KR950001256B1 - 고체 전해질을 이용하는 연료 전지 및 이의 형성 방법 - Google Patents

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Abstract

내용없음.

Description

고체 전해질을 이용하는 연료 전지 및 이의 형성 방법
제1도는 종래의 적층 전지의 평면도.
제2도는 종래에 사용된 연료 전지의 적층 단위 구조체의 부분 횡단면도.
제3도 내지 제7도는 본 발명의 절차에 따라서 수소용 전극 박막을 형성하는 제조 공정을 도시한 단면도.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
10, 40a, 40b : 연료 전지 본체 21 : 다공질 기판
22 : 수소용 전극 박막(제 1 전극 박막) 23 : 고체 전해질 박막
24 : 산소용 전극 박막(제 2 전극 박막) 26 : 절연체
27, 27' : 분리기 40 : 제1닉켈 박막
61 : 제2닉켈 박막 71 : 제3닉켈 박막
본 발명은 고체 전해질 (soliding electrolyte)을 이용하는 연료 전지(fuel cell)에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 적층 고체 전해질 박막으로 구성되는 연료 전지 및 이를 형성하는 방법에 관한 것이다.
평판형 연료 전지와 같은 연료 전지는 다공질(porous) 기판을 이용하는 전지 제품들로 널리 공지되어 있다.
일반적으로, 연료 및 산화제로부터 전기 에너지의 발생용 연료 전지가 종래 기술 분야에 널이 공지되어 있다. 간단하게 말씀드리면, 이러한 전지들은, 순차적으로 적층된 다공질 기판, 애노드 전극 박막, 전해질층 및 캐소드 전극 박막을 포함하는 다수의 단위 전지 구조체로 구성되는데, 단위 전지는 직렬로 접속된다.
연료로서의 수소 개스는 연료 전지 본체의 캐소드측에 제공되고, 산화제로서의 공기(산소 개스)는 전지 본체의 애노드측에 제공된 다음, 기전력 및 부산물(by-priduct)로서 물을 생성하기 위해 수소 및 산소가 반응된다. 전해질은 매트릭스 형태로 트랩된 고체, 용융 페이스트, 자유-유동(free-flowing) 액체 또는 액체일 수 있다. 본 발명은 여러 가지 응용용으로 제조되는 고체 형태의 전해질에 관련된다.
고체 전해질의 전압 강하는 다음과 같은 식으로 나타낼 수 있다는 것은 이미 공지된 사실이다.
V=iRt×10-4
여기에서, V :전압 강하
i : 전류(A)
R : 저항(Ω·㎝)
t : 고체 전해질의 두께(㎛)
상술한 관계에 있어서, 고체 전해질의 두께를 감소시키는 것에 대응하여 연료 전지의 전압 강하가 감소될 수 있다. 다시 말하면, 다공질 기판에 걸쳐 전극 박막상에 고체 전해질이 형성되기 때문에, 전해질의 두께가 이것의 범위 능력에 의해 결정되지만, 적층 전지 구조체를 지지할 만큼 충분히 두꺼워야 하므로, 두께를 더욱 얇게 할수록 양호하지만 최소 두께가 제한된다. 이러한 관점에서, 고체 전해질층의 두께 범위는 10 내지 50㎛가 양호 할 수 있다고 가정하였다.
일반적으로, 사용시의 다공질 기판은 공극(void) 크기의 범위가 0.5 내지 40㎛로 알려져 왔다. 다수의 핀 구멍은, 고체 전해질을 갖고 있는 전극 박막이 기판상에 적층될 때 비교적 큰 공극 크기를 갖고 있는 기판 부분상에 적층되는 경우에 전극 박막과 고체 전해질로 형성된다.
종래 기술 분야에 널리 공지된 바와 같이, 농도차가 산소의 부분 압력차에 의해 각각의 측에서 발생될 때 고체 전해질의 양측에서 기전력이 발생된다. 즉, 부분 압력차는 일종의 농도차 전지를 형성한다. 연료 전지의 기전력은 다음과 같은 식에 의해 유도된다.
