KR102129651B1 - Cathod green sheet for solid oxide fuel cell and solid oxide fuel cell - Google Patents
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Abstract
본 명세서는 고체 전해질 연료전지용 연료극 그린시트 및 고체 산화물 연료전지에 관한 것이다.The present specification relates to an anode green sheet for a solid electrolyte fuel cell and a solid oxide fuel cell.
Description
본 명세서는 고체 전해질 연료전지용 연료극 그린시트 및 고체 산화물 연료전지에 관한 것이다. The present specification relates to an anode green sheet for a solid electrolyte fuel cell and a solid oxide fuel cell.
최근 석유나 석탄과 같은 기존 에너지 자원의 고갈이 예측되면서 이들을 대체할 수 있는 에너지에 대한 관심이 높아지고 있다. 이러한 대체에너지의 하나로서 연료전지는 고효율이고, NOx 및 SOx 등의 공해 물질을 배출하지 않으며, 사용되는 연료가 풍부하다는 등의 장점으로 인해 특히 주목받고 있다.Recently, as the depletion of existing energy resources such as oil and coal is predicted, interest in energy that can replace them is increasing. As one of these alternative energies, fuel cells are particularly attracting attention due to advantages such as high efficiency, no emission of pollutants such as NOx and SOx, and abundant fuel used.
연료전지는 연료와 산화제의 화학 반응 에너지를 전기 에너지로 변환시키는 발전 시스템으로서, 연료로는 수소와 메탄올, 부탄 등과 같은 탄화수소가, 산화제로는 산소가 대표적으로 사용된다.A fuel cell is a power generation system that converts the chemical reaction energy of a fuel and an oxidant into electrical energy, and hydrogen, hydrocarbons such as methanol and butane, and oxygen are typically used as the fuel.
연료전지에는 고분자 전해질형 연료전지(PEMFC), 직접메탄올형 연료전지(DMFC), 인산형 연료전지(PAFC), 알칼리형 연료전지(AFC), 용융탄산염형 연료전지(MCFC), 고체산화물형 연료전지(SOFC) 등이 있다.Fuel cells include polymer electrolyte fuel cells (PEMFC), direct methanol fuel cells (DMFC), phosphoric acid fuel cells (PAFC), alkaline fuel cells (AFC), molten carbonate fuel cells (MCFC), and solid oxide fuel And SOFCs.
한편, 연료전지의 공기극의 원리를 응용하여 금속 이차 전지의 공기극을 공기극으로 제조하는 금속 공기 이차 전지에 대한 연구도 필요하다.On the other hand, it is also necessary to study a metal air secondary battery that manufactures an air electrode of a metal secondary battery as an air electrode by applying the principle of the air electrode of a fuel cell.
본 명세서는 고체 전해질 연료전지용 연료극 그린시트 및 고체 산화물 연료전지에 관한 것이다.The present specification relates to an anode green sheet for a solid electrolyte fuel cell and a solid oxide fuel cell.
본 명세서는 CIE(Commossion international de l'Eclairage, 국제조명위원회) 색도표 상에서 9.59 ≤ X ≤ 17.81, 10.178 ≤ Y ≤ 18.902 및 7.735 ≤ Z ≤ 14.365의 영역 내의 색을 갖는 고체 전해질 연료전지용 연료극 그린시트를 제공한다. This specification describes an anode green sheet for a solid electrolyte fuel cell having a color in the range of 9.59 ≤ X ≤ 17.81, 10.178 ≤ Y ≤ 18.902 and 7.735 ≤ Z ≤ 14.365 on the CIE (Commossion international de l'Eclairage) color chart. to provide.
또한, 본 명세서는 연료극, 공기극 및 상기 연료극과 공기극 사이에 구비된 전해질을 포함하는 고체 산화물 연료전지로서, 상기 연료극은 본 명세서의 일 실시상태에 따른 연료극 그린시트가 소결된 층을 포함하는 것인 고체 산화물 연료전지를 제공한다. In addition, the present specification is a solid oxide fuel cell including an anode, an anode, and an electrolyte provided between the anode and the cathode, wherein the anode includes a layer in which the anode green sheet is sintered according to one embodiment of the present specification. Provided is a solid oxide fuel cell.
본 명세서의 일 실시상태에 따른 고체 전해질 연료전지용 연료극 그린시트는 고체 전해질 연료전지의 다른 층과 색이 달라 구분되는 장점이 있다. The anode green sheet for a solid electrolyte fuel cell according to an exemplary embodiment of the present specification has an advantage of being distinguished by a different color from other layers of the solid electrolyte fuel cell.
본 명세서의 일 실시상태에 따른 고체 전해질 연료전지용 연료극 기능층이 마이크로 입자 상에 나노입자가 구비된 구조(Nano on micro 구조)를 형성하고 있으므로, 활성화 영역이 넓어져 연료전지의 효율이 높다.Since the anode functional layer for a solid electrolyte fuel cell according to an exemplary embodiment of the present specification forms a structure in which nanoparticles are provided on the microparticles (Nano on microstructure), the activation area is widened and the efficiency of the fuel cell is high.
도 1은 고체산화물형 연료전지의 전기 발생 원리를 나타내는 개략적인 도면이다.
도 2는 연료전지를 포함하는 전지모듈의 일 실시예를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 3은 실시예의 코어-쉘 입자에 대한 전자주사현미경 이미지이다.
도 4는 비교예의 코어-쉘 입자에 대한 전자주사현미경 이미지이다.
도 5는 실시예 및 비교예에서 제조된 연료극 그린시트를 찍은 사진이다.
도 6은 실시예 및 비교예에서 제조된 연료극 그린시트에 광원을 조사하였을 때 각 파장에 대응하여 반사되는 상대적 광량에 대한 그래프이다.
도 7은 실시예에서 제조된 연료극 그린시트를 적용한 셀의 단면에 대한 주사전자현미경 이미지이다.
도 8은 비교예에서 제조된 연료극 그린시트를 적용한 셀의 단면에 대한 주사전자현미경 이미지이다.
도 9는 실시예 및 비교예에서 제조된 연료극 그린시트를 적용한 셀의 개방회로전압(OCV) 및 전력밀도(OPD)를 나타낸 그래프이다.
도 10은 실시예 및 비교예에서 제조된 연료극 그린시트를 적용한 셀의 전류밀도 비교 그래프이다.1 is a schematic view showing the principle of electricity generation of a solid oxide fuel cell.
2 is a view schematically showing an embodiment of a battery module including a fuel cell.
3 is an electron scanning microscope image of the core-shell particles of the embodiment.
4 is an electron scanning microscope image of the core-shell particles of the comparative example.
