KR101047717B1 - 용융탄산염 연료전지용 전해질 함침형 다공성 금속 전극의 동시 건식 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 용융탄산염 연료전지용 전해질 함침형 다공성 금속 전극의 동시 건식 제조 방법에 관한 것으로, 금속 분말의 드라이 캐스팅 및 분말 재배열을 위한 압축공정 등을 통해 전극의 건식 제조됨과 함께 전해질 함침 공정을 연속적으로 추가하여, 한 번의 열처리를 통해 전극의 소결과 전해질 함침을 동시에 이룰 수 있는 건식 공정을 이용한 용융탄산염 연료전지용 전해질 함침형 다공성 금속 전극의 제조방법에 관한 것이다.
전극, 융용탄산염, 연료전지, MCFC, 다공성, 전해질, 함침
Description
본 발명은 용융탄산염 연료전지용 전해질 함침형 다공성 금속 전극의 동시 건식 제조 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 용융탄산염 연료전지의 단위셀이 적층된 연료전지 스택의 전처리 과정 중에, 전해질 판이 용융되면서 발생하는 연료전지 스택의 높이변화를 방지하고 균일한 면압 균형을 맞추기 위하여, 종래 전해질 판을 사용하지 않고, 연료전지 스택의 단위 셀에 요구되는 사양에 맞는 전체 전해질 양을 계산하여 사전에 전극으로 모두 함침시키는 용융탄산염 연료전지의 전해질 함침 건식 전극 제조 방법에 관한 것이다.
연료전지란 탄화수소계 혹은 수소 연료의 화학에너지를 전기에너지로 전기화학적으로 변환시켜 전기를 생산하는 장치이다.
용융탄산염 연료전지는 애노드(anode), 캐소드(cathode), 매트릭스(matrix) 등으로 구성되며, 각 구성요소에는 전해질이 함침되어 있어, 애노드와 캐소드 양단간 이온의 흐름을 원활하게 한다. 애노드는 연료가스(통상 수소)가 주입되어 산화 되면서 전자를 생산해내고, 캐소드는 산소가 이산화탄소와 함께 공급되어 카보네이트 이온(CO3 2 -)을 만들면서 외부 회로에서 전달된 전자를 소모시키고, 캐소드에서 생성된 카보네이트 이온은 애노드와 캐소드 사이에 위치하는 매트릭스의 전해질을 통하여 캐소드에서 애노드로 이동되며, 애노드에서 생성된 전자는 외부회로를 경유하여 흐르게 된다. 이러한 전극 반응은 전극과 전해질, 반응가스가 접촉되는 삼상계면에서 일어나며, 삼상계면의 면적을 증가시켜야 전기화학적 활성이 뛰어난 전극으로서의 기능을 할 수 있다. 따라서 전해질은 각 구성요소에 적절하게 분포되어 전기화학적 산화/환원 반응 및 이온 전도를 원활히 해야 한다.
용융탄산염 연료전지의 전극은 전극과 전해질간의 계면의 반응면적이 넓어야 하고, 연료 및 생성가스의 이동통로의 공간을 확보해야 한다. 즉, 전극은 전극과 전해질, 가스의 전기화학적 반응을 극대화시키기 위하여 다공성이어야 하는 것이다. 전해질은 모세관압에 의해 전극 기공 내에 함침되고 유지되는데, 전해질이 함침이 되어도 기공 내에 기체가 통과해 나갈 수 있는 통로를 유지하여 삼상계면을 생성시켜야 하므로 전극 내의 기공 크기와 분포가 매우 중요한 인자로 작용을 한다.
기존의 용융탄산염 연료전지용 판형 전극의 제조를 위해 사용되는 습식 테이프 캐스팅 기술은 두께의 정밀도는 우수하나, 폭과 두께의 제조에 한계가 있으며, 슬러리 제조 등에 따라 제조 비용 상승 및 탈유기물 공정을 필요로 한다. 실제 일반적으로 사용되는 습식 테이프 캐스팅 공정은 수차례의 볼밀링 공정, 탈포 공정, 테이프 캐스팅 공정, 건조 공정 등과 같은 복잡한 공정을 필요로 하여 한 장의 테이프 또는 그린시트가 생산되기까지 오랜 시간이 걸리는 단점을 갖고 있다.
