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평관형 고체산화물 연료전지용 거대 스택 및 그 제작 방법

  • 기술번호 : KST2014042903
  • 담당센터 : 대구기술혁신센터
  • 전화번호 : 053-550-1450
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요약, Int. CL, CPC, 출원번호/일자, 출원인, 등록번호/일자, 공개번호/일자, 공고번호/일자, 국제출원번호/일자, 국제공개번호/일자, 우선권정보, 법적상태, 심사진행상태, 심판사항, 구분, 원출원번호/일자, 관련 출원번호, 기술이전 희망, 심사청구여부/일자, 심사청구항수의 정보를 제공하는 이전대상기술 뷰 페이지 상세정보 > 서지정보 표입니다.
요약 본 발명은 고체산화물 연료전지용 스텍 및 그 제조 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 평관형 개질기와 평관형 반응기를 일체화한 셀모듈들이 셀번들을 이루어 전기적으로 연결된 대용량의 고체산화물 연료전지용 스텍 및 그 제조 방법에 관한 것이다. 본 발명에 따른 고체산화물 연료전지용 스텍은 평관형 개질기에 적어도 하나의 평관형 반응기가 적층되며, 상기 평관형 개질기는 일측이 막혀 있고, 외면으로 관통되는 적어도 하나의 제1채널이 형성되고, 상기 평관형 반응기는 적어도 일측이 막혀 있고, 외면으로 관통되는 적어도 하나의 제2채널이 형성되고, 상기 평관형 반응기의 외면에는 반응부와 공기 유로가 형성되며, 상기 제1채널과 제2채널은 연통된 셀모듈을 적층한 셀번들들이 전기적으로 직병렬로 적층된 것으로서, 대용량의 전기를 생산하면서도 안정적인 반응이 가능하고, 교체가 용이하여 장기 운전 안정성을 확보할 수 있다.
Int. CL H01M 8/12 (2006.01) H01M 8/24 (2006.01) H01M 8/02 (2006.01)
CPC
출원번호/일자 1020100032854 (2010.04.09)
출원인 포항공과대학교 산학협력단
등록번호/일자 10-1135367-0000 (2012.04.04)
공개번호/일자 10-2011-0113458 (2011.10.17) 문서열기
공고번호/일자 (20120416) 문서열기
국제출원번호/일자
국제공개번호/일자
우선권정보
법적상태 소멸
심사진행상태 수리
심판사항
구분 신규
원출원번호/일자
관련 출원번호
심사청구여부/일자 Y (2010.05.26)
심사청구항수 46

출원인

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번호 이름 국적 주소
1 포항공과대학교 산학협력단 대한민국 경상북도 포항시 남구

발명자

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번호 이름 국적 주소
1 정종식 대한민국 울산광역시 울주군

대리인

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번호 이름 국적 주소
1 박상훈 대한민국 서울특별시 영등포구 선유로 *길 **, **층 ****호 (문래동*가, 문래 sk v*센터)(새생명특허법률사무소)

최종권리자

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번호 이름 국적 주소
1 포항공과대학교 산학협력단 경상북도 포항시 남구
번호, 서류명, 접수/발송일자, 처리상태, 접수/발송일자의 정보를 제공하는 이전대상기술 뷰 페이지 상세정보 > 행정처리 표입니다.
