KR101454081B1 - 고체산화물 연료전지 - Google Patents

고체산화물 연료전지 Download PDF

Info

Publication number
KR101454081B1
KR101454081B1 KR1020120152985A KR20120152985A KR101454081B1 KR 101454081 B1 KR101454081 B1 KR 101454081B1 KR 1020120152985 A KR1020120152985 A KR 1020120152985A KR 20120152985 A KR20120152985 A KR 20120152985A KR 101454081 B1 KR101454081 B1 KR 101454081B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
enclosure
bar
surround
interconnector
present
Prior art date
Application number
KR1020120152985A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20140083346A (ko
Inventor
윤종식
김성한
정종호
구본석
Original Assignee
삼성전기주식회사
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 삼성전기주식회사 filed Critical 삼성전기주식회사
Priority to KR1020120152985A priority Critical patent/KR101454081B1/ko
Priority to US13/773,392 priority patent/US20140178797A1/en
Publication of KR20140083346A publication Critical patent/KR20140083346A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101454081B1 publication Critical patent/KR101454081B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/02—Details
    • H01M8/0202—Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors
    • H01M8/0247—Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors characterised by the form
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/02—Details
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/10—Fuel cells with solid electrolytes
    • H01M8/12—Fuel cells with solid electrolytes operating at high temperature, e.g. with stabilised ZrO2 electrolyte
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/10—Fuel cells with solid electrolytes
    • H01M8/12—Fuel cells with solid electrolytes operating at high temperature, e.g. with stabilised ZrO2 electrolyte
    • H01M2008/1293—Fuel cells with solid oxide electrolytes
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30—Hydrogen technology
    • Y02E60/50—Fuel cells

Landscapes

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

Abstract

본 발명은 고체산화물 연료전지에 관한 것으로, 연료극과 전해질 및 공기극을 구비한 단위 전지와; 평판형상의 본체와, 이 본체를 관통하는 다수의 관통공, 이 관통공에 삽입되는 전기성 전도체로 형성된 바아, 및 본체의 일면에서 상기 관통공을 둘러싸도록 돌출되어 있는 하부 엔클로저를 구비한 인터커넥터; 및 단위 전지와 인터커넥터 가장자리를 따라 배열된 밀봉재;로 이루어져 있다.

