KR20240096299A - 고체산화물 셀 및 고체산화물 셀 스택 - Google Patents
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Abstract
본 발명의 일 실시형태는 연료극과, 상기 연료극 상에 배치되며 베이스부와, 상기 베이스부 상에 배치된 댐부 및 상기 댐부에 의하여 둘러싸인 함몰부를 포함하는 전해질 및 상기 전해질의 함몰부에 배치된 공기극을 포함하며, 상기 전해질의 두께 방향으로 상기 연료극과 상기 전해질이 오버랩되는 면적은 상기 공기극과 상기 전해질이 오버랩되는 면적보다 크거나 같은 고체산화물 셀을 제공한다.
Description
본 발명은 고체산화물 셀 및 고체산화물 셀 스택에 관한 것이다.
고체산화물 연료전지(SOFC, Solid Oxide Fuel Cell)와 고체산화물 수전해전지(SOEC, Solid Oxide Electrolysis Cell)는 공기극, 연료극, 이온 전도성을 갖는 고체전해질로 구성된 셀을 포함하며, 여기서 상기 셀은 고체산화물 셀로 칭할 수 있다. 고체산화물 셀은 전기화학반응으로 전기 에너지를 생산하거나 고체산화물 연료전지의 역반응으로 물을 전기분해하여 수소를 생산한다. 고체산화물 셀은 다른 종류의 연료전지나 수전해전지, 예컨대, 인산형 연료전지(PAFC), 알칼리형 연료전지(AFC), 고분자전해질형 연료전지(PEMFC), 직접메탄올 연료전지(DMFC) 등과 비교하여 낮은 활성화 분극을 바탕으로 하여 과전압이 낮고, 비가역적 손실이 적으므로 효율이 높다. 또한, 수소뿐만 아니라 탄소 또는 하이드로 카본계의 연료로 사용할 수 있어 연료 선택 폭이 넓으며, 전극에서의 반응속도가 높기 때문에 전극 촉매로서 값비싼 귀금속을 필요로 하지 않는 장점이 있다.
연료전지, 수전해전지 등의 장치를 실제로 구현하는 경우, 인터커넥트와 고체산화물 셀을 적층한 스택 구조가 널리 이용되고 있다. 고체산화물 셀의 스택 구조를 조립하는 과정이나 장치의 동작 과정에서 고체산화물 셀에 압력이 가해질 수 있는데 이에 의해 고체산화물 셀에 크랙이 발생하거나 파손될 수 있다.
본 발명의 목적 중 하나는 내구성이 우수한 고체산화물 셀 및 이를 이용한 스택 구조를 구현하는 것이다.
상술한 과제를 해결하기 위한 방법으로, 본 발명은 일 예를 통하여 고체산화물 셀의 신규한 구조를 제안하고자 하며, 구체적으로, 연료극과, 상기 연료극 상에 배치되며 베이스부와, 상기 베이스부 상에 배치된 댐부 및 상기 댐부에 의하여 둘러싸인 함몰부를 포함하는 전해질 및 상기 전해질의 함몰부에 배치된 공기극을 포함하며, 상기 전해질의 두께 방향으로 상기 연료극과 상기 전해질이 오버랩되는 면적은 상기 공기극과 상기 전해질이 오버랩되는 면적보다 크거나 같은 구조이다.
일 실시 예에서, 상기 공기극은 상기 댐부로부터 이격될 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 베이스부와 상기 댐부는 일체 구조일 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 베이스부와 상기 댐부는 서로 다른 물질을 포함할 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 베이스부는 8YSZ를 포함하며, 상기 댐부는 3YSZ를 포함할 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 베이스부는 YSZ계 이온 전도체를 포함하며, 상기 댐부는 알루미나를 포함할 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 연료극과 상기 공기극은 실질적으로 서로 폭이 동일할 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 연료극은 상기 공기극보다 폭이 넓을 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 연료극과 상기 전해질은 실질적으로 서로 폭이 동일할 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 댐부의 두께는 상기 공기극의 두께보다 작거나 같을 수 있다.
