KR20210078009A

KR20210078009A - Lcnfo를 공기극으로 포함하는 고체산화물 공전해 셀

Info

Publication number: KR20210078009A
Application number: KR1020190169617A
Authority: KR
Inventors: 임탁형; 송락현; 박석주; 이승복; 홍종은; 김혜성; 조동우; 이지은
Original assignee: 한국에너지기술연구원
Priority date: 2019-12-18
Filing date: 2019-12-18
Publication date: 2021-06-28

Abstract

본 발명은 LCNFO를 포함하는 공전해셀용 공기극, 상기 공기극을 포함하는 공전해셀 및 이들의 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 루들스덴-포퍼(Ruddlesden-Popper; RP) 구조를 갖는 LCNFO(La₁ _. ₆₈Ca₀ _. ₃Ni₀ _. ₉Fe₀ _. ₁O₄)을 공기극 소재로 이용하여 공기극의 이온전도도를 향상시키고 전해질로부터 발생하게 되는 산소분압을 낮춰주어 박리현상을 감소시킬 수 있고, Sr이 들어가지 않는 재료를 사용함으로써 Sr과 Zr의 이차상 형성으로 인한 문제를 방지할 수 있으므로, 공전해 모드에서 박리문제를 해결함과 동시에 우수한 성능을 이끌어 낼 수 있는 기술에 관한 것이다.

Description

LCNFO를 공기극으로 포함하는 고체산화물 공전해 셀{Solid Oxide Co-Electrolysis cell containing LCNFO as air electrode}

본 발명은 고체산화물 공전해 셀용 공기극 및 상기 공기극을 포함하는 고체산화물 공전해 셀에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 LCNFO(La₁ _. ₆₈Ca₀ _. ₃Ni₀ _. ₉Fe₀ _. ₁O₄)를 포함하는 공전해셀용 공기극, 상기 공기극을 포함하는 공전해셀 및 이의 제조방법에 관한 것이다.

최근 화석 연료의 전 세계 소비가 증가함에 따라 대기 중 이산화탄소 방출량이 증가하고 있다. 이는 기후 변화와 환경 파괴를 야기하는 원인이 되었고 이런 문제를 해결하기 위해 이산화탄소 저감과 함께 재생 가능한 에너지원에 대한 연구가 많이 이루어지고 있다. 그중에서도 지난 수십 년 동안 H₂O/CO₂ 공전해 연료전지는 상당한 주목을 받았다. H₂O/CO₂ 공전해란 800℃ 이상의 고온 작동환경에서 CO₂를 H₂O와 동시에 전기 분해함으로써 최근 산업적으로 고부가가치를 갖는 합성연료의 원료가 될 수 있는 합성가스로 전환하여 이를 다시 전기 에너지로 재발전시키거나 화학 에너지로 저장할 수 있는 기술이다. 고온 공전해 기술을 이용하여 궁극적으로 많은 문제가 되고 있는 이산화탄소의 저감을 실현시키고 온실 가스를 방출하지 않고 합성 가스를 생산하기위한 대체 경로가 될 수 있다.

현재 연료전지의 경우 SOFC 셀을 기반으로 고온 공전해 기술이 적용되고 있다. 전형적으로 YSZ와 같은 산소 이온전도성 고체전해질을 가운데에 두고 위아래로 LSCF와 같은 전자전도성 페로브스카이트 공기극과 Ni-YSZ 연료극으로 만들어진다. 하지만 SOFC 공기극의 경우 고온 공전해 반응에 적합하지 않으며 일반적으로 연료전지 반응보다 열화 속도가 크다는 것이 알려져 있다. 열화의 원인에는 계면 박리현상, 실링제 열화, Ni-YSZ 기반 연료극의 응집 열화 등이 있지만 그 중에서도 박리현상(delamination)으로 인한 열화가 주된 원인이다.

그런데 공전해의 장기 구동시 공전해에서 공기극의 열화는 고전류로 갈수록 상당한 결함을 나타낸다. 그 중 가장 많이 관측되는 현상은 공기극과 전해질 사이의 박리현상(delamination)이다. 이런 박리현상의 하나의 원인은 전해질로부터의 높은 산소 분압이고, 또 다른 원인은 불순물에 의한 박리이다. 공기극으로부터 Sr의 가속화된 분리는 SrO 이차상(SrZrO₃, SrZrO₇)의 형성을 유도하고, 이는 공기극과 전해질 계면에 형성되고 공기극의 박리를 발생시킨다.

