JP2001035506A - 固形酸化物燃料セルのセル相互接続体とセルを接合するための方法および装置 - Google Patents
固形酸化物燃料セルのセル相互接続体とセルを接合するための方法および装置Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 セルと相互接続体とを接合するための改良さ
れた方法および装置を提供する。 【解決手段】 固形酸化物燃料セルは、第１の固形酸化
物燃料セルと、第２の固形酸化物燃料セルと、相互接続
体と、接合部材とより成り、第１の固形酸化物燃料セル
はカソードを、第２の固形酸化物燃料セルはアノードを
それぞれ具備し、相互接続体は第１固形酸化物燃料セル
のカソードと第２固形酸化物燃料セルのアノード間に配
置される。接合部材が、相互接続体を、第１固形酸化物
燃料セルのカソードと第２固形酸化物燃料セルのアノー
ドの少なくとも一方に接合するのであるが、この際本発
明においては接合部材は多孔質基材より成る。本出願
は、固形酸化物燃料セルスタックを製造する方法も含
む。
れた方法および装置を提供する。 【解決手段】 固形酸化物燃料セルは、第１の固形酸化
物燃料セルと、第２の固形酸化物燃料セルと、相互接続
体と、接合部材とより成り、第１の固形酸化物燃料セル
はカソードを、第２の固形酸化物燃料セルはアノードを
それぞれ具備し、相互接続体は第１固形酸化物燃料セル
のカソードと第２固形酸化物燃料セルのアノード間に配
置される。接合部材が、相互接続体を、第１固形酸化物
燃料セルのカソードと第２固形酸化物燃料セルのアノー
ドの少なくとも一方に接合するのであるが、この際本発
明においては接合部材は多孔質基材より成る。本出願
は、固形酸化物燃料セルスタックを製造する方法も含
む。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、固形酸化物燃料電
池(SOFC)に関し、特定すると固形酸化物燃料電池の相互
接続体とセルとを接合するための方法および装置に関す
る。
池(SOFC)に関し、特定すると固形酸化物燃料電池の相互
接続体とセルとを接合するための方法および装置に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】固形酸化物燃料セルは、燃料効率が高
く、排気性が低く、発電のオプションの分散性が得られ
るという潜在性を有する。しかしながら、大形システム
の資本経費および市場の経済性に起因して、固形酸化物
燃料電池の利点は、達成が難しかった。
く、排気性が低く、発電のオプションの分散性が得られ
るという潜在性を有する。しかしながら、大形システム
の資本経費および市場の経済性に起因して、固形酸化物
燃料電池の利点は、達成が難しかった。
【０００３】焦点を置かれた固形燃料電池の一側面は、
スタックの性能を増しながら動作温度を低めることであ
った。これにより、スタックおよび残りのプラントの費
用は削減される。高性能を得ながら動作温度を減ずる一
つの態様は、隣接するセル間の抵抗接触を低め反応ガス
に対する流路抵抗を低めるようにセルおよびスタックを
接合することである。これは一般に、固形酸化物燃料セ
ルスタックと称される。スタックは、一般に、複数の目
的を果たす「フローフィールド」を使用することによって
接合される。「フローフィールド」は、反応ガスに対する
流路と、低抵抗導電路と、ガスを封じ込めるため、スタ
ック周辺部に有効なガス不浸透性の封止を提供する。一
般に、このような「フローフィールド」は、相互接続体
と一体であり、そしてこの場合、セル、相互接続体およ
びフローフィールドは、セラミック結合層を使用して、
一緒に製造され接合される。このようなスタックの場
合、層間の一致を得るのが難しい。
スタックの性能を増しながら動作温度を低めることであ
った。これにより、スタックおよび残りのプラントの費
用は削減される。高性能を得ながら動作温度を減ずる一
つの態様は、隣接するセル間の抵抗接触を低め反応ガス
に対する流路抵抗を低めるようにセルおよびスタックを
接合することである。これは一般に、固形酸化物燃料セ
ルスタックと称される。スタックは、一般に、複数の目
的を果たす「フローフィールド」を使用することによって
接合される。「フローフィールド」は、反応ガスに対する
流路と、低抵抗導電路と、ガスを封じ込めるため、スタ
ック周辺部に有効なガス不浸透性の封止を提供する。一
般に、このような「フローフィールド」は、相互接続体
と一体であり、そしてこの場合、セル、相互接続体およ
びフローフィールドは、セラミック結合層を使用して、
一緒に製造され接合される。このようなスタックの場
合、層間の一致を得るのが難しい。
【０００４】他の解決法は、接合後、未焼成の相互接続
体、セルおよびフローフィールドを一緒に焼成すること
を含んだ。例えば、Argonne National Labsは、フロー
フィールドおよび電解質の両者として働くジルコニアよ
り成る濃密な波型の電解質部材の使用を開示している。
１具体例において、かかる部材は、ドープされた亜クロ
ム酸ランタン(ランタンクロマイト)より成り、これがセ
ルと一緒に焼成される。これらの方法は若干の成功を示
したが、このような溶液が全スタックに適用されるとき
には問題があった。
体、セルおよびフローフィールドを一緒に焼成すること
を含んだ。例えば、Argonne National Labsは、フロー
フィールドおよび電解質の両者として働くジルコニアよ
り成る濃密な波型の電解質部材の使用を開示している。
１具体例において、かかる部材は、ドープされた亜クロ
ム酸ランタン(ランタンクロマイト)より成り、これがセ
ルと一緒に焼成される。これらの方法は若干の成功を示
したが、このような溶液が全スタックに適用されるとき
には問題があった。
【０００５】このようにしてスタックを製造することに
関しての難点は、３層の各々に対してマイクロ構造と処
理の基本的に競合する一組の要件に起因する。詳しく言
うと、これらの材料を一緒に焼成しようとする試みは、
不適切なマイクロ構造の発生か隣接する層間での化学種
の多量の移動をもたらし、スタックの性能を貧弱にす
る。さらに、液層ドーパントを利用しようとする試みさ
え、相互拡散の問題を悪化し、スタックの性能を貧弱に
する。
関しての難点は、３層の各々に対してマイクロ構造と処
理の基本的に競合する一組の要件に起因する。詳しく言
うと、これらの材料を一緒に焼成しようとする試みは、
不適切なマイクロ構造の発生か隣接する層間での化学種
の多量の移動をもたらし、スタックの性能を貧弱にす
る。さらに、液層ドーパントを利用しようとする試みさ
え、相互拡散の問題を悪化し、スタックの性能を貧弱に
する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】それゆえ、本発明の目
的は、セルおよび相互接続体を接合するための改良され
た方法および装置を提供することである。
的は、セルおよび相互接続体を接合するための改良され
た方法および装置を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は、第１の固形酸
化物燃料セルと、第２の固形酸化物燃料セルと、相互接
続体と、相互接続体を第１および第２固形酸化物セルに
接合するための手段とを含む固形酸化物燃料電池スタッ
クを提供する。第１の固形酸化物燃料セルはカソードを
備える。第２の固形酸化物燃料セルはアノードを備え
る。相互接続体は、第１固形酸化物燃料セルのカソード
と第２固形酸化物燃料セルのアノードとの間に配置され
