KR100665391B1 - Advanced Planar Type of Solid Oxide Fuel Cells - Google Patents

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Abstract

본 발명의 고체 산화물 연료전지는 모서리 말단 4면 또는 대향하는 2면이 "H"자형으로 상하향 대칭식 또는 비대칭식으로 절곡되어 있는 전극 지지체형 또는 전해질 자립형 단전지로서, 그 내부 및/또는 외부에는 직선형 구조 또는 바둑판형 구조로 형성된 가스채널을 가짐으로써 반응가스의 밀봉효과를 "H"자형 절곡부로부터 증진시키며 또한 별도의 가스채널구조 또는 채널받침이 없는 분리판을 사용할 수 있으면서 단전지의 공기(양)극과 연료(음)극에 반응가스가 잘 흐를 수 있도록 하는 효과가 있다.The solid oxide fuel cell of the present invention is an electrode support type or an electrolyte self-supporting unit cell in which four corner ends or two opposite surfaces are bent up or down symmetrically or asymmetrically in an "H" shape, and the inside and / or the outside thereof are linear. By having a gas channel formed in a structure or a checkered structure, the sealing effect of the reaction gas is enhanced from the “H” -shaped bent portion, and a separate gas channel structure or a separator plate without a channel support can be used, and air in a unit cell (amount The reaction gas flows well to the anode and the fuel (negative) electrode.

고체 산화물, 연료전지 평판, H자형, 대칭, 비대칭Solid Oxides, Fuel Cell Plates, H-Shaped, Symmetrical, Asymmetrical

Description

개선된 구조의 평판형 고체산화물 연료전지{Advanced Planar Type of Solid Oxide Fuel Cells} Advanced Planar Type of Solid Oxide Fuel Cells             

도 1a와 1b는 종래의 평판형 자립형 구조의 SOFC 단전지와 이를 이용하여 제작된 격자 배열 방식의 스택구성의 모식도이다. 1A and 1B are schematic diagrams of a conventional SOFC unit cell having a flat plate-type self-supporting structure and a lattice arrangement type stack structure manufactured using the same.

도 2a와 2b는 종래의 사각 단전지의 모서리 4면 또는 대향하는 2면이 "∩"자형으로 하향 대칭으로 절곡된 단전지와 이를 이용하여 제작된 내부 매니폴드 형식의 스택 구성을 나타낸 모식도 이다. 2A and 2B are schematic diagrams showing a stack cell of four corners or two opposite sides of a conventional rectangular unit cell bent downwardly symmetrically in a “∩” shape and an internal manifold type fabricated using the same.

도 3a 내지 3b는 본 발명에 따른 사각 단전지의 모서리 4면 단면이 "H"자형으로 상하향 대칭적(또는 비대칭적)으로 절곡된 단전지의 연료극(음극) 지지체에서 연료극 방향쪽에 직선형 구조 또는 바둑판형 구조를 갖는 반응가스채널이 형성되어 있는 단전지의 4분지 1이 절개된 모식도이다.Figure 3a to 3b is a straight structure or checkerboard in the direction of the anode in the anode (cathode) support of the unit cell bent in the four-sided corner of the rectangular unit cell according to the invention is symmetrical (or asymmetrical) up and down in the shape of "H" It is a schematic diagram in which one quarter of the unit cell in which the reaction gas channel having the structure is formed is cut.

도 3c 내지 3d는 본 발명에 따른 사각 단전지의 마주보는 모서리 2면의 단면이 "H"자형으로 상하향 대칭적(또는 비대칭적)으로 절곡된 단전지의 연료극(음극) 지지체에서 직선형 구조 또는 바둑판형 구조를 갖는 반응가스채널이 형성되어 있는 단전지의 4분지 1이 절개된 모시도이다.Figure 3c to 3d is a straight structure or checkerboard in the anode (cathode) support of the unit cell bent in a cross-section of the two opposite corners of the rectangular unit cell according to the present invention "H" shaped up and down symmetrical (or asymmetrical) It is a perspective view in which one quarter of the unit cell in which the reaction gas channel having the structure is formed is cut.

도 4a와 4b는 도 3의 단전지에서 각 지지체(연료극)의 절곡부를 전해질로 일 부 또는 전부를 둘러싼 형태를 보여주기 위한 모식도이다.4A and 4B are schematic views for showing a form in which the bent portion of each support (fuel electrode) is surrounded by some or all of the electrolyte in the unit cell of FIG. 3.

도 4c와 4d는 도 3의 단전지에서 각 지지체(연료극)의 절곡부에 분린판과의 밀봉증진을 위한 밀봉홈을 모서리의 일부에 형성한 후 이를 전해질로 일부 또는 전부를 둘러싼 형태를 보여주기 위한 모식도이다. Figures 4c and 4d shows a form in which the sealing groove for enhancing the sealing with the separating plate in the bent portion of each support (fuel electrode) in the unit cell of Figure 3 formed in a part of the corner and surround it with some or all of the electrolyte It is a schematic diagram for.

도 4e와 4f는 도 3의 단전지에서 각 지지체(연료극)의 절곡부에 분린판과의 밀봉증진을 위한 밀봉홈을 모서리의 중앙에 형성한 후 이를 전해질로 일부 또는 전부를 둘러싼 형태를 보여주기 위한 모식도이다. Figures 4e and 4f shows a form surrounding the part or the whole of the sealing groove for forming the sealing groove in the center of the corner for enhancing the sealing with the separation plate in the bent portion of each support (fuel pole) in the unit cell of Figure 3 It is a schematic diagram for.

도 5a 내지 5b는 본 발명에 따른 사각 단전지의 모서리 4면 단면이 "H"자형으로 상하향 대칭적(또는 비대칭적)으로 절곡된 단전지의 공기극(양극) 지지체에서 연료극 방향쪽에 직선형 구조 또는 바둑판형 구조를 갖는 반응가스채널이 형성되어 있는 단전지의 4분지 1이 절개된 모식도이다.Figure 5a to 5b is a straight structure or checkerboard in the direction of the anode in the cathode (anode) support of the unit cell bent in the four-sided corner of the rectangular unit cell according to the invention is symmetrical (or asymmetrical) up and down in the shape of "H" It is a schematic diagram in which one quarter of the unit cell in which the reaction gas channel having the structure is formed is cut.

도 5c 내지 5d는 본 발명에 따른 사각 단전지의 마주보는 모서리 2면의 단면이 "H"자형으로 상하향 대칭적(또는 비대칭적)으로 절곡된 단전지의 공기극(양극) 지지체에서 연료극 방향쪽에 직선형 구조 또는 바둑판형 구조를 갖는 반응가스채널이 형성되어 있는 단전지의 4분지 1이 절개된 모식도이다.Figure 5c to 5d is a cross-section of the two opposite corners of the rectangular unit cell according to the invention is a straight line toward the anode side in the cathode (anode) support of the unit cell is bent in the "H" shape up and down symmetrical (or asymmetrical) It is a schematic diagram in which one quarter of the unit cell in which the reaction gas channel having the structure or the checkered structure is formed is cut.

도 6a 내지 6b는 본 발명에 따른 사각 단전지의 모서리 4면 단면이 "H"자형으로 상하향 대칭적(또는 비대칭적)으로 절곡된 단전지의 전해질 지지체에서 연료극 방향쪽에 직선형 구조 또는 바둑판형 구조를 갖는 반응가스채널이 형성되어 있는 단전지의 4분지 1이 절개된 모식도이다.6A to 6B illustrate a linear structure or a checkerboard structure in the direction of a fuel electrode in an electrolyte support of a single cell in which a cross section of four corners of a rectangular unit cell according to the present invention is bent in an symmetrical (or asymmetrical) manner to an "H" shape. It is a schematic diagram in which one quarter of the unit cell in which the reactive gas channel which has is formed is cut | disconnected.

도 6c 내지 6d는 본 발명에 따른 사각 단전지의 마주보는 모서리 2면의 단 면이 "H"자형으로 상하향 대칭적(또는 비대칭적)으로 절곡된 단전지의 전해질 지지체에서 연료극 방향쪽에 직선형 구조 또는 바둑판형 구조를 갖는 반응가스채널이 형성되어 있는 단전지의 4분지 1이 절개된 모식도이다. 6C to 6D illustrate a straight structure in the direction of the anode in the electrolyte support of the single cell in which the end surfaces of the two opposite corners of the rectangular unit cell according to the present invention are bent upwardly and downwardly symmetrically (or asymmetrically) to an "H" shape; The first quarter of the unit cell in which the reaction gas channel having the checkered structure is formed is cut.

도 7a 내지 7b는 본 발명에 따른 사각 단전지의 모서리 4면 단면이 "H"자형으로 상하향 대칭적(또는 비대칭적)으로 절곡된 단전지의 연료극(음극) 지지체에서 연료극과 공기극 방향쪽으로 동시에 직선형 구조 또는 바둑판형 구조를 갖는 반응가스채널이 형성되어 있는 단전지의 4분지 1이 절개된 모식도이다.7A to 7B are simultaneously straight toward the anode and cathode in the anode (cathode) support of the unit cell in which the four-sided cross-sections of the rectangular unit cells according to the present invention are bent upside down symmetrically (or asymmetrically) into an "H" shape. It is a schematic diagram in which one quarter of the unit cell in which the reaction gas channel having the structure or the checkered structure is formed is cut.

도 7c 내지 7d는 본 발명에 따른 사각 단전지의 마주보는 모서리 2면의 단면이 "H"자형으로 상하향 대칭적(또는 비대칭적)으로 절곡된 단전지의 연료극(음극) 지지체에서 연료극과 공기극 방향쪽으로 동시에 직선형 구조 또는 바둑판형 구조를 갖는 반응가스채널이 형성되어 있는 단전지의 4분지 1이 절개된 모시도이다.7C to 7D are directions of the anode and the cathode in the anode (cathode) support of the unit cell in which the cross-sections of the two opposite edges of the rectangular unit cell according to the present invention are bent in an “H” shape up and down symmetrically (or asymmetrically). 4 quarter 1 of the unit cell in which a reaction gas channel having a linear structure or a checkered structure is formed at the same time is cut away.

도 7e는 본 발명에 따른 단전지의 절곡부의 일측단면이 상하대칭이 아닌 2면절곡의 상하가 90도 회전된 단면을 갖는(비대칭적으로 절곡된) "H"자형으로 상하향 비대칭적으로 절곡된 단전지의 4분지 1이 절개된 모시도이다.FIG. 7E is asymmetrically bent upward and downward in an “H” shape having a cross-section (asymmetrically bent) in which one side section of a bent portion of a unit cell according to the present invention is not vertically symmetrical but has a cross-section rotated 90 degrees up and down. One quarter of the cell is a cutaway view.

도 8a 내지 8b는 본 발명에 따른 사각 단전지의 모서리 4면 단면이 "H"자형으로 상하향 대칭적(또는 비대칭적)으로 절곡된 단전지의 공기극(양극) 지지체에서 연료극과 공기극 방향쪽으로 동시에 직선형 구조 또는 바둑판형 구조를 갖는 반응가스채널이 형성되어 있는 단전지의 4분지 1이 절개된 모식도이다.8A to 8B are simultaneously straight toward the anode and cathode in the cathode (anode) support of the unit cell in which the four-sided cross-sections of the rectangular unit cells according to the present invention are bent upwardly and downwardly symmetrically (or asymmetrically) to the "H" shape. It is a schematic diagram in which one quarter of the unit cell in which the reaction gas channel having the structure or the checkered structure is formed is cut.

도 8c 내지 8d는 본 발명에 따른 사각 단전지의 마주보는 모서리 2면의 단면이 "H"자형으로 상하향 대칭적(또는 비대칭적)으로 절곡된 단전지의 공기극(양 극) 지지체에서 연료극과 공기극 방향쪽으로 동시에 직선형 구조 또는 바둑판형 구조를 갖는 반응가스채널이 형성되어 있는 단전지의 4분지 1이 절개된 모식도이다.8C to 8D illustrate a fuel electrode and a cathode in a cathode (anode) support of a unit cell in which cross-sections of two opposite edges of a rectangular unit cell according to the present invention are bent in an “H” shape up and down symmetrically (or asymmetrically). Fig. 1 is a schematic diagram in which four quarters of a unit cell in which a reaction gas channel having a linear structure or a checkerboard structure is formed simultaneously in the direction thereof is formed.

도 9a 내지 9b는 본 발명에 따른 사각 단전지의 모서리 4면 단면이 "H"자형으로 상하향 대칭적(또는 비대칭적)으로 절곡된 단전지의 전해질 지지체에서 연료극과 공기극 방향쪽으로 직선형 구조 또는 바둑판형 구조를 갖는 반응가스채널이 형성되어 있는 단전지의 4분지 1이 절개된 모식도이다.9A to 9B illustrate a straight line structure or a checkerboard shape toward a fuel electrode and an air electrode in an electrolyte support of a single cell in which four corners of a corner of a rectangular unit cell according to the present invention are bent in an “H” shape up and down symmetrically (or asymmetrically). It is a schematic diagram in which one quarter of the unit cell in which the reaction gas channel having a structure is formed is cut.

