DE112006002128T5

DE112006002128T5 - Verfahren zur Herstellung einer röhrenförmigen Brennstoffzelle

Info

Publication number: DE112006002128T5
Application number: DE112006002128T
Authority: DE
Inventors: Haruyuki Toyota Nakanishi; Shigeaki Toyota Murata; Masahiro Toyota Imanishi; Yoshihisa Toyota Tamura
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2005-08-31
Filing date: 2006-08-30
Publication date: 2008-07-24
Anticipated expiration: 2026-08-31
Also published as: DE112006002128B8; CN101385171A; CN101385171B; WO2007026933A2; US7838064B2; US20090047422A1; JP2007066705A; JP4977983B2; DE112006002128B4

Abstract

Verfahren zur Herstellung eine Brennstoffzelle der Röhrenbauart, umfassend: einen Füllschritt, um einen säulenförmigen inneren Stromkollektor vorzusehen, der an seiner äußeren Umfangsfläche einen Gasströmungskanal aufweist, und zum Befüllen des Gasströmungskanals mit einer entfernbaren Substanz zur Bildung eines entfernbaren Abschnitts; einen Funktionsschichtformungsschritt zur Ausbildung einer Funktionsschicht auf wenigstens dem entfernbaren Abschnitt; und einen Entfernungsschritt zum Entfernen des entfernbaren Abschnitts nach dem Funktionsschichtformungsschritt.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer röhrenförmigen Brennstoffzelle, mit dem eine röhrenförmige Brennstoffzelle mit guter Haftung hergestellt werden kann, ohne den Gasströmungskanal in seinem inneren Stromkollektor zu blockieren.
Stand der Technik
Eine Zelleneinheit, die eine kleinste Elektrizität erzeugende Einheit einer Zelle einer vom Festpolymer-Elektrolyt-Brennstoffzelle mit einer flachen plattenförmigen Struktur aus dem Stand der Technik ist (nachfolgend in einigen Fällen kurz als „Brennstoffzelle flacher Bauart" bezeichnet), besitzt im allgemeinen eine Membran-Elektroden-Anordnung, in welcher katalytische Elektrodenschichten mit beiden Seiten einer festen Elektrolytmembran verbunden sind. Außerdem sind auf beiden Seiten der Membran-Elektroden-Anordnung Gasdiffusionsschichten angeordnet. Des weiteren sind Separatoren, jeder mit einem Gasströmungskanal aufweist, auf Außenseiten der Gasdiffusionsschichten angeordnet. Der Separator hat die Funktion, ein Brenngas und ein Oxidationsgas, die den katalytischen Elektrodenschichten zugeführt werden, über die Gasdiffusionsschichten strömen zu lassen und einen durch die Elektrizitätserzeugung erhaltenen Strom zur Außenseite zu leiten.
Um eine Brennstoffzelle flacher Bauart zu miniaturisieren und die der Elektrizitätserzeugung dienenden Reaktionsfläche pro Volumeneinheit zu vergrößern, müssen die Bauelemente der Brennstoffzelle der Flachbauart eine geringe Dicke aufweisen. Bei solchen herkömmlichen Brennstoffzellen flacher Bauart ist es unter dem Blickwinkel der Funktion und der Festigkeit nicht erstrebenswert, die Dicke eines jeden Bauelements bis auf einen gewissen Wert oder darüber hinaus zu verkleinern, so daß sie das Designlimit erreichen. Unter den gegebenen Umständen wurden rohr- oder säulenförmige Brennstoffzellen entwickelt, bei welchen entsprechende, die Brennstoffzelle bildende Schichten laminiert werden.
Beispielsweise offenbart das Patentdokument 1 eine röhrenförmige Brennstoffzelle, bei der ein innerer Stromkollektor, eine innere katalytische Elektrodenschicht, eine feste Elektrolytmembran, eine äußere katalytische Elektrodenschicht und ein äußerer Stromkollektor koaxial und von der Innenseite aus in Abfolge angeordnet sind. Diese röhrenförmige Brennstoffzelle besitzt an der äußeren Umfangsfläche des inneren Stromkollektors und an der inneren Umfangsfläche des äußeren Stromkollektors Gasströmungskanäle. Weil solche röhrenförmige Brennstoffzellen in einem gegebenen Raum eng angeordnet werden können, wenn der Durchmesser der Brennstoffzellen gering ist, kann im Vergleich mit herkömmlichen Brennstoffzellen flacher Bauart der Elektrodenbereich pro Volumeneinheit stark vergrößert werden.
