KR20070091324A - 고 비출력 고체 산화물 연료 전지 스택 - Google Patents

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Abstract

강화된 금속성 포일 지지 구조(11)는 고체 산화물 연료 전지(10)의 전지(14)를 지지한다. 지지 구조(11)는 유체 연통하도록 구성된 구멍(26)을 갖는 지지 시트(16)와, 분리기 시트(18)와 지지 시트(16) 사이에 위치된 다공성 층(20)을 포함한다. 다공성 층(20)은 지지 구조(11)에의 지지 및 보강뿐 아니라 지지 시트(16)와 분리기 시트(18) 사이의 전기적 연결을 제공한다. 연료는 다공성 층(20)을 통해 흐른다.
연료 전지, 지지 구조, 분리기 시트, 지지 시트, 다공성 층

Description

고 비출력 고체 산화물 연료 전지 스택{HIGH SPECIFIC POWER SOLID OXIDE FUEL CELL STACK}
고체 산화물 연료 전지(solid oxide fuel cell; SOFC) 개발은 역사적으로 SOFC가 큰 스케일의 고정식 동력 장치 내에 통합되게 할 의도로 높은 작동 온도(900-1000℃)에 초점을 맞추어 왔다. 높은 작동 온도에서 생성된 증기는 열교환기를 거쳐 흡열적 연료 처리 반응을 구동하도록 이용되고, 또한 고정식 동력 발생 유닛의 전체 효율을 향상시켜 전기를 더 발생시키도록 통상 터빈으로 보내어진다. 또한, SOFC는 작동을 위해 순수 수소를 필요로 하지 않고, 연료 전지에서 연료로서 전극에 작용하는 일산화탄소를 생성하는 탄화수소 연료로 이용될 수 있다.
현재의 SOFC는 일반적으로 SOFC에 사용되는 이트리아 안정화 지르코니아(yttria-stabilized zirconia; YSZ) 전해물이 충분한 전도성을 갖는 온도에 도달하도록 통상 높은 작동 온도에서 이용될 필요가 있다. SOFC를 이용하는데 필요한 높은 작동 온도로 인해서, 일부 SOFC 재료들은 현재 높은 온도에서 견딜 수 있으면서 잘못 취급했을 때 취성이고 파손되는 경향이 있는 세라믹으로 형성된다. 작동 온도에서의 환원은 SOFC 재료로서 사용되는 비금속(base metal)의 고려를 가능하게 한다. 특히, 페라이트계 스테인리스강은 열적 팽창 및 전자 전도성 스케일 특성을 고려할 때 이상적인 선택이다. 그러나, 페라이트계 스테인리스강의 산화 속 도(kinetics)는 650℃ 이상의 온도에서 너무 빠르다. 높은 온도에서 코팅된 페라이트계 스테인리스강을 적절히 이용할 수 있는 반면, 금속은 YSZ이 충분한 전도성을 갖는 온도에서 산화/부식 처리를 완화시키기 위해서 상당한 두께로 될 것이다.
YSZ 전해물은 통상 매우 다공성이고 비교적 약한 구조인 연료 전지의 애노드에 의해 지지되고, 큰 전지 풋프린트(cell footprint), 즉 200 cm2보다 더 큰 전지 풋프린트에 대해서 350 내지 1500 ㎛ 범위 내의 사용 두께를 갖는다. 전지 스택 비출력, 즉 애노드 지지 YSZ 전해물 전지 스택의 가상 비출력(specific power; SP)은 애노드 두께에 의해 분할된 면적 출력 밀도에 대략 비례한다. 따라서, SP는 출력 밀도를 증가시키거나 또는 애노드 두께를 감소시킴으로써 증가될 수 있다. 그러나, 큰 전지 풋프린트에 대해서, 350 ㎛ 미만으로 애노드 두께를 줄이는 것은 취성의 세라믹 전지가 파손되는 경향을 가지므로 달성되기 어렵다. 추가로, 전지 풋프린트가 증가함에 따라 처리 수율(process yield)은 감소된다.
비용을 줄이고 SOFC의 적용성(applicability)을 확장하기 위한 노력에 있어서 더 낮은 온도에서의 SOFC 작동에 개선의 초점이 맞추어져 왔다. 더 낮은 작동 온도는 장치를 구성하는데 사용될 수 있는 재료의 범위를 증가시키고, 재료 내구성 및 전체 견고성을 증가시키며, 상당히 더 낮은 비용이 든다. 따라서, 600℃ 이하의 작동 온도에서의 중간 온도 SOFC의 생성에 큰 이점이 있다.
SOFC에 있어서의 YSZ 전해물 사용의 대안은 가돌리니아 도핑된 세리아(gadolinia-doped ceria; GDC) 전해물의 사용이다. GDC 사용에 있어서의 하나의 문제점은 600℃보다 높은 온도에서 연료 분위기에서의 세리아의 부분적인 환원은 성능을 떨어트리는 연료 전지에서의 내부 단락을 생성한다. 그러나, 600℃ 미만의 온도에서, Ce4 +에서 Ce3 +로의 환원은 최소화되고, 500 내지 600℃의 온도 범위에서의 연료 전지 작동 조건하에서 무시될 수 있다.
강화된 금속성 포일 지지 구조는 고체 산화물 연료 전지의 전지(cell)를 지지한다. 지지 구조는 유체 연통하도록 구성된 구멍을 갖는 지지 시트와, 분리기 시트와 지지 시트 사이에 위치된 다공성 층을 포함한다. 다공성 층은 지지 구조의 지지 및 보강뿐 아니라 지지 시트와 분리기 시트 사이의 전기적 연결을 제공한다. 연료는 다공성 층을 통해 흐른다.
도1은 금속 지지 구조에 의해 지지된 고체 산화물 연료 전이의 개략 단면도이다.
도2A는 강화된 포일 지지 구조의 대략 단면도이다.
도2B는 금속 지지 구조의 개략 단면도이다.
도2C는 도2B에 도시된 도면으로부터 90도 회전된 금속 지지 구조의 개략 단면도이다.
도3은 금속 지지 구조 상에 적층된 전지의 개략 단면도이다.
도3A는 강화된 포일 지지 구조의 전지 및 천공된 시트의 개략 확대 단면도이 다.
도4는 2개의 스택된 고체 산화물 연료 전지의 개략 확대 단면도이다.
도5는 고체 산화물 연료 전지에서의 화학 반응의 개략이다.
도6A는 고체 산화물 연료 전지 스택의 개략 단면도이다.
도6B는 도6A에 도시된 도면으로부터 90도 회전된 고체 산화물 연료 전지 스택의 개략 단면도이다.
도1은 대개 금속 지지 구조(11) 및 후막 3층 전지(14)를 포함하는 세리아계 고체 산화물 연료 전지(solid oxide fuel cell; SOFC)를 도시하고 있다. 금속 지지 구조(11)는 대개 강화된 포일 지지부(rigidized foil support; RFS), 금속 조인트(22) 및 캐소드 상호 연결부(24)를 포함한다. RFS(12)는 전지(14)를 지지하고, 지지 시트(16), 분리기 시트(18) 및 애노드 상호 연결부(20)를 포함한다. SOFC의 RFS 구조(12) 및 전지(10)는 대략 0.04 mm와 대략 0.06 mm 사이의 총 두께로서 매우 소형화되어 있고 경량의 구조를 형성한다. 금속 지지 구조(11)를 갖는 SOFC(10)는 보다 높은 잠재적 비출력, 낮은 비용의 제조 기술, 비용 대비 효과적인 재료의 사용, 견고성, 내구성 및 빠른 개시 시간을 허용하도록, 대략 600℃ 이하의 온도에서 작동될 수 있다.
