KR101341963B1 - Segment-in-series type sofc sub-module, preparation method thereof and segment-in-series type sofc module using the same - Google Patents

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송락현
박석주
임탁형
이승복
이종원
신동열
윤의진
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한국에너지기술연구원
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Abstract

The present invention relates to: a segment type solid oxide fuel cell sub-module capable of outputting high power and improving operation speed and thermal cycle resistance using a porous pipe type supporter with high gas permeability and excellent mechanical strength; a production method thereof; and a segment type solid oxide fuel cell module using the same.

Description

세그먼트형 고체산화물 연료전지 서브모듈, 이의 제조방법 및 이를 이용한 세그먼트형 고체산화물 연료전지 모듈 {SEGMENT-IN-SERIES TYPE SOFC SUB-MODULE, PREPARATION METHOD THEREOF AND SEGMENT-IN-SERIES TYPE SOFC MODULE USING THE SAME}Segmented Solid Oxide Fuel Cell Submodule, Manufacturing Method Thereof and Segmented Solid Oxide Fuel Cell Module Using The Same

본 발명은 종래에 비해 전압-전류 성능, 장기 안정성, 열 사이클 특성이 개선되어 최적화된 세그먼트형 고체산화물 연료전지 서브모듈, 이의 제조방법 및 이를 이용한 세그먼트형 고체산화물 연료전지 모듈에 관한 것이다.
The present invention relates to a segmented solid oxide fuel cell submodule optimized by improving voltage-current performance, long-term stability, and thermal cycle characteristics, a method of manufacturing the same, and a segmented solid oxide fuel cell module using the same.

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.Solid Oxide Fuel Cell (SOFC) produces electricity by electrochemical reaction of fuel (H 2 , CO) and air (oxygen) at high temperature of 600 ~ 1000 ℃ using solid ceramic as electrolyte. As a fuel cell, there is an advantage in generating power generation efficiency and excellent economic efficiency among the existing power generation technology.

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 the electrolyte and the electrode are in a solid state, the SOFC can be manufactured in various types of cells such as a plate type or a cylindrical type, and can be classified into an anode support type and an air cathode support type and an electrolyte support type according to a support of a fuel cell 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, 평판형 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.

현재, 20kW급 이상의 발전용 SOFC 시스템은 대부분 원통형 또는 개량 원통형 셀을 사용한 스택을 채택하고 있으며, 20kW급 이하의 경우에는 평판형 셀도 채택하고 있다.Currently, SOFC systems for power generation above 20 kW are mostly adopting stacks using cylindrical or improved cylindrical cells, and in the case of 20 kW or lower, flat cells are also adopted.

한편, 기존의 발전용 SOFC 셀 형태의 단점을 보완하는 개량 셀 형태 중 세그먼트형 고체산화물 연료전지(Segment-in-series type SOFC)는 가장 장점이 많고 경제성이 우수한 형태의 것으로서, 기존의 단전지 관형 셀을 마디형으로 여러 개의 셀로 분리 제작한 구조로 이루어져 있다. 이 세그먼트형 SOFC 셀은 단위 전지들이 직렬 형태로 연결된 모듈이기 때문에 고전압 저전류 출력으로 고효율의 발전이 가능하고, 스택의 부피를 감소시킬 수 있어 시스템을 간략화할 수 있는 장점이 있다. 또한, 이외에도 세그먼트형 SOFC 셀은 스택 제조 비용이 절감되고, 대량 생산이 가능한 저가의 습식 코팅 공정을 적용할 수 있으며, 원통형 셀의 모서리 부분만 가스 밀봉을 하면 되므로 가스 밀봉 문제를 극소화할 수 있고, 원통형 셀 지지체 길이의 증대를 통한 대면적화가 용이하다는 장점 등이 있다.On the other hand, the segment-in-series type SOFC is one of the most advantageous and economical types of the improved cell type to compensate for the shortcomings of the conventional SOFC cell type for power generation. The cell is composed of nodes made of several cells. Since the segmented SOFC cell is a module in which unit cells are connected in series, it is possible to generate high efficiency with a high voltage and low current output, reduce the volume of the stack, and simplify the system. In addition, segmented SOFC cells can reduce stack manufacturing costs, apply low-cost wet coating processes that can be mass-produced, and minimize gas sealing problems by only gas sealing the edges of cylindrical cells. There is an advantage that the large area is easy through the increase in the length of the cylindrical cell support.

본 발명자들은 한국공개특허 제2012-0034508호에서 다공성 관형 지지체, 상기 다공성 관형 지지체 외면에 형성된 연료극, 전해질층, 공기극 및 연결재를 포함하는 세그먼트형 고체산화물 연료전지 서브모듈로서, 상기 다공성 관형 지지체는 균일화 및 분말화된 칼시아 안정화 지르코니아(CSZ) 및 활성탄 분말의 혼합물, 바인더 및 증류수를 혼련하여 제조된 페이스트를 압출, 건조, 열처리 및 소결 과정을 거쳐 제조된 것임을 특징으로 하는 세그먼트형 고체산화물 연료전지 서브모듈을 개시하고 있다.The present invention is a segmented solid oxide fuel cell submodule comprising a porous tubular support, a fuel electrode, an electrolyte layer, an air electrode, and a connecting member formed on the outer surface of the porous tubular support in Korea Patent Publication No. 2012-0034508, the porous tubular support is uniform And a paste prepared by kneading a mixture of powdered calcia stabilized zirconia (CSZ) and activated carbon powder, a binder, and distilled water, by extrusion, drying, heat treatment, and sintering. Starting a module.

세그먼트형 고체산화물 연료전지 서브모듈에 사용되는 다공성 관형 지지체는 기계적 및 열적 안정성을 가져야 하고, 다공성 구조를 이루어야 한다.Porous tubular supports used in segmented solid oxide fuel cell submodules must have mechanical and thermal stability and have a porous structure.

세그먼트형 고체산화물 연료전지 서브모듈은 다공성 관형 지지체의 표면에 연결재로 직렬연결 코팅된 셀에서 전기화학 반응을 통하여 발전이 이루어진다. 이로 인하여 다공성 관형 지지체를 통해 연료 투과량이 증가할수록 고출력 발전이 이루어지기 때문에 기공률이 증가할수록 좋다. 하지만 다공성이 증가할수록 기계적 물성이 약해지는 결과를 초래하기 때문에 기계적 강도를 고려하여 기공형성제의 함량을 결정하여 최적화할 것이 요구된다.
Segmented solid oxide fuel cell submodules generate power through electrochemical reactions in cells coated in series with a connecting material on the surface of the porous tubular support. For this reason, as the fuel permeation rate increases through the porous tubular support, high power generation is achieved, so the porosity increases. However, as the porosity increases, the mechanical properties are weakened. Therefore, the pore-forming agent must be determined and optimized in consideration of mechanical strength.

본 발명자들은 상기 종래기술에 개시된 세그먼트형 고체산화물 연료전지를 개선하기 위한 연구를 거듭하였고, 그 결과 가스 투과도 및 기계적 강도가 개선된 다공성 관형 지지체를 사용하고, 표면과 단면 모두 치밀한 구조를 갖는 전해질층을 형성함으로써 전압-전류 성능, 장기 안정성, 열 사이클 특성을 향상시킬 수 있음을 알게 되어 본 발명을 완성하기에 이르렀다.The present inventors have continued to improve the segmented solid oxide fuel cell disclosed in the prior art, as a result of using a porous tubular support with improved gas permeability and mechanical strength, the electrolyte layer having a compact structure of both the surface and the cross section It has been found that the present invention can improve voltage-current performance, long-term stability, and thermal cycle characteristics, thereby completing the present invention.

따라서 본 발명의 목적은 개선된 전압-전류 성능, 장기 안정성, 열 사이클 특성 갖는 세그먼트형 고체산화물 연료전지 서브모듈, 이의 제조방법 및 이를 이용한 세그먼트형 고체산화물 연료전지 모듈을 제공하는 데 있다.
Accordingly, an object of the present invention is to provide a segmented solid oxide fuel cell submodule having improved voltage-current performance, long-term stability, and thermal cycle characteristics, a method of manufacturing the same, and a segmented solid oxide fuel cell module using the same.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 다공성 관형 지지체, 상기 다공성 관형 지지체 외면에 형성된 연료극, 전해질층, 공기극 및 연결재를 포함하는 세그먼트형 고체산화물 연료전지 서브모듈로서, 상기 다공성 관형 지지체는 균일화 및 분말화된 3 몰% 이트리아 안정화 지르코니아 및 활성탄 분말의 혼합물, 가소제, 윤활제, 바인더 및 증류수를 혼련하여 제조된 페이스트를 압출, 건조, 열처리 및 소결 과정을 거쳐 제조된 것이고, 상기 전해질층은 3 몰% 이트리아 안정화 지르코니아 분말을 전체 중량 대비 9.5~10.5 중량% 포함하는 슬러리를 사용하여 제조된 것임을 특징으로 하는 세그먼트형 고체산화물 연료전지 서브모듈을 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention is a segmented solid oxide fuel cell submodule comprising a porous tubular support, a fuel electrode, an electrolyte layer, an air electrode and a connecting member formed on the outer surface of the porous tubular support, the porous tubular support is uniform and powdered A paste prepared by kneading a mixture of oxidized 3 mol% yttria stabilized zirconia and activated carbon powder, a plasticizer, a lubricant, a binder, and distilled water is prepared by extrusion, drying, heat treatment, and sintering, and the electrolyte layer is 3 mol% It provides a segmented solid oxide fuel cell submodule, characterized in that it was manufactured using a slurry containing 9.5 ~ 10.5% by weight of yttria stabilized zirconia powder.

