KR20160054211A - Method of manufacturing solid oxide fuel cell and solid oxide fuel cell manufactured by the method - Google Patents
Method of manufacturing solid oxide fuel cell and solid oxide fuel cell manufactured by the method Download PDFInfo
- Publication number
- KR20160054211A KR20160054211A KR1020140153482A KR20140153482A KR20160054211A KR 20160054211 A KR20160054211 A KR 20160054211A KR 1020140153482 A KR1020140153482 A KR 1020140153482A KR 20140153482 A KR20140153482 A KR 20140153482A KR 20160054211 A KR20160054211 A KR 20160054211A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- forming
- composition
- electrolyte
- solid oxide
- fuel cell
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/10—Fuel cells with solid electrolytes
- H01M8/12—Fuel cells with solid electrolytes operating at high temperature, e.g. with stabilised ZrO2 electrolyte
- H01M8/1213—Fuel cells with solid electrolytes operating at high temperature, e.g. with stabilised ZrO2 electrolyte characterised by the electrode/electrolyte combination or the supporting material
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/86—Inert electrodes with catalytic activity, e.g. for fuel cells
- H01M4/88—Processes of manufacture
- H01M4/8825—Methods for deposition of the catalytic active composition
- H01M4/8828—Coating with slurry or ink
- H01M4/8835—Screen printing
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/86—Inert electrodes with catalytic activity, e.g. for fuel cells
- H01M4/88—Processes of manufacture
- H01M4/8825—Methods for deposition of the catalytic active composition
- H01M4/8857—Casting, e.g. tape casting, vacuum slip casting
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/10—Fuel cells with solid electrolytes
- H01M8/12—Fuel cells with solid electrolytes operating at high temperature, e.g. with stabilised ZrO2 electrolyte
- H01M2008/1293—Fuel cells with solid oxide electrolytes
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/50—Fuel cells
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
- Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Sustainable Energy (AREA)
- Fuel Cell (AREA)
- Inert Electrodes (AREA)
Abstract
Description
본 명세서는 고체산화물 연료전지의 제조방법 및 이에 따라 제조된 고체산화물 연료전지에 관한 것이다. The present invention relates to a method for manufacturing a solid oxide fuel cell and a solid oxide fuel cell produced thereby.
3세대 연료전지로 불리는 SOFC(고체산화물 연료전지)는 산소 또는 수소 이온을 투과시킬 수 있는 고체산화물을 전해질로 사용하는 연료전지로서, 1937년에 Bauer와 Preis에 의해 처음으로 작동되었다. SOFC는 현존하는 연료전지 중 가장 높은 온도(600 ℃ 내지 900 ℃)에서 작동한다. 모든 구성요소가 고체로 이루어져 있기 때문에 다른 연료전지에 비해 구조가 간단하고, 전해질의 손실 및 보충과 부식의 문제가 없다. 또한, 고온에서 작동하기 때문에 귀금속 촉매가 필요하지 않으며, 직접 내부 개질을 통한 연료 공급이 용이하다. 고온의 가스를 배출하기 때문에 폐열을 이용한 열 복합 발전이 가능하다는 장점도 지니고 있다. 이러한 장점들 덕분에 SOFC에 관한 연구는 21세기 초에 상업화하는 것을 목표로 활발히 연구가 이루어지고 있다.SOFC (Solid Oxide Fuel Cell), which is called a third generation fuel cell, is a fuel cell that uses a solid oxide as an electrolyte that can permeate oxygen or hydrogen ions. It was first operated by Bauer and Preis in 1937. SOFCs operate at the highest temperature (600 ° C to 900 ° C) of existing fuel cells. Because all the components are solid, their structure is simple compared to other fuel cells, and there is no electrolyte loss or replacement and corrosion problems. In addition, since it operates at a high temperature, a noble metal catalyst is not required, and fuel supply through direct internal reforming is easy. It also has the advantage of heat-combined power generation using waste heat to discharge high-temperature gas. Thanks to these advantages, research on SOFC has been actively pursued with the aim of commercialization in the early 21st century.
SOFC는 공기극(cathode)에서 산소의 환원 반응에 의해 생성된 산소 이온이 전해질을 통해 연료극(anode)으로 이동하여, 다시 연료극에 공급된 수소와 반응함으로써 물을 생성하게 되며, 이 때 연료극에서 전자가 생성되고 공기극에서 전자가 소모되므로 두 전극을 서로 연결하여 전류를 발생시키는 것이 기본 작동원리이다.In the SOFC, oxygen ions generated by the reduction reaction of oxygen at the cathode move to the anode through the electrolyte and react with the hydrogen supplied to the anode again to generate water. At this time, Since the generated electricity is consumed in the air electrode, the basic operation principle is to connect the two electrodes to generate current.
SOFC를 제작하기 위해서는 기본적으로 공기극, 연료극, 전해질의 세 종류의 층을 만들어 적층하는 과정을 거쳐야 한다. 일반적으로 이러한 공정은 프레스 등의 방법을 이용하여 연료극을 제작한 후 딥 코팅(Dip Coation), 스크린 인쇄 등의 방법을 이용하여 전해질과 공기극을 적층한다. 이 때, 각 단계별로 소결공정을 거쳐야만 다음 막을 적층할 수 있다. 이러한 과정은 공정시간을 비롯한 여러 공정 비용이 높아진다는 문제점이 있다. 이에, SOFC의 효율적인 공정 방법에 대한 연구가 지속적으로 진행되어 오고 있다.In order to produce SOFC, three layers of air electrode, anode, and electrolyte must be formed and laminated. Generally, in this process, an anode is formed using a method such as a press, and then an electrolyte and an air electrode are laminated by a method such as dip coating or screen printing. At this time, the next film can be laminated only after each step of sintering. This process has a problem in that various process costs including process time are increased. Therefore, research on efficient process of SOFC has been continuously carried out.
본 명세서는 고체산화물 연료전지의 제조방법 및 이에 따라 제조된 고체산화물 연료전지를 제공하고자 한다.The present specification intends to provide a method for manufacturing a solid oxide fuel cell and a solid oxide fuel cell manufactured thereby.
본 명세서의 일 실시상태는 One embodiment of the present disclosure
연료극 형성용 조성물을 준비하는 단계;Preparing a composition for forming an anode;
전해질 형성용 조성물을 준비하는 단계;Preparing a composition for forming an electrolyte;
상기 연료극 형성용 조성물과 상기 전해질 형성용 조성물을 동시에 소성하여 연료극과 전해질을 형성하는 단계; Simultaneously forming the fuel electrode forming composition and the electrolyte forming composition to form a fuel electrode and an electrolyte;
상기 전해질의 연료극에 대향하는 면의 반대면에 공기극 형성용 조성물을 배치하는 단계; 및Disposing a composition for forming an air electrode on the opposite side of the electrolyte facing the fuel electrode; And
상기 공기극 형성용 조성물을 소성하는 단계를 포함하고,And firing the composition for forming an air electrode,
상기 연료극 형성용 조성물은 상기 전해질 형성용 조성물 대비 무기물 함량 비율이 0.5 내지 1.5인 것인 고체산화물 연료전지의 제조방법을 제공한다.Wherein the composition for forming an anode has an inorganic material content ratio of 0.5 to 1.5 with respect to the composition for forming an electrolyte.
