KR101006467B1

KR101006467B1 - 고체산화물 연료전지용 전극 지지체와 일체형 단위 셀 및그 제조 방법

Info

Publication number: KR101006467B1
Application number: KR1020080010176A
Authority: KR
Inventors: 정종식; 권진여; 김남웅
Original assignee: 포항공과대학교 산학협력단
Priority date: 2008-01-31
Filing date: 2008-01-31
Publication date: 2011-01-06
Also published as: WO2009096624A1; KR20090084160A

Abstract

제작이 쉽고 대형화가 가능하며 가스 밀봉이 용이하고 획기적으로 증가된 반응면적을 가지는 고체산화물 연료전지용 지지체와 상기 지지체를 기본으로 한 일체형 (Monolith type) 단위 셀 및 그 제조 방법이 제공된다.

본 발명에 따른 연료전지용 단위셀은 전도성 재료로 이루어진 평관형 지지체의 내부에 제1가스 채널이 형성되고, 상·하면에 형성된 다수의 돌기부가 단위셀의 적층 시 제2가스 채널을 형성하여, 지지체의 상·하면에서 동시에 전류의 생성이 이루어지며, 단위셀의 하면에는 제1전극층, 전해질층, 및 제2전극층이 차례로 적층되고, 상기 단위셀의 상면에는 제1전극층, 홈부와 돌기부에 각각 피복 형성된 전해질층과 전기연결층, 및 상기 전기연결층과 접촉되지 않도록 홈부에 피복 형성된 제2전극층으로 이루어진다.

본 발명에 의하면 구조적으로 안정하고 대형화가 쉬우며 가스 밀봉 문제가 없고, 스텍으로 적층 후의 유효 반응 면적이 겉보기 적층 면적 보다 300% 증가하여 획기적인 성능 증가가 기대되는 새롭고 진일보된 고성능의 고체산화물 연료전지용 지지체 및 일체형 단위 셀을 제작하는 방법을 제공한다.

고체산화물 연료전지, 전극 지지체, 일체형 (Monolith type), 단위 셀

Description

고체산화물 연료전지용 전극 지지체와 일체형 단위 셀 및 그 제조 방법{ Electrode Supports and Monolith Type Unit Cells for Solid Oxide Fuel Cells and Their Manufacturing Methods}

본 발명은 연료전지용 지지체와 이를 이용한 단위 셀 및 그 제조 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 제작이 쉽고 대형화가 가능하며 가스 밀봉이 용이하고 획기적으로 증가된 반응면적을 가지는 고체산화물 연료전지용 지지체와 상기 지지체를 기본으로 한 일체형 (Monolith type) 단위 셀 및 그 제조 방법이 제공된다.

현재 제 3세대 연료전지라 할 수 있는 고체산화물 연료전지(Solid Oxide Fuel Cell, 이하 SOFC 라 함)는 열화학적으로 안정한 지르코니아계를 전해질로 이용하고, 여기에 음극인 연료극과 양극인 공기극이 부착되어 있는 형태로서 수소, 고온에서 작동되어 메탄, 메탄올, 디젤 등의 연료가스를 개질 없이도 사용할 수 있고 효율이 높아서 저공해 차세대 발전 방식으로 각광받고 있다. 이러한 SOFC는 전해질로서 이트리아(yttria)를 첨가하고 결정 구조의 안정화를 도모한 안정화 산화 지르코니늄을 사용해 왔다. 이 재료는 산소이온의 전도성을 가지고 있지만, 이러한 도전성은 온도에 의존하며 800~1000℃의 범위에서 연료전지로서의 원하는 전도성을 얻을 수 있는 특징이 있다. 이 때문에 SOFC의 운전 온도는 통상 800~1000℃이며, 전극재료도 이와 같은 고온에 견디기 위해 세라믹종류의 물질이 사용되는 것이 바람직하다. 예로서 공기가 유입되는 양극은 LaSrMnO3, 수소가 유입되는 음극에는 Ni-ZrO2 혼합물이 통상 사용된다.

종래의 평판형 SOFC 에 있어서는 전해질 평판을 지지체로 하여 판의 앞 뒷면에 각각 공기극 및 연료극 재료를 코팅하고 소결하는 과정을 통해 다공성을 가지는 일정 두께로 접합하여 최종적으로 단위 전극조합판 (Electrolyte-Electrode Assembly, 이하 '전극판'이라 명함)을 만들고, 여기에 적층 시 상하 단위 셀의 양극과 음극을 전기적으로 연결하고 또한 연료 및 공기를 도입하기 위한 가스 채널들을 양면에 형성한 도전성의 금속 재료로 된 연결판 (Interconnector, 이하 '전기연결판'이라 명함)를 끼워 단위 셀을 구성하게 된다. 이러한 평판형 방식에서는 단위 '전극판'의 두께가 얇은 장점이 있으나 세라믹의 특성상 두께의 균일도나 평판도를 조절하는 것이 어려워서 대형화가 쉽지 않고, 또한 단위 셀의 스텍킹 (stacking)을 위해 '전극판'과 '전기연결판'을 번갈아 적층하게 되는데 고온 작동 시 또는 승온, 냉각 중 각각의 연료전지 단위 셀의 전극판과 전기연결재 사이에 열 및 기계적 응력에 의한 구조 불안전성의 위험이 항상 따른다. 단위 셀 상하의 두 가스 혼합을 막고 밀봉을 위해 셀 가장자리 부위의 모든 부분에 가스 밀봉(seal)재의 장착이 필요하다. 그러나 밀봉 재료로 사용되는 유리 (glass)계 재료의 연화 온도는 600℃정도부터 시작되기 때문 고온에서의 작동 중 밀봉제의 연화에 의한 가스누출의 위험도 높으며, 심한 경우 연료전지 모듈의 파손을 가져올 우려도 있어서 실용화를 위해서는 아직 많은 개선이 필요한 실정이다.

