KR20130074899A - Cathode current collector for solid oxide fuel cell, method for manufacturing the same and solid oxide fuel cell comprising the same - Google Patents

Cathode current collector for solid oxide fuel cell, method for manufacturing the same and solid oxide fuel cell comprising the same Download PDF

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Abstract

PURPOSE: An air electrode collector is provided to improve current collecting efficiency by increasing the contact area rate of an air electrode in a solid oxide fuel cell and a separator. CONSTITUTION: An air electrode collector for a solid oxide fuel cell including an air electrode (3), a fuel electrode (2), electrolyte, and a separator (8) comprises the following: a first air electrode collector (4) which is formed in between the air electrode and the separator, and covers the entire surface of the air electrode; and a second air electrode collector (5) which is formed on partial surface of the first air electrode collector, and contacts the separator. The components for the first and second air electrode collectors contain one material selected from conductive ceramic or conductive metal, and are the same or different.

Description

고체산화물 연료전지용 공기극집전체, 그의 제조방법 및 그를 포함하는 고체산화물 연료전지{CATHODE CURRENT COLLECTOR FOR SOLID OXIDE FUEL CELL, METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME AND SOLID OXIDE FUEL CELL COMPRISING THE SAME}Cathode collector for solid oxide fuel cell, method for manufacturing the same, and solid oxide fuel cell including the same.

본 발명은 고체산화물 연료전지용 공기극집전체 및 그의 제조방법, 그리고 상기 고체산화물 연료전지용 공기극집전체를 포함하는 고체산화물 연료전지에 관한 것이다.The present invention relates to a cathode current collector for a solid oxide fuel cell, a manufacturing method thereof, and a solid oxide fuel cell including the cathode current collector for a solid oxide fuel cell.

고체산화물 연료전지(solid oxide fuel cell; SOFC)는 단위 전지와 분리판으로 이루어진 전기 생성 유닛이 복수개로 적층된 구조로 이루어진다. 단위 전지는 전해질막, 상기 전해질막의 일면에 위치하는 공기극과 전해질막의 다른 일면에 위치하는 연료극을 포함한다. 전해질은 산소 이온이 이동하는 통로 역할을 하며, 전해질과 두 개의 전극 사이에서 반응이 일어나는 것을 방지하기 위하여 버퍼(buffer)층을 삽입하기도 한다.
A solid oxide fuel cell (SOFC) has a structure in which a plurality of electricity generating units including a unit cell and a separator are stacked in a plurality. The unit cell includes an electrolyte membrane, an air electrode positioned on one surface of the electrolyte membrane, and a fuel electrode located on the other surface of the electrolyte membrane. The electrolyte serves as a passage for oxygen ions, and a buffer layer may be inserted to prevent a reaction between the electrolyte and the two electrodes.

하나의 단위전지의 공기극과 다른 하나의 단위전지의 연료극을 전기적으로 연결하기 위해 분리판(separator)이 사용된다. 공기극과 분리판, 그리고 연료극과 분리판 사이에는 집전체(current collector)가 구비되어 전극과 분리판이 전기적으로 균일하게 접촉할 수 있게 한다.A separator is used to electrically connect the cathode of one unit cell and the anode of another unit cell. A current collector is provided between the cathode and the separator and between the anode and the separator so that the electrodes and the separator can be electrically and uniformly contacted.

종래의 공기극집전체로 사용되는 금, 은, 백금과 같은 귀금속의 메쉬나 페이스트, 스테인리스 및 내열초합금 메쉬 등은 비싼 가격, 산화성 분위기에서의 부식, 낮은 전도도, 낮은 집전율 등 많은 문제점이 있어서 이를 해결하기 위해 본 발명을 고안하였다.As a conventional cathode current collector, meshes and pastes of precious metals such as gold, silver, and platinum, stainless steel and superheat-resistant superalloy mesh have many problems such as high price, corrosion in an oxidizing atmosphere, low conductivity, and low current collection rate. The present invention has been devised to accomplish this.

