KR101181788B1 - 디스크형 고체산화물 연료전지 스택 및 그 제조 방법 - Google Patents

디스크형 고체산화물 연료전지 스택 및 그 제조 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR101181788B1
KR101181788B1 KR1020100009064A KR20100009064A KR101181788B1 KR 101181788 B1 KR101181788 B1 KR 101181788B1 KR 1020100009064 A KR1020100009064 A KR 1020100009064A KR 20100009064 A KR20100009064 A KR 20100009064A KR 101181788 B1 KR101181788 B1 KR 101181788B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
solid oxide
fuel cell
oxide fuel
disk
cell stack
Prior art date
Application number
KR1020100009064A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20110089594A (ko
Inventor
배중면
백승욱
정지훈
Original Assignee
한국과학기술원
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 한국과학기술원 filed Critical 한국과학기술원
Priority to KR1020100009064A priority Critical patent/KR101181788B1/ko
Publication of KR20110089594A publication Critical patent/KR20110089594A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101181788B1 publication Critical patent/KR101181788B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/24—Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells
    • H01M8/241—Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells with solid or matrix-supported electrolytes
    • H01M8/2425—High-temperature cells with solid electrolytes
    • H01M8/243—Grouping of unit cells of tubular or cylindrical configuration
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/02—Details
    • H01M8/0202—Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors
    • H01M8/023—Porous and characterised by the material
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/02—Details
    • H01M8/0202—Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors
    • H01M8/0258—Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors characterised by the configuration of channels, e.g. by the flow field of the reactant or coolant
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/24—Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells
    • H01M8/2465—Details of groupings of fuel cells
    • H01M8/247—Arrangements for tightening a stack, for accommodation of a stack in a tank or for assembling different tanks
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/24—Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells
    • H01M8/2465—Details of groupings of fuel cells
    • H01M8/2483—Details of groupings of fuel cells characterised by internal manifolds
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/10—Fuel cells with solid electrolytes
    • H01M8/12—Fuel cells with solid electrolytes operating at high temperature, e.g. with stabilised ZrO2 electrolyte
    • H01M2008/1293—Fuel cells with solid oxide electrolytes
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30—Hydrogen technology
    • Y02E60/50—Fuel cells
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Landscapes

  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Fuel Cell (AREA)

Abstract

본 발명은 디스크형 고체산화물 연료전지 스택 및 그 제조 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게 각 구성이 원통형 매니폴드의 통로와 연통되는 중공부와 정확하게 맞닿도록 지지부재에 의해 지지됨으로써 안정적으로 스택 구조를 지지하며, 스택 효율을 높이고, 실링성을 보다 높일 수 있는 디스크형 고체산화물 연료전지 스택 및 그 제조 방법에 관한 것이다.

