KR101492118B1 - Solid-oxide Fuel Cells and Method for fabricating of the same - Google Patents

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Abstract

본 발명은 고체산화물 연료전지 및 그의 제조방법에 관한 것으로, 본 발명에 따른 고체산화물 연료전지(SOFC)는, 다공성 세라믹 지지체와; 상기 세라믹 지지체 상에 형성된 집전체층과; 상기 집전체층의 가장자리 부분들을 노출시키는 상태로 상기 집전체층 상에 형성된 음극층과; 상기 음극층 상에 형성된 전해질층과; 상기 전해질층 상에 형성된 양극층을 구비한다. 본 발명에 따르면, 제조비용의 절감, 공정의 단순화를 이룰 수 있고, 집전효율을 높일 수 있는 장점이 있다.The present invention relates to a solid oxide fuel cell and a method of manufacturing the same, wherein a solid oxide fuel cell (SOFC) according to the present invention comprises: a porous ceramic support; A current collector layer formed on the ceramic support; A negative electrode layer formed on the current collector layer to expose edge portions of the current collector layer; An electrolyte layer formed on the cathode layer; And a positive electrode layer formed on the electrolyte layer. According to the present invention, there is an advantage that the manufacturing cost can be reduced, the process can be simplified, and the current collection efficiency can be increased.

Description

고체산화물 연료전지 및 그의 제조방법{Solid-oxide Fuel Cells and Method for fabricating of the same}TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to a solid oxide fuel cell,

본 발명은 고체산화물 연료전지 및 그의 제조방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 제조공정의 단순화, 제조비용 절감 및 집전효율을 높일 수 있는 고체산화물 연료전지 및 그의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a solid oxide fuel cell and a method of manufacturing the same, and more particularly, to a solid oxide fuel cell capable of simplifying a manufacturing process, reducing manufacturing cost, and increasing current collecting efficiency, and a method of manufacturing the same.

일반적으로 연료전지는 천연가스, 석탄가스, 메탄올 등 탄화수소 계열의 물질 내에 함유되어 있는 수소와 공기 중의 산소를 전기화학반응에 의해서 직접 전기에너지로 변환시키는 고효율의 청정 발전 기술로서, 사용되는 전해질의 종류에 따라 크게 알칼리형, 인산형, 용융탄산염, 고체산화물 및 고분자 연료전지로 분류된다.Generally, a fuel cell is a high efficiency clean power generation technology that converts hydrogen contained in a hydrocarbon-based material such as natural gas, coal gas, and methanol and oxygen in the air directly to electric energy through electrochemical reaction. , Which are largely divided into alkali type, phosphoric acid type, molten carbonate, solid oxide and polymer fuel cell.

연료전지는, 화석연료를 개질한 수소를 주성분으로 하는 수소가스와 공기 속의 산소를 연료로 사용하고 인산전해질을 사용하는 연료전지인 인산형 연료전지를 제 1세대, 용융염을 전해질로 사용하며 650℃ 부근에서 작동되는 고온형 용융탄산염 연료전지를 제2세대, 보다 높은 온도에서 작동하고 가장 높은 효율로 발전을 하는 고체산화물 연료전지(Solid Oxide Fuel Cell, SOFC)를 제3세대 연료전지로 구분된다. The fuel cell uses the first-generation phosphoric acid fuel cell, which is a fuel cell that uses fossil fuel-modified hydrogen gas as its main component and oxygen in the air as fuel, and uses a phosphoric acid electrolyte, and uses molten salt as an electrolyte. (Solid oxide fuel cell) that operates at a higher temperature and generates the highest efficiency is classified as a third-generation fuel cell. The solid oxide fuel cell (hereinafter, referred to as " solid oxide fuel cell " .

고체산화물 연료전지는 600∼1000 ℃ 정도의 고온에서 작동되는 연료전지로서, 종래 여러 형태의 연료전지들 중 가장 효율이 높고 공해가 적을 뿐 아니라, 연료 개질기를 필요로 하지 않고 복합발전이 가능하다는 여러 장점을 지니고 있다.The solid oxide fuel cell is a fuel cell that operates at a high temperature of about 600 to 1000 ° C. It is one of the most efficient and most polluted fuel cells of various types of fuel cells, .

고체산화물 연료전지는 크게 튜브형과 평판형의 두가지 형태로 구분되며, 이들 중 튜브형이 평판형에 비하여 스택 자체의 전력밀도는 다소 떨어지나 시스템 전체의 전력밀도는 비슷한 것으로 평가되고 있으며, 스택을 구성하는 단위셀들의 밀봉이 용이하고, 열응력에 대한 저항성이 강한 동시에 스택의 기계적 강도가 높아 대 면적 제조가 가능한 진보된 기술로서, 이에 대한 기술 연구가 활발히 진행되고 있다.Solid oxide fuel cells are divided into two types, tubular type and flat type. Among them, the power density of the stack itself is somewhat lower than that of the tubular type, but the power density of the whole system is evaluated to be similar. Technical research has been actively conducted as an advanced technology capable of easily sealing cells, being resistant to thermal stress, and having a large mechanical strength of a stack and capable of manufacturing a large area.

튜브형 고체산화물 연료전지는 공기극(또는 양극)을 연료전지의 지지체로 사용하는 공기극 지지체식 연료전지와 연료극(또는 음극)을 지지체로 사용하는 연료극 지지체식 연료전지의 두 종류로 구분되는데, 공기극 지지체식 연료전지와 연료극 지지체식 연료전지 중에서는 연료극 지지체식이 진보된 형태로서, 현재의 고체산화물 연료전지는 연료극 지지체 식을 중심으로 하여 연구 개발되고 있다.The tubular solid oxide fuel cell is divided into two types, ie, an air electrode support type fuel cell using an air electrode (or an anode) as a support for a fuel cell and a fuel electrode supporting type fuel cell using a fuel electrode (or a cathode) Among the fuel cells and anode-supported fuel cells, the fuel electrode support formula is an advanced type, and the present solid oxide fuel cell is being researched centering on the fuel electrode support formula.

도 1 및 도 2에 종래의 연료극 지지체식 고체산화물 연료전지의 구조가 나타나 있다. 도 1은 평판형 구조를 나타낸 것이고, 도 2는 튜브형 구조의 단면도를 나타낸 것이다.1 and 2 show the structure of a conventional anode-supported solid oxide fuel cell. Fig. 1 shows a planar structure, and Fig. 2 shows a sectional view of a tubular structure.

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 종래의 연료극 지지체식 고체산화물 연료전지는, 내측(또는 하측)으로부터 음극(연료극)지지체(10), 전해질층(20) 및 양극(공기극)층(30)이 순차적으로 적층되어 있다. 1 and 2, a conventional anode-supported solid oxide fuel cell comprises a cathode (anode) support 10, an electrolyte layer 20, and an anode (air electrode) layer 30 ) Are stacked in this order.

상기 양극층(30)은 외부에서 공급된 전자와 공기 중의 산소 또는 산소가스가 반응하여 산소이온이 형성되는 층이고, 상기 전해질층(20)은 상기 양극층(30)에서 형성된 산소이온의 이동통로이며 공기와 연료의 직접 접촉을 막고 전자의 이동을 차단하기 위한 층이며, 상기 음극층(10)은 상기 전해질층(20)을 통해 전달되는 산소이온과 연료가 전기화학 반응을 일으키고 이때 발생한 전자를 외부로 보내는 역할을 한다. The anode layer 30 is a layer in which electrons supplied from the outside react with oxygen or oxygen gas in the air to form oxygen ions. The electrolyte layer 20 is a layer through which the oxygen ions, formed in the anode layer 30, The cathode layer 10 is a layer for preventing direct contact between air and fuel and blocking the movement of electrons. The cathode layer 10 electrochemically reacts with the oxygen ions and the fuel, which are transferred through the electrolyte layer 20, It sends out to outside.

구체적으로, 양극층(30)은 공기 중의 산소 혹은 산소가스를 공급받으며 음극층(10)에서 공급되는 전자를 받아 산소이온이 되고 산소이온은 전해질층(20)을 통하여 이동하고 음극층(10)에 도달하면 연료인 수소가스와 반응하여 물을 생성하고 전자를 방출하게 된다. 결과적으로 음극층(10)에 생성된 전자를 외부 회로로 흐르게 함으로써 전류를 발생시키는 발전을 하게 된다. Specifically, the anode layer 30 receives oxygen or oxygen gas in the air, receives electrons supplied from the cathode layer 10 to be oxygen ions, oxygen ions move through the electrolyte layer 20, It reacts with hydrogen gas, which is fuel, to generate water and emit electrons. As a result, electrons generated in the cathode layer 10 flow to an external circuit to generate electric current.

상술한 바와 같은 구조를 가지는 종래의 고체산화물 연료전지는 다음과 같은 문제점이 있다. The conventional solid oxide fuel cell having the above-described structure has the following problems.

우선 음극(연료극)이 지지체 역할을 하므로, 값비싼 음극 지지체를 다량 사용해야 한다는 문제점이 있다. 일반적으로 음극지지체는 NiO-SDC 또는 NiO-YSZ를 지지체로 사용하나 이들의 가격은 상당히 비싼 것으로 알려져 있다. First, since the cathode (anode) serves as a support, there is a problem that a large amount of expensive cathode support must be used. In general, negative electrode supports use NiO-SDC or NiO-YSZ as a support, but they are known to be quite expensive.

