KR19980703036A - 전극충들을 갖는 고체산소연료전지 - Google Patents

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Abstract

고제산소연료전지(110) 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 전지는 전해질층(112)과 그 양측면상에 위치하는 제1 및 제2 전극(116,120)을 갖는다. 전극들은 혼합된 도체인 분리층(114,118)에 의하여 전해질 층으로 부터 분리된다. 뎐료전지들은 다발로서 사용될 수도 있다.

Description

전극충들을 갖는 고체산소연료전지
연료전지들은 반응물들로부터 얻어지는 화학적 에너지를 전기적 에너지로 변환시키는 전기화학적 장치들이다. 이제까지 다양한 형태의 연료전지들이 개발되어 왔으며, 이들은 전지에 사용되는 전해질의 형태와 통상의 작동 온도에 따라 여러 가지 그룹들로 나뉘어진다. 이러한 선행기술에 따른 연료전지들은 양극 또는 음극에서 연료를 소모하며 또한 음극 또는 양극에서 각각 산화물을 소모하게 된다. 고체산소연료전지들은 이미 공지되어있으며 통상 양극과 음극에 밀접하게 전기적으로 연결된 표준규격의 전해질 타일(tile)로 구성된다.
대부분의 공지된 고체산소연료전지들에 있어서 전해질은 양극과 음극사이에 저장되고 전지다발들(cell stacks)의 인접된 전지들의 양극과 음극들은 전지들 사이의 전자이동을 가능하게 하고 또한 반응가스들이 양극과 음극에 인접된 부분으로 분리하여 이동될 수 있도록 하는 도통판 또는 2극 판들에 의하여 상호 연결된다. 반응가스는 통상 산화제로서 공기로부터 공급되는 산소와 연료로부터 공급되는 수소 또는 탄화수소 와 같은 수소화합물, 예컨대 메탄 등으로 이루어진다. 연결판 또는 2극판, 또는 그 일부의 부분은 반응가스들을 분리된 상태로 유지하기 위하여 기체 불투과성이어야하며 또한 전기화학적인 반응이 용이하게 일어날 수 있게 하기 위하여 전극 표면으로 또는 그로부터 전자가 이동될 수 있도록 전기적으로 도체상태이어야 한다.
그러나, 이러한 통상적인 고체산소연료전지는 경제성이 없고, 고가이며 또한 여러 형태로 변형시켜도 효율적이지 아니하는 등 여러 가지 문제점을 내포하고 있다.
상기 문제점들을 해결하기 위한 다양한 형태의 시도가 행하여져왔으며 또한 고체산소연료전지의 성능을 개선하기 위한 여러 시도들이 행하여져왔다. 고체산소연료전지의 효율은 작동온도를 약 1000℃ 정도로 유지하면 개선되나, 이러한 고온하에서 사용될 수 있는 전지의 구조재 및 지지재의 특성들이 제한되는 문제점이 있게된다. 이러한 작동조건을 지탱하기 위하여는 고가의 희유재료를 사용하여야 하며 또한 이러한 작동상태하에서는 전지의 작동수명도 단축되게 된다.
또다른 시도로서 전지의 저항을 감소시키기 위하여 전해질의 두께를 감소시키고자 하는 방안도 제안된 바 있다. 그러나, 박형의 전해질은 또다른 보강재를 필요로 하게 되며 만약 보강재를 사용치 아니할 경우에는 전지들이 너무 유연하게되어 실용성이 없게된다. 보강재를 사용할 경우에는 전지가 고가로 되며 작동상태를 유지하기 위하여는 다시 희유재료를 필요로 하게 된다.
본 발명은 연료전지에 관한 것이며 특히 고체산소연료전지(solid oxide fuel cells:SOFCs)들에 관한 것이다.
이하 첨부된 도면을 참조로 하여 본 발명을 상술한다.
도 1은 SOFC의 측면도,
도 2는 도 1에 도시된 SOFC의 집합 또는 다발의 측면도,
도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 구성을 나타내는 부분 절췌사시도,
도 4A는 선행기술에 따른 전지의 성능을 나타내는 그래프,
도 4B는 본 발명의 실시예에 따른 전지의 성능을 나타내는 그래프.
