JP3424912B2 - セラミック電解質エレメント、電気化学デバイス、セラミックエレメント物品、セラミック酸素生成器、並びにセラミック酸素生成方法 - Google Patents
セラミック電解質エレメント、電気化学デバイス、セラミックエレメント物品、セラミック酸素生成器、並びにセラミック酸素生成方法Info
- Publication number
- JP3424912B2 JP3424912B2 JP01371099A JP1371099A JP3424912B2 JP 3424912 B2 JP3424912 B2 JP 3424912B2 JP 01371099 A JP01371099 A JP 01371099A JP 1371099 A JP1371099 A JP 1371099A JP 3424912 B2 JP3424912 B2 JP 3424912B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- ceramic
- oxygen generator
- tube
- article
- electrolyte
- 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.)
- Expired - Lifetime
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B13/00—Oxygen; Ozone; Oxides or hydroxides in general
- C01B13/02—Preparation of oxygen
- C01B13/0229—Purification or separation processes
- C01B13/0233—Chemical processing only
-
- 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
- H01M8/10—Fuel cells with solid electrolytes
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
- B01D53/32—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by electrical effects other than those provided for in group B01D61/00
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
- B01D53/32—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by electrical effects other than those provided for in group B01D61/00
- B01D53/326—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by electrical effects other than those provided for in group B01D61/00 in electrochemical cells
-
- 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
- H01M8/0202—Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors
- H01M8/0247—Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors characterised by the form
- H01M8/0252—Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors characterised by the form tubular
-
- 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
- H01M8/0202—Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors
- H01M8/0247—Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors characterised by the form
- H01M8/0256—Vias, i.e. connectors passing through the separator material
-
- 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
- H01M8/10—Fuel cells with solid electrolytes
- H01M8/12—Fuel cells with solid electrolytes operating at high temperature, e.g. with stabilised ZrO2 electrolyte
- H01M8/124—Fuel cells with solid electrolytes operating at high temperature, e.g. with stabilised ZrO2 electrolyte characterised by the process of manufacturing or by the material of the electrolyte
- H01M8/1246—Fuel cells with solid electrolytes operating at high temperature, e.g. with stabilised ZrO2 electrolyte characterised by the process of manufacturing or by the material of the electrolyte the electrolyte consisting of oxides
-
- 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
- H01M8/24—Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells
- H01M8/241—Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells with solid or matrix-supported electrolytes
- H01M8/2425—High-temperature cells with solid electrolytes
- H01M8/243—Grouping of unit cells of tubular or cylindrical configuration
-
- 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
- H01M8/24—Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells
- H01M8/2465—Details of groupings of fuel cells
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2257/00—Components to be removed
- B01D2257/10—Single element gases other than halogens
- B01D2257/104—Oxygen
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B2210/00—Purification or separation of specific gases
- C01B2210/0043—Impurity removed
- C01B2210/0046—Nitrogen
-
- 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
- H01M8/10—Fuel cells with solid electrolytes
- H01M8/12—Fuel cells with solid electrolytes operating at high temperature, e.g. with stabilised ZrO2 electrolyte
- H01M2008/1293—Fuel cells with solid oxide electrolytes
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M2300/00—Electrolytes
- H01M2300/0017—Non-aqueous electrolytes
- H01M2300/0065—Solid electrolytes
- H01M2300/0068—Solid electrolytes inorganic
- H01M2300/0071—Oxides
- H01M2300/0074—Ion conductive at high temperature
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/86—Inert electrodes with catalytic activity, e.g. for fuel cells
- H01M4/90—Selection of catalytic material
- H01M4/9016—Oxides, hydroxides or oxygenated metallic salts
- H01M4/9025—Oxides specially used in fuel cell operating at high temperature, e.g. SOFC
- H01M4/9033—Complex oxides, optionally doped, of the type M1MeO3, M1 being an alkaline earth metal or a rare earth, Me being a metal, e.g. perovskites
-
- 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
- H01M8/10—Fuel cells with solid electrolytes
- H01M8/12—Fuel cells with solid electrolytes operating at high temperature, e.g. with stabilised ZrO2 electrolyte
- H01M8/124—Fuel cells with solid electrolytes operating at high temperature, e.g. with stabilised ZrO2 electrolyte characterised by the process of manufacturing or by the material of the electrolyte
- H01M8/1246—Fuel cells with solid electrolytes operating at high temperature, e.g. with stabilised ZrO2 electrolyte characterised by the process of manufacturing or by the material of the electrolyte the electrolyte consisting of oxides
- H01M8/1253—Fuel cells with solid electrolytes operating at high temperature, e.g. with stabilised ZrO2 electrolyte characterised by the process of manufacturing or by the material of the electrolyte the electrolyte consisting of oxides the electrolyte containing zirconium oxide
-
- 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
- H01M8/10—Fuel cells with solid electrolytes
- H01M8/12—Fuel cells with solid electrolytes operating at high temperature, e.g. with stabilised ZrO2 electrolyte