이런 박리 현상은 YSZ 전해질과 GDC 중간층 사이에서 발생한다. Sr이 포함된 페로브스카이트 공기극으로부터 Sr의 가속화된 분리 및 확산이 발생하게 되고 이후 Sr이 전해질의 Zr와 반응하게 되면서 SrO 이차상(SrZrO3, SrZrO7)의 형성을 유도하게 된다. 이는 공기극과 전해질 계면에 형성되고 공기극의 박리를 발생시킨다.

이런 박리 현상의 문제를 해결하기 위해서는 고온 공전해에 적합한 공기극 물질로 이온전도도가 페로브스카이트(perovskite) 물질보다 우수한 물질을 적용시켜 계면에서 발생하게 되는 산소 분압을 낮춰주어야 한다. 또한, Sr이 포함되지 않는 공기극을 사용하여 SrO 이차상의 발생을 방지시켜 줄 수 있다.

이에, 본 발명자들은 기존 페로브스카이트(perovskite)를 이용한 SOFC cell로 co-electrolysis를 운전하는 과정에서 발생하는 박리현상을 억제하기 위한 새로운 방법을 개발하기 위해 연구한 결과, 고온 공전해에 적합한 공기극 물질로 루들스덴-포퍼(Ruddlesden-Popper; RP) 구조를 갖는 물질을 적용하게 되면, 공기극의 이온전도도가 향상되기 때문에 전해질로부터 발생하게되는 산소분압을 낮춰주어 박리현상을 감소시킬 수 있고 Sr이 들어가지 않는 재료를 사용함으로써 Sr과 Zr의 이차상 형성으로 인한 문제를 방지할 수 있음을 확인하여 Ruddlesden-Popper (RP) 구조를 갖는 LCNFO(La₁ _. ₆₈Ca₀ _. ₃Ni₀ _. ₉Fe₀ _. ₁O₄)를 포함하는 공전해셀용 공기극을 개발함으로써 본 발명을 완성하였다.

Xin Tong, et al., Ceramics International, Volume 43, Issue 14, 1 October 2017, Pages 10927-10933 Yongna Shen, et al., Physical Chemistry Chemical Physics, Issue 45, 2010, 12, 15124-15131

본 발명의 목적은 종래 고체산화물 공전해 셀의 장기 구동시 발생하는 박리현상을 감소시키기 위한, LCNFO(La₁ _. ₆₈Ca₀ _. ₃Ni₀ _. ₉Fe₀ _. ₁O₄) 물질을 재료로 하는 공기극 및 이의 제조방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 또다른 목적은 상기 본 발명에 따른 LCNFO(La₁ _. ₆₈Ca₀ _. ₃Ni₀ _. ₉Fe₀ _. ₁O₄) 물질을 재료로 하는 공기극을 포함하는 박리문제를 해결하고 동시에 우수한 성능을 가지는 고체산화물 공전해 셀 및 이의 제조방법을 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은

LCNFO(La₁ _. ₆₈Ca₀ _. ₃Ni₀ _. ₉Fe₀ _. ₁O₄)를 포함하는 고체산화물 공전해 셀(Solid Oxide Co-Electrolysis cell)용 공기극을 제공한다.

또한, 본 발명은

i) La(NO₃)₃·6H₂O, Ni(NO₃)₂·6H₂O, Ca(NO₃)₂·4H₂O, 및 Fe(NO₃)₃·9H₂O를 포함한 금속염 수용액과 킬레이트제(chelating agent)를 혼합하여 혼합물을 형성하는 단계;

ii) 상기 혼합물을 가열하여 졸(sol)을 형성하는 단계;

iii) 상기 졸을 가열하여 겔 전구체(gel precursor) 분말을 형성하는 단계; 및

iv) 상기 겔 전구체 분말을 소결하는 단계;를 포함하는,

LCNFO(La₁ _. ₆₈Ca₀ _. ₃Ni₀ _. ₉Fe₀ _. ₁O₄)를 포함하는 고체산화물 공전해 셀용 공기극 물질의 제조방법을 제공한다.

또한, 본 발명은

LCNFO(La₁ _. ₆₈Ca₀ _. ₃Ni₀ _. ₉Fe₀ _. ₁O₄)로 구성된 공기극을 포함하는 고체산화물 공전해 셀을 제공한다.

