KR101008063B1 - 습식법을 이용한 용융탄산염 연료전지의 전해질 함침 전극제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 용융탄산염 연료전지의 구성요소 중 연료극(anode)과 공기극 (cathode)에 전해질을 함침하는 제조 방법에 관한 것으로서, 특히 용융탄산염 연료전지의 단위 셀(cell)이 적층된 스택(stack)의 전해질 관리를 위한 전해질 함침형 전극을 제조하기 위해, 전극 형성에 필요한 슬러리 제조 공정 중에 전해질 파우더를 첨가하여 연료전지 스택의 단위 셀에 요구되는 사양에 적합한 전해질을 포함하는 전극을 테이프 캐스팅법으로 성형한 뒤 스택에 직접 사용하는 인-시츄(in-situ) 적용법과 소결공정을 거쳐 전해질을 함침한 전극을 제조하는 방법에 관한 것이다. 개시된 본 발명에 의하면, 용융탄산염 연료전지의 전해질 함침 전극을 제조하는 방법에 있어서, 전해질 슬러리, 니켈 슬러리 및 유기물 슬러리를 제조하는 단계, 각각의 슬러리를 혼합하는 단계, 혼합된 슬러리를 탈포 및 테이프 캐스팅하는 단계 및, 테이프 캐스팅된 상태에서 건조 및 소결하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 습식법을 이용한 용융탄산염 연료전지의 전해질 함침 전극 제조방법이 제공된다.
Description
본 발명은 용융탄산염 연료전지의 전해질 함침 전극 제조방법에 관한 것으로서, 특히 용융탄산염 연료전지의 단위 셀(cell)이 적층된 스택 (stack)의 전해질 관리를 위한 전해질 함침형 전극을 제조하기 위해, 전극 형성에 필요한 슬러리 제조 공정 중에 전해질 파우더를 첨가하여 연료전지 스택의 단위 셀에 요구되는 사양에 적합한 전해질을 포함하는 전극을 테이프 캐스팅법으로 성형한 뒤 소결공정을 거쳐 제조하는 방법에 관한 것이다.
종래의 기술은 한국공개특허공보 2000-0003203에서 설명한 바와 같이 용융탄산염 연료전지 스택을 구성하는 각각의 단위 셀 당 필요한 전해질을 공기극, 연료극, 매트릭스에 대하여 각각 전체 기공부피의 30%, 20%, 100%에 해당하는 전해질 양을 계산한 뒤에, 그 양에 맞는 전해질 판을 제작하여, 공기극, 전해질판, 매트릭스, 전해질판, 연료극의 순으로 적층함으로써 연료전지 스택의 단위 셀을 제조하는 방법이었다. 이 방법으로 이루고자 한 전해질판 제조는 리튬카보네이트에 포타슘카보네이트나 소듐카보네이트를 혼합하여 분쇄한 혼합염을 사용하는 것을 특징으로 하고 있다.
이 방법은 전해질 판이 용융탄산염 연료전지 스택의 전처리 과정 중에 용융되면서 공기극, 연료극, 매트릭스에 함침되기 때문에, 전해질 판만큼의 높이가 사라져 전체적인 스택 높이가 줄어드는 문제점과 전처리 과정 중 발생하는 불균일한 전해질 용융으로 인하여 불균일한 면압분포가 일어나 연료전지 스택에 기계적 불안정성을 가중시키는 문제점이 있었다.
또한 이 방법은 전해질이 단위 셀과 단위 셀 사이로 흘러내려 소실되기 때문에, 의도한 전해질 양이 스택의 운전초기부터 부족해지고 결과적으로 전해질 부족에 따른 연료전지의 성능감소와 수명단축이 일어나기도 하였다.
한편 또 다른 종래의 기술은 전해질 관리를 위하여 소결된 전극 위에 전해질을 위치시켜 재열처리하여 전해질을 함침하는 방법이었다. 이 방법은 전해질 슬러리를 제조하여 소결된 전극에 분산시킨 다음 건조후 재열처리 하는 방법과 전해질 판을 전극 위에 위치시킨 후 열처리하는 방법으로 분류된다.
