KR20120033804A - 연료 전지용 단위 전지 및 이의 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

수소의 산화반응 속도를 높임으로써 전력밀도를 높일 수 있도록, ⅰ) 테이프 캐스팅법을 이용하여 음극 지지체 시트, 수소 활성화층 시트, 음극 기능층 시트, 및 전해질막 시트를 제조하는 단계와, ⅱ) 음극 지지체 시트, 수소 활성화층 시트, 음극 기능층 시트, 및 전해질막 시트를 순서대로 적층하여 스택을 형성하는 단계와, ⅲ) 스택을 가압하여 그린 바디를 제조하는 단계와, ⅳ) 그린 바디를 소결하여 음극 지지체, 수소 활성화층, 음극 기능층, 및 전해질막을 형성하는 단계와, ⅴ) 전해질막 위에 양극을 형성하는 단계를 포함하는 연료 전지용 단위 전지 제조 방법을 제공한다.

Description

연료 전지용 단위 전지 및 이의 제조 방법 {UNIT CELL FOR FUEL CELL AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}
본 발명은 연료 전지에 관한 것이다. 보다 상세하게 본 발명은 수소 산화 속도를 높일 수 있도록 된 연료 전지의 단위 전지 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.
연료 전지 예를 들어, 고체 산화물 연료 전지(solid oxide fuel cell; SOFC)는 단위 전지와 분리판으로 이루어진 전기 생성 유닛이 복수개 적층된 구조로 이루어진다. 단위 전지는 전해질막과, 전해질막의 일면에 위치하는 양극(공기극)과, 전해질막의 다른 일면에 위치하는 음극(연료극)을 포함한다.
양극에 산소를 공급하고 음극에 수소를 공급하면, 양극에서 산소의 환원 반응으로 생성된 산소 이온이 전해질막을 지나 음극으로 이동한 후 음극에 공급된 수소와 반응하여 물이 생성된다. 이때 음극에서 생성된 전자가 양극으로 전달되어 소모되는 과정에서 외부 회로로 전자가 흐르며, 단위 전지는 이러한 전자 흐름을 이용하여 전기 에너지를 생산한다.
고체 산화물 연료 전지의 단위 전지에서 전해질막은 치밀하여 가스를 투과시키지 않아야 하며, 전자전도성은 없으나 산소이온 전도성은 높아야 한다. 반면에 전극은 가스가 잘 확산되어 들어갈 수 있는 다공질 이어야하며 높은 전자전도성을 가지고 있어야 한다.
이와 같이 단위 전지를 구성하는 전해질막 또는 전극이 요구하는 특성을 개선하여 전력 밀도를 높이고자 하는 많은 시도가 행해지고 있다.
이에 수소의 산화반응 속도를 높임으로써 전력밀도를 높일 수 있도록 된 연료 전지용 단위 전지 및 이의 제조 방법을 제공한다.
이를 위해 본 연료 전지용 단위 전지의 제조 방법은, i) 테이프 캐스팅법을 이용하여 음극 지지체 시트, 수소 활성화층 시트, 음극 기능층 시트, 및 전해질막 시트를 제조하는 단계와, ii) 음극 지지체 시트, 수소 활성화층 시트, 음극 기능층 시트, 및 전해질막 시트를 순서대로 적층하여 스택을 형성하는 단계와, iii) 스택을 가압하여 그린 바디를 제조하는 단계와, iv) 그린 바디를 소결하여 음극 지지체, 수소 활성화층, 음극 기능층, 및 전해질막을 형성하는 단계와, v) 전해질막 위에 양극을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
본 제조방법은 전해질막과 양극 사이에 버퍼층을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.
버퍼층 형성 단계는 버퍼층 시트를 제조하고, 제조된 버퍼층 시트를 스택 형성시 전해질막 시트 위에 적층한 후, 그린 바디 제조와, 그린 바디 소결과정을 거칠 수 있다.