또한, 종래의 기술은 매트릭스와 애노드 및 캐소드의 사이에 전해질 판을 삽입하여, 열처리를 통해 전해질을 녹여 각 구성요소로 동시에 분산되게 하였다. 이러한 경우, 연료전지 단위 셀을 수십 내지 수 백장 적층하여 연료전지 스택을 제작함에 있어, 열처리를 통해 전해질 판이 녹게 되면, 전해질 판만큼의 공간이 없어지면서 스택의 높이가 감소하게 된다. 더욱이 전해질 판이 불균일하게 녹으면서 균일한 면압 분포를 얻을 수 없으며, 전해질 판이 녹으면서 연료전지 단위셀 외부로 밀려나가게 되면서 전해질 양을 적절하게 관리할 수 없다.
종래의 기술에 의한 전극으로의 전해질 함침방법은 전해질 슬러리를 전극 위에 직접 코팅하여 건조한 후 열처리 하거나 전해질 판을 전극 위에 위치시킨 후 열처리를 하는 방식이다. 이러한 경우 첫째, 전해질 슬러리 중에 포함되어 있는 유기물을 제거하기 위하여 450도 이하의 온도범위를 유지하는 산화분위기 (산소 혹은 공기)에서 열처리를 한 후 450도 이상의 온도범위를 유지하는 환원분위기에서 산화되었던 전극을 환원시키는 공정이 필수적이어서, 연료전지 생산 공정의 연속성이 보장되지 못하며 유기물 제거가 어려워 수율이 낮아지게 되는 단점이 있다. 또한, 둘째로 전극 내에 전해질이 함침된 후 냉각과정에서 심한 뒤틀림 현상이 발생되어 전극의 평탄도가 떨어지기 때문에 결과적으로 연료전지 스택에 사용되기에는 부적합하게 되는 단점이 있다.
한편, 종래 건식 공정의 용융탄산염 연료전지용 전극의 제조방법에 관한 특 허문헌으로는 국제특허 제WO03/053613호에 일정 크기의 금속 니켈 파우더를 준비하고 상기 파우더를 건식 덕터링(doctoring)을 통해 배열한 다음 소결하고 소결된 애노드 지지체와 애노드 전극을 핀치 롤링을 통해 라미네이트 시키는 것을 특징으로 하는 MCFC용 애노드의 제조방법이 개시되어 있다.
그러나, 상기 특허문헌은 애노드만을 위한 공정이며, 캐소드에 관하여는 전혀 언급된 바가 없다. 또한, 상기 특허문헌의 애노드의 제조 공정은 기공크기와 기공율을 정밀하게 제어할 수 없고 전극의 두께 공차 또한 제어하기 어려울 뿐만 아니라 전해질 함침 공정이 포함되어 있지 않다.
이에 본 발명자는 상기와 같은 점을 감안하여 습식 테이프 캐스팅 기술을 이용한 판형 전극의 제조 시 나타나는 문제점과 연료전지 스택의 운전 중 전해질판의 용융으로 인해 발생되는 면압 불균형 및 구조적인 문제등을 해결하기 위하여 연구하던 중, 건식 드라이 캐스팅 기술을 이용하여 용융탄산염 연료전지용 전해질 함침된 다공성 금속 전극을 제조한 뒤, 상기 제조된 전해질 함침 다공성 금속 전극이 기공율과 기공크기를 자유롭게 변형시킬 수 있고 제품의 두께 평탄화 정도가 제어 가능하여 두께에 대한 제약이 전혀 없음을 확인하고, 전해질을 미리 전극에 함침시킴으로써 별도의 전해질 판을 사용할 때 발생하는 문제점을 해결할 수 있음을 확인함으로써 본 발명을 완성하게 되었다.