SOFC(10)는 40,000시간의 초과 시에 시간에 대해 이용되는 능력으로서 증가된 내구성을 갖는다. 경량의 구조로 인해, SOFC(10)는 또한 현재의 기술 수준의 고체 산화물 연료 전지보다 더 빠르게 가열될 수 있다. 예를 들면, SOFC(10)는 잠 재적으로 대략 분당 110℃의 램프율(ramp rate)로 약 5분만에 대략 600℃로 가열될 수 있다. SOFC(10)는 또한 그램당 와트(W/g) 또는 킬로그램당 킬로와트(kW/kg)으로 측정된, 증가된 잠재적 비출력(SP)을 갖는다. 매우 얇은 세라믹 전지에 대해서, SP는 RFS(12)의 면적 밀도(g/cm2)에 의해 분할된 면적 전력 밀도(제곱센티미터당 와트, W/cm2)와 동일하다. 예를 들면, SOFC(10)가 0.2 W/cm2의 면적 전력 밀도를 갖고 RFS 구조(12)가 0.2 g/cm2의 면적 밀도를 갖는 경우, SOFC(10)는 대략 1 W/g의 SP를 갖는다. 0.4 W/cm2의 면적 전력 밀도에서, SOFC(10)는 대략 2 W/g의 SP를 갖는다. 이는 동일한 면적 전력 밀도를 갖는 현재의 기술 수준의 연료 전지 스택의 SP보다 상당히 더 높은 것이다. 연료 매니폴드 및 현재 수집기 판이 고려될 때 전지 스택의 실제 SP 값이 감소함에도 불구하고, 이들 변수들의 효과는 증가된 RFS 풋프린트 및 증가된 공칭 전지 스택 전력 능력과 함께 감소한다.
도2A는 지지 시트(16), 분리기 시트(18) 및 애노드 상호 연결부(20)를 포함하는 RFS(12)를 도시하고 있다. RFS(12)의 지지 시트(16)는 전지(14)에 직접 지지되는 얇고 연성의 금속 시트 또는 포일이다. 지지 시트(16)는 지지 시트(16)의 상당 부분 위에 복수의 구멍들(26)을 포함한다. 일 실시예에 있어서, 지지 시트(16)는 대략 0.015 mm의 두께를 갖고, 스테인리스강으로 형성된다. 적당한 스테인리스강의 예들은 페라이트계 스테인리스강, 고 크로뮴 스테인리스강 등을 포함하지만, 이에 한정되지 않는다. 상업적으로 이용 가능한 적당한 페라이트계 스테인리스강 의 예들은 앨러게니 러들럼 코포레이션(Allegheny Ludlum Corporation)으로부터 입수 가능한 E-BRITE, 독일 뒤셀도르프 소재의 티센크룹(ThyssenKrupp)으로부터 입수 가능한 PA. 및 Crofer 22 APU를 포함하지만, 이에 한정되지 않는다. 지지 시트(16)는 또한 스테인리스강이 세라믹 전지(14)의 열팽창 계수와 유사한 열팽창 계수를 갖는 한 다른 스테인리스강으로 형성될 수 있다. 다른 적당한 페라이트계 스테인리스강의 예는 그레이드(grade) 409 스테인리스강, 티타늄 안정화된 페라이트계 스테인리스강 및 다른 400 시리즈 스테인리스강이다. 지지 시트(16)와 전지(14)의 열팽창 계수는 세라믹 전지(14)의 파손으로 이어질 수 있는 열 응력을 최소화하기 위해 유사해야 한다.
분리기 시트(18)는 얇고 중실(solid)인 금속 시트이며, 애노드 상호 연결부(20)와 (도2B에 도시된) 캐소드 상호 연결부(24) 사이에 위치된다. 분리기 시트(18)는 애노드 상호 연결부(20)를 통해 흐르는 가스가 캐소드 상호 연결부(24)를 통해 흐르는 가스와 상호 작용하는 것을 방지한다. 도2A에는 2개의 상이한 금속 시트로서의 지지 시트(16) 및 분리기 시트(18)에 대해 서술되고 있지만, 지지 시트(16) 및 분리기 시트(18)는 금속의 단일 시트로 형성될 수 있다. 일 실시예에 있어서, 분리기 시트(18)는 대략 0.015 mm의 두께를 갖고, 지지 시트(16)를 형성하는데 사용된 동일한 재료로 형성된다.
애노드 상호 연결부(20)는 RFS(12)에 지지 및 보강을 제공하도록 그리고 지지 시트(16)와 분리기 시트(18) 사이의 전기적 연결을 제공하도록 지지 시트(16)와 분리기 시트(18) 사이에 위치된다. 애노드 상호 연결부(20)는 또한 매우 다공성이 어서 RFS(12)를 통해 흐르는 연료에 매우 낮은 저항성을 나타낸다. 일 실시예에 있어서, 애노드 상호 연결부(20)는 복수의 종장형(elongated) 와이어 또는 필라멘트(28)로 이루어지고, 따라서 매우 가볍고 얇다. 필라멘트(28)는 제1 세트의 필라멘트(28a) 및 제2 세트의 필라멘트(28b)를 포함하고, 제1 및 제2 세트의 필라멘트(28a, 28b)의 필라멘트(28) 각각은 그 각 세트의 다른 필라멘트(28)에 평행하게 위치된다. 그런 다음, 제2 세트의 필라멘트(28b)는 제1 세트의 필라멘트(28a)에 수직되게 위치된다. 제2 세트의 필라멘트(28b)의 필라멘트(28b)는 와이어 메시 구조 또는 직물(fabric)과 같은 와이어 위브 패턴을 형성하도록 제1 세트의 필라멘트(28a)의 상하 인접 필라멘트(28a)를 직조한다. 필라멘트(28)의 와이어 위브 패턴은 당업계에 공지된 스퀘어 위브(square weave) 또는 임의의 와이어 위브 또는 메시일 수 있다. 개질유(reformate) 또는 처리된 탄화수소 연료로부터 유도된 합성 가스 합성물과 같은 수소 가스 함유 연료는, 제1 세트의 필라멘트(28a)와 제2 세트의 필라멘트(28b) 사이의 보이드 공간(30)을 통해 흐르고 전기 화학적 반응에 대해 산화하기 쉬운 화학 물질(chemicals)을 제공한다. 일 실시예에 있어서, 애노드 상호 연결부(20)는 지지 시트(16) 및 분리기 시트(18)를 형성하는데 사용된 동일한 재료로 형성되고, 대략 0.2 mm 이상의 두께를 가진다. 애노드 상호 연결부(20)는 또한 RFS(12)에 지지 및 보강을 제공하기에 충분한 구조적 보존성(integrity), 저항 손실을 최소화하기에 충분한 전기적 전도성 및 연료 흐름의 압력 강하를 최소화하기에 충분한 다공성을 갖는 다른 금속 재료로 형성될 수 있다. 재료는 또한 그 구조를 가로지르는 전자 흐름이 연료 분위기에서 내산화적이 고 안정하도록 허용해야 하고, 변형을 최소화하기 위한 RFS(12)를 제조하는데 사용된 다른 재료와 유사한 열팽창 계수를 가져야 한다. 일 실시예에 있어서, 애노드 상호 연결부(20)는 릴리프 구조의 형상을 가질 수 있고, RFS(12)의 지지 시트(16) 또는 분리기 시트(18)의 일체 부분일 수 있다. 릴리프 구조는 상기한 기준면 위로 연장되는 3차원 구조이다. 릴리프 구조는 임의의 적당한 금속 성형 또는 화학적 처리에 의해 형성될 수 있다.
금속 조인트(22)는 지지 시트(16)의 단부와 분리기 시트(18)의 단부 사이에 형성되고, RFS(12)의 주연 주위에 연료 기류에 대한 밀폐식 밀봉을 제공한다. RFS(12)의 밀폐식 밀봉은 연료와 (도1에 도시된) SOFC(10)를 통해 흐르는 산화 가스 기류의 신뢰할만한 분리를 제공한다. 선택적으로, 금속 지지 구조(11)는 밀폐식 밀봉이 RFS(12)의 주연 주위에 적당한 유리 또는 유리 세라믹 재료로 형성되는 경우에 금속 조인트(22) 없이 형성될 수 있다.
