KR101575892B1

KR101575892B1 - 코어-쉘 구조를 갖는 YSZ-Ni 입자의 제조방법 및 이로부터 제조한 YSZ-Ni 입자를 포함하는 고체산화물 연료전지용 연료극

Info

Publication number: KR101575892B1
Application number: KR1020130159602A
Authority: KR
Inventors: 이미재; 김진호; 황종희; 임태영; 장재원
Original assignee: 한국세라믹기술원
Priority date: 2013-12-19
Filing date: 2013-12-19
Publication date: 2015-12-09
Also published as: KR20150072529A

Abstract

본 발명에 따른 YSZ-Ni 입자의 제조방법은 YSZ(Yttria-Stabilized Zirconia) 입자를 습식공정으로 전처리하는 단계; 및 전처리된 YSZ 입자를 무전해 니켈 도금하여 코어-쉘 구조의 YSZ-Ni 입자를 제조하는 단계를 포함하며, 본 발명에 따른 방법에 의해서 제조된 YSZ-Ni 입자는 탄소침적률이 낮다.

Description

코어-쉘 구조를 갖는 YSZ-Ni 입자의 제조방법 및 이로부터 제조한 YSZ-Ni 입자를 포함하는 고체산화물 연료전지용 연료극{Method of preparing YSZ-Ni particle with core-shell structure and The anode for solid oxide fuel cell containing YSZ-Ni Particle}

본 발명은 코어-쉘 구조를 갖는 YSZ-Ni 입자의 제조방법에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 코어-쉘 구조를 갖고 탄소침적률이 낮은 YSZ-Ni 입자의 제조방법 및 상기 제조방법에 의해 제조된 코어-쉘 구조를 갖는 YSZ-Ni 입자를 포함하는 연료전지에 관한 것이다.

고체산화물 연료전지(Solid Oxide Fuel Cell, SOFC)는 고체상의 세라믹을 전해질로 사용하여 500~1000℃의 고온에서 운전되는 연료전지로 고온에서 운전되므로 발전효율이 높고, 고온의 배기가스를 이용하여 열병합 발전이 용이하며, 수소, 천연가스와 같은 기체연료의 화학에너지를 전기 화학적 공정을 통해 전기에너지로 변환시키는 전지이다.

그런데, 최근 고체산화물 연료전지에서 탄화수소계 연료를 내부개질반응에 사용할 때 부반응에 의해 생성되는 탄소가 연료극의 표면에 흡착되어 전기화학반응이 일어나는 반응사이트의 수를 감소시켜 촉매활성을 감소시키며, 연료 중에 포함된 황 등의 불순물이 촉매활성을 감소시키는 문제가 발생되고 있다.

이에, 이러한 문제를 해결하기 위해서, 연료극에 사용되는 물질의 미세구조를 개선하여 반응사이트의 수를 증가시키거나, 연료극에 사용되는 물질의 새로운 합성 방법, 표면처리 및 구조 제어 등의 나노복합화를 통해 성능을 향상시키는 방법이 연구되고 있다.

한편, 무전해 도금법이란 전기적 에너지를 사용하지 않고 금속 이온을 화학적으로 환원하여 피도금 물질의 표면에 피막을 석출시키는 방법으로, 1950년에 Wurtz가 니켈 용액상의 니켈을 차아인산을 이용하여 금속상태로 환원되는 원리를 발현한 이후[A. Wurtz, C.R. hebd. Seances Acad. SCi. 18, 792 (1844)], 1846년에 Brenner와 Riddell이 차아인산나트륨을 환원제로 사용하여 여러 금속에 치밀한 니켈 피막을 석출시킨 바 있다.

무전해 니켈 도금법과 관련하여, 현재 차아인산나트륨(NaH₂PO₂)을 환원제로 이용하는 니켈-인(Ni-P) 도금법이 많이 쓰이고 있는데, 금속염으로서 황산니켈을 사용하는 그 주요 반응단계는 다음과 같다[Salvago, G. and Cavallotti, P.L., Plating, 59, 665 (1972); H.J.Park and E.K.Oh, HWAHAK KONGHAK, Vol.32, No.3, 359-366, (1994)].

