KR101188672B1

KR101188672B1 - 고체산화물 연료전지용 일체형 단위셀 및 단일구조체 스택과 그 제작 방법

Info

Publication number: KR101188672B1
Application number: KR1020100137153A
Authority: KR
Inventors: 정종식
Original assignee: 포항공과대학교 산학협력단
Priority date: 2010-12-28
Filing date: 2010-12-28
Publication date: 2012-10-08
Also published as: KR20120075116A

Abstract

본 발명은 고체산화물 연료전지에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 금속 전기 연결판의 사용에 의한 열적 기계적 불안정성 및 부식 위험성 등을 해결할 수 있으며, 제작이 쉽고 구조적으로 안정한 신규한 평관(flat tube)형태로 된 일체형 단위셀 (integrated unit cell)과 이를 이용하여 제조되는 단일구조체 형태 (monolithic type)의 스택(stack)에 관한 것이다.
본 발명에 따른 고체산화물 연료전지는 내부에 제1가스 흐름용 채널을 지닌 평관형 지지체; 상기 평관형 지지체의 외부면 전면에 피복된 제1가스용 전극층, 평관 면 한 면의 중앙 반응부를 제외한 전면에 피복된 전해질층, 제1 전극층이 노출된 면에 피복된 전기연결재층, 전기연결재층 반대 면 위치의 중앙 반응부에 피복된 제2가스용 전극층, 상기 전기연결재층 및/또는 제2전극층 표면 위에 형성되는 전기 전도성 돌기부, 및 밀봉부를 포함하는 것을 특징으로 하는 단위셀을 적층하여 이루어진다.
본 발명에 따른 고체산화물 연료전지는 적층 시 별도의 금속재료로 된 외부 가스 채널용 가스채널판이 필요 없어서 적층이 용이하고 제작이 쉬우며 스택이 단일구조체로 되어 열적 및 기계적 안정성이 뛰어난 장점을 제공한다.

Description

고체산화물 연료전지용 일체형 단위셀 및 단일구조체 스택과 그 제작 방법{Integrated Unit Cell and Monolithic Stack of Solid Oxide Fuel Cell and Fabrication Method of the Same}

본 발명은 고체산화물 연료전지에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 금속 전기 연결판의 사용에 의한 열적 기계적 불안정성 및 부식 위험성 등을 해결할 수 있으며, 제작이 쉽고 구조적으로 안정한 신규한 평관(flat tube) 형태로 된 일체형 단위셀(integrated unit cell)과 이를 이용하여 제조되는 단일구조체 형태 (monolithic type)의 스택(stack)에 관한 것이다.

제 3세대 연료전지라 할 수 있는 고체산화물 연료전지(Solid Oxide Fuel Cell, 이하 SOFC)는 열화학적으로 안정한 지르코니아계를 전해질로 이용하고, 여기에 연료극과 공기극이 부착되어 있는 형태로서 수소, 메탄, 디젤, 석탄가스 등의 다양한 연료가스를 사용할 수 있고 발전효율이 현존하는 연료전지 중 가장 높으며 고온 배가스를 이용하여 추가 발전(cogeneration)이 가능한 고효율 저공해 차세대 발전 방식으로 각광받고 있다.

SOFC는 전해질로서 이트리아(yttria)를 첨가하고 결정 구조의 안정화를 도모한 안정화 산화 지르코니늄(이하, YSZ)을 사용해 왔다. 이 재료는 산소이온의 전도성을 가지고 있지만, 이러한 이온전도성은 온도에 의존하며 800-1000℃의 고온 범위에서만 연료전지로서의 원하는 전도성을 얻을 수 있는 특징이 있다. 이 때문에 SOFC의 운전 온도는 통상 800-1000℃이며, 전극재료도 이와 같은 고온에 견디기 위해 세라믹종류의 물질이 사용되고 있고 일반적으로 연료극/전해질/양극으로 구성된 단전지(single cell) 전체가 세라믹 재료로 구성된다. 그러나, 상술한 YSZ 전해질의 이온전도율은 1000℃에서도 기껏해야 0.1 S/cm 정도로 셀을 제조할 때는 YSZ에 의한 내부 저항을 최소화 하기 위해서 기공이 없이 밀도가 높은 박막(10~30㎛) 전해질 층을 코팅해야 한다.