RFS(12)를 제조하기 위하여, 지지 시트(16)를 다공성으로 하기 위해 지지 시트(16)에 구멍(26)이 우선 형성된다. 구멍(26)은 레이저 비임 드릴링, 전자 비임 드릴링, 광화학적 에칭 및 다른 적당한 미세 가공 처리를 포함하는 당업계에 공지된 임의의 적당한 방법에 의해 지지 시트(16)에 형성될 수 있지만, 이에 한정되지 않는다. 그런 다음, 애노드 상호 연결부(20)는 지지 시트(16)와 분리기 시트(18) 사이에 위치된다. 그런 다음, 지지 시트(16), 애노드 상호 연결부(20) 및 분리기 시트(18)는 RFS 구조(12)에 강성을 제공하고 낮은 전기적 저항성을 달성하며 지지 시트(16)와 분리기 시트(18) 사이의 내구성 있는 금속 조인트(22)를 형성하기 위하 여 최적의 기계적 하중하에서 고진공 노(furnace) 내에 단일 구조로 확산 접합된다. 확산 접합 처리 단계에서, 애노드 상호 연결부(20)의 필라멘트(28)는 지지 시트(16)와 분리기 시트(18)를 서로 접합시켜서 전자 흐름에 작은 저항성을 가지면서 강한 연결을 달성한다. 지지 시트(16)와 분리기 시트(18)가 금속의 단일 시트로 형성되면, 단일 시트의 반부는 천공되고 단일 시트의 반부는 중실인 채로 남아 있다. 그런 다음, 애노드 상호 연결부(20)는 천공된 반부와 중실인 반부 사이에 위치되고, 금속의 단일 시트는 애노드 상호 연결부(20)를 수용하도록 반부로 접힌다. 그런 다음, 금속의 단일 시트와 애노드 상호 연결부(20)는 상기한 바와 같이 접합된다. RFS(12)는 또한 저항 시임 용접 및 융화성 필러 재료에 의한 브레이징과 같은, 당업계에 공지된 용접 처리에 의해 접합될 수 있다.
분리기 시트(18), 애노드 상호 연결부(20) 및 지지 시트(16)가 서로 접합된 후, 지지 시트(16) 및 분리기 시트(18)의 임의의 돌출 부분은 스탬핑 가공과 같은 적당한 금속 가공 처리에 의해 함께 초래되고, 후속적으로 금속 조인트(22)에 의해 RFS(12)를 밀폐식으로 밀봉하기 위해 레이저 비임 용접, 전자 비임 용접, 저항 시임 용접 또는 브레이징된다. 금속 조인트(22)는 저항 시임 용접, 레이저 비임 용접, 전자 비임 용접 및 브레이징을 포함하는 당업계에 잘 알려진 방법들에 의해 형성되지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 상기한 제조 처리에 의해 형성된 RFS(12)는 금속 조인트(22)에 의해 그 주연을 따라 밀폐식으로 밀봉된, 일체로 되고 경량의 얇은 벽인 쉘이 된다. 일 실시예에 있어서, RFS(12)는 대략 0.5 mm의 두께를 갖는다. 릴리프 구조가 지지 시트(16) 또는 분리기 시트(18)와 일체로 될 때, RFS(12)를 제조하는데 유사한 접합 또는 결합 처리가 사용될 수 있다.
금속 조인트(22)로 RFS 구조(12)를 밀폐식으로 밀봉할 때, 캐소드 상호 연결부(24)는 도2B에 도시된 바와 같이 분리기 시트(18)에서 RFS(12)에 연결된다. 캐소드 상호 연결부(24)는 분리기 시트(18) 바로 아래에 위치되고 분리기 시트(18)에 의해 상호 연결된 애노드로부터 분리된다. 애노드 상호 연결부(20)과 유사하게, 캐소드 상호 연결부(24)도 또한 매우 다공성이고 캐소드 상호 연결부(24)를 통해 흐르는 산화제에 매우 낮은 저항성을 나타낸다. 통상 산소 가스를 함유하는 산화제 기류는 전기 화학적 반응을 위해 산소 분자를 공급하기 위해 캐소드 상호 연결부(24)를 통해 흐른다. 산화제 기류는 순수 산소, 공기, 여과되고 정화된 공기 또는 다른 산소 함유 가스 기류를 포함하지만, 이에 한정되지 않는다. RFS(12) 및 캐소드 상호 연결부(24)는 함께 양극 판으로서 당업계에 언급된 것을 형성한다.
캐소드 상호 연결부(24)는 산화제 기류가 관통하는 반복적인 채널 구조를 형성하기 위해 익스팬디드메탈(expanded metal)의 얇은 시트를 절곡하거나 또는 주름지게 함(corrugating)으로써 형성된다. 밀폐식으로 밀봉된 연료 기류와 함께, 산화제 기류는 단순한 외부 "덕트형(duct-like)" 비밀봉 매니폴드 시스템을 거쳐 캐소드 상호 연결부(24)를 통해 흐르도록 구성될 수 있다. 캐소드 상호 연결부(24)가 익스팬디드메탈으로 형성될 때, 캐소드 상호 연결부(24)는 매우 낮은 밀도를 갖는다. 익스팬디드메탈 사용의 추가적인 이점은 캐소드 상호 연결부(24)의 무게를 최소화하도록 허용한다는 것이다. 일 실시예에 있어서, 캐소드 상호 연결부(24)는 지지 시트(16), 분리기 시트(18) 및 애노드 상호 연결부(20)를 형성하는데 사용된 것과 동일한 재료로 형성된다. 캐소드 상호 연결부(24)는 또한 사용되고 있는 합금이 SOFC(10)의 작동 온도에서 충분한 전기 전도성을 갖는 한 얇은 포일 바이메탈 구조 또는 니켈계 초합금으로 형성될 수 있다. 추가적으로, 캐소드 상호 연결부(24)는 또한 산화물 스케일의 저항 효과를 완화하고 캐소드 상호 연결부(24)를 통해 전자 전도성을 촉진하는 은, 은 합금, 금, 금 합금, 백금, 백금 합금, 팔라듐, 팔라듐 합금, 로듐, 로듐 합금을 포함하는 귀금속 및 그 합금, 또는 다른 귀금속 또는 귀금속 합금으로 코팅될 수 있지만, 이에 한정되지 않는다.
다른 실시예에 있어서, 캐소드 상호 연결부(24)는 또한 애노드 상호 연결부(20)의 필라멘트(28)와 유사하게 와이어 위브 패턴을 형성하기 위해 복수의 종장형 필라멘트들로 형성될 수 있다. 그런 다음, 와이어 위브 패턴은 캐소드 상호 연결부(24)가 익스팬디드메탈의 시트로 형성될 때와 유사하게 반복 채널 구조를 형성하기 위하여 절곡되거나 또는 주름지게 된다. 주 산화 기류 속도 벡터는 압력 강하 손실을 최소화하기 위해 채널 구조에 평행하게 지향된다.
다른 실시예에 있어서, 필라멘트가 단일 스케일 형성 합금으로 이루어질 때, 필라멘트의 외부면 상에 형성되는 산화물 스케일에 의해 전자 흐름으로 나타나는 옴 저항을 실질적으로 소거하기 위해서 와이어 메시 구조가 구성될 수 있다. 이는 캐소드 상호 연결부(24)에 있어서 전자 전도성 필라멘트에 의해 실현될 수 있다. 전자 전도성 필라멘트는 높은 전자 전도성을 갖고 산화제 분위기에서 저항 스케일을 형성하지 않는다. 전자 전도성 필라멘트는 캐소드 상호 연결부(24)의 와이어 위브에 직조되고, 전자들의 흐름에 대해 직접적인, 낮은 옴 저항 경로를 제공하도 록 분리시 시트(18) 및 전지(14) 모두와 접촉한다. 전자 전도성 필라멘트는 스테인리스강 또는 다른 고강도 합금으로 형성되고, 주름진 와이어 메시 구조에 구조적 부하 견딤 요소로서 작용하는 잔류 필라멘트들 사이의 다양한 위치에서 와이어 위브에 일 방향으로 직조된다. 일 실시예에 있어서, 캐소드 상호 연결부(24)의 전자 전도성 필라멘트는 (도1에 도시된) SOFC(10)의 작동 온도에서 절연 산화물 스케일을 형성하지 않는 은, 은 합금, 금, 금 합금, 백금, 백금 합금, 팔라듐, 팔라듐 합금, 로듐, 로듐 합금, 은을 갖는 귀금속 합금을 포함하는 귀금속 및 그 합금, 또는 다른 귀금속 또는 귀금속 합금으로 형성될 수 있지만, 이에 한정되지 않는다.