E0=(RT/4F)×ln(P₁/P₂)
여기에서, R : 개스 상수
T : 절대 온도
F : 패러데이 상수
P1, P₂: 고체 전해질의 양측에서의 산소의 부분 압력
상술한 식에서 알 수 있는 바와 같이, 기전력 E0는 산소 부분 압력비에 대응하여 비례 관계로 증가한다. 그러므로, 고체 전해질에 형성된 소정의 핀 구멍은 산소의 부분 압력차를 0(zero)까지 감소시키기 때문에 기전력이 손실되거나, 생산이 불가능해진다. 핀 구멍의 포메이션을 방지하는 것은 연료 전지를 형성하는데 있어서 상당히 중요한 것이다.
그러므로, 본 발명의 목적은 전압 강하의 최소화를 유도하여 고체 전해질을 이용하는 연료 전지를 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 다른 목적은 전해질이 인가되는 전극면이 균질(homogeneius) 직경의 미세 공극을 갖고 있는 박막 고체 전해질을 이용하는 연료 전지를 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 핀 구멍으로부터 자유로운 고체 전해질을 이용하는 연료 전지를 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 고체 전해질의 박막을 이용하는 연료 전지를 형성하기 위한 방법을 제공하기 위한 것이다.
다수의 단위 전지 구조체로 구성된 연료 전지는 직렬로 적층 및 접속되는데, 단위 전지 구조체는, 다공질 기판, 다공질 기판상에 적층되고, 균질 직경의 미세 공극을 갖고 있는 닉켈 분말의 미립자로 형성된 수소용 전극 박막, 수소용 전극 박막상에 적층된 고체 전해질 박막, 및 고체 전해질 박막상에 적층된 산소용 전극 박막으로 구성된다.
상술한 연료 전지를 형성하기 위한 방법에 있어서, 단위 전지 구조체는 단위 전지 구조체의 기부용의 다공질 기판을 제조하는 단계, 박막이 닉켈 분말의 미립자의 혼합물을 압축한 다음 이 혼합물을 소결(simtering) 시킴으로써 형성되는 다공질 기판상에 균질 직경의 미세 공극을 갖고 있는 수소용 전극 박막을 적층하는 단계, 수소용 전극 박막상에 고체 전해질 박막을 적층하는 단계, 및 고체 전해질 박막상에 산소용 전극 박막을 적층하는 단계를 포함한다.
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 양호한 실시예에 대하여 상세하게 설명하겠다.
제1도를 참조하면, 연료 전지 본체(10)은 다수의 단위 전지 구조체(S), 적층 단위 전지 (S)와 직렬로 접속 시키기 위한 한 쌍의 고정판(lla 및 llb), 수소를 각각의 단위 전지 (S)의 캐소드 판촉에 제공하기 위한 수소 경로(12), 산소를 각각의 단위 전지(S)의 애노드 판측에 제공하기 위한 산소 경로 (13), 및 각각의 단위 전지(S)의 캐소드 및 애노드측으로 부터의 전력을 모으기 위한 한쌍의 리드선(14 및 15)로 구성된다. 개스를 제공하는 경로(12와 13)은 전지 본체(10)의 외부에 설치되고, 리드선(14 및 150는 각각의 단위 전지(S)의 외부에 설치된다.
전력 및 물(부산물)은, 수소 개스 및 공기(산소 개스)가 각각 제공되는 경우에 발생되어 전해질을 통해 반응하므로, 발생된 전력이 리드선(14 및 15)에 의해 모아진다.
제2도에는 일종의 고체 전해질을 이용하는 제1도에 도시된 바와 같이 적층 연료 전지 본체들의 횡단면도가 도시되어 있다. 단위 전지는 순차적으로 접합되는 스테인레스강으로 형성된 다공질 기판(21)의 박판(lammination), 수소용 전극 박막 (제 1 전극 박막 ; 22), 고체 전해질 박막(23), 산소용 전극 박막 (제 2 전극 박막 ; 24)로 구성된다.
수소용 전극 박막(22)는 지금부터 기술하게 될 실시예와 같이 다공질 기판(21)상에 형성된다.