도 9c 내지 9d는 본 발명에 따른 사각 단전지의 마주보는 모서리 2면의 단면이 "H"자형으로 상하향 대칭적(또는 비대칭적)으로 절곡된 단전지의 전해질 지지체에서 연료극과 공기극 방향쪽으로 동시에 직선형 구조 또는 바둑판형 구조를 갖는 반응가스채널이 형성되어 있는 단전지의 4분지 1이 절개된 모식도이다. 9C to 9D are simultaneously linear in the direction of the anode and the cathode in the electrolyte support of the single cell in which the cross-sections of two opposite corners of the rectangular unit cell according to the present invention are bent in an symmetrical (or asymmetrical) manner to an "H" shape. It is a schematic diagram in which one quarter of the unit cell in which the reaction gas channel having the structure or the checkered structure is formed is cut.

도 10a는 본 발명에 따른 사각 단전지의 모서리 4면 단면이 "H"자형으로 상하향 대칭적 또는 비대칭적으로 절곡된 각각의 단전지에서 스택으로 적층시 구조를 표현한 모식도 이다.Figure 10a is a schematic diagram showing the structure when stacked in a stack in each of the four corners of the rectangular unit cell in accordance with the present invention the cross section of the four corners of the "H" shaped up and down symmetrically or asymmetrically.

도 10b 내지 10c는 는 본 발명에 따른 사각 단전지의 모서리 4면 단면이 "H"자형으로 상하향 대칭적 또는 비대칭적으로 절곡된 각각의 단전지에서 스택으로 적층시 구조를 2차원적으로 구성한 모식도로서 도 10b는 연료극쪽 혹은 공기극쪽 한 방향에서만 채널구조가 있는 단전지를 사용한 경우이고, 도 10c는 연료극쪽과 공기극쪽 모두 방향에서 채널구조가 있는 단전지를 사용한 경우의 2차원 모식도이다.10b to 10c is a schematic diagram of a two-dimensional structure when stacked in a stack in each of the cells of the four-sided corner of the rectangular unit cell according to the present invention is bent upside down symmetrically or asymmetrically to the "H" shape 10B illustrates a case where a unit cell having a channel structure is used in only one direction of the anode side or the cathode side, and FIG. 10C is a two-dimensional schematic diagram when a unit cell having a channel structure is used in both the anode side and the cathode side.

*** 도면의 주요부분에 대한 부호 설명 ****** Explanation of symbols on main parts of drawing ***

1: 연료극(음극) 2: 전해질 3: 공기극(양극)1: anode (cathode) 2: electrolyte 3: cathode (anode)

4: 단전지 5: 밀봉재 6: 가스채널(유로)4: unit cell 5: sealant 6: gas channel (euro)

7: 채널받침 8: 분리판(A) 9: 분리판(B) 7: Channel support 8: Separator (A) 9: Separator (B)

10: 절연판 11: 스택 12: 밀봉(재) 홈10: insulation plate 11: stack 12: sealing (ash) groove

13: 공기극 집전체 14: 연료극 집전체 15: 가스분배구(manifold)13: cathode collector 14: anode collector 15: gas manifold

31: 평판부 32: 절곡부 33: 지지부 31: plate portion 32: bend portion 33: support portion

34: "H"형 절곡부 35: "H"형 지지부 34: "H" type bend 35: "H" type support

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본 발명은 개선된 구조의 평판형 고체산화물 연료전지에 관한 것이다. The present invention relates to a planar solid oxide fuel cell having an improved structure.

더욱 상세하게, 본 발명은 연료전지 작동시 반응 가스의 밀봉(실링)과 전기적 접촉의 효과를 극대화할 수 있도록 모서리 말단의 4면 또는 대향하는 2면이 "H"자형으로 상하향 대칭적 또는 비대칭적으로 절곡되어 있는 전극 지지체형 또는 전해질 지지체형이면서 그의 내부에 전기적 접촉과 가스통로(채널)의 역할을 동시에 수행하는 구조가 형성되어 있는 고체산화물 연료전지에 관한 것이다. More specifically, the present invention is symmetrical or asymmetrical up and down the four sides of the corner end or two opposite sides of the "H" shape to maximize the effect of sealing (sealing) and electrical contact of the reaction gas during fuel cell operation The present invention relates to a solid oxide fuel cell having an electrode support type or an electrolyte support type, which is bent, and having a structure for simultaneously performing electrical contact and a gas passage (channel) therein.

일반적으로 연료전지는 연료가스와 공기가 음극(혹은 연료극)과 양극(혹은 공기극)으로 주입되어 각각 전기화학 반응을 일으키면서 전해질을 통한 이온전도가 진행되고, 외부회로를 통해 전자전도가 진행되는 것에 의해 전극 및 전해질 특성에 맞는 조건하에서 연료와 공기주입이 유지되는 한 계속해서 전기를 얻을 수 있는 에너지 발생장치이다. In general, a fuel cell is injected with fuel gas and air into a cathode (or anode) and an anode (or cathode), causing electrochemical reactions, and conducting ion conduction through an electrolyte, and electron conduction through an external circuit. This is an energy generator that can continuously obtain electricity as long as fuel and air injection are maintained under conditions suitable for electrode and electrolyte characteristics.

연료전지는 종래의 발전방식에 비해 고효율이면서도 공해물질 배출이 매우 적은 장점이 있다. 또한 사용하는 전극재료 및 전해질의 종류에 따라 작동온도나 사용 가능한 연료가스가 달라 응용분야가 다양한 발전장치에 속한다. Fuel cells have the advantages of high efficiency and very low pollution emissions compared to conventional power generation methods. In addition, depending on the type of electrode material and electrolyte used, the operating temperature or available fuel gas is different, so the application field belongs to various power generation devices.

이중 고체산화물 연료전지(Solid Oxide Fuel Cell : SOFC)는 전극재료 및 전해질 등의 대부분의 구성요소가 세라믹스(ceramics)로 구성되는 특징이 있어 세라믹 연료전지(ceramic fuel cell)이라고도 한다. 따라서 외부충격에 의해 쉽게 깨질 수 있는 단점이 있으나, 가장 효율이 높은 연료전지이면서도 장기적으로 성능의 감소가 매우 적은 장점이 있다. The solid oxide fuel cell (SOFC) is also referred to as a ceramic fuel cell because most components such as electrode materials and electrolytes are composed of ceramics. Therefore, there is a disadvantage that can be easily broken by the external shock, but the most efficient fuel cell, but in the long run there is a very small reduction in performance.

연료전지는 특성상 단전지(혹은 단위전지, single cell)의 양쪽 전극면으로의 원활한 반응가스의 흐름과 함께 분리판과의 전기적 접촉 그리고 두 종(공기와 연료가스)의 반응가스 간의 기밀을 유지함으로써 치밀한 고체 전해질 층으로의 산소 또는 수소 이온전도현상을 유도하고, 이로부터 전극층에서 일어나는 전기화학반응에 의해 발생하는 기전력을 발전에 이용하는 장치이다.Fuel cells, by their nature, provide a smooth flow of reactant gas to both electrode faces of a single cell (or single cell), together with electrical contact with the separator and airtightness between the two gases (air and fuel gas). It is an apparatus that induces oxygen or hydrogen ion conduction to a dense solid electrolyte layer and uses electromotive force generated by electrochemical reactions occurring in the electrode layer therefrom for power generation.

특히, SOFC는 열화학적으로 안정한 지르코니아(doped ZrO2)와 같은 금속산화물을 전해질로 이용하고 여기에 연료극과 공기극이 부착된 형태로써 수소, 메탄, 프로판, 부탄 등의 연료가스를 개질하여 사용하거나 혹은 개질단계 없이도 사용할 수 있으며, 산화제로써 공기(혹은 산소)를 이용하는 고효율 저공해 발전방식이다.In particular, SOFC uses a metal oxide such as thermochemically stable zirconia (doped ZrO 2 ) as an electrolyte, and a fuel electrode and an air electrode are attached thereto, and reformed fuel gas such as hydrogen, methane, propane, butane, or the like. It can be used without a reforming step, and is a high efficiency low pollution power generation method using air (or oxygen) as an oxidant.

지금까지 잘 알려진 고체 산화물 연료전지 재료는 연료극으로써 Ni 등의 금속과 이트리아 안정화 지르코니아 등과의 (ZrO2 + 8Y2O3, YSZ) 써메트(Cermet)의 혼합물을, 전해질로써 지르코니아(희토류계 ; YSZ 혹은 Sc2O3 + ZrO2(ScSZ) 등) 계, 세리아(CeO2)계, 비스무스산화물(Bi2O3)계, 페로브스카이트(perovskite)계 중의 하나 또는 그 이상의 분말을, 공기극으로써 LaSrMnO3(LSM), LaSrCoFeO3(LSCF) 등의 페로브스카이트계 화합물을 사용하여 최소한 3층이상으로 구성된 단전지를 구성한다. Solid oxide fuel cell materials well known so far include a mixture of a metal such as Ni as a fuel electrode and (ZrO 2 + 8Y 2 O 3 , YSZ) cermet with yttria stabilized zirconia and the like, and a zirconia (rare earth system; One or more powders of YSZ or Sc 2 O 3 + ZrO 2 (ScSZ, etc.) type, ceria (CeO 2 ) type, bismuth oxide (Bi 2 O 3 ) type, perovskite type, etc. By using a perovskite compound such as LaSrMnO 3 (LSM), LaSrCoFeO 3 (LSCF) to form a single cell composed of at least three layers.

여기에 스택(stack)구성을 위해서는 앞서의 단전지와 분리판 또는 접속자(interconnector)로써 Cr-5Fe-1Y2O3, Ni base metal, 스테인레스스틸, LaSrCrO3 을, 집전체로써 전자전도성 페로브스카이트계 화합물을, 고온 밀봉재로서 유리 또는 유리-세라믹을 사용하고, 이들은 서로 적층되어 스택(stack)을 이루며, 개질기(reformer) 및 전력변환기 등과 같은 다른 주변장치들과 결합되어 전체 발전시스템을 구성하게 된다. In addition, for stack construction, Cr-5Fe-1Y 2 O 3 , Ni base metal, stainless steel, LaSrCrO 3 as a current collector and a separator or an interconnector, and an electroconductive perovskite as a current collector are used. These compounds use glass or glass-ceramic as high temperature seals, which are stacked together to form a stack, and combined with other peripherals such as reformers and power converters to form the entire power generation system. .

연료전지 스택을 구성하는 가장 핵심 구성요소인 단전지는 전해질을 사이에 두고 한 쪽에는 연료극(음극), 다른 쪽은 공기극(양극)을 붙인 형태로써 각각의 전극층에서는 전기화학반응이 용이하게 일어나기 위해서 다공성 구조를 갖게 하고, 전해질에 해당하는 중간층에서는 연료가스와 산화가스가 서로 통기하지 않는 치밀한 구조를 갖게 한다.The unit cell, which is the core component of the fuel cell stack, is formed by attaching a fuel electrode (cathode) on one side and an air electrode (anode) on the other side with an electrolyte interposed therebetween. In the intermediate layer corresponding to the electrolyte, the fuel gas and the oxidizing gas have a compact structure that does not vent each other.

일반적으로 SOFC에는 단전지의 형태에 따라 튜브형과 평판형이 주로 개발되고 있는데 이중 튜브형이 먼저 개발되기 시작하였으나 제조방법이 까다로워 실질적인 실용화에 어려움이 있었다. In general, tube type and plate type are mainly developed in SOFC according to the type of unit cell, but double tube type was developed first, but the manufacturing method was difficult, which made it difficult to practically use.

한편, 첨부도면 중 도 1a에 표시한 바와 같이, 평판형에서는 일반적으로 분리판(8)을 사용하여 연료가스와 산화가스를 분리하여 단전지(4)에 공급하게 되는데, 이때의 분리판(8)은 발생한 전기가 잘 흘러야 하기 때문에 전기적으로 저항이 작아야 한다. Meanwhile, as shown in FIG. 1A of the accompanying drawings, in the flat plate type, the separator gas 8 is generally used to separate the fuel gas and the oxidizing gas and supply the same to the unit cell 4. ) Must have low electrical resistance because the generated electricity must flow well.

또한, 도 1b에 도시한 바와 같이, 스택을 제작하고자할 때에는 평판형의 단전지를 분리판 사이에 놓고 분리판 양쪽 채널을 따라 흐르는 두 종의 가스가 서로 섞이지 않도록 밀봉재 또는 밀봉유리를 이용하여 기밀을 유지함과 동시에 단전지의 양쪽 전극층에서는 원활한 가스공급이 이루어져야 한다. In addition, as shown in FIG. 1B, when manufacturing a stack, a plate-shaped unit cell is placed between the separator plates, and airtightness is sealed using a sealing material or a sealing glass so that two gases flowing along both channels of the separator plate do not mix with each other. At the same time, smooth gas supply should be provided at both electrode layers of the unit cell.

특히 단전지(4)와 분리판(8)이 접촉하지 않는 나머지 부분에는 기밀성과 절연성의 특성을 갖는 재료 예를들면, 세라믹스-유리로 만들어진 절연층 내지는 판상의 형태로 가스밀봉을 해야 한다.In particular, in the remaining part where the unit cell 4 and the separator 8 are not in contact, gas sealing should be performed in the form of an insulating layer or plate made of a material having airtightness and insulating properties, for example, ceramics-glass.

이러한 분리판의 소재로는 금속과 세라믹 재료가 널리 이용되고 있으며, 특성상 전기전도성이 좋으며 가스 기밀성을 유지하는 치밀한 소재이어야 하고, 또한 고체 산화물 연료전지의 작동온도인 고온, 예를 들면 400 내지 1000℃에서 내산화성을 가져야 한다. Metal and ceramic materials are widely used as materials for such a separator, and should be a dense material that has good electrical conductivity and maintains gas tightness, and is a high temperature, for example, 400 to 1000 ° C., of an operating temperature of a solid oxide fuel cell. Should have oxidation resistance.

