JP2001035506A - Method and device for connecting cell mutual connector to cell in solid oxide fuel cell - Google Patents

Method and device for connecting cell mutual connector to cell in solid oxide fuel cell

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JP2001035506A
JP2001035506A JP2000201996A JP2000201996A JP2001035506A JP 2001035506 A JP2001035506 A JP 2001035506A JP 2000201996 A JP2000201996 A JP 2000201996A JP 2000201996 A JP2000201996 A JP 2000201996A JP 2001035506 A JP2001035506 A JP 2001035506A
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アショク・シー・カンドカル
Singaravelu Elangovan
シンガラベル・イーランゴーバン
Joseph Jay Hartvigsen
ジョーゼフ・ジェイ・ハートビグセン
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To satisfactorily connect a cell to a mutual connector by constituting a means for connecting the mutual connector, to at least one of the cathode of a first solid oxide fuel cell and the anode of a second solid oxide fuel cell from a porous base material. SOLUTION: A porous base material for a connecting means preferably has porosity of 20-80% and a pore dimension between about 100-1,000 μm. The connecting means comprises a conductive film, and as the conductive film, those containing doped lanthanum cobaltite, lanthanum manganite, praseodymium cobaltite or manganite and/or other doped conductive oxides or metals and further having thicknesses of at least 10 μm, preferably ranging from about 5 μm to about 25 μm are used. A flow field shape is impregnated with an impregnant, the impregnated flow field shape is baked, and the flow field shape is made to evaporated to form a porous base material.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【０００１】[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。FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to solid oxide fuel cells (SOFC) and, more particularly, to a method and apparatus for joining solid oxide fuel cell interconnects and cells.

【０００２】[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。BACKGROUND OF THE INVENTION Solid oxide fuel cells have the potential to provide high fuel efficiency, low evacuation, and the option of dispersing power generation. However, due to the capital costs of large systems and the economics of the market, the benefits of solid oxide fuel cells have been difficult to achieve.

【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。One aspect of a focused solid fuel cell is:
The goal was to lower the operating temperature while increasing the performance of the stack. This reduces the cost of the stack and the rest of the plant. One way to reduce operating temperature while obtaining high performance is to join cells and stacks so as to reduce the resistance contact between adjacent cells and reduce the flow path resistance to reactant gases. This is commonly referred to as a solid oxide fuel cell stack. Stacks are generally joined by using "flow fields" that serve multiple purposes. The "flow field" provides a flow path for the reactant gases, a low resistance conductive path, and an effective gas impervious seal around the stack to contain the gas. Generally, such a "flow field" is integral with the interconnect, and in this case, the cells, the interconnect and the flow field use ceramic tie layers,
Manufactured and joined together. In the case of such a stack, it is difficult to obtain a match between the layers.

【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。[0004] Other solutions have involved firing the green interconnects, cells and flow fields together after bonding. For example, Argonne National Labs discloses the use of a dense corrugated electrolyte member made of zirconia that acts as both a flow field and an electrolyte.
In one embodiment, such components comprise doped lanthanum chromite (lanthanum chromite), which is fired with the cell. Although these methods have shown some success, there have been problems when such solutions are applied to the entire stack.

【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。[0005] The difficulties associated with fabricating stacks in this way are due to a fundamentally competing set of requirements for microstructure and processing for each of the three layers. Specifically, attempts to fire these materials together
Improper generation of microstructures or high migration of chemical species between adjacent layers results in poor stack performance. Further, even attempts to utilize liquid phase dopants exacerbate the problem of interdiffusion and degrade the performance of the stack.

【０００６】[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。SUMMARY OF THE INVENTION It is therefore an object of the present invention to provide an improved method and apparatus for joining cells and interconnects.

【０００７】[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。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention comprises a first solid oxide fuel cell, a second solid oxide fuel cell, an interconnect, and the interconnect being first and second solid oxide fuel cells. And a means for bonding to a cell. The first solid oxide fuel cell has a cathode. The second solid oxide fuel cell has an anode. The interconnect is located between the cathode of the first solid oxide fuel cell and the anode of the second solid oxide fuel cell. The joining means comprises a porous substrate joining at least one of the cathode of the first solid oxide fuel cell and the anode of the second solid oxide fuel cell to the interconnect.

