JP2015530479A - 燃料セルインターコネクタ及び燃料セルインターコネクタの製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
本出願は、2012年9月17日に出願された米国特許仮出願第61/701,956号(発明の名称:「FUEL CELL INTERCONNECTOR AND METHOD FOR MAKING A FUEL CELL INTERCONNECTOR」)及び2012年7月9日に出願された米国特許仮出願第61/669,537号(発明の名称:「FUEL CELL INTERCONNECTOR AND METHOD FOR MAKING A FUEL CELL INTERCONNECTOR」)からの優先権を主張するものであり、これらの出願の全内容は参照により本明細書に組み入れられる。
・60−95%、70−90%、70−85%、75−85%、及び/又は約78%の窒素(N)
・5-35%、10−30%、15−25%、及び/又は約21%の酸素(O2)、及び
・0−4%の水蒸気(H2O)を含む。
大気540に加えられる水蒸気550の量は、大気540中の開始湿度に依存する。様々な実施形態において、制御された雰囲気を生成するため、より少ない水蒸気550がより湿度の高い空気540に加えられる。
・30−95%、40−90%、45−80%、45−70%、50−60%及び/又は約55%の窒素(N)、
・5−40%、5−35%、10−30%、10−25%、10−20%、及び/又は約15%の酸素(O2)、及び
・5−50%、10−40%、10−35%、20−35%、及び/又は約30%の水蒸気(H2O)を含む。
Claims (35)
- 少なくとも20wt%のクロームを含む多孔性の部品を酸化させる方法であって、
所定時間の期間の間、前記部品を酸化温度範囲に曝すために前記部品を炉で酸化させる工程と、
前記酸化させる工程中に、制御された雰囲気を炉に供給する工程とを含み、
前記制御された雰囲気は、
少なくとも、30vol%の窒素と、
少なくとも、10vol%の酸素と、
少なくとも、10vol%の水蒸気と、を含み、
前記酸化させる工程により、多孔性の部品の窒素成分が0.1wt%未満増加することを特徴とする方法。 - 前記酸化させる工程の後、前記部品が、0.2wt%未満の窒素を含むことを特徴とする請求項1記載の方法。
- 前記酸化させる工程の後、前記部品が、0.15wt%未満の窒素を含むことを特徴とする請求項1記載の方法。
- 前記制御された雰囲気は、50vol%の大気を含むことを特徴とする請求項1記載の方法。
- 前記制御された雰囲気は、少なくとも20vol%の水蒸気を含むことを特徴とする請求項1記載の方法。
- 前記制御された雰囲気は、10〜30vol%の水蒸気を含むことを特徴とする請求項5記載の方法。
- 前記制御された雰囲気を生成するため、水蒸気を大気に添加する工程をさらに含む請求項1記載の方法。
- 前記酸化温度範囲は750℃を超え、前記所定時間の期間は少なくとも5時間であることを特徴とする請求項1記載の方法。
- 前記酸化させる工程の間、前記部品を前記炉に進行方向で供給する工程をさらに含み、前記制御された雰囲気は、前記炉に前記進行方向で供給されることを特徴とする請求項1記載の方法。
- 前記酸化させる工程の間、前記部品を前記炉に進行方向で供給する工程をさらに含み、前記制御された雰囲気は、前記炉に前記進行方向の逆方向で供給されることを特徴とする請求項1記載の方法。
- 前記部品には、SOFCインターコネクタが含まれることを特徴とする請求項1の方法。
- 最終インターコネクタの所望の形状を有する未焼結のインターコネクタを形成するために、粉末ブレンドを単一プレス圧縮を行う工程と、
焼結されたインターコネクタを形成するために、単一プレス圧縮された前記未焼結のインターコネクタを焼結する工程と、を含み、
前記粉末ブレンドは、クロームと鉄とを含み、前記粉末ブレンドの鉄分のうち、少なくとも50wt%が、45μmより小さい鉄粒子であり、
前記焼結されたインターコネクタは、少なくとも90wt%のクロームと、少なくとも3wt%の鉄とを含む、
固体酸化物燃料セルのインターコネクタを製造する方法。 - 前記粉末ブレンドの鉄分のうち、少なくとも80wt%が、45μmより小さい鉄粒子であることを特徴とする請求項12記載の方法。
- 前記粉末ブレンドの鉄分のうち、少なくとも90wt%が、45μmより小さい鉄粒子であることを特徴とする請求項13記載の方法。
- 前記粉末ブレンドの鉄分のうち、少なくとも50wt%が、20μmより小さい鉄粒子であることを特徴とする請求項12記載の方法。