기존의 평판형 SOFC는 전해질 층의 앞 뒷면에 각각 공기극, 연료극이 존재하는 전극부와, 여기에 하나의 전극부의 공기극과 이웃한 전극부의 연료극 사이를 연결하는 금속 재질의 판(plate)에 연료 및 공기 유로를 형성한 가스채널을 가지는 전기연결재(interconnect) 판을 반복 적층하여 하나의 스택을 구성하게 된다. 따라서 세라믹 전극부와 금속 재질의 전기연결재판 사이의 열 응력 문제 및 고온 공기 노출에 의한 금속 전기연결재의 부식 문제 등이 상존한다. 또한 평판형 방식에서는 셀(cell) 상하의 공기 및 수소가스의 혼합을 막기 위해 셀 가장자리 부위의 모든 부분에 밀봉(seal)이 필요하다. 종래에는 밀봉재료로 유리(glass)종류가 많이 사용되어 왔는데 유리계 재료의 연화 온도는 600℃ 정도부터 시작되고 승온 중의 열팽창에 의해서 각각의 단전지 사이에 무리한 힘이 가해져서 가스누출의 위험도 높으며, 심한 경우 단전지의 파손을 가져올 우려도 있어서 실용화를 위해서는 많은 개선이 필요한 실정이다.

평판형 SOFC가 갖고 있는 문제점들을 해결하기 위하여 단전지 자체에 평판형 구조와 원통형의 기계적 강도를 겸비하도록 한 평관형(flat tube type)구조를 가지게 하여 양끝에서 밀봉함으로써 밀봉이 쉽고 전력밀도도 높은 스택의 개발(US 6416897, US 6429051)이 이루어지고 있다. 그러나 이 경우도 적층을 하기 위해서는 평관 외부에 공기 또는 연료극 가스를 도입시키기 위한 가스 채널과 전기적 연결재가 필수적으로 도입된다. 이는 전지간의 접촉면적을 넓혀 전력밀도를 증가시키지만 연결재 재료가 금속인 특성상 고온운전 시 세라믹 전극부와의 열팽창 차이에 의해 열 응력이 발생하는 문제점이 있다. 또한 고온에서 장기간 운전시에도 전기적 물성이 변하지 않는 고가의 금속 연결재 소재를 사용해야 하므로 재료 가격이 증가하며 스택의 부피 및 무게도 증가하는 문제점이 생긴다.

최근에 이러한 문제를 해결하기 위해, 평관형의 외부면을 식각하거나 압출 시 외부면에 요철이 생기게 하여 적층 시 단위셀 사이에 외부 가스채널을 추가로 생성시키고 전기연결재는 박박으로 처리하여 별도의 금속재 전기연결판을 사용하지 않는 단위셀이 제시되고 있다 (한국특허 0727684, 한국특허 0976506). 그러나 이러한 단위셀은 한면에 채널이 형성된 비대칭으로 전해질 피복 후 고온 소성 시 비틀림 현상이 발생할 수 있고, 또는 식각 등의 추가 공정이 필요하며, 요철부에 의한 기계적 강도 감소 등의 부작용이 따른다. 또한 요철부에 피복되는 전극의 두께가 고르지 못하여 효율이 떨어지는 단점이 있다.

