KR20120075258A - Separator of solid oxide fuel cell and method for manufacturing the same - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A separator for solid oxide fuel cell is provided to improve conductivity at high temperature, and chrome poisoning resistance, to be able to maximize cell performance of solid oxide fuel cell by preventing evaporation of chrome components in fuel cell. CONSTITUTION: A separator for solid oxide fuel cell comprises a metal substrate, a protective coating layer formed on the surface of the metal substrate. The protective coating layer comprises (Mn, Co)3O4 alloy phase, and one or more oxides of CoO, Co3O4,and NiCr2O4. A manufacturing method of the separator for a solid oxide fuel cell comprises: a step of spreading coating solution on a metal substrate, and drying the spread material; a step of reduction-heat-treatment the metal substrate; and a step of forming a protective coating layer by oxidation-heat-treatment the metal substrate in order to form the protective coating layer.

Description

고체 산화물 연료전지 분리판 및 그 제조방법{SEPARATOR OF SOLID OXIDE FUEL CELL AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME}Solid Oxide Fuel Cell Separator and its Manufacturing Method {SEPARATOR OF SOLID OXIDE FUEL CELL AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME}

본 발명은 고체 산화물 연료전지의 분리판에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 금속 분리판의 보호코팅을 통해 연로전지 스택의 셀 성능을 극대화할 수 있는 분리판과 이를 제조하는 방법을 제공하고자 하는 것이다.
The present invention relates to a separator of a solid oxide fuel cell, and more particularly, to provide a separator capable of maximizing cell performance of a fuel cell stack through a protective coating of a metal separator and a method of manufacturing the same.

연료전지는 연료(수소)의 화학에너지가 전기에너지로 직접 변환되어 직류 전류를 생산하는 능력을 갖는 전지(Cell)로 정의되며, 산화물 전해질을 통해 산화제(예를 들어, 산소)와 기상 연료(예를 들어, 수소)를 전기화학적으로 반응시킴으로써, 직류 전기를 생산하는 에너지 전환 장치로써, 종래의 전지와는 다르게 외부에서 연료와 공기를 공급하여 연속적으로 전기를 생산하는 특징을 갖는다.
A fuel cell is defined as a cell that has the ability to produce direct current by converting the chemical energy of fuel (hydrogen) directly into electrical energy, and through the oxide electrolyte, oxidant (eg oxygen) and gaseous fuel (eg For example, hydrogen) is an energy conversion device for producing direct current electricity by electrochemically reacting, and unlike the conventional battery, has a characteristic of continuously producing electricity by supplying fuel and air from the outside.

연료전지의 종류로는 고온에서 작동하는 용융탄산염 연료전지(Molten Carbonate Fuel Cell, MCFC), 고체산화물 연료전지(Solid Oxide Fuel Cell, SOFC) 및 비교적 낮은 온도에서 작동하는 인산형 연료전지(Phosphoric Acid Fuel Cell, PAFC), 알칼리형 연료전지(Alkaline Fuel Cell, AFC), 고분자전해질 연료전지(Proton Exchange Membrane Fuel Cell, PEMFC), 직접메탄올 연료전지(Direct Methanol Fuel Cells, DEMFC) 등이 있다.
Fuel cell types include molten carbonate fuel cells (MCFCs), solid oxide fuel cells (SOFCs) operating at high temperatures, and phosphoric acid fuel cells operating at relatively low temperatures. Cell, PAFC), Alkaline Fuel Cell (AFC), Proton Exchange Membrane Fuel Cell (PEMFC), Direct Methanol Fuel Cells (DEMFC).

