KR20150052662A - anode, anode-supported electrolyte film, fuel cell and method of preparing anode-supported electrolyte film - Google Patents

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Abstract

Disclosed are an anode, an anode-supported electrolyte film, a fuel cell, and a manufacturing method of an anode-supported electrolyte film. The disclosed anode includes a nano composite including scandia stabilized zirconia (ScSZ) particles and Ni-based nanoparticles coated on the surface of the ScSZ particles.

Description

연료극, 연료극 지지형 전해질막, 연료전지 및 연료극 지지형 전해질막의 제조방법{anode, anode-supported electrolyte film, fuel cell and method of preparing anode-supported electrolyte film}[0001] The present invention relates to an anode, an anode-supported electrolyte membrane, a fuel cell-supported electrolyte membrane, a fuel cell, and an anode-

연료극, 연료극 지지형 전해질막, 연료전지 및 연료극 지지형 전해질막의 제조방법이 개시된다. 보다 상세하게는, ScSZ(Scandia Stabilized Zirconia) 입자의 표면에 코팅된 Ni계 나노입자를 포함하는 나노복합체를 포함하는 연료극, 연료극 지지형 전해질막, 연료전지 및 연료극 지지형 전해질막의 제조방법이 개시된다.A fuel electrode, a fuel electrode-supported electrolyte membrane, a fuel cell, and a method for manufacturing an anode-supported electrolyte membrane are disclosed. More particularly, a method for manufacturing a fuel electrode, a fuel electrode-supported electrolyte membrane, a fuel cell, and an anode-supported electrolyte membrane including a nanocomposite comprising Ni nanoparticles coated on the surface of ScSZ (Scandia Stabilized Zirconia) particles is disclosed .

종래의 고체산화물 연료전지(SOFC) 기술은 작동온도가 800~1,000℃의 고온이어서, 고온 작동에 따른 소재 및 부품의 안정성 문제, 및 고가의 고온 내열소재의 사용에 따른 경제성 문제로 인해 상용화되기가 어렵다. 따라서, 상용화가 가능한 수준의 시스템 안정성과 경제성을 확보하기 위해 기존 SOFC 작동온도 보다 낮은 온도에서도 고성능 및 고효율을 유지할 수 있는 중저온형 SOFC 기술의 개발이 필요하다. Conventional solid oxide fuel cell (SOFC) technology is commercialized because of its high operating temperature of 800 to 1,000 ° C., stability problems of materials and components due to high temperature operation, and economical problems due to use of expensive high temperature heat resistant materials it's difficult. Therefore, it is necessary to develop a low-temperature SOFC technology capable of maintaining high performance and high efficiency at a temperature lower than the conventional SOFC operating temperature in order to secure system stability and economical efficiency at a commercial level.

 고온의 작동온도를 낮추기 위한 연료전지 소재 중 중저온에서도 이온전도도가 우수한 세리아계 또는 페로브스카이트계의 새로운 조성의 전해질이 주목받고 있다. 그러나, 지금까지 개발된 새로운 조성의 전해질은 제조공정이 간단하지 않으며, 기계적 강도가 약하고, 고온에서 열적 및 화학적 안정성이 떨어지는 단점이 있다.Among the fuel cell materials for lowering the operating temperature of the high temperature, a new composition electrolyte of ceria or perovskite type which is excellent in ion conductivity even at the middle and low temperature has been attracting attention. However, the electrolyte of the new composition developed so far has a disadvantage in that the manufacturing process is not simple, the mechanical strength is weak, and the thermal and chemical stability is poor at high temperature.

SOFC의 작동 온도를 낮추기 위한 단전지의 설계 중 일차적인 연구 방향은 전해질층의 박막화이다. YSZ(Yttria Stabilized Zirconia)는 이온전도도가 0.005 S/cm (600 ℃)로서, 전해질층의 두께를 5㎛ 수준으로 박막화하지 않으면 저온에서 유효한 전도성을 확보하기가 어렵다. 따라서, 형성 가능 두께의 한계를 극복하는 제조공정을 개발하는 것이 중저온형 연료전지의 개발에 있어서 핵심기술이라 할 수 있다. 이러한 박막형 전해질을 제조하기 위하여, 연료극 상에 딥코팅(dip coating), 스핀코팅(spin coating), EPD(electrophoretic deposition), 스프레이 등의 습식공정; 및 스퍼터, E-beam, EVD(electrochemical vapor deposition) 등의 박막 형성 공정으로 전해질층을 코팅한 연료극 지지형 전해질막의 개발에 대한 연구가 많이 진행되고 있다. 그러나, 이러한 연료극 지지형 전해질막의 개발시, 결함이 없는 균일한 막 두께를 얻기가 어렵고, 다공성 전극 위에 형성되는 박막의 두께 감축의 한계 등과 같은 기술적인 문제와 공정비 상승 등의 경제성 문제로 인해 효율적인 전해질 박막 제조공정에 대한 표준화가 이루어지지 않고 있는 실정이다.The primary research direction of the design of a single cell to lower the operating temperature of the SOFC is the thinning of the electrolyte layer. Yttria stabilized zirconia (YSZ) has an ionic conductivity of 0.005 S / cm (600 ° C). It is difficult to obtain effective conductivity at low temperatures unless the thickness of the electrolyte layer is reduced to 5 μm. Therefore, developing a manufacturing process that overcomes the limit of the formable thickness is a core technology in the development of a middle-low-temperature fuel cell. In order to manufacture such a thin film type electrolyte, a wet process such as dip coating, spin coating, electrophoretic deposition (EPD), and spraying may be performed on the anode. And development of an anode-supported electrolyte membrane in which an electrolyte layer is coated by thin film forming processes such as sputtering, E-beam, and electrochemical vapor deposition (EVD). However, in developing such an anode-supported electrolyte membrane, it is difficult to obtain a uniform film thickness without defects, and technical problems such as limitations on the thickness reduction of the thin film formed on the porous electrode, and economical problems such as an increase in the process ratio, The standardization of the manufacturing process of the electrolyte thin film has not been made yet.

한편, 고효율의 테이프 캐스팅, 적층 및 동시소성 공정을 이용하여 SOFC의 고성능화를 위한 전해질층의 박막화 기술의 개발이 시도되었다.On the other hand, attempts have been made to develop a technology for thinning an electrolyte layer for high performance of an SOFC by using high-efficiency tape casting, lamination and co-firing processes.

테이프 캐스팅, 적층 및 동시소성 공정은 MLCC(Multi-Layer Ceramic Capacitor) 및 LTCC(Low Temperature Co-firing Ceramics)와 같은 전자 부품의 대량 및 연속 생산에 주로 사용되고 있는 공정으로서, 기술 축적이 잘되어 있을 뿐만 아니라, 이종 접합 재료의 동시소성으로 인해 공정비 절감 측면에서도 매우 큰 이점이 있다. 따라서, 테이프 캐스팅, 적층 및 동시소성 공정은 단전지의 생산에 매우 매력적인 공정으로 판단되고 있다. Tape casting, laminating and co-firing processes are mainly used for mass production and continuous production of electronic components such as MLCC (Multi-Layer Ceramic Capacitor) and LTCC (Low Temperature Co-firing Ceramics) However, the co-firing of the heterogeneous bonding material has a great advantage in terms of process cost reduction. Therefore, tape casting, lamination and co-firing processes are considered to be very attractive processes for the production of single cells.

종래의 단위전지 제조공정을 이용하여 연료극 지지형 전해질막을 제조할 경우, 연료극, 기능층 및 전해질층과 같은 구성요소들의 형성을 위하여, 3회 이상의 열처리 과정, 딥코팅 및 프레싱과 같은 추가적인 공정이 요구되어 공정비가 크게 상승하는 원인이 되었다. 그러나, 테이프 캐스팅, 적층 및 동시소성 공정을 이용할 경우 단 1회의 열처리 과정과 하나의 제조공정으로 단전지를 생산할 수 있어서 저비용 고효율의 제조공정 기반을 확립할 것으로 판단된다.When an anode-supported electrolyte membrane is manufactured by using a conventional unit cell manufacturing process, additional processes such as three or more heat treatment processes, dip coating and pressing are required for formation of components such as a fuel electrode, a functional layer and an electrolyte layer Thereby causing a large increase in the process ratio. However, when tape casting, lamination and co-firing process are used, single cells can be produced by a single heat treatment process and a single manufacturing process, thus establishing a low-cost, high-efficiency manufacturing process base.

한편, 연료의 산화반응 촉매로 작용하는 금속을 연료극 물질로 사용할 경우, 장기간 운전시 상기 금속 원자의 이동 및 Ostwald ripening 현상에 의한 미세구조변화, 삼상계면(TPB: Three Phase Boundary)의 감소, 촉매 활성 감소 및 전극저항 증가로 인한 열화(degradation) 현상에 의해 전지의 수명이 감소하게 된다. 따라서, 전지의 장수명화를 위해서는 이러한 문제를 해결하기 위한 연료극 소재 및 미세구조의 제어가 필수적이다. On the other hand, when a metal serving as a catalyst for oxidation of a fuel is used as an anode material, it is required to improve the microstructure change due to migration of the metal atoms and Ostwald ripening phenomenon during long-term operation, reduction of three phase boundaries (TPB) And the degradation due to the increase of the electrode resistance causes the life of the battery to be reduced. Therefore, it is necessary to control the anode material and the microstructure to solve this problem in order to increase the life span of the battery.

 또한, 동시소성 공정에서는 이종 물질들 간의 열팽창 계수 차이로 인해 평판형 단위전지의 휘어짐 현상과 박리 현상이 발생되게 된다. 이는 단위전지와 집전체 간의 접촉 면적을 감소시켜 스택의 성능을 저하시킬 뿐만 아니라, 스택 제조시 단위전지의 파괴 가능성을 증가시키는 주요 원인이 되고 있다. 따라서, 우수한 평탄도와 높은 강도는 고성능 및 고신뢰성(장기 안정성) SOFC 개발에 있어서 중요한 요소라고 할 수 있다.Also, in the co-firing process, the flat plate type unit cell is warped and peeled due to the difference in thermal expansion coefficient between the different materials. This reduces the contact area between the unit cell and the current collector, thereby deteriorating the performance of the stack, and is a major cause of increasing the possibility of destruction of the unit cell in manufacturing the stack. Therefore, excellent flatness and high strength are important factors in the development of high performance and high reliability (long term stability) SOFC.

본 발명의 일 구현예는 ScSZ(Scandia Stabilized Zirconia) 입자의 표면에 코팅된 Ni계 나노입자를 포함하는 나노복합체를 포함하는 연료극을 제공한다.One embodiment of the present invention provides a fuel electrode comprising a nanocomposite comprising Ni-based nanoparticles coated on the surface of ScSZ (Scandia Stabilized Zirconia) particles.

본 발명의 다른 구현예는 상기 나노복합체를 포함하는 연료극 지지형 전해질막을 제공한다.Another embodiment of the present invention provides an anode-supported electrolyte membrane comprising the nanocomposite.

본 발명의 또 다른 구현예는 상기 나노복합체를 포함하는 연료전지를 제공한다.Another embodiment of the present invention provides a fuel cell comprising the nanocomposite.

본 발명의 또 다른 구현예는 상기 연료극 지지형 전해질막의 제조방법을 제공한다.Another embodiment of the present invention provides a method for producing the anode-supported electrolyte membrane.

본 발명의 일 측면은,According to an aspect of the present invention,

나노복합체를 포함하는 연료극으로서, 상기 나노복합체는 ScSZ(Scandia Stabilized Zirconia) 입자 및 상기 ScSZ 입자의 표면에 코팅된 Ni계 나노입자를 포함하는 연료극을 제공한다.An anode comprising a nanocomposite, wherein the nanocomposite comprises a ScSZ (Scandia Stabilized Zirconia) particle and a Ni-based nanoparticle coated on the surface of the ScSZ particle.

상기 Ni계 나노입자는 Ni 나노입자 및 NiO 나노입자 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.The Ni nanoparticles may include at least one of Ni nanoparticles and NiO nanoparticles.

상기 ScSZ 입자의 크기는 0.2~1.0㎛이고, 상기 Ni계 나노입자의 크기는 10~100nm일 수 있다.The size of the ScSZ particles may be 0.2-1.0 탆, and the size of the Ni nanoparticles may be 10-100 nm.

상기 나노복합체는 상기 ScSZ 입자의 표면에 코팅된 YSZ(Yttria Stabilized Zirconia) 나노입자를 더 포함할 수 있다.The nanocomposite may further include YSZ (Yttria Stabilized Zirconia) nanoparticles coated on the surface of the ScSZ particles.

