KR101027222B1

KR101027222B1 - 평판형 고체산화물 연료전지 분리판용 ｏａｅ/코발트 코팅

Info

Publication number: KR101027222B1
Application number: KR1020080131265A
Authority: KR
Inventors: 전재호; 윤준필
Original assignee: 재단법인 포항산업과학연구원; 주식회사 포스코
Priority date: 2008-12-22
Filing date: 2008-12-22
Publication date: 2011-04-06
Also published as: KR20100072763A

Abstract

본 발명은 평판형 고체산화물 연료전지용 금속 분리판에 있어서, 기존의 페라이트계 스테인리스 강판에 OAE(Oxygen Active Elements) 원소를 하층에 먼저 코팅을 하고, 상층에 코발트를 코팅하는 것을 특징으로 한다. 이에 따라서, 본 발명은 페라이트계 스테인리스 강판에 OAE/코발트(Co)를 이층 코팅함으로서 고온의 산화분위기에서 내열응력성이 우수하면서, 장시간 노출을 하여도 표면에 전도성이 우수하고, 크롬 피독성을 방지하는 산화물을 형성시키는 효과가 있다.

평판형 고체산화물 연료전지, 분리판, 페라이트계 스테인리스 강판, OAE 원소, 코발트

Description

평판형 고체산화물 연료전지 분리판용 ＯＡＥ/코발트 코팅{OAE/Co Coating for Planar Solid Oxide Fuel Cell Interconnects}

본 발명은 평판형 고체산화물 연료전지(planar solid oxide fuel cell: P/SOFC)용 금속 분리판에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 페라이트계 스테인리스 강판표면에 OAE(Oxygen Active Elements)를 하층에 코팅하고, 그 위에 코발트(Co) 금속을 순차적으로 이층 코팅함으로써 우수한　전기전도성을 갖는 분리판을 제조하는 것이다.

고체산화물 연료전지에 사용되는 분리판은 고온에서 장시간 전도성이 우수하여야 하고, 크롬(Cr) 성분에 의한 피독성이 적어야 한다. 왜냐하면 분리판은 한 셀의 양극과 이웃하는 셀의 음극을 전기적으로 연결하는 기능을 가져야 할 뿐 아니라, 모재인 스테인리스 강판으로부터 발생하는 가스상의 크롬화합물 성분에 의한 피독성을 줄여야 하기 때문이다.

지금까지 고체산화물 연료전지 분리판으로 사용된 여러 가지 합금에는 크게 Cr을 기본으로 하는 Cr계 합금, Fe을 기본으로 하는 Fe-Cr 합금, 및 Ni을 기본으로 하는 Ni계 초합금 등이 있다.

먼저 Cr계 합금은 고온에서 안정한 Cr₂O₃ 산화물을 형성하기 때문에 평판형 SOFC의 분리판으로 개발되어 왔다. 또한 Cr계 합금은 열팽창계수가 SOFC를 구성하는 다른 세라믹 재료와 유사하며, 고온에서의 기계적 성질이 우수한 장점을 가진다. 일반적으로 Cr계 합금에 관한 연구개발은 Cr₂O₃ 산화물의 밀착성을 증가시키고, 성장속도를 낮출 수 있는 합금을 개발하는 쪽으로 진행되어 왔다. 이러한 목표를 만족시키기 위하여, 대부분의 Cr계 합금에는 Y, La, Ce, Zr 같은 원소를 ODS형태로 첨가하게 된다. 대표적인 Cr계 합금으로 Plansee 사의 Cr-5Fe-1Y₂O₃와 Cr-0.4La₂O₃ 등을 들 수 있으며, 이러한 배경에서 개발된 것이다.

그러나 Cr-5Fe-1Y₂O₃를 800℃ 이하의 SOFC용 분리판으로 사용하는 경우는 거의 없다. 왜냐하면 650~800℃의 낮은 온도범위에서 작동하는 SOFC에서는, 가공성이 나쁘고 가격이 비싼 Cr계 합금 대신에, Fe계나 Ni계 합금을 적용할 수 있기 때문이다.

