KR101052739B1

KR101052739B1 - 관형 고체산화물 연료전지와 그 제조방법

Info

Publication number: KR101052739B1
Application number: KR1020080129520A
Authority: KR
Inventors: 손희정; 서석호; 양시원; 박건우; 이종욱; 오시덕
Original assignee: 주식회사 효성
Priority date: 2008-12-18
Filing date: 2008-12-18
Publication date: 2011-07-29
Also published as: KR20100070809A

Abstract

본 발명은 관형 고체산화물 연료전지와 그 제조방법에 관한 것으로, 지지체(10)의 내부에 공기유로(11')가 형성되고, 지지체(10)의 표면에 공기극(14)과 전해질(13)과 연료극(12)이 순차적으로 적층된 발전소자부가 형성된 것을 특징으로 한다. 따라서, 집전체의 공기 노출을 방지하여 산화 부식에 따른 전기 전도도와 내구성 감소 현상을 방지할 수 있게 된다.

또한, 본 발명에 따른 제조방법에 의해 재료 및 소결공정에 변화를 주어 제조 공정상 층간 반응을 방지하면서 상기와 같이 내측에 공기극(14)이 위치되고 외측에 연료극(12)이 위치되는 관형 고체산화물 연료전지를 제조할 수 있게 된다.

관형 고체산화물 연료전지, 집전체 부식, 반응방지막

Description

관형 고체산화물 연료전지와 그 제조방법{Tubular Solid Oxide Fuel Cell and Fabrication Method thereof}

본 발명은 관형 고체산화물 연료전지에 관한 것으로, 보다 상세하게는 셀 집전체의 공기 노출을 막아 부식을 방지함으로써 스택의 성능 및 수명을 증대시킬 수 있도록 된 관형 고체산화물 연료전지와 그 제조방법에 관한 것이다.

고체산화물 연료전지(Solid Oxide Fuel Cell ; SOFC)는 600 ~ 1000℃의 고온에서 작동되므로 기존의 연료전지 중 가장 전력 변환 효율이 높다.

또한, 배출되는 양질의 폐열을 이용한 배열회수 및 복합발전이 가능하여 전체 발전 시스템의 효율을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라 귀금속 촉매를 사용하지 않는다는 장점이 있다.

도 1은 관형 고체산화물 연료전지의 단전지(=셀(cell)) 단면도이고, 도 2는 단전지의 연결 상태도이다.

지지체(10)는 세라믹 재질의 다공성 절연체로 제작되고, 내부를 관통하는 연료가스유로(11)가 형성된다.

상기 지지체(10)의 외측면에는 표면으로부터 차례로 연료극(12), 전해 질(13), 공기극(14)이 형성되어 발전소자부를 이룬다.

상기 발전소자부는 상기 지지체(10)의 길이 방향을 따라 일정 간격으로 반복 형성되고, 인접한 발전소자부의 연료극(12)과 공기극(14)은 세라믹 재질의 연결재(15)로 연결되며, 이에 발전소자부들이 직렬로 연결된 단전지가 구성된다.

따라서, 상기 연료가스유로(11)를 통해 연료극(12) 측에 수소가스를 흘리고, 공기극(14) 측에 산소가스를 흘리면 공기극(14)에서 생성된 산소이온이 전해질(13)을 통해 연료극(12)으로 이동하고, 그 산소이온이 연료극(12)에서 수소와 결합하여 전기를 발생시키면서 부산물로서 물을 생성한다.

한편, 상기 단전지들을 다수 연결하여 목적한 발전 용량을 갖는 스택을 구성하게 되는데, 도 2에 도시된 바와 같이, 일측 단전지 단부의 연료극(12)과 접한 연결재(16)와 타측 단전지 단부의 공기극(14)이 금속 재질의 집전체(17)를 매개로 연결된다. 따라서, 다수 단전지들에서 생성된 전류를 집전하여 부하로 공급할 수 있게 된다.

