KR102207387B1 - Solid oxide fuel cell - Google Patents
Solid oxide fuel cell Download PDFInfo
- Publication number
- KR102207387B1 KR102207387B1 KR1020170112593A KR20170112593A KR102207387B1 KR 102207387 B1 KR102207387 B1 KR 102207387B1 KR 1020170112593 A KR1020170112593 A KR 1020170112593A KR 20170112593 A KR20170112593 A KR 20170112593A KR 102207387 B1 KR102207387 B1 KR 102207387B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- sacrificial
- cell
- cell module
- chromium
- solid oxide
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/10—Fuel cells with solid electrolytes
- H01M8/12—Fuel cells with solid electrolytes operating at high temperature, e.g. with stabilised ZrO2 electrolyte
- H01M8/1213—Fuel cells with solid electrolytes operating at high temperature, e.g. with stabilised ZrO2 electrolyte characterised by the electrode/electrolyte combination or the supporting material
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/24—Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells
- H01M8/241—Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells with solid or matrix-supported electrolytes
- H01M8/2425—High-temperature cells with solid electrolytes
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/10—Fuel cells with solid electrolytes
- H01M8/12—Fuel cells with solid electrolytes operating at high temperature, e.g. with stabilised ZrO2 electrolyte
- H01M2008/1293—Fuel cells with solid oxide electrolytes
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/50—Fuel cells
Landscapes
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Sustainable Energy (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Fuel Cell (AREA)
Abstract
본 발명은 고체산화물 연료전지에 관한 것으로써, 보다 상세하게는, 크롬(Chromium)과 흡착반응을 하는 물질을 포함한 희생셀 모듈을 단위셀 모듈의 전단부에 구성시키고, 희생셀 모듈은 고체산화물 연료전지가 구동되면서 발생하는 크롬과 흡착반응을 함으로써 크롬의 이동이 감소하여 크롬 피독(poisoning) 현상을 효과적으로 방지하는 고체산화물 연료전지에 관한 것이다.The present invention relates to a solid oxide fuel cell, and more particularly, a sacrificial cell module including a material that reacts with chromium is configured at the front end of the unit cell module, and the sacrificial cell module is a solid oxide fuel. The present invention relates to a solid oxide fuel cell that effectively prevents chromium poisoning by reducing the movement of chromium by adsorbing chromium generated while the battery is driven.
Description
본 발명은 고체산화물 연료전지에 관한 것으로써, 보다 상세하게는, 크롬(Chromium)과 흡착반응을 하는 물질을 포함한 희생셀 모듈을 단위셀 모듈의 전단부에 구성시키고, 희생셀 모듈은 고체산화물 연료전지가 구동되면서 발생하는 크롬과 흡착반응을 함으로써 크롬의 이동이 감소하여 크롬 피독(poisoning) 현상을 효과적으로 방지하는 고체산화물 연료전지에 관한 것이다.The present invention relates to a solid oxide fuel cell, and more particularly, a sacrificial cell module including a material that reacts with chromium is configured at the front end of the unit cell module, and the sacrificial cell module is a solid oxide fuel. The present invention relates to a solid oxide fuel cell that effectively prevents chromium poisoning by reducing the movement of chromium by adsorbing chromium generated while the battery is driven.
최근, 석유나 석탄과 같은 기존 에너지 자원이 고갈되면서 이들을 대체할 수 있는 대체에너지에 대한 관심이 높아지고 있다. 이러한 대체에너지의 하나로서 단위셀이 주목받고 있으며 특히 고효율이고, 공해물질을 배출하지 않으면서 연료가 풍부하다는 장점으로 활발하게 연구가 진행되고 있다. 일반적으로 단위셀은 전해질 양면에 각각 공기극 및 연료극을 형성하여 연료극은 애노드, 그리고 공기극은 캐소드로 구성되고 연료극에 연료를 공급해주면 연료가 산화되어 전자가 외부회로를 통해 방출되며, 공기극에 산소를 공급해주면 외부회로로부터 전자를 받아서 산소이온으로 환원된다. 환원된 산소이온은 전해질을 통해 연료극으로 이동하여 산화된 연료와 반응하여 물을 생성한다. 이러한 단위셀 중 고체산화물 단위셀(SOFC)는 전해질로써 안정화 지르코니아를 사용하여 약 600℃에서 1000℃ 정도의 고온에서 작동되는 단위셀로써, 다른 응용탄산염 단위셀(MCFC), 인산형 단위셀(PAFC), 고분자형 단위셀(PEFC)등의 여러 형태의 단위셀들 중에 가장 효율이 높고 공해가 적으며, 전해질 손실이 없을 뿐만 아니라 전해질 보충을 필요로 하지 않는다는 여러 가지 장점을 가지고 있다.Recently, as existing energy resources such as oil and coal are depleted, interest in alternative energy that can replace them is increasing. As one of these alternative energies, the unit cell is attracting attention, and research is being actively conducted due to the advantage of being highly efficient and rich in fuel without emitting pollutants. In general, the unit cell has a cathode and an anode formed on both sides of the electrolyte, and the anode is the anode and the cathode is the cathode. When fuel is supplied to the anode, the fuel is oxidized and electrons are released through an external circuit, and oxygen is supplied to the cathode. If so, it receives electrons from an external circuit and is reduced to oxygen ions. The reduced oxygen ions move to the anode through the electrolyte and react with the oxidized fuel to produce water. Among these unit cells, the solid oxide unit cell (SOFC) is a unit cell operated at a high temperature of about 600°C to 1000°C using stabilized zirconia as an electrolyte, and other applications include carbonate unit cell (MCFC), phosphoric acid unit cell (PAFC). ), high-molecular unit cell (PEFC), and other types of unit cells, which are the most efficient, have less pollution, have no electrolyte loss, and do not require electrolyte replenishment.
한편, 고체산화물 단위셀이 적층되어 있는 고체산화물 연료전지는 평판형, 관형 및 평관형으로 구분되는데 고체산화물 단위셀이 배치되는 구조에 따라 그 형태를 나눌 수 있다. 이러한 고체산화물 연료전지는 600℃ 이상의 고온에서 작동하는데 이때 고체산화물 연료전지 내에 있는 금속 재질의 부재에서 크롬(Chromium)의 휘발이 발생하고, 이러한 크롬의 휘발은 특히 고체산화물 연료전지의 공기극인 캐소드 및 전해질 계면에서 크롬 피독을 일으켜 연료전지의 내구성이 저하하게 된다. 이에 종래의 고체산화물 연료전지는 캐소드와 인터커넥트 사이에 배리어 피막을 구성함으로써 크롬의 휘발을 방지시킬 수 있도록 하였다.Meanwhile, the solid oxide fuel cell in which the solid oxide unit cells are stacked is classified into a flat plate type, a tubular type, and a flat tube type, and the shape can be classified according to a structure in which the solid oxide unit cells are arranged. Such a solid oxide fuel cell operates at a high temperature of 600°C or higher. At this time, volatilization of chromium occurs in the absence of a metal material in the solid oxide fuel cell, and the volatilization of this chromium occurs in particular, the cathode and the cathode of the solid oxide fuel cell. Chromium poisoning occurs at the electrolyte interface, which degrades the durability of the fuel cell. Accordingly, in the conventional solid oxide fuel cell, the volatilization of chromium can be prevented by forming a barrier film between the cathode and the interconnect.