이 중 고체산화물 연료전지는 고성능의 깨끗하고 효율적인 전원이 될 수 있는 잠재력을 가지며, 다양한 전력 발생 용도로서 개발되고 있다. 고체산화물 연료전지는 공기극(cathod)과 연료극(anode) 및 전해질(electrolyte)로 구성되는 단위전지(cell)의 다층 구조물(stack)로 형성된다. 통상적인 고체산화물 연료전지의 단위전지는, 전해질로서 이트리아 안정화된 지르코니아(Yttria Stabilized Zirconia, YSZ)가 사용되고, 공기극으로는 스트론튬 도핑된 란탄 망가나이트(Lanthanum Strontium Manganite, LSM)(예를 들어, La0.8Sr0.2MnO3)가 사용되고, 연료극으로는 니켈 옥사이드(Nickel Oxide, NiO)와 YSZ가 혼합된 서메트(cermet)(NiO/YSZ)가 사용된다.
Among these, solid oxide fuel cells have the potential to be high performance, clean and efficient power sources, and are being developed for various power generation applications. The solid oxide fuel cell is formed of a multilayer stack of unit cells composed of a cathode, an anode, and an electrolyte. As a unit cell of a conventional solid oxide fuel cell, Yttria Stabilized Zirconia (YSZ) is used as an electrolyte, and strontium-doped Lanthanum Strontium Manganite (LSM) (for example, La0) is used as an air electrode. .8Sr0.2MnO3) is used, and cermet (NiO / YSZ) in which nickel oxide (NiO) and YSZ are mixed is used as a fuel electrode.

상기 단위전지의 다층 구조물(스택, stack)을 형성하기 위해서, 단위전지와 단위전지 사이에 분리판을 포함하여, 이웃한 단위전지들을 물리적으로 분리시키고, 단위 전지를 향한 일면에 수소 또는 산소를 공급하기 위한 채널을 하고, 도전성 소재로 제조되어 어느 한 단위전지의 공기극과 이웃한 단위전지의 연료극을 직렬로 연결시킨다.
In order to form a multi-layer structure (stack, stack) of the unit cell, including a separator plate between the unit cell and the unit cell, physically separate neighboring unit cells, supply hydrogen or oxygen to one side toward the unit cell It is made of a conductive material and is made of a conductive material to connect the cathode of one unit cell and the anode of a neighboring unit cell in series.

최근, 들어 고체 산화물 연료 전지의 작동 온도가 800℃ 이하로 낮아지면서 분리판의 소재가 기존의 세라믹 소재에서 가공성이 우수하고 제조 비용이 저렴한 페라이트계 스테인리스 금속 소재로 변하고 있다. 그런데 페라이트계 스테인리스 강판 금속 분리판과 공기극은 고체 산화물 연료 전지의 작동 환경에서 고온의 산화 분위기에 노출되므로, 분리판의 표면에 산화물이 형성되어 분리판의 고온전도도를 저하시킨다.
In recent years, as the operating temperature of a solid oxide fuel cell is lowered to 800 ° C. or less, the material of the separator is changing from a conventional ceramic material to a ferritic stainless metal material having excellent processability and low manufacturing cost. However, since the ferritic stainless steel sheet metal separator and the cathode are exposed to a high temperature oxidizing atmosphere in the operating environment of the solid oxide fuel cell, an oxide is formed on the surface of the separator to reduce the high temperature conductivity of the separator.

또한, 페라이트계 스테인리스 기판은 고체산화물 연료전지 가동 환경에서 휘발성의 Cr(Ⅵ)이 만들어지는데, 이들 Cr(Ⅵ) 가스종들은 공기극-전해질 상 계면에 석출하여 전지의 정상적인 전기화학반응을 방해하여 전지의 성능을 감소시키는 요인으로 작용한다. 이를 크롬피독성(Cr-poisoning)이라고 한다.
In addition, the ferritic stainless steel substrate is made of volatile Cr (VI) in the solid oxide fuel cell operating environment, and these Cr (VI) gas species precipitate at the cathode-electrolyte phase interface to interfere with the normal electrochemical reaction of the battery. It acts as a factor in reducing the performance of the. This is called Cr-poisoning.

따라서 일반적으로 페라이트계 스테인리스 강판을 고체산화물 연료전지 분리판으로 사용하는 경우에, 고온전도도를 향상시키고 내크롬피독성을 증대시키기 위한 방안이 요구되고 있는 실정이다.
Therefore, in general, when using a ferritic stainless steel sheet as a solid oxide fuel cell separator, there is a need for a method for improving high temperature conductivity and increasing chromium resistance.

본 발명의 일측면은 고온전도도 및 내크롬피독성을 향상시킨 고체산화물 연료전지 분리판 및 이를 제조하는 방법을 제공하고자 하는 것이다.
One aspect of the present invention is to provide a solid oxide fuel cell separator and a method of manufacturing the same, which improves high temperature conductivity and chrome resistance.

