KR20120038946A - Manufacturing method of solid oxide fuel cells and solid oxide fuel cells thereby - Google Patents

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KR20120038946A
KR20120038946A KR1020120022223A KR20120022223A KR20120038946A KR 20120038946 A KR20120038946 A KR 20120038946A KR 1020120022223 A KR1020120022223 A KR 1020120022223A KR 20120022223 A KR20120022223 A KR 20120022223A KR 20120038946 A KR20120038946 A KR 20120038946A
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fuel cell
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여동훈
홍연우
김종희
윤상옥
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한국세라믹기술원
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Abstract

PURPOSE: A solid electrolyte fuel cell and a manufacturing method thereof are provided to improve capacity per unit volume, thereby enabling miniaturization and weight lightening of the fuel cell. CONSTITUTION: A manufacturing method of a solid electrolyte fuel cell comprises the following steps: preparing a first and a second solid electrolyte tapes; preparing a first and a second supporters; constituting a plurality of unit modules by using the first and second solid electrolyte tapes and the first and second supporters; sintering a module which is formed by laminating the unit modules; forming air electrodes(36) in the module; forming fuel electrodes in the module; forming connect electrodes(40,42) in the module; interlinking the connect electrode to the module connect electrode after forming a module connect electrode; and heat-treating the module.

Description

고체전해질 연료전지의 제조방법 및 이에 의한 고체전해질 연료전지 {MANUFACTURING METHOD OF SOLID OXIDE FUEL CELLS AND SOLID OXIDE FUEL CELLS THEREBY}Manufacturing method of solid electrolyte fuel cell and solid electrolyte fuel cell thereby {MANUFACTURING METHOD OF SOLID OXIDE FUEL CELLS AND SOLID OXIDE FUEL CELLS THEREBY}

본 발명은 고체전해질 연료전지의 제조방법에 관한 것으로서, 특히 일체화된 다층구조형 모듈로 구성되어 분리판, 연결재, 밀봉재등의 조립용 부재들을 사용하지 않기 때문에 단위부피당 용량을 현저히 향상시킴으로써 연료전지를 소형 경량화 가능한 고체전해질 연료전지의 제조방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for manufacturing a solid electrolyte fuel cell, and is particularly composed of an integrated multi-layered module, which does not use assembling members such as a separator, a connecting member, and a sealing member, thereby significantly improving the capacity per unit volume. The present invention relates to a method for manufacturing a lightweight electrolyte fuel cell.

또한, 본 발명은 상기 제조방법에 의한 고체전해질 연료전지에 관한 것이다.The present invention also relates to a solid electrolyte fuel cell according to the manufacturing method.

연료전지는 연료 및 산화제와 같은 반응물의 화학적 에너지를 직접적으로 직류(DC) 전기로 변환하는 장치이다. 일반적으로 연료전지 기술은 고분자전해질 연료전지, 인산 연료전지, 용융탄산염 연료전지, 고체전해질 연료전지 및 효소 연료전지 등 다양한 종류의 연료전지를 포함한다. A fuel cell is a device that directly converts chemical energy of reactants such as fuel and oxidant into direct current (DC) electricity. In general, fuel cell technology includes various types of fuel cells, such as a polymer electrolyte fuel cell, a phosphate fuel cell, a molten carbonate fuel cell, a solid electrolyte fuel cell, and an enzyme fuel cell.

특히, 고체전해질 연료전지(solid oxide fuel cells: SOFC)는 600~1000℃의 고온에서 작동하여 탄화수소 연료를 직접 전기로 변환하므로, 현재까지 개발된 연료전지들 중 에너지변환효율이 가장 높다. 통상적으로, 이러한 고체전해질 연료전지는 산소 이온 및 프로톤 등에 이온전도도를 나타내는 고체전해질과, 이 고체전해질의 한 측면에 형성된 다공성 공기전극 또는 공기극(또는, 음극(cathode))과, 상기 고체전해질의 다른 측면에 형성된 연료전극 또는 연료극(또는, 양극(anode))으로 구성된다. 이리하여, 산소 가스 또는 산소를 함유하는 공기는 상기 공기극으로 공급되고, 수소 및 탄화수소 가스를 함유하는 연료가스는 상기 연료극으로 공급된다. 그러면, 상기 공기극에서는 산소의 환원반응이 일어나 산소이온이 생성되고, 이는 상기 고체전해질 층을 통해 상기 연료극으로 이동하여 이에 공급된 수소와 반응하여 물을 생성한다. 이때, 상기 연료극에서는 전자가 생성되고 상기 공기극에서는 전자가 소모되므로, 이들 연료극과 공기극을 연결하면 전기가 생산될 수 있다.In particular, solid oxide fuel cells (SOFCs) operate at a high temperature of 600 ~ 1000 ℃ to directly convert the hydrocarbon fuel into electricity, the highest energy conversion efficiency among the fuel cells developed to date. Typically, such a solid electrolyte fuel cell is a solid electrolyte exhibiting ion conductivity, such as oxygen ions, protons, and the like, a porous air electrode or cathode (or cathode) formed on one side of the solid electrolyte, and the other of the solid electrolyte. It consists of a fuel electrode or a fuel electrode (or anode) formed in the side surface. Thus, oxygen gas or air containing oxygen is supplied to the cathode, and fuel gas containing hydrogen and hydrocarbon gas is supplied to the anode. Then, the reduction reaction of oxygen occurs in the cathode to produce oxygen ions, which move to the anode through the solid electrolyte layer and react with hydrogen supplied thereto to generate water. In this case, since electrons are generated at the anode and electrons are consumed at the cathode, electricity may be produced by connecting the anode and the cathode.

한편, 고체전해질 연료전지는 크게 두 종류로 구분되는데, 그 하나는 전극 및 고체전해질이 실린더 주변을 커버하는 원통형 타입이고, 다른 하나는 고체전해질 및 전극이 평면형으로 구성되는 평판형 타입이다. 특히, 이러한 평판형 타입은 조립이 어려운 반면 고밀도화하여 단위체적당 파워밀도를 증가시키는데 유리한 구조를 가지므로 가정용이나 차량용 전원으로의 응용이 유망하다.On the other hand, solid electrolyte fuel cells are classified into two types, one of which is a cylindrical type in which the electrode and the solid electrolyte covers the periphery of the cylinder, and the other is a flat type in which the solid electrolyte and the electrode are formed in a flat shape. In particular, such a flat type is difficult to assemble, but has a structure that is advantageous to increase the power density per unit volume by increasing the density, it is promising an application to a home or a vehicle power source.

도 1은 일반적인 평판형 고체전해질 연료전지(1)의 개략적인 구조를 보인 것이다. 도 1을 참조하면, 평판형 고체전해질 연료전지(1)는 이후 상세히 설명되는 바와 같이 하부면과 상부면에 각각 다수의 연료유로(2)와 공기유로(3)가 형성된 연결재(4)가 다수 적층된 구조를 가지며, 또한 이들 각 연결재(4) 사이에는 상부면에 연료극(5)과 하부면에 공기극(6)을 각각 구비한 전해질층(7)이 삽입배치된다. 그리고, 전해질층(7)과 연결재(4) 사이의 변부에는 밀봉재(8)가 삽입배치된다. 1 shows a schematic structure of a general planar solid electrolyte fuel cell 1. Referring to FIG. 1, the planar solid electrolyte fuel cell 1 includes a plurality of connecting members 4 having a plurality of fuel passages 2 and air passages 3 formed on a lower surface and an upper surface, respectively, as described in detail below. An electrolyte layer 7 having a stacked structure and having a fuel electrode 5 on the upper surface and an air electrode 6 on the lower surface is inserted between each of the connecting members 4. Then, the sealing material 8 is inserted into the edge portion between the electrolyte layer 7 and the connecting material 4.

더 상세하게 설명하면, 일반적인 평판형 고체전해질 연료전지(1)에 있어서 연결재(4)의 하부면에는 연료가 유동할 수 있는 다수의 연료유로(2)가 형성되고, 그 상부면에는 상기 연료유로(2)와 90°직교된 방향으로 연장되어 공기가 유동할 수 있는 다수의 공기유로(3)가 형성되며, 각 연료유로(2)와 공기유로(3)는 각 벽부(9) 사이에서 직선형 홈으로 형성된다. 또한, 이러한 연결재(4)가 복수 적층됨에 있어서, 각 연결재(4) 간에는 상부면에 형성된 연료극(5)과 하부면에 형성된 공기극(6)을 갖는 전해질층(7)이 삽입배치되고, 전해질층(7)과 연결재(4) 간의 변부에는 밀봉재(8)가 삽입배치된다. 이와 같이, 일측면인 상부면에 연료극(5)을 구비하고 타측면인 하부면에 공기극(6)을 구비한 전해질층(7)과, 이 전해질층(7)의 상부에서 연료극(5)을 향하여 연료유로(2)가 배치될 수 있도록 적층되는 연결재(4)와, 전해질층(7)의 하부에서 공기극(6)을 향하여 공기유로(3)가 배치될 수 있도록 적층되는 다른 연결재(4)가 결합됨으로써 기본구성요소인 단전지(unit cell)를 구성한다. 실제 평판형 고체전해질 연료전지는 이러한 단전지의 기본구성요소들이 복수 적층되어 완성된다.In more detail, in the general planar solid electrolyte fuel cell 1, a plurality of fuel passages 2 through which fuel flows are formed on the lower surface of the connecting member 4, and the fuel passage on the upper surface thereof. A plurality of air flow paths 3 are formed to extend in a direction 90 ° orthogonal to (2), through which air flows, and each fuel flow path 2 and the air flow path 3 are straight between each wall portion 9. It is formed into a groove. In addition, in the case where a plurality of such connecting members 4 are stacked, an electrolyte layer 7 having a fuel electrode 5 formed on the upper surface and an air electrode 6 formed on the lower surface is inserted between the connecting members 4, and the electrolyte layer The sealing material 8 is inserted and arranged in the edge part between 7 and the connection material 4. In this way, the electrolyte layer 7 having the anode 5 on one side of the upper surface and the cathode 6 on the other side of the lower surface thereof, and the anode 5 on the electrolyte layer 7 above the electrolyte layer 7. The connecting member 4 laminated so that the fuel flow passage 2 can be disposed toward the other side, and the other connecting member 4 laminated so that the air passage 3 can be disposed toward the cathode 6 from the lower portion of the electrolyte layer 7. Is combined to form a unit cell which is a basic component. In fact, the planar solid electrolyte fuel cell is completed by stacking a plurality of basic components of such a unit cell.

