JPH05182677A - 複合膜、電気化学的セル、固体酸化物燃料セル及び複合膜の製造方法 - Google Patents

複合膜、電気化学的セル、固体酸化物燃料セル及び複合膜の製造方法

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JPH05182677A
JPH05182677A JP3275278A JP27527891A JPH05182677A JP H05182677 A JPH05182677 A JP H05182677A JP 3275278 A JP3275278 A JP 3275278A JP 27527891 A JP27527891 A JP 27527891A JP H05182677 A JPH05182677 A JP H05182677A
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electrolyte material
membrane
electrolyte
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ケビン・ケンドール
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Imperial Chemical Industries Ltd
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Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】単純化された構造を有する、安価な固体酸化物
燃料セルを提供する。 【構成】電解質材料から形成された一個又はそれ以上の
領域と電子伝導性連結材料から形成された一個又はそれ
以上の領域とからなる複合膜であってかつ上記電解質材
料領域と電子伝導性連結材料領域が膜の厚み部分を横切
っており、複合膜がその両方の主要表面上に各電解質材
料領域との接触面及び各電子伝導性連結材料領域との接
触面を有する。更に、上記の複合膜からなりかつこの複
合膜の一方の主要表面上に設けられた一個又はそれ以上
のアノード及び上記複合膜の他方の主要表面上に設けら
れた一個又はそれ以上のカソ−ドを有する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は複合膜（composite memb
rane) 、複合膜の製造方法、複合膜を含有する電気化学
的セル(electrochemical cell)及び電気化学的セルの製
造方法に関する。特に本発明は固体酸化物燃料セル(sol
id oxide fuel cell) 集成装置内で使用される電気化学
的セルに関する。
【０００２】
【従来の技術、その欠点及び解決すべき課題】固体酸化
物燃料セル(solid oxide fuel cell)(以下においては、
SOFCと称する) は周知であり、例えば“Journal of Pow
er Sources”, 第29巻(1990), 第223〜237 頁に記載さ
れている。現在知られているSOFCはチューブ状、板状(p
lanar)又は一体化された(monolithic)形状を有するもの
であり、複雑であり、製造するのに費用を要するもので
ある。
【０００３】従って、本発明は単純化された構造を有す
るかつ安価なSOFCを提供することを目的とするものであ
る。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明の第１の要旨によ
れば、電解質材料(electrolyte material)から形成され
た一個又はそれ以上の領域と電子伝導性連結材料 (elec
tronically connducting interconnect material) から
形成された一個又はそれ以上の領域とからなる複合膜で
あってかつ上記電解質材料領域と電子伝導性連結材料領
域が膜の厚み部分を横切っており、その結果、複合膜が
その両方の主要表面上に各電解質材料領域との接触面と
各電子伝導性連結材料領域との接触面を有することを特
徴とする複合膜が提供される。
【０００５】本発明の第２の要旨によれば、 (a) 電解質材料から形成された一個又はそれ以上の領域
と電子伝導性連結材料から形成された一個又はそれ以上
の領域とからなる複合膜であってかつ上記電解質材料領
域と電子伝導性連結材料領域が膜の厚み部分を横切って
いる複合膜の少なくとも一個； (b) 各複合膜の一方の主要表面(major face)上に設けら
れた一個又はそれ以上のアノード；及び (C) 各複合膜の他方の主要表面上に設けられた一個又は
それ以上のカソ−ド；からなる電気化学的セルであって
かつ上記構成部材はセル内において各電解質材料領域と
各子伝導性連結材料領域がアノード及びカソードの両者
と接触するように配列されておりそして各アノードと各
カソードは電解質材料領域及び電子伝導性連結材料領域
の両者と接触するように配列されていることを特徴とす
る電気化学的セルが提供される。
【０００６】電解質材料はイオン伝導体であり、通常、
複合膜の全領域の大部分を構成する。アノードとカソ−
ドも明らかに電子伝導体である。
【０００７】電気化学的セルにおいては、アノードとカ
ソ−ドはそれぞれ、各複合膜の対向する主要表面上に設
けられておりかつ連結材料領域と電解質材料領域と接触
している。連結材料領域によってアノードとカソードと
の間での電気の伝達が行われ、電解質材料領域によって
アノードとカソードとの間の複合膜を横切るイオンの移
動が行われる。好ましい態様の一つにおいては、複合膜
が相互に連結されてる多数の電解質材料領域と多数の連
結材料領域とからなり、そして、かかる複合膜を含有し
ている電気化学的セルは複合膜の対向する主要表面上に
それぞれ設けられた多数のアノードと多数のカソードを
含有しておりそして各々のアノードと各々のカソードが
電解質材料領域及び連結材料領域と接触しておりまた各
々の電解質材料領域と各々の連結材料領域がアノードお
よびカソードに接触していることが好ましいであろう。
【０００８】電気化学的セルは、各々、一方の主要表面
上に設けられた一個又はそれ以上のアノードと他方の主
要表面上に設けられた一個又はそれ以上のカソードを有
する多数の電解質材料/ 連結材料複合膜からなり得る。
かかる電気化学的セルについては、特定の膜の連結材料
領域が膜の表面上に設けられたアノード及びカソードの
両者と接触していることは必要でない。例えば、一つの
膜の連結材料領域はその膜上に設けられたカソードと隣
接する膜上に設けられたアノードと接触させ得る。ま
た、一つの膜の連結材料領域はその膜上に設けられたア
ノードと隣接する膜上に設けられたカソードと接触させ
得る。
【０００９】本発明の複合膜は実質的に板状(planar)の
ものであるか又はより複雑な、非板状のもの、例えば、
波形(corrugated)又はらせん状(spiral)のものであり得
る。更に有用な複合膜はチューブの形を有する。チュー
ブ状複合膜においては、その内部表面及び外部表面が膜
の主要表面を構成し、その上に電極部材を配列し得る。
本発明の電気化学的セルも同様に実質的に板状、波形、
らせん状又はチューブ状の形状を有し得る。
【００１０】好ましい態様においては、複合膜は多数の
実質的に平行な連結材料の線条(striation) 又はストラ
イプ(stripe)からなり、これらの線条又はストライプは