る。接合手段は、第１固形酸化物燃料セルのカソードと
第２固形酸化物燃料セルのアノードの少なくとも一方を
相互接続体に接合する多孔質の基材より成る。
化物燃料セルと、第２の固形酸化物燃料セルと、相互接
続体と、相互接続体を第１および第２固形酸化物セルに
接合するための手段とを含む固形酸化物燃料電池スタッ
クを提供する。第１の固形酸化物燃料セルはカソードを
備える。第２の固形酸化物燃料セルはアノードを備え
る。相互接続体は、第１固形酸化物燃料セルのカソード
と第２固形酸化物燃料セルのアノードとの間に配置され
る。接合手段は、第１固形酸化物燃料セルのカソードと
第２固形酸化物燃料セルのアノードの少なくとも一方を
相互接続体に接合する多孔質の基材より成る。
【０００８】好ましい具体例において、接合手段の多孔
質基材は、２０〜８０％の有効率を有する。他の好まし
い具体例において、接合手段の多孔質基材は、実質的に
１００〜１０００μの孔寸法を有する。
質基材は、２０〜８０％の有効率を有する。他の好まし
い具体例において、接合手段の多孔質基材は、実質的に
１００〜１０００μの孔寸法を有する。
【０００９】他の好ましい具体例において、固形酸化物
燃料セルスタックは、相互接続体と、第１固形酸化物燃
料セルのカソードおよび第２固形酸化物燃料セルのアノ
ードの一方との間において多孔質基材の少なくとも一縁
部を封止するための手段を備える。一つのこの種の具体
例において、封止手段は、ガス不浸透性のイットリア安
定化ジルコニアを含む。
燃料セルスタックは、相互接続体と、第１固形酸化物燃
料セルのカソードおよび第２固形酸化物燃料セルのアノ
ードの一方との間において多孔質基材の少なくとも一縁
部を封止するための手段を備える。一つのこの種の具体
例において、封止手段は、ガス不浸透性のイットリア安
定化ジルコニアを含む。
【００１０】さらに他の好ましい具体例において、接合
手段はさらに、導電性被覆を備える。一つのこの種の具
体例において、導電性被覆は、少なくとも１０μｍ、好
ましくは約５μｍから約２５μｍの範囲の厚さを有す
る。導電性被覆は、好ましくは、ドープされたランタン
コバルタイト、ランタンマンガナイト、プラセオジムコ
バルタイトまたはマンガナイトおよび／またはその他の
ドープされた導電性酸化物または金属のいずれか一つよ
り構成される。
手段はさらに、導電性被覆を備える。一つのこの種の具
体例において、導電性被覆は、少なくとも１０μｍ、好
ましくは約５μｍから約２５μｍの範囲の厚さを有す
る。導電性被覆は、好ましくは、ドープされたランタン
コバルタイト、ランタンマンガナイト、プラセオジムコ
バルタイトまたはマンガナイトおよび／またはその他の
ドープされた導電性酸化物または金属のいずれか一つよ
り構成される。
【００１１】他の好ましい具体例において、接合手段は
少なくとも一つの溝を備え、ある具体例においては、接
合手段は、少なくとも、末端で分離された部分を各々有
する２またはそれ以上の溝を備えてよい。この種の具体
例においては、溝は少なくとも５００μｍ、好ましくは
約２５０μｍから約１０００μｍの範囲の深さを有す
る。
少なくとも一つの溝を備え、ある具体例においては、接
合手段は、少なくとも、末端で分離された部分を各々有
する２またはそれ以上の溝を備えてよい。この種の具体
例においては、溝は少なくとも５００μｍ、好ましくは
約２５０μｍから約１０００μｍの範囲の深さを有す
る。
【００１２】本発明さらに、固形酸化物燃料セルを相互
接続体に接合するための多孔質基材の製造方法を含む。
この方法は、フローフィールド型材を提供するステップ
を含む。フローフィールド型材は、提供されると、含浸
剤で含浸される。ついで、含浸剤を含むフローフィール
ド型材を焼成する。ついで、フローフィールド型材を揮
発して、多孔質基材を形成する。
接続体に接合するための多孔質基材の製造方法を含む。
この方法は、フローフィールド型材を提供するステップ
を含む。フローフィールド型材は、提供されると、含浸
剤で含浸される。ついで、含浸剤を含むフローフィール
ド型材を焼成する。ついで、フローフィールド型材を揮
発して、多孔質基材を形成する。
【００１３】好ましい具体例において、フローフィール
ド型材を含浸するステップは、含浸剤をフローフィール
ド型材に導入するステップを含む。導入されたら、過剰
の含浸剤は、フローフィールド型材から駆逐される。上
述のステップは、フローフィールド型材が所望されるよ
うに含浸されるまで反覆される。
ド型材を含浸するステップは、含浸剤をフローフィール
ド型材に導入するステップを含む。導入されたら、過剰
の含浸剤は、フローフィールド型材から駆逐される。上
述のステップは、フローフィールド型材が所望されるよ
うに含浸されるまで反覆される。
【００１４】他の好ましい具体例においては、方法はさ
らに、フローフィールド型材の下面および上面の少なく
とも一方を導電性被覆で含浸するステップを含む。
らに、フローフィールド型材の下面および上面の少なく
とも一方を導電性被覆で含浸するステップを含む。
【００１５】さらに他の好ましい具体例においては、方
法はさらに、フローフィールド型材の下面および上面の
少なくとも一方に溝を導入するステップを含む。
法はさらに、フローフィールド型材の下面および上面の
少なくとも一方に溝を導入するステップを含む。
【００１６】好ましい具体例において、フローフィール
ド型材は、連続気泡の網状フォームより成る。好ましく
は、連続気泡の網状フォームは、ポリウレタン、ポリス
テル、ポリ塩化ビニル、アセテートおよびその他の共重
合体より成る群の一つから選択される。
ド型材は、連続気泡の網状フォームより成る。好ましく
は、連続気泡の網状フォームは、ポリウレタン、ポリス
テル、ポリ塩化ビニル、アセテートおよびその他の共重
合体より成る群の一つから選択される。
【００１７】他の好ましい具体例においては、フローフ
ィールド型材を揮発するステップは、炭質残分の形成を
実質的に阻止するステップを含む。
ィールド型材を揮発するステップは、炭質残分の形成を
実質的に阻止するステップを含む。
【００１８】さらに他の具体例においては、含浸剤は、
セラミック成分を有するチキソトロピー性のスラリより
構成してよい。好ましくは、含浸剤は、少なくとも１０
００センチポアズ、好ましくは１５００から３０００セ
ンチポアズの範囲の粘度より成るのがよい。加えて、こ
の種の如何なる具体例においても、含浸剤は少なくとも
一種の流動剤を含んでよく、そしてこの流動剤は、カル
ボキシメチルセルローズおよびヒドロキシメチルセルロ
ーズより成る群の一つから選択される。この種の具体例
において、流動剤は、含浸剤の約０．０１重量％〜約１
０重量％を含む。
セラミック成分を有するチキソトロピー性のスラリより
構成してよい。好ましくは、含浸剤は、少なくとも１０
００センチポアズ、好ましくは１５００から３０００セ
ンチポアズの範囲の粘度より成るのがよい。加えて、こ
の種の如何なる具体例においても、含浸剤は少なくとも
一種の流動剤を含んでよく、そしてこの流動剤は、カル
ボキシメチルセルローズおよびヒドロキシメチルセルロ
ーズより成る群の一つから選択される。この種の具体例
において、流動剤は、含浸剤の約０．０１重量％〜約１
０重量％を含む。
【００１９】他の好ましい具体例においては、含浸剤
は、少なくとも一種のバインダを含む。好ましくは、バ
インダは、ポリビニルブチロールおよびポリビニルアセ
テートより成る群の一つから選択される。バインダを含
む具体例において、バインダは接合物質の約０．０１重
量％〜約１０重量％を含む。
は、少なくとも一種のバインダを含む。好ましくは、バ
