KR20040040356A - 액체 스프레이를 이용하는, 고체 산화물 연료 전지 성분의제조 시스템 및 제조 방법 - Google Patents

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제너럴 일렉트릭 캄파니
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Abstract

본 발명은 고체 산화물 연료 전지용 전해질 및 전극 물질을 제조 및 평가하기 위한 높은 처리량의(high-throughput) 시스템 및 방법에 관한 것이다. 본 발명은 또한 화학적 조성 및 가변적인 처리 공정에 기초하여 연료 전지 물질을 최적화시키는 소규모 기법에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 소결되지 않거나 부분적으로 소결된 기판(106)을 제공하고, 다수의 액체 스프레이 장치(110)를 사용하여 기판의 다수의 영역에 전극 및 전해질 물질을 전달함을 포함하는, 고체 산화물 연료 전지용 전극 및 전해질 물질의 제조 및 평가 방법에 관한 것으로, 상기 다수의 액체 스프레이 장치(110)는 스프레이 장치의 스프레이 연무(spray plume)가 겹쳐져 구배성 어레이(102)(gradient array)가 형성되도록 기판(106)에 대해 또한 서로에 대해 적절한 각도로 배열된다. 뿐만 아니라, 본 발명은 다수의 액체 스프레이 장치(110) 및 기판(106)의 다수의 영역중 어느 것이 성분을 수용할지를 조절하도록 작동될 수 있는 마스크(112)를 포함하는 시스템에 관한 것이다.

Description

액체 스프레이를 이용하는, 고체 산화물 연료 전지 성분의 제조 시스템 및 제조 방법{SYSTEMS AND METHODS FOR THE FABRICATION OF SOLID OXIDE FUEL CELL COMPONENTS USING LIQUID SPRAYING}
본 발명은 포괄적으로 조합 화학의 분야에 관한 것이다. 더욱 구체적으로, 본 발명은 액체 스프레이 기법을 이용하여 고체 산화물 연료 전지 성분을 제조하기위한 높은 처리량의(high-throughput) 시스템 및 방법에 관한 것이다.
연료 전지는 이온-전도성 전해질을 통해 기상 연료와 산화성(oxidizing) 기체를 전기화학적으로 조합함으로써 전기 및 열을 발생시킬 수 있는 에너지 전환 장치이다. 연료 전지를 규정하는 특징은 연소시킬 필요 없이 화학적 에너지를 직접 전기 에너지로 전환시켜, 종래의 방법과 비교할 때 훨씬 더 높은 전환 효율을 제공하는 능력이다. 연료 전지는 주로 전해질 및 2개의 전극(즉, 애노드 및 캐쏘드)으로 이루어진다. 일반적으로 전해질의 특성에 따라 연료 전지를 분류한다.
전해질은 캐쏘드에서 발생된 하전된 이온의 흐름이 애노드에서 방전되도록 하기 위해 상기 이온의 흐름을 그 자신을 통해 통과시키면서 두 전극이 전자 접촉을 하지 못하도록 작동된다. 전해질의 특성은 연료 전지의 작동 온도를 결정한다. 전극의 기능은 그 자신이 소비되거나 부식되지 않으면서 반응물(연료)과 전해질 사이의 반응을 일으키는 것이다. 전극은 또한 당연히 전자 전도체이어야 하고 상을 접촉시켜야 한다.
여러가지 상이한 유형의 연료 전지가 있으며, 연료 전지가 무엇을 위해 사용되는지에 따라 몇 가지 변수가 변할 수 있다. 예를 들어, 고체 산화물 연료 전지(SOFC)는 고체 상태 물질로 완전히 제조되는 연료 전지이다. SOFC는 전해질로서 이온-전도성 산화물 세라믹을 사용하고, 약 900℃ 내지 약 1000℃에서 작동된다. SOFC는 전해질 관리와 관련하여 거의 문제를 야기시키지 않고 모든 연료 전지 중에서 가장 높은 효율(약 50 내지 60%)을 갖는 것과 같은, 다른 연료 전지 유형과 비교하여 몇 가지 이점을 제공한다. SOFC는 대규모 발전, 배전 및 차량 용도에 사용될 수 있다.
SOFC를 개발하는데 있어서의 핵심 도전 과제중 하나는 SOFC 성능 및 비용 조건을 충족시키는 고성능 전극 및 전해질 물질을 개발하는 것이다. 전극 및 전해질용으로 가능성 있는 다수의 후보 물질이 있지만, 물질 조합, 화학 조성, 처리 조건 등을 최적화시키는데 상당한 노력이 필요하다. 이는, 이러한 가능성 있는 후보 물질중 대부분이 3원 물질 또는 4원 물질이기 때문에 특히 그러하다.
예를 들어, 이트륨-안정화된 지르코늄(YSZ)은 전해질 물질로서 SOFC에 통상적으로 사용된다. 그러나, 전해질 성능은 Y 대 Zr의 비에 비교적 민감하고, 이러한 성분비는 조심스럽게 최적화되어야 한다. 이는 Sr-도핑된 CeO2, CGO 등을 비롯한 전해질용의 다른 가능성 있는 후보 물질에서도 마찬가지이다. 전극 물질 조성도 SOFC의 성능에 결정적이다. 예를 들어, 통상적인 캐쏘드 물질인 LaxSr1-xMnO(3-d)(LSM)의 조성은 그의 전기 전도성 및 전기화학적 활성에 크게 영향을 끼칠 수 있다.
전형적으로는, 전극 및 전해질 물질에 대해 최적의 성능을 달성하기 위하여 변화하는 화학적 조성을 갖는 원소 또는 성분의 다양한 조합을 개별적으로 배합하고 시험하는데, 이는 비교적 느리고 노동 집약적이며 비용이 많이 드는 과정이다. 따라서, SOFC-관련 물질 개발을 더욱 효율적으로 만드는 높은 처리량의 시스템 및 방법이 필요하다. 본 발명의 시스템 및 방법은 SOFC에 사용하기 위한 전극 및 전해질 물질을 높은 처리량으로 제조, 평가 및 최적화시키기 위하여 조합 접근법 또는 소규모 접근법을 이용한다.
