[go: up one dir, main page]

KR102778370B1 - 고체 산화물 연료전지용 유리 밀봉재 조성물 - Google Patents

고체 산화물 연료전지용 유리 밀봉재 조성물 Download PDF

Info

Publication number
KR102778370B1
KR102778370B1 KR1020230037660A KR20230037660A KR102778370B1 KR 102778370 B1 KR102778370 B1 KR 102778370B1 KR 1020230037660 A KR1020230037660 A KR 1020230037660A KR 20230037660 A KR20230037660 A KR 20230037660A KR 102778370 B1 KR102778370 B1 KR 102778370B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
mol
solid oxide
fuel cell
oxide fuel
cao
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
KR1020230037660A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20240142965A (ko
Inventor
정운진
한준희
김태령
Original Assignee
국립공주대학교 산학협력단
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 국립공주대학교 산학협력단 filed Critical 국립공주대학교 산학협력단
Priority to KR1020230037660A priority Critical patent/KR102778370B1/ko
Publication of KR20240142965A publication Critical patent/KR20240142965A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102778370B1 publication Critical patent/KR102778370B1/ko
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C3/00—Glass compositions
    • C03C3/04—Glass compositions containing silica
    • C03C3/076—Glass compositions containing silica with 40% to 90% silica, by weight
    • C03C3/083—Glass compositions containing silica with 40% to 90% silica, by weight containing aluminium oxide or an iron compound
    • C03C3/085—Glass compositions containing silica with 40% to 90% silica, by weight containing aluminium oxide or an iron compound containing an oxide of a divalent metal
    • C03C3/087—Glass compositions containing silica with 40% to 90% silica, by weight containing aluminium oxide or an iron compound containing an oxide of a divalent metal containing calcium oxide, e.g. common sheet or container glass
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C8/00—Enamels; Glazes; Fusion seal compositions being frit compositions having non-frit additions
    • C03C8/24—Fusion seal compositions being frit compositions having non-frit additions, i.e. for use as seals between dissimilar materials, e.g. glass and metal; Glass solders
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/02—Details
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30—Hydrogen technology
    • Y02E60/50—Fuel cells

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Fuel Cell (AREA)

Abstract

본 발명에 의한 고체 산화물 연료전지용 유리 밀봉재 조성물은 SiO2 45 내지 58 몰%, Al2O3 0 내지 6.5 몰%, CaO 13 내지 22 몰%, MgO 8 내지 22 몰% K2O 0 내지 12 몰% 및 Na2O 0 내지 12 몰% 포함하며, CaO가 15 몰% 초과인 경우 CaO/MgO가 1.5를 초과하며, CaO와 MgO의 합이 30 이상이고, CaO가 15 몰% 이하인 경우 K2O/Na2O 값이 1.3 이하인 것을 특징으로 한다.