이중에서 이미 기존에 상업적으로 사용되고 있는 Ni계 합금이 SOFC용 분리판으로 적용되어 연구되고 있다. Ni계 초합금인 Haynes 230, Haynes 242, Inconel 625, Inconel 718 등이 사용되고 있는데, Haynes 242이 가장 높은 전기전도성을 보여주는 것으로 알려져 있다. 하지만 Haynes 242합금도 가격이 Fe계 합금에 비하여 비싸고, SOFC 요구수명을 충분하게 만족시키지는 못하기 때문에, 사용에 한계가 있다.

한편 Fe-Cr 합금으로는 히타치 메탈(Hitachi Metals)에서 개발한 ZMG232와 ThyssenKrupp에서 개발한 Crofer22를 들 수 있다. ZMG232는 22%의 Cr을 함유하고, 0.04%의 La과 0.22%의 Zr을 첨가한 Ferritic Fe-22Cr 합금이다. ZMG232은 열팽창계수가 12.8×10^-6/℃이며, 700~1000℃의 온도범위에서 기존의 STS430보다 우수한 내산화성과 전기전도성을 보이는 것으로 보고되어 있다. 이는 산화분위기에서 표면에 형성되는 산화물의 특성과 관련이 있는 것으로 알려져 있다. 즉 ZMG232 합금의 경우에는 산화물의 조직이 치밀하고 밀착성이 높으며, 전기전도성이 우수한 구조를 가지기 때문이다.

한편 ThyssenKrupp에서 개발한 Crofer22는 원래 자동차 APU(Auxiliary Power Unit)용으로 개발한 Ferritic Fe-Cr 합금이다. Crofer22는 Cr의 증발을 최소화하고, 열팽창계수를 낮추기 위하여 0.08%의 미량의 La을 포함하는 것이다. 여기에 Mn과 Ti를 첨가하여, 고온의 산화분위기에서, 상층의 (Mn,Cr)₂O₄와 하층의 Cr₂O₃의 산화물 구조를 형성시킨다. 여기서 스피넬 구조의 (Mn,Cr)₂O₄ 산화물은 Cr의 증발을 방지하는 기능도 가진다.

한편 분리판은 고체산화물 연료전지 작동환경에서 표면에 산화물을 형성하기 때문에, 저항이 증가하여 전기전도성이 감소하게 된다. 즉 분리판의 전기전도성은 금속 자체가 가지는 전기전도성보다는 표면에 형성된 산화물의 전기전도성에 의존한다. 따라서 표면에 전도성이 우수한 산화물을 형성하는 것이 중요하다. 고체산화물 연료전지용 분리판이 대부분 Cr₂O₃-former를 바탕으로 설계하는 이유가 바로 이것 때문이다.

그러나 Cr₂O₃-former형 분리판의 큰 문제점은 고체산화물 연료전지 가동 환경에서 휘발성의 Cr(Ⅵ) 화합물이 분리판과 접촉하고 있는 전극까지 이동하여 전극에서 반응을 하거나, 전해질로 이동하게 된다. 이러한 Cr성분은 전지의 정상적인 전기화학반응을 방해하여 전지의 성능을 감소시키는 요인으로 작용한다.

따라서 고체산화물 연료전지용 분리판 개발은 합금자체에 대한 개발과 함께, 표면특성을 제어하기 위한 표면처리 기술, 즉, 표면특성을 강화하기 위하여　표면에 코팅하는 기술이 병행되고 있다.

합금의 경우는 특정한 기능을 하는 원소가 모재로부터 충분하게 공급이 가능하지만, 코팅의 경우에는 표면에만 존재하는 원소가 이러한 기능을 계속 유지하는데 한계가 있을 수 있다.

