KR20140137261A - Fuel cell unit and mathod for manufacturing the same - Google Patents

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KR20140137261A KR1020130057990A KR20130057990A KR20140137261A KR 20140137261 A KR20140137261 A KR 20140137261A KR 1020130057990 A KR1020130057990 A KR 1020130057990A KR 20130057990 A KR20130057990 A KR 20130057990A KR 20140137261 A KR20140137261 A KR 20140137261A
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Abstract

The present invention provides a fuel cell unit and a method for manufacturing the same. The present invention aims to provide a fuel cell unit which can maintain mechanical strength without an additional support. The method of the present invention includes the steps of: forming a first metal mesh on one area of an outer side of the support; sintering a first metal mesh into a first metal oxide mesh after removing the support; and inserting a metal frame including two or more channels into the first metal oxide mesh. According to the present invention, various materials are used for the fuel cell unit; the amount of materials consumed is reduced; and thus the production cost of the fuel cell unit can be reduced.

Description

연료전지 유닛 및 이의 제조방법{FUEL CELL UNIT AND MATHOD FOR MANUFACTURING THE SAME}FIELD OF THE INVENTION [0001] The present invention relates to a fuel cell unit,

본 명세서는 연료전지 유닛 및 이의 제조방법에 관한 것이다.TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to a fuel cell unit and a manufacturing method thereof.

일반적으로, 연료 전지는 1세대 전지인 건전지, 2세대 전지인 충전지에 이은 3세대 전지로 불리는 것으로, 연료의 산화에 의해서 생기는 화학에너지를 직접 전기에너지로 변환시키는 전지이다.Generally, a fuel cell is a battery that is called a first-generation battery, a second-generation battery, a rechargeable battery, and a third-generation battery. The fuel cell directly converts chemical energy generated by oxidation of fuel into electrical energy.

이러한 연료 전지의 특징은 반응물이 외부에서 연속적으로 공급되고 반응생성물이 연속적으로 계의 바깥으로 제거되는 과정에서 반영구적으로 전기를 생산할 수 있고, 기계적 변환에서 발생하는 손실이 없기 때문에 에너지 효율이 매우 높다는 것이다. 또한, 상기 연료 전지는 화석연료, 액체연료, 기체연료 등 다양한 연료를 사용하며, 작동온도에 따라 저온형과 고온형으로도 나눈다.A feature of such a fuel cell is that it can produce electricity semi-permanently during the continuous supply of reactants from the outside and the reaction products are continuously removed from the system, and energy efficiency is very high because there is no loss in mechanical conversion . The fuel cell uses various fuels such as fossil fuel, liquid fuel, and gaseous fuel, and is divided into a low temperature type and a high temperature type according to the operating temperature.

이 중에서 고체산화물 연료전지는 이온 전도성을 갖는 고체산화물을 전해질로 사용하는 연료 전지로써, 현존하는 연료 전지 중 가장 높은 온도(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 용이하다.Among them, the solid oxide fuel cell uses a solid oxide having an ionic conductivity as an electrolyte. The solid oxide fuel cell operates at the highest temperature (600 to 1000 ° C.) of the existing fuel cells. Since all the components are solid, Compared with fuel cells, it has a simple structure, eliminates electrolyte loss and corrosion problems, does not require a noble metal catalyst, and is easy to supply fuel directly through internal reforming.

또한, 고온의 가스를 배출하기 때문에 폐열을 이용한 열 복합 발전이 가능하다는 장점도 지니고 있다. 이러한 장점 때문에 상기 고체산화물 연료전지에 관한 연구는 21세기 초 상업화를 목표로 여러 나라를 중심으로 활발히 이루어지고 있다.In addition, it has an advantage that it can generate thermal hybrid power using waste heat because it discharges gas at a high temperature. Due to these advantages, research on the solid oxide fuel cell has been actively carried out in various countries with the aim of commercialization in the early 21st century.

본 명세서는 별도의 지지체가 없이 기계적 강도를 유지할 수 있는 연료전지 유닛을 제공하기 위한 것이다.The present specification is intended to provide a fuel cell unit capable of maintaining mechanical strength without a separate support.

본 명세서의 일 구현예는 지지체 외면의 적어도 일 영역에 제1 금속 메쉬를 형성하는 단계; 상기 지지체를 제거한 후 상기 제1 금속 메쉬를 제1 금속 산화물 메쉬로 소성하는 단계; 및 내부에 2 이상의 채널을 포함하는 금속 프레임을 상기 제1 금속 산화물 메쉬 내부에 삽입하는 단계를 포함하는 연료전지 유닛의 제조방법을 제공한다.One embodiment of the present disclosure is directed to a method of forming a support, comprising: forming a first metal mesh in at least one region of a support outer surface; Removing the support and firing the first metal mesh with a first metal oxide mesh; And inserting a metal frame containing two or more channels into the first metal oxide mesh.

또한, 본 발명의 일 구현예는 상기 연료전지 유닛의 제조방법에 의하여 제조되는 연료전지 유닛을 제공한다. 구체적으로, 2 이상의 채널을 포함하는 금속 프레임; 및 상기 금속 프레임에서 개구부를 포함하는 면을 제외한 외면에 제1 금속 메쉬가 소성되어 형성된 제1 금속 산화물 메쉬를 포함하는 연료전지 유닛을 제공한다.Further, one embodiment of the present invention provides a fuel cell unit manufactured by the method for manufacturing the fuel cell unit. Specifically, a metal frame including two or more channels; And a first metal oxide mesh formed by firing a first metal mesh on an outer surface of the metal frame excluding a surface including an opening.

또한, 본 명세서의 일 구현예는 상기 연료전지 유닛이 2이상 직렬 또는 병렬로 연결된 연료전지 스택을 제공한다.Also, one embodiment of the present invention provides a fuel cell stack in which the fuel cell units are connected in series or in parallel.

또한, 상기 연료전지 스택을 포함하는 연료전지로서, 연료전지에 연료를 공급하는 연료공급부 및 연료전지에 산화제를 공급하는 산화제 공급부를 더 포함하는 연료전지를 제공한다.Further, there is provided a fuel cell including the fuel cell stack, the fuel cell further including a fuel supply unit for supplying fuel to the fuel cell and an oxidant supply unit for supplying the oxidant to the fuel cell.

본 명세서의 연료전지 유닛은 별도의 지지체가 없는 구조로서, 다양한 소재의 활용 및 소비되는 소재의 양을 줄여 제조단가를 절감할 수 있다. 또한, 본 명세서의 연료전지 유닛은 복수 개의 채널을 내부에 포함하는 금속 프레임을 포함하여 연료전지 유닛의 기계적 강도를 유지할 수 있다. 나아가, 본 명세서의 연료전지 유닛은 상기 금속 프레임의 설치 및 교환이 용이한 장점을 지닌다.The fuel cell unit of the present invention has a structure without a separate support, and it is possible to reduce the manufacturing cost by using various materials and reducing the amount of material consumed. Further, the fuel cell unit of the present specification may include a metal frame including a plurality of channels therein to maintain the mechanical strength of the fuel cell unit. Further, the fuel cell unit of the present invention has an advantage that it is easy to install and replace the metal frame.

도 1은 본 명세서의 일 실시상태인 연료전지 유닛을 도시한 것이다.
도 2는 본 명세서의 일 실시상태인 복수 개의 채널을 내부에 포함하는 금속지지체를 삽입하여 연료전지 유닛을 제조하는 과정을 도시한 것이다.
도 3은 본 명세서의 테이프 캐스팅법을 도시한 것이다.
도 4는 본 명세서의 일 실시상태인 연료전지 유닛이 병렬로 연결된 연료전지 스택을 도시한 것이다.
도 5 및 도 6은 본 명세서의 일 실시상태인 연료전지 유닛을 직렬 연결한 연료전지 스택을 도시한 것이다. 전극의 코팅 방법에 따라 도 5와 도 6으로 표현될 수 있다.1 shows a fuel cell unit which is an embodiment of the present invention.
FIG. 2 illustrates a process of manufacturing a fuel cell unit by inserting a metal support having therein a plurality of channels, which is an embodiment of the present invention.
Figure 3 illustrates the tape casting method of the present specification.
4 shows a fuel cell stack in which fuel cell units in one embodiment of the present invention are connected in parallel.
Figs. 5 and 6 show a fuel cell stack in which fuel cell units are connected in series, which is one embodiment of the present specification. 5 and 6, depending on the coating method of the electrode.