본 발명에서 해결하고자 하는 과제는 평관형 지지체의 외면 식각이나 요철형 압출 공정이 없어 지지체의 요철에 의한 기계 강도 감소의 문제, 요철에 피복되는 전극의 불균일성을 해결할 수 있고, 금속 전기 연결재의 사용을 배제하여 열적 응력에 대한 안정성을 확보할 수 있는 새로운 일체형 단위셀과 그 제조방법, 또한 이를 사용하여 제조되는 고체산화물 연료전지용 스택 및 그 제조 방법을 제공하는 것이다.

상기와 같은 과제를 해결하기 위해서, 전도성이고 다공성인 평관형 지지체를 이용하여 그 외부면에 제1전극층, 전해질층, 전기연결층, 제2전극층을 형성하여 내부에 제1가스 유로를 가지는 단위셀을 제조한 후, 상기 전기연결재층 표면 위에 또는 제2전극층 표면 위에 전기전도성의 재료를 사용하여 일정한 크기와 높이의 돌기부를 물리적인 방법으로 거리를 두고 형성하여 돌기부 사이로 제2가스 흐름용 채널이 생성되도록 제작된 일체형 단위셀과, 최종적으로 상기 일체형 단위셀을 상하로 적층하여 단일구조체로 된 고체산화물 연료전지용 스택(stack)을 제작하는 방법을 제공한다.

또한, 본 발명은 긴 직육면체 모양의 단면을 가지는 평관 내부에 제1 가스 (연료 또는 공기) 채널이 형성된 평관 지지체를 압출기(extrusion machine)에서 압출 성형 및 가소결 한 후, 상기 평관 지지체 외부면에 차례로 제1가스용 다공성 전극층(제1전극층); 한 면의 중앙 반응부를 제외한 전면에 치밀막의 전해질층; 제1전극층이 노출된 부분에 치밀막의 전기연결재층; 반대 면 중앙 반응부에 다공성의 제2가스용 전극층(제2 전극층)을 피복 형성하여 기본 단위셀을 완성한 후, 상기 단위셀의 전기연결재층, 또는 그리고 제2전극층 상에 전기연결재, 제2전극재, 또는 이의 복합재료 등으로 이루어진 일정 단면적과 높이를 가지는 돌기부를 일정 거리를 두고 Screening printing 등의 방법에 의해 형성시켜, 최종적으로 제2가스 채널이 돌기부 사이에 생성되는 일체형 (Integrated)의 단위셀을 제조하는 방법을 제공한다.

또한, 본 발명의 스택은 상기 일체형 단위셀들의 양끝에 밀봉재를 장착하고 상하 적층하여, 금속재료가 없고 세라믹 재료로만 구성되고 구조적으로 단일체 (monolithic structure)로 된 견고한 스택으로 제작된다.

본 발명은 다른 일 측면에 있어서, 평관형 지지체가 일정 간격으로 이격되어 적층된 고체산화물 연료전지용 스택이 지지체 사이의 중앙부에 하부 지지체에 코팅된 제1전극층, 전해질층, 전도성 스페이서, 제2전극층, 전기연결층, 및 상부 지지체에 제1전극층이 차례로 형성된 반응부가 형성되고, 양단이 밀봉되고, 상기 평관형 지지체 내부로 제1가스 유로가 형성되고, 상기 전도성 스페이서 사이로 제2가스 유로가 형성된 것을 특징으로 한다.

상술한 연료전지의 단위셀과 스택은 아래의 도면과 그 설명에 의해 보다 상세하게 이루어진다.

본 발명에 따른 단위셀 및 이를 적층한 스택은 지지체가 대칭형이라서 압출 후 최종 소성 시 휨 현상 등을 예방할 수 있고, 최종 평관형 단위셀의 내부에 제1가스채널이 존재하고 외부에 제2가스채널이 돌기부 사이에 생성되어 세라믹 재료로 만으로 제작된 일체형의 단위셀이 제작되어지며, 상기 단위 셀들 만을 적층하여 최종적으로 단일구조체로 된 고체산화물 연료전지용 스택이 얻어져서, 적층 시 별도의 금속재료로 된 외부 가스 채널용 가스채널판이 필요 없어서 적층이 용이하고 제작이 쉬우며 스택이 단일구조체로 되어 열적 및 기계적 안정성이 뛰어난 장점을 제공한다.

