KR20180036342A - Method of preparing anode-supported solid oxide fuel cell - Google Patents
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Abstract
Description
본 명세서는 음극지지체형 고체산화물 연료전지 제조방법에 관한 것이다.The present disclosure relates to a method of manufacturing a cathode-supported solid oxide fuel cell.
연료전지는 산화제와 연료의 전기화학반응을 이용한 발전 장치로서, 연료의 화학에너지를 열기계적인 에너지로 전환되는 과정을 거치지 않아 기존 장치에 비하여 발전 효율이 높고, 환경 보존성이 우수하다.The fuel cell is a power generation device that uses an electrochemical reaction between an oxidizer and a fuel. The fuel cell does not undergo a process of converting the chemical energy of the fuel into thermomechanical energy. Thus, the fuel cell has higher power generation efficiency and excellent environmental preservation performance.
연료전지는 사용되는 전해질에 따라 인산형 연료전지(PAFC), 고분자전해질형 연료전지(PEMFC), 용융탄산염 연료전지(MCFC), 고체산화물 연료전지(SOFC) 등으로 나눌 수 있다. 이들 연료전지는 PEMFC가 약 80℃ 부근, PAFC가 약 200℃ 부근, MCFC는 약 650℃ 부근, 고체산화물 연료전지는 800℃ 부근의 동작 범위를 갖는다. 이중에서 구성소재가 모두 세라믹과 금속의 고체로 이루어진 SOFC는 효율이 가장 높을 뿐 만 아니라, 연료선택의 다양성 및 폐열의 사용에도 장점을 가지고 있어, 1-5KW의 가정용 연료전지 및 200KW급 이상의 가스터빈과의 열병합발전에 적용될 수 있다.Fuel cells can be classified into phosphoric acid fuel cells (PAFC), polymer electrolyte fuel cells (PEMFC), molten carbonate fuel cells (MCFC), and solid oxide fuel cells (SOFC) depending on the electrolyte used. These fuel cells have operating ranges of about 80 ° C for the PEMFC, about 200 ° C for the PAFC, about 650 ° C for the MCFC, and about 800 ° C for the solid oxide fuel cell. Of these, SOFCs, which consist of ceramic and metal solids, are the most efficient, and have a variety of fuel choices and use of waste heat. They can be used for domestic fuel cells of 1-5 KW and gas turbines of 200 KW or higher And can be applied to cogeneration power generation.
고체산화물 연료전지는 전해질로 이트리아(Y2O3)를 도핑한 안정화 지르코니아(Yttria Stabilized Zirconi, YSZ)로 대표되는 산소이온 전도성 세라믹이 주로 많이 사용되고 있으며, 최근에는 보다 작동온도를 낮춰 고체산화물 연료전지의 내구성을 향상시킨 수소이온 전도성 세라믹을 전해질로 사용하고 있는 연료전지가 주목받고 있다. 고체산화물 연료전지 단전지는 구조적 지지체에 따라 전해질 지지형 및 전극지지형으로 구분되는데 전해질의 두께를 최소화 할 수 있는 전극지지형 SOFC, 그중에서도 음극을 지지체로 하는 음극 지지형 SOFC가 가장 높은 성능을 나타낸다.In the solid oxide fuel cell, an oxygen ion conductive ceramic such as Yttria Stabilized Zirconia (YSZ) doped with yttria (Y 2 O 3 ) as an electrolyte is mainly used, and in recent years, BACKGROUND ART [0002] Fuel cells using hydrogen-ion conductive ceramics which improve the durability of batteries as an electrolyte have attracted attention. The solid oxide fuel cell unit cell is classified into an electrolyte supporting type and an electrode supporting type according to a structural support. An electrode supporting type SOFC capable of minimizing the thickness of the electrolyte, among which a cathode supporting type SOFC having a cathode as a support, exhibits the highest performance.
음극 지지형 단전지는 음극 기판에 음극 기능성층, 전해질층 및 양극층을 순차적으로 형성한 구조를 갖고 있다. 이러한 다층 구조의 음극 지지형 단전지는 제조과정에서 구성성분간 열기계적 정합성이 다른 경우 구성성분이 파괴되거나 성분간 분리가 일어나게 되어 생산수율이 떨어지는 경우가 많다.The negative electrode supporting type single cell has a structure in which a negative electrode functional layer, an electrolyte layer and a positive electrode layer are sequentially formed on a negative electrode substrate. Such a multi-layer structure cathode-supported type single cell is often broken down when components are thermomechanically reconciled in the manufacturing process, or the production yield deteriorates due to the separation of components.