아울러, 본 발명은

NiO-YSZ 복합 소재를 포함하는 평관형 연료극 지지체를 형성하고;

상기 평관형 연료극 지지체 상에 연료극 기능층을 형성하며;

상기 연료극 기능층 상에 전해질 층을 형성하고;

상기 전해질 층 상에 GDC(Gd-doped ceria) 버퍼층을 형성하며;

상기 GDC 버퍼층 상에 LCNFO(La₁ _. ₆₈Ca₀ _. ₃Ni₀ _. ₉Fe₀ _. ₁O₄) 공기극을 형성하는 것을 포함하며,

상기 공기극의 형성은 LCNFO(La₁ _. ₆₈Ca₀ _. ₃Ni₀ _. ₉Fe₀ _. ₁O₄) 분말 페이스트를 코팅한 후 소결하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는,

고체산화물 공전해 셀의 제조방법을 제공한다.

본 발명에 따른 LCNFO(La₁ _. ₆₈Ca₀ _. ₃Ni₀ _. ₉Fe₀ _. ₁O₄)를 포함하는 공전해셀용 공기극 및 이를 포함하는 공전해 셀은 루들스덴-포퍼(Ruddlesden-Popper; RP) 구조를 갖는 공기극이 이온전도도를 향상시켜 전해질로부터 발생하게 되는 산소분압을 낮춰주어 박리현상을 감소시키고, Sr이 들어가지 않는 재료를 사용함으로써 Sr과 Zr의 이차상 형성으로 인한 문제를 방지함으므로, 공전해 모드(Co-electrolysis mode_에서 박리문제를 해결함과 동시에 우수한 성능을 이끌어 낼 수 있다.

본 발명에 따른 실시예에서는 LCNFO(La₁ _. ₆₈Ca₀ _. ₃Ni₀ _. ₉Fe₀ _. ₁O₄) 공기극을 포함하는 셀에서 공전해 반응으로 가동 시 기존 LSCF 셀에 비해 현저히 우수한 성능을 보였다. 구체적으로, 임피던스 측정 결과에서 OCV 조건에서 분극 저항 값이 크게 나왔으나 전류가 인가되는 조건상에서는 분극 저항이 현저하게 낮아지면서 LSCF 셀에 비해 우수한 성능을 보였으며, 또한, I-V곡선 측정 결과에서 LSCF 셀에 비해 우수한 성능을 보이는 것을 확인할 수 있었다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 LCNFO 파우더에 대해 X선 회절 분석법(X-ray Diffraction, XRD)을 통해 조성을 보여주는 그래프이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 La₁ _. ₆₈Ca₀ _. ₃Ni₀ _. ₉Fe₀ _. ₁O₄ 공기극을 포함하는 SOFC 모드에서의 800℃에서 전류-잔압(I-V) 곡선 분석을 통해 성능을 보여주는 그래프이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 La₁ _. ₆₈Ca₀ _. ₃Ni₀ _. ₉Fe₀ _. ₁O₄ 공기극을 포함하는 SOFC 모드에서의 800℃에서 임피던스 측정을 통한 분극저항을 보여주는 그래프이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 La₁ _. ₆₈Ca₀ _. ₃Ni₀ _. ₉Fe₀ _. ₁O₄ 공기극을 포함하는 SOFC 모드에서의 850℃에서 전류-전압(I-V) 곡선 분석을 통해 성능을 보여주는 그래프이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 La₁ _. ₆₈Ca₀ _. ₃Ni₀ _. ₉Fe₀ _. ₁O₄ 공기극을 포함하는 SOFC 모드에서의 850℃에서 임피던스 측정을 통한 분극저항을 보여주는 그래프이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 La₁ _. ₆₈Ca₀ _. ₃Ni₀ _. ₉Fe₀ _. ₁O₄ 공기극을 포함하는 SOEC(Solid oxide electrolysis cell) 모드에서의 800℃에서 전류-전압(I-V) 곡선 분석을 통해 성능을 보여주는 그래프이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 La₁ _. ₆₈Ca₀ _. ₃Ni₀ _. ₉Fe₀ _. ₁O₄ 공기극을 포함하는 SOEC 모드에서의 800℃에서 분극저항을 보여주는 그래프이다.
도 8은 발명의 일 실시예에 따라 제조된 La₁ _. ₆₈Ca₀ _. ₃Ni₀ _. ₉Fe₀ _. ₁O₄ 공기극을 포함하는 SOEC 모드에서의 850℃에서 전류-전압(I-V) 곡선 분석을 통해 성능을 보여주는 그래프이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 La₁ _. ₆₈Ca₀ _. ₃Ni₀ _. ₉Fe₀ _. ₁O₄ 공기극을 포함하는 SOEC 모드에서의 850℃에서 분극저항을 보여주는 그래프이다.