インダは、ポリビニルブチロールおよびポリビニルアセ
テートより成る群の一つから選択される。バインダを含
む具体例において、バインダは接合物質の約０．０１重
量％〜約１０重量％を含む。
【００２０】本発明はさらに、固形酸化物燃料セルスタ
ックを製造するための方法を含む。この方法は、アノー
ドと、カソードと、電解質を各々有する少なくとも二つ
の焼成固形酸化物燃料セルを提供するステップを含む。
それが提供されたら、相互接続体が、少なくとも二つの
固形酸化物燃料セルの一方の固形酸化物燃料セルのカソ
ードおよび前記少なくとも二つの固形酸化物燃料セルの
他方の固形酸化物燃料セルのアノードと関連配置され
る。つぎに、含浸剤を有するフローフィールド型材を提
供する。フローフィールド型材は、提供されると、相互
接続体と、前記少なくとも二つの焼成固形酸化物燃料セ
ルのアノードまたはアノードとの間に、かつそれらと接
触するように関連配置される。ついで、少なくとも二つ
の焼成された固形酸化物燃料セルと、相互接続体と、フ
ローフィールド型材の組み立てられたスタックは焼成さ
れる。ついで、フローフィールド型材は揮発され、焼成
された固形酸化物燃料セルスタックを形成する。
ックを製造するための方法を含む。この方法は、アノー
ドと、カソードと、電解質を各々有する少なくとも二つ
の焼成固形酸化物燃料セルを提供するステップを含む。
それが提供されたら、相互接続体が、少なくとも二つの
固形酸化物燃料セルの一方の固形酸化物燃料セルのカソ
ードおよび前記少なくとも二つの固形酸化物燃料セルの
他方の固形酸化物燃料セルのアノードと関連配置され
る。つぎに、含浸剤を有するフローフィールド型材を提
供する。フローフィールド型材は、提供されると、相互
接続体と、前記少なくとも二つの焼成固形酸化物燃料セ
ルのアノードまたはアノードとの間に、かつそれらと接
触するように関連配置される。ついで、少なくとも二つ
の焼成された固形酸化物燃料セルと、相互接続体と、フ
ローフィールド型材の組み立てられたスタックは焼成さ
れる。ついで、フローフィールド型材は揮発され、焼成
された固形酸化物燃料セルスタックを形成する。
【００２１】好ましい具体例において、フローフィール
ド型材を関連配置するステップは、相互接続体およびそ
れぞれのアノードおよびカソードの一つに含浸剤を適用
するステップを含む。フローフィールド型材は、それが
適用されると、相互接続体およびそれぞれのアノードま
たはカソードの各々と接触するように位置づけられる。
ド型材を関連配置するステップは、相互接続体およびそ
れぞれのアノードおよびカソードの一つに含浸剤を適用
するステップを含む。フローフィールド型材は、それが
適用されると、相互接続体およびそれぞれのアノードま
たはカソードの各々と接触するように位置づけられる。
【００２２】好ましい具体例において、フローフィール
ド型材を提供するステップは、フローフィールド型材を
含浸材で含浸するステップを含む。他の好ましい具体例
においては、フローフィールド型材を提供するステップ
は、下面および上面の少なくとも一方を導電性被覆で含
浸するステップを含む。さらに他の好ましい具体例にお
いては、フローフィールド型材を提供するステップは、
導電性被覆の下面および上面の少なくとも一方に少なく
とも一つの溝を導入するステップを含む。
ド型材を提供するステップは、フローフィールド型材を
含浸材で含浸するステップを含む。他の好ましい具体例
においては、フローフィールド型材を提供するステップ
は、下面および上面の少なくとも一方を導電性被覆で含
浸するステップを含む。さらに他の好ましい具体例にお
いては、フローフィールド型材を提供するステップは、
導電性被覆の下面および上面の少なくとも一方に少なく
とも一つの溝を導入するステップを含む。
【００２３】他の具体例においては、フローフィールド
型材を揮発するステップが、スタックの焼成に必要な温
度より低い温度にて行われる。
型材を揮発するステップが、スタックの焼成に必要な温
度より低い温度にて行われる。
【００２４】本発明はさらに、固形酸化物燃料セルスタ
ックを製造する方法を含む。この方法は、アノードと、
カソードと、電解質を各々有する少なくとも二つの固形
酸化物燃料セルであって、そのうちの少なくとも一つが
未焼成である二つの固形酸化物燃料セルを提供するステ
ップを含む。それが提供されると、相互接続体が少なく
とも二つの固形酸化物燃料セルの一方の固形酸化物燃料
セルのカソードと少なくとも二つの固形酸化物燃料セル
の他方の固形酸化物燃料セルのアノードと関連配置され
る。次に、含浸剤を有するフローフィールド型材を提供
する。それが提供されると、フローフィールド型材が、
相互接続対と少なくとも二つの固形酸化物フローフィー
ルド燃料セルのカソードまたはアノードとの間にかつそ
れらと接触するように関連配置される。ついで、少なく
とも二つの固形酸化物燃料セルと、相互接続体と、フロ
ーフィールド型材の組み立てられたスタックが、一緒に
焼成される。続いて、フローフィールド型材が揮発さ
れ、焼成された固形酸化物燃料セルスタックを形成す
る。
ックを製造する方法を含む。この方法は、アノードと、
カソードと、電解質を各々有する少なくとも二つの固形
酸化物燃料セルであって、そのうちの少なくとも一つが
未焼成である二つの固形酸化物燃料セルを提供するステ
ップを含む。それが提供されると、相互接続体が少なく
とも二つの固形酸化物燃料セルの一方の固形酸化物燃料
セルのカソードと少なくとも二つの固形酸化物燃料セル
の他方の固形酸化物燃料セルのアノードと関連配置され
る。次に、含浸剤を有するフローフィールド型材を提供
する。それが提供されると、フローフィールド型材が、
相互接続対と少なくとも二つの固形酸化物フローフィー
ルド燃料セルのカソードまたはアノードとの間にかつそ
れらと接触するように関連配置される。ついで、少なく
とも二つの固形酸化物燃料セルと、相互接続体と、フロ
ーフィールド型材の組み立てられたスタックが、一緒に
焼成される。続いて、フローフィールド型材が揮発さ
れ、焼成された固形酸化物燃料セルスタックを形成す
る。
【００２５】好ましい具体利において、少なくとも二つ
の固形酸化物燃料セルを提供するステップは、電解質を
テープキャストし、アノードおよびカソードをスクリー
ン印刷して、未焼成の固形酸化物燃料セルを形成するス
テップを含む。
の固形酸化物燃料セルを提供するステップは、電解質を
テープキャストし、アノードおよびカソードをスクリー
ン印刷して、未焼成の固形酸化物燃料セルを形成するス
テップを含む。
【００２６】他の好ましい具体例においては、相互接続
体を提供するステップが、相互接続体をテープキャスト
して、未焼成の相互接続体を形成するステップを含む。
体を提供するステップが、相互接続体をテープキャスト
して、未焼成の相互接続体を形成するステップを含む。
【００２７】本発明のさらに他の具体例においては、少
なくとも二つの固形酸化物燃料セルを提供するステップ
が、少なくとも二つの未焼成の固形酸化物燃料セルを提
供するステップを含む。他の好ましい具体例において
は、相互接続体を提供するステップが、バイアフィール
ド相互接続体を提供するステップを含む。
なくとも二つの固形酸化物燃料セルを提供するステップ
が、少なくとも二つの未焼成の固形酸化物燃料セルを提
供するステップを含む。他の好ましい具体例において
は、相互接続体を提供するステップが、バイアフィール
ド相互接続体を提供するステップを含む。
【００２８】
【発明の実施の形態】本発明は多くの形式での具体例が
可能であるが、ここでは一つの特定の具体例について図
