KR101179478B1 - Forming component material layer using transcription method on porous ceramic support for segmented type SOFC - Google Patents
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Abstract
본 발명은 고체산화물 연료전지(SOFC; Solid Oxide Fuel Cell)용 다공성 세라믹 지지체 위에 전사지를 이용하여 전극을 구성하는 것에 관한 것으로서,
기존의 스크린 법을 사용하여 제조하는 SOFC 셀(cell) 제조법은 슬러리를 용이하게 제작하고 구성물을 저가로 제작할 수 있으나 세라믹 지지체의 표면 가공 없이는 전극을 구성하는데 어려움이 있고, 일정한 두께와 전극 구성물간의 크기, 위치 제어의 어려움이 있으며, 이러한 단점을 보완하기 위해 치수, 위치제어가 가능하며 표면 상태의 제한을 덜 받는 전사기법으로 다공성 세라믹 지지체위에 전극, 전해질 등의 코팅막을 형성하여 segmented SOFC cell을 구성하는 것에 관한 것이다.
이와 같은 방법은, SOFC stack 용 구성소재를 연료극(anode), 전해질(electrolyte), 공기극(cathode), 연결재(Interconnect) 원료를 슬러리(slurry)화하여 페이스트(페이스트)화하고, 이 페이스트를 전사지 위에 인쇄한 후, 코팅된 전사지를 다기공 세라믹 지지체 위에 구성하는 것으로서 지지체와 전극간 부조합이 없도록 접착 방법을 고안하여 기존의 스크린 방법에 의해 제조된 SOFC cell에 비하여 표면 굴곡부분까지 균일하게 구성하기 쉽고 다양한 치수와 위치로의 제어가 가능하게 되었다.The present invention relates to the construction of an electrode using a transfer paper on a porous ceramic support for a solid oxide fuel cell (SOFC),
The SOFC cell manufacturing method using the conventional screen method can easily manufacture the slurry and fabricate the composition at low cost, but it is difficult to construct the electrode without the surface processing of the ceramic support, and has a constant thickness and the size between the electrode components. It is difficult to control the position, and to compensate for these disadvantages, it is possible to control the size and position, and to form a segmented SOFC cell by forming a coating film such as an electrode or an electrolyte on the porous ceramic support by a transfer technique that is less restricted in the surface state. It's about things.
In this method, the SOFC stack constituent material is slurried into an anode, an electrolyte, an cathode, and an interconnect material, and then paste is formed into a paste, and the paste is transferred onto a transfer sheet. After printing, the coated transfer paper is formed on the porous ceramic support, and the adhesive method is devised so that there is no mismatch between the support and the electrode, and thus it is easy to construct even the curved surface portion evenly compared to the SOFC cell manufactured by the conventional screen method. Control to various dimensions and positions is now possible.
Description
본 발명은 SOFC용 다공성 세라믹 지지체위에 전사법을 사용하여 segmented 형으로 구성 소재막을 형성하는 방법에 관한 것으로 구체적으로 언급하면 기공이 30~50%인 세라믹 지지체를 제조하고, 그 세라믹 지지체 위에 다공성 물질에 접착이 어려운 것을 쉽게 하기 위해 전사법으로 제조한 연료극, 전해질, 공기극 및 연결재 등 SOFC 구성 소재를 전사지로 접착시켜 막을 형성하여 셀을 제조하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for forming a constituent material film in a segmented form by using a transfer method on a porous ceramic support for SOFC, specifically referring to a ceramic support having a pore of 30 to 50%, and to a porous material on the ceramic support The present invention relates to a method of manufacturing a cell by bonding a SOFC constituent material such as a fuel electrode, an electrolyte, an air electrode, and a connecting material manufactured by a transfer method with a transfer paper to form a film in order to facilitate adhesion.