[H₂PO₂]^- + H₂O → [H₂PO₃]^- + 2H (1)

Ni² ⁺ + 2H → Ni⁰ + 2H⁺(2)

[H₂PO₂]^- + H₂O →[H₂PO₃]^- + H₂ ↑ (3)

[H₂PO₂]^-+ H → P⁰ + OH^-+H₂O (4)

반응(1)에 의해 환원제인 차아인산이온이 아인산이온과 원자상수소로 분해된다. 반응(2)에서 원자상 수소가 입자표면에 흡착되고 활성화되어 수용액 속의 니켈이온을 환원시키고 금속니켈을 입자표면에 석출시킨다. 반응(3)은 차인산이온의 수화반응으로서 이 반응이 일어나는 만큼 환원제인 차아인산나트륨의 이용효율(소비된 환원제에 대해 실제 니켈환원에 사용된 환원제의 비율)은 떨어진다. 반응(4)에서 원자상 수소에 의해 인이 석출되고 니켈과 함께 니켈-인의 합금이 생성된다.

무전해 도금법은 전기 도금법에 비해 내식성, 내마모성, 땜납성 등의 화학적, 물리적 및 기계적 성질이 뛰어나고, 형상에 관계없이 일정한 두께로 제품의 각 부위에 도금이 가능하며, 핀홀(pin hole)을 거의 생성하지 않고 비금속 소재 위에도 도금이 가능한 장점이 있다.

대한민국 특허공개번호 10-2012-0072616 (2012.07.04 공개: 발포 나노 구조체 및 이를 이용한 전극 및 그 제조방법)

본 발명의 목적은 코어-쉘 구조를 갖는 YSZ-Ni 입자의 제조방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 탄소침적률이 낮은 YSZ-Ni 입자의 제조방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 상기 제조방법으로 제조된 코어-쉘 구조를 갖는 YSZ-Ni 입자를 포함하는 연료전지를 제공하는 것이다.

본 발명에 따른 YSZ-Ni 입자의 제조방법은 YSZ(Yttria-Stabilized Zirconia) 입자를 전처리하는 단계; 및 전처리된 YSZ 입자를 무전해 니켈 도금하여 코어-쉘 구조의 YSZ-Ni 입자를 제조하는 단계를 포함한다.

본 발명의 일 구현예에서, YSZ(Yttria-Stabilized Zirconia) 입자는 직경이 30 내지 70 ㎛이다.

본 발명의 일 구현예에서, 상기 전처리하는 단계는 민감화(sensitization) 단계, 활성화(activation) 단계 또는 이들 모두를 포함한다.

본 발명의 일 구현예에서, 상기 민감화 단계는 상기 YSZ 입자를 SnCl₂ 및 HCl로 처리하는 단계를 포함한다.

본 발명의 일 구현예에서, 상기 활성화 단계는 상기 YSZ 입자를 PdCl₂ 및 HCl로 처리하는 단계를 포함한다.

본 발명의 일 구현예에서, 상기 전처리 단계를 3회 이상 실시한다.

본 발명의 일 구현예에서, 상기 무전해 니켈 도금 단계는 도금액이 니켈원, 환원제 및 착화제를 포함한다.

본 발명의 일 구현예에서, 상기 무전해 니켈 도금 단계는 도금액의 pH가 3 내지 6이다.

본 발명의 일 구현예에서, 상기 무전해 니켈 도금 단계는 도금 온도가 60 내지 85 ℃이다.

본 발명의 일 구현예에서, 상기 무전해 니켈 도금 단계는 도금 시간이 5분 이상이다.

본 발명의 일 구현예에서, 상기 무전해 니켈 도금 단계를 2회 이상 실시한다.