그 이유는 도 1a 혹은 1b의 스택에서와 같이 연료가스인 수소 등이 단전지의 연료극 쪽면(분리판에서는 윗면)에, 산화제인 공기가 단전지의 공기극 쪽면(분리판 에서는 아랫면)으로 분리판을 사이에 두고, 각각의 반응가스가 분리되어 단전지에 공급되게 하고 동시에 스택의 수직방향로는 전기를 잘 흘려주어 스택의 내부저항에 의한 성능손실이 적어야 하기 때문이다. The reason for this is that as shown in the stack of Fig. 1A or 1B, hydrogen as fuel gas is disposed on the anode side of the unit cell (upper side in the separator plate), and air as oxidant is separated from the cathode side of the unit cell (bottom side in the separator plate). In this way, each reaction gas is separated and supplied to the unit cell, and at the same time, the electricity flows well in the vertical direction of the stack, so the performance loss due to the internal resistance of the stack should be small.

따라서, 가공이 어렵고 제작 가격이 비싼 세라믹스재보다 금속재 분리판을 사용하는 것이 SOFC 발전시스템의 상용화에 유리한 기술이 된다. 하지만 고온일수록 또는 운전시간이 경과할수록 금속 분리판의 공기극측의 표면은 금속산화가 진행되면서 스택의 내부저항이 상승하여 그에 따른 성능손실이 점진적으로 증가하여 내구성면에서 수명이 짧아지는 불리한 면이 있다.Therefore, the use of metal separation plates rather than ceramic materials, which are difficult to process and expensive to manufacture, is an advantageous technique for commercializing SOFC power generation systems. However, the higher the temperature or the longer the operation time, the more the surface of the cathode side of the metal separator plate has an adverse effect of shortening its lifespan in terms of durability as the internal resistance of the stack increases as the metal oxidation progresses. .

최근의 SOFC 기술은 보다 성능이 우수한 단전지가 개발됨에 따라 보다 낮은 온도(중온형)에서도 종전과 동일한 성능을 얻을 수 있게 되었다. 따라서 세라믹스재 보다는 값이 싼 금속재 분리판의 사용이 빈번해지고는 있는 실정이다. In recent years, SOFC technology has been able to achieve the same performance at lower temperatures (medium temperature) with the development of better performance cells. Therefore, the use of metal separators, which are cheaper than ceramics, is frequently used.

또한 금속재 분리판은 세라믹스재와 달리 여러 가지 형태로의 가공제작이 용이하다는 장점은 있어 중온형(intermediate temperature, 약 500∼850℃)의 SOFC 스택을 개발할 시에 보다 널리 이용되는 추세에 있다. 하지만 고온에서 금속분리판 표면의 산화로 스택 수명이 짧아지는 단점은 여전히 해결해야 될 문제점이다. In addition, unlike the ceramic material, the metal separator plate has an advantage of being easily manufactured in various forms, and thus is being widely used when developing an SOFC stack having an intermediate temperature (about 500 to 850 ° C). However, the disadvantage of short stack life due to oxidation of the surface of the metal separator plate at high temperatures is still a problem to be solved.

이 외에도 금속재 분리판의 경우는 SOFC가 동작하는 온도에서 단전지의 열팽창 계수(대개 약 10×10-6/℃)보다 1.2 내지 2배 정도 큰 값을 갖기 때문에 SOFC 발전장치를 켜거나 끌 때에는 상온에서 고온으로, 혹은 고온에서 상온으로의 온도변화(즉, 열 사이클)시 이에 따라 보다 큰 열응력이 유발되는 불리한 면이 있다. In addition, the metal separator has a value 1.2 to 2 times larger than the thermal expansion coefficient of the unit cell (typically about 10 × 10 -6 / ° C) at the temperature at which the SOFC operates. There is a disadvantage in that a change in temperature (i.e. heat cycle) from high temperature to high temperature, or from high temperature to room temperature, results in greater thermal stress.

한편 금속재 혹은 세라믹스재나 분리판의 원래 용도는 가스흐름과 전기적 접촉이며 이중에 주입 반응가스의 원활한 흐름을 위해서는 항상 채널구조를 갖게 하여야 한다. 특히 금속재 분리판의 경우는 프레스 성형이 아닌 가공성형(machinning) 위주로 제작되고 있기 때문에 연료전지에서 필수적인 구조인 가스채널을 가공하는데 많은 제작시간과 비용이 소요되고 있고, 그로 인해 분리판의 제조비용 또는 전체 SOFC 스택의 제조비용을 상승시킨다. On the other hand, the original use of metal or ceramics or separator plate is in electrical contact with the gas flow, and the channel structure must always be provided for the smooth flow of the injected reaction gas. In particular, in the case of the metal separator, the manufacturing process is focused on machining rather than press molding. Therefore, it takes a lot of manufacturing time and cost to process the gas channel, which is an essential structure in the fuel cell. Increase the manufacturing cost of the entire SOFC stack.

첨부 도면 중 도 2는 종래(본 발명자가 기 출원한)의 사각 단전지의 모서리 4면 또는 대향하는 2면이 "∩"자형으로 하향으로 절곡된 단전지(도 2a)와 이를 이용하여 제작된 내부 매니폴드 형식의 스택 구성(도 2b)을 나타낸 도면이다. 2 of the accompanying drawings is a single cell (Fig. 2a) and four corners of the conventional (prescribed by the present inventor) or two opposite sides of the rectangular battery unit bent downward in a "∩" shape and manufactured using the same Fig. 2b shows a stack configuration of the internal manifold type.

도 2의 단전지와 스택 구성에서와 같이 분리판(8) 위에 가스채널(6)이 형성된 홈 사이에 채널받침(7) 을 거치하고, 단전지(4) 를 결합시키고, 단전지(4) 와 분리판(9)을 밀봉재 홈(12)을 통하여 밀봉부위를 단순화하고 열응력의 해소를 위해 다공성 절연판(10), 즉 세라믹 절연 펠트(felt)와 밀봉유리(sealing glass)로 밀봉(sealing)하고, 이러한 순서로 계속 연결하여 최종적으로 필요한 전압(전력량)에 따라 수직으로 단전지 및 구성요소 등을 적층하여 연료전지 스택을 제작하였다. As in the unit cell and stack configuration of FIG. 2, the channel support 7 is mounted between the grooves in which the gas channel 6 is formed on the separator plate 8, the unit cells 4 are coupled, and the unit cells 4 are connected. And the separator 9 through the seal groove 12, sealing with a porous insulating plate 10, i.e., ceramic insulating felt and sealing glass, to simplify the sealing area and relieve thermal stress. Then, the fuel cell stack was manufactured by continuously connecting in this order and stacking cells and components vertically in accordance with the required voltage (power amount).

따라서, 종래예인 도 1에서와 같이 단순 평판형 단전지를 이용한 경우 보다 또 다른 종래예인 도 2에서는 절대적으로 가스밀봉이 필요한 부분을 분리한 형태로 여유공간(밀봉홈)을 갖고 밀봉재를 삽입할 수 있어 보다 개선된 형태의 밀봉조건을 얻을 수 있으며, 이 경우 밀봉기능이 향상될 수 있어 전체스택을 재 승온 및 냉각하며 열 사이클로 사용할 수 있으며, 온도변화에도 내구성이 양호한 스택을 제조할 수 있다. Therefore, in the conventional example of FIG. 2, the sealing material can be inserted with a free space (sealing groove) in a form in which the gas sealing part is absolutely separated from the case of using the simple flat plate cell as shown in FIG. The improved sealing condition can be obtained, in which case the sealing function can be improved, so that the entire stack can be heated and cooled again and used as a thermal cycle.

하지만, 도 2a의 단전지를 이용하여 도 2b와 같은 스택을 제작할 경우, 채널받침(7) 과 분리판(8)의 채널구조가 부수적으로 거치되어야 한다. However, when manufacturing the stack as shown in FIG. 2B using the unit cell of FIG. 2A, the channel structures of the channel support 7 and the separator 8 must be additionally mounted.

특히 도 2a의 스택조립도에서 분리판(8)의 채널구조는 분리판(8)의 상하면에 동시에 형성시켜 단전지(4)의 연료극에는 연료가스가 공기극에는 공기가 원활하게 흐르는 구조를 가져야 한다. 하지만 이러한 분리판(8)에서 채널구조는 분리판(8)의 제조 비용을 상승시키며, SOFC 스택의 제작 가격을 높이는 단점을 갖고 있다. In particular, in the stack assembly diagram of FIG. 2A, the channel structure of the separator plate 8 must be simultaneously formed on the upper and lower surfaces of the separator plate 8 so that fuel gas flows smoothly in the anode of the unit cell 4 and air flows smoothly in the cathode. . However, the channel structure of the separator 8 increases the manufacturing cost of the separator 8 and has a disadvantage of increasing the manufacturing cost of the SOFC stack.

또한 도 2a의 단전지의 절곡부가 연료극(하향)에 대해서만 가스밀봉이 가능하며 공기극(상향)에 대해서는 가스밀봉이 고려되지 않고 있어 가스밀봉효율이 떨어진다는 문제점이 있다.In addition, the bent portion of the unit cell of FIG. 2A may be gas sealed only for the anode (downward), and gas sealing efficiency is not considered for the cathode (upward), which causes a problem in that gas sealing efficiency is lowered.

본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점들을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 또 다른 목적은 SOFC 단전지의 형상을 모서리 말단의 4면 또는 대향하는 2면이 "H"자형으로 상하향 대칭적 또는 비대칭적으로 절곡되게 하여 스택 제작시 분리판에 연료극 또는 공기극쪽에 대해서 가스 밀봉효과를 증진시키며 동시에 채널구조를 갖게하여 가스채널을 분리판에 별도로 가공할 필요가 없어 분리판의 두께를 감소시킬 수 있는 개선된 구조의 평판형 고체산화물 연료전지를 제공하는데 있다. The present invention has been made to solve the problems of the prior art as described above, another object of the present invention is to form the shape of the SOFC unit cell symmetrically upward or downward on the four sides of the edge end or two opposite sides of the "H" shape. Or it can be asymmetrically bent to enhance the gas sealing effect on the fuel electrode or air electrode side of the stack plate during the stack fabrication, and at the same time to have a channel structure to reduce the thickness of the separator plate without the need to process the gas channel separately on the separator plate. There is provided an improved structure of a planar solid oxide fuel cell.

본 발명의 다른 목적은 SOFC 스택의 제작시 단전지의 형상을 분리판에 연료극 또는 공기극의 채널을 제작할 필요가 없어 경제적으로 값싼 분리판을 이용할 수 있는 개선된 구조의 평판형 고체산화물 연료전지를 제공하는데 있다.
Another object of the present invention is to provide a flat solid oxide fuel cell having an improved structure that can be used to economically inexpensive separator because there is no need to manufacture the anode or the channel of the cathode in the shape of the unit cell when manufacturing the SOFC stack. It is.

본 발명의 또 다른 목적은 SOFC 스택의 제작시 종래와 동일한 스택의 크기에서, 보다 높은 출력과 내구성을 갖는 스택을 제작할 수 있는 개선된 구조의 평판형 고체산화물 연료전지를 제공하는데 있다. It is still another object of the present invention to provide a flat solid oxide fuel cell having an improved structure capable of manufacturing a stack having a higher output and durability in the same stack size as in the prior art when manufacturing an SOFC stack.

본 발명의 또 다른 목적은 단전지의 장기성능에 해당하는 채널을 갖는 부위인 연료극 또는 공기극에서의 고온 크립저항을 향상시켜 단전지의 수명을 향상시킬 수 있는 개선된 구조의 평판형 고체산화물 연료전지를 제공하는데 있다.

It is still another object of the present invention to improve the lifespan of a unit cell by improving high temperature creep resistance at an anode or a cathode having a channel corresponding to the long-term performance of the unit cell. To provide.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예는, 연료극(음극), 전해질, 공기극(양극)으로 구성된 고체 산화물 연료전지의 단전지에 있어서, 상기 단전지의 모서리 4면 또는 대향하는 2면의 끝단부가 상하향 대칭적 또는 비대칭적으로 절곡되어 "H"자형의 절곡부가 형성되어 있으며, 상기 단전지의 하측면 및/또는 상측면에 가스채널이 형성되어 있는 것을 특징으로 한다. One embodiment of the present invention for achieving the above object is, in a single cell of a solid oxide fuel cell consisting of a fuel electrode (cathode), an electrolyte, an air electrode (anode), the four sides or two opposite edges of the unit cell The end of the surface is bent up and down symmetrically or asymmetrically to form a bent portion of the "H" shape, characterized in that the gas channel is formed on the lower side and / or the upper side of the unit cell.

또한, 상기 단전지는, 말단 부분이 수직으로 상하향 대칭적 또는 비대칭적으로 절곡되어 있는 평판부의 상면 전체와 그의 절곡부 및 지지부의 전체 또는 일부에 전해질이 피복되어 있고, 상기 전해질이 피복된 상부에 다공성의 공기극(양극)이 피복되어 있는 3중막 또는 다중막으로 구성된 다공성의 연료극(음극) 지지체로서 그의 하측면 및/또는 상측면에 가스채널이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 개선된 구조의 평판형 고체산화물 연료전지.In addition, in the unit cell, an electrolyte is coated on the entire upper surface of the flat plate portion, the end portion of which is bent vertically symmetrically or asymmetrically, and all or a portion of the bent portion and the support portion, and the porous portion is coated on the electrolyte. Porous anode (cathode) support composed of triple or multi-layered membranes coated with cathode (anode), characterized in that the gas channel is formed on the lower side and / or the upper side of the plate-shaped solid Oxide fuel cell.

