KR102186600B1 - 고체산화물 연료전지용 고체 전해질, 고체산화물 연료전지 및 이를 제조하는 방법 - Google Patents

고체산화물 연료전지용 고체 전해질, 고체산화물 연료전지 및 이를 제조하는 방법 Download PDF

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Abstract

세라믹 고체산화물층; 및
하기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하는 반응억제층;
을 포함하는 고체산화물 연료전지용 고체 전해질을 제공한다.
<화학식 1>
CeaMbBicScdO2
상기 식에서,
M은 Gd, Sm, Pr, Y 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나를 나타내고,
a+b+c+d=1, 0<a≤0.80, 0<b≤0.2, 0<c≤0.03, 0<d≤0.03, 0<b+c+d≤0.20 이다.

Description

고체산화물 연료전지용 고체 전해질, 고체산화물 연료전지 및 이를 제조하는 방법{ELECTROLYTE FOR SOLID OXIDE FUEL CELL, SOLID OXIDE FUEL CELL AND METHOD OF PREPARING SOLID OXIDE FUEL CELL}
본 발명은 고체산화물 연료전지용 고체 전해질, 고체산화물 연료전지 및 이를 제조하는 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 중온 영역에서 작동시켜 내구성을 높이면서도, 우수한 전기 전도도 및 이온 전도도를 구현할 수 있는 고체산화물 연료전지용 고체 전해질의 소재를 개발하고, 이를 이용한 고체산화물 연료전지 및 이를 제조하는 방법에 관한 것이다.
연료전지란 연료와 산화제를 전기화학적으로 산화환원 반응시켜 전기 에너지를 발생시킨다. 이러한 산화환원 반응은 촉매에 의하여 이루어지며, 일반적으로 연료를 계속적으로 공급하여 지속적으로 전기를 생산할 수 있다.
연료전지의 하나의 종류로서 고체산화물 연료전지 (Solid Oxide Fuel Cell: SOFC)는 고체산화물을 전해질로 사용하는 연료전지로서, 현존하는 연료전지 중에서 가장 높은 온도 700~1000℃)에서 작동한다. 고체산화물 연료전지는 각 구성요소가 고체로 이루어져 있기 때문에 다른 연료전지에 비해 구조가 간단하고, 전해질의 손실 및 보충과 부식의 문제가 없다.
일반적인 고체산화물 연료전지는 산소 이온 전도성 전해질과 그 양면에 위치한 공기극 (cathode, 양극) 및 연료극 (anode, 음극)으로 이루어져 있다. 공기극 (cathode)에서 산소의 환원 반응에 의해 생성된 산소 이온이 전해질을 통해 연료극 (anode)로 이동하여, 다시 연료극 (anode)에 공급된 수소와 반응함으로써 물을 생성하게 되며, 이때, 연료극 (anode)에서 전자가 생성되고, 공기극 (cathode)에서 전자가 소모되므로 두 전극을 서로 연결하여 전류를 발생시키는 것이 기본 작동원리이다.
높은 에너지 효율의 장점과 연료의 다변화가 가능한 고체산화물 연료전지 (SOFC: solid oxide fuel cell)는 건물용 연료전지와 더불어 대용량 분산 발전용으로 개발이 활발히 진행되고 있다.
분산 발전용 SOFC는 SOFC로부터 배출되는 고온 폐열을 이용하여 가스터빈 및 마이크로터빈을 구동하는 복합 발전시스템으로 개발되고 있다.
분산 발전용 연료전지는 약 800 ℃ 이상의 고온에서 작동하여 고온의 폐열을 회수함으로써 높은 에너지 효율을 얻을 수 있는 장점이 있다. 반면, 이러한 고온에서 작동하는 분산 발전용 연료전지는 고온에서 장시간 작동할 경우, 단전지로부터 출력 저하가 일어나는 문제가 있다. 이러한 열화의 원인 중 하나는 양극 소재로부터 Mn, Sr 산화물과 같은 절연성 물질이 전해질/전극 계면에 석출되어 전기화학적 반응을 지연시키는 점을 들 수 있다. 다른 원인으로는 고온 작용에 따른 주로 금속인 주변 배관부품으로부터의 오염을 들 수 있다.