[실시예 1]
수소용 전극의 기부용의 다공질 기판으로서 SUS316L(JIS표준)은 공극비가 약 40%이고, 공칭 공극 크기가 0.5㎛이며, 두께가 약 1㎜이다. 공칭 공극 크기는 0.5㎛이고, 실제 공극 크기는 소정 범위내에서 한정되지만, 여러 가지 공극의 크기는 약 10㎛에서 때로는 약 40㎛까지 사용된다.
다공질 기판(21)은 직경이 약1.27㎝(0.5인치)인 디스크에 타인(打印)된 다음, 디스크가 삼염화에틸렌용액내에서 초음파 세척된 후, 건조된다. 이렇게 얻어진 기판이 제 3 도에 도시되어 있다.
입자 직경이 1㎛(이하, 서브미크론 직경이라 함) 미만이거나 같은 닉켈 분말과 입자 직경이 3㎛인 닉켈 분말의 부피가 1 : 1의 비율로 혼합되어, 물속에서 용해 된다. 닉켈 분말 혼합물의 용액은 제 4 도에 도시된 바와 같이 다공질 기판(21)상에 균일하게 인가된다. 인가된 용액은 실온에서 건조된 다음 수소 대기 상태에서 1시간 동안 100℃에서 소결된다. 그러므로, 제 1 닉켈 박막(41)이 형성된다.
제 1 닉켈 박막(41)의 표면은 이로부터의 돌기를 제거하기 위해 제 5 도에 도시된 바와 같이 연마된다. 연마제로서 #600 그릿 페이퍼(grit paper)가 사용된다. 연마된 닉켈 박막(41)은 탈이온수 및 삼염화에틸렌 용액에서 10분동안 초음파 세척된 다음, 세척된 박막은 실온에서 건조된다. 그 다음, 입자 직경이 3㎛인 50㎎의 닉켈 분말이 다공질 기판(21)의 제 1 닉켈 박막 (41)의 표면에 균일하게 인가되고, 약700㎏/㎠G의 압력이 박막에 가해지며, 새롭게 얻어진 박막은 수소 대기 상태에서 1시간 동안 750℃에서 소결된다. 그러므로, 제 2 닉켈 박막(61)이 제 6 도에 도시된 바와 같이 형성된다.
서브미크론 직경을 갖고 있는 닉켈 분말이 제 2 닉켈 박막(61)의 표면에 발라지고, 약 700㎏/㎠G의 압력이 박막에 인가되며, 서브미크론 직경을 갖고 있는 닉켈 분말이 압압된 박막의 표면에 발라지고, 얻어진 박막은 수소 대기 상태에서 1시간 동안 750℃에서 다시 소결된다. 그러므로, 제 3 닉켈 박막(71)은 제 7 도에 도시된 바와 같이 형성된다.
상기 절차에 따라서, 다공질 기판(21)의 표면상에서 순차적으로 접합된 제 1 닉켈 박막 (41), 제 2 닉켈 박막(61) 및 제 3 닉켈 박막(71)로 구성되는 직경이 약 100㎛인 수소용 전극이 얻어진다. 직경이 1 내지 3㎛인 공극은 이의 상부 표면에서 균일하게 개방된다.
제 3 닉켈 박막(71)을 형성한 후, 백금(Pt)가 스퍼터링(sputtring) 기술을 사용하여 두께가 약 200㎛가 되도록 제 3 박막(71)의 표면상에 접합된다. 스퍼터링은 아르곤(Ar) 개스 대기 상태에서 1시간 동안 5 × 10-2㎜Hg의 압력하에서 Pt를 타기트하는 고주파 스퍼터링 시스템을 사용하여 수행된다.
제3닉켈 박막(71)의 표면을 Pt로 코팅하는 것이 다음과 같이 전극에서의 반응을 촉진시키는데 효과적인데, 그 이유는 Pt가 촉매로서 작용하기 때문이다.
O2-+H₂=H₂O+2e-
그러므로, 고 전력은 Pt의 코팅이 인가될 때 전지내에서 용이하면서 신속하게 발생된다.