Description

고체산화물 연료전지 {Solid oxide fuel cell}
본 발명은 고체산화물 연료전지, 특히 평판형 고체산화물 연료전지에 관한 것이다.
현재 에너지원으로 널리 사용되고 있는 석유는 매장량이 한정되어 있으므로, 석유를 대신할 대체 에너지문제가 국가적 사회적으로 큰 이슈가 되고 있다. 이를 테면 화석연료가 아닌 태양열, 조력, 풍력을 이용한 발전이나 연료전지 등에 관한 관심이 고조되고 있는 것이다.
상기한 연료전지는 물의 전기분해 반응의 역반응을 이용하여 전기를 생산하는 것으로서, 천연가스, 석탄가스, 메탄올 등의 탄화수소 계열의 물질에 포함되어 있는 수소와, 공기 중의 산소를 전기 화학반응을 통해 전기에너지로 변환시키는 기술을 응용한다.
이는 기존의 발전기술이 연료의 연소, 증기발생, 터빈구동, 발전기구동 등의 여러 과정을 포함하는 것과 달리, 연소 과정이나 구동 장치가 없으므로 효율이 높을 뿐만 아니라, 가령 SOx와 NOx 등의 대기오염물질을 거의 배출하지 않고 이산화탄소의 발생도 적으며, 소음이나 진동 등이 거의 없다는 장점이 있다.
이러한 연료전지에도 많은 종류가 있으며 예컨대, 인산형 연료전지(PAFC), 알칼리형 연료전지(AFC), 고분자전해질형 연료전지(PEMFC), 직접메탄올 연료전지(DMFC), 고체산화물 연료전지(SOFC) 등 다양한 종류가 있다.
상기 연료전지 중, 고체산화물 연료전지(SOFC)는, 활성화 분극에 바탕한 과전압이 낮고, 비가역적 손실이 적으므로 발전효율이 높으며, 다양한 연료를 개질기 없이 사용 가능하여 가령 수소뿐만 아니라 탄소 또는 하이드로카본계의 연료를 사용할 수 있어 연료 선택폭이 넓고, 전극에서의 반응속도가 빨라 값비싼 귀금속 촉매를 필요로 하지 않는다는 여러 장점을 갖는다. 또한 반응 중 매우 높은 열을 발생하므로, 고온의 열을 연료의 개질(改質)이나, 산업용이나 냉방용 에너지원으로 이용할 수도 있다.
이러한 고체산화물 연료전지(Solid Oxide Fuel Cell; SOFC)는 아래의 반응식과 같은 전극 반응을 한다.
<반응식>
연료극: H2 + O2 - → H2O + 2e-
CO + O2 - → CO2 + 2e-
공기극: O2 + 4e- → 2O2 -
전반응: H2 + CO + O2 → H20 + CO2
상기 반응식에 따라 작동하는 연료전지에 있어서, 전자는 외부 회로를 거쳐 공기극에 도달하고, 이와 동시에 공기극에서 발생한 산소이온은 전해질을 통해서 연료극으로 전달되어, 연료극에서는 수소 또는 CO가 산소이온과 결합하여 전자 및 물 또는 CO2를 생성한다.
기존의 평판형 고체산화물 연료전지(planar solid oxide fuel cell)는 연료 혹은 공기 등의 가스 흐름 채널(flow channel)을 제공하면서 단위 전지의 스택킹(stacking)을 돕는 인터커넥터(interconnector)를 채용하고 있는데, 이 인터커넥터는 이의 상부와 하부에 배열된 단위 전지에서 발생되는 전기를 집전할 수 있다.
예컨대, 국제특허 공개번호 제WO 2006/138070호(특허문헌 1)에서는 크롬을 함유한 페라이트 스테인리스강(Ferritic stainless steel) 소재의 인터커넥터를 기재하고 있는바, 이 페라이트 스테인리스강의 인터커넥터는 고체산화물 연료전지 작업 온도에서 산화물 스케일 성장이 더디게 이루어지면서도 전기 전도성을 제공할 수 있다.
당해 분야의 숙련자들에게 널리 알려져 있듯이, 금속합금으로 제작된 인터커넥터는 고온 산화 분위기에서 산화되어 산화물 스케일을 형성하고, 금속합금 중의 크롬(Cr) 성분은 고온에서 전극이나 전해질로 이동(migration)하여 전극이나 전해질의 구성물질과 반응하여 단위 전지의 내구성을 저하시키는 문제를 해결하지 못하고 있다.
특허문헌 1 : 국제특허 공개번호 제WO 2006/138070호
