KR20160024879A - 다공성 가스 안내 채널 층을 구비한 고온 전지 - Google Patents

다공성 가스 안내 채널 층을 구비한 고온 전지 Download PDF

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KR20160024879A
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비르기트 토벤
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로베르트 보쉬 게엠베하
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Abstract

본 발명은 캐소드(11), 애노드(12), 및 상기 캐소드(11)와 상기 애노드(12) 사이에 배치된 전해질(13)을 포함하는 고온 전지(10)에 관한 것이다. 고온 전지(10) 또는 다수의 상기 고온 전지(10)로 이루어진 스택의 파워를 비용 효율적인 방식으로 개선하기 위해, 상기 고온 전지(10)는 가스 안내 채널들(11b'; 12b')이 형성된 적어도 하나의 다공성 층(11b, 12b)을 포함한다. 본 발명은 또한 상기 고온 전지 스택 및 상응하는 제조 방법에 관한 것이다.

Description

다공성 가스 안내 채널 층을 구비한 고온 전지{HIGH-TEMPERATURE CELL WITH A POROUS GAS-CONDUCTING CHANNEL LAYER}
본 발명은 고온 전지, 고온 전지 스택 및 제조 방법에 관한 것이다.
고온 스택, 예컨대 고온 연료 전지 스택의 전기 접촉을 위해 전기 전도성 유리를 사용하는 것은 공지되어 있다. 그러나 수명에 걸쳐 유리가 전극, 특히 캐소드 전극 내로 흘러서 3상 경계를 줄일 수 있고, 이는 파워 저하를 야기한다.
스탬핑된 가스 안내 채널들을 가진 금속 인터커넥터를 평면 시스템 내에 사용하는 것도 공지되어 있다. 그러나 이 경우 접속할 재료들의 접촉시 어려움이 나타날 수 있다.
본 발명의 과제는 고온 전지 및 고온 전지 스택의 파워를 비용 효율적인 방식으로 개선하는 것이다.
상기 과제는 독립 청구항들에 따른 고온 전지, 고온 전지 스택 및 제조 방법에 의해 해결된다.
본 발명의 대상은 캐소드, 애노드, 및 상기 캐소드와 상기 애노드 사이에 배치된 전해질을 포함하는 고온 전지이다.
고온 전지는 특히 가스 안내 채널들이 형성된 적어도 하나의 층을 포함한다. 가스 안내 채널들을 형성하는 적어도 하나의 층은 특히 다공성 및/또는 경우에 따라 세라믹일 수 있다. 특히, 가스 안내 채널들을 형성하는 적어도 하나의 층은 다공성, 예컨대 가스 투과 다공성으로 형성될 수 있다.
고온 전지는 특히 높은 온도, 예컨대 ≥500℃에서 작동되는, 특히 세라믹의, 전기 화학 전지, 예컨대 고온 연료 전지(Solide Oxide Fuel Cell, SOFC) 및/또는 고온 전해 전지(Solid Oxide Electrolysis Cell, SOEC) 및/또는 고온 금속-공기 전지를 의미할 수 있다. 특히 고온 전지는 고온 연료 전지(SOFC) 및/또는 고온 전해 전지(SOEC) 및/또는 고온 금속-공기 전지일 수 있다. 특히 고온 전지는 평면 전지일 수 있다.
다공성 실시예는 바람직하게는 가스, 특히 공기 또는 연료 가스가 다공성 재료 하에서도 예컨대 전극 내로 3상 경계에 침투하는 것을 허용한다. 특히 이는 가스 안내 채널을 형성하는 금속 인터커넥터에서는 지금까지 불가능했다. 바람직하게는 공기 또는 연료 가스 감소가 가스 안내 채널을 제한하는 구조 하에서 방지될 수 있다.
가스 안내 채널들이 특히 인터커넥터 내에 형성되지 않고 하나의 층 내에 형성되기 때문에, 바람직하게는 평면의, 예컨대 플레이트형, 특히 구조화되지 않은/스탬핑되지 않은 또는 가스 안내 채널 없는 인터커넥터가 사용될 수 있다. 따라서, 바람직하게는 매우 간단하고 저렴하게 인터커넥터가 제공될 수 있다. 특히, 예컨대 채널 구조의 스탬핑에 의한 인터커넥터의 복잡한 구조화가 생략될 수 있다.
인터커넥터가 가스 안내 채널 없이 형성될 수 있다는 것은 인터커넥터가 코팅 및/또는 전기 접촉을 어렵게 할 수 있는 코너 및 에지를 갖지 않을 수 있다는 장점을 갖는다. 특히, 코팅은 구조화된 인터커넥터에서보다 적은 비용(공정 및 재료)으로 달성될 수 있다.
게다가, 인터커넥터는 가스 안내 채널 없이 형성되기 때문에 바람직하게는 더 작은 재료 두께를 가질 수 있거나 또는 더 적은 재료로 형성될 수 있다.
측정 결과, 특히 가스 안내 채널을 형성하는 스탬핑된 금속 인터커넥터를 구비한 종래의 고온 전지의 경우 고온 스택에서 파워 손실의 대부분이 인터커넥터와 개별 전지의 차선 접촉에 의해 야기될 수 있는 것으로 나타났다. 특히, 전지들을 장착하여 스택을 형성한 후, 저항의 현저한 증가가 나타날 수 있다(개별 전지 저항 예컨대 0.22 Ohm ㎠, 스택 저항 0.41 - 0.61 Ohm ㎠). 다수의 전지로 이루어진 스택의 파워를 증가시키기 위해, 접촉의 개선이 중요한 것으로 나타났다.
일 실시예의 범위에서, 가스 안내 채널들을 형성하는, 특히 다공성의 적어도 하나의 층은 세라믹 재료 및/또는 세라믹 공정에 의해 제조된 재료를 포함한다. 특히, 가스 안내 채널들을 형성하는 적어도 하나의 다공성 층은 세라믹 재료 및/또는 세라믹 공정에 의해 제조된 재료로 형성될 수 있다.
세라믹 재료는 특히 (순수) 세라믹 재료, 즉 특히 소결 과정에 의해 형성될 수 있는 무기의, 비금속 재료뿐만 아니라 서멧, 즉 적어도 하나의 세라믹 재료와 특히 소결 과정에 의해 형성될 수 있는 적어도 하나의 금속 재료로 이루어진 복합 재료도 의미할 수 있다.
세라믹 공정에 의해 제조된 재료는 특히 세라믹 분말을 포함하는 물질의 소결에 의해 제조될 수 있는 재료를 의미할 수 있다. 세라믹 공정에 의한 제조 후에 재료가 후처리, 예컨대 환원될 수 있기 때문에, 세라믹 공정에 의해 제조된 재료는 반드시 세라믹 재료일 필요가 없고, 나중에 상세히 설명되는 바와 같이 금속 재료일 수도 있다.
가스 안내 채널들이 세라믹 재료로 또는 세라믹 공정에 의해 제조된 재료로 이루어진 층 내에 형성되기 때문에, 바람직하게는 접촉이 개선될 수 있다. 특히, 캐소드 또는 애노드가 세라믹 재료 또는 세라믹 공정에 의해 제조된 재료도 포함할 수 있기 때문에, 캐소드 또는 애노드에 대한 더 낮은 접촉 저항이 달성될 수 있다. 개선된 접촉에 의해 바람직하게는 다수의 상기 유형의 전지들로 이루어진 스택의 파워가 증가될 수 있다.