저온 활성 전극 물질을 사용하게 되면, 작동 온도를 낮출 수 있어서, 전술한 고온 영역에서 작동하는 연료전지의 문제점인 출력 저하 및 내구성 문제를 해결할 수 있다.
중온 영역에서 작동하는 연료전지를 제작하기 위해 저온에서 활성이 높은 양극 소재를 사용할 수 있다. 이러한 양극 소재의 대표적인 예는 LSCF와 같은 코발트 및 철계 페로브스카이트 (perovskite) 또는 La2NiO4와 같은 Ruddlesden-Popp 구조의 신물질을 들 수 있다.
그러나, 상기 고활성 양극 소재는 지르코니아계 전해질 소재와 반응하여 절연성 이차상을 생성하는 문제가 있다.
또한, 세리아 산화물계 전해질은 공소결 과정에서 지르코니아계 전해질과 고용상 (Solid solution)을 생성하여 이온 전도도를 낮추는 문제가 있다.
본 발명의 목적은 전술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 상기 고활성 양극 소재는 지르코니아계 전해질 소재와 반응하여 절연성 이차상을 생성하지 않는 저온 소결 가능한 세리아계 소재를 전해질의 코팅 소재로서 개발하고자 한다.
본 발명의 또 다른 목적은 전술한 다른 문제점을 해결하기 위한 것으로, 고체산화물 연료전지의 공소결 과정에서 지르코니아계 전해질과 고용상을 생성하지 않는 저온 소결 가능한 세리아계 소재를 전해질의 코팅 소재로서 개발하고자 한다.
본 발명의 따른 고체산화물 연료전지용 고체 전해질은 저온 소결 가능한 세리아계 소재로써 세라믹 고체산화물층의 전해질 재료를 코팅하기 때문에, 상기 고활성 양극 소재가 상기 세라믹 고체산화물층과 반응하여 절연성 이차상을 생성하지 않도록 하여, 전기 전도도의 감소 문제를 해결할 수 있다.
본 발명의 따른 고체산화물 연료전지용 고체 전해질은 저온 소결 가능한 세리아계 소재의 반응억제층을 포함하여 형성되기 때문에 고체산화물 연료전지의 공소결시 온도를 낮출 수 있게 됨에 따라, 고온에서 소결시 세리아계 소재의 반응억제층과 지르코니아계 전해질과 고용상을 생성하지 않도록 하여, 이온 전도도의 감소 문제를 해결할 수 있다.
본 발명에 따른 고체산화물 연료전지용 고체 전해질은 상기 고활성 양극 소재가 상기 세라믹 고체산화물층과 반응하여 절연성 이차상을 생성하지 않도록 하여, 중온 영역에서 활성을 나타내는 양극 소재를 사용한 고체산화물 연료전지에서도 우수한 전기 전도도를 구현한다.
본 발명에 따른 고체산화물 연료전지용 고체 전해질은 고체산화물 연료전지의 공소결시 온도를 낮출 수 있게 됨에 따라, 고온에서 소결시 세리아계 소재의 반응억제층과 지르코니아계 전해질과 고용상을 생성하지 않도록 하여, 중온 영역에서 활성을 나타내는 양극 소재를 사용한 고체산화물 연료전지에서도 우수한 이온 전도도를 구현한다.
도 1은 본 발명에 일 구현예에 따른 고체산화물 연료전지용 고체 전해질의 구조의 모식적인 단면도이다.
도 2는 본 발명에 또 다른 구현예에 따른 고체산화물 연료전지의 구조의 모식적인 단면도이다.
도 3 내지 도 6은 각각 실시예 1, 실시예 3, 비교예 1 및 비교예 3에서 제조된 반응억제층의 SEM 이미지이다.
도 7은 실시예 1 내지 3 및 비교예 1 내지 3에서 각각 형성된 반응억제층의 기공률을 나타낸 그래프이다.
도 8은 실시예 1, 3-5 및 비교예 1, 3에서 각각 형성된 반응억제층의 전기 전도도를 나타낸 그래프이다.
도 9는 도 8의 결과를 소결 밀도에 대한 전기전도도의 결과 그래프이다.
본 명세서 및 특허청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여, 본 발명의 기술적 사상에 부합되는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 또한, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 하나의 실시예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
본 발명의 일 구현예에서,
세라믹 고체산화물층; 및
하기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하는 반응억제층;
을 포함하는 고체산화물 연료전지용 고체 전해질을 제공한다.
