ALD YSZ 연료극 중간층 박막 적용을 통한 고체 산화물 연료전지의 성능 향상
Performance Enhancement of SOFC by ALD YSZ Thin Film Anode Interlayer
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초록
본 논문은 원자층 증착법을 이용해 증착된 YSZ 박막을 산화 세륨계 전해질 기반 고체 산화물 연료전지의 연료극 중간층으로 적용한 결과를 보여준다. 500oC 이상의 고온에서는 산화 세륨계 전해질의 전기전도도가 상승하여 이를전해질로 사용한 고체 산화물 연료전지의 개회로 전압이 하강하고 성능이 저하된다. 원자층 증착법을 이용해 연료극 측전해질 표면에 증착된 YSZ 박막은 얇은 두께(60 nm)에도 불구하고 산화 세륨계 전해질 표면을 완벽하게 도포함으로써, 전해질을 관통하는 전자의 흐름을 막아 개회로 전압을 최대 20%까지 상승시켰다. 이를 통해 500oC에서의 최대 전력 밀도는 52%가 상승하였다.
Abstract
This paper demonstrates the successful application of yttria-stabilized zirconia thin films deposited by atomic layer deposition to the anode-side interlayer for cerium oxide electrolyte based solid oxide fuel cell. At the operating temperature over 500oC, the electrical conductivity of cerium oxide electrolyte is known to dramatically increase and, therefore, the open circuit voltage of the cell decreases leading to the decrease of the performance. Ultra-thin (60 nm) atomic layer deposited yttria-stabilized zirconia thin film in this study conformally coated the anode-side surface of the cerium oxide electrolyte and efficiently blocked the electrical conduction through the electrolyte. Accordingly, the open circuit voltage increased by up to 20%, and the maximum power density increased by 52% at 500oC.
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