그러나 유기물을 포함한 전해질 판 혹은 슬러리를 사용하는 방법은 과량으로 함유된 유기물을 제거하기 위해, 산화분위기에서 450도 이하의 열처리 후 다시 환원분위기에서 450도 이상의 열처리하는 2단계의 공정을 거치거나 연속 소결로에서 유기물 제거공정을 첨가할 수 있는 장치를 설치하여 이를 행하는 방법이므로, 작업성이 떨어지고 전해질 슬러리 건조과정 중 전극의 뒤틀림 현상이 발생하거나 열처리 과정의 냉각공정 중 전해질과 전극의 밀도차에 의해 열처리로의 내부에서 전극이 뒤틀려 평탄도가 저하되거나 크랙이 발생하는 문제점이 있다. 따라서 이 방법은 수율을 증가시켜야 하는 측면에서 다양한 방법이 모색되어야 하는 단점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 해결하기 위한 것으로서, 용융탄산염 연료전지의 단위 셀(cell)이 적층된 스택(stack)의 전해질 관리를 위한 전해질 함침형 전극을 제조하기 위해, 전극 형성에 필요한 슬러리 제조 공정 중에 전해질 파우더를 첨가하여, 연료전지 스택의 단위 셀에 요구되는 사양에 적합한 전해질을 포함하는 전극을 테이프 캐스팅법으로 성형한 뒤 소결공정을 거쳐 제조하는 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 종래의 기술에서 언급된 바와 같이 전해질 그린쉬트와 전극 그린쉬트를 별도로 만들고, 전극만을 소결하여 스택에 적용하는 공정을 연속공정으로 일체화시키는 것으로서 전해질이 포함된 전극 그린쉬트를 인-시츄(in-situ) 상태로 직접 스택에 적용하거나 소결공정을 거쳐 전해질 함침 전극을 만드는 방법을 의미한다.
또한 본 발명은 슬러리 제조단계를 전해질 슬러리, 니켈 파우더 슬러리, 유기물 슬러리로 나누어 제작하고, 최종 3종의 슬러리가 균일하게 혼합된 복합 슬러리를 제작하는 것으로서, 이종의 물질을 균일하게 혼합하여 요구하는 기공구조를 갖는 전해질 함침 전극을 만드는 것을 특징으로 한다. 이를 위하여 기공구조를 제어하는 방법은 전해질 파우더의 입자크기를 제어하고 전해질 함량을 제어하게 된다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위해 제공되는 본 발명의 실시예에 따른 습식법을 이용한 용융탄산염 연료전지의 전해질 함침 전극 제조방법은, 용융탄산염 연료전지의 전해질 함침 전극을 제조하는 방법에 있어서, 전해질 슬러리, 니켈 슬러리 및 유기물 슬러리를 각각 제조하는 단계; 상기 각각의 슬러리를 혼합하는 단계; 상기 혼합된 슬러리를 탈포하는 단계; 혼합된 슬러리의 성형을 위한 테이프 캐스팅하는 단계; 및, 상기 테이프 캐스팅된 상태에서 건조 및 소결하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 전해질 슬러리는, 리튬카보네이트 파우더에, 포타슘 카보네이트 파우더와 소듐 카보네이트 파우더 중 적어도 어느 하나가 혼합되며, 상기 전극 전체 기공 부피의 20%~100% 범위를 점유할 수 있는 양으로 형성되는 것이 바람직하다.
더욱이 상기 리튬카보네이트 파우더는, 10 ㎛의 입경을 가지는 리튬카보네이트 파우더와 0을 초과하고 2 ㎛ 이하의 입경을 가지는 리튬카보네이트 파우더가 1:1의 몰%(molar%) 혼합비율로 형성되며, 상기 리튬카보네이트 파우더와 혼합되는 상기 포타슘카보네이트 파우더와 상기 소듐카보네이트 파우더 중 적어도 어느 하나의 입경은 1 ㎛ 내지 3 ㎛ 범위 내에서 형성되는 것이 바람직하다.