이하, 본 명세서에 대해서 더욱 상세하게 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail.

본 명세서의 일 실시예는 지지체 외면의 적어도 일 영역에 제1 금속 메쉬를 형성하는 단계; 상기 지지체를 제거한 후 상기 제1 금속 메쉬를 제1 금속 산화물 메쉬로 소성하는 단계; 및 내부에 2 이상의 채널을 포함하는 금속 프레임을 상기 제1 금속 산화물 메쉬 내부에 삽입하는 단계를 포함하는 연료전지 유닛의 제조방법을 제공한다.One embodiment of the present disclosure includes forming a first metal mesh on at least one region of a support outer surface; Removing the support and firing the first metal mesh with a first metal oxide mesh; And inserting a metal frame containing two or more channels into the first metal oxide mesh.

상기 지지체는 상기 금속 프레임의 모양과 형태가 동일한 것으로서, 상기 금속 프레임의 부피(체적)보다 20% 내지 40% 더 클 수 있다. 상기 구조체의 부피가 상기 금속 프레임보다 큰 이유는, 상기 구조체에 맞추어 형태가 정해지는 제1 금속 메쉬가 소성 이후 수축하는 것을 고려한 것이다. 수축된 제1 금속 메쉬의 내부에 상기 금속 프레임을 삽입한 후의 간극이 적을수록 바람직하므로, 제1 금속 메쉬의 수축 정도에 따라 체적은 조절될 수 있다.The support may have the same shape and shape as the metal frame, and may be 20% to 40% larger than the volume (volume) of the metal frame. The reason why the volume of the structure is larger than that of the metal frame is that the first metal mesh whose shape is determined according to the structure shrinks after firing. The smaller the gap after inserting the metal frame into the shrunk first metal mesh, the better the volume can be controlled according to the shrinkage degree of the first metal mesh.

또한, 상기 지지체는 상기 제1 금속 메쉬의 형태를 형성하기 위한 것으로서 그 재료에는 제한이 없다. 따라서, 금속 프레임과 동일한 재료일 수도 있으며, 플라스틱 재료와 같은 것도 가능하다.Further, the support is for forming the shape of the first metal mesh, and the material thereof is not limited. Therefore, it may be the same material as the metal frame, or a plastic material.

본 명세서에서의 외면이란, 해당되는 부분의 전부분 또는 적어도 일부분을 포함하는 것을 의미한다.As used herein, the term " outer surface " means to include all or at least a part of a corresponding portion.

본 명세서의 일 실시예에 따르면, 상기 지지체 외면의 적어도 일 영역에 제1 금속 메쉬를 형성하는 단계는 금속 프레임의 개구부를 포함하는 면에 대응한 부분을 제외한 영역에 제1 메쉬를 형성하는 것일 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the step of forming the first metal mesh in at least one region of the outer surface of the support may be to form the first mesh in the region except the portion corresponding to the surface including the opening of the metal frame have.

상기 제1 금속 메쉬를 형성하는 단계는 상기 구조체에 제1 금속 메쉬를 단단히 감는 방법일 수 있다. 또는, 상기 제1 금속 메쉬를 롤링(Rolling)하여 형성할 수도 있다. The forming of the first metal mesh may be a method of tightly winding the first metal mesh on the structure. Alternatively, the first metal mesh may be rolled.

상기 금속 프레임은 2 이상 100 이하의 복수개의 채널을 포함할 수 있다. 상기 채널의 단면은 원형, 타원형, 사각형, 다각형 등이 될 수 있으며, 채널 단면의 모양은 제한이 없다. 상기 금속 프레임은 개구부를 포함하는 면을 2개 포함할 수 있으며, 상기 개구부는 상기 채널의 입구 및 출구를 의미할 수 있다. The metal frame may include a plurality of channels of 2 or more and 100 or less. The cross section of the channel may be circular, elliptical, rectangular, polygonal, or the like, and the shape of the channel cross section is not limited. The metal frame may include two surfaces including openings, and the openings may denote an inlet and an outlet of the channel.

본 명세서에서의 연료전지 유닛은 고체산화물 연료전지 유닛일 수 있다. 구체적으로, 본 명세서에서의 연료전지 유닛은 평관형 고체산화물 연료전지 유닛일 수 있다. The fuel cell unit in this specification may be a solid oxide fuel cell unit. Specifically, the fuel cell unit in this specification may be a flat type solid oxide fuel cell unit.

상기 평관형이란, 단면의 양단부를 각각 반원형으로 구성하고, 상기 양단부 사이의 중앙부를 평판형으로 구성하여, 평판형과 원통형이 복합된 형태로 이루어진 것을 의미한다.The flat tubular shape means that both end portions of the cross section are each formed in a semicircular shape and the central portion between the both end portions is formed in a flat plate shape, and the flat plate type and the cylindrical shape are combined.

본 명세서에서의 상기 채널은 가스가 통과하는 채널일 수도 있고, 메탄올과 같은 액체가 통과하는 채널일 수도 있다. In this specification, the channel may be a channel through which gas passes, or a channel through which liquid such as methanol may pass.

본 명세서의 일 실시예에 따르면, 상기 연료전지 유닛의 제조방법은 상기 금속 프레임에서 개구부를 포함하는 면을 제외한 외면에 제2 금속 메쉬를 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the manufacturing method of the fuel cell unit may further include forming a second metal mesh on an outer surface of the metal frame excluding a surface including an opening.

구체적으로, 상기 제2 금속 메쉬를 형성하는 단계는 상기 금속 프레임을 상기 제1 금속 산화물 메쉬 내부에 삽입하는 단계 이전, 상기 금속 프레임 외면에 제2 금속 메쉬를 감는 방법으로 이루어질 수 있다. 구체적으로, 상기 금속 프레임을 상기 제1 금속 산화물 메쉬 내부에 삽입하는 단계는 상기 제2 금속 메쉬가 형성된 금속 프레임이 제1 산화물 메쉬 내부에 삽입되는 것일 수 있다. Specifically, the step of forming the second metal mesh may include a step of winding the second metal mesh on the outer surface of the metal frame before the step of inserting the metal frame into the first metal oxide mesh. Specifically, in inserting the metal frame into the first metal oxide mesh, the metal frame on which the second metal mesh is formed may be inserted into the first oxide mesh.

본 명세서의 일 구현예에 따르면, 상기 제1 금속 및 제2 금속은 전도성을 가지며 화학적 반응성이 작은 금속일 수 있다. According to an embodiment of the present invention, the first metal and the second metal may be a metal having low conductivity and chemical reactivity.

본 명세서의 일 실시예에 따르면, 상기 제1 금속 메쉬 및 제2 금속 메쉬는 각각 독립적으로 니켈; 은; 백금; 및 구리로 이루어진 군에서 선택되는 1종 또는 2종 이상의 금속을 포함할 수 있다.. 구체적으로, 본 명세서의 일 구현예에 따르면, 상기 제1 금속 메쉬 및 제2 금속 메쉬는 니켈을 포함할 수 있다. According to an embodiment of the present invention, the first metal mesh and the second metal mesh are each independently nickel; silver; platinum; And copper. In particular, according to one embodiment of the present invention, the first metal mesh and the second metal mesh may include nickel. The first metal mesh and the second metal mesh may include one or more metals selected from the group consisting of copper have.

본 명세서의 일 실시예에 따르면, 상기 제1 금속 메쉬는 니켈 메쉬이며, 상기 제1 금속 메쉬의 외면에 애노드를 적층한 뒤 소성 단계를 거칠 수 있다. According to an embodiment of the present invention, the first metal mesh is a nickel mesh, and the anode may be laminated on the outer surface of the first metal mesh, followed by a sintering step.