<화학식 1>
CeaMbBicScdO2
상기 식에서,
M은 Gd, Sm, Pr, Y 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나를 나타내고,
a+b+c+d=1, 0<a≤0.80, 0<b≤0.2, 0<c≤0.03, 0<d≤0.03, 0<b+c+d≤0.20 이다.
도 1은 본 발명에 일 구현예에 따른 고체산화물 연료전지용 고체 전해질의 구조의 모식적인 단면도이다. 도 1에서, 고체산화물 연료전지용 고체 전해질 (10)는 세라믹 고체산화물층 (1) 및 반응억제층 (2)이 차례로 적층되어 형성된다.
고체산화물 연료전지는 산소 이온 전도성 전해질과 그 양면에 위치한 공기극 (cathode, 양극) 및 연료극 (anode, 음극)으로 이루어져 있다. 공기극 (cathode)에서 산소의 환원 반응에 의해 생성된 산소 이온이 전해질을 통해 연료극 (anode)로 이동하여, 다시 연료극 (anode)에 공급된 수소와 반응함으로써 물을 생성하게 되며, 이때, 연료극 (anode)에서 전자가 생성되고, 공기극 (cathode)에서 전자가 소모되므로 두 전극을 서로 연결하여 전류를 발생시키는 것이 기본 작동원리이다.
상기 고체산화물 연료전지용 고체 전해질은 상기 공기극와 상기 연료극 사이에 개재될 수 있다.
약 800 ℃ 이상의 고온에서 작동하는 고체산화물 연료전지는 고온의 폐열을 회수함으로써 높은 에너지 효율을 얻을 수 있는 장점이 있다. 반면, 이러한 고온에서 작동하는 고체산화물 연료전지는 고온에서 장시간 작동할 경우, 단전지로부터 출력 저하가 일어나는 문제가 있다. 이러한 열화의 원인 중 하나는 양극 소재로부터 Mn, Sr 산화물과 같은 절연성 물질이 전해질/전극 계면에 석출되어 전기화학적 반응을 지연시키는 점을 들 수 있다. 다른 원인으로는 고온 작용에 따른 주로 금속인 주변 배관부품으로부터의 오염을 들 수 있다.
따라서, 작동 온도를 낮춘 중온 영역에서 작동하는 연료전지의 경우 내구성을 높일 수 있는 이점이 있다.
약 500 내지 약 750 ℃의 중온 영역에서 작동하는 연료전지를 제작하기 위해 저온에서 활성이 높은 양극 소재를 사용할 수 있다. 이러한 양극 소재의 대표적인 예는 LSCF와 같은 코발트 및 철계 페로브스카이트 (perovskite) 또는 La2NiO4와 같은 Ruddlesden-Popp 구조의 신물질을 들 수 있다.
상기 고활성 양극 소재는 지르코니아계 전해질 소재와 반응하여 절연성 이차상을 생성하는 문제가 있다.
상기 고체산화물 연료전지용 고체 전해질의 상기 반응억제층 (2)은 공기극을 전술한 고활성 소재로 사용하는 경우 상기 고체 전해질의 상기 세라믹 고체산화물층 (1)과 상기 공기극이 반응하여 절연성 이차상을 생성하는 것을 막는 역할을 한다.
상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 상대적으로 낮은 소결 온도에서 세리아계 산화물에 도판트를 도핑하여 형성될 수 있다. 상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 이와 같이 상대적으로 낮은 소결 온도에서 열처리하지만, 소결성이 향상되어 상기 반응억제층 (2)은 보다 치밀하게 형성되고, 그에 따라 전기 전도도를 향상시킬 수 있다.
또한 상기 반응억제층 (2)이 치밀하게 형성됨으로써, 공기극의 원소 (예를 들어, Sr, Mn) 확산을 효과적으로 방지하여 장기간 성능을 유지할 수 있다.
또한, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 상대적으로 낮은 소결 온도에서 세리아 산화물에 도판트를 도핑하여 형성되기 때문에, 고체산화물 연료전지의 공소결 과정 중 상기 세리아계 산화물이 상기 세라믹 고체산화물층 (1)과 고용상 (solid solution)을 생성하는 것을 방지함으로써 이온 전도도를 개선할 수 있다.