Description

고체 산화물 연료전지용 유리 밀봉재 조성물{Sealing glass compositions for solid oxide fuels cells}
본 발명은 고체 산화물 연료전지용 유리 밀봉재 조성물에 관한 것이다.
고체 산화물 연료전지(Solid Oxide Fuel Cell, SOFC)는 수소와 같은 연료의 화학 에너지를 전기 에너지로 바꾸는 에너지 변환 장치로, 선박이나 발전소 등에서 사용 가능한 에너지이다. 이러한 고체 산화물 연료전지에서 양극에 공급되는 수소와 음극에 공급되는 산소가 혼합되는 경우 연료전지 전체의 효율 저하를 유발할 수 있으며, 이에 따라 고체 산화물 연료전지용 밀봉재는 가스가 서로 섞이지 않게 해주는 역할을 하여 연료전지 효율에 영향을 미칠 수 있다.
고체 산화물 연료전지에 사용되는 밀봉재는 피접착재와 기밀한 접합이 이루어져야 하며, 열팽창계수가 유사하여 구동 중 온도 상승에의한 접착력 저하를 예방할 수 있어야 한다. 이러한 밀봉재는 주로 유리 또는 결정화 유리 재질이 연구 개발 되었다.
구체적으로 BaO, SrO를 포함하는 유리는 높은 열팽창계수 및 유리 전이 온도로 고체 산화물 연료전지용 밀봉재로 사용되었으나, 이러한 유리의 경우 피접착재와 반응하여 다른 결정상을 형성하고, 접착 계면에 이격을 만들어 연료전지의 안정성을 낮추는 한계가 있다. 이에, 피접착재와 기밀 접합이 이루어지며, 피접착재와 유사한 열팽창계수 및 유동성을 가지는 유리 밀봉재의 개발이 필요한 실정이다.
미국 등록특허공보 제9530991호
본 발명의 목적은 고체 산화물 연료전지에 포함되는 물질과 유사한 열팽창계수를 나타내어 온도 변화에 따른 팽창 및 수축에도 들뜸이나 갈라짐 등이 발생하지 않고 안정적으로 밀봉을 유지할 수 있는 고체 산화물 연료전지용 유리 밀봉재 조성물을 제공하는 것이다.
본 발명에 의한 고체 산화물 연료전지용 유리 밀봉재 조성물은 SiO2 45 내지 58 몰%, Al2O3 0 내지 6.5 몰%, CaO 13 내지 22 몰%, MgO 8 내지 22 몰% K2O 0 내지 12 몰% 및 Na2O 0 내지 12 몰% 포함하며,
CaO가 15 몰% 초과인 경우 CaO/MgO가 1.5를 초과하며, CaO와 MgO의 합이 30 이상이고,
CaO가 15 몰% 이하인 경우 K2O/Na2O 값이 1.3 이하인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 의한 고체 산화물 연료전지용 유리 밀봉재 조성물은 열팽창 계수가 90×10-7 내지 120×10-7 ℃-1인 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의한 고체 산화물 연료전지용 유리 밀봉재 조성물에서 상기 CaO가 15 몰% 초과인 경우 Na2O를 3 몰% 이하로 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의한 고체 산화물 연료전지용 유리 밀봉재 조성물에서 상기 CaO가 15 몰% 초과인 경우 P2O3 및 B2O3를 포함하지 않는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의한 고체 산화물 연료전지용 유리 밀봉재 조성물에서 CaO가 15 몰% 초과인 경우 열팽창 계수가 95×10-7 내지 113×10-7 ℃-1인 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의한 고체 산화물 연료전지용 유리 밀봉재 조성물에서 상기 CaO가 15 몰% 이하인 경우, TiO2 및 ZrO2에서 선택되는 하나 이상을 0 내지 6.5 몰% 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의한 고체 산화물 연료전지용 유리 밀봉재 조성물에서 상기 CaO가 15 몰% 이하인 경우, MgO가 13 내지 20 몰%를 만족하는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의한 고체 산화물 연료전지용 유리 밀봉재 조성물에서 상기 CaO가 15 몰% 이하인 경우 열팽창 계수가 92×10-7 내지 115×10-7 ℃-1인 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의한 고체 산화물 연료전지용 유리 밀봉재 조성물은 디옵사이드 상을 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명은 또한 고체산화물 연료전지용 밀봉재를 포함하며, 본 발명에 의한 고체산화물 연료전지용 밀봉재는 본 발명의 일 실시예에 의한 유리 밀봉재 조성물을 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 의한 고체산화물 연료전지용 밀봉재는 페이스트 또는 시트 형상인 것을 특징으로 할 수 있다. .
