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금속지지체, 미세기공 금속층, 연료극층, 고체전해질층 그리고 공기극층을 포함하는 금속지지체형 고체산화물 연료전지용 셀의 제조방법에 있어서,상기 금속지지체에 복수 개의 홀이 형성되고, 상기 금속지지체의 상기 홀에 금속분말 페이스트를 채운 다음, 상기 금속지지체 상에 미세기공 금속층을 구성하는 그린 시트를 적층한 후, 불활성 분위기에서 소결 결합하는 것을 특징으로 금속지지체형 고체산화물 연료전지용 셀 제조방법
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제1항에 있어서,상기 금속분말 페이스트 또는 상기 미세기공 금속층을 구성하는 그린 시트는 상기 금속지지체와 동일한 소재로 이루어진 금속지지체형 고체산화물 연료전지용 셀의 제조방법
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제2항에 있어서,상기 금속분말 페이스트 또는 상기 미세기공 금속층을 구성하는 그린 시트는 Fe-Cr계 스테인리스 합금 또는 폐라이트계 스테인리스 합금으로 이루어진 금속지지체형 고체산화물 연료전지용 셀의 제조방법
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제3항에 있어서,상기 금속지지체, 상기 금속분말 페이스트 및 상기 미세기공 금속층을 구성하는 그린 시트 중 어느 하나 또는 모두는 Crofer22APU, Crofer22H 또는 ZMG232L 중 어느 하나이거나, 상기 Fe-Cr계 스테인리스 합금은 Fe-26Cr-(Mo, Ti, Y2O3)합금 또는 Fe-Cr-Mx 합금(Mx=Ni, Ti, Ce, Mn, Mo, Co, La, Y, Al) 인 금속지지체형 고체산화물 연료전지용 셀의 제조방법
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제4항에 있어서,상기 미세기공 금속층의 소결후 두께는 50~70um 인 금속지지체형 고체산화물 연료전지용 셀의 제조방법
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제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,상기 미세기공 금속층과 상기 연료극층 사이에 확산방지층이 더욱 형성되어진 금속지지체형 고체산화물 연료전지용 셀의 제조방법
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제6항에 있어서,상기 확산방지층은 CeO2, Ce1-xLnxO2-δ, (Ln=Gd, Sm, Y, x = 0
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제7항에 있어서,상기 확산방지층은 Ce0
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제8항에 있어서,상기 확산방지층은 소결 후의 평균 두께가 1~10 um 인 금속지지체형 고체산화물 연료전지용 셀의 제조방법
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제7항에 있어서,상기 연료극층은 NiO 와 (ZrO2)1-x(Y2O3)x(x=0
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제10항에 있어서,상기 연료극층은 NiO와 Ce0
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제11항에 있어서,상기 복합체 중의 NiO 의 함량은 50~75 wt% 범위인 금속지지체형 고체산화물 연료전지용 셀의 제조방법
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제12항에 있어서, 상기 연료극층은 소결 후의 평균 두께가 10um~50um 인 금속지지체형 고체산화물 연료전지용 셀의 제조방법
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제10항에 있어서,상기 고체전해질층은 Ce1-xLnxO2-δ(Ln=Gd, Sm, Y, x = 0
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제14항에 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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제15항에서 있어서, 상기 고체전해질층은 Ce0
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제16항에서 있어서, 상기 고체전해질층은 소결 후의 평균 두께가 5um~30um 인 금속지지체형 고체산화물 연료전지용 셀의 제조방법
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제15항에서 있어서, 상기 공기극층은 (A1-xBx)sFe1-yCoyO3-δ(A = La, Gd, Y, Sm, Ln 혹은 그 혼합물, B = Ba, Sr, Ca 및 그 혼합물, Ln=lanthanides) 및 (La1-xSrx)sMnO3-δ으로 이루어진 전기 전도성 산화물, 또는 상기 전기전도성 산화물에 고체전해질 조성의 분말을 0 ~ 50 vol% 범위로 첨가한 복합체로 이루어진 금속지지체형 고체산화물 연료전지용 셀의 제조방법
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제18항에서 있어서, 상기 공기극층은 (La0
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제19항에서 있어서, 상기 공기극층은 소결 후의 평균 두께가 10um~50um인 금속지지체형 고체산화물 연료전지용 셀의 제조방법
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제1항에 있어서,상기 고체산화물 연료전지용 셀의 제조방법은상기 금속지지체를 준비하는 제1단계; 상기 금속지지체에 형성된복수 개의 홀에 금속분말 페이스트를 채우는 제2 단계;상기 금속지지체의 어느 한쪽 면에 온간등방압프레스(WIP) 공정을 이용하여 상기 미세기공 금속층을 이루는 그린 시트를 적층하는 제3 단계;상기 미세기공 금속층을 소결 접합하는 제4 단계;상기 미세기공 금속층 상에 상기 연료극층의 그린 시트를 적층하는 제5단계;상기 연료극층 위에 상기 고체전해질층의 그린 시트를 적층하는 제6단계;상기 고체전해질층 그린 시트를 소결하는 제7단계; 및상기 소결된 고체전해질층 위에 상기 공기극층을 스크린 인쇄하는 제8단계;를 포함하여 이루어진 금속지지체형 고체산화물 연료전지용 셀의 제조방법