SOFC는 연료가 갖는 화학에너지를 연소과정 없이, 산화제와 연료와 같은 환원성 가스를 공급받아 700~1000℃에서 전기화학적 반응을 통해 직접 전기를 얻는 방식의 에너지원이다. SOFC는 전극과 전해질이 모두 고체 산화물로 이루어져 액체 전해질을 사용하는 연료전지에 비해 전해질 손실 및 보충 문제가 없어 효율의 극대화를 가지며 청정 발전 방식으로 다양한 형태로 제작할 수 있으며, 타 연료전지에 비해 개질기가 필요 없어 발전 시스템이 간단하고 경량화가 가능한 장점이 있다. SOFC is an energy source that obtains electricity directly through electrochemical reaction at 700 ~ 1000 ℃ by receiving reducing gas such as oxidant and fuel without chemical process of fuel. SOFC is composed of both solid oxide and electrode, so there is no problem of electrolyte loss and replenishment compared to fuel cell using liquid electrolyte, which maximizes efficiency and can be manufactured in various forms by clean power generation method. There is an advantage that the power generation system is simple and light weight can be eliminated.
위와 같은 다양한 장점을 갖는 SOFC는 다양한 형태로 제조되고 있는데 기존의 원통형 SOFC은 고내구성으로 인한 장기 성능이 우수함에도 불구하고 전도경로 증가로 저항이 증가하여 출력밀도가 낮고 대면적 균일막 형성의 어려우며, 긴 tube로 많은 비용이 발생하는 단점을 가지고 있다. SOFCs with various advantages as described above are manufactured in various forms. In spite of excellent long-term performance due to high durability, conventional cylindrical SOFCs have increased output resistance due to increased conduction paths, resulting in low power density and difficult formation of large-area uniform films. The long tube has a disadvantage of high cost.
전극지지체형 평관형은 높은 출력을 가지나 밀봉이 어렵고 구성물의 가격이 비싸며, 지지체 형성 전극의 저항의 증가를 동반하는 문제점들을 가지고 있다. 최근 원통형과 평관형의 단점을 보완할 수 있는 고온에서 작동이 가능한 새로운 형태의 평관형과 segmented형 SOFC를 활발히 개발하고 있다. The electrode support type flat tube type has high output, but is difficult to seal, expensive to construct, and has problems accompanied by an increase in resistance of the support forming electrode. Recently, we have been actively developing new types of flat and segmented SOFCs that can operate at high temperatures to compensate for the disadvantages of cylindrical and flat tubes.
전극구성소재를 활용한 평관형 SOFC는 지지체의 내부를 통과하는 유로가 설계되어도 강도를 유지하는데 큰 문제가 없어 파괴에 대한 안정성을 갖는다. 또한 내부를 통과하는 공간을 통해 연료 혹은 공기가 공간이 존재하지 않는 평판형에 비하여 구성소재 내부까지 원활하게 공급될 수가 있고 유로설계를 쉽게 할 수 있는 장점이 있다. The flat SOFC utilizing the electrode material has no problem of maintaining strength even if a flow path passing through the inside of the support is designed, and thus has stability against fracture. In addition, through the space passing through the fuel or air can be smoothly supplied to the inside of the component material as compared to the flat type without the space there is an advantage that can easily design the flow path.
평관형은 구성소재를 지지층으로 사용할 수 있고 셀의 끝부분만 밀봉을 하면 되는 장점이 있으나 전극의 구성소재의 가격이 고가이고 두께가 두꺼워지고 전하의 이동거리가 증가됨에 따라 저항에 의한 용량의 손실이 발생하게 된다. The flat tube type has the advantage of using the component as a supporting layer and sealing only the end of the cell, but the loss of capacity due to the resistance as the component material of the electrode is expensive, the thickness becomes thick and the charge travel distance increases. This will occur.