본 발명은 또한 고체 산화물 연료전지를 제공하며, 본 발명에 의한 고체 산화물 연료전지는 본 발명의 일 실시예에 의한 고체 산화물 연료전지용 유리 밀봉재 조성물을 밀봉재로 포함한다.
본 발명에 의한 고체 산화물 연료전지용 유리 밀봉재 조성물은 SiO2 45 내지 58 몰%, Al2O3 0 내지 6.5 몰%, CaO 13 내지 22 몰%, MgO 8 내지 22 몰% K2O 0 내지 12 몰% 및 Na2O 0 내지 12 몰% 포함하며, CaO가 15 몰% 초과인 경우 CaO/MgO가 1.5를 초과하며, CaO와 MgO의 합이 30 이상이고, CaO가 15 몰% 이하인 경우 K2O/Na2O 값이 1.3 이하인 것을 특징으로 하여, 고체 산화물 연료전지에 포함되는 다른 물질과 유사한 열팽창계수를 나타내어 온도 변화에 따른 팽창 및 수축에도 들뜸이나 갈라짐 등이 발생하지 않는 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 실시예 및 비교예에서 제조된 샘플의 접착력 테스트 결과를 육안으로 관찰하고 이를 도시한 것이다.
본 발명의 실시예들에 대한 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
본 발명의 실시예들을 설명함에 있어서 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명의 실시예에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
본 발명에 의한 고체 산화물 연료전지용 유리 밀봉재 조성물은 SiO2 45 내지 58 몰%, Al2O3 0 내지 6.5 몰%, CaO 13 내지 22 몰%, MgO 8 내지 22 몰% K2O 0 내지 12 몰% 및 Na2O 0 내지 12 몰% 포함하며,
CaO가 15 몰% 초과인 경우 CaO/MgO가 1.5를 초과하며, CaO와 MgO의 합이 30 이상이고,
CaO가 15 몰% 이하인 경우 K2O/Na2O 값이 1.3 이하 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의한 고체 산화물 연료전지용 유리 밀봉재 조성물은 고체 산화물 연료전지에 적용 시, 다른 연료전지에 이용된 물질들과 유사한 열팽창 계수를 가지는 특징이 있으며, 이에 따라 구동에 따른 온도 변화에도 안정적인 접착력을 유지할 수 있는 장점이 있으며, BaO 및 SrO 등을 포함하지 않아 피착재와 반응이 일어나지 않는 장점이 있다.
구체적으로, 통상의 고체 산화물 연료전지는 이트리아-안정화된 지르코니아 (YSZ), 스테인레스 스틸 등과 같은 다양한 소재를 포함하며, 구동 중에는 온도가 600 ℃ 이상으로 높아지기 때문에, 이러한 다른 소재와 유사한 열팽창 계수를 갖는 것이 중요하다. 열팽창계수에 차이를 보일 경우 구동 중 온도 상승에 의해 밀봉재의 들뜸 등이 발생할 수 있으며, 이러한 밀봉재의 결함은 고체 산화물 연료전지 전체의 내구성 및 효율 저하로 이어질 수 있다. 상세하게는, 본 발명에 의한 고체 산화물 연료전지용 유리 밀봉재 조성물은 열팽창계수가 90×10-7 내지 120×10-7 ℃-1를 만족할 수 있다.
본 발명에 의한 고체 산화물 연료전지용 유리 밀봉재 조성물은 SiO2 45 내지 58 몰%, Al2O3 0 내지 6.5 몰%, CaO 13 내지 22 몰%, MgO 8 내지 22 몰% K2O 0 내지 12 몰% 및 Na2O 0 내지 12 몰%의 기본 조성을 만족하며, 아래에서 설명하는 조건 1 또는 조건 2를 만족할 수 있다.
(조건 1)
본 발명에 의한 고체 산화물 연료전지용 유리 밀봉재 조성물은 SiO2 45 내지 58 몰%, Al2O3 0 내지 6.5 몰%, CaO 13 내지 22 몰%, MgO 8 내지 22 몰% K2O 0 내지 12 몰% 및 Na2O 0 내지 12 몰%의 기본 조건을 만족하며, CaO가 15 몰% 초과인 경우 CaO/MgO가 1.5를 초과하며, CaO와 MgO의 합이 30 이상일 수 있다.