본 발명에 따르면, 전해질층, 적어도 하나는 상기 전해질층과 반응하게 되는, 상기 전해질층의 일측면상에 위치하는 제1전극재와 상기 전해질층의 타측면상에 위치하는 제2전극재, 및 상기 반응성 전극재를 전해질층과 분리시키는, 혼합된 도체로 구성된 분리층으로 구성되는 고체산소연료전지를 제공하게 된다.
본 발명의 설명에서 사용하는 혼합된 도체라는 용어는 전자 및 산소 이온들에 대하여 공히 부분적인 도전성을 갖는 재료를 말한다. 혼합 도전체는 각각의 전해질층 및 전극재 사이에 마련한다. 이러한 경우에, 2개층의 혼합 도전체를 각각 상이한 재료로 구성할 수도 있으며 동일한 재료로 구성할 수도 있다.
종래의 전지에 있어서 전해질로부터 격설된 전극재는 주로 전하 축전 기능(축전기)을 수행하며 혼합 도전체는 전극 기능(전극)을 하게된다.
상기 분리기/전극재는 산화 세라믹재로 구성하는 것이 적합한데, 이는 인접된 전극/전류 축전기로 향하는 가스에 따른 산화성 또는 환원성 분위기에서 내구성을 가진다.
본 발명에 따른 고체산소연료전지의 분리기/전극재로 사용되기에 적합한 재료는 우라니아(UO2)이다. 상기한 안정성을 제공하기 위하여 우라니아를 하나 또는 다수의 산화제로 도핑처리하는 것이 적합하다. 우라니아는 예컨대 우라니아의 혼합 산화물의 40 내지 60 몰%의 산화 이트륨을 안정재로서 도핑할 수도 있다.
전극재는 가장 적합하게는 우라니아 및 지르코니아로 구성되는 혼합 산화성의 도전성 중간층인 것이 적합하다. 가장 적합하게는 우라니아는 산화 이트륨이 포함된 고용체로서 제공하는 것이 좋다.
도전성 중간층은 지르코니아에 의해 안정화된 산화이트륨; 대구 간유; 폴리비닐 부티랄; 폴리에틸렌 글리콜; 디부틸 프탈산; 에탄올; 테르피네올 중에서 하나 또는 2 이상의 성분으로 부가적으로 구성되는 현탁액으로 부터 제조될 수 있다.
본 발명에서 사용되는 우라니아는 천연 우라니아보다는 U235의 함량이 낮은 천연 또는 감손 우라니아이다.
분리기/전극재의 층(또는 하나 이상의 층들이 있을 때는 각각의 층)의 두께는 분리기/전극재에 의하여 분리되는 전해질 물질 및 전극/축전재 사이의 이온 교환 상태가 유지될 수 있도록 100 마이크로미터 이하로 하는 것이 적합하다.
전해질 재료는 산화이트륨과 같은 안정화제로 선택적으로 도핑되는 ZrO2기제의 이온 교환성 기질로 구성될 수 있다.
전해질은 전해질 타일로서 제공될 수 있으며, 이는 3 - 12%, 적합하게는 8%의 산화이트륨을 함유하는 산화이트륨으로 안정화된 지르코니아로부터 제조될 수 있다.
다른 방법으로 전해질은 수성 현탁액으로부터 제조되는 타일일 수도 있는데, 상기 수성 현탁액은 지르코니아, 결합제 및 분산제 중 하나 또는 2 이상으로 구성된다. 현탁액은 적합하게는 하나 또는 다수의 폴리비닐 알코올(PVA), 폴리에틸렌 글리콜 및 분산제를 포함하며, 중량부로서 지르코니아 35% 내지 60%, 예컨대 5% PVA 인 결합제 35% 내지 60% 로 구성되는 것이 좋다. 현탁액은 2% 내지 8%의 폴리에틸렌 그리콜과 1% 내지 5%의 분산제를 포함하며, 적합하게는 100g 의 지르코니아, 5% 수용액인 PVA 100g, 10g 의 폴리에틸렌 글리콜 및 5g 의 분산제를 포함하는 것이 좋다. 그러나 다른 조성 성분을 사용하여도 좋다.