번호 서류명 접수/발송일자 처리상태 접수/발송번호
1 [특허출원]특허출원서
[Patent Application] Patent Application		 2010.04.09 수리 (Accepted) 1-1-2010-0228473-90
2 [심사청구]심사청구(우선심사신청)서
[Request for Examination] Request for Examination (Request for Preferential Examination)		 2010.05.26 수리 (Accepted) 1-1-2010-0337324-29
3 선행기술조사의뢰서
Request for Prior Art Search		 2011.04.06 수리 (Accepted) 9-1-9999-9999999-89
4 선행기술조사보고서
Report of Prior Art Search		 2011.05.17 수리 (Accepted) 9-1-2011-0042677-88
5 의견제출통지서
Notification of reason for refusal		 2011.11.09 발송처리완료 (Completion of Transmission) 9-5-2011-0657281-52
6 [거절이유 등 통지에 따른 의견]의견(답변, 소명)서
[Opinion according to the Notification of Reasons for Refusal] Written Opinion(Written Reply, Written Substantiation)		 2011.11.11 수리 (Accepted) 1-1-2011-0892401-00
7 [명세서등 보정]보정서
[Amendment to Description, etc.] Amendment		 2011.11.11 보정승인간주 (Regarded as an acceptance of amendment) 1-1-2011-0892444-52
8 등록결정서
Decision to grant		 2012.04.02 발송처리완료 (Completion of Transmission) 9-5-2012-0194832-62
9 출원인정보변경(경정)신고서
Notification of change of applicant's information		 2013.06.13 수리 (Accepted) 4-1-2013-0025573-58
10 출원인정보변경(경정)신고서
Notification of change of applicant's information		 2014.02.25 수리 (Accepted) 4-1-2014-5024386-11
11 출원인정보변경(경정)신고서
Notification of change of applicant's information		 2019.11.20 수리 (Accepted) 4-1-2019-5243581-27
12 출원인정보변경(경정)신고서
Notification of change of applicant's information		 2019.11.22 수리 (Accepted) 4-1-2019-5245997-53
13 출원인정보변경(경정)신고서
Notification of change of applicant's information		 2019.11.25 수리 (Accepted) 4-1-2019-5247115-68
번호, 청구항의 정보를 제공하는 이전대상기술 뷰 페이지 상세정보 > 청구항 표입니다.
번호 청구항
1 1
평관형 개질기에 적어도 하나의 평관형 반응기가 적층된 고체산화물 연료전지용 셀모듈에 있어서, 상기 평관형 개질기는 일측이 막혀 있고, 내부 채널에서 외면으로 관통되는 적어도 하나의 제1채널이 형성되고, 상기 평관형 반응기는 적어도 일측이 막혀 있고, 내부채널에서 외면으로 관통되는 적어도 하나의 제2채널이 형성되고, 상기 평관형 반응기의 외면에는 단위셀 반응부와 공기 유로가 형성되며, 상기 제1채널은 적어도 하나의 제2채널과 연통되는 것을 특징으로 하는 고체산화물 연료전지용 셀모듈
