KR101307208B1 - Tubular solid oxide fuel cell with external current collection and preparation method thereof - Google Patents

Tubular solid oxide fuel cell with external current collection and preparation method thereof Download PDF

Info

Publication number
KR101307208B1
KR101307208B1 KR1020110127819A KR20110127819A KR101307208B1 KR 101307208 B1 KR101307208 B1 KR 101307208B1 KR 1020110127819 A KR1020110127819 A KR 1020110127819A KR 20110127819 A KR20110127819 A KR 20110127819A KR 101307208 B1 KR101307208 B1 KR 101307208B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
solid oxide
oxide fuel
fuel cell
silver
cylindrical
Prior art date
Application number
KR1020110127819A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR20130061488A (en
Inventor
이승복
이종원
송락현
신동열
박석주
임탁형
김환
Original Assignee
한국에너지기술연구원
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 한국에너지기술연구원 filed Critical 한국에너지기술연구원
Priority to KR1020110127819A priority Critical patent/KR101307208B1/en
Publication of KR20130061488A publication Critical patent/KR20130061488A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR101307208B1 publication Critical patent/KR101307208B1/en

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/10Fuel cells with solid electrolytes
    • H01M8/12Fuel cells with solid electrolytes operating at high temperature, e.g. with stabilised ZrO2 electrolyte
    • H01M8/1213Fuel cells with solid electrolytes operating at high temperature, e.g. with stabilised ZrO2 electrolyte characterised by the electrode/electrolyte combination or the supporting material
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/10Fuel cells with solid electrolytes
    • H01M8/12Fuel cells with solid electrolytes operating at high temperature, e.g. with stabilised ZrO2 electrolyte
    • H01M8/1213Fuel cells with solid electrolytes operating at high temperature, e.g. with stabilised ZrO2 electrolyte characterised by the electrode/electrolyte combination or the supporting material
    • H01M8/1226Fuel cells with solid electrolytes operating at high temperature, e.g. with stabilised ZrO2 electrolyte characterised by the electrode/electrolyte combination or the supporting material characterised by the supporting layer
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/10Fuel cells with solid electrolytes
    • H01M8/12Fuel cells with solid electrolytes operating at high temperature, e.g. with stabilised ZrO2 electrolyte
    • H01M2008/1293Fuel cells with solid oxide electrolytes
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30Hydrogen technology
    • Y02E60/50Fuel cells
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Abstract

본 발명은 고체산화물 연료전지를 직렬 연결을 용이하게 할 수 있으며, 내부로 집전체를 삽입하지 않기 때문에 연료의 흐름이 일정하여 균일하고 우수한 성능을 구현할 수 있는 외부 전류 집전 방식을 사용한 원통형 고체산화물 연료전지 및 이의 제조방법에 관한 것이다.According to the present invention, since the solid oxide fuel cell can be easily connected in series, and since the current collector is not inserted into the solid oxide fuel cell, a cylindrical solid oxide fuel using an external current collecting method capable of realizing uniform and excellent performance due to constant fuel flow. It relates to a battery and a method of manufacturing the same.

Description

외부 전류 집전 방식을 사용한 원통형 고체산화물 연료전지 및 이의 제조방법 {TUBULAR SOLID OXIDE FUEL CELL WITH EXTERNAL CURRENT COLLECTION AND PREPARATION METHOD THEREOF}Cylindrical solid oxide fuel cell using external current collector and its manufacturing method {TUBULAR SOLID OXIDE FUEL CELL WITH EXTERNAL CURRENT COLLECTION AND PREPARATION METHOD THEREOF}

본 발명은 외부 전류 집전 방식을 사용한 원통형 고체산화물 연료전지 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 전류 집전체를 원통형 고체산화물 연료전지의 외부에 형성하여 직렬 연결이 용이하고, 내부로 집전체를 삽입하지 않기 때문에 연료의 흐름이 일정하여 균일하고 우수한 성능을 구현할 수 있는 전류 집속 구조를 가지는 원통형 고체산화물 연료전지 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
The present invention relates to a cylindrical solid oxide fuel cell using an external current collector and a method for manufacturing the same, and more particularly, to form a current collector on the outside of the cylindrical solid oxide fuel cell, and to facilitate the series connection. The present invention relates to a cylindrical solid oxide fuel cell having a current concentrating structure capable of realizing uniform and excellent performance since the fuel flow is not inserted, and a manufacturing method thereof.

고체산화물 연료전지(Solid Oxide Fuel Cell : SOFC)는 고체상의 세라믹을 전해질로 사용하여 600∼1000℃의 고온에서 연료(H2, CO)와 공기(산소)의 전기화학반응에 의해 전기를 생산하는 연료전지로서, 현존하는 발전 기술 중 발전 효율이 가장 높고 경제성이 우수한 장점이 있다.The solid oxide fuel cell (Solid Oxide Fuel Cell: SOFC) is to generate electricity by an electrochemical reaction of a fuel (H 2, CO) and air (oxygen) at high temperatures of 600~1000 ℃ using a ceramic as the solid electrolyte As the fuel cell, there is an advantage that the power generation efficiency is the highest among existing power generation technologies and the economical efficiency is excellent.

SOFC는 전해질과 전극이 고체 상태이기 때문에 평판형이나 원통형 등 여러 가지 형태의 셀(cell)로 제조가 가능하고, 연료전지의 지지체(support)에 따라서 연료극 지지체식과 공기극 지지체식 및 전해질 지지체식으로 분류된다.Since SOFC and electrolyte are in solid state, it can be manufactured in various types of cells such as flat plate and cylinder, and classified into anode support type, cathode support type, and electrolyte support type according to fuel cell support. do.

평판형 SOFC는 전력밀도와 생산성이 높고 전해질 박막화가 가능한 반면, 별도의 밀봉재를 이용한 기체 밀봉이 요구되는 단점이 있고, 고온에서 금속연결재를 사용하기 때문에 크롬 휘발로 인해 전극 효율이 저하되는 문제가 있으며, 열 사이클에 대한 저항성이 낮아 신뢰성이 부족하다는 단점이 있다. 더욱이, 평판평 SOFC는 대면적 셀의 제조가 어려울 뿐만 아니라 대용량 스택(stack)의 제작도 쉽지 않기 때문에, 이러한 문제를 해결하는 것이 실용화의 관건이 된다.Flat SOFCs have high power density, high productivity, and thin electrolyte, but require gas sealing using a separate sealant, and due to the use of metal connecting materials at high temperatures, electrode efficiency is reduced due to chromium volatilization. However, it has a disadvantage of lacking reliability due to low resistance to thermal cycles. Moreover, since flat panel SOFCs are not only difficult to manufacture large-area cells but also easy to manufacture large-capacity stacks, solving these problems becomes a key to practical use.

