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고체산화물 연료전지 모듈, 이를 이용한 연료전지 및 그제작방법

  • 기술번호 : KST2016000094
  • 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 제작이 쉽고 경제적이며, 밀봉이 용이하고 높은 전력밀도를 가지는 고체산화물 연료전지 모듈, 이를 이용한 연료전지 및 그 제작방법이 제공된다.본 발명은, 제1 촉매재료로 이루어진 지지체; 상기 지지체의 내부에 유로가 형성된 제1 유체 흐름 부; 상기 지지체의 외면에 다수개의 돌기가 돌출 형성되고, 그 돌기들 사이에서 유로가 형성되는 제2 유체 흐름 부; 상기 지지체의 돌기들 상부 면을 제외한 외면에 피복되는 전해질 층; 상기 돌기들을 제외한 전해질 층의 상부 면에 형성되는 제2 촉매재료의 피복 층; 및 상기 돌기들의 상부 면에 피복되는 집전 층;들을 포함하는 고체산화물 연료전지 모듈과, 이를 이용한 연료전지 및 그 제작방법을 제공한다.본 발명에 의하면 높은 전력밀도를 갖고, 제작이 쉬우며, 대량생산이 가능하여 제작 원가를 크게 줄일 수 있고 대용량의 연료전지를 얻을 수 있는 효과를 갖는다.연료전지 모듈, 고체산화물 연료전지, SOFC, 전해질, 화학적 발전
Int. CL H01M 8/24 (2006.01) H01M 8/10 (2006.01) H01M 8/02 (2006.01)
CPC
출원번호/일자 1020050119378 (2005.12.08)
출원인 학교법인 포항공과대학교
등록번호/일자 10-0727684-0000 (2007.06.05)
공개번호/일자
공고번호/일자 (20070613) 문서열기
국제출원번호/일자
국제공개번호/일자
우선권정보
법적상태 소멸
심사진행상태 수리
심판사항
구분 신규
원출원번호/일자
관련 출원번호
심사청구여부/일자 Y (2005.12.08)
심사청구항수 30

출원인

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번호 이름 국적 주소
1 학교법인 포항공과대학교 대한민국 경상북도 포항시 남구

발명자

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번호 이름 국적 주소
1 정종식 대한민국 울산 울주군
2 곽부호 대한민국 경북 포항시 남구
3 성용욱 대한민국 경북 포항시 남구
4 김림 대한민국 경북 포항시 남구

대리인

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번호 이름 국적 주소
1 특허법인씨엔에스 대한민국 서울 강남구 언주로 **길 **, 대림아크로텔 *층(도곡동)