2 2
제1항에 있어서, 상기 제1채널은 내부채널에서 외면으로 수직하게 막힌 쪽에 형성되며, 제 2 채널은 내부채널에서 외면으로 수직하게 막힌 쪽에 형성되는 것을 특징으로 하는 고체산화물 연료전지용 셀모듈
3 3
제1항에 있어서, 원료 가스는 개질기로 유입되어 개질되고, 제1채널과 제2채널을 거쳐 평관형 반응기의 내부채널로 유입되어, 반응 후 배출되는 것을 특징으로 하는 고체산화물 연료전지용 셀모듈
4 4
제1항에 있어서, 제1채널 및 제2채널은 반응기의 외면 양측, 개질기의 외면 양측, 또는 반응기와 개질기 모두의 외면 양측에 형성된 두 개의 밀봉제 홈 사이로 형성되는 것을 특징으로 하는 고체산화물 연료전지용 셀모듈
5 5
제1항에 있어서, 상기 평관형 개질기는 전도성의 다공성 재료로 이루어지며, 외면 중앙부가 전기연결재로 치밀하게 피복되고, 나머지 외면과 내면은 전해질로 치밀하게 피복되고, 내부채널의 적어도 일부 표면에 개질 촉매가 코팅된 것을 특징으로 하는 고체산화물 연료전지용 셀모듈
6 6
제1항에 있어서, 상기 평관형 반응기는 전도성의 다공성 재료로 이루어지며, 외면 중앙부에 적어도 하나 이상의 공기 흐름용 채널이 형성되고, 외면 중앙부 상면에 반응부가 형성되며, 하면에 전기연결재층이 형성되는 것을 특징으로 하는 고체산화물 연료전지용 셀모듈
7 7
제1항에 있어서, 상기 개질기 상하면에 짝수개의 평관형 반응기가 적층되며, 평관형 반응기의 폐가스 배출은 개질기의 유입구 반대쪽에 형성되는 것을 특징으로 하는 고체산화물 연료전지용 셀모듈
8 8
제1항에 있어서, 상기 평관형 개질기는 내부채널에 개질촉매가 코팅된 것을 특징으로 하는 고체산화물 연료전지용 셀모듈
9 9
제1항에 있어서, 평관형 반응기는 상부면에 하나 이상의 공기 흐름용 홈이 형성되고, 상기 홈에 연료극, 전해질, 및 공기극이 차례로 피복된 하나 이상의 단위셀이 형성된 것을 특징으로 하는 고체산화물 연료전지용 셀모듈
10 10
제1항에 있어서, 상기 셀모듈은 직렬로 적층되는 것을 특징으로 하는 고체산화물 연료전지용 셀모듈
11 11
제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 따른 셀모듈들이 상하, 좌우, 또는 상하 및 좌우로 적층되어 번들을 이루는 것을 특징으로 하는 셀 번들
12 12
제11항에 있어서, 번들의 상면과 하면에 집전판이 부착되고, 좌우 말단에 가스 매니폴드가 부착되어, 일측의 매니폴드가 상면과 전기적으로 연결되며, 타측의 매니폴드가 하면과 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 셀 번들
13 13
제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 따른 다수의 셀모듈이 상하로 적층되고, 적층된 셀모듈들의 상하면에 집전판이 형성된 셀 번들들을 직렬, 병렬, 또는 직렬 및 병렬로 연결한 스텍 모듈
14 14
제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 따른 다수의 셀모듈이 상하로 적층되고, 적층된 셀모듈의 상하면에 집전판이 형성된 셀번들들을 전기적으로 직렬, 병렬, 또는 직렬 및 병렬로 연결한 스택 모듈들을 전기적으로 직렬, 병렬, 또는 직렬 및 병렬로 연결한 스택 번들
15 15
제14항에 따른 스택 번들을 직렬, 병렬, 또는 직렬 및 병렬로 연결한 고체산화물 연료전지용 스택
16 16