상기 YSZ 나노입자의 크기는 10~100nm일 수 있다.The size of the YSZ nanoparticles may be 10-100 nm.

상기 나노복합체의 BET 비표면적은 10~20m2/g일 수 있다.The BET specific surface area of the nanocomposite may be 10 to 20 m 2 / g.

본 발명의 다른 측면은,According to another aspect of the present invention,

나노복합체를 포함하는 연료극 지지형 전해질막으로서, 상기 나노복합체는 ScSZ(Scandia Stabilized Zirconia) 입자 및 상기 ScSZ 입자의 표면에 코팅된 Ni계 나노입자를 포함하는 연료극 지지형 전해질막을 제공한다.Wherein the nanocomposite comprises a ScSZ (Scandia Stabilized Zirconia) particle and a Ni-based nanoparticle coated on the surface of the ScSZ particle.

상기 연료극 지지형 전해질막은 연료극 및 상기 연료극 상에 배치된 전해질층을 포함한다. The fuel electrode supporting electrolyte membrane includes a fuel electrode and an electrolyte layer disposed on the fuel electrode.

상기 나노복합체는 상기 연료극에 포함될 수 있다. The nanocomposite may be included in the fuel electrode.

상기 연료극의 두께는 100~1,000㎛이고, 상기 전해질층의 두께는 5~10㎛일 수 있다.The thickness of the fuel electrode may be 100 to 1,000 占 퐉, and the thickness of the electrolyte layer may be 5 to 10 占 퐉.

상기 연료극 지지형 전해질막은 상기 연료극과 상기 전해질층 사이에 배치된 기능층을 더 포함하고, 상기 나노복합체는 상기 기능층에 포함될 수 있다. The anode-supported electrolyte membrane may further include a functional layer disposed between the anode and the electrolyte layer, and the nanocomposite may be included in the functional layer.

상기 기능층의 두께는 5~100㎛일 수 있다.The thickness of the functional layer may be 5 to 100 mu m.

본 발명의 또 다른 측면은,According to another aspect of the present invention,

상기 연료극 지지형 전해질막을 포함하는 연료전지를 제공한다.And a fuel electrode supporting electrolyte membrane.

본 발명의 또 다른 측면은,According to another aspect of the present invention,

테이프 캐스팅법을 사용하여 캐스팅 방향선을 갖는 복수개의 시트를 제조하는 단계(S10); 및(S10) producing a plurality of sheets having casting direction lines by using a tape casting method; And

상기 각 시트의 캐스팅 방향선들이 서로 교차하도록 상기 복수개의 시트를 차례로 적층하여 제1 적층체를 얻는 단계(S20)를 포함하고,(S20) of laminating the plurality of sheets in order so that the casting direction lines of the respective sheets cross each other to obtain a first laminate,

상기 시트는 나노복합체를 포함하고, 상기 나노복합체는 ScSZ(Scandia Stabilized Zirconia) 입자 및 상기 ScSZ 입자의 표면에 코팅된 Ni계 나노입자를 포함하는 연료극 지지형 전해질막의 제조방법을 제공한다.Wherein the sheet comprises a nanocomposite and the nanocomposite comprises Scandium Stabilized Zirconia (ScSZ) particles and Ni nanoparticles coated on the surface of the ScSZ particles.

상기 단계(S20)에서, 상기 복수개의 시트는 이들의 캐스팅 방향선들이 상기 제1 적층체의 두께 방향을 따라 시계방향 또는 반시계방향으로 서로 수직하도록 차례로 적층될 수 있다.In the step S20, the plurality of sheets may be sequentially stacked such that the casting direction lines thereof are perpendicular to each other clockwise or counterclockwise along the thickness direction of the first laminate.

상기 시트는 연료극 형성용 시트이고, 상기 연료극 지지형 전해질막의 제조방법은 상기 단계(S20) 이후에, 상기 제1 적층체 상에 테이프 캐스팅법을 사용하여 제조된 전해질층 형성용 시트를 적층하여 상기 제1 적층체를 포함하는 제2 적층체를 얻는 단계(S30), 및 상기 제2 적층체를 동시에 소성하는 단계(S40)를 더 포함할 수 있다.Wherein the sheet is a sheet for forming a fuel electrode, and the method for producing the fuel electrode-supported electrolyte membrane comprises: after the step (S20), laminating sheets for forming an electrolyte layer on the first laminate using a tape casting method, (S30) of obtaining a second laminate including the first laminate, and a step (S40) of simultaneously firing the second laminate.

상기 각 연료극 형성용 시트는 25~100㎛의 두께를 가질 수 있다.Each of the fuel electrode-forming sheets may have a thickness of 25 to 100 mu m.

상기 단계(S40)는 상기 제2 적층체 위에 5~15g/cm2의 압력을 가한 상태에서 수행될 수 있다.The step (S40) may be performed while applying a pressure of 5 to 15 g / cm < 2 > onto the second laminate.

상기 단계(S40)는 1,300~1,450℃의 온도에서 수행될 수 있다.The step (S40) may be performed at a temperature of 1,300 to 1,450 ° C.

상기 시트는 기능층 형성용 시트고, 상기 단계(S20)는 테이프 캐스팅법을 사용하여 제조된 복수개의 연료극 형성용 시트를 적층하여 제조된 제3 적층체 상에 상기 복수개의 기능층 형성용 시트를 적층하여 수행될 수 있다.Wherein the sheet is a sheet for forming a functional layer, and the step (S20) is a step of forming a sheet for forming a plurality of functional layers on a third stacked body produced by stacking a plurality of sheets for fuel electrode formation, May be carried out by lamination.

상기 각 기능층 형성용 시트의 두께는 5~100㎛일 수 있다. The thickness of each functional layer-forming sheet may be 5 to 100 mu m.

상기 단계(S10)의 테이프 캐스팅법은 슬러리를 이용하여 수행되고, 상기 슬러리는, 톨루엔과 알코올을 중량 기준으로 4:1의 비율로 혼합하여 액상 매질을 얻는 단계, 상기 액상 매질 100중량부에 상기 나노복합체 20~200중량부 및 기공형성제 10~50중량부를 첨가 및 혼합하여 제1 혼합물을 얻는 단계, 상기 제1 혼합물에 상기 나노복합체 및 상기 기공형성제의 합 100중량부에 대하여 40~50중량부의 바인더를 첨가 및 혼합하여 제2 혼합물을 얻는 단계, 및 상기 제2 혼합물에 상기 나노복합체 및 상기 기공형성제의 합 100중량부에 대하여 1~5중량부의 분산제를 첨가 및 혼합하여 제3 혼합물을 얻는 단계를 거쳐 제조될 수 있다.The tape casting method of the step S10 is carried out using a slurry. The slurry is obtained by mixing toluene and alcohol at a ratio of 4: 1 by weight to obtain a liquid medium, adding 100 parts by weight of the liquid medium 20 to 200 parts by weight of a nanocomposite and 10 to 50 parts by weight of a pore former to obtain a first mixture; mixing the first mixture with 40 to 50 parts by weight per 100 parts by weight of the sum of the nanocomposite and the pore- 1 to 5 parts by weight of a dispersant is added to and mixed with 100 parts by weight of the sum of the nanocomposite and the pore-forming agent to the second mixture to obtain a third mixture ≪ / RTI >

본 발명의 일 구현예에 따른 연료극은 높은 선수축률, 기공률, 기계적 강도 및 전기전도도를 가질 수 있다.The anode according to one embodiment of the present invention may have a high linear shrinkage, porosity, mechanical strength and electrical conductivity.

또한, 본 발명의 일 구현예에 따른 연료극 지지형 전해질막 및 연료전지는 휘어짐 현상과 박리 현상이 감소하고, 높은 평탄도를 가질 수 있다.In addition, the fuel cell-supported electrolyte membrane and the fuel cell according to an embodiment of the present invention may have reduced warping and peeling, and may have a high flatness.

도 1은 본 발명의 일 구현예에 따른 연료극에 포함된 나노복합체의 모식도이다.
도 2는 본 발명의 일 구현예에 따른 연료극의 모식도이다.
도 3a 및 도 3b는 각각 본 발명의 일 구현예에 따른 연료극 지지형 전해질막 및 종래기술에 따른 연료극 지지형 전해질막을 적층하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 동시소성 공정 중 가압에 의한 휨 억제를 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 연료극 지지형 전해질막의 Burn Out을 위한 열처리 스캐쥴을 나타낸 그래프이다.
도 6은 본 발명의 일 구현예에 따른 연료극을 열처리할 경우, 열 사이클 회수에 따른 Ni 입자의 최대 직경의 변화를 나타낸 그래프이다.
도 7a 및 도 7b는 각각 본 발명의 일 구현예에 따른 연료극 및 종래기술에 따른 연료극을 열처리할 경우, 열 사이클 회수에 따른 미세구조의 변화를 나타낸 주사전자현미경(SEM) 사진이다.
도 8은 본 발명의 일 구현예에 따른 연료극을 열처리할 경우, 열 사이클 회수에 따른 전기전도도의 변화를 나타낸 그래프이다.
도 9a 및 도 9b는 각각 본 발명의 일 구현예에 따른 연료극 지지형 전해질막 및 종래기술에 따른 연료극 지지형 전해질막의 위치에 따른 높이 변화를 나타낸 그래프이다.
1 is a schematic view of a nanocomposite included in a fuel electrode according to an embodiment of the present invention.
2 is a schematic view of a fuel electrode according to an embodiment of the present invention.
FIGS. 3A and 3B are views for explaining a method of stacking an anode-supported electrolyte membrane according to an embodiment of the present invention and a conventional anode-supported electrolyte membrane according to an embodiment of the present invention.
4 is a view for explaining warpage suppression by pressurization during the co-firing process.
5 is a graph showing a heat treatment schedule for burn-out of an anode-supported electrolyte membrane.
FIG. 6 is a graph showing a change in maximum diameter of Ni particles according to heat cycle recovery when the anode according to an embodiment of the present invention is heat-treated.
FIGS. 7A and 7B are scanning electron microscope (SEM) photographs showing changes in microstructure due to heat cycle recovery when the fuel electrode and the conventional anode according to an embodiment of the present invention are heat-treated.
FIG. 8 is a graph showing a change in electric conductivity according to heat cycle recovery when the anode according to an embodiment of the present invention is heat-treated.
FIGS. 9A and 9B are graphs illustrating the height variation of the anode-supported electrolyte membrane and the anode anode-supported electrolyte membrane according to an embodiment of the present invention, respectively.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 일 구현예에 따른 연료극을 상세히 설명한다.Hereinafter, a fuel electrode according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

도 1은 본 발명의 일 구현예에 따른 연료극에 포함된 나노복합체의 모식도이고, 도 2는 본 발명의 일 구현예에 따른 연료극의 모식도이다. FIG. 1 is a schematic view of a nanocomposite included in a fuel electrode according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a schematic diagram of a fuel electrode according to an embodiment of the present invention.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 구현예에 따른 연료극은 나노복합체를 포함하고, 상기 나노복합체는 ScSZ(Scandia Stabilized Zirconia) 입자 및 상기 ScSZ 입자의 표면에 코팅된 Ni계 나노입자를 포함한다. 본 명세서에서, 「Ni계 나노입자」란 Ni 금속 나노입자, Ni 금속 산화물 나노입자 또는 이들의 조합을 의미한다. 1 and 2, an anode according to an embodiment of the present invention includes a nanocomposite, wherein the nanocomposite comprises ScSZ (Scandia Stabilized Zirconia) particles and Ni nanoparticles coated on the surface of the ScSZ particles . In the present specification, " Ni-based nanoparticles " means Ni metal nanoparticles, Ni metal oxide nanoparticles or a combination thereof.

상기 ScSZ 입자는 우수한 전도성 및 높은 선수축률을 갖는다. 본 명세서에서, 「선수축률」이란 시편을 열처리할 경우 열처리로 인한 일방향의 길이 변화량(ΔL)을 열처리전 일방향의 길이(Lo)에 대한 백분율로 나타낸 것을 의미한다.The ScSZ particles have excellent conductivity and high linear shrinkage. In the present specification, the term "linear shrinkage ratio" means that the amount of change in length (ΔL) in one direction due to the heat treatment is expressed as a percentage of the length (Lo) in one direction before heat treatment.

상기 ScSZ 입자의 크기는 0.2~1.0㎛, 예를 들어, 0.3~0.8㎛일 수 있다.The size of the ScSZ particles may be 0.2 to 1.0 탆, for example, 0.3 to 0.8 탆.

