KR101349035B1 - 모듈화된 암텍 셀 및 그 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 모듈화된 암텍(AMTEC) 셀에 관한 것으로 금속지지체를 내부전극으로 사용하여 별도의 집전체가 필요 없을 뿐만 아니라, 고온 고압의 환경에서도 내구성과 안정성을 가지며, 셀과 하우징간의 접합을 절연부에 셀을 삽입하여 밀봉하는 장착이 매우 용이하고 부품숫자를 최소화할 수 있고, 직병렬 구조를 통한 시스템 규모 확장이 용이한 모듈화된 암텍(AMTEC) 셀에 관한 것이다.
Description
본 발명은 암텍(AMTEC) 셀에 관한 것으로 금속지지체를 내부전극으로 사용하고 장착이 용이하고 조립 과정에서 결함 발생 가능성이 매우 작으며, 부품 숫자를 최소화한 모듈화된 암텍(AMTEC) 단위셀에 관한 것이다.
AMTEC(Alkali Metal Themal to Eletric Converter) 기술은 열에너지를 전기에너지로 바꾸는 기술로 초기에는 우주용 전력원으로 개발이 시작되었으나 최근에는 폐열을 회수하는 기술로서 기존의 기술을 대체할 수 있는 유망한 기술로 대두 되고 있다.
AMTEC에서 전기를 생산하는 과정을 구체적으로 살펴보면, Na 증기가 열원에 의해 고온 고압 영역인 증발기에서 증기상태로 변하여 Na+이 베타 알루미나 고체전해질(Beta-Alumina Solid Electrolyte:BASE)로 통과하고, 자유전자들은 음극(anode)으로부터 전기부하로 통과하여 양극(cathode)으로 돌아와서 저온저압영역의 베타 알루미나 고체전해질(Beta-Alumina Solid Electrolyte:BASE)의 표면에서 나오는 이온과 재결합하여 중성화되는 과정에서 전기를 발생한다.
전기를 발생하는 에너지원 또는 원동력(driving force)은 열변환 발전기 내부에 Na의 증기압이 가장 크게 작용하고 또한 작용유체의 농도 차이, 온도 차이로 인해 Na이 고체전해질을 통과하는 과정에서 발생하는 자유전자를 전극을 통해 집전함으로써 발전이 가능하게 된다.
기존의 발전방식과는 달리 터빈이나 모터와 같은 구동부 없이 전기를 생산할 수 있는 발전 셀로 구성되어 열과 접촉되는 부위에서 직접 전기를 생산할 수 있고 직렬 또는 병렬로 모듈화하는 경우 수KW에서 수백MW 규모의 대용량 발전이 가능하다.
암텍(AMTEC) 셀로부터 발생한 전기를 집전하기 위해서는 고체전해질의 내측면에 형성되어 있는 내부전극으로부터 전기를 집전해야 하고, 나트륨 이온이 고체전해질을 통과하면서 전자를 발생시키기 위한 요건으로 밀봉이 유지되어야 한다.
종래의 암텍(AMTEC) 셀은 내부 집전을 위하여 몰리브덴(Mo) 메쉬(mesh)와 같은 집전구조를 삽입한 후 이를 내부 집전용 bus bar(탄탈륨, Ta rod)에 연결하는 과정을 요구하고 있다. 그런데 내부 집전용 메쉬에서 계면 밀착력에 따른 저항이 발생하는 문제와 재현성이 떨어지는 문제가 존재한다.
또한 상기 Ta rod를 지지하는 부위와 세라믹 셀 사이에도 기밀/접합 부위가 발생하여 고온 부식환경에서 결함의 가능성이 매우 높게 된다.
밀봉을 위하여 알파 알루미나 절연구조물을 포함한 다층의 접합부를 요구하고 있다. 종래기술은 이러한 과정에서 요구되는 부품의 숫자가 매우 많아 리크 및 기밀파괴 등 불량의 소지를 많이 가지고 있다. 또한 상기 구조물은 베타알루미나-알파알루미나-금속 등 다양한 접합부를 가지고 있어서 시스템을 제작하기 위하여 장착 과정에서 다양한 접합부에 충격 등이 가해지는 경우 파손 및 리크의 위험이 존재하게 된다.