그에 인접하여 수소가 유입되는 양극재/(축전재)축전기는 가장 적합하게는 세르메트(cermet)형태인 혼합된 NiO/ZrO2계이다.
그에 인접하여 산소가 유입되는 음극재/축전기는 통상적으로 란탄, 스트론튬 및 철 및/또는 산화망간 또는 산화 코발트로 구성되는 혼합 산화물인, 코발타이트 산화물계로 구성될 수 있다.
란탄 스트론튬 코발타이트(LSC)는 음극 축전재용 축전기/전극재로서 특히 적합한 재료이다. 그러나, 축전기는 다른 적절한 전도성 산화물 또는 페로브스카이트(perovskite)를 사용하여도 좋다.
음극에는 전자 및 이온 전도성이 강화된, 도핑된 란탄 스트론튬 코발타이트를 마련하는 것이 좋다. 란탄 스트론튬 코발타이트는 지르코니아 전해질과 란탄 스트론튬 코발타이트 사이의 부조화에 의하여 과거에는 사용되지 아니하였었다. 그러나, 본 발명에 따른 고체산소연료전지에서 분리기/전해질을 사용함으로써 효율적인 전기화학적 변환과 이온전도성을 유지하면서도 전해질과 란탄 스트론튬 코발타이트 사이의 반응을 가능하게 할 수 있게 된다. 우라니아 기제의 분리기/전해질에 의해 전해질로부터 분리된 음극으로서 코발타이트 기제 전극/축전재와 함께 ZrO2기제 전해질을 사용함으로써 선행기술에서 연구되었던 La Sr 및 Mn 산화물로 구성되는 반응성이 약한 란탄 기제 전극재와 함께 유사한 ZrO2기제 전해질을 사용하는 것보다 출력되는 전류밀도를 크게 증가시킬 수 있게된다.
란탄 스트론튬 코발타이트는 전해질 타일에 프린팅 또는 적합하게는 스크린 프린팅된다.
분리기/전해질층들은 도전 부분들의 2차원 배열을 제공하여 본 발명에 따른 고체산소연료전지의 작동시 전기화학 과정(후술함) 중에 발생되는 이온들의 이동을 효율적으로 유지하게된다. 분리기/전해질로 사용되는 우라니아는 이후에 설명하는 특정 재료인 전해질과 전극재 사이의 열팽창 계수와 일치할 수 있는 특성을 제공하게된다.
본 발명의 제2 특징에 따르면 전해질 타일을 제공하는 단계와 전극층이 우라니아로 구성될 시 타일에 전극층을 인가하는 단계로 구성되는 연료전지 제조방법을 제공하게 된다.
본 발명의 제3 특징에 따르면, 전해질 타일을 제조하는 단계와, 상기 타일에 전극층을 인가한 후 전극에 축전재를 인가하는 단계로 구성되는 연료전지 제조 방법을 제공하게 된다.
전극층은 우라니아로 구성되는 것이 적합하다.
상기 제2 및 제3 특징에 따른 경우의 변형예는 다음과 같다.
전극층과 축전재는 전해질의 양측에 마련하는 것이 좋다.
전해질 타일은 지르코니아 현탁액으로부터 제조하는 것이 적합하며, 특히 현탁액은 수성기제인 것이 좋다. 현탁액에는 결합제 및 분산제를 함유시킨다. 결합제로는 폴리비닐 알코올 및 폴리에틸렌 그리콜을 사용하는 것이 좋으나, 다른 형태의 결합제를 사용할 수도 있다.
분산제로는 비누용액을 사용할 수 있으나, 다른 형태의 분산제를 사용할 수 도있다. 지르코니아에는 5%의 PVA를 혼합하고 다음에 잔여 물질을 첨가하는 것이 좋다. 상기 혼합물은 수일동안 보울밀(ball mill)에서 처리하는 것이 좋다. 다음에 상기 혼합물을 박형으로 주조하여 대기 중에서 자연 건조시킨다.