본 발명은 전술된 단점 또는 문제점을 해결하기 위해서 창출된 것으로서, 인터커넥터의 내산화성과 함께 전기전도성을 보장하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위해서, 본 발명은 고체산화물 연료전지에 관한 것으로, 연료극과 전해질 및 공기극을 구비한 단위 전지와; 평판형상의 본체와, 이 본체를 관통하는 다수의 관통공, 이 관통공에 삽입되는 전기성 전도체로 형성된 바아, 및 본체의 일면에서 상기 관통공을 둘러싸도록 돌출되어 있는 하부 엔클로저를 구비한 인터커넥터; 및 단위 전지와 인터커넥터 가장자리를 따라 배열된 밀봉재;로 이루어져 있다.
바람직하기로, 본 발명에 따른 인터커넥터의 본체와 하부 엔클로저는 절연성 세라믹 소재로 만들어진다.
여기서, 바아의 일단은 하부 엔클로저와 동일 수준으로 배열되고, 바아의 타단은 본체의 편평면 위로 돌출되게 배열되어 본체의 상부면과 하부면에 각각의 채널을 형성할 수 있다.
특히, 본 발명의 바아는 본체의 두께와 하부 엔클로저의 길이 합보다 길게 신장된다.
하부 엔클로저는 일렬로 배열된 다수의 바아를 둘러쌀 수 있는 프레임형상으로 이루질 수 있다.
이와 달리, 하부 엔클로저는 각각의 관통공 가장자리를 둘러쌀 수 있는 원통형상으로 형성될 수도 있다.
본 발명은 본체의 타면에서 관통공을 둘러싸도록 돌출되어 있는 상부 엔클로저를 추가로 구비할 수 있다. 물론, 상부 엔클로저는 절연성 세라믹재로 형성된다.
본 발명에서, 상부 엔클로저의 길이와 하부 엔클로저의 길이 및 본체의 두께 합은 바아의 길이와 동일하게 이루어진다.
상부 엔클로저는 일렬로 배열된 다수의 바아를 둘러쌀 수 있는 프레임형상으로 이루어지고, 상부 엔클로저와 하부 엔클로저는 상호 직교되는 방향으로 형성되어 있는 본체의 상부면과 하부면에 각각의 채널을 형성하게 된다.
상부 엔클로저는 각각의 관통공의 가장자리를 둘러쌀 수 있는 원통형상으로 형성된다.
선택가능하기로, 본 발명은 엔클로저의 최상단부 혹은 최하단부에 전도성 페이스트를 추가로 배열가능하다.
선택가능하기로, 본 발명은 엔클로저의 최상단부 혹은 최하단부에 전도체를 추가 배열할 수 있다.
본 발명의 특징 및 이점들은 첨부도면에 의거한 다음의 상세한 설명으로 더욱 명백해질 것이다.
이에 앞서 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이고 사전적인 의미로 해석되어서는 아니 되며, 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합되는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
이상 본 발명의 설명에 의하면, 본 발명은 연료극과 공기극을 전기적으로 연결하는 동시에 공기극에 공급되는 산소(혹은 공기)와 연료극에 공급되는 연료가스를 물리적으로 차단할 수 있는 인터커넥터를 장착한 고체산화물 연료전지를 제공하는 것이다.
특히, 본 발명은 산화 분위기 하에 노출되어 있는 인터커넥터를 예컨대 세라믹재와 같은 내산화 소재로 제작하여 평판형 고체산화물 연료전지의 사용 수명을 연장할 수 있다.
덧붙여서, 본 발명은 인터커넥터와 단위 전지를 동일 소재로 제작하여 용이한 접합 뿐만 아니라 밀봉 성능을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 고체산화물 연료전지의 개략적인 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 인터커넥터를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 3은 도 2에 도시된 인터커넥터의 평면도이다.
도 4는 도 2에 도시된 인터커넥터의 저면도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 인터커넥터를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 6은 도 5에 도시된 인터커넥터의 평면도이다.
이제, 본 발명에 따른 고체산화물 연료전지는 첨부 도면을 참조로 하여 상세히 설명될 것이다.