원통형 SOFC의 경우는 기체 밀봉이 불필요하고 기계적 강도가 우수할 뿐만 아니라 여러 가지 시험 항목에서 신뢰성이 검증되었기 때문에, 상용화에 가장 근접한 SOFC 디자인으로 평가받고 있다. 그러나, 원통형 SOFC는 전류의 이동 경로가 길기 때문에 내부저항이 높고 출력밀도가 낮은 단점이 있다. 또한, 셀의 집합체인 모듈에서 출력되는 전압이 낮기 때문에 운전 중 전력변환 손실이 크며, 그 결과 효율이 떨어진다는 취약점이 있다.Cylindrical SOFCs are evaluated as SOFC designs closest to commercialization because they do not require gas sealing, have excellent mechanical strength, and have been tested for reliability in various test items. However, the cylindrical SOFC has a disadvantage of high internal resistance and low power density because of a long current path. In addition, since the voltage output from the module, which is a collection of cells, is low, the power conversion loss during operation is large, and as a result, there is a weakness in efficiency.

연료극 지지체의 길이가 증가함에 따라 반응면적을 크게 하여 높은 전력을 얻을 수 있지만, 길이방향으로 저항이 높아져 단위면적당 출력밀도는 저하되기 때문에 집전 특성을 고려하여 최적화하는 것이 필요하다. As the length of the anode support increases, the reaction area can be increased to obtain high power. However, since the resistance increases in the longitudinal direction and the power density per unit area decreases, it is necessary to optimize in consideration of current collection characteristics.

유럽특허 제2188861호에서는 관형의 연료전지 스택에서 단위전지 간의 연결을 용이하게 하기 위해서 집전체와 같은 고리를 사용한 SOFC의 접속 방법을 개시하고 있으나, 상기 유럽특허에서 개시하고 있는 집전 방법은 균일한 성능을 나타내지만 큰 성능강하를 일으킬 수 있다.European Patent No. 2188861 discloses a method of connecting an SOFC using a ring such as a current collector in order to facilitate connection between unit cells in a tubular fuel cell stack, but the current collector method disclosed in the European Patent has a uniform performance. But it can cause big performance drop.

또한, 종래기술에서와 같이 연료극 내부 전류 집전(Total Current Collection: TC)을 이용하여 집전하였을 때 집전체에 의해서 연료의 흐름이 균일하지 않으며 스택에 적용시 집전선이 매니폴더 내부에서 나오기 때문에 다른 단위전지의 공기극과의 직렬 연결이 용이하지 않다. In addition, as in the prior art, when the current is collected using a total current collection (TC) in the anode, the flow of fuel is not uniform by the current collector, and when applied to the stack, the current collector line comes out of the manifold, so that other units The series connection with the cathode of the battery is not easy.

본 발명자들은 상술한 문제점을 해결하기 위하여, 연료극 유입· 배출부분 외부 전류 집전은 스택에 적용시 집전선이 외부로 나오기 때문에 손쉽게 직렬 연결이 용이하고, 내부로 집전체를 삽입하지 않기 때문에 연료의 흐름이 일정하여 균일한 성능을 얻을 수 있다는 것을 알게 되어 본 발명을 완성하기에 이르렀다.
In order to solve the above-mentioned problems, the present inventors can easily connect a series of external current collectors of the anode inlet / outlet part because the current collector lines come out when applied to the stack, and do not insert the current collector into the internal fuel flow. It has been found that this constant and uniform performance can be obtained, thus completing the present invention.

본 발명의 목적은 고체산화물 연료전지를 직렬 연결을 용이하게 할 수 있으며, 내부로 집전체를 삽입하지 않기 때문에 연료의 흐름이 일정하여 균일하고 우수한 성능을 구현할 수 있는 전류 집속 구조를 가지는 고체산화물 연료전지 및 이의 제조방법을 제공하는 데 있다.
An object of the present invention is to facilitate the series connection of a solid oxide fuel cell, and since the current collector is not inserted into the solid oxide fuel cell has a constant current flow of the solid oxide fuel having a current focusing structure that can implement a uniform and excellent performance It is to provide a battery and a method of manufacturing the same.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 원통형 연료극 지지체; 상기 원통형 연료극 지지체의 외면에 형성된 전해질층; 및 상기 전해질층 상에 형성된 공기극을 포함하는 원통형 고체산화물 연료전지로써, 상기 원통형 연료극 지지체의 유입구와 배출구의 외부 표면에 코팅된 은-유리 페이스트 코팅층, 상기 코팅층 상에 감겨진 전도성 금속-메쉬 및 전도성 금속-와이어를 포함하는 전류 집전 구조체를 가지는 원통형 고체산화물 연료전지를 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention is a cylindrical anode support; An electrolyte layer formed on an outer surface of the cylindrical anode support; And a cathode formed on the electrolyte layer, the cylindrical solid oxide fuel cell comprising: a silver-glass paste coating layer coated on the outer surface of the inlet and the outlet of the cylindrical anode support, the conductive metal mesh and the conductive wound on the coating layer; Provided is a cylindrical solid oxide fuel cell having a current collector structure comprising a metal-wire.

또한, 본 발명은 연료극 지지체를 압출한 후, 건조 및 가소결하는 단계; 상기 연료극 지지체에 전해질층 및 공기극을 코팅 및 건조하는 단계; 상기 연료극 지지체의 유입구 및 배출구의 외부 표면에 은-유리 페이스트로 코팅층을 형성하고 열처리하는 단계; 및 상기 코팅층에 전도성 금속-메쉬를 감고, 그 상부에 전도성 금속-와이어를 감아 전도성 금속-메쉬를 고정시킨 후, 은 페이스트를 도포하는 단계를 포함하는 원통형 고체산화물 연료전지의 제조방법을 제공한다.In addition, the present invention after extruding the anode support, drying and sintering; Coating and drying an electrolyte layer and a cathode on the anode support; Forming and coating a coating layer with silver-glass paste on outer surfaces of the inlet and outlet of the anode support; And winding the conductive metal-mesh on the coating layer, fixing the conductive metal-mesh by winding the conductive metal-wire on top thereof, and then applying a silver paste to provide a method of manufacturing a cylindrical solid oxide fuel cell.

상기 전도성 금속은 Ag, Au, Pt, Ni, Co, W, Ti, Cu, Pd, Mn, Mo, Si 등을 사용할 수 있으며, 상기 은-유리 페이스트 코팅층은 은 분말, 유리 분말, 바인더 및 용매를 혼합하여 제조된 은-유리 페이스트를 사용하여 형성된다.The conductive metal may be Ag, Au, Pt, Ni, Co, W, Ti, Cu, Pd, Mn, Mo, Si and the like, the silver-glass paste coating layer is a silver powder, glass powder, binder and solvent It is formed using silver-glass paste prepared by mixing.

