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요업학회지 = Journal of the Korean Ceramic Society v.34 no.3 = no.178, 1997년, pp.303 - 313   피인용횟수: 1

테이프캐스팅법에 의한 화이버 강화 $\gamma-LiAlO_2$ 메트릭스의 제조
Preparation of Fiber-Reinforced $\gamma-LiAlO_2$ Matrixes by the Tape Casting Method

현상훈    (연세대학교 세라믹 공학과   ); 백계현    (연세대학교 세라믹 공학과   ); 홍성안    (KIST 화공연구부  );
  • 초록

    용융탄산염 연료전지(Molten Carbonate Fuel Cell) 메트릭스의 성형성 및 강도 증진을 위한 알루미나/ ${\gamma}$ -LiAlO2 화이버 강화 매트릭스에 대하여 연구하였다. ${\gamma}$ -LiAlO2 입자에 10~30wt%의 화이버를 첨가한 슬러리를 테이프캐스팅 한 후 $650^{\circ}C$ 까지 열처리하여 두께가 500~600 $\mu\textrm{m}$ 인 MCFC 매트릭스를 제조하였다. 화이버의 첨가량이 증가할수록 매트릭스의 기공율은 감소하였으나 입자크기가 대략 50 $\mu\textrm{m}$ 인 ${\gamma}$ -LiAlO2 분체의 첨가비를 50wt%까지 증가시킴으로써 MCFC 매트릭스에 적합한 기공율(50~60%)을 얻을 수 있었다. 알루미나 화이버의 첨가량이 20wt% 이고 길이가 250 $\mu\textrm{m}$ 이하인 화이버를 사용하였을 때 매트릭스내의 분산성 및 강도 증진 효과가 가장 우수하였다. 반면에 본 연구에서 제조한 ${\gamma}$ -LiAlO2 화이버를 이용한 강화 매트릭스의 강도(156 gf/ $\textrm{mm}^2$ )는 알루미나 화이버 강화 매트릭스에 비해 20~40% 정도 증진되었다. 또한 알루미나 화이버 강화 매트릭스는 용융탄산염에 의하여 부식되지만 ${\gamma}$ -LiAlO2 화이버 강화 매트릭스는 전혀 부식되지 않음을 알 수 있었다.


    To enhance the strength and formability of MCFC matrixes, alumina/ ${\gamma}$ -LiAlO2 fiber-reinforced ${\gamma}$ -LiAlO2 ma-trixes have been investigated. The MCFC matrixes with the thickness of 500~600 ${\mu}{\textrm}{m}$ were prepared by tape-casting of the slurry containing 10~30wt% fibers, followed by heat-treating up to $650^{\circ}C$ . The porosity of fi-ber-reinforced matrixes decreased with the content of fibers, while the appropriate porosity(50~60%) for MCFC matrixes could be attained by adding larger ${\gamma}$ -LiAlO2 particles with the diameter of about 50 ${\mu}{\textrm}{m}$ up to 50 wt%. The optimum length and content of the alumina fiber, both in the alignment of fibers and the enhancement of the strength, were found to be below 250 ${\mu}{\textrm}{m}$ and 20 wt%, respectively. On the other hand, the strength(156 gf/ $\textrm{mm}^2$ ) of the ${\gamma}$ -LiAlO2 matrix reinforced with ${\gamma}$ -LiAlO2 fibers prepared in this study was improved by 20~40% in comparison with the alumina-fiber-reinforced matrix. It was also found that the alu-mina-fiber-reinforced matrix was completely corroded in molten carbonates but the ${\gamma}$ -LiAlO2 was not.


  • 주제어

    MCFC .   $\gamma-LiAlO_2$ .   fiber .   Fiber-reinforced matrix .   Tape casting.  

  • 참고문헌 (12)

    1. Review of Carbonate Fuel Cell Matrix and Electrolyte Development , L. M. Paetsch;J. D. Doyon;M. Farooque;D. Shores(ed.);H. Maru(ed.) , Proceedings of the Symposium on Molten Carbonate Fuel Cell Technology / v.93,pp.89-99,
    2. Fabrication of Oriented Sic-Whisker-Reinforced Mullite Matrix Composites by Tape Casting , M. Wu;G. L. Messing , J. Am. Ceram. Soc. / v.77,pp.2586-2592,
    3. Preparation of γ-LiAlO₂ Short Fibers by the Sol-Gel Method , S. H. Hyun;J. H. Lee;S. A. Hong , J. Korean. Ceram. Soc. / v.33,pp.1079-1088,
         
    4. Review of Carbonate Fuel Cell Matrix and Electrolyte , H. C. Maru(et. al) , Proc. of 2nd Sym. on Molten Carbonate Fuel Cell Technology Society / v.90-16,pp.121,
    5. Making Thin. Flat Ceramics-A Review , E. P. Hyatt , Am. Ceram. Soc. Bull. / v.65,pp.637-638,
    6. Doctor Blade Process , J. C. Williams;F. F. Y. Wang(ed.) , Ceramic Fabrication Process. / v.9,pp.173-198,
    7. Electrolyte Matrix for Molten Carbonate Fuel Cells , C. L. Bushnell , U. S. Pat No. 4,322,382 / v.,pp.,
    8. Review of Molten Carbonate Fuel Cell Matrix Technology , H. C. Maru;L. Paeisch;A. Pigcaud;J. R. Selman(ed.);T. D. Claar(ed.) , Proceedings of the Symposium on Moltern Carbonate Fuel Cell Technology / v.84,pp.2-20,
    9. Tape Casting : The Basic Process for Meeting the Needs of the Electronic Industry , R. E. Mistler , Am. Ceram. Soc. Bull. / v.69,pp.1022-1026,
    10. D. W. Richerson , Modern Ceramic Engineering / v.,pp.87,
    11. Electrolyte Tile for MCFC , H. Ozu , Japanese Pat.60,241,656 / v.,pp.,
    12. Advanced Fabrication Process of LiAlO₂ Fiber and Its Application to Porous Matrix for Molten Carbonate Fuel Cell , K. Suzuki;T. Kakihara;Y. Yamamasu;T. Sasa , Mat. Res. Soc. Sympo. Proc / v.371,pp.297,
  • 이 논문을 인용한 문헌 (1)

    1. 1999. "Strengthening of Fiber-Reinforced $\gamma$-LiAlO$_2$ Matrixes for Molten Carbonate Fuel Cell by Laminatin" 요업학회지 = Journal of the Korean Ceramic Society, 36(2): 107~115     

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    2. 1986 "$NH_3-AlCl_3-H_2$ 기상반응계의 열역학적 평형조성 및 고순도 AIN 합성" 요업학회지 = Journal of the Korean Ceramic Society 23 (1): 33~43    
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  • 홍성안 (54)

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