KR20130137799A - 고체산화물 연료 전지의 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

고체산화물 연료 전지는 적어도 두 장의 전해질 시트들을 접합하는 단계, 상기 접합한 전해질 시트들을 연료극 시트에 적층하는 단계, 상기 적층한 전해질 시트들과 연료극 시트를 소결하여 전해질과 연료극을 형성하는 단계 및 상기 전해질 상에 공기극을 형성하는 단계를 포함한다.

Description

고체산화물 연료 전지의 제조 방법{METHOD FOR SOLID OXIDE FUEL CELL}
본 발명은 고체산화물 연료 전지의 제조 방법에 관한 것으로써, 더욱 상세하게는 세라믹 재질인 전해질의 양쪽에 연료극과 공기극을 형성하여 전기를 생성하는 고체산화물 연료 전지를 제조하는 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 연료 전지는 1세대 전지(건전지), 2세대 전지(충전지)에 이은 3세대 전지로 불리는 것으로, 연료의 산화에 의해서 생기는 화학에너지를 직접 전기에너지로 변환시키는 전지이다.
이러한 연료 전지는 반응물이 외부에서 연속적으로 공급되고 반응생성물이 연속적으로 계의 바깥으로 배출되는 과정에서 반영구적으로 전기를 생산할 수 있고, 기계적 변환에서 발생하는 손실이 없기 때문에 에너지 효율이 매우 높다는 것이 특징이다. 또한, 연료 전지는 화석연료, 액체연료, 기체연료 등 다양한 연료를 사용하며, 작동 온도에 따라 저온형과 고온형으로도 나누어진다.
이 중에서 고체 산화물 연료 전지(Solid Oxide Fuel Cell)는 이온 전도성을 갖는 세라믹을 전해질로 사용하는 연료 전지로써, 현존하는 연료 전지 중 가장 높은 온도인 약 600 내지 1000℃에서 작동하며, 모든 구성요소가 고체로 이루어져 있기 때문에 다른 연료 전지에 비해 구조가 간단하고, 전해질의 손실 및 보충과 부식의 문제가 없으며, 귀금속 촉매가 필요 없고 직접 내부 개질을 통한 연료 공급이 용이한 것이 장점이다.
또한, 고온의 가스를 배출하기 때문에 폐열을 이용한 열 복합 발전이 가능하다는 추가적인 장점도 지니고 있다. 이러한 장점들 때문에 고체산화물 연료 전지에 관한 연구는 최근 상업화를 목표로 미국, 일본 등 선진국을 중심으로 활발히 이루어지고 있다.
이러한 고체산화물 연료 전지는 구체적으로 전해질을 사이로 그 양쪽에 연료극과 공기극을 형성하고, 각각에 수소를 포함하는 연료 가스와 산소를 포함하는 공기를 흘려주면, 전해질과 연료극 및 공기극 사이의 계면에서 전기화학적 반응이 일어나면서 전기가 생성된다. 이때, 전해질에서 손상이 발생하여 연료 가스와 공기가 서로 접촉하게 되면, 성능 저하 및 장기 신뢰성에 영향을 미치기 때문에, 이들을 철저하게 차단하는 것이 중요하다.
그러나, 종래의 전해질은 한 장의 전해질 시트를 소결하여 형성하므로 시트에서 핀홀과 같은 결함이 발생하게 되면 연료 가스와 공기를 차단하지 못하여 단전지로 사용하기에는 부적절하기 때문에 불량 처리되므로, 전체적인 제조 수율이 떨어지는 문제점을 안고 있다.
본 발명의 목적은 제조 수율을 향상시킬 수 있는 고체산화물 연료 전지를 제공하는 것이다.
상술한 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 일 특징에 따른 고체산화물 연료 전지는 (a) 적어도 두 장의 전해질 시트들을 접합하는 단계, (b) 상기 접합한 전해질 시트들을 연료극 시트에 적층하는 단계, (c) 상기 적층한 전해질 시트들과 연료극 시트를 소결하여 전해질과 연료극을 형성하는 단계 및 (d) 상기 전해질 상에 공기극을 형성하는 단계를 포함한다.
