JP2012084508A - 燃料電池及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】燃料電池及びその製造方法に関する。高耐久性及び耐化学性を有し、かつ電気伝導性が向上した連結材が設けられ、電気的特性と耐久性が向上した燃料電池を提供することができる。
【解決手段】本発明による燃料電池製造方法は、燃料電池用支持体を設ける段階と、前記支持体上に形成されセル間を連結する金属−ガラスを含む連結材層を形成する段階とを含む。
【選択図】図1
【解決手段】本発明による燃料電池製造方法は、燃料電池用支持体を設ける段階と、前記支持体上に形成されセル間を連結する金属−ガラスを含む連結材層を形成する段階とを含む。
【選択図】図1
Description
本発明は、燃料電池及びその製造方法に関し、さらに詳しくは、電気伝導性に優れ、かつ高耐久性を有する燃料電池及びその製造方法に関する。
一般的に、燃料電池は、高分子燃料電池(PEMFC)、ダイレクトメタノール燃料電池(DMFC)、溶融炭酸塩燃料電池(MCFC)、固体酸化物燃料電池(SOFC)、リン酸形燃料電池(PAFC)、アルカリ燃料電池(AFC)などに分類され、その種類は様々である。
中でも、固体酸化物燃料電池(Solid Oxide Fuel Cell:SOFC)は固体状のセラミックを電解質に用いることによって作動温度が600℃〜1000℃の高温で燃料と酸素が電気化学的に反応して電気を発生するため、発電効率が最も高い燃料電池である。また、SOFC燃料電池は高温の排気ガスを用い、熱併合発電方式にも使用できる。
SOFC燃料電池の場合、上記燃料電池を構成する単位電池及び上記燃料電池のスタックは極限環境下での耐久性と長期安定性を確保しなければならない。
上記SOFC燃料電池としては、円筒型、平板型及び円盤型などの様々な形態の燃料電池が研究されている。
特に、円筒型SOFC燃料電池は耐久性、起動時間及び熱衝撃に対する抵抗性及びガス密封に対する負担が少ない。また、円筒型SOFC燃料電池は機械的強度に優れ、セルの大型化に適合する。
このようなSOFC燃料電池を構成する材料は高温サイクルに対する耐久性、化学的安定性、電気化学的活性、長期安定性及び信頼性を確保しなければならない。
本発明の目的は、燃料電池の高温サイクルに対する耐久性及び化学的安定性を有し、かつ電気伝導度に優れた連結材を備えた燃料電池及びその製造方法を提供することにある。
本発明の一実施形態による燃料電池製造方法は、燃料電池用支持体を設ける段階と、上記支持体上にセル間を連結する金属−ガラスを含む連結材層を形成する段階とを含む。
上記金属は、Ag、Ni、Co、Cu及びFeからなる群から選択された1つ以上であることができる。
上記ガラスは、BaO−SiO系ガラスであることができる。
上記ガラスは、BaO−SiO系ガラスであることができる。
上記BaO−SiO系ガラスは、BaOの重量比が25wt%〜30wt%であり、SiOの重量比が15wt%〜25wt%であることができる。
また、上記金属−ガラスは、金属の重量比が25wt%〜75wt%であり、ガラスの重量比が75wt%〜25wt%であることができる。
上記連結材層は、スラリー、シート、パウダー、メッシュ及びフォームのいずれか1つの形態で形成されることができる。
上記連結材層は、複数層で構成することができる。
上記連結材層は、湿式コーティング方法によりコーティングされることができ、上記湿式コーティング方法はスクリーンプリンティングとディップコーティングのいずれか1つの方法であることができる。
上記燃料電池は、固体酸化物燃料電池(SOFC)であることができる。
本発明の他の実施形態による燃料電池は、電解質層と、電解質層の一面に形成され燃料が供給される燃料電極と、電解質層の他面に形成され酸化気体が供給される空気電極とを含む複数の単位セルと、金属−ガラスを含み、上記複数の単位セルを連結する連結材とを含む。
上記金属は、Ag、Ni、Co、Cu及びFeからなる群から選択された1つ以上であることができる。
上記ガラスは、BaO−SiO系ガラスであることができる。
上記BaO−SiO系ガラスは、BaOの重量比が25wt%〜30wt%であり、SiOの重量比が15wt%〜25wt%であることができる。
また、上記金属−ガラスは、金属の重量比が25wt%〜75wt%であり、ガラスの重量比が75wt%〜25wt%であることができる。
上記連結材は、スラリー、シート、パウダー、メッシュ及びフォームのいずれか1つの形態で製造されることができる。
