KR20100106973A - Current collector structure - Google Patents

Current collector structure Download PDF

Info

Publication number
KR20100106973A
KR20100106973A KR1020107013254A KR20107013254A KR20100106973A KR 20100106973 A KR20100106973 A KR 20100106973A KR 1020107013254 A KR1020107013254 A KR 1020107013254A KR 20107013254 A KR20107013254 A KR 20107013254A KR 20100106973 A KR20100106973 A KR 20100106973A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
layer
current collector
electrically conductive
electrode layer
micrometers
Prior art date
Application number
KR1020107013254A
Other languages
Korean (ko)
Inventor
데이비드 매튜 리드
조이 마이클 코푸스
제린 루이스 네프
조나단 에이 레인
Original Assignee
프랙스에어 테크놀로지, 인코포레이티드
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 프랙스에어 테크놀로지, 인코포레이티드 filed Critical 프랙스에어 테크놀로지, 인코포레이티드
Publication of KR20100106973A publication Critical patent/KR20100106973A/en

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/02Details
    • H01M8/0202Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors
    • H01M8/023Porous and characterised by the material
    • H01M8/0232Metals or alloys
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D53/00Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/32Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by electrical effects other than those provided for in group B01D61/00
    • B01D53/326Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by electrical effects other than those provided for in group B01D61/00 in electrochemical cells
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B13/00Oxygen; Ozone; Oxides or hydroxides in general
    • C01B13/02Preparation of oxygen
    • C01B13/0229Purification or separation processes
    • C01B13/0248Physical processing only
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B13/00Oxygen; Ozone; Oxides or hydroxides in general
    • C01B13/02Preparation of oxygen
    • C01B13/0229Purification or separation processes
    • C01B13/0248Physical processing only
    • C01B13/0251Physical processing only by making use of membranes
    • C01B13/0255Physical processing only by making use of membranes characterised by the type of membrane
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/02Details
    • H01M8/0202Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors
    • H01M8/0204Non-porous and characterised by the material
    • H01M8/0206Metals or alloys
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/02Details
    • H01M8/0202Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors
    • H01M8/0204Non-porous and characterised by the material
    • H01M8/0215Glass; Ceramic materials
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/02Details
    • H01M8/0202Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors
    • H01M8/0204Non-porous and characterised by the material
    • H01M8/0223Composites
    • H01M8/0226Composites in the form of mixtures
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/02Details
    • H01M8/0202Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors
    • H01M8/023Porous and characterised by the material
    • H01M8/0236Glass; Ceramics; Cermets
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/02Details
    • H01M8/0202Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors
    • H01M8/023Porous and characterised by the material
    • H01M8/0241Composites
    • H01M8/0243Composites in the form of mixtures
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/02Details
    • H01M8/0202Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors
    • H01M8/0247Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors characterised by the form
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2256/00Main component in the product gas stream after treatment
    • B01D2256/12Oxygen
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/10Fuel cells with solid electrolytes
    • H01M8/12Fuel cells with solid electrolytes operating at high temperature, e.g. with stabilised ZrO2 electrolyte
    • H01M2008/1293Fuel cells with solid oxide electrolytes
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30Hydrogen technology
    • Y02E60/50Fuel cells

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Composite Materials (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Inert Electrodes (AREA)
  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
  • Cell Electrode Carriers And Collectors (AREA)
  • Electric Double-Layer Capacitors Or The Like (AREA)
  • Hybrid Cells (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)
  • Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
  • Oxygen, Ozone, And Oxides In General (AREA)

Abstract

전기화학 전지의 전극층에 전위를 분배하는 데 사용하는 집전 구조체. 전기화학 전지는 산소 이온의 이동을 위하여 전극층에 인접한 전해질층을 포함한다. 집전 구조체는 전극층상에 위치하는 다공성 전기 전도층을 포함한다. 추가로, 전기 전도성 물질로 형성된 적어도 하나의 긴 스트립 타입 층은 다공성 전기 전도층상에 위치하고, 전극층에 대향하고, 전극층의 길이 방향으로 배향된다.Current collector structure used to distribute the potential to the electrode layer of the electrochemical cell. The electrochemical cell includes an electrolyte layer adjacent to the electrode layer for the movement of oxygen ions. The current collector structure includes a porous electrically conductive layer located on the electrode layer. In addition, at least one elongate strip type layer formed of an electrically conductive material is located on the porous electrically conductive layer, opposite the electrode layer, and oriented in the longitudinal direction of the electrode layer.

Description

집전 구조체{CURRENT COLLECTOR STRUCTURE}Current collector structure {CURRENT COLLECTOR STRUCTURE}

본 발명은 전기화학 전지의 전극층에 전위를 분배하는 집전 구조체에 관한 것이다. 특히, 본 발명은, 다공성 전기 전도층이 전극상에 위치하고, 전기 전도성 물질로 형성된 하나 이상의 긴 스트립 타입 층이 다공성 전기 전도층상에 위치하는, 집전 구조체에 관한 것이다.The present invention relates to a current collector structure that distributes a potential to an electrode layer of an electrochemical cell. In particular, the present invention relates to a current collector structure wherein a porous electrically conductive layer is located on an electrode and at least one elongated strip type layer formed of an electrically conductive material is located on the porous electrically conductive layer.

전기화학 전지는 산소 함유 공급물로부터 산소를 분리하기 위하여 사용한다. 분리의 목적은 정제 목적으로 공급물로부터 산소를 농축시키거나 산소를 제거하는 것일 수 있다.Electrochemical cells are used to separate oxygen from oxygen-containing feeds. The purpose of the separation may be to concentrate oxygen or remove oxygen from the feed for purification purposes.

전기화학 전지는, 전해질층을 가로질러 전위를 적용하도록 2개의 전극층 사이에 위치하는, 산소 이온을 전도하는 전해질층을 갖는다. 전극층들은 다공성이고 서브층들을 구비할 수 있는 반면, 전해질층은 기밀(air-tight) 치밀층이다. 그 결과로서 생긴 복합 구조체는 튜브의 형태일 수 있는데, 산소 함유 공급물이 튜브의 내부에 공급되고, 분리된 산소는 튜브의 외부에 수집된 후 분산된다. 그 반대가 가능한데, 산소는 튜브의 외부에 공급되고, 투과된 산소가 튜브의 내부에 수집될 수 있다. 다른 형태, 예를 들어 평평한 플레이트 및 벌집 타입 구조체가 가능하다.The electrochemical cell has an electrolyte layer that conducts oxygen ions, positioned between two electrode layers to apply a potential across the electrolyte layer. The electrode layers are porous and may have sublayers, while the electrolyte layer is an air-tight dense layer. The resulting composite structure may be in the form of a tube, in which an oxygen-containing feed is supplied inside the tube, and the separated oxygen is collected outside of the tube and then dispersed. The reverse is possible, where oxygen is supplied to the outside of the tube and permeated oxygen can be collected inside the tube. Other forms are possible, for example flat plates and honeycomb type structures.