연료가스 및 공기는 각각 벽부(9)에 의하여 형성된 각 연결재(4)의 연료유로(2)와 공기유로(3)를 통하여 유입되어 각각 두 전극층, 즉, 연료극(5)과 공기극(6)에 도달하게 된다. 이들 전극층인 연료극(5)과 공기극(6)은 전기화학반응이 용이하게 이루어질 수 있도록 다공성 구조를 가지며 전해질층(7)은 연료가스와 공기가 서로 통기하지 않도록 치밀한 구조를 갖는다. 또한, 상기 밀봉제(8)는 밀봉글라스 등으로 구성되며, 연결재(4)의 양면에 각각 형성된 유로들을 따라 흐르는 두 종의 가스가 서로 섞이지 않도록 기밀을 유지한다. 이러한 평판형 고체전해질 연료전지에 관련된 종래기술로는 일본특허공개공보 2007-200710호 및 2007-317594호, 미국특허 6265095호, 6183897호 및 4997726호, 유럽특허공개공보 2019443호 및 993059호 등에 개시되어 있다. Fuel gas and air are respectively introduced through the fuel flow path 2 and the air flow path 3 of each connecting member 4 formed by the wall portion 9 to the two electrode layers, that is, the fuel electrode 5 and the air electrode 6, respectively. Will be reached. These electrode layers, the anode 5 and the cathode 6, have a porous structure to facilitate the electrochemical reaction, and the electrolyte layer 7 has a compact structure so that fuel gas and air do not vent each other. In addition, the sealant 8 is composed of a sealing glass or the like, and keeps airtight so that the two kinds of gases flowing along the flow paths formed on both sides of the connecting member 4 do not mix with each other. Conventional technologies related to such a planar solid electrolyte fuel cell are disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open Nos. 2007-200710 and 2007-317594, US Patent 6265095, 6183897 and 4997726, and European Patent Publication Nos. 2019443 and 993059. have.

이와 같은 전형적인 평판형 고체전해질 연료전지(1)에 있어서는 두 전극층, 즉 연료극(5) 및 공기극(6)에서 원활한 가스공급이 이루어져야 하며, 단전지와 접촉하지 않는 연결재(4)의 나머지 부분에는 기밀성과 절연성을 갖는 재료로써 절연층 또는 절연판을 삽입한 형상으로 되어야 한다. 그러나, 종래기술의 이러한 고체전해질 연료전지의 적층체 구성을 위해서는 서로 다른 재질의 여러 구성부품을 사용하므로, 고온작동에 따른 열팽창차이, 산화반응, 부식 및 열화 등의 여러 요인들로 인해 신뢰성을 확보할 수 없게 되어 전지의 수명이 길지 못하다는 문제가 있다.In such a typical planar solid electrolyte fuel cell 1, a smooth gas supply must be provided at two electrode layers, that is, the anode 5 and the cathode 6, and the airtightness is maintained at the remaining portion of the connecting member 4 which does not come into contact with the unit cell. It should be shaped like the insulating layer or the plate inserted into it. However, in order to construct a laminate of the solid electrolyte fuel cell of the prior art, various components made of different materials are used, thereby ensuring reliability due to various factors such as thermal expansion difference, oxidation reaction, corrosion and deterioration due to high temperature operation. There is a problem that the life of the battery is not long because it cannot be done.

본 발명에 있어서는 종래기술의 결점을 감안하여 창안한 것으로, 일체화된 다층구조형 모듈로 구성되어 분리판, 연결재, 밀봉재등의 조립용 부재들을 사용하지 않기 때문에 단위부피당 용량을 현저히 향상시킴으로써 연료전지를 소형 경량화하는 고체전해질 연료전지의 제조방법과 이에 의한 고체전해질 연료전지를 제공하기 위한 것이다.The present invention was devised in view of the drawbacks of the prior art, and is composed of an integrated multi-layered module, which does not use assembling members such as a separator, a connecting member, and a sealing member, thereby significantly improving the capacity per unit volume. The present invention provides a method for producing a lightweight solid electrolyte fuel cell and a solid electrolyte fuel cell thereby.

이와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 관점에 의하면, 소정의 단위모듈이 복수로 적층되어 일체화된 고체전해질 연료전지의 제조방법은 다음 단계들을 포함할 수 있다:In order to achieve the above object, according to an aspect of the present invention, a method of manufacturing a solid electrolyte fuel cell in which a plurality of predetermined unit modules are stacked and integrated may include the following steps:

(a) 일측면에 스트립 형상인 복수의 연료극이 각각 일정 간격을 두고 형성된 제1 및 제2 고체전해질 테이프를 준비하는 단계와;(a) preparing first and second solid electrolyte tapes each having a plurality of anodes having a strip shape on one side thereof at regular intervals;

(b) 각각 폐쇄된 단변부와 측변부를 구비하고 상기 측변부의 방향으로 평행하게 일정 간격을 두고 상하로 관통되며 상기 연료극과 동일한 스트립 형상의 복수의 슬릿과 이 복수의 슬릿들 간에 복수의 벽부를 구비한 제1 및 제2 지지체를 준비하는 단계와;(b) a plurality of slits each having a closed short side portion and a side edge portion, penetrating up and down at a predetermined interval in parallel in the direction of the side edge portion, and having a plurality of slits having the same strip shape as the fuel electrode, and a plurality of wall portions between the plurality of slits. Preparing a first and a second support;

(c) 상기 제1 지지체의 복수의 슬릿 내에서 각 복수의 연료극이 상호 대향하도록 제1 및 제2 고체전해질 테이프를 제1 지지체의 하측 및 상측에 각각 중첩하고, 제2 지지체를 그 슬릿이 제1 지지체의 슬릿과 직교하도록 제1 지지체의 하측에 중첩된 제1 또는 제2 고체전해질 테이프의 하측에 중첩함으로써 단위모듈을 복수로 구성하는 단계와;(c) the first and second solid electrolyte tapes are respectively superimposed on the lower side and the upper side of the first support such that the plurality of fuel electrodes face each other in the plurality of slits of the first support, and the second support is formed of the slits. Constructing a plurality of unit modules by superimposing the lower side of the first or second solid electrolyte tape superimposed on the lower side of the first support so as to be orthogonal to the slits of the first support;

(d) 상기 복수의 단위모듈을 적층하고 일체화하여 하나의 모듈을 구성하고, 상기 모듈을 소결하여 치밀화하는 단계와;(d) stacking and integrating the plurality of unit modules to form one module, and sintering the modules to densify them;

(e) 상기 모듈에서 상기 제2 지지체의 단변부를 절단함과 동시에 상기 제1 지지체의 측변부를 절단하여 상기 제1 지지체의 복수의 슬릿은 폐쇄된 채로 상기 제2 지지체의 복수의 슬릿만을 개방함으로써 복수의 공기유로를 형성하고, 이러한 상기 모듈을 전극 슬러리에 디핑하여 오직 상기 복수의 공기유로에만 상기 전극 슬러리를 인입시킴으로써 상기 복수의 공기유로 내면 전체에만 공기극을 각각 형성하는 단계와;(e) cutting the short sides of the second support in the module and simultaneously cutting the side portions of the first support, thereby opening the plurality of slits of the second support with the plurality of slits closed; Forming an air path of the air channel, and dipping the module into an electrode slurry to draw the electrode slurry only into the plurality of air paths, thereby forming air electrodes on the entire inner surface of the plurality of air paths;

(f) 상기 모듈에서 상기 제1 지지체의 단변부를 절단함과 동시에 상기 제2 지지체의 측변부를 절단하여 폐쇄된 채로 있던 상기 제1 지지체의 복수의 슬릿을 개방함으로써 상면 및 하면에 각각 형성되어 상호 대향하는 한쌍의 연료극을 갖는 복수의 연료유로를 각각 형성하는 단계와;(f) cutting the short side portions of the first support body from the module and simultaneously cutting the side edge portions of the second support body to open the plurality of slits of the first support body, which are closed and formed on the upper and lower surfaces, respectively, to face each other. Forming a plurality of fuel passages each having a pair of anodes;

(g) 상기 모듈에서 상기 각 복수의 공기극을 연결하는 연결전극과 상기 각 복수의 연료극을 연결하는 연결전극을 형성하고, 상기 모듈의 상하면에 모듈연결전극을 형성하여 상기 각 모듈연결전극에 상기 각 연결전극을 연결하는 단계와;(g) forming a connection electrode for connecting the plurality of air electrodes and a connection electrode for connecting the plurality of fuel electrodes in the module, and forming a module connection electrode on the upper and lower surfaces of the module to form the connection electrode for each module connection electrode. Connecting a connection electrode;

(h) 상기 공기극과 연결전극 및 모듈연결전극 각각의 부착강도를 증가시키기 위해 상기 모듈을 열처리하는 단계.(h) heat-treating the module to increase the adhesion strength of each of the cathode, the connection electrode, and the module connection electrode.