음극 지지형 단전지는 음극 기판에 음극 기능성층, 전해질층 및 양극층을 순차적으로 형성한 구조를 갖고 있다. 이때 단전지의 전극은 다공성 구조를 가져야 하며 전해질은 치밀한 구조를 가져야 하는 등 매우 복잡한 다층구조를 가지게 된다. 이러한 다층 구조의 음극 지지형 단전지는 제조과정에서 구성성분간 열기계적 정합성이 다른 경우 구성성분이 파괴되거나 구성층간 분리가 일어나기 쉽다. 구성층 사이에서 발생하는 박리나 균열 등 계면결함은 단전지의 저항을 증가시켜 성능을 급격히 저하시킬 뿐만 아니라 열응력에 대하여 현저히 취약한 저항성을 가진다. 이와 같은 계면결함은 구성층간의 소결 수축율 차이나 열팽창계수 차이에 의하여 발생하며, 계면 강도가 약할 경우에는 결함의 크기가 증가하여 제조 수율을 저하시키고 동작 시 단전지의 성능이 저하되고 열응력이 주어질 경우 단전지의 수명이 현저히 줄어드는 원인이 된다. 따라서 구성성분 별로 최적구조가 유지되며 다층구조 층간결함 없이 단전지를 제조되기 위해서는 성분간 소결수축률의 제어가 필수적이다.The negative electrode supporting type single cell has a structure in which a negative electrode functional layer, an electrolyte layer and a positive electrode layer are sequentially formed on a negative electrode substrate. At this time, the electrode of the unit cell must have a porous structure and the electrolyte must have a dense structure. Such a multi-layered cathode-supported type single cell is liable to break down constituents or to cause inter-layer separation when the thermomechanical compatibility between constituents is different. Interfacial defects such as peeling and cracks occurring between the constituent layers increase the resistance of the unit cells and not only dramatically deteriorate the performance but also have a resistance to thermal stress which is remarkably weak. Such interfacial defects are caused by differences in sintering shrinkage ratio or thermal expansion coefficient between constituent layers, and when the interfacial strength is weak, the defect size is increased to lower the production yield, the performance of the unit cell is lowered and the thermal stress is given The life of the single cell is remarkably reduced. Therefore, it is essential to control the sintering shrinkage ratio between the components in order to maintain the optimum structure for each component and to manufacture the unit cell without the multi-layer structure layer.
다층구조 세라믹적층체를 제조하기 위해서는 필요에 따라 매층마다 열처리를 통해 층간 접합을 유도하게 되는데 이러한 열처리 공정이 많아지면 많아질수록 공정비용 및 공정시간 상 많은 손해를 보게된다. 따라서 저비용 고효율 공정조건을 확립하기 위해 열처리 공정횟수를 최소화하기 위한 동시소결 공정이 필요하다.In order to fabricate a multilayer ceramic laminate, interlayer bonding is induced through heat treatment every layer as necessary. As the number of the heat treatment processes increases, the process cost and the process time are considerably damaged. Therefore, a simultaneous sintering process is required to minimize the number of heat treatment processes in order to establish low-cost, high-efficiency process conditions.
본 명세서는 음극지지체형 고체산화물 연료전지 제조방법을 제공하고자 한다. The present disclosure is directed to a method of manufacturing a cathode-supported solid oxide fuel cell.
본 명세서는 음극 지지체 상에 음극 활성층을 형성하는 단계; 상기 음극 활성층 상에 전해질층을 형성하는 단계; 상기 음극 지지체에 소결 첨가물을 첨가하고 소결하는 단계를 포함하는 음극지지체형 고체산화물 연료전지 제조방법을 제공한다. The present invention relates to a method for manufacturing a negative electrode, comprising the steps of: forming a negative electrode active layer on a negative electrode support; Forming an electrolyte layer on the negative active layer; And a step of adding and sintering the sintering additive to the anode support, thereby providing a cathode support type solid oxide fuel cell manufacturing method.
