| 학회 | 한국재료학회 |
| 학술대회 | 2003년 가을 (11/21 ~ 11/22, 연세대학교) |
| 권호 | 9권 2호 |
| 발표분야 | 세라믹스 |
| 제목 | 안정화 지르코니아 고체전해질의 입계전도 향상 |
| 초록 | 안정화 지르코니아(Stabilized Zirconia)는 산화물 연료전지 (SOFC: Solid Oxide Fuel Cell), 전기화학식 가스센서 등에 널리 사용되고 있는 대표적인 고체전해질이다. SOFC의 효율향상 및 센서의 저온 동작을 위해서는 높은 이온전도도를 갖는 고체전해질이 요구된다. 안정화 지르코니아의 이온 전도도를 향상시키기 위해 MgO, CaO, Y2O3, Yb2O3, Sc2O3 등의 안정화제가 첨가된 바 있으며, 이들 첨가제의 변화에 의한 전기전도도 향상 연구는 현재 성숙된 단계이다. 지르코니아 고체전해질의 안정화제가 정해진 상태에서 재료의 전기전도도를 향상시키는 다른 방법은 입계에서의 이온 전도도를 높이는 것이다. 안정화 지르코니아는 입계가 입내에 비해 저항이 약 100-10000배 정도 크기 때문에, 입계가 얇은 두께에도 불구하고 전해질의 저항에서 큰 역할을 한다고 알려져 있다. 일반적으로 입계의 Si-포함상 편석, 입계액상, 공간전하층등이 입계의 저항에 대한 원인으로 받아들여 지고 있다. 이중에서 Si를 포함하는 불순물은 수십 ppm 의 낮은 농도에도 불구하고 입계에서의 이온전도에 매우 나쁜 영향을 준다고 알려져 왔다. 따라서, 많은 연구자들은 여러 가지 산화물을 첨가하여 입계에 존재할 것으로 판단되는 Si 포함상을 제거하는 연구를 진행했으며, 현재 Al2O3가 가장 효과적인 것으로 보고 되고 있다. 그러나, Al2O3가 오히려 입계의 전도를 나쁘게 한다는 반대의 결과도 같이 보고되고 있어, Al2O3의 역할에 대한 정확한 분석적 증거가 요구된다. 본 연구자는 10 ppm정도의 미량불순물도 공간적으로 농도분포를 측정할 수 있는 imaging SIMS(Secondary Ion Mass Spectroscopy) 방법을 이용하여, Al2O3가 입계상을 제거하는 증거를 처음으로 제시하고자 한다. 아울러 본 발표에서는 다른 산화물을 첨가하지 않고, 편석 또는 액상으로 존재하는 고저항의 입계상을 조절하여 입계의 이온 전도도를 높이는 새로운 입계전도 향상법을 제시하고, 그 기구를 규명하고자 한다. |
| 저자 | 이종흔 |
| 소속 | 고려대 |
| 키워드 | 안정화 지르코니아; 입계 전도; 고체전해질; 임피던스 분광법 |