그리고, 이때 상기 (d)단계의 상기 복수의 단위모듈은 서로 바인더로 부착되고 이 바인더의 연화온도에서 열접착함으로써 일체화될 수 있다.In this case, the plurality of unit modules of step (d) may be integrated with each other by a binder and thermally bonded at a softening temperature of the binder.

또한, 상기 소결온도는 1350℃ 내지 1450℃의 범위로 될 수 있다.In addition, the sintering temperature may be in the range of 1350 ℃ to 1450 ℃.

또한, 상기 제1 및 제2 고체전해질 테이프의 조성물은 이트리아 안정화 지르코니아, 칼시아 안정화 지르코니아, 마그네시아 안정화 지르코니아 및 란탄갈레이트로 이루어진 군에서 하나 이상 선택될 수 있다. 또한, 상기 제1 및 제2 고체전해질 테이프는 닥터 블레이드로 캐스팅되어 성형될 수 있다. In addition, the composition of the first and second solid electrolyte tape may be one or more selected from the group consisting of yttria stabilized zirconia, calcia stabilized zirconia, magnesia stabilized zirconia and lanthangalate. In addition, the first and second solid electrolyte tapes may be cast by molding to a doctor blade.

또한, 상기 제1 및 제2 지지체의 조성은 지르코니아계 이트리아 부분 안정화 지르코니아 및 지르코니아계 칼시아 부분 안정화 지르코니아 중의 하나 이상으로 될 수 있다.The composition of the first and second supports may be one or more of zirconia-based yttria partially stabilized zirconia and zirconia-based calcia partially stabilized zirconia.

또한, 상기 연료극의 조성은 부피비 6:4의 산화니켈 및 이트리아 안정화 지르코니아와 24부피% 첨가된 흑연으로 될 수 있다.In addition, the composition of the anode may be made of nickel oxide and yttria stabilized zirconia in a volume ratio of 6: 4 and graphite added by 24% by volume.

또한, 상기 공기극의 조성은 란탄스트론튬망간네이트 및 사마륨스트론튬코발테이트 중의 하나 이상으로 될 수 있고, 안정화 지르코니아 분말을 더 포함할 수도 있으며 이때 상기 안정화 지르코니아 분말은 20중량% 내지 40중량%으로 포함된다.In addition, the composition of the air electrode may be one or more of lanthanum strontium manganate and samarium strontium cobaltate, and may further include a stabilized zirconia powder, wherein the stabilized zirconia powder is included in 20% by weight to 40% by weight.

또한, 상기 연결전극 및 모듈연결전극의 조성은 Ag-Pd계 또는 Ag-Pt계일 수 있다.In addition, the composition of the connection electrode and the module connection electrode may be Ag-Pd-based or Ag-Pt-based.

또한, 상기 (h)단계의 상기 열처리는 1150℃ 내지 1250℃의 온도에서 수행될 수 있다.In addition, the heat treatment of step (h) may be performed at a temperature of 1150 ℃ to 1250 ℃.

또한, 본 발명의 다른 일 관점에 의한 고체전해질 연료전지는 전술한 제조방법에 의해 제조되고 소정의 단위모듈이 적어도 하나 이상 적층되어 일체화된 고체전해질 연료전지로서, 상기 단위모듈은 각각의 일 면에 일정 거리 이격된 스트립 형상의 복수의 연료극(26)을 구비하는 제1 및 제2 고체전해질층(22)과, 이와 동일한 스트립 형상으로 된 복수의 슬릿(28)을 각각 구비하는 제1 및 제2 지지체(24)를 포함하고, 제1 및 제2 고체전해질층(22)은 제1 지지체(24)의 복수의 슬릿(28) 내에서 그의 각 복수의 연료극(26)이 상호 대향하도록 제1 지지체(24)의 하측 및 상측에 각각 중첩되고 제2 지지체(24)는 그 슬릿(28)이 제1 지지체(24)의 슬릿(28)과 직교하도록 제1 지지체(24)의 하측에 중첩된 제1 또는 제2 고체전해질층(22)의 하측에 중첩되며, 제1 지지체(24)의 슬릿(28)은 상면 및 하면에 각각 형성되어 상호 대향하는 한쌍의 연료극(26)을 갖는 복수의 연료유로(38)를 이루고, 제2 지지체(24)의 슬릿(28)은 내면 전체에 형성된 공기극(36)을 갖는 복수의 공기유로(34)를 이룬다.In addition, the solid electrolyte fuel cell according to another aspect of the present invention is a solid electrolyte fuel cell manufactured by the above-described manufacturing method and at least one predetermined unit module is stacked and integrated, wherein the unit modules are provided on one surface thereof. First and second solid electrolyte layers 22 having a plurality of fuel electrodes 26 having a strip shape spaced apart from each other and first and second having a plurality of slits 28 having the same strip shape, respectively. And a first support and a second solid electrolyte layer 22 such that each of the plurality of fuel electrodes 26 in the plurality of slits 28 of the first support 24 face each other. The second supporter 24 overlaps the lower side and the upper side of the 24, respectively, and the second supporter 24 is formed by overlapping the lower side of the first supporter 24 so that the slit 28 is orthogonal to the slit 28 of the first supporter 24. Overlying one or the second solid electrolyte layer 22, the slit 28 of the first support 24 is upper And a plurality of fuel passages 38 formed on the lower surface and having a pair of fuel electrodes 26 facing each other, and the slit 28 of the second support 24 has a plurality of air electrodes 36 formed on the entire inner surface thereof. To form an air flow path 34.

이와 같은 본 발명에 의하면 다음과 같은 장점을 갖는다:According to the present invention as described above has the following advantages:

- 분리판, 연결재, 밀봉재 등의 조립용 부재들을 사용하지 않기 때문에 단위부피당 용량을 현저히 향상시킴으로서 연료전지를 소형 경량화하여 이동형 전지로 사용할 경우 효율을 크게 높일 수 있다;-As it does not use assembling members such as separating plate, connecting material, sealing material, etc., the capacity per unit volume is remarkably improved, so the fuel cell can be miniaturized and light weight, and the efficiency can be greatly increased when used as a mobile battery;

- 분리판, 연결재, 밀봉재등의 조립용 부재들을 사용하지 않고 유사 특성의 재료를 일체화시킴으로써 전지의 신뢰성과 수명을 크게 높일 수 있다;Integration of materials of similar properties without the use of assembly members such as separators, connectors, seals, etc., which greatly increases the reliability and life of the battery;

- 분리판, 연결재, 밀봉재 등의 조립용 부재들을 사용하지 않기 때문에 부품제작과 조립비용이 없으므로 제작원가를 크게 낮출 수 있다;-There are no parts manufacturing and assembly costs because there is no use of assembling members such as separators, connecting materials, sealing materials, etc., which can greatly reduce manufacturing costs;

- 일체형 고체전해질 연료전지를 모듈화함으로써 이의 구성에 연계하여 전지의 용량을 간편하게 다양화할 수 있다.-By modularizing the integrated solid electrolyte fuel cell, the capacity of the battery can be easily diversified in connection with its configuration.

도 1은 종래기술의 전형적인 고체전해질 연료전지를 보인 각 구성요소의 분리사시도.
도 2는 본 발명에 의한 고체전해질 연료전지의 기본구성요소인 고체전해질 테이프의 사시도.
도 3은 본 발명에 의한 고체전해질 연료전지의 기본구성요소인 지지체의 사시도.
도 4는 지지체의 하측과 상측에 고체전해질 테이프가 중첩되게 배치되는 과정을 보인 사시도.
도 5는 지지체의 하측과 상측에 고체전해질 테이프가 중첩된 것의 평면도.
도 6은 도 5의 VI-VI 선 단면도.
도 7은 도 5에서 보인 바와 같이 지지체의 하측과 상측에 고체전해질 테이프가 중첩된 구성에 슬릿의 방향이 90°회전되어 인접하여 중첩되는 다른 지지체의 슬로트와 직교를 이루는 지지체가 배치되어 구성된 기본구성요소로서 적층체의 적층과정을 설명하는 사시도.
도 8은 도 7에서 보인 바와 같이 적층된 적층체의 평면을 보이고 지지체의 슬릿이 직교를 이루는 것을 설명하는 평면도.
도 9는 도 8에서 화살표 IX 방향에서 본 정면도.
도 10은 적층체를 기준으로 하여 단전지의 구조가 완성되는 과정을 설명하는 것으로 공기유로를 개방하고 공기유로내에 공기극의 형성을 위하여 적층체에서 지지체의 양측 변부를 절단하는 것을 보인 평면도.
도 11은 도 10에서 화살표 XI 방향에서 본 정면도.
도 12는 공기유로내에 공기극이 형성된 것을 보인 도 11과 유사한 정면도.
도 13은 연료유로의 개방을 위하여 적층체에서 지지체의 양측 변부를 절단하는 것을 보인 평면도.
도 14는 도 13에서 화살표 XIV 방향에서 본 정면도.
도 15는 도 13에서 화살표 XV 방향에서 본 정면도.
도 16은 도 13의 XVI-XVI선 단면도.
도 17은 적층체의 사시도.
도 18은 다중 적층구조의 연료전지 적층체의 구조를 보인 사시도.
1 is an exploded perspective view of each component showing a typical solid electrolyte fuel cell of the prior art.
Figure 2 is a perspective view of a solid electrolyte tape which is a basic component of a solid electrolyte fuel cell according to the present invention.
3 is a perspective view of a support which is a basic component of a solid electrolyte fuel cell according to the present invention;
Figure 4 is a perspective view showing a process in which the solid electrolyte tape is disposed overlapping the lower side and the upper side of the support.
5 is a plan view of the solid electrolyte tape is superimposed on the lower side and the upper side of the support.
6 is a cross-sectional view taken along the line VI-VI of FIG. 5.
FIG. 7 is a basic structure in which a support is formed perpendicular to a slot of another support adjacent to each other by being rotated by 90 ° in a configuration in which a solid electrolyte tape is superposed on a lower side and an upper side of the support as shown in FIG. 5. A perspective view illustrating the lamination process of the laminate as a component.
FIG. 8 is a plan view showing a plane of the stacked laminates as shown in FIG. 7 and illustrating that the slits of the support are orthogonal to each other; FIG.
FIG. 9 is a front view seen from the arrow IX direction in FIG. 8; FIG.
FIG. 10 is a plan view illustrating a process of completing a structure of a unit cell based on a laminate, showing openings of an air passage and cutting both sides of the support in the laminate to form an air electrode in the air passage; FIG.
FIG. 11 is a front view seen from the arrow XI direction in FIG. 10; FIG.
FIG. 12 is a front view similar to FIG. 11 showing that an air electrode is formed in the air passage; FIG.
FIG. 13 is a plan view showing cutting of both sides of the support in the laminate to open the fuel passage; FIG.
FIG. 14 is a front view seen from the arrow XIV direction in FIG. 13; FIG.
FIG. 15 is a front view seen from the arrow XV direction in FIG. 13; FIG.
16 is a cross-sectional view taken along the line XVI-XVI in FIG. 13.
17 is a perspective view of a laminate.
18 is a perspective view showing the structure of a fuel cell stack having a multi-layer structure;