Description

디스크형 고체산화물 연료전지 스택 및 그 제조 방법{STACK OF DISC TYPE SOLID OXIDE FUEL CELL AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}
본 발명은 디스크형 고체산화물 연료전지 스택 및 그 제조 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게 각 구성이 원통형 매니폴드의 통로와 연통되는 중공부와 정확하게 맞닿도록 지지부재에 의해 지지됨으로써 안정적으로 스택 구조를 지지하며, 스택 효율을 높이고, 실링성을 보다 높일 수 있는 디스크형 고체산화물 연료전지 스택 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
연료전지(Fuel Cell)는 산화에 의해서 생기는 화학에너지를 직접 전기에너지로 변환시키는 전지로, 수소, 산소와 같이 지구상에 풍부하게 존재하는 물질로부터 전기 에너지를 발생시키는 새로운 친환경적 미래형 에너지 기술이다.
연료전지는 공기극(Cathode)에 산소가 공급되고 연료극(Anode)에 수소가 공급되어 물의 전기분해 역반응 형태로 전기화학반응이 진행되어 전기, 열, 및 물이 발생되어 공해를 유발하지 않으면서도 고효율로 전기에너지를 생산한다.
이와 같은 연료전지는 종래 열기관에서 한계로 작용하는 카르노 순환(Carnot Cycle)의 제한으로부터 자유롭기 때문에 40% 이상의 효율을 올릴 수 있으며, 상술한 바와 같이 배출되는 물질이 물뿐이므로 공해의 우려가 없으며, 종래 열기관과는 달리 기계적으로 운동하는 부분이 불필요하기 때문에 소형화가 가능하고 소음이 없는 등 다양한 장점을 가지고 있다. 따라서 연료전지에 관련된 각종 기술 및 연구가 활발하게 진행되고 있다.
연료전지는 그 전해질 종류에 따라 인산 연료전지(PAFC, Phosphoric Acid Fuel Cell), 용융 탄산염 연료전지(MCFC, Molten Carbonate Fuel Cell), 고체산화물 연료전지(SOFC, Solid Oxide Fuel Cell), 고분자 전해질 연료전지(PEMFC, Polymer Electrolyte Membrane Fuel Cell), 메탄올 연료전지(DMFC, Direct Methanol Fuel Cell), 알칼리 연료전지(AFC, Alkaline Fuel Cell) 등 여섯 가지 종류 정도가 실용화되었거나 계획 중에 있다. 각 연료전지들의 특징을 하기의 표 1에 정리하였다.
구분 PAFC MCFC SOFC PEMFC DMFC AFC
전해질 인산 탄산리튬/
탄산칼륨		 지르코니아/
세리아계열		 수소이온
교환막		 수소이온
교환막		 수산화칼륨
이온전도체 수소이온 탄산이온 산소이온 수소이온 수소이온 수소이온
작동온도(℃) 200 650 500~1000 < 100 < 100 < 100
연료 수소 수소,
일산화탄소		 수소,탄화수소,일산화탄소 수소 메탄올 수소
연료원료 도시가스,LPG 도시가스,
LPG, 석탄		 도시가스,
LPG, 수소		 메탄올,
메탄휘발유,
수소		 메탄올 수소
효율(%) 40 45 45 45 30 40
출력범위(W) 100-5000 1000-1000000 100-100000 1-10000 1-100 1-100
주요용도 분산발전형 대규모발전 소?중?대규모발전 수송용
동력원		 휴대용전원 우주선용
전원
개발단계 실증-실용화 시험-실증 시험-실증 시험-실증 시험-실증 우주선적용
상기 표에서 알 수 있듯이 각각의 연료전지들은 그 출력범위 및 사용용도 등이 다양하여 목적에 따라 알맞은 연료전지를 선택할 수 있으며, 이 중에서도 상기 고체산화물 연료전지(solid oxide fuel cell, SOFC)는 상대적으로 전해질의 위치제어가 쉽고, 전해질의 위치가 고정되어 있어서 전해질 고갈의 위험성이 없으며, 부식성이 약하여 소재의 수명이 길다는 장점으로 인하여 분산 발전용, 상업용 및 가정용으로서 각광을 받고 있다.
상기 고체산화물 연료전지의 작동원리를 나타낸 개념도로, 공기극에 산소가 공급되고, 연료극에 수소가 공급되는 경우, 이때의 반응은 하기의 식을 따른다.
Figure 112010006764806-pat00001
고체산화물 연료전지는 통상 전해질로서 YSZ(yttria-stabilized zirconia), 연료극으로는 Ni-YSZ 도성 합금(cermet), 공기극으로는 페로브스카이트 재질(perovskite material)을 사용하며, 이동 이온(mobile ion)으로는 산소이온을 사용한다.
도 1은 종래의 고체산화물 연료전지(1)에 따른 개략도로, 전해질층(11), 상기 전해질층(11)의 양측 면에 형성되는 연료극(12) 및 공기극(13)을 포함하는 단전지(10); 상기 단전지(10)의 양측 면에 구비되는 집전부재(20); 및 내부에 상기 단전지(10) 및 집전부재(20)가 포함되도록 구비되는 분리판(30a, 30b)을 포함하여 형성된다.
상기 분리판(30a, 30b)은 상기 단전지(10) 및 집전부재(20)를 지지함과 동시에 공급통로(31a, 31b)가 형성되어 연료가스 및 공기(산소)를 공급한다.
한편, 상기 고체산화물 연료전지(1)는 상기 연료가스 및 공기가 정해진 경로를 통해서만 이동되어야 하는데, 상기 연료가스 및 공기가 섞이거나 밖으로 누출될 경우에 전지 성능이 급격히 저하되므로 상당히 높은 수준의 밀봉 기술이 요구된다.
그런데, 종래의 고체산화물 연료전지(1)는 일반적으로 상기 분리판(30a, 30b)간의 접합 및, 단전지(10)와 분리판의 접합(도 1에서는 단전지(10)의 공기극(13)이 형성된 측이 밀봉재(40)를 이용하여 상측 분리판(30b)에 접합된 예를 도시하였다.)에 통상 유리재료 기반의 밀봉재(40)가 이용된다.
그러나 상기 유리재료 기반의 밀봉재(40)는 외부 충격에 의해 깨지기 쉬워 요구되는 충분한 강도를 갖기 어려우며, 반복적인 온도 변화에 의해 변형이 쉽게 유발되어 충분한 실링능력을 기대하기 어려운 문제점이 있어 고체산화물 연료전지(1) 성능 저하의 주된 원인이 된다.
또한, 상기 집전부재(20)는 상기 단전지(10)와 분리판(30a, 30b) 사이에 배치되어 전기적 성능을 향상시키는 구성으로, 금속합금 또는 귀금속으로 이루어진 메쉬형태로 이루어지며, 상기 단전지(10)로 상기 연료가스 및 공기가 균일하게 공급되도록 하지만, 상기 메쉬타입의 집전부재(20)가 구비됨으로써 실링이 더욱 어려워지며 집전 효율이 저하되는 문제점이 있다.
한편, 상기 단전지(10) 모듈 하나만으로는 충분한 전압을 얻을 수 없으므로, 상기 단전지(10)의 면적을 증가시키거나 필요에 따라 스택 형태로 적층하여 이용되는데, 이러한 경우에는 요구되는 기계적 강도를 가지며 충분한 밀봉 특성을 만족시키기 더욱 어려워지는 문제점이 있다.
본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 연료전지를 구성하는 각 구성품의 중앙영역이 중공되고 별도의 매니폴드에 의해 지지되어 적층됨으로써 스택이 용이하며, 그 크기를 소형화할 수 있는 디스크형 고체산화물 연료전지 스택 및 그 제조 방법을 제공하는 것이다.