다음으로, 종래의 고체산화물 연료전지의 경우는, 음극층의 내주면 상과 양극층의 외주면 상에 연료전지에서 생성된 전기를 외부 장치나 회로에 전기를 공급하기 위한 각각의 집전체가 설치되어 있다. Next, in the case of a conventional solid oxide fuel cell, respective collectors for supplying electricity to an external device or a circuit are provided on the inner peripheral surface of the negative electrode layer and the outer peripheral surface of the positive electrode layer .

연료전지의 내부 집전을 위하여 설치되는 집전체는 니켈 펠트나 니켈 메쉬(mesh)에 니켈 와이어를 용접한 후 이를 둥그렇게 말아 듀브형 연료전지의 내부인 음극 지지체(10)의 내주면상에 위치시키는 방식으로 구성된다.The current collector installed for the internal collecting of the fuel cell may be formed by welding a nickel wire to a nickel felt or a nickel mesh and then rolling it to place it on the inner circumferential surface of the anode support 10, .

그러나 이러한 방식으로 구성되는 집전체는, 연료전지 내부에 넣어지는 니켈 펠트 등이 연료전지 내부와 제대로 접촉되는지를 확인할 방법이 없으며, 그 접촉 정도 또한 완벽하지 않다. 또한 집전체를 만드는 공정이 너무 복잡하고, 튜브형 음극지지체의 내경이 작을 경우, 예를 들면, 1-2mm 이내로 작을 경우, 집전체 니켈 펠트 또는 니켈 메쉬를 완벽하게 원통 내부를 따라 접촉시키는 공정 또한 상당한 어려움이 따르는 공정이다. However, the current collector formed in this manner has no way of checking whether the nickel felt or the like contained in the fuel cell is in contact with the inside of the fuel cell, and the degree of contact is not perfect. Further, when the process for making the current collector is too complicated and the inside diameter of the tubular anode support is small, for example, within a range of 1 to 2 mm, the process of completely contacting the collector nickel felt or the nickel mesh along the inside of the cylinder is also considerable It is a difficult process.

결과적으로 종래의 고체산화물 연료전지는, 값비싼 음극 지지체를 다량 사용함에 따라 제조비용이 많이 소요되고, 연료전지 내부 집전 방식은 공정의 효율성도 떨어질 뿐만 아니라, 완벽한 집전을 보장하지도 못하는 등의 많은 문제점을 가진다.As a result, the conventional solid oxide fuel cell requires a large amount of expensive cathode support to be manufactured, and the fuel cell internal current collecting method not only reduces the efficiency of the process, .

따라서, 본 발명의 목적은 상기한 종래의 문제점을 극복할 수 있는 고체산화물 연료전지 및 그의 제조방법을 제공하는 데 있다.SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, it is an object of the present invention to provide a solid oxide fuel cell capable of overcoming the above-described problems and a method of manufacturing the same.

본 발명의 다른 목적은 대량생산이 용이하고, 제조비용이 적게 소요되며, 제조공정을 단순화할 수 있는 고체산화물 연료전지 및 그의 제조방법을 제공하는 데 있다. Another object of the present invention is to provide a solid oxide fuel cell which can be mass-produced easily, has a low manufacturing cost, and can simplify a manufacturing process, and a method of manufacturing the same.

본 발명의 또 다른 목적은 집전효율을 높일 수 있는 고체산화물 연료전지 및 그의 제조방법을 제공하는 데 있다.Still another object of the present invention is to provide a solid oxide fuel cell capable of increasing current collection efficiency and a method of manufacturing the same.

상기한 기술적 과제들의 일부를 달성하기 위한 본 발명의 구체화에 따라, 본 발명에 따른 고체산화물 연료전지(SOFC)는, 다공성 세라믹 지지체와; 상기 세라믹 지지체 상에 형성된 집전체층과; 상기 집전체층의 가장자리 부분들을 노출시키는 상태로 상기 집전체층 상에 형성된 음극층과; 상기 음극층 상에 형성된 전해질층과; 상기 전해질층 상에 형성된 양극층을 구비한다.According to an embodiment of the present invention to achieve some of the above-mentioned technical problems, a solid oxide fuel cell (SOFC) according to the present invention comprises a porous ceramic support; A current collector layer formed on the ceramic support; A negative electrode layer formed on the current collector layer to expose edge portions of the current collector layer; An electrolyte layer formed on the cathode layer; And a positive electrode layer formed on the electrolyte layer.

상기 고체산화물 연료전지는 튜브형 또는 평판형 구조를 가질 수 있다.The solid oxide fuel cell may have a tubular or plate-like structure.

상기 다공성 세라믹 지지체는, YSZ(yttria stabilized zirconia), 안정화 ZrO2(Zirconia), Al2O3(Alumina)등의 세라믹 재질을 가지며, 0.1 ~ 5.0 mm의 두께를 가질 수 있다.The porous ceramic support has a ceramic material such as yttria stabilized zirconia (YSZ), stabilized zirconia (ZrO 2 ), and Al 2 O 3 (Alumina), and may have a thickness of 0.1 to 5.0 mm.

상기 집전체층은 NiO 후막 또는 금속합금 재질의 후막 구조를 가지며, 1.0 ~ 50 ㎛ 의 두께를 가질 수 있다.The current collector layer has a thick film structure of a NiO thick film or a metal alloy, and may have a thickness of 1.0 to 50 탆.

상기 음극층은 NiO-SDC(samaria-doped ceria) 복합체 후막 또는 NiO-YSZ 복합체 후막을 재질로 하며, 1.0 ~ 50 ㎛ 의 두께를 가질 수 있다.The cathode layer is made of NiO-SDC (samaria-doped ceria) composite thick film or NiO-YSZ composite thick film, and may have a thickness of 1.0 to 50 탆.

상기 전해질층은 1.0 ~ 30 ㎛ 두께의 YSZ 후막 및 1.0 ~ 30 ㎛ 두께의 SDC 후막의 이중층 구조를 가질 수 있다.The electrolyte layer may have a bilayer structure of a YSZ thick film having a thickness of 1.0 to 30 탆 and an SDC thick film having a thickness of 1.0 to 30 탆.

상기 양극층은 LSCF(Lanthanum strontium cobalt ferrite) 후막을 재질로 하며, 1.0 ~ 50 ㎛ 의 두께를 가질 수 있다.The anode layer is made of LSCF (Lanthanum strontium cobalt ferrite) thick film, and may have a thickness of 1.0 to 50 탆.

상기한 기술적 과제들의 일부를 달성하기 위한 본 발명의 다른 구체화에 따라, 본 발명에 따른 고체산화물 연료전지(SOFC)는 다공성 세라믹 지지체층, 집전체층, 음극층, 전해질층, 및 양극층의 순차적 적층구조를 가진다.According to another embodiment of the present invention, there is provided a solid oxide fuel cell (SOFC) including a porous ceramic support layer, a collector layer, a cathode layer, an electrolyte layer, and a cathode layer sequentially And has a laminated structure.

상기 집전체층의 단부들 또는 가장자리 부분들은 노출되는 구조를 가질 수 있다.And the end portions or the edge portions of the current collector layer may be exposed.

상기 다공성 세라믹 지지체는, 0.1 ~ 5.0 mm 두께를 가지고, 상기 집전체층은 1.0 ~ 50 ㎛ 의 두께를 가지며, 상기 음극층은 1.0 ~ 50 ㎛ 의 두께를 가지고, 상기 전해질층은 1.0 ~ 30 ㎛ 두께의 후막 및 1.0 ~ 30 ㎛ 두께의 후막의 이중층 구조를 가지며, 상기 양극층은 1.0 ~ 50 ㎛ 두께를 가질 수 있다.The porous ceramic substrate has a thickness of 0.1 to 5.0 mm, the current collector layer has a thickness of 1.0 to 50 mu m, the cathode layer has a thickness of 1.0 to 50 mu m, the electrolyte layer has a thickness of 1.0 to 30 mu m And a thick film of 1.0 to 30 탆 thick, and the anode layer may have a thickness of 1.0 to 50 탆.

상기한 기술적 과제들의 일부를 달성하기 위한 본 발명의 또 다른 구체화에 따라, 본 발명에 따른 고체산화물 연료전지(SOFC)의 제조방법은, 평판형 또는 튜브형 구조의 다공성 세라믹 지지체를 제조하는 제1단계와; 상기 다공성 세라믹 지지체 상에 집전체층용 후막, 음극층용 후막, 및 전해질층용 후막을 순차적으로 코팅하고 동시소성(co-firing)하여 집전체층, 음극층 및 전해질층을 제조하는 제2단계와; 상기 전해질층 상에 양극층용 후막을 코팅하고 소성하여 양극층을 제조하는 제3단계를 구비한다.According to another embodiment of the present invention, there is provided a method of manufacturing a SOFC, comprising the steps of: preparing a porous ceramic substrate having a planar or tubular structure; Wow; A second step of sequentially coating a thick film for a current collector layer, a thick film for a negative electrode layer, and a thick film for an electrolyte layer, on the porous ceramic substrate, and co-firing the same to form a current collector layer, a negative electrode layer and an electrolyte layer; And a third step of coating a thick film for a positive electrode layer on the electrolyte layer and firing to form a positive electrode layer.

상기 제2단계에서, 상기 집전체층용 후막 코팅후에, 상기 집전체층용 후막의 단부들 또는 가장자리 부분들을 노출시키는 상태로, 상기 음극층용 후막 및 상기 전해질층용 후막이 상기 집전체층용 후막 상에 코팅될 수 있다.In the second step, after the thick film for the current collector layer is coated, the thick film for the negative electrode layer and the thick film for the electrolyte layer are coated on the thick film for the current collector layer in such a state that the end portions or the edge portions of the thick film for the current collector layer are exposed .