따라서 암텍 단위셀과 집전/밀봉 기능을 별로도 구분할 수 없으며 어셈블리화를 통해 손쉽게 장착 또는 탈거하는 기술이 요구된다.
상기 과제를 해결하기 위해, 내부집전이 용이하고, 내부집전 wire 단락 및 short-circuit 등으로 부터 자유롭고 조립공정이 간단하며 계면에 의한 전기손실이 없을 것을 요하는데, 이는 암텍(AMTEC) 단위셀을 다공성 금속지지체를 사용하여 제작함으로써 상기 문제를 해결하는 것이 가능하다. 다공성 금속지지체는 내부전극으로 기능을 수행할 뿐만 아니라 집전 구조가 없이도 집전을 할 수 있도록 집전 기능을 수행하기도 하며 또한 암텍(AMTEC) 셀의 지지체가 되어 고온 고압의 환경에서도 내구성과 안정성을 가질 수 있게 된다. 또한 금속지지체의 머리(head) 부분을 치밀화하여 내부전극이 외부에 개방되게 함으로써 내부 전극으로부터 집전을 쉽게 수행할 수 있게 된다.
밀봉과 관련하여 접합부가 손쉬운 공정으로 처리 가능하여야 하고, 단위셀-하우징 조립이 간단하고 접합부의 개수가 작고, 직병렬 구조를 통한 시스템 규모 확장이 용이할 것을 요하는데, 이를 위해 금속지지형 단위셀의 하부를 알루미나 및 anodizing 금속을 사용하여 접합하고, 끝단이 치밀화된 금속부에 bus bar를 만들어서 단위셀을 모듈화하기 용이한 구조로 제조할 수 있다.
본 발명은 AMTEC 단위셀에서 다공성 금속 지지체를 내부전극으로 사용하였고, 금속지지형 단위셀의 하부를 알루미나 및 anodizing 금속을 사용하여 접합하고, 끝단이 치밀화된 금속부에 bus bar 또는 내부전극 리드를 만들어서 단위셀을 모듈화하기 용이한 구조로 제조함으로써, 내부집전이 용이할 뿐만 아니라 밀봉에 있어 접합부가 손쉬운 공정으로 처리 가능하게 된다. 구체적으로 내부집전 wire 단락 및 short-circuit 등으로부터 자유롭고 계면에 의한 전기 손실이 없고, 단위셀과 절연부를 접합함에 있어 접합부위가 넓어지기 때문에 접합이 견고하고 결함 발생이 매우 작으며, 단위셀-하우징 조립이 매우 간단해지고, 부품 개수가 줄어들어 시스템 구조가 간단해지는 장점이 있고, AMTEC 단위셀간 직병렬 구조를 통한 시스템 규모 확장이 용이하다.
도 1은 본 발명인 모듈화된 암텍(AMTEC) 셀의 구성도이다.
도 2는 본 발명인 모듈화된 암텍(AMTEC) 셀 일부에 대한 구성도이다.
도 3은 본 발명인 모듈화된 암텍(AMTEC) 셀의 제조방법을 단계별로 나타낸 순서도이다.
도 2는 본 발명인 모듈화된 암텍(AMTEC) 셀 일부에 대한 구성도이다.
도 3은 본 발명인 모듈화된 암텍(AMTEC) 셀의 제조방법을 단계별로 나타낸 순서도이다.
본 발명인 모듈화된 암텍(AMTEC) 셀 및 그 제조방법의 일실시예를 하기 첨부된 도면을 참조하여 설명하도록 한다.
도 1a는 본 발명인 모듈화된 암텍(AMTEC) 셀의 구성도로서, 모듈화된 암텍(AMTEC) 셀에 있어서, 금속지지체를 갖는 베이스 튜브, 상기 베이스 튜브를 지지하는 하우징(500), 상기 베이스 튜브와 상기 하우징(500) 사이에 위치하여 절연 및 밀봉의 기능을 수행하는 접합부(400)를 포함하여 구성된다. 이때, 상기 베이스 튜브는 다공성 금속 재질이고 금속지지체로 기능하는 일면이 밀폐되고 일면이 개방된 튜브형의 내부전극(100), 상기 내부 전극(100)의 외측면에 형성되는 고체전해질(200), 상기 고체전해질(200) 외측면에 형성되는 외부전극(300) 및 외부전극 리드와이어(320)를 포함하여 구성된다.
