용융탄산염 연료전지(MCFC)의 상용화에 있어서 가장 큰 문제점으로 지적되고 있는 분리판 wet-seal부의 내식성 향상을 위해 AISI 316L 스테인레스강에 Ni은 전기도금법으로, Y과 Al은 e-beam PVD법으로 피복하여 Ni/Y/Al충을 형성시켰다. 800˚C 환원분위기에서 5시간의 열처리를 통해 NiAlY 합금층을 얻을 수 있었으며, 그 후 650˚C 용융탄산염내에서 as-received AISI 316L 스테인레스강과 200시간의 침지실험을 퉁해 내식성이 비교.평가되었다. SEM/EDS를 통한 단면 관찰 결과, Y의 첨가에 의해 치밀한 산화막을 형성하여 분리판 wet-seal부의 내식성을 향상시킬 수 있었다.

The molten carbonate fuel cell has conspicuous features and high potential in being used as an energy converter of various fuels to electricity and heat. However, the MCFC which use strongly corrosive molten carbonate at 650℃ have many problem. Systematic investigation on corrosion behavior of Fe/20Cr/Ti has been done in (62+38)mol % (Li+K) CO3 melt at 923K by using. steady state polarization and electrochemical impedance spectroscopy method. It found that the corrosion current of these Febased alloys decreased with increasing Ti content, and this attribute to the formation of LiCrO2 layer at the surface.

MCFC 작동온도인 650˚C에서 음극의 creep과 소결에 의한 구조적 변형을 막기 위해 기계적 합금법에 의한 Ni-WC분말을 합금화하여 변형에 대한 저항성을 증대시키고자 하였다. 80시간동안 어트리션 밀링을 실시한 분말은 XRD 분석결과 결정규칙이 파괴된 비정질 상을 보였다. 제조된 분말은 적당한 점도의 슬러리로 제조후 테이프 캐스팅법에 의해 green sheet를 제조하였다. 제조된 박판의 두께는 0.9mm였고, 평균 기공 크기는 3~5μm, 기공율은 55%였다. 소결체의 XRD 분석결과 2차성은 생성되지 않았으며, SEM 및 dot-Mapping image를 통해 Ni matrix 안에 W 입자가 미세하고 균일하게 분포되어 있어 고용강화 및 분산강화를 통해 Ni 음극의 기계적 특성을 향상시킬 것으로 기대된다.

본 연구에서는 용융탄산염 연료전지용 분리판으로서 오스테나이트계 스테인레스강 중, 310S를 사용하여 용융염 전해질 및 양극측 분위기에서 부식거동, 부식생성물의 형성과정 및 기구에 관한 고찰을 실시하였다. 분리판의 부식 진행과정은 부식반응 이후 안정 부식생성물이 형성되기까지 빠른 부식이 진행되는 부식생성물 형성단계와 안정 부식생성물 형성 후 보호파괴가 일어나기 까지의 부식 억제단계, 그리고 보호파괴 이후 부식이 다시 증가되는 부식 진행단계의 3단계 과정을 경유하며 진행하였다. 분리판 내 원소들의 농도분포는 부식생성물 형성영역에서는 Fe가, 부식 방어영역에서는 Cr이, 그리고 Ni은 Cr 고갈영역과 기지 안쪽에서 높게 형성되었다. 또한 양극측에서 분리판은 전해질의 이온화에 의한 부식이 주된 부식기구였으며, 최종 부식생성물은 LiFeO2와 LiCrO2였다.

Electrolyte matrix fabrication process can be classifed as hot pressing, tape casting, callendering, electrophoretic deposition. however, these have limits in practice. Hot pressing is cumbersome method, because of careful heating and cooling. Furthermore, the perfected tile is so fragile that it is difficult to fit in a cell. Therefore this method is not adequate for mass production of the electrolyte matrix. Using electrophoretic deposition method, a very thin matrix can be made, but many attempts of the electrolyte embeding were found to be failure. Tape casting and callendering methods are employed in most of the matrix fabrication for the present. But these methods require lots of water as a solvent, so that coating of the LiAlO sub(2) with electrolyte is difficult. Recently, hot roll milling method has been developed and the perfected matrix was proved to be free from crack. The method, however, needs a roller to make a matrix and a perfected matrix is carefully striped off from the cooled roller. Therefore, this method requires a long time due to the cooling process. The author proposes a cold rolling process. On this method, heated slurry of the LiAlO sub(2) mixed with binder, is rolled with a cold roller. The heated slurry dose not adhere to the roller, since contacted hot slurry is rapidly solidified. Therefore fabrication speed is increased, without getting rid of merits of the hot rolling process.