마찬가지로, SOFC가 비교적 높은 효율 및 낮은 배출물을 나타내는, 연료로부터 전기 에너지를 생성시키기 위한 전도유망한 기법이기는 하지만, SOFC가 광범위하게 상업적으로 사용되는데 있어서의 장벽은 비교적 높은 제조 비용 및 높은 작동 온도를 포함한다. 제조 비용은 주로 비교적 고온(약 1000℃)에서 작동될 수 있는 현재 기술 수준에서의 전해질-지지되는 연료 전지의 필요에 의해 발생된다. 제조 비용은 작동 온도를 800℃ 미만으로 낮추어 덜 비싼 구조적 성분(예: 스테인리스 강)을 사용할 수 있게 된다면 상당히 감소될 수 있다. 작동 온도가 보다 낮아지면 또한 전체 시스템 효율이 더욱 커지고 활성 세라믹 구조체 내에서의 열 응력이 확실히 감소되어 수명이 보다 길어질 것으로 기대된다.
SOFC의 작동 온도를 감소시키는데 있어서의 장벽중 하나는 통상적인 캐쏘드 물질인 LSM의 효율이다. 중간 온도에서는, LSM의 캐쏘드 분극이 비교적 높아 효율 손실이 크다. 따라서, 보다 낮은 활성화 분극을 갖는 캐쏘드 조성물이 필요하다. 그러나, 새로운 캐쏘드 조성물을 제조하기 위한 표준 세라믹 처리 기법은 시간이 많이 들고 비용이 비싸다. 전형적으로, 침전, 여과 및 소결을 포함하는 다수의 단계에서 새로운 분말 조성물을 합성한다. 캐쏘드 구조체의 미세구조(즉, 공극)가 그의 성능에 상당히 기여하므로, 균일한 미세구조를 갖는 캐쏘드 구조체를 제조하기 위해서는 분말을 세심하게 처리하여야 한다. 이러한 세라믹 분말을 합성하는데 드는 비용은 제조 및 평가될 수 있는 캐쏘드 조성물의 수를 제한한다.
따라서, 고체 산화물 연료 전지의 전해질 및 전극 물질을 제조하고 이들의 성능을 평가하기 위한 높은 처리량의 시스템 및 방법이 필요하다. 또한, 전극 및 전극-전해질 조합을 합성하고 이들의 성능을 최적화시키는 시스템 및 방법이 필요하다. 뿐만 아니라, 화학적 조성 및 가변적인 처리 공정에 기초하여 이들 물질을 최적화시키는 소규모 기법이 필요하다. 구조적 방법 및 표면 방법과 결합된 고속 장치 성능 방법은 SOFC용의 신규 물질의 개발 속도를 증가시킬 것이다.
첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 다양한 특정 실시태양이 예시된다. 이들 도면에서는, 유사한 요소에 유사한 번호가 기재되었다.
도 1은 본 발명의 예시적인 실시태양에 따라 고체 산화물 연료 전지 성분의 성능을 시험하기 위해 구배성 어레이(gradient array)를 형성시키기 위한 스프레이(spraying)/분무(nebulization) 시스템의 개략적인 도식이다.
도 2는 본 발명의 예시적인 실시태양에 따른 구배성 어레이를 예시하는 개략적인 도식이다.
다양한 실시태양에서, 본 발명은 고체 산화물 연료 전지("SOFC")용 전극 및 전해질 물질의 제조 및 평가를 위한 높은 처리량의 시스템 및 방법을 제공한다. 본 발명은 이러한 전극 및 전극-전해질 조합의 합성, 평가 및 최적화 시스템 및 방법을 포함하고, 이러한 합성, 평가, 및 가변적인 화학적 조성 및 처리 공정에 기초한 최적화를 수행하기 위해 소규모 기법을 이용한다. 유리하게, 구조적 시스템 및 방법, 및 표면 시스템 및 방법과 결합된 고속 장치 성능 시스템 및 방법으로 인해, SOFC용의 신규 물질 및 물질 조합을 개발하는 속도가 증가될 수 있다.
다양한 실시태양에서, 본 발명은 여러 조성의 무기 물질을 통상적으로 합성하기 위한 용이하고 신속한 기법을 추가로 제공한다. 이들 기법을 이용하여, SOFC(예: 전극, 전해질, 상호접속부, 밀봉부 등)에 사용하기 위한 새로운 무기 물질, 인광물질, 섬광제, PZT 물질 등을 발견할 수 있다. 이 기법으로 인해, 비-정상상태 용도를 상쇄시키는데 사용될 수 있는 구배성 조성물 또는 공간상 구별되는 조성물을 합성 및 분석할 수 있게 된다. 이들 물질의 합성은 액체 스프레이/분무 기법을 이용하여 이들 물질을 기판(substrate) 상에 침착시킴을 포함한다. 서로에 대해 또한 기판에 대해 적절한 각도로 세팅된 다수의 액체 스프레이 장치를 사용함으로써 구배성 어레이를 형성시킨다. 액체 유속을 조절함으로써 불연속적이거나 연속적인 구배성 어레이를 형성할 수 있다.