도 1b는 본 발명인 모듈화된 암텍(AMTEC) 셀의 구성도로서, 모듈화된 암텍(AMTEC) 셀에 있어서, 내부전극(100)의 일부가 개방된 베이스 튜브, 상기 베이스 튜브를 지지하는 하우징(500), 베이스 튜브와 상기 하우징(500) 사이에 위치하여 절연 및 밀봉의 기능을 수행하는 접합부(400)를 포함하여 구성된다. 이때, 상기 베이스 튜브는 일면이 밀폐되고 일면이 개방된 머리(120)와 양면이 개방된 원통 형상의 몸체(140)를 포함하여 구성되는 내부전극(100), 상기 머리(120)에 위치하는 내부전극 리드(160), 상기 몸체의 외측면에 형성된 고체전해질(200), 상기 고체전해질(200) 외측면에 형성된 외부전극(300) 및 외부전극 리드와이어(320)를 포함하여 구성된다. 이때, 상기 내부전극(100)의 머리(120)는 기체가 통과할 수 없도록 기공이 밀폐되어 있게 된다. 상기 내부전극(100)의 머리(120)는 기공을 밀폐하기 위해 금속 필러(filler)를 내부전극 머리(120)에 금속 용융 침투법, 필러메틸법 중의 어느 하나의 방법을 이용하여 충진하게 되나 본 실시예로 제한되지 않음은 물론이다. 내부전극(100)이 개방된 베이스 튜브에서는 내부전극의 머리(120)를 기체가 통과하지 않도록 밀폐하여야하는데 기체가 통과하는 경우 이로 인한 내부 압력 감소가 발생하게 되어 효율이 감소하게 되고, 또한 이 경우 작동유체로 작용하는 Na 기체가 자유전자를 제공하지 않고 셀 외부로 이동하여 결과적으로 발전효율이 떨어지기 때문이다.
도 2는 본 발명인 모듈화된 암텍(AMTEC) 셀 일부에 대한 구성도이고, 베이스 튜브와 접합부를 나타낸 구성도로서, 상기 접합부(400)는 기체가 통과할 수 있도록 양면이 개방되고 속이 빈 원통형의 형상을 하고 있고, 형상은 베이스 튜브의 형상에 따라 다양한 형상을 할 수 있을 것이고 본 실시예로 제한되지 않음은 물론이다. 이때, 접합부(400)는 상기 베이스 튜브와 접합하는 부분에 베이스 튜브가 삽입될 수 있도록 홈이 형성되어져 있는 절연부(420)와 상기 홈에 상기 베이스 튜브가 삽입된 후 그 나머지 공간에 형성되는 밀봉부(450)를 포함하여 구성된다. 이때, 상기 베이스 튜브의 외부전극(300)은 상기 홈에 삽입되지 않고 상기 내부전극(100) 또는 고체전해질(200)의 하단부가 홈에 삽입되어 고정되는데 외부전극(300)이 삽입되게 되면 밀봉부(450)가 도체인 경우 내부전극(100)과 외부전극(300)이 전기적으로 연결되기 때문에 이를 방지하기 위해 외부전극(300)을 형성할 때 베이스 튜브가 절연부(420)에 삽입되는 부위를 제외하고 외부전극을 형성하는 것이 바람직하다. 이때, 밀봉부(450)는 기체가 통과하지 않도록 밀봉하게 되고 상기 절연부(420)와 상기 베이스 튜브를 접합하게 된다.
상기 절연부(420)는 알파 알루미나(alpha alumina), 아노다이징(anodizing) 금속, 범랑코팅된 금속 중 적어도 어느 하나를 포함하여 구성되나 본 실시예로 제한되지 않음은 물론이다. 절연부(420)는 상기 베이스 튜브와 상기 하우징(500)을 전기적으로 연결되지 않도록 절연하게 된다. 절연을 함으로써, 내부전극(100)에서 포집한 자유전자가 하우징(500)으로 이동하는 것을 방지하여 내부전극 리드(160)를 통해서만 자유전자의 이동이 가능하게 된다.