먼저, 도 2는 본 발명에 의한 고체전해질 연료전지의 기본구성요소인 고체전해질 테이프를 도시하고, 도 3은 본 발명에 의한 고체전해질 연료전지의 기본구성요소인 지지체를 각각 도시한다. First, FIG. 2 shows a solid electrolyte tape which is a basic component of a solid electrolyte fuel cell according to the present invention, and FIG. 3 shows a support which is a basic component of a solid electrolyte fuel cell according to the present invention.

도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 고체전해질 연료전지(20)는 복수의 전극층이 형성된 고체전해질 테이프(22)와, 연료유로 또는 공기유로를 이루고 고체전해질 테이프(22)에 대해 각각 상하로 적층됨으로써 이를 지지하는 지지체(24)로 구성되는 소정의 모듈이 복수 적층된 적층체의 형태로 구성된다.2 and 3, the solid electrolyte fuel cell 20 according to the present invention is a solid electrolyte tape 22 having a plurality of electrode layers and a fuel passage or an air passage, respectively, for the solid electrolyte tape 22. Predetermined modules formed of a support body 24 supporting them by being stacked up and down are configured in the form of a plurality of stacked laminates.

본 발명의 고체전해질 연료전지를 구성하는 고체전해질 테이프(22)는 일측면에만 복수의 연료극(26)이 스트립 형상으로 일정 간격으로 이격되어 형성된다. 이러한 스트립 형상의 연료극(26)은 양측 단부가 고체전해질 테이프(22)의 변부까지 연장되지 않은 형태로 배치된다. 또한, 고체전해질 테이프(22)는 이트리아 안정화 지르코니아(8mol%Y2O3-ZrO2; YSZ)와, 칼시아 또는 마그네시아 안정화 지르코니아(13mol%CaO-ZrO2; CSZ 또는 18mol%MgO-ZrO2; MSZ)와, 란탄갈레이트(LaGaO3; LGO) 등으로 이루어진 이온전도도가 양호한 군에서 선택된 하나 이상으로 될 수 있고, 특히 이트리아 안정화 지르코니아(8mol%Y2O3-ZrO2; YSZ)가 바람직하다. 또한, 고체전해질 테이프(22)는 상기 조성물에 바인더(PVB 또는 아크릴계) 및/또는 분산제(상용 분산제인 BYK-111 또는 BYK-180 등)를 첨가하여 용매(예를 들어, 톨루엔 및 에탄올의 혼합용액)에 잘 분산시킨 후 닥터 블레이드 등을 포함하는 통상의 방법으로 테이프 형태로 성형될 수 있다. 이러한 테이프 형성은 일 예로서 5m/min의 속도로 캐스팅하여 80℃에서 건조될 수 있다. 또한, 고체전해질 테이프(22)의 두께는 10~ 30㎛ 정도가 바람직하며, 두께가 이보다 얇으면 강도가 낮아 제작과 사용중 파손이 우려되고 두께가 이보다 두꺼우면 전기전도도가 저하되어 특성이 열화될 수 있다.The solid electrolyte tape 22 constituting the solid electrolyte fuel cell of the present invention is formed with a plurality of fuel electrodes 26 spaced at regular intervals in a strip shape on only one side thereof. The strip-shaped fuel electrode 26 is disposed in such a manner that both ends thereof do not extend to the edge of the solid electrolyte tape 22. In addition, the solid electrolyte tape 22 is composed of yttria stabilized zirconia (8 mol% Y 2 O 3 -ZrO 2 ; YSZ), and calcia or magnesia stabilized zirconia (13 mol% CaO-ZrO 2 ; CSZ or 18 mol% MgO-ZrO 2 MSZ), and lanthanum gallate (LaGaO 3 ; LGO) and the like, and may be one or more selected from the group having a good ion, especially yttria stabilized zirconia (8 mol% Y 2 O 3 -ZrO 2 ; YSZ). desirable. In addition, the solid electrolyte tape 22 may be a solvent (for example, a mixed solution of toluene and ethanol) by adding a binder (PVB or acrylic) and / or a dispersing agent (such as BYK-111 or BYK-180 as a common dispersant) to the composition. After dispersing well), it may be molded into a tape in a conventional manner including a doctor blade or the like. This tape formation can be cast at 80 ° C. by casting at a rate of 5 m / min as an example. In addition, the thickness of the solid electrolyte tape 22 is preferably about 10 ~ 30㎛, if the thickness is thinner than this, the strength is low, fear of breakage during production and use, if the thickness is thicker than this, the electrical conductivity is deteriorated may deteriorate characteristics. have.

또한, 이러한 고체전해질 테이프(22)의 일측면에 형성되는 연료극(26)은 연료가스를 환원하는 기능을 하며 전도성과, 가스침투를 위한 다공성을 유지하여야 한다. 바람직하게는 이 연료극(26)은 부피비 6:4의 산화니켈 및 이트리아 안정화 지르코니아(YSZ)와 이에 다공성을 부여하기 위해 24부피% 첨가된 흑연으로 이루어진 조성물로 되나, 본 발명은 이에 한정되지 아니하고 해당 분야의 공지된 전극물질이 모두 사용될 수도 있다. 이러한 연료극용 조성물은 결합제 및 용매와 함께 페이스트로 제조된 후 고체전해질 테이프(22)의 일측면에 복수의 스트립 패턴으로 인쇄될 수 있다. 이때, 이 복수의 스트립 패턴은 하술하듯이 연료유로(28)의 패턴과 일치되어야 한다.In addition, the anode 26 formed on one side of the solid electrolyte tape 22 serves to reduce fuel gas and maintain conductivity and porosity for gas permeation. Preferably, the anode 26 is composed of a nickel oxide and yttria stabilized zirconia (YSZ) in a volume ratio of 6: 4 and a composition added with 24 vol% graphite to impart porosity thereto, but the present invention is not limited thereto. All electrode materials known in the art may be used. The anode composition may be made of a paste together with a binder and a solvent and then printed in a plurality of strip patterns on one side of the solid electrolyte tape 22. At this time, the plurality of strip patterns should match the pattern of the fuel passage 28 as described below.

또한, 지지체(24)는 고체전해질 테이프(22)의 상하에 각각 적층됨으로써 하술하는 연료유로 또는 공기유로를 형성하기 위하여 준비된다. 이러한 지지체(24)는 예를 들어 사각형상으로서, 복수의 벽부(30)에 의해 분할됨으로써 복수의 연료유로 또는 공기유로를 형성하는 복수의 슬릿(28)을 포함한다. 이들 슬릿(28)은 상하 관통형으로 양측 단부가 각각 지지체(24)의 양측 단변부(24a)에 인접하여 종결되며 각각 지지체(24)의 측변부(24b)에 나란히 배치된다. 여기에서, 본 발명의 "단변부(24a)"라는 용어는 판상의 사각형인 지지체(24)에서 복수의 슬릿(28)을 기준으로 하여 이들 슬릿(28)의 대향된 단부측 두 변부를 가리키고, 본 발명의 "측변부(24b)"라는 용어는 판상의 사각형인 지지체(24)에서 복수의 슬릿(28)을 기준으로 하여 이들 슬릿(28)의 측부와 평행한 대향된 두 변부를 가리킨다. 따라서, 일정 간격을 두고 나란히 배치된 이들 슬릿(28)은 지지체(24)의 두 단변부(24a)와 두 측변부(24b)에 의하여 둘러싸여 막혀있으나, 하술하듯이 이들 단변부(24a) 또는 측변부(24b)는 추후 제거됨으로써 복수의 슬릿(28)은 각각 연료유로 또는 공기유로를 형성하게 된다.In addition, the support body 24 is prepared in order to form the fuel flow path or air flow path mentioned below by laminating | stacking on the upper and lower sides of the solid electrolyte tape 22, respectively. The support 24 is, for example, rectangular in shape and includes a plurality of slits 28 that are divided by the plurality of wall portions 30 to form a plurality of fuel passages or air passages. These slits 28 are vertically penetrating, and both ends thereof are terminated adjacent to both side short sides 24a of the support 24, and are arranged side by side on the side edges 24b of the support 24, respectively. Here, the term "short side portion 24a" of the present invention refers to two opposite side sides of these slits 28 on the basis of the plurality of slits 28 in the support plate 24 which is a plate-shaped quadrangle, The term "side edge 24b" of the present invention refers to two opposite sides parallel to the sides of these slits 28 with respect to the plurality of slits 28 in the support 24, which is a plate-shaped rectangle. Accordingly, these slits 28 arranged side by side at a predetermined interval are enclosed and blocked by the two short sides 24a and the two side portions 24b of the support 24, but as described below, these short sides 24a or the side edges. The portion 24b is later removed so that the plurality of slits 28 form a fuel passage or an air passage, respectively.