하지만, 이러한 종래의 고체산화물 연료전지의 경우, 크롬의 휘발로 인한 캐소드와 전해질 계면에서의 크롬 피독을 방지하는데 한계가 있다는 문제점을 가지고 있으며, 특히 캐소드와 전해질 계면에서의 크롬 피독을 효과적으로 방지하지 못한다는 문제점을 가지고 있었다.However, in the case of such a conventional solid oxide fuel cell, there is a problem in that there is a limitation in preventing chromium poisoning at the interface between the cathode and the electrolyte due to volatilization of chromium, and in particular, it cannot effectively prevent chromium poisoning at the interface between the cathode and the electrolyte. Had a problem.
또한, 이러한 종래의 고체산화물 연료전지는 별도의 배리어 피막을 연료전지 내에 구성시키는 공정이 추가됨으로써 고체산화물 연료전지의 공정과정이 복잡해지는 문제점을 가지고 있으며, 특히 추가 공정으로 인한 전체적인 시스템의 가격이 상승한다는 문제점을 가지고 있었다.In addition, such a conventional solid oxide fuel cell has a problem that the process process of the solid oxide fuel cell is complicated by adding a process of configuring a separate barrier film in the fuel cell, and in particular, the cost of the overall system is increased due to the additional process. Had a problem.
이에 본 발명자는 상술안 종래의 고체산화물 연료전지가 가지는 문제점을 해소하기 위하여, 크롬(Chromium)과 흡착반응을 하는 물질을 포함한 희생셀 모듈을 단위셀 모듈의 전단부에 구성시키고, 희생셀 모듈은 고체산화물 연료전지가 구동되면서 발생하는 크롬과 흡착반응을 함으로써 크롬의 이동이 감소하여 크롬 피독(poisoning) 현상을 효과적으로 방지하는 고체산화물 연료전지에 관한 것이다.Accordingly, the present inventors constructed a sacrificial cell module including a material that reacts with chromium at the front end of the unit cell module in order to solve the problem of the conventional solid oxide fuel cell described above, and the sacrificial cell module The present invention relates to a solid oxide fuel cell that effectively prevents chromium poisoning by reducing the movement of chromium by adsorbing chromium generated while the solid oxide fuel cell is driven.
일 실시예에 따른 본 발명의 목적은, 크롬(Chromium)과 흡착반응을 하는 물질을 포함한 희생셀 모듈을 단위셀 모듈의 전단부에 구성시키고, 희생셀 모듈은 고체산화물 연료전지가 구동되면서 발생되는 휘발성 크롬과 흡착반응을 함으로써 연료전지 내 캐소드와 전해질 계면 사이에 크롬 피독 현상을 효과적으로 방지할 수 있는 고체산화물 연료전지를 제공하고자 하는 것이다.An object of the present invention according to an embodiment is to configure a sacrificial cell module including a material that reacts with chromium at the front end of the unit cell module, and the sacrificial cell module is generated while the solid oxide fuel cell is driven. It is intended to provide a solid oxide fuel cell capable of effectively preventing chromium poisoning between a cathode and an electrolyte interface in a fuel cell by performing an adsorption reaction with volatile chromium.
또한, 일 실시예에 따른 본 발명의 목적은, 복잡한 공정과정이 필요하지 않는 희생셀 모듈을 단위셀 모듈의 전단부에 구성시킴으로써 크롬 피독 현상이 방지됨과 동시에 전체적인 시스템 가격이 그대로 유지될 수 있는 고체산화물 연료전지를 제공하고자 하는 것이다.In addition, an object of the present invention according to an embodiment is to configure the sacrificial cell module, which does not require a complicated process, at the front end of the unit cell module, thereby preventing chromium poisoning and maintaining the overall system price. It is to provide an oxide fuel cell.
본 발명에 따른 고체산화물 연료전지는, 단위셀 및 상기 단위셀의 양면에 배치되는 인터커넥터(interconnect)를 포함하는 단위셀 모듈; 및 희생셀 및 상기 희생셀의 양면에 배치되는 인터커넥터를 포함하는 희생셀 모듈을 포함하며, 상기 희생셀은, 크롬(Chromium)의 이동을 감소시키도록 크롬과 흡착 반응을 하는 물질을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다. The solid oxide fuel cell according to the present invention includes: a unit cell module including a unit cell and an interconnect disposed on both sides of the unit cell; And a sacrificial cell module including a sacrificial cell and an interconnector disposed on both sides of the sacrificial cell, wherein the sacrificial cell includes a material that reacts with chromium to reduce the movement of chromium It is characterized by being.
일 실시예에 따르면, 상기 물질은, 란타늄 스트론튬 코발트 산화물(La1 -xSrxCoO3)을 포함하는 것을 특징으로 한다.According to an embodiment, the material is characterized in that it contains lanthanum strontium cobalt oxide (La 1 -x Sr x CoO 3 ).
일 실시예에 따르면, 상기 희생셀은, 상기 단위셀보다 란타늄 스트론튬 코발트 산화물(La1 - xSrxCoO3)의 함유량이 더 많은 것을 특징으로 한다.According to an embodiment, the sacrificial cell is characterized in that the content of lanthanum strontium cobalt oxide (La 1 - x Sr x CoO 3 ) is higher than that of the unit cell.
일 실시예에 따르면, 상기 희생셀 모듈은, 상기 단위셀 모듈의 전단부에 위치하는 것을 특징으로 한다. According to an embodiment, the sacrificial cell module is located at a front end of the unit cell module.
일 실시예에 따르면, 상기 고체산화물 연료전지는, 평판형(planar type) 고체산화물 연료전지, 관형(tube type) 고체산화물 연료전지 및 평관형(flat-tube type) 연료전지 중 하나의 고체산화물 연료전지로 제공되는 것을 특징으로 한다.According to an embodiment, the solid oxide fuel cell is one of a planar type solid oxide fuel cell, a tube type solid oxide fuel cell, and a flat-tube type fuel cell. It characterized in that it is provided as a battery.
일 실시예에 따르면, 상기 단위셀 모듈 및 상기 희생셀 모듈은, 상기 단위셀 모듈 및 상기 희생셀 모듈 사이에 이격거리가 형성되거나 절연체가 배치되어 전기적으로 분리되는 것을 특징으로 한다.According to an embodiment, the unit cell module and the sacrificial cell module are electrically separated by a separation distance formed between the unit cell module and the sacrificial cell module or an insulator is disposed.