상기 다공성 세라믹 지지체는, YSZ(yttria stabilized zirconia), 안정화 ZrO2(Zirconia), 알루미나(Al2O3), 뮬라이트(Mullite 3Al2O3·2SiO2), 및 코디어라이트(Cordierite, 2MgO·2Al2O3·5SiO2) 중에서 선택된 적어도 하나의 재질의 분말을, 압출성형, 냉간 정수압 성형(CIP), 사출성형, 건식가압 성형 중에서 선택된 적어도 하나의 성형법을 이용하여 튜브형 또는 평판형 구조로 성형하고, 900~1200℃에서 하소(calcine)하여, 0.1 ~ 5.0 mm의 두께를 가지도록 제조될 수 있다.The porous ceramic support may be selected from the group consisting of yttria stabilized zirconia (YSZ), stabilized zirconia (ZrO 2 ), alumina (Al 2 O 3 ), mullite (Mullite 3Al 2 O 3 .2SiO 2 ), and cordierite 2 O 3 .5SiO 2 ) is formed into a tubular or flat plate-like structure using at least one molding method selected from extrusion molding, cold isostatic pressing (CIP), injection molding and dry pressing molding , And calcined at 900 to 1200 ° C to have a thickness of 0.1 to 5.0 mm.

상기 제2단계는, NiO 분말 또는 금속합금분말을 800~1200℃에서 하소하여 NiO 슬러리(slurry)를 제조하고, 스프레이 코팅, 스핀코팅 및 딥 코팅(dip-coating)법 중에서 선택된 어느 하나의 코팅법을 이용하여 상기 집전체층용 후막을 형성하는 단계와; NiO-SDC(samaria-doped ceria)분말 또는 NiO-YSZ 분말을 합성하고, 합성된 분말을 800~1200℃에서 하소하고 코팅용 슬러리를 제조하여, 스프레이 코팅, 스핀코팅 및 딥 코팅(dip-coating)법 중에서 선택된 어느 하나의 코팅법을 이용하여 상기 음극층용 후막을 형성하는 단계와; YSZ 분말을 이용하여 코팅용 YSZ 슬러리를 제조하여, 스프레이 코팅, 스핀코팅 및 딥 코팅(dip-coating)법 중에서 선택된 어느 하나의 코팅법을 이용하여, 상기 음극층용 후막 상에 상기 전해질층용 후막 중 제1전해질층용 후막을 형성하는 단계와; SDC 분말을 합성하고, 합성된 분말을 800~1200℃에서 하소하여 코팅용 SDC 슬러리를 제조하여, 스프레이 코팅, 스핀코팅 및 딥 코팅(dip-coating)법 중에서 선택된 어느 하나의 코팅법을 이용하여 상기 전해질층용 후막 중 제2전해질층용 후막을 상기 제1전해질층용 후막 상에 형성하는 단계와; 상기 집전체층용 후막, 상기 음극층용 후막, 및 상기 전해질층용 후막을 1200~1600℃에서 동시소성(co-firing)하여 상기 집전체층, 상기 음극층 및 상기 전해질층을 제조하는 단계를 구비할 수 있다.In the second step, the NiO powder or the metal alloy powder is calcined at 800 to 1200 ° C to prepare an NiO slurry, and a coating method selected from any of coating methods selected from spray coating, spin coating and dip- Forming a thick film for the current collector layer by using the thin film for a current collector layer; NiO-SDC (samaria-doped ceria) powders or NiO-YSZ powders were synthesized, and the synthesized powders were calcined at 800 to 1200 ° C to prepare slurry for coating, spray coating, spin coating and dip- Forming a thin film for the negative electrode layer by using any one of coating methods selected from the group consisting of the following methods; YSZ slurry for coating is prepared by using YSZ powder, and a coating method selected from spray coating, spin coating and dip-coating method is used to form a thin film for the electrolyte layer Forming a thick film for an electrolyte layer; SDC powder is synthesized and the synthesized powder is calcined at 800 to 1200 ° C to prepare an SDC slurry for coating. The slurry is coated by any one coating method selected from spray coating, spin coating and dip-coating, Forming a thick film for the second electrolyte layer in the thick film for the electrolyte layer on the thick film for the first electrolyte layer; And co-firing the thick film for the current collector layer, the thick film for the negative electrode layer, and the thick film for the electrolyte layer at 1200 to 1600 ° C to produce the current collector layer, the negative electrode layer, and the electrolyte layer. have.

상기 집전체층은 1.0 ~ 50 ㎛ 의 두께를 가지며, 상기 음극층은 1.0 ~ 50 ㎛ 의 두께를 가지고, 상기 전해질층은 1.0 ~ 30 ㎛ 두께의 YSZ 후막 및 1.0 ~ 30 ㎛ 두께의 SDC 후막의 이중층 구조를 가질 수 있다.The current collector layer has a thickness of 1.0 to 50 탆, the cathode layer has a thickness of 1.0 to 50 탆, the electrolyte layer has a YSZ thick film having a thickness of 1.0 to 30 탆, and a double layer of a SDC thick film having a thickness of 1.0 to 30 탆 Structure.

상기 NiO-SDC 분말은, Ni(NO3)2·6H2O, Sm(NO3)3·6H2O, 및 Ce(NO3)3·6H2O 을 조성에 맞게 증류수에 용해한 용액에 우레아(urea)를 첨가하여 혼합하고, 가열 연소시키는 연소법으로 형성될 수 있다.The NiO-SDC powder is prepared by dissolving Ni (NO 3 ) 2 .6H 2 O, Sm (NO 3 ) 3 .6H 2 O, and Ce (NO 3 ) 3 .6H 2 O in distilled water in accordance with the composition, (urea) is added and mixed, and the mixture is heated and burned.

상기 SDC 분말은, Sm(NO3)3·6H2O 및 Ce(NO3)3·6H2O를 조성에 맞게 증류수에 용해한 용액에 우레아(urea)를 첨가하여 혼합하고, 가열 연소시키는 연소법으로 형성될 수 있다.The SDC powder is prepared by mixing urea in a solution prepared by dissolving Sm (NO 3 ) 3 .6H 2 O and Ce (NO 3 ) 3 .6H 2 O in distilled water in accordance with the composition, .

상기 제3단계는, LSCF(Lanthanum strontium cobalt ferrite) 분말을 합성하고, 합성된 분말을 800~1200℃에서 하소하여 코팅용 LSCF 슬러리를 제조하여, 스프레이 코팅, 스핀코팅 및 딥 코팅(dip-coating)법 중에서 선택된 어느 하나의 코팅법을 이용하여 상기 양극층용 후막을 형성하는 단계와; 상기 양극층용 후막을 800~1000℃에서 소성하여 1.0 ~ 50 ㎛ 두께의 상기 양극층을 형성하는 단계를 구비할 수 있다.In the third step, LSCF (Lanthanum strontium cobalt ferrite) powder is synthesized, and the synthesized powder is calcined at 800 to 1200 ° C to prepare an LSCF slurry for coating, followed by spray coating, spin coating and dip- Forming a thick film for a positive electrode layer using any one of coating methods selected from the group consisting of: And firing the thick film for a positive electrode layer at 800 to 1000 占 폚 to form the positive electrode layer having a thickness of 1.0 to 50 占 퐉.

상기 LSCF 분말은, La(NO3)3·xH2O, Co(NO3)2·6H2O, Sr(NO3)2 및 Fe(NO3)3·9H2O를 La0 .6Sr0 .4Co0 .2Fe0 .8O3 -δ(LSCF)의 조성에 맞도록 증류수에 용해한 용액에 글라이신(glycine)을 첨가하여 혼합하고, 가열 연소시키는 연소법으로 형성될 수 있다. The LSCF powder, La (NO 3) 3 · xH 2 O, Co (NO 3) 2 · 6H 2 O, Sr (NO 3) 2 and Fe (NO 3) 3 · 9H 2 O 0 to La .6 Sr 0 .4 Co 0 .2 Fe 0 .8 O 3 -δ (LSCF) to a solution prepared by dissolving in distilled water was added glycine (glycine) to suit the composition and mixed in, and can be formed by heating the combustion combustion method.

본 발명에 따르면, 값비싼 음극 지지체를 사용함이 없이 세라믹 지지체를 사용하고 별도로 음극층을 형성함에 의해, 제조비용 절감을 이룰 수 있으며, 집전체층을 별도로 형성함에 의해, 종래의 집전체 문제점을 해결할 수 있어, 집전효율을 높일 수 있으며, 공정단순화를 이룰 수 있고, 대량생산이 가능한 장점이 있다.According to the present invention, a manufacturing cost can be reduced by using a ceramic support without using a costly cathode support and separately forming a cathode layer, and by separately forming a current collector layer, a problem of a conventional collector can be solved So that the current collecting efficiency can be enhanced, the process can be simplified, and mass production can be performed.

도 1 및 도 2에 종래의 연료극 지지체식 고체산화물 연료전지의 구조를 나타낸 도면들이고,
도 3 내지 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 고체산화물 연료전지의 제조공정순서도들이고,
도 9 및 도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 평판형 고체산화물 연료전지의 구조를 나타낸 도면들이고,
도 11은 종래의 고체산화물 연료전지와 본 발명에 따른 고체산화물 연료전지의 파단면 미세구조에 대한 전자현미경 사진들이다.1 and 2 are views showing the structure of a conventional anode-supported solid oxide fuel cell,
FIGS. 3 to 8 are flow charts of a manufacturing process of a solid oxide fuel cell according to an embodiment of the present invention,
9 and 10 are views showing the structure of a planar solid oxide fuel cell according to another embodiment of the present invention,
11 is an electron micrograph of a conventional solid oxide fuel cell and a breakdown microstructure of a solid oxide fuel cell according to the present invention.