5 is a photograph of the anode green sheet prepared in Examples and Comparative Examples.
6 is a graph of the relative amount of light reflected in response to each wavelength when irradiating a light source to the anode green sheet prepared in Examples and Comparative Examples.
7 is a scanning electron microscope image of a cross-section of a cell to which the anode green sheet prepared in Example is applied.
8 is a scanning electron microscope image of a cross section of a cell to which an anode green sheet prepared in a comparative example is applied.
9 is a graph showing an open circuit voltage (OCV) and a power density (OPD) of a cell to which an anode green sheet manufactured in Examples and Comparative Examples is applied.
10 is a current density comparison graph of a cell to which an anode green sheet prepared in Examples and Comparative Examples is applied.
이하에서 본 명세서에 대하여 상세히 설명한다.Hereinafter, the present specification will be described in detail.
본 명세서는 CIE(Commossion international de l'Eclairage, 국제조명위원회) 색도표 상에서 9.59 ≤ X ≤ 17.81, 10.178 ≤ Y ≤ 18.902 및 7.735 ≤ Z ≤ 14.365의 영역 내의 색을 갖는 고체 전해질 연료전지용 연료극 그린시트를 제공한다. This specification describes an anode green sheet for a solid electrolyte fuel cell having a color in the range of 9.59 ≤ X ≤ 17.81, 10.178 ≤ Y ≤ 18.902 and 7.735 ≤ Z ≤ 14.365 on the CIE (Commossion international de l'Eclairage) color chart. to provide.
상기 연료극 그린시트는 CIE(Commossion international de l'Eclairage, 국제조명위원회) 색도표 상에서 10 ≤ X ≤ 17, 11 ≤ Y ≤ 19 및 8 ≤ Z ≤ 15의 영역 내의 색을 가질 수 있다. The anode green sheet may have a color in a region of 10 ≤ X ≤ 17, 11 ≤ Y ≤ 19 and 8 ≤ Z ≤ 15 on a CIE (Commossion international de l'Eclairage) color chart.
상기 연료극 그린시트는 CIE(Commossion international de l'Eclairage, 국제조명위원회) 색도표 상에서 11 ≤ X ≤ 16, 12 ≤ Y ≤ 17 및 8 ≤ Z ≤ 14의 영역 내의 색을 가질 수 있다. The anode green sheet may have a color in a region of 11 ≤ X ≤ 16, 12 ≤ Y ≤ 17 and 8 ≤ Z ≤ 14 on a CIE (Commossion international de l'Eclairage) color chart.
본 명세서에서, 상기 그린시트는 완전한 최종 제품이 아닌 다음 단계에서 가공을 할 수 있는 상태의 필름 형태의 막을 의미한다. 다시 말하면, 상기 그린시트는 무기물 입자 및 용매를 포함하는 코팅 조성물로 도포하여 시트형으로 건조시킨 것이며, 상기 그린시트는 약간의 용매를 포함하면서 시트형태를 유지할 수 있는 반건조 상태의 시트를 말한다.In the present specification, the green sheet refers to a film-type film that can be processed in the next step, not a complete final product. In other words, the green sheet is coated with a coating composition containing inorganic particles and a solvent and dried in a sheet form, and the green sheet refers to a sheet in a semi-dry state that can maintain a sheet form while containing a little solvent.
상기 연료극 그린시트는 연료극 기능층용 그린시트 및 연료극 지지체용 그린시트 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 연료극 그린시트는 1 이상의 연료극 기능층용 그린시트 및 1 이상의 연료극 지지체용 그린시트 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. The anode green sheet may include at least one of an anode functional layer green sheet and an anode support green sheet. Specifically, the anode green sheet may include at least one of one or more anode functional layer green sheets and one or more anode support green sheets.
상기 연료극 기능층용 그린시트의 두께는 10㎛ 이상 30㎛ 이하일 수 있으며, 20㎛ 이상 30㎛ 이하일 수 있고, 21㎛ 이상 26㎛ 이하일 수 있다.The thickness of the green sheet for the anode functional layer may be 10 μm or more and 30 μm or less, 20 μm or more and 30 μm or less, and 21 μm or more and 26 μm or less.
상기 연료극 지지체용 그린시트의 두께는 80㎛ 이상 120㎛ 이하일 수 있으며, 구체적으로 90㎛ 이상 110㎛ 이하 일 수 있다.The thickness of the green sheet for the anode support may be 80 μm or more and 120 μm or less, and specifically, 90 μm or more and 110 μm or less.
상기 연료극 그린시트는 NiO를 포함하는 코어; 및 상기 코어 상에 구비되고 세리아계 금속 산화물을 포함하는 쉘을 갖는 코어-쉘 입자를 포함할 수 있다. The anode green sheet may include a core including NiO; And core-shell particles having a shell provided on the core and including a ceria-based metal oxide.
상기 코어-쉘 입자의 총 중량을 기준으로, 상기 NiO의 함량은 35 중량% 이상 60 중량% 이하일 수 있고, 상기 세리아계 금속 산화물의 함량은 40 중량% 이상 65 중량% 이하일 수 있다.Based on the total weight of the core-shell particles, the content of NiO may be 35% by weight or more and 60% by weight or less, and the content of the ceria-based metal oxide may be 40% by weight or more and 65% by weight or less.
상기 NiO와 상기 세리아계 금속 산화물의 중량비는 3.5: 6.5 이상 6: 4 이하일 수 있다. The weight ratio of the NiO and the ceria-based metal oxide may be 3.5: 6.5 or more and 6: 4 or less.
상기 NiO의 함량은 상기 세리아계 금속 산화물의 53.8 중량% 이상 150 중량% 이하일 수 있다. The content of NiO may be 53.8 wt% or more and 150 wt% or less of the ceria-based metal oxide.
상기 코어의 평균 직경은 0.1㎛ 이상 2㎛ 이하일 수 있으며, 구체적으로 0.5㎛ 이상 1㎛ 이하일 수 있다.The average diameter of the core may be 0.1 μm or more and 2 μm or less, and specifically, 0.5 μm or more and 1 μm or less.
상기 세리아계 금속 산화물은 사마륨 도프 세리아 및 가돌리늄 도프 세리아 중 적어도 하나를 포함할 수 있으며, 구체적으로 가돌리늄 도프 세리아를 포함할 수 있고, 더 구체적으로 가돌리늄 도프 세리아일 수 있다. The ceria-based metal oxide may include at least one of samarium-doped ceria and gadolinium-doped ceria, and may specifically include gadolinium-doped ceria, and more specifically, gadolinium-doped ceria.
