KR101117351B1 - Electrolyte for solid oxide fuel cell and manufacturing method of the electrolyte and cell having the electrolyte and manufacturing method of the cell - Google Patents

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Abstract

나노 입자의 세륨 첨가 스칸듐 안정화 지르코니아 파우더를 이용하여 고체산화물 연료전지의 단위전지와 전해질 및 그리고 그 제조방법이 개시된다. 세륨 첨가 스칸듐 안정화 지르코니아 파우더의 제조방법은, 옥시염화 지르코늄(Zirconium Oxychloride, ZrOCl2)과 산화 스칸듐(Scandium Oxide, Sc2O3), 산화 세륨(Cerium Oxide, Ce2O3)을 증류수에 혼합하여 혼합액을 형성하는 단계, 상기 혼합액에 침전제를 혼합하여 침전시키는 단계, 상기 혼합액에서 침전물을 여과시키는 단계, 상기 여과된 침전물을 수열합성(hydro thermal synthesis)하는 단계, 상기 수열합성이 완료된 침전물을 건조시키는 단계 및 상기 건조된 침전물을 열처리하여 세륨 첨가 스칸듐 안정화 지르코니아(Cerium-dopped Scandium Stabilized Zirconia, CeScSZ) 파우더를 제조하는 단계로 이루어진다.Disclosed is a unit cell, an electrolyte, and a manufacturing method of a solid oxide fuel cell using cerium-added scandium stabilized zirconia powder of nanoparticles. Method for preparing a cerium-added scandium stabilized zirconia powder, zirconium oxychloride (Zirconium Oxychloride, ZrOCl2), scandium oxide (Scandium Oxide, Sc2O3), cerium oxide (Cerium Oxide, Ce2O3) is mixed with distilled water to form a mixed solution, the Mixing and precipitating a precipitant in a mixed solution, filtering the precipitate in the mixed solution, hydrothermal synthesis of the filtered precipitate, drying the precipitate having completed hydrothermal synthesis, and drying the precipitated precipitate. The heat treatment is performed to prepare cerium-dopped Scandium Stabilized Zirconia (CeScSZ) powder.

고체산화물 연료전지(solid oxide fuel cell), SOFC, 전해질(electrolyte), 테이프캐스팅(Tape-casting), 세륨 첨가 스칸듐 안정화 지르코니아(Cerium-dopped Scandium Stabilized Zirconia, CeScSZ) Solid oxide fuel cell, SOFC, electrolyte, tape-casting, cerium-dopped Scandium Stabilized Zirconia (CeScSZ)

Description

고체산화물 연료전지용 전해질 및 그 제조방법, 상기 전해질을 이용한 단위 전지 및 그 제조방법{ELECTROLYTE FOR SOLID OXIDE FUEL CELL AND MANUFACTURING METHOD OF THE ELECTROLYTE AND CELL HAVING THE ELECTROLYTE AND MANUFACTURING METHOD OF THE CELL}ELECTROLYTE FOR SOLID OXIDE FUEL CELL AND MANUFACTURING METHOD OF THE ELECTROLYTE AND CELL HAVING THE ELECTROLYTE AND MANUFACTURING METHOD OF THE CELL

본 발명은 고체산화물 연료전지에 관한 것으로써, 나노 크기의 세륨 첨가 스칸듐 안정화 지르코니아(Cerium-dopped Scandium Stabilized Zirconia, CeScSZ)를 이용한 고체산화물 연료전지용 전해질 및 그 제조방법과 고체산화물 연료전지의 단위전지 및 그 제조방법을 제공하기 위한 것이다.The present invention relates to a solid oxide fuel cell, an electrolyte for a solid oxide fuel cell using a cerium-dopped scandium stabilized zirconia (CeScSZ), a method for producing the same, and a unit cell of a solid oxide fuel cell It is for providing the manufacturing method.

연료전지는 연료(수소)의 화학에너지가 전기에너지로 직접 변환되어 직류 전류를 생산하는 능력을 갖는 전지(Cell)로 정의되며, 산화물 전해질을 통해 산화제(예를 들어, 산소)와 기상 연료(예를 들어, 수소)를 전기화학적으로 반응시킴으로써 직류 전기를 생산하는 에너지 전환 장치로써, 종래의 전지와는 다르게 외부에서 연료와 공기를 공급하여 연속적으로 전기를 생산하는 특징을 갖는다.A fuel cell is defined as a cell that has the ability to produce direct current by converting the chemical energy of fuel (hydrogen) directly into electrical energy, and through the oxide electrolyte, oxidant (eg oxygen) and gaseous fuel (eg For example, as an energy conversion device for producing direct current electricity by electrochemically reacting hydrogen), unlike the conventional battery, it is characterized by continuously producing electricity by supplying fuel and air from the outside.

연료전지의 종류로는 고온에서 작동하는 용융탄산염 연료전지(Molten Carbonate Fuel Cell, MCFC), 고체산화물 연료전지(Solid Oxide Fuel Cell, SOFC) 및 비교적 낮은 온도에서 작동하는 인산형 연료전지(Phosphoric Acid Fuel Cell, PAFC), 알칼리형 연료전지(Alkaline Fuel Cell, AFC), 고분자전해질 연료전지(Proton Exchange Membrane Fuel Cell, PEMFC), 직접메탄올 연료전지(Direct Methanol Fuel Cells, DEMFC) 등이 있다.Fuel cell types include molten carbonate fuel cells (MCFCs), solid oxide fuel cells (SOFCs) operating at high temperatures, and phosphoric acid fuel cells operating at relatively low temperatures. Cell, PAFC), Alkaline Fuel Cell (AFC), Proton Exchange Membrane Fuel Cell (PEMFC), Direct Methanol Fuel Cells (DEMFC).

여기서, 고체산화물 연료전지는 고상 구조, 다중 연료의 적응성 및 고온 작동성을 들 수 있다. 이와 같은 고체산화물 연료전지의 특징으로 인하여, 고체산화물 연료전지는 고성능의 깨끗하고 효율적인 전원이 될 수 있는 잠재력을 가지며, 다양한 전력 발생 용도로서 개발되고 있다.Here, the solid oxide fuel cell may include a solid state structure, adaptability of multiple fuels, and high temperature operability. Due to the characteristics of such a solid oxide fuel cell, a solid oxide fuel cell has the potential to be a high performance, clean and efficient power source, has been developed for various power generation applications.

고체산화물 연료전지는 공기극(cathod)과 연료극(anode) 및 전해질(electrolyte)로 구성되는 단위전지(cell)의 다층 구조물(stack)로 형성된다. 통상적인 고체산화물 연료전지의 단위전지는, 전해질로서 이트리아 안정화된 지르코니아(Yttria Stabilized Zirconia, YSZ)가 사용되고, 공기극으로는 스트론튬이 도핑된 란탄 망가나이트(Lanthanum Strontium Manganite, LSM)(La0 .8Sr0 .2MnO3)가 사용되고, 연료극으로는 니켈 옥사이드(Nickel Oxide, NiO)와 YSZ가 혼합된 서메트(cermet)(NiO/YSZ)가 사용된다.The solid oxide fuel cell is formed of a multilayer stack of unit cells composed of a cathode, an anode, and an electrolyte. A typical unit cell of the solid oxide fuel cells, yttria stabilized zirconia (Yttria Stabilized Zirconia, YSZ) is used, and the air electrode is broken the strontium-doped lanthanum nitro (Lanthanum Strontium Manganite, LSM) as the electrolyte (La 0 .8 Sr 0 .2 MnO 3) is used, and the fuel electrode is nickel oxide (nickel oxide, NiO) and YSZ a meth (cermet) mixed standing (NiO / YSZ) is used.

여기서, 기존의 YSZ 전해질은 약 1.0㎛ 이상의 입경을 갖고, 약 4~8㎠/g의 표면적을 갖는 상용화된 CeScSZ 파우더를 이용하여 제조되며, CVD(chemical vapor deposition)나 플라즈마 스프레이 등과 같은 고가의 제조장치를 이용하여 제조되고 있다.Here, the conventional YSZ electrolyte is manufactured using commercially available CeScSZ powders having a particle diameter of about 1.0 μm or more and having a surface area of about 4 to 8 cm 2 / g, and expensive manufacturing such as CVD (chemical vapor deposition) or plasma spray. It is manufactured using the apparatus.