이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예가, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 철저한 이해를 제공할 의도 외에는 다른 의도 없이, 첨부한 도면들을 참조로 하여 상세히 설명될 것이다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENT Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings without intending to intend to provide a thorough understanding of the present invention to a person having ordinary skill in the art to which the present invention belongs.

본 발명에서 설명되는 음극은 연료극으로도 호칭되고, 양극은 공기극으로 호칭되나, 본 발명에서는 이를 통칭하여 음극 및 양극으로 호칭하기로 한다. The negative electrode described in the present invention is also referred to as a fuel electrode and the positive electrode is referred to as an air electrode. In the present invention, the negative electrode is referred to as a cathode and an anode.

도 3 내지 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 튜브형 고체산화물 연료전지의 제조방법을 공정순서대로 나타낸 공정순서도들이다.FIGS. 3 to 8 are flowcharts showing a method of manufacturing a tubular solid oxide fuel cell according to an embodiment of the present invention in the order of process.

도 3에 도시된 바와 같이, 튜브형 다공성 세라믹 지지체(110)를 제조한다. As shown in Fig. 3, a tubular porous ceramic support 110 is manufactured.

상기 다공성 세라믹 지지체(110)는, YSZ(yttria stabilized zirconia) 분말을, 압출성형, 냉간 정수압 성형(CIP), 사출성형, 건식가압 성형 중에서 선택된 적어도 하나의 성형법을 이용하여 튜브형 구조로 성형하고, 900~1200℃에서 하소(calcine)하여, 0.1 ~ 5.0 mm의 두께를 가지도록 제조한다. 여기서 두께라 함은 내주면과 외주면 사이의 길이를 의미할 수 있다.The porous ceramic support 110 is formed into a tubular structure by using at least one molding method selected from extrusion molding, cold isostatic pressing (CIP), injection molding, and dry pressing molding, and a YSZ (yttria stabilized zirconia) And calcined at ~ 1200 ° C. to have a thickness of 0.1 to 5.0 mm. Here, the thickness may mean the length between the inner circumferential surface and the outer circumferential surface.

상기 다공성 세라믹 지지체(110)는, YSZ(yttria stabilized zirconia) 재질 이외에도, 안정화 ZrO2(Zirconia), 알루미나(Al2O3), 뮬라이트(Mullite 3Al2O3·2SiO2), 코디어라이트(Cordierite, 2MgO·2Al2O3·5SiO2) 등의 다공성 세라믹스에서 적어도 하나를 선택하여 재질로 할 수 있다. The porous ceramic support 110 may be made of a stabilized zirconia (ZrO 2 ), alumina (Al 2 O 3 ), mullite (Mullite 3Al 2 O 3 .2SiO 2 ), Cordierite , 2MgO · 2Al 2 O 3 · 5SiO 2 ), or the like.

또한 상기 다공성 세라믹 지지체(110)는 기공률이 30~60% 이고, 기공의 크기는 수 마이크론 수준에서 수십 또는 수백 나노미터 수준의 기공을 가질 수 있다.The porosity of the porous ceramic support 110 may be 30 to 60%, and the size of the pores may be several tens or several hundreds of nanometers at several microns.

다음으로 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 다공성 세리믹 지지체(110) 상에 집전체층용 후막(thick film)(120a)을 형성한다. Next, as shown in FIG. 4, a thick film 120a for a current collector layer is formed on the porous ceramic support 110. FIG.

상기 집전체층용 후막(120a)은, NiO 분말을 800-1200℃에서 하소하고, 분산제, 윤활제, 바인더 등이 혼합되어 있는 유기물에 넣고 볼밀링에 의하여 NiO 슬러리를 제조하고, NiO 슬러리를 스프레이 코팅, 스핀코팅 및 딥코팅(dip coating) 중에서 선택된 어느 하나의 코팅법을 사용하여 상기 집전체층용 후막(120a)을 형성할 수 있다.The thick film 120a for the current collector layer is prepared by calcining NiO powder at 800 to 1200 DEG C and putting it into an organic material in which a dispersant, a lubricant, a binder and the like are mixed, ball milling NiO slurry and NiO slurry by spray coating, The thick film 120a for the current collector layer may be formed using any one coating method selected from spin coating and dip coating.

상기 집전체층용 후막(120a)은 일반적으로 전기전도도를 가지는 것으로 알려진 금속 또는 금속합금 재질을 가질 수 있다. 예를 들어, Ni 분말과 철(Fe) 분말을 혼합하여 슬러리를 제조하거나, Ni 분말과 알루미늄(Al) 분말을 혼합하여 슬러리를 제조하여 코팅하는 방법으로 상기 집전체층용 후막(120a)이 형성될 수 있다. 이외에 다른 금속들을 사용하는 것도 가능하다.The thick film 120a for the current collector layer may have a metal or metal alloy material generally known to have electric conductivity. For example, a slurry is prepared by mixing Ni powder and Fe powder, or a slurry is prepared by mixing Ni powder and Al powder to form a thick film 120a for the current collector layer . It is also possible to use other metals.

다음으로 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 집전체층용 후막(120a) 상에 음극층용 후막(130a) 및 전해질층용 후막(140a)을 순차적으로 코팅하여 형성하게 된다. Next, as shown in FIG. 5, a thick film 130a for a cathode layer and a thick film 140a for an electrolyte layer are sequentially coated on the thick film 120a for the current collector layer.

상기 음극층용 후막(130a) 및 상기 전해질층용 후막(140a)은 상기 집전체층용 후막(120a)의 가장자리 부분들(120b) 또는 양 단부들(120b)을 노출시키는 상태로 형성될 수 있다. 상기 집전체층용 후막(120a)의 가장자리 부분들(120b) 또는 양 단부들(120b)을 노출시키는 이유는 외부장치나 회로 연결용 단자로 하여 연결을 용이하게 하기 위함이다. 즉 상기 집전체층용 후막(120a)은 일반적인 연료전지에서의 집전체(collector)의 기능을 수행할 수 있다. The cathode layer thick film 130a and the electrolyte layer thick film 140a may be formed to expose the edge portions 120b or the both end portions 120b of the thick film 120a. The reason for exposing the edge portions 120b or the both end portions 120b of the thick film 120a for the current collector layer is to facilitate connection by using an external device or circuit connection terminal. That is, the thick film 120a for a current collector layer can perform a function of a collector in a general fuel cell.

상기 음극층용 후막(130a)은 NiO-SDC(samaria-doped ceria) 복합체 분말을 합성하고, 합성된 분말을 800~1200℃에서 하소하고, 분산제, 윤활제, 바인더 등이 혼합되어 있는 유기물에 넣고 볼밀링에 의하여 코팅용 NiO-SDC 슬러리를 제조하여, 스프레이 코팅, 스핀코팅 및 딥 코팅(dip-coating)법 중에서 선택된 어느 하나의 코팅법을 이용하여 형성할 수 있다. The thick film 130a for a negative electrode layer is prepared by synthesizing a NiO-SDC (samaria-doped ceria) composite powder, calcining the synthesized powder at 800 to 1200 ° C. and putting it into an organic material in which a dispersant, a lubricant, A NiO-SDC slurry for coating may be prepared by any one coating method selected from the group consisting of spray coating, spin coating and dip-coating.

여기서 상기 NiO-SDC((Ce0.8Sm0.2)O2)분말은, Ni(NO3)2·6H2O, Sm(NO3)3·6H2O 및 Ce(NO3)3·6H2O 을 조성에 맞게 평량하고 이를 증류수에 용해한 혼합용액에 우레아(urea)를 첨가하여 혼합하고, 가열 연소시키는 연소법으로 형성될 수 있다.Wherein the NiO-SDC ((Ce 0.8 Sm 0.2) O 2) powder, Ni (NO 3) 2 · 6H 2 O, Sm (NO 3) 3 · 6H 2 O and Ce (NO 3) 3 · 6H 2 O Can be formed by a combustion method in which urea is added to a mixed solution obtained by dissolving it in distilled water and mixing and heating and burning.

상기 연소법은 다성분계 조성의 분말 합성시에 다성분을 용액으로 혼합하고 이를 순식간에 연소하여 분말을 합성하므로 균질한 조성을 갖는 분말을 손쉽게 합성할 수 있다는 장점이 있다. The combustion method is advantageous in that powder having a homogeneous composition can be easily synthesized because powder is synthesized by mixing multi-components into a solution at the time of synthesizing a powder having a multi-component composition and burning it in an instant.

상기 우레아를 첨가하는 것은 혼합용액을 가열하는 중에 건조 및 연소를 일으키기 위한 것이고, 상기 연소법에 의해 의하여 아주 짧은 시간에 조성들 사이에 화학반응이 진행되도록 하여 목적하는 분말을 합성할 수 있다. 아주 짧은 시간에 순간적으로 반응이 진행되므로 입자가 성장하지 않을 뿐만 아니라 균질하면서도 미세한 분말을 합성할 수 있다. The addition of the urea is intended to cause drying and combustion during the heating of the mixed solution, and the chemical reaction between the components proceeds in a very short time by the above-mentioned combustion method, so that a desired powder can be synthesized. Since the reaction proceeds instantaneously in a very short time, the particles do not grow and homogeneous but fine powders can be synthesized.