이에 더하여, 상기 CaO가 15 몰%를 초과인 경우 Na2O를 3 몰% 이하로 포함하는 것이 바람직하며, P2O3 및 B2O3를 포함하지 않음으로써 열팽창 계수가 95×10-7 내지 113×10-7 ℃-1를 만족할 수 있으며, 이러한 열팽창 계수를 만족하여 장기간 안정적으로 밀봉을 유지할 수 있는 장점이 있다.
(조건 2)
본 발명에 의한 고체 산화물 연료전지용 유리 밀봉재 조성물은 SiO2 45 내지 58 몰%, Al2O3 0 내지 6.5 몰%, CaO 13 내지 22 몰%, MgO 8 내지 22 몰% K2O 0 내지 12 몰% 및 Na2O 0 내지 12 몰%의 기본 조건을 만족하며, CaO가 15 몰% 이하인 경우 K2O/Na2O 값이 1.3 이하일 수 있다. 이때, Na2O 값이 0인 경우 K2O/Na2O 값이 1.3을 초과하는 것으로 본다. 본 발명의 일 실시예에 의한 고체 산화물 연료전지용 유리 밀봉재 조성물은 이러한 조건을 만족함으로써 열팽창 계수가 92×10-7 내지 115×10-7 ℃-1를 만족할 수 있다.
나아가 CaO가 15 몰% 이하이며, K2O/Na2O 값이 1.3 이하이고, MgO가 13 내지 20 몰%를 만족하는 경우 생성되는 유리 조성물이 결정상이 디옵사이드(diopside) 상을 나타내는 특징이 있다. 이러한 디옵사이드 상은 고체 산화물 연료전지 피접착재와 가장 유사한 열팽창계수를 나타내며, 이에 따라 디옵사이드 상을 포함하는 밀봉재를 이용함으로써 수축 및 팽창에도 안정적인 접착성능을 유지할 수 있는 장점이 있다.
상세하게는 상기 CaO가 15 몰% 이하인 경우, TiO2 및 ZrO2에서 선택되는 하나 이상을 0 내지 6.5 몰% 더 포함할 수 있으며, TiO2 및 ZrO2에서 선택되는 하나 이상을 더 포함함으로써 고체 산화물 연료전지의 다른 소재와 더욱 유사한 열팽창계수를 나타낼 수 있는 장점이 있다.
더욱 좋게는, 상기 조건 2에서 K2O/Na2O 값이 0.4 이하인 경우 유리 조성물의 고체 산화물 연료전지 통상적인 작동 온도인 750 ℃에서 100시간 후 열팽창계수가 94×10-7 내지 120×10-7 ℃-1를 만족하여 보관 안정성 또한 우수한 것을 확인할 수 있다.
본 발명은 또한 고체산화물 연료전지용 유리 밀봉재 조성물 제조방법을 제공한다. 본 발명에 의한 고체산화물 연료전지용 유리 밀봉재 조성물 제조방법은 SiO2 45 내지 58 몰%, Al2O3 0 내지 6.5 몰%, CaO 13 내지 22 몰%, MgO 8 내지 22 몰% K2O 0 내지 12 몰% 및 Na2O 0 내지 12 몰% 포함하며,
CaO가 15 몰% 초과인 경우 CaO/MgO가 1.5를 초과하며, CaO와 MgO의 합이 30 이상이고,
CaO가 15 몰% 이하인 경우 K2O/Na2O 값이 1.3 이하를 만족하는 조성을 칭량하고 볼밀로 혼합하는 제 1단계;
상기 제 1단계에서 혼합된 혼합물을 용융 후 냉각하여 유리를 제조하는 제 2단계; 및
상기 유리를 그라인딩하는 제 3단계;를 포함한다.
상기 제 1단계의 볼밀은 지르코니아 볼을 이용하여 건식으로 50 내지 100 rpm으로 30 내지 120분간 수행될 수 있으며, 이러한 혼합 단계를 포함하여 균일한 조성을 갖는 유리 밀봉재를 제조할 수 있다.
상기 제 2단계의 용융은 1350 내지 1500 ℃에서 30 내지 120분간 수행될 수 있으며, 용융 온도가 낮거나 용융 시간이 짧은 경우 충분히 용융되지 않아 균일한 물성을 나타내기 어려울 수 있다.
상기 제 3단계는 그라인딩을 통해 유리 입자가 100 ㎛ 이하가 되도록 가공하는 단계일 수 있다.
본 발명은 또한 고체산화물 연료전지용 밀봉재를 포함하며, 본 발명에 의한 고체산화물 연료전지용 밀봉재는 상술한 본 발명의 일 실시예에 의한 고체 산화물 연료전지용 유리 밀봉재 조성물, 유기 바인더 또는 유기 비히클 및 그 외첨가제를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의한 고체산화물 연료전지용 밀봉재는 좋게는 페이스트 또는 시트 형태로 가공되어 접합에 이용될 수 있으며, 이를 통해 간편한 방법으로 안정적인 밀봉을 형성할 수 있는 장점이 있다.
이하, 본 발명을 실시예 및 비교예에 의해 구체적으로 설명한다. 아래 실시예는 본 발명의 이해를 돕기 위한 것일 뿐이며, 본 발명의 범위가 아래 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.
[제조예]