일 실시예에 따른 상기 전해질 시트들은 동일한 세라믹 재질로 이루어질 수 있다.
일 실시예에 따른 상기 (a) 단계에서는 상기 전해질 시트들을 상기 (c) 단계에서 그 접합된 계면을 기준으로 서로 다른 형태로 소결되도록 접합할 수 있다.
일 실시예에 따른 상기 (a) 단계에서는 상기 적어도 두 장의 전해질 시트들을 WIP(water in process) 공정, 프레스(press) 공정 또는 이들을 혼합한 복합 공정을 통하여 접합할 수 있다.
일 실시예에 따른 각 전해질 시트는 1 내지 10㎛의 두께를 가질 수 있다.
이러한 고체산화물 연료 전지에 따르면, 전해질을 형성할 때 적어도 두 장의 전해질 시트들을 접합하여 소결함으로써, 이들에 소결 도중 핀홀과 같은 결함들이 발생하여도 그 결함들이 연통되지 않는다면 이를 배경기술에서와 같이 불량 처리시키지 않아도 된다. 따라서, 소결 과정을 거치는 도중 전해질에 단순히 결함이 발생된다는 이유로 무조건 불량 처리되지 않으므로, 고체산화물 연료 전지의 전체적인 제조 수율을 향상시켜 이에 따른 비용이 낭비되는 것을 방지할 수 있다.
도 1 내지 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 고체산화물 연료 전지를 제조하는 과정을 순서적으로 나타낸 도면들이다.
도 5 및 도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 고체산화물 연료 전지를 제조하는 과정 중 일부를 나타낸 도면들이다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 고체산화물 연료 전전지의 제조 방법에 대해 상세히 설명한다. 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. 첨부된 도면에 있어서, 구조물들의 치수는 본 발명의 명확성을 기하기 위하여 실제보다 확대하여 도시한 것이다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
한편, 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
도 1 내지 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 고체산화물 연료 전지를 제조하는 과정을 순서적으로 나타낸 도면들이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 고체산화물 연료 전지(100)는 우선, 적어도 두 장의 전해질 시트(110)들을 접합하여 준비한다.
여기서, 전해질 시트(110)들은 수소를 포함하는 연료 가스와 산소를 포함하는 공기를 이하에서 설명할 연료극(도 4의 140)과 공기극(도 4의 150) 각각에 흘려줄 경우 이들과 접하는 계면에서 이온 전도현상을 통해 수소와 산소가 전기화학적으로 반응하여 전기가 생성될 수 있도록 서로 동일한 세라믹 재질로 이루어진다. 구체적으로, 전해질 시트(110)들은 높은 이온 전도성, 우수한 산화-환원 분위기에서의 안정성 및 우수한 기계적 특성을 갖는 이트리아 안정화 지르코니아(YSZ: Yttria-Stabilized Zirconia), (La, Sr)(Ga, Mg)O3, Ba(Zr,Y)O3, GDC(Gd doped CeO2), YDC(Y2O3 doped CeO2) 등과 같은 세라믹 물질을 포함할 수 있다. 이러한 전해질 시트(110)는 테잎 캐스팅(tape casting) 공정으로 통해 제조될 수 있으며, 이를 통상적으로 그린 시트(green sheet)로 명칭되기도 한다.
전해질 시트(110)들은 WIP(water in process) 공정, 프레스(press) 공정 또는 이들을 혼합한 복합 공정을 통해 접합할 수 있다. 여기서, WIP 공정 및 프레스 공정은 수중에서 수압을 이용하여 전해질 시트(110)들을 접합하는 공정으로써, 순수 물을 사용하기 때문에 전해질 시트(110)들의 화학적인 물성을 안정하게 유지한 상태로 접합할 수 있다. 또한, WIP 공정, 프레스 공정 또는 이들을 혼합한 복합 공정을 이용하면, 이하에서 설명할 전해질 시트(110)들의 소결 과정에서 이들의 계면을 기준으로 서로 다른 형태의 소결이 형성되도록 유도할 수 있다.