본 발명의 일 구현예에서, 상기 전처리하는 단계 전에 YSZ 입자를 1,000 내지 1,500 ℃에서 1 내지 5시간 동안 열처리하는 단계를 추가로 포함한다.

본 발명은 또한 상기 제조방법으로 제조된 코어-쉘 구조를 갖는 YSZ-Ni 입자를 포함하는 연료전지를 제공한다.

본 발명에 따른 방법에 의해서 제조된 YSZ-Ni 입자는 탄소침적률이 매우 낮다. 따라서, 연료전지 등을 포함하는 다양한 분야에 적용할 수 있다.

도 1은 YSZ 표면에 Ni를 도금하는 무전해 니켈 도금 공정도로 (a)는 전처리(pretreatment) 공정이고, (b)는 무전해 니켈 도금 공정이다.
도 2는 전처리 전 YSZ 입자(a)의 표면과, 전처리 횟수(1회(b), 2회(b) 및 3회(c))에 따른 YSZ 입자의 표면의 전계방사형 주사전자현미경 사진이다.
도 3은 전처리한 YSZ 입자의 매핑 사진이다.
도 4는 전처리 횟수에 따른 도금 표면의 전계방사형 주사전자현미경 사진이다(도금 온도: 80 ℃, 도금액 pH: 4.5, 도금 시간: 5분).
도 5는 XRF를 이용하여 도금 온도에 따른 Ni 및 YSZ의 정량(a) 및 피크(b)를 분석한 데이터이다.
도 6은 도금 온도에 따른 YSZ-Ni 입자 표면의 전계방사형 주사전자현미경 사진이다((a): 60℃, (b): 70℃, (c): 80℃, (d): 90℃).
도 7는 XRF를 이용하여 도금 시간에 따른 Ni 및 YSZ의 정량(a) 및 피크(b)를 분석한 데이터이다.
도 8은 도금 시간에 따른 YSZ-Ni 입자의 표면의 주사전자현미경 사진이다((a): 5분, (b): 10분, (c): 15분, (d): 20분).
도 9는 도금 횟수에 따른 YSZ-Ni 입자의 전자주사현미경 사진이다((a): 1회, (b): 2회).
도 10은 도금 횟수에 따른 YSZ-Ni 입자 및 이의 단면의 전자주사현미경 사진이다.
도 11은 NiO/YSZ 혼합 입자 및 본 발명에 따른 방법에 의해서 제조된 YSZ-Ni 입자에 대하여, 메탄가스를 이용하여 탄소를 침적시킨 후 TG-DTA 장비를 이용하여 입자의 무게감량을 측정한 그래프이다.

이하, 본 발명을 구체적으로 설명한다.

본 발명의 일 구현예에서, YSZ(Yttria-Stabilized Zirconia) 입자는 직경이 30 내지 70 ㎛, 바람직하게 40 내지 60 ㎛이다.

본 발명의 일 구현예에서, 상기 민감화 단계는 상기 YSZ 입자를 SnCl₂ 및 HCl로 처리하는 단계를 포함한다. 상기 민감화 단계는 10 분 내지 3 시간, 바람직하게 20 분 내지 1 시간 동안 진행할 수 있다.

본 발명의 일 구현예에서, 상기 활성화 단계는 상기 YSZ 입자를 PdCl₂ 및 HCl로 처리하는 단계를 포함한다. 상기 활성화 단계는 10 분 내지 3 시간, 바람직하게 20 분 내지 1 시간 동안 진행할 수 있다.

상기 전처리 단계에 의해서 YSZ 입자의 표면에, 예를 들어, Sn 및/또는 Pd 촉매 핵이 형성될 수 있고, 전처리 횟수를 늘릴수록 촉매 핵이 성장하여 치밀하게 형성될 수 있고, YSZ 입자의 색깔이 흰색에서 갈색으로 변할 수 있다.

도 1은 YSZ 표면에 Ni를 도금하는 무전해 니켈 도금 공정도로 (a)는 전처리(pretreatment) 공정이고, (b)는 무전해 니켈 도금 공정이다. 여기서, 전처리 공정은 민감화(sensitization) 및 활성화(activation) 처리 공정을 포함한다.