상기와 같이 관형 고체산화물 연료전지는 비교적 작은 체적 내에 다수의 발전소자부를 직렬로 설치함으로써 높은 전압을 얻을 수 있다는 장점이 있다.

그런데, 상기한 바와 같이 종래의 관형 고체산화물 연료전지는, 상기 집전체(17)가 공기에 노출되므로 공기 중 산소에 산화되어 부식이 발생하였으며, 부식이 진행됨에 따라 집전체(17)의 전기 전도도 및 내구성이 현저하게 감소되어 결국 연료전지 스택의 성능이 저하되고, 수명이 감소되는 문제점이 있었다.

이에 본 발명은 상기와 같은 문제점들을 해결하기 위해 안출된 것으로, 집전체가 공기에 노출되지 않도록 함으로써 집전체의 산화 부식을 방지하여 스택의 성능 및 수명이 저감되는 것을 방지할 수 있도록 된 관형 고체산화물 연료전지와 그 제조방법을 제공함에 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은,

내부에 공기유로가 형성된 지지체와;

상기 지지체의 외측면에 표면으로부터 순차적으로 적층된 공기극, 전해질, 연료극으로 이루어지고, 지지체의 길이 방향으로 일정 간격마다 형성된 발전소자부와;

상호 인접한 상기 발전소자부 사이에서 양측의 공기극과 연료극을 연결하는 연결재;로 이루어진 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 구성의 관형 고체산화물 연료전지를 제조하기 위한 제조방법은,

고온에서 전기전도도가 없는 세라믹 분말과 기공 형성제를 혼합하고 몰드를 통해 압출하여 내부에 공기유로가 형성된 지지체를 제조한 후, 건조시키는 지지체 압출/건조 단계와;

상기 지지체를 900~1300℃에서 소성하고, 세부 형상을 성형하는 고온 소성/성형 단계와;

기공 형성제와 바인더가 첨가되지 않은 상기 지지체와 동일한 재료를 공기극이 코팅될 부분을 제외한 나머지 부분에 코팅하는 가스투과방지막 코팅 단계와;

LSM에 희토류 물질이 첨가된 세리아를 혼합하여 상기 가스투과방지막이 코팅되지 않은 부분에 코팅하고, 그 표면에 희토류 물질이 형성된 세리아를 더 도포하는 공기극 및 반응방지막 코팅 단계와;

1200℃까지 1차 승온하고, 이어 1300℃까지 1~5분 내에 급격히 2차 승온하여 10~60분간 정치하며, 이어 1200℃까지 급냉하여 1~3시간 유지하는 공기극 및 반응방지막 소결 단계와;

8YSZ를 반응방지막의 표면에 코팅하는 전해질 코팅 단계와;

LCC를 전해질에 접하여 코팅하는 연결재 코팅 단계와;

1200℃에서 1~5시간 유지하고, 1~10분 내에 1300~1400℃까지 빠르게 승온하며, 다시 1200℃로 냉각하여 유지하는 공소결 단계와;

산화니켈에 희토류 물질이 첨가된 세리아를 혼합하여 일단이 연결재에 접하도록 전해질의 표면에 코팅하는 연료극 코팅 단계 및;

1100~1500℃로 소결하여 단전지를 완성하는 최종 소결 단계;

로 이루어진다.

또한, 또 다른 관형 고체산화물 연료전지의 제조방법은,

상기 지지체를 1000~1300℃에서 소성하고, 세부 형상을 성형하는 고온 소성/성형 단계와;

LSCF에 희토류 물질이 첨가된 세리아를 혼합하여 상기 가스투과방지막이 코팅되지 않은 부분에 코팅하는 공기극 코팅 단계와;

공기극의 표면에 희토류 물질이 첨가된 세리아를 코팅하고, 그 위에 LSGM을 코팅하는 반응방지막 및 전해질 코팅 단계와;

LSTA를 전해질에 접하여 코팅하는 연결재 코팅 단계와;

1300~1500℃에서 소결하는 공소결 단계와;

1100~1500℃로 소결하여 단전지를 완성하는 최종 소결 단계;

로 이루어진다.