고체산화물 연료전지의 단위전지를 제조할 때, 연료극 물질과 전해질 물질이 서로 다른 열팽창 계수를 가지고 있어서, 비슷한 소성 온도에서 소성을 하더라도 연료극과 전해질을 동시에 소성하는 경우에는 휘어짐이나 크랙이 발생할 수 있으며, 전해질이 벗겨지거나 휘어짐으로 인해 자중을 이기지 못하고 단위전지가 깨지는 경우가 발생하게 된다. 특히, 이러한 단위전지의 휘어짐이나 크랙은 단위전지의 면적이 증가할수록 그 정도가 커진다. 기존에는 연료극과 전해질, 공기극을 각각 소성하거나, 지지체가 되는 연료극을 먼저 소성한 후 연료극 상에 전해질을 코팅하여 소성하고, 공기극을 도포하여 소성하는 방식으로 단위전지를 제조하는 방법이 있다.When manufacturing a unit cell of a solid oxide fuel cell, the anode material and the electrolyte material have different coefficients of thermal expansion, and even if firing at a similar firing temperature, bending or cracking may occur when the anode and the electrolyte are fired at the same time. When the electrolyte is peeled off or warped, the unit cell may not be overcome and the unit cell may be broken. In particular, the warpage or crack of the unit cell increases as the area of the unit cell increases. Conventionally, there is a method of manufacturing a unit cell by firing the anode, the electrolyte, and the cathode, or by firing the anode serving as the support first, followed by coating the electrolyte on the anode, followed by baking the cathode.

그러나 기존의 단위전지 제조방법은 연료극, 전해질 및 공기극을 각각 소성해야 하므로 단위전지의 제조 과정이 복잡할 뿐만 아니라 연속으로 제조 공정을 수행하기가 곤란하여 단위전지 제조시 많은 시간과 인력을 요구하며, 생산 단가가 증가한다. 또한, 단위전지의 면적이 증가할수록 전해질을 얇고 균일하게 코팅하는 것이 어려우므로 단위전지의 제조 시 성능이 저하되는 문제점이 있다.However, the conventional unit cell manufacturing method requires firing the anode, the electrolyte, and the cathode, respectively, which not only complicates the manufacturing process of the unit cell but also makes it difficult to continuously perform the manufacturing process, requiring a lot of time and manpower when manufacturing the unit cell. Production cost increases. In addition, as the area of the unit cell increases, it is difficult to coat the electrolyte thinly and uniformly, and thus there is a problem in that performance is reduced when the unit cell is manufactured.

상술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 실시예들은 박막 전해질 및 단위전지를 제조할 수 있는 제조방법을 제공하기 위한 것이다.Embodiments of the present invention for solving the above problems are to provide a manufacturing method capable of manufacturing a thin film electrolyte and a unit cell.

또한, 본 발명의 실시예들은 제조공정이 단순하고 생산비용을 절감할 수 있는 전해질 및 단위전지 제조방법을 제공하기 위한 것이다.In addition, embodiments of the present invention is to provide a method for manufacturing an electrolyte and a unit cell that the manufacturing process is simple and can reduce the production cost.

상술한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예들에 따르면, 세륨 첨가 스칸듐 안정화 지르코니아 파우더의 제조방법은, 옥시염화 지르코늄(Zirconium Oxychloride, ZrOCl2)과 산화 스칸듐(Scandium Oxide, Sc2O3), 산화 세륨(Cerium Oxide, Ce2O3)을 증류수에 혼합하여 혼합액을 형성하는 단계, 상기 혼합액에 침전제를 혼합하여 침전시키는 단계, 상기 혼합액에서 침전물을 여과시키는 단계, 상기 여과된 침전물을 수열합성(hydro thermal synthesis)하는 단계, 상기 수열합성이 완료된 침전물을 건조시키는 단계 및 상기 건조된 침전물을 열처리하여 세륨 첨가 스칸듐 안정화 지르코니아(Cerium-dopped Scandium Stabilized Zirconia, CeScSZ) 파우더를 제조하는 단계로 이루어진다.According to the embodiments of the present invention for achieving the above object of the present invention, the method of manufacturing a cerium-added scandium stabilized zirconia powder, zirconium oxide (Zirconium Oxychloride, ZrOCl 2 ) and scandium oxide (Scandium Oxide, Sc 2 O 3 ), mixing cerium oxide (Cerium Oxide, Ce 2 O 3 ) in distilled water to form a mixed solution, the step of precipitating by mixing a precipitant in the mixed solution, filtering the precipitate in the mixed solution, the filtered precipitate Hydrothermal synthesis, drying the precipitate having completed the hydrothermal synthesis, and heat treating the dried precipitate to prepare cerium-dopped Scandium Stabilized Zirconia (CeScSZ) powder. .

예를 들어, 상기 CeScSZ 파우더는 입도가 1 내지 10㎚이고, 표면적이 100 내지 300㎠/g로 형성된다. 그리고, 상기 혼합액은 옥시염화 지르코늄(ZrOCl2?8H2O)과 질산 스칸듐(Scandium Nitrate, Sc(NO3)3?6H2O) 및 질산 세륨(Cerium Nitrate, Ce(NO3)3?6H2O)이 혼합 형성될 수 있다.For example, the CeScSZ powder has a particle size of 1 to 10 nm and a surface area of 100 to 300 cm 2 / g. In addition, the mixed solution is zirconium oxychloride (ZrOCl 2 ~ 8H 2 O) and scandium nitrate (Scandium Nitrate, Sc (NO 3 ) 3 ~ 6H 2 O) and cerium nitrate (Cerium Nitrate, Ce (NO 3 ) 3 ~ 6H 2 O) can be mixed and formed.

한편, 상술한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예들에 따르면, 고체산화물 연료전지의 단위전지 제조방법은, 니켈 옥사이드(NiO)와 YSZ를 혼합하여 제1 슬러리를 형성하는 단계, 상기 제1 슬러리를 이용하여 연료극 지지층 시트를 형성하는 단계, NiO와 YSZ를 혼합하여 제2 슬러리를 형성하는 단계, 상기 제2 슬러리를 이용하여 연료극 반응층 시트를 형성하는 단계, 나노 입자의 CeScSZ 파우더를 이용하여 CeScSZ 슬러리를 형성하는 단계, 상기 CeScSZ 슬러리를 이용하여 전해질 시트를 형성하는 단계, 상기 연료극 지지층 시트 상에 상기 연료극 반응층 시트와 상기 전해질 시트를 순차적으로 적층하고 라미네이션(lamination)하여 적층체를 형성하는 단계, 상기 적층체에서 솔벤트와 바인더를 제거하기 위한 하소(calcination) 단계 및 상기 하소가 완료된 적층체를 소성(sintering)하는 단계로 이루어진다.On the other hand, according to the embodiments of the present invention for achieving the above object of the present invention, the unit cell manufacturing method of a solid oxide fuel cell, a step of forming a first slurry by mixing nickel oxide (NiO) and YSZ, Forming a cathode support layer sheet using the first slurry, mixing a NiO and YSZ to form a second slurry, forming a anode reaction layer sheet using the second slurry, and CeScSZ powder of nanoparticles Forming a CeScSZ slurry using the CeScSZ slurry, forming an electrolyte sheet using the CeScSZ slurry, and sequentially laminating and laminating the anode reaction layer sheet and the electrolyte sheet on the anode support layer sheet. Forming a step, a calcination step for removing the solvent and the binder from the laminate, and the calcination is completed Sintering the layer.

여기서, 상기 CeScSZ 파우더는 공침법과 수열합성 방법으로 형성되고 입도가 1 내지 10㎚이고, 비표면적이 100 내지 300㎡/g로 형성된다. 그리고 상기 전해질 시트는 5 내지 10㎛의 두께로 형성되고, 상기 전해질은 상기 연료극 반응층 시트 상에 상기 전해질 시트 한 장이 적층 형성될 수 있다.Here, the CeScSZ powder is formed by a coprecipitation method and a hydrothermal synthesis method, has a particle size of 1 to 10 nm, and a specific surface area of 100 to 300 m 2 / g. The electrolyte sheet may be formed to a thickness of 5 to 10 μm, and the electrolyte may be formed by stacking one sheet of the electrolyte sheet on the anode reaction layer sheet.

또한, 고체산화물 연료전지의 단위전지는, 란탄 스트론튬 코발트 철 복합산화물(Lanthanum Strontium Cobalt Ferrite, LSCF)와 가돌리늄(Gd)이 도핑된 세리아(Gadolinium Doped Ceria, GDC)가 혼합된 LSCF/GDC 슬러리를 형성하는 단계, 상 기 소성된 적층체에서 전해질 상에 LSCF/GDC 슬러리를 이용하여 공기극을 형성하는 단계 및 상기 적층체와 상기 공기극을 소성하는 단계가 수행된다.In addition, the unit cell of the solid oxide fuel cell forms an LSCF / GDC slurry in which lanthanum strontium cobalt ferrite (LSCF) and gadolinium doped ceria (GDC) are mixed. The forming of the cathode using the LSCF / GDC slurry on the electrolyte in the calcined laminate, and calcining the laminate and the cathode are performed.

여기서, 상기 공기극은 상기LSCF과 상기 GDC가 60:40의 중량비로 혼합될 수 있다.Here, the cathode may be mixed with the LSCF and the GDC in a weight ratio of 60:40.