본 발명의 장점, 특징, 그리고 이들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 후술되는 실시예들을 통해 명확해질 것이다. 본 명세서에서 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조부호는 동일하거나 유사한 구성요소를 지칭한다. 또한, 본 명세서에서 관련된 공지기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불명료하게 할 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
도 1을 참조로 하면, 본 발명에 따른 고체산화물 연료전지(1)는 평판형상으로 형성된 연료극(210)과 전해질(220) 및 공기극(230)으로 적층된 단위 전지(200)를 구비한 평판형 고체산화물 연료전지에 관한 것이다.
도시된 바와 같이, 본 발명의 고체산화물 연료전지(1)는 하나 이상의 인터커넥터(100)와, 하나 이상의 단위 전지(200), 및 밀봉재(300)로 구성된다. 특히, 인터커넥터(100)는 단위 전지(200)에 반응가스(연료 혹은 공기)를 공급할 수 있는 채널(120a,120b)를 형성한다.
여기서, 인터커넥터라는 용어는 일반적으로 단위 전지의 연료극과 인접하게 배열된 다른 단위 전지의 공기극을 전기적으로 연결하는 한편, 공기극에 공급되는 공기와 연료극에 공급되는 연료 가스를 물리적으로 차단할 수 있는 구성부재이다.
단위 전지(200)는 전기 에너지를 생성하는 역할을 수행하는 것으로, 전술된 바와 같이 연료극(210)과 전해질(220) 및 공기극(230)으로 적층되어 형성된다. 바람직하기로, 연료극(210)은 인터커넥터(100)의 채널(120a)로 안내될 연료에 전극반응을 통해 음극 역할을 수행한다. 연료극(210)은 산화니켈(NiO)과 이트리아 안정화 지르코니아(YSZ;Yttria stabilized Zirconia)를 1,200℃ 내지 1,300℃로 가열하여 형성되는데, 산화니켈이 수소에 의해서 금속니켈로 환원되어 전자 전도성을 발휘하면서 이트리아 안정화 지르코니아는 산화물로서 이온 전도성을 발휘하게 된다.
전해질(220)은 공기극(230)에서 발생하는 산소 이온을 연료극(210)으로 전달하는 매개체로서, 플라즈마 스프레이법(plasma spray), 전기화학 증착법, 스퍼터링법(sputtering), 이온빔법, 이온주입법 등의 건식법이나, 테이프 캐스팅법(tape casting), 스프레이 코팅법(spray coating), 딥 코팅법(dip coating), 스크린 프린팅법(screen printing), 닥터 블레이드법(doctor blade) 등의 습식법으로 코팅된 후 1,300℃ 내지 1,500℃로 소결하여 형성할 수 있다. 전해질(220)은 연료극의 외부에 YSZ 또는 ScSZ(Scandium stabilized Zirconia), GDC, LDC 등을 이용하여 형성되는바, 이트리아 안정화 지르코니아는 4가 지르코늄 이온의 일부가 3가의 이트리움 이온으로 대치되어 있으므로 이트리움 이온 2개당 1개의 산소이온 구멍이 내부에 발생하고, 고온에서 구멍을 통해서 산소이온이 이동하게 된다. 한편, 전해질(220)은 이온 전도율이 낮아 저항 분극으로 인한 전압 강하가 적게 발생하기 때문에 가급적 얇게 형성하는 것이 바람직하다. 만약 전해질(220)에 기공이 생기게 되면, 연료(수소)와 공기(산소)가 직접 반응하는 크로스 오버(cross over)현상이 발생하여 효율이 떨어지므로, 흠집이 발생되지 않도록 주의해야 한다.
공기극(230)은 인터커넥터(100)의 채널(120b)로부터 산소 혹은 공기를 공급받아 전극반응을 통해 양전류를 생성하는 양극 역할을 수행한다. 공기극(230)은 전자 전도성이 높은 란탄스트론튬 망가나이트((La0 .84 Sr0 .16) MnO3) 등을 전해질과 유사한 건식법 혹은 습식법으로 코팅한 후 1,200℃ 내지 1,300℃로 소결하여 형성할 수 있다. 즉, 공기극에서 공기(산소)가 란탄스트론튬 망가나이트의 촉매 작용으로 산소이온으로 전환되어 전해질(220)을 매개로 하여 연료극(210)에 전달된다.