일 실시예에 따르면, 고체산화물 연료전지는, 상기 희생셀 모듈을 별도로 구동시키는 전기 로더를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.According to an embodiment, the solid oxide fuel cell further includes an electric loader for separately driving the sacrificial cell module.
본 발명의 일 측면에 따르면, 크롬(Chromium)과 흡착반응을 하는 물질을 포함한 희생셀 모듈을 단위셀 모듈의 전단부에 구성시키고, 희생셀 모듈은 고체산화물 연료전지가 구동되면서 발생되는 휘발성 크롬과 흡착반응을 함으로써 연료전지 내 캐소드와 전해질 계면 사이에 크롬 피독 현상을 효과적으로 방지할 수 있도록 하는 이점이 있다.According to an aspect of the present invention, a sacrificial cell module including a material that reacts with chromium is configured at the front end of the unit cell module, and the sacrificial cell module includes volatile chromium generated while the solid oxide fuel cell is driven. There is an advantage of effectively preventing chromium poisoning between the cathode and the electrolyte interface in the fuel cell by performing an adsorption reaction.
또한, 복잡한 공정과정이 필요하지 않는 희생셀 모듈을 단위셀 모듈의 전단부에 구성시킴으로써 크롬 피독 현상이 방지됨과 동시에 전체적인 시스템 가격이 그대로 유지될 수 있도록 하는 이점이 있다.In addition, by configuring the sacrificial cell module, which does not require a complicated process, at the front end of the unit cell module, there is an advantage of preventing chromium poisoning and maintaining the overall system price as it is.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 고체산화물 연료전지(1000)의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 희생셀 모듈(100)의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 희생셀(110)의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 단위셀 모듈(200)의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.1 is a diagram schematically showing a configuration of a solid
2 is a diagram schematically showing the configuration of a
3 is a view schematically showing the configuration of the
4 is a diagram schematically showing the configuration of a
본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 여기서, 반복되는 설명, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다. 본 발명의 실시형태는 당 업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서, 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위하여 과장될 수 있다. The present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings as follows. Here, repeated descriptions and detailed descriptions of known functions and configurations that may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention will be omitted. Embodiments of the present invention are provided to completely explain the present invention to those with average knowledge in the art. Accordingly, the shapes and sizes of elements in the drawings may be exaggerated for clearer explanation.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성 요서를 “포함”한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기제가 없는 한 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함 할 수 있는 것을 의미한다.Throughout the specification, when a part "includes" a certain constituent element, it means that other constituent elements may be further included rather than excluding other constituent elements unless there is a specific contrary mechanism.
이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시한다. 그러나 하기의 실시예는 본 발명을 보다 용이하게 이해하기 위하여 제공되는 것일 뿐, 실시예에 의해 본 발명의 내용이 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, a preferred embodiment is presented to aid the understanding of the present invention. However, the following examples are only provided to more easily understand the present invention, and the contents of the present invention are not limited by the examples.
<고체산화물 연료전지><Solid Oxide Fuel Cell>
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 고체산화물 연료전지(1000)의 구성을 개략적으로 나타낸 도면이고, 도 2는 일 실시예에 따른 희생셀 모듈(100)의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다. 또한, 도 3은 일 실시예에 따른 희생셀(110)의 구성을 개략적으로 도시한 도면이고, 도 4는 일 실시예에 따른 단위셀 모듈(200)의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.1 is a diagram schematically showing a configuration of a solid
본 발명의 일 실시예에 따른 고체산화물 연료전지(1000)는 희생셀 모듈(100), 단위셀 모듈(200), 제1 가스 공급부(300), 제2 가스 공급부(400) 및 전기 로더(500)를 포함하여 구성될 수 있고, 희생셀 모듈(100)은 희생셀(110) 및 인터커넥터(120)를 포함하여 구성될 수 있으며, 단위셀 모듈(200)은 단위셀(210) 및 인터커넥터(220)을 포함하여 구성될 수 있다.The solid