본 발명의 일 실시형태에 있어서, 상기 연료극 지지체의 유입구 및 배출구의 외부 표면에 은-유리 페이스트로 코팅층을 형성하고 700~800 ℃로 열처리하는 것이 바람직하다.
In one embodiment of the invention, it is preferable to form a coating layer with silver-glass paste on the outer surface of the inlet and outlet of the anode support and heat-treated at 700 ~ 800 ℃.

본 발명은 외부 전류 집전 방식을 사용한 원통형 고체산화물 연료전지 및 이의 제조방법을 제공함으로써, 고체산화물 연료전지의 직렬 연결을 용이하게 할 수 있으며, 내부로 집전체를 삽입하지 않기 때문에 연료의 흐름이 일정하여 균일하고 우수한 성능을 구현할 수 있다.
The present invention provides a cylindrical solid oxide fuel cell using an external current collector and a method for manufacturing the same, thereby facilitating series connection of the solid oxide fuel cell, and since the current is not inserted into the collector, the flow of fuel is constant. It is possible to realize uniform and excellent performance.

도 1은 본 발명에 따른 외부 전류 집전 방식을 사용한 원통형 고체산화물 연료전지의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 실시예 1, 비교예 1 및 비교예 2에서 제조한 원통형 고체산화물 연료전지의 사진이다.
도 3은 본 발명의 시험예 1에서 실시예 1의 원통형 고체산화물 연료전지의 외부 전류 집전체의 표면 및 단면에 대해 촬영한 SEM 사진이다.
도 4는 본 발명의 시험예 2에서 실시예 1, 비교예 1 및 비교예 2에서 제조한 원통형 고체산화물 연료전지에 대해 측정한 전압 및 출력 밀도를 나타내는 그래프이다.
도 5는 본 발명의 시험예 3에서 실시예 1, 비교예 1 및 비교예 2에서 제조한 원통형 고체산화물 연료전지에 대해 측정한 임피던스를 나타내는 그래프이다.
1 is a perspective view of a cylindrical solid oxide fuel cell using an external current collector according to the present invention.
Figure 2 is a photograph of the cylindrical solid oxide fuel cell prepared in Example 1, Comparative Example 1 and Comparative Example 2 of the present invention.
3 is a SEM photograph taken on the surface and the cross section of the external current collector of the cylindrical solid oxide fuel cell of Example 1 in Test Example 1 of the present invention.
4 is a graph showing the voltage and the output density measured for the cylindrical solid oxide fuel cells prepared in Example 1, Comparative Example 1 and Comparative Example 2 in Test Example 2 of the present invention.
5 is a graph showing the impedance measured for the cylindrical solid oxide fuel cell prepared in Example 1, Comparative Example 1 and Comparative Example 2 in Test Example 3 of the present invention.

이하, 본 발명을 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

본 발명에 따른 외부 전류 집전 방식을 사용한 원통형 고체산화물 연료전지(100)는 연료극 지지체(anode support) 상에 형성된 전해질층(electrolyte layer)(130) 및 공기극(cathode)(120)을 포함하는 일반적인 원통형 고체산화물 연료전지 구조에 적용될 수 있다(도 1 참조).Cylindrical solid oxide fuel cell 100 using an external current collector according to the present invention is a general cylindrical including an electrolyte layer (130) and a cathode (120) formed on an anode support (anode support) It can be applied to a solid oxide fuel cell structure (see FIG. 1).

도 1을 참조하면, 본 발명은 상기 일반적인 원통형 고체산화물 연료전지의 구조에 외부 전류 집전체(110)가 형성되는 것을 특징으로 하며, 상기 외부 전류 집전체(110)는 상기 원통형 연료극 지지체의 유입구와 배출구의 외부 표면에 코팅된 은-유리 페이스트 코팅층, 상기 코팅층 상에 감겨진 전도성 금속-메쉬 및 전도성 금속-와이어를 포함하여 구성된다.1, the present invention is characterized in that the external current collector 110 is formed in the structure of the general cylindrical solid oxide fuel cell, the external current collector 110 and the inlet of the cylindrical anode support; And a silver-glass paste coating layer coated on the outer surface of the outlet, a conductive metal mesh and a conductive metal wire wound on the coating layer.

본 발명의 일 실시형태에 있어서, 상기 전도성 금속은 Ag, Au, Pt, Ni, Co, W, Ti, Cu, Pd, Mn, Mo, Si 등을 사용할 수 있으나, 이에 반드시 제한되는 것은 아니다.In one embodiment of the present invention, the conductive metal may be Ag, Au, Pt, Ni, Co, W, Ti, Cu, Pd, Mn, Mo, Si and the like, but is not necessarily limited thereto.

상기 은-유리 페이스트 코팅층은 종래의 원통형 연료극 지지체의 내부 집전을 사용하는 것과 동일한 조성의 은-유리 페이스트를 사용하며, 예를 들어, 은 분말, 유리 분말, 바인더 및 용매를 혼합하여 제조된 은-유리 페이스트를 사용하여 형성된다.The silver-glass paste coating layer uses a silver-glass paste having the same composition as that using an internal current collector of a conventional cylindrical anode support, and is, for example, a silver-made by mixing silver powder, glass powder, a binder, and a solvent. It is formed using glass paste.

본 발명에 따른 외부 전류 집전 방식을 사용한 원통형 고체산화물 연료전지(100)는 하기 단계를 수행하여 제조된다:Cylindrical solid oxide fuel cell 100 using an external current collector according to the present invention is manufactured by performing the following steps:

연료극 지지체를 압출한 후, 건조 및 가소결하는 단계; 상기 연료극 지지체에 전해질층 및 공기극을 코팅 및 건조하는 단계; 상기 연료극 지지체의 유입구 및 배출구의 외부 표면에 은-유리 페이스트로 코팅층을 형성하고 열처리하는 단계; 및 상기 코팅층에 전도성 금속-메쉬를 감고, 그 상부에 전도성 금속-와이어를 감아 전도성 금속-메쉬를 고정시킨 후, 은 페이스트를 도포하는 단계. Extruding the anode support, followed by drying and sintering; Coating and drying an electrolyte layer and a cathode on the anode support; Forming and coating a coating layer with silver-glass paste on outer surfaces of the inlet and outlet of the anode support; And winding the conductive metal-mesh on the coating layer, fixing the conductive metal-mesh by winding the conductive metal-wire on top thereof, and then applying a silver paste.

상기 원통형 연료극 지지체는 니켈/이트리아 안정화 지르코니아 서멧(cermet)을 사용하여 제조된 다공성 원통형 연료극 지지체일 수 있다.The cylindrical anode support may be a porous cylindrical anode support manufactured using nickel / yttria stabilized zirconia cermet.