본 발명의 일 측면은 집전 효율을 개선할 수 있는 공기극집전체 및 이를 포함하는 연료전지를 제시하고자 한다.One aspect of the present invention is to propose a cathode current collector and a fuel cell including the same that can improve current collection efficiency.

본 발명의 다른 측면은 공기극과의 접촉 면적을 넓힌 공기집전체를 제조하는 방법을 제시하고자 한다.
Another aspect of the present invention is to propose a method for manufacturing an air collector having a wider contact area with an air electrode.

그러나, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.However, the problems to be solved by the present invention are not limited to the above-mentioned problems, and other problems not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art from the following description.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 측면은, 공기극, 연료극, 전해질, 분리판을 포함하는 고체산화물 연료전지에 있어서, 상기 공기극 표면 전체를 덮으면서 상기 공기극과 분리판 사이에 형성된 제 1 공기극집전체, 및 상기 제 1 공기극집전체 표면 일부에 형성되어 상기 분리판과 접촉하는 제 2 공기극집전체를 포함하는 고체산화물 연료전지용 공기극집전체를 제공한다.In order to achieve the above object, an aspect of the present invention is a solid oxide fuel cell including an air electrode, a fuel electrode, an electrolyte, a separator plate, covering the entire surface of the cathode electrode formed between the cathode and the separator plate A cathode current collector for a solid oxide fuel cell including a first cathode current collector and a second cathode current collector formed on a portion of a surface of the first cathode current collector and in contact with the separator.

본 발명의 다른 측면은, 공기극, 연료극, 전해질, 분리판을 포함하는 고체산화물 연료전지에 있어서 상기 고체산화물 연료전지용 공기극집전체를 상기 공기극과 상기 분리판 사이에 포함하는 고체산화물 연료전지를 제공한다.Another aspect of the present invention provides a solid oxide fuel cell including a cathode current collector for a solid oxide fuel cell between the cathode and the separator in a solid oxide fuel cell including an anode, a cathode, an electrolyte, and a separator. .

본 발명의 또 다른 측면은, 전도성 세라믹 분말 및 전도성 금속 분말 중 1종 이상을 포함하는 페이스트를 준비하는 단계, 공기극, 연료극, 전해질, 분리판을 포함하는 고체산화물 연료전지에 있어서 상기 페이스트를 상기 공기극 표면 전체에 도포하여 상기 공기극과 상기 분리판 사이에 제 1 공기극집전체를 형성하는 단계, 및 상기 제 1 공기극집전체의 표면 일부에 상기 페이스트를 도포하여 상기 분리판과 접촉하는 제 2 공기극집전체를 형성하는 단계를 포함하는 고체산화물 연료전지용 공기극집전체를 제조하는 방법을 제공한다.In still another aspect of the present invention, there is provided a paste including at least one of a conductive ceramic powder and a conductive metal powder, the cathode in a solid oxide fuel cell including a cathode, an anode, an electrolyte, and a separator. Forming a first cathode current collector between the cathode and the separator plate by coating the entire surface; and applying the paste to a portion of the surface of the first cathode current collector to contact the separator; It provides a method for manufacturing a cathode current collector for a solid oxide fuel cell comprising the step of forming a.

본 발명의 일 측면에 따르면, 고체산화물연료전지 공기극과 분리판과 접촉면적 비율을 높여 집전율을 향상시킬 수 있고, 공기극집전체의 두께를 늘리더라도 공기 흐름에 영향을 미치지 않아 연료전지 성능을 향상시킬 수 있다.According to an aspect of the present invention, it is possible to improve the current collecting rate by increasing the contact area of the solid oxide fuel cell with the cathode and the separator, and even if the thickness of the cathode current collector is increased, the airflow does not affect the performance of the fuel cell. You can.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른, 공기극집전체와 이를 포함한 고체산화물 연료전지의 개략도이다.1 is a schematic view of a cathode current collector and a solid oxide fuel cell including the same according to an embodiment of the present invention.