- 前記焼結されたインターコネクタは、94.5〜95.5wt%のクロームと4.5〜5.5wt%の鉄とを含むことを特徴とする請求項12記載の方法。
- マスター鉄/滑剤ブレンドを生成するために、鉄粉末と有機滑剤とをブレンドする工程と、
前記粉末ブレンドを生成するため、前記マスター鉄/滑剤ブレンドとクローム粉末とをブレンドする工程と、
前記焼結する工程の前に、前記未焼結のインターコネクタを脱滑する工程と、
をさらに含み、
該滑剤は、前記マスター鉄/滑剤ブレンドのうちの少なくとも5wt%を構成する
請求項12記載の方法。 - 前記滑剤は、前記マスターの鉄滑剤ブレンドのうちの少なくとも10wt%を構成することを特徴とする請求項17記載の方法。
- 前記焼結する工程において、該焼結は、焼結サイクル時間の間、1425℃を超えない焼結温度範囲で行われることを特徴とする請求項12記載の方法。
- 前記焼結温度範囲は、1400℃を超えないことを特徴とする請求項19記載の方法。
- 前記焼結温度範囲は、1150℃を下回らず、前記焼結サイクル時間は、3時間未満であることを特徴とする請求項19記載の方法。
- 前記焼結サイクル時間が2時間未満であることを特徴とする特徴とする請求項21記載の方法。
- 前記焼結する工程により、少なくとも70%のクロームの鉄への放散が発生することを特徴とする請求項19記載の方法。
- 前記焼結する工程により、少なくとも80%のクロームの鉄へのの放散が発生することを特徴とする請求項23記載の方法。
- 最終インターコネクタを形成するために、前記焼結されたインターコネクタを酸化させる工程をさらに含み、前記最終インターコネクタは、空気及びSOFCの燃料に対し非透過であることを特徴とする請求項12記載の方法。
- 前記酸化させる工程において、酸素を含むガスを炉にインターコネクタの進行方向で供給する間、前記焼結されたインターコネクタを連続式熱処理炉に前記インターコネクタの進行方向で通過させることを特徴とする請求項25記載の方法。
- 前記酸化させる工程は、所定時間の期間の間、酸化温度範囲で前記焼結されたインターコネクタを曝すことで、前記焼結されたインターコネクタを炉で酸化させることを含み、
該酸化中に、前記炉に制御された雰囲気を供給し、
前記制御された雰囲気は、
少なくとも、30vol%の窒素と、
少なくとも、10vol%の酸素と、
少なくとも、10vol%の水蒸気と、を含み、
該酸化の後、前記最終インターコネクタが、0.2wt%未満の窒素を含むことを特徴とする請求項25記載の方法。 - 前記最終インターコネクタは、前記インターコネクタの使用中に空気又はガスが流動するよう設計されたフローフィールドを含み、
前記フローフィールドは、SOFC燃料及び空気に対して非透過性を有し、
前記最終インターコネクタは、平均密度が6.8g/cc未満の前記フローフィールドを有することを特徴とする請求項25記載の方法。 - 前記最終インターコネクタは、平均密度が6.75g/cc未満の前記フローフィールドを有する請求項28記載の方法。
- 前記未焼結のインターコネクタは、前記インターコネクタの使用中に空気又はガスが流動するよう設計されたフローフィールドを含み、
前記未焼結のインターコネクタは、平均密度が6.75g/cc未満の前記フローフィールドを有する
ことを特徴とする請求項12記載の方法。 - 前記未焼結のインターコネクタは、平均密度が6.70g/cc未満の前記フローフィールドを有する請求項30記載の方法。
- 少なくとも90wt%のクロームと、少なくとも3wt%の鉄と、を含む焼結ボディを含み、
該ボディは、インターコネクタの使用中に空気又はガスが流動するよう設計されたフローフィールドを定め、
前記フローフィールドの平均密度は、6.75g/cc未満であり、
前記フローフィールドは、SOFC燃料及び空気に対して非透過性を有する
固体酸化物燃料セルのインターコネクタ。 - 前記インターコネクタは、圧縮された粉末ブレンドから形成され、前記粉末ブレンドの鉄分のうち少なくとも50wt%が、45μmより小さい鉄粒子であることを特徴とする請求項32記載のインターコネクタ。
- 前記インターコネクタは、0.2wt%未満の窒素を含むことを特徴とする請求項32記載のインターコネクタ。
- 少なくとも90wt%のクロームと、少なくとも3wt%の鉄と、を含む焼結ボディを含み、
インターコネクタは、圧縮された粉末ブレンドから形成され、前記粉末ブレンドの鉄分のうち少なくとも50wt%が、45μmより小さい鉄粒子である
固体酸化物燃料セルのインターコネクタ。
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