전체적으로 바람직하게는 비용 효율적인 방식으로 고온 전지 또는 다수의 상기 유형의 고온 전지로 이루어진 스택의 파워가 개선될 수 있다.
일 실시예의 범위에서, 가스 안내 채널들을 형성하는, 특히 다공성의 적어도 하나의 층은 캐소드 재료 또는 애노드 재료를 포함한다. 가스 안내 채널들을 형성하는 적어도 하나의 다공성 층이 캐소드 재료를 포함하기 때문에, 바람직하게는 캐소드에 대한 상기 층의 양호한 결합이 달성될 수 있고, 가스 안내 채널들을 형성하는 적어도 하나의 세라믹 층이 애노드 재료를 포함하기 때문에, 바람직하게는 애노드에 대한 상기 층의 양호한 결합이 달성될 수 있다.
예컨대, 캐소드 재료가 란탄스트론튬망간옥사이드(LSM), 란탄스트론튬코발트옥사이드(LSC), 란탄스트론튬철옥사이드(LSF), 란탄스트론튬코발트철옥사이드(LSCF) 및 그 혼합물로 이루어진 그룹으로부터 선택될 수 있다.
예컨대, 애노드 재료는 니켈일 수 있다.
가스 공급 또는 가스 배출을 위한 채널들은 예컨대 전극 내부의 캐소드 측 및/또는 애노드 측 상에 형성될 수 있다.
다른 실시예의 범위에서 캐소드는 가스 안내 채널들을 형성하는 다공성 캐소드 가스 안내 층을 포함하고 및/또는 애노드는 가스 안내 채널들을 형성하는 다공성 애노드 가스 안내 층을 포함한다. 따라서, 바람직하게는 전극의 더 양호한 관류 가능성(특히 가스 안내 채널들을 형성하는 종래의 가스 불투과성 금속 인터커넥터에 비해) 및 그에 따라 더 높은 파워가 달성될 수 있다. 특히 캐소드 가스 안내 층 및/또는 애노드 가스 안내 층은 다공성, 예컨대 가스 투과 다공성 세라믹 재료 및/또는 세라믹 공정에 의해 제조된 다공성, 예컨대 가스 투과 다공성 재료로 형성될 수 있다. 예컨대, 캐소드 가스 안내 층은 캐소드 재료를 그리고 애노드 가스 안내 층은 애노드 재료를 포함할 수 있거나 또는 그것으로 형성될 수 있다.
다른 실시예의 범위에서, 캐소드는 전해질을 (하나의 면 상에서) 커버하는 특히 연속하는, 예컨대 전체 면의/ 중단되지 않은/구조화되지 않은 캐소드 기능 층을 및/또는 애노드는 전해질을 (다른 면 상에서) 커버하는 특히 연속하는, 예컨대 전체 면의/중단되지 않은/구조화되지 않은 애노드 기능 층을 포함한다. 캐소드 기능 층 및/또는 애노드 기능 층은 특히 다공성, 예컨대 가스 투과 다공성 세라믹 재료 및/또는 세라믹 공정에 의해 제조된 다공성, 예컨대 가스 투과 다공성 재료로 형성될 수 있다. 캐소드 기능 층은 특히 캐소드 재료를 그리고 애노드 기능 층은 애노드 재료를 포함할 수 있다.
캐소드 가스 안내 층은 특히 캐소드 기능 층 상에 제공될 수 있다. 애노드 가스 안내 층은 특히 애노드 기능 층 상에 제공될 수 있다.
예컨대 캐소드 가스 안내 층 및/또는 애노드 가스 안내 층은 다공성, 특히 가스 투과 다공성 재료로 이루어진, 특히 가스 안내 채널들 사이에 형성된 웨브들을 포함할 수 있다. 웨브들은 예컨대 인쇄에 의해 형성될 수 있다. 가스 안내 채널들은 특히 웨브에 의해 측면으로 제한될 수 있다. 따라서, 바람직하게는 가스, 예컨대 공기 또는 연료 가스가 다공성 재료 하에서도, 예컨대 가스 안내 채널들을 제한하는 웨브 하에서도 각각의 전극 내로 3상 경계에 침투할 수 있고, 특히 이는 가스 안내 채널을 형성하는 금속 인터커넥터에서는 지금까지 불가능했다. 바람직하게는 가스 안내 채널을 제한하는 구조, 예컨대 웨브 하에서 공기 또는 연료 가스 감소가 방지될 수 있다. 그렇지 않으면, 가스 안내 채널들이 한편으로는 인접한 층들에 의해, 특히 캐소드 기능 층 또는 애노드 기능 층에 의해 그리고 다른 한편으로는 추가의 층에 의해, 예컨대 캐소드 접촉 층에 의해 또는 인터커넥터의 다공성 결합 층에 의해 및/또는 인터커넥터의 밀봉 보호층에 의해 및/또는 인터커넥터에 의해 제한될 수 있다.
추가 실시예의 범위에서, 캐소드 가스 안내 층은 캐소드 기능 층보다 더 낮은 다공성을 갖고 및/또는 애노드 가스 안내 층은 애노드 기능 층보다 더 낮은 다공성을 갖는다. 따라서, 바람직하게는 전지 또는 스택의 기계적 강도 및 전기 전도성이 최적화될 수 있다. 캐소드 기능 층 또는 애노드 기능 층보다 더 낮은 다공성을 가진 캐소드 가스 안내 층 또는 애노드 가스 안내 층이 형성되기 때문에, 캐소드 가스 안내 층 또는 애노드 가스 안내 층은 특히 더 높은 다공성의 경우에서보다 더 높은 안정성을 갖고 그에 따라 더 높은 접촉 압력을 견딜 수 있다. 또한, 캐소드 기능 층 또는 애노드 기능 층보다 더 낮은 다공성을 가진 캐소드 가스 안내 층 또는 애노드 가스 안내 층이 형성되기 때문에, 캐소드 가스 안내 층 또는 애노드 가스 안내 층은 특히 더 높은 다공성의 경우에서보다 더 높은 전기 전도성을 가질 수 있다. 그러나 캐소드 가스 안내 층 및/또는 애노드 가스 안내 층의 다공성은 바람직하게는 가스 안내 채널을 제한하는 구조, 예컨대 웨브 하에서 가스 확산이 여전히 가능하며 특히 후술 되는 접촉 층이 캐소드 가스 안내 층 또는 애노드 가스 안내 층의 다공 내로 침투할 수 있도록 선택되어야 한다. 캐소드 기능 층 또는 애노드 기능 층의 3상 구역에서는 높은 또는 더 높은 다공성이 중요하다.
캐소드 기능 층은 특히 세라믹 재료로 형성될 수 있다. 예컨대 캐소드 기능 층은 다공성 세라믹 재료로 형성될 수 있다.