따라서, 본 발명의 목적은 건식 공정을 이용하여 용융탄산염 연료전지용 전해질 함침형 다공성 금속 전극을 일체화 또는 단일화 방식으로 제조하는 방법을 제공하고자 하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 상기 방법으로 제조된 용융탄산염 연료전지용 전해질 함침형 다공성 금속 전극을 제공하고자 하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은
1) 금속 분말을 흑연판 위에 흩뿌리고(spreading) 드라이 캐스팅하는 단계;
2) 상기 드라이 캐스팅된 분말을 압축시키는 단계;
3) 전해질 분말을 금속 분말판 위에 흩뿌리고 드라이 캐스팅하는 단계;
4) 상기 압축된 분말판을 소결하고 전해질을 용융시켜 함침하기 위해 열처리 하는 단계; 및
5) 상기 소결된 전해질 함침된 건식 다공성 전극을 가압하는 단계;를 포함하여 이루어지는 건식 공정을 이용한 용융탄산염 연료전지용 전해질 함침형 다공성 금속 전극의 제조방법을 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 방법에 의해 제조된 용융탄산염 연료전지용 전해질 함침형 다공성 금속 전극을 제공한다.
이하, 본 발명을 단계별로 상세히 설명한다.
본 발명의 제조방법에서 1) 단계는 금속 분말을 흑연판 위에 흩뿌리고 드라이 캐스팅하는 단계이다. 구체적으로 금속 분말 혹은 유기물이 코팅되어 있는 금속 분말을 바이브레이터, 호퍼, 블레이드, 브러쉬 등을 이용하여 흑연판 위에 고르게 뿌린 뒤, 블레이드 혹은 다중 블레이드를 이용하여 금속 분말의 높이를 균일하게 분배 및 분산시킨다. 이때 분말판의 정확한 높이와 분말의 퍼짐을 방지할 수 있도록 분산되는 분말 외곽에 틀(mold)을 설치하였으나 틀이 없는 드라이캐스팅 방법을 이용할 수도 있다. 다중 블레이드의 경우 각 블레이드의 높이는 소결 시 두께 및 면적 감소 등을 감안하여야 하며, 블레이드의 모양과 개수, 각각의 높이차는 다양하게 이용될 수 있다.
상기 금속으로는 니켈, 철, 구리, 텅스텐, 아연, 망간 및 크롬으로 이루어진 군으로부터 선택된 2종 이상을 포함하며, 금속 분말 자체 또는 분말 전처리 등을 통하여 결합제 등의 유기물이 포함되어 있는 금속 분말을 사용할 수 있다.
본 발명의 제조방법에서 2) 단계는 상기 드라이 캐스팅된 분말을 압축시키는 단계로, 매끈한 표면 가공을 위하여 롤러나 일축프레스 등을 이용하여 한번 더 눌러 다져준다. 이때 누르는 압력에 의해 금속 분말의 재배열이 일어나면서 금속 분말이 고르게 분산되고 최밀 충전이 되어 소결 시의 크랙을 방지하는 효과를 가져온다. 또한 누르는 압력과 눌려서 압축된 높이 변화에 의해 기공율이 제어되며, 이러한 기공율은 대부분 성형 공정 변수에 의해서만 제어된다. 또한, 건식 공정을 이용한 전극 제조에서의 기공율 제어는 사용된 금속 분말의 형상과 종류에 의해서도 결정된다.
본 발명의 바람직한 양태에 있어서, 상기 압축시 압력은 10-50 kgf/cm2이며 이에 제한되지 않는다.
본 발명의 제조방법에서 3) 단계는 상기 분말판 위에 전해질 분말을 분산시키는 단계로서 전해질 분말을 금속 분말판 위에 흩뿌린 뒤 블레이드를 이용하여 분말판 넓이와 같게 전해질 분말을 넓고 고르게 펴준다. 이 때 전해질 분말은 흐름성이 좋게 하기 위하여 완벽히 건조되어 있는 상태이어야 하며, 구형 입자 형태를 가질 수록 흐름성이 좋아 블레이드의 이동시 전해질 분말끼리의 뭉침현상이 없도록 해야한다.