또한 본 발명은 균일화 및 분말화된 3 몰% 이트리아 안정화 지르코니아 및 활성탄 분말의 혼합물, 가소제, 윤활제, 바인더 및 증류수를 포함하는 페이스트를 사용하여 다공성 관형 지지체를 제조하는 단계(S1); 상기 다공성 관형 지지체 상에 연료극을 형성하는 단계(S2); 상기 연료극 상에 8 몰% 이트리아 안정화 지르코니아 분말, 바인더, 균일제, 분산제, 가소제 및 용매를 혼합하여 제조되니 페이스트를 사용하여 전해질층을 형성하는 단계(S3); 상기 전해질층 상에 공기극을 형성하는 단계(S4); 및 전기적 연결을 위해 연결재를 형성하는 단계(S5)를 포함하는 세그먼트형 고체산화물 연료전지 서브모듈의 제조방법을 제공한다.
The present invention also provides a method for preparing a porous tubular support using a paste comprising a mixture of homogenized and powdered 3 mol% yttria stabilized zirconia and activated carbon powder, a plasticizer, a lubricant, a binder, and distilled water (S1); Forming a fuel electrode on the porous tubular support (S2); 8 mol% yttria stabilized zirconia powder, a binder, a homogeneous agent, a dispersant, a plasticizer and a solvent are prepared on the anode to form an electrolyte layer using a paste (S3); Forming an air electrode on the electrolyte layer (S4); And forming a connection material for electrical connection (S5).

본 발명은 종래기술에 비해 높은 가스 투과도 및 우수한 기계적 강도를 나타내는 다공성 관형 지지체를 사용하고, 표면과 단면 모두 치밀한 구조를 나타내는 전해질층을 형성함으로써 전압-전류 성능, 장기 안정성, 열 사이클 특성이 향상된 세그먼트형 고체산화물 연료전지 서브모듈, 이의 제조방법 및 이를 이용한 세그먼트형 고체산화물 연료전지 모듈을 제공한다.
The present invention uses a porous tubular support that exhibits high gas permeability and excellent mechanical strength compared to the prior art, and forms an electrolyte layer having a dense structure on both the surface and the cross section, thereby improving voltage-current performance, long-term stability, and thermal cycle characteristics. A solid oxide fuel cell submodule, a method of manufacturing the same, and a segmented solid oxide fuel cell module using the same are provided.

도 1의 (A)는 본 발명에 따른 시험예 1에서 2개의 셀로 구성된 세그먼트형 고체산화물 연료전지 서브모듈에 대해 전류-전압 특성을 측정한 그래프이고, 도 1의 (B)는 본 발명에 따른 시험예 1에서 5개의 셀로 구성된 세그먼트형 고체산화물 연료전지 서브모듈에 대해 전류-전압 특성을 측정한 그래프이다.
도 2는 본 발명에 따른 시험예 2에서 5개의 셀로 구성된 세그먼트 SOFC 모듈의 장기운전 안정성을 측정한 결과를 나타낸 그래프이다.
도 3은 본 발명에 따른 시험예 2에서 5개의 셀로 구성된 세그먼트 SOFC 모듈의 열 사이클을 측정한 결과를 나타낸 그래프이다.
도 4는 본 발명에 따른 시험예 3에서 제조된 10개의 셀로 구성된 세그먼트 SOFC 모듈에 대해 촬영한 사진이다.
도 5는 본 발명에 따른 시험예 3에서 제조된 10개의 셀로 구성된 세그먼트 SOFC 모듈에 대해 I-V-P 성능을 측정하여 나타낸 그래프이다.
도 6은 본 발명의 실시예 1에서 제조된 전해질층의 표면 및 단면에 대해 촬영한 SEM 사진이다.
도 7은 비교예 1에서 제조된 전해질층의 표면 및 단면에 대해 촬영한 SEM 사진이다.
1 (A) is a graph measuring current-voltage characteristics of a segment type solid oxide fuel cell submodule composed of two cells in Test Example 1 according to the present invention, and FIG. In Test Example 1, a graph measuring current-voltage characteristics of a segmented solid oxide fuel cell submodule including five cells is shown.
Figure 2 is a graph showing the results of measuring the long-term operation stability of the segment SOFC module consisting of five cells in Test Example 2 according to the present invention.
Figure 3 is a graph showing the results of measuring the thermal cycle of the segment SOFC module consisting of five cells in Test Example 2 according to the present invention.
4 is a photograph taken with a segment SOFC module consisting of 10 cells prepared in Test Example 3 according to the present invention.
FIG. 5 is a graph showing IVP performance measured for a segment SOFC module composed of 10 cells manufactured in Test Example 3 according to the present invention.
6 is a SEM photograph taken on the surface and the cross-section of the electrolyte layer prepared in Example 1 of the present invention.
7 is a SEM photograph taken on the surface and the cross-section of the electrolyte layer prepared in Comparative Example 1.

이하 본 발명의 세그먼트형 고체산화물 연료전지 서브모듈, 이의 제조방법 및 이를 이용한 세그먼트형 고체산화물 연료전지 모듈을 구체적으로 설명한다.Hereinafter, a segmented solid oxide fuel cell submodule of the present invention, a manufacturing method thereof, and a segmented solid oxide fuel cell module using the same will be described in detail.

또한, 본 발명자의 한국공개특허 제2012-0034508호는 본 발명에 참조로써 전체적으로 포함된다.In addition, Korean Patent Publication No. 2012-0034508 of the present inventors is incorporated in its entirety by reference to the present invention.

본 발명은 다공성 관형 지지체, 상기 다공성 관형 지지체 상부에 형성된 연료극, 전해질층, 공기극 및 연결재를 포함하는 세그먼트형 고체산화물 연료전지 서브모듈로서,The present invention is a segmented solid oxide fuel cell submodule comprising a porous tubular support, a fuel electrode, an electrolyte layer, an air electrode, and a connection member formed on the porous tubular support.

상기 다공성 관형 지지체로는 균일화 및 분말화된 3 몰% 이트리아 안정화 지르코니아 및 활성탄 분말의 혼합물, 가소제, 윤활제, 바인더 및 증류수를 혼련하여 제조된 페이스트를 압출, 건조, 열처리 및 소결 과정을 거쳐 제조된 것을 사용하는 것을 특징으로 한다.The porous tubular support is prepared by extrusion, drying, heat treatment and sintering of a paste prepared by mixing a mixture of homogenized and powdered 3 mol% yttria stabilized zirconia and activated carbon powder, a plasticizer, a lubricant, a binder, and distilled water. It is characterized by using a thing.

세그먼트형 고체산화물 연료전지 서브모듈에서 다공성 관형 지지체는 셀의 프레임을 형성하면서 연료/반응물의 유로로서의 역할을 하며, 2개 이상의 단위전지를 연결하므로 전기전도성이 없는 물질로 구성된다.In the segmented solid oxide fuel cell submodule, the porous tubular support serves as a flow path of fuel / reactant while forming a frame of a cell, and is composed of a material having no electrical conductivity because it connects two or more unit cells.

본 발명의 세그먼트형 고체산화물 연료전지 서브모듈에서 사용되는 다공성 관형 지지체는 균일화 및 분말화된 3 몰% 이트리아 안정화 지르코니아와 기공형성제로서 활성탄의 혼합분말을 포함한 페이스트를 사용하여 제조되어 종래의 균일화 및 분말화된 칼시아 안정화 지르코니아(CSZ) 및 활성탄을 사용하여 제조된 다공성 관형 지지체에 비해 높은 가스 투과도 및 우수한 기계적 강도를 나타낼 수 있다.The porous tubular support used in the segmented solid oxide fuel cell submodule of the present invention is prepared using a paste containing a mixed powder of homogenized and powdered 3 mol% yttria stabilized zirconia and activated carbon as a pore former. And high gas permeability and excellent mechanical strength as compared to porous tubular supports prepared using powdered calcia stabilized zirconia (CSZ) and activated carbon.

본 발명에 따른 세그먼트형 고체산화물 연료전지 서브모듈은 상기 다공성 관형 지지체 상에 연료극, 전해질층, 공기극 및 연결재가 순차적으로 형성되어 제조된다.The segmented solid oxide fuel cell submodule according to the present invention is manufactured by sequentially forming a fuel electrode, an electrolyte layer, an air electrode, and a connecting material on the porous tubular support.