또는 리튬카보네이트-포타슘카보네이트, 리튬카보네이트-소듐카보네이트를 1차 용융하여 균일한 조성을 이룬 공정염이나 혹은 조성이 약간 변할 수 있는 용융염을 만든 후 이를 냉각하고 분쇄작업을 거쳐 대략 5 마이크로미터의 입경을 가진 파우더를 만들어 슬러리 제조시 넣는 방법이 바람직하다.
이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 습식법을 이용한 용융탄산염 연료전지의 전해질 함침 전극 제조방법의 구성 단계에 대하여 상세하게 설명한다.
본 발명의 실시예에 따른 습식법을 이용한 용융탄산염 연료전지의 전해질 함침 전극 제조방법은, 유기물, 니켈파우더, 용매를 포함하는 1차 슬러리와 리튬카보네이트, 포타슘카보네이트, 소듐카보네이트 등이 포함된 다양한 입경을 가진 전해질 파우더를 포함하는 2차 슬러리 및, 바인더, 가소제 등의 유기물을 포함하는 3차 슬러리를 혼합함으로써 최종 슬러리를 만드는 공정이 포함된다.
이렇게 제조된 최종 슬러리는 연료전지 스택을 구성하는 단위 셀의 크기에 맞게 형성되는 전극의 크기를 기준으로, 전체 기공부피를 계산하며, 전극의 기공크기와 기공율에 따라 20%~100%의 기공 부피를 점유할 수 있는 전해질을 혼합해야 하는 특징을 갖는다.
이 경우 기공 크기의 분포가 대단히 중요하기 때문에 전해질 슬러리를 구성하는 파우더의 입경은 이론적으로 계산된 충진율을 바탕으로 적합한 첨가율에 따라 결정되어야 한다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 습식법을 이용한 용융탄산염 연료전지의 전해질 함침 전극 제조방법은, 전해질 슬러리, 니켈 슬러리, 유기물 슬러리를 각각 제조하는 제조 공정(S100), S100에서 제조된 전해질 슬러리, 니켈 슬러리, 유기물 슬러리를 혼합하는 혼합하여 혼합 슬러리를 형성하는 공정(S200), 혼합된 슬러리를 탈포하고 성형을 위해 테이프 캐스팅하는 공정(S300), S300에서 얻어진 테이프 캐스팅된 혼합 슬러리를 건조하여 그린시트를 제조하는 공정(S400) 및 S400에서 얻어진 건조된 테이프 캐스팅된 슬러리를 소결하는 공정(S500)을 포함한다.
보다 구체적으로 살펴보면 S100 단계를 통하여 전해질 슬러리, 니켈 슬러리 및 유기물 슬러리를 각각 제조하고, S200 단계를 통하여 S100에서 제조된 전해질 슬러리, 니켈 슬러리, 유기물 슬러리를 혼합하여 3차 밀링함으로써 혼합 슬러리를 형성한다. 그리고 S300 단계를 통하여 이와 같이 혼합된 슬러리를 탈포시키고 테이프 캐스팅하여 일정한 규격으로 성형하고, S400을 통하여 S300에서 얻어진 테이프 캐스팅된 혼합 슬러리를 건조하여 그린쉬트를 제조하게 된다. 이렇게 형성된 그린쉬트는 성형된 상태 그대로 용융탄산염 연료전지에 사용되거나 S500을 통하여 소결이 되어 사용되게 됨으로써 본 발명의 전극이 제조된다.
전해질 슬러리, 니켈 슬러리, 유기물 슬러리를 각각 제조하는 제조 공정(S100)을 보다 구체적으로 설명하면 아래와 같다. 우선 니켈 슬러리에 대해서 살펴보면, 니켈 슬러리는 탈포제, 분산제, 가소제를 용매와 함께 1차 밀링한 후, 다시 니켈 파우더를 첨가하여 2차 밀링하여 제조된다. 니켈은 통상적으로 전극의 90% 이상을 차지하는 원재료로 사용되는 금속으로 알려져 있다. 연료극(anode)일 경우는 소량의 크롬이 첨가될 경우도 있고, 니켈-알루미늄 합금 분말 혹은 알루미늄이 코팅된 니켈 분말을 원재료로 사용한다. 공기극은 니켈 파우더 혹은 물성향상을 위한 첨가제, 즉, 알루미나 등과 같은 산화물을 코팅한 니켈파우더를 원재료로 사용한다.