Beispielsweise schließt ein Verfahren zum Herstellen einer solchen röhrenförmige Brennstoffzelle ein Anordnen einer inneren katalytischen Elektrodenschicht, einer festen Elektrolytmembran, einer äußeren katalytischen Elektrodenschicht und eines äußeren Stromkollektors auf einem inneren Stromkollektor und in dieser Reihenfolge ein. Insbesondere schließt ein solches Verfahren ein, auf den inneren Stromkollektor eine die innere katalytische Elektrodenschicht bildende Zusammensetzung aufzubringen, die Zusammensetzung zur Bildung der inneren katalytischen Elektrodenschicht auf der äußeren Umfangsfläche des inneren Stromkollektors zu trocknen, und die feste Elektrolytmembran und dergleichen durch ähnliche Verfahrensweisen derart auszubilden, daß die röhrenförmige Brennstoffzelle in Abfolge ausgebildet wird. Bei diesem Verfahren werden die katalytische Elektrodenschicht und dergleichen durch Beschichtung gebildet. Deshalb hat dieses Verfahren den Vorteil, daß eine röhrenförmige Brennstoffzelle erhalten wird, die eine gute Haftung zwischen benachbarten Schichten aufweist.
Das obige Verfahren ist jedoch mit dem folgenden Problem behaftet. Weil in der äußeren Umfangsfläche des inneren Stromkollektors Gasströmungskanäle ausgebildet sind, verursacht das Aufbringen der Zusammensetzung zur Bildung der inneren katalytischen Elektrodenschicht ein Problem dadurch, daß ein Teil der Zusammensetzung in die Gasströmungskanäle eindringt und diese blockiert.

Patentdokument 1: Japanische Patentoffenlegungsschrift Nr. 2002-124273
Patentdokument 2: Japanische Patentoffenlegungsschrift Nr. 09-223507 .

Offenbarung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung erfolgte angesichts der oben genannten Probleme und es ist eine hauptsächliche Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung einer röhrenförmigen Brennstoffzelle zu schaffen, durch das eine Brennstoffzelle mit guter Haftung hergestellt werden kann, ohne den Gasströmungskanal in ihrem inneren Stromkollektor zu blockieren.
Um diese Aufgabe zu lösen, sieht die vorliegenden Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer Brennstoffzelle der Röhrenbauart vor, umfassend: einen Füllschritt, um einen säulenförmigen inneren Stromkollektor vorzusehen, der an seiner äußeren Umfangsfläche einen Gasströmungskanal aufweist, und Befüllen des Gasströmungskanals mit einer entfernbaren Substanz zur Bildung eines entfernbaren Abschnitts; einen Funktionsschichtformungsschritt zur Ausbildung einer Funktionsschicht auf wenigstens dem entfernbaren Abschnitt; und einen Entfernungsschritt zum Entfernen des entfernbaren Abschnitts nach dem Funktionsschichtformungsschritt.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird in einem Gasströmungskanal ein entfernbarer Abschnitt ausgebildet und auf dem entfernbaren Abschnitt wird eine Funktionsschicht, wie eine innere wasserabweisende Schicht und eine innere katalytische Elektrodenschicht ausgebildet und dann wird der entfernbare Abschnitt entfernt, so daß die Funktionsschicht daran gehindert wird, den Gasströmungskanal zu blockieren. Falls das Blockieren des Gasströmungskanals verhindert wird, kann eine röhrenförmige Brennstoffzelle mit einem hohen Wirkungsgrad der Elektrizitätserzeugung erhalten werden. Gemäß der vorliegenden Erfindung können aufeinanderfolgend Funktionsschichten auf dem entfernbaren Abschnitt und dem inneren Stromkollektor mit guter Haftung zwischen dem inneren Stromkollektor und der Funktionsschicht und mit guter Haftung zwischen den Funktionsschichten erhalten werden. Gemäß der vorliegenden Erfindung wird der Gasströmungskanal mit einer entfernbaren Substanz gefüllt, so daß sich der Vorteil ergibt, daß die Form des Gasströmungskanals frei gewählt werden kann. Beispielsweise ist es beim Stand der Technik schwierig, eine Funktionsschicht, wie eine innere wasserabweisende Schicht und eine innere katalytische Elektrodenschicht, direkt auf einem inneren Stromkollektor mit einem Gasströmungskanal großer Breite auszubilden. Andererseits kann gemäß der vorliegenden Erfindung eine Funktionsschicht auf einem beliebig geformten Gasströmungskanal ausgebildet werden. Somit kann ein innerer Stromkollektor mit einer optimierten Gasströmungsfunktion und einer optimierten Elektrizitätssammelfunktion erhalten werden, so daß eine röhrenförmige Brennstoffzelle mit einem hohen Wirkungsgrad der Elektrizitätserzeugung erhalten werden kann.
