KR20100047703A - 용융탄산염 연료전지용 전해질 함침 강화 매트릭스 및 이의제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 용융탄산염 연료전지용 전해질 함침 강화 매트릭스 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 용융탄산염 연료전지의 각 단위전지당 필요한 전해질과, 금속 및 산화물로 이루어진 강화용 입자를 매트릭스의 준비단계인 슬러리에 미리 혼합하여 테이프 캐스팅 공정을 통해 전해질과, 금속 및 산화물로 이루어진 강화용 입자가 모두 포함된 전해질 함침 매트릭스를 제조함으로써 스택 작업이 용이하고 제작 공정이 단순할 뿐만 아니라 전해질 쉬트와 매트릭스의 열팽창계수 차이에 의한 균열발생을 억제할 수 있고 스택 운전 중 발생하는 열충격을 완화시켜 연료전지의 성능과 수명을 향상시킬 수 있는 용융탄산염 연료전지용 전해질 함침 강화 매트릭스 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
융용탄산염, 연료전지, MCFC, 매트릭스, 전해질, 함침, 강화, 알칼리 금속, 금속 산화물
Description
본 발명은 용융탄산염 연료전지용 전해질 함침 강화 매트릭스 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 용융탄산염 연료전지 스택의 매트릭스 제조공정 중 슬러리 제조 시에 전해질 파우더와 강화 입자를 첨가하여 매트릭스를 강화시켜 궁극적으로 스택의 기계적 안정성을 증대시키는 방법 및 이로부터 제조된 매트릭스에 관한 것이다.
종래 스택 단위전지는 습식공정으로 결합제 및 첨가제를 넣고 테이프 캐스팅 법으로 제조한 전해질 쉬트를 공기극, 연료극, 매트릭스 사이에 층층이 쌓아 각 전지에 필요한 전해질을 공급하는 방법으로 전지를 구성하였다.
그러나, 이러한 방법을 사용하면 전해질 쉬트가 연료전지 스택의 전처리 과정 중에 용융되어 공기극, 연료극, 매트릭스의 기공 사이에 빨려 들어가기 때문에 전해질 쉬트의 높이만큼 전체 스택 높이가 줄어들어 1차적으로 불안정해지며 전처리 과정 중 발생하는 불균일한 전해질 용융 때문에 면압분포가 불균일해져 스택에 기계적 불안정성을 가중시키는 단점이 있었다.
또한, 상기 종래 방법은 전해질이 전처리 시 매트릭스보다 큰 비율로 열팽창하고 용융온도에서 녹아 매트릭스에 스며드는 과정을 통해 얇은 판상형으로 강도가 약한 매트릭스에 크랙을 발생시킬 수 있다. 매트릭스 쉬트는 전처리 과정 중에 유기물이 분해되어 없어지지만 소결 입자간 화학 결합이 발생된 상태가 아니므로 강도가 약하여 전극에 비해 크랙이 쉽게 발생하고,이로 인한 연료극과 공기극 간의 가스 크로스 오버가 발생하여 성능 및 수명에 치명적인 영향을 주게 된다.
이에 상기 단점을 극복하기 위하여, 국내특허출원 제10-1999-0046201호, 국내특허출원 제10-2005-0020973호, 국내특허출원 제10-2006-0112314, 국내특허출원 제10-2006-0132459호에서는 매트릭스의 열적 안정성을 높이기 위해 세라믹 섬유를 강화재로 사용하거나 용융탄산염 연료전지의 작동온도에서 매트릭스 입자의 결합력을 증가시킬 수 있도록 소결보조제를 사용하거나 다공성 금속 지지체를 첨가하는 방법 등을 도모하여 왔다.