전해질 슬러리는 두가지 방법에 의해 제조될 수 있다. 첫째 방법은 리튬카보네이트(Li2CO3) 파우더에, 포타슘카보네이트(K2CO3) 파우더와 소듐카보네이트(Na2CO3) 파우더 중 적어도 어느 하나를 혼합한 파우더를 용매에 밀링하여 제조된다. 즉, 리튬카보네이트에 포타슘카보네이트 또는 소듐카보네이트 중 어느 하나를 혼합시키고, Rb, Cs, Gd, Ca, Sr, Ba 및 Mg로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나를 포함하는 카보네이트염을 0을 초과하고 15mol% 이하의 범위로 첨가하여 균일하게 혼합하여 재분쇄 혹은 밀링하여 전해질 슬러리를 제조한다. 두 번째 방법은 리튬카보네이트(Li2CO3) 파우더에, 포타슘카보네이트(K2CO3) 파우더와 소듐카보네이트(Na2CO3) 파우더 중 적어도 어느 하나를 포함하여 용융시킨 후 미세하게 분쇄한 파우더를 용매에 분산제만을 넣어서 밀링하여 제조한다. 즉, 리튬카보네이트에 포타슘카보네이트 또는 소듐카보네이트 중 어느 하나를 혼합시킨 혼합염 전해질에, Rb, Cs, Gd, Ca, Sr, Ba 및 Mg로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나를 포함하는 카보네이트염을 0을 초과하고 15mol% 이하의 범위로 첨가하여 용융시킨 후 냉각하여 재분쇄하여 전해질 슬러리를 제조한다. 이 경우, 전해질 파우더는 분산제에 의해 용매에 균일하게 분포하게 된다. 이러한 전해질 슬러리는 리튬카보네이트와 포타슘카보네이트 및 소듐카보네이트가 혼합된 3상 또는 2상으로 된 공정염 조성에 적합하게 형성된다. 다만 이러한 공정염은 조성이 변할 수 있고 전극별로 전체 기공 부피의 20%~100%를 점유할 수 있는 양으로 형성되는 것이 바람직하다.
더욱이 전해질 슬러리는, 가스 유로 역할을 하는 큰 기공과 전해질이 함침되는 작은 기공을 모두 포함하는 전극의 기공 부피를 형성하기 위해, 혼합염을 사용할 경우는 앞서 설명한 리튬카보네이트, 포타슘카보네이트, 소듐카보네이트와 같은 3종의 카보네이트 파우더 중 1 종의 크기를 조정하여 전해질 파우더를 제조하거나 공정염의 크기를 조정하여 전해질 파우더를 제조해야 한다.
예를 들어 용융탄산염 연료전지 스택의 전처리 과정 중에서 소실되는 리튬의 소모량을 고려하여, 리튬카보네이트와 포타슘카보네이트의 조성을 70mol% : 30mol%로 만든다. 그리고 연료전지 스택의 단위 셀 당 필요한 전해질 양을 계산하여 함침할 전해질 양을 결정하게 된다.
앞서 설명한 전극의 큰 기공과 작은 기공을 동시에 형성하기 위해서는, 10 ㎛의 입경을 가지는 리튬카보네이트 파우더와 0을 초과하고 2 ㎛ 이하의 입경을 가지는 리튬카보네이트 파우더를 각각 1:1의 몰%(molar%) 혼합비율이 되도록 준비하여 혼합한다. 여기서 '입경'이란 파우더 입자의 직경을 의미한다.
이러한 비율로 혼합된 리튬카보네이트 파우더에 혼합되는 포타슘카보네이트 파우더와 소듐카보네이트 파우더 중 적어도 어느 하나의 입경은 1 ㎛ 내지 3 ㎛ 범위 내에서 형성되는 것이 바람직하며, 용융 후 분쇄할 경우는 더욱 바람직하게 0.5 ㎛ ~ 3 ㎛의 입경을 가진다.
