KR101407505B1 - Manufacturing method of tuular porous ceramic support - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 원통형 다공성 세라믹 지지체의 제조방법에 관한 것이다.
The present invention relates to a method for producing a cylindrical porous ceramic support.
연료전지는 연료(수소)의 화학에너지가 전기에너지로 직접 변환되어 직류 전류를 생산하는 능력을 갖는 전지로 정의되며, 산화물 전해질을 통해 산화제(예를 들어, 산소)와 기상 연료(예를 들어, 수소)를 전기화학적으로 반응시킴으로써 직류 전기를 생산하는 에너지 전환 장치로써, 종래의 전지와는 다르게 외부에서 연료와 공기를 공급하여 연속적으로 전기를 생산하는 특징을 갖는다.
A fuel cell is defined as a cell that has the ability to convert the chemical energy of fuel (hydrogen) directly into electrical energy to produce a direct current, and through the oxide electrolyte an oxidant (e.g., oxygen) and a gaseous fuel (e.g., Hydrogen) to produce DC electricity. Unlike conventional batteries, the system is characterized in that electricity is continuously produced by supplying fuel and air from the outside.
연료전지의 종류로는 고온에서 작동하는 용융탄산염 연료전지(Molten Carbonate Fuel Cell, MCFC), 고체산화물 연료전지(Solid Oxide Fuel Cell, SOFC) 및 비교적 낮은 온도에서 작동하는 인산형 연료전지(Phosphoric Acid Fuel Cell, PAFC), 알칼리형 연료전지(Alkaline Fuel Cell, AFC), 고분자전해질 연료전지(Proton Exchange Membrane Fuel Cell, PEMFC), 직접메탄올 연료전지(Direct Methanol Fuel Cells, DEMFC) 등이 있다.
Examples of fuel cells include a Molten Carbonate Fuel Cell (MCFC), a Solid Oxide Fuel Cell (SOFC), and a Phosphoric Acid Fuel (PAFC), Alkaline Fuel Cell (AFC), Proton Exchange Membrane Fuel Cell (PEMFC), and Direct Methanol Fuel Cells (DEMFC).
고체산화물 연료전지는 600~1000℃ 고온에서 연료(수소)와 산소(공기)의 전기화학반응에 의해 연료로부터 직접적으로 전기를 발생시키는 것으로, 연료전지 중 가장 발전효율이 높고, 폐열을 이용하여 열병합 발전이 용이하며, 이러한 특징으로 인해 고성능의 깨끗하고 효율적인 전원이 될 수 있는 잠재력을 가지며, 다양한 전력 발생용도로서 개발되고 있다.
The solid oxide fuel cell generates electricity directly from fuel by electrochemical reaction between fuel (hydrogen) and oxygen (air) at a high temperature of 600 to 1000 ° C. The fuel cell has the highest power generation efficiency, It has the potential to be a high-performance, clean and efficient power source due to its ease of power generation, and is being developed for various power generation applications.
여기서, 고체산화물 연료전지는 연료극(anode)과 전해질(electrolyte) 및 공기극(cathode)으로 구성되는 단위전지의 다층 구조물인 스택으로 형성된다. 현재 가장 널리 사용되는 고용량 발전 시스템용 스택 구성은 기하학적으로 평판형과 원통형으로 나뉘어진다. 그런데 고체산화물 연료전지는 니켈 옥사이드(Nickel Oxide, 이하, 'NiO'라 한다)와 이트리아 안정화된 지르코니아(Yttria Stabilized Zirconia, 이하, 'YSZ'라 한다)의 복합체로 이루어진 연료극, YSZ 전해질 및 스트론튬 도핑된 란타늄 망가나이트(Lanthanum Strontium Manganite, 이하, 'LSM'이라 한다)와 YSZ의 복합체로 이루어진 공기극으로 구성될 수 있다.