본 발명은 금속기판 및 상기 금속기판의 표면에 형성된 보호 코팅층을 포함하고, 상기 보호 코팅층은 (Mn, Co)3O4 합금상과 CoO, Co3O4 중 NiCr2O4 중 1종 이상의 산화물을 포함하는 고체 산화물 연료전지 분리판을 제공한다.
The present invention includes a metal substrate and a protective coating layer formed on the surface of the metal substrate, the protective coating layer (Mn, Co) 3 O 4 alloy phase and one or more oxides of NiCr 2 O 4 of CoO, Co 3 O 4 It provides a solid oxide fuel cell separator comprising a.

또한, 본 발명은 금속기판에 코팅용액을 도포한 후 건조시키는 단계;In addition, the present invention comprises the steps of applying a coating solution to the metal substrate and then drying;

상기 코팅용액이 도포된 금속 기판을 환원 열처리하는 단계; 및Reducing heat treating the metal substrate coated with the coating solution; And

상기 환원 열처리된 금속 기판을 산화 열처리하여 보호 코팅층을 형성하는 단계를 포함하는 고체 산화물 연료전지 분리판의 제조방법을 제공한다.
It provides a method for producing a solid oxide fuel cell separator comprising the step of oxidative heat treatment of the reduction heat treatment metal substrate to form a protective coating layer.

본 발명의 고체산화물 연료전지 분리판을 전지 스택에 적용하면, 금속 분리판의 고온 전도성이 향상되고, 크롬 성분의 증발을 방지하여 고체산화물 연료전지의 셀 성능을 극대화 할 수 있는 장점이 있다.
When the solid oxide fuel cell separator of the present invention is applied to a battery stack, the high temperature conductivity of the metal separator may be improved, and the cell performance of the solid oxide fuel cell may be maximized by preventing evaporation of the chromium component.

이하, 본 발명에 대하여 상세히 설명한다.
Hereinafter, the present invention will be described in detail.

먼저, 본 발명 고체산화물 연료전지 분리판에 대하여 상세히 설명한다.First, the solid oxide fuel cell separator of the present invention will be described in detail.

본 발명의 고체산화물 연료전지 분리판은 금속기판 및 상기 금속기판의 표면에 형성된 보호 코팅층을 포함하고, 상기 보호 코팅층은 (Mn, Co)3O4 합금상과 CoO, Co3O4 중 NiCr2O4 중 1종 이상의 산화물을 포함하는 것이 바람직하다.
The solid oxide fuel cell separator of the present invention includes a metal substrate and a protective coating layer formed on a surface of the metal substrate, wherein the protective coating layer is a NiCr 2 (Mn, Co) 3 O 4 alloy phase and CoO, Co 3 O 4 . It is preferable to include at least one oxide of O 4 .

본 발명의 고체산화물 연료전지 분리판은 (Mn, Co)3O4 합금상과 함께 형성된 CoO, Co3O4 중 NiCr2O4 중 1종 이상의 산화물에 의해서 치밀한 코팅층을 형성할 수 있기 때문에, 휘발성의 Cr(Ⅵ)의 형성을 억제하여, Cr의 확산에 의한 내크롬피독성이 우수한 장점이 있다. 상기 CoO, Co3O4 중 NiCr2O4 중 1종 이상의 산화물은 초기 포함된 원소의 첨가량에 따라 달라질 수 있고, 시간이 경과함에 따라 변화가능성이 있다. 그러나 최종적으로는 Co3O4가 안정하게 형성되고, NiCr2O4 산화물은 Ni의 함량에 의존한다.
Since the solid oxide fuel cell separator of the present invention can form a dense coating layer by one or more oxides of NiCr 2 O 4 of CoO and Co 3 O 4 formed with the (Mn, Co) 3 O 4 alloy phase, By suppressing the formation of volatile Cr (VI), there is an advantage of excellent chromium-resistant to toxic by Cr diffusion. At least one oxide of NiCr 2 O 4 in CoO and Co 3 O 4 may vary depending on the amount of elements initially included, and may change with time. However, finally, Co 3 O 4 is stably formed, and NiCr 2 O 4 oxide depends on the content of Ni.

상기 고체산화물 연료전지 분리판의 금속기판은 페라이트계 스테인리스 금속인 것이 바람직하다.
The metal substrate of the solid oxide fuel cell separator is preferably a ferritic stainless metal.

