BRPI0710529A2 - uma pilha sofc que tem uma interconexão cerámica ligada a alta temperatura e método para fabricar a mesma - Google Patents

uma pilha sofc que tem uma interconexão cerámica ligada a alta temperatura e método para fabricar a mesma Download PDF

Info

Publication number
BRPI0710529A2
BRPI0710529A2 BRPI0710529-0A BRPI0710529A BRPI0710529A2 BR PI0710529 A2 BRPI0710529 A2 BR PI0710529A2 BR PI0710529 A BRPI0710529 A BR PI0710529A BR PI0710529 A2 BRPI0710529 A2 BR PI0710529A2
Authority
BR
Brazil
Prior art keywords
layer
cell
ceramic
cell structure
green
Prior art date
Application number
BRPI0710529-0A
Other languages
English (en)
Inventor
William J Donahue
Oh-Hun Kwon
F Michael Mahoney
John D Pietras
Original Assignee
Saint Gobain Ceramics
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Saint Gobain Ceramics filed Critical Saint Gobain Ceramics
Publication of BRPI0710529A2 publication Critical patent/BRPI0710529A2/pt

Links

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
    • H01M8/24—Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/622—Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/64—Burning or sintering processes
    • C04B35/645—Pressure sintering
    • 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
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B37/00—Joining burned ceramic articles with other burned ceramic articles or other articles by heating
    • C04B37/003—Joining burned ceramic articles with other burned ceramic articles or other articles by heating by means of an interlayer consisting of a combination of materials selected from glass, or ceramic material with metals, metal oxides or metal salts
    • C04B37/005—Joining burned ceramic articles with other burned ceramic articles or other articles by heating by means of an interlayer consisting of a combination of materials selected from glass, or ceramic material with metals, metal oxides or metal salts consisting of glass or ceramic material
    • 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
    • H01M4/88—Processes of manufacture
    • H01M4/8878—Treatment steps after deposition of the catalytic active composition or after shaping of the electrode being free-standing body
    • H01M4/8882—Heat treatment, e.g. drying, baking
    • H01M4/8885—Sintering or firing
    • 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
    • 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
    • H01M4/9041—Metals or alloys
    • H01M4/905—Metals or alloys specially used in fuel cell operating at high temperature, e.g. SOFC
    • H01M4/9066—Metals or alloys specially used in fuel cell operating at high temperature, e.g. SOFC of metal-ceramic composites or mixtures, e.g. cermets
    • 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
    • H01M8/0204—Non-porous and characterised by the material
    • H01M8/0215—Glass; Ceramic materials
    • H01M8/0217—Complex oxides, optionally doped, of the type AMO3, A being an alkaline earth metal or rare earth metal and M being a metal, e.g. perovskites
    • H01M8/0219—Chromium complex 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
    • H01M8/02—Details
    • H01M8/0202—Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors
    • H01M8/023—Porous and characterised by the material
    • H01M8/0236—Glass; Ceramics; Cermets
    • 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
    • H01M8/023—Porous and characterised by the material
    • H01M8/0241—Composites
    • 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
    • H01M8/0297—Arrangements for joining electrodes, reservoir layers, heat exchange units or bipolar separators to each other
    • 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
    • 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
    • H01M8/2404—Processes or apparatus for grouping fuel 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
    • H01M8/24—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
    • H01M8/2432—Grouping of unit cells of planar configuration
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2237/00—Aspects relating to ceramic laminates or to joining of ceramic articles with other articles by heating
    • C04B2237/02—Aspects relating to interlayers, e.g. used to join ceramic articles with other articles by heating
    • C04B2237/04—Ceramic interlayers
    • C04B2237/06—Oxidic interlayers
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2237/00—Aspects relating to ceramic laminates or to joining of ceramic articles with other articles by heating
    • C04B2237/02—Aspects relating to interlayers, e.g. used to join ceramic articles with other articles by heating
    • C04B2237/04—Ceramic interlayers
    • C04B2237/06—Oxidic interlayers
    • C04B2237/066—Oxidic interlayers based on rare earth oxides
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2237/00—Aspects relating to ceramic laminates or to joining of ceramic articles with other articles by heating
    • C04B2237/02—Aspects relating to interlayers, e.g. used to join ceramic articles with other articles by heating
    • C04B2237/04—Ceramic interlayers
    • C04B2237/06—Oxidic interlayers
    • C04B2237/068—Oxidic interlayers based on refractory oxides, e.g. zirconia
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2237/00—Aspects relating to ceramic laminates or to joining of ceramic articles with other articles by heating
    • C04B2237/50—Processing aspects relating to ceramic laminates or to the joining of ceramic articles with other articles by heating
    • C04B2237/70—Forming laminates or joined articles comprising layers of a specific, unusual thickness
    • C04B2237/708—Forming laminates or joined articles comprising layers of a specific, unusual thickness of one or more of the interlayers
    • 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
    • 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
    • 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)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Composite Materials (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Fuel Cell (AREA)