상기 Ni계 나노입자의 크기는 10~100nm, 예를 들어, 30~100nm일 수 있다.The Ni nanoparticles may have a size of 10 to 100 nm, for example, 30 to 100 nm.

상기 Ni계 나노입자는 복수개가 서로 접촉되어 전자의 이동 통로로 작용한다. 또한, 상기 Ni계 나노입자는 복수개가 상기 ScSZ 입자의 표면에 부착되어 위치 고정됨으로써, 상기 연료극을 고온에서 장시간 사용할 경우에도 상기 Ni계 나노입자들 간의 뭉침 현상이 발생하지 않아 높은 전도성, 기공률, 기계적 강도 및 내구성을 제공할 수 있다.A plurality of the Ni-based nanoparticles are brought into contact with each other to serve as electron transfer paths. Also, since a plurality of the Ni-based nano-particles adhere to the surface of the ScSZ particles and are fixed in position, even when the fuel electrode is used at a high temperature for a long time, no agglomeration phenomenon occurs between the Ni-based nanoparticles and high conductivity, porosity, Strength and durability can be provided.

상기 나노복합체는 상기 ScSZ 입자의 표면에 코팅된 YSZ(Yttria Stabilized Zirconia) 나노입자를 더 포함할 수 있다. 상기 YSZ 나노입자는 상기 Ni계 나노입자들 사이에 배치되어 상기 Ni계 나노입자들 간의 접촉을 유지하면서도 상기 Ni계 나노입자들 간의 간격을 넓혀 줌으로써, 상기 Ni계 나노입자들 간의 뭉침 현상을 더욱 억제하는 역할을 수행한다. 상기 YSZ 나노입자 역시 상기 ScSZ 입자의 표면에 부착되어 위치 고정될 수 있다.The nanocomposite may further include YSZ (Yttria Stabilized Zirconia) nanoparticles coated on the surface of the ScSZ particles. The YSZ nanoparticles are disposed between the Ni nanoparticles to increase the distance between the Ni nanoparticles while maintaining contact between the Ni nanoparticles, thereby further suppressing aggregation between the Ni nanoparticles . The YSZ nanoparticles may also be attached to the surface of the ScSZ grains and fixed in position.

상기 YSZ 나노입자의 크기는 10~100nm, 예를 들어, 30~100nm일 수 있다.The size of the YSZ nanoparticles may be 10-100 nm, for example, 30-100 nm.

상기 나노복합체의 BET 비표면적은 10~20m2/g, 예를 들어, 15~20m2/g일 수 있다. 상기 나노복합체의 BET 비표면적이 상기 범위이내이면, 상기 연료극의 삼상계면이 증가하며, 상기 나노복합체를 포함하는 슬러리를 제조할 경우 안정적인 콜로이드 분산상을 얻을 수 있다. 본 명세서에서, 「삼상계면」이란 도 2의 확대도에 도시된 바와 같이 연료로 사용되는 수소의 전기화학적 산화 반응(H2 + O2 - = H2O + 2e-)이 일어나는 계면을 의미한다. The BET specific surface area of the nanocomposite may be 10 to 20 m 2 / g, for example, 15 to 20 m 2 / g. When the BET specific surface area of the nanocomposite is within the above range, the three-phase interface of the fuel electrode increases, and when the slurry containing the nanocomposite is produced, a stable colloidal dispersion phase can be obtained. Means takes place the interface in the present specification, "three-phase interface" is also electrochemical oxidation (H 2 + O 2 - - = H 2 O + 2e) of hydrogen to be used as fuel as shown in an enlarged view of a second .

상기 연료극은 우수한 전도성을 갖는 ScSZ 입자를 포함하기 때문에, 비교적 큰 입자 크기를 갖는 Ni계 나노입자 및 YSZ 나노입자를 포함하더라도, 전체적으로 우수한 전도성을 갖는다. 또한, 상기 연료극은 선수축률이 큰 ScSZ 입자로 인해 높은 선수축률을 갖는다. 또한, 상기 연료극은 강도가 높은 나노복합체를 포함하기 때문에 높은 강도를 갖는다. Since the fuel electrode contains ScSZ particles having excellent conductivity, even if including Ni-based nanoparticles and YSZ nanoparticles having a relatively large particle size, they have excellent conductivity as a whole. In addition, the fuel electrode has a high linear shrinkage ratio due to ScSZ particles having a large linear shrinkage ratio. In addition, the fuel electrode has a high strength because it contains a nanocomposite having high strength.

이하, 본 발명의 일 구현예에 따른 연료극 지지형 전해질막(anode-supported electrolyte film)을 상세히 설명한다.Hereinafter, an anode-supported electrolyte film according to an embodiment of the present invention will be described in detail.

본 발명의 일 구현예에 따른 연료극 지지형 전해질막은 상기 나노복합체를 포함한다.The anode-supported electrolyte membrane according to an embodiment of the present invention includes the nanocomposite.

상기 연료극 지지형 전해질막은 연료극 및 상기 연료극 상에 배치된 전해질층을 포함할 수 있다.The anode-supported electrolyte membrane may include a fuel electrode and an electrolyte layer disposed on the anode.

상기 나노복합체는 상기 연료극에 포함될 수 있다. 이 경우, 상기 연료극은 상기 ScSZ 입자의 표면에 코팅된 상기 Ni계 나노입자 및 YSZ 나노입자를 포함하는 나노복합체(이하, “NiO-YSZ/ScSZ”이라고 함)를 포함하고, 상기 전해질층은 YSZ 또는 ScSZ를 포함할 수 있다.The nanocomposite may be included in the fuel electrode. In this case, the fuel electrode includes a nanocomposite (hereinafter referred to as " NiO-YSZ / ScSZ ") containing the Ni-based nanoparticles and YSZ nanoparticles coated on the surface of the ScSZ particles, Or ScSZ.

상기 연료극의 두께는 100~1,000㎛일 수 있다. 상기 연료극의 두께가 상기 범위이내이면, 상기 연료극의 강도가 높고 상기 연료극 중 연료의 환원이 일어나는 반응 면적이 충분히 크면서도 상기 연료극에 대한 연료 가스의 투과가 원활해질 수 있다.The thickness of the fuel electrode may be 100 to 1,000 mu m. When the thickness of the fuel electrode is within the above range, the permeability of the fuel gas to the fuel electrode can be made smooth, while the strength of the fuel electrode is high and the reaction area where reduction of the fuel in the fuel electrode occurs is sufficiently large.

상기 전해질층의 두께는 5~10㎛일 수 있다. 상기 전해질층의 두께가 상기 범위이내이면, 상기 전해질층의 강도가 높고 상기 전해질층에 의한 가스 투과 억제 효율이 높으면서도 상기 전해질층의 전기 저항이 낮아질 수 있다. The thickness of the electrolyte layer may be 5 to 10 mu m. If the thickness of the electrolyte layer is within the above range, the strength of the electrolyte layer is high and the gas permeation suppression efficiency by the electrolyte layer is high, and the electrical resistance of the electrolyte layer may be low.

상기 연료극 지지형 전해질막은 상기 나노복합체를 구비함으로써, 높은 전도성, 기공률, 기계적 강도 및 내구성을 가질 수 있다. 아울러, 상기 연료극 지지형 전해질막은 상기 연료극과 상기 전해질층의 열팽창계수 및 이로 인한 선수축률이 서로 비슷하기 때문에 휘어짐 현상과 박리 현상이 감소하고, 높은 평탄도를 가질 수 있다.The anode-supported electrolyte membrane may have high conductivity, porosity, mechanical strength, and durability by including the nanocomposite. In addition, since the thermal expansion coefficient of the fuel electrode and the electrolyte layer and the linear shrinkage ratio thereof are similar to each other, the anode-supported electrolyte membrane can have a reduced flatness and warpage.

상기 연료극 지지형 전해질막은 상기 연료극과 상기 전해질층 사이에 배치된 기능층을 더 포함하고, 상기 나노복합체는 상기 기능층에 포함될 수 있다. 이 경우, 상기 연료극은 Ni 나노입자와 YSZ 나노입자의 혼합물(이하, “NiO-YSZ”이라고 함)을 포함하고, 상기 기능층은 상기 ScSZ 입자의 표면에 코팅된 상기 Ni계 나노입자를 포함하는 나노복합체(이하, “NiO/ScSZ”이라고 함) 또는 상기 NiO-YSZ/ScSZ를 포함하고, 상기 전해질층은 YSZ 또는 ScSZ를 포함할 수 있다.The anode-supported electrolyte membrane may further include a functional layer disposed between the anode and the electrolyte layer, and the nanocomposite may be included in the functional layer. In this case, the fuel electrode includes a mixture of Ni nanoparticles and YSZ nanoparticles (hereinafter referred to as "NiO-YSZ"), and the functional layer includes the Ni nanoparticles coated on the surface of the ScSZ particles (Hereinafter referred to as " NiO / ScSZ ") or NiO-YSZ / ScSZ, and the electrolyte layer may include YSZ or ScSZ.

상기 기능층은 상기 연료극과 상기 전해질층 사이의 반응을 방지 또는 억제하여 이들 사이에 부도체층(미도시)이 발생하는 것을 방지 또는 억제하는 역할을 수행한다.The functional layer prevents or suppresses a reaction between the fuel electrode and the electrolyte layer to prevent or suppress the occurrence of a non-conductive layer (not shown) therebetween.

상기 기능층의 두께는 5~100㎛일 수 있다. 상기 기능층의 두께가 상기 범위이내이면, 상기 기능층의 비표면적이 충분히 크면서도 상기 기능층을 통한 연료 가스의 전달이 원활해질 수 있다.The thickness of the functional layer may be 5 to 100 mu m. When the thickness of the functional layer is within the above range, the specific surface area of the functional layer is sufficiently large, and the fuel gas can be smoothly transmitted through the functional layer.

상기 연료극 지지형 전해질막이 상기 기능층을 더 포함할 경우, 상기 연료극 지지형 전해질막은 상기 연료극, 상기 기능층 및 상기 전해질층의 선수축률이 서로 비슷하기 때문에 휘어짐 현상과 박리 현상이 감소하고, 높은 평탄도를 가질 수 있다.When the fuel electrode-supported electrolyte membrane further comprises the functional layer, the fuel electrode-supported electrolyte membrane has a low linear shrinkage and peeling phenomenon because the linear shrinkage ratios of the fuel electrode, the functional layer, and the electrolyte layer are similar to each other, .

이하, 본 발명의 일 구현예에 따른 연료전지를 상세히 설명한다.Hereinafter, a fuel cell according to an embodiment of the present invention will be described in detail.

본 발명의 일 구현예에 따른 연료전지는 상기 연료극 지지형 전해질막을 포함한다. 구체적으로, 상기 연료전지는 상기 연료극 지지형 전해질막 및 그 위에 차례로 배치된 버퍼층 및 공기극을 포함한다. 상기 버퍼층 및 상기 공기극은 당해 기술분야에서 공지된 것일 수 있다.The fuel cell according to an embodiment of the present invention includes the anode-supported electrolyte membrane. Specifically, the fuel cell includes the anode-supported electrolyte membrane and a buffer layer and an air electrode sequentially disposed thereon. The buffer layer and the air electrode may be those known in the art.

상기 연료전지는 상기 연료극 지지형 전해질막이 갖는 장점을 그대로 갖는다.The fuel cell has the advantages of the anode-supported electrolyte membrane.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 일 구현예에 따른 연료극 지지형 전해질막의 제조방법을 상세히 설명한다.Hereinafter, a method for manufacturing an anode-supported electrolyte membrane according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

도 3a 및 도 3b는 각각 본 발명의 일 구현예에 따른 연료극 지지형 전해질막 및 종래기술에 따른 연료극 지지형 전해질막을 적층하는 방법을 설명하기 위한 도면이고, 도 4는 동시소성 공정 중 가압에 의한 휨 억제를 설명하기 위한 도면이다.FIGS. 3A and 3B are views for explaining a method of laminating an anode supporting electrolyte membrane according to an embodiment of the present invention and a cathode anode supporting electrolyte membrane according to the prior art, and FIG. 4 is a cross- Fig.

본 발명의 일 구현예에 따른 연료극 지지형 전해질막의 제조방법은 테이프 캐스팅법을 사용하여 캐스팅 방향선을 갖는 복수개의 시트를 제조하는 단계(S10), 및 상기 각 시트의 캐스팅 방향선들이 서로 교차하도록 상기 복수개의 시트를 차례로 적층하여 제1 적층체를 얻는 단계(S20)를 포함한다. 본 명세서에서, 「캐스팅 방향선(casting direction line)」이란 테이프 캐스팅을 실시할 때, 바탕 테이프가 이동하는 방향을 나타내는 가상의 화살표를 의미한다.A method of manufacturing an anode-supported electrolyte membrane according to an embodiment of the present invention includes the steps of: (S10) forming a plurality of sheets having casting direction lines by using a tape casting method; and And a step (S20) of laminating the plurality of sheets in order to obtain a first laminate. In the present specification, the term " casting direction line " means a virtual arrow indicating the direction in which the base tape moves when performing tape casting.