상기 연료극은 산화니켈(NiO) 분말, 이트리아 안정화 지르코니아(YSZ) 분말, 바인더, 균일제, 분산제, 가소제 및 용매를 혼합하여 제조된 슬러리를 사용하여 제조된다.The anode is manufactured using a slurry prepared by mixing nickel oxide (NiO) powder, yttria stabilized zirconia (YSZ) powder, a binder, a homogeneous agent, a dispersant, a plasticizer and a solvent.

상기 전해질층은 이트리아 안정화 지르코니아(YSZ) 분말, 바인더, 균일제, 분산제, 가소제 및 용매를 혼합하여 제조된 슬러리를 연료극 상에 코팅하여 형성된다.The electrolyte layer is formed by coating a slurry prepared by mixing yttria stabilized zirconia (YSZ) powder, a binder, a homogeneous agent, a dispersant, a plasticizer and a solvent on the anode.

상기 공기극은 LSM-YSZ층, LSM층 및 LSCF층이 순차적으로 형성된 다층 구조 공기극으로 형성된다.The cathode is formed of a multilayer structure cathode in which an LSM-YSZ layer, an LSM layer, and an LSCF layer are sequentially formed.

상기 세그먼트형 고체산화물 연료전지 서브모듈은 다공성 관형 지지체 상에 연료극, 전해질층 및 공기극으로 구성된 단위전지가 복수개, 예를 들어 5개 또는 10개를 형성된 후 연결재에 의해 전기적으로 연결되는 것이 바람직하다(시험예 1 내지 3 참조).The segmented solid oxide fuel cell submodule is preferably electrically connected by a connecting member after forming a plurality of unit cells consisting of a fuel electrode, an electrolyte layer, and an air electrode on a porous tubular support, for example, five or ten. See Test Examples 1-3.

상기 연결재는 세그먼트형 고체산화물 연료전지 서브모듈에서 단위전지의 연료극과 다른 단위전지의 공기극을 전기적으로 연결시키기 위해 형성된다.The connecting member is formed in the segmented solid oxide fuel cell submodule to electrically connect the anode of the unit cell and the cathode of another unit cell.

본 발명의 일 실시형태에 있어서, 상기 연결재는 은-유리 페이스트를 사용하여 형성될 수 있으나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상적으로 사용되는 물질을 제한없이 사용할 수 있다. In one embodiment of the present invention, the connecting material may be formed using silver-glass paste, but may be used without limitation, materials commonly used in the art to which the present invention pertains.

이하 본 발명의 세그먼트형 고체산화물 연료전지 서브모듈의 제조방법을 설명한다.Hereinafter, a method of manufacturing a segmented solid oxide fuel cell submodule of the present invention will be described.

우선, 균일화 및 분말화된 3 몰% 이트리아 안정화 지르코니아 및 활성탄 분말의 혼합물, 가소제, 윤활제, 바인더 및 증류수를 포함하는 페이스트를 사용하여 다공성 관형 지지체를 제조한다(S1).First, a porous tubular support is prepared using a paste comprising a mixture of homogenized and powdered 3 mol% yttria stabilized zirconia and activated carbon powder, a plasticizer, a lubricant, a binder and distilled water (S1).

본 발명에서는 다공성 관형 지지체를 제조하기 위한 주원료로서 3 몰% 이트리아 안정화 지르코니아(3mol.% Yittria stabilized zirconia) 분말을 사용하고, 기공 형성제로서 활성탄(Active Carbon) 분말을 사용하며, 3 몰% 이트리아 안정화 지르코니아 100 중량부에 대하여 활성탄 5~15 중량부를 혼합한다.In the present invention, 3 mol% yittria stabilized zirconia powder is used as a main raw material for preparing a porous tubular support, and active carbon powder is used as a pore forming agent, and 3 mol% or less is used. 5-15 parts by weight of activated carbon is mixed with 100 parts by weight of tria stabilized zirconia.

상술한 사용함량에 따라 혼합된 3 몰% 이트리아 안정화 지르코니아와 활성탄 분말의 혼합물을 슬러리 상태로 제조하여 볼 밀링(ball milling)에 의해 균일화한다. 이때 에탄올을 용매로 사용하는데, 에탄올은 건조가 빠르기 때문에 볼 밀링 후 건조기에서 건조될 때 작업을 빨리 진행할 수 있게 된다. 볼 밀링은 고순도 지르코니아 볼을 이용하여 2주간 진행함으로써, 3 몰% 이트리아 안정화 지르코니아와 활성탄 분말의 혼합물을 최대한 균일하게 할 수 있게 된다.A mixture of 3 mol% yttria stabilized zirconia and activated carbon powder mixed according to the above-mentioned contents of use is prepared in a slurry state and homogenized by ball milling. At this time, ethanol is used as a solvent, and since ethanol is fast drying, the work can be performed quickly when dried in a dryer after ball milling. Ball milling is performed for two weeks using high purity zirconia balls, making it possible to make the mixture of 3 mol% yttria stabilized zirconia and activated carbon powder as uniform as possible.

이어서, 균일화된 3 몰% 이트리아 안정화 지르코니아와 활성탄 분말의 혼합물을 건조기(hot plate)에서 건조한 후 분쇄하여 분말화한다.Subsequently, the mixture of homogenized 3 mol% yttria stabilized zirconia and activated carbon powder is dried in a hot plate and then ground to powder.

그리고, 분말화된 혼합물에 가소제, 윤활제, 바인더 및 증류수를 첨가하여 혼련을 실시함으로써 페이스트를 형성한다.Then, a paste is formed by kneading by adding a plasticizer, a lubricant, a binder, and distilled water to the powdered mixture.

상기 페이스트는 상기 분말화된 3 몰% 이트리아 안정화 지르코니아 및 활성탄의 혼합 분말 100 중량부에 대하여 가소제 7~8 중량부, 윤활제 6~7 중량부, 바인더 17~18 중량부 및 증류수 20~30 중량부를 혼합하여 제조된다.The paste is based on 100 parts by weight of the mixed powder of the powdered 3 mol% yttria stabilized zirconia and activated carbon, 7 to 8 parts by weight of plasticizer, 6 to 7 parts by weight of lubricant, 17 to 18 parts by weight of binder, and 20 to 30 parts by weight of distilled water. It is prepared by mixing the parts.

바인더로는 종합바인더인 YB-131D를 사용할 수 있는데, YB-131D는 메틸셀룰로오스와 하이드록시프로필 메틸셀룰로오스 및 가소제와 윤활제 등을 포함하는 유기바인더로 널리 알려져 있는 것이다. 바인더는 분말화된 혼합물을 결합시키는 역할을 함과 아울러 활성탄과 함께 기공을 형성하는 역할을 한다.As the binder, YB-131D, which is a comprehensive binder, may be used, and YB-131D is widely known as an organic binder including methyl cellulose and hydroxypropyl methyl cellulose, a plasticizer and a lubricant. The binder serves to bind the powdered mixture and to form pores with the activated carbon.

다음으로, 상술한 과정에 따라 형성된 페이스트를 압출기를 이용하여 다공성 관형 지지체로 압출하는데, 압출 전에 페이스트의 수분이 고르게 분포되도록 냉장 보관하는 과정을 거치는 것이 바람직하다.Next, the paste formed according to the above-described process is extruded into a porous tubular support using an extruder, and it is preferable to undergo a process of refrigeration so that the moisture of the paste is evenly distributed before extrusion.

압출된 다공성 관형 지지체는 관형으로 형성되므로 건조시에 용매의 증발에 의해 휨 현상이나 균열이 발생할 우려가 있다. 따라서, 이를 방지하기 위해 다공성 관형 지지체의 관내에 스틸 바(steel bar)와 같은 금속 바를 삽입하고 롤링 건조기로 롤링시키면서 상온에서 건조시킨다.Since the extruded porous tubular support is formed in a tubular shape, there is a fear that warpage or cracking may occur due to evaporation of the solvent during drying. Thus, in order to prevent this, a metal bar such as a steel bar is inserted into the tube of the porous tubular support and dried at room temperature while rolling with a rolling dryer.

이후 상기 건조된 다공성 관형 지지체를 열처리하여 다공성 관형 지지체에 첨가되어 있는 바인더와 활성탄 성분을 완전 연소시키는 과정을 수행한다. 즉, 200 ℃까지 시간당 0.67 ℃/분으로 승온하여 남아있는 수분과 첨가물을 천천히 연소시키고, 200~300 ℃에서 3~5 시간 동안 유지하여 바인더를 천천히 연소시키고, 600 ℃까지 1 ℃/분으로 승온 후, 5 시간 동안 유지하여 활성탄을 완전 연소시킨다.Thereafter, the dried porous tubular support is subjected to a process of completely burning the binder and the activated carbon component added to the porous tubular support. That is, the temperature and the temperature are increased to 0.67 ℃ / minute to 200 ℃ slowly burning the remaining water and additives, and maintained for 3 to 5 hours at 200 ~ 300 ℃ to burn the binder slowly, and heated to 1 ℃ / minute to 600 ℃ After that, it is kept for 5 hours to completely burn the activated carbon.

마지막으로, 위와 같이 열처리된 다공성 관형 지지체를 1350~1450 ℃까지 1.67 ℃/분으로 승온하여 3~5 시간 동안 가소결하여 수행함으로써 다공성 관형 지지체를 완성한다.Finally, the porous tubular support heat treated as described above is heated to 1.67 ° C./min to 1350-1450 ° C. to be calcined for 3 to 5 hours to complete the porous tubular support.