Abstract

<B>UMA PILHA SOFC QUE TEM UMA INTERCONEXãO CERáMICA LIGADA A ALTA TEMPERATURA E MéTODO PARA FABRICAR A MESMA<D>. A presente divulgação é direcionada integrada, incluindo uma primeira célula que tem uma camada de catodo, uma camada de eletrólito sobrepondo-se à camada de catodo e uma camada de anodo sobrepondo-se à camada de eletrólito. A pilha SOFC inclui uma segunda célula que tem uma camada de catodo, uma camada de eletrólito sobrepondo-se á camada de catado e um anodo sobrepondo-se á camada de eletrólito. A pilha SOFC inclui ainda mais uma interconexão cerâmica entre a primeira célula e a segunda célula, tendo a camada de interconexão cerâmica uma primeira região de ligação de alta temperatura ao longo da região interfacial entre a primeira célula e a camada de interconexão cerâmica. A camada de interconexão cerâmica também inclui uma segunda região de ligação de alta temperatura ao longo da região interfacial entre a segunda célula e a camada de interconexão cerâmica.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "UMA PILHASOFC QUE TEM UMA INTERCONEXÃO CERÂMICA LIGADA A ALTATEMPERATURA E MÉTODO PARA FABRICAR A MESMA"
CAMPO TÉCNICO
Na busca de, produção de energia ambientalmente amigável dealta eficiência, emergiram tecnologias de célula de combustível de oxido só-lido (SOFC) como uma alternativa potencial à turbina convencional e moto-res a combustão. As SOFCs são definidas genericamente como um tipo decélula de combustível na qual o eletrólito é um óxido de metal sólido (geral-mente não poroso ou limitado a porosidade fechada), na qual íons O2- sãotransportados do catodo para o anodo. As tecnologias de célula de combus-tível e particularmente SOFCs, tipicamente têm uma eficiência maior e têmmenores emissões de CO e NOx do que os motores a combustão tradicio-nais. As células de combustível sólido têm uma vantagem sobre outras vari-edades de célula de combustível. Por exemplo, as SOFCs podem usar fon-tes de combustível, tais como gás natural, propano, metanol, querosene, ediesel, entre outros, porque as SOFCs operam a temperaturas operacionaissuficientemente altas para permitir reformação interna de combustível. Noentanto, existem desafios em reduzir o custo dos sistemas SOFC para se-rem competitivos com motores à combustão e outras tecnologias de célulade combustível. Estes desafios incluem diminuir o custo de materiais, melho-rando a degradação do ciclo de vida, e melhorando características operacio-nais, tais como corrente e densidade de potência.
Entre os muitos desafios com a fabricação de SOFCs, a forma-ção de parâmetros de pilhas SOFC independentes e completamente inte-gradas permanece uma notável barreira de engenharia, particularmente, pi-lhas SOFC utilizando uma conexão elétrica em série, ou pilhas SOFC utili-zando uma variedade de matérias diferentes com processamento diferente.A este respeito, técnicas anteriores focaram no processamento de camadasde componente individuais ou uma pluralidade de camadas tendo parâme-tros de processamento similares combinados com um processo de junçãofinal para unir todos os componentes para formar uma pilha SOFC. O pro-cesso de junção final usualmente envolve ligar as camadas individuais oucélulas em conjunto usando um soldador ou encapsulante de vidro e acarre-ta múltiplos ciclos de aquecimento. Muitas vezes as camadas e as célulassão meramente presas em conjunto e mantidas sob pressão. Em vista doexposto, a indústria continua a ter uma necessidade de células e pilhas decélulas SOFC melhoradas.
RESUMO DA INVENÇÃO
A presente invenção é direcionada para uma pilha SOFC inte-grada. A pilha inclui uma primeira célula que tem uma camada de catodo,uma camada de eletrólito sobrepondo-se à camada de catodo e uma cama-da de anodo sobrepondo-se à camada de eletrólito. Uma segunda célula temuma camada de catodo, uma camada de eletrólito sobrepondo-se à camadade catodo e uma camada de anodo sobrepondo-se à camada de eletrólito.Uma interconexão cerâmica está entre a primeira célula e a segunda célula.A camada de interconexão cerâmica tem uma primeira região de ligação dealta temperatura ao longo de uma região interfacial entre a primeira célula ea camada de interconexão cerâmica, e uma segunda região de ligação dealta temperatura ao longo de uma região interfacial entre a segunda célula ea camada de interconexão cerâmica.
Um método para formar uma pilha SOFC integrada inclui formaruma primeira estrutura de célula. A primeira estrutura de célula tem umaprimeira camada de eletrodo, e uma segunda camada de eletrodo sobre-pondo-se à camada de eletrólito. É formada uma camada de interconexãocerâmica sobrepondo-se á primeira estrutura de célula. É formada uma se-gunda estrutura de célula. A segunda estrutura de célula tem uma primeiracamada de eletrodo, uma camada de eletrólito sobrepondo-se á primeiracamada de eletrodo, e uma segunda camada de eletrodo sobrepondo-se ácamada de eletrólito. A primeira estrutura de célula, a camada de intercone-xão, e a segunda estrutura de célula são prensadas a quente em conjuntopara ligar integradamente a primeira estrutura de célula, a camada de inter-conexão e a segunda estrutura de célula para formar uma pilha de célulaSOFC integrada.Outro método para formar um componente SOFC integrado in-clui formar uma primeira estrutura de célula verde tendo uma primeira ca-mada de eletrodo verde, uma camada de eletrólito verde sobrepondo-se àprimeira camada de eletrodo verde, e uma segunda camada de eletrodoverde sobrepondo-se à camada eletrólito verde. É formada uma segundaestrutura de célula verde tendo uma primeira camada de eletrodo verde,uma camada de eletrólito verde sobrepondo-se à primeira camada de eletro-do verde, e uma segunda camada de eletrodo verde sobrepondo-se á ca-mada de eletrólito verde. É formada uma camada de interconexão cerâmicaverde disposta entre a primeira estrutura de célula verde, e a segunda estru-tura de célula verde. A primeira estrutura de célulaverde, a camada de interconexão cerâmica verde e a segunda estrutura decélula verde são prensadas a quente em conjunto para ligar integradamentea primeira estrutura de célula verde, a camada de interconexão verde e asegunda estrutura de célula verde para formar uma pilha de célula SOFCintegrada, adensada.
Uma pilha SOFC integrada inclui uma primeira célula que temuma primeira camada de catodo, uma primeira camada de eletrólito sobre-pondo-se à primeira camada de catodo, e uma primeira camada de anodosobrepondo-se à primeira camada de eletrólito. Uma segunda célula temuma segunda camada de catodo, uma segunda camada de eletrólito sobre-pondo-se à segunda camada de catodo e um segundo anodo sobrepondo-seá segunda camada de eletrólito. Uma camada de interconexão cerâmica es-tá entre a primeira célula e a segunda célula. A camada de interconexão ce-râmica é fundida diretamente tanto à dita primeira camada de catodo quantoà primeira camada de anodo da dita primeira célula, e a dita camada de in-terconexão cerâmica é fundida diretamente tanto à dita segunda camada decatodo quanto à segunda camada de anodo da segunda célula.
Uma pilha SOFC integrada inclui uma primeira célula que temuma camada de catodo, uma camada de eletrólito conectada à camada decatodo, e uma camada de anodo conectada á camada de eletrólito. Umasegunda célula tem uma camada de catodo, uma camada de eletrólito co-nectada à camada de catodo, e um anodo conectado à camada de eletrólito.Uma camada de interconexão cerâmica está entre a primeira célula e a se-gunda célula. A camada de interconexão é ligada à primeira célula e a se-gunda célula na ausência de encapsulantes e agentes aglutinantes.
Um método para fazer uma pilha SOFC integrada inclui formaruma primeira estrutura de célula. A primeira estrutura de célula inclui umaprimeira camada de catodo, uma primeira camada de eletrólito sobrepondo-se á primeira camada de eletrodo, e uma segunda camada de eletrodo so-brepondo-se à primeira camada de eletrólito. É formada uma camada deinterconexão cerâmica sobrepondo-se à primeira estrutura de célula. É for-mada uma segunda estrutura de célula, para incluir uma terceira camada deeletrodo, uma segunda camada de eletrólito sobrepondo-se à terceira cama-da de eletrodo e uma quarta camada de eletrodo sobrepondo-se à segundacamada de eletrólito. A primeira estrutura de célula, a camada de intercone-xão, e a segunda estrutura de célula são prensadas a quente em conjuntopara ligar integradamente
a primeira estrutura de célula à camada de interconexão e a segunda estru-tura de célula à camada de interconexão, desta maneira formando uma pilhade célula SOFC integrada.
BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS
A Fig. 1 ilustra um fluxo de processamento de acordo com umaversão da presente invenção.
A Fig. 2 ilustra uma pilha SOFC de acordo com uma versão dapresente invenção.
Os objetivos, características e vantagens acima e outros da in-venção ficarão claros pela seguinte descrição mais particular de versões pre-feridas da invenção, como ilustrado nos desenhos anexos nos quais caracte-res de referencia semelhantes se referem às mesmas partes através de dife-rentes vistas. Os desenhos não estão necessariamente em escala, sendo aoinvés colocada ênfase na ilustração dos princípios da invenção. Todas aspartes e percentuais são em volume a menos que indicado diferentemente.MODOS PARA REALIZAR A INVENÇÃODe acordo com uma versão, é provido um método para fazeruma pilha SOFC e pode ser produzida de acordo com o fluxo de processa-mento ilustrado na Fig. 2. Uma pilha SOFC inclui tipicamente uma ou maisestruturas de célula SOFC, as quais geralmente incluem um catodo, anodo eeletrólito interposto. Na etapa 101, é formada uma primeira camada de ele-trodo (eletrodo precursor) de uma primeira célula. A primeira camada de ele-trodo pode incluir um material de anodo ou catodo. De acordo com uma ver-são, o primeiro eletrodo é um catodo formado de um material oxido cerâmicoou precursor dele. De acordo com uma versão particular, o material da ca-mada de catodo inclui lantânio e manganês, e pode incluir ainda mais, es-trôncio, formando um catodo comumente referido como LSM (lantânio es-trondo manganato).
Alternativamente, a primeira camada de eletrodo pode ser um material deanodo, tal como um metal cerâmico, ou seja um material que tem uma fasecerâmica e uma fase metálica, ou um precursor dele. A fase cerâmica podeincluir zirconita e a fase metálica pode incluir níquel. Em particular, a fase dezirconita cerâmica do material de anodo é um material de zirconita tal comoZirconita estabilizada de oxido de ítrio (YSZ). O níquel geralmente é produzi-do através da redução o oxido de níquel incluído no material precursor deanodo, tal como uma composição cerâmica verde que é tratada a calor.
Adicionalmente, os eletrodos finais formados das estruturas decélula SOFC, tanto o anodo quanto o catodo, geralmente têm um alto volu-me de porosidade para permitir o transporte de espécies gasosas usadaspara combustível na reação de oxidação/redução da célula de combustível.De acordo com uma versão, a porosidade percentual não é menor do queaproximadamente 15.0 % em volume, tal como não menor do que aproxima-damente 20.0 % em volume, aproximadamente 50.0 % em volume, ou nãomenor do que aproximadamente 70.0 % em volume. Ainda, a porosidadepercentual dos eletrodos das estruturas de célula está particularmente den-tro de uma faixa de aproximadamente 15.0 % em volume e 70% em volume.