그러나, 상기 세라믹 섬유를 사용하는 방법은 슬러리 제조 공정 중 섬유의 뭉침현상이 발생하거나 성형과정 중 섬유가 매트릭스 쉬트 제조 진행 방향으로 방향성이 생기는 등 제조시 결함이 발생하여 수율이 떨어지고, 공기극과 연료극 간의 차압 내구성이 약해 기대 만큼의 효과를 발휘하지 못하였다. 소결보조제를 사용하는 방법은 입자간의 결합력이 증가하는 경향은 보였으나 미세기공의 변화를 가져와서 모세관력의 저감을 보여 매트릭스가 전해질을 보존하지 못하는 단점을 보였다. 또한, 다공성 금속지지체를 사용하는 경우에는 스택 적층 시 인가하는 높은 면압에 의해 지지체 주위로 높은 응력이 발생하여 전처리 중 역효과를 보였다. 따라서, 상기 방법들은 매트릭스의 기계적 강도를 증가시키기 위한 목적을 갖고 있으나 완전한 해결책은 제시하지는 못했다.
이에 본 발명자는 상기와 같은 점을 감안하여 용융탄산염 연료전지의 각 단위전지당 필요한 전해질과, 금속 및 산화물로 이루어진 강화용 입자를 매트릭스의 준비단계인 슬러리에 미리 혼합하여 테이프 캐스팅 공정을 통해 전해질과, 금속 및 산화물로 이루어진 강화용 입자가 모두 포함된 전해질 함침 매트릭스를 제조함으로써 본 발명을 완성하게 되었다.
따라서, 본 발명의 목적은 용융탄산염 연료전지의 매트릭스의 제조 시에 전해질과, 금속 및 산화물로 이루어진 강화입자를 함께 첨가하여 전해질을 공급할 수 있고 매트릭스의 강도 및 안정성을 높일 수 있을 뿐만 아니라 별도의 전해질 쉬트가 필요하지 않고 스택 운전 중 발생하는 열충격을 완화시킬 수 있는 전해질 함침 강화 매트릭스를 제조하는 방법을 제공하고자 하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 전해질과, 금속 및 산화물로 이루어진 강화입자를 모두 포함하고 있어 전해질을 공급할 수 있고 매트릭스의 강도 및 안정성을 높일 수 있을 뿐만 아니라 별도의 전해질 쉬트가 필요하지 않고 스택 운전 중 발생하는 열충격을 완화시킬 수 있는 전해질 함침 강화 매트릭스를 제공하고자 하는 것이다.
본 발명은 용융탄산염 연료전지 스택의 전해질 지지체인 매트릭스 제조 시 금속 및 산화물로 이루어진 다양한 형태의 강화 입자와 전해질 입자를 첨가하여 전해질 관리와 기계적 화학적 안정성을 향상시키는 방법에 관한 것이다.
종래의 MCFC 전지를 구성하는 방법은 전해질 쉬트를 제조하고 매트릭스 쉬트를 따로 제조하여 연료극과 공기극 사이에 차례로 적층하는 것이었으나, 본 발명은 슬러리 제조 단계부터 순차적으로 전해질 입자를 첨가하여 전해질 쉬트가 필요없는 전해질 함침 강화 매트릭스를 제조하는 방법을 제공한다.
본 발명은 매트릭스의 주 구성 물질인 LiAlO2 (α,γ 상)에 다양한 크기의 금속 및 산화물 입자를 강화 입자로서 첨가하여 전처리 중 강화입자와 전해질의 반응을 통해 더욱 치밀하고 높은 기계적 강도를 갖도록 하고, 전해질을 함침시켜 내부개질형 전지가 필요로 하는 전해질 양의 일부를 포함시킴과 동시에 전해질의 분포를 균일하게 한 전해질 함침 강화 매트릭스를 제공한다.
본 발명에서, 첨가한 미분의 전해질은 용융되어 매트릭스의 미세기공을 생성하고 강화 입자와 쉽게 반응토록 하며, 반응에 따른 0.5 마이크로미터 이하의 미세한 기공을 생성시켜 거대 크랙의 생성 및 진전을 막는 역할을 수행하게 한다.