상기 밀봉부(450)는 카본링, 골드링, 실버링, 브레이징 필러(brazing filler) 중 적어도 어느 하나를 포함하여 구성되나 본 실시예로 제한되지 않음은 물론이다.
상기 접합부(400)의 절연부(420)와 상기 하우징(500)은 용접, 오링(O-ring), 브레이징(brazing) 중 적어도 어느 하나의 방법으로 접합되나 본 실시예로 제한되지 않음은 물론이다.
상기 내부전극(110)은 몰리브덴, 티타늄, 텅스텐, 구리, 니켈, 니켈-철 합금, 스테인리스, 철, 청동 중 적어도 어느 하나를 포함하여 구성되는데 본 실시예로 제한되지 않음은 물론이다. 이때 내부전극(100)은 베이스 튜브를 지지하는 역할을 수행하여 고온 고압에서도 내구성 안정성을 갖게 해주고, 또한 내부전극 지지체를 사용함으로써 고체전해질을 박막으로 코팅하는 것이 가능하게 되어 발전효율을 높일 수 있게 된다. 금속지지체의 내부전극(100)을 사용함으로써 집전체를 필요로 하지 않는다는 장점도 갖는다.
상기 고체전해질은 베타 알루미나계(beta-alumina계) 또는 나시콘계(Na super-ionic conductor:NASICN계) 고체 전해질 중 어느 하나를 사용할 수 있다. 현재 일반적으로 가장 많이 사용되고 있는 것은 베타'' 알루미나계(beta''-alumina계)이다.
상기 외부전극(300)은 몰리브덴, 니켈, 알루미늄, PtW, RhW, TiC, TiN, SiN, RuO, Ru2O, Rh2W 중 적어도 어느 하나를 포함하여 구성되나 본 실시예로 제한되지 않음은 물론이다.
도 3a는 본 발명인 모듈화된 암텍(AMTEC) 셀의 제조방법을 단계별로 나타낸 순서도로서, 모듈화된 암텍셀의 제조방법에 있어서, 금속재질이고 일면이 밀폐되고 일면이 개방된 튜브형으로 된 금속 지지체인 내부전극(100)을 제조하는 단계, 상기 내부전극(100) 외측면에 코팅 공정을 사용하여 박막으로 고체 전해질(200) 코팅층을 형성하는 단계, 상기 고체 전해질(200) 코팅층 표면에 다공성 외부전극(300)을 코팅하는 단계, 셀의 상단부에 내부전극 리드(160)를 형성하는 단계, 상기 외부전극(300)에 외부전극 리드와이어(320))를 형성하는 단계, 접합부(400)에 상기 내부전극(100)의 하단 일부 또는 내부전극(100)과 고체전해질(200)의 하단 일부가 삽입되도록 상기 베이스 튜브를 삽입하는 단계, 상기 접합부(400)에 상기 베이스 튜브가 삽입된 부분을 밀봉하는 단계, 상기 접합부(400)와 상기 하우징(500)을 접합하는 단계를 포함하여 이루어지게 된다.
도 3b는 본 발명인 모듈화된 암텍(AMTEC) 셀의 제조방법을 단계별로 나타낸 순서도로서, 모듈화된 암텍셀의 제조방법에 있어서, 다공성 금속 재질로 일면이 밀폐되고 일면이 개방된 머리(120)와 양면이 개방된 원통 형태의 몸체(140)를 포함하는 튜브형상을 가지는 내부전극(100)을 제조하는 단계, 상기 머리(120) 부분에 기공을 밀폐하기 위하여 금속 필러(filler)를 충진하는 단계, 상기 머리(120) 부분에 내부전극 리드(160)를 형성하는 단계, 상기 몸체(140)의 외측면에 고체전해질(200)을 박막으로 코팅하는 단계, 상기 고체전해질(200)을 코팅한 부분의 외측면에 외부전극(300)을 코팅하는 단계, 상기 외부전극(300)에 외부전극 리드와이어(320)를 형성하는 단계, 상기 접합부(400)에 상기 내부전극(100)의 한단 일부 또는 내부전극(100)과 고체전해질(200)의 하단 일부가 삽입되도록 상기 베이스 튜브를 삽입하는 단계, 상기 접합부(400)에 상기 베이스 튜브가 삽입된 부분을 밀봉하는 단계, 상기 접합부(400)와 상기 하우징(500)을 접합하는 단계를 포함하여 이루어지게 된다.