예를 들어, 상기 세라믹 고체산화물층 (1)으로 지르코니아계 전해질 소재를 사용하는 경우, 고체산화물 연료전지의 고온 열처리 과정 중에서 상기 세리아 산화물이 상기 지르코니아계 전해질 소재와 (Zr, Ce)O2 과 같은 고용상을 생성하게 되면, 이온 전도도를 낮추는 문제가 있을 수 있기 때문이다.
상기 세라믹 고체산화물층 (1)은 Bi2O3, YSZ (Yttria-stabilized zirconia)과 같은 플루오라이트계 산화물, LSGM ((La,Sr)(Ga,Mg)O3)과 같은 페로브스카이트계 산화물 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나를 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 구현예에서,
음극층(NiO-YSZ) 및 세라믹 고체산화물층(전해질층)을 순차적으로 적층하여 공소결(1300 내지 1400℃)하는 단계; 금속 도핑된 세리아 산화물을 상기 세라믹 고체산화물층 상에 도포하여 반응억제층을 형성한 뒤, 보다 낮은 온도(1100 내지 1250℃)에서 열처리하는 단계; 및 양극층(LSCF와 같은)을 열처리(800 내지 1000℃) 단계를 포함하는 고체산화물 연료전지를 제조하는 방법을 제공한다.
본 발명의 또 다른 구현예에서,
음극층(NiO-YSZ)/ 세라믹 고체산화물층(전해질층)/금속도핑된 세리아 산화물층(반응억제층)을 순차적으로 적층하여 공소결(1200 내지 1250℃)하는 단계; 양극층(LSCF와 같은)을 열처리(800 내지 1000℃) 단계를 포함하는 고체산화물 연료전지를 제조하는 방법을 제공한다.
상기 세라믹 고체산화물층은 전술한 세라믹 고체산화물층 (1)과 동일하고, 전해질 소재로 형성될 수 있으며, 구체적인 예는 전술한 바와 같다.
상기 세라믹 고체산화물층은 이미 소결이 완료된 상태이다.
상기 고체산화물 연료전지를 제조하는 방법 중 형성된 반응억제층 (2)에 대한 상세한 설명은 전술한 바와 같다.
상기 적층체는 1200℃ 내지 1250℃에서 공소결할 수 있다. 전술한 바와 같이, 상기 소결 온도가 상대적으로 낮기 때문에, 상기 금속 도핑된 세리아 산화물층과 상기 세라믹 고체산화물층이 고용상을 생성하는 것을 방지할 수 있다.
소결 후 얻어진 상기 반응억제층 (2)은 Bi 및 Si를 함께 상기 금속 도핑된 세리아 산화물층에 도핑하여 형성됨으로써 소결 온도를 저하함과 동시에 소결성을 향상시켜 소결 밀도를 높일 수 있다.
소결 후 얻어진 상기 반응억제층 (2)은 기공률이 낮다. 구체적으로, 상기 반응억제층 (2)의 기공률은 1 내지 20 부피% 일 수 있다.
본 발명의 또 다른 구현예에서,
음극층; 상기 고체산화물 연료전지용 고체 전해질; 및 양극층;을 포함하는 고체산화물 연료전지를 제공한다.
도 2는 본 발명에 또 다른 구현예에 따른 고체산화물 연료전지의 구조의 모식적인 단면도이다. 도 2에서, 고체산화물 연료전지 (100)는 음극층 (20), 고체 전해질층 (10) 및 양극층 (30)이 차례로 적층되어 형성된다.
상기 고체 전해질 (10)에 관한 상세한 설명은 전술하여 설명한 바와 같다.
상기 양극층 (30)은 LSM (La1-xSrxMnO3, 여기서 x=0.1∼0.3), La1-xSrxFeO3,(이를테면 여기서 x=0.3), La1-xSrxCoyFe1-yO3 (이를테면 La0.6Sr0.4Co0.2Fe0.8O3) 및/또는 Pr1-xSrxMnO3 (이를테면 Pr0.8Sr0.2MnO3) 중 적어도 하나로 형성될 수 있으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한 다른 재료가 사용될 수 있다. 예컨대, 별법으로 Ruddlesden-Popper 니켈레이트 및 La1-xCaxMnO3 (이를테면 La0.8Ca0.2MnO3) 재료가 사용될 수 있다.
