KR0123709B1 - 용융탄산염 연료전지용 양전극 및 그 제조방법 - Google Patents

용융탄산염 연료전지용 양전극 및 그 제조방법

Info

Publication number
KR0123709B1
KR0123709B1 KR1019940020292A KR19940020292A KR0123709B1 KR 0123709 B1 KR0123709 B1 KR 0123709B1 KR 1019940020292 A KR1019940020292 A KR 1019940020292A KR 19940020292 A KR19940020292 A KR 19940020292A KR 0123709 B1 KR0123709 B1 KR 0123709B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
nickel
powder
positive electrode
alumina powder
electrode
Prior art date
Application number
KR1019940020292A
Other languages
English (en)
Inventor
권호진
김건
주찬규
Original Assignee
김광호
삼성전자주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 김광호, 삼성전자주식회사 filed Critical 김광호
Priority to KR1019940020292A priority Critical patent/KR0123709B1/ko
Priority to CN95106386A priority patent/CN1074174C/zh
Priority to JP7146739A priority patent/JP2955491B2/ja
Application granted granted Critical
Publication of KR0123709B1 publication Critical patent/KR0123709B1/ko

Links

Classifications

    • 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

  • Inert Electrodes (AREA)

Abstract

본 발명은 순수한 니켈 분말과 니켈-코팅된 알루미나 분말이 혼합되어 있는 용융탄산염 연료전지용 양전극 및 그 제조방법에 관한 것이다. 본 발명에 따른 용융탄산염 연료전지용 양전극의 제조방법은 알루미나 분말의 표면을 코팅할 니켈 코팅액을 제조하는 단계와, 알루미나 분말의 표면을 전처리한 다음 상기 니켈 코팅액으로 코팅하는 단계와, 니켈-코팅된 알루미나 분말과 순수한 니켈 분말을 소정의 비율로 혼합하고 통상의 결합제, 분산제, 가소제, 해교제, 용매와 혼합하여 볼밀링하고 테이프 캐스팅하여 전극의 그린 시이트를 제조하는 단계와, 이 전극을 건조시킨 후 환원분위기에서 소결하여 다공성 MCFC용 양전극을 완성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하며, 종래의 니켈-금속 합금분말을 제조하는 과정에 수반되는 여러가지 문제점을 해결하였을 뿐만 아니라 전극의 성능 및 내크리프성이 개선된 MCFC용 양전극을 제공해 준다.