그럼에도 불구하고 코팅기술이 가지는 장점은 쉽게 응용이 가능하다는 것이다. 또한 금속재료의 전기전도도 측면에서 볼 때, 표면에 형성되는 산화 스케일의 제어가 중요하기 때문에 코팅을 통해 이러한 표면성질을 개질하는 것이 가능하다.

따라서 기존의 페라이트계 스테인리스 강판에 적절한 성분을 코팅하여 전기전도도를 증가시키고, 크롬성분에 의한 피독성을 줄이기 위한 기술이 요구되고 있다.

본 발명은 종래의 고체 산화물 연료전지용 분리판의 성능을 향상시키기 위하여 완성한 것으로서, 고체 산화물 연료전지로 사용되던 기존 페라이트계 스테인리스 강판 표면에 OAE 원소와 코발트를 순차 코팅함으로써 전기 전도성이 우수한 산화물을 형성하여 내고온산화성과 전기전도성을 갖는 고체 산화물 연료전지용 분리판 및 그 제조방법을 제공하고자 한다.

그리고, 연료전지 가동 환경에서 페라이트계 스테인리스 강판으로부터 크롬 성분이 가스 상태나 고체 상태로 나오는 것을 방지하여 전지 성능 저하를 방지하고자 한다.

따라서, 본 발명은

제1 구현예로서, 기판인 페라이트계 스테인리스 강판 표면에 OAE(Oxygen Active Elements) 원소가 진공증착된 OAE 코팅층 및 상기 OAE 코팅층 위에 코발트(Co)가 진공증착된 코발트 코팅층이 형성된 고체산화물 연료전지용 분리판,

제2 구현예로서, 상기 OAE 원소는 Y 또는 La인 고체산화물 연료전지용 분리판,

제3 구현예로서, 상기 OAE 코팅층의 두께는 50 내지 500㎚이고, 코발트 코팅층의 두께는 2 내지 10㎛인 고체산화물 연료전지용 분리판을 제공한다.

나아가, 제4 구현예로서, 페라이트계 스테인리스 강판을 챔버 내부에 안착하 고, Cu 도가니 안에 OAE원소를 장입한 후, 전자빔 증착법으로 상기 OAE 원소를 증발시켜 상기 강판 표면에 OAE 원소를 코팅하는 단계 및 CoSO₄·7H₂O, Na₂PO₂·2H₂O, C₄H₄Na₂O₆·2H₂O, H₂BO₃를 포함하는 도금 용액을 사용하여 상기 OAE 금속이 코팅된 강판에 코발트(Co) 금속을 무전해 도금법으로 도금하는 단계를 포함하는 고체산화물 연료전지용 분리판 제조방법, 및

제5 구현예로서, 상기 OAE 원소를 코팅하는 단계에서 상기 강판의 온도를 300℃까지 상승시키고, 진공도를 5×10^-5torr 이하로 유지시키는 것인 고체산화물 연료전지용 분리판 제조방법을 제공한다.

본 발명에 따르면 일반 페라이트계 스테인리스 스틸에 OAE 원소와 코발트(Co)를 순차적으로 이층으로 코팅함으로써 고온의 산화분위기에서 스테인리스 강판 표면에 전도성이 우수한 산화물을 형성시키는 효과가 있기 때문에 고체산화물 연료전지용 금속의 분리판으로 활용할 수 있다.

또한, 연료전지 운전 중에 스테인리스 강판으로부터 증발되는 크롬의 방출을 방지하여 연료전지의 크롬에 의한 피독으로 인한 연료전지의 성능 저하를 방지함으로써 연료전지의 성능을 유지할 수 있다.

본 발명은 고체산화물 연료전지용 분리판에 관한 것으로서, 기판인 페라이트계 스테인리스 강판 표면에 하층으로 OAE 금속 원소 코팅층을 형성하고, 그 위에 상층으로 코발트 금속 코팅층이 형성된 이층의 코팅층을 포함하는 평판형 고체산화물 연료전지용 분리판에 관한 것이다.