【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。[0008] In a preferred embodiment, the porous substrate of the joining means has an effective rate of 20 to 80%. In another preferred embodiment, the porous substrate of the joining means has a pore size of substantially 100-1000μ.

【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。[0009] In another preferred embodiment, a solid oxide fuel cell stack is porous between the interconnect and one of a cathode of a first solid oxide fuel cell and an anode of a second solid oxide fuel cell. Means are provided for sealing at least one edge of the substrate. In one such embodiment, the sealing means comprises gas impermeable yttria stabilized zirconia.

【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。[0010] In yet another preferred embodiment, the joining means further comprises a conductive coating. In one such embodiment, the conductive coating has a thickness of at least 10 μm, preferably in the range of about 5 μm to about 25 μm. The conductive coating preferably comprises any one of doped lanthanum cobaltite, lanthanum manganite, praseodymium cobaltite or manganite and / or other doped conductive oxides or metals.

【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。In another preferred embodiment, the joining means comprises at least one groove, and in some embodiments, the joining means comprises at least two or more grooves each having a distally separated portion. Good. In such an embodiment, the grooves have a depth of at least 500 μm, preferably in the range of about 250 μm to about 1000 μm.

【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。The invention further includes a method of manufacturing a porous substrate for joining a solid oxide fuel cell to an interconnect.
The method includes providing a flow field profile. When provided, the flow field profile is impregnated with an impregnating agent. Next, the flow field material containing the impregnating agent is fired. Next, the flow field mold material is volatilized to form a porous substrate.

【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。[0013] In a preferred embodiment, the step of impregnating the flow field profile includes introducing an impregnating agent into the flow field profile. Once introduced, the excess impregnant is driven off the flow field profile. The above steps are repeated until the flow field profile is impregnated as desired.

【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。In another preferred embodiment, the method further comprises impregnating at least one of the lower and upper surfaces of the flow field profile with a conductive coating.

【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。[0015] In yet another preferred embodiment, the method further comprises the step of introducing a groove in at least one of the lower and upper surfaces of the flow field profile.

【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。In a preferred embodiment, the flow field profile comprises an open cell reticulated foam. Preferably, the open cell reticulated foam is selected from one of the group consisting of polyurethane, polyester, polyvinyl chloride, acetate and other copolymers.

【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。In another preferred embodiment, the step of volatilizing the flow field profile comprises substantially preventing the formation of carbonaceous residues.

【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。[0018] In yet another embodiment, the impregnating agent is:
It may be composed of a thixotropic slurry having a ceramic component. Preferably, the impregnating agent is at least 10
It may consist of a viscosity in the range of 00 centipoise, preferably 1500 to 3000 centipoise. Additionally, in any such embodiment, the impregnating agent may include at least one flow agent, and the flow agent is selected from one of the group consisting of carboxymethyl cellulose and hydroxymethyl cellulose. In embodiments of this type, the flow agent comprises from about 0.01% to about 1% by weight of the impregnating agent.
0% by weight.

【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。[0019] In another preferred embodiment, the impregnating agent comprises at least one binder. Preferably, the binder is selected from one of the group consisting of polyvinyl butyrol and polyvinyl acetate. In embodiments that include a binder, the binder comprises from about 0.01% to about 10% by weight of the bonding material.

【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。The present invention further includes a method for manufacturing a solid oxide fuel cell stack. The method includes providing at least two calcined solid oxide fuel cells each having an anode, a cathode, and an electrolyte.
Once provided, the interconnect is connected to the cathode of one of the at least two solid oxide fuel cells and the anode of the other of the at least two solid oxide fuel cells. Related placement. Next, a flow field mold having an impregnating agent is provided. The flow field profile, when provided, is positioned between and in contact with the interconnect and the anode or anodes of the at least two calcined solid oxide fuel cells. The assembled stack of at least two fired solid oxide fuel cells, interconnects, and flow field profiles are then fired. The flow field profile is then volatilized to form a fired solid oxide fuel cell stack.

【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。In a preferred embodiment, the step of associating the flow field profile includes the step of applying an impregnant to the interconnect and one of the respective anodes and cathodes. The flow field profile, when applied, is positioned to contact the interconnect and each of the respective anodes or cathodes.