한편, 상술한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예들에 따르면, 고체산화물 연료전지용 연료극 지지체형 전해질은, NiO와 YSZ가 혼합된 NiO/YSZ 서메트로 형성된 연료극 지지층, NiO/YSZ 서메트로 형성되고 상기 연료극 지지층 상에 적층된 연료극 반응층 및 공침법을 이용하여 형성된 나노 입자의 CeScSZ로 형성되고 상기 연료극 반응층 상에 적층된 전해질로 이루어지고, 상기 연료극 지지층과 상기 연료극 반응층 및 상기 전해질은 동시 소성된다.On the other hand, according to embodiments of the present invention for achieving the above object of the present invention, the anode support type electrolyte for a solid oxide fuel cell, the anode support layer formed of NiO / YSZ cermet mixed with NiO and YSZ, NiO / YSZ standing The anode support layer, the anode reaction layer, and the electrolyte are formed of CeScSZ of nanoparticles formed by using the anode reaction layer and the co-precipitation method, which are formed on the anode support layer, and are stacked on the anode reaction layer. The electrolyte is cofired.

예를 들어, 상기 CeScSZ 파우더는 공침법과 수열합성을 이용하여 입도가 1 내지 10㎚이고, 비표면적이 100 내지 300㎡/g인 파우더가 형성되고, 상기 전해질은 1 내지 5㎛의 두께로 형성될 수 있다.For example, the CeScSZ powder is a powder having a particle size of 1 to 10 nm, specific surface area of 100 to 300 m 2 / g by coprecipitation method and hydrothermal synthesis, and the electrolyte is formed to a thickness of 1 to 5㎛ Can be.

한편, 상술한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예들에 따르면, 고체산화물 연료전지의 단위전지는, NiO/YSZ 시트가 적층 형성된 연료극 지지층 상에 NiO/YSZ 시트가 적층 형성된 연료극 반응층 및 테이프 캐스팅을 이용하여 형성된 나노 입자의 CeScSZ 시트를 상기 연료극 반응층 상에 적층 형성된 전해질을 동시 소성하여 형성된 연료극 지지체형 전해질 및 LSCF와 GDC가 혼합된 LSCF/GDC 서메트로 형성되고 상기 연료극 지지체형 전해질 상에 적층된 공기극으로 이루어진다.On the other hand, according to the embodiments of the present invention for achieving the above object of the present invention, the unit cell of the solid oxide fuel cell, the anode reaction in which the NiO / YSZ sheet is laminated on the anode support layer in which the NiO / YSZ sheet is laminated A cathode support type electrolyte formed by co-firing an electrolyte formed by laminating a CeScSZ sheet of nanoparticles formed by using a layer and a tape casting on the anode reaction layer, and an LSCF / GDC cermet mixed with LSCF and GDC, and the anode support type It consists of an air electrode laminated on an electrolyte.

예를 들어, 상기 연료극 지지층은 35 내지 45㎛의 두께를 갖는 NiO/YSZ 시트가 30 내지 60장 적층 형성되고, 상기 연료극 반응층은 10 내지 30㎛의 두께를 갖는 NiO/YSZ 시트 한 장이 적층 형성될 수 있다. 그리고 상기 공기극은 상기LSCF과 상기 GDC가 60:40의 중량비로 혼합될 수 있다.For example, the anode support layer is formed by stacking 30 to 60 sheets of NiO / YSZ sheets having a thickness of 35 to 45 μm, and the anode reaction layer is formed by stacking one sheet of NiO / YSZ sheets having a thickness of 10 to 30 μm. Can be. The cathode may be mixed with the LSCF and the GDC in a weight ratio of 60:40.

이상에서 본 바와 같이, 본 발명의 실시예들에 따르면, 첫째, 나노 입자의 CeScSZ 파우더를 이용하여 박막 전해질을 제조할 수 있으며, 단위전지의 성능을 향상시킬 수 있다.As described above, according to the embodiments of the present invention, first, a thin film electrolyte may be manufactured using CeScSZ powder of nanoparticles, and the performance of a unit cell may be improved.

또한, 테이프 캐스팅 방법을 이용하여 단위전지를 제조할 수 있다.In addition, a unit cell may be manufactured by using a tape casting method.

또한, 연속 테이프 캐스팅 방법을 이용하여 연료극과 전해질을 제조하고 동시 소성하여 연료극 지지체형 전해질(anode-supported electrolyte)를 제조할 수 있어서, 공정시간과 비용을 절감할 수 있으며 생산성을 향상시킬 수 있다.In addition, the anode and the electrolyte may be manufactured using a continuous tape casting method and co-fired to manufacture an anode-supported electrolyte, thereby reducing process time and cost and improving productivity.

이하 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세하게 설명하지만, 본 발명이 실시예에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 본 발명을 설명함에 있어서, 공지된 기능 혹은 구성에 대해 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 명료하게 하기 위하여 생략될 수 있다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, but the present invention is not limited to or limited by the embodiments. In describing the present invention, a detailed description of well-known functions or constructions may be omitted for clarity of the present invention.

이하, 도 1 내지 도 6을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 고체산화물 연료전지용 전해질 및 단위전지와 그 제조방법에 대해서 상세하게 설명한다. 참고 적으로, 도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 세륨 첨가 스칸듐 안정화 지르코니아(Cerium-dopped Scandium Stabilized Zirconia, 이하, 'CeScSZ'라 한다) 파우더의 제조방법을 설명하기 위한 순서도이고, 도 2는 연료극 지지체형 전해질의 제조방법을 설명하기 위한 순서도, 그리고, 도 3은 단위전지의 제조방법을 설명하기 위한 순서도이다. 그리고 도 4는 상술한 제조방법에 따라 형성된 단위전지의 구조를 설명하기 위한 단면 모식도이고, 도 5와 도 6은 상술한 제조방법에 따라 형성된 CeScSZ 파우더의 이미지이다.Hereinafter, an electrolyte, a unit cell, and a manufacturing method for a solid oxide fuel cell according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 1 to 6. For reference, FIG. 1 is a flowchart illustrating a method of preparing cerium-dopped Scandium Stabilized Zirconia (hereinafter, referred to as 'CeScSZ') powder according to an embodiment of the present invention, and FIG. 3 is a flowchart illustrating a method of manufacturing a cathode support-type electrolyte, and FIG. 3 is a flowchart illustrating a method of manufacturing a unit cell. 4 is a schematic cross-sectional view for explaining the structure of a unit cell formed by the above-described manufacturing method, and FIGS. 5 and 6 are images of CeScSZ powders formed by the above-described manufacturing method.

고체산화물 연료전지는 연료극(anode)과 전해질(electrolyte) 및 공기극(cathode)으로 구성되는 단위전지(cell)가 다층으로 적층(stack)되어 형성된다. 여기서, 고체산화물 연료전지의 단위전지는 도 4를 참조하여 설명하고 설명의 편의를 위해 도면부호는 도 4에 도시된 도면부호를 사용한다. 상기 단위전지(1)는 지지체가 되는 연료극(10)과 전해질(20) 및 공기극(30)이 순차적으로 적층 형성되고, 상기 연료극(10)은 연료극 지지층(11)과 연료극 반응층(12)으로 이루어진다.The solid oxide fuel cell is formed by stacking a plurality of unit cells composed of an anode, an electrolyte, and a cathode. Here, the unit cell of the solid oxide fuel cell will be described with reference to FIG. 4, and for the convenience of description, reference numerals are used as shown in FIG. 4. The unit cell 1 is formed by sequentially stacking the anode 10, the electrolyte 20, and the cathode 30 serving as a support, and the anode 10 is the anode support layer 11 and the anode reaction layer 12. Is done.

여기서, 상기 단위전지(1)에서, 상기 연료극(10)은 니켈 옥사이드(Nickel Oxide, 이하, 'NiO'라 한다)와 지르코니아(Yttria Stabilized Zirconia, 이하, 'YSZ'라 한다)가 혼합된 NiO/YSZ 서메트(cermet)로 형성되고, 상기 전해질(20)은 나노 입자의 CeScSZ로 형성되고, 상기 공기극(30)은 란탄 스트론튬 코발트 철 복합산화물(Lanthanum Strontium Cobalt Ferrite, 이하, 'LSCF'라 한다.)(La0.6Sr0.4Co0.2Fe0.8O3)와 가돌리늄(Gd)이 도핑된 세리아(Gadolinium Doped Ceria, 이하, 'GDC'라 한다)(Gd0 .2Ce0 .8O2)가 혼합된 LSCF/GDC 서메트로 형성된다.Here, in the unit cell 1, the fuel electrode 10 is NiO / mixed with nickel oxide (hereinafter referred to as 'NiO') and zirconia (Yttria Stabilized Zirconia, hereinafter referred to as 'YSZ') It is formed of YSZ cermet, the electrolyte 20 is formed of CeScSZ of nanoparticles, the air electrode 30 is a lanthanum strontium cobalt ferrite (hereinafter referred to as "LSCF"). ) is mixed (La 0.6 Sr 0.4 Co 0.2 Fe 0.8 O 3) , and gadolinium (Gd and La), the ceria (gadolinium doped ceria, hereinafter, 'GDC' doped) (Gd 0 0 .8 .2 Ce 2 O) It is formed of LSCF / GDC cermet.