도 1은 본 발명을 구성하는 평관형 지지체의 사시도
도 2는 상기 평관형 지지체에 제1가스전극층, 전해질층, 전기연결재층 및 제2가스 전극층을 차례로 형성한 사시도로서,
(A)는 제1전극층을 외부 전면에 형성한 사시도이고
(B)는 상판면 중앙부 제1전극층의 반응부를 제외한 전면에 전해질층을 형성한 사시도이고,
(C)는 상판면에 노출된 제1전극층에 전기연결재층을 치밀막으로 형성한 사시도이고,
(D)는 하판면 중앙부 전해질층 상에 제2전극층을 형성한 사시도 이다.
도 3은 도 2의 전기연결재층 또는 제2전극층 상에 전기전도성 전기연결재를 사용하여 돌기부를 형성시켜 돌기부 사이에 제2가스 흐름용 채널을 형성시킨 사시도로서,
(A)는 전기연결재층 상에 돌기부를 형성시켜 완성한 일체형 단위셀의 사시도이고,
(B)는 스택 말단의 제2전극층과 연결되는 집전판에 돌기부를 형성시킨 사시도이고,
(C)는 제2전극층 상에 돌기부를 형성시켜 완성한 일체형 단위셀의 사시도이다.
도 4는 스택 제작에 필요한 상하 말단 집전판과 도 3의 (A)에서 제작된 일체형 단위셀의 길이 방향 상하 절개도를 나타낸 것으로,
(A)는 제1전극층과 연결되는 말단 집전판의 상하 절개도이고,
(B)는 도 3(A)의 전기연결재층에 돌기부를 형성시킨 일체형 단위셀의 상하 절개도이고,
(C)는 제2전극층과 연결되는 말단 집전판의 상하 절개도이다.
도 5는 도 4의 구성 요소들들 이용하여 최종적인 단일구조체의 스택을 형성한 예시도로서 5개의 단위셀을 적층하여 제작된 스택의 길이 방향 상하 절개도 이다.

본 발명을 구성하는 고체산화물 연료전지용 단위셀의 지지체 역할을 하는 평관(1)은 도 1에서 보는 바와 같이 내부에 제1가스 흐름용 채널(2)을 지니도록 긴 관의 모양으로 압출 성형한 것으로부터 대칭 형태로 제작된다. 상기 지지체는 전도성의 음극, 양극, 또는 제3의 재료로 압출되면 적절한 첨가제를 사용하여 소성 후 가스가 투과할 수 있도록 충분한 다공성으로 제작되어야 한다. 도 2는 상기 지지체에 차례로 (A)에서처럼 제1전극층(11), (B)의 전해질층(12), (C)의 전기연결재층(13) 및 (D)의 제2전극층(14)을 형성하여 기능적으로 연료전지 반응이 일어날 수 있는 기본적인 단위셀(base unit cell)을 제작한 것을 나타낸 것으로, 보다 구체적으로는 제1전극층(11)은 외부면 전면에 다공층으로 형성되고, 전해질층(12)은 제1전극층의 한면 중앙 반응부를 제외한 전면에 치밀막으로 형성되고, 제1전극층이 노출된 중앙 반응부에는 전기연결재층(13)을 전해질층과 겹치게 치밀막으로 형성하여 제1가스가 외부면으로 새어 나오지 않게 하고, 제2전극층(14)은 전기연결재층과 대치되는 반대 면의 중앙 반응부에 다공층으로 형성한다.