본 발명의 일 실시형태에 있어서, 상기 원통형 연료극 지지체는 산화니켈, 이트리아 안정화 지르코니아 및 기공형성제를 혼합하여 볼 밀링한 후 건조하여 압축분말을 제조하는 단계; 상기 압축분말, 유기바인더, 가소제, 윤활제 및 증류수를 혼합하여 페이스트를 제조하는 단계; 압출기를 사용하여 상기 페이스트를 원통형의 지지체로 압출하는 단계 및 상기 원통형의 지지체를 건조 및 가소결하는 단계를 수행하여 제조될 수 있다.In one embodiment of the present invention, the cylindrical anode support is a mixture of nickel oxide, yttria stabilized zirconia and a pore-forming agent ball milling and drying to prepare a compressed powder; Preparing a paste by mixing the compressed powder, an organic binder, a plasticizer, a lubricant, and distilled water; It can be prepared by extruding the paste into a cylindrical support using an extruder and drying and pre-sintering the cylindrical support.

이후 상기 원통형 연료극 지지체의 상면에 전해질층(130) 및 공기극(120)을 순차적으로 형성한다.Thereafter, the electrolyte layer 130 and the cathode 120 are sequentially formed on the upper surface of the cylindrical anode support.

본 발명의 일 실시형태에 있어서, 상기 전해질층(130)은 이트리아 안정화 지르코니아, 분산제 및 용매를 혼합하여 볼 밀링하여 전해질 슬러리를 원통형 연료극 지지체의 외면에 코팅하여 형성될 수 있으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 공지된 산소 이온전도성 전해질막을 제한없이 사용할 수 있다.In one embodiment of the present invention, the electrolyte layer 130 may be formed by mixing the yttria stabilized zirconia, the dispersant and the solvent by ball milling to coat the electrolyte slurry on the outer surface of the cylindrical anode support, the present invention Oxygen ion conductive electrolyte membranes known in the art can be used without limitation.

본 발명의 일 실시형태에 있어서, 상기 공기극막으로는 LSM-YSZ층, LSM층 및 LSCF층이 순차적으로 형성된 다층 구조 공기극막을 사용할 수 있고, 이로 인해 전극이 활성화되고 분극저항이 줄어드는 이점이 있다.In one embodiment of the present invention, as the cathode film, a multilayered cathode film in which an LSM-YSZ layer, an LSM layer, and an LSCF layer are sequentially formed may be used, and thus, the electrode is activated and the polarization resistance is reduced.

다음으로, 상기 연료극 지지체의 유입구 및 배출구의 외부 표면에 은-유리 페이스트로 코팅층을 형성하고 열처리한다.Next, a coating layer is formed of silver-glass paste on the outer surfaces of the inlet and the outlet of the anode support and heat treated.

본 발명에 일 실시형태에 있어서, 상기 은-유리 페이스트 코팅층은 은 분말, 유리 분말, 바인더 및 용매를 혼합하여 제조된 은-유리 페이스트를 유입구 및 배출구의 외부 표면에 코팅한 후, 700~800 ℃로 열처리하는 것이 바람직하다.In one embodiment of the present invention, the silver-glass paste coating layer is a silver-glass paste prepared by mixing the silver powder, glass powder, a binder and a solvent on the outer surface of the inlet and outlet, and then 700 ~ 800 ℃ It is preferable to heat-treat with.

마지막으로, 상기 코팅층에 전도성 금속-메쉬를 감고, 그 상부에 전도성 금속-와이어를 감아 전도성 금속-메쉬를 고정시킨 후, 상용되는 은 페이스트를 도포함으로써 외부 전류 집전 방식을 사용한 원통형 고체산화물 연료전지를 제조한다.
Finally, the conductive metal-mesh is wound around the coating layer, and the conductive metal-mesh is fixed by winding the conductive metal-wire on top thereof, and then a commercially available silver paste is applied to form a cylindrical solid oxide fuel cell using an external current collector. Manufacture.

이하 본 발명의 바람직한 실시예 및 시험예를 상세하게 설명한다. 본 명세서 및 특허청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적 의미로 한정되어 해석되지 아니하며, 본 발명의 기술적 사항에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 한다.Hereinafter, preferred embodiments and test examples of the present invention will be described in detail. The terms and words used in the present specification and claims should not be construed as limited to ordinary or dictionary meanings and should be construed in accordance with the technical meanings and concepts of the present invention.

본 명세서에 기재된 실시예, 시험예 및 도면은 본 발명의 바람직한 실시예이며, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것이 아니므로, 본 출원 시점에서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있다.The embodiments, test examples, and drawings described in this specification are preferred embodiments of the present invention and do not represent all the technical ideas of the present invention, so that there are various equivalents and modifications that can be substituted at the time of the present application .

실시예Example 1 One

(1) 단위 전지의 제조(1) Preparation of unit cell

고체산화물 연료전지에 사용되는 연료극 분말을 제조하기 위해 YSZ(8 mol% Y2O3 doped ZrO2, TZ8Y, 0.3 ㎛, Tosho, Japan)와 NiO(Nickleous Oxide, 0.8 ㎛, JT.Baker, USA)를 사용하였고, 마이크론 단위의 AC 기공형성제(Activated Carbon, YP-50F, ~ 20 ㎛, Kuraray Chemical Co., Japan)의 기공형성제를 이용하여 원통형 마이크로 SOFC 연료극 지지체를 제조하였다. 먼저 균일한 조성의 분말을 얻기 위해 NiO와 YSZ를 이용하여 40 부피% Ni/8YSZ가 되도록 정량하였고, AC의 기공형성제를 혼합하여 에탄올 용액에 2주 동안 습식밀링한 후 이를 열판에 건조 후 체질을 하여 혼련용 분말을 제조하였다. 체질된 혼합분말을 압출 성형을 위해 증류수와 유기바인더, 가소제, 윤활제를 첨가하여 혼련을 통하여 압출용 페이스트를 제조하였다. 혼련된 페이스트를 압출 성형법으로 성형체를 제조하였다. 이때 성형체의 직경은 소결 후 수축률을 고려하여 직경 8.1 mm의 원통형 성형체를 제조하였다. 압출된 원통형 성형체는 표면에 손상을 주지 않기 위하여 70 rpm의 속도로 롤링 건조하였다. 건조 과정을 거친 성형체는 350 ℃까지 0.58 ℃/분의 승온 속도로 5시간 열처리한 후 750 ℃ 까지 1.33 ℃/분의 승온 속도로 3시간 열처리한 후 1100 ℃에서 1.33 ℃/분의 승온 속도로 가소결(Pre-Sintering)하였다. 가소결 시 350 ℃, 750 ℃ 및 1100 ℃로 단계적 열처리 한 이유는 증류수, 고분자 첨가제 및 기공형성제를 탈지(Debinding)하기 위함이다. 가소결 과정을 거친 지지체를 Ni의 촉매역할을 향상하기 위해 동일한 조성을 가지는 미세한 연료극 기능성 층(Anode Functional Layer)을 침지코팅한 후 1.67 ℃/분의 승온 속도로 공기분위기에서 1000 ℃, 3 시간 동안 열처리하였다. YSZ (8 mol% Y2O3 doped ZrO2, TZ8Y, 0.3 μm, Tosho, Japan) and NiO (Nickleous Oxide, 0.8 μm, JT. Baker, USA) were used to prepare anode powders used in solid oxide fuel cells. Cylindrical micro-SOFC anode support was prepared using a pore-forming agent of AC pore-forming agent (Activated Carbon, YP-50F, ˜20 μm, Kuraray Chemical Co., Japan) in microns. First, it was quantified to 40 vol% Ni / 8YSZ using NiO and YSZ in order to obtain a powder of uniform composition, mixed with a pore-forming agent of AC and wet milled in ethanol solution for 2 weeks, and then dried on a hot plate To prepare a powder for kneading. The sifted mixed powder was added for distilled water, an organic binder, a plasticizer, and a lubricant for extrusion to prepare an extrusion paste through kneading. The kneaded paste was produced by extrusion molding. In this case, the diameter of the molded body was prepared in consideration of the shrinkage ratio after sintering, a cylindrical molded body of 8.1 mm in diameter. The extruded cylindrical molded body was rolled and dried at a speed of 70 rpm in order not to damage the surface. After drying, the molded product was heat-treated at 350 ° C. for 0.5 hours at a heating rate of 0.58 ° C./minute for 5 hours, and then heated to 750 ° C. for 3 hours at a heating rate of 1.33 ° C./minute, and then calcined at 1100 ° C. at 1.33 ° C./minute. Pre-Sintering. The reason for the stepwise heat treatment at 350 ℃, 750 ℃ and 1100 ℃ during plastic sintering is to debind distilled water, polymer additives and pore formers. The sintered support was immersed in a fine anode functional layer having the same composition to enhance the catalytic role of Ni, and then heat-treated at 1000 ° C. for 3 hours in an air atmosphere at a temperature increase rate of 1.67 ° C./min. It was.

