JP2005524212A - 溶融炭酸塩型燃料電池とその製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
2 カソード
3 電解質マトリックス
4 セパレータ板
4a,4b カレントコレクタ
4c バイポーラプレート
10;110;210;310 燃料電池
11;111;211;311 アノード半電池
12;112;212;312 カソード半電池
17,18 流路
21;121;221;321;421;22;122;222;322 密閉部材 25 オフセット
31;131;331;332 絶縁層
Claims (23)
- アノード(1)、カソード(2)およびこれらの間に配置された電解質マトリックス(3)または電解質層、ならびにアノード(1)上とカソード(2)上に配置されたカレントコレクタ(4a,4b)を有する燃料電池、特に溶融炭酸塩型燃料電池であって、これらのカレントコレクタは、アノード(1)またはカソード(2)と電気的に接続するとともに、アノード(1)またはカソード(2)への燃料ガスまたはカソードガスのガス流路(17,18)を構成し、その際アノード側のカレントコレクタ(4a)は、アノード(1)とともにアノード半電池(11;111;211;311)を構成し、カソード側のカレントコレクタ(4b)は、カソード(2)とともにカソード半電池(12;112;212;312)を構成する燃料電池において、
電解質マトリックス(3)または電解質層を、一方の半電池(11;12;111;212;312)上に形成することと、燃料電池の内側に向かって開いたU字形の横断面形状を持つ密閉部材(21,22)を、カレントコレクタ(4a,4b)の側端に配置する形で配備し、これらの密閉部材は、アノード(1)またはカソード(2)のカレントコレクタ(4a,4b)の側端を包み込んで密封しており、その際一方の半電池(11;111;311;312)の各密閉部材(21,22)を、他方の半電池(12;112;312)に対して電気的に絶縁する絶縁層(31;131;331;431;432)を配備することとを特徴とする燃料電池。 - 電解質マトリックス(3)または電解質層が、アノード半電池(11;111)上に形成されることを特徴とする請求項1に記載の燃料電池。
- 電解質マトリックス(3)または電解質層が、カソード半電池(12;212)上に形成されることを特徴とする請求項1に記載の燃料電池。
- 密閉部材(21;22)が、それぞれ互いに対向して存在する形で、アノード半電池(11;111;211)およびにカソード半電池(12;112;212)に配備されていることを特徴とする請求項1から3までのいずれか一つに記載の燃料電池。
- 密閉部材(21;22)が、それぞれアノード半電池(311)およびにカソード半電池(312)の一方の側端に配備されており、その際アノード半電池(311)の密閉部材(21)が、一方の側端に、カソード半電池(312)の密閉部材(22)が、他方の側端に配備されていることを特徴とする請求項1から3までのいずれか一つに記載の燃料電池。
- 絶縁層(31;131;431)が、密閉部材(21;22)上に配備されていることを特徴とする請求項1から5までのいずれか一つに記載の燃料電池。
- 絶縁層(331)が、一方の半電池(312)の密閉部材(22)に対向して存在する形で、他方の半電池(311)に配備されていることを特徴とする請求項1から5までのいずれか一つに記載の燃料電池。
- 密閉部材(21)が、その内側および/または外側に、絶縁層(431;432)を有することを特徴とする請求項1から6までのいずれか一つに記載の燃料電池。
- カレントコレクタ(4a,4b)が、多孔質構造で構成されており、この多孔質構造は、アノード(1)またはカソード(2)を支持するとともに、この多孔質構造内には、燃料ガスまたはカソードガスをアノード(1)またはカソード(2)に供給するための流路(17,18)が形成されていることと、密閉部材(21,22)が、このカレントコレクタ(4a,4b)を構成する多孔質構造の側端、あるいはこのカレントコレクタ(4a,4b)を構成する多孔質構造と、その上にアノード(1)またはカソード(2)が存在する場合には、そのアノードまたはカソードとの側端を包み込んで密封することとを特徴とする請求項1から8までのいずれか一つに記載の燃料電池。
- 密閉部材(21)の高さは、絶縁層(131)が存在する場合には、その絶縁層を含めて、半電池(11;111;211;311;12;112;212;312)の厚さに一致し、その結果これらの両方の表面が、同一平面を成すことを特徴とする請求項6または8と組み合わせた請求項9に記載の燃料電池。
- カレントコレクタ(4a,4b)を構成する多孔質構造が、焼結材料から、有利には多孔質のニッケル焼結材料から構成されることを特徴とする請求項9または10に記載の燃料電池。
- カレントコレクタ(4a,4b)を構成する多孔質構造が、固形物の含有量が4%から約35%までのニッケル発泡材料から構成されることを特徴とする請求項11に記載の燃料電池。
- 絶縁層(31;131;231)が、一層のマトリックス材料から構成されることを特徴とする請求項1から11までのいずれか一つに記載の燃料電池。
- 絶縁層(131;331;431;432)が、マトリックス材料と異なる絶縁材料から構成されることを特徴とする請求項1から12までのいずれか一つに記載の燃料電池。
- マトリックス(3)が、密閉部材(21;22)を含めて、半電池(11;12)上に形成されると同時に、絶縁層(31)として機能することを特徴とする請求項1から14までのいずれか一つに記載の燃料電池。
- 電解質マトリックス(3)または電解質層が、半電池(11;111;12;212;312)上にコーティング層を作ることによって形成されることを特徴とする請求項1から15までのいずれか一つに記載の燃料電池を製造するための方法。
- 当該のコーティング層が、スパッタリング、キャスティング、鍍金またはエッチングによって作られることを特徴とする請求項16に記載の方法。
- 密閉部材(21,22)が、半電池(11;111;211;311;12;112;212;312)の側端に被せられることを特徴とする請求項16または17に記載の方法。
- 密閉部材(21;22)の表面が、絶縁層(131)が存在する場合には、その絶縁層を含めて、圧延、型押しあるいは押付けによって、半電池(11;111;211;311;12;112;212;312)の表面と同一平面に構成されることを特徴とする請求項18に記載の方法。
- 密閉部材(21;22)を被せる前に、圧延、型押しあるいは押付けによって、半電池(11;111;211;311;12;112;212;312)上にオフセット(25)を作り、その結果密閉部材(21;22)が、絶縁層(131)が存在する場合には、その絶縁層を含めて、この半電池の表面と同一平面を成すことを特徴とする請求項18に記載の方法。
- 絶縁層(31;131;331;431;432)が、スパッタリング、キャスティング、鍍金またはエッチングによって作られることを特徴とする請求項16から20までのいずれか一つに記載の方法。
- 半電池(11;12)上に、先ず密閉部材(21;22)を形成し、次に同時に絶縁層(31)として機能するマトリックス(3)または電解質層を形成することを特徴とする請求項16から21までのいずれか一つに記載の方法。
- マトリックス(3)または電解質層が、スパッタリング、キャスティング、鍍金またはエッチングによって形成されることを特徴とする請求項22に記載の方法。
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