수소 활성화층 시트는 i) Ni, Fe, Cu, Co, 또는 이들의 혼합물의 전이 금속 산화물과, ii) Zr, Ce, Ba, Sr을 주성분으로 하는 수소이온 전도체, 및 ⅲ) 기공제를 포함할 수 있다.
수소이온 전도체는 SrCeO3, BaCeO3, BaZrO3, BaTbO3, Ba2SnYO5.5, SrTiO3, BaThO3, Ba3CaNb2O9 등에서 선택되는 어느 하나 이상으로 형성될 수 있다. 수소이온 전도체는 0.1 ~ 10um의 입자 크기를 가질 수 있다.
버퍼층 시트는, i) Ce을 주성분으로 하는 산소이온 전도체와, ii) Al, Co, Zn, Ni, Fe, Ca, K, Li, Mg, Mn, Na, Zn, 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상을 포함하며, 질화물, 아세테이트, 또는 염화물의 형태로 첨가되는 소결 조제를 포함할 수 있다.
산소이온 전도체는 Gd 또는 Y가 도핑된 Ce 산화물로 형성될 수 있다. 산소이온 전도체는 50nm 내지 200nm의 입자 사이즈를 가질 수 있다.
소결 조제는 버퍼층에 0.1a/o 내지 10a/o의 범위로 포함될 수 있다.
그린 바디를 제조하는 단계에서, 스택을 50℃ 내지 200℃ 분위기에서 일축 가압 성형 또는 등방압 가압 성형할 수 있다. 그린 바디의 소결 온도는 1,200℃ 내지 1,500℃일 수 있다.
수소 활성화층은 5 ~ 70%의 기공도로 형성될 수 있다. 수소 활성화층은 10 ~ 200um 두께로 형성될 수 있다.
한편, 본 연료 전지용 단위 전지는, 음극 지지체, 수소 활성화층, 음극 기능층, 전해질막, 및 양극을 포함한다.
수소 활성화층은 i) Ni, Fe, Cu, Co, 또는 이들의 혼합물의 전이 금속 산화물과, ii) Zr, Ce, Ba, Sr을 주성분으로 하는 수소이온 전도체, 및 ⅲ) 기공제를 포함할 수 있다.
수소이온 전도체는 SrCeO3, BaCeO3, BaZrO3, BaTbO3, Ba2SnYO5.5, SrTiO3, BaThO3, Ba3CaNb2O9 등에서 선택되는 적어도 어느 하나 이상으로 형성될 수 있다. 수소이온 전도체는 0.1 ~ 10um의 입자 크기를 가질 수 있다.
본 단위 전지는 전해질막과 양극 사이에 버퍼층을 더 포함할 수 있다.
버퍼층은, i) Ce을 주성분으로 하는 산소이온 전도체와, ii) Al, Co, Zn, Ni, Fe, Ca, K, Li, Mg, Mn, Na, Zn, 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상을 포함하며, 질화물, 아세테이트, 또는 염화물의 형태로 첨가되는 소결 조제를 포함한다.
소결 조제는 버퍼층에 0.1a/o 내지 10a/o의 범위로 포함될 수 있다. 산소이온 전도체는 Gd 또는 Y가 도핑된 Ce 산화물로 형성될 수 있다.
본 실시예에 따르면 수소 활성화층의 도입을 통해 음극의 연료가 산화되면서 전자를 내놓는 반응 속도를 높일 수 있게 된다. 따라서 연료 산화 반응 속도의 증가를 통해 단위 전지의 전력 밀도를 향상시킬 수 있게 된다.
수소 활성화층을 음극 지지체와 음극 기능층 및 전해질막과 동시 소결 제조하므로 제조 공정을 단순화하고, 공정 시간을 단축시키며, 제조 비용을 절감할 수 있다.
도 1은 본 실시예에 따른 연료 전지용 단위 전지의 제조 방법을 나타낸 공정 순서도이다.