【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。In a preferred embodiment, the step of providing a flow field profile comprises impregnating the flow field profile with an impregnation material. In another preferred embodiment, providing the flow field profile comprises impregnating at least one of the lower surface and the upper surface with a conductive coating. In yet another preferred embodiment, the step of providing a flow field profile comprises:
Introducing at least one groove into at least one of the lower and upper surfaces of the conductive coating.

【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。In another embodiment, the step of volatilizing the flow field material is performed at a temperature lower than that required for firing the stack.

【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。The present invention further includes a method of making a solid oxide fuel cell stack. The method comprises the steps of:
Providing at least two solid oxide fuel cells each having a cathode and an electrolyte, at least one of which is unfired. When provided, the interconnect is associated with a cathode of one of the at least two solid oxide fuel cells and an anode of the other of the at least two solid oxide fuel cells. Be placed. Next, a flow field mold having an impregnating agent is provided. When it is provided, the flow field profile,
An interconnect is disposed between and in contact with the interconnect pair and the cathode or anode of the at least two solid oxide flow field fuel cells. The assembled stack of at least two solid oxide fuel cells, interconnects, and flow field profiles are then fired together. Subsequently, the flow field material is volatilized to form a fired solid oxide fuel cell stack.

【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。In a preferred embodiment, providing at least two solid oxide fuel cells comprises tape casting the electrolyte and screen printing the anode and cathode to form a green solid oxide fuel cell. Including.

【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。In another preferred embodiment, providing the interconnect includes tape casting the interconnect to form a green interconnect.

【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。In yet another embodiment of the present invention, providing at least two solid oxide fuel cells includes providing at least two unfired solid oxide fuel cells. In another preferred embodiment, providing the interconnect comprises providing a via-field interconnect.

【００２８】[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。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS While the present invention is capable of embodiments in many forms, only one specific embodiment will be illustrated and described herein. It is to be understood that this disclosure is considered to be illustrative of the principles of the present invention and is not intended to limit the invention to the illustrated embodiments.

【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。In FIG. 1, a solid oxide fuel cell stack 10 includes a first solid oxide fuel cell 12, a second solid oxide fuel cell 14, an interconnect 16, and an interconnect as a cell. It is shown as including means 18 for joining and means 20 for sealing between the interconnect and the first and second solid oxide fuel cells.

【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。The first solid oxide fuel cell 12 includes an anode 30, a cathode 32, and an electrolyte 34. Similarly, the second solid oxide fuel cell 14 includes an anode 36,
A cathode 38 and an electrolyte 40 are provided. Solid oxide fuel cells 12 and 14 may comprise conventional solid oxide fuel cells of various designs having various voltage outputs and operating temperatures.

【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。The interconnect 16 has a first surface 48, a second surface 49, and a thickness 50. The first and second surfaces 48, 49 are each substantially smooth and flat. However, other surfaces are planned as well. Thus, thickness 50 generally has a substantially uniform thickness, and
50-1000 microns. In addition, the interconnects are generally made of conductive ceramic or metal foil, although other materials are contemplated for their use as well.

【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。Means 1 for joining interconnects to cells
8 is a first porous substrate 42 located between the interconnect and the cathode of the first solid oxide fuel cell, and a second porous substrate 42 located between the interconnect and the anode of the second solid oxide fuel cell. It is composed of a porous substrate 43. Each of the first and second porous substrates includes through holes that facilitate the passage of air and fuel through the stack.

【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。More specifically, the first porous substrate 42
Generally comprises a material having a porosity between 20 and 80%, preferably between 40 and 60%. Further, the hole size is 10
0-1000 μm, more preferably 250-1000 μm
m. Of course, other pore sizes and porosity are contemplated as long as the porosity is one that allows proper passage of the gas stream at low pressure drops.

【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。Similarly, the second porous substrate 43 generally has
It consists of a material having a porosity between 0 and 80%, preferably between 40 and 60%. Further, the hole size is 100 to 1000
μm, preferably in the range of 250 to 1000 μm. In addition, other pore sizes and porosity are contemplated as long as proper passage of air through the substrate is allowed. As described in more detail with respect to the method, the material comprises a ceramic material capable of conducting charge between cells.