상기 시트는 상기 나노복합체를 포함한다.The sheet comprises the nanocomposite.

상기 단계(S10)의 테이프 캐스팅법은 슬러리(또는 페이스트)를 이용하여 수행될 수 있다. The tape casting method of step S10 may be performed using a slurry (or a paste).

상기 슬러리는 톨루엔과 알코올을 중량 기준으로 0:10~10:0(예를 들어, 4:1)의 비율로 혼합하여 액상 매질을 얻는 단계, 상기 액상 매질 100중량부에 상기 나노복합체 20~200중량부 및 기공형성제 10~50중량부를 첨가 및 혼합하여 제1 혼합물을 얻는 단계, 상기 제1 혼합물에 상기 나노복합체 및 상기 기공형성제의 합 100중량부에 대하여 40~50중량부의 바인더를 첨가 및 혼합하여 제2 혼합물을 얻는 단계, 및 상기 제2 혼합물에 상기 나노복합체 및 상기 기공형성제의 합 100중량부에 대하여 1~5중량부의 분산제를 첨가 및 혼합하여 제3 혼합물을 얻는 단계를 거쳐 제조될 수 있다.The slurry is prepared by mixing toluene and alcohol in a ratio of 0: 10 to 10: 0 by weight (for example, 4: 1) by weight to obtain a liquid medium. To 100 parts by weight of the liquid medium, And 10 to 50 parts by weight of a pore forming agent are added and mixed to obtain a first mixture, 40 to 50 parts by weight of a binder is added to the first mixture in 100 parts by weight of the sum of the nanocomposite and the pore-forming agent And mixing and mixing the second mixture with 1 to 5 parts by weight of a dispersant based on 100 parts by weight of the sum of the nanocomposite and the pore-forming agent to obtain a third mixture, .

상기 나노복합체는 니켈염(및 선택적으로 지르코늄염과 이트륨염)을 수계 매질에 분산시켜 제1 혼합물을 얻는 단계, 상기 제1 혼합물에 유기산을 첨가한 후 25~100℃에서 1~12시간 동안 가열 및 교반하여 금속 유기 착체를 포함하는 제2 혼합물을 얻는 단계, 상기 제2 혼합물에 다가 알코올을 첨가한 후 25~110℃에서 2~12시간 동안 가열 및 교반하여 에스테르화 반응을 진행시켜 금속 함유 고분자를 포함하는 제3 혼합물을 얻는 단계, 상기 제3 혼합물에 ScSZ 분말을 첨가하여 제4 혼합물을 얻는 단계, 상기 제4 혼합물을 80~200℃에서 1~6시간 동안 가열 및 교반하여 상기 수계 매질을 증발시켜 고형물을 얻는 단계, 상기 고형물을 400~1,000℃에서 1~12시간 동안 소성하는 단계, 및 상기 소성된 고형물을 알코올 중에서 밀링하는 단계를 거쳐 제조될 수 있다.The nanocomposite comprises dispersing a nickel salt (and optionally a zirconium salt and an yttrium salt) in an aqueous medium to obtain a first mixture, adding an organic acid to the first mixture, heating the mixture at 25 to 100 ° C for 1 to 12 hours And stirring the mixture to obtain a second mixture containing a metal organic complex; adding a polyhydric alcohol to the second mixture; heating and stirring the mixture at 25 to 110 ° C for 2 to 12 hours to progress the esterification reaction; , Obtaining a fourth mixture by adding ScSZ powder to the third mixture, heating and stirring the fourth mixture at 80 to 200 DEG C for 1 to 6 hours to obtain a third mixture containing the aqueous medium Evaporating to obtain a solid, firing the solid at 400-1,000 DEG C for 1 to 12 hours, and milling the fired solids in an alcohol.

상기 니켈염은 Ni(NO3)2·6H2O일 수 있다.The nickel salt may be a Ni (NO 3) 2 · 6H 2 O.

상기 지르코늄염은 ZrO(NO3)2·xH2O(x는 1~4)일 수 있다.The zirconium salt may be ZrO (NO 3 ) 2 .xH 2 O (x is 1 to 4).

상기 이트륨염은 Y(NO3)3·6H2O일 수 있다.The yttrium salt may be Y (NO 3 ) 3 .6H 2 O.

상기 유기산은 구연산, 아세트산, 부티르산, 팔미트산, 옥살산 및 타트타르산으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 1종의 화합물을 포함할 수 있다.The organic acid may include at least one compound selected from the group consisting of citric acid, acetic acid, butyric acid, palmitic acid, oxalic acid and tartaric acid.

상기 다가 알코올은 글리세롤, 에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜, 소르비톨 및 디프로필렌글리콜로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 1종의 화합물을 포함할 수 있다. The polyhydric alcohol may include at least one compound selected from the group consisting of glycerol, ethylene glycol, propylene glycol, sorbitol and dipropylene glycol.

상기 알코올은 에탄올일 수 있다.The alcohol may be ethanol.

상기 기공형성제는 카본블랙, 그래파이트, 녹말, 폴리스티렌 및 PMMA(polymethyl methacrylate)로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 1종의 화합물을 포함할 수 있다.The pore-forming agent may include at least one compound selected from the group consisting of carbon black, graphite, starch, polystyrene, and polymethyl methacrylate (PMMA).

상기 바인더는 PVB(polyvinyl butyral)를 포함할 수 있다.The binder may comprise polyvinyl butyral (PVB).

상기 분산제는 Ferro사의 M1201을 포함할 수 있다.The dispersant may include M1201 from Ferro.

상기 단계(S20)에서, 상기 복수개의 시트는, 도 3a에 도시된 바와 같이, 이들의 캐스팅 방향선들(도 3a의 화살표들)이 상기 제1 적층체의 두께 방향을 따라 시계방향 또는 반시계방향으로 서로 수직하도록(예를 들어, 동, 서, 남 및 북의 4방향을 향하도록) 차례로 적층될 수 있다. 3A, the casting direction lines (the arrows in Fig. 3A) are formed in the thickness direction of the first laminate in the clockwise or counterclockwise direction To be perpendicular to each other (for example, to face four directions of east, west, south, and north).

상기와 같은 방법으로 상기 복수개의 시트를 적층함으로써, 상기 제1 적층체의 평탄도를 향상시킬 수 있다. 구체적으로, 상기 슬러리를 사용하여 테이프 캐스팅을 실시할 때, 상기 슬러리에 포함된 액상 매질의 증발 속도는 바탕 테이프 상에 형성되는 대형 시트의 양쪽 끝 부분에서 빠르고 상기 대형 시트의 중심부로 갈수록 느리며, 테이프 캐스팅 장치의 블레이드에 작용하는 압력은 상기 블레이드의 양쪽 끝 부분이 크고 상기 블레이드의 중심 부분으로 갈수록 작아진다. 따라서, 상기 대형 시트의 두께는 상기 대형 시트의 양쪽 끝 부분이 얇고 상기 대형 시트의 중심부로 갈수록 두꺼워지는 경향이 있다. 따라서, 상기 대형 시트를 절단하여 복수개의 소형 시트를 마련한 다음, 상기 복수개의 소형 시트를 도 3a와 같은 방법으로 적층하게 되면, 도 3b와 같은 방법으로 적층한 경우에 비해 평탄도가 높은 제1 적층체를 얻을 수 있다. 참고로, 도 3b는, 상기 복수개의 시트가, 이들의 캐스팅 방향선들(도 3b의 화살표들)이 상기 제1 적층체의 두께 방향을 따라 서로 나란하도록 차례로 적층되는 방법을 도시한 것이다. By flattening the plurality of sheets in the same manner as described above, the flatness of the first laminate can be improved. Specifically, when performing the tape casting using the slurry, the evaporation rate of the liquid medium contained in the slurry is fast at both ends of the large sheet formed on the base tape and slower toward the center of the large sheet, The pressure acting on the blade of the casting apparatus becomes smaller at both ends of the blade and toward the central portion of the blade. Therefore, the thickness of the large sheet tends to be thicker at both ends of the large sheet and thicker toward the center of the large sheet. Therefore, when the large sheet is cut to provide a plurality of small sheets, and then the plurality of small sheets are stacked by the same method as in Fig. 3A, the first stacked layer Sieve can be obtained. 3B shows a method in which the plurality of sheets are stacked in order so that their casting direction lines (the arrows in Fig. 3B) are juxtaposed to each other along the thickness direction of the first laminate.

본 명세서에서, 「평탄도」는 길이가 5cm인 시편(예를 들어, 제1 적층체)를 사용할 경우, 상기 시편의 중심부의 높이를 기준점(즉, 영점)으로 하여 위치별 높이를 측정하였을 때, 상기 시편의 최고 높이와 최저 높이 간의 편차 (이하, “높이 편차(height deviation)”라고 함)로서 평가한 값을 의미한다. 상기 높이 편차가 작을수록 평탄도가 우수한 것을 의미한다. In the present specification, the term "flatness" refers to the case where the height of the center of a specimen (for example, the first laminate) having a length of 5 cm is used as a reference point (Hereinafter referred to as " height deviation ") between the maximum height and the minimum height of the specimen. The smaller the height deviation is, the better the flatness is.

상기 단계(S10)의 시트는 연료극 형성용 시트일 수 있다. 이 경우, 상기 단계(S20) 이후에, 상기 제1 적층체 상에 테이프 캐스팅법을 사용하여 제조된 전해질층 형성용 시트를 적층하여 상기 제1 적층체를 포함하는 제2 적층체를 얻는 단계(S30), 및 상기 제2 적층체를 동시에 소성하는 단계(S40)를 더 포함할 수 있다. 본 명세서에서, 「동시에 소성한다」는 것은 상기 제2 적층체에 포함된 2종 이상의 시트(예를 들어, 연료극 형성용 시트 및 전해질층 형성용 시트)를 동시에 소성하는 것을 의미한다.The sheet in the step (S10) may be a sheet for forming a fuel electrode. In this case, after the step (S20), a step of laminating an electrolyte layer-forming sheet produced by using a tape casting method on the first laminate to obtain a second laminate including the first laminate S30), and simultaneously firing the second laminate (S40). In the present specification, "simultaneously firing" means simultaneously firing two or more sheets (for example, a sheet for forming a fuel electrode and a sheet for forming an electrolyte layer) included in the second laminate.

상기와 같이 상기 제2 적층체를 동시에 소성함으로써 상기 연료극 지지형 전해질막의 제조비용을 절감할 수 있다.By simultaneously firing the second layered product as described above, the manufacturing cost of the fuel electrode supporting electrolyte membrane can be reduced.

상기 각 연료극 형성용 시트는 25~100㎛의 두께를 가질 수 있다. 상기 각 연료극 형성용 시트의 두께가 상기 범위이내이면, 상기 각 연료극 형성용 시트의 제조가 용이하면서도 상기 제1 적층체를 구성하는 상기 각 연료극 형성용 시트의 개수가 감소하여 상기 제1 적층체의 평탄도를 향상시킬 수 있다. 참고로, 상기 제1 적층체를 구성하는 상기 각 연료극 형성용 시트의 개수가 증가할수록, 상기 각 연료극 형성용 시트에서 유래하는 높이 편차가 누적되어 최종적으로 형성되는 상기 제1 적층체의 평탄도가 나빠지게 된다.Each of the fuel electrode-forming sheets may have a thickness of 25 to 100 mu m. When the thickness of each of the fuel electrode-forming sheets is within the above range, the production of each of the fuel electrode-forming sheets is easy, and the number of the sheets for forming each of the fuel electrode constituting the first layer- The flatness can be improved. For reference, as the number of the fuel electrode-forming sheets constituting the first laminate increases, the height deviation derived from each fuel electrode-forming sheet accumulates and the flatness of the first laminate finally formed It gets worse.

상기 단계(S40)는 상기 제2 적층체에 포함된 상기 전해질층을 치밀화하기 위한 것이다. 또한, 상기 단계(S40)에 의해 상기 제2 적층체에 포함된 이종(異種)의 시트들이 서로 단단하게 결합될 수 있다.The step (S40) is for densifying the electrolyte layer included in the second laminate. In addition, the different types of sheets included in the second laminate may be firmly coupled to each other by the step S40.

