KR100621565B1 - Method of Preparing material for the high temperature electrolysis - Google Patents

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Abstract

고온 수전해 전극용 물질의 제조 방법에 있어서, 니켈(Ni) 또는 산화니켈(NiO)분말과 YSZ(Yttrium Stabilized Zirconia)분말을 1: 0.55~2 부피비로 혼합 밀링하여 Ni/YSZ 합금인 수전해 전극용 물질을 제조한다. 상술한 방법의 형성된 전극용 물질은 미세한 입자 크기를 갖고 전기 전도도가 현저하게 증가되기 때문에 성능이 향상된 고온 수전해 전극을 형성할 수 있다.In the method for producing a material for a high temperature electrolytic electrode, a nickel (Ni) or nickel oxide (NiO) powder and YSZ (Yttrium Stabilized Zirconia) powder are mixed and milled at a volume ratio of 0.55 to 2 by volume to form a Ni / YSZ alloy. Prepare a substance for use. The electrode material formed by the above-described method has a fine particle size and the electrical conductivity is significantly increased, so that a high-temperature electrolytic electrode having improved performance can be formed.

Description

고온 수전해 전극용 물질의 제조 방법{Method of Preparing material for the high temperature electrolysis}Method of preparing material for high temperature electrolytic electrode {Method of Preparing material for the high temperature electrolysis}

도 1은 NiO분말과 YSZ분말의 밀링 방법에 따른 NiO/YSZ 합금의 X-선 회절 패턴의 변화를 나타내는 그래프이다.1 is a graph showing the change of the X-ray diffraction pattern of NiO / YSZ alloy according to the milling method of NiO powder and YSZ powder.

도 2는 NiO분말과 YSZ분말의 밀링 시간에 따른 NiO/YSZ 합금의 X-선 회절 패턴의 변화를 나타내는 그래프이다.2 is a graph showing the change of X-ray diffraction pattern of NiO / YSZ alloy with milling time of NiO powder and YSZ powder.

도 3은 Ni분말과 YSZ분말의 밀링 방법에 따른 Ni/YSZ 합금의 X-선 회절 패턴의 변화를 나타내는 그래프이다.3 is a graph showing the change of the X-ray diffraction pattern of Ni / YSZ alloy according to the milling method of Ni powder and YSZ powder.

도 4는 NiO 및 YSZ 분말의 밀링 방법에 따른 Ni/YSZ 합금의 입자 크기 및 분포를 나타내는 그래프이다.Figure 4 is a graph showing the particle size and distribution of Ni / YSZ alloy according to the milling method of NiO and YSZ powder.

도 5는 Ni 및 YSZ 분말의 건식 밀링 방법에 따른 Ni/YSZ 합금의 입자 크기 및 분포를 나타내는 그래프이다. Figure 5 is a graph showing the particle size and distribution of Ni / YSZ alloy according to the dry milling method of Ni and YSZ powder.

도 6은 Ni 및 YSZ 분말의 습식 밀링 방법에 따른 Ni/YSZ 합금의 입자 크기 및 분포를 나타내는 그래프이다. 6 is a graph showing particle size and distribution of Ni / YSZ alloys according to the wet milling method of Ni and YSZ powders.

도 7은 NiO 분말과 YSZ 분말의 건식 밀링에 따른 Ni/YSZ 합금 입자의 크기 및 형상을 나타내는 SEM 사진이다.7 is a SEM photograph showing the size and shape of Ni / YSZ alloy particles according to dry milling of NiO powder and YSZ powder.

도 8은 NiO 분말과 YSZ 분말의 습식 밀링에 따른 Ni/YSZ 합금의 입자 크기 및 형상을 나타내는 SEM 사진이다.8 is a SEM photograph showing the particle size and shape of the Ni / YSZ alloy according to the wet milling of NiO powder and YSZ powder.

도 9는 NiO 분말과 YSZ 분말의 건식 밀링에 따른 Ni/YSZ 합금 입자의 크기 및 형상을 나타내는 TEM 사진이다.9 is a TEM photograph showing the size and shape of Ni / YSZ alloy particles according to dry milling of NiO powder and YSZ powder.

도 10은 NiO 분말과 YSZ 분말의 습식 밀링에 따른 Ni/YSZ 합금 입자의 크기 및 형상을 나타내는 TEM 사진이다.10 is a TEM photograph showing the size and shape of Ni / YSZ alloy particles according to wet milling of NiO powder and YSZ powder.

도 11은 Ni 분말과 YSZ 분말의 건식 밀링에 따른 Ni/YSZ 합금 입자의 크기 및 형상을 나타내는 SEM 사진이다.11 is a SEM photograph showing the size and shape of Ni / YSZ alloy particles according to dry milling of Ni powder and YSZ powder.

도 12는 Ni 분말과 YSZ 분말의 습식 밀링에 따른 Ni/YSZ 합금의 입자의 크기 및 형상을 나타내는 SEM 사진이다.12 is a SEM photograph showing the size and shape of the particles of the Ni / YSZ alloy according to the wet milling of Ni powder and YSZ powder.

본 발명은 전극 물질의 제조 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 수소를 제조에 적용되는 고온 수전해 전극용 물질의 제조방법을 제공하는데 있다.The present invention relates to a method for producing an electrode material, and more particularly to providing a method for producing a material for a high-temperature water electrolytic electrode that is applied to the production of hydrogen.

수소는 석유탈황, 암모니아 제조 등 화학공업 부문에서 널리 사용되고 있으며, 우주항공산업의 연료, 반도체산업 분위기 가스, 연료전지 원료로도 사용되고 있다. 현재 주된 에너지원으로 사용 중인 화석 연료는 가격 상승과 고갈에 따른 문제와 사용 후 발생하는 NOx, SOx, 각종 분진 등과 같은 대기오염물의 배출과 이산화탄소에 의한 지구온난화 등에 따른 각종 환경 규제가 엄격해짐에 따른 대안으로 환경 친화적 에너지원으로써 수소의 생산 및 제조 기술에 대한 연구가 활발히 진행 되고 있다.Hydrogen is widely used in the chemical industry, such as petroleum desulfurization and ammonia production, and is also used as aerospace fuel, semiconductor gas, and fuel cell raw materials. Fossil fuels currently being used as the main energy sources are subject to problems caused by rising prices and exhaustion, and due to stricter environmental regulations such as emissions of air pollutants such as NOx, SOx, and various dusts generated after use, and global warming by carbon dioxide. Alternatively, research on the production and production of hydrogen as an environmentally friendly energy source is being actively conducted.