본 발명의 한 실시태양에서, 고체 산화물 연료 전지에 사용하기 적합한 전극 또는 전해질 물질의 어레이를 제조하는 방법은, 소결되지 않거나 부분적으로 소결된 기판을 제공하고, 다수의 액체 스프레이 장치를 사용하여 기판의 다수의 영역에 전극 및 전해질 물질을 전달한 후, 기판을 소결시킴을 포함하며, 이 때, 상기 다수의 액체 스프레이 장치는 스프레이 장치의 스프레이 연무(plume)가 겹쳐져서 구배성 어레이를 형성하도록 기판에 대해 또한 서로에 대해 적절한 각도로 배열된다. 한 실시태양에서는, 다수의 액체 스프레이 장치를 고정된 상태로 유지하고 x-y 스테이지를 사용하여 기판을 x-y 좌표 공간에서 이동시킬 수 있다. 다른 실시태양에서는, 기판을 고정된 상태로 유지하고, 다수의 액체 스프레이 장치를 x-y 좌표 공간에서 이동시킬 수 있다. 또 다른 실시태양에서는, 기판과 장치를 둘 다 이동시킬 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시태양에서, 고체 산화물 연료 전지에 사용하기 적합한 전극 및 전해질 물질을 제조 및 평가하기 위한 시스템은 기판의 다수의 영역에 고체 산화물 연료 전지 성분을 전달하여 구배성 어레이를 형성하도록 작동될 수 있는다수의 액체 스프레이 장치, 및 기판의 다수의 영역중 어느 영역이 성분을 수용할지를 조절하도록 작동될 수 있는 마스크를 포함하며, 이 때 액체 스프레이 장치의 출구는 장치의 스프레이 연무가 겹쳐져 구배성 어레이를 형성하도록 서로에 대해 또한 기판에 대해 적절한 각도로 배열된다. 몇몇 실시예에서, 본 발명의 시스템에 의해 형성되는 구배성 어레이는 3원 어레이, 4원 어레이 또는 둘 이상의 성분을 포함하는 임의의 다른 어레이를 포함한다.
본 발명의 또 다른 실시태양, 즉 고체 산화물 연료 전지에 사용하기 적합한 물질의 구배성 어레이를 제조하도록 작동될 수 있는 높은 처리량의 시스템에서, 물질의 어레이의 다수의 구성원 각각에 대해 그의 상대적인 성능이 평가될 수 있다.
본 발명의 상세한 실시태양이 본원에 개시되었으나, 개시된 실시태양은 다양한 다른 형태로 구현될 수 있는 본 발명의 예시일 뿐인 것으로 이해되어야 한다. 본원에 개시된 특정 구조적 세부사항 및 기능적 세부사항은 본 발명을 한정하는 것으로 해석되어서는 안되며, 당해 분야의 숙련자에게 본 발명을 다양하게 이용하도록 교시하기 위한 대표적인 예로서 청구범위의 기초가 될 뿐이다. 아래에 기재된 방법 및 시스템은 고체 산화물 연료 전지 성분을 높은 처리량으로 제조 및 평가하는데 적용되지만, 원칙적으로는 액체 스프레이를 이용하는 임의의 높은 처리량의 기법에도 적용된다.
본 발명은 고체 산화물 연료 전지("SOFC")용 전극 및 전해질 물질의 구배성 어레이를 높은 처리량으로 제조 및 평가하기 위한 조합 화학적 접근법을 이용하는 시스템 및 방법을 제공한다. 본 발명은 전극 및 전극-전해질 조합을 합성하고 이들의 성능을 최적화시키는 시스템 및 방법을 제공한다. 아래 기재된 스프레이 기법을 이용하여 SOFC에 필요한 적합한 전극 및 전해질 물질을 연구할 수 있다.
한 실시태양에서, 본 발명의 시스템 및 방법은 변화하는 화학적 조성의 구배성 어레이를 형성시키기 위해 추진력에 의존하는 액체 스프레이 기법을 사용하는데 그 기초를 두고 있다. 이 기법에 의해, 금속 염 혼합물 또는 금속 염 혼합물의 조합이 기판 상으로 균일하게 분배될 수 있다. 다수의 액체 스프레이기(sprayer)/분무기(nebulizer)로 도포할 때, 3원 어레이, 4원 어레이 또는 임의의 다른 구배성 어레이가 형성될 수 있다. 기판에 도포될 때, 본 발명의 시스템 및 방법에 의해, 일단 물질이 소결된 후 물리적 또는 화학적 특성을 향상시킬 수 있는 화합물 종이 첨가될 수 있다. 영향을 받을 수 있는 물리적 특성은 예컨대 전기 전도성, 이온 전도성, 공극 크기 및 공극 밀도를 포함한다.
도 1의 본 발명의 한 실시태양에서, SOFC용 전극 또는 전해질 물질의 구배성 어레이(102)를 제조하기 위한 액체 스프레이/분무 시스템은 기판(106)의 표면으로 전달하기 적합한 다수의 물질(104)(물질 A, B 및 C가 도시되어 있음)을 포함한다. 다수의 물질(104)은 반응성 또는 비반응성 기판(106) 상에서, 상기 기판과 함께 또는 상기 기판 내에서 작용하는 물질의 불연속적이거나 연속적인 구배성 어레이를 형성할 수 있다. 다수의 액체 전달 장치(110)의 노즐(108)을, 전달 장치(110)의 스프레이 연무가 겹쳐져 목적하는 구배성 혼합물을 형성하도록 기판(106)에 대해 또한 서로에 대해 적절한 각도로 위치시킴으로써, 구배성 어레이(102)를 형성한다.
기판(106)은 경질 또는 반경질 표면을 갖는 물질일 수 있다. 몇몇 실시태양에서, 기판(106)의 하나 이상의 표면은 실질적으로 편평하다. 기판(106)은 상이한 SOFC 물질의 시험 영역 사이에 물리적인 간격을 포함할 수 있다. 기판(106)은 예를 들어 다공성 또는 밀집성 이트륨-안정화된 지르코늄("YSZ"), 미가공(green) 세라믹, 플라스틱 피복된 세라믹, 백금 금속 등을 포함할 수 있다. 기판의 표면적은 특정 용도의 조건을 충족하도록 디자인된다. 바람직하게는, 기판(106)의 표면적은 1 내지 50cm2, 더욱 바람직하게는 30 내지 40cm2이다. SOFC용 전극 물질을 평가하기 위하여, Fe-Cr 합금 또는 전도성 세라믹(예: LaCrO3) 또는 백금 금속을 어레이 전극에 사용할 수 있다. SOFC용 전해질 물질을 평가하기 위하여, LaxSr1-xMnO(3-d)("LSM")-피복된 Fe-Cr 합금, 백금 금속 또는 LaCrO3를 어레이 전극에 사용할 수 있다.