여기서, 고체산화물 연료전지(1000)는 평판형(planar type) 고체산화물 연료전지, 관형(tube type) 고체산화물 연료전지 및 평관형(flat-tube type) 연료전지 중 하나의 고체산화물 연료전지의 형태로 제공될 수 있다.Here, the solid
즉, 고체산화물 연료전지(1000)의 형태에 따라 희생셀 모듈(100), 단위셀 모듈(200), 제1 가스 공급부(300), 제2 가스 공급부(400) 및 전기 로더(500)의 배치구조가 달라질 수 있다.That is, the
일 실시예에 있어서, 고체산화물 연료전지(1000)가 평판형 고체산화물 연료전지의 형태로 제공되면 희생셀 모듈(100) 및 단위셀 모듈(200)은 상하로 적층되는 형태로 배치될 수 있는데 이때, 단위셀 모듈(200)과 희생셀 모듈(100) 사이에 절연체가 배치되거나 물리적으로 이격거리가 형성됨으로써 단위셀 모듈(200) 및 희생셀 모듈(100)은 전기적으로 분리될 수 있다.In one embodiment, when the solid
예를 들어, 단위셀 모듈(200)의 인터커넥터(220)와 단위셀 모듈(200)의 전단부에 위치하는 희생셀 모듈(100)의 인터커넥터(120) 사이에 마이카(mica)물질이 배치될 수 있고, 이로 인해 희생셀 모듈(100)과 단위셀 모듈(200)은 전기적으로 분리됨으로써 각각 별도로 구동시킬 수 있다.For example, a mica material is disposed between the
먼저, 희생셀 모듈(100)의 수는 한 개 이상으로 고체산화물 연료전지(1000) 내에 구성될 수 있고, 단위셀 모듈(200)의 수보다는 적게 구성될 수 있다.First, the number of
희생셀 모듈(100)은 고체산화물 연료전지(1000) 내에서 단위셀 모듈(200)의 전단부에 위치될 수 있는데, 여기서 단위셀 모듈(200)의 전단부는 첫 번째로 가스가 공급되는 위치로써 가스를 가장 먼저 접하게 되는 위치라고 할 수 있다.The
예를 들어, 제1 가스 공급부(300) 및 제2 가스 공급부(400)가 상단부에 형성되어 있으면, 희생셀 모듈(100)은 단위셀 모듈(200)의 전단부로써 고체산화물 연료전지(1000)의 상단부에 배치될 수 있고, 제1 가스 공급부(300) 및 제2 가스 공급부(400)가 하단부에 형성되어 있으면, 희생셀 모듈(100)은 단위셀 모듈(200)의 전단부로써 고체산화물 연료전지(1000)의 하단부에 배치될 수 있다.For example, if the first
희생셀 모듈(100)에서 희생셀(110)은 인터커넥터(120) 사이에 위치될 수 있고 희생셀(110)의 크기는 인터커넥터(120)의 크기보다 작거나 같으며, 희생셀(110)의 형태와 인터커넥터(120)의 형태는 서로 동일하게 제공될 수 있는데 이때, 희생셀(110)의 두께는 후술되는 단위셀(210)의 두께와 동일하거나 더 두꺼울 수 있다.In the
도 2 및 도 3을 참고하면, 희생셀(110)은 공기극 집전체(11), 공기극(12), 전해질(13), 연료극(14) 및 연료극 집전체(15)를 포함하여 구성될 수 있고 공기극(12)은 캐소드로 구성되며 연료극(14)은 애노드로 구성될 수 있다.2 and 3, the
공기극 집전체(11)는 희생셀(110)의 상측에 있는 인터커넥터(120)와 접하고 공기극(12)의 바깥 측면에 위치되며 공기극(12)의 전기를 모으는 역할을 할 수 있고, 공기극 집전체(11)는 크롬(Chromium)과 흡착반응을 하는 물질로 란타늄 스트론튬 코발트 산화물(La1 - xSrxCoO3)을 포함하여 구성될 수 있으며, 두께는 1μm 내지 10mm 일 수 있다.The cathode
공기극 집전체(11)에는 크롬과의 흡착 반응을 할 수 있는 란타늄 스트론튬 코발트 산화물(La1 - xSrxCoO3) 이외에도 란타늄 스트론튬 망간 산화물(La1 - xSrxMnO3) 및 란타늄 스트론튬 철 산화물(La1 - xSrxFeO3) 중 하나 이상의 물질을 포함하여 구성될 수 있다.In the cathode
공기극 집전체(11)에 포함된 란타늄 스트론튬 코발트 산화물(La1 - xSrxCoO3)은 크롬과 흡착반응을 하는 물질로써 공기극 집전체(11)에 포함된 다른 물질들과 함량이 같거나 더 많을 수 있고, 이로 인해 희생셀(110)의 공기극 집전체(11)에서 크롬의 흡착이 가장 활발하게 일어날 수 있다.Lanthanum strontium cobalt oxide (La 1 - x Sr x CoO 3 ) contained in the cathode
좀 더 상세하게 설명하면, 고체산화물 연료전지(1000)에 가스가 공급되면 단위셀 모듈(200)에 가스가 공급되기 전 가장 먼저 가스와 접하게 되는 인터커넥터(120)를 포함한 금속 연결관(도시되지 않음), 개질기(도시되지 않음) 및 열교환기(도시되지 않음)가 산화되면서 휘발성 크롬(CrO2(OH))이 발생될 수 있는데 인터커넥터(120)를 포함한 금속 연결관, 개질기 및 열교환기는 금속소재로 형성되고 고온의 영역에 노출될 수 있다. In more detail, when gas is supplied to the solid
이때, 인터커넥터(120)를 포함한 금속 연결관, 개질기 및 열교환기가 산화되면서 발생되는 휘발성 크롬은 인터커넥터(120)와 인접해있는 공기극 집전체(11)로 이동하게 되고 공기극 집전체(11)에 포함된 란타늄 스트론튬 코발트 산화물(La1 -xSrxCoO3)과 반응을 일으킬 수 있다.At this time, the volatile chromium generated when the metal connector including the
여기서, 공기극 집전체(11)에 포함된 란타늄 스트론튬 코발트 산화물(La1 -xSrxCoO3)은 인터커넥터(120)를 포함한 금속 연결관, 개질기 및 열교환기에서 발생되는 크롬과 흡착하는 반응을 할 수 있고, 이로 인해 크롬의 이동이 감소되면서 캐소드인 공기극(12)과 전해질(13) 사이에서 발생하는 크롬 피독(poisoning) 현상을 방지할 수 있고 고체산화물 연료전지(1000) 내에 존재하는 크롬성분을 감소시켜 줄 수 있다.Here, the lanthanum strontium cobalt oxide (La 1 -x Sr x CoO 3 ) included in the cathode
즉, 고체산화물 연료전지(1000)가 600~800℃의 고온에서 구동될 때 인터커넥터(120)를 포함한 금속 연결관, 개질기 및 열교환기가 산화되면서 휘발성 크롬이 발생될 수 있는데, 이러한 휘발성 크롬이 이동하면서 산소 및 수증기와 반응하고 공기극(12) 및 전해질(13) 계면의 활성영역을 피독하기 전에 공기극 집전체(11)에 포함된 란타늄 스트론튬 코발트 산화물(La1 - xSrxCoO3)은 휘발성 크롬과 흡착하는 반응을 할 수 있다.That is, when the solid
따라서, 공기극 집전체(11)에 크롬과 흡착반응을 하는 물질을 포함하여 크롬을 흡착함으로써 크롬의 이동을 감소시킬 수 있고, 고체산화물 연료전지(1000) 내에 존재하는 크롬성분을 감소시킬 수 있으며, 크롬 피독 현상을 방지하여 고체산화물 연료전지(1000)의 성능 저하를 방지할 수 있다.Accordingly, by adsorbing chromium, including a material that reacts with chromium in the cathode
또한, 희생셀(110)의 공기극 집전체(11)에 포함된 란타늄 스트론튬 코발트 산화물(La1-xSrxCoO3)의 함량은 후술되는 단위셀(210)의 공기극 집전체(21)에 포함된 란타늄 스트론튬 코발트 산화물(La1 - xSrxCoO3)의 함량보다 많을 수 있는데 이때, 희생셀(110)의 공기극 집전체(11)의 두께는 후술되는 단위셀(210)의 공기극 집전체(21)의 두께와 동일하거나 더 두꺼울 수 있다.In addition, the content of lanthanum strontium cobalt oxide (La 1-x Sr x CoO 3 ) included in the cathode