또한, 상기 단계(S40)에서 상기 제2 적층체가 고온에서 소성되더라도 상기 제2 적층체에 포함된 이종(異種)의 시트들은 열팽창계수 및 이로 인한 선수축률이 서로 비슷하기 때문에 휘어짐 현상과 박리 현상이 발생하지 않는다.Also, even if the second laminate is fired at a high temperature in step S40, since the thermal expansion coefficient and thus the linear shrinkage ratio of the sheets included in the second laminate are similar to each other, Does not occur.

상기 단계(S40)는 상기 제2 적층체 위에 5~15g/cm2의 압력을 가한 상태에서 수행될 수 있다. 상기 압력은, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 제2 적층체의 상면 전체에 균일하게 가해질 수 있다. 상기 압력이 상기 범위이내이면, 상기 단계(S40)의 동시소성 중 상기 제2 적층체의 휨 현상이 억제되어 평탄도가 향상될 수 있다.The step (S40) may be performed while applying a pressure of 5 to 15 g / cm < 2 > onto the second laminate. The pressure can be uniformly applied to the entire upper surface of the second laminate as shown in Fig. If the pressure is within the above range, warping of the second laminate during co-firing in step S40 is suppressed, and flatness can be improved.

도 4의 제2 적층체는 두개의 세터들(41, 42) 사이에 차례로 배치된 연료극(10), 기능층(20) 및 전해질층(30)을 포함하고, 위쪽 세터(42)에 압력이 가해진다. 상기 세터들(41, 42)은 다공성 지르코니아 세터일 수 있다.4 includes a fuel electrode 10, a functional layer 20, and an electrolyte layer 30 which are sequentially disposed between two setters 41 and 42. The second set of layers in Fig. Is applied. The setters 41 and 42 may be porous zirconia setters.

상기 단계(S40)는 1,300~1,450℃의 온도에서 수행될 수 있다. 상기 온도가 상기 범위이내이며, 과소결이 발생하지 않으면서도 상기 제2 적층체에 포함된 각종 입자들 간의 연결이 잘 이루어져 상기 제2 적층체가 충분한 강도를 가질 수 있다.The step (S40) may be performed at a temperature of 1,300 to 1,450 ° C. The temperature is within the above range and the various laminates included in the second laminate are well connected without undue smearing so that the second laminate can have sufficient strength.

상기 단계(S10)의 시트는 기능층 형성용 시트일 수 있다. 이 경우, 상기 단계(S20)는 테이프 캐스팅법을 사용하여 제조된 복수개의 연료극 형성용 시트를 적층하여 제조된 제3 적층체 상에 상기 복수개의 기능층 형성용 시트를 적층하여 수행될 수 있다.The sheet in the step (S10) may be a sheet for forming a functional layer. In this case, step (S20) may be performed by laminating the plurality of functional layer-forming sheets on a third stack formed by stacking a plurality of fuel electrode-forming sheets manufactured using a tape casting method.

상기 각 기능층 형성용 시트의 두께는 5~100㎛일 수 있다. 상기 각 기능층 형성용 시트의 두께가 상기 범위이내이면, 상기 기능층 형성용 시트의 비표면적이 충분히 크면서도 상기 기능층 형성용 시트를 통한 연료 가스의 전달이 원활해질 수 있다.The thickness of each functional layer-forming sheet may be 5 to 100 mu m. When the thickness of each of the functional layer forming sheets is within the above range, the fuel gas can be smoothly transmitted through the functional layer forming sheet while the specific surface area of the functional layer forming sheet is sufficiently large.

상기 방법으로 제조된 연료극 지지형 전해질막에 버퍼층 및 공기극을 차례로 결합하여 연료전지를 제조할 수 있다. 상기 버퍼층은 버퍼층 형성용 물질을 스크린 프린팅법에 의해 상기 연료극 지지형 전해질막에 도포한 후, 그 결과물을 추가로 소성함으로써 결합될 수 있다. 여기서, 상기 소성은 1,300~1,450℃의 온도에서 수행될 수 있다. 상기 공기극은 공기극 형성용 물질을 스크린 프린팅법에 의해 상기 버퍼층에 도포한 후, 그 결과물을 추가로 소성함으로써 결합될 수 있다. 여기서, 상기 소성은 1,300~1,450℃의 온도에서 수행될 수 있다. A fuel cell can be manufactured by sequentially bonding a buffer layer and an air electrode to an anode-supported electrolyte membrane manufactured by the above method. The buffer layer may be bonded by applying a material for forming a buffer layer to the anode-supported electrolyte membrane by a screen printing method, and then firing the resultant material. Here, the firing may be performed at a temperature of 1,300 to 1,450 ° C. The air electrode may be bonded by applying a material for forming an air electrode to the buffer layer by a screen printing method, and then firing the resultant material. Here, the firing may be performed at a temperature of 1,300 to 1,450 ° C.

상기 버퍼층 형성용 물질은 가돌리늄 도핑된 세리아를 포함할 수 있다.The buffer layer-forming material may include gadolinium-doped ceria.

상기 공기극 형성용 물질은 란타늄-스트론튬-망간 옥사이드(LSM) 또는 란타늄-스트론튬-코발트-아이언 옥사이드(LSCF)와 같은 페로브스카이트형 결정구조를 갖는 란탄계 금속 산화물, 바륨-스트론튬-코발트-아이언 옥사이드(BSCF)와 같은 페로브스카이트형 결정구조를 갖는 바륨계 금속 산화물, 또는 이들의 조합을 포함할 수 잇다.The material for forming the air electrode is preferably a lanthanide metal oxide having a perovskite type crystal structure such as lanthanum-strontium-manganese oxide (LSM) or lanthanum-strontium-cobalt-iron oxide (LSCF), barium- strontium- (BSCF), barium-based metal oxides having a perovskite type crystal structure, or a combination thereof.

한편, 상기 버퍼층은 버퍼층 형성용 물질의 슬러리를 제조한 후, 이 슬러리를 사용하여 테이프 캐스팅에 의해 복수개의 버퍼층 형성용 시트를 제조한 후, 이 시트들을 상기 연료극 지지형 전해질막 상에 적층한 후, 그 결과물을 추가로 소성함으로써 결합될 수도 있다. 또한, 상기 공기극은 공기극 형성용 물질의 슬러리를 제조한 후, 이 슬러리를 사용하여 테이프 캐스팅에 의해 복수개의 공기극 형성용 시트를 제조한 후, 이 시트들을 상기 버퍼층 상에 적층한 후, 그 결과물을 추가로 소성함으로써 결합될 수도 있다. 다른 한편, 전술한 연료극 형성용 시트, 기능층 형성용 시트, 전해질층 형성용 시트, 버퍼층 형성용 시트 및 공기극 형성용 시트를 제조한 후, 이 시트들을 차례로 적층한 다음, 1회의 동시소성을 수행하여 연료전지를 제조할 수도 있다.On the other hand, the buffer layer is formed by preparing a slurry of a material for forming a buffer layer, preparing a plurality of sheets for buffer layer formation by tape casting using the slurry, stacking the sheets on the anode-supported electrolyte membrane , Or by further firing the resultant. The air electrode may be manufactured by preparing a slurry of a material for forming an air electrode, preparing a plurality of sheets for air electrode formation by tape casting using the slurry, stacking the sheets on the buffer layer, Or may be bonded by further firing. On the other hand, after the above-described sheets for forming a fuel electrode, a sheet for forming a functional layer, a sheet for forming an electrolyte layer, a sheet for forming a buffer layer and a sheet for forming an air electrode were produced, these sheets were laminated in order, Thereby manufacturing a fuel cell.

이하, 본 발명을 하기 실시예를 들어 설명하지만, 본 발명이 하기 실시예로만 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described with reference to the following examples, but the present invention is not limited thereto.

실시예Example

제조예Manufacturing example 1:  One: NiONiO // ScSZScSZ 나노복합체의 합성 Synthesis of nanocomposites

Ni(NO3)2·6H2O 60g을 증류수 150ml에 분산시켜 제1 혼합물을 얻었다. 이후, 상기 제1 혼합물에 구연산 25g을 첨가한 후 60℃에서 1시간 동안 가열 및 교반하여 Ni 유기 착체를 포함하는 제2 혼합물을 얻었다. 이어서, 상기 제2 혼합물에 에틸렌글리콜 50ml를 첨가한 후 90℃에서 1시간 동안 가열 및 교반하여 에스테르반응을 진행시킴으로써 Ni 함유 고분자를 포함하는 제3 혼합물을 얻었다. 이후, 상기 제3 혼합물에 ScSZ 분말(K-ceracell, 입자크기: 0.3㎛) 40g을 첨가하여 제4 혼합물을 얻었다. 이어서, 상기 제4 혼합물을 180℃에서 4시간 동안 가열 및 교반하여 액체를 증발시킴으로써 고형물을 얻었다. 이후, 상기 고형물을 600℃에서 1시간 동안 소성한 후, 에탄올 중에서 3시간 동안 밀링하였다. 결과로서, 30nm의 NiO 나노입자, 0.3㎛의 ScSZ 입자 및 14.75m2/g의 BET 비표면적을 갖는 NiO/ScSZ 나노복합체를 얻었다.60 g of Ni (NO 3 ) 2 .6H 2 O was dispersed in 150 ml of distilled water to obtain a first mixture. Then, 25 g of citric acid was added to the first mixture, followed by heating and stirring at 60 DEG C for 1 hour to obtain a second mixture containing Ni-organic complex. Next, 50 ml of ethylene glycol was added to the second mixture, followed by heating and stirring at 90 캜 for 1 hour to carry out the esterification reaction, thereby obtaining a third mixture containing the Ni-containing polymer. Then, 40 g of ScSZ powder (K-ceracell, particle size: 0.3 탆) was added to the third mixture to obtain a fourth mixture. Subsequently, the fourth mixture was heated and stirred at 180 캜 for 4 hours to evaporate the liquid to obtain a solid. The solids were then calcined at 600 ° C for 1 hour and then milled in ethanol for 3 hours. As a result, a NiO / ScSZ nanocomposite having a NiO nanoparticle of 30 nm, a ScSZ particle of 0.3 m and a BET specific surface area of 14.75 m 2 / g was obtained.

제조예Manufacturing example 2:  2: NiONiO -- YSZYSZ // ScSZScSZ 나노복합체의 합성 Synthesis of nanocomposites

Ni(NO3)2·6H2O 60g, ZrO(NO3)2·xH2O(x=2) 2g, 및 Y(NO3)3·6H2O 0.45g을 증류수 150ml에 분산시켜 제1 혼합물을 얻었다. 이후, 상기 제1 혼합물에 구연산 10g을 첨가한 후 60℃에서 1시간 동안 가열 및 교반하여 Ni 유기 착체를 포함하는 제2 혼합물을 얻었다. 이어서, 상기 제2 혼합물에 에틸렌글리콜 25ml를 첨가한 후 90℃에서 1시간 동안 가열 및 교반하여 에스테르반응을 진행시킴으로써 Ni 함유 고분자를 포함하는 제3 혼합물을 얻었다. 이후, 상기 제3 혼합물에 ScSZ 분말(K-ceracell, 입자크기: 0.3㎛) 10g을 첨가하여 제4 혼합물을 얻었다. 이어서, 상기 제4 혼합물을 180℃에서 4시간 동안 가열 및 교반하여 액체를 증발시킴으로써 고형물을 얻었다. 이후, 상기 고형물을 600℃에서 1시간 동안 소성한 후, 에탄올 중에서 3시간 동안 밀링하였다. 결과로서, 40nm의 NiO 나노입자, 30nm의 YSZ 나노입자, 0.3㎛의 ScSZ 입자 및 13m2/g의 BET 비표면적을 갖는 NiO-YSZ/ScSZ 나노복합체를 얻었다.60 g of Ni (NO 3 ) 2 .6H 2 O, 2 g of ZrO (NO 3 ) 2 .xH 2 O (x = 2) and 0.45 g of Y (NO 3 ) 3 .6H 2 O were dispersed in 150 ml of distilled water, A mixture was obtained. Thereafter, 10 g of citric acid was added to the first mixture, followed by heating and stirring at 60 ° C for 1 hour to obtain a second mixture containing Ni-organic complex. Next, 25 ml of ethylene glycol was added to the second mixture, followed by heating and stirring at 90 캜 for 1 hour to carry out the esterification reaction, thereby obtaining a third mixture containing the Ni-containing polymer. Then, 10 g of ScSZ powder (K-ceracell, particle size: 0.3 mu m) was added to the third mixture to obtain a fourth mixture. Subsequently, the fourth mixture was heated and stirred at 180 캜 for 4 hours to evaporate the liquid to obtain a solid. The solids were then calcined at 600 ° C for 1 hour and then milled in ethanol for 3 hours. As a result, a NiO-YSZ / ScSZ nanocomposite having a 40 nm NiO nanoparticle, a 30 nm YSZ nanoparticle, a 0.3 μm ScSZ particle and a BET specific surface area of 13 m 2 / g was obtained.