기판의 소정 영역은 특정 고체 산화물 연료 전지 성분을 침착시키는데 사용하는, 사용한 또는 사용하고자 하는 국부적인 구역이다. 소정 영역은 임의의 편리한 형상, 예를 들어 선형, 원형, 직사각형, 타원형 또는 쐐기형일 수 있다. 어느 성분이 기판(106)의 어떤 소정 영역에 침착되었는지를 나타내는데 사용될 수 있는 택 또는 바코드 같은 마커로 이 영역을 표시할 수 있다. 표면적, 영역의 수 및 소정 영역의 위치는 특정 용도에 따라 달라진다.
하나 이상의 물질을 기판(106)의 표면에 액체 형태로 전달하도록 작용될 수 있는 전달 장치(110)가 기판(106) 표면 위에 또는 기판 표면에 인접하게 위치된다. 다수의 전달 장치(110) 각각은 분무기, 스프레이기, 단순 스프레이기(plainsprayer) 또는 플라즈마 스프레이기, 또는 당해 분야에 공지되어 있는 임의의 다른 액체 스프레이기를 포함할 수 있다. 전달 장치(110)는 정압을 통해 작동하여 하나 이상의 물질을 노즐(108)을 통해 기판(106)의 표면쪽으로 밀어낸다. 전달 장치(110)는, 예컨대 도 1에 도시되어 있는 바와 같이, 3원 어레이, 4원 어레이 또는 다른 구배성 어레이(102)가 형성되도록 하는 방식으로 배열된다. 바람직하게는, 하나 이상의 물질이 기판(106) 표면의 특정 소정 영역으로 전달될 수 있도록 전달 장치(110)를 기판(106) 표면에 대해 이동시킬 수 있다. 임의적으로, 이들 소정 영역은 마스크(112)의 다수의 구멍 또는 개구의 위치에 상응할 수 있다. 기판(106) 상에 침착된 하나 이상의 물질은 SOFC 성분의 구배성 어레이(102)를 형성한다.
기판(106)은 마스크(112) 위에 또는 마스크에 인접하게 배치될 수 있다. 전형적으로, 마스크(112)는 그를 관통하여 배치된 다수의 구멍(도시되지 않음) 또는 그 안에 배치된 다수의 개구(도시되지 않음)를 갖는 판, 시이트, 필름, 피막 등을 포함한다. 다수의 구멍 또는 개구는 각각 예컨대 실질적으로 원형, 타원형, 정사각형, 직사각형, 삼각형이거나 또는 보다 복잡한 형상일 수 있다. 마스크(112)는, 다수의 구멍 각각을 통해 통과한 물질에 대해 기판(106) 표면의 소정 영역에의 접촉이 선택적으로 방지 또는 차폐되도록 기판(106)의 표면에 인접하여 배치된다.
다수의 물질(104) 각각의 액체 전달 장치(110) 및/또는 노즐(108)로의 유속을 선택적으로 조절함으로써 다수의 물질(104)의 소정 조합을 형성할 수 있다. 따라서, 다수의 물질(104)의 소정 조합은 스프레이 조절 및 기판 위치의 함수로서 불연속적으로 또는 연속적으로 변화할 수 있다.
기판(106)의 소정 영역에 스프레이됨으로써 다수의 물질(104)은 전극 또는 전해질 물질의 구배성 어레이(102)를 형성한다. 따라서, 다수의 물질(104)은 예컨대 전해질 물질에 의해 분리된 전극 물질의 불연속적인 어레이, 전극 물질의 연속적인 어레이, 전해질 물질의 불연속적인 어레이, 전해질 물질의 연속적인 어레이 또는 이들의 임의의 조합을 형성할 수 있다. 구배성 어레이는 캐쏘드 물질의 어레이를 포함하며, 이 때 캐쏘드 물질의 어레이는 직경이 약 700 내지 2,000㎛이고 두께가 약 1,000㎛이다.
한 실시태양에서, 하나의 스프레이 노즐(108)은 고정된 상태로 유지될 수 있는 한편, 표적 기판(106)은 프로그램가능한 x-y 스테이지를 이용하여 x-y 좌표 공간에서 이동할 수 있다. 둘 이상의 금속 함유 용액에 상이한 공급 속도를 적용하는 동시에 표적을 x 방향 또는 y 방향으로 이동시킴으로써 연속적인 조성 구배를 형성할 수 있다. 이 실시태양에 의해, 고진공 장치를 사용하지 않고서도 농도 및 조성이 조절된 방식으로 연속적으로 변화하는 박막을 합성할 수 있다.
전해질 연구를 위해, 마스크를 사용하지 않는 접근법을 이용할 수 있다. 이 실시태양에서는, 분해성 기판에 의해 고체 구배가 형성될 수 있다. 세라믹 기판의 한쪽 면에 금속을 스퍼터링시켜 통상적인 전극을 형성하고, 마스크(112)를 사용하여 다른쪽 면에 불연속적인 금속 접점의 어레이를 스퍼터링시켜 전기화학적 특징을 결정짓기 위하여 두 전극 사이에 조성물 반점을 단리시킨다. 캐쏘드 물질의 경우, 애노드-전해질 기판 상에 불연속적이거나 연속적인 구배성 혼합물을 스프레이시킴으로써 유사한 접근법을 수행할 수 있다. 애노드는 각 전지에 통상적인 일반형을 제공하지만, 마스크(112)를 사용하여 캐쏘드 물질 상에 금속 접점을 스퍼터링시킬 수 있다. 이러한 디자인에 의해, 연료 함유 조건 하에 물질을 전기화학적으로 평가할 수 있다.