상술한 방법에 따라 제조된 다공성 관형 지지체는 종래의 다공성 관형 지지체에 비해 높은 기체 투과도와 우수한 압축강도를 나타내므로 세그먼트형 고체산화물 연료전지 서브모듈 및 이를 이용한 모듈에 사용되는 경우, 고출력화가 가능하고 기동속도 및 열사이클 저항성이 증가된 세그먼트형 고체산화물 연료전지 서브모듈 및 이를 이용한 모듈을 제조할 수 있다.The porous tubular support manufactured according to the above-described method exhibits higher gas permeability and excellent compressive strength than the conventional porous tubular support, so that when used in a segmented solid oxide fuel cell submodule and a module using the same, high output power and start-up are possible. Segmented solid oxide fuel cell submodules with increased speed and thermal cycle resistance and modules using the same can be manufactured.

다음으로, 상기 다공성 관형 지지체 상에 연료극을 형성한다(S2).Next, a fuel electrode is formed on the porous tubular support (S2).

상기 연료극은 산화니켈(NiO)/이트리아 안정화 지르코니아(YSZ) 혼합분말 18~23 중량%, 바인더 3∼7 중량%, 균일제 0.5~3 중량%, 분산제 0.05∼0.3 중량%, 가소제 4∼7 중량% 및 용매 65∼70 중량%를 혼합하여 슬러리를 제조한 후, 다공성 관형 지지체 상에 담금 코팅법 등을 사용하여 코팅하여 형성될 수 있다. 이후 연료극은 약 900~1100 ℃ 부근에서 1.5∼4.5 시간 동안 열처리되는 것이 바람직하다.The anode is a nickel oxide (NiO) / yttria stabilized zirconia (YSZ) mixed powder 18 to 23% by weight, binder 3 to 7% by weight, homogeneous 0.5 to 3% by weight, dispersant 0.05 to 0.3% by weight, plasticizer 4 to 7% by weight % And 65 to 70 wt% of the solvent may be mixed to form a slurry, and then coated on a porous tubular support using a dip coating method or the like. Since the anode is preferably heat treated for about 1.5 to 4.5 hours at about 900 ~ 1100 ℃.

본 발명의 일 실시형태에 있어서, 산화니켈(NiO)/이트리아 안정화 지르코니아(YSZ) 혼합분말은 산화니켈(NiO) 분말 66 중량% 및 이트리아 안정화 지르코니아(YSZ) 분말 34 중량%를 혼합하여 제조될 수 있다.In one embodiment of the invention, the nickel oxide (NiO) / yttria stabilized zirconia (YSZ) mixed powder is prepared by mixing 66% by weight of nickel oxide (NiO) powder and 34% by weight of yttria stabilized zirconia (YSZ) powder. Can be.

또한 상기 용매로는 톨루엔 36 중량% 및 이소프로필 알코올 64 중량%를 혼합한 것을 사용할 수 있다.In addition, the solvent may be a mixture of 36% by weight of toluene and 64% by weight of isopropyl alcohol.

다음으로, 상기 연료극 상에 전해질층을 형성한다(S3).Next, an electrolyte layer is formed on the fuel electrode (S3).

상기 연료극 상에 전해질층을 형성하기 위해 8 몰% 이트리아 안정화 지르코니아 분말 9.5~10.5 중량%, 바인더 0.9∼1.1 중량%, 균일제 0.19~0.21 중량%, 분산제 0.022∼0.024 중량%, 가소제 0.9∼1.1 중량% 및 용매 87∼88 중량%를 혼합하여 슬러리를 제조하고, 제조된 슬러리를 연료극 상에 진공슬러리 코팅법을 사용하여 코팅한다. 이후 전해질층은 약 1250~1450℃ 에서 3~7 시간 동안 열처리되는 것이 바람직하다. 8 mol% yttria stabilized zirconia powder 9.5-10.5 wt%, 0.9-1.1 wt% binder, 0.19-0.21 wt% homogenizer, 0.022-00.024 wt% dispersant, 0.9-1.1 wt% plasticizer to form electrolyte layer on the anode % And 87 to 88% by weight of a solvent are mixed to prepare a slurry, and the prepared slurry is coated on a fuel electrode using a vacuum slurry coating method. Since the electrolyte layer is preferably heat-treated for 3 to 7 hours at about 1250 ~ 1450 ℃.

본 발명에서 상기 연료극 상에 전해질층을 형성하기 위한 페이스트에 8 몰% 이트리아 안정화 지르코니아 분말이 9.5 중량% 미만으로 포함되는 경우 전해질층이 얇게 형성되어 결함의 발생 확률이 높아진다. 또한 페이스트에 8 몰% 이트리아 안정화 지르코니아 분말이 10.5 중량%를 초과하여 포함되는 제조비용의 상승과 전해질층이 두껍게 형성되기 때문에 전해질 저항이 증가(이온전도도 저하)하는 문제점이 있다.In the present invention, when the paste for forming the electrolyte layer on the anode includes less than 9.5 wt% of 8 mol% yttria stabilized zirconia powder, the electrolyte layer is thinly formed, thereby increasing the probability of occurrence of defects. In addition, there is a problem in that the electrolyte resistance is increased (the ion conductivity is lowered) because the manufacturing cost is increased and the electrolyte layer is formed to be thicker than 8 mol% yttria stabilized zirconia powder is included in excess of 10.5% by weight.

본 발명의 일 실시형태에 있어서, 또한 상기 용매로는 톨루엔 38 중량% 및 이소프로필 알코올 62 중량%를 혼합한 것을 사용할 수 있다.In one embodiment of the present invention, a mixture of 38% by weight of toluene and 62% by weight of isopropyl alcohol may be used as the solvent.

다음으로, 상기 전해질층 상에 공기극을 형성한다(S4).Next, an air electrode is formed on the electrolyte layer (S4).

본 발명에서 공기극은 전해질층 상에 LSM-YSZ층, LSM층 및 LSCF층이 순차적으로 형성된 다층 구조 공기극일 수 있다.In the present invention, the cathode may be a multilayer structure cathode in which an LSM-YSZ layer, an LSM layer, and an LSCF layer are sequentially formed on an electrolyte layer.

상기 공기극으로서 다층 구조의 공기극을 코팅하기 위해 Ls2O3, SrCO3, Co(NO3)26H2O, Fe2O3, MnO2 원료 분말을 화학양론으로 정량하여 고상반응(Solid State Reaction)법으로 (La,Sr)MnO3 분말, (La, Sr) (Co, Fe)O3 분말을 제조한다.In order to coat the cathode of the multilayer structure as the cathode, Ls 2 O 3 , SrCO 3 , Co (NO 3 ) 2 6H 2 O, Fe 2 O 3 , MnO 2 raw powders were quantitatively determined by solid state reaction (Solid State Reaction). ) (La, Sr) MnO 3 Powder, (La, Sr) (Co, Fe) O 3 powder is prepared.

이후 (La,Sr)MnO3 /이트리아 안정화 지르코니아(YSZ) 혼합분말 18~23 중량%, 바인더 3∼7 중량%, 균일제 0.5~3 중량%, 분산제 0.05∼0.3 중량%, 가소제 4∼7 중량% 및 용매 65∼70 중량%를 혼합하여 LSM-YSZ층을 형성하기 위한 슬러리를 제조한다.(La, Sr) MnO 3 18-23 wt% of yttria stabilized zirconia (YSZ) powder, 3-7 wt% of binder, 0.5-3 wt% of homogenizer, 0.05-0.3 wt% of dispersant, 4-7 wt% of plasticizer and 65-70 wt% of solvent To prepare a slurry to form the LSM-YSZ layer by mixing.

상기 (La,Sr)MnO3 /이트리아 안정화 지르코니아(YSZ) 혼합분말은 (La,Sr)MnO3 분말 50 중량% 및 이트리아 안정화 지르코니아(YSZ) 50 중량%를 혼합하여 제조된 것을 사용할 수 있다.(La, Sr) MnO 3 / Yttria stabilized zirconia (YSZ) powder mixture is (La, Sr) MnO 3 One prepared by mixing 50% by weight of powder and 50% by weight of yttria stabilized zirconia (YSZ) may be used.

동일한 방법으로 (La,Sr)MnO3 분말 18~23 중량%, 바인더 3∼7 중량%, 균일제 0.5~3 중량%, 분산제 0.05∼0.3 중량%, 가소제 4∼7 중량% 및 용매 65∼70 중량%를 혼합하여 LSM층을 형성하기 위한 슬러리를 제조한다.In the same manner, (La, Sr) MnO 3 powder 18-23 wt%, binder 3-7 wt%, homogenizer 0.5-3 wt%, dispersant 0.05-0.3 wt%, plasticizer 4-7 wt% and solvent 65-70 wt% Mix% to make a slurry to form an LSM layer.