본 명세서의 일 실시예에 따르면, 상기 제조방법은 상기 제1 금속 메쉬를 형성하는 단계 이후, 상기 제1 금속 메쉬 외면에 테이프 캐스팅법으로 제조된 애노드 테이프로 애노드를 형성하는 단계를 포함할 수 있다. 또한, 상기 애노드를 형성한 후, 제1 금속 메쉬와 애노드를 소성하는 단계를 추가할 수 있다. 상기 제1 금속 메쉬와 애노드를 소성하는 경우, 수축할 수 있으며 수축되는 정도를 고려하여 상기 금속 프레임을 제작하여 내부에 삽입할 수 있다. According to an embodiment of the present invention, the manufacturing method may include forming the anode with an anode tape manufactured by a tape casting method on the outer surface of the first metal mesh, after forming the first metal mesh . Further, after the anode is formed, a step of firing the first metal mesh and the anode may be added. When the first metal mesh and the anode are fired, the metal frame can be manufactured and inserted into the metal frame considering the degree of shrinkage and shrinkage.

본 명세서의 일 실시예에 따르면, 상기 제2 금속 메쉬의 경우, 별도의 소성단계를 거치지 않고 연료전지 유닛의 작동시에 금속 산화물이 되고, 연료 주입 후에 다시 금속으로 전환될 수 있다 또한, 상기 제2 금속 메쉬는 니켈 메쉬일 수 있다.According to one embodiment of the present invention, in the case of the second metal mesh, the metal oxide can be converted into metal oxide during operation of the fuel cell unit without being subjected to a separate firing step, and can be converted into metal again after fuel injection. The two metal mesh may be a nickel mesh.

상기 제2 금속 메쉬는 금속 메쉬를 여러겹으로 겹쳐 엠보싱(embossing) 형태로 만들 수 있다. 이 경우, 평판의 금속 메시를 홈이 파여져 있는 롤러(Roller)를 통과하여 그 모양대로 올록 볼록한 형태의 메시를 형성할 수 있다. The second metal mesh may be formed by embedding a plurality of metal meshes into an embossing shape. In this case, the metal mesh of the flat plate can pass through the rollers on which the grooves are formed, and the mesh can be formed in a convex shape.

상기 금속 메쉬는 금속과 금속 산화물과의 열팽창에 의하여 발생하는 응력으로 인한연료전지 유닛의 크랙(crack)현상을 방지할 수 있으며, 촉매 및 전류 통로(current path)의 역할도 할 수 있다.The metal mesh can prevent cracking of the fuel cell unit due to stress caused by thermal expansion between the metal and the metal oxide, and can also serve as a catalyst and a current path.

상기 금속 메쉬는 다양한 기공사이즈인 것을 포괄적으로 사용할 수 있다. 구체적으로, 본 명세서의 일 실시예에 따르면, 상기 금속 메쉬는 스폰지 구조일 수 있으며, 상기 금속 매쉬의 기공의 직경은 수 나노미터에서 수 밀리미터까지 제한없이 가능하다.The metal mesh may be used in a wide variety of pore sizes. Specifically, according to an embodiment of the present invention, the metal mesh may be a sponge structure, and the diameter of the pores of the metal mesh may be limited to several nanometers to several millimeters.

본 명세서의 일 실시예에 따르면, 상기 금속 프레임은 구조 재료로서 사용되고, 화학적 반응성이 작은 물질을 포함할 수 있다. 구체적으로, 본 명세서의 일 실시예에 따르면, 상기 금속 프레임은 스테인레스 스틸, 스틸 또는 인코넬을 포함할 수 있다. According to one embodiment of the present invention, the metal frame is used as a structural material and may include a material having a low chemical reactivity. In particular, according to one embodiment of the present disclosure, the metal frame may comprise stainless steel, steel or inconel.

종래 고체산화물 연료전지 유닛은 압출성형법을 이용하여 지지체를 제작한 후 각 층들을 프린팅 기법 등을 이용하여 제조하며, 지지체는 각 층들을 얇게 올리기 위하여 기계적 강도와 연료가스의 통로를 제공하는 역할을 한다. 하지만, 이 지지체와 전극으로 사용되는 소재와의 화학적 반응성 및 열팽창계수를 고려하여야 하므로, 소재의 선택에 제한이 있으며, 지지체를 제작하기 위하여 많은 양의 소재를 소비한다.Conventional solid oxide fuel cell units are manufactured by extrusion molding, and then the layers are produced by using a printing technique or the like, and the support serves to provide a mechanical strength and a passage for the fuel gas to thin each layer . However, since the chemical reactivity and the thermal expansion coefficient of the support and the material used as the electrode must be considered, there are restrictions on the selection of the material, and a large amount of material is consumed to manufacture the support.

본 명세서의 상기 금속 프레임은 가스 또는 액체 채널의 역할을 함과 동시에 연료전지 유닛의 지지체 역할을 할 수 있다. 그러므로, 본 명세서의 연료전지 유닛은 기존의 지지체에 사용되는 재료의 사용을 제거함으로써, 연료전지 유닛의 재료비를 절감할 수 있는 장점을 가진다.The metal frame of the present invention serves as a gas or liquid channel and can serve as a support for the fuel cell unit. Therefore, the fuel cell unit of the present invention has an advantage that the material cost of the fuel cell unit can be reduced by eliminating the use of the material used in the conventional support.

본 명세서의 일 실시예에 따르면, 상기 제1 금속 산화물 메쉬와 제2 금속 메쉬 사이에 금속 페이스트를 주입하는 단계를 더 포함할 수 있다. According to an embodiment of the present invention, the method may further include injecting a metal paste between the first metal oxide mesh and the second metal mesh.

상기 금속 페이스트는 상기 제2 금속 메쉬와 동일한 재료의 금속 또는 애노드와 동일한 종류의 산화물 페이스트를 포함할 수 있다. 또한, 상기 금속 페이스트는 상기 금속 프레임이 제1 금속 메쉬 산화물, 또는 애노드와 분리되는 것을 예방할 수 있는 역할을 할 수 있다. 또한, 집전(current collecting) 역할을 수행할 수도 있다. 본 명세서의 상기 금속 페이스트는 금속 프레임과 제1 금속 산화물 메쉬와의 간극을 메워주는 역할을 할 수 있으며, 제1 금속 산화물 메쉬와 제2 금속 메쉬가 연료전지 작동 중 분리되는 것을 방지하는 역할을 할 수도 있다. The metal paste may include a metal of the same material as the second metal mesh or an oxide paste of the same kind as the anode. In addition, the metal paste can prevent the metal frame from being separated from the first metal mesh oxide or the anode. It may also perform a current collecting function. The metal paste may fill the gap between the metal frame and the first metal oxide mesh, and may prevent the first metal oxide mesh and the second metal mesh from being separated during operation of the fuel cell. It is possible.

나아가, 본 명세서의 상기 금속 페이스트는 소성에 의하여 금속 또는 금속 산화물이 될 수 있다. Further, the metal paste in this specification may be a metal or a metal oxide by firing.

본 명세서의 일 실시예에 따르면, 상기 연료전지 유닛의 제조방법은 상기 제1 금속 메쉬 외면에 애노드를 형성하는 단계; 및 상기 애노드 외면에 전해질을 형성하는 단계; 상기 전해질 외면의 일부 또는 전면에 캐소드를 형성하는 단계; 및 상기 캐소드 외면의 일부 또는 전면에 집전체를 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다. According to an embodiment of the present invention, a method of manufacturing a fuel cell unit includes: forming an anode on an outer surface of the first metal mesh; And forming an electrolyte on the anode outer surface; Forming a cathode on a part or the whole of the outer surface of the electrolyte; And forming a current collector on a part or the whole of the cathode outer surface.