이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 고체산화물 연료전지용 공기극집전체 및 그의 제조방법, 그리고 상기 고체산화물 연료전지용 공기극집전체를 포함하는 고체산화물 연료전지에 대하여 구체적으로 설명하도록 한다.
Hereinafter, a solid oxide comprising a cathode current collector for a solid oxide fuel cell of the present invention and a method of manufacturing the same, and a cathode current collector for a solid oxide fuel cell so that those skilled in the art can easily practice the present invention. The fuel cell will be described in detail.

본 발명의 일 측면은, 공기극, 연료극, 전해질, 분리판을 포함하는 고체산화물 연료전지에 있어서 상기 공기극 표면 전체를 덮으면서 상기 공기극과 분리판 사이에 형성된 제 1 공기극집전체, 및 상기 제 1 공기극집전체 표면 일부에 형성되어 상기 분리판과 접촉하는 제 2 공기극집전체를 포함하는 고체산화물 연료전지용 공기극집전체를 제공한다.
According to an aspect of the present invention, in a solid oxide fuel cell including an air electrode, a fuel electrode, an electrolyte, and a separator, a first cathode current collector formed between the cathode and the separator while covering the entire surface of the cathode, and the first cathode Provided is a cathode current collector for a solid oxide fuel cell including a second cathode current collector formed on a portion of a current collector surface and in contact with the separator.

도 1에서 나타낸 바와 같이, 본 발명의 공기극집전체는 공기극(3)과 분리판(8) 사이에서 공기극(3) 전체를 덮는 제 1 공기극집전체(CCC, cathode current collenctor)(4)와, 상기 제 1 공기극집전체(4) 일부 위에 형성되어 분리판(8)과 접촉하는 제 2 공기극집전체(CCM, cathode current material)(5)로 구성된다.
As shown in FIG. 1, the cathode current collector of the present invention includes a first cathode current collector (CCC) 4 covering the entire cathode 3 between the cathode 3 and the separator 8, and It is composed of a second cathode current collector (CCM) 5 formed on a portion of the first cathode current collector 4 and in contact with the separator 8.

상기 제 1 공기극집전체(4)는 공기극(3)을 전체적으로 덮으며 수평적인 집전을 수행하고, 상기 제 2 공기극집전체(5)는 분리판(8)과 상기 제 1 공기극집전체(4) 사이를 수직적, 전기적으로 연결한다. The first cathode current collector 4 covers the cathode 3 as a whole and performs horizontal current collection, and the second cathode current collector 5 is a separator 8 and the first cathode current collector 4. Connect vertically and electrically between them.

이하, 분리판(8)의 공기극(3) 방향으로 돌출된 부분으로서 상기 제 2 공기극집전체(5)와 접촉하는 부분을 '분리판립'(6)이라 칭한다.
Hereinafter, the portion of the separator 8 that protrudes in the direction of the cathode 3 and is in contact with the second cathode current collector 5 is referred to as a 'separation plate' 6.

제 1 공기극집전체(4) 위에 형성된 제 2 공기극집전체(5)는 분리판립(6)과 제 1 공기극집전체(4) 사이에서 가압되면서 눌려 분리판립(6)의 형태를 따라가며 변형된다. 종래기술에서 분리판립(6)과 제 1 공기극집전체(4)이 최초로 접촉할 때 형성되는 점접촉이나 선접촉은 본 발명에서는 제 2 공기극집전체(5)가 분리판립(6)을 감싸는 형태로 가압변형되면서 면접촉으로 바뀌어 접촉면적이 늘어나고 이에 따라 전기흐름이 개선되어 연료전지 내부저항이 감소하고 연료전지 성능이 향상된다.
The second cathode current collector 5 formed on the first cathode current collector 4 is pressed while being pressed between the separation separator 6 and the first cathode current collector 4 to deform along the shape of the separation separator 6. . In the present invention, the point contact or the line contact formed when the separation plate 6 and the first cathode current collector 4 first contact each other is a form in which the second cathode current collector 5 surrounds the separation membrane 6 in the present invention. As the pressure is deformed, the contact area is changed to surface contact, thereby increasing the contact area, thereby improving the electric flow, thereby reducing fuel cell internal resistance and improving fuel cell performance.