본 발명에서, 금속 강화입자는 전해질과의 반응을 통해 부피팽창이 일어나 매트릭스 내부 응력을 증가시켜 미세기공구조를 더욱 치밀하게 하는 역할을 수행하고, 산화물 강화입자는 금속 강화입자의 반응에 의해 생성된 응력을 완화하고 크랙의 성장과 진행을 억제하는 장벽 역할을 수행함으로써 결과적으로 스택 운전 중 발생할 수 있는 열충격을 완화시켜 연료전지의 성능 및 수명을 향상하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 용융탄산염 연료전지용 전해질 함침 강화 매트릭스에 있어서, 매트릭스 주 구성물질인 LiAlO2, 전해질, 금속 강화입자 및 산화물 강화입자를 모두 포함하는 것을 특징으로 하는 전해질 함침 강화 매트릭스를 제공한다.
본 발명의 바람직한 양태에 있어서, 용융탄산염 연료전지용 전해질 함침 강화 매트릭스에 포함된 LiAlO2, 전해질, 금속 강화입자 및 산화물 강화입자의 배합비율 은 전해질 함침량이나 금속입자의 종류에 따라 달라질 수 있다. 구체적인 예는 실시예에 기재된 바와 같다.
본 발명의 바람직한 용융탄산염 연료전지용 전해질 함침 강화 매트릭스의 제조방법은 하기 공정을 포함한다:
용매에 LiAlO2, 전해질, 분산제, 금속 강화입자 및 산화물 강화입자를 혼합하여 파우더 슬러리를 제조하기 위해 1차 볼밀링하는 공정;
용매에 가소제, 소포제 및 결합제를 녹여 바인더 용액을 제조하기 위해 2차 볼밀링하는 공정;
상기 1차 볼밀링을 통해 얻은 파우더 슬러리에 2차 볼밀링을 통해 얻은 바인더 용액을 혼합하여 혼합 볼밀링하는 공정;
상기 혼합 볼밀링을 통해 얻은 슬러리를 탈포하는 공정;
상기 탈포된 슬러리를 일정 형상으로 성형하는 공정; 및
상기 성형된 슬러리를 건조하는 공정.
본 발병의 바람직한 양태에 있어서, 상기 탈포된 슬러리는 테이프 캐스팅으로 성형할 수 있다.
이하, 본 발명의 구성을 도면을 참조하여 더욱 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 용융탄산염 연료전지용 전해질 함침 강화 매트릭스의 제조공정을 간략히 나타낸 흐름도이다.
도 1을 참조하면, 용매에 분산제를 용해시킨 뒤 LiAlO2 입자와 전해질, 강화 입자를 첨가하여 1차 볼밀링을 실시한다. 1차 볼밀링 후 매트릭스를 성형하는데 필요한 유기물 슬러리를 만드는 2차 볼밀링 공정을 수행한다. 2차 볼밀링 공정은 용매에 결합제, 가소제, 소포제를 일정비율로 혼합하는 공정이다. 상기 1차 볼밀링과 2차 볼밀링으로 제조한 슬러리들은 혼합 밀링을 통해 혼합된다. 충분히 혼합 밀링을 수행하여 혼합된 슬러리는 기포제거와 점도 조절을 위한 탈포공정을 거치게 된다. 점도 조절이 끝난 슬러리는 성형하고 건조한다.
본 발명의 바람직한 양태에 있어서, 밀링 회전속도는 용기의 직경에 따라 계산하여 적의 선택된 최적 분쇄 속도로 실시하고, 분쇄용 bead의 크기는 용기크기와 입자 특성을 고려하여 5mm ~ 3cm까지 다양하게 선택할 수 있다.
본 발명의 바람직한 양태에 있어서, 전해질은 Li2CO3, K2CO3 및 Na2CO3로 이루어진 군으로부터 선택된 2종 이상의 탄산염을 혼합하여 사용할 수 있다.
본 발명의 바람직한 양태에 있어서, 상기 전해질은 0.1 ~ 1 마이크로 미터 크기인 것이 좋다.
본 발명의 바람직한 양태에 있어서, 전해질은 전체 매트릭스 기공부피의 20~100%까지 첨가할 수 있다. 전해질은 전지의 전처리 시 용융되고 그 자리에 기공이 형성되므로 전해질 입자의 크기를 상기 범위 내에서 조절하여 1차적으로 매트릭스의 기공크기를 조절할 수 있다.