다수의 물질(104)은 SOFC 성분, 즉 기판(106) 상에 침착되는 개별 성분을 포함한다. 성분은 서로 작용하여 특정 물질을 형성할 수 있다. 성분을 서로 또는 열선 같은 외부 에너지 공급원과 직접 반응시킬 수 있다. 기판(106)에 존재하거나 성분에 첨가된 추가의 물질 또는 화학 성분도 또한 성분에 작용할 수 있다. 성분은 그들의 층, 블렌드, 혼합물 또는 조합을 구성한다. 다수의 물질(104)은 예컨대 소정의 금속 이온, 금속 양이온, 금속 이온의 조합 및/또는 금속 양이온의 조합을 기판(106)(예: 금속 산화물, 금속 탄산염, 금속 염 등)의 표면에 제공하기 적합한 다수의 물질을 포함할 수 있다. 다수의 물질(104)은 유기 결합제 또는 구조 변화용 중합체와 함께 벌크 및 도판트 목적을 위한 금속을 함유하는 금속 용액을 포함할 수 있다. 당해 분야의 숙련자에게 공지된 다른 적합한 물질을 전극 및 전해질로 사용할 수 있다. 다수의 물질(104)은 피복 및/또는 침윤 공정을 향상시키기 위해 결합제 및/또는 담체 물질을 추가로 포함할 수 있다.
기판(106)의 소정 영역 상으로 침착된 성분 또는 성분의 조합은 성분의 층, 블렌드 또는 혼합물을 구배성 어레이의 형태로 포함한다. 혼합물의 각 성분은 독립적으로 변화될 수 있다. 혼합물을 둘 이상의 성분을 포함할 수 있다. 생성된 구배성 어레이의 물질을 이들의 상대적인 성능을 결정하는 특정 특성 또는 특징에대해 선별한다.
임의적으로는, 기판(106)을 부분적으로 소결시킬 수 있다. SOFC용 전극 또는 전해질 물질의 구배성 어레이(102)를 제조하기 위한 시스템은 또한 전극 또는 전해질 물질의 어레이를 가열함으로써 전극 또는 전해질 물질의 어레이를 소결시켜 SOFC 평가 전에 임의의 결합제 및/또는 담체 물질을 제거하기 위한 온도 조절 장치를 포함할 수 있다. 금속 염 혼합물의 소결은 스프레이와 함께 동일 반응계 내에서 수행될 수도 있으나, 대부분의 경우 스프레이 후 소결이 필요할 수 있다.
다른 예시적인 실시태양에서는, 전기 활성 물질의 어레이를 전술한 바와 같이 형성할 수 있다. 그러나, 소결 전, 및 조성물 도핑 전 또는 후에, 목적하는 반점의 미세구조에 변화를 주기 위하여 상기 반점에 화학 약품을 첨가할 수도 있다. 예를 들어, 소결 후에 공극 또는 팩킹 밀도를 변화가능하게 조절할 수 있는 약품을 첨가할 수 있다. 이로 인해 조성 및 미세구조를 둘 다 소규모로 조절할 수 있다. 이렇게 하여, 미세구조, 조성 및 물질 성능 사이의 관계를 신속하게 발견하여 최적화시킬 수 있다.
도 2에서, 본 발명의 시스템은 SOFC 성분을 기판(106)의 표면에 전달하여 물질의 불연속적이거나 연속적인 조성 구배성 어레이를 형성하도록 함께 작동할 수 있는 다수의 액체 스프레이 장치 내에 배치된 다수의 물질, 즉 제공된 예에서 A(202), B(204) 및 C(206)를 포함한다. 도시된 바와 같이, 개별 물질 및 물질의 조합의 영역이 형성된다. 상기 기재된 바와 같이, 다수의 물질은 예컨대 다수의 불용성 금속 산화물, 금속 탄산염, 암모늄 슬러리 등일 수 있다. 임의적으로, 다수의 물질은 또한 다수의 결합제 및/또는 분산제를 포함할 수 있다. 기판(106) 또는 액체 스프레이 장치에 연결되어 이에 작용하는 프로그램가능한 x-y 스테이지 등을 사용하여 조성 구배성 어레이를 제 장소에 포획할 수 있다. x-y 스테이지는 또한 다수의 물질의 조합의 침착 속도를 기판(106)의 이동 속도와 조화시키도록 작동될 수 있다. x-y 스테이지와 조화된 유동을 차단함으로써 개별적인 조성물을 형성할 수 있다.
본 발명의 시스템 및 방법은 SOFC에 사용하기 적합한 캐쏘드 및 애노드 물질의 신속한 연구를 가능하게 하는 다-조성물 전지의 제조를 설명한다. 통상적인 캐쏘드 물질과 함께 균일한 물질의 애노드를 스프레이함으로써, 다-조성물 전지의 상이한 영역을 평가하고 성능에 대해서도 영역을 평가할 수 있다. 다-채널 또는 다-전극 분석기를 사용하여 조성물에 대한 성능을 신속하게 결정할 수 있다.