또한, 제 1 공기극집전체(4)가 분리판립(6)과 직접 접촉하고 가압변형될 경우, 제 1 공기극집전체(4)에서는 분리판립(6)과 접촉한 부분 및 접촉하지 않는 부분의 밀도차이에 따른 전기전도도 차이로 인해 전류분포가 불균일해질 수 있지만, 제 2 공기극집전체(5)을 제 1 공기극집전체(4) 위에 형성시키면 가압변형이 제 2 공기극집전체(5)으로 분산되고 전류분포가 균일해지는 효과를 얻을 수 있다.
In addition, when the first cathode current collector 4 is in direct contact with the separator 6 and is subjected to pressure deformation, in the first cathode current collector 4, the density of the portion of the first cathode current collector 4 that is in contact with and not the contact of the separators 6 is. The current distribution may be non-uniform due to the difference in electrical conductivity due to the difference. However, when the second cathode current collector 5 is formed on the first cathode current collector 4, the pressure deformation is dispersed in the second cathode current collector 5. The effect that the current distribution becomes uniform can be obtained.

이와 같이 본 발명의 공기극집전체는 공기극(3)과 상기 공기극(3) 위에 있는 분리판(8) 사이에 위치하는 것으로서, 접촉면적을 늘리고 기계적 변형을 분산시켜 전기적 연결을 개선함으로써 연료전지 성능을 향상시키는 고체산화물연료전지용 공기극집전체를 제공한다.
As described above, the cathode current collector of the present invention is located between the cathode 3 and the separator plate 8 on the cathode 3, thereby improving fuel cell performance by increasing the contact area and distributing mechanical deformation to improve electrical connection. Provided is a cathode current collector for a solid oxide fuel cell.

예시적 구현예에 있어서, 상기 제 1 공기극집전체 및 상기 제 2 공기극집전체의 성분은 전도성 세라믹 또는 전도성 금속 중 1종을 포함하며, 서로 동일하거나 상이한 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.In an exemplary embodiment, the components of the first cathode current collector and the second cathode current collector may include one kind of a conductive ceramic or a conductive metal, and may be the same or different from one another, but are not limited thereto.

산화성 분위기 중에서 우수한 전기적 연결을 제공해야 하는 집전체의 기능을 고려할 때, 연료전지 작동온도와 가압조건 하에서 전기전도성이 우수하고, 연료전지 성능을 저하시킬 수 있는 산화 등 화학적 반응이 일어나지 않고, 열팽창계수가 연료전지를 구성하는 여타 요소들의 그것과 유사해 기계적 반응이 일어나지 않는 금속, 또는 전도성 세라믹 물질인 것이 바람직하다. Considering the function of the current collector to provide excellent electrical connection in an oxidizing atmosphere, it has excellent electrical conductivity under operating temperature and pressure of the fuel cell, and does not cause chemical reactions such as oxidation that may degrade fuel cell performance. Is preferably a metal, or a conductive ceramic material, similar to that of the other elements constituting the fuel cell, in which no mechanical reaction occurs.

상기 전도성 세라믹 물질의 예로는 란탄스트론튬망가나이트, 란탄스트론튬코발트페라이트 등이 있다.Examples of the conductive ceramic material include lanthanum strontium manganite, lanthanum strontium cobalt ferrite, and the like.

상기 전도성 금속의 예로는, 은 또는 백금, 스테인리스, 니켈초합금 등 전도도가 높고 산화되기 어려운 금속의 분말을 들 수 있다.
Examples of the conductive metal may include silver or platinum, stainless steel, nickel superalloy, or a powder of a metal having high conductivity and being hard to oxidize.