예를 들어, 희생셀(110)의 공기극 집전체(11)에 35%의 함량으로 란타늄 스트론튬 코발트 산화물(La1 - xSrxCoO3)이 포함되어 있고 란타늄 스트론튬 코발트 철 산화물(La1-xSrxCo1-yFeyO3)이 포함되지 않았다면, 단위셀(210)의 공기극 집전체(21)에는 란타늄 스트론튬 코발트 산화물(La1 - xSrxCoO3)이 10%의 함량으로, 란타늄 스트론튬 코발트 철 산화물(La1-xSrxCo1-yFeyO3)이 27%의 함량으로 포함될 수 있다.For example, lanthanum strontium cobalt oxide (La 1 - x Sr x CoO 3 ) is included in the cathode
즉, 희생셀(1100)의 공기극 집전체(11)에는 크롬과 흡착 반응을 하는 란타늄 스트론튬 코발트 산화물(La1 - xSrxCoO3)이 더 많이 함유됨으로써 단위셀(210)의 공기극 집전체(21)보다 희생셀(110)의 공기극 집전체(11)에서 크롬을 흡착하는 반응이 더 활발하게 일어날 수 있다.That is, the cathode
따라서, 희생셀(110)의 공기극 집전체(11)의 휘발성 크롬 흡착 반응으로 인해 고체산화물 연료전지(1000)내에 존재하는 크롬성분이 감소하고, 단위셀(210)의 캐소드인 공기극(22)과 전해질(23) 사이에서 발생할 수 있는 크롬 피독 현상이 효과적으로 감소됨으로써 고체산화물 연료전지(1000)의 성능 저하를 방지할 수 있고 안정성이 확보될 수 있다.Accordingly, due to the volatile chromium adsorption reaction of the cathode
또한, 희생셀(110)의 공기극 집전체(11)에 란타늄 스트론튬 코발트 산화물(La1-xSrxCoO3)의 함량을 높이는 간단한 공정을 함으로써 금속의 Cr 휘발이 되지 않도록 하는 세라믹 코팅 같은 복잡한 공정이 필요 없고, 고체산화물 연료전지(1000)의 전체적인 시스템 가격이 그대로 유지될 수 있다.In addition, a simple process of increasing the content of lanthanum strontium cobalt oxide (La 1-x Sr x CoO 3 ) in the cathode
다음으로, 공기극(12)은 공기극 집전체(11)와 인접하여 고체산화물 연료전지(1000)에 공급된 가스를 산소 이온으로 환원시킬 수 있고, 공기극(12)에 공기를 계속 흘려줌으로써 일정한 산소 분압을 유지할 수 있다.Next, the
이때 공기극(12)은 CSL(Cathode Support Layer) 및 CFL(Cathode Funtional Layer)를 포함하여 구성될 수 있는데 CFL은 다공성 막으로 제공될 수 있고 CSL은 CFL과 같은 두께이거나 더 두꺼운 두께로 제공됨으로써 공기극(12)의 지지층의 역할을 할 수 있으며, 전기 전도도가 우수하게 형성될 수 있다.At this time, the
공기극(12)은 란타늄 스트론튬 코발트 철 산화물(La1 - xSrxCo1 - yFeyO3), 바륨 스트론튬 코발트 철 산화물(Ba-1- xSrxCo1 - yFeyO3), 란타늄 스트론튬 망간 산화물(La1 -xSrxMnO3) 및 사마륨 스트론튬 코발트 산화물(Sm1 - xSrxCoO3) 중 어느 하나 이상의 물질을 포함하여 구성될 수 있고, 가스가 잘 확산되어 들어갈 수 있도록 다공성의 형태를 가질 수 있으며, 공기극(12)의 두께는 10nm 내지 100μm 일 수 있다.The
다음으로, 전해질(13)은 공기극(12)과 연료극(14)의 사이에 위치되고 가스와 연료가 혼합되지 않도록 치밀해야 하며 산소이온의 전도도가 높고 전자전도도가 낮아야 한다.Next, the
이때 전해질(13)을 구성하는 재료로는 지르코니아계, 세리아계 및 란타늄 갈레이트계 중 적어도 하나 이상을 포함하여 구성될 수 있으며 전해질(13)의 두께는 10nm 내지 100μm 일 수 있다.In this case, the material constituting the
다음으로, 연료극(14)은 전해질(13)의 한 측면에 위치하여 연료의 전기화학적 산화와 전하 전달 역할을 하고 이때 연료극(14)은 ASL(Anode Support Layer) 및 AFL(Anode Functional Layer)를 포함할 수 있다.Next, the
AFL은 다공성 막의 형태로 제공되고, ASL은 AFL과 같은 두께이거나 더 두꺼운 두께로 제공됨으로써 연료극(14)의 지지층 역할을 할 수 있으며, 전기 전도도가 우수하게 형성될 수 있다.The AFL is provided in the form of a porous membrane, and the ASL is provided in the same or thicker thickness as the AFL, thereby serving as a supporting layer of the
연료극(14)은 전해질(13)을 형성하는 재료인 지르코니아계, 세리아계 및 란타늄 갈레이트계와 니켈 옥사이드 등이 혼합된 서머트(cermet)를 포함할 수 있으며 Ni/YSZ 서머트 혹은 Ru/YSZ 서머트 중 하나 이상의 서머트를 포함할 수 있고 또는 Ni, Co, Ru 및 Pt 등의 순수 금속 등이 연료극(14)의 재료로 사용될 수 있다.The
연료극(14)은 필요에 따라 활성탄소를 추가로 포함할 수 있고, 다공성의 형태로 구성됨으로써 연료가스가 잘 확산되며 산소이온이 움직일 수 있는 경로를 제공할 수 있으며, 연료극(14)의 두께는 10nm 내지 1000μm일 수 있다.The
연료극 집전체(15)는 희생셀(110)의 하측에 있는 인터커넥터(120)와 접하고, 연료극(14)의 바깥 측면에 위치하여 연료극(14)의 전기를 모으는 역할을 할 수 있고, 이때 연료극 집전체(14)의 두께는 10nm 내지 100μm 일 수 있다.The anode
다음으로, 희생셀 모듈(100)에서 인터커넥터(120)는 희생셀(110)의 상측 및 하측에 위치하여 하나 이상의 희생셀(110)이 구동될 때 하나 이상의 희생셀(110)이 서로 전기적으로 연통될 수 있도록 할 수 있다.Next, in the
이때, 인터커넥터(120)는 고체의 형태로써 크롬(Chromium), 철(Fe), 탄소(C), 구리(Cu), 니켈(Ni), 망간(Mn), 코발트(Co), 티타늄(Ti), 리튬(Li), 텅스텐(W), 루비듐(Rb) 및 나이오븀(Nb) 중 하나 이상의 원소를 포함하여 금속, 세라믹 및 유리 등의 소재로 구성될 수 있다.At this time, the
인터커넥터(120)의 상측 및 하측의 구조는 요철을 가진 형태 혹은 평평한 형태 중 하나 이상의 형태를 포함하여 구성될 수 있는데 요철을 가진 형태의 경우 돌기와 홈이 반복되는 형태로 구성될 수 있다.The structures of the upper and lower sides of the
요철을 가진 형태의 인터커넥터(120)의 경우 돌기 부분이 희생셀(110)의 한 면에 접촉됨으로써 하나 이상의 희생셀(110)들이 서로 전기가 연통될 수 있도록 도와줄 수 있다.In the case of the
또한, 평평한 형태를 가진 인터커넥터(120)의 경우 인터커넥터(120)의 한 면 전체가 희생셀(110)의 한 면과 접촉되어 하나 이상의 희생셀(110)들이 서로 전기가 연통될 수 있도록 도와줄 수 있다.In addition, in the case of the
인터커넥터(120)는 희생셀(110)의 크기보다 크게 형성될 수 있고, 희생셀(110)의 형태와 서로 동일하게 형성될 수 있다.The
예를 들어 인터커넥터(120)는 13% 이상의 크롬을 함유하는 페라이트 스테인리스 강의 금속 재료로 구성되어 사각형의 형태로 제공될 수 있고 희생셀(110)은 인터커넥터(120)와 유사한 사각형의 형태로 제공될 수 있으며 그 크기는 인터커넥터(120)의 크기보다 작을 수 있다.For example, the