도 2는 도 1에 도시한 제1 단계에서 사용되는 테이프 캐스팅 장치를 나타낸 사시도이다.
도 3은 도 2에 도시한 테이프 캐스팅 장치의 부분 확대 단면도이다.
도 4는 도 1에 도시한 제1 단계에서 완성된 음극 지지체 시트, 수소 활성화층 시트, 음극 기능층 시트, 전해질막 시트 및 버퍼층 시트를 나타낸 사시도이다.
도 5는 도 1에 도시한 제2 단계의 스택을 나타낸 분해 사시도이다.
도 6은 도 1에 도시한 제3 단계의 그린 바디를 나타낸 사시도이다.
도 7은 도 1에 도시한 제4 단계를 거쳐 완성된 단위 전지의 사시도이다.
도 8은 본 실시예의 제조 방법에 따라 완성된 단위 전지의 단면을 나타낸 전자 현미경 사진이다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 설명한다. 후술하는 실시예는 본 발명의 개념과 범위를 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 형태로 변형될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 가능한한 동일하거나 유사한 부분은 도면에서 동일한 도면부호를 사용하여 나타낸다. 또한, 도면들은 개략적이고 축적에 맞게 도시되지 않았다는 것을 일러둔다. 도면에 있는 부분들의 상대적인 치수 및 비율은 도면에서의 명확성 및 편의를 위해 그 크기에 있어 과장되거나 감소되어 도시되었으며 임의의 치수는 단지 예시적인 것이지 한정적인 것은 아니다.
이하 본 실시예는 연료 전지 중 고체 산화물 연료전지(solid oxide fuel cell; SOFC)에 있어서 단위 전지 및 그 제조방법을 예로서 설명한다.
도 1은 본 실시예에 따른 연료 전지용 단위 전지의 제조 방법을 나타낸 공정 순서도이다.
도 1을 참고하면, 고체 산화물 연료 전지용 단위 전지의 제조 방법은, 테이프 캐스팅법을 이용하여 음극 지지체 시트, 수소 활성화층 시트, 음극 기능층 시트, 및 전해질막 시트를 제조하는 제1 단계(S100)와, 음극 지지체 시트, 수소 활성화층 시트, 음극 기능층 시트, 및 전해질막 시트를 순서대로 적층하여 스택을 형성하는 제2 단계(S200)와, 스택을 가압하여 그린 바디(green body)를 제조하는 제3 단계(S300)와, 그린 바디를 소결하여 음극 지지체, 수소 활성화층, 음극 기능층, 및 전해질막을 형성하는 제4 단계(S500)와, 전해질막 위에 양극을 형성하는 제5 단계(S500)를 포함한다.
여기서 본 제조 방법은 전해질막과 양극 사이에 전해질막과 양극 사이의 반응을 억제하기 위한 버포층을 더 형성할 수 있다. 버퍼층 형성은 상기 제1 단계(S100)에서 버퍼층 시트를 더 제조하고, 상기 제2 단계(S200)에서 전해질막 시트 상에 버퍼층 시트를 더 적층한 후 다른 시트와 함께 상기 제3 단계(S300)와 제4 단계(S400)를 거쳐 전해질막과 양극 사이에 버퍼층을 형성하는 과정을 거친다.
이하 설명에서는 수소 활성화층과 더불어 버퍼층을 갖는 단위 전지의 제조 과정에 대해 설명한다.
도 2는 도 1에 도시한 제1 단계에서 사용되는 테이프 캐스팅 장치를 나타낸 사시도이고, 도 3은 도 2에 도시한 테이프 캐스팅 장치의 부분 확대 단면도이다.
도 2와 도 3을 참고하면, 테이프 캐스팅 장치(100)는 바탕 필름(12)을 이송하는 한 쌍의 롤러(14)와, 슬러리를 제공받아 바탕 필름(12) 위에 도포하는 슬러리 챔버(16)와, 슬러리 챔버(16)에 부착되어 슬러리를 균일한 두께로 밀어내는 닥터 블레이드(18)와, 바탕 필름(12) 위에 도포된 슬러리를 건조시키는 건조 챔버(20)를 포함한다.