본 발명의 제조방법에서 4) 단계는 상기 압축된 금속 분말을 소결하고 금속 분말판 위에 올려진 전해질 분말을 용융시켜 전극의 내부로 전해질을 함침시키는 단계로, 한 번의 열처리를 통해 금속분말의 소결과 전해질 함침을 동시에 이루게 된다.
본 발명의 바람직한 양태에 있어서, 상기 열처리는 금속 분말판과 그 위에 올려진 전해질 분말을 환원분위기 하에서 650 내지 1,050℃의 온도에서 1시간-10시간 동안 수행할 수 있으며, 더욱 바람직하게는 650℃에서 5시간 이상 열처리를 하여 전해질을 용융시키고, 그리고 700℃ 이상에서 1시간 이상의 소결 공정을 수행하면 입자 간에 목 성장(neck growth)을 이루며 기계적인 결합이 일어난다.
본 발명의 제조방법에서 5) 단계는 상기 소결되고 전해질이 함침된 전극을 두께 공차를 최소화시키기 위해 가압하는 단계이다. 소결되고 전해질이 함침된 판형 다공성 금속체는 소결 시 두께 방향에서 수축현상이 발생하고, 동시에 전해질의 용융 및 냉각시 전극의 수축현상이 발생하므로, 정밀한 두께 공차 제어를 위해 상부롤과 하부롤로 구성된 핀치롤(압착롤) 혹은 일축방향의 프레스를 이용하여 두께 공차를 최소화시켜 전극을 제조한다. 이때 핀치롤(압착롤)을 사용할 경우 롤 셋트는 1셋트 이상 다단으로 설계되어 이용될 수 있다. 롤을 이용한 압착 시 유압을 이용하여 일정한 하중을 지속적으로 가하거나, 일정 롤 간 갭 (gap)을 유지하는 갭 제어 방식을 이용할 수 있다. 상기 핀치롤(압착롤) 혹은 일축방향의 프레스는 금속, 고분자 또는 세라믹 등의 재질의 면을 갖는 것이 바람직하다.
본 발명의 바람직한 양태에 있어서, 상기 가압시 압력은 50-200kgf/cm2이며, 이에 제한되지 않는다.
본 발명의 바람직한 양태에 있어서, 상기 방법에 의해 제조된 전극은 0.3~1.0㎜의 전극 두께를 가지며, 1~10㎛의 기공 크기를 가지며, 30~90%의 기공율을 갖는다. 이때 상기 전극의 두께 공차는 바람직하게는 5~15㎛, 더욱 바람직하게는 10㎛ 내외로 제어되는 것이 좋다.
본 발명의 바람직한 양태에 있어서, 상기 전극이 캐소드인 경우 바람직하게는 70~75%의 기공율을 갖으며, 애노드인 경우 바람직하게는 45~50%의 기공율을 갖는다.
본 발명의 바람직한 양태에 있어서, 상기 전극에 함침된 전해질의 양은 전극 의 두께 수축을 감안하여 기공부피의 90 vol.%이하로 제한한다.
본 발명의 바람직한 양태에 있어서, 상기 전해질 분말은 0.1~10㎛의 직경을 가지는 것이 좋다.
본 발명의 바람직한 양태에 있어서, 전해질 분말은 Li, K, Na, Rb, Cs, Gd, Ca, Sr, Ba 및 Mg으로 이루어진 군으로부터 선택되는 2종 이상의 원소를 포함하는 탄산염들의 혼합물을 사용할 수 있다.
본 발명의 바람직한 양태에 있어서, 상기 전해질 분말은 전해질을 1차 용융시킨 다음 냉각하여 재분쇄한 용융염을 사용할 수 있다.