본 명세서의 일 실시상태는 고체산화물 연료전지의 각 구성층의 구조적 결함 및 제조 공정시 발생하는 구성층간의 박리나 계면 결함 등을 억제하며 특히 얇고 치밀한 구조의 전해질층을 결함 없이 제조하여, 단전지의 열기계적 특성은 물론 전기화학적 특성을 극대화시킬 수 있다.One embodiment of the present invention relates to a solid oxide fuel cell in which the structural defects of each constituent layer and the detachment or interfacial defects between the constituent layers occurring in the manufacturing process are suppressed and the electrolyte layer having a thin and dense structure is manufactured without defects, The electrochemical characteristics as well as the thermal mechanical properties of the polymer can be maximized.
또한, 소결조제에 의한 음극 지지체의 수축을 통하여, 비교적 낮은 소결온도를 통해서 치밀한 전해질 층의 제작이 가능하며, 이에 따라 양극 층까지도 동시소성하여 제조 프로세스를 줄여 공정 상의 효율을 도모할 수 있다. In addition, a dense electrolyte layer can be produced through a relatively low sintering temperature through shrinkage of the anode support by the sintering aid, and thus the anode layer can be simultaneously fired, thereby reducing the manufacturing process and achieving process efficiency.
또한, 기존의 소결조제를 전해질층에 직접 첨가하는 것이 아닌 음극지지체층에 첨가함으로 셀 성능 저하를 막을 수 있는 효과를 기대할 수 있다.In addition, it is possible to prevent deterioration of the cell performance by adding the existing sintering auxiliary agent to the anode support layer, not directly to the electrolyte layer.
도 1은 소결조제를 포함하지 않은 기존의 음극지지체층, 음극활성층 및 전해질을 적층한 양극층을 포함하지 않은 셀을 기존의 소결온도인 1500℃에서 3시간 소성한 이후, 양극층을 따로 적층한 셀의 단면 미세구조를 나타낸다.
도 2는 소결조제를 포함하지 않은 기존의 음극지지체층, 음극활성층 및 전해질을 적층한 양극층을 포함하지 않은 셀을 기존의 소결온도인 1500℃에서 3시간 소성한 후의 전해질 표면의 미세구조를 나타낸다.
도 3은 소결조제를 포함하지 않은 기존의 음극지지체층, 음극활성층 및 전해질을 적층한 양극층을 포함하지 않은 셀을 기존의 소결온도인 1300℃에서 3시간 소성한 후의 단면 미세구조를 나타낸다.
도 4는 소결조제를 포함한 음극지지체층, 소결조제를 포함하지 않은 음극활성층 및 전해질을 적층한 양극층을 포함하지 않은 셀을 1100℃에서 3시간 소성한 후의 단면 미세구조를 나타낸다.
도 5는 소결조제를 포함한 음극지지체층, 소결조제를 포함하지 않은 음극활성층 및 전해질을 적층한 양극층을 포함하지 않은 셀을 1100℃에서 3시간 소성한 후의 전해질 표면의 미세구조를 나타낸다.
도 6은 소결조제를 포함한 음극지지체층, 소결조제를 포함하지 않은 음극활성층, 전해질 및 양극층을 적층한 셀을 1100℃에서 3시간 소성한 후의 셀 단면 미세구조를 나타낸다.FIG. 1 is a graph showing the results of the sintering of a cell not including a conventional anode support layer, an anode active layer and a cathode stacked with an electrolyte, which does not include a sintering aid, at a sintering temperature of 1500 ° C for 3 hours, Shows the cross-sectional microstructure of the cell.
FIG. 2 shows the microstructure of the electrolyte surface after sintering at a conventional sintering temperature of 1500 ° C. for 3 hours in a cell not including a conventional anode support layer, an anode active layer, and a cathode layer in which an electrolyte is stacked .
FIG. 3 shows a cross-sectional microstructure of a cell which does not contain a conventional anode support layer, an anode active layer and a cathode stacked with an electrolyte, which does not contain a sintering aid and is sintered at 1300 ° C. for 3 hours.
FIG. 4 shows a cross-sectional microstructure of a cell not including an anode support layer including a sintering aid, an anode active layer not including a sintering aid, and a cathode layer comprising an electrolyte laminated at 1100 ° C for 3 hours.
FIG. 5 shows the microstructure of the electrolyte surface after firing at 1100.degree. C. for 3 hours at a temperature of 1100.degree. C. for a cell not including a cathode support layer containing a sintering aid, an anode active layer containing no sintering aid, and a cathode layer comprising an electrolyte laminated thereon.