Description

용융탄산염 연료전지용 양전극 및 그 제조방법
제1도는 본 발명의 일실시예에 따라 제조된, 니켈-코팅된 알루미나 분말의 주사전자현미경 사진이고
제2도는 본 발명의 일실시예에 따라 제조된, 니켈-코팅된 알루미나 분말의 X선 회절 분석 차트이고
제3도는 실험실용의 소규모(Lab-size) 단위전지 실험장치의 모식도이고
제4도는 본 발명의 일실시예에 따라 제조된 양전극을 이용한 단위전지 실험을 통해 얻은, 전극의 성능을 나타내는 폴라리제이션 그래프(IV graph)이고
제5도는 크리프 시험장치의 모식도로서, 도면 중 C는 에어컴프레서, I는 인디케이터, G는 기체출구, S는 시료 및 T는 열전쌍을 각각 나타낸다
[발명의 상세한 설명]
본 발명은 용융탄산염 연료전지(Molten Carbonate Fuel Cell : 이하 MCFC라 칭함)용 양전극 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 상세하게는 MCFC용 양전극으로 사용되는 니켈 전극의 내크리프성과 전극의 성능을 향상시킨 순수한 니켈 분말과 니켈-코팅된 알루미나(Al2O3) 분말이 혼합된 MCFC용 양전극 및 그 제조방법에 관한 것이다.
연료전지는 연료가스와 산화제가스를 전기화학적으로 반응시켜 생기는 에너지를 직접 전기에너지로 변환시켜 사용하는 새로운 발전시스템으로서 두개의 전극와 전해질로 구성되어 있어 일반적인 전지와 유사하지만, 일반적인 전지와의 근본적인 차이점은 적당한 반응물인 연료와 산화제가 연속적으로 공급된다는 것이다. 이와 같은 연료전지는 전력용 발전설비, 항공우주기지의 전원, 해상 또는 해안에 있어서의 무인시설의 전원, 고정 또는 이동무선의 전원, 자동차용 전원, 가정용 전기기구의 전원 또는 레저용 전기기구의 전원 등으로 관심있게 검토되어 왔다.
연료전지를 구분하면, 고온(약 500 내지 700℃)에서 작동하는 용융탄산염 전해질영 연료전지, 200℃ 근방에서 작동하는 인산 전해질형 연료전지, 상온 내지 약 100℃ 이하에서 작동하는 알칼리 전해질형 연료전지, 또는 1000℃ 이상의 고온에서 작동하는 고체 전해질형 연료전지 등이 있다.
MCFC는 다공성 니켈로 이루어진 양전극(anode), Li-도프된 다공성 니켈 산화물로 이루어진 음전극(cathode), 및 전해질로서 리튬 및 칼륨 탄산염이 적절한 몰비로 채워진 리튬 알루미네이트 매트릭스로 구성된다. 이 전해질은 500℃ 부근에서 용융 이온화되고, 여기에서 생성된 탄산 이온(CO3 2-)이 전극 사이에서 전하를 운반하게 된다. 수소는 양전극 영역에서 소모되어 물, 이산화탄소 및 전자를 생성하고, 전자가 외부회로를 통하여 음전극으로 흐르면서 원하는 전류를 생성한다.
MCFC에는 통상적으로 니켈, 코발트, 및 구리-베이스의 다공성 양전극을 사용한다. 앞에서도 언급한 바와 같이 MCFC는 650℃ 정도의 고온에서 작동되며, 전극과 전해질 매트릭스간의 접촉을 향상시키기 위하여 가압을 할 뿐 아니라 더욱 높은 전압이나 전류를 얻기 위해 전지를 직렬 또는 병렬로 연결하여 사용하는 스택(stack) 방식으로 인해 여러 층이 적층되므로 스택 자체의 하중에 의한 압력까지 가세하게 되어, 특히 양전극의 구조가 변형되는 크리프 변형(creep deformation)이 발생하게 된다. 양전극의 크리프 변형은 입자재배열, 소결 및 전위운동(dislocation movement)의 적어도 3가지 다른 기전의 조합에 의하여 발생되는 영구변형이다. 즉, 전극 각 부분의 불균일한 크리프에 의하여 미세 기공이 감소하여 전극의 반응 면적이 감소하게 될 뿐 아니라, 전극 및 전해질 요소간의 접촉이 불량하게 되고 연료 가스 누출 위험을 야기하는 등 여러가지로 전극 성능이 저하된다.
따라서, MCFC용 전극에 있어서 이와 같이 바람직하지 않은 크리프 변형을 방지하기 위하여 여러가지 방법이 시도되었다. 이러한 방법의 하나로서 니켈에 크롬 또는 알루미늄 등을 첨가하여 양전극을 제조하는 방법이 있다. 예를 들어 100psi, 650℃에서 100시간 동안 크리프 시험을 실시하면, 순수한 다공성 니켈-전극에서는 30-50% 정도의 크리프가 발생하는데 비하여, 여기에 LiAlO2를 첨가한 Ni-LiAlO2의 경우는 14-35%, 크롬을 10% 첨가한 Ni-Cr(10%)은 5-10%, 알루미늄을 10% 첨가한 Ni-Al(10%)은 약 2%까지 크리프가 저하되는 것을 볼 수 있다. 그러나 아직도 MCFC를 대용량 시스템으로 개발하여 장시간(40,000시간 정도)동안 작동시키기에 만족스러운 성과라고 하기는 어렵다.