본 발명에 따른 제조방법은 드라이 캐스팅 시의 두께와 분말 재배열을 위한 압축공정에서 그 미세구조가 제어되고, 두께 평탄화 정도가 제어된다. 또한 전해질 함침 공정을 공정 중 포함하고 있다. 따라서, 본 발명에 따른 제조방법은 애노드 및 캐소드의 제조에 모두 적용 가능하다.
본 발명은 건식 드라이 캐스팅 기술을 이용하여 용융탄산염 연료전지용 전해질 함침된 다공성 금속 전극을 제조하고, 상기 제조된 전해질 함침 다공성 금속 전극이 기공율과 기공크기를 자유롭게 변형시킬 수 있고 제품의 두께 평탄화 정도가 제어 가능하여 두께에 대한 제약이 전혀 없음을 확인한 뒤, 전해질을 미리 전극에 함침시킴으로써 별도의 전해질 판을 사용함을 통해 발생하는 문제점을 해결할 수 있는 매우 뛰어난 효과를 가진다.
이하, 실시예를 통해 본 발명의 구성 및 효과를 보다 더 구체적으로 설명하고자 하나, 이들 실시예는 본 발명의 예시적인 기재일뿐 본 발명의 범위가 이들 실시예에만 한정되는 것은 아니다.
실시예
1 : 전해질
함침형
다공성 금속 전극(
캐소드
)의 제조
본 실시예는 전해질 함침형 다공성 건식 전극 제조방법에 근거하여 용융탄산염 연료전지용 전해질 함침 건식 캐소드를 제조한 예이다. 상기 건식 캐소드의 원료로는 INCO사의 필라멘트형 니켈 분말을 이용하였으며, 이러한 니켈 분말의 흐름성을 좋게 하기 위하여 120℃에서 24시간 이상 건조하였다. 이와 함께 니켈 분말에 PVA계 바인더를 코팅하거나 각기 다른 종류의 분말을 혼합한 합금분말도 사용할 수 있다.
완벽하게 건조된 니켈분말을 호퍼를 통하여 수평이 유지된 흑연판 위에 넓게 흩뿌린 후(spreading), 다단 블레이드를 이용하여 1.3mm의 두께의 분말판을 만들었다. 이때 블레이드를 이용한 공정 시 분말의 크랙을 방지하기 위하여, 블레이드날의 각도는 10-50도 이내로 하였으며, 블레이드 날은 진행방향으로 10도 이상 기울어지도록 설계하였다.
1.3mm 두께의 분말판은 분말의 재배열을 통해 최밀충전되어 분말사이의 공극이 균일하도록 하기 위하여 1.1mm까지 롤러를 이용하여 압축하였으며 이때 일축 유압프레스를 이용한 압축방법 역시 가능하였다. 분말의 공극 균일화와 재배열 공정을 통해 전극 내 기공 크기 조절과 함께 기공율 조절이 가능하였다.
이후 드라이캐스팅 및 최밀충전 된 금속 분말판위에 전해질 분말을 넓게 뿌린 후 블레이드장치를 통하여 고르게 펴주었다. 전해질 분말은 650℃의 금속 다공성 기준으로 70 vol.%에 해당하는 무게를 올렸다.
금속 분말판 및 전해질 분말은 흑연판과 함께 환원분위기 하 열처리를 하였는데, 전해질의 균일한 분배를 위하여 650℃에서 5시간 이상 열처리 한 후, 금속분말의 소결을 위하여 750℃에서 30분에서 1시간 동안 환원분위기(N2:H2=96:4%) 하에서 열처리하여 소결시켜 전해질이 함침된 전극판을 제조하였다.
소결 후 전극의 기공율은 71%, 기공 크기는 약 5였으며, 용융되었던 전해질은 흘러내림 없이 다공성 전극의 기공 내를 채우고 있었다.