이러한 평판형 셀(cell)의 단점들을 보충하기 위해서 원통형 셀이라고 불리는 방식이 미국 특허 US 6207311 B1와 US 6248468 B1에 제시되고 있다. 이와 같은 원통형 셀은 평판형 셀 구조에 비하여 스택 자체의 전력밀도는 다소 떨어지나 강도 면과 가스 밀봉 면에서 월등하게 유리하다. 이 방식은 산화 지르코늄 등으로 구성되는 다공성 지지체 튜브 위에 공기극, 전해질, 연료극의 순으로 각 재료를 적층하여 단위 연료전지를 구성하는 것이다. 따라서 전지 사이에 기체 밀봉제가 필요하지 않으며 이로 인해 평판형 셀에서 발생하는 세라믹 밀봉의 문제점이 발생되지 않는다. 또한 각각의 전지가 견고한 지지체 위에 형성되어 있고 연료전지 자체가 튼튼한 세라믹 구조를 이루고 있으며 열팽창에 의한 저항력이 우수하다. 그리고 환원성 분위기에서 전지와 전지 사이의 접촉이 이루어지므로 금속 재료로 된 전기연결재(interconnect)를 사용해도 무방하다. 하지만, 용량 증대를 위해서 단위 셀들을 복수로 연결하여 스택을 이루는 경우, 발전전류가 길이 방향으로 얇은 전극 면을 따라 흐르게 되면 내부저항이 증가되는 문제가 생기게 되어 대형화가 불가능하다.

이러한 단점을 보완하기 위해 전류를 반경 방향으로 뽑기 위해서는 개개의 튜브 내 외부에 전기연결판 또는 Wire를 감아야하고 스택으로 연결 시 튜브 사이가 접촉이 되지 않게 간격을 유지해야하기 때문 불필요한 공간이 많이 생겨나 단위 부피당 전력밀도가 높지 못한 단점이 있다.

최근에는 상기와 같은 평판형 셀 및 원통형 셀의 SOFC가 갖고 있는 문제점들을 해결하기 위하여 연료전지 모듈(1) 자체에 평판형 셀 구조와 원통형 셀 구조를 함께 갖도록 함으로서 평판형 셀의 밀봉문제를 해결하고, 동시에 전력 밀도도 높이기 위한 평관형(flat tube type) 구조를 이용한 단위전지 및 스택 개발이 대한민국특허공개 10-2005-0021027와 미국 특허 US 6416897 및 US 6429051에서 이루어지고 있다. 그러나 이 경우도 적층을 하기 위해서는 평관형 셀 외부에 공기 또는 연료극 가스를 도입시키기 위한 가스 유로와 전기적 연결을 위한 ‘전기연결판’이 필수적으로 사용된다. 이러한 전기연결판은 스택의 기계적 강도를 증가시키고 단위 전지 간 접촉면적을 넓혀 전력밀도를 증가시키지만, 전기연결판 재료가 금속인 특성 상 고온 운전 시 세라믹 재질인 전극판 사이에서 기계적, 열적 응력이 발생하는 문제점 등이 있다. 또한 고온에서 장시간 사용 시 전기연결판 표면의 공기에 의한 부식 가능성과 스택의 부피 및 무게도 평판형에 비해 증가하는 문제점이 생긴다.

최근 본 발명자는 상기의 문제점을 해결하여 평관형 지지체에 사용되는 전기연결판을 박막으로 대체한 새로운 형태의 일체형 (Monolith type) 단위 셀과 이를 이용한 진보된 스텍의 제작 방법을 제안하여, 이에 특허가 허여된 바 있다.(대한민국 특허 제 727684 호). 즉 평관형 지지체의 상판 부 외부면을 가스 채널이 형성된 상태로 압출을 하고, 채널 사이 돌기면에 전기연결층을 피복하여 단위 전극과 전기연결판이 하나로 일체형이 되게 제작된 단위 셀이 제시되었다.

본 발명은 상기 특허 상의 일체형 단위 셀의 장점을 더욱 개선하여, 지지체의 제작 및 가공이 쉽고 피복 및 밀봉에 따른 대형 단위 셀의 제작이 더욱 쉬우며 반응면적도 더욱 증대된 새로운 형태의 획기적인 평관형 지지체의 설계 및 제작 방 법 및 이를 이용한 Monolith형 단위 셀을 제조하는 방법을 제공하고자 한다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 평판형 및 원통형 고체 산화물 연료전지가 가지고 있는 가스 밀봉, 대형화, 기계적, 열적 안정성 등의 제반 문제점들을 해결하고 단위 면적 당 전력 발생량을 극대화하기 위하여 창안된 것으로서, 그 목적은 제작이 쉽고 경제적이며, 밀봉이 용이하고 기계적 안정성이 우수한 원통형 셀의 장점을 가지면서도 단위 셀의 대형화가 쉽고, 또한 단위 적층 면적 당 전력 발생량이 기존의 고체산화물 연료전지용 단위 셀 보다 훨씬 높은 전력밀도를 가지는 고체산화물 연료전지용 지지체의 제작 방법, 이를 이용한 일체형 (Monolith 형) 단위 셀을 제조하는 방법을 제공함에 있다.

그리고 본 발명의 다른 목적은 단위 셀의 제조 시, 연료가스와 공기 흐름용 채널을 평관형 지지체의 내외부에 형성시킴으로써, 전기연결판을 추가로 사용하지 않고 상판 가스 채널 사이의 돌기부에 박막층으로 처리하여, 전극, 전해질, 가스채널, 전기 연결층이 하나의 구조물로 된 일체형 (Monolith형) 고체산화물 연료전지용 단위 셀을 제조하는 방법을 제공함에 있다.

본 발명의 다른 목적은 평관형 지지체의 상하판 외부 면에 요철 형태의 가스 채널을 형성하여 평판 면에 비해 반응 표면적을 최대 200% 늘리고, 또한 상판 전기연결층이 피복된 돌기부를 제외한 상하부 판의 양면이 모두 전극 반응에 참여하게 함으로써, 기존의 평관형 셀들에 비해 겉보기 적층 면적보다 유효 반응 면적이 최소300% 증가될 수 있는 새롭고 진일보된 고성능의 고체산화물 연료전지용 일체형 단위 셀을 제조하는 방법을 제공함에 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 연료가스와 공기를 이용하여 전기를 발생시키는 연료전지용 지지체 및 단위 셀을 제조함에 있어서,

전기 전도성의 다공성 평관형 지지체;

상기 지지체의 내부에 다수의 가스 유로가 형성된 제1 가스 흐름용 채널부;

상기 지지체의 상판 및 하판의 외부 면에 반대극 가스의 유로가 형성된 제2 가스 흐름용 채널부;

상기 지지체의 외부 면 전면에 피복되는 제1 전극 층;

상기 지지체의 상판 상의 제2 가스 흐름용 채널부 사이의 돌기부를 제외한 모든 외부 면에 피복되는 전해질 층;

상기 지지체의 상판상의 제2 가스 흐름용 채널부 사이의 돌기부에 피복되는 전기연결층; 및

상기 지지체의 외부 면 중 하판을 반드시 포함하여 전해질층 상에 전기연결층과 접촉되지 않게 피복되는 제2 전극 층 (제1 전극의 반대극 층);들을 포함하는 것을 특징으로 하는 고체산화물 연료전지용 지지체 및 단위 셀을 제공한다.