Bei der obigen Erfindung besitzt der säulenförmige innere Stromkollektor vorzugsweise einen kreisförmigen Querschnitt.
Bei der obigen Erfindung ist vorzugsweise die entfernbare Substanz eine durch Flüssigkeit zu entfernende Substanz, die entfernt werden kann, indem einer Flüssigkeit der Durchfluß durch den Gasströmungskanal gestattet wird, oder eine durch Wärme entfernbare Substanz, die entfernt werden kann, indem der Gasströmungskanal erwärmt wird. Dies hat den Vorteil, daß der entfernbare Abschnitt leicht unter Anwendung von Wasser oder Wärme entfernt werden kann.
Bei der obigen Erfindung ist die durch Flüssigkeit zu entfernende Substanz vorzugsweise Polyvinylalkohol, weil dann der entfernbare Abschnitt leicht durch Verwendung von Wasser oder heißem Wasser entfernt werden kann.
Bei der obigen Erfindung ist die durch Wärme zu entfernende Substanz vorzugsweise Paraffin.
Bei der obigen Erfindung ist die Funktionsschicht vorzugsweise eine innere wasserabweisende Schicht, weil es den Vorteil bietet, daß der Entfernungsschritt leicht durchgeführt werden kann.
Bei der obigen Erfindung ist die Funktionsschicht vorzugsweise eine innere katalytische Elektrodenschicht, weil dies den Vorteil bietet, daß der Entfernungsschritt leicht durchgeführt werden kann.
Die vorliegende Erfindung zeigt die Wirkung, daß vorteilhafter Weise eine röhrenförmige Brennstoffzelle erhalten werden kann, die eine gute Haftung aufweist, ohne den Gasströmungskanal in ihrem inneren Stromkollektor zu blockieren.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
Die 1A bis 1D zeigen Schritte eines Verfahrensbeispiels zur Herstellung einer Brennstoffzelle der Röhrenbauart gemäß der vorliegenden Erfindung.
2 ist ein Schema, das die Funktion des Gasströmungskanals in einem inneren Stromkollektor zeigt,
3 ist ein schematischer Querschnitt, der ein Beispiel für den radialen Querschnitt eines inneren Stromkollektors zeigt, und die
4A bis 4C sind schematische Querschnitte, die Beispiele der Funktionsschichten zeigen.
Beste Weise zur Ausführung der Erfindung
Nachfolgend wird das Verfahren zur Herstellung einer röhrenförmigen Brennstoffzelle gemäß der vorliegenden Erfindung im Detail erläutert.
Zunächst wird das Verfahren zur Herstellung einer röhrenförmigen Brennstoffzelle gemäß der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Figuren beschrieben. Die 1A bis 1D sind Darstellungen von Verfahrensschritten eines Beispiels zur Herstellung einer röhrenförmigen Brennstoffzelle gemäß der vorliegenden Erfindung. Ein Verfahren zur Herstellung einer röhrenförmigen Brennstoffzelle umfaßt: einen Füllschritt zur Schaffung eines zylindrischen inneren Stromkollektors 2, der, wie in 1A gezeigt, auf seiner äußeren Umfangsfläche die Gasströmungskanäle 1 aufweist und Befüllung der Gasströmungskanäle mit einer entfernbaren Substanz, um, wie in 1B gezeigt, die entfernbaren Abschnitte 3 auszubilden; einen Funktionsschichtformungsschritt zur Ausbildung einer Funktionsschicht 4 auf wenigstens den entfernbaren Abschnitten 3 (auf dem inneren Stromkollektor 2 und den entfernbaren Abschnitten 3 in 1C); und einen auf den Funktionsschichtformungsschritt folgenden Entfernungsschritt zur Entfernung der entfernbaren Abschnitte 3, wie in 1D gezeigt.