6 shows the cell cross-sectional microstructure after sintering the cell in which the anode support layer including the sintering auxiliary agent, the anode active layer not including the sintering auxiliary agent, the electrolyte and the anode layer are laminated at 1100 캜 for 3 hours.
이하에서 본 명세서에 대하여 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail.
본 명세서의 일 실시상태는 음극 지지체 상에 음극 활성층을 형성하는 단계; 상기 음극 활성층 상에 전해질층을 형성하는 단계; 상기 음극 지지체에 소결 첨가물을 첨가하고 소결하는 단계를 포함하는 음극지지체형 고체산화물 연료전지 제조방법을 제공한다.One embodiment of the present disclosure provides a method of manufacturing a negative electrode, comprising: forming a negative electrode active layer on a negative electrode support; Forming an electrolyte layer on the negative active layer; And a step of adding and sintering the sintering additive to the anode support, thereby providing a cathode support type solid oxide fuel cell manufacturing method.
고체산화물연료전지에서 치밀한 전해질층은 필수적이며, 치밀한 전해질 층은 충분히 높은 소결온도를 필요로 한다. 한편, 음극지지체형 고체산화물 연료전지 제조 시, 전해질 층의 소결도는 음극지지체의 수축에도 큰 영향을 받는다. 따라서 다공성 음극 지지체 위에 치밀한 전해질층을 형성하기 위해서는 소결시 전해질층의 충분한 수축률을 보장해 주어야 한다이를 위하여 음극 지지체의 수축률을 최대한 확보하여 전해질층의 소결도를 제한하는 constraining effect (제한소결효과)를 최소화하거나 소결도가 낮은 전해질의 소결도를 높이기 위한 소결 첨가제를 추가함으로써 자체 소결도를 높이는 방법을 사용할 수 있다. A dense electrolyte layer is essential in a solid oxide fuel cell, and a dense electrolyte layer requires a sufficiently high sintering temperature. On the other hand, the sintering degree of the electrolyte layer during the production of the anode support type solid oxide fuel cell is greatly influenced by the shrinkage of the anode support. Therefore, in order to form a dense electrolyte layer on the porous cathode support, a sufficient shrinkage ratio of the electrolyte layer in sintering must be ensured. To this end, the shrinkage ratio of the anode support is maximized to minimize the constraining effect of limiting the sintering degree of the electrolyte layer Or a method of increasing the sintering degree by adding a sintering additive for increasing the degree of sintering of an electrolyte having a low sintering degree.
또한, 소결 첨가물은 상기 음극 지지체에만 첨가하여, 음극 지지체, 음극 활성층 및 전해질층을 동시에 소결한다. 소결 첨가물을 전해질층에 첨가하지 않기 때문에 일정 온도 이상의 소결 온도가 불필요할 수 있으며, 소결조제로 인한 전해질의 저항 증가를 막을 수 있다.Further, the sintering additive is added only to the negative electrode support, and the negative electrode support, the negative electrode active layer and the electrolyte layer are simultaneously sintered. Since the sintering additive is not added to the electrolyte layer, a sintering temperature higher than a certain temperature may be unnecessary, and the resistance of the electrolyte due to the sintering assistant can be prevented.
치밀한 전해질층을 제작하기 위해서는 1400℃ 이상의 고온이 요구되는데, 기존에는 음극 지지체, 음극활성층 및 전해질층을 소결한 뒤에 양극 층을 별도로 적층하여 소결하는 두 단계 공정이 진행되어 왔다. 그러나, 본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 한 개의 단계의 소결하는 단계를 통해서 치밀한 전해질층을 제조할 수 있다.In order to produce a dense electrolyte layer, a high temperature of 1400 ° C or more is required. In the past, a two-step process has been carried out in which a cathode support, an anode active layer and an electrolyte layer are sintered and then a cathode layer is separately laminated and sintered. However, according to one embodiment of the present specification, a dense electrolyte layer can be produced through a single-step sintering step.
본 명세서의 일 실시상태에 따른 제조방법은, 1050 내지 1100℃에서도 치밀한 전해질이 형성될 수 있기 때문에, 양극층까지 동시에 소결하는 일 단계 공정으로 처리하는 것이다. 1400℃ 이상의 고온 공정에서는 다공성을 지니는 양극층의 확보가 어려울 수 있다.According to the manufacturing method according to one embodiment of the present disclosure, since a dense electrolyte can be formed even at 1050 to 1100 占 폚, the single-step process of sintering to the anode layer simultaneously is performed. It may be difficult to secure a porous layer having a porosity in a high temperature process of 1400 DEG C or more.