상기 쉘의 세리아계 금속 산화물은 입자 형태이며, 상기 세리아계 금속 산화물 입자의 평균 직경은 수nm 이상 수백nm 이하일 수 있으며, 구체적으로 10nm 이상 100nm 이하 일 수 있다.The ceria-based metal oxide of the shell is in the form of particles, and the average diameter of the ceria-based metal oxide particles may be several nm or more and hundreds or less, and specifically 10 nm or more and 100 nm or less.
이때, 직경은 입자의 둘레 상의 두 점을 잇는 선 중 가장 긴 선의 길이를 의미한다.At this time, the diameter means the length of the longest line among the lines connecting two points on the circumference of the particle.
본 명세서는 본 명세서의 일 실시상태에 따른 연료극 그린시트; 및 상기 연료극 그린시트의 일면에 구비된 추가의 그린시트를 포함하는 그린시트 적층체를 제공할 수 있다. This specification is an anode green sheet according to an exemplary embodiment of the present specification; And an additional green sheet provided on one surface of the anode green sheet.
상기 추가의 그린시트는 상기 연료극 그린시트 상에 구비된 전해질 그린시트이거나, 상기 연료극 그린시트 상에 전해질 그린시트 및 공기극 그린시트가 순차적으로 구비된 것일 수 있다. The additional green sheet may be an electrolyte green sheet provided on the anode green sheet, or an electrolyte green sheet and a cathode green sheet sequentially provided on the anode green sheet.
본 명세서는 연료극, 공기극 및 상기 연료극과 공기극 사이에 구비된 전해질을 포함하는 고체 산화물 연료전지로서, 상기 연료극은 본 명세서의 일 실시상태에 따른 연료극 그린시트가 소결된 층을 포함하는 것인 고체 산화물 연료전지를 제공한다.The present specification is a solid oxide fuel cell including an anode, an anode, and an electrolyte provided between the anode and the anode, wherein the anode comprises a layer in which the anode green sheet is sintered according to one embodiment of the present specification. Provide a fuel cell.
도 1은 고체 산화물형 연료전지의 전기 발생 원리를 개략적으로 도시한 것으로, 고체 산화물형 연료전지는 전해질층(Electrolyte)과 이 전해질층의 양면에 형성되는 연료극(Anode) 및 공기극(Cathode)로 구성된다. 고체산화물형 연료전지의 전기 발생 원리를 나타낸 도 1을 참조하면, 공기극에서 공기가 전기화학적으로 환원되면서 산소이온이 생성되고 생성된 산소이온은 전해질층을 통해 연료극으로 전달된다. 연료극에서는 수소, 메탄올, 부탄 등과 같은 연료가 주입되고 연료가 산소이온과 결합하여 전기화학적으로 산화되면서 전자를 내어놓고 물을 생성한다. 이러한 반응에 의해 외부회로에 전자의 이동이 발생하게 된다.FIG. 1 schematically shows the principle of electricity generation of a solid oxide fuel cell, and the solid oxide fuel cell is composed of an electrolyte layer and an anode and a cathode formed on both sides of the electrolyte layer. do. Referring to FIG. 1, which shows the principle of electricity generation of a solid oxide fuel cell, oxygen ions are generated while air is electrochemically reduced at the cathode, and the generated oxygen ions are transferred to the anode through the electrolyte layer. At the anode, fuel such as hydrogen, methanol, butane, etc. is injected, and the fuel is combined with oxygen ions to electrochemically oxidize, releasing electrons and generating water. The reaction causes electron movement to occur in the external circuit.
상기 공기극은 고체산화물 연료전지용 공기극에 적용될 수 있도록, 산소이온 전도성을 갖는 무기물을 포함할 수 있다. 상기 무기물의 종류는 특별히 한정하지 않으나, 상기 무기물은 이트리아(yttria) 안정화 산화 지르코늄(zirconia)(YSZ: (Y2O3)x(ZrO2)1-x, x = 0.05 ~ 0.15), 스칸디아 안정화 산화 지르코늄(ScSZ: (Sc2O3)x(ZrO2)1-x, x = 0.05 ~ 0.15), 사마륨 도프 세리아(ceria)(SDC: (Sm2O3)x(CeO2)1-x, x = 0.02 ~ 0.4), 가돌리늄 도프 세리아(ceria)(GDC: (Gd2O3)x(CeO2)1-x, x = 0.02 ~ 0.4), 란탄 스트론튬 망간 산화물(Lanthanum strontium manganese oxide: LSM), 란탄 스트론튬 코발트 페라이트 (Lanthanum strontium cobalt ferrite: LSCF), 란탄 스트론튬 니켈 페라이트(Lanthanum strontium nickel ferrite: LSNF), 란탄 칼슘 니켈 페라이트(Lanthanum calcium nickel ferrite: LCNF), 란탄 스트론튬 코발트 산화물(Lanthanum strontium cobalt oxide: LSC) 가돌리늄 스트론튬 코발트 산화물(Gadolinium strontium cobalt oxide: GSC), 란탄 스트론튬 페라이트 (Lanthanum strontium ferrite: LSF), 사마리움 스트론튬 코발트 산화물 (Samarium strontium cobalt oxide: SSC), 바리움 스트론튬 코발트 페라이트(Barium Strontium cobalt ferrite : BSCF) 및 란탄 스트론튬 갈륨 마그네슘 산화물(Lanthanum strontium gallium magnesium oxide: LSGM) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.The cathode may include an inorganic material having oxygen ion conductivity to be applied to an anode for a solid oxide fuel cell. The type of the inorganic material is not particularly limited, but the inorganic material is yttria stabilized zirconium oxide (YSZ: (Y 2 O 3 ) x (ZrO 2 ) 1-x , x = 0.05 to 0.15), Scandia Stabilized zirconium oxide (ScSZ: (Sc 2 O 3 ) x (ZrO 2 ) 1-x , x = 0.05 ~ 0.15), samarium dop ceria(SDC: (Sm 2 O 3 ) x (CeO 2 ) 1- x , x = 0.02 to 0.4), gadolinium dope ceria (GDC: (Gd 2 O 3 ) x (CeO 2 ) 1-x , x = 0.02 to 0.4), lanthanum strontium manganese oxide: LSM), Lanthanum strontium cobalt ferrite (LSCF), Lanthanum strontium nickel ferrite (LSNF), Lanthanum calcium nickel ferrite (LCNF), Lanthanum strontium cobalt oxide (Lanthanum cobalt oxide) oxide: LSC) Gadolinium strontium cobalt oxide (GSC), Lanthanum strontium ferrite (LSF), Samarium strontium cobalt oxide (SSC), Barium strontium cobalt Sium barium ferrite: BSCF) and lanthanum strontium gallium magnesium oxide (LSGM).