아울러, 본 발명의 목적은 각 구성이 원형 단면을 갖도록 형성되고 단전지와 금속지지체를 소결 접합함으로써 셀의 변형을 최소화할 수 있으며, 상기 금속지지체를 분리판에 접합함으로써 실링 효율을 높일 수 있고, 충분한 기계적 강도를 갖는 디스크형 고체산화물 연료전지 스택 및 그 제조 방법을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 목적은 매니폴드의 통로와 분리판의 유로가 서로 정위치에서 맞닿도록 지지하는 지지부재가 구비됨으로써 스택 제조 효율을 높일 수 있으며, 실링성을 보다 높일 수 있고, 내구성을 보다 향상할 수 있는 디스크형 고체산화물 연료전지 스택 및 그 제조 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 디스크형 고체산화물 연료전지 스택(1000)은 중앙영역이 중공되며, 전해질층(110), 상기 전해질층(110)의 양측 면에 각각 형성되는 연료극(120) 및 공기극(130)을 포함하는 단전지(100); 중앙영역이 중공되며, 상기 단전지(100)의 일측 면에 구비되는 제1집전부재(310); 중앙영역이 중공되며, 상기 단전지(100)의 타측 면에 구비되어 공기 또는 연료가 유동되는 유로(410)가 형성되는 분리판(400); 높이방향으로 길게 형성되어 상기 분리판(400), 단전지(100), 및 제1집전부재(310)의 중공된 중앙영역에 끼워져 상기 분리판(400), 단전지(100) 및 제1집전부재(310)를 지지하며, 내부에 공기 및 연료 중 하나가 유동되는 통로 및 상기 분리판(400)의 유로(410)와 연통되는 연통부가 형성되어 공기 및 연료 중 하나를 공급 및 배출하고, 일정 영역 중공된 고정홈(530)이 형성된 매니폴드(500); 및 상기 고정홈(530)에 대응되는 체결부(810) 및 상기 분리판(400)을 지지하는 판부(820)를 포함하는 지지부재(800); 를 포함하여 형성되며, 상기 지지부재(800), 분리판(400), 단전지(100) 및 제1집전부재(310)가 순차적으로 복수회 적층되는 것을 특징으로 한다.
이 때, 상기 디스크형 고체산화물 연료전지 스택(1000)은 상기 단전지(100)와 분리판(400) 사이에 중공부(210)가 형성된 금속지지체(200)가 더 구비되는 것을 특징으로 하며, 상기 디스크형 고체산화물 연료전지 스택(1000)은 상기 금속지지체(200)와 분리판(400) 사이에 제2집전부재(320)가 더 구비될 수 있다. (도 10 참조)
또한, 상기 매니폴드(500)는 상기 통로가 내부에 길이방향으로 길게 제1통로(510) 및 제2통로(520) 각각 형성되고, 상기 연통부가 상기 제1통로(510) 및 제2통로(520)의 폭방향으로 상기 분리판(400)의 유로(410)와 연통되도록 제1연통부(511) 및 제2연통부(512)로 각각 형성되는 것을 특징으로 한다.
또, 상기 디스크형 고체산화물 연료전지 스택(1000)은 상기 분리판(400)이 상기 제1연통부(511) 및 제2연통부(512)와 연결되는 유입부(411) 및 배출부(412)가 형성되고, 상기 연료 및 공기 중 하나가 상기 매니폴드(500)의 제1통로(510)를 통해 상기 분리판(400)의 유입부(411)를 통해 유로(410)로 공급된 후, 다시 상기 배출부(412) 및 상기 매니폴드(500)의 제2통로(520)를 통해 배출되며, 나머지 하나가 외부에서 공급되는 것을 특징으로 한다.
아울러, 상기 지지부재(800)는 둘 이상으로 분할되어 형성되는 것을 특징으로 하며, 상기 지지부재(800)는 상기 판부(820)가 상기 분리판(400)의 일정 영역을 지지하도록 형성되고, 상기 분리판(400)의 하면에는 상기 지지부재(800)의 판부(820)가 삽입되도록 단차진 단차부(413)가 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 매니폴드(500)는 상기 연통부 및 고정홈(530)이 서로 연통되도록 형성될 수 있으며, 상기 지지부재(800)는 상기 판부(820)가 상기 분리판(400)의 하측 영역 전체를 지지하도록 형성되는 것을 특징으로 한다.
또, 상기 디스크형 고체산화물 연료전지 스택(1000)은 실링디스크(720)가 더 구비되는 것을 특징으로 한다.
한편, 본 발명의 디스크형 고체산화물 연료전지 스택(1000) 제조 방법은 S100) 분리판(400), 금속지지체(200), 및 단전지(100)를 포함하는 단위셀 제조 단계(S100); S200) 매니폴드(500)의 고정홈(530)에 지지부재(800)의 체결부(810)가 삽입 고정되는 지지부재(800) 조립 단계(S200); 및 S300) 상기 지지부재(800)의 상측에 상기 단위셀과, 제1집전부재(310)가 적층되는 적층 단계(S300); 를 포함하며, 상기 지지부재(800) 조립 단계(S200) 및 적층 단계(S300)가 복수회 반복되어 스택(1000)형으로 제조되는 것을 특징으로 한다.
이 때, 상기 디스크형 고체산화물 연료전지 스택(1000) 제조 방법은 S400) 상기 조립 단계 이후에, 상기 제1집전부재(310)의 상측에 상기 매니폴드(500)와 접하는 중공된 영역이 실링재(710)에 의해 실링처리되는 실링 단계(S400)가 더 수행되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 디스크형 고체산화물 연료전지 스택(1000) 제조 방법은 상기 단위셀 제조 단계(S100)가 S101) 단전지(100)를 형성하는 전해질층(110)과 연료극(120)을 형성하는 전해질층(110) 및 연료극(120) 형성 단계(S101); S102) 상기 연료극(120)과 중공부(210)가 형성된 금속지지체(200)를 접합 고정하는 금속지지체(200) 고정 단계(S102); S103) 상기 연료극(120)이 형성되지 않은 전해질층(110)이 일측 면에 공기극(130)을 형성하여 단전지(100)를 형성하는 공기극(130) 형성 단계(S103); 및 S104) 일측에 단전지(100)가 고정된 금속지지체(200)의 타측면과 분리판(400)의 유로(410)가 형성된 측의 둘레를 고정하는 분리판(400) 고정 단계(S104); 를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이에 따라, 본 발명의 디스크형 고체산화물 연료전지 스택 및 그 제조 방법은 지지부재가 구비됨으로써 매니폴드의 통로와 분리판의 유로가 서로 정위치에서 맞닿도록 지지되어 제조가 용이하며, 실링성을 보다 높일 수 있고, 내구성을 보다 향상할 수 있는 디스크형 고체산화물 연료전지 스택 및 그 제조 방법을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 디스크형 고체산화물 연료전지 스택 및 그 제조 방법은 각 구성품이 중앙영역이 중공되고 별도의 매니폴드에 의해 지지되어 적층됨으로써 스택이 용이하며, 소형화가 가능하고, 안정적이면서도 높은 에너지 생산 효율을 갖는 장점이 있다.
또, 본 발명의 디스크형 고체산화물 연료전지는 각 구성이 원형 단면을 갖도록 형성되고 단전지와 금속지지체를 소결 접합함으로써 실링 효율을 높일 수 있고, 셀의 변형을 최소화할 수 있으며, 상기 금속지지체를 분리판에 접합함으로써 충분한 기계적 강도를 갖는 장점이 있다.