한편, 본 발명의 다른 측면은,
제1 및 제2 인터커넥트 및 상기 제1 및 제2 인터커넥트 사이에 배치된 고체산화물 셀을 포함하며, 상기 고체산화물 셀은 연료극과, 상기 연료극 상에 배치되며 베이스부와, 상기 베이스부 상에 배치된 댐부 및 상기 댐부에 의하여 둘러싸인 함몰부를 포함하는 전해질 및 상기 전해질의 함몰부에 배치된 공기극을 포함하며, 상기 전해질의 두께 방향으로 상기 연료극과 상기 전해질이 오버랩되는 면적은 상기 공기극과 상기 전해질이 오버랩되는 면적보다 크거나 같은 고체산화물 셀 스택을 제공한다.
일 실시 예에서, 상기 제1 및 제2 인터커넥트 사이에서 상기 고체산화물 셀의 외측에 배치된 밀봉재를 더 포함할 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 밀봉재는 상기 댐부와 접촉할 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 밀봉재는 상기 댐부의 상면 및 외측면과 접촉할 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 밀봉재는 상기 댐부의 상면, 외측면 및 내측면과 접촉할 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 공기극은 상기 밀봉재로부터 이격될 수 있다.
본 발명의 일 예에 따른 고체산화물 셀의 경우, 스택 구조로 구현되는 경우 내구성이 향상될 수 있다. 따라서 이러한 고체산화물 셀을 연료전지나 수전해전지로 사용 시 성능이 향상될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 고체산화물 셀을 개략적으로 나타낸 분해사시도이다.
도 2는 고체산화물 셀의 일 영역의 단면도이다.
도 3는 연료극의 일 영역을 확대하여 나타낸 것이다.
도 4는 전해질의 일 영역을 확대하여 나타낸 것이다.
도 5는 공기극의 일 영역을 확대하여 나타낸 것이다.
도 6은 전해질의 댐부를 형성하는 예를 나타낸 것이다.
도 7은 전해질의 댐부를 형성하는 예를 나타낸 것이다.
도 8은 변형 예에서 고체산화물 셀의 일 영역의 단면도이다.
도 9는 변형 예에서 고체산화물 셀의 일 영역의 단면도이다.
도 10은 고체산화물 셀 스택을 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 11은 고체산화물 셀 스택을 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 2는 고체산화물 셀의 일 영역의 단면도이다.
도 3는 연료극의 일 영역을 확대하여 나타낸 것이다.
도 4는 전해질의 일 영역을 확대하여 나타낸 것이다.
도 5는 공기극의 일 영역을 확대하여 나타낸 것이다.
도 6은 전해질의 댐부를 형성하는 예를 나타낸 것이다.
도 7은 전해질의 댐부를 형성하는 예를 나타낸 것이다.
도 8은 변형 예에서 고체산화물 셀의 일 영역의 단면도이다.
도 9는 변형 예에서 고체산화물 셀의 일 영역의 단면도이다.
도 10은 고체산화물 셀 스택을 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 11은 고체산화물 셀 스택을 개략적으로 나타낸 단면도이다.
이하, 구체적인 실시형태 및 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시형태를 설명한다. 그러나, 본 발명의 실시형태는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시형태로 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 발명의 실시형태는 통상의 기술자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서, 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있으며, 도면상의 동일한 부호로 표시되는 요소는 동일한 요소이다.
