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연료극층, ZrO2계 고체전해질층, 공기극 반응 방지층 그리고 공기극 층을 포함하는 고체산화물 연료전지용 셀의 제조방법에 있어서,상기 ZrO2계 고체전해질층이 형성된 기판 위에 상기 공기극 반응 방지층을 구성하는 원료분말을 테이프 캐스팅하여 제조된 그린 시트를 온간등방압프레스(Warm Isostatic Press; WIP)공정을 이용하여 적층하여 접합하고, 상기 ZrO2계 고체전해질층이 형성된 기판은 적어도 연료극층이 형성되어 있고, 후속 열처리 공정에서 수축이 일어나지 않도록 소결된 기판을 사용하고, 상기 고체산화물 연료전지용 셀의 제조방법은, 상기 ZrO2계 고체전해질층이 어느 한 면에 형성된 기판을 준비하는 제1단계; 상기 기판의 ZrO2계 고체전해질층 위에 상기 테이프 캐스팅법으로 상기 공기극 반응 방지층의 그린 시트를 상기 온간등방압프레스(WIP) 공정을 이용하여 적층하는 제2단계;상기 공기극 반응 방지층의 그린 시트에 있는 결합제와 가소제를 제거하는 제3단계;상기 결합제와 가소제를 제거한 적층체를 냉간등방압프레스(CIP)공정을 실시하여 상기 공기극 반응 방지층을 압축 성형하는 제4단계;상기 냉간등방압프레스로 성형한 적층체를 소결하는 제5단계; 및상기 소결한 적층제 위에 공기극층을 페이스트로 스크린 인쇄하는 제6단계; 를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 테이프 적층에 의한 고체산화물 연료전지용 셀의 제조방법
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제1항에 있어서,상기 ZrO2계 고체전해질 층은 (ZrO2)1-x(Y2O3)x (x=0
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제4항에 있어서,상기 제2단계에서 상기 온간등방압프레스(WIP) 공정은 형성된 각 그린시트를 진공포장하고 상기 진공포장된 상기 적층체를 실린더 내부의 물 온도가 60~80℃로 유지되는 온간등방압프레스 장치에 넣고 10~40분간 100~300kgf/cm2 의 압력을 인가하여 실시하는 테이프 적층에 의한 고체산화물 연료전지용 셀의 제조방법
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제4항에 있어서,상기 제3단계에서 상기 결합제 및 가소제 제거 공정은 분당 1~3 oC 의 승온 속도로 승온하면서 200oC, 350 oC, 500℃ 에서 각각 2~5 시간 이상 유지하는 테이프 적층에 의한 고체산화물 연료전지용 셀의 제조방법
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제4항에 있어서,상기 제4단계에서 상기 각 냉간등방압프레스(CIP)공정은 상기 적층체를 진공으로 포장한 다음 냉간등방압프레스기에 투입한 상태에서 냉간등방압프레스기에서 5~30분간 1,000~5,000kgf/cm2 의 정수압을 인가하여 실시하는 테이프 적층에 의한 고체산화물 연료전지용 셀의 제조방법
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제4항에 있어서,상기 제5단계에서, 상기 소결은 대기중의 소결로에서 1,030~1170℃ 범위에서 1~5 시간 범위로 열처리하는 테이프 적층에 의한 고체산화물 연료전지용 셀의 제조방법
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제4항에 있어서,상기 공기극 반응 방지층은 Ce1-xLnxO2-δ, (Ln=Gd, Sm 또는 Y, x = 0
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제9항에 있어서,상기 공기극 반응 방지층은 상기 산화물 또는 상기 혼합물 중에 CoO, Co3O4, CuO, MnO 및 MnO2 중 어느 하나 이상의 전이금속원소가 상기 고체 전해질 분말에 0
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제10항에 있어서,상기 공기극 반응 방지층은 소결후의 두께가 5~10um 인 테이프 적층에 의한 고체산화물 연료전지용 셀의 제조방법
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제10 항에 있어서,상기 공기극층은 전기 전도성 산화물 또는 이러한 전기전도성 산화물에 고체전해질 층 구성 분말을 0 ~ 50 vol% 이하의 (0%를 포함하지 않는다) 범위로 첨가한 복합체인 테이프 적층에 의한 고체산화물 연료전지용 셀의 제조방법
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제12항에 있어서,상기 전기 전도성 산화물은 (A1-xBx)sFe1-yCoyO3-δ (A = La, Gd, Y, Sm,Ln또는 그 혼합물, B = Ba, Sr, Ca, 또는 그 혼합물, Ln=Lanthanides, x= 0
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제1항 및 제4항 내지 제13항 중 어느 한 항의 제조방법에 의하여 제조된 연료전지용 셀을 사용하여 제조한 연료전지 스택 (Fuel Cell Stack)
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제1항 및 제4항 내지 제13항 중 어느 한 항의 제조방법에 의하여 제조된 연료전지용 셀을 사용하여 제조한 연료전지 발전 시스템(Fuel Cell Power Generation System)
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