示説明する。この開示は、本発明の原理の例示であると
考えることができ、本発明を例示の具体例に限定するこ
とを意図するものでないことを理解されたい。
可能であるが、ここでは一つの特定の具体例について図
示説明する。この開示は、本発明の原理の例示であると
考えることができ、本発明を例示の具体例に限定するこ
とを意図するものでないことを理解されたい。
【００２９】図１において、固形酸化物燃料セルスタッ
ク１０は、第１の固形酸化物燃料セル１２と、第２の固
形酸化物燃料セル１４と、相互接続体１６と、相互接続
体をセルに接合するための手段１８と、相互接続体およ
び第１および第２固形酸化物燃料セル間を封止するため
の手段２０とを含むものとして図示されている。
ク１０は、第１の固形酸化物燃料セル１２と、第２の固
形酸化物燃料セル１４と、相互接続体１６と、相互接続
体をセルに接合するための手段１８と、相互接続体およ
び第１および第２固形酸化物燃料セル間を封止するため
の手段２０とを含むものとして図示されている。
【００３０】第１固形酸化物燃料セル１２は、アノード
３０と、カソード３２と、電解質３４とを備える。同様
に、第２固形酸化物燃料セル１４は、アノード３６と、
カソード３８と、電解質４０とを備える。固形酸化物燃
料セル１２と１４は、種々の電圧出力および動作温度を
有する種々の設計の従来形式の固形酸化物燃料セルより
構成してよい。
３０と、カソード３２と、電解質３４とを備える。同様
に、第２固形酸化物燃料セル１４は、アノード３６と、
カソード３８と、電解質４０とを備える。固形酸化物燃
料セル１２と１４は、種々の電圧出力および動作温度を
有する種々の設計の従来形式の固形酸化物燃料セルより
構成してよい。
【００３１】相互接続体１６は、第１の表面４８と、第
２の表面４９と、厚さ５０を有する。第１および第２表
面４８、４９は、それぞれ実質的に滑らかで平坦であ
る。けれども、他の表面も同様に企画される。かくし
て、厚さ５０は一般的にほぼ均一な厚さを有し、ほぼ２
５０〜１０００ミクロンである。加えて、相互接続体は
一般的に導電性セラミックまたは金属箔より成るが、他
の物質も同様にその使用を企画される。
２の表面４９と、厚さ５０を有する。第１および第２表
面４８、４９は、それぞれ実質的に滑らかで平坦であ
る。けれども、他の表面も同様に企画される。かくし
て、厚さ５０は一般的にほぼ均一な厚さを有し、ほぼ２
５０〜１０００ミクロンである。加えて、相互接続体は
一般的に導電性セラミックまたは金属箔より成るが、他
の物質も同様にその使用を企画される。
【００３２】相互接続体をセルに接合するための手段１
８は、相互接続体と第１固形酸化物燃料セルのカソード
間に位置する第１の多孔質基材４２と、相互接続体と第
２固形酸化物燃料セルのアノード間に位置する第２の多
孔質基材４３とより構成される。第１および第２多孔質
基材の各々は、スタック中の空気および燃料の通過を容
易にする貫通孔を含む。
８は、相互接続体と第１固形酸化物燃料セルのカソード
間に位置する第１の多孔質基材４２と、相互接続体と第
２固形酸化物燃料セルのアノード間に位置する第２の多
孔質基材４３とより構成される。第１および第２多孔質
基材の各々は、スタック中の空気および燃料の通過を容
易にする貫通孔を含む。
【００３３】さらに詳しく言うと、第１多孔質基材４２
は一般に、２０〜８０％間、好ましくは４０〜６０％間
の多孔率を有する物質より成る。さらに孔寸法は、１０
０〜１０００μｍ、より好ましくは２５０〜１０００μ
ｍの範囲である。もちろん、多孔率が、低圧力降下でガ
ス流の適当な通過を許容する多孔率である限り、他の孔
寸法および多孔率も企画される。
は一般に、２０〜８０％間、好ましくは４０〜６０％間
の多孔率を有する物質より成る。さらに孔寸法は、１０
０〜１０００μｍ、より好ましくは２５０〜１０００μ
ｍの範囲である。もちろん、多孔率が、低圧力降下でガ
ス流の適当な通過を許容する多孔率である限り、他の孔
寸法および多孔率も企画される。
【００３４】同様に、第２多孔質基材４３は一般に、２
０〜８０％間、好ましくは４０〜６０％間の多孔率を有
する物質より成る。さらに孔寸法は、１００〜１０００
μｍ、好ましくは２５０から１０００μｍの範囲にあ
る。さらに、基材中の空気の適当な通過が許容される限
り、他の孔寸法および多孔率も同様に企画される。方法
に関して、より詳しく説明されるように、物質は、セル
間において電荷を導くことができるセラミック物質から
成る。
０〜８０％間、好ましくは４０〜６０％間の多孔率を有
する物質より成る。さらに孔寸法は、１００〜１０００
μｍ、好ましくは２５０から１０００μｍの範囲にあ
る。さらに、基材中の空気の適当な通過が許容される限
り、他の孔寸法および多孔率も同様に企画される。方法
に関して、より詳しく説明されるように、物質は、セル
間において電荷を導くことができるセラミック物質から
成る。
【００３５】多孔質基材４２、４３のいずれか一方また
は両方とも、溝７１を設けてよい。これらの溝は、多孔
質基材の多孔率を増す働きをする。加えて、多孔質基材
４２、４３のいずれか一方または両方とも、追加的に、
その下面および上面の一方またはその両方に導電性被覆
４７を備えてよい。追って詳細に説明されるように、導
電性被覆は、低圧力降下および高電子伝導率が所望され
る場合に有用である。
は両方とも、溝７１を設けてよい。これらの溝は、多孔
質基材の多孔率を増す働きをする。加えて、多孔質基材
４２、４３のいずれか一方または両方とも、追加的に、
その下面および上面の一方またはその両方に導電性被覆
４７を備えてよい。追って詳細に説明されるように、導
電性被覆は、低圧力降下および高電子伝導率が所望され
る場合に有用である。
【００３６】相互接続体とセル間を封止するための手段
２０は、実質的にガス不浸透性のイットリア安定化ジル
コニアを含む縁部シール４６より成る。もちろん、ガラ
スおよびガラスセラミック、金属箔またはセラミックフ
ァイバ構成体のような、他の縁部シール物質も同様にそ
の使用が企画される。封止手段は、相互接続体の一側に
空気を、その他側にガスを封じ込めそれらを流動させる
働きをし、それにより空気とガスは所望の経路に沿って
維持される。それらはさらに、空気と燃料の望ましくな
い混合を防ぐ働きをする。
２０は、実質的にガス不浸透性のイットリア安定化ジル
コニアを含む縁部シール４６より成る。もちろん、ガラ
スおよびガラスセラミック、金属箔またはセラミックフ
ァイバ構成体のような、他の縁部シール物質も同様にそ
の使用が企画される。封止手段は、相互接続体の一側に
空気を、その他側にガスを封じ込めそれらを流動させる
働きをし、それにより空気とガスは所望の経路に沿って
維持される。それらはさらに、空気と燃料の望ましくな
い混合を防ぐ働きをする。
【００３７】動作について説明すると、空気および燃料
は、対応する相互接続体のそれぞれの側において接合手
段中を流動せしめられるとき、結合手段の開口および孔
中を進行する。かくして、接合手段は、相互接続体をそ
れぞれのセルに結合するための十分な接合特性を提供し
ながら、ＳＯＦＣ内の反応のために必要とされる燃料と
空気に対する通路を提供する。
は、対応する相互接続体のそれぞれの側において接合手
段中を流動せしめられるとき、結合手段の開口および孔
中を進行する。かくして、接合手段は、相互接続体をそ
れぞれのセルに結合するための十分な接合特性を提供し
ながら、ＳＯＦＣ内の反応のために必要とされる燃料と
空気に対する通路を提供する。
【００３８】セル１０のＳＯＦＣスタックを製造するた
めには、第１のセル１２と第２セル１４を提供する。こ