또한, 본 명세서의 일 실시상태는 상기 제조방법에 의하여 제조된 고체산화물 연료전지를 제공한다.In addition, one embodiment of the present invention provides a solid oxide fuel cell manufactured by the above manufacturing method.
본 명세서의 일 실시상태는 또한, 2 이상의 단위셀들을 서로 연결하는 인터커넥트를 포함하는 스택;An embodiment of the present disclosure also includes a stack comprising an interconnect connecting two or more unit cells together;
연료를 상기 스택으로 공급하는 연료공급부; 및A fuel supply unit for supplying fuel to the stack; And
공기를 상기 스택으로 공급하는 공기공급부를 포함하고,And an air supply unit for supplying air to the stack,
상기 단위셀은 상기 고체산화물 연료전지인 것인 고체산화물 연료전지를 제공한다.Wherein the unit cell is the solid oxide fuel cell.
본 명세서의 일 실시상태에 따른 고체산화물 연료전지의 제조방법에 따라 제조된 고체산화물 연료전지는 연료극과 전해질 계면의 뒤틀림 현상을 최소화할 수 있다. 결과적으로, 이를 포함하는 전지는 휨 현상이 최소화된다는 효과가 있다.The solid oxide fuel cell manufactured according to the method of manufacturing a solid oxide fuel cell according to an embodiment of the present invention can minimize warping of the electrolyte electrode and the fuel electrode. As a result, there is an effect that the warping phenomenon is minimized.
또한, 본 명세서의 일 실시상태에 따른 고체산화물 연료전지의 제조방법은 소성 단계의 단축을 통하여 우수한 공정 효율을 가진다.In addition, the method of manufacturing a solid oxide fuel cell according to one embodiment of the present invention has excellent process efficiency through shortening of the firing step.
도 1은 실시예 1에 따라 제조된 연료극 및 전해질을 포함하는 하프 셀의 이미지이다.
도 2은 실시예 2에 따라 제조된 연료극 및 전해질을 포함하는 하프 셀의 이미지이다.
도 3은 실시예 3에 따른 결과를 나타낸 표이다.
도 4는 일반적인 고체산화물 연료전지의 구조를 나타낸 것이다.
도 5는 전지의 휨의 정도를 측정하는 방법을 설명하기 위한 그림이다.
도 6은 본 명세서의 일 실시상태에 따른 제조방법에 따라 제조된 고체산화물 연료전지의 구성을 나타낸 도이다.1 is an image of a half cell including an anode and an electrolyte prepared according to Example 1. Fig.
2 is an image of a half cell including a fuel electrode and an electrolyte prepared according to Example 2. Fig.
3 is a table showing the results according to the third embodiment.
4 shows the structure of a conventional solid oxide fuel cell.
5 is a view for explaining a method of measuring the degree of warping of the battery.
FIG. 6 is a view showing a configuration of a solid oxide fuel cell manufactured according to a manufacturing method according to an embodiment of the present invention.
이하, 본 명세서에 대해서 더욱 상세히 설명한다.Hereinafter, the present specification will be described in more detail.
SOFC를 제작하기 위해서는 공기극 층, 연료극 층, 전해질 층을 만들어 적층하는 과정을 거치는데, 각 단계별로 소결공정을 거쳐 막을 적층하는 공정 과정의 비효율을 해소하기 위하여, 각 층을 시트형태로 가공하여 적층한 후, 공기극 층, 연료극 층 및 전해질 층을 동시에 소성하는 방법이 개발되었다. In order to manufacture an SOFC, a cathode layer, an anode layer, and an electrolyte layer are formed and laminated. In order to solve the inefficiency of the process of laminating the films through each sintering process, each layer is processed into a sheet form, A method of simultaneously firing the cathode layer, the anode layer, and the electrolyte layer has been developed.
그러나, 상기의 SOFC 제작방법은 공기극, 연료극, 전해질 각 층의 성분이 달라 고온에서 수축 및/또는 팽창 거동이 상이하기 때문에 소결 공정 중에 전지의 휨 현상이 발생한다는 문제점이 있다. 이에 의하여, 평탄한 전지의 형성이 어려울 수 있다. However, since the components of the air electrode, the anode, and the electrolyte layer are different from each other in the SOFC fabrication method, the shrinkage and / or the expansion behavior are different at high temperature, and thus the battery is warped during the sintering process. Thus, it may be difficult to form a flat battery.
일반적으로 SOFC는 실용화를 위한 충분한 출력을 얻기 위해 전해질과 그 양면에 위치한 공기극 및 연료극으로 이루어진 단위 전지를 여러 개 쌓아놓은 형태인 스택을 형성한다. 상기 스택에서는 전기적 접속을 효율적으로 하기 위해 단위 전지의 평탄성이 요구된다. 또한, 단위 전지의 평탄성이 불충분한 경우, 스택 형성시 및/또는 발전시에 단위 전지의 수축이 단위 전지의 일부에 집중되어, 파손의 원인이 될 수 있다. In general, SOFCs form a stack in which a plurality of unit cells made of an electrolyte, an air electrode disposed on both sides thereof, and a fuel electrode are stacked to obtain a sufficient output for practical use. In the stack, flatness of the unit cell is required for efficient electrical connection. Further, when the flatness of the unit cell is insufficient, shrinkage of the unit cell may be concentrated on a part of the unit cell at the time of forming the stack and / or during power generation, and this may cause breakage.
이에, 본 명세서에서는 공정과정의 효율화와 동시에 소결공정 중 전지의 휨 현상을 최소화할 수 있는 SOFC 제작방법을 제공하고자 한다.Accordingly, in this specification, it is intended to provide an SOFC fabrication method capable of minimizing warpage of a battery during a sintering process as well as efficiency of a process.
구체적으로, 본 명세서의 일 실시상태는 연료극 형성용 조성물을 준비하는 단계; 전해질 형성용 조성물을 준비하는 단계; 상기 연료극 형성용 조성물과 상기 전해질 형성용 조성물을 동시에 소성하여 연료극과 전해질을 형성하는 단계; Specifically, one embodiment of the present specification includes a step of preparing a composition for forming an anode, Preparing a composition for forming an electrolyte; Simultaneously forming the fuel electrode forming composition and the electrolyte forming composition to form a fuel electrode and an electrolyte;
상기 전해질의 연료극에 대향하는 면의 반대면에 공기극 형성용 조성물을 배치하는 단계; 및 상기 공기극 형성용 조성물을 소성하는 단계를 포함하고, 상기 연료극 형성용 조성물은 상기 전해질 형성용 조성물 대비 무기물 함량 비율이 0.5 내지 1.5인 것인 고체산화물 연료전지의 제조방법을 제공한다.Disposing a composition for forming an air electrode on the opposite side of the electrolyte facing the fuel electrode; And firing the composition for forming an air electrode, wherein the fuel electrode forming composition has an inorganic content ratio of 0.5 to 1.5 with respect to the composition for forming an electrolyte.