최종권리자

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번호 이름 국적 주소
1 학교법인 포항공과대학교 대한민국 경북 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 특허출원서
Patent Application		 2005.12.08 수리 (Accepted) 1-1-2005-0717263-83
2 선행기술조사의뢰서
Request for Prior Art Search		 2006.08.07 수리 (Accepted) 9-1-9999-9999999-89
3 선행기술조사보고서
Report of Prior Art Search		 2006.09.12 수리 (Accepted) 9-1-2006-0056382-24
4 의견제출통지서
Notification of reason for refusal		 2006.11.20 발송처리완료 (Completion of Transmission) 9-5-2006-0681760-66
5 지정기간연장신청서
Request for Extension of Designated Period		 2007.01.18 수리 (Accepted) 1-1-2007-0054493-28
6 의견서
Written Opinion		 2007.02.20 수리 (Accepted) 1-1-2007-0150822-87
7 명세서등보정서
Amendment to Description, etc.		 2007.02.20 보정승인간주 (Regarded as an acceptance of amendment) 1-1-2007-0150823-22
8 등록결정서
Decision to grant		 2007.04.05 발송처리완료 (Completion of Transmission) 9-5-2007-0185873-50
9 출원인정보변경(경정)신고서
Notification of change of applicant's information		 2019.07.25 수리 (Accepted) 4-1-2019-5149263-30
번호, 청구항의 정보를 제공하는 이전대상기술 뷰 페이지 상세정보 > 청구항 표입니다.
번호 청구항
1 1
연료가스와 공기를 이용하여 전기를 발생시키는 연료전지 모듈에 있어서,제1 촉매재료로 이루어진 지지체;상기 지지체의 내부에 유로가 형성된 제1 유체 흐름 부; 상기 지지체를 적층한 스택(stack)에서 그 상부의 연료전지 모듈과의 전기적 연결재가 되고, 산화, 환원 반응에 의해 전기 화학적으로 전류를 형성하도록, 상기 지지체와 일체를 이루면서 상기 지지체의 외면에 다수개의 돌기가 돌출 형성되고, 그 돌기들 사이에서 유로가 형성되는 제2 유체 흐름 부; 상기 지지체의 돌기들 상부 면을 제외한 외면에 피복되는 전해질 층; 상기 돌기들을 제외한 전해질 층의 상부 면에 형성되는 제2 촉매재료의 피복 층; 및상기 돌기들의 상부 면에 피복되는 집전 층;들을 포함하는 것을 특징으로 하는 고체산화물 연료전지 모듈
2 2
제1항에 있어서, 상기 지지체는 공기 극의 촉매재료로 형성되는 경우, 제1 유체 흐름 부의 유로에는 공기가 흐르게 되고, 제2 유체 흐름 부에는 연료 가스가 흐르며, 상기 지지체가 연료 극의 촉매 재료로 이루어지는 경우는 제1 유체 흐름 부에는 연료 가스가 흐르고, 제2 유체 흐름 부에는 공기가 흐르는 것임을 특징으로 하는 고체산화물 연료전지 모듈
3 3
제2항에 있어서, 상기 지지체는 돌기가 없는 양측 상부면 공간들을 포함하고, 상기 양측 부분 공간은 가스의 밀봉을 쉽게 하기 위해 밀봉 재를 설치한 것임을 특징으로 하는 고체산화물 연료전지 모듈
4 4
제2항에 있어서, 상기 지지체는 몸체 내부에 다수의 격벽을 설치하여 내부에 복수의 가스 유로가 형성되고 상기 몸체의 상부 면에 다수의 돌기 들을 형성시키며 상기 몸체를 적층함으로써 상기 돌기들 사이에서 유로를 형성한 것임을 특징으로 하는 고체산화물 연료전지 모듈
5 5