본 발명의 일 구현예에서, 상기 전처리 단계를 3회 이상, 예를 들어 3회 내지 10회 실시한다. 상기 전처리 단계를 3회 이상 실시하는 경우, 니켈이 YSZ 입자의 표면에 균일하게 도금될 수 있다.

본 발명의 일 구현예에서, 상기 무전해 니켈 도금 단계는 도금액이 니켈원, 환원제 및 착화제를 포함한다. 상기 니켈원의 예로는 황산니켈(NiSO₄·6H₂O) 등이 있으며, 상기 환원제의 예로는 차아인산나트륨(NaH₂PO₂·H₂O) 등이 있으며, 착화제의 예로는 구연산나트륨(Na₃C₆H₅O₇·2H₂0), 숙신산(HOOCCH₂CH₂COOH), 시트르산(C₆H₈O₇·H₂O) 등이 있다.

본 발명의 일 구현예에서, 상기 무전해 니켈 도금 단계는 도금액의 pH가 3 내지 6, 바람직하게 4 내지 5이다. pH는, 예를 들어, NH₄OH 등과 같은 염기로 조절할 수 있다.

본 발명의 일 구현예에서, 상기 무전해 니켈 도금 단계는 도금 온도가 60 내지 85 ℃이다. 온도가 증가할수록 도금되는 니켈의 함량이 거의 비례하여 증가하나, 도금 온도가 90 ℃인 경우, 높은 온도로 인해 도금 용액이 불안정하여 니켈이 자가 석출되는 액분해 현상이 나타날 수 있다.

본 발명의 일 구현예에서, 상기 무전해 니켈 도금 단계는 도금 시간이 5분 이상, 예를 들어 5분 내지 3시간이다. 도금 시간이 증가할수록 니켈의 함량은 거의 비례하여 증가한다.

본 발명의 일 구현예에서, 상기 무전해 니켈 도금 단계를 2회 이상, 예를 들어, 2회 내지 10회 실시한다. 도금 횟수가 증가할수록 YSZ 표면의 니켈 입자는 더욱 큰 입자로 성장하며, 니켈 입자의 표면에 새로운 니켈 입자가 형성되어 새로운 층이 형성된다. 또한, 이 경우, 무전해 니켈 도금 단계들 사이에 상기 전처리 단계를 실시할 수 있다.

본 발명의 일 구현예에서, 상기 전처리하는 단계 전에 YSZ 입자를 1,000 내지 1,500 ℃에서 1 내지 5시간 동안 열처리하는 단계를 추가로 포함한다. 이러한 열처리 단계는 도금반응 동안 입자의 형상을 유지하는데 도움을 줄 수 있다.

본 발명에 따라 제조된 YSZ-Ni 입자는 낮은 탄소침적률을 가지기 때문에 고체산화물 연료전지의 연료극(anode) 등에 바람직하게 적용될 수 있다.

아래의 실시예는 본 발명을 구체적으로 예시하기 위한 것일 뿐, 특허청구범위에 의해서 정해지는 본 발명의 권리범위를 한정하는 것은 아니다.

실시예

(1) 전처리 단계

YSZ 입자로서 과립화된 평균 입경 50㎛ 내외의 YSZ 입자(일본 TOSOH사, 8mol% Yttria doped Zirconia)을 1,200℃에서 2시간 열처리한 후 사용하였다.

열처리한 YSZ 입자를 SnCl₂ 및 HCl과 혼합한 후, 이 용액을 30분간 교반하고 여과한 후, 증류수를 이용하여 세척하여 민감화 처리를 하였고, 민감화 처리된 YSZ 입자를 PdCl₂ 및 HCl과 혼합한 후, 이 용액을 30분간 교반하고 여과한 후, 증류수를 이용하여 세척하여 활성화 처리를 한 후, 80℃에서 24시간 동안 건조하였다. 사용된 전처리 액의 조성은 다음 표 1과 같다.