평관형으로 제작된 다공성의 세라믹 지지체위에 전극을 형성하기 위하여 사용되는 일반적인 방법은 스크린법, 딥코팅법, 슬립코팅법, 스퍼터링법, 용사법 등이 있다. 딥코팅과 슬립코팅법은 두께를 조정하는데 어려움이 있으며 스퍼터링법의 경우 전극구성에 있어 평면적이고 또한 고비용이 드는 단점이 있다. Common methods used to form electrodes on a porous ceramic support made of a flat tubular shape include screen, dip coating, slip coating, sputtering, and thermal spraying. Dip coating and slip coating methods are difficult to adjust the thickness, the sputtering method has a disadvantage in that the electrode configuration is flat and expensive.
이에 따라 평관형에 전극구성물을 형성하는데 스크린법과 용사법을 많이 사용하고 있으나 스크린법은 저가로 구성이 가능하고 슬러리의 제조가 용이하지만 세라믹 지지체의 표면의 평활도가 매우 좋아야 하며, 평관형에서 대면적의 전극 형성을 위한 옆면 처리가 불가능하여 전극의 사면을 기점으로 밀봉이 필요한 단점이 있다. 또한 용사법의 경우 지지체의 형태와 크기 등에 영향을 받지 않고 구성할 수 있으나 전극 구성에 많은 비용이 들고 두께를 균일하게 형성하지 못하는 단점이 있다.Accordingly, the screen method and the spraying method are frequently used to form electrode components in the flat tube type. However, the screen method is inexpensive and easy to manufacture, but the smoothness of the surface of the ceramic support must be very good. Side processing for forming the electrode is impossible, there is a disadvantage that needs to be sealed from the slope of the electrode as a starting point. In addition, the thermal spraying method can be configured without being affected by the shape and size of the support, but there are disadvantages in that the electrode is expensive and does not form a uniform thickness.
따라서 본 발명에서는 이러한 단점을 해결하기 위해 지지체를 전극구성소재와 유사한 특성을 갖는 세라믹소재로 구성하고 세라믹 지지체 위에 전극을 구성하는 방법을 고안하였다. Therefore, in order to solve this disadvantage, the present invention has been devised a method of constructing a support with a ceramic material having characteristics similar to those of the electrode component and constructing an electrode on the ceramic support.
더 자세히 언급하면 segmented 평관형 SOFC에 사용할 수 있는 지지층으로 전사기법을 활용하여 구성 소재를 다공성 세라믹 지지체로 제조하므로서 저가격화하였고, 또한 고가의 연료극지지체를 소량사용하여 세라믹지지체에 막을 형성하므로서 제조원가를 저감하였다. 전극, 전해질, 연결재를 형성하여 대면적화가 가능하고, 옆면 처리가 가능한 새로운 막 형성 방법을 발명하였다.More specifically, it is possible to reduce the manufacturing cost by using a transfer technique as a support layer that can be used for segmented flat tube SOFC, and to reduce the manufacturing cost by forming a film on the ceramic support by using a small amount of expensive anode support. It was. Invented a new film formation method capable of forming a large area by forming an electrode, an electrolyte, and a connecting material and having a side treatment.
평관형 segmented, 원통형 segmented 등 SOFC의 지지체로 다공성 세라믹 소재를 사용하게 될 경우 일반적인 방법으로 스크린법과 용사법을 사용하여 전극 물질을 구성하게 된다. 스크린법의 경우 세라믹 소재의 지지체가 소결된 상태에서 전극의 두께와 형성이 고르게 되기 위해서는 필수적으로 표면의 평활도를 고르게 하는 연마 공정이 필수적으로 이루어져야 하며 세라믹 소결체의 특성 상 연마 과정 등을 거치면 기계적 파괴가 발생할 가능성이 높다. 또한 원통형에는 적용할 수 없고 평관형 역시 평면에만 전극을 구성하게 되어 전극의 사면으로 다량의 밀봉이 필요하게 되는 단점이 있다. 용사법의 경우 원하는 지지체 위에 원하는 모양의 전극을 형성할 수 있으나 매우 많은 비용이 발생하는 단점이 있다. In the case of using porous ceramic material as the support for SOFC such as flat segmented and cylindrical segmented, the electrode material is composed by screening method and spraying method. In the screen method, in order to make the thickness and formation of the electrode uniform in the state in which the support of the ceramic material is sintered, it is essential to perform a polishing process that evens the surface smoothness. It is likely to occur. In addition, it is not applicable to the cylindrical, and also has a disadvantage that a large amount of sealing to the slope of the electrode is required to configure the electrode only in the flat plane. In the case of the thermal spraying method, an electrode having a desired shape can be formed on a desired support, but there is a disadvantage in that a very high cost is generated.