이하, 본 발명 고체산화물 연료전지 분리판의 제조방법에 대하여 상세히 설명한다.Hereinafter, a method of manufacturing the solid oxide fuel cell separator of the present invention will be described in detail.

본 발명 고체산화물 연료전지 분리판의 제조방법은 금속기판에 코팅용액을 도포한 후 건조시키는 단계;The method of manufacturing a solid oxide fuel cell separator of the present invention comprises the steps of applying a coating solution to a metal substrate and drying it;

상기 코팅용액이 도포된 형성된 금속 기판을 환원 열처리하는 단계; 및Reducing heat treating the formed metal substrate to which the coating solution is applied; And

상기 환원 열처리된 금속 기판을 산화 열처리하여 보호 코팅층을 형성하는 단계를 포함하는 것이 바람직하다.
It is preferable to include the step of oxidative heat treatment of the reduction heat treatment metal substrate to form a protective coating layer.

상기 금속 기판은 채널이 형성되어 있는 것이 바람직하다. 상기 채널을 형성하는 방법은 특별히 한정하는 것은 아니며, 통상의 분리판에 채널 형성방법에 의하면 충분하다. 상기 금속 기판은 전술한 바와 같이, 페라이트계 스테인리스 강을 사용하는 것이 바람직하다.
Preferably, the metal substrate is provided with a channel. The method for forming the channel is not particularly limited, and it is sufficient according to the channel forming method for a conventional separator. As described above, the metal substrate preferably uses ferritic stainless steel.

상기 코팅용액은 Co 또는 Co+Ni 금속과 (Mn, Co)3O4 분말의 혼합물에 바인더와 분산제를 첨가하여 용매와 혼합하여 제조하는 것이 바람직하다. 상기 용매로는 에틸 알콜이 바람직하다. 상기 Co 또는 Co+Ni 금속은 (Mn, Co)3O4 에 대해 5~10중량%를 혼합하는 것이 바람직하다. 상기 Co 또는 Co+Ni 금속이 5중량% 미만에서는 내크롬피독성의 효과를 발휘하지 못하고, 코팅층의 파괴가 일어날 수 있다.
The coating solution is preferably prepared by adding a binder and a dispersant to a mixture of Co or Co + Ni metal and (Mn, Co) 3 O 4 powder and mixing with a solvent. As the solvent, ethyl alcohol is preferable. The Co or Co + Ni metal is preferably mixed 5 to 10% by weight based on (Mn, Co) 3 O 4 . If the Co or Co + Ni metal is less than 5% by weight, the effect of chromium pyrotoxicity is not exerted, and the coating layer may be destroyed.

상기 바인더와 분산제의 종류 및 혼합량을 특별히 한정하는 것은 아니며, 통상의 것이면 족하다. 상기 바인더의 바람직한 일예로는 에칠셀룰로오스(Ethylcellulose, EC), 폴리비닐 부티랄(polyvinyl butyral, PVB) 등이 사용될 수 있고, 상기 분산제는 Oreic Acid계통을 주로 사용한다.
It does not specifically limit the kind and mixing amount of the said binder and a dispersing agent, If it is a normal thing, it is sufficient. As one example of the binder, ethyl cellulose (Ethylcellulose, EC), polyvinyl butyral (PVB) and the like may be used, and the dispersant mainly uses an Oreic Acid system.

상기 바인더와 분산제의 바람직한 혼합량의 예로는 EC 3%이하, 분산제 1%이하인 것이 바람직하다.
As an example of the preferable mixing amount of the said binder and a dispersing agent, it is preferable that it is EC 3% or less, and a dispersing agent 1% or less.

상기 Co+Ni 금속은 Co와 Ni가 중량비로 6:4 ~ 8:2인 것이 바람직하다. 상기 Co와 Ni가 중량비를 벗어나는 경우에는 전기전도도와 크롬 피독성 측면에서 바람직하지 않다.
In the Co + Ni metal, Co and Ni are preferably in a weight ratio of 6: 4 to 8: 2. When Co and Ni are out of the weight ratio, they are not preferable in terms of electrical conductivity and chromium toxicity.

