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고체산화물 연료전지용 셀 및 그 제조방법(Unit cell for solid oxide fuel cell and manufacturing method thereof)

  • 기술번호 : KST2016007317
  • 담당센터 : 대전기술혁신센터
  • 전화번호 : 042-610-2279
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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 연료전지 셀 및 그의 제조방법에 관한 것으로, 본 발명의 연료전지 셀은 공기출입부를 연료극(음극) 내부에 설치하지 않고 프레임부에 형성하여 밀봉작업을 간소화하여, 테이프캐스팅 등을 통한 연속공정이 가능하다. 또한 프레임에서 공기극(양극)과 접하는 부위의 전해질 재료를 최적화하여 이온전도도를 개선하고, 연료극부 상층재료의 기공률을 최적화하여 연료흐름부에서 전해질층으로 연료확산이 증가된다.
Int. CL H01M 8/24 (2016.01) H01M 8/12 (2016.01) H01M 8/02 (2016.01)
CPC H01M 8/249(2013.01) H01M 8/249(2013.01) H01M 8/249(2013.01) H01M 8/249(2013.01) H01M 8/249(2013.01) H01M 8/249(2013.01)
출원번호/일자 1020140112077 (2014.08.27)
출원인 한국에너지기술연구원
등록번호/일자 10-1670800-0000 (2016.10.25)
공개번호/일자 10-2016-0025197 (2016.03.08) 문서열기
공고번호/일자 (20161031) 문서열기
국제출원번호/일자
국제공개번호/일자
우선권정보
법적상태 등록
심사진행상태 수리
심판사항
구분 신규
원출원번호/일자
관련 출원번호
심사청구여부/일자 Y (2014.08.27)
심사청구항수 14

출원인

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번호 이름 국적 주소
1 한국에너지기술연구원 대한민국 대전광역시 유성구

발명자

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번호 이름 국적 주소
1 유지행 대한민국 대전광역시 서구
2 주종훈 대한민국 충청북도 청원군
3 유충열 대한민국 대전광역시 유성구

대리인

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번호 이름 국적 주소
1 문환구 대한민국 서울특별시 서초구 바우뫼로 ***, *층(두리암특허법률사무소)