の具体例においては、提供されたセルはすでに焼成され
ており、完成された(焼成された)状態で提供される。
めには、第１のセル１２と第２セル１４を提供する。こ
の具体例においては、提供されたセルはすでに焼成され
ており、完成された(焼成された)状態で提供される。
【００３９】次に、相互接続体および封止手段が提供さ
れる。相互接続体は、好ましくは、滑らかな表面形態と
均一な厚さより成るのがよい。しかしながら、この種の
相互接続体は一般的に経済的であるが、種々の表面形態
と表面の変化を有する相互接続体のような他の相互接続
体も、同様にその使用が企画される。この具体例におい
ては、セルと同様に、相互接続体と封止手段も同様に焼
成状態にある。
れる。相互接続体は、好ましくは、滑らかな表面形態と
均一な厚さより成るのがよい。しかしながら、この種の
相互接続体は一般的に経済的であるが、種々の表面形態
と表面の変化を有する相互接続体のような他の相互接続
体も、同様にその使用が企画される。この具体例におい
ては、セルと同様に、相互接続体と封止手段も同様に焼
成状態にある。
【００４０】接合手段を製造するためには、図２に示さ
れるように、所望の寸法を有するフローフィールド型材
が、含浸剤５２とともに提供される。本質的に、フロー
フィールド型材５１は、切断され所望の寸法にトリミン
グされた連続気泡フォーム部材より成る。例えば、フォ
ーム部材は、実質的に平坦な表面と実質的に均一な厚さ
をもって均一でよい。同様に、図３に示されるように、
フローフィールド型材５１は溝７１を備えてよい。これ
は物質の多孔率を増す。溝は、多数の異なる形状と配傾
より構成し得る。この種のフローフィールド型材は、フ
ローフィールド型材の多孔率が低すぎ多孔率の増加が望
まる場合、特に有用である。
れるように、所望の寸法を有するフローフィールド型材
が、含浸剤５２とともに提供される。本質的に、フロー
フィールド型材５１は、切断され所望の寸法にトリミン
グされた連続気泡フォーム部材より成る。例えば、フォ
ーム部材は、実質的に平坦な表面と実質的に均一な厚さ
をもって均一でよい。同様に、図３に示されるように、
フローフィールド型材５１は溝７１を備えてよい。これ
は物質の多孔率を増す。溝は、多数の異なる形状と配傾
より構成し得る。この種のフローフィールド型材は、フ
ローフィールド型材の多孔率が低すぎ多孔率の増加が望
まる場合、特に有用である。
【００４１】フローフィールド型材５１は、ポリウレタ
ン、ポリエステルまたは一群のポリ塩化ビニル、アセテ
ートならびにその他の異なる共重合体より成る多種の連
続気泡網状フォームより構成し得る。もちろん、例えば
セルローズ物質のような他の物質も同様に利用可能であ
る。必ずしも限定されるものではないが、フローフィー
ルド型材５１は、含浸剤が燃焼される温度に等しい温度
またはそれ以下の温度で揮発または燃え尽きる物質より
構成するのが好ましい。さらに、物質は、型材内で揮発
し後に炭質残分を残さないのが望ましい。もちろん、あ
る程度の炭質残分を残す物質や、より高められた温度に
て揮発または焼尽する物質も同様に利用できる。
ン、ポリエステルまたは一群のポリ塩化ビニル、アセテ
ートならびにその他の異なる共重合体より成る多種の連
続気泡網状フォームより構成し得る。もちろん、例えば
セルローズ物質のような他の物質も同様に利用可能であ
る。必ずしも限定されるものではないが、フローフィー
ルド型材５１は、含浸剤が燃焼される温度に等しい温度
またはそれ以下の温度で揮発または燃え尽きる物質より
構成するのが好ましい。さらに、物質は、型材内で揮発
し後に炭質残分を残さないのが望ましい。もちろん、あ
る程度の炭質残分を残す物質や、より高められた温度に
て揮発または焼尽する物質も同様に利用できる。
【００４２】含浸剤５２は、バインダ、流動剤およびセ
ラミック接合剤を含むスラリより成る。バインダは、結
合機能を補助し、例えばポリビニルブチロールまたはポ
リビニルアセテートのような任意の数の異なる物質から
構成し得る。バインダの量は、スラリの０〜１０重量％
の間で変るが、この外側の量、すなわち１０重量％以上
の量も同様にその使用が企画される。
ラミック接合剤を含むスラリより成る。バインダは、結
合機能を補助し、例えばポリビニルブチロールまたはポ
リビニルアセテートのような任意の数の異なる物質から
構成し得る。バインダの量は、スラリの０〜１０重量％
の間で変るが、この外側の量、すなわち１０重量％以上
の量も同様にその使用が企画される。
【００４３】スラリをチキソトロピー性にするために流
動剤が使用される。チキソトロピー性のスラリは、低剪
断速度の流れに対して高抵抗を有し、高剪断速度の流れ
に対して低抵抗を有するスラリである。かくして、チキ
ソトロピー性のスラリは、フローフィールド型材の空隙
または空空間内に迅速に入りその壁を被覆するような粘
度を有する。しかし、一度被覆されると、含浸の完了
後、スラリは型材から排出することはない。流動材は、
種々の物質が企画されるが、カルボキシメチルセルロー
ズまたはヒドロキシメチルセルロースから構成してよ
い。限定されるものではないが、流動剤はスラリの０〜
１０重量％の間で含んでよい。
動剤が使用される。チキソトロピー性のスラリは、低剪
断速度の流れに対して高抵抗を有し、高剪断速度の流れ
に対して低抵抗を有するスラリである。かくして、チキ
ソトロピー性のスラリは、フローフィールド型材の空隙
または空空間内に迅速に入りその壁を被覆するような粘
度を有する。しかし、一度被覆されると、含浸の完了
後、スラリは型材から排出することはない。流動材は、
種々の物質が企画されるが、カルボキシメチルセルロー
ズまたはヒドロキシメチルセルロースから構成してよ
い。限定されるものではないが、流動剤はスラリの０〜
１０重量％の間で含んでよい。
【００４４】理解されるように、セラミック接合物質
は、焼成後多孔質構造を構成する。かくして、利用され
るセラミック接合物質は、ＳＯＦＣセルスタック内のＳ
ＯＦＣ間の接続体と関連する構造体との関連下に使用す
るに適当な多数のセラミック物質の任意の一種を含んで
よい。
は、焼成後多孔質構造を構成する。かくして、利用され
るセラミック接合物質は、ＳＯＦＣセルスタック内のＳ
ＯＦＣ間の接続体と関連する構造体との関連下に使用す
るに適当な多数のセラミック物質の任意の一種を含んで
よい。
【００４５】含浸材５２が一度製造されたら、型材を含
浸剤で含浸する。最初に含浸されたら、過剰の含浸剤を
フローフィールド型材から駆逐する。続いて、この手続
きを１または複数回反復し、フローフィールド型材５１
の含浸材による均一で完全な含浸／被覆を保証する。
浸剤で含浸する。最初に含浸されたら、過剰の含浸剤を
フローフィールド型材から駆逐する。続いて、この手続
きを１または複数回反復し、フローフィールド型材５１
の含浸材による均一で完全な含浸／被覆を保証する。
【００４６】ある具体例においては、フローフィールド
型材の上面および下面に導電性被覆を含浸させ、これで
導電性を改善するのが望ましい。導電性含浸剤の含浸ま
たは「負荷の」増加により、低圧力降下および低電気抵抗
のために最適化された改良されたマイクロ構造体が得ら
れる。
型材の上面および下面に導電性被覆を含浸させ、これで
導電性を改善するのが望ましい。導電性含浸剤の含浸ま
たは「負荷の」増加により、低圧力降下および低電気抵抗
のために最適化された改良されたマイクロ構造体が得ら
れる。
【００４７】フローフィールド型材が製造されたら、フ
ローフィールド型材をセル、封止手段および相互接続体
と関連配置することによってスタックが組み立てられ