또한, 본 명세서의 일 실시상태에 따른 소결 첨가물은 Si-B-Ba계 첨가물인 것일 수 있다.In addition, the sintering additive according to one embodiment of the present invention may be a Si-B-Ba-based additive.
또한, 본 명세서의 일 실시상태에 따른 소결 첨가물은 비결정질체 분말인 것일 수 있다.In addition, the sintering additive according to one embodiment of the present invention may be amorphous powder.
또한, 본 명세서의 일 실시상태에 따른 소결 첨가물은 상기 음극 지지체 전체 100 중량부 대비 5 내지 10 중량부가 첨가되는 것일 수 있다.In addition, the sintering additive according to one embodiment of the present invention may be added in an amount of 5 to 10 parts by weight based on 100 parts by weight of the entire anode support.
또한, 상기 Si-B-Ba계 첨가물은 그 종류에 특별히 한정이 있는 것은 아니나, SiO2, B2O3, BaO, ZnO, Na2O, K2O, Al2O3, CaO, Fe2O3 및 ZrO2으로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나를 포함하는 것일 수 있다.The Si-B-Ba-based additive is not limited to a specific type but may be SiO 2 , B 2 O 3 , BaO, ZnO, Na 2 O, K 2 O, Al 2 O 3 , CaO, Fe 2 O 3, and ZrO 2 .
또한, 상기 Si-B-Ba계 첨가물은 상기 Si-B-Ba계 첨가물 100 중량부 대비, SiO2 40 내지 60 중량부, B2O3 5 내지 20 중량부 및 BaO 10 내지 30 중량부를 포함할 수 있다.The Si-B-Ba based additive may include 40 to 60 parts by weight of SiO 2 , 5 to 20 parts by weight of B 2 O 3 and 10 to 30 parts by weight of BaO based on 100 parts by weight of the Si-B-Ba based additive .
또한, 상기 Si-B-Ba계 첨가물은 상기 Si-B-Ba계 첨가물 100 중량부 대비, SiO2 40 내지 50 중량부, B2O3 5 내지 10 중량부 및 BaO 10 내지 20 중량부를 포함하면서 그 외의 다른 물질을 포함할 수 있다.The Si-B-Ba based additive includes 40 to 50 parts by weight of SiO 2 , 5 to 10 parts by weight of B 2 O 3 and 10 to 20 parts by weight of BaO, based on 100 parts by weight of the Si-B-Ba based additive Other materials may be included.
또한, 본 명세서의 일 실시상태에 따른 소결하는 단계는 1050 내지 1100℃에서 수행될 수 있다. 이러한 온도에서 소결 첨가물이 첨가된 음극 지지체는 수축되며 이러한 수축에 의해서 전해질층의 소결을 촉진시키게 된다.In addition, the sintering step according to one embodiment of the present invention can be performed at 1050 to 1100 占 폚. At this temperature, the anode support to which the sintering additive is added shrinks and promotes sintering of the electrolyte layer by such shrinkage.
또한, 본 명세서의 일 실시상태는 소결하는 단계를 2 내지 4 시간동안 수행할 수 있다.In addition, one embodiment of the present disclosure can perform the sintering step for 2 to 4 hours.
2 시간 이하로 소결하는 경우에는 제대로된 소결이 이루어지지 않을 수 있으며, 4 시간 이상 소결하는 경우에는 이온 전도도가 낮아져 성능이 낮아질 수 있다.When sintering for 2 hours or less, proper sintering may not be performed. If sintering is performed for 4 hours or more, ion conductivity may be lowered and performance may be lowered.
이하 실험에 의해서 본 발명을 더욱 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail.
