KR20190052435A - Integrated molten carbonate fuel cell and manufacturing thereof - Google Patents

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KR20190052435A
KR20190052435A KR1020170148118A KR20170148118A KR20190052435A KR 20190052435 A KR20190052435 A KR 20190052435A KR 1020170148118 A KR1020170148118 A KR 1020170148118A KR 20170148118 A KR20170148118 A KR 20170148118A KR 20190052435 A KR20190052435 A KR 20190052435A
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Abstract

The present invention relates to an integrated motel carbonate fuel cell and a method for manufacturing the same. The fuel cell comprises: a matrix in which a first electrode groove is formed on one side surface or a first electrode and a second electrode groove are formed on one side surface and the other side surface; a fuel electrode provided in the first electrode groove; and an air electrode provided adjacent to the other side surface or provided in the second electrode groove. By forming the fuel electrode, the matrix, and the air electrode integrally, a step between the matrices is minimized, and the fuel cell can be sealed without using a thin plate metal.

Description

일체형 용융탄산염 연료전지 및 그 제조 방법{INTEGRATED MOLTEN CARBONATE FUEL CELL AND MANUFACTURING THEREOF}[0001] INTEGRATED MOLTEN CARBONATE FUEL CELL AND MANUFACTURING THEREOF [0002]

본 발명은 일체형 용융탄산염 연료전지 및 그 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 연료극, 매트릭스 및 공기극을 일체형으로 성형함에 따라, 매트릭스 간의 단차를 최소화하여 박판금속(Wet Seal)의 사용 없이도 연료전지를 밀봉(씰링)할 수 있는 일체형 용융탄산염 연료전지 및 그 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an integrated molten carbonate fuel cell and a method of manufacturing the same. More particularly, the present invention relates to an integrated molten carbonate fuel cell and a method of manufacturing the same, The present invention relates to a monolithic molten carbonate fuel cell that can be sealed, and a method of manufacturing the same.

잘 알려진 바와 같이, 종래의 용융탄산염 연료전지는 연료극, 매트릭스, 공기극 등을 포함하며, 연료극, 매트릭스, 공기극 등을 각각 별도로 제조하는 전극 제조 공정, 제조된 전극을 조립하는 조립(Sub-Assembly) 공정 등을 이용하여 제조될 수 있다.As is well known, a conventional molten carbonate fuel cell includes an electrode manufacturing process including a fuel electrode, a matrix, and an air electrode and separately fabricating a fuel electrode, a matrix, and an air electrode, a sub-assembly process And the like.

여기에서, 도 1 내지 도 3을 참조하여 종래의 용융탄산염 연료전지를 제조하는 과정에 대해 설명한다.Hereinafter, a process for manufacturing a conventional molten carbonate fuel cell will be described with reference to FIGS. 1 to 3. FIG.

첫째, 연료극 제조 공정 및 매트릭스 제조 공정에서는 연료극 원재료 분말, 유기 결합제, 분산제 등을 유기 용매에 혼합하는 슬러리 공정을 수행하고, 테이프 캐스팅 공정을 통해 시트 형태로 제조하며, 제조된 시트는 적층 공정을 통해 니켈 메쉬 또는 테이프 2장 이상을 적층한 후에 필요한 크기에 따라 절단하는 방식으로 연료극 및 매트릭스를 각각 제조할 수 있다.First, in a fuel electrode manufacturing process and a matrix manufacturing process, a slurry process for mixing an anode raw material powder, an organic binder, a dispersant, and the like into an organic solvent is performed and a sheet is formed through a tape casting process. A nickel mesh or two or more tapes may be stacked and then cut according to the required size to prepare the fuel electrode and the matrix, respectively.

둘째, 공기극 제조 공정에서는 니켈 파우더를 흑연판에 도포하고, 이를 수결하여 소결제를 제조하며, 전해질을 소결제의 상부에 도포한 후에 재소결함으로서, 전해질을 용융시켜 함침한 후에, 필요한 크기에 따라 절단하는 방식으로 고기극을 제조할 수 있다.Second, in the cathode electrode manufacturing process, the nickel powder is applied to a graphite plate, and the electrolyte is melted and impregnated by sintering the electrolyte by applying sintering to the upper portion of the sintered body after preparing the sintered body by processing the sintered body. It is possible to manufacture a meat pole by cutting.

셋째, 조립 공정에서는 전기와 가스를 공급하는 분리판에 제조된 각 구성요소(예를 들면, 연료극, 매트릭스, 공기극 등)을 적층하여 제조하고자 하는 용융탄산염 연료전지를 제조할 수 있다.Thirdly, in the assembling process, a molten carbonate fuel cell to be manufactured by laminating each component (for example, fuel electrode, matrix, air electrode, etc.) manufactured on a separator plate for supplying electricity and gas can be manufactured.

상술한 바와 같이 전극을 조립하는 경우 일반적으로 매트릭스의 크기가 연료극 및 공기극의 크기보다 크게 제조되기 때문에, 각 구성요소를 적층하는 과정에서 단차가 발생할 수 있고, 이러한 단차에 의해 씰링(밀봉) 문제가 발생될 수 있으며, 응력 분포가 불균일하게 되어 크랙(crack) 등을 유발하기 때문에, 이를 해결하기 위해서 별도의 박판금속(Wet Seal)이라 부르는 금속 부품을 추가하여 각 단차를 보정한 후에 씰링할 수 있다.Since the size of the matrix is generally larger than the sizes of the fuel electrode and the air electrode when assembling the electrodes as described above, a step may be generated in the process of laminating the respective components, and the step In order to solve this problem, a metal part called a separate sheet metal (Wet seal) may be added so that each step can be corrected and then sealed. .

이러한 박판금속은 연료극용 및 공기극용에 따라 각각 별도로 필요하며, 연료극용 박판금속 및 공기극용 박판금속의 각 두께는 연료극 두께 및 공기극 두께만큼 각각 제공됨으로써, 조립 후에 매트릭스와 결합될 수 있다.These thin metal sheets are separately required for the fuel electrode and the air electrode, respectively, and the thicknesses of the sheet metal for the anode and the sheet metal for the cathode are respectively provided for the anode electrode thickness and the cathode electrode thickness, respectively.

상술한 바와 같이 각 공기극 및 연료극용 박판금속을 별도로 필요로 하고, 순서에 따라 조립해야만 하기 때문에 박판금속의 사용은 용융탄산염 연료전지의 제조 단가를 증가시키는 문제점이 있고, 연료극과 공기극의 두께 편차가 발생할 경우 전극의 접촉 불량이 발생하는 문제점이 있다.As described above, the thin plate metal for each air electrode and the fuel electrode is separately required and must be assembled in order. Therefore, the use of the thin plate metal increases the manufacturing cost of the molten carbonate fuel cell and the thickness deviation of the fuel electrode and the air electrode There is a problem that contact failure of the electrode occurs.

1. 한국등록특허 제10-0195091호(1999.02.11.등록)1. Korean Registered Patent No. 10-0195091 (registered on February 11, 1999)

본 발명은 연료극, 매트릭스 및 공기극을 일체형으로 성형함에 따라, 매트릭스 간의 단차를 최소화하여 박판금속의 사용 없이도 연료전지를 밀봉할 수 있는 일체형 용융탄산염 연료전지 및 그 제조 방법을 제공하고자 한다.The present invention provides a monolithic molten carbonate fuel cell capable of sealing a fuel cell without using a thin plate metal by minimizing a step between the matrix by integrally forming the fuel electrode, the matrix and the air electrode, and a manufacturing method thereof.

또한, 본 발명은 일측면에 제 1 전극홈이 형성되거나, 혹은 일측면과 타측면에 제 1 전극홈과 제 2 전극홈이 각각 형성되는 매트릭스에서 제 1 전극홈에 연료극을 구비하고, 매트릭스의 타측면에 인접하여 구비되거나, 혹은 제 2 전극홈에 공기극을 구비하도록 일체형 용융탄산염 연료전지를 제조함으로써, 각 공기극 및 연료극용 박판금속을 별도로 필요로 하지 않을 뿐만 아니라 그 조립 공정도 필요하지 않기 때문에, 용융탄산염 연료전지 제조단가를 획기적으로 감소시킬 수 있으며, 연료극과 공기극의 두께 편차에 따라 발생하는 전극의 접촉 불량 문제점을 미연에 방지할 수 있는 일체형 용융탄산염 연료전지 및 그 제조 방법을 제공하고자 한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a fuel cell including a fuel electrode in a first electrode groove in a matrix in which a first electrode groove is formed on one side or a first electrode groove and a second electrode groove are formed on one side surface and the other side, Since the integrated molten carbonate fuel cell is provided adjacent to the other side surface or has the air electrode in the second electrode groove, it is unnecessary to separately form the thin plate metal for each air electrode and the fuel electrode, , A monolithic molten carbonate fuel cell capable of drastically reducing the manufacturing cost of a molten carbonate fuel cell and preventing the problem of contact failure of the electrode caused by the thickness variation of the fuel electrode and the air electrode, and a manufacturing method thereof .

아울러, 본 발명은 연료극에 인접하여 반응부가 타공되어 있는 제 1 타공판을 구비하고, 공기극에 인접하여 반응부가 타공되어 있는 제 2 타공판을 구비하는 일체형 용융탄산염 연료전제를 제공함으로써, 전하 유량을 조절할 수 있을 뿐만 아니라 반응 시 발생되는 열을 분산시켜 연료전지의 부식과 열화를 방지할 수 있는 일체형 용융탄산염 연료전지 및 그 제조 방법을 제공하고자 한다.In addition, the present invention provides a monolithic molten carbonate fuel precursor having a first perforated plate adjacent to a fuel electrode and pierced with a reaction part, and a second perforated plate adjacent to the air electrode and pierced with a reaction part, The present invention also provides a monolithic molten carbonate fuel cell capable of preventing corrosion and deterioration of a fuel cell by dispersing heat generated during a reaction, and a manufacturing method thereof.

본 발명의 실시예들의 목적은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The objects of the embodiments of the present invention are not limited to the above-mentioned objects, and other objects not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art from the following description .

본 발명의 일 측면에 따르면, 일측면에 제 1 전극홈이 형성되거나, 혹은 상기 일측면과 타측면에 상기 제 1 전극홈과 제 2 전극홈이 각각 형성되는 매트릭스와, 상기 제 1 전극홈에 구비되는 연료극과, 상기 타측면에 인접하여 구비되거나, 혹은 상기 제 2 전극홈에 구비되는 공기극을 포함하는 일체형 용융탄산염 연료전지가 제공될 수 있다.According to an aspect of the present invention, there is provided a plasma display panel including a matrix in which a first electrode groove is formed on one side surface, or a first electrode groove and a second electrode groove are formed on the one side surface and the other side surface, The present invention can provide a monolithic molten carbonate fuel cell including a fuel electrode provided adjacent to the other side surface or an air electrode provided in the second electrode groove.

또한, 본 발명의 일 측면에 따르면, 상기 일체형 용융탄산염 연료전지는, 상기 연료극의 일측면에 구비되는 제 1 타공판과, 상기 공기극의 타측면에 구비되는 제 2 타공판을 더 포함하는 일체형 용융탄산염 연료전지가 제공될 수 있다.According to an aspect of the present invention, the integrated molten carbonate fuel cell further includes a first perforated plate provided on one side of the fuel electrode, and a second perforated plate provided on the other side of the air electrode, A battery may be provided.

본 발명의 일 측면에 따르면, 상기 제 1 타공판은, 상기 연료극과 접하는 반응부에만 타공되고, 상기 제 2 타공판은, 상기 공기극과 접하는 반응부에만 타공되는 일체형 용융탄산염 연료전지가 제공될 수 있다.According to an aspect of the present invention, the first perforated plate may be punched only in a reaction part contacting the fuel electrode, and the second perforated plate may be punched only in a reaction part in contact with the air electrode.