연료극 형성용 조성물 대비 전해질 형성용 조성물의 무기물 함량 비율이 상기 범위 내일 경우, 전지의 휨 현상이 억제된다는 장점이 있다. 휨이 적게 발생할 경우, 결과적으로 전지가 받는 스트레스가 적어져 불량률이 감소한다는 효과가 있다. 또한, 전지의 평탄성이 우수하기 때문에, 소결 후 평탄화(flattening) 공정이 용이하여 양품을 얻을 수 있다는 장점이 있다. When the ratio of the inorganic content of the composition for forming an electrolyte to the composition for forming the anode is within the above range, there is an advantage that the warping of the battery is suppressed. As a result, when the warpage is low, the stress to be received by the battery is reduced and the defective rate is reduced. In addition, since the flatness of the battery is excellent, a flattening process after sintering is easy, and good products can be obtained.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 연료극 형성용 조성물과 상기 전해질 형성용 조성물을 동시에 소성하여 연료극과 전해질을 형성하는 단계는 구체적으로 연료극과 전해질의 적층체를 형성하는 단계일 수 있고, 더욱 구체적으로는 전해질의 일면에 연료극이 구비된 적층체를 형성하는 단계일 수 있다. 상기 적층체는 연료극과 전해질을 포함하는 하프 셀일 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the step of simultaneously firing the fuel electrode-forming composition and the electrolyte-forming composition to form the fuel electrode and the electrolyte may be specifically a step of forming a laminate of a fuel electrode and an electrolyte, A step of forming a laminate having a fuel electrode on one surface of the electrolyte. The stacked body may be a half cell including a fuel electrode and an electrolyte.
전지의 휨 현상은 공기극과 전해질 계면에서의 휨 보다는 연료극과 전해질 계면에서의 휨으로 인해 더 큰 영향을 받으므로 본 명세서에서는 연료극과 전해질 계면에서의 휨 현상을 억제하여 평탄성이 우수한 전지를 얻고자 한다.The warping phenomenon of the battery is more affected by the warping at the interface between the anode and the electrolyte than the warping at the interface between the cathode and the electrolyte. Therefore, in this specification, it is desired to obtain a battery having excellent flatness by suppressing warping at the interface between the anode and the electrolyte .
연료극 형성용 조성물 대비 전해질 형성용 조성물의 무기물 함량 비율은 “연료극 형성용 조성물 의 무기물 함량/전해질 형성용 조성물의 무기물 함량”을 의미한다.The ratio of the inorganic content of the composition for forming an electrolyte to the composition for forming the fuel electrode means " the content of the inorganic material in the composition for forming the anode / the content of the inorganic material in the composition for forming an electrolyte ".
본 명세서에 있어서, 연료극 형성용 조성물, 전해질 형성용 조성물 및 공기극 형성용 조성물은 각각 연료극, 전해질 및 공기극의 소성 전 상태를 의미하며, 예컨대, 유기용매, 바인더, 분산제 및 무기물을 포함하는 슬러리 또는 페이스트 상태일 수 있다. 예를 들어, 전해질 형성용 조성물이 용매 30g, 바인더 10g, 분산제 10g, 무기물 50g을 포함하고 있는 경우, 전해질 형성용 조성물의 무기물의 함량은 50%이다.In the present specification, the composition for forming the anode, the composition for forming the electrolyte and the composition for forming the air electrode refer to the pre-fired state of the fuel electrode, the electrolyte and the air electrode, respectively. Examples thereof include a slurry or paste containing an organic solvent, a binder, Lt; / RTI > For example, when the electrolyte-forming composition contains 30 g of the solvent, 10 g of the binder, 10 g of the dispersant, and 50 g of the inorganic substance, the content of the inorganic substance in the electrolyte-forming composition is 50%.
연료극 형성용 조성물, 전해질 형성용 조성물 및 공기극 형성용 조성물 는 각각 서로 상이한 종류의 무기물을 포함할 수도 있고, 서로 동일한 종류의 무기물을 포함할 수도 있다.The composition for forming an anode, the composition for forming an electrolyte and the composition for forming an air electrode may contain different kinds of inorganic materials, or may contain the same kind of inorganic materials.
상기 유기용매는 당 기술분야에 알려진 것을 사용할 수 있으며, 제작 공정 중 조성물의 건조를 방지하고 유동성을 조절할 수 있는 것이라면 어떤 용매이든 무방하다. 예를 들면, 트리에틸렌글리콜에틸에테르, 에틸렌글리콜헥실에테르, 디에틸렌클리콜에틸에테르, 트리프로필렌글리콜메틸에테르, 2,2,4-트리메틸-1,3-펜탄디올모노이소부티레이트(texanol), 에틸렌 글리콜, 톨루엔, 에탄올 등이 있으며, 이들은 단독 또는 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있다.The organic solvent may be any solvent known in the art and may be any solvent as long as it can prevent drying of the composition and control the fluidity of the composition during the production process. For example, triethylene glycol ethyl ether, ethylene glycol hexyl ether, diethylene glycol ethyl ether, tripropylene glycol methyl ether, 2,2,4-trimethyl-1,3-pentanediol monoisobutyrate, ethylene Glycol, toluene, ethanol and the like, which may be used alone or in combination of two or more.
상기 유기 용매는 이에 한정되는 것은 아니나, 바람직하게는 조성물 총중량에 0 중량% 초과 30 중량% 이하로 포함될 수 있다. 이때, 조성물은 연료극 형성용 조성물, 전해질 형성용 조성물 및/또는 공기극 형성용 조성물을 의미한다.The organic solvent may include, but is not limited to, more than 0% by weight to 30% by weight or less of the total weight of the composition. Here, the composition means a composition for forming an anode, a composition for forming an electrolyte, and / or a composition for forming an air electrode.