아울러, 본 발명은 연료 또는 공기 중 하나는 매니폴드를 통해 분리판 유로를 통과하여 다시 상기 매니폴드를 통해 배출되고 나머지 하나는 외부에서 공급되어 연료 및 공기의 공급이 용이하며 그 구성을 간소화할 수 있는 장점이 있다.
도 1은 종래의 고체산화물 연료전지에 따른 개략도.
도 2 내지 도 도 5는 본 발명에 따른 디스크형 고체산화물 연료전지 스택의 사시도, 분해사시도, 단면사시도 및 단면도.
도 6은 본 발명에 따른 디스크형 고체산화물 연료전지 스택의 연료 또는 공기 흐름을 나타낸 개략도.
도 7 내지 9는 본 발명에 따른 디스크형 고체산화물 연료전지 스택의 다른 분해사시도, 단면사시도 및 단면도.
도 10은 본 발명에 따른 디스크형 고체산화물 연료전지 스택의 또 다른 분해사시도.
도 11은 본 발명에 따른 디스크형 고체산화물 연료전지 스택 제조 방법의 단계도.
도 12는 본 발명에 따른 디스크형 고체산화물 연료전지 스택 제조 방법의 단위셀 제조 단계를 나타낸 단계도.
도 13 내지 도 16은 본 발명에 따른 디스크형 고체산화물 연료전지 스택 제조 방법의 각 단계를 나타낸 개략도.
도 17은 본 발명에 따른 디스크형 고체산화물 연료전지 스택 제조 방법의 다른 단계도.
이하, 상술한 바와 같은 특징을 가지는 본 발명의 디스크형 고체산화물 연료전지 스택(1000)을 첨부된 도면을 참조로 상세히 설명한다.
도 2 내지 도 도 5는 본 발명에 따른 디스크형 고체산화물 연료전지 스택(1000)의 사시도, 분해사시도, 단면사시도 및 단면도이고, 도 6은 본 발명에 따른 디스크형 고체산화물 연료전지 스택(1000)의 연료 또는 공기 흐름을 나타낸 개략도이며, 도 7 내지 9는 본 발명에 따른 디스크형 고체산화물 연료전지 스택(1000)의 다른 분해사시도, 단면사시도 및 단면도이고, 도 10은 본 발명에 따른 디스크형 고체산화물 연료전지 스택의 또 다른 분해사시도이며, 도 11은 본 발명에 따른 디스크형 고체산화물 연료전지 스택(1000) 제조 방법의 단계도이며, 도 12는 본 발명에 따른 디스크형 고체산화물 연료전지 스택(1000) 제조 방법의 단위셀 제조 단계(S100)를 나타낸 단계도이고, 도 13 내지 도 16은 본 발명에 따른 디스크형 고체산화물 연료전지 스택(1000) 제조 방법의 각 단계를 나타낸 개략도이며, 도 17은 본 발명에 따른 디스크형 고체산화물 연료전지 스택(1000) 제조 방법의 다른 단계도이다.
본 발명의 디스크형 고체산화물 연료전지 스택(1000)은 단전지(100), 제1집전부재(310), 분리판(400), 매니폴드(500), 및 지지부재(800)를 포함하여 형성되며, 상기 지지부재(800), 분리판(400), 단전지(100) 및 제1집전부재(310)가 순차적으로 복수회 적층된다.
먼저, 상기 단전지(100)는 전해질층(110), 상기 전해질층(110)의 양측면에 각각 형성되는 연료극(120) 및 공기극(130)을 포함하여 형성되며, 상기 매니폴드(500)를 관통하여 적층될 수 있도록 중앙영역이 중공된다.
상기 제1집전부재(310)는 상기 단전지(100)의 타측면에 구비되어 집전효율을 높이기 위한 구성이며, 외부에서 공급되는 연료 또는 공기가 상기 단전지(100)로 원활히 공급되도록 다공성 또는 메쉬 타입으로 형성되는 것이 바람직하다.
상기 제1집전부재(310) 역시, 상기 단전지(100)와 마찬가지로, 상기 매니폴드(500)에 삽입되어 적층될 수 있도록 중앙 영역이 중공된다.
도면에서, 상기 분리판(400)과 접하는 측에 연료극(120)이 형성되고, 상측방향으로 순차적으로 연료극(120), 전해질층(110) 및 공기극(130)이 형성된 예를 도시하였으나, 본 발명은 이에 한정되지 않는다.
상기 분리판(400)은 상기 단전지(100)의 일측 면과 맞닿는 일측면에 공기 또는 연료가 유동되는 유로(410)가 형성된다.
이 때, 상기 단전지(100)의 연료극(120)과 분리판(400)의 유로(410)가 접촉되는 경우에, 상기 분리판(400) 내부를 유동하는 물질은 연료이며, 상기 단전지(100)의 공기극(130)과 분리판(400)의 유로(410)가 접촉되는 경우에, 상기 분리판(400) 내부를 유동하는 물질은 공기이다.
상기 유로(410)는 다양한 형태로 형성될 수 있으나 전 영역에서 상기 단전지(100)로 고르게 연료 또는 공기가 유동될 수 있도록 형성된다.
도면에 도시한 상기 분리판(400)의 유로(410)는 좌ㆍ우 대칭구조로 형성되되, 구획된 다수의 유로(410)가 형성된 예를 도시한 것으로서, 본 발명의 디스크형 고체산화물 연료전지 스택(1000)은 이 외에도 상기 분리판(400) 내부로 돌출되는 돌출부 형상을 조절하여 다양한 형태의 유로(410)를 형성할 수 있다.
상기 매니폴드(500)는 분리판(400), 단전지(100) 및 제1집전부재(310)의 중앙 중공된 영역에 삽입되어 상기 구성들을 지지하여 스택(1000)형으로 제조될 수 있도록 하는 구성으로, 높이방향으로 길게 형성되며, 내부에 연료 또는 공기가 유동되는 통로가 형성된다.
이 때, 상기 통로는 상기 분리판(400)의 유로(410)와 연통되도록 상기 매니폴드(500)의 통로에는 연통부가 형성되고, 상기 분리판(400)에는 상기 연통부와 연통되는 유입부(411) 및 배출부(412)가 형성된다.
상기 연료 또는 공기가 분리판(400) 내부의 유로(410)를 원활히 유동하도록 공급 배출될 수 있도록, 상기 매니폴드(500)에는 상기 통로가 내부에 길이방향으로 제1통로(510) 및 제2통로(520)로 각각 형성되고, 상기 제1통로(510)에는 폭방향으로 상기 분리판(400)의 유입부(411)와 연통되는 제1연통부(511)가, 상기 제2통로(520)에는 폭방향으로 상기 분리판(400)의 배출부(412)와 연통되는 제2연통부(512)가 형성된다.
즉, 상기 제1통로(510)를 통해 공급된 연료 또는 공기는 상기 제1통로(510)의 제1연통부(511) 및 유입부(411)를 통해 상기 분리판(400) 내부의 유로(410)를 유동하며, 다시 배출부(412) 및 상기 제2통로(520)의 제2연통부(512)를 통해 제2통로(520)로 이동되어 배출된다. (도 6 참조)
도 6은 상기 분리판(400) 내부 유로(410)를 순환하는 연료 또는 공기의 흐름을 나타낸 것으로서, 더욱 상세하게, 상기 도 6 (a)에 도시한 연료 또는 공기의 흐름은 상기 제1통로(510)를 통해 상측에서 하측방향으로 이동되면서, 상기 제1연통부(511) 및 유입부(411)를 통해 폭방향으로 이동되고, 각각 분리판(400) 내부의 좌ㆍ우측 유로(410)로 분기되어 이동된 후, 상기 배출부(412) 및 제2연통부(512)를 통해 제2통로(520)로 이동되며, 상기 제2통로(520)를 통해 하측에서 상측방향으로 이동되어 배출되는 예를 도시하였다.
도 8 (b)는 그 흐름이 상기 도 8 (a)에 도시한 연료 또는 공기의 흐름과 동일하되, 상기 제2통로(520)의 흐름이 상기 제1통로(510) 내부의 흐름과 동일하게 상측에서 하측으로 이동되어 배출되는 예를 도시하였다.