도 3은 상기 기본적인 단위셀에 제2가스채널(3)을 추가로 생성시키기 위해, 전기연결재층(13), 제2전극층(14), 또는 상기 2층 모두(13, 14)에 제2가스 분위기에서 전기전도성이 발현되는 재료로 구성된 돌기부(21)를 일정 단면적 및 일정 높이로 거리를 두고 물리적으로 형성시켜 단위셀들을 적층 시 돌기부(21) 사이에 제2가스 흐름용 채널(3)이 생성되게 된다. 이때 전기연결재층(13)에 돌기부(21)를 형성시키는 경우인 도 3의 (A)의 경우에는 적층한 스택 상의 제2전극의 최종 말단에 연결되는 집전판(6)에 추가로 돌기부(21)를 형성시켜야 최종적으로 스택 내 전 단위셀의 제2전극층에 제2가스가 흐르게 된다. 그러나 제2전극층에 돌기부를 형성시키는 도 3의 (B)의 경우에는 말단 집전판(6)에는 돌기부(21) 형성이 필요가 없다. 돌기부(21)의 형성에 필요한 재료는 제2가스 분위기에서 전기전도성이 발현되고 반응온도에서 기계적인 강도가 있으면 어떠한 재료도 가능하나, 바람직하게는 전기연결재(13), 제2전극재(14), 또는 이의 복합물이 바람직하며, 형성방법은 일정 두께만 유지되면 어떠한 방법도 가능하나 Screening printing이 비교적 적용하기 쉽다. 돌기부(21)의 모양은 원통형, 사각 장방형, 긴 막대형 등 어떠한 형태라도 무관하며 적층 후 돌기부 사이사이로 제2가스가 충분히 흘러갈 수 있다면 가능하다.

도 4는 구체적인 예로 전기연결재층에 돌기부를 형성시키는 경우, 스택을 제작하기 위해 필요한 구성 요소를 나타내었다. (A)는 단위셀의 적층 시 말단의 제1전극 연결용 집전판(5)을 나타내며, (B)는 적층용 일체형 단위셀, (C)는 적층 시 반대 말단의 제2전극 연결용 집전판(6)을 나타낸다. 도 5는 도 4의 구성요소들을 이용하여 예를 들어 5개의 단위셀 들을 적층한 경우의 상하 절개도를 나태내며, 도 5에서 보는 것처럼 각각의 단위셀에는 돌기부(21) 사이에 제2가스 흐름용 채널(3)이 생성되어 있다. 단위셀 사이사이에는 왼쪽에 밀봉재 지지대(22), 오른쪽에 밀봉재(31)이 장착되고, 최종적으로 스택의 좌우에 장착되는 제1가스 흐름 유도용 메니폴드(42, 42)와 스택의 틈 사이에도 밀봉재 지지대와 밀봉재가 채워진다. 또한 스택 제작 시 제1전극 연결용 말단 집전판(5)은 전기연결재(51)에 의해 제1가스 유입용 메니폴드(41)에 연결되고, 제2전극 연결용 말단 집전판(6)는 전기연결재(52)에 의해 제1가스 배출용 메니폴드(42)에 연결되어 스택을 완성한다. 이렇게 제작된 스택은 밀봉을 완성하기 위해 스택을 밀봉재 지지대가 아래로 가도록 하여 스택을 수직으로 세워 소성로에 넣고 밀봉재가 녹는 온도까지 가열하여 밀봉재가 녹아 구석 구석의 빈틈을 채워 최종적으로 밀봉이 완성된다.

이렇게 완성된 스택은 중앙 반응부가 hot box 안에 장착되어 800~1,000^oC의 반응 온도로 유지되고 제2가스는 hot box 안으로 송풍되어 돌기부(21) 사이의 제2가스 채널(3)로 흐르게 되며, 양끝의 메니폴드부는 별도의 hot box에 장착되어 내부 온도가 밀봉재 용융 온도 이하로 유지되거나, 또는 스택을 수직으로 세워 밀봉재가 용융 상태로 존재하는 온도보다 더 고온에서 운전할 수도 있다.