본 발명에 있어서, 상기 지지체는 표면에 형성되는 제1전극층 재료와 상이할 수 있으며, 또한 동일할 수 있다. 본 발명의 실시에 있어서, 상기 지지체는 공기극 재료로 이루어지거나 또는 제3의 재료로 이루어질 수 있으며, 제1 전극층을 공기극 재료로 피복하는 경우 제1 가스 흐름용 채널부에는 공기가 흐르게 되고 제2 가스 흐름용 채널부에는 연료 가스가 흐르며, 반대로 상기 지지체가 연료극 재료로 이루어지거나 제3의 재료로 이루어지고 제1전극을 연료극 재료로 피복하는 경우는 제1 가스 흐름용 채널부에는 연료 가스가 흐르고, 제2 가스 흐름용 채널부에는 공기가 흐르도록 구성될 수 있다.

본 발명의 실시에 있어서, 상기 공기 극에 사용되는 전극재료로는 예를 들면 LSM (LaSrMnO3)가 사용가능하고, 연료극에 사용되는 전극재료로는 예를 들어, Ni/YSZ(cermet)이 사용가능하며, 여기서 YSZ은 이트리아 안정화 지르코니아이다.

본 발명의 실시에 있어서, 상기 지지체는 몸체 내부에 다수의 격벽을 설치하여 복수의 제1가스 흐름용 채널이 형성된 평관을 압출 성형하여 제조할 수 있으며, 또한, 상기 몸체 외부 면의 양끝 일부분을 제외한 중간 부분의 상판 및 하판 상의 반응 면에 제2가스 흐름용 채널을 형성할 수 있다.

본 발명의 바람직한 실시에 있어서, 상기 지지체는 제2 가스 흐름용 채널부를 제외한 양측 끝의 일정 영역은 단위 셀의 적층 시 가스의 밀봉을 위한 밀봉 부로 사용될 수 있다. 발명의 일 실시에 있어서, 상기 제2가스흐름용 채널부가 형성된 부분은 연료전지용 반응로 (reaction furnace) 쳄버(chamber) 내부에 위치하고, 밀봉부는 반응로 쳄버 외부에 위치할 수 있다.

본 발명의 일 실시에 있어서, 상기 지지체는 그 내부의 제1 가스 흐름용 채널들의 단면은 구조적으로 안정한 형태를 이루도록 다각형 또는 원형 모양을 이루고, 그 크기가 0.1-5 mm 사이이며, 채널 사이의 격벽의 두께가 0.1-5 mm 사이인 것이 바람직하다. 또한, 제2 가스 흐름용 채널의 단면은 채널부를 제외한 돌기면이 반응부 전체 면적의 5-95%를 차지할 수 있으며, 높이가 0.1-5 mm, 폭이 0.1-10 mm 이 좋다.

또한, 본 발명에 있어서, 상기 지지체는 상판과 하판 외부 면에 각각 형성된 제2 가스 흐름용 채널이 가스의 혼용을 방지하고 공급의 편의를 위해서 제1가스 흐름용 채널의 흐름 방향과 직각 방향으로 유입구 및 유출구가 설치되도록 제조되는 것이 좋다.

상기 지지체는 외면에 제1전극층, 전해질층, 전기연결층, 제1 전극층과 반대 극을 이루는 제2 전극층 재료들이 일정한 두께로 얇게 피복되어 있고, 제1 전극층, 제2 전극층은 소결 후 피복층이 가스의 확산이 용이 하도록 다공성으로 유지되고, 상기 전해질층 및 전기연결층은 소결 후 피복 층들을 통해 가스가 새지 않도록 기공이 없고 치밀한 막을 이루어야하고 또한 두층의 접촉부가 일부 중첩이 되도록 형성되고, 또한, 돌출부의 상면에 형성되는 전기연결층과 상·하 측면에 형성되는 제2전극층 사이는 서로 접촉이 되지 않도록 형성된다.

본 발명의 실시에 있어서, 지지체의 상·하면에 다수의 돌기부와 홈부가 형성되고, 상기 돌기부와 홈부는 단위셀의 적층 시 제2가스 채널을 형성하여, 지지체의 상?하면에서 동시에 전류의 생성이 이루어지며, 단위셀의 하면에는 제1전극층, 전해질층이 차례로 적층되고, 상기 단위셀의 상면에는 제1전극층이 형성된 후 제1전극층 위에 홈부와 돌기부에는 각각 전해질층과 전기연결층이 형성되고, 상?하?측면에는 전기연결층과 접촉되지 않도록 제2전극층이 형성된다.

본 발명의 실시에 있어서, 상기 전해질층, 전극층들의 두께는 1000 ㎛ 이하 인 것이 바람직하며, 전기연결층은 전도성 물질로서 가능하게는 박막, 바람직하게는 1.0 mm 이하의 박막으로 형성되는 것이 바람직하다.

또한 본 발명은 바람직하게는 상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 연료가스와 공기를 이용하여 전기를 발생시키는 연료전지용 지지체를 제작하는 방법에 있어서,

내부에 제1 가스 흐름용 채널들이 형성된 전도성 재료로 이루어진 다공성 평관형 지지체를 압출 성형하는 단계;

상기 압출 성형된 지지체를 건조 후 가소결하는 단계;

상기 가소결된 지지체의 양끝 밀봉 부를 제외한 중앙부 외부 면의 상판 및 하판을 첨삭, 연마 등의 방법을 이용하여 단면이 요철 모양인 형태로 제2 가스 흐름용 채널을 일정한 넓이와 깊이로 형성시키는 단계;

상기 제2 가스 채널이 완성된 지지체의 외부 면 전면에 제1 전극재료를 일정 두께로 피복하는 단계;

상기 제1 전극이 피복된 지지체의 상판 상의 가스 채널 사이에 존재하는 돌기부를 제외한 모든 외부 면에 전해질 층을 일정 두께로 피복하는 단계;

상기 전해질 층이 피복된 지지체의 상판 돌기부에 전기연결재를 일정 두께로 전해질층과 접촉되고 일부 중첩되게 피복하는 단계;

상기 전기연결층 피복이 완료된 지지체의 외부 반응 면의 전해질층 위에 제2 전극 층을 반드시 하면을 포함하여 전기연결층과는 서로 닿지 않도록 피복하는 단계; 들을 포함하는 것을 특징으로 하는 고체산화물 연료전지용 지지체 및 단위 셀 을 제공한다.