상기 수소는 오일이나 천연가스를 사용하여 수증기 개질법(steam reforming)이나 부분산화법 (partial oxidation) 등으로 제조되고 있으며, 이들 방법에 의해 제조된 수소는 재생 에너지시스템에는 사용할 수 없다는 단점이 있다. 하지만 물을 전기분해하는 방법은 영구적인 재생에너지시스템으로 이용되고 있는데 저온에서의 물 분해는 많은 에너지를 필요로 하기 때문에 많이 쓰이지 않으며 대신 고온의 수증기를 이용하여 전기분해 하는 방법이 연구되고 있는 실정이다.The hydrogen is produced by steam reforming or partial oxidation using oil or natural gas, and hydrogen produced by these methods cannot be used in renewable energy systems. However, water electrolysis is used as a permanent renewable energy system. Water decomposition at low temperatures requires a lot of energy, so it is not used much. Instead, electrolysis using high temperature steam is being studied. .

고온에서의 수소제조는 물분해에 필요한 에너지의 약1/3을 열에너지로 대체하고 빠른 전극반응을 이용하여 제조 단가를 낮출 수 있는 장점이 있어 중요성이 점차 증대되고 있다. 상기 수조 제조 방법 중 고온 수전해를 이용한 수소 제조방법의 경우 그 구성 면에서 고체 산화물 연료전지(solid oxide fuel cells)와 비슷하고 작동 온도가 600℃이상의 고온이기 때문에 고온에서 안정한 형태로 제작이 가능한 물성을 조사하는 연구가 필요하다.Hydrogen production at high temperature is increasingly important because it has the advantage of replacing about one third of the energy required for water decomposition with heat energy and lowering the manufacturing cost by using a rapid electrode reaction. Hydrogen production method using high temperature water electrolysis in the above-mentioned tank manufacturing method is similar to solid oxide fuel cells in terms of its configuration and the operating temperature is higher than 600 ℃ high physical properties that can be produced in a stable form at high temperatures Research to investigate this is needed.

그 중에서 특히 음극 재료는 물로부터 전기분해에 의해 산소 이온을 분리하는 역할을 하므로 높은 산소 이온 전도도와 전자 전도도를 가지며 H2O/H2 혼합물에도 안정해야 하기 때문에 매우 중요하다. 현재까지 음극의 구성 재료로는 대부분 Nickel 또는 Nickel을 포함한 복합재료로 Ni/YSZ cermet이 주로 사용되고 있으며 NiO/YSZ를 먼저 제조한 후에 이를 환원시키는 방법으로 제조해왔다. 높은 전기전도도와 이온전도도를 위한 Ni과 YSZ의 합금으로써, Ni/YSZ는 H2O와 O-2의 이동과 확산 이 쉬운 다공질 물질이어야 하며, 또한 높은 전기 전도도를 위해 미세한 Ni입자들이 균일하게 분포하고 있어 전자의 이동이 원활해야 한다. 특히 음극에서는 Ni과 YSZ 그리고 기공으로 구성된 삼상계면에서 전기화학적 반응이 일어나므로 삼상계면의 크기도 매우 중요하다.Among them, the cathode material is particularly important because it serves to separate oxygen ions from water by electrolysis, and thus has high oxygen ion conductivity and electron conductivity and must be stable to H 2 O / H 2 mixture. Until now, Ni / YSZ cermet is mainly used as a composite material of a cathode including nickel or nickel, and NiO / YSZ has been manufactured first and then reduced. Ni / YSZ is an alloy of Ni and YSZ for high electrical conductivity and ionic conductivity. Ni / YSZ should be a porous material that is easy to move and diffuse H 2 O and O- 2 , and uniformly distribute fine Ni particles for high electrical conductivity. The electrons must move smoothly. In particular, the size of the three-phase interface is very important because the electrochemical reaction takes place in the three-phase interface consisting of Ni, YSZ and pores in the cathode.

또한 Ni/YSZ의 성능은 입자크기에 의존하는 미세구조에 크게 영향을 받는다. Ni과 YSZ의 입자 크기는 미세구조를 결정하는 중요한 요인이 되며 음극의 성능을 좌우하는 삼상계면의 양에도 영향을 미친다. 또한 음극의 성능 저하요인인 Ni소결에 따른 영향은 Ni 함량에 따라 합금(Cermet)의 열팽창계수를 조절할 수 있지만 고온에서 소결에 의해 입자 조대화 현상이 나타나 전극의 성능을 저하시킨다. 즉 다공성을 유지하면서 미세 구조를 유지하는 전극을 형성하기 어렵다.In addition, the performance of Ni / YSZ is greatly affected by the microstructure depending on the particle size. The particle size of Ni and YSZ is an important factor in determining the microstructure and also affects the amount of three-phase interface that determines the performance of the cathode. In addition, the effect of Ni sintering, which is a deterioration factor of the cathode, can control the thermal expansion coefficient of the alloy (Cermet) according to the Ni content, but particle coarsening occurs due to sintering at high temperature, thereby degrading the electrode performance. That is, it is difficult to form an electrode that maintains the microstructure while maintaining porosity.

본 발명의 목적은 수전해 전극에 적용되는 물질의 소결 입자의 조대화 방지 및 다공성이 유지되는 전극을 제조할 수 있는 수전해 전극용 물질의 제조방법을 제공하는데 있다.SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a method for preparing a material for an electrolytic electrode, which can produce an electrode in which coarsening of sintered particles of a material applied to the electrolytic electrode is maintained and porosity is maintained.

상술한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 일 실시예에 따른 수전해 전극용 물질의 제조방법은 니켈(Ni) 또는 산화니켈(NiO)분말과 YSZ(Yttrium Stabilized Zirconia)분말을 1: 0.55~2 부피비로 혼합 밀링하여 Ni/YSZ 합금을 형성한다.Method for producing a material for the electrolytic electrode according to an embodiment for achieving the above object of the present invention is a nickel (Ni) or nickel oxide (NiO) powder and YSZ (Yttrium Stabilized Zirconia) powder 1: 0.55 ~ 2 volume ratio Mix milling to form a Ni / YSZ alloy.

또한, 목적을 달성하기 위한 보다 구체적인 실시예에 따른 수전해 전극용 물질의 제조방법은 니켈(Ni) 또는 산화니켈(NiO)분말과 YSZ(Yttrium Stabilized Zirconia)분말을 1: 0.55~2 부피비로 혼합 습식 밀링한 후 상기 결과물을 가압 성형한다, 이후 가압 성형된 결과물을 소결하여 Ni/YSZ 합금을 형성한다.In addition, the method for producing a material for a electrolytic electrode according to a more specific embodiment to achieve the object is a mixture of nickel (Ni) or nickel oxide (NiO) powder and YSZ (Yttrium Stabilized Zirconia) powder 1: 0.55 ~ 2 volume ratio After the wet milling, the resultant is press-molded, and then the press-formed result is sintered to form a Ni / YSZ alloy.

