制造固體氧化物燃料電池的燃料電極支撐體的方法和固體氧化物燃料電池的燃料電極支撐體的制作方法
【技術領域】
[0001 ] 本申請要求于2013年9月27日在韓國知識產權局提交的韓國專利申請第10-號的優先權和權益，其全部內容通過引用合并到本文中。
[0002]本申請涉及制造固體氧化物燃料電池的陽極支撐體的方法以及固體氧化物燃料電池的陽極支撐體。
【背景技術】
[0003]燃料電池是通過電化學反應將燃料和空氣的化學能直接轉換成電和熱的設備。與相關技術中采用燃料燃燒、蒸汽發生、渦輪驅動和發電機驅動過程的發電技術不同，燃料電池沒有燃燒過程或驅動設備，并且因此燃料電池是具有高效率且不會造成環境問題的新概念的發電技術。這種燃料電池的優點在于:因為幾乎不排放例如SOx和NOx的空氣污染物并且較少地產生二氧化碳，所以實現了無污染發電、低噪聲且無振動。
[0004]燃料電池的實例包括多種類型，例如，磷酸燃料電池(PAFC)、堿性燃料電池(AFC)、聚合物電解質燃料電池(PEMFC)、直接甲醇燃料電池(DMFC)和固體氧化物燃料電池(S0FC)，并且在這些燃料電池中，固體氧化物燃料電池(S0FC)由于基于低活化極化的低過電壓和小的不可逆損耗而具有高的發電效率。此外，由于除氫之外，還可以使用碳或烴基燃料，所以燃料選擇的寬度寬，并且由于電極中的反應速度高，所以不需要昂貴的貴金屬作為電極催化劑。此外，伴隨著發電而散發的熱具有非常高的溫度，并且因此其效用值高。在固體氧化物燃料電池中產生的熱可以用于重整燃料，并且可以用作工業能量源或者用于對蒸汽供給和發電進行冷卻的能量源。
[0005]根據支撐體的相對厚度，固體氧化物燃料電池可以分為陽極支撐體型、陰極支撐體型和電解質支撐體型等。陽極支撐體型S0FC的優點在于:因為陽極的電導率高，所以即使陽極支撐體型S0FC變為厚的支撐體型，電流電阻也不大。
[0006]因此，需要開發用于改善陽極支撐體型固體氧化物燃料電池的性能以及燃料電池的耐久性的技術。

【發明內容】

[0007][技術問題]
[0008]本申請要解決的問題是提供一種陽極支撐體及其制造方法，其中固體氧化物燃料電池的陽極支撐體與電解質之間的界面性質得到改善以增加在陽極處發生氫的氧化反應的實質面積，并且因此改善了燃料電池的性能，并且防止了界面的分層現象以改善電池的耐久性。
[0009]此外，本申請要解決的另一問題是提供一種包括上述陽極支撐體的固體氧化物燃料電池及其制造方法。
[0010]本申請要解決的問題不限于上述技術問題，并且本領域的技術人員可以根據下面的描述來清楚地理解其他未提及的技術問題。
[0011][技術方案]
[0012]本申請的一個示例性實施方案提供了一種制造固體氧化物燃料電池的陽極支撐體的方法，該方法包括:通過使用噴射方法(blast method)來對包含金屬和具有氧離子傳導性的無機氧化物的陽極支撐體的至少一個表面進行表面處理。
[0013]本申請的另一示例性實施方案提供了一種制造固體氧化物燃料電池的方法，該方法包括:通過使用上述制造方法來制備陽極支撐體；以及在陽極支撐體的經表面處理的表面上施加具有離子傳導性的無機氧化物以形成電解質。
[0014]本申請的又一示例性實施方案提供了一種通過上述制造方法制造的固體氧化物燃料電池的陽極支撐體。
[0015]本申請的再一個示例性實施方案提供了一種固體氧化物燃料電池的陽極支撐體，該陽極支撐體包含:金屬以及具有氧離子傳導性的無機氧化物，其中在陽極支撐體的至少一個表面上設置有寬度為0.5微米以上且10微米以下的凹凸結構，并且凹凸結構的最高點與最低點之間的高度差為陽極支撐體的總厚度的0.1%以上且50%以下。