유기물 슬러리는 일반적으로 제조되는 방법으로 제조될 수 있으며, 유기물 슬러리는 전극의 최종 성형을 위해 첨가되며, 각각의 슬러리에 포함된 파우더 상호간의 결합을 위해 제공된다. 또한 유기물 슬러리는 바인더로서 사용되는 고분자 합성수지의 분자 양에 따른 PVB계열, PVA계열, PVC 계열 중 적어도 하나 이상을 포함하며, 이러한 바인더는 전극의 기공분포를 조정하는 역할을 한다.
S100에서 제조된 전해질 슬러리, 니켈 슬러리, 유기물 슬러리를 혼합하는 혼합하여 혼합 슬러리를 형성하는 공정(S200)은 전해질 슬러리, 니켈 슬러리, 유기물 슬러리를 혼합하여 3차 밀링함으로써 혼합 슬러리를 형성하게 된다.
그 후 진공펌프 등을 이용하여 기포와 용매를 제거하여 점도를 제어하는 탈포 과정을 거쳐, 연료 전지 스택의 단위 셀 규격에 따라서 일정한 폭과 두께를 가진 그린쉬트를 연속적으로 성형하는 과정을 거쳐, 이를 건조하여 그리쉬트를 제조하는 과정을 거친다(S300, S400). 사용하는 경우에 따라 건조하여 성형된 그린쉬트를 연료전지 스택의 단위셀 규격에 맞게 제단하여 직접 사용하거나 혹은 소결하여 전극을 최종적으로 제조할 수 있다.
한편, 탈포 및 성형 공정(S300), 건조 및 그린쉬트 제조 공정(S400) 및 소결 공정(S500)은 일반적인 연료전지의 전극 제조 시에 적용되는 방법으로서 상세한 설명은 생략한다.
그 후 진공펌프 등을 이용하여 기포와 용매를 제거하여 점도를 제어하는 탈포 과정을 거쳐, 연료 전지 스택의 단위 셀 규격에 따라서 일정한 폭과 두께를 가진 그린쉬트를 연속적으로 성형하는 과정을 거쳐, 이를 건조하여 그리쉬트를 제조하는 과정을 거친다(S300, S400). 사용하는 경우에 따라 건조하여 성형된 그린쉬트를 연료전지 스택의 단위셀 규격에 맞게 제단하여 직접 사용하거나 혹은 소결하여 전극을 최종적으로 제조할 수 있다.
한편, 탈포 및 성형 공정(S300), 건조 및 그린쉬트 제조 공정(S400) 및 소결 공정(S500)은 일반적인 연료전지의 전극 제조 시에 적용되는 방법으로서 상세한 설명은 생략한다.
본 발명의 기술적 사상은 니켈 슬러리, 전해질 슬러리 및 유기물 슬러리를 습식법을 이용하여 제조한 뒤 혼합하여, 일련된 연속공정을 통해 전해질이 함침된 전극을 일괄적으로 제조하는 방법에 있다.
도 2는 도 1의 방법에 따라 제조된 전해질 함침 전극중 리튬카보네이트와 포타슘카보네이트의 조성비를 70mol%:30mol%로 하여 제조한 공기극 그린쉬트를 소결하여 측정한 기공분포를 종래의 공기극 기공분포와 비교하여 나타낸 그래프이다.
도 2를 참조하면, 지금까지 설명한 본 발명의 실시예에 따른 습식법을 이용한 용융탄산염 연료전지의 전해질 함침 전극 제조방법으로 제조된 공기극의 기공분포는, 종래의 공기극 기공크기 분포와 같이 2개의 주 피크(peak)를 가지는 이중 기공크기 분포를 갖고 있음을 확인할 수 있다. 이러한 도 2의 그래프는 도 1 및 상술된 공정들에 의해 당업자가 일반적으로 실시할 수 있음은 물론이다.
도 2를 참조하면, 지금까지 설명한 본 발명의 실시예에 따른 습식법을 이용한 용융탄산염 연료전지의 전해질 함침 전극 제조방법으로 제조된 공기극의 기공분포는, 종래의 공기극 기공크기 분포와 같이 2개의 주 피크(peak)를 가지는 이중 기공크기 분포를 갖고 있음을 확인할 수 있다. 이러한 도 2의 그래프는 도 1 및 상술된 공정들에 의해 당업자가 일반적으로 실시할 수 있음은 물론이다.
