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용융탄산염 연료전지용 공기극으로서, 상기 공기극에는 제 1 구조; 및 제 2 구조;가 형성되고,상기 제 2 구조는 제 1 구조를 이루는 물질로 덮혀 있지 않고 제 2 구조 표면의 적어도 일부가 노출되는 것이며, 제 1 구조는 융용탄산염 전해질로 이루어지고, 상기 제 2 구조는 산소 이온 전도체 또는 산소 이온 및 전자 혼합 전도체 또는 이들의 조합으로 이루어지며, 상기 제 1 구조는 제 1 전기 화학 반응 자리를 제공하고,상기 제 2 구조는 제 1 구조에 의하여 덮여 있지 않고 제 2 구조 표면의 적어도 일부가 노출되어 제 1 구조에 의해 제공되는 제 1 전기화학 반응 자리와는 다른 제 2 전기화학 반응 자리를 제공하는 것을 특징으로 하는 용융탄산염 연료전지용 공기극
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제 1 항에 있어서,상기 제 1 구조는 제 2 구조와 접하여 있는 것을 특징으로 하는 용융탄산염 연료전지용 공기극
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제 2 항에 있어서,상기 제 1 구조와 제 2 구조가 접하는 부분은 하기 [반응식 1]을 거치고, 상기 제 2 구조 중 제 1 구조에 접하지 않고 표면이 노출된 부분은 하기 [반응식 2]를 거치는 것을 특징으로 하는 용융탄산염 연료전지용 공기극
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제 1 항에 있어서,용융탄산염 연료전지의 작동 온도 및 공기극 분위기 조건에서 액체 상태의 제 1 구조 물질이 고체 상태인 제 2 구조 물질을 덮지 않도록 제 1 구조 물질과 제 2 구조 물질이 선택되는 것을 특징으로 하는 용융탄산염 연료전지용 공기극
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제 1 항에 있어서,액체 상태의 제 1 구조 물질이 고체 상태의 제 2 구조 물질에 대하여 소정의 젖음각을 만족하는 것으로서, 500℃~650℃ 온도 및 분위기 Air:CO2=70%:30% 하의 젖음각 측정 조건에서, 액체 상태의 제 1 구조 물질이 고체 상태의 제 2 구조 물질에 대하여, 20°내지 90°의 젖음각(θ)을 가지는 것을 특징으로 하는 용융탄산염 연료전지용 공기극
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제 5 항에 있어서,상기 젖음각(θ)이 50°내지 90°인 것을 특징으로 하는 용융탄산염 연료전지용 공기극
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제 6 항에 있어서,상기 젖음각(θ)이 60°내지 90° 인 것을 특징으로 하는 용융탄산염 연료전지용 공기극
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제 1 항에 있어서,제 1 구조 물질이 Li-K계 용융탄산염 전해질, Li-Na계 용융탄산염 전해질 또는 Li-K-Na계 용융탄산염 전해질인 것을 특징으로 하는 용융탄산염 연료전지용 공기극
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제 1 항에 있어서,제 2 구조는 산소 이온 및 전자 혼합 전도체로 이루어지는 것을 특징으로 하는 용융탄산염 연료전지용 공기극
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제 1 항에 있어서,제 2 구조는 산화 비스무스 또는 도핑된 산화 비스무스 또는 이들의 조합으로된 산화 비스무스 조성물로 이루어지는 것을 특징으로 하는 용융탄산염 연료전지용 공기극
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제 1 항에 있어서,제 2 구조는 도핑된 산화 비스무스로 이루어지는 것을 특징으로 하는 용융탄산염 연료전지용 공기극
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제 1 항에 있어서,제 2 구조는 Bi2O3-MO(여기서 M은 Ca, Sr, Ba, Cu로 이루어지는 그룹에서 선택되는 하나 이상), Bi2O3-MO2 (M은 Ti, Zr, Te로 이루어지는 그룹에서 선택되는 하나 이상), Bi2O3-MO3 (M은 W, Mo로 이루어지는 그룹에서 선택되는 하나 이상), Bi2O3-M2O5 (M은 V, Nb, Ta로 이루어지는 그룹에서 선택되는 하나 이상), Bi2O3-M2O3 (M은 La, Sm, Y, Gd, Er로 이루어지는 그룹에서 선택되는 하나 이상), 또는 이들의 조합으로된 조성물로 이루어지는 것을 특징으로 하는 용융탄산염 연료전지용 공기극