전해질층은 전극층에 승온과 전위가 인가되는 경우 산소 이온을 전도할 수 있는 이온 전도체로 형성된다. 이러한 환경하에서, 산소 이온은 전해질층의 한 표면상에서 이온화될 것이고, 전위의 자극하에 전해질층을 통과하여 반대쪽으로 이동할 것인데, 여기서 산소 이온은 분자 산소로 재결합될 것이다. 전해질층을 형성하는 데 사용하는 일반적인 물질은 이트리아 안정화 지르코니아 및 가돌리늄 도핑된 세리아이다. 전위는 캐소드 전극과 애노드 전극을 통해 전해질층으로 적용된다. 산소는 캐소드에서 이온화되고, 산소 이온은 애노드에서 재결합된다. 일반적으로, 전극들은 전해질 물질과 전도성 금속, 금속 합금 또는 전기 전도성 페로브스카이트(perovskite)의 혼합물로 제조될 수 있다.The electrolyte layer is formed of an ion conductor capable of conducting oxygen ions when an elevated temperature and a potential are applied to the electrode layer. Under these circumstances, oxygen ions will ionize on one surface of the electrolyte layer and will move through the electrolyte layer to the opposite side under the stimulus of the potential, where the oxygen ions will recombine with molecular oxygen. Common materials used to form the electrolyte layer are yttria stabilized zirconia and gadolinium doped ceria. The potential is applied to the electrolyte layer through the cathode electrode and the anode electrode. Oxygen is ionized at the cathode and oxygen ions are recombined at the anode. In general, the electrodes can be made of a mixture of an electrolyte material and a conductive metal, a metal alloy or an electrically conductive perovskite.

전극에 전류를 분배하기 위하여, 집전체는 전해질층에 대향하는 전극상에 층 형태로 활용된다. 몇몇 전기화학 전지에서는 캐소드 전극층만이 집전체층을 구비한다. 다른 전기화학 전지에서는 캐소드 전극층과 애노드 전극층 둘 다가 집전체를 구비한다. 그러나, 집전체층도 이온화 목적으로 산소를 집전체층을 통하여 전극층으로 이동시키도록 다공성이라는 점이 중요하다. 집전체층은 이동 저항을 최소화하기 위하여 가능한 얇게 제조한다. 그러나, 이는 집전체층의 전기 저항을 증가시킨다.In order to distribute the current to the electrode, the current collector is utilized in layer form on the electrode opposite the electrolyte layer. In some electrochemical cells, only the cathode electrode layer has a current collector layer. In other electrochemical cells, both the cathode and anode electrode layers have a current collector. However, it is important that the current collector layer is also porous to transfer oxygen through the current collector layer to the electrode layer for ionization purposes. The current collector layer is made as thin as possible to minimize the transfer resistance. However, this increases the electrical resistance of the current collector layer.

미국특허번호 6,457,657은 집전체가 세라믹 입자와 금속 전도성 입자의 혼합물로 형성되어 집전체의 에이징 특성을 개선하는 다공성 집전체를 개시한다. 이와 관련하여, 집전체가 금속과 금속 합금으로 제조되고, 전기화학 전지의 동작 온도가 주어진 경우, 이러한 구조체 내의 공극은 시간이 경과하면 폐쇄되는 경향이 있어 집전체를 통과하는 산소 이동을 감소시킨다.U. S. Patent No. 6,457, 657 discloses a porous current collector in which the current collector is formed of a mixture of ceramic particles and metal conductive particles to improve the aging characteristics of the current collector. In this regard, when the current collector is made of a metal and a metal alloy, and given the operating temperature of the electrochemical cell, the voids in this structure tend to close over time, reducing the oxygen transport through the current collector.

다른 집전체는 층으로 형성되지 않는다. 예를 들어 미국특허 출원번호 2007/0003818 A1에서는 전극과 접촉하는 스프링 장착형 와이어 집전체를 사용한다. 문헌["High Temperature Solid Oxide Fuel Cells: Fundamentals, Design and Applications", Elsevier, pp. 219-220 by Singhal et al. (2004)]에는 랩형 와이어 집전체가 개시되어 있다. 문헌["Cathode Current-Collectors for a Novel Tubular SOFC Design", Journal of Power Sources 70, pp. 85-90 by Hatchwell et al. (1998)]에서는 은 스트립 및 은 와이어를 사용하여 전극에 전위를 분배한다.The other current collector is not formed in layers. For example, US patent application Ser. No. 2007/0003818 A1 uses a spring-loaded wire current collector in contact with an electrode. See, "High Temperature Solid Oxide Fuel Cells: Fundamentals, Design and Applications", Elsevier, pp. 219-220 by Singhal et al. (2004) discloses a wrap wire current collector. "Cathode Current-Collectors for a Novel Tubular SOFC Design", Journal of Power Sources 70, pp. 85-90 by Hatchwell et al. (1998) use silver strips and silver wires to distribute the potential to the electrodes.

논의할 바와 같이, 본 발명은 기타 장점들 중에서 다공성 전기 전도층을 전극층 위에 사용하는 집전 구조체를 제공하여 전위를 전극층의 표면 곳곳에 분배할 수 있다. 그러나, 본 발명은 집전체가 충분히 얇게 제조되어 이러한 층을 통과하는 분자 산소의 이동에 대한 저항을 최소화시키는 시도를 하므로 저항이 증가하는 구조체의 단점을 극복한다.As will be discussed, the present invention provides, among other advantages, a current collector structure using a porous electrically conductive layer over the electrode layer to distribute the potential across the surface of the electrode layer. However, the present invention overcomes the disadvantages of structures with increased resistance since the current collector is made sufficiently thin to attempt to minimize the resistance to the movement of molecular oxygen through these layers.

