KR102590588B1 - Solid oxide fuel cells - Google Patents
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Abstract
고체산화물 연료전지가 개시된다. 고체산화물 연료전지는, 애노드 지지체 전극; 상기 애노드 지지체 전극 상에 배치된 고체산화물 전해질; 및 상기 고체산화물 전해질 상에 배치된 캐소드 전극;을 포함한다. 상기 애노드 지지체 전극은, 니켈 및 이트리아를 1 내지 5 mol%의 비율로 포함하는 제1 이트리아 안정화 지르코니아의 서멧을 포함하고, 다공성 구조를 갖는 제1 지지체층; 상기 제1 지지체층 상에 배치되고, 니켈, 상기 제1 이트리아 안정화 지르코니아보다 이트리아의 함량이 높은 제2 이트리아 안정화 지르코니아 및 알루미나의 서멧으로 형성되고, 다공성 구조를 갖는 제2 지지체층; 및상기 제2 지지체층 상에서 상기 고체산화물 전해질과 접촉하도록 배치되고, 이트리아 안정화 지르코니아와 니켈의 서멧으로 형성된 애노드 기능층을 포함한다. A solid oxide fuel cell is disclosed. A solid oxide fuel cell includes an anode support electrode; A solid oxide electrolyte disposed on the anode support electrode; and a cathode electrode disposed on the solid oxide electrolyte. The anode support electrode includes a first support layer including a cermet of first yttria-stabilized zirconia containing nickel and yttria in a ratio of 1 to 5 mol% and having a porous structure; a second support layer disposed on the first support layer, formed of nickel, a second yttria-stabilized zirconia with a higher yttria content than the first yttria-stabilized zirconia, and a cermet of alumina, and having a porous structure; and an anode functional layer disposed on the second support layer in contact with the solid oxide electrolyte and formed of cermet of yttria-stabilized zirconia and nickel.
Description
본 발명은 수소 및 산소의 반응에 의해 전기에너지를 생성하는 연료전지에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 애노드 지지형 고체산화물 연료전지에 관한 것이다.The present invention relates to a fuel cell that generates electrical energy through the reaction of hydrogen and oxygen, and more specifically to an anode-supported solid oxide fuel cell.
고체산화물 연료전지는 600∼1000 ℃ 정도의 고온에서 작동되는 연료전지로서, 종래 여러 형태의 연료전지들 중 가장 효율이 높고 공해가 적을 뿐 아니라, 연료 개질기를 필요로 하지 않고 복합발전이 가능하다는 여러 장점을 지니고 있다.A solid oxide fuel cell is a fuel cell that operates at a high temperature of about 600 to 1000 degrees Celsius. It is not only the most efficient and least polluting among various types of conventional fuel cells, but also allows combined power generation without the need for a fuel reformer. It has advantages.
상기와 같은 고체산화물 연료전지는 크게 평판형, 원통형 및 평관형으로 분류될 수 있다. 평판형 고체산화물 연료전지는 원통형 또는 평관형 고체산화물 연료전지에 비하여 스택 자체의 전력밀도가 높은 장점은 있고, 원통형 또는 평관형 고체산화물 연료전지는 평판형 고체산화물 연료전지에 비하여 가스 밀봉이 용이하고, 재료들 사이의 열평형계수 차이로 인한 열적 쇼크에 강하다는 장점이 있어서, 현재 평판형 고체산화물 연료전지, 원통형 고체산화물 연료전지 및 평관형 고체산화물 연료전지 모두 활발히 연구되고 있다. Solid oxide fuel cells as described above can be broadly classified into flat, cylindrical, and flat tube types. The flat solid oxide fuel cell has the advantage of having a higher power density of the stack itself compared to the cylindrical or flat tubular solid oxide fuel cell. The cylindrical or flat tubular solid oxide fuel cell is easier to gas seal than the flat solid oxide fuel cell. , has the advantage of being resistant to thermal shock due to differences in thermal balance coefficient between materials, and currently, planar solid oxide fuel cells, cylindrical solid oxide fuel cells, and flat tube solid oxide fuel cells are all being actively researched.
이러한 모든 종류의 고체산화물 연료전지는 일반적으로 내구성을 향상시키기 위하여 지지체를 사용하고, 지지체에 따라 애노드 지지형 단전지, 전해질 지지형 단전지, 금속 지지형 단전지 등으로 분류될 수 있다. 전해질 지지형 단전지의 경우에는 900℃ 이상의 온도에서만 작동하는 문제점이 있고, 금속 지지체형 단전지의 경우에는 금속의 열팽창으로 인해 동작 온도가 600℃ 이하로 제한되는 문제점이 있어서, 대부분의 기업들은 애노드 지지형 단전지를 개발하여 상용화하고 있다. All types of solid oxide fuel cells generally use a support to improve durability, and can be classified into anode-supported single cells, electrolyte-supported single cells, and metal-supported single cells depending on the support. In the case of electrolyte-supported unit cells, there is a problem that they only operate at temperatures above 900℃, and in the case of metal-supported unit cells, there is a problem that the operating temperature is limited to below 600℃ due to thermal expansion of the metal, so most companies use anode We are developing and commercializing supported single cells.
애노드 지지형 단전지에 있어서, 애노드 지지체의 두께는 연료 및 생성된 물의 확산에 영향을 미치므로 단전지의 성능에 크게 영향을 미친다. 단전지의 성능 향상 및 작동 온도를 낮추기 위해, 애노드 지지체의 두께를 감소시키기 위한 연구가 많이 진행되고 있는데, 애노드 지지체의 두께를 감소시키는 경우 기계적 강도가 낮아져서 제조 단계에서 취급의 어려움 및 파손의 용이성으로 인해 수율을 저하시키는 문제점이 있다. In an anode-supported single cell, the thickness of the anode support greatly affects the performance of the single cell because it affects the diffusion of fuel and produced water. In order to improve the performance of the unit cell and lower the operating temperature, much research is being conducted to reduce the thickness of the anode support. When the thickness of the anode support is reduced, the mechanical strength is lowered, resulting in difficulty in handling and ease of breakage during the manufacturing stage. There is a problem that reduces the yield.