[0016]本申請的又一示例性實施方案提供了一種制造固體氧化物燃料電池的方法，該方法包括:制備陽極支撐體；以及在陽極支撐體的經表面處理的表面上施加具有離子傳導性的無機氧化物以形成電解質。
[0017]本申請的另外的示例性實施方案提供了一種固體氧化物燃料電池，該固體氧化物燃料電池包括:陽極支撐體;設置成面對陽極支撐體的陰極；以及設置在陽極支撐體與陰極之間的電解質。
[0018][有益效果]
[0019]在根據本申請的示例性實施方案的固體氧化物燃料電池的陽極支撐體中，可以通過改善電解質之間的界面性質來改善燃料電池的性能。此外，優點在于:可以防止陽極支撐體與電解質之間的界面的分層現象，并且由此減慢了燃料電池的效率的下降速度并改善了電池的耐久性。
【附圖說明】
[0020]圖1示出了通過借助于電子顯微鏡(SEM)來對在實施例1的陽極支撐體上施加有電解質的外形(form)的截面圖進行測量而獲得的圖像。
[0021]圖2示出了通過借助于電子顯微鏡(SEM)來對在比較例1的陽極支撐體上施加有電解質的外形的截面圖進行測量而獲得的圖像。
[0022]圖3示出了通過使用光學輪廓儀來對實施例1的陽極支撐體的表面粗糙度進行測量而獲得的數據。
【具體實施方式】
[0023]除附圖之外，通過參考下文詳細描述的實施方案，本申請的優點和特征以及用于獲得這些優點和特征的方法將明顯。然而，本申請不限于下文將要公開的示例性實施方案，而是可以以各種不同的方式來實現本申請。因此，提供本文中所提出的示例性實施方案以使本申請的內容徹底且完全公開，并且將本發明的精神充分地傳遞給本領域的技術人員，并且本申請僅通過所附權利要求的范圍來限定。為了描述清楚，附圖中所示的組成元件的尺寸和相對尺寸可能被放大。
[0024]除非另有限定，否則在本說明書中使用的包括技術術語和科學術語的所有術語的含義與本申請所屬的技術領域的普通技術人員一般所理解的術語的含義相同。此外，除非在本發明中明確限定，否則在通常使用的字典中限定的術語不應解釋成具有理想或過于形式化的含義。
[0025]在下文中，將詳細描述本申請。
[0026]本申請的示例性實施方案提供了一種制造固體氧化物燃料電池的陽極支撐體的方法，該方法包括:通過使用噴射(blast)方法來對包含金屬和具有氧離子傳導性的無機氧化物的陽極支撐體的至少一個表面進行表面處理。
[0027]至少一個表面可以意指與電解質接觸的表面，并且可以是該表面的一部分或整個該表面。
[0028]經表面處理的表面可以是與電解質接觸的部分。
[0029]陽極支撐體用于電化學氧化燃料以及傳輸電子。
[0030]制造陽極支撐體的方法還可以包括將在包含具有氧離子傳導性的無機氧化物和金屬氧化物的陽極支撐體中的金屬氧化物還原成金屬。
[0031]可以通過使用本領域公知的一般方法來使金屬氧化物還原，并且可以在還原性氣體(具體為氫氣氣氛)下在具體550°C以上且950°C以下的溫度下使金屬氧化物還原。
[0032]噴射方法可以是噴砂方法或噴射陶瓷珠方法。
[0033]砂或陶瓷珠的直徑可以為0.5毫米以上且10毫米以下。僅在直徑為0.5毫米以上時，可以對陽極支撐體進行表面處理，并且僅在直徑為10毫米以下時，可以防止在直徑大的情況中陽極支撐體的強度明顯變弱的問題。
[0034]陶瓷珠的種類可以是選自以