2013-01-16
org.kosen.entty.User@6ba3250c
주형국(juelf)
- 1
안녕하세요.
고온형 연료전지(SOFC)저항 측정에 대해서 궁금한것이 있어서 글을 올립니다.
보통 EIS를 이용해서 저항을 측정하거나 하는데,
고정된 교류 저항 측정기기 (1 kHz AC-Impedance meter)로
얻은 값을 가지고 전해질 저항과 일정 부분의 전극 polarization저항 값을 대변할 수 있는지 궁금합니다.
비교를 해 보면 대게 저온(PEMFC)에서는 3560 AC m HiTester(Hioki)로 1 kHZ에서 측정한 값이
iR값인 MEA의 Ohimc resistance 대변할 수 있다는 사실은 알고 있습니다.
고온(SOFC)에서 비교해 보니,
1 kHZ 주파수 영역은 전체 Rs(전해질 저항)과 약간의
전극 polarization저항을 나타내는 것 습니다.
따라서 다양한 주파수 영역에서 Impedance를 측정하지 않고,
1 kHz AC-Impedance meter만으로도 어느정도 전해질 저항과
전극 저항을 대변할 수 있는지 궁금합니다.
- SOFC
- Impedance
지식의 출발은 질문, 모든 지식의 완성은 답변!
각 분야 한인연구자와 현업 전문가분들의 답변을 기다립니다.
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답변 1
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답변
신태호님의 답변
2013-01-17- 0
일반적인 SOFC EIS 분석은 100MHz ~ 0.1Hz 범위에서 측정을 합니다. Rs(ohmic 저항) 과 Rp (분극저항) 사이에 있는 semicircle 부분에 1 Hz의 값이 존재하는 것이 대부분입니다. 주파수 범위가 PEMFC와 SOFC가 다른 이유는 주파수는 시간 변수를 대변하는 것이며 따라서 EIS 곡선은 시간에 따른 전기화학적 거동의 변화를 나타낸다고 볼 수 있습니다. 간단하게 설명하자면 연료전지는 화학 전지 즉 Galvanic cell이기 때문에 전극에서의 복잡한 화학반응이 단계적으로 일어나며 이러한 각각 단계에서 율속 반응은은 시간에 반응하기 때문에 각각의 주파수에서 복잡한 화학반응의 단계가 설명될 수 있습니다. 따라서 EIS의 곡선에서 주파수 범위에 따른 전극의 polrization을 짐작할 수 있으며 이는 각 전극에서의 분극 저항의 대표적 화학 반응을 미루어 예측할 수 있습니다. 결론적으로 PEMFC와 SOFC는 작동온도와 각 전극에서의 화학반응에 있어서 서로 다른 온도 환경에 따라 화학반응에 반응하는 시간이 서로 차이가 있습니다. 하지만 전체적 화학반응은 유사하기에 EIS 곡선의 전체적 형태는 비슷하지만 서로다른 온도환경에서의 화학반응으로 인해 전극에서에서 나타나는 주파수의 범위가 PEMFC와 SOFC와는 차이가 있습니다. 따라서 SOFC의 경우 Rs와 Rp를 분석하기 위해서는 1Hz 단일 주파수에서의 값을 측정하는 것 보다는 100MHz ~ 0.1Hz에서 얻어지는 EIS의 곡선을 얻고 (Nyquist plot) 통해 Rs와 Rp값을 분석하는 것이 정확할 것으로 보입니다.(제 기억이 맞다면... 보통 SOFC의 ohmic저항 Rs 경우는 100MHz에서 10KHz에서 결정됩니다.) 도움이 되셨기를... 그럼 즐겁고 활기찬 하루와 좋은 연구하시길 기대합니다.
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