지금까지는 Ni-Cr(10%)양전극이 많이 사용되었으나, 크롬의 가격이 높다는 점 때문에 니켈에 알루미늄을 첨가하는 방향으로 연구가 진행되고 있다. 니켈에 알루미늄을 첨가하면 크리프 발생이 2% 이하로 감소될 뿐 아니라 크롬에 비해 알루미늄의 가격이 저렴하다는 장점이 있다.
니켈에 알루미늄, 크롬 등을 첨가한 Ni-Al 양전극 또는 Ni-(Al,Cr) 양전극은, 니켈과 첨가되는 금속과의 합금 분말을 만든 후 캐스팅 방법에 의하여 그린 시트(green sheet)를 만들면 기존의 양전극 제조 공정과 동일한 공정에 의해 제조할 수 있다. 그러나 이 방법은 니켈과 금속의 미세합금 분말을 만들기 어렵다는 문제가 있다.
다공성 양전극 구조의 크리프 변형을 방지하기 위하여 개발된 방법의 하나로서, 통상적으로 베이스 금속-합금 금속 조성물에 사용되는 합금 금속을 내부적으로 산화시키는 방법이 있다.
예를 들어, 미합중국 특허 제4,315,777호에서는 합금 분말과 산화물 베이스 금속의 혼합물 분말을 열처리하여 합금 금속을 내부적으로 산화시키는 방법을 개시하고 있는데, 형성된 물질의 밀도가 매우 높아 다공성 양전극 구조로서 사용하기에는 적절하지 않다.
미합중국 특허 제4,714,586호에서는 높은 수증기압 하에서 합금 금속을 내부적으로 산화시키는 것에 의하여 구조적으로 안정한 Ni-Cr 양전극을 형성하는 방법을 개시하고 있는데 이 방법은 Ni-Cr 양전극의 형성에만 한정된다.
미합중 특허 제3,578,443호에서는 알코올 현탁액과의 접촉에 의해 Cu, Al 분말을 표면 산화시키고 기밀용기에서 750℃로 열처리하여 전체 분말을 내부적으로 산화시킴으로서, 산화물 분산 강화된 합금을 생성한 다음 소결하는 방법을 개시하는데, 이 방법에 의해서 생성된 물질도 밀도가 매우 높으므로 다공성 양전극 구조로 사용하기는 부적합하다.
상기와 같은 문제점을 개선한 방법으로서 미합중국특허 제4,999,155호는 크리프 저항성이 개선되 MCFC용 양전극을 제조하는 방법을 개시한다. 즉, 베이스 금속 분말과 합금 금속 분말을 바인더 및 용매와 혼합하여 캐스팅한 후 건조하고 소결하여 다공성 양전극 구조를 성형한 다음, 베이스 금속은 환원되고, 합금 금속은 산화되는 조건하에서 합금 금속을 내부적으로 산화시킴으로서, 내부에 산화물 입자를 형성시키는 것이다.
상기 특허에 개시된 또 다른 방법으로서, 베이스 금속 및 합금 금속을 포함하는 합금을 형성하고, 열처리하여 합금의 표면을 산화시킨 다음, 산화된 합금을 소결과 동시에 내부 산화시키는 방법이 있다. 이 방법에서 합금 금속을 베이스 금속에 도입하는 방법으로는, 베이스 금속 분말과 합금 금속 분말의 혼합물을 테이프 캐스팅하고 소결하여 합금 금속을 베이스 금속으로 확산시키는 방법이나, 또는 베이스 금속 분말을 테이프 캐스팅하고 소결하여 다공성 구조로 한 다음 중착 또는 팩세멘테이션(pack cementaion)을 시행하는 것으로 개시되어 있다.
상기 방법에 의하면 먼저 니켈 금속 분말을 바인더 및 용매와 혼합하여 캐스팅한 후 건조하고 소결하여 다공성 니켈 소결체로 제조하고, 다음에는 알루미늄 등의 합금 금속 분말, 활성화제인 염, 및 불활성의 부형제로 구성되는 팩(pack)안에 상기 다공성 니켈 소결체를 넣고, H2, 10%/N290% 분위기로 900℃ 정도까지 승온시켜 팩세멘테이션을 시행함으로서 Ni-Al 합금을 형성하고, 이어서 pH2O/pH2 20 이상의 습윤된 분위기에서 600 내지 800℃의 온도로 내부 산화시키는 단계를 거치게 된다. 이 방법에 의하면 비록 크리프 변형을 감소시키는 효과는 우수하다 하더라도, 니켈 베이스 금속으로 그린 시트를 제조한 후, 건조, 소결, 펙세멘테이션 및 내부 산화 단계라는 매우 복잡한 공정을 거쳐야 하는 것이므로 실용성이 없다는 문제점이 있다.
이와 같은 복잡한 공정을 거쳐야 하는 문제를 해결하기 위하여 본 출원인에 의한 대한민국 특허출원 93-18664호 및 93-22736호에는 건조과정에서부터 팩세멘테이션까지 한 공정상에서 이루어지게 함으로써 양전극을 간단하게 제조하는 방법이 기재되어 있다.
이와 같이 종래에는 니켈과 금속과의 합금분말을 기초로 하는 양전극와 이를 제조하는 방법에 관한 것이 주종이었으므로, 합금방식에 의해 야기되는 문제들을 완전히 해결하기에는 부족하였다.