하기 표 1 및 표 2의 조성에 맞게 금속 산화물을 칭량하고 혼합한 뒤, 지르코니아 볼을 이용하여 80 rpm으로 1 시간 동안 건식 볼밀하였다. 이후, 1450 ℃에서 1시간 동안 가열하여 용융시킨 뒤 냉각하고, 평균 입경이 100 ㎛ 이하가 될 때 까지 그라인딩하여 유리 입자를 제조하였다. 제조된 유리 입자를 830 ℃에서 1시간 동안 소결하여 샘플을 제조하였다.
샘플의 열팽창계수 및 접착력 확인
비교예 및 실시예의 각 샘플에 대하여 열팽창계수(CTE) 및 접착력을 측정하고 그 결과를 표 1 및 2로 나타내었다. 이때 접착력은 고체 산화물 연료전지에서 사용되는 전해질 YSZ 및 금속 FC460에 공정온도 830 ℃에서 3 bar의 하중을 주며 1 시간 동안 유리 세라믹 파우더를 샌드위치 형태로 접착한 후 컷팅기로 200 rpm으로 컷팅하여 피착재가 떨어지는지 여부를 기준으로 확인하였다.
샘플 SiO2 CaO MgO K2O P2O5 B2O3 Na2O Al2O3 CTE
(10-7/℃)		 접착력
비교예1 55 20 20 - - - - 5 85.7 Ⅹ
비교예2 50 20 20 - - 5 - 5 60.7 -
비교예3 45 20 20 - - 10 - 5 57.2 -
비교예4 50 20 20 5 - - - 5 상분리 -
비교예5 45 20 20 10 - - - 5 상분리 -
비교예6 55 20 15 - - 5 - 5 79.3 -
비교예7 55 20 10 - - 10 - 5 상분리 -
비교예8 55 20 15 - 5 - - 5 미용융 -
비교예9 55 20 10 - 10 - - 5 미용융 -
비교예10 55 20 15 5 - - - 5 92.7 -
실시예1 55 20 10 10 - - - 5 97.9 △
실시예2 52.5 20 10 10 - - 2.5 5 109.4 △
비교예11 50 20 10 10 - - 5 5 140.7 Ⅹ
비교예12 55 20 10 5 - - 5 5 92.9 Ⅹ
비교예13 55 17.5 10 10 - - 2.5 5 97 Ⅹ
비교예14 55 15 10 10 - - 5 5 122.2 △
샘플 SiO2 CaO MgO K2O Na2O Al2O3 TiO2 ZrO2 CTE
(10-7/℃)		 접착력
실시예3 55 15 10 5 10 5 - - 113.8 △
비교예15 55 15 12.5 7.5 5 5 - - 126.9 △
비교예16 55 17.5 10 7.5 5 5 - - 118 Ⅹ
비교예17 55 20 10 5 5 5 - - 90.7 Ⅹ
비교예18 55 15 15 10 0 5 - - 83.1 ○
비교예19 55 15 15 7.5 2.5 5 - - 87.2 ○
실시예4 55 15 15 5 5 5 - - 94.6 ○
실시예5 55 15 15 2.5 7.5 5 - - 98.6 ○
실시예6 55 15 15 - 10 5 - - 101.1 ○
실시예7 55 15 15 - 10 2.5 2.5 0 97.4 ○
실시예8 55 15 15 - 10 - 5 - 108.7 ○
실시예9 55 15 15 - 10 2.5 - 2.5 101.3 ○
실시예10 55 15 15 - 10 - - 5 102.6 ○
실시예11 55 15 15 - 10 - 2.5 2.5 101.9 ○
샘플의 유리전이온도 및 저장 안정성 확인
실시예 4 내지 11에서 제조된 샘플에 대하여 100시간 후 열팽창계수, 유리 전이온도 및 결정상을 확인하고 그 결과를 하기 표 3으로 나타내었다.
샘플 CTE(10-7/℃) 100시간 후
CTE(10-7/℃)		 Tg(℃) 결정상
실시예4 94.6 144.7 585.11 디옵사이드
실시예5 98.6 118.7 589.59 디옵사이드
실시예6 101.1 106.3 581.52 디옵사이드
실시예7 97.4 101.3 558.86 디옵사이드
실시예8 108.7 104.0 542.93 디옵사이드
실시예9 101.3 99.4 584.19 디옵사이드
실시예10 102.6 96.2 625.70 디옵사이드
실시예11 101.9 100.5 572.03 디옵사이드
표 1 내지 3을 참고하면, 실시예에 의한 유리 조성물이 90×10-7 내지 120×10-7 ℃-1의 열팽창계수 범위를 만족하며, 결정화나 미용융 등의 제조 과정에서 문제가 발생하지 않고 접착력을 나타내는 것을 확인할 수 있다.
나아가, 실시예 4 내지 11의 경우 92×10-7 내지 115×10-7 ℃-1의 열팽창계수 범위를 만족하며, 디옵사이드 결정상을 나타내어 보다 안정적으로 고체 산화물 연료전지를 밀봉할 수 있음을 확인할 수 있다.