상기 내부전극(100)은 몰리브덴, 티타늄, 텅스텐, 구리, 니켈, 니켈-철 합금, 스테인리스, 철, 청동 중 적어도 어느 하나를 포함하여 구성되나 본 실시예로 제한되지 않음은 물론이다.
고체전해질(200)은 베타 알루미나계(beta-alumina계) 또는 나시콘계(Na super-ionic conductor:NASICN계) 고체 전해질 중 어느 하나로 구성되고, 현재 가장 많이 사용되고 있는 것은 베타'' 알루미나계(beta''-alumina계)이다. 이때, 고체전해질(200)의 코팅은 용사 코팅 또는 플라즈마 코팅 중 적어도 어느 하나를 이용하여 박막으로 코팅층을 형성하게 되는데 본 실시예로 제한되지 않음은 물론이다.
상기 외부전극(300)의 코팅은 상기 고체전해질(200)이 코팅된 부분 중 상기 접합부(400)의 절연부(420)에 삽입되는 영역을 제외하여 고체전해질(200)의 외측면에 코팅게 되고, 외부전극(300)은 상기 절연부에 삽입되지 않는다. 상기 외부전극(300)은 몰리브덴, 니켈, 알루미늄, PtW, RhW, TiC, TiN, SiN, RuO, Ru2O, Rh2W 중 적어도 어느 하나를 포함하여 구성되나 본 실시예로 제한되지 않음은 물론이다.
상기 모듈화된 암텍(AMTEC) 셀을 복수개를 포함하여 구성하여 암텍(AMTEC) 발전기를 만들 수 있는데, 이때 암텍(AMTEC) 셀간 직렬 또는 병렬로 연결하여 시시템 규모 확장이 용이해지게 된다.
본 발명을 첨부된 도면과 함께 설명하였으나, 이는 본 발명의 요지를 포함하는 다양한 실시 형태 중의 하나의 실시예에 불과하며, 당업계에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 하는데에 그 목적이 있는 것으로, 본 발명은 상기 설명된 실시예에만 국한되는 것이 아님은 명확하다. 따라서, 본 발명의 보호범위는 하기의 청구범위에 의해 해석되어야 하며, 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위 내에서의 변경, 치환, 대체 등에 의해 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함될 것이다. 또한, 도면의 일부 구성은 구성을 보다 명확하게 설명하기 위한 것으로 실제보다 과장되거나 축소되어 제공된 것임을 명확히 한다.
100: 내부전극 120: 내부전극의 머리
140: 내부전극의 몸체 160: 내부전극 리드
200: 고체전해질 300: 외부전극
320: 외부전극 와이어 400: 접합부
420: 절연부 450: 밀봉부
500: 하우징
140: 내부전극의 몸체 160: 내부전극 리드
200: 고체전해질 300: 외부전극
320: 외부전극 와이어 400: 접합부
420: 절연부 450: 밀봉부
500: 하우징
Claims (19)
- 모듈화된 암텍(AMTEC) 셀에 있어서,
금속지지체를 갖는 베이스 튜브,
상기 베이스 튜브를 지지하는 하우징,
상기 베이스 튜브와 상기 하우징 사이에 위치하여 절연 및 밀봉의 기능을 수행하는 접합부를 포함하여 구성되고,
상기 베이스 튜브는 다공성 금속 재질이고 금속지지체로 기능하는 일면이 밀폐되고 일면이 개방된 튜브형의 내부전극,
상기 내부 전극의 외측면에 형성되는 고체전해질,
상기 고체전해질 외측면에 형성되는 외부전극 및 외부전극 리드와이어(lead wire)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 모듈화된 암텍(AMTEC) 셀.