다른 실시예의 범위에서, 캐소드 기능 층은 란탄스트론튬망간옥사이드(LSM)와 도핑된 산화지르코늄, 예컨대 이트륨-도핑된 산화지르코늄(YSZ)의 혼합물로, 및/또는 란탄스트론튬코발트옥사이드(LSC)로, 및/또는 란탄스트론튬철옥사이드(LSF)로 및/또는 란탄스트론튬코발트철옥사이드(LSCF)로 형성된다. 예컨대 캐소드 기능 층은 란탄스트론튬망간옥사이드와 도핑된 산화지르코늄, 예컨대 이트륨-도핑된 산화지르코늄의 다공성 혼합물로, 및/또는 다공성 란탄스트론튬코발트옥사이드로, 및/또는 다공성 란탄스트론튬철옥사이드로 및/또는 다공성 란탄스트론튬코발트철옥사이드로 형성될 수 있다. 상기 재료들은 캐소드 기능 층을 형성하기에 특히 바람직한 것으로 나타났다. 란탄스트론튬망간옥사이드는 이온 전도성을 제공하기 위해, 특히 도핑된 산화지르코늄과의 혼합물로서 사용될 수 있다. 나머지 재료들, 란탄스트론튬코발트옥사이드, 란탄스트론튬철옥사이드 및 란탄스트론튬코발트철옥사이드는 자체 이온 전도성이기 때문에, 순수하게 또는 산화지르코늄 없이 사용될 수 있다.
캐소드 가스 안내 층은 특히 세라믹 재료로 형성될 수 있다. 예컨대, 캐소드 가스 안내 층은 다공성 세라믹 재료로 형성될 수 있다.
캐소드 가스 안내 층은 기본적으로 란탄스트론튬망간옥사이드와 도핑된 산화지르코늄, 예컨대 이트륨-도핑된 산화지르코늄의 혼합물로, 및/또는 란탄스트론튬코발트옥사이드로, 및/또는 란탄스트론튬철옥사이드로 및/또는 란탄스트론튬코발트철옥사이드로 형성될 수 있다.
높은 전기 전도성을 달성하기 위해, 캐소드 가스 안내 층은 특히 산화지르코늄을 포함하지 않을 수 있다.
다른 실시예의 범위에서, 캐소드 가스 안내 층은 란탄스트론튬망간옥사이드(LSM) 및/또는 란탄스트론튬코발트옥사이드(LSC) 및/또는 란탄스트론튬철옥사이드(LSF) 및/또는 란탄스트론튬코발트철옥사이드(LSCF)로 형성된다. 예컨대 캐소드 가스 안내 층은 다공성 란탄스트론튬망간옥사이드 및/또는 다공성 란탄스트론튬코발트옥사이드 및/또는 다공성 란탄스트론튬철옥사이드 및/또는 다공성 란탄스트론튬코발트철옥사이드로 형성될 수 있다. 상기 재료들은 캐소드 가스 안내 층을 형성하기에 특히 바람직한 것으로 나타났다.
애노드 기능 층은 특히 세라믹 재료, 예컨대 서멧 및/또는 (순수) 세라믹 재료로 형성될 수 있다. 특히, 애노드 기능 층은 다공성 세라믹 재료, 예컨대 다공성 서멧 및/또는 다공성 세라믹 재료로 형성될 수 있다.
다른 실시예의 범위에서 애노드 기능 층은 니켈과 도핑된 산화지르코늄, 예컨대 이트륨-도핑된 산화지르코늄(YSZ)으로 이루어진 혼합물로 형성된다. 특히, 애노드 기능 층은 니켈과 도핑된 산화지르코늄, 예컨대 이트륨-도핑된 산화지르코늄(YSZ)으로 이루어진 다공성 혼합물로 형성될 수 있다. 이는 애노드 기능 층을 형성하기에 특히 바람직한 것으로 나타났다.
애노드 가스 안내 층은 특히 세라믹 공정에 의해 제조된 금속 재료로 또는 세라믹 재료, 예컨대 서멧 및/또는 (순수) 세라믹 재료로 형성될 수 있다. 특히, 애노드 가스 안내 층은 세라믹 공정에 의해 제조된 다공성 금속 재료로 또는 다공성 세라믹 재료, 예컨대 다공성 서멧 및/또는 세라믹 재료로 형성될 수 있다. 예컨대 애노드 가스안내 층은 세라믹 공정에 의해 제조된 세라믹 재료의 환원에 의해, 예컨대 산화니켈로부터 금속 재료로, 예컨대 (금속) 니켈로, 특히 다공성 (금속) 니켈로 환원에 의해 제조될 수 있다. 예컨대, 상기 환원은 환원 분위기, 예컨대 수소 분위기에서 고온 처리에 의해 이루어질 수 있다. 이 경우, 환원은 하나의 제조 공정 단계의 범위에서 뿐만 아니라 바람직하게는 전지 또는 스택의 삽입 시에 이루어질 수 있다.
다른 실시예의 범위에서, 애노드 가스 안내 층은 니켈, 특히 예컨대 낮은 다공성을 가진 다공성 니켈로 형성된다. 이는 애노드 가스 안내 층을 형성하기에 특히 바람직한 것으로 나타났다.
다른 실시예의 범위에서, 고온 전지는 캐소드와 인터커넥터 사이에 배치된 캐소드 접촉 층 및/또는 애노드와 인터커넥터 사이에 배치된 애노드 접촉 층을 포함한다. 캐소드 접촉 층 또는 애노드 접촉 층에 의해, 바람직하게는 전극과 인터커넥터 사이의 전기 접촉이 개선될 수 있다. 이는 한편으로는 캐소드 접촉 층 또는 애노드 접촉 층의 재료가 한편으로는 전극에 대한 그리고 다른 한편으로는 인터커넥터에 대한 양호한 결합이 달성되도록 조정되는 것에 기인할 수 있다. 특히 이는 캐소드 접촉 층 또는 애노드 접촉 층이 결합재로서 예컨대 접착제 또는 전기 전도성 유리와 유사하게 작용함으로써 달성될 수 있다.
캐소드 접촉 층 및/또는 애노드 접촉 층은 특히 밀봉 재료로 형성될 수 있다. 따라서, 바람직하게는 높은 전기 전도성 및 기계적 안정성이 달성될 수 있다.
예컨대, 캐소드 접촉 층 및/또는 애노드 접촉 층은 세라믹 재료 및/또는 세라믹 공정에 의해 제조된 재료로 형성될 수 있다. 예컨대 캐소드 접촉 층은 캐소드 재료를 그리고 애노드 접촉 층은 애노드 재료들 포함하거나 또는 상기 재료로 형성될 수 있다.
다른 실시예의 범위에서, 캐소드 접촉 층은 란탄스트론튬망간옥사이드(LSM) 및/또는 란탄스트론튬코발트옥사이드(LSC) 및/또는 란탄스트론튬철옥사이드(LSF) 및/또는 란탄스트론튬코발트철옥사이드(LSCF)로 형성되고; 및/또는 애노드 접촉 층은 니켈로 형성된다. 상기 재료들은 캐소드 접촉 층 또는 애노드 접촉 층을 형성하기에 특히 바람직한 것으로 나타났다.