또한, 지지체(24)는 고체전해질 테이프(22)를 지지함과 동시에 연료유로 또는 공기유로를 구비하므로, 일체형 적층모듈의 제조를 위해서는 고체전해질 테이프(22)의 조성과 유사한 열팽창계수와 소결온도를 갖도록 이와 유사한 조성으로 됨이 바람직하다. 따라서, 지지체(24)는 상술한 고체전해질 테이프(22)의 조성과 유사하게 같은 지르코니아계 이트리아 부분 안정화 지르코니아(3mol%Y2O3-ZrO2; PSZ) 및 지르코니아계 칼시아 부분 안정화 지르코니아(6mol%CaO-ZrO2; PSZ) 중의 하나 이상으로 됨이 바람직하나 이로 한정되는 것은 아니며, 해당분야에 공지된 사용하는 고체전해질 테이프(22)의 조성과 유사한 열팽창계수와 소결온도를 갖는 재료라면 모두 가능하다. 또한, 이러한 조성물은 고체전해질 테이프(22)와 마찬가지로 슬러리로서 테이프 또는 플레이트의 형태로 성형될 수 있고, 이때 성형되는 지지체(24)의 두께는 바람직하게는 50~200㎛ 정도로서 일정한 강도가 유지되어 지지체로서의 역할이 충분하고 연료유로 또는 공기유로의 형성이 용이하여야 한다. 또한, 연료유로 또는 공기유로를 이루는 복수의 슬릿(28)은 상기 형성된 지지체(24)를 일정간격으로 펀칭하여 스트립상의 개구들로 형성되며, 그 폭은 약 0.5~1mm 정도인 것이 바람직하고 이들 슬릿(28)의 간격, 즉 벽부(30)의 폭 또한 슬릿(28)의 폭 정도로 되어 일정 강도를 유지하도록 함이 바람직하다.In addition, since the support body 24 supports the solid electrolyte tape 22 and has a fuel flow path or an air flow path, a thermal expansion coefficient and a sintering temperature similar to those of the solid electrolyte tape 22 may be used to manufacture the integrated multilayer module. It is desirable to have a similar composition to have. Accordingly, the support 24 is composed of the same zirconia-based yttria partially stabilized zirconia (3 mol% Y 2 O 3 -ZrO 2 ; PSZ) and zirconia-based calcia partially stabilized zirconia (similar to the composition of the solid electrolyte tape 22 described above). 6 mol% CaO-ZrO 2 ; PSZ) is preferably, but not limited to, any material having a coefficient of thermal expansion and a sintering temperature similar to that of the solid electrolyte tape 22 used in the art. It is possible. In addition, the composition may be molded in the form of a tape or a plate as a slurry, like the solid electrolyte tape 22, wherein the thickness of the support 24 to be formed is preferably about 50 to 200 μm, so that a constant strength is maintained. Its role should be sufficient and the formation of fuel or air flow paths should be easy. In addition, the plurality of slits 28 constituting the fuel flow path or the air flow path are formed into openings on the strip by punching the formed support 24 at a predetermined interval, and the width thereof is preferably about 0.5 to 1 mm, and these slits are preferred. It is preferable that the interval of the 28, that is, the width of the wall portion 30, is also about the width of the slit 28 so as to maintain a constant strength.

또한, 하술하겠지만 공기극은 고체전해질 테이프(22)와 지지체(24)의 적층을 통하여 본 발명의 연료전지를 제조하는 일 공정에서 형성된다.In addition, as will be described later, the cathode is formed in one step of manufacturing the fuel cell of the present invention through the lamination of the solid electrolyte tape 22 and the support 24.

도 4 내지 도 19는 본 발명에 따른 고체전해질 연료전지(20)의 제조공정을 도시하며, 이하 이 도면들을 참조하며 본 발명의 고체전해질 연료전지(20)의 구조와 그 제조방법이 설명될 것이다.4 to 19 illustrate a manufacturing process of the solid electrolyte fuel cell 20 according to the present invention. Hereinafter, the structure and the manufacturing method of the solid electrolyte fuel cell 20 of the present invention will be described with reference to the drawings. .

먼저, 상술하였듯이, 도 2에서 보인 일측면에 복수의 스트립 형상 연료극(26)을 갖는 고체전해질 테이프(22)와, 복수의 슬릿(28)이 형성된 지지체(24)가 준비된다. 이들 고체전해질 테이프(22)와 지지체(24)의 개수는 연료전지의 설계내용에 따라 정해진다.First, as described above, a solid electrolyte tape 22 having a plurality of strip-shaped fuel electrodes 26 and a support 24 having a plurality of slits 28 are prepared on one side shown in FIG. 2. The number of these solid electrolyte tapes 22 and the support 24 is determined in accordance with the design details of the fuel cell.

도 4를 참조하면, 복수의 연료극(26)이 상측으로 향하는 제1 고체전해질 테이프(22)상에 이들 연료극(26)의 방향에 일치하도록 복수의 슬릿(28)이 배향되게 제1 지지체(24)를 중첩하여 배치한다. 그리고, 제1 지지체(24)의 상측에는 제1 지지체(24)의 슬릿(28)의 방향과 일치하며 연료극(26)이 하향되도록 제2 고체전해질 테이프(22)를 배치한다. 이에 따라, 제1 지지체(24)의 하측 및 상측에는 제1 및 제2 고체전해질 테이프(22)가 중첩되게 배치되면서, 하측의 제1 고체전해질 테이프(22)의 상부면측 연료극(26)은 제1 지지체(24)의 슬릿(28)의 저면측에 배치되고, 상측의 제2 고체전해질 테이프(22)의 하부면측 연료극(26)은 제1 지지체(24)의 슬릿(28)의 상면측에 배치된다. 이로써 각 슬릿(28) 내에서는 상하측의 연료극(26)이 대향된다. 이러한 제1 지지체(24)는 그 복수의 슬릿(28)이 이후 공정에서 연료유로를 구성하게 되므로 연료유로형성용 지지체(24)로 된다.Referring to FIG. 4, the first support 24 is oriented so that the plurality of slits 28 are oriented so as to coincide with the directions of these anodes 26 on the first solid electrolyte tape 22 having the plurality of anodes 26 facing upwards. ) To overlap. The second solid electrolyte tape 22 is disposed on the upper side of the first support 24 so as to coincide with the direction of the slit 28 of the first support 24 and the fuel electrode 26 is downward. Accordingly, the first and second solid electrolyte tapes 22 are disposed on the lower side and the upper side of the first support 24 so that the upper surface side fuel electrode 26 of the first solid electrolyte tape 22 on the lower side may be formed. 1 is disposed on the bottom surface side of the slit 28 of the support body 24, and the fuel electrode 26 on the lower surface side of the second solid electrolyte tape 22 on the upper surface side of the slit 28 of the first support body 24. Is placed. As a result, the upper and lower fuel electrodes 26 face each other in the slits 28. Since the plurality of slits 28 constitute the fuel flow path in the subsequent process, the first support 24 becomes the fuel flow path forming support 24.

또한, 상기와 같이 제1 지지체(24)의 하측과 상측에 제1 및 제2 고체전해질 테이프(22)가 중첩되게 배치된 구조에 있어서, 제2 고체전해질 테이프(24) 상에는 도 7에서 도시하듯이 제1 지지체(24)의 슬릿(28)의 방향과는 90°회전되어 직교하는 방향으로 슬릿(28)이 배치된 제2 지지체(24)가 중첩된다. 이러한 제2 지지체(24)는 이후 공정에서 공기유로를 형성하기 위한 공기유로형성용 지지체(24)로 된다.In addition, in the structure in which the first and second solid electrolyte tapes 22 are overlapped on the lower and upper sides of the first support 24 as described above, as shown in FIG. 7 on the second solid electrolyte tape 24. The second support body 24 in which the slit 28 is disposed in the direction orthogonal to the orthogonal direction by being rotated by 90 ° with the direction of the slit 28 of the first support body 24 overlaps. The second support 24 is an air flow path forming support 24 for forming an air flow path in a subsequent process.