본 발명의 일 측면에 따르면, 상기 매트릭스 및 연료극의 접촉면과 상기 매트릭스 및 공기극의 접촉면은, 각각 요철 형상 또는 웨이브 형상으로 형성되는 일체형 용융탄산염 연료전지가 제공될 수 있다.According to an aspect of the present invention, there is provided an integrated molten carbonate fuel cell in which the contact surfaces of the matrix and the fuel electrode and the contact surfaces of the matrix and the air electrode are formed in a concavo-convex shape or a wave shape, respectively.

본 발명의 일 측면에 따르면, 상기 매트릭스 및 연료극의 접촉면과 상기 매트릭스 및 공기극의 접촉면은, 각각 나노입자가 코팅되거나, 혹은 촉매가 코팅되거나, 혹은 고전도성 물질이 코팅되는 일체형 용융탄산염 연료전지가 제공될 수 있다.According to an aspect of the present invention, there is provided an integrated molten carbonate fuel cell in which a contact surface between the matrix and the anode and a contact surface between the matrix and the air electrode are respectively coated with nanoparticles, coated with a catalyst, or coated with a highly conductive material .

본 발명의 일 측면에 따르면, 상기 연료극, 매트릭스 및 공기극을 포함하는 단위전지는, 양측면에 상기 연료극과 인접하여 제 1 타공판이 구비되면서 상기 공기극과 인접하여 제 2 타공판이 구비되며, 복수개가 분리판을 통해 분리되어 밀봉되는 일체형 용융탄산염 연료전지가 제공될 수 있다.According to an aspect of the present invention, a unit cell including the fuel electrode, the matrix and the air electrode includes a first perforated plate adjacent to the fuel electrode on both sides thereof, a second perforated plate adjacent to the air electrode, A separate molten carbonate fuel cell may be provided.

본 발명의 일 측면에 따르면, 상기 분리판은, 내측면이 요철 형상으로 형성되는 제 1 분리판과, 양측면이 요철 형상으로 형성되는 제 2 분리판을 포함하는 일체형 용융탄산염 연료전지가 제공될 수 있다.According to an aspect of the present invention, there is provided a monolithic molten carbonate fuel cell including a first separator plate having an inner side surface formed in a concavo-convex shape and a second separator plate having both side surfaces formed in a concave- have.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 공기극 성형몰드를 이용하여 공기극을 제조하는 단계와, 매트릭스 성형몰드를 이용하여 일측면에 제 1 전극홈이 형성되거나, 혹은 상기 일측면과 타측면에 상기 제 1 전극홈과 제 2 전극홈이 각각 형성되는 매트릭스를 제조하는 단계와, 연료극 성형몰드를 이용하여 연료극을 제조하는 단계와, 상기 제 1 전극홈에 상기 연료극이 구비되면서 상기 매트릭스의 타측면에 상기 공기극이 구비되거나, 상기 제 1 전극홈에 상기 연료극이 구비되면서 상기 제 2 전극홈에 상기 공기극이 구비되도록 일체화하여 공기극-매트릭스-연료극 결합체를 제조하는 단계를 포함하는 일체형 용융탄산염 연료전지의 제조 방법이 제공될 수 있다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing an air electrode, comprising the steps of: preparing an air electrode using an air electrode forming mold; forming a first electrode groove on one side by using a matrix forming mold; Forming a matrix in which a groove and a second electrode groove are formed, preparing a fuel electrode using a fuel electrode molding mold, and forming the electrolyte electrode on the other side of the matrix while the fuel electrode is provided in the first electrode groove, The method of manufacturing an integrated molten carbonate fuel cell according to claim 1, wherein the first electrode groove is provided with the fuel electrode and the second electrode groove is provided with the air electrode so as to form an air electrode-matrix-fuel electrode assembly. .

본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 공기극 성형몰드를 이용하여 공기극을 제조하는 단계와, 상기 제조된 공기극이 결합된 매트릭스 성형몰드를 이용하여 상기 공기극이 매트릭스의 타측면에 인접하여 구비되거나, 혹은 상기 매트릭스의 타측면에 형성된 제 2 전극홈에 구비되도록 공기극-매트릭스 결합체를 제조하는 단계와, 상기 제조된 공기극-매트릭스 결합체가 결합된 연료극 성형몰드를 이용하여 연료극이 상기 매트릭스의 일측면에 형성된 제 1 전극홈에 구비되도록 공기극-매트릭스-연료극 결합체를 제조하는 단계를 포함하는 일체형 용융탄산염 연료전지의 제조 방법이 제공될 수 있다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a fuel cell, comprising the steps of: preparing an air electrode using a cathode mold; and forming the air electrode on the other side of the matrix by using a matrix- Forming an air electrode-matrix combination body so as to be provided in a second electrode groove formed on the other side of the matrix, and forming a fuel electrode on a first side of the matrix, Forming a cathode-matrix-fuel-electrode assembly so as to be provided in the electrode groove.

또한, 본 발명의 다른 측면과 또 다른 측면에 따르면, 상기 일체형 용융탄산염 연료전지의 제조 방법은, 상기 공기극-매트릭스-연료극 결합체인 단위전지의 양측면에 상기 연료극과 인접하여 제 1 타공판이 구비되면서 상기 공기극과 인접하여 제 2 타공판을 배치한 후에, 상기 단위전지를 분리판을 통해 분리시켜 밀봉하는 단계를 더 포함하는 일체형 용융탄산염 연료전지의 제조 방법이 제공될 수 있다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method for manufacturing a monolithic molten carbonate fuel cell, comprising: providing a first perforated plate adjacent to the fuel electrode on both sides of the unit cell, which is the cathode- And separating and sealing the unit cell through a separator after disposing the second perforated plate adjacent to the air electrode. The present invention also provides a method of manufacturing a monolithic molten carbonate fuel cell.

또한, 본 발명의 다른 측면과 또 다른 측면에 따르면, 상기 매트릭스는, Li-AlO2 분말, Li2CO3 분말, Al 분말 및 Al2O3 분말 중 적어도 하나를 이용하여 제조되고, 상기 연료극은, Ni-3Al 분말 및 Ni-4Cr 분말 중 적어도 하나를 이용하여 제조되며, 상기 공기극은, Ni 분말 및 전해질 분말 중 적어도 하나를 이용하여 제조되는 일체형 용융탄산염 연료전지의 제조 방법이 제공될 수 있다.According to another aspect of the present invention, the matrix is prepared using at least one of Li-AlO 2 powder, Li 2 CO 3 powder, Al powder, and Al 2 O 3 powder, , Ni-3Al powder and Ni-4Cr powder, and the air electrode is manufactured using at least one of Ni powder and electrolytic powder.

또한, 본 발명의 다른 측면과 또 다른 측면에 따르면, 상기 매트릭스, 연료극 및 공기극은, 폴리비닐부티랄(PVB), 폴리비닐알코올(PVA) 및 아크릴 수지 중에서 선택된 유기 결합제와, 천연왁스, 파라핀왁스, 폴리에틸린탈린왁스 및 카나우바왁스 중에서 선택된 윤활제와, 스테아르산 및 올레산에서 선택된 분산제를 이용하여 제조되는 일체형 용융탄산염 연료전지의 제조 방법이 제공될 수 있다.According to another aspect of the present invention, the matrix, the fuel electrode, and the air electrode are formed of an organic binder selected from the group consisting of polyvinyl butyral (PVB), polyvinyl alcohol (PVA), and acrylic resin, natural wax, paraffin wax , A polyethylenetelline wax and a carnauba wax, and a dispersant selected from stearic acid and oleic acid, may be provided as a method for producing an integrated molten carbonate fuel cell.

또한, 본 발명의 다른 측면과 또 다른 측면에 따르면, 상기 매트릭스, 연료극 및 공기극은, 10-100㎏/㎠의 압력과 60-150℃의 온도와 10초-5분의 시간에 따른 가압 방식으로 제조되거나, 혹은 10-100㎏/㎠의 압력과 60-200℃의 온도에 따른 주입 방식으로 제조되는 일체형 용융탄산염 연료전지의 제조 방법이 제공될 수 있다.According to another aspect of the present invention, the matrix, the fuel electrode, and the air electrode are formed by applying a pressure of 10-100 kg / cm 2, a temperature of 60-150 ° C, Or a method of manufacturing an integrated molten carbonate fuel cell, which is manufactured by an injection method at a pressure of 10-100 kg / cm 2 and a temperature of 60-200 ° C, may be provided.

본 발명은 연료극, 매트릭스 및 공기극을 일체형으로 성형함에 따라, 매트릭스 간의 단차를 최소화하여 박판금속의 사용 없이도 연료전지를 밀봉할 수 있다.By forming the fuel electrode, the matrix and the air electrode integrally, it is possible to minimize the level difference between the matrix and seal the fuel cell without using the thin plate metal.

또한, 본 발명은 일측면에 제 1 전극홈이 형성되거나, 혹은 일측면과 타측면에 제 1 전극홈과 제 2 전극홈이 각각 형성되는 매트릭스에서 제 1 전극홈에 연료극을 구비하고, 매트릭스의 타측면에 인접하여 구비되거나, 혹은 제 2 전극홈에 공기극을 구비하도록 일체형 용융탄산염 연료전지를 제조함으로써, 각 공기극 및 연료극용 박판금속을 별도로 필요로 하지 않을 뿐만 아니라 그 조립 공정도 필요하지 않기 때문에, 용융탄산염 연료전지 제조단가를 획기적으로 감소시킬 수 있으며, 연료극과 공기극의 두께 편차에 따라 발생하는 전극의 접촉 불량 문제점을 미연에 방지할 수 있다.According to another aspect of the present invention, there is provided a fuel cell including a fuel electrode in a first electrode groove in a matrix in which a first electrode groove is formed on one side or a first electrode groove and a second electrode groove are formed on one side surface and the other side, Since the integrated molten carbonate fuel cell is provided adjacent to the other side surface or has the air electrode in the second electrode groove, it is unnecessary to separately form the thin plate metal for each air electrode and the fuel electrode, , It is possible to drastically reduce the manufacturing cost of the molten carbonate fuel cell and to prevent the problem of contact failure of the electrode caused by the thickness deviation of the fuel electrode and the air electrode.

아울러, 본 발명은 연료극에 인접하여 반응부가 타공되어 있는 제 1 타공판을 구하고, 공기극에 인접하여 반응부가 타공되어 있는 제 2 타공판을 구비하는 일체형 용융탄산염 연료전제를 제공함으로써, 전하 유량을 조절할 수 있을 뿐만 아니라 반응 시 발생되는 열을 분산시켜 연료전지의 부식과 열화를 방지할 수 있다.In addition, the present invention provides a monolithic molten carbonate fuel precursor having a first perforated plate adjacent to a fuel electrode and a second perforated plate adjacent to the air electrode, the perforated plate having a reaction part formed therein, In addition, it is possible to prevent corrosion and deterioration of the fuel cell by dispersing heat generated during the reaction.

도 1 내지 도 3은 종래에 용융탄산염 연료전지를 제조하는 과정을 설명하기 위한 도면이고,
도 4 및 도 5는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 일체형 용융탄산염 연료전지를 예시한 도면이며,
도 6 및 도 7은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 일체형 용융탄산염 연료전지를 예시한 도면이고,
도 8은 본 발명의 제 3 실시예에 따라 일체형 용융탄산염 연료전지를 제조하는 과정을 나타낸 플로우차트이며,
도 9 및 도 10은 본 발명의 제 3 실시예에 따라 일체형 용융탄산염 연료전지의 제조 공정을 설명하기 위한 도면이고,
도 11은 본 발명의 제 4 실시예에 따라 일체형 용융탄산염 연료전지를 제조하는 과정을 나타낸 플로우차트이며,
도 12는 본 발명의 실시예에 따라 제조된 일체형 용융탄산염 연료전지의 전기적 특성을 설명하기 위한 도면이다.FIGS. 1 to 3 are views for explaining a process of manufacturing a molten carbonate fuel cell in the related art,
4 and 5 are views illustrating an integrated molten carbonate fuel cell according to a first embodiment of the present invention,
6 and 7 are views illustrating an integrated molten carbonate fuel cell according to a second embodiment of the present invention,
8 is a flowchart illustrating a process of manufacturing an integrated molten carbonate fuel cell according to a third embodiment of the present invention,
9 and 10 are views for explaining the manufacturing process of the integrated molten carbonate fuel cell according to the third embodiment of the present invention,
11 is a flowchart illustrating a process of manufacturing an integrated molten carbonate fuel cell according to a fourth embodiment of the present invention,
12 is a view for explaining electrical characteristics of an integrated molten carbonate fuel cell manufactured according to an embodiment of the present invention.