상기 공기극은 란탄 스트론튬 코발트 페라이트 (Lanthanum strontium cobalt ferrite: LSCF), 란탄 스트론튬 코발트 산화물(Lanthanum strontium cobalt oxide: LSC) 및 바리움 스트론튬 코발트 페라이트(Barium Strontium cobalt ferrite: BSCF) 중 적어도 하나를 포함하고, 전해질의 금속 산화물과 동일한 무기물을 더 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 전해질이 세리아계 금속 산화물을 포함하는 경우, 상기 공기극은 세리아계 금속 산화물을 더 포함할 수 있다. 더 구체적으로, 상기 전해질이 가돌리늄 도프 세리아를 포함하는 경우, 상기 공기극은 가돌리늄 도프 세리아를 더 포함할 수 있다.The cathode comprises at least one of Lanthanum strontium cobalt ferrite (LSCF), Lanthanum strontium cobalt oxide (LSC) and Barium Strontium cobalt ferrite (BSCF), electrolyte It may further include the same inorganic material as the metal oxide. Specifically, when the electrolyte contains a ceria-based metal oxide, the cathode may further include a ceria-based metal oxide. More specifically, when the electrolyte includes gadolinium dope ceria, the cathode may further include gadolinium dope ceria.
상기 공기극의 두께는 10㎛ 이상 100㎛ 이하일 수 있다. 구체적으로, 상기 공기극의 두께는 20㎛ 이상 50㎛ 이하일 수 있다.The thickness of the air electrode may be 10 μm or more and 100 μm or less. Specifically, the thickness of the air electrode may be 20 μm or more and 50 μm or less.
상기 공기극의 기공율은 10% 이상 50% 이하일 수 있다. 구체적으로, 상기 공기극의 기공율은 10% 이상 30% 이하일 수 있다.The porosity of the cathode may be 10% or more and 50% or less. Specifically, the porosity of the cathode may be 10% or more and 30% or less.
상기 공기극의 기공의 직경은 0.1 ㎛ 이상 10 ㎛ 이하일 수 있다. 구체적으로, 상기 공기극의 기공의 직경은 0.5 ㎛ 이상 5 ㎛ 이하일 수 있다. 더 구체적으로, 상기 공기극의 기공의 직경은 0.5 ㎛ 이상 2 ㎛ 이하일 수 있다.The pore diameter of the cathode may be 0.1 μm or more and 10 μm or less. Specifically, the pore diameter of the air electrode may be 0.5 μm or more and 5 μm or less. More specifically, the pore diameter of the air electrode may be 0.5 μm or more and 2 μm or less.
상기 공기극의 제조방법은 특별히 한정하지 않으나, 예를 들면, 공기극용 슬러리를 코팅하여 이를 건조 및 소성하거나, 공기극 슬러리를 별도의 이형지 상에 코팅하고 건조하여 공기극용 그린시트를 제조하고, 1 이상의 공기극용 그린시트 단독 또는 이웃한 이종층의 그린시트와 함께 소성되어 공기극을 제조할 수 있다. The method of manufacturing the cathode is not particularly limited, for example, coating and drying and firing the slurry for the cathode, or coating and drying the cathode slurry on a separate release paper to prepare a green sheet for the cathode, and at least one cathode For the green sheet alone or calcined with a neighboring heterogeneous green sheet, an air cathode can be produced.
상기 공기극용 그린시트의 두께는 10 ㎛ 이상 100 ㎛ 이하일 수 있다.The thickness of the green sheet for the cathode may be 10 μm or more and 100 μm or less.
상기 공기극용 슬러리는 산소이온 전도성을 갖는 무기물 입자를 포함하며, 필요에 따라 상기 공기극용 슬러리는 바인더 수지, 가소제, 분산제 및 용매 중 적어도 하나를 더 포함할 수 있다. 상기 바인더 수지, 가소제, 분산제 및 용매는 특별히 한정하지 않으며, 당해 기술 분야에 알려져 있는 통상적인 재료를 사용할 수 있다.The cathode slurry includes inorganic particles having oxygen ion conductivity, and if necessary, the cathode slurry may further include at least one of a binder resin, a plasticizer, a dispersant, and a solvent. The binder resin, plasticizer, dispersant and solvent are not particularly limited, and conventional materials known in the art may be used.
상기 공기극용 슬러리의 총 중량을 기준으로, 상기 산소이온 전도성을 갖는 무기물 입자의 함량이 40중량% 이상 70중량% 이하이며, 용매의 함량이 10중량% 이상 30중량% 이하이고, 분산제의 함량이 5중량% 이상 10중량% 이하이고, 가소제의 함량이 0.5중량% 이상 3중량% 이하이고, 바인더가 10중량% 이상 30중량% 이하일 수 있다.Based on the total weight of the slurry for the cathode, the content of the inorganic particles having oxygen ion conductivity is 40% by weight or more and 70% by weight or less, the content of the solvent is 10% by weight or more and 30% by weight or less, and the content of the dispersant is 5% by weight or more and 10% by weight or less, the content of the plasticizer is 0.5% by weight or more and 3% by weight or less, and the binder may be 10% by weight or more and 30% by weight or less.
상기 연료극은 고체산화물 연료전지용 연료극에 적용될 수 있도록, 산소이온 전도성을 갖는 무기물을 포함할 수 있다. 상기 무기물의 종류는 특별히 한정하지 않으나, 상기 무기물은 이트리아(yttria) 안정화 산화 지르코늄(zirconia)(YSZ: (Y2O3)x(ZrO2)1-x, x = 0.05 ~ 0.15), 스칸디아 안정화 산화 지르코늄(ScSZ: (Sc2O3)x(ZrO2)1-x, x = 0.05 ~ 0.15), 사마륨 도프 세리아(ceria)(SDC: (Sm2O3)x(CeO2)1-x, x = 0.02 ~ 0.4) 및 가돌리늄 도프 세리아(ceria)(GDC: (Gd2O3)x(CeO2)1-x, x = 0.02 ~ 0.4) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.The anode may include an inorganic material having oxygen ion conductivity to be applied to the anode for a solid oxide fuel cell. The type of the inorganic material is not particularly limited, but the inorganic material is yttria stabilized zirconium oxide (YSZ: (Y 2 O 3 ) x (ZrO 2 ) 1-x , x = 0.05 to 0.15), Scandia Stabilized zirconium oxide (ScSZ: (Sc 2 O 3 ) x (ZrO 2 ) 1-x , x = 0.05 ~ 0.15), samarium dop ceria(SDC: (Sm 2 O 3 ) x (CeO 2 ) 1- x , x = 0.02 to 0.4) and gadolinium dope ceria (GDC: (Gd 2 O 3 ) x (CeO 2 ) 1-x , x = 0.02 to 0.4).
