KR20100080002A - 아크릴계 바인더를 이용한 용융탄산염 연료전지용 전해질 함침 강화 매트릭스 및 이의 제조방법 - Google Patents

아크릴계 바인더를 이용한 용융탄산염 연료전지용 전해질 함침 강화 매트릭스 및 이의 제조방법 Download PDF

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문환
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Abstract

본 발명은 아크릴계 바인더를 이용한 용융탄산염 연료전지용 전해질 함침 강화 매트릭스 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 아크릴계 바인더를 결합제로 이용하여 스택 전처리 시 전처리 공정 제어를 용이하게 하고 용융탄산염 연료전지 스택의 매트릭스 제조공정 중 슬러리 제조 시에 전해질 파우더와 강화 입자를 첨가하여 매트릭스를 강화시켜 궁극적으로 스택의 기계적 안정성을 증대시킬 수 있는 매트릭스 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
융용탄산염, 연료전지, MCFC, 매트릭스, 바인더, 아크릴 계

Description

아크릴계 바인더를 이용한 용융탄산염 연료전지용 전해질 함침 강화 매트릭스 및 이의 제조방법{An electrolyte-filled and reinforced matrix using acrylic binder for molten carbonate fuel cell and method for producing the same}
본 발명은 아크릴계 바인더를 이용한 용융탄산염 연료전지용 전해질 함침 강화 매트릭스 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 아크릴계 바인더를 결합제로 이용하여 스택 전처리 시 전처리 공정 제어를 용이하게 하고 용융탄산염 연료전지 스택의 매트릭스 제조공정 중 슬러리 제조 시에 전해질 파우더와 강화 입자를 첨가하여 매트릭스를 강화시켜 궁극적으로 스택의 기계적 안정성을 증대시킬 수 있는 매트릭스 및 이의 제조방법에 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 과 정 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 전처리시 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 입자간 화학 결합이 발생된 상태가 아니므로 강도가 약하여 전극에 비해 크랙이 쉽게 발생하고, 이로 인한 연료극과 공기극 간의 가스 크로스 오버(cross-over)가 발생하여 성능 및 수명에 치명적인 영향을 주게 된다.
또한 매트릭스 제조 시 성형 및 제어가 쉽고 적층 (lamination)이 용이한 PVB (polyvinyl butyral)을 결합제로 일반적으로 사용하고 있는데, PVB는 300 ~ 500℃ 까지의 넓은 열분해 영역을 가지고 있어, MCFC 전해질의 특성상, 500℃ 이하에서 공융이 일어나는 조성의 조합이 존재하고 (예를 들어, Li2CO3:K2CO3가 62:38 mol%일 때 488℃) 결합제의 분해가 완전히 일어나지 않은 상태에서 전해질의 용융이 시작되면 매트릭스에 쉽게 크랙을 발생 시키는 문제점을 가지고 있었다.
이에 본 발명자들은 상기와 같은 점을 개선하고자 400℃ 이하에서 열분해가 완료되는 아크릴계 바인더를 이용하여 전해질 용융 이 전에 유기물의 분해가 완전히 끝나도록 만들고자 하였으며 용융탄산염 연료전지의 각 단위전지당 필요한 전해 질과, 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.
본 발명의 목적은 전해질의 용융이 시작되기 이전에 유기물을 모두 연소시켜 매트릭스에 가해질 수 있는 물리적 충격을 완화시킬 수 있고, 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 제공하는 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 발명의 상기 및 기타 목적들은 하기 설명되는 본 발명에 의하여 모두 달성될 수 있다.
하나의 양태로서, 본 발명은 용융탄산염 연료전지용 전해질 함침 강화 매트릭스에 있어서, 매트릭스 주 구성물질인 LiAlO2, 아크릴계 바인더, 전해질, 알칼리 금속 및 전이금속 중 선택되는 1종 이상의 금속 강화입자, 및 금속산화물 강화입자를 모두 포함하는 것을 특징으로 하는 전해질 함침 강화 매트릭스를 제공한다.
다른 하나의 양태로서, 본 발명은
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;을 포함하는 것을 특징으로 하는 용융탄산염 연료전지용 전해질 함침 강화 매트릭스의 제조방법을 제공한다.
이하, 본 발명의 구성을 상세히 설명한다.
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 단위 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 미세 기공구조를 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, 매 트릭스 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 배합비율은 전해질 함침량이나 금속입자의 종류에 따라 달라질 수 있다.
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 20~80%까지 첨가할 수 있다. 전해질은 전지의 전처리 시 용융되고 그 자리에 기공 이 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 0.5 ~ 15 wt%까지 혼합하여 사용할 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 전해질로 용해되지 않는전이금속을 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 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 열분해 온도가 낮은 Methyl acrylate, Ethyl mathacrylate, Butyl Methacrylate, PMMA (Poly methyl methacrylate) 등의 아크릴 계 결합제에서 1종 혹은 2종 이상을 혼합하여 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 자일렌(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, 아세톤과 톨루엔의 혼합비를 바 인더의 용융특성에 맞게 혼합하여 사용하였고, 매트릭스 주 구성성분으로서 LiAlO2 분말, 전해질로서 Li2CO3과 K2CO3, 분산제로서 상용 분산제인 SN-D348, 금속 강화입자로서 3㎛의 Al, 산화물 강화입자로서 10㎛의 Al2O3, 10㎛의 LiAlO2,또는 30㎛의 CeO2를 사용하여 각각 1차 볼밀링을 하여 파우더 슬러리를 제조하였다. 상기 전해질은 1 마이크로미터 이하로 분쇄한 Li2CO3와 K2CO3를 혼합하여 사용하였다.
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 매트릭스 중 실시예 3 매트릭스의 기공크기 분포를 분석하였다. 그 결과는 도 2와 같았다. 도 2를 통해 알 수 있듯이 주피크는 강화입자의 종류와 입경에 따라 변하고 있으나 0.3 마이크로미터 이하로 우수한 경향을 나타내었다.
또한, 실시 예 3에서 사용한 2종의 바인더를 기존에 사용하던 PVB 계 바인더와 비교하기 위하여 열분석을 실시하였다. 그 결과를 도 3에 나타내었다. 도 3을 통해 알 수 있는 바와 같이, PVB 계 바인더에 비해 낮은 온도에서 분해되었으며, 그 발열량도 적음을 확인할 수 있었다.
1차 볼밀링시 구성성분 배합비(단위 : wt%)
　 실시예1 실시예 2 실시예 3
톨루엔 28.0 38.0 32.3
에탄올 3.5 9.5 8.1
아세톤 3.5 0.0 0.0
a-LiAlO2 (1 ㎛) 20.8 18.8 20.1
a-LiAlO2 (10 ㎛) 3.0 　 4.3
Al2O3 7.5 8.1 4.3
Al 0.0 2.7 2.9
Ceria 3.0 2.3 0.0
Li2CO3 8.5 8.2 10.2
K2CO3 0.0 0.0 5.4
DBP 3.1 0.0 0.0
BBP 0.0 1.4 3.6
상용 분산제 1.3 1.2 1.3
상용 소포제 0.5 0.4 0.5
Poly methy methacrylate 17.3 0.0 0.0
Ethyl mathacrylate 0.0 9.4 10.3
Butyl methacrylate 0.0 0.0 1.1
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 중 알루미늄와 알루미나로 강화한 matrix의 기공크기 분포를 측정한 데이터를 나타낸 것이다.
도 3은 공기 분위기에서 1종의 PVB 결합제와 2 종의 아크릴계 결합제의 DSC 분석 데이터를 나타낸 것이다.
도 4는 공기와 질소 분위기에서 1종의 PVB 결합제와 2 종의 아크릴계 결합제의 TGA 분석 데이터를 나타낸 것이다.