본 발명의 디스크형 고체산화물 연료전지 스택(1000)은 상기 도 8에 도시한 흐름 형태 외에도 더욱 다양하게 형성될 수 있다.
이 때, 본 발명의 디스크형 고체산화물 연료전지 스택(1000)은 상기 분리판(400), 단전지(100) 및 제1집전부재(310)가 복수회 적층되므로, 상기 분리판(400)이 구비되는 위치에 대응되도록 상기 제1연통부(511) 및 제2연통부(512)는 복수개 형성된다.
또한, 본 발명의 디스크형 고체산화물 연료전지 스택(1000)은 상기 매니폴드(500)의 제1연통부(511) 및 제2연통부(512)와 상기 분리판(400)의 유입부(411) 및 배출부(412)가 정위치에서 대응될 수 있도록 지지부재(800)가 더 구비된다.
상기 지지부재(800)는 상기 분리판(400)의 고정 위치를 결정하도록 하는 부분으로서, 체결부(810) 및 판부(820)를 포함하여 형성된다.
상기 지지부재(800)를 고정하기 위하여 상기 매니폴드(500)에는 상기 체결부(810)가 억지끼움되어 고정될 수 있는 고정홈(530)이 형성된다.
상기 체결부(810)는 상기 고정홈(530)에 대응되는 구성이며, 상기 판부(820)는 상기 분리판(400)을 지지한다.
상기 판부(820)는 다양한 형태로 형성될 수 있으며, 상기 분리판(400)의 하면을 지지하여 분리판(400)의 고정 위치를 올바로 결정할 수 있는 다양한 형태가 이용될 수 있다.
즉, 본 발명의 디스크형 고체산화물 연료전지 스택(1000)은 상기 지지부재(800), 분리판(400), 단전지(100) 및 제1집전부재(310)가 순차적으로 적층되되, 복수회 적층된다.
이에 따라, 본 발명의 디스크형 고체산화물 연료전지 스택(1000)은 매니폴드(500)를 통해 공급되는 연료 또는 공기가 원활히 분리판(400) 내부 유로(410)로 공급될 수 있으며, 내구성을 보다 향상할 수 있는 장점이 있다.
본 발명의 디스크형 고체산화물 연료전지 스택(1000)은 상기 단전지(100)와 분리판(400) 사이에 중공부(210)가 형성된 금속지지체(200)가 더 구비될 수 있다.
상기 금속지지체(200)는 상기 단전지(100)의 일측 면에 구비되어 상기 단전지(100)를 지지하여 내구성을 보다 높이고, 연료전지의 집전 효율을 향상한다.
상기 금속지지체(200)는 판 형태로 중앙 영역이 중공되어 상기 단전지(100) 및 분리판(400) 등의 구성과 함께 매니폴드(500)에 삽입되어 적층된다.
상기 중공부(210)는 일측에 구비되는 분리판(400)의 유로(410)를 유동하는 연료 또는 공기가 상기 단전지(100)측으로 공급될 수 있도록 형성되는 것으로서, 상기 중공부(210)는 상기 분리판(400)의 유로(410)와 함께 다양하게 형성될 수 있다.
상기 금속지지체(200)는 분리판(400)과 접합되어 고정되는 것이 바람직한데(구체적인 제조 방법에 대해서는 아래에서 다시 설명한다.), 단전지(100)를 안정적으로 지지하며, 접합과정 및 적층 과정 중에 변형되지 않는 정도의 기계적 강도 및 내열성을 가지며, 접합되므로 각 접합과정 중에 변형되지 않는 저도의 기계적 강도 및 내열성을 가지며, 전도성이 있는 금속, 금속 합금 등이 이용가능하다.
본 발명의 디스크형 고체산화물 연료전지 스택(1000)은 집전 효율을 더욱 높일 수 있도록 상기 금속지지체(200)와 분리판(400) 사이에 제2집전부재(320)가 더 구비될 수 있으며, 이 때, 상기 분리판(400)은 상기 제2집전부재(320)가 구비되는 공간을 형성하도록 일정 영역이 내측으로 단차지게 형성되는 것이 바람직하다.
본 발명의 디스크형 고체산화물 연료전지 스택(1000)은 매니폴드(500)의 상측 또는 하측에서 적층된 부재들이 고정되도록 볼트형태와 같은 고정부재에 의해 고정될 수 있다.
아래에서, 상기 지지부재(800)의 구체적인 형태에 대하여 설명한다.
상기 지지부재(800)는 체결이 용이하도록 둘 이상으로 분할되어 형성되도록 하는 것이 바람직한데, 도면에서는 상기 매니폴드(500)의 제1연통부(511) 및 제2연통부(512)가 형성된 영역에 인접하여 고정홈(530)이 형성되고, 상기 지지부재(800)가 두 개의 구성으로 양측에서 상기 매니폴드(500)를 감싸는 형태로 도시하였다.
상기 지지부재(800)는 다양한 형태로 형성될 수 있는데, 상기 도 3 내지 도 5에서 상기 매니폴드(500)는 상기 연통부 및 고정홈(530)이 서로 연통되도록 형성되고, 상기 지지부재(800)의 판부(820)가 상기 분리판(400)의 일정 영역을 지지하도록 형성된 예를 도시하였다.
이 때, 상기 분리판(400)의 하면에는 상기 지지부재(800)의 판부(820)가 삽입되도록 단차진 단차부(413)가 형성될 수 있다.
상기 단차부(413)는 상기 지지부재(800)의 판부(820)가 삽입되는 영역이다.
이 때, 본 발명의 디스크형 고체산화물 연료전지 스택(1000)은 하나의 단위 구성인 지지부재(800), 분리판(400), 금속지지체(200), 단전지(100) 및 제1집전부재(310)가 적층된 후, 다른 단위 구성이 적층되기 이전에 상기 지지부재(800), 분리판(400), 금속지지체(200), 단전지(100), 및 제1집전부재(310)가 적층된 상측의 중앙 영역(매니폴드(500)와 접하는 측)이 실링재(710)에 의해 실링처리될 수 있다.
이를 통해, 본 발명의 디스크형 고체산화물 연료전지 스택(1000)은 연료 및 공기가 혼합되지 않도록 실링성을 높일 수 있으며, 에너지 생성 효율을 보다 높일 수 있게 된다.
상기 실링재(710)에 의해 실링처리되는 경우에, 상기 분리판(400)의 단차부(413)는 상기 지지부재(800)의 판부(820) 높이 및 하측의 실링재(710)의 부피를 일정영역 흡수할 수 있도록 이를 감안하여 단차 깊이가 결정될 수 있다.
이 외에도, 상기 지지부재(800)의 판부(820)는 상기 매니폴드(500)의 둘레 중 일정 영역만 감싸도록 형성될 수도 있으며, 더욱 다양한 형태로 형성가능하다.
또한, 상기 도 7 내지 도 9는 상기 매니폴드(500)의 연통부 및 고정홈(530)이 높이방향으로 일정거리 이격되도록 형성된 예를 도시하였다.
또, 본 발명의 디스크형 고체산화물 연료전지 스택(1000)은 상기 도 7 내지 도 9에 도시한 바와 같이, 중앙 및 외측에 실링 처리되고, 상기 영역에 실링디스크(720)가 더 구비될 수 있다.
도 8 및 도 9에서 상기 실링디스크(720)는 중공된 중앙 영역 및 외주를 감싸도록 2곳에 형성된 예를 도시하였다.
상기 실링디스크(720)는 중앙에 구비된 실링디스크(720)의 내주면이 상기 단전지(100), 금속지지체(200), 및 분리판(400)을 감싸도록 단차지게 형성된 예를 도시한 것으로서, 단, 상기 실링디스크(720)는 상기 제1연통부(511) 및 제2연통부(512)와 유입부(411) 및 배출부(412)를 연통된 영역을 차단하지 않도록 형성되어야 한다.
또한, 외주면을 감싸도록 형성된 실링디스크(720)는 상기 단전지(100)와 금속지지체(200)를 감싸도록 형성된 예를 도시하였으며, 중앙 및 외주에 각각 실링디스크(720)가 도시되고, 상기 실링디스크(720)와 단전지(100) 사이의 틈에 모두 실링재(710)에 의해 실링된 예를 도시하였다.
