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연료극과 공기극 사이에 다층 구조의 전해질층을 포함하며, 상기 다층 구조의 전해질층은 적어도 3층으로 이루어지며, 서로 상이한 열팽창계수(coefficient of thermal expansion)를 갖는 두 종류의 전해질층이 순차적으로 적층된 구조인 것을 특징으로 하는 고체산화물 전해질
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제1항에 있어서,다층 구조의 전해질 층은, 연료극 상에 제1전해질층, 제2전해질층 및 제3전해질층이 순차적으로 적층된 구조이며,상기 제2전해질층은, 제1전해질층 및 제3전해질층과 상이한 열팽창계수(coefficient of thermal expansion)를 갖는 것을 특징으로 하는 고체산화물 전해질
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제2항에 있어서,제1전해질층 및 제3전해질층은, 서로 동일한 열 팽창계수를 갖는 것을 특징으로 하는 고체산화물 전해질
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제2항에 있어서,제3전해질층 상에 제4전해질층이 적층된 구조이며, 상기 제4전해질층은 제2전해질층과 동일한 열 팽창계수를 갖는 것을 특징으로 하는 고체산화물 전해질
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제4항에 있어서,고체산화물 전해질은, 평균 온도 400 내지 900 ℃ 에서 하기 식 1을 만족하는 것을 특징으로 하는 고체산화물 전해질:[식 1]│CTEa - CTEb│≤10×10-6/K식 1에서, CTEa 는 제1전해질층 및 제3전해질층의 열팽창계수이며, CTEb 는 제2전해질층 및 제4전해질층의 열팽창계수이다
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제4항에 있어서,제1전해질층 및 제3전해질층은 이트리움-안정화 지르코니아(YSZ, Yttria-stabilized zirconia), 스칸디아 안정화 지르코니아 (SSZ, scandia-stabilized zirconia), 이트륨 도핑된 바륨 지르코니네이트(BZY, yttrium doped barium zirconate), 이트륨 도핑된 바륨 세레이트(BCY, yttrium doped barium cerate), 이트륨 도핑된 바륨 지르코네이트와 바륨 세레이트의 고용체(BZCY) 또는 스트론튬 망간 도핑 란타늄 갈레이트 (LSGM, strontium manganese-doped lanthanum gallate) 를 포함하며, 제2전해질층 및 제4전해질층은 가돌리늄-도핑 세리아(GDC, Gadolinium-doped ceria), 사마륨 도핑 세리아(SDC, samarium-doped ceria), 이트륨 도핑 세리아(YDC, Yittrium -Doped ceria) 또는 란타늄 도핑 세리아(LDC, Lanthanum-Doped Ceria)를 포함하는 것을 특징으로 하는 고체산화물 전해질
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제4항에 있어서,제1전해질층 및 제3전해질층은 이트리아-안정화 지르코니아(YSZ, Yttria-stabilized zirconia)를 포함하며,제2전해질층 및 제4전해질층은 가돌리늄-도핑 세리아(GDC, Gadolinium-doped ceria)를 포함하는 것을 특징으로 하는 고체산화물 전해질
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제4항에 있어서,제1전해질층 및 제3전해질층의 두께는 0
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제2항에 있어서, 제1전해질층 및 제3전해질층은, 가돌리늄-도핑 세리아(GDC, Gadolinium-doped ceria), 사마륨 도핑 세리아(SDC, samarium-doped ceria), 이트륨 도핑 세리아(YDC, Yittrium-Doped ceria) 또는 란타늄 도핑 세리아(LDC, Lanthanum-Doped Ceria)를 포함하며,제2전해질층은, 이트리아-안정화 지르코니아(YSZ, Yttria-stabilized zirconia), 스칸디아 안정화 지르코니아 (SSZ, scandia-stabilized zirconia), 이트륨 도핑된 바륨 지르코니네이트(BZY, yttrium doped barium zirconate), 이트륨 도핑된 바륨 세레이트(BCY, yttrium doped barium cerate), 이트륨 도핑된 바륨 지르코네이트와 바륨 세레이트의 고용체(BZCY) 또는 스트론튬 망간 도핑 란타늄 갈레이트 (LSGM, strontium manganese-doped lanthanum gallate) 를 포함하는 것을 특징으로 하는 고체산화물 전해질
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제2항에 있어서, 제1전해질층 및 제3전해질층은, 가돌리늄-도핑 세리아(GDC, Gadolinium-doped ceria)를 포함하며,제2전해질층은, 이트리아-안정화 지르코니아(YSZ, Yttria-stabilized zirconia) 를 포함하는 것을 특징으로 하는 고체산화물 전해질
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제9항에 있어서,제1전해질층 및 제3전해질층의 두께는 0
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연료극 상에 적어도 3층으로 이루어진 다층 구조의 전해질층을 순차적으로 적층하는 단계를 포함하며,상기 다층 구조의 전해질층은 서로 상이한 열팽창계수(coefficient of thermal expansion)를 갖는 두 종류의 전해질층이 순차적으로 적층된 구조인 것을 특징으로 하는 고체산화물 전해질의 제조방법
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제12항에 있어서,다층의 전해질층을 순차적으로 적층하는 단계는, 물리적 기상 증착법(PVD, Physical Vapor Deposition), 화학적 기상 증착법(CVD, Chemical Vapor Deposition), 화학적 용액 증착법(CSD, Chemical Solution Deposition) 및 스프레이 열분해(Spray pyrolysis), 졸겔법(sol-gel), 스프레이 코팅법(spray coating) 및 스핀 코팅법(spin coating) 으로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나의 박막 공정으로 수행하는 것을 특징으로 하는 고체산화물 전해질의 제조방법
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제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 따른 고체산화물 전해질을 포함하는 단전지
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제14항에 있어서,단전지는, 연료극;연료극 상부에 적층되며, 적어도 두 층으로 이루어지는 제1전해질층 및 제1전해질층과 3전해질층의 사이에 위치하는 제2전해질층을 포함하는 전해질층; 및전해질층의 상부에 적층되는 공기극; 을 포함하며,상기 제2전해질층은 제1전해질층과 상이한 열 팽창계수(coefficient of thermal expansion)를 갖는 것을 특징으로 하는 단전지
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제14항에 있어서,연료극은, 다공성의 지지체; 및 다공성의 지지체의 상부에 적층되는 연료극 기능층을 포함하는 단전지
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제14항에 따른 단전지를 포함하는 고체산화물 연료전지
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제14항에 따른 단전지를 포함하는 고체산화물 전해조
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