상기 Ni/YSZ 합금 분말은 건식 분위기에서 수행하는 건식 밀링 공정 또는 에탄올이 제공되는 분위기에서 수행하는 습식 밀링 공정을 수행하여 형성한다. 바람직하게는 습식 밀링 공정으로 형성한다. 상기 소결은 900 내지 1400℃에서 수행하는 것을 특징으로 한다.The Ni / YSZ alloy powder is formed by performing a dry milling process performed in a dry atmosphere or a wet milling process performed in an atmosphere provided with ethanol. It is preferably formed by a wet milling process. The sintering is characterized in that it is carried out at 900 to 1400 ℃.

상술한 바와 같이 니켈(Ni) 또는 산화니켈(NiO)분말에 YSZ(Yttrium Stabilized Zirconia)분말을 직접적으로 혼합 밀링하여 형성된 Ni/YSZ 합금 분말은 소결시 조대화가 방지되어 보다 미세한 크기의 입자를 갖는다. 상술한 분말을 이용하면 다공성이 유지되면서 전기 전도도가 우수한 전극을 형성할 수 있다.As described above, the Ni / YSZ alloy powder formed by directly mixing and milling Yttrium Stabilized Zirconia (YSZ) powder on nickel (Ni) or nickel oxide (NiO) powder has finer particles since coarsening is prevented during sintering. . By using the above-described powder, it is possible to form an electrode having excellent electrical conductivity while maintaining porosity.

이하, 본 발명의 수전해 전극용 물질인 Ni/YSZ 합금의 제조방법을 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, a method of manufacturing the Ni / YSZ alloy, which is a material for the electrolytic electrode of the present invention, will be described in detail.

본 발명의 Ni/YSZ 합금을 제조하기 위한 방법은 크게 두 개의 방법으로 구분된다.  The method for producing the Ni / YSZ alloy of the present invention is largely divided into two methods.

첫 번째 방법으로 니켈(Ni)분말 또는 산화니켈(NiO) 분말에 이트륨으로 안정화된 지르코니아(Yttrium Stabilized Zirconia; 이하 YSZ 로함)분말을 직접적으로 혼합한 후 기계적으로 밀링함으로서 Ni/YSZ 합금을 형성한다.In the first method, a Ni / YSZ alloy is formed by directly mixing nickel (Ni) powder or nickel oxide (NiO) powder with yttrium stabilized zirconia (Yttrium Stabilized Zirconia) powder, followed by mechanical milling.

상기 니켈 분말은 그 입자가 70㎛이하의 크기 갖고, 산화니켈 분말은 270 내지 350㎚의 크기를 갖는 것을 사용하는 것이 바람직하다. 상기 YSZ(TZ-8YS, Tosoh) 분말은 8 mol%의 산화이트륨(Y2O3)으로 안정화된 산화지르코니아(ZrO2)를 사용하는 것이 바람직하다.The nickel powder is preferably particles having a size of 70 μm or less, and the nickel oxide powder has a size of 270 to 350 nm. As the YSZ (TZ-8YS, Tosoh) powder, it is preferable to use zirconia oxide (ZrO 2 ) stabilized with 8 mol% of yttrium oxide (Y 2 O 3 ).

상기 Ni/YSZ 합금형성은 니켈 분말과 YSZ 분말을 1: 0.5 내지 2 부피비로 혼합하고, 바람직하게는 1: 0.6 내지 1.5의 부비피로 혼합한다In the Ni / YSZ alloy formation, the nickel powder and the YSZ powder are mixed in a volume ratio of 0.5 to 2, preferably in a volume of 1: 0.6 to 1.5.

상기 밀링은 건식 밀링 공정과 습식 밀링 공정으로 구분된다. 상기 건식 밀링 공정은 상온에서 볼 밀링기(Planetary ball mill)를 이용하여 20 내지 30시간 동안 밀링하는데 있다. 상기 건식 밀링 공정시 과잉 압접을 방지하기 위해 Ni/YSZ 합금의 100중량%에 대해 스테아릭산(stearic acid, CH3(CH2)16COOH)을 0.1∼1wt.% 첨가하는 것이 바람직하다. 상기 밀링 시간은 약 24시간 동안 수행하는 것이 바람직하다.The milling is divided into a dry milling process and a wet milling process. The dry milling process is to mill for 20 to 30 hours using a planetary ball mill at room temperature. In order to prevent excessive welding in the dry milling process, it is preferable to add stearic acid (stearic acid, CH 3 (CH 2 ) 16 COOH) to 0.1 wt% to 100 wt% of the Ni / YSZ alloy. The milling time is preferably carried out for about 24 hours.

상기 습식 밀링은 에탄올 제공되는 분위기에서 볼 밀링기(Planetary ball mill)를 이용하여 20 내지 30시간 동안 밀링하는데 있다. 상기 에탄올은 상기 볼 밀링기에 첨가되는 원료 물질들이 응집되는 것을 방해함과 동시에 원료 물질들이 볼과의 접촉을 원활하게 역할을 한다. 상기 습식 밀링공정 이후 약 60℃에서 베이킹 처리를 수행하는 것이 바람직하다. The wet milling is to mill for 20 to 30 hours using a planetary ball mill in an ethanol provided atmosphere. The ethanol prevents agglomeration of the raw materials added to the ball mill and at the same time, the raw materials smoothly play contact with the balls. It is preferable to perform a baking treatment at about 60 ° C. after the wet milling process.

두 번째 방법으로서 상술한 첫 번째 방법과 동일한 공정으로 수행하여 형성된 결과물을 소결하여 Ni/YSZ 합금을 형성하는데 있다. 상기 소결 공정은 900 내지 1400℃에서 수행한다. 바람직하게는 1350℃에서 수행한다. 여기서, 소결 공정은 Ni/YSZ 합금의 전기전도도를 상승시키는 효과를 제공한다.As a second method, the resultant formed by performing the same process as the first method described above is sintered to form a Ni / YSZ alloy. The sintering process is carried out at 900 to 1400 ℃. Preferably at 1350 ° C. Here, the sintering process provides the effect of increasing the electrical conductivity of the Ni / YSZ alloy.

상기 결과물의 형성에 대한 설명은 위에서 상세히 설명하였기 때문에 중복을 피하기 위해 생략한다.  Description of the formation of the result is omitted in order to avoid duplication because it has been described in detail above.

또한, 보다 구체적인 일 실시예로서 상술한 첫 번째 방법과 동일한 공정으로 수행하여 형성된 결과물을 가압 성형한 후 이를 소결하여 Ni/YSZ 합금을 형성하는데 있다. 상기 가압 성형은 진공 상태 또는 수소분위기에서 수행한다. 여기서, 가압 성형 및 소결 공정은 Ni/YSZ 합금의 전기전도도를 더욱 상승시키는 효과를 제공한다. 상기 결과물의 형성에 대한 설명은 위에서 상세히 설명하였기 때문에 중복을 피하기 위해 생략한다.In addition, a more specific embodiment is to form a Ni / YSZ alloy by pressing and molding the resultant formed by the same process as the first method described above and then sintered. The press molding is carried out in a vacuum or in a hydrogen atmosphere. Here, the press forming and sintering processes provide the effect of further increasing the electrical conductivity of the Ni / YSZ alloy. Description of the formation of the result is omitted in order to avoid duplication because it has been described in detail above.