- 모듈화된 암텍(AMTEC) 셀에 있어서,
내부전극이 개방된 베이스 튜브,
상기 베이스 튜브를 지지하는 하우징,
상기 베이스 튜브와 상기 하우징 사이에 위치하여 절연 및 밀봉의 기능을 수행하는 접합부를 포함하여 구성되고,
상기 베이스 튜브는 일면이 밀폐되고 일면이 개방된 머리부와 양면이 개방된 원통 형상의 몸체를 포함하여 구성되는 내부전극,
상기 머리부에 위치하는 내부전극 리드,
상기 몸체의 외측면에 형성된 고체전해질,
상기 고체전해질 외측면에 형성된 외부전극 및 외부전극 리드와이어(lead wire)를 포함하여 구성되고,
상기 내부전극의 머리부는 기체가 통과할 수 없도록 기공이 밀폐되어 있는 것을 특징으로 하는 모듈화된 암텍(AMTEC) 셀.
- 제 1항 또는 제 2항 중 어느 하나의 항에 있어서,
상기 접합부는 기체가 통과할 수 있도록 양면이 개방되고 속이 빈 원통형의 형상을 하고 있는 것을 특징으로 하는 모듈화된 암텍(AMTEC) 셀.
- 제 3항에 있어서,
상기 접합부는 상기 베이스 튜브와 접합하는 부분에 베이스 튜브가 삽입될 수 있도록 홈이 형성되어져 있는 절연부,
상기 홈에 상기 베이스 튜브가 삽입된 후 그 나머지 공간에 형성되는 밀봉부를 포함하여 구성되고,
상기 베이스 튜브의 외부전극은 상기 홈에 삽입되지 않고 상기 내부 전극 또는 고체전해질의 하단부가 홈에 삽입되어 고정되고,
상기 밀봉부는 기체가 통과하지 않도록 밀봉하게 되고 상기 절연부와 상기 베이스 튜브를 접합하는 것을 특징으로 하는 모듈화된 암텍(AMTEC) 셀.
- 제 4항에 있어서,
상기 절연부는 알파 알루미나(alpha alumina), 아노다이징(anodizing) 금속, 범랑코팅된 금속 중 적어도 어느 하나를 포함하여 구성되고,
상기 절연부는 상기 베이스 튜브와 상기 하우징을 전기적으로 연결되지 않도록 절연하는 것을 특징으로 하는 모듈화된 암텍(AMTEC) 셀.
- 제 4항에 있어서,
상기 밀봉부는 카본링, 골드링, 실버링, 브레이징 필러(brazing filler) 중 적어도 어느 하나를 포함하여 구성되는 모듈화된 암텍(AMTEC) 셀.
- 제 4항에 있어서,
상기 접합부의 절연부와 상기 하우징은 용접, 오링(O-ring), 브레이징(brazing) 중 적어도 어느 하나의 방법으로 접합되는 것을 특징으로 하는 모듈화된 암텍(AMTEC) 셀.
- 제 2항에 있어서,
상기 내부전극의 머리부는 기공을 밀폐하기 위해 금속 필러(filler)를 내부전극 머리에 금속 용융 침투법, 필러메틸법 중의 어느 하나의 방법을 이용하여 충진하는 것을 특징으로 하는 모듈화된 암텍(AMTEC) 셀.
- 제 1항 또는 제 2항 중 어느 하나의 항에 있어서,
상기 내부전극은 몰리브덴, 티타늄, 텅스텐, 구리, 니켈, 니켈-철 합금, 스테인리스, 철, 청동 중 적어도 어느 하나를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 모듈화된 암텍(AMTEC) 셀.
- 제 1항 또는 제 2항 중 어느 하나의 항에 있어서,
상기 고체전해질은 베타 알루미나계(beta-alumina계) 또는 나시콘계(Na super-ionic conductor:NASICN계) 고체 전해질 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 모듈화된 암텍(AMTEC) 셀.
- 제 1항 또는 제 2항 중 어느 하나의 항에 있어서,
상기 외부전극은 몰리브덴, 니켈, 알루미늄, PtW, RhW, TiC, TiN, SiN, RuO, Ru2O, Rh2W 중 적어도 어느 하나를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 모듈화된 암텍(AMTEC) 셀.