내부 채널이 형성된 전도성 평관형 지지체가 플러그로 일측이 막혀있고, 상기 플러그의 인접 부위에서 내부채널에서 지지체 외면으로 수직으로 관통되는 수직 채널이 형성되며, 상기 내부채널에는 개질 촉매가 코팅된 것을 특징으로 하는 고체산화물 연료전지용 개질기
17 17
제16항에 있어서, 상기 평관형 지지체는 다공성 재질로 이루어진 전도성 지지체이며, 상면 중앙부와 하면 중앙부는 전기연결재로 피복되고, 나머지 외면은 전해질로 피복된 것을 특징으로 하는 고체산화물 연료전지용 개질기
18 18
제16항 또는 제17항에서, 상기 지지체 외면의 양측에는 지지체의 둘레를 따라 두 개의 홈이 형성되며, 상기 홈에는 밀봉제가 삽입되고, 두 홈 사이에 수직채널이 형성된 것을 특징으로 하는 고체산화물 연료전지용 개질기
19 19
내부 채널이 형성된 전도성의 평관형 지지체의 외면 양측에 지지체의 둘레를 따라 밀봉제가 삽입되는 두개의 홈이 각각 형성되고, 상기 홈 사이에는 내부채널로 관통되는 수직 채널이 선택적으로 형성되며, 상기 지지체의 외면 중앙부에는 하나 이상의 홈으로 이루어진 공기채널이 형성되고, 지지체의 외면 중앙부에는 상부면에 제1전극, 전해질, 및 제2전극으로 이루어진 하나 이상의 단위셀이 형성되고, 하부면에 전기연결재층이 형성되고, 나머지 외면은 치밀막으로 피복된 것을 특징으로 하는 고체 산화물 연료 전지용 단위셀 반응기
20 20
제19항에 있어서, 상기 평관형 지지체는 수직 채널이 형성된 측의 출입구가 플러그로 막혀있는 것을 특징으로 하는 고체산화물 연료전지용 단위셀 반응기
21 21
내부에 길이 방향으로 1개 이상의 연료가스 채널을 가지고 전기 전도성 재료로 이루어진 다공성의 평관형 튜브를 제조하고, 상기 평관형 튜브의 양쪽 끝 부분의 상하좌우 4면 전면에 일정 깊이 및 넓이로 파서 밀봉제 장착용 홈을 2개씩 생성시켜 지지체를 완성하는 단계;상기 지지체의 내부 채널 한쪽 끝을 막고 그 옆 밀봉제 홈 사이의 위치에 내부채널에서 평판 밖으로 관통하는 수직통로를 상하로 생성하고 외부 평판면의 중앙부에 전기연결재층를 형성한 후 나머지 내외부 부위에는 전해질층을 피복하고, 내부 채널에 개질촉매을 장착하여 개질기를 완성하는 단계;상기 지지체의 평판 중앙부 한면 또는 양면에 공기흐름용 채널을 생성하고 상부면 중앙에는 연료극층, 전해질층 및 공기극 층이 피복된 단위셀층을 형성하고 하부면 중앙에는 전기연결재층을 형성하며 그 나머지 외부면에는 전해질층을 피복한 후, 내부 채널의 한쪽 끝 또는 양쪽 끝을 막고 채널이 막힌 옆에 내부채널로부터 평판 밖으로 관통하는 수직 통로를 밀봉제 홈 사이에 설치하여 단위셀을 완성하는 단계;상기 개질기 하나에 짝수 개의 단위셀들을 상하로 적층하되, 개질기 한쪽 끝의 수직통로가 이웃한 단위셀의 한쪽 끝 수직통로와 연결되고 반대 쪽 수직통로는 그 다음 단위셀의 한쪽 끝 수직 통로와 연결되는 것을 반복하여 연료가스가 채널 내부에서 길이 방향으로 zigzag로 흘러 개질기 유입구 반대 쪽으로 배출되도록 단위 셀모듈을 완성하는 단계;로 완성된 셀모듈을 이용하는 것을 특징으로 하는 고체산화물 연료전지용 스텍 제조 방법
22 22
제21항에 있어서, 상기 셀모듈 일정 갯 수를 좌우로 밀착 배열하고 다시 상하로 적층한 후 적층된 말단셀에 양극 및 음극용 집전판을 부착하고 길이 양끝에 장착된 연료가스 매니폴드에 전기적으로 각각 연결하며 밀봉제 홈에 내장된 밀봉제를 녹여서 양쪽 끝이 밀봉된 단위 셀번들을 완성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 고체산화물 연료전지용 스텍 제조 방법
23 23