상기 NiO-SDC(samaria-doped ceria) 복합체 분말은 NiO와 SDC를 부피비로 5:5로 혼합하여 사용할 수 있다. 상기 음극층용 후막(130a)은 이외에도, NiO-YSZ 복합체 분말을 이용하여 상기 NiO-SDC의 복합체 분말과 동일한 방식으로 후막을 형성하는 것도 가능하고, 이외에 통상의 기술자에게 잘 알려진 재질의 후막으로 형성하는 것도 가능하다. The NiO-SDC (samaria-doped ceria) composite powder may be mixed with NiO and SDC in a volume ratio of 5: 5. In addition to the thick film for negative electrode layer 130a, a NiO-YSZ composite powder can be used to form a thick film in the same manner as the NiO-SDC composite powder, and a thick film made of a material well known to those skilled in the art It is also possible.

상기 전해질층용 후막(140a)은 제1전해질층용 후막(142a) 및 제2전해질층용 후막(144a)의 이중층구조로 형성된다.The electrolyte layer thick film 140a is formed of a double layer structure of a first electrolyte layer thick film 142a and a second electrolyte layer thick film 144a.

상기 제1전해질층용 후막(142a)은, YSZ 분말을 분산제, 윤활제, 바인더 등이 혼합되어 있는 유기물에 넣고 볼밀링에 의하여 코팅용 YSZ 슬러리를 제조하여, 스프레이 코팅, 스핀코팅 및 딥 코팅(dip-coating)법 중에서 선택된 어느 하나의 코팅법을 이용하여, 상기 음극층용 후막(130a) 상에 형성될 수 있다.The first electrolyte layer thick film 142a is prepared by preparing YSZ slurry for coating by ball milling the YSZ powder into an organic material in which a dispersant, a lubricant, a binder and the like are mixed and spraying, spin coating and dip- coating may be used to form the thin film for a cathode layer 130a.

상기 제2전해질층용 후막(144a)은, SDC 분말을 합성하고, 합성된 분말을 800~1200℃에서 하소하여 코팅용 SDC 슬러리를 제조하여, 스프레이 코팅, 스핀코팅 및 딥 코팅(dip-coating)법 중에서 선택된 어느 하나의 코팅법을 이용하여 형성한다.The second electrolyte layer thick film 144a is prepared by synthesizing SDC powder and calcining the synthesized powder at 800 to 1200 ° C to prepare an SDC slurry for coating and spray coating, spin coating and dip-coating Or the like.

여기서 상기 SDC 분말은 Sm(NO3)3·6H2O 및 Ce(NO3)3·6H2O를 조성에 맞게 평량하고 증류수에 용해한 용액에 우레아(urea)를 첨가하여 혼합하고, 가열 연소시키는 연소법으로 형성될 수 있다.The SDC powder is prepared by adding urea to a solution in which Sm (NO 3 ) 3 .6H 2 O and Ce (NO 3 ) 3 .6H 2 O are weighed to the composition and dissolved in distilled water, It can be formed by a combustion method.

상기 연소법은 다성분계 조성의 분말 합성시에 다성분을 용액으로 혼합하고 이를 순식간에 연소하여 분말을 합성하므로 균질한 조성을 갖는 분말을 손쉽게 합성할 수 있다는 장점이 있다. The combustion method is advantageous in that powder having a homogeneous composition can be easily synthesized because powder is synthesized by mixing multi-components into a solution at the time of synthesizing a powder having a multi-component composition and burning it in an instant.

상기 우레아를 첨가하는 것은 혼합용액을 가열하는 중에 건조 및 연소를 일으키기 위한 것이고, 상기 연소법에 의해 의하여 아주 짧은 시간에 조성들 사이에 화학반응이 진행되도록 하여 목적하는 분말을 합성할 수 있다. 아주 짧은 시간에 순간적으로 반응이 진행되므로 입자가 성장하지 않을 뿐만 아니라 균질하면서도 미세한 분말을 합성할 수 있다. The addition of the urea is intended to cause drying and combustion during the heating of the mixed solution, and the chemical reaction between the components proceeds in a very short time by the above-mentioned combustion method, so that a desired powder can be synthesized. Since the reaction proceeds instantaneously in a very short time, the particles do not grow and homogeneous but fine powders can be synthesized.

상기 전해질층용 후막(140a)의 재질은 상술한 재질 이외에도 통상의 기술자에게 잘 알려진 다양한 재질을 가질 수 있다. The material for the electrolyte layer thick film 140a may have various materials well known to those skilled in the art besides the materials described above.

이후 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 집전체층용 후막(120a), 상기 음극층용 후막(130a), 및 상기 전해질층용 후막(140a)을 1200~1600℃에서 동시소성(co-firing)하여 집전체층(120), 음극층(130) 및 전해질층(140)을 제조하게 된다.6, the thick film 120a for a current collector layer, the thick film 130a for a negative electrode layer, and the thick film 140a for an electrolyte layer are co-fired at 1200 to 1600 ° C, The layer 120, the cathode layer 130, and the electrolyte layer 140 are produced.

종래기술의 경우에는 음극층 및 전해질층을 별개로 소성하여 형성하여 왔으나 이 경우는 서로 다른 소성수축과 팽창으로 인하여 각 층이 잘 접합된 다층구조를 구성할 수 없고 균열이나 박리현상을 가져오게 된다. In the case of the prior art, the negative electrode layer and the electrolyte layer are formed by firing separately. However, in this case, due to different plastic shrinkage and expansion, each layer can not form a multi-layered structure in which each layer is well bonded, .

이를 방지하고자 본 발명에서는 소성 수축을 조정하고 입도를 조정하여 양극층을 제외한, 집전체층(120), 음극층(130) 및 전해질층(140) 형성시, 코팅을 모두 완료한 이후에 동시 소성하여 공정단순화를 이룰 수 있고, 다층구조의 연료전지에서의 균열이나 박리현상을 최소화 할 수 있게 된다. 양극층(150)의 경우는 소성온도가 현저히 낮은 800-1000℃이어서 동시 소성이 불가능하다.In order to prevent this, in the present invention, when the collector layer 120, the cathode layer 130 and the electrolyte layer 140 are formed except for the anode layer by adjusting the plastic shrinkage and the particle size, So that the process can be simplified and the cracking and peeling phenomenon in the fuel cell having a multilayer structure can be minimized. In the case of the anode layer 150, co-firing is impossible because the firing temperature is significantly low 800-1000 ° C.

이미 설명한 바와 같이, 상기 전해질층(140)은 제1전해질층(142)와 제2전해질층(144)의 이중층 구조를 가진다.As described above, the electrolyte layer 140 has a double layer structure of the first electrolyte layer 142 and the second electrolyte layer 144.

상기 전해질층(140)을 이중층 구조로 형성하는 이유는, 완성된 연료전지에서, 연료를 수소가스로 공급하는 경우에 음극 측은 환원분위기로 되고 이 분위기는 다공성의 음극층(130)을 통과하여 전해질층(140)과 접촉하게 되는데 제1전해질층(142) 인 SDC 층만을 전해질로 사용하는 경우에는 SDC 층의 일부가 환원되어 전자전도를 보이게 되고 이는 연료전지에 손실을 가져오게 된다. 따라서, SDC 층의 환원을 방지하기 위하여 수소가스에 안정한 제2전해질층(144)인 YSZ 층을 버퍼층으로 활용하는 것이다. The reason why the electrolyte layer 140 is formed in a double layer structure is that when the fuel is supplied as hydrogen gas in the completed fuel cell, the cathode side becomes a reducing atmosphere, and the atmosphere passes through the porous cathode layer 130, Layer 140. If only the SDC layer as the first electrolyte layer 142 is used as an electrolyte, a part of the SDC layer is reduced to show electron conduction, which results in a loss of the fuel cell. Therefore, in order to prevent reduction of the SDC layer, the YSZ layer, which is the second electrolyte layer 144 stable to hydrogen gas, is utilized as a buffer layer.

상기 집전체층(120), 음극층(130) 및 전해질층(140) 형성이후에, 상기 전해질층(140) 상에 양극층용 후막(150a)을 형성한다.After forming the current collector layer 120, the cathode layer 130 and the electrolyte layer 140, a thick film 150a for a positive electrode layer is formed on the electrolyte layer 140. [

상기 양극층용 후막(150a)은, LSCF(Lanthanum strontium cobalt ferrite) 분말을 합성하고, 합성된 분말을 800~1200℃에서 하소하여 코팅용 LSCF 슬러리를 제조하여, 스프레이 코팅, 스핀코팅 및 딥 코팅(dip-coating)법 중에서 선택된 어느 하나의 코팅법을 이용하여 형성하게 된다. The LSCF slurry for coating is prepared by spray coating, spin coating, dip coating (dip coating), dip coating (dip coating) -coating method using a coating method.

상기 LSCF 분말은, La(NO3)3·xH2O, Co(NO3)2·6H2O, Sr(NO3)2 및 Fe(NO3)3·9H2O를 La0.6Sr0.4Co0.2Fe0.8O3-δ(LSCF)의 조성에 맞도록 증류수에 용해한 혼합용액에 글라이신(glycine)을 첨가하여 혼합하고, 가열 연소시키는 연소법으로 형성될 수 있다.The LSCF powder, La (NO 3) 3 · xH 2 O, Co (NO 3) 2 · 6H 2 O, Sr (NO 3) 2 and Fe (NO 3) 3 · an 9H 2 O La 0.6 Sr 0.4 Co And mixed by adding glycine to a mixed solution dissolved in distilled water so as to match the composition of 0.2 Fe 0.8 O 3 -δ (LSCF), followed by heating and burning.