- H01M8/124—Fuel cells with solid electrolytes operating at high temperature, e.g. with stabilised ZrO2 electrolyte characterised by the process of manufacturing or by the material of the electrolyte
- H01M8/1246—Fuel cells with solid electrolytes operating at high temperature, e.g. with stabilised ZrO2 electrolyte characterised by the process of manufacturing or by the material of the electrolyte the electrolyte consisting of oxides
- H01M8/126—Fuel cells with solid electrolytes operating at high temperature, e.g. with stabilised ZrO2 electrolyte characterised by the process of manufacturing or by the material of the electrolyte the electrolyte consisting of oxides the electrolyte containing cerium oxide
-
- 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
- H01M8/10—Fuel cells with solid electrolytes
- H01M8/12—Fuel cells with solid electrolytes operating at high temperature, e.g. with stabilised ZrO2 electrolyte
- H01M8/124—Fuel cells with solid electrolytes operating at high temperature, e.g. with stabilised ZrO2 electrolyte characterised by the process of manufacturing or by the material of the electrolyte
- H01M8/1246—Fuel cells with solid electrolytes operating at high temperature, e.g. with stabilised ZrO2 electrolyte characterised by the process of manufacturing or by the material of the electrolyte the electrolyte consisting of oxides
- H01M8/1266—Fuel cells with solid electrolytes operating at high temperature, e.g. with stabilised ZrO2 electrolyte characterised by the process of manufacturing or by the material of the electrolyte the electrolyte consisting of oxides the electrolyte containing bismuth oxide
-
- 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
-
- 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
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
- Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Sustainable Energy (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Fuel Cell (AREA)
- Oxygen, Ozone, And Oxides In General (AREA)
- Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
- Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
- Compounds Of Alkaline-Earth Elements, Aluminum Or Rare-Earth Metals (AREA)
- Conductive Materials (AREA)
- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
- Electrolytic Production Of Non-Metals, Compounds, Apparatuses Therefor (AREA)
Description
り詳細には、セラミック部材を一つ以上用いた電気化学
デバイスに関する。なお、本願は、1995年8月24
日に出願された米国特許出願08/518,646号の
一部継続出願に係る出願であり、この一部継続出願は、
なお審査係属中である。
中の酸素を除去することが可能であり、電解質の一方の
表面上に接触する酸素分子をイオン化して、固体電解質
を通じて酸素イオンを移動させることにより、上述の酸
素除去を行うことが知られている。この電解質の表面に
形成された適切な触媒化電極被覆に対して、電圧がかけ
られている。この電極被覆は、酸素分子に対しては透過
性を有し、電解質との界面において、酸素分子を解離さ
せて酸素イオンとするように作用する。この酸素イオン
は、電解質を通じて、他方側の表面へと移動する。な
お、この他方側の表面もまた、触媒化電極により被覆さ
れており、上述の電圧とは反対の電位がかけられた状態
となっていて、酸素イオンから過剰な電子を奪ってもと
の酸素分子としている。
イスを酸素発生器として用いる場合、多くの不利な点が
あることが知られている。例えば、米国特許第4,640,87
5号や第5,306,574号に開示された燃料電池においては、
個々の電極はセラミック材から形成され、一方、各電極
が挿入されるマニフォルドは、ステンレス鋼よりなる。
この構造では、多くのパーツを組み立てる必要があるの
で、製造が困難でかつ高価となる。更に重要なことに、
電気化学デバイスは、通常700〜1000℃の高温で
作用し、一方、ステンレス鋼とセラミックとの熱膨張係
数は互いに異なるので、クラックの原因となることが多
い。これにより、セラミック電極とステンレス鋼との間
でリークが生じるおそれがある。このリークは、高圧条
件下で電気化学デバイスを用いる場合は、特に問題とな
る。例えば、2000psiという高圧で使用可能な酸
素生成器は、本発明者は知らない。
イスが酸素生成器として用いられるか、燃料電池として
用いられるかにかかわらず、電極間の直列−並列アレイ
の形成に用いられる電気的相互接続は、個々の電極の外
周辺部の接点と直接に接続することが必要となる。この
相互接続構成の製造は高価となり、また、動作信頼性が
低くなり、更に、電気化学変換に使用可能な表面積が減
少してしまう。
用可能なセラミック電解質部材、即ちセラミック電解質
エレメントを提供することを目的とする。
量あたりの有効表面積が広い構成を有するセラミック電
解質エレメントを提供することを目的とする。
ってセラミック電解質を形成しうるバインダと、を含ん
だ組成物を提供することを目的とする。
が簡素化されたセラミック電気化学デバイスを提供する
ことを目的とする。
の圧力下で酸素の生成が可能な電気化学デバイスを提供
することを目的とする。
の構成を有するセラミック電気化学デバイスを提供し、
これにより、生成される酸素量に対応しうる、簡素な
「ビルディングブロック」式、即ち積み重ねるブロック
の数を調整することで、生成される酸素量を調整可能な
電気化学デバイスを提供することにある。
バインダから射出成形可能なセラミックエレメントを提
供することで達成される。このセラミックエレメント
は、チューブサポート部即ちチューブ支持部と、このチ
ューブ支持部からのびる複数のチューブと、を有する。
これらのチューブは、行列配置される。チューブ支持部
の一方の表面から、反対側の表面へと、複数の通路が通
されている。このセラミックエレメントは、導電性被覆
と、電気コレクタ被覆と、の被覆がなされている。上述
の通路は、それぞれ導電性の被覆がなされ、プラグが差
し込まれている。セラミックエレメントの選択された領
域から被覆が除去された後に、セラミックエレメントの
チューブは、直列−並列アレイを形成する。なぜなら、
同じ列のチューブは、電気的に並列に接続され、かつ、
隣接する行のチューブは、電気的に直列に接続されてい
るからである。2つのセラミックエレメントが互いにシ
ールされて、1つのモジュールとなった電気化学デバイ
スが得られる。電気化学デバイスは、酸素生成器、燃料
電池のいずれでもよい。2つ以上の酸素生成器モジュー
ルを互いに積み重ねてマニフォルド(manifolding)の形
態とすることで、酸素生成能を向上することができる。
性セラミック電解質エレメントを提供することで達成さ
れる。このエレメントは、第1の表面と第2の表面とを
備えたチューブ支持部と、該第1の表面からのびる複数
のチューブ部とを有する。チューブ部は、それぞれ閉鎖
端と開放端とを有する。該第2の表面は、少なくとも部
分的に空気に開放されている。チューブ部の開放端は、
該第2の表面を通じて空気に開放される。
びその他の目的は、支持部を備えた第1のセラミックエ
レメントと、この支持部からのびる長手部材即ち伸長し
た部材のアレイと、をそれぞれ有する電気化学デバイス
により達成される。第2のセラミックエレメントは、上
記第1のセラミックエレメントに隣接している。第1の
セラミックエレメントと第2のセラミックエレメントと
の間にはシールが設けられる。第1のセラミックエレメ
ント、第2のセラミックエレメント及びシールにより、
気密なチャンバが形成される。上記の長手部材は、チャ
ンバ内に開放状態とされる。
の目的は、第1の電極と第2の電極とを備えた酸素生成
器を形成するステップを有する酸素生成方法によって達
成される。第1の電極には、第1の極性の電流が流さ
れ、第2の電極には、第2の極性の電流が流される。酸
素生成器内で酸素の圧力が高くなり、酸素生成器から2
000psi以上の圧力で酸素が流出する。
目的は、セラミックパウダーとバインダとを混合するス
テップを有する方法によって製造されたセラミックモジ
ュール製品によって達成することができる。混合された
セラミックパウダーとバインダとは、射出成形されて、
支持部と、この支持部からのびる複数の突出部と、を備
えたセラミックモジュールとされる。
を互いに接続して、容量の大きいシステムを構成するこ
ともできる。
者であれば、以下の好適実施例の説明から容易に理解さ
れるであろう。なお、好適実施例は、単に本発明の実施
の最適形態を示すものである。理解されるように、本発
明は、その趣旨を逸脱することなくその他の形態で実施
することが可能であり、その細部は、種々の明白な点に
関して修正が可能である。従って、添付図面は、本発明
を図示するためのものであり、本発明を限定するもので
はない。
明する。なお、この実施例の説明は、本発明を制限する
ものではない。また、図面において、同一部及び相当部
には同一符号を付して説明する。
クモジュールエレメント10を示す。図示のセラミック
モジュールエレメントは、図1〜5において直立配置し
た状態で示しているが、本発明はこのような直立状態に
限定されるものではない。従って、この実施例での「下
方」、「上方」、「左」、「右」等の用語は、説明の都
合上用いられるものであり、あくまでも相対的な意味で
用いられている。
は、好ましくは、射出成形された、単体のイオン伝導性
のセラミック電解質の形態である。このセラミックモジ
ュールエレメントは、同種あるいは同類のセラミック材
の固体ブロックから、機械加工により1つのピースの一
体物として機械加工により切り出してもよい。あるい
は、複数のピースにわけて切り出した後に、これらのピ
ースを互いに結合させてモジュールセラミックエレメン
トにしてもよい。射出成形、機械加工のいずれの場合に
おいても、好ましくは、エレメントを単一の材質から製
造することが好ましい。熱膨張係数の異なる異種材料を
使うことにより生じる問題をなくすためである。熱膨張
係数が異なることのない単一材料を用いることで、以下
に示すように、漏洩が生じることなく動作させることが
できる。
ントを用いることで、体積あたりの表面積を大きくな