또한, 상기 단전지는, 말단 부분이 수직으로 상하향 대칭적 또는 비대칭적으로 절곡되어 있는 평판부의 상면 전체와 그의 절곡부 및 지지부의 전체 또는 일부에 전해질이 치밀하게 피복되어 있고, 전해질의 상부에는 공기극(양극)이 피복되어 있는 3중막 또는 다중막으로 구성된 전해질 지지체형이고, 그 내부 및/또는 외부에 가스채널 구조를 갖는 것을 특징으로 한다.In addition, in the unit cell, the electrolyte is densely coated on the entire upper surface of the flat plate portion, the end portion of which is bent vertically and symmetrically or asymmetrically, and all or a portion of the bent portion and the support portion, and the cathode is formed on the upper portion of the electrolyte. An electrolyte support type composed of a triple film or a multilayer film coated with an anode), and has a gas channel structure inside and / or outside thereof.

또한, 상기 절곡부의 일측단면이, 계단형상을 이루어 밀봉용 홈을 형성한다.In addition, one side surface of the bent portion forms a step shape to form a sealing groove.

또한, 상기 절곡부의 상단면이, 요철형상을 이루어 밀봉용 홈을 형성한다.In addition, the upper end surface of the bent portion forms an uneven shape to form a sealing groove.

또한, 상기 절곡부의 일측단면이 상하대칭이 아닌 2면절곡의 상하가 90도 회전된 단면으로 상하 각 2면에 대해서만 절곡부가 형성된다. In addition, the bent portion is formed only on each of the two upper and lower surfaces in a cross-section in which one side surface of the bent portion is rotated 90 degrees, not the upper and lower symmetry, the upper and lower sides of the two-sided bending.

또한, 상기 단전지는, 상기 연료극(음극) 지지체 단전지에서 연료극과 공기극쪽 동시에 혹은 한쪽 방향으로 가스채널을 가지며, 이들이 직선형 구조 또는 바둑판형 구조로 형성되어 있는 것이 바람직하다.In addition, the unit cell has a gas channel in the fuel electrode (cathode) support unit cell at the same time or in one direction toward the anode and the cathode, and it is preferable that they are formed in a linear structure or a checkerboard structure.

또한, 본 발명의 상기 상하향 대칭적 또는 비대칭적으로 절곡부분과 연료극(음극) 지지체에서 형성된 가스채널의 직선형 구조 또는 바둑판형 구조의 단면구조는, 직각형 돌출부가 둔각과 예각으로 된 사다리꼴형태이거나 사각형 돌출부가 원형 돌출부로 조합된 복합적인 형태로 가스통로(채널)의 역할을 하는 부분을 갖는 것을 특징으로 한다.In addition, the cross-sectional structure of the linear structure or the checkered structure of the gas channel formed in the bent portion and the anode (cathode) support of the up and down symmetrical or asymmetrical of the present invention, the trapezoidal or rectangular with the right angled protrusion is obtuse and acute It is characterized in that the protrusion has a part serving as a gas passage (channel) in a complex form combined with a circular protrusion.

본 발명에서 도 3은 본 발명에 따른 사각 단전지의 모서리 4면 또는 마주보는 2면의 단면이 "H"자형으로 상하향 대칭적(또는 비대칭적)으로 절곡되어 있는 단전지의 지지체에 반응가스채널이 형성되어 있는 단전지의 모식도를 나타낸 것이다. 이 중에서, 도 3a는 4면이 "H"자형으로 상하향 대칭적(또는 비대칭적)으로 절곡된 연료극(음극) 지지체형 단전지로서 연료극(음극) 지지체에서 반응가스채널이 직선형 구조로 형성되어 있다. 도 3b는 마찬가지로 4면이 상하향 대칭적(또는 비대칭적)으로 절곡된 연료극(음극) 지지체형 단전지로서 연료극(음극) 지지체에서 반응가스채널이 바둑판형 구조로 형성되어 있다. 도 3c는 마주보는 2면의 단면이 "H"자형으로 상하향 대칭적(또는 비대칭적)으로 절곡되어 있는 연료극(음극) 지지체형 단전지로서 연료극 지지체에서 반응가스채널이 직선형 구조로 형성되어 있다. 도 3d는 마주보는 2면의 단면이 "H"자형으로 상하향 대칭적(또는 비대칭적)으로 절곡되어 있는 연료극(음극) 지지체형 단전지로서 연료극(음극) 지지체에서 반응가스채널이 바둑판형 구조로 형성되어 있다. In the present invention, Figure 3 is a reaction gas channel in the support of the unit cell is bent in the symmetrical (or asymmetrical) up-down symmetrical (or asymmetrical) in the "H" shape of the cross section of the four sides or opposite sides of the rectangular unit cell according to the invention The schematic diagram of this formed unit cell is shown. 3A shows a fuel cell (cathode) support unit cell in which four surfaces are bent upside down symmetrically (or asymmetrically) in an "H" shape, and a reaction gas channel is formed in a straight structure at the fuel electrode (cathode) support. . FIG. 3B is a fuel cell (cathode) support unit cell in which four surfaces are symmetrically (or asymmetrically) bent, and the reaction gas channel is formed in a checkerboard structure in the fuel cell (cathode) support. FIG. 3C illustrates a fuel cell (cathode) support unit cell in which two opposite surfaces are bent in an “H” shape up and down symmetrically (or asymmetrically), in which reaction gas channels are formed in a straight structure in the anode support. FIG. 3D illustrates an anode (cathode) support unit cell in which two opposite surfaces are bent in an symmetrical (or asymmetrical) manner in an “H” shape, and a reaction gas channel is formed in a checkerboard structure in the anode support. Formed.

도 4는 도 3의 단전지 각각에서 절곡부의 2차원 단면 모식도로서, 도 4a는 지지체의 "H"자형 절곡부 전체를 전해질로 둘러싸고 있으며, 도 4b는 지지체의 "H"자형 절곡부 일부를 전해질로 둘러싸고 있는 경우의 모식도이다. 또한 도 4c와 d는 지지체의 "H"자형 절곡부 모서리에 밀봉용 홈이 있으며, 도 4e와 f는 지지체의 "H"자형 절곡부 모서리에 중앙부위에 밀봉용 홈이 있는 경우의 모식도이다. 4 is a two-dimensional cross-sectional schematic diagram of the bent portion in each of the unit cells of FIG. 3, FIG. 4A surrounds the entire "H" -shaped bent portion of the support, and FIG. 4B shows a portion of the "H" -shaped bent portion of the support. It is a schematic diagram in the case surrounded by. 4c and d are sealing grooves at the corners of the “H” -shaped bent portion of the support, and FIGS. 4e and f are schematic views of the seal grooves at the central portion at the corners of the “H” -shaped bent portion of the support.

도 5는 본 발명에 따른 사각 단전지의 모서리 4면 또는 마주보는 2면의 단면이 "H"자형으로 상하향 대칭적(또는 비대칭적)으로 절곡되어 있는 단전지의 공기극 지지체에 반응가스채널이 형성되어 있는 단전지의 모식도로서, 도 5a는 4면의 단면이 "H"자형으로 상하향 대칭적(또는 비대칭적)으로 절곡되어 있는 공기극(양극) 지지체형 단전지로서 직선형 구조로 반응가스채널이 형성되어 있는 단전지이고, 도 5b는 4면이 상하향 대칭적(또는 비대칭적)으로 형성된 절곡형인 공기극(양극) 지지체형 단전지로서 바둑판형 구조로 반응가스채널이 형성되어 있는 단전지이며, 도 5c는 마주보는 2면의 단면이 "H"자형으로 상하향 대칭적(또는 비대칭적)으로 절곡되어 있는 공기극(양극) 지지체형 단전지로서 직선형 구조로 반응가스채널이 형성되어 있는 단전지이며, 도 5d는 마주보는 2면의 단면이 "H"자형으로 상하향 대칭적(또는 비대칭적)으로 절곡되어 있는 공기극(양극) 지지체형 단전지로서 바둑판형 구조로 반응가스채널이 형성되어 있는 단전지이다. 5 is a reaction gas channel formed in a cathode support of a unit cell in which a cross section of four corners or two opposite sides of a rectangular unit cell according to the present invention is bent upwardly and downwardly symmetrically (or asymmetrically) into an "H" shape. 5A is a cathode (anode) support unit cell in which four-sided cross sections are bent upside down symmetrically (or asymmetrically) in an "H" shape to form a reaction gas channel in a linear structure. FIG. 5B is a bent cathode (anode) support unit cell in which four surfaces are symmetrically (or asymmetrically) up and down, and a unit cell in which a reaction gas channel is formed in a checkered structure, and FIG. 5C Is a cathode (anode) support unit cell which is bent in a symmetrical (or asymmetrical) manner up and down in an "H" shape with two opposite faces, and is a unit cell in which a reaction gas channel is formed in a linear structure. 5d is jiyida unit cells in the reaction gas channel to the grid-like structure is formed as an air electrode (anode) with a cross-section of the second surface opposite to the uplink and downlink are bent symmetrically (or asymmetric) to the "H" shaped support type single cell.

도 6은 본 발명에 따른 사각 단전지의 모서리 4면 또는 마주보는 2면의 단면이 "H"자형으로 상하향 대칭적(또는 비대칭적)으로 절곡되어 있는 단전지의 전해질에 반응가스채널이 존재하는 단전지의 모식도로서, 도 6a는 4면의 단면이 "H"자형으로 상하향 대칭적(또는 비대칭적)으로 절곡되어 있는 전해질 지지체형 단전지로서 전해질 지지체에 반응가스채널이 직선형 구조로 형성되어 있는 단전지이고, 도 6b는 4면의 단면이 "H"자형으로 상하향 대칭적(또는 비대칭적)으로 절곡되어 있는 전해질 지지체형 단전지로서 전해질 지지체에 반응가스채널이 바둑판형 구조로 형성되어 있는 단전지이며, 도 6c는 마주보는 2면의 단면이 "H"자형으로 상하향 대칭적(또는 비대칭적)으로 절곡되어 있는 전해질 지지체형 단전지로서 전해질 지지체에 반응가스채널이 직선형 구조로 형성되어 있는 단전지이며, 도 6d는 마주보는 2면의 단면이 "H"자형으로 상하향 대칭적(또는 비대칭적)으로 절곡되어 있는 전해질 지지체형 단전지로서 전해질 지지체에 반응가스채널이 바둑판형 구조로 형성되어 있는 단전지이다. 6 is a cross-sectional view of four corners or two opposite surfaces of a rectangular unit cell according to the present invention in which a reaction gas channel is present in an electrolyte of a unit cell in which the cross-sections of the “H” shape are bent up and down symmetrically (or asymmetrically). As a schematic diagram of a unit cell, FIG. 6A is an electrolyte support unit cell in which four-sided cross sections are bent symmetrically (or asymmetrically) in an “H” shape, in which a reaction gas channel is formed in a linear structure on an electrolyte support. 6B is an electrolyte support unit cell in which four-sided cross sections are bent in an symmetrical (or asymmetrical) manner in a "H" shape, wherein the reaction gas channel is formed in a checkerboard structure in the electrolyte support. 6C is an electrolyte support unit cell in which two opposite surfaces are bent in an “H” shape up and down symmetrically (or asymmetrically), and the reaction gas channel is straight on the electrolyte support. FIG. 6D is an electrolyte support unit cell in which two opposite surfaces are bent up and down symmetrically (or asymmetrically) in an “H” shape, and a reaction gas channel is formed on the electrolyte support. It is a unit cell formed in a structure.