상기 연소법은 다성분계 조성의 분말 합성시에 다성분을 용액으로 혼합하고 이를 순식간에 연소하여 분말을 합성하므로 균질한 조성을 갖는 분말을 손쉽게 합성할 수 있다는 장점이 있다. The combustion method is advantageous in that powder having a homogeneous composition can be easily synthesized because powder is synthesized by mixing multi-components into a solution at the time of synthesizing a powder having a multi-component composition and burning it in an instant.

상기 글라이신를 첨가하는 것은 혼합용액을 가열하는 중에 건조 및 연소를 일으키기 위한 것이고, 상기 연소법에 의해 의하여 아주 짧은 시간에 조성들 사이에 화학반응이 진행되도록 하여 목적하는 분말을 합성할 수 있다. 아주 짧은 시간에 순간적으로 반응이 진행되므로 입자가 성장하지 않을 뿐만 아니라 균질하면서도 미세한 분말을 합성할 수 있다. The addition of the glycine is intended to induce drying and combustion during heating of the mixed solution, and the desired reaction can be achieved by allowing the chemical reaction to proceed between the compositions in a very short time by the combustion method. Since the reaction proceeds instantaneously in a very short time, the particles do not grow and homogeneous but fine powders can be synthesized.

상기 양극층용 후막(150a)의 재질은 상술한 재질 이외에도 통상의 기술자에게 잘 알려진 다양한 재질을 가질 수 있다. The material for the anode layer thick film 150a may have various materials well known to those skilled in the art besides the materials described above.

도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이, 상기 양극층용 후막(150a)을 800~1000℃에서 소성하여 양극층(150)을 형성하게 된다. As shown in FIGS. 7 and 8, the anode layer 150a is formed by firing the thick film 150a for a cathode layer at 800 to 1000.degree.

도 7 및 도 8은 제조가 완료된 튜브형 고체산화물 연료전지(100)의 구조를 나타낸 것으로, 도 7은 사시도이고, 도 8의 (a)는 길이방향 단면도이고, 도 8의 (b)는 폭방향 단면도이다.7 and 8 show a structure of a tubular solid oxide fuel cell 100 that has been manufactured. FIG. 7 is a perspective view, FIG. 8 (a) is a longitudinal sectional view, and FIG. 8 (b) Sectional view.

도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 튜브형 고체산화물 연료전지(100)는 다공성 세라믹 지지체(110), 집전체층(120), 음극층(130), 전해질층(140), 및 양극층(150)의 적층구조를 가지게 된다.7 and 8, a tubular solid oxide fuel cell 100 according to the present invention includes a porous ceramic support 110, a current collector layer 120, a cathode layer 130, an electrolyte layer 140, And the anode layer 150 are stacked.

특히 집전의 용이성을 위해, 상기 집전체층(120)의 가장자리부분들(120b) 또는 양 단부들(120b)는 외부에 노출되는 구조를 가지게 된다. 또한 음극 지지체식 구조를 탈피하여 다공성 세라믹 지지체(110) 상에 집전체층(120), 음극층(130), 전해질층(140), 양극층(150)의 적층 구조를 가지도록 함에 의해, 공정단순화 및 제조비용 절감을 이룰 수 있다. The edge portions 120b or the both end portions 120b of the current collector layer 120 are exposed to the outside in order to facilitate current collection. The cathode support structure is removed to have a stacked structure of the current collector layer 120, the cathode layer 130, the electrolyte layer 140 and the anode layer 150 on the porous ceramic substrate 110, Simplification and manufacturing cost reduction can be achieved.

상기 집전체층(120)은 1.0 ~ 50 ㎛ 의 두께를 가지며, 상기 음극층(130)은 1.0 ~ 50 ㎛ 의 두께를 가진다. 또한, 상기 전해질층(140) 중 제1전해질층(142)은 1.0 ~ 30 ㎛ 두께 및 상기 제2전해질층(144)은 1.0 ~ 30 ㎛ 두께를 가질 수 있다. 그리고, 상기 양극층(150)은 1.0 ~ 50 ㎛ 두께를 가질 수 있다.The current collector layer 120 has a thickness of 1.0 to 50 μm and the cathode layer 130 has a thickness of 1.0 to 50 μm. The first electrolyte layer 142 may have a thickness of 1.0 to 30 μm and the second electrolyte layer 144 may have a thickness of 1.0 to 30 μm. The anode layer 150 may have a thickness of 1.0 to 50 탆.

도 9 및 도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 평판형 고체산화물 연료전지의 구조를 나타낸 것이다. 도 9의 (a)는 평판형 고체산화물 연료전지의 평면도이고, 도 9의 (b)는 평판형 고체산화물 연료전지의 단면도이고, 도 10은 평판형 고체산화물 연료전지의 사시도이다. 9 and 10 show a structure of a planar solid oxide fuel cell according to another embodiment of the present invention. FIG. 9A is a plan view of the planar solid oxide fuel cell, FIG. 9B is a cross-sectional view of the planar solid oxide fuel cell, and FIG. 10 is a perspective view of the planar solid oxide fuel cell.

도 9 및 도 10에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예에 따른 평판형 고체산화물 연료전지(200)는 다공성 세라믹 지지체(210), 집전체층(220), 음극층(230), 전해질층(240) 및 양극층(250)을 구비한다. 도 3 내지 도 8의 튜브형 고체산화물 연료전지의 구조와 비교할 때, 평판형 구조를 가진다는 점을 제외하고는 튜브형 구조와 동일한 적층구조를 가진다.9 and 10, a planar solid oxide fuel cell 200 according to another embodiment of the present invention includes a porous ceramic support 210, a current collector layer 220, a cathode layer 230, A layer 240, and an anode layer 250. Compared to the tubular solid oxide fuel cell of FIGS. 3 to 8, it has the same lamination structure as the tubular structure, except that it has a plate-like structure.

즉 본 발명에 따른 평판형 고체산화물 연료전지(200)는 다공성 세라믹 지지체(210), 집전체층(220), 음극층(230), 전해질층(240), 및 양극층(250)의 적층구조를 가지게 된다. 특히 집전의 용이성을 위해, 상기 집전체층(220)의 가장자리부분들(220b) 또는 양 단부들(220b)은 외부에 노출되는 구조를 가지게 된다. 또한 상기 전해질층(240)은 제1전해질층(242)인 SDC 후막층과, 제2전해질층(244)인 YSZ 후막층의 이중층 구조를 가지게 된다.That is, the planar solid oxide fuel cell 200 according to the present invention includes the porous ceramic support 210, the current collector layer 220, the cathode layer 230, the electrolyte layer 240, and the anode layer 250, . The edge portions 220b or the both end portions 220b of the current collector layer 220 are exposed to the outside in order to facilitate current collection. In addition, the electrolyte layer 240 has a double layer structure of an SDC thick film layer as the first electrolyte layer 242 and a YSZ thick film layer as the second electrolyte layer 244.

도 11의 (a)는 본 발명에 따른 고체산화물 연료전지(100,200)의 파단면 미세구조에 대한 전자현미경 사진이고, 도 11의 (b)는 종래의 일반적인 음극지지체식 고체산화물 연료전지의 파단면 미세구조를 나타낸 전자현미경 사진이다. 도 11의 (a)의 사진은 양극층(150)이 미세구조를 관찰을 위한 준비과정에서 박리되어 보이지 않아, 다시 양극층이 보이는 사진을 사진 내부(오른쪽 하단부분)에 추가하였다.11 (a) is an electron micrograph of the fracture microstructure of the solid oxide fuel cells 100 and 200 according to the present invention, and FIG. 11 (b) Micrograph showing the microstructure. 11 (a), the anode layer 150 was not peeled off in preparation for observing the microstructure, and a photograph showing the anode layer was added to the inside of the photograph (lower right portion).

도 11의 (a)와 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 고체산화물 연료전지는 다공성의 세라믹 지지체(110) 상에 15㎛ 두께의 다공성의 NiO 후막의 집전체층(120), 상기 집전체층(120) 상에 15㎛ 두께의 NiO-SDC 후막의 다공성 음극층(130), 상기 음극층(130) 상에 17㎛ 두께의 치밀한 YSZ 후막의 제1전해질층(142), 상기 제1전해질층(142) 상에 7㎛ 두께의 치밀한 SDC 후막의 제2전해질층(144), 및 상기 제2전해질층(144) 상에 LSCF 후막의 양극층(150) 구조를 가짐을 알 수 있다.11A, a solid oxide fuel cell according to the present invention includes a porous ceramic substrate 110, a collector layer 120 of a porous NiO thick film having a thickness of 15 mu m, A porous anode layer 130 of a NiO-SDC thick film having a thickness of 15 탆 and a first electrolyte layer 142 of a dense YSZ thick film 17 탆 thick on the cathode layer 130, The second electrolyte layer 144 of a dense SDC thick film having a thickness of 7 mu m on the second electrolyte layer 142 and the anode layer 150 structure of the LSCF thick film on the second electrolyte layer 144. [

상기 다공성 세라믹 지지체(110), 집전체층(120), 음극층(130), 전해질층(142,144) 및 양극층(150)의 두께나 재질은 하나의 예를 들어 설명한 것에 불과하며, 상기 다공성 세라믹 지지체(110), 집전체층(120), 음극층(130), 전해질층(142,144) 및 양극층(150)의 두께와 재질은 필요에 따라 다양하게 변경될 수 있다. The thickness and the material of the porous ceramic support 110, the current collector layer 120, the cathode layer 130, the electrolyte layers 142 and 144 and the anode layer 150 are only examples, The thickness and the material of the support 110, the current collector layer 120, the cathode layer 130, the electrolyte layers 142 and 144, and the anode layer 150 can be variously changed as needed.