따라서 본 특허에서는 고온 작동이 가능한 새로운 형태의 segmented SOFC 셀을 만들 때 셀 구성소재의 형성방법으로 전사법을 이용한 것을 발명한 것이다.Therefore, the present invention invented the use of the transfer method as a method for forming cell components when making a new type of segmented SOFC cell capable of high temperature operation.
그러나 이 발명에서 도입하고자 하는 전사기법의 경우 기공이 없고 매끄러운 소결체에는 접착이 잘되는 반면 다량의 기공을 포함하는 다공성 물질과 일부 요철이 존재하는 물질에는 접착이 되지 않고 떨어지거나 열처리 시 지지체로부터 이탈되어 지지체와 구성소재 사이에 공간이 발생하는 박리 현상이 발생하는 단점이 있다.However, in the transfer technique to be introduced in the present invention, there is no pore and smooth adhesion to a smooth sintered body, while a porous material including a large amount of pores and a material having some unevenness do not adhere to the material or fall off from the support during heat treatment. There is a disadvantage in that a peeling phenomenon occurs in which a space is generated between and the component material.
따라서 본 발명에서는 segmented형 SOFC를 쉽게 제조할 수 있는 구성소재형성 방법으로 전사법을 사용 구성소재를 형성하고, 그에 따라 발생할 수 있는 다공성 세라믹 지지체와 구성소재와의 문제점을 해결하기 위하여 여러 접착 방법을 도입하여 구성함으로서 다량의 밀봉 및 제조비용 없이 SOFC 셀을 제조하는 것을 기술과제로 하였다.
Therefore, in the present invention, forming a component using the transfer method as a component forming method for easily producing a segmented type SOFC, and in order to solve the problems between the porous ceramic support and the component that may occur accordingly By introducing and configuring, it was a technical task to manufacture an SOFC cell without a large amount of sealing and manufacturing costs.
이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은,The present invention for achieving such an object,
segmented 평관형 및 다공성 지지체를 사용하는 SOFC를 제조하였을 때 지지체의 소결 후 추가적인 연마 공정 없이 구성소재를 형성하기 위하여 연료극, 공기극, 전해질 및 연결재를 전사지로 제작해 사용하는 전사법을 선택하여 대량의 밀봉이 필요 없고 저가격으로 SOFC의 구성이 가능하도록 제조할 수 있고,When manufacturing SOFCs using segmented flat tubular and porous supports, a large amount of sealing can be obtained by selecting a transfer method that uses anodes, cathodes, electrolytes, and connectors as transfer papers to form components without additional polishing after sintering the supports. It can be manufactured to enable the configuration of SOFC at low cost without the need for
본 발명을 통해 다량의 기공을 포함하는 다공성 세라믹 지지체위에 전사법을 사용한 구성소재를 다양한 접착 방법을 도입하여 지지체와의 불일치(mismatch) 혹은 박리 없이 구성할 수 있도록 하는 것을 과제의 해결 수단으로 하였다. Through the present invention, a component of the porous ceramic support including a large amount of pores can be formed by introducing a variety of bonding methods without the mismatch or peeling of the support material by using a variety of methods to solve the problem.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에서 SOFC를 구성 시 다공성 세라믹 지지체 위에 전사기법을 사용하여 형성한 전극을 박리 없이 구성하는 것에 관한 것이다. As described above, the present invention relates to the configuration of the electrode formed by using a transfer technique on the porous ceramic support without peeling when forming the SOFC.
