KR100403133B1 - 금속염첨가에의한산화물분산강화애노드전극의제조방법 - Google Patents

금속염첨가에의한산화물분산강화애노드전극의제조방법 Download PDF

Info

Publication number
KR100403133B1
KR100403133B1 KR1019960022385A KR19960022385A KR100403133B1 KR 100403133 B1 KR100403133 B1 KR 100403133B1 KR 1019960022385 A KR1019960022385 A KR 1019960022385A KR 19960022385 A KR19960022385 A KR 19960022385A KR 100403133 B1 KR100403133 B1 KR 100403133B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
metal salt
mixing
green sheet
slurry
hours
Prior art date
Application number
KR1019960022385A
Other languages
English (en)
Other versions
KR980006577A (ko
Inventor
안기평
Original Assignee
한국전력공사
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 한국전력공사 filed Critical 한국전력공사
Priority to KR1019960022385A priority Critical patent/KR100403133B1/ko
Publication of KR980006577A publication Critical patent/KR980006577A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR100403133B1 publication Critical patent/KR100403133B1/ko

Links

Classifications

    • 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
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/86—Inert electrodes with catalytic activity, e.g. for fuel cells
    • H01M4/8663—Selection of inactive substances as ingredients for catalytic active masses, e.g. binders, fillers
    • 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
    • H01M4/8878—Treatment steps after deposition of the catalytic active composition or after shaping of the electrode being free-standing body
    • H01M4/8882—Heat treatment, e.g. drying, baking
    • H01M4/8885—Sintering or firing
    • 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
    • H01M8/14—Fuel cells with fused electrolytes
    • H01M2008/147—Fuel cells with molten carbonates
    • 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

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Inert Electrodes (AREA)

Abstract

본 발명은 용융탄산염 연료전지의 애노드전극에 관한 것으로, 특히 애노드제작공정중에 금속염을 첨가하여 전극내에 균일하게 분산시켜 크리프저항성이 향상된 애노드전극을 제작하기 위한 금속염 첨가에 의한 산화물 분산강화 애노드전극의 제조방법에 관한 것이다.
본 발명은 산화물의 분산강화로 인해 니켈만으로 제작된 전극에 비해 크리프 저항성이 매우 뛰어나다. 또한, 전극을 제조한 후 금속염용액에 담가 염을 함침시키는 방법에 비해서는 공정수가 적으며, 제작방법이 간단하여 크기가 큰 전극의 제조가 유리하다. 특히, 전극의 소결시 고순도의 환원분위기 유지가 불필요하므로 대량생산에 있어서 경제성이 큰 잇점을 가지고 있다.