한편, 애노드 지지형 단전지의 경우, 산화환원 반응에 따른 니켈 입자 성장으로 애노드 지지체의 부피 팽창으로 인한 전해질이 파손되는 등의 문제점이 발생될 수 있다. Meanwhile, in the case of an anode-supported single cell, problems such as damage to the electrolyte due to volume expansion of the anode support due to nickel particle growth due to a redox reaction may occur.
따라서, 애노드 지지체의 두께를 감소시키더라도 충분한 강도를 확보할 수 있을 뿐만 아니라 고체산화물 연료전지의 장기 성능을 향상시킬 수 있는 고체산화물 연료전지의 개발이 요구된다.Therefore, there is a need to develop a solid oxide fuel cell that can not only secure sufficient strength even if the thickness of the anode support is reduced, but also improve the long-term performance of the solid oxide fuel cell.
본 발명의 목적은 애노드 지지체의 두께를 감소시키더라도 충분한 강도를 확보할 수 있을 뿐만 아니라 고체산화물 연료전지의 장기 성능을 향상시킬 수 있는 고체산화물 연료전지를 제공하는 것이다. The purpose of the present invention is to provide a solid oxide fuel cell that can secure sufficient strength even if the thickness of the anode support is reduced and can improve the long-term performance of the solid oxide fuel cell.
본 발명의 일 실시예에 따른 고체산화물 연료전지는, 애노드 지지체 전극; 상기 애노드 지지체 전극 상에 배치된 고체산화물 전해질; 및 상기 고체산화물 전해질 상에 배치된 캐소드 전극;을 포함하고, 상기 애노드 지지체 전극은, 니켈 및 이트리아를 1 내지 5 mol%의 비율로 포함하는 제1 이트리아 안정화 지르코니아의 서멧을 포함하고, 다공성 구조를 갖는 제1 지지체층; 상기 제1 지지체층 상에 배치되고, 니켈, 상기 제1 이트리아 안정화 지르코니아보다 이트리아의 함량이 높은 제2 이트리아 안정화 지르코니아 및 알루미나의 서멧으로 형성되고, 다공성 구조를 갖는 제2 지지체층; 및 상기 제2 지지체층 상에서 상기 고체산화물 전해질과 접촉하도록 배치되고, 이트리아 안정화 지르코니아와 니켈의 서멧으로 형성된 애노드 기능층을 포함한다. A solid oxide fuel cell according to an embodiment of the present invention includes an anode support electrode; A solid oxide electrolyte disposed on the anode support electrode; and a cathode electrode disposed on the solid oxide electrolyte, wherein the anode support electrode includes a cermet of first yttria-stabilized zirconia containing nickel and yttria in a ratio of 1 to 5 mol%, and is porous. A first support layer having a structure; a second support layer disposed on the first support layer, formed of nickel, a second yttria-stabilized zirconia with a higher yttria content than the first yttria-stabilized zirconia, and a cermet of alumina, and having a porous structure; and an anode functional layer disposed on the second support layer in contact with the solid oxide electrolyte and formed of cermet of yttria-stabilized zirconia and nickel.
본 발명의 다른 실시예에 따른 고체산화물 연료전지는, 애노드 지지체 전극; 상기 애노드 지지체 전극 상에 배치된 고체산화물 전해질; 및 상기 고체산화물 전해질 상에 배치된 캐소드 전극;을 포함하고, 상기 애노드 지지체 전극은, 니켈 및 이트리아를 1 내지 5 mol%의 비율로 포함하는 제1 이트리아 안정화 지르코니아의 서멧을 포함하고, 다공성 구조를 갖는 제1 지지체층; 상기 제1 지지체층 하부에 배치되고, 니켈, 상기 제1 이트리아 안정화 지르코니아보다 이트리아의 함량이 높은 제2 이트리아 안정화 지르코니아 및 알루미나의 서멧으로 형성되고, 다공성 구조를 갖는 제2 지지체층; 및 상기 제1 지지체층 상에서 상기 고체산화물 전해질과 접촉하도록 배치되고, 이트리아 안정화 지르코니아와 니켈의 서멧으로 형성된 애노드 기능층을 포함한다. A solid oxide fuel cell according to another embodiment of the present invention includes an anode support electrode; A solid oxide electrolyte disposed on the anode support electrode; and a cathode electrode disposed on the solid oxide electrolyte, wherein the anode support electrode includes a cermet of first yttria-stabilized zirconia containing nickel and yttria in a ratio of 1 to 5 mol%, and is porous. A first support layer having a structure; a second support layer disposed below the first support layer, formed of nickel, a second yttria-stabilized zirconia with a higher yttria content than the first yttria-stabilized zirconia, and a cermet of alumina, and having a porous structure; and an anode functional layer disposed on the first support layer in contact with the solid oxide electrolyte and formed of cermet of yttria-stabilized zirconia and nickel.
일 실시예에 있어서, 상기 제2 이트리아 안정화 지르코니아는 이트리아를 5 내지 10 mol%의 비율로 포함할 수 있다. In one embodiment, the second yttria-stabilized zirconia may include yttria in a ratio of 5 to 10 mol%.
일 실시예에 있어서, 상기 제2 지지체층은 상기 알루미나를 0.1 내지 1.0 wt.%의 비율로 포함할 수 있다. In one embodiment, the second support layer may include the alumina in a ratio of 0.1 to 1.0 wt.%.
일 실시예에 있어서, 상기 제1 지지체층은 상기 니켈산화물의 분말 100 중량부에 대해 상기 제1 이트라이 안정화 지르코니아의 분말을 x 내지 y 중량부로 포함하는 제1 원료 분말로 형성되고, 상기 제2 지지체층은 상기 니켈산화물의 분말 100 중량부에 대해 상기 제2 이트라이 안정화 지르코니아의 분말을 a 내지 b 중량부로 포함하고, 상기 알루미나의 분말을 0.1 내지 1.0 wt.%의 비율로 포함하는 제2 원료 분말로 형성될 수 있다. In one embodiment, the first support layer is formed of a first raw material powder containing x to y parts by weight of the first etrie stabilized zirconia powder relative to 100 parts by weight of the nickel oxide powder, and the second The support layer includes a to b parts by weight of the second etry-stabilized zirconia powder based on 100 parts by weight of the nickel oxide powder, and a second raw material containing the alumina powder in a ratio of 0.1 to 1.0 wt.%. Can be formed into powder.