도 7은 본 발명에 따른 사각 단전지의 모서리 4면 또는 마주보는 2면의 단면이 "H"자형으로 상하향 대칭적(또는 비대칭적)으로 절곡되어 있는 단전지의 지지체에 반응가스채널이 형성되어 있는 단전지의 모식도를 나타낸 것이다. 이 중에서, 도 7a는 4면이 "H"자형으로 상하향 대칭적(또는 비대칭적)으로 절곡된 연료극(음극) 지지체형 단전지로서 연료극(음극) 지지체쪽과 공기극쪽의 양쪽 방향에 동시에 반응가스채널이 직선형 구조로 형성되어 있다. 도 7b는 마찬가지로 4면이 상하향 대칭적(또는 비대칭적)으로 절곡된 연료극(음극) 지지체형 단전지로서 연료극(음극) 지지체쪽과 공기극쪽의 양쪽 방향에 동시에 반응가스채널이 바둑판형 구조로 형성되어 있다. 도 7c는 마주보는 2면의 단면이 "H"자형으로 상하향 대칭적(또는 비대칭적)으로 절곡되어 있는 연료극(음극) 지지체형 단전지로서 연료극 지지체쪽과 공기극쪽의 양쪽 방향에 동시에 반응가스채널이 직선형 구조로 형성되어 있다. 도 7d는 마주보는 2면의 단면이 "H"자형으로 상하향 대칭적(또는 비대칭적)으로 절곡되어 있는 연료극(음극) 지지체형 단전지로서 연료극(음극) 지지체쪽과 공기극쪽의 양쪽 방향에 동시에 반응가스채널이 바둑판형 구조로 형성되어 있다. 도 7e는 본 발명에 따른 단전지의 절곡부의 일측단면이 상하대칭이 아닌 2면절곡의 상하가 90도 회전된 단면을 갖는(;비대칭적으로 절곡된) "H"자형으로 상하향 비대칭적으로 절곡된 단전지로서 연료극 지지체쪽과 공기극쪽의 양쪽 방향에 동시에 반응가스채널이 직선형 구조로 형성된 모식도이다.7 is a reaction gas channel formed on a support of a single cell in which the cross-sections of the four corners or two opposite surfaces of the rectangular unit cell according to the present invention are bent upwardly and downwardly symmetrically (or asymmetrically) in an “H” shape. A schematic diagram of a unit cell is shown. 7A shows a fuel cell (cathode) support unit cell in which four surfaces are bent up and down symmetrically (or asymmetrically) in an "H" shape, and reactant gas simultaneously in both directions of a fuel electrode (cathode) support side and an air electrode side. The channel is formed in a straight structure. FIG. 7B is a fuel cell (cathode) support unit cell in which four surfaces are symmetrically (or asymmetrically) bent up and down, and a reaction gas channel is formed in a checkerboard structure simultaneously in both directions of the anode (cathode) support side and the air electrode side. It is. FIG. 7C is a fuel cell (cathode) support unit cell in which two opposite surfaces are bent in an symmetrical (or asymmetrical) manner in an "H" shape, and is a reaction gas channel simultaneously in both directions of the anode support side and the cathode side. It is formed in this linear structure. FIG. 7D is a fuel cell (cathode) support unit cell in which two opposite sections are bent in an symmetrical (or asymmetrical) manner in an "H" shape and simultaneously in both directions of the anode (cathode) support side and the cathode side. The reaction gas channel is formed in a checkered structure. FIG. 7E is asymmetrically bent upward and downward in an “H” shape having a cross section in which one side section of the bent portion of the unit cell according to the present invention is rotated 90 degrees up and down instead of vertically symmetrical; It is a schematic diagram in which a reaction gas channel is formed in a linear structure simultaneously in both directions of the anode support side and the cathode side as a single unit cell.

도 8는 본 발명에 따른 사각 단전지의 모서리 4면 또는 마주보는 2면의 단면이 "H"자형으로 상하향 대칭적(또는 비대칭적)으로 절곡되어 있는 공기극 지지체형 단전지로서 공기극 지지체쪽과 연료극쪽의 양쪽 방향에 동시에 반응가스채널이 형성되어 있는 단전지의 모식도로서, 도 8a는 4면의 단면이 "H"자형으로 상하향 대칭적(또는 비대칭적)으로 절곡되어 있는 공기극(양극) 지지체형 단전지로서 직선형 구조로 공기극 지지체쪽과 연료극쪽의 양쪽 방향에 동시에 반응가스채널이 형성되어 있는 단전지이고, 도 8b는 4면이 상하향 대칭적(또는 비대칭적)으로 형성된 절 곡형인 공기극(양극) 지지체형 단전지로서 공기극 지지체쪽과 연료극쪽의 양쪽 방향에 동시에 바둑판형 구조로 반응가스채널이 형성되어 있는 단전지이며, 도 8c는 마주보는 2면의 단면이 "H"자형으로 상하향 대칭적(또는 비대칭적)으로 절곡되어 있는 공기극(양극) 지지체형 단전지로서 공기극 지지체쪽과 연료극쪽의 양쪽 방향에 동시에 직선형 구조로 반응가스채널이 형성되어 있는 단전지이며, 도 8d는 마주보는 2면의 단면이 "H"자형으로 상하향 대칭적(또는 비대칭적)으로 절곡되어 있는 공기극(양극) 지지체형 단전지로서 공기극 지지체쪽과 연료극쪽의 양쪽 방향에 동시에 바둑판형 구조로 반응가스채널이 형성되어 있는 단전지이다.FIG. 8 is a cathode support unit cell having four corners or two opposite surfaces of a rectangular unit cell bent in an “H” shape up and down symmetrically (or asymmetrically). 8A is a schematic diagram of a unit cell in which reaction gas channels are formed simultaneously in both directions, and FIG. 8A shows an air cathode (anode) support type in which the cross-sections of the four surfaces are bent upwardly and downwardly symmetrically (or asymmetrically) in an "H" shape. The unit cell is a unit cell in which a reaction gas channel is formed simultaneously in both the cathode support side and the fuel electrode side in a straight structure, and FIG. 8B shows a cathode having a curved surface formed on the four surfaces thereof in a symmetrical (or asymmetrical) manner. As a support unit cell, the reaction gas channel is formed in a checkerboard structure simultaneously in both the cathode support side and the fuel electrode side, and FIG. 8C is a cross-section of two opposite surfaces. It is a cathode (anode) support unit cell which is bent symmetrically (or asymmetrically) in the shape of "H" and is a unit cell in which reaction gas channels are formed in a straight structure simultaneously in both directions of the cathode support side and the fuel electrode side. FIG. 8D is a cathode (anode) support unit cell in which two opposite sections are bent in an symmetrical (or asymmetrical) manner in an "H" shape and is checkered simultaneously in both directions of the cathode support side and the anode side. It is a unit cell in which a reaction gas channel is formed in a structure.

도 9은 본 발명에 따른 사각 단전지의 모서리 4면 또는 마주보는 2면의 단면이 "H"자형으로 상하향 대칭적(또는 비대칭적)으로 절곡되어 있는 단전지의 전해질에 반응가스채널이 존재하는 단전지의 모식도로서, 도 9a는 4면의 단면이 "H"자형으로 상하향 대칭적(또는 비대칭적)으로 절곡되어 있는 전해질 지지체형 단전지로서 전해질 지지체에 연료극쪽과 공기극쪽의 양쪽 방향 동시에 반응가스채널이 직선형 구조로 형성되어 있는 단전지이고, 도 9b는 4면의 단면이 "H"자형으로 상하향 대칭적(또는 비대칭적)으로 절곡되어 있는 전해질 지지체형 단전지로서 전해질 지지체에 연료극쪽과 공기극쪽의 양쪽 방향 동시에 반응가스채널이 바둑판형 구조로 형성되어 있는 단전지이며, 도 9c는 마주보는 2면의 단면이 "H"자형으로 상하향 대칭적(또는 비대칭적)으로 절곡되어 있는 전해질 지지체형 단전지로서 전해질 지지체에 연료극쪽과 공기극쪽의 양쪽 방향 동시에 반응가스채널이 직선형 구조로 형성 되어 있는 단전지이며, 도 9d는 마주보는 2면의 단면이 "H"자형으로 상하향 대칭적(또는 비대칭적)으로 절곡되어 있는 전해질 지지체형 단전지로서 전해질 지지체에 연료극쪽과 공기극쪽의 양쪽 방향 동시에 반응가스채널이 바둑판형 구조로 형성되어 있는 단전지이다. FIG. 9 is a cross-sectional view of four corners or two opposite surfaces of a rectangular unit cell according to the present invention in which a reaction gas channel is present in an electrolyte of a unit cell in which an “H” shape is bent upward and downward symmetrically (or asymmetrically). As a schematic diagram of a unit cell, FIG. 9A is an electrolyte support unit cell in which the cross-sections of the four surfaces are bent upwardly and downwardly symmetrically (or asymmetrically) in an “H” shape. FIG. 9B is an electrolyte support unit cell in which a cross-section of four surfaces is bent up and down symmetrically (or asymmetrically) in an “H” shape with a gas channel formed in a linear structure. The reaction gas channel is formed in a checkerboard structure at the same time in both directions toward the cathode side, and FIG. 9C shows a cross-section of two opposite surfaces having an "H" shape and up-down symmetrically (or asymmetrically). A bent electrolyte support unit cell, in which a reaction gas channel is formed in a straight line structure at both sides of a fuel electrode side and an air electrode side in an electrolyte support, and FIG. 9D shows an "H" shaped cross section of two opposite surfaces. An electrolyte support unit cell that is bent upside down symmetrically (or asymmetrically) is a unit cell in which a reaction gas channel is formed in a checkerboard structure simultaneously in both directions of a fuel electrode side and an air electrode side.

도 10a는 본 발명에 따른 사각 단전지의 모서리 4면 단면이 "H"자형으로 상하향 대칭적 또는 비대칭적으로 절곡된 각각의 단전지에서 스택으로 적층시 구조를 표현한 모식도 이다. 이 중에서 10b 내지 10c는 는 본 발명에 따른 사각 단전지의 모서리 4면 단면이 "H"자형으로 상하향 대칭적 또는 비대칭적으로 절곡된 각각의 단전지에서 스택으로 적층시 구조를 2차원적냈으며 도 10b는 연료극쪽 혹은 공기극쪽 한 방향에서만 채널구조가 있는 단전지를 사용한 경우이고, 도 10c는 연료극쪽과 공기극쪽 모두 방향에서 채널구조가 있는 단전지를 사용한 경우의 2차원 모식도이다.Figure 10a is a schematic diagram showing the structure when stacked in a stack in each of the four corners of the rectangular unit cell in accordance with the present invention the cross section of the four corners of the "H" shaped up and down symmetrically or asymmetrically. Among them, 10b to 10c are two-dimensional structures when stacked in stacks in each unit cell in which the four-sided cross-sections of the rectangular unit cells according to the present invention are bent upside down symmetrically or asymmetrically in an "H" shape. 10b is a case where a unit cell having a channel structure is used only in one direction of the anode side or the cathode side, and FIG. 10c is a two-dimensional schematic diagram when a unit cell having a channel structure is used in both the anode side and the cathode side.

이하의 본 발명은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 갖는 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위한 것으로, 본 발명의 가장 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조로 하여 상세히 설명하기로 한다. 본 발명의 목적, 작용효과를 포함하여 기타 다른 목적들, 특징들은 바람직한 실시예의 설명에 의해 보다 명확해질 것이다.Hereinafter, the present invention will be described in detail so that those skilled in the art to which the present invention pertains can easily carry out the present invention. The preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Let's explain. Other objects, features, including effects, effects of the present invention will become more apparent from the description of the preferred embodiment.

이와 같은 본 발명을 실시예를 들어 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다. The present invention will be described in more detail with reference to Examples.

실시예 1 : 모서리 4면 또는 마주보는 2면의 단면이 "H"자형으로 상하향 대칭적 또는 비대칭적으로 절곡되어 있고, 반응가스채널을 갖는 연료극(음극) 지지체형 단전지 Example 1 A fuel cell (cathode) support unit cell having a reactive gas channel having four corners or two opposite surfaces having a "H" shape, which is bent up and down symmetrically or asymmetrically.

종래의 절곡형 단전지라 함은 도 2a에 도시되어 있는 바와 같이, 평판부(31)의 모서리 말단 4면 또는 마주보는 2면의 단면이 "∩"자형으로 하향 절곡된 반면에 본 발명에서 사용한 채널구조의 절곡형 단전지(4)라 함은 도 3a에 도시되어 있는 바와 같이, 평판부(31)의 모서리 말단 4면 또는 마주보는 2면의 단면이 상하향 대칭적 또는 비대칭적으로 절곡되어 "H"자형으로 절곡부(34)가 형성되어 있으면서 동시에 상대적으로 두꺼운 연료극(1) 지지체에 연료극쪽 방향 및/또는 공기쪽의 방향에 반응가스의 흐름을 용이하게 하는 채널(6)을 갖는 단전지를 말한다. The conventional bent type cell is a channel used in the present invention, while the end surface of the flat end portion 4 or two opposite faces of the flat plate 31 are bent downward in a “∩” shape, as shown in FIG. 2A. As shown in FIG. 3A, the bent unit cell 4 having the structure is bent upwardly and downwardly symmetrically or asymmetrically as the cross-sections of four edges or two opposite surfaces of the flat plate 31 are "H". Refers to a unit cell having a bent portion 34 in a shape and at the same time having a relatively thick fuel electrode 1 support having a channel 6 which facilitates the flow of reaction gas in the direction of the anode side and / or in the air side. .

이 단전지(4)는 대칭적 또는 비대칭적으로 형성된 절곡부(34)와 지지부(35)로 된 두께 약 1 내지 2mm 다공성의 연료극(음극, 1)과 두께 5 내지 50㎛의 치밀한 박막으로 지지부(35) 윗면과 모서리 전체에 전해질(2)을 피복하고, 전해질(2)이 피복된 상부에 다공성의 공기극(양극, 3)을 피복한 것으로 중심부에는 전해질(2), 하부에는 연료극(음극, 1), 상부에는 공기극(양극, 3)으로 구성된 3중막의 단전지이다. The unit cell 4 is formed by a symmetrical or asymmetrically formed bent portion 34 and a support 35 with a porous fuel electrode (cathode 1) having a thickness of about 1 to 2 mm and a dense thin film having a thickness of 5 to 50 μm. (35) The electrolyte (2) is coated on the upper surface and the entire corner, and the porous cathode (anode, 3) is coated on the upper surface of the electrolyte (2), and the electrolyte (2) at the center and the anode (cathode, at the bottom) are coated. 1), The upper part is a triple film single cell comprised of a cathode (anode, 3).

이때, 최종 단전지는 도 3a, 도 3b, 도 3c 및 도 3d에서와 같은 형태로 제조될 수 있으며, 예를 들어, 크기는 약 100×100mm이고, 두께는 약 1.7mm이며, 상하향으로 각각 절곡된 모서리 부분의 높이는 약 3.5mm, 내측의 높이는 약 1.8mm, 절곡부의 넓이방향 두께는 약 3mm이다. At this time, the final unit cell may be manufactured in the form as shown in Figure 3a, 3b, 3c and 3d, for example, the size is about 100 × 100mm, the thickness is about 1.7mm, each bent upward and downward The height of the corner portion is about 3.5mm, the inner height is about 1.8mm, and the width of the bent portion in the width direction is about 3mm.