또한, 제 2 공기극집전체(5)의 성분은 연료전지 작동온도와 가압 조건 하에서 전기전도도가 높고, 제 1 공기극집전체(4)와 반응을 일으키지 않고, 자기 형태를 유지할 수 있을 만큼 소결성이 있고, 열팽창계수가 비슷해 기계적 균열을 일으키지 않아 연료전지 성능을 저하시키지 않는다면 금속질이나 전도성 세라믹은 모두 사용될 수 있으며, 더 바람직하게는 제 1 공기극집전체(4)의 성분과 동일한 조성이다.
In addition, the components of the second cathode current collector 5 have high electrical conductivity under the fuel cell operating temperature and pressurized conditions, and are sinterable enough to maintain their magnetic form without causing a reaction with the first cathode current collector 4. If the thermal expansion coefficient is similar and does not cause mechanical cracking and thus deteriorates fuel cell performance, both metal and conductive ceramics may be used, and more preferably, the same composition as that of the first cathode current collector 4.

예시적 구현예에 있어서, 상기 제 2 공기극집전체의 폭은 상기 제 2 공기극집전체에 접촉하는 상기 분리판의 폭보다는 크고, 상기 제 2 공기극집전체들이 서로 연결되어 상기 제 1 공기극집전체를 덮게 되지는 않는 범위일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
In an exemplary embodiment, a width of the second cathode current collector is greater than a width of the separation plate in contact with the second cathode current collector, and the second cathode current collectors are connected to each other to form the first cathode current collector. The range is not to be covered, but is not limited thereto.

제 2 공기극집전체(5) 폭이 공기극집전체에 접촉하는 분리판 부분(분리판립(6))의 폭보다 좁으면 그 차이만큼 접촉손실이 발생하고, 제 2 공기극집전체(5) 폭이 지나치게 넓어서 서로 연결되어 제 1 공기극집전체(4)를 덮게 되면 공기극(3)으로 들어가야 하는 공기의 흐름을 방해할 수 있기 때문이다. 제 2 공기극집전체(5)의 폭과 길이는 스크린 위를 덮는 유제막(emulsion)의 일부를 사용자가 원하는 형태로 제거해 페이스트가 선택적으로 통과하여 인쇄될 수 있도록 만드는 창(window)의 폭과 길이로 조절할 수 있다.
If the width of the second cathode current collector 5 is narrower than the width of the portion of the separator plate (separation plate 6) in contact with the cathode current collector, contact loss occurs by the difference, and the width of the second cathode current collector 5 is increased. This is because when too wide to be connected to each other to cover the first cathode current collector 4, the flow of air that must enter the cathode 3 is obstructed. The width and length of the second cathode current collector 5 are the width and length of the window that removes a portion of the emulsion covering the screen to a desired shape so that the paste can be selectively printed through. Can be adjusted with.

마찬가지 이유에서, 제 2 공기극집전체(5)의 길이는 공기극(3)과 분리판이 접촉하는 길이에 따라 결정된다. 즉, 제 2 공기극집전체(5)의 길이는 공기극집전체에 접촉하는 분리판 부분(분리판립(6))의 길이보다는 크고, 제 1 공기극집전체(4)를 덮게 되지는 않는 범위 내에서 결정될 수 있다.
For the same reason, the length of the second cathode current collector 5 is determined by the length of contact between the cathode 3 and the separator plate. That is, the length of the second cathode current collector 5 is greater than the length of the separator plate (separation plate 6) in contact with the cathode current collector, and does not cover the first cathode current collector 4. Can be determined.

제 2 공기극집전체(5)의 두께는 스크린 유제막(emulsion)의 두께로 조절할 수 있다. 통상적으로 유제막 두께는 1미크론부터 100미크론 범위에서 사용자가 원하는 제 2 공기극집전체(5)의 두께에 따라 실험적으로 결정할 수 있다.
The thickness of the second cathode current collector 5 can be adjusted by the thickness of the screen emulsion film. Typically, the thickness of the emulsion film can be determined experimentally according to the thickness of the second cathode current collector 5 desired by the user in the range of 1 micron to 100 microns.