기존의 스크린 법으로 제조하는 다공성 지지체의 전극은 지지체의 추가적 공정이 필요하고 대면적의 형성 및 밀봉에 한계가 있으며, 이를 보완하고자 전해질, 전극, 연결재를 전사기법으로 구성하여 지지체의 모양과 형태에 제약 없이 구성물질의 형성이 가능하며, 다공성 물질에는 원활하게 접착이 되지 않는 전사지를 다양한 접착 방법을 통하여 지지체와의 박리가 없도록 하여 용사법에 비해 10~30% 저비용으로 SOFC의 구성이 가능하며, 스크린법의 SOFC 구성에 비해 1/10~1/50 수준의 밀봉재로 segmented 평관형 SOFC 셀의 구성이 가능한 효과가 있다. The electrode of the porous support manufactured by the existing screen method requires an additional process of the support and has a limitation in the formation and sealing of a large area.To compensate for this, the electrolyte, the electrode, and the connecting material are composed by the transfer technique to form and shape the support. It is possible to form the material without restriction, and it is possible to configure SOFC at 10 ~ 30% lower cost than the spraying method by eliminating peeling with the support through various adhesive methods. Compared to the SOFC configuration of the method, it is possible to construct a segmented flat tubular SOFC cell with a sealing material of 1/10 to 1/50 level.
도1은 실시예 1, 2에 의해 제조된 SOFC cell의 계면상태.
도2는 실시예 1과 비교예 1에 의해 제조된 SOFC cell의 제조 상태.1 is an interface state of the SOFC cell prepared by Examples 1 and 2.
Figure 2 is a manufacturing state of the SOFC cell prepared by Example 1 and Comparative Example 1.
이하 본 발명에서의 실시를 위한 구체적인 내용을 설명하면 Hereinafter will be described the specific content for implementation in the present invention
(a) Mg-, Al-, Ca- 등 사용하여 산화물의 다공성 세라믹 지지체를 소결하는 공정,(a) sintering a porous ceramic support of an oxide using Mg-, Al-, Ca- and the like,
(b) NiO와 YSZ 등 연료극 소재를 사용하여 연료극 전사지를 만드는 공정, (b) process of making anode transfer paper using anode materials such as NiO and YSZ;
(c) YSZ 등 전해질 소재를 사용하여 전해질 전사지를 만드는 공정,(c) process of making electrolyte transfer paper using an electrolyte material such as YSZ,
(d) Mn-, La-, Sr- 등 공기극 소재를 사용하여 공기극 전사지를 만드는 공정,(d) process of making cathode transfer paper using cathode materials such as Mn-, La- and Sr-,
(e) (a)의 다공성 세라믹 지지체 위에 (b)~(d) 공정을 통해 제작된 전사지를 이용하여 막을 형성하는 공정,(e) forming a film on the porous ceramic support of (a) by using a transfer paper produced through steps (b) to (d),
(f) 각 구성소재에 맞추어 1200~1600℃까지 소결하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 segmented형 SOFC 형성 방법을 제공한다.(f) It provides a segmented SOFC formation method comprising the step of sintering to 1200 ~ 1600 ℃ according to each component material.
또한 본 발명에 의하면 다량의 기공을 포함하는 세라믹 지지체와 전사법을 통한 구성소재간의 박리가 없는 부착 방법을 제공한다.In another aspect, the present invention provides a method for attaching the ceramic support including a large amount of pores and no peeling between the constituent material through the transfer method.
이하 본 발명을 보다 상세히 설명하면 다음과 같다. Hereinafter, the present invention will be described in more detail.