る。詳述すると、図１に示されるように、組立ての順序
は下記のごとくである。すなわち、第１セル(アノー
ド、電解質、カソード)、関連する封止手段を備える含
浸されたフローフィールド型材、相互接続体、関連する
封止手段を備える含浸されたフローフィールド型材、お
よび第２セル(アノード、電解質、カソード)である。も
ちろん、追加のセルおよび相互接続体を、第１セル１２
の前、または第２セルの後に同様な配置で接合すること
も企画し得る。加えて、同様に、含浸されたフローフィ
ールド型材を相互接続体と二つのセルの一方との間にの
み利用し、相互接続体と他のセルとの間の界面は、従来
のまたは他の方法で異なる界面を構成することも企画さ
れよう。
ローフィールド型材をセル、封止手段および相互接続体
と関連配置することによってスタックが組み立てられ
る。詳述すると、図１に示されるように、組立ての順序
は下記のごとくである。すなわち、第１セル(アノー
ド、電解質、カソード)、関連する封止手段を備える含
浸されたフローフィールド型材、相互接続体、関連する
封止手段を備える含浸されたフローフィールド型材、お
よび第２セル(アノード、電解質、カソード)である。も
ちろん、追加のセルおよび相互接続体を、第１セル１２
の前、または第２セルの後に同様な配置で接合すること
も企画し得る。加えて、同様に、含浸されたフローフィ
ールド型材を相互接続体と二つのセルの一方との間にの
み利用し、相互接続体と他のセルとの間の界面は、従来
のまたは他の方法で異なる界面を構成することも企画さ
れよう。
【００４８】特に第１セルのカソードを含浸フローフィ
ールド型材に取り付けるには、カソードの表面をまず含
浸材と同様な組成物で含浸し、ついで両者を接合する。
これにより、均一で有効な接触が表面に生成されるのを
促進する。しかしながら、他の具体例においては、追加
の被覆をカソードの表面に適用することなく、フローフ
ィールド型材内に存する含浸材それ自体で、カソード表
面との均一で有効な接触を生成してよい。同様に、相互
接続体の表面を含浸材で被覆し(あるいは他の具体例で
は被覆せず)、相互接続体とフローフィールド型材とを
接合する。
ールド型材に取り付けるには、カソードの表面をまず含
浸材と同様な組成物で含浸し、ついで両者を接合する。
これにより、均一で有効な接触が表面に生成されるのを
促進する。しかしながら、他の具体例においては、追加
の被覆をカソードの表面に適用することなく、フローフ
ィールド型材内に存する含浸材それ自体で、カソード表
面との均一で有効な接触を生成してよい。同様に、相互
接続体の表面を含浸材で被覆し(あるいは他の具体例で
は被覆せず)、相互接続体とフローフィールド型材とを
接合する。
【００４９】フローフィールド型材を相互接続体に取り
付ける前に、あるいはほとんど同時に、相互接続体とカ
ソードとの間の領域を有効に封止するように封し手段を
所望に応じて配置する。これにより、動作中のＳＯＦＣ
内にガスと燃料を封じ込める。
付ける前に、あるいはほとんど同時に、相互接続体とカ
ソードとの間の領域を有効に封止するように封し手段を
所望に応じて配置する。これにより、動作中のＳＯＦＣ
内にガスと燃料を封じ込める。
【００５０】第１セルのカソードと相互接続体との間の
フローフィールド型材と同様に、第２セルのアノードと
相互接続体との間に位置づけられるフローフィールド型
材は、実質的に同様に組み立てられる。封止手段が、同
様に、相互接続体と第１セルとの間の封止手段と同様に
適用される。
フローフィールド型材と同様に、第２セルのアノードと
相互接続体との間に位置づけられるフローフィールド型
材は、実質的に同様に組み立てられる。封止手段が、同
様に、相互接続体と第１セルとの間の封止手段と同様に
適用される。
【００５１】追加のセルと相互接続体を、第１セルおよ
び第２セルの自由表面に接合して任意数のＳＯＦＣセル
の積層体を組み立てることができる。理解されるよう
に、任意数のＳＯＦＣセルを組み立てて、所望のパワー
出力と所望のレベルの性能を達成できる。
び第２セルの自由表面に接合して任意数のＳＯＦＣセル
の積層体を組み立てることができる。理解されるよう
に、任意数のＳＯＦＣセルを組み立てて、所望のパワー
出力と所望のレベルの性能を達成できる。
【００５２】スタック組立体が完成したら、全組立体を
加熱のために炉内に入れる。加熱に際して、フローフィ
ールド型材は、揮発、焼尽し、セラミック接合物質は焼
成される。焼成の結果は、フローフィールド型材の形状
を取る堅固な焼成セラミック物質となる。
加熱のために炉内に入れる。加熱に際して、フローフィ
ールド型材は、揮発、焼尽し、セラミック接合物質は焼
成される。焼成の結果は、フローフィールド型材の形状
を取る堅固な焼成セラミック物質となる。
【００５３】他の具体例においては、製造方法は、未焼
成（生の）セルおよび未焼成の相互接続体の使用を包含
してよい。この種の具体例においては、セルは、両面上
にスクリーン印刷アノード／カソードを有するテープキ
ャスト電解質より成る。もちろん、スクリーン印刷アノ
ード／カソードを有するテープキャスト電解質より構成
されないセルのような他の未焼成の(生の)組立体も使用
される。加えて、この種の具体例の相互接続体は、テー
プキャスト相互接続体より構成し得るが、他の相互接続
体形態も同様にその使用が企画される。例えば、相互接
続体は、バイアフィルド領域を含む構造体を有する未焼
成（生の）相互接続体から構成してよい。この種の相互
接続体は、「VIA FIELD INTERCONNECT FOR SOLID OXIDE
FUEL CELLS」と題する1998年9月16日付米国特許出願第
09/153,959号に記載されているので、その内容も参照さ
れたい。
成（生の）セルおよび未焼成の相互接続体の使用を包含
してよい。この種の具体例においては、セルは、両面上
にスクリーン印刷アノード／カソードを有するテープキ
ャスト電解質より成る。もちろん、スクリーン印刷アノ
ード／カソードを有するテープキャスト電解質より構成
されないセルのような他の未焼成の(生の)組立体も使用
される。加えて、この種の具体例の相互接続体は、テー
プキャスト相互接続体より構成し得るが、他の相互接続
体形態も同様にその使用が企画される。例えば、相互接
続体は、バイアフィルド領域を含む構造体を有する未焼
成（生の）相互接続体から構成してよい。この種の相互
接続体は、「VIA FIELD INTERCONNECT FOR SOLID OXIDE
FUEL CELLS」と題する1998年9月16日付米国特許出願第
09/153,959号に記載されているので、その内容も参照さ
れたい。
【００５４】この種の具体例の封止手段は、同様に、未
焼成の(生の)封止手段から成る。もちろん、封止手段で
の使用のため、種々の材料が企画される。すでに説明し
たように、封止手段は、ガスおよび燃料の分離およびセ
ルの封じ込めを可能にする。
焼成の(生の)封止手段から成る。もちろん、封止手段で
の使用のため、種々の材料が企画される。すでに説明し
たように、封止手段は、ガスおよび燃料の分離およびセ
ルの封じ込めを可能にする。
【００５５】セルおよび相互接続が製造されたら、フロ
ーフィールド型材を含浸し、第１具体例に関して上述し
たのと同様に、スタックを組み立てる。完全にスタック
に組み立てられたら、全構成体を一緒に焼成する。スタ
ックの焼成は、セルを焼成しフローフィールド型材を揮
発し、完了された有効なＳＯＦＣセルのスタックを形成
する。このような具体例あっては、フローフィールド型
材の付着特性に起因して、未焼成セルと、相互接続体