이상에서 설명한 본 발명의 실시예에 따른 습식법을 이용한 용융탄산염 연료전지의 전해질 함침 전극 제조방법에 의하면, 용융탄산염 연료전지 스택을 구성하는 단위 셀의 사양에 맞게 결정되는 전해질 양을 충분히 공급할 수 있으므로, 종래에 문제되었던 연료전지 스택의 전처리 과정 중에 발생하는 스택 높이의 변화를 배제할 수 있어 연료전지 스택의 기계적 안정성을 확보할 수가 있는 효과가 있다.
또한 종래의 전해질 함침법과 비교하였을 때, 전극의 제조방법이 일련의 연속공정으로 이루어지므로, 작업성과 생산비용 저감의 경제적 효과와 대량생산에 유리한 효과가 있다.
전해질 함침 공기극을 테이프 케스팅으로 성형된 그대로인 인-시츄(in-situ) 상태로 적용할 경우 별도의 소결공정을 거치지 않아도 되는 공정의 단순화 및 경제 성 확보의 효과가 있으며, 전해질 함침 공기극을 소결공정을 거쳐 사용할 경우에는 혼합염이 1차로 용융되므로 공정염(eutectics)이 되어 스택 적용시 용융온도를 기존 종래기술보다 낮출 수가 있으며, 전극에 균일하게 동일 조성의 전해질이 분포되어 있으므로 불균일한 용융으로 인한 기계적 불안정성을 제거할 수가 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 습식법을 이용한 용융탄산염 연료전지의 전해질 함침 전극 제조방법을 나타낸 순서도이다.
도 2는 도 1의 방법에 따라 제조된 전해질 함침 전극중 리튬카보네이트와 포타슘카보네이트의 조성비를 70mol%:30mol%로 하여 제조한 공기극 그린쉬트를 소결하여 측정한 기공분포를 종래의 공기극 기공분포와 비교하여 나타낸 그래프이다.
Claims (12)
- 용융탄산염 연료전지의 전해질 함침 전극을 제조하는 방법에 있어서,(a) 전해질 슬러리, 니켈 슬러리 및 유기물 슬러리를 각각 제조하는 단계;(b) 혼합된 슬러리를 형성하도록 상기 (a) 단계에서 제조된 전해질 슬러리, 니켈 슬러리 및 유기물 슬러리를 혼합하는 단계;(c) 상기 혼합된 슬러리를 탈포하는 단계;(d) 상기 (c) 단계에서 얻어진 상기 혼합된 슬러리의 성형을 위한 테이프 캐스팅하는 단계; 및,(e) 상기 (d) 단계에서 얻어진 상기 테이프 캐스팅된 혼합 슬러리를 건조하는 단계; 및(f) 상기 (e) 단계에서 얻어진 상기 건조된 테이프 캐스팅 슬러리를 소결하는 단계를 포함하고,상기 (a) 단계의 상기 전해질 슬러리는,리튬카보네이트 파우더에, 포타슘 카보네이트 파우더 및 소듐 카보네이트 파우더 중 적어도 어느 하나를 혼합시켜 혼합염을 형성하고,상기 혼합염에 Rb, Cs, Gd, Ca, Sr, Ba 및 Mg 중 어느 하나를 포함하는 카보네이트염을 첨가제로 첨가하여, 그리고상기 혼합염을 재분쇄 또는 밀링하거나, 혹은 상기 혼합염을 1차 용융시킨 후 재분쇄시켜 전해질 슬러리를 형성함으로써 제조되며,상기 리튬카보네이트 파우더는, 10 ㎛의 입경을 가지는 리튬카보네이트 파우더와 0을 초과하고 2 ㎛ 이하의 입경을 가지는 리튬카보네이트 파우더가 1:1의 몰%(molar%) 혼합비율로 형성되며,상기 리튬카보네이트 파우더와 혼합되는 상기 포타슘카보네이트 파우더와 상기 소듐카보네이트 파우더 중 적어도 어느 하나의 입경은 1 ㎛ 내지 3 ㎛ 범위 내에서 형성되는 것을 특징으로 하는,습식법을 이용한 용융탄산염 연료전지의 전해질 함침 전극 제조방법.