이하, 본 발명을 상세하게 설명한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 상세한 설명은 생략할 수 있다.

본 명세서 및 특허청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적 의미로 한정되어 해석되지 아니하며, 본 발명의 기술적 사항에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 한다.

본 명세서에 기재된 실시 예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 바람직한 실시 예이며, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것이 아니므로, 본 출원 시점에서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있다.

본 발명은 LCNFO(La₁ _. ₆₈Ca₀ _. ₃Ni₀ _. ₉Fe₀ _. ₁O₄)를 포함하는 고체산화물 공전해 셀(Solid Oxide Co-Electrolysis cell)용 공기극을 제공한다.

상기 고체산화물 공전해 셀은 평판형, 원통형 및 평관형이 모두 사용가능하나, 평관형(Flat tubular) 고체산화물 공전해 셀인 것이 바람직하다.

상기 LCNFO(La₁ _. ₆₈Ca₀ _. ₃Ni₀ _. ₉Fe₀ _. ₁O₄)은 금속염으로서 La(NO₃)₃·6H₂O, Ni(NO₃)₂·6H₂O, Ca(NO₃)₂·4H₂O, 및 Fe(NO₃)₃·9H₂O과 킬레이트제(chelating agent)를 이용하여 졸-겔 방법(sol-gel method)을 통해 파우더로 제조하는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명은

ii) 상기 혼합물을 가열하여 졸(sol)을 형성하는 단계;

iv) 상기 겔 전구체 분말을 소결하는 단계;를 포함하는, LCNFO(La_1.68Ca_0.3Ni_0.9Fe_0.1O₄)를 포함하는 고체산화물 공전해 셀용 공기극 물질의 제조방법을 제공한다.

상기 제조 방법에 있어서, 단계 i)에서 상기 금속염 : 킬레이트제는 1 : 0.5 ~ 1.5 몰비로 혼합되는 것이 바람직하다.

상기 제조 방법에 있어서, 단계 i)에서 상기 킬레이트제는 다양한 산을 사용할 수 있으며, 시트르산(Citric acid) 및 에틸렌글리콜(Ethylene glycol)을 사용하는 것이 바람직하다.

상기 제조 방법에 있어서, 단계 ii)에서 60 내지 90℃에서 가열하여 킬레이트/금속 졸(chelate/metal sol)을 형성할 수 있으며, 좀더 바람직하게는, 70 내지 80℃에서 상기 혼합물을 가열하여 상기 졸을 형성할 수 있다.

상기 제조 방법에 있어서, 단계 iii)에서 상기 졸을 증발·건조시켜 겔 전구체 분말(gel precursor powder)를 형성한다. 예를 들어, 상기 겔 전구체 분말은 진공 분위기를 제공하는 진공로에서 100 ~ 300℃의 온도에서 증발·건조시킬 수 있다.

상기 제조 방법에 있어서, 단계 iv)에서 산소 분위기에서 가열하여 분말을 소결 형성한다. 상기 분말을 형성하는 단계는 상기 겔 전구체 분말에 산소를 보충할 수 있도록 산소 분위기에서 소결된다. 예를 들어, 상기 소결은 400 ~ 1000℃의 온도에서 1 내지 40시간 소결하여 형성할 수 있으며, 400 ~ 600℃에서 1 ~ 4시간 및 800 ~ 1000℃에서 1 ~ 4시간 소결하여 형성하는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명은 LCNFO(La₁ _. ₆₈Ca₀ _. ₃Ni₀ _. ₉Fe₀ _. ₁O₄)로 구성된 공기극을 포함하는 고체산화물 공전해 셀을 제공한다.

상기 고체산화물 공전해 셀은 NiO-YSZ 복합 소재를 포함하는 연료극 지지체; 연료극 기능층; 전해질; GDC(Gd-doped ceria) 버퍼층; 및 공기극;이 순차적으로 형성한 구조를 갖는 것이 바람직하다.

아울러, 본 발명은

상기 연료극 기능층 상에 전해질 층을 형성하고;

상기 전해질 층 상에 GDC(Gd-doped ceria) 버퍼층을 형성하며;

상기 공기극의 형성은 LCNFO(La₁ _. ₆₈Ca₀ _. ₃Ni₀ _. ₉Fe₀ _. ₁O₄) 분말 페이스트를 코팅한 후 소결하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는, 고체산화물 공전해 셀의 제조방법을 제공한다.