본 발명은 산소 이온의 이동을 위하여 전극층에 인접한 전해질층을 갖는 전기화학 전지의 전극층에 전위를 분배하는 집전 구조체를 제공한다. 집전 구조체는 전극층상에 위치하는 다공성 전기 전도층을 구비한다. 전기 전도성 물질로 형성된 적어도 하나의 긴 스트립 타입 층은 다공성 전기 전도층상에 위치하고, 전극층에 대향하고, 전극층의 길이 방향으로 배향된다.The present invention provides a current collector structure that distributes a potential to an electrode layer of an electrochemical cell having an electrolyte layer adjacent to the electrode layer for the movement of oxygen ions. The current collector structure has a porous electrically conductive layer located on the electrode layer. At least one elongate strip type layer formed of an electrically conductive material is located on the porous electrically conductive layer, opposite the electrode layer, and oriented in the longitudinal direction of the electrode layer.

다공성 전기 전도층은 금속산화물의 표면 퇴적물을 함유하는 금속 또는 금속 합금의 입자로 형성할 수 있다. 바람직하게는, 전기 전도성 물질 및 금속 또는 금속 합금은 은이고, 금속산화물은 지르코니아이다. 적어도 하나의 긴 스트립 타입 층 내의 은은 이론적인 은 밀도의 약 50% 내지 약 100%의 밀도를 가질 수 있다. 즉, 스트립 타입 층은 다공성이거나 공극이 없고 치밀할 수 있다.The porous electrically conductive layer may be formed of particles of a metal or metal alloy containing surface deposits of metal oxides. Preferably, the electrically conductive material and the metal or metal alloy are silver and the metal oxide is zirconia. The silver in the at least one long strip type layer may have a density of about 50% to about 100% of the theoretical silver density. That is, the strip type layer can be porous or void free and dense.

긴 스트립 타입 층은 바람직하게는 각각 약 100마이크로미터 내지 약 1000마이크로미터의 두께 및 폭을 갖는다. 바람직하게는, 다공성 전기 전도층의 두께는 약 15마이크로미터 내지 약 25마이크로미터이다.The long strip type layer preferably has a thickness and width of about 100 micrometers to about 1000 micrometers, respectively. Preferably, the thickness of the porous electrically conductive layer is from about 15 micrometers to about 25 micrometers.

본 명세서는 출원인이 발명으로서 간주하는 대상을 명확하게 나타내는 특허청구범위로 끝을 맺지만, 본 발명은 첨부한 도면을 참조할 때 더욱 이해하게 될 것으로 생각된다.
도 1은 본 발명에 따른 집전 구조체를 갖는 관 형태의 전기화학 전지의 부분적이고 개략적인 단면도이다.
도 2는 도 1의 횡단면도이다.
도 3은 전기화학 전지의 전극에 적용되는 본 발명에 따른 집전체의 부분적인 전자현미경 사진이다.
Although this specification ends with the claims clearly indicating what the applicant considers to be the invention, it is believed that the present invention will be further understood by reference to the accompanying drawings.
1 is a partial, schematic cross-sectional view of a tubular electrochemical cell having a current collector structure according to the present invention.
2 is a cross-sectional view of FIG. 1.
3 is a partial electron micrograph of a current collector according to the present invention applied to an electrode of an electrochemical cell.

도 1 및 2를 참조하면, 본 발명에 따른 집전 구조체를 포함하는 전기화학 전지(1)가 도시되어 있다.1 and 2, there is shown an electrochemical cell 1 comprising a current collector structure according to the invention.

전기화학 전지(1)는 약 400℃ 내지 1000℃와 같은 고온에서 이온 전도체인 세라믹으로 형성되는 전해질층(10)을 포함한다. 전기화학 전지(1)가 고온하에 있고, 전위가 전해질층(10)의 대향 표면들에 인가되는 경우, 산소 이온은 전해질층을 통해 전도되어 산소 투과물을 제공할 것이다. 따라서, 본 기술분야에 잘 알려진 바와 같이, 전기화학 전지는 절연된 인클로저(enclosure) 내에 위치하는데, 인클로저 내에서 전기화학 전지(1)는 가열되고, 산소 함유 스트림(14)이 공급되고, 이로부터 산소 투과물 스트림(16)이 방출된다.The electrochemical cell 1 includes an electrolyte layer 10 formed of a ceramic which is an ion conductor at a high temperature such as about 400 ° C to 1000 ° C. When the electrochemical cell 1 is under high temperature and a potential is applied to the opposing surfaces of the electrolyte layer 10, oxygen ions will conduct through the electrolyte layer to provide an oxygen permeate. Thus, as is well known in the art, electrochemical cells are located in an insulated enclosure, in which the electrochemical cells 1 are heated, and oxygen-containing stream 14 is supplied therefrom. The oxygen permeate stream 16 is discharged.

예시한 실시양태에서 전기화학 전지(1)는 관 형태이다. 상술한 바와 같이, 평평한 플레이트와 같은 다른 형태도 가능하다. 산소 함유 스트림(14)은 전기화학 전지(1)의 외부와 접촉한다. 산소 함유 기체 내의 산소 이온은 전해질층(10)을 통과하여 전도된다. 산소 이온은 튜브의 내부에서 재결합하여 화살표(16)로 표기한 산소 투과물 스트림을 형성한다. 예시한 실시양태에서 전위는 전해질층(10)의 대향 면상에 위치하는 캐소드 전극층(18)과 애노드 전극층(20)에 인가된다. 캐소드 전극층(18)과 애노드 전극층(20)에 인가되는 전위(12)는 산소 이온 이동을 위한 구동력의 역할을 한다.In the illustrated embodiment the electrochemical cell 1 is in the form of a tube. As mentioned above, other forms such as flat plates are possible. The oxygen containing stream 14 is in contact with the exterior of the electrochemical cell 1. Oxygen ions in the oxygen-containing gas are conducted through the electrolyte layer 10. Oxygen ions recombine inside the tube to form an oxygen permeate stream, indicated by arrow 16. In the illustrated embodiment, a potential is applied to the cathode electrode layer 18 and the anode electrode layer 20 located on opposite sides of the electrolyte layer 10. The potential 12 applied to the cathode electrode layer 18 and the anode electrode layer 20 serves as a driving force for the movement of oxygen ions.