본 발명의 실시예들에 대한 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.Advantages and features of embodiments of the present invention and methods of achieving them will become apparent with reference to the embodiments described in detail below with reference to the accompanying drawings. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein. Rather, these embodiments are provided so that this disclosure will be thorough and complete, and will fully convey the scope of the invention to those skilled in the art. To fully disclose the scope of the invention to those skilled in the art, and the invention is only defined by the scope of the claims. Like reference numerals refer to like elements throughout the specification.

본 발명의 실시예들을 설명함에 있어서 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명의 실시예에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다. In the following description of the present invention, a detailed description of known functions and configurations incorporated herein will be omitted when it may make the subject matter of the present invention rather unclear. The following terms are defined in consideration of the functions in the embodiments of the present invention, which may vary depending on the intention of the user, the intention or the custom of the operator. Therefore, the definition should be based on the contents throughout this specification.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 4 및 도 5는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 일체형 용융탄산염 연료전지를 예시한 도면이다.4 and 5 are views illustrating an integrated molten carbonate fuel cell according to a first embodiment of the present invention.

도 4 및 도 5를 참조하면, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 일체형 용융탄산염 연료전지(100)는 매트릭스(110), 연료극(120), 공기극(130), 제 1 타공판(140), 제 2 타공판(150), 분리판(160) 등을 포함할 수 있다.4 and 5, an integrated molten carbonate fuel cell 100 according to a first embodiment of the present invention includes a matrix 110, a fuel electrode 120, an air electrode 130, a first perforated plate 140, 2 perforated plate 150, separator plate 160, and the like.

매트릭스(110)는 일측면에 제 1 전극홈(112)이 형성되는 것으로, 전해질의 이동이 가능하고, 연료극(120)과 공기극(130)를 분리하며, 용융된 전해질을 포함하여 공기극(130)에서 생성된 탄산이온이 연료극(120)으로 이동하는 통로 역할을 수행할 수 있다.The matrix 110 has a first electrode groove 112 formed on one side thereof and is capable of moving the electrolyte and separating the fuel electrode 120 and the air electrode 130. The electrolyte electrode 110 includes the melted electrolyte, The carbonaceous ions generated in the anode 120 may be moved to the anode 120.

여기에서, 매트릭스(110)는 홈이 형성되지 않은 부분이 대략 1.5-2.5mm의 두께를 가지면서 대략 50-500mm의 폭길이를 갖는 사각플레이트형태로 제공되며, 연료극(120)이 구비되는 일측면에는 제 1 전극홈(112)이 형성될 수 있으며, 제 1 전극홈(112)은 대략 40-490mm의 폭길이와 대략 0.2-0.6mm의 두께를 갖도록 형성될 수 있다.Here, the matrix 110 is provided in the form of a square plate having a width of about 50-500 mm, and the non-grooved portion has a thickness of about 1.5-2.5 mm, The first electrode groove 112 may be formed to have a width of approximately 40-490 mm and a thickness of approximately 0.2-0.6 mm.

예를 들면, 매트릭스(110)는 Li-AlO2 분말, Li2CO3 분말, Al 분말 및 Al2O3 분말 중 적어도 하나를 포함하는 분말과, 폴리비닐부티랄(PVB), 폴리비닐알코올(PVA) 및 아크릴 수지 중에서 선택된 유기 결합제와, 천연왁스, 파라핀왁스, 폴리에틸린탈린왁스 및 카나우바왁스 중에서 선택된 윤활제와, 스테아르산 및 올레산에서 선택된 분산제를 이용하여 제조될 수 있다.For example, the matrix 110 may include a powder containing at least one of Li-AlO 2 powder, Li 2 CO 3 powder, Al powder and Al 2 O 3 powder and a powder containing at least one of polyvinyl butyral (PVB), polyvinyl alcohol PVA) and an acrylic resin, and a lubricant selected from natural wax, paraffin wax, polyethylenetereine wax and carnauba wax, and a dispersant selected from stearic acid and oleic acid.

연료극(120)은 매트릭스(110)의 일측면에 형성된 제 1 전극홈(112)에 구비되는 것으로, 공기극(130)으로부터 공급되는 탄산이온과 내부개질을 통해 공급되는 수소가 반응하여 전자를 발생시키는 전극 역할을 수행할 수 있다.The fuel electrode 120 is provided in the first electrode groove 112 formed on one side of the matrix 110. The carbon electrode supplied from the air electrode 130 reacts with the hydrogen supplied through the internal reforming to generate electrons It can serve as an electrode.

여기에서, 연료극(120)은 매트릭스(110)의 일측면에 형성된 제 1 전극홈(112)에 삽입될 수 있도록 대략 40-490mm의 폭길이와 대략 0.2-0.6mm의 두께를 가지며, 수소를 포함하는 연료가 통과할 수 있도록 다공성물질로 제조될 수 있다.Here, the fuel electrode 120 has a width of about 40-490 mm and a thickness of about 0.2-0.6 mm so that the fuel electrode 120 can be inserted into the first electrode groove 112 formed on one side of the matrix 110, The fuel can be made of a porous material so that the fuel can pass therethrough.

예를 들면, 연료극(120)은 Ni-3Al 분말 및 Ni-4Cr 분말 중 적어도 하나를 포함하는 분말과, 폴리비닐부티랄(PVB), 폴리비닐알코올(PVA) 및 아크릴 수지 중에서 선택된 유기 결합제와, 천연왁스, 파라핀왁스, 폴리에틸린탈린왁스 및 카나우바왁스 중에서 선택된 윤활제와, 스테아르산 및 올레산에서 선택된 분산제를 이용하여 제조될 수 있다.For example, the anode 120 may include a powder containing at least one of Ni-3Al powder and Ni-4Cr powder, an organic binder selected from polyvinyl butyral (PVB), polyvinyl alcohol (PVA) A lubricant selected from natural wax, paraffin wax, polyethylenetelline wax and carnauba wax, and a dispersant selected from stearic acid and oleic acid.

공기극(130)은 매트릭스(110)의 타측면에 인접하여 구비되는 것으로, 공급된 이산화탄소, 산소 및 이동한 전자가 결합되어 탄산이온을 생성하는 전극 역할을 수행할 수 있다.The air electrode 130 is provided adjacent to the other side of the matrix 110. The air electrode 130 may serve as an electrode for generating carbon dioxide by combining the supplied carbon dioxide, oxygen, and moving electrons.

여기에서, 공기극(130)은 매트릭스(110)의 폭길이에 대응하여 대략 50-500mm의 폭길이와 대략 0.2-1mm의 두께를 가지며, 산소를 포함하는 기체가 통과할 수 있도록 다공성물질로 제조될 수 있다.Here, the air electrode 130 has a width of about 50-500 mm and a thickness of about 0.2-1 mm corresponding to the width of the matrix 110, and is made of a porous material so that gas containing oxygen can pass therethrough .

예를 들면, 공기극(130)은 Ni 분말 및 전해질 분말 중 적어도 하나를 포함하는 분말과, 폴리비닐부티랄(PVB), 폴리비닐알코올(PVA) 및 아크릴 수지 중에서 선택된 유기 결합제와, 천연왁스, 파라핀왁스, 폴리에틸린탈린왁스 및 카나우바왁스 중에서 선택된 윤활제와, 스테아르산 및 올레산에서 선택된 분산제를 이용하여 제조될 수 있다.For example, the air electrode 130 may be formed of a powder containing at least one of Ni powder and electrolyte powder, an organic binder selected from polyvinyl butyral (PVB), polyvinyl alcohol (PVA) and acrylic resin, A lubricant selected from wax, polyethylenetelline wax and carnauba wax, and a dispersant selected from stearic acid and oleic acid.

상술한 바와 같은 매트릭스(110) 및 연료극(120)의 접촉면과 매트릭스(110) 및 공기극(130)의 접촉면은, 각각 요철 형상 또는 웨이브 형상으로 형성될 수 있는데, 이는 매트릭스(110)와 각 전극의 접촉면이 증가할수록 연료전지의 효율이 향상되기 때문에, 매트릭스(110)와 각 전극의 접촉면이 증가하도록 요철 형상 또는 웨이브 형상으로 가공함으로써, 표면적을 증가시킬 수 있다.The contact surfaces of the matrix 110 and the fuel electrode 120 and the contact surfaces of the matrix 110 and the air electrode 130 may be formed in a concavo-convex shape or a wave shape, Since the efficiency of the fuel cell is improved as the contact surface is increased, the surface area can be increased by machining the matrix 110 in a concavo-convex shape or a wave shape so as to increase the contact surface between the matrix 110 and each electrode.

종래의 연료전지에서는 각 전극을 따로 제작한 후에 매트릭스와 결합시키기 때문에, 요철 형상 또는 웨이브 형상을 갖는 경우 결합 시 틈이 발생하여 전하 및 이온의 이동이 원활하게 이루어지지 않지만, 본 발명에서는 각 전극 및 매트릭스(110)를 연속된 공정으로 일체화하여 제조하기 때문에, 표면적을 증가시킬 수 있는 구조를 가지면서도 각 전극과 매트릭스(110)를 효과적으로 결합시킬 수 있다.In the conventional fuel cell, since each electrode is separately fabricated and then bonded to the matrix, if there is a concave-convex shape or a wave shape, a clearance is generated at the time of coupling, and charge and ions are not smoothly moved. Since the matrix 110 is manufactured by integrating the matrix 110 in a continuous process, it is possible to effectively combine the matrix 110 with each electrode while having a structure capable of increasing the surface area.

이러한 요철 형상 또는 웨이브 형상의 접촉면으로 인해 그 접촉 면적이 최대 4배까지 증가될 수 있으며, 이에 따라 단위전지의 효율이 4배로 증가하는 효과가 있을 뿐만 아니라, 연료전지의 소형화를 구현할 수 있는 장점이 있다.The contact area of the irregular shape or the wave-like shape can be increased up to four times, thereby improving the efficiency of the unit cell by four times. In addition, the fuel cell can be miniaturized have.

한편, 상술한 바와 같은 매트릭스(110) 및 연료극(120)의 접촉면과 매트릭스(110) 및 공기극(130)의 접촉면은, 각각 나노입자가 코팅되거나, 혹은 촉매가 코팅되거나, 혹은 고전도성 물질이 코팅될 수 있는데, 나노입자가 코팅되는 경우 삼상계면의 증가로 인해 연료전지의 성능을 향상시킬 수 있고, 촉매(예를 들면, NiO, CeO2 등)가 코딩되는 경우 카본 코킹(cocking)을 방지할 수 있으며, 고전도성 물질(예를 들면, Ag, ITO, 금, 탄소나노튜브 등)이 코팅되는 경우 연료전지의 전기전도도를 증가시킬 수 있다.The contact surfaces of the matrix 110 and the fuel electrode 120 and the contact surfaces of the matrix 110 and the air electrode 130 may be coated with nanoparticles or coated with a catalyst or coated with a high- When the nanoparticles are coated, the performance of the fuel cell can be improved due to the increase of the three-phase interface, and carbon poaching can be prevented when the catalyst (for example, NiO, CeO 2, etc.) And can increase the electrical conductivity of the fuel cell when high conductivity materials (e.g., Ag, ITO, gold, carbon nanotubes, etc.) are coated.

이러한 코팅층은 스프레이법, 침투법, 스크린프린팅법 등을 이용하여 각 접촉면에 균일하게 코팅할 수 있다.Such a coating layer can be uniformly coated on each contact surface by spraying, infiltration, screen printing or the like.