또한, 양호한 다공질 기판은 닉켈 또는 구리로도 형성될 수 있다. 닉켈로 형성된 다공질 기판은 닉켈 분말을 소결시킴으로써 형성되고, 얻어진 기판의 공극 크기는 닉켈 분말의 구조에 따라서 형성되는 불균일면으로서 범위가 3 내지 50㎛내에서 제한된다. 닉켈 분말이 닉켈 분말 전극, 박막에 대해 고 접착성을 갖고 있기 때문에, 스테인레스강으로 형성된 기판보다 내수소성이 우수하다. 선택적으로, 다공질 기판은 구리 분말로도 형성될 수 있다. 구리분말의 구조가 원형이기 때문에, 공극의 구조가 원형으로 될 수 있으므로, 공극 크기는 닉켈 분말과 같은 3 내지 40㎛이다. 구리 분말을 사용하는 다공질 기판은 산소와 접촉시에 절연체로 작용하므로, 산소용 전극으로 사용될 수는 없지만, 수소용 전극으로는 가장 양호하게 사용된다.
제 2 도의 고체 전해질 (23)은 다음 실시예에서 형성된다.
[실시예 2]
10㎛ 두께의 고체 전해질 박막은 다 공질 기판(21)상에 접합되는 Pt로 코팅된 수소용 전극 박막(22)상에 형성된다. 전자 비임 스퍼터링 기술이 진공 상태가 10-8㎜Hg인 터보 - 펌프(turbo-pump)를 사용하여 형성시에 적용된다. 기판 온도는 실온 580℃ 범위까지 변화되는데, 스퍼터링 속도는 제어기에 의해 제어 된다. 고체 전해질의 물질로서 LaF₃단결정체가 사용된다. 고체 전해질 박막은 기판 온도가 500℃이고, 스퍼터링 속도가 20Å/sec이며, 가속 전압이 -3.0KV인 상태하에서 형성된다. 그러므로, 핀 구멍이 전혀 없는 고체 전해질 박막이 얻어진다.
[실시예 3 ]
저항 가열법은 진공 상태가 10-8㎜Hg인 제 1 절차시에 언급된 바와 같은 터보-펌프를 사용하여 형성시에 인가된다. 기판의 온도는 400℃로 결정되고, 스퍼터링 속도는 3 내지 5Å/sec로 결정된다. 형성은 약 5 내지 6시간에 걸쳐 수행된다. 핀 구멍이 전혀 없는 10㎛ 두께의 고체 전해질 박막이 얻어진다. 고체 전해질 물질로서 La1-XSrF3-X가 사용될 수 있다. X-선 회절이 La0.95Sr0.95F2.95로부터 얻어질 때, LaF3의 최대치만이 발견된다. 이러한 결과로부터, 얻어진 고체 전해질 박막은 LaF₃과 SrF₂의 혼합물로 형성되지 않고, LaF₃으로 형성된다.
[실시예 4]
마그네트론 스퍼터링 기술은 기판 온도가 400℃이고, Ar 대기중의 압력이 5.3×10-3㎜Hg인 상태하에서 형성시에 적용된다. 스퍼터링은 LaF₃분말을 타기트로 사용하여 40시간에 걸쳐 수행된다. 따라서, 두께가 10㎛인 박막이 얻어진다. X선 회절 검사의 결과로부터, 얻어진 박막은 약 (poor) 결정성이 부족한 LaF₃다결정으로 형성된다는 결론을 얻게 된다.
고체 전해질 물질로서 La0.95Sr0.05F2.95La0.95Sr0.10F2.95La0.90Ba0.010F2.29,또는 La0.90Ba0.10F2.29와 같은 화합물을 사용하는 것이 양호하다.
스퍼터링 기술에 의해 얻어진 고체 전해질 박막의 조성물은 복잡한 조성물이 사용될지라도 스퍼터링전의 원료 조성물과 같다. 그러므로, 스퍼터링 방법은 La0.95Sr0.05F2.95와 같은 복잡한 조성물의 박판질을 더욱 얇게 하다.