본 명세서의 일 실시예에 따르면, 상기 애노드를 형성하는 단계, 상기 전해질을 형성하는 단계, 상기 캐소드를 형성하는 단계 및 상기 집전체를 형성하는 단계는 각각 독립적으로 소성하는 단계를 포함할 수 있다. According to an embodiment of the present invention, the step of forming the anode, the step of forming the electrolyte, the step of forming the cathode, and the step of forming the current collector may each include independently firing.

본 명세서의 일 실시예에 따르면, 상기 애노드의 소성 단계의 온도는 1300 ℃ 이상 1500 ℃ 이하일 수 있다. 구체적으로, 상기 애노드의 소성 단계의 온도는 1350 ℃ 이상 1450 ℃ 이하일 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the temperature of the sintering step of the anode may be 1300 ° C or higher and 1500 ° C or lower. Specifically, the temperature of the firing step of the anode may be 1350 DEG C or higher and 1450 DEG C or lower.

본 명세서의 일 실시예에 따르면, 상기 전해질의 소성 단계의 온도는 1350 ℃ 이상 1500 ℃ 이하일 수 있다. 구체적으로, 상기 전해질의 소성 단계의 온도는 1350 ℃ 이상 1450 ℃ 이하일 수 있다. 온도가 높은 수록 전해질은 더 밀도가 높아지지만, 그에 따라 애노드의 채널 또한 줄어들기 때문에 적정 온도에서 열처리를 하는 것이 바람직하다.According to an embodiment of the present invention, the temperature of the firing step of the electrolyte may be 1350 ° C or higher and 1500 ° C or lower. Specifically, the temperature of the sintering step of the electrolyte may be 1350 ° C or higher and 1450 ° C or lower. The higher the temperature, the higher the density of the electrolyte, but the channel of the anode also decreases, so it is desirable to heat treat at the proper temperature.

본 명세서의 일 실시예에 따르면, 상기 캐소드의 소성 단계의 온도는 900 ℃ 이상 1200 ℃ 이하일 수 있다. 구체적으로, 상기 캐소드의 소성 단계의 온도는 1000 ℃ 이상 1200 ℃ 이하일 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the temperature of the firing step of the cathode may be 900 ° C or higher and 1200 ° C or lower. Specifically, the temperature of the firing step of the cathode may be 1000 ° C or higher and 1200 ° C or lower.

본 명세서의 일 실시예에 따르면, 상기 집전체의 소성 단계의 온도는 800 ℃ 이상 1000 ℃ 이하일 수 있다. 구체적으로, 상기 집전체의 소성 단계의 온도는 800 ℃ 이상 850 ℃ 이하일 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the temperature of the firing step of the current collector may be 800 ° C or higher and 1000 ° C or lower. Specifically, the temperature of the firing step of the current collector may be 800 ° C or higher and 850 ° C or lower.

각 층의 소결온도는 상이할 수 있으며, 이는 각층의 소결 온도가 달라 동시소성이 어려울 수도 있으므로, 각 층을 별도로 소성하는 단계가 필요할 수 있다. The sintering temperature of each layer may be different, since the sintering temperature of each layer may be different and co-firing may be difficult, so it may be necessary to separately sinter each layer.

본 명세서의 일 실시예에 따르면, 상기 애노드 및 전해질을 형성하는 단계는 애노드 테이프를 감고, 전해질 테이프를 감은 후 소성하여 애노드 및 전해질을 형성할 수 있다. 또는 애노드 테이프를 감은 후 소성하여 애노드를 형성하고, 전해질 테이프를 감은 후 소성하여 전해질을 형성할 수도 있다. 나아가, 각각의 층을 형성하는 경우, 각각의 층의 소성온도가 다를 수 있으므로, 각각의 층을 형성시 별로로 소성 단계를 거칠 수도 있다. 본 명세서의 일 실시예에 따르면, 상기 애노드의 구성 재료로는 산화니켈(NiO)과 이트리아(yttria) 안정화 산화 지르코늄(zirconia)(YSZ: (Y2O3)x(ZrO2)1 -x, x = 0.05 ~ 0.15), 사마륨 도프 세리아(ceria)(SDC: (Sm2O3)x(CeO2)1 -x, x = 0.02 ~ 0.4), 가도리움 도프 세리아(ceria)(GDC: (Gd2O3)x(CeO2)1 -x, x = 0.02 ~0.4) 중 1가지 이상의 재료가 사용될 수 있다. 또한, 상기 애노드는 기공형성제를 첨가하여 기공률을 제어할 수 있다. According to an embodiment of the present invention, the step of forming the anode and the electrolyte may include winding the anode tape, winding the electrolyte tape, and firing to form the anode and the electrolyte. Alternatively, the anode tape may be wound and then fired to form an anode. The electrolyte tape may be wound and then fired to form an electrolyte. Further, in the case of forming each layer, since the firing temperatures of the respective layers may be different, each layer may be subjected to a firing step for forming each layer. According to an embodiment of the present invention, nickel (NiO) and yttria-stabilized zirconia (YSZ: (Y 2 O 3 ) x (ZrO 2 ) 1 -x , x = 0.05-0.15), samarium doped ceria (SDC: (Sm 2 O 3 ) x (CeO 2 ) 1 -x , x = 0.02-0.4), gadolinium dopa ceria (GDC: Gd 2 O 3 ) x (CeO 2 ) 1 -x , x = 0.02 to 0.4) may be used. In addition, the anode can control porosity by adding a pore-forming agent.

본 명세서의 일 실시예에 따르면, 상기 기공형성제는 카본블랙, 그라파이트(graphite) 및 PMMA(poly methyl methacrylate)로 이루어진 군에서 선택되는 1종 또는 2종 이상이 선택될 수 있다. According to one embodiment of the present invention, the pore-forming agent may be selected from one or more selected from the group consisting of carbon black, graphite and poly methyl methacrylate (PMMA).

본 명세서의 일 실시예에 따르면, 상기 애노드의 기공률은 20 % 이상 70 % 이하일 수 있다. 구체적으로 상기 애노드의 기공률은 20 % 이상 40 % 이하일 수 있다. According to one embodiment of the present invention, the porosity of the anode may be 20% or more and 70% or less. Specifically, the porosity of the anode may be 20% or more and 40% or less.

본 명세서의 일 실시예에 따르면, 상기 애노드를 형성하는 단계는 테이프 캐스팅법을 이용하여 형성하는 것일 수 있다. 즉, 테이프 캐스팅법에 의하여 애노드 테이프를 형성하여 애노드를 형성할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the step of forming the anode may be performed using a tape casting method. That is, an anode can be formed by forming an anode tape by a tape casting method.

본 명세서의 일 실시예에 따르면, 상기 전해질을 형성하는 단계는 테이프 캐스팅법을 이용하여 형성하는 것일 수 있다. 즉, 테이프 캐스팅법에 의하여 전해질 테이프를 형성하여 전해질을 형성할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the step of forming the electrolyte may be performed using a tape casting method. That is, an electrolyte tape can be formed by a tape casting method to form an electrolyte.

상기 애노드 테이프 및 상기 전해질 테이프는 테이프 캐스팅에 의하여 형성된 테이프를 의미할 수 있다. 즉, 애노드의 재료를 이용하여 테이프 캐스팅법에 의하여 형성된 그린테이프는 애노드 테이프를 의미할 수 있다. 또한, 전해질의 재료를 이용하여 테이프 캐스팅법에 의하여 형성된 그린테이프는 전해질 테이프를 의미할 수 있다. The anode tape and the electrolyte tape may refer to a tape formed by tape casting. That is, the green tape formed by the tape casting method using the anode material may mean an anode tape. Further, a green tape formed by a tape casting method using an electrolyte material may mean an electrolyte tape.

