JPH08213034A - 炭酸塩型燃料電池マトリックス - Google Patents

炭酸塩型燃料電池マトリックス

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JPH08213034A
JPH08213034A JP7279828A JP27982895A JPH08213034A JP H08213034 A JPH08213034 A JP H08213034A JP 7279828 A JP7279828 A JP 7279828A JP 27982895 A JP27982895 A JP 27982895A JP H08213034 A JPH08213034 A JP H08213034A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 クラックの発生が抑制された、イオン抵抗の
小さな炭酸塩型燃料電池マトリックスを提供する。 【解決手段】 第１寸法の支持粒子を含有する支持材
料、および支持材料中に分布された、第１寸法よりも大
きな第２寸法のクラック低減化粒子を含有し、該クラッ
ク低減化粒子がプレート形状である、炭酸塩型燃料電池
マトリックス。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は炭酸塩型燃料電池に
関するものであり、特に該燃料電池に電解質を保持する
ためのマトリックスに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】炭酸塩型燃料電池は、典型的には、炭酸
塩電解質で分離されたアノード区域及びカソード区域を
含む。炭酸塩電解質は、通常、電極間に挟まれているキ
ャリヤ又はマトリックス内に保持されている。マトリッ
クス及び保持された炭酸塩電解質は、しばしばタイルと
呼ばれており、そして共に種々の機能を果たす。第１の
機能はアノード区域とカソード区域の電気的分離又は隔
離を維持することである。第２の機能は該区域にイオン
伝導を与えることである。最後の機能は該区域に供給さ
れる異なるガスの分離を維持することである。
【０００３】典型的な炭酸塩マトリックスは、気孔が炭
酸塩で充たされる多孔質セラミック部材である。このよ
うなマトリックスにおいては、材料のセラミックの性質
により所望の電気的隔離が与えられる。セラミック気孔
内に液状炭酸塩電解質を保持する毛管力が、アノード室
ガスとカソード室ガスの混合を防止するのに十分な、い
わゆる「バブルプレッシャー」を与えながら、セラミッ
ク気孔中の炭酸塩電解質がイオン伝導を支持する。
【０００４】一般に、マトリックス気孔は、約１ポンド
/平方インチの、所望のガス示差能力を達成するため
に、サブミクロンの範囲（即ち、約１ミクロン未満）で
あることが望ましい。また、大寸法の気孔及び貫通クラ
ック（即ち、マトリックスの厚さを貫通するクラック）
は、所望のガス分離を維持するために避けねばならな
い。このためには、マトリックスが、クラックの形成に
寄与又は促進し且つ種々の要因に起因し得る引っ張り及
び曲げ応力に耐えるのに十分に強いことを要する。
【０００５】一つの要因は、電池の操作温度（典型的に
は、約６５０℃またはそれ以上）への及びからの電池の
熱サイクルの結果として、マトリックスが熱膨張するこ
とである。このサイクルは、約１０％の容量変化と共
に、固体から液体へ又は液体から固体への電解質の相変
換を生じさせる。また、熱サイクル中に、燃料電池自身
が熱変化を受ける。これら二つの要因はマトリックス中
の曲げ及び引っ張り応力を促進する。
【０００６】所望の電気的、イオン及びガス分離特性を
有するマトリックスをデザインする最初の試みは、マト
リックスを構成する上記セラミック材料の使用に関連す
るものであった。米国特許第3,342,363号明細書には、
セラミック酸化物（マグネシウム及びアルミニウム）を
使用した一つの試みが開示されている。しかしながら、
この種の酸化物は炭酸塩電解質と反応することが分かっ
た。結果として、次ぎに、より安定な酸化物、例えばＬ
ｉＡｌＯ2が用いられた。
【０００７】これらの安定な酸化物のサブミクロンの粒
子を用いたマトリックスは、所望のバブルプレッシャー
を与えるが、貫通クラックを防止するのに十分な強度に
欠ける。マトリックス強度を増大する試みは、粗い丸石
（boulder）状の形を有する大きな非多孔性粒子をマト
リックスに配合することであった。該粒子は、典型的に
は「クラック低減化」粒子（crack attenuator particl
e）と呼ばれており、「支持粒子」（support particl
e）と呼ばれているサブミクロン粒子へ分布され、そし
て冷却中にマトリックスに、貫通クラックというよりは
むしろミクロクラックを生じさせる傾向がある。
【０００８】このようなクラック低減化粒子を使用した
マトリックスおよびその製造法は、米国特許第4,322,46
2号及び第4,478,776号明細書にそれぞれ開示されてい
る。これらの特許明細書には、２５〜３００ミクロンの
寸法のクラック低減化粒子としてアルミナ及びアルミン
酸リチウムの使用が記載されている。セラミックマトリ
ックスにおけるクラック低減化材として、種々の材料、
即ちＢ4Ｃ，Ｍｏ2Ｂ5，ＢＮ及びＨｆＮを開示する他の
参考資料は、特開昭６０−２４１６５６号公報である。
【０００９】非多孔質の丸石形状クラック低減化粒子に
より形成されたマトリックスは、耐貫通クラック性能は
改良されているが、商業的使用において期待される応力
に耐えうる付加的な改良がなお必要である。かくして、
さらに貫通クラックを防止してマトリックス強度を改良
する手法は、未だ求められている。
【００１０】また、炭酸塩型燃料電池のマトリックス
は、電池に対する内部イオン抵抗の大部分（ほぼ２／
３）を付加する。かくして、マトリックスイオン抵抗の
減少は電池の運転を促進する。従って、マトリックスイ
オン抵抗の減少は電池の運転を高める。従って、イオン
抵抗を小さくするようにマトリックスをデザインする手
法もまた求められている。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】従って、本発明の目的
は、炭酸塩型燃料電池用の改良されたマトリックスを提
供することにある。さらに、本発明の目的は、貫通クラ
ックに対する改良された抵抗性を有する炭酸塩型燃料電
池マトリックスを提供することにある。さらにまた、本
発明の目的は、より小さなイオン抵抗の炭酸塩型燃料電
池マトリックスを提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】本発明の原理によれば、
炭酸塩型燃料電池マトリックスにおいて、該マトリック
スが、第１の寸法の支持粒子から形成された支持材料、
および該粒子へ分布される、貫通クラックに対するマト
リックス抵抗性を増大させるのに適した、予め決められ
た型又は形状を有する、第２の大きい寸法のクラック低
減化粒子を含有することにより、上記及びその他の目的
が実現化される。特に、本発明によれば、クラック低減
化粒子はディスク（diskette）又はプレート（platele
t）状に形成されている。
【００１３】本発明のプレート状のクラック低減化粒子
は、一般に該粒子の厚さをマトリックスの厚さと平行に
揃えるようにすることにより、プレートの面とマトリッ
クスの面が揃えられる。さらに、プレートは約２０〜１
００ミクロンの範囲の平均直径および約４〜２０の範囲
のアスペクト比（即ち、厚さに対する平均直径の比）を
有することが好ましい。
【００１４】さらに本発明においては、プレート状クラ
ック低減化粒子が、貫通クラック抵抗性をさらに高める
ための支持材料より有意差のある熱膨張係数を有するよ
うに適合されていることである。このような有意差のあ
る熱膨張係数を与える材料はＳｉ3Ｎ4である。
【００１５】さらに本発明においては、マトリックスの
形成に使用されるクラック低減化粒子が、マトリックス
のイオン抵抗を小さくさせるために、それ自身多孔質で
ある。所望の小さいイオン抵抗を得るために、多孔質に
させる慣用の丸石状クラック低減化粒子を、サブミクロ
ン支持粒子と共に使用することができる。また、多孔質
の丸石状クラック低減化粒子を本発明のプレート状クラ
ック低減化粒子及びサブミクロン支持粒子と共に使用し
て、耐クラック性が高められた及び内部抵抗の小さい複
合マトリックスを実現することができる。
【００１６】さらに本発明は、プレート状クラック低減
化粒子を製造する方法も提供するものである。
【００１７】
【発明の実施の形態】本発明を添付の図面により、詳し
く説明する。図１は、アノード区域２及びカソード区域
３から構成される炭酸塩型燃料電池１を示すものであ
る。電池１の炭酸塩電解質の保持に適合したマトリック
ス又はタイル４により、アノード区域とカソード区域が
分離されている。マトリックス４は、サブミクロン支持
粒子４ａからなる支持材料、及びサブミクロン粒子内に
分布された大寸法のクラック低減化粒子４ｂから形成さ
れている。サブミクロン粒子は炭酸塩電解質環境上安定
な材料から構成される。セラミック材料が使用に適して
おり、好ましいセラミック材料はγ−ＬｉＡｌＯ2であ
る。
【００１８】本発明によれば、マトリックス４は、クラ
ック低減化粒子４ｂの形状を予め選定することにより、
マトリックスの厚さｔmを貫通するクラックに対してよ
り抵抗性があるように形造られる。特に、本発明によれ
ば、クラック低減化粒子４ｂはディスク又はプレートの
形に造られる。
【００１９】図２は、プレートの外周が不規則であり、
プレートの上下表面４ｂ'及び４ｂ"が一般に平行であり
且つプレート厚みｔｐにより分離されるプレート状クラ
ック低減化粒子４ｂの拡大概念図である。表面４ｂ’と
４ｂ”が実質的に同じである図２のプレートに関して
は、同等直径又は有効直径Ｄは下記式（１）で表され
る。 Ｄ＝４×Ａ／Ｐ （１） （式中、Ａは幾何学的表面積、Ｐは表面の一つである４
ｂ’又は４ｂ”の外周を示す） プレートのアスペクト比ＡＲは下記式（２）で表され
る。 ＡＲ＝Ｄ／ｔｐ （２） 本発明のプレート状クラック低減化粒子の有効直径Ｄの
好ましい範囲は、約２０〜１００の範囲である。該粒子
のアスペクト比は４〜２０の範囲であることが好まし
い。
【００２０】プレート４ｂは、その厚み次元ｔｐがマト
リックスの厚み次元ｔmと平行に揃うように、マトリッ
クス４に配置することが好ましい。これにより、プレー
トの各々の面が一般にマトリックスの面と一致して配置
される。図２のプレートの各々は不規則な外周又は輪郭
を有しているが、プレートの輪郭は規則正しいものであ
ってもよい。特に、楕円状又は円状の外周を用いること
もできる。
【００２１】本発明のクラック低減化粒子４ｂは、炭酸
塩電解質環境上安定な材料から形成されることが好まし
い。好ましい材料はアルミナ（Ａｌ2Ｏ3）、リチウム化
アルミナ（ＬｉＡｌＯ2）及びＳｉ3Ｎ4である。
【００２２】プレート状に形成された本発明のマトリッ
クス１のクラック低減化粒子４ｂにより、運転中に遭遇
する応力の結果としての貫通クラックに耐えるマトリッ
クスの能力は、慣用の非多孔質丸石状粒子が使用された
マトリックス構成物よりかなり増大する。図３は一つ
の、この種の丸石状クラック低減化粒子３１を描いたも
のである。図４は該丸石状クラック低減化粒子を使用し
た慣用のマトリックスの断面の顕微鏡写真である。慣用
の丸石状クラック低減化粒子は一般に１〜１．５のアス
ペクト比を有している。
【００２３】プレート状クラック低減化材４ｂの使用
が、良好なクラック抑制及び偏向を促進させるものと思
われる。結果として、熱変化によるマトリックス中の応
力がよく消失される。
【００２４】図５はプレート状アルミナ粒子を使用して
製造した本発明のマトリックスの一部の顕微鏡写真であ
る。図６は、図５のプレート状マトリックス、および非
多孔質丸石状クラック低減化粒子を使用した図４の慣用
のマトリックスの熱サイクルの機能としての相対ガスリ
ークを示すグラフである。この図に見られるように、本
発明のマトリックスはガスリークが比較的小さく、各熱
サイクル後及び１０回の熱サイクル後において、本発明
のマトリックスの相対ガスリークは慣用のマトリックス
の５倍以上小さかった。
【００２５】さらに本発明においては、プレート状クラ
ック低減化粒子４ｂは、サブミクロン支持粒子４ａより
有意差のある熱膨張率を有するように適合されている。
これは、クラック低減化粒子の形成に使用される材料と
して、サブミクロン粒子の材料より高い又は低い熱膨張
率を有する材料を選択することにより達成することがで
きる。好ましくは、クラック低減化粒子の材料の熱膨張
率は、支持粒子の材料の熱膨張率よりも２倍以上高い又
は低いことである。
【００２６】熱膨張率についての所望の有意差（即ち、
２倍以上の差）を与えるクラック低減化粒子の特定の材
料はＳｉ3Ｎ4である。Ｓｉ3Ｎ4の熱膨張率は、特にマト
リックスの熱応力が最大となる温度（即ち、約４９０℃
以下）で、サブミクロン粒子４ａの好ましい材料である
γ−ＬｉＡｌＯ2の熱膨張率と十分に異なる。特に、Ｓ
ｉ3Ｎ4の熱膨張率はγ−ＬｉＡｌＯ2の約半分である。
【００２７】熱膨張率が支持粒子４ａの熱膨張率と十分
に異なるクラック低減化粒子４ｂの使用により、膨張及
び収縮中に粒子間に空隙が形成される。これらの空隙は
マトリックス中のミクロクラックの発生を促進し、マト
リックスをより柔軟にし、その結果、熱により生じた応
力の吸収をより可能にする。
【００２８】サブミクロン粒子及びクラック低減化粒子
を使用したマトリックスにおいては、後者の粒子は前者
の粒子が密に充填することを可能にする。この結果、マ
トリックスの多孔度は小さくなり、くねり係数（tortuo
sity factor）は高くなり、マトリックスのイオン抵抗
を増加させる。
【００２９】さらに本発明によれば、炭酸塩マトリック
スのイオン抵抗は、マトリックスのクラック低減化粒子
の少なくとも一部を多孔性にすることにより、減少され
る。かくして、多孔質である丸石状クラック低減化粒子
を用いたマトリックスはイオン抵抗の減少を示す。図７
は、多孔質のリチウム化アルミナ粒子７１を用いた本発
明のマトリックス断面の顕微鏡写真である。
【００３０】図７のマトリックスは丸石状クラック低減
化粒子のみを使用しているが、本発明のプレート状クラ
ック低減化粒子と多孔質丸石状クラック低減化粒子とを
組み合わせ使用して、マトリックスを構成することがで
きる。このようなマトリックスのプレート状クラック低
減化粒子は多孔質であり、多孔質プレート状クラック低
減化粒子のみを使用したマトリックスを造ることもでき
る。これらのマトリックスは、プレート状であるために
耐クラック性を高め、そして用いた多孔質クラック低減
化粒子の多孔度のためにイオン抵抗が減少する、という
利益を有する。
【００３１】本発明のマトリックスは、サブミクロン支
持粒子及び大きなクラック低減化粒子を含有す粉末を使
用し、これにテープキャスティング加工技術を適用する
ことにより、製造することができる。このために、前記
米国特許第4,478,776号明細書に記載の加工及びテープ
キャスティング技術を採用することができる。
【００３２】サブミクロン支持粒子としてＬｉＡｌＯ2
粉末６５重量％及びクラック低減化粒子としてＡｌ2Ｏ3
粉末３５重量％を含有した、本発明の特別のマトリック
スを製造することができる。他のマトリックスとして
は、サブミクロン支持粒子としてＬｉＡｌＯ2粉末７４
重量％及びクラック低減化粒子としてＬｉＡｌＯ2粉末
２６重量％から製造することができる。後者の場合、ク
ラック低減化粒子は、本発明のプレート状粒子か、多孔
質丸石状粒子のどちらかである。第３のマトリックス
は、サブミクロン支持粒子としてＬｉＡｌＯ2粉末６９
重量％及びクラック低減化粒子として球状丸石粒子を含
有する多孔質ＬｉＡｌＯ2粉末１２．２重量％およびプ
レート状粒子を含有するＡｌ2Ｏ3粉末１８．６重量％か
ら構成することができる。
【００３３】本発明のプレート状クラック低減化粒子４
ｂは、プレート状クラック低減化粒子の形成に適した、
上記の材料、即ち、セラミック材料であるＡｌ2Ｏ3、Ｌ
ｉＡｌＯ2及びＳｉ3Ｎ4等の炭酸塩電解質中で安定な材
料のサブミクロンサイズの粒子を処理することにより造
ることができる。適当な製造工程は図８に示されてい
る。
【００３４】特に、サブミクロン粒子を有するセラミッ
ク材料前駆物は、有機バインダー、溶剤及び補助有機材
料（可塑剤及び解膠剤）と混合してスラリーを形成させ
る。ついで、スラリー中の溶剤を空気又は真空中で乾燥
させ、スラリーを薄いシートにテープキャスティングす
る。シートの厚さは、典型的には１００μｍ又はそれ以
下である。
【００３５】ついで、サブミクロンセラミック粒子及び
有機物（バインダー及び補助材）を含有する薄いキャス
トシートを加熱処理して、有機物を除去し、シートを焼
結する。加熱処理条件（温度及びガス雰囲気）は、完全
な有機物の除去及び得れられるプレートの所望の最終多
孔度が達成されるように決定される。必要な多孔度は、
上記したように、該プレートにより形成されたマトリッ
クスについて望ましい低抵抗により指示される。望まし
い多孔度の典型的な範囲は２０〜４５％である。
【００３６】加熱処理中に、かなりの熱応力が生じるの
で、得られたシートは破砕され、ミクロンサイズのプレ
ートを造ることができる。この破砕は、焼結前に模様を
テープキャストシートに付けることにより、所望の位置
に起こさせることができる。シートへの模様の付与は、
所望の篩寸法又は型を有するスクリーンを用いてテープ
をプレスすることにより行うことができる。スラリーを
直接スクリーンにキャスティングすることによって、模
様を付けることもできる。これらの場合、模様はシート
に弱い領域を作り、手又は他の適当な撹拌手段を使用し
て実施することができる破砕処理中に、該領域で優先的
にばらばらにすることができる。
【００３７】加熱処理及び破砕が完了し、得られたミク
ロンサイズの多孔質プレート状粒子は、サイズの減少が
必要な場合は、さらに粉砕することができる。ついで、
得られた粒子は上記のように処理して本発明のマトリッ
クスを形成することができる。
【００３８】
【実施例】アクリルバインダー、ケトン溶剤、魚油解膠
剤及び可塑剤を含むスラリー中に形成させたサブミクロ
ンのＬｉＡｌＯ2粉末を出発物質として、多孔質プレー
ト状のＬｉＡｌＯ2粒子を造った。ついで、スラリーを
空気中で乾燥して溶剤を除去し、溶剤未含有のスラリー
をテープキャスティングして厚さ７０μのシートを得
た。ついで、得られたテープキャストシートに篩寸法５
０番のスクリーンをプレスし、選択的に破砕させるため
のスクリーン領域を造った。ついで、テープキャストシ
ートを加熱処理し、酸素雰囲気（空気）中で、１３００
〜１４００℃の温度で０．５〜１．５時間焼結し、そし
て破砕させた。焼結後、γ−相ＬｉＡｌＯ2の保持のた
めに、温度を１時間以上９００℃に維持した。ついで、
焼結されたシートを応力領域の模様に沿って手で破砕
し、所望のミクロンサイズの、多孔質の、薄いプレート
状粒子を造った。本発明に使用しうる多孔質丸石状セラ
ミック粒子は、アルミン酸リチウム及び有機物（バイン
ダー、溶剤等）の混合物をスプレードライし、高温でバ
インダーを燃やし、か焼して（例えば、バインダーの燃
焼には５００℃で、か焼には９００℃で）製造すること
ができる。
【００３９】全ての場合において、上記の手法は、本発
明に適用しうる多くの可能な特定の実施態様を単に説明
するためのものであることを理解されたい。本発明の精
神及び範囲を逸脱せずに、本発明の原理に基づいて、多
数の且つ種々の他の手法を容易に案出することができ
る。従って、例えば、支持粒子の熱膨張率より十分に大
きな熱膨張率を有するクラック低減化粒子をマトリック
スに使用することができ、該マトリックス中では該クラ
ック低減化粒子は上記したようにプレート状ではなく、
丸石状である。このような場合、丸石状クラック低減化
粒子はＳｉ3Ｎ4及びサイズミクロン粒子γ−ＬｉＡｌＯ
2からなることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のマトリックスを有する炭酸塩型燃料電
池の説明図である。
【図２】本発明のマトリックスに使用されるプレート状
クラック低減化粒子の拡大概念図である。
【図３】丸石状クラック低減化粒子の拡大概略図であ
る。
【図４】丸石状クラック低減化粒子を使用した慣用のマ
トリックスの断面の顕微鏡写真である。
【図５】プレート状アルミナ粒子を使用して製造した本
発明のマトリックスの一部の顕微鏡写真である。
【図６】図５のプレート状マトリックス、および非多孔
質丸石状クラック低減化粒子を使用した図４の慣用のマ
トリックスの熱サイクルの機能としての相対ガスリーク
を示すグラフである。
【図７】多孔質のリチウム化アルミナ粒子を用いた本発
明のマトリックス断面の顕微鏡写真である。
【図８】本発明のプレート状クラック低減化粒子の製造
工程の一例を示す説明図である。
【符号の説明】
１ 炭酸塩型燃料電池 ２ アノード区域 ３ カソード区域 ４ マトリックス ４ａ サブミクロン支持粒子 ４ｂ 大寸法クラック低減化粒子

Claims (47)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 第１寸法の支持粒子を含有する支持材
    料、および支持材料中に分布された、第１寸法よりも大
    きな第２寸法のクラック低減化粒子を含有し、該クラッ
    ク低減化粒子がプレート形状であることを特徴とする、
    炭酸塩型燃料電池中の炭酸塩電解質の保持に使用するた
    めのマトリックス。
  2. 【請求項２】 前記クラック低減化粒子の厚さが前記マ
    トリックスの厚さと平行に揃うように、該粒子がマトリ
    ックス中に配置されている請求項１記載のマトリック
    ス。
  3. 【請求項３】 前記支持粒子がサブミクロンの寸法であ
    り、前記クラック低減化粒子が２０〜１００ミクロンの
    範囲の平均直径を有する請求項１記載のマトリックス。
  4. 【請求項４】 前記クラック低減化粒子が第１セラミッ
    ク材料を含有する請求項３記載のマトリックス。
  5. 【請求項５】 前記第１セラミック材料がＡｌ2Ｏ3、リ
    チウム化Ａｌ2Ｏ3及びＳｉ3Ｎ4の一つである請求項４記
    載のマトリックス。
  6. 【請求項６】 前記支持粒子が第２セラミック材料を含
    有する請求項５記載のマトリックス。
  7. 【請求項７】 前記第２セラミック材料がγ−ＬｉＡｌ
    Ｏ2である請求項６記載のマトリックス。
  8. 【請求項８】 前記クラック低減化粒子が４〜２０の範
    囲のアスペクト比を有する請求項３記載のマトリック
    ス。
  9. 【請求項９】 前記支持材料中に担持された別のクラッ
    ク低減化粒子をさらに含有し、該粒子が前記クラック低
    減化粒子の平均直径と実質的に等しい平均直径を有し且
    つ多孔質である請求項１記載のマトリックス。
  10. 【請求項１０】 前記別のクラック低減化粒子が丸石形
    状である請求項９記載のマトリックス。
  11. 【請求項１１】 前記別のクラック低減化粒子がリチウ
    ム化アルミナを含有する請求項１０記載のマトリック
    ス。
  12. 【請求項１２】 前記クラック低減化粒子及び／又は前
    記別のクラック低減化粒子の少なくとも一部が、前記支
    持粒子の熱膨張率より有意差のある熱膨張率を有する請
    求項９記載のマトリックス。
  13. 【請求項１３】 クラック低減化粒子の一部がＳｉ3Ｎ4
    を含有する請求項１２記載のマトリックス。
  14. 【請求項１４】 前記支持粒子がγ−ＬｉＡｌＯ2を含
    有する請求項１３記載のマトリックス。
  15. 【請求項１５】 前記クラック低減化粒子の前記一部の
    熱膨張率が、前記支持粒子の熱膨張率より少なくとも２
    倍異なる請求項１２記載のマトリックス。
  16. 【請求項１６】 前記クラック低減化粒子が４〜２０の
    範囲のアスペクト比を有する請求項１記載のマトリック
    ス。
  17. 【請求項１７】 前記クラック低減化粒子の少なくとも
    一部が前記支持粒子の熱膨張率と異なる熱膨張率を有す
    る請求項１記載のマトリックス。
  18. 【請求項１８】 前記クラック低減化粒子の前記一部の
    熱膨張率と前記支持粒子の熱膨張率の差が十分にある請
    求項１７記載のマトリックス。
  19. 【請求項１９】 前記クラック低減化粒子の前記一部が
    Ｓｉ3Ｎ4を含有する請求項１８記載のマトリックス。
  20. 【請求項２０】 前記支持粒子がγ−ＬｉＡｌＯ2を含
    有する請求項１９記載のマトリックス。
  21. 【請求項２１】 前記支持粒子がサブミクロンの寸法で
    あり、前記クラック低減化粒子が２０〜１００の範囲の
    平均直径を有する請求項１８記載のマトリックス。
  22. 【請求項２２】 前記クラック低減化粒子の前記一部の
    熱膨張率が、前記支持粒子の熱膨張率より少なくとも２
    倍異なる請求項１８記載のマトリックス。
  23. 【請求項２３】 前記クラック低減化粒子の少なくとも
    幾つかが多孔質である請求項１記載のマトリックス。
  24. 【請求項２４】 第１寸法の支持粒子を含有する支持材
    料、および支持材料中に分布された、第１寸法よりも大
    きな第２寸法のクラック低減化粒子を含有し、該クラッ
    ク低減化粒子の少なくとも一部が多孔質であることを特
    徴とする、炭酸塩型燃料電池中の炭酸塩電解質の保持に
    使用するためのマトリックス。
  25. 【請求項２５】 前記クラック低減化粒子が丸石形状で
    ある請求項２４記載のマトリックス。
  26. 【請求項２６】 前記クラック低減化粒子がリチウム化
    アルミナである請求項２５記載のマトリックス。
  27. 【請求項２７】 前記支持粒子がサブミクロンの寸法で
    あり、前記クラック低減化粒子が２０〜１００の範囲の
    平均直径を有する請求項２４記載のマトリックス。
  28. 【請求項２８】 前記クラック低減化粒子の少なくとも
    一部が、前記支持粒子の熱膨張率より有意差のある熱膨
    張率を有する請求項２３記載のマトリックス。
  29. 【請求項２９】 前記クラック低減化粒子の前記一部が
    Ｓｉ3Ｎ4を含有する請求項２８記載のマトリックス。
  30. 【請求項３０】 前記支持粒子がγ−ＬｉＡｌＯ2を含
    有する請求項２９記載のマトリックス。
  31. 【請求項３１】 前記クラック低減化粒子の前記一部の
    熱膨張率が、前記支持粒子の熱膨張率より少なくとも２
    倍異なる請求項２８記載のマトリックス。
  32. 【請求項３２】 第１寸法の支持粒子を含有する支持材
    料、支持材料中に分布された第１寸法よりも大きな第２
    寸法のクラック低減化粒子、および前記支持粒子の熱膨
    張率より有意差のある熱膨張率を有する該クラック低減
    化粒子の少なくとも一部を含有することを特徴とする、
    炭酸塩型燃料電池中の炭酸塩電解質の保持に使用するた
    めのマトリックス。
  33. 【請求項３３】 前記クラック低減化粒子の前記一部が
    Ｓｉ3Ｎ4を含有する請求項３２記載のマトリックス。
  34. 【請求項３４】 前記支持粒子がγ−ＬｉＡｌＯ2を含
    有する請求項３３記載のマトリックス。
  35. 【請求項３５】 前記支持粒子がサブミクロンの寸法で
    あり、前記クラック低減化粒子が２０〜１００の範囲の
    平均直径を有する請求項３４記載のマトリックス。
  36. 【請求項３６】 前記クラック低減化粒子が丸石形状で
    ある請求項３５記載のマトリックス。
  37. 【請求項３７】 前記クラック低減化粒子の前記一部の
    熱膨張率が、前記支持粒子の熱膨張率より少なくとも２
    倍異なる請求項３２記載のマトリックス。
  38. 【請求項３８】 セラミック材料のサブミクロン寸法の
    粒子を含有するスラリーを調製し、該スラリーをテープ
    キャスティングしてシートを造り、該シートを加熱して
    焼結させ、ついで該シートを破砕してミクロン寸法のプ
    レート状粒子を形成させる工程を包含することを特徴と
    するプレート状粒子の製造方法。
  39. 【請求項３９】 前記セラミック材料が、ＬｉＡｌ
    Ｏ2、Ａｌ2Ｏ3及びＳｉ3Ｎ4の一つである請求項３８記
    載の方法。
  40. 【請求項４０】 前記破砕の前に、さらに、前記シート
    に選択的応力領域の模様を付ける工程を包含する請求項
    ３９記載の方法。
  41. 【請求項４１】 前記破砕を前記模様に沿って発生させ
    る請求項４０記載の方法。
  42. 【請求項４２】 模様付与工程が、テープキャストシー
    トにスクリーンをプレスするか、またはシートをスクリ
    ーン上にテープキャスティングすることを包含する請求
    項４１記載の方法。
  43. 【請求項４３】 前記加熱が、予め決められた加熱計画
    及び雰囲気により行われる請求項３８記載の方法。
  44. 【請求項４４】 前記セラミックがＬｉＡｌＯ2であ
    り、前記加熱が１３００〜１４００℃の範囲で０．５〜
    １．５の時間をかけて行われる請求項３８記載の方法。
  45. 【請求項４５】 前記加熱が酸化体雰囲気中で行われる
    請求項３８記載の方法。
  46. 【請求項４６】 前記酸化体が空気である請求項４５記
    載の方法。
  47. 【請求項４７】 前記加熱が前記焼結されたシートが多
    孔質となるような条件下に行われる請求項３８記載の方
    法。
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