본 발명에 따르는 segmented형 SOFC를 제작하기 위하여 다공성 세라믹 지지체는 Mg-Al계 산화물에 Ca가 첨가된 출발물질로 하여 전기적, 화학적으로 안정적인 조성으로 합성한다. 합성된 물질에 기공을 형성하기 위하여 기공형성제를 10~20% 넣어 평관형 모양으로 성형한다. 성형된 세라믹 지지체는 1500℃이상의 높은 온도에서 소결하되 다량의 기공을 포함하도록 소결조건을 조정한다. 흡수율이 없고 다량의 기공을 포함하기 위해 바람직한 소결온도는 1450~1550℃이다. In order to fabricate the segmented SOFC according to the present invention, the porous ceramic support is synthesized as an electrically and chemically stable composition as a starting material added with Ca to Mg-Al-based oxide. In order to form pores in the synthesized material, 10 to 20% of the pore-forming agent is molded into a flat tubular shape. The molded ceramic support is sintered at a high temperature of more than 1500 ℃ but the sintering conditions are adjusted to include a large amount of pores. The preferred sintering temperature is 1450-1550 ° C. in order to have no water absorption and to contain a large amount of pores.
또한 상기 Mg-Al계 산화물은 매우 높은 온도(1800℃ 이상)에서 소결이 이루어지기 때문에 소결을 촉진하기 위한 소결조제로서 Ca, Y, Sr, Ba 등 첨가한다. 이와 같은 소결조제의 양은 전체 양에 대하여 3~7wt% 수준이 적당하며, 물질의 첨가에 의해 형성된 액상으로 인해 각 산화물의 소결을 촉진하여 실제 소결온도에 비해 300℃가량 낮은 온도에서 소결이 가능하다. In addition, since the Mg-Al-based oxide is sintered at a very high temperature (1800 ° C. or more), Ca, Y, Sr, Ba, and the like are added as a sintering aid to promote sintering. The amount of the sintering aid is suitable to 3 ~ 7wt% relative to the total amount, the sintering of each oxide due to the liquid phase formed by the addition of the material promotes the sintering at about 300 ℃ lower than the actual sintering temperature. .
연료극 전사지는 출발 물질로 NiO와 YSZ를 혼합하여 균질하게 혼합하고 유사한 크기의 파우더 형태로 제조한다. 연료극은 다공성을 가져야 하므로 출발 혼합 및 분쇄 단계에서 기공형성제를 첨가하여 함께 분쇄한다. 연료극 물질과 전사용 오일을 0.5~2 무게비로 섞어 페이스트화 한다. 페이스트화된 연료극을 전사용지 위에 마스크를 사용하여 원하는 크기로 인쇄한다. 인쇄 후 마스크 장력을 제어하고, 재인쇄하여 원하는 두께가 형성되도록 한다. 건조 작업과 인쇄 작업을 반복하여 진행하고 건조가 완료 되면 전사 코팅오일을 사용하여 균일하게 막을 형성한 후 충분히 건조한다. The anode transfer paper is mixed homogeneously by mixing NiO and YSZ as starting materials, and is prepared in the form of powder of a similar size. Since the anode must have porosity, it is comminuted together by adding a pore-forming agent in the starting mixing and grinding step. Mix the anode material and the transfer oil at a weight ratio of 0.5 to 2 and paste them. The pasted anode is printed on the transfer paper in a desired size using a mask. After printing, the mask tension is controlled and reprinted to form the desired thickness. Repeat the drying operation and printing operation. When drying is completed, form a film uniformly by using a transfer coating oil and dry it sufficiently.
전해질과 공기극, 연결재 전사지도 출발물질을 다르게 하여 상기(b)의 방법과 동일하게 진행한다. 전해질 물질을 YSZ가 일반적이며 이외에도 고체전해질로서 사용이 가능한 모든 산화물의 적용을 포함한다. 공기극 물질은 La0 .7Sr0 .3MnO3 물질 이외에도 공기극으로서 사용이 가능한 모든 산화물의 적용을 포함한다.The electrolyte, the cathode, and the linking material transfer map are different from the starting materials, and proceed in the same manner as in (b). Electrolyte materials include the application of all oxides in which YSZ is common and may also be used as solid electrolyte. The cathode material is La 0 .7 addition Sr 0 .3 MnO 3 material comprises the application of all of the oxide is usable as the air electrode.