본 명세서에서의 상기 테이프 캐스팅법은 테이프의 간격을 일정하게 조절할 수 있는 닥터 블레이드, 테이프를 형성하는 필름, 슬러리를 건조시켜 테이프를 형성하도록 하는 건조 챔버를 포함하는 장비를 이용할 수 있다. 본 명세서의 상기 테이프 캐스팅법은 일정한 속도로 필름을 감으며 이동하는 필름 위에 블레이드를 놓고 그 속에 슬러리를 채워 넣으면, 정해진 두께로 필름이 제조되며, 건조구간을 거쳐 원하는 재료의 테이프를 형성할 수 있다. 도 3은 본 명세서의 상기 테이프 캐스팅법을 도시한 것이다.In this specification, the tape casting method can use equipment including a doctor blade capable of constantly adjusting the interval of the tape, a film forming the tape, and a drying chamber for drying the slurry to form a tape. In the tape casting method of the present invention, when a blade is placed on a moving film while winding the film at a constant speed and the slurry is filled in the film, the film is manufactured to a predetermined thickness and a tape of a desired material can be formed through the drying section . 3 illustrates the tape casting method of the present specification.

상기 애노드 테이프를 테이프 캐스팅에 의하여 제조시의 슬러리는 산화 니켈 분말, 이트리아 안전화 지르코니아(YSZ) 분말, 기공형성제 분말, 용매, 결합제, 가소제, 및 분산제의 혼합물일 수 있다. 나아가, 상기 슬러리는 산화니켈, 이트리아 안정화 지르코니아(YSZ) 분말 또는 세리아 분말(GDC 또는 SDC)일 수 있다. 또한, 기공형성제의 총 중량을 100으로 할 때, 산화 니켈 분말의 비율은 40 중량% 내지 70 중량%일 수 있다. 또한, 기공형성제의 총 중량을 100으로 할 때, 이트리아 안정화 지르코니아(YSZ)의 비율은 20 중량% 내지 50 중량%일 수 있다. 또한, 기공형성제의 총 중량을 100으로 할 때, 세리아 분말(GDC 또는 SDC)의 비율은 20 중량% 내지 50 중량%일 수 있다.The slurry at the time of producing the anode tape by tape casting may be a mixture of nickel oxide powder, yttria stabilized zirconia (YSZ) powder, pore former powder, solvent, binder, plasticizer, and dispersant. Further, the slurry may be nickel oxide, yttria stabilized zirconia (YSZ) powder or ceria powder (GDC or SDC). When the total weight of the pore-forming agent is 100, the proportion of the nickel oxide powder may be 40 wt% to 70 wt%. Further, when the total weight of the pore-forming agent is 100, the ratio of yttria-stabilized zirconia (YSZ) may be 20 wt% to 50 wt%. Also, when the total weight of the pore-forming agent is 100, the ratio of ceria powder (GDC or SDC) may be 20 wt% to 50 wt%.

상기 전해질의 구성재료는 이온 전도성을 가지는 고체 전해질이면 제한 없이 가능하다. 구체적으로, 상기 전해질의 재료는 이트리아(yttria) 안정화 산화 지르코늄(zirconia)(YSZ: (Y2O3)x(ZrO2)1 -x, x = 0.05 ~ 0.15), 스칸디나비아 안정화 산화 지르코늄(ScSZ: (Sc2O3)x(ZrO2)1 -x, x = 0.05 ~ 0.15)), 사마륨 도프 세리아(ceria)(SDC: (Sm2O3)x(CeO2)1 -x, x = 0.02 ~ 0.4) 또는 가도리움 도프 세리아(ceria)(GDC: (Gd2O3)x(CeO2)1 -x, x = 0.02 ~ 0.4)일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. The constituent material of the electrolyte is not limited as long as it is a solid electrolyte having ion conductivity. Specifically, the material of the electrolyte is yttria stabilized zirconia (YSZ: (Y 2 O 3 ) x (ZrO 2 ) 1 -x , x = 0.05 to 0.15), Scandinavian stabilized zirconium oxide (ScSZ : (Sc 2 O 3) x (ZrO 2) 1 -x, x = 0.05 ~ 0.15)), samarium-doped ceria (ceria) (SDC: (Sm 2 O 3) x (CeO 2) 1 -x, x = 0.02 to 0.4) or gadolinium doped ceria (GDC: (Gd 2 O 3 ) x (CeO 2 ) 1 -x , x = 0.02 to 0.4).

상기 테이프 캐스팅법에 의하여 제조된 애노드 테이프 또는 전해질 테이프는 상기 지지체 상에 형성된 제1 금속 메쉬 상에 단단하게 감아 형성할 수 있다. 또는, 상기 애노드 또는 전해질은 상기 제1 금속 메쉬 상에 롤링하여 형성할 수도 있다. 나아가, 상기 애노드는 여러층으로 형성될 수도 있다. The anode tape or the electrolyte tape produced by the tape casting method can be formed by being tightly wound on the first metal mesh formed on the support. Alternatively, the anode or the electrolyte may be formed by rolling on the first metal mesh. Further, the anode may be formed of several layers.

본 명세서의 일 실시예에 따르면, 상기 전해질의 형성 단계는 침지코팅법을 이용하여 형성하는 것일 수 있다. 상기 침지코팅법에 의하는 경우, 상기 전해질은 용액 상태일 수 있다. According to an embodiment of the present invention, the step of forming the electrolyte may be performed using an immersion coating method. According to the immersion coating method, the electrolyte may be in a solution state.

본 명세서의 상기 침지 코팅법은 애노드층을 포함하여 소성이 끝난 지지체를 전해질 물질 파우더와 바인더가 포함된 용매에 일정한 속도와 시간을 두고 담그었다가 꺼내면서, 전해질 파우더 입자가 애노드 테이프 지지체에 달라붙게 하여 전해질층을 형성하는 방법일 수 있다. 상기 침지 코팅법은 지지체를 용매에 담그는 속도 및/또는 담그고 있는 시간을 조절하여 전해질층의 두께를 조절할 수 있으며, 이 과정을 1회 이상 반복할 수 있다. In the immersion coating method of the present invention, the fired support including the anode layer is immersed in a solvent containing an electrolyte material powder and a binder for a predetermined period of time, and then the electrolyte powder particles are adhered to the anode tape support Thereby forming an electrolyte layer. In the immersion coating method, the thickness of the electrolyte layer can be controlled by controlling the speed of immersing the support in the solvent and / or the immersing time, and this process can be repeated one or more times.

상기 침지코팅법에 의하는 경우의 전해질 용액은 전해질용 무기소재 파우더, 용매, 바인더, 분산제 및 가소제를 포함할 수 있다. According to the immersion coating method, the electrolyte solution may include an inorganic powder for electrolyte, a solvent, a binder, a dispersant, and a plasticizer.

본 명세서의 일 실시예에 따르면, 상기 무기소재 파우더는 상기 언급한 전해질의 재료와 동일할 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the inorganic material powder may be the same as the material of the above-mentioned electrolyte.

본 명세서의 일 실시예에 따르면, 상기 용매는 알코올계 용매일 수 있다. 구체적으로, 톨루엔, 에탄올일 수 있으며, 이에 제한되지 않는다. According to one embodiment of the present disclosure, the solvent may be an alcohol-based solvent. Specifically, it may be toluene, ethanol, but is not limited thereto.

본 명세서의 일 실시예에 따르면, 상기 연료전지 유닛의 제조방법은 상기 금속 프레임을 상기 제1 금속 산화물 메쉬 내부에 삽입하는 단계 이후에, 상기 금속 프레임 채널의 개구부를 포함하는 면을 제외한 영역을 실링(sealing)하는 단계를 더 포함를 더 포함할 수 있다. According to an embodiment of the present invention, the manufacturing method of the fuel cell unit may further include, after the step of inserting the metal frame into the first metal oxide mesh, the step of sealing the area excluding the surface including the opening of the metal frame channel the method further comprising the step of sealing.

상기 실링에 의하여, 수소 등의 연료가 새어 나오는 것을 방지할 수 있다. 또한, 실링에 의하여 금속 매쉬와 연료극 사이의 간극을 메울 수 있다. By the sealing, leakage of fuel such as hydrogen can be prevented. In addition, the gap between the metal mesh and the fuel electrode can be filled by sealing.

상기 실링제로는 유리(glass)와 바징(barzing)용 소재가 사용될 수 있다.As the sealing agent, a glass and a material for barzing can be used.