다음으로, 단위셀 모듈(200)은 하나 이상으로 고체산화물 연료전지(1000) 내에 구성될 수 있고, 희생셀 모듈(100)의 개수보다는 많게 구성될 수 있다.Next, one or more
단위셀 모듈(200)의 단위셀(210) 및 인터커넥터(220)는 상술한 희생셀 모듈(100)의 희생셀(110) 및 인터커넥터(120)와 동일한 형태와 크기로 제공될 수 있으며, 단위셀 모듈(200)의 인터커넥터(220)의 소재는 상술한 희생셀 모듈(100)의 인터커넥터(120) 소재와 동일하게 구성될 수 있다.The
예를 들어, 희생셀 모듈(100)의 인터커넥터(120)가 13%의 크롬을 함유하는 페라이트 스테인리스 강의 소재로 형성되어 있다면 단위셀 모듈(200)의 인터커넥터(220) 역시 같은 소재로 형성될 수 있고, 이에 따라 두 인터커넥터(120, 220)의 두께는 서로 동일하게 제공될 수 있다.For example, if the
여기서, 희생셀(110)에 포함된 란타늄 스트론튬 코발트 산화물(La1 - xSrxCoO3)의 함량이 단위셀(210)에 포함된 란타늄 스트론튬 코발트 산화물(La1 - xSrxCoO3)의 함량보다 더 많고, 이에 따라 희생셀(110)의 두께가 150μm, 단위셀(210)의 두께가 100μm로 희생셀(110)의 두께가 더 두꺼움으로써 희생셀 모듈(100)의 두께가 단위셀 모듈(200)의 두께보다 더 두꺼워질 수 있다.Wherein the lanthanum strontium cobalt oxide contained in the
도 4를 참고하면, 단위셀 모듈(200)의 단위셀(210)은 공기극 집전체(21), 공기극(22), 전해질(23), 연료극(24) 및 연료극 집전체(25)를 포함하여 구성될 수 있는데 공기극(22), 전해질(23), 연료극(24) 및 연료극 집전체(25)의 구성은 앞서 설명한 희생셀(110)의 구성과 유사하여 생략하고 상이한 구성에 대해서만 설명하기로 한다.Referring to FIG. 4, the
단위셀(210)의 공기극 집전체(21)는 란타늄 스트론튬 코발트 철 산화물(La1 -xSrxCo1-yFeyO3)이 포함될 수 있고, 이외에도 란타늄 스트론튬 망간 산화물(La1 -xSrxMnO3), 란타늄 스트론튬 철 산화물(La1 - xSrxFeO3) 및 사마륨 스트론튬 코발트 산화물(Sm1-xSrxCoO3) 중 하나 이상의 물질을 포함하여 구성될 수 있다. The cathode
다음으로, 제1 가스 공급부(300) 및 제2 가스 공급부(400)는 고체산화물 연료전지(1000)내에 가스를 공급해줄 수 있는데 이때 제1 가스 공급부(300)에는 산소기체(O2)가 공급되고, 제2 가스 공급부(400)에는 수소기체(H2)가 공급될 수 있다.Next, the first
제1 가스 공급부(300)는 희생셀 모듈(100)의 상측 인터커넥터(120) 및 단위셀 모듈(200)의 상측 인터커넥터(220) 내에 배치되어 희생셀 모듈(100)에 첫 번?로 산소기체를 공급해주고, 희생셀(110)의 공기극 집전체(11) 및 공기극(12)으로 산소기체가 공급될 수 있으며 이어서 단위셀 모듈(200)로 산소기체가 공급되어 단위셀(210)의 공기극 집전체(21) 및 공기극(22)으로 산소기체가 공급될 수 있다.The first
제1 가스 공급부(300)는 희생셀 모듈(100) 및 단위셀 모듈(200)의 캐소드에 산소기체를 공급해줄 수 있고 이에 따라 희생셀(110)의 공기극(12) 및 단위셀(210)의 공기극(22)은 공급된 산소기체를 산소이온으로 환원시킬 수 있다.The first
제1 가스 공급부(300)에서 공급되는 산소기체는 희생셀 모듈(100)의 인터커넥터(120)와 접하게 되고 인터커넥터(120)는 산화되면서 휘발성 크롬을 발생시키는데, 이때 희생셀(110)의 공기극 집전체(11)에 있는 란타늄 스트론튬 코발트 산화물(La1-xSrxCoO3)은 인터커넥터(120)에서 발생되는 휘발성 크롬성분과 흡착하는 반응을 함으로써 고체산화물 연료전지(1000)내에 존재하는 크롬성분을 감소시켜주고, 단위셀(210)의 캐소드인 공기극(22)과 전해질(23) 사이에서 발생할 수 있는 크롬 피독 현상을 효과적으로 감소시킬 수 있다.Oxygen gas supplied from the first
제1 가스 공급부(300)는 고체의 형태로써 크롬(Chromium), 철(Fe), 탄소(C), 구리(Cu), 니켈(Ni), 망간(Mn), 코발트(Co), 티타늄(Ti), 리튬(Li), 텅스텐(W), 루비듐(Rb) 및 나이오븀(Nb) 중 하나 이상의 원소를 포함한 금속, 세라믹 및 유리 등의 소재로 구성될 수 있다.The first
다음으로 제2 가스 공급부(400)는 희생셀 모듈(100)의 하측 인터커넥터(120) 및 단위셀 모듈(200)의 하측 인터커넥터(220) 내에 배치되어 희생셀(110)의 연료극 집전체(15) 및 연료극(14)으로 수소 기체가 공급될 수 있고 동시에 단위셀(210)의 연료극 집전체(25) 및 연료극(24)으로 수소 기체가 공급될 수 있다.Next, the second
제2 가스 공급부(400)는 희생셀 모듈(100) 및 단위셀 모듈(200)의 애노드에 수소 기체를 공급해줄 수 있고, 희생셀(110)의 연료극(14) 및 단위셀(210)의 연료극(24)에 공급된 수소 기체는 고체산화물 연료전지(1000)에서 연료의 역할을 할 수 있다.The second
좀 더 상세하게 설명하면, 제2 가스 공급부(400)에서 공급되는 수소 기체를 연료극(14, 24)에 연료로써 공급해주면 연료인 수소 기체는 산화되어 전자가 방출된다.In more detail, when hydrogen gas supplied from the second
이때, 제1 가스 공급부(300)로부터 공기극(12, 22)에 공급되는 산소기체는 연료인 수소기체가 산화되면서 방출된 전자를 받아서 산소이온으로 환원되고, 환원된 산소이온은 전해질(13, 33)을 통해 연료극(14, 24)으로 이동하여 산화된 연료(H+)와 반응하여 물을 생성할 수 있다.At this time, the oxygen gas supplied from the first
다음으로, 전기 로더(500)는 고체산화물 연료전지(1000)의 희생셀 모듈(100)만 별도로 구동시키고, 단위셀 모듈(200)의 구동에는 영향을 주지 않는다.Next, the
즉, 단위셀 모듈(200)이 구동되지 않아도 전기 로더(500)는 희생셀 모듈(100)을 별도로 구동시킴으로써 인터커넥터(120, 220)에서 발생되는 크롬을 상시적으로 흡착하여 고체산화물 연료전지(1000)의 캐소드인 공기극(12, 22)과 전해질(13, 23)계면에서 발생하는 크롬 피독 현상을 효과적으로 방지할 수 있다.In other words, even if the
다음으로, 고체산화물 연료전지(1000)는 희생셀 모듈(100) 및 단위셀 모듈(200)내에서 희생셀(110), 단위셀(210) 및 인터커넥터(120, 220)를 원래 위치에 고정시켜줄 수 있는 실링재(도시되지 않음)를 더 포함하여 구성될 수 있다.Next, the solid
실링재는 고무, 실리콘, 고분자물질, 금속, 세라믹 및 유리 중 하나 이상의 소재를 사용하여 구성될 수 있고 이때 실링재는 희생셀 모듈(100) 및 단위셀 모듈(200) 내에서 인터커넥터(120, 220)의 가장자리 한 측면에 배치될 수 있다.The sealing material may be composed of one or more of rubber, silicon, high molecular material, metal, ceramic, and glass. At this time, the sealing material is the
<실시예><Example>
희생셀에는 단위셀보다 더 많은 함량의 란타늄 스트론튬 코발트 산화물(La1 -xSrxCoO3)이 포함되었다.The sacrificial cell contained a greater amount of lanthanum strontium cobalt oxide (La 1 -x Sr x CoO 3 ) than the unit cell.