본 발명 제조방법은 밀링시에는 Ni과 NiO를 YSZ와 직접 혼합함으로서 기계적 에너지에 의한 밀링공정시 기존의 Ni/YSZ 제조공정에서 환원공정을 줄이는데 큰 특징이 있고, 또한 직접 Ni과 YSZ의 밀도차를 고려해 에탄올을 첨가하는 습식 밀링공정을 수행하여 전극물질의 기계적 특성을 향상시키는데 있다.The manufacturing method of the present invention has a great feature in reducing the reduction process in the conventional Ni / YSZ manufacturing process during the milling process by mechanical energy by directly mixing Ni and NiO with YSZ during milling, and also directly reducing the density difference between Ni and YSZ. Considering the wet milling process of adding ethanol to improve the mechanical properties of the electrode material.

상술한 방법들로 형성되는 수전해 전극용 물질인 Ni/YSZ 합금은 미세한 입자 크기를 갖고 전기전도도가 현저하게 증가되기 때문에 성능이 상된 고온 수전해 전극을 형성할 수 있다.Since the Ni / YSZ alloy, which is a material for the electrolytic electrode formed by the above-described methods, has a fine particle size and the electrical conductivity is significantly increased, it is possible to form a high-temperature electrolytic electrode having an improved performance.

이하, 실시예 및 비교예를 통하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다. 단, 하기 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것이지 이들만으로 한정하는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples and Comparative Examples. However, the following Examples are intended to illustrate the present invention, but are not limited thereto.

실시예 1Example 1

니켈(Ni)분말 600ml와 YSZ 분말 400ml 및 상기 니켈 분말과 YSZ 분말의 혼합중량의 0.5 중량%에 해당하는 스테아릭산(stearic acid, CH3(CH2)16COOH)을 볼 밀링기(Planetary ball mill(Pulverisette 5, Fritsch))에 투입하였다. 이후 건식 밀링을 약 24시간 동안 수행하여 Ni/YSZ 합금을 제조하였다.600 ml of nickel (Ni) powder and 400 ml of YSZ powder and stearic acid (CH 3 (CH 2 ) 16 COOH) corresponding to 0.5% by weight of the mixed weight of the nickel powder and YSZ powder were used as ball mills. Pulverisette 5, Fritsch)). Dry milling was then performed for about 24 hours to produce a Ni / YSZ alloy.

실시예 2Example 2

니켈(Ni)분말 대신에 산화 니켈분말을 사용하는 것을 제외하고, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 Ni/YSZ 합금을 제조하였다.A Ni / YSZ alloy was manufactured in the same manner as in Example 1, except that a nickel oxide powder was used instead of the nickel (Ni) powder.

실시예 3Example 3

니켈(Ni)분말 600ml와 YSZ 분말 400ml 및 에탄올 600 내지 1300 ml를 볼 밀링기(Planetary ball mill)에 투입한 후 습식 밀링을 약 24시간 동안 수행하여 Ni/YSZ 합금을 제조하였다.600 ml of nickel (Ni) powder, 400 ml of YSZ powder, and 600 to 1300 ml of ethanol were put into a planetary mill, and wet milling was performed for about 24 hours to prepare a Ni / YSZ alloy.

실시예 4Example 4

니켈(Ni)분말 대신에 산화 니켈분말을 사용하는 것을 제외하고, 상기 실시예 3과 동일한 방법으로 Ni/YSZ 합금을 제조하였다.A Ni / YSZ alloy was manufactured in the same manner as in Example 3, except that a nickel oxide powder was used instead of the nickel (Ni) powder.

실시예 5Example 5

니켈(Ni)분말 600ml와 YSZ 분말 400ml 및 에탄올 600 내지 1300 ml를 볼 밀링기(Planetary ball mill)에 투입한 후 습식 밀링을 약 24시간 동안 수행하였다. 이후 습식밀링 공정이 수행된 결과물을 진공 상태에서 성형한 후 이를 1350℃에서 2시간동안 소결함으로서 Ni/YSZ 합금을 형성하였다.600 ml of nickel (Ni) powder, 400 ml of YSZ powder, and 600-1300 ml of ethanol were put into a planetary mill, and wet milling was performed for about 24 hours. After the wet milling process was carried out to form a product in a vacuum state it was sintered at 1350 ℃ for 2 hours to form a Ni / YSZ alloy.

비교예 1Comparative Example 1

산화니켈(NiO)분말 600ml와 YSZ 분말 400ml를 볼 밀링기에 투입하여 건식 밀링을 약 24시간 동안 수행한 후 900℃ 수소가스가 제공되는 분위기에서 수소 환원 시켜 Ni/YSZ 합금을 제조하였다.600 ml of nickel oxide (NiO) powder and 400 ml of YSZ powder were added to a ball mill, followed by dry milling for about 24 hours, and hydrogen reduction was performed at 900 ° C hydrogen gas to prepare a Ni / YSZ alloy.

비교예 2Comparative Example 2

밀링 시간을 24시간 대신에 90시간으로 적용하는 것을 제외하고, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 Ni/YSZ 합금을 제조하였다.A Ni / YSZ alloy was manufactured in the same manner as in Example 1, except that the milling time was applied at 90 hours instead of 24 hours.

비교예 3Comparative Example 3

건식 밀링 대신에 습식 밀링을 적용하는 것을 제외하고, 상기 비교예 1과 동일한 방법으로 Ni/YSZ 합금을 제조하였다.Ni / YSZ alloys were prepared in the same manner as in Comparative Example 1, except that wet milling was applied instead of dry milling.

실험예 1Experimental Example 1

상술한 실시예 2 및 실시예 4에 따라 제조된 각각의 Ni/YSZ 합금의 합금화 상태를 측정하기 위하여 XRD(X-ray diffractometer, Rikagu)로 X-선 회절분석하였 다.X-ray diffraction analysis was carried out by XRD (X-ray diffractometer, Rikagu) to measure the alloying state of each Ni / YSZ alloy prepared according to Example 2 and Example 4 described above.

도 1은 NiO분말과 YSZ분말의 밀링 방법에 따른 NiO/YSZ 합금의 X-선 회절 패턴의 변화를 나타내는 그래프이다.1 is a graph showing the change of the X-ray diffraction pattern of NiO / YSZ alloy according to the milling method of NiO powder and YSZ powder.

도 1에 도시된 (a) 회절 패턴은 습식 밀링으로 형성된 NiO/YSZ 합금의 회절 패턴으로로서, NiO의 피크의 강도가 감소하는 경향을 갖고, YSZ의 피크는 넓어지는 것을 확인하였다. 상기 (b) 회절 패턴은 건식 밀링으로 형성도니 합금의 회절 패턴으로로서, YSZ는 감소하고 NiO의 피크는 상대적으로 증가하는 것을 확인하였다.The diffraction pattern (a) shown in FIG. 1 is a diffraction pattern of the NiO / YSZ alloy formed by wet milling, and the intensity of the peak of NiO tends to decrease, and the peak of the YSZ is widened. The (b) diffraction pattern is a diffraction pattern of the alloy formed by dry milling, and it was confirmed that the YSZ decreases and the peak of NiO increases relatively.