일 실시예에 있어서, 상기 제1 지지체층의 두께는 상기 제2 지지체층의 두께의 1 내지 3배일 수 있다. 예를 들면, 상기 제1 지지체층의 두께는 200 내지 300 ㎛이고, 상기 제2 지지체층의 두께는 100 내지 200 ㎛일 수 있다. In one embodiment, the thickness of the first support layer may be 1 to 3 times the thickness of the second support layer. For example, the first support layer may have a thickness of 200 to 300 ㎛, and the second support layer may have a thickness of 100 to 200 ㎛.
본 발명의 고체산화물 연료전지에 따르면, 니켈산화물 분말과 5 mol% 이하의 이트리아를 함유하는 YSZ 분말을 이용하여 제조함으로써 강도 향상에 기여하는 제1 지지체층 그리고 니켈산화물 분말, YSZ 분말 및 알루미나 분말을 이용하여 제조함으로써 산화환원 반응에 따른 금속 입자 성장을 억제하는데 기여하는 제2 지지체층이 적층된 구조의 애노드 지지체를 구비하므로, 상기 애노드 지지체의 두께를 감소시키더라도 충분한 강도를 확보할 수 있을 뿐만 아니라 고체산화물 연료전지의 장기 성능을 향상시킬 수 있다. According to the solid oxide fuel cell of the present invention, a first support layer that contributes to strength improvement by manufacturing using nickel oxide powder and YSZ powder containing 5 mol% or less of yttria, and nickel oxide powder, YSZ powder, and alumina powder Since the anode support is provided with a laminated structure of a second support layer that contributes to suppressing the growth of metal particles due to the redox reaction by manufacturing using the anode support, sufficient strength can be secured even if the thickness of the anode support is reduced. In addition, it can improve the long-term performance of solid oxide fuel cells.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 고체산화물 연료전지를 설명하기 위한 단면도이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 고체산화물 연료전지를 설명하기 위한 단면도이다.
도 3은 비교예 1에 따른 지지체 시트(8YSZ)와 실시예 1에 따른 지지체 시트(3YSZ)의 3점 곡강도 평가 결과를 나타낸다.
도 4는 비교예 2에 따른 단전지 및 실시예 2에 따른 단전지에 대해 측정된 산화환원 반복 평가 결과이다. 1 is a cross-sectional view illustrating a solid oxide fuel cell according to an embodiment of the present invention.
Figure 2 is a cross-sectional view for explaining a solid oxide fuel cell according to another embodiment of the present invention.
Figure 3 shows the results of three-point bending strength evaluation of the support sheet (8YSZ) according to Comparative Example 1 and the support sheet (3YSZ) according to Example 1.
Figure 4 shows the results of repeated redox evaluation measured for the single cell according to Comparative Example 2 and the single cell according to Example 2.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 상세히 설명한다. 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. 첨부된 도면에 있어서, 구조물들의 치수는 본 발명의 명확성을 기하기 위하여 실제보다 확대하여 도시한 것이다. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the attached drawings. Since the present invention can be subject to various changes and can have various forms, specific embodiments will be illustrated in the drawings and described in detail in the text. However, this is not intended to limit the present invention to a specific disclosed form, and should be understood to include all changes, equivalents, and substitutes included in the spirit and technical scope of the present invention. While describing each drawing, similar reference numerals are used for similar components. In the attached drawings, the dimensions of the structures are enlarged from the actual size for clarity of the present invention.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. Terms such as first, second, etc. may be used to describe various components, but the components should not be limited by the terms. The above terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another. For example, a first component may be named a second component, and similarly, the second component may also be named a first component without departing from the scope of the present invention.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terms used in this application are only used to describe specific embodiments and are not intended to limit the invention. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise. In this application, terms such as “comprise” or “have” are intended to designate the presence of features, numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof described in the specification, but are not intended to indicate the presence of one or more other features. It should be understood that this does not exclude in advance the possibility of the existence or addition of elements, numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다. Unless otherwise defined, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by a person of ordinary skill in the technical field to which the present invention pertains. Terms defined in commonly used dictionaries should be interpreted as having a meaning consistent with the meaning in the context of the related technology, and unless explicitly defined in the present application, should not be interpreted in an ideal or excessively formal sense. No.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 고체산화물 연료전지를 설명하기 위한 단면도이다. 1 is a cross-sectional view illustrating a solid oxide fuel cell according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 고체산화물 연료전지(100)는 애노드 지지체 전극(110); 고체산화물 전해질(120); 및 캐소드 전극(130)을 포함할 수 있다. Referring to FIG. 1, a solid oxide fuel cell 100 according to an embodiment of the present invention includes an anode support electrode 110; solid oxide electrolyte (120); and a cathode electrode 130.
상기 애노드 지지체 전극(110)은 제1 지지체층(111), 제2 지지체층(112) 및 애노드 기능층(113)을 포함할 수 있다. The anode support electrode 110 may include a first support layer 111, a second support layer 112, and an anode functional layer 113.
상기 제1 지지체층(111)은 애노드 지지체 전극(110)의 강도 향상을 위한 구성으로서, 내부로 수소 함유 연료가스가 이동할 수 있도록 다공성 구조를 갖고, 니켈 및 상대적으로 이트리아의 함량이 낮은 제1 이트리아 안정화 지르코니아(YSZ, Yttria-stabilized Zirconia)의 서멧(cermet)으로 형성될 수 있다. 일 실시예로, 상기 제1 이트리아 안정화 지르코니아 분말은 이트리아를 약 1 내지 5 mol%의 비율로 포함할 수 있다. The first support layer 111 is a structure for improving the strength of the anode support electrode 110, has a porous structure to allow hydrogen-containing fuel gas to move inside, and has a relatively low nickel and yttria content. It can be formed as a cermet of Yttria-stabilized Zirconia (YSZ). In one embodiment, the first yttria-stabilized zirconia powder may include yttria in a ratio of about 1 to 5 mol%.