구분	조성	침지 시간
민감화	SnCl₂ 5g/ℓ + HCl 10㎖/ℓ	30 분
활성화	PdCl₂ 0.25g/ℓ + HCl 2㎖/ℓ	30 분

전처리 횟수의 고찰

민감화 및 활성화 처리된 입자에 대하여 다시 민감화 및 활성화 처리를 반복하여 전처리 과정을 2회 또는 3회 실시하였고, 전처리 횟수에 따른 YSZ 입자의 표면 변화를 전계방사형 주사전자현미경(field emission scanning electron microscope, FE-SEM)을 통해 관찰하였고, 흡착된 Sn과 Pd의 분포를 EDS를 통해 매핑하였다. 또한, 전처리 횟수에 따른 도금 표면의 변화를 전계방사형 주사전자현미경을 통해 관찰하였다.

도 2는 전처리 전 YSZ 입자(a)의 표면과, 전처리 횟수(1회(b), 2회(b) 및 3회(c))에 따른 도금한 입자의 표면의 전계방사형 주사전자현미경 사진이다. 민감화 및 활성화 처리를 통해 YSZ 입자의 표면에 Sn과 Pd 촉매 핵이 형성되는 것을 확인할 수 있었고, 전처리 횟수를 늘릴수록 촉매 핵이 성장하고 치밀하게 형성되며, 3회 전처리한 YSZ 입자의 경우, 10 ㎚ 크기의 촉매 핵을 확인할 수 있었다. 또한, 전처리 횟수를 늘릴수록 YSZ 입자의 입자는 흰색에서 갈색으로 변하였다.

도 3은 전처리한 YSZ 입자의 매핑 사진이다. 매핑 결과 Sn과 Pd이 입자 표면에 고르게 분포하고 있는 것을 확인 할 수 있었다.

도 4는 전처리 횟수에 따른 도금 표면의 전계방사형 주사전자현미경 사진이다(도금 온도: 80 ℃, 도금액 pH: 4.5, 도금 시간: 5분). 1회 전처리-도금한 경우(a) YSZ 입자 표면에 일부분의 니켈이 불균일하게 도금된 것을 확인할 수 있었다. 2회 전처리-도금한 경우(b) YSZ 입자 표면에 니켈이 작고 균일하게 도금되는 것을 확인할 수 있었지만, YSZ 입자 표면의 일부가 도금되지 않는 것을 확인하였다. 이는 YSZ 입자의 표면에 촉매 핵이 고르게 형성되었으나, 자기촉매 반응이 충분히 일어날 수 있는 활성층을 형성하지 못해 도금이 균일하게 진행되지 않은 것으로 볼 수 있다. 3회 전처리-도금한 경우(c) 대부분의 YSZ 입자들이 균일하게 도금되었다. 3회 전처리한 YSZ 입자를 다음의 무전해 니켈 도금 단계에 이용하였다.

(2) 무전해 니켈 도금 단계

도금 반응기로서 용량 5L의 5구 플라스크를 사용하였고, 히팅 맨틀(heating mantle)을 사용하여 도금액의 온도를 일정하게 유지하였으며, 도금 중 입자의 뭉침을 방지하고 금속이온의 물질전달 향상 및 수소가스 방출이 용이하도록 테플론으로 된 프로펠러형 교반기를 설치한 후 도금을 진행하였다. 또한, pH 미터를 이용하여 pH를 측정하였으며, NH₄OH를 이용하여 pH를 4.5로 유지하였다.

도금액의 조성과 관련하여, 니켈원으로서 황산니켈(NiSO₄·6H₂O)을 사용하였으며, 환원제로서 차아인산나트륨(NaH₂PO₂·H₂O)을 사용하였으며, 착화제로서 구연산나트륨(Na₃C₆H₅O₇·2H₂0), 숙신산(HOOCCH₂CH₂COOH), 시트르산(C₆H₈O₇·H₂O)을 사용하였다.