Geralmente, os eletrodos finais formados (anodos e catodos)das estruturas de célula SOFC têm uma espessura de não menos do queaproximadamente 1.0 mm. De acordo com uma versão, a espessura doseletrodos é maior, tal como não menos do que aproximadamente 1.5 mm, ounão menos do que aproximadamente 2.0 mm, ou até mesmo não menos doque aproximadamente 5.0 mm. Ainda, a espessura dos eletrodos é limitadae geralmente não é maior do que aproximadamente 50 mm.
Em outra versão, podem ser formados canais dentro dos eletro-dos para facilitar melhor distribuição e remoção de gás dos eletrodos. Existeuma variedade de materiais possíveis tais como fibras que podem ser usa-das para formar os canais ou vias de passagem dentro das camadas de ca-todo e anodo. Geralmente as únicas limitações na seleção de materiais po-deria ser que o material queimaria ou seria desgaseificado das células decombustível durante o processo de aquecimento, e que o material não é rea-tivo com as partículas cerâmicas. Estas duas condições são adequadamentesatisfeitas por materiais de base orgânica. Assim, as fibras podem ser fibrasnaturais; algodão, fibras de ráfia, fibras de cordoalha, ou fibras animais, taiscomo lã, ou elas podem ser fibras fabricadas; celulose regenerada, diacetatode celulose, triacetato de celulose, poliamida, poliéster, poliacrilico, polivinil,resinas poliolefinas, fibras de carbono ou grafite, ou polímeros de cristal lí-quido. Alternativamente, as fibras podem ser comprimentos extrudados dematerial aglutinante tais como borracha sintética, termoplásticos, ou compri-mentos extrudados de material plastificador tais como glicol e grupos de fta-latos. Em outra versão, o material pode ser pasta, tal como espaguete.
Alternativamente, podem ser formados canais de gás dentro dascamadas de eletrodos verdes sem empregar qualquer fibra ou material a serqueimado durante a sinterização. Os canais podem ser formados por pres-são, moldando, ou outros meios adequados conhecidos na técnica.
O tamanho médio dos canais dentro dos eletrodos finais forma-dos é geralmente maior do que aproximadamente 0.5 mm para reduzir que-da de pressão. Em uma versão, o tamanho médio dos canais é maior do queaproximadamente 0.7 mm, tal como maior do que aproximadamente 1.0 mm,ou até mesmo maior do que aproximadamente 2.0 mm. Tipicamente o tama-nho médio dos canais dentro dos eletrodos está na faixa entre aproximada-mente 0.5 mm e aproximadamente 2.0 mm e mais particularmente dentro dafaixa entre aproximadamente 0.7 mm e aproximadamente 1.5 mm.
Em referencia adicional a um método para formar uma pilhaSOFC, como ilustrado na Fig. 1, formar uma primeira estrutura de célulatambém inclui formar um precursor de camada de eletrólito, na etapa 103.Materiais adequados para a camada de eletrólito das estruturas de célulaincluem óxidos cerâmicos, tais como zirconita, oxido de cério, oxido de gálio,e outros condutores iônicos conhecidos. A condutividade do íon Oxigêniopode ser aumentada com materiais estabilizadores de oxido tais como ítrio,escândio, samário, itérbio e gadolínio. Materiais estabilizantes adequadosincluem óxidos tais como, TiO2, CcO2, CaO, Y2O3, MgO, Sc2O3, In2O3, eSnO2. Por exemplo, a camada de eletrólito pode ser formada de zirconitaestabilizada de óxido de ítrio, zirconita aditivada de óxido de escândio, zirco-nita aditivada de óxido de itérbio, óxido de cério aditivado de óxido de gado-línio, ou óxido de cério aditivado de óxido de cálcio, entre outros.
A formação da primeira estrutura de célula de acordo com umaversão particular ilustrada no fluxograma da Fig. 1, é completada formandouma segunda camada de eletrodo, na etapa 105. Correspondentemente, osegundo eletrodo da primeira estrutura de célula envolve formar um catodoou um anodo, dependendo qual tipo de eletrodo foi previamente formadocomo o primeiro eletrodo. Como tal a primeira estrutura de célula inclui umcatodo, um anodo e uma camada de eletrólito disposta entre o anodo e ocatodo.
De acordo com a Fig. 1 a formação de uma pilha SOFC incluiainda mais uma camada precursora de interconexão cerâmica, na etapa107. Geralmente, a camada de interconexão cerâmica fornece uma conexãoelétrica entre as duas células adjacentes, e diferente nas formações de pilhaSOFC paralelas, a camada de interconexão cerâmica facilita a conexão emsérie de células. Matérias adequados para formar a camada de interconexãocerâmica pode incluir cromo. Adicionalmente, matérias cerâmicos contendocromo, podem incluir ainda mais elementos de terra rara, tais como cromitasde terra rara aditivada. De acordo com uma versão a camada de intercone-xão cerâmica inclui materiais tais como, lantânio, estrôncio, cálcio, cobalto,gálio, ítrio, titanato, e magnésio. Em uma versão particular, as espécies decamada de interconexão podem incluir cerâmicas tais como LaSrCrO3,LaMgCrO3,
LaCaCrO3, YCrO3, LaCrO3, LaCoO3, CaCrO3lCaCoO3, LaNiO3, LaCrO3,CaNiO3, e CaCrO3.
Tipicamente, a camada de interconexão cerâmica final formadageralmente tem uma espessura média de menos do que aproximadamente100 mícrons. Outras versões utilizam uma camada de interconexão cerâmi-ca mais fina, tal que ela tem uma espessura média de menos do que apro-ximadamente 50 mícrons, tal como menos do que aproximadamente 20 mí-crons ou até mesmo menos do que aproximadamente 15 micros. Ainda aespessura média da camada de interconexão cerâmica final formada é limi-tada, de tal forma que ela é não menor do que aproximadamente 1.0 micron.
Em referencia adicional a um método para formar uma pilhaSOFC esboçado no fluxograma da Fig. 1, o processo continua com a forma-ção de um primeiro eletrodo da segunda estrutura de célula, na etapa 109, aformação de uma camada de eletrólito na etapa 111, e a formação de umsegundo eletrodo da segunda estrutura de célula na etapa 113. a segundaestrutura de célula, como a primeira estrutura de célula, inclui um anodo,catodo e camada de eletrólito interposta. Como tal, a segunda estrutura decélula tem uma estrutura e composição similar, senão idêntica como a aque-la da primeira estrutura de célula. Geralmente, os matérias do catodo, anodoe eletrólito são os mesmos como aqueles usados para fazer as camadascomponentes da primeira estrutura de célula. A formação de múltiplas estru-turas de células com uma camada de interconexão cerâmica interposta podeser repetida para formar 3, 4, 5, 6 ou mais pilhas de célula. Depois da forma-ção de uma primeira e segunda estrutura de célula com uma camada de in-terconexão cerâmica interposta, as camadas componentes são prensadas aquente em conjunto, como mostrado na etapa 115, para formar uma pilhaSOFC ligada integradamente incluindo a primeira célula, a camada de inter-conexão cerâmica, e a segunda célula. A pilha SOFC ligada integradamenteé feita em um todo trazendo todas as camadas em conjunto e unificando-as.Geralmente, a técnica de prensar a quente envolve uma pressão uniaxialaplicada através do uso de um pistão, para ajudar o adensamento das ca-madas componentes. Em uma versão a pressão máxima durante a formaçãoda pilha SOFC é não menor do que aproximadamente 0.5 MPa, tal comonão menor do que aproximadamente 3.0 MPa, 5.0 MPa, ou 8.0 MPa. Apressão de pico utilizada durante a prensagem a quente pode variar, tal co-mo dentro de uma faixa de aproximadamente 0.5 a 10.0 MPa, tal como 1.0 a5.0 MPa. Ainda mais, uma temperatura aplicada durante a prensagem ajudano adensamento das camadas. A temperatura aplicada durante a prensa-gem a quente não é menor do que aproximadamente 1,050 °C, tal como nãomenor do que aproximadamente 1,000 °C, 1,100 °C, ou 1,200 °C. Adicio-nalmente, a temperatura aplicada durante a prensagem a quente pode nãoser maior do que aproximadamente 1,800 °C, tal como não maior do queaproximadamente 1,700 °C, ou 1,600 °C, e como tal, a temperatura máximadurante a prensagem a quente pode estar dentro da faixa de entre aproxi-madamente 1,100 °C e aproximadamente 1,700 °C. Em uma versão, pilhasde células únicas e múltiplas células podem ser prensadas a quente em umataxa de aquecimento de 1°C/min. a 100 °C/min. A prensagem pode ser reali-zada na ordem de 10 min. A 2 horas, tal como 15 min. A 1 hora. Versõesparticulares foram prensadas a quente por 15 a 45 min.
O aquecimento pode ser realizado em uma atmosfera reduzidaou, preferencialmente, em uma atmosfera não reduzida, tal como uma at-mosfera oxidante. Se tratamento é realizado a calor em uma atmosfera re-duzida.pode ser realizada uma etapa de oxidação subseqüente. A etapa deoxidação pode ser usada para remover formadores de canais e formadoresde poros. A oxidação pode resultar na oxidação de algum níquel dentro doanodo ou níquel dentro na malha de fio em vários eletrodos. Como tal, podeser realizada uma etapa subseqüente de redução
No entanto, a prensagem a quente em uma atmosfera de oxidação podereduzir o numero de etapas de oxidação e redução adicionais. Ainda mais, aprensagem a quente pode ter lugar sem a ajuda de um molde de restrição.Os materiais cerâmicos de partida para os eletrodos (anodo ecatodo) e eletrólitos (camada de eletrólito e camada de interconexão) podemser na forma em pó tendo um diâmetro médio de aproximadamente um mi-cron. Cada um dos materiais para um componente de uma pilha é calcinado(sinterização parcial) isobaricamente embora não sob pressão. Depois decalcinar, os blocos calcinados resultantes são moídos por meios adequadosconhecidos na técnica tal como um moinho de esferas, para formar pós. Ospós são peneirados às faixas de tamanho desejadas. Por exemplo, o pó cal-cinado, tal como LSM, para uma camada de base de catodo pode ser penei-rada a uma faixa de tamanho de malha maior do que aproximadamente 75mícrons mas menor do que aproximadamente 106 mícrons. Para uma ca-mada funcional de catodo, o pó calcinado pode ser peneirado a uma faixa detamanho de malha maior do que aproximadamente 25 mícrons mas menordo que aproximadamente 45 mícrons.
Alternativamente, a intercamada formando a camada funcionalde catodo pode ser formada de um pó grandemente desaglomerado, tendoum tamanho de partícula notavelmente fino. Por exemplo, o tamanho médiode partícula pode situar-se dentro de uma faixa de aproximadamente 0.1 μιτιa aproximadamente 10 μηι. Tipicamente, o tamanho médio de partícula domaterial relativamente fino não é maior do que aproximadamente 5 μηι. Umpó que tem um tamanho médio de partícula dentro de uma faixa de aproxi-madamente 0.5 μιη a aproximadamente 5 μηι pode ser particularmente ade-quado.
Para a camada de base de anodo e a camada funcional de ano-do, os pós calcinados, tais como YSZ/óxido de níquel, podem ser peneiradosa uma faixa de tamanho de malha menor do que aproximadamente 150 mí-crons e aproximadamente 45 mícrons, respectivamente. Um eletrodo quetem uma camada funcional e camada de base são usualmente formados domesmo material e têm uma distribuição de tamanho de grão bimodal ou umadistribuição de tamanho de poro bimodal.