본 발명에 따른 고체산화물 연료전지(1)는 도시된 바와 같이 하나 이상의 단위 전지(200)를 구비하며, 도 1에서는 3개의 단위 전지(200)만을 도해하고 있다. 평행하게 배열된 3개의 단위 전지(200) 사이에 인터커넥터(100)가 배치된다. 인터커넥터(100)의 하부면은 도시된 바와 같이 산화 분위기 하에서 단위 전지(200)의 공기극(230)에 접하게 되고, 인터커넥터(100)의 상부면은 환원 분위기 하에서 연료극(210)에 접하게 된다. 이에 국한되지 않고, 단위 전지(200)의 적층 상태에 따라 인터커넥터의 상부면에 환원 분위기를 그리고 하부면에 산화 분위기에 노출될 수도 있다.
밀봉재(300)는 적층될 인터커넥터(100)와 단위 전지(200)의 가장자리 둘레를 따라 배치되어 이들 구성부재 간의 절연과 기체의 누출을 방지한다. 이를 위해서, 밀봉재(300)는 세라믹재 혹은 유리재로 제작되는 것이 바람직하다.
본 발명의 고체산화물 연료전지에 적용될 인터커넥터(100)의 일 실시예가 도 2 내지 도 4를 참조로 하여 설명된다.
본 발명의 인터커넥터(100)는 내열성과 내산화성 및 내마모성을 갖추고 고온 환경하에서도 작동하는 고체산화물 연료전지의 특성상 절연성 세라믹으로 제작되는 것이 바람직하다.
본 발명의 고체산화물 연료전지용 인터커넥터(100)는 다수의 관통공(111)을 천공한 평판형상의 본체(110)와, 가늘고 긴 바아(140;bar), 및 이 본체(110)의 일면에 하부 엔클로저(130b;enclosure)를 구비하는데, 여기서는 엔클로저는 본체(110)의 하부면에서 수직하방으로 길이연장되어 있다. 이에 국한되지 않고, 필요에 따라서 인터커넥터(100)의 상부면에 형성될 수도 있다.
본 발명의 본체(110)는 앞서 기술되었듯이 내산화성 절연물질인 세라믹으로 제작되어 있으므로, 본체(110)의 관통공(111)에 삽입되어 있는 다수의 바아(140)를 수단으로 하여 연료극과 공기극을 전기적으로 연결한다. 이를 위해서, 바아(140)는 전도성 도전체로 제작되는 것이 바람직하다.
다수의 바아(140)는 도시된 바와 같이 본체(110)의 관통공(111)에 삽입되어 인터커넥터(100)의 상부면과 하부면의 전기적 연결을 가능하게 하는데, 바아(140)의 길이(L)는 본체(110)의 두께(L1)와 하부 엔클로저(130b)의 길이(L2)의 총합 보다 길어야 한다. 바아(140)의 상단부는 본체(110)의 상부면에서 수직상방으로 돌출되어 인터커넥터(100)의 상부면에 배치될 단위 전지(미도시)와 소정의 간격을 유지할 수 있게 스페이서(spacer) 역할을 하는 동시에 가스의 유동 채널(120a)을 형성할 수 있다. 또한, 바아(140)의 하단부는 본체(110)의 하부면에서 수직하방으로 돌출되어 있는 하부 엔클로저(130b)의 최하단부와 높이를 맞춰 인터커넥터(100)의 하부면에 배치될 단위 전지(미도시)와 소정의 간격을 유지하면서 단위 전지와 접촉을 가능하게 한다. 이와 더불어서, 하부 엔클로저(130b)는 본체(110)의 하부면에 대해서 돌출되어 있어 전반적으로 인터커넥터(100)의 하부면을 요철(凹凸) 형상으로 형성하는바, 이 엔클로저는 전도성 전도체로 만들어진 다수의 바아(140)를 둘러싸고 있어 산화 분위기에 노출을 최소화시킬 뿐만 아니라 바아(140)를 지지보유할 수 있다.
특별하기로, 하부 엔클로저(130b)는 일렬로 배열되어 있는 다수의 바아(140)를 동시에 에워쌀 수 있도록 전반적으로 사각형상의 프레임(도 4 참조)으로 형성될 수 있다. 이와 달리, 엔클로저는 각각의 관통공(111) 가장자리에서 하방으로 뻗어 있는 원통형상으로 이루어질 수도 있다.
선택가능하기로, 본 발명의 인터커넥터(100)는 바아(140)와 단위 전지의 공기극(230;도 1 참조) 사이에 전도성 페이스트층(141)을 도포하여 접촉손실 없이 인터커넥터(100)와 단위 전지의 공기극을 연결할 수 있다. 더욱이, 전도성 페이스트층(141)이 바아(140)의 최하단층에 도포되어 있기 때문에, 바아(140)가 산화분위기로의 노출을 최대한 방지할 수 있다.