캐소드 전극층(18)과 애노드 전극층(20)은 열 양립성 목적으로 전해질층에 사용한 세라믹과 금속 또는 금속 합금의 혼합물로 형성할 수 있다. 예를 들어, 캐소드 전극층(18)과 애노드 전극층(20)은 전해질층(10)이 이트리아 안정화 지르코니아로 형성된 경우 이트리아 안정화 지르코니아와 은 입자의 혼합물로 형성할 수 있다. 가돌리늄 도핑된 세리아로 형성된 전해질층(10)의 경우, 캐소드 전극(18)과 애노드 전극(20)은 란타늄 스트론튬 철 코발트 산화물 65 중량% 및 그 나머지인 가돌리늄 도핑된 세리아를 함유하는 혼합물로 형성할 수 있다. 본원에서 예시한 예에서, 전해질층(10)은 스칸디아 안정화 지르코니아로 형성하고, 캐소드 전극(18)과 애노드 전극(20)은 란타늄 스트론튬 망간네이트 약 60 중량% 및 그 나머지인 스칸디아 안정화 지르코니아의 혼합물로 각각 형성한다. 산소가 전극(10)의 표면에 도달하기 위하여, 캐소드 전극층(18)과 애노드 전극층(20)은 다공성이고, 약 25% 내지 약 40%의 공극률 및 약 0.1 내지 약 2.0 마이크로미터의 공극 크기를 가질 수 있다. 전해질층(10)은 공극이 거의 없는 치밀층이고, 존재하는 임의의 공극도 연결되지 않아 전해질층(10)은 기밀층이다. 그러나, 본 발명은 임의의 구조 및 임의의 적합한 물질로 형성한 임의의 타입의 전기화학 전지에 적용될 수 있다는 점을 이해하게 된다.The cathode electrode layer 18 and the anode electrode layer 20 may be formed of a mixture of ceramic and metal or metal alloy used in the electrolyte layer for thermal compatibility purposes. For example, the cathode electrode layer 18 and the anode electrode layer 20 may be formed of a mixture of yttria stabilized zirconia and silver particles when the electrolyte layer 10 is formed of yttria stabilized zirconia. In the case of the electrolyte layer 10 formed of gadolinium doped ceria, the cathode electrode 18 and the anode electrode 20 may be formed of a mixture containing 65% by weight of lanthanum strontium iron cobalt oxide and the remaining gadolinium doped ceria. have. In the example illustrated herein, the electrolyte layer 10 is formed of Scandia stabilized zirconia, and the cathode electrode 18 and the anode electrode 20 are a mixture of about 60% by weight lanthanum strontium manganate and the remaining Scandia stabilized zirconia Form each. In order for oxygen to reach the surface of the electrode 10, the cathode electrode layer 18 and the anode electrode layer 20 are porous and have a porosity of about 25% to about 40% and a pore size of about 0.1 to about 2.0 micrometers. Can be. The electrolyte layer 10 is a dense layer with few voids, and any voids present are not connected, so that the electrolyte layer 10 is an airtight layer. However, it will be understood that the present invention can be applied to any type of electrochemical cell formed of any structure and any suitable material.

본 발명의 집전 구조체는 캐소드 전극층(18)상에 위치한 다공성 전기 전도층(22)을 포함하고, 예시한 실시양태에서 2개의 스트립 타입 층(24 및 26) 각각은 서로 반대쪽에 위치하고 캐소드 전극층(18)에 대향하고, 2개의 스트립 타입 층(28 및 30)은 애노드 전극층(20)상에 위치한 다공성 전기 전도층(32)상에 위치한다. 그러나, 각 다공성 전기 전도층과 관련된 하나의 스트립 타입 층만이 존재하거나 전기화학 전지(1)의 크기에 따라 2개 초과의 스트립 타입 층이 존재할 수 있음을 알아야 한다.The current collector structure of the present invention includes a porous electrically conductive layer 22 positioned on the cathode electrode layer 18, and in the illustrated embodiment each of the two strip type layers 24 and 26 are located opposite each other and the cathode electrode layer 18 Opposing), two strip type layers 28 and 30 are located on the porous electrically conductive layer 32 located on the anode electrode layer 20. However, it should be appreciated that there may be only one strip type layer associated with each porous electrically conductive layer or more than two strip type layers, depending on the size of the electrochemical cell 1.

인식할 수 있는 바와 같이, 상술한 집전 구조체는 본 기술분야에 알려진 특정 적용에서 캐소드 전극층(18)상에만 제공될 수 있다. 추가로, 예시한 구조체는 역전되어 튜브의 내부에 캐소드층(18)이 위치하고 튜브의 외부에 애노드층(20)이 위치할 수 있다. 이러한 경우 산소 함유 기체(14)는 튜브로 도입된다.As will be appreciated, the current collector structure described above may be provided only on the cathode electrode layer 18 in certain applications known in the art. In addition, the illustrated structure may be reversed so that the cathode layer 18 is located inside the tube and the anode layer 20 is located outside the tube. In this case the oxygen containing gas 14 is introduced into the tube.