도 2를 참조하면, 이어서 상기에 접합한 전해질 시트(110)들을 연료극 시트(120) 상에 적층한다.
연료극 시트(120)는 이하의 소결 과정을 통해서 연료극(140)이 형성되는 부분으로, 표면에서 흘려지는 연료 가스 중 수소가 전해질(130)과의 계면에서 이온 전도현상이 유도되도록 수소가 이동할 수 있는 재질로 이루어진다. 예를 들어, 연료극 시트(120)는 이트리아 안정화 지르코니아(YSZ: Yttria-Stabilized Zirconia)와 니켈(Ni)의 혼합물을 이용하여 다공질 구조로 형성될 수 있다.
또한, 연료극 시트(120)와 이에 적층된 전해질 시트(110)들은 상기에서 적어도 두 장의 전해질 시트(110)들을 접합할 때 사용했던 방식인 WIP 공정, 프레스 공정 또는 이들을 혼합한 복합 공정 통해서 서로 접합될 수 있다. 이러면, 상기에서 설명한 이유에서와 같이 이들은 화학적인 물성이 안정화된 상태에서 접합될 수 있다.
도 3을 참조하면, 이어서 적층한 전해질 시트(110)들과 연료극 시트(120)를 소결하여 전해질(130)과 연료극(140)을 형성한다.
이때, 동일한 재질의 전해질 시트(110)들은 상기에서와 같이 그 계면을 기준으로 서로 다른 형태로 소결되므로, 소결 과정에서 발생되는 결함(핀홀) 부분(10)도 상기의 계면을 기준으로 다르게 형성될 수 있다. 또한, 결함 부분(10)을 제외한 나머지 부분은 소결 과정에서 대략 일체화됨으로써, 소결 후에는 상기의 계면이 모호해지면서 서로 분리가 불가능할 정도로 완전하게 접합될 수 있다. 또한, 연료극 시트(120)도 상기와 같은 이유로 접하는 전해질 시트(110)와 소결 과정을 통하여 완전하게 접합될 수 있다.
도 4를 참조하면, 이어서 소결한 전해질(130) 상, 즉 전해질(130)의 연료극(140) 반대면에 공기극(150)을 형성한다.
공기극(150)은 표면에서 흘려지는 공기 중 산소가 전해질(130)과의 계면에서 이온 전도현상이 유도되도록 산소가 이동할 수 있는 재질로 이루어진다. 예를 들어, 공기극(150)은 LSM(Lanthanum strontium manganite), LSCF(Lanthanum strontium cobalt ferrite) 등을 이용하여 다공질 구조로 형성될 수 있다. LSM(Lanthanum strontium manganite)은 란탄늄(La), 스트론튬(Sr) 및 망간(Mn)의 복합체이고, LSCF(Lanthanum strontium cobalt ferrite)는 란탄늄(La), 스트론튬(Sr), 코발트(Co) 및 철(Fe)의 복합물이다. 이러한 공기극(150)은 전해질(130) 상에 스크린 프린팅(screen printing), 스프레이 코팅(spray coating), 딥 코팅(deep coating), 슬러리 코팅(slurry coating) 방법 등을 통해 형성될 수 있다.
상기에서 같이 제조된 고체산화물 연료 전지(100)는 연료극(140)의 표면으로 흘려주는 연료 가스의 수소가 연료극(140)의 내부를 통해 전해질(130)과 인접한 위치까지 이동하고, 공기극(150)의 표면으로 흘려주는 공기의 산소가 환원 반응을 통해 산소 이온을 생성하고, 공기극(150)에서 생성된 산소 이온이 전해질(130)을 통해 연료극(140)으로 이동한 다음, 이 산소 이온이 연료극(140)에서 수소와 반응하여 물과 같이 전기가 생성되는 원리로 구동된다. 이에, 본 실시예에서의 고체산화물 연료 전지(100)는 시트들을 이용하여 적층하여 소결하는 형태를 가지므로, 전체적으로 평판 구조를 갖는 것이 바람직하지만, 경우에 따라 시트들을 다양한 형태로 제작이 가능하다면 단면이 다양한 형상을 갖는 튜브 구조를 가질 수도 있다. 또한, 이러한 고체산화물 연료 전지(100)는 그 특성 상 다른 용융탄산염 연료 전지(MCFC), 인산형 연료 전지(PAFC) 또는 고분자형 연료 전지(PEFC)에 비해 약 600 내지 1000℃ 온도 발열하게 되며, 이 열 또한 전기와 같이 유용한 에너지로 활용될 수 있다.