상기 연료극은 전해질의 금속 산화물과 동일한 무기물을 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 전해질이 세리아계 금속 산화물을 포함하는 경우, 상기 연료극은 세리아계 금속 산화물을 포함할 수 있다. 더 구체적으로, 상기 전해질이 가돌리늄 도프 세리아를 포함하는 경우, 상기 연료극으로 가돌리늄 도프 세리아를 포함할 수 있다.The anode may include the same inorganic material as the metal oxide of the electrolyte. Specifically, when the electrolyte contains a ceria-based metal oxide, the anode may include a ceria-based metal oxide. More specifically, when the electrolyte contains gadolinium dope ceria, it may include gadolinium dope ceria as the anode.
상기 연료극은 NiO를 더 포함할 수 있다. 다시 말하면, 상기 연료극은 산소이온 전도성을 갖는 무기물 및 및 NiO를 포함할 수 있으며, 구체적으로 전해질의 금속 산화물과 동일한 무기물 및 NiO를 포함할 수 있고, 더 구체적으로 세리아계 금속 산화물 및 NiO를 포함할 수 있다. The anode may further include NiO. In other words, the anode may include an inorganic material having oxygen ion conductivity and NiO, and specifically may include the same inorganic material and NiO as the metal oxide of the electrolyte, and more specifically, include a ceria-based metal oxide and NiO. Can.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 연료극은 가돌리늄 도프 세리아 및 NiO를 포함할 수 있다.According to one embodiment of the present specification, the anode may include gadolinium dope ceria and NiO.
상기 연료극의 두께는 10㎛ 이상 1000㎛ 이하일 수 있다. 구체적으로, 상기 연료극의 두께는 20㎛ 이상 900㎛ 이하일 수 있다.The thickness of the anode may be 10 μm or more and 1000 μm or less. Specifically, the thickness of the anode may be 20 μm or more and 900 μm or less.
상기 연료극의 기공율은 10% 이상 50% 이하일 수 있다. 구체적으로, 상기 연료극의 기공율은 10% 이상 30% 이하일 수 있다.The porosity of the anode may be 10% or more and 50% or less. Specifically, the porosity of the anode may be 10% or more and 30% or less.
상기 연료극의 기공의 직경은 0.1㎛ 이상 10㎛ 이하일 수 있다. 구체적으로, 상기 연료극의 기공의 직경은 0.5㎛ 이상 5㎛ 이하일 수 있다. 더 구체적으로, 상기 연료극의 기공의 직경은 0.5㎛ 이상 2㎛ 이하일 수 있다.The pore diameter of the anode may be 0.1 μm or more and 10 μm or less. Specifically, the pore diameter of the anode may be 0.5 μm or more and 5 μm or less. More specifically, the pore diameter of the anode may be 0.5 μm or more and 2 μm or less.
상기 연료극의 제조방법은 특별히 한정하지 않으나, 예를 들면, 연료극용 슬러리를 코팅하여 이를 건조 및 소성하거나, 연료극 슬러리를 별도의 이형지 상에 코팅하고 건조하여 연료극용 그린시트를 제조하고, 1 이상의 연료극용 그린시트 단독 또는 이웃한 이종층의 그린시트와 함께 소성되어 연료극을 제조할 수 있다.The manufacturing method of the anode is not particularly limited, for example, coating and drying and firing the slurry for the anode, or coating and drying the anode slurry on a separate release paper to prepare a green sheet for the anode, and at least one anode For the green sheet alone or by firing with neighboring heterogeneous green sheets, an anode can be produced.
상기 연료극용 슬러리는 산소이온 전도성을 갖는 무기물 입자를 포함하며, 필요에 따라 상기 연료극용 슬러리는 바인더 수지, 가소제, 분산제 및 용매 중 적어도 하나를 더 포함할 수 있다. 상기 바인더 수지, 가소제, 분산제 및 용매는 특별히 한정하지 않으며, 당해 기술 분야에 알려져있는 통상적인 재료를 사용할 수 있다.The slurry for the anode includes inorganic particles having oxygen ion conductivity, and if necessary, the slurry for the anode may further include at least one of a binder resin, a plasticizer, a dispersant, and a solvent. The binder resin, plasticizer, dispersant and solvent are not particularly limited, and conventional materials known in the art may be used.
상기 산소이온 전도성을 갖는 무기물 입자는 NiO를 포함하는 코어; 및 상기 코어 상에 구비되고 세리아계 금속 산화물을 포함하는 쉘을 갖는 코어-쉘 입자를 포함할 수 있다.The inorganic particle having oxygen ion conductivity includes a core including NiO; And core-shell particles having a shell provided on the core and including a ceria-based metal oxide.
상기 코어-쉘 입자의 총 중량을 기준으로, 상기 NiO의 함량은 35 중량% 이상 60 중량% 이하일 수 있고, 상기 세리아계 금속 산화물의 함량은 40 중량% 이상 65 중량% 이하일 수 있다.Based on the total weight of the core-shell particles, the content of NiO may be 35% by weight or more and 60% by weight or less, and the content of the ceria-based metal oxide may be 40% by weight or more and 65% by weight or less.
상기 연료극용 슬러리의 총 중량을 기준으로, 상기 산소이온 전도성을 갖는 코어-쉘 입자의 함량이 40중량% 이상 70중량% 이하이며, 용매의 함량이 10중량% 이상 30중량% 이하이고, 분산제의 함량이 5중량% 이상 10중량% 이하이고, 가소제의 함량이 0.5중량% 이상 3중량% 이하이고, 바인더가 10중량% 이상 30중량% 이하일 수 있다.Based on the total weight of the slurry for the anode, the content of the core-shell particles having oxygen ion conductivity is 40% by weight or more and 70% by weight or less, and the content of the solvent is 10% by weight or more and 30% by weight or less, and a dispersant The content may be 5 wt% or more and 10 wt% or less, the content of the plasticizer may be 0.5 wt% or more and 3 wt% or less, and the binder may be 10 wt% or more and 30 wt% or less.