実質的に平行な電解質材料のバンドと接触している。か
かる複合膜は交互に配列された実質的に平行なかつ膜の
対向する端部の間で伸長している連結材料の線条と電解
質材料のバンドとからなる。連結材料のストライプは必
ずしもその長さの方向に連続的である必要はない；例え
ば、電解質材料が連結材料のストライプを横切ってお
り、その結果、連結材料のストライプが破線の形を有す
ることもあり得る。かかる複合膜を含有する電気化学的
セルは膜の一方の主要表面上に配列された、実質的に平
行なアノード電極材料のバンドと膜の反対側の主要表面
上に配列された、実質的に平行なカソード電極材料のバ
ンドとを含有することが好ましいであろう。各々のアノ
ード電極材料バンドの幅はこのバンドの一方又は両方の
側が連結材料の線条及び電解質材料のバンドと重なるよ
うなものであろう。カソード電極バンドの幅も上記と同
様のものであろう。電極材料バンドは連続的であるか又
は非連続的であり得るが、連続的であることが好まし
い。
【００１１】電解質材料/ 連結材料複合膜及び電極部材
を製造するのに適当な材料は電解質、連結材料又は電極
としての作用を行うのに必要な性質を有する固体無機材
料である。かかる無機材料としては、特に、金属、金属
合金、セラミックス及びセラミック/ 金属材料〔サーメ
ット(cermet)〕が挙げられる。セラミックスとサーメッ
トは本発明の複合膜及び電気化学的セルを製造するのに
特に好ましい材料である。電気化学的セルの種々の構成
部材の熱膨脹係数は、セルの使用時に剥離又は亀裂が生
ずる危険性を減少させるためには、10% 以上異ならない
ことが好ましい。
【００１２】本発明の複合膜は、焼結(sintering) する
ことによって、例えば、熱及び場合により圧力を加える
ことにより一体化された塊状物(integral mass) を形成
し得る粒状(particulate) 電解質材料及び連結材料から
製造することが好都合である。粒状電解質材料及び粒状
連結材料を、液体媒体中に溶解又は分散させた有機重合
体からなるバインダー中に分散させることによって別々
に凝集させて(aggromerate) 焼結し得る塊状物を形成さ
せることにより、成形を行うのに十分な変形性(deforma
bility) を有する凝集性の(coherent)ドウ状(dough-lik
e)組成物を形成させ得る。粒状電解質材料と粒状連結材
料とを別々に含有する重合体ドウを成形しついで集成し
てドウ層を製造しついでこれを例えばロール掛け、プレ
ス又は押出成形により成形することによって薄い凝集性
シート〔先駆体膜(precursor membrane)〕を形成させ得
る。先駆体膜は重合体バインダーによって結合された、
粒状電解質材料の一個又はそれ以上の領域と粒状連結材
料の一個又はそれ以上の領域とからなる。液体媒体を蒸
発により積極的に又は受動的に先駆体膜から除去しそし
て重合体を焼去し次いで粒状塊状物(particulate mass)
を焼結することにより複合膜を形成させ得る。ドウ層
は、それぞれ、電解質材料粒子及び連結材料粒子からな
る適当に成形された多数の別々のドウ材料片からなり得
ることは理解されるであろう。
【００１３】例えば、交互に配列された、実質的に平行
な連結材料の線条と電解質材料のバンドとを有する複合
膜を製造するためには、電解質材料の分散粒子を含有す
る変形可能なドウのストライプを、連結材料の分散粒子
を含有する変形可能なドウのストライプの間に挿入する
ことにより、２種のドウ材料のストライプが交互に配列
されているドウ層を形成させ得る。ドウのストライプは
ロール掛け、プレス又は押出成形より直接的に製造する
か又はかかる方法によって製造されたドウの成形シート
から切取ることによって製造し得る。この段階でドウ層
を側部から加圧することにより、ストライプを緩く結合
させ得る。ついでドウ層をロール掛け、プレス又は他の
方法により成形してストライプを一体化することによ
り、先駆体膜を構成する薄い凝集性シートを形成させ得
る。ついでかく形成された先駆体膜を前記したごとく処
理して複合膜を形成させ得る。
【００１４】上記したごとき方法を使用する複合膜の製
造法は特に望ましいものであるが、これは重合体含有先
駆体膜はある程度の固有の柔軟性を有しており、この柔
軟性により先駆体膜がフォーマー(former)、例えば、繊
維状セラミックボードを包囲することが可能になり、そ
の結果、非板状成形物例えば波形、らせん状又はチュー
ブ状成形物を形成させることが可能になるという理由に
基づくものである。焼去及び焼結操作により複合膜の形
状が所望のものに固定され、所望に応じて、フォーマー
を除去することが可能になる。この性質により大きな面
積を有する複合膜を小さな空間に収容することが可能に
なり、その結果、複合膜を含有する装置がより小型のも
のになる。勿論、複合膜自体、複合膜を波形、らせん状
又は他の非板状の成形物とするのに十分な柔軟性を有し
得る。
【００１５】別法として、粒状電解質材料と粒状連結材
料とを別々に含有する重合体ドウを成形しかつブロック
例えば円筒状ブロックに集成しついでこのブロックをダ
イを通して押出すことにより、重合体バインダーにより
結合された粒状電解質材料の一個又はそれ以上の領域と
連結材料の一個又はそれ以上の領域とからなるチューブ
状先駆体膜を形成させ得る。液状媒体を除去し重合体を
焼去しついで焼結することによりチューブ状複合膜が得
られる。チューブを製造するための押出技術は当業者に
は周知であり、チューブ状複合膜の製造に適用し得る。
【００１６】好ましいチューブ状複合膜は相互に接触し
ているかつチューブの長さに沿ってその一方の端部から
他方の端部に伸長している、電解質材料のバンドの一個
又はそれ以上と連結材料の線条の一個又はそれ以上とか
らなる。この形式のチューブ状複合膜の製造は連結材料
含有重合体ドウと電解質材料含有重合体ドウから、連結
材料含有重合体ドウを円筒状ブロックの長さに沿って伸
長している一個又はそれ以上のセグメント中に配列する
ことにより構成された円筒状ブロックを押出すことによ
って行い得る。連結材料のストライプは必ずしもその長
さに沿って連続的である必要はない；例えば、電解質材
料のバンドが連結材料のストライプを横切っており、そ
の結果、連結材料のストライプが破線の形を有しうる。
【００１７】チューブ状複合膜を含有する電気化学的セ
ルはチューブ状複合膜の内部表面又は外部表面の一方に
設けられたアノードとチューブ状複合膜の内部表面又は
外部表面の他方に設けられたカソードを有するであろ
う。
【００１８】重合体の焼去は乾燥させた（即ち、液体媒
体を除去した後の）先駆体複合膜の温度を徐々に上昇さ
せることによって行い得る。有機重合体材料の急速な焼
去によって膜の構造一体性(structural integrity)が損
なわれるような速度で温度を上昇させてはならない。通
常、1 ℃/ 分の速度で500 ℃の最高温度まで温度を上昇
させることが重合体材料を焼去するのに適当である。
【００１９】粒状塊状物(particulate mass)の焼結は、
場合により加圧しながら高温に加熱することによって行
われる。焼結温度は、勿論、粒状材料の種類によって変
動するであろうが、通常、500 ℃を越える温度、例え
ば、1200℃又はそれ以上の温度が使用される。
【００２０】複合膜の厚さは典型的には50〜500 ミクロ
ン、例えば、50〜l50 ミクロンであろう。複合膜が交互
に配列された電解質材料バンドと連結材料線条とからな