상기 바인더로는 당 기술분야에 알려진 고분자 수지를 사용할 수 있으며, 예를 들면, 폴리비닐부틸알(polyvinylbutyral), 폴리비닐알코올(PVA), 폴리비닐피롤리돈, 폴리에틸렌글리콜, 자일렌, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리스티렌, 폴리염화비닐리덴, 폴리카보네이트, 폴리이미드, 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA), 에틸셀룰로오스, 페놀, 폴리염화비닐, 폴리염화비닐리덴 등이 있으며, 이들은 단독 또는 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있다.Examples of the binder include polyvinyl butyral, polyvinyl alcohol (PVA), polyvinyl pyrrolidone, polyethylene glycol, xylene, polyethylene, poly (PMMA), ethyl cellulose, phenol, polyvinyl chloride, and polyvinylidene chloride, and they may be used singly or in combination of two or more kinds thereof. The polyvinylidene chloride may be used alone or in admixture of two or more. Examples of the binder resin include polyvinylidene chloride, polyvinylidene chloride, polystyrene, polyvinylidene chloride, polycarbonate, polyimide, polymethylmethacrylate .
상기 바인더는 이에 한정되는 것은 아니나, 바람직하게는 조성물 총중량에 0 중량% 초과 20 중량% 이하로 포함될 수 있다. The binder is not limited thereto but may be contained in an amount of more than 0% by weight and not more than 20% by weight based on the total weight of the composition.
상기 분산제는 당 기술분야에 알려진 것이라면 특별히 한정되지 않는다. 예를 들어, 상기 분산제로는 우레탄계 수지, 아크릴산계 수지, 폴리카르복실산계 수지 등이 있으며, 보다 구체적인 예로는 BYK-111, BYK-184 등이 있으며, 이들은 단독 또는 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있다.The dispersant is not particularly limited as long as it is known in the art. Examples of the dispersing agent include urethane resin, acrylic acid resin and polycarboxylic acid resin. More specific examples thereof include BYK-111 and BYK-184, which may be used alone or in combination of two or more thereof .
상기 분산제는 이에 한정되는 것은 아니나, 바람직하게는 무기물 총중량에 0 중량% 초과 20 중량% 이하로 포함될 수 있다. The dispersing agent is not limited thereto, but it may preferably be contained in an amount of more than 0 wt% to 20 wt% or less based on the total weight of the inorganic material.
상기 무기물은 당 기술분야에 알려진 것이라면 특별히 한정되지 않으며, 구체적인 예로는 가돌리니아 도핑된 세리아(GDC), 니켈 옥사이드(NiO) 등이 있다.The inorganic material is not particularly limited as long as it is known in the art, and specific examples thereof include gadolinia-doped ceria (GDC), nickel oxide (NiO) and the like.
상기 유기 용매는 이에 한정되는 것은 아니나, 조성물 총중량에 0 중량% 초과 50 중량% 이하로 포함될 수 있다. 바람직하게는 10 중량% 내지 45 중량%로 포함될 수 있고, 더욱 바람직하게는 20 중량% 내지 45 중량%, 또는 30 중량% 내지 40 중량%로 포함될 수 있다.The organic solvent may include, but is not limited to, more than 0 wt% to 50 wt% of the total weight of the composition. Preferably from 10% by weight to 45% by weight, more preferably from 20% by weight to 45% by weight, or from 30% by weight to 40% by weight.
연료극 형성용 조성물의 경우 무기물과 그 외 구성요소(분산제, 유기용매 및 바인더)의 함량비는 50:50 내지 70:30일 수 있고, 60:40인 것이 가장 바람직하다.In the case of the composition for forming the anode, the content ratio of the inorganic substance and other components (dispersant, organic solvent and binder) may be 50:50 to 70:30, and most preferably 60:40.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 전해질 형성용 조성물은 상기 연료극 형성용 조성물 대비 비표면적이 최대 8배 작은 무기물(또는 무기물 입자)를 포함한다. 전해질 형성용 조성물에 포함되는 무기물(또는 무기물 입자)가 연료극 형성용 조성물에 포함되는 무기물(또는 무기물 입자) 대비 비표면적이 8배 초과하여 작은 경우, 제조 과정에서 연료전지가 깨지는 문제가 발생할 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the composition for forming an electrolyte includes an inorganic substance (or an inorganic particle) having a specific surface area up to 8 times larger than that of the composition for forming a fuel electrode. If the specific surface area of the inorganic substance (or inorganic particle) contained in the electrolyte-forming composition is less than 8 times the specific surface area of the inorganic material (or inorganic particle) contained in the composition for forming the fuel electrode, the fuel cell may be broken during the manufacturing process .
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 연료극 형성용 조성물 대비 상기 전해질 형성용 조성물의 무기물 함량 비율은 0.5 내지 1이고, 상기 전해질 형성용 조성물은 상기 연료극 형성용 조성물 대비 비표면적인 최대 8배 작은 무기물(또는 무기물 입자)를 포함한다. 상기의 조건을 만족하는 경우, 전지의 휨의 정도가 최소화되는 효과가 있다.According to an embodiment of the present invention, the ratio of the inorganic material content of the composition for forming an electrolyte with respect to the composition for forming the fuel electrode is 0.5 to 1, and the composition for forming an electrolyte is an inorganic material having a specific surface area, (Or inorganic particles). When the above condition is satisfied, there is an effect that the degree of warping of the battery is minimized.
본 명세서에 있어서, 비표면적은 BET 이론을 바탕으로 일정 온도에서 기체의 압력을 변화시켜가면서 고체 표면에 흡착한 기체의 양을 측정하도록 제작된 장비로 물리 흡착 및 화학 흡착 현상을 이용하여 시료의 소재에 관계없이 무기물, 분말 또는 괴상이 갖고 있는 비표면적을 측정한다. 구체적으로, 무기물, 분말 등의 표면에 질소(N2)를 흡착시켜 흡착된 질소 가스의 양을 측정하여 BET 식으로 계산하면 비표면적을 구할 수 있다.In the present specification, the specific surface area is a device designed to measure the amount of gas adsorbed on a solid surface while changing the gas pressure at a certain temperature based on the BET theory, The specific surface area of inorganic matter, powder or mass is measured. Specifically, the specific surface area can be obtained by calculating the amount of nitrogen gas adsorbed by adsorbing nitrogen (N 2 ) on the surface of an inorganic substance, powder, etc., and calculating the amount by the BET equation.
전술한 바와 같이, 본 명세서의 일 실시상태에 따른 고체산화물 연료전지의 제조방법은 연료극 형성용 조성물과 전해질 형성용 조성물을 동시에 소성하는 단계를 포함함으로써, 연료극 형성용 조성물과 전해질 형성용 조성물을 각각 별도로 소성하는 단계를 거치는 경우에 비하여 공정과정의 효율화를 도모할 수 있으며, 동시에 연료극 형성용 조성물 대비 전해질 형성용 조성물의 무기물 함량을 조절함으로써, 전지의 휨 현상을 억제할 수 있다. As described above, the method for manufacturing a solid oxide fuel cell according to an embodiment of the present invention includes simultaneously firing a composition for forming a fuel electrode and a composition for forming an electrolyte, thereby forming a composition for forming an anode and a composition for forming an electrolyte It is possible to improve the efficiency of the process compared to the case of performing the step of separately firing and at the same time the warping of the battery can be suppressed by controlling the inorganic content of the composition for forming the electrolyte compared to the composition for forming the fuel electrode.