그리고, 다시 제2 지지체(24) 상에는 제1 지지체(24)의 하측과 상측에 제1 및 제2 고체전해질 테이프(24)가 중첩되게 배치된 구조를 반복하여 적층함으로써 적층체(32)를 구성하며, 이때 앞서와 마찬가지로 제2 지지체(24)의 슬릿(28)과 제1 지지체(24)의 슬릿(28)은 90°직교하도록 적층된다. 이렇게 하측 및 상측에 제1 및 제2 고체전해질 테이프(24)가 중첩된 제1 지지체(24)와, 이에 중첩되는 제2 지지체(24), 그리고 다시 하측 및 상측에 제1 및 제2 고체전해질 테이프(24)가 중첩된 제1 지지체(24)가 적층된 적층체(32)는 소정의 바인더를 사용하여 그 각 구성요소를 접합시킬 수 있다. 이러한 바인더는 해당 분야에 공지된 모든 조성을 사용가능하고, 예를 들어 바인더가 연화될 수 있는 약 60~80℃의 온도에서 40~ 70kg/㎠의 압력을 가하여 열접착함으로서 일체화할 수 있다. 그리고, 상기 일체화된 적층체(32)를 1350~1450℃의 온도에서 소결하여 치밀화된 고체전해질 적층모듈로 제조할 수 있고, 이때 승온 및 냉각 속도는 가급적 천천히 설정하여(예를 들어, 5℃/min 이하) 적층체의 균열과 변형을 방지함이 바람직하다. 또한, 바인더 휘발 온도영역(예를 들어, 400~600℃ 구간)은 장시간(예를 들어, 6시간 이상) 유지하여 바인더가 충분히 소실되도록 함이 바람직하다. Then, the laminate 32 is formed by repeatedly stacking a structure in which the first and second solid electrolyte tapes 24 are overlapped with each other on the second support 24 under and over the first support 24. In this case, as described above, the slit 28 of the second support 24 and the slit 28 of the first support 24 are stacked to be 90 ° orthogonal. The first and second solid electrolyte tapes 24 having the first and second solid electrolyte tapes 24 superimposed on the lower side and the upper side thereof, the second support 24 overlapping the first and second solid electrolyte tapes 24, and the first and second solid electrolytes on the lower side and the upper side again The laminate 32 in which the first support 24 in which the tape 24 is overlapped is laminated can be bonded to its respective components using a predetermined binder. Such a binder can be used in any composition known in the art, and can be integrated, for example, by applying a pressure of 40 to 70 kg / cm 2 at a temperature of about 60 to 80 ° C. at which the binder can soften. In addition, the integrated laminate 32 may be sintered at a temperature of 1350 to 1450 ° C. to produce a densified solid electrolyte laminate module, wherein the temperature and cooling rate are set as slowly as possible (for example, 5 ° C. / min or less) It is desirable to prevent cracking and deformation of the laminate. In addition, the binder volatilization temperature range (for example, 400 ~ 600 ℃ section) is preferably maintained for a long time (for example, 6 hours or more) so that the binder is sufficiently lost.

또한, 이와 같이 치밀화된 일체형 고체전해질 적층모듈의 제작과정에서 각 지지체(24)의 각 슬릿(28)은 단부가 폐쇄된 상태로 유지된다. 그러나, 이후 공기유로를 형성하기 위하여 적층체(32)에 있어서 제2 지지체(24)의 단변부(24a)를 절단함으로써 슬릿(28)의 양 단부가 개방되도록 한다. 이때, 제2 지지체(24)는 그 슬릿(28)이 제1 지지체(24)의 슬릿(28)에 대하여 90°회전된 직교상태를 이루고 있으므로, 적층체(32)에서 제2 지지체(24)의 단변부(24a)를 절단함과 동시에 제1 지지체(24)의 측변부(24b)만이 절단되어 제1 지지체(24)의 슬릿(28)은 개방되지 않는다(도 10 참조). 이와 같이, 적층체(32)에서 제2 지지체(24)의 단변부(24a)를 절단함으로써 그 복수의 슬릿(28)은 개방되어 복수의 공기유로(34)를 구성한다. 이러한 복수의 공기유로(34)는 각각 제2 지지체(24)의 슬릿(28)에서 이를 형성하는 양측 벽부(30)의 내면과 슬릿(28)의 상하에 중첩되게 배치되는 고체전해질 테이프(22)의 영역으로 한정된다. In addition, in the manufacturing process of the integrated solid electrolyte laminate module densified as described above, each slit 28 of each support 24 is maintained in a closed state. However, both ends of the slit 28 are opened by cutting the short side portion 24a of the second support body 24 in the laminate 32 to form an air passage thereafter. At this time, the second support 24 has an orthogonal state in which the slit 28 is rotated by 90 ° with respect to the slit 28 of the first support 24, so that the second support 24 in the laminate 32 At the same time as cutting the short side portion 24a of the, only the side portion 24b of the first support body 24 is cut so that the slit 28 of the first support body 24 is not opened (see FIG. 10). In this way, by cutting the short sides 24a of the second support body 24 from the laminate 32, the plurality of slits 28 are opened to constitute the plurality of air flow paths 34. The plurality of air flow paths 34 are respectively disposed in the slit 28 of the second support 24, and the solid electrolyte tape 22 disposed on the inner surface of both wall portions 30 and the upper and lower portions of the slit 28. It is limited to the area of.

또한, 공기극(도 12의 부호 "36")은 하술하듯이 슬릿(28)에서 상기와 같이 공기유로(34)를 한정하는 양측 벽부(30)의 내면부분과 상하의 고체전해질 테이프(22)의 영역에 형성된다. 공기극(36)은 이에 주입되어 유동하는 공기 또는 산소가스를 산화시키는 전극으로서 연료극(26)과 마찬가지로 전도성과, 가스침투를 위한 다공성을 갖는 것이 필요하며, 이의 조성으로서 란탄스트론튬망간네이트(LaSrMnO3; LSM) 및 사마륨스트론튬코발테이트(SmSrCoO3; SSC) 중의 하나 이상으로 될 수 있고 이에 고체전해질과의 밀착성 향상을 위해 안정화 지르코니아(YSZ)분말을 20-40중량%범위로 첨가하는 것이 바람직하다. 또한, 이러한 조성 분말은 일 예로서 이에 결합제 및/또는 분산제를 첨가하여 용매에 분산시킨 슬러리로 제조되어 공기극(36)으로서 인쇄될 수 있다. 또한, 일 예로서, 제2 지지체(24)의 단변부(24a)를 절단함으로써 제2 지지체(24)에서 공기유로(34)가 개방된(그러나, 제1 지지체(24)의 슬릿(28)은 개방되지 않은) 적층체(32)를 상기 공기극 슬러리에 디핑하는 방법으로 공기유로(34)의 내면 전체에 공기극(36)을 형성할 수 있다. 이와 같은 공기극(36)의 층은 5㎛ 이하로 얇게 2~3회 형성함이 바람직하다. 이로써, 제2 지지체(24)에는 슬릿(28)의 개방으로 공기유로(34)가 형성되고 또한 이에 공기극(36)이 형성된다(도 12 참조).In addition, the air electrode (reference numeral “36” in FIG. 12) indicates the inner surface portion of both wall portions 30 defining the air flow path 34 in the slit 28 as described above, and the area of the solid electrolyte tape 22 above and below. Is formed. The cathode 36 is an electrode that oxidizes air or oxygen gas injected therein and needs to have conductivity and porosity for gas permeation similarly to the anode 26, and as a composition thereof, lanthanum strontium manganate (LaSrMnO 3 ; LSM) and samarium strontium cobaltate (SmSrCoO 3 ; SSC) may be one or more of the stabilized zirconia (YSZ) powder is preferably added in the range of 20-40% by weight in order to improve the adhesion to the solid electrolyte. In addition, such composition powder may be prepared as a slurry 36 which is prepared as a slurry dispersed in a solvent by adding a binder and / or a dispersant thereto as an example. Also, as an example, by cutting the short side portion 24a of the second support 24, the air flow path 34 is opened in the second support 24 (however, the slit 28 of the first support 24). The cathode 36 may be formed on the entire inner surface of the air flow path 34 by dipping the laminate 32, which is not opened, into the cathode slurry. Such a layer of the cathode 36 is preferably formed two to three times thinner than 5㎛. As a result, the air passage 34 is formed in the second support 24 by the opening of the slit 28, and the cathode 36 is formed therein (see FIG. 12).

그리고, 이와 같이 형성된 공기극(36)은 이들 공기극(36) 사이를 전기적으로 연결하여 집전하기 위하여 연결전극으로 연결된다. 이러한 연결전극은 해당 분야의 공지된 전극조성으로 될 수 있고, 예를 들어 Ag-Pd계 또는 Ag-Pt계 전극을 일정한 깊이로 디핑하여 형성될 수 있다. 이러한 연결전극은 이후 도 18에 관련하여 설명된다. In addition, the cathode 36 formed as described above is connected to the connection electrode in order to electrically connect the cathode 36 with each other. Such a connection electrode may be of a known electrode composition in the art, and may be formed, for example, by dipping Ag-Pd-based or Ag-Pt-based electrodes to a certain depth. This connecting electrode is described later with reference to FIG. 18.