상기 단위전지(1)를 제조하기 위해서는 우선, 상기 전해질(20)을 형성하기 위해서 나노 입자의 CeScSZ 파우더를 제조하는 공정이 수행된다. 상기 CeScSZ 파우더는 공침법(co-precipitation method)과 수열합성(hydro thermal synthesis) 방법을 이용하여 제조된다. 그리고 상기 단위전지(1) 제조 공정은 크게 상기 연료극(10)과 상기 전해질(20)로 구성된 연료극 지지체형 전해질을 형성하는 공정과 상기 연료극 지지체형 전해질 상에 상기 공기극(30)을 형성하는 공정으로 이루어진다. 여기서, 상기 연료극 지지체형 전해질은 상기 연료극(10)과 상기 전해질(20)이 테이프 캐스팅(tape casting) 방법을 이용하여 연속으로 형성되고 동시에 소성되어 형성된다. 그리고 상기와 같이 형성된 연료극 지지체형 전해질 상에 상기 공기극(30)을 형성하고 소성하여 상기 단위전지(1)가 형성된다.In order to manufacture the unit cell 1, first, a process of manufacturing CeScSZ powder of nanoparticles is performed to form the electrolyte 20. The CeScSZ powder is prepared using a co-precipitation method and a hydro thermal synthesis method. In addition, the manufacturing process of the unit cell 1 includes a process of forming a cathode support-type electrolyte composed of the anode 10 and the electrolyte 20 and a process of forming the cathode 30 on the anode support-type electrolyte. Is done. Here, the anode support type electrolyte is formed by continuously forming and simultaneously baking the anode 10 and the electrolyte 20 using a tape casting method. The unit cell 1 is formed by forming and firing the cathode 30 on the anode support-type electrolyte formed as described above.

먼저, 도 1을 참조하여, 나노 입자의 CeScSZ 파우더 제조 방법에 대해 설명한다.First, with reference to FIG. 1, the manufacturing method of CeScSZ powder of nanoparticles is demonstrated.

우선, 옥시염화 지르코늄(Zirconium Oxychloride, ZrOCl2)과 산화 스칸듐(Scandium Oxide, Sc2O3) 그리고 산화 세륨(Cerium Oxide, Ce2O3)을 증류수에 혼합하여 혼합액을 형성한다(S11). 예를 들어, 상기 혼합액은 옥시염화 지르코늄(Zirconium Oxychloride Formula, ZrOCl2?8H2O) 89mole%에 질산 스칸듐(Scandium Nitrate, Sc(NO3)3?6H2O) 10mole%와 질산 세륨(Cerium Nitrate, Ce(NO3)3?6H2O) 1mole%을 정량의 증류수에 혼합하고 잘 혼합되도록 교반 시킨다.First, zirconium oxychloride (Zirconium Oxychloride, ZrOCl 2 ), scandium oxide (Scandium Oxide, Sc 2 O 3 ) and cerium oxide (Cerium Oxide, Ce 2 O 3 ) are mixed with distilled water to form a mixed solution (S11). For example, the mixed solution is zirconium oxychloride (Zirconium Oxychloride Formula, ZrOCl 2? 8H 2 O) 89mole% nitric acid scandium (Scandium Nitrate, Sc (NO 3 ) 3? 6H 2 O) 10mole% and cerium nitrate (Cerium Nitrate , Ce (NO 3 ) 3 ~ 6H 2 O) 1mole% is mixed in a fixed amount of distilled water and stirred to mix well.

다음으로, 상기 혼합액에 침전물을 형성하기 위해서 침전제를 첨가하여 혼합하여(S12) 침전시킨다(S13). 상기 침전제로는 수산화암모늄(NH4OH) 또는 수산화나트륨(NaOH)이 사용될 수 있다. 예를 들어, 수산화암모늄을 증류수에 5배 희석시켜 준비하고, 상기 교반된 혼합액에 첨가하여 교반시키면 침전물이 형성된다.Next, in order to form a precipitate in the mixed solution by adding a precipitating agent (S12) to precipitate (S13). As the precipitant, ammonium hydroxide (NH 4 OH) or sodium hydroxide (NaOH) may be used. For example, ammonium hydroxide is prepared by diluting it five times in distilled water, and adding to the stirred mixture to stir to form a precipitate.

다음으로, 상기와 같이 침전물이 형성된 혼합액에서 제2 혼합액에서 침전물을 회수한다(S14). 본 실시예에서는 상기 침전물을 회수하기 위해서 여과 방법을 사용하였다. 상기 침전물이 형성된 혼합액을 거름종이가 구비된 반응기에 부어서 거름종이를 통과시키면 침전물이 여과된다. 여기서, 상기 혼합액이 수용된 용기에 증류수를 5 내지 6회 정도 투입하여 용기를 세척하는데, 이때 상기 용기의 세척 정도는 상기 거름종이를 통과한 용액을 채취한 시료에 소량의 실버나이트레이트 용액(silver nitrate solution, AgNO3) 용액을 투입하여 염화은(AgCl) 침전 반응이 발생하지 않으면 세척이 완료된 것으로 한다.Next, the precipitate is recovered from the second mixed liquid in the mixed liquid in which the precipitate is formed as described above (S14). In this example, a filtration method was used to recover the precipitate. The mixed solution in which the precipitate is formed is poured into a reactor equipped with filter paper, and the filter paper is passed through the filter paper. Here, the container is washed by putting distilled water 5 to 6 times in the container containing the mixed solution, wherein the degree of cleaning of the container is a small amount of silver nitrate solution (silver nitrate) to the sample collected through the filter paper solution, AgNO 3 ) After the addition of silver chloride (AgCl) precipitation reaction does not occur, the washing is completed.

다음으로, 상기 여과된 침전물을 수열합성(hydro thermal synthesis) 한다(S15). 상기 수열합성은 180℃에서 120rpm의 속도로 약 18시간 정도 교반시킨다.Next, the filtered precipitate is subjected to hydro thermal synthesis (S15). The hydrothermal synthesis was stirred for about 18 hours at a speed of 120 rpm at 180 ° C.

다음으로, 상기 수열합성이 완료된 침전물을 건조시킨다(S16). 예를 들어, 상기 침전물은 100 내지 120℃에서 약 6시간을 건조시킨다.Next, to dry the precipitate, the hydrothermal synthesis is completed (S16). For example, the precipitate is dried for about 6 hours at 100 to 120 ℃.

그리고 상기 건조가 완료된 침전물을 약 550~950℃에서 2시간씩 열처리하여 CeScSZ 파우더의 구조 및 물성을 확인한다.And the dried precipitate is heat treated at about 550 ~ 950 ℃ for 2 hours to check the structure and physical properties of the CeScSZ powder.

상기와 같이 공침법과 수열합성을 동시에 수행하여 제조된 CeScSZ 파우더는, 도 5와 도 6에 도시한 바와 같이, 입도가 1 내지 10㎚이고, 비표면적이 250 내지 300㎠/g의 미세 입자의 파우더를 제조할 수 있다.CeScSZ powder prepared by performing co-precipitation and hydrothermal synthesis at the same time as described above, as shown in Figures 5 and 6, the particle size of 1 to 10nm, specific surface area of 250 to 300 cm 2 / g Powders can be prepared.

다음으로, 도 2를 참조하여 상기와 같이 제조된 나노 입자의 CeScSZ 파우더를 이용하여 상기 연료극 지지체형 전해질을 형성 방법에 대해 설명한다.Next, a method of forming the anode support-type electrolyte using the CeScSZ powder of the nanoparticles prepared as described above will be described with reference to FIG. 2.

우선, NiO와 YSZ를 혼합하여 제1 NiO/YSZ 슬러리를 형성하고, 상기 제1 NiO/YSZ 슬러리를 테이프 캐스팅하여 연료극 지지체용 시트(NiO/YSZ/CB)를 형성한다(S21). 상기 제1 NiO/YSZ 슬러리는 NiO와 YSZ를 60:40으로 혼합하고 기공제로써 카본 블랙이 10wt% 첨가되고, 솔벤트(solvent)와 분산제 및 바인더를 첨가하여 형성된다. 그리고 상기 연료극 지지체 시트는 35 내지 45㎛의 두께로 형성된다.First, NiO and YSZ are mixed to form a first NiO / YSZ slurry, and the first NiO / YSZ slurry is tape cast to form a sheet for a fuel electrode support (NiO / YSZ / CB) (S21). The first NiO / YSZ slurry is formed by mixing NiO and YSZ at 60:40, adding 10 wt% of carbon black as a pore agent, and adding a solvent, a dispersant, and a binder. The anode support sheet is formed to a thickness of 35 to 45㎛.