Nachfolgend werden der Füllschritt, der Funktionsschichtformungsschritt und der Entfernungsschritt erläutert.
1. Füllschritt
Zunächst wird der Füllschritt gemäß der vorliegenden Erfindung erläutert. Bei der vorliegenden Erfindung umfaßt der Füllschritt das Vorsehen eines säulenförmigen inneren Stromkollektors, der auf seiner Umfangsfläche einen Gasströmungskanal aufweist, und das Befüllen des Gasströmungskanals mit einer entfernbaren Substanz, um einen entfernbaren Abschnitt zu bilden.
(1) Innerer Stromkollektor
Der innere Stromkollektor für die Anwendung bei der vorliegenden Erfindung besitzt Gasströmungskanäle an seiner äußeren Umfangsfläche und eine säulenartige Gestalt und sammelt durch eine elektrizitätserzeugende Reaktion erzeugte Elektronen.
Der Gasströmungskanal an der äußeren Umfangsfläche des inneren Stromkollektors hat die Funktion, Gas in axialer und radialer Richtung des inneren Stromkollektors zu verteilen. Insbesondere, wie in 2 gezeigt, gestattet es der Gasströmungskanal dem Gas, in axialer Richtung A des inneren Stromkollektors 2 zu strömen, so daß das Gas über eine röhrenförmige Brennstoffzelle verteilt werden kann, und der Gasströmungskanal erlaubt es dem Gas auch, in der radialen Richtung R des inneren Stromkollektors 2 zu fließen, so daß das Gas einer inneren katalytischen Elektrodenschicht zugeführt werden kann.
Der Gasströmungskanal an der äußeren Umfangsfläche des inneren Stromkollektors kann jede Form aufweisen. Beispielsweise kann auf der äußeren Umfangsfläche des inneren Stromkollektors eine Rinne ausgebildet sein, die als Gasströmungskanal dient. Alternativ kann beispielsweise eine Anzahl von elektrischen Leitern gebündelt und verdrillt sein, um einen drahtseilartigen inneren Stromkollektor zu bilden, in dem dessen Lufträume als Gasströmungskanal genutzt werden können.
Obwohl es keine besondere Beschränkung der Größe des Gasströmungskanals gibt, liegt beispielsweise in einem Falle, in dem die Rinne ausgebildet ist, um als Gasströmungskanal auf der äußeren Umfangsfläche des inneren Stromkollektors zu dienen, die Breite der Rinne vorzugsweise im Bereich von 0,01 mm bis 2 mm und insbesondere im Bereich zwischen 0,05 mm und 0,2 mm, und die Tiefe der Rinne liegt vorzugsweise im Bereich zwischen 0,01 mm und 2 mm und insbesondere im Bereich zwischen 0,05 mm und 0,4 mm.
Der innere Stromkollektor besitzt eine Säulenform. Wie er hier benutzt wird, bedeutet der Ausdruck „säulenartig", daß der innere Stromkollektor die Form einer Säule aufweist, deren Rand in der Ansicht eines radialen Querschnitts einen Kreis, eine Ellipse oder ein Polygon darstellt. Die vorstehend genannte Figur ist ohne Berücksichtigung der Ausschnitte zu verstehen, die den Gasströmungskanälen im radialen Querschnitt zugeordnet sind. Deshalb fällt beispielsweise der innere Stromkollektor 2, selbst wenn er, wie in 3 gezeigt, den Gasströmungskanälen zugeordnete ausgeschnittene Abschnitte aufweist, unter die Kategorie „säulenartige Gestalt" der vorliegenden Erfindung. In gleicher Weise fällt auch der oben erwähnte drahtseilartige innere Stromkollektor unter die Kategorie „säulenartige Gestalt" der vorliegenden Erfindung. Bei der vorliegenden Erfindung hat der innere Stromkollektor vorzugsweise in seiner radialen Richtung einen kreisförmigen oder elliptischen Querschnitt.
Insbesondere wenn der innere Stromkollektor in seiner radialen Richtung einen kreisförmigen Querschnitt hat, ist sein Durchmesser vorzugsweise, jedoch nicht darauf beschränkt, im Bereich von 30 bis 5000 μm und insbesondere im Bereich von 500 bis 2000 μm. Insbesondere liegt die Länge des inneren Stromkollektors im Bereich von 5 bis 100 cm und insbesondere im Bereich zwischen 10 und 30 cm, ist jedoch nicht darauf beschränkt.