전극층은 산화이트륨 우라니아 지르코늄 현탁액으로부터 제조하는 것이 좋다. 전극층은 결합제 및 용매를 포함하며 대구간유, 폴리비닐; 폴리에틸렌 그리콜, 디메틸 프탈산 및 에탄올이 적합하게 사용될 수 있다. 그러나 상이한 조성의 결합제 및 용매를 사용할 수도 있다. 상기 혼합물은 적합하게는 21일 동안 보울밀에서 처리하며 에탄올은 24시간 이상 증발시킨다. 상기 단계에서 테르피네올을 첨가하여 혼합시키는 것이 좋다. UO2로부터 안정화된 비 분리성 잉크를 제공하는 것이 매우 중요하다.
축전층은 양극으로는 표준 니켈/지르코니아 세르메트를 사용하고 음극선으로는 란탄 스트론트륨 코발타이트 또는 란탄스트론트늄 망간을 사용하는 것이 적합하나 다른 적합한 도전성 분말을 사용할 수도 있다. 축전층은 표준 스크린 프린팅 잉크로 형성하는 것이 좋다. 이는 음극을 도핑된 LSC, 메탄올, 폴리비닐 피로리돈으로 이루어진 현탁액으로 제조하는 경우에 특히 적합하다. 상기 혼합물은 13일간 보울밀 처리를 하고 다음에 24시간 동안 메탄올을 증발시킨 후 테르피네올을 첨가한 후 교반한다. 양극 및 음극 축전기들은 전해질 타일 상에 스크린 프린팅 하여 형성하는 것이 좋다.
본 발명의 제4특징은 본 발명의 제1특징에 따라 제조되거나 또는 제2특징 또는 제3특징에 따라 제조된 연료전자를 사용하는 방법에 관한 것이다.
본 발명의 제5특징은 본 발명의 상기한 특징들에 따른 연료전지를 사용하여 전류를 발생시키는 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 제6특징은 수용성 현탁액으로부터 전해질 타일을 제조하는 방법에 관한 것이다.
도 1은 기본이 되는 전해질층(3)상에 상이한 층들을 적층하여 형성한 SOFC(1)를 나타낸 측면도이다. 전해질층(3)으로 적합한 기질재료는 공지성분인 지르코니아로 안정화된 소결된 Y2O3의 박판이다. 전해질층(3)은 그 양측면상에 적층된 분리층(5,7)을 갖는다. 분리층(5,7)은 산화분위기에서 보호역할을 하도록 안정화제로서 40 내지 60몰%의 산화이트륨을 갖는 혼합된 산화물내의 감손우라늄으로 구성할 수 있다.
분리층(9)은 NiO/ZrO2로부터 제조되는 양극층(9)을 갖는다. 분리층(7)은 통상 La, Sr, Fe 및/또는 Mn과 Co의 산화물들을 갖는 성분을 갖는 공지의 코발라이트 혼합물로부터 제조되는 음극층(11)도 갖는다.
제1도에 도시된 SOFE는 공지의 방법으로 조립된다. 산소, 즉 공기는 음극층(11)에 인접한 부분으로 공지의 방법으로 유도되어 상기 층을 통하여 분리층(7)으로 확산된다. 산소원자들은 분리층(7)내에 존재하는 전자들에 의하여 환원된다. 이러한 과정에 의해 발생된 산소음이온은 분리층(7)을 통해 이동되어 전해질층(3)을 통해 분리층(5)으로 반송된다. 수소(즉, 탄화수소의 변형에 의해 얻어지는)는 양극층(9)에 인접한 부분으로 공지의 방법으로 전달된다. 수소는 양극층(9)내에 존재하는 NiO를 환원시켜 Ni를 발생시킨다. 수소는 분리층(5) 및 양극층(9) 사이의 계면에서 이온화된다.