본 발명의 바람직한 양태에 있어서, 전해질의 성능을 향상시키기 위하여 Li2CO3, K2CO3 및 Na2CO3로 이루어진 군으로부터 선택된 2종 이상의 탄산염에 Rb, Cs, Mg, Sr, Gd, Ba 및 Ca로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 탄산염을 전해질의 용융온도, 부피팽창, 전기적 특성을 고려하여 1 ~15 wt%까지 혼합하여 사용할 수도 있고 혼합되지 않을 수도 있다.
본 발명의 바람직한 양태에 있어서, 매트릭스 제조에 사용되는 전해질은 상기 전해질을 각각 0.1~1 마이크로 미터까지 분쇄하여 혼합하거나 혹은 비율에 맞게 혼합된 염을 공융점 이상에서 용융시켜 균일한 염으로 만든 후 0.1 ~ 1 마이크로 미터 크기로 재분쇄한 것을 첨가시킬 수 있다.
본 발명의 바람직한 양태에 있어서, 금속 강화입자는 알칼리 금속이나 전이금속을 위주로 첨가하며, 상기 금속 강화입자는 전해질 용융 후 전해질과 반응하여 산화물로 변환되면서 부피가 팽창하여 매트릭스를 더욱 치밀하게 하는 역할을 수행하게 한다. 구체적인 금속 강화입자로는, 알루미늄, 아연, 구리, 크롬, 망간, 지르코니아, 니켈 등을 들 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 금속 강화입자 중 알루미늄 입자는 Li2CO3와 반응하여 매트릭스의 주 물질인 LiAlO2로 변환되며 26%의 부피팽창을 발생시킬 수 있다.
본 발명의 바람직한 양태에 있어서, 금속 강화입자는 0.1 ~ 100 마이크로미터의 크기인 것이 좋다.
본 발명의 바람직한 양태에 있어서, 첨가하는 금속 입자의 크기는 단일크기 뿐 아니라, 다양한 크기의 입자를 혼합하여 사용할 수 있다.
본 발명의 바람직한 양태에 있어서, 금속 강화 입자의 모양은 구형, 봉상형, 침상형, 판상형 등의 다양한 입자 형태 또는 망목 형태일 수 있다.
본 발명의 바람직한 양태에 있어서, 산화물 형태의 강화입자는 알루미나(Al2O3), 세리아(CeO2), 지르코니아(ZrO2), 티타니아(TiO2) 등과 Lantanoid 계열의 산화물을 사용할 수 있으며, 0.1 ~ 100 마이크로 미터까지 다양한 입경을 가진 산화물을 첨가할 수 있다.
본 발명의 바람직한 양태에 있어서, 산화물 형태의 강화입자는 기공크기 분포 계산에 따라 크기와 비율을 조절하게 되며, 슬러리 내 전체 파우더 질량의 5 ~ 50 wt%의 범위에서 첨가량이 결정될 수 있다.
본 발명의 바람직한 양태에 있어서, 산화물 형태의 강화 입자의 모양은 구형, 봉상형, 침상형, 판상형 등의 다양한 입자 형태 또는 망목 형태일 수 있다.
본 발명의 바람직한 양태에 있어서, 결합제는 비닐(vinyl)계, 아크릴(acrylic)계, 셀룰로즈(cellulose)계, 레진(resin)계 등의 종류 중 1개 혹은 2개 이상을 혼합하여 사용할 수 있는데, 쉬트의 물성과 기공률을 조절할 수 있는 범위에서 결정할 수 있다. 구체적으로는, 결합제는 PVB(polyvinyl butyral), PVA(polyvinyl alcohol), PVC(polyvinyl chloride), 및 PMMA(polymethylmethacrylate)로 이루어진 군으로부터 선택되는 단독 혹은 2종 이상의 혼합물을 사용할 수 있다.