상술한 바와 같이 제2 지지체(24)에서 슬릿(28)의 개방으로 공기유로(34)를 형성하고 이에 공기극(36)을 형성한 후에, 이러한 공기유로(34)의 방향과 90°회전되어 직교를 이루는 연료유로를 형성한다. 이를 위하여, 적층체(32)에서 제1 지지체(24)의 단변부(24a)를 절단하여 슬릿(28)의 양 단부가 개방되도록 함으로써 연료유로(38)를 형성한다(도 13 참조). 또한, 제1 지지체(24)에는 이미 슬릿(28)의 하측과 상측에 각각 제1 고체전해질 테이프(22)와 제2 고체전해질 테이프(22)의 연료극(26)이 대향되게 배치되어 있으므로, 제1 지지체(24)에서 슬릿(28)의 개방만으로 연료극(26)을 갖는 연료유로(38)의 형성이 완료된다(도 14 참조).As described above, after the air channel 34 is formed by the opening of the slit 28 in the second support 24 and the air electrode 36 is formed thereon, the air channel 34 is rotated by 90 ° to be perpendicular to the direction of the air channel 34. A fuel flow path is formed. To this end, the fuel passage 38 is formed by cutting the short sides 24a of the first supports 24 in the laminate 32 so that both ends of the slits 28 are opened (see FIG. 13). In addition, since the fuel electrodes 26 of the first solid electrolyte tape 22 and the second solid electrolyte tape 22 are already disposed on the first support 24 at the lower side and the upper side of the slit 28, respectively. 1 The formation of the fuel flow path 38 having the anode 26 is completed only by opening the slit 28 in the support 24 (see FIG. 14).

이후에 이들 연료극(26) 사이를 연결하여 집전하기 위하여 연결전극으로 연결된다. 이러한 연결전극은 상술하였듯이 공기극(36)의 경우와 동일한 조성과 제법으로 제조될 수 있다.Thereafter, the fuel electrodes 26 are connected to each other by connecting electrodes in order to connect and collect current. As described above, the connection electrode may be manufactured by the same composition and manufacturing method as in the case of the air electrode 36.

상술한 바와 같이, 공기극(36)을 갖는 공기유로(34)가 형성되고 연료극(26)을 갖는 연료유로(38)가 형성된 적층체(32)는 비록 도면을 간명하게 설명하기 위하여 단전지의 적층체로 설명되었으나, 설계내용에 따라 다중 적층구조로 구성될 수 있는 것임을 당업자라면 응당 이해할 것이다. 일 예를 들어, 도 18은 다중 적층구조로 이루어진 고체전해질 연료전지 모듈을 도시한다. 여기에서 각 공기극(36)이 연결되는 연결전극(40)과 각 연료극(26)이 연결되는 연결전극(42)이 개략적으로 도시되어 있다. 이러한 고체전해질 연료전지 모듈은 이들의 직렬 또는 병렬구성에 연계하여 전지의 용량을 간편하게 다양화할 수 있으며, 이를 위해서는 모듈 사이에 연결이 간편하게 이루어질 수 있어야 한다. 따라서, 고체전해질 연료전지 모듈의 상면과 하면의 모듈 간 접촉에 의해 전기적 연결이 이루어질 수 있도록 모듈연결전극(44)(46)이 서로 접촉되지 않도록 일정간격을 두고 X형 패턴으로 형성되며, 공기극(36)이 연결된 연결전극(40)이 모듈연결전극(44)에 연결되고 연료극(26)이 연결된 연결전극(42)이 모듈연결전극(46)에 연결되도록 할 수 있다. 이러한 모듈연결전극(44)(46) 또한 해당 분야의 공지된 전극조성으로 될 수 있고, 예를 들어 Ag-Pd계 또는 Ag-Pt계 조성으로 인쇄될 수 있다.As described above, the laminate 32 in which the air passage 34 having the air electrode 36 is formed and the fuel passage 38 having the fuel electrode 26 is formed has a stack of unit cells for the sake of brevity. Although described in a sieve, those skilled in the art will appreciate that the present invention can be configured as a multi-layer structure according to the design. For example, FIG. 18 illustrates a solid electrolyte fuel cell module having a multilayer structure. Here, a connection electrode 40 to which each cathode 36 is connected and a connection electrode 42 to which each fuel electrode 26 is connected are schematically illustrated. Such solid electrolyte fuel cell modules can be easily diversified in capacity in connection with their series or parallel configurations, and for this purpose, connections between modules should be made simple. Therefore, the module connection electrodes 44 and 46 are formed in an X-shaped pattern at predetermined intervals so that the electrical connection is made by contact between the upper and lower surfaces of the solid electrolyte fuel cell module. The connecting electrode 40 connected to the 36 may be connected to the module connecting electrode 44 and the connecting electrode 42 to which the fuel electrode 26 is connected may be connected to the module connecting electrode 46. The module connection electrodes 44 and 46 may also be electrode compositions known in the art and may be printed, for example, with an Ag-Pd based or Ag-Pt based composition.

그리고, 상술하였듯이 각 연결전극(40)(42)이 모듈연결전극(44)(46)에 연결되어 완성된 고체전해질 연료전지의 적층체 모듈은 1150~1250℃의 온도에서 열처리하여(예를 들어, 1~3 시간) 본 발명의 일체형 고체전해질 연료전지를 완성할 수 있다.As described above, the laminate module of the solid electrolyte fuel cell completed by connecting the connection electrodes 40 and 42 to the module connection electrodes 44 and 46 is heat-treated at a temperature of 1150 to 1250 ° C. (for example, 1 to 3 hours) The integrated solid electrolyte fuel cell of the present invention can be completed.

상술한 본 발명의 바람직한 실시 예들은 예시의 목적을 위해 개시된 것이며, 해당 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구나 본 발명의 사상과 범위 안에서 다양한 수정, 변경, 부가 등이 가능할 것이고, 이러한 수정, 변경, 부가 등은 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 한다. Preferred embodiments of the present invention described above are disclosed for purposes of illustration, and any person having ordinary skill in the art may make various modifications, changes, additions, etc. within the spirit and scope of the present invention. And additions should be regarded as within the scope of the claims.

1, 20: 연료전지 2, 28: 연료유로
3, 34: 공기유로 4: 연결재
5, 26: 연료극 6, 36: 공기극
7: 전해질층 8: 밀봉재
22: 고체전해질 테이프 24: 지지체
28: 슬릿 40, 42: 연결전극
44, 46: 모듈전극
1, 20: fuel cell 2, 28: fuel passage
3, 34: air passage 4: connecting material
5, 26: fuel electrode 6, 36: air electrode
7: electrolyte layer 8: sealing material
22: solid electrolyte tape 24: support
28: slit 40, 42: connection electrode
44, 46: module electrode

Claims (17)