마찬가지로 (La, Sr) (Co, Fe)O3 분말 18~23 중량%, 바인더 3∼7 중량%, 균일제 0.05~3 중량%, 분산제 0.05∼0.3 중량%, 가소제 4∼7 중량% 및 용매 65∼70 중량%를 혼합하여 LSCF층을 형성하기 위한 슬러리를 제조한다.Similarly (La, Sr) (Co, Fe) O 3 powder 18-23% by weight, binder 3-7% by weight, homogenizer 0.05-3% by weight, dispersant 0.05-0.3% by weight, plasticizer 4-7% by weight and solvent 65 -70 wt% is mixed to prepare a slurry for forming the LSCF layer.

본 발명의 일 실시형태에 있어서, 상기 공기극을 형성하기 위한 슬러리에 사용되는 용매로는 톨루엔 36 중량% 및 이소프로필 알코올 64 중량%를 혼합한 것을 사용할 수 있다.In one embodiment of the present invention, a mixture of 36% by weight of toluene and 64% by weight of isopropyl alcohol may be used as the solvent used in the slurry for forming the air electrode.

이후 다공성 관형 지지체의 공기극이 형성될 부분을 제외한 나머지 부분을 마스킹한 후, LSM-YSZ층을 형성하기 위한 슬러리, LSM층을 형성하기 위한 슬러리 및 LSCF층을 형성하기 위한 슬러리에 순차적으로 2회-1회-2회 담금코팅하여 다층 구조 공기극을 형성할 수 있다.After masking the remaining portions of the porous tubular support except for the portion where the cathode is to be formed, twice in sequence in the slurry for forming the LSM-YSZ layer, the slurry for forming the LSM layer, and the slurry for forming the LSCF layer- The immersion coating may be performed once or twice to form a multilayer structure cathode.

마지막으로, 세그먼트형 고체산화물 연료전지 서브모듈의 전기적 소통을 위해 연결재를 형성한다(S5).Finally, to form a connection for electrical communication of the segmented solid oxide fuel cell submodule (S5).

본 발명에 따른 세그먼트형 고체산화물 연료전지 서브모듈은 다공성 관형 지지체 상에 연결극, 전해질층 및 공기극을 포함하여 마디형으로 구성된 단위전지들이 연결재에 의해 전기적으로 직렬 연결된 구조를 가진다. 즉, 연결재는 세그먼트형 고체산화물 연료전지 서브모듈에서 단위전지의 연료극과 다른 단위전지의 공기극을 전기적으로 연결시켜 단위전지들 간의 전기적 소통을 가능하게 한다.The segmented solid oxide fuel cell submodule according to the present invention has a structure in which unit cells including a connecting electrode, an electrolyte layer, and an air electrode are connected in series by a connecting material on a porous tubular support. That is, the connecting member electrically connects the anode of the unit cell and the cathode of the other unit cell in the segmented solid oxide fuel cell submodule to enable electrical communication between the unit cells.

본 발명의 일 실시형태에 있어서, 상기 연결재는 은-유리 페이스트를 코팅하여 형성될 수 있다.In one embodiment of the present invention, the connecting material may be formed by coating a silver-glass paste.

상기 은-유리 페이스트는 은 분말 53∼57 중량%, 유리 분말 4∼8 중량%, 바인더 3∼6 중량% 및 용매 31∼35 중량%를 혼합하여 제조될 수 있다.The silver-glass paste may be prepared by mixing 53 to 57 wt% silver powder, 4 to 8 wt% glass powder, 3 to 6 wt% binder, and 31 to 35 wt% solvent.

상기 연결재는 전기적 전도성이 우수해야 하고, 가스 밀봉 특성이 확보되어야 하는데, 은-유리 페이스트에 포함되는 은 분말에 의해 우수한 전기 전도성을 나타낼 수 있으며, 유리 분말에 의해 가스 밀봉 효과를 나타낼 수 있다.The connecting material should be excellent in electrical conductivity, and the gas sealing property should be secured, and may exhibit excellent electrical conductivity by the silver powder included in the silver-glass paste, and may exhibit the gas sealing effect by the glass powder.

본 발명에서 상기 연료극, 전해질층, 공기극을 형성하기 위한 슬러리의 제조시 사용되는 바인더는 BM1, BM2, PVB 등을 사용할 수 있고, 균일제는 Triton X-100을 사용할 수 있으며, 분산제는 SN-분산제를 사용할 수 있고, 가소제는 디부틸 프탈레이트를 사용할 수 있으며, 그리고 용매는 톨루엔과 이소프로필 알코올의 혼합용매를 사용할 수 있다.In the present invention, the binder used in the preparation of the slurry for forming the anode, the electrolyte layer, and the cathode may use BM1, BM2, PVB, etc., the homogeneous agent may use Triton X-100, and the dispersant may be a SN-dispersant. Dibutyl phthalate may be used, and the solvent may be a mixed solvent of toluene and isopropyl alcohol.

상기 연결재를 형성하기 위한 은-유리 페이스트의 제조시 사용되는 바인더로는 메틸 셀룰로오스를 사용할 수 있으며, 용매로는 α-테르피놀(α-terpinol)을 사용할 수 있다.Methyl cellulose may be used as the binder used in the production of the silver-glass paste for forming the linking material, and α-terpinol may be used as the solvent.

본 발명에 따라 상술한 바와 같이 제조된 다공성 관형 지지체 상에 연료극, 전해질층, 공기극 및 연결재를 형성하는 방법은 본 발명에 참조로서 포함된 한국공개특허 제2012-0034508호에 개시된 바와 동일하다.
The method of forming the anode, the electrolyte layer, the cathode and the connecting member on the porous tubular support prepared as described above according to the present invention is the same as that disclosed in Korean Patent Laid-Open No. 2012-0034508, which is incorporated herein by reference.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 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 of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. 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 실시 예와 도면은 본 발명의 바람직한 실시 예이며, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것이 아니므로, 본 출원 시점에서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있다.
The embodiments and drawings described in the present specification are preferred embodiments of the present invention and are not intended to represent all of the technical ideas of the present invention, so that various equivalents and modifications may be substituted for them at the time of application of the present invention.

실시예Example 1 One

주원료인 3 몰% 이트리아 안정화 지르코니아 분말(3YSZ 분말)을 다공성 관형 지지체를 제조하기 위한 기공형성제로 활성탄(Activated Carbon, Kuraray Chemacl Co., Janpan) 분말을 3YSZ 분말 100 중량부에 대해 15 중량부로 정량하여 혼합하였다. 혼합된 분말을 에탄올 첨가 후, 고순도 지르코니아 볼을 이용하여 2주간 습식 볼 밀링(ball milling)을 하여 균일하게 한 후 핫 박스(Hot Box)에서 80 ℃에서 24 시간 동안 건조를 하였다. 건조 후 100, 200 ㎛ 의 크기를 가지는 표준체(sieve)를 이용하여 분쇄하여 지지체 분말과 기공형성제가 균일하게 혼합된 혼합분말을 얻었다.3 mol% yttria stabilized zirconia powder (3YSZ powder), the main raw material, was used as a pore-forming agent for preparing a porous tubular support, and activated carbon (Kuraray Chemacl Co., Janpan) powder was weighed at 15 parts by weight based on 100 parts by weight of 3YSZ powder. And mixed. After ethanol was added, the mixed powder was uniformly subjected to wet ball milling for 2 weeks using high purity zirconia balls, and then dried in a hot box at 80 ° C. for 24 hours. After drying, the mixture was ground using a sieve having a size of 100 and 200 µm to obtain a mixed powder in which the support powder and the pore-forming agent were uniformly mixed.

제조된 혼합분말에 수계종합바인더(YB-13D, SERANDER,.CO. Japan), 가소제(Plasticizer), 윤활제(Lubricant), 용매(증류수)를 하기 표 1에 나타낸 구성성분, 이의 재료 및 함량으로 첨가하여 압출 페이스트를 제작하였다. 혼련과정은 먼저 혼합 분말과 수계종합바인더를 분말상태로 30분간 혼련(mixing) 후 가소제, 윤활제 및 증류수와 혼합한 액상용액을 만든 후 균일하게 첨가하였다. 3YSZ 지지체는 기공형성제와 증류수의 비율을 1:1 의 비율로 증류수의 함량을 조절하여 원할한 압출이 되도록 압출용 페이스트를 제작하였다. 제조된 압출 페이스트는 용매가 고르게 분포되도록 24 시간 동안 냉장 숙성 한 후 다공성 관형 지지체를 압출 성형하였다.To the prepared mixed powder, an aqueous composite binder (YB-13D, SERANDER, .CO. Japan), a plasticizer, a lubricant, a solvent (distilled water) are added to the ingredients shown in Table 1, materials and contents thereof. To produce an extrusion paste. In the kneading process, first, the mixed powder and the water-based binder were mixed in a powder state for 30 minutes, and then a liquid solution mixed with a plasticizer, a lubricant, and distilled water was made and added uniformly. The 3YSZ supporter prepared a paste for extrusion to achieve a smooth extrusion by controlling the content of the distilled water at a ratio of 1: 1 by the ratio of the pore-forming agent and the distilled water. The prepared extrusion paste was refrigerated for 24 hours so that the solvent was evenly distributed, and then the extruded porous tubular support.