캐소드 상호 연결부(24)는 금속 대 금속 브레이징과 같은 적당한 접합 처리에 의해 분리기 시트(18)에 접합된다. 은, 은 합금, 금, 금 합금 및 다른 귀금속 합금은 캐소드 상호 연결부(24)와 분리기 시트(18)를 브레이징하는데 사용될 수 있다. 합금 합성물 및 결과적인 조인트에서의 액체 필러 금속층이 공기에서 유전성 산화물 합성물로 상화되지 않는 한 귀금속은 임의의 수의 비금속을 함유할 수 있다. 추가적으로, 캐소드 상호 연결부(24)와 분리기 시트(18)를 함께 브레이징하는데 사용되는 재료는 지지 시트(16), 애노드 상호 연결부(20) 및 분리기 시트(18)가 제조될 수 있는 녹는점 또는 액상 온도를 가져야 한다. 캐소드 상호 연결부(24)는 또한 레이저 비임 용접, 전자 비임 용접, 스폿 용접 및 접합(bonding)을 포함하는, 당업계에 공지된 임의의 금속 결합 방법에 의해 분리기 시트(18)에 연결될 수 있지만, 이에 한정되지 않는다.
캐소드 상호 연결부(24)는 또한 경계부 옴 저항을 최소화하기 위해 인접 SOFC(10)의 전지(14)에 접합된다. 캐소드 상호 연결부(24)와 전지(14)의 접합은 금속과 세라믹 모두를 접합하는 금속 또는 세라믹 전자 전도성 재료의 사용에 의해 달성될 수 있다. 접합 재료는 바람직하게는 대기 상태에서 페이스트로서 도포된 후, 접합을 달성하기 위해 경화(firing)된다. 적당한 금속 접합 재료는 은, 은 합금, 금, 금 합금, 백금, 백금 합금, 로듐, 로듐 합금, 또는 적당한 비금속 또는 세라믹 재료를 갖는 귀금속 합금을 포함하지만, 이에 한정되지 않는다. 귀금속 접합 재료와 비금속 성분의 혼합은 비용을 줄이고, 전지(14)와 캐소드 상호 연결부(24)의 접합을 향상시킬 수 있다. 분산된 분말 형태로 금속 접합 페이스트에서의 세라믹 재료의 혼합은 금속 분말의 조밀화(densification)를 제한하고, 접합층이 전지(14)에 분자 산소 확산의 확산을 촉진하는 충분한 공극을 보유하게 할 수 있다. 캐소드 상호 연결부(24)와 전지(14)를 접합하는데 사용될 수 있는 세라믹 재료는 부분 또는 완전 안정화된 지르코니아, 알루미나, 또는 스트론튬 도핑된 란탄 아망간산염(manganite), 스트론튬 도핑된 란탄 코발트 페라이트 등과 같은 페로브스카이트(perovskite) 재료를 포함하는 다른 안정한 세라믹 분말 및 세라믹 전자 전도성 분말을 포함하지만, 이에 한정되지 않는다. 일 실시예에 있어서, 귀금속 접합 재료는 전지(14)에 캐소드 상호 연결부(24)를 접합하기 위해 세라믹 전자 전도성 분말과 혼합된다.
도2C는 도2B에 도시된 관점에서 90도 회전된, 연료 매니폴드(32)를 갖는 금속 지지 구조(11)를 도시하고 있다. 연료 매니폴드(32)는 개구부(33)에서 SOFC(10)의 분리기 시트(18) 및 (도6B에 도시된) 인접 SOFC(10)에 연결된다. 개구 부(33)는 레이저 또는 전자 비임 슬라이싱(slicing)과 같은 적당한 처리에 의해 매니폴딩한 연료 기류에 대해 RFS(12)를 통해 개방 채널을 생성하도록 RFS(12)를 관통하여 절단된다. 연료는 SOFC(10)의 일 측 상의 연료 매니폴드 커넥터(32)를 통해 상향 방향으로 흐르고, 실질적으로 전지(14)에 의해 소비되는 RFS(12)를 거쳐 측방향으로 분포된다. 그런 다음, 반응된 연료는 SOFC(10)의 대향 측 상에 위치된 연료 매니폴드 커넥터(32)를 통해 배출된다. RFS(12)가 접합되는 연료 매니폴드 커넥터(32)의 표면들 중 적어도 하나는 전지(14) 또는 (도5에 도시된) 전지 스택(100)의 단락을 방지하기 위하여 유전성 필름을 가져야 한다. 전기 화학적 산화는 예를 들어 지지 시트(16)에 접합되도록 하는 연료 매니폴드 커넥터(32)의 표면만이 전기 화학적으로 산화되는 반면, 다른 대향면은 분리기 시트(18)에 금속 상태에서 금속 대 금속 접합되게 유지되도록 단일 편평면 상에서의 선택적인 산화를 가능하게 한다. 대안적으로, 인접 SOFC(10)의 분리기 시트(18) 또는 지지 시트(16)는 국부적인 유전성 코팅부를 가질 수 있다. 특별히 적당한 스테인리스강의 예는 철-크롬-알루미늄 스테인리스강의 종류인 Fecralloy이다. 상업적으로 입수 가능한 적당한 Fecralloy의 예는 독일 뒤셀도르프 소재의 티센크룹으로부터 입수 가능한 Aluchrom Y이다. 선택적인 산화는 전지 스택 제조에 대한 유연성뿐 아니라 감소된 제조 비용을 제공한다. 유전성 코팅부는 또한 사전 산화 또는 애노드화된 금속으로 형성될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 연료 매니폴드 커넥터(32)는 동일한 금속 합금으로 형성될 수 있거나 또는 형성될 수 없는 2개의 섹션으로 이루어질 수 있다. 섹션 중 하나는 유전성 필름을 현상하도록 처리되는 반면, 제2 섹션은 비처리된 금속 상태로 남아 있다. 이어서, 2개의 섹션은 연료 전지 스택의 조립 시에 함께 밀봉된다.
연료 매니폴드 커넥터(32)의 유전성 면은 활성 금속(active metal) 브레이징 합금으로 브레이징함으로써 지지 시트(16)에 부착되거나 또는 접합된다. 활성 금속 브레이징 합금은 매우 강한 공유 결합 조인트를 형성하도록 세라믹 표면과 작용한다. 이는 완전 습식으로 인접한 세라믹 표면과 반응하고 산화물 표면에 접합하는 활성 금속, 통상 Ti의 혼합을 통해 달성된다. 이는 유전성 접합에 의해 조합된 화학적 접합의 저 중량, 고 강도 및 보존성이 전기적으로 고립된 밀폐식 접합을 달성하도록 허용한다. 연료 매니폴드 커넥터(32)를 지지 시트(16)에 브레이징하기 위한 적당한 브레이징 재료의 예는 활성 금속 브레이징 합금 및 은-구리 산화물 합성물을 포함하지만, 이제 한정되지 않는다. 일 실시예에 있어서, 은계 브레이징 재료가 사용된다. 약 600℃에서, 은 및 그 합금은 매우 안정하고, 밀봉 및 금속 대 금속 브레이징 모두에 대해 사용될 수 있다. 유리 또는 유리-세라믹 재료는 또한 연료 매니폴드 커넥터(32)를 RFS(12)에 접합하는데 사용될 수 있다.
도3 및 도3A는 모두 금속 지지 구조(11) 상에 적층된 전지(14)를 도시하고 있고, 서로 연관되어 설명될 것이다. 도3은 지지 시트(16) 상에 적층된 전지(14)를 갖는 금속 지지 구조(11)의 단면도를 도시하고 있다. 도3A는 전지(14)의 확대도를 도시하고 있다. 박막 3층 전지(14)는 애노드 전극 층(34), 전해질 층(36) 및 캐소드 전극 층(38)을 포함한다. 일 실시예에 있어서, 애노드 전극 층(34), 전해질 층(36) 및 캐소드 전극 층(38) 각각은 대략 0.010 mm와 대략 0.1 mm 사이의 두 께를 갖는다.