상기와 같은 구동에 있어서, 만약 소결 과정을 통해 전해질(130)을 형성할 때 이 전해질(130)에 결함 부분(10)이 발생하게 되면, 이 결함 부분(10)에서 산소 이온이 이동하지 못하고 반대로 공기가 그대로 연료극(140)에 전달됨으로써, 이 부분(10)에서 전기가 생성되지 못하게 된다. 심지어, 연료극(140)의 공기가 전달된 영역이 시간이 지날수록 점점 확산될 경우에는 이 연료 전지(100)의 발전 성능이 급격히 저하되어 결국 폐기할 수 밖에 없게 된다. 다시 말해, 소결 과정에서 전해질(130)에 결함 부분(10)이 발생되면 결국 불량 처리되기 때문에, 전해질(130)이 공기와 연료 가스가 완전하게 차단하는 것은 무엇보다 중요하다.
이에, 본 발명에서와 같이 전해질(130)을 WIP 공정, 프레스 공정 또는 이들을 혼합한 복합 공정 통해 접합한 적어도 두 장의 전해질 시트(110)들을 소결하여 형성하면, 결함 부분(10)이 전해질 시트(110)들에 개별적으로 형성되기 때문에 이들 각각의 결함 부분(10)이 서로 연통되지 않는다면, 이를 불량 처리하지 않아도 된다. 따라서, 소결 과정을 거치는 도중 전해질(130)에 단순히 결함 부분(10)이 발생했다는 이유로 무조건 불량 처리되지 않으므로, 고체산화물 연료 전지(100)의 전체적인 제조 수율을 향상시켜 이에 따른 비용이 낭비되는 것을 방지할 수 있다. 아울러, 본 발명에서 접합되는 전해질 시트(110)들의 개수가 더 증가될 경우에는 소결 과정에서 형성되는 결함 부분(10)들이 서로 연통되기 더욱더 어려워지므로, 전체적인 제조 수율을 더욱 향상시킬 수 있다.
이에 대해서는, 본 발명에서 접합한 두 장의 전해질 시트(110)들을 소결하여 형성한 전해질(130)을 갖는 연료 전지(100) 10개와 한 장의 전해질 시트를 소결하여 형성한 전해질을 갖는 기존의 연료 전지 10개를 대상으로 리크(leak) 테스트를 아래와 같이 수행하여 그 효과를 확인할 수 있었다.
구체적인 실험 방법으로는 우선, 상기에서 준비한 본 발명의 연료 전지(100)들과 기존의 연료 전지들을 리크 테스트용 지그에 장착한 다음, 이들 각각을 약 10-8 mbarl/s의 진공도를 갖도록 조성한다. 이어, 10-8 mbarl/s의 진공도가 조성된 본 발명의 연료 전지(100)들과 기존의 연료 전지들 각각에 시험 가스, 예컨대 공기보다 가벼워 침투력이 우수한 헬륨(He) 가스를 약 10cc 만큼 주사하여 이에 따른 진공도 변화를 측정하였다.