る。後述するように、セラミックモジュールエレメント
10は、好ましくは、ペアとして用いて、酸素生成器ア
センブリまたは燃料電池アセンブリを形成する。セラミ
ックエレメントのモジュールを対称的に構成すること
で、第2のモジュールを裏返して第1のモジュールに貼
付けて酸素生成器又は燃料電池アセンブリを形成するこ
とができる。第2のエレメント10’は、好ましくは、
第1のエレメント10と同等である。なお、特性的に同
等のものは、符号にアポストロフィーを付して示す。
略平板状のチューブ支持部材14からのびて互いに離間
した長手チューブ即ち伸長したチューブ12のアレイを
有する。支持部材14は、略方形即ち略等角四角形の形
状となっている。なお、外面及び内表面を有する管状ま
たは円筒状のチューブ12をこの実施例では示すが、
「チューブ」としてその他の形状や構成を用いることも
勿論可能である。ここでいう「チューブ」とは、単に説
明の便宜上用いているに過ぎない。図1に示されたアレ
イは、8行28列を有し、全体では224本のチューブ
が用いられるが、チューブの本数はこれに限られる訳で
はない。酸素生成器に用いられる場合のチューブ12の
本数、サイズ及び長さは、生成する酸素の量に依存す
る。各チューブ12の外側末端は、その端部15で閉鎖
されている。
セラミックモジュールエレメント10の周囲にはフラン
ジ部20が設けられ、セラミックモジュールエレメント
10の下面18から下方にのびている。
クモジュールエレメント10の外面の大部分は、図2に
示されるように、被覆プロセスにおいて、触媒化及び導
電材により被覆がなされている。加えて、好ましくは、
セラミックモジュールエレメント10は、集電被覆によ
る被覆がなされる。エレメント10の外面は、上面16
と、チューブ12の外面13とを有し、このチューブ1
2は閉鎖端15を備える。同様に、各チューブ12下面
18と内表面17とは、同じ電気伝導材により被覆さ
れ、その後に、好ましくは集電被覆がなされる。チュー
ブ12の閉鎖端15は、図2に示されるように、平坦な
内面19と平坦な外面23を有し、いずれの実施例にお
いても、表面19、23は、平坦でも、曲がった形状で
も、あるいは両者を組み合わせた形状としても良い。チ
ューブ12の内面17は、図1に示されるように、空気
中に開放されている。
おいても、モジュールセラミックエレメントは、燃料に
さらされる表面状に金属セラミック組成物被覆のみに被
覆がなされる。空気あるいは酸素にさらされる表面は、
上述の酸素生成器にて用いられたのと同じ被覆がなされ
る。金属セラミック組成物は、電気伝導性を有するが、
動作中に燃料電池が酸化環境にさらされることから、酸
素生成器に用いられた被覆とは組成が異なる。被覆の組
成は、30−70%volのNiと30−70%volの安定
化ジルコニアであり、40%volのNiと60%volの安
定化ジルコニアの組成とすることが好ましい。ここでの
電気的接続は、セラミックエレメント10が酸素生成器
アセンブリとして用いられるか、燃料電池アセンブリと
して用いられるかにかかわらず、同じものとなる。好ま
しくは、燃料電池としての壁厚は、電気効率を向上する
ために、同じサイズの酸素生成器における壁厚よりも薄
い。
が、上面15から下面18へとのびている。これらの通
路は、セラミック電解質を貫通するホールである。各通
路は、対応するチューブ12に隣接して配置され、その
チューブ12から、図3に示されるようにその長さ方向
及び幅方向にずらされている。通路24の数は、チュー
ブ12の数に対応し、通路24は、チューブ12と同様
に行列配置されている。通路24は、被覆プロセスの間
に、電気伝導性被覆によるメッキがなされ(及び被覆が
充填またはプラグが挿入され)る。
8から下方に伸びて、反対側の端部でフランジ部20に
接続される。各強化リブ26は、チューブ12の列と通
路24の列との間に配置される。強化リブ26は、複数
のアーチ型セクションを有し、1つの通路24に隣接し
て2つのアーチ型セクションが結合するようになってい
る。フランジ部20は、下面18からのび、強化リブ2
6よりも長くなっている。強化リブ26は、被覆プロセ
ス間において被覆される。
面18の触媒化及び導電材の一部は、それぞれ、除去さ
れて所望の電気的接続が、特定の通路24を通じて形成
されるようにする。
図2に戻ると、チューブは、12a,12b,12c,
12dと符号付けされており、通路には、24a,24
b,24c,24dと符号付けされている。従って、図
2は、4本のチューブの断面図であり、第1実施例で
の、28本のチューブからなる行のそれぞれ最初のチュ
ーブである4本のチューブが示されている。ここで、チ
ューブ12aは、行aのチューブ、チューブ12bは、
行bのチューブであり、その他の行についても同様であ
る。チューブ12とチューブ支持部材14は、セラミッ
ク電解質材よりなる。チューブ12の外面13及びチュ
ーブ支持部材14の上面16は、イオン化及び導電材よ
りなる被覆30によって連続的に被覆されている。同様
に、チューブ12の内面17、強化リブ26の下面18
は、同じまたは同様の導電材よりなる被覆32により被
覆されている。上述したように、被覆プロセスにおいて
は、チューブ支持部材14を通じてのびる通路24は、
導電材が充填される。全表面は、例えば、浸漬法または
スプレー法等によって被覆される。
ク組成物被覆を、酸素生成器等の電気化学デバイスの製
造に使用可能な電気回路に形成するためには、所望の電
気的接続が得られるように、電極材の一部を選択的に除
去することが必要である。電極材の除去は、レーザを用
いて電極材を切断することで、互いに隣接するチューブ
上の電極材を絶縁することで、達成することもできる。
しかし、レーザを用いるよりも、放電加工装置を用いて
電極材を除去することが好ましい。放電加工装置であれ
ば、下層のセラミックまで切断することはないからであ
る。このため、一連の切り込み部40a,40b,40
c,40dが、チューブ支持部材の下面18上の被覆3
2に形成されている。これらの切り込み部40a−40
dは、適切なレーザにより形成され、チューブ12の列
の間に、長手方向にチューブ支持部材14の全長にわた
ってのびる。このチューブ支持部材は、フランジ部位2
0の各対向する長手部位の間に設けられる。同様に、チ
ューブ支持部材14の上面16に形成された被覆30に
は、切り込み部42a,42b,42c,42dが設け
られている。また、これらの切り込み部42a−dも、
各チューブ12の列に沿い、チューブ支持部材の全長に
わたって、フランジ部20の互いに対向する長手部位の
間に設けられる。これらの切り込み部は、被覆30、3
2の全長にわたってのびるが、レーザを用いる場合、好
ましくは、セラミックの切り取り量を出来る限り少なく
する。フランジ部の垂直な外面44が被覆プロセスの間
に被覆されてしまった場合、その被覆30を除去すべき
である。
のチューブ12aにより近い側に形成され、一方、切り
込み部40aは、通路24aでのチューブ12bにより
近い側に形成される。従って、チューブ12aの内面1
7の被覆32と、チューブ12bの外面13の被覆30
との間が直列接続される。同様に、チューブ12bの外
面13の被覆30と、チューブ12cの内面の被覆32
との間が直列接続される。更に、チューブ12cの内面
の被覆32と、チューブ12dの外面の被覆30との間
にも直列接続が確立される。このようにして、隣接して
連続するチューブ12どうしの間に、同様の直列接続が
確立されるが、簡単のため、ここではこれ以上記載しな
い。従って、同じ行で違う列にあって互いに隣接するチ
ューブ12が、直列接続される。一方、同じ列で違う行
にあるチューブ12は、互いに電気的に並列に接続され
る。チューブの列の間に長手に設けられた切り込み部4
0、42、例えばチューブ12a、12bにより形成さ
れる列の間の切り込み部40a,42bや、その他のチ
ューブ列の間の同様の切り込み部によって、列配置され
たチューブ12は、事実上、並列電気回路となる。通路
24に導電材を残すことで、チューブ12どうしの電気
抵抗を可能な限り小さくすることができる。従って、チ
ューブ12は電極となり、各チューブ12の外面13が
カソード、内面17がアノードとして作用する。
の図に示されるように、通路24は、好ましくは、テー
パ状即ち先細になっていて、径が大きい方の端部は表面
18側に、径が小さいは表面16側にある。このように
テーパ状にすることで、表面18が高圧にさらされて通
路24に挿入されるプラグ(図示せず)がより緊密にシ
ールされるので、圧力が増すほどシール性も高くなると
いう利点が得られる。
にとると、28列のチューブの各列が8本のチューブ
(8行)を有し、各列の8本のチューブのそれぞれの電
極(第1電極及び第2電極)が電気的に並列に接続され
る。上記28列の各列は、電気的に直列に接続される。
この配置はあくまでも例示的なものであり、チューブの
サイズ及びチューブの行列配置を適切に変更すること
で、電流や電圧が最適に各チューブに分配されるよう
に、直列、並列接続が適切に選択可能である。また、図
示の形態では、図1の構成において電源が24Vだと仮
定すると、各チューブにかかる電圧は、1ボルト未満な
る。各列のチューブは、実質的に、28個の直列接続さ
れた抵抗のうちの一つとなるからである。イオン化及び
デバイスを通じての酸素移動を実現するために必要とさ
れる電圧は、いくつかのパラメータに依存する。これら
のパラメータとしては、動作温度、生成器にかけられる
酸素分圧の差圧、電解質のイオン伝導性、電解質の電気
抵抗、電極インターフェース、電極の収束抵抗及び生成
器の電気接点における抵抗等が挙げられる。しかし、一
般には、この電圧は、1ボルト未満であり、最適配置で
は、電圧のごく一部のみが印加されるようにもできる。
チューブの数あるいはチューブ列の数は、電源電圧や、
各チューブに所望される電圧に依存する。この実施例に
おける8本のチューブ(及び対応する通路)よりなる各
列を、更に、それぞれ28本のチューブが直列接続され
て互いに分離した列としてもよい。しかし、各電極の特
性は必ずしも均一とは限らないので、一本のチューブが
加熱して焼損してしまうと、直列接続された28本のチ
ューブ全体が使えなくなる。複数の通路を備えたチュー
ブを上述のような列に配置することで、電流の冗長化及
び規格化が達成される。
14には、フランジ部位20を通じてアウトレット50
が設けられている。アウトレットポート50は、フラン
ジ部位20の短いほうの部位に設けられているが、これ
らのアウトレットポートをエレメント10、10’の長
い方の端部にも設けることで、端から端だけでなく、側
面から側面でも各モジュールアセンブリが接続されるよ
うにしても良い。酸素生成器アセンブリを形成するため
には、各セラミックエレメント10にアウトレットを一
つだけ設ける。燃料電池アセンブリを形成するために
は、各セラミックエレメントに、インレットポート(図
示せず)一つとアウトレットポート50一つとを設け
る。
図4のモジュールアセンブリ70を形成するエレメント
10、10’は、好ましくは同等で対称的となってい
て、完全なアセンブリ70が形成される。フランジ部材
20は、チューブ支持部材14を囲むように、下面18
から外側にのびてその周囲を囲んで、エレメント10,
10’が互いに配置されたときに、フランジ部材20、
20’が結合されて、シール空間またはマニフォルド
が、その内側で、2つのエレメント10,10’の下面
どうしの間に形成される。上述のどちらの実施例におい
ても、カバープレート(図示せず)をセラミックエレメ
ント10’に配置し得る。
給するための空気やガスは、チューブ12を通じて流
れ、イオン伝導性の原理により、酸素圧力の高いガスが
チューブ12の内部に形成されて、2つのエレメントア
センブリ10,10’の間に形成されるシール空間に集
められる。各チューブ12は電極として動作し、その外
面は第1の電位、内面は第2の電位となっている。外面
13と内面17との間の電位差により、外面13で空気
から酸素分子が分離される。上記電位差によって、酸素
イオンが稠密なセラミック電解質を通じて移動し、内面
17で酸素分子が再形成される。所望により、この酸素
の供給は、アウトレット50を通じてなされる。電流
は、モジュール70の外面の被覆に供給され、酸素は、
アウトレット50(図3)を通じて流出される。アウト
レットにおける予想酸素濃度は、99.5%あるいはそ
れ以上の純度の酸素である。
ールアセンブリは、インレットポートとアウトレット5
0とを備えることとなる。水素や天然ガス等の燃料は、
インレットから流入し、アウトレット50を通じて流出
される。空気や高純度酸素等の酸化剤が、燃料電池アセ
ンブリを取り巻く。空気と燃料とは、それぞれアノー
ド、カソードと反応する。
は、中空の「片持ち式棚(cantilevershelf)」状の構
成であり、この構成によれば、上述の構成とほぼ同じ実
効表面積が得られる。チューブが共通のアウトレットを
持つようにするために、一端が成形により閉鎖された平
坦な中空セクションは、互いにマニフォールドとされ