Claims (12)

  1. SiO2 45 내지 58 몰%, Al2O3 0 내지 6.5 몰%, CaO 13 내지 15 몰%, MgO 8 내지 22 몰% K2O 0 내지 12 몰% 및 Na2O 5 내지 10 몰% 포함하며,
    K2O/Na2O 값이 1.3 이하이며,
    디옵사이드 결정상을 갖는 것을 특징으로 하는 고체 산화물 연료전지용 유리 밀봉재 조성물.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 고체 산화물 연료전지용 유리 밀봉재 조성물은 열팽창 계수가 90×10-7 내지 120×10-7 ℃-1인 것을 특징으로 하는 고체 산화물 연료전지용 유리 밀봉재 조성물.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 제 1항에 있어서,
    TiO2 및 ZrO2에서 선택되는 하나 이상을 0 내지 6.5 몰% 더 포함하는 것을 특징으로 하는 고체 산화물 연료전지용 유리 밀봉재 조성물.
  7. 제 1항에 있어서,
    열팽창 계수가 92×10-7 내지 115×10-7 ℃-1인 것을 특징으로 하는 고체 산화물 연료전지용 유리 밀봉재 조성물.
  8. 제 1항에 있어서,
    MgO가 13 내지 20 몰%를 만족하는 것을 특징으로 하는 고체 산화물 연료전지용 유리 밀봉재 조성물.
  9. 삭제
  10. 제 1항, 제 2항, 제 6항 내지 제 8항에서 선택되는 어느 한 항의 유리 밀봉재 조성물 및 유기 바인더를 포함하는 고체산화물 연료전지용 밀봉재.
  11. 제 10항에 있어서,
    상기 고체산화물 연료전지용 밀봉재는 페이스트 또는 시트 형태인 것을 특징으로 하는 고체산화물 연료전지용 밀봉재.
  12. 제 1항, 제 2항, 제 6항 내지 제 8항에서 선택되는 어느 한 항의 고체 산화물 연료전지용 유리 밀봉재 조성물을 포함하는 고체 산화물 연료전지.
KR1020230037660A 2023-03-23 2023-03-23 고체 산화물 연료전지용 유리 밀봉재 조성물 Active KR102778370B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020230037660A KR102778370B1 (ko) 2023-03-23 2023-03-23 고체 산화물 연료전지용 유리 밀봉재 조성물