분리층(5)의 표면에서 이탈되는 양자들은 분리층(7)으로부터 발생되는 산소이온들과 다시 결합된다. 각각 양극층(9)과 음극층(11)에 연결된 도선(8,10)에 의해 전기적 회로가 완성되며 분리층(5)에서의 이온화 과정에 의해 발생된 수소는 양극층(9)과 음극층(11)을 통해 완성된 회로 주위에서 유동되어 분리층(7)에서 계속적인 환원반응이 발생될 수 있도록 전자를 공급하는 역할을 하게 된다.
도 2에 도시된 바와 같이, SOFC의 다발은 SOFC(1)와 동일한, 부가적인 SOFC들을 전기적으로 상호 연결함으로써 도 1에 도시된 다수의 SOFC로 구성된다(도 2에는 단지 개략적인 형상만을 도시하였음.). SOFC(1)와 SOFC(1a) 사이의 연결은 연결재(13)에 의해 이루어지며 SOFC(1)와 SOFC(1b) 사이의 연결은 연결재(15)에 의하여 이루어진다. 연결재(13 및 15)는 동일하게 할 수도 있으며 그러하지 아니할 수도 있다. 연결재(13) 및 (15)는 공지된 그 극판재료로 구성하거나, 또는 Ni 합금 발포체와 같은 도전성 발포체 또는 다공질재로 구성할 수 있으며, 차단층에 의해 분리된 반응가스 O2및 H2들은 상기 연결재들을 통하여 이동된다. SOFC(1a)의 양극층과 SOFC(1b)의 음극층에 각각 연결된 도선(17,19)을 통하여 전류를 외부회로로 인출할 수 있다.
도 1에 도시된 SOFC 다발에 의해 발생되는 출력전압은 적층된 SOFC의 각각의 전압의 합계와 동일하다. 따라서, SOFC 다발의 출력은 다발내의 SOFC의 개수를 많게 함으로써 증가시킬 수 있다.
도 3에 도시된 전지(110)는 혼합된 산화전극(114)을 갖는 전해질타일(112)로 구성된다. 전극(114)은 타일(112)과 전기적으로 접촉되어 있다. 양극 축전층(116)은 전극(110)상에 장착된다. 축전층(116)은 전극(110)과 역시 전기적 접속상태를 이룬다.
타일의 반대측 면에는 또다른 혼합산화전극(118)이 위치하는데, 그 위에는 음극축전층(120)이 장착된다.
전해질 타일은 초기에는 적절한 형상 및 두께의 슬래브 캐스팅에 의해 제조된다. 타일(112)은 100g의 지르코니아; 5% 폴리비닐알코올(분자량 185,000 이상) 100g의 수용액; 10g의 폴리에틸렌글리콜(분자량 1,500 이상); 5g의 분산제로 구성되는 수용성 현탁액으로부터 주조된다. 실험실 형태의 비누용액은 적절한 분산제 역할을 하나 다른 물질을 사용할 수도 있음은 물론이다.
현탁액은 폴리비닐알코올과 지르코니아를 혼합하여 제조하며 다른 물질들은 후에 첨가한다. 이와 같이하여 얻어진 혼합물은 다시 수일동안 보울밀 처리를 행한다.
현탁액을 주형 내에 위치시키고 대기온도에서 자연 건조시킨 후, 1550℃ 이하의 온도에서 소결한다. 이와 같이 제조된 타일(112)은 다음 단계에서 후속처리 된다.
PVA 외의 결합제도 사용할 수 있다. 다른 회토류 금속으로 도핑된 지르코니아를 포함하는 다른 전해질 기질 재료도 사용할 수 있다. 종래기술에 따른 타일 제조 시에는 유기용매를 사용하였었다.
혼합된 산화전극(114)은 안정된 잉크 현탁액으로부터 제조된다. 상기 현탁액은 50몰%의 산화이트륨 UO2고온체 17.19g, 13.65g의 지르코니아. 0.81g의 대구간유, 4.5g의 폴리비닐부티랄, 1.33g의 폴리에틸렌글리올, 1.2g의 디부틸 프탈산, 36g의 에탄올을 보울밀에서 21일간 혼합 처리하여 제조한다. 다음에 에탄올을 현탁액으로부터 약 24시간동안 증발시킨다. 다음에 20g의 테르피네올(terpineol)을 첨가한 후 교반시킨다.
