테이프캐스팅법에 의한 화이버 강화 $gamma-LiAlO

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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$mu extrm{m}$인 MCFC 매트릭스를 제조하였다. 화이버의 첨가량이 증가할수록 매트릭스의 기공율은 감소하였으나 입자크기가 대략 50$mu extrm{m}$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$mu extrm{m}$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/$ extrm{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.

기타언어초록

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 ${mu}{ extrm}{m}$ 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${mu}{ extrm}{m}$ 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${mu}{ extrm}{m}$ and 20 wt%, respectively. On the other hand, the strength(156 gf/$ extrm{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.

키워드

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

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