전해질층을 치밀한 막으로 형성하기 위해 지르코니아계의 가장 높은 이온전도도를 가진 ScSZ(10 몰% Scandia Stablized- Zirconia)를 진공 슬러리 코팅하였고, 이 과정에서 유입구 및 배출구에 외부 전류 집전체를 형성하기 위해 외부 전류 집전체가 형성되는 부분을 마스킹하여 전해질이 코팅되지 않게 하였다. 이후 1.67 ℃/분의 승온 속도로 공기분위기에서 1000 ℃, 3시간동안 열처리한 후 GDC(Gdolia Doped Ceria)를 다시 진공 슬러리 코팅한 후 1.67 ℃/분의 승온 속도로 공기분위기에서 1400 ℃, 5 시간 동안 열처리하여 소결하였다. 공기극은 계면에 산화·환원반응이 공기극 전체에 반응하여 분극저항을 줄여주기 위해 전해질과 공기극을 혼합한 LSCF((La0 .6Sr0 .4Co0 .2Fe0 .8O3)/GDC 복합전극을 침지 코팅 2회 한 다음 LSCF를 1회 코팅한 후 1.67 ℃/분의 승온 속도로 공기분위기에서 1150 ℃, 3 시간 동안 열처리하여 소결하였다.In order to form the electrolyte layer into a dense membrane, a vacuum slurry was coated with the highest zirconia-based ScSZ (10 mol% Scandia Stablized-Zirconia), and in the process, an external current collector was formed to form an external current collector at the inlet and the outlet. The part where the current collector is formed was masked to prevent the electrolyte from being coated. After heat treatment at 1000 ° C. for 3 hours in an air atmosphere at a temperature of 1.67 ° C./minute, GDC (Gdolia Doped Ceria) was vacuum-coated again, and then 1400 ° C. and 5 hours at an air temperature of 1.67 ° C./min. Sintered by heat treatment. The air electrode is to the redox reaction at the interface between the air electrode in reducing total polarization resistance LSCF by mixing the electrolyte and the air electrode ((La 0 .6 Sr 0 .4 Co 0 .2 Fe 0 .8 O 3) / GDC After immersing the composite electrode twice, and then coating the LSCF once, the composite electrode was sintered by heating at 1150 ° C. for 3 hours at an air temperature of 1.67 ° C./min.

(2) 외부 전류 (2) external current 집전체의Whole 형성 formation

상술한 바와 같이 제조된 단위전지에 연료극 전류 집전을 위해 Ag-유리 페이스트를 브러쉬 코팅법을 이용하여 연료극 지지체의 마스킹한 유입구과 배출구 외부에 3회 골고루 발라주어 코팅하고 90 ℃에서 건조하였다. 그 위에 상용 Ag-페이스트를 이용하여 코팅한 후 700 ℃에서 열처리 하였다. Ag-메쉬와 Ag-와이어를 연료극 외부표면에 감아준 뒤 Ag-와이어를 둘레 방향으로 감아 Ag-메쉬를 고정하여 집전한 후 Ag-페이스트를 이용하여 골고루 발라주었다.Ag-glass paste was coated on the outside of the masked inlet and outlet of the anode support by brush coating to coat the unit cell manufactured as described above, and dried at 90 ° C. It was coated on a commercial Ag-paste and then heat-treated at 700 ℃. Ag-mesh and Ag-wire were wound on the outer surface of the anode, and then Ag-wire was wound in the circumferential direction to fix Ag-mesh and collected evenly using Ag-paste.

(3) (3) 공기극Air pole 집전 Current collector

공기극 집전 방식은 Ag-메쉬로 공기극에 감아준 뒤 Ag-와이어를 둘레 방향으로 감아 Ag-메쉬를 고정하며 집전을 하였다. 그 후 La0 .6Sr0 .4CoO3(LSCo) 페이스트를 접촉저항을 줄이기 위해 공기극 표면에 Ni-페이스트를 브러쉬 코팅법을 이용하여 골고루 발라주었다.In the cathode current collecting method, the Ag-mesh was wound around the cathode and the Ag-wire was wound in the circumferential direction to fix the Ag-mesh. Then La 0 .6 Sr 0 .4 gave apply a Ni- paste CoO 3 (LSCo) paste on the air electrode surface to reduce the contact resistance evenly using a brush coating method.

상술한 바에 따라 제조된 본 발명의 원통형 고체산화물 연료전지를 도 2에 나타내었다.
2 illustrates a cylindrical solid oxide fuel cell of the present invention manufactured as described above.

비교예Comparative example 1 One

전해질층 형성시 유입구 및 배출구 중 외부 전류 집전체가 형성되는 하나의 부분을 마스킹하여 전해질이 코팅되지 않게 한 후, 마스킹한 부분에 외부 전류 집전체를 형성한 것을 제외하고 실시예 1과 동일하게 수행하여 통형 고체산화물 연료전지를 제조하였고, 제조된 원통형 고체산화물 연료전지를 도 2에 나타내었다.
The same process as in Example 1 was performed except that the electrolyte was not coated by masking a portion of the inlet and the outlet to form an external current collector during the formation of the electrolyte layer, and then forming an external current collector on the masked portion. A cylindrical solid oxide fuel cell was manufactured, and the manufactured cylindrical solid oxide fuel cell is shown in FIG. 2.