전술한 테이프 캐스팅 장치(100)를 이용하여 음극 지지체 슬러리를 바탕 필름(12) 위에 도포 후 건조시켜 음극 지지체 테이프를 제조하고, 음극 지지체 테이프를 원하는 크기로 절단 및 가공한 다음 바탕 필름(12)을 제거하여 도 4에 도시한 음극 지지체 시트(22)를 완성한다.
같은 방법으로 수소 활성화층 슬러리를 이용하여 수소 활성화층 시트(23)를 제조하고, 음극 기능층 슬러리를 이용하여 음극 기능층 시트(24)를 제조하며, 전해질막 슬러리를 이용하여 전해질막 시트(26)를 제조한다. 또한, 버퍼층 슬러리를 이용하여 버퍼층 시트(28)를 제조한다.
음극 지지체 슬러리는 Ni, Fe, Cu, Co 등의 전이 금속 산화물과, Zr 또는 Ce을 주성분으로 하는 산소이온 전도체 또는 절연체와, 기공제를 포함한다.
수소 활성화층 슬러리는 Ni, Fe, Cu, Co, 또는 이들의 혼합물 등의 전이 금속 산화물과, Zr, Ce, Ba, Sr을 주성분으로 하는 수소이온 전도체와, 기공제를 포함한다.
수소이온 전도체는 SrCeO3, BaCeO3, BaZrO3, BaTbO3, Ba2SnYO5.5, SrTiO3, BaThO3, Ba3CaNb2O9 등에서 선택되는 적어도 어느 하나 이상으로 형성될 수 있다. 수소이온 전도체는 0.1 ~ 10um의 입자 크기를 가질 수 있다. 수소이온 전도체의 입자 크기가 0.1um 미만이면 소결 수축이 심하여, 음극 지지체 시트와 음극 기능층 시트와 함께 동시소결하여 이종 계면을 형성하기 어렵다. 수소이온 전도체의 입자 크기가 10um를 초과하면, 소결 수축이 작기 때문에 마찬가지로 음극 지지체 시트, 음극 기능층 시트와 동시소결하기 어렵다. 따라서 두 경우 모두 제4 단계(S400)에서 음극 지지체 시트와 음극 기능층 시트와 함께 동시 소결시 문제가 발생할 수 있다.
음극 슬러리는 Ni, Fe, Cu, Co 등의 전이 금속 산화물과, Zr 또는 Ce을 주성분으로 하는 산소이온 전도체와, 기공제를 포함한다.
전해질막 슬러리는 Zr을 주성분으로 하는 산소이온 전도체를 포함한다.
산소이온 전도체는 이트륨 안정화 지르코니아 또는 스칸듐 안정화 지르코니아로 형성될 수 있다. 이트륨 안정화 지르코니아는 8몰%의 Y2O3가 도핑된 것일 수 있으며, 조성은 Zr0.84Y0.16O2-x일 수 있다. 스칸듐 안정화 지르코니아의 조성은 Zr0.84Sc0.16O2-x일 수 있다.
버퍼층 슬러리는 Ce을 주성분으로 하는 산소이온 전도체를 포함한다. 산소이온 전도체로 Gd 또는 Y가 도핑된 Ce 산화물이 사용될 수 있으며, 조성은 Gd0.1Ce0.9O2-x 또는 Gd0.2Ce0.8O2-x일 수 있다. 전해질막 슬러리와 버퍼층 슬러리의 산소이온 전도체 조성에서 x는 소결 조건에 따라 변할 수 있는 값이다.