그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하고, 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었으며, 동일한 사상의 범위 내의 기능이 동일한 구성요소는 동일한 참조부호를 사용하여 설명한다. 나아가, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
도 1은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 고체산화물 셀을 개략적으로 나타낸 분해사시도이다. 도 2는 고체산화물 셀의 일 영역의 단면도이다. 그리고 도 3 내지 5는 연료극의 일 영역, 전해질의 일 영역, 공기극의 일 영역을 각각 확대하여 나타낸 것이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시 형태에 따른 고체산화물 셀(100)은 주요 구성 요소로서 연료극(110), 전해질(120), 공기극(130)을 포함하며, 여기서 전해질(120)은 베이스부(121), 댐부(122), 함몰부(123)를 포함한다. 그리고 전해질(120)의 두께 방향으로 연료극(110)과 전해질(120)이 오버랩되는 면적은 공기극(130)과 전해질(120)이 오버랩되는 면적보다 크거나 같다. 전해질(120)이 댐부(122)를 포함하며 공기극(130)이 전해질(120)의 함몰부(123)에 배치됨에 따라 공기극(130)을 효과적으로 보호하여 공기극(130)의 크랙 발생, 파손 가능성을 현저히 낮출 수 있다. 또한, 후술할 바와 같이 스택 구조로 적용 시 연료극(110) 및 공기극(130)에 작용할 수 있는 압력 등을 분산시킬 수 있으며 나아가 고체산화물 셀(100)의 기밀성이 향상될 수 있다. 그리고 이러한 장점들은 고체산화물 셀(100)의 특성 향상에 크게 기여할 수 있다. 이하, 고체산화물 셀(100)의 구성 요소들은 구체적으로 설명하며, 고체산화물 셀(100)이 연료전지로 사용되는 경우를 주로 설명한다. 다만, 고체산화물 셀(100)은 수전해전지로도 사용될 수 있으며 이 경우, 고체산화물 셀(120)의 연료극(110)과 공기극(130)에서는 연료전지일 경우와 반대되는 반응이 일어날 것이다.
구체적으로, 고체산화물 셀(100)이 연료전지일 경우, 예컨대 연료극(110)에서는 수소의 산화로 인한 물 생성 또는 탄소화합물의 산화 반응이 일어날 수 있으며, 공기극(130)에서는 산소의 분해에 따른 산소 이온 발생 반응이 일어날 수 있다. 고체산화물 셀(100)이 수전해전지일 경우에는 이와 반대되는 반응이 일어날 수 있으며, 예컨대, 연료극(110)에서는 물의 환원 반응에 따라 수소 기체가 발생할 수 있으며, 공기극(130)에서는 산소가 발생할 수 있다. 또한 다른 예로서, 연료전지일 경우, 연료극(110)에서는 수소의 분해(수소 이온 발생) 반응이, 공기극(130)에서는 산소와 수소 이온이 결합되어 물이 발생될 수 있으며, 수전해전지일 경우, 연료극(110)에서 물의 분해(수소 및 산소 이온 발생) 반응이 일어나며 공기극(130)에서 산소가 발생될 수 있다. 그리고 전해질(120)에서는 연료극(110)이나 공기극(130)으로 이온들이 이동할 수 있다.
연료극(110), 전해질(120), 공기극(130)의 구체적인 구조나 물질 등에 대하여 설명한다. 우선, 도 3을 참조하면, 연료극(110)은 전자 전도체(111)와 이온 전도체(112)를 포함할 수 있으며 이들은 입자들의 소결체일 수 있다. 그리고 연료극(110) 내에는 기공(H1)이 형성되어 이를 통해 기체, 유체 등이 드나들 수 있다. 전자 전도체(111)의 경우, 니켈(Ni), 코발트(Co), 구리(Cu) 또는 이들의 합금 등과 같은 금속 촉매를 포함할 수 있으며, 여기서, 상기 금속 촉매는 금속 상태일 수 있거나 산화물 상태일 수 있다. 연료극(110)의 이온 전도체(112)는 세라믹상을 포함할 수 있으며, 여기서, 상기 세라믹상의 경우, 가돌리니아 도핑 세리아(GDC), 사마리아 도핑 세리아(SDC), 이테르비아 도핑 세리아(YDC), 스칸디아 안정화 지르코니아(SSZ), 이테르비아 세리아 스칸디아 안정화 지르코니아(YbCSSZ) 등을 포함할 수 있다.