Claims (14)

  1. 용융탄산염 연료전지용 전해질 함침 강화 매트릭스에 있어서, 매트릭스 주 구성물질인 LiAlO2, 아크릴계 바인더, 전해질, 알칼리 금속 및 전이금속 중 선택되는 1종 이상의 금속 강화입자, 및 금속산화물 강화입자를 모두 포함하는 것을 특징으로 하는 전해질 함침 강화 매트릭스.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 바인더는 Ethyl methacrylate, Methyl acrylate, Butyl Methacrylate polymethyl methacrylate 로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 탄산염인 것을 특징으로 하는 전해질 함침 강화 매트릭스.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 전해질은 Li2CO3, K2CO3 및 Na2CO3로 이루어진 군으로부터 선택된 2종 이상의 탄산염인 것을 특징으로 하는 전해질 함침 강화 매트릭스.
  4. 제 3항에 있어서, 상기 전해질은 Rb, Cs, Mg, Sr, Gd, Ba 및 Ca로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 탄산염을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 전해 질 함침 강화 매트릭스.
  5. 제 1항에 있어서, 상기 전해질은 0.1 ~ 1 마이크로 미터 크기인 것을 특징으로 하는 전해질 함침 강화 매트릭스.
  6. 제 1항에 있어서, 상기 금속 강화입자는 알루미늄, 아연, 구리 또는 이들의 조합임을 특징으로 하는 전해질 함침 강화 매트릭스.
  7. 제 1항에 있어서, 상기 금속 강화입자는 0.1 ~ 100 마이크로미터의 크기인 것을 특징으로 하는 전해질 함침 강화 매트릭스.
  8. 제 1항에 있어서, 상기 금속 강화 입자의 모양은 구형, 봉상형, 침상형 또는 판상형인 것을 특징으로 하는 전해질 함침 강화 매트릭스.
  9. 제 1항에 있어서, 상기 금속산화물 강화입자는 알루미나(Al2O3), 세리아(CeO2), 지르코니아(ZrO2), 티타니아(TiO2) 또는 이들의 조합인 것을 특징으로 하는 전해질 함침 강화 매트릭스.
  10. 제 1항에 있어서, 상기 금속산화물 강화입자는 0.1 ~ 100 마이크로미터의 크기인 것을 특징으로 하는 전해질 함침 강화 매트릭스.
  11. 제 1항에 있어서, 상기 금속산화물 강화 입자의 모양은 구형, 봉상형, 침상형 또는 판상형인 것을 특징으로 하는 전해질 함침 강화 매트릭스.
  12. 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;을 포함하는 것을 특징으로 하는 용융탄산염 연료전지용 전해질 함침 강화 매트릭스의 제조방법
  13. 제 12항에 있어서, 상기 탈포된 슬러리는 테이프 캐스팅으로 성형하는 것을 특징으로 하는 용융탄산염 연료전지용 전해질 함침 강화 매트릭스의 제조방법.
  14. 제 12항에 있어서, 상기 건조는 열풍이나 하판 가열을 통해 수행하는 것을 특징으로 하는 용융탄산염 연료전지용 전해질 함침 강화 매트릭스의 제조방법.
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WO2012105774A3 (en) * 2011-01-31 2012-09-27 Korea Institute Of Science And Technology Molten carbonate fuel cells including reinforced lithium aluminate matrix, method for preparing the same, and method for supplying lithium source

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