도금 온도의 고찰

상기 YSZ 입자에 대하여, 도금 시간을 5분으로 고정하고 도금 온도를 60℃에서 90℃까지 10℃ 간격으로 달리하여 도금을 진행하였다.

도 5는 XRF를 이용하여 도금 온도에 따른 Ni 및 YSZ의 정량(a) 및 피크(b)를 분석한 데이터이다. 상기 도 5를 보면, 온도가 증가할수록 니켈의 함량은 거의 직선으로 증가하고, 니켈의 함량이 증가할수록 피크도 증가하는 것을 확인할 수 있었다.

도 6은 도금 온도에 따른 YSZ-Ni 입자 표면의 전계방사형 주사전자현미경 사진이다((a): 60℃, (b): 70℃, (c): 80℃, (d): 90℃). 70℃부터 YSZ 입자의 표면과 다른 니켈의 입자를 확인할 수 있었으며, 80℃에서 0.3㎛ 내외의 니켈 입자를 확인할 수 있었다. 90℃에서는 약 2배 가량 성장한 약 0.5㎛ 내외의 니켈 입자를 확인할 수 있으며, 주변의 니켈 입자와 합쳐져 하나의 큰 덩어리를 형성하며 매끈한 표면으로 변해가는 과정을 확인할 수 있었다. 따라서, 무전해 니켈 도금에서의 온도 상승은 도금 속도를 증가시키는 효과를 나타낸다. 하지만, 90℃의 경우 높은 온도로 인해 도금 용액이 불안정하여 니켈이 자가 석출되는 액분해 현상이 관찰되었다.

도금 시간의 고찰

80℃의 도금 온도에서 도금 시간을 5분부터 20분까지 5분 간격으로 달리하여 도금을 진행하였다. Ni 및 YSZ의 정량 및 성분 피크를 XRF(HORIBA사, XGT-5000)를 통해 측정하였다. 니켈의 입자 성장 과정을 주사전자현미경(JEOL사, JSM-6380)을 이용해 관찰하였다.

도 7는 XRF를 이용하여 도금 시간에 따른 Ni 및 YSZ의 정량(a) 및 피크(b)를 분석한 데이터이다. 니켈의 함량은 시간에 비례하여 거의 직선으로 증가하였다.

도 8은 도금 시간에 따른 YSZ-Ni 입자의 표면의 주사전자현미경 사진이다((a): 5분, (b): 10분, (c): 15분, (d): 20분). 도 8에 나타난 바와 같이, 도금 시간이 길어짐에 따라 니켈 입자들의 계면에서도 니켈이온들이 환원되어 인접한 니켈 입자들끼리 서로 접촉하여 부근의 작은 입자들을 소멸시키며, 니켈 입자는 더욱 큰 입자로 성장하는 것을 확인할 수 있었다. 또한, 15분을 경과하여 도금을 진행한 경우, 석출된 니켈 입자의 표면에 새로운 니켈 입자가 성장하는 것을 볼 수 있었다. 이는 니켈의 핵이 생성된 후 석출물이 성장하는 과정에서 표면의 석출물이 자기 촉매작용을 하여 석출물 및 표면에 접촉하고 있는 용액의 표면반응으로 인해 니켈이 석출되는 것으로 볼 수 있다.

도금 횟수의 고찰

80℃의 도금 온도 및 20분의 도금 시간으로 도금한 YSZ-Ni 입자를 다시 상기와 같은 방법으로 전처리하여 도금 입자의 표면을 활성화시킨 후, 동일한 도금 조건으로 다시 무전해 니켈 도금을 실시하였다. 도금 횟수에 따른 YSZ-Ni 입자의 니켈 입자의 성장 과정을 전자주사현미경(JEOL사, JSM-6380)을 이용하여 관찰하였다.