소정의 단위모듈이 복수로 적층되어 일체화된 고체전해질 연료전지의 제조방법에 있어서,
(a) 일측면에 스트립 형상인 복수의 연료극이 각각 일정 간격을 두고 형성된 제1 및 제2 고체전해질 테이프를 준비하는 단계와;
(b) 각각 폐쇄된 단변부와 측변부를 구비하고 상기 측변부의 방향으로 평행하게 일정 간격을 두고 상하로 관통되며 상기 연료극과 동일한 스트립 형상의 복수의 슬릿과 이 복수의 슬릿들 간에 복수의 벽부를 구비한 제1 및 제2 지지체를 준비하는 단계와;
(c) 상기 제1 지지체의 복수의 슬릿 내에서 각 복수의 연료극이 상호 대향하도록 제1 및 제2 고체전해질 테이프를 제1 지지체의 하측 및 상측에 각각 중첩하고, 제2 지지체를 그 슬릿이 제1 지지체의 슬릿과 직교하도록 제1 지지체의 하측에 중첩된 제1 또는 제2 고체전해질 테이프의 하측에 중첩함으로써 단위모듈을 복수로 구성하는 단계와;
(d) 상기 복수의 단위모듈을 적층하고 일체화하여 하나의 모듈을 구성하고, 상기 모듈을 소결하여 치밀화하는 단계와;
(e) 상기 모듈에서 상기 제2 지지체의 단변부를 절단함과 동시에 상기 제1 지지체의 측변부를 절단하여 상기 제1 지지체의 복수의 슬릿은 폐쇄된 채로 상기 제2 지지체의 복수의 슬릿만을 개방함으로써 복수의 공기유로를 형성하고, 이러한 상기 모듈을 전극 슬러리에 디핑하여 오직 상기 복수의 공기유로에만 상기 전극 슬러리를 인입시킴으로써 상기 복수의 공기유로 내면 전체에만 공기극을 각각 형성하는 단계와;
(f) 상기 모듈에서 상기 제1 지지체의 단변부를 절단함과 동시에 상기 제2 지지체의 측변부를 절단하여 폐쇄된 채로 있던 상기 제1 지지체의 복수의 슬릿을 개방함으로써 상면 및 하면에 각각 형성되어 상호 대향하는 한쌍의 연료극을 갖는 복수의 연료유로를 각각 형성하는 단계와;
(g) 상기 모듈에서 상기 각 복수의 공기극을 연결하는 연결전극과 상기 각 복수의 연료극을 연결하는 연결전극을 형성하고, 상기 모듈의 상하면에 모듈연결전극을 형성하여 상기 각 모듈연결전극에 상기 각 연결전극을 연결하는 단계와;
(h) 상기 공기극과 연결전극 및 모듈연결전극 각각의 부착강도를 증가시키기 위해 상기 모듈을 열처리하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 고체전해질 연료전지의 제조방법.
In the method of manufacturing a solid electrolyte fuel cell in which a plurality of predetermined unit modules are stacked and integrated,
(a) preparing first and second solid electrolyte tapes each having a plurality of anodes having a strip shape on one side thereof at regular intervals;
(b) a plurality of slits each having a closed short side portion and a side edge portion, penetrating up and down at a predetermined interval in parallel in the direction of the side edge portion, and having a plurality of slits having the same strip shape as the fuel electrode, and a plurality of wall portions between the plurality of slits. Preparing a first and a second support;
(c) the first and second solid electrolyte tapes are respectively superimposed on the lower side and the upper side of the first support such that the plurality of fuel electrodes face each other in the plurality of slits of the first support, and the second support is formed of the slits. Constructing a plurality of unit modules by superimposing the lower side of the first or second solid electrolyte tape superimposed on the lower side of the first support so as to be orthogonal to the slits of the first support;
(d) stacking and integrating the plurality of unit modules to form one module, and sintering the modules to densify them;
(e) cutting the short sides of the second support in the module and simultaneously cutting the side portions of the first support, thereby opening the plurality of slits of the second support with the plurality of slits closed; Forming an air path of the air channel, and dipping the module into an electrode slurry to draw the electrode slurry only into the plurality of air paths, thereby forming air electrodes on the entire inner surface of the plurality of air paths;
(f) cutting the short side portions of the first support body from the module and simultaneously cutting the side edge portions of the second support body to open the plurality of slits of the first support body, which are closed and formed on the upper and lower surfaces, respectively, to face each other. Forming a plurality of fuel passages each having a pair of anodes;
(g) forming a connection electrode for connecting the plurality of air electrodes and a connection electrode for connecting the plurality of fuel electrodes in the module, and forming a module connection electrode on the upper and lower surfaces of the module to form the connection electrode for each module connection electrode. Connecting a connection electrode;
and (h) heat treating the module to increase adhesion strength of each of the cathode, the connection electrode, and the module connection electrode.
제1항에 있어서,
상기 (d)단계의 상기 복수의 단위모듈은 서로 바인더로 부착되고 이 바인더의 연화온도에서 열접착함으로써 일체화되는 것을 특징으로 하는 고체전해질 연료전지의 제조방법.
The method of claim 1,
The method of manufacturing a solid electrolyte fuel cell, characterized in that the plurality of unit modules of step (d) are attached to each other by a binder and thermally bonded at a softening temperature of the binder.
제1항에 있어서,
상기 소결온도는 1350℃ 내지 1450℃의 범위로 되는 것을 특징으로 하는 고체전해질 연료전지의 제조방법.
The method of claim 1,
The sintering temperature is a manufacturing method of a solid electrolyte fuel cell, characterized in that in the range of 1350 ℃ to 1450 ℃.
제1항에 있어서,
상기 제1 및 제2 고체전해질 테이프의 조성물은 이트리아 안정화 지르코니아, 칼시아 안정화 지르코니아, 마그네시아 안정화 지르코니아 및 란탄갈레이트로 이루어진 군에서 하나 이상 선택되는 것을 특징으로 하는 고체전해질 연료전지의 제조방법.
The method of claim 1,
The composition of the first and second solid electrolyte tape is at least one selected from the group consisting of yttria stabilized zirconia, calcia stabilized zirconia, magnesia stabilized zirconia and lanthangalate.
제1항에 있어서,
상기 제1 및 제2 고체전해질 테이프는 닥터 블레이드로 캐스팅되어 성형되는 것을 특징으로 하는 고체전해질 연료전지의 제조방법.
The method of claim 1,
Wherein the first and second solid electrolyte tapes are cast and molded by a doctor blade to form a solid electrolyte fuel cell.
제1항에 있어서,
상기 제1 및 제2 고체전해질 테이프의 두께는 10㎛ 내지 30㎛로 되는 것을 특징으로 하는 고체전해질 연료전지의 제조방법.
The method of claim 1,
The thickness of the first and second solid electrolyte tape is a manufacturing method of a solid electrolyte fuel cell, characterized in that the 10㎛ to 30㎛.
제1항에 있어서,
상기 제1 및 제2 지지체의 조성은 지르코니아계 이트리아 부분 안정화 지르코니아 및 지르코니아계 칼시아 부분 안정화 지르코니아 중의 하나 이상으로 되는 것을 특징으로 하는 고체전해질 연료전지의 제조방법.
The method of claim 1,
Wherein the composition of the first and second supports is one or more of zirconia-based yttria partially stabilized zirconia and zirconia-based calcia partially stabilized zirconia.
제1항에 있어서,
상기 제1 및 제2 지지체의 두께는 50㎛ 내지 200㎛의 범위로 되는 것을 특징으로 하는 고체전해질 연료전지의 제조방법.
The method of claim 1,
The thickness of the first and second support is a method of manufacturing a solid electrolyte fuel cell, characterized in that the range of 50㎛ to 200㎛.
제1항에 있어서,
상기 슬릿의 폭은 0.5㎜ 내지 1㎜로 되는 것을 특징으로 하는 고체전해질 연료전지의 제조방법.
The method of claim 1,
The width of the slit is 0.5mm to 1mm manufacturing method of a solid electrolyte fuel cell, characterized in that.
제1항에 있어서,
상기 연료극의 조성은 부피비 6:4의 산화니켈 및 이트리아 안정화 지르코니아와 24부피% 첨가된 흑연으로 되는 것을 특징으로 하는 고체전해질 연료전지의 제조방법.
The method of claim 1,
The composition of the anode is a nickel oxide and yttria stabilized zirconia in a volume ratio of 6: 4 and 24% by volume of the graphite added method for producing a solid electrolyte fuel cell.
제1항에 있어서,
상기 공기극의 조성은 란탄스트론튬망간네이트 및 사마륨스트론튬코발테이트 중의 하나 이상으로 되는 것을 특징으로 하는 고체전해질 연료전지의 제조방법.
The method of claim 1,
And the composition of the cathode is one or more of lanthanum strontium manganate and samarium strontium cobaltate.
제11항에 있어서,
상기 공기극의 조성은 안정화 지르코니아 분말을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 고체전해질 연료전지의 제조방법.
The method of claim 11,
The composition of the cathode further comprises a stabilizing zirconia powder.
제12항에 있어서,
상기 안정화 지르코니아 분말은 20중량% 내지 40중량%으로 포함되는 것을 특징으로 하는 고체전해질 연료전지의 제조방법.
The method of claim 12,
The stabilized zirconia powder is a manufacturing method of a solid electrolyte fuel cell, characterized in that it comprises 20 to 40% by weight.
제1항에 있어서,
상기 연결전극 및 모듈연결전극의 조성은 Ag-Pd계 또는 Ag-Pt계인 것을 특징으로 하는 고체전해질 연료전지의 제조방법.
The method of claim 1,
The composition of the connection electrode and the module connection electrode is a method of manufacturing a solid electrolyte fuel cell, characterized in that the Ag-Pd-based or Ag-Pt-based.
제1항에 있어서,
상기 (g)단계의 상기 모듈연결전극은 X형 패턴으로 형성되는 것을 특징으로 하는 고체전해질 연료전지의 제조방법.
The method of claim 1,
The method of manufacturing a solid electrolyte fuel cell, wherein the module connection electrode of step (g) is formed in an X-type pattern.
제1항에 있어서,
상기 (h)단계의 상기 열처리는 1150℃ 내지 1250℃의 온도에서 수행되는 것을 특징으로 하는 고체전해질 연료전지의 제조방법.
The method of claim 1,
The heat treatment of step (h) is a method of manufacturing a solid electrolyte fuel cell, characterized in that carried out at a temperature of 1150 ℃ to 1250 ℃.
제1항 내지 제16항 중의 어느 한 항에 의하여 제조되고 소정의 단위모듈이 적어도 하나 이상 적층되어 일체화된 고체전해질 연료전지에 있어서,
상기 단위모듈은 각각의 일 면에 일정 거리 이격된 스트립 형상의 복수의 연료극(26)을 구비하는 제1 및 제2 고체전해질층(22)과, 이와 동일한 스트립 형상으로 된 복수의 슬릿(28)을 각각 구비하는 제1 및 제2 지지체(24)를 포함하고,
제1 및 제2 고체전해질층(22)은 제1 지지체(24)의 복수의 슬릿(28) 내에서 그의 각 복수의 연료극(26)이 상호 대향하도록 제1 지지체(24)의 하측 및 상측에 각각 중첩되고 제2 지지체(24)는 그 슬릿(28)이 제1 지지체(24)의 슬릿(28)과 직교하도록 제1 지지체(24)의 하측에 중첩된 제1 또는 제2 고체전해질층(22)의 하측에 중첩되며,
제1 지지체(24)의 슬릿(28)은 상면 및 하면에 각각 형성되어 상호 대향하는 한쌍의 연료극(26)을 갖는 복수의 연료유로(38)를 이루고, 제2 지지체(24)의 슬릿(28)은 내면 전체에 형성된 공기극(36)을 갖는 복수의 공기유로(34)를 이루는 것을 특징으로 하는 고체전해질 연료전지.
A solid electrolyte fuel cell manufactured by any one of claims 1 to 16 and integrated with at least one predetermined unit module stacked thereon,
The unit module includes a first and a second solid electrolyte layer 22 having a plurality of strip electrodes 26 having a strip shape spaced apart from each other on one surface thereof, and a plurality of slits 28 having the same strip shape. First and second support 24 each having a,
The first and second solid electrolyte layers 22 are disposed below and above the first support 24 such that the plurality of fuel electrodes 26 thereof face each other in the plurality of slits 28 of the first support 24. Each of the second support 24 overlaps the first or second solid electrolyte layer superimposed on the lower side of the first support 24 such that the slits 28 are orthogonal to the slits 28 of the first support 24. On the lower side of 22),
The slits 28 of the first support 24 are formed on the upper surface and the lower surface, respectively, to form a plurality of fuel passages 38 having a pair of fuel electrodes 26 facing each other, and the slits 28 of the second support 24. ) Is a solid electrolyte fuel cell, comprising a plurality of air passages (34) having a cathode (36) formed on the entire inner surface.
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