상기와 같은 구성으로 이루어진 본 발명에 따르면,

단전지의 내부유로로 공기가 공급되어 집전체와 외부 하우징 등의 금속재료가 공기에 노출되지 않으므로 그 산화에 따른 성능 감소와 내구성 감소를 방지할 수 있게 되는 효과가 있다. 즉, 연료전지 스택의 성능과 내구 수명이 향상된다.

또한, 집전체를 저가 금속으로 대체할 수 있게 됨에 따라서 스택 제조비용도 절감되는 효과가 있다.

또한, 상기 제시한 제조방법들에 의해 공기극이 내측에 위치하고, 연료극이 외측에 위치되는 관형 고체산화물 연료전지를 제조할 수 있다.

이하, 본 발명을 첨부된 예시도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 3은 본 발명에 따른 관형 고체산화물 연료전지의 단전지 단면도로서, 도시된 바와 같이, 지지체(10)의 내부에 유로가 형성되고, 그 외측면에 연료극(12)과, 전해질(3)과, 공기극(14)으로 이루어진 발전소자부가 일정 간격마다 형성되며, 인접한 발전소자부의 연료극(12)과 공기극(14)이 연결재(15)를 매개로 상호 직렬 연결되는 기본 구성은 동일하다.

본 발명은 상기 지지체(10) 내부에 형성되는 유로가 공기유로(11')로 작용하고, 상기 지지체(10)의 외측면에 표면으로부터 공기극(14), 전해질(13), 연료극(12)이 순차적으로 적층 형성된 것에 그 특징이 있다.

즉, 종래에 연료극(12)이 가장 내측에 위치되고 공기극(14)이 외측에 위치하였던 것과 반대로, 본 발명은 지지체(10)의 표면에 먼저 공기극(14)이 형성되고, 그 위에 전해질(13)이 형성되며, 마지막으로 연료극(12)이 형성된다.

상기 지지체(10)는 다공성의 세라믹 재질로서 공기유로(11')로부터 공기극(14)으로 공기의 투과가 가능하다.

또한, 제조공정 중 고온의 소결 온도에 의하여 상기 공기극(14)과 전해질(13)이 상호 화학반응(전하의 흐름을 방해하는 부도체가 형성됨)을 일으키지 않 도록 공기극(14)과 전해질(13)의 사이에 반응방지막(18)이 형성된다.

따라서, 지지체(10) 내측의 공기유로(11')로 공기를 공급하고 상기 지지체(10)의 외측 공간으로 수소가 함유된 연료가스를 공급하면, 내측 공기극(14)으로 유입된 공기중의 산소이온이 전해질(13)을 통해 외측의 연료극(14)으로 이동하여 수소이온과 결합하면서 전기와 물을 생성하게 된다.

상기와 같이, 본 발명에 따르면 공기가 지지체(10)의 내측으로 흐르므로 단전지 간의 외측 부분을 상호 연결하는 집전체(17 ; 도 2참조)는 공기에 노출되지 않게 된다.

따라서, 집전체의 산화에 따른 부식이 진행되지 않으므로 집전체의 전기 전도도와 내구성의 저하가 방지된다.

따라서, 연료전지 스택의 성능과 수명이 감소되는 현상을 방지할 수 있게 된다.

또한, 상기 집전체는 고체산화물 연료전지의 특성상 고온 상태에서 사용되는 것인데 고온 상태에서는 산화가 더욱 활발히 이루어지므로 종래에는 고온 산화를 방지하기 위하여 고가의 재료를 사용하였다.

그러나, 본 발명에 따르면 공기와의 접촉이 차단되어 집전체에 산화 작용이 이루어지지 않으므로 고가의 재료 대신 저가의 재료를 사용하여도 무방하여 스택의 제조 단가를 절감할 수 있게 된다.

이와 같은 작용은 상기 연료전지 스택을 감싸고 있는 외부 하우징에도 동일하게 이루어진다.