실시예Example 1~6 및  1 to 6 and 비교예Comparative Example 1~2: 연료전지의 제조 1 ~ 2: Manufacture of fuel cell

(연료극, 기능층 및 전해질층 형성용 슬러리 제조)(Production of slurry for forming anode, functional layer and electrolyte layer)

하기 표 1에 표시된 조성을 갖는 연료극, 기능층 및 전해질층 형성용 슬러리를 제조하였다. 상기 각 슬러리는 지르코니아 볼이 들어 있는 볼밀에 고형물(세라믹 분말 및 선택적으로 카본블랙), 톨루엔, 에탄올 및 분산제를 투입하고 24시간 동안 볼밀링한 다음, 상기 볼밀에 바인더를 더 투입하고 다시 48시간 동안 볼밀링하여 제조되었다. A slurry for forming an anode, a functional layer and an electrolyte layer having the composition shown in Table 1 below was prepared. Each of the slurries was charged with a solid material (ceramic powder and optionally carbon black), toluene, ethanol, and a dispersant into a ball mill containing zirconia balls, ball milled for 24 hours, and then a binder was further added to the ball mill. Ball milling.

상기 연료극 형성용 슬러리로서 NiO-YSZ 슬러리 및 NiO-YSZ/ScSZ 슬러리를 제조하였다. 상기 NiO-YSZ 슬러리는 하기 표 1의 연료극 형성용 슬러리의 제조시 세라믹 분말로서, NiO(J.T.Baker, 입자크기: 2.1㎛) 59.12g, YSZ(FYT13.0-010H, United Ceramics, 입자크기: 1.8㎛) 15.44g 및 YSZ(TZ-8Y, Toshio, 입자크기: 0.2㎛) 15.44g의 혼합물을 사용한 것이다. 상기 NiO-YSZ/ScSZ 슬러리는 하기 표 1의 연료극 형성용 슬러리의 제조시 세라믹 분말로서, 상기 제조예 2에서 제조된 NiO-YSZ/ScSZ 나노복합체를 사용한 것이다.A NiO-YSZ slurry and a NiO-YSZ / ScSZ slurry were prepared as the anode slurry. The NiO-YSZ slurry was prepared by mixing 59.12 g of NiO (JTBaker, particle size: 2.1 탆), YSZ (FYT13.0-010H, United Ceramics, particle size: 1.8 Mu m) and 15.44 g of YSZ (TZ-8Y, Toshio, particle size: 0.2 mu m). The NiO-YSZ / ScSZ slurry was prepared by using the NiO-YSZ / ScSZ nanocomposite prepared in Preparation Example 2 as a ceramic powder in the preparation of slurry for fuel electrode formation shown in Table 1 below.

상기 기능층 형성용 슬러리로서 NiO/ScSZ 슬러리 및 NiO-YSZ/ScSZ 슬러리를 제조하였다. 상기 NiO/ScSZ 슬러리는 하기 표 1의 기능층 형성용 슬러리의 제조시 세라믹 분말로서, 상기 제조예 1에서 제조된 NiO/ScSZ 나노복합체를 사용한 것이다. 상기 NiO-YSZ/ScSZ 슬러리는 하기 표 1의 기능층 형성용 슬러리의 제조시 세라믹 분말로서, 상기 제조예 2에서 제조된 NiO-YSZ/ScSZ 나노복합체를 사용한 것이다.A NiO / ScSZ slurry and a NiO-YSZ / ScSZ slurry were prepared as the functional layer-forming slurry. The NiO / ScSZ slurry used in the preparation of the functional layer-forming slurry shown in the following Table 1 was the NiO / ScSZ nanocomposite prepared in Preparation Example 1. The NiO-YSZ / ScSZ slurry was a ceramic powder used in the preparation of the functional layer-forming slurry shown in Table 1, and the NiO-YSZ / ScSZ nanocomposite prepared in Preparation Example 2 was used.

상기 전해질층 형성용 슬러리로서 YSZ 슬러리 및 ScSZ 슬러리를 제조하였다. 상기 YSZ 슬러리는 하기 표 1의 전해질층 형성용 슬러리의 제조시 세라믹 분말로서, YSZ(TZ-8Y, Toshio, 입자크기: 0.2㎛)를 사용한 것이다. 상기 ScSZ 슬러리는 하기 표 1의 전해질층 형성용 슬러리의 제조시 세라믹 분말로서, ScSZ(K-ceracell, 입자크기: 0.3㎛)를 사용한 것이다.A YSZ slurry and a ScSZ slurry were prepared as the slurry for forming the electrolyte layer. The YSZ slurry used was YSZ (TZ-8Y, Toshio, particle size: 0.2 mu m) as a ceramic powder in the preparation of the slurry for electrolyte layer formation shown in Table 1 below. The ScSZ slurry used was ScSZ (K-ceracell, particle size: 0.3 mu m) as a ceramic powder in the preparation of the slurry for electrolyte layer formation shown in Table 1 below.

슬러리의 종류Type of slurry 연료극 형성용 슬러리Slurry for fuel electrode formation 기능층 형성용 슬러리Slurry for functional layer formation 전해질층 형성용 슬러리Slurry for electrolyte layer formation 세라믹 분말(g)The ceramic powder (g) 9090 100100 100100 카본블랙(g)Carbon black (g) 1010 00 00 톨루엔(g)Toluene (g) 40.5240.52 60.860.8 5050 에탄올(g)Ethanol (g) 10.1310.13 15.215.2 12.512.5 분산제*1(g)Dispersant * 1 (g) 22 3.463.46 1.651.65 바인더*2(g)Binder * 2 (g) 4343 4343 4040

*1: 분산제(M1201, Ferro, USA)* 1: Dispersant (M1201, Ferro, USA)

*2: 바인더(B74001, Ferro, USA)
* 2: Binder (B74001, Ferro, USA)

(연료극, 기능층 및 전해질층 형성용 시트의 제조)(Production of sheet for forming anode, functional layer and electrolyte layer)

상기 각 슬러리를 테이프 캐스팅 장치(TAPE CASTING MACHINE STC-14A, Hansung system INC. Korea)에 부어 넣었다. 이후, 상기 장치에 부착된 블레이드의 높이를 조절하고, 아울러 바탕 테이프인 폴리에틸렌 필름의 이동 속도를 초당 2cm로 조절하여 두께가 각각 100㎛, 10㎛ 및 7㎛인 연료극 형성용 시트, 기능층 형성용 시트 및 전해질층 형성용 시트를 제조하였다. Each of the slurries was poured into a tape casting apparatus (TAPE CASTING MACHINE STC-14A, Hansung system INC. Korea). Thereafter, the height of the blade attached to the apparatus was adjusted, and the moving speed of the polyethylene film as the base tape was adjusted to 2 cm per second to form a sheet for forming the fuel electrode having a thickness of 100 탆, 10 탆 and 7 탆, Thereby preparing a sheet and a sheet for forming an electrolyte layer.

(적층)(Lamination)

상기 각 시트를 10cm×10cm 크기의 정사각형 모양으로 절단하여 100㎛ 두께의 연료극 형성용 시트 10장, 10㎛ 두께의 기능층 형성용 시트 2장, 및 7㎛ 두께의 전해질층 형성용 시트 1장을 마련하였다. 이후, 상기 각 시트를 연료극 형성용 시트, 기능층 형성용 시트 및 전해질층 형성용 시트의 순서로 적층시킨 후, 열간 가압기(Warm laminating system, Nikkiso, Japan)를 사용하여 3,500 psi의 압력하에서 70℃로 30분간 열간 가압하였다. 결과로서, 연료극, 기능층 및 전해질층이 차례로 적층된 적층체를 얻었다. 여기서, 상기 연료극 및 상기 기능층은 상기 연료극 형성용 시트 및 상기 기능층 형성용 시트를 도 3a에 도시된 방법에 따라 각각 적층하여 형성되었다.Each of the above sheets was cut into a square shape having a size of 10 cm x 10 cm to prepare a sheet for forming a fuel electrode having a thickness of 100 mu m, two sheets for forming a functional layer having a thickness of 10 mu m, and one sheet for forming an electrolyte layer having a thickness of 7 mu m Respectively. Each sheet was then laminated in the order of a sheet for forming a fuel electrode, a sheet for forming a functional layer, and a sheet for forming an electrolyte layer in this order, and then heat-treated at 70 ° C under a pressure of 3,500 psi using a hot pressing machine (Nikkiso, Japan) Lt; / RTI > for 30 minutes. As a result, a laminate in which a fuel electrode, a functional layer and an electrolyte layer were laminated in order was obtained. Here, the fuel electrode and the functional layer were formed by laminating the fuel electrode-forming sheet and the functional layer-forming sheet, respectively, according to the method shown in Fig. 3A.

(Burn-out)(Burn-out)

상기 적층체내의 유기물 및 카본블랙을 완전히 산화 및 분해시켜 제거하기 위하여 상기 적층체를 공기 중에서 도 5의 열처리 스케쥴에 따라 열처리하였다.In order to completely oxidize and decompose organic substances and carbon black in the laminate, the laminate was heat-treated in air according to the heat treatment schedule of FIG.

(동시소성)(Co-firing)

상기 Burn-out후, 상기 적층체를 5℃/min의 승온속도로 1,400℃로 승온시킨 후, 1,400℃에서 3시간 유지하고, 이어서 5℃/min의 냉각속도로 상온(25℃)으로 냉각시키는 열처리 스케쥴에 따라 11.3g/cm2의 압력하에 동시소성을 수행하였다. 또한, Burn-out과 동시소성시 발생되는 상기 적층체의 휘어짐 현상을 최소화 하기 위하여 가압체 역할의 세터로서 상기 적층체와의 반응성을 고려하여 다공성 지르코니아 세터를 사용하였다. 결과로서, 하기 표 2에 표시된 구성을 갖는 8종의 연료극 지지형 전해질막을 얻었다.After the burn-out, the laminate was heated to 1,400 占 폚 at a heating rate of 5 占 폚 / min, held at 1,400 占 폚 for 3 hours, and then cooled to room temperature (25 占 폚) at a cooling rate of 5 占 min Co-firing was carried out under a pressure of 11.3 g / cm 2 according to the heat treatment schedule. In order to minimize warpage of the laminate during burn-out and co-firing, a porous zirconia setter was used as a setter serving as a presser in consideration of reactivity with the laminate. As a result, eight anode-supported electrolyte membranes having the structures shown in Table 2 below were obtained.

연료극Anode 기능층Functional layer 전해질층Electrolyte layer 실시예 1Example 1 NiO-YSZNiO-YSZ NiO/ScSZNiO / ScSZ YSZYSZ 실시예 2Example 2 NiO-YSZNiO-YSZ NiO-YSZ/ScSZNiO-YSZ / ScSZ YSZYSZ 실시예 3Example 3 NiO-YSZ/ScSZNiO-YSZ / ScSZ -- YSZYSZ 실시예 4Example 4 NiO-YSZNiO-YSZ NiO/ScSZNiO / ScSZ ScSZScSZ 실시예 5Example 5 NiO-YSZNiO-YSZ NiO-YSZ/ScSZNiO-YSZ / ScSZ ScSZScSZ 실시예 6Example 6 NiO-YSZ/ScSZNiO-YSZ / ScSZ -- ScSZScSZ 비교예 1Comparative Example 1 NiO-YSZNiO-YSZ -- YSZYSZ 비교예 2Comparative Example 2 NiO-YSZNiO-YSZ -- ScSZScSZ

(버퍼층 및 공기극 결합)(Buffer layer and air electrode coupling)

상기 동시소성후 상기 적층체 상에 스크린 프팅법을 사용하여 20㎛ 두께의 버퍼층 시트(Gd0 .2Ce0 .8O2) 및 30㎛ 두께의 공기극 시트(Ba0 .5Sr0 .5Co0 .2Fe0 .8O3와 La0.6Sr0.4Co0.2Fe0.8O3를 1:1의 중량비로 혼합하여 형성한 시트)를 차례로 적층하였다. 이후, 결과물을 900℃에서 1시간 동안 소성하여 연료전지를 얻었다.
After the co-firing of 20㎛ buffer sheet thickness by using a screen print plating on said laminate (Gd 0 .2 Ce 0 .8 O 2) and a cathode sheet (Ba 0 .5 0 .5 Sr thickness of 30㎛ Co 0 .2 Fe 0 .8 O 3 and La 0.6 Sr 0.4 Co to 0.2 Fe 0.8 O 3 1: a sheet formed by mixing in a weight ratio of 1) were laminated in turn. Thereafter, the resultant was fired at 900 DEG C for 1 hour to obtain a fuel cell.