본 실시예에서는 소성 후 두께가 균일하지 못한 전해질 함침 전극을 일축 유압 프레스를 이용하여 전극의 두께 공차를 제어하였다. 0.9mm의 가드를 설치한 후 약 10분동안 약 200Kg/cm2의 압력으로 압착하였으며, 압착 후 전극의 두께는 0.9mm ±10의 두께를 보였다.
실시예
2 : 전해질
함침형
다공성 금속 전극(
애노드
)의 제조
본 실시예는 전해질 함침형 다공성 건식 전극 제조방법에 근거하여 용융탄산염 연료전지용 애노드를 제조한 예이다. 상기 건식 애노드의 원료로는 INCO사의 필라멘트형 니켈 분말과 함께 1-5크기의 Cr입자를 10wt.% 첨가하였으며, 이러한 혼합 분말의 흐름성을 좋게 하기 위하여 120℃에서 24시간이상 건조하였다. 이와 함께 혼합 분말에 PVA계 바인더를 코팅하거나 각기 다른 종류의 분말을 혼합한 합금분말도 사용할 수 있다.
완벽하게 건조된 혼합 분말을 호퍼를 통하여 수평이 유지된 흑연판 위에 넓게 흩뿌린 후(spreading), 다단 블레이드를 이용하여 0.6mm의 두께의 분말판을 만들었다. 이때 블레이드를 이용한 공정 시 분말의 크랙을 방지하기 위하여, 블레이드날의 각도는 10-50도 이내이어야 하였으며, 블레이드 날은 진행방향으로 10도 이상 기울어지도록 설계하였다.
0.6mm 두께의 분말판은 분말의 재배열을 통해 최밀충전되어 분말사이의 공극이 균일하도록 하기 위하여 0.45mm까지 롤러를 이용하여 압축하였으며 이때 일축 유압프레스를 이용한 압축방법 역시 가능하였다. 분말의 공극 균일화와 재배열 공정을 통해 전극 내 기공 크기 조절과 함께 기공율 조절이 가능하였다.
이후 드라이캐스팅 및 최밀충전 된 금속 분말판위에 전해질 분말을 넓게 뿌린 후 블레이드장치를 통하여 고르게 펴주었다. 전해질 분말은 650℃의 금속 다공성 기준으로 30 vol.%에 해당하는 무게를 올렸다.
금속 분말판 및 전해질 분말은 흑연판과 함께 환원분위기 하 열처리를 하였는데, 전해질의 균일한 분배를 위하여 650℃에서 5시간 이상 열처리 한 후, 금속분말의 소결을 위하여 950℃에서 30분에서 1시간 동안 환원분위기(N2:H2=96:4%) 하에서 열처리하여 소결시켜 전해질이 함침된 전극판을 제조하였다.
본 실시예에서는 소성 후 두께가 균일하지 못한 전극을 일축 유압 프레스를 이용하여 전극의 두께 공차를 제어하였다. 0.3mm의 가드를 설치한 후 약 10분 동안 약 200Kg/cm2의 압력으로 압착하였으며, 압착 후 전극의 두께는 0.3mm±10의 두께를 보였다.
실험예
1 : 본 발명에 따른 다공성 금속 전극의 특성
본 발명에 따른 다공성 금속 전극의 특성을 확인하기 위하여, 상기 실시예 1에서 제조한 전해질 함침형 다공성 금속 전극에서 전해질을 추출하여 제거해낸 후의 금속 전극의 기공율을 ASTM C-373법을 이용하여 측정하였으며, 기공크기를 측정하였다.
도 3 내지 표 1에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따른 다공성 금속 전극의 전극 두께는 0.9㎜ 정도이고 전극의 두께 공차는 10㎛ 내외로 제어되었으며, 전극의 전체 면적에 걸쳐 평균 4.5㎛의 균일한 기공크기를 나타내었고, 71.1%의 기공율을 나타내었다.
