정전분무 슬러리 증착법에 의한 Ni-YSZ 음극 지지체형 고체산화물 연료전지 제조 및 특성평가

Abstract

이트리아 안정화 지르코니아를 전해질로 사용하는 종래의 SOFC는 1000℃의 고온에서 작동된다. 작동온도가 높으면 전압손실이 상대적으로 작아져서 성능면 에서는 상업적 요구를 만족시킬 수 있지만 연결재(interconnector)나 전지집(cell housing)과 같은 전지 구성품이 이와 같은 고온을 견딜 수 있어야 하기 때문에 재료의 선택의 폭이 세라믹스로 제한될 수밖에 없다. 이들을 세라믹 재료로 제조하는 경우에는 공정이 까다롭고 잘 제어된 분말제조 기술과 정밀한 성형기술 등 고난도의 기술을 요하기 때문에 제조단가가 높아지게 된다.1 고체산화물 연료전지 구성부분의 제조방법으로 박막 및 후막 제조 방법으로 구분할 수 있다. 대부분의 진공증착법에 의한 박막제조방법은 치밀한 박막제조에 적당하지만, 증착율이 낮으며 출발원료의 조성선택의 한계가 있다.2-5 또한 진공상태의 공정이 요구되므로 장비가 복잡하고 고가이기에 제조비용이 증가하는 단점이 있다. 그리고 ceramic layer 제조방법에 의한 후막 제조방법은 치밀하면서 기공성 박막제조가 가능하지만 대부분 방법들이 두께 조절에 제약이 있어 10 ㎛ 이하의 박막제조가 어려운 문제점이 있다. 따라서 간단한 공정장비로 박막 두께 조절 및 미세구조 제어가 용이하며 증착율이 높고 출발원료의 선택폭이 넓은 고체산화물 연료전지 구성부분의 박막 제조방법 뿐만 아니라 세라믹 박막 제조방법에 관한 기술개발에 대한 요구는 여전히 남아있다. 따라서 본 실험에서는 정전 분무 슬러리 증착법을 이용하여 고온형 LSM (100 ㎛ 이하)/YSZ (5 ㎛ 이하)/NiO-YSZ 버튼셀 제조 및 특성평가를 실시하였다.