Similarmente à camada funcional de catodo, a camada funcionalde anodo pode alternativamente ser formada de um pó grandemente desa-glomerado, tendo um tamanho de partícula notavelmente fino. Por exemplo,o tamanho médio de partícula pode situar-se dentro de uma faixa de aproxi-madamente 0.1 [im a aproximadamente 10 μιτι. Tipicamente, o tamanhomédio de partícula do material relativamente fino não é maior do que apro-ximadamente 5 μιτι. Um pó que tem um tamanho médio de partícula dentrode uma faixa de aproximadamente 0.5 μιη a aproximadamente 5 μιτι podeser particularmente adequado.
São descritas adicionalmente configurações de eletrodo no Pe-dido de |Patente U.S. 60/757,686, arquivado em 9 de Janeiro de 2006, e Pe-dido de |Patente U.S. 11/621,447, arquivado em 9 de Janeiro de 2007, cujospreceitos são aqui incorporados como referência.
Adicionalmente, os pós usados para formar os eletrodos podemincluir pós que tem partículas esféricas e partículas não-esféricas, tais comoelípticas, no formato de agulha, ou partículas de formato irregular, ou umacombinação de partículas esféricas e não esféricas. Em referência particulara partículas não esféricas, tais partículas tipicamente têm uma dimensãomaior, a qual para o propósito desta discussão será referida como o com-primento, a correspondentemente, o comprimento de tais partículas não es-féricas é o mesmo como os tamanhos de malha descritos acima. Geralmente, os eletrodos finais formados têm uma densidade devolume não maior do que aproximadamente 80%. Em particular, os eletro-dos podem ter uma densidade de volume menor, tal como não maior do queaproximadamente 75%, ou mesmo aproximadamente 65% ou menor. Nota-velmente, tais baixas densidades são formadas no local durante o proces-samento e têm um tamanho médio na ordem do tamanho médio de grão oumenor. Os formatos de poros são irregulares, em contraste aos poros base-ados em formadores, que tendem a serem esféricos ou de outra forma deformato regular.
Os pós de eletrólito e interconexão podem ser peneirados a umafaixa de tamanho de malha maior do que 0.5 mícrons e menor do que apro-ximadamente 3.0 mícrons. Geralmente, a interconexão na forma final deveter uma densidade de aproximadamente 95.0 mícrons ou maior. Dependen-do dos materiais selecionados, o tamanho de malha para um pó pode ne-cessitar ser ajustado para ser ajustado como necessário para atingir a den-sidade apropriada. Geralmente uma pilha de célula de combustível com ele-trodos é composta de partículas significativamente mais grossas(aglome-radas ou não) quando comparadas aos componentes de eletrólito e interco-nexão. Para reduzir a taxa de adensamento dos eletrodos, os pós podem seraglomerados antes da prensagem a quente.
Também, ao selecionar materiais apropriados, foi verificado quea taxa de deformação de sinterização poderia ser similar para o eletrólito einterconexão. A taxa de deformação de sinterização para o anodo e catodopode ser similar uma à outra, mas a taxa deve ser diferente do que a taxa dedeformação de sinterização para o eletrólito e interconexão. Em uma versão,A taxa de deformação de sinterização para o anodo e o catodo são similaresuma à outra, e A taxa de deformação de sinterização para o eletrólito e inter-conexão são similares uma à outra mas diferentes daquela para o anodo ecatodo.
Ocorre prensagem a quente com sucesso quando não existesubstancialmente nenhuma expansão ou contração nas direções x-y durantea prensagem a quente, enquanto a temperatura e pressão são adequada-mente ajustadas. Isto indica que as camadas na pilha são prensadas unifor-memente em uma maneira unidirecional na direção z. Pensa-se que o pro-blema de desenvolvimento de tensão entre materiais mal combinados é re-solvido forçando todo o adensamento na direção ζ (unidirecional). A quanti-dade de pressão que é adequada para aplicar à pilha pode ser determinadapautando a taxa de deformação como uma função da temperatura. A pluma-gem resultante fornece orientação em um perfil de pressão adequado versustemperatura incluindo a temperatura na qual aplicar a pressão máxima. Umexemplo de um aparelho para monitorar a pressão, quando a prensagem aquente está ocorrendo, é divulgado em E. Aulbach, et al., "Laser-AssistedHigh-Resolution Loading Dilatometers and Applications, Experimental Me-chanics, Vol. 44 No. 1, p. 72 (Fevereiro de 2004), cujos preceitos são incor-porados aqui como referência.A prensagem a quente para formar pilha SOFC ligada integra-damente é conseguida geralmente em um ciclo térmico. Para o propósitodesta divulgação, um ciclo térmico descreve um ciclo de temperatura no qualo processo é iniciado em uma temperatura inicial e é terminado quando acâmara de processamento retorna a sua temperatura inicial. Tipicamente, atemperatura inicial é uma temperatura baixa, tal como temperatura ambienteou uma temperatura geralmente menor do que 75 °C, tipicamente menor doque 50 °C, tal como temperatura ambiente ou entre 10-30 °C. Alternativa-mente, a temperatura inicial está abaixo das temperaturas de calcinação esinterização. A aplicação da prensagem a quente para formar uma pilhaSOFC ligada integradamente em um ciclo térmico produz uma pilha SOFCcompletamente integrada
De acordo com uma versão, a formação a prensagem a quentede uma pilha SOFC que tem estruturas de célula com uma interconexão ce-râmica interposta é facilitada pela prensagem de materiais cerâmicos ver-des. Materiais cerâmicos verdes são geralmente entendidos na técnica parareferir-se a materiais cerâmicos que não sofreram tratamento térmico, tipi-camente sinterização, para efetuar adensamento pleno. Como tal, a prensa-gem a quente das camadas componentes das estruturas de célula e a ca-mada de interconexão cerâmica interposta pode ser submetida a matériascerâmicos verdes, tais como pós cerâmicos. O adensamento pleno, ou sinte-rização, das camadas componentes da pilha SOFC incluindo a camada deinterconexão cerâmica em um ciclo térmico de um processo de prensagem aquente aperfeiçoa a eficiência de processamento da formação de pilhaSOFC. De acordo com uma versão, depois do processamento, a camada deinterconexão cerâmica tem uma estrutura densa tal que a porosidade per-centual da camada de interconexão cerâmica não é maior do que aproxima-damente 5% em volume. Correspondentemente, a porosidade final da ca-mada de interconexão cerâmica pode ser menor, tal como não maior do queaproximadamente 3 % em volume, 2 % em volume, ou 1 % em volume. Ain-da mais, depois de sofrer prensagem a quente, a espessura da camada deinterconexão cerâmica formada é geralmente não maior do que aproxima-damente 100 mícrons de espessura. De acordo com uma versão a espessu-ra da camada de interconexão cerâmica é não maior do que aproximada-mente 75 mícrons, tal como não maior do que aproximadamente 50 mícrons,40 mícrons, 30 mícrons, ou não maior do que 20 mícrons.
Além de formar uma camada de interconexão cerâmica densaatravés de um único ciclo de prensagem a quente, a combinação do trata-mento de pressão e alta temperatura ajuda a formação de uma região deligação a alta temperatura. Referindo-se à Fig. 2, é ilustrada uma versão par-ticular de uma pilha SOFC 200 que tem uma primeira estrutura de célula202, uma segunda estrutura de célula 204, e uma camada de interconexãocerâmica interposta 206. Como descrito de acordo com versões prévias, aprimeira estrutura de célula 202 inclui uma primeira camada de eletrodo 208,camada de eletrólito 210, e uma segunda camada de eletrodo 212. A segun-da estrutura de célula 204 inclui uma primeira camada de eletrodo 214, umacamada de eletrólito 216, e uma segunda camada de eletrodo 218. Notada-mente, a Fig. 2 ilustra uma primeira região de ligação de alta temperatura220 ao longo da região interfacial da camada de interconexão cerâmica 206e a segunda camada de eletrodo 212 da primeira estrutura de célula 202.
A Fig. 2 ilustra ainda mais uma segunda região de ligação dealta temperatura 222 ao longo da região interfacial da camada de intercone-xão cerâmica 206 e a segunda camada de eletrodo 222 da segunda estrutu-ra de célula 204. A primeira região de ligação de alta temperatura 220 e asegunda região de ligação de alta temperatura 222 geralmente são ligaçõesde difusão nas quais as espécies materiais das duas camadas adjacentesdifundem uma na outra sob a pressão e alta temperatura da prensagem aquente.
Geralmente, as regiões de ligação de alta temperatura 220 e222 que formam regiões de difusão ao longo da região interfacial da camadade interconexão cerâmica 206 tem uma espessura média de pelo menosaproximadamente 10 mícrons. Em uma versão, as regiões de difusão têmuma espessura média de não menos do que aproximadamente 25 mícrons,tal como não menos do que aproximadamente 50 mícrons, ou não menos doque aproximadamente 75 mícrons, ou mesmo não menos do que aproxima-damente 100 mícrons. Dependendo da espessura da camada de intercone-xão cerâmica 206, as regiões de difusão tem uma espessura média nãomaior do que aproximadamente 300 mícrons.
É também observado que as camadas das pilhas SOFC muitasvezes têm tamanhos de grão variando bastante, correspondendo a tama-nhos de partícula de material bruto. Tais diferenças podem ser ordem demagnitude ou mesmo maior. Enquanto em abordagens de sinterização sempressão, convencionais, tais estruturas tendem a fraturar nas interfaces decamada, a prensagem a quente como descrita aqui, foi formada para supe-rar problemas e produzir pilhas SOFC usáveis intatas.
A formação de uma região de ligação de alta temperatura facilitaa formação de uma pilha SOFC "free standing" com estruturas de célula li-gadas integradamente sem o uso de colas cerâmicas, encapsulantes ou a-gentes de ligação. Adicionalmente, a formação de uma pilha SOFC que temestruturas de célula ligadas integralmente via ligação de alta temperatura deuma camada de interconexão cerâmica, pode ser de particular significância,e resulta na geração de uma estrutura ligada de difusão que geralmente nãorequer encapsulantes, soldador, ou outros agentes aglomerantes aplicadosexternamente para integridade estrutural. Ou seja, ligações de difusão adqui-ridas através de processamento de alta pressão/alta temperatura geralmentenão estão presentes nas estruturas apoiadas em processamento de baixatemperatura que usam agentes aglomerantes para formar estruturas forma-das de camadas de componentes sinterizados (i.é, não verdes). Ainda mais,a formação de pilhas SOFC de acordo com versões neste facilitam a produ-ção de pilhas formadas que têm contornos e dimensões desejados, tais co-mo bordas e paredes substancialmente retas, requerendo pequena ou ne-nhuma usinagem de pós-processamento.
A matéria acima divulgada é para ser considerada ilustrativa, enão restritiva, e as reivindicações anexas intentam cobrir todas tais modifica-ções, aperfeiçoamentos, e outras versões, que caem dentro do verdadeiroescopo da presente invenção. Assim, na máxima extensão permitida por lei,o escopo da presente invenção é para ser determinado pela interpretaçãopermissível mais ampla das reivindicações que seguem e suas equivalentes,e não deve ser restrito ou limitado pela descrição detalhada acima.