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020230037660A KR102778370B1 (ko) 2023-03-23 2023-03-23 고체 산화물 연료전지용 유리 밀봉재 조성물

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20240142965A KR20240142965A (ko) 2024-10-02
KR102778370B1 true KR102778370B1 (ko) 2025-03-06

Family

ID=93116411

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020230037660A Active KR102778370B1 (ko) 2023-03-23 2023-03-23 고체 산화물 연료전지용 유리 밀봉재 조성물

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102778370B1 (ko)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008529256A (ja) 2005-02-03 2008-07-31 コーニング インコーポレイテッド 低アルカリ封止フリット、並びにそのようなフリットを用いたシールおよびデバイス
US20130272774A1 (en) * 2012-04-17 2013-10-17 Schott Ag Barium- and strontium-free vitreous or glass-ceramic jointing material and its use
WO2018066635A1 (ja) * 2016-10-07 2018-04-12 日本山村硝子株式会社 結晶化ガラス封着材
JP2019104672A (ja) 2017-12-08 2019-06-27 Ａｇｃ株式会社 ガラス

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7470640B2 (en) * 2006-04-11 2008-12-30 Corning Incorporated Glass-ceramic seals for use in solid oxide fuel cells
WO2011042148A1 (en) * 2009-10-06 2011-04-14 Topsoe Fuel Cell A/S Sealing glass for solid oxide electrolysis cell (soec) stacks

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008529256A (ja) 2005-02-03 2008-07-31 コーニング インコーポレイテッド 低アルカリ封止フリット、並びにそのようなフリットを用いたシールおよびデバイス
US20130272774A1 (en) * 2012-04-17 2013-10-17 Schott Ag Barium- and strontium-free vitreous or glass-ceramic jointing material and its use
WO2018066635A1 (ja) * 2016-10-07 2018-04-12 日本山村硝子株式会社 結晶化ガラス封着材
JP2019104672A (ja) 2017-12-08 2019-06-27 Ａｇｃ株式会社 ガラス

Also Published As

Publication number Publication date
KR20240142965A (ko) 2024-10-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8658549B2 (en) Crystallizing glass solder and use thereof
US20050277541A1 (en) Sealing glass frit
US7399720B1 (en) Glass and glass-ceramic sealant compositions
KR20070100826A (ko) 저 알카리 밀봉 프릿, 및 상기 프릿을 이용한 봉지 및디바이스
US20060019813A1 (en) Sealing glass composition, sealing glass frit, and sealing glass sheet
JP5542992B2 (ja) ガラスセラミックの接合材料およびその使用
US9415569B2 (en) High temperature substrate attachment glass
US20110200909A1 (en) Thin, fine grained and fully dense glass-ceramic seal for sofc stack
EP0982274A2 (en) Sealing frits
US8664134B2 (en) Crystallizing glass solders and uses thereof
Reis et al. Designing sealing glasses for solid oxide fuel cells
JP4266109B2 (ja) 封着用ガラスフリット
KR102778370B1 (ko) 고체 산화물 연료전지용 유리 밀봉재 조성물
CN108883972B (zh) 结晶性玻璃组合物
JP2024512212A (ja) 燃料電池スタック封止のためのガラス組成物
EP3875439B1 (en) Sealing glass composition and solid oxide fuel cell using same
KR102185975B1 (ko) 실링 유리 조성물 및 이를 이용한 고체산화물 연료 전지
KR102559509B1 (ko) 화학반응성을 억제시킨 저온 sofc 밀봉재 및 그의 제조방법
KR102119318B1 (ko) 고체산화물 연료전지용 밀봉 유리 조성물 및 이를 포함하는 밀봉 페이스트
KR101989499B1 (ko) 고체산화물 연료전지 실링재용 조성물, 이를 이용한 실링재 및 이의 제조방법
KR100693938B1 (ko) 고체산화물 연료전지용 고온 밀봉재
KR20220069213A (ko) 낮은 수축률을 갖는 고체산화물연료전지용 유리 세라믹 복합 밀봉재
KR102008063B1 (ko) 글래스 프릿 조성물
KR102559505B1 (ko) 열팽창계수를 향상시킨 sofc 밀봉재 및 그의 제조방법
AU2021218224B2 (en) Glass composition for fuel cell stack sealing

Legal Events

Date Code Title Description
PA0109 Patent application

Patent event code: PA01091R01D

Comment text: Patent Application

Patent event date: 20230323

PA0201 Request for examination

Patent event code: PA02011R01I

Patent event date: 20230323

Comment text: Patent Application

E902 Notification of reason for refusal
PE0902 Notice of grounds for rejection

Comment text: Notification of reason for refusal

Patent event date: 20240823

Patent event code: PE09021S01D

PG1501 Laying open of application
E701 Decision to grant or registration of patent right
PE0701 Decision of registration

Patent event code: PE07011S01D

Comment text: Decision to Grant Registration

Patent event date: 20250228

GRNT Written decision to grant
PR0701 Registration of establishment

Comment text: Registration of Establishment

Patent event date: 20250304

Patent event code: PR07011E01D

PR1002 Payment of registration fee

Payment date: 20250304

End annual number: 3

Start annual number: 1

PG1601 Publication of registration