이상에서 언급한 바와 같은 여러가지 문제점을 고려하여 본 발명에서는, MCFC용 양전극의 크리프 변형을 감소시키고 전극의 성능을 향상시키기 위하여 세라믹 분말인 알루미나 파우더 표면을 니켈로 코팅한 니켈-코팅된 알루미나 분말과 순수한 니켈 분말을 혼합함으로써 종래의 합금방식과는 다른 MCFC용 양전극 및 이를 제조하는 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 MCFC용 양전극의 제조방법은, 아세트산 니켈을 에탄올에 소정의 몰비로 넣고, 다시 증류수를 아세트산 니켈에 대하여 소정의 몰비로 넣어서 환류시킴으로써 알루미나 분말의 표면을 코팅할 니켈 코팅액을 제조하는 단계, 알루미나 분말의 표면을 전처리한 다음 상기 니켈 코팅액으로 코팅하는 단계, 상기 코팅단계에서 얻은 니켈-코팅된 알루미나 분말과 순수한 니켈 분말을 소정의 비율로 혼합한 후 통상의 방법에 의해 전극의 그린 시이트를 제조하는 단계, 및 이 전극을 건조시킨 후 환원분위기에서 소결하여 다공성 MCFC용 양전극을 완성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 본 발명의 다른 목적은, 순수한 니켈 분말과 니켈-코팅된 알루미나 분말이 혼합되어 있는 MCFC용 양전극에 의해 달성된다. 여기에서, 생성되는 혼합물에서 알루미늄의 함량이 4-6중량%가 되도록 순수한 니켈 분말과 니켈-코팅된 알루미나 분말의 혼합비율을 조절하는 것이 바람직하다.
이하, 본 발명에 따른 양전극의 제조방법에 대해 상세히 설명한다.
상기 알루미나 분말의 표면을 코팅할 니켈 코팅액을 제조하는 단계에 있어서, 아세트산 니켈과 에탄올의 몰비 및 아세트산 니켈과 증류수의 몰비가 모두 1 : 7 내지 1 : 15 범위인 것이 바람직하며, 보다 바람직하기로는 모두 1 : 10의 몰비로 혼합한다. 이때 환류온도는 80℃로 유지될수 있다.
본 발명의 일실시예에 따르면, pH 6.5 이상에서는 니켈이 수산화니켈을 형성하므로 용액에 미세한 입자들이 떠다니게 되어 혼탁해지는데 이를 방지하기 위해 산을 첨가하는 산처리가 이루어진다. 니켈에 대하여 질산과 같은 강산을 1 : 1 이상의 몰비로 용액에 첨가함으로써 투명한 용액이 얻어지며 이때의 ph는 3정도로 유지된다.
알루미나 분말의 표면을 니켈 코팅액으로 코팅하기DP 앞서 이루어지는 전처리는 니켈 코팅액이 산처리에 의해 산성을 나타내고 있는 것을 고려하여 양자의 반응성을 향상시키기 위해 염기처리를 실시하는 것이며, 특히 NaOH를 사용하는 것이 바람직하다.
상기 알루미나 분말의 표면을 상기 니켈-코팅액으로 코팅하는 단계에 있어서, 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 니켈 코팅액에 알루미나 분말을 넣고 초음파로 1시간 정도 교반한 다음 침전물을 분리하여 건조시킨 후 열처리하고 환원분위기에서 환원시킴으로서 니켈-코팅된 알루미나 분말이 얻어진다.
상기 그린 시이트를 제조하는 단계에 있어서는, 니켈-코팅된 알루미나 분말과 순수한 니켈 분말을 소정의 비율로 혼합하고 결합제, 분산제, 가소제, 해교제, 용매를 포함하는, 양전극을 제조하는데 필요한 통상의 물질을 혼합하여 볼 밀링하고 테이프 캐스팅함으로써 전극의 그린 시이트가 제조된다. 이때 순수한 니켈 분말과 니켈-코팅된 알루미나 분말의 혼합비율은 생성되는 혼합물에 대하여 알루미늄의 중량비가 4-6%가 되도록 조절한다.
상기 전극을 건조시킨 후 소결하는 단계에 있어서는, 통상의 소결온도 범위내의 비교적 높은 온도인 800-900℃에서, 비교적 단시간인 10-30분간 환원분위기에서 소결하는 것이 바람직하다.
이하 실시예를 통하여 본 발명은 더욱 상세히 설명한다. 단, 하기의 실시예는 본 발명의 예시일 뿐, 본 발명을 이로서 제한하는 것은 아니다.
[실시예 1]
본 발명은 제조방법에 따라 다음과 같은 순서로 양전극을 제조하였다.
1) 아세트산 니켈을 1 : 10의 몰비로 에탄올에 넣고 증류수를 1 : 10의 몰비로 넣어서 80℃로 환류시켰다.
2) 상기 환류용액에서 니켈과의 몰비가 1 : 1 이상의 되도록 질산을 첨가함으로써 투명한 용액을 얻었다. 이때의 pH는 3정도였다.
3) 이 용액을 다시 6시간 이상 환류시킨 후 용매를 서서히 증발시켜 처음 부피의 1/3 정도로 농축시켰다. 이렇게 하여 알루미나 분말의 표면을 코팅할 니켈 코팅액을 얻었다.
4) 5㎛ 및/또는 1㎛의 알루미나 분말을 3N NaOH 용액에 2시간 동안 담구어 줌으로써 NaOH 전처리를 실시했다.