Claims (52)

1. Pilha SOFC integrada compreendendo:uma primeira célula que tem uma camada de catodo, uma ca-mada de eletrólito sobrepondo-se á camada de catodo e uma camada deanodo sobrepondo-se á camada de eletrólito;uma segunda célula que tem uma camada de catodo, uma ca-mada de eletrólito sobrepondo-se á camada de catodo e um anodo sobre-pondo-se á camada de eletrólito; euma camada de interconexão cerâmica entre a primeira célula ea segunda célula, tendo a camada de interconexão cerâmica uma primeiraregião de ligação de alta temperatura ao longo de uma região interfacial en-tre a primeira célula e a camada de interconexão cerâmica, e uma segundaregião de ligação de alta temperatura ao longo de uma região interfacial en-tre a segunda célula e a camada de interconexão cerâmica.
2. Pilha SOFC de acordo com a reivindicação 1, caracterizadoem que a camada de interconexão cerâmica inclui cromo.
3. Pilha SOFC de acordo com a reivindicação 2, caracterizadoem quea camada de interconexão cerâmica inclui um elemento de terrarara
4. Pilha SOFC de acordo com a reivindicação 3, caracterizadoem quea camada de interconexão cerâmica inclui um elemento selecio-nado deum grupo consistindo em lantânio, estrôncio, cálcio, cobalto, gá-lio, oxidode ítrio, e magnésio.
5. Pilha SOFC de acordo com a reivindicação 4, caracterizadoem quea camada de interconexão cerâmica inclui LaSrCrO3.
6. Pilha SOFC de acordo com a reivindicação 1, caracterizadoem que a primeira e segunda regiões de ligação de alta temperatura incluiuma ligação de difusão entre a camada de interconexão cerâmica da respec-tiva primeira célula e segunda célula.
7. Pilha SOFC de acordo com a reivindicação 6, caracterizadoem que a primeira região de ligação de alta temperatura e a segunda regiãode ligação de alta temperatura incluem espécies de camada de interconexãocerâmica e espécies de uma camada adjacente à camada de interconexãocerâmica da respectiva primeira célula e segunda célula.
8. Pilha SOFC de acordo com a reivindicação 1, caracterizadoem que a camada de interconexão cerâmica tem uma espessura de menosdo que aproximadamente 10O mícrons.
9. Pilha SOFC de acordo com a reivindicação 8, caracterizadoem que a camada de interconexão cerâmica tem uma espessura de menosdo que aproximadamente 50 mícrons.
10. Pilha SOFC de acordo com a reivindicação 9, caracterizadoem que a camada de interconexão cerâmica tem uma espessura de menosdo que aproximadamente 30 mícrons.
11. Pilha SOFC de acordo com a reivindicação 1, caracterizadoem que a camada de interconexão cerâmica inclui uma porosidade percen-tual de menos do que aproximadamente 5.0 % do volume.
12. Pilha SOFC de acordo com a reivindicação 11, caracterizadoem quea camada de interconexão cerâmica inclui uma porosidade per-centual demenos do que aproximadamente 3.0 % do volume.
13. Pilha SOFC de acordo com a reivindicação 12, caracterizadoem quea camada de interconexão cerâmica inclui uma porosidade percentual demenos do que aproximadamente 2.0 % do volume.
14. Pilha SOFC de acordo com a reivindicação 1, caracterizadoem que a camada de catodo da primeira célula e a camada de catodo dasegunda célula inclui um oxido cerâmico.
15. Pilha SOFC de acordo com a reivindicação 14, caracterizadoem que a camada de catodo da primeira célula e a camada de catodo dasegunda célula incluem lantânio e manganês.
16. Pilha SOFC de acordo com a reivindicação 15, caracterizadoem quea camada de catodo da primeira célula e a camada de catodo dasegunda célula incluem estrôncio.
17. Pilha SOFC de acordo com a reivindicação 1, caracterizadoem quea camada de eletrólito da primeira célula e da segunda célulaincluem oxido cerâmico.
18. Pilha SOFC de acordo com a reivindicação 17, caracterizadoem queo oxido cerâmico inclui zirconita.
19. Pilha SOFC de acordo com a reivindicação 18, caracterizadoem quea zirconita é estabilizada com um estabilizador de oxido de terrarara.
20. Pilha SOFC de acordo com a reivindicação 18, caracterizadoem que o estabilizador inclui oxido de ítrio.
21. Pilha SOFC de acordo com a reivindicação 1, caracterizadoem que a camada de anodo da primeira célula e da segunda célula incluemum metal cerâmico.
22. Pilha SOFC de acordo com a reivindicação 21, caracterizadoem queo metal cerâmico inclui uma fase metálica e uma fase cerâmica,a fasecerâmica inclui um oxido.
23. Pilha SOFC de acordo com a reivindicação 22, caracterizadoem que o oxido inclui zirconita e a fase metálica inclui níquel.
24. Método para formar uma pilha SOFC integrada compreen-dendo:formar uma primeira estrutura de célula, a primeira estrutura decélula tendo uma primeira camada de eletrodo, uma camada de eletrólitosobrepondo-se á primeira camada de eletrodo, e uma segunda camada deeletrodo sobrepondo-se á camada de eletrólito;formar uma camada de interconexão cerâmica sobrepondo-se áprimeira estrutura de célula;formar a uma segunda estrutura de célula, a segunda estruturade célula tendo uma primeira camada de eletrodo, uma camada de eletrólitosobrepondo-se á primeira camada de eletrodo, e uma segunda camada deeletrodo sobrepondo-se á camada de eletrólito;prensar a quente a primeira estrutura de célula, e a segundaestrutura de célula em conjunto para ligar integradamente a primeira estrutu-ra de célula, a camada de interconexão e a segunda estruturade célula para formar uma pilha de célula SOFC integrada.
25. Método de acordo com a reivindicação 24, caracterizado emque a pressão a quente inclui prensar a primeira estrutura de célula, a ca-mada de interconexão, e a segunda estrutura de célula em conjunto paraformar uma estrutura ligada integradamente em um ciclo térmico.
26. Método de acordo com a reivindicação 24, caracterizado emque a pressão a quente é conduzida a uma pressão não menor do que apro-ximadamente 0.5 MPa.
27. Método de acordo com a reivindicação 24, caracterizado emque a pressão a quente é conduzida a uma temperatura não menor do queaproximadamente 1,050 ºC.
28. Método de acordo com a reivindicação 27, caracterizado emque a pressão a quente é conduzida a uma temperatura não menor do queaproximadamente 1,100 ºC.
29. Método de acordo com a reivindicação 28, caracterizado emque a pressão a quente é conduzida a uma temperatura não menor do queaproximadamente 1,200 ºC.
30. Método de acordo com a reivindicação 24, caracterizado emque a pressão a quente é conduzida a uma temperatura não menor do queaproximadamente 1,800 °C.
31. Método de acordo com a reivindicação 30, caracterizado emque a pressão a quente é conduzida a uma temperatura não menor do queaproximadamente 1,700 °C.
32. Método de acordo com a reivindicação 24, caracterizado emque a camada de interconexão cerâmica conecta eletricamente a primeiraestrutura de célula e a segunda estrutura de célula.
33. Método de acordo com a reivindicação 24, caracterizado emque prensar a quente inclui formar uma primeira região de ligação a altatemperatura entre a camada de interconexão cerâmica e uma camada deeletrodo adjacente na primeira estrutura de célula e uma segunda região deligação a alta temperatura entre a camada de interconexão cerâmica e umacamada de eletrodo adjacente na segunda estrutura de célula.
34. Método de acordo com a reivindicação 33, caracterizado emque a primeira região de ligação de alta temperatura e segunda região deligação de alta temperatura inclui uma primeira região de ligação de difusãoe segunda região de ligação de difusão entre a camada de interconexão ce-râmica e as respectivas camadas de eletrodo adjacentes.
35. Método de acordo com a reivindicação 24, caracterizado emque a camada de interconexão cerâmica inclui uma espessura não maior doque aproximadamente 100 mícrons.
36. Método de acordo com a reivindicação 35, caracterizado emque a camada de interconexão cerâmica tem uma espessura não maior doque aproximadamente 50 mícrons.
37. Método de acordo com a reivindicação 24, caracterizado emque a camada de interconexão cerâmica inclui uma porosidade percentualnão maior do que 5% do volume.
38. Método de acordo com a reivindicação 24, caracterizado emque a camada de interconexão cerâmica inclui cromo.
39. Método de acordo com a reivindicação 38, caracterizado emque a camada de interconexão cerâmica inclui ainda mais, um elemento deterra rara.
40. Método de acordo com a reivindicação 39, caracterizado emque a camada de interconexão cerâmica inclui LaSrCrO3.
41. Método para formar um componente SOFC integrado com-preendendo: formar uma primeira estrutura de célula verde tendo uma primei-ra camada de eletrodo verde, uma camada de eletrólito verde sobrepondo-se á primeira camada de eletrodo verde, e uma segunda camada de eletrodoverde sobrepondo-se á camada eletrólito verde;formar uma segunda estrutura de célula verde tendo uma pri- meira camada de eletrodo verde, uma camada de eletrólito verde sobrepon-do-se á primeira camada de eletrodo verde, e uma segunda camada de ele-trodo verde sobrepondo-se á camada eletrólito verde;formar uma camada de interconexão cerâmica verde dispostaentre a primeira estrutura de célula verde, e a segunda estrutura de célula verde; eprensar a quente a primeira estrutura de célula verde, a camadade interconexão cerâmica verde e a segunda estrutura de célula verde emconjunto para ligar integradamente a primeira estrutura de célula verde, acamada de interconexão verde e a segunda estrutura de célula verde para formar uma pilha de célula SOFC adensada.
42. Método de acordo com a reivindicação 41, caracterizado emque a pressão a quente é completada a uma temperatura não menor do queaproximadamente 1,050 °C.
43. Método de acordo com a reivindicação 42, caracterizado em que a pressão a quente é completada a uma temperatura não menor do queaproximadamente 1,100 °C .
44. Método de acordo com a reivindicação 41, caracterizado emque a pressão a quente inclui formar uma camada de interconexão cerâmicaadensada.
45. Método de acordo com a reivindicação 44, caracterizado emque a camada de interconexão cerâmica adensada tem uma porosidadepercentual não maior do que 5.0 % do volume.
46. Método de acordo com a reivindicação 45, caracterizado emque a camada de interconexão cerâmica adensada tem uma porosidadepercentual não maior do que 3.0 % do volume.
47. Método de acordo com a reivindicação 44, caracterizado emque a camada de interconexão cerâmica adensada tem uma espessura me-nor do que aproximadamente 100 mícrons.
48. Método de acordo com a reivindicação 47, caracterizado emque a camada de interconexão cerâmica adensada tem uma espessura me-nor do que aproximadamente 50 mícrons.
49. Pilha SOFC integrada compreendendo:uma primeira célula que tem uma primeira camada de catodo,uma primeira camada de eletrólito sobrepondo-se à primeira camada de ca-todo e uma primeira camada de anodo sobrepondo-se à primeira camada deeletrólito;uma segunda célula que tem uma segunda camada de catodo,uma segunda camada de eletrólito sobrepondo-se á segunda camada decatodo e um segundo anodo sobrepondo-se á segunda camada de eletrólito;euma camada de interconexão cerâmica entre a primeira célula ea segunda célula, em que a dita camada de interconexão cerâmica é fundidadiretamente tanto à dita primeira camada de catodo quanto à primeira cama-da de anodo da dita primeira célula e a dita camada de interconexão cerâmi-ca é fundida diretamente tanto à dita segunda camada de catodo quanto àsegunda camada de anodo da dita segunda célula.
50. Pilha SOFC integrada compreendendo:uma primeira célula que tem uma camada de catodo, uma ca-mada de eletrólito conectada à camada de catodo, e uma camada de anodoconectada á camada de eletrólito;uma segunda célula que tem uma camada de catodo, uma ca-mada de eletrólito conectada à camada de catodo e um anodo conectado àcamada de eletrólito; euma camada de interconexão cerâmica entre a primeira célula ea segunda célula, em que a dita camada de interconexão é ligada à dita pri-meira célula e a dita segunda célula na ausência de encapsulantes e agen-tes aglutinantes.
51. Método para fazer uma pilha SOFC integrada compreendendo:formar uma primeira estrutura de célula, a primeira estrutura decélula inclui uma primeira camada de catodo, uma primeira camada de ele-trólito sobrepondo-se á camada de eletrodo, e uma segunda camada de ele-trodo sobrepondo-se á primeira camada de eletrólito;formar uma camada de interconexão cerâmica sobrepondo-se àprimeira estrutura de célula;formar uma segunda estrutura de célula, a segunda estrutura decélula inclui um terceira camada de eletrodo, uma segunda camada de ele-trólito sobrepondo-se á terceira camada de eletrodo e uma quarta camadade eletrodo sobrepondo-se á segunda camada de eletrólito; eprensar a quente a primeira estrutura de célula, a camada inter-conectada, e a segunda estrutura de célula em conjunto para ligar integra-damente a primeira estrutura de célula à camada de interconexão segundaestrutura de célula à camada DCE interconexão, desta maneira formandouma pilha de célula SOFC integrada.
52. Método de acordo com a reivindicação 51, caracterizado emque prensar a quente inclui formar uma primeira região de ligação a altatemperatura entre a camada de interconexão cerâmica e uma camada deeletrodo adjacente na primeira estrutura de célula e uma segunda região deligação a alta temperatura entre a camada de interconexão cerâmica e umacamada de eletrodo adjacente na segunda estrutura de célula.
BRPI0710529-0A 2006-04-05 2007-04-04 uma pilha sofc que tem uma interconexão cerámica ligada a alta temperatura e método para fabricar a mesma BRPI0710529A2 (pt)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US78961906P 2006-04-05 2006-04-05
US60/789,619 2006-04-05
PCT/US2007/065984 WO2007118127A2 (en) 2006-04-05 2007-04-04 A sofc stack having a high temperature bonded ceramic interconnect and method for making same