일 실시예에 있어서, 상기 제1 지지체층(111)은 니켈산화물 분말 및 상기 제1 이트리아 안정화 지르코니아(YSZ, Yttria-stabilized Zirconia) 분말을 포함하는 제1 원료 분말로 제조될 수 있다. 예를 들면, 상기 제1 지지체층(111)은 약 30 내지 60 중량부의 상기 제1 이트리아 안정화 지르코니아 분말 및 약 40 내지 70 중량부의 상기 니켈산화물 분말을 포함하는 제1 원료 분말로 형성될 수 있다. In one embodiment, the first support layer 111 may be manufactured from a first raw material powder including nickel oxide powder and the first yttria-stabilized zirconia (YSZ) powder. For example, the first support layer 111 may be formed of a first raw material powder containing about 30 to 60 parts by weight of the first yttria-stabilized zirconia powder and about 40 to 70 parts by weight of the nickel oxide powder. .
일 실시예에 있어서, 상기 제1 지지체층(111)은 상기 제1 원료분말을 기공 형성제와 혼합한 후 용매에 분산시키고, 여기에 결합제를 첨가하여 제1 성형용 페이스트를 제조하고, 이어서 상기 제1 성형용 페이스트를 이용한 압축 성형 공정 또는 테이프 캐스팅 공정을 통해 제조될 수 있다. 이 경우, 상기 기공 형성제로는 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA), 활성탄, 카본 블랙, 그라파이트(Graphite), 스타치(Starch) 등이 분말이 사용될 수 있고, 상기 제1 성형용 페이스트는 약 30 내지 60 중량부의 상기 제1 이트리아 안정화 지르코니아 분말 및 약 40 내지 70 중량부의 상기 니켈산화물 분말과 함께 약 1 내지 20 중량부의 상기 기공 형성제를 포함할 수 있다. 그리고 상기 결합제로는 리비닐알콜(Polyvinyl alcohol, PVA)계 결합제, 메틸셀룰로우즈(Methylcellulose, MC)계 결합제, 카복시셀룰로우즈(Sodium carboxymethylcellulose, CMC)계 결합제 등이 단독으로 또는 2 이상이 혼합되어 사용될 수 있고, 상기 결합제는 상기 제1 원료분말 대비 약 10 vol.% 내지 약 50 vol.% 만큼 혼합될 수 있다. 또한, 상기 용매로는 물, 예를 들면, 증류수(Distilled Water) 또는 초순수(D.I Water)가 사용될 수 있다. In one embodiment, the first support layer 111 is prepared by mixing the first raw material powder with a pore forming agent, dispersing it in a solvent, adding a binder thereto to prepare a first molding paste, and then It can be manufactured through a compression molding process using the first molding paste or a tape casting process. In this case, the pore forming agent may be a powder such as polymethyl methacrylate (PMMA), activated carbon, carbon black, graphite, starch, etc., and the first molding paste may be used in an amount of about 30 to 30%. It may include about 1 to 20 parts by weight of the pore former along with 60 parts by weight of the first yttria-stabilized zirconia powder and about 40 to 70 parts by weight of the nickel oxide powder. And the binder includes polyvinyl alcohol (PVA)-based binder, methylcellulose (MC)-based binder, carboxycellulose (Sodium carboxymethylcellulose (CMC))-based binder, etc., alone or in a mixture of two or more. It can be used, and the binder can be mixed in an amount of about 10 vol.% to about 50 vol.% compared to the first raw material powder. Additionally, water, for example, distilled water or ultrapure water (DI Water) may be used as the solvent.
상기 제2 지지체층(112)은 산화환원 반응에 따른 금속 입자 성장을 억제하기 위한 구성으로서, 상기 제1 지지체층(111) 상부에 배치되고, 내부로 수소 함유 연료가스가 이동할 수 있도록 다공성 구조를 가지며, 니켈, 상기 제1 이트리아 안정화 지르코니아보다 이트리아의 함량이 높은 제2 이트리아 안정화 지르코니아 및 알루미나(Al2O3)의 서멧으로 형성될 수 있다. 예를 들면, 상기 제2 지지체층(112)은 니켈 산화물 분말, 상기 제2 이트리아 안정화 지르코니아의 분말 및 상기 알루미나(Al2O3)의 분말을 포함하는 제2 원료 분말로 제조될 수 있다. 일 실시예로, 상기 제2 이트리아 안정화 지르코니아는 이트리아를 약 5 내지 10 mol%의 비율로 포함할 수 있다. 상기 알루미나는 산화환원 반응에 의해 니켈 등의 입자가 성장하는 것을 억제하여 상기 제1 및 제2 지지체층(111, 112) 전체의 부피팽창을 억제할 수 있다. 또한, 상기 제2 원료 분말에서, 상기 알루미나 분말은 소결 공정에서 소결조제로서 작용할 수 있다. The second support layer 112 is configured to suppress metal particle growth due to a redox reaction, is disposed on the first support layer 111, and has a porous structure to allow hydrogen-containing fuel gas to move inside. It may be formed of nickel, a second yttria-stabilized zirconia with a higher yttria content than the first yttria-stabilized zirconia, and a cermet of alumina (Al 2 O 3 ). For example, the second support layer 112 may be manufactured from a second raw material powder including nickel oxide powder, the second yttria-stabilized zirconia powder, and the alumina (Al 2 O 3 ) powder. In one embodiment, the second yttria-stabilized zirconia may include yttria in a ratio of about 5 to 10 mol%. The alumina can suppress the growth of particles such as nickel due to redox reactions, thereby suppressing volume expansion of the entire first and second support layers 111 and 112. Additionally, in the second raw material powder, the alumina powder may act as a sintering aid in the sintering process.
일 실시예에 있어서, 상기 제2 지지체층(112)은 약 40 내지 70 중량부의 상기 제2 이트리아 안정화 지르코니아 분말 및 약 30 내지 60 중량부의 상기 니켈산화물 분말을 포함하는 제2 원료 분말로 형성될 수 있다. 그리고, 상기 제2 원료 분말은 상기 알루미나 분말을 약 0.1 내지 1.0 wt.%의 비율로 포함할 수 있다. In one embodiment, the second support layer 112 may be formed of a second raw material powder including about 40 to 70 parts by weight of the second yttria-stabilized zirconia powder and about 30 to 60 parts by weight of the nickel oxide powder. You can. And, the second raw material powder may include the alumina powder in a ratio of about 0.1 to 1.0 wt.%.