상기 코팅시 두께는 10~100㎛의 두께로 행하는 것이 바람직하다. 상기 두께를 10㎛ 미만으로 하는 경우에는 본 발명에서 요구되는 전기전도도 및 크롬 피독성 개선의 효과를 기대하기 어렵고, 100㎛를 초과하는 경우에는 경제성 및 작업성 측면에서 바람직하지 않다.
The coating thickness is preferably carried out in a thickness of 10 ~ 100㎛. When the thickness is less than 10 μm, it is difficult to expect the effect of improving the electrical conductivity and chromium poisoning required in the present invention.

상기 건조는 상온~200℃이하의 온도에서 행하는 것이 바람직하다. 상기 건조는 용매를 기화시키기 위한 것으로, 용매에 따라 건조 온도는 다르게 설정할 수 있으나, 통상적인 에틸 알콜을 사용하는 경우, 100℃정도에서 건조하는 것이 바람직하다.
It is preferable to perform the said drying at the temperature of normal temperature-200 degrees C or less. The drying is for evaporating the solvent, the drying temperature can be set differently depending on the solvent, when using a typical ethyl alcohol, it is preferable to dry at about 100 ℃.

상기 환원은 700~900℃ 사이의 환원 분위기에서 3시간 이상 열처리를 행하는 것이 바람직하다. 환원분위기에서 열처리를 실시하는 이유는 금속 분리판과 코팅층간의 밀착성을 증가시키기 위해서이다. 환원열처리 공정을 실시하지 않고 직접 공기 분위기에 노출이 되면 기판과의 밀착성이 확보되지 않는다. 환원열처리 과정에서 (Mn, Co)3O4의 일부는 환원되어서 MnO와 Co로 분해된다. 그리고 초기에 별도로 첨가한 Co 또는 Co+Ni 금속분말은 그대로 존재한다.
It is preferable that the said reduction is heat-processed for 3 hours or more in the reducing atmosphere between 700-900 degreeC. The reason for performing the heat treatment in the reducing atmosphere is to increase the adhesion between the metal separator and the coating layer. If exposed directly to the air atmosphere without performing the reduction heat treatment step, the adhesion to the substrate is not secured. In the reduction heat treatment, part of (Mn, Co) 3 O 4 is reduced and decomposed into MnO and Co. In addition, Co or Co + Ni metal powder added initially is present as it is.

상기 산화 열처리는 700℃이상의 온도에서 행하는 것이 바람직하다. 다만, 중온형 고체산화물 연료전지의 경우에는 운전온도가 700℃이상에서 운전되는 경우를 고려하면 별도의 산화공정을 할 필요는 없고, 고체산화물 연료전지의 운전 중에 in-situ로 산화공정이 이루어 질 수 있다.
It is preferable to perform the said oxidation heat processing at the temperature of 700 degreeC or more. However, in the case of the medium-temperature solid oxide fuel cell, it is not necessary to perform a separate oxidation process in consideration of the case where the operating temperature is 700 ° C or higher, and the oxidation process may be performed in-situ during operation of the solid oxide fuel cell. Can be.

상기 산화 열처리를 실시하는 과정에서 환원되었던 Co는 MnO와 반응하여 다시 원래의 고온 전도성이 우수한 (Mn, Co)3O4 구조로 되돌아 간다. 이때 초기에 추가로 첨가된 Co 또는 Co+Ni 금속분말이 반응에 참가하게 되는데, 일부는 (Mn,Co)3O4 구조 형성반응에 참여하거나, CoO나 Co3O4 산화물을 형성하거나 NiCo2O4 산화물을 형성하게 된다. 그리고 Ni은 일부 기판의 Cr 성분과 반응하여 NiCr2O4가 만들어지기도 한다. 이들 산화물들도 모두 고온전도성이 우수한 물질이고, 치밀하여 크롬의 휘발을 억제하는 역할을 한다.
Co, which was reduced during the oxidative heat treatment, reacts with MnO and returns to the original (Mn, Co) 3 O 4 structure having excellent high temperature conductivity. At this time, additionally added Co or Co + Ni metal powder is participated in the reaction, some of which participate in (Mn, Co) 3 O 4 structure formation reaction, form CoO or Co 3 O 4 oxide or NiCo 2 O 4 oxide is formed. Ni reacts with Cr on some substrates to form NiCr 2 O 4 . All of these oxides are excellent in high-temperature conductivity, and are dense to suppress the volatilization of chromium.