본 발명에 있어서, 상기 지지체는 음극 또는 양극을 이루는 전극 재료나 제3의 전도성 재료를 압출기(extrusion machine)에서 평관 형태로 압출 성형, 건조, 소결함으로써 이루어질 수 있으며, 상기 제2 가스 흐름용 채널부는 평관형 지지체의 압출 후 상기 지지체의 상판 및 하판 외부 면을 각각 일정 깊이로 첨삭, 연마하여 형성될 수 있다. 발명의 바람직한 실시에 있어서, 상기 지지체는 복수의 지지체들을 상하로 적층하여 스텍을 형성할 수 있도록 제2 가스 채널 완료 전, 후, 또는 전과 후 공히, 상하판 외부면을 보다 정교하게 연마하여 최종 상하판 사이 두께가 균일하게 유지되도록 추가로 정밀 가공하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 지지체에 형성되는 피복층들은 금속 또는 금속산화물 입자의 슬러리 용액을 이용하여 피복한 후 열 소결(thermal sintering) 처리를 하거나, 또는 금속화합물을 이용한 화학증착법(CVD, chemical vapor deposition), 금속을 이용한 물리증착법 (Physical vapor deposition), 전기화학적 도금, 또는 융사법 등을 사용하여 피복될 수 있으며, 각 피복층이 고유 기능을 발휘하기 위해 각각의 피복 공정 완료 후의 개별 소결, 또는 몇 개의 피복 공정을 함께 묶어서 공 소결의 과정을 거쳐서 완성될 수 있다.

또한, 본 발명은 일 측면에서 고체전해질 연료 전지용 평관형 지지체에 있어서, 내부에 제1가스 흐름용 채널이 형성되고, 상·하면에 돌기부가 형성되도록 일정 간격으로 홈부가 형성되며, 지지체의 적층에 의해 상면홈과 하면홈이 합해서 이루어지는 제2유로를 형성하는 것을 특징으로 하는 평관형 지지체를 제공한다.

본 발명에 있어서, 상기 평관형 지지체의 외부면에는 먼저 제1전극층이 적층된 후, 그다음 상면 돌기부의 상면에는 전기연결층이 적층되고 전기연결층을 제외한 상하측 모든 면에 전해질층을 적층하되 상기 전기연결층과 접촉되고 일부면이 중첩되어 가스가 새지않도록 적층되며, 상기 전해질층 위에는 전기연결층과 약간 이격되어 접촉되지 않도록 제2전극층이 적층된다.

본 발명의 실시에 있어서, 상기 지지체의 내부에 형성된 제1유로를 통해 흐르는 가스는 지지체의 상하로 확산되어 전기 생성 반응에 참여하게 된다.

본 발명은 일 측면에서, 내부에 제1가스 흐름용 채널이 형성되고, 상·하면에 돌기부가 형성되도록 일정 간격으로 홈들이 형성된 지지체의 적층에 의해 상기 홈들이 제2가스 흐름용 채널을 형성하여, 지지체의 상하면에서 동시에 반응이 이루어지는 것을 특징으로 하는 연료전지가 제공된다.

본 발명에 따른 연료전지에 있어서, 적층된 스택 중의 하부 단위셀의 상면에는 돌기부가 형성되도록 일정간격으로 이격된 홈들이 형성되어 있으며, 전체적으로 제1전극층이 적층된 후, 돌기부에는 전기연결층이 형성되고 홈에는 전해질층이 형성되며, 전해질층 위로 전기연결층과 접촉되지 않도록 제2전극층이 형성되며, 상부 단위셀의 하면에는 돌기부가 형성되도록 일정간격으로 이격된 홈들이 형성되고 있으며, 제1전극층, 전해질층, 및 제2전극층이 차례로 적층된다.

여기서, 상부셀과 하부셀은 돌출부가 대칭되어 중첩되도록 형성되며, 상부셀의 제2전극층과 하부셀의 전기연결층이 연접하도록 적층되면서, 제2가스 흐름용 채널부가 형성되게 되고, 상기 지지체는 다공성 재료로 이루어져 있어, 제1가스 채널 의 가스가 상하로 동시에 확산하여, 상하면에서 동시에 반응이 진행하게 된다.

본 발명은 일 측면에서, 고체전해질 연료전지용 평판형 단위셀에 있어서, 다공성의 평관형 전도성 지지체, 여기서, 상기 지지체의 내부에는 제1 가스체널이 형성되고, 상기 지지체의 상·하측 외표면에는 돌기부가 형성되도록 일정 간격으로 홈들이 형성되고, 상기 홈들은 상기 지지체의 적층 시 제2 가스채널을 형성하고; 단위셀의 하면에는 제1전극층, 전해질층, 및 제2전극층이 차례로 적층되고, 상기 단위셀의 상면에는 제1전극층, 홈부와 돌기부에 각각 형성되는 전해질층과 전기연결층, 및 상기 전기연결층과 접촉되지 않도록 홈부에 형성된 제2전극층이 형성되고, 상기 단위셀의 좌우 측면에는 전해질층과 제2전극층이 상하면의 전해질층 및 제2전극층과 각각 연결되어 차례로 적층되어, 최종 단위셀을 제공하는 것을 특징으로 한다.

그리고 본 발명에 따른 고체산화물 연료전지용 단위 셀은, 상기 평관형 지지체가 긴 직육면체 모양의 단면을 한 몸체 내부에 복수의 제1 가스 흐름용 채널이 길이 방향으로 형성되고, 상기 몸체 외부면의 상판 및 하판에 공히 제2 가스 흐름용 채널을 형성시켜 최종적으로 지지체를 상하로 적층함으로써 지지체 외부 면 사이에 제2 가스 흐름용 채널들이 생성되게 한다.

또한 상기 지지체의 제작은 음극 또는 양극을 이루는 전극 재료, 또는 제3의 전도성 물질을 포함한 재료를 사용하여 압출기(extrusion machine)에서 압출 성형 한 뒤 건조 및 최종 소결 조건보다 낮은 조건에서 가소결의 과정을 거친 후, 상판 및 하판 외부 면의 양끝을 제외한 중간부의 반응면에 제2 가스 흐름용 채널을 첨 삭, 연마의 방법 등에 의해 일정한 깊이와 넓이로 단면이 요철되게 형성시켜 쉽게 제조가 가능한 것이다.