즉, 종래에는 단전지의 외측부를 흐르는 공기가 상기 스택의 외부 하우징에도 산화에 따른 부식을 발생시켰으나, 본 발명에 따르면 상기 스택의 외부 하우징에도 연료가스가 접촉할 뿐 공기가 접촉하지는 않으므로 스택의 외부 하우징에 발생하는 부식 현상을 방지할 수 있게 된다.

이제, 본 발명에 따른 관형 고체산화물 연료전지의 제조방법에 대해 설명한다.

도 4(제조방법의 제1실시예)와 같이, 본 발명에 따른 관형 고체산화물 연료전지 제조방법은, 지지체 압출/건조 단계(S101)와, 고온 소성/성형 단계(S102)와, 가스투과방지막 코팅 단계(S103)와, 공기극 및 반응방지막 코팅 단계(S104)와, 공기극 및 반응방지막 소결 단계(S105)와, 전해질 코팅 단계(S106)와, 연결재 코팅 단계(S107)와, 공소결 단계(S108)와, 연료극 코팅 단계(S109) 및 최종 소결 단계(S110)로 이루어진다.

상기 지지체 압출/건조 단계(S101)에서는, 고온에서 전기 전도도가 없는 MgO, Al₂O_3,ZrO₂ 와 같은 세라믹 분말과, 공기가 투과될 수 있도록 다공성을 확보하기 위한 기공 형성제를 혼합한 후, 그 혼합재료를 코어를 갖춘 몰드를 통해 압출하여 내부에 공기유로(11')가 형성된 기본 형상을 형성하고, 이를 건조시킨다.

상기 기공 형성제로서 지지체(10) 내에 기공이 균일하게 형성되도록 입경이 1 ~ 10 ㎛인 원형의 고분자 분말을 이용하는데, 주 재료와의 양호한 혼합을 위해 PVA(polyvinyl alcohol), PMMA(polymethyl methacrylate)와 같은 극성 고분자를 이용한다.

상기 지지체(10)의 열팽창 계수는 전해질(13)과 유사하게 11ppm/k 내외의 값을 갖도록 하여 제조 및 사용 과정에서의 온도 변화 시 열팽창량의 차이에 따른 층간 분리가 발생하지 않도록 한다.

상기 고온 소성/성형 단계(S102)에서는 건조된 지지체(10)를 900~1300℃에서 소성(燒成)하고, 세부 형상을 성형한다.

이어, 상기 가스투과방지막 코팅 단계(S103)에서는 가스투과방지막을 코팅한다. 이는 연료가스와 공기(산화제)의 혼합을 방지하기 위한 것으로, 먼저 전극이 코팅되는 부분 즉, 공기극(14)이 코팅되는 부분을 마스킹(테이핑 처리)하고, 담금법(Dipping method)을 이용하여 나머지 부분에 가스투과방지막 재료를 코팅한다.

상기 가스투과방지막의 재료는 지지체(10)와 동일하나 치밀한 조직을 얻기 위하여 기공 형성제와 바인더 등은 첨가하지 않으며, 입경 5㎛ 이하의 분말을 이용한다.

다음의 공기극 및 반응방지막 코팅 단계(S104)에서는 일반적인 공기극 전극물질인 LSM(Lanthanum Strontium Manganate)을 주재료로 하고, 전극의 3상 계면 확대와 제조 공정상 소결 방지를 위하여 LSM보다 소결 온도가 높은 희토류 물질(Ls,Gd,Sm)이 첨가된 세리아(CeO₂)를 혼합하여, 스프레이법, 스크린법과 같은 일반적인 세라믹 코팅방법에 의해 코팅을 실시한다.

또한, 상층에 코팅되는 전해질(13)과의 반응을 방지하는 반응방지막(18) 형성을 위해 상기 세리아 물질을 공기극(14) 표면에 도포한다.

이때 도포되는 세리아 물질의 소결온도를 낮추기 위하여 소결 보조제로서 상기 세리아 물질에 입경 1~100nm의 알루미나(Al₂O₃)를 0.1~5wt% 범위로 첨가한다.