비교예Comparative example 2 2

전해질층 형성시 마스킹을 하지 않고 전해질을 코팅한 후, 연료극의 내부 집전을 위해 연료극 내부에 Ni-펠트와 Ni-와이어를 금속 용접(Spot-Welding)을 하고 Ni-페이스트를 브러쉬 코팅법을 이용하여 골고루 발라주면서 삽입하여 집전한 후, 실시예 1과 같이 공기극을 집전하여 원통형 고체산화물 연료전지를 제조하였고, 제조된 원통형 고체산화물 연료전지를 도 2에 나타내었다.
After forming the electrolyte layer and coating the electrolyte without masking, Ni-Felt and Ni-Wire are metal-welded to the inside of the anode to collect the inside of the anode, and the Ni-paste is brushed using a brush coating method. After inserting and evenly applying current, the cathode was collected as in Example 1 to manufacture a cylindrical solid oxide fuel cell, and the prepared cylindrical solid oxide fuel cell is shown in FIG. 2.

시험예Test Example 1: 원통형 고체산화물 연료전지의 미세구조 관찰 1: Observation of Microstructure of Cylindrical Solid Oxide Fuel Cell

상기 실시예 1에서 제조된 원통형 고체산화물 연료전지의 외부 전류 집전체의 표면에 대해 전자주사현미경(SEM, Scanning Electron microscope)으로 사진을 촬영하여 도 3의 (a)에 나타내었고, 원통형 고체산화물 연료전지의 외부 전류 집전체의 단면에 대해 전자주사현미경으로 사진을 촬영하여 도 3의 (b)에 나타내었다.The surface of the external current collector of the cylindrical solid oxide fuel cell manufactured in Example 1 was photographed with a scanning electron microscope (SEM) and is shown in FIG. The cross section of the external current collector of the battery was photographed with an electron scanning microscope and shown in FIG. 3 (b).

도 3의 (a)를 참조하면, 외부 전류 집전체의 표면 상에 미세한 홀이 존재하는 것이 보이지만 은(Ag)의 입자 성장이 잘 이루어진 것을 알 수 있다. 또한 도 3의 (b)를 참조하면, 외부 전류 집전체와 연료극 기능성 층 간에 소결이 잘 이루어져 전기적으로 연결된 것을 볼 수 있으며, 외부 전류 집전체의 파단면이 치밀하게 이루어진 것을 볼 수 있다. 이는 다공성 연료극 지지체에서 연료의 외부 유출을 차단할 수 있다는 것을 의미한다.
Referring to (a) of FIG. 3, it can be seen that fine holes exist on the surface of the external current collector, but grain growth of silver (Ag) is well achieved. In addition, referring to Figure 3 (b), it can be seen that the sintering is well connected and electrically connected between the external current collector and the anode functional layer, and the fracture surface of the external current collector is densely formed. This means that the outflow of fuel from the porous anode support can be blocked.

시험예Test Example 2: 원통형 고체산화물 연료전지의 성능 및 특성 평가 2: Performance and Characterization of Cylindrical Solid Oxide Fuel Cells

실시예 1, 비교예 1 및 비교예 2에서 제조한 원통형 고체산화물 연료전지의 성능 및 특성을 평가하기 위해서 전기 로에 단위전지를 설치하고 1.5∼2 ℃/분 속도로 승온 시킨 후 성능 평가를 수행하였다. 성능 특성은 전기 로 (DP-500, Daegil Electrics)를 이용하여 실시예 1, 비교예 1 및 비교예 2에서 제조한 원통형 고체산화물 연료전지에 각각 750 ℃에서 공기극에 2 ℓ/분으로 공기를 흘려주고, 연료극에는 H2를 150 cc/분으로 흘려주어 전자 부하를 변화시키면서 전압 및 출력 밀도의 변화를 측정하였고 그 결과를 도 4에 나타내었다. In order to evaluate the performance and characteristics of the cylindrical solid oxide fuel cells prepared in Example 1, Comparative Example 1 and Comparative Example 2, a unit cell was installed in an electric furnace, and the temperature was increased at a rate of 1.5 to 2 ° C./minute, followed by performance evaluation. . Performance characteristics of the cylindrical solid oxide fuel cells manufactured in Example 1, Comparative Example 1 and Comparative Example 2 using an electric furnace (DP-500, Daegil Electrics) was flowed at 2 L / min to the cathode at 750 ℃, respectively In the fuel electrode, H 2 was flowed at 150 cc / min, and the change in voltage and power density was measured while changing the electronic load, and the results are shown in FIG. 4.

도 4를 참조하면, 실시예 1, 비교예 1 및 비교예 2에서 제조한 원통형 고체산화물 연료전지의 각각의 최대 출력밀도는 236 mW/cm2, 56 mW/cm2 및 261 mW/cm2를 나타내었다. 비교예 2에서 제조한 원통형 고체산화물 연료전지에서 전류의 집전이 단위전지 전체에서 이루어져 최대 효율성을 보였고, 비교예 1에서 제조한 원통형 고체산화물 연료전지는 단위전지의 길이방향으로 저항이 증가되어 저항이 급격히 증가되어 성능이 급격히 감소하는 현상을 보였다. 실시예 1에서 제조한 원통형 고체산화물 연료전지는 단위전지는 비교예 2와 비슷한 성능을 나타내었고, 이는 외부 집전을 하여도 종래의 내부 집전과 비교하여 동일 이상의 성능을 나타낼 수 있음을 알 수 있다.
Referring to Figure 4, the maximum power density of each of the cylindrical solid oxide fuel cells prepared in Example 1, Comparative Example 1 and Comparative Example 2 is 236 mW / cm 2 , 56 mW / cm 2 And 261 mW / cm 2 . In the cylindrical solid oxide fuel cell manufactured in Comparative Example 2, current collection was performed in the entire unit cell, and the cylindrical solid oxide fuel cell prepared in Comparative Example 1 exhibited maximum resistance in the longitudinal direction of the unit cell. As it is rapidly increased, the performance is rapidly decreased. In the cylindrical solid oxide fuel cell manufactured in Example 1, the unit cell showed similar performance as that of Comparative Example 2, which can be seen that the same performance as the conventional internal current collector even if the external current collector.

시험예Test Example 3: 원통형 고체산화물 연료전지의 임피던스 분석 3: Impedance Analysis of Cylindrical Solid Oxide Fuel Cells

실시예 1, 비교예 1 및 비교예 2에서 제조한 원통형 고체산화물 연료전지에 대해 교류임피던스(SI1260, Solatron)를 이용하여 주파수의 변화에 따른 임피던스 값의 변화를 실수와 허수축 상에 나타내는 Nyquist 플롯을 이용하여 도 5에 나타내었다.Nyquist plot showing the change of impedance value on real and imaginary axis by using alternating current impedance (SI1260, Solatron) for cylindrical solid oxide fuel cells manufactured in Example 1, Comparative Example 1 and Comparative Example 2 5 is shown.