제1항에 있어서, 상기 지지체는 전해질 층, 상기 지지체를 이루는 촉매재료와는 반대 극을 이루는 촉매 피복 층 및 집전 층을 이루는 금속재료들을 얇게 피복한 것임을 특징으로 하는 고체산화물 연료전지 모듈
6 6
제1항에 있어서, 상기 지지체는 그 내부의 가스 유로들이 허니컴 형상을 이루고, 그 가스 유로는 그 내경 크기가 0
7 7
제6항에 있어서, 상기 지지체는 유로 사이의 격벽의 두께가 0
8 8
제1항에 있어서, 상기 지지체는 그 상부 측의 돌기들이 사각형의 단면을 갖는 것임을 특징으로 하는 고체산화물 연료전지 모듈
9 9
제8항에 있어서, 상기 돌기는 그 높이가 0
10 10
제1항에 있어서, 상기 지지체는 그 상부 측에 다수 개의 긴 돌기들이 나란하게 형성되고, 상기 긴 돌기들은 그 사이에 긴 유로를 형성하며, 상기 긴 유로의 일측에 유입구가 형성되고 타측에 배출구가 형성되며, 상기 하나의 긴 유로들을 제2 유체 흐름 부를 형성하는 것임을 특징으로 하는 고체산화물 연료전지 모듈
11 11
제5항에 있어서, 상기 전해질 층은 상기 지지체의 돌기 부분의 상면을 제외한 모든 면에 치밀하게 피복된 것임을 특징으로 하는 고체산화물 연료전지 모듈
12 12
제5항에 있어서, 상기 피복 층은 지지체를 형성하는 촉매 재료와는 반대 극성의 촉매 재료로 이루어지며, 상기 전해질 층 위에서 돌기 부분의 상단 면과 일부 옆면을 제외한 전체 외 표면에 피복된 것임을 특징으로 하는 고체산화물 연료전지 모듈
13 13
제5항에 있어서, 상기 전해질 층, 피복 층 및 집전 층의 두께는 1000 ㎛ 이하인 것임을 특징으로 하는 고체산화물 연료전지 모듈
14 14
연료가스와 공기를 이용하여 전기를 발생시키는 연료전지에 있어서, 중공형의 케이싱;상기 케이싱의 내부에서 적층되고, 제1 촉매재료로 이루어진 다수의 지지체 내부를 통하여 제1 유체 흐름 부가 형성되며, 상기 각각의 지지체 외부를 통하여 제2 유체 흐름 부가 형성되고, 상기 각각의 지지체의 외면에는 전해질 층과 제2 촉매재료의 피복 층 및 집전 층들이 형성되어 적층되는 다수의 연료전지 모듈;상기 연료전지 모듈의 제1 유체 흐름 부로 제1 유체를 공급하도록 상기 연료전지 모듈에 연결된 챔버들을 구비한 제1 유체 공급 부; 상기 연료전지 모듈의 제2 유체 흐름 부로 제2 유체를 공급하도록 상기 연료전지 모듈에 연결된 챔버들을 구비한 제2 유체 공급 부; 및상기 연료전지 모듈들을 반응온도로 가열하기 위한 가열 수단;을 포함하고,상기 제1 유체는 연료가스 또는 공기 중의 어느 하나이고, 상기 제2 유체는 연료가스 또는 공기 중의 나머지 하나인 것을 특징으로 하는 고체산화물 연료전지
15 15
제14항에 있어서, 상기 적층된 연료전지 모듈들의 제1 유체 흐름 부와 제2 유체 흐름 부들은 서로 교차하는 방향으로 배치되어 가스 흐름이 이루어지는 것임을 특징으로 하는 고체산화물 연료전지
16 16
제14항에 있어서, 상기 적층된 연료전지 모듈들 사이에 위치된 다수의 지지막대들을 추가 포함하고, 상기 지지막대들은 상하 적층된 연료전지 모듈들을 좌우 방향에서 고정시키는 동시에, 상하로 적층된 연료전지 모듈들을 좌우방향으로 이격시켜서 전기적으로 단절시키는 스페이서(spacer)의 기능을 갖는 것임을 특징으로 하는 고체산화물 연료전지
17 17
제16항에 있어서, 상기 지지막대들은 전기전도성이 없고 고온에서도 기계적 강도를 가지는 재질로 이루어진 것임을 특징으로 하는 고체산화물 연료전지
18 18
제16항에 있어서, 상기 적층된 다수의 연료전지 모듈들로부터 전기를 집전하기 위한 집전 판들을 케이싱의 상하에 추가 포함하고 각각 도선을 통하여 외부로 직류를 인출할 수 있는 것임을 특징으로 하는 고체산화물 연료전지
19 19
제18항에 있어서, 상기 상부측 집전 판은 가장 상부 측에 배치된 연료전지 모듈의 집전 층들에 전기적으로 접촉하는 것임을 특징으로 하는 고체산화물 연료전지
20 20
제18항에 있어서, 상기 하부측 집전 판은 가장 하부측에 배치된 연료전지 모듈의 피복 층에 전기적으로 접촉된 것임을 특징으로 하는 고체산화물 연료전지