평가예Evaluation example

평가예Evaluation example 1:  One: 연료극의Anode 물성 비교 Comparison of physical properties

상기 실시예 3 및 6과 동일한 방법으로 제조된 연료극(NiO-YSZ/ScSZ)과, 실시예 1-2, 실시예 4-5 및 비교예 1-2와 동일한 방법으로 제조된 연료극(NiO-YSZ)의 선수축률, 기공률 및 기계적 강도 및 전기전도도를 하기와 같은 방법으로 평가하여, 그 결과를 하기 표 3에 나타내었다.(NiO-YSZ / ScSZ) prepared in the same manner as in Examples 3 and 6 and the anode (NiO-YSZ / ScSZ) prepared in the same manner as in Examples 1-2, 4-5, ), The porosity, the mechanical strength and the electrical conductivity were evaluated by the following methods, and the results are shown in Table 3 below.

(선수축률의 측정)(Measurement of linear shrinkage rate)

동시소성 전의 상기 각 연료극으로 bar 형태의 시편을 제조한 다음, 동시소성 전후의 상기 각 시편의 길이를 버어니어 캘리퍼스로 직접 측정하여, 하기 수학식 1에 따라 선수축률을 계산하였다. Bar specimens were prepared from each of the fuel electrodes before co-firing, and then the lengths of the specimens before and after co-firing were measured directly with a burner caliper to calculate the linear shrinkage ratio according to the following equation (1).

[수학식 1][Equation 1]

선수축률(%) = (동시소성 전의 시편 길이-동시소성 후의 시편 길이)/ (동시소성 전의 시편 길이)*100(%) = (Specimen length before co-firing - specimen length after co-firing) / (specimen length before co-firing) * 100

(기공률의 측정)(Measurement of porosity)

기공률의 측정은 mercury porosimeter 설비를 이용하여 기공내로 수은을 침투시켜 그 값을 얻었다(참고문헌. A.B. Abell, K.L. Wills, D.A. Lange, "Mercury Intrusion Porosimetry and Image Analysis of cement-Based Materials", Journal of Colloid and Interface Science 211:39-44). The porosity was measured by mercury porosimeter using mercury porosimeter equipment to obtain mercury penetration into the pores (see AB Abell, KL Wills, DA Lange, "Mercury Intrusion Porosimetry and Image Analysis of Cement-Based Materials," Journal of Colloid and Interface Science 211: 39-44).

(기계적 강도의 측정)(Measurement of mechanical strength)

상기 각 연료극을 환원시켜 각각에 포함된 NiO를 Ni로 전환시킨 다음, 상기 각 환원된 연료극의 기계적 강도를 측정하였다. 기계적 강도는 Instron을 사용하여 3점 꺾임 강도를 수행하여 측정하였으며, 그 방법론은 KSL-1591을 준수하였다. The respective fuel electrodes were reduced to convert NiO contained in each of them into Ni, and the mechanical strength of each of the reduced fuel electrodes was measured. The mechanical strength was measured by three-point flexural strength using Instron, and the method was in compliance with KSL-1591.

(전기전도도의 측정)(Measurement of electric conductivity)

상기 각 연료극을 환원시켜 각각에 포함된 NiO를 Ni로 전환시킨 다음, 상기 각 환원된 연료극의 전기전도도를 4점 DC 측정법(van der Pauw 방법)에 따라 측정하였다(참고문헌. Van der Pauw, L.J., "A method of measuring specific resistivity and Hall coefficient on lamellae of arbitrary shape", Philips Technical Review 20:220-224). Each of the fuel electrodes was reduced to convert NiO contained therein into Ni, and the electrical conductivity of each of the reduced fuel electrodes was measured according to the 4 point DC measurement method (Van der Pauw, LJ , "A method of measuring specific resistivity and Hall coefficient on lamellae of arbitrary shape", Philips Technical Review 20: 220-224).

연료극의 종류Type of anode NiO-YSZ/ScSZNiO-YSZ / ScSZ NiO-YSZNiO-YSZ 선수축률(%)Line Shrinkage (%) 2929 2222 기공률(%)Porosity (%) 5050 4545 기계적 강도(MPa)Mechanical strength (MPa) 9595 5454 전기전도도(S/cm)Electrical Conductivity (S / cm) 1,4001,400 1,3501,350

상기 표 3을 참조하면, 연료극(NiO-YSZ/ScSZ)은 연료극(NiO-YSZ)에 비해 선수축률, 기공률, 기계적 강도 및 전기전도도가 모두 우수한 것으로 나타났다. 참고로, ScSZ으로 제조된 전해질층은 28%의 선수축률을 가져서 연료극(NiO-YSZ/ScSZ)이 갖는 29%의 선수축률과 매우 비슷하기 때문에, 연료극(NiO-YSZ/ScSZ)과 전해질층(ScSZ)을 포함하는 연료극 지지형 전해질막은, 동시소성시 휨 현상과 박리현상이 억제될 수 있다. Referring to Table 3, it was found that the anode (NiO-YSZ / ScSZ) exhibited excellent linear shrinkage, porosity, mechanical strength and electrical conductivity as compared with the anode (NiO-YSZ). (NiO-YSZ / ScSZ) and the electrolyte layer (NiO-YSZ / ScSZ) because the electrolyte layer made of ScSZ has a linear shrinkage ratio of 28% and is very similar to the line shrinkage ratio of 29% ScSZ), warping and peeling can be suppressed during co-firing.

평가예Evaluation example 2:  2: 연료극의Anode 내구성 비교 Durability comparison

상기 실시예 3 및 6과 동일한 방법으로 제조된 연료극(NiO-YSZ/ScSZ)과, 실시예 1-2, 실시예 4-5 및 비교예 1-2와 동일한 방법으로 제조된 연료극(NiO-YSZ)의 열 사이클 회수에 따른 Ni 입자의 최대 입경 변화, 미세구조 변화 및 전기전도도 변화를 평가하였다. 상기 열 사이클은 상기 각 연료극을 5℃/min의 승온속도로 상온(25℃)에서 800℃까지 가열한 후, 5℃/min의 냉각속도로 800℃에서 상온(25℃)으로 냉각하는 과정(이를 1사이클이라고 함)을 반복함으로써 수행되었다. (NiO-YSZ / ScSZ) prepared in the same manner as in Examples 3 and 6 and the anode (NiO-YSZ / ScSZ) prepared in the same manner as in Examples 1-2, 4-5, ), The change of maximum grain size, microstructure and electrical conductivity of Ni particles were evaluated. The heat cycle is performed by heating each of the fuel electrodes at a heating rate of 5 DEG C / min from room temperature (25 DEG C) to 800 DEG C and then cooling the mixture at 800 DEG C to room temperature (25 DEG C) at a cooling rate of 5 DEG C / This is referred to as one cycle).

열 사이클 회수에 따른 상기 각 연료극의 Ni 입자의 최대 입경 변화를 도 6에 나타내었다. 여기서, Ni 입자는 Ni 입자뿐만 아니라 NiO 입자도 지칭한다. 도 6을 참조하면, 연료극(NiO-YSZ/ScSZ)은 열 사이클 회수에 따라 Ni 입자의 최대 입경이 거의 일정하게 유지되는데 반하여, 연료극(NiO-YSZ)은 열 사이클 회수에 따라 Ni 입자의 최대 입경이 급격히 증가하는 것으로 나타났다. 열 사이클 회수에 따라 Ni 입자의 최대 입경이 증가하는 것은 Ni 입자들 간의 응집이 일어나는 것을 의미한다.Fig. 6 shows changes in the maximum particle diameter of the Ni particles of each of the fuel electrodes according to the heat cycle recovery. Here, the Ni particles are referred to not only as Ni particles but also NiO particles. Referring to FIG. 6, the maximum particle diameter of the Ni particles is maintained substantially constant according to the recovery of the heat cycle of the fuel electrode (NiO-YSZ / ScSZ). On the other hand, Of the total population. The increase in the maximum particle diameter of the Ni particles according to the heat cycle recovery means that cohesion occurs between the Ni particles.

열 사이클 회수(0회, 5회 및 10회)에 따른 상기 각 연료극의 미세구조 변화를 도 7a 및 도 7b에 나타내었다. 도 7a는 열 사이클 회수에 따른 연료극(NiO-YSZ/ScSZ)의 미세구조 변화를 나타낸 것이고, 도 7b는 열 사이클 회수에 따른 연료극(NiO-YSZ)의 미세구조 변화를 나타낸 것이다. 도 7a 및 도 7b를 참조하면, 연료극(NiO-YSZ/ScSZ)은 열 사이클 회수에 따라 미세구조 변화가 거의 없는데 반하여, 연료극(NiO-YSZ)은 열 사이클 회수에 따라 Ni 입자간의 응집이 많이 일어나 미세구조 변화가 큰 것으로 나타났다.7A and 7B show changes in the microstructure of each of the fuel electrodes according to the number of heat cycles (0, 5, and 10 times). FIG. 7A shows the microstructure change of the fuel electrode (NiO-YSZ / ScSZ) according to the heat cycle recovery, and FIG. 7B shows the microstructure change of the fuel electrode (NiO-YSZ) according to the heat cycle recovery. Referring to FIGS. 7A and 7B, NiO-YSZ / ScSZ exhibits little change in microstructure due to heat cycle recovery, while NiO-YSZ has a large number of Ni particles aggregated due to heat cycle recovery The microstructural change was large.

열 사이클 회수에 따른 상기 각 연료극의 전기전도도 변화를 도 8에 나타내었다. 도 8을 참조하면, 연료극(NiO-YSZ/ScSZ)은 열 사이클 회수에 따라 전기전도도가 거의 일정하게 유지되는데 반하여, 연료극(NiO-YSZ)은 열 사이클 회수에 따라 전기전도도가 급격히 감소하는 것으로 나타났다. 열 사이클 회수에 따라 전기전도도가 감소하는 것은 Ni 입자들 간의 응집이 일어나 Ni 입자들간의 연결성이 감소된 것을 의미한다.The change in the electrical conductivity of each of the fuel electrodes according to the recovery of the heat cycle is shown in Fig. 8, the electric conductivity of the fuel electrode (NiO-YSZ / ScSZ) is maintained almost constant according to the recovery of the heat cycle, whereas the electric conductivity of the fuel electrode (NiO-YSZ) . The decrease in the electrical conductivity according to the heat cycle recovery means that the cohesion between the Ni particles occurs and the connectivity between the Ni particles decreases.

평가예Evaluation example 3:  3: 연료극Anode 지지형  Support type 전해질막의Electrolyte membrane 평탄도 비교 Flatness comparison

상기 실시예 1~6 및 비교예 1~2에서 제조된 연료극 지지형 전해질막의 높이 편차를 간이 평탄도 측정장치(543-250, MITUTOYO, Japan)로 측정하여, 그 결과를 하기 표 4에 나타내었다. 여기서, 높이 편차가 작을수록 평탄도가 우수한 것을 의미한다. 또한, 실시예 1 및 6에서 제조된 연료극 지지형 전해질막의 상표면과 하표면의 위치에 따른 높이 변화를 도 9a 및 도 9b에 각각 나타내었다.The height deviations of the anode-supported electrolyte membranes prepared in Examples 1 to 6 and Comparative Examples 1 and 2 were measured with a simple flatness measuring apparatus (543-250, MITUTOYO, Japan), and the results are shown in Table 4 . Here, the smaller the height deviation is, the better the flatness is. 9A and 9B show changes in height according to the positions of the upper surface and the lower surface of the anode-supported electrolyte membrane produced in Examples 1 and 6. As shown in FIG.