上記連結材は、上記複数の単位セルを連結して燃料電池バンドルまたはスタックを構成することができる。
上記連結材は、複数層で構成されることができる。
上記燃料電池は、円筒型、平管型または平板型の燃料電池であることができる。
上記燃料電池は、固体酸化物燃料電池(SOFC)であることができる。
本発明の一実施形態によると、高温サイクルに対する耐久性及び化学的安定性を有し、かつ伝導度に優れた連結材を備えた燃料電池及びその製造方法が提供される。
以下、添付された図面を参照して本発明が属する技術分野において通常の知識を有する者が本発明を容易に実施することができるように好ましい実施形態を詳しく説明する。但し、本発明を説明するに当たって、関連する公知機能または構成についての具体的な説明が本発明の旨を不明確にする虞があると判断される場合はその詳細な説明を省略する。
また、類似した機能及び作用をする部分については、図面全体において同一の符号を使用する。
なお、明細書全般において、ある構成要素を「含む」というのは、反対の意味を有する記載が特に無い限り、他の構成要素を除くものではなく、他の構成要素をさらに含むことができるということを意味する。
図1は、本発明の一実施形態による燃料電池単位セルを概略的に示す断面図である。
本発明の一実施形態による燃料電池単位セルは、電解質層50、上記電解質層の両面に形成された空気極または燃料極に該当する第1電極10及び第2電極20を含む。
第1電極10と第2電極20が形成された単位セルは、他の単位セルと直列または並列に連結されバンドルまたはスタック構造を成す。単位セルは、互いに直列または並列に連結され燃料電池全体の出力電圧または電流を増加させることができる。
本発明の一実施形態によると、上記単位セルは、上記第1電極10または第2電極20に形成された連結材31、32によって他の単位セルと接合する構造を有する。
図1を参照すると、上記第1電極10上に形成された連結材31と他の単位セルに形成された反対極性を有する第2電極が互いに直列に連結され、また、同一極性を有する第1電極が互いに並列に連結されて成ることができる。
このような連結材31、32が第1電極10または第2電極20に形成されることで、多様な形態で連結できるようになる。
SOFC燃料電池において連結材(InterconnectorまたはSeperator)は、単位セルをバンドルまたはスタック構造で連結し、大容量SOFC燃料電池を製造するのに使われることができる。上記連結材は、電解質と電極からなる各単位電池を電気的に連結・供給する燃料と空気を隔離させると共に、機械的支持体の役割をする。
円筒型SOFC燃料電池の場合、連結材をインタコネクター(Interconnector)と言い、単位電池を電気的に連結すると共に、各単位電池から得られる電気出力を移動させる通路の役割をする。
一方、平板型SOFC燃料電池の場合には連結材を分離板(Seperator)と言い、各単位電池を電気的に連結すると共に、燃料電池に供給される燃料ガスと酸化ガスが互いに接しないように隔離させる役割をする。
大容量SOFC燃料電池を製造するに当たって、高耐久性及び高性能を具現するためには燃料電池を効率的に連結できる連結材が必要である。
本発明の一実施形態によると、連結材31、32には金属−ガラスを含むことができる。
上記金属は、連結材に電気伝導性を付与する役割をし、これに限定されるものではないが、Ag、Ni、Co、Cu及びFeのいずれか1つ以上であることができる。
上記ガラスは、これに限定されるものではないが、BaO−SiO系ガラスであり、上記BaO−SiO系ガラスは、BaOの重量比が25wt%〜30wt%、より具体的には26.91wt%〜28.91wt%であってもよく、SiOの重量比が15wt%〜25wt%、より具体的には20.61wt%〜22.61wt%であってもよい。
上記ガラスは、金属パウダーに混合され連結材を緻密かつ堅固にし、他のセルとの接着力を向上させながら高耐久性及び耐化学性を有するようにする。
上記連結材は、セル間においてスラリー、シート、パウダー、メッシュ及びフォームのいずれか1つの形態に製造でき、多様な形態に製造され燃料電池のセル間を連結し、バンドルまたはスタック構造を形成することができる。
上記連結材は、1層に形成することができ、連結材の厚さを厚くして連結電極の電気的抵抗を減少させ、燃料電池全体の出力抵抗を低めることができる。
これにより、上記燃料電池の電気的特性が向上され、高出力低抵抗特性を有するようになる。
