고체산화물 연료전지의 완충층용 조성물 및 이를 포함하는 고체산화물 연료전지
Composition for buffer layer of solid oxide fuel cell and solid oxide fuel cell containing the same
특허 요약
본 발명의 일 실시예는 고체산화물 연료전지의 완충층용 조성물 및 이를 포함하는 고체산화물 연료전지를 제공한다. 본 발명의 일 실시 예에 따른 완충층용 조성물은 젤라틴을 포함하여 밀도가 높고 표면이 균일하며 낮은 거칠기 값을 가지는 효과가 있다. 또한, 본 발명의 일 실시 예에 따른 완충층용 조성물을 포함하는 고체산화물 연료전지는 치밀하면서 얇은 완충층을 포함하여 종래의 다공성 완충층을 가지는 연료전지 대비 2배 이상 높은 연료전지 성능을 나타내고, 오믹(ohmic) 저항과 전극 저항이 감소되는 효과가 있다.
청구항
번호청구항
1

젤라틴;및하기 화학식1로 표시되는 세리아 기반 화합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 고체산화물 연료전지의 완충층용 조성물:[화학식1]SmxNdyCezO2-δ상기 화학식1에서 0.05≤x≤0.2, 0.05≤y≤0.2, 0.6≤z≤0.9 이다.

2

제1항에 있어서,상기 젤라틴의 함량은 전체 고체산화물 연료전지의 세라믹 완충층 용 젤라틴 혼합물 함량 대비 6wt% 내지 8wt%만큼 포함하는 것을 특징으로 하는 고체산화물 연료전지의 완충층용 조성물.

3

제1항에 있어서,상기 세리아 기반 화합물의 함량은 전체 고체산화물 연료전지의 세라믹 완충층 용 젤라틴 혼합물 함량 대비 0.1mol% 내지 1.0mol% 만큼 포함하는 것을 특징으로 하는 고체산화물 연료전지의 완충층용 조성물.

4

제1항에 있어서,상기 젤라틴과 세리아 기반 화합물의 함량비는 1:0.596 내지 1:5.956 인 것을 특징으로 하는 고체산화물 연료전지의 완충층용 조성물.

5

연료극 지지층;상기 연료극 지지층 상에 위치하는 연료극층;상기 연료극층 상에 위치하는 전해질층;상기 전해질층 상에 위치하되, 젤라틴과 하기 화학식 1로 표시되는 세리아 기반 화합물을 포함하는 완충층용 조성물을 포함하는 완충층;및상기 완충층 상에 위치하는 공기극층을 포함하는 것을 특징으로 하는 고체산화물 연료전지:[화학식1]SmxNdyCezO2-δ상기 화학식1에서 0.05≤x≤0.2, 0.05≤y≤0.2, 0.6≤z≤0.9 이다.

6

제5항에 있어서,상기 완충층의 두께는 100nm 내지 400nm인 것을 특징으로 하는 고체산화물 연료전지.

7

젤라틴 분말을 알코올 용매에 투입하여 젤라틴 혼합물을 제조하는 단계;상기 젤라틴 혼합물을 가열한 후 냉각시키는 단계;및상기 젤라틴 혼합물에 질산 사마륨 분말, 질산 네오디뮴 분말 및 질산 세륨 분말을 혼합한 혼합분말 투입하여 고체산화물 연료전지의 완충층용 조성물을 제조하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 고체산화물 연료전지의 완충층용 조성물 제조방법.

8

제8항에 있어서,상기 젤라틴 혼합물을 제조하는 단계에서,상기 젤라틴 분말의 함량은 전체 젤라틴 혼합물 함량 대비 6wt% 내지 8wt% 인 것을 특징으로 하는 고체산화물 연료전지의 완충층용 조성물 제조방법.

9

제8항에 있어서,상기 젤라틴 혼합물을 제조하는 단계에서,상기 젤라틴 혼합물의 가열은 60°C 내지 80oC 온도 범위에서 가열하고, 상기 냉각은 20°C 내지 40oC 온도 범위로 냉각시키는 것을 특징으로 하는 고체산화물 연료전지의 완충층용 조성물 제조방법.

10

연료극 지지층 상에 테이프 캐스팅 공정을 수행하여 연료극층을 형성하는 단계;상기 연료극층 상에 테이프 캐스팅 공정을 수행하여 전해질층을 형성하는 단계;상기 전해질층 상에 스핀코팅 공정을 수행한 후 열처리하여 완충층을 형성하는 단계;상기 완충층 상에 스크린 프린팅 공정을 수행하여 공기극층을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 고체산화물 연료전지 제조방법.