이후, 연료극 코팅을 위해 NiO-YSZ 분말(Fuelcellmaterials Co.), 바인더, 분산제, 가소제, 용매를 혼합하여 NiO-YSZ 분말이 20 중량%로 첨가된 슬러리를 제조한 후 가소결된 지지체 표면에 담금 코팅법을 이용하여 연료극을 코팅하였다. 연료극 코팅시 인상속도와 인하속도는 각각 0.8, 0.2 cm/s 로 하였으며, 코팅 유지시간은 10초 유지하여 코팅하였다. 코팅된 연료극은 60분간 상온 건조 후 마스킹을 벗겨내고, 1000 ℃에서 3 시간 동안 열처리하였다. 전해질은 박막의 치밀한 구조로 제작하기 위해 8mol.% YSZ 분말(Tosoh Co.)이 10 중량%로 첨가된 슬러리를 제조하여 진공 슬러리 코팅법을 이용하여 코팅하였다. 원통형 지지체의 한쪽 끝을 샌드 페이퍼로 평평하게 만들어 테프론 시트로 막고, 반대쪽 끝을 진공 펌프에 연결하였다. 진공 펌프를 작동시켜 70 kPa 이상의 진공압이 형성되면, 지지체를 전해질 슬러리에 넣고 30초 동안 그 상태를 유지하였다. 전해질 코팅후 마스킹 테이프를 제거하고, 상온에서 60 분 동안 건조한 후 1400 ℃에서 5 시간 동안 열처리하였다. LSM/YSZ, LSM, LSCF의 다층 구조를 갖는 공기극을 코팅하기 위해 LSM/YSZ, LSM, LSCF 분말(Fuelcellmaterials Co.)이 각각 20 중량%로 첨가된 세 가지 코팅 슬러리를 제조하였다. 제조된 공기극 슬러리를 LSM/YSZ, LSM, LSCF의 순서로 2회, 1회, 2회 순차적으로 담금 코팅하였다. 1회 코팅시마다 상온에서 30 분간 건조하였으며, 균일한 코팅층을 얻기 위해 그 다음 코팅시 방향을 반대로 코팅하였다. 공기극 코팅후 상온에서 60 분 동안 건조한 후 마스킹을 제거하였고, 1150 ℃에서 3 시간 동안 열처리하여 세그먼트형 고체산화물 연료전지 서브모듈을 제조하였다.
Then, NiO-YSZ powder (Fuelcellmaterials Co.), binders, dispersants, plasticizers, and solvents were mixed to prepare a slurry in which 20 wt% of NiO-YSZ powder was added to the anode, and then immersed on the surface of the plasticized support. The anode was coated by the method. In the anode coating, the pulling speed and the cutting speed were 0.8 and 0.2 cm / s, respectively, and the coating holding time was maintained for 10 seconds. The coated anode was peeled off after masking at room temperature for 60 minutes and heat-treated at 1000 ° C. for 3 hours. The electrolyte was prepared by using a vacuum slurry coating method to prepare a slurry in which 10 mol% of 8 mol.% YSZ powder (Tosoh Co.) was added in order to manufacture a thin film. One end of the cylindrical support was flattened with sand paper and covered with Teflon sheet, and the other end was connected to a vacuum pump. When the vacuum pump was operated to produce a vacuum pressure of 70 kPa or more, the support was placed in the electrolyte slurry and held for 30 seconds. After the electrolyte coating, the masking tape was removed, dried at room temperature for 60 minutes, and then heat-treated at 1400 ° C. for 5 hours. Three coating slurries were prepared in which LSM / YSZ, LSM and LSCF powder (Fuelcellmaterials Co.) were added at 20% by weight to coat the cathode having a multilayer structure of LSM / YSZ, LSM and LSCF. The prepared cathode slurry was dip-coated sequentially twice, once and twice in the order of LSM / YSZ, LSM and LSCF. Each coating was dried at room temperature for 30 minutes, and then coated in reverse direction in order to obtain a uniform coating layer. After the cathode coating, the masking was removed after drying at room temperature for 60 minutes, and heat treatment was performed at 1150 ° C. for 3 hours to prepare a segmented solid oxide fuel cell submodule.

비교예Comparative Example 1 One

전해질층을 박막의 치밀한 구조로 제작하기 위해 8mol.% YSZ 분말(Tosoh Co.)이 3 중량%로 첨가된 슬러리를 제조하여 형성한 것을 제외하고 실시예 1과 동일하게 수행하여 세그먼트형 고체산화물 연료전지 서브모듈을 제조하였다.
Segmented solid oxide fuel was carried out in the same manner as in Example 1 except that a slurry prepared by adding 3 mol% of 8 mol.% YSZ powder (Tosoh Co.) was prepared in order to manufacture the electrolyte layer into a thin film. Battery submodules were prepared.

시험예Test Example 1: 2개와 5개의 셀로 구성된  1: consisting of 2 and 5 cells 세그먼트Segment SOFCSOFC 모듈의 비교성능평가 Comparative performance evaluation of modules

실시예 1에 따라 각각 2개와 5개의 셀로 구성된 세그먼트형 고체산화물 연료전지 서브모듈을 제조하였고, 각각의 다공성 지지체 표면에 셀의 가스밀봉과 집전을 위해 은-유리 연결재 브러수 코팅법으로 코팅하였다. 완성된 세그먼트 SOFC 모듈은 양쪽 끝단에 세라마 본드를 사용하여 서스 튜브가 연결된 서스 캡을 부착하였고, 전기적 특성을 평가하기 위해 은-메쉬와 은-와이어를 이용하여 연료극과 공기극 부분을 집전하였다. 성능평가는 2개와 5개의 셀로 구성된 세그먼트 SOFC 모듈로 진행하였으며, 이때 연료로는 3%로 가습된 수소와 산화제로는 공기를 주입하였다. 운전온도는 700, 750, 800℃로 변화하여, DC 전자 부하기를 이용하여 전류-전압 특성을 측정하였고 그 결과를 도 1에 나타내었다. According to Example 1, a segmented solid oxide fuel cell submodule consisting of two and five cells, respectively, was prepared, and coated on the surface of each porous support by silver-glass connector brush water coating for gas sealing and current collection. The completed Segment SOFC module attached a suscap connected to a sus tube using a cerama bond at both ends, and collected the anode and the cathode using silver-mesh and silver-wire to evaluate electrical characteristics. Performance evaluation was carried out with a segment SOFC module consisting of two and five cells, in which air was injected with hydrogen and oxidant humidified to 3% as fuel. Operating temperature was changed to 700, 750, 800 ℃, the current-voltage characteristics were measured using a DC electronic load and the results are shown in FIG.

도 1을 참조하면, 700, 750, 800℃에서 개회로 전압(Open Circuit Voltage: OCV)과 최대 전력밀도는 2개의 셀로 이루어진 세그먼트 SOFC 모듈의 경우 1.59, 1.82, 1.9 V와 35, 68, 106 mW/cm2 였고(도 1 의 (A) 참조), 5개의 셀로 이루어진 세그먼트 SOFC 모듈의 경우 5.1, 5.13, 5.15 V와 135, 223, 276 mW/cm2 (도 1 의 (B) 참조)이었다. 결과 값에서 볼 수 있듯이 2개의 셀로 구성된 세그먼트 SOFC 모듈보다 5개의 셀로 이루어진 세그먼트 SOFC 모듈의 OCV가 더 안정적이고, 더 높은 성능을 나타내는 것을 알 수 있었다. 이러한 결과는 2개의 셀로 구성된 세그먼트 SOFC 모듈의 경우 전해질의 결함으로 인한 저항의 증가가 그 원인인 것으로 판단된다.
Referring to FIG. 1, at 700, 750, and 800 ° C, the open circuit voltage (OCV) and the maximum power density are 1.59, 1.82, 1.9 V and 35, 68, 106 mW for a two-segment SOFC module. / cm 2 (see FIG. 1A), and for a five-cell segment SOFC module, 5.1, 5.13, 5.15 V and 135, 223, 276 mW / cm 2 (see FIG. 1B). As can be seen from the result, it was found that the OCV of the five-cell segment SOFC module is more stable and shows higher performance than the two-cell segment SOFC module. This result may be attributed to the increase in resistance due to electrolyte defects in the segment SOFC module consisting of two cells.

시험예Test Example 2: 5개의 셀로 구성된  2: consisting of 5 cells 세그먼트Segment SOFCSOFC 모듈의 성능평가 Module performance evaluation

상기 시험예 1에서 제조된 5개의 셀로 구성된 세그먼트 SOFC 모듈의 성능평가를 수행하였다. 성능평가는 650 ℃의 운전온도에서 이루어 졌으며, 0.1 A의 전류를 일정하게 인가하여 전압의 변화를 측정하였다. 이때 수소는 250 cc/min, 산소는 1.5 L/min을 넣어 주었다. 전류를 인가하였을 때, 초기 전압은 약 4.4 V였고, 2100 시간이 흐른 후 전압은 4.35 V의 결과를 나타내었다. 또한, 2100 시간 동안 상기 5개의 셀로 구성된 세그먼트 SOFC 모듈의 연속운전하였고 이에서 측정된 전압의 변화를 도 2에 나타내었다.Performance evaluation of the segment SOFC module consisting of five cells manufactured in Test Example 1 was performed. Performance evaluation was performed at the operating temperature of 650 ℃, and the voltage change was measured by applying a constant current of 0.1 A. At this time, hydrogen was added 250 cc / min, oxygen was 1.5 L / min. When the current was applied, the initial voltage was about 4.4 V and after 2100 hours the voltage was 4.35 V. In addition, the continuous operation of the segment SOFC module consisting of the five cells for 2100 hours and the change in the voltage measured thereon is shown in FIG.