Here, the solid oxide fuel cell is formed as a stack, which is a multi-layered structure of unit cells composed of an anode, an electrolyte, and a cathode. Currently the most widely used high-capacity power system stack configurations are geometrically divided into flat and cylindrical. However, the solid oxide fuel cell includes a fuel electrode composed of a composite of nickel oxide (hereinafter referred to as "NiO") and yttria stabilized zirconia (hereinafter referred to as "YSZ"), YSZ electrolyte and strontium doping And a cathode composed of a composite of Lanthanum Strontium Manganite (hereinafter referred to as LSM) and YSZ.
고체산화물 연료전지 중 평판형 고체산화물 연료전지는 원판형에 비하여 스택 자체의 전력밀도가 높은 장점은 있으나, 가스 밀봉문제와 재료들간 열평창계수 차이에 의한 열적 쇼크 등의 문제로 그 크기가 제한을 받기 때문에 대용량 연료전지에 필수적인 대면적 연료전지의 제조가 어렵다. 또한, 상기 원판형 고체 산화물 연료전지에 비하여 원통형은 스택 자체의 전력밀도는 다소 떨어지나 시스템 전체의 전력밀도는 비슷한 것으로 평가되고 있으며, 스택을 구성하는 단위전지들의 밀봉이 용이하고, 열응력에 대한 저항성이 강한 동시에 스택의 기계적 강도가 높아 대면적 제조가 가능하여 높은 전력을 갖는 원통형 고체산화물 연료전지의 연구개발이 수행되고 있는 실정이다.
Among the solid oxide fuel cells, the flat plate type solid oxide fuel cell has advantages of high power density of the stack itself compared to the disk type, but its size is limited due to gas sealing problem and thermal shock caused by difference in thermal expansion coefficient between materials It is difficult to manufacture a large area fuel cell, which is essential for a large capacity fuel cell. In comparison with the above-mentioned disk-type solid oxide fuel cell, the power density of the cylinder itself is slightly lower than that of the disk-type solid oxide fuel cell, but the power density of the entire system is estimated to be similar. And the mechanical strength of the stack is high, so that a large area can be manufactured, and a research and development of a cylindrical solid oxide fuel cell having a high electric power is being conducted.
상기 평판형 고체산화물 연료전지의 일례로서 도 1을 살펴보면, 단위전지(110)의 하단에 위치하고 있는 지지체(120)에 형성된 기공(121)은 가스의 진행방향과 수직한 방향으로 배열되어 있는 것을 확인할 수 있다. 이와 같이 가스의 진행방향과 수직한 방향으로 기공(121)이 배열되는 경우에는 가스의 흐름이 원활하지 못하여 연료전지의 효율을 저하시키는 문제가 있다.
Referring to FIG. 1 as an example of the planar solid oxide fuel cell, it is confirmed that the
이는 도 2에 나타난 바와 같이, 몰드(230)에 기공을 형성할 수 있는 슬러리(240)를 도포하고 나이프(250)과 같은 기구를 이용하여 기공을 형성할 수 있는 슬러리(240)를 평탄화시켜 지지체를 형성한 후, 상기 기공형성 물질을 연소시켜 제거함으로써 기공을 형성하는 방법을 사용하는데, 그라파이트와 같은 기공형성물질이 중력에 의해 지면에 평행하게 위치하므로, 가스의 진행방향과 수직한 방향으로 배열하게되기 때문이다.
2, the
또한, 상기 원통형 고체산화물 연료전지의 일례로서 도 3을 살펴보면, 이 역시 단위전지(310)의 하단에 위치하고 있는 지지체(320)에 형성된 기공(321)이 형성되어 있으며, 상기 기공(321)은 가스의 진행방향과 수직한 방향으로 배열되어 있는 것을 확인 할 수 있다. 즉, 원통형 고체산화물 연료전지 역시 상기 도 2에 나타나 있는 방식과 동일한 방식에 의하여 제조되었기 때문에 상기 평판형 고체산화물 연료전지에서 발생되었던 문제와 동일한 문제가 발생하게 된다.