본 발명의 상기 분리판은 기판으로 페라이트계 스테인리스 강판을 사용하며, 구체적으로는 STS444 합금을 들 수 있다. 이와 같은 STS444는 기지 금속 내에 18~20%의 크롬(Cr) 성분을 함유하고 있으며, 이트륨(Y)이나 란탄(La)과 같은 희토류 금속은 포함하고 있지 않다. 이러한 페라이트계 스테인리스 강판은 분리판의 기판으로서 상업화되어 있다.

본 발명의 고체산화물 연료전지용 분리판은 하층에 OAE 금속 원소 코팅층 및 상층에 코발트 금속 코팅층의 이층으로 페라이트계 스테인리스 강판 표면에 코팅한다.

먼저 기판 상에 형성되는 하층 OAE 금속원소 코팅층은 기존의 상업화된 페라이트계 스테인리스 강판의 내고온산화성을 증가시키기 위한 것이다. 기판인 페라이트계 스테인리스 강판의 표면에 형성되는 산화물의 성장속도를 낮추고 표면에 형성되는 스케일의 두께를 감소시키는 역할을 한다.

상기 하층 코팅층을 형성하는 OAE(Oxygen Active Elements) 금속원소는 이트륨(Y), 란탄(La)과 같은 원소를 포함한다. 이들 OAE 원소들이 상기 기판의 표면에 형성되는 산화물의 성장속도를 낮추고, 밀착성을 증가시키는 역할을 한다.

상기 OAE 코팅층의 코팅 두께는 50㎚ 내지 500㎚인 것이 바람직하다. 코팅 두께가 50nm 미만인 경우에는 내열응력성 및 내산화성 증가 효과가 크게 나타나지 않으며, 500nm를 초과하는 경우에는 내부 산화물의 형성으로 코팅층의 박리가 일어 나기 때문에 바람직하지 않다.

한편, OAE 원소만을 가지고는 가스상의 크롬화합물 성분에 의한 크롬 피독성을 충분하게 방지할 수 없다. 따라서 근본적으로 크롬산화물을 형성하는 대신, 전도성이 우수한 다른 산화물을 형성하는 것이 바람직하다.

본 발명에서는 고체산화물 연료전지용으로 사용되는 기존의 페라이트계 스테인리스 강판에 코발트(Co)을 코팅하여 기본적으로 표면에 크롬산화물의 형성을 방지하면서 기판인 페라이트계 스테인리스 강판으로부터 크롬의 외부 확산을 방지하고자 하는 것이다.

코발트(Co)는 표면에 Co₃O₄와 같은 스피넬 형태의 산화물을 형성하기 쉬운데 Co₃O₄ 산화물의 전도도는 800℃에서 약 6.7S/cm로 Cr₂O₃산화물에 비하여 매우 높기 때문에 전기전도도를 증가시킬 수 있는 효과도 클 수 있다.

상기 상층의 코발트 코팅층의 코팅 두께는 2㎛ 내지 10㎛의 범위로 형성되는 것이 바람직하다. 기본적으로 코발트(Co)의 코팅 두께가 2㎛ 미만으로 얇으면, 모재로부터 확산하는 크롬 성분들에 의하여 Cr₂O₃ 산화물을 형성할 가능성이 크다. 또한, 코발트(Co)의 코팅 두께가 기본적인 기능을 수행하는데 필요한 코팅 두께를 초과하여 지나치게 클 경우에는 경제성이 없음은 물론, 코팅층의 두께가 증가할수록 코팅층의 내열 응력성이 감소하는 문제가 있으므로 바람직하게는 10㎛ 이하로 형성하는 것이 바람직하다.