이와 더불어서, 본 발명의 인터커넥터(100)는 바아(140)와 단위 전지의 연료극(210;도 1 참조) 사이에 니켈 폼(foam) 등의 전도체(143)를 추가로 배열하여 인터커넥터(100)와 단위 전지의 연료극을 연결할 수 있다. 이러한 전도성 페이스트층(141)과 전도체(143)는 인터커넥터(100)의 상부와 하부에 배치될 단위 전지와의 간극을 제거하여 외부 회로의 연결 없이도 내부적으로 직접적으로 전기적 연결을 보장할 수 있다.
도 5 및 도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 인터커넥터를 개략적으로 도해한 것으로서, 본 발명의 다른 실시예에 따른 인터커넥터(100')는 도 2 내지 도 4에 도시된 본 발명의 일 실시예에 따른 인터커넥터(100)의 상부면 형상을 제외하고는 유사하다. 따라서, 본 발명의 명료한 이해를 돕기 위해서 유사하거나 동일한 구성부재에 대한 설명은 여기서는 배제할 것이다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 인터커넥터(100')는 본체(110)의 양면, 다시 말하자면 상부면과 하부면에 엔클로저(130a,130b)를 형성한다. 바아(140)의 하단부는 본체(110)의 하부면에서 수직하방으로 돌출되어 있는 하부 엔클로저(130b)의 최하단부와 높이(혹은 수준)을 맞춰 인터커넥터(100')의 하부면에 배열될 단위 전지(미도시)와 접촉가능하게 형성되는 한편, 바아(140)의 상단부는 본체(110)의 상부면에서 수직상방으로 돌출되어 있는 상부 엔클로저(130a)의 최상단부와 높이(혹은 수준)를 맞춰 인터커넥터(100')의 상부면에 배열될 다른 단위 전지와 접촉가능하게 된다. 이를 위해서, 바아(140)의 길이는 본체(110)의 두께(L1;도 2 참조)와 하부 엔클로저(130b)의 길이(L2;도 2 참조) 및 상부 엔클로저(130a)의 길이의 총합과 동일하게 형성되는 것이 바람직하다.
참고로, 본 발명은 바아(140)와 단위 전지의 공기극(230;도 1 참조) 사이에 전도성 페이스트층을 도포하고 바아(140)와 단위 전지의 연료극(210;도 1 참조) 사이에 전도체를 추가로 배열할 수도 있다.
본 발명의 고체산화물 연료전지용 인터커넥터(100')는 엔클로저를 수단으로 하여 도시된 바와 같이 상부면과 하부면에 각각의 채널(120a,120b)를 형성하는바, 이 다수의 채널(120a,120b)는 상부면과 하부면의 일단에서 타단까지 평행하게 길이연장되도록 형성된다. 인터커넥터(100')의 상부면은 일렬로 배열된 바아를 수용할 수 있게 프레임형상으로 된 상부 엔클로저(130a) 사이에 형성된 다수개의 채널(120a)을 통해 요철 구조를 갖추고 하부면은 프레임형상으로 된 하부 엔클로저(130b) 사이에 형성된 다수개의 채널(120b)을 통해 요철 구조를 갖는다. 또한, 상부 엔클로저(130a)와 하부 엔클로저(130b)는 서로 직교되는 방향으로 형성된다. 예컨대, 채널(120a)은 연료 가스(수소)를 통과하고, 채널(120b)은 공기를 통과시키는데, 연료 가스와 공기를 서로 혼합되지 않도록 한다.
선택가능하기로, 각각의 엔클로저(120a,120b)는 각 관통공(111)의 가장자리에서 상방과 하방으로 뻗어 있는 원통형상으로 이루어질 수도 있다.
이상 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세히 설명하였으나, 이는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명에 따른 고체산화물 연료전지용 인터커넥터는 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량이 가능함이 명백하다.
본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 모두 본 발명의 영역에 속하는 것으로 본 발명의 구체적인 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의하여 명확해질 것이다.
1 : 고체산화물 연료전지 100 : 인터커넥터
110 : 본체 111 : 관통공
120a,120b : 채널 130a,130b : 엔클로저
200 : 단위 전지 300 : 밀봉재

