혼합전도체 산화물, LSCF의 전극반응점 분포에 따른 분극현상을 관찰하기 위해 다공성 양극의 기공률을 변화시켜가며 분극특성을 관찰하였다. 전극의 기공률을 달리하기 위해 크기가 다른 두 종류의 LSCF 분말들을 혼합비를 달리하여 사용하였으며 GDC 전해질 기판에 스크린 인쇄법을 통해 전극을 구성한 후 반쪽전지 실험을 수행하였다. 제조된 후막전극의 기공률은 화상 분석법을 통해 측정하였으며 전극의 전체 비표면적을 유추하기 위해 2차원 이미지에서의 기공의 둘레 길이를 측정하였다. 교류 임피던스법을 이용해 분극 특성을 관찰한 결과 혼합전도체인 LSCF 양극에서의 전극반응은 i) 양극표면에서 이온화된 산소이온이 전해질과의 삼상계면까지 이동해 오는 단계, ii) 이동해온 산소이온이 양극으로부터 전해질로 전달되는 반응단계에 의해 제어됨을 알 수 있었다. 이러한 양극에서의 분극은 기공률의 증가에 따라 전극 반응에 필요한 활성 표면이 증가됨으로써 줄어드는 것을 알 수 있었다.
In order to characterize the influence of the reaction-site density on the cathodic polarization property of LSCF, we chose the porosity of LSCF as a main controlling variable, which is supposed to be closely related with active sites for the cathode reaction. To control the porosity of cathodes, we changed the mixing ratio of fine and coarse LSCF powders. The porosity and pore perimeter of cathodes were quantitatively analyzed by image analysis. The electrochemical half cell test for the cathodic polarization was performed via 3-probe AC-impedance spectroscopy. According to the investigation, the reduction of oxygen at LSCF cathode was mainly controlled by following two rate determining steps; i) surface diffusion and/or ionic conduction of ionized oxygen through bulk LSCF phase, ii) charge transfer of oxygen ion at cathode/electrolyte interface. Moreover, the overall cathode polarization was diminished as the cathode porosity increased due to the increase of the active reaction sites in cathode layer.