애노드 전극 층(34)은 지지 시트(16) 상에 직접적으로 적층되고, 지지 시트(16)의 구멍(26)을 거쳐서 애노드 상호 연결부(20)를 통해 흐르는 연료와 연통한다. 일 실시예에 있어서, 애노드 전극 층(34)은 니켈과 세리아, 구리와 세리아 또는 니켈-구리와 세리아와 같은 금속 분말과 산소 이온 전도성 세라믹 산화물 분말의 혼합으로 형성된다. 애노드 전극 층(34)은 또한 도핑된 세리아, 도핑된 란탄 갤레이트, 안정화된 지르코니아 등과 같은 산소 이온 전도성 세라믹 산화물 분말과 혼합된 니켈, 구리, 및 그 합금의 산화물로 형성될 수 있다.
전해질 층(36)은 애노드 전극 층(34)의 상부에 적층되고, 전해질 층(36)을 가로질러 분자 가스 확산을 허용하는 상호 연결된 공극이 없도록 충분히 밀집되어 있다. 전해질 층(36)은 상호 연결된 공극이 없기 때문에, 전해질 층(36)은 애노드 전극 층(34)과 연통된 연료와 캐소드 전극 층(38)과 연통된 상화제 사이에서 가스 차단부로서 작용한다. 전해질 층(36)은 또한 전지(14)의 주연을 따라 애노드 전극 층(34)의 다공성 에지를 밀봉하도록 애노드 전극 층(34)과 중첩된다. 애노드 전극 층(34)의 다공성 에지는 또한 합성물이 임의의 오염물을 함유하지 않는 한 주연을 따라 유리 또는 유리-세라믹 합성물을 도포함으로써 밀봉될 수 있고, RFS 구조(12)의 견고성이 과도 상태 또는 정상 상태 조건하에서 영향을 받지 않도록 적당한 물리적 및 기계적 특성을 갖는다. 일 실시예에 있어서, 전해질 층(36)은 희토(rare earth; RE) 금속 산화물로 도핑된 세리아(CeO2)로 형성된다. 다른 실시예에 있어 서, 전해질 층(36)은 희토(RE) 금속 산화물 및 전이 금속 산화물로 도핑된 세리아(CeO2)로 형성된다. 하나 이상의 RE 산화물은 도펀트(dopant)로서 사용될 수 있다. 전해질 층(36)에 대한 특별히 적당한 합성물은 미국 특허 제5,001,021호에 교시된 바와 같은 이중 도핑된 세리아, 및 가돌리니아 도핑된 세리아(gadolinia-doped ceria; GDC)와 같은 단일 도핑된 RE 세리아이다. 이중 도핑된 세리아 및 단일 도핑된 RE 세리아는 SOFC(10)가 대략 500℃와 600℃ 사이의 중간 온도에서 작동하도록 허용한다. 다른 실시예에 있어서, 전해질 층(36)은 스트론튬 도핑된 란탄 갤레이트, 스트론튬 도핑된 란탄 마그네슘 도핑된 갤레이트 등과 같은 높은 이온 전도성의 도핑된 란탄 갤레이트의 부류로부터 선택된 합성물을 가질 수 있다. 또 다른 실시예에 있어서, 전해질 층(36)은 부분 안정화된 지르코니아 및 완전 안정화된 지르코니아의 부류로부터 선택된 합성물을 가질 수 있다. 전해질 층(36)이 이 부류로부터 선택되면, SOFC(10)는 제한된 임무 및 작동 수명의 용도에 충분한 높은 면적 전력 밀도를 달성하기 위하여 보다 높은 온도에서 작동될 필요가 있을 것이다.
캐소드 전극 층(38)은 전해질 층(36)의 상부에 적층되고, (도5에 도시된) 인접 SOFC(10)의 캐소드 상호 연결부(24)를 통해 흐르는 산화제와 연통된다. 전해질 층(36)과 유사하게, 캐소드 전극 층(38)은 전해물 재료 및 스트론튬 도핑된 란탄 코발트 페라이트 또는 다른 활성이 큰 혼합된 이온-전자 전도성 재료의 합성물일 수 있다.
전지(14)의 세라믹 성분 및 전해물은 슬립주입(slip casting), 테이프 캐스팅(tape casting), 스크린 프린팅(screen printing), 전기 영동(electrophoretic) 적층 및 스핀 코팅을 포함하지만 이에 한정되지 않는, 당업계에 공지된 적당한 세라믹 처리에 의해, 이후에 접합 및 경화(firing) 및 소결(sintering)에 의해 RFS(12)의 지지 시트(16) 상에 적층될 수 있다. 전지(14)는 또한 열적 플라즈마 스프레잉, 전자 비임 물리적 증착, 스퍼터링 및 화학적 증착을 포함하는 다른 방법에 의해 적층될 수 있지만, 이에 한정되지 않는다.
도4는 SOFC(10)의 전지(14)에서 발생하는 전기 화학적 반응을 도시하고 있고, 도3 및 도3A와 연관하여 설명된다. 작동 시에, 분리기 시트(18), 금속 조인트(22) 및 전해질 층(36)은 연료 및 산화제 기류가 상호 작용하는 것을 방지하는, 실질적으로 밀폐식으로 밀봉된 구조를 제공한다. 연료가 RFS(12)를 통해 흐르기 때문에, 연료는 지지 시트(16)의 구멍을 통해 전지(14)로 흐르고, 애노드 층 전극(34) 및 전해질 층(36)과 접촉한다. 일산화탄소는 물과 반응하여 이산화탄소 및 수소를 형성하고, 수소 가스는 전해질 층(36)에서 산소 이온과 반응하여 물 및 전자를 생성한다. 전지(14) 내에 방출된(released) 전자들은 캐소드 전극 층(38)을 되돌아가기 전에 전기적 부하를 구동하기 위해 외부 회로(40)에 애노드 상호 연결부(24)의 필라멘트(28)를 통해 흐른다. 산화제는 캐소드 상호 연결부(24)를 통해 흐르기 때문에, 산화제는 캐소드 전극 층(38) 및 전해질 층(36)과 접촉한다. 산화제 기류 내의 산소는 전해질 층(36)에서 전극과 반응하고, 환원되어 산소 이온을 생성한다. 이 사이클은, SOFC(10)를 통해 흐르는 연료의 정상 공급 및 산화제의 정상 공급이 있고 전기적 부하가 외부 회로(40)를 통해 전지(14)에 연결되는 한 연속적으로 반복된다.
도5는 각각이 금속 지지 구조(11)를 갖는, 전지 스택(100)의 2개의 SOFC(10)의 사시 단면도이다. 현재의 기술 수준의 고체 산화물 연료 전지는 대략 0.5 kW/kg 미만의 잠재적인 비출력을 갖는다. SOFC(10)는 대략 1 kW/kg보다 큰 잠재적인 비출력을 제공한다. 이는 주로 RFS(12)의 감소된 두께 및 경량 구조의 원인이다. 그럼에도 불구하고, 충분한 전력 발생 능력을 제공하기 위하여, 복수의 SOFC(10)는 통상 전지 스택(100)과 유사하게 전지 스택을 형성하도록 직렬로 위치된다. SOFC(10)는, 분리기 시트(18)가 인접 SOFC(10)의 캐소드 상호 연결부(24)를 통해 흐르는 산화제와 애노드 상호 연결부(20)를 통해 흐르는 연료가 혼합되는 것을 방지하도록 서로에 대해 적층(stack)된다. 일 실시예에 있어서, 전지 스택(100)은 우선 스택 구조에 복수의 SOFC(10)를 조립한 뒤, 복수의 SOFC(10)를 서로 접합함으로써 형성된다. 캐소드 전극 층(38)에의 캐소드 상호 연결부(24)의 접합 및 지지 시트(16)에의 연료 매니폴드 커넥터(32)의 접합에 사용된 재료 및 처리는 일 온도 사이클 전체에 대해 재료를 접합하는 것이 바람직하도록 선택적으로 선택된다. 도5는 전지 스택(100) 내의 단지 2개의 SOFC(10)를 도시하고 있지만, 전지 스택(100)은 특정 장소에 대해 충분한 전력 발생을 제공하는데 필요한 만큼의 임의의 수의 SOFC(10)를 가질 수 있다.