다공성 전기 전도층(22 및 32)은 산소가 캐소드 전극층(18)을 통과하여 전해질층(10)으로 투과하도록 다공성이어야 한다. 다공성 전기 전도층(22 또는 32)은 금속 또는 금속 합금 혹은 이들의 혼합물, 또는 금속과 지르코니아와 같은 금속산화물의 혼합물로 형성할 수 있지만, 바람직한 다공성 전기 전도층(22 또는 32)은 금속산화물의 표면 퇴적물(surface deposit)을 갖는 금속 또는 금속 합금을 함유하는 분말로 형성한다. 이러한 분말은 본 기술분야에 잘 알려진 방법, 예를 들어 워시-코팅 또는 기계적 합금화 방법으로 제조할 수 있다. 예시적인 목적을 위하여, FERRO S11000-02 분말로 표기된 은 분말을 3900 South Clinton Avenue, South Plainfield, New Jersey 07080 USA 소재 Ferro Corporation, Electronic Material Systems로부터 얻었다. 이러한 분말에 함유된 입자의 크기는 직경이 약 3 내지 약 10 마이크로미터이고, 입자는 약 0.2 ㎡/그램의 낮은 비표면적을 갖는다. 지르코니아 표면 퇴적물은, 지르코니아가 코팅된 입자의 약 0.25 중량%를 차지하도록 이러한 분말상에 형성되었다. 인식할 수 있는 바와 같이, 다른 전기 전도성 금속 및 금속 합금, 예컨대 Au, Pd, Pt, Ni, Ru, Rh, Ir 및 이러한 원소 중 둘 이상의 합금을 사용할 수 있다. 또한, 금속산화물은 지르코니아 외에 CeO2, 도핑된-ZrO2(예컨대, 이트리아 안정화 지르코니아 - YSZ), 도핑된 CeO2(예컨대, 가돌리니아 도핑된 세리아 - CGO), Y2O3, Al2O3, Cr2O3, MoO3, Nb2O5, TiO2, Ta2O5, SnO2, La0.6Sr0.4Co0.2Fe0.8O3, La0 .8Sr0 .2MnO3, La0 .8Sr0 .2FeO3, La0 .8Sr0 .2CrO3, 또는 La0 .8Sr0 .2CoO3일 수 있다.The porous electrically conductive layers 22 and 32 should be porous so that oxygen passes through the cathode electrode layer 18 and into the electrolyte layer 10. The porous electrically conductive layer 22 or 32 may be formed of a metal or metal alloy or a mixture thereof, or a mixture of metal and metal oxides such as zirconia, but the preferred porous electrically conductive layer 22 or 32 may be a surface of the metal oxide. It is formed from a powder containing a metal or metal alloy with a surface deposit. Such powders may be prepared by methods well known in the art, such as wash-coating or mechanical alloying methods. For illustrative purposes, silver powder, designated FERRO S11000-02 powder, was obtained from Ferro Corporation, Electronic Material Systems, 3900 South Clinton Avenue, South Plainfield, New Jersey 07080 USA. The size of the particles contained in these powders is about 3 to about 10 micrometers in diameter, and the particles have a low specific surface area of about 0.2 m 2 / gram. Zirconia surface deposits were formed on these powders such that zirconia accounted for about 0.25% by weight of the coated particles. As can be appreciated, other electrically conductive metals and metal alloys such as Au, Pd, Pt, Ni, Ru, Rh, Ir and alloys of two or more of these elements can be used. In addition, the metal oxides may include CeO 2 in addition to zirconia, doped-ZrO 2 (eg yttria stabilized zirconia-YSZ), doped CeO 2 (eg gadolinia doped ceria-CGO), Y 2 O 3 , Al 2 O 3, Cr 2 O 3, MoO 3, Nb 2 O 5, TiO 2, Ta 2 O 5, SnO 2, La 0.6 Sr 0.4 Co 0.2 Fe 0.8 O 3, La 0 .8 Sr 0 .2 MnO 3, La 0 .8 Sr 0 .2 FeO 3, La 0 .8 Sr 0 .2 may be a CrO 3, or La 0 .8 Sr 0 .2 CoO 3 .

금속 또는 금속 합금의 입자 크기는 상술한 입자 크기보다 클 수 있지만, 바람직하게는 입자 크기는 약 0.1마이크로미터 내지 약 20마이크로미터 범위이다. 추가로, 0.25% 중량%가 금속산화물의 특히 바람직한 함량이지만, 양이 전기 전도성 입자를 형성하는 데 이용한 금속 또는 금속 합금의 중량 이하이면 더 많은 양을 이용할 수 있다. 이와 관련하여, 전기 전도성 입자의 금속산화물 함량은 바람직하게는 약 0.05 중량% 내지 약 1.0 중량%이다. 상술한 중량 기준 함량은, 소결 후 집전체층을 형성하는 데 사용한 금속 또는 금속 합금 및 금속산화물이 집전체층 전체에 분포된다는 점에서 최종 집전체층에서 불변으로 유지될 것이다.The particle size of the metal or metal alloy may be larger than the particle size described above, but preferably the particle size ranges from about 0.1 micrometers to about 20 micrometers. In addition, although 0.25% by weight is a particularly preferred content of the metal oxide, larger amounts may be used provided the amount is less than or equal to the weight of the metal or metal alloy used to form the electrically conductive particles. In this regard, the metal oxide content of the electrically conductive particles is preferably from about 0.05% to about 1.0% by weight. The above weight-based content will remain unchanged in the final current collector layer in that the metal or metal alloy and metal oxide used to form the current collector layer after sintering is distributed throughout the current collector layer.

이러한 분말은, 슬러리 침지 적용 기법으로 전해질층(10) 및 캐소드 전극층(18) 및 애노드 전극층(20)을 포함하는 층형 구조체의 소결 형태의 캐소드 전극층(18)과 애노드 전극층(20)에 적용할 수 있다. 에어로졸 적용, 스크린 인쇄 및 테이프 캐스팅과 같은 다른 타입의 적용을 이용할 수 있다. 물론, 슬러리 함량은 이용하는 특정 타입의 적용에 맞도록 본 기술분야에 잘 알려진 방식으로 변화된다. 소결 형태는 압출, 사출성형, 이소프레싱(isopressing) 및 테이프 캐스팅과 같은 다양한 잘 알려진 기법 또는 이러한 기법들의 조합으로 제공될 수 있다. 층형 구조는 비소결 또는 그린(green) 상태인 것이 가능하다는 점을 알아야 한다. 이러한 경우, 다공성 전기 전도층(22)을 캐소드 전극층(18)에 그리고 다공성 전기 전도층(32)을 애노드 전극층(20)에 적용한 후, 코팅된 구조체를 함께 열처리하여 복합 구조체를 소결시킨다.The powder may be applied to the cathode electrode layer 18 and the anode electrode layer 20 in the sintered form of the layered structure including the electrolyte layer 10, the cathode electrode layer 18, and the anode electrode layer 20 by a slurry immersion application technique. have. Other types of applications such as aerosol applications, screen printing and tape casting can be used. Of course, the slurry content is varied in a manner well known in the art to suit the particular type of application employed. The sintered form can be provided by various well known techniques such as extrusion, injection molding, isopressing and tape casting or a combination of these techniques. It should be noted that the layered structure may be in an unsintered or green state. In this case, the porous conductive layer 22 is applied to the cathode electrode layer 18 and the porous conductive layer 32 is applied to the anode electrode layer 20, and then the coated structures are heat treated together to sinter the composite structure.