る。内部強化用リブを、互いに対向する平坦な壁面の間
に入れることで、所望の内部圧力に耐え得るように、強
度を高めることも可能である。
ュラーエレメント10は、第1の実施例に係るものであ
り、図5、図6及び図8でのセラミックモジュラーエレ
メント100は、第2の実施例に係るものである。図
7、図9、図10及びその説明は、双方の実施例に共通
する。
ト100は、略平坦なチューブ支持部材114からのび
て互いに離間した伸長したチューブ112のアレイを含
む。支持部材114は、略方形状即ち等角四角形の形状
を有する。図5に示されるアレイは、7行9列の総数6
3本のチューブを有する。しかし、本発明は、この本数
に限定されるものではない。チューブ112の数、サイ
ズ及び長さは、例えば酸素生成器の場合、生成する酸素
の量に依存する。各チューブ112の外側の末端は、閉
鎖端115として閉鎖されている。これらのチューブ1
12は、例えばその壁厚が略0.015インチとなって
いる。
曲がった外面123とを有する。チューブ112の内面
117は、図5に示すように空気中に露出している。チ
ューブ支持部材114は、平坦な上面116と平坦な下
面118とを有する。略方形状で互いに離間した窪み部
120が、下面118から内側に形成されている。これ
らの窪み部は、これらの窪み部の一方側に設けられた略
方形状の溝125によってつながっている。溝125の
位置や形状は、例示的なものであり、各窪み部が1つの
アウトレットと流体的に連通できる構成である限りは、
他の形状を用いてもよい。各窪み部120の端部122
は、各チューブ112の略中心部で、各チューブ112
の開放端と交わる。チューブ支持部材114の窪み部1
20どうしの間の部位は、支持リブ180がとなってい
る。図6に示されるように、出口ポート150は、支持
部材114に設けられて、マニフォールド化されたチュ
ーブ112を、支持部材の長手方向(短い壁に沿って)
で、出口ポートに接続する。
24が、上面116から窪み部120へとのびている。
これらの通路24は、セラミック電解質を通じてのびて
いる。各通路124は、対応するチューブ112に隣接
して配置されており、図3に示されるように、そこから
長手、幅の両方の方向においてオフセットされている。
通路124の数は、チューブ112の数に対応してお
り、通路124は、これらのチューブと同様に行列配置
されている。通路124は、被覆プロセスの間にプレー
ト化即ち被覆の形成(及び被覆で満たされ、あるいは被
覆で塞がれ)がなされる。
に示す。なお、セラミック10の全外面及び内面にわた
って、電導性を有する電極被覆200がなされている。
電流コレクタ被覆210が、その後、全電極被覆200
にわたって形成される。隣接する列の隣接するチューブ
112の間での被覆200、210を電気的に絶縁する
ために、支持部材114の底面118は、好ましくは、
研磨されて、この底面118から被覆が除去される。底
面118を研削することで、シーリングのために表面を
平坦とすることができる(図6)という利点が得られ
る。垂直な外面144にある被覆は、すべて研削して、
外面及び内面の被覆を電気的に絶縁させる必要がある。
他の実施例においては、電気的絶縁切り込み部132a
−132hを、図7に示されるように設けてもよい。電
気絶縁切り込み部142a−142hは、その後、第1
の実施例で説明されたように、図5に示されるように切
り込まれる。または、上面116の領域を選択的にマス
クして被覆200、210がセラミックに接着されない
ようにしても良い。好ましくは、チューブ112は、互
いに離間して配置される一方で電気的には接続されてい
るので、チューブどうしで電気的に接続をとるための周
辺部や周辺部材は必要としない。完成したアセンブリ
は、酸素生成器や燃料電池として使用された場合におけ
る、極端な温度条件や化学的環境によって悪影響を受け
ることもない。
符号262を参照)に接続され、カソードを形成する。
陰電気端子は、この該略図では示されていない(図8の
参照符号264参照)。チューブを流れる電流は、アノ
ードへの矢線Bで示される。電流は、矢線Cに示される
ようにアノードを通じてながれ、矢線Dで示されるよう
に通路24を通じて流れる。電気絶縁切り込み部142
aによって、チューブ12aの外面13aと、チューブ
12bの外面13と、の間では電流が流れないようにさ
れる。同様に、電気絶縁切り込み部32aは、チューブ
12aの内面17aと、チューブ12bの内面17b
と、の間で電流が流れないようにする。
は、以下の群及びこれらの混合物の内から選択可能であ
る。
05<x<0.15) (Aはイットリウム(Y)、イッテルビウム(Yb)、
スカンジウム(Sc)、カルシウム(Ca)、マグネシ
ウム(Mg)であり、A=Y、x=0.08とすること
が好ましい。)
AxO2(0.05<x<0.30) (Aはサマリウム(Sm)、ガドリニウム(Gd)、
Y、ランタン(La)、ストロンチウム(Sr)であ
り、A=Gd,x=0.20とすることが好ましい。)
3)x(0.05<x<0.30) (AはY、ネオジム(Nd)、Gd、エルビウム(E
r)、ジスプロシウム(Dy)、Laであり、A=Y、
X=0.20とすることが好ましい。)
O5.5-3x/2(0.05<x<0.30) (Aは銅(Cu)、チタン(Ti)、ジルコニウム(Z
r)、アルミニウム(Al)、コバルト(Co)、ニッ
ケル(Ni)であり、A=Cu、x=0.10とするこ
とが好ましい。)
1-yMgyO3 (0<x<0.30)(x=0.10が好ましい)で、
(0.00<y<0.30) (y=0.020が好ま
しい)
の群から選択可能である。
1.00) (A=Sr,Ca,Ba)で、Sr=0.20が好まし
い。
は、以下の群から選択可能である。
ラジウム(Pd)、白金(Pt))、ただし銀が好まし
い。
u−Pd)、ただし、Pdが20%であるAu−Pdが
好ましい。
るために、セラミック電解質は、バインダと混合され
る。射出成形バインダ系は、30−70vol%の固形
分を含有する。固形分は、セラミックパウダーまたは電
解質である。残りの体積分は、バインダである。
ある。
%)、グリセリン(<10vol%)、水(>80%)
であって、 a)上記ポリマーは(0−75vol%)、ポリスチレ
ン(PS)、ポリエチレン(PE)、ポリプロピレン
(PP)、エチレン酢酸ビニル(EVA:ethylene vin
yl acetate)、ポリビニルアルコール(PVA)、ポリ
エチレングリコール(PEG)、ポリエチレンクロレー
ト(PEC:polyethylene chlorate)、ポリビニルク
ロレート(PVC:polyvinyl chlorate)、ポリアセタ
ール; b)上記ワックス(0−75vol%)は、パラフィ
ン、ミクロクリスタンワックス、カルナウバワックス
(carnauba)、みつろう; c)上記オイル(0−75vol%)は、落花生油、植
物油、鉱油、 d)上記酸(0−20vol%)は、ステアリン酸、オ
レイン酸、硼酸(boric)
%)、水(>50vol%)、グリセリン(<20vo
l%)、硼酸(<10vol%)
リ250を図8に示す。このモジュールアセンブリ25
0は、セラミックエレメント100、100’を有し、
これらのセラミックエレメントどうしは、シール260
を形成する市販のセラミック装填セメント(ceremic lo
aded cement)によって結合されている。これに代え
て、市販のリチウム−アルミニウム−珪酸塩ガラスセメ
ントを用いることも可能である。好ましくは、強化リブ
180が互いに結合されて、2000psiを超える内
圧にも耐え得る強いアセンブリを形成する。モジュール
100、100’の周囲と、その中心部と、においてリ
ブ180どうしを結合させることで、更に強度が高くな
る。正電気端子262は、モジュールアセンブリ250
の一端の上面118の被覆210に接続され、陰電気端
子264は、被覆に対してモジュールの他方の端部に接
続されている。酸素アウトレット266は、バルブ(図
示せず)に接続され、このバルブは閉鎖可能で、モジュ
ールアセンブリ250ないで酸素圧力の上昇が可能とな
っている。図8に示した酸素生成器のサイズは、1.8
インチ幅で、長さは3インチであり、直径0.13イン
チで長さ1.2インチのチューブが、1分間に約300
−350立方センチメートルの酸素を生成し得るように
なっている。
製造プロセスのフローチャートにおけるステップを示
す。ステップ300において、セラミックパウダーを用
意する。このセラミックパウダーは、上述の組成物のい
ずれでも良い。ステップ302において、用意されたセ
ラミックパウダーを検査する。セラミックパウダーの検
査結果、問題があった場合、セラミックパウダーは、ス
テップ304で処理される。この処理としては、セラミ
ックパウダーのか焼、セラミックの粉砕又は、セラミッ
クパウダーへの化学添加剤の添加等が挙げられる。ステ
ップ306において、原料バインダ系が調製される。こ
の原料バインダ系は、上述のどのバインダでも良い。ス
テップ308では、検査で問題なしと判定されたパウダ
ーとバインダ系とが混合される。ステップ310では、
パウダーとバインダ系とを含む原料が、射出成形装置に
移送される。ステップ312において、セラミックエレ
メント100が射出成形される。ステップ314におい
て、成形されたセラミックエレメント100が検査さ
れ、この検査で、成形パーツに問題があると判定された
場合、成形条件がステップ316で調整される。ステッ
プ318では、バインダは除去され、少なくとも密度9
2パーセントの密なセラミック電解質が残る。ステップ
320では、セラミックエレメント100が焼結され、
エレメント100に問題があると判定された場合は、そ
のエレメントは、ステップ324において廃棄される。
ステップ326では、電極インクが用意される。ステッ
プ328においては、電極被覆200が、検査されたセ
ラミックエレメント100上に形成される。ステップ3
30において、被覆されたセラミックエレメント100
が焼結される。ステップ332において、焼結後の被覆
されたセラミックエレメントが検査される。セラミック
エレメントが検査で問題ありとされた場合、ステップ3
34において、焼結されたセラミックエレメントをリワ
ーク即ち再処理すべきかを判定する。セラミックエレメ
ント100を再処理しないと判定した場合、セラミック
エレメント100は、ステップ336で廃棄される。ス
テップ334で、セラミックエレメントを再処理すべき
と判定した場合、セラミックエレメントは、ステップ3
28に戻される。一旦セラミックエレメントがステップ
332における検査をパスすると、ステップ336にお
いて、電流コレクタインクが用意される。ステップ33
8では、電流コレクタ被覆210が、焼結された電極被
覆上に形成される。ステップ340では、形成された電
流コレクタ被覆が焼結される。ステップ342では、セ
ラミックエレメント100上に焼結された電流コレクタ
被覆210が検査される。焼結されたセラミックエレメ
ント100がステップ344での検査で問題ありとされ
た場合、セラミックエレメントを再処理すべきかどうか
が決定される。セラミックエレメント100を再処理し
ないと決定した場合、セラミックエレメントは、ステッ
プ346で廃棄される。ステップ344で、焼結された
電流コレクタ被覆を再処理すると決定した場合、セラミ
ックエレメント100は、ステップ338に戻される。
が用意される。ステップ350では、電気通路ペースト
が通路124に形成される。ステップ354において、
通路124が検査される。通路124がステップ354
の検査で問題ありと判定された場合、通路の電気ペース
トの再処理を行なう。セラミックエレメント100の再
処理をしないと判定されたときは、このセラミックエレ
メントは、ステップ356で廃棄される。通路の電気ペ
ーストの再処理を行なう場合、モジュールセラミックエ
レメントは、ステップ350に戻される。電気ペースト
が形成されて検査ステップ352で問題なしとされた場
合、ステップ354に進み、底面118がグラインド処
理される。また、垂直な側面144もまた、ステップ3
54でグラインド処理される。ステップ356におい
て、上面116は、電導性被覆された部位を有し、この
被覆は、隣接する部位(142A−142H参照)から
は絶縁され、この際、好ましくは放電装置を用いて絶縁
される。ステップ358において、隣接するチューブ列
の間での絶縁試験がなされる。セラミックエレメントの
切り込み部がこの試験で問題ありと判定された場合、ス
テップ360で、セラミックエレメント100を再処理
するかどうかが判定される。セラミックエレメント10
0を再処理しないと判定したときは、セラミックエレメ
ント100は、ステップ362で廃棄される。ステップ
360でセラミックエレメント100を再処理すると判
定されたときは、セラミックエレメント100は、ステ
ップ354又は356に戻される。ステップ356にお
いては、シーリング材が用意される。ステップ366で
は、シーリング材が底面118、118’に塗布あるい