이어, 공기극 및 반응방지막 소결 단계(S105)에서 상기 공기극(14) 및 반응방지막(18)을 소결한다. 공기극(14)의 과소결을 방지하기 위하여 1200℃ 까지는 일반적인 승온 절차를 따르고, 이어 1300℃까지 1~5분 내에 급격히 온도를 상승시키며, 그 상태에서 10~60분간 정치 후, 다시 1200℃까지 급냉하고 1~3시간 유지하여 소결을 종료한다.

만일, 상기 반응방지막(18)이 치밀하게 형성되지 않으면 공기극(14)과 전해질(13)의 계면에서 부도체 물질이 생성되어 전극 성능 저하를 초래하므로 열처리에 주의하여야 한다.

상기 전해질 코팅 단계(S106)에서는 8YSZ(8mol% Yttria-stabilized Zirconia)를 사용하여 전해질(13)을 코팅한다. 코팅된 전해질(13)을 1300℃에서 소결시키기 위하여 소결보조제가 첨가되는데, 소결보조제로서는 입경 1~100nm의 알루미나(Al₂O₃), 세리아(CeO₂), 지르코니아(ZrO₂)등을 0.01~10wt% 첨가한다.

상기 연결재 코팅 단계(S107)에서는 LCC(Calcium doped Lanthanum Chromite)를 사용하여 연결재(15)를 코팅한다.

상기 공소결 단계(S108)에서는 상기 연결재(15) 코팅 후 전체 코팅막을 소성 하기 위하여 1200℃에서 1~5시간 유지 후, 1~10분 내에 1300~1400℃까지 올렸다가 다시 1200℃로 냉각하여 유지한다. 이때 1300~1400℃로의 승온 유지시간은 1~3시간을 넘지 않도록 한다.

상기와 같이 중간에 승온 단계를 두는 이유는 전해질(13)의 충분한 소결을 위한 것이며, 이때 승온 시간이 과도하게 유지되면 전해질(13)과 공기극(14) 사이에 반응이 발생할 수 있기 때문에 빠르게 승온 후, 다시 냉각시켜야 한다.

다음의 연료극 코팅 단계(S109)에서는 산화니켈(NiO)과 희토류 물질(La, Gd, Sm 등)이 첨가된 세리아(CeO₂)를 재료로 사용하며, 스프레이법, 스크린법과 같은 일반적인 세라믹 코팅방법을 사용하여 연료극(12)의 코팅을 실시한다.

상기 전해질 코팅 단계(S106)와 연결재 코팅 단계(S107)에서도 모두 코팅 재료를 스프레이법, 스크린법과 같은 일반적 세라믹 코팅 방법으로 코팅한다.

마지막으로 최종 소결 단계(S110)에서 1100~1500℃에서 소결하여, 단전지(셀)를 완성한다.

한편, 본 발명에 따른 관형 고체산화물 연료전지는 도 5(제조방법의 제2실시예)와 같은 방법에 의해 제조될 수 있다.

그 제조방법은 지지체 압출/건조 단계(S201)와, 고온 소성/성형 단계(S202)와, 가스투과방지막 코팅 단계(S203)와, 공기극 코팅 단계(S204)와, 반응방지막 및 전해질 코팅 단계(S205)와, 연결재 코팅 단계(S206)와, 공소결 단계(S207)와, 연료 극 코팅 단계(S208) 및 최종 소결 단계(S209)로 이루어진다.

상기 지지체 압출/건조 단계(S201)와, 고온 소성/성형 단계(S202)와, 가스투과방지막 코팅 단계(S203)는 전술한 지지체 압출/건조 단계(S101)와, 고온 소성/성형 단계(S102)와, 가스투과방지막 코팅 단계(S103)와 동일하다.

또한, 이 실시예에서도 공기극, 전해질, 연결재, 연료극은 모두 스프레이법이나 스크린법과 같은 일반적인 세라믹 코팅방법에 의해 코팅된다.