또한 최종 단전지는 도 7a, 도 7b, 도 7c 및 도 7d에서와 같이 형태로 제조될 수 있으며 상대적으로 두꺼운 연료극 지지체에 연료극쪽 방향 혹은(과) 공기쪽의 방향에 반응가스의 흐름을 용이하게 하는 채널을 갖는 단전지로 제조될 수 있다. The final unit cell can also be manufactured in the form as shown in FIGS. 7A, 7B, 7C and 7D and facilitates the flow of reaction gas in the direction of the anode side and / or the air side on a relatively thick anode support. It can be made into a unit cell having a channel.

이들의 제조방법은 1차 소결체인 연료극 지지체에 공지의 슬러리 코팅법과 화학기상증착법, 테이프캐스팅법, 스크린프린팅 등 중의 한 방법을 이용하여 지르코니아(ZrO2)계, 세리아(CeO2)계, 비스무스산화물(Bi2O3)계, 란타늄계 페로브스카이트(perovskite)계 중의 하나 또는 그 이상의 전해질을 코팅하고, 약 1250℃에서의 열처리를 1 내지 수회 반복한 후, 최종적으로는 1450℃ 내지 1600℃에서 소결하여 약 5 내지 50㎛ 두께의 치밀한 전해질층을 제조하였다. These production methods are zirconia (ZrO 2 ), ceria (CeO 2 ), bismuth oxide using one of the known slurry coating method, chemical vapor deposition method, tape casting method, screen printing, etc. on the anode support which is the primary sintered body. After coating one or more of the (Bi 2 O 3 ) -based, lanthanum-based perovskite-based electrolyte, and repeated heat treatment at about 1250 1 to several times, finally 1450 ℃ to 1600 ℃ Sintering at to prepare a dense electrolyte layer having a thickness of about 5 to 50㎛.

여기서, 도 4a에서와 같이, 절곡부 전체를 치밀한 전해질 층으로 둘러싸게 할 수 있고, 도 4b에 나타낸 바와 같이, 치밀한 전해질(2)층을 연료극 지지체(1)의 상단부 표면과 지지체 절곡부(34)의 모서리 옆면을 코팅할 수 있으며, 이로 인해 SOFC 작동시 다공성의 지지체로부터 직접적인 연료가스의 누설을 방지할 수 있고, 밀봉효과도 증대시킬 수 있다. 또한 지지부(35)에 밀봉홈(12)을 형성시켜 도 4c, 도 4d 및 도 4e, 도 4f에서와 같이 제조될 수 있으며, 이들 단전지를 이용하여 도 10a에서와 같은 형태로 제작될 수 있다. 상기 밀봉홈(12)은 첨부 도면 도 4c에 도시된 바와 같이 또한, 절곡부(35)의 일측단면이, 계단형상으로 형성되어 있거나, 첨부 도면 도 4d에 도시된 바와 같이 상기 절곡부(35)의 상단면이 요철형상으로 형성되어 있다.Here, as shown in FIG. 4A, the entire bent portion can be surrounded by a dense electrolyte layer, and as shown in FIG. 4B, the dense electrolyte 2 layer is surrounded by the upper end surface of the anode support 1 and the support bent portion 34. It is possible to coat the edge side of the shell, which can prevent the leakage of fuel gas directly from the porous support during SOFC operation, and can also increase the sealing effect. In addition, by forming the sealing groove 12 in the support 35 can be manufactured as shown in Figures 4c, 4d and 4e, 4f, it can be manufactured in the form as shown in Figure 10a using these unit cells. As shown in FIG. 4C, the sealing groove 12 has one side surface of the bent portion 35 formed in a stepped shape, or the bent portion 35 as shown in FIG. 4D. The upper end surface of is formed in the uneven | corrugated shape.

그리고, 각각의 절곡부와 채널구조, 예를 들면 직선형 또는 바둑판형은 여러 가지의 형태로 변형될 수 있다. 즉 직선형 구조에서 단순직각 구조가 아닌 둔각 또는 예각의 조합인 사다리형일 수도 있고, 바둑판형 구조에서 돌출부의 모양을 사각형 또는 원형 등과 같이 다양한 형태로 제작할 수 있다. 또한 이 때의 채널구조도 직선형과 바둑판형 채널구조 혹은 이와 동등한 형상의 채널구조가 병합되어도 마찬가지 효과를 얻을 수 있다. In addition, each of the bent portion and the channel structure, for example, straight or checkered may be modified in various forms. That is, it may be a ladder type that is a combination of an obtuse angle or an acute angle rather than a simple rectangular structure in a straight structure, and the shape of the protrusion may be manufactured in various shapes such as a square or a circle in a checkered structure. In this case, the same channel structure can be obtained even when the straight line and the checkerboard channel structure or the equivalent channel structure are merged.

그리고, 전해질(2)층의 윗면에는 20%의 흑연 분말을 포함하는 LSM(La0.85Sr0.15MnO3) + YSZ 혹은 LSCF(La0.8Sr0.2Co0.6Fe0.4O3) + CG(S)O 조성분말의 페이스트를 이용하여 공기극(양극, 3)을 스크린 인쇄하고 건조한 후 1,100℃에서 열처리하여 최종적으로 도 3a, 도 3b, 도 3c 및 도 3d 그리고 도 7a, 도 7b, 도 7c 및 도 7d에서와 같은 3층구조의 연료극(음극) 지지체형 구조의 SOFC 단전지를 제조할 수 있다. On the upper surface of the electrolyte 2 layer, LSM (La 0.85 Sr 0.15 MnO 3 ) + YSZ or LSCF (La 0.8 Sr 0.2 Co 0.6 Fe 0.4 O 3 ) + CG (S) O composition containing 20% graphite powder Screen-print the cathode (anode, 3) using a paste of powder, dry it, and heat-treat it at 1,100 ° C. Finally, as shown in FIGS. 3A, 3B, 3C, and 3D and 7A, 7B, 7C and 7D, A SOFC unit cell having a fuel electrode (cathode) support type structure having the same three-layer structure can be manufactured.

스택 제작 조립을 위해서는 각각의 단전지는 동일한 크기를 갖도록 제작하는 것이 중요한데 절곡부(34)의 크기와 높이는 각각의 단전지를 분리판과 접촉하고, 밀봉하는 방법에 따라 재가공할 수 있다. 특히 격자배열방식으로 단전지를 이어 붙여, 첨부 도면 도 1의 (b)에 도시된 바와 같이 스택의 한 층을 이루고자 할 때는 각각의 단전지의 두께와 절곡부(34)의 높이는 동일한 크기로 제작하여야 한다. It is important to fabricate each unit cell to have the same size for stack fabrication assembly. The size and height of the bent part 34 may be reprocessed according to a method of contacting and sealing each unit cell with a separator. In particular, when the cells are connected in a lattice-array manner, to form one layer of the stack as shown in FIG. 1 (b), the thickness of each unit cell and the height of the bent portion 34 should be the same size. do.

본 실시예에서는 최종 단전지의 크기를 약 100×100mm로 하는 경우 절곡된 모서리부분인 지지부(35)의 높이는 약 3.5mm, 내측 높이는 약 1.8mm이며, 단전지 안쪽의 가스채널의 골의 깊이는 약 1mm 내외로 하였으며, 이러한 조건들은 단전지 제작시 프레스 금형의 크기와 열처리 또는 소결 온도에 의존하였다. In this embodiment, when the size of the final unit cell is about 100 × 100 mm, the height of the support part 35, which is the bent corner portion, is about 3.5 mm, and the inner height is about 1.8 mm. It was about 1mm, and these conditions depended on the size of the press mold and the heat treatment or sintering temperature when manufacturing the unit cell.

본 발명에 따른 단전지는 안쪽 채널의 가스분포를 일정하게 유지해 주며, 전기적 접촉을 이루기 위해서는 집전층과 집전체를 사용하게 된다. 그리고, 다공성 금속 시트상(펠트,felt)과 메쉬(mesh)를 이용하여 분리판과 접촉을 이루는데 용이하다.The unit cell according to the present invention maintains a constant gas distribution of the inner channel, and uses a current collector layer and a current collector to make electrical contact. In addition, it is easy to make contact with the separator using a porous metal sheet (felt) and a mesh (mesh).

실시예 2 : 모서리 4면 또는 마주보는 2면의 단면이 "H"자형으로 상하향 대칭적 또는 비대칭적으로 절곡되어 있으면서 반응가스채널을 갖는 공기극(양극) 지지체형 단전지 Example 2 A cathode (anode) support unit cell having a reactive gas channel with four corners or two opposite surfaces having a "H" shape, which is bent upward or downward symmetrically or asymmetrically

먼저 공기극(양극) 지지체를 제조하기 위해서 LSM(La0.85Sr0.15MnO3) + YSZ 혹은 LSCF(La0.8Sr0.2Co0.6Fe0.4O3) + CG(S)O 조성의 분말에 구형의 흑연 분말을 혼합하고, 이를 공지의 프레스 성형 및 열 처리조건으로 하여 최종적으로 약 40%의 다공성 공기극(양극) 지지체를 제조하였다.First, spherical graphite powder was added to a powder of LSM (La 0.85 Sr 0.15 MnO 3 ) + YSZ or LSCF (La 0.8 Sr 0.2 Co 0.6 Fe 0.4 O 3 ) + CG (S) O to prepare a cathode (anode) support. After mixing, it was known press molding and heat treatment conditions to finally prepare a porous cathode (anode) support of about 40%.

이러한 공기극(양극) 지지체는 도 5a, 도 5b, 도 5c 및 도 5d에서와 같은 형태로 제조되며, 크기가 약 100×100mm, 두께는 약 1.7mm, 상하향으로 절곡된 모서리 부분의 높이는 약 3.5mm, 내측의 높이는 약 1.8mm, 절곡부의 넓이방향 두께는 약 3mm가 되게 하였다.This cathode (anode) support is manufactured in the form as shown in Figures 5a, 5b, 5c and 5d, the size is about 100 × 100mm, thickness is about 1.7mm, the height of the corner portion bent upward and downward is about 3.5mm The inner height was about 1.8 mm, and the bend portion had a thickness in the width direction of about 3 mm.

상기 공기극(양극) 지지체(3)의 하면 전체에 치밀한 전해질(2)층을 형성시킨 후 다시 그 하면에 연료극(음극, 1) 성분으로 NiO 분말과 8YSZ(ZrO2 + 8몰% Y2O3 )를 무게비로 약 50 : 50 혼합한 분말과 20%의 흑연 분말을 출발 원료로 실시예 1에서와 동일한 인쇄법을 이용하여 최종적으로 도 5a, 도 5b, 도 5c 및 도 5d에서와 같은 공기(양)극 지지체형 구조의 SOFC 단전지를 제조하였다. NiD powder and 8YSZ (ZrO 2 + 8 mol% Y 2 O 3 ) were formed on the lower surface of the cathode (anode) supporter 3 with a dense electrolyte layer 2 formed on the lower surface of the cathode (cathode). ) By using the same printing method as in Example 1 as a starting material using a powder mixture of about 50:50 in a weight ratio and 20% of graphite powder, as shown in FIGS. 5A, 5B, 5C and 5D. A SOFC unit cell having a positive electrode support type structure was manufactured.

특히, 도 5a, 도 5b, 도 5c 및 도 5d에서와 같이 반응가스채널을 직선형 구조 또는 바둑판형 구조로 하되 이때의 채널구조는 직선형 구조에서 단순직각구조가 아닌 둔각 또는 예각의 조합인 사다리형일 수 있고 바둑판형 구조에서의 돌출부의 모양은 사각형, 원형 등 다양한 형태로 제작할 수 있다. 또한 도 8a, 도 8b, 도 8c 및 도 8d에서와 같이 반응가스채널구조는 공기극쪽 방향 과(혹은) 연료극쪽 방향에 있어 형성하여 반응가스의 흐름을 원활히 할 수 있으며, 또한 이 때의 채널구조도 직선형과 바둑판형 채널구조 혹은 이와 동등한 형상의 채널구조가 병합되어도 마찬가지 효과를 얻을 수 있어 결과적으로 이들은 성형시 프레스 금형의 형태나 가공 등에 따라 결정될 수 있다. 이하의 내용은 실시예 1과 동일하다.Particularly, the reaction gas channel may be a straight structure or a checkerboard structure as in FIGS. 5A, 5B, 5C, and 5D, but the channel structure may be a ladder type that is a combination of an obtuse angle or an acute angle rather than a simple rectangular structure in the linear structure. And the shape of the protrusion in the checkered structure can be produced in various forms such as square, round. In addition, as shown in FIGS. 8A, 8B, 8C, and 8D, the reaction gas channel structure is formed in the air electrode side direction and / or the fuel electrode side direction to facilitate the flow of the reaction gas. Even when the straight and checkered channel structures or equivalent channel structures are merged, the same effect can be obtained. As a result, they can be determined depending on the shape or processing of the press die during molding. The following content is the same as that of Example 1.