도 9는 도금 횟수에 따른 YSZ-Ni 입자의 전자주사현미경 사진이다((a): 1회, (b): 2회). 도 10은 도금 횟수에 따른 YSZ-Ni 입자 및 이의 단면의 전자주사현미경 사진이다. 도 9 및 10을 보면, 도금 횟수가 증가할수록 도금 표면의 니켈 입자는 더욱 큰 입자로 성장하며, 니켈 입자 표면에 새로운 니켈 입자가 형성되어 새로운 층을 형성하는 것을 확인할 수 있다.

탄소침적률의 고찰

YSZ-Ni 입자를 0.1g씩 알루미나 보트에 놓고 750℃에서 6시간 동안 CH₄를 100sccm의 유량으로 공급하여 YSZ-Ni 입자에 탄소를 흡착시키고, 탄소가 흡착된 YSZ-Ni 입자에 대하여 TG-DTA(SDT사, Q600)를 이용하여 상온부터 900℃까지 대기분위기에서 분당 10℃씩 승온하면서 무게 감소량을 분석하여 탄소침적률을 계산하였다. 탄소침적률은 아래 식으로 표시된다.

탄소침적률 = 침적된 탄소의 무게/순수한 YSZ-Ni 입자의 무게 X 100 %

도 11은 연료극(anode)에 일반적으로 적용되는 NiO/YSZ 혼합 입자 및 본 발명에 따른 방법에 의해서 제조된 YSZ-Ni 입자에 대하여, 메탄가스를 이용하여 탄소를 침적시킨 후 TG-DTA 장비를 이용하여 입자의 무게감량을 측정한 그래프이다. Reference로 적용된 NiO/YSZ 혼합 입자의 경우 500℃부터 600℃까지 무게가 약 70% 감량되었으며, 본 발명에 따라 도금을 1회 또는 2회 실시한 입자의 경우 약 4% 또는 2% 감량되었다. NiO/YSZ 혼합 입자의 탄소침적률은 240%에 이르며, 본 발명에 따른 1회 도금 입자와 2회 도금 입자는 3.9%, 2.6%의 탄소침적률을 나타내었다.

Claims

YSZ 입자를 1,000 내지 1,500 ℃에서 1 내지 5시간 동안 열처리하는 단계;
YSZ(Yttria-Stabilized Zirconia) 입자를 민감화(sensitization) 처리 및 활성화(activation) 처리를 3회 이상 수행하는 전처리하는 단계; 및
전처리된 YSZ 입자를 무전해 니켈 도금하여 코어-쉘 구조의 YSZ-Ni 입자를 제조하는 단계;를 포함하며,
상기 민감화 처리는 상기 YSZ 입자를 SnCl₂ 및 HCl로 처리하며, 상기 활성화 처리는 민감화 처리한 YSZ 입자를 PdCl₂ 및 HCl로 처리하며,
상기 무전해 니켈 도금은 70℃ 내지 85℃의 도금 온도에서 수행하는 YSZ-Ni 입자의 제조방법.
제1항에 있어서, YSZ(Yttria-Stabilized Zirconia) 입자의 직경이 30 내지 70 ㎛인 YSZ-Ni 입자의 제조방법.
삭제
삭제
삭제
삭제
제1항에 있어서, 상기 무전해 니켈 도금 단계의 도금액이 니켈원, 환원제 및 착화제를 포함하는 YSZ-Ni 입자의 제조방법.
제1항에 있어서, 상기 무전해 니켈 도금 단계의 도금액의 pH가 3 내지 6인 YSZ-Ni 입자의 제조방법.
삭제
제1항에 있어서, 상기 무전해 니켈 도금 단계의 도금 시간이 5분 이상인 YSZ-Ni 입자의 제조방법.
제1항에 있어서, 상기 무전해 니켈 도금 단계를 2회 이상 실시하는 YSZ-Ni 입자의 제조방법.
삭제
제1항, 제2항, 제7항 및 제8항 중 어느 한 항의 방법에 의해 제조된 코어-쉘 구조를 갖는 YSZ-Ni 입자를 포함하는 고체산화물 연료전지용 연료극(anode).