る場合には、その厚さは複合膜の面積の大きさによって
変動するであろう；しかしながら、電解質材料バンドに
ついては幅が2 〜30mm、例えば、3 〜20mmであることが
好都合であり、一方、連結材料線条については幅が1mm
以下、例えば、0.2mm以下であることが好都合である。
【００２１】電極は複合膜を製造する際の任意の段階で
取付けることができる。電極部材を取付けるのに種々の
方法を使用し得るが、特に、噴霧、刷毛塗り、ローラー
塗り、テープローリング(tape rolling)及びスクリーン
印刷のごとき当業者に周知の方法を使用し得る；これら
の方法のいずれにおいても水性媒体中の電解質材料の粒
状分散物(particulate dispersion)を使用しそして電解
質材料の薄層を沈着させる。最終電気化学的セルにおい
ては、電極により複合膜の所要の帯域を被覆するため
に、マスキング技術を使用しうる。電極材料を塗装技術
を使用して沈着させる場合には、沈着後、液体媒体を積
極的に又は受動的に除去することが必要であろう；液体
媒体が重合体材料を含有している場合には、液体媒体を
除去する際に焼去工程を必要とし得る。ついでかく沈着
された電極材料を焼結工程に掛けることができる。
【００２２】電極材料は予め形成された複合膜上に被覆
し得るが、この場合、液体媒体の除去と焼結工程が必要
であるため、複合膜自体を前記したごときドウ成形技術
を使用して製造する場合にはこの方法は経済的に望まし
いものではない。更に、複雑な非板状の形状を有する複
合膜に電極部材を取付けることは困難であり得る。従っ
て、このような場合には、先駆体膜上に電極材料を被覆
して先駆体セル(precursor cell)を形成させついで溶剤
の蒸発、焼去及び焼結工程を行って電気化学的セルを形
成させることが好都合であり得る。
【００２３】好ましい態様においては、複合膜を製造す
るための前記したごときドウ成形技術の変法を使用して
複合膜に電極を取付ける。例えば、粒状アノード電極材
料と粒状カソード電極材料を別々に含有する変形可能な
ドウを適当な形状に成形した成形片を前記した方法で製
造したドウ層の各々の表面に施し得る。アノード材料含
有ドウ材料をドウ層の一方の表面に施し、カソード材料
含有ドウ材料をドウ層の他方の表面に施す。ついでかく
形成されたドウ三重層(dough tri-layer) を例えばロー
ル掛け、プレス、又は押出成形により成形することによ
り、先駆体膜の一方の主要表面上に形成された先駆体ア
ノード電極(precursor anodic electrode)と先駆体膜の
他方の主要表面上に形成された先駆体カソード電極(pre
cursor cathodic electrode)とを有する先駆体膜からな
る先駆体セルを形成させる。ドウ三重層がその一方の表
面上の多数のアノード材料含有ドウ片と他方の表面上の
多数のカソード材料含有ドウ片とを有する場合には、、
アノード電極材料のドウ片とカソード電極材料のドウ片
の間に圧縮可能なスペースを設けることによって、得ら
れる先駆体セル内の先駆体電極が相互に接触しないよう
にすることができる。液体媒体の除去、重合体材料の焼
去及び粒状材料の焼結を行うことにより先駆体セルを本
発明の電気化学的セルに転化する。
【００２４】先駆体セルは先駆体膜について述べたもの
と同様の方法で非板状の形状に成形し得る。
【００２５】電極は典型的には20〜100 ミクロンの厚さ
を有する。実質的に平行な連結材料線条と電解質材料バ
ンドとを有する複合膜と、複合膜の一方の主要表面上の
実質的に平行なアノードバンドと、複合膜の他方の主要
表面上の実質的に平行なカソードバンドとからなる電気
化学的セルについては、電極バンドの幅は、所与の電極
を連結材料線条と電解質材料バンドとの両者に接触させ
ることを考慮して、電解質材料バンドの幅と連結材料線
条の幅に応じて変動させるであろう。
【００２６】電気化学的セルを先駆体セルから製造する
場合には、先駆体セルの種々の構成成分の焼去及び焼結
の際に生ずる収縮の差が5%以上にならないことが好まし
い。収縮の差が5%以上になると焼去及び/ 又は焼結操作
を行う際に剥離及び亀裂が生ずる。
【００２７】使用する際には、電極に電流を流入させる
か又は電極から電流を流出させるための末端コネクター
が電気化学的セルに連結されるであろう。末端コネクタ
ーを形成させるのに適当な材料は金属、金属合金及びサ
ーメットのごとき良好な導電性（即ち、低い抵抗率）有
する材料である。特に好ましい材料は反応性の化学薬品
及び高温にたいする耐久性の点からサーメットである。
【００２８】本発明のは電気化学的セルはSOFC集成装置
中で使用するのに特に適している。SOFC集成装置は反応
剤の化学的エネルギーを電気的エネルギーに変換する電
気化学的システムである。SOFCは約1000℃で作動し、ア
ノードで燃料を燃焼させそしてカソードでオキシダント
を消費する。SOFC集成装置においてはガス状燃料例えば
水素又はメタンのごとき炭化水素を電気化学的セルのア
ノード表面上に流動させそしてオキシダントガス( 通常
は酸素であるが空気でもあり得る) を電気化学的セルの
カソード表面上に流動させる。移動性Ｏ2-イオンは電解
質を横切ってカソード（空気電極）からアノード（燃料
電極）に移動して電解質/ アノード界面に到達しここで
多孔質なアノード内のガス状燃料と反応する。
【００２９】電気化学的セルをSOFC集成装置内で使用す
る場合には、電解質はSOFCの作動中、燃料ガス及びオキ
シダントガスに対して不透過性(impervious)でありかつ
これらのガス及び装置内の反応性の環境に対して化学的
に抵抗性であることが必要である。電解質はＯ2-に対し
ても伝導性であるべきである。電解質として適当な材料
は無機酸化物、特に、ハフニア(hafnia)(HfO２) イット
リア(yttria)(Y２O ３) ，ジルコニア(zirconia)(Zr
O２) 及びイットリア、セリア(ceria) 又は稀土類元素
で安定化されたジルコニア( 後者の材料は場合により、
ある割合の酸化インジウム (In２O ３）又はプラセオジ
ミア(praseodymia) ( Pr２O ３）を含有している) のご
ときセラミック酸化物から選ばれる。特に好ましい材料
はジルコニア、特にイットリアで安定化されたジルコニ
アである。好ましい電解質はこの材料を構成する物質の
理論密度の少なくとも90%,例えば、95% の密度と10容量
% 以下、例えば5 容量% の密閉多孔度(closed porosit
y) を有する。
【００３０】電気化学的セルをSOFC集成装置内で使用す
る場合には、連結材料はSOFCの作動中、燃料ガス及びオ
キシダントガスに対して不透過性でありかつこれらのガ
ス及び装置内の反応性の環境に対して化学的に抵抗性で
あることが必要である。連結材料はまた電子伝導体であ
るべきである。連結材料として適当な材料は一般式 ABO
３（ここでA は例えばLa又はPbであり、B は例えばCr,
Co,Zr 又はTiである)で表わされるかつ場合によりSr,Mg
又はCaのごときアルカリ土金属でドープされたペルオ
ブスカイト(perovskite)セラミックスから選択しうる。
連結材料として適当な他の物質はNb−ドープチタンガラ
ス複合体である。連結材料として好ましい物質はランタ
ンコバルタイト(lanthanum cobaltite) (LaCoO３）、ラ
ンタンクロマイト(lanthanum chromite)(LaCrO３) 及び