상술한 패턴에서 NiO분말과 YSZ분말 이외의 원소가 보이지 않는 것으로 보아 산화물이 환원되지 않았고, NiO의 결정성은 건식 밀링법에 비해 습식 밀링법에서 상대적으로 작음을 알 수 있었다.In the above-described pattern, since no elements other than the NiO powder and the YSZ powder were found, the oxide was not reduced, and the crystallinity of the NiO was relatively smaller in the wet milling method than in the dry milling method.

실험예 2Experimental Example 2

상술한 실시예 2 및 비교예 2에 따라 제조된 각각 Ni/YSZ 합금의 밀링시간에 따fms 결정 구조의 변화를 관찰하기 위해 XRD(X-ray diffractometer, Rikagu)로 X-선 회절분석 하였다.X-ray diffraction analysis was carried out by XRD (X-ray diffractometer, Rikagu) to observe the change of fms crystal structure according to milling time of Ni / YSZ alloys prepared according to Example 2 and Comparative Example 2, respectively.

도 2는 NiO분말과 YSZ분말의 밀링 시간에 따른 NiO/YSZ 합금의 X-선 회절 패턴의 변화를 나타내는 그래프이다.2 is a graph showing the change of X-ray diffraction pattern of NiO / YSZ alloy with milling time of NiO powder and YSZ powder.

도 2에 도시된 회절 패턴(a)은 실시예 2의 방법으로 형성된 NiO/YSZ 합급분말의 회절 패턴으로서 피크의 폭이 감소하고 피크의 높이가 증가함을 확인하였다. 그러나 비교에 2의 회절 패턴(b)는 NiO/YSZ 합급 분말이 비정질 상태로 되어 피크 의 폭이 넓고, 피크의 높이가 매우 작음을 확인하였다. 즉, 밀링 주기에 있어서 24시간 밀링한 합금 분말의 결정성이 가장 높은 것을 확인할 수 있었다.The diffraction pattern (a) shown in FIG. 2 is a diffraction pattern of the NiO / YSZ alloy powder formed by the method of Example 2, and it was confirmed that the width of the peak decreases and the height of the peak increases. However, in comparison, the diffraction pattern (b) of 2 confirmed that the NiO / YSZ alloy powder became amorphous, so that the width of the peak was wide and the height of the peak was very small. That is, it was confirmed that the crystallinity of the alloy powder milled for 24 hours in the milling cycle is the highest.

실험예 3Experimental Example 3

상술한 실시예 1 및 실시예 3에 따라 제조된 각각의 Ni/YSZ 합금의 합금화 상태를 알기 위하여 XRD(X-ray diffractometer, Rikagu)로 X-선 회절분석 하였다.X-ray diffraction analysis was carried out by XRD (X-ray diffractometer, Rikagu) to know the alloying state of each Ni / YSZ alloy prepared according to Example 1 and Example 3 described above.

도 3은 Ni분말과 YSZ분말의 밀링 방법에 따른 Ni/YSZ 합금의 X-선 회절 패턴의 변화를 나타내는 그래프이다.3 is a graph showing the change of the X-ray diffraction pattern of Ni / YSZ alloy according to the milling method of Ni powder and YSZ powder.

도 3에 도시된 (a) 회절 패턴은 습식 밀링된 Ni와 YSZ 분말의 회절 패턴으로서, YSZ의 피크의 폭은 좁아지고 피크 강도가 감소하여 비정질 형태의 경향성을 갖는다. Ni 피크는 상대적으로 강도가 증가하고, 피크의 폭도 넓다. 상기 (b) 회절 패턴은 건식 밀링된 Ni와 YSZ 분말의 회절 패턴으로서, YSZ는 피크의 강도는 크고, Ni의 피크는 상대적으로 작다.The (a) diffraction pattern shown in FIG. 3 is a diffraction pattern of wet milled Ni and YSZ powders, in which the width of the peak of the YSZ is narrowed and the peak intensity decreases to have an amorphous form. Ni peaks are relatively increased in intensity, and the width of the peaks is also wide. The (b) diffraction pattern is a diffraction pattern of dry milled Ni and YSZ powders, where YSZ has a large peak intensity and a relatively small peak of Ni.

실험예 4Experimental Example 4

상술한 실시예 2 및 실시예 4에 따라 제조된 각각의 Ni/YSZ 합금의 입자 크기를 측정하기 위해 PSA(Mastersizer2000, MALVERN)를 이용하여 측정하였다.In order to measure the particle size of each Ni / YSZ alloy prepared according to Example 2 and Example 4 described above was measured using PSA (Mastersizer2000, MALVERN).

도 4는 NiO 및 YSZ 분말의 밀링 방법에 따른 Ni/YSZ 합금의 입자 크기 및 분포를 나타내는 그래프이다.Figure 4 is a graph showing the particle size and distribution of Ni / YSZ alloy according to the milling method of NiO and YSZ powder.

도 4에 도시된 바와 같이 YSZ분말 (▼)와 NiO분말(▲)의 입자크기는 223 nm 와 289 nm에서 가장 큰 분포를 보여주었다. 이들 분말을 건식법으로 밀링한 후 얻어진 Ni/YSZ 합금(■)의 입자 크기는 약 750 nm에서 가장 큰 분포를 나타내었다. 이는 YSZ 분말과 NiO 분말의 입자들이 건식 밀링 조건에서 입자들이 서로 응집하여 Ni/YSZ 합금(■) 입자들의 크기가 원료분말에 비해 조대화 되었다.As shown in FIG. 4, the particle size of YSZ powder (▼) and NiO powder (▲) showed the largest distribution at 223 nm and 289 nm. The particle size of the Ni / YSZ alloy (■) obtained after milling these powders by dry method showed the largest distribution at about 750 nm. This is because the particles of YSZ powder and NiO powder agglomerate with each other under dry milling conditions, so that the size of Ni / YSZ alloy (■) particles is coarser than that of raw powder.

반면에, 이들 분말을 에탄올이 첨가되는 습식법으로 밀링한 후 얻어지는 Ni/YSZ 합금(●)의 입자 크기는 223nm에서 가장 큰 분포를 나타내었고, 50 nm에서 약간의 분포를 나타내었다. 상기 습식법에 의해 얻어진 Ni/YSZ 합금(●)의 크기는 원료분말에 비해 같거나 미세하였으며, 이는 에탄올의 첨가로 인해 YSZ 분말과 NiO 분말의 입자들의 응집을 방해하고, 상기 분말들과 볼의 접촉을 원활하게 이루어 졌기 때문이다.On the other hand, the particle size of the Ni / YSZ alloy (•) obtained after milling these powders by wet method in which ethanol was added showed the largest distribution at 223 nm and a slight distribution at 50 nm. The size of the Ni / YSZ alloy (●) obtained by the wet method was the same or finer than that of the raw powder, which prevented the aggregation of the particles of the YSZ powder and the NiO powder due to the addition of ethanol and the contact of the powder with the balls. Because it was done smoothly.