상기 캐소드의 재료는 LSCF(Lanthanum strontium cobalt ferrite), BSCF(Barium strontium cobalt ferrite), LSM(Lanthanum strontium manganite) 또는 SSC(samarium strontium cobaltite)가 될 수 있으며, 이와 전해질의 혼합물이 될 수도 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니다.The material of the cathode may be Lanthanum strontium cobalt ferrite (LSCF), barium strontium cobalt ferrite (BSCF), lanthanum strontium manganite (LSM) or samarium strontium cobaltite (SSC), or a mixture of electrolytes. However, the present invention is not limited thereto.

상기 집전체의 재료는 Ag, Ag-Pt, Pt LSM, Au 등의 전기전도도가 높은 소재가 될 수 있다. The material of the current collector may be a material having high electrical conductivity such as Ag, Ag-Pt, Pt LSM, or Au.

본 명세서의 일 실시예에 따르면, 상기 캐소드를 형성하는 단계는 스크린 프린팅법을 이용하여 형성될 수 있다. According to an embodiment of the present invention, the step of forming the cathode may be performed using a screen printing method.

본 명세서의 일 실시예에 따르면, 상기 집전체를 형성하는 단계는 스크린 프린팅법을 이용하여 형성될 수 있다. 도 2에서는 본 명세서의 일 실시예에 따른 연료전지 유닛의 일 제조방법을 도시한 것이다. 도 2에서 애노드(4, 40') 및 전해질(40, 40') 내부에 제1 금속 산화물 메쉬(70)가 형성되어 있으며, 금속 프레임(60) 외면에 제2 금속 메쉬가 형성되고, 제1 금속 산화물 메쉬 내부에 삽입되는 것을 도시하였다. 본 명세서의 일 실시예는 지지체 외면에 제1 금속 메쉬를 형성하는 단계; 상기 지지체를 제거한 후 상기 제1 금속 메쉬를 제1 금속 산화물 메쉬로 소성하는 단계; 상기 금속 프레임에서 개구부를 포함하는 면을 제외한 외면에 제2 금속 메쉬를 형성하는 단계; 및 2 이상의 채널을 포함하는 금속 프레임을 상기 제1 금속 산화물 메쉬 내부에 삽입하는 단계를 포함하는 연료전지 유닛의 제조방법을 제공한다.According to an embodiment of the present invention, the step of forming the current collector may be performed using a screen printing method. 2 illustrates a method of manufacturing a fuel cell unit according to an embodiment of the present invention. 2, a first metal oxide mesh 70 is formed inside the anode 4, 40 'and the electrolyte 40, 40', a second metal mesh is formed on the outer surface of the metal frame 60, And inserted into the metal oxide mesh. One embodiment of the present disclosure includes forming a first metal mesh on an outer surface of a support; Removing the support and firing the first metal mesh with a first metal oxide mesh; Forming a second metal mesh on an outer surface of the metal frame excluding a surface including an opening; And inserting a metal frame containing two or more channels into the first metal oxide mesh.

본 명세서의 일 실시예는 지지체 외면의 적어도 일 영역에 제1 금속 메쉬를 형성하는 단계; 상기 지지체를 제거한 후 상기 제1 금속 메쉬를 제1 금속 산화물 메쉬로 소성하는 단계; 상기 금속 프레임에서 개구부를 포함하는 면을 제외한 외면에 제2 금속 메쉬를 형성하는 단계; 상기 제1 금속 산화물 메쉬와 제2 금속 메쉬 사이에 페이스트를 주입하는 단계; 및 2 이상의 채널을 포함하는 금속 프레임을 상기 제1 금속 산화물 메쉬 내부에 삽입하는 단계를 포함하는 연료전지 유닛의 제조방법을 제공한다.One embodiment of the present disclosure includes forming a first metal mesh on at least one region of a support outer surface; Removing the support and firing the first metal mesh with a first metal oxide mesh; Forming a second metal mesh on an outer surface of the metal frame excluding a surface including an opening; Injecting a paste between the first metal oxide mesh and the second metal mesh; And inserting a metal frame containing two or more channels into the first metal oxide mesh.

본 명세서의 일 실시예는 지지체 외면의 적어도 일 영역에 제1 금속 메쉬를 형성하는 단계; 상기 지지체를 제거한 후 상기 제1 금속 메쉬를 제1 금속 산화물 메쉬로 소성하는 단계; 상기 제1 금속 메쉬 외면에 애노드를 형성하는 단계; 상기 애노드 외면에 전해질을 형성하는 단계; 상기 전해질 외면의 일부 또는 전면에 캐소드를 형성하는 단계; 상기 캐소드 외면의 일부 또는 전면에 집전체를 형성하는 단계; 상기 금속 프레임에서 개구부를 포함하는 면을 제외한 외면에 제2 금속 메쉬를 형성하는 단계; 상기 제1 금속 산화물 메쉬와 제2 금속 메쉬 사이에 페이스트를 주입하는 단계; 및 2 이상의 채널을 포함하는 금속 프레임을 상기 제1 금속 산화물 메쉬 내부에 삽입하는 단계를 포함하는 연료전지 유닛의 제조방법을 제공한다.One embodiment of the present disclosure includes forming a first metal mesh on at least one region of a support outer surface; Removing the support and firing the first metal mesh with a first metal oxide mesh; Forming an anode on an outer surface of the first metal mesh; Forming an electrolyte on the anode; Forming a cathode on a part or the whole of the outer surface of the electrolyte; Forming a current collector on a part or the entire surface of the cathode; Forming a second metal mesh on an outer surface of the metal frame excluding a surface including an opening; Injecting a paste between the first metal oxide mesh and the second metal mesh; And inserting a metal frame containing two or more channels into the first metal oxide mesh.

본 명세서의 일 실시예는 지지체 외면의 적어도 일 영역에 제1 금속 메쉬를 형성하는 단계; 상기 제1 금속 메쉬 외면에 테이프 캐스팅법에 의하여 제조된 애노드 테이프 및 전해질 테이프로 애노드 및 전해질을 형성하는 단계; 상기 지지체를 제거한 후 상기 제1 금속 메쉬를 제1 금속 산화물 메쉬로 소성하는 단계; 상기 금속 프레임에서 개구부를 포함하는 면을 제외한 외면에 제2 금속 메쉬를 형성하는 단계; 2 이상의 채널을 포함하는 금속 프레임을 상기 제1 금속 산화물 메쉬 내부에 삽입하는 단계; 및 캐소드와 집전체를 스크린 프린팅법으로 형성한 후 소성하는 단계를 포함하는 연료전지 유닛의 제조방법을 제공한다.One embodiment of the present disclosure includes forming a first metal mesh on at least one region of a support outer surface; Forming an anode and an electrolyte on an outer surface of the first metal mesh with an anode tape and an electrolyte tape manufactured by a tape casting method; Removing the support and firing the first metal mesh with a first metal oxide mesh; Forming a second metal mesh on an outer surface of the metal frame excluding a surface including an opening; Inserting a metal frame including two or more channels into the first metal oxide mesh; And forming a cathode and a current collector by a screen printing method, followed by firing.

본 명세서의 일 실시예는 지지체 외면의 적어도 일 영역에 제1 금속 메쉬를 형성하는 단계; 상기 제1 금속 메쉬 외면에 테이프 캐스팅법에 의하여 제조된 애노드 테이프를 이용하여 애노드를 형성하는 단계; 상기 지지체를 제거한 후 상기 제1 금속 메쉬를 제1 금속 산화물 메쉬로 소성하는 단계; 침지법에 의하여 전해질을 형성하는 단계; 상기 전해질을 소성하는 단계; 상기 금속 프레임에서 개구부를 포함하는 면을 제외한 외면에 제2 금속 메쉬를 형성하는 단계; 2 이상의 채널을 포함하는 금속 프레임을 상기 제1 금속 산화물 메쉬 내부에 삽입하는 단계; 및 캐소드와 집전체를 스크린 프린팅법으로 형성한 후 소성하는 단계를 포함하는 연료전지 유닛의 제조방법을 제공한다.One embodiment of the present disclosure includes forming a first metal mesh on at least one region of a support outer surface; Forming an anode on an outer surface of the first metal mesh using an anode tape manufactured by a tape casting method; Removing the support and firing the first metal mesh with a first metal oxide mesh; Forming an electrolyte by a dipping method; Firing the electrolyte; Forming a second metal mesh on an outer surface of the metal frame excluding a surface including an opening; Inserting a metal frame including two or more channels into the first metal oxide mesh; And forming a cathode and a current collector by a screen printing method, followed by firing.