버퍼층 슬러리는 버퍼층 시트(28)의 소결 거동과 수축률을 제어하는 역할을 하는 소결 조제를 더 포함한다. 소결 조제는 Al, Co, Zn, Ni, Fe, Ca, K, Li, Mg, Mn, Na, Zn, 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나를 포함하며, 버퍼층 슬러리에 질화물, 아세테이트, 또는 염화물의 형태로 첨가될 수 있다.
버퍼층 슬러리에 포함된 산소이온 전도체는 50nm 내지 200nm의 입자 사이즈를 가질 수 있다. 산소이온 전도체의 입자 사이즈가 50nm 미만이면 버퍼층 시트(28)의 소결 수축률이 전해질막 시트(26)보다 커지고, 산소이온 전도체의 입자 사이즈가 200nm를 초과하면 버퍼층 시트(28)의 소결 수축률이 전해질막 시트(26)보다 작아지게 된다. 따라서 두 경우 모두 제4 단계(S400)에서 전해질막 시트(26)와 버퍼층 시트(28)간 수축률 차이가 생기므로 동시 소결시 깨지거나 휘어지는 문제가 발생할 수 있다.
버퍼층 시트(28)는 버퍼층 슬러리에 포함된 소결 조제의 기능 및 전술한 산소이온 전도체의 제어된 입자 사이즈에 의해 제4 단계(S400)의 소결 과정에서 전해질막 시트(26)와 유사한 소결 거동 및 수축률을 나타낼 수 있다.
도 5는 도 1에 도시한 제2 단계의 스택을 나타낸 분해 사시도이다.
도 5를 참고하면, 제2 단계(S200)에서 음극 지지체 시트(22), 수소 활성화층 시트(23), 음극 기능층 시트(24), 전해질막 시트(26), 및 버퍼층 시트(28)를 순서대로 적층하여 스택(30)을 형성한다. 스택(30)에서 음극 지지체 시트(22)는 복수개로 적층되며, 원하는 음극 지지체의 두께에 맞게 적층 개수를 조절할 수 있다. 수소 활성화층 시트(23)와, 음극 기능층 시트(24), 전해질막 시트(26) 및 버퍼층 시트(28) 또한 하나 또는 복수개로 적층되고, 원하는 두께에 맞게 적층 개수를 조절할 수 있다.
제3 단계(S300)에서, 스택(30)을 가압 성형하여 도 6에 도시한 그린 바디(32)를 제조한다. 스택(30)은 50℃ 내지 200℃의 온도에서 일축 가압 성형(uniaxial pressing) 또는 등방압 가압 성형(isostatic pressing)될 수 있다. 일축 가압 성형은 몰드를 단일축 방향으로 가압하여 성형하는 방식이고, 등방압 가압 성형은 수압을 이용하여 몰드를 상하좌우 모든 방향으로 가압하여 성형하는 방식이다. 그린 바디(32)는 가압 성형에 의해 치밀한 조직 구조를 형성할 수 있다. 일축 가압 성형으로 그린 바디를 만들 경우 셀 크기가 증가할수록 시트 층간 박리가 일어나기 쉬우나, 등방압 가압 성형을 이용하면 시트간 박리를 막을 수 있다.
가압 성형 온도가 50℃ 미만이면 그린 바디(32)의 성형성이 저하되어 시트간 접합이 어려워 소결후 박리가 일어날 수 있으며, 가압 성형 온도가 200℃를 초과하면 수압을 이용하는 장비 특성상 장비 운영에 어려움이 생긴다. 그린 바디(32)는 가압 성형에 의해 치밀한 조직 구조를 형성할 수 있다. 특히 등방압 가압 성형의 경우 그린 바디(32)에서 시트간 박리를 효과적으로 억제할 수 있다.
이와 같이 완성된 그린 바디(32)를 원하는 크기와 모양으로 절단한 다음, 제4 단계(S400)에서 그린 바디(32)를 소결하여 도 7에 도시한 음극 지지체(34), 수소 활성화층(35), 음극 기능층(36), 전해질막(38) 및 버퍼층(40)을 형성한다.