실험예 5Experimental Example 5

상술한 실시예 1 및 실시예 3에서 제조된 각각의 Ni/YSZ 합금을 입자의 크기를 측정하기 위해 PSA(Mastersizer2000, MALVERN)를 이용하여 측정하였다.Each of the Ni / YSZ alloys prepared in Examples 1 and 3 described above was measured using PSA (Mastersizer2000, MALVERN) to measure particle size.

도 5는 Ni 및 YSZ 분말의 건식 밀링 방법에 따른 Ni/YSZ 합금 분말의 입자 크기 및 분포를 나타내는 그래프이고, 도 6은 Ni 및 YSZ 분말의 습식 밀링 방법에 따른 Ni/YSZ 합금의 입자 크기 및 분포를 나타내는 그래프이다. 5 is a graph showing the particle size and distribution of Ni / YSZ alloy powder according to the dry milling method of Ni and YSZ powder, Figure 6 is a particle size and distribution of Ni / YSZ alloy according to the wet milling method of Ni and YSZ powder A graph representing.

도 5는 Ni과 YSZ를 건식 밀링한 후 입자 분포를 나타내는 그래프로, 약 60㎛에서 가장 큰 분포를 나타내었고 1.5 ㎛와 10 ㎛에서도 입자분포를 나타내었다. 상기 Ni 분말의 입자 크기는 63㎛로서 약 60 ㎛의 입자는 Ni에 의한 입자로 판단되며 Ni원료와 비슷한 크기를 나타내었다. 그리고 1.5 ㎛와 10㎛의 크기의 입자는 YSZ 입자가 서로 응집되어 조대화된 것으로 판단된다.FIG. 5 is a graph showing particle distribution after dry milling of Ni and YSZ, showing the largest distribution at about 60 μm, and particle distribution at 1.5 μm and 10 μm. The particle size of the Ni powder was 63 μm, and the particles having a size of about 60 μm were determined to be particles due to Ni, and showed a size similar to that of the Ni raw material. The particles having sizes of 1.5 μm and 10 μm are considered to be coarsened by coagulation of the YSZ particles.

도 6은 Ni과 YSZ를 습식 밀링한 후 입자 분포를 나타내는 그래프로, 약 14㎛에서 가장 큰 분포를 나타내며 3.5㎛에서도 큰 분포를 나타내었고 100nm부근에서 약간의 분포를 나타내었으며, 성기 건식 밀링후 얻어진 분말에 비해 현저히 작은 크기의 입자로 존재함을 보여주었다. FIG. 6 is a graph showing particle distribution after wet milling Ni and YSZ, showing the largest distribution at about 14 μm, a large distribution at 3.5 μm, and a slight distribution at around 100 nm. It has been shown to exist as particles of significantly smaller size than the powder.

상기 원료물질인 YSZ 분말의 입자 크기가 223nm이고 Ni 분말의 입자 크기는 63㎛인 것에 비해 습식 밀링에 의한 Ni/YSZ 함금분말의 입자가 14㎛에서 분포를 나타내는 것은 에탄올 첨가에 의해 볼과 분말의 접촉이 원활해져 볼 밀링시 원료분말의 미세화가 Ni/YSZ입자 크기에 영향을 미쳐 나타난 결과로 판단된다. 또한 100nm의 입자 분포는 마찬가지로 YSZ 입자의 미세화에 의한 피크이고 3.5㎛의 피크는 볼 밀링에 의해 미세해진 입자들의 응집에 의한 결과이다. 이러한 결과는 상기 실험예 3의 NiO, YSZ 분말 입자의 PSA결과와도 일치한다.The particle size of the Ni / YSZ alloy powder by wet milling was 14 μm, whereas the particle size of the YSZ powder, which is the raw material, was 223 nm, and the particle size of the Ni powder was 63 μm. The contact was smoothed, and thus, the fineness of the raw powder during ball milling influenced the Ni / YSZ particle size. In addition, the particle distribution of 100 nm is likewise a peak due to the miniaturization of YSZ particles and the peak of 3.5 μm is a result of the agglomeration of particles finely refined by ball milling. These results are consistent with the PSA results of the NiO and YSZ powder particles of Experimental Example 3.

실험예 6Experimental Example 6

상술한 실시예 2 및 실시예 4에서 제조된 각각 Ni/YSZ 합금의 입자의 형상 및 크기를 관찰하기 위해 SEM(JSM-35CF, JEOL)을 이용하여 측정하였다.In order to observe the shape and size of the particles of the Ni / YSZ alloys prepared in Examples 2 and 4, respectively, the measurement was performed using SEM (JSM-35CF, JEOL).

도 7은 NiO 분말과 YSZ 분말의 건식 밀링에 따른 Ni/YSZ 합금 입자의 크기 및 형상을 나타내는 SEM 사진이고, 도 8은 NiO 분말과 YSZ 분말의 습식 밀링에 따른 Ni/YSZ 합금의 입자 크기 및 형상을 나타내는 SEM 사진이다.7 is a SEM photograph showing the size and shape of Ni / YSZ alloy particles according to dry milling of NiO powder and YSZ powder, and FIG. 8 is a particle size and shape of Ni / YSZ alloy according to wet milling of NiO powder and YSZ powder. It is a SEM photograph showing the.

도 7의 SEM 사진을 살펴보면, Ni/YSZ 합금 분말의 입자 크기는 평균 700 nm였고, 그 입자가 고르게 분산된 것이 확인되었다. 도 8의 SEM사진을 살펴보면, Ni/YSZ 합금 분말의 입자 크기는 평균 250nm였고, 원료분말에 비해 입자의 크기가 미세화된 것을 확인하였다. 이는 에탄올의 첨가가 밀링의 성능을 증대시킴을 알 수 있는 결과로서 상기 실험예 4의 결과와 일치한다.Referring to the SEM photograph of FIG. 7, the average particle size of the Ni / YSZ alloy powder was 700 nm, and it was confirmed that the particles were evenly dispersed. Referring to the SEM photograph of FIG. 8, the average particle size of the Ni / YSZ alloy powder was 250 nm, and it was confirmed that the particle size was smaller than that of the raw powder. This is consistent with the results of Experimental Example 4 as a result of which the addition of ethanol increases the performance of milling.