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제 1 항 내지 제 12항 중 어느 한 항에 있어서,상기 공기극은 다공성 리튬화 산화 니켈 공기극인 것을 특징으로 하는 용융탄산염 연료전지용 공기극
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용융탄산염 연료전지용 공기극 제조 방법으로서, 상기 공기극에 제 1 구조; 및 제 2 구조;를 형성하되, 제 1 구조를 융용탄산염 전해질로 구성하고, 상기 제 2 구조를 산소 이온 전도체 또는 산소 이온 및 전자 혼합 전도체 또는 이들의 조합으로 구성하며, 제 2 구조가 제 1 구조로 덮히지 않고 표면의 적어도 일부가 노출되도록 하고,상기 제 1 구조는 제 1 전기 화학 반응 자리를 제공하고,상기 제 2 구조는 제 1 구조에 의하여 덮여 있지 않고 표면의 적어도 일부가 노출되어 제 1 구조에 의해 제공되는 제 1 전기화학 반응 자리와는 다른 제 2 전기화학 반응 자리를 제공하는 것을 특징으로 하는 용융탄산염 연료전지용 공기극 제조 방법
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제 14 항에 있어서,상기 제조 방법은 공기극 표면 일부에 제 2 구조를 형성하는 제 1 단계; 및 제 2 구조가 형성된 공기극에 제 1 구조 물질인 용융탄산염 전해질을 제공하여 제 1 구조를 형성하는 제 2 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 용융탄산염 연료전지용 공기극 제조 방법
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제 15 항에 있어서,제 1 단계에서, 산소 이온 전도체 또는 산소 이온 및 전자 혼합 전도체 또는 이들의 조합으로 이루어지는 제 2 구조 물질을 공기극 표면 일부에 코팅하여 제 2 구조를 형성하는 것을 특징으로 하는 용융탄산염 연료전지용 공기극 제조 방법
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17
제 15 항에 있어서,제 1 단계에서, 산소 이온 전도체 또는 산소 이온 및 전자 혼합 전도체 또는 이들의 조합으로 이루어지는 제 2 구조 물질 분말을 공기극 물질 분말과 혼합한 후 소결하여 공기극 표면 일부에 제 2 구조를 형성하는 것을 특징으로 하는 용융탄산염 연료전지용 공기극 제조 방법
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제 15 항 내지 제 17 항 중 어느 한 항에 있어서,제 2 단계에서, 상기 제 2 구조가 형성된 공기극에 고체 상태의 용융탄산염 전해질을 제공하고, 상기 공기극을 포함하는 융용탄산염 연료전지를 작동 온도에서 운전하여 고체 상태의 융용탄산염 전해질을 액체 상태로 용융하여 제 1 구조를 형성하는 것이며, 액체 상태의 용융탄산염 전해질이 고체 상태의 제 2 구조 물질을 덮지 않도록 액체 상태의 용융탄산염 전해질의 고체 상태의 제 2 구조 물질에 대한 젖음성을 조절하는 것을 특징으로 하는 용융탄산염 연료전지용 공기극 제조 방법
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제 18 항에 있어서,제 1 단계에서 산소 이온 전도체 또는 산소 이온 및 전자 혼합 전도체 또는 이들의 조합으로 이루어지는 제 2 구조 물질 분말을 용매에 분산한 슬러리를 다공성 니켈 공기극 표면 일부에 코팅하여 제 2 구조를 형성하고,제 2 단계에서 상기 제 2 구조가 표면 일부에 형성된 다공성 니켈 공기극에 고체 상태의 용융탄산염 전해질을 제공하고, 상기 공기극을 포함하는 융용탄산염 연료전지를 작동 온도로 운전하여 제 1 구조를 형성하며, 다공성 니켈 공기극을 다공성 리튬화 산화 니켈 공기극으로 만드는 것을 특징으로 하는 용융탄산염 연료전지용 공기극 제조 방법
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용융탄산염 연료전지용 공기극의 성능 향상 방법으로서, 상기 공기극에 제 1 구조; 및 제 2 구조;를 형성하되, 제 1 구조를 융용탄산염 전해질로 구성하고, 상기 제 2 구조를 산소 이온 전도체 또는 산소 이온 및 전자 혼합 전도체 또는 이들의 조합으로 구성하며, 제 2 구조가 제 1 구조로 덮히지 않고 표면의 적어도 일부가 노출되도록 액체 상태의 제 1 구조 물질의 고체 상태의 제 2 구조 물질에 대한 젖음성을 조절하는 것이고, 상기 제 1 구조는 제 1 전기 화학 반응 자리를 제공하고,상기 제 2 구조는 제 1 구조에 의하여 덮여 있지 않고 표면의 적어도 일부가 노출되어 제 1 구조에 의해 제공되는 제 1 전기화학 반응 자리와는 다른 제 2 전기화학 반응 자리를 제공하는 것을 특징으로 하는 용융탄산염 연료전지용 공기극의 성능 향상 방법
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