3, a
본 발명에 의하면, 기공의 배열위치를 가스의 진행방향과 수평한 방향으로 배열함으로써, 유체가 전해질까지 이동하기에 유리한 원통형 다공성 세라믹 지지체의 제조방법을 제공하고자 한다.
According to the present invention, there is provided a method of manufacturing a cylindrical porous ceramic substrate, wherein the arrangement of the pores is arranged in a direction parallel to the traveling direction of the gas, so that the fluid is advantageous to move to the electrolyte.
본 발명의 일측면인 원통형 다공성 세라믹 지지체의 제조방법은 세라믹분말, 분산제, 기공형성제 및 물을 포함하는 슬러리를 형성시키는 단계, 상기 형성된 슬러리를 중심축선이 중력방향과 평행하게 배치된 원통형태의 몰드에 도포하는 단계, 상기 도포된 슬러리를 건조시키는 단계 및 상기 건조된 슬러리를 열처리하는 단계를 포함하고, 상기 열처리는 400~800℃에서 0.5~1℃/분의 속도로 1차 열처리 하는단계 및 1300℃ 이상의 온도에서 2차 열처리 하는 단계를 포함한다.
A method of manufacturing a cylindrical porous ceramic support, which is one aspect of the present invention, includes the steps of: forming a slurry containing ceramic powder, a dispersant, a pore-forming agent, and water; forming a slurry of the cylindrical slurry having a central axis parallel to the direction of gravity Drying the applied slurry, and heat treating the dried slurry, wherein the heat treatment is performed at a temperature of 400 to 800 ° C. at a rate of 0.5 to 1 ° C./minute, And a second heat treatment at a temperature of 1300 캜 or higher.
덧붙여 상기한 과제의 해결수단은, 본 발명의 특징을 모두 열거한 것은 아니다. 본 발명의 다양한 특징과 그에 따른 장점과 효과는 아래의 구체적인 실시형태를 참조하여 보다 상세하게 이해될 수 있을 것이다.
In addition, the solution of the above-mentioned problems does not list all the features of the present invention. The various features of the present invention and the advantages and effects thereof will be more fully understood by reference to the following specific embodiments.
본 발명에 따르면, 기공을 가스의 진행방향과 수평하게 배열하여 단위전지까지의 가스의 흐름이 원활하여 연료전지의 효율이 향상된 원통형 고체산화물 연료전지 지지체의 제조방법을 제공한다. 또한, 상기 원통형 다공성 세라믹 지지체는 연료전지 또는 배터리(예를 들면, sodium-sulfur battery) 등에 사용 가능한 다공성 세라믹 지지체의 제조방법을 제공한다.
According to the present invention, there is provided a method of manufacturing a cylindrical solid oxide fuel cell scaffold in which the pores are arranged horizontally to the direction of gas so that the flow of gas to the unit cells is smooth and the efficiency of the fuel cell is improved. In addition, the cylindrical porous ceramic support provides a method of manufacturing a porous ceramic support that can be used for a fuel cell or a battery (for example, sodium-sulfur battery).
도 1은 종래의 평판형 고체산화물 연료전지의 단면도이다.
도 2는 종래의 고체산화물 연료전지의 지지체 제조방법을 나타낸 모식도이다.
도 3은 종래의 원통형 고체산화물 연료전지의 모식도이다.
도 4의 (a)는 본 발명이 제안한 몰드을 나타낸 모식도이고, 도 4의 (b)는 상기 도 4의 (a)의 단면도이다.
도 5는 본 발명이 제안한 원통형 고체산화물 연료전지의 모식도이다.
도 6은 본 발명이 제안한 원통형 고체산화물 연료전지의 SEM 사진이다. 1 is a cross-sectional view of a conventional planar solid oxide fuel cell.
2 is a schematic view showing a conventional method of manufacturing a support of a solid oxide fuel cell.
3 is a schematic diagram of a conventional cylindrical solid oxide fuel cell.
4 (a) is a schematic view showing the mold proposed by the present invention, and Fig. 4 (b) is a sectional view of Fig. 4 (a).