또한 상기 5개의 셀로 구성된 세그먼트 SOFC 모듈에 대해 열 사이클을 측정하여 도 3에 나타내었다. 작동 온도는 400 ℃에서 750 ℃를 1 사이클 주기로 하였으며, 총 43회의 열 사이클을 측정하였다. 세그먼트 SOFC 모듈의 전극면적은 9.5 cm2이고, 수소는 300 cc/min, 산소는 1.5 L/min으로 넣어주었다.In addition, the thermal cycle of the five-segment SOFC module is measured and shown in FIG. 3. The operating temperature was one cycle of 400 ° C. to 750 ° C., and a total of 43 thermal cycles were measured. The electrode area of the segment SOFC module was 9.5 cm 2 , hydrogen was 300 cc / min and oxygen was 1.5 L / min.

도 4를 참조하면, 전체 전압 강하율은 1.1 %이며, 이러한 결과는 과제의 정량적 목표 1000 시간당 2 % 이내의 전압 강하율을 충족하는 결과이다. 또한 여러 개의 단위 셀로 구성된 세그먼트 SOFC가 연속운전에서도 안정적이라는 것을 알 수 있었다. 1200 시간대에서 전압이 올라가는 것은 전자 부하기의 오작동으로 인해 0.1 A보다 작은 전류가 인가되었기 때문이다.Referring to FIG. 4, the overall voltage drop rate is 1.1%, and the result satisfies the voltage drop rate within 2% per 1000 hours of the quantitative target of the task. In addition, it was found that the segment SOFC composed of several unit cells is stable even in continuous operation. The rise in voltage at 1200 is due to the application of a current less than 0.1 A due to a malfunction of the electronic load.

도 5를 참조하면, 처음의 OCV는 5.03 V로 측정 되었으며, 43회의 열 사이클 후에 OCV는 4.91 V로 측정되었다. 세그먼트 모듈의 OCV 차이는 0.08 V로 세그먼트 SOFC 모듈을 구성하고 있는 단위 셀 자체의 결함이 없고, 연결재 및 서스 튜브의 연결 부위에서의 가스 누설이 전혀 없다는 것을 의미한다.
Referring to FIG. 5, the initial OCV was measured at 5.03 V and after 43 heat cycles, the OCV was measured at 4.91 V. The OCV difference of the segment module means that there is no defect of the unit cell itself constituting the segment SOFC module at 0.08 V, and there is no gas leakage at the connection portion of the connecting material and the sus- tance tube.

시험예Test Example 3: 10개의 셀로 구성된  3: consisting of 10 cells 세그먼트Segment SOFCSOFC 모듈의 성능평가 Module performance evaluation

10 개의 셀로 구성되고, 연료극은 두 번 코팅하여 20 ㎛ 두께의 연료극이 형성한 것을 제외하고 시험예 1과 동일하게 수행하여 10 개의 셀로 구성된 세그먼트 SOFC 모듈을 제조하였고 이에 대해 사진을 촬영하여 도 4에 나타내었다. 제조된 10 개의 셀로 구성된 세그먼트 SOFC 모듈에 대해 I-V-P 성능을 측정하여 도 5에 나타내었다.A 10-cell segment SOFC module was fabricated in the same manner as in Test Example 1 except that the anode was composed of 10 cells, and the anode was coated twice to form a 20 μm thick anode. Indicated. The I-V-P performance of the manufactured 10 cell segment SOFC module is measured and shown in FIG. 5.

도 5를 참조하면, 10 개의 셀로 구성된 세그먼트 SOFC 모듈은 700℃와 750 ℃에서 OCV는 각각 10.37, 10.27 V이었으며, 최대전력밀도는 각각 233, 332 mW/cm2로 우수한 성능을 나타내었다.
Referring to FIG. 5, the 10-cell segment SOFC module exhibited excellent performance at OCV of 10.37 and 10.27 V at 700 ° C. and 750 ° C., respectively, and maximum power density of 233 and 332 mW / cm 2 , respectively.

시험예Test Example 4:  4: 전해질층의Of electrolyte layer SEMSEM 사진 분석 Photo analysis

본 발명의 실시예 1에 따라 8mol.% YSZ 분말 10 중량%로 첨가된 슬러리를 사용하여 제조된 전해질층의 표면 및 단면에 대해 촬영한 SEM 사진을 도 6에 나타내었고, 비교예 1에 따라 8mol.% YSZ 분말 3 중량%로 첨가된 슬러리를 사용하여 제조된 전해질층의 표면 및 단면에 대해 촬영한 SEM 사진을 도 7에 나타내었다.SEM images of the surface and the cross-section of the electrolyte layer prepared using the slurry added with 10% by weight of 8 mol.% YSZ powder according to Example 1 of the present invention are shown in FIG. 6, and 8 mol according to Comparative Example 1 SEM images of the surface and the cross-section of the electrolyte layer prepared using the slurry added with 3% by weight of.% YSZ powder are shown in FIG. 7.

도 6 및 도 7을 참조하면, 본 발명에 따른 실시예 1에서 제조된 전해질층은 균일하고 치밀하게 형성된 것을 알 수 있으나, 비교예 1에서 제조된 전해질층의 표면에는 크랙이 형성된 것을 알 수 있다.
6 and 7, it can be seen that the electrolyte layer prepared in Example 1 according to the present invention is uniformly and densely formed, but cracks are formed on the surface of the electrolyte layer prepared in Comparative Example 1. .

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.The foregoing description is merely illustrative of the technical idea of the present invention, and various changes and modifications may be made by those skilled in the art without departing from the essential characteristics of the present invention. Therefore, the embodiments disclosed in the present invention are intended to illustrate rather than limit the scope of the present invention, and the scope of the technical idea of the present invention is not limited by these embodiments. The scope of protection of the present invention should be interpreted by the following claims, and all technical ideas within the scope equivalent thereto should be construed as being included in the scope of the present invention.

Claims (11)