特にアルカリ土金属ドープランタンクロマイトである。
好ましい連結材料はこの材料を構成する物質の理論密度
の少なくとも90%,例えば、95% の密度と10容量% 以下、
例えば5 容量% の密閉多孔度(closed porosity) を有す
る。
【００３１】電気化学的セルをSOFC集成装置内で使用す
る場合には、アノード又は燃料電極はSOFCの作動中、燃
料及び装置内の反応性の環境に対して安定であるべきで
ある。アノードについて適当な材料はNiのごとき多孔質
金属、特に、多孔質サーメット、特に、Niと不活性相、
例えばジルコニア又はイットリアで安定化されたジルコ
ニアとからなるサーメットから選ばれる。他の適当なア
ノード材料はPrInO３、Hf２In２O ７又はハフニア、二
酸化プラセオジム(PrO２) 又はPrO １．８３を含有する
酸化インジウム (In２O ３）の固溶体から選ばれる。好
ましい材料はジルコニア−ニッケルサーメット及びイッ
トリアで安定化されたジルコニア−ニッケルサーメッ
ト、特に後者である。ニッケルは酸化ニッケルとして添
加することができ、これはSOFCを加熱した時、還元性燃
料雰囲気中で金属に還元される。好ましいアノードはこ
の材料を構成する物質の理論密度の少なくとも80%,例え
ば、70% の密度と20容量% 以上、例えば30容量% の解放
多孔度(openporosity) を有する。
【００３２】電気化学的セルをSOFC集成装置内で使用す
る場合には、カソード又は空気電極はSOFCの作動中、オ
キシダントガス( 空気又は酸素) による酸化及び装置内
の反応性の環境に対して抵抗性であるべきである。カソ
ードは空気又は酸素が電解質/ アノード界面へ迅速に拡
散することを可能にするものでなければならない。カソ
ードについて適当な材料はSr−ドープ ランタンマンガ
ナイト ペルオブスカイトである。好ましいカソードは
この材料を構成する物質の理論密度の80% 以下例えば、
70% の密度と20容量% 以上、例えば30容量% の解放多孔
度(open porosity) を有する。
【００３３】電気化学的セルを形成する部材の所望の多
孔度と密度は前記したごときドウ成形技術を使用して、
ドウ中に配合される粒状材料の量と粒度を制御すること
によって得られる。ドウ中の粒状材料の割合が大きけれ
ば大きいほど、また、ドウ中の粒状材料の粒度が小さけ
れば小さいほど、最終焼結製品の密度は大きくなり、多
孔度は小さくなるであろう。重合体材料が存在すること
により孔の形成が促進されるので、ドウ中の重合体材料
の量を制御することにより最終焼結製品の多孔度も影響
を受けるであろう。使用される焼結温度も製品の最終密
度と多孔度に影響し、焼結温度が高いほど、多孔度のよ
り低い、密度のより大きい製品が得られるであろう。所
望の密度と多孔度とを有する製品を得ることはセラミッ
クス製造業者にとっては容易に行い得ることである。
【００３４】本発明の電気化学的セルを使用してSOFC装
置を集成することは当業者には容易なことである。典型
的には、SOFC装置は前記したごとき電気化学的セルを多
数含有するであろう。電気化学的セルを適当な配置で支
持するためにマニホールドを使用することができ、ま
た、電気的に一体化された系を形成させるためにはセル
の間に電気的結合部材を設けることが必要であろう。SO
FC装置は、勿論、適当な電極にオキシダントと燃料を供
給するための適当な装置と電気化学的セル内で発生する
電流を捕集するための装置とを有するであろう。
【００３５】勿論、本発明の電気化学的セルはSOFC型以
外の燃料電池にも使用することができ、この場合にも有
用であることは理解されるであろう。本発明の電気化学
的セルを使用可能な他の用途は、電極に供給される起電
力によって反応剤を製品に変換する電解槽である。
【００３６】以下においては、図面を参照して、本発明
の具体例を説明する。
【００３７】図１において、複合膜は多数の実質的に平
行な連結材料の線条/ ストライプ(1) とこの線条/ スト
ライプと接触している、実質的に平行な電解質材料のバ
ンド(2) とからなる。従って複合膜はその対向する端部
の間で伸長している、交互に配列された連結材料線条と
電解質材料バンドとからなる。
【００３８】図２においては、電気化学的セルは多数の
実質的に平行なかつ交互に配列された連結材料線条(1)
と電解質材料バンド(2) とを有する複合膜(3) を含有し
ている。実質的に平行なアノード電極材料のバンド(4)
が膜の一方の主要表面上に設けられており、実質的に平
行なカソード電極材料のバンド(5) が膜の他方の主要表
面上に設けられている。各アノードと各カソードは、連
結材料線条の位置でかつ隣接するアノード又はカソード
とは接触することなしに、連結材料線条と電解質材料バ
ンドの両者と接触している。従って、各連結材料線条は
膜の一方の主要表面上ではアノードと接触しており、他
方の主要表面上ではカソードと接触している；各電解質
バンドは連結材料線条の場合と同様の方法でアノード及
びカソードと接触している。
【００３９】図３においては、波形の電気化学的セルが
例示されている。電気化学的セルの種々の構成部材（図
示せず) は図２に示されている形状を有する。連結材料
線条、電解質材料バンド及び電極バンドは図３に示され
ている波形セル構造体を横切ってその左側から右側に伸
長している。
【００４０】図４においては、複合膜はチューブの形状
を有する。チューブ状複合膜はチューブの全長に沿って
かつその周囲の大部分に亘って伸長している電解質材料
のバンド(2) とチューブの全長に沿って伸長している細
い連結材料のストライプ(1)とからなる。電解質材料の
バンドと連結材料のストライプの両者はチューブ状複合
膜の厚み部分を横切っており、従って、これらは複合膜
の内部表面及び外部表面( 即ち、膜の主要表面) 上で膜
中に配列され得る電極部材と接触し得る。
【００４１】
【実施例】本発明の実施例を以下に示す。
【００４２】以下に示す実施例においては、電解質材料
として、8 モル% のイットリアで安定化したかつ1500℃
で焼結するために変性したジルコニア粉末を使用した。
ジルコニア粉末の変性はこの粉末を1400〜1450℃の温度
の加熱炉内で仮焼して、粒子を約1 ミクロンに成長させ
ついで仮焼材料をビーズミル中で磨砕して微粉末を製造
することによって行った。
【００４３】実施例１ 8 モル% のイットリアで安定化したジルコニア粉末(HSY
8 Daichi Kigenso;1500℃で焼結するために変性)(電
解質材料) を二本ロールミルを使用して、ポリビニルブ
チラール及びシクロヘキサノンと100/6/9 の重量比で混
合して変形可能な電解質ドウを形成させついでこれを5M
Paの圧力を使用してプレスすることにより1mm の厚さの
シートを形成させることによって脱気した(de-aired)。
このシートを幅10mmのストリップに切断しそしてこのス
トリップと、同様の方法で製造した幅 1mmの連結材料の
ドウストリップとを集成して交番(alternating) 電解質
材料/ 連結材料ドウ層を形成させたた。連結材料として
はSr−ドープ ランタンクロマイト粉末を使用した。粒
状ジルコニア−ニッケル サーメット( 即ち、アノード
電極材料) 又Sr−ドープ ランタンマンガナイト粉末(
即ち、カソード電極材料) からなる幅10mm、厚さ0.3mm
のドウストリップを前記と同様の方法で製造した。アノ
ードドウストリップを電解質材料/ 連結材料ドウ層の一