비교예 1Comparative Example 1
니켈 산화물, Gd-doped ceria 및 카본 블랙 분말을 포함한 슬러리를 테이프 캐스팅하여 음극 지지체용 green sheet를 제조하고, 니켈 산화물과 Gd-doped ceria 분말을 포함한 슬러리를 테이프 캐스팅하여 음극 활성층용 green sheet을 제조하였으며, Gd-doped ceria분말을 포함한 슬러리를 테이프 캐스팅하여 전해질층용 green sheet을 제조한 후 테잎을 적층하여 직경 30mm의 원으로 컷팅한 후 1500℃에서 3시간 소결하였다. 소결된 반쪽 셀 위에 양극물질을 프린팅 한 후 1100℃에서 2시간 소결하여 셀을 제조하였다. 그 결과의 셀 단면을 도 1에, 전해질층 표면을 도 2에 나타내었다.A green sheet for an anode support was prepared by tape casting a slurry containing nickel oxide, Gd-doped ceria and carbon black powder, and a green sheet for an anode active layer was prepared by tape casting a slurry containing nickel oxide and Gd-doped ceria powder , And Gd-doped ceria powder were tape-cast to prepare a green sheet for the electrolyte layer. The green sheets were laminated, cut into a circle having a diameter of 30 mm, and sintered at 1500 ° C. for 3 hours. The anode material was printed on the sintered half cell and sintered at 1100 ° C for 2 hours to prepare a cell. The resulting cell cross-section is shown in Fig. 1 and the electrolyte layer surface is shown in Fig.
도 1 및 2를 참고하면, 치밀한 전해질 층이 형성되었으며, 전해질 입자가 성장하여 소결되었음을 확인할 수 있다.Referring to FIGS. 1 and 2, a dense electrolyte layer was formed, and electrolyte particles were grown and sintered.
비교예 2Comparative Example 2
비교예 1과 같은 방법으로 제조하였고, 소결온도를 1500℃가 아닌, 1300℃에서 3시간 소결하였다. 그 결과의 셀 단면을 도 3에 나타내었다.The sintering temperature was not sintered at 1500 ° C but at 1300 ° C for 3 hours. The resulting cell cross-section is shown in Fig.
도 3을 참고하면, 기존의 소결 온도보다 낮은 온도에서 소결함으로 인해서, 전해질이 충분히 치밀하게 소결되지 않았음을 확인할 수 있다.Referring to FIG. 3, it can be confirmed that the electrolyte is not sufficiently densely sintered due to sintering at a temperature lower than the conventional sintering temperature.
실시예 1Example 1
니켈 산화물, Gd-doped ceria, 카본 블랙 분말 및 소결조제(5 내지 10 중량부)분말을 포함한 슬러리를 테이프 캐스팅하여 음극 지지체용 green sheet를 제조하고, 니켈 산화물과 Gd-doped ceria 분말을 포함한 슬러리를 테이프 캐스팅하여 음극 활성층용 green sheet을 제조하였으며, Gd-doped ceria분말을 포함한 슬러리를 테이프 캐스팅하여 전해질층용 green sheet을 제조한 후 테잎을 적층하여 직경 30mm의 원으로 컷팅한 후 1100℃에서 3시간 소결하였다. 그 결과의 셀 단면을 도 4에, 전해질층 표면을 도 5에 나타내었다. 또한, 양극층까지 포함한 사진을 도 6에 나타내었다.A slurry containing nickel oxide, Gd-doped ceria, carbon black powder and sintering aid (5 to 10 parts by weight) powder was cast by tape casting to prepare a green sheet for anode support, and a slurry containing nickel oxide and Gd-doped ceria powder A green sheet for an anode active layer was prepared by tape casting. A green sheet for an electrolyte layer was prepared by tape casting a slurry containing Gd-doped ceria powder. The green sheets were stacked and cut into a circle having a diameter of 30 mm and sintered at 1100 ° C for 3 hours Respectively. The resultant cell cross-section is shown in Fig. 4, and the electrolyte layer surface is shown in Fig. A photograph including the anode layer is also shown in Fig.
도4 및 도 5를 참고하면, 기존 소결 온도보다 낮은 온도임에도 불구하고 치밀한 전해질층이 형성되었으며, 도 2와는 달리, 이방성을 가진 표면구조가 관찰되며, 기존의 열에너지에 의한 입성장은 일어나지 않았음에도 불구하고 치밀한 전해질이 관찰되었다. 도 6을 참고하면, 본 명세서의 일 실시상태에 따른 셀은 다공성을 가진 양극과 음극, 치밀한 전해질을 한번의 소성에 의해 제작이 가능함을 확인할 수 있었다.4 and 5, a dense electrolyte layer was formed at a temperature lower than the conventional sintering temperature. Unlike FIG. 2, an anisotropic surface structure was observed, And a dense electrolyte was observed. Referring to FIG. 6, it can be seen that the cell according to one embodiment of the present invention can be fabricated by firing a single anode, a cathode, and a dense electrolyte having porosity.