상기 고체전해질 연료전지의 제조방법은 연료극 형성용 조성물 대비 상기 전해질 형성용 조성물의 무기물 함량 비율을 0.5 내지 1.5로 하는 것을 제외하고는 당 기술분야에서 알려진 방법에 의해 수행될 수 있다. The production method of the solid electrolyte fuel cell can be carried out by a method known in the art, except that the ratio of the inorganic content of the composition for forming an electrolyte to the composition for forming the fuel electrode is 0.5 to 1.5.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 연료극 형성용 조성물을 준비하는 단계; 상기 전해질 형성용 조성물을 준비하는 단계; 및 상기 공기극 형성용 조성물을 준비하는 단계는 각각 독립적으로 테이프 캐스팅법 또는 스크린 프린팅법을 이용하여 막을 형성한 후 건조하는 단계를 포함할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, there is provided a method of preparing a fuel electrode, Preparing a composition for forming an electrolyte; And preparing the composition for forming an air electrode may include independently forming a film using a tape casting method or a screen printing method and then drying the film.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 연료극 형성용 조성물, 상기 전해질 형성용 조성물 및 상기 공기극 형성용 조성물은 페이스트(Paste) 또는 슬러리 형태일 수 있다. 예를 들면, 연료극 형성용 조성물은 연료극 슬러리 또는 연료극 페이스트일 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the composition for forming an anode, the composition for forming an electrolyte, and the composition for forming an air electrode may be in the form of a paste or a slurry. For example, the composition for forming an anode may be an anode slurry or an anode paste.
본 명세서의 일 실시상태는 또한, 공기극; 연료극; 및 상기 공기극과 상기 연료극 사이에 구비된 전해질을 포함하고, 전술한 실시상태에 따른 제조방법에 의하여 제조된 고체산화물 연료전지를 제공한다. 상기 고체산화물 연료전지는 전술한 효과를 나타낸다. 구체적으로, 공기극, 전해질 및 연료극 각 계면에 뒤틀림 현상이 최소화되어 각 구성의 접합면의 결합력이 우수할 수 있다. 이에 의하여, 양품을 얻을 수 있다.One embodiment of the present disclosure also relates to a fuel cell comprising: an air electrode; Fuel electrode; And an electrolyte provided between the air electrode and the fuel electrode, wherein the solid oxide fuel cell is manufactured by the manufacturing method according to the above-described embodiment. The solid oxide fuel cell exhibits the above-described effects. Concretely, warpage at each interface of the air electrode, the electrolyte and the anode is minimized, so that the bonding force of the bonding surfaces of each structure can be excellent. Thus, a good product can be obtained.
본 명세서의 일 실시상태에 따른 고체산화물 연료전지는 상기 제조방법에 따라 제조됨으로써 전지의 휨 현상이 억제된다는 장점이 있다. 도 5는 상기 휨의 측정 방법을 나타내는 그림으로, 구체적으로 A와 B 사이의 간격이 휨의 정도를 나타낸다. 상기 휨은 평평한 바닥에 놓고 측정할 수 있다. The solid oxide fuel cell according to one embodiment of the present invention is advantageous in that the warping of the battery is suppressed by being manufactured according to the above-described manufacturing method. FIG. 5 is a diagram illustrating a method of measuring the warpage. Specifically, the interval between A and B indicates the degree of warpage. The warpage can be measured on a flat surface.
도 4는 고체산화물 연료전지의 작동원리의 일 예를 도시한 것이다. 즉, 공기극을 통하여 유입되는 산소와 연료극을 통하여 유입되는 수소가 반응하여 전류가 발생할 수 있다.Figure 4 shows an example of the operating principle of a solid oxide fuel cell. That is, the oxygen flowing through the air electrode and the hydrogen flowing through the anode may react to generate a current.
본 명세서의 일 실시상태에 따른 고체산화물 연료전지의 구성을 도 6을 통해 예시하였다. 구체적으로, 도 6을 살펴보면 연료극(1), 전해질(2) 및 공기극(3)을 포함하며, 연료극과 공기극 사이에 전해질이 구비된다. 다만, 고체산화물 연료전지의 구성이 도 6에 한정되는 것은 아니며, 당 기술분야에 알려진 것이라면 필요에 따라 추가의 구성요소를 더 포함할 수 있다. The configuration of the solid oxide fuel cell according to one embodiment of the present invention is illustrated in FIG. Specifically, referring to FIG. 6, an electrolyte is provided between the fuel electrode and the air electrode, including the
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 고체산화물 연료전지는 평판형, 원통형 또는 평관형이다.According to one embodiment of the present disclosure, the solid oxide fuel cell is a flat plate, a cylindrical plate, or a flat plate.
본 명세서에 있어서, 상기 전해질, 상기 연료극, 상기 공기극의 재료는 당 기술분야에 알려져 있는 재료일 수 있다.In the present specification, the material of the electrolyte, the fuel electrode, and the air electrode may be a material known in the art.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 전해질은 당 기술분야에 알려져있는 재료면 특별히 한정되지 않는다. 예를 들어, 본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 전해질은 산화 지르코늄계, 산화 세륨계, 산화 란탄계, 산화 티타늄계, 산화 비스무스계물질로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 포함하는 무기물(또는 무기 파우더)을 포함할 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 전해질은 이트리아 안정화 지르코니아(YSZ), 스칸디아 안정화 지르코니아(ScSZ), 사마리아 도핑된 세리아(SDC), 가돌리니아 도핑된 세리아(GDC)를 포함할 수 있다. According to one embodiment of the present invention, the electrolyte is not particularly limited as long as it is a material known in the art. For example, according to one embodiment of the present invention, the electrolyte is an inorganic material including at least one selected from the group consisting of a zirconium oxide-based material, a cerium oxide-based material, a lanthanum oxide-based material, a titanium oxide- Or an inorganic powder). More specifically, the electrolyte can include yttria stabilized zirconia (YSZ), scandia stabilized zirconia (ScSZ), samaria doped ceria (SDC), gadolinia doped ceria (GDC).
상기 YSZ는 이트리아(yttria) 안정화 산화 지르코늄으로서, (Y2O3)x(ZrO2)1-x로 표현될 수 있고, x는 0.05 내지 0.15일 수 있다. The YSZ is a yttria (yttria) stabilized zirconia, (Y 2 O 3) x (ZrO 2) may be represented by 1-x, x may be 0.05 to 0.15 days.
상기 ScSZ는 스칸디나비아 안정화 산화 지르코늄으로서, (Sc2O3)x(ZrO2)1-x로 표현될 수 있고, x는 0.05 내지 0.15일 수 있다. The ScSZ is Scandinavian stabilized zirconium oxide and can be expressed as (Sc 2 O 3 ) x (ZrO 2 ) 1-x , where x can be 0.05 to 0.15.