Der innere Stromkollektor kann ein hohler innerer Stromkollektor sein, wodurch eine Material- und Gewichtseinsparung erreicht werden kann. Außerdem kann, wenn ein Heiz- oder Kühlmedium in einem hohlen Abschnitt fließt, die röhrenförmige Brennstoffzelle beheizt oder gekühlt werden. Wenn ein kostspieliges Material für den inneren Stromkollektor benutzt wird, kann für seinen zentralen Bereich ein kostengünstigeres Material benutzt werden, so daß die Materialkosten reduziert werden können.
Des weiteren ist als Material für den inneren Stromkollektor eines mit hoher elektrischer Leitfähigkeit und Korrosionsbeständigkeit bevorzugt. Es besteht keine spezielle Beschränkung in Bezug auf dieses Material, doch spezielle Beispiele hierfür schließen Titan, Edelstahl, Platin, Gold, SiO₂, B₂O₃, Nd₂O, Legierungen auf Titanbasis, wie TiC, TiSi₂, und TiB₂, Kohle, elektrisch leitende keramische Materialien, und elektrisch leitende Harze ein.
Jedes Verfahren kann benutzt werden, um die oben beschriebene Rinne auf dem äußeren Umfang des inneren Stromkollektors auszubilden. Beispielsweise kann, wenn oder nachdem das Material für den inneren Stromkollektor in eine Säule geformt wird bzw. worden ist, ein Presswerkzeug aus hartem Material, wie Diamant so positioniert werden, daß sie gegen die äußere Umfangsfläche des inneren Stromkollektors drückt, und beide können so relativ gegeneinander verschoben werden, daß die Rinne ausgebildet werden kann. Alternativ kann die Rinne direkt dadurch gebildet werden, daß ein Preßwerkzeug aus hartem Material gegen die äußere Umfangsfläche des inneren Stromkollektors gepreßt wird. Die Rinne für den Gasströmungskanal kann in der gewünschten Form auch durch Beschleifen eines säulenartigen elektrisch leitenden Materials ausgebildet werden. Bei der vorliegenden Erfindung wird jedoch die Rinne vorzugsweise durch das Verfahren ausgebildet, bei dem ein Preßwerkzeug gegen die äußere Umfangsfläche des inneren Stromkollektors gepreßt wird. Diese Verfahrensweise kann das Entstehen von Zerspanungsstaub und dergleichen verhindern, so daß die Notwendigkeit entfällt, Zerspanungsstaub oder dergleichen zu entfernen, wodurch die Verstopfung der geformten Rinne mit Zerspanungsstaub vermieden werden kann.
(2) Entfernbarer Abschnitt
Als nächstes wird der entfernbare Abschnitt gemäß der vorliegenden Erfindung erläutert. Bei der vorliegenden Erfindung wird der entfernbare Abschnitt durch Befüllung der Gasströmungskanäle des inneren Stromkollektors mit einer entfernbaren Substanz ausgebildet. Der entfernbare Abschnitt wird beim Entfernungsschritt nach dem Funktionsschichtformungsschritt entfernt.
Die entfernbare Substanz kann jede Substanz sein, die durch den später beschriebenen Entfernungsschritt entfernt werden kann. Beispiele für die entfernbare Substanz schließen durch Flüssigkeit entfernbare Substanzen ein, die dadurch entfernt werden können, daß man eine Flüssigkeit durch den Gasströmungskanal fließen lässt, durch Wärme entfernbare Substanzen, die dadurch entfernt werden können, daß man den Gasströmungskanal beheizt, durch Gas entfernbare Substanzen, die dadurch entfernt werden können, daß man Gas in den Gasströmungskanal einleitet, und durch Licht entfernbare Substanzen, die durch Belichten entfernt werden können.
Die durch Flüssigkeit entfernbare Substanz kann jede Substanz sein, die dadurch entfernt werden kann, daß man eine Flüssigkeit durch den Gasströmungskanal fließen lässt, und die die Bildung des entfernbaren Abschnitts gestattet, sowie die Bildung der Funktionsschicht auf dem entfernbaren Abschnitt. Beispiele hierfür schließen Polymere, Gele und Pulver ein.