<실험예><Experimental Example>
란타늄 스트론튬 코발트 산화물(Lanthanum strontium cobalt oxide ( LaLa 1One -- xx SrSr xx CoOCoO 33 )의 함량에 따른 ) According to the content 희생셀Sacrificial cell 및 And 단위셀Unit cell 내 크롬성분함량 비교 Comparison of chromium content in
10-4Pa 분위기에서 크롬성분이 포함된 공기는 란타늄 스트론튬 코발트 산화물(La1-xSrxCoO3)의 함량이 단위셀보다 많은 희생셀을 먼저 통과했고, 희생셀을 통과한 공기는 란타늄 스트론튬 코발트 산화물(La1 - xSrxCoO3)의 함량이 희생셀보다 적은 단위셀에 공급되었다.In the 10-4Pa atmosphere, air containing chromium components first passed through a sacrificial cell with a higher content of lanthanum strontium cobalt oxide (La 1-x Sr x CoO 3 ) than a unit cell, and the air passed through the sacrificial cell was lanthanum strontium cobalt. The content of oxide (La 1 - x Sr x CoO 3 ) was supplied to the unit cell less than the sacrificial cell.
이때, 희생셀을 통과한 공기가 공급된 단위셀을 100시간 동안 측정한 후, 희생셀 및 단위셀의 Chromium Getter LSC 부분 및 캐소드인 공기극 부분을 유도결합 플라즈마를 이용해 크롬성분을 이온화시켰다. 이어서 이온화시킨 크롬이온들로부터 나오는 정보를 질량분석장치 및 방출분석장치에 도입해서 정성 및 정량분석을 실시했다.At this time, the unit cell supplied with air passing through the sacrificial cell was measured for 100 hours, and then the chromium getter LSC part of the sacrificial cell and the unit cell and the cathode part of the sacrificial cell were ionized using inductively coupled plasma. Subsequently, information from the ionized chromium ions was introduced into a mass spectrometer and an emission spectrometer for qualitative and quantitative analysis.
그 결과, 란타늄 스트론튬 코발트 산화물(La1 - xSrxCoO3)함량이 단위셀보다 많은 희생셀의 Chromium Getter LSC 부분 및 캐소드의 크롬성분함량은 4~11ppm으로 측정되었고, 란타늄 스트론튬 코발트 산화물(La1 - xSrxCoO3)함량이 희생셀보다 적은 단위셀의 Chromium Getter LSC 부분 및 캐소드의 크롬성분함량은 0.4ppm으로 측정되었다. As a result, lanthanum strontium cobalt oxide (La 1 - x Sr x CoO 3 ) content of the chromium getter LSC portion of the sacrificial cell and the cathode of the sacrificial cell was measured as 4 to 11 ppm, and the lanthanum strontium cobalt oxide (La 1 - x Sr x CoO 3 ) The chromium getter LSC portion of the unit cell and the chromium component content of the cathode were measured to be 0.4 ppm.
이는, 란타늄 스트론튬 코발트 산화물(La1 - xSrxCoO3)함량이 희생셀에서 먼저 대부분의 크롬성분이 흡착되는 반응을 하기 때문에 단위셀에서 더 적은 크롬성분함량이 측정되었고, 반면, 란타늄 스트론튬 코발트 산화물(La1 - xSrxCoO3)함량이 단위셀보다 많은 희생셀에서는 더 큰 크롬성분함량이 측정되었다. This is because the lanthanum strontium cobalt oxide (La 1 - x Sr x CoO 3 ) content reacts in which most of the chromium components are adsorbed first in the sacrificial cell, so less chromium component content was measured in the unit cell, whereas lanthanum strontium cobalt In the sacrificial cell with more oxide (La 1 - x Sr x CoO 3 ) content than the unit cell, a larger chromium content was measured.
이 결과를 통해, 란타늄 스트론튬 코발트 산화물(La1 - xSrxCoO3)함량이 단위셀보다 많은 희생셀을 포함하여 고체산화물 연료전지가 구성되면, 희생셀에서 대부분의 크롬성분을 흡착함으로써 고체산화물 연료전지 내에 있는 크롬성분함량이 감소되고 크롬 피독 현상이 방지되는 것을 알 수 있다.Through this result, when a solid oxide fuel cell is constructed including a sacrificial cell with a higher content of lanthanum strontium cobalt oxide (La 1 - x Sr x CoO 3 ) than the unit cell, the solid oxide fuel cell is formed by adsorbing most of the chromium components in the sacrificial cell. It can be seen that the chromium content in the fuel cell is reduced and the chromium poisoning phenomenon is prevented.
상기 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 당업계에서 통상의 지식을 가진 자라면 이하의 특허 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역을 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.Although it has been described with reference to the preferred embodiments of the present invention, those of ordinary skill in the art can variously modify and change the present invention without departing from the spirit and scope of the present invention described in the following claims. You will understand that you can do it.