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제21항에 있어서,상기 제4단계와 상기 제5단계 사이의 상기 미세기공 금속층 상에 확산방지층의 그린시트를 적층하는 제4-1단계를 더욱 포함하는 금속지지체형 고체산화물 연료전지용 셀의 제조방법
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제22항에 있어서,상기 제3단계, 제4-1단계, 제5단계, 및 제6 단계에서 상기 각 그린시트는 테이프 캐스팅에 의하여 형성하는 금속지지체형 고체산화물 연료전지용 셀의 제조방법
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제23항에 있어서,상기 제4-1단계, 제5단계, 및 제6 단계에서의 상기 각 그린시트를 차례로 배치하고 온간등방압프레스(WIP) 공정을 이용하여 상기 각층을 이루는 그린 시트를 적층하는 금속지지체형 고체산화물 연료전지용 셀의 제조방법
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제24항에 있어서,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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제25항에 있어서,상기 온간등방압프레스(WIP) 공정이후에, 상기 적층체에서 결합제와 가소제를 제거하는 단계를 더욱 포함하는 금속지지체형 고체산화물 연료전지용 셀의 제조방법
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제26항에 있어서,상기 결합제와 가소제를 제거하는 단계는 공기중에서 분당 1~3℃ 의 승온 속도로 승온하면서 200℃, 350℃, 500℃ 에서 각각 2~5 시간 이상 유지하는 것인 금속지지체형 고체산화물 연료전지용 셀의 제조방법
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제27항에 있어서,상기 결합제와 가소제를 제거한 적층체에 대하여 냉간등방압프레스 (CIP)공정으로 상기 확산방지층과 상기 연료극층 그리고 상기 고체전해질층을 압축 성형하는 단계를 더욱 포함하는 금속지지체형 고체산화물 연료전지용 셀의 제조방법
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제28항에 있어서,상기 냉간등방압프레스 (CIP)공정은 상기 적층체를 진공으로 포장한 다음 냉간등방압프레스기에 투입한 상태에서 냉간등방압프레스기에서 1,000~5,000kgf/cm2 의 등방압을 5~30분간 인가하여 실시하는 것인 금속지지체형 고체산화물 연료전지용 셀의 제조방법
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제29항에 있어서,상기 냉간등방압프레스 (CIP)공정으로 처리한 성형체에 대하여 아르곤 분위기의 소결로에서 1,000~1,070℃ 범위에서 1~5시간 열처리하여 소결하는 단계를 더욱 포함하는 금속지지체형 고체산화물 연료전지용 셀의 제조방법
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제25항에 있어서,상기 제4단계에서, 상기 소결은 수소 분위기의 소결로에서 1,100~1,180℃ 범위에서 1~5 시간 열처리하는 금속지지체형 고체산화물 연료전지용 셀의 제조방법
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제21항 내지 31항 중 어느 한항에 있어서,고체산화물 연료전지용 셀의 제조방법은 상기 공기극층을 소결하는 제9단계를 더 포함하고,상기 제9단계는 셀 제조 과정에서는 별도의 열처리를 하지 않고, 스택 또는 셀 평가시 밀봉재의 접합온도인 750~850℃ 에서 소결 되는 금속지지체형 고체산화물 연료전지용 셀의 제조방법
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복수 개의 홀을 갖는 금속지지체;상기 금속지지체 상에 형성된 미세기공 금속층;상기 미세기공 금속층 상에 형성된 연료극층; 상기 연료극층 상에 형성된 고체전해질층; 및상기 고체전해질층 상에 형성된 공기극층;을 포함하고,상기 홀에는 금속분말 페이스트가 소결되어 채워진 금속지지체형 고체산화물 연료전지용 셀
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제33항에 있어서,상기 금속분말 페이스트는 상기 금속지지체 또는/및 상기 미세기공 금속층과 동일한 소재로 이루어진 금속지지체형 고체산화물 연료전지용 셀
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제34항에 있어서,상기 미세기공 금속층 상에 확산방지층이 더욱 형성된 금속지지체형 고체산화물 연료전지용 셀
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제33항 내지 제35항 중 어느 한 항에 있어서,상기 금속분말 페이스트는 Fe-Cr계 스테인리스 합금 또는 폐라이트계 스테인리스 합금으로 이루어진 금속지지체형 고체산화물 연료전지용 셀
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제36항에 있어서,상기 금속지지체, 상기 금속분말 페이스트 및 상기 미세기공 금속층을 구성하는 그린 시트 중 어느 하나 또는 모두는 Crofer22APU, Crofer22H 또는 ZMG232L 중 어느 하나이거나, 상기 Fe-Cr계 스테인리스 합금은 Fe-26Cr-(Mo, Ti, Y2O3)합금 또는 Fe-Cr-Mx 합금(Mx=Ni, Ti, Ce, Mn, Mo, Co, La, Y, Al) 인 금속지지체형 고체산화물 연료전지용 셀
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제37항에 있어서,상기 미세기공 금속층 및 소결된 상기 금속분말 페이스트에는 복수 개의 기공이 형성된 금속지지체형 고체산화물 연료전지용 셀
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