이하, 본 발명의 실시예에 대하여 상세히 설명한다. 하기 실시예는 본 발명의 이해를 위한 것으로, 하기 실시예에 의해서 본 발명이 한정되는 것은 아니다.
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail. The following examples are for the understanding of the present invention, and the present invention is not limited by the following examples.

(실시예)(Example)

하기 표 1의 코팅용액 조성으로, 보호 코팅층이 형성된 분리판을 제조하였다. 상기 분리판의 기판은 페라이트 스테인리스 강판이 STS444를 사용하였으며, 20㎛의 두께를 코팅용액을 도포하여 건조시키고, 800℃ 환원분위기(2.75%H2 + 3%H2O + N2)에서 2시간 동안 열처리를 실시하고, 700℃ 공기 분위기에서 3시간 동안 산화 열처리를 실시하였다.
To the coating solution composition of Table 1, to prepare a separator plate with a protective coating layer. The substrate of the separating plate is a ferritic stainless steel sheet using STS444, and the thickness of 20㎛ coated with a coating solution and dried, and at 800 ℃ reducing atmosphere (2.75% H 2 + 3% H 2 O + N 2 ) for 2 hours Heat treatment was carried out, and oxidative heat treatment was performed for 3 hours in an air atmosphere of 700 ° C.

상기 방법으로 제조된 분리판의 고온전도도는 시편의 양쪽에 Pt 페이스트를 브러시 방법으로 1차 도포하고, 800℃에서 1시간 동안 소결한 후, Pt 페이스트를 2차로 도포한 후, Pt 메쉬(mesh)와 Pt 선을 연결하고, 800℃에서 1시간 동안 다시 한 번 소결한 후, Pt 선을 통해 시편에 100mA/㎠의 전류를 인가하여 옴의 법칙(Ohm's law)에 의거 시편의 ASR(Area Specific Resistance)값을 측정하여 표 1에 나타내었다.
The high temperature conductivity of the separator prepared by the above method is applied to Pt paste on both sides of the specimen by brush method, sintered at 800 ° C. for 1 hour, and then Pt paste is applied secondly, followed by Pt mesh. And Pt wire, sintered once more at 800 ℃ for 1 hour, and then applied 100mA / ㎠ current to the specimen through the Pt wire, according to Ohm's law. ) Is measured and shown in Table 1.

또한, 크롬피독성은 코팅된 상기 분리판을 긴 관상로에 장입하고, 3%H2가 포함된 공기를 흐르게 하면서, 800℃ 분위기에서 100시간 동안 노출한 후, 증발된 Cr 량을 ICP(Inductively Coupled Plasma)를 통해 분석하여 그 결과를 표 1에 나타내었다.
In addition, the chromium toxicity is charged to the coated separator in a long tubular furnace, while flowing the air containing 3% H 2 , exposed for 100 hours at 800 ℃ atmosphere, the amount of evaporated Cr ICP (Inductively Coupled Plasma) to analyze the results are shown in Table 1.

구분division 코팅조성Coating composition 고온전도도
(mΩ㎠)High temperature conductivity
(mΩ㎠) 크롬피독성
ng/h/㎠Chromium Blood Toxicity
ng / h / ㎠ (Mn, Co)3O4 (Mn, Co) 3 O 4 CoCo NiNi 비교예Comparative example 100100 -- -- < 8<8 2525 발명예 1Inventory 1 9595 55 -- < 8<8 1515 발명예 2Inventory 2 9090 1010 -- < 10<10 1212 발명예 3Inventory 3 9090 66 44 < 10<10 1010 발명에 44 in the invention 9090 88 22 < 10<10 1010

비교예에서는 Co 또는 Co+Ni 금속이 미첨가된 코팅용액으로 보호 코팅층을 형성하여 내크롬피독성이 열위에 있음을 확인할 수 있다.
In the comparative example, it can be confirmed that chromium-toxicity is inferior by forming a protective coating layer with a coating solution without Co or Co + Ni metal.