제 1 타공판(140)은 연료극(120)의 일측면에 구비되는 것으로, 매트릭스(110)의 폭길이에 대응하여 대략 50-500mm의 폭길이로 구비되어 연료극(120)에서 생성된 전자를 포집하는 집전 역할을 수행할 수 있으며, 연료극(120)과 접하는 반응부에만 타공됨으로써, 전하 유량을 조절할 수 있고, 반응 시 발생되는 열을 분산시킬 수 있다. 즉, 연료극(120)과 접하는 반응부는 매트릭스(110)에 형성된 제 1 전극홈(112)의 폭길이에 대응하는 부분을 의미한다.The first pier plate 140 is provided on one side of the fuel electrode 120 and has a width of about 50-500 mm corresponding to the width of the matrix 110 to collect electrons generated in the fuel electrode 120 And only the reaction part in contact with the fuel electrode 120 is pierced, whereby the charge flow rate can be controlled and the heat generated during the reaction can be dispersed. That is, the reaction part in contact with the fuel electrode 120 means a part corresponding to the width of the first electrode groove 112 formed in the matrix 110.

제 2 타공판(150)은 공기극(130)의 타측면에 구비되는 것으로, 매트릭스(110)의 폭길이에 대응하여 대략 50-500mm의 폭길이로 구비되어 공기극(130)에서 생성된 탄산이온을 포집하는 집전 역할을 수행할 수 있으며, 공기극(130)과 접하는 반응부에만 타공됨으로써, 전하 유량을 조절할 수 있고, 반응 시 발생되는 열을 분산시킬 수 있다. 즉, 공기극(130)과 접하는 반응부는 매트릭스(110)의 폭길이에 대응하는 부분을 의미한다.The second perforated plate 150 is provided on the other side of the air electrode 130 and has a width of about 50-500 mm corresponding to the width of the matrix 110 to capture carbonate ions generated in the air electrode 130 And only the reaction part in contact with the air electrode 130 is pierced, whereby the charge flow rate can be controlled and the heat generated during the reaction can be dispersed. That is, the reaction part in contact with the air electrode 130 means a part corresponding to the width of the matrix 110.

이러한 제 1 타공판(140)과 제 2 타공판(150)에 구비된 복수개의 타공홀을 통해 향류형 가스 흐름을 유도하여 균일한 온도 분포를 확보할 수 있다.A countercurrent gas flow can be induced through the plurality of perforations provided in the first and second perforated plates 140 and 150 to ensure a uniform temperature distribution.

상술한 바와 같은 제 1 타공판(140)과 제 2 타공판(150)의 외측 부분은 전해질의 외부 유출을 방지하기 위한 방지막이 추가로 형성될 수 있으며, 이러한 방지막은 Ceria(CeO2) 등을 페이스트화하여 코팅할 수 있다.The outer surface of the first and second perforated plates 140 and 150 may further include a barrier layer for preventing the electrolyte from flowing out of the outer surface of the first and second perforated plates 140 and 150. The barrier layer may be formed of paste such as ceria (CeO 2 ) .

상술한 바와 같은 일체형 용융탄산염 연료전지에서 연료극(120), 매트릭스(110) 및 공기극(130)을 포함하는 단위전지는, 양측면에 연료극(120)과 인접하여 제 1 타공판(140)이 구비되면서 공기극(130)과 인접하여 제 2 타공판(150)이 구비되며, 복수개가 분리판(160)을 통해 분리되어 밀봉되는데, 분리판(160)은 이러한 복수개의 단위전지를 각각 분리시키는 것으로, 양단부에 배치되어 내측면이 요철 형상으로 형성되는 제 1 분리판(160a)과, 각 단위전지의 사이에 배치되어 양측면이 요철 형상으로 형성되는 제 2 분리판(160b)을 포함할 수 있다.In the unitary molten carbonate fuel cell as described above, the unit cell including the fuel electrode 120, the matrix 110, and the air electrode 130 includes the first perforated plate 140 adjacent to the fuel electrode 120 on both sides thereof, A plurality of unit cells are separated and sealed by a separation plate 160. The separation plate 160 separates the plurality of unit cells from each other and is disposed at both ends of the unit cell. A first separator plate 160a having an inner side surface formed in a concavo-convex shape, and a second separator plate 160b disposed between the unit cells and having both side surfaces formed in a concavo-convex shape.

이러한 분리판(160)의 테두리 부분에는 일단부에서는 제 1 타공판(140)의 테두리 부분이 접하여 밀봉되거나, 혹은 단위전지들의 각 사이에서는 제 1 타공판(140) 및 제 2 타공판(150)의 테두리 부분이 접하여 밀봉되거나, 혹은 타단부에서는 제 2 타공판(150)의 테두리 부분이 접하여 밀봉(예를 들면, 용접 방식, 접착 방식 등을 이용할 수 있음)될 수 있다.The edges of the first and second perforated plates 140 and 140 may be sealed by being in contact with the edges of the first perforated plate 140 or between the first and second perforated plates 140 and 150, (For example, a welding method, a bonding method, or the like can be used) at the edge of the second perforated plate 150 at the other end.

여기에서, 각 전극이 조립될 경우 전극과 전극 사이에 대해 접착 본드를 이용한 접착 공정을 통해 조립될 수 있으며, 전극과 각 타공판의 경우에도 접착 본드를 이용한 접착 공정을 통해 접착될 수 있다.Here, when each electrode is assembled, the electrode and the electrode may be assembled through an adhesion process using an adhesive bond. In the case of the electrode and each perforated plate, the electrode and the electrode may be adhered through an adhesion process using an adhesive bond.

상술한 바와 같은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 일체형 용융탄산염 연료전지(100)에서는 반응가스 유입구와 반응가스 배출구에 대해서는 기재하고 있지 않지만, 종래에 공지된 연료전지에 다양하게 개시되어 있으므로 그 구체적인 설명은 생략한다.Although the reactant gas inlet and the reactant gas outlet are not described in the integrated molten carbonate fuel cell 100 according to the first embodiment of the present invention as described above, The description is omitted.

따라서, 본 발명은 연료극, 매트릭스 및 공기극을 일체형으로 성형함에 따라, 매트릭스 간의 단차를 최소화하여 박판금속의 사용 없이도 연료전지를 밀봉할 수 있다.Therefore, by forming the fuel electrode, the matrix and the air electrode integrally, it is possible to minimize the level difference between the matrix and seal the fuel cell without using the thin plate metal.

또한, 본 발명은 일측면에 제 1 전극홈이 형성되는 매트릭스에서 제 1 전극홈에 연료극을 구비하고, 매트릭스의 타측면에 인접하여 공기극을 구비하도록 일체형 용융탄산염 연료전지를 제조함으로써, 각 공기극 및 연료극용 박판금속을 별도로 필요로 하지 않을 뿐만 아니라 그 조립 공정도 필요하지 않기 때문에, 용융탄산염 연료전지 제조단가를 획기적으로 감소시킬 수 있으며, 연료극과 공기극의 두께 편차에 따라 발생하는 전극의 접촉 불량 문제점을 미연에 방지할 수 있다.According to another aspect of the present invention, there is provided an integrated molten carbonate fuel cell comprising a fuel electrode in a first electrode groove in a matrix in which a first electrode groove is formed, and an air electrode adjacent to the other side of the matrix, It is possible to drastically reduce the manufacturing cost of the molten carbonate fuel cell because the thin plate metal for the fuel electrode is not separately required and the assembling process thereof is also unnecessary and it is possible to remarkably reduce the manufacturing cost of the electrode, Can be prevented in advance.

다음에, 매트릭스의 일측면에 제 1 전극홈이 구비되면서 타측면에 제 2 전극홈이 구비되며, 제 1 전극홈에 연료극이 구비되고, 제 2 전극홈에 공기극이 구비되는 일체형 용융탄산염 연료전지의 제 2 실시예에 대해 설명한다.Next, an integrated molten carbonate fuel cell having a first electrode groove on one side of the matrix and a second electrode groove on the other side thereof, a fuel electrode on the first electrode groove, and an air electrode on the second electrode groove, The second embodiment of the present invention will be described.

도 6 및 도 7은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 일체형 용융탄산염 연료전지를 예시한 도면이다.6 and 7 are views illustrating an integrated molten carbonate fuel cell according to a second embodiment of the present invention.

도 6 및 도 7을 참조하면, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 일체형 용융탄산염 연료전지(200)는 매트릭스(210), 연료극(220), 공기극(230), 제 1 타공판(240), 제 2 타공판(250), 분리판(260) 등을 포함할 수 있다.6 and 7, the integrated molten carbonate fuel cell 200 according to the second embodiment of the present invention includes a matrix 210, a fuel electrode 220, an air electrode 230, a first perforated plate 240, 2 perforated plate 250, separation plate 260, and the like.

여기에서, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 일체형 용융탄산염 연료전지(200)의 구성 중에서 본 발명의 제 1 실시예에 따른 일체형 용융탄산염 연료전지(100)와 다른 구성에 대해서만 기재하기로 한다.Here, only the constitution of the integrated molten carbonate fuel cell 200 according to the second embodiment of the present invention will be described, which is different from that of the integrated molten carbonate fuel cell 100 according to the first embodiment of the present invention.

매트릭스(210)는 일측면에 제 1 전극홈(212)이 형성되고, 타측면에 제 2 전극홈(214)이 형성될 수 있으며, 공기극(130)은 매트릭스(110)의 타측면에 형성된 제 2 전극홈(214)에 구비될 수 있다.The matrix 210 may include a first electrode groove 212 formed on one side surface and a second electrode groove 214 formed on the other side of the matrix 210. The air electrode 130 may be formed on the other side of the matrix 110, Electrode groove 214. The two-

여기에서, 공기극(130)은 매트릭스(110)의 타측면에 형성된 제 2 전극홈(214)의 폭길이에 대응하여 대략 40-490mm의 폭길이와 대략 0.2-1mm의 두께를 가지도록 제조될 수 있다.Here, the air electrode 130 may be manufactured to have a width of approximately 40-490 mm and a thickness of approximately 0.2-1 mm corresponding to the width of the second electrode groove 214 formed on the other side of the matrix 110 have.

이에 따라, 공기극(130)에 인접하여 배치되는 제 2 타공판(250)은 공기극(130)과 접하는 반응부에만 타공될 수 있다.Accordingly, the second pier plate 250 disposed adjacent to the air electrode 130 can be pierced only in the reaction part in contact with the air electrode 130.

따라서, 본 발명은 연료극, 매트릭스 및 공기극을 일체형으로 성형함에 따라, 매트릭스 간의 단차를 최소화하여 박판금속의 사용 없이도 연료전지를 밀봉할 수 있다.Therefore, by forming the fuel electrode, the matrix and the air electrode integrally, it is possible to minimize the level difference between the matrix and seal the fuel cell without using the thin plate metal.

또한, 본 발명은 일측면과 타측면에 제 1 전극홈과 제 2 전극홈이 각각 형성되는 매트릭스에서 제 1 전극홈에 연료극을 구비하고, 제 2 전극홈에 공기극을 구비하도록 일체형 용융탄산염 연료전지를 제조함으로써, 각 공기극 및 연료극용 박판금속을 별도로 필요로 하지 않을 뿐만 아니라 그 조립 공정도 필요하지 않기 때문에, 용융탄산염 연료전지 제조단가를 획기적으로 감소시킬 수 있으며, 연료극과 공기극의 두께 편차에 따라 발생하는 전극의 접촉 불량 문제점을 미연에 방지할 수 있다.According to another aspect of the present invention, there is provided an integrated molten carbonate fuel cell having a fuel electrode in a first electrode groove and an air electrode in a second electrode groove in a matrix in which a first electrode groove and a second electrode groove are formed on one side surface and the other side surface, It is possible to drastically reduce the manufacturing cost of the molten carbonate fuel cell because the air electrode and the thin plate metal for the fuel electrode are not separately required and the assembling process thereof is not required. It is possible to prevent the problem of contact failure of the generated electrode in advance.

다음에, 상술한 바와 같은 구성을 갖는 일체형 용융탄산염 연료전지를 제조하기 위해서 각 성형몰드를 통해 공기극, 매트릭스 및 연료극을 각각 제조한 후에 일체화하여 제조하는 제 3 실시예에 대해 설명한다.Next, a third embodiment will be described in which an air electrode, a matrix and a fuel electrode are manufactured through respective molding dies and then integrated to manufacture a monolithic molten carbonate fuel cell having the above-described structure.