は配置される。ステップ368では、2つのセラミック
エレメント118、118’が互いに結合される。ステ
ップ370では、シーリング材が熱硬化される。ステッ
プ372では、シーリング試験がなされる。圧力試験ま
たはリーク試験でシーリングに問題があった場合、ステ
ップ374で、結合されたセラミックエレメント10
0、100’を再処理するかどうかが判定される。結合
されたセラミックエレメント100、100’を再処理
しないと判定された場合、ステップ376で、エレメン
ト100、100’の両方が廃棄される。結合されたセ
ラミックエレメント100、100’を再処理すると判
定されたときには、ステップ376で、セラミックエレ
メント100、100’が分離される。ステップ378
では、底面118、118’が再研削され、ステップ3
78の後に、セラミックエレメントはステップ376に
戻される。結合されたセラミックエレメントがシーリン
グ試験に合格した場合、ステップ374で、セラミック
モジュールアセンブリ250が完成される。
000ポンド/平方インチ(PSI)以上の圧力の高圧
酸素を、移動パーツを何も用いることなく生成すること
が可能なものを提供することができる。要求される酸素
量に応じて、複数のモジュール250を互いにマニフォ
ールド化して、高耐圧酸素ビンに酸素を満たすことがで
き、この際、高耐圧酸素ビンをガスプラントまで長距離
移送して戻すこともない。更に、本発明は、電気化学デ
バイスであって、電流の流通を簡素化し、製造コストを
より低くして、より信頼性の高いデバイスを提供するこ
とができる。
とが、当業者には理解されよう。上述の詳細な説明か
ら、当業者であれば、種々の変更、置換、等価物の使用
が可能であることが理解されよう。従って、本発明の権
利範囲は、添付した請求の範囲によってのみ限定される
ものである。
ルアセンブリに用いられる、射出成形により得られたモ
ジュール式のセラミックエレメントの上面斜視図であ
る。
り、簡素化のために一部のチューブのみを示した側面断
面斜視図である。
ある。
電気化学モジュールアセンブリとした状態での上面斜視
図である。
ルアセンブリに用いられる、射出成形されたモジュール
セラミックエレメントの側面断面斜視図である。
ある。
る。
学モジュールアセンブリに形成した状態での斜視図であ
る。
ステップを示すフローチャートを示す図である。
ステップを示すフローチャートを示す図である。
Claims (66)
- 【請求項1】 イオン伝導性セラミック電解質エレメン
トであって、 第1の表面と第2の表面とを有するチューブ支持部と、
該第1の表面からのびる複数のチューブ部とからなり、
該チューブ部の各々は閉鎖端と開放端とを有し、該第2
の表面は少なくともその一部が空気にさらされており、
そして該複数のチューブ部の該開放端は空気にさらされ
ていることを特徴とするセラミック電解質エレメント。 - 【請求項2】 請求項1に記載のセラミック電解質エレ
メントにおいて、該複数のチューブ部と該チューブ支持
部材が、成形プロセスによって一体構造に形成されてい
ることを特徴とするセラミック電解質エレメント。 - 【請求項3】 請求項1に記載のセラミック電解質エレ
メントにおいて、該複数のチューブ部の各々は内面と外
面とを有し、該複数のチューブ部の各々はさらに、該内
面上と外面上の電極被覆を有することを特徴とするセラ
ミック電解質エレメント。 - 【請求項4】 請求項3に記載のセラミック電解質エレ
メントにおいて、該電極被覆は、La1−xAxMnO
3であり、xは0.00乃至1.00であり、AはS
r,Ca,Baからなる群から選択されることを特徴と
するセラミック電解質エレメント。 - 【請求項5】 請求項3に記載のセラミック電解質エレ
メントにおいて、該電極被覆は、La1−xSrxCo
1−yFeyO3であり、xは0.00乃至1.00で
あることを特徴とするセラミック電解質エレメント。 - 【請求項6】 請求項3に記載のセラミック電解質エレ
メントにおいて、該セラミック電解質エレメントはさら
に、該電極被覆上の電流コレクタ被覆を有することを特
徴とするセラミック電解質エレメント。 - 【請求項7】 請求項6に記載のセラミック電解質エレ
メントにおいて、該電流コレクタ被覆が、Ag,Au,
Pd,Pt並びにこれらの合金及び混合物からなる群か
ら選択されることを特徴とするセラミック電解質エレメ
ント。 - 【請求項8】 請求項1に記載のセラミック電解質エレ
メントにおいて、該複数のチューブ部が、互いに離間し
た行と列からなるアレイに形成されることを特徴とする
請求項セラミック電解質エレメント。 - 【請求項9】 請求項1に記載のセラミック電解質エレ
メントにおいて、該複数のチューブ部の各々は伸長した
部材であることを特徴とするセラミック電解質エレメン
ト。 - 【請求項10】 請求項1に記載のセラミック電解質エ
レメントにおいて、該複数のチューブ部の各々は、離間
した外面と内面とを有することを特徴とするセラミック
電解質エレメント。 - 【請求項11】 請求項1に記載のセラミック電解質エ
レメントにおいて、該エレメントは、該チューブ部のア
レイに対応するように行と列からなるアレイに形成され
た複数の通路を有し、該複数の通路は、該第1の表面か
ら該第2の表面へとのびる孔部であることを特徴とする
セラミック電解質エレメント。 - 【請求項12】 請求項1に記載のセラミック電解質エ
レメントにおいて、該セラミック電解質エレメントは、 Zr1−xAxO2、Ce1−xAxO2、(Bi2O
3)1−x(A2O3)x、Bi2V1−xAxO
5.5−3x/2、La1−xSrxGa1−yMgy
O3及びこれらの混合物からなる群から選択される電解
質からなり、xは、0.00<x<0.30であり、y
は、0.00<y<0.30であり、Aは、Y,Yb,
Sc,Ca,Mg,Sm,Gd,La,Sr,Nd,E
r,Dy,Cu,Ti,Zr,Al,Co,Niからな
る群から選択され、該電解質エレメントはさらに、射出
成形の間に該電解質をバインドするバインダを有するこ
とを特徴とするセラミック電解質エレメント。 - 【請求項13】 支持部材と、該支持部材からのびる伸
長した部材のアレイとを有する第1のセラミックエレメ
ントと、 該第1のセラミックエレメントに隣接する第2のセラミ
ックエレメントと、 該第1のセラミックエレメントと該第2のセラミックエ
レメントとの間のシールとからなり、 該第1のセラミックエレメントと該第2のセラミックエ
レメントと該シールは気密なチャンバを形成し、 該伸長した部材は、該チャンバに開放されていることを
特徴とする電気化学デバイス。 - 【請求項14】 請求項13に記載の電気化学デバイス
において、さらに、 該第1のセラミックエレメントの外面の少なくとも一部
を覆う、第1の極性で電源に接続可能な第1の電導性被
覆と、 該第1のセラミックエレメントの内面の少なくとも一部
を覆う、第2の極性で電源に接続可能な第2の導電性被
覆とを有することを特徴とする電気化学デバイス。 - 【請求項15】 請求項14に記載の電気化学デバイス
において、該伸張した部材はチューブであり、該アレイ
はチューブの行と列とから形成され、該第1の導電性被
覆は該チューブの各々の外面を覆い、該第2の導電性被
覆は該チューブの各々の内面を覆うことを特徴とする電
気化学デバイス。 - 【請求項16】 請求項15に記載の電気化学デバイス
において、ある一列の各チューブを覆う該第1の導電性
被覆は、この列に隣接する列の各チューブを覆う該第1
の導電性被覆から電気的に絶縁されており、ある一列の
各チューブを覆う該第2の導電性被覆は、この列に隣接
する列の各チューブを覆う該第2の導電性被覆から電気
的に絶縁されていることを特徴とする電気化学デバイ
ス。 - 【請求項17】 請求項16に記載の電気化学デバイス
において、該外面と該内面との間にのびる通路を有し、
該通路が導電性被覆により覆われていることを特徴とす
る電気化学デバイス。 - 【請求項18】 請求項17に記載の電気化学デバイス
において、該通路の該導電性被覆は、ある一列の各チュ
ーブを覆う該第1の導電性被覆を、この列に隣接する列
の各チューブを覆う該第2の導電性被覆と接続すること
を特徴とする電気化学デバイス。 - 【請求項19】 請求項18に記載の電気化学デバイス
において、該デバイスはさらに、該複数の通路のそれぞ
れに挿入された複数のプラグを有することを特徴とする
電気化学デバイス。 - 【請求項20】 請求項13に記載の電気化学デバイス
において、該第1のセラミックエレメントは、その外面
と内面との間にのびてその内部に形成される複数の通路
を有することを特徴とする電気化学デバイス。 - 【請求項21】 請求項13に記載の電気化学デバイス
において、該デバイスはさらにインレットからなり、該
化学デバイスは酸素生成器であることを特徴とする電気
化学デバイス。 - 【請求項22】 請求項13に記載の電気化学デバイス
において、該デバイスはさらにインレットとアウトレッ
トからなり、該デバイスは燃料電池であることを特徴と
する電気化学デバイス。 - 【請求項23】 請求項13に記載の電気化学デバイス
において、該第1のセラミックエレメントは、射出成形
プロセスによって一体構造に形成されていることを特徴
とする電気化学デバイス。 - 【請求項24】 請求項13に記載の電気化学デバイス
において、該第1のセラミックエレメントは矩形状であ
り、該伸長した部材は円筒形状のチューブであることを
特徴とする電気化学デバイス。 - 【請求項25】 請求項13に記載の電気化学デバイス
において、該シールはセラミック混合セメントであるこ
とを特徴とする電気化学デバイス。 - 【請求項26】 請求項13に記載の電気化学デバイス
において、該第1のセラミックエレメントと該第2のセ
ラミックエレメントは同一のものであることを特徴とす
る電気化学デバイス。 - 【請求項27】 請求項13に記載の電気化学デバイス
において、該チャンバは、2000psiの圧力を保持
できることを特徴とする電気化学デバイス。 - 【請求項28】 セラミック酸素生成器を用いて酸素を
発生するセラミック酸素生成方法であって、該方法は、 第1の電極に第1の極性で電流を供給し、該第2の電極
に第2の極性で電流を供給する段階と、 該セラミック酸素生成器内で、解離された酸素イオンか
ら酸素を生成する段階と、 該セラミック酸素生成器内で酸素圧を高くしていく段階
と、 酸素を2000psi以上の圧力で排出する段階とから
なることを特徴とするセラミック酸素生成方法。 - 【請求項29】 請求項28に記載のセラミック酸素生
成方法において、該酸素圧を高くしていく段階は、該セ
ラミック酸素生成器内の酸素圧力を増加させるためにバ
ルブを閉じる段階を含むことを特徴とするセラミック酸
素生成方法。 - 【請求項30】 セラミック電解質パウダーとバインダ
とを混合する段階と、 該混合されたセラミック電解質
パウダーとバインダとを、支持部と該支持部からのびる
複数の突出部とを有するセラミックエレメントに射出成
形する段階とからなり、該セラミック電解質パウダー
は、Zr1−xAxO2、Ce1−xAxO2、(Bi
2O3)1−x(A2O3)、Bi2V1−xAxO
5.5−3x/2、La1−xSrxGa1−yMgy
O3からなる群から選択される物質からなり、xは、
0.00<x<0.30であり、yは0.00<y<
0.30であり、Aは、Y,Yb,Sc,Ca,Mg,
Sm,Gd,La,Sr,Nd,Er,Dy,Cu,T
i,Zr,Al,Co,Niからなる群から選択される
ことを特徴とする方法によって製造されるセラミックエ
レメント物品。 - 【請求項31】 請求項30に記載のセラミックエレメ
ント物品において、xは、0.05<x<0.30であ
ることを特徴とするセラミックエレメント物品。 - 【請求項32】 請求項30に記載のセラミックエレメ
ント物品において、xは、0.05<x<0.15であ
ることを特徴とするセラミックエレメント物品。 - 【請求項33】 請求項30に記載のセラミックエレメ
ント物品において、該セラミック電解質パウダーは、Z
r1−xAxO2であり、xは、0.05<x<0.1
5であり、Aは、Y,Yb,Sc,Ca及びMgからな
る群から選択されることを特徴とするセラミックエレメ
ント物品。 - 【請求項34】 請求項32に記載のセラミックエレメ
ント物品において、AはYであり、xは0.08である
ことを特徴とするセラミックエレメント物品。 - 【請求項35】 請求項30に記載のセラミックエレメ
ント物品において、該セラミック電解質パウダーは、C
e1−xAxO2であり、xは、0.05<x<0.3
0であり、Aは、Sm、Gd、Y、La、Srからなる
群から選択されることを特徴とするセラミックエレメン
ト物品。 - 【請求項36】 請求項35に記載のセラミックエレメ
ント物品において、AはGdであり、xは0.20であ
ることを特徴とするセラミックエレメント物品。 - 【請求項37】 請求項30に記載のセラミックエレメ
ント物品において、該セラミック電解質パウダーは、
(Bi2O3)1−x(A2O3)xであり、xは、
0.05<x<0.30であり、Aは、Y、Nd、G