실시예 3 : 모서리 4면 또는 마주보는 2면의 단면이 "H"자형으로 상하향 대칭적 또는 비대칭적으로 절곡되어 있으면서 반응가스채널을 갖는 전해질 지지체형 단전지 Example 3 Electrolyte-supported unit cell having a reaction gas channel with four corners or two opposite surfaces having a "H" shape , bent up and down symmetrically or asymmetrically

전해질 지지체형 또는 자립형 단전지를 제조함에 있어서, 지르코니아(ZrO2)계, 세리아(CeO2)계, 비스무스산화물(Bi2O3)계 및 페로브스카이트(perovskite)계 중의 하나 또는 그 이상의 고체 산화물 전해질 원료분말을 10 내지 100㎛ 크기로 조립화시킨 후 이를 사용하여 도 6a, 도 6b, 도 6c 및 도 6d 그리고 도 9a, 도 9b, 도 9c 및 도 9d에서와 같은 형태가 되도록 성형한 후 소결하여 최종적으로 크기가 약 100 x 100 mm, 두께는 약 1 mm이하, 상하향 대칭적 또는 비대칭적으로 절곡된 모서리의 내측높이가 약 2 mm, 모서리 두께가 약 3 내지 4mm인 전해질 판(2)을 제작한다.In preparing an electrolyte support type or a self-supporting unit cell, one or more solid oxides of zirconia (ZrO 2 ), ceria (CeO 2 ), bismuth oxide (Bi 2 O 3 ) and perovskite based The electrolyte raw material powder is granulated to a size of 10 to 100 μm, and then used to form the same as in FIGS. 6A, 6B, 6C, and 6D and 9A, 9B, 9C, and 9D, followed by sintering. Finally, the electrolyte plate 2 having a size of about 100 x 100 mm, a thickness of about 1 mm or less, an inner height of the bent corners symmetrically or asymmetrically up to about 2 mm, and a thickness of about 3 to 4 mm is obtained. To make.

이때 내측에는 원료분말의 성형시 프레스 금형의 형태에 따라 골의 폭과 깊이를 약 1 과 0.8mm 사이로 각각 성형하되 이는 도 6a 및 도 6c 그리고 도 9b와 도 9d에서와 같이 직선형 구조로 채널이 있거나 도 6b와 도 6d 그리고 도 9b와 도 9d에서와 같이 바둑판형 구조로 채널이 있는 구조로 제작할 수 있다. 앞에서 언급한 바와 같이, 이러한 채널구조는 직선형 구조에서 단순직각구조가 아닌 둔각 또는 예각의 조합인 사다리형일 수 있고 바둑판형 구조에서의 돌출부의 모양은 사각형, 원형 등 다양한 형태로 제작할 수 있으며 직선형과 바둑판형 채널구조 혹은 이와 동등한 형상의 채널구조가 병합되어도 마찬가지 효과이다. At this time, the width and depth of the bone are molded between about 1 and 0.8 mm, respectively, depending on the shape of the press mold when forming the raw powder, which has a channel having a linear structure as shown in FIGS. 6A and 6C and 9B and 9D. 6b and 6d and as shown in 9b and 9d it can be manufactured in a structure having a channel in a checkerboard structure. As mentioned above, such a channel structure may be a ladder, which is a combination of an obtuse angle or an acute angle rather than a simple rectangular structure in the linear structure, and the protrusions of the checkered structure may be manufactured in various shapes such as squares and circles. The same effect is obtained when the channel structure of the type channel structure or the equivalent shape is merged.

여기서 통상의 방법으로 제조된 연료극 성분인 NiO 분말과 8YSZ(ZrO2 + 8몰% Y2O3)를 무게비로 약 50 : 50 혼합한 분말과 20%의 흑연 분말을 출발원료로 연료극 페이스트를 제조한다. 이를 제조된 전해질의 판(2)의 아래면, 특히 반응가스채널의 마루 또는 골에 각각 인쇄 내지는 도포하여 건조한 후 1300 내지는 1450℃의 온도에서 열처리하여 연료극(1)을 형성시켰다. 실시예 1에서와 마찬가지로 다시 공기극 재료인 LSM(La0.8Sr0.2MnO3) + YSZ 혹은 LSCF(La0.8Sr0.2Co0.6Fe0.4O3) + CG(S)O 의 페이스트를 인쇄하여 건조 후 1100℃ 내외에서 열처리하여 소위 채널구조를 갖는 전해질 지지체형 또는 자립형 구조의 SOFC 단전지를 제조하였다. 이하 실시예 1 및 2에서와 같다. 도면 부호 3은 공기극이다.Herein, a cathode paste is prepared using a NiO powder, which is a cathode component manufactured by a conventional method, and a powder of about 50:50 mixed with 8YSZ (ZrO 2 + 8 mol% Y 2 O 3 ) in a weight ratio and 20% graphite powder as a starting material. do. This was printed or coated on the bottom surface of the plate 2 of the prepared electrolyte, in particular, the floor or valley of the reaction gas channel, and then dried and heat-treated at a temperature of 1300 to 1450 ° C. to form the fuel electrode 1. As in Example 1, a paste of LSM (La 0.8 Sr 0.2 MnO 3 ) + YSZ or LSCF (La 0.8 Sr 0.2 Co 0.6 Fe 0.4 O 3 ) + CG (S) O, which is a cathode material, was printed and dried, and then dried at 1100 ° C. An SOFC unit cell having an electrolyte support type or a self-supporting structure having a channel structure was prepared by heat treatment in and out. As in Examples 1 and 2 below. 3 is an air electrode.

본 발명의 연료전지는 스택 적층시 분리판상의 채널구조를 단순화하여 분리판의 두께 및 비용을 저렴하게 하는 장점이 있다. 따라서 상대적으로 같은 크기의 스택에 보다 많은 단전지를 적층할 수 있어 보다 큰 출력을 얻을 수 있다. 이는 특히 도 4c, 도 4d, 도 4e 및 도 4f에서와 같이 모서리 말단 4면 또는 대향하는 2면의 단면이 "H"자형으로 상하향 대칭적 또는 비대칭적으로 절곡되어 있는 단전지 제조시 지지체(예를 들면, 공기극, 전해질, 연료극)에 대응하는 부분을 채널이 포함되도록 성형(프레스성형)함으로써 연료 및 공기 반응가스가 흐르는 채널을 별도로 분리판에 가공하지 않아도 된다.The fuel cell of the present invention has the advantage of reducing the thickness and cost of the separator by simplifying the channel structure on the separator when stacking. Therefore, more single cells can be stacked in a stack of relatively the same size, and thus a larger output can be obtained. This is especially true in the case of single cell manufacture in which the cross-sections of the four corner ends or opposite two surfaces are bent upside down symmetrically or asymmetrically in an "H" shape as in FIGS. 4C, 4D, 4E and 4F (eg For example, by forming (press molding) the portions corresponding to the cathodes, the electrolytes, and the anodes so as to include the channels, the channels through which the fuel and the air reactant gas flow do not have to be processed separately in the separator.

상기와 같이 형성된 단전지를 포개어 제작된 개선된 구조의 평판형 고체 산 화물 연료전지 스택은 첨부 도면 도 10a 내지 도 10c에 도시된 바와 같이 단전지(4) 상부에 공기극 집전체(13)를 위치시키고, 상기 공기극 집전체(13) 상부에 얇은 두께의 분리판(8)을 위치시키고, 상기 분리판(8) 상부에 연료극 집전체(14)를 위치시키고, 다시 단전지(4)를 거치시킨 후 상기 "H" 자형 절곡부(35) 및/또는 계단형상의 밀봉홈(12) 또는 요철형상의 밀봉홈(12)을 이용하여 밀봉시킴으로써 연료극(1) 및 공기극(3) 양측을 모두 밀봉할 수 있다.The flat solid oxide fuel cell stack of the improved structure manufactured by stacking the unit cells formed as described above is provided with the cathode current collector 13 positioned on the unit cell 4 as shown in FIGS. 10A to 10C. After placing a thin separator plate 8 above the cathode current collector 13, placing the anode current collector 14 on the separator plate 8, and mounting the unit cell 4 again. Both sides of the fuel electrode 1 and the air electrode 3 can be sealed by sealing using the “H” -shaped bent portion 35 and / or the stepped sealing groove 12 or the uneven sealing groove 12. have.

따라서, 전술한 바와 같이 본 발명의 단전지구조는 "∩"자형으로 하향으로 절곡된 단전지보다는 "H"의 형태로 절곡부가 상하면에 동시에 형성되도록 함으로써 밀봉기능 및 충격에 의한 강도를 증진시킬 수 있도록 하는 효과가 있다.Therefore, as described above, the unit cell structure of the present invention can enhance the sealing function and impact strength by allowing the bent portion to be simultaneously formed on the upper and lower surfaces in the form of "H" rather than the unit cell bent downward in a "∩" shape. It is effective.

즉, 단전지에서와 같이 연료전지 작동시 반응 가스의 밀봉(실링)과 전기적 접촉의 효과를 극대화할 수 있도록 모서리 말단의 4면 또는 대향하는 2면이 "H"자형으로 상하향 대칭적 또는 비대칭적으로 절곡되어 있는 구조와 동시에 채널구조를 단전지 제작 성형시부터 갖게 하면 스택제작에 있어 연료극 또는 공기극의 채널구조를 갖지 않는 단순 판상의 분리판을 그대로 사용할 경우 스택 제작시 상대적으로 값싼 분리판을 이용할 수 있으며, 각 반응가스가 새지 않도록 하는 밀봉 효과를 증진시킬 수 있다.In other words, to maximize the effect of sealing (sealing) and electrical contact of the reaction gas during operation of the fuel cell, such as in a single cell, the four sides or two opposite sides of the edge end are "H" shaped up and down symmetrically or asymmetrically. If the structure is bent at the same time and the channel structure is made from the unit cell manufacturing molding, if a simple plate-shaped separator having no channel structure of the anode or cathode is used as it is in the stack production, a relatively inexpensive separator may be used for stack production. It is possible to enhance the sealing effect to prevent each reaction gas from leaking.

또한, 본 발명은 종전의 SOFC 개발에서 어려운 문제인 분리판의 제작비용이 높은 단점을 보완하여 저렴한 비용의 SOFC 스택을 제조하는 효과가 있다. In addition, the present invention has the effect of manufacturing a low-cost SOFC stack to compensate for the high manufacturing cost of the separator, which is a difficult problem in the previous SOFC development.                     

또한 본 발명은 전체적으로 단전지의 형태를 개선하여 SOFC 스택의 가격을 저렴화할 수 있으며, 또한 상대적으로 고가인 분리판의 크기와 무게를 줄임으로써 전체 스택의 크기와 무게도 줄여 궁극적으로는 수명과 내구성, 운전조건의 용이성을 향상시킨 효과가 있다. In addition, the present invention can reduce the price of the SOFC stack by improving the overall shape of the unit, and also reduce the size and weight of the relatively expensive separator plate, thereby reducing the size and weight of the entire stack, ultimately life and durability This improves the ease of operating conditions.

여기에서 개시한 실시예는 여러 가지 실시가능한 예중에서 당업자의 이해를 돕기 위하여 가장 바람직한 예를 선정하여 제시한 것일 뿐, 본 발명의 기술적 사상이 반드시 이 실시예만 의해서 한정되거나 제한되는 것은 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위내에서 다양한 변화와 변경이 가능함은 물론, 균등한 타의 실시예가 가능함을 밝혀 둔다.The embodiments disclosed herein are only presented by selecting the most preferred examples to help those skilled in the art from the various possible examples, the technical spirit of the present invention is not necessarily limited or limited only by this embodiment, Various changes and modifications are possible within the scope without departing from the technical spirit of the invention, as well as other embodiments that are equally possible.

Claims (21)