Description

금속염 첨가에 의한 산화물분산강화 애노드전극의 제조방법
본 발명은 용융탄산염 연료전지의 애노드전극에 관한 것으로, 특히 애노드제작공정중에 금속염을 첨가하여 전극내에 균일하게 분산시켜 크리프저항성이 향상된 애노드전극을 제작하기 위한, 금속염 첨가에 의한 산화물분산강화 애노드전극의 제조방법에 관한 것이다.
보편적으로, 용융탄산염 연료전지에 사용되는 니켈애노드전극은 전해질을 함침할 수 있는 정도의 기공크기, 반응면적을 극대로 할 수 있는 높은 기공율을 가져야 하며, 장시간 운전에도 그 구조가 거의 불변해야 한다. 현재까지 개발된 애노드전극은 기공크기와 기공율면에서는 그 기본조건을 어느정도 만족시킬 지도 몰라도, 장시간 운전에 의한 구조변화, 즉 크리프(Creep) 저항성 측면에서는 열악한 실정이다. 이에 따라, 상기한 크리프저항성을 향상시키는 많은 연구들이 계속진행되고 있다.
크리프 저항성을 향상시키기 위해 연구된 방법들은 많이 있는데, 그 첫째로 크롬(Chromium, Cr) 등의 금속을 애노드전극의 초기제작공정에 첨가한 후, 열처리 중에 Cr을 Ni에 고용시켜 강화시키는 방법을 들 수 있다. 그러나, 이러한 방법은 Cr을 고용시키기 위해서는 소결시 Cr의 산화를 억제해야 하기 때문에 고순도의 환원분위기가 요구되어 제작비가 상승하는 폐단을 낳았다. 둘째로, 크리프 저항성을 향상시키기 위해 Nickel base의 합금(Ni-Al합금, Ni-Cr합금 등)을 사용하여 강화시키는 방법도 있으나, 이는 고가의 합금분말을 사용해야 하는 결점이 있었다. 셋째로, 애노드전극의 초기제작공정에 산화물(Al2O3, LiAlO2등)을 첨가하여 강화시키는 방법도 있지만, 이러한 방법의 경우 가격적인 측면이나 공정적인 측면에서는 강점이 있으나, 매우 미세한 분말을 사용해야 하고 산화물을 금속에 균일하게 분산시키기가 비교적 어려운 것이 단점으로 대두되었다. 넷째로, 금속염 용액에 애노드전극을 수차례 담가 금속염을 함침시킨 다음 열처리 과정에서 산화물을 형성하여 강화시키는 방법을 사용하기도 하지만, 이때의 문제점으로는 금속염을 충분히 함침시키기 위해 담금(Dipping) 공정을 수차례 반복해야하며, 전극 크기가 커지면 작업이 매우 어려워지는 것으로 드러났다.
본 발명의 목적은 상술한 바와 같은 제결점들을 해소하기 위한 것으로서, 애노드전극제작시 금속염을 첨가하여 미세한 입자로 균일하게 전극내에 분산시켜 크리프저항성을 향상시킨, 금속염 첨가에 의한 산화물분산강화 애노드전극의 제조방법을 제공함에 있다.
이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 금속염 첨가에 의한 산화물 분산강화 애노드전극의 제조방법은, 금속염(M(NO3)3)을 니켈, 결합제와 함께 첨가하여 소정시간동안 1차혼합하는 단계를 구비하고 있으며, 1차혼합된 물질에 가소제, 소포제, 용매를 넣고 소정시간동안 2차혼합하여 슬러리를 형성하는 단계를 구비하고 있으며, 2차혼합 종료후 소정시간 슬러리로부터 기포를 제거하고, 테이프-캐스팅한 후 건조하여 그린쉬트를 형성하는 단계를 구비하고 있으며, 상기 그린쉬트를 소정의 온도에서 미세한 입자산화물을 균일하게 산포하여 강화전극을 형성하도록 소결하는 단계를 구비하고 있다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들에 의거하여 보다 상세하게 설명한다.
도면은 본 발명에 따른 금속염 첨가에 의한 산화물 분산강화 애노드전극의 제조방법의 공정도이다.
도면에 도시되어 있는 바와 같이, 먼저 금속염(M(NO3)3)(10)을 Ni(11), 결합체(12)와 함께 첨가하여 2시간정도 1차 혼합한다(단계100). 이때, 사용되는 금속염(M(NO3)3)으로는 Cr(NO3)3, Al(NO3)3등이있다.
이와같이 1차 혼합 후 가소제(20), 소포제(21), 용매(22)를 넣어 24시간 2차 혼합을 한다(단계101). 상기한 용매(22)로서는 보편적으로 물을 사용한다. 이와같은 2차 혼합시 금속염(10)은 물에 용융되어 염용액이 되고, Ni(11)과 함께 균일한 슬러리 (Slurry)를 형성한다.
이렇게 생성된 슬러리에 1시간동안 기포를 제거하는 탈포과정을 행한다(단계102).
다음에, 테이프-캐스팅(Tape-Casting)하여 건조하면 용매(22)는 완전히 제거되고 Ni(11)과 금속염(10)이 매우 균일하게 혼합된 전극그린쉬트(Green Sheet)가 생성된다(단계103, 단계104).
상기한 그린쉬트를 소결하여 강화된 전극을 만든다(단계105). 상기한, 소결 과정에서는 아랫식과 같은 화학반응이 일어나 입자가 미세한 산화물이 전극내에 균일하게 분산되어 강화전극이 된다.
더우기, 이와 같은 화학반응은 250℃ ∼ 400℃에서 1시간이상 진행되어 금속 염이 완전히 산화물로 분해되도록 한다. 이 반응은 대략 300℃부근에서 완료된다.
이상 서술한 바와 같이, 본 발명은 산화물의 분산강화로 인해 니켈만으로 제작된 전극에 비해 크리프저항성이 매우 뛰어나다. 또한, 전극을 제조한 후, 금속염 용액에 담가 염을 함침시키는 방법에 비해서는 공정수가 적으며, 제작방법이 간단하여 크기가 큰 전극의 제조가 유리하다. 특히, 전극의 소결시 고순도의 환원분위기 유지가 불필요하므로 대량생산에 있어서 경제성이 큰 잇점을 가지고 있다.
제1도는 본 발명에 따른 금속염 첨가에 의한 산화물분산강화 애노드전극의 제조방법의 공정도이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
10 : 금속염 11 : 니켈(Ni)
12 : 결합제 20 : 가소제
21 : 소포제 22 : 용매