그리고 상기 고체산화물 연료전지용 단위 셀은 상기 지지체에 차례로 제1 전극층, 전기연결층, 전해질층, 제2 전극층을 이루는 재료들을 차례로 일정한 두께로 피복한 후, 각 피복층을 개별적으로 소결하거나 몇 개 층을 모아서 공 소결 등의 방법을 조합하여 행함으로써 최종적으로 완성된다.

그리고 본 발명의 고체산화물 연료전지는 지지체 내부의 격벽 사이에 형성된 유로를 갖는 제1 가스 흐름용 채널부가 공기 극 또는 연료 극의 가스 흐름용 역할을 할 수 있고, 지지체 외부 면의 상판 및 하판 상의 중간 부분에 형성된 제2 가스 흐름용 채널부가 단위 셀을 적층 했을 때 반대 극의 가스 흐름용 역할을 하게 되며, 전기연결층도 얇은 막으로 피복을 할 수가 있어서, 기존의 연료전지들에서 사용되는 별도의 전기연결판이 필요 없다.

그리고 본 발명의 고체산화물 연료전지는 지지체 외부 면에 형성시킨 제2 가스 흐름용 채널부의 모양을 가급적이면 상판 및 하판이 서로 동일하고 대칭되도록 형성함으로서 단위 셀 두께를 보다 얇게 유지하고, 전해질의 피복 및 소결 시 지지체의 휨 현상을 방지하여 대형 면적의 단위 셀 제작을 용이하게 한다.

그리고 본 발명의 고체산화물 연료전지는 전기연결층을 상판 제2 가스 채널 부 사이의 돌기부에 얇게 피복함으로서 내부 전기 저항이 적어서 가능하게는 전도성의 금속 재료 대신 반도체의 금속산화물 재료로 대체하는 것이 가능하여, 최종적으로 단위 셀의 전 재료가 세라믹으로 구성될 수가 있어서 열응력과 공기에 의한 부식에 강하다.

그리고 본 발명의 일체형 단위 셀로 구성된 고체산화물 연료전지는 일반 평관형 고체산화물 연료전지에 비하여 두께가 얇고 가능하게는 최소 300%의 유효 반응 면적의 증가를 도모할 수가 있어서 단위 적층 면적 당 보다 높은 출력 효율을 가진다.

상기와 같이 본 발명에 의하면, 구조적으로 견고하면서도 가스 밀봉 문제가 없는 관형의 장점을 가지면서도 금속재의 전기연결판을 박막으로 피복하여 일체형으로 제작되어져 평판형의 장점을 동시에 가진다. 특히 전기연결판 재료를 도전성의 금속산화물로 된 재료를 사용하게 되면 단위 셀 전체의 재료가 모두 세라믹으로 구성되어 기존의 고체산화물 연료전지에서 발생하는 금속 전기연결판에 의한 고온 부식이나 열 응력 문제 등을 해결할 수가 있다.

또한 지지체의 상판과 하판의 외부 면에 형성된 제2 가스 흐름용 채널을 동일한 모양으로 제작함으로써 전극 및 전해질의 피복 시 뒤틀림 현상을 방지하여, 대형화가 용이하다.

그리고 본 발명의 연료전지는 단위 셀들을 쌓아 스택으로 적층 시 실제의 반응 유효 면적이 적층 후의 적층 면적보다 최소 300%의 증가가 가능하여 기존의 평관형 셀에 비해 획기적인 성능 증가가 기대된다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예들에 대해 도면을 참조하여 보다 상세히 설명한다.

도 1에서 보는 것처럼 본 발명에 따른 고체산화물 연료전지용 평관형 지지체(1)는 연료극 (음극) 또는 공기극 (양극)의 물질을 포함한 재료로 구성되며 내부에 다수의 제1 가스 흐름용 채널(6)을 길이 방향으로 구비하기 위해 통상 압출의 방법에 의해 성형된 것이다. 압출, 건조 후 최종 소결 조건 보다 낮은 온도에서 가소결의 과정을 거쳐서 전기전도성의 다공성의 지지체가 최종 얻어진다. 음극의 재료로는 하나의 예를 들면 Ni과 YSZ 혼합물이 사용가능하며, 여기서 YSZ은 이트리아 안정화 지르코니아이고, 양극의 재료로는 하나의 예를 들면 LSM (LaSrMnO3)이 사용 가능하다.

상기 지지체(1)에서 공기 극과 연료 극의 재료들은 단지 예시적인 것이며, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고, 전극 층의 피복 및 접합에 문제가 없으면 다양한 다른 제3의 도전성의 재료들을 사용할 수 있다.

상기 지지체(1)는 그 내부의 제1 가스 흐름용 채널(6)들이 허니컴 (honeycomb) 형상을 이루고 있고, 그 단면의 모양은 가스가 균일하게 흐를 수가 있으면 어떤 형태이든 상관없으나 강도 및 가스의 균일한 확산을 위해 다각형 또는 원형이 바람직하며, 그 크기는 0.1-10 mm 사이, 더 바람직하게는 0.2-5 mm 사이이고, 상기 채널(6) 사이의 격벽(5)의 두께는 0.1-5 mm 사이, 보다 바람직하게는 0.2-5 mm 사이이다.

상기 지지체(1)는 도 2 및 3에서 보는 것처럼 외부 상판 면(8) 및 하판 면(9) 상의 중앙 반응부(22)에 제2 가스 흐름용 채널(16,17)을 첨삭, 연마 등의 방법에 의해 단면을 요철 형태로 형성하여 최종 채널들이 완성된 지지체(10)를 얻게 된다.

상기 지지체(1)는 필요 시, 제2 가스 흐름용 채널의 형성 전, 후, 또는 전과 후 공히, 상판(8) 및 하판(9)의 외부 면을 추가로 정교하게 연마하여 최종 상하 두께가 일정하게 유지되도록 정밀 가공된다.

상기 가스 채널들이 완성된 지지체(10) 상의 제2 가스 흐름용 채널(16,17)로의 가스의 유입(33) 및 배출(34) 방향은 도2에서 보는 것처럼 제1가스 흐름용 채널로의 가스의 유입(37) 및 배출(38) 방향과 다르게 길이 반대 방향으로 나도록 하는 것이 두 가스의 혼입 문제나 가스 밀봉 문제의 해결 면에서 보다 바람직하다.