1000: 고체산화물 연료전지
100: 희생셀 모듈
110: 희생셀
120, 220: 인터커넥터
11: 공기극 집전체
12, 22: 공기극
13, 23: 전해질
14, 24: 연료극
15, 25: 연료극 집전체
120, 220: 인터커넥터
200: 단위셀 모듈
210: 단위셀
21: 공기극 집전체
300: 제1 가스 공급부
400: 제2 가스 공급부
500: 전기 로더1000: solid oxide fuel cell
100: sacrificial cell module
110: sacrificial cell
120, 220: interconnect
11: air cathode current collector
12, 22: air cathode
13, 23: electrolyte
14, 24: anode
15, 25: anode current collector
120, 220: interconnect
200: unit cell module
210: unit cell
21: cathode current collector
300: first gas supply unit
400: second gas supply unit
500: electric loader
Claims (7)
단위셀 및 상기 단위셀의 양면에 배치되는 인터커넥터(interconnect)를 포함하는 단위셀 모듈; 및
희생셀 및 상기 희생셀의 양면에 배치되는 인터커넥터를 포함하는 희생셀 모듈;을 포함하고,
상기 단위셀 모듈 및 상기 희생셀 모듈 사이에 이격거리가 형성되고, 절연체가 배치되어 물리적 및 전기적 분리가 가능하고,
상기 희생셀 모듈은, 공기극 집전체에 크롬과 흡착반응을 하는 물질을 포함하여 크롬의 이동을 감소시키고,
상기 희생셀은 상기 단위셀보다 린타늄 스트론튬 코발트 산화물(La1-xSrxCoO3)의 함유량이 더 많고,
상기 희생셀 모듈을 별도로 구동시키는 전기 로더를 더 포함하며,
상기 전기 로더는 상기 단위셀 모듈의 구동에 영향을 주지 않고, 상기 희생셀 모듈을 별도로 구동시키는 것을 특징으로 하는,
고체산화물 연료전지.
As a flat-type solid oxide fuel cell,
A unit cell module including a unit cell and an interconnect disposed on both sides of the unit cell; And
Including; a sacrificial cell module including a sacrificial cell and an interconnector disposed on both sides of the sacrificial cell,
A separation distance is formed between the unit cell module and the sacrificial cell module, and an insulator is disposed to enable physical and electrical separation,
The sacrificial cell module includes a material that adsorbs chromium to the cathode current collector to reduce the movement of chromium,
The sacrificial cell contains more lintanium strontium cobalt oxide (La 1-x Sr x CoO 3 ) than the unit cell,
Further comprising an electric loader separately driving the sacrificial cell module,
The electric loader is characterized in that it separately drives the sacrificial cell module without affecting the driving of the unit cell module,
Solid oxide fuel cell.
상기 물질은,
란타늄 스트론튬 코발트 산화물(La1 - xSrxCoO3)을 포함하는 것을 특징으로 하는,
고체산화물 연료전지.
The method of claim 1,
The substance,
It characterized in that it comprises lanthanum strontium cobalt oxide (La 1 - x Sr x CoO 3 ),
Solid oxide fuel cell.
상기 희생셀 모듈은,
상기 단위셀 모듈의 전단부에 위치되는 것을 특징으로 하는,
고체산화물 연료전지.
The method of claim 1,
The sacrificial cell module,
It characterized in that it is located at the front end of the unit cell module,
Solid oxide fuel cell.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020170112593A KR102207387B1 (en) | 2017-09-04 | 2017-09-04 | Solid oxide fuel cell |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020170112593A KR102207387B1 (en) | 2017-09-04 | 2017-09-04 | Solid oxide fuel cell |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
KR20190026181A KR20190026181A (en) | 2019-03-13 |
KR102207387B1 true KR102207387B1 (en) | 2021-01-25 |
Family
ID=65761914
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR1020170112593A KR102207387B1 (en) | 2017-09-04 | 2017-09-04 | Solid oxide fuel cell |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
KR (1) | KR102207387B1 (en) |
Family Cites Families (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH07153469A (en) * | 1993-11-29 | 1995-06-16 | Sanyo Electric Co Ltd | Solid electrolyte fuel cell |
JP5160241B2 (en) * | 2006-01-17 | 2013-03-13 | 大阪瓦斯株式会社 | Solid oxide fuel cell and method for producing the same |
US8163434B2 (en) | 2008-08-28 | 2012-04-24 | General Electric Company | Barrier coatings for interconnects; related devices, and methods of forming |
DE102012219141A1 (en) * | 2012-10-19 | 2014-04-24 | Robert Bosch Gmbh | Chromium-resistant fuel cell system and method of operating the same |
US9559366B2 (en) * | 2014-03-20 | 2017-01-31 | Versa Power Systems Ltd. | Systems and methods for preventing chromium contamination of solid oxide fuel cells |
-
2017
- 2017-09-04 KR KR1020170112593A patent/KR102207387B1/en active IP Right Grant
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
KR20190026181A (en) | 2019-03-13 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US20070104992A1 (en) | Solid oxide fuel cell stack of modularized design | |
JP5062392B2 (en) | Polymer electrolyte fuel cell | |
US20100285386A1 (en) | High power fuel stacks using metal separator plates | |
US20100062302A1 (en) | Metal support and solid oxide fuel cell including the same | |
US20050255371A1 (en) | Fuel cell | |
JP5352943B2 (en) | Solid oxide fuel cell and stack structure thereof | |
JP2021122025A (en) | Solid oxide fuel cell | |
US9281534B2 (en) | Fuel cell and vehicle including the fuel cell | |
JP2016038984A (en) | Solid oxide electrochemical device | |
KR102207387B1 (en) | Solid oxide fuel cell | |
WO2012132894A1 (en) | Fuel cell | |
US7067217B2 (en) | Compact fuel cell layer | |
KR101222836B1 (en) | Solid oxide fuel cell module | |
EP3579321B1 (en) | Fuel cell stack structure | |
KR102557673B1 (en) | Solid oxide fuel cell | |
US7803493B2 (en) | Fuel cell system with separating structure bonded to electrolyte | |
US20100183940A1 (en) | Fuel cell stack | |
WO2012133044A1 (en) | Fuel cell | |
KR101479681B1 (en) | solid oxide fuel cell | |
JP2008021533A (en) | Fuel cell stack | |
KR102533381B1 (en) | Fuel cell stack | |
EP4442861A1 (en) | Electrode structure and water electrolyzer | |
US20140178797A1 (en) | Solid oxide fuel cell | |
JP2012059413A (en) | Fuel cell | |
JP2005235461A (en) | Polymer electrolyte membrane/electrode junction |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A201 | Request for examination | ||
E902 | Notification of reason for refusal | ||
AMND | Amendment | ||
E601 | Decision to refuse application | ||
X091 | Application refused [patent] | ||
AMND | Amendment | ||
X701 | Decision to grant (after re-examination) | ||
GRNT | Written decision to grant |