지난 포스팅에서 이야기한 연료전지를 자동차의 배터리로 사용할 경우 연료를 공급해주기만 하면, 항속거리를 무제한으로 할 수 있습니다. 하지만 연료전지의 큰 단점으로 연료를 주로 수소를 쓰므로 단위부피당 출력밀도가 낮아 고압으로 압축된 수소탱크를 써야 한다는 문제점이 있습니다. 그렇지만 그냥 2차전지만으로 사용한다면 높은 용량(항속거리)를 가진 배터리를 제조하기가 힘듭니다. 따라서 연료전지와 2차전지를 함께 사용한 타입의 차세대 전지개발이 이루어지고 있는데, 우선 2차전지의 소재별 특성을 생각해보면, Mn을 사용하는 경우 Mn은 안정하고 기전력이 좋지만 용량이 낮습니다. Ni를 사용하는경우 용량이 커서 좋지만 불안정합니다. 따라서 중간정도의 성질을 가진 Co를 가장 많이 사용합니다. 실제로는 3가지를 모두 ..
fuel cell의 종류
fuel cell은 voltaic cell의 한 종류로 계속 써도 방전없이 연료만 넣어준다면 전압이 일정한 전력생산장치인데, 그 종류로 AFC,PAFC,MCFC,SOFC,PEMFC가 있습니다. 이 순서는 개발된 순서라고 할 수 있습니다. PAFC를 1세대, MCFC를 2세대,SOFC를 3세대 연료전지라고 합니다. 1. AFC (alkaline fuel cell) AFC는 전해질소재로 alkaline, KOH를 사용합니다. 이때 전해질은 액체전해질 입니다. 고체 alkaline 막을 쓴 경우가 개발되기도 했는데, 이를 AMFC(alkaline membrane fuel cell) 라고 합니다. 구조는 anode/(KOH)electrolyte/cathode로 되어있으며 AFC의 전하운반자는 OH-이며 작동온도..
지난 포스팅에서는 G-T그래프에 대해 알아보았습니다. https://new-material.tistory.com/140 단일 성분계 상평형 (1) - G-T그래프에 대한 고찰 상평형을 생각할때 G값이 가장 최소값일때 평형을 이루게 됩니다. 따라서 T(온도)와 P(압력)에 따른 G값을 알아보는 것은 중요합니다. 예를들어, 물을 생각해 보겠습니다. 0도씨 1기압 하에서 물과 new-material.tistory.com dG=VdP-SdT인데, 따라서 \((\frac{\partial G}{\partial P})_T=V\)입니다. 따라서 \((\frac{\partial \Delta G}{\partial P})_T=\Delta V\) 물의 경우로 생각해보면 특이하게도 얼음의 부피가 물의 부피보다 큽니다. 따라서 ..
단일 성분계 상평형 (1) - G-T그래프에 대한 고찰
상평형을 생각할때 G값이 가장 최소값일때 평형을 이루게 됩니다. 따라서 T(온도)와 P(압력)에 따른 G값을 알아보는 것은 중요합니다. 예를들어, 물을 생각해 보겠습니다. 0도씨 1기압 하에서 물과 얼음은 평형을 이루게 됩니다. 평형을 이룰때 자유에너지 G는 최소값을 가지게 됩니다. 또한 이때의 \(\Delta G\)=0 입니다. 평형을 이룰때 G값은 변하지 않으므로 일부의 얼음이 녹아 물이 되도 평형상태에서는 G값이 변하지 않습니다. G=\(\sum \mu_i dn_i\)입니다. \((\frac{\partial G}{\partial n_i})_{T,P}\)=\(\mu_i\)이고 이것을 위의 얼음과 물 2상에서 생각해보면 G=\(\mu_{물}dn_{물}+\mu_{얼음}dn_{얼음}\)입니다. 단일성분계에..
ZrO2 광물 - PSZ,TZP,SZ / ZrO2광물의 활용
ZrO2 광물은 3가지의 동질이상을 가지고 있습니다. monoclinic ZrO2, Tetragonal ZrO2 , Cubic ZrO2 입니다. 여기서 중요하게 봐야할 점은 바로 상전이 할때의 부피변화입니다. 먼저 monoclinic 에서 tetragonal로 약 1170도에서 상전이 합니다. 이때 부피는 압축이 됩니다. tetragonal 에서 cubic으로 2370도에서 상전이 합니다. 이 상전이는 가역적이므로 cubic에서 tetragonal로도 2370도에서 상전이, tetragonal 에서 monoclinic으로 950도에서 상전이 합니다. 이때 tetragonal 에서 monoclinic상으로 상전이 할때 부피의 팽창이 일어나게 됩니다. 정리하면 Monoclinic-tetragonal-cubi..
변형으로 인한 균열의 발생, 잔금등으로 파단이 일어나기 전까지 크리프 변형은 계속됩니다. 이는 공동으로 인해 균열이 발생하고 균열이 크리프 파단점까지 진전하는 것을 의미합니다. 그런데 이러한 공동은 연성금속의 경우 고온에서 동적 재결정의 과정으로 일부 소멸됩니다. 따라서 공동이 없어져 파단 없이 꽤 큰 변형량을 수용가능하게 됩니다. 이후 네킹에 의해 파단이 일어납니다. 이러한 변형->파단의 과정은 굉장히 긴 시간을 요구하게 됩니다. 그래서 크리프시험을 할때 외삽의 방법을 사용하거나 시간-온도를 동시에 고려한 인자를 사용하여 비교적 높은 온도에서 실험을 실시합니다. 그럼 온도의 상승에 의해 변형이 가속화되어 시간이 비교적 짧아집니다. 이때 시간과 온도를 동시에 고려한 인자가 대표적으로 2가지가 있습니다. ..
지난 포스팅에서 비정질 재료의 점성 크리프 거동에 대해 알아보았습니다. https://new-material.tistory.com/135 크리프 (2) - 점성크리프, 열적활성화,아레니우스식 지난 포스팅에서 크리프란 무엇인지, 크리프 거동의 단계를 알아보았습니다. https://new-material.tistory.com/134 크리프 (1) - 크리프와 온도 / 크리프거동 3단계 보통 재료에 힘을 가할때, 항복강도라는 new-material.tistory.com 이번 포스팅에서는 결정질 재료의 크리프 변형에 대하여 알아보도록 하겠습니다. 이야기 하였던 열적활성화를 통해 활성화 속도를 아레니우스 방정식, \(\epsilon'\)=\(Ae^{\frac{-Q}{RT}}\)라고 알아보았습니다. 점성크리프와 마..
크리프 (2) - 점성크리프, 열적활성화,아레니우스식
지난 포스팅에서 크리프란 무엇인지, 크리프 거동의 단계를 알아보았습니다. https://new-material.tistory.com/134 크리프 (1) - 크리프와 온도 / 크리프거동 3단계 보통 재료에 힘을 가할때, 항복강도라는 물성을 중요하게 여깁니다. 왜냐하면 항복강도 이상의 힘에 그 재료는 탄성변형 영역을 지나 소성변형을 하여 영구적인 변형을 가지게 되기 때문입니다 new-material.tistory.com 이제 크리프 거동의 그래프 해석을 더욱 자세히 생각해 보도록 하겠습니다. 2차 크리프, 즉 정상상태 크리프의 변형률속도를 정상상태 변형률속도라고 하였습니다. 활성화 에너지 변형률 속도를 \(\epsilon'\)라고 하겠습니다. \(\epsilon'_{sc}\)는 정상상태 변형률 속도입니다...