도6A는 전지 스택(100)의 단면도이다. SOFC(10)가 전지 스택(100)을 형성하도록 직렬로 위치될 때, 제1 금속 판(42) 및 제2 금속 판(44)은 전류 수집기로서 작용하고 외부 회로(40)로 그리고 외부 회로(40)로부터 이동을 위한 전자의 최소 저항을 제공하기 위하여 각각 전지 스택(100)의 아래 및 위에 위치된다. 단지 하나의 SOFC(10)가 있을 때와 유사하게, 전지 스택(100)의 SOFC(10) 각각의 분리기 시트(18), 금속 조인트(22) 및 (도3 및 도3A에 도시된) 전해질 층(36)은 연료 및 산화제 기류가 상호 작용하는 것을 방지한다. 애노드 상호 연결부(20)를 통해 흐르는 연료 및 캐소드 상호 연결부(24)를 통해 흐르는 산화제는 물을 형성하고 연료 기류 내의 수소로부터 전자를 방출하고 산화제 기류 내의 산소 분자를 줄이기 위해 외부 회로(40)를 거쳐 전지 스택(100)으로 복귀하는 전자를 사용하는 동일한 방식으로 상호 작용한다. 그러나, 전지 스택(100)에 있어서, 애노드 상호 연결부(20)의 (도3에 도시된) 필라멘트(28)를 통해 전지(14) 각각에 방출된 전자들을 외부 회로(40)로 통과시키는 대신에, 전자들은 애노드 상호 연결부(20)의 필라멘트를 거치고, 분리기 시트(18)를 거쳐서 그리고 캐소드 상호 연결부(24)를 거쳐서 인접 SOFC(10)의 캐소드 층(38)으로 이동된다. 전자들이 전지 스택(100)의 저부에서 제1 금속 판(42)과 접촉할 때, 전자들은 에너지를 제공하도록 외부 회로(40)로 이동하고, 그런 다음 전지 스택(100)의 대향 단부 상의 제2 금속 판(44)으로 복귀한다. 그런 다음, 전자들은 사이클을 반복하도록 제2 금속 판(44)과 접촉하는 캐소드 상호 연결부(24)를 통해 흐르고, 외부 회로(40)에 전기 전력을 제공한다.
도6B는 도6A에 도시된 도면이 90도 회전되고, 열적으로 절연된 산화제 충전 챔버(36)에 위치된 전지 스택(100)의 개략 단면도이다. 챔버(46)는 전지 스택(100)의 SOFC(10)를 통해 흐르는 산화제 기류용 비밀봉 매니폴드를 제공하고, 절 연체(48) 및 슬리브(50)를 포함한다. 챔버(46)는 유입구 및 유출구 플리넘(plenum)(미도시)에 의해 전지 스택(100)에 대한 산화제 기류를 운영한다. 절연체(48)는 산화제가 캐소드 상호 연결부(24)를 통과하도록 지향시키고 전지 스택을 바이패스하는 산화제의 부분을 최소화하기 위해 전지 스택(100) 전체에 대해 꽉 끼움되는 열적 절연 재료이다. 일 실시예에 있어서, 절연체(48)는 유전적 또는 전기적 절연성인 섬유질 세라믹으로 형성되고, Fiberfax®, 섬유질 알루미나, 직조된 알루미나 섬유 또는 이들의 임의의 조합을 포함하는 다양한 재료들로 형성될 수 있지만, 이에 한정되지 않는다. 슬리브(50)는 금속으로 형성되고 절연체(48)를 둘러싸는 것이 바람직하다. 도6B는 애노드 상호 연결부(20)를 통한 연료 기류 흐름에 대해서 역류(counter flow) 패턴으로 구성된 캐소드 상호 연결부(24)를 통한 산화제 기류 흐름을 도시하고 있지만, 산화제 및 연료 기류 흐름은 임의의 전형적인(classic) 역류, 병류(co-flow) 또는 직교류(cross-flow)로 구성될 수 있다.
본 발명의 고체 산화물 연료 전지는 박막 3층 전지를 지지하기 위해 강화된 포일 지지부(RFS)를 갖는다. 3층 전지에 사용된 전해물은 고체 산화물 연료 전지가 대략 600℃ 이하의 온도에서 작동되는 것을 허용하는 희토 도핑된 세리아, 및 특별한 가돌리니아 도핑된 세리아이다. 결과로서, RFS는 이들 온도에서 내구성을 갖는 덜 비싼 재료, 특히 페라이트계 스테인리스강과 같은 스테인리스 강 합금 및 다른 고 크롬 합금으로 형성될 수 있다. 낮은 축열체(thermal mass) 전지 및 RFS의 사용으로 인해, 고체 산화물 연료 전지는 또한 대략 600℃의 작동 온도로 빠르게 가열될 수 있고, 연료 전지의 개시 시간을 상당히 단축할 수 있다.
RFS는 지지 시트의 상부에 직접 적층된 전지를 갖는, 얇고 경량의 구조를 형성하기 위해 서로 접합된 지지 시트, 애노드 상호 연결부 및 분리기 시트를 포함한다. 캐소드 상호 연결부는 또한 분리기 시트에 연결된다. 지지 시트는 애노드 상호 연결부를 통해 흐르는 연료가 전지와 접촉하게 되도록 천공된다. 분리기 시트는 중실의 금속 시트이고, 애노드 상호 연결부의 보이드 공간을 통해 흐르는 연료와 캐소드 상호 연결부의 보이드 공간을 통해 흐르는 산화제를 신뢰성 있고 견고한 방식으로 서로 분리되게 유지한다.
RFS를 포함하는 고체 산화물 연료 전지는 전지 지지부로서의 애노드 전극 층을 사용하는 현재의 기술 수준의 평면형 고체 산화물 연료 전지보다 약 3배 얇다. 두께에 있어서의 상당한 감소에도 불구하고, RFS 전지 지지 구조는 전지 지지부, 애노드 상호 연결부, 연료 흐름을 위한 보이드 공간 및 분리기 판의 기능을 포함한다. 추가적으로, RFS를 형성하는 금속의 연성은 통상적으로 변형 및 랩핑을 용이하게 하고, 큰 풋프린트 스케일에서 취성의 세라믹 전지에 대한 강성 지지부를 제공하지 않는 매우 얇은 포일의 형성을 가능하게 한다. 그러나, 접합된 RFS는 상호 연결된 필라멘트들 또는 애노드 상호 연결부에 대한 다공성 구조의 다른 기하학적 구조에 의해 강화된 "보강(reinforced)" 구조이다. 따라서, RFS는 면외(out-of-plane) 변형에 대해 충분한 저항성을 제공하고, SOFC 3층에 대해 월등한 지지를 제공한다.
금속 RFS는 또한 연속적이고, 반회분식(semi-batch) 또는 회분식 금속 가공 처리에 의해 큰 풋프린트로 형성될 수 있다. 300 mm × 300 mm를 초과하는 RFS 풋 프린트 사이즈는 현재의 세라믹 제조 처리 및 처리 수율의 제한으로 인해 200 mm × 200 mm보다 작은 사이즈로 제한되는, 세라믹 지지부에 의해 지지된 평면형 SOFC 전지에 비해 상당한 이점을 제공할 것이 기대된다. RFS는 또한 제어 가능한 형상 및 매우 높은 정밀도 및 신뢰성을 갖고 설계되고 실행될 수 있는 공극 형상을 나타낸다. 이들 특징들은 잘 제어된 연료 가스 흐름 저항을 바꾸고, 다중 전지 스택 내에서의 연료 분포를 실질적으로 균일하게 한다.
본 발명은 바람직한 실시예들을 참조하여 서술되었지만, 당업계의 숙련자들은 본 발명의 사상 및 범주를 벗어나지 않고 형태 및 상세에 있어서 변경이 가능함을 인식할 것이다.