바람직하게는, SOFC용 전극 또는 전해질 물질의 어레이를 평가하기 위한 시스템은 또한 본원에서 하나 이상의 샘플링 장치(116)로 불리는 하나 이상의 도선, 탐침, 센서 등을 통해 기판(106)의 다수의 영역 각각에 작동가능하게 연결된 시험 장치(114)도 포함한다. 시험 장치(114)는 임의적으로는 컴퓨터(118)와 함께 하나 이상의 샘플링 장치(116)로부터 데이터를 수집하고, 구배성 어레이(102)의 각 구성원의 상대적인 성능을 평가 및 비교한다. 시험 장치(114) 및 컴퓨터(118)는 어레이(102)의 각 구성원을 샘플링할 수 있는 다-채널 전기화학적 직렬 또는 병렬 워크스테이션을 포함할 수 있다. SOFC용 전극 물질을 평가하기 위하여, 전기 저항, 과전위, 분극 전류 등을 측정, 평가 및 비교할 수 있다. 동일한 물질 특징에 대해각 개별 물질을 선별하거나 질의할 수 있다. 예를 들어, 일정-전류 접근법을 이용하여 과전위를 측정할 수 있다. 일정-전압 접근법을 사용하여 분극 전류를 측정할 수 있다. SOFC용 전해질 물질을 평가하기 위하여, 교류("AC") 임피던스 분석기, 정전위전해장치 등을 사용하여 이온 저항, 개회로 전압 등을 측정, 평가 및 비교할 수 있다. 바람직하게는, 이온 저항의 측정과 관련하여, 단일 주파수에서 전기화학적 임피던스 분광분석법을 이용하여 이를 측정한다. 전극, 전해질 및 SOFC의 성능과 관련된 다른 측정, 평가 및 비교 수단 및 기법은 당해 분야의 숙련자에게 공지되어 있으며, 본 발명의 시스템 및 방법과 함께 수행될 수 있다. 상기 수단 및 기법은 또한 전극, 전해질 또는 SOFC의 어레이를 주위 환경으로부터 단리시키도록 작동될 수 있는 환경 조절 장치와 함께 수행될 수도 있다. 선별된 후, 개별 물질을 연구중인 물질 특징과 관련하여 서로에 대해 등급을 매기거나 달리 비교할 수 있다.
본 발명의 다른 실시태양에서, SOFC용 전극 또는 전해질 물질의 어레이를 제조 및 평가하는 방법은 기판 표면에 전달하기 적합한 다수의 물질을 제공함을 포함한다. 상기 기재된 바와 같이, 다수의 물질은 기판의 표면 상에 구배성 어레이의 형태로 구배성 피막을 형성할 수 있거나, 또는 다르게는 이들은 기판에 침윤하여 평가하기 적합한 전극 또는 전해질 물질의 어레이를 형성할 수 있다. 기판의 다수의 영역 각각의 화학적 조성 및/또는 물리적 미세구조를 선택적으로 변화시킴으로써, 다수의 물질이 전극 또는 전해질 물질의 어레이를 형성할 수 있다.
다수의 물질을 기판의 표면에 전달하기 위하여, 기판(106)에 대해 또한 서로에 대해 소정 각도로 배열된 다수의 액체 전달 장치(110)를 사용하여 물질을 기판 상에 스프레이한다. 3원 패턴 또는 4원 패턴 같은 목적하는 구배성 어레이 패턴을 수득하도록 장치(110)를 위치시킬 수 있다. 상기 기재되어 있는 바와 같이, 전달 장치(110)는 예컨대 분무기 또는 액체 스프레이 장치를 포함할 수 있다. 바람직하게는, 전달 장치(110)는 전달 장치의 이동을 통해 또는 이동가능한 스테이지의 사용 등을 통한 것과 같은 기판의 이동을 통해 기판(106) 표면에 대해 이동할 수 있다. 다수의 물질의 소정 조합은 기판 위치의 함수로서 불연속적으로 또는 연속적으로 변화할 수 있다.
일반적으로, SOFC 성분을 기판(106)의 소정 영역에 전달함으로써 물질의 어레이를 제조한다. 한 실시태양에서는, 예컨대 제 1 성분을 기판의 제 1 소정 영역에 전달하고, 제 2 성분을 동일 기판의 제 2 소정 영역에 전달하고, 제 3 성분을 동일 기판의 제 3 소정 영역에 전달한다. 어레이가 완성될 때까지 추가의 성분(예를 들어 제 4 성분, 제 5 성분 등) 및/또는 다른 물질(예컨대 제 4 물질, 제 5 물질 등)에 대해 이 과정을 계속한다. 다른 실시태양에서는, 전술한 바와 같이 어레이를 제조하지만, 다양한 성분을 기판(106)에 전달한 후, 성분이 상호작용하여 성분간의 반응으로부터 생성되는 층, 블렌드, 혼합물 및/또는 물질을 형성하도록 하는 처리 단계를 수행한다. 또다른 실시태양에서는, 유사한 전달 기법을 이용하여 기판 상의 소정 영역에 둘 이상의 성분을 전달하여 성분들이 기판(106)과 접촉하기 전에 서로 상호작용하도록 할 수 있다. 각 성분을 균일한 방식으로 또는 구배성 방식으로 전달하여 단일 화학양론 또는 하나의 소정 영역 내에 다수의 화학양론을생성시킬 수 있다.
일반적으로는, 성분들을 기판(106) 상에 조합 방식으로 도포함으로써 기판(106)의 소정 위치에 생성된 물질의 어레이를 형성하기 위하여, 다양한 침착 기법과 함께 물리적인 마스킹 시스템을 사용할 수 있다. 성분 물질의 어레이는 통상 기판(106)을 가로질러 두께가 상이하다. 성분은 예컨대 기체, 액체 또는 분말의 형태로 기판(106)에 분배될 수 있다. 적합한 침착 기법은 스퍼터링, 스프레이-피복 및 불연속적인 액체 분배 기법(예컨대 피켓, 주사기 등)을 포함하지만 이들로 한정되지는 않는다. 또한, 이러한 분배 시스템은 수동일 수 있거나 또는 예컨대 로봇식 기법을 이용하여 자동화될 수도 있다.
SOFC용 물질의 합성에 있어서, 화학적 조성 및 미세구조는 둘 다 중요한 변수이다. 본 발명의 방법 및 시스템을 이용하여 구배성 어레이(102)를 제조하면 조성 라이브러리의 복제가 촉진되어, 여러 변수 및 미세구조 조절을 이용하여 처리할 기회가 주어질 수 있다. 어레이의 복제로 인해 다-처리변수의 연구가 가능해진다. 다-탐침 기구를 사용하여 다양한 온도에서 과전위를 모니터링함으로써 산소의 존재하에 전도성 및 촉매 활성에 대해 소정 어레이의 개별 조성물을 시험할 수 있다. 후속 결과는 성능 측정치에 기초한 조성 및 처리 공정의 평가를 가능하게 한다. 마이크로 XRD, XRF 및 TOF-SIMMS를 이용하여 물리적 미세구조와 성능을 연관시키기 위해 유망한 결과를 나타낸 물질의 특징을 추가로 결정할 수 있다.