제22항에 있어서, 상기 셀번들 일정 갯 수를 상하좌우로 일정거리를 두고 배열하되, 셀번들 중앙부는 hot box 내에 장착되고 양끝 연료가스 매니폴드 부분은 hot box 밖에 설치된 이중 벽의 rack상의 open box 내에 거치되게 하여 단위 스택모듈을 완성하는 단계; 를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 고체산화물 연료전지용 스텍 제조 방법
24 24
제23항에 있어서, 상기 스택모듈에 장착된 hot box 앞뒤 면의 공기 배출용 매니폴드와 유입용 매니폴드사이를 반복적으로 직렬 연결하거나 또는 단위 스택모듈 2개나 상기 직렬 연결된 복수 개 스택모듈을 다시 앞뒤를 전치하여 유입용 매니폴드 끼리 및 배출용 매니폴드 끼리 반복 연결하거나 하는 방법으로 공기 매니폴드가 반복 연결되며, 이를 다시 연료가스 유입용매니폴드 끼리 및 연료가스 배출용 매니폴드 끼리 반복적으로 연결시켜 최종적으로 앞뒤로 공기 매니폴드가 반복 연결되고 좌우로 연료가스 매니폴드가 반복 연결된 일정 크기의 스택번들을 제작하는 단계; 를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 고체산화물 연료전지용 스텍 제조 방법
25 25
제24항에 있어서, 상기 스택번들을 다시 상하로 반복하여 적층하고 연료가스 유입 또는 배출용 매니폴드를 상하 방향으로는 하나로 통합한 후 연료가스 매니폴드내의 셀번들 사이를 전기적으로 직렬 및 병렬을 적절히 혼합하여 원하는 전류 및 전압을 낼 수 있도록 연결함으로써, 최종적으로 3차원적으로 거대화된 스택을 완성하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 고체산화물 연료전지용 스택 제작 방법
26 26
제21항 내지 제25항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 지지체의 두께는 20 mm 이하로 유지되는 것을 특징으로 하는 고체산화물 연료전지용 스택 제작 방법
27 27
제21항 내지 제25항 중 어느 항에 있어서, 평관 양끝에 생성된 밀봉제 홈의 깊이는 5 mm 이하로 생성되고 넓이는 50 mm 이하로 생성되고 2개의 밀봉제 홈 사이 간격은 50 mm 이하인 것을 특징으로 하는 고체산화물 연료전지용 스택 제작 방법
28 28
제21항 내지 제25항 중 어느 한 항에 있어서, 개질기 및 단위셀의 내부 채널 끝을 막기 위해, 내부 채널에 원통 bar 형태의 세라믹, 밀봉제 및 세라믹 plug를 차례로 넣고 튜브를 수직으로 세운 후 고온으로 온도를 올려서 밀봉제가 녹아 하부 세라믹 plug 상의 지지체에 액체로 고여서 밀봉시킨 후 저온으로 식혀서 밀봉제를 고화시켜 밀봉하거나, 점결재가 혼합된 세라믹 재료로 내부채널을 막고 고온 소결하는 방법에 의해 내부 채널 끝을 막는 것을 특징으로 하는 고체산화물 연료전지용 스택 제작 방법
29 29
제21항 내지 제25항 중 어느 한 항에 있어서, 지지체 상의 막힌 채널 끝에 내부채널로부터 평판 밖으로 생성되는 수직통로는 hole 형태로 개개의 내부채널에 구멍을 뚫어서 생성하거나 slit 형태로 내부채널들을 하나로 묶어서 관통되도록 수직통로가 제작된 것을 특징으로 하는 고체산화물 연료전지용 스택 제작 방법
30 30
제21항 내지 제25항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 평관형 튜브 상의 외부면에 생성된 공기 채널은 튜브를 상하 적층 시 평판 상의 요철면의 사이에서 생성되고, 그 최종적인 흐름 방향은 내부 채널의 연료가스와 직각 방향인 것을 특징으로 하는 고체산화물 연료전지용 스택 제작 방법
31 31
제21항 내지 제25항 중 어느 한 항에 있어서,상기 개질기 및 단위셀에 피복되는 전기연결재층과 전해질층은 가스가 통하지 않는 치밀막으로 형성되고 전극층은 다공성으로 형성되는 것을 특징으로 하는 고체산화물 연료전지용 스택 제작 방법