Publications (1)

Publication Number Publication Date
BRPI0710529A2 true BRPI0710529A2 (pt) 2011-08-16

Family

ID=38473985

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
BRPI0710529-0A BRPI0710529A2 (pt) 2006-04-05 2007-04-04 uma pilha sofc que tem uma interconexão cerámica ligada a alta temperatura e método para fabricar a mesma

Country Status (9)

Country Link
US (1) US8771901B2 (pt)
EP (1) EP2013936A2 (pt)
JP (1) JP5350218B2 (pt)
KR (1) KR101204337B1 (pt)
CN (1) CN101443947B (pt)
AU (1) AU2007234833B2 (pt)
BR (1) BRPI0710529A2 (pt)
CA (2) CA2785959C (pt)
WO (1) WO2007118127A2 (pt)

Families Citing this family (34)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5498021B2 (ja) * 2006-01-09 2014-05-21 サン−ゴバン セラミックス アンド プラスティクス，インコーポレイティド 多孔質電極を有する燃料電池構成体
WO2008048445A2 (en) 2006-10-18 2008-04-24 Bloom Energy Corporation Anode with remarkable stability under conditions of extreme fuel starvation
US10615444B2 (en) 2006-10-18 2020-04-07 Bloom Energy Corporation Anode with high redox stability
WO2008143657A1 (en) * 2006-12-28 2008-11-27 Saint-Gobain Ceramics & Plastics, Inc Bilayer interconnnects for solid oxide fuel cells
EP2108205A1 (en) * 2006-12-28 2009-10-14 Saint-Gobain Ceramics and Plastics, Inc. Titanate and metal interconnects for solid oxide fuel cells
WO2008127601A1 (en) 2007-04-13 2008-10-23 Bloom Energy Corporation Heterogeneous ceramic composite sofc electrolyte
TWI405363B (zh) * 2007-11-30 2013-08-11 Iner Aec Executive Yuan 具特定孔隙率與氣體透過率之固態氧化物燃料電池之電極層製備方法
US20090166908A1 (en) * 2008-01-02 2009-07-02 Maw-Chwain Lee Innovation control process for specific porosity/gas permeability of electrode layers of SOFC-MEA through combination of sintering and pore former scheme and technology
TWI373880B (en) * 2008-10-16 2012-10-01 Iner Aec Executive Yuan Solid oxide fuel cell and manufacture method thereof
KR101344695B1 (ko) * 2008-12-17 2013-12-26 생-고뱅 세라믹스 앤드 플라스틱스, 인코포레이티드 전극 가스 채널 지지체, 및 내부 채널을 형성하는 방법
KR101381658B1 (ko) * 2008-12-18 2014-04-08 생-고뱅 세라믹스 앤드 플라스틱스, 인코포레이티드 도핑을 통한 고소결성 란타넘 스트론튬 티타네이트 연결재
KR101297070B1 (ko) * 2008-12-19 2013-08-20 생-고뱅 세라믹스 앤드 플라스틱스, 인코포레이티드 고체 산화물 연료 전지를 위한 환원-산화 내성이 있는 전극
EP2380231B1 (en) * 2008-12-31 2014-10-15 Saint-Gobain Ceramics & Plastics Inc. Thermal shock-tolerant solid oxide fuel cell stack
JP5539391B2 (ja) * 2008-12-31 2014-07-02 サン−ゴバン セラミックス アンド プラスティクス，インコーポレイティド Ｓｏｆｃカソードおよび同時焼成される電池およびスタックのための方法
JP2012531713A (ja) * 2009-06-26 2012-12-10 コーニング インコーポレイテッド 軽量一体構造固体酸化物燃料素子アレイ
US8617763B2 (en) 2009-08-12 2013-12-31 Bloom Energy Corporation Internal reforming anode for solid oxide fuel cells
US8580456B2 (en) 2010-01-26 2013-11-12 Bloom Energy Corporation Phase stable doped zirconia electrolyte compositions with low degradation
US20130078448A1 (en) * 2010-04-09 2013-03-28 The Regents Of The University Of California Method of making electrochemical device with porous metal layer
US8440362B2 (en) 2010-09-24 2013-05-14 Bloom Energy Corporation Fuel cell mechanical components
CN103703599B (zh) 2011-07-21 2016-03-16 株式会社村田制作所 固体氧化物燃料电池用电连接材料、固体氧化物燃料电池、固体氧化物燃料电池模块以及固体氧化物燃料电池的制造方法
JP6041362B2 (ja) * 2011-10-07 2016-12-07 サン−ゴバン セラミックス アンド プラスティクス，インコーポレイティド 固体酸化物燃料電池を形成する方法
US9406963B2 (en) * 2011-12-22 2016-08-02 Saint-Gobain Ceramics & Plastics, Inc. Solid oxide fuel cell interconnects including a ceramic interconnect material and partially stabilized zirconia
WO2014004295A1 (en) * 2012-06-25 2014-01-03 Saint-Gobain Ceramics & Plastics, Inc. Solid oxide fuel cell and method of forming
US10340543B2 (en) * 2012-08-21 2019-07-02 Bloom Energy Corporation Systems and methods for suppressing chromium poisoning in fuel cells
CN110061274B (zh) 2012-11-20 2022-09-06 博隆能源股份有限公司 经掺杂氧化钪稳定的氧化锆电解质组合物
US9755263B2 (en) 2013-03-15 2017-09-05 Bloom Energy Corporation Fuel cell mechanical components
US20140295313A1 (en) * 2013-03-29 2014-10-02 Saint-Gobain Ceramics & Plastics, Inc. Sanbornite-based glass-ceramic seal for high-temperature applications
US9680157B2 (en) 2013-09-30 2017-06-13 Saint-Gobain Ceramics & Plastics, Inc. Bonding layer including particles having bimodal size distribution for solid oxide fuel-cells
US10079393B1 (en) 2014-01-09 2018-09-18 Bloom Energy Corporation Method of fabricating an interconnect for a fuel cell stack
US9559366B2 (en) 2014-03-20 2017-01-31 Versa Power Systems Ltd. Systems and methods for preventing chromium contamination of solid oxide fuel cells
US10084192B2 (en) 2014-03-20 2018-09-25 Versa Power Systems, Ltd Cathode contact layer design for preventing chromium contamination of solid oxide fuel cells
US10651496B2 (en) 2015-03-06 2020-05-12 Bloom Energy Corporation Modular pad for a fuel cell system
US11094958B2 (en) 2015-09-28 2021-08-17 Cummins Enterprise Llc Fuel cell module and method of operating such module
US10680251B2 (en) 2017-08-28 2020-06-09 Bloom Energy Corporation SOFC including redox-tolerant anode electrode and system including the same