本発明の一実施形態による燃料電池は、湿式コーティング方式により形成され、熱処理工程を経て完成される。本発明の一実施形態による連結材は、固体酸化物燃料電池(SOFC)に適用でき、特に、その製造工程が簡単かつ容易で設計の自由度が高いことから、円筒型、平管型または平板型の燃料電池にも適用できる。上記連結材は、円筒型、平管型または平板型の燃料電池に適用され、セル間を連結してバンドルまたはスタック構造を形成するのに使用できる。
即ち、本発明の一実施形態による連結材を適用して、円筒型、平管型、平板型など多様な構造を有するSOFC燃料電池の高容量を具現し、セル間を連結するバンドル及びスタックにおける電流集電抵抗を最小化することができる。
図2a及び図2bは、本発明の一実施形態による燃料電池にセル間を連結する連結材を形成する工程を図示した工程概路図である。
図2aを参照すると、本発明の一実施形態による多様な燃料電池用支持体100が設けられる。SOFC燃料電池セルの燃料極支持体、空気極支持体及び/またはセラミック支持体などの支持体100に本発明の一実施形態による連結材を形成できる。
図2bを参照すると、上記支持体100上に形成されセル間を連結する金属−ガラスを含む連結材層300を形成する。
本発明の一実施形態によると、金属−ガラスを用いて支持体100上に連結材層300を形成する。上記金属−ガラスは、これに限定されるものではないが、Ag−ガラス、Ni−ガラス、Co−ガラス、Cu−ガラス及びFe−ガラスのうち1つ以上を用いることができる。
本発明の一実施形態によると、上記金属−ガラスは、金属の重量比が25wt%〜75wt%であり、ガラスの重量比が75wt%〜25wt%であることができる。
上記金属−ガラスに用いられるガラスは、BaO−SiO系合金材料が使われる。これに限定されるものではないが、上記BaO−SiO系ガラスは、BaOの重量比が25wt%〜30wt%、より具体的には26.91wt%〜28.91wt%であってもよく、SiOの重量比が15wt%〜25wt%、より具体的には20.61wt%〜22.61wt%であってもよい。
また、上記Ba−SiO系ガラスは850度で結晶化し、伝導性金属またはセラミックに混合されてフィラー(filler)の役割をする。上記ガラスはそれに混合されたセラミックまたはガラスの特性を維持しつつ焼結性を向上させ、緻密な膜を形成できるようにする。
本発明の一実施形態によると、金属−ガラスパウダーを粉砕してスラリーを製作し、燃料極支持体、空気極支持体またはセラミック支持体に連結材層を湿式コーティング方法で製造する。上記湿式コーティング方法は、これに限定されるものではないが、スクリーンプリンティングとディップコーティングのいずれかの方法を適用する。コーティング後、これに限定されるものではないが、約850度の温度で熱処理して連結材を緻密化させる。
また、本発明の一実施形態による連結材層は、スラリー、シート、パウダー、メッシュ及びフォームのいずれか1つの形態で形成されることができる。一例として、テープキャスティング法によって上記支持体上にシート(Sheet)膜状に適用させることもできる。
また、上記連結材層は、1層以上の多層に形成した後、その厚さを調節してもよい。
本発明の一実施形態によって製造された連結材層300は、ガラスを含んでいるため支持体100に接着され、熱処理後にも剥離現象が発生しない。また、従来のLaCrO3系セラミックとは異なり、還元雰囲気で体積が膨張されるのを防止できるので、電気的抵抗が増加しない。
また、上記連結材層のコーティング厚さを増加させたり、多層化することで高密度膜と高電導性膜を容易に製造することができる。また、上記連結材層を形成することで、セルのバンドル、スタックの電気的特性を向上させ、容量特性が改善した燃料電池を製造できるようになる。
即ち、本発明の金属−ガラス素材を用いてセル間を連結し、集電抵抗を最小化することで高性能、高耐久性の特性が具現されるバンドル及びスタックを製造できるようになる。また、燃料電池の製造において、セル間の連結材を形成する工程を簡略化することができ、ガラスを含んでいるため熱処理温度を下げて工程時間を短縮させることができる。
支持体として燃料極、空気極、セラミックなどのすべての支持体に本発明の一実施形態による連結材を適用すると、集電連結工程が単純となり、簡単な方法で大容量スタック構造を有するSOFC燃料電池を製造できるようになる。
図3は、本発明の一実施形態によって支持体100上に形成された連結材の断面を示すSEM写真であり、図4は、図3に形成された連結材の断面を示すSEM写真である。
連結材層300に導電性金属30aであるAgが相互連結されており、かつその間がガラス30bでカバーされていることが分かる。