21 21
제14항에 있어서, 상기 케이싱은 적층된 연료전지 모듈의 돌기들이 형성된 중앙 부분을 에워 싸서 외부와 차폐시키는 제1 커버와, 상기 제1 커버의 양측에서 상기 적층된 연료전지 모듈의 각각의 단부들을 에워 싸서 외부와 차폐시키는 제2 커버 및 제3 커버들을 포함하는 것임을 특징으로 하는 고체산화물 연료전지
22 22
제21항에 있어서, 상기 제1 커버는 그 양측단이 적층된 연료전지 모듈의 밀봉재 측에 위치되고, 일측으로는 상기 적층된 연료전지 모듈들의 제2 유체 흐름 부들로 연료가스 또는 공기를 공급하기 위한 입구가 형성되며, 그 반대측으로는 출구가 형성된 것임을 특징으로 하는 고체산화물 연료전지
23 23
제21항에 있어서, 상기 제2 커버와 제3 커버들은 각각 상기 적층된 연료전지 모듈의 단부들을 에워 싸는 밀봉형의 구조를 갖추고, 상기 적층된 연료전지 모듈들의 제1 유체 흐름 부를 통하여 서로 그 내부 챔버들이 연통된 구조이며, 상기 제2 커버와 제3 커버들은 어느 하나가 내부 챔버로 공기 또는 연료 가스를 공급하기 위한 입구가 형성되면 다른 하나는 출구를 형성하는 것임을 특징으로 하는 고체산화물 연료전지
24 24
제14항에 있어서, 상기 제1 유체 공급 부의 입구 측에 형성된 챔버와 제2 유체 공급 부의 입구 측에 형성된 챔버들은 각각 공기 또는 연료 가스들이 적층된 연료전지 모듈의 제1 유체 흐름 부와 제2 유체 흐름 부들을 통하여 균등하게 공급 및 배출되기 위한 분배 공간을 형성하는 것임을 특징으로 하는 고체산화물 연료전지
25 25
제14항에 있어서, 상기 가열 수단은 열원으로서 전기적인 저항 코일이거나, 버너 등의 직접적인 화염을 이용한 것임을 특징으로 하는 고체산화물 연료전지
26 26
연료가스와 공기를 이용하여 전기를 발생시키는 연료전지 모듈의 제작방법에 있어서,내부에 제1 유체 흐름 부의 유로가 형성된 제1 촉매재료로 이루어진 지지체를 준비하는 단계;상기 지지체를 적층한 스택(stack)에서 그 상부의 연료전지 모듈과의 전기적 연결재가 되고, 산화, 환원 반응에 의해 전기 화학적으로 전류를 형성하도록, 상기 지지체의 외면을 가공하여 다수개의 돌기들을 형성하고, 그 사이에서 제2 유체 흐름 부의 유로가 형성되도록 하는 단계; 상기 지지체의 돌기들 상부 면을 제외한 외면에 전해질 층을 피복하는 단계; 상기 돌기들을 제외한 전해질 층의 상부 면에 제2 촉매재료의 피복 층을 형성하는 단계; 및상기 돌기들의 상부 면에 집전 층을 피복하는 단계;들을 포함하는 것을 특징으로 하는 고체산화물 연료전지 모듈 제작방법
27 27
제26항에 있어서, 상기 지지체는 음극 또는 양극을 이루는 촉매 재료를 사용하여 압출기(extrusion machine)에서 압출성형, 소성 함으로써 이루어진 것임을 특징으로 하는 고체산화물 연료전지 모듈 제작방법
28 28
제26항에 있어서, 상기 제2 유체 흐름 부는 상기 지지체 상부의 긴 돌출 부들을 각각 연마 제거하여 돌기들을 형성한 것임을 특징으로 하는 고체산화물 연료전지 모듈 제작방법
29 29
제26항에 있어서, 상기 집전 층은 금속 입자를 이용하여 피복한 후 열 소성(thermal sintering) 처리를 하거나, 또는 금속화합물을 이용한 화학증착법(CVD, chemical vapor deposition)을 사용하여 피복되는 것임을 특징으로 하는 고체산화물 연료전지 모듈 제작방법
30 30
제26항에 있어서, 상기 제1 유체 공급 부를 통하여 유입된 제1 유체가 공기인 경우 상기 지지체는 공기 극(양극)을 형성하게 되어 그 촉매 재료로는 LSM(LaSrMnO3)로 이루어지고, 상기 제1 유체가 연료 가스인 경우는 상기 지지체는 연료 극(음극)을 형성하게 되며, 그 촉매 재료는 Ni/YSZ(cermet)인 것임을 특징으로 하는 고체산화물 연료전지 모듈 제작방법
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