침지 코팅의 경우, 적합한 슬러리는 전기 전도성 입자 또는 분말을 에탄올 및 톨루엔과 같은 용매, 폴리비닐 부티랄과 같은 결합제, 및 디부틸 프탈레이트와 같은 가소제와 혼합하는 것과 같은 알려진 기법으로 형성할 수 있다. 청어 어유와 같은 분산제가 슬러리에 선택적으로 혼합될 수 있다. 상술한 바와 같은 Ferro Corporation으로부터 얻은 은 코팅된 입자의 경우, 슬러리는 이러한 제조업자의 권고에 따라, 즉 전도성 입자를 FERRO B-73210 Tape Casting Binder System(상술한 Ferro Corporation으로부터 입수가능함), 에탄올 및 톨루엔과 혼합하여 형성할 수 있다. 입자는 슬러리의 약 45 중량% 내지 약 75 중량%이다. 추가로, 결합제계는 슬러리의 약 20 중량% 내지 50 중량%이고, 그 나머지는 동일한 분량의 에탄올과 톨루엔이다. 바람직한 슬러리는 입자 약 70 중량%, 결합제계 20 중량% 및 그 나머지인 동일한 분량의 에탄올과 톨루엔이다. 분명하게도, 입자의 비율이 낮을수록, 원하는 두께의 형태를 얻도록 침지해야하는 시간은 길어진다. 이어서, 층형 구조체가 슬러리에 침지되고, 이어서 용매를 제거하고 결합제 및 가소제와 같은 유기 성분을 태우도록 건조 및 가열될 수 있다. 추가 가열은 집전체층을 부분적으로 소결시켜 필요한 다공성 전기 전도층(22 및 32)을 제공한다. 상술한 방식으로 형성된 다공성 전기 전도층(22 또는 32)은 두께가 바람직하게는 약 15마이크로미터 내지 약 25마이크로미터이고, 약 30% 내지 약 50%의 공극률을 갖는다. 약 1마이크로미터 내지 약 10마이크로미터 범위의 공극 크기가 특히 바람직하다. 공극 크기 또는 구체적으로 평균 공극 직경은 알려진 정량 입체 라인 교차점 분석 기법으로 측정한다. 잘 알려져 있지만, 이러한 기법에 대한 특정 참고문헌 및 그 설명은 문헌[Quantitative Stereology, by E.E. Underwood, Addison-Wesley Publishing Co., Reading MA, (1970)]에서 찾을 수 있다. 슬러리의 약 45 중량% 내지 약 75 중량%인 전기 전도성 입자의 함량이 다공성 전기 전도층(22)에 대한 상술한 두께 범위를 제공하는 데 필요하다는 점을 알아야 한다.In the case of dip coating, suitable slurries can be formed by known techniques such as mixing electrically conductive particles or powders with solvents such as ethanol and toluene, binders such as polyvinyl butyral, and plasticizers such as dibutyl phthalate. Dispersants such as herring fish oil may optionally be mixed into the slurry. In the case of silver coated particles obtained from Ferro Corporation as described above, the slurry is prepared according to the manufacturer's recommendations, ie, the conductive particles may be coated with FERRO B-73210 Tape Casting Binder System (available from Ferro Corporation, above), ethanol and toluene. It can form by mixing. The particles are about 45% to about 75% by weight of the slurry. In addition, the binder system is about 20% to 50% by weight of the slurry, with the remainder being the same amount of ethanol and toluene. Preferred slurries are about 70% by weight particles, 20% by weight binder system and the same amount of ethanol and toluene. Obviously, the lower the proportion of particles, the longer the time to immerse to achieve the desired thickness of shape. The layered structure can then be dipped into the slurry and then dried and heated to remove the solvent and burn organic components such as binders and plasticizers. Further heating partially sinters the current collector layer to provide the required porous electrically conductive layers 22 and 32. The porous electrically conductive layer 22 or 32 formed in the manner described above preferably has a thickness of about 15 micrometers to about 25 micrometers and has a porosity of about 30% to about 50%. Particular preference is given to pore sizes in the range of about 1 micrometer to about 10 micrometers. Pore size or specifically average pore diameter is determined by known quantitative three-dimensional line intersection analysis techniques. Although well known, specific references and descriptions of these techniques are described in Quantitative Stereology, by E.E. Underwood, Addison-Wesley Publishing Co., Reading MA, (1970). It should be noted that a content of electrically conductive particles, from about 45% to about 75% by weight of the slurry, is necessary to provide the above-described thickness range for the porous electrically conductive layer 22.

인식할 수 있는 바와 같이, 두께, 공극률 및 공극 크기는 슬러리 구성, 침지 코팅의 횟수 및 입자 크기를 변경함으로써 변할 수 있다. 또한, 다공성 전기 전도층(22 및 32)이 은과 같은 금속 또는 다른 금속 또는 금속 합금 또는 다른 적합한 전기 전도성 물질 혼합물로 형성되는 경우에도, 그 결과로서 생긴 층은 상술한 두께, 공극률 및 공극 크기를 가질 수 있다.As can be appreciated, the thickness, porosity and pore size can be varied by changing the slurry composition, the number of dip coatings and the particle size. In addition, even when the porous electrically conductive layers 22 and 32 are formed of a metal such as silver or another metal or metal alloy or other suitable electrically conductive material mixture, the resulting layer has the thickness, porosity and pore size described above. Can have