[실시예 5]
금속 유기(organic) 화학 증착(MDCVD) 기술이 고체 전해질의 박막을 형성시에 적용된다. 분자내에 La 및 F를 포함하는 금속 유기 화합물은 열-분해된 다음, LaF₃의 얻어진 박막이 제6도에 도시된 바와 같이 다공질 기판(21) 상에 형성된 제 3 닉켈 박막 (71)의 Pt 코팅 표면상에 접합된다. 화합물의 구조식은 다음과 같다.
Figure kpo00001
박막은 다음과 같은 상태에서 형성된다. 즉, 기판의 온도가 600℃로 결정되고, 금속 유기 화합물의 온도가 230℃로 유지되는데, 운반 기체로서의 아르곤 개스(Ar)의 유량은 100ml/min으로 결정된다. 반응기에서의 금속 유기 화합물의 증기는 다공정 기판(21)과 반응하도록 이것의 표면으로 이동되므로, LaF3의 박막이 얻어진다.
[실시예 6]
고주파 스퍼터링 기술은 기판 온도가 800℃이고, Ar의 압력이 5.3×10-2㎜Hg인 상태하에서 고주파 스퍼터링 시스템을 사용하여 고체 전해질의 박막을 형성시에 적용된다. 타기트로는, 이트륨산화물의 첨가에 의해 안정화된 지르코늄산화물이 사용된다. 스퍼터링은 40시간에 걸쳐 수행된 다음, 핀 구멍이 전혀 없는 10㎛ 두께의 고체 전해질의 박막이 얻어진다. 세륨 산화물과 같은 화합물이 사용될 수도 있다.
산소용 전극 박막(24)는 다음 실시예에서 형성된다.
[실시예 7]
산소용 전극 박막은 회 티탄석 화합물로 형성된다. 회 티탄석 화합물인 La0.6Sr0.4CoOX는 La0.6Sr0.4CoOX의 조성비에 따라서 초산 코발트(CH₃COO)₂CO4H2O, 초산란탄(CH₃COO)₂La 및 초산스트론튬(CH3COO)2Sr의 분말을 평량 혼합함으로써 얻어진다. 상술한 바와 같은 분말의 혼합물은 산소 대기 상태에서 5시간 동안 1000℃로 굽는다. 얻어진 회 티탄석 화합물의 전기 저항비는 4.4Ωㆍ㎝이다.
회 티탄석화합물은 프로필렌 글리콜내에서 용해된 다음, 이 용액은 300℃에서 8시간에 걸쳐 산소 대기상태의 압력하에서 구워진 고체 전해질 박막(23)의 표면에 인가된다. 그러므로 제 2도에 도시된 바와 같은 산소용 전극 박막(24)가 얻어진다.
[실시예 8]
회 티탄석 화합물은 실시예 7에서 형성된다.
얻어진 화합물은 백금 흑과 3 : 1의 비율로 혼합된 다음, 프로필렌 글리콜내에서 용해된다.
혼합물은 고체전해질 박막(23)의 표면에 인가된 다음, 실시예 7에 기술한 것과 동일한 상태하에서 구워지므로, 산소용 전극 박막(24)가 얻어진다.
[실시예 9]
회 티탄석 화합물은 실시예 7에서 형성된다.
그 다음, 얻어진 화합물은 고주파 스퍼터링 시스템을 사용하여 고체 전해질 박막(23)의 표면상에 스퍼터링된다. 스퍼터링 속도가 0.5㎛/시간인 상태에서 2시간 동안 Ar 대기중의 1×10-2㎜Hg의 압력하에서 스퍼터링이 달성된다.
상술한 바와 같이 회 티탄석 화합물은 백금의 특성과 같지만 값이 저렴하다.
[실시예 10]
Ag 분말은 프로필렌 글리콜내에서 용해된 다음, 얻어진 용액은 고체 전해질 박막(23)의 표면에 인가된다. 박막은 300℃에서 8시간 동안 산소 대기 상태의 압력하에서 굽는다. 그러므로 산소용 전극 박막(24)가 얻어진다.