아울러, 본 발명의 디스크형 고체산화물 연료전지 스택(1000)은 상기 분리판(400), 금속지지체(200), 단전지(100) 및 제1집전부재(310)는 모두 원형 단면을 갖도록 형성되는 것이 바람직한데, 이는 적층이 용이할 뿐만 아니라 전 영역에서 상기 매니폴드(500)를 통해 공급되는 연료 또는 공기가 원활하게 이동되도록 할 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 디스크형 고체산화물 연료전지 스택(1000)은 연료 또는 공기의 흐름 설계가 용이할 뿐만 아니라, 구성을 간소화하고 스택(1000) 작업이 용이한 장점이 있다.
한편, 본 발명의 디스크형 고체산화물 연료전지 스택(1000) 제조 방법은 S100) 단위셀 제조 단계(S100); S200) 지지부재(800) 조립 단계(S200); S300) 적층 단계(S300)를 포함하며, 상기 지지부재(800) 조립 단계(S200) 및 적층 단계(S300)가 복수회 반복되어 스택(1000)형으로 제조되는 것을 특징으로 한다.
상기 단위셀 제조 단계(S100)는 분리판(400), 금속지지체(200), 및 단전지(100)를 포함하는 단위셀을 제조하는 단계로서, S101) 전해질층(110) 및 연료극(120) 형성 단계(S101), S102) 금속지지체(200) 고정 단계(S102), S103) 공기극(130) 형성 단계(S103), 및 S104) 분리판(400) 고정 단계(S104)를 포함한다.
상기 전해질층(110) 및 연료극(120) 형성 단계(S101)는 단전지(100)를 형성하는 전해질층(110)과 연료극(120)을 형성하는 전해질층(110) 및 연료극(120) 형성 단계(S101)이다.
상기 금속지지체(200) 고정 단계(S102)는 상기 전해질층(110) 및 연료극(120) 형성단계를 통해 제조된 연료극(120) 측에 금속지지체(200)를 고정하는 단계이다. (도 13 참조)
이 때, 상기 연료극(120)과 금속지지체(200)는 접합재(600)를 이용하여 소결접합되는 방법이 이용될 수 있으며, 이 외에도 물질적 혹은 화학적인 다른 접합 방법을 이용하여 결합될 수도 있다.
상기 소결 접합 방법은 상기 접합재(600)로서 상기 금속지지체(200)를 통해 공급되는 연료 또는 공기가 상기 단전지(100)로 원활히 이동될 수 있도록 다공성 및 도전특성을 갖는 슬러리가 이용될 수 있으며, 실례로 페라이트계 금속과 NiO/YSZ가 미량 혼합된 서멧이 이용될 수 있다.
본 발명의 디스크형 고체산화물 연료전지 스택(1000) 제조 방법은 상기 연료극(120)과 금속지지체(200)가 접합재(600)를 이용하여 소결 접합함으로써 종래의 집전체를 이용함에 따라 발생되는 밀봉 또는 집전 효율 저하의 문제를 해결할 수 있으며, 전체 연료전지 스택(1000)의 기계적 강도 및 내구성을 보다 높일 수 있는 장점이 있다.
또, 상기 소결 접합 방법은 1000 ℃ 이상의 온도로 가열됨에 따라 그 접합 면적이 넓은 경우에 전해질층(110) 및 연료극(120)이가 변형될 수 있는 위험이 존재하나, 본 발명의 디스크형 고체산화물 연료전지 스택(1000)은 상기 전해질층(110), 연료극(120) 및 금속지지체(200)가 상기 매니폴드(500)에 관통되어 고정되기 위해 중앙영역이 중공되므로, 소결 접합 과정에서 발생될 수 있는 단전지(100)의 변형을 최소화 할 수 있다.
상기 공기극(130) 형성 단계(S103) 상기 연료극(120)이 형성되지 않은 전해질층(110)이 일측 면에 공기극(130)을 형성하여 단전지(100)를 형성하는 공기극(130)을 형성하는 단계이다.
상기 분리판(400) 고정 단계(S104)는 상기 일측에 단전지(100)가 고정된 금속지지체(200)의 타측면과 분리판(400)의 유로(410)가 형성된 측의 둘레를 고정하는 단계이다.
상기 분리판(400)의 유로(410)가 형성된 측과 금속지지체(200)와의 고정은 용접 방법이 이용될 수 있다.
상기 분리판(400)과 금속지지체(200)가 용접되는 경우에, 분리판(400) 내부의 유로(410)를 유동하는 연료 또는 공기가(본 발명의 디스크형 고체산화물 연료전지 스택(1000) 제조 방법에서는 상기 연료극(120)과 금속지지체(200)가 고정되므로, 도 13 내지 도 16에 도시한 형태의 경우에 상기 분리판(400) 유로(410) 내부를 유동하는 물질은 연료이다.) 유입되는 공간이 분리판(400)의 유입부(411) 및 배출부(412) 영역은 제외하고 용접된다.
본 발명에서 용접이란, 레이저, 아르곤 등을 이용한 용접뿐만 아니라, 브레이징을 포함하는 큰 의미로 해석될 수 있다.
본 발명의 디스크형 고체산화물 연료전지 스택(1000) 제조 방법은 상기 금속지지체(200)와 분리판(400)이 용접 결합되어 접촉되는 둘레부분에서 연료가 누출되어 에너지 생산 효율이 저하되는 문제점을 해결할 수 있는 장점이 있다.
이 때, 상기 분리판(400) 고정 단계에서, 상기 분리판(400) 금속지지체(200) 사이에 제2집전부재(320)가 더 구비될 수 있다.
상기 지지부재(800) 조립 단계(S200)는 매니폴드(500)의 고정홈(530)에 지지부재(800)의 체결부(810)가 삽입 고정되는 단계이다.
상기 적층 단계(S300)는 상기 지지부재(800)의 상측에 상기 단위셀과, 제1집전부재(310)가 적층되는 단계이다.
상기 지지부재(800) 조립 단계(S200) 및 적층단계는 적층 횟수에 따라 반복적으로 수행될 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 디스크형 고체산화물 연료전지 스택(1000) 제조 방법은 각 구성을 먼저 접합시킨 단위셀을 이용하여 스택(1000) 제조 공정을 간소화할 수 있으며, 밀봉효율을 높일 수 있는 장점이 있다.
상기 디스크형 고체산화물 연료전지 스택(1000) 제조 방법은 도 17에 도시한 바와 같이, S400) 상기 조립 단계 이후에, 상기 제1집전부재(310)의 상측에 상기 매니폴드(500)와 접하는 중공된 영역이 실링재(710)에 의해 실링처리되는 실링 단계(S400)가 더 수행될 수 있다.
본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며, 적용범위가 다양함은 물론이고, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이다.
1000 : 디스크형 고체산화물 연료전지 스택
100 : 단전지 110 : 전해질층
120 : 연료극 130 : 공기극
200 : 금속지지체 210 : 중공부
310 : 제1집전부재 320 : 제2집전부재
400 : 분리판 410 : 유로
411 : 유입부 412 : 배출부
413 : 단차부
500 : 매니폴드 510 : 제1통로
511 : 제1연통부 520 : 제2통로
521 : 제2연통부
530 : 고정홈
600 : 접합재
710 : 실링재 720 : 실링디스크
800 : 지지부재 810 : 체결부
820 : 판부
S100 ~ S400 : 본 발명에 따른 디스크형 고체산화물 연료전지의 제조 방법 각 단계