최종권리자

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번호 이름 국적 주소
1 한국에너지기술연구원 대한민국 대전광역시 유성구
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번호 서류명 접수/발송일자 처리상태 접수/발송번호
1 [특허출원]특허출원서
[Patent Application] Patent Application		 2014.08.27 수리 (Accepted) 1-1-2014-0815039-49
2 출원인정보변경(경정)신고서
Notification of change of applicant's information		 2015.03.10 수리 (Accepted) 4-1-2015-0013224-83
3 선행기술조사의뢰서
Request for Prior Art Search		 2015.06.11 수리 (Accepted) 9-1-9999-9999999-89
4 선행기술조사보고서
Report of Prior Art Search		 2015.08.07 수리 (Accepted) 9-1-2015-0050110-05
5 의견제출통지서
Notification of reason for refusal		 2016.04.20 발송처리완료 (Completion of Transmission) 9-5-2016-0284115-26
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)		 2016.05.18 수리 (Accepted) 1-1-2016-0473710-14
7 [명세서등 보정]보정서
[Amendment to Description, etc.] Amendment		 2016.05.18 보정승인간주 (Regarded as an acceptance of amendment) 1-1-2016-0473697-18
8 등록결정서
Decision to grant		 2016.10.20 발송처리완료 (Completion of Transmission) 9-5-2016-0752621-17
9 출원인정보변경(경정)신고서
Notification of change of applicant's information		 2017.01.19 수리 (Accepted) 4-1-2017-5010650-13
10 출원인정보변경(경정)신고서
Notification of change of applicant's information		 2019.01.08 수리 (Accepted) 4-1-2019-5004978-55
11 출원인정보변경(경정)신고서
Notification of change of applicant's information		 2019.08.21 수리 (Accepted) 4-1-2019-5166801-48
12 출원인정보변경(경정)신고서
Notification of change of applicant's information		 2019.08.21 수리 (Accepted) 4-1-2019-5166803-39
13 출원인정보변경(경정)신고서
Notification of change of applicant's information		 2020.09.01 수리 (Accepted) 4-1-2020-5197654-62
번호, 청구항의 정보를 제공하는 이전대상기술 뷰 페이지 상세정보 > 청구항 표입니다.
번호 청구항
1 1
고체산화물 연료전지 셀로, 상기 셀은, 내부에 연료 통과용 연료흐름부를 구비한 연료극부; 상기 연료극부와 접하면서 감싸되, 상기 연료극부의 하면과 접하는 부위의 중앙에 개구부를 구비하는 전해질 재료로 구성된 프레임(frame); 상기 프레임의 개구부 부위에 피복되어 상기 연료극부의 하면에 접하는 연결재; 및상기 연료극부의 상면과 접한 프레임 부위의 상면에 피복된 공기극부를 포함하고,상기 프레임은, 상기 연료극부의 연료흐름부 양단과 각각 연결되며 상기 프레임의 전면과 후면을 상하로 관통하는 연료 출입부; 및상기 프레임을 상하로 관통하되 음극부를 노출하지 않으며 상기 공기극으로 공기를 공급할 수 있는 공기 출입부를 구비하는,고체산화물 연료전지 셀
2 2
제 1항에 있어서,상기 연료흐름부는 관형, 격자형 또는 허니콤형으로 가공하는,고체산화물 연료전지 셀
3 3
제 1 항에 있어서,상기 프레임의 재료는 3mol% 내지 8mol% Y2O3-doped Zirconia인,고체산화물 연료전지 셀
4 4
제 1 항에 있어서,상기 프레임의 재료는 3mol% Y2O3-doped Zirconia이고,상기 공기극부에 접하는 프레임 상부는 상기 프레임과 다른 재질의 전해질이며, 상기 다른 재질의 전해질은 Y, Sc 또는 Yb가 첨가된 zirconia, Y, Gd 또는 Sm이 첨가된 ceria 및 Sr과 Mg이 동시에 첨가된 LaGaO3 중에서 선택되는 하나 이상인,고체산화물 연료전지 셀
5 5
제 1항에 있어서,상기 연료극부의 재료는 니켈, 니켈 합금, 및 철계 합금 중에서 선택된 하나와 이온전도성 전해질 재료의 복합체이고,상기 이온전도성 전해질 재료는 이트리아 안정화 지르코니아(yttria-stabilized zirconia, YSZ), 스칸디아 안정화 지르코니아(scandia-stabilized zirconia, ScSZ), 가돌리늄 주입 세리아(Gd doped-ceria, GDC), 사마리움 주입 세리아 (Sm doped-Ceria) 및 란타늄 갈레이트(Lanthanum gallates)중에서 선택되는 하나 이상의 물질로 이루어지는,고체산화물 연료전지 셀
6 6