본 발명에 있어서, 기판으로 되는 페라이트계 스테인리스 강판의 표면에는 OAE 원소 코팅을 형성한 후 코발트 금속의 코팅층을 형성하는 것이 바람직하다. 본 발명에서와 달리 기판상에 Co 코팅층/OAE 원소 코팅층이 형성된 경우에는 고온의 산화분위기에서 표층에 OAE 원소 코팅층에 의해 상기 Co 코팅층의 내산화성을 증가시킬 수 있다. 따라서 OAE 원소가 표면에 노출됨으로써 코발트 산화물의 성장을 제어할 수 있으나, 기판 자체의 내산화성에 기여하지는 않는다. 그러나, 본 발명에서와 같이 표층에 Co 코팅층을 형성하고, 기판과 상기 Co 코팅층 사이에 OAE원소를 코팅함으로써 기판의 내산화성을 증가시킬 수 있다. 고온의 산화분위기에서 Co 코팅층은 산화과정을 통해 Co₃O₄와 같은 코발트 산화물을 형성하며, 계속되는 산화과정을 통해 기판의 Cr과 Fe성분이 산화과정에 참여하게 되지만, 계면에 OAE 원소가 코팅되어 있으므로 이들 Cr 산화물 또는 Fe 산화물의 산화속도를 저하시킬 수 있다.

다음으로, 본 발명의 코팅층을 형성하는 방법에 대하여 설명한다.

먼저, 기판인 페라이트계 스테인리스 강판, 구체적으로는 STS444 표면 위에 OAE원소를 코팅한다. OAE 원소의 코팅에는 전자빔 증착법(EB evaporation)을 사용할 수 있다.

진공 증착을 위한 챔버 내에 상기 페라이트계 스테인리스 강판을 안착하고, 상기 챔버 내부에 있는 수냉식 Cu 도가니 안에 이트륨(Y)이나 란탄(La)과 같은 OAE 원소를 장입한 후, 일정한 온도로 승온하고, 소정의 진공도 이하에서 전자빔을 이 용하여 금속을 증발시켜 기판에 코팅한다.

이때 상기 강판의 온도 및 진공도는 본 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 적절히 선택하여 행할 수 있으나, 전자빔 증착법에 의한 증착효율을 향상시키기 위해서 기판의 온도를 300℃까지 상승시키고, 진공도를 5×10^-5torr 이하로 유지하는 것이 바람직하다.

그리고 OAE금속이 코팅된 페라이트계 스테인리스 강판 표면에 무전해 도금법을 이용하여 코발트(Co) 금속도금을 행한다. 무전해 도금의 경우, 도금 용액은 CoSO₄·7H₂O, Na₂PO₂·2H₂O, C₄H₄Na₂O₆·2H₂O, H₂BO₃ 등으로 구성된 용액을 제조하여 사용할 수 있다.

이와 같은 방법에 의해 OAE 금속원소의 코팅층/코발트 금속의 도금층이 순차적으로 형성된 고체산화물 연료전지용 분리판을 얻을 수 있으며, 이에 의해 얻어진 분리판은 고온의 산화분위기에서 스테인리스 강판 표면에 전도성이 우수한 산화물을 형성시킬 수 있고, 연료전지 운전 중에 스테인리스 강판으로부터 증발되는 크롬의 방출을 방지하여 연료전지의 성능을 일정하게 유지할 수 있다.

이하, 본 발명을 실시예를 들어 더욱 구체적으로 설명하지만, 본 발명은 이들 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.

[실시예]

평가방법

본 발명의 이층 코팅 처리된 시험편의 품질특성평가를 위해 고온전도성 및 크롬 피독성을 평가하였다.

(1) 고온전도성

시험편을 800℃의 공기 분위기에서 100시간 동안 노출시킨 후, 시험편의 전기전도도를 측정하였다. 산화된 시험편의 전기전도성을 측정하기 위하여, ASR(Area specific resistance)을 측정하였다. 여기서 ASR측정은 다음과 같이 실시하였다.