전해질(120)은 연료극(110) 상에 배치된다. 전해질(120)을 구성하는 물질의 예로서, 도 4를 참조하면, 전해질(120)은 이온 전도체(124)를 포함할 수 있으며, 그리고 전해질(120) 내에는 기공(H2)이 형성되어 이를 통해 기체, 유체 등이 드나들 수 있다. 이온 전도체(124)는 안정화된 지르코니아를 포함할 수 있다. 구체적으로 전해질(120)의 이온 전도체(124)는 스칸디아 안정화 지르코니아(SSZ), 이트리아 안정화 지르코니아(YSZ), 스칸디아 세리아 안정화 지르코니아(SCSZ), 스칸디아 세리아 이트리아 안정화 지르코니아(SCYSZ), 스칸디아 세리아 이테르비아 안정화 지르코니아(SCYbSZ) 등을 포함할 수 있다.
도 5를 참조하면, 공기극(130)은 전자 전도체(131)와 이온 전도체(132)를 포함할 수 있으며 이들은 입자들의 소결체일 수 있다. 공기극(130)에서, 전자 전도체(131)는 란탄 스트론튬 망가나이트계(LSM), 란탄 스트론튬 코발트계(LSC), 란탄 스트론튬 코발트 망간계(LSCM), 란탄 스트론튬 코발트 페라이트계(LSCF), 란탄 스트론튬 페라이트계(LSF) , 바륨 스트론튬 코발트 철계(BSCF), 사마듐 스트론튬 코발트계(SSC) 물질 등을 포함할 수 있다. 이온 전도체(132)는 이트리아 안정화 지르코니아계(YSZ), 세리아계(CeO2), 비스무스 산화물계(Bi2O3), 란타늄 갈레이트계(LaGaO3) 등의 물질을 포함할 수 있다. 또한, 공기극(130)은 기공(H3)을 포함하는 다공체일 수 있으며 기공(H3)을 통해 기체, 유체 등이 드나들 수 있다.
전해질(120)의 댐 구조를 더욱 구체적으로 설명하면, 상술한 바와 같이, 전해질(120)은 베이스부(121), 댐부(122) 및 함몰부(123)를 포함한다. 함몰부(123)는 댐부(122)에 의하여 둘러싸인 형태이다. 즉, 댐부(122)에 의하여 함몰부(123)가 정의될 수 있다. 다만, 도 1은 댐부(122)가 모든 방향으로 막혀 있고 이에 따라 함몰부(123)는 측 방향으로 외부와 연결되지 않은 형태를 나타내고 있지만 이는 필수적인 사항은 아니라 할 것이다. 즉, 댐부(122)는 불연속한 일부 영역을 포함할 수 있으며 이에 따라 함몰부(123)는 댐부(122)의 불연속 영역을 통하여 측 방향으로 개방될 수 있을 것이다. 공기극(130)은 전해질(120)의 함몰부(123)에 공기극(130)이 배치되며, 이 경우, 공기극(130)은 댐부(122)로부터 이격되어 댐부(122)와 접촉하지 않도록 배치될 수 있다. 공기극(130)이 댐부(122)와 접하지 않고 이격되는 경우 고체산화물 셀(100)에 압력이 작용하는 경우 공기극(130) 등에 압력이 집중되지 않고 전해질(120) 측으로도 효과적으로 분산될 수 있다. 또한, 스택 구조로 구현되는 경우, 인터커넥트와 고체산화물 셀(100) 사이의 간격이 줄어들 수 있으며 밀봉재와 고체산화물 셀(100) 간의 접촉 면적이 증가되어 기밀성이 향상될 수 있다.