상기 연료극은 별도의 다공성 세라믹 지지체 또는 다공성 금속 지지체 상에 구비되거나, 연료극 지지체와 연료극 기능층을 포함할 수 있다. 이때, 연료극 지지체는 연료극 기능층과 동일한 무기물을 포함하되 연료극 기능층보다 기공율이 높고 상대적으로 두께가 두꺼워 다른 층을 지지하는 층이며, 상기 연료극 기능층은 상기 연료극 지지체와 전해질층 사이에 구비되어 실제 연료극으로서의 주된 역할을 주행하는 층일 수 있다. The anode may be provided on a separate porous ceramic support or porous metal support, or may include an anode support and an anode functional layer. At this time, the anode support includes the same inorganic material as the anode functional layer, but has a higher porosity and relatively thicker thickness than the anode functional layer, and is a layer that supports another layer, and the anode functional layer is provided between the anode support and the electrolyte layer. It may be a layer that plays a major role as an anode.
상기 연료극이 다공성 세라믹 지지체 또는 다공성 금속 지지체 상에 구비되는 경우, 제조된 연료극용 그린시트를 소성된 다공성 세라믹 지지체 또는 다공성 금속 지지체 상에 라미네이트한 후 이를 소성하여 연료극을 제조할 수 있다.When the anode is provided on the porous ceramic support or the porous metal support, the green sheet for the prepared anode can be laminated on the fired porous ceramic support or the porous metal support and fired to produce the anode.
상기 연료극이 연료극 지지체와 연료극 기능층을 포함하는 경우, 제조된 연료극 기능층용 그린시트를 소성된 연료극 지지체 상에 라미네이트한 후 이를 소성하여 연료극을 제조할 수 있다.When the anode includes an anode support and an anode functional layer, the prepared green sheet for the anode functional layer can be laminated on a calcined anode support and fired to produce an anode.
상기 연료극이 연료극 지지체와 연료극 기능층을 포함하는 경우, 상기 연료극 지지체의 두께는 350㎛ 이상 1000㎛ 이하일 수 있으며, 연료극 기능층의 두께는 5㎛ 이상 50㎛ 이하일 수 있다.When the anode includes an anode support and an anode functional layer, the thickness of the anode support may be 350 µm or more and 1000 µm or less, and the thickness of the anode functional layer may be 5 µm or more and 50 µm or less.
상기 전해질은 세리아계 금속 산화물을 포함할 수 있다.The electrolyte may include a ceria-based metal oxide.
상기 세리아계 금속 산화물은 산소 이온 전도성이 있는 세리아계 금속 산화물이라면 특별히 한정하지 않으나, 구체적으로 사마륨 도프 세리아 및 가돌리늄 도프 세리아 중 적어도 하나를 포함할 수 있으며, 더 구체적으로 가돌리늄 도프 세리아를 포함할 수 있다.The ceria-based metal oxide is not particularly limited as long as it is a ceria-based metal oxide having oxygen ion conductivity, but may specifically include at least one of samarium-doped ceria and gadolinium-doped ceria, and more specifically, may include gadolinium-doped ceria. .
상기 전해질의 두께는 10㎛ 이상 100㎛ 이하일 수 있다. 구체적으로, 상기 전해질의 두께는 20㎛ 이상 50㎛ 이하일 수 있다.The thickness of the electrolyte may be 10 μm or more and 100 μm or less. Specifically, the thickness of the electrolyte may be 20 μm or more and 50 μm or less.
상기 전해질의 제조방법은 특별히 한정하지 않으나, 예를 들면, 전해질용 슬러리를 코팅하여 이를 건조 및 소성하거나, 전해질 슬러리를 별도의 이형지 상에 코팅하고 건조하여 전해질용 그린시트를 제조하고, 1 이상의 전해질용 그린시트 단독 또는 이웃한 이종층의 그린시트와 함께 소성되어 전해질을 제조할 수 있다. The manufacturing method of the electrolyte is not particularly limited, for example, by coating and drying and calcining the electrolyte slurry, or by coating and drying the electrolyte slurry on a separate release paper to prepare a green sheet for electrolyte, and one or more electrolytes For the green sheet alone or calcined with a neighboring heterogeneous green sheet, an electrolyte can be prepared.
상기 전해질용 그린시트의 두께는 10 ㎛ 이상 100 ㎛ 이하일 수 있다.The thickness of the green sheet for electrolyte may be 10 μm or more and 100 μm or less.
상기 전해질용 슬러리는 세리아계 금속 산화물 입자를 포함하며, 필요에 따라 상기 연료극용 슬러리는 바인더 수지, 가소제, 분산제 및 용매 중 적어도 하나를 더 포함할 수 있다. 상기 바인더 수지, 가소제, 분산제 및 용매는 특별히 한정하지 않으며, 당해 기술 분야에 알려져 있는 통상적인 재료를 사용할 수 있다.The electrolyte slurry includes ceria-based metal oxide particles, and if necessary, the slurry for the anode can further include at least one of a binder resin, a plasticizer, a dispersant, and a solvent. The binder resin, plasticizer, dispersant and solvent are not particularly limited, and conventional materials known in the art may be used.
상기 전해질층용 슬러리의 총 중량을 기준으로, 상기 세리아계 금속 산화물 입자의 함량은 40 중량% 이상 70 중량% 이하일 수 있다.Based on the total weight of the slurry for the electrolyte layer, the content of the ceria-based metal oxide particles may be 40% by weight or more and 70% by weight or less.
상기 전해질층용 슬러리의 총 중량을 기준으로, 용매의 함량이 10중량% 이상 30중량% 이하이고, 분산제의 함량이 5중량% 이상 10중량% 이하이고, 가소제의 함량이 0.5중량% 이상 3중량% 이하이고, 바인더가 10중량% 이상 30중량% 이하일 수 있다.Based on the total weight of the slurry for the electrolyte layer, the content of the solvent is 10% by weight or more and 30% by weight or less, the content of the dispersant is 5% by weight or more and 10% by weight or less, and the content of the plasticizer is 0.5% by weight or more and 3% by weight Below, the binder may be 10% by weight or more and 30% by weight or less.
상기 연료 전지의 형태는 제한되지 않으며, 예를 들어, 코인형, 평판형, 원통형, 뿔형, 버튼형, 시트형 또는 적층형일 수 있다.The shape of the fuel cell is not limited, and may be, for example, coin, flat, cylindrical, horn, button, sheet or stacked.
상기 연료 전지는 구체적으로 전기자동차, 하이브리드 전기자동차, 플러그-인 하이브리드 전기자동차 또는 전력저장장치의 전원으로 사용될 수 있다.The fuel cell may be specifically used as a power source for electric vehicles, hybrid electric vehicles, plug-in hybrid electric vehicles, or power storage devices.
본 명세서는 연료 전지를 단위 전지로 포함하는 전지 모듈을 제공한다. The present specification provides a battery module including a fuel cell as a unit cell.