일 실시예에 있어서, 상기 제2 지지체층(112)은 상기 제2 원료분말을 기공 형성제와 혼합한 후 용매에 분산시키고, 여기에 결합제를 첨가하여 제1 성형용 페이스트를 제조하고, 이어서 상기 제2 성형용 페이스트를 이용한 압축 성형 공정 또는 테이프 캐스팅 공정을 통해 제조될 수 있고, 상기 제2 지지체층(112)의 그린시트를 상기 제1 지지층(111)의 그린시트와 적층시킨 후 소결함으로써 상기 제1 및 제2 지지층(111,112)을 결합시킬 수 있다. 이 경우, 상기 기공 형성제로는 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA), 활성탄, 카본 블랙, 그라파이트(Graphite), 스타치(Starch) 등이 분말이 사용될 수 있고, 상기 제2 성형용 페이스트는 약 40 내지 70 중량부의 상기 제2 이트리아 안정화 지르코니아 분말 및 약 30 내지 60 중량부의 상기 니켈산화물 분말과 함께 약 1 내지 30 중량부의 상기 기공 형성제를 포함할 수 있다. 그리고 상기 결합제로는 리비닐알콜(Polyvinyl alcohol, PVA)계 결합제, 메틸셀룰로우즈(Methylcellulose, MC)계 결합제, 카복시셀룰로우즈(Sodium carboxymethylcellulose, CMC)계 결합제 등이 단독으로 또는 2 이상이 혼합되어 사용될 수 있고, 상기 결합제는 상기 제2 원료분말 대비 약 10 vol.% 내지 약 50 vol.% 만큼 혼합될 수 있다. 또한, 상기 용매로는 물, 예를 들면, 증류수(Distilled Water) 또는 초순수(D.I Water)가 사용될 수 있다.In one embodiment, the second support layer 112 is prepared by mixing the second raw material powder with a pore forming agent and dispersing it in a solvent, adding a binder thereto to prepare a first molding paste, and then It can be manufactured through a compression molding process or a tape casting process using a second molding paste, by laminating the green sheet of the second support layer 112 with the green sheet of the first support layer 111 and then sintering the green sheet of the second support layer 112. The first and second support layers 111 and 112 may be combined. In this case, the pore forming agent may be a powder such as polymethyl methacrylate (PMMA), activated carbon, carbon black, graphite, starch, etc., and the second molding paste may be used in a range of about 40 to about 40%. It may include about 1 to 30 parts by weight of the pore former along with 70 parts by weight of the second yttria-stabilized zirconia powder and about 30 to 60 parts by weight of the nickel oxide powder. And the binder includes polyvinyl alcohol (PVA)-based binder, methylcellulose (MC)-based binder, carboxycellulose (Sodium carboxymethylcellulose (CMC))-based binder, etc., alone or in a mixture of two or more. It can be used, and the binder can be mixed in an amount of about 10 vol.% to about 50 vol.% compared to the second raw material powder. Additionally, water, for example, distilled water or ultrapure water (DI Water) may be used as the solvent.
일 실시예에 있어서, 상기 제1 지지체층(111)과 상기 제2 지지체층(112)은 서로 다른 기공도를 가질 수 있다. 예를 들면, 상기 애노드 기능층(113)에 가깝게 배치된 상기 제2 지지체층(112)이 상기 제1 지지체층(111)보다 더 큰 기공도를 가질 수 있다. 상기 제1 지지체층(111)과 상기 제2 지지체층(112)의 기공도 조절은 각 층을 제조하는 과정에서 혼합되는 기공 형성제의 함량, 입도, 물질 등을 통해 조절할 수 있다. In one embodiment, the first support layer 111 and the second support layer 112 may have different porosity. For example, the second support layer 112 disposed close to the anode functional layer 113 may have a greater porosity than the first support layer 111. The porosity of the first support layer 111 and the second support layer 112 can be adjusted through the content, particle size, and material of the pore former mixed in the process of manufacturing each layer.
일 실시예에 있어서, 상기 제1 지지체층(111)의 두께는 상기 제2 지지체층(112)의 두께보다 크거나 같을 수 있다. 일 실시예로, 상기 제1 지지체층(111)의 두께는 상기 제2 지지체층(112)의 두께의 약 1 내지 3배일 수 있다. 예를 들면, 상기 제1 지지체층(111)의 두께는 약 200 내지 300 ㎛일 수 있고, 상기 제2 지지체층(112)의 두께는 약 100 내지 200 ㎛일 수 있다. In one embodiment, the thickness of the first support layer 111 may be greater than or equal to the thickness of the second support layer 112. In one embodiment, the thickness of the first support layer 111 may be about 1 to 3 times the thickness of the second support layer 112. For example, the first support layer 111 may have a thickness of about 200 to 300 ㎛, and the second support layer 112 may have a thickness of about 100 to 200 ㎛.
상기 애노드 기능층(113)은 상기 제2 지지체층(112) 상에 배치되고, 상기 제1 및 제2 지지체층(111, 112)에 비해 상대적으로 치밀한 구조로 형성될 수 있다. 일 실시예로, 상기 애노드 기능층(113)은 이트리아 안정화 지르코니아와 니켈의 서멧으로 형성될 수 있다. 예를 들면, 상기 애노드 기능층(113)은 니켈산화물 분말과 이트리아 안정화 지르코니아의 분말의 혼합 슬러리를 형성한 후, 딥 코팅(dip coating)의 방법을 이용하여 상기 제2 지지체층(112) 상에 코팅막을 형성하고 건조한 후 약 900℃ 내지 약 1200℃의 대기 분위기 전기로에서 소결하여 형성될 수 있다. 이와 달리, 상기 애노드 기능층(113) 역시 테이프 캐스팅 공정을 통해 그린시트로 제조된 후 소결을 통해 상기 지지체(110)와 결합될 수도 있다. The anode functional layer 113 is disposed on the second support layer 112 and may be formed in a relatively dense structure compared to the first and second support layers 111 and 112. In one embodiment, the anode functional layer 113 may be formed of cermet of yttria-stabilized zirconia and nickel. For example, the anode functional layer 113 is formed by forming a mixed slurry of nickel oxide powder and yttria-stabilized zirconia powder, and then coating it on the second support layer 112 using a dip coating method. It can be formed by forming a coating film, drying it, and then sintering it in an electric furnace in an atmospheric atmosphere at about 900°C to about 1200°C. Alternatively, the anode functional layer 113 may also be manufactured as a green sheet through a tape casting process and then combined with the support 110 through sintering.