도 8은 본 발명의 제 3 실시예에 따라 일체형 용융탄산염 연료전지를 제조하는 과정을 나타낸 플로우차트이며, 도 9 및 도 10은 본 발명의 제 3 실시예에 따라 일체형 용융탄산염 연료전지의 제조 공정을 설명하기 위한 도면이다.FIG. 8 is a flowchart illustrating a process of manufacturing an integrated molten carbonate fuel cell according to a third embodiment of the present invention. FIGS. 9 and 10 are views illustrating a process of manufacturing an integrated molten carbonate fuel cell according to a third embodiment of the present invention. Fig.

도 8 내지 도 10을 참조하면, 공기극 성형몰드를 이용하여 공기극을 제조하는 단계(810)와, 매트릭스 성형몰드를 이용하여 일측면에 제 1 전극홈이 형성되거나, 혹은 상기 일측면과 타측면에 상기 제 1 전극홈과 제 2 전극홈이 각각 형성되는 매트릭스를 제조하는 단계(820)와, 연료극 성형몰드를 이용하여 연료극을 제조하는 단계(830)와, 상기 제 1 전극홈에 상기 연료극이 구비되면서 상기 매트릭스의 타측면에 상기 공기극이 구비되거나, 상기 제 1 전극홈에 상기 연료극이 구비되면서 상기 제 2 전극홈에 상기 공기극이 구비되도록 일체화하여 공기극-매트릭스-연료극 결합체를 제조하는 단계(840)를 포함하는 일체형 용융탄산염 연료전지의 제조 방법이 제공될 수 있다.8-10 illustrate a method of fabricating an air electrode in accordance with an embodiment of the present invention. Referring to FIGS. 8-10, an air electrode is manufactured using the air electrode molding mold 810, a first electrode groove is formed on one side surface of the air electrode, A step (820) of forming a matrix in which the first electrode groove and a second electrode groove are formed, a step (830) of manufacturing a fuel electrode using a fuel electrode molding mold, and a step (840) a fuel electrode assembly in which the air electrode is provided on the other side of the matrix, or the fuel electrode is provided in the first electrode groove and the air electrode is provided in the second electrode groove, A method of manufacturing a monolithic molten carbonate fuel cell comprising the steps of:

또한, 상기 일체형 용융탄산염 연료전지의 제조 방법은, 상기 공기극-매트릭스-연료극 결합체인 단위전지의 양측면에 상기 연료극과 인접하여 제 1 타공판이 구비되면서 상기 공기극과 인접하여 제 2 타공판을 배치한 후에, 상기 단위전지를 분리판을 통해 분리시켜 밀봉하는 단계(850)를 더 포함하는 일체형 용융탄산염 연료전지의 제조 방법이 제공될 수 있다.The method of manufacturing the integrated molten carbonate fuel cell may further include a step of disposing a second perforated plate adjacent to the air electrode while the first perforated plate is provided adjacent to the fuel electrode on both sides of the unit cell that is the cathode- And separating and sealing the unit cells through a separator (850). The method of manufacturing a monolithic molten carbonate fuel cell may further include:

여기에서, 매트릭스는, Li-AlO2 분말, Li2CO3 분말, Al 분말 및 Al2O3 분말 중 적어도 하나를 이용하여 제조되고, 연료극은, Ni-3Al 분말 및 Ni-4Cr 분말 중 적어도 하나를 이용하여 제조되며, 공기극은, Ni 분말 및 전해질 분말 중 적어도 하나를 이용하여 제조될 수 있다.Here, the matrix is prepared using at least one of Li-AlO 2 powder, Li 2 CO 3 powder, Al powder and Al 2 O 3 powder, and the fuel electrode is made of at least one of Ni-3Al powder and Ni-4Cr powder , And the air electrode can be manufactured using at least one of Ni powder and electrolyte powder.

또한, 매트릭스, 연료극 및 공기극은, 폴리비닐부티랄(PVB), 폴리비닐알코올(PVA) 및 아크릴 수지 중에서 선택된 유기 결합제와, 천연왁스, 파라핀왁스, 폴리에틸린탈린왁스 및 카나우바왁스 중에서 선택된 윤활제와, 스테아르산 및 올레산에서 선택된 분산제를 이용하여 제조될 수 있다.The matrix, the fuel electrode and the air electrode may be formed by mixing an organic binder selected from polyvinyl butyral (PVB), polyvinyl alcohol (PVA) and an acrylic resin and a lubricant selected from natural wax, paraffin wax, polyethylenetelline wax and carnauba wax And a dispersant selected from stearic acid and oleic acid.

그리고, 매트릭스, 연료극 및 공기극은, 10-100㎏/㎠의 압력과 60-150℃의 온도와 10초-5분의 시간에 따른 가압 방식으로 제조(예를 들면, 도 9에 도시한 바와 같이 (a) 원재료 가공, (b) Matrix 성형, (c) Anode 성형, (d) Cathode 성형, (e) 구성요소 어셈블리 등의 과정을 수행함)되거나, 혹은 10-100㎏/㎠의 압력과 60-200℃의 온도에 따른 주입 방식으로 제조될 수 있다.The matrix, the fuel electrode, and the air electrode are manufactured by a pressure method at a pressure of 10-100 kg / cm 2, a temperature of 60-150 ° C, and a time of 10 seconds-5 minutes (for example, as shown in FIG. 9 (a) raw material processing, (b) Matrix molding, (c) Anode molding, (d) Cathode molding and (e) component assembly), or a pressure of 10-100 kg / Lt; RTI ID = 0.0 > 200 C. < / RTI >

상술한 바와 같은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 일체형 용융탄산염 연료전지의 제조 방법에 대해 상세히 설명하면, 본 발명에 따른 일체형 용융탄산염 연료전지에 포함되는 각 전극 및 매트릭스의 원료분말 및 유기결합제의 혼합물을 건식 공정을 통해 각 전극 및 매트릭스를 제조할 수 있는데, 각각의 분말을 각 전극 및 매트릭스에 대응하는 형상을 갖는 각각의 성형몰드에 균일하게 공급하고, 프레스로 가압하여 성형하는 가압 방식으로 제조하거나, 각각의 성형몰드에 각각의 분말을 직접 주입하여 성형하는 주입 방식으로 제조할 수 있다.The method of manufacturing the integrated molten carbonate fuel cell according to the third embodiment of the present invention as described above will now be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the integrated molten carbonate fuel cell according to the third embodiment of the present invention, Each electrode and matrix can be manufactured through a dry process. The powder is supplied uniformly to each of the forming molds having a shape corresponding to each of the electrodes and the matrix, and is produced by a pressurizing method Or by injection molding in which each powder is directly injected into each of the molding molds.

예를 들면, 공기극 제조의 경우 Ni 분말(Ni powder), 전해질 분말(Electrolyte powder), 유기 결합제 및 윤활제를 믹서를 이용하여 10-60분간 혼합하여 공기극용 혼합분말을 제조한 후에, 공기극용 성형몰드에 공급할 수 있다.For example, Ni powder, electrolyte powder, organic binder, and lubricant are mixed for 10-60 minutes using a mixer to produce an air electrode mixture powder, .

이러한 공기극의 표면에 요철 형상 또는 웨이브 형상을 형성하기 위해서 해당 형상을 갖는 성형몰드를 사용할 수 있다.In order to form the concavo-convex shape or the wave shape on the surface of the air electrode, a molding mold having the shape can be used.

그리고, 가압 방식에서는 10-100㎏/㎠의 압력과 60-150℃의 온도와 10초-5분의 시간에 따라 공기극을 제조할 수 있고, 주입 방식에서는 10-100㎏/㎠의 압력과 60-200℃의 온도에 따라 공기극을 제조할 수 있다. 이 후, 제조된 공기극은 대략 60℃에서 취출될 수 있다.In the pressurizing method, the air electrode can be manufactured at a pressure of 10-100 kg / cm 2, a temperature of 60-150 ° C. and a time of 10 seconds-5 minutes. In the injection method, a pressure of 10-100 kg / The air electrode can be manufactured at a temperature of -200 ° C. Thereafter, the prepared air electrode can be taken out at about 60 캜.

또한, 매트릭스 제조의 경우 Li-AlO2 분말, Li2CO3 분말, Al 분말, Al2O3 분말, 유기 결합제 및 윤활제를 믹서를 이용하여 10-60분간 혼합하여 매트릭스용 혼합분말을 제조한 후에, 매트릭스용 성형몰드에 공급할 수 있다. 이 후 가압 방식 또는 주입 방식의 제조 과정은 공기극 제조 과정과 유사하므로 그 구체적인 설명은 생략한다.In the case of preparing a matrix, a mixed powder for a matrix was prepared by mixing Li-AlO 2 powder, Li 2 CO 3 powder, Al powder, Al 2 O 3 powder, organic binder and lubricant using a mixer for 10-60 minutes , And can be supplied to a molding mold for a matrix. Hereinafter, the manufacturing process of the pressurizing method or the injection method is similar to the manufacturing process of the air electrode, and a detailed description thereof will be omitted.

한편, 연료극 제조의 경우 Ni-3Al 분말, Ni-4Cr 분말, 유기 결합제 및 윤활제를 믹서를 이용하여 10-60분간 혼합하여 연료극용 혼합분말을 제조한 후에, 연료극용 성형몰드에 공급할 수 있다. 이 후 가압 방식 또는 주입 방식의 제조 과정은 공기극 제조 과정 및 매트릭스 제조 과정과 유사하므로 그 구체적인 설명은 생략한다.Meanwhile, Ni-3Al powder, Ni-4Cr powder, organic binder and lubricant may be mixed in a mixer for 10-60 minutes to prepare an anode mixture powder and then supplied to a mold for fuel electrode. Hereinafter, the manufacturing process of the pressurizing method or the injection method is similar to the manufacturing process of the air electrode and the manufacturing process of the matrix, and a detailed description thereof will be omitted.

상술한 바와 같이 제조된 공기극, 매트릭스 및 연료극은 도 10에 도시한 바와 같은 제조 공정을 통해 일체화(예를 들면, 도 10에 도시한 바와 같은 (a) 원재료 가공, (b) 성형 공정, (c) 구성요소 어셈블리 등의 과정을 수행함)함으로써, 단위전지(공기극-매트릭스-연료극-결합체)를 제조한 후에, 연료극에 인접하여 제 1 타공판을 배치하고, 공기극에 인접하여 제 2 타공판을 배치한 후에 복수개의 분리판을 양단부 및 각 사이에 배치한 후에 용접, 접착 등의 방식으로 밀봉함으로써, 본 발명의 제 1 실시예 및 제 2 실시예에 따른 일체형 용융탄산염 연료전지를 제조할 수 있다.The air electrode, the matrix and the fuel electrode manufactured as described above are integrated (for example, (a) raw material processing, (b) molding step, (c) ) Component assembly), thereby manufacturing a unit cell (air electrode-matrix-fuel electrode-assembly), disposing a first perforated plate adjacent to the fuel electrode, and disposing a second perforated plate adjacent to the air electrode It is possible to manufacture the integrated molten carbonate fuel cell according to the first and second embodiments of the present invention by disposing a plurality of separator plates at both ends and between the corners and sealing them by welding or adhesion.

따라서, 본 발명은 연료극, 매트릭스 및 공기극을 일체형으로 성형함에 따라, 매트릭스 간의 단차를 최소화하여 박판금속의 사용 없이도 연료전지를 밀봉할 수 있다.Therefore, by forming the fuel electrode, the matrix and the air electrode integrally, it is possible to minimize the level difference between the matrix and seal the fuel cell without using the thin plate metal.