- 상기 제 1항의 모듈화된 암텍셀의 제조방법에 있어서,
(i) 금속재질이고 일면이 밀폐되고 일면이 개방된 튜브형으로 된 금속 지지체인 내부전극을 제조하는 단계;
(ii) 상기 내부전극 외측면에 코팅 공정을 사용하여 박막으로 고체 전해질 코팅층을 형성하는 단계;
(iii) 상기 고체 전해질 코팅층 표면에 다공성 외부전극을 코팅하는 단계;
(iv) 셀의 상단부에 내부전극 리드를 형성하는 단계;
(v) 상기 외부전극에 외부전극 리드와이어(lead wire)를 형성하는 단계;
(vi) 상기 접합부에 상기 내부전극 또는 고체전해질의 하단 일부가 삽입되도록 상기 베이스 튜브를 삽입하는 단계;
(vii) 상기 접합부에 상기 베이스 튜브가 삽입된 부분을 밀봉하는 단계;
(viii) 상기 접합부와 상기 하우징을 접합하는 단계;
를 포함하여 이루어지는 모듈화된 암텍(AMTEC) 셀의 제조방법.
- 상기 제 2항의 모듈화된 암텍셀의 제조방법에 있어서,
(i) 다공성 금속 재질로 일면이 밀폐되고 일면이 개방된 머리부와 양면이 개방된 원통 형태의 몸체를 포함하는 튜브형상을 가지는 내부전극을 제조하는 단계;
(ii) 상기 머리 부분에 기공을 밀폐하기 위하여 금속 필러(filler)를 충진하는 단계;
(iii) 상기 머리부에 내부전극 리드를 형성하는 단계;
(iv) 상기 몸체의 외측면에 고체전해질을 박막으로 코팅하는 단계;
(v) 상기 고체전해질을 코팅한 부분의 외측면에 외부전극을 코팅하는 단계;
(vi) 상기 외부전극에 외부전극 리드와이어(leade wire)를 형성하는 단계;
(vii) 상기 접합부에 상기 내부전극 또는 고체전해질의 하단 일부가 삽입되도록 상기 베이스 튜브를 삽입하는 단계;
(viii) 상기 접합부에 상기 베이스 튜브가 삽입된 부분을 밀봉하는 단계;
(iv) 상기 접합부와 상기 하우징을 접합하는 단계;
를 포함하여 이루어지는 모듈화된 암텍(AMTEC) 셀의 제조방법.
- 제 12항 또는 제 13항 중 어느 하나의 항에 있어서,
상기 (i) 단계의 내부전극은 몰리브덴, 티타늄, 텅스텐, 구리, 니켈, 니켈-철 합금, 스테인리스, 철, 청동 중 적어도 어느 하나를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 모듈화된 암텍(AMTEC) 셀의 제조방법.
- 제 12항 또는 제 13항 중 어느 하나의 항에 있어서,
상기 고체전해질은 베타 알루미나계(beta-alumina계) 또는 나시콘계(Na super-ionic conductor:NASICN계) 고체 전해질 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 모듈화된 암텍(AMTEC) 셀의 제조방법.
- 제 15항에 있어서,
상기 고체전해질의 코팅은 용사 코팅 또는 플라즈마 코팅 중 적어도 어느 하나를 이용하여 박막으로 코팅층을 형성하는 것을 특징으로 하는 모듈화된 암텍(AMTEC) 셀의 제조방법.
- 제 12항 또는 제 13항 중 어느 하나의 항에 있어서,
상기 외부전극의 코팅은 상기 고체전해질이 코팅된 부분 중 상기 절연부에 삽입되는 영역을 제외하여 고체전해질의 외측면에 코팅하고,
상기 외부전극은 상기 절연부에 삽입되지 않는 것을 특징으로 하는 모듈화된 암텍(AMTEC) 셀의 제조방법.
- 제 17항에 있어서,
상기 외부전극은 몰리브덴, 니켈, 알루미늄, PtW, RhW, TiC, TiN, SiN, RuO, Ru2O, Rh2W 중 적어도 어느 하나를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 모듈화된 암텍(AMTEC) 셀의 제조방법.
- 상기 제 1항 또는 제 2항 중 어느 한 항의 모듈화된 암텍(AMTEC) 셀을 복수개를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 암텍(AMTEC) 발전기.
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