이와 같이하여 얻어진 현탁액을 적절한 두께로 이미 형성된 타일(112)상에 스크린프린팅한다. 혼합된 산화전극(114)은 대기온도하에서 건조시키고 동일한 과정을 타일(112)의 반대측에 대하여도 반복 실시한다. 다음에 혼합된 산화전극층(114)을 1550℃ 이하의 온도에서 소결한다.
전극층(114,118)은 산화 및 환원상태에서 안정성 면에서 상당한 장점을 제공하게 된다. 전극층(114,118)의 열팽창 계수는 적합하게 사용되는 8몰%의 산화이트륨 지르코니아 타일의 열팽창 계수와 조화를 이룰 수가 있다. 전극층(114,118) 또한 적합한 위치로 전자 및 산소이온을 전달하는 능력이 우수하다.
본 실시예에서 사용되는 축전층(120)은 란탄 스트론튬 코발타이트이다. 상기 물질은 페로브스카이트이며 약간의 산소이온 도전성을 갖는 도전성 산화물로서, 이는 타일의 상기 측면에서 주 축전기 기능을 하게 된다.
란탄 스트론튬 망간을 포함하는 다른 페로브스카이트를 사용할 수도 있다. 란탄 스트론튬 코발타이트는 우수한 전자 및 이온 도전체이다. 이들 물질은 본 시스템에서만 중간층을 사용함으로써 성공적으로 사용될 수 있게 된다. 종래에는 란탄 스트론튬 코발타이트를 사용할 수 없었는데, 이는 지르코니아층과 조화되지 않기 때문이었다.
란탄 스트론튬 코발타이트는 30g의 메탄올 및 1.59g의 폴리비닐 피로리돈(pyrolydone) 내에 도핑된 란탄 스트론튬 30g을 분산시킨 잉크형태로 제조된다. 이들 물질들은 보울밀을 사용하여 13일간 혼합한다. 메탄올을 혼합한 후 약 24시간 동안 증발시키고 다음에 10g의 테르피네올을 첨가한 후 교반한다. 음극축전기(120)는 혼합된 산화층 상에 적정두께로 스크린 프린팅 방식으로 도포한 후 1550℃ 이하의 온도에서 소결시킨다.
양극층(116)은 연료전지의 양극으로 종래부터 사용되어 왔던 통상적인 니켈/지르코니아 세르메트로부터 제조한다.
상기 양극층(116)은 전극보다는 주로 도전체로서 작용하기 때문에 금속 또는 합금분말계로 대체할 수가 있다.
도 4A는 선행기술의 타일시스템에 있어서의 전류밀도에 대한 전압의 면에서 본 특성을 나타낸 그래프이다. 도 4A에서 볼 수 있는 바와 같이, 1000℃ 이하에서는 그 성능이 급격히 저하된다.
그러나, 도 4B에서 볼 수 있는 바와 같이 본 발명에 따른 연료전지는 모든 범위에서 양호한 특성을 나타낸다. 본 발명에 따른 연료전지의 725℃에서의 성능은 선행기술에 따른 전지의 905℃의 성능과 대략 유사하게 된다.
본 발명에 따른 연료전지의 개선된 특징은 활성화에너지에 있어서도 현저하게 나타난다. 선행기술에 따른 전지의 활성화에너지는 80kJ/몰임에 비하여 본 발명에 따른 전지의 그것은 53kJ/몰에 불과하다. 이는 저온에서의 성능이 향상됨을 의미하므로 실제 사용할 때에 현저한 이점을 제공하게 된다.