코팅되지 않은 STS444 스테인리스 강판과 코팅된 시편들은 모두 3×3㎝ 크기로 절단한 후, SOFC Cathode 분위기를 모사하기 위하여 800℃ 공기 분위기에서 100시간 동안 산화시켰다. ASR 측정을 위해, 먼저 산화된 시편의 양쪽에 Pt 페이스트(Engelhead® #6082)를 브러시 방법으로 1차 칠한 후에 800℃에서 1시간 동안 소결을 시켰다. 그 후 동일한 방법으로 Pt 페이스트를 2차로 칠한 후, Pt 메쉬와 Pt 선을 연결하였다. 이어서 800℃에서 1시간 동안 다시 한 번 소결을 한 후, 시편을 로(Furnace)에 장착하여 0.5bar로 가압한 상태에서 200시간 동안 유지시켰다. 최종적으로 Pt 선을 통해 시편에 100㎃/㎠의 전류를 인가하여 Ohm의 법칙에 따라 시편의 ASR값을 측정하였다.

평가기준은 ASR값이 10mΩ㎠ 미만이면 ◎, 10mΩ㎠ 이상 20mΩ㎠ 미만이면 ○, 20mΩ㎠ 이상 50mΩ㎠ 미만이면 △, 50mΩ㎠ 이상이면 ×로 하였다.

(2) 크롬 피독성

시험편을 800℃에서 3%의 H₂O를 포함한 공기분위기에서 24시간 동안 노출시킨 후, 증발된 크롬성분의 양을 측정하였다.

측정된 크롬 성분의 농도가 10ng/cm²/h 미만이면 ○, 10ng/cm²/h 이상 100ng/cm²/h 미만이면 △, 100ng/cm²/h 이상이면 ×로 하였다.

(3) 내열응력성

3 x 3 cm² 의 시험편을 800℃의 고온에서 24시간 유지시킨 후, 상온에 노출하는 것을 1주기로 하여 10회 실시한 후, 코팅층의 박리여부를 ○, ×로 평가하였다. 시험편 전체 면적에서 박리면적이 5% 이상인 경우 ×로 판단하였다.

실시예 1~ 실시예 3

페라이트계 스테인리스 강판인 STS444 합금 기판 상에, 전자빔 증착법을 이용하여 Y 금속을 200㎚의 코팅 두께로 코팅하였다. 그리고 Y 금속이 코팅된 기판상에 무전해 도금법으로 Co를 각각 2, 5, 10 ㎛로 변화시켰다.

상기 코팅방법은 구체적으로는 다음과 같다.

진공 증착을 위한 챔버 내에 상기 페라이트계 스테인리스 강판을 안착하고, 상기 챔버 내부에 있는 수냉식 Cu 도가니 안에 이트륨(Y)을 장입한 후, 기판의 온도를 300℃까지 상승시키고, 진공도를 5×10^-5torr 이하로 유지하면서 전자빔을 이용하여 Y 금속을 증발시켜 기판에 코팅하였다.

그리고, CoSO₄·7H₂O, Na₂PO₂·2H₂O, C₄H₄Na₂O₆·2H₂O 및 H₂BO₃로 구성된 도금용액을 제조하였다. 제조된 도금용액을 사용하여, Y 금속이 코팅된 페라이트계 스테인리스 강판 표면을 무전해 도금법으로 코발트 금속 도금을 행하였다. 상기 무전해 도금시 도금액의 pH는 9이고, 온도는 90℃이었다.

실시예 4~ 실시예 5

하층의 Y 금속 코팅층의 두께를 50, 500㎚로 변화시키고, 상층의 Co의 코팅두께를 5㎛로 고정한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 Y/Co 이층 코팅층을 형성하였다.

실시예 6

OAE 금속으로 La를 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법을 사용하여 페라이트계 스테인리스 강판인 STS444 합금 표면에 La/Co 이층 코팅층을 형성하였다. La 금속 코팅층의 두께를 200㎚로 코팅하고, Co 코팅층을 5㎛ 두께로 코팅하였다.

비교예 1~ 비교예 3

Y 코팅층의 두께를 200㎚로 코팅하고, Co 코팅층의 두께를 각각 0, 0.5, 15㎛로 변화하여 코팅층을 형성한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실시하였다.