Family Cites Families (119)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3404040A (en) * 1965-06-29 1968-10-01 Gen Electric Article comprising stabilized zirconia and a current collector embedded therein
SU365642A1 (ru) 1969-12-17 1973-01-08 Высокотемпературная гальваническая ячейка
US4000006A (en) * 1975-09-02 1976-12-28 United Technologies Corporation Screen printing fuel cell electrolyte matrices
JPS5916831B2 (ja) * 1978-07-24 1984-04-18 日産自動車株式会社 膜構造型酸素センサ−の製造方法
US4505992A (en) * 1983-04-11 1985-03-19 Engelhard Corporation Integral gas seal for fuel cell gas distribution assemblies and method of fabrication
US4732637A (en) * 1983-04-11 1988-03-22 Engelhard Corporation Method of fabricating an integral gas seal for fuel cell gas distribution assemblies
US4605602A (en) * 1984-08-27 1986-08-12 Engelhard Corporation Corrosion protected, multi-layer fuel cell interface
JPH0665046B2 (ja) 1986-08-06 1994-08-22 三菱電機株式会社 燃料電池
US4749632A (en) 1986-10-23 1988-06-07 The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy Sintering aid for lanthanum chromite refractories
US4913982A (en) * 1986-12-15 1990-04-03 Allied-Signal Inc. Fabrication of a monolithic solid oxide fuel cell
JPS63254669A (ja) * 1987-04-10 1988-10-21 Toray Ind Inc 燃料電池用電極基材
US4799936A (en) * 1987-06-19 1989-01-24 Combustion Engineering, Inc. Process of forming conductive oxide layers in solid oxide fuel cells
EP0378812A1 (de) * 1989-01-18 1990-07-25 Asea Brown Boveri Ag Anordnung von Brennstoffzellen auf der Basis eines Hochtemperatur-Feststoffelektrolyten aus stabilisiertem Zirkonoxyd zur Erzielung höchsmöglicher Leistung
US4997726A (en) * 1989-02-15 1991-03-05 Sanyo Electric Co., Ltd. Solid oxide electrolyte fuel cell
US5081418A (en) 1990-04-30 1992-01-14 General Electric Company Method and apparatus for tuning an nmr field coil
US5069987A (en) * 1990-07-06 1991-12-03 Igr Enterprises, Inc. Solid oxide fuel cell assembly
JPH07118327B2 (ja) * 1990-07-07 1995-12-18 日本碍子株式会社 固体電解質型燃料電池及びこれに用いる多孔質電極体
IL98709A (en) 1990-09-11 1995-08-31 Allied Signal Inc Device and method for producing a monolithic cell of solid oxide
US5162167A (en) * 1990-09-11 1992-11-10 Allied-Signal Inc. Apparatus and method of fabricating a monolithic solid oxide fuel cell
EP0477397B2 (de) * 1990-09-25 1999-09-01 Dr. Johannes Heidenhain GmbH Verfahren zur Ermittlung von Werkzeugbahnkonturen bei numerisch gesteuerten Maschinen
JPH04162365A (ja) * 1990-10-25 1992-06-05 Tanaka Kikinzoku Kogyo Kk 燃料電池用電極の作製法
JPH0748378B2 (ja) 1991-03-28 1995-05-24 日本碍子株式会社 固体電解質燃料電池用空気電極及びこれを有する固体電解質燃料電池
US5292599A (en) * 1991-09-27 1994-03-08 Ngk Insulators, Ltd. Cell units for solid oxide fuel cells and power generators using such cell units
JP2527876B2 (ja) 1992-01-17 1996-08-28 日本碍子株式会社 固体電解質燃料電池の製造方法
GB9211993D0 (en) * 1992-06-05 1992-07-22 British Nuclear Fuels Plc Fuel cells
JP3246678B2 (ja) 1992-07-31 2002-01-15 三井造船株式会社 固体電解質型燃料電池の電極体の製造方法
RU2037239C1 (ru) 1992-10-08 1995-06-09 Российско-итальянское совместное предприятие "Технопарк" Топливный элемент с твердым электролитом и способ его изготовления
US5273837A (en) 1992-12-23 1993-12-28 Corning Incorporated Solid electrolyte fuel cells
US5604048A (en) * 1993-02-26 1997-02-18 Kyocera Corporation Electrically conducting ceramic and fuel cell using the same
JP3267034B2 (ja) * 1993-03-10 2002-03-18 株式会社村田製作所 固体電解質型燃料電池の製造方法
DE4307967C2 (de) * 1993-03-12 1995-11-30 Siemens Ag Verfahren zur Herstellung einer integrierten vollkeramischen Hochtemperaturbrennstoffzelle
WO1994022178A2 (en) * 1993-03-20 1994-09-29 Keele University Solid oxide fuel cell structures
JPH06302330A (ja) 1993-04-19 1994-10-28 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 固体電解質型電解セル
US5589285A (en) * 1993-09-09 1996-12-31 Technology Management, Inc. Electrochemical apparatus and process
GB9403198D0 (en) * 1994-02-19 1994-04-13 Rolls Royce Plc A solid oxide fuel cell stack
GB9403234D0 (en) * 1994-02-19 1994-04-13 Rolls Royce Plc A solid oxide fuel cell stack and a reactant distribution member therefor
JPH0817451A (ja) * 1994-06-29 1996-01-19 Aisin Seiki Co Ltd 燃料電池
US6316138B1 (en) * 1994-07-11 2001-11-13 Mitsubishi, Jukogyo Kabushiki Kaisha Solid oxide electrolyte fuel cell
US5992486A (en) * 1994-09-13 1999-11-30 Gunze Limited Laminate gas barrier layer for pneumatic tires
US5516597A (en) * 1994-11-07 1996-05-14 Westinghouse Electric Corporation Protective interlayer for high temperature solid electrolyte electrochemical cells
US5601937A (en) * 1995-01-25 1997-02-11 Westinghouse Electric Corporation Hydrocarbon reformer for electrochemical cells
AUPN173595A0 (en) * 1995-03-15 1995-04-06 Ceramic Fuel Cells Limited Fuel cell interconnect device
DE69601838T2 (de) * 1995-07-28 1999-10-14 Nippon Telegraph & Telephone Brennstoffzelle mit Elektrolyten aus festem Oxid
JPH0945356A (ja) 1995-07-31 1997-02-14 Fujikura Ltd 平板型固体電解質型燃料電池のスタック構造
NL1002318C1 (nl) * 1995-09-11 1997-03-13 Stichting Tech Wetenschapp Werkwijze voor het vervaardigen van een lithiumbatterij.
US5993986A (en) * 1995-11-16 1999-11-30 The Dow Chemical Company Solide oxide fuel cell stack with composite electrodes and method for making
US5753385A (en) * 1995-12-12 1998-05-19 Regents Of The University Of California Hybrid deposition of thin film solid oxide fuel cells and electrolyzers
JP3389407B2 (ja) * 1995-12-13 2003-03-24 京セラ株式会社 導電性セラミックス及び燃料電池セル
US5869201A (en) 1995-12-22 1999-02-09 George Marchetti Hydrophilic, graphite fuel cell electrode for use with an ionomer membrane
US5716664A (en) * 1995-12-22 1998-02-10 Marchetti; George A. Method of making a hydrophilic, graphite electrode membrane assembly
ATE191815T1 (de) 1996-02-02 2000-04-15 Sulzer Hexis Ag Hochtemperatur-brennstoffzelle mit einem dünnfilm-elektrolyten
US5702837A (en) * 1996-02-05 1997-12-30 Alliedsignal Inc. Bonding materials for anode to anode bonding and anode to interconnect bonding in solid oxide fuel cells
JP3215650B2 (ja) 1996-05-23 2001-10-09 日本碍子株式会社 電気化学セル、その製造方法および電気化学装置
RU2129323C1 (ru) 1996-08-08 1999-04-20 Российский федеральный ядерный центр - Всероссийский научно- исследовательский институт технической физики Батарея твердооксидных топливных элементов
JPH10189024A (ja) * 1996-12-20 1998-07-21 Toho Gas Co Ltd ハニカム一体構造の固体電解質型燃料電池
US6790474B1 (en) * 1996-12-20 2004-09-14 Tokyo Gas Co., Ltd. Fuel electrode of solid oxide fuel cell and process for the production of the same
US6228520B1 (en) * 1997-04-10 2001-05-08 The Dow Chemical Company Consinterable ceramic interconnect for solid oxide fuel cells
US5922486A (en) 1997-05-29 1999-07-13 The Dow Chemical Company Cosintering of multilayer stacks of solid oxide fuel cells
US6099985A (en) * 1997-07-03 2000-08-08 Gas Research Institute SOFC anode for enhanced performance stability and method for manufacturing same
US5902691A (en) * 1997-10-27 1999-05-11 Ut Automotive Dearborn, Inc. Fuel cell with shared space for electrode assembly
US6051329A (en) * 1998-01-15 2000-04-18 International Business Machines Corporation Solid oxide fuel cell having a catalytic anode
US6001501A (en) * 1998-02-03 1999-12-14 Siemens Westinghouse Power Corporation Connections for solid oxide fuel cells
WO1999054946A1 (fr) * 1998-04-21 1999-10-28 Toto Ltd. Pile a electrolyte solide et son procede de production
US6093500A (en) * 1998-07-28 2000-07-25 International Fuel Cells Corporation Method and apparatus for operating a fuel cell system
US6117302A (en) * 1998-08-18 2000-09-12 Aluminum Company Of America Fuel cell aluminum production
JP3230156B2 (ja) 1999-01-06 2001-11-19 三菱マテリアル株式会社 固体酸化物型燃料電池の電極とその製造方法
KR100341402B1 (ko) * 1999-03-09 2002-06-21 이종훈 고체산화물 연료전지의 단전지와 스택구조
CN1095598C (zh) * 1999-04-23 2002-12-04 吉林大学 固体氧化物燃料电池的高温封接材料和封接技术
US6399233B1 (en) * 1999-07-29 2002-06-04 Technology Management, Inc. Technique for rapid cured electrochemical apparatus component fabrication
US6605316B1 (en) * 1999-07-31 2003-08-12 The Regents Of The University Of California Structures and fabrication techniques for solid state electrochemical devices
US6682842B1 (en) * 1999-07-31 2004-01-27 The Regents Of The University Of California Composite electrode/electrolyte structure
KR100344936B1 (ko) * 1999-10-01 2002-07-19 한국에너지기술연구원 연료극 지지체식 원통형 고체산화물 연료전지 및 그 제조방법
US6649296B1 (en) * 1999-10-15 2003-11-18 Hybrid Power Generation Systems, Llc Unitized cell solid oxide fuel cells
EP1252680A4 (en) * 1999-12-28 2005-10-19 Corning Inc FUEL CELL WITH WAVE ELECTRODES
US6485852B1 (en) * 2000-01-07 2002-11-26 Delphi Technologies, Inc. Integrated fuel reformation and thermal management system for solid oxide fuel cell systems
DK174654B1 (da) * 2000-02-02 2003-08-11 Topsoe Haldor As Faststofoxid brændselscelle og anvendelser heraf
US6428920B1 (en) * 2000-05-18 2002-08-06 Corning Incorporated Roughened electrolyte interface layer for solid oxide fuel cells
US6309769B1 (en) * 2000-06-30 2001-10-30 Plug Power Inc. Carbon monoxide filter layer
JP4605885B2 (ja) * 2000-10-23 2011-01-05 東邦瓦斯株式会社 支持膜式固体電解質型燃料電池
US6551734B1 (en) * 2000-10-27 2003-04-22 Delphi Technologies, Inc. Solid oxide fuel cell having a monolithic heat exchanger and method for managing thermal energy flow of the fuel cell
CA2424728A1 (en) * 2000-11-08 2002-05-16 Global Thermoelectric Inc. Fuel cell interconnect
RU2197039C2 (ru) 2000-11-10 2003-01-20 Государственное унитарное предприятие Государственный научный центр РФ Физико-энергетический институт им. акад. А.И. Лейпунского Твердооксидный топливный элемент и способ его изготовления
KR100409042B1 (ko) 2001-02-24 2003-12-11 (주)퓨얼셀 파워 막전극 접합체와 그 제조 방법
US6803141B2 (en) * 2001-03-08 2004-10-12 The Regents Of The University Of California High power density solid oxide fuel cells
US7638222B2 (en) * 2001-03-28 2009-12-29 Hexis Ag Porous, gas permeable layer substructure for a thin, gas tight layer for use as a functional component in high temperature fuel cells
US6780534B2 (en) * 2001-04-11 2004-08-24 Donaldson Company, Inc. Filter assembly for intake air of 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
JP3841148B2 (ja) * 2001-04-23 2006-11-01 日産自動車株式会社 固体電解質型燃料電池用セル板及びスタック
US20020155227A1 (en) * 2001-04-23 2002-10-24 Sulzer Markets And Technolgy Ag Method for the manufacture of a functional ceramic layer
JP4811622B2 (ja) * 2001-05-01 2011-11-09 日産自動車株式会社 固体電解質型燃料電池
FR2826956B1 (fr) * 2001-07-04 2004-05-28 Air Liquide Procede de preparation d'une composition ceramique de faible epaisseur a deux materiaux, composition obtenue, cellule electrochimique et membrane la comprenant
JP2003036863A (ja) * 2001-07-24 2003-02-07 Kyocera Corp 固体電解質型燃料電池セル及び燃料電池
JP4840718B2 (ja) * 2001-08-14 2011-12-21 日産自動車株式会社 固体酸化物形燃料電池
WO2003034515A2 (en) * 2001-10-17 2003-04-24 Trustees Of Boston University One-step consolidation process for manufacturing solid oxide fuel cells
US6653009B2 (en) * 2001-10-19 2003-11-25 Sarnoff Corporation Solid oxide fuel cells and interconnectors
US7008709B2 (en) * 2001-10-19 2006-03-07 Delphi Technologies, Inc. Fuel cell having optimized pattern of electric resistance
US6949307B2 (en) * 2001-10-19 2005-09-27 Sfco-Efs Holdings, Llc High performance ceramic fuel cell interconnect with integrated flowpaths and method for making same
JP2003132906A (ja) 2001-10-24 2003-05-09 Nissan Motor Co Ltd 燃料電池用単セル及び固体電解質型燃料電池
JP4010396B2 (ja) * 2001-12-28 2007-11-21 日本碍子株式会社 電気化学装置
US8114551B2 (en) 2002-03-04 2012-02-14 Sulzer Hexis Ag Porous structured body for a fuel cell anode
YU88103A (sh) * 2002-05-14 2006-08-17 H.Lundbeck A/S. Lecenje adhd
JP3996861B2 (ja) * 2002-05-29 2007-10-24 京セラ株式会社 燃料電池セル及び燃料電池
US6869201B2 (en) * 2002-09-27 2005-03-22 Stephen M. Kruger Reflective flashlight holder
CN1276537C (zh) * 2002-10-28 2006-09-20 韩国电力公社 具有气体通道的固体氧化物燃料电池
US6893769B2 (en) * 2002-12-18 2005-05-17 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Fuel cell assemblies and methods of making the same
JP2004200125A (ja) 2002-12-20 2004-07-15 Hosokawa Funtai Gijutsu Kenkyusho:Kk 電極材および固体酸化物形燃料電池用燃料極並びに固体酸化物形燃料電池
JP2004288541A (ja) * 2003-03-24 2004-10-14 Toto Ltd 燃料電池システム
JP4368850B2 (ja) * 2003-03-31 2009-11-18 東京瓦斯株式会社 固体酸化物形燃料電池モジュールの作製方法
US7070879B2 (en) * 2003-04-10 2006-07-04 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Fuel cell or electrodes with passive support
JP4986623B2 (ja) * 2003-06-09 2012-07-25 サン−ゴバン セラミックス アンド プラスティクス，インコーポレイティド 固体酸化物型の燃料電池スタック及び燃料電池システム
US20050017055A1 (en) * 2003-07-24 2005-01-27 Kurz Douglas L. Electrochemical fuel cell component materials and methods of bonding electrochemical fuel cell components
JP2005129514A (ja) * 2003-09-30 2005-05-19 Toto Ltd 筒状燃料電池集合体
US7445814B2 (en) * 2003-10-22 2008-11-04 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Methods of making porous cermet and ceramic films
JP4544874B2 (ja) * 2004-01-28 2010-09-15 京セラ株式会社 燃料電池セル及び燃料電池
US20060024547A1 (en) * 2004-07-27 2006-02-02 David Waldbillig Anode supported sofc with an electrode multifunctional layer
CN1667859A (zh) * 2005-04-15 2005-09-14 哈尔滨工业大学 一种固体氧化物燃料电池连接体的制备方法
WO2006125177A2 (en) * 2005-05-19 2006-11-23 Massachusetts Institute Of Technology Electrode and catalytic materials
EP1760817B1 (en) 2005-08-31 2013-08-21 Technical University of Denmark Reversible solid oxide fuell cell stack and method for preparing same
JP5498021B2 (ja) * 2006-01-09 2014-05-21 サン−ゴバン セラミックス アンド プラスティクス，インコーポレイティド 多孔質電極を有する燃料電池構成体