캐소드 기능 층/애노드 기능 층 또는 캐소드 가스 안내 층/애노드 가스 안내 층이 다공성 재료로 형성되고 상기 재료의 다공 내에 캐소드 접촉 층/애노드 접촉 층이 침투할 수 있으면, 전극 측에서 캐소드 접촉 층 또는 애노드 접촉 층의 양호한 결합이 달성될 수 있다. 이를 위해 바람직하게는 캐소드 접촉 층 및/또는 애노드 접촉 층이 소결되지 않은 상태에서, 특히 인쇄 시에 또는 인쇄 페이스트/인쇄액으로서 양호한 유동성을 갖는다. 경우에 따라 결합은 전극 측에서 및/또는 인터커넥터 측에서, 접촉될 면의 표면이 적합한 에너지의 플라즈마로 활성화되면, 개선될 수 있다.
추가로 인터커넥터에 대한 캐소드 접촉 층 또는 애노드 접촉 층의 양호한(또는 개선된) 결합을 달성하기 위해, 인터커넥터 측에서 예컨대 샌드 블래스팅에 의해 인터커넥터의 러핑(roughing)이 제공될 수 있고, 및/또는 다공성 결합 층이 인터커넥터에 또는 인터커넥터에 제공된 층, 예컨대 차단 층에 제공될 수 있다. 따라서, 바람직하게는 유효 표면이 커질 수 있고, 접촉 층에 의한 침투 및 습윤이 현저히 개선될 수 있어서 접촉이 개선될 수 있다.
상기 실시예의 일 구현의 범위에서, 가스 안내 채널들이 캐소드 접촉 층 및/또는 애노드 접촉 층 내에 형성된다. 특히 캐소드 가스 안내 층 내의 가스 안내 채널들은 캐소드 접촉 층 내의 가스 안내 채널들과 중첩할 수 있고 및/또는 애노드 가스 안내 층 내의 가스 안내 채널들은 애노드 접촉 층 내의 가스 안내 채널들과 중첩할 수 있다. 따라서, 바람직하게는 가스 흐름이 최적화될 수 있다.
상기 실시예의 다른 구현의 범위에서, 캐소드 접촉 층 및/또는 애노드 접촉 층이 연속해서, 특히 가스 안내 채널 없이, 예컨대 전체 면에/중단되지 않게/구조화되지 않게 형성된다. 따라서, 바람직하게는 간단하고 기계적으로 특히 안정한 구성이 구현될 수 있다.
다른 실시예의 범위에서 고온 전지는 또한 적어도 하나의 평면의, 특히 금속의 인터커넥터를 포함한다. 적어도 하나의 평면 인터커넥터는 플레이트형으로 형성될 수 있다.
특히 적어도 하나의 평면 인터커넥터가 가스 안내 채널 없이 형성될 수 있다. 따라서, 전지 또는 스택에 바람직하게는 간단하며 저렴한 방식으로 인터커넥터가 제공될 수 있다.
인터커넥터들은 예컨대 크롬 함유, 예컨대 페라이트 특수 강, 예컨대 독일 소재 Thyssen-Krupp 사의 Cofer 22 APU 로 형성될 수 있다.
상기 실시예의 일 구현의 범위에서, 적어도 하나의 인터커넥터는 다공성 결합 층을 포함한다. 접촉 층과 관련해서 설명된 바와 같이, 바람직하게는 인터커넥터와 접촉 층의 접촉이 개선될 수 있다. 다공성 결합 층은 스피넬, 예컨대 망간코발트-스피넬(MCO), 및/또는 캐소드 재료, 예컨대 란탄스트론튬망간옥사이드(LSM) 및/또는 란탄스트론튬코발트옥사이드(LSC) 및/또는 란탄스트론튬철옥사이드(LSF) 및/또는 란탄스트론튬코발트철옥사이드(LSCF), 및/또는 애노드 재료, 예컨대 니켈과 도핑된 산화지르코늄, 예컨대 이트륨-도핑된 산화지르코늄(YSZ)의 혼합물로 형성될 수 있다.
상기 실시예의 다른, 대안적 또는 추가적 구현의 범위에서, 적어도 하나의 인터커넥터는 밀봉 보호층을 포함한다. 상기 밀봉 보호층은 특히 밀봉 크롬차단층 및/또는 밀봉 부식 방지층일 수 있다. 따라서, 바람직하게는 인터커넥터 재료로부터 크롬의 증발 및 그에 따라 전극의 크롬 중독 또는 인터커넥터의 부식이 방지될 수 있다. 밀봉 보호층은 스피넬, 예컨대 망간코발트-스피넬(MCO)로 형성될 수 있다.
특히 다공성 결합 층은 밀봉 보호층과 동일한 재료로 형성될 수 있다. 이 경우, 실질적으로 다공성 또는 다공성의 형성 능력에서 구별되는 재료들은 특히 동일하게 이해될 수 있다. 예컨대, 다공성 결합 층 및 밀봉 보호층은 스피넬, 예컨대 망간코발트-스피넬(MCO)로 형성될 수 있다.
다른 실시예의 범위에서, 고온 전지는 연료 전지 및/또는 전해 전지 및/또는 금속-공기 전지이다.
예컨대, 고온 전지는 애노드 지지된 평면 전지(Anode Supported Cell, ASC), 캐소드 지지된 평면 전지(Cathode Supported Cell, CSC), 전해질 지지된 평면 전지(Electrolyte Supported Cess, ESC), 금속 지지된 평면 전지(Metal Supported Cell, MSC) 및/또는 불활성 재료 지지된 평면 전지일 수 있다.
본 발명에 따른 고온 전지의 다른 기술적 특징들 및 장점들과 관련해서, 본 발명에 따른 고온 전지 스택, 본 발명에 따른 제조 방법, 본 발명에 따른 열병합 발전소와 관련한 설명, 그리고 도면 및 실시예 설명이 참고된다.
또한, 본 발명은 2개 이상의 본 발명에 따른 고온 전지로 이루어진 스택을 포함하는 고온 전지 스택에 관한 것이다.
본 발명에 따른 고온 전지 스택의 다른 기술적 특징들 및 장점들과 관련해서, 본 발명에 따른 고온 전지, 본 발명에 따른 제조 방법, 본 발명에 따른 열병합 발전소와 관련한 설명, 그리고 도면 및 실시예 설명이 참고된다.
본 발명의 다른 대상은 특히 평면의 고온 전지 또는 고온 전지 스택의 제조 방법이다. 특히 상기 방법에 의해 본 발명에 따른 고온 전지 및/또는 본 발명에 따른 고온 전지 스택이 제조될 수 있다.
방법은 기능 층, 특히 캐소드 기능 층 및/또는 전해질 층 및/또는 애노드 기능 층 및 경우에 따라 하나 이상의 추가 층들이 인쇄되는 방법 단계를 포함할 수 있다. 층들의 인쇄는 특히 기능 층들 중 하나를 형성하거나 또는 금속성 또는 불활성일 수 있는 지지체 상에서 이루어질 수 있다. 지지체는 주조, 예컨대 필름 주조에 의해 형성될 수 있다.
또한, 방법은 부분적으로 잔류물 없이 연소 가능한 재료, 특히 탄소 또는 탄소 함유 재료, 예컨대 카본 블랙으로 그리고 부분적으로 세라믹 재료 또는 세라믹 재료를 형성하기 위한 전구체로 형성되는 층이 기능 층 상에 인쇄되는, 방법 단계를 포함할 수 있다.