5) 상기 니켈 코팅액에 상기 전처리된 알루미나 분말을 넣고 초음파로 1시간 교반하고 분리하여 공기중에서 10시간 건조시키고 400℃로 3시간 열처리한 후 450℃ 수소/질소 분위기에서 환원시켜 니켈-코팅된 알루미나 분말을 얻었다.
6) 니켈-코팅된 알루미나 분말과 순수한 니켈 분말(INCO 255 Ni)을 혼합(생성되는 혼합물에서 알루미나의 비율의 5%가 되도록 혼합)하고 여기에 결합제, 분산제, 가소제, 해교제, 용매를 포함하는, 양전극을 제조하는데 필요한 통상의 물질을 혼합하여 48시간 정도 볼밀링하고, 테이프 캐스팅하여 전극의 그린 시이트를 제조하였다.
7) 이 전극을 건조시킨 후 800-900℃에서 10-30분 정도 수소/질소(2/8) 분위기에서 소결하여 다공성 MCFC용 양전극을 제조하였다.
제1도는 실시예 1에 따라 제조된, 니켈-코팅된 알루미나 분말의 SEM(주사전자현미경) 사진으로서 알루미나 분말의 표면에 니켈이 코팅되어 있는 것이 확인되고 있으며, 이는 또한 X선 회절장치에 의해서도 확인된다.(제2도 참조)
전극의 성능을 알아보기 위한 방법으로서는 제3도에 도시된 장치를 이용하여 단위전지 실험을 실시하였다. Al의 함량이 중량비로 5% 포함되어 있는, Ni-코팅된 알루미나 분말과 INCO 255 Ni 분말이 혼합되어 있는, 실시예 1에서 얻은 전극을 MCFC의 양전극으로 사용하고 수소/이산화탄소=8/2, 이산화탄소/산소=6/4의 비율로 가스를 공급하여, 전압과 전류밀도로 표현되는 도 4의 폴라리제이션 곡선을 얻었다.
제4도의 그래프로부터, 본 발명의 양전극을 이용하는 경우 0.7V, 250mA/㎠ 이상의 전류밀도를 얻을 수 있었는데, 이는 종래(0.7V, 150mA/㎠ 정도)에 비해 전극의 성능이 크게 향상되었음을 의미한다.
또한 본 발명에 따른 MCFC용 양전극의 기계적 강도에 대한 성질을 알아보기 위해 제5도에 도시된 장치를 이용하여 내크리프성을 시험하였다. 제2도의 크리프 시험장치를 보면, S는 전극 시편, T는 열전쌍(thermocouple), I는 다이알 인디케이터(dial indicator), C는 컴프레셔(compressor)를 나타내고, G는 기체출구를 의미한다.
실시예 1에서 얻은 양전극에 대해 내크리프성을 시험한 결과 크리프율이 약 2% 정도로서 기존의 순수한 니켈 전극의 크리프율(30-35%)에 비하여 크리프에 대한 저항력이 월등함을 알 수 있었다.
[실시예 2]
아세트산 니켈과 에탄올 및 증류수의 몰비를 1 : 12로 하여 실시예 1을 반복실시했다.
비교예 1
아세트산 니켈과 에탄올 및 증류수의 몰비를 1 : 20으로 하여 실시예 1을 반복시켰다.
비교예 2
NaOH에 의한 전처리 과정을 거치지 않은 점을 제외하고는 실시예 1을 반복실시하여 전처리의 효과를 알아보았다.
[실시예 3]
그린 시이트를 제조하는 단계에서, 생성되는 혼합물에서의 알루미늄의 중량%가 6%가 되도록 순수한 니켈 분말과 니켈-코팅된 알루미나 분말을 혼합한 점을 제외하고는 실시예 1을 반복했다.
비교예 3
그린 시이트를 제조하는 단계에서, 생성되는 혼합물에서의 알루미늄의 중량%가 7%가 되도록 순수한 니켈 분말과 니켈-코팅된 알루미나 분말을 혼합한 점을 제외하고는 실시예 1을 반복실시했다.
상기 각각의 실시예 및 비교예에서 얻은 양전극에 대해 전극의 성능 및 내크리프성을 알아본 결과, 순수한 니켈 분말과 니켈-코팅된 알루미나 분말의 혼합비율이 소정의 범위(생성되는 혼합물에서 알루미늄이 차지하는 중량비로서 4-6%) 내에서 조절되는 경우에 내크리프성과 전극성능면에서 바람직한 결과가 얻어졌다. 또한 양전극의 제조공정 단계에서 아세트산 니켈에 대하여 에탄올 및 증류수가 모두 1 : 7 내지 1 : 15의 몰비로 혼합되어 있는 경우 니켈 코팅이 바람직하게 이루어졌으며, 특히 모두 1 : 10의 몰비로 혼합되는 경우에 더욱 바람직한 결과가 나타났으며, 전처리를 함으로써 알루미나 분말에 대한 니켈 코팅액의 코팅반응성이 월등히 증가되었다.
이상에서 살펴 본 바와 같이, 본 발명은 알루미나 분말의 표면을 니켈로 코팅한 니켈-코팅된 알루미나 분말과 순수한 니켈 분말을 혼합한 양전극과 그 제조방법에 관한 것으로서, 종래의 니켈-금속 합금분말의 양전극 및 그 제조과정에서 수반되는 여러가지 문제점을 해결하였을 뿐만 아니라 전극의 성능 및 내크리프성 면에서도 현저히 개선된 MCFC용 양전극을 실현하는데 매우 효과적이다.