【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。A groove 71 may be provided on one or both of the porous substrates 42 and 43. These grooves serve to increase the porosity of the porous substrate. In addition, one or both of the porous substrates 42, 43 may additionally include
A conductive coating 47 may be provided on one or both of the lower surface and the upper surface. As will be explained in more detail below, conductive coatings are useful where low pressure drop and high electronic conductivity are desired.

【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。The means 20 for sealing between the interconnect and the cells comprises an edge seal 46 comprising substantially gas impermeable yttria stabilized zirconia. Of course, other edge sealing materials, such as glass and glass ceramic, metal foil or ceramic fiber constructions, are contemplated for use as well. The sealing means serves to confine air on one side of the interconnect and gas on the other side, so that air and gas are maintained along the desired path. They also serve to prevent unwanted mixing of air and fuel.

【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。In operation, air and fuel travel through openings and holes in the coupling means as they are caused to flow through the coupling means on each side of the corresponding interconnect. Thus, the joining means provides a path for the fuel and air needed for the reaction in the SOFC, while providing sufficient joining properties to join the interconnect to the respective cells.

【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。To manufacture an SOFC stack of cell 10, a first cell 12 and a second cell 14 are provided. In this embodiment, the provided cells are already fired and are provided in a finished (fired) state.

【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。Next, an interconnect and sealing means are provided. The interconnect preferably comprises a smooth surface morphology and a uniform thickness. However, while this type of interconnect is generally economical, other interconnects, such as interconnects having various surface morphologies and surface variations, are contemplated for use as well. In this embodiment, the interconnects and the sealing means, like the cells, are also in a fired state.

【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。To manufacture the joining means, a flow field profile having the desired dimensions is provided with an impregnant 52, as shown in FIG. Essentially, flow field profile 51 comprises an open cell foam member that has been cut and trimmed to the desired dimensions. For example, the foam member may be uniform with a substantially flat surface and a substantially uniform thickness. Similarly, as shown in FIG.
The flow field profile 51 may include a groove 71. This increases the porosity of the material. The grooves may be comprised of a number of different shapes and inclinations. This type of flow field mold is particularly useful when the porosity of the flow field mold is too low and an increase in porosity is desired.

【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。The flow field profile 51 may be comprised of a variety of open cell reticulated foams of polyurethane, polyester or a group of polyvinyl chloride, acetate and other different copolymers. Of course, other materials are available as well, such as, for example, a cellulosic material. Although not necessarily limited, the flow field mold 51 is preferably composed of a substance that volatilizes or burns off at a temperature equal to or lower than the temperature at which the impregnating agent is burned. Furthermore, it is desirable that the substance does not leave a carbonaceous residue after volatilizing in the mold. Of course, substances that leave some carbonaceous residue or that volatilize or burn out at higher temperatures can be used as well.

【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。The impregnating agent 52 comprises a slurry containing a binder, a flow agent and a ceramic bonding agent. The binder assists in the binding function and may be composed of any number of different materials, such as, for example, polyvinyl butyrol or polyvinyl acetate. The amount of binder is 0-10% by weight of the slurry
However, this outer amount, ie, an amount of 10% by weight or more, is contemplated for use as well.

【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。Glidants are used to make the slurry thixotropic. Thixotropic slurries are slurries that have a high resistance to low shear rate flows and a low resistance to high shear rate flows. Thus, the thixotropic slurry has such a viscosity that it quickly enters the voids or voids of the flow field profile and coats its walls. However, once coated, the slurry does not discharge from the mold after impregnation is complete. The flowing material is
Various materials are contemplated, but may be composed of carboxymethylcellulose or hydroxymethylcellulose. Although it is not limited, the flow agent is 0 to
It may contain between 10% by weight.

【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。As will be appreciated, the ceramic bonding material forms a porous structure after firing. Thus, the ceramic bonding material utilized is the STM in the SOFC cell stack.
It may include any one of a number of ceramic materials suitable for use in connection with the connection between OFCs and associated structures.

【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。Once the impregnating material 52 is manufactured, the mold material is impregnated with the impregnating agent. Once first impregnated, the excess impregnant is driven off the flow field profile. Subsequently, this procedure is repeated one or more times, so that the flow field
Guarantees uniform and complete impregnation / coating with the impregnating material.