댐부(122)는 베이스부(121) 상에 배치되는데 베이스부(121)와 일체 구조일 수 있다. 여기서, 일체 구조라 함은 베이스부(121)와 댐부(122)가 별도로 제조되어 부착되기 보다는 함께 소성된 형태를 의미할 수 있다. 이러한 일체 구조에서는 베이스부(121)와 댐부(122) 사이에는 별도의 접합층이 제공되지 않을 수 있다. 댐부(122)를 형성하는 구체적인 방법의 경우, 우선, 도 6에 도시된 형태와 같이 베이스부용 그린 시트(121G) 상의 가장자리를 따라서 댐부용 페이스트(121P)를 도포한 후 소성하는 방식을 사용할 수 있다. 다른 예로서, 도 7에 도시된 형태와 같이, 복수의 그린 시트(121G, 122G)를 적층하는 방식도 사용할 수 있다. 즉, 댐부용 그린 시트(122G)에 관통공(T)을 형성한 후 이를 베이스부용 그린 시트(121G) 상에 적층하며 이후 소성하는 방식에 해당한다.
전해질(120)에서 베이스부(121)와 댐부(122)는 서로 동일한 물질로 형성될 수 있으며, 다만, 각각의 기능을 고려하여 서로 다른 물질을 포함할 수도 있다. 구체적으로, 베이스부(121)는 전해질(120)의 물질로 널리 이용되는 이온 전도체, 예컨대 8YSZ를 포함할 수 있으며, 댐부(122)는 내구성 향상 등의 효과를 증진하기 위하여 이보다 강도가 우수한 3YSZ를 포함할 수 있다. 또한, 다른 예로서, 베이스부(121)는 YSZ계 이온 전도체를 포함하고 댐부(122)는 알루미나(Al2O3)를 포함할 수 있다. 알루미나(Al2O3)를 포함하는 경우 댐부(122)의 강도가 우수하여 고체산화물 셀(100)의 내구성이 향상될 수 있다.
한편, 도 2에 도시된 형태와 같이, 연료극(110)과 공기극(130)은 실질적으로 서로 폭이 동일할 수 있으며 이러한 고체산화물 셀(100)은 전해질(120) 지지형 구조로 구현될 수 있다. 여기서, 연료극(110)과 공기극(130)의 폭은 전해질(120)의 두께 방향(Z 방향)에 수직인 방향으로 측정된 폭일 수 있으며, 더욱 구체적으로는 고체산화물 셀(100)의 중앙부에 위치한 Z-Y 단면에서 측정된 폭일 수 있다. 이 경우, 폭 측정의 정밀도를 높이기 위하여 Z-Y 단면은 중앙부 외에도 다른 영역에서 더 취해질 수 있으며 다수의 폭 값의 평균값을 사용할 수 있을 것이다.
도 2의 실시 형태보다 연료극(110)의 상대적인 폭이 증가된 형태도 채용될 수 있다. 즉, 도 8의 변형 예와 같이, 연료극(110)은 공기극(130)보다 폭이 넓을 수 있으며, 나아가, 연료극(110)과 전해질(130)은 실질적으로 서로 폭이 동일할 수 있다. 이렇게 연료극(110)이 폭이 확장된 경우 고체산화물 셀(100)은 연료극(110) 지지형 구조로 구현될 수 있다. 또한, 도 2에서는 댐부(122)와 공기극(130)의 두께가 실질적으로 동일한 구조를 나타내고 있으며, 다만, 댐부(122), 공기극(130)의 상대적인 두께 조건은 의도한 효과를 얻도록 바뀔 수 있을 것이다. 예컨대, 도 9의 변형 예와 같이, 댐부(122)의 두께는 공기극(130)의 두께보다 작을 수 있으며 공기극(130)의 두께를 충분히 확보함으로써 고체산화물 셀(100)의 반응 효율을 향상시킬 수 있다.
이하, 고체산화물 셀(100)을 포함하는 고체산화물 셀 스택(200)에 대하여 설명한다. 도 10을 참조하면, 고체산화물 셀 스택(200)은 제1 및 제2 인터커넥트(201, 202)를 포함하며 이들 사이에 상술한 구조를 갖는 고체산화물 셀(100)이 배치된다. 즉, 고체산화물 셀(100)은 연료극(110), 전해질(120), 공기극(130)을 포함하며, 여기서 전해질(120)은 베이스부(121), 댐부(122), 함몰부(123)를 포함한다. 그리고 전해질(120)의 두께 방향으로 연료극(110)과 전해질(120)이 오버랩되는 면적은 공기극(130)과 전해질(120)이 오버랩되는 면적보다 크거나 같다.