상기 SDC는 사마륨 도프 세리아로서, (Sm2O3)x(CeO2)1-x로 표현될 수 있고, x는 0.02 내지 0.4일 수 있다. The SDC may be represented by (Sm 2 O 3 ) x (CeO 2 ) 1-x as samarium doped ceria, and x may be 0.02 to 0.4.
상기 GDC는 가도리움 도프 세리아로서, (Gd2O3)x(CeO2)1-x로 표현될 수 있고, x는 0.02 내지 0.4일 수 있다.The GDC may be represented by (Gd 2 O 3 ) x (CeO 2 ) 1-x as gadolinium doped ceria, and x may be 0.02 to 0.4.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 공기극은 금속산화물을 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 공기극은 페로브스카이트(perovskite) 형의 결정 구조를 가지는 금속 산화물 입자를 사용할 수 있으며, (Sm,Sr)CoO3, (La,Sr)MnO3, (La,Sr)CoO3, (La,Sr)(Fe,Co)O3, (La,Sr)(Fe,Co,Ni)O3 등의 금속산화물 입자를 포함할 수 있으며, 상기 금속산화물은 단독 또는 2종 이상을 혼합하여 상기 연료극에 포함될 수 있다. 또한, 본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 공기극을 형성하는 재료로서 백금, 루테늄, 팔라듐 등의 귀금속을 포함할 수 있다. 또한, 상기 공기극을 형성하는 재료로서 스트론튬, 코발트, 철 등이 도핑된 란탄 망가나이트를 사용할 수 있다. 예를 들어, 상기 공기극은 La0 .8Sr0 .2MnO3(LSM), La0.6Sr0.4Co0.8Fe0.2O3(LSCF) 등을 포함할 수 있다. According to one embodiment of the present disclosure, the air electrode may comprise a metal oxide. (La, Sr) CoO 3 , (La, Sr) MnO 3 , (La, Sr) CoO 3, and the like. , And metal oxide particles such as (La, Sr) (Fe, Co) O 3 and (La, Sr) (Fe, Co, Ni) O 3. The metal oxides may be used alone or as a mixture of two or more And may be included in the fuel electrode. According to an embodiment of the present invention, the material for forming the air electrode may include noble metals such as platinum, ruthenium, and palladium. As the material for forming the air electrode, lanthanum manganite doped with strontium, cobalt, iron or the like can be used. For example, the air electrode may include La 0 .8 Sr 0 .2 MnO 3 (LSM), La 0.6 Sr 0.4 Co 0.8 Fe 0.2 O 3 (LSCF), and the like.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 연료극은 전술한 전해질에 포함되는 재료 및 니켈 옥사이드가 혼합된 세메트(cermet)가 사용될 수 있다. 나아가, 상기 연료극은 활성탄소를 추가적으로 포함할 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the fuel electrode may be a cermet in which nickel oxide is mixed with the material included in the above-described electrolyte. Further, the anode may further include activated carbon.
또 하나의 실시상태에 따르면, 상기 연료극은 ASL(Anode Support layer) 및 AFL(Anode Functional Layer)를 포함할 수 있다. 상기 AFL은 다공성 막일 수 있으며, 이는 ASL 및 전해질막 사이에 구비될 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 ASL은 전해질막과 접하여, 전기화학적반응이 일어나는 영역이 될 수 있으며, 동시에 지지체 역할도 수행할 수 있다. 상기 연료극은 양극(Cathode)과 동일한 의미로 사용될 수 있다.According to another embodiment, the anode may include an anode support layer (ASL) and an anode functional layer (AFL). The AFL may be a porous film, which may be provided between the ASL and the electrolyte membrane. More specifically, the ASL may be in contact with the electrolyte membrane to serve as a region where an electrochemical reaction occurs, and may also serve as a support. The anode may be used in the same sense as a cathode.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 ASL는 애노드의 지지층의 역할을 하며, 이를 위하여 AFL에 비하여 상대적으로 더 두껍게 형성될 수 있다. 또한, 상기 ASL은 연료를 AFL에까지 원활하게 도달하도록 하고. 전기 전도도가 우수하게 형성될 수 있다.According to one embodiment of the present disclosure, the ASL serves as a supporting layer of the anode, and may be formed to be relatively thicker than the AFL. The ASL also allows the fuel to reach the AFL smoothly. The electrical conductivity can be made excellent.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 공기극은 CSL(Cathode Support layer) 및 CFL(Cathode Functional Layer)를 포함할 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the air electrode may include a CSL (Cathode Support Layer) and a CFL (Cathode Functional Layer).
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 CFL은 다공성 막일 수 있으며, 이는 CSL 및 전해질 사이에 구비될 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 CSL은 전해질막과 접하여, 전기화학적 반응이 일어나는 영역이 될 수 있다. 공기극은 전술한 바와 같이 음극(Cathode)을 의미할 수 있다.According to one embodiment of the present disclosure, the CFL may be a porous membrane, which may be provided between the CSL and the electrolyte. More specifically, the CSL may be a region in contact with the electrolyte membrane to cause an electrochemical reaction. The air electrode may mean a cathode as described above.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 CSL는 캐소드의 지지층의 역할을 하며, 이를 위하여 CFL에 비하여 상대적으로 더 두껍게 형성될 수 있다. 또한, 상기 CSL은 공기를 CFL에까지 원활하게 도달하도록 하고. 전기 전도도가 우수하게 형성될 수 있다.According to one embodiment of the present disclosure, the CSL serves as a supporting layer of the cathode, and may be formed to be relatively thicker than the CFL. In addition, the CSL allows the air to reach the CFL smoothly. The electrical conductivity can be made excellent.
본 명세서의 일 실시상태는 또한, 2 이상의 단위셀들을 서로 연결하는 인터커넥트를 포함하는 스택; 연료를 상기 스택으로 공급하는 연료공급부; 및 공기를 상기 스택으로 공급하는 공기공급부를 포함하고, 상기 단위셀은 본 명세서의 일 실시상태에 따른 고체산화물 연료전지인 것인 고체산화물 연료전지를 제공한다.An embodiment of the present disclosure also includes a stack comprising an interconnect connecting two or more unit cells together; A fuel supply unit for supplying fuel to the stack; And an air supply for supplying air to the stack, wherein the unit cell is a solid oxide fuel cell according to one embodiment of the present disclosure.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 인터커넥트는 각각의 단위셀로 연료가 이동할 수 있는 연료 유로 및 각각의 단위셀로 공기가 이동할 수 있는 공기 유로를 포함할 수 있다. According to an embodiment of the present invention, the interconnect may include a fuel passage through which fuel can move to each unit cell, and an air passage through which air can move to each unit cell.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 스택은 2 이상의 단위셀의 스택(stack)일 수 있다. 또한, 상기 인터커넥트는 각각의 단위셀을 연결하는 연료 유로 및 공기 유로를 포함할 수 있다. According to one embodiment of the present disclosure, the stack may be a stack of two or more unit cells. In addition, the interconnect may include a fuel flow path and an air flow path connecting the unit cells.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 스택은 각각의 단위셀이 직렬로 적층되고, 상기 단위셀들 사이에 이들을 전기적으로 연결하는 분리판(seperator)이 더 구비될 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the stack may further include a separator for stacking the unit cells in series and electrically connecting the unit cells with each other.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 고체산화물 연료전지는 평판형, 원통형 또는 평관형인 것일 수 있다. According to one embodiment of the present disclosure, the solid oxide fuel cell may be a flat plate, a cylindrical plate, or a flat plate.