상기 음극층 (20)은 전해질 재료 (세라믹 고체산화물층의 재료)와 유사한 재료를 사용할 수 있다. 구체적으로, 상기 음극층 (20)은 다공성 YSZ 층으로 제조될 수 있고, 이에 한정되지 않는다.
상기 고체산화물 연료전지는 연료극 지지체형, 공기극 지지체형, 전해질 지지체형 등으로 다양한 공지된 구조에 따라 제조될 수 있다.
이하 본 발명의 실시예 및 비교예를 기재한다. 그러한 하기한 실시예는 본 발명의 일 실시예일뿐이고 본 발명이 하기한 실시예에 한정되는 것은 아니다.
(실시예)
실시예 1-5는 CeO2에 Gd2O3, Bi2O3 및 Sc2O3 도펀트의 함량이 하기 표 1에서와 같이 하여 15at%이 되도록 시편을 제조하였다.
비교예 1-3은 CeO2에 Gd2O3 및 Bi2O3 도펀트의 함량이 하기 표 1에서와 같이 하여 15at%이 되도록 시편을 제조하였다.
구분 시편 중 도펀트 함량비 (atomic%) 총 15at%
실시예 1 Gd:Bi:Sc=12:1:2
실시예 2 Gd:Bi:Sc=11:2:2
실시예 3 Gd:Bi:Sc=10:3:2
실시예 4 Gd:Bi:Sc=11:3:1
실시예 5 Gd:Bi:Sc=13:1:1
비교예 1 Gd:Bi=14:1
비교예 2 Gd:Bi=13:2
비교예 3 Gd:Bi=12:3
실험예 1
실시예 1, 실시예 3, 비교예 1 및 비교예 3에서 제조된 반응억제층의 주사전자현미경 (SEM) 분석을 실시하였다.
도 3 내지 도 6은 각각 실시예 1, 실시예 3, 비교예 1 및 비교예 3에서 제조된 반응억제층의 SEM 이미지이다.
도 3 내지 도 6을 비교해보면, 도 3 및 도 4의 실시예 1 및 실시예 3의 반응억제층은 각각 동일한 Bi 도핑량을 가지는 도 5 및 도 6의 비교예 1 및 비교예 3의 반응억제층보다 치밀하게 형성되어서 소결 밀도가 증가함을 확인할 수 있다. 또한, 도 3의 실시예 1의 반응억제층의 Bi와 Sc의 도핑 농도의 합과 도 6의 비교예 3의 반응억제층의 Bi의 도핑 농도가 모두 3 at%로 동일하지만, 도 3의 실시예 1의 반응억제층이 더욱 치밀하게 형성되어서 소결 밀도가 증가함을 확인할 수 있다.
실험예 2
실시예 1 내지 3 및 비교예 1 내지 3에서 각각 형성된 반응억제층의 기공률을 평가하였다.
도 7은 실시예 1 내지 3 및 비교예 1 내지 3에서 각각 형성된 반응억제층의 기공률을 나타낸 그래프이다.
실시예 1-3 및 비교예 1-3은 모두 Bi 도핑량이 증가할수록, 기공률이 감소하였지만, 실시예 1 내지 실시예 3은 각각 동일 Bi 도핑량을 가지는 비교예 대비하여 모두 기공률이 감소하였다.
실험예 3
실시예 1, 3-5 및 비교예 1, 3에서 각각 형성된 반응억제층의 전기 전도도를 평가하였다.
전기 전도도는 Source-Measure Unit (K2400, Keithley) 를 사용하여 측정하였다.
도 8은 실시예 1, 3-5 및 비교예 1, 3에서 각각 형성된 반응억제층에 대하여 전기로 내에서 합성된 공기를 흘려 750℃에서 측정된 전기 전도도를 나타낸 그래프이다. 도 8에서 괄호 내 %는 측정된 소결 밀도 기록한 것이다.
동일 Bi 도핑량을 가지는 비교예 1, 실시예 1 및 실시예 5의 경우와, 비교예 3, 실시예 4 및 실시예 5의 경우를 살펴보면, 모두 Sc 함량이 증가할수록, 전기 전도도가 증가하는 경향을 확인할 수 있다. 그러나 전기 전도도의 증가는 Sc의 도핑량이 1 at%에 이르면 Sc 도핑량을 증가해도 전기전도도의 변화가 없다.