と、含浸フローフィールド型材を組み立て、３つの構成
体を一度に一緒に焼成し、完成されたＳＯＦＣを形成す
ることができる。
ーフィールド型材を含浸し、第１具体例に関して上述し
たのと同様に、スタックを組み立てる。完全にスタック
に組み立てられたら、全構成体を一緒に焼成する。スタ
ックの焼成は、セルを焼成しフローフィールド型材を揮
発し、完了された有効なＳＯＦＣセルのスタックを形成
する。このような具体例あっては、フローフィールド型
材の付着特性に起因して、未焼成セルと、相互接続体
と、含浸フローフィールド型材を組み立て、３つの構成
体を一度に一緒に焼成し、完成されたＳＯＦＣを形成す
ることができる。
【００５６】上述の記述および図面は本発明を単に例示
説明するものであり、技術に精通したものであれば、本
発明の技術思想から逸脱することなく、その変形変更を
なすことができるものであるから、本発明はこれに限定
されるものではない。
説明するものであり、技術に精通したものであれば、本
発明の技術思想から逸脱することなく、その変形変更を
なすことができるものであるから、本発明はこれに限定
されるものではない。
【図１】本発明の固形酸化物燃料セルスタックの側立面
図である。
図である。
【図２】本発明のフローフィールド型材および含浸剤を
示す斜視図である。
示す斜視図である。
【図３】フローフィールド型材の他の具体例を示す斜視
図である。
図である。
【符号の説明】 １０ 固形酸化物燃料セルスタック １２ 第１固形酸化物燃料セル １４ 第２固形酸化物燃料セル １６ 相互接続体 １８ 接合手段 ２０ 封止手段 ３０,３６ アノード ３２,３８ カソード ３４,４０ 電解質 ４２ 第１多孔質基材 ４３ 第２多孔質基材 ４６ 縁部シール ４７ 導電性被覆 ４８ 相互接続体の第１表面 ４９ 相互接続体の第２表面 ５０ 相互接続体の厚さ ５１ フローフィールド型材 ５２ 含浸剤 ７１ 溝
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ジョーゼフ・ジェイ・ハートビグセン アメリカ合衆国ユタ州ケイズビル、サウ ス・400・イースト1529
Claims (37)
- 【請求項１】 カソードを有する第１の固形酸化物燃料
セルと、 アノードを有する第２の固形酸化物燃料セルと、 第１固形酸化物燃料セルのカソードと第２固形酸化物燃
料セルのアノードとの間に位置づけられる相互接続体
と、 第１固形酸化物燃料セルのカソードと第２固形酸化物燃
料セルのアノードとの少なくとも一方に該相互接続体を
接合するための手段とを備え、該接合手段が多孔質基材
より成ることを特徴とする固形酸化物燃料セルスタッ
ク。 - 【請求項２】 前記接合手段の多孔質基材が、２０〜８
０％の多孔率を有する請求項１記載の固形酸化物燃料セ
ルスタック。 - 【請求項３】 前記接合手段の多孔質基材が、ほぼ１０
０〜１０００μｍ間の孔寸法を有する請求項１記載の固
形酸化物燃料セルスタック。 - 【請求項４】 前記第１固形酸化物燃料セルのカソード
と前記第２固形酸化物燃料セルのアノードの一方と相互
接続体間において多孔質基材の少なくとも１縁部を封止
するための手段を備える請求項１記載の固形酸化物燃料
セルスタック。 - 【請求項５】 前記封止手段が、ガス不浸透性のイット
リア安定化ジルコニアより成る請求項４記載の固形酸化
物燃料セルスタック。 - 【請求項６】 前記接合手段が導電性被覆を備える請求
項１記載の固形酸化物燃料セルスタック。 - 【請求項７】 前記導電性被覆が、ドープされたランタ
ンコバルタイト、ランタンマンガナイト、プラセオジム
コバルタイトまたはマガナイトおよび／またはその他の
ドープされた導電性酸化物または金属を含む請求項６記
載の固形酸化物燃料セルスタック。 - 【請求項８】 前記導電性被覆が、少なくとも１０μ
ｍ、好ましくは約５μｍ〜約２５μｍの範囲の厚さを有
する請求項６記載の固形酸化物燃料セルスタック。 - 【請求項９】 前記接合手段が少なくとも一つの溝を有
する請求項１記載の記載の固形酸化物燃料セルスタッ
ク。 - 【請求項１０】 少なくとも末端で離間された部分を各
々有する２またはそれ以上の溝を有する請求項９記載の
固形酸化物燃料セルスタック。 - 【請求項１１】 前記少なくとも一つの溝が、少なくと
も５００μｍ、好ましくは約２５０μｍ〜約１０００μ
ｍの範囲の深さを有する請求項９記載の固形酸化物燃料
セルスタック。 - 【請求項１２】 固形酸化物燃料セルを相互接続体に接
合するための多孔質機材を製造する方法であって、
（ａ） フローフィールド型材を提供し、（ｂ） フロ
ーフィールド型材を含浸材剤で含浸し、（ｃ） 含浸さ
れたフローフィールド型材を焼成し、（ｄ） フローフ
ィールド型材を揮発して多孔質基材を形成する諸ステッ
プを含むことを特徴とする多孔質基材の製造方法。 - 【請求項１３】 前記フローフィールド型材が、連続気
泡網状フォームより成る請求項１２項記載の多孔質基材
の製造方法。 - 【請求項１４】 連続気泡網状フォームが、ポリウレタ
ン、ポリエステル、ポリ塩化ビニル、アセテートおよび
その他の共重合体より成る群の一つから選択される請求
項１３記載の多孔質基材の製造方法。 - 【請求項１５】 前記のフローフィールド型材を揮発す
るステップが、炭質残分の形成を実質的に阻止するステ
ップを含む請求項１２記載の多孔質基材の製造方法。 - 【請求項１６】 前記含浸材が、セラミック成分を有す
るチキソトロピー性スラリより構成される請求項１２記
載の多孔質基材の製造方法。 - 【請求項１７】 前記含浸材が少なくとも一種の流動性
賦与剤ないし流動剤を含む請求項１６記載の多孔質基材
の製造方法。 - 【請求項１８】 前記流動剤が、カルボキシルメチルセ
ルローズおよびヒドロキシメチルセルローズより成る群
の一つから選択される多孔質基材の製造方法。 - 【請求項１９】 前記流動剤が、含浸剤の重量の約０．
０１％〜約１０％より成る請求項１７記載の多孔質基材
の製造方法。 - 【請求項２０】 前記含浸剤が、少なくとも一種のバイ
ンダを含む請求項１７記載の多孔質基材の製造方法。 - 【請求項２１】 前記バインダが、ポリビニルブチロー
ルおよびポリビニルアセテートより成る群の一つから選
択される請求項２０記載の多孔質基材の製造方法。 - 【請求項２２】 前記バインダが、接合部材の重量の約
０．０１％〜約１０％より成る請求項２０記載の多孔質
基材の製造方法。 - 【請求項２３】 前記含浸剤が、少なくとも１０００セ
ンチポアズ、好ましくは１５００〜３０００センチポア
ズの範囲の粘度より成る請求項１２記載の多孔質基材の
製造方法。 - 【請求項２４】 前記のフローフィールド型材を含浸す
るステップが、（ａ）含浸剤をフローフィールド型材に
含浸剤を導入し、（ｂ）フローフィールド型剤から過剰
の含浸剤を駆逐し、（ｃ）フローフィールド型材が所望
のように含浸されるまで、ステップ（ａ）および（ｂ）
を反復する諸ステップを含む請求項１２記載の多孔質基
材の製造方法。 - 【請求項２５】 前記フローフィールド型材の下面およ
び上面の少なくとも一方を導電性被覆で含浸するステッ
プを含む請求項１２記載の多孔質基材の製造方法。 - 【請求項２６】 前記フローフィールド型材の下面およ
び上面の少なくとも一方に溝を導入するステップを含む
請求項１２記載の多孔質基材の製造方法。 - 【請求項２７】 固形酸化物燃料セルスタックを製造す
る方法であって、（ａ）アノードと、カソードと、電解
質を各々含む少なくとも二つの焼成固形酸化物燃料セル
を提供し、（ｂ）相互接続体を、前記少なくとも二つの