(a)의 공정에서 얻어진 다공성 세라믹 지지체 위에 설계한 도면을 바탕으로 (b)~(d) 공정에 의해 제작한 전사지를 원하는 크기만큼 자른다. 일정크기의 전사지는 물에 담가 전사지와 구성소재가 잘 떨어지도록 일정 시간이 지난 후 지지체 위에 얹는다. 전사지 종이를 제거하고 지지체와 구성 전사지 사이에 존재하는 물기를 제거하고 높지 않은 온도에서 충분히 건조한 후 SOFC 구성소재의 소결 조건에 맞추어 소결을 진행한다.
Based on the drawings designed on the porous ceramic support obtained in the step (a), the transfer paper produced by the steps (b) to (d) is cut to a desired size. Transfer paper of a certain size is soaked in water and put on the support after a certain time so that the transfer paper and the component material is well separated. After the transfer paper is removed, water remaining between the support and the transfer paper is removed, and then sufficiently dried at a low temperature, and then sintered according to the sintering conditions of the SOFC component.
이하에 실시 예에 의한 본 발명을 구체적으로 설명하는데, 본 발명은 이들의 실시 예에 한정되지 않는 것은 물론이다.
Hereinafter, the present invention will be described in detail by way of examples, but the present invention is not limited to these examples.
[실시 예 1][Example 1]
연료극 전사지 제조를 위하여 NiO : YSZ : 기공형성제를 50 : 40 : 10 wt% 로 혼합 후 입자의 D50이 0.5~2㎛ 수준이 되도록 분쇄한다. 분쇄된 파우더와 전사오일을 1:0.5~2의 비율로 혼합한 후 페이스트화 한다. 페이스트화된 연료극을 원하는 인쇄크기와 두께에 맞춘 마스크에 맞추에 1회 인쇄한다. 1회 인쇄된 전사 상태의 두께를 측정 후 50~80㎛ 수준의 소결체 두께가 나올 수 있도록 인쇄와 건조를 반복한다. 최종 건조된 전사지 위에 코팅액을 균일한 막 두께로 도포한 후 충분히 건조한다. NiO: YSZ: pore-forming agent was mixed at 50: 40: 10 wt% to prepare a cathode electrode transfer paper, and the particles were pulverized to have a D 50 of 0.5-2 μm. The pulverized powder and the transfer oil are mixed in a ratio of 1: 0.5 ~ 2 and then pasted. The pasted anode is printed once to fit the mask according to the desired printing size and thickness. After measuring the thickness of the printing state once printed, the printing and drying are repeated so that the thickness of the sintered compact of 50 ~ 80㎛ level comes out. The coating solution is applied to a uniform film thickness on the final dried transfer paper and then dried sufficiently.
건조된 연료극 전사지를 다공성 세라믹 지지체 위에 접착시키기 위하여, 전사지를 물에 충분히 베이도록 담근다. 충분한 시간동안 담가두었던 전사지를 꺼내어 지지체 위에 얹은 후 밑면에 붙어있는 종이를 연료극 전사물질이 늘어지지 않도록 조심스럽게 제거한다. 종이가 제거된 연료극과 지지체 사이에 존재하는 수분을 고무막대를 이용하여 조심스럽게 제거하면서 지지체 위에 접착을 시킨다. To adhere the dried anode transfer paper onto the porous ceramic support, the transfer paper is soaked in water. Remove the transfer paper that has been soaked for a sufficient time, place it on the support, and carefully remove the paper on the bottom to prevent the anode transfer material from sagging. The water remaining between the anode and the support on which the paper is removed is carefully removed using a rubber rod to bond the support on the support.