본 발명에 있어서, 결합제는 파우더 슬러리와 만나 엉김현상이 일어날 수 있으므로 균일한 용융을 위해 따로 가소제 및 탈포제를 용매에 넣어 2차 볼밀링 과정을 통해 녹이고, 이 바인더 용액을 충분히 볼밀링 된 파우더 슬러리에 혼합하여 추가 혼합 볼밀링하는 방식을 취한다.
본 발명의 바람직한 양태에 있어서, 혼합 볼밀링 시간은 시간에 따라 슬러리의 점도를 측정하여 최적 분산이 이루어질 때까지 실시할 수 있다.
본 발명의 바람직한 양태에 있어서, 상기 탈포공정은 슬러리 점도가 8000 ~ 20000 cPs 범위에 도달할 때까지 수행할 수 있다.
본 발명의 바람직한 양태에 있어서, 슬러리의 성형은 테이프 캐스팅법으로 판상의 연속 쉬트 형상으로 제조할 수 있다.
본 발명의 바람직한 양태에 있어서, 테이프 캐스팅법으로 제조된 쉬트는 건조 공정을 거쳐 최종적으로 전해질 함침 강화 매트릭스를 제조할 수 있게 된다. 이때 열풍이나 하판 가열을 통해 건조 공정을 수행할 수 있다.
본 발명에서, 용매, 분산제, 가소제, 소포제 및 결합제의 성분은 테이프 캐스팅 공정에서 사용되는 통상적인 것을 사용할 수 있다.
구체적으로, 용매로는 시클로헥사논(cyclohexanone), 에틸 알코올(ethyl alcohol), 톨루엔(toluene), 메틸 에틸 케톤(Methyl ethyl ketone), 이소프로필 알코올(isopropyl alcohol) 및 크실렌(xylene)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 단독 혹은 2종 이상의 혼합물을 사용할 수 있다.
구체적으로, 가소제로는 프탈레이트(phtalate)계 (n-butyl phtalate, butyl benzyl phtalate), 글리세린(glycerine)계 및 글리콜(glycol)계로 이루어진 군으로부터 선택되는 단독 혹은 2종 이상의 혼합물을 사용할 수 있다.
본 발명은 용융탄산염 연료전지의 각 단위전지당 필요한 전해질과, 금속 및 산화물로 이루어진 강화용 입자를 매트릭스의 준비단계인 슬러리에 미리 혼합하여 테이프 캐스팅 공정을 통해 전해질과, 금속 및 산화물로 이루어진 강화용 입자가 모두 포함된 전해질 함침 매트릭스를 제조함으로써 스택 작업이 용이하고 제작 공정이 단순할 뿐만 아니라 전해질 쉬트와 매트릭스의 열팽창계수 차이에 의한 균열발생을 억제할 수 있고 스택 운전 중 발생하는 열충격을 완화시켜 연료전지의 성능과 수명을 향상시킬 수 있는 매우 뛰어난 효과를 가진다.
이하, 실시예를 통해 본 발명의 구성 및 효과를 보다 더 구체적으로 설명하고자 하나, 이들 실시예는 본 발명의 예시적인 기재일뿐 본 발명의 범위가 이들 실시예에만 한정되는 것은 아니다.
실시예
1~3: 금속 강화입자와 산화물 강화 입자를 병용한 전해질
함침
강화 매트릭스 제조
하기 표 1과 같이 용매로서 에틸 알코올과 톨루엔의 혼합용매(에틸 알코올: 톨루엔 = 7 : 3의 중량비)를 사용하였고, 매트릭스 주 구성성분으로서 LiAlO2 분말, 전해질로서 Li2CO3과 K2CO3, 분산제로서 상용 분산제인 SN-D348, 금속 강화입자로서 3㎛의 Al, 산화물 강화입자로서 10㎛의 Al2O3, 20㎛의 ZrO2, 또는 30㎛의 CeO2를 사용하여 각각 1차 볼밀링을 하여 파우더 슬러리를 제조하였다. 상기 전해질은 1 마이크로미터 이하로 분쇄한 Li2CO3와 K2CO3를 70 mol%: 30 mol%의 조성비로 혼합하여 매트릭스 전체 기공의 40 vol% 양에 해당되도록 사용한 것이었다.