이하에서, 실시예를 통하여 본 명세서를 더욱 상세하게 설명한다. 그러나, 이하의 실시예는 본 명세서를 예시하기 위한 것이며, 이에 의하여 본 명세서의 범위가 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail by way of examples. However, the following embodiments are intended to illustrate the present disclosure, and thus the scope of the present specification is not limited thereto.
<실시예 1>≪ Example 1 >
닥터 블레이드법에 의해 필름(film) 형태의 전해질 시트 및 연료극 시트를 각각 제작하였다. 이때, 연료극 형성용 조성물과 전해질 형성용 조성물의 무기물 함량은 각각 60%, 50%로 하였다 (연료극 형성용 조성물에 포함된 무기물/전해질 형성용 조성물에 포함된 무기물: 1.2). 그 후, 각 시트를 적층하여 원형으로 절삭하였다. 절삭 한 후, 1500℃의 온도에서 소결 공정을 진행하여, 연료극 및 전해질을 포함하는 하프 셀을 제조하였다. A film-like electrolyte sheet and an anode sheet were prepared by the doctor blade method. At this time, the inorganic material content of the anode-forming composition and the electrolyte-forming composition were 60% and 50%, respectively (inorganic matter contained in the composition for forming the anode / inorganic material contained in the electrolyte-forming composition: 1.2). Thereafter, each sheet was laminated and cut into a circle. After cutting, the sintering process was carried out at a temperature of 1500 ° C to prepare a half cell including a fuel electrode and an electrolyte.
실시예 1에 따라 제조된 하프 셀의 단면 이미지를 도 1에서 나타내었다.A cross-sectional image of the half cell produced according to Example 1 is shown in Fig.
<실시예 2>≪ Example 2 >
연료극 형성용 조성물과 전해질 형성용 조성물의 무기물 함량을 각각 50%, 60%로(연료극 형성용 조성물에 포함된 무기물/전해질 형성용 조성물에 포함된 무기물: 0.8)한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 조건으로 하프 셀을 제조하였다.Example 1 was repeated except that the inorganic matter content of the anode-forming composition and the electrolyte-forming composition were respectively 50% and 60% (inorganic matter contained in the composition for forming the anode / electrolyte contained in the electrolyte-forming composition: 0.8) Half cells were prepared under the same conditions.
실시예 2에 따라 제조된 하프 셀의 단면 이미지를 도 2에서 나타내었다.A cross-sectional image of the half cell fabricated according to Example 2 is shown in Fig.
실시예 1 및 2에서는 전해질 방향으로 전지의 휨이 발생하였지만, 이에 한정되는 것은 아니며 실험 조건에 따라 연료극 방향으로 휨이 발생할 수도 있다. 즉, 휨의 방향은 가변적이다.In Examples 1 and 2, the battery was warped in the electrolyte direction, but the present invention is not limited thereto, and warping may occur in the direction of the anode according to experimental conditions. That is, the direction of bending is variable.
<실시예 3>≪ Example 3 >
연료극 형성용 조성물과 전해질 형성용 조성물의 무기물 종류 및 함량을 조절하여 실시예 1에서 사용한 방법과 동일하게 여러 개의 하프 셀들을 제조하였다.Several half cells were prepared in the same manner as in Example 1 by controlling the kind and content of inorganic substances in the composition for forming the anode and the composition for forming the electrolyte.
실시예 3에 따라 제조된 여러 개의 하프 셀들의 이미지를 도 3에서 나타내었다. 도 3의 Y축은 전해질 형성용 조성물을 의미하며, 전해질 형성용 조성물의 재료로 사용된 무기물은 ULSA(상품명, Ultra Low Surface Area)이다. 다만, Mix의 경우, ULSA와 UHSA(상품명, Ultra High Surface Area)를 1:3의 중량비로 섞은 것을 의미한다. 반면, 도 3의 X축은 연료극 형성용 조성물을 의미하며, 연료극 형성용 조성물의 재료로 사용된 GDC의 종류와 함량을 기재하였다.An image of several half cells fabricated according to Example 3 is shown in Fig. The Y axis in FIG. 3 means a composition for forming an electrolyte, and the inorganic material used as a material for forming an electrolyte is ULSA (Ultra Low Surface Area). In the case of Mix, it means that ULSA and UHSA (trade name, Ultra High Surface Area) are mixed at a weight ratio of 1: 3. On the other hand, the X-axis in FIG. 3 means a composition for forming an anode, and the kind and content of GDC used as a material for a composition for forming an anode are described.
도 3에서 볼 수 있듯이, 전해질 형성용 조성물의 무기물 함량이 증가할수록 셀의 휨 정도가 증가함을 알 수 있다. 또한, ULSA의 함량이 줄어들수록 휨의 발생이 적어지고, 작은 입자인 UHSA의 함량이 증가할수록 반대편으로 휘는 경향성이 생기는 것을 알 수 있다. 따라서, 무기물의 함량과 입자크기(비표면적)을 잘 조절하여 전지의 휨을 최소화, 즉 평면에 가까운 전지를 제작할 수 있음을 알 수 있다.As can be seen from FIG. 3, the degree of bending of the cell increases as the inorganic content of the composition for forming an electrolyte increases. Also, as the content of ULSA decreases, the occurrence of warpage decreases, and as the content of small particles UHSA increases, the tendency to bend toward the opposite side occurs. Accordingly, it can be seen that the warpage of the battery can be minimized by controlling the content of the inorganic substance and the particle size (specific surface area), that is, a battery close to a plane can be manufactured.