Die durch Flüssigkeit entfernbare Substanz ist vorzugsweise wasserlöslich, weil der entfernbare Abschnitt leicht entfernt werden kann, indem man Wasser als die Flüssigkeit benutzt, die man durch den Gasströmungskanals fließen lässt. Beispiele für eine wasserlösliche, durch Flüssigkeit entfernbare Substanz sind Polyvinylalkohol, Hydroxyzellulose, Polyalginat, Zucker, Agar (Gelatine) und Karamel. Insbesondere wird Polyvinylalkohol bevorzugt.
Die durch Flüssigkeit entfernbare Substanz ist bevorzugt eine in saurer Lösung zersetzbare Substanz, weil der entfernbare Abschnitt leicht entfernt werden kann, wenn man eine saure Lösung als die Flüssigkeit benutzt, die man durch den Gasströmungskanal fließen lässt. Im allgemeinen ist die später beschriebene innere katalytische Elektrodenschicht hoch widerstandsfähig gegenüber sauren Lösungen. Somit kann der entfernbare Abschnitt unter Verwendung einer sauren Lösung entfernt werden, selbst wenn der Entfernungsschritt nach der Bildung der inneren katalytischen Elektrodenschicht ausgeführt wird. Beispiele für die in saurer Lösung auflösbare Substanz schließen Alkalimetalle, Erdalkalimetalle und deren Salze ein.
Die Flüssigkeit, der das Durchströmen des Gasströmungskanals gestattet wird, kann jede Flüssigkeit sein, die fähig ist, den entfernbaren Abschnitt zu entfernen. Beispiele für die Flüssigkeit schließen Flüssigkeiten ein, die Wasser oder organische Materialien als Lösungsmittel verwenden. Der Flüssigkeit, der das Durchströmen des Gasströmungskanals gestattet wird, beeinträchtigt vorzugsweise die Funktionsschicht nicht. Beispielsweise wird in einem Fall, in dem der entfernbare Abschnitt entfernt wird, nachdem die später beschriebene innere katalytische Elektrodenschicht als Funktionsschicht ausgebildet worden ist, vorzugsweise eine Flüssigkeit, die die innere katalytische Elektrodenschicht nicht beeinträchtig, durch den Gasströmungskanal fließen gelassen. Insbesondere wird eine wässerige saure Lösung oder Wasser bevorzugt, und davon speziell Wasser. Der Flüssigkeit wird das Durchströmen des Gasströmungskanals bei Raumtemperatur oder in einem beheizten Zustand gestattet.
Nun wird die durch Wärme entfernbare Substanz erläutert. Die durch Wärme entfernbare Substanz kann jede Substanz sein, die durch Beheizen des Gasströmungskanals entfernt werden kann und die Bildung des entfernbaren Abschnitts und die Bildung der Funktionsschicht auf dem entfernbaren Abschnitt gestattet. Beispiele dafür schließen organische Feststoffe mit niedrigem Schmelzpunkt, Polymere, Gele und Pulver ein.
Die durch Wärme entfernbare Substanz ist vorzugsweise eine bei Wärme schmelzende Substanz, weil der entfernbare Abschnitt leicht durch Beheizen des Gasströmungskanals entfernt werden kann. Beispiele der bei Wärme schmelzenden Substanzen schließen Paraffine ein.
Die durch Wärme entfernbare Substanz ist bevorzugt ein durch Wärme vergasbares Material, weil der entfernbare Abschnitt leicht durch Erwärmen des Gasströmungskanals entfernt werden kann. Beispielsweise wird in dem Falle, in dem während des später beschriebenen Funktionsschichtformungsschritts eine wasserabweisende Schicht als Funktionsschicht gebildet wird, allgemein eine Zusammensetzung der wasserabweisenden Schicht aufgebracht und erwärmt. Bei diesem Beheizen kann die durch Wärme entfernbare Substanz vorzugsweise vergast und zugleich entfernt werden. Beispielsweise kann die durch Wärme entfernbare und vergasbare Substanz Ammoniumcarbonat oder dergleichen sein.
Beispiele für das Verfahren zur Entfernung der durch Wärme entfernbaren Substanz schließen, ohne darauf beschränkt zu sein, Verfahren ein, die einen Heizofen verwenden, und Verfahren, die Wärme dadurch erzeugen, daß der Kollektor mit Strom beaufschlagt wird.