[실시예 11]
엽록체원형질산(H₂PtCl6)은 프로필렌 글리콜내에서 용해된다. 얻어진 용액은 실시예 10에 기술한 바와 같이 처리되므로, 산소용 전극 박막(24)가 얻어진다.
제 2 도를 다시 참조하면, 상술한 바와 같이 형성된 다공질 기판, 수소용 전극 박막, 고체 전해질 박막 및 산소용 전극 박막은 단위 전지 구조체를 형성하기 위해 순차적으로 적층된다. 단위 전지는 단위 전지의 수소용 전극 박막(22)를 케이싱(casing : 25)와 전기적으로 접속시키기 위해 전도성을 갖는 전지 케이싱(25) 내에 설치한다. 이와 동시에, 산소용 전극 박막(24)는 캐소드측에 접착되는 분리기(27)과 전기적으로 접속 된다. 절연물 (26)은 전지 케이싱 (25)와 분리기(27) 사이에 설치된다. 그러므로, 연료 전지 본체(40a)가 구성된다. 전지 본체(40a)의 다공질 기판(21)의 측면에, 분리기 (27')의 양측에서 전도성 분리기(27')가 산소용 전극 박막(24')와 함께 전지 케이싱(25)와 전기적으로 접속된다. 분리기(26')가 분리기(27')와 케이싱(25') 사이에 설치되므로, 연료 전지 본체(40b)는 전지 본체(40a)와 적층되어 구성된다. 이와 마찬가지로, 연료 전지 본체(40c,40d…)(제 2 도에 도시하지 않음)들이 후속적으로 적층되어 구성된다. 그러므로, 다수의 단위 전지들이 직렬로 적층되어 접속될 수 있다. 산화제로서 산소는 개스 유도 경로(29 및 29')로부터 전지로 제공되고, 연료로서 수소는 개스 유도 경로(30 및30')로부터 전지로 제공되므로, 전력이 발생된다.
본 발명에 따르면, 수소용 전극이 닉켈이 미세분말 혼합물로 형성되므로, 공극 크기가 균질될 수 있다. 그러므로, 매우 얇은 고체 전해질 박막이 접속되는 경우일지라도 전극상에 접속된 박막상에 핀 구멍이 형성되는 것이 방지될 수 있다. 따라서, 고체 전해질의 두께를 감소시킴으로서 전압 강하가 감소될 수 있다.
지금까지 본 발명을 보다 용이하게 이해하도록 양호한 실시예에 관하여 기술하였지만, 본 발명은 본 발명의 의의를 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지로 실시될 수 있다. 그러므로, 본 발명은 첨부된 특허 청구의 범위내에서 본 발명의 의의를 벗어나지 않고 실시될 수 있는 실시예를 실시 및 변형시킬 수 있다.

Claims (36)

  1. 직렬로 적층되어 접속된 다수의 단위 전지 구조체로 구성된 연료 전지에 있어서, 다공질 기판, 상기 다공질 기판상에 적층되고, 균질 직경의 미세 공극을 갖는 미립자의 닉켈 분말로 형성된 수소용 전극 박막, 상기 수소용 전극 박막상에 적층된 고체 전해질 박막, 및 상기 고체 전해질 박막상에 적층된 산소용 전극 박막을 포함하는 것을 특징으로 하는 연료 전지.
  2. 직렬로 적층되어 접속된 다수의 단위 전지 구조체로 구성된 연료 전지에 있어서, 다공질 기판, 상기 다공질 기판상에 적층되고, 균질 직경의 미세 공극을 갖는 미립자의 닉켈 분말로 형성된 수소용 전극 박막, 상기 수소용 전극 박막상에 적층된 백금 코팅부, 상기 백금 코팅부상에 적층된 고체 전해질 박막, 및 상기 고체 전해질 박막상에 적층된 산소용 전극 박막을 포함하는 것을 특징으로 하는 연료 전지.