Claims (3)

  1. 금속염(M(NO3)3)을 니켈, 결합체와 함께 첨가하여 소정시간동안 1차 혼합하는 단계;
    1차 혼합된 물질에 가소제, 소포제, 용매을 넣고 소정시간동안 2차혼합하여 슬러리를 형성하는 단계;
    2차혼합 종료후 소정시간 슬러리로부터기포를 제거하고, 테이프-캐스팅한 후 건조하여 그린쉬트를 형성하는 단계;
    상기 그린쉬트를 소정의 온도에서 미세한입자산화물을 균일하게 산포하여 강화전극을 형성하도록 소결하는 단계을 포함하며,
    상기 1차혼합은 2시간정도 진행되고, 2차혼합은 24시간가량 소요되며, 기포는 1시간동안 제거되고, 소결은 800∼1000℃ 범위내의 온도에서 30분이상 진행됨을 특징으로 하는 금속염 첨가에 의한 산화물 분산강화 애노드전극의 제조방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 소결하는 단계에서 상기 온도와 시간동안 다음과 같은 화학반응이 진행되어 금속염이 완전히 산화물로 분해되는 것을 특징으로 하는 금속염 첨가에 의한 산화물분산강화 애노드전극의 제조방법.
  3. 제2항에 있어서, 상기 M(NO3)3의 화학식에서 M은 Cr, Al등의 금속인 것을 특징으로 하는 금속염 첨가에 의한 산화물분산강화 애노드전극의 제조방법.
KR1019960022385A 1996-06-19 1996-06-19 금속염첨가에의한산화물분산강화애노드전극의제조방법 KR100403133B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1019960022385A KR100403133B1 (ko) 1996-06-19 1996-06-19 금속염첨가에의한산화물분산강화애노드전극의제조방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1019960022385A KR100403133B1 (ko) 1996-06-19 1996-06-19 금속염첨가에의한산화물분산강화애노드전극의제조방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR980006577A KR980006577A (ko) 1998-03-30
KR100403133B1 true KR100403133B1 (ko) 2004-02-25

Family

ID=37422514

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1019960022385A KR100403133B1 (ko) 1996-06-19 1996-06-19 금속염첨가에의한산화물분산강화애노드전극의제조방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR100403133B1 (ko)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100448518B1 (ko) * 2002-09-13 2004-09-13 한국과학기술연구원 고강도 용융탄산염 연료전지용 공기극의 제조 방법 및상기 방법으로 제조된 공기극
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.
KR100467348B1 (ko) * 1997-07-16 2005-05-17 한국전력공사 금속간화합물석출강화형니켈-알루미늄연료극및제조방법
KR100467347B1 (ko) * 1997-07-31 2005-05-17 한국전력공사 산화물분산연료극의제조방법및연료극