다음으로, NiO와 YSZ를 혼합하여 제2 NiO/YSZ 슬러리를 형성하고, 상기 제2 NiO/YSZ 슬러리를 테이프 캐스팅하여 10 내지 30㎛의 두께를 갖는 연료극 반응층 시트(NiO/YSZ)를 형성한다(S22). 상기 제2 NiO/YSZ 슬러리는 상기 제1 NiO/YSZ 슬러리와 마찬가지로 NiO와 YSZ에 기공제로써 카본 블랙이 10wt%, 솔벤트(solvent), 분산제 및 바인더를 첨가하여 형성되고, 다만, 상기 제2 NiO/YSZ 슬러리는 상기 제1 NiO/YSZ 슬러리와 달리 NiO와 YSZ를 55:45의 비율로 혼합하여 형성된다.Next, NiO and YSZ are mixed to form a second NiO / YSZ slurry, and the second NiO / YSZ slurry is tape cast to form a cathode reaction layer sheet (NiO / YSZ) having a thickness of 10 to 30 μm. (S22). The second NiO / YSZ slurry is formed by adding 10 wt% carbon black, a solvent, a dispersant, and a binder as a pore agent to NiO and YSZ, similar to the first NiO / YSZ slurry, except that the second NiO The / YSZ slurry is formed by mixing NiO and YSZ in a ratio of 55:45, unlike the first NiO / YSZ slurry.

다음으로, 상기 전해질(20)을 형성하기 위해서 나노 입자의 CeScSZ 슬러리를 형성한다(S23). 여기서, 나노 CeScSZ 파우더의 입자는 공침법과 수열합성을 이용하여 제조되고, 입도가 1 내지 10㎚이고, 비표면적이 100 내지 300 ㎡/g이다. 상기 CeScSZ 슬러리는 나노 입자의 CeScSZ 파우더에 솔벤트와 톨루엔, 에탄올, 분산제, 바인더를 혼합하여 형성된다. 그리고 상기 CeScSZ 슬러리는 볼밀(ball mill)과 초음파(ultra sonic)를 이용하여 CeScSZ 입자의 응집을 방지하고 교반할 수 있다.Next, in order to form the electrolyte 20, a CeScSZ slurry of nanoparticles is formed (S23). Herein, the particles of the nano CeScSZ powder are manufactured by coprecipitation and hydrothermal synthesis, have a particle size of 1 to 10 nm, and a specific surface area of 100 to 300 m 2 / g. The CeScSZ slurry is formed by mixing a solvent, toluene, ethanol, a dispersant, and a binder in CeScSZ powder of nanoparticles. In addition, the CeScSZ slurry may be stirred and prevented from agglomeration of CeScSZ particles by using a ball mill and an ultrasonic wave.

다음으로, 상기 CeScSZ 슬러리를 테이프 캐스팅하여 전해질 시트를 형성한다(S24). 예를 들어, 상기 전해질 시트는 5 내지 10㎛의 두께로 형성될 수 있다.Next, the CeScSZ slurry is tape cast to form an electrolyte sheet (S24). For example, the electrolyte sheet may be formed to a thickness of 5 to 10㎛.

다음으로, 상기 연료극 지지층 시트와 상기 연료극 반응층 시트 및 상기 전해질 시트를 순차적으로 적층하고 라미네이션(lamination)한다(S25). 예를 들어, 상기 연료극 지지층(11)이 1 내지 2 ㎜로 형성되도록 상기 연료극 지지층 시트가 30 내지 60장 적층되고, 상기 연료극 지지층 상에 한 장의 연료극 반응층 시트가 적층되고, 상기 연료극 반응층 시트 상에 한 장의 전해질 시트가 적층된다. 상기 라미네이션 단계는 상기와 같이 적층된 적층체를 소정 온도에서 가압하여 상기 시트들이 서로 잘 접착되도록 하여 서로 박리되는 것을 방지하고, 특히, 상기 연료극(10)과 상기 전해질(20)이 서로 박리되는 것을 방지한다. 예를 들어, 상기 라미네이션 단계는 상기 적층체를 60 내지 90℃의 온도(예를 들어, 70℃)에서 대략 30분간 400㎏f/㎠의 하중으로 가압한다.Next, the anode support layer sheet, the anode reaction layer sheet, and the electrolyte sheet are sequentially stacked and laminated (S25). For example, 30 to 60 sheets of the anode support layer sheet are laminated so that the anode support layer 11 is formed to 1 to 2 mm, one sheet of anode reaction layer sheet is laminated on the anode support layer, and the anode reaction layer sheet is formed. One sheet of electrolyte is laminated on the substrate. The lamination step is to press the laminated stack as described above at a predetermined temperature to ensure that the sheets are adhered to each other to prevent peeling from each other, in particular, the fuel electrode 10 and the electrolyte 20 is peeled off each other. prevent. For example, the lamination step pressurizes the laminate at a load of 400 kg f / cm 2 at a temperature of 60 to 90 ° C. (eg, 70 ° C.) for approximately 30 minutes.

다음으로, 상기 라미네이션이 완료된 적층체에서 솔벤트와 바인더, 기공제 및 분산제와 같은 성분을 제거하기 위한 하소(calcination) 단계를 수행한다(S26). 여기서, 상기 하소 단계는 상기 슬러리들에 포함된 각 성분들의 특성에 맞춰서 단계별로 진행될 수 있다. 예를 들어, 솔벤트와 바인더 및 카본을 제거하기 위해서 단계적으로 온도를 1000℃까지 상승시키고, 기공제인 카본 블랙을 제거하기 위해서 1000℃에서 3시간 열처리한다. 여기서, 상기 하소를 1000℃ 이하에서 수행하는 경우, 소성이 불량하여 파손이 발생하기 쉽고, 상기 하소 온도가 1000℃보다 높은 경우에는 하소 단계에서 상기 적층체의 휘어짐이 심하게 발생하므로 상기 하소 단계에서는 1000℃ 근방의 온도에서 수행된다.Next, a calcination step is performed to remove components such as solvent, binder, pore agent and dispersant from the laminate having completed lamination (S26). Here, the calcination step may be carried out step by step according to the characteristics of each component contained in the slurry. For example, in order to remove the solvent, binder and carbon, the temperature is gradually raised to 1000 ° C., and heat-treated at 1000 ° C. for 3 hours to remove carbon black, which is a pore agent. In this case, when the calcination is performed at 1000 ° C. or less, breakage is likely to occur due to poor plasticity, and when the calcination temperature is higher than 1000 ° C., the bending of the laminate occurs severely in the calcination step, so that 1000 is performed in the calcination step. At a temperature near < RTI ID = 0.0 >

다음으로, 상기 하소 단계가 완료된 적층체를 소성하여 연료극 지지체형 전해질을 형성한다(S27). 예를 들어, 상기 적층체는 약 1350℃에서 소성된다. 여기서, 상기 소성 단계에서 상기 적층체에 휨이나 크랙과 같은 결함이 발생하는 것을 방지하기 위해서, 상기 적층체에 소정의 하중을 가하여 가압 상태로 소성이 수행된다. 예를 들어, 상기 적층체의 상하부에 일정한 크기와 중량을 갖는 가압체를 두어서 가압할 수 있다. 상기 가압체는 상기 적층체를 35 내지 40 ㎏f/㎠으로 가압할 수 있다. 여기서, 상기 가압체는 상기 소성 단계에서 상기 적층체와 화학적으로 반응하지 않도록 안정하고, 상기 가압체가 물리적 또는 화학적으로 변형이 발생하지 않는 재질로 형성되며, 지르코니아와 같은 세라믹 재질로 형성될 수 있다. 또한, 상기 가압체는 상기 적층체를 균일하게 가압할 수 있도록 상기 적층체와 대응되는 평판 또는 블록 형태를 가질 수 있다.Next, by firing the laminate in which the calcination step is completed to form a fuel cell support electrolyte (S27). For example, the laminate is fired at about 1350 ° C. Here, in order to prevent defects such as warpage and cracks from occurring in the firing step, firing is performed in a pressurized state by applying a predetermined load to the laminate. For example, pressure may be applied by placing a pressing body having a constant size and weight on the upper and lower portions of the laminate. The pressurized body may pressurize the laminate at 35 to 40 kg f / cm 2. Here, the press body is stable so as not to chemically react with the laminate in the firing step, the press body is formed of a material that does not cause physical or chemical deformation, it may be formed of a ceramic material such as zirconia. In addition, the press body may have a flat plate or block shape corresponding to the laminate so as to uniformly press the laminate.

상술한 방법으로 제조된 CeScSZ 파우더는 입자가 나노 크기로 미세하므로 전해질(20)의 두께를 박막화시킬 수 있으며 표면적이 증가되며, 그로 인해, 전해 질(20)과 연료극(10) 및 공기극(30) 사이의 계면 접촉 면적을 증가시킬 수 있다. 그리고, 이는 상기 전해질(20)과 상기 연료극(10) 및 상기 공기극(30)의 계면에서의 저항을 줄임으로써 고체산화물 연료전지의 출력 성능을 향상시킨다.The CeScSZ powder prepared by the above-described method is fine in particle size, so that the thickness of the electrolyte 20 can be thinned and the surface area is increased. Therefore, the electrolytic material 20, the anode 10, and the cathode 30 are formed. The interfacial contact area between them can be increased. This improves the output performance of the solid oxide fuel cell by reducing the resistance at the interface between the electrolyte 20, the anode 10, and the cathode 30.