5 is a schematic diagram of a cylindrical solid oxide fuel cell proposed by the present invention.
6 is a SEM photograph of the cylindrical solid oxide fuel cell proposed by the present invention.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시예를 상세하게 설명한다. 다만, 본 발명의 사상은 제시되는 실시예에 제한되지 아니하고, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서 다른 구성요소를 추가, 변경, 삭제 등을 통하여, 퇴보적인 다른 발명이나 본 발명 사상의 범위 내에 포함되는 다른 실시예를 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본원 발명 사상 범위 내에 포함된다고 할 것이다.
Hereinafter, specific embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit or scope of the inventive concept. Other embodiments falling within the scope of the inventive concept may readily be suggested, but are also considered to be within the scope of the present invention.
본 발명의 일측면인 원통형 다공성 세라믹 지지체의 제조방법은 세라믹분말, 분산제, 기공형성제 및 물을 포함하는 슬러리를 형성시키는 단계, 상기 형성된 슬러리를 중심축선이 중력방향과 평행하게 배치된 원통형태의 몰드에 도포하는 단계, 상기 도포된 슬러리를 건조시키는 단계 및 상기 건조된 슬러리를 열처리하는 단계를 포함하고, 상기 열처리는 400~800℃에서 0.5~1℃/분의 속도로 1차 열처리 하는단계 및 1300℃ 이상의 온도에서 2차 열처리 하는 단계를 포함한다.
A method of manufacturing a cylindrical porous ceramic support, which is one aspect of the present invention, includes the steps of: forming a slurry containing ceramic powder, a dispersant, a pore-forming agent, and water; forming a slurry of the cylindrical slurry having a central axis parallel to the direction of gravity Drying the applied slurry, and heat treating the dried slurry, wherein the heat treatment is performed at a temperature of 400 to 800 ° C. at a rate of 0.5 to 1 ° C./minute, And a second heat treatment at a temperature of 1300 캜 or higher.
즉, 본 발명은 중심축선이 중력방향과 평행하게 배치된 원통형태의 몰드에 슬러리를 투입함으로서 슬러리가 원통의 벽면을 따라 형성되는 현상을 이용한다. 즉, 도 4에 도시한 바와 같이 몰드가 중력방향에 평행하게 배치됨에 따라, 슬러리내 기공형성제는 중력방향에 수직하게 배열되는 형태를 가지게 되는데, 이러한 배열형태는 지지체 내에서 기공이 가스의 이동방향과 평행하게 형성되도록 하는 역할을 한다. 이하, 본 발명의 구체적인 실시형태를 보다 상세히 설명한다.
That is, the present invention utilizes the phenomenon that the slurry is formed along the wall surface of the cylinder by injecting the slurry into a cylindrical mold whose center axis is arranged parallel to the gravity direction. That is, as shown in FIG. 4, as the mold is arranged in parallel to the direction of gravity, the pore-forming agent in the slurry has a shape arranged perpendicular to the direction of gravity. In this arrangement, Direction of the substrate. Hereinafter, specific embodiments of the present invention will be described in detail.
본 발명의 일 실시예에 따른 원통형 다공성 세라믹 지지체를 제조하기 위하여 먼저 슬러리를 준비한다.
A slurry is first prepared to prepare a cylindrical porous ceramic support according to an embodiment of the present invention.
상기 슬러리는 1~2중량%의 분산제, 5~30중량%의 기공형성제, 20~30중량%의 물, 잔부 세라믹 분말을 포함하는 것이 바람직하다.
The slurry preferably contains 1 to 2% by weight of a dispersant, 5 to 30% by weight of a pore-forming agent, 20 to 30% by weight of water, and the balance ceramic powder.
세라믹 입자를 응집 없이 균일하게 분산시켜주는 역할을 하기 위하여 상기 분산제를 포함하는 것이 바람직하다.
It is preferable to include the dispersant in order to uniformly disperse the ceramic particles without agglomeration.