図3及び図4を参照すると、金属−ガラス連結材300は、一旦、膜状に製造されると、導電性金属30aがガラス30bでカバーされている構造を形成するようになることが分かる。
上記ガラスはこれに限定されるものではないが、Ag、Niのような導電性金属をガラスと均一に混合し、導電性金属粒子の間がガラスでカバーされている構造を形成することができる。
即ち、上記導電性金属粒子が互いに均一に連結されてることで優れた電気伝導性を維持し、また、添加されたガラスによって焼結特性が向上されることで緻密な膜を形成できる。これによって、セル、バンドル及びスタックの連結特性を改善させ、全体燃料電池の出力向上と共に機械的に堅固な連結構造を形成することができる。
このような構造により高電気伝導性が得られるため、SOFC燃料電池は複数のセルを効率的に連結することで、セル、バンドル及びスタック構造の性能を大きく向上させることができるようになる。
また、本発明のガラスは、SOFC燃料電池支持体(燃料極、空気極、セラミック)などの表面上に容易にコーティングできるため、様々な形態に変形して適用されることができる。つまり、設計の多様性が高くなる。
そのため、本発明の一実施形態によると、SOFC燃料電池に如何なる形態の表面にも容易にコーティングでき、熱処理後、接合界面での接着力を向上させ、界面抵抗を最小化することができる連結材が提供される。即ち、このような連結材がSOFC燃料電池に適用され、高性能及び高耐久性を有するSOFC燃料電池が提供される。
図5a及び図5bは、本発明の一実施形態によって連結材を形成してバンドル構造を成した平板型及び平管型燃料電池を示す断面図である。
図5aは、本発明の一実施形態によって形成されたバンドル(bundle)構造を有する円筒型燃料電池を概略的に示す。
上記円筒型燃料電池の単位セルは、本発明の一実施形態によると、空気電極である第1電極101と燃料電極である第2電極201を含み、上記第1電極101及び第2電極201の間に形成された固体酸化物電解質層501を含む。上記第1電極101、第2電極201及び電解質層501は円筒型の構造を有する。
上記円筒型単位セルは、第1電極101上に金属ガラス連結材301層が形成され、上記金属ガラス連結材301層は導電部材401により他の燃料電池の第2電極及び第1電極に電気的に連結される。
図5aを参照すると、各単位セルは、金属ガラス連結材301層と導電部材401によって直列及び並列に接続されて1つのバンドルを形成し、このような構造自体には密閉機能があり熱的安定性が向上できる。
図5bは、本発明の一実施形態によって形成されたスタック構造を有する平管型燃料電池を概略的に示した図面である。
上記平管型燃料電池の単位セルは、本発明の一実施形態によると、燃料電極に該当する第1電極102と空気電極に該当する第2電極202を含み、上記第1電極102と第2電極202の間に形成された固体酸化物電解質層502を含む。上記第1電極102、第2電極202及び電解質層502は平管型構造を有する。
本発明の一実施形態によると、連結材302は支持体上に形成され、これに限定されず、上記支持体はセラミック支持体であることができる。
本発明の一実施形態によると、金属ガラス連結材302層を使用して単位セルと単位セルを積層し、スタック(stack)構造を形成する。
上記1つの単位セルの第1電極102と他の単位セルの第2電極202は、連結材302層によって電気的に連結され直列接続される。このような方式で積層されたスタック構造を有する燃料電池は、他のスタック構造を有する燃料電池と導電部材402によって並列に連結され、大容量燃料電池を構成できるようになる。
本発明の一実施例によって製造された金属−ガラス連結材の電気的特性を確認するために電気伝導率を比較した。
本発明の一実施例によってAg−ガラス合成スラリーを製造し、スクリーンプリングティング方法でセラミック基板上に連結材層をプリンティングした後、850度で熱処理した。
Ag含量100%である時の電気伝導性を基準に、Agとガラスの含量を変更しながら電気伝導性の変化を実験した。
上記表1を参照すると、Agパウダーの重量比が75wt%で、ガラスパウダーの重量比が25wt%である場合に、Agパウダーの重量比が100wt%の場合とほぼ類似した90%の電気伝導性を有することが分かった。
つまり、金属−ガラスを含む連結材の場合は、金属を含んでいるため熱処理後に優れた電気伝導性と緻密性を有するSOFC燃料電池を製造できることが分かる。
本発明の一実施例によると、酸化及び還元雰囲気においても安定した金属−ガラス連結材を用いるため、SOFC燃料電池セル、バンドル及びスタックにおける高性能化及び高耐久性が実現され、大容量のSOFC燃料電池を製造することができる。