다음으로, 도 3을 참조하여 공기극(30) 및 단위전지(1)의 제조방법에 대해 설명한다. 상기 공기극(30)은 상술한 방법으로 형성된 연료극 지지체형 전해질 상에 공기극(30)을 소성하여 형성된다.Next, a method of manufacturing the cathode 30 and the unit cell 1 will be described with reference to FIG. 3. The cathode 30 is formed by firing the cathode 30 on the anode support-type electrolyte formed by the above-described method.

우선, 상기 공기극(30)을 형성하기 위해서 LSCF와 GDC가 혼합된 LSCF/GDC 서메트를 이용하여 슬러리를 형성한다(S31). 상기 LSCF/GDC 슬러리는 LSCF와 GDC가 60:40으로 혼합 형성된다.First, in order to form the cathode 30, a slurry is formed using an LSCF / GDC cermet in which LSCF and GDC are mixed (S31). The LSCF / GDC slurry is formed by mixing LSCF and GDC at 60:40.

다음으로, 상기 연료극 지지체형 전해질에서 상기 전해질(20) 상에 상기 LSCF/GDC 슬러리 도포하여 공기극(30)을 형성한다(S32). 여기서, 상기 공기극(30)은 스크린 프린팅 방법을 이용하여 상기 LSCF/GDC 슬러리를 상기 전해질(20) 상에 도포하고, 예를 들어, 상기 공기극(30)은 대략 50㎛ 두께를 갖도록 상기 LSCF/GDC 슬러리를 3회 프린트하여 형성될 수 있다.Next, the LSCF / GDC slurry is coated on the electrolyte 20 in the anode support type electrolyte to form the cathode 30 (S32). Here, the cathode 30 is coated with the LSCF / GDC slurry on the electrolyte 20 using a screen printing method, for example, the cathode 30 is approximately 50㎛ thickness so that the LSCF / GDC It can be formed by printing the slurry three times.

다음으로, 상기 공기극(30)이 형성된 연료극 지지체형 전해질을 소성하여 단위전지(1)를 형성한다(S33). 예를 들어, 상기 단위전지(1)는 1100 내지 1200℃에서 소성된다Next, the anode support type electrolyte in which the cathode 30 is formed is fired to form a unit cell 1 (S33). For example, the unit cell 1 is fired at 1100 to 1200 ℃.

본 발명의 실시예들에 따르면, 테이프 캐스팅 방법을 이용하여 평판형 고체산화물 연료전지의 연료극(10)과 연료극 지지체형 전해질(anode-supported electrolyte)을 제조할 수 있다. 또한, 연속 테이프캐스팅 방법과 동시 소성에 의 해 연료극 지지체형 전해질을 형성하므로 연료극의 소성공정을 생략함으로써, 공정시간과 비용을 절감할 수 있으며 생산성을 향상시킬 수 있다.According to embodiments of the present invention, the anode 10 and the anode-supported electrolyte of the plate-type solid oxide fuel cell may be manufactured using a tape casting method. In addition, since the anode support type electrolyte is formed by the continuous tape casting method and co-firing, the firing process of the anode can be omitted, thereby reducing process time and cost and improving productivity.

또한, 나노 입자의 CeScSZ 슬러리를 형성할 수 있고 박막 전해질(20)을 형성할 수 있어서 상기 단위전지(1)의 성능을 향상시킬 수 있다. 이는 상기 전해질(20)의 두께가 박막화될수록 상기 전해질(20) 내부에서 산소 이온의 이동 거리가 감소함에 따라 옴 저항과 분극 저항이 감소되고, 상기 전해질(20)과 상기 연료극(10) 사이의 접촉성과 반응성을 향상시킴으로써 상기 단위전지(1)의 성능을 향상시킬 수 있다.In addition, the CeScSZ slurry of the nanoparticles may be formed and the thin film electrolyte 20 may be formed, thereby improving performance of the unit cell 1. As the thickness of the electrolyte 20 becomes thinner, the ohmic resistance and the polarization resistance decrease as the moving distance of oxygen ions decreases in the electrolyte 20, and the contact between the electrolyte 20 and the fuel electrode 10 is reduced. By improving the performance and reactivity, the performance of the unit cell 1 can be improved.

이하, 도 7과 도 8을 참조하여 본 발명의 실시예들에 따른 성능 시험 결과에 대해 간략하게 설명한다. 참고적으로, 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 고체산화물 연료전지의 단위전지의 출력을 보여주는 그래프이고, 도 8은 단위전지의 저항을 보여주는 그래프이다.Hereinafter, the performance test results according to the embodiments of the present invention will be briefly described with reference to FIGS. 7 and 8. For reference, FIG. 7 is a graph showing the output of the unit cell of the solid oxide fuel cell according to an embodiment of the present invention, Figure 8 is a graph showing the resistance of the unit cell.

우선, 본 발명의 실시예들에 따른 단위전지의 성능 평가를 하기 위해서 상술한 방법에 따라 나노 입자 CeScSZ 파우더를 이용하여 테이프 캐스팅 방법으로 평판형 단위전지를 제조하였다. 실시예는 입도가 5~10㎚이고 비표면적이 100 내지 150㎡/g인 나노 CeScSZ 파우더를 사용하여 연속 테이프 캐스팅 방법으로 전해질과 연료극을 1350℃에서 동시 소성하여 연료극 지지체형 전해질을 제조하였다. 그리고 소성된 전해질 상에 LSCF와 GDC를 60:40으로 혼합하여 스크린 프린팅 방법으로 대략 50㎛ 두께를 갖는 공기극을 1100℃에서 소성하여 단위전지를 제조하였다.First, in order to evaluate the performance of a unit cell according to embodiments of the present invention, a flat unit cell was manufactured by a tape casting method using the nanoparticle CeScSZ powder according to the above-described method. In the embodiment, using a nano CeScSZ powder having a particle size of 5 to 10 nm and a specific surface area of 100 to 150 m 2 / g, the electrolyte and the anode were simultaneously baked at 1350 ° C. by a continuous tape casting method to prepare a cathode support-type electrolyte. In addition, LSCF and GDC were mixed at 60:40 on the calcined electrolyte, and a unit cell was manufactured by firing an air electrode having a thickness of approximately 50 μm at 1100 ° C. by a screen printing method.

비교예 1은 실시예와 동일한 방법으로 연료극 지지체형 전해질을 형성하되, 전해질을 형성할 때 나노 CeScSZ 파우더 대신 입도가 150nm 이상이고 비표면적이 4~8㎡/g인 상용 YSZ 파우더를 사용하여 전해질을 형성하고 연료극과 동시 소성하여 연료극 지지체형 전해질을 형성하였다. 그리고 상기와 같이 형성된 연료극 지지체형 전해질 상에 LSM과 YSZ를 1:1로 혼합하여 대략 50㎛ 두께의 공기극을 형성하고 1350℃에서 소성하여 단위전지를 형성하였다.Comparative Example 1 forms an anode-supported electrolyte in the same manner as in Example, except that the electrolyte is formed using a commercially available YSZ powder having a particle size of 150 nm or more and a specific surface area of 4 to 8 m 2 / g instead of the nano CeScSZ powder. It was formed and co-fired with the anode to form an anode support type electrolyte. The LSM and YSZ were mixed 1: 1 in the anode support-type electrolyte formed as described above to form a cathode having a thickness of about 50 μm, and then fired at 1350 ° C. to form a unit cell.

비교예 2는 실시예와 동일한 방법으로 연료극 지지체형 전해질 및 단위전지를 형성하되, 전해질을 형성할 때 입도가 150nm 이상이고 비표면적이 4~8㎡/g인 상용 CeScSZ 파우더를 사용하여 전해질을 형성하고 연료극과 동시 소성하여 연료극 지지체형 전해질을 형성하였다. 그리고 상기와 같이 형성된 연료극 지지체형 전해질 상에 LSCF와 GDC를 60:40으로 혼합하여 대략 50㎛ 두께의 공기극을 형성하고 1350℃에서 소성하여 단위전지를 형성하였다.Comparative Example 2 forms a cathode support type electrolyte and a unit cell in the same manner as in Example, but forms an electrolyte using commercially available CeScSZ powder having a particle size of 150 nm or more and a specific surface area of 4 to 8 m 2 / g when forming the electrolyte. And co-fired with the anode to form a cathode support-type electrolyte. In addition, LSCF and GDC were mixed at 60:40 on the anode support-type electrolyte formed as described above to form a cathode having a thickness of about 50 μm, and then fired at 1350 ° C. to form a unit cell.