특히, NiO 분말의 입자는 건식 밀링법에서는 구형으로 존재하였지만 습식밀링법에서는 에탄올의 첨가에 따른 영향으로 구형 입자가 쪼개져 미세화 된 것을 알 수 있었다. 또한, NiO와 YSZ가 고르게 분산되어 있음이 확인되었다.Particularly, the particles of NiO powder were spherical in the dry milling method, but in the wet milling method, the spherical particles were split and refined due to the effect of the addition of ethanol. It was also confirmed that NiO and YSZ were evenly dispersed.

실험예 7Experimental Example 7

상술한 실시예 2 및 실시예 4에서 제조된 각각 Ni/YSZ 합금의 입자 형상 및 크기를 관찰하기 위해 TEM(JEOL- 200CX, JEOL)을 이용하여 측정하였다.In order to observe the particle shape and size of each of the Ni / YSZ alloy prepared in Examples 2 and 4 described above was measured using TEM (JEOL-200CX, JEOL).

도 9는 NiO 분말과 YSZ 분말의 건식 밀링에 따른 Ni/YSZ 합금 입자의 크기 및 형상을 나타내는 TEM 사진이고, 도 10은 NiO 분말과 YSZ 분말의 건식 밀링에 따른 Ni/YSZ 합금 입자의 크기 및 형상을 나타내는 TEM 사진이다. 9 is a TEM photograph showing the size and shape of Ni / YSZ alloy particles according to dry milling of NiO powder and YSZ powder, and FIG. 10 is the size and shape of Ni / YSZ alloy particles according to dry milling of NiO powder and YSZ powder. It is a TEM photo showing.

도 9의 TEM 사진을 살펴보면 Ni/YSZ 합금 분말의 입자의 크기는 100 내지 700nm를 나타낸다. 여기서 EDS 분석결과 100nm의 크기를 갖는 입자들은 YSZ 분말의 입자이고, 400nm의 크기를 갖는 입자들은 NiO 분말의 입자이며, 400∼700nm의 크기를 갖는 입자는 Ni/YSZ 합금의 입자이다.Looking at the TEM picture of Figure 9 the particle size of the Ni / YSZ alloy powder represents 100 to 700nm. Here, the EDS analysis shows that particles having a size of 100 nm are particles of YSZ powder, particles having a size of 400 nm are particles of NiO powder, and particles having a size of 400 to 700 nm are particles of Ni / YSZ alloy.

도 10의 TEM 사진을 살펴보면, Ni/YSZ분말을 입자들의 크기는 50∼400nm를 나타낸다. 여기서, EDS 분석결과 150nm의 크기를 갖는 입자는 YSZ 분말의 입자이고, 400nm의 크기를 갖는 입자는 NiO분말의 입자이며, 50nm의 크기를 갖는 입자는 Ni/YSZ 합금 분말의 입자이다. 이와 같은 결과는 에탄올 첨가는 밀링 공정의 성능을 보다 향상시킨 것으로 앞의 실험예 5의 결과와 일치한다.Looking at the TEM picture of Figure 10, the Ni / YSZ powder particles have a size of 50 ~ 400nm. Here, as a result of the EDS analysis, particles having a size of 150 nm are particles of YSZ powder, particles having a size of 400 nm are particles of NiO powder, and particles having a size of 50 nm are particles of Ni / YSZ alloy powder. These results are consistent with the results of Experimental Example 5, wherein ethanol addition further improved the performance of the milling process.

실험예 8Experimental Example 8

상술한 실시예 1 및 실시예 3에서 제조된 각각 Ni/YSZ 합금의 입자의 형상 및 크기를 관찰하기 위해 SEM(JSM-35CF, JEOL)을 이용하여 측정하였다.In order to observe the shape and size of the particles of the Ni / YSZ alloy prepared in Examples 1 and 3, respectively, the measurement was performed using SEM (JSM-35CF, JEOL).

도 11은 Ni 분말과 YSZ 분말의 건식 밀링에 따른 Ni/YSZ 합금 입자의 크기 및 형상을 나타내는 SEM 사진이고, 도 12는 Ni 분말과 YSZ 분말의 습식 밀링에 따른 Ni/YSZ 합금의 입자의 크기 및 형상을 나타내는 SEM 사진이다.FIG. 11 is a SEM photograph showing the size and shape of Ni / YSZ alloy particles according to dry milling of Ni powder and YSZ powder, and FIG. 12 is the size of particles of Ni / YSZ alloy according to wet milling of Ni powder and YSZ powder. SEM photograph showing the shape.

도 11의 SEM 사진을 살펴보면, 약 40 ㎛크기의 Ni 입자와 미세한 YSZ분말을 확인하였고 Ni입자는 건식 밀링 후 응집과 미세화를 반복하는 볼 밀링법에서 입자들의 응집에 의해 미세화가 아직 진행 중인 것으로 판단된다. Ni/YSZ 합금 분말중 Ni 입자는 큰 것으로 판단된다.Referring to the SEM photograph of FIG. 11, Ni particles having a size of about 40 μm and fine YSZ powders were confirmed, and the Ni particles were determined to be still in progress due to agglomeration of particles in the ball milling method in which agglomeration and refinement were repeated after dry milling. do. The Ni particles in the Ni / YSZ alloy powder are considered to be large.

도 12의 SEM사진을 살펴보면, 가장 큰 입자는 약 10㎛이며 대부분이 수백 nm, 수 ㎛의 미세한 크기를 가진 입자들이 고르게 분산되어 있는 것을 확인하였다. 이것은 63㎛의 거대한 Ni 입자가 에탄올 첨가에 밀링 공정시 미세화된 것을 나타내는 결과이다. 또한 습식 밀링 후 Ni/YSZ 합금 분말의 입자가 원료 분말보다 미세한 크기를 갖는다.Looking at the SEM photograph of FIG. 12, it was confirmed that the largest particles were about 10 μm and most of them had evenly dispersed particles having a fine size of several hundred nm and several μm. This is a result showing that the large Ni particles of 63 mu m were refined in the milling process in addition to ethanol. In addition, after wet milling, the particles of the Ni / YSZ alloy powder have a finer size than the raw powder.

실험예 9Experimental Example 9

상술한 실시예1, 3, 5 및 비교예 1, 3에 따라 형성된 각각의 Ni/YSZ 합금을 4-포인트 프로브를 이용하여 상온에서 전기전도도를 측정하였다. 그 결과를 하기 표 1 나타내었다.Each Ni / YSZ alloy formed according to Examples 1, 3, 5 and Comparative Examples 1, 3 described above was measured for electrical conductivity at room temperature using a 4-point probe. The results are shown in Table 1 below.