상기 가스 채널들이 완성된 지지체(10) 내 제2 가스 흐름용 채널(16, 17)의 깊이는 0.1-5 mm, 바람직하게는 0.2-3 mm, 넓이는 0.1-10 mm, 바람직하게는 0.2-5 mm 사이 이다. 지지체 상판 상의 제2 가스 흐름용 채널(16, 17) 사이의 돌기면(18, 19)이 차지하는 면적은 상판 내 전체 반응 면적의 5-95%, 바람직하게는 10-50% 사이가 좋다.

상기 가스 채널들이 완성된 지지체(10)의 상판(8) 상의 홈부 채널(16)과 돌기부(18)의 형태는 하판(9) 상의 채널(17) 과 돌기부(19) 형태와 서로 동일하게 형성되는 것이 적층 시의 가스 채널 형성과 각 재료의 피복 시의 상하판 사이의 응력을 균일하게 하여 휨 현상을 방지하는데 바람직하다.

본 발명에 따른 고체산화물 연료전지용 단의 셀(30)의 제작은 상기 가스 채널들이 완성된 지지체(10)의 특정 부문에 제1 전극층, 전해질층, 전기연결층, 제2 전극층을 차례로 일정 두께로 피복 한 후 소결함으로서 완성된다. 상기 피복 과정에서 지지체의 재료가 제1전극 재료와 동일한 경우 제1전극의 피복 과정은 생략될 수도 있다.

상기와 같이 본 발명은 가스 채널들이 완성된 지지체(10)의 외부면의 전 부분에 도 4에 도시된 바와 같이 제1 전극 재료(41)를 일정한 두께로 피복하게 된다.

그 다음 제1 전극층 위에 전해질 층(42)을 균일하게 피복하되. 상기 지지체(10)의 상판(8) 상의 돌기부(18)를 제외한 상하 판 모든 면에 가스가 새지 못하도록 치밀하게 피복한다. 다른 방법으로는 전해질을 지지체(10)의 외부 면 모두에 균일하게 피복하고 상판(8) 돌기면(18) 부분의 전해질을 기계적으로 닦아내어 (wipe out) 제거함으로써 완성할 수도 있다.

그 다음 상판(8) 돌기부(18)에 전기연결층(43)를 일정한 두께로 피복하되, 전해질 층과 충분한 중첩이 이루어져 가스가 새지 못하도록 치밀하게 피복한다.

따라서 상기 박막 형태의 전기연결층(43)은 다양한 방법에 의해 완성될 수가 있다. 예를 들면, 전기연결재 입자의 슬러리 용액을 이용하여 피복한 후 소결(thermal sintering) 처리를 하거나, 또는 금속 및 금속화합물을 이용한 화학증착법(CVD, chemical vapor deposition) 및 물리증착법 (physical vapor deposition), 전기화학적 도금법, 또는 융사법 (thermal and plasma spray) 등의 다양한 방법을 사용할 수가 있다.

상기 전기연결층(43)의 재료는 단위 셀의 상하 적층 시 상위 셀의 전극과 하위 셀의 반대 전극 사이의 전기적 연결을 이룰 수 있게 하여야 하기 때문 충분한 전기전도성을 가지고 있어야 하고 피복 소결한 후 기체투과성이 없어야 하며, 또한 연료전지의 운전온도에서 장기적으로 열적 안정성을 가짐과 동시에 고온의 수소 및 산소 분위기에서 구조적으로 안정해야 하는 조건을 두루 갖추어야 한다. 따라서 상기 전기연결층(43)은 상기와 같은 기능이 완성될 수 있는 재료이면 그 성분에는 관계 없이 다양한 재료를 사용 할 수 있으며, 예로서 Ag, FeCr 함유 합금 등의 금속재료나 LaCrO3, LaSrCrO3, LSM 등의 금속산화물 재료 등을 사용할 수 있고, 또는 수소와 산소 분위기에 별도로 강한 재료를 사용한 복수의 피복층이 바람직 할 수도 있다.

그 다음 제2 전극 층(44)의 피복 공정으로 지지체(10) 상판(8)의 전기연결층(43)을 제외한 반응 면(22)의 전해질층 위에 일정한 두께로 피복하되, 반드시 하판을 포함하여야 하고 바람직하게는 상하판 모두를 포함하여 전체적으로 피복하여 상판의 제2전극층과 하판의 제2전극층이 일체로 피복되고, 상판(8)의 전기연결층(43)과는 서로 전기적으로 연결이 되지 않도록 접촉을 피하여 이격되게 피복하여야 한다.

본 발명은 상기 각각의 피복 공정들이 완료된 후, 각각의 피복층이 주어진 고유 기능을 수행하고 이웃한 피복층과 서로 접착이 잘 이루어지도록 하기 위해 고온 소결의 과정을 거침으로써 최종 완성된다. 소결 조건 및 과정은 지지체 재료의 종류, 그리고 각 피복층 재료의 종류 및 성질에 따라 달라지며, 필요 시 복수의 피복 공정을 묶어서 함께 공 소결을 행 할 수도 있다.

이렇게 제조된 고체산화물 연료전지용 일체 (Monolith)형 단위 셀(30)들은 기존의 고체산화물 연료전지에서 사용되는 별도의 가스 채널용 전기연결판의 추가 사용 없이, 도 5에서 보는 것처럼 단위 셀(30)의 밀봉부(21)에 실링 재료(49)를 추가로 피복한 후 상하로 원하는 개 수 만큼 쌓은 후 최종적으로 양극 및 음극용 전기집전판(111, 112)들을 붙여서 연료전지용 스텍(100)을 구성하게 된다.

상기 스텍(100)에서 적층된 셀 (30)상의 반응 면(22) 부분을 제외한 양끝 밀봉(21) 부분은 반응로 쳄버(105)의 내벽 및 바깥에 위치하고 그 최종 끝은 제1 가스의 유입 및 유출을 위한 배관 부와 체결되고, 또한 반응로 쳄버 내로 흐르는 제2 가스를 반응로 쳄버 내벽 사이에서 밀봉하게 된다.