연료극(음극), 전해질, 공기극(양극)으로 구성된 고체 산화물 연료전지의 단전지에 있어서,In a unit cell of a solid oxide fuel cell composed of a fuel electrode (cathode), an electrolyte, and an air electrode (anode), 상기 단전지의 모서리 4면 또는 대향하는 2면의 끝단부가 상하향 대칭적 또는 비대칭적으로 절곡되어 "H"자형의 절곡부가 형성되어 있으며, 상기 단전지의 하측면 또는 상측면에 가스채널이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 개선된 구조의 평판형 고체 산화물 연료전지.The edges of the four sides of the unit or two opposite sides are bent upside down symmetrically or asymmetrically to form a bent portion of the "H" shape, and a gas channel is formed on the lower side or the upper side of the unit cell. Flat solid oxide fuel cell having an improved structure, characterized in that. 제 1 항에 있어서, 상기 단전지는 말단 부분이 수직으로 상하향 대칭적 또는 비대칭적으로 절곡되어 있는 평판부의 상면 전체와 그의 절곡부 및 지지부의 전체 또는 일부에 전해질이 피복되어 있고, 상기 전해질이 피복된 상부에 다공성의 공기극(양극)이 피복되어 있는 3중막 또는 다중막으로 구성된 다공성의 연료극(음극) 지지체로서 그의 하측면 또는 상측면에 가스채널이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 개선된 구조의 평판형 고체산화물 연료전지.The method of claim 1, wherein the unit cell is coated with an electrolyte on the entire upper surface of the plate portion, the bent portion and the support portion, the end portion is bent vertically vertically symmetrically or asymmetrically, the electrolyte is coated Porous anode (cathode) support composed of triple or multi-layered membranes coated with porous cathode (anode) on the upper side of the flat plate type with improved structure, characterized in that gas channel is formed on its lower or upper side Solid oxide fuel cell. 제 1 항에 있어서, 상기 절곡부의 일측단면이,According to claim 1, One side cross section of the bent portion, 계단형상을 이루어 밀봉용 홈을 형성하는 것을 특징으로 하는 개선된 구조의 평판형 고체산화물 연료전지. Flat solid oxide fuel cell having an improved structure characterized in that forming a step for forming a sealing groove. 제 1 항에 있어서, 상기 절곡부의 상단면이,According to claim 1, wherein the upper end surface of the bent portion, 요철형상을 이루어 밀봉용 홈을 형성하는 것을 특징으로 하는 개선된 구조의 평판형 고체산화물 연료전지. Flat solid oxide fuel cell having an improved structure characterized in that to form a groove for sealing by forming an uneven shape. 제 2항에 있어서, 상기 연료극(음극) 지지체 단전지에서 연료극과 공기극쪽 동시에 혹은 한쪽 방향으로 가스채널을 가지며, 이들이 직선형 구조 또는 바둑판형 구조로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 개선된 구조의 평판형 고체산화물 연료전지.3. The improved flat plate type of claim 2, wherein the anode support unit cell has gas channels simultaneously or in one direction toward the anode and the cathode, and is formed in a linear structure or a checkerboard structure. Solid oxide fuel cell. 제 2항 또는 제 3항에 있어서, 상기 상하향 대칭적 또는 비대칭적으로형성된 절곡부분과 연료극(음극) 지지체에서 형성된 가스채널의 직선형 구조 또는 바둑판형 구조의 단면구조는 직각형 돌출부가 둔각과 예각으로 된 사다리꼴형태이거나 사각형 돌출부가 원형 돌출부로 조합된 복합적인 형태로 가스통로(채널)의 역할을 하는 부분을 갖는 것을 특징으로 하는 개선된 구조의 평판형 고체산화물 연료전지.According to claim 2 or claim 3, wherein the cross-sectional structure of the straight structure or checkerboard structure of the gas channel formed in the bent portion and the anode (cathode) support formed up and down symmetrically or asymmetrically has a right angled projection at an obtuse angle and an acute angle An improved planar solid oxide fuel cell, characterized in that the trapezoidal shape or a rectangular protrusion has a portion serving as a gas passage (channel) in a complex form combined with a circular protrusion. 제 1항에 있어서, 상기 단전지는,The method of claim 1, wherein the unit cell, 하단 부분이 수직으로 상하향 대칭적 또는 비대칭적으로 절곡되어 있는 평판부의 상면 전체와 그의 절곡부 및 지지부의 전체 또는 일부에 전해질이 치밀하게 피복되어 있고, 상기 전해질이 피복된 하부에 다공성의 연료극(음극)이 피복되어 있는 3중막 또는 다중막으로 구성된 다공성의 공기극(양극) 지지체형이면서 그의 내부 또는 외부에 가스채널이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 개선된 구조의 평판형 고체 산화물 연료전지.An electrolyte is densely coated on the entire upper surface of the flat plate portion, the lower portion of which is vertically bent symmetrically or asymmetrically, and all or a portion of the bent portion and the support portion, and a porous anode (cathode) A porous cathode (anode) support type consisting of a triple film or a multilayer film coated with) and having a gas channel formed inside or outside thereof. 제 7 항에 있어서, 상기 절곡부의 일측단면이,The method of claim 7, wherein one side cross section of the bent portion, 계단형상을 이루어 밀봉용 홈을 형성하는 것을 특징으로 하는 개선된 구조의 평판형 고체산화물 연료전지. Flat solid oxide fuel cell having an improved structure characterized in that forming a step for forming a sealing groove. 제 7 항에 있어서, 상기 절곡부의 상단면이,The method of claim 7, wherein the upper end surface of the bent portion, 요철형상을 이루어 밀봉용 홈을 형성하는 것을 특징으로 하는 개선된 구조의 평판형 고체산화물 연료전지. Flat solid oxide fuel cell having an improved structure characterized in that to form a groove for sealing by forming an uneven shape. 제 7 항에 있어서, 상기 공기극(양극)지지체형 단전지에서 연료극과 공기극쪽 동시에 혹은 한쪽 방향으로 가스채널을 가지며, 이들이 직선형 구조 또는 바둑판형 구조로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 개선된 구조의 평판형 고체 산화물 연료전지.8. An improved flat plate according to claim 7, wherein said cathode (anode) support type unit cell has gas channels simultaneously or in one direction toward the anode and the cathode, and is formed in a linear structure or a checkerboard structure. Solid oxide fuel cell. 제 7 항 또는 제 10 항에 있어서, 상기 상하향 대칭적 또는 비대칭적으로 형성된 절곡부분과 연료극(음극) 지지체에서 형성된 가스채널의 직선형 구조 또는 바둑판형 구조부분의 단면구조는 직각형 돌출부가 둔각과 예각으로 된 사다리꼴형태이거나 사각형 돌출부가 원형 돌출부로 조합된 복합적인 형태로 가스통로(채널)의 역할을 하는 부분을 갖는 것을 특징으로 하는 개선된 구조의 평판형 고체산화물 연료전지.The cross-sectional structure of the straight line structure or the checkerboard structure portion of the bent portion and the gas channel formed in the anode (cathode) support, wherein the bent portion formed up and down symmetrically or asymmetrically has an obtuse angle and an acute angle. Flat trapezoidal fuel cell of the improved structure, characterized in that the trapezoidal shape consisting of a rectangular protrusion or a combination of circular protrusions having a portion serving as a gas passage (channel). 제 1항에 있어서, 상기 단전지는 말단 부분이 수직으로 상하향 대칭적 또는 비대칭적으로 절곡되어 있는 평판부의 상면 전체와 그의 절곡부 및 지지부의 전체 또는 일부에 전해질이 치밀하게 피복되어 있고, 전해질의 상부에는 공기극(양극)이 피복되어 있는 3중막 또는 다중막으로 구성된 전해질 지지체형이고, 그 내부 또는 외부에 가스채널 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 개선된 구조의 평판형 고체 산화물 연료전지.The method of claim 1, wherein the unit cell is densely covered with an electrolyte on the entire upper surface of the plate portion and the bent portion and the support portion of the flat plate, the terminal portion is bent vertically vertically symmetrically or asymmetrically, and the upper portion of the electrolyte An electrolyte support type comprising a triple membrane or multiple membranes coated with an air electrode (anode), and having a gas channel structure inside or outside thereof, the planar solid oxide fuel cell having an improved structure. 제 12 항에 있어서, 상기 절곡부의 일측단면이,The method of claim 12, wherein one side cross section of the bent portion, 계단형상을 이루어 밀봉용 홈을 형성하는 것을 특징으로 하는 개선된 구조의 평판형 고체산화물 연료전지. Flat solid oxide fuel cell having an improved structure characterized in that forming a step for forming a sealing groove. 제 12 항에 있어서, 상기 절곡부의 상단면이,The method of claim 12, wherein the upper end surface of the bent portion, 요철형상을 이루어 밀봉용 홈을 형성하는 것을 특징으로 하는 개선된 구조의 평판형 고체산화물 연료전지. Flat solid oxide fuel cell having an improved structure characterized in that to form a groove for sealing by forming an uneven shape. 제 12 항에 있어서, 상기 전해질 지지형 단전지에서 연료극과 공기극쪽 동시에 혹은 한쪽 방향으로 가스채널을 가지며, 이들이 직선형 구조 또는 바둑판형 구조로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 개선된 구조의 평판형 고체산화물 연료전지.13. The planar solid oxide of claim 12, wherein the electrolyte supporting unit cell has gas channels simultaneously or in one direction toward the anode and the cathode, and they are formed in a linear structure or a checkerboard structure. Fuel cell. 제 12 항 또는 제 15 항에 있어서, 상기 상하향 대칭적 또는 비대칭적으로 형성된 절곡부분과 연료극(음극) 지지체에서 형성된 가스채널의 직선형 구조 또는 바둑판형 구조부분의 단면구조는 직각형 돌출부가 둔각과 예각으로 된 사다리꼴형태이거나 사각형 돌출부가 원형 돌출부로 조합된 복합적인 형태로 가스통로(채널)의 역할을 하는 부분을 갖는 것을 특징으로 하는 개선된 구조의 평판형 고체산화물 연료전지.16. The cross-sectional structure of a straight line structure or a checkerboard structure portion of the bent portion and the gas channel formed in the anode (cathode) support, wherein the vertically symmetrical or asymmetrically formed bent portion has a right angle and an obtuse angle. Flat trapezoidal fuel cell of the improved structure, characterized in that the trapezoidal shape consisting of a rectangular protrusion or a combination of circular protrusions having a portion serving as a gas passage (channel). 제 1 항, 제 2 항, 제 3 항, 제 4 항, 제 5 항, 제 7 항, 제 8 항, 제 9 항, 제 10 항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 모서리 말단 4면 또는 대향하는 2면이 "H"자형으로 상하향 절곡되어 있는 지지체에 박막으로서 지르코니아(ZrO2)계, 세리아(CeO2)계, 비스무스산화물(Bi2O3)계, 란타늄계 페로브스카이트(perovskite)계 중의 하나 또는 그 이상의 전해질을 코팅하여 열처리하고, 5 내지 50㎛ 두께의 치밀한 전해질층을 제조하고, 상기 전해질이 피복된 상부에 공기극(양극)을 피복하거나 상기 전해질이 피복된 하부에 연료극(음극)을 피복되어 있는 3중막 또는 다중막으로 구성된 지지체형인 것을 특징으로 하는 개선된 구조의 평판형 고체산화물 연료전지.The said edge terminal 4 surface or opposing one of Claims 1, 2, 3, 4, 5, 7, 8, 9 and 10. Zirconia (ZrO 2 ), ceria (CeO 2 ), bismuth oxide (Bi 2 O 3 ), lanthanum-based perovskite Coating one or more electrolytes in the system and heat-treating them to prepare a dense electrolyte layer having a thickness of 5 to 50 µm, and coating an air electrode (anode) on the electrolyte-coated upper part or a fuel electrode (cathode) on the lower part of the electrolyte-coated Flat type solid oxide fuel cell having an improved structure, characterized in that the support type consisting of a triple or multi-layer coated with a). 제 12 항 내지 제 15 항 중 어느 하나의 항에 있어서, 지르코니아(ZrO2)계, 세리아(CeO2)계, 비스무스산화물(Bi2O3)계, 란타늄계 페로브스카이트(perovskite)계 중의 하나 또는 그 이상의 고체 산화물 전해질 원료로 10 내지 100㎛ 크기의 조립분말을 사용하여 모서리 말단 4면 또는 2면이 "H"자형으로 상하향 절곡형으로 50 내지 2000 ㎛ 두께의 전해질판을 제조하고 전해질 평판부의 하부에는 연료극을, 전해질의 상부에는 공기극을 피복한 단전지로서 3중막 또는 다중막으로 구성된 전해질 지지체형인 것을 특징으로 하는 개선된 구조의 평판형 고체 산화물 연료전지.The zirconia (ZrO 2 ) type, ceria (CeO 2 ) type, bismuth oxide (Bi 2 O 3 ) type, or lanthanum type perovskite type according to any one of claims 12 to 15. An electrolyte plate having a thickness of 50 to 2000 μm was formed by using one or more solid oxide electrolyte raw materials and granulated powder having a size of 10 to 100 μm. A flat type solid oxide fuel cell having an improved structure, characterized in that it is an electrolyte support type consisting of a triple membrane or a multilayer membrane as a unit cell coated with a fuel electrode at a lower part of the part and an anode at an upper part of the electrolyte. 고체 산화물 연료전지 스택에 있어서,In a solid oxide fuel cell stack, 모서리 4면 또는 대향하는 2면의 끝단부가 상하향 대칭적 또는 비대칭적으로 절곡되어 형성된 "H" 자형 절곡부가 형성된 제 1 단전지;A first unit cell having an “H” shaped bent portion formed by bending an end portion of four corners or two opposite surfaces upside down symmetrically or asymmetrically; 상기 제 1 단전지 상부에 위치된 공기극 집전체;A cathode current collector positioned on the first unit cell; 상기 공기극 집전체 상부에 위치되는 얇은 두께의 분리판;A separator having a thin thickness disposed on the cathode current collector; 상기 분리판 상부에 위치되는 연료극 집전체; 및An anode current collector positioned on the separator; And 상기 연료극 집전체 상부에 위치되는 모서리 4면 또는 대향하는 2면의 끝단부가 상하향 대칭적 또는 비대칭적으로 절곡되어 형성된 "H" 자형 절곡부가 형성된 제 1 단전지;A first unit cell having an “H” shaped bent portion formed by bending an end portion of four corners or two opposite surfaces positioned on the anode current collector upside down symmetrically or asymmetrically; 로 이루어지며, 상기 절곡부를 이용하여 연료극(1) 및 공기극(3) 양측을 모두 밀봉하여 형성되는 개선된 구조의 평판형 고체 산화물 연료전지 스택.The flat type solid oxide fuel cell stack having an improved structure formed by sealing both sides of the anode (1) and the cathode (3) by using the bent portion. 제 19 항에 있어서, 상기 절곡부의 일측단면이,The method of claim 19, wherein one side cross section of the bent portion, 계단형상을 이루어 밀봉용 홈을 형성하는 것을 특징으로 하는 개선된 구조의 평판형 고체산화물 연료전지 스택. An improved flat plate solid oxide fuel cell stack, characterized in that to form a step for forming a sealing groove. 제 19 항에 있어서, 상기 절곡부의 상단면이,The method of claim 19, wherein the upper end surface of the bent portion, 요철형상을 이루어 밀봉용 홈을 형성하는 것을 특징으로 하는 개선된 구조의 평판형 고체산화물 연료전지 스택. An improved flat plate type solid oxide fuel cell stack, characterized in that to form an uneven shape to form a groove for sealing.
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