그러나, 상기 발명예 1 내지 4과 같이, Co 또는 CO+Ni을 포함하는 코팅용액으로 코팅을 행하고, 환원 열처리 및 산화열처리를 통해 얻어진 보호 코팅층은 고온 전도도 및 내크롬피독성이 우수하기 때문에, 이러한 분리판을 고체산화물 연료전지에 적요하면, 고체산화물 연료전지의 셀 성능을 극대화할 수 있는 효과가 있다.However, as described in Examples 1 to 4, the protective coating layer obtained by coating with a coating solution containing Co or CO + Ni, and the reduction heat treatment and oxidation heat treatment is excellent in high temperature conductivity and chrome resistance, If the separator is applied to a solid oxide fuel cell, the cell performance of the solid oxide fuel cell may be maximized.

Claims (9)

금속기판 및 상기 금속기판의 표면에 형성된 보호 코팅층을 포함하고, 상기 보호 코팅층은 (Mn, Co)3O4 합금상과 CoO, Co3O4 중 NiCr2O4 중 1종 이상의 산화물을 포함하는 고체 산화물 연료전지 분리판.
And a protective coating layer formed on the surface of the metal substrate, wherein the protective coating layer comprises (Mn, Co) 3 O 4 alloy phase and at least one oxide of NiCr 2 O 4 of CoO, Co 3 O 4 . Solid Oxide Fuel Cell Separator.
청구항 1에 있어서,
상기 금속기판은 페라이트계 스테인리스 금속인 고체 산화물 연료전지 분리판.
The method according to claim 1,
The metal substrate is a solid oxide fuel cell separator of ferritic stainless metal.
금속기판에 코팅용액을 도포한 후 건조시키는 단계;
상기 코팅용액이 도포된 금속 기판을 환원 열처리하는 단계; 및
상기 환원 열처리된 금속 기판을 산화 열처리하여 보호 코팅층을 형성하는 단계
를 포함하는 고체 산화물 연료전지 분리판의 제조방법.
Coating the coating solution on a metal substrate and drying the coating solution;
Reducing heat treating the metal substrate coated with the coating solution; And
Oxidizing the reduced heat-treated metal substrate to form a protective coating layer
Method for producing a solid oxide fuel cell separator comprising a.
청구항 3에 있어서,
상기 코팅용액은 Co 또는 Co+Ni 금속과 (Mn, Co)3O4 분말의 혼합물에 바인더와 분산제를 첨가하여 에틸 알콜용액과 혼합하여 제조된 고체 산화물 연료전지 분리판의 제조방법.
The method according to claim 3,
The coating solution is a method of manufacturing a solid oxide fuel cell separator prepared by mixing a binder or dispersant to a mixture of Co or Co + Ni metal and (Mn, Co) 3 O 4 powder and ethyl alcohol solution.
청구항 4에 있어서,
상기 Co 또는 Co+Ni 금속은 (Mn, Co)3O4 분말에 대항 5~10중량%가 포함되는 고체 산화물 연료전지 분리판의 제조방법.
The method of claim 4,
The Co or Co + Ni metal is a manufacturing method of a solid oxide fuel cell separator comprising 5 to 10% by weight of (Mn, Co) 3 O 4 powder.
청구항 4에 있어서,
상기 Co+Ni 금속은 Co와 Ni가 중량비로 6:4 ~ 8:2로 이루어지는 고체 산화물 연료전지 분리판의 제조방법.
The method of claim 4,
The Co + Ni metal is a manufacturing method of a solid oxide fuel cell separator consisting of Co and Ni in a weight ratio of 6: 4 to 8: 2.
청구항 3에 있어서,
상기 코팅용액은 10~100㎛의 두께로 도포되는 고체 산화물 연료전지 분리판의 제조방법.
The method according to claim 3,
The coating solution is a manufacturing method of a solid oxide fuel cell separator plate is applied in a thickness of 10 ~ 100㎛.
청구항 3에 있어서,
상기 환원 열처리는 700~900℃의 온도에서 3시간 이상 행하는 고체 산화물 연료전지 분리판의 제조방법.
The method according to claim 3,
The reduction heat treatment is a method for producing a solid oxide fuel cell separator is performed for 3 hours or more at a temperature of 700 ~ 900 ℃.
청구항 3에 있어서,
상기 산화 열처리는 700℃이상의 온도에서 행하는 고체 산화물 연료전지 분리판의 제조방법.
The method according to claim 3,
And the oxidizing heat treatment is performed at a temperature of 700 ° C. or higher.
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