Claims (7)

  1. 순수한 니켈 분말과 니켈-코팅된 알루미나 분말을 혼합하여 용융탄산염 연료전지(Molten Carbonate Fuel Cell : 이하 MCFC라 칭함)용 양전극을 제조하는 방법에 있어서, 아세트산 니켈을 에탄올에 소정의 몰비로 넣고, 다시 증류수를 아세트산 니켈에 대하여 소정의 몰비로 넣어서 환류시킴으로써 알루미나 분말의 표면을 코팅할 니켈 코팅액을 제조하는 단계, 알루미나 분말의 표면을 전처리한 다음 상기 니켈 코팅액으로 코팅하는 단계, 상기 코팅단계에서 얻은 니켈-코팅된 알루미나 분말과 순수한 니켈 분말을 소정의 비율로 혼합한 후 통상의 방법에 의해 전극의 그린 시이트(green sheet)를 제조하는 단계, 및 이 전극을 건조시킨 후 환원분위기에서 소결하여 다공성 MCFC용 양전극을 완성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 제조방법.
  2. 제 1항에 있어서, 아세트산 니켈과 에탄올 및 아세트산 니켈과 증류슈가 모두 1 : 7 내지 1 : 15 범위의 몰비로 혼합되는 것을 특징으로 하는 제조방법.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 알루미나 분말 표면의 전처리가 염기에 의한 전처리인 것을 특징으로 하는 제조방법
  4. 제 4항에 있어서, 상기 알루미나 표면의 전처리에 이용되는 염기가 NaOH인 것을 특징으로 하는 제조방법.
  5. 제 1항에 있어서, 상기 전극의 그린 시이트를 제조하는 단계에 있어서, 상기 순수한 니켈 분말과 니켈-코팅된 알루미나 분말이, 이들의 혼합물에서의 알루미늄의 중량비가 4-6%가 되도록 혼합되어 있는 것을 특징으로 하는 제조방법.
  6. 순수한 니켈 분말과 니켈-코팅된 알루미나 분말이 혼합되어 있는 것을 특징으로 하는 MCFC용 양전극.
  7. 제 6항에 있어서, 상기 순수한 니켈 분말과 니켈-코팅된 알루미나 분말이, 이들의 혼합물에서의 알루미늄의 중량비가 4-6%가 되도록 혼합되어 있는 것을 특징으로 하는 MCFC용 양전극.
KR1019940020292A 1994-08-17 1994-08-17 용융탄산염 연료전지용 양전극 및 그 제조방법 KR0123709B1 (ko)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1019940020292A KR0123709B1 (ko) 1994-08-17 1994-08-17 용융탄산염 연료전지용 양전극 및 그 제조방법
CN95106386A CN1074174C (zh) 1994-08-17 1995-05-22 熔融碳酸盐燃料电池阳极及其制造方法
JP7146739A JP2955491B2 (ja) 1994-08-17 1995-05-22 溶融炭酸塩燃料電池用アノードの製造方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1019940020292A KR0123709B1 (ko) 1994-08-17 1994-08-17 용융탄산염 연료전지용 양전극 및 그 제조방법