Claims (12)

  1. 중앙영역이 중공되며, 전해질층(110)과, 상기 전해질층(110)의 양측 면에 각각 형성되는 연료극(120)과 공기극(130)을 포함하는 단전지(100);
    중앙영역이 중공되며, 상기 단전지(100)의 일측 면에 구비되고, 다공성 또는 메쉬 타입의 제1집전부재(310);
    중앙영역이 중공되며, 상기 단전지(100)의 타측 면에 구비되어 공기 또는 연료가 유동되는 유로(410)와, 상기 유로(410)로 공기 또는 연료가 유입되는 유입부(411), 및 배출되는 배출부(412)가 형성되는 분리판(400);
    높이방향으로 길게 형성되어 상기 분리판(400), 단전지(100), 및 제1집전부재(310)의 중공된 중앙영역에 끼워져 상기 분리판(400), 단전지(100) 및 제1집전부재(310)를 지지하며, 내부에 길이방향으로 길게 제1통로(510) 및 제2통로(520)를 포함하여 공기 및 연료 중 하나가 유동되는 통로와, 상기 제1통로(510) 및 제2통로(520)의 폭방향으로 상기 분리판(400)의 유입부(411) 및 배출부(412)와 연통되어 공기 및 연료 중 하나가 이동되는 제1연통부(511) 및 제2연통부(512)를 포함하는 연통부와, 일정 영역 중공된 고정홈(530)이 형성된 매니폴드(500); 및
    상기 고정홈(530)에 대응되는 체결부(810)와, 상기 매니폴드(500)의 일정 영역을 감싸도록 형성되되, 상기 분리판(400)을 지지하는 판부(820)를 포함하는 지지부재(800); 를 포함하여 형성되며,
    상기 지지부재(800), 분리판(400), 단전지(100) 및 제1집전부재(310)가 순차적으로 복수회 적층되고,
    상기 연료 및 공기 중 하나가 상기 매니폴드(500)의 제1통로(510)를 통해 상기 분리판(400)의 유입부(411)를 통해 유로(410)로 공급된 후, 다시 상기 배출부(412) 및 상기 매니폴드(500)의 제2통로(520)를 통해 배출되며, 나머지 하나가 외부에서 공급되는 것을 특징으로 하는 디스크형 고체산화물 연료전지 스택(1000).
  2. 제1항에 있어서,
    상기 디스크형 고체산화물 연료전지 스택(1000)은 상기 단전지(100)와 분리판(400) 사이에 중공부(210)가 형성된 금속지지체(200)가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 디스크형 고체산화물 연료전지 스택(1000).
  3. 제2항에 있어서,
    상기 디스크형 고체산화물 연료전지 스택(1000)은 상기 금속지지체(200)와 분리판(400) 사이에 제2집전부재(320)가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 디스크형 고체산화물 연료전지 스택(1000).
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서,
    상기 지지부재(800)는 둘 이상으로 분할되어 형성되는 것을 특징으로 하는 디스크형 고체산화물 연료전지 스택(1000).
  7. 제6항에 있어서,
    상기 지지부재(800)는 상기 판부(820)가 상기 분리판(400)의 일정 영역을 지지하도록 형성되고, 상기 분리판(400)의 하면에는 상기 지지부재(800)의 판부(820)가 삽입되도록 단차진 단차부(413)가 형성되는 것을 특징으로 하는 디스크형 고체산화물 연료전지 스택(1000).
  8. 제7항에 있어서,
    상기 매니폴드(500)는 상기 연통부 및 고정홈(530)이 서로 연통되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 디스크형 고체산화물 연료전지 스택(1000).
  9. 제2항에 있어서, 상기 디스크형 고체산화물 연료전지 스택(1000)은 실링디스크(720)가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 디스크형 고체산화물 연료전지 스택(1000).
  10. 제1항 내지 제3항, 제6항 내지 제9항 중 선택되는 어느 한 항의 디스크형 고체산화물 연료전지 스택(1000)의 제조 방법에 있어서,
    S100) 분리판(400), 금속지지체(200), 및 단전지(100)를 포함하는 단위셀 제조 단계(S100);
    S200) 매니폴드(500)의 고정홈(530)에 지지부재(800)의 체결부(810)가 삽입 고정되는 지지부재(800) 조립 단계(S200); 및
    S300) 상기 지지부재(800)의 상측에 상기 단위셀과, 제1집전부재(310)가 적층되는 적층 단계(S300); 를 포함하며,
    상기 지지부재(800) 조립 단계(S200) 및 적층 단계(S300)가 복수회 반복되어 스택(1000)형으로 제조되는 것을 특징으로 하는 디스크형 고체산화물 연료전지 스택(1000) 제조 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 디스크형 고체산화물 연료전지 스택(1000) 제조 방법은
    S400) 상기 조립 단계 이후에, 상기 제1집전부재(310)의 상측에 상기 매니폴드(500)와 접하는 중공된 영역이 실링재(710)에 의해 실링처리되는 실링 단계(S400)가 더 수행되는 것을 특징으로 하는 디스크형 고체산화물 연료전지 스택(1000) 제조 방법.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 단위셀 제조 단계(S100)는
    S101) 단전지(100)를 형성하는 전해질층(110)과 연료극(120)을 형성하는 전해질층(110) 및 연료극(120) 형성 단계(S101);
    S102) 상기 연료극(120)과 중공부(210)가 형성된 금속지지체(200)를 접합 고정하는 금속지지체(200) 고정 단계(S102);
    S103) 상기 연료극(120)이 형성되지 않은 전해질층(110)이 일측 면에 공기극(130)을 형성하여 단전지(100)를 형성하는 공기극(130) 형성 단계(S103); 및
    S104) 일측에 단전지(100)가 고정된 금속지지체(200)의 타측면과 분리판(400)의 유로(410)가 형성된 측의 둘레를 고정하는 분리판(400) 고정 단계(S104); 를 포함하는 것을 특징으로 하는 디스크형 고체산화물 연료전지 스택(1000) 제조 방법.
KR1020100009064A 2010-02-01 2010-02-01 디스크형 고체산화물 연료전지 스택 및 그 제조 방법 KR101181788B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020100009064A KR101181788B1 (ko) 2010-02-01 2010-02-01 디스크형 고체산화물 연료전지 스택 및 그 제조 방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020100009064A KR101181788B1 (ko) 2010-02-01 2010-02-01 디스크형 고체산화물 연료전지 스택 및 그 제조 방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20110089594A KR20110089594A (ko) 2011-08-09
KR101181788B1 true KR101181788B1 (ko) 2012-09-12