조건Condition 전기전도도Electrical conductivity 실시예 1(건식 밀링)Example 1 (dry milling) 3.2×10-7(S/cm)3.2 × 10 -7 (S / cm) 실시예 3(습식 밀링)Example 3 (Wet Milling) 2.0×102(S/cm)2.0 × 10 2 (S / cm) 실시예 5(습식 밀링, 소결)Example 5 (Wet Milling, Sintering) 1.4×104(S/cm)1.4 × 10 4 (S / cm) 비교예 1(건식 밀링, 환원)Comparative Example 1 (dry milling, reduction) 2.5×10-6(S/cm)2.5 × 10 -6 (S / cm) 비교예 3(습식 밀링, 환원)Comparative Example 3 (Wet Milling, Reduction) 3.5×10-6(S/cm)3.5 × 10 -6 (S / cm)

표 1에 나타난 같이 건식 또는 습식 볼 밀링법으로 제조한 Ni/YSZ 합금을 환원시킨 후의 전기전도도는 각각 2.5×10-6, 3.5×10-6(S/cm)이다. 또한, 실시예 1과 같이 건식 볼 밀링후 환원공정을 거치지 않고 얻어진 Ni/YSZ 합금의 전기전도도는 3.2×10-7(S/cm)로 상기 환원공정을 수행한 Ni/YSZ 합금의 전기전도도에 비하여 낮은 값을 나타내었다. 이는 도 11을 통해 알 수 있듯이, 상대적으로 큰 Ni 분말 입자가 고르게 분포되어 있지 않아 Ni 체인을 연결하지 못하였고, 이로 인하여 전자의 이동이 원활하지 못하여 얻어진 결과로 사료된다.As shown in Table 1, the electrical conductivity after reduction of the Ni / YSZ alloy prepared by the dry or wet ball milling method is 2.5 × 10 −6 and 3.5 × 10 −6 (S / cm), respectively. In addition, as in Example 1, the electrical conductivity of the Ni / YSZ alloy obtained without the reduction process after dry ball milling is 3.2 × 10 −7 (S / cm) to the electrical conductivity of the Ni / YSZ alloy subjected to the reduction process. The value was lower than that. As can be seen from Figure 11, the relatively large Ni powder particles are not evenly distributed Ni chain can not be connected, and this is believed to be the result obtained by the movement of the electron is not smooth.

또한 습식 볼 밀링 후 환원공정을 거치지 않고 제조된 Ni/YSZ 합금의 전기전도도는 2×102(S/cm)이다. 이는 도 12의 결과에서 확인한 것과 같이 에탄올의 첨 가로 인해 Ni/YSZ 입자 및 Ni 분말 입자가 고르게 분산되어 전자들의 연결통로로의 역할을 하기 때문에 다른 경우에 비하여 상대적으로 높은 전기전도도를 갖는다. 특히, 실시예 5와 같이 습식 볼 밀링 후 900℃의 진공분위기에서 소결 공정을 거친 후 환원공정을 거치지 않고 제조된 Ni/YSZ 합금의 전기전도도는 1.4×104(S/cm)로 높은 전기전도도를 나타내었다. 이 결과는 진공분위기에서 Ni/YSZ의 산화를 원천적으로 방지하여 Ni/YSZ 합금의 전기적 특성을 향상시킨 것이다.In addition, after the wet ball milling, the electrical conductivity of the Ni / YSZ alloy manufactured without the reduction process is 2 × 10 2 (S / cm). As shown in the results of FIG. 12, Ni / YSZ particles and Ni powder particles are evenly dispersed due to the addition of ethanol to serve as a connection path for electrons, and thus have relatively higher electrical conductivity than other cases. In particular, as in Example 5, after the wet ball milling, the electrical conductivity of the Ni / YSZ alloy manufactured without undergoing a reduction process after undergoing a sintering process in a vacuum atmosphere at 900 ° C. is 1.4 × 10 4 (S / cm), which is high. Indicated. This result is to prevent the oxidation of Ni / YSZ in a vacuum atmosphere to improve the electrical properties of the Ni / YSZ alloy.

상술한 본 발명의 전극 물질 제조 방법은 Ni 또는 NiO를 YSZ와 직접 혼합함으로서 기계적 에너지에 의한 밀링 공정시 기존의 Ni/YSZ 제조공정에서 수행되는 환원 공정을 수행하지 않고 Ni/YSZ 합금을 제조할 수 있다. In the electrode material manufacturing method of the present invention described above, by mixing Ni or NiO directly with YSZ, a Ni / YSZ alloy may be manufactured without performing a reduction process performed in a conventional Ni / YSZ manufacturing process in a milling process by mechanical energy. have.

또한, 직접 Ni과 YSZ의 밀도차를 고려해 에탄올을 첨가하는 습식 밀링공정을 수행함으로서 제조되기 때문에 전극 물질의 기계적 특성을 향상시킬 수 있다. 이와 같은 방법으로 제조된 상기 수전해 전극용 물질인 Ni/YSZ 합금은 미세한 입자 크기를 갖고 전기 전도도가 현저하게 증가되기 때문에 성능이 상된 고온 수전해 전극을 형성할 수 있다. In addition, since it is manufactured by performing a wet milling process in which ethanol is added in consideration of the density difference between Ni and YSZ, mechanical properties of the electrode material may be improved. The Ni / YSZ alloy, which is a material for the electrolytic electrode manufactured by the above method, has a fine particle size and significantly increases the electrical conductivity, thereby forming a high-temperature electrolytic electrode having an improved performance.

Claims (5)

니켈(Ni) 또는 산화니켈(NiO)분말을 YSZ(Yttrium Stabilized Zirconia)분말과 1: 0.55~2 부피비로 혼합 밀링하여 Ni/YSZ 합금을 형성하는 수전해 전극용 물질의 제조 방법.A method for producing a material for an electrolytic electrode, in which a nickel (Ni) or nickel oxide (NiO) powder is mixed and milled with a Yttrium Stabilized Zirconia (YSZ) powder at a volume ratio of 0.55 to 2 to form a Ni / YSZ alloy. 제1항에 있어서, 상기 혼합 밀링 이후, 900℃ 내지 1400℃의 온도에서 소결하는 단계를 더 수행하는 것을 특징으로 하는 수전해 전극용 물질의 제조 방법.The method of claim 1, wherein after the mixed milling, sintering at a temperature of 900 ° C. to 1400 ° C. is further performed. 제2항에 있어서, 상기 소결 전에, 가압 성형하는 단계를 더 수행하는 것을 특징으로 하는 수전해 전극용 물질의 제조 방법.The method of claim 2, further comprising performing pressure molding before the sintering. 제1항 내지 제3항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 밀링은 건식 밀링 공정 또는 에탄올이 첨가되는 분위기에서 수행되는 습식 밀링 공정인 것을 특징으로 하는 수전해 전극용 물질의 제조 방법.The method according to any one of claims 1 to 3, wherein the milling is a dry milling process or a wet milling process performed in an atmosphere to which ethanol is added. 제1항 내지 제3항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 니켈 분말은 그 입자가 70㎛ 이하의 크기를 갖는 것을 특징으로 하는 수전해 전극용 물질의 제조 방법.The method for producing a material for a electrolytic electrode according to any one of claims 1 to 3, wherein the nickel powder has a size of 70 µm or less.
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