焼成固形酸化物燃料セルの一方の固形酸化物燃料セルの
カソードと、前記少なくとも二つの固形酸化物燃料セル
の他方の固形酸化物燃料セルのアノードと関連配置し、
（ｃ）含浸剤を有するフローフィールド型材を提供し、
（ｄ）相互接続体と、前記少なくとも二つの焼成固形酸
化物燃料セルのカソードまたはアノードとの間にかつそ
れらと接触するようにフローフィールド型材を関連配置
し、（ｅ）前記少なくとも二つの焼成固形酸化物燃料セ
ル、相互接続体およびフローフィールド型材の組み立て
られたスタックを焼成し、（ｆ）フローフィールド型剤
を揮発して、焼成された固形酸化物燃料セルスタックを
形成する諸ステップを含むことを特徴とする固形酸化物
燃料セルスタックの製造方法。 - 【請求項２８】 前記のフローフィールド型材を関連配
置するステップが、（ａ）前記相互接続体と対応するア
ノードまたはカソードの一つに含浸剤を適用するステッ
プと、（ｂ）フローフィールド型材を、相互接続体およ
び対応するアノードまたはカソードの各々と接触するよ
うに位置づける諸ステップを含む請求項２７記載の固形
酸化物燃料セルスタックの製造方法。 - 【請求項２９】 前記のフローフィールド型材を提供す
るステップが、フローフィールド型材を含浸材で含浸す
るステップを含む請求項２７記載の方法。 - 【請求項３０】 前記のフローフィールド型材を提供す
るステップが、下面および上面の少なくとも一方を導電
性被覆で含浸するステップを含む請求項２７記載の固形
酸化物燃料セルスタックの製造方法。 - 【請求項３１】 前記のフローフィールド型材を提供す
るステップが、導電性被覆の下面および上面の少なくと
も一方に少なくとも一つの溝を導入するステップを含む
請求項２７記載の固形酸化物燃料セルスタックの製造方
法。 - 【請求項３２】 固形酸化物燃料セルスタックを製造す
る方法であって、前記のフローフィールド型材を揮発す
るステップが、スタックの焼成に必要とされる温度より
低い温度で行われる請求項２７記載の固形酸化物燃料セ
ルスタックの製造方法。 - 【請求項３３】 （ａ）アノードと、カソードと、電解
質を各々有する少なくとも二つの固形酸化物燃料セルで
あって、その少なくとも一方が未焼成である固形酸化物
燃料セルを提供し、（ｂ）相互接続体を、前記少なくと
も二つの固形酸化物燃料セルの一方の固形酸化物燃料セ
ルのカソードと該少なくとも二つの固形酸化物燃料セル
の他方の固形酸化物燃料セルのアノードと関連配置し、
（ｃ）含浸剤を有するフローフィールド型材を提供し、
（ｄ）相互接続体と前記少なくとも二つの固形酸化物燃
料セルのカソードまたはアノードとの間にかつそれらと
接触するようにフローフィールド型材を関連配置し、
（ｅ）少なくとも二つの固形酸化物燃料セルと、相互接
続体と、フローフィールド型材の組み立てられたスタッ
クを一緒に焼成し、（ｆ）フローフィールド型材を揮発
して、燃焼された固形酸化物燃料セルスタックを形成す
る諸ステップを含む固形酸化物燃料セルスタックの製造
方法。 - 【請求項３４】 前記の少なくとも二つの固形酸化物燃
料セルを提供するステップが、 電解質をテープキャストし、 アノードとカソードをスクリーン印刷して、未焼成の固
形酸化物燃料セルを形成するステップを含む請求項３３
記載の固形酸化物燃料セルスタックの製造方法。 - 【請求項３５】 前記の相互接続体を提供するステップ
が、相互接続体をテープキャストして、未焼成の相互接
続体を形成するステップを含む請求項３３記載の固形酸
化物燃料セルスタックの製造方法。 - 【請求項３６】 前記の少なくとも二つの固形酸化物燃
料セルを提供するステップが、少なくとも二つの未焼成
固形酸化物燃料セルを提供するステップを含む請求項３
３記載の固形酸化物燃料セルスタックの製造方法。 - 【請求項３７】 前記の相互接続体を提供するステップ
が、バイアフィルド(via filled)相互接続体を提供する
ステップを含む請求項３３記載の固形酸化物燃料セルス
タックの製造方法。
Applications Claiming Priority (2)
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|---|---|---|---|
| US35356199A | 1999-07-14 | 1999-07-14 | |
| US09/353561 | 1999-07-14 |
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|---|---|
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000201996A Withdrawn JP2001035506A (ja) | 1999-07-14 | 2000-07-04 | 固形酸化物燃料セルのセル相互接続体とセルを接合するための方法および装置 |
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| Country | Link |
|---|---|
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| CA (1) | CA2298967A1 (ja) |
| DE (1) | DE10033944A1 (ja) |
| GB (1) | GB2352083A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7186475B2 (en) | 2001-05-01 | 2007-03-06 | Nissan Motor Co., Ltd. | Unit cell for solid oxide electrolyte type fuel cell and related manufacturing method |
| JP2007273098A (ja) * | 2006-03-30 | 2007-10-18 | Nissan Motor Co Ltd | 燃料電池用ガスシール部品及びその製造方法 |
| JP2012514312A (ja) * | 2008-12-31 | 2012-06-21 | サン−ゴバン セラミックス アンド プラスティクス，インコーポレイティド | 耐熱衝撃性固体酸化物形燃料電池スタック |
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|---|---|---|---|---|
| DE10135333A1 (de) | 2001-07-19 | 2003-02-06 | Elringklinger Ag | Brennstoffzelleneinheit |
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|---|---|---|---|---|
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-
2000
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Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| JP2007273098A (ja) * | 2006-03-30 | 2007-10-18 | Nissan Motor Co Ltd | 燃料電池用ガスシール部品及びその製造方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20070904 |