또한, 본 발명은 일측면에 제 1 전극홈이 형성되거나, 혹은 상기 일측면과 타측면에 제 1 전극홈과 제 2 전극홈이 각각 형성되는 매트릭스에서 제 1 전극홈에 연료극을 구비하고, 매트릭스의 타측면에 인접하여 구비되거나, 혹은 제 2 전극홈에 공기극을 구비하도록 일체형 용융탄산염 연료전지를 제조함으로써, 각 공기극 및 연료극용 박판금속을 별도로 필요로 하지 않을 뿐만 아니라 그 조립 공정도 필요하지 않기 때문에, 용융탄산염 연료전지 제조단가를 획기적으로 감소시킬 수 있으며, 연료극과 공기극의 두께 편차에 따라 발생하는 전극의 접촉 불량 문제점을 미연에 방지할 수 있다.According to another aspect of the present invention, there is provided a fuel cell including a fuel electrode in a first electrode groove in a matrix in which a first electrode groove is formed on one side or a first electrode groove and a second electrode groove are formed on the one side surface and the other side, Or by manufacturing the integrated molten carbonate fuel cell so as to have the air electrode in the second electrode groove, it is unnecessary to separately provide the thin plate metal for each of the air electrode and the fuel electrode, Therefore, the manufacturing cost of the molten carbonate fuel cell can be drastically reduced, and the problem of contact failure of the electrode caused by the thickness variation of the fuel electrode and the air electrode can be prevented in advance.

다음에, 상술한 바와 같은 구성을 갖는 일체형 용융탄산염 연료전지를 제조하기 위해서 각 성형몰드를 통해 공기극을 제조하고, 공기극-매트릭스 결합체를 제조하며, 공기극-매트릭스-연료극 결합체를 제조하는 제 4 실시예에 대해 설명한다.Next, in order to manufacture an integrated molten carbonate fuel cell having the above-described structure, an air electrode is manufactured through each of the forming molds, a cathode-matrix combination body is manufactured, and a cathode-matrix- Will be described.

도 11은 본 발명의 제 4 실시예에 따라 일체형 용융탄산염 연료전지를 제조하는 과정을 나타낸 플로우차트이다.11 is a flowchart illustrating a process of manufacturing an integrated molten carbonate fuel cell according to a fourth embodiment of the present invention.

도 11을 참조하면, 공기극 성형몰드를 이용하여 공기극을 제조하는 단계(1110)와, 상기 제조된 공기극이 결합된 매트릭스 성형몰드를 이용하여 상기 공기극이 매트릭스의 타측면에 인접하여 구비되거나, 혹은 상기 매트릭스의 타측면에 형성된 제 2 전극홈에 구비되도록 공기극-매트릭스 결합체를 제조하는 단계(1120)와, 상기 제조된 공기극-매트릭스 결합체가 결합된 연료극 성형몰드를 이용하여 연료극이 상기 매트릭스의 일측면에 형성된 제 1 전극홈에 구비되도록 공기극-매트릭스-연료극 결합체를 제조하는 단계(1130)를 포함하는 일체형 용융탄산염 연료전지의 제조 방법이 제공될 수 있다.Referring to FIG. 11, an air electrode is manufactured using the air electrode forming mold 1110, and the air electrode is provided adjacent to the other side of the matrix using a matrix forming mold having the prepared air electrode, A step 1120 of forming a cathode-matrix combination body to be provided in a second electrode groove formed on the other side of the matrix, and a step of forming a fuel electrode on the one side of the matrix by using the anode- And a step 1130 of fabricating a cathode-matrix-fuel-electrode assembly so as to be provided in the formed first electrode groove.

또한, 상기 일체형 용융탄산염 연료전지의 제조 방법은, 상기 공기극-매트릭스-연료극 결합체인 단위전지의 양측면에 상기 연료극과 인접하여 제 1 타공판이 구비되면서 상기 공기극과 인접하여 제 2 타공판을 배치한 후에, 상기 단위전지를 분리판을 통해 분리시켜 밀봉하는 단계(1140)를 더 포함하는 일체형 용융탄산염 연료전지의 제조 방법이 제공될 수 있다.The method of manufacturing the integrated molten carbonate fuel cell may further include a step of disposing a second perforated plate adjacent to the air electrode while the first perforated plate is provided adjacent to the fuel electrode on both sides of the unit cell that is the cathode- And a step (1140) of separating and sealing the unit cells through a separator. The method of manufacturing a monolithic molten carbonate fuel cell may further include:

여기에서, 매트릭스는, Li-AlO2 분말, Li2CO3 분말, Al 분말 및 Al2O3 분말 중 적어도 하나를 이용하여 제조되고, 연료극은, Ni-3Al 분말 및 Ni-4Cr 분말 중 적어도 하나를 이용하여 제조되며, 공기극은, Ni 분말 및 전해질 분말 중 적어도 하나를 이용하여 제조될 수 있다.Here, the matrix is prepared using at least one of Li-AlO 2 powder, Li 2 CO 3 powder, Al powder and Al 2 O 3 powder, and the fuel electrode is made of at least one of Ni-3Al powder and Ni-4Cr powder , And the air electrode can be manufactured using at least one of Ni powder and electrolyte powder.

또한, 매트릭스, 연료극 및 공기극은, 폴리비닐부티랄(PVB), 폴리비닐알코올(PVA) 및 아크릴 수지 중에서 선택된 유기 결합제와, 천연왁스, 파라핀왁스, 폴리에틸린탈린왁스 및 카나우바왁스 중에서 선택된 윤활제와, 스테아르산 및 올레산에서 선택된 분산제를 이용하여 제조될 수 있다.The matrix, the fuel electrode and the air electrode may be formed by mixing an organic binder selected from polyvinyl butyral (PVB), polyvinyl alcohol (PVA) and an acrylic resin and a lubricant selected from natural wax, paraffin wax, polyethylenetelline wax and carnauba wax And a dispersant selected from stearic acid and oleic acid.

그리고, 매트릭스, 연료극 및 공기극은, 10-100㎏/㎠의 압력과 60-150℃의 온도와 10초-5분의 시간에 따른 가압 방식으로 제조되거나, 혹은 10-100㎏/㎠의 압력과 60-200℃의 온도에 따른 주입 방식으로 제조될 수 있다.The matrix, the fuel electrode and the air electrode are produced by a pressure method at a pressure of 10-100 kg / cm 2, a temperature of 60-150 ° C and a time of 10 seconds-5 minutes, or a pressure of 10-100 kg / And can be manufactured by an injection method at a temperature of 60-200 占 폚.

상술한 바와 같은 본 발명의 제 4 실시예에 따른 일체형 용융탄산염 연료전지의 제조 방법에 대해 상세히 설명하면, 본 발명에 따른 일체형 용융탄산염 연료전지에 포함되는 각 전극 및 매트릭스의 원료분말 및 유기결합제의 혼합물을 건식 공정을 통해 각 전극 및 매트릭스를 제조할 수 있는데, 각각의 분말을 각 전극 및 매트릭스에 대응하는 형상을 갖는 각각의 성형몰드에 균일하게 공급하고, 프레스로 가압하여 성형하는 가압 방식으로 제조하거나, 각각의 성형몰드에 각각의 분말을 직접 주입하여 성형하는 주입 방식으로 제조할 수 있다.The method of manufacturing the integrated molten carbonate fuel cell according to the fourth embodiment of the present invention as described above will now be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the integrated molten carbonate fuel cell according to the fourth embodiment of the present invention, Each electrode and matrix can be manufactured through a dry process. The powder is supplied uniformly to each of the forming molds having a shape corresponding to each of the electrodes and the matrix, and is produced by a pressurizing method Or by injection molding in which each powder is directly injected into each of the molding molds.

예를 들면, 공기극 제조의 경우 Ni 분말(Ni powder), 전해질 분말(Electrolyte powder), 유기 결합제 및 윤활제를 믹서를 이용하여 10-60분간 혼합하여 공기극용 혼합분말을 제조한 후에, 공기극용 성형몰드에 공급할 수 있다.For example, Ni powder, electrolyte powder, organic binder, and lubricant are mixed for 10-60 minutes using a mixer to produce an air electrode mixture powder, .

이러한 공기극의 표면에 요철 형상 또는 웨이브 형상을 형성하기 위해서 해당 형상을 갖는 성형몰드를 사용할 수 있다.In order to form the concavo-convex shape or the wave shape on the surface of the air electrode, a molding mold having the shape can be used.

그리고, 가압 방식에서는 10-100㎏/㎠의 압력과 60-150℃의 온도와 10초-5분의 시간에 따라 공기극을 제조할 수 있고, 주입 방식에서는 10-100㎏/㎠의 압력과 60-200℃의 온도에 따라 공기극을 제조할 수 있다. 이 후, 제조된 공기극은 대략 60℃에서 취출될 수 있다.In the pressurizing method, the air electrode can be manufactured at a pressure of 10-100 kg / cm 2, a temperature of 60-150 ° C. and a time of 10 seconds-5 minutes. In the injection method, a pressure of 10-100 kg / The air electrode can be manufactured at a temperature of -200 ° C. Thereafter, the prepared air electrode can be taken out at about 60 캜.

또한, 매트릭스 제조의 경우 상술한 바와 같이 제조된 공기극에 매트릭스용 성형몰드를 설치한 후에, Li-AlO2 분말, Li2CO3 분말, Al 분말, Al2O3 분말, 유기 결합제 및 윤활제를 믹서를 이용하여 10-60분간 혼합하여 매트릭스용 혼합분말을 제조한 후에, 공기극이 결합된 매트릭스용 성형몰드에 공급할 수 있다. 이 후 공기극 제조 과정과 유사한 가압 방식 또는 주입 방식의 제조 과정을 통해 공기극-매트릭스 결합체를 제조할 수 있다.In the case of manufacturing the matrix, after a molding mold for a matrix is provided in the air electrode manufactured as described above, Li-AlO 2 powder, Li 2 CO 3 powder, Al powder, Al 2 O 3 powder, organic binder, For 10 to 60 minutes to prepare a mixed powder for a matrix, and then the mixed powder for a matrix may be supplied to a molding mold for a matrix to which an air electrode is coupled. Subsequently, the air electrode-matrix combination body can be manufactured through a manufacturing process of a pressurizing method or an injection method similar to the manufacturing process of the air electrode.

여기에서, 제 1 실시예에 따른 일체형 용융탄산염 연료전지(100)에서와 같이 공기극과 동일한 크기로 매트릭스가 제조될 경우 공기극과 부착되어 매트릭스가 성형될 수 있고, 제 2 실시에 다른 일체형 용융탄산염 연료전지(200)에서와 같이 공기극이 매트릭스의 제 2 전극홈에 삽입되도록 공기극을 덮는 형상으로 매트릭스가 성형될 수 있다.Here, when the matrix is manufactured to have the same size as that of the air electrode as in the integrated molten carbonate fuel cell 100 according to the first embodiment, the matrix can be attached to the air electrode and the integrated molten carbonate fuel The matrix may be formed in a shape covering the air electrode such that the air electrode is inserted into the second electrode groove of the matrix as in the battery 200. [

또한, 매트릭스를 기준으로 공기극과 반대 측면에는 연료극이 부착되어야 하기 때문에, 연료극이 삽입 부착되기 위한 제 1 전극홈이 형성되도록 매트릭스용 성형몰드를 제작할 수 있으며, 각 접촉면에 접촉 면적을 증가시켜 연료전지 효율을 향상시키기 위해 요철 형상 또는 웨이브 형상이 형성되도록 매트릭스용 성형몰드를 제작할 수 있다.In addition, since the fuel electrode should be attached to the opposite side of the air electrode with respect to the matrix, a mold for a matrix may be fabricated so that a first electrode groove for inserting the fuel electrode is formed, In order to improve the efficiency, a molding mold for a matrix can be manufactured so that a concave-convex shape or a wave shape is formed.

한편, 연료극 제조의 경우 상술한 바와 같이 제조된 공기극-매트릭스 결합체에 연료극용 성형몰드를 설치한 후에, Ni-3Al 분말, Ni-4Cr 분말, 유기 결합제 및 윤활제를 믹서를 이용하여 10-60분간 혼합하여 연료극용 혼합분말을 제조한 후에, 공기극-매트릭스 결합체가 결합된 연료극용 성형몰드에 공급할 수 있다. 이 후 공기극 제조 과정과 유사한 가압 방식 또는 주입 방식의 제조 과정을 통해 공기극-매트릭스-연료극 결합체를 제조할 수 있다.On the other hand, in the case of manufacturing the fuel electrode, a Ni-3Al powder, an Ni-4Cr powder, an organic binder and a lubricant were mixed in a mixer for 10-60 minutes after the forming mold for anode electrode was formed on the air electrode- To prepare a mixed powder for fuel electrode, and then to supply the mixed powder for fuel electrode to a mold for fuel electrode to which the air electrode-matrix combination body is bonded. Thereafter, the cathode-matrix-anode assembly is manufactured through a manufacturing process similar to that of the cathode manufacturing process.