32 32
제21항 내지 제25항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 셀모듈의 상하 적층 시, 단위셀층과 전기연결재층에는 전기연결재 또는 양극 재료로 된 전도성의 slurry를 도포하고 나머지 평판 부위에는 부도체의 세라믹 paste 또는 접착제를 도포한 후 평판면의 밀봉제 홈에 bar 또는 plate형태의 밀봉제를 넣고 적층 된 평판 상하면를 압착하면서 밀봉제의 녹는점 이하 범위에서 고온으로 올려 건조 및 소성하는 방법에 의해 개질기 및 단위셀 간 전기적으로 연결되고 구조적으로는 하나의 단일구조체 (monolith structure)로 제작되게 하는 것을 특징으로 하는 고체산화물 연료전지용 스택 제작 방법
33 33
제22항 내지 제25항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 셀번들의 제작 시 셀모듈을 상하로 적층하고 압착하면서 소결하여 단위셀들이 전기적으로 직렬 연결되고 구조적으로 하나의 단일체가 되게 제조한 후, 상기 단일체를 좌우로 배열 시에는 측면의 밀봉제 홈에 밀봉제 bar 또는 plate를 넣고 세라믹 접착제를 밀봉제 홈 부위 이외의 측면에 도포하고 밀봉제의 녹는점 이하로 소결하여 세라믹 접착제에 의해 구조적으로 전체 튜브가 단일체가 되도록 제작하여 일차적으로 구조적으로 안정한 셀번들 base를 먼저 제조하는 것을 특징으로 하는 고체산화물 연료전지용 스택 제작 방법
34 34
제22항 내지 제25항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 셀번들 base의 상부의 말단 양극층과 한쪽 끝 연료가스 매니폴드 내벽 사이에는 양극용 집전판을 부착하고 하부의 말단 전기연결재층과 반대쪽 연료가스 매니폴드 내벽 사이에는 음극용 집전판을 부착하고, 집전판과 가스 매니폴드 내벽 사이에는 길이 왼쪽에서 오른쪽으로 세라믹 paste, 밀봉제, 전도성의 금속재 paste 및 밀봉제를 차례로 장착하고 나머지 2면의 셀번들 외부면과 가스 매니폴드 내벽 사이는 세라믹 paste, 밀봉제, 세라믹 paste 및 밀봉제를 차례로 장착한 후 1차로 밀봉제의 녹는점 이하에서 평판 방향으로 가압하면서 밀봉재 용융점 이하에서 1차로 소결하여 집전판과 매니폴드 내벽 사이가 전기적으로 연결되고 셀번들과 가스 매니폴드 사이가 견고하게 부착되도록 하며, 그 후에 전체를 수직으로 세우고 밀봉제가 녹는점 이상으로 온도를 올려 밀봉제를 녹인 후 다시 온도를 내려서 전체적으로 밀봉을 완성하는 것을 특징으로 하는 고체산화물 연료전지용 스택 제작 방법
35 35
제34항에 있어서, 세라믹 paste 또는 접착제는 세라믹 또는 clay로 된 부도체 재료를 물리적으로 성형하여 부착 또는 도포시킬 수 있는 재료로 구성되고, 밀봉제는 glass 및 glass를 포함하고 녹는점이 600-800 ℃ 사이인 특성을 가지는 재료로 구성되며, 금속재 paste는 건조 및 소결 후 수축되지 않고 전기적인 연결을 달성할 수 있는 전도성의 재료 특성을 가지는 것을 특징으로 하는 고체산화물 연료전지용 스택 제작 방법
36 36
제22항 내지 제25항 중 어느 항에 있어서, 상기 셀번들을 상하좌우로 배열하여 제작되는 스택모듈은 스택모듈 사이 연결된 연료가스 유입용 통합 매니폴드를 통해서 연료가스가 유입되어 각각의 셀번들의 유입용 매니폴드를 거쳐서 개개의 개질기 내로 유입되어 내장된 촉매에 의해 수소 및 CO 함유 가스로 개질되고 개질된 가스는 셀모듈 내 단위셀들을 거치면서 연료전지 반응에 참여하고 다시 셀번들 배출용 매니폴드를 거쳐서 최종적으로 스택모듈의 배출용 매니폴드로 배출되며, 공기는 hot box 한 면의 공기 유입 매니폴드로 주입되어 개개의 튜브의 shell side를 거쳐서 반대쪽의 공기 배출용 매니폴드로 배출되는 것을 특징으로 하는 고체산화물 연료전지용 스택 제작 방법
