붕소 함유 실링용 결정화유리와 음극의 반응에 대한 La2O3 영향

전문가 제언

○ 고체산화물연료전지(SOFC)는 개발 초기에 소다석회유리, 알칼리유리, 알칼리토류유리, 알칼리 붕규산유리 등이 밀봉재로 사용되었다. 그러나 SOFC에 사용되는 유리는 일반적으로 생각하는 유리보다 매우 어려운 조건을 충족해해야 하는 유리이다. 밀봉재의 기본적 조건들은 ① 다른 구성성분과의 접합성, 비슷한 열팽창계수 및 높은 전기적 절연성이 있고, ② 구성성분과 화학반응성이 낮고, ③ 열 사이클에 강한 기계적 강도, ④ 화학적으로 분해, 증발이 없어야 되는 등의 여러 조건에 적합해야 한다.

 

○ SOFC 스택은 양극, 음극, 전해질, 연결재로 구성되며, 밀봉에는 유리가 많이 사용된다. 최근에는 결절화 우리가 주류를 이루고 이다. 특히 실링용 결정화 유리에서 휘발되는 붕소 종류의 성분은 계면반응에서 음극의 전기화학적 활성에 독성으로 작용한다. 휘발성 붕소류는 음극표면에 침전하고, La2O3와 반응하여 LaBO3을 형성한다. 이는 페로브스카이트 구조를 분해시켜서 음극의 전기화학적 활성의 저하를 가져온다.

 

○ 최근 SOFC 음극의 미세구조와 전기화학적 활성에 휘발성 붕소 종류가 미치는 영향에 관심이 많다. Chen 등은 휘발성 붕소 종과 LSCF((La,Sr)(Co,Fe)O3) 전극 사이의 상호작용은 미세구조에서 중요한 변화를 가져오고, 전극의 전기촉매 활성을 크게 저하시킨다고 보고하고 있다.

 

○ 이 연구는 붕규산유리에 La2O3을 첨가하여 붕소 성분의 휘발성을 검토한 것이다. LSCF가 휘발성 붕소 종류와 접촉할 때에 높은 반응성이 있어 음극물질로 선택하여 실험을 하였다. 유리와 LSCF 음극 사이의 반응은 La2O3 도판트에 의해 효과적으로 감소되는 것을 확인하였다.

 

○ 국내에서도 SOFC 개발은 계속 진행되고 있다 이에 따라서 평판용에는 밀봉재가 필수적이라 유리 밀봉재에 대한 연구개발도 수행되었다. 국채과제와 학위논문, 학술논문 등에서 약 20여건이 발표되고 있다. 이 재료개발은 실제 현장에서 장기간의 테스트가 필요하여, SOFC 제조업체와 협력이 필수적이다. 또한 사용조건이 매우 까다로워 제조가 어려운 유리재료이다. 제조에는 상당한 기술이 필요하다고 생각된다.

저자

Honglin Liu, et al.

자료유형

니즈학술정보

원문언어

영어

기업산업분류

재료

연도

2016

권(호)

36()

잡지명

Journal of the European ceramic society

과학기술
표준분류

재료

페이지

1103~1107

분석자

정*원

분석물

• 붕소 함유 실링용 결정화유리와 음극의 반응에 대한 La2O3 영향.pdf [490,216 byte]

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