또한, 본 발명의 고체산화물 연료전지용 단위 셀(30)은 제2가스 흐름용 채널 (16,17) 상의 요철 모양의 채널 면이 평면에 비해 최대 200%의 면적 증가를 실현 할 수가 있고, 또한 상판(8)과 하판(9)이 모두 반응에 참여하게 되어 상판 전기연결층(43)의 면적을 상판 반응 면의 50%로 고정하고 제외하는 경우에도 추가로 상하 최소 150%의 반응 면적이 증가하게 되어, 최종적으로 적층된 반응 면적을 기준으로 최소 300%의 유효 반응 면적의 증가가 예상되어 기존의 평관형 연료전지에 비해 획기적인 성능 증가가 기대된다.

상기에서 본 발명은 특정한 실시 예에 관하여 도시되고 설명되었지만, 이는 단지 예시적으로 본 발명을 설명하기 위하여 기재된 것이며, 본 발명을 이와 같은 특정 구조로 제한하려는 것은 아니다. 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자라면 이하의 특허 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역을 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 알 수 있을 것이다. 그렇지만 이러한 수정 및 변형 구조들은 모두 본 발명의 권리범위 내에 포함되는 것임을 분 명하게 밝혀두고자 한다.

도 1은 본 발명에 따른 고체산화물 연료전지용 지지체의 압출 성형물을 도시한 사시도.

도 2는 본 발명에 따른 도 1의 지지체의 상판 및 하판 외부 면에 막대 모양의 제 2 가스 흐름용 채널과 돌기를 형성한 지지체의 사시도.

도 3은 본 발명에 따른 도 1의 지지체의 상판 및 하판 외부 면에 사각 섬 모양의 제2 가스 흐름용 채널과 돌기를 형성한 지지체의 사시도.

도 4는 본 발명에 따른 제2 가스 채널이 형성된 지지체 외부 면에 각각의 피복층들의 피복 상태 및 범위를 표시한 단위 셀 절개도.

도 5는 본 발명에 따른 고체산화물 연료전지용 단위 셀을 적층하여 하나의 발전용 스택을 이룬 상태를 도시한 단면도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1.... 본 발명에 따른 고체산화물 연료전지용 지지체의 압출 성형물

5..... 격벽 6..... 제1 가스 흐름용 채널

8 지지체 외부 상판 면 9.. 지지체 외부 하판 면

10 본 발명에 따른 고체산화물 연료전지용 외부 채널이 형성된 지지체

16.... 상판 외부 면에 형성된 제2 가스 흐름 채널부

17.... 하판 외부 면에 형성된 제2 가스 흐름 채널부

18.... 상판 외부 면에 형성된 제2 가스 흐름 채널부 사이의 돌기부

19.... 하판 외부 면에 형성된 제2 가스 흐름 채널부 사이의 돌기부 21.... 가스 밀봉 부분 22.... 연료전지 반응 부분

30 본 발명에 따른 고체산화물 연료전지용 단위 셀

33 제2 가스 유입 방향 34 제2 가스 유출 방향

37 제1 가스 유입 방향 38 제1 가스 유출 방향

41... 제1 전극층 42... 전해질층

43 ....전기연결층 44 제2 전극층

49.. 가스 밀봉층

100... 본 발명에 따른 단위 셀들이 적층된 고체산화물 연료전지용 스택 단면도

105 반응로 챔버

111 음극 측 집전판 112 양극 측 집전판

Claims

연료가스와 공기를 이용하여 전기를 발생시키는 연료전지용 단위셀에 있어서,

전도성 재료로 이루어진 다공성의 평관형 지지체;

상기 지지체의 내부에 하나 이상의 유로가 형성된 제1 가스 흐름용 채널부;

상기 지지체의 상판 및 하판 외부 중앙부 반응면에 반대극 가스 유로가 형성된 제2 가스 흐름용 채널부;

상기 지지체의 외부 면 전면에 피복되는 제1 전극 층;

상기 지지체의 상판 제2 가스 채널 사이의 돌기부를 제외한 전면에 피복된 전해질;

상기 지지체의 상판 제2 가스 채널 사이 돌기부에 피복된 전기연결층; 및

상기 지지체의 외부 반응 면 중 하판부를 반드시 포함하고 전기연결층과 서로 접촉되지 않게 피복된 제2 전극 층;들을 포함하는 것을 특징으로 하는 고체산화물 연료전지용 단위셀.
제1항에 있어서, 상기 지지체는 공기극 재료로 이루어지거나 또는 제3의 재료로 이루어지고 제1 전극층을 공기극 재료로 피복하는 경우 제1 가스 흐름용 채널부에는 공기가 흐르게 되고 제2 가스 흐름용 채널부에는 연료 가스가 흐르며, 반대로 상기 지지체가 연료극 재료로 이루어지거나 제3의 재료로 이루어지고 제1전극을 연료극 재료로 피복하는 경우는 제1 가스 흐름용 채널부에는 연료 가스가 흐르고, 제2 가스 흐름용 채널부에는 공기가 흐르는 것임을 특징으로 하는 고체산화물 연료전지용 단위셀.
제1항에 있어서, 상기 지지체는 몸체 내부에 다수의 격벽을 설치하여 복수의 제1가스 흐름용 채널이 형성된 평관을 압출 성형하여 제조하고, 상기 몸체 외부 면의 양끝 일부분을 제외한 상판 및 하판 상의 반응 면 부분에 제2가스 흐름용 채널을 형성한 것임을 특징으로 하는 고체산화물 연료전지용 단위셀.
제3항에 있어서, 상기 지지체는 제2 가스 흐름용 채널부를 제외한 양측 끝 부분은 단위 셀의 적층 시 가스의 밀봉을 위한 밀봉 부로 사용되는 것임을 특징으로 하는 고체산화물 연료전지용 단위셀.
제1항에 있어서, 상기 지지체는 그 내부의 제1 가스 흐름용 채널들의 단면이 구조적으로 안정한 다각형 또는 원형 모양을 이루고, 그 크기가 0.1-5 mm 사이인 것을 특징으로 하는 고체산화물 연료전지용 단위셀.
제5항에 있어서, 상기 지지체는 채널 사이의 격벽의 두께가 0.1-5 mm 사이인 것을 특징으로 하는 고체산화물 연료전지용 단위셀.
제1항에 있어서, 상기 지지체는 상판과 하판 외부 면에 각각 형성된 제2 가스 흐름용 채널이 제1가스 흐름용 채널의 흐름 방향인 길이 방향과 반대 방향으로 유입구 및 유출구가 설치되도록 제조된 것임을 특징으로 하는 고체산화물 연료전지용 단위셀.
제7항에 있어서, 상기 제2 가스 흐름용 채널의 단면은 높이가 0.1-5 mm, 폭이 0.1-10 mm 이고 채널부를 제외한 돌기면이 반응부 전체 면적의 5-95%를 차지하는 것을 특징으로 하는 고체산화물 연료전지용 단위셀.
제1항에 있어서, 상기 지지체는 외부 면 특정 부분에 제1전극층, 전해질층, 전기연결층, 제1 전극층과 반대 극을 이루는 제2 전극층 재료들을 얇게 피복한 것임을 특징으로 하는 고체산화물 연료전지용 단위 셀.
제9항에 있어서, 제1 전극층, 제2 전극층은 소결 후 피복층이 가스의 확산이 용이 하도록 다공성으로 유지되는 것을 특징으로 하는 고체산화물 연료전지용 단위셀.
제9항에 있어서, 상기 전해질층 및 전기연결층은 소결 후 피복 층들이 가스가 새지 않도록 기공이 없고 접촉부분이 일부 중첩이 되도록 피복된 것임을 특징으로 하는 고체산화물 연료전지용 단위 셀.
제9항에 있어서, 상기 전해질층, 전극층들의 두께는 1000 ㎛ 이하인 것임을 특징으로 하는 고체산화물 연료전지용 단위 셀.
제9항에 있어서, 상기 전기연결층의 두께는 1.0 mm 이하인 것임을 특징으로 하는 고체산화물 연료전지용 단위 셀.
연료가스와 공기를 이용하여 전기를 발생시키는 연료전지용 지지체 및 일체형의 단위 셀을 제작하는 방법에 있어서,