여기에서, 연료극은 매트릭스에 형성된 제 1 전극홈에 삽입 부착될 수 있으며, 그 접촉면도 요철 형상 또는 웨이브 형상으로 형성될 수 있다.Here, the anode may be inserted into the first electrode groove formed in the matrix, and the contact surface may be formed in a concavo-convex shape or a wave shape.

상술한 바와 같이 제조된 단위전지(공기극-매트릭스-연료극-결합체)에서 연료극에 인접하여 제 1 타공판을 배치하고, 공기극에 인접하여 제 2 타공판을 배치한 후에 복수개의 분리판을 양단부 및 각 사이에 배치한 후에 용접, 접착 등의 방식으로 밀봉함으로써, 본 발명의 제 1 실시예 및 제 2 실시예에 따른 일체형 용융탄산염 연료전지를 제조할 수 있다.A first perforated plate is disposed adjacent to the fuel electrode in the unit cell (air electrode-matrix-fuel electrode-combined body) manufactured as described above, and a second perforated plate is disposed adjacent to the air electrode. And then sealed by a method such as welding, adhesion or the like, whereby the integrated molten carbonate fuel cell according to the first and second embodiments of the present invention can be manufactured.

따라서, 본 발명은 연료극, 매트릭스 및 공기극을 일체형으로 성형함에 따라, 매트릭스 간의 단차를 최소화하여 박판금속의 사용 없이도 연료전지를 밀봉할 수 있다.Therefore, by forming the fuel electrode, the matrix and the air electrode integrally, it is possible to minimize the level difference between the matrix and seal the fuel cell without using the thin plate metal.

또한, 본 발명은 일측면에 제 1 전극홈이 형성되거나, 혹은 상기 일측면과 타측면에 제 1 전극홈과 제 2 전극홈이 각각 형성되는 매트릭스에서 제 1 전극홈에 연료극을 구비하고, 매트릭스의 타측면에 인접하여 구비되거나, 혹은 제 2 전극홈에 공기극을 구비하도록 일체형 용융탄산염 연료전지를 제조함으로써, 각 공기극 및 연료극용 박판금속을 별도로 필요로 하지 않을 뿐만 아니라 그 조립 공정도 필요하지 않기 때문에, 용융탄산염 연료전지 제조단가를 획기적으로 감소시킬 수 있으며, 연료극과 공기극의 두께 편차에 따라 발생하는 전극의 접촉 불량 문제점을 미연에 방지할 수 있다.According to another aspect of the present invention, there is provided a fuel cell including a fuel electrode in a first electrode groove in a matrix in which a first electrode groove is formed on one side or a first electrode groove and a second electrode groove are formed on the one side surface and the other side, Or by manufacturing the integrated molten carbonate fuel cell so as to have the air electrode in the second electrode groove, it is unnecessary to separately provide the thin plate metal for each of the air electrode and the fuel electrode, Therefore, the manufacturing cost of the molten carbonate fuel cell can be drastically reduced, and the problem of contact failure of the electrode caused by the thickness variation of the fuel electrode and the air electrode can be prevented in advance.

한편, 상술한 바와 같은 방법으로 본 발명의 일체형 용융탄산염 연료전지를 제조하여 그 전기적 특성을 확인한 결과에 대해 설명한다.On the other hand, the result of confirming the electrical characteristics of the integrated molten carbonate fuel cell of the present invention by the above-described method will be described.

도 12는 본 발명의 실시예에 따라 제조된 일체형 용융탄산염 연료전지의 전기적 특성을 설명하기 위한 도면으로, Ni 분말, 전해질 분말, PVB 및 파라핀왁스를 믹서에 공급한 후 30분간 혼합하여 공기극용 혼합분말을 제조하였다.12 is a view for explaining electrical characteristics of an integrated molten carbonate fuel cell manufactured according to an embodiment of the present invention. Ni powder, electrolytic powder, PVB and paraffin wax were supplied to a mixer and mixed for 30 minutes, Powder.

이러한 공기극용 혼합분말을 100mmㅧ100mm의 크기를 갖는 공기극용 성형몰드에 공급한 후에, 20k㎏/㎠의 압력 및 100℃의 온도에서 1분간 가압하여 두께 0.7mm의 평판 형태 공기극을 성형 및 제조하였다.These mixed powder for air electrode was supplied to a forming mold for an air electrode having a size of 100 mm and 100 mm and then pressed at a pressure of 20 kg / cm 2 and a temperature of 100 ° C. for 1 minute to form and manufacture a plate-shaped air electrode having a thickness of 0.7 mm .

상술한 바와 같이 제조된 공기극에 매트릭스용 성형몰드를 설치한 후에, Li-AlO2 분말, Li2CO3 분말, Al 분말, Al2O3 분말, PVB 및 파라핀왁스를 믹서에 공급한 후 30분간 혼합하여 매트릭스용 혼합분말을 제조하였다.Li-AlO 2 powder, Li 2 CO 3 powder, Al powder, Al 2 O 3 powder, PVB and paraffin wax were supplied to the mixer after the mold for forming the matrix was provided in the air electrode manufactured as described above, And mixed to prepare a mixed powder for a matrix.

이러한 매트릭스용 혼합분말을 110mmㅧ110mm의 크기를 갖는 매트릭스용 성형몰드에 공급한 후에, 20k㎏/㎠의 압력 및 100℃의 온도에서 1분간 가압하여 공기극을 포함하는 매트릭스(즉, 공기극-매트릭스 결합체)를 성형 및 제조하였다. 즉, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 구조와 같이 매트릭스의 타측면에 형성된 제 2 전극홈에 삽입 구비되는 공기극 구조를 제조할 수 있다.The mixed powder for a matrix was supplied to a molding mold for a matrix having a size of 110 mm ㅧ 110 mm and then pressurized at a pressure of 20 kg / cm 2 and a temperature of 100 캜 for 1 minute to form a matrix (i.e., ) Were molded and manufactured. That is, the structure of the air electrode inserted into the second electrode groove formed on the other side of the matrix like the structure according to the second embodiment of the present invention can be manufactured.

여기에서, 매트릭스용 성형몰드는 매트릭스의 제 1 전극홈 및 제 2 전극홈이 형성되는 부분의 두께가 0.6mm이면서 제 1 전극홈과 제 2 전극홈이 없는 가장자리 부분은 2.0mm의 두께를 갖도록 제작될 수 있고, 그에 대응하여 공기극을 포함하는 매트릭스를 성형 및 제조할 수 있다.Here, the forming mold for a matrix is manufactured such that the thickness of the portion where the first electrode groove and the second electrode groove are formed is 0.6 mm and the edge portion without the first electrode groove and the second electrode groove is 2.0 mm And a matrix including the air electrode corresponding thereto can be formed and manufactured.

상술한 바와 같이 제조된 공기극-매트릭스 결합체에 연료극용 성형몰드를 설치한 후에, Ni-3Al 분말, Ni-4Cr 분말, PVB 및 파라핀왁스를 믹서에 공급한 후 30분간 혼합하여 연료극용 혼합분말을 제조하였다.Ni-3Al powder, Ni-4Cr powder, PVB and paraffin wax were fed to a mixer and mixed for 30 minutes to prepare a mixed powder for fuel electrode Respectively.

이러한 연료극용 혼합분말을 100mmㅧ100mm의 크기를 갖는 연료극용 성형몰드에 공급한 후에, 20k㎏/㎠의 압력 및 100℃의 온도에서 1분간 가압하여 연료극 및 공기극을 포함하는 매트릭스(즉, 공기극-매트릭스-연료극 결합체, 샘플1)를 성형 및 제조하였다. 즉, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 구조와 같이 매트릭스의 일측면에 형성된 제 1 전극홈에 삽입 구비되는 연료극 구조를 제조할 수 있다.The mixed powder for fuel electrode was supplied to a forming mold for a fuel electrode having a size of 100 mm and 100 mm and then pressurized at a pressure of 20 kg / cm < 2 > and a temperature of 100 DEG C for 1 minute to form a matrix including the fuel electrode and the air electrode Matrix-fuel electrode assembly, Sample 1) was molded and manufactured. That is, the fuel electrode structure having the structure according to the second embodiment of the present invention inserted into the first electrode groove formed on one side of the matrix can be manufactured.

또한, 공기극 제조 시에 상부가 웨이브 형상을 갖도록 제작된 공기극용 성형몰드를 사용하였고, 매트릭스 제조 시에는 각 전극홈의 내부가 웨이브 형상을 갖도록 제작된 매트릭스용 성형몰드를 사용하여 공기극-매트릭스-연료극 결합체(즉, 단위전지)를 샘플2로 제조하였다.In addition, a molding mold for an air electrode, which is manufactured to have a wave shape at the top in the manufacture of the air electrode, was used. In the production of the matrix, the air electrode-matrix- A combination (i.e., a unit cell) was prepared as Sample 2.

한편, 공기극 제조 시에 상부가 요철 형상을 갖도록 제작된 공기극용 성형몰드를 사용하였고, 매트릭스 제조 시에는 각 전극홈의 내부가 요철 형상을 갖도록 제작된 매트릭스용 성형몰드를 사용하여 공기극-매트릭스-연료극 결합체(즉, 단위전지)를 샘플3으로 제조하였다.On the other hand, a molding mold for an air electrode, which is manufactured so as to have a concavo-convex shape at the top during the manufacture of the air electrode, was used. In the manufacturing process of the matrix, the air electrode- A combination (i.e., a unit cell) was prepared as Sample 3.

상술한 바와 같은 본 발명의 샘플들과 비교하기 위해 종래의 방법에 따라 각각 평판 형태로 제조되는 공기극, 매트릭스, 연료극이 차례로 부착된 연료전지를 비교샘플로 제조하였다. 그 제조 공정 조건은 본 발명과 유사하게 설정하여 제조하였다.For comparison with the samples of the present invention as described above, fuel cells having air electrodes, a matrix, and fuel electrodes, each of which is manufactured in the form of a flat plate according to a conventional method, are attached in order. The manufacturing process conditions were set similarly to the present invention.

상술한 바와 같은 샘플1, 샘플2 및 샘플3과 비교샘플의 전기적 특성을 살펴보면, 각각 제조된 샘플1, 샘플2 및 샘플3과 비교샘플을 이용하여 초기 전류밀도 및 전압을 측정하였고, 내구성을 실험하기 위해서 5000시간동안 작동시킨 후 전압변화를 측정하였다.The electrical characteristics of the samples 1, 2 and 3 and the comparative samples as described above were measured using the prepared samples 1, 2 and 3 and the comparative samples, respectively, and the initial current density and voltage were measured. The voltage change was measured after operating for 5,000 hours.

그 결과, 도 12에 도시한 바와 같이 샘플1의 경우 박판금속을 사용하지 않았음에도 불구하고 비교샘플과 유사한 연료전지 성능을 나타냄을 알 수 있고, 각 전극과 매트릭스의 접촉면을 요철 형상 또는 웨이브 형상으로 제조한 샘플2와 샘플3의 경우 초기 전압이 상승하였고, 내구성에서도 비교샘플과 비교할 때 동등한 성능을 나타내거나 더욱 높은 성능을 나타내는 것을 확인할 수 있었다.As a result, as shown in FIG. 12, it can be seen that the sample 1 exhibits fuel cell performance similar to that of the comparative sample even though the thin metal is not used, and the contact surfaces of the electrodes and the matrix are formed in a concavo- It was confirmed that the prepared samples 2 and 3 showed an initial voltage rise and durability comparable to the comparative sample or higher.

이상의 설명에서는 본 발명의 다양한 실시예들을 제시하여 설명하였으나 본 발명이 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능함을 쉽게 알 수 있을 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, It will be readily apparent that such substitutions, modifications, and alterations are possible.