또한, 상기 1차 볼밀링 결과 얻은 전체 파우더 슬러리 100 wt%를 기준으로 하였을 때, 용매로서 에탄올과 톨루엔의 혼합용매(에틸 알코올:톨루엔 = 7 : 3의 중량비)를 19 wt%, 가소제로서 BBP 4.2 wt%, 소포제로서 상용 소포제인 SN-348 0.5 wt%, 결합제로서 PVB 6.5 wt%를 혼합하여 2차 볼밀링하여 별도로 바인더 용액을 제조하였다.
상기 1차 볼밀링으로 얻은 파우더 슬러리와 2차 볼밀링으로 얻은 바인더 용액을 혼합하여 혼합 볼밀링을 하였다. 충분히 혼합된 슬러리는 탈포 과정을 통해 점도를 8,000 ~ 20,000 cPs가 되도록 조절하고 슬러리 내부의 기포를 제거한 뒤 닥터 블레이드로 필름 위에 테이프 캐스팅한 뒤 열풍 건조하여 각각의 매트릭스를 제조하였다.
제조된 각 매트릭스의 기공크기 분포를 분석하였다.
그 결과는 도 2와 같았다. 도 2를 통해 알 수 있듯이 주피크는 강화입자의 종류와 입경에 따라 변하고 있으나 0.6 마이크로미터 이하로 우수한 경향을 나타내 었다.
| 실시예1 | 실시예2 | 실시예3 | |
| 용매 | 40.0 | 40.0 | 40.0 |
| 분산제 | 1.4 | 1.3 | 1.2 |
| LiAlO2 | 28.8 | 32.2 | 32.5 |
| Li2CO3 | 11.2 | 8.7 | 8.1 |
| K2CO3 | 9.0 | 7.0 | 6.5 |
| 3㎛의 Al | 3.3 | 4.2 | 4.9 |
| 10㎛의 Al2O3 | 6.3 | 0 | 0 |
| 20㎛의 ZrO2 | 0 | 6.6 | 0 |
| 30㎛의 CeO2 | 0 | 0 | 6.8 |
| 합계 | 100 | 100 | 100 |
실험예
1: 본 발명 강화 매트릭스의
차압테스트
상기 실시예 1에서 제조한, 3 마이크로 미터 크기의 알루미늄과 10 마이크로 미터 크기의 알루미나로 강화한 전해질 함침 matrix에 대해 차압테스트를 실시하였다.
상기 차압테스트를 통해 single cell 장치에서 cathode outlet의 압력을 조정하면서 anode outlet의 가스조성을 GC로 조사하여 N2 기체 검출 여부로 matrix의 내구성을 판단하였다.
그 결과를 도 3에 나타내었다. 도 3은 정상상태에서 2000mmaq까지의 anode outlet에서 검출한 결과이며, 이를 통해 강화 매트릭스는 OCV상태와 정상 상태에서 모두 차압의 설계 기준치보다 훨씬 큰 2000mmaq에서도 N2 기체가 검출되지 않아 내구성이 뛰어남을 확인할 수 있었다.
이상 상기 실시예 및 실험예를 통해 설명한 바와 같이, 본 발명은 용융탄산염 연료전지의 각 단위전지당 필요한 전해질과, 금속 및 산화물로 이루어진 강화용 입자를 매트릭스의 준비단계인 슬러리에 미리 혼합하여 테이프 캐스팅 공정을 통해 전해질과, 금속 및 산화물로 이루어진 강화용 입자가 모두 포함된 전해질 함침 매트릭스를 제조함으로써 스택 작업이 용이하고 제작 공정이 단순할 뿐만 아니라 전해질 쉬트와 매트릭스의 열팽창계수 차이에 의한 균열발생을 억제할 수 있고 스택 운전 중 발생하는 열충격을 완화시켜 연료전지의 성능과 수명을 향상시킬 수 있는 매우 뛰어난 효과를 가지므로 연료전지산업상 매우 유용한 발명인 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 용융탄산염 연료전지용 전해질 함침 강화 매트릭스의 제조공정을 간략히 나타낸 흐름도이다.