또한, 방법은 층이 동시 소결되는, 즉 함께 또는 동시에 소결되는 방법 단계를 포함할 수 있다. 이 경우, 특히 잔류물 없이 연소 가능한 재료가 연소할 수 있다.
인쇄 기술의 사용에 의해, 가스 공급을 위한 소정 가스 안내 채널들에 바람직하게는 간단히, 잔류물 없이 연소 가능한 재료로 이루어진 섹션의 형태로 전극이 인쇄될 수 있고, 소결시 잔류물 없이 연소 가능한 재료의 연소에 의해 결국 가스 안내 채널들이 남는다.
일 실시예의 범위에서, 예컨대 동시 소결 전 또는 후에, 캐소드 접촉 층 및/또는 애노드 접촉 층이 인터커넥터 상에 또는 부분적으로 형성된 층 상에, 특히 그 세라믹 층 섹션 상에 인쇄되고, 이 경우 층 어레이 및 인터커넥터는 캐소드 접촉 층 또는 애노드 접촉 층이 층 어레이를 인터커넥터에 접속하도록 쌓인다.
특히, 이는 층들의 동시 소결 후에 이루어질 수 있다. 이는, 층들의 동시 소결 시에 다공 형성제가 연소될 수 있어서, 캐소드 접촉 층 또는 애노드 접촉 층이 다공성 층 섹션과 접촉할 수 있고 그 유동 상태에서 부분적으로 상기 다공성 층 섹션 내로 흐를 수 있으며, 그 결과 특히 양호한 접촉이 달성될 수 있다는 장점을 갖는다.
인터커넥터는 예컨대 거칠어진 표면을 포함할 수 있거나 또는 거칠어진 표면을 갖는 상태일 수 있다. 예컨대, 인터커넥터는 샌드 블래스팅될 수 있거나 또는 샌드 블래스팅된 상태일 수 있다.
이에 대한 대안으로서 또는 추가로 인터커넥터는 다공성 결합 층을 포함할 수 있거나 또는 다공성 결합 층을 갖는 상태일 수 있다.
캐소드 접촉 층 및/또는 애노드 접촉 층에 바람직하게는 유동성이 제공되고, 상기 유동성은 캐소드 접촉 층 및/또는 애노드 접촉 층이 인쇄 시에 그 아래 놓인 층의 거칠어진 또는 다공성 표면 내로 침투할 수 있게 한다. 따라서, 접촉층은 이를 통해 결합될 2개의 재료 내로 침투할 수 있고, 이로 인해 재료의 최적의 결합을 일으킬 수 있다.
캐소드 접촉 층 및/또는 애노드 접촉 층의 침투는, 추가로 다공성의 또는 거칠어진 표면이 캐소드 접촉 층 또는 애노드 접촉 층의 인쇄 전에 플라즈마로 처리됨으로써 촉진될 수 있다. 이로 인해, 표면들은 바람직하게는 훨씬 더 양호한 습윤 특성을 얻고, 이는 접촉 층이 다공성의 또는 거칠어진 재료 내로 매우 양호하게 흐를 수 있게 한다.
특별한 실시예의 범위에서, 특히 전지를 형성하기 위한 방법은
a) 지지체의 주조, 예컨대 필름 주조 단계로서, 특히 상기 지지체는 전지를 지지하며 예컨대 전지의 층들 중 최대 층 두께를 갖고, 상기 지지체는 애노드 기능 층(애노드 지지된 전지, ASC) 또는 캐소드 기능 층(캐소드 지지된 전지, CSC) 또는 전해질(전해질 지지된 전지, ESC) 또는 금속 또는 금속 합금(금속 지지된 전지, MSC) 또는 불활성 재료(불활성 재료 지지된 전지)인, 주조 단계,
b) 경우에 따라 전지 크기로 지지체의 절단 단계,
c) 경우에 따라 지지체의 소결 단계,
d) 특히
- 경우에 따라 어큐뮬레이터(애노드 어큐뮬레이터),
- 부분적으로 잔류물 없이 연소 가능한 재료로 그리고 부분적으로 세라믹 재료 또는 세라믹 재료를 형성하기 위한 전구체로 형성된, 경우에 따라 어큐뮬레이터 층(애노드 어큐뮬레이터) 상에 특히 애노드 가스 안내 층을 형성하기 위한 층,
- 특히 부분적으로 형성된 층 상의 애노드 기능 층,
- 특히 애노드 기능 층 상의 전해질, 및 경우에 따라 전해질 상의 하나 이상의 보호 층,
- 특히 전해질 또는 경우에 따라 그 보호층 상의 캐소드 기능 층,
- 부분적으로 잔류물 없이 연소 가능한 재료로 그리고 부분적으로 세라믹 재료 또는 세라믹 재료를 형성하기 위한 전구체로 형성된, 특히 캐소드 기능 층 상에 특히 캐소드 가스 안내 층을 형성하기 위한 층,
- 특히 부분적으로 형성된 층 상의 경우에 따라 어큐뮬레이터(캐소드 어큐뮬레이터)를 포함하는
기능 층 시스템이 형성되도록, 지지체 상에 나머지 기능 층들의 인쇄 단계,
e) 동시 소결 단계를 포함한다.
방법은 기능 층들의 인쇄 단계들 사이에 경우에 따라 하나 이상의 추가 동시 소결 단계를 포함할 수 있다.
특히 전지는 캐소드 어큐뮬레이터 및 애노드 어큐뮬레이터를 포함할 수 있다. 캐소드 어큐뮬레이터 및/또는 애노드 어큐뮬레이터는 특히 세라믹 재료로 및/또는 세라믹 공정에 의해 제조된 재료로 형성될 수 있다. 경우에 따라 캐소드 어큐뮬레이터 및/또는 애노드 어큐뮬레이터는 밀봉 방식으로 형성될 수 있다.
캐소드 어큐뮬레이터는 예컨대 경우에 따라 밀봉 세라믹 재료로 형성될 수 있다. 예컨대, 캐소드 어큐뮬레이터는 란탄스트론튬망간옥사이드(LSM) 및/또는 란탄스트론튬코발트옥사이드(LSC) 및/또는 란탄스트론튬철옥사이드(LSF) 및/또는 란탄스트론튬코발트철옥사이드(LSCF)로 형성될 수 있다.
애노드 어큐뮬레이터는 예컨대 세라믹 공정에 의해 제조된, 경우에 따라 밀봉 금속 재료로 또는 경우에 따라 밀봉 세라믹 재료, 예컨대 서멧 및/또는 (순수) 세라믹 재료로 형성될 수 있다. 예컨대, 애노드 어큐뮬레이터는 니켈로 형성될 수 있다.