100, 200 : 일체형 용융탄산염 연료전지
110, 210 : 매트릭스
120, 220 : 연료극
130, 230 : 공기극
140, 240 : 제 1 타공판
150, 250 : 제 2 타공판
160, 260 : 분리판100, 200: Integrated Molten Carbonate Fuel Cell
110, 210: matrix
120, 220: anode
130, 230: air electrode
140, 240: first perforated plate
150, 250: second perforated plate
160, 260: separation plate

Claims (13)

일측면에 제 1 전극홈이 형성되거나, 혹은 상기 일측면과 타측면에 상기 제 1 전극홈과 제 2 전극홈이 각각 형성되는 매트릭스와,
상기 제 1 전극홈에 구비되는 연료극과,
상기 타측면에 인접하여 구비되거나, 혹은 상기 제 2 전극홈에 구비되는 공기극
을 포함하는 일체형 용융탄산염 연료전지.
A matrix in which a first electrode groove is formed on one side surface or a first electrode groove and a second electrode groove are formed on the one side surface and the other side surface,
A fuel electrode provided in the first electrode groove,
The second electrode groove may be provided adjacent to the other side surface,
Wherein the molten carbonate fuel cell comprises:
제 1 항에 있어서,
상기 일체형 용융탄산염 연료전지는,
상기 연료극의 일측면에 구비되는 제 1 타공판과,
상기 공기극의 타측면에 구비되는 제 2 타공판
을 더 포함하는 일체형 용융탄산염 연료전지.
The method according to claim 1,
In the integrated molten carbonate fuel cell,
A first perforated plate provided on one side surface of the fuel electrode,
A second pore plate provided on the other side surface of the air electrode,
Further comprising a fuel cell.
제 2 항에 있어서,
상기 제 1 타공판은, 상기 연료극과 접하는 반응부에만 타공되고,
상기 제 2 타공판은, 상기 공기극과 접하는 반응부에만 타공되는 일체형 용융탄산염 연료전지.
3. The method of claim 2,
The first pore plate is pierced only in a reaction part in contact with the fuel electrode,
Wherein the second perforated plate is punched only in a reaction part in contact with the air electrode.
제 3 항에 있어서,
상기 매트릭스 및 연료극의 접촉면과 상기 매트릭스 및 공기극의 접촉면은, 각각 요철 형상 또는 웨이브 형상으로 형성되는 일체형 용융탄산염 연료전지.
The method of claim 3,
Wherein the contact surfaces of the matrix and the fuel electrode and the contact surfaces of the matrix and the air electrode are formed in a concavo-convex shape or a wave shape, respectively.
제 4 항에 있어서,
상기 매트릭스 및 연료극의 접촉면과 상기 매트릭스 및 공기극의 접촉면은, 각각 나노입자가 코팅되거나, 혹은 촉매가 코팅되거나, 혹은 고전도성 물질이 코팅되는 일체형 용융탄산염 연료전지.
5. The method of claim 4,
Wherein the contact surfaces of the matrix and the fuel electrode and the contact surfaces of the matrix and the air electrode are respectively coated with nanoparticles, coated with a catalyst, or coated with a highly conductive material.
제 2 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 연료극, 매트릭스 및 공기극을 포함하는 단위전지는, 양측면에 상기 연료극과 인접하여 제 1 타공판이 구비되면서 상기 공기극과 인접하여 제 2 타공판이 구비되며, 복수개가 분리판을 통해 분리되어 밀봉되는 일체형 용융탄산염 연료전지.
6. The method according to any one of claims 2 to 5,
The unit cell including the fuel electrode, the matrix, and the air electrode includes a first perforated plate adjacent to the fuel electrode on both sides thereof, a second perforated plate adjacent to the air electrode, and a plurality of unit cells Carbonate fuel cell.
제 6 항에 있어서,
상기 분리판은, 내측면이 요철 형상으로 형성되는 제 1 분리판과, 양측면이 요철 형상으로 형성되는 제 2 분리판을 포함하는 일체형 용융탄산염 연료전지.
The method according to claim 6,
Wherein the separator plate includes a first separator plate having an inner side surface formed in a concavo-convex shape and a second separator plate having both side surfaces formed in a concavo-convex shape.
공기극 성형몰드를 이용하여 공기극을 제조하는 단계와,
매트릭스 성형몰드를 이용하여 일측면에 제 1 전극홈이 형성되거나, 혹은 상기 일측면과 타측면에 상기 제 1 전극홈과 제 2 전극홈이 각각 형성되는 매트릭스를 제조하는 단계와,
연료극 성형몰드를 이용하여 연료극을 제조하는 단계와,
상기 제 1 전극홈에 상기 연료극이 구비되면서 상기 매트릭스의 타측면에 상기 공기극이 구비되거나, 상기 제 1 전극홈에 상기 연료극이 구비되면서 상기 제 2 전극홈에 상기 공기극이 구비되도록 일체화하여 공기극-매트릭스-연료극 결합체를 제조하는 단계
를 포함하는 일체형 용융탄산염 연료전지의 제조 방법.
Preparing an air electrode using a cathode molding mold,
Forming a matrix in which a first electrode groove is formed on one side surface or a first electrode groove and a second electrode groove are formed on the one side surface and the other side surface, respectively, using a matrix forming mold;
Producing an anode using an anode mold,
The air electrode may be provided on the other side of the matrix while the fuel electrode is provided in the first electrode groove, or the air electrode may be provided in the second electrode groove while the fuel electrode is provided in the first electrode groove, - Step of producing fuel electrode assembly
The method comprising the steps of: forming a molten carbonate fuel cell;
공기극 성형몰드를 이용하여 공기극을 제조하는 단계와,
상기 제조된 공기극이 결합된 매트릭스 성형몰드를 이용하여 상기 공기극이 매트릭스의 타측면에 인접하여 구비되거나, 혹은 상기 매트릭스의 타측면에 형성된 제 2 전극홈에 구비되도록 공기극-매트릭스 결합체를 제조하는 단계와,
상기 제조된 공기극-매트릭스 결합체가 결합된 연료극 성형몰드를 이용하여 연료극이 상기 매트릭스의 일측면에 형성된 제 1 전극홈에 구비되도록 공기극-매트릭스-연료극 결합체를 제조하는 단계
를 포함하는 일체형 용융탄산염 연료전지의 제조 방법.
Preparing an air electrode using a cathode molding mold,
Forming the air electrode-matrix combination body such that the air electrode is provided adjacent to the other side of the matrix using the matrix-forming mold having the air electrode formed therein, or is provided in the second electrode groove formed on the other side of the matrix; ,
Forming the anode-matrix-fuel-electrode assembly such that the fuel electrode is provided in the first electrode groove formed on one side of the matrix using the anode-molding mold having the prepared cathode-matrix assembly,
The method comprising the steps of: forming a molten carbonate fuel cell;
제 8 항 또는 제 9 항에 있어서,
상기 일체형 용융탄산염 연료전지의 제조 방법은,
상기 공기극-매트릭스-연료극 결합체인 단위전지의 양측면에 상기 연료극과 인접하여 제 1 타공판이 구비되면서 상기 공기극과 인접하여 제 2 타공판을 배치한 후에, 상기 단위전지를 분리판을 통해 분리시켜 밀봉하는 단계
를 더 포함하는 일체형 용융탄산염 연료전지의 제조 방법.
10. The method according to claim 8 or 9,
In the method for manufacturing the integrated molten carbonate fuel cell,
A first perforated plate adjacent to the fuel electrode is disposed on both sides of the unit cell that is the cathode-matrix-fuel-electrode combination, and the second perforated plate is disposed adjacent to the air electrode, and then the unit cell is separated and sealed through the separator
Wherein the molten carbonate fuel cell further comprises:
제 10 항에 있어서,
상기 매트릭스는, Li-AlO2 분말, Li2CO3 분말, Al 분말 및 Al2O3 분말 중 적어도 하나를 이용하여 제조되고,
상기 연료극은, Ni-3Al 분말 및 Ni-4Cr 분말 중 적어도 하나를 이용하여 제조되며,
상기 공기극은, Ni 분말 및 전해질 분말 중 적어도 하나를 이용하여 제조되는
일체형 용융탄산염 연료전지의 제조 방법.
11. The method of claim 10,
The matrix is prepared using at least one of Li-AlO 2 powder, Li 2 CO 3 powder, Al powder and Al 2 O 3 powder,
The fuel electrode is manufactured using at least one of Ni-3Al powder and Ni-4Cr powder,
The air electrode is manufactured using at least one of Ni powder and electrolyte powder
A method of manufacturing an integrated molten carbonate fuel cell.
제 11 항에 있어서,
상기 매트릭스, 연료극 및 공기극은, 폴리비닐부티랄(PVB), 폴리비닐알코올(PVA) 및 아크릴 수지 중에서 선택된 유기 결합제와, 천연왁스, 파라핀왁스, 폴리에틸린탈린왁스 및 카나우바왁스 중에서 선택된 윤활제와, 스테아르산 및 올레산에서 선택된 분산제를 이용하여 제조되는
일체형 용융탄산염 연료전지의 제조 방법.
12. The method of claim 11,
Wherein the matrix, the fuel electrode and the air electrode are coated with an organic binder selected from the group consisting of polyvinyl butyral (PVB), polyvinyl alcohol (PVA) and an acrylic resin, and a lubricant selected from natural wax, paraffin wax, polyethylenetaline wax and carnauba wax , Stearic acid and oleic acid < RTI ID = 0.0 >
A method of manufacturing an integrated molten carbonate fuel cell.
제 12 항에 있어서,
상기 매트릭스, 연료극 및 공기극은, 10-100㎏/㎠의 압력과 60-150℃의 온도와 10초-5분의 시간에 따른 가압 방식으로 제조되거나, 혹은 10-100㎏/㎠의 압력과 60-200℃의 온도에 따른 주입 방식으로 제조되는 일체형 용융탄산염 연료전지의 제조 방법.13. The method of claim 12,
The matrix, the fuel electrode and the air electrode may be prepared by a pressure method at a pressure of 10-100 kg / cm 2, a temperature of 60-150 ° C and a time of 10 seconds-5 minutes, or a pressure of 10-100 kg / Wherein the molten carbonate fuel cell is manufactured by an injection method at a temperature of -200 < 0 > C.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2021137518A1 (en) * 2019-12-31 2021-07-08 코오롱인더스트리 주식회사 Membrane-electrode assembly, method for manufacturing same, and fuel cell comprising same

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100195091B1 (en) 1994-12-15 1999-06-15 윤종용 Molten carbonate fuel cell
KR20100079109A (en) * 2008-12-30 2010-07-08 두산중공업 주식회사 A methode of ceramic coating of porous electrode for molten carbonate fuel cells
KR20150042001A (en) * 2013-10-10 2015-04-20 두산중공업 주식회사 electrolyte matrix manufacturing method for stack of Molten Carbon Fuel Cell
KR20170089630A (en) * 2016-01-27 2017-08-04 한국과학기술연구원 Molten carbonate fuel cells including electrolyte impregnated matrix and methods of manufacturing the same

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100195091B1 (en) 1994-12-15 1999-06-15 윤종용 Molten carbonate fuel cell
KR20100079109A (en) * 2008-12-30 2010-07-08 두산중공업 주식회사 A methode of ceramic coating of porous electrode for molten carbonate fuel cells
KR20150042001A (en) * 2013-10-10 2015-04-20 두산중공업 주식회사 electrolyte matrix manufacturing method for stack of Molten Carbon Fuel Cell
KR20170089630A (en) * 2016-01-27 2017-08-04 한국과학기술연구원 Molten carbonate fuel cells including electrolyte impregnated matrix and methods of manufacturing the same

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2021137518A1 (en) * 2019-12-31 2021-07-08 코오롱인더스트리 주식회사 Membrane-electrode assembly, method for manufacturing same, and fuel cell comprising same
CN114868286A (en) * 2019-12-31 2022-08-05 可隆工业株式会社 Membrane-electrode assembly, method of manufacturing the same, and fuel cell including the same

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