구성 물질이 접착된 지지체는 충분한 시간동안 낮은 온도에서 건조하여 지지체 내부의 수분까지 모두 제거한 후 1350~1500℃ 사이의 온도에서 소결한다. The support to which the constituent material is adhered is dried at a low temperature for a sufficient time to remove all moisture in the support and then sintered at a temperature between 1350 and 1500 ° C.
소결이 끝난 지지체와 구성요소사이의 계면 상태를 확인하기 위하여 미세구조분석기(SEM)를 통하여 측정하였고, 본 예의 계면 이미지를 도 1에, 전체 SOFC 구성 이미지를 도 2에 나타내었다.
In order to confirm the interface state between the sintered support and the component was measured by a microstructure analyzer (SEM), the interface image of this example is shown in Figure 1, the entire SOFC configuration image is shown in Figure 2.
[실시 예 2][Example 2]
전해질 전사지를 제조하기 위하여 사용 과립화된 YSZ를 충분한 400nm수준의 크기로 분쇄한다. 분쇄된 YSZ와 전사바인더를 1 : 2~1 : 3의 무게비로 혼합하여 페이스트화하여 실시예 1 전사지화 절차를 반복하였다. 연료극이 형성된 셀에 원하는 위치를 선정하고 구성성분 형성 절차를 예 1~4 방법으로 구성하였다.
The granulated YSZ used to prepare the electrolytic transfer paper is ground to a sufficient 400 nm level. The grounded YSZ and the transfer binder were mixed and pasted at a weight ratio of 1: 2 to 1: 3, and the Example 1 transfer paper was repeated. The desired position was selected in the cell in which the anode was formed, and the component formation procedure was configured in Examples 1-4.
[실시 예 3][Example 3]
공기극 전사지를 제조하기 위하여 사용 La0 .7Sr0 .3MnO3은 수백 nm수준의 크기로 분쇄하여 준비한 후 실시 예 1 전사지화 절차를 반복하였다. 전해질까지 형성된 cell에 원하는 위치를 선정하고 구성성분 형성 절차를 예 1~4 방법으로 구성하였다.
Used to produce the air electrode transfer paper La 0 .7 Sr 0 .3 MnO 3 was repeatedly carried out after preparing the ground to a level of several hundred nm in size in Example 1 the transfer paper screen procedures. The desired position was selected in the cell formed up to the electrolyte, and the component formation procedure was configured in Examples 1-4.
[비교 예 1][Comparative Example 1]
동일한 공정으로 제작한 다공성 세라믹 지지체 위에 지지체의 어떠한 처리도 하지 않고 스크린 방법을 통하여 연료극을 처리하였다. 본 예의 스크린 상태는 도 2에 나타내었다.
On the porous ceramic support fabricated in the same process, the anode was treated through the screen method without any treatment of the support. The screen state of this example is shown in FIG.
Claims (3)
상기와 같이 형성된 세라믹 지지체를 1400℃ 내지 1600℃에서 1~5시간 소결하여 다공성 세라믹 지지체를 얻는 것을 특징으로 하는 세그멘티드형 고체 산화물 연료전지 지지체 및 구성 소재막 제조방법.Mg-Al oxide is used as a starting material, and in order to form pores in the starting material, 10-30 wt% of a pore-forming agent is extruded or molded into a flat or cylindrical shape,
A method of manufacturing a segmented solid oxide fuel cell support and a constituent material film, characterized in that the porous ceramic support is obtained by sintering the ceramic support formed as described above at 1400 ° C. to 1600 ° C. for 1 to 5 hours.
세라믹 지지체 소결 시 Ca, Y, Sr, Ba, B등 산화물을 세라믹 지지체 대비 3~7wt% 첨가하여 소결온도를 낮추는 것을 특징으로 하는 세그멘티드형 고체 산화물 연료전지 지지체 제조방법.The method of claim 1,
A method for producing a segmented solid oxide fuel cell support, characterized in that the sintering temperature is lowered by adding 3 to 7 wt% of oxides such as Ca, Y, Sr, Ba, and B compared to the ceramic support during sintering of the ceramic support.
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