d、Er、Dy、Laからなる群から選択されることを
特徴とするセラミックエレメント物品。 - 【請求項38】 請求項37に記載のセラミックエレメ
ント物品において、AはYであり、xは0.20である
ことを特徴とするセラミックエレメント物品。 - 【請求項39】 請求項30に記載のセラミックエレメ
ント物品において、該セラミック電解質パウダーは、B
i2V1−xAxO5.5−3x/2であり、AはC
u、Ti、Zr、Al、Co、Niからなる群から選択
されることを特徴とするセラミックエレメント物品。 - 【請求項40】 請求項30に記載のセラミックエレメ
ント物品において、該バインダは、ポリマー、ワック
ス、オイル及び酸からなる群から選択されることを特徴
とするセラミックエレメント物品。 - 【請求項41】 請求項40に記載のセラミックエレメ
ント物品において、該ポリマーは、ポリスチレン、ポリ
エチレン、ポリプロピレン、エチレン酢酸ビニル、ポリ
ビニルアルコール、ポリエチレングリコール、ポリエチ
レンクロレート、ポリビニルクロレート、及びポリアセ
タールからなる群から選択されることを特徴とするセラ
ミックエレメント物品。 - 【請求項42】 請求項41に記載のセラミックエレメ
ント物品において、該ワックスは、パラフィン、ミクロ
クリスタンワックス、カルナウバワックス、及びみつろ
うからなる群から選択され、該オイルは、落花生油、植
物油、及び鉱油からなる群から選択され、そして、該酸
は、ステアリン酸、オレイン酸、硼酸からなる群から選
択されることを特徴とするセラミックエレメント物品。 - 【請求項43】 請求項42に記載のセラミックエレメ
ント物品において、該ポリマーは、0乃至75vol%
であり、該ワックスは、0.75vol%であり、該オ
イルは、0乃至75vol%であり、該酸は、0乃至2
0vol%であることを特徴とするセラミックエレメン
ト物品。 - 【請求項44】 請求項30に記載のセラミックエレメ
ント物品において、該バインダは、寒天、グリセリン、
及び水からなることを特徴とするセラミックエレメント
物品。 - 【請求項45】 請求項44に記載のセラミックエレメ
ント物品において、該寒天は、<10vol%であり、
該グリセリンは、<10vol%であり、該水は、<8
0%であることを特徴とするセラミックエレメント物
品。 - 【請求項46】 請求項45に記載のセラミックエレメ
ント物品において、該バインダは、メチルセルロース、
水、グリセリン、及び硼酸からなる群から選択されるこ
とを特徴とするセラミックエレメント物品。 - 【請求項47】 請求項46に記載のセラミックエレメ
ント物品において、該メチルセルロースは、5乃至30
vol%であり、水は、>50vol%であり、グリセ
リンは、<20vol%であり、硼酸は、<10vol
%であることを特徴とするセラミックエレメント物品。 - 【請求項48】 請求項47に記載のセラミックエレメ
ント物品において、該セラミック電解質パウダーは、L
a1−xSrxGa1−yMgyO3であり、xは、
0.00<x<0.30であり、yは、0.00<y<
0.30であることを特徴とするセラミックエレメント
物品。 - 【請求項49】 請求項48に記載のセラミックエレメ
ント物品において、xは0.10であり、yは0.20
であることを特徴とするセラミックエレメント物品。 - 【請求項50】 支持部材と、該支持部材からのびる伸
長した部材のアレイとを有する第1のセラミックエレメ
ントと、 該第1のセラミックエレメントに隣接する第2のセラミ
ックエレメントと、 該第1のセラミックエレメントと該第2のセラミックエ
レメントとの間のシールとからなり、 該第1のセラミックエレメントと該第2のセラミックエ
レメントと該シールは気密なチャンバを形成し、 該伸長した部材は、該チャンバに開放されており、さら
に、該第1のセラミックエレメントの外面の少なくとも一部
を覆う第1の導電性被覆と、該第1のセラミックエレメ
ントの内面の少なくとも一部を覆う第2の導電性被覆と
を有し、該第1の導電性被覆は、第1の極性で電源に接
続可能であり、該第2の導電性被覆は、第2の極性で電
源に接続可能であり、 該伸張した部材はチューブであり、該アレイはチューブ
の行と列から形成され、該第1の導電性被覆は該チュー
ブの各々の外面を覆い、該第2の導電性被覆は該チュー
ブの各々の内面を覆うものであり、 ある一列の各チューブを覆う該第1の導電性被覆は、こ
の列に隣接する列の各チューブを覆う該第1の導電性被
覆から電気的に絶縁されており、ある一列の各チューブ
を覆う該第2の導電性被覆は、これに隣接する列の各チ
ューブを覆う該第2の導電性被覆から電気的に絶縁され
ていることを特徴とするセラミック酸素生成器。 - 【請求項51】 請求項50に記載のセラミック酸素生
成器において、該外面と該内面との間にのびる通路を有
し、該通路が導電性被覆により覆われていることを特徴
とするセラミック酸素生成器。 - 【請求項52】 請求項51に記載のセラミック酸素生
成器において、該通路の該導電性被覆は、ある一列の各
チューブを覆う該第1の導電性被覆を、この列に隣接す
る列の各チューブを覆う該第2の導電性被覆と接続する
ことを特徴とするセラミック酸素生成器。 - 【請求項53】 請求項52に記載のセラミック酸素生
成器において、該生成器はさらに、該複数の通路のそれ
ぞれに挿入された複数のプラグを有することを特徴とす
るセラミック酸素生成器。 - 【請求項54】 請求項50に記載のセラミック酸素生
成器において、該第1のセラミックエレメントは、その
外面と内面との間にのびてその内部に形成される複数の
通路を有することを特徴とするセラミック酸素生成器。 - 【請求項55】 請求項50に記載のセラミック酸素生
成器において、該第1のセラミックエレメントは、射出
成形プロセスによって一体構造に形成されていることを
特徴とするセラミック酸素生成器。 - 【請求項56】 請求項50に記載のセラミック酸素生
成器において、該第1のセラミックエレメントは矩形状
であり、該伸長した部材は円筒形状のチューブであるこ
とを特徴とするセラミック酸素生成器。 - 【請求項57】 請求項50に記載のセラミック酸素生
成器において、該シールはセラミック混合セメントであ
ることを特徴とするセラミック酸素生成器。 - 【請求項58】 請求項50に記載のセラミック酸素生
成器において、該第1のセラミックエレメントと該第2
のセラミックエレメントは同一のものであることを特徴
とするセラミック酸素生成器。 - 【請求項59】 請求項50に記載のセラミック酸素生
成器において、該チャンバは、2000psiの圧力を
保持できることを特徴とするセラミック酸素生成器。 - 【請求項60】 請求項50に記載のセラミック酸素生
成器において、該第1のセラミックエレメントと該第2
のセラミックエレメントが、 Zr1−xAxO2、Ce1−xAxO2、(Bi2O
3)1−x(A2O3)x、Bi2V1−xAxO
5.5−3x/2、La1−xSrxGa1−yMgy
O3からなる群から選択された物質からなり、xは、
0.00<x<0.30であり、yは0.00<y<
0.30であり、Aは、Y,Yb,Sc,Ca,Mg,
Sm,Gd,La,Sr,Nd,Er,Dy,Cu,T
i,Zr,Al,Co,Niからなる群から選択され、
さらに、 電解質をバインドするバインダを有することを特徴とす
るセラミック酸素生成器。 - 【請求項61】 請求項50に記載のセラミック酸素生
成器において、該チューブ部の各々は内面と外面とを有
し、そして該チューブ部の各々はさらに、該内面及び外
面上の電極被覆を有することを特徴とするセラミック酸
素生成器。 - 【請求項62】 請求項61に記載のセラミック酸素生
成器において、該電極被覆は、La1−xAxMnO3
であり、xは0.00乃至1.00であり、AはSr,
Ca,Baうちから選択されることを特徴とするセラミ
ック酸素生成器。 - 【請求項63】 請求項61に記載のセラミック酸素生
成器において、該電極被覆は、La1−xSrxCo
1−yFeyO3であることを特徴とするセラミック酸
素生成器。 - 【請求項64】 請求項61に記載のセラミック酸素生
成器において、該生成器はさらに、該電極被覆上の電流
コレクタ被覆を有することを特徴とするセラミック酸素
生成器。 - 【請求項65】 請求項64に記載のセラミック酸素生
成器において、該電流コレクタ被覆は、Ag,Au,P
d,Pt及びこれらの合金及び混合物からなる群から選
択されることを特徴とするセラミック酸素生成器。 - 【請求項66】 請求項50に記載のセラミック酸素生
成器において、該複数のチューブ部が、互いに離間した
行と列のアレイで形成されることを特徴とするセラミッ
ク酸素生成器。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US09/010828 | 1998-01-22 | ||
US09/010,828 US5985113A (en) | 1995-08-24 | 1998-01-22 | Modular ceramic electrochemical apparatus and method of manufacture therefor |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2000070706A JP2000070706A (ja) | 2000-03-07 |
JP3424912B2 true JP3424912B2 (ja) | 2003-07-07 |
Family
ID=21747641
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP01371099A Expired - Lifetime JP3424912B2 (ja) | 1998-01-22 | 1999-01-22 | セラミック電解質エレメント、電気化学デバイス、セラミックエレメント物品、セラミック酸素生成器、並びにセラミック酸素生成方法 |
Country Status (5)
Country | Link |
---|---|
US (2) | US5985113A (ja) |
EP (1) | EP0932214A3 (ja) |
JP (1) | JP3424912B2 (ja) |
KR (1) | KR100389217B1 (ja) |
CA (1) | CA2253056C (ja) |
Families Citing this family (52)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5985113A (en) | 1995-08-24 | 1999-11-16 | Litton Systems, Inc. | Modular ceramic electrochemical apparatus and method of manufacture therefor |
US6194095B1 (en) * | 1998-12-15 | 2001-02-27 | Robert G. Hockaday | Non-bipolar fuel cell stack configuration |
ZA99535B (en) * | 1999-01-25 | 2000-01-26 | William Du Toit | Oxygen generating device. |
US6352624B1 (en) | 1999-06-01 | 2002-03-05 | Northrop Grumman Corporation | Electrochemical oxygen generating system |
FR2796861B1 (fr) * | 1999-07-26 | 2001-11-09 | Air Liquide | Nouvelle membrane ceramique conductrice par ions oxyde, utilisation de ladite membrane pour separer l'oxygene de l' air ou d'un melange gazeux en contenant |
US7378173B2 (en) * | 2000-05-18 | 2008-05-27 | Corning Incorporated | Fuel cells with enhanced via fill compositions and/or enhanced via fill geometries |
US6685235B1 (en) | 2000-05-19 | 2004-02-03 | Carleton Life Support Systems, Inc. | System and method for attaching tubing |
AU2001276908A1 (en) | 2000-07-19 | 2002-01-30 | Nuvant Systems, Llc | High throughput screening device for combinatorial chemistry |