도 2는 연료전지를 포함하는 전지모듈의 일 실시예를 개략적으로 도시한 것으로, 연료전지는 전지모듈(60), 산화제 공급부(70) 및 연료 공급부(80)를 포함하여 이루어진다.2 schematically shows an embodiment of a battery module including a fuel cell, and the fuel cell includes a
전지모듈(60)은 상술한 연료전지를 단위전지로 하나 또는 둘 이상 포함하며, 단위전지가 둘 이상 포함되는 경우에는 이들 사이에 개재되는 세퍼레이터를 포함한다. 세퍼레이터는 단위전지들이 전기적으로 연결되는 것을 막고 외부에서 공급된 연료 및 산화제를 단위전지로 전달하는 역할을 한다.The
산화제 공급부(70)는 산화제를 전지모듈(60)으로 공급하는 역할을 한다. 산화제로는 산소가 대표적으로 사용되며, 산소 또는 공기를 산화제 공급부(70)로 주입하여 사용할 수 있다.The oxidizing
연료 공급부(80)는 연료를 전지모듈(60)으로 공급하는 역할을 하며, 연료를 저장하는 연료탱크(81) 및 연료 탱크(81)에 저장된 연료를 전지모듈(60)으로 공급하는 펌프(82)로 구성될 수 있다. 연료로는 기체 또는 액체 상태의 수소 또는 탄화수소 연료가 사용될 수 있다. 탄화수소 연료의 예로는 메탄올, 에탄올, 프로판올, 부탄올 또는 천연가스를 들 수 있다.The
이하에서, 실시예를 통하여 본 명세서를 더욱 상세하게 설명한다. 그러나, 이하의 실시예는 본 명세서를 예시하기 위한 것일 뿐, 본 명세서를 한정하기 위한 것은 아니다.Hereinafter, the present specification will be described in more detail through examples. However, the following examples are only intended to illustrate the present specification and are not intended to limit the present specification.
[실시예][Example]
연료극 기능층 슬러리((AFL slurry)는 무기물로 NiO 입자 표면에 GDC입자가 구비된 코어-쉘 입자를 사용했고, 이때, GDC는 평균직경이 약 50nm이고, NiO는 평균직경이 약 0.75㎛이고, GDC와 NiO의 중량비는 50:50로 구성되게 된다. The anode functional layer slurry ((AFL slurry) was an inorganic material and used core-shell particles with GDC particles on the surface of NiO particles, wherein GDC had an average diameter of about 50 nm and NiO had an average diameter of about 0.75 µm, The weight ratio of GDC and NiO will be 50:50.
상기 코어-쉘 입자에 대한 전자주사현미경 이미지를 도 3에 도시했다. An electron scanning microscope image of the core-shell particles is shown in FIG. 3.
상기 AFL 슬러리는 분산제, 가소제, 바인더 수지를 용매와 함께, 슬러리 전체 중량을 기준으로, 코어-쉘 입자 50.2wt%, 용매 18.2wt%, 분산제 6.2wt%, 가소제 1.2wt%, 바인더 24.2wt%으로 첨가했다. 상기 AFL 슬러리를 테이프 케스팅(Tape Casting)방식으로 두께가 22㎛ 내지 25㎛인 AFL 그린시트(Green Sheet)를 얻었다.The AFL slurry comprises a dispersant, a plasticizer, and a binder resin together with a solvent, based on the total weight of the slurry, 50.2 wt% of core-shell particles, 18.2 wt% of a solvent, 6.2 wt% of a dispersant, 1.2 wt% of a plasticizer, and 24.2 wt% of a binder. Added. The AFL slurry was tape-casted to obtain an AFL Green Sheet having a thickness of 22 μm to 25 μm.
[비교예][Comparative example]
실시예와 모든 조건은 동일하게 하되, 비교예에서는 평균직경이 약 50nm인 GDC와 평균직경이 약 0.75㎛인 NiO를 AFL 슬러리에서, GDC와 NiO의 중량비는 50:50로 단순 혼합한 무기물을 50.2wt% 적용하여 그린 시트를 얻었다.Examples and all the conditions are the same, in Comparative Example, GDC having an average diameter of about 50 nm and NiO having an average diameter of about 0.75 µm in an AFL slurry, and the weight ratio of GDC and NiO is 50:50. Green sheet was obtained by applying wt%.
상기 GDC와 NiO가 단순히 혼합된 상태에 대한 전자주사현미경 이미지를 도 4에 도시했다.An electron scanning microscope image of a state in which the GDC and NiO are simply mixed is illustrated in FIG. 4.
[실험예 1][Experimental Example 1]
실시예 및 비교예에서 제조된 연료극 그린시트를 찍은 사진을 도 5에 도시했으며, 이를 통해 서로 색이 다름을 확인할 수 있다. The photographs of the anode green sheets prepared in Examples and Comparative Examples are shown in FIG. 5, and it can be seen that colors are different from each other.
[실험예 2][Experimental Example 2]
텅스텐 할로겐 램프를 광원으로 분광측색계(Spectrophotometer, CM-2600d)를 이용하여 실시예와 비교예에서 제조한 연료극 그린시트의 색 분석을 실시했다.Color analysis was performed on the anode green sheet prepared in Examples and Comparative Examples using a tungsten halogen lamp as a light source using a spectrophotometer (Spectrophotometer, CM-2600d).
그 결과를 표 1과 도 6에 도시했다. The results are shown in Table 1 and FIG. 6.
도 6은 시편에 광원을 조사하였을 때 각 파장에 대응하여 반사되는 상대적 광량을 의미한다. 이를 통해 실시예의 시편이 각 파장에서 반사하는 양이 비교예에 비해 작게 나오는 것을 확인할 수 있다.6 shows a relative amount of light reflected in response to each wavelength when a light source is irradiated to the specimen. Through this, it can be confirmed that the amount of the specimen reflected in each example is smaller than the comparative example.
[실험예 3][Experimental Example 3]
실시예와 비교예가 적용된 연료극 기능층 그린시트를 이용하여 하기와 같은 방법으로 셀을 제조했다.Cells were prepared in the following manner using an anode functional layer green sheet to which Examples and Comparative Examples were applied.
측정에 사용된 고체산화물 연료전지는 연료극 지지체(ASL, Anode Support Layer), 연료극 기능층(AFL, Anode Functional Layer), 전해질층(EL, Electrolyte Layer) 및 공기극(CL, Cathode Layer)로 제조했다.The solid oxide fuel cell used for the measurement was prepared with an anode support layer (ASL), an anode functional layer (AFL), an electrolyte layer (EL), and an anode (CL, cathode layer).