본 명세서의 일 실시상태는 상기 연료전지 유닛의 제조방법에 의하여 제조된 연료전지 유닛을 제공한다. 구체적으로, 2 이상의 채널을 포함하는 금속 프레임; 및 상기 금속 프레임에서 개구부를 포함하는 면을 제외한 외면에 제1 금속 메쉬가 소성되어 형성된 제1 금속 산화물 메쉬를 포함하는 연료전지 유닛을 제공한다.One embodiment of the present invention provides a fuel cell unit manufactured by the method for manufacturing the fuel cell unit. Specifically, a metal frame including two or more channels; And a first metal oxide mesh formed by firing a first metal mesh on an outer surface of the metal frame excluding a surface including an opening.

도 1에서는 본 명세서의 일 실시예에 따른 연료전지 유닛의 일면을 도시하였다.1 shows one side of a fuel cell unit according to an embodiment of the present invention.

본 명세서의 일 실시예에 따르면, 상기 연료전지 유닛은 상기 제1 금속 산화물 메쉬와 상기 금속 프레임 사이에 금속 페이스트로부터 유래된 금속 또는 금속 산화물을 더 포함할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the fuel cell unit may further include a metal or metal oxide derived from a metal paste between the first metal oxide mesh and the metal frame.

본 명세서의 일 실시예에 따르면, 상기 연료전지 유닛은 상기 금속 프레임과 상기 제1 금속 산화물 메쉬 사이에 제2 금속 메쉬를 더 포함할 수 있다. According to an embodiment of the present invention, the fuel cell unit may further include a second metal mesh between the metal frame and the first metal oxide mesh.

상기 금속프레임, 상기 금속 페이스트, 상기 제1 금속, 상기 제2 금속, 상기 제1 금속 메쉬 및 상기 제2 금속 메쉬는 상기 제조방법에서 전술한 바와 같다. The metal frame, the metal paste, the first metal, the second metal, the first metal mesh, and the second metal mesh are as described above in the manufacturing method.

본 명세서의 일 실시상태는 2 이상의 채널을 포함하는 금속 프레임; 상기 금속 프레임에서 개구부를 포함하는 면을 제외한 외면에 제1 금속 메쉬가 소성되어 형성된 제1 금속 산화물 메쉬; 및 상기 금속 프레임과 상기 제1 금속 산화물 메쉬 사이에 제2 금속 메쉬를 포함하는 연료전지 유닛 일 수 있다. An embodiment of the present disclosure includes a metal frame comprising two or more channels; A first metal oxide mesh formed by firing a first metal mesh on an outer surface of the metal frame excluding a surface including an opening; And a fuel cell unit including a second metal mesh between the metal frame and the first metal oxide mesh.

본 명세서의 일 실시상태는 2 이상의 채널을 포함하는 금속 프레임; 상기 금속 프레임에서 개구부를 포함하는 면을 제외한 외면에 제1 금속 메쉬가 소성되어 형성된 제1 금속 산화물 메쉬; 상기 금속 프레임과 상기 제1 금속 산화물 메쉬 사이에 제2 금속 메쉬; 및 상기 제1 금속 산화물 메쉬와 상기 금속 프레임 사이에 금속 페이스트를 포함하는 연료전지 유닛 일 수 있다.An embodiment of the present disclosure includes a metal frame comprising two or more channels; A first metal oxide mesh formed by firing a first metal mesh on an outer surface of the metal frame excluding a surface including an opening; A second metal mesh between the metal frame and the first metal oxide mesh; And a fuel cell unit including a metal paste between the first metal oxide mesh and the metal frame.

본 명세서의 일 실시예에 따르면, 상기 연료전지 유닛은 상기 제1 금속 메쉬 외면에 애노드 및 전해질을 순차적으로 포함할 수 있다. According to an embodiment of the present invention, the fuel cell unit may sequentially include an anode and an electrolyte on an outer surface of the first metal mesh.

본 명세서의 일 실시예에 따르면, 상기 연료전지 유닛은 상기 전해질 외면의 일부 또는 전면에 구비된 캐소드를 포함할 수 있다. According to an embodiment of the present invention, the fuel cell unit may include a cathode provided on a part or the whole of the outer surface of the electrolyte.

상기 애노드와 캐소드는 상기 제조방법에서 전술한 바와 같다.The anode and the cathode are as described above in the production method.

본 명세서의 일 실시예에 따르면, 상기 연료전지 유닛은 상기 캐소드 외면의 일부 또는 전면에 구비된 집전체를 포함할 수 있다. According to an embodiment of the present invention, the fuel cell unit may include a current collector provided on a part or the entire surface of the cathode.

상기 집전체는 상기 제조방법에서 전술한 바와 같다.The current collector is as described above in the production method.

본 명세서의 일 실시예에 따르면, 상기 연료전지 유닛은 고체산화물 연료전지 유닛일 수 있다. 구체적으로, 상기 연료전지 유닛은 평관형 고체산화물 연료전지 유닛일 수 있다. According to one embodiment of the present invention, the fuel cell unit may be a solid oxide fuel cell unit. Specifically, the fuel cell unit may be a flat type solid oxide fuel cell unit.

본 명세서의 일 실시상태는 상기 연료전지 유닛이 2이상 직렬로 연결된 연료전지 스택을 제공한다. 이에 대한 구성은 도 4에 나타내었다. One embodiment of the present invention provides a fuel cell stack in which two or more fuel cell units are connected in series. The configuration for this is shown in FIG.

본 명세서의 일 실시상태는 상기 연료전지 유닛이 2이상 병렬로 연결된 연료전지 스택을 제공한다. 이에 대한 구성은 도 5 및 도 6에 나타내었다.One embodiment of the present invention provides a fuel cell stack in which two or more fuel cell units are connected in parallel. The constitution thereof is shown in Fig. 5 and Fig.

또한, 본 명세서의 일 실시상태는 상기 연료전지 스택을 포함하는 연료전지를 제공한다. 구체적으로, 상기 연료전지 스택, 연료전지에 연료를 공급하는 연료공급부 및 연료전지에 산화제를 공급하는 산화제 공급부를 포함하는 연료전지를 제공한다.In addition, one embodiment of the present invention provides a fuel cell including the fuel cell stack. Specifically, there is provided a fuel cell including the fuel cell stack, a fuel supply unit for supplying fuel to the fuel cell, and an oxidant supply unit for supplying the oxidant to the fuel cell.