상기 고체산화물 전해질층(120)은 상기 애노드 기능층(113) 상에 배치될 수 있고, 이트리아 안정화 지르코니아로 형성될 수 있으며, 상기 제1 및 제2 지지체층(111, 112)에 비해 치밀한 구조로 형성될 수 있다. 예를 들면, 상기 이트라이 안정화 지르코니아는 약 5 내지 10 mol%의 이트리아를 함유할 수 있다. The solid oxide electrolyte layer 120 may be disposed on the anode functional layer 113, may be formed of yttria-stabilized zirconia, and has a dense structure compared to the first and second support layers 111 and 112. It can be formed as For example, the yttria-stabilized zirconia may contain about 5 to 10 mol% of yttria.
일 실시예로, 상기 고체산화물 전해질층(120)은 이트리아 안정화 지르코니아 슬러리를 형성한 후, 테이프 캐스팅 공정을 통해 그린시트로 제조하고, 이어서, 상기 제1 및 제2 지지체층(111, 112)의 그린시트들과 적층 후 소결함으로써 상기 지지체(110)과 결합된 상기 고체산화물 전해질층(120)을 형성할 수 있다. 이와 달리, 상기 고체 산화물 전해질층(120)은 상기 이트리아 안정화 지르코니아 슬러리를 딥 코팅(dip coating)의 방법으로 상기 애노드 기능층(113) 외면에 전해질 코팅막을 형성한 후 이를 약 1300℃ 내지 약 1500℃의 대기 분위기 전기로에서 소결함으로써 형성될 수 있다. In one embodiment, the solid oxide electrolyte layer 120 is manufactured as a green sheet through a tape casting process after forming yttria-stabilized zirconia slurry, and then the first and second support layers 111 and 112. The solid oxide electrolyte layer 120 combined with the support 110 can be formed by laminating and sintering the green sheets. In contrast, the solid oxide electrolyte layer 120 is formed by forming an electrolyte coating film on the outer surface of the anode functional layer 113 by dip coating the yttria-stabilized zirconia slurry and then coating it at about 1300° C. to about 1500° C. It can be formed by sintering in an electric furnace in an atmospheric atmosphere at ℃.
상기 캐소드 전극(130)은 상기 고체산화물 전해질층(120) 상에 배치되고, 엘에스엠(LSM, La1-xSrxMnO3)으로 형성될 수 있으며, 내부로 공기가 이동할 수 있도록 다공성 구조를 가질 수 있다. The cathode electrode 130 is disposed on the solid oxide electrolyte layer 120, may be formed of LSM (La 1-x Sr x MnO 3 ), and may have a porous structure to allow air to move inside. You can have it.
일 실시예에 있어서, 상기 캐소드 전극(130)은 엘에스엠(LSM, La1-xSrxMnO3) 슬러리를 형성한 후, 딥 코팅의 방법으로 상기 고체산화물 전해질층(120)의 외면에 코팅막을 형성한 후 이를 약 900℃ 내지 약 1300℃의 대기 분위기 전기로에서 소결함으로써 형성될 수 있다. In one embodiment, the cathode electrode 130 is formed by forming an LSM (La 1-x Sr x MnO 3 ) slurry and then applying a coating film to the outer surface of the solid oxide electrolyte layer 120 by dip coating. It can be formed by forming and then sintering it in an electric furnace in an atmospheric atmosphere at about 900°C to about 1300°C.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 고체산화물 연료전지를 설명하기 위한 단면도이다. Figure 2 is a cross-sectional view for explaining a solid oxide fuel cell according to another embodiment of the present invention.
도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 고체산화물 연료전지(200)는 애노드 지지체 전극(210); 고체산화물 전해질(220); 및 캐소드 전극(230)을 포함할 수 있다. Referring to Figure 2, a solid oxide fuel cell 200 according to an embodiment of the present invention includes an anode support electrode 210; solid oxide electrolyte (220); and a cathode electrode 230.
상기 고체산화물 전해질(220) 및 상기 캐소드 전극(230)은 도 1을 참조하여 설명한 고체산화물 연료전지(100)의 고체산화물 전해질(120) 및 캐소드 전극(130)과 각각 실질적으로 동일하므로, 이들에 대한 중복된 상세한 설명은 생략한다.The solid oxide electrolyte 220 and the cathode electrode 230 are substantially the same as the solid oxide electrolyte 120 and the cathode electrode 130 of the solid oxide fuel cell 100 described with reference to FIG. 1, respectively. Redundant detailed descriptions will be omitted.
상기 애노드 지지체 전극(210)은 제1 지지체층(211), 제2 지지체층(212) 및 애노드 기능층(213)을 포함할 수 있다. The anode support electrode 210 may include a first support layer 211, a second support layer 212, and an anode functional layer 213.
상기 제1 지지체층(211)이 상기 제2 지지체층(212)과 상기 애노드 기능층(213) 사이에 배치되는 것을 제외하고는, 상기 제1 지지체층(211), 상기 제2 지지체층(212) 및 상기 애노드 기능층(213)은 도 1을 참조하여 설명한 고체산화물 연료전지(100)의 애노드 지지체 전극(110)의 제1 지지체층(111), 제2 지지체층(112) 및 애노드 기능층(113)과 각각 실질적으로 동일하므로, 이들에 대한 중복된 상세한 설명은 생략한다. Except that the first support layer 211 is disposed between the second support layer 212 and the anode functional layer 213, the first support layer 211 and the second support layer 212 ) and the anode functional layer 213 is the first support layer 111, the second support layer 112, and the anode functional layer of the anode support electrode 110 of the solid oxide fuel cell 100 described with reference to FIG. Since each is substantially the same as (113), duplicate detailed description thereof will be omitted.