본 발명에서 이러한 효과를 나타내기 위하여 1중량% 이상 포함하는 것이 바람직하다. 그러나, 2중량%를 초과하는 경우에는 세라믹 입자가 응집되는 문제가 발생할 수 있다.
In order to exhibit such an effect in the present invention, it is preferable to contain at least 1% by weight. However, if it exceeds 2% by weight, the ceramic particles may agglomerate.
또한, 분산제의 비제한적인 일 실시예로는 Darvan-C인 것이 바람직하다.
Also, Darvan-C is preferred as a non-limiting example of the dispersing agent.
상기 기공형성제는 열처리시 모두 연소되어 없어지면서 기공을 형성시켜줌으로써, 다공성 지지체를 만들어준다.
The pore-forming agent is burned at the time of heat treatment to form pores, thereby forming a porous support.
또한, 상기 기공형성제가 5중량% 미만인 경우에는 기공도가 너무 낮아 연료전지의 연료 가스, 수증기, 또는 NAS 전지의 용융 나트륨의 이동이 어려운 문제가 있다. 반면에, 30중량%를 초과하는 경우에는 소결 후 세라믹 입자간 연결부위가 감소하여 강도가 낮아지는 문제가 있다.
When the pore-forming agent is less than 5% by weight, porosity is too low, which makes it difficult to transfer molten sodium of the fuel gas, steam, or NAS battery of the fuel cell. On the other hand, if it exceeds 30% by weight, there is a problem that the inter-ceramic particle connecting site decreases after sintering to lower the strength.
또한, 슬러리의 점도를 조절해 주기 위하여 물을 포함하는 것이 바람직하다.
It is also preferable to include water to adjust the viscosity of the slurry.
본 발명에서 실시하는 슬립캐스팅은 슬러리를 몰드에 붓고, 일정 시간 후 몰드에서 가까운 부분의 슬러리가 굳어 원하는 두께에 도달하면, 남은 슬러리를 부어내는 방법이기 때문에, 슬러리가 적정한 점도를 가지도록 조절하는 것이 중요하다. 즉, 물의 함량이 20중량% 미만인 경우에는 슬러리의 점도가 낮아 슬립 캐스팅이 불가능한 문제가 있다. 반면에, 30중량%를 초과하는 경우에는 건조의 어려움이 있다.
The slip casting performed in the present invention is a method of pouring the slurry into a mold and pouring the remaining slurry when the slurry near the mold is hardened to reach a desired thickness after a certain period of time, so that the slurry is adjusted to have an appropriate viscosity It is important. That is, when the content of water is less than 20% by weight, there is a problem that slip casting is impossible since the viscosity of the slurry is low. On the other hand, if it exceeds 30% by weight, drying is difficult.
상기 세라믹 분말은 소결후 다공성 지지체의 역할을 한다.
The ceramic powder serves as a porous support after sintering.
또한, 상기 세라믹 분말은 NiO-YSZ 복합체, 알파 알루미나, 베타 알루미나, SiC 중 1종 이상인 것이 바람직하다. 상기 NiO-YSZ 복합체는 고체 산화물 연료전지용으로 사용되는 것이 보다 바람직하며, 베타 알루미나 및 SiC는 NAS 전지용 튜브로 사용되는 것이 보다 바람직하다.
The ceramic powder is preferably at least one of NiO-YSZ composite, alpha alumina, beta alumina, and SiC. More preferably, the NiO-YSZ composite is used for a solid oxide fuel cell, and the beta alumina and SiC are more preferably used for a NAS battery.
상기 몰드의 형태는 특별히 한정하는 것은 아니나, 본 발명의 일 실시형태와 같이 도 4의 (a)에 나타난 바와 같은 원통형인 것이 보다 바람직하다.
The shape of the mold is not particularly limited, but it is more preferably cylindrical as shown in Fig. 4 (a) like the embodiment of the present invention.