Family

ID=44927583

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020100009064A KR101181788B1 (ko) 2010-02-01 2010-02-01 디스크형 고체산화물 연료전지 스택 및 그 제조 방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101181788B1 (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11811096B2 (en) 2019-07-23 2023-11-07 Samsung Electronics Co., Ltd. Flexible battery and electronic device including the same

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101956235B1 (ko) * 2015-09-15 2019-03-11 주식회사 엘지화학 고체산화물 연료전지용 실링재, 이를 포함하는 고체산화물 연료전지 및 이의 제조방법

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004172094A (ja) * 2002-11-07 2004-06-17 Honda Motor Co Ltd 燃料電池

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004172094A (ja) * 2002-11-07 2004-06-17 Honda Motor Co Ltd 燃料電池

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11811096B2 (en) 2019-07-23 2023-11-07 Samsung Electronics Co., Ltd. Flexible battery and electronic device including the same

Also Published As

Publication number Publication date
KR20110089594A (ko) 2011-08-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100968505B1 (ko) 금속지지체형 고체산화물 연료전지 및 그 제조 방법
KR100889266B1 (ko) 고체산화물 연료전지의 단전지 및 분리판간 결합구조
US20110053030A1 (en) Fuel Cell with Gas Diffusion Layer having Flow Channel and Manufacturing Method Thereof
KR101146568B1 (ko) 평관형 고체산화물 연료전지 스택
KR101008212B1 (ko) 고체산화물 연료전지
KR20090084160A (ko) 고체산화물 연료전지용 전극 지지체와 일체형 단위 셀 및그 제조 방법
KR101146679B1 (ko) 디스크형 고체산화물 연료전지 제조 방법
KR101091979B1 (ko) 디스크형 고체산화물 연료전지
KR100978144B1 (ko) 금속지지체형 고체산화물 연료전지
KR101181788B1 (ko) 디스크형 고체산화물 연료전지 스택 및 그 제조 방법
JP5021756B2 (ja) 固体酸化物燃料電池
KR102030981B1 (ko) 금속지지체식 고체산화물 연료전지 및 그 제조방법
US20110104584A1 (en) Metal supported solid oxide fuel cell
JPH1145727A (ja) 固体電解質型燃料電池
JP6407069B2 (ja) 燃料電池スタック
KR101226489B1 (ko) 고체산화물 연료전지 및 그 제조방법
KR101116241B1 (ko) 금속지지체 고체산화물 연료전지용 분리판, 이를 포함하는 고체산화물 연료전지, 및 그 제조 방법
JP2009266458A (ja) 燃料電池の製造方法
KR101147918B1 (ko) 밀봉 성능을 높인 고체산화물 연료전지 및 그 제조 방법
KR101081100B1 (ko) 고온용 연료전지 분리판
KR101146681B1 (ko) 고체산화물 연료전지 및 그 제조 방법
JP2013257973A (ja) 固体酸化物形燃料電池スタック
JP2004335145A (ja) 燃料電池およびその製造方法
JP6983017B2 (ja) 燃料電池スタック
JP2009135051A (ja) 固体酸化物燃料電池の端電池及び分離板間の結合構造

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E90F Notification of reason for final refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20150826

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20160830

Year of fee payment: 7

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190826

Year of fee payment: 8