US20040224204A1 (en) * | 2000-07-19 | 2004-11-11 | Nuvant Systems, Inc. | High throughput screening device for combinatorial chemistry |
US6383350B1 (en) * | 2000-07-26 | 2002-05-07 | Northrop Grumman Corporation | Thin film modular electrochemical apparatus and method of manufacture therefor |
EP1382077A2 (en) | 2000-07-31 | 2004-01-21 | Nuvant Systems, Inc. | Hydrogen permeable membrane for use in fuel cells, and partial reformate fuel cell system having reforming catalysts in the anode fuel cell compartment |
US6368491B1 (en) | 2000-11-08 | 2002-04-09 | Northrop Grumman Corporation | Method of controlling a modular ceramic oxygen generating system |
US6511526B2 (en) | 2001-01-12 | 2003-01-28 | Vbox, Incorporated | Pressure swing adsorption gas separation method and apparatus |
US6770392B2 (en) * | 2001-04-27 | 2004-08-03 | Air Products And Chemicals, Inc. | Ceria based solid electrolytes |
ATE322747T1 (de) | 2001-06-04 | 2006-04-15 | Acumentrics Corp | Horizontal angeordnete, rohrförmige festoxidbrennstoffzellensysteme, und verfahren |
US6893762B2 (en) * | 2002-01-16 | 2005-05-17 | Alberta Research Council, Inc. | Metal-supported tubular micro-fuel cell |
US7736772B2 (en) * | 2002-02-14 | 2010-06-15 | Alberta Research Council, Inc. | Tubular solid oxide fuel cell stack |
US7208246B2 (en) * | 2002-07-23 | 2007-04-24 | Hewlett-Packard Development Company, L.P. | Fuel cell with integrated heater and robust construction |
US6849296B2 (en) * | 2002-07-29 | 2005-02-01 | Carleton Life Support Systems, Inc. | Leakage free ceramic films for porous surfaces |
US20040096377A1 (en) * | 2002-08-25 | 2004-05-20 | Litton Systems, Inc. | Counter-flow heat exchanger for ceramic gas generator |
US20040065541A1 (en) * | 2002-08-27 | 2004-04-08 | Litton Systems, Inc. | Stepped voltage controller for ceramic oxygen generating systems |
US6783646B2 (en) * | 2002-08-28 | 2004-08-31 | Carleton Life Support Systems, Inc. | Modular ceramic oxygen system |
US6905581B2 (en) | 2002-10-31 | 2005-06-14 | Carleton Life Support Systems, Inc. | Oxygen permeable electrode system |
WO2004106590A1 (en) * | 2003-05-28 | 2004-12-09 | Pirelli & C. S.P.A. | Electrochemical oxygen separator cell |
US20050249987A1 (en) * | 2004-05-04 | 2005-11-10 | Angstrom Power Incorporated | Fault tolerant fuel cell systems |
US7694674B2 (en) * | 2004-09-21 | 2010-04-13 | Carleton Life Support Systems, Inc. | Oxygen generator with storage and conservation modes |
US7288462B2 (en) * | 2004-10-27 | 2007-10-30 | Carleton Life Support Systems, Inc. | Buffer zone for the prevention of metal migration |
US7396442B2 (en) | 2005-02-08 | 2008-07-08 | Carleton Life Support Systems, Inc. | Electrochemical oxygen generator module assembly |
US7954490B2 (en) | 2005-02-09 | 2011-06-07 | Vbox, Incorporated | Method of providing ambulatory oxygen |
US7645365B2 (en) * | 2005-02-09 | 2010-01-12 | Carleton Life Support Systems, Inc. | IMAT modules with serial conductive stripes |
US7785747B2 (en) | 2005-04-11 | 2010-08-31 | Worldwide Energy, Inc. Of Delaware | Stack configurations for tubular solid oxide fuel cells |
US8709674B2 (en) * | 2005-04-29 | 2014-04-29 | Alberta Research Council Inc. | Fuel cell support structure |
CN100553744C (zh) * | 2005-08-11 | 2009-10-28 | 中国科学院过程工程研究所 | 固体氧化物电解质氧泵的结构 |
US20070141424A1 (en) * | 2005-12-21 | 2007-06-21 | Armstrong Timothy R | Solid oxide fuel cell and stack configuration |
US7309847B2 (en) * | 2006-01-12 | 2007-12-18 | Carleton Life Support Systems, Inc. | Ceramic oxygen generating oven |
US8070922B2 (en) * | 2006-08-07 | 2011-12-06 | Oxus America, Inc. | Monolithic supported oxygen generator |
JP5329036B2 (ja) * | 2006-12-19 | 2013-10-30 | キヤノンマシナリー株式会社 | 酸素ポンプ |
US8613848B2 (en) * | 2007-04-30 | 2013-12-24 | University Of Florida Research Foundation, Inc. | Concurrent O2 generation and CO2 control for advanced life support |
US20080318071A1 (en) * | 2007-06-21 | 2008-12-25 | Moen Incorporated | Metallic coating on substrate |
US8465630B2 (en) * | 2008-11-10 | 2013-06-18 | Praxair Technology, Inc. | Oxygen separation assembly and method |
US20100116133A1 (en) * | 2008-11-10 | 2010-05-13 | Reed David M | Oxygen separation assembly and method |
WO2011011432A2 (en) | 2009-07-22 | 2011-01-27 | Vbox, Incorporated | Apparatus for separating oxygen from ambient air |
DE102010001005A1 (de) | 2010-01-19 | 2011-07-21 | Robert Bosch GmbH, 70469 | Verfahren zur Herstellung einer SOFC Brennstoffzelle |
KR101335464B1 (ko) | 2012-06-29 | 2013-11-29 | 한국과학기술연구원 | 산화 비스무스를 포함하는 세리아계 조성물, 세리아계 복합 전해질 분말 및 이를 이용한 소결 방법 및 소결체 |
CN102786303A (zh) * | 2012-08-07 | 2012-11-21 | 内蒙古工业大学 | 一种用于热障涂层的陶瓷纳米复合材料及其制备方法 |
US8899995B2 (en) | 2012-09-14 | 2014-12-02 | Lenovo Enterprise Solutions (Singapore) Pte. Ltd. | Modular battery |
US10003062B2 (en) | 2012-09-14 | 2018-06-19 | Lenovo Enterprise Solutions (Singapore) Pte. Ltd. | Modular battery cover |
DE102014209754A1 (de) * | 2014-05-22 | 2015-11-26 | Robert Bosch Gmbh | Brennstoffzellenvorrichtung |
US9583792B2 (en) | 2014-06-11 | 2017-02-28 | Lenovo Enterprise Solutions (Singapore) Pte. Ltd. | Dynamically configurable auto-healing battery |
US9438048B2 (en) | 2014-06-20 | 2016-09-06 | Lenovo Enterprise Solutions (Singapore) Pte. Ltd. | Modular battery cell architecture and control method |
US9797054B2 (en) | 2014-07-09 | 2017-10-24 | Carleton Life Support Systems Inc. | Pressure driven ceramic oxygen generation system with integrated manifold and tubes |
US9557387B2 (en) | 2015-02-10 | 2017-01-31 | Lenovo Enterprise Solutions (Singapore) Pte. Ltd. | Testing individual cells within multi-cell battery applications |
Family Cites Families (18)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4649003A (en) * | 1983-01-24 | 1987-03-10 | Sumitomo Chemical Company, Limited | Method for producing an inorganic sintered body |