方の表面に載置し、カソードドウストリップを反対側の
表面に載置した。かく得られたドウ三重層をプレスしつ
いでロールミル上で圧延して、厚さが0.2mm の薄いテー
プの形の先駆体セルを形成させた。このテープでジルコ
ニア繊維ボードの周囲を包囲して回旋状の( convolute
d) 構造体を形成させついでこれを90℃に加熱して溶剤
を蒸発させた。温度を1 ℃/ 分の割合で550 ℃まで上昇
させることによって重合体バインダーを焼去しついで得
られた粒子集成体(particulate assembly)を1500℃で1
時間焼結した。繊維ボードを除去して、図３に示すごと
き形状の電気化学的セルを得た。
【００４４】実施例２ 本実施例はチューブ状複合膜及び電気化学的セルの製造
を例示する。
【００４５】8 モル% のイットリアで安定化したジルコ
ニア粉末(HSY8 Daichi Kigenso;1500℃で焼結するた
めに変性)(電解質材料) を二本ロールミルを使用して、
ポリビニルブチラール及びシクロヘキサノンと60/5/7の
重量比で混合して変形可能な電解質材料ドウを形成させ
ついでこれを5MPaの圧力を使用してプレスすることによ
り1mm の厚さのシートを形成させることによって脱気し
た。このシートを直径13mmの円板に切断しそして角度40
°の部分( セグメント) の材料を各円板から除去した。
ついで電解質材料ドウの円板を、除去した部分と同軸的
に、直列に(inline) に積層して、長さ方向に伸長して
いる開放部分を有する棒状スタック(stack) を形成させ
た。Ca−ドープ ランタンクロマイト粉末( 連結材
料），ポリビニルブチラール及びシクロヘキサノンを重
量比で60/5/7の割合で含有する連結材料ドウを二本ロー
ルミル上で調製した。連結材料ドウを上記開放部分に充
填して円筒状の棒を形成させついでこれを押出機に装入
して押出して外径 2.5mm、肉厚250μm のチューブ状先
駆体膜を得た。
【００４６】ついでチューブを乾燥し、1 ℃/ 分の割合
で500 ℃まで加熱して重合体バインダーを焼去しつい
で、最終的に、1500℃で1 時間加熱して粒状電解質と連
結材料とを焼結した。かく得られたチューブ状複合膜
は、主として、電解質材料からなりかつチューブの長さ
に沿って伸長している、幅が1mm の連結材料のストライ
プを含有していた。チューブは図４に示される形状を有
していた。
【００４７】ついでチューブ状複合膜の内部表面及び外
部表面に電極部材を塗装により施した。ランタンストロ
ンチウムマンガナイト粉末( カソード電極材料) を重合
体/溶剤( セルロース/ テルピネオール) 液体媒体中に
分散させて調製した第１塗料をチューブ状複合膜の内部
表面に流した。過剰の塗料を流し出して、チューブ状複
合膜の内部表面に粒状カソード電極材料の被膜を残留さ
せた。酸化ニッケルと安定化ジルコニア粉末( アノード
電極材料) を重合体/ 溶剤( セルロース/ テルピネオー
ル) 液体媒体中に分散させて調製した第２塗料をチュー
ブ状複合膜の外部表面の電解質材料領域(electrolyte d
omain)の帯域に塗布した；その際、連結材料ストライプ
には塗布しないように注意した。被覆されたチューブを
乾燥させついで 1℃/ 分の割合で500 ℃まで加熱してセ
ルロース重合体を焼去した。最後に、被覆チューブを12
00℃で焼成して電極を焼結させた。
【００４８】上記の方法で製造した多数の電極被覆チュ
ーブを並列的に集成することにより、一つの複合膜の連
結材料ストライプの露出表面(exposed surface) ( 即
ち、アノードで被覆されていない表面) が、隣接する複
合膜の外部表面上に被覆されたアノードと接触している
電気化学的セルを形成させ得る。かかる電気化学的セル
においては、所与の複合膜の連結材料ストライプが、こ
の複合膜の内部表面上に被覆されたカソードと、隣接す
る複合膜の外部表面に被覆されたアノードとに接触して
いる。
【００４９】実施例３ 本実施例はチューブ状複合膜の製造を例示する。
【００５０】8 モル% のイットリアで安定化したジルコ
ニア粉末(HSY8 Daichi Kigenso;1500℃で焼結するた
めに変性)(電解質材料) を二本ロールミルを使用して、
ポリビニルブチラール及びシクロヘキサノンと60/5/7の
重量比で混合して変形可能な電解質材料ドウを形成させ
ついでこれを5MPaの圧力を使用してプレスすることによ
り1mm の厚さのシートを形成させることによって脱気し
た。このシートを直径13mmの円板に切断した。Ca−ドー
プ ランタンクロマイト粉末，ポリビニルブチラール及
びシクロヘキサノンを重量比で60/5/7の割合で含有する
連結材料ドウのシートを同様の方法で調製した。ついで
連結材料ドウのシートを直径13mmの円板に切断しそして
この円板を角度40°のセグメントに切断した。電解質材
料ドウの円板と連結材料ドウのセグメントとを交互に集
成して、連結材料ドウのセグメントが直列的に配列され
ているかつ電解質材料ドウの円板の間に挿入されている
棒状スタックを形成させた。ついで棒状スタックをラム
押出機に装入しかつ押出して外径 2.5mm、肉厚 250μm
のチューブ状先駆体膜を得た。
【００５１】チューブを乾燥させついで1 ℃/ 分の割合
で500 ℃まで加熱して重合体バインダーを焼去しそして
最後に1500℃で1 時間加熱して粒状電解質材料と連結材
料とを焼結した。得られたチューブ状複合膜は主として
電解質材料からなりかつチューブの長さに沿って伸長し
ている、幅1mm の連結材料の断続的ストライプを含有し
ていた。
【００５２】実施例４ 8 モル% のイットリアで安定化したジルコニア粉末(HSY
8 Daichi Kigenso;1500℃で焼結するために変性)(電
解質材料) を二本ロールミルを使用して、ポリビニルブ
チラール及びシクロヘキサノンと100/6/9 の重量比で混
合して変形可能な電解質材料ドウを形成させついでこれ
を5MPaの圧力を使用してプレスすることにより1mm の厚
さのシートを形成させることによって脱気した。このシ
ートを長方形に切断しそしてシートに1mm の孔を開け
た。同様の方法で製造した、Sr−ドープ ランタンクロ
マイト粉末を連結材料として含有する連結材料のシート
を直径1mm の円形片に切断した。電解質材料ドウシート
中の孔に直径1mm の連結材料ドウの小片を充填した。か
く得られたドウ層をロールミル上で圧延して厚さ0.2mm
の先駆体膜を形成させた。この膜を90℃に加熱して溶剤
を蒸発させ、1 ℃/ 分の割合で500 ℃まで加熱して重合
体バインダーを焼去しそして最後に1500℃で1時間加熱
して粒状電解質材料と連結材料とを焼結させた。最終複
合膜として、主として電解質材料からなりかつ連結材料
ストライプを含有する全体的に平担なシートが得られ
た。
【００５３】実施例５ 8 モル% のイットリアで安定化したジルコニア粉末(HSY
8 Daichi Kigenso;1500℃で焼結するために変性)(電
解質材料) を二本ロールミルを使用して、ポリビニルブ
チラール及びシクロヘキサノンと100/6/9 の重量比で混
合して変形可能な電解質材料ドウを形成させついでこれ
を5MPaの圧力を使用してプレスすることにより1mm の厚
さのシートを形成させることによって脱気した。このシ
ートを長方形に切断した。連結材料としてのSr−ドープ
ランタンクロマイト粉末，ポリビニルブチラール及び
シクロヘキサノンを重量比で100/6/9 の割合で含有する
連結材料ドウを二本ロールを使用して調製した。連結材
料ドウを押出して繊維を形成させ、得られた繊維を使用
して電解質材料ドウシートを縫つた。かく得られたドウ
層をロールミル上で圧延して厚さ0.2mm の先駆体膜を形
成させた。この膜を90℃に加熱して溶剤を蒸発させ、1
℃/ 分の割合で500 ℃まで加熱して重合体バインダーを
焼去しそして最後に1500℃で1 時間加熱して粒状電解質
材料と連結材料とを焼結させた。最終複合膜として、主
として電解質材料からなりかつ電解質材料に沿ってその
中を通っている連結材料ストライプを含有する全体的に
平担なシートが得られた
【図面の簡単な説明】
【図１】連結材料線条と電解質材料バンドを示す本発明
の板状複合膜の斜視図である。
【図２】本発明の電気化学的セルの断面図である。
【図３】波形の形状を有する本発明の電気化学的セルの
末端図である。
【図４】本発明のチューブ状複合膜の斜視図である。
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成３年１２月１１日
【手続補正１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正内容】
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】

Claims (15)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 電解質材料から形成された一個又はそれ
    以上の領域と電子伝導性連結材料から形成された一個又
    はそれ以上の領域とからなる複合膜であってかつ上記電
    解質材料領域と電子伝導性連結材料領域が膜の厚み部分
    を横切っており、その結果、複合膜がその両方の主要表
    面上に各電解質材料領域との接触面及び各電子伝導性連
    結材料領域との接触面を有することを特徴とする複合
    膜。
  2. 【請求項２】 複合膜は電解質材料から形成された多数
    の領域と電子伝導性連結材料から形成された多数の領域
    とからなる請求項１に記載の複合膜。
  3. 【請求項３】 複合膜は交互に配列されたかつ膜の両端
    の間で伸長している電解質材料のバンドと連結材料の線
    条とからなる請求項２に記載の複合膜。
  4. 【請求項４】 波形又はらせん状の形状を有する請求項
    １〜３のいずれかに記載の複合膜。
  5. 【請求項５】 チューブ状の形状を有する請求項１又は
    ２に記載の複合膜。
  6. 【請求項６】 チュ−ブの長さの方向に伸長している一
    個又はそれ以上の電解質材料のバンドとチュ−ブの長さ
    の方向に伸長している一個又はそれ以上の連結材料の線
    条とからなる請求項５に記載の複合膜。
  7. 【請求項７】(a) 電解質材料から形成された一個又はそ
    れ以上の領域と電子伝導性連結材料から形成された一個
    又はそれ以上の領域とからなる複合膜であってかつ上記
    電解質材料領域と電子伝導性連結材料領域が膜の厚み部
    分を横切っている複合膜の少なくとも一個； (b) 各複合膜の一方の主要表面上に設けられた一個又は
    それ以上のアノード；及び (C) 各複合膜の他方の主要表面上に設けられた一個又は
    それ以上のカソ−ド；からなる電気化学的セルであって
    かつ上記構成部材はセル内において各電解質材料領域と
    各電子伝導性連結材料領域がアノード及びカソードの両
    者と接触するように配列されておりそして各アノードと
    各カソードは電解質材料領域及び電子伝導性連結材料領
    域の両者と接触するように配列されていることを特徴と
    する電気化学的セル。
  8. 【請求項８】(a) 電解質材料から形成された多数の領域
    と電子伝導性連結材料から形成された多数の領域とを有
    する複合膜； (b) 複合膜の一方の主要表面上に設けられた多数のアノ
    ード；及び (C) 複合膜の他方の主要表面上に設けられた多数のカソ
    −ド；からなる請求項７に記載の電気化学的セル。
  9. 【請求項９】(a) 交互に配列されたかつ膜の両端の間で
    伸長している電解質材料のバンドと連結材料の線条とか
    らなる複合膜； (b) 複合膜の一方の主要表面上に設けられた多数のアノ
    ード；及び (C) 複合膜の他方の主要表面上に設けられた多数のカソ
    −ド；からなる請求項８に記載の電気化学的セル。
  10. 【請求項１０】 波形又はらせん状の形状を有する請求
    項７〜９のいずれかに記載の電気化学的セル。
  11. 【請求項１１】(a) チューブ状複合膜； (b) チューブ状複合膜の内部表面又は外部表面の一方に
    設けられた一個又はそれ以上のアノード；及び (c) チューブ状複合膜の内部表面又は外部表面の一方に
    設けられた一個又はそれ以上のカソード；からなる請求
    項７又は８に記載の電気化学的セル。
  12. 【請求項１２】 複合膜がチユーブの長さの方向に伸長
    している一個又はそれ以上の電解質材料のバンドとチユ
    ーブの長さの方向に伸長している一個又はそれ以上の連
    結材料の線条とからなる請求項１１に記載の電気化学的
    セル。
  13. 【請求項１３】 請求項１〜６のいずれかに記載の複合
    膜の一個又はそれ以上を含有する固体酸化物燃料セル。
  14. 【請求項１４】 請求項７〜１２のいずれかに記載の電
    気化学的セルの一個又はそれ以上を含有する固体酸化物
    燃料セル。
  15. 【請求項１５】 （1)粒状電解質材料と粒状連結材料と
    を重合体を主体とするバインダー中に別々に分散させて
    成形可能な電解質材料のドウと成形可能な連結材料のド
    ウとを形成させ； （2)上記の電解質材料のドウと連結材料のドウとを成形
    して、重合体を主体とするバインダーによって結合され
    た、粒状電解質材料からなる一個又はそれ以上の領域と
    重合体を主体とするバインダーによって結合された、粒
    状連結材料からなる一個又はそれ以上の領域とからなる
    凝集性の先駆体膜を形成させ； （3)重合体を主体とするバインダーを除去し；ついで (4) 粒状電解質材料と粒状連結材料とを焼結して複合膜
    を形成させることを特徴とする請求項１〜６のいずれか
    に記載の複合膜の製造方法。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004514240A (ja) * 2000-05-18 2004-05-13 コーニング　インコーポレイテッド 高性能固体電解質燃料電池
JP2008509530A (ja) * 2004-08-04 2008-03-27 コーニング インコーポレイテッド 抵抗変化電極構造
JP2011515794A (ja) * 2008-02-29 2011-05-19 アングストロム パワー インコーポレイテッド 電気化学電池およびそれに関する膜
JP2013089463A (ja) * 2011-10-18 2013-05-13 Konica Minolta Holdings Inc 燃料電池構造体

Families Citing this family (62)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
IT1252950B (it) * 1991-09-30 1995-07-06 Gisulfo Baccini Procedimento di bloccaggio fogli per circuiti green-tape
JPH08507896A (ja) * 1993-03-20 1996-08-20 キール・ユニバーシティ 固体酸化物燃料電池構造
DE4329819C2 (de) * 1993-07-28 1998-01-15 Fraunhofer Ges Forschung Brennstoffzellenmodul
JPH09501007A (ja) * 1993-07-28 1997-01-28 フラウンホーファー‐ゲゼルシャフト ツール フェルデルング デア アンゲヴァンテン フォルシュング エー．ファウ． 複数のセルを含む細片膜状の電池
US5470671A (en) * 1993-12-22 1995-11-28 Ballard Power Systems Inc. Electrochemical fuel cell employing ambient air as the oxidant and coolant
US5783324A (en) * 1994-10-06 1998-07-21 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army Fuel cell including a single sheet of a polymer electrolyte membrane (PEM), the PEM being divided into regions of varying electrical and ionic conductivity
DE4443945C1 (de) * 1994-12-09 1996-05-23 Fraunhofer Ges Forschung PEM-Brennstoffzelle
DE4443939C1 (de) * 1994-12-09 1996-08-29 Fraunhofer Ges Forschung PEM-Brennstoffzelle mit strukturierten Platten
DE19502391C1 (de) * 1995-01-26 1996-05-23 Fraunhofer Ges Forschung Membranelektrodeneinheit gebildet durch die Zusammenfassung von flächigen Einzelzellen und deren Verwendung
DE19624887A1 (de) * 1995-06-21 1997-01-02 Fraunhofer Ges Forschung Elektrochemisches Festelektrolyt-Zellsystem
US6054228A (en) * 1996-06-06 2000-04-25 Lynntech, Inc. Fuel cell system for low pressure operation
US5989741A (en) * 1997-06-10 1999-11-23 E.I. Du Pont De Nemours And Company Electrochemical cell system with side-by-side arrangement of cells
BR9812715A (pt) 1997-10-01 2000-08-22 Waikatolink Ltd Célula e reformador de combustìvel de óxido sólido integrados
USRE39556E1 (en) * 1997-11-20 2007-04-10 Relion, Inc. Fuel cell and method for controlling same
US6096449A (en) * 1997-11-20 2000-08-01 Avista Labs Fuel cell and method for controlling same
US6030718A (en) * 1997-11-20 2000-02-29 Avista Corporation Proton exchange membrane fuel cell power system
US6127058A (en) * 1998-10-30 2000-10-03 Motorola, Inc. Planar fuel cell
US6468682B1 (en) 2000-05-17 2002-10-22 Avista Laboratories, Inc. Ion exchange membrane fuel cell
US7326480B2 (en) * 2000-05-17 2008-02-05 Relion, Inc. Fuel cell power system and method of controlling a fuel cell power system
US6852436B2 (en) * 2000-05-18 2005-02-08 Corning Incorporated High performance solid electrolyte fuel cells
US7378173B2 (en) * 2000-05-18 2008-05-27 Corning Incorporated Fuel cells with enhanced via fill compositions and/or enhanced via fill geometries
GB0024106D0 (en) * 2000-10-03 2000-11-15 Rolls Royce Plc A solid oxide fuel cell stack and a method of manufacturing a solid oxide fuel cell stack
US7220506B2 (en) * 2001-01-05 2007-05-22 Georgia Tech Research Corporation Hybrid monolithic fuel cell
US6677070B2 (en) * 2001-04-19 2004-01-13 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Hybrid thin film/thick film solid oxide fuel cell and method of manufacturing the same
US6846588B2 (en) * 2002-01-16 2005-01-25 Alberta Research Council Inc. Hollow inorganic membranes produced by metal or composite electrodeposition
US7736772B2 (en) * 2002-02-14 2010-06-15 Alberta Research Council, Inc. Tubular solid oxide fuel cell stack
FR2852736B1 (fr) 2003-03-18 2005-04-22 Pile a combustible planaire et procede de fabrication d'une telle pile.
US20050053819A1 (en) * 2003-07-18 2005-03-10 Paz Eduardo E. Solid oxide fuel cell interconnect with catalyst coating
US7625658B2 (en) * 2003-09-08 2009-12-01 Fraunhofer-Gesellschaft Zur Foerderung Der Angewandten Forschung E.V. Interconnector for high-temperature fuel cell unit
JP2005116615A (ja) * 2003-10-03 2005-04-28 Dowa Mining Co Ltd 半導体発光素子及びその製造方法
US7378176B2 (en) * 2004-05-04 2008-05-27 Angstrom Power Inc. Membranes and electrochemical cells incorporating such membranes
US7632587B2 (en) 2004-05-04 2009-12-15 Angstrom Power Incorporated Electrochemical cells having current-carrying structures underlying electrochemical reaction layers
US8039160B2 (en) * 2004-07-14 2011-10-18 Arkema Inc. Multi-layer polyelectrolyte membrane
US7659023B2 (en) * 2004-08-25 2010-02-09 Gm Global Technology Operations, Inc. Multi-zone voltage fuel cell
US20060234855A1 (en) * 2004-10-12 2006-10-19 Gorte Raymond J Preparation of solid oxide fuel cell electrodes by electrodeposition
EP1812229A2 (en) * 2004-10-29 2007-08-01 Franklin Fuel Cells, Inc. Electrochemical cell architecture and method of making same via controlled powder morphology
JP2006179295A (ja) * 2004-12-22 2006-07-06 Shinko Electric Ind Co Ltd 燃料電池
FR2880994B1 (fr) * 2005-01-17 2010-08-20 Pierre Forte Convertisseur electrochimique compact
US7666386B2 (en) 2005-02-08 2010-02-23 Lynntech Power Systems, Ltd. Solid chemical hydride dispenser for generating hydrogen gas
US20060257313A1 (en) * 2005-02-17 2006-11-16 Alan Cisar Hydrolysis of chemical hydrides utilizing hydrated compounds
US8709674B2 (en) * 2005-04-29 2014-04-29 Alberta Research Council Inc. Fuel cell support structure
US7897292B2 (en) * 2005-05-18 2011-03-01 Lilliputian Systems, Inc. Fuel cell apparatus and methods
FR2889888B1 (fr) * 2005-08-16 2014-05-09 Commissariat Energie Atomique Membrane polymere composite a conduction ionique/electronique, ses procedes de fabrication et coeur de pile a combustible planaire la comprenant
US20070117006A1 (en) * 2005-11-22 2007-05-24 Zhongliang Zhan Direct Fabrication of Copper Cermet for Use in Solid Oxide Fuel Cell
US20070172713A1 (en) * 2006-01-23 2007-07-26 Ketcham Thomas D Stress reducing bus bar for an electrolyte sheet and a solid oxide fuel cell utilizing such
US7858261B2 (en) * 2006-05-02 2010-12-28 Lilliputian Systems, Inc. Systems and methods for stacking fuel cells
MX2009000085A (es) * 2006-07-11 2009-02-26 Bic Soc Ensamble mejorado de celdas de combustible.
KR100738308B1 (ko) * 2006-10-09 2007-07-12 한국에너지기술연구원 연료 공급관이 결합된 연료극 지지체식 튜브형 고체산화물연료전지
US20080199740A1 (en) * 2007-02-20 2008-08-21 Commonwealth Scientific And Industrial Research Organisation Interconnect of a planar fuel cell array
US8026020B2 (en) 2007-05-08 2011-09-27 Relion, Inc. Proton exchange membrane fuel cell stack and fuel cell stack module
US9293778B2 (en) 2007-06-11 2016-03-22 Emergent Power Inc. Proton exchange membrane fuel cell
JP5535919B2 (ja) * 2007-09-25 2014-07-02 ソシエテ ビック 燃料電池カバー
US8790842B2 (en) 2007-09-25 2014-07-29 Societe Bic Fuel cell systems including space-saving fluid plenum and related methods
US9056449B2 (en) * 2007-10-01 2015-06-16 Intelligent Energy Limited Methods of manufacturing electrochemical cells
US8003274B2 (en) * 2007-10-25 2011-08-23 Relion, Inc. Direct liquid fuel cell
JP4745323B2 (ja) * 2007-11-26 2011-08-10 ナミックス株式会社 リチウムイオン二次電池、及び、その製造方法
JP5620637B2 (ja) * 2007-12-21 2014-11-05 ソシエテ ビックＳｏｃｉｅｔｅ Ｂｉｃ 不連続な領域を有する化学電池部材
EP2245686B1 (en) 2008-01-17 2013-04-10 Société BIC Covers for electrochemical cells and related methods
US8932781B2 (en) * 2008-10-30 2015-01-13 Georgia Tech Research Corporation Chemical compositions, methods of making the chemical compositions, and structures made from the chemical compositions
FR2964664B1 (fr) * 2010-09-13 2013-09-13 Commissariat Energie Atomique Encre aqueuse pour la realisation d'electrodes de cellule electrochimique haute temperature
GB2507466B (en) * 2012-07-16 2015-04-08 Prometheus Wireless Ltd Fuel cell apparatus
US11761923B2 (en) * 2014-09-12 2023-09-19 Nextech Materials, Ltd. Amperometric electrochemical sensors, sensor systems and detection methods

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3402230A (en) * 1965-06-21 1968-09-17 Gen Electric Method of producing tubular fuel cell stack
FR1582674A (ja) * 1967-08-31 1969-10-03
US3630879A (en) * 1969-01-02 1971-12-28 Gen Electric Internally short-circuited solid oxygen-ion electrolyte cell
CH515623A (fr) * 1969-05-16 1971-11-15 Comp Generale Electricite Pile à combustible à électrolyte solide fonctionnant à haute température
DE2746172C3 (de) * 1977-10-14 1981-02-05 Dornier System Gmbh, 7990 Friedrichshafen Verbund von elektrochemischen Festelektrolytzellen
JPS6036369A (ja) * 1983-08-09 1985-02-25 日本碍子株式会社 磁器製造法
US4666798A (en) * 1985-05-20 1987-05-19 The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy Serially connected solid oxide fuel cells having monolithic cores
US4761349A (en) * 1987-03-19 1988-08-02 University Of Chicago Solid oxide fuel cell with monolithic core
US4791035A (en) * 1987-12-10 1988-12-13 Westinghouse Electric Corp. Cell and current collector felt arrangement for solid oxide electrochemical cell combinations
US4883497A (en) * 1988-03-28 1989-11-28 Arch Development Corporation Formation of thin walled ceramic solid oxide fuel cells
JPH0362459A (ja) * 1989-07-28 1991-03-18 Onoda Cement Co Ltd 固体電解質型燃料電池及びその製造方法
US5045169A (en) * 1990-02-05 1991-09-03 Westinghouse Electric Corp. Solid oxide electrolyte electrochemical oxygen generator
US5059497A (en) * 1990-04-20 1991-10-22 Hughes Aircraft Company Composite ion-conductive electrolyte member

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004514240A (ja) * 2000-05-18 2004-05-13 コーニング　インコーポレイテッド 高性能固体電解質燃料電池
JP2008509530A (ja) * 2004-08-04 2008-03-27 コーニング インコーポレイテッド 抵抗変化電極構造
JP2011515794A (ja) * 2008-02-29 2011-05-19 アングストロム パワー インコーポレイテッド 電気化学電池およびそれに関する膜
JP2013089463A (ja) * 2011-10-18 2013-05-13 Konica Minolta Holdings Inc 燃料電池構造体

Also Published As

Publication number Publication date
AU644905B2 (en) 1993-12-23
EP0482783A2 (en) 1992-04-29
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CA2053614A1 (en) 1992-04-25
GB9121252D0 (en) 1991-11-20
KR920008995A (ko) 1992-05-28
GB9023091D0 (en) 1990-12-05
AU8581691A (en) 1992-04-30
US5190834A (en) 1993-03-02

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