긴 스트립 타입 층(24, 26, 28 및 30)은 각각 약 50마이크로미터 내지 약 2000마이크로미터인 두께 및 폭을 가질 수 있고, 이론적인 은 밀도의 약 50% 내지 100%일 수 있다. 100% 이론적인 밀도의 경우, 긴 스트립 타입 층(24 및 26)은 다공성이 아니다. 이 층들은 Ferro Corporation으로부터 결합제 B73210으로서 얻을 수 있는 21그램의 결합제와 혼합된 Ferro Corporation으로부터 얻은 FERRO SF4MA 은 플레이크의 슬러리로 형성될 수 있다. 혼합물은 25그램의 지르코니아 밀링 매체 함유 코팅된 유리병에 넣고 약 8시간 동안 흔들 수 있다. 긴 스트립 타입 층(24 및 26)은 주사기를 사용하여 튜브의 길이를 따라 적용할 수 있다. 긴 스트립 타입 층(28 및 30)은 약 1.3㎜의 작은 측면 개구부를 갖는 PTFE로 형성된 튜브를 전기화학 전지(1)를 형성하는 복합 구조체 내에 위치시킴으로써 형성할 수 있다. 이어서, 은과 결합제의 혼합물을 복합 구조체에 주입하고 빼낼 수 있다. 예를 들어, 소정 길이의 #16 PTFE 튜브(Cole-Parmer)가 단일 다공성 전극 및 집전체 코팅된 전해질 튜브에 완전히 삽입되고, 그 한 단부는, 17GA 니들이 구비되고, 은 페이스트로 충전된 30㎖ 주사기에 부착된다. 전해질 튜브가 18 초/피트의 속도로 선형적으로 당겨짐에 따라 은 페이스트는 40psi 압출 압력 설정을 이용하여 튜브의 내부 길이를 따라 가는 은 스트립으로 분배된다. 고정된 주사기의 니들 구멍을 통해 유지되는 PTFE 튜브를 사용하여, 은 스트립이 다공성 전극과 은 집전체로 코팅된 전해질 튜브의 외부에 동일한 방식으로 적용된다.The long strip type layers 24, 26, 28, and 30 may have a thickness and width that are each about 50 micrometers to about 2000 micrometers, and may be about 50% to 100% of theoretical silver density. For 100% theoretical density, the long strip type layers 24 and 26 are not porous. These layers can be formed from a slurry of FERRO SF4MA silver flakes obtained from Ferro Corporation mixed with 21 grams of binder available as binder B73210 from Ferro Corporation. The mixture can be placed in a coated glass jar containing 25 grams of zirconia milling media and shaken for about 8 hours. The long strip type layers 24 and 26 can be applied along the length of the tube using a syringe. The long strip type layers 28 and 30 can be formed by placing a tube formed of PTFE with a small side opening of about 1.3 mm into the composite structure forming the electrochemical cell 1. The mixture of silver and binder can then be injected into the composite structure and taken out. For example, a 30 ml syringe of predetermined length # 16 PTFE tube (Cole-Parmer) is fully inserted into a single porous electrode and current collector coated electrolyte tube, one end of which is equipped with a 17GA needle and filled with silver paste Is attached to. As the electrolyte tube is pulled linearly at a rate of 18 seconds / feet, the silver paste is dispensed into silver strips along the inner length of the tube using a 40 psi extrusion pressure setting. Using a PTFE tube held through a needle hole of a fixed syringe, the silver strip is applied in the same way to the outside of the electrolyte tube coated with the porous electrode and the silver current collector.

적용 후, 그 결과로서 생긴 스트립 타입 층들을 포함하는 복합 구조체는 약 850℃로 열처리하여 스트립 타입 층들을 밑에 있는 전기 전도성 다공층(22)과 전기 전도성 다공층(32)에 부착시켜 스트립 타입 층(24, 26, 28 및 30)을 제공한다.After application, the resulting composite structure comprising the strip-type layers was heat treated at about 850 ° C. to attach the strip-type layers to the underlying electrically conductive porous layer 22 and the electrically conductive porous layer 32 to thereby provide a strip-type layer ( 24, 26, 28 and 30).

도 3을 참조하면, 캐소드 전극층(18) 및 애노드 전극층(20) 각각이 약 60 중량% 란타늄 스트론튬 망간네이트 및 그 나머지인 스칸디아 안정화 지르코니아의 복합물로 형성되고, 전해질층(10)이 스칸디아 안정화 지르코니아로 형성된, 상술한 타입의 전기화학 전지(1)가 형성되었다. 예시에서, 전해질층(10)은 두께가 약 500마이크로미터이고, 캐소드 전극층(18) 및 애노드 전극층(20) 각각은 두께가 약 40마이크로미터이다. 전기 전도성 다공층(22 및 32) 각각은 약 0.25 중량% 지르코니아의 표면 퇴적물을 갖는 은 입자로 형성되는데, 은 입자는 약 7마이크로미터의 크기를 갖는다. 전기 전도성 다공층(22 및 32)은 약 20마이크로미터의 두께, 약 12마이크로미터의 공극 크기 및 약 50 부피%의 공극률을 가졌다. 스트립 타입 층(24, 26, 28 및 30) 각각은 상술한 방식으로 은으로 형성되었고, 약 300마이크로미터 및 약 800마이크로미터의 두께 및 폭을 각각 가졌다.Referring to FIG. 3, each of the cathode electrode layer 18 and the anode electrode layer 20 is formed of a composite of about 60 wt% lanthanum strontium manganate and the rest of Scandia stabilized zirconia, and the electrolyte layer 10 is made of Scandia stabilized zirconia. The electrochemical cell 1 of the type mentioned above was formed. In the example, electrolyte layer 10 is about 500 micrometers thick, and each of cathode electrode layer 18 and anode electrode layer 20 is about 40 micrometers thick. Each of the electrically conductive porous layers 22 and 32 is formed of silver particles having a surface deposit of about 0.25% by weight zirconia, the silver particles having a size of about 7 micrometers. The electrically conductive porous layers 22 and 32 had a thickness of about 20 micrometers, a pore size of about 12 micrometers, and a porosity of about 50% by volume. Each of the strip type layers 24, 26, 28 and 30 was formed of silver in the manner described above and had a thickness and width of about 300 micrometers and about 800 micrometers, respectively.

본 발명은 바람직한 실시양태를 참조하여 기술하지만, 본 기술분야의 숙련자가 인식할 수 있는 바와 같이, 첨부한 특허청구범위에서 설명하는 본 발명의 사상과 범위를 벗어나지 않는 수많은 부가, 생략 및 변경이 이루어질 수 있다.Although the present invention has been described with reference to preferred embodiments, numerous additions, omissions, and changes may be made without departing from the spirit and scope of the invention as set forth in the appended claims, as will be appreciated by those skilled in the art. Can be.