EP0275356B1 (en) * | 1984-10-23 | 1991-06-05 | Mitsubishi Jukogyo Kabushiki Kaisha | Solid electrolyte fuel cell and method for preparing it |
US4640875A (en) | 1985-02-07 | 1987-02-03 | Westinghouse Electric Corp. | Fuel cell generator containing a gas sealing means |
US4702971A (en) * | 1986-05-28 | 1987-10-27 | Westinghouse Electric Corp. | Sulfur tolerant composite cermet electrodes for solid oxide electrochemical cells |
US4851303A (en) * | 1986-11-26 | 1989-07-25 | Sri-International | Solid compositions for fuel cells, sensors and catalysts |
US4943494A (en) | 1988-04-22 | 1990-07-24 | The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy | Solid oxide fuel cell matrix and modules |
US5155158A (en) * | 1989-11-07 | 1992-10-13 | Hoechst Celanese Corp. | Moldable ceramic compositions |
US5332483A (en) * | 1990-07-06 | 1994-07-26 | Igr Enterprises, Inc. | Gas separation system |
US5205990A (en) | 1990-08-02 | 1993-04-27 | Lawless William N | Oxygen generator having honeycomb structure |
US5302258A (en) | 1992-02-28 | 1994-04-12 | Triox Technologies, Inc. | Method and apparatus for separating oxygen from a gaseous mixture |
US5582710A (en) * | 1992-09-14 | 1996-12-10 | L'air Liquide, Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude | Electrochemical cell and its use for the separation and the electrochemical extraction of oxygen |
US5306574A (en) | 1992-10-07 | 1994-04-26 | Westinghouse Electric Corp. | Method of low temperature operation of an electrochemical cell array |
TW317588B (ja) * | 1995-06-14 | 1997-10-11 | Praxair Technology Inc | |
US5750278A (en) * | 1995-08-10 | 1998-05-12 | Westinghouse Electric Corporation | Self-cooling mono-container fuel cell generators and power plants using an array of such generators |
US5985113A (en) | 1995-08-24 | 1999-11-16 | Litton Systems, Inc. | Modular ceramic electrochemical apparatus and method of manufacture therefor |
CA2182069C (en) * | 1995-08-24 | 2002-04-09 | Victor P. Crome | Modular ceramic oxygen generator |
US5741605A (en) * | 1996-03-08 | 1998-04-21 | Westinghouse Electric Corporation | Solid oxide fuel cell generator with removable modular fuel cell stack configurations |
US5723101A (en) * | 1996-10-15 | 1998-03-03 | Rhone-Poulenc Inc. | Method for producing cerium and zirconium oxides, mixed oxides and solid solutions having improved thermal stability |
-
1998
- 1998-01-22 US US09/010,828 patent/US5985113A/en not_active Expired - Lifetime
- 1998-09-02 EP EP98116597A patent/EP0932214A3/en not_active Withdrawn
- 1998-11-04 CA CA002253056A patent/CA2253056C/en not_active Expired - Lifetime
-
1999
- 1999-01-16 KR KR10-1999-0001165A patent/KR100389217B1/ko not_active IP Right Cessation
- 1999-01-22 JP JP01371099A patent/JP3424912B2/ja not_active Expired - Lifetime
- 1999-10-15 US US09/418,831 patent/US6194335B1/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US5985113A (en) | 1999-11-16 |
CA2253056A1 (en) | 1999-07-22 |
US6194335B1 (en) | 2001-02-27 |
KR100389217B1 (ko) | 2003-06-27 |
KR19990072275A (ko) | 1999-09-27 |
EP0932214A3 (en) | 2005-06-01 |
JP2000070706A (ja) | 2000-03-07 |
EP0932214A2 (en) | 1999-07-28 |
CA2253056C (en) | 2006-01-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP3424912B2 (ja) | セラミック電解質エレメント、電気化学デバイス、セラミックエレメント物品、セラミック酸素生成器、並びにセラミック酸素生成方法 | |
US5786105A (en) | Solid oxide fuel cell | |
US5770326A (en) | Monolithic mass and energy transfer cell | |
US4913982A (en) | Fabrication of a monolithic solid oxide fuel cell | |
EP0286360B1 (en) | Self-supporting electrode with integral gas feed conduit | |
US20030148160A1 (en) | Anode-supported tubular solid oxide fuel cell stack and method of fabricating the same | |
EP2224520B1 (en) | Horizontally-striped solid-oxide fuel battery cell stack and fuel battery | |
EP0275661A1 (en) | Fuel cell and method for its manufacture | |
US20230261235A1 (en) | Cell, cell stack device, module and module-containing device | |
KR19990087383A (ko) | 고온 고체산화물 전해질 전기화학적 전지용의 저가의 안정 공기전극 재료 | |
US6677069B1 (en) | Sealless radial solid oxide fuel cell stack design | |
US5286322A (en) | Rapid thermal processing of multilayer tapes for fuel cell applications | |
JP6734816B2 (ja) | 電気化学セルおよび電気化学スタック | |
JP4686123B2 (ja) | 固体酸化物形燃料電池サブモジュールおよびこれを用いた固体酸化物形燃料電池モジュール | |
AU2001281220A1 (en) | Sealless radial solid electrolyte fuel cell stack design | |
JP2000086204A (ja) | 酸素含有ガスから酸素を分離する方法 | |
JP5214956B2 (ja) | 電気化学リアクタースタック及びその製造方法 | |
EP3214682B1 (en) | Cell, cell stack device, module, and module storage device | |
JPH11297344A (ja) | ハニカム一体構造の固体電解質型燃料電池 | |
CA2437324A1 (en) | Fuel cell formed into a spiral or folded member | |
JP4465175B2 (ja) | 固体電解質形燃料電池 | |
EP3561928B1 (en) | Cell, cell stack device, module and module housing device | |
CN113039674B (zh) | 电池单体、电池堆装置、模组以及模组收纳装置 | |
JPH1167244A (ja) | 中空構造の固体電解質型燃料電池及びその製造方法 | |
JPH11297342A (ja) | ハニカム一体構造の固体電解質型燃料電池 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313113 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090502 Year of fee payment: 6 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100502 Year of fee payment: 7 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110502 Year of fee payment: 8 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110502 Year of fee payment: 8 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120502 Year of fee payment: 9 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120502 Year of fee payment: 9 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130502 Year of fee payment: 10 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140502 Year of fee payment: 11 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
EXPY | Cancellation because of completion of term |