| 초록 |
ZrO2는 순수할 때의 이온전도도가 너무 낮기 때문에 좋은 전해질로 쓰일 수 없다. 상온에서ZrO2는 단사정계의 결정구조를 가지며, 1170℃ 이상의 온도에서는 정방정계로, 2370℃가 넘으면입방형의 형석구조로 바뀐다. 이런 결정형태의 전환은 큰 부피변화를 수반하게 되며 이점은 ZrO2의 고온 응용시 문제가 될 수 있음을 의미한다. 그러나 적당한 크기의 2가 또는 3가의 양이온으로주(主)격자 양이온 Zr4+를 치환함으로써 ZrO2의 안정화가 가능하다. 이 치환은 입방형 형석구조를안정화시킬뿐만 아니라 전하량 보상으로 인한 큰 농도의 산소공백을 형성시킴으로써 산소이온전도도 크게 증가시켜 준다.SOFC의 전해질로 최선의 성능을 갖게하기 위해서는 YSZ 제조시 Y2O3 혼합의 균일성이 보장되어야 하며, 원하는 형태로의 성형을 용이하게 하기 위해서 YSZ 분말의 특성을 조절할 수 있어야한다. 이런 목적하에서 다양한 경로의 YSZ 합성방법이 시도되어져 왔으며, 이 중 금속 알콕시드의 가수분해와 축합의 액상반응을 거치는 졸-겔법이 많은 장점을 가질 수 있을 것으로 판단된다.Zirconium 알콕시드는 Zirconium의 높은 부분양전하에 기인하여 가수분해와 축합반응의 속도가매우 빠르며, 이로 인해 졸-겔법에 의한 ZrO2 합성시 많은 어려움을 수반한다. 짧은 gelation time은 Y2O3의 균일한 혼합을 불가능하게 할 수도 있다.따라서 본 연구에서는 Zirconium 알콕시드를 안정화시켜 반응속도를 늦출수 있을 것으로 기대되는 chelating ligand를 첨가하여 반응속도를 늦추는 동시에 Y2O3의 균일한 혼합을 시도하여 소성온도에 따른 결정성을 분석하였으며, 다양한 Y2O3 함유량에 따른 영향도 고찰하였다.
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