상기 지지체는 연료전지 모듈에서 연료 가스의 유로이며, 연료극을 코팅하는 지지체 역할을 한다. 상기 지지체는 복수의 단위 셀을 연결하므로 비전도성 물질로 형성될 수 있다. 상기 지지체는 평탄부, 곡률부 및 연료유로 등을 포함할 수 있다.

상기 연료극은 산화니켈(NiO) 분말과 이트리아 안정화 지르코니아(YSZ) 분말을 용 및 바인더 등과 함께 혼합하여 연료극 페이스트를 제작하고, 상기 연료극 페이스트를 상기 지지체 상에 코팅하여 형성할 수 있다.

상기 전해질층은 상기 연료극 상에 위치할 수 있다. 상기 전해질층은 상기 연료극과 공기극 사이에 위치하며, 상기 연료극과 공기극 사이의 전자 중개 역할 및 연료 가스와 산소 함유 가스의 누출을 방지하는 기능을 할 수 있다.

이하, 실시예 및 실험예를 통하여 본 발명을 보다 상세히 설명하기로 한다.

이들 실시예 및 실험예는 오로지 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명의 요지에 따라 본 발명의 범위가 이들 실시예 및 실험예에 의해 제한되지 않는다는 것은 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명한 것이다.

<실시예 1> 공기극의 제조

파우더는 졸-겔 방법(sol-gel method)을 통해 제조하였다. La(NO₃)₃·6H₂O, Ni(NO₃)₂·6H₂O, Ca(NO₃)₂·4H₂O, 및 Fe(NO₃)₃·9H₂O (Sigma Aldrich사)를 증류수에 용해시킨 뒤 잘 섞어주었다. 이후 용액에 시트르산(Citric acid)와 에틸렌글리콜(Ethylene glycol)을 금속 이온(metal ion)양의 1.5배를 넣어주었다. 용액은 80℃에서 교반하였고, 250℃에서 gel을 완전히 건조시켰다. 이후 건조된 gel을 400℃에서 2시간, 1000℃에서 2시간 하소하였다.

만들어진 파우더에 대해 XRD 장비를 통해서 순수한 상이 만들어졌는지 분석을 진행하였다(도 1).

<실시예 2> 시험용 셀의 제조

연료극 지지체는 평관형 셀의 형태로 구성되어 있으며 NiO-YSZ 복합 소재로 이루어져있다. 이 위에 연료극 기능층, 전해질, GDC buffer layer, 공기극이 순차적으로 코팅되었다. 연료극 기능층(Fuel Electrode Function Layer)은 지지체와 동일한 NiO-YSZ 복합 슬러리를 사용하였으며, 지지체 위에 딥 코팅(dip coating) 방법을 통해 코팅하였다. 1시간 건조를 한 뒤 1000℃에서 3시간 소결하였다. 전해질의 경우 8 mol % YSZ 슬러리에 딥 코팅(dip coating) 방법을 통해 코팅을 진행하였고 1400℃에서 소결하였다. GDC 버퍼층(buffer layer)은 스크린 프린팅(Screen printing) 방법으로 2회 코팅이 진행되었으며, 1250℃에서 3시간 소결하였다. Air Electrode의 경우 각 파우더들을 페이스트(Paste)로 제조 후, 스크린 프린팅(Screen printing) 방법으로 2회 코팅 후 1150℃에서 2시간 소결하였다.

<실험예 1> SOFC 성능 평가

셀을 이용하여 승온 온도 750℃, 800℃ 및 850℃에서 각각 실험을 진행하였다. 해당 온도 도달을 한 이후, BioLogic SP-240 임피던스 장비를 통해 온도별 임피던스 특성 분석을 진행하였다.

임피던스 데이터 분석 결과, OCV 조건일 때 높은 분극 저항 값을 보였지만 전류가 인가된 상태에서는 분극 저항이 현저하게 낮아졌으며, 특히 LSCF 또는 LNO(La_1.98NiO₄) 보다 낮은 분극 저항 값을 보였다(도 3 및 도 5).

<실험예 2> 공전해 성능평가

겅전해 모드에서 승온 온도 800℃ 및 850℃에서 각각 실험을 진행하였다. 해당 온도 도달을 한 이후, I-V CURVE 측정 장비를 이용하여 I-V 곡선을 분석하였고, BioLogic SP-240 임피던스 장비를 통해 온도별 임피던스 특성 분석을 진행하였다.