ASL 슬러리(slurry)는 무기물로 GDC, NiO를 사용하고, 이때 GDC와 NiO의 비율은 50:50 vol%로 구성되게 된다.The ASL slurry uses GDC and NiO as inorganic materials, and the ratio of GDC and NiO is 50:50 vol%.
또한, 상기 ASL 슬러리는 분산제, 가소제, 바인더 수지를 용매와 함께, 슬러리 전체 중량을 기준으로, 용매 18.2wt%, 분산제 6.2wt%, 가소제 1.2wt% 및 바인더 24.2wt%으로 첨가했다. 상기 ASL 슬러리를 테이프 케스팅(Tape Casting)방식으로 두께가 100㎛ 내지 200㎛인 ASL 그린시트(Green Sheet)를 얻었다.In addition, the ASL slurry was added with a dispersant, a plasticizer, and a binder resin as a solvent, based on the total weight of the slurry, 18.2 wt% of a solvent, 6.2 wt% of a dispersant, 1.2 wt% of a plasticizer, and 24.2 wt% of a binder. The ASL slurry was tape-casted to obtain an ASL Green Sheet having a thickness of 100 μm to 200 μm.
연료극 기능층(AFL, Anode Functional Layer) 그린시트로는 실시예와 비교예에서 제조된 그린시트를 각각 사용했다.As an anode functional layer (AFL) green sheet, green sheets prepared in Examples and Comparative Examples were used, respectively.
EL 슬러리는 ASL 슬러리와 유기물은 동일하나, NiO 없이 GDC만으로 무기물을 구성한 것이며, 이를 사용하여 두께가 20㎛의 EL 그린시트를 캐스팅했다.The EL slurry was the same as the ASL slurry and the organic material, but constituted an inorganic material only by GDC without NiO, and was used to cast an EL green sheet having a thickness of 20 μm.
ASL 그린시트, AFL 그린시트 및 EL 그린시트를 순차적으로 라미네이션(Lamination)한 후 1400℃에서 소결하여 Half Cell을 제조했다. 이때, 소결 후 ASL, AFL 및 EL의 두께는 각각 800㎛, 20㎛ 및 20㎛이었다.ASL green sheets, AFL green sheets, and EL green sheets were sequentially laminated, and then sintered at 1400°C to produce a half cell. At this time, the thickness of the ASL, AFL, and EL after sintering was 800 μm, 20 μm, and 20 μm, respectively.
전체 조성물 총 중량을 기준으로, LSCF6428(La0 . 6Sr0 . 4Co0 . 2Fe0 . 8O3 -δ)를 60wt%, 바인더조성물인 ESL441를 40wt% 포함한 LSCF 공기극 조성물을 3 롤 밀(Roll Mill)을 이용하여 패이스트(Paste) 형태로 LSCF 공기극 조성물을 제조하였다.The total composition, based on the
앞서 제조된 Half Cell의 전해질층 위에, LSCF 공기극 조성물을 스크린 프린팅(screen printing)법으로 도포하고 건조한 후, 1000℃로 열처리하여 공기극을 형성했다.On the electrolyte layer of the half cell prepared above, the LSCF cathode composition was applied by a screen printing method and dried, followed by heat treatment at 1000°C to form an anode.
제조된 셀의 단면에 대한 주사전자현미경을 측정했고, 그 결과를 도 7(실시예)과 도 8(비교예)에 도시했다. 도 7 및 도 8을 통해 실시예의 그린시트를 적용한 기능층의 입자가 더 고른 것을 확인할 수 있습니다.The scanning electron microscope for the cross section of the prepared cell was measured, and the results are shown in FIGS. 7 (Example) and 8 (Comparative Example). 7 and 8, it can be seen that the particles of the functional layer to which the green sheet of the embodiment was applied were more even.
공기극으로 분당 500cc의 공기를 공급해 주고, 연료극으로 수소를 분당 200cc 공급하면서 인가 전류 (소비 전류)를 증가시키면서 셀의 전위를 측정하고, 전류밀도와 전압의 곱으로 출력(전력)을 계산했다. 그 결과를 도 9 및 도 10에 도시했으며, 이를 통해 비교예보다 실시예가 좋은 성능을 나타냈으며, 개방회로전압(OCV)은 약 10%, 전력밀도(OPD)는 약 12% 성능이 향상되었다. While supplying 500 cc of air per minute to the cathode and supplying 200 cc of hydrogen to the anode while measuring the potential of the cell while increasing the applied current (consumption current), the output (power) was calculated by multiplying the current density and voltage. The results are shown in Figs. 9 and 10, through which the examples showed better performance than the comparative examples, and the open circuit voltage (OCV) was improved by about 10% and the power density (OPD) was improved by about 12%.
이때, 개방회로전위(OCV, open circuit voltage)는 전류가 인가되지 않은 상태의 전압을 의미하며, 운전 전력 밀도 (OPD, operation power density)는 500mA/cm2의 전류밀도에서의 전력을 의미한다.At this time, an open circuit voltage (OCV) means a voltage in a state where no current is applied, and an operating power density (OPD) means power at a current density of 500 mA/cm 2 .
60: 전지모듈
70: 산화제 공급부
80: 연료 공급부
81: 연료 탱크
82: 펌프60: battery module
70: oxidizing agent supply unit
80: fuel supply
81: fuel tank
82: Pump
Claims (9)
평균 직경이 0.1㎛ 이상 2㎛ 이하이고 NiO를 포함하는 코어; 및 상기 코어 상에 구비되고 평균 직경이 10nm 이상 100nm 이하인 가돌리늄 도프 세리아 입자를 포함하는 쉘을 갖는 코어-쉘 입자를 포함하는 고체 전해질 연료전지용 연료극 그린시트.On the CIE (Commossion international de l'Eclairage, International Lighting Commission) color chart has a color in the region of 9.59 ≤ X ≤ 17.81, 10.178 ≤ Y ≤ 18.902 and 7.735 ≤ Z ≤ 14.365,
A core having an average diameter of 0.1 μm or more and 2 μm or less and containing NiO; And a core-shell particle provided on the core and having a shell comprising gadolinium dope ceria particles having an average diameter of 10 nm or more and 100 nm or less.
상기 연료극은 청구항 1 내지 4 중 어느 한 항에 따른 연료극 그린시트가 소결된 층을 포함하는 것인 고체 산화물 연료전지.A solid oxide fuel cell comprising an anode, an anode, and an electrolyte provided between the anode and the anode,
The anode is a solid oxide fuel cell comprising a layer sintered anode green sheet according to any one of claims 1 to 4.
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