그 결과, 연료 전지(100)의 성능 측면에서 산소와 수소가 직접 접촉할 가능성이 거의 없다고 검증된 진공도 10-4 mbarl/s을 기준으로 기존의 연료 전지들에서는 5개만이 그 이상으로 측정된 반면, 본 발명의 연료 전지(100)들에서는 7개가 그 이상으로 측정되었다. 정리하면, 기존의 연료 전지들은 10개 중 5개로써 약 50%의 합격률을 나타냈는데 반해, 본 발명의 연료 전지(100)들은 10개 중 7개로써 약 70%의 합격률을 나타냄으로써, 전반적인 제조 수율이 증가되었음을 확인할 수 있었다. 오히려, 본 발명의 연료 전지(100)들에서는 7개 중 2개가 기존 연료 전지들에서 측정되지 않은 10-5 mbarl/s 이상으로 측정됨으로써, 그 진공도가 더욱 우수하게 나타나고 있음을 확인할 수 있었다. 이에 따라, 본 발명의 연료 전지(100)들을 사용할 경우에는 전해질(130)의 차단 상태가 장시간에도 안정적으로 유지될 수 있기 때문에, 발전 성능의 신뢰성도 추가적으로 확보할 수 있으며, 특히 이 연료 전지(100)를 다수 적층한 스택 구조물에 있어서는 상기의 신뢰성을 통해서 더욱더 안정적인 발전을 수행할 수 있다. 한편, 상기의 실험 과정에서 상기의 진공도가 약 10-3 mbarl/s 미만으로 측정될 경우에는 발전 성능이 급격히 저하되어 수소와 산소가 직접 접촉하고 있을 가능성이 있으므로, 상기의 기준인 10-4 mbarl/s에 대한 신뢰성도 어느 정도 확인할 수 있었다.
또한, 도 4에서와 같이 본 발명에 따른 고체산화물 연료 전지(100)는 연료극(140)을 다른 전해질(130) 및 공기극(150)보다 두껍게 제작하여 연료극(140)이 지지체 역할을 하도록 제조될 수 있다. 이럴 경우, 전해질(130)은 전기를 생성하기 위한 이온 전도현상을 안정적으로, 즉 결함 부분(10)의 발생을 최소화할 수 있다면 가능한 한 얇게 형성하여 연료 전지(100)의 두께를 줄이는 것이 바람직하다.
이에, 본 발명에 따른 고체산화물 연료 전지(100)는 전해질(130)을 연통되는 결함 부분(10)의 발생 가능성이 낮아지도록 접합된 적어도 두 장의 전해질 시트(110)들을 소결하여 형성함으로써, 전해질(130)의 두께를 더욱 얇게 할 수 있다. 구체적으로, 본 발명에 따른 각 전해질 시트(110)는 두께(t)가 약 1㎛ 미만일 경우 너무 얇아 제작하기 어렵고 제작하여도 쉽게 파손될 우려가 높으므로 바람직하지 않고, 약 10㎛를 초과할 경우에는 불필요하게 전해질(130)의 두께를 증가시키므로 바람직하지 않기 때문에, 약 1 내지 10㎛의 두께(t)를 갖는 것이 바람직하다. 아울러, 각 전해질 시트(110)를 두께(t)가 상기의 약 1 내지 10㎛ 범위에서 조절이 가능하므로, 필요에 따라 전해질(130)의 두께도 용이하게 조절할 수 있다는 장점도 있다.
본 실시예에서는 고체산화물 연료 전지(100)가 연료극(140)에 의해서 지지되는 구조로 설명하였지만, 경우에 따라 전해질(130) 또는 공기극(150)에 의해 지지될 수 있는 구조도 형성할 수 있음을 이해할 수 있다. 특히, 전해질(130)에 의해 지지되는 구조로 연료 전지(100)를 구성할 경우에는, 전해질 시트(110)들을 두 장이 아닌 그 이상으로 충분히 접합할 수 있으므로, 결함 부분(10)의 연통 가능성을 무한히 낮출 수 있다.
이하, 본 발명의 다른 실시예에 따른 고체산화물 연료 전지(100)를 제조하는 방법에 대해서 도 5 및 도 6을 추가적으로 참조하여 보다 상세하게 설명하고자 한다.
도 5 및 도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 고체산화물 연료 전지를 제조하는 과정 중 일부를 나타낸 도면들이다.
본 실시예에서, 고체산화물 연료 전지는 전해질과 연료극 사이에 연료극 기능부를 추가하여 제조한다는 구성 외에는, 도 1 내지 도 4에 도시된 제조 과정과 동일하므로, 이에 중복되는 상세한 설명은 생략하기로 한다.
