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논문 기본 정보
- 자료유형
- 학위논문
- 저자정보
- 지도교수
- 한학수
- 발행연도
- 2021
- 저작권
- 연세대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
이용수18
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용융탄산염 연료전지(MCFC)는 약 650 °C에서 운전되는 대용량 발전기술이다. MCFC의 경쟁력 강화를 위해서는 현재의 4만 시간의 수명보다 더욱 장시간의 운전이 가능해져야 한다. MCFC의 수명은 주로 전해질의 손실과 Ni dissolution에 의한 단락에 의해 제한된다. 이를 해결하기 위해서는 MCFC의 저온 운전을 통해 셀 수명을 증가시킬 필요가 있다. 그러나 MCFC의 저온 운전은 셀 내부의 전기화학반응 속도를 감소시켜 셀 성능의 감소를 초래한다. 따라서 셀 성능을 향상시키기 위해 가장 큰 저항이 걸리는 공기극에 코팅을 도입하여 산소환원반응을 촉진시키는 연구가 필요하다. 산소환원반응(ORR)을 촉진시키기 위해선 혼합전도성물질을 공기극에 코팅할 필요가 있다. 원자층 증착법(ALD)은 화학 증착을 이용하여 매우 균일하고 얇게 증착이 가능한 코팅 방법이다. ALD를 도입함으로써 공기극의 기공구조를 막지 않고 균일하게 나노 코팅이 가능하다. 코팅 물질로는 CO2 흡착 촉매로 사용되는 ZrO2와 산소이온전도성을 가지는 YSZ를 선정했다. ZrO2 코팅 공기극과 YSZ 코팅 공기극으로 셀을 운전했을 때, 둘 다 매우 향상된 셀 성능을 나타내었다. ZrO2 코팅 공기극의 경우 높은 CO2 흡착 능력과 NiO 표면 전자밀도 상승에 의해 ORR을 촉진시켰고, YSZ 코팅 공기극의 경우 높은 CO2 흡착 능력과 산소이온전도성에 의해 ORR을 촉진시켰다. 또한 ZrO2 코팅 공기극 셀과 YSZ 코팅 공기극 셀은 공기극의 기공구조를 유지시켜 코팅하지 않은 공기극 셀보다 매우 안정적인 장기 운전 양상을 나타내었다.
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