제1 및 제2 인터커넥트(201, 202)는 고체산화물 셀(100)과 전기적으로 연결될 수 있으며 예컨대 고체산화물 셀 스택(200)이 복수의 고체산화물 셀(100)의 적층 구조를 포함하는 경우, 인접한 고체산화물 셀(100) 사이에 배치되어 이들을 연결할 수 있다. 제1 및 제2 인터커넥트(201, 202)는 평판 구조를 가질 수 있으며 또한 가스가 확산될 수 있는 유로(A1, A2)를 포함할 수 있다. 제1 및 제2 인터커넥트(201, 202)는 전기전도성이 우수하면서 고온 환경의 열화도가 낮은 물질로 형성될 수 있다. 구체적인 예로서, 제1 및 제2 인터커넥트(201, 202)는 스테인리스계, 니켈계, 철계, 구리계 등의 금속으로 형성될 수 있다. 그리고 제1 인터커넥트(201)와 연료극(110) 사이에는 제1 집전체(205)가 배치되며, 제2 인터커넥트(202)와 공기극(130) 사이에는 제2 집전체(206)가 배치될 수 있다.
도시된 형태와 같이, 제1 및 제2 인터커넥트(201, 202)를 연결하기 위하여 고체산화물 셀 스택(200)은 제1 및 제2 인터커넥트(201, 202) 사이에 배치된 밀봉재(204)를 포함할 수 있다. 여기서, 밀봉재(204)는 글라스 계열의 물질로 형성될 수 있으며 이 경우, 고온에서 조직이 치밀화되어 액체나 기체가 누설되는 것을 막아줄 수 있다. 또한, 추가적인 밀봉 구조로서 고체산화물 셀 스택(200)은 제1 및 제2 인터커넥트(201, 202) 사이에 배치된 가스켓(203) 등의 구조물을 더 포함할 수 있으며 이 경우, 밀봉재(204)는 제1 인터커넥트(201)와 가스켓(203) 사이, 제2 인터커넥트(202)와 가스켓(203) 사이에 각각 배치될 수 있다. 밀봉재(204)는 댐부(122)와 접촉할 수 있으며 구체적으로, 밀봉재(204)는 댐부(120)의 상면 및 외측면과 접촉할 수 있다. 댐부(122)를 채용함으로써 종래와 비교하여 밀봉재(204)와 고체산화물 셀(100)과 접촉 면적이 증가되며 이에 따라 고체산화물 셀 스택(200)의 내구성과 기밀성 등이 향상될 수 있다. 또한, 밀봉재(204)와 댐부(122)의 접촉 영역은 더욱 확장될 수 있으며, 도 11에 도시된 형태와 같이, 밀봉재(204)는 댐부(122)의 댐부(122)의 상면, 외측면 및 내측면과 접촉할 수도 있을 것이다. 밀봉재(204)과 전해질(120)의 접촉 면적은 충분히 확보되는 반면 공기극(130)은 밀봉재(204)로부터 이격될 수 있다. 이러한 구조로부터 고체산화물 셀 스택(200)의 조립 시나 구동 시에 공기극(130)에 작용하는 응력 등의 외부 영향이 줄어들어 공기극(130)의 성능 저하를 최소화할 수 있다.
본 발명은 상술한 실시형태 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니며, 첨부된 청구범위에 의해 한정된다. 따라서, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 형태의 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것은 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게는 자명할 것이며, 이 또한 첨부된 청구범위에 기재된 기술적 사상에 속한다 할 것이다.