그리고 실시예와 비교예 1, 2에 따른 단위전지의 평가를 위해서 800℃에서 3% 수분(H2O)를 포함한 수소(H2)를 200ml/min의 속도로 연료극에 흐르게 하고, 공기를 300ml/min의 속도로 공기극에 흐르게 하면서 단위전지의 전류전압(I-V) 커브를 측정하고, 동시에 개회로 상태에서 임피던스 측정에 의한 전해질의 옴 저항을 측정하였다. 실시예와 비교예에 따른 단위전지의 전류전압 커브는 도 7에 도시하였고, 옴 저항은 도 8에 도시하였다.In order to evaluate the unit cells according to Examples and Comparative Examples 1 and 2, hydrogen (H 2 ) containing 3% water (H 2 O) at 800 ° C. was flowed through the anode at a rate of 200 ml / min, and air was 300 ml. The current voltage (IV) curve of the unit cell was measured while flowing through the air electrode at a rate of / min, and at the same time, the ohmic resistance of the electrolyte by impedance measurement in the open circuit state was measured. The current voltage curves of the unit cells according to the example and the comparative example are shown in FIG. 7, and the ohmic resistance is shown in FIG. 8.

도 7을 참조하면, 실시예에 따른 단위전지의 출력성능은 0.97W/㎠로 비교예 1의 0.46W/㎠에 비해 대략 2배 이상이고 비교예 2의 0.26W/㎠에 비해 대략 3배 이상의 출력이 높은 것을 알 수 있다. 도 8을 참조하면, 실시예에 따른 단위전지의 임피던스 측정 결과는 옴 저항이 0.035Ω㎠로써, 비교예 1의 0.06Ω㎠ 및 비교예 2의 0.13Ω㎠에 비해 옴 저항이 감소함을 알 수 있다. 이는, 실시예는 나노 입자의 CeScSZ 파우더로 전해질을 형성함으로써 전해질의 두께가 얇고 전해질에 핀홀(pin-hole)이나 크랙과 같은 결함 발생을 방지하고, 연료극(NiO/YSZ)과 공기극(LSCF/GDC)와의 계면에서 충분히 접촉 면적을 확보하기 때문에 계면의 공기극에서 전해질층으로 산소이온의 이동 저항을 상당히 억제하고 반응장을 확대하는 효과가 있어 출력 성능의 향상된다.Referring to FIG. 7, the output performance of the unit cell according to the embodiment is 0.97W / cm 2, which is about 2 times or more than 0.46W / cm 2 of Comparative Example 1 and about 3 times or more that of 0.26W / cm 2 of Comparative Example 2 You can see that the output is high. Referring to FIG. 8, the impedance measurement result of the unit cell according to the embodiment shows that the ohmic resistance is 0.035Ωcm 2, and that the ohmic resistance is reduced compared to 0.06Ωcm 2 of Comparative Example 1 and 0.13Ωcm 2 of Comparative Example 2. have. In this embodiment, the electrolyte is formed of CeScSZ powder of nanoparticles so that the thickness of the electrolyte is thin and defects such as pin-holes or cracks in the electrolyte are prevented, and the anode (NiO / YSZ) and the cathode (LSCF / GDC) are prevented. Since the contact area is sufficiently secured at the interface with), the transfer resistance of oxygen ions from the air electrode at the interface to the electrolyte layer is significantly suppressed and the reaction field is enlarged, thereby improving output performance.

이상과 같이 본 발명에서는 구체적인 구성 요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상술한 실시예들에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명의 사상은 상술한 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.As described above, the present invention has been described by specific embodiments such as specific components and the like, but the embodiments and the drawings are provided only to help a more general understanding of the present invention, and the present invention is limited to the above-described embodiments. In other words, various modifications and variations are possible to those skilled in the art to which the present invention pertains. Therefore, the spirit of the present invention should not be limited to the above-described embodiment, and all the things that are equivalent to or equivalent to the scope of the claims as well as the claims to be described later belong to the scope of the present invention.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 연료극 지지체형 전해질의 제조방법을 설명하기 위한 순서도;1 is a flow chart illustrating a method of manufacturing a cathode support type electrolyte according to an embodiment of the present invention;

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 연료극 지지체형 전해질의 제조방법을 설명하기 위한 순서도;2 is a flowchart illustrating a method of manufacturing a cathode support-type electrolyte according to an embodiment of the present invention;

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 고체산화물 연료전지의 단위전지의 제조방법을 설명하기 위한 순서도;3 is a flowchart illustrating a method of manufacturing a unit cell of a solid oxide fuel cell according to an embodiment of the present invention;

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 고체산화물 연료전지의 단위전지의 단면 모식도;4 is a schematic cross-sectional view of a unit cell of a solid oxide fuel cell according to an embodiment of the present invention;

도 5와 도 6은 도 1의 방법으로 제조된 CeScSZ 파우더의 이미지;5 and 6 are images of CeScSZ powder prepared by the method of FIG. 1;

도 7과 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 고체산화물 연료전지의 단위전지의 성능 시험 결과를 보여주는 그래프들로서, 도 7은 단위전지의 출력을 보여주는 그래프이고, 도 8은 단위전지의 저항을 보여주는 그래프이다.7 and 8 are graphs showing the performance test results of the unit cell of the solid oxide fuel cell according to an embodiment of the present invention, Figure 7 is a graph showing the output of the unit cell, Figure 8 is a resistance of the unit cell It is a graph showing.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>

1: 고체산화물 연료전지의 단위전지(cell)1: Unit cell of solid oxide fuel cell

10: 연료극 11: 연료극 지지층10: anode 11: anode support layer

12: 연료극 반응층 20: 전해질12: anode reaction layer 20: electrolyte

30: 공기극30: air electrode

Claims (13)