도 5를 참조하면, 비교예 1과 비교예 2에서 제조한 원통형 고체산화물 연료전지의 분극저항의 크기를 의미하는 임피던스 곡선들의 크기가 비슷하게 나타났다. 반면, 비교예 1에서 제조한 원통형 고체산화물 연료전지의 임피던스 곡선들의 크기는 점차 증가하였다. 임피던스 곡선의 크기는 실시예 1 및 비교예 2에서 제조한 원통형 고체산화물 연료전지에서 가장 작으며. 따라서 이들의 분극저항 값이 가장 낮게 나타난다. 비교예 1에서 제조한 원통형 고체산화물 연료전지의 분극저항이 급속도로 증가하는 것을 관찰할 수 있다. 분극저항의 증가에 고주파 영역의 저항 성분이 저주파 영역의 저항 성분보다 더 큰 영향을 주는 것으로 해석할 수 있다. 이는 임피던스 스펙트럼 상의 원점에서 반원의 시작점까지의 Ohmic 저항성분이 전극의 접촉문제, 전하이동저항에 크게 영향을 받는다. 따라서 실시예 1, 비교예 1 및 비교예 2에서와 같이 3가지의 집전방식으로 이용하여 제조된 원통형 고체산화물 연료전지의 따른 각각의 분극저항 값들의 차이는 길이 방향에 대한 전하이동 저항에 가장 많은 영향을 받는 것으로 결론을 내릴 수 있다.Referring to FIG. 5, the magnitudes of the impedance curves representing the magnitude of the polarization resistance of the cylindrical solid oxide fuel cells prepared in Comparative Example 1 and Comparative Example 2 were similar. On the other hand, the magnitudes of the impedance curves of the cylindrical solid oxide fuel cell manufactured in Comparative Example 1 gradually increased. The magnitude of the impedance curve is the smallest in the cylindrical solid oxide fuel cells prepared in Example 1 and Comparative Example 2. Therefore, their polarization resistance value is the lowest. It can be observed that the polarization resistance of the cylindrical solid oxide fuel cell manufactured in Comparative Example 1 increases rapidly. It can be interpreted that the resistance component of the high frequency region has a greater influence on the increase in the polarization resistance than the resistance component of the low frequency region. The Ohmic resistance from the origin of the impedance spectrum to the start of the semicircle is greatly influenced by the electrode contact problem and the charge transfer resistance. Therefore, as shown in Example 1, Comparative Example 1, and Comparative Example 2, the difference in the polarization resistance values of the cylindrical solid oxide fuel cells manufactured by using three current collector methods is the largest in the charge transfer resistance in the longitudinal direction. You can conclude that you are affected.

시험예 2 및 시험예 3을 참조하면, 실시예 1 및 비교예 2에서 제조한 원통형 고체산화물 연료전지는 비교예 1에서 제조한 원통형 고체산화물 연료전지에 비해 5 배 정도의 성능을 보였으며 이는 연료극 지지체의 길이 방향 저항이 줄어들어 성능이 향상된 것이다. 이로부터 본 발명의 원통형 고체산화물 연료전지는 외부 집전 방식을 이용하여 직렬 연결이 용이하면서도 성능도 우수하게 구현될 수 있음을 알 수 있다.
Referring to Test Example 2 and Test Example 3, the cylindrical solid oxide fuel cells prepared in Example 1 and Comparative Example 2 showed about five times the performance of the cylindrical solid oxide fuel cells prepared in Comparative Example 1. The longitudinal resistance of the support is reduced to improve performance. From this, it can be seen that the cylindrical solid oxide fuel cell of the present invention can be easily implemented in series and excellent in performance by using an external current collector.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
100 : 원통형 고체산화물 연료전지
110 : 외부 전류 집전체
120 : 공기극
130 : 전해질층
Description of the Related Art [0002]
100: cylindrical solid oxide fuel cell
110: external current collector
120: air electrode
130: electrolyte layer

Claims (7)

원통형 연료극 지지체; 상기 원통형 연료극 지지체의 외면에 형성된 전해질층; 및 상기 전해질층 상에 형성된 공기극을 포함하는 원통형 고체산화물 연료전지로써, 상기 원통형 연료극 지지체의 유입구와 배출구의 외부 표면에 코팅된 은-유리 페이스트 코팅층, 상기 코팅층 상에 감겨진 전도성 금속-메쉬 및 전도성 금속-와이어를 포함하는 전류 집전체를 가지는 원통형 고체산화물 연료전지.
Cylindrical anode support; An electrolyte layer formed on an outer surface of the cylindrical anode support; And a cathode formed on the electrolyte layer, the cylindrical solid oxide fuel cell comprising: a silver-glass paste coating layer coated on the outer surface of the inlet and the outlet of the cylindrical anode support, the conductive metal mesh and the conductive wound on the coating layer; A cylindrical solid oxide fuel cell having a current collector comprising a metal-wire.
청구항 1에 있어서,
상기 전도성 금속은 Ag, Au, Pt, Ni, Co, W, Ti, Cu, Pd, Mn, Mo 및 Si로 이루어진 군에서 선택된 어느 한 가지 또는 두 가지 이상이 혼합된 물질을 특징으로 하는 원통형 고체산화물 연료전지.
The method according to claim 1,
The conductive metal is cylindrical solid oxide, characterized in that any one or two or more materials selected from the group consisting of Ag, Au, Pt, Ni, Co, W, Ti, Cu, Pd, Mn, Mo and Si Fuel cell.
청구항 1에 있어서,
상기 은-유리 페이스트 코팅층은 은 분말, 유리 분말, 바인더 및 용매를 혼합하여 제조된 은-유리 페이스트를 코팅하여 형성된 것임을 특징으로 하는 원통형 고체산화물 연료전지.
The method according to claim 1,
The silver-glass paste coating layer is a cylindrical solid oxide fuel cell, characterized in that formed by coating a silver-glass paste prepared by mixing a silver powder, glass powder, a binder and a solvent.
연료극 지지체를 압출한 후, 건조 및 가소결하는 단계;
상기 연료극 지지체에 전해질층 및 공기극을 코팅 및 건조하는 단계;
상기 연료극 지지체의 유입구 및 배출구의 외부 표면에 은-유리 페이스트로 코팅층을 형성하고 열처리하는 단계; 및
상기 코팅층에 전도성 금속-메쉬를 감고, 그 상부에 전도성 금속-와이어를 감아 전도성 금속-메쉬를 고정시킨 후, 은 페이스트를 도포하는 단계;
를 포함하는 원통형 고체산화물 연료전지의 제조방법.
Extruding the anode support, drying and plasticizing the anode support;
Coating and drying an electrolyte layer and a cathode on the anode support;
Forming and coating a coating layer with silver-glass paste on outer surfaces of the inlet and outlet of the anode support; And
Winding the conductive metal-mesh on the coating layer, fixing the conductive metal-mesh by winding the conductive metal-wire on top thereof, and then applying a silver paste;
Cylindrical solid oxide fuel cell manufacturing method comprising a.
청구항 4에 있어서,
상기 연료극 지지체의 유입구 및 배출구의 외부 표면에 은-유리 페이스트로 코팅층을 형성하고 700~800 ℃로 열처리하는 것을 특징으로 하는 원통형 고체산화물 연료전지의 제조방법.
The method of claim 4,
Forming a coating layer with a silver-glass paste on the outer surface of the inlet and outlet of the anode support and the heat treatment at 700 ~ 800 ℃ characterized in that the manufacturing method of the cylindrical solid oxide fuel cell.
청구항 4에 있어서,
상기 전도성 금속-메쉬 및 전도성 금속-와이어는 각각 은-메쉬 및 은-와이어인 것을 특징으로 하는 원통형 고체산화물 연료전지의 제조방법.
The method of claim 4,
The conductive metal-mesh and the conductive metal-wire are a method of manufacturing a cylindrical solid oxide fuel cell, characterized in that the silver-mesh and silver-wire, respectively.
청구항 4에 있어서,
상기 코팅층은 은 분말, 유리 분말, 바인더 및 용매를 혼합하여 제조된 은-유리 페이스트를 코팅하여 형성된 것임을 특징으로 하는 원통형 고체산화물 연료전지의 제조방법.
The method of claim 4,
The coating layer is a method of manufacturing a cylindrical solid oxide fuel cell, characterized in that formed by coating a silver-glass paste prepared by mixing a silver powder, glass powder, a binder and a solvent.
KR1020110127819A 2011-12-01 2011-12-01 Tubular solid oxide fuel cell with external current collection and preparation method thereof KR101307208B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020110127819A KR101307208B1 (en) 2011-12-01 2011-12-01 Tubular solid oxide fuel cell with external current collection and preparation method thereof

