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금속지지체, 확산방지층, 연료극층, 고체전해질층 그리고 공기극 층을 포함하는 금속지지체형 고체산화물 연료전지용 셀의 제조방법에 있어서,상기 금속지지체의 한쪽면에 상기 확산방지층과 상기 연료극층 그리고 상기 고체전해질층을 구성하는 원료분말을 테이프 캐스팅하여 제조된 그린 시트를 온간등방압프레스(Warm Isostatic Press; WIP)공정을 이용하여 적층하여 접합하는 것을 특징으로 하고,상기 확산방지층은 Ce1-xLnxO2-δ, (Ln=Gd, Sm, Y, x = 0
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제1항에 있어서,상기 금속지지체는 후속 열처리 공정에서 수축이 일어나지 않는 소결된 다공성 금속지지체 또는 가스 채널이 형성된 금속박판을 사용하는 고체산화물 연료전지용 셀의 제조방법
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제2항에 있어서,상기 고체산화물 연료전지용 셀의 제조방법은상기 금속지지체를 준비하는 제1단계; 상기 금속지지체의 어느 한쪽 면에 상기 온간등방압프레스(WIP) 공정을 이용하여 상기 확산방지층의 그린 시트와 상기 연료극층의 그린 시트 그리고 고체전해질층의 그린 시트를 차례로 적층하는 제2단계;상기 금속지지체 위에 적층된 상기 그린 시트들의 결합제와 가소제를 제거하는 제3단계;상기 결합제와 가소제를 제거한 적층체를 냉간등방압프레스(CIP)공정을 실시하여 상기 확산방지층과 상기 연료극층 그리고 상기 고체전해질층을 압축 성형하는 제4단계;상기 냉간등방압프레스로 성형한 적층체를 동시소성하는 제5단계; 및상기 소결된 고체전해질층 위에 상기 공기극을 스크린 인쇄하는 제6단계;를 포함하여 이루어진 금속지지체형 고체산화물 연료전지용 셀의 제조방법
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제3항에 있어서,상기 제2단계에서 상기 각 그린시트는 테이프 캐스팅에 의하여 형성하는 금속지지체형 고체산화물 연료전지용 셀의 제조방법
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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 100~300kgf/cm2 의 압력을 10~40분간 인가하여 실시하는 금속지지체형 고체산화물 연료전지용 셀의 제조방법
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제4항에 있어서,상기 제3단계에서 결합제와 가소제를 제거하는 공정은 공기중 에서 분당 1~3 oC 의 승온 속도로 승온하면서 200oC, 350oC, 500℃ 에서 각각 2~5 시간 이상 유지하는 금속지지체형 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 1,000~5,000kgf/cm2 의 등방압을 5~30분간 인가하여 실시하는 금속지지체형 고체산화물 연료전지용 셀의 제조방법
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제4항에 있어서,상기 제5단계에서, 상기 동시소성은 아르곤 분위기의 소결로에서 1,000~1070℃ 범위에서 1~5 시간 범위로 열처리하는 금속지지체형 고체산화물 연료전지용 셀의 제조방법
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제4항에 있어서,상기 제6단계에서 상기 공기극층은 셀 제조 과정에서는 별도의 열처리를 하지 않고, 스택 또는 셀 평가시 밀봉재의 접합온도인 750~850℃ 에서 열처리 되는 금속지지체형 고체산화물 연료전지용 셀의 제조방법
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제1항에 있어서,상기 Ce1-xLnxO2-δ, (Ln=Gd, Sm, Y, x = 0
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제11항에 있어서,상기 확산방지층은 소결 후의 평균 두께가 1~10 um 인 금속지지체형 고체산화물 연료전지용 셀의 제조방법
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제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,상기 연료극층은 NiO 와 (ZrO2)1-x(Y2O3)x(x=0
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제13항에 있어서,상기 연료극층은 NiO와 Ce0
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제14항에 있어서,상기 복합체 중의 NiO 의 함량은 50~75 wt % 범위인 금속지지체형 고체산화물 연료전지용 셀의 제조방법
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제14항에 있어서, 상기 연료극층은 소결 후의 평균 두께가 10um ~ 50 um 인 금속지지체형 고체산화물 연료전지용 셀의 제조방법
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제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,상기 고체전해질층은 Ce1-xLnxO2-δ(Ln=Gd, Sm, Y, x = 0
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제17항에 있어서, 상기 고체전해질층은 상기 산화물에 Co3O4, CoO, CuO, MnO, MnO2 의 전이금속 산화물 중 적어도 어느 하나 이상을 상기 고체전해질 분말에 대하여 0
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제18항에서 있어서, 상기 고체전해질층은 소결 후의 평균 두께가 5 um ~ 30 um 인 금속지지체형 고체산화물 연료전지용 셀의 제조방법
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제1항 내지 제9항 중 어느 한 항의 제조방법에 의하여 제조된 연료전지용 셀을 사용하여 제조한 연료전지 스택 (Fuel Cell Stack)
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