37 37
제22항 내지 제25항 중 어느 한 항에 있어서, 스택모듈 내 셀번들은 hot box 좌측의 이중 벽으로 된 rack 상에 규칙적으로 배열된 open box내로 들어가 다시 hot box를 거쳐서 우측 rack상의 open box내에 거치되는 것을 특징으로 하는 고체산화물 연료전지용 스택 제작 방법
38 38
제37항에 있어서, rack 상의 open box의 단면적은 연료가스 매니폴드의 그것보다 같거나 크며, 셀번들의 hot box 벽면 위치에 부도체의 단열재로 된 plate로 된 plug를 상하좌우에 끼워 1차로 hot box 로 부터의 열 누출을 방지하고 2차로 금속재의 rack 과 금속재의 매니폴드 사이 통전을 방지하도록 rack이 제작되고 매니폴드가 거치되는 것을 특징으로 하는 고체산화물 연료전지용 스택 제작 방법
39 39
제38항에 있어서, 상기 plate는 사각링 형태이고, 상기 사각링의 단면상 상하면은 길이 방향으로 hot box 내부까지 연장되어 hot box 내 셀번들 간 상하 틈새를 막아 셀번들 사이 공기 흐름을 차단하도록 하는 것을 특징으로 하는 고체산화물 연료전지용 스택 제작 방법
40 40
제38항에 있어서, rack 상의 바깥 면의 매니폴드와 open box 사이 틈새를 막아 전체적으로 공기 챔버를 생성시키고 냉각 공기를 불어 넣어 연료가스 매니폴드 부의 온도를 밀봉제 용융점 이하로 유지되도록 하는 것을 특징으로 하는 고체산화물 연료전지용 스택 제작 방법
41 41
제21항 내지 제25항 중 어느 한 항에 있어서, 공기 유입 및 배출을 위한 hot box 벽면은 작은 hole들이 분산되어 생성되어 유입된 공기가 골고루 분산되고 열 방출을 감소시키며, hot box 벽면과 매니폴드사이 타공판을 추가로 설치하여 공기 흐름의 추가 분산을 돕고 hot box 로 부터의 열을 추가로 차단하는 것을 특징으로 하는 고체산화물 연료전지용 스택 제작 방법
42 42
제21항 내지 제24항 중 어느 한 항에 있어서, 스택 상의 연료가스 매니폴드는 스택번들의 상하 적층 방향으로는 하나로 통합되어 셀번들 간 전기적 연결이 연료가스 매니폴드 내에서 이루어 질 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 고체산화물 연료전지용 스택 제작 방법
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제21항 내지 제24항 중 어느 한 항에 있어서, 스택모듈 내에서 셀번들의 배치는 전기적으로 병렬 연결되는 경우는 연료가스 매니폴드의 전극이 이웃하는 셀번들과 같은 방향으로 배치되고 직렬 연결되는 경우에는 이웃하는 셀번들과는 반대극 방향으로 오도록 앞뒤를 전치하여 배치하는 것을 특징으로 하는 고체산화물 연료전지용 스택 제작 방법
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제25항에 있어서, 최종 스택으로 사용되는 스택모듈, 스택번들 또는 최종 스택 내 열 관리는 셀모듈 내 장착된 내부 개질기와 스택 외부에 추가로 설치된 소형 개질기 사이의 개질 비율을 조절하는 방법에 의해 조절하는 것을 특징으로 하는 고체산화물 연료전지용 스택 제작 방법