100: 고체산화물 셀
110: 연료극
120: 전해질
121: 베이스부
122: 댐부
133: 함몰부
130: 공기극
110: 연료극
120: 전해질
121: 베이스부
122: 댐부
133: 함몰부
130: 공기극
Claims (16)
- 연료극;
상기 연료극 상에 배치되며 베이스부와, 상기 베이스부 상에 배치된 댐부 및 상기 댐부에 의하여 둘러싸인 함몰부를 포함하는 전해질; 및
상기 전해질의 함몰부에 배치된 공기극;을 포함하며,
상기 전해질의 두께 방향으로 상기 연료극과 상기 전해질이 오버랩되는 면적은 상기 공기극과 상기 전해질이 오버랩되는 면적보다 크거나 같은 고체산화물 셀.
- 제1항에 있어서,
상기 공기극은 상기 댐부로부터 이격된 고체산화물 셀.
- 제1항에 있어서,
상기 베이스부와 상기 댐부는 일체 구조인 고체산화물 셀.
- 제1항에 있어서,
상기 베이스부와 상기 댐부는 서로 다른 물질을 포함하는 고체산화물 셀.
- 제4항에 있어서,
상기 베이스부는 8YSZ를 포함하며, 상기 댐부는 3YSZ를 포함하는 고체산화물 셀.
- 제4항에 있어서,
상기 베이스부는 YSZ계 이온 전도체를 포함하며, 상기 댐부는 알루미나를 포함하는 고체산화물 셀.
- 제1항에 있어서,
상기 연료극과 상기 공기극은 실질적으로 서로 폭이 동일한 고체산화물 셀.
- 제1항에 있어서,
상기 연료극은 상기 공기극보다 폭이 넓은 고체산화물 셀.
- 제1항에 있어서,
상기 연료극과 상기 전해질은 실질적으로 서로 폭이 동일한 고체산화물 셀.
- 제1항에 있어서,
상기 댐부의 두께는 상기 공기극의 두께보다 작거나 같은 고체산화물 셀.
- 제1 및 제2 인터커넥트; 및
상기 제1 및 제2 인터커넥트 사이에 배치된 고체산화물 셀;을 포함하며,
상기 고체산화물 셀은,
연료극;
상기 연료극 상에 배치되며 베이스부와, 상기 베이스부 상에 배치된 댐부 및 상기 댐부에 의하여 둘러싸인 함몰부를 포함하는 전해질; 및
상기 전해질의 함몰부에 배치된 공기극;을 포함하며,
상기 전해질의 두께 방향으로 상기 연료극과 상기 전해질이 오버랩되는 면적은 상기 공기극과 상기 전해질이 오버랩되는 면적보다 크거나 같은 고체산화물 셀 스택.
- 제11항에 있어서,
상기 제1 및 제2 인터커넥트 사이에서 상기 고체산화물 셀의 외측에 배치된 밀봉재를 더 포함하는 고체산화물 셀 스택.
- 제12항에 있어서,
상기 밀봉재는 상기 댐부와 접촉하는 고체산화물 셀 스택.
- 제13항에 있어서,
상기 밀봉재는 상기 댐부의 상면 및 외측면과 접촉하는 고체산화물 셀 스택.
- 제14항에 있어서,
상기 밀봉재는 상기 댐부의 상면, 외측면 및 내측면과 접촉하는 고체산화물 셀 스택.
- 제12항에 있어서,
상기 공기극은 상기 밀봉재로부터 이격된 고체산화물 셀 스택.
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US18/224,712 US20240204304A1 (en) | 2022-12-16 | 2023-07-21 | Solid oxide cell and solid oxide cell stack |
| PCT/KR2023/010674 WO2024128454A1 (en) | 2022-12-16 | 2023-07-24 | Solid oxide cell and solid oxide cell stack |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR20220176992 | 2022-12-16 | ||
| KR1020220176992 | 2022-12-16 |
Publications (1)
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| KR20240096299A true KR20240096299A (ko) | 2024-06-26 |
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ID=91689899
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020230012922A KR20240096299A (ko) | 2022-12-16 | 2023-01-31 | 고체산화물 셀 및 고체산화물 셀 스택 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR20240096299A (ko) |
-
2023
- 2023-01-31 KR KR1020230012922A patent/KR20240096299A/ko unknown
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