본 발명의 고체산화물 연료전지에 따르면, 니켈산화물 분말과 5 mol% 이하의 이트리아를 함유하는 YSZ 분말을 이용하여 제조함으로써 강도 향상에 기여하는 제1 지지체층 그리고 니켈산화물 분말, YSZ 분말 및 알루미나 분말을 이용하여 제조함으로써 산화환원 반응에 따른 금속 입자 성장을 억제하는데 기여하는 제2 지지체층이 적층된 구조의 애노드 지지체를 구비하므로, 상기 애노드 지지체의 두께를 감소시키더라도 충분한 강도를 확보할 수 있을 뿐만 아니라 고체산화물 연료전지의 장기 성능을 향상시킬 수 있다. According to the solid oxide fuel cell of the present invention, a first support layer that contributes to strength improvement by manufacturing using nickel oxide powder and YSZ powder containing 5 mol% or less of yttria, and nickel oxide powder, YSZ powder, and alumina powder Since the anode support is provided with a laminated structure of a second support layer that contributes to suppressing the growth of metal particles due to the redox reaction by manufacturing using the anode support, sufficient strength can be secured even if the thickness of the anode support is reduced. In addition, it can improve the long-term performance of solid oxide fuel cells.
이하 본 발명의 구체적인 실시예에 대해 상술한다. 다만, 하기 실시예는 본 발명의 일부 실시형태에 불과한 것으로서, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다. Hereinafter, specific embodiments of the present invention will be described in detail. However, the following examples are only some embodiments of the present invention, and the scope of the present invention is not limited to the following examples.
[비교예1][Comparative Example 1]
니켈산화물 분말 및 8 mol%의 이트리아를 함유하는 YSZ(이하 '8YSZ'라 함) 분말로 이루어진 원료분말을 이용하여 400 ㎛ 두께의 지지체 시트를 제조하였다. A support sheet with a thickness of 400 ㎛ was manufactured using raw material powder consisting of nickel oxide powder and YSZ (hereinafter referred to as '8YSZ') powder containing 8 mol% yttria.
[실시예1][Example 1]
니켈산화물 분말 및 3 mol%의 이트리아를 함유하는 YSZ(이하 '3YSZ'라 함) 분말을 비교예와 동일한 비율로 포함하는 원료분말을 이용하여 비교예와 동일한 방법으로 400 ㎛ 두께의 지지체 시트를 제조하였다. A support sheet with a thickness of 400 ㎛ was prepared in the same manner as in the comparative example using a raw material powder containing nickel oxide powder and YSZ (hereinafter referred to as '3YSZ') powder containing 3 mol% yttria in the same ratio as the comparative example. Manufactured.
도 3은 비교예 1에 따른 지지체 시트(8YSZ)와 실시예 1에 따른 지지체 시트(3YSZ)의 3점 곡강도 평가 결과를 나타낸다. Figure 3 shows the results of three-point bending strength evaluation of the support sheet (8YSZ) according to Comparative Example 1 and the support sheet (3YSZ) according to Example 1.
도 3을 참조하면, 실시예 1에 따른 지지체 시트(3YSZ)는 비교예 1에 따른 지지체 시트(8YSZ)에 비해 약 5 내지 10% 정도 강도가 높은 것을 확인할 수 있다. Referring to FIG. 3, it can be seen that the strength of the support sheet 3YSZ according to Example 1 is about 5 to 10% higher than that of the support sheet 8YSZ according to Comparative Example 1.
[비교예 2][Comparative Example 2]
비교예 1과 동일한 방법으로 제조되고 600 ㎛의 두께를 갖는 지지체 시트 상에 애노드 기능층, 전해질층 및 캐소드 전극을 형성하여 단전지를 제조하였다. A single cell was manufactured by forming an anode functional layer, an electrolyte layer, and a cathode electrode on a support sheet manufactured in the same manner as in Comparative Example 1 and having a thickness of 600 ㎛.
[실시예 2][Example 2]
실시예 1에 따른 지지체 시트 상에 니켈산화물 분말, 3YSZ 분말 및 알루미나 분말로 이루어진 원료분말을 이용하여 200 ㎛ 두께의 층을 형성한 후 그 위에 애노드 기능층, 전해질층 및 캐소드 전극을 형성하여 단전지를 제조하였다. A 200 ㎛ thick layer was formed on the support sheet according to Example 1 using raw material powder consisting of nickel oxide powder, 3YSZ powder, and alumina powder, and then an anode functional layer, an electrolyte layer, and a cathode electrode were formed thereon to form a single cell. Manufactured.
도 4는 비교예 2에 따른 단전지 및 실시예 2에 따른 단전지에 대해 측정된 산화환원 반복 평가 결과이다. Figure 4 shows the results of repeated redox evaluation measured for the single cell according to Comparative Example 2 and the single cell according to Example 2.
도 4를 참조하면, 실시예 2에 따른 단전지의 경우 비교예 2에 따른 단전지에 비해 성능이 개선된 것으로 확인되었다. 그리고, 미세 구조 확인 결과, 실시예 2에 따른 단전지의 경우 비교예 2에 따른 단전지에 비해 니켈 입자의 성장이 억제되는 것을 확인하였다.Referring to Figure 4, it was confirmed that the performance of the single cell according to Example 2 was improved compared to the single cell according to Comparative Example 2. And, as a result of checking the microstructure, it was confirmed that the growth of nickel particles was suppressed in the single cell according to Example 2 compared to the single cell according to Comparative Example 2.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.Although the present invention has been described above with reference to preferred embodiments, those skilled in the art can make various modifications and changes to the present invention without departing from the spirit and scope of the present invention as set forth in the following patent claims. You will understand that it is possible.