10: 집전체
20: 캐소드
30, 30':전해질
40,40': 애노드
50, 50': 제2 금속 메쉬
60: 금속 프레임
70: 제1 금속 산화물 메쉬10: The whole house
20: Cathode
30, 30 ': electrolyte
40, 40 ': anode
50, 50 ': second metal mesh
60: metal frame
70: First metal oxide mesh

Claims (23)

지지체 외면의 적어도 일 영역에 제1 금속 메쉬를 형성하는 단계;
상기 지지체를 제거한 후 상기 제1 금속 메쉬를 제1 금속 산화물 메쉬로 소성하는 단계; 및
내부에 2 이상의 채널을 포함하는 금속 프레임을 상기 제1 금속 산화물 메쉬 내부에 삽입하는 단계를
포함하는 연료전지 유닛의 제조방법.Forming a first metal mesh on at least one region of the outer surface of the support;
Removing the support and firing the first metal mesh with a first metal oxide mesh; And
Inserting a metal frame containing two or more channels into the first metal oxide mesh
Wherein the fuel cell unit comprises a fuel cell. 청구항 1에 있어서,
상기 금속 프레임에서 채널의 개구부를 포함하는 면을 제외한 외면에 제2 금속 메쉬를 형성하는 단계를
더 포함하는 것인 연료전지 유닛의 제조방법.The method according to claim 1,
Forming a second metal mesh on an outer surface of the metal frame excluding a surface including an opening of the channel,
Wherein the fuel cell unit further comprises: 청구항 2에 있어서,
상기 제1 금속 산화물 메쉬와 제2 금속 메쉬 사이에 금속 페이스트를 주입하는 단계를
더 포함하는 것인 연료전지 유닛의 제조방법.The method of claim 2,
And injecting a metal paste between the first metal oxide mesh and the second metal mesh
Wherein the fuel cell unit further comprises: 청구항 1에 있어서,
상기 제1 금속 메쉬 외면에 애노드를 형성하는 단계;
상기 애노드 외면에 전해질을 형성하는 단계;
상기 전해질 외면의 일부 또는 전면에 캐소드를 형성하는 단계; 및
상기 캐소드 외면의 일부 또는 전면에 집전체를 형성하는 단계를
더 포함하는 것인 연료전지 유닛의 제조방법.The method according to claim 1,
Forming an anode on an outer surface of the first metal mesh;
Forming an electrolyte on the anode;
Forming a cathode on a part or the whole of the outer surface of the electrolyte; And
Forming a current collector on a part or the entire surface of the cathode
Wherein the fuel cell unit further comprises: 청구항 4에 있어서,
상기 애노드를 형성하는 단계, 상기 전해질을 형성하는 단계, 상기 캐소드를 형성하는 단계 및 상기 집전체를 형성하는 단계는 각각 독립적으로 소성하는 단계를 포함하는 것인 연료전지 유닛의 제조방법.The method of claim 4,
Wherein the step of forming the anode, the step of forming the electrolyte, the step of forming the cathode, and the step of forming the current collector each independently include a step of firing. 청구항 1에 있어서,
상기 삽입하는 단계 이후에,
상기 금속 프레임 채널의 입구 및 출구를 제외한 영역을 실링하는 단계를
더 포함하는 것인 연료전지 유닛의 제조방법.The method according to claim 1,
After the inserting step,
Sealing the region of the metal frame channel except for the inlet and the outlet;
Wherein the fuel cell unit further comprises: 청구항 2에 있어서,
상기 제1 금속 메쉬 및 제2 금속 메쉬는 각각 독립적으로 니켈; 은; 백금; 및 구리로 이루어진 군에서 선택되는 1종 또는 2종 이상의 금속을 포함하는 것을 특징으로 하는 것인 연료전지 유닛의 제조방법.The method of claim 2,
Wherein the first metal mesh and the second metal mesh are each independently nickel; silver; platinum; And at least one metal selected from the group consisting of copper, copper, and copper. 청구항 4에 있어서,
상기 애노드를 형성하는 단계는 테이프 캐스팅법을 이용하여 형성하는 것인 연료전지 유닛의 제조방법.The method of claim 4,
Wherein the step of forming the anode is performed using a tape casting method. 청구항 4에 있어서,
상기 전해질을 형성하는 단계는 테이프 캐스팅법 또는 침지코팅법을 이용하여 형성하는 것인 연료전지 유닛의 제조방법.The method of claim 4,
Wherein the forming of the electrolyte is performed using a tape casting method or an immersion coating method. 청구항 4에 있어서,
상기 캐소드를 형성하는 단계는 스크린 프린팅법을 이용하여 형성하는 것인 연료전지 유닛의 제조방법.The method of claim 4,
Wherein the step of forming the cathode is performed using a screen printing method. 청구항 4에 있어서,
상기 집전체를 형성하는 단계는 스크린 프린팅법을 이용하여 형성하는 것인 연료전지 유닛의 제조방법.The method of claim 4,
Wherein the step of forming the current collector is performed using a screen printing method. 청구항 1 내지 11 중 어느 한 항의 연료전지 유닛의 제조방법에 의하여 제조되는 연료전지 유닛.A fuel cell unit manufactured by the method for manufacturing a fuel cell unit according to any one of claims 1 to 11. 2 이상의 채널을 포함하는 금속 프레임; 및
상기 금속 프레임에서 개구부를 포함하는 면을 제외한 외면에 제1 금속 메쉬가 소성되어 형성된 제1 금속 산화물 메쉬를 포함하는 연료전지 유닛.A metal frame comprising two or more channels; And
And a first metal oxide mesh formed by firing a first metal mesh on an outer surface of the metal frame excluding a surface including an opening. 청구항 13에 있어서,
상기 연료전지 유닛은 상기 금속 프레임과 상기 제1 금속 산화물 메쉬 사이에 제2 금속 메쉬를 더 포함하는 것인 연료전지 유닛.14. The method of claim 13,
Wherein the fuel cell unit further comprises a second metal mesh between the metal frame and the first metal oxide mesh. 청구항 13에 있어서,
상기 금속 프레임은 스틸, 스테인레스 스틸 또는 인코넬을 포함하는 것인 연료전지 유닛.14. The method of claim 13,
Wherein the metal frame comprises steel, stainless steel or inconel. 청구항 14에 있어서,
상기 제1 금속 메쉬 및 제2 금속 메쉬는 각각 독립적으로 니켈; 은; 백금; 및 구리로 이루어진 군에서 선택되는 1종 또는 2종 이상의 금속을 포함하는 것을 특징으로 하는 것인 연료전지 유닛.15. The method of claim 14,
Wherein the first metal mesh and the second metal mesh are each independently nickel; silver; platinum; And at least one metal selected from the group consisting of copper, copper, and copper. 청구항 13에 있어서,
상기 연료전지 유닛은 상기 제1 금속 산화물 메쉬와 상기 금속 프레임 사이에 금속 페이스트로부터 유래된 금속 또는 금속산화물을 더 포함하는 것인 연료전지 유닛.14. The method of claim 13,
Wherein the fuel cell unit further comprises a metal or metal oxide derived from a metal paste between the first metal oxide mesh and the metal frame. 청구항 13에 있어서,
상기 연료전지 유닛은 상기 제1 금속 산화물 메쉬 외면에 애노드 및 전해질을 순차적으로 포함하는 것인 연료전지 유닛.14. The method of claim 13,
Wherein the fuel cell unit sequentially includes an anode and an electrolyte on an outer surface of the first metal oxide mesh. 청구항 18에 있어서,
상기 연료전지 유닛은 상기 전해질 외면의 일부 또는 전면에 구비된 캐소드 및 집전체를 포함하는 것인 연료전지 유닛.19. The method of claim 18,
Wherein the fuel cell unit includes a cathode and a current collector provided on a part or the whole of the outer surface of the electrolyte. 청구항 13 내지 19 중 어느 한 항에 있어서,
상기 연료전지 유닛은 고체산화물 연료전지 유닛인 것인 연료전지 유닛.The method according to any one of claims 13 to 19,
Wherein the fuel cell unit is a solid oxide fuel cell unit. 청구항 20에 있어서,
상기 고체산화물 연료전지 유닛은 평관형 고체산화물 연료전지 유닛인 것인 연료전지 유닛.The method of claim 20,
Wherein the solid oxide fuel cell unit is a flat type solid oxide fuel cell unit. 청구항 13 내지 19 중 어느 한 항의 연료전지 유닛이 2 이상 직렬 또는 병렬로 연결된 연료전지 스택.A fuel cell stack in which two or more fuel cell units according to any one of claims 13 to 19 are connected in series or in parallel. 청구항 22의 연료전지 스택을 포함하는 연료전지로서,
연료전지에 연료를 공급하는 연료공급부 및
연료전지에 산화제를 공급하는 산화제 공급부를 더 포함하는 연료전지.22. A fuel cell comprising the fuel cell stack of claim 22,
A fuel supply part for supplying fuel to the fuel cell and
The fuel cell according to claim 1, further comprising an oxidizing agent supply unit for supplying an oxidizing agent to the fuel cell.
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