실시예 1Example 1 실시예 2Example 2 실시예 3Example 3 실시예 4Example 4 실시예 5Example 5 실시예 6Example 6 비교예 1Comparative Example 1 비교예 2Comparative Example 2 높이 편차Height deviation 42㎛
/5cm
42 탆
/ 5cm
55㎛
/5cm
55 탆
/ 5cm
65㎛
/5cm
65 탆
/ 5cm
48㎛
/5cm
48 탆
/ 5cm
41㎛
/5cm
41 탆
/ 5cm
19㎛
/5cm
19 탆
/ 5cm
110㎛
/5cm
110 탆
/ 5cm
215㎛
/5cm
215 탆
/ 5cm

상기 표 4를 참조하면, 실시예 1~6에서 제조된 연료극 지지형 전해질막은 비교예 1~2에서 제조된 연료극 지지형 전해질막에 비해 우수한 평탄도를 갖는 것으로 나타났다.Referring to Table 4, the anode-supported electrolyte membranes prepared in Examples 1 to 6 have superior flatness compared to the anode-supported electrolyte membranes prepared in Comparative Examples 1 and 2.

평가예Evaluation example 4:  4: 연료극Anode 지지형  Support type 전해질막의Electrolyte membrane 기계적 강도 비교 Comparison of mechanical strength

상기 실시예 1~6 및 비교예 1~2에서 제조된 연료극 지지형 전해질막의 기계적 강도를 측정하여, 그 결과를 하기 표 5에 나타내었다. 상기 연료극 지지형 전해질막의 기계적 강도 측정방법은 상기 평가예 1에 개시된 연료극의 기계적 강도 측정방법과 동일하였다.The mechanical strengths of the anode-supported electrolyte membranes prepared in Examples 1 to 6 and Comparative Examples 1 and 2 were measured, and the results are shown in Table 5 below. The method for measuring the mechanical strength of the anode-supported electrolyte membrane was the same as the method for measuring the mechanical strength of the anode described in Evaluation Example 1. [

실시예 1Example 1 실시예 2Example 2 실시예 3Example 3 실시예 4Example 4 실시예 5Example 5 실시예 6Example 6 비교예 1Comparative Example 1 비교예 2Comparative Example 2 기계적 강도
(MPa)
Mechanical strength
(MPa)
8383 8585 9696 8181 8686 112112 7070 6969

상기 표 5를 참조하면, 실시예 1~6에서 제조된 연료극 지지형 전해질막은 비교예 1~2에서 제조된 연료극 지지형 전해질막에 비해 우수한 기계적 강도를 갖는 것으로 나타났다.Referring to Table 5, the anode-supported electrolyte membranes prepared in Examples 1 to 6 have excellent mechanical strengths as compared with the anode-supported electrolyte membranes prepared in Comparative Examples 1 and 2.

이상에서는 도면 및 실시예를 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 구현예가 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 구현예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 보호범위는 첨부된 특허청구범위에 의해서 정해져야 할 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, . Accordingly, the scope of protection of the present invention should be determined by the appended claims.

10: 연료극 20: 기능층
30: 전해질층 41, 42: 세터
10: fuel electrode 20: functional layer
30: electrolyte layer 41, 42: setter

Claims (21)

나노복합체를 포함하는 연료극으로서, 상기 나노복합체는 ScSZ(Scandia Stabilized Zirconia) 입자 및 상기 ScSZ 입자의 표면에 코팅된 Ni계 나노입자를 포함하고, 상기 ScSZ 입자의 크기는 0.2~1.0㎛이고, 상기 Ni계 나노입자의 크기는 10~100nm인 연료극.Wherein the nanocomposite comprises Scandium Stabilized Zirconia (ScSZ) particles and Ni-based nanoparticles coated on the surface of the ScSZ particles, the size of the ScSZ particles is 0.2 to 1.0 탆, the Ni The size of nanoparticles is 10 ~ 100nm. 제1항에 있어서,
상기 Ni계 나노입자는 Ni 나노입자 및 NiO 나노입자 중 적어도 하나를 포함하는 연료극.
The method according to claim 1,
Wherein the Ni nanoparticles include at least one of Ni nanoparticles and NiO nanoparticles.
제1항에 있어서,
상기 나노복합체는 상기 ScSZ 입자의 표면에 코팅된 YSZ(Yttria Stabilized Zirconia) 나노입자를 더 포함하는 연료극.
The method according to claim 1,
Wherein the nanocomposite further comprises YSZ (Yttria Stabilized Zirconia) nanoparticles coated on the surface of the ScSZ grains.
제1항에 있어서,
상기 나노복합체의 BET 비표면적은 10~20m2/g인 연료극.
The method according to claim 1,
Wherein the nanocomposite has a BET specific surface area of 10 to 20 m 2 / g.
나노복합체를 포함하는 연료극 지지형 전해질막으로서, 상기 나노복합체는 ScSZ(Scandia Stabilized Zirconia) 입자 및 상기 ScSZ 입자의 표면에 코팅된 Ni계 나노입자를 포함하는 연료극 지지형 전해질막.Wherein the nanocomposite comprises Scandium Stabilized Zirconia (ScSZ) particles and Ni nanoparticles coated on the surface of the ScSZ particles. 제5항에 있어서,
상기 나노복합체는 상기 ScSZ 입자의 표면에 코팅된 YSZ(Yttria Stabilized Zirconia) 나노입자를 더 포함하는 연료극 지지형 전해질막.
6. The method of claim 5,
Wherein the nanocomposite further comprises YSZ (Yttria Stabilized Zirconia) nanoparticles coated on the surface of the ScSZ particles.
제5항에 있어서,
연료극 및 상기 연료극 상에 배치된 전해질층을 포함하는 연료극 지지형 전해질막.
6. The method of claim 5,
An electrolyte membrane supporting a fuel electrode, comprising: a fuel electrode; and an electrolyte layer disposed on the fuel electrode.
제7항에 있어서,
상기 나노복합체는 상기 연료극에 포함된 연료극 지지형 전해질막.
8. The method of claim 7,
Wherein the nanocomposite is contained in the fuel electrode.
제7항에 있어서,
상기 연료극의 두께는 100~1,000㎛이고, 상기 전해질층의 두께는 5~10㎛인 연료극 지지형 전해질막.
8. The method of claim 7,
Wherein the thickness of the fuel electrode is 100 to 1,000 占 퐉, and the thickness of the electrolyte layer is 5 to 10 占 퐉.
제7항에 있어서,
상기 연료극과 상기 전해질층 사이에 배치된 기능층을 더 포함하고, 상기 나노복합체는 상기 기능층에 포함된 연료극 지지형 전해질막.
8. The method of claim 7,
Further comprising a functional layer disposed between the fuel electrode and the electrolyte layer, wherein the nanocomposite is contained in the functional layer.
제5항 내지 제10항 중 어느 한 항에 따른 연료극 지지형 전해질막을 포함하는 연료전지.11. A fuel cell comprising an anode-supported electrolyte membrane according to any one of claims 5 to 10. 테이프 캐스팅법을 사용하여 캐스팅 방향선을 갖는 복수개의 시트를 제조하는 단계(S10); 및
상기 각 시트의 캐스팅 방향선들이 서로 교차하도록 상기 복수개의 시트를 차례로 적층하여 제1 적층체를 얻는 단계(S20)를 포함하고,
상기 시트는 나노복합체를 포함하고, 상기 나노복합체는 ScSZ(Scandia Stabilized Zirconia) 입자 및 상기 ScSZ 입자의 표면에 코팅된 Ni계 나노입자를 포함하는 연료극 지지형 전해질막의 제조방법.
(S10) producing a plurality of sheets having casting direction lines by using a tape casting method; And
(S20) of laminating the plurality of sheets in order so that the casting direction lines of the respective sheets cross each other to obtain a first laminate,
Wherein the sheet comprises a nanocomposite, wherein the nanocomposite comprises ScSZ (Scandia Stabilized Zirconia) particles and Ni nanoparticles coated on the surface of the ScSZ particles.
제12항에 있어서,
상기 나노복합체는 상기 ScSZ 입자의 표면에 코팅된 YSZ(Yttria Stabilized Zirconia) 나노입자를 더 포함하는 연료극 지지형 전해질막의 제조방법.
13. The method of claim 12,
Wherein the nanocomposite further comprises YSZ (Yttria Stabilized Zirconia) nanoparticles coated on the surface of the ScSZ particles.
제12항에 있어서,
상기 단계(S20)에서, 상기 복수개의 시트는 이들의 캐스팅 방향선들이 상기 제1 적층체의 두께 방향을 따라 시계방향 또는 반시계방향으로 서로 수직하도록 차례로 적층된 연료극 지지형 전해질막의 제조방법.
13. The method of claim 12,
Wherein the plurality of sheets are sequentially stacked such that the casting direction lines are perpendicular to each other in a clockwise direction or a counterclockwise direction along the thickness direction of the first stacked body in the step (S20).
제12항에 있어서,
상기 시트는 연료극 형성용 시트이고, 상기 단계(S20) 이후에,
상기 제1 적층체 상에 테이프 캐스팅법을 사용하여 제조된 전해질층 형성용 시트를 적층하여 상기 제1 적층체를 포함하는 제2 적층체를 얻는 단계(S30); 및
상기 제2 적층체를 동시에 소성하는 단계(S40)를 더 포함하는 연료극 지지형 전해질막의 제조방법.
13. The method of claim 12,
Wherein the sheet is a sheet for forming a fuel electrode, and after the step (S20)
(S30) of obtaining a second laminate including the first laminate by laminating sheets for forming an electrolyte layer on the first laminate using a tape casting method; And
(S40) simultaneously firing the second stacked body.
제15항에 있어서,
상기 각 연료극 형성용 시트는 25~100㎛의 두께를 갖는 연료극 지지형 전해질막의 제조방법.
16. The method of claim 15,
Wherein each of the fuel electrode-forming sheets has a thickness of 25 to 100 占 퐉.
제15항에 있어서,
상기 단계(S40)는 상기 제2 적층체 위에 5~15g/cm2의 압력을 가한 상태에서 수행되는 연료극 지지형 전해질막의 제조방법.
16. The method of claim 15,
Wherein the step (S40) is performed while applying a pressure of 5 to 15 g / cm < 2 > on the second laminate.
제15항에 있어서,
상기 단계(S40)는 1,300~1,450℃의 온도에서 수행되는 연료극 지지형 전해질막의 제조방법.
16. The method of claim 15,
Wherein the step (S40) is performed at a temperature of 1,300 ~ 1,450 ° C.
제12항에 있어서,
상기 시트는 기능층 형성용 시트고, 상기 단계(S20)는 테이프 캐스팅법을 사용하여 제조된 복수개의 연료극 형성용 시트를 적층하여 제조된 제3 적층체 상에 상기 복수개의 기능층 형성용 시트를 적층하여 수행되는 연료극 지지형 전해질막의 제조방법.
13. The method of claim 12,
Wherein the sheet is a sheet for forming a functional layer, and the step (S20) is a step of forming a sheet for forming a plurality of functional layers on a third stacked body produced by stacking a plurality of sheets for fuel electrode formation, Wherein the electrolyte membrane is formed by laminating.
제19항에 있어서,
상기 각 기능층 형성용 시트의 두께는 5~100㎛인 연료극 지지형 전해질막의 제조방법.
20. The method of claim 19,
Wherein the thickness of each of the functional layer-forming sheets is 5 to 100 占 퐉.
제12항에 있어서,
상기 단계(S10)의 테이프 캐스팅법은 슬러리를 이용하여 수행되고, 상기 슬러리는,
톨루엔과 알코올을 중량 기준으로 4:1의 비율로 혼합하여 액상 매질을 얻는 단계;
상기 액상 매질 100중량부에 상기 나노복합체 20~200중량부 및 기공형성제 10~50중량부를 첨가 및 혼합하여 제1 혼합물을 얻는 단계;
상기 제1 혼합물에 상기 나노복합체 및 상기 기공형성제의 합 100중량부에 대하여 40~50중량부의 바인더를 첨가 및 혼합하여 제2 혼합물을 얻는 단계; 및
상기 제2 혼합물에 상기 나노복합체 및 상기 기공형성제의 합 100중량부에 대하여 1~5중량부의 분산제를 첨가 및 혼합하여 제3 혼합물을 얻는 단계를 거쳐 제조되는 연료극 지지형 전해질막의 제조방법.
13. The method of claim 12,
The tape casting method of step S10 is carried out using a slurry,
Mixing toluene and alcohol in a ratio of 4: 1 by weight to obtain a liquid medium;
20 to 200 parts by weight of the nanocomposite and 10 to 50 parts by weight of a pore former are added to and mixed with 100 parts by weight of the liquid medium to obtain a first mixture;
Adding and mixing a binder to the first mixture in an amount of 40 to 50 parts by weight based on 100 parts by weight of the sum of the nanocomposite and the pore-forming agent to obtain a second mixture; And
And adding a dispersant to the second mixture in an amount of 1 to 5 parts by weight based on 100 parts by weight of the sum of the nanocomposite and the pore-forming agent to obtain a third mixture.
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