Claims (13)

  1. 연료극과 전해질 및 공기극을 구비한 단위 전지와;
    평판형상의 본체와, 상기 본체를 관통하는 다수의 관통공, 상기 관통공에 삽입되는 전기성 전도체로 형성된 바아, 및 상기 본체의 일면에서 상기 관통공을 둘러싸도록 돌출되어 있는 하부 엔클로저를 구비한 인터커넥터; 및
    상기 단위 전지와 인터커넥터 가장자리를 따라 배열된 밀봉재;로 이루어진 고체산화물 연료전지.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 본체와 하부 엔클로저는 절연성 소재, 바람직하기로 절연성 세라믹 소재로 만들어지는 고체산화물 연료전지.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 바아의 일단은 상기 하부 엔클로저와 동일 수준으로 배열되고, 상기 바아의 타단은 상기 본체의 편평면 위로 돌출되게 배열되어 있는 고체산화물 연료전지.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 바아는 상기 본체의 두께와 하부 엔클로저의 길이 합보다 길게 신장되어 있는 고체산화물 연료전지.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 하부 엔클로저는 일렬로 배열된 다수의 바아를 둘러쌀 수 있는 프레임형상으로 이루어진 고체산화물 연료전지.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 하부 엔클로저는 상기 관통공의 가장자리를 둘러쌀 수 있는 원통형상으로 형성되어 있는 고체산화물 연료전지.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 본체의 타면에서 상기 관통공을 둘러싸도록 돌출되어 있는 상부 엔클로저를 추가로 구비하는 고체산화물 연료전지.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 상부 엔클로저는 절연성 소재, 바람직하기로 절연성 세라믹재로 형성되어 있는 고체산화물 연료전지.
  9. 청구항 7에 있어서,
    상기 상부 엔클로저의 길이와 하부 엔클로저의 길이 및 본체의 두께 합은 상기 바아와 동일하게 이루어져 있는 고체산화물 연료전지.
  10. 청구항 5 또는 청구항 7에 있어서,
    상기 상부 엔클로저는 일렬로 배열된 다수의 바아를 둘러쌀 수 있는 프레임형상으로 이루어지고, 상기 상부 엔클로저와 하부 엔클로저는 상호 직교되는 방향으로 형성되어 있는 고체산화물 연료전지.
  11. 청구항 7에 있어서,
    상기 상부 엔클로저는 상기 관통공의 가장자리를 둘러쌀 수 있는 원통형상으로 형성되어 있는 고체산화물 연료전지.
  12. 청구항 1에 있어서,
    상기 공기극과 상기 바아의 사이에는 전도성 페이스트를 추가로 배열하는 고체산화물 연료전지.
  13. 청구항 1에 있어서,
    상기 연료극과 상기 바아의 사이에는 전도체를 추가로 배열하는 고체산화물 연료전지.
KR1020120152985A 2012-12-26 2012-12-26 고체산화물 연료전지 KR101454081B1 (ko)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020120152985A KR101454081B1 (ko) 2012-12-26 2012-12-26 고체산화물 연료전지
US13/773,392 US20140178797A1 (en) 2012-12-26 2013-02-21 Solid oxide fuel cell