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제25항에 있어서, 최종 스택은 평관들이 길이 방향으로 수직으로 세워지게 설치되고, rack 상의 공기 쳄버에는 냉각용 공기와 스택에서 배출되는 공기를 혼입시켜 연료가스 매니폴드 내 밀봉제가 액체 상태로 유지되게 운전되어 지는 것을 특징으로 하는 고체산화물 연료전지용 스택 제작 방법
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고체산화물 연료전지용 거대 스택을 제작하는데 있어서,내부에 길이 방향으로 1개 이상의 연료가스 채널을 가지고 전기 전도성 재료로 이루어진 다공성의 평관형 튜브를 제조하고, 상기 평관형 튜브의 양쪽 끝 부분의 상하좌우 4면 전면에 일정 깊이 및 넓이로 파서 밀봉제 장착용 홈을 2개씩 생성시켜 지지체를 완성하는 단계;상기 지지체의 내부 채널 한쪽 끝을 막고 그 옆 밀봉제 홈 사이의 위치에 내부채널에서 평판 밖으로 관통하는 수직통로를 상하로 생성하고 외부 평판면의 중앙부에 전기연결재층를 형성한 후 나머지 내외부 부위에는 전해질층을 피복하고, 내부 채널에 개질촉매을 장착하여 개질기를 완성하는 단계;상기 지지체의 평판 중앙부 한면 또는 양면에 공기흐름용 채널을 생성하고 상부면 중앙에는 연료극층, 전해질층 및 공기극 층이 피복된 단위셀층을 형성하고 하부면 중앙에는 전기연결재층을 형성하며 그 나머지 외부면에는 전해질층을 피복한 후, 내부 채널의 한쪽 끝 또는 양쪽 끝을 막고 채널이 막힌 옆에 내부채널로부터 평판 밖으로 관통하는 수직 통로를 밀봉제 홈 사이에 설치하여 단위셀을 완성하는 단계;상기 개질기 하나에 짝수 개의 단위셀들을 상하로 적층하되, 개질기 한쪽 끝의 수직통로가 이웃한 단위셀의 한쪽 끝 수직통로와 연결되고 반대 쪽 수직통로는 그 다음 단위셀의 한쪽 끝 수직 통로와 연결되는 것을 반복하여 연료가스가 채널 내부에서 길이 방향으로 zigzag로 흘러 개질기 유입구 반대 쪽으로 배출되도록 단위 셀모듈을 완성하는 단계;상기 셀모듈 일정 갯 수를 좌우로 밀착 배열하고 다시 상하로 적층한 후 적층된 말단셀에 양극 및 음극용 집전판을 부착하고 길이 양끝에 장착된 연료가스 매니폴드에 전기적으로 각각 연결하며 밀봉제 홈에 내장된 밀봉제를 녹여서 양쪽 끝이 밀봉된 단위 셀번들을 완성하는 단계;상기 셀번들 일정 갯 수를 상하좌우로 일정거리를 두고 배열하되, 셀번들 중앙부는 hot box 내에 장착되고 양끝 연료가스 매니폴드 부분은 hot box 밖에 설치된 이중 벽의 rack상의 open box 내에 거치되게 하여 단위 스택모듈을 완성하는 단계; 상기 스택모듈에 장착된 hot box 앞뒤 면의 공기 배출용 매니폴드와 유입용 매니폴드사이를 반복적으로 직렬 연결하거나 또는 단위 스택모듈 2개나 상기 직렬 연결된 복수 개 스택모듈을 다시 앞뒤를 전치하여 유입용 매니폴드 끼리 및 배출용 매니폴드 끼리 반복 연결하거나 하는 방법으로 공기 매니폴드가 반복 연결되며, 이를 다시 연료가스 유입용매니폴드 끼리 및 연료가스 배출용 매니폴드 끼리 반복적으로 연결시켜 최종적으로 앞뒤로 공기 매니폴드가 반복 연결되고 좌우로 연료가스 매니폴드가 반복 연결된 일정 크기의 스택번들을 제작하는 단계; 및상기 스택번들을 다시 상하로 반복하여 적층하고 연료가스 유입 또는 배출용 매니폴드를 상하 방향으로는 하나로 통합한 후 연료가스 매니폴드내의 셀번들 사이를 전기적으로 직렬 및 병렬을 적절히 혼합하여 원하는 전류 및 전압을 낼 수 있도록 연결함으로써, 최종적으로 3차원적으로 거대화된 스택을 완성하는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 고체산화물 연료전지용 스택 제작 방법
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