옥시염화 지르코늄(Zirconium Oxychloride, ZrOCl2)과 산화 스칸듐(Scandium Oxide, Sc2O3), 산화 세륨(Cerium Oxide, Ce2O3)을 증류수에 혼합하여 혼합액을 형성하는 단계;Mixing zirconium oxychloride (Zirconium Oxychloride, ZrOCl 2 ), scandium oxide (Scandium Oxide, Sc 2 O 3 ), and cerium oxide (Cerium Oxide, Ce 2 O 3 ) in distilled water to form a mixed solution; 상기 혼합액에 침전제를 혼합하여 공침전시키는 단계;Mixing and precipitating the precipitant in the mixed solution; 상기 혼합액에서 침전물을 여과시키는 단계;Filtering the precipitate out of the mixture; 상기 여과된 침전물을 수열합성(hydro thermal synthesis)하는 단계;Hydrothermal synthesis of the filtered precipitate; 상기 수열합성이 완료된 침전물을 건조시키는 단계; 및Drying the precipitate in which the hydrothermal synthesis is completed; And 상기 건조된 침전물을 열처리하여 세륨 첨가 스칸듐 안정화 지르코니아(Cerium-dopped Scandium Stabilized Zirconia, CeScSZ) 파우더를 제조하는 단계;Heat treating the dried precipitate to prepare cerium-dopped Scandium Stabilized Zirconia (CeScSZ) powder; 를 포함하는 세륨 첨가 스칸듐 안정화 지르코니아 파우더 제조방법.Cerium-added scandium stabilized zirconia powder manufacturing method comprising a. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 CeScSZ 파우더는 입도가 1 내지 10㎚이고, 표면적이 100 내지 300㎠/g인 세륨 첨가 스칸듐 안정화 지르코니아 파우더 제조방법.The CeScSZ powder is a cerium-added scandium stabilized zirconia powder having a particle size of 1 to 10nm, surface area of 100 to 300cm 2 / g. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 혼합액은 옥시염화 지르코늄(ZrOCl2?8H2O)과 질산 스칸듐(Scandium Nitrate, Sc(NO3)3?6H2O) 및 질산 세륨(Cerium Nitrate, Ce(NO3)3?6H2O)이 혼합 형성된 세륨 첨가 스칸듐 안정화 지르코니아 파우더 제조방법.The mixed solution is zirconium oxychloride (ZrOCl 2 ~ 8H 2 O), scandium nitrate (Scandium Nitrate, Sc (NO 3 ) 3 ~ 6H 2 O) and cerium nitrate (Cerium Nitrate, Ce (NO 3 ) 3 ~ 6H 2 O) Method for producing a cerium-added scandium stabilized zirconia powder formed by mixing. 니켈 옥사이드(NiO)와 YSZ를 혼합하여 제1 슬러리를 형성하는 단계;Mixing nickel oxide (NiO) and YSZ to form a first slurry; 상기 제1 슬러리를 이용하여 연료극 지지층 시트를 형성하는 단계;Forming a anode support layer sheet using the first slurry; NiO와 YSZ를 혼합하여 제2 슬러리를 형성하는 단계;Mixing NiO and YSZ to form a second slurry; 상기 제2 슬러리를 이용하여 연료극 반응층 시트를 형성하는 단계;Forming a cathode reaction layer sheet using the second slurry; 청구항 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 따른 제조방법에 의해 제조된 CeScSZ 파우더를 이용하여 CeScSZ 슬러리를 형성하는 단계;Claim 1 to claim 3 to form a CeScSZ slurry using the CeScSZ powder prepared by the manufacturing method according to any one of claims; 상기 CeScSZ 슬러리를 이용하여 전해질 시트를 형성하는 단계;Forming an electrolyte sheet using the CeScSZ slurry; 상기 연료극 지지층 시트 상에 상기 연료극 반응층 시트와 상기 전해질 시트를 순차적으로 적층하고 라미네이션(lamination)하여 적층체를 형성하는 단계;Sequentially stacking and laminating the anode reaction layer sheet and the electrolyte sheet on the anode support layer sheet to form a laminate; 상기 적층체에서 솔벤트와 바인더를 제거하기 위한 하소(calcination) 단계; 및Calcination step for removing the solvent and binder from the laminate; And 상기 하소가 완료된 적층체를 소성하는 단계;Firing the laminate in which the calcining is completed; 를 포함하는 고체산화물 연료전지의 단위전지 제조방법.Unit cell manufacturing method of a solid oxide fuel cell comprising a. 제4항에 있어서,5. The method of claim 4, 상기 CeScSZ 파우더는 입도가 1 내지 10㎚이고, 비표면적이 100 내지 300 ㎡/g인 고체산화물 연료전지의 단위전지 제조방법. The CeScSZ powder has a particle size of 1 to 10 nm, a specific surface area of 100 to 300 m 2 / g unit cell manufacturing method of a solid oxide fuel cell. 제5항에 있어서,The method of claim 5, 상기 전해질 시트는 5 내지 10㎛의 두께로 형성되고, 상기 전해질은 상기 연료극 반응층 시트 상에 상기 전해질 시트 한 장이 적층 형성된 고체산화물 연료전지의 단위전지 제조방법.The electrolyte sheet is formed to a thickness of 5 to 10㎛, the electrolyte is a unit cell manufacturing method of a solid oxide fuel cell in which one sheet of the electrolyte sheet is laminated on the anode reaction layer sheet. 제4항에 있어서,5. The method of claim 4, 란탄 스트론튬 코발트 철 복합산화물(Lanthanum Strontium Cobalt Ferrite, LSCF)와 가돌리늄(Gd)이 도핑된 세리아(Gadolinium Doped Ceria, GDC)가 혼합된 LSCF/GDC 슬러리를 형성하는 단계;Forming an LSCF / GDC slurry mixed with lanthanum strontium cobalt ferrite (LSCF) and gadolinium doped ceria (GDC); 상기 소성된 적층체에서 전해질 상에 LSCF/GDC 슬러리를 이용하여 공기극을 형성하는 단계; 및Forming an air electrode using an LSCF / GDC slurry on an electrolyte in the calcined laminate; And 상기 적층체와 상기 공기극을 소성하는 단계;Firing the laminate and the air electrode; 를 더 포함하는 고체산화물 연료전지의 단위전지 제조방법.Unit cell manufacturing method of a solid oxide fuel cell further comprising. 제7항에 있어서,The method of claim 7, wherein 상기 공기극은 상기LSCF과 상기 GDC가 60:40의 중량비로 혼합된 고체산화물 연료전지의 단위전지 제조방법.The cathode is a unit cell manufacturing method of a solid oxide fuel cell in which the LSCF and the GDC are mixed in a weight ratio of 60:40. NiO와 YSZ가 혼합된 NiO/YSZ 서메트로 형성된 연료극 지지층;An anode support layer formed of NiO / YSZ cermet mixed with NiO and YSZ; NiO/YSZ 서메트로 형성되고 상기 연료극 지지층 상에 적층된 연료극 반응층; 및A cathode reaction layer formed of NiO / YSZ cermet and stacked on the anode support layer; And 청구항 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 따른 제조방법에 의해 제조된 나노 입자의 CeScSZ를 이용하여 형성되고 상기 연료극 반응층 상에 적층된 전해질;An electrolyte formed by using CeScSZ of the nanoparticles prepared by the manufacturing method according to any one of claims 1 to 3 and laminated on the anode reaction layer; 을 포함하고, 상기 연료극 지지층과 상기 연료극 반응층 및 상기 전해질은 동시 소성된 고체산화물 연료전지용 연료극 지지체형 전해질.And the anode support layer, the anode reaction layer, and the electrolyte are co-fired. 제9항에 있어서,10. The method of claim 9, 상기 CeScSZ 파우더는 공침법과 수열합성을 이용하여 입도가 1 내지 10㎚이고, 비표면적이 100 내지 300㎡/g의 파우더로 형성되고, 상기 전해질은 1 내지 5㎛의 두께를 갖는 고체산화물 연료전지용 연료극 지지체형 전해질.The CeScSZ powder is formed of a powder having a particle size of 1 to 10 nm and a specific surface area of 100 to 300 m 2 / g by coprecipitation and hydrothermal synthesis, and the electrolyte has a thickness of 1 to 5 μm for a solid oxide fuel cell. Anode support type electrolyte. 제9항에 따른 제조방법에 의해 형성된 연료극 지지체형 전해질; 및A fuel cell support type electrolyte formed by the manufacturing method according to claim 9; And LSCF와 GDC가 혼합된 LSCF/GDC 서메트로 형성되고 상기 연료극 지지체형 전해질 상에 적층된 공기극;An air electrode formed of a LSCF / GDC cermet in which LSCF and GDC are mixed and stacked on the anode support type electrolyte; 을 포함하는 고체산화물 연료전지의 단위전지.Unit cell of a solid oxide fuel cell comprising a. 제11항에 있어서,The method of claim 11, 상기 연료극 지지층은 35 내지 45㎛의 두께를 갖는 NiO/YSZ 시트가 30 내지 60장 적층 형성되고,The anode support layer is formed of a stack of 30 to 60 NiO / YSZ sheet having a thickness of 35 to 45㎛, 상기 연료극 반응층은 10 내지 30㎛의 두께를 갖는 NiO/YSZ 시트 한 장이 적층 형성된 고체산화물 연료전지의 단위전지.The anode reaction layer is a unit cell of a solid oxide fuel cell in which one sheet of NiO / YSZ sheet having a thickness of 10 to 30㎛ is laminated. 제11항에 있어서,The method of claim 11, 상기 공기극은 상기LSCF과 상기 GDC가 60:40의 중량비로 혼합된 고체산화물 연료전지의 단위전지.The cathode is a unit cell of a solid oxide fuel cell in which the LSCF and the GDC are mixed in a weight ratio of 60:40.
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Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101081168B1 (en) 2009-10-15 2011-11-07 한국생산기술연구원 Manufacturing method of nano-cescsz powder and manufacturing method of electrolyte and cell for solid oxide fuel cell having the powder
KR101124859B1 (en) * 2010-02-24 2012-03-27 한국생산기술연구원 Manufacturing method of lscf powder and cell having the powder for solid oxide fuel cell
KR101154505B1 (en) * 2010-10-19 2012-06-13 주식회사 포스코 Unit cell for fuel cell and manufacturing method thereof
KR101215418B1 (en) * 2011-07-20 2012-12-26 한국생산기술연구원 Method of unit cell for solid oxide fuel cell
KR101274809B1 (en) * 2012-02-27 2013-06-13 한국생산기술연구원 Design of improved output in intermediate temperature of solid oxide fuel cell and manufacturing method of the solid oxide fuel cell
KR20140131441A (en) * 2013-05-03 2014-11-13 한국생산기술연구원 Method for manufacturing solid electrolyte for solid oxide fuel cell and manufacturing method for unit cell of the solid oxide fuel cell
KR102013222B1 (en) * 2013-07-05 2019-08-23 한국전자통신연구원 Methods for Oxide Based Solid Electrolyte
KR102108183B1 (en) 2018-09-18 2020-05-08 창원대학교 산학협력단 Method for preparing partially stabilized zirconia using solvent heating process
KR102162974B1 (en) 2018-10-17 2020-10-07 창원대학교 산학협력단 Method for synthesizing metal ion-doped ceria using solvothermal synthesis
KR102563609B1 (en) 2021-06-08 2023-08-04 주식회사 와이컴 Methods for manufacturing electrolyte substrate and solid oxide fuel cell

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000340240A (en) 1999-05-31 2000-12-08 Toho Gas Co Ltd High ionic conductive solid electrolyte material and solid electrolyte fuel cell using the same
KR100849994B1 (en) 2006-12-19 2008-08-04 한국생산기술연구원 Pressure Device for manufacturing Solid Oxide Fuel Cell and Manufacturing Method Using the Same

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000340240A (en) 1999-05-31 2000-12-08 Toho Gas Co Ltd High ionic conductive solid electrolyte material and solid electrolyte fuel cell using the same
KR100849994B1 (en) 2006-12-19 2008-08-04 한국생산기술연구원 Pressure Device for manufacturing Solid Oxide Fuel Cell and Manufacturing Method Using the Same

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