도 5 및 도 6을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 고체산화물 연료 전지(200)는 연료극 시트(230) 상에 연료극 기능 시트(220)를 적층한다. 이어서, 적어도 두 장이 접합된 전해질 시트(210)들을 연료극 기능 시트(220) 상에 적층한다. 이어서, 적층된 연료극 시트(230), 연료극 기능 시트(220) 및 전해질 시트(210)들을 소결하여 연료극(260), 연료극 기능부(250) 및 전해질(240)을 형성한다.
여기서, 연료극 기능 시트(220)는 전해질 시트(210)들과 연료극 시트(230)를 같이 소결할 때 이들의 소결성을 향상시켜 차단 역할이 중요한 전해질(240)에 원천적으로 결함 부분이 발생되는 것을 억제함으로써, 기본적인 고체산화물 연료 전지(200)의 제조 수율을 향상시킬 수 있다.
이에, 연료극 기능 시트(220)는 실질적으로 연료극 시트(230)와 동일한 재질로 이루어지며, 소결성 향상을 위해 입도를 균일하게 형성시킨다. 구체적으로, 연료극 시트(230)에서는 니켈(Ni)의 입도를 이트리아 안정화 지르코니아(YSZ: Yttria-Stabilized Zirconia)보다 크게 형성하는데 반하여, 연료극 기능 시트(220)에서는 니켈(Ni)의 입도를 이트리아 안정화 지르코니아(YSZ: Yttria-Stabilized Zirconia) 정도로 작게 형성시킬 수 있다.
이와 같이, 전해질(240)과 연료극(260) 사이에 전해질(240)의 소결성을 향상시킬 수 있는 연료극 기능부(250)를 추가함으로써, 적어도 두 장의 전해질 시트(210)들을 소결하여 연통되는 결함 부분(20)의 발생 가능성을 낮추는 기술과 더불어 결함 부분(20) 자체가 발생될 가능성도 낮추어 고체산화물 연료 전지(200)의 제조 수율을 더욱 향상시킬 수 있다.
앞서 설명한 본 발명의 상세한 설명에서는 본 발명의 바람직한 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자 또는 해당 기술분야에 통상의 지식을 갖는 자라면 후술될 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 기술 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
상술한 바와 같이, 전해질을 접합한 적어도 두 장의 전해질 시트들을 결함 부분이 개별적으로 형성되도록 소결하여 형성함으로써, 서로 연통되는 결함 부분이 발생될 가능성을 현저하게 낮추어 제조 수율을 향상시킬 수 있는 고체산화물 연료 전지의 제조 방법에 이용될 수 있다.
10, 20 : 결함 부분
100, 200 : 고체산화물 연료 전지 110, 210 : 전해질 시트
120, 230 : 연료극 시트 130, 240 : 전해질
140, 260 : 연료극 150 : 공기극
220 : 연료극 기능 시트 250 : 연료극 기능부

Claims (5)

  1. (a) 적어도 두 장의 전해질 시트들을 접합하는 단계;
    (b) 상기 접합한 전해질 시트들을 연료극 시트에 적하는 단계;
    (c) 상기 적한 전해질 시트들과 연료극 시트를 소결하여 전해질과 연료극을 형성하는 단계; 및
    (d) 상기 전해질 상에 공기극을 형성하는 단계를 포함하는 고체산화물 연료 전지의 제조 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 전해질 시트들은 동일한 세라믹 재질로 이루어진 것을 특징으로 하는 고체산화물 연료 전지의 제조 방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 (a) 단계에서는 상기 전해질 시트들을 상기 (c) 단계에서 그 접합된 계면을 기준으로 서로 다른 형태로 소결되도록 접합하는 것을 특징으로 하는 고체산화물 연료 전지의 제조 방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 (a) 단계에서는 상기 적어도 두 장의 전해질 시트들을 WIP(water in process) 공정, 프레스(press) 공정 또는 이들을 혼합한 복합 공정을 통하여 접합하는 것을 특징으로 하는 고체산화물 연료 전지의 제조 방법.
  5. 제1항에 있어서, 각 전해질 시트는 1 내지 10㎛의 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 고체산화물 연료 전지의 제조 방법.
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