이상 상기 실시예 및 실험예를 통해 설명한 바와 같이, 본 발명은 드라이 캐 스팅 시의 두께와 분말 재배열을 위한 압축공정에서 그 미세구조가 제어되고, 두께 평탄화 정도가 제어됨으로써 애노드 및 캐소드의 제조에 모두 적용 가능하고 종래의 공정에 비해 공정이 단순하고 제조단가가 저하되어 경제적이며, 제품의 다양성을 창출하는 효과가 있으므로 연료전지산업상 매우 유용한 발명인 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 건식 공정을 이용한 용융탄산염 연료전지용 전해질 함침형 다공성 금속 전극의 일체형 또는 단일화 제조 공정을 간략히 나타낸 흐름도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 제조방법 중 금속 분말판과 전해질 분말의 각각의 드라이캐스팅 이후 열처리하기 전의 단면 모습을 나타낸 구성도이다.
도 3은 본 발명에 따라 제조된 용융탄산염 연료전지용 전해질 함침형 다공성 금속 건식 전극의 두께 분포를 나타낸 그래프이다.
Claims (8)
1) 금속 분말을 흑연판 위에 흩뿌리고(spreading) 드라이 캐스팅하는 단계(단계 1);
2) 상기 단계 1의 드라이 캐스팅된 분말을 압축시켜 상기 흑연판 위에 금속 분말판을 형성하는 단계(단계 2);
3) 전해질 분말을 상기 단계 2의 금속 분말판 위에 흩뿌리고 드라이 캐스팅하는 단계(단계 3);
4) 상기 단계 3의 흑연판을 열처리하여 금속 분말판을 소결하고 전해질을 용융시켜 함침시키는 단계(단계 4); 및
5) 상기 단계 4의 흑연판을 가압하는 단계(단계 5);
를 포함하는 것을 특징으로 하는 용융탄산염 연료전지용 전해질 함침형 다공성 금속 전극의 제조방법.
제 1항에 있어서, 상기 금속은 니켈, 철, 구리, 텅스텐, 아연, 망간 및 크롬으로 이루어진 군으로부터 선택된 2종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 용융탄산염 연료전지용 전해질 함침형 다공성 금속 전극의 제조방법.
제 1항에 있어서, 상기 함침하기 위한 열처리는 650 내지 1,050℃의 온도에서 수행되는 것을 특징으로 하는 용융탄산염 연료전지용 전해질 함침형 다공성 금속 전극의 제조방법.
제 1항에 있어서, 상기 전해질 분말은 0.1~10㎛의 직경을 가지는 것을 특징 으로 하는 용융탄산염 연료전지용 전해질 함침형 다공성 금속 전극의 제조방법.
제 1항에 있어서, 상기 전해질 분말은 Li, K, Na, Rb, Cs, Gd, Ca, Sr, Ba 및 Mg으로 이루어진 군으로부터 선택되는 2종 이상의 원소를 포함하는 탄산염 혼합물인 것을 특징으로 하는 용융탄산염 연료전지용 전해질 함침형 다공성 금속 전극의 제조방법.
제 1항에 있어서, 상기 전해질 분말은 전해질을 1차 용융시킨 다음 냉각하여 재분쇄한 용융염인 것을 특징으로 하는 용융탄산염 연료전지용 전해질 함침형 다공성 금속 전극의 제조방법.
제 1항 내지 제 6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 전극은 0.3~1.0㎜의 전극 두께, 1~10㎛의 기공 크기 및 30~90%의 기공율을 가지는 것을 특징으로 하는 용융탄산염 연료전지용 전해질 함침형 다공성 금속 전극의 제조방법.
제 1항 내지 제 6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 전극은 애노드 또는 캐소드인 것을 특징으로 하는 용융탄산염 연료전지용 전해질 함침형 다공성 금속 전극의 제조방법.
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| JP2007172929A (ja) | 2005-12-20 | 2007-07-05 | Toyota Motor Corp | 固体高分子形燃料電池における膜電極接合体および補強型電解質膜の製造方法とその製造方法で得られる膜電極接合体および補強型電解質膜 |
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