비교예 4~ 비교예 5

하층의 Y 금속 코팅층의 두께를 20, 1000㎚로 변화시키고, 상층의 Co의 코팅 두께를 5㎛로 고정한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 Y/Co 이층 코팅층을 하였다.

비교예 6

페라이트계 스테인리스 강판인 STS444 합금 표면에 OAE 층을 형성함이 없이 Co 코팅층만을 두께 5㎛로 형성한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실시하였 다.

비교예 7

코팅이 전혀 되지 않은 페라이트계 스테인리스 강판인 STS444 합금을 그대로 고체산화물 연료전지용 분리판으로 사용하였다.

구분		코팅두께		전기전도성	내크롬피독성	내열응력성
구분		OAE(㎚)	Co(㎛)	전기전도성	내크롬피독성	내열응력성
실시예	1	200 (Y)	2	◎	○	○
	2	200 (Y)	5	◎	○	○
	3	200 (Y)	10	◎	○	○
	4	50 (Y)	5	◎	○	○
	5	500 (Y)	5	◎	○	○
	6	200 (La)	5	◎	○	○
비교예	1	200 (Y)	0	△	×	○
	2	200 (Y)	0.5	○	△	○
	3	200 (Y)	15	△	○	×
	4	20 (Y)	5	○	○	×
	5	1000 (Y)	5	△	○	×
	6	0	5	○	○	×
	7	0	0	×	×	○

상기 표로부터 알 수 있는 바와 같이, 본 발명에 따른 AEO/코발트 이층 코팅층이 형성된 고체산화물 연료전지용 분리판은 전기전도성, 내크롬피독성 및 내열응력성이 모두 우수하나, 코발트 코팅층을 포함하지 않는 경우(비교예 1)에는 내크롬피독성이 열악하고, OAE 코팅층을 포함하지 않는 경우(비교예 6)에는 내열응력성이 열악하고, 코팅층을 전혀 포함하지 않는 경우(비교예 7)에는 전기전도성 및 내열응력성이 좋지 않음을 알 수 있다. 나아가, 코팅층의 두께가 본 발명의 범위를 벗어나는 경우(비교예 2-5)에는 내크롬 피독성이 부족하거나, 내열응력성이 나쁘고, 전기전도성이 좋지 않은 결과를 나타내었다.

Claims

평판형 고체산화물 연료전지용 분리판에 있어서, 기판인 페라이트계 스테인리스 강판 표면에 OAE(Oxygen Active Elements) 금속 원소가 진공증착된 OAE 코팅층 및 상기 OAE 코팅층 위에 코발트(Co)가 도금된 코발트 코팅층이 형성된 것을 특징으로 하는 고체산화물 연료전지용 분리판.
제 1항에 있어서, 상기 OAE 원소는 Y 또는 La임을 특징으로 하는 고체산화물 연료전지용 분리판.
제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 OAE 코팅층의 두께는 50 내지 500㎚이고, 코발트 코팅층의 두께는 2 내지 10㎛인 것을 특징으로 하는 고체산화물 연료전지용 분리판.
페라이트계 스테인리스 강판을 챔버 내부에 안착하고, Cu 도가니 안에 OAE원소를 장입한 후, 전자빔 증착법으로 상기 OAE 원소를 증발시켜 상기 강판 표면에 OAE 원소를 코팅하는 단계; 및

CoSO₄·7H₂O, Na₂PO₂·2H₂O, C₄H₄Na₂O₆·2H₂O, H₂BO₃를 포함하는 도금 용액을 사용하여 상기 OAE 금속이 코팅된 강판에 코발트(Co) 금속을 무전해 도금법으로 도금 하는 단계

를 포함하는 고체산화물 연료전지용 분리판 제조방법.
제 4항에 있어서, 상기 OAE 원소를 코팅하는 단계에서 상기 강판의 온도를 300℃까지 상승시키고, 진공도를 5×10^-5torr 이하로 유지시키는 것을 특징으로 하는 고체산화물 연료전지용 분리판 제조방법.