소결은 1,200℃ 내지 1,500℃에서 진행될 수 있다. 소결 온도가 1,200℃ 미만이면 충분한 소결이 이루어지지 않아 기계적 강도가 저하되며, 소결 온도가 1,500℃를 초과하면 기공을 가져야 하는 부재들, 예를 들어 음극 지지체(34)와 수소 활성화층(35), 음극 기능층(36)의 기공도가 저하되므로 음극 지지체(34)와 수소 활성화층(35), 음극 기능층(36)의 성능이 저하될 수 있다.
제4 단계(S400)의 소결 과정에서, 버퍼층 시트(28)는 버퍼층 슬러리에 포함된 소결 조제의 기능 및 산소이온 전도체의 제어된 입자 사이즈에 의해 전해질막 시트(26)와 유사한 소결 거동 및 수축률을 나타낸다. 그 결과, 완성된 단위 전지(200)에서 버퍼층(40)은 전해질막(38)에 대해 우수한 밀착력을 가지며, 소결 과정에서 변형이 발생하지 않는다.
버퍼층(40)은 전술한 소결 조제를 0.1a/o 내지 10a/o로 포함할 수 있다. 소결 조제의 함량이 0.1a/o 미만이면 소결 조제로 인한 소결 거동 및 수축률 제어 효과를 얻을 수 없으며, 소결 소제의 함량이 10a/o를 초과하면 소결 조제가 양극(42)과 전해질막(38)으로 확산하므로 전기 전도도를 저하시켜 단위 전지의 전력 밀도를 감소시킨다.
마지막으로 제5 단계(S500)에서 버퍼층(40) 위에 양극 물질을 도포 후 열처리하여 양극(42)을 형성함으로써 고체 산화물 연료 전지용 단위 전지(200)를 완성한다.
도 8은 전술한 방법에 따라 완성된 본 실시예에 따른 단위 전지의 전자 현미경 사진이다.
도 8에서와 같이, 본 단위 전지는 음극 지지체와 음극 기능층 사이에 수소 활성화층이 구비된다. 음극 지지체와 음극 기능층 및 수소 확산층은 모두 연료 가스 및 수증기의 이동이 원활하도록 소정의 기공을 갖는다. 음극 지지체의 기공도는 20 ~ 70%일 수 있고, 음극 기능층의 기공도는 5 ~ 50%일 수 있다. 그리고 수소 활성화층의 기공도는 5 ~ 70%일 수 있다.
본 실시예에서 수소 활성화층은 그 두께가 10 ~ 200um으로 형성된다. 수소 활성화층의 두께가 10um 미만인 경우에는 수소의 산화반응 속도 향상 효과를 충분히 얻지 못하며, 200um를 초과하게 되면 더 이상의 속도 상승 효과를 기대하기 어렵다.
버퍼층은 표면에 기공이 거의 없는 조밀한 구조를 형성한다.
이와 같이 본 실시예에서는 음극 지지체와 음극 기능층 시트 사이에 수소 활성화층을 적층 형성된다.
수소 활성화층은 음극 기능층 아래에 존재하면서 고체 산화물 연료 전지의 연료인 수소 분자가 수소 이온으로 바뀌면서 전자를 내어놓는 반응이 일어날 수 있는 반응 사이트를 제공하게 된다. 즉, 수소 이온은 수소 활성화층의 수소이온 전도체를 통해 보다 원활하게 이동할 수 있게 된다. 이에 수소 활성화층의 작용으로 음극의 연료 산화 반응 속도가 증가함으로써, 단위 전지의 전력 밀도를 높일 수 있게 된다.
상기 수소 활성화층은 음극 지지체층과, 음극 기능층, 전해질막 및 버퍼층과 함께 동시 소결 제조된다. 따라서 제조 공정을 단순화하고, 공정 시간을 단축시키며, 제조 비용을 절감할 수 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.