- 제1항에 있어서,상기 전해질 슬러리는 상기 전극 전체 기공 부피의 20 내지 100%를 점유하는 것을 특징으로 하는,습식법을 이용한 용융탄산염 연료전지의 전해질 함침 전극 제조방법.
- 제1항에 있어서, 상기 니켈 슬러리는,연료극(anode)일 경우는 니켈파우더와 크롬파우더를 혼합하거나, 알루미늄 파우더가 니켈파우더에 코팅되거나, 혹은 니켈-알루미늄 합금파우더를 원료로 사용하는 것을 특징으로 하는 습식법을 이용한 용융탄산염 연료전지의 전해질 함침 전극 제조방법.
- 제1항에 있어서, 상기 니켈 슬러리는,공기극(cathode)일 경우는 니켈파우더를 사용하거나 니켈파우더에 산화물, 혹은 산화물을 만들 수 있는 화학종을 첨가하여 만든 니켈 슬러리를 사용하는 것을 특징으로 하는,습식법을 이용한 용융탄산염 연료전지의 전해질 함침 전극 제조방법.
- 제1항에 있어서, 상기 (b) 단계에서,전해질 슬러리, 니켈 슬러리 및 유기물 슬러리는 균일하게 혼합되고, 함침될 전해질은 상기 전극 전체 기공 부피의 20 내지 100%를 점유하는 것을 특징으로 하는, 습식법을 이용한 용융탄산염 연료전지의 전해질 함침 전극 제조방법.
- 제1항에 있어서,상기 (e) 단계에서 얻어진 상기 건조된 테이프 캐스팅 슬러리를 그린쉬트로 형성하고 상기 형성된 그린쉬트를 그대로 스택에 적용하는 것을 특징으로 하는,습식법을 이용한 용융탄산염 연료전지의 전해질 함침 전극 제조방법.
- 제6항에 있어서,상기 그린쉬트는 연료극 그린쉬트 및 공기극 그린쉬트이며,상기 연료 전지 스택은 인-시츄(in-situ) 상태에서 소결되는 것을 특징으로 하는, 습식법을 이용한 용융탄산염 연료전지의 전해질 함침 전극 제조방법.
- 제1항에 있어서,상기 (f) 단계에서 얻어진 상기 소결된 전해질 함침 전극으로부터 전해질 함침 연료극 또는 전해질 함침 공기극을 제조하고, 상기 제조된 전해질 함침 연료극 또는 전해질 함침 공기극을 연료 전지 스택에 적용하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는,습식법을 이용한 용융탄산염 연료전지의 전해질 함침 전극 제조방법.
- 삭제
- 제1항에 있어서,상기 전해질 슬러리는 리튬카보네이트에 포타슘카보네이트 또는 소듐카보네이트 중 어느 하나를 포함시켜 용융시킨 후 냉각하여 재분쇄한 공융염 전해질을 사용하는 습식법을 이용한 용융탄산염 연료전지의 전해질 함침 전극 제조방법.
- 제1항에 있어서,상기 전해질 슬러리는 리튬카보네이트에 포타슘카보네이트 또는 소듐카보네이트 중 어느 하나를 혼합시킨 혼합염 전해질에, Rb, Cs, Gd, Ca, Sr, Ba 및 Mg로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나를 포함하는 카보네이트염을 0을 초과하고 15mol% 이하의 범위로 첨가하여 용융시킨 후 냉각하여 재분쇄한 전해질인 것을 특징으로 하는, 습식법을 이용한 용융탄산염 연료전지의 전해질 함침 전극 제조방법.
- 제1항에 있어서,상기 전해질 슬러리는 리튬카보네이트에 포타슘카보네이트 또는 소듐카보네이트 중 어느 하나를 혼합시키고, Rb, Cs, Gd, Ca, Sr, Ba 및 Mg로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나를 포함하는 카보네이트염을 0을 초과하고 15mol% 이하의 범위로 첨가하여 균일하게 혼합하여 재분쇄 혹은 밀링한 전해질인 것을 특징으로 하는, 습식법을 이용한 용융탄산염 연료전지의 전해질 함침 전극 제조방법.
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