Claims (27)

  1. 고체 산화물 연료 전지의 전지를 지지하기 위한 강화된 금속성 포일 지지 구조이며,
    분리기 시트와,
    유체 연통하도록 구성된 구멍을 갖는 지지 시트와,
    분리기 시트와 지지 시트 사이에 위치된 다공성 층을 포함하며,
    다공성 층은 지지 구조에 지지 및 보강을 제공하고, 지지 시트와 분리기 시트 사이의 전기적 연결을 제공하며, 다공성 층을 통한 유체의 유동을 허용하는 지지 구조.
  2. 제1항에 있어서, 전지는 지지 시트에 의해 직접 지지된 지지 구조.
  3. 제1항에 있어서, 지지 시트는 분리기 시트에 실질적으로 밀폐식으로 밀봉된 지지 구조.
  4. 제1항에 있어서, 지지 시트 및 분리기 시트는 단일 시트의 포일로 형성된 지지 구조.
  5. 제1항에 있어서, 다공성 층은 와이어 위브 패턴으로 구성된 복수의 필라멘트 들로 형성된 지지 구조.
  6. 제1항에 있어서, 다공성 층은 릴리프(relief) 구조이며, 분리기 시트와 일체로 된 지지 구조.
  7. 제1항에 있어서, 분리기 시트, 지지 시트 및 다공성 층은 고 크롬 스테인리스강으로 형성된 지지 구조.
  8. 제1항에 있어서, 지지 구조는 1 mm 미만의 두께를 갖는 지지 구조.
  9. 제1항에 있어서, 지지 구조는 0.4 g/cm2 미만의 면적 밀도를 갖는 지지 구조.
  10. 복수의 반복 유닛을 갖는 고 비출력 고체 산화물 연료 전지 스택이며,
    고체 산화물 연료 전지 스택의 반복 유닛 각각은,
    연료 전지를 지지하기 위해 위치된 강화된 금속성 포일 지지 구조와,
    강화된 포일 지지 구조의 천공된 지지 시트 사이에 적층된 3층의 고체 산화물 연료 전지와,
    캐소드 상호 연결부를 포함하고,
    지지 구조는,
    천공된 지지 시트와,
    분리기 시트와,
    지지 구조에 지지 및 보강을 제공하기 위하여 그리고 지지 시트와 분리기 시트 사이에 전기적 연결을 제공하기 위하여 천공된 지지 시트와 분리기 시트 사이에 위치된 다공성 층을 포함하는 고 비출력 고체 산화물 연료 전지 스택
  11. 제10항에 있어서, 3층 고체 산화물 연료 전지는 희토류 금속 산화물으로 도핑된 세리아를 포함하는 고 비출력 고체 산화물 연료 전지 스택.
  12. 제11항에 있어서, 3층 고체 산화물 연료 전지는 희토류 금속 산화물 및 전이 금속 산화물로 도핑된 세리아를 포함하는 고 비출력 고체 산화물 연료 전지 스택.
  13. 제11항에 있어서, 3층 고체 산화물 연료 전지의 전해질 층은 가돌리니아 도핑된 세리아(gadolinia-doped ceria), 스트론튬 도핑된 란탄 갤레이트(strontium-doped lanthanum gallate), 스트론튬 도핑된 란탄 마그네슘 도핑된 갤레이트(strontium-doped lanthanum magnesium-doped gallate), 부분 안정화된 지르코니아 및 완전 안정화된 지르코니아로 이루어진 그룹에서 선택된 고 비출력 고체 산화물 연료 전지 스택.
  14. 제10항에 있어서, 캐소드 상호 연결부는 하나의 익스팬디드메탈 또는 메시 구조로 구성된 복수의 필라멘트들로 형성된 고 비출력 고체 산화물 연료 전지 스택.
  15. 제14항에 있어서, 캐소드 상호 연결부는 스테인리스강으로 형성된 고 비출력 고체 산화물 연료 전지 스택.
  16. 제10항에 있어서, 캐소드 상호 연결부의 적어도 일부는 높은 전자 전도성 재료를 포함하는 고 비출력 고체 산화물 연료 전지 스택.
  17. 제10항에 있어서, 다공성 층은 와이어 위브 패턴으로 구성된 복수의 필라멘트들로 형성된 고 비출력 고체 산화물 연료 전지 스택.
  18. 제10항에 있어서, 연료 전지 스택은 적어도 0.5 kW/kg의 비출력을 갖는 고 비출력 고체 산화물 연료 전지 스택.
  19. 제10항에 있어서, 강화된 포일 지지 구조는 1 mm 미만의 두께를 갖는 고 비출력 고체 산화물 연료 전지 스택.
  20. 제10항에 있어서, 다공성 층에 유체 연통하도록 구성된 매니폴드 구조를 더 포함하는 고 비출력 고체 산화물 연료 전지 스택.
  21. 제10항에 있어서, 산화제 유체 충전 챔버를 더 포함하며, 고체 산화물 연료 전지 스택은 산화제 유체 충전 챔버 내에 수납되고, 챔버는 캐소드 상호 연결부가 산화제 유체와 개방 연통되는 것을 허용하는 고 비출력 고체 산화물 연료 전지 스택.
  22. 제21항에 있어서, 산화제는 유체 충전 챔버를 통해 연속으로 유동하는 고 비출력 고체 산화물 연료 전지 스택.
  23. 금속 지지 구조를 갖는 고체 산화물 연료 전지 스택의 제조 방법이며,
    제1 포일 시트에 복수의 구멍을 형성하는 단계와,
    제1 포일 시트와 제2 포일 시트 사이에 보강 메시 구조를 위치시키는 단계와,
    제1 포일 시트, 제2 포일 시트 및 보강 메시 구조를 접합시키는 단계와,
    제1 포일 시트와 제2 포일 시트 사이의 밀폐식 밀봉을 형성하는 단계와,
    제1 포일 시트의 제1 측부 상에 후막 3층 전지를 적층시키는 단계를 포함하는 고체 산화물 연료 전지 스택의 제조 방법.
  24. 제23항에 있어서, 밀폐식 밀봉을 형성하는 단계는 전자 비임 용접, 레이저 비임 용접, 저항 용접 또는 브레이징하는 단계를 포함하는 고체 산화물 연료 전지 스택의 제조 방법.
  25. 제23항에 있어서, 보강 메시 구조에 제1 및 제2 포일 시트를 접합시키는 단계는, 보강 메시 구조에 제1 및 제2 포일 시트를 확산 접착, 저항 용접 또는 브레이징하는 단계를 포함하는 고체 산화물 연료 전지 스택의 제조 방법.
  26. 제23항에 있어서, 제1 포일 시트 및 제2 포일 시트는 제1 반부 및 제2 반부를 갖는 주된 포일 시트로 형성된 고체 산화물 연료 전지 스택의 제조 방법.