I-V 곡선 분석 결과, 800℃ 및 850℃에서 모두 LSCF 또는 LNO(La₁ _. ₉₈NiO₄) 보다 우수한 성능을 보이는 것을 확인하였다(도 6 및 도 8).

임피던스 데이터 분석 결과, 역시 FC 모드와 비슷한 양상을 보였는데 OCV 조건에서 높은 분극 저항값을 보였으나 전류인가 상태에서는 분극 저항이 현저하게 낮아졌으며, LSCF 또는 LNO(La₁ _. ₉₈NiO₄) 보다 낮은 분극 저항 값을 보였다(도 7 및 도 9).

Claims

LCNFO(La₁ _. ₆₈Ca₀ _. ₃Ni₀ _. ₉Fe₀ _. ₁O₄)를 포함하는 고체산화물 공전해 셀(Solid Oxide Co-Electrolysis cell)용 공기극.
제1항에 있어서,
상기 고체산화물 공전해 셀은 평관형(Flat tubular) 고체산화물 공전해 셀인 것을 특징으로 하는 고체산화물 공전해 셀용 공기극.
i) La(NO₃)₃·6H₂O, Ni(NO₃)₂·6H₂O, Ca(NO₃)₂·4H₂O, 및 Fe(NO₃)₃·9H₂O를 포함한 금속염 수용액과 킬레이트제(chelating agent)를 혼합하여 혼합물을 형성하는 단계;
ii) 상기 혼합물을 가열하여 졸(sol)을 형성하는 단계;
iii) 상기 졸을 가열하여 겔 전구체(gel precursor) 분말을 형성하는 단계; 및
iv) 상기 겔 전구체 분말을 소결하는 단계;를 포함하는,
LCNFO(La₁ _. ₆₈Ca₀ _. ₃Ni₀ _. ₉Fe₀ _. ₁O₄)를 포함하는 고체산화물 공전해 셀용 공기극 물질의 제조방법.
제3항에 있어서,
상기 단계 i)에서 상기 금속염 : 킬레이트제는 1 : 0.5 ~ 1.5 몰비로 혼합되는 것을 특징으로 하는 LCNFO(La₁ _. ₆₈Ca₀ _. ₃Ni₀ _. ₉Fe₀ _. ₁O₄)를 포함하는 고체산화물 공전해 셀용 공기극 물질의 제조방법.
제3항에 있어서,
상기 단계 i)에서 상기 킬레이트제는 시트르산(Citric acid) 및 에틸렌글리콜(Ethylene glycol)인 것을 특징으로 하는 LCNFO(La₁ _. ₆₈Ca₀ _. ₃Ni₀ _. ₉Fe₀ _. ₁O₄)를 포함하는 고체산화물 공전해 셀용 공기극 물질의 제조방법.
LCNFO(La₁ _. ₆₈Ca₀ _. ₃Ni₀ _. ₉Fe₀ _. ₁O₄)로 구성된 공기극을 포함하는 고체산화물 공전해 셀(Solid Oxide Co-Electrolysis cell).
제6항에 있어서,
상기 고체산화물 공전해 셀은 평관형(Flat tubular) 고체산화물 공전해 셀인 것을 특징으로 하는 고체산화물 공전해 셀.
제6항에 있어서,
상기 고체산화물 공전해 셀은
NiO-YSZ 복합 소재를 포함하는 연료극 지지체;
연료극 기능층;
전해질;
GDC(Gd-doped ceria) 버퍼층; 및
공기극;이 순차적으로 형성한 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 고체산화물 공전해 셀.
NiO-YSZ 복합 소재를 포함하는 평관형 연료극 지지체를 형성하고;
상기 평관형 연료극 지지체 상에 연료극 기능층을 형성하며;
상기 연료극 기능층 상에 전해질 층을 형성하고;
상기 전해질 층 상에 GDC(Gd-doped ceria) 버퍼층을 형성하며;
상기 GDC 버퍼층 상에 LCNFO(La₁ _. ₆₈Ca₀ _. ₃Ni₀ _. ₉Fe₀ _. ₁O₄) 공기극을 형성하는 것을 포함하며,
상기 공기극의 형성은 LCNFO(La₁ _. ₆₈Ca₀ _. ₃Ni₀ _. ₉Fe₀ _. ₁O₄) 분말 페이스트를 코팅한 후 소결하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는,
고체산화물 공전해 셀의 제조방법.