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR0123709B1 true KR0123709B1 (ko) 1997-12-09

Family

ID=19390549

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1019940020292A KR0123709B1 (ko) 1994-08-17 1994-08-17 용융탄산염 연료전지용 양전극 및 그 제조방법

Country Status (3)

Country Link
JP (1) JP2955491B2 (ko)
KR (1) KR0123709B1 (ko)
CN (1) CN1074174C (ko)

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100439855B1 (ko) * 2002-02-26 2004-07-12 한국과학기술연구원 용융탄산염 연료전지용 연료극 및 이를 포함하는용융탄산염 연료전지
KR100441939B1 (ko) * 1997-07-16 2004-09-18 한국전력공사 니켈-알루미늄 합금 연료극 및 그 제조방법
KR100441940B1 (ko) * 1997-07-31 2004-09-18 한국전력공사 용융탄산염형 연료전지용 니켈-알루미늄-타이타늄 연료극의제조방법 및 연료극.
KR100467347B1 (ko) * 1997-07-31 2005-05-17 한국전력공사 산화물분산연료극의제조방법및연료극
KR100467348B1 (ko) * 1997-07-16 2005-05-17 한국전력공사 금속간화합물석출강화형니켈-알루미늄연료극및제조방법
KR100516988B1 (ko) * 1998-12-30 2005-12-08 한국전력공사 소결지지대의 침식을 방지한 연료전지용 합금연료극 제조방법
KR100545826B1 (ko) * 1998-12-29 2006-03-28 한국전력공사 연료전지의 제조방법

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102006047823A1 (de) * 2006-08-07 2008-02-14 Mtu Cfc Solutions Gmbh Elektrode für eine Schmelzkarbonat-Brennstollzelle und Verfahren zu ihrer Herstellung
JP5332391B2 (ja) * 2008-08-12 2013-11-06 カシオ計算機株式会社 燃料電池及び燃料電池の製造方法
CN110504457B (zh) * 2019-08-21 2022-04-26 中国华能集团清洁能源技术研究院有限公司 一种镍基电极防腐性能优化方法

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4404267A (en) * 1982-04-26 1983-09-13 General Electric Company Anode composite for molten carbonate fuel cell
JPH01204365A (ja) * 1988-02-08 1989-08-16 Fuji Electric Co Ltd 溶融炭酸塩型燃料電池のアノード電極
US5340665A (en) * 1992-09-03 1994-08-23 Ceramatec, Inc. Creep resistant, metal-coated LiFeO2 anodes for molten carbonated fuel cells