Nun wird die durch Gas entfernbare Substanz erläutert. Die durch Gas entfernbare Substanz kann jede Substanz sein, die durch Einleiten von Gas in den Gasströmungskanal entfernt werden kann, sowie die Bildung des entfernbaren Abschnitts und die Bildung der Funktionsschicht auf dem entfernbaren Abschnitt erlaubt. Beispiele hierfür schließen Pulver ein. Beispiele für Pulver sind Tonerde und dergleichen. Pulver können auch als die durch Flüssigkeit oder durch Wärme entfernbaren Substanzen benutzt werden.
Das in den Gasströmungskanal einzuleitende Gas kann von jeder Art sein, sofern es geeignet ist, den entfernbaren Abschnitt zu entfernen. Beispiele desselben schließen Luft, Stickstoff und dergleichen ein.
2. Funktionsschichtformungsschritt
Als nächstes wird der Funktionsschichtformungsschritt gemäß der vorliegenden Erfindung erläutert. Bei der vorliegenden Erfindung ist der Funktionsschichtformungsschritt ein Schritt zur Ausbildung der Funktionsschicht auf wenigstens einem entfernbaren Abschnitt. Bei der vorliegenden Erfindung ist „Funktionsschicht" ein Gattungsname für Schichten, die eine gewisse Funktion bieten können und auf dem entfernbaren Abschnitt vor dem später beschriebenen Entfernungsschritt ausgebildet werden. Somit kann die Funktionsschicht eine einzelne Schicht sein oder aus zwei oder mehr Schichten bestehen, abhängig von der Zeitsteuerung des Entfernungsschritts. Beispielsweise kann die Funktionsschicht die innere wasserabweisende Schicht bedeuten, falls bei der Ausführung des Entfernungsschritts eine wasserabweisende Schicht auf dem entfernbaren Abschnitt vorgesehen ist. Beispielsweise kann die Funktionsschicht auch die innere katalytische Elektrodenschicht und die feste Elektrolytmembran bedeuten, falls bei der Ausführung des Entfernungsschritts eine feste Elektrolytmembran auf einer inneren katalytischen Elektrodenschicht ausgebildet wird, die auf dem entfernbaren Abschnitt vorgesehen ist. Bei den röhrenförmigen Brennstoffzellen ist allgemein auf dem entfernbaren Abschnitt eine wasserabweisende Schicht oder eine innere katalytische Elektrodenschicht ausgebildet.
Die Funktionsschicht kann von jeder Art sein, so lang sie auf wenigstens einem entfernbaren Abschnitt ausgebildet ist. Sie kann auf dem entfernbaren Abschnitt und auf einem Teil des inneren Stromkollektors ausgebildet sein, oder auf dem entfernbaren Abschnitt und der gesamten Oberfläche des inneren Stromkollektors.
Wie oben erwähnt, kann die Funktionsschicht eine Einzelschicht sein oder zwei oder mehr Schichten umfassen. Wenn die Funktionsschicht eine Einzelschicht ist, schließen spezielle Beispiele dafür eine innere wasserabweisende Schicht und eine innere katalytische Elektrodenschicht ein. Andererseits, wenn die Funktionsschicht zwei oder mehr Schichten umfaßt, ist ihre Schichtstruktur nicht besonders beschränkt und jede Struktur kann angewandt werden. Beispiele für eine solche Struktur schließen in der Reihenfolge von der Seite des inneren Stromkollektors her ein: die innere katalytische Elektrodenschicht und die feste Elektrolytmembran; die innere katalytische Elektrodenschicht, die feste Elektrolytmembran und die äußere katalytische Elektrodenschicht; die innere katalytische Elektrodenschicht, die feste Elektrolytmembran, die äußere katalytische Elektrodenschicht und den äußeren Stromkollektor; die innere wasserabweisende Schicht und die innere katalytische Elektrodenschicht; die innerer wasserabweisende Schicht, die innere katalytische Elektrodenschicht und die feste Elektrolytmembran; die innere wasserabweisende Schicht, die innere katalytische Elektrodenschicht, die feste Elektrolytmembran und die äußere katalytische Elektrodenschicht; die innere wasserabweisende Schicht, die innere katalytische Elektrodenschicht, die feste Elektrolytmembran, die äußere katalytische Elektrodenschicht und die äußere wasserabweisende Schicht; sowie die innere wasserabweisende Schicht; die innere katalytische Elektrodenschicht; die feste Elektrolytmembran; die äußere katalytische Elektrodenschicht; die äußere wasserabweisende Schicht und den äußeren Stromkollektor. Bei der vorliegenden Erfindung ist vorzugsweise die Funktionsschicht eine innere wasserabweisende Schicht oder eine innere katalytische Elektrodenschicht, und besonders bevorzugt ist, daß die Funktionsschicht eine innere wasserabweisende Schicht ist, weil sie den Vorteil hat, daß sich der Entfernungsschritt leicht durchführen läßt. Insbesondere hat die innere wasserabweisende Schicht im allgemeinen eine hohe chemische Beständigkeit, eine hohe Hitzebeständigkeit oder thermische Widerstandsfähigkeit und dergleichen und besitzt somit den Vorteil, daß der Entfernungsschritt leicht durchgeführt werden kann.