도 4의 (b)에 나타난 바와 같이, 몰드가 원통형을 가짐으로써, 슬러리(440)는 직립한 원통 몰드(430)의 벽면에 부착될 수 있으며, 그 부에 포함되는 그라파이트 등의 기공형성제(441)는 원통의 벽면에 수직한 방향으로 배열하게 되어 기공의 형태도 그와 유사하게 제어될 수 있는 것이다.
4 (b), the mold has a cylindrical shape, so that the
이후, 가스가 상기 원통 몰드(430)의 벽면에 수직한 방향, 즉 슬러리(440)가 열처리되어 형성되는 지지체의 표면에 수직한 방향으로 흐르기 때문에 기공의 형성방향은 가스의 흐름방향에 평행하게 되는 것이다. 이를 위해서는 슬러리를 도포할 때 몰드의 중심축선은 중력방향과 평행하도록 설정되는 것이 바람직하다.
Since the gas flows in a direction perpendicular to the wall surface of the
즉, 도 5에 나타난 바와 같이 단위전지(510)의 하단에 지지체(520)가 위치하고 있으며, 상기 지지체(520)는 가스의 진행방향과 수평하게 배열되어 있는 기공(521)을 가지고 있게 된다. 이에 따라, 단위전지(510)에 공급되는 가스의 흐름이 원활해져 연료전지의 효율을 향상시키는 효과가 있다. 가스의 진행방향과 기공이 수직하게 배열되어 있는 구조보다는 진행방향과 기공이 평행하게 배열되어 있을 때 연료 가스의 주입이 용이해짐으로, 연료전지 작동시 저항으로 작용하는 요소가 감소됨에 따라 연료전지의 효율이 향상된다.
5, the supporting
또한, 슬립캐스팅은 몰드의 모세관힘을 이용하여 몰드에 맞닿는 부분의 슬러리를 건조시키는 방법이므로, 몰드의 재질은 석고인 것이 보다 바람직하다.
In addition, slip casting is a method of drying a slurry in a portion abutting the mold by using the capillary force of the mold, and therefore, it is more preferable that the mold is made of gypsum.
상기 도포된 슬러리를 건조시키는 것이 바람직하다. 본 발명에서는 슬러리를 건조시키는 방법에 대해서 특별히 한정하지 않는다.
The applied slurry is preferably dried. In the present invention, the method of drying the slurry is not particularly limited.
또한, 상기 도포된 슬러리가 건조된 후에는 몰드를 제거하는 것이 바람직하다.
Further, it is preferable to remove the mold after the applied slurry is dried.
상기 건조된 슬러리를 열처리 하는 것이 바람직하다. 상기 열처리는 0.5~1℃/분의 속도로 400~800℃까지 1차 열처리 하는 단계 및 1300℃ 이상의 온도로 2차 열처리 하는 단계를 포함하는 것이 바람직하다.
The dried slurry is preferably heat-treated. Preferably, the heat treatment includes a first heat treatment at a temperature of 400 to 800 ° C at a rate of 0.5-1 ° C / minute and a second heat treatment at a temperature of 1300 ° C or higher.
상기 1차 열처리는 기공형성제를 제거할 수 있을 만큼의 열처리를 행하는 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는 400~800℃에서 0.5~1℃/분의 속도로 행한다. 400℃미만에서 1차 열처리를 행하는 경우에는 기공형성제로 사용된 그라파이트, 카본블랙등의 연소가 잘 일어나지 않는다. 상기 기공형성제가 모두 연소될 때까지 1차 열처리를 행하는 것이 바람직하므로, 800℃까지 1차 열처리를 행한다.
It is preferable that the first heat treatment is performed such that heat treatment is performed to remove the pore forming agent. And more preferably at a temperature of 400 to 800 DEG C at a rate of 0.5 to 1 DEG C / min. When the primary heat treatment is carried out at a temperature of less than 400 ° C, graphite, carbon black or the like used as a pore-forming agent does not easily burn. Since it is preferable to perform the primary heat treatment until all of the pore-forming agents are burned, the primary heat treatment is performed up to 800 占 폚.