도포되는 제 2 공기극집전체(5)의 폭이 그 길이의 1/100, 1/200 등과 같이 현저히 작을 경우에는 유제막 두께가 다른 스크린으로 스크린프린팅을 실시해 제 2 공기극집전체(5) 두께를 바꿀 수 있다. 제 2 공기극집전체(5) 길이와 폭의 비율이 1/100 미만, 즉 1/50, 1/10과 같이 상대적으로 폭이 넓을 경우에는 제 2 공기극집전체(5) 페이스트를 구성하는 유기물과 무기물의 조성과 비율을 조절해 페이스트 점도를 높이는 동시에, 메탈마스크 프린팅(metal mask printing) 방법을 사용해서 제 1 공기극집전체(4) 위에 제 2 공기극집전체(5)을 형성할 수 있다. 이럴 경우 제 2 공기극집전체(5) 두께는 메탈마스크를 구성하는 금속판재의 두께로 조절할 수 있다. 이와 같이 프린팅 방법을 통해 공기극집전체 두께를 수 마이크로미터에서 수 밀리미터까지 조절할 수 있다.
If the width of the applied second cathode current collector 5 is significantly smaller, such as 1/100, 1/200, etc. of the length, screen printing is performed on a screen having a different thickness of the emulsion film to reduce the thickness of the second cathode current collector 5. I can change it. When the ratio of the length and width of the second cathode current collector 5 is less than 1/100, that is, relatively wide such as 1/50 and 1/10, the organic material constituting the second cathode current collector 5 paste and By adjusting the composition and proportion of the inorganic substance to increase the paste viscosity, the second cathode current collector 5 can be formed on the first cathode current collector 4 by using a metal mask printing method. In this case, the thickness of the second cathode current collector 5 may be adjusted to the thickness of the metal plate constituting the metal mask. In this way, the thickness of the cathode current collector can be adjusted from several micrometers to several millimeters through the printing method.

본 발명의 다른 측면은, 공기극, 연료극, 전해질, 분리판을 포함하는 고체산화물 연료전지에 있어서, 상기 고체산화물 연료전지용 공기극집전체를 상기 공기극과 상기 분리판 사이에 포함하는 고체산화물 연료전지를 제공한다.
Another aspect of the present invention provides a solid oxide fuel cell including a cathode, an anode, an electrolyte, and a separator, wherein the cathode collector for the solid oxide fuel cell is disposed between the cathode and the separator. do.

본 발명의 고체산화물 연료전지의 일례를 도 1에 도시하였다.An example of the solid oxide fuel cell of the present invention is shown in FIG.

연료극집전체(1)와 접촉하는 연료극(2) 위에 전해질과 공기극(3)이 있고 공기극(3) 전체를 덮는 제 1 공기극집전체(4)와, 분리판(8)에서 튀어 나와 제 1 공기극집전체(4) 일부를 덮으면서 공기극집전체(3)에 접촉하는 분리판립(6) 사이에 형성되는 제 2 공기극집전체(5)가 함께 공기극집전체를 구성하며 분리판립(6)과 분리판립(6) 사이에서 공기극 유로(7)가 형성된다.
The first cathode current collector 4, which has an electrolyte and an anode 3 on the anode 2 in contact with the anode current collector 1, and covers the entire cathode 3, and protrudes from the separation plate 8. A second cathode current collector 5 formed between the separators 6 contacting the cathode current collector 3 while covering a part of the current collector 4 together constitutes an anode current collector, and is separated from the separation judgment 6. A cathode flow path 7 is formed between the plate grains 6.