제 1 항에 있어서,상기 연결재는, 세라믹 및 세라믹-이온전도성 전해질 재료 복합체 중에서 선택되고,상기 세라믹은 스트론튬 타이타늄 페라이트(SrTi1-xFexO3-δ, STF), 란타늄 스트론튬 페라이트(Lanthanum strontium ferrite, LSF), 란타늄 스트론튬 망가나이트(Lanthanum strontium Manganite, LSM), 란타늄 스트론튬 코발타이트(Lanthanum strontium Cobatite, LSC), 란타늄 스트론튬 크로마이트 (Lanthanum strontium Chromite, LSCr), 란타늄 스트론튬 코발트 페라이트(Lanthanum strontium cobalt ferrite, LSCF), 망간 페라이트 (MnFe2O4), 및 니켈 페라이트(NiFe2O4)중에서 선택되는 하나 이상이며, 상기 이온전도성 전해질 재료는 가돌리늄 주입 세리아(Gd doped-ceria, GDC) 및 란타늄 주입 세리아(La doped-ceria)중에서 선택되는 하나이상인,고체산화물 연료전지 셀
7 7
제 1 항에 있어서,상기 연료극부는 서로 다른 기공률을 가지는 연료확산층 및 연료극 지지부를 포함하며,상기 연료확산층의 기공률은 30% 이상이고,상기 연료확산층의 상면은 상기 프레임의 내부면과 접하고 하면은 연료극 지지부와 접하며 연료 흐름부를 형성하는,고체산화물 연료전지 셀
8 8
고체산화물 연료전지 셀을 제조하는 방법으로,상기 방법은, 전해질 재료로 구성된 프레임 상부층; 상기 전해질 재료로 프레임의 일부분이 되는 제1 테두리를 구성하고 상기 제1 테두리 내부에 연료극부가 위치하는, 프레임으로 둘러싸인 연료극부 상,중,하층; 및 상기 전해질 재료로 프레임의 일부분이 되는 제2 테두리를 구성하고 상기 제2 테두리 내부에 세라믹으로 이루어진 연결재가 위치하는 프레임으로 둘러싸인 연결재층을 준비하는 단계;상기 연료극부 중층 제1 테두리의 미리 정한 위치로부터 상기 연료극부층을 관통하여 반대편 제1 테두리의 미리 정한 위치까지 이어지는 연료 흐름부 공간을 가공하는 단계;상기 프레임으로 둘러싸인 연결재층, 프레임으로 둘러싸인 연료극부 하층, 중층, 상층 및 프레임 상부층을 차례로 적층하는 단계;상기 적층하는 단계를 거친 프레임의 양 측면부를 관통하는 공기 출입부 및 상기 프레임의 전면부 및 후면부를 관통하며 상기 연료 흐름부와 연결되는 연료 출입부를 가공하는 단계; 상기 가공하는 단계를 거친 적층 구조물을 열처리하여 하프 셀(half-cell)을 제조하는 단계; 상기 하프 셀을 이루는 상기 프레임 상부층의 상면 중앙부에 공기극부 재료를 코팅하는 단계; 및상기 코팅하는 단계를 거친 구조물을 열처리하는 단계를 포함하는,고체산화물 연료전지 셀의 제조방법
9 9
제 8 항에 있어서,상기 연료흐름부는 관형, 격자형 또는 허니콤형으로 가공하고,상기 공간에 열처리과정에서 소각되는 재료를 채워 적층하는,고체산화물 연료전지 셀의 제조방법
10 10
제 8 항에 있어서,상기 프레임의 재료는 3mol% 내지 8mol% Y2O3-doped Zirconia인,고체산화물 연료전지 셀의 제조방법
11 11
제 8 항에 있어서,상기 프레임의 상부층, 연료극부 상, 중, 하층, 및 연결재층은 테이프 캐스팅(tape casting) 방법으로 제조하고, 상기 공기극부 재료층은, 스크린 프린팅(screen printing)방법으로 코팅하며,상기 프레임의 재료는 3mol% Y2O3-doped Zirconia이고,상기 공기극부에 접하는 프레임 상부는 상기 프레임과 다른 재질의 전해질이며, 상기 다른 재질의 전해질은 Y, Sc 또는 Yb가 첨가된 zirconia, Y, Gd 또는 Sm이 첨가된 ceria 및 Sr과 Mg이 동시에 첨가된 LaGaO3 중에서 선택되는 하나 이상인,고체산화물 연료전지 셀의 제조방법
12 12
제 8 항에 있어서,상기 연결재는, 세라믹 및 세라믹-이온전도성 전해질 재료 복합체 중에서 선택되고,상기 세라믹은 스트론튬 타이타늄 페라이트(SrTi1-xFexO3-δ, STF), 란타늄 스트론튬 페라이트(Lanthanum strontium ferrite, LSF), 란타늄 스트론튬 망가나이트(Lanthanum strontium Manganite, LSM), 란타늄 스트론튬 코발타이트(Lanthanum strontium Cobatite, LSC), 란타늄 스트론튬 크로마이트 (Lanthanum strontium Chromite, LSCr), 란타늄 스트론튬 코발트 페라이트(Lanthanum strontium cobalt ferrite, LSCF), 망간 페라이트 (MnFe2O4), 및 니켈 페라이트(NiFe2O4)중에서 선택되는 하나 이상이며, 상기 이온전도성 전해질 재료는 가돌리늄 주입 세리아(Gd doped-ceria, GDC) 및 란타늄 주입 세리아(La doped-ceria)중에서 선택되는 하나이상인,고체산화물 연료전지 셀의 제조방법
13 13
제 8 항에 있어서,상기 연료극부의 재료는 니켈, 니켈 합금, 및 철계 합금 중에서 선택된 하나와 이온전도성 전해질 재료의 복합체이고,상기 이온전도성 전해질 재료는 이트리아 안정화 지르코니아(yttria-stabilized zirconia, YSZ), 스칸디아 안정화 지르코니아(scandia-stabilized zirconia, ScSZ), 가돌리늄 주입 세리아(Gd doped-ceria, GDC), 사마리움 주입 세리아 (Sm doped-Ceria) 및 란타늄 갈레이트(Lanthanum gallates)중에서 선택되는 하나 이상의 물질로 이루어지는,고체산화물 연료전지 셀의 제조방법
14 14
제 8 항에 있어서,상기 연료극부 상층의 기공률은 상기 연료극부 중층 또는 하층의 기공률과 서로 다르고,상기 상층의 기공률은 30% 이상인,고체산화물 연료전지 셀의 제조방법
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1 US2016064767 US 미국 DOCDBFAMILY
2 US9831517 US 미국 DOCDBFAMILY
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1 산업통상자원부 (주)케이세라셀 신재생에너지융합원천기술개발사업 테입캐스팅 공정기술 및 국산화 소재를 이용한 SOFC용 고출력 평관형 단전지 개발