ALD YSZ 연료극 중간층 박막 적용을 통한 고체 산화물 연료전지의 성능 향상

Performance Enhancement of SOFC by ALD YSZ Thin Film Anode Interlayer

본 논문은 원자층 증착법을 이용해 증착된 YSZ 박막을 산화 세륨계 전해질 기반 고체 산화물 연료전지의 연료극 중간층으로 적용한 결과를 보여준다. 500℃ 이상의 고온에서는 산화 세륨계 전해질의 전기전도도가 상승하여 이를 전해질로 사용한 고체 산화물 연료전지의 개회로 전압이 하강하고 성능이 저하된다. 원자층 증착법을 이용해 연료극 측 전해질 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 500℃에서의 최대 전력 밀도는 52%가 상승하였다.

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 500℃, 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 500℃