22 : 음극 지지체 시트 23 : 수소 활성화층 시트
24 : 음극 기능층 시트 26 : 전해질막 시트
28 : 버퍼층 시트 30 : 스택
32 : 그린 바디 34 : 음극 지지체
35 : 수소 활성화층 36 : 음극 기능층
38 : 전해질막 40 : 버퍼층

Claims (16)

  1. 테이프 캐스팅법을 이용하여 음극 지지체 시트, 수소 활성화층 시트, 음극 기능층 시트, 및 전해질막 시트를 제조하는 단계,
    상기 음극 지지체 시트, 상기 수소 활성화층 시트, 상기 음극 기능층 시트, 및 상기 전해질막 시트를 순서대로 적층하여 스택을 형성하는 단계,
    상기 스택을 가압하여 그린 바디를 제조하는 단계,
    상기 그린 바디를 소결하여 음극 지지체, 수소 활성화층, 음극 기능층, 및 전해질막을 형성하는 단계, 및
    상기 전해질막 위에 양극을 형성하는 단계
    를 포함하는 연료 전지용 단위 전지의 제조 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 수소 활성화층 시트는,
    Ni, Fe, Cu, Co, 또는 이들의 혼합물의 전이 금속 산화물과,
    Zr, Ce, Ba, Sr을 주성분으로 하는 수소이온 전도체, 및
    기공제
    를 포함하는 연료 전지용 단위 전지의 제조 방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 수소이온 전도체는 SrCeO3, BaCeO3, BaZrO3, BaTbO3, Ba2SnYO5.5, SrTiO3, BaThO3, Ba3CaNb2O9에서 선택되는 어느 하나 이상으로 형성되는 연료 전지용 단위 전지의 제조 방법.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 수소이온 전도체는 0.1 ~ 10um의 입자 크기를 가지는 연료 전지용 단위 전지의 제조 방법.
  5. 제 2 항에 있어서,
    상기 수소 활성화층은 5 ~ 70%의 기공도를 갖는 연료 전지용 단위 전지의 제조 방법.
  6. 제 2 항에 있어서,
    상기 수소 활성화층은 10 ~ 200um의 두께로 형성되는 연료 전지용 단위 전지의 제조 방법.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전해질막과 양극 사이에 버퍼층을 형성하는 단계를 더 포함하는 연료 전지용 단위 전지의 제조 방법.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 그린 바디를 제조하는 단계에서, 상기 스택을 50℃ 내지 200℃ 분위기에서 일축 가압 성형 또는 등방압 가압 성형하는 연료 전지용 단위 전지의 제조 방법.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 그린 바디의 소결 온도는 1,200℃ 내지 1,500℃인 연료 전지용 단위 전지의 제조 방법.
  10. 순차 적층되는 음극 지지체, 수소 활성화층, 음극 기능층, 전해질막, 및 양극을 포함하는 연료 전지용 단위 전지.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 전해질막과 양극 사이에 형성되는 버퍼층을 더 포함하는 연료 전지용 단위 전지.
  12. 제 10 항 또는 제 11 항에 있어서,
    상기 수소 활성화층은,
    Ni, Fe, Cu, Co, 또는 이들의 혼합물의 전이 금속 산화물과,
    Zr, Ce, Ba, Sr을 주성분으로 하는 수소이온 전도체, 및
    기공제
    를 포함하는 연료 전지용 단위 전지.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 수소이온 전도체는 SrCeO3, BaCeO3, BaZrO3, BaTbO3, Ba2SnYO5.5, SrTiO3, BaThO3, Ba3CaNb2O9에서 선택되는 어느 하나 이상으로 형성되는 연료 전지용 단위 전지.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 수소이온 전도체는 0.1 ~ 10um의 입자 크기를 가지는 연료 전지용 단위 전지.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 수소 활성화층은 5 ~ 70%의 기공도를 갖는 연료 전지용 단위 전지.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 수소 활성화층은 10 ~ 200um의 두께로 형성되는 연료 전지용 단위 전지.
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