상기 다공성 세라믹 지지체(110), 집전체층(120) 및 음극층(130)을 다공성 구조로 하는 이유는, 연료가스의 침투를 용이하게 하고 가스와 접합면적을 넓어져서 반응이 잘 일어날 수 있는 삼상계면(triple phase boundary(TPB))을 넓혀주기 위함이다. 반면에 전해질층(140)의 경우에는 전자가 통과하지 않아야 하고 가스가 침투할 수 없고 산소 이온만이 통과해야 하는데 치밀한 구조를 가져야 산소 이온의 통과가 용이해진다. 기공이 존재한다면 그만큼 산소 이온이 지나갈 수 있는 통로가 적어져서 발전용량이 저하하게 된다. 양극층(150)의 경우에는 다공성 구조로 하여 산소가 용이하게 양극층을 침투하고 산소와 접촉할 수 있는 면적이 넓어지도록 하여 산소이온이 되는 반응이 용이하게 일어날 수 있게 한다.The reason why the porous ceramic support 110, the current collector layer 120 and the cathode layer 130 are made porous is that the porous ceramic substrate 110, the current collector layer 120, and the cathode layer 130 have a porous structure in order to facilitate penetration of the fuel gas, To widen the interface (triple phase boundary (TPB)). On the other hand, in the case of the electrolyte layer 140, electrons must not pass through, gas can not permeate, and only oxygen ions must pass through. Therefore, the electrolyte layer 140 must have a dense structure to facilitate the passage of oxygen ions. If pores are present, the number of passages through which oxygen ions pass can be reduced, and the power generation capacity is lowered. The anode layer 150 has a porous structure The oxygen easily permeates the anode layer and widens the contact area with the oxygen, so that the reaction to become the oxygen ion can be easily performed.

도 11의 (b)에 도시된 바와 같이, 일반적인 종래의 음극지지체식 연료전지의 경우는 일정두께의 음극지지체(anode substrate)를 음극 및 지지체로 사용하고, 그 위에 전해질층(electrolyte) 및 양극층(cathode)의 구조를 가진다.11 (b), in the case of a typical conventional cathode-supported fuel cell, an anode substrate having a predetermined thickness is used as a cathode and a support, and an electrolyte layer and an anode layer (cathode) structure.

따라서, 종래의 음극지지체식 연료전지와 본 발명에 따른 고체산화물 연료전지의 구조가 서로 다름을 알 수 있다.Accordingly, it can be seen that the structures of the conventional anode-supported fuel cell and the solid oxide fuel cell according to the present invention are different from each other.

특히 종래의 음극 지지체식 연료전지의 경우, 음극지지체의 두께가 1.0mm(1000μm) 내지 5.0mm이고, 본 발명의 경우는, 음극층(130)의 두께가 50μm 이하로 가능하므로, 종래에 비해 연료전지를 구성하는 음극 두께가 100분의 1 이상으로 줄어들 수 있어, 음극 재질로 통상 사용되는 값비싼 재질의 NiO 나 SDC의 사용량을 획기적으로 줄일 수 있어 그 경제적인 의미가 매우 크다. In particular, in the case of the conventional cathode-supported fuel cell, the cathode support has a thickness of 1.0 mm (1000 m) to 5.0 mm. In the present invention, the cathode layer 130 can have a thickness of 50 m or less, The thickness of the negative electrode constituting the battery can be reduced to one hundredth or more, and thus the amount of expensive NiO or SDC commonly used as the negative electrode material can be drastically reduced, which is very economically significant.

즉 본 발명은 값비싼 음극 지지체를 사용함이 없이 세라믹 지지체를 사용하고 별도로 음극층을 형성함에 의해 제조비용을 획기적으로 절감할 수 있으며, 집전체층을 별도로 형성하고 단자가 형성되도록 함에 의해, 종래의 집전체 문제점을 해결할 수 있어, 집전효율을 높일 수 있으며, 공정단순화를 이룰 수 있고, 대량생산이 가능한 장점이 있다.That is, according to the present invention, a ceramic support is used without using a costly cathode support, and a cathode layer is formed separately. Thus, the manufacturing cost can be drastically reduced and the collector layer can be separately formed and terminals can be formed. The current collecting problem can be solved, the current collecting efficiency can be enhanced, the process can be simplified, and mass production can be performed.

상기한 실시예의 설명은 본 발명의 더욱 철저한 이해를 위하여 도면을 참조로 예를 든 것에 불과하므로, 본 발명을 한정하는 의미로 해석되어서는 안될 것이다. 또한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 본 발명의 기본적 원리를 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변화와 변경이 가능함은 명백하다 할 것이다. The foregoing description of the embodiments is merely illustrative of the present invention with reference to the drawings for a more thorough understanding of the present invention, and thus should not be construed as limiting the present invention. It will be apparent to those skilled in the art that various changes and modifications may be made without departing from the basic principles of the present invention.

110 : 다공성 세라믹 지지체 120 : 집전체층
130 : 음극층 140 : 전해질층
150 : 양극층 110: porous ceramic support 120: collector layer
130: cathode layer 140: electrolyte layer
150: anode layer

Claims (19)