1 at% 이상의 Sc 도핑한 실시예에서 나타난 전기전도도 증가는 소결 밀도의 증가가 원인으로 판단된다.
도 9는 도 8의 결과를 소결 밀도에 대한 전기전도도의 결과 그래프이다. 도 9는 각 조성에 대해 전기전도도가 소결 밀도에 비례한다는 것, 소결 밀도는 Sc과 Bi 를 동시에 도핑함으로써 증가한다는 것을 보여준다.
전술된 실시예는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로 이해되어야 하며, 본 발명의 범위는 전술된 상세한 설명보다는 후술될 특허청구범위에 의해 나타내어질 것이다. 그리고 후술될 특허청구범위의 의미 및 범위는 물론, 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 및 변형 가능한 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
1: 세라믹 고체산화물층
2: 반응억제층
10: 고체 전해질층
20: 음극층
30: 양극층
100: 고체산화물 연료전지

Claims (7)

  1. 세라믹 고체산화물층; 및
    하기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하는 반응억제층;
    을 포함하는 고체산화물 연료전지용 고체 전해질.
    <화학식 1>
    CeaMbBicScdO2
    상기 식에서,
    M은 Gd, Sm, Pr, Y 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나를 나타내고,
    a+b+c+d=1, 0<a≤0.80, 0<b≤0.2, 0<c≤0.03, 0<d≤0.03, 0<b+c+d≤0.20 이다.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 세라믹 고체산화물층은 Bi2O3, 플루오라이트계 산화물 페로브스카이트계 산화물 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나를 포함하는
    고체산화물 연료전지용 고체 전해질:
  3. 제1항에 있어서,
    상기 반응억제층의 기공률이 1 내지 20 부피%인
    고체산화물 연료전지용 고체 전해질.
  4. 음극층;
    제1항 또는 제3항 중 어느 한 항에 따른 고체 전해질; 및
    양극층;
    을 포함하는 고체산화물 연료전지.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 양극층은 La1-xSrxMnO3 (여기서, x=0.1∼0.3), La1-xSrxFeO3 (여기서, x=0.3), La1-xSrxCoyFe1-yO3 (여기서, 0.1≤x≤0.4, 0.1≤y≤0.9) Pr1-xSrxMnO3 (여기서, 0.1≤x≤0.3), Ruddlesden-Popper 니켈레이트, La1-xCaxMnO3 (여기서, 0.1≤x≤0.4) 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나를 포함하는
    고체산화물 연료전지.
  6. 음극층 및 세라믹 고체산화물층을 순차적으로 적층하여 공소결하는 단계;
    금속 도핑된 세리아 산화물을 상기 세라믹 고체산화물층 상에 도포하여 반응억제층을 형성한 뒤, 상기 공소결 온도 보다 낮은 온도서 열처리하는 단계; 및
    양극층을 열처리하는 단계;
    를 포함하고,
    상기 금속 도핑된 세리아 산화물층은 하기 화학식 1로 표시되는
    고체산화물 연료전지를 제조하는 방법:
    <화학식 1>
    CeaMbBicScdO2
    상기 식에서,
    M은 Gd, Sm, Pr, Y 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나를 나타내고,
    a+b+c+d=1, 0<a≤0.80, 0<b≤0.2, 0<c≤0.03, 0<d≤0.03, 0<b+c+d≤0.20 이다.
  7. 음극층, 세라믹 고체산화물층 및 금속도핑된 세리아 산화물층을 순차적으로 적층하여 공소결하는 단계; 및 양극층을 열처리하는 단계;를 포함하고,
    상기 금속 도핑된 세리아 산화물층은 하기 화학식 1로 표시되는
    고체산화물 연료전지를 제조하는 방법:
    <화학식 1>
    CeaMbBicScdO2
    상기 식에서,
    M은 Gd, Sm, Pr, Y 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나를 나타내고,
    a+b+c+d=1, 0<a≤0.80, 0<b≤0.2, 0<c≤0.03, 0<d≤0.03, 0<b+c+d≤0.20 이다.
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