예컨대 애노드 지지된 전지를 형성하기 위한 방법은
1) 애노드 기능 층인 지지체의 주조, 예컨대 필름 주조 단계,
2) 경우에 따라 전지 크기로 지지체의 절단 단계,
3) 경우에 따라 지지체의 소결 단계,
4) 경우에 따라 지지체의 하나의 면 상에 (추가의) 애노드 기능 층의 인쇄 단계,
5) 특히 애노드 기능 층 상에 전해질 및 경우에 따라 전해질 상에 하나 이상의 보호 층의 인쇄 단계,
6) 경우에 따라 예컨대 1400℃에서 동시 소결 단계,
7) 전해질 또는 그 보호층(들) 상에 캐소드 기능 층의 인쇄 단계,
8) 캐소드 기능 층 상에, 부분적으로 잔류물 없이 연소 가능한 재료로 그리고 부분적으로 세라믹 재료 또는 세라믹 재료를 형성하기 위한 전구체로 형성된, 특히 캐소드 가스 안내 층을 형성하기 위한 층의 인쇄 단계,
9) 경우에 따라 부분적으로 형성된 층 상에 어큐뮬레이터(캐소드 어큐뮬레이터)의 인쇄 단계,
10) 지지체의 다른 면 상에, 부분적으로 잔류물 없이 연소 가능한 재료로 그리고 부분적으로 세라믹 재료 또는 세라믹 재료를 형성하기 위한 전구체로 형성된, 특히 애노드 가스 안내 층을 형성하기 위한 층의 인쇄 단계,
11) 경우에 따라 지지체의 다른 면 상의 부분적으로 형성된 층 상에 어큐뮬레이터(애노드 어큐뮬레이터)의 인쇄 단계,
12) 예컨대 1200℃에서 동시 소결 단계를 포함할 수 있다.
예컨대, 불활성 재료로 지지된 전지를 형성하기 위한 방법은
1') 다공성 소결 불활성 재료 층인 지지체의 주조, 예컨대 필름 주조 단계,
2') 경우에 따라 전지 크기로 지지체의 절단 단계,
3') 경우에 따라 지지체의 소결 단계,
4') 경우에 따라 어큐뮬레이터(애노드 어큐뮬레이터)의 인쇄 단계,
5') 부분적으로 잔류물 없이 연소 가능한 재료로 그리고 부분적으로 세라믹 재료 또는 세라믹 재료를 형성하기 위한 전구체로 형성된, 특히 애노드 가스 안내 층을 형성하기 위한 층의 인쇄 단계,
6') 부분적으로 형성된 층 상에 애노드 기능 층의 인쇄 단계,
7') 애노드 기능 층 상에 전해질, 그리고 경우에 따라 전해질 상에 하나 이상의 보호 층의 인쇄 단계,
8') 경우에 따라 동시 소결 단계,
9') 전해질 상에 캐소드 기능 층 또는 그 보호층(들)의 인쇄 단계,
10') 캐소드 기능 층 상에, 부분적으로 잔류물 없이 연소 가능한 재료로 그리고 부분적으로 세라믹 재료 또는 세라믹 재료의 형성을 위한 전구체로 형성된, 특히 캐소드 가스 안내 층을 형성하기 위한 층의 인쇄 단계,
11') 경우에 따라 부분적으로 형성된 층 상에 어큐뮬레이터(캐소드 어큐뮬레이터)의 인쇄 단계,
12') 동시 소결 단계를 포함할 수 있다.
괄호 안에 표시된 수는 가능하지만, 반드시 지켜지지 않아도 되는 순서를 나타낸다. 특히, 애노드 측과 캐소드 측은 반대 순서로 형성될 수 있다.
인터커넥터를 형성하기 위한 방법은
Ⅰ) 평면의, 특히 금속의 인터커넥터의 제공 단계,
Ⅱ) 경우에 따라 밀봉 보호층, 예컨대 확산 보호층/확산 배리어/확산 차단 층으로 평면의 인터커넥터의 코팅, 예컨대 일면 또는 양면 코팅 단계, 및/또는
경우에 따라 다공성 결합 층으로 평면의 인터커넥터 또는 밀봉 보호층의 코팅, 예컨대 일면 또는 양면 코팅 단계,
Ⅲ) 인터커넥터의 하나의 면, 예컨대 연료 가스 측에 애노드 접촉 층의 인쇄 단계, 및
Ⅳ) 인터커넥터의 다른 면, 예컨대 공기 측에 캐소드 접촉 층의 인쇄 단계를 포함할 수 있다.
괄호 안에 표시된 수는 가능하지만, 반드시 지켜지지 않아도 되는 순서를 나타낸다. 특히, 애노드 측과 캐소드 측은 반대 순서로 형성될 수 있다.
스택을 형성하기 위한 방법은 특히
예컨대 방법 단계 e), 12) 또는 12')로부터 적어도 하나의 셀 어레이, 특히 적어도 2개의 셀 어레이, 그리고 예컨대 방법 단계 Ⅳ)로부터 적어도 하나의 인터커넥터를 쌓아서 스택을 형성하는 스택 형성 단계로서, 특히 인터커넥터가 캐소드 접촉 층 및/또는 애노드 접촉 층을 통해 셀 어레이에 접속되는, 스택 형성 단계를 포함할 수 있다.
쌓기 전에 또는 후에, 특히 유리 밀봉이 전지 또는 스택의 측면 또는 외부면에 예컨대 분배(dispensation)에 의해 제공될 수 있다. 따라서, 다공성 층들은 외부에 대해 밀봉될 수 있다.
캐소드 접촉 층 또는 애노드 접촉 층의 경화는 스택의 삽입 시에 또는 경우에 따라 추가의 제조 방법 단계에서, 예컨대 소결 단계에서 이루어질 수 있다.
본 발명에 따른 제조 방법의 다른 기술적 특징들 및 장점들과 관련해서, 본 발명에 따른 고온 전지, 본 발명에 따른 고온 전지 스택, 본 발명에 따른 열병합 발전소와 관련한 설명 그리고 도면 및 실시예 설명이 참고된다.
본 발명은 또한 본 발명에 따른 고온 전지 및/또는 본 발명에 따른 고온 전지 스택을 포함하는 에너지 시스템, 특히 열병합 발전소(KWK), 예컨대 마이크로 열병합 발전소(μKWK)에 관한 것이다.
본 발명에 따른 에너지 시스템 또는 본 발명에 따른 열병합 발전소의 다른 기술적 특징들 및 장점들과 관련해서, 본 발명에 따른 고온 전지, 본 발명에 따른 고온 전지 스택, 본 발명에 따른 제조 방법과 관련한 설명 그리고 도면 및 실시예 설명이 참고된다.
본 발명에 따른 대상의 다른 장점들 및 바람직한 실시예들은 도면에 나타나며 하기에서 설명된다. 도면들은 설명된 특징들만을 포함하며, 본 발명을 특정 형태로 제한하는 것은 아니다.
도 1은 본 발명에 따른 고온 전지의 제 1 실시예의 개략적인 횡단면도.
도 2는 본 발명에 따른 고온 전지의 제 2 실시예의 개략적인 횡단면도.
도 3은 본 발명에 따른 고온 전지의 제 3 실시예의 개략적인 횡단면도.
도 4는 본 발명에 따른 고온 전지의 제 4 실시예의 개략적인 횡단면도.
도 5는 본 발명에 따른 고온 전지의 제 5 실시예의 개략적인 횡단면도.
도 1은 캐소드(11), 애노드(12), 및 상기 캐소드(11)와 상기 애노드(12) 사이에 배치된 전해질(13)을 포함하는 고온 전지(10), 예컨대 고온 연료 전지를 도시한다.