본 발명의 시스템 및 방법에 따라 고체 산화물 연료 전지용 전극 및 전해질 물질의 어레이를 제조 및 평가하기 위한 높은 처리량의 기법이 제공됨이 분명하다.바람직한 실시태양 및 그의 예를 참조하여 본 발명의 시스템 및 방법을 기재하였지만, 다른 실시태양 및 예가 유사한 기능을 수행하고/하거나 유사한 결과를 달성할 수 있다. 이러한 동등한 실시태양 및 예는 모두 본 발명의 원리 및 영역 내에 있으며, 하기 특허청구범위에 의해 포괄하고자 한다.
본 발명에 따라, 종래의 방법에 비해 보다 저렴하고 신속하게 SOFC용의 전극 및 전해질 물질을 제조하고 이들의 성능을 평가할 수 있어, SOFC용 신규 물질의 개발 속도를 증가시킬 수 있다.

Claims (28)

  1. 소결되지 않거나 부분적으로 소결된 기판(106)을 제공하고;
    다수의 액체 스프레이 장치(110)를 사용하여 기판(106)의 다수의 영역에 전극 및 전해질 물질을 전달함을 포함하며, 이 때
    다수의 액체 스프레이 장치(110)가, 스프레이 장치(110)의 스프레이 연무(plume)가 겹쳐져 구배성 어레이(102)(gradient array)를 형성하도록 기판(106)에 대해 또한 서로에 대해 적절한 각도로 배열되는,
    고체 산화물 연료 전지용 전극 및 전해질 물질의 제조 및 평가 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    다수의 액체 스프레이 장치(110)를 고정된 상태로 유지시키고, x-y 스테이지(111)를 사용하여 x-y 좌표 공간 내에서 기판(106)을 이동시킬 수 있는 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    기판(106)을 고정된 상태로 유지시키고, x-y 스테이지(111)를 사용하여 x-y 좌표 공간 내에서 다수의 액체 스프레이 장치(110)를 이동시킬 수 있는 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    구배성 어레이(102)가 불연속적이거나 연속적인 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    다수의 액체 스프레이 장치(110)의 공급 속도를 조절할 수 있는 방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    전기화학적인 특성을 결정하기 위하여, 마스크(112)를 사용하여 조성물 반점을 두 전극 사이에 단리시킴을 추가로 포함하는 방법.
  7. 제 1 항에 있어서,
    캐쏘드 물질이 애노드-전해질 기판(106) 상에 불연속적이거나 연속적인 구배성 혼합물을 스프레이시킴을 특징으로 하는 방법.
  8. 제 1 항에 있어서,
    기판(106)이 다공성 기판(106) 및 비다공성 기판(106)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 기판(106)을 포함하는 방법.
  9. 제 1 항에 있어서,
    화합물 종을 기판(106) 내로 분배시킴을 추가로 포함하며, 이 때
    상기 화합물 종이, 소결될 때 상이한 화학적 조성을 갖는 다수의 영역 각각의 물리적 또는 화학적 특성을 변화시키는 방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    화합물 종의 기판(106) 내로의 분배가 금속 이온, 금속 양이온, 금속 이온의 조합 및 금속 양이온의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 화합물 종을 기판(106) 내로 분배시킴을 포함하는 방법.
  11. 제 1 항에 있어서,
    구배성 어레이(102)가 캐쏘드 물질의 어레이를 포함하고, 캐쏘드 물질의 어레이가 약 700 내지 2,000㎛의 직경 및 약 1,000㎛의 두께를 갖는 방법.
  12. 제 1 항에 있어서,
    화학적 조성이 상이한 다수의 영역 각각에 대해 전기 전도성 및 전기화학적 활성을 시험함을 추가로 포함하는 방법.
  13. 제 12 항에 있어서,
    화학적 조성이 상이한 다수의 영역 각각의 화학적 조성 및 처리 조건을, 시험 결과를 이용하여, 고체 산화물 연료 전지에의 사용 적합성과 관련하여 등급을 매김을 추가로 포함하는 방법.
  14. 제 1 항에 있어서,
    다수의 액체 스프레이 장치(110)가 단순 스프레이기(plain sprayer), 플라즈마 스프레이기 및 분무기(nebulizer)중 하나 이상을 포함하는 방법.
  15. 고체 산화물 연료 전지 성분을 기판(106)의 다수의 영역에 전달하여 구배성 어레이(102)를 형성시키도록 작동될 수 있는 다수의 액체 스프레이 장치(110); 및
    기판(106)의 다수의 영역중 어느 영역이 성분을 수용할지를 조절하도록 작동될 수 있는 마스크(112)를 포함하며, 이 때
    상기 액체 스프레이 장치(110)의 출구가, 장치(110)의 스프레이 연무가 겹쳐져 구배성 어레이(102)를 형성하도록 서로에 대해 또한 기판(106)에 대해 적절한 각도로 배열되는,
    고체 산화물 연료 전지에 사용하기 적합한 전극 및 전해질 물질의 제조 및 평가 시스템.
  16. 제 15 항에 있어서,
    구배성 어레이(102)가 3원 어레이, 4원 어레이 또는 둘 이상의 성분을 포함하는 임의의 다른 어레이를 포함하는 시스템.
  17. 제 15 항에 있어서,
    다수의 액체 스프레이 장치(110)가 고정된 상태로 유지되고, 기판(106)이 x-y 좌표 공간에서 이동할 수 있는 시스템.
  18. 제 15 항에 있어서,
    기판(106)이 고정된 상태로 유지되고, 다수의 액체 스프레이 장치(110)가 x-y 좌표 공간 내에서 이동할 수 있는 시스템.
  19. 제 15 항에 있어서,
    구배성 어레이(102)가 불연속적이거나 연속적인 시스템.
  20. 제 15 항에 있어서,
    다수의 액체 스프레이 장치(110)의 공급 속도가 조절될 수 있는 시스템.