  3. 직렬로 적층되어 접속된 다수의 단위 전지 구조체로 구성된 연료 전지에 있어서, 다공질 기판, 상기 다공질 기판상에 적층되고, 균질 직경의 미세 공극을 형성하기 위해 1㎛미만이거나 같은 직경을 갖는 제 1 닉켈 분말 및 3㎛ 미만이거나 같은 직경을 가는 제 2 닉켈 분말의 혼합물로 형성된 수소용 전극 박막, 상기 수소용 전극 박막상에 적층된 백금 코팅부, 상기 백금 코팅부상에 적층된 고체 전해질 박막, 및 상기 고체 전해질 박막상에 적층된 산소용 전극 박막을 포함하는 것을 특징으로 하는 연료 전지.
  4. 제1항에 있어서, 상기 다공질 기판이 스테인레스 강으로 형성되는 것을 특징으로 하는 연료 전지.
  5. 제1항에 있어서, 상기 다공질 기판이 닉켈 분말로 형성되는 것을 특징으로 하는 연료 전지.
  6. 제1항에 있어서, 상기 다공질 기판이 구리 분말로 형성되는 것을 특징으로 하는 연료 전지.
  7. 제1항에 있어서, 상기 공극의 균질 직경이 1 내지 3㎛ 범위내에 있는 것을 특징으로 하는 연료 전지.
  8. 제1항에 있어서, 상기 고체 전해질이 LaF₃단결정체로 형성되는 것을 특징으로 하는 연료 전지.
  9. 제1항에 있어서, 상기 고체 전해질 박막의 두께가 10㎛인 것을 특징으로 하는 연료 전지.
  10. 제1항에 있어서. 상기 산소용 전극 박막이 회 티탄석 화합물로 형성되는 것을 특징으로 하는 연료 전지.
  11. 제10항에 있어서, 상기 회 티탄석 화합물이 La0.6Sr0.4CoOX인 것을 특징으로 하는 연료 전지.
  12. 제1항에 있어서, 상기 산소용 전극 박막이 은 용액으로 형성되는 것을 특징으로 하는 연료 전지.
  13. 제1항에 있어서, 상기 산소용 전극 박막이 엽록체원형질산의 용액으로 형성되는 것을 특징으로 하는 연료 전지.
  14. 직렬로 적층되어 접속된 다수의 단위 전지 구조체로 구성된 연료 전지를 형성하는 방법에 있어서, 상기 단위 전기 구조체의 기부용으로 다공질 기판을 제조하는 단계, 상기 다공질 기판상에 균질 직경의 미세공극를 갖고 있고, 미립자의 닉켈 분말의 혼합물을 압축한 다음,상기 혼합물을 소결함으로써 형성되는 수소용 전극 박막을 적층하는 단계, 상기 수소용 전극 박막상에 고체 전해질 박막을 적층하는 단계, 및 상기 고체 전해질 박막상에 산소용 전극 박막을 적층하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  15. 직렬로 적층되어 접속된 다수의 단위 전지 구조체로 구성된 연료 전지를 형성하는 방법에 있어서, 상기 단위 전지 구조체의 기부용으로 다공질 기판을 제조하는 단계,상기 다공질 기판상에 균질 직경의 미세공극을 갖고 있고, 미립자의 닉켈 미립자의 혼합물을 압축한 다음, 상기 혼합물을 소결함으로써 형성되는 수소용 전극 박막을 적층하는 단계, 백금 코팅부를 형성하기 위해 상기 수소용 전극상에 백금을 스퍼터링하는 단계, 상기 백금 코팅부상에 고체 전해질 박막을 적층하는 단계, 및 상기 고체 전해질 박막상에 산소용 전극 박막을 적층하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  16. 직렬로 적층되어 접속되는 다수의 전위 전지 구조체로 구성된 연료 전지를 형성하는 방법에 있어서, 상기 단위 전지 구조체의 기부용으로 다공질 기판을 제조하는 단계, 상기 다공질 기판상에 균질 직경의 미세 공극을 갖고 있고, 1㎛ 미만이거나 같은 직경을 갖는 제 1 닉켈 분말 및 3㎛ 미만이거나 같은 직경을 같는 제 2 닉켈 분말의 혼합물을 압축한 다음, 상기 압압된 혼합물을 소결시킴으로써 형성되는 수소용 전극 박막을 적층하는 단계, 백금 코팅부를 형성하기 위해 상기 수소용 전극 박막상에 백금을 스퍼터링하는 단계, 상기 백금 코팅부상에 고체 전해질 박막을 적층하는 단계, 및 상기 고체 전해질 박막상에 산소용 전극 박막을 적층하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  17. 제14항에 있어서, 상기 다공질 기판이 스테인레스강인 것을 특징으로 하는 방법.