100, 200: 고체산화물 연료전지 110, 210: 애노드 지지체 전극
111, 211: 제1 지지체층 112, 212: 제2 지지체층
113, 213: 애노드 기능층 120, 220; 고체산화물 전해질
130, 230: 캐소드 전극100, 200: solid oxide fuel cell 110, 210: anode support electrode
111, 211: first support layer 112, 212: second support layer
113, 213: anode functional layer 120, 220; solid oxide electrolyte
130, 230: cathode electrode
Claims (7)
상기 애노드 지지체 전극 상에 배치된 고체산화물 전해질; 및
상기 고체산화물 전해질 상에 배치된 캐소드 전극;을 포함하고,
상기 애노드 지지체 전극은,
니켈 및 이트리아를 1 내지 5 mol%의 비율로 포함하는 제1 이트리아 안정화 지르코니아의 서멧을 포함하고, 다공성 구조를 갖는 제1 지지체층;
상기 제1 지지체층 상에 배치되고, 니켈, 상기 제1 이트리아 안정화 지르코니아보다 이트리아의 함량이 높은 제2 이트리아 안정화 지르코니아 및 알루미나의 서멧으로 형성되고, 다공성 구조를 갖는 제2 지지체층; 및
상기 제2 지지체층 상에서 상기 고체산화물 전해질과 접촉하도록 배치되고, 이트리아 안정화 지르코니아와 니켈의 서멧으로 형성된 애노드 기능층을 포함하는 것을 특징으로 하는, 고체산화물 연료전지.anode support electrode;
A solid oxide electrolyte disposed on the anode support electrode; and
It includes a cathode electrode disposed on the solid oxide electrolyte,
The anode support electrode is,
a first support layer including a cermet of first yttria-stabilized zirconia containing nickel and yttria in a ratio of 1 to 5 mol%, and having a porous structure;
a second support layer disposed on the first support layer, formed of nickel, a second yttria-stabilized zirconia with a higher yttria content than the first yttria-stabilized zirconia, and a cermet of alumina, and having a porous structure; and
A solid oxide fuel cell disposed on the second support layer in contact with the solid oxide electrolyte and comprising an anode functional layer formed of cermet of yttria-stabilized zirconia and nickel.
상기 애노드 지지체 전극 상에 배치된 고체산화물 전해질; 및
상기 고체산화물 전해질 상에 배치된 캐소드 전극;을 포함하고,
상기 애노드 지지체 전극은,
니켈 및 이트리아를 1 내지 5 mol%의 비율로 포함하는 제1 이트리아 안정화 지르코니아의 서멧을 포함하고, 다공성 구조를 갖는 제1 지지체층;
상기 제1 지지체층 하부에 배치되고, 니켈, 상기 제1 이트리아 안정화 지르코니아보다 이트리아의 함량이 높은 제2 이트리아 안정화 지르코니아 및 알루미나의 서멧으로 형성되고, 다공성 구조를 갖는 제2 지지체층; 및
상기 제1 지지체층 상에서 상기 고체산화물 전해질과 접촉하도록 배치되고, 이트리아 안정화 지르코니아와 니켈의 서멧으로 형성된 애노드 기능층을 포함하는 것을 특징으로 하는, 고체산화물 연료전지.anode support electrode;
A solid oxide electrolyte disposed on the anode support electrode; and
It includes a cathode electrode disposed on the solid oxide electrolyte,
The anode support electrode is,
a first support layer including a cermet of first yttria-stabilized zirconia containing nickel and yttria in a ratio of 1 to 5 mol%, and having a porous structure;
a second support layer disposed below the first support layer, formed of nickel, a second yttria-stabilized zirconia with a higher yttria content than the first yttria-stabilized zirconia, and a cermet of alumina, and having a porous structure; and
A solid oxide fuel cell disposed on the first support layer in contact with the solid oxide electrolyte and comprising an anode functional layer formed of cermet of yttria-stabilized zirconia and nickel.
상기 제2 이트리아 안정화 지르코니아는 이트리아를 5 내지 10 mol%의 비율로 포함하는 것을 특징으로 하는, 고체산화물 연료전지.According to claim 1 or 2,
The second yttria-stabilized zirconia is a solid oxide fuel cell, characterized in that it contains yttria in a ratio of 5 to 10 mol%.
상기 제2 지지층은 상기 알루미나를 0.1 내지 1.0 wt.%의 비율로 포함하는 것을 특징으로 하는, 고체산화물 연료전지.According to paragraph 3,
The second support layer is a solid oxide fuel cell, characterized in that it contains the alumina in a ratio of 0.1 to 1.0 wt.%.
상기 제1 지지체층은 30 내지 60 중량부의 상기 제1 이트리아 안정화 지르코니아 분말 및 40 내지 70 중량부의 상기 니켈의 산화물 분말을 포함하는 제1 원료 분말로 형성되고,
상기 제2 지지체층은 40 내지 70 중량부의 상기 제2 이트리아 안정화 지르코니아 분말 및 30 내지 60 중량부의 상기 니켈의 산화물 분말을 포함하고, 상기 알루미나의 분말을 0.1 내지 1.0 wt.%의 비율로 포함하는 제2 원료 분말로 형성되는 것을 특징으로 하는, 고체산화물 연료전지.According to paragraph 3,
The first support layer is formed of a first raw material powder including 30 to 60 parts by weight of the first yttria-stabilized zirconia powder and 40 to 70 parts by weight of the nickel oxide powder,
The second support layer includes 40 to 70 parts by weight of the second yttria-stabilized zirconia powder and 30 to 60 parts by weight of the nickel oxide powder, and the alumina powder at a ratio of 0.1 to 1.0 wt.%. A solid oxide fuel cell, characterized in that it is formed from a second raw material powder.
상기 제1 지지체층의 두께는 상기 제2 지지체층의 두께의 1 내지 3배인 것을 특징으로 하는, 고체산화물 연료전지.According to paragraph 3,
A solid oxide fuel cell, characterized in that the thickness of the first support layer is 1 to 3 times the thickness of the second support layer.
상기 제1 지지체층의 두께는 200 내지 300 ㎛이고,
상기 제2 지지체층의 두께는 100 내지 200 ㎛인 것을 특징으로 하는, 고체산화물 연료전지.
According to clause 6,
The thickness of the first support layer is 200 to 300 ㎛,
A solid oxide fuel cell, characterized in that the thickness of the second support layer is 100 to 200 ㎛.
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2023
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