  21. 제 15 항에 있어서,
    전기화학적인 특성을 결정하기 위하여, 마스크(112)가 조성물 반점을 두 전극 사이에 단리시키도록 작동될 수 있는 시스템.
  22. 제 15 항에 있어서,
    캐쏘드 물질이 애노드-전해질 기판(106) 상에 불연속적이거나 연속적인 구배성 혼합물을 스프레이시킴을 특징으로 하는 시스템.
  23. 제 23 항에 있어서,
    기판(106)이 다공성 기판(106) 및 비다공성 기판(106)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 기판(106)을 포함하는 시스템.
  24. 제 15 항에 있어서,
    기판(106)이, 소결될 때 상이한 화학적 조성을 갖는 다수의 영역 각각의 물리적 또는 화학적 특성을 변화시키는 화합물 종을 포함하는 시스템.
  25. 제 24 항에 있어서,
    화합물 종이 기판(106) 내로의 금속 이온, 금속 양이온, 금속 이온의 조합 및 금속 양이온의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 시스템.
  26. 제 15 항에 있어서,
    구배성 어레이(102)가 캐쏘드 물질의 어레이를 포함하고, 캐쏘드 물질의 어레이가 약 700 내지 2,000㎛의 직경 및 약 1,000㎛의 두께를 갖는 시스템.
  27. 제 15 항에 있어서,
    전기 전도성 및 전기화학적 활성이 상이한 영역에 대해 구배성 어레이(102)를 시험하는 시스템.
  28. 제 15 항에 있어서,
    다수의 액체 스프레이 장치(110)가 단순 스프레이기, 플라즈마 스프레이기 및 분무기중 하나 이상을 포함하는 시스템.
KR1020030077267A 2002-11-04 2003-11-03 액체 스프레이를 이용하는, 고체 산화물 연료 전지 성분의제조 시스템 및 제조 방법 KR20040040356A (ko)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100730197B1 (ko) * 2006-01-21 2007-06-19 삼성에스디아이 주식회사 연료전지용 캐소드 전극 구조
US8802321B2 (en) 2007-08-31 2014-08-12 Technical University Of Denmark Horizontally graded structures for electrochemical and electronic devices
KR20150081301A (ko) * 2013-03-13 2015-07-13 가부시끼가이샤 히다치 세이사꾸쇼 리튬 이온 이차전지의 제조 장치 및 제조 방법

Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6818134B2 (en) * 2002-11-04 2004-11-16 General Electric Company Systems and methods for screening and optimization of solid oxide fuel cell materials
US20050092597A1 (en) * 2003-10-29 2005-05-05 O'neil James Method of forming thin-film electrodes
US7220497B2 (en) * 2003-12-18 2007-05-22 Lam Research Corporation Yttria-coated ceramic components of semiconductor material processing apparatuses and methods of manufacturing the components
US8944002B2 (en) * 2004-01-14 2015-02-03 Honda Motor Co., Ltd. High throughput physical vapor deposition system for material combinatorial studies
JP2006216280A (ja) * 2005-02-01 2006-08-17 Toyota Motor Corp 燃料電池の製造方法及び燃料電池の製造装置
KR100760219B1 (ko) 2005-08-01 2007-10-05 연세대학교 산학협력단 로보 디스펜싱에 의한 전기화학적 셀의 제조방법, 그요소소재 페이스트, 및 이에 의해 제조된 고체산화물연료전지
CN101317289B (zh) * 2005-11-25 2011-04-27 松下电器产业株式会社 膜催化剂层组件、膜电极组件、燃料电池及燃料电池堆
KR102255489B1 (ko) 2017-11-09 2021-06-03 주식회사 엘지에너지솔루션 전극 성능 평가시스템 및 전극 성능 평가방법
CN108126868A (zh) * 2018-02-02 2018-06-08 苏州市晴空自动化设备有限公司 电池组的盖帽涂胶装置
CN109755597A (zh) * 2019-01-08 2019-05-14 武汉船用电力推进装置研究所（中国船舶重工集团公司第七一二研究所） 一种大面积平板型固体氧化物燃料电池氧化钯复合阴极及其制备方法
CN109698362A (zh) * 2019-01-08 2019-04-30 武汉船用电力推进装置研究所（中国船舶重工集团公司第七一二研究所） 一种固体氧化物燃料电池氧化钯复合阴极的稳定方法

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06103990A (ja) * 1992-09-18 1994-04-15 Ngk Insulators Ltd 固体電解質型燃料電池及びその製造方法
US5938932A (en) * 1997-11-14 1999-08-17 Pharmacopeia, Inc. High-throughput method and apparatus for identifying, quantitating and determining the purity of chemical compounds in mixtures
US6265226B1 (en) * 1998-04-03 2001-07-24 Symyx Technologies, Inc. Automated sampling methods for rapid characterization of polymers
JP3777903B2 (ja) * 1998-10-14 2006-05-24 三菱マテリアル株式会社 電極−電解質間に傾斜組成を持つ固体酸化物型燃料電池
US6296771B1 (en) * 1999-04-02 2001-10-02 Symyx Technologies, Inc. Parallel high-performance liquid chromatography with serial injection
US6251473B1 (en) * 1999-05-12 2001-06-26 The Trustees Of The University Of Pennsylvania Preparation of ceramic thin films by spray coating
US6379832B1 (en) * 1999-07-19 2002-04-30 Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Base tube for fuel cell and material for base tube

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100730197B1 (ko) * 2006-01-21 2007-06-19 삼성에스디아이 주식회사 연료전지용 캐소드 전극 구조
US8802321B2 (en) 2007-08-31 2014-08-12 Technical University Of Denmark Horizontally graded structures for electrochemical and electronic devices
KR20150081301A (ko) * 2013-03-13 2015-07-13 가부시끼가이샤 히다치 세이사꾸쇼 리튬 이온 이차전지의 제조 장치 및 제조 방법

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