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020120152985A KR101454081B1 (ko) 2012-12-26 2012-12-26 고체산화물 연료전지

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20140083346A KR20140083346A (ko) 2014-07-04
KR101454081B1 true KR101454081B1 (ko) 2014-10-22

Family

ID=50975011

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020120152985A KR101454081B1 (ko) 2012-12-26 2012-12-26 고체산화물 연료전지

Country Status (2)

Country Link
US (1) US20140178797A1 (ko)
KR (1) KR101454081B1 (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10811699B2 (en) 2016-09-28 2020-10-20 Lg Chem, Ltd. Solid oxide fuel cell with electric conductive patterns on anode and cathode

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09115527A (ja) * 1995-10-13 1997-05-02 Mitsui Eng & Shipbuild Co Ltd 固体電解質型燃料電池
JPH09283157A (ja) * 1996-04-18 1997-10-31 Mitsubishi Electric Corp 燃料電池、燃料電池の製造方法、複合ガスセパレータ、およびその製造方法
JP2000133293A (ja) 1998-09-16 2000-05-12 Sof Co 固体酸化物燃料電池用の接続孔充填式接続体
JP2002164062A (ja) 2000-11-28 2002-06-07 Araco Corp 燃料電池用セパレータおよびその製造方法

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20050227134A1 (en) * 2004-04-13 2005-10-13 Ion American Corporation Offset interconnect for a solid oxide fuel cell and method of making same

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09115527A (ja) * 1995-10-13 1997-05-02 Mitsui Eng & Shipbuild Co Ltd 固体電解質型燃料電池
JPH09283157A (ja) * 1996-04-18 1997-10-31 Mitsubishi Electric Corp 燃料電池、燃料電池の製造方法、複合ガスセパレータ、およびその製造方法
JP2000133293A (ja) 1998-09-16 2000-05-12 Sof Co 固体酸化物燃料電池用の接続孔充填式接続体
JP2002164062A (ja) 2000-11-28 2002-06-07 Araco Corp 燃料電池用セパレータおよびその製造方法

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10811699B2 (en) 2016-09-28 2020-10-20 Lg Chem, Ltd. Solid oxide fuel cell with electric conductive patterns on anode and cathode

Also Published As

Publication number Publication date
KR20140083346A (ko) 2014-07-04
US20140178797A1 (en) 2014-06-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8304136B2 (en) Solid oxide fuel cell and solid oxide fuel cell bundle
KR101184486B1 (ko) 고체산화물 연료전지용 밀봉부재 및 이를 채용한 고체산화물 연료전지
KR101130126B1 (ko) 평관형 고체산화물 연료전지의 전기 연결재 제작 및 설치
JP2014123544A (ja) 固体酸化物形燃料電池及びインターコネクタの製作方法
KR100815207B1 (ko) 고체산화물 연료전지
JP2014038823A (ja) 固体酸化物形燃料電池用の集電体及びこれを適用した固体酸化物形燃料電池
US20110053045A1 (en) Solid oxide fuel cell and method of manufacturing the same
JP2016038984A (ja) 固体酸化物形電気化学装置
KR20140053568A (ko) 고체산화물 연료전지 모듈
US20110053032A1 (en) Manifold for series connection on fuel cell
KR101454081B1 (ko) 고체산화물 연료전지
JP5373668B2 (ja) 固体酸化物形燃料電池用単セルおよび固体酸化物形燃料電池
JP5315656B2 (ja) 固体酸化物形燃料電池のスタック構造
KR101409639B1 (ko) 고체산화물 연료전지용 연결재 및 상기 연결재의 제작방법
KR101301354B1 (ko) 고체 산화물 연료 전지 및 고체 산화물 연료 전지 모듈
US8632924B2 (en) Solid oxide fuel cells and manufacturing method thereof
KR101156853B1 (ko) 고체산화물 연료전지
KR102083710B1 (ko) 고체 산화물 연료전지
US20140017598A1 (en) Fuel cell
KR20140082300A (ko) 고체산화물 연료전지
KR20140099701A (ko) 고체산화물 연료 전지
KR101397753B1 (ko) 고체산화물 연료 전지
KR101001698B1 (ko) 후막 전해질 지지체형 고체산화물 연료전지의 단위전지 연결방법 및 이에 의해 제조된 연료전지
US20240178410A1 (en) Solid oxide cell stack
KR101055512B1 (ko) 고체산화물 연료전지 및 그 제조방법

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
LAPS Lapse due to unpaid annual fee