본 발명의 또 다른 측면은, 전도성 세라믹 분말 및 전도성 금속 분말 중 1종 이상을 포함하는 페이스트를 준비하는 단계, 공기극, 연료극, 전해질, 분리판을 포함하는 고체산화물 연료전지에 있어서 상기 페이스트를 상기 공기극 표면 전체에 도포하여 상기 공기극과 상기 분리판 사이에 제 1 공기극집전체를 형성하는 단계, 및 상기 제 1 공기극집전체의 표면 일부에 상기 페이스트를 도포하여 상기 분리판과 접촉하는 제 2 공기극집전체를 형성하는 단계를 포함하는 고체산화물 연료전지용 공기극집전체를 제조하는 방법을 제공한다.
In still another aspect of the present invention, there is provided a paste including at least one of a conductive ceramic powder and a conductive metal powder, the cathode in a solid oxide fuel cell including a cathode, an anode, an electrolyte, and a separator. Forming a first cathode current collector between the cathode and the separator plate by coating the entire surface; and applying the paste to a portion of the surface of the first cathode current collector to contact the separator; It provides a method for manufacturing a cathode current collector for a solid oxide fuel cell comprising the step of forming a.

본 발명의 공기극집전체에 도포되는 페이스트는 전기전도성이 우수한 세라믹 물질, 전기전도성이 있으면서 산화 등 화학적 반응과 기계적 반응에 대하여 안정적인 금속물질, 또는 산화물 분말을 포함할 수 있으며, 공기극(3) 또는 제 1 공기극집전체(4)에 잘 도포될 수 있도록 유기결합제, 용매, 분산제, 가소제 등과 혼합하여 제조될 수 있다.
The paste applied to the cathode current collector of the present invention may include a ceramic material having excellent electrical conductivity, a metal material having electrical conductivity and stable to chemical reactions and mechanical reactions such as oxidation, or an oxide powder. 1 may be prepared by mixing with an organic binder, a solvent, a dispersant, a plasticizer, and the like so as to be well coated on the cathode current collector 4.

예시적 구현예에 있어서, 상기 페이스트는 스크린프린팅 또는 메탈마스크프린팅 방법에 의하여 도포될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
In an exemplary embodiment, the paste may be applied by a screen printing or metal mask printing method, but is not limited thereto.

예시적 구현예에 있어서, 상기 제 1 공기극집전체는 상기 공기극을 소결한 후에 상기 페이스트를 도포하거나, 상기 공기극을 소결하기 전에 상기 페이스트를 도포하여 형성될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
In an exemplary embodiment, the first cathode current collector may be formed by applying the paste after sintering the cathode or applying the paste before sintering the cathode, but is not limited thereto.

상기 제 1 공기극집전체(4)의 재질이 세라믹일 경우에는, 공기극(3)을 먼저 소결한 후 그 위에 페이스트를 도포하고 건조한 후에 연료전지를 제조하는 데 이용하는 방법, 또는 공기극(3) 위에 먼저 페이스트를 도포하고 건조한 후 공기극(3)과 함께 소결하고 연료전지를 제조하는 데 이용하는 방법 등을 사용할 수 있다. In the case where the material of the first cathode current collector 4 is ceramic, the cathode 3 is first sintered first, then a paste is applied thereon and dried, and then used to manufacture a fuel cell, or first on the cathode 3. After the paste is applied and dried, a method such as sintering with the cathode 3 and manufacturing a fuel cell may be used.

그러나, 상기 제 1 공기극집전체(4)의 재질이 금속일 경우에는 불필요한 금속질 산화를 막으려면, 공기극(3)을 먼저 소결한 후 그 위에 페이스트를 도포하고 건조한 후에 연료전지를 제조하는 데 이용하는 하는 것이 바람직하다.However, when the material of the first cathode current collector 4 is metal, in order to prevent unnecessary metal oxidation, the cathode 3 is first sintered, then paste is applied thereon and dried to produce a fuel cell. It is desirable to.