  18. 제14항에 있어서, 상기 다공질 기판이 닉켈 분말로 형성되는 것을 특징으로 하는 방법.
  19. 제14항에 있어서, 상기 다공질 기판이 구리 분말로 형성되는 것을 특징으로 하는 방법.
  20. 제14항에 있어서, 상기 수소용 전극 박막이 상기 닉켈 분말의 다수의 박막을 접속시킴으로써 형성되고, 순차적으로 각각 압압 및 소결되는 것을 특징으로 하는 방법.
  21. 제15항에 있어서, 상기 수소용 전극 박막이, 제1닉켈 분말을 압축하여 소결하는 단계, 제1닉켈 박막을 형성하기 위해 상기 소결된 제1닉켈 분말을 연마시키는 단계, 제2닉켈 분말을 상기 제1닉켈 박막에 인가시켜 압축한 다음, 제2닉켈 박막을 형성하기 위해 상기 제2닉켈 분말을 소결하는 단계, 및 상기 제1닉켈 분말의 직경과 동일한 직경을 갖고 있는 닉켈 분말을 상기 제2닉켈 박막의 표면에 발라서 압축한 다음, 3개 층을 갖고 있는 제3닉켈 박막을 형성하기 위해 제 2 닉켈 박막을 소결하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  22. 제21항에 있어서, 상기 제3닉켈 박막이 상기 바르는 단계, 압축 단계 및 소결 단계를 반복함으로써 형성되는 것을 특징으로 하는 방법.
  23. 제15항에 있어서, 상기 백금 소결 단계가 고주파 스퍼터링 기술에 의해 달성되는 것을 특징으로 하는 방법.
  24. 제14항에 있어서, 상기 수소용 전극 박막내의 공극의 균질 직경이 1 내지 3㎛의 범위내에 있는 것을 특징으로 하는 방법.
  25. 제14항에 있어서, 상기 고체 전해질 박막이 LaF₃단결정체로 형성되는 것을 특징으로 하는 방법.
  26. 제14항에 있어서, 상기 고체 전해질 박막이 고주파 스퍼터링 기술에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 방법.
  27. 제26항에 있어서, 상기 스퍼터링이 이트륨산화물 및 세륨 산화물에 의해 안정화된(Stabilized) 지르코늄 산화물 및 LaF₃로부터 선택된 타기트를 사용함으로써 달성되는 것을 특징으로 하는 방법.
  28. 제14항에 있어서, 상기 고체 전해질 박막이 전자 비임 스퍼터링 기술에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 방법.
  29. 제14항에 있어서, 상기 고체 전해질 박막이 저항 가열법 기술에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 방법.
  30. 제14항에 있어서, 상기 고체 전해질 박막이 마그네트론 스퍼터링 기술에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 방법.
  31. 제14항에 있어서, 상기 고체 전해질 박막이 금속 유기 화학 증착 기술에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 방법.
  32. 제14항에 있어서, 상기 고체 전해질 박막의 두께가 10㎛인 것을 특징으로 하는 방법.
  33. 제14항에 있어서, 상기 산소용 전극 박막이 회 티탄석 화합물로 형성되는 것을 특징으로 하는 방법.
  34. 제33항에 있어서, 상기 회 티탄석 화합물이 La0.6Sr0.4CoOX인 것을 특징으로 하는 방법.
  35. 제14항에 있어서, 상기 산소용 전극 박막이 용액으로 형성되는 것을 특징으로 하는 방법.
  36. 제14항에 있어서, 상기 산소용 전극 박막이 엽록체원형질산의 용액으로 형성되는 것을 특징으로 하는 방법.
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