【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。In certain embodiments, it is desirable to impregnate the upper and lower surfaces of the flow field mold with a conductive coating, thereby improving conductivity. Impregnation or "increased" loading of the conductive impregnant results in an improved microstructure optimized for low pressure drop and low electrical resistance.

【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。Once the flow field profile has been manufactured, the stack is assembled by placing the flow field profile in association with the cells, sealing means and interconnects. More specifically, as shown in FIG. 1, the order of assembly is as follows. A first cell (anode, electrolyte, cathode), an impregnated flow field profile with associated sealing means, an interconnect, an impregnated flow field profile with associated sealing means, and a second cell ( Anode, electrolyte, cathode). Of course, additional cells and interconnects may be added to the first cell 12
Before or after the second cell in a similar arrangement. In addition, similarly, an impregnated flow field profile is utilized only between the interconnect and one of the two cells, and the interface between the interconnect and the other cell is reduced by conventional or other methods. It could be planned to configure different interfaces by using.

【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。In particular, to attach the cathode of the first cell to the impregnated flow field mold, the surface of the cathode is first impregnated with a composition similar to the impregnating material, and then the two are joined.
This helps to create a uniform and effective contact on the surface. However, in other embodiments, the impregnating material itself within the flow field profile may create a uniform and effective contact with the cathode surface without applying additional coating to the surface of the cathode. Similarly, the surface of the interconnect is coated with an impregnating material (or uncoated in other embodiments), and the interconnect and the flow field mold are joined.

【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。Prior to, or at substantially the same time as, attaching the flow field profile to the interconnect, sealing means are positioned as desired to effectively seal the area between the interconnect and the cathode. As a result, the operating SOFC
Contain gas and fuel inside.

【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。As with the flow field profile between the cathode of the first cell and the interconnect, the flow field profile located between the anode of the second cell and the interconnect is assembled substantially similarly. . Sealing means are likewise applied as the sealing means between the interconnect and the first cell.

【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。Additional cells and interconnects can be bonded to the free surfaces of the first and second cells to assemble a stack of any number of SOFC cells. As will be appreciated, any number of SOFC cells can be assembled to achieve a desired power output and a desired level of performance.

【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。When the stack assembly is completed, the entire assembly is placed in a furnace for heating. Upon heating, the flow field material volatilizes and burns out, and the ceramic bonding material is fired. The result of firing is a solid fired ceramic material that takes the form of a flow field profile.

【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。In another embodiment, the method of manufacture may include the use of green (green) cells and green interconnects. In such an embodiment, the cell consists of a tape-cast electrolyte having a screen-printed anode / cathode on both sides. Of course, other green (green) assemblies may be used, such as cells that do not consist of a tape cast electrolyte with a screen-printed anode / cathode. In addition, interconnects of this type may be comprised of tape cast interconnects, although other interconnect configurations are contemplated for use as well. For example, the interconnect may be comprised of a green (green) interconnect having a structure including via filled regions. This type of interconnect is called "VIA FIELD INTERCONNECT FOR SOLID OXIDE
FUEL CELLS, U.S. Patent Application No.
Please refer to the contents described in 09 / 153,959.

【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。The sealing means of this type of embodiment likewise comprises an unfired (green) sealing means. Of course, various materials are contemplated for use in the sealing means. As already explained, the sealing means allows for the separation of gas and fuel and the containment of the cell.

【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。After the cells and interconnects have been manufactured, the flow field profile is impregnated and the stack is assembled as described above for the first embodiment. Once fully assembled into a stack, all components are fired together. Firing the stack fires the cells and volatilizes the flow field profile to form a completed, valid stack of SOFC cells. In such a specific example, due to the adhesion properties of the flow field material, the unfired cell, interconnect, and impregnated flow field material are assembled and the three components are fired together at once to complete SOFC can be formed.

【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。The above description and drawings are merely illustrative of the present invention, and those skilled in the art can make modifications and changes without departing from the technical idea of the present invention. Therefore, the present invention is not limited to this.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【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。FIG. 1 is a side elevation view of a solid oxide fuel cell stack of the present invention.

【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。FIG. 2 is a perspective view showing a flow field mold member and an impregnating agent of the present invention.

【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。FIG. 3 is a perspective view showing another specific example of the flow field type member.