고체산화물 연료전지(SOFC)에 있어서:
다공성 세라믹 지지체와;
상기 세라믹 지지체 상에 형성된 집전체층과;
상기 집전체층의 단부들 또는 가장자리 부분들을 노출시키는 상태로 상기 집전체층 상에 형성된 음극층과;
상기 음극층 상에 형성된 전해질층과;
상기 전해질층 상에 형성된 양극층을 구비하되,
상기 전해질층은 1.0 ~ 30 ㎛ 두께의 YSZ 후막 및 1.0 ~ 30 ㎛ 두께의 SDC 후막의 이중층 구조를 가짐을 특징으로 하는 고체산화물 연료전지.A solid oxide fuel cell (SOFC) comprising:
A porous ceramic support;
A current collector layer formed on the ceramic support;
A negative electrode layer formed on the current collector layer to expose end portions or edge portions of the current collector layer;
An electrolyte layer formed on the cathode layer;
And a positive electrode layer formed on the electrolyte layer,
Wherein the electrolyte layer has a bilayer structure of a YSZ thick film having a thickness of 1.0 to 30 탆 and an SDC thick film having a thickness of 1.0 to 30 탆. 청구항 1에 있어서,
상기 고체산화물 연료전지는 튜브형 또는 평판형 구조를 가짐을 특징으로 하는 고체산화물 연료전지.The method according to claim 1,
Wherein the solid oxide fuel cell has a tubular or flat plate-like structure. 청구항 1에 있어서,
상기 다공성 세라믹 지지체는, YSZ(yttria stabilized zirconia), 안정화 ZrO2(Zirconia), 알루미나(Al2O3), 뮬라이트(Mullite 3Al2O3·2SiO2), 및 코디어라이트(Cordierite, 2MgO·2Al2O3·5SiO2) 중에서 선택된 적어도 하나의 재질을 가지며, 0.1 ~ 5.0 mm의 두께를 가짐을 특징으로 하는 고체산화물 연료전지.The method according to claim 1,
The porous ceramic support may be selected from the group consisting of yttria stabilized zirconia (YSZ), stabilized zirconia (ZrO 2 ), alumina (Al 2 O 3 ), mullite (Mullite 3Al 2 O 3 .2SiO 2 ), and cordierite 2 O 3 .5SiO 2 ), and has a thickness of 0.1 to 5.0 mm. 청구항 1에 있어서,
상기 집전체층은 NiO 후막 또는 금속 합금 재질의 후막 구조를 가지며, 1.0 ~ 50 ㎛ 의 두께를 가짐을 특징으로 하는 고체산화물 연료전지.The method according to claim 1,
Wherein the current collector layer has a thick film structure of a NiO thick film or a metal alloy and has a thickness of 1.0 to 50 mu m. 청구항 1에 있어서,
상기 음극층은 NiO-SDC(samaria-doped ceria) 복합체 후막 또는 NiO-YSZ 복합체 후막을 재질로 하며, 1.0 ~ 50 ㎛ 의 두께를 가짐을 특징으로 하는 고체산화물 연료전지.The method according to claim 1,
Wherein the cathode layer is made of a NiO-SDC (samaria-doped ceria) composite thick film or a NiO-YSZ composite thick film and has a thickness of 1.0 to 50 탆. 삭제delete 청구항 1에 있어서,
상기 양극층은 LSCF(Lanthanum strontium cobalt ferrite) 후막을 재질로 하며, 1.0 ~ 50 ㎛ 의 두께를 가짐을 특징으로 하는 고체산화물 연료전지.The method according to claim 1,
Wherein the anode layer is made of a LSCF (Lanthanum strontium cobalt ferrite) thick film and has a thickness of 1.0 to 50 탆. 삭제delete 삭제delete 삭제delete 고체산화물 연료전지의 제조방법에 있어서:
평판형 또는 튜브형 구조의 다공성 세라믹 지지체를 제조하는 제1단계와;
상기 다공성 세라믹 지지체 상에 집전체층용 후막, 음극층용 후막, 및 전해질층용 후막을 순차적으로 코팅하고 동시소성(co-firing)하여 집전체층, 음극층 및 전해질층을 제조하는 제2단계와;
상기 전해질층 상에 양극층용 후막을 코팅하고 소성하여 양극층을 제조하는 제3단계를 구비하되,
상기 제2단계는,
NiO 분말 또는 금속합금 분말을 800~1200℃에서 하소하여 슬러리(slurry)를 제조하고, 스프레이 코팅, 스핀코팅 및 딥 코팅(dip-coating)법 중에서 선택된 어느 하나의 코팅법을 이용하여 상기 집전체층용 후막을 형성하는 단계와;
NiO-SDC(samaria-doped ceria) 분말 또는 NiO-YSZ 분말을 합성하고, 합성된 분말을 800~1200℃에서 하소하고 코팅용 슬러리를 제조하여, 스프레이 코팅, 스핀코팅 및 딥 코팅(dip-coating)법 중에서 선택된 어느 하나의 코팅법을 이용하여 상기 음극층용 후막을 형성하는 단계와;
YSZ 분말을 이용하여 코팅용 YSZ 슬러리를 제조하여, 스프레이 코팅, 스핀코팅 및 딥 코팅(dip-coating)법 중에서 선택된 어느 하나의 코팅법을 이용하여, 상기 음극층용 후막 상에 상기 전해질층용 후막 중 제1전해질층용 후막을 형성하는 단계와;
SDC 분말을 합성하고, 합성된 분말을 800~1200℃에서 하소하여 코팅용 SDC 슬러리를 제조하여, 스프레이 코팅, 스핀코팅 및 딥 코팅(dip-coating)법 중에서 선택된 어느 하나의 코팅법을 이용하여 상기 전해질층용 후막 중 제2전해질층용 후막을 상기 제1전해질층용 후막 상에 형성하는 단계와;
상기 집전체층용 후막, 상기 음극층용 후막, 및 상기 전해질층용 후막을 1200~1600℃에서 동시소성(co-firing)하여 상기 집전체층, 상기 음극층 및 상기 전해질층을 제조하는 단계를 구비하고,
상기 NiO-SDC 분말은, Ni(NO3)2·6H2O, Sm(NO3)3·6H2O, 및 Ce(NO3)3·6H2O 을 조성에 맞게 증류수에 용해한 용액에 우레아(urea)를 첨가하여 혼합하고, 가열 연소시키는 연소법으로 형성되며,
상기 SDC 분말은, Sm(NO3)3·6H2O 및 Ce(NO3)3·6H2O를 조성에 맞게 증류수에 용해한 용액에 우레아(urea)를 첨가하여 혼합하고, 가열 연소시키는 연소법으로 형성됨을 특징으로 하는 고체산화물 연료전지의 제조방법.A method of manufacturing a solid oxide fuel cell comprising:
A first step of producing a porous ceramic support having a planar or tubular structure;
A second step of sequentially coating a thick film for a current collector layer, a thick film for a negative electrode layer, and a thick film for an electrolyte layer, on the porous ceramic substrate, and co-firing the same to form a current collector layer, a negative electrode layer and an electrolyte layer;
And a third step of coating a thick film for a positive electrode layer on the electrolyte layer and firing to form a positive electrode layer,
The second step comprises:
The NiO powder or the metal alloy powder is calcined at 800 to 1200 ° C to prepare a slurry and the slurry is coated on the collector layer by any coating method selected from spray coating, spin coating and dip- Forming a thick film;
NiO-SDC (samaria-doped ceria) powders or NiO-YSZ powders were synthesized, and the synthesized powders were calcined at 800 to 1200 ° C to prepare slurry for coating, spray coating, spin coating and dip- Forming a thin film for the negative electrode layer by using any one of coating methods selected from the group consisting of the following methods;
YSZ slurry for coating is prepared by using YSZ powder, and a coating method selected from spray coating, spin coating and dip-coating method is used to form a thin film for the electrolyte layer Forming a thick film for an electrolyte layer;
SDC powder is synthesized and the synthesized powder is calcined at 800 to 1200 ° C to prepare an SDC slurry for coating. The slurry is coated by any one coating method selected from spray coating, spin coating and dip-coating, Forming a thick film for the second electrolyte layer in the thick film for the electrolyte layer on the thick film for the first electrolyte layer;
And co-firing the thick film for the current collector layer, the thick film for the negative electrode layer, and the thick film for the electrolyte layer at 1200 to 1600 ° C to produce the current collector layer, the negative electrode layer and the electrolyte layer,
The NiO-SDC powder is prepared by dissolving Ni (NO 3 ) 2 .6H 2 O, Sm (NO 3 ) 3 .6H 2 O, and Ce (NO 3 ) 3 .6H 2 O in distilled water in accordance with the composition, (urea) is added, mixed, and burned by heating,
The SDC powder is prepared by mixing urea in a solution prepared by dissolving Sm (NO 3 ) 3 .6H 2 O and Ce (NO 3 ) 3 .6H 2 O in distilled water in accordance with the composition, Wherein the solid oxide fuel cell is formed by a method of manufacturing a solid oxide fuel cell. 청구항 11에 있어서,
상기 제2단계에서, 상기 집전체층용 후막 코팅후에, 상기 집전체층용 후막의 가장자리 부분들을 노출시키는 상태로, 상기 음극층용 후막 및 상기 전해질층용 후막이 상기 집전체층용 후막 상에 코팅됨을 특징으로 하는 고체산화물 연료전지의 제조방법.The method of claim 11,
The thick film for the negative electrode layer and the thick film for the electrolyte layer are coated on the thick film for the current collector layer in a state of exposing the edge portions of the thick film for the current collector layer after coating the thick film for the current collector layer in the second step A method of manufacturing a solid oxide fuel cell. 청구항 12에 있어서,
상기 다공성 세라믹 지지체는, YSZ(yttria stabilized zirconia), 안정화 ZrO2(Zirconia), 알루미나(Al2O3), 뮬라이트(Mullite 3Al2O3·2SiO2), 및 코디어라이트(Cordierite, 2MgO·2Al2O3·5SiO2) 중에서 선택된 적어도 하나의 분말을, 압출성형, 냉간 정수압 성형(CIP), 사출성형, 건식가압 성형 중에서 선택된 적어도 하나의 성형법을 이용하여 튜브형 또는 평판형 구조로 성형하고, 900~1200℃에서 하소(calcine)하여, 0.1 ~ 5.0 mm의 두께를 가지도록 제조됨을 특징으로 하는 고체산화물 연료전지의 제조방법.The method of claim 12,
The porous ceramic support may be selected from the group consisting of yttria stabilized zirconia (YSZ), stabilized zirconia (ZrO 2 ), alumina (Al 2 O 3 ), mullite (Mullite 3Al 2 O 3 .2SiO 2 ), and cordierite 2 O 3 .5SiO 2 ) is formed into a tubular or flat plate-like structure by using at least one molding method selected from among extrusion molding, cold isostatic pressing (CIP), injection molding and dry pressing, 900 And calcining the resulting mixture at a temperature of about 1200 ° C. to a thickness of about 0.1 to about 5.0 mm. 삭제delete 청구항 12에 있어서,
상기 집전체층은 1.0 ~ 50 ㎛ 의 두께를 가지며, 상기 음극층은 1.0 ~ 50 ㎛ 의 두께를 가지고, 상기 전해질층은 1.0 ~ 30 ㎛ 두께 및 1.0 ~ 30 ㎛ 두께의 이중층 구조를 가짐을 특징으로 하는 고체산화물 연료전지의 제조방법.The method of claim 12,
The current collector layer has a thickness of 1.0 to 50 탆, the cathode layer has a thickness of 1.0 to 50 탆, and the electrolyte layer has a double layer structure of 1.0 to 30 탆 thick and 1.0 to 30 탆 thick. Wherein the solid oxide fuel cell is a solid oxide fuel cell. 삭제delete 삭제delete 청구항 12에 있어서, 상기 제3단계는,
LSCF(Lanthanum strontium cobalt ferrite) 분말을 합성하고, 합성된 분말을 800~1200℃에서 하소하여 코팅용 LSCF 슬러리를 제조하여, 스프레이 코팅, 스핀코팅 및 딥 코팅(dip-coating)법 중에서 선택된 어느 하나의 코팅법을 이용하여 상기 양극층용 후막을 형성하는 단계와;
상기 양극층용 후막을 800~1000℃에서 소성하여 1.0 ~ 50 ㎛ 두께의 상기 양극층을 형성하는 단계를 구비함을 특징으로 하는 고체산화물 연료전지의 제조방법.13. The method of claim 12,
LSCF (Lanthanum strontium cobalt ferrite) powders were synthesized and the synthesized powders were calcined at 800 to 1200 ° C to prepare LSCF slurry for coating, and spray-coated, spin-coated and dip-coated Forming a thick film for the anode layer by a coating method;
And firing the thick film for a positive electrode at 800 to 1000 캜 to form the positive electrode layer having a thickness of 1.0 to 50 탆. 청구항 18에 있어서,
상기 LSCF 분말은, La(NO3)3·xH2O, Co(NO3)2·6H2O, Sr(NO3)2 및 Fe(NO3)3·9H2O를 La0 .6Sr0 .4Co0 .2Fe0 .8O3 -δ(LSCF)의 조성에 맞도록 증류수에 용해한 용액에 글라이신(glycine)을 첨가하여 혼합하고, 가열 연소시키는 연소법으로 형성됨을 특징으로 하는 고체산화물 연료전지의 제조방법.19. The method of claim 18,
The LSCF powder, La (NO 3) 3 · xH 2 O, Co (NO 3) 2 · 6H 2 O, Sr (NO 3) 2 and Fe (NO 3) 3 · 9H 2 O 0 to La .6 Sr 0 .4 Co 0 .2 Fe 0 .8 O 3 -δ (LSCF) was added glycine (glycine) in the solution is dissolved in distilled water to match the mixed composition, and in the characterized by formed by heating combustion combustion solid oxide A method of manufacturing a fuel cell.
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