Also Published As

Publication number Publication date
CA2785959C (en) 2013-10-29
CN101443947B (zh) 2014-09-17
KR101204337B1 (ko) 2012-11-26
WO2007118127A2 (en) 2007-10-18
JP2009532849A (ja) 2009-09-10
WO2007118127A3 (en) 2007-12-06
CA2647414A1 (en) 2007-10-18
AU2007234833B2 (en) 2010-03-25
CA2647414C (en) 2012-10-30
KR20090017474A (ko) 2009-02-18
AU2007234833A1 (en) 2007-10-18
US20070237999A1 (en) 2007-10-11
JP5350218B2 (ja) 2013-11-27
US8771901B2 (en) 2014-07-08
CN101443947A (zh) 2009-05-27
EP2013936A2 (en) 2009-01-14
CA2785959A1 (en) 2007-10-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
BRPI0710529A2 (pt) uma pilha sofc que tem uma interconexão cerámica ligada a alta temperatura e método para fabricar a mesma
JP6398647B2 (ja) 固体酸化物型燃料電池用アノードの製造方法および燃料電池用電解質層−電極接合体の製造方法
JP5328275B2 (ja) セルスタックおよびそれを具備する燃料電池モジュールならびに燃料電池装置
JP2012514312A (ja) 耐熱衝撃性固体酸化物形燃料電池スタック
CN102301512B (zh) 电极气体通道支撑物以及用于形成内部通道的方法
KR101179130B1 (ko) 세그먼트형 고체산화물 연료전지 서브모듈, 이의 제조방법 및 이를 이용한 세그먼트형 고체산화물 연료전지 모듈
KR101341969B1 (ko) 세그먼트형 고체산화물 연료전지 서브모듈, 이의 제조방법 및 이를 이용한 세그먼트형 고체산화물 연료전지 모듈
JP7021787B2 (ja) プロトン伝導性電解質
JP5281950B2 (ja) 横縞型燃料電池セルスタックおよびその製法ならびに燃料電池
EP2752929B1 (en) Solid oxide fuel cell, cell stack device, fuel cell module, and fuel cell device
JP2006331743A (ja) 横縞形燃料電池セル、その製造方法、燃料電池セルスタック、その製造方法、および、燃料電池、
EP3125347B1 (en) Cell stack device, module, and module housing device
JP6585407B2 (ja) セル、セルスタック装置、モジュールおよびモジュール収納装置
KR101510402B1 (ko) 평관형 세그먼트 고체산화물 연료전지 및 그 제조방법
JP2009205821A (ja) セルスタックおよびその製法ならびに燃料電池モジュール
KR101424701B1 (ko) 세그먼트형 고체산화물 연료전지 모듈 및 그 제조방법
JP2009087539A (ja) 燃料電池セルおよび燃料電池セルスタック、ならびに燃料電池
KR20140087665A (ko) 평관형 세그먼트 고체산화물 연료전지 및 그 제조방법
KR101341970B1 (ko) 세그먼트형 고체산화물 연료전지용 평관형 지지체의 제조방법 및 그 지지체
KR101130040B1 (ko) 세그먼트형 고체산화물 연료전지용 관형 지지체의 제조방법 및 그 지지체
JP2005166561A (ja) 固体酸化物形燃料電池及びその製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
B08F Application dismissed because of non-payment of annual fees [chapter 8.6 patent gazette]

Free format text: REFERENTE A 9A ANUIDADE.

B08K Patent lapsed as no evidence of payment of the annual fee has been furnished to inpi [chapter 8.11 patent gazette]

Free format text: EM VIRTUDE DO ARQUIVAMENTO PUBLICADO NA RPI 2384 DE 13-09-2016 E CONSIDERANDO AUSENCIA DE MANIFESTACAO DENTRO DOS PRAZOS LEGAIS, INFORMO QUE CABE SER MANTIDO O ARQUIVAMENTO DO PEDIDO DE PATENTE, CONFORME O DISPOSTO NO ARTIGO 12, DA RESOLUCAO 113/2013.