【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DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 solid oxide fuel cell stack 12 first solid oxide fuel cell 14 second solid oxide fuel cell 16 interconnect 18 joining means 20 sealing means 30,36 anode 32,38 cathode 34,40 Electrolyte 42 First porous substrate 43 Second porous substrate 46 Edge seal 47 Conductive coating 48 First surface of interconnect 49 Second surface of interconnect 50 Thickness of interconnect 51 Flow field template 52 Impregnating agent 71 Groove

───────────────────────────────────────────────────── 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 ────────────────────────────────────────────────── ─── Continued on the front page (72) Inventor Joseph J. Hartwigsen, South 400 East 1529, Kaysville, Utah, USA

Claims (37)

【特許請求の範囲】[Claims] 【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。A first solid oxide fuel cell having a cathode; a second solid oxide fuel cell having an anode; a cathode of the first solid oxide fuel cell and an anode of a second solid oxide fuel cell. And a means for joining the interconnect to at least one of a cathode of the first solid oxide fuel cell and an anode of the second solid oxide fuel cell; A solid oxide fuel cell stack, wherein the joining means comprises a porous substrate. 【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。2. The method according to claim 1, wherein the porous base material of the joining means is 20 to 8
The solid oxide fuel cell stack according to claim 1, having a porosity of 0%. 【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。3. The method according to claim 2, wherein the porous base material of the joining means is approximately 10
2. The solid oxide fuel cell stack according to claim 1, having a pore size between 0 and 1000 [mu] m. 【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。4. A means for sealing at least one edge of a porous substrate between an interconnect and one of a cathode of the first solid oxide fuel cell and an anode of the second solid oxide fuel cell. The solid oxide fuel cell stack according to claim 1, comprising: 【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。5. The solid oxide fuel cell stack according to claim 4, wherein said sealing means is made of gas-impermeable yttria-stabilized zirconia. 【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。6. The solid oxide fuel cell stack according to claim 1, wherein said joining means comprises a conductive coating. 【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。7. The solid oxide according to claim 6, wherein the conductive coating comprises doped lanthanum cobaltite, lanthanum manganite, praseodymium cobaltite or maganite and / or other doped conductive oxides or metals. Fuel cell stack. 【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。8. The method according to claim 1, wherein the conductive coating has a thickness of at least 10 μm.
A solid oxide fuel cell stack according to claim 6, having a thickness in the range of about 5 m to about 25 m. 【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。9. The solid oxide fuel cell stack according to claim 1, wherein said joining means has at least one groove. 【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。10. The solid oxide fuel cell stack according to claim 9, comprising two or more grooves each having at least terminally spaced portions. 【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。11. The at least one groove has at least 500 μm, preferably from about 250 μm to about 1000 μm.
10. The solid oxide fuel cell stack according to claim 9, having a depth in the range of m. 【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。12. A method of manufacturing a porous device for joining a solid oxide fuel cell to an interconnect, comprising:
(A) providing a flow field template, (b) impregnating the flow field template with an impregnating agent, (c) firing the impregnated flow field template, and (d) volatilizing the flow field template to form a porous substrate. A method for producing a porous substrate, comprising steps of forming a material. 【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。13. The method for producing a porous substrate according to claim 12, wherein said flow field mold comprises an open-cell reticulated foam. 【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。14. The method of claim 13, wherein the open-cell reticulated foam is selected from one of the group consisting of polyurethane, polyester, polyvinyl chloride, acetate, and other copolymers. 【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。15. The method of claim 12, wherein the step of volatilizing the flow field mold comprises substantially preventing the formation of carbonaceous residues. 【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。16. The method according to claim 12, wherein the impregnating material comprises a thixotropic slurry having a ceramic component. 【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。17. The method for producing a porous substrate according to claim 16, wherein the impregnating material contains at least one kind of fluidity-imparting agent or fluidizing agent. 【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。18. The method for producing a porous substrate, wherein the fluidizing agent is selected from one of the group consisting of carboxymethyl cellulose and hydroxymethyl cellulose. 【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。19. The method of claim 19, wherein the flow agent is present in an amount of about 0.5% by weight of the impregnating agent.