도 1은 캐소드(11)가 전해질(13)을 커버하는, 특히 연속하는 캐소드 기능 층(11a)을 포함하고, 애노드(12)가 전해질(13)을 커버하는, 특히 연속하는 애노드 기능 층(12a)을 포함하는 것을 도시한다.
도 1은 또한 고온 전지(10)가 2개의 평면의, 금속 인터커넥터(14a, 14 및 15a, 15)를 포함하는 것을 도시한다.
도 1은 고온 전지가 가스 안내 채널들(11b'; 12b')이 형성된 2개의 다공성 층(11b; 12b)을 포함하는 것을 나타낸다.
캐소드(11)는 가스 안내 채널(11b')을 형성하는 세라믹 캐소드 가스 안내 층(11b)을 포함하고, 상기 캐소드 가스 안내 층(11b)은 세라믹 캐소드 재료를 포함하며 캐소드 기능 층(11a) 상에 제공된다. 애노드(12)는 가스 안내 채널(12b')을 형성하는 애노드 가스 안내 층(12b)을 포함하고, 상기 애노드 가스 안내 층은 애노드 재료, 예컨대 특히 세라믹 공정에 의해 제조되는 니켈을 포함하며 애노드 기능 층(12a) 상에 제공된다.
캐소드 가스 안내 층(11b) 및 애노드 가스 안내 층(12b)은 가스 투과 다공성 재료로 형성된다. 따라서, 바람직하게는 가스가 캐소드 가스 안내 층(11b) 및 애노드 가스 안내 층(12b)의 재료를 통해, 예컨대 캐소드 가스 안내 층(11b)과 애노드 가스 안내 층(12b)의 웨브형 섹션의 재료를 통해 캐소드 기능 층(11a) 또는 애노드 기능 층(12a)을 향해 확산할 수 있다.
캐소드 가스 안내 층(11b) 및 애노드 가스 안내 층(12b)은 특히 낮은 다공성을 가질 수 있고, 캐소드 기능 층(11a) 및 애노드 기능 층(12a)은 높은 다공성을 가질 수 있다. 특히, 캐소드 가스 안내 층(11b)은 캐소드 기능 층(11a)보다 낮은 다공성을 가질 수 있고, 애노드 가스 안내 층(12b)은 애노드 기능 층(12a)보다 낮은 다공성을 가질 수 있다. 따라서, 바람직하게는 캐소드 가스 안내 층(11b) 또는 애노드 가스 안내 층(12b)의 기계적 안정성 및 전기 전도성이 최적화될 수 있다.
도 1에 도시된 실시예의 범위에서, 캐소드 가스 안내 층(11b)은 캐소드 기능 층(11a)과 인터커넥터(14a, 14) 사이에 형성되고, 애노드 가스 안내 층(12b)은 애노드 기능 층(12)과 인터커넥터(15a, 15) 사이에 형성된다.
도 2에 도시된 실시예는 실질적으로 인터커넥터들(14; 15)이 각각 다공성 결합 층(14b, 15b)을 포함하는 평면의 금속 인터커넥터들(14a; 15a)이라는 점에서 도 1에 도시된 실시예와 다르다. 캐소드 가스 안내 층(11b)은 캐소드 기능 층(11a)과 하나의 인터커넥터(14)의 다공성 결합 층(14b) 사이에 형성되고, 애노드 가스 안내 층(12b)은 애노드 기능 층(12a)과 다른 인터커넥터(15)의 다공성 결합 층(15b) 사이에 형성된다. 다공성 표면(14a, 15b)에 의해 바람직하게는 인터커넥터들(14, 15)에서의 결합이 개선될 수 있다.
도 2는 가스 안내 층들(11b, 12b)의 인쇄 시에 가스 안내 층들(11b, 12b)의 재료가 부분적으로 다공성 결합 층들(14b, 15b) 내로 침투함으로써 결합을 개선할 수 있다는 것을 지시한다. 이와 유사하게, - 도 2에 지시되지 않음에도 - 가스 안내 층들(11b, 12b)의 재료가 부분적으로 다공성 기능 층들(11a, 12a) 내로 침투함으로써 결합을 개선할 수 있다.
도 3에 도시된 실시예는 인터커넥터(14, 15)가 또한 밀봉 보호층(14c, 15c)을 포함한다는 점에서 도 2에 도시된 실시예와 실질적으로 다르다. 밀봉 보호층들(14c, 15c)은 예컨대 인터커넥터(14a, 15a)로부터 크롬 함유 결합제의 배출을 막는 확산 차단 층들로서 사용될 수 있다.
도 3은 각각 하나의 밀봉 보호층(14c, 15c)이 평면의 금속 인터커넥터(14a, 15a) 상에 제공되는 것을 도시하며, 이 경우 각각 하나의 다공성 결합 층(14b, 15b)이 밀봉 보호층(14c, 15c) 상에 제공된다. 도 3은 캐소드 가스 안내 층(11b)이 캐소드 기능 층(11a)과 하나의 인터커넥터(14)의 다공성 결합 층(14b) 사이에 형성되고, 애노드 가스 안내 층(12b)이 애노드 기능 층(12a)과 다른 인터커넥터(15)의 다공성 결합 층(15b) 사이에 형성되는 것을 도시한다.
도 4에 도시된 실시예는 캐소드 접촉 층(16)과 애노드 접촉 층(17)이 제공된다는 점에서 도 3에 도시된 실시예와 실질적으로 다르다. 캐소드 접촉 층(16)은 캐소드(11)와 인터커넥터(14) 사이에 배치되고, 애노드 접촉 층(17)은 애노드(12)와 다른 인터커넥터(15) 사이에 배치된다. 캐소드 가스 안내 층(11b)은 캐소드 기능 층(11b)과 캐소드 접촉 층(16) 사이에 형성되고, 애노드 가스 안내 층(12b)은 애노드 기능 층(12a)과 애노드 접촉 층(17) 사이에 형성된다.
도 4는 접촉 층(16, 17)의 인쇄시 접촉 층들(16, 17)의 재료가 부분적으로 다공성 결합 층들(14b, 15b) 내로 침투함으로써 결합을 개선할 수 있다는 것을 나타낸다. 이와 유사하게 - 도 4에 도시되어 있지 않음에도 - 접촉 층들(16, 17)의 재료가 부분적으로 다공성 가스 안내 층들(11b, 12b) 내로 침투함으로써 결합을 개선할 수 있다.
도 4에 도시된 실시예의 범위에서, 캐소드 접촉 층(16)과 애노드 접촉 층(17)은 연속적으로 특히 가스 안내 채널 없이 형성된다.
도 5에 도시된 실시예는 가스 안내 채널들(16', 17')이 캐소드 접촉 층(16) 및 애노드 접촉 층(17) 내에 형성되어 있다는 점에서 도 4에 도시된 실시예와 실질적으로 다르다. 특히, 캐소드 접촉 층(16)의 가스 안내 채널들(16')은 캐소드 가스 안내 층(11b)의 가스 안내 채널들(11b')과 중첩하고, 애노드 접촉 층(17)의 가스 안내 채널들(17')은 애노드 가스 안내 층(12b)의 가스 안내 채널들(12b')과 중첩한다.