내부에 다수의 제1 가스 흐름용 채널부의 유로가 형성된 지지체를 준비하는 단계;

상기 지지체의 외부면의 양끝 밀봉부를 제외한 중간 반응부 상의 상판 및 하판을 가공하여 다수개의 돌기부들을 형성하고 지지체를 적층 시 그 사이에서 제2 가스 채널부의 유로가 형성되도록 하는 단계;

상기 지지체의 외부 면 전부에 제1 전극 층을 피복하는 단계;

상기 지지체의 상판 돌기부를 제외한 외부 면 전부에 전해질층을 피복하는 단계;

상기 지지체의 상판 돌기부에 전기연결층을 피복하는 단계; 및

상기 지지체의 외부 반응 면 중 하판 면을 반드시 포함하고 전기연결층과 서로 전기적으로 연결이 되지 않게 제2 전극 재료의 피복 층을 전해질층위에 형성하 는 단계;들을 포함하는 것을 특징으로 하는 고체산화물 연료전지용 딘위셀 제조 방법.
제14항에 있어서, 상기 지지체는 음극 또는 양극을 이루는 전극 재료나 제3의 전도성 재료를 사용하여 압출기(extrusion machine)에서 평관형으로 압출 성형, 건조, 소결 함으로써 이루어진 것임을 특징으로 하는 고체산화물 연료전지용 단위셀 제조 방법.
제14항에 있어서, 상기 제2 가스 흐름용 채널부와 그 사이의 돌기부는 상기 지지체의 상판 및 하판 외부 면을 첨삭, 연마하여 형성한 것임을 특징으로 하는 고체산화물 연료전지용 단위셀 제조 방법.
제14항에 있어서, 상기 피복층들은 금속 또는 금속산화물 입자의 슬러리 용액을 이용하여 피복한 후 열 소결(thermal sintering) 처리를 하거나, 또는 금속화합물을 이용한 화학증착법(CVD, chemical vapor deposition), 금속 또는 금속산화물을 이용한 물리증착법 (Physical vapor deposition), 전기화학적 도금, 또는 융사법 (spray) 등을 사용하여 피복되는 것임을 특징으로 하는 고체산화물 연료전지용 단위 셀 제작 방법.
제14항에 있어서, 각 피복층이 고유 기능을 발휘하기 위해 각각의 피복 공정 완료 후 개별 소결, 또는 몇 개의 피복 공정을 함께 묶어서 공 소결의 과정을 거쳐서 완성하는 것을 특징으로 하는 고체산화물 연료전지용 단위 셀 제작 방법.
고체전해질 연료 전지용 평관형 지지체에 있어서, 내부에 제1가스 흐름용 채널이 형성되고, 상·하면의 길이 양끝 부분을 제외한 중간 반응부에 돌기부가 형성되도록 홈들이 형성되며 지지체의 적층에 의해 상기 홈들이 제2 가스의 유로를 형성하는 제2 가스 흐름용 채널이 되는 것을 특징으로 하는 연료전지용 지지체.
제19항에 있어서, 상기 지지체는 제2 가스 채널 완료 전, 후, 또는 전과 후 공히, 상하판 외부면을 보다 정교하게 연마하여 최종 상하판 사이 두께가 균일하게 유지되도록 추가로 정밀 연마 가공한 것임을 특징으로 하는 연료전지용 지지체
제19항에 있어서, 상기 평관형 지지체의 외부면 전면에 제1전극층이 적층되고, 그다음 상기 제1 전극층이 적층된 지지체의 상면 돌기부에 적층되는 전기연결층과 돌기부를 제외한 전면에 전해질층이 전기연결층과 접촉하고 일부 중첩되게 적층되고, 반응부의 전해질층위에 제2전극층이 전기연결층과 접촉하지 않도록 적층되는 것을 특징으로 하는 연료전지용 지지체.
제21항에 있어서, 제1가스 흐름용 체널 내의 제1가스가 상하판의 반응면의 제1전극층으로 확산되어 전기 생성 반응이 일어나는 것을 특징으로 하는 지지체.
제21항에 있어서, 지지체를 적층 시 상위 지지체의 하판과 하위 지지체의 상판 사이 제2가스 흐름용 체널이 형성되는 것을 특징으로 하는 연료전지용 지지체.
제21항에 있어서, 지지체를 적층 시 제2가스 흐름용 체널 내의 제2가스가 상위 지지체의 하판과 하위 지지체의 상판 상의 반응면의 제2전극층으로 확산되어 전기 생성 반응이 일어나는 것을 특징으로 하는 연료전지용 지지체.
제21항에 있어서, 지지체를 적층 시 하위 지지체의 제1전극층이 상판 돌기부 전기연결층을 통하여 상위 지지체의 하판상의 제2전극층과 접촉되어 전기연결이 이루어지는 것을 특징으로 하는 연료전지용 지지체.