18. The method for producing a porous substrate according to claim 17, comprising from about 01% to about 10%. 【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。20. The method according to claim 17, wherein the impregnating agent contains at least one binder. 【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。21. The method according to claim 20, wherein the binder is selected from one of the group consisting of polyvinyl butyrol and polyvinyl acetate. 【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。22. The method according to claim 20, wherein the binder comprises about 0.01% to about 10% of the weight of the joining member. 【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。23. The method according to claim 12, wherein the impregnating agent has a viscosity of at least 1000 centipoise, preferably between 1500 and 3000 centipoise. 【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。24. The step of impregnating the flow field template comprises: (a) introducing the impregnating agent into the flow field template; (b) removing excess impregnating agent from the flow field template; ) Steps (a) and (b) until the flow field profile is impregnated as desired
The method for producing a porous substrate according to claim 12, comprising the steps of repeating the following. 【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。25. The method for producing a porous substrate according to claim 12, comprising a step of impregnating at least one of a lower surface and an upper surface of the flow field mold member with a conductive coating. 【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。26. The method according to claim 12, further comprising the step of introducing a groove into at least one of the lower surface and the upper surface of the flow field mold. 【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。27. A method of manufacturing a solid oxide fuel cell stack, comprising: (a) providing at least two fired solid oxide fuel cells each including an anode, a cathode, and an electrolyte; and (b) an interconnect. A body associated with a cathode of one of the at least two calcined solid oxide fuel cells and an anode of the other solid oxide fuel cell of the at least two solid oxide fuel cells;
(C) providing a flow field profile having an impregnating agent;
(D) an associated flow field profile between and in contact with an interconnect and a cathode or anode of said at least two fired solid oxide fuel cells; and (e) said at least two fired solid oxide fuel cells. Calcining the assembled stack of oxide fuel cells, interconnects and flow field mold, and (f) volatilizing the flow field mold to form a calcined solid oxide fuel cell stack. A method for producing a solid oxide fuel cell stack, comprising: 【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。28. The method according to claim 28, wherein the step of associating the flow field profile includes: (a) applying an impregnant to one of the anodes or cathodes corresponding to the interconnect; 28. The method of manufacturing a solid oxide fuel cell stack according to claim 27, comprising the steps of positioning the interconnect and each of the corresponding anodes or cathodes in contact. 【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。29. The method of claim 27, wherein providing the flow field profile comprises impregnating the flow field profile with an impregnant. 【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。30. The method of claim 27, wherein providing the flow field profile comprises impregnating at least one of the lower and upper surfaces with a conductive coating. 【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。31. The fabrication of a solid oxide fuel cell stack according to claim 27, wherein the step of providing a flow field profile includes the step of introducing at least one groove in at least one of a lower surface and an upper surface of the conductive coating. Method. 【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。32. The method of manufacturing a solid oxide fuel cell stack according to claim 27, wherein the step of volatilizing the flow field profile is performed at a temperature lower than that required for firing the stack. A method for manufacturing a solid oxide fuel cell stack. 【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。33. (a) providing at least two solid oxide fuel cells each having an anode, a cathode, and an electrolyte, at least one of which is unfired; and (b) An interconnect associated with a cathode of one of the at least two solid oxide fuel cells and an anode of the other solid oxide fuel cell of the at least two solid oxide fuel cells;
(C) providing a flow field profile having an impregnating agent;
(D) associating a flow field profile between and in contact with the interconnect and the cathode or anode of the at least two solid oxide fuel cells;
(E) co-firing the assembled stack of at least two solid oxide fuel cells, the interconnect, and the flow field profile; and (f) volatilizing the flow field profile and burning the solid oxide fuel. A method for manufacturing a solid oxide fuel cell stack, comprising steps for forming a cell stack. 【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。34. The step of providing at least two solid oxide fuel cells includes: tape casting an electrolyte and screen printing an anode and a cathode to form a green solid oxide fuel cell. Claim 33
A method for producing the solid oxide fuel cell stack according to the above. 【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。35. The fabrication of a solid oxide fuel cell stack according to claim 33, wherein the step of providing an interconnect comprises tape casting the interconnect to form a green interconnect. Method. 【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。36. The step of providing at least two solid oxide fuel cells includes providing at least two green solid oxide fuel cells.
4. The method for producing a solid oxide fuel cell stack according to 3. 【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。37. The method of claim 33, wherein providing the interconnect comprises providing a via filled interconnect.
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