  27. 제26항에 있어서, 제1 포일 시트, 제2 포일 시트 및 보강 메시 구조를 접착시키는 단계는 포일의 시트의 제1 반부와 제2 반부 사이에 위치된 보강 메시 구조와 함께 포일의 시트의 제2 반부 위로 포일의 시트의 제1 반부를 접는 단계를 포함하는 고체 산화물 연료 전지 스택의 제조 방법.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20130106813A (ko) * 2010-08-17 2013-09-30 블룸 에너지 코퍼레이션 고체 산화물 연료 전지를 제조하는 방법
KR20160048809A (ko) * 2013-09-04 2016-05-04 케레스 인텔렉츄얼 프로퍼티 컴퍼니 리미티드 금속지지체형 고체산화물 연료전지

Families Citing this family (30)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2006138611A2 (en) * 2005-06-16 2006-12-28 Trustees Of Boston University Waste to hydrogen conversion process and related apparatus
KR100901568B1 (ko) * 2006-12-12 2009-06-08 현대자동차주식회사 연료전지용 금속분리판의 제조방법
US7754367B2 (en) * 2007-06-28 2010-07-13 Delphi Technologies, Inc. Solid bonded interconnect system in a lightweight solid oxide fuel cell stack
US7815843B2 (en) * 2007-12-27 2010-10-19 Institute Of Nuclear Energy Research Process for anode treatment of solid oxide fuel cell—membrane electrode assembly to upgrade power density in performance test
US8883368B2 (en) * 2008-11-21 2014-11-11 Ballard Power Systems Inc. Solid oxide fuel cell having rigidized support including nickel-based alloy
WO2010059158A1 (en) 2008-11-21 2010-05-27 Utc Power Corporation Method of forming a fuel cell sheet
FR2940857B1 (fr) 2009-01-07 2011-02-11 Commissariat Energie Atomique Procede de fabrication d'un electrolyseur haute temperature ou d'une pile a combustible haute temperature comprenant un empilement de cellules elementaires
WO2010129957A2 (en) * 2009-05-08 2010-11-11 Treadstone Technologies, Inc. High power fuel stacks using metal separator plates
JP5772125B2 (ja) * 2010-03-31 2015-09-02 大日本印刷株式会社 固体酸化物形燃料電池及びその製造方法
US20130108943A1 (en) * 2010-05-04 2013-05-02 Jean Yamanis Two-layer coatings on metal substrates and dense electrolyte for high specific power metal-supported sofc
US20130101915A1 (en) * 2010-06-25 2013-04-25 Utc Power Corporation Composite seal for fuel cells, process of manufacture, and fuel cell stack using same
WO2012033491A1 (en) 2010-09-09 2012-03-15 Utc Power Corporation Fuel cell coating
KR101405477B1 (ko) 2011-12-29 2014-06-19 재단법인 포항산업과학연구원 금속지지체형 고체산화물 연료전지용 셀의 제조방법 및 금속지지체형 고체산화물 연료전지용 셀
CN102856569A (zh) * 2012-10-09 2013-01-02 复旦大学 多孔阴极涂敷矩阵式的小型固体氧化物燃料电池装置
GB2517927B (en) * 2013-09-04 2018-05-16 Ceres Ip Co Ltd Process for forming a metal supported solid oxide fuel cell
FR3014247B1 (fr) * 2013-11-29 2016-01-01 Commissariat Energie Atomique Procede de fabrication d'un assemblage membrane/electrodes comportant des renforts
US20160190614A1 (en) * 2014-04-01 2016-06-30 General Electric Company Interconnect and solid oxide fuel cell device
GB2524638B (en) * 2015-02-06 2016-04-06 Ceres Ip Co Ltd Electrolyte forming process
KR101762159B1 (ko) * 2016-02-24 2017-08-04 엘지전자 주식회사 면상 발열장치, 이를 포함하는하는 전기 레인지 및 그 제조방법
CN110085873B (zh) 2018-01-26 2021-09-10 财团法人工业技术研究院 固态氧化物燃料电池的阴极层与膜电极组
CN111902988A (zh) 2018-03-30 2020-11-06 大阪瓦斯株式会社 金属板的制造方法、金属板、电化学元件、电化学模块、电化学装置、能源系统、固体氧化物型燃料电池和固体氧化物型电解单元
JP7080090B2 (ja) 2018-03-30 2022-06-03 大阪瓦斯株式会社 電気化学素子の金属支持体、電気化学素子、電気化学モジュール、電気化学装置、エネルギーシステム、固体酸化物形燃料電池及び金属支持体の製造方法
EP3790091A4 (en) * 2018-03-30 2022-04-06 Osaka Gas Co., Ltd. METAL SUPPORT FOR ELECTROCHEMICAL DEVICE, ELECTROCHEMICAL DEVICE, ELECTROCHEMICAL MODULE, ELECTROCHEMICAL DEVICE, POWER SYSTEM, SOLID OXIDE FUEL CELL, SOLID OXIDE ELECTROLYTIC CELL AND METHOD OF MAKING A METAL SUPPORT
JP7018807B2 (ja) 2018-03-30 2022-02-14 大阪瓦斯株式会社 金属板、電気化学素子、電気化学モジュール、電気化学装置、エネルギーシステム、固体酸化物形燃料電池及び金属板の製造方法
JP7097735B2 (ja) 2018-03-30 2022-07-08 大阪瓦斯株式会社 金属板、電気化学素子、電気化学モジュール、電気化学装置、エネルギーシステム、固体酸化物形燃料電池、および金属板の製造方法
US20210119239A1 (en) 2018-03-30 2021-04-22 Osaka Gas Co., Ltd. Metal Support for Electrochemical Element, Electrochemical Element, Electrochemical Module, Electrochemical Device, Energy System, Solid Oxide Fuel Cell, Solid Oxide Electrolytic Cell, and Method for Manufacturing Metal Support
KR102091251B1 (ko) * 2018-08-21 2020-03-19 엘지전자 주식회사 전기 히터
EP4367295A1 (en) * 2021-07-07 2024-05-15 Topsoe A/S Soc stack comprising integrated interconnect, spacer and fixture for a contact enabling layer
US11870121B2 (en) * 2021-11-12 2024-01-09 Bloom Energy Corporation Fuel cell column including stress mitigation structures
KR20230082367A (ko) 2021-12-01 2023-06-08 한국과학기술연구원 시스템 부피 및 밀봉제 사용의 최소화가 가능한 sofc 스택용 분리판

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4206270A (en) * 1978-12-14 1980-06-03 United Technologies Corporation Cathodes for molten carbonate fuel cells
US4331523A (en) * 1980-03-31 1982-05-25 Showa Denko Kk Method for electrolyzing water or aqueous solutions
US4476198A (en) * 1983-10-12 1984-10-09 The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy Solid oxide fuel cell having monolithic core
US5156927A (en) * 1990-11-29 1992-10-20 Yoshiro Nakamats Film electric generation system
DE19517451A1 (de) * 1995-05-12 1996-05-23 Mtu Friedrichshafen Gmbh Brennstoffzellenanordnung mit Stromkollektor aus Drahtgewebematerial
US5922486A (en) * 1997-05-29 1999-07-13 The Dow Chemical Company Cosintering of multilayer stacks of solid oxide fuel cells
US5770327A (en) * 1997-08-15 1998-06-23 Northwestern University Solid oxide fuel cell stack
US6852436B2 (en) * 2000-05-18 2005-02-08 Corning Incorporated High performance solid electrolyte fuel cells
GB2368450B (en) * 2000-10-25 2004-05-19 Imperial College Fuel cells
JP3841148B2 (ja) * 2001-04-23 2006-11-01 日産自動車株式会社 固体電解質型燃料電池用セル板及びスタック
EP1396039A2 (de) * 2001-06-13 2004-03-10 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Brennstoffzelle und verfahren zur herstellung einer solchen brennstoffzelle
US6653009B2 (en) * 2001-10-19 2003-11-25 Sarnoff Corporation Solid oxide fuel cells and interconnectors
AU2003256251A1 (en) * 2002-04-24 2003-11-10 The Regents Of The University Of California Planar electrochemical device assembly
DE10238860A1 (de) * 2002-08-24 2004-03-04 Bayerische Motoren Werke Ag Brennstoff-Zelle mit einer das Brenngas über der Elektroden-Oberfläche verteilenden perforierten Folie
US20050136312A1 (en) * 2003-12-22 2005-06-23 General Electric Company Compliant fuel cell system
US8334079B2 (en) * 2004-04-30 2012-12-18 NanoCell Systems, Inc. Metastable ceramic fuel cell and method of making the same
DE102004045375A1 (de) * 2004-09-18 2006-03-23 Bayerische Motoren Werke Ag Festoxid-Brennstoffzelle mit einer metallischen Tragstruktur

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20130106813A (ko) * 2010-08-17 2013-09-30 블룸 에너지 코퍼레이션 고체 산화물 연료 전지를 제조하는 방법
US9882219B2 (en) 2010-08-17 2018-01-30 Bloom Energy Corporation Method for solid oxide fuel cell fabrication
KR20160048809A (ko) * 2013-09-04 2016-05-04 케레스 인텔렉츄얼 프로퍼티 컴퍼니 리미티드 금속지지체형 고체산화물 연료전지

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