1. 전기전도성의 다공성 지지체
2. 제1가스 흐름용 채널
3. 제2가스 흐름용 채널
5. 제1전극용 말단 집전판
6. 제2 전극용 말단 집전판
11. 제1가스 쪽 전극층 (제1전극층)
12. 전해질 층
13. 전기집전층
14. 제2가스 쪽 전극층 (제2전극층)
21. 전기 연결 및 제2가스 채널 조성용 돌기부
22. 밀봉재 지지대
31. 밀봉재
41. 제1가스 유입용 메니폴드 (Manifold)
42. 제1가스 배출용 메니폴드 (Manifold)
51. 말단 제1전극판과 제1가스 유입용 메니폴드의 전기연결재
52. 말단 제2전극판과 제1가스 배출용 메니폴드의 전기연결재

Claims

내부에 제1가스 흐름용 채널을 지닌 평관형 지지체;
상기 평관형 지지체의 외부면 전면에 피복된 제1가스용 전극층;
평관 면 한 면의 중앙 반응부를 제외한 전면에 피복된 전해질층;
제1 전극층이 노출된 면에 피복된 전기연결재층;
전기연결재층 반대 면 위치의 중앙 반응부에 피복된 제2가스용 전극층;
상기 전기연결재층 및/또는 제2전극층 표면 위에 형성되는 전기 전도성 돌기부; 및
밀봉부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 단위셀.
제1항에 있어서, 상기 돌기부와 밀봉부는 실질적으로 동일한 높이를 이루는 것을 특징으로 하는 단위셀.
제2항에 있어서, 상기 밀봉부는 밀봉재와 밀봉지지체로 이루어지며, 평관 양끝에 형성되는 것을 특징으로 하는 단위셀.
제1항에 있어서, 상기 돌기부는 돌기부 사이로 제2가스가 평관 길이 직각 방향으로 흐를 수 있게 배열되고, 그 단면적 모양은 원형, 다각형, 긴 막대형에서 하나 이상 선택되며, 돌기부의 깊이는 0.2-5.0 mm인 것을 특징으로 하는 단위셀.
제1항에 있어서, 상기 돌기부는 스크리닝 프린팅(screening printing)이나 미리 성형한 구조물을 표면에 접착하여 형성된 것을 특징으로 하는 단위셀.
제1항에 있어서, 상기 평관형 지지체 재료는 전도성의 제1전극재료, 제2전극재료, 또는 제3의 재료로 이루어지며, 다공성인 것을 특징으로 하는 단위셀.
제1항에 있어서, 상기 돌기부는 제2가스 존재 하에서 반응온도에서 전기전도성이 발현되고 전도도는 1.0 S/cm 이상인 것을 특징으로 하는 단위셀.
고체산화물 연료전지용 단위셀 제조 방법에 있어서,
내부에 가스 흐름용 채널이 형성된 평관형 지지체를 제조하는 단계;
상기 평관형 지지체의 외부면 전면에 제1 전극층을 피복하는 단계;
상기 평관형 지지체 일면의 중앙반응부를 제외한 전면에 전해질층을 피복하는 단계;
상지 제1 전극층에 전기연결재층을 피복하는 단계;
전기연결재층이 피복된 반대 면에 제2 전극층을 피복하는 단계;
상기 전기연결재층 및/또는 제2전극층 표면 위에 전기 전도성 돌기부를 형성하는 단계; 및
상기 평관형 지지체에 밀봉부를 형성하는 단계;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제8항에 있어서, 상기 밀봉부가 돌기부와 실질적으로 동일한 높이인 것을 특징으로 하는 방법.
제8항에 있어서, 상기 제1전극층 및 제2 전극층은 소성에 의해서 다공성층을 형성되고, 상기 전해질층 및 전기연결재층은 가스가 새지 않는 치밀막으로 형성된 것을 특징으로 하는 방법.