10 고온 전지
11 캐소드
11b; 12b 다공성 층
11b';12b' 가스 안내 채널
12 애노드
12a 애노드 기능 층
12b 애노드 가스 안내 층
13 전해질
14, 15 인터커넥터
14b; 15b 결합 층
14c; 15c 보호층
16 캐소드 접촉 층
17 애노드 접촉 층
17' 가스 안내 채널

Claims (15)

  1. 고온 전지(10)로서,
    - 캐소드(11),
    - 애노드(12) 및
    - 상기 캐소드(11)와 상기 애노드(12) 사이에 배치된 전해질(13)을 포함하고,
    상기 고온 전지(10)는 가스 안내 채널들(11b'; 12b')이 형성된 적어도 하나의 다공성 층(11b; 12b)을 포함하는, 고온 전지(10).
  2. 제 1 항에 있어서, 가스 안내 채널들(11b'; 12b')을 형성하는, 상기 적어도 하나의 다공성 층(11b; 12b)은 세라믹 재료 및/또는 세라믹 공정에 의해 제조되는 재료를 포함하는, 고온 전지(10).
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 가스 안내 채널들(11b'; 12b')을 형성하는, 상기 적어도 하나의 다공성 층(11b; 12b)은 캐소드 재료 또는 애노드 재료를 포함하는, 고온 전지(10).
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 캐소드(11)는 가스 안내 채널(11b')을 형성하는 다공성 캐소드 가스 안내 층(11b)을 포함하고, 및/또는 상기 애노드(12)는 가스 안내 채널(12b')을 형성하는 다공성 애노드 가스 안내 층(12b)을 포함하는, 고온 전지(10).
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 캐소드(11)는 상기 전해질(13)을 커버하는 캐소드 기능 층(11a)을 포함하고 상기 캐소드 가스 안내 층(11b)은 상기 캐소드 기능 층(11a) 상에 제공되고, 및/또는 상기 애노드(12)는 또한 상기 전해질(13)을 커버하는 애노드 기능 층(12a)을 포함하고 상기 애노드 가스 안내 층(12b)은 상기 애노드 기능 층(12a) 상에 제공되는, 고온 전지(10).
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 캐소드 가스 안내 층(11b)은 상기 캐소드 기능 층(11a)보다 낮은 다공성을 갖고, 및/또는 상기 애노드 가스 안내 층(12b)은 상기 애노드 기능 층(12)보다 낮은 다공성을 갖는, 고온 전지(10).
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 고온 전지(10)는 상기 캐소드(11)와 인터커넥터(14) 사이에 배치된 캐소드 접촉 층(16) 및/또는 상기 애노드(12)와 인터커넥터(15) 사이에 배치된 애노드 접촉 층(17)을 포함하고, 특히 상기 캐소드 접촉 층(16) 및/또는 상기 애노드 접촉 층(17)은 밀봉 재료로 형성되는, 고온 전지(10).
  8. 제 7 항에 있어서, 가스 안내 채널들(16')은 상기 캐소드 접촉 층(16) 내에 형성되거나 또는 상기 캐소드 접촉 층(16)은 연속해서 형성되고, 및/또는
    가스 안내 채널들(17')은 상기 애노드 접촉 층(17) 내에 형성되거나 또는 상기 애노드 접촉 층(17)은 연속해서 형성되는, 고온 전지(10).
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 고온 전지(10)는 적어도 하나의 평면의, 특히 금속의 인터커넥터(14a, 15a)를 포함하는, 고온 전지(10).
  10. 제 9 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 인터커넥터(14a, 14; 15a, 15)는 다공성 결합 층(14b; 15b) 및/또는 밀봉 보호 층(14c; 15c)을 포함하고, 특히 상기 다공성 결합 층(14b; 15b)은 상기 밀봉 보호 층(14c, 15c)과 동일한 재료로 형성되는, 고온 전지(10).
  11. 제 4 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 캐소드 기능 층(11a)은 란탄스트론튬망간옥사이드와 도핑된 산화지르코늄의 혼합물로 및/또는 란탄스트론튬코발트옥사이드로 및/또는 란탄스트론튬철옥사이드로 및/또는 란탄스트론튬코발트철옥사이드로 형성되고, 및/또는
    상기 캐소드 가스 안내 층(11b)은 란탄스트론튬망간옥사이드 및/또는 란탄스트론튬코발트옥사이드 및/또는 란탄스트론튬철옥사이드 및/또는 란탄스트론튬코발트철옥사이드로 형성되고; 및/또는
    상기 애노드 기능 층(12a)은 니켈과 도핑된 산화지르코늄으로 이루어진 혼합물로 형성되고, 및/또는
    상기 애노드 가스 안내 층(12b)은 니켈로 형성되고,
    및/또는
    상기 캐소드 접촉 층(16)은 란탄스트론튬망간옥사이드 및/또는 란탄스트론튬코발트옥사이드 및/또는 란탄스트론튬철옥사이드 및/또는 란탄스트론튬코발트철옥사이드로 형성되고; 및/또는
    상기 애노드 접촉 층(17)은 니켈로 형성되고, 및/또는
    상기 다공성 결합층(14b, 15b)은 스피넬 및/또는 캐소드 재료 또는 애노드 재료, 특히 스피넬로 형성되고, 및/또는
    상기 밀봉 보호층(14c, 15c)은 스피넬로 형성되는, 고온 전지(10).
  12. 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 고온 전지는 연료 전지 및/또는 전해 전지 및/또는 금속-공기 전지인, 고온 전지(10).
  13. 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 따른 2개 이상의 고온 전지(10)로 이루어진 스택을 포함하는 고온 전지 스택.
  14. 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 따른 특히 평면의 고온 전지(10) 또는 제 13 항에 따른 고온 전지 스택의 제조 방법으로서,
    - 기능 층(11a; 12a)의 인쇄 단계,
    - 상기 기능 층(11a, 12a) 상에, 부분적으로 잔류물 없이 연소 가능한 재료, 특히 카본 블랙으로 그리고 부분적으로 세라믹 재료 또는 세라믹 재료를 형성하기 위한 전구체로 형성된 층(11b, 11b'; 12b, 12b')의 인쇄 단계,
    - 상기 잔류물 없이 연소 가능한 재료가 연소하면서, 층들(11a, 11b, 11b'; 12a, 12b, 12b')의 동시 소결 단계를 포함하는, 제조 방법.
  15. 제 14 항에 있어서, 상기 층들(11a, 11b, 11b'; 12a, 12b, 12b')의 동시 소결 전에 또는 후에 캐소드 접촉 층(16) 또는 애노드 접촉 층(17)이 인터커넥터(14; 15) 상에 또는 부분적으로 형성된 층(11b, 11b'; 12b, 12b') 상에 인쇄되고, 층 어레이(11a, 11b, 11b'; 12a, 12b, 12b') 및 인터커넥터(14; 15)는 상기 캐소드 접촉 층(16) 또는 애노드 접촉 층(17)이 상기 층 어레이(11a, 11b, 11b'; 12a, 12b, 12b')를 상기 인터커넥터(14; 15)에 접속하도록 쌓이는, 제조 방법.
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