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020110127819A KR101307208B1 (en) 2011-12-01 2011-12-01 Tubular solid oxide fuel cell with external current collection and preparation method thereof

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20130061488A KR20130061488A (en) 2013-06-11
KR101307208B1 true KR101307208B1 (en) 2013-09-11

Family

ID=48859593

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020110127819A KR101307208B1 (en) 2011-12-01 2011-12-01 Tubular solid oxide fuel cell with external current collection and preparation method thereof

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101307208B1 (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20150049662A (en) * 2013-10-30 2015-05-08 한국에너지기술연구원 Direct carbon fuel cell comprising anode tube and preparation method thereof

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20060231802A1 (en) 2005-04-14 2006-10-19 Takuya Konno Electroconductive thick film composition, electrode, and solar cell formed therefrom
JP2008140710A (en) 2006-12-04 2008-06-19 National Institute Of Advanced Industrial & Technology Reactor cell support, electrochemical reactor stack, and electrochemical reactor system
US20100086824A1 (en) 2008-09-03 2010-04-08 Michael Homel Assemblies of hollow electrode electrochemical devices
KR20120037175A (en) * 2010-10-11 2012-04-19 삼성전기주식회사 A fuel cell and a manufacturing metheod thereof

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20060231802A1 (en) 2005-04-14 2006-10-19 Takuya Konno Electroconductive thick film composition, electrode, and solar cell formed therefrom
JP2008140710A (en) 2006-12-04 2008-06-19 National Institute Of Advanced Industrial & Technology Reactor cell support, electrochemical reactor stack, and electrochemical reactor system
US20100086824A1 (en) 2008-09-03 2010-04-08 Michael Homel Assemblies of hollow electrode electrochemical devices
KR20120037175A (en) * 2010-10-11 2012-04-19 삼성전기주식회사 A fuel cell and a manufacturing metheod thereof

Also Published As

Publication number Publication date
KR20130061488A (en) 2013-06-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100538555B1 (en) Anode-supported flat-tubular solid oxide fuel cell stack and fabrication method of it
Li et al. Smart utilization of cobaltite-based double perovskite cathodes on barrier-layer-free zirconia electrolyte of solid oxide fuel cells
Jin et al. Electrochemical properties analysis of tubular NiO–YSZ anode-supported SOFCs fabricated by the phase-inversion method
Liu et al. Fabrication and characterization of micro-tubular cathode-supported SOFC for intermediate temperature operation
Myung et al. Fabrication and characterization of planar-type SOFC unit cells using the tape-casting/lamination/co-firing method
Hedayat et al. Fabrication of anode-supported microtubular solid oxide fuel cells by sequential dip-coating and reduced sintering steps
JP2007172846A (en) Tube type electrochemical reactor cell and electrochemical reaction system composed by it
Laguna-Bercero et al. Microtubular solid oxide fuel cells with lanthanum strontium manganite infiltrated cathodes
Liu et al. Dip-coating and co-sintering technologies for fabricating tubular solid oxide fuel cells
KR101341969B1 (en) Segment-in-series type sofc sub-module, manufacturing method thereof and segment-in-series type sofc module using the same
JP2002175814A (en) Manufacturing method of fuel electrode for solid electrolyte type fuel cell, the solid electrolyte type fuel cell and its manufacturing method
JP5674035B2 (en) Medium / low temperature high efficiency electrochemical cell and electrochemical reaction system composed of them
JP2011119178A (en) Solid oxide fuel cell
KR20110004274A (en) Fabrication method of solid oxide fuel cell
JP5281950B2 (en) Horizontally-striped fuel cell stack, manufacturing method thereof, and fuel cell
Zhao et al. Fabrication and characterization of a cathode-supported tubular solid oxide fuel cell
KR101260856B1 (en) Dual layer interconnect for solid oxide fuel cell, solid oxide fuel cell therewith and preparation method thereof
Timurkutluk et al. Fabrication and optimization of LSM infiltrated cathode electrode for anode supported microtubular solid oxide fuel cells
Zhang et al. An anode-supported hollow fiber solid oxide fuel cell with (Pr0. 5Nd0. 5) 0.7 Sr0. 3MnO3− δ–YSZ composite cathode
Han et al. Fabrication and properties of anode-supported solid oxide fuel cell
Zhou et al. Novel asymmetric anode-supported hollow fiber solid oxide fuel cell
KR101307208B1 (en) Tubular solid oxide fuel cell with external current collection and preparation method thereof
KR101510402B1 (en) Flat tubular segment-in-series sofc and method of fabricating thereof
Kim et al. Degradation of cathode current-collecting materials for anode-supported flat-tube solid oxide fuel cell
Hedayat et al. Tubular solid oxide fuel cells fabricated by tape-casting and dip-coating methods

Legal Events

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

Payment date: 20160905

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20170921

Year of fee payment: 5