또한, 상기 기공형성제를 연소시키기 위해서는 가능한 낮은 속도로 승온하는 것이 바람직하다. 0.5℃/초 미만의 속도로 소결을 행하는 경우에는 생산성의 문제가 있고, 1℃/초를 초과하는 경우에는 튜브가 파괴되거나 변형되는 문제가 있다.
In order to burn the pore-forming agent, it is preferable to raise the temperature as low as possible. If sintering is performed at a rate of less than 0.5 deg. C / second, there is a problem of productivity. If the sintering temperature is higher than 1 deg. C / second, there is a problem that the tube is broken or deformed.
상기와 같이 1차 열처리를 행한 후 2차 열처리를 행하는 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는 2차 열처리는 소결을 행한다. 상기 2차 열처리 온도는 1300℃ 이상의 온도에서 행함으로써, 1차 열처리를 통하여 기공형성제를 제거한 후 2차 열처리를 행함으로써, 보다 치밀한 형성을 갖는 원통형 다공성 세라믹 지지체을 제공할 수 있다. 보다 더 바람직하게는 1300℃ 이상의 온도에서 3시간 이상 2차 열처리를 행한다. 상기 2차 열처리는 추가적인 냉각과정 없이 1차 열처리에 연속하여 이루어질 수 있다.
It is preferable to perform the first heat treatment and the second heat treatment as described above. More preferably, the second heat treatment is performed for sintering. By performing the secondary heat treatment at a temperature of 1300 DEG C or higher, the pore former is removed through the primary heat treatment, and then the secondary heat treatment is performed, thereby providing a cylindrical porous ceramic support having a denser formation. More preferably, the secondary heat treatment is performed at a temperature of 1300 占 폚 or higher for 3 hours or more. The secondary heat treatment may be performed in succession to the primary heat treatment without additional cooling.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 구체적으로 설명하고자 한다. 다만, 하기의 실시예는 본 발명을 예시하여 보다 상세하게 설명하기 위한 것일 뿐, 본 발명의 권리범위를 한정하기 위한 것이 아니라는 점에 유의할 필요가 있다. 본 발명의 권리범위는 특허청구범위에 기재된 사항과 이로부터 합리적으로 유추되는 사항에 의해 결정되는 것이기 때문이다.
Hereinafter, the present invention will be described more specifically by way of examples. It should be noted, however, that the following examples are intended to illustrate the invention in more detail and not to limit the scope of the invention. The scope of the present invention is determined by the matters set forth in the claims and the matters reasonably inferred therefrom.
(실시예)(Example)
슬러리를 제조하기 위하여, 세라믹 분말로서, NiO-YSZ 복합체, 분산제로서, Darvan-C, 판상형 그라파이트 및 증류수를 준비하였다. 이때, 슬러리는 1중량%의 분산제, 10중량%의 판상형 그라파이트, 20중량%의 증류수 및 잔부 65:35의 무게비율을 가지는 NiO-YSZ 복합체를 가진다.
To prepare the slurry, a NiO-YSZ composite as a ceramic powder, Darvan-C as a dispersant, a plate-like graphite and distilled water were prepared. At this time, the slurry had a NiO-YSZ composite having a weight ratio of 65:35 with 1% by weight of dispersant, 10% by weight of plate-like graphite, 20% by weight of distilled water and the balance of 65:35.
상기와 같이 준비된 슬러리는 볼밀을 이용하여 분산시킨 후 도 4의 (b)에 나타난 방법으로 슬립캐스팅을 실시하였다. 상기 슬립캐스팅의 방법으로 슬러리를 도포한 후 건조시켰다. 그 후, 0.5℃/분의 속도로 400~800℃의 온도범위까지 1차 열처리를 행하고, 1400℃의 온도에서 3시간 동안 2차 열처리 하였다.
The slurry thus prepared was dispersed using a ball mill, and slip casting was carried out by the method shown in Fig. 4 (b). The slurry was applied by the slip casting method and then dried. Thereafter, the first heat treatment was performed at a temperature of 400 to 800 ° C at a rate of 0.5 ° C / minute, and the second heat treatment was performed at a temperature of 1400 ° C for 3 hours.
그 결과, 도 6에 나타난 바와 같이, 소결시 그라파이트는 제거되어 그라파이트 형상의 기공을 남는 것을 확인할 수 있다. 상기와 같이 형성된 기공은 전해질에 수직인 방향으로 형성됨을 볼 수 있다. 즉, 이와 같이 전해질에 대해 수직인 방향으로 형성된 기공은 연료의 공급과 전극 반응에 의해 생성된 수증기의 이동에 유리한 것을 확인할 수 있다.
As a result, as shown in Fig. 6, graphite was removed during sintering, and it was confirmed that pores of graphite shape remained. It can be seen that the pores thus formed are formed in a direction perpendicular to the electrolyte. That is, it can be seen that the pores formed in the direction perpendicular to the electrolyte are advantageous for the supply of the fuel and the movement of the water vapor generated by the electrode reaction.
이상 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined in the appended claims. It will be possible.
110, 310, 510: 단위전지
120, 320, 520: 지지체
121, 321, 521: 기공
230, 430: 몰드
240, 440: 슬러리
241, 441: 기공형성물질
250: 나이프110, 310, 510: unit cell
120, 320, 520: Support
121, 321, 521: Porosity
230, 430: mold
240, 440: slurry
241, 441: pore forming material
250: Knife
Claims (4)
상기 형성된 슬러리를 중심축선이 중력방향과 평행하게 배치된 원통형태의 몰드에 도포하는 단계;
상기 도포된 슬러리를 건조시키는 단계; 및
상기 건조된 슬러리를 열처리하는 단계를 포함하고, 상기 열처리는 0.5~1℃/분의 속도로 400~800℃까지 1차 열처리 하는 단계 및 1300℃ 이상의 온도에서 2차 열처리 하는 단계를 포함하는 원통형 다공성 세라믹 지지체의 제조방법.
Forming a slurry comprising a ceramic powder, a dispersant, a pore former, and water;
Applying the formed slurry to a cylindrical mold having a central axis parallel to the direction of gravity;
Drying the applied slurry; And
Treating the dried slurry, wherein the heat treatment includes a first heat treatment at 400 to 800 ° C at a rate of 0.5-1 ° C / min, and a second heat treatment at a temperature of 1300 ° C or higher A method for manufacturing a ceramic support.
상기 세라믹 분말은 NiO-YSZ의 복합체, 베타 알루미나, SiC 중 1종 이상인 원통형 다공성 세라믹 지지체의 제조방법.
The method according to claim 1,
Wherein the ceramic powder is at least one of NiO-YSZ composite, beta alumina, and SiC.
상기 분산제는 1~2중량%, 상기 기공형성제는 5~30중량%, 상기 물은 20~30중량%, 잔부 세라믹 분말인 원통형 다공성 세라믹 지지체의 제조방법.
The method according to claim 1,
Wherein the dispersant is 1 to 2% by weight, the pore-forming agent is 5 to 30% by weight, and the water is 20 to 30% by weight, the balance ceramic powder being a powder of a ceramic material.
상기 기공형성제는 그라파이트 및 카본블랙 중에서 선택된 1종 이상인 원통형 다공성 세라믹 지지체의 제조방법.The method according to claim 1,
Wherein the pore-forming agent is at least one selected from the group consisting of graphite and carbon black.
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Citations (4)
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| JPH10130076A (en) * | 1996-10-28 | 1998-05-19 | Toshiba Ceramics Co Ltd | Production of porous ceramic |
| KR100879127B1 (en) | 2007-11-01 | 2009-01-20 | 재단법인서울대학교산학협력재단 | Method for controlling pore of porous body by freeze casting and porous body manufactured thereby |
| KR100959089B1 (en) | 2003-07-09 | 2010-05-20 | 사인트-고바인 인두스트리에 케라믹 레덴탈 게엠베하 | Porous ceramic body and method for production thereof |
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