また、金属−ガラス連結材は伝導性金属を含んでいるため電気伝導性に優れ、かつ、酸化、還元雰囲気において安定した構造を有することができる。
また、既存のSOFC燃料電池セル、バンドル及びスタックに適用されたLaCrO3系セラミック連結材に比べて熱処理温度が低いため、他の材料との熱的、化学的反応を防止し、安定した構造を形成することができる。また、ガラスの添加により単純な工程で高密度の緻密膜を容易に製造できるだけでなく、他の構成材料との界面接着力も向上させることができる。
さらに、単純な製造工程により燃料電池セル、バンドル及びスタックの製作やSOFC燃料電池の大容量化が可能な上、連結材層を多様な支持体に形成できるため、SOFC燃料電池の設計の自由度が向上される。即ち、多様な厚さの連結材層が形成することができ、連結材層の厚さによる抵抗損失を最小化し高性能及び高耐久性を有するSOFC燃料電池を製造できるようになる。
また、上記製造工程の単純化により製造コストを低減でき、SOFC燃料電池の大量生産が可能となる。
Claims (20)
- 燃料電池用支持体を設ける段階と、
前記支持体上にセル間を連結する金属−ガラスを含む連結材層を形成する段階と、
を含む燃料電池製造方法。 - 前記金属は、Ag、Ni、Co、Cu及びFeからなる群から選択されたいずれか1つ以上であることを特徴とする請求項1に記載の燃料電池製造方法。
- 前記ガラスは、BaO−SiO系ガラスであることを特徴とする請求項1に記載の燃料電池製造方法。
- 前記BaO−SiO系ガラスは、BaOの重量比が25wt%〜30wt%であり、SiOの重量比が15wt%〜25wt%であることを特徴とする請求項3に記載の燃料電池製造方法。
- 前記金属−ガラスは、金属の重量比が25wt%〜75wt%であり、ガラスの重量比が75wt%〜25wt%であることを特徴とする請求項1に記載の燃料電池製造方法。
- 前記連結材層は、スラリー、シート、パウダー、メッシュ及びフォームのいずれか1つの形態で形成されることを特徴とする請求項1に記載の燃料電池製造方法。
- 前記連結材層は、複数層で構成されることを特徴とする請求項1に記載の燃料電池製造方法。
- 前記連結材層は、湿式コーティング方法によりコーティングされることを特徴とする請求項1に記載の燃料電池製造方法。
- 前記湿式コーティング方法は、スクリーンプリンティングとディップコーティングのいずれか1つの方法であることを特徴とする請求項8に記載の燃料電池製造方法。
- 前記燃料電池は、固体酸化物燃料電池(SOFC)であることを特徴とする請求項1に記載の燃料電池製造方法。
- 電解質層と、前記電解質層の一面に形成され燃料が供給される燃料電極と、前記電解質層の他面に形成され酸化気体が供給される空気電極とを含む複数の単位セルと、
金属−ガラスを含み、前記複数の単位セルを連結する連結材とを含む燃料電池。 - 前記金属は、Ag、Ni、Co、Cu及びFeからなる群から選択されたいずれか1つ以上であることを特徴とする請求項11に記載の燃料電池。
- 前記ガラスは、BaO−SiO系ガラスであることを特徴とする請求項11に記載の燃料電池。
- 前記BaO−SiO系ガラスは、BaOの重量比が25wt%〜30wt%であり、SiOの重量比が15wt%〜25wt%であることを特徴とする請求項13に記載の燃料電池。
- 前記金属−ガラスは、金属の重量比が25wt%〜75wt%であり、ガラスの重量比が75wt%〜25wt%であることを特徴とする請求項11に記載の燃料電池。
- 前記連結材は、スラリー、シート、パウダー、メッシュ及びフォームのいずれか1つの形態で形成されることを特徴とする請求項11に記載の燃料電池。
- 前記連結材は、前記複数の単位セルを連結して燃料電池バンドルまたはスタック構造を形成することを特徴とする請求項11に記載の燃料電池。
- 前記連結材は、複数層で構成されることを特徴とする請求項11に記載の燃料電池。
- 前記燃料電池は、円筒型、平管型または平板型の燃料電池であることを特徴とする請求項11に記載の燃料電池。
- 前記燃料電池は、固体酸化物燃料電池(SOFC)であることを特徴とする請求項11に記載の燃料電池。
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2013118167A (ja) * | 2011-12-01 | 2013-06-13 | Samsung Electro-Mechanics Co Ltd | 固体酸化物燃料電池及びその製造方法 |
