Resistant Characteristics of AAO-Based Thin Film Solid Oxide Fuel Cells Using Ni-GDC Anode by GLAD Method

Q: 이 논문에서 정의한 박막 고체산화물 연료전지란 무엇인가?

박막 고체산화물 연료전지는 고체산화물 전해질을 수 마이크로미터 이하의 박막 형태로 제작하여 500-600°C 수준의 저온 영역에서 작동시키는 연료전지이다. 이는 전해질의 이온 전도 경로를 감소시켜 저온 구동 시의 저항 손실을 상쇄하고 합리적인 성능을 제공한다.

Q: AAO 기반 박막 SOFC에서 연료극 두께 증가는 저항 특성에 어떤 영향을 미치는가?

연구 결과, AAO 기반 박막 SOFC에서 연료극 두께가 증가하면 옴저항은 감소하지만, 분극저항은 기공 닫힘에 따른 삼상계면 감소로 인해 오히려 크게 증가한다. 이는 전체 성능 감소로 이어지며, 최적의 성능을 위해서는 연료극 두께 조절이 중요함을 시사한다.

유재원; 이명석; 김양재; 차석원

doi:10.7736/JKSPE.022.135

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Resistant Characteristics of AAO-Based Thin Film Solid Oxide Fuel Cells Using Ni-GDC Anode by GLAD Method 회전경사증착 기법을 이용한 Ni-GDC 연료극이 적용된 AAO 기반의 저온작동 박막 고체산화물 연료전지의 저항 특성 연구

저자정보: 유재원 (서울대학교) 이명석 (서울대학교) 김양재 (서울대학교) 차석원 (서울대학교)

저널정보: Korean Society for Precision Engineering Journal of the Korean Society for Precision Engineering Journal of the Korean Society for Precision Engineering Vol.40 No.4

발행연도: 2023.4

수록면: 335 - 340 (6page)

DOI: 10.7736/JKSPE.022.135

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Resistant Characteristics of AAO-Based Thin Film Solid Oxide Fuel Cells Using Ni-GDC Anode by GLAD Method

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In this study, we fabricated thin film solid oxide fuel cells on nanoporous anodic aluminum oxide (AAO) substrate for low-temperature operation using the all-through sputtering method. To deposit up to a three-micrometer thick anode with both porosity and electrical conductivity, we used the glancing angle deposition and co-sputtering methods. For the anode materials, we used nickel gadolinium-doped-ceria (Ni-GDC) mixed ionic and electronic conductor (MIEC), which improved hydrogen oxidation reaction reactivity at the anode side. TF-SOFCs were successfully operated at 500℃, and 223.6 mW/cm² was their highest measured maximum power density. We conducted structural and electrochemical analyses to figure out cells’ unique resistant characteristics; ohmic resistance through the anode thin film and polarization resistance of reaction area near the narrowed anode pores. We found how the anode thin film thickness affects the current collecting performance and the anode reactivity, and their effects were qualitatively and quantitatively compared.

#Thin film solid oxide fuel cell (박막 고체산화물 연료전지) #Glancing angle deposition (회전경사증착) #Ni-GDC anode (Ni-GDC 연료극) #Low-temperature solid oxide fuel cell (저온작동 고체산화물 연료전지) #Thickness effect (두께 효과) #Nanoporous substrate (나노다공성 기판)

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Resistant Characteristics of AAO-Based Thin Film Solid Oxide Fuel Cells Using Ni-GDC Anode by GLAD Method 회전경사증착 기법을 이용한 Ni-GDC 연료극이 적용된 AAO 기반의 저온작동 박막 고체산화물 연료전지의 저항 특성 연구

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