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH03141555A (ja) * 1989-10-25 1991-06-17 Sanyo Electric Co Ltd 溶融炭酸塩燃料電池用燃料極の製法
JPH0433265A (ja) * 1990-05-28 1992-02-04 Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd 溶融炭酸塩型燃料電池用電極の製造方法
JPH06290791A (ja) * 1992-09-30 1994-10-18 Hitachi Ltd 溶融塩型燃料電池の電極製造方法
KR100195076B1 (ko) * 1993-09-16 1999-06-15 윤종용 용융탄산염 연료전지용 양전극의 제조방법

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH03141555A (ja) * 1989-10-25 1991-06-17 Sanyo Electric Co Ltd 溶融炭酸塩燃料電池用燃料極の製法
JPH0433265A (ja) * 1990-05-28 1992-02-04 Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd 溶融炭酸塩型燃料電池用電極の製造方法
JPH06290791A (ja) * 1992-09-30 1994-10-18 Hitachi Ltd 溶融塩型燃料電池の電極製造方法
KR100195076B1 (ko) * 1993-09-16 1999-06-15 윤종용 용융탄산염 연료전지용 양전극의 제조방법

Cited By (5)

* 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
KR100448518B1 (ko) * 2002-09-13 2004-09-13 한국과학기술연구원 고강도 용융탄산염 연료전지용 공기극의 제조 방법 및상기 방법으로 제조된 공기극

Also Published As

Publication number Publication date
KR980006577A (ko) 1998-03-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3003163B2 (ja) 溶融炭酸塩型燃料電池用電極の製造方法
JPH0584032B2 (ko)
KR100403133B1 (ko) 금속염첨가에의한산화물분산강화애노드전극의제조방법
DE2652152A1 (de) Elektrode fuer elektrolytische reaktionen und verfahren zu deren herstellung
EP0013572B1 (en) Oxygen depolarized cathode and its use in electrolysis
US4654195A (en) Method for fabricating molten carbonate ribbed anodes
CN113881962A (zh) 一种高导电性Ir-Ta-Mn复合氧化物涂层阳极的制备方法
KR100195076B1 (ko) 용융탄산염 연료전지용 양전극의 제조방법
KR101952806B1 (ko) 금속지지체형 고체산화물 연료전지 및 그 제조방법
KR20060088166A (ko) 니켈-알루미늄 합금의 인-시츄 소결에 의한 용융탄산염연료전지용 니켈-알루미늄 합금 연료극 및 그 제조방법
KR100467347B1 (ko) 산화물분산연료극의제조방법및연료극
JPH0520872B2 (ko)
JP3206904B2 (ja) 燃料電池の電極製造方法
CN112897646B (zh) 一种掺硼金刚石薄膜电极泡沫金属基体的制备方法
DE102011083410B4 (de) Speicherelement, Verwendung des Speicherelementes und Verfahren zu dessen Herstellung
KR20000043716A (ko) 연료극의 제조방법
KR100516988B1 (ko) 소결지지대의 침식을 방지한 연료전지용 합금연료극 제조방법
JPS60150558A (ja) 溶融炭酸塩型燃料電池の燃料極の製造方法
JPS63175346A (ja) 燃料電池用電極の製造方法
KR100514782B1 (ko) 철손이 낮고 자속밀도가 높은 풀리프로세스 무방향성 전기강판의 제조방법
JPH06290799A (ja) 溶融炭酸塩型燃料電池の電解質板の製造方法
JPH11135138A (ja) 高温燃料電池の絶縁構成部品の製造方法及び高温燃料電池
JP3978549B2 (ja) 溶融炭酸塩型燃料電池の電極製造方法
KR101158317B1 (ko) 용융탄산염 연료전지를 위한 3성분계 합금 연료극 제조방법
JPS6018757B2 (ja) 電解用電極の製造法

Legal Events

Date Code Title Description
N231 Notification of change of applicant
A201 Request for examination
N231 Notification of change of applicant
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20111005

Year of fee payment: 9

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20111031

Year of fee payment: 13

EXPY Expiration of term