Families Citing this family (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101307208B1 (ko) * | 2011-12-01 | 2013-09-11 | 한국에너지기술연구원 | 외부 전류 집전 방식을 사용한 원통형 고체산화물 연료전지 및 이의 제조방법 |
KR102033904B1 (ko) * | 2012-09-12 | 2019-10-21 | 주식회사 미코 | 연료 전지용 연결재 및 이를 포함하는 구조체 |
CN109378488B (zh) * | 2018-10-25 | 2021-12-07 | 深圳市致远动力科技有限公司 | 一种管型固体氧化物燃料电池及其制备方法 |
GB201903350D0 (en) * | 2019-03-11 | 2019-04-24 | Coorstek Membrane Sciences As | Ceramic materials |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2008282653A (ja) * | 2007-05-10 | 2008-11-20 | Kyocera Corp | 横縞型燃料電池セル及び燃料電池 |
JP2010021155A (ja) * | 2009-10-26 | 2010-01-28 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 固体酸化物形燃料電池スタックとその製造方法 |
JP2010503157A (ja) * | 2006-09-06 | 2010-01-28 | セラミック・フューエル・セルズ・リミテッド | 複数の固体酸化物燃料電池の間に用いる燃料電池用ガスセパレータ |
JP2010073566A (ja) * | 2008-09-19 | 2010-04-02 | Nissan Motor Co Ltd | 固体電解質型燃料電池及びその製造方法 |
WO2010061585A1 (ja) * | 2008-11-26 | 2010-06-03 | 日立金属株式会社 | 固体酸化物電解質型燃料電池用部材 |
-
2010
- 2010-10-11 KR KR1020100098779A patent/KR20120037175A/ko active Search and Examination
-
2011
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Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2010503157A (ja) * | 2006-09-06 | 2010-01-28 | セラミック・フューエル・セルズ・リミテッド | 複数の固体酸化物燃料電池の間に用いる燃料電池用ガスセパレータ |
JP2008282653A (ja) * | 2007-05-10 | 2008-11-20 | Kyocera Corp | 横縞型燃料電池セル及び燃料電池 |
JP2010073566A (ja) * | 2008-09-19 | 2010-04-02 | Nissan Motor Co Ltd | 固体電解質型燃料電池及びその製造方法 |
WO2010061585A1 (ja) * | 2008-11-26 | 2010-06-03 | 日立金属株式会社 | 固体酸化物電解質型燃料電池用部材 |
JP2010021155A (ja) * | 2009-10-26 | 2010-01-28 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 固体酸化物形燃料電池スタックとその製造方法 |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2013118167A (ja) * | 2011-12-01 | 2013-06-13 | Samsung Electro-Mechanics Co Ltd | 固体酸化物燃料電池及びその製造方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
KR20120037175A (ko) | 2012-04-19 |
US20120088178A1 (en) | 2012-04-12 |
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