Claims (9)
상기 음극 활성층 상에 전해질층을 형성하는 단계;
상기 음극 지지체에 소결 첨가물을 첨가하고 소결하는 단계를 포함하는 음극지지체형 고체산화물 연료전지 제조방법.Forming an anode active layer on the cathode support;
Forming an electrolyte layer on the negative active layer;
And adding and sintering the sintering additive to the anode support.
상기 소결하는 단계는 음극 지지체, 음극 활성층 및 전해질층을 동시에 소결하는 것인 음극지지체형 고체산화물 연료전지 제조방법.The method according to claim 1,
Wherein the sintering step sinter simultaneously the cathode support, the anode active layer, and the electrolyte layer.
상기 소결 첨가물은 Si-B-Ba계 첨가물인 것인 음극지지체형 고체산화물 연료전지 제조방법.The method according to claim 1,
Wherein the sintering additive is an Si-B-Ba based additive.
상기 소결 첨가물은 비결정질체 분말인 것인 음극지지체형 고체산화물 연료전지 제조방법.The method according to claim 1,
Wherein the sintered additive is an amorphous body powder.
상기 소결 첨가물은 상기 음극 지지체 전체 100 중량부 대비 5 내지 10 중량부가 첨가되는 것인 음극지지체형 고체산화물 연료전지 제조방법.The method according to claim 1,
Wherein the sintering additive is added in an amount of 5 to 10 parts by weight based on 100 parts by weight of the entire anode support.
상기 Si-B-Ba계 첨가물은 SiO2, B2O3, BaO, ZnO, Na2O, K2O, Al2O3, CaO, Fe2O3 및 ZrO2으로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나를 포함하는 것인 음극지지체형 고체산화물 연료전지 제조방법.The method of claim 3,
Wherein the Si-B-Ba based additive is at least one selected from the group consisting of SiO 2 , B 2 O 3 , BaO, ZnO, Na 2 O, K 2 O, Al 2 O 3 , CaO, Fe 2 O 3 and ZrO 2 Wherein the cathode-supported solid oxide fuel cell comprises a cathode-supported solid oxide fuel cell.
상기 Si-B-Ba계 첨가물은 상기 Si-B-Ba계 첨가물 100 중량부 대비, SiO2 40 내지 60 중량부, B2O3 5 내지 20 중량부 및 BaO 10 내지 30 중량부를 포함하는 것인 음극지지체형 고체산화물 연료전지 제조방법.The method of claim 3,
The Si-B-Ba-based additive has a composition of SiO 2 40 to 60 parts by weight of B 2 O 3, 5 to 20 parts by weight of B 2 O 3 and 10 to 30 parts by weight of BaO.
상기 소결하는 단계는 1050 내지 1100℃에서 수행되는 것인 음극지지체형 고체산화물 연료전지 제조방법.The method according to claim 1,
Wherein the sintering step is performed at 1050 to 1100 < RTI ID = 0.0 > C. ≪ / RTI >
상기 소결하는 단계는 2 내지 4시간동안 수행되는 것인 음극지지체형 고체산화물 연료전지 제조방법.The method according to claim 1,
Wherein the sintering step is performed for 2 to 4 hours.
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| KR1020160126813A KR102117739B1 (en) | 2016-09-30 | 2016-09-30 | Method of preparing anode-supported solid oxide fuel cell |
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Citations (3)
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| KR20070095440A (en) * | 2005-01-31 | 2007-09-28 | 테크니칼 유니버시티 오브 덴마크 | Redox stable anode |
| KR20140065923A (en) * | 2012-11-22 | 2014-05-30 | 한국과학기술연구원 | Solid oxide fuel cell comprising post heat-treated composite cathode and preparing method for thereof |
| KR20140097214A (en) | 2011-10-28 | 2014-08-06 | 오를리콘 트레이딩 아크티엔게젤샤프트, 트뤼프바흐 | Method for providing sequential power pulses |
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2016
- 2016-09-30 KR KR1020160126813A patent/KR102117739B1/en active IP Right Grant
Patent Citations (3)
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Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| J. Am. Ceram. Soc. 2009, vol 92, pp. 96-104.* * |
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| KR102117739B1 (en) | 2020-06-09 |
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