1: 연료극집전체 2: 연료극
3: 공기극 4: 제 1 공기극집전체
5: 제 2 공기극집전체 6: 분리판립
7: 공기극 유로 8: 분리판1: anode collector 2: anode
3: air cathode 4: first air cathode current collector
5: second cathode current collector 6: separation judgment
7: cathode electrode 8: separation plate

Claims (7)

공기극, 연료극, 전해질, 분리판을 포함하는 고체산화물 연료전지에 있어서,
상기 공기극 표면 전체를 덮으면서 상기 공기극과 분리판 사이에 형성된 제 1 공기극집전체; 및
상기 제 1 공기극집전체 표면 일부에 형성되어 상기 분리판과 접촉하는 제 2 공기극집전체를 포함하는, 고체산화물 연료전지용 공기극집전체.In a solid oxide fuel cell comprising an air electrode, a fuel electrode, an electrolyte, a separator plate,
A first cathode current collector formed between the cathode and the separator while covering the entire surface of the cathode; And
And a second cathode current collector formed on a portion of a surface of the first cathode current collector and in contact with the separator. 제 1항에 있어서,
상기 제 1 공기극집전체 및 상기 제 2 공기극집전체의 성분은 전도성 세라믹 또는 전도성 금속 중 1종을 포함하며, 서로 동일하거나 상이한 것인, 고체산화물 연료전지용 공기극집전체.The method of claim 1,
A component of the first cathode current collector and the second cathode current collector includes one kind of a conductive ceramic or a conductive metal and is the same or different from each other. 제 1항에 있어서,
상기 제 2 공기극집전체의 폭은 상기 제 2 공기극집전체에 접촉하는 상기 분리판의 폭보다는 크고, 상기 제 2 공기극집전체들이 서로 연결되어 상기 제 1 공기극집전체를 덮게 되지는 않는 범위인 것인, 고체산화물 연료전지용 공기극집전체.The method of claim 1,
The width of the second cathode current collector is greater than the width of the separator in contact with the second cathode current collector, and the second cathode current collectors are not connected to each other to cover the first cathode current collector. A cathode collector for phosphorus and solid oxide fuel cells. 공기극, 연료극, 전해질, 분리판을 포함하는 고체산화물 연료전지에 있어서,
상기 제 1항 내지 제 3항의 고체산화물 연료전지용 공기극집전체를 상기 공기극과 상기 분리판 사이에 포함하는, 고체산화물 연료전지.In a solid oxide fuel cell comprising an air electrode, a fuel electrode, an electrolyte, a separator plate,
A solid oxide fuel cell comprising the cathode current collector for the solid oxide fuel cell of claim 1 between the cathode and the separator. 전도성 세라믹 분말 및 전도성 금속 분말 중 1종 이상을 포함하는 페이스트를 준비하는 단계;
공기극, 연료극, 전해질, 분리판을 포함하는 고체산화물 연료전지에 있어서,
상기 페이스트를 상기 공기극 표면 전체에 도포하여 상기 공기극과 상기 분리판 사이에 제 1 공기극집전체를 형성하는 단계; 및
상기 제 1 공기극집전체의 표면 일부에 상기 페이스트를 도포하여 상기 분리판과 접촉하는 제 2 공기극집전체를 형성하는 단계를 포함하는, 고체산화물 연료전지용 공기극집전체를 제조하는 방법.Preparing a paste comprising at least one of conductive ceramic powder and conductive metal powder;
In a solid oxide fuel cell comprising an air electrode, a fuel electrode, an electrolyte, a separator plate,
Applying the paste to the entire surface of the cathode to form a first cathode current collector between the cathode and the separator; And
And forming a second cathode current collector in contact with the separator by applying the paste to a portion of a surface of the first cathode current collector. 제 5항에 있어서,
상기 페이스트는 스크린프린팅 또는 메탈마스크프린팅 방법에 의하여 도포되는 것인, 고체산화물 연료전지용 공기극집전체를 제조하는 방법.6. The method of claim 5,
The paste is applied by a screen printing or metal mask printing method, a method for producing a cathode current collector for a solid oxide fuel cell. 제 5항에 있어서,
상기 제 1 공기극집전체는 상기 공기극을 소결한 후에 상기 페이스트를 도포하거나, 상기 공기극을 소결하기 전에 상기 페이스트를 도포하여 형성되는 것인, 고체산화물 연료전지용 공기극집전체를 제조하는 방법.6. The method of claim 5,
And wherein the first cathode current collector is formed by applying the paste after sintering the cathode, or by applying the paste before sintering the cathode.
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