Claims (6)

산소 이온의 이동을 위하여 전극층에 인접한 전해질층을 갖는 전기화학 전지의 전극층에 전위를 분배하는 집전 구조체로서,
상기 집전 구조체는,
전극층상에 위치하는 다공성 전기 전도층; 및
다공성 전기 전도층상에 위치하고, 전극층에 대향하고, 전극층의 길이 방향으로 배향하는, 전기 전도성 물질로 형성된 적어도 하나의 긴 스트립 타입 층
을 포함하는 집전 구조체.
A current collector structure for distributing a potential to an electrode layer of an electrochemical cell having an electrolyte layer adjacent to an electrode layer for movement of oxygen ions,
The current collector structure,
A porous electrically conductive layer located on the electrode layer; And
At least one elongated strip type layer formed of an electrically conductive material, positioned on the porous electrically conductive layer, opposite the electrode layer and oriented in the longitudinal direction of the electrode layer
Current collector structure comprising a.
제1항에 있어서,
다공성 전기 전도층은 금속산화물의 표면 퇴적물을 함유하는 금속 또는 금속 합금의 입자로 형성되는 집전 구조체.
The method of claim 1,
And the porous electrically conductive layer is formed of particles of a metal or metal alloy containing surface deposits of a metal oxide.
제2항에 있어서,
전기 전도성 물질 및 금속 또는 금속 합금은 은이고, 금속산화물은 지르코니아인 집전 구조체.
The method of claim 2,
And the metal or metal alloy is silver and the metal oxide is zirconia.
제3항에 있어서,
적어도 하나의 긴 스트립 타입 층 내의 은은 이론적인 은 밀도의 약 50% 내지 약 100%인 집전 구조체.
The method of claim 3,
The current collector structure in which the silver in the at least one long strip type layer is about 50% to about 100% of the theoretical silver density.
제4항에 있어서,
적어도 하나의 긴 스트립 타입 층은 각각 약 50마이크로미터 내지 약 2000마이크로미터인 두께 및 폭을 갖는 집전 구조체.
The method of claim 4, wherein
The current collector structure having a thickness and a width wherein the at least one long strip type layer is each from about 50 micrometers to about 2000 micrometers.
제5항에 있어서,
다공성 전기 전도층은 두께가 약 15마이크로미터 내지 약 25마이크로미터인 집전 구조체.
The method of claim 5,
And the porous electrically conductive layer has a thickness of about 15 micrometers to about 25 micrometers.
KR1020107013254A 2007-12-17 2008-11-12 Current collector structure KR20100106973A (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US11/957,926 US20090152107A1 (en) 2007-12-17 2007-12-17 Current collector structure
US11/957,926 2007-12-17

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20100106973A true KR20100106973A (en) 2010-10-04

Family

ID=40328841

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020107013254A KR20100106973A (en) 2007-12-17 2008-11-12 Current collector structure

Country Status (13)

Country Link
US (1) US20090152107A1 (en)
EP (1) EP2225788A1 (en)
JP (1) JP2011510432A (en)
KR (1) KR20100106973A (en)
CN (1) CN101953005A (en)
AU (1) AU2008338829A1 (en)
BR (1) BRPI0820470A2 (en)
CA (1) CA2708617A1 (en)
CO (1) CO6311044A2 (en)
IL (1) IL205286A0 (en)
MX (1) MX2010006345A (en)
RU (1) RU2010129452A (en)
WO (1) WO2009079119A1 (en)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5244423B2 (en) * 2008-02-29 2013-07-24 株式会社東芝 Solid oxide electrochemical cell and method for producing the same
US8465630B2 (en) 2008-11-10 2013-06-18 Praxair Technology, Inc. Oxygen separation assembly and method
JP5834914B2 (en) * 2011-12-29 2015-12-24 Toto株式会社 Solid oxide fuel cell
CN107681172A (en) * 2017-08-31 2018-02-09 佛山索弗克氢能源有限公司 The preparation method of SOFC tubular type monocell current collector pipes

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2796861B1 (en) * 1999-07-26 2001-11-09 Air Liquide NOVEL OXIDIZED CONDUCTIVE CERAMIC MEMBRANE, USE OF SAID MEMBRANE FOR SEPARATING OXYGEN FROM AIR OR A GASEOUS MIXTURE CONTAINING IT
AUPQ315499A0 (en) * 1999-09-29 1999-10-21 Ceramic Fuel Cells Limited Fuel cell assembly
US7566509B2 (en) * 2003-11-18 2009-07-28 National Institute Of Advanced Industrial Science And Technology Tubular fuel cell and method of producing the same
US7449262B2 (en) * 2004-12-09 2008-11-11 Praxair Technology, Inc. Current collector to conduct an electrical current to or from an electrode layer
US7758993B2 (en) * 2005-06-30 2010-07-20 Worldwide Energy, Inc. Of Delaware Tubular solid oxide fuel cell current collector

Also Published As

Publication number Publication date
CN101953005A (en) 2011-01-19
IL205286A0 (en) 2010-12-30
AU2008338829A1 (en) 2009-06-25
WO2009079119A1 (en) 2009-06-25
JP2011510432A (en) 2011-03-31
RU2010129452A (en) 2012-01-27
CO6311044A2 (en) 2011-08-22
US20090152107A1 (en) 2009-06-18
BRPI0820470A2 (en) 2015-06-16
MX2010006345A (en) 2010-06-24
CA2708617A1 (en) 2009-06-25
EP2225788A1 (en) 2010-09-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7449262B2 (en) Current collector to conduct an electrical current to or from an electrode layer
EP2061108B1 (en) Fuel battery cell, fuel battery cell stack, and fuel battery
US8298721B2 (en) Metal supported solid oxide fuel cell
US6958196B2 (en) Porous electrode, solid oxide fuel cell, and method of producing the same
JP2009509751A (en) Mixed ion and electron conducting membranes
JP2008519404A (en) Electrochemical cell structure and its manufacturing method by controlled powder method
JP2004146334A (en) Cell for fuel cell, and fuel cell
US7300561B2 (en) Oxide ion conductive ceramic membrane stacked microstructures; use for separating oxygen from air
KR20100106973A (en) Current collector structure
EP1528615B1 (en) Fuel cell
JP5240700B2 (en) Fuel cell stack and manufacturing method thereof
EP2811565A1 (en) Solid oxide fuel battery cell, fuel battery module, and fuel battery device
JP6966475B2 (en) Cell, cell stack device, module and module storage device
JP2004265739A (en) Fuel battery cell
JP4849774B2 (en) Solid electrolyte fuel cell and solid electrolyte fuel cell
JP2005216619A (en) Fuel battery cell and fuel battery

Legal Events

Date Code Title Description
WITN Application deemed withdrawn, e.g. because no request for examination was filed or no examination fee was paid