제8항에 있어서, 상기 전기연결재층은 내부채널의 제1가스가 새지 않도록 제1전극층을 모두 덥고, 경계면의 전해질층과 일부 중첩되게 피복되는 것을 특징으로 하는 방법.
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 따른 단위셀이 적층된 고체산화물 연료전지에 있어서, 돌기부 사이로 제2가스가 흐르는 제2가스 채널이 형성되고, 상기 돌기부가 하부 단위셀의 제1전극층과 상부 단위셀의 2전극층을 전기적으로 연결해주는 것을 특징으로 하는 고체산화물 연료전지용 스택.
제12항에 있어서, 상기 단위셀은 상하 또는 상하좌우로 적층되고 일정 개수가 적층되고, 말단 단위셀의 제1전극면 및 반대쪽 말단 단위셀의 제2전극면에 각각 집전판이 부착되어 단일 구조체로 이루어진 스택을 이루며, 상기 스택의 양끝에는 제1가스 유입 및 배출용 매니폴드가 장착된 것을 특징으로 하는 고체산화물 연료전지용 스택.
제12항에 있어서, 상기 단위셀의 돌기부는 상기 전기연결재층 상에 형성되고, 말단 단위셀의 제2전극과 연결되는 집전판에 돌기부가 또한 형성되어, 말단 단위셀의 제2전극과 집전판 사이에 제2가스가 흐르는 것을 특징으로 하는 고체산화물 연료전지용 스택.
제12항에 있어서, 말단 단위셀의 제1전극과 연결된 집전판과 한쪽 메니폴드 사이에 전기연결재를 채워서 전기적으로 연결되게 하고, 말단 단위셀의 제2전극과 연결된 집전판과 반대쪽 메니폴드 사이에 전기연결재를 채워서 전기적으로 연결하여, 최종적으로 좌우 메니폴드로 전기가 뽑아지는 것을 특징으로 하는 고체산화물 연료전지용 스택.
제12항에 있어서, 스택의 중앙 반응부가 핫박스안에 장착되고 상기 핫박스 내로 제2가스를 불어넣어 단위셀 사이를 연결하는 돌기부들 사이 틈새로 스택의 길이 직각 방향으로 흘러서 배출되는 것을 특징으로 하는 고체산화물 연료전지용 스택.
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 따른 단위셀을 돌기부 사이로 제2가스가 흐르는 제2가스 채널이 형성되고, 상기 돌기부가 하부 단위셀의 제1전극층과 상부 단위셀의 2전극층을 전기적으로 연결해주도록 적층하여 고체산화물 연료전지용 스택 제조 방법.
제17항에 있어서, 스택의 말단 단위셀의 제1전극면 및 반대쪽 말단 단위셀의 제2전극면에 집전판을 부착하는 단계;
상기 스택의 양끝에 제1가스 유입 및 배출용 매니폴드를 장착하는 단계; 및
소성로에 넣고 밀봉재를 고온에서 녹여서 밀봉시키는 단계;
를 포함하는 고체산화물 연료전지용 스택 제조 방법.
평관형 지지체가 일정 간격으로 이격되어 적층된 고체산화물 연료전지용 스택에 있어서, 지지체 사이의 중앙부에 제1전극층, 전해질층, 전도성 스페이서, 제2전극층, 전기연결층, 및 제1전극층이 차례로 형성된 반응부가 형성되고, 양단이 밀봉되고, 상기 평관형 지지체 내부로 제1가스 유로가 형성되고, 상기 전도성 스페이서 사이로 제2가스 유로가 형성된 것을 특징으로 하는 고체산화물 연료전지용 스택.
제19항에 있어서, 상기 전도성 스페이서는 전도성 세라믹인 것을 특징으로 하는 고체산화물 연료전지용 스택.
제 19항 또는 제20항에 있어서, 상기 전도성 스페이서는 전해질 층에 부착된 다수의 돌기인 것을 특징으로 하는 고체산화물 연료 전지용 스택.