산소 활동도를 계산하였다. 일축 가압 성형으로 제작한 YSZ(8 mol% Y2O3, ZrO2) pellet을 1,500℃에서 10시간 소결하여 얻은 전해질 기판에 Ni-YSZ(Ni:YSZ=55:45wt%) 전극을 스크린프린팅으로 성형하고 1,200℃에서 1시간 소결하여 연료극을 형성한 뒤, LSM(La0.8Sr0.2MnO2)-YSZ 전극을 스크린프린팅한 뒤, 1,100℃에서 1시간 소결하여 버튼 셀 형태의 전지를 제작하였다. Au paste와 wire를 Current collector로 사용하여 연료극 쪽에는 메탄, 산소, 질소의 혼합기체를, 공기극 쪽에는 공기를 흘려주며 OCV를 관찰하고, 이를 통해 산소활동도를 계산하고, Gas Chromatography 분석을 통해 평형 기체 조성과 Ni 전극의 상변화에 대해 고찰하였다. |