상기 공기극 코팅 단계(S204)에서 사용재료는 LSCF(Lanthanum Strontium Cobalt Ferrite)를 사용한다. 상기 LSCF는 전술한 제1실시예에서 사용되는 상기 LSM 보다 성능이 우수하다.

이 경우에도 전극의 3상 계면 확대와 제조 공정상 소결 방지를 위하여 공기극 재료 보다 소결온도가 높은 LSC(Strontium doped Lanthanum Chromite)와 희토류 물질(La, Gd, Sm 등)이 첨가된 세리아(CeO₂)를 사용한다.

상기 반응방지막 및 전해질 코팅 단계(S205)에서 반응방지막(18)으로서 희토류 물질(La, Gd, Sm 등)이 첨가된 세리아(CeO₂)를 코팅하고, 상기 공기극(14) 물질과 유사한 구조를 가지는 LSGM(Lanthanum Strontium Gallate Magnesite)을 사용하여 전해질(13)을 코팅한다.

다음, 상기 연결재 코팅 단계(S206)에서는 환원성 분위기에서 전기 전도도가 높은 LSTA(Lanthanum Strontium Titanate Aluminum)를 사용하여 연결재(15)를 코팅한다.

이어, 상기 공소결 단계(S207)에서 전체 코팅막을 소성하기 위해 1300~1500℃에서 공소결을 실시한다.

상기 공소결 단계(S207) 이후에는 상기 연료극 코팅 단계(S208)가 실시되는데, 산화니켈(NiO)에 희토류 물질(La, Gd, Sm 등)이 첨가된 세리아(CeO₂)를 혼합하여 연료극(12)을 코팅한다.

마지막으로, 상기 최종 소결 단계(S209)에서 전체 코팅막을 1100~1500℃에서 소결하여 단전지를 완성한다.

상기와 같이 두 가지 제조방법에 의해 공기극(14)이 내측에 위치하고, 연료극(12)이 외측에 위치하는 형태의 관형 고체산화물 연료전지를 제작할 수 있게 된다.

실시예 1은 종래의 연료전지 제조방법과 비교할 때 각 층의 주 사용 재료가 동일하나, 대신 소결온도를 낮추어주는 소결보조제가 사용되며, 소결공정이 층간 반응을 방지하기 위하여 1차 및 2차 승온과정을 거치는 2단계로 이루어진 것에 특징이 있다.

실시예 2는 종래의 연료전지 제조방법과 비교할 때 사용 재료를 변경함으로써 기존의 공정을 그대로 사용할 수 있다는 것이 특징이다.

도 1은 종래 관형 고체산화물 연료전지의 단전지 단면도,

도 2는 종래 관형 고체산화물 연료전지의 단전지 연결 상태도,

도 3은 본 발명에 따른 관형 고체산화물 연료전지의 단전지 단면도,

도 4는 본 발명에 따른 관형 고체산화물 연료전지의 제조방법의 제1실시예의 블럭도,

도 5는 본 발명에 따른 관형 고체산화물 연료전지의 제조방법의 제2실시예의 블럭도이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

10 : 지지체 11 : 연료가스유로

11' : 공기유로 12 : 연료극

13 : 전해질 14 : 공기극

15, 16 : 연결재 17 : 집전체

18 : 반응방지막

Claims

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고온에서 전기전도도가 없는 세라믹 분말과 기공 형성제를 혼합하고 몰드를 통해 압출하여 내부에 공기유로가 형성된 지지체를 제조한 후, 건조시키는 지지체 압출/건조 단계와;

상기 지지체를 900~1300℃에서 소성하고, 세부 형상을 성형하는 고온 소성/성형 단계와;

기공 형성제와 바인더가 첨가되지 않은 상기 지지체와 동일한 재료를 공기극이 코팅될 부분을 제외한 나머지 부분에 코팅하는 가스투과방지막 코팅 단계와;