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100441939B1 (ko) * 1997-07-16 2004-09-18 한국전력공사 니켈-알루미늄 합금 연료극 및 그 제조방법
KR100467348B1 (ko) * 1997-07-16 2005-05-17 한국전력공사 금속간화합물석출강화형니켈-알루미늄연료극및제조방법
KR100441940B1 (ko) * 1997-07-31 2004-09-18 한국전력공사 용융탄산염형 연료전지용 니켈-알루미늄-타이타늄 연료극의제조방법 및 연료극.
KR100467347B1 (ko) * 1997-07-31 2005-05-17 한국전력공사 산화물분산연료극의제조방법및연료극
KR100545826B1 (ko) * 1998-12-29 2006-03-28 한국전력공사 연료전지의 제조방법
KR100516988B1 (ko) * 1998-12-30 2005-12-08 한국전력공사 소결지지대의 침식을 방지한 연료전지용 합금연료극 제조방법
KR100439855B1 (ko) * 2002-02-26 2004-07-12 한국과학기술연구원 용융탄산염 연료전지용 연료극 및 이를 포함하는용융탄산염 연료전지

Also Published As

Publication number Publication date
JPH0869804A (ja) 1996-03-12
JP2955491B2 (ja) 1999-10-04
CN1074174C (zh) 2001-10-31
CN1133497A (zh) 1996-10-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9871259B2 (en) Method for manufacturing composite ceramic material
Holtappels et al. Ceramic materials for advanced solid oxide fuel cells
CN111477881B (zh) 一种NiFe合金纳米颗粒包覆Pr0.8Sr1.2(FeNi)O4-δ材料及其制法
JP5101777B2 (ja) 電極支持体の製造方法および電気化学的電池
JP4994605B2 (ja) 燃料電池用膜−電極アセンブリー及びこれを含む燃料電池システム
Yu et al. Understanding the A-site non-stoichiometry in perovskites: promotion of exsolution of metallic nanoparticles and the hydrogen oxidation reaction in solid oxide fuel cells
KR0123709B1 (ko) 용융탄산염 연료전지용 양전극 및 그 제조방법
WO2022193524A1 (zh) 一种用于燃料电池的金属支撑板的制备方法
CA2038408C (en) Carbonate fuel cell anodes
EP0478185A2 (en) Fuel electrodes for solid oxide fuel cells and production thereof
JP3228377B2 (ja) 溶融炭酸塩型燃料電池カソードとその溶解抑制方法
KR100195076B1 (ko) 용융탄산염 연료전지용 양전극의 제조방법
Zhu et al. Recent advances in spinel-based protective coatings produced by electrochemical method on metallic interconnects for solid oxide fuel cells
RU2332754C1 (ru) Трубчатый твердооксидный топливный элемент с металлической опорой, его трубчатый металлический пористый опорный слой и способы их изготовления
CN111883789A (zh) 一种固体氧化物燃料电池的电极材料及其制备方法与应用
US6585931B1 (en) Molten carbonate fuel cell anode and method for manufacturing the same
KR101952806B1 (ko) 금속지지체형 고체산화물 연료전지 및 그 제조방법
CN114649527B (zh) 一种四相导体质子导体氧电极材料、制备方法及用途
CN114657579A (zh) 一种二元合金纳米颗粒修饰的固体氧化物电解池工作电极及其制备方法和应用
CN1225048C (zh) 储氢合金为电催化剂的碱性燃料电池
JPH06135721A (ja) 固体電解質燃料電池のインターコネクター材料及びその合成方法並びに上記材料を用いて円筒型固体電解質燃料電池の燃料極ににインターコネクターを形成する方法
JPH04192261A (ja) 固体電解質型燃料電池の燃料電極及びその製造方法
JPH10183315A (ja) 鉄クロム系焼結合金及びその製造方法並びにそれを用いた燃料電池用セパレータ
WO2024069714A1 (ja) 固体酸化物形燃料電池及びその製造方法
Parvaix et al. Planar Solid Oxide Fuel Cell Fabricated by Aqueous Reverse Sequential Tape‐Casting of the Anode, Electrolyte, and Barrier Layer

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20050830

Year of fee payment: 9

LAPS Lapse due to unpaid annual fee