도 2는 본 발명에 따라 제조된 전해질 함침 강화 매트릭스의 강화입자의 종류와 크기에 따라 측정한 기공크기 분포를 나타낸 것이다.
도 3은 3 마이크로 미터 크기의 알루미늄과 10 마이크로 미터 크기의 알루미나로 강화한 전해질 함침 matrix의 차압테스트를 실시한 결과를 나타낸 그래프이다.
Claims (13)
- 용융탄산염 연료전지용 전해질 함침 강화 매트릭스에 있어서, 매트릭스 주 구성물질인 LiAlO2; 전해질; 알칼리 금속 및 전이금속 중 선택되는 1종 이상의 금속 강화입자; 및 금속산화물 강화입자를 모두 포함하는 것을 특징으로 하는 전해질 함침 강화 매트릭스.
- 제 1항에 있어서, 상기 전해질은 Li2CO3, K2CO3 및 Na2CO3로 이루어진 군으로부터 선택된 2종 이상의 탄산염인 것을 특징으로 하는 전해질 함침 강화 매트릭스.
- 제 2항에 있어서, 상기 전해질은 Rb, Cs, Mg, Sr, Gd, Ba 및 Ca로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 탄산염을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 전해질 함침 강화 매트릭스.
- 제 1항에 있어서, 상기 전해질은 0.1 ~ 1 마이크로 미터 크기인 것을 특징으로 하는 전해질 함침 강화 매트릭스.
- 제 1항에 있어서, 상기 금속 강화입자는 알루미늄, 아연, 구리 또는 이들의 조합임을 특징으로 하는 전해질 함침 강화 매트릭스.
- 제 1항에 있어서, 상기 금속 강화입자는 0.1 ~ 100 마이크로미터의 크기인 것을 특징으로 하는 전해질 함침 강화 매트릭스.
- 제 1항에 있어서, 상기 금속 강화 입자의 모양은 구형, 봉상형, 침상형 또는 판상형인 것을 특징으로 하는 전해질 함침 강화 매트릭스.
- 제 1항에 있어서, 상기 금속산화물 강화입자는 알루미나(Al2O3), 세리아(CeO2), 지르코니아(ZrO2), 티타니아(TiO2) 또는 이들의 조합인 것을 특징으로 하는 전해질 함침 강화 매트릭스.
- 제 1항에 있어서, 상기 금속산화물 강화입자는 0.1 ~ 100 마이크로미터의 크기인 것을 특징으로 하는 전해질 함침 강화 매트릭스.
- 제 1항에 있어서, 상기 금속산화물 강화 입자의 모양은 구형, 봉상형, 침상형 또는 판상형인 것을 특징으로 하는 전해질 함침 강화 매트릭스.
- 용매에 LiAlO2, 전해질, 분산제, 금속 강화입자 및 산화물 강화입자를 혼합하여 파우더 슬러리를 제조하기 위해 1차 볼밀링하는 공정;용매에 가소제, 소포제 및 결합제를 녹여 바인더 용액을 제조하기 위해 2차 볼밀링하는 공정;상기 1차 볼밀링을 통해 얻은 파우더 슬러리에 2차 볼밀링을 통해 얻은 바인더 용액을 혼합하여 혼합 볼밀링하는 공정;상기 혼합 볼밀링을 통해 얻은 슬러리를 탈포하는 공정;상기 탈포된 슬러리를 일정 형상으로 성형하는 공정; 및상기 성형된 슬러리를 건조하는 공정;을 포함하는 것을 특징으로 하는 용융탄산염 연료전지용 전해질 함침 강화 매트릭스의 제조방법.
- 제 11항에 있어서, 상기 탈포된 슬러리는 테이프 캐스팅으로 성형하는 것을 특징으로 하는 용융탄산염 연료전지용 전해질 함침 강화 매트릭스의 제조방법.
- 제 11항에 있어서, 상기 건조는 열풍이나 하판 가열을 통해 수행하는 것을 특징으로 하는 용융탄산염 연료전지용 전해질 함침 강화 매트릭스의 제조방법.
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