LSM(Lanthanum Strontium Manganate)에 희토류 물질이 첨가된 세리아를 혼합하여 상기 가스투과방지막이 코팅되지 않은 부분에 코팅하고, 그 표면에 희토류 물질이 형성된 세리아를 더 도포하는 공기극 및 반응방지막 코팅 단계와;

1200℃까지 1차 승온하고, 이어 1300℃까지 1~5분 내에 급격히 2차 승온하여 10~60분간 정치하며, 이어 1200℃까지 급냉하여 1~3시간 유지하는 공기극 및 반응방지막 소결 단계와;

8YSZ(8mol% Yttria-stabilized Zirconia)를 반응방지막의 표면에 코팅하는 전해질 코팅 단계와;

LCC(Calcium doped Lanthanum Chromite)를 전해질에 접하여 코팅하는 연결재 코팅 단계와;

1200℃에서 1~5시간 유지하고, 1~10분 내에 1300~1400℃까지 빠르게 승온하며, 다시 1200℃로 냉각하여 유지하는 공소결 단계와;

산화니켈에 희토류 물질이 첨가된 세리아를 혼합하여 일단이 연결재에 접하도록 전해질의 표면에 코팅하는 연료극 코팅 단계 및;

1100~1500℃로 소결하여 단전지를 완성하는 최종 소결 단계;

로 이루어진 관형 고체산화물 연료전지의 제조방법.
청구항 3에 있어서,

상기 반응방지막을 이루는 세리아 물질에 입경 1~100nm의 알루미나가 0.1~5wt% 범위로 첨가된 것을 특징으로 하는 관형 고체산화물 연료전지의 제조방법.
청구항 3에 있어서,

상기 전해질에 혼합되는 세리아 물질에 입경 1~100nm의 알루미나, 세리아, 지르코니아 중 어느 하나가 0.01~10wt% 첨가된 것을 특징으로 하는 관형 고체산화물 연료전지의 제조방법.
고온에서 전기전도도가 없는 세라믹 분말과 기공 형성제를 혼합하고 몰드를 통해 압출하여 내부에 공기유로가 형성된 지지체를 제조한 후, 건조시키는 지지체 압출/건조 단계와;

상기 지지체를 1000~1300℃에서 소성하고, 세부 형상을 성형하는 고온 소성/성형 단계와;

기공 형성제와 바인더가 첨가되지 않은 상기 지지체와 동일한 재료를 공기극이 코팅될 부분을 제외한 나머지 부분에 코팅하는 가스투과방지막 코팅 단계와;

LSCF(Lanthanum Strontium Cobalt Ferrite)에 희토류 물질이 첨가된 세리아를 혼합하여 상기 가스투과방지막이 코팅되지 않은 부분에 코팅하는 공기극 코팅 단계와;

공기극의 표면에 희토류 물질이 첨가된 세리아를 코팅하고, 그 위에 LSGM(Lanthanum Strontium Gallate Magnesite)을 코팅하는 반응방지막 및 전해질 코팅 단계와;

LSTA(Lanthanum Strontium Titanate Aluminum)를 전해질에 접하여 코팅하는 연결재 코팅 단계와;

1300~1500℃에서 소결하는 공소결 단계와;

산화니켈에 희토류 물질이 첨가된 세리아를 혼합하여 일단이 연결재에 접하도록 전해질의 표면에 코팅하는 연료극 코팅 단계 및;

1100~1500℃로 소결하여 단전지를 완성하는 최종 소결 단계;

로 이루어진 관형 고체산화물 연료전지의 제조방법.
청구항 3과 청구항 6 중 어느 한 항에 있어서,

상기 기공 형성제는 입경이 1~10㎛인 원형의 극성 고분자 분말인 것을 특징으로 하는 관형 고체산화물 연료전지의 제조방법.
청구항 3과 청구항 6 중 어느 한 항에 있어서,

상기 가스투과방지막 코팅 재료는 입경 5㎛ 이하의 분말인 것을 특징으로 하는 관형 고체산화물 연료전지의 제조방법.