1: 연료극
2: 전해질
3: 공기극
A, B: 전지의 휨을 측정하기 위한 기준선1: anode
2: electrolyte
3: air pole
A, B: Baseline for measuring warpage of the battery
Claims (7)
전해질 형성용 조성물을 준비하는 단계;
상기 연료극 형성용 조성물과 상기 전해질 형성용 조성물을 동시에 소성하여 연료극과 전해질을 형성하는 단계;
상기 전해질의 연료극에 대향하는 면의 반대면에 공기극 형성용 조성물을 배치하는 단계; 및
상기 공기극 형성용 조성물을 소성하는 단계를 포함하고,
상기 연료극 형성용 조성물은 상기 전해질 형성용 조성물 대비 무기물 함량 비율이 0.5 내지 1.5인 것인 고체산화물 연료전지의 제조방법.Preparing a composition for forming an anode;
Preparing a composition for forming an electrolyte;
Simultaneously forming the fuel electrode forming composition and the electrolyte forming composition to form a fuel electrode and an electrolyte;
Disposing a composition for forming an air electrode on the opposite side of the electrolyte facing the fuel electrode; And
And firing the composition for forming an air electrode,
Wherein the composition for forming an anode has an inorganic material content of 0.5 to 1.5 based on the composition for forming an electrolyte.
청구항 1 내지 4 중 어느 한 항에 기재된 제조방법에 의하여 제조된 고체산화물 연료전지.Air pole; Fuel electrode; And an electrolyte disposed between the air electrode and the fuel electrode,
A solid oxide fuel cell produced by the production method according to any one of claims 1 to 4.
연료를 상기 스택으로 공급하는 연료공급부; 및
공기를 상기 스택으로 공급하는 공기공급부를 포함하고,
상기 단위셀은 청구항 5에 따른 고체산화물 연료전지인 것인 고체산화물 연료전지.A stack comprising interconnects connecting two or more unit cells together;
A fuel supply unit for supplying fuel to the stack; And
And an air supply unit for supplying air to the stack,
Wherein the unit cell is the solid oxide fuel cell according to claim 5.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020140153482A KR20160054211A (en) | 2014-11-06 | 2014-11-06 | Method of manufacturing solid oxide fuel cell and solid oxide fuel cell manufactured by the method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020140153482A KR20160054211A (en) | 2014-11-06 | 2014-11-06 | Method of manufacturing solid oxide fuel cell and solid oxide fuel cell manufactured by the method |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20160054211A true KR20160054211A (en) | 2016-05-16 |
Family
ID=56108996
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020140153482A KR20160054211A (en) | 2014-11-06 | 2014-11-06 | Method of manufacturing solid oxide fuel cell and solid oxide fuel cell manufactured by the method |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR20160054211A (en) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100660218B1 (en) * | 2005-12-23 | 2006-12-21 | 주식회사 포스코 | Fabrication method for anode of solid oxide fuel cell |
| KR100793155B1 (en) * | 2006-12-20 | 2008-01-10 | 주식회사 포스코 | Fabrication method for unit cell of solid oxide fuel cell |
| KR100849994B1 (en) * | 2006-12-19 | 2008-08-04 | 한국생산기술연구원 | Pressure Device for manufacturing Solid Oxide Fuel Cell and Manufacturing Method Using the Same |
| KR101439668B1 (en) * | 2012-12-21 | 2014-09-12 | 주식회사 포스코 | Solid oxide fuel cell and method for manufacturing the same |
| KR101439176B1 (en) * | 2013-04-26 | 2014-09-17 | 한국과학기술연구원 | Proton conducting solid oxide fuel cell comprising bilayer electrolyte and method of producing the same using sintering a pseudo-symmetric laminating structure |
-
2014
- 2014-11-06 KR KR1020140153482A patent/KR20160054211A/en not_active Application Discontinuation
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100660218B1 (en) * | 2005-12-23 | 2006-12-21 | 주식회사 포스코 | Fabrication method for anode of solid oxide fuel cell |
| KR100849994B1 (en) * | 2006-12-19 | 2008-08-04 | 한국생산기술연구원 | Pressure Device for manufacturing Solid Oxide Fuel Cell and Manufacturing Method Using the Same |
| KR100793155B1 (en) * | 2006-12-20 | 2008-01-10 | 주식회사 포스코 | Fabrication method for unit cell of solid oxide fuel cell |
| KR101439668B1 (en) * | 2012-12-21 | 2014-09-12 | 주식회사 포스코 | Solid oxide fuel cell and method for manufacturing the same |
| KR101439176B1 (en) * | 2013-04-26 | 2014-09-17 | 한국과학기술연구원 | Proton conducting solid oxide fuel cell comprising bilayer electrolyte and method of producing the same using sintering a pseudo-symmetric laminating structure |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN107078328B (en) | Method for manufacturing solid oxide fuel cell | |
| KR100886239B1 (en) | Preventing method of generating by-product and solid oxide fuel cell using the preventing method and method of the solid oxide fuel cell | |
| Shen et al. | Co-sintering anode and Y2O3 stabilized ZrO2 thin electrolyte film for solid oxide fuel cell fabricated by co-tape casting | |
| WO2017013868A1 (en) | Solid oxide fuel cell, and electrolyte layer-anode joined body production method | |
| US20130078551A1 (en) | Method for manufacturing unit cells of solid oxide fuel cell | |
| JP6695677B2 (en) | Electrode material for solid oxide fuel cell and solid oxide fuel cell using the same | |
| JP5674035B2 (en) | Medium / low temperature high efficiency electrochemical cell and electrochemical reaction system composed of them | |
| JP2015088284A (en) | Solid oxide fuel cell | |
| JP6338342B2 (en) | Solid oxide fuel cell half-cell and solid oxide fuel cell | |
| KR101842319B1 (en) | Solid oxide fuel cell and method for manufacturing the same | |
| JP5517297B2 (en) | Single cell for solid oxide fuel cell | |
| JP2010238431A (en) | Power generation cell of fuel battery | |
| JP6440178B2 (en) | Flat plate type solid oxide fuel cell and battery module including the same | |
| WO2018198352A1 (en) | Solid oxide electrochemical cell and production method therefor | |
| KR102111859B1 (en) | Solid oxide fuel cell and a battery module comprising the same | |
| JP2014067686A (en) | Fuel battery cell | |
| JP2006244738A (en) | Lamination material and flat type fuel battery using this | |
| KR20160053832A (en) | Inorganic oxide particle and electrolyte comprising sintered body of the same | |
| JP2011204568A (en) | Flat tube type electrochemical cell, electrochemical module, and electrochemical reaction system | |
| KR102103053B1 (en) | Flat-type solid oxide fuel cell | |
| KR20160054211A (en) | Method of manufacturing solid oxide fuel cell and solid oxide fuel cell manufactured by the method | |
| KR20160054897A (en) | Composition for current colletor of solid oxide fuel cell, collector including the same and solid oxide fuel cell including the same | |
| JP2014007127A (en) | Method for manufacturing single cell for solid oxide fuel cell, single cell for solid oxide fuel cell, and solid oxide fuel cell | |
| JP7134646B2 (en) | Solid oxide fuel cells and electrode materials used therefor | |
| KR101940712B1 (en) | Solid oxide fuel cell and method for manufacturing the same |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E601 | Decision to refuse application |