Beispiele solcher Funktionsschichten sind in den 4A bis 4C dargestellt. In der 4A ist eine wasserabweisende Schicht 5, die der Funktionsschicht 4 entspricht, auf dem entfernbaren Abschnitt 3 und dem inneren Stromkollektor 2 ausgebildet. In der 4B ist eine innere katalytische Elektrodenschicht 6, die der Funktionsschicht 4 entspricht, auf dem entfernbaren Abschnitt 3 und dem inneren Stromkollektor 2 ausgebildet. In der 4C sind eine innere wasserabweisende Schicht 5 und eine innere katalytische Elektrodenschicht 6, die der Funktionsschicht 4 entsprechen, auf dem entfernbaren Abschnitt 3 und dem inneren Stromkollektor 2 ausgebildet.
Unten folgt eine Beschreibung der inneren wasserabweisenden Schicht, der inneren katalytischen Elektrodenschicht, der festen Elektrolytmembran, der äußeren katalytischen Elektrodenschicht, der äußeren wasserabweisenden Schicht und des äußeren Stromkollektors, die die Funktionsschicht ist bzw. sind.
(1) Innere wasserabweisende Schicht
Die bei der vorliegenden Erfindung benutzte wasserabweisende Schicht hat die Funktion, die Ableitung von Wasser zu erleichtern, das durch die Elektrizität erzeugende Reaktion entsteht und sich im allgemeinen zwischen dem inneren Stromkollektor und der inneren katalytischen Elektrodenschicht befindet. Die innere wasserabweisende Schicht besitzt auch eine poröse Struktur, um den Durchtritt von Gas durch dieselbe zu gestatten. Während die innere wasserabweisende Schicht zur Verwendung bei der vorliegenden Erfindung jedes Material einschließen kann, das geeignet ist, die Ableitung von entstandenem Wasser zu erleichtern, schließt sie insbesondere ein wasserabstoßendes Material und ein elektrisch leitfähiges Material ein.
Das wasserabweisende Material ist nicht besonders beschränkt, sofern es wasserabstoßende Eigenschaften besitzt. Ein Beispiel dafür schließt ein fluorhaltiges Harz ein. Spezielle Beispiele des fluorhaltigen Harzes schließen Polytetrafluorethylen (PTFE), Ethylentetrafluorethylen-Copolymer (ETFE), Tetrafluorethylen-Perfluoralkoxy-Vinylether-Copolymer (PFA), Perfluorethylenpropylen-Copolymer (FEP), fluoriertes Vinyliden-Tetrafluorethylen-Hexafluorpropylen-Copolymer, polyfluoriertes Vinyliden, Copolymer auf der Basis von Fluoroelefin-Kohlenwasserstoff, Fluoracrylat-Copolymer und eine Fluorepoxy-Verbindung ein, und von ihnen ist bei der vorliegenden Erfindung Polytetrafluorethylen (PTFE) bevorzugt, und zwar deshalb, weil eine wasserabweisende Schicht mit einer ausgezeichneten wasserabstoßenden Wirkung erhalten werden kann.
Der Anteil des wasserabstoßenden Materials in der wasserabweisenden Schicht ist nicht besonders beschränkt und vorzugsweise liegt er im Bereich von 5 bis 80 Massenprozent und insbesondere von 10 bis 60 Massenprozent.
Das elektrisch leitende Material ist nicht besonders begrenzