BR112018068160B1 - Método para fabricar pilha de célula de combustível - Google Patents
Método para fabricar pilha de célula de combustível Download PDFInfo
- Publication number
- BR112018068160B1 BR112018068160B1 BR112018068160-1A BR112018068160A BR112018068160B1 BR 112018068160 B1 BR112018068160 B1 BR 112018068160B1 BR 112018068160 A BR112018068160 A BR 112018068160A BR 112018068160 B1 BR112018068160 B1 BR 112018068160B1
- Authority
- BR
- Brazil
- Prior art keywords
- organic substance
- fuel cell
- temperature
- manufacturing
- anode electrode
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- 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
- H01M8/0271—Sealing or supporting means around electrodes, matrices or membranes
- H01M8/0286—Processes for forming seals
-
- 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
- H01M8/0271—Sealing or supporting means around electrodes, matrices or membranes
- H01M8/028—Sealing means characterised by their material
- H01M8/0282—Inorganic 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
- H01M8/02—Details
- H01M8/0271—Sealing or supporting means around electrodes, matrices or membranes
- H01M8/028—Sealing means characterised by their material
- H01M8/0284—Organic resins; Organic polymers
-
- 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
-
- 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
- H01M8/2484—Details of groupings of fuel cells characterised by external manifolds
- H01M8/2485—Arrangements for sealing external manifolds; Arrangements for mounting external manifolds around a stack
-
- 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
-
- 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)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Sustainable Energy (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Fuel Cell (AREA)
- Inert Electrodes (AREA)
Abstract
O método de fabricação da presente invenção é fabricar uma pilha de célula de combustível aquecendo uma pilha de células individuais de célula de combustível cada uma das quais inclui membros de vedação inorgânicos contendo substância orgânica, um separador, um eletrodo de ânodo, um eletrólito e um eletrodo de catodo. A substância orgânica nos membros de vedação inorgânicos contendo substância orgânica é removida aquecendo a pilha enquanto fornece um gás contendo oxigênio aos canais de combustível no lado do eletrodo de ânodo e aplica externamente uma corrente elétrica de modo a migrar cargas do eletrodo de ânodo para o eletrodo de catodo.
Description
[001] A presente invenção refere-se a um método para fabricar uma pilha de célula de combustível, em mais detalhe a um método para fabricar uma pilha de célula de combustível de óxido sólido.
[002] Uma célula de combustível de óxido sólido (em seguida, também referida simplesmente como uma SOFC) inclui um eletrodo de catodo em um lado de um eletrólito de óxido sólido e um eletrodo de ânodo no outro lado.
[003] Quando o gás contendo oxigênio tal como o ar é fornecido ao eletrodo de catodo e combustível tal como hidrogênio é fornecido ao eletrodo de ânodo, A reação de íon de oxigênio com combustível ocorre para gerar energia elétrica.
[004] Um catalisador metálico é usado para o eletrodo de ânodo. A oxidação do catalisador metálico pode diminuir a atividade do catalisador ou causar danos em uma pilha de célula de combustível devido a uma mudança no volume e na tensão resultante.
[005] Documento de Patente 1 que é WO 2013/001166A divulga a aplicação de uma corrente na direção oposta àquela na geração de energia a uma célula de combustível quando a célula de combustível não está em operação, que se destina a impedir o oxigênio de penetrar irreversivelmente em um canal de combustível para causar a oxidação do catalisador metálico do eletrodo de ânodo.
[006] Um canal de oxigênio para fornecer gás contendo oxigênio tal como ar ao eletrodo de catodo e um canal de combustível para fornecer combustível tal como hidrogênio ao eletrodo de ânodo são vedados com um membro de vedação de modo a impedir o escapamento de gás.
[007] Um membro de vedação inorgânico que suporta a temperatura de operação de uma SOFC é usado para o membro de vedação.
[008] O membro de vedação inorgânico contém um aglutinante orgânico e um solvente orgânico e semelhantes. Isso melhora o manejo do membro de vedação e permite a montagem rápida da pilha de célula de combustível com alta precisão.
[009] Entretanto, um membro de vedação inorgânico contendo substância orgânica que contém o aglutinante orgânico e o solvente orgânico e semelhantes no membro de vedação inorgânico pode causar escapamento de gás, visto que, a substância orgânica residual degrada o desempenho de vedação. Para evitar isso, a substância orgânica no membro de vedação inorgânico tem de ser removida para densificar o membro de vedação inorgânico antes da operação da pilha de célula de combustível.
[010] Quando o membro de vedação inorgânico contendo substância orgânica é usado como descrito acima, é necessário oxidar a substância orgânica para removê-la como dióxido de carbono. Consequentemente, é necessário fornecer um gás contendo oxigênio também ao canal de combustível no lado do eletrodo de ânodo sob um ambiente de alta temperatura.
[011] Entretanto, quando um gás contendo oxigênio é fornecido ao canal de combustível sob um ambiente de alta temperatura, ele oxida o eletrodo de ânodo para diminuir a atividade do catalisador e causar danos na pilha de célula de combustível.
[012] A presente invenção foi feita em vista do problema descrito acima na técnica anterior, e um objeto da mesma é fornecer um método para fabricar uma pilha de célula de combustível que pode obter tanto a prevenção de oxidação de eletrodos de ânodo quanto a remoção da substância orgânica no membro de vedação inorgânico contendo substância orgânica.
[013] Como um resultado de estudo aguçado para alcançar o objeto descrito acima, o presente inventor descobriu que tanto a remoção da substância orgânica no membro de vedação inorgânico contendo substância orgânica quanto a prevenção de oxidação do eletrodo de ânodo podem ser obtidas aplicando-se calor enquanto fornece positivamente o gás contendo oxigênio aos canais de combustível, que são arranjados no lado do eletrodo de ânodo, e aplicando externamente uma corrente elétrica para migrar forçosamente cargas do eletrodo de ânodo ao eletrodo de catodo através de um eletrólito.
[014] Isto é, o método para fabricar a pilha de célula de combustível da presente invenção é fabricar a pilha de célula de combustível aquecendo uma pilha de células individuais de célula de combustível cada uma das quais compreende os membros de vedação inorgânicos contendo substância orgânica, um separador, um eletrodo de ânodo, um eletrólito e um eletrodo de catodo.
[015] O método compreende uma etapa de remoção de substância orgânica de remoção de uma substância orgânica nos membros de vedação inorgânicos contendo substância orgânica.
[016] A etapa de remoção de substância orgânica envolve o aquecimento da pilha enquanto fornece um gás contendo oxigênio aos canais de combustível no lado do eletrodo de ânodo e aplicando externamente uma corrente elétrica à pilha para migrar cargas dos eletrodos de ânodo para os eletrodos de catodo através dos eletrólitos.
[017] Na presente invenção, a substância orgânica nos membros de vedação inorgânicos contendo substância orgânica é removida enquanto fornece o gás contendo oxigênio aos canais de combustível no lado do eletrodo de ânodo e aplicando externamente a corrente elétrica à pilha das células individuais de célula de combustível para migrar as cargas elétricas dos eletrodos de ânodo para os eletrodos de catodo através dos eletrólitos. Portanto, é possível fornecer o método para fabricar a pilha de célula de combustível que pode obter tanto a prevenção de oxidação dos eletrodos de ânodo quanto o desempenho de vedação dos membros de vedação inorgânicos contendo substância orgânica.
[018] A FIG. 1 é uma vista em seção transversal de um exemplo de uma célula suportada por metal.
[019] A FIG. 2 ilustra o método de fabricação da presente invenção.
[020] A FIG. 3 é um gráfico que ilustra a relação de temperatura de sinterização com a corrente a ser aplicada e o gás a ser fornecido no método de fabricação da presente invenção.
[021] O método para fabricar a pilha de célula de combustível da presente invenção será descrito em detalhe.
[022] O método de fabricação da presente invenção é fabricar uma pilha de célula de combustível aquecendo uma pilha de células individuais de célula de combustível cada uma das quais compreende os membros de vedação inorgânicos contendo substância orgânica, um separador, um eletrodo de ânodo, um eletrólito e um eletrodo de catodo.
[023] O método envolve remover uma substância orgânica nos membros de vedação inorgânicos contendo substância orgânica aplicando-se calor enquanto fornece um gás contendo oxigênio aos canais de combustível no lado do eletrodo de ânodo e aplicar uma corrente elétrica na direção oposta àquela na geração de energia (em seguida, também referida como uma corrente reversa) à pilha de célula de combustível para migrar cargas dos eletrodos de ânodo para os eletrodos de catodo através dos eletrólitos.
[024] Primeiro, a estrutura da célula individual de célula de combustível será descrita.
[025] As estruturas exemplares da célula individual de célula de combustível incluem uma célula suportada por metal (MSC) em que eletrodos e um eletrólito são sustentados por uma folha de metal porosa, uma célula suportada por eletrólito (ESC) com um eletrólito espesso, uma célula suportada por ânodo (ASC) com um ânodo espesso, uma célula suportada por catodo (CSC) com um catodo espesso, e semelhantes.
[026] O método para fabricar a pilha de célula de combustível da presente invenção é aplicável para pilhas de células individuais de célula de combustível tendo qualquer uma das estruturas descritas acima. A seguir, uma célula de combustível incluindo a célula suportada por metal será descrita como um exemplo.
[027] A célula suportada por metal é suscetível à oxidação assim com o eletrodo de ânodo.
[028] Entretanto, o método para fabricar a pilha de célula de combustível da presente invenção pode impedir a oxidação de tal célula suportada por metal.
[029] A célula suportada por metal será descrita com referência à FIG. 1. A FIG. 1 é uma vista esquemática que ilustra uma configuração seccional da célula suportada por metal.
[030] A estrutura da célula suportada por metal como usada aqui é tal que um eletrodo de ânodo 3 (eletrodo de combustível), um eletrólito sólido 4 formado na superfície do eletrodo de ânodo 3 e um eletrodo de catodo 5 (eletrodo de ar) formado na superfície do eletrólito sólido 4 são arranjados em camadas em um lado de uma camada de suporte de metal 2 de um suporte de folha de metal porosa que serve como um suporte (base).
[031] A célula suportada por metal compreende um separador 6 entre a camada de suporte de metal 2 e um eletrodo de catodo 5 de uma célula individual de célula de combustível adjacente. Uma extremidade do separador é unida a uma estrutura 9, um isolador 10 e semelhantes pelos membros de vedação inorgânicos contendo substância orgânica 1 descritos acima.
[032] Os canais de combustível 7 são formados entre o separador 6 e a camada de suporte de metal 2, e os canais de oxigênio 8 são formados entre o separador 6 e o eletrodo de catodo 5.
[033] Em seguida, os materiais da célula individual de célula de combustível serão descritos.
[034] Os membros de vedação inorgânicos contendo substância orgânica contêm um material inorgânico e uma substância orgânica tal como um aglutinante orgânico e um solvente orgânico. Os membros de vedação inorgânicos contendo substância orgânica são flexíveis e morfologicamente estáveis e são fáceis de manusear.
[035] Os membros de vedação inorgânicos contendo substância orgânica podem ser moldados por tinta para impressão ou pasta do material de vedação ou perfurando uma folha ou uma placa do material de vedação em uma forma complexa. Isso permite montar uma pilha como a pilha de célula de combustível com alta precisão.
[036] Depois de serem ligados à pilha, os membros de vedação inorgânicos contendo substância orgânica são aquecidos, de modo que, a substância orgânica é oxidada e removida como dióxido de carbono. Os membros de vedação são, assim, densificados e sinterizados para vedar os canais de combustível e os canais de oxigênio de modo a impedir o escapamento de gás.
[037] O material inorgânico não é particularmente limitado e pode ser qualquer material que suporta a temperatura de operação de uma SOFC. Exemplos de tais materiais incluem vidro, cerâmica e semelhantes.
[038] Os materiais estruturais do eletrodo de ânodo que podem ser usados incluem um catalisador metálico que tem uma atividade oxidante de hidrogênio e é feito de um metal e/ou uma liga estável sob uma atmosfera redutora.
[039] Exemplos de tais materiais incluem níquel (Ni), paládio (Pd), platina (Pt), rutênio (Ru), ligas de Ni-Fe, ligas de Ni-Co, ligas de Fe-Co, ligas de Ni-Cu, ligas de Pd-Pt, e semelhantes.
[040] O eletrodo de ânodo poroso é formado misturando um tal material estrutural do eletrodo de ânodo com pó de grafite, e semelhantes e sinterizando a mistura por calor.
[041] O método de fabricação da presente invenção é adequadamente aplicável a uma pilha de célula de combustível com eletrodos de ânodo contendo níquel (Ni).
[042] Visto que, o níquel (Ni) altera seu volume por oxidação a um grau particularmente alto, os eletrodos de ânodo contendo níquel (Ni) são facilmente danificados pela oxidação. Entretanto, o método de fabricação da presente invenção pode impedir a pilha de célula de combustível de ser danificada.
[043] Os materiais estruturais do eletrodo de catodo não são particularmente limitados. Exemplos de tais materiais incluem óxidos de perovskita, especificamente óxidos de manganita de lantânio, óxidos de ferrita de lantânio, óxido de cobaltita de lantânio, óxidos de cobaltita de estrôncio e óxidos de níquel de lantânio.
[044] Os materiais do eletrólito não são particularmente limitados. Tais materiais que podem ser usados incluem óxidos que têm condutividade de íon de oxigênio e funcionam como um eletrólito sólido.
[045] Exemplos de tais materiais incluem YSZ (zircônia estabilizada com ítria: Zr1-xYxO2), SSZ (zircônia estabilizada com escândio: Zr1-xScxO2), SDC (céria dopada com samário: Ce1-xSmxO2), GDC (céria dopada com gadolínio: Ce1-xGdxO2), LSGM (galato de magnésio de lantânio e estrôncio: La1-xSrxGa1-yMgyO3) e semelhantes.
[046] Os materiais estruturais do eletrodo de ânodo, o eletrólito ou o eletrodo de catodo são misturados com um aglutinante orgânico e um solvente orgânico. As respectivas tintas, assim, preparadas são sequencialmente aplicadas por serigrafia ou semelhantes e secas de modo a formar uma montagem dos eletrodos e o eletrólito.
[047] Como ilustrado na FIG. 2, o método de fabricar a pilha de célula de combustível da presente invenção compreende uma etapa de remoção de substância orgânica removendo a substância orgânica nos membros de vedação inorgânicos contendo substância orgânica 1 aquecendo a pilha FC das células individuais de célula de combustível descritas acima em um forno elétrico 20 ou semelhantes enquanto aplica uma corrente elétrica na direção oposta àquela na geração de energia e fornece um gás contendo oxigênio aos canais de combustível 7 no lado do eletrodo de ânodo 3.
[048] A temperatura de aquecimento, a corrente elétrica a ser aplicada e o gás a ser fornecido no método de fabricação da presente invenção serão descritos com a FIG. 3.
[049] Antes da etapa de remoção de substância orgânica, uma etapa de formação de eletrodo é realizada.
[050] A etapa de formação de eletrodo envolve a formação de eletrodos necessários para aplicar a corrente elétrica.
[051] Visto que, o material de eletrodo anexado pode, às vezes, ser instável devido a um solvente orgânico e semelhantes contidos nele, o material de eletrodo é seco e estabilizado na etapa de formação de eletrodo.
[052] Especificamente, as células individuais de célula de combustível são mantidas em uma temperatura T0 que é inferior à temperatura de início da oxidação T2 da substância orgânica por um certo período de tempo de modo que o material de eletrodo é seco.
[053] Enquanto o gás não é necessariamente fornecido aos canais de combustível no lado do eletrodo de ânodo na etapa de formação de eletrodo, um gás redutor ou um gás não oxidante pode ser fornecido para substituir o gás nos canais de combustível de modo a promover a secagem dos materiais de eletrodo.
[054] Depois dos eletrodos serem formados na etapa de formação de eletrodo, a temperatura é aumentada até à temperatura de início da oxidação T2 da substância orgânica ou mais, e a etapa de remoção de substância orgânica é realizada. Na presente invenção, a temperatura de início da oxidação T2 refere-se à temperatura em que a reação de oxidação da substância orgânica nos membros de vedação inorgânicos contendo substância orgânica ocorre.
[055] A etapa de remoção de substância orgânica envolve aplicar a corrente reversa a uma temperatura igual a ou maior do que a temperatura de início da oxidação T2 da substância orgânica enquanto fornece o gás contendo oxigênio aos canais de combustível no lado do eletrodo de ânodo, de modo a remover a substância orgânica nos membros de vedação inorgânicos contendo substância orgânica.
[056] Ao aplicar calor e fornecer positivamente o gás contendo oxigênio aos canais de combustível a uma temperatura igual a ou maior do que a temperatura de início da oxidação T2 da substância orgânica, a substância orgânica nos membros de vedação inorgânicos contendo substância orgânica é oxidada em dióxido de carbono e removida dos membros de vedação inorgânicos contendo substância orgânica.
[057] Quando a substância orgânica é removida, os membros de vedação inorgânicos contendo substância orgânica são densificados, e os membros de vedação inorgânicos contendo substância orgânica que são densificados impedem o escapamento de gás.
[058] Visto que, a corrente elétrica na direção oposta àquela na geração de energia é externamente aplicada quando o gás contendo oxigênio é fornecido, a reação de oxidação eletroquímica do catalisador metálico dos eletrodos de ânodo, por exemplo, a reação da seguinte equação de reação (1), forçadamente prossegue para a esquerda de modo a impedir a oxidação dos eletrodos de ânodo.
[059] A corrente reversa é aplicada a uma temperatura igual a ou maior do que uma temperatura de início da oxidação TI dos eletrodos de ânodo, e a corrente reversa começa a ser aplicada pelo menos à temperatura de início da oxidação T1 dos eletrodos de ânodo. Na presente invenção, a temperatura de início da oxidação T1 refere-se à temperatra inicial da reação de oxidação dos eletrodos de ânodo.
[060] A qantidade de corrente, que é suficiente para reduzir os eletrodos de ânodo, é aplicada.
[061] É possível economizar energia por não aplicar a corrente reversa a ma temperatra em que a reação de oxidação do catalisador metálico dos eletrodos de ânodo não ocorre (isto é, inferior à T1).
[062] Quando um gás redutor é fornecido aos canais de combustível, não é necessário aplicar a corrente reversa dentro da faixa da temperatura de início da oxidação T1 dos eletrodos de ânodo à temperatura de início da oxidação T2 da sbstância orgânica, visto que, a reação de oxidação dos eletrodos de ânodo é impedida.
[063] A temperatura de início da oxidação T1 dos eletrodos de ânodo pode ser medida antecipadamente. Em vez disso, se a reação de oxidação dos eletrodos de ânodo ocorre pode ser continuamente medido durante o aquecimento para corrigir a temperatura de início da oxidação T1, e a corrente reversa pode ser aplicada consequentemente. Isso pode impedir a oxidação dos eletrodos de ânodo mais segurança e economizar a energia.
[064] É preferido controlar a quantidade de corrente a ser aplicada com base na temperatura dos eletrodos de ânodo, visto que, a oxidação dos eletrodos de ânodo tipicamente tende a prosseguir mais rápido em temperatura mais alta.
[065] Especificamente, a quantidade de corrente é aumentada com um aumento da temperatura dos eletrodos de ânodo de modo que a oxidação dos eletrodos de ânodo é impedida.
[066] A oxidação dos eletrodos de ânodo também é afetada pelos outros fatores tal como a quantidade de gás contendo oxigênio fornecido além da temperatura. Portanto, é preferido controlar a quantidade de corrente medindo continuamente se a reação de oxidação dos eletrodos de ânodo ocorre e alimentar o resultado de medição de volta à quantidade de corrente a ser aplicada.
[067] Se a reação de oxidação dos eletrodos de ânodo ocorre, é medida por espectroscopia de impedância eletroquímica (EIS).
[068] Especificamente, um sinal alternado fraco é aplicado às células individuais de célula de combustível durante o aquecimento, e a impedância das células é medida e analisada a partir dos sinais de resposta de voltagem/corrente. Além disso, visto que o EIS também sugere a resistência ohmica em várias temperaturas, os resultados da medição podem ser informações úteis para controlar adequadamente a quantidade de corrente a ser aplicada.
[069] Para remover a substância orgânica, a temperatura é mantida a uma temperatura igual a ou maior do que a temperatura de início da oxidação T2 da substância orgânica por um período de tempo pré-determinado. A temperatura de início da oxidação T2 da substância orgânica refere-se à temperatura em que a oxidação da substância orgânica contida nos membros de vedação inorgânicos contendo substância orgânica tal como um aglutinante orgânico e um solvente orgânico começa a ocorrer.
[070] Ao manter uma temperatura igual a ou maior do que a temperatura de início da oxidação T2 da substância orgânica por um período de tempo pré- determinado, é possível remover com segurança a substância orgânica.
[071] O limite superior da temperatura para remover a substância orgânica é uma temperatura, em que as reações desnecessárias diferentes da reação de oxidação da substância orgânica não ocorrem, tal como uma mudança na forma dos membros de vedação inorgânicos contendo substância orgânica causada pela rápida vaporização da substância orgânica ou semelhantes.
[072] Ao iniciar o fornecimento do gás contendo oxigênio aos canais de combustível no lado do eletrodo de ânodo a uma temperatura igual a ou maior do que a temperatura de início da oxidação T2 da substância orgânica, é possível reduzir a oxidação dos eletrodos de ânodo a uma temperatura inferior à temperatura de início da oxidação T2 da substância orgânica.
[073] O tempo para manter uma temperatura igual a ou maior do que a temperatura de início da oxidação T2 da substância orgânica pode ser ajustado de acordo com a quantidade de substância orgânica contida nele e a facilidade de oxidação.
[074] Na etapa de remoção de substância orgânica, o gás contendo oxigênio é também fornecido aos canais de oxigênio no lado do eletrodo de catodo de modo a remover a substância orgânica nos membros de vedação inorgânicos contendo substância orgânica para os canais de oxigênio.
[075] Depois da substância orgânica nos membros de vedação inorgânicos contendo substância orgânica é removida na etapa de remoção de substância orgânica, uma etapa de sinterização é realizada.
[076] A etapa de sinterização envolve interromper o fornecimento do gás contendo oxigênio e aumentar a temperatura a uma temperatura T3 que é superior à temperatura de início da oxidação T2 da substância orgânica de modo a sinterizar os membros de vedação inorgânicos contendo substância orgânica de onde a substância orgânica é removida, os eletrodos de ânodo, o eletrólitos, os eletrodos de catodo e semelhantes.
[077] Na etapa de sinterização, a corrente reversa pode ser aplicada para impedir os eletrodos de ânodo de oxidação. Alternativamente, a aplicação da corrente reversa pode ser interrompida, e um gás redutor pode ser fornecido aos canais de combustível no lado do eletrodo de ânodo. LISTA DE SINAIS DE REFERÊNCIA 1 Membro de vedação inorgânico contendo substância orgânica 2 Camada de suporte de metal 3 Eletrodo de ânodo 4 Eletrólito 5 Eletrodo de catodo 6 Separador 7 Canal de combustível 8 Canal de oxigênio 9 Estrutura 10 Isolador 20 Forno elétrico 30 Ar FC Pilha
Claims (10)
1. Método para fabricar uma pilha de célula de combustível aquecendo uma pilha de células individuais de célula de combustível, cada uma das células individuais de célula de combustível compreendendo os membros de vedação inorgânicos contendo substância orgânica, um separador, um eletrodo de ânodo, um eletrólito e um eletrodo de catodo, o método CARACTERIZADO pelo fato de que compreende uma etapa de remoção de substância orgânica removendo uma substância orgânica nos membros de vedação inorgânicos contendo substância orgânica, a etapa de remoção de substância orgânica compreende aquecer a pilha enquanto fornece um gás contendo oxigênio aos canais de combustível no lado do eletrodo de ânodo e aplicar externamente uma corrente elétrica para migrar cargas do eletrodo de ânodo ao eletrodo de catodo.
2. Método para fabricar a pilha de célula de combustível, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que ainda compreende aplicar a corrente elétrica a uma temperatura igual a ou maior do que uma temperatura de início da oxidação dos eletrodos de ânodo, em que a corrente começa a ser aplicada à temperatura de início da oxidação dos eletrodos de ânodo.
3. Método para fabricar a pilha de célula de combustível, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, CARACTERIZADO pelo fato de que ainda compreende controlar uma quantidade da corrente elétrica com base em uma temperatura dos eletrodos de ânodo, em que a quantidade da corrente elétrica é aumentada com um aumento da temperatura dos eletrodos de ânodo.
4. Método para fabricar a pilha de célula de combustível, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, CARACTERIZADO pelo fato de que a etapa de remoção de substância orgânica compreende manter uma temperatura igual a ou maior do que uma temperatura de início da oxidação da substância orgânica que é superior à temperatura de início da oxidação dos eletrodos de ânodo por um período de tempo pré-determinado de modo a remover a substância orgânica.
5. Método para fabricar a pilha de célula de combustível, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, CARACTERIZADO pelo fato de que o gás contendo oxigênio é fornecido aos canais de combustível no lado do eletrodo de ânodo a uma temperatura igual a ou maior do que a temperatura de início da oxidação da substância orgânica.
6. Método para fabricar a pilha de célula de combustível, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, CARACTERIZADO pelo fato de que ainda compreende uma etapa de sinterização depois da etapa de remoção de substância orgânica, em que a etapa de sinterização compreende interromper o fornecimento do gás contendo oxigênio aos canais de combustível no lado do eletrodo de ânodo e aumentar uma temperatura em relação a uma temperatura na etapa de remoção de substância orgânica.
7. Método para fabricar a pilha de célula de combustível, de acordo com a reivindicação 6, CARACTERIZADO pelo fato de que a etapa de sinterização compreende fornecer um gás redutor aos canais de combustível no lado do eletrodo de ânodo e interromper a aplicação da corrente elétrica.
8. Método para fabricar a pilha de célula de combustível, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, CARACTERIZADO pelo fato de que ainda compreende: uma etapa de formação de eletrodo antes da etapa de remoção de substância orgânica, em que a etapa de formação de eletrodo compreende manter uma temperatura a uma temperatura inferior à temperatura de início da oxidação da substância orgânica por um período de tempo pré-determinado.
9. Método para fabricar a pilha de célula de combustível, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8, CARACTERIZADO pelo fato de que o eletrodo de ânodo contém um catalisador metálico feito de um metal e/ou uma liga.
10. Método para fabricar a pilha de célula de combustível, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 9, CARACTERIZADO pelo fato de que cada uma das células individuais de célula de combustível compreende uma célula suportada por metal compreendendo uma camada de suporte de metal, e a camada de suporte de metal suporta o eletrodo de ânodo, o eletrólito e o eletrodo de catodo de um lado do eletrodo de ânodo.
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2016048336 | 2016-03-11 | ||
| JP2016-048336 | 2016-03-11 | ||
| PCT/JP2016/080775 WO2017154258A1 (ja) | 2016-03-11 | 2016-10-18 | 燃料電池スタックの製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| BR112018068160A2 BR112018068160A2 (pt) | 2019-02-12 |
| BR112018068160B1 true BR112018068160B1 (pt) | 2022-08-23 |
Family
ID=59790308
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| BR112018068160-1A BR112018068160B1 (pt) | 2016-03-11 | 2016-10-18 | Método para fabricar pilha de célula de combustível |
Country Status (7)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US10693154B2 (pt) |
| EP (1) | EP3432397B1 (pt) |
| JP (1) | JP6601700B2 (pt) |
| CN (1) | CN108713270B (pt) |
| BR (1) | BR112018068160B1 (pt) |
| CA (1) | CA3016512C (pt) |
| WO (1) | WO2017154258A1 (pt) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US11239493B2 (en) * | 2016-11-22 | 2022-02-01 | Marelli Corporation | Method for bonding solid electrolyte layer and electrodes, method for manufacturing fuel cell, and fuel cell |
Family Cites Families (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3558360A (en) * | 1968-01-08 | 1971-01-26 | Westinghouse Electric Corp | Fuel cell comprising a stabilized zirconium oxide electrolyte and a doped indium or tin oxide cathode |
| CN103647100A (zh) | 2008-03-26 | 2014-03-19 | 财团法人日本精细陶瓷中心 | 层叠型固体氧化物燃料电池用的堆结构体、层叠型固体氧化物燃料电池及其制造方法 |
| JP2011228091A (ja) | 2010-04-19 | 2011-11-10 | Toyota Motor Corp | 燃料電池の製造方法 |
| US9059449B2 (en) * | 2011-03-25 | 2015-06-16 | Bloom Energy Corporation | Rapid thermal processing for SOFC manufacturing |
| WO2012159644A1 (en) | 2011-05-26 | 2012-11-29 | Topsøe Fuel Cell A/S | Electrical anode reduction of solid oxide fuel cell |
| FI125987B (fi) | 2011-06-30 | 2016-05-13 | Convion Oy | Menetelmä ja järjestely suojakaasujen tarpeen minimoimiseksi |
| US20140295313A1 (en) | 2013-03-29 | 2014-10-02 | Saint-Gobain Ceramics & Plastics, Inc. | Sanbornite-based glass-ceramic seal for high-temperature applications |
| KR101571360B1 (ko) * | 2013-12-24 | 2015-11-25 | 주식회사 포스코 | 고체산화물 연료전지의 전처리방법 |
-
2016
- 2016-10-18 EP EP16893582.3A patent/EP3432397B1/en active Active
- 2016-10-18 WO PCT/JP2016/080775 patent/WO2017154258A1/ja active Application Filing
- 2016-10-18 CA CA3016512A patent/CA3016512C/en active Active
- 2016-10-18 JP JP2018503987A patent/JP6601700B2/ja active Active
- 2016-10-18 CN CN201680083309.9A patent/CN108713270B/zh active Active
- 2016-10-18 BR BR112018068160-1A patent/BR112018068160B1/pt active IP Right Grant
- 2016-10-18 US US16/081,324 patent/US10693154B2/en active Active
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| BR112018068160A2 (pt) | 2019-02-12 |
| CA3016512A1 (en) | 2017-09-14 |
| EP3432397A4 (en) | 2019-01-23 |
| WO2017154258A1 (ja) | 2017-09-14 |
| CN108713270A (zh) | 2018-10-26 |
| EP3432397A1 (en) | 2019-01-23 |
| JPWO2017154258A1 (ja) | 2018-12-27 |
| EP3432397B1 (en) | 2019-12-04 |
| CA3016512C (en) | 2019-03-05 |
| CN108713270B (zh) | 2020-06-26 |
| US10693154B2 (en) | 2020-06-23 |
| US20190088959A1 (en) | 2019-03-21 |
| JP6601700B2 (ja) | 2019-11-06 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Ding et al. | Electrochemical performance of BaZr0. 1Ce0. 7Y0. 1Yb0. 1O3− δ electrolyte based proton-conducting SOFC solid oxide fuel cell with layered perovskite PrBaCo2O5+ δ cathode | |
| Basu et al. | Processing of high-performance anode-supported planar solid oxide fuel cell | |
| JP6437821B2 (ja) | 機械的健全性および効率を向上させた固体酸化物型燃料電池用複合アノード | |
| Chen et al. | Performance of large-scale anode-supported solid oxide fuel cells with impregnated La0. 6Sr0. 4Co0. 2Fe0. 8O3− δ+ Y2O3 stabilized ZrO2 composite cathodes | |
| Park et al. | Ex-solution of Ni nanoparticles in a La0. 2Sr0. 8Ti1− xNixO3− δ alternative anode for solid oxide fuel cell | |
| Li et al. | Composite cathode based on Ni-loaded La0. 75Sr0. 25Cr0. 5Mn0. 5O3− δ for direct steam electrolysis in an oxide-ion-conducting solid oxide electrolyzer | |
| Zhou et al. | Performance and degradation of metal-supported solid oxide fuel cells with impregnated electrodes | |
| Ye et al. | Improvement of Cu–CeO2 anodes for SOFCs running on ethanol fuels | |
| Marrony et al. | Advanced proton conducting ceramic cell as energy storage device | |
| Dailly et al. | BCY-based proton conducting ceramic cell: 1000 h of long term testing in fuel cell application | |
| CN101485018A (zh) | 用于高温燃料电池阳极的陶瓷材料组合 | |
| Rehman et al. | Effect of GDC addition method on the properties of LSM–YSZ composite cathode support for solid oxide fuel cells | |
| Zhou et al. | Evaluation of Ni and Ni–Ce0. 8Sm0. 2O2− δ (SDC) impregnated 430L anodes for metal-supported solid oxide fuel cells | |
| Li et al. | Performance of a commercial cathode-supported solid oxide fuel cells prepared by single-step infiltration of an ion-conducting electrocatalyst | |
| Kim et al. | Y0. 08Sr0. 88TiO3–CeO2 composite as a diffusion barrier layer for stainless-steel supported solid oxide fuel cell | |
| Suzuki et al. | One-step sintering process of gadolinia-doped ceria interlayer–scandia-stabilized zirconia electrolyte for anode supported microtubular solid oxide fuel cells | |
| Jung et al. | Electrochemical performance and long-term durability of a reversible solid oxide fuel cell | |
| BR112018068160B1 (pt) | Método para fabricar pilha de célula de combustível | |
| KR100941976B1 (ko) | 후막 전해질 지지체형 고체산화물 연료전지 및 이의 제조방법 | |
| JP2006510189A (ja) | 高性能セラミックアノード及びその製造方法 | |
| JP5191708B2 (ja) | 横縞型固体酸化物形燃料電池スタック及びその作製方法 | |
| JP2008234927A (ja) | 固体酸化物形燃料電池の製造方法 | |
| KR101782123B1 (ko) | 중저온형 프로톤 전도성 세라믹 연료전지의 내구성 향상을 위한 전해질층의 두께 최적화 방법 | |
| KR20200094416A (ko) | 급속 구동 조건에서 안정한 직접 연소형 고체산화물 연료전지 | |
| Mat et al. | Effects of ceramic based pastes on electrochemical performance of solid oxide fuel cells |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| B06U | Preliminary requirement: requests with searches performed by other patent offices: procedure suspended [chapter 6.21 patent gazette] | ||
| B350 | Update of information on the portal [chapter 15.35 patent gazette] | ||
| B09A | Decision: intention to grant [chapter 9.1 patent gazette] | ||
| B16A | Patent or certificate of addition of invention granted [chapter 16.1 patent gazette] |
Free format text: PRAZO DE VALIDADE: 20 (VINTE) ANOS CONTADOS A PARTIR DE 18/10/2016, OBSERVADAS AS CONDICOES LEGAIS |