다공성 관형 지지체, 상기 다공성 관형 지지체 외면에 형성된 연료극, 전해질층, 공기극 및 연결재를 포함하는 세그먼트형 고체산화물 연료전지 서브모듈로서,
상기 다공성 관형 지지체는 균일화 및 분말화된 3 몰% 이트리아 안정화 지르코니아 및 활성탄 분말의 혼합물, 가소제, 윤활제, 바인더 및 증류수를 혼련하여 제조된 페이스트를 압출, 건조, 열처리 및 소결 과정을 거쳐 제조된 것이고, 상기 전해질층은 8 몰% 이트리아 안정화 지르코니아 분말을 전체 중량 대비 9.5~10.5 중량% 포함하는 슬러리를 사용하여 제조된 것임을 특징으로 하는 세그먼트형 고체산화물 연료전지 서브모듈.
A segmented solid oxide fuel cell submodule comprising a porous tubular support, a fuel electrode, an electrolyte layer, an air electrode, and a connecting member formed on an outer surface of the porous tubular support,
The porous tubular support is prepared by extrusion, drying, heat treatment and sintering of a paste prepared by kneading a mixture of homogenized and powdered 3 mol% yttria stabilized zirconia and activated carbon powder, plasticizer, lubricant, binder and distilled water. The electrolyte layer is a segment-type solid oxide fuel cell submodule, characterized in that manufactured using a slurry containing 9.5 ~ 10.5% by weight of 8 mol% yttria stabilized zirconia powder relative to the total weight.
청구항 1에 있어서,
상기 다공성 관형 지지체는 3 몰% 이트리아 안정화 지르코니아 100 중량부에 대해 활성탄 5~15 중량부를 혼합하고 균일화 및 분말화하는 단계;
상기 분말화된 3 몰% 이트리아 안정화 지르코니아 및 활성탄의 혼합 분말 100 중량부에 대하여 가소제 7~8 중량부, 윤활제 6~7 중량부, 바인더 17~18 중량부 및 증류수 20~30 중량부를 혼합하여 페이스트를 제조하는 단계; 및
상기 페이스트를 압출, 건조, 열처리 및 소결하는 단계를 수행하여 제조된 것임을 특징으로 하는 세그먼트형 고체산화물 연료전지 서브모듈.
The method according to claim 1,
The porous tubular support is mixed, homogenized and powdered with 5 to 15 parts by weight of activated carbon based on 100 parts by weight of 3 mol% yttria stabilized zirconia;
With respect to 100 parts by weight of the mixed powder of 3 mol% yttria stabilized zirconia and activated carbon, 7 to 8 parts by weight of plasticizer, 6 to 7 parts by weight of lubricant, 17 to 18 parts by weight of binder, and 20 to 30 parts by weight of distilled water are mixed. Preparing a paste; And
Segmented solid oxide fuel cell submodule, characterized in that manufactured by performing the step of extruding, drying, heat treatment and sintering the paste.
청구항 2에 있어서,
상기 3 몰% 이트리아 안정화 지르코니아 100 중량부에 대하여 활성탄 10 중량부를 혼합하고 균일화 및 분말화하는 것을 특징으로 하는 세그먼트형 고체산화물 연료전지 서브모듈.
The method according to claim 2,
Segmented solid oxide fuel cell submodule, characterized in that for mixing, homogenizing and powdering 10 parts by weight of activated carbon with respect to 100 parts by weight of the 3 mol% yttria stabilized zirconia.
청구항 2에 있어서,
상기 페이스트의 제조시 활성탄 및 증류수는 1:1 의 중량비로 사용되는 것을 특징으로 하는 세그먼트형 고체산화물 연료전지 서브모듈.
The method according to claim 2,
Segmented solid oxide fuel cell submodule, wherein the activated carbon and distilled water are used in a weight ratio of 1: 1 when preparing the paste.
청구항 2에 있어서,
상기 페이스트를 압출하여 제조된 다공성 관형 지지체를 열처리하고 가소결하는 단계는 200 ℃까지 시간당 0.67 ℃/분으로 승온하여 남아있는 수분과 첨가물을 천천히 연소시키고, 200~300 ℃에서 3~5 시간 동안 유지하여 바인더를 천천히 연소시키고, 600 ℃까지 1 ℃/분으로 승온 후, 5 시간 동안 유지하여 활성탄을 완전 연소시키고, 1350~1500 ℃까지 1.67 ℃/분으로 승온하여 3~5 시간 동안 가소결하여 수행되는 것을 특징으로 하는 세그먼트형 고체산화물 연료전지 서브모듈.
The method according to claim 2,
The step of heat-treating and pre-sintering the porous tubular support prepared by extruding the paste is heated to 0.67 ℃ / min per hour to 200 ℃ slowly burning the remaining water and additives, and maintained at 200 ~ 300 ℃ for 3 to 5 hours The binder is slowly burned, heated to 1 ° C./min up to 600 ° C., then maintained for 5 hours to completely burn the activated carbon, heated to 1.67 ° C./min to 1350-1500 ° C., and calcined for 3 to 5 hours. Segmented solid oxide fuel cell submodule, characterized in that.
청구항 1에 있어서,
상기 다공성 관형 지지체 외면에 형성된 전해질층은 8 몰% 이트리아 안정화 지르코니아 분말 9.566~10.5 중량%, 바인더 0.9∼1.1 중량%, 균일제 0.19~0.21 중량%, 분산제 0.022∼0.024 중량%, 가소제 0.9∼1.1 중량% 및 용매 87.066∼88 중량%를 혼합하여 제조된 슬러리를 사용하여 상기 연료극 상에 코팅된 것임을 특징으로 하는 세그먼트형 고체산화물 연료전지 서브모듈.
The method according to claim 1,
The electrolyte layer formed on the outer surface of the porous tubular support is 8 mol% yttria stabilized zirconia powder 9.566-10.5 wt%, binder 0.9-1.1 wt%, homogenizer 0.19-0.21 wt%, dispersant 0.022-0.024 wt%, plasticizer 0.9-1.1 wt% Segmented solid oxide fuel cell submodule, characterized in that the coating on the anode using a slurry prepared by mixing a% and 87.066 to 88% by weight of the solvent.
청구항 1 내지 청구항 6 중 어느 한 항에 따른 세그먼트형 고체산화물 연료전지 서브모듈을 복수개 포함하여 구성된 세그먼트형 고체산화물 연료전지 모듈.
A segmented solid oxide fuel cell module comprising a plurality of segmented solid oxide fuel cell submodules according to any one of claims 1 to 6.
청구항 7에 있어서,
세그먼트형 고체산화물 연료전지 서브모듈을 5개 또는 10개 포함하여 구성된 세그먼트형 고체산화물 연료전지 모듈.
The method of claim 7,
A segmented solid oxide fuel cell module comprising five or ten segmented solid oxide fuel cell submodules.
균일화 및 분말화된 3 몰% 이트리아 안정화 지르코니아 및 활성탄 분말의 혼합물, 가소제, 윤활제, 바인더 및 증류수를 포함하는 페이스트를 사용하여 다공성 관형 지지체를 제조하는 단계(S1);
상기 다공성 관형 지지체 상에 연료극을 형성하는 단계(S2);
상기 연료극 상에 8 몰% 이트리아 안정화 지르코니아 분말, 바인더, 균일제, 분산제, 가소제 및 용매를 혼합하여 제조되니 페이스트를 사용하여 전해질층을 형성하는 단계(S3);
상기 전해질층 상에 공기극을 형성하는 단계(S4); 및
전기적 연결을 위해 연결재를 형성하는 단계(S5);
를 포함하는 세그먼트형 고체산화물 연료전지 서브모듈의 제조방법.
Preparing a porous tubular support using a paste comprising a mixture of homogenized and powdered 3 mol% yttria stabilized zirconia and activated carbon powder, a plasticizer, a lubricant, a binder and distilled water (S1);
Forming a fuel electrode on the porous tubular support (S2);
8 mol% yttria stabilized zirconia powder, a binder, a homogeneous agent, a dispersant, a plasticizer and a solvent are prepared on the anode to form an electrolyte layer using a paste (S3);
Forming an air electrode on the electrolyte layer (S4); And
Forming a connecting material for electrical connection (S5);
Segmented solid oxide fuel cell submodule manufacturing method comprising a.
청구항 9에 있어서,
상기 다공성 관형 지지체를 제조하는 단계(S1)는,
상기 3 몰% 이트리아 안정화 지르코니아 100 중량부에 대하여 활성탄 분말 5~15 중량부를 혼합하여 슬러리 상태로 제조한 후 볼 밀링에 의해 균일화하는 단계;
상기 균일화된 3 몰% 이트리아 안정화 지르코니아 분말 및 활성탄 분말의 혼합물을 건조 후 분쇄하여 분말화하는 단계;
상기 분말화된 혼합물 100 중량부에 대하여 가소제 7~8 중량부, 윤활제 6~7 중량부, 바인더 17~18 중량부 및 증류수 20~30 중량부를 혼합하여 페이스트를 제조한 후 관형 지지체로 압출하는 단계;
상기 압출된 관형 지지체의 관내에 금속 바를 삽입하고 롤링시키면서 상온 건조하는 단계; 및
상기 건조된 관형 지지체를 열처리하여 관형 지지체에 첨가되어 있는 바인더와 활성탄 성분을 완전 연소시키는 단계; 및
상기 열처리된 관형 지지체를 소결하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 세그먼트형 고체산화물 연료전지 서브모듈의 제조방법.
The method of claim 9,
Preparing the porous tubular support (S1),
Mixing 5 to 15 parts by weight of the activated carbon powder with respect to 100 parts by weight of the 3 mol% yttria stabilized zirconia to prepare a slurry and homogenizing by ball milling;
Pulverizing and drying the mixture of the homogenized 3 mol% yttria stabilized zirconia powder and activated carbon powder to powder;
7 to 8 parts by weight of plasticizer, 6 to 7 parts by weight of lubricant, 17 to 18 parts by weight of binder, and 20 to 30 parts by weight of distilled water to prepare a paste, followed by extrusion into a tubular support, based on 100 parts by weight of the powdered mixture. ;
Inserting a metal bar into the tube of the extruded tubular support and drying at room temperature while rolling; And
Heat-treating the dried tubular support to completely burn the binder and activated carbon component added to the tubular support; And
Sintering the heat-treated tubular support, characterized in that it comprises a segment type solid oxide fuel cell submodule manufacturing method.
청구항 9에 있어서,
상기 연료극 상에 전해질층을 형성하는 단계는 전해질층은 8 몰% 이트리아 안정화 지르코니아 분말 9.566~10.5 중량%, 바인더 0.9∼1.1 중량%, 균일제 0.19~0.21 중량%, 분산제 0.022∼0.024 중량%, 가소제 0.9∼1.1 중량% 및 용매 87.066∼88 중량%를 혼합하여 제조된 슬러리를 연료극 상에 진공슬러리 코팅법을 사용하여 코팅하고 열처리하여 제조되는 것을 특징으로 하는 세그먼트형 고체산화물 연료전지 서브모듈의 제조방법.
The method of claim 9,
In the forming of the electrolyte layer on the anode, the electrolyte layer may comprise 8 mol% yttria stabilized zirconia powder 9.566-10.5 wt%, binder 0.9-1.1 wt%, homogenizer 0.19-0.21 wt%, dispersant 0.022-0.024 wt%, plasticizer Method for producing a segmented solid oxide fuel cell submodule, characterized in that the slurry prepared by mixing 0.9 to 1.1% by weight of the solvent and 87.066 to 88% by weight of the solvent is coated on the anode using a vacuum slurry coating method and heat-treated. .
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