상기와 같은 효과는 2가지의 효과로부터 야기되는 것으로 생각된다. 전체적인 성능은 전지의 양극의 유효면적이 증가됨에 따라 개선되는 것으로 믿어진다. 반응위치를 결정하는 지르코니아/니켈/가스 삼증점에의 의존도는 경감된다. 혼합된 도전면 상의 임의의 점에서도 전기화학적 반응이 발생될 수 있는 필요한 조건을 제공할 수 있다. 활성화 에너지가 감소된다는 것은 본 발명에 따른 전지의 율속제어과정(rate controlling process)이 선행기술의 그것과는 상이함을 의미하는 것이며, 이는 표면현상과 관련된 것으로 판단된다. 본 발명에 따른 전지의 장점에 관한 가정은 본 발명을 제한하고자 하는 것이 아니라 본 발명의 장점이 어떻게 해서 이루어지는가 하는 것을 제시하고자 하는 목적에 불과한 것이다.
종래의 Ni/지르코니아 세르메트의 재소결 및 유해한 결과는 전극으로 우리니아를 사용함으로써 피할 수 있게 된다.
본 발명에 따른 제조된 타일은 전지다발들에도 사용될 수 있으며 공지된 다른 시스템 구조에도 사용될 수 있다.

Claims (16)

  1. 전해질층;
    상기 전해질층의 일측면상에 위치하는 제1전극재;
    상기 전해질층의 타측면에 위치하는 제2전극재; 및
    상기 반응성인 전극재들을 전해질층으로부터 분리시키는 분리층으로 구성되고,
    상기 전극재 중의 하나 이상은 전해질층과 반응성인 것을 특징으로 하는 고체산소연료전지.
  2. 제 1 항에 있어서, 분리층들이 전극역할을 하며, 그 위의 전극층들은 축전기 역할을 하는 것을 특징으로 하는 고체산소연료전지.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 양 전극층들이 동일재료로 구성되는 것을 특징으로 하는 고체산소연료전지.
  4. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서, 전극들 중 하나 이상이 우라니아로 구성되는 것을 특징으로 하는 고체산소연료전지.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 우라니아가 산화이트륨을 갖는 고용체로 제공되는 것을 특징으로 하는 고체산소연료전지.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 산화이트륨이 우라니아를 갖는 혼합된 산화물의 40몰% 내지 60몰%를 구성하는 것을 특징으로 하는 고체산소연료전지.
  7. 제 2 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서, 축전기가 페로브스카이트 및/또는 코발타이트 산화물을 포함하는 것을 특징으로 하는 고체산소연료전지.
  8. 제 2 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서, 축전기가 란탄 스트론튬 코발타이트로 구성되거나 또는 이를 포함하는 것을 특징으로 하는 고체산소연료전지.
  9. 제 2 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서, 전극층 또는 각각의 전극층들의 두께가 100 마이크로미터 이하인 것을 특징으로 하는 고체산소연료전지.
  10. 전해질 타일을 제조하는 단계와 우라니아로 구성되는 전극층을 상기 타일상에 도포하는 단계로 구성되는 것을 특징으로 하는 고체산소연료전지.
  11. 제 10 항에 있어서, 상기 전극이 우라니아, 산화이트륨 및 결합제의 현탁액으로부터 제조되는 것을 특징으로 하는 고체산소연료전지.
  12. 제 11 항에 있어서, 상기 우라니아 및 산화이트륨이 고용체로서 지르코니아와 함께 혼합되어 현탁액을 구성하는 것을 특징으로 하는 고체산소연료전지.
  13. 제 10 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서, 축전층이 전극층의 일면 또는 양면에 마련되는 것을 특징으로 하는 고체산소연료전지.
  14. 제 13 항에 있어서, 전극층 및/또는 축전층들이 전해질 타일상에 스크린 프린팅 되는 것을 특징으로 하는 고체산소연료전지.
  15. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 따른 연료전지 또는 제 10 항 내지 제 14 항에 따라 제조된 연료전지들의 다발에 있어서, 인접전지들의 전극재가 도전성 재료에 의해 상호 연결되는 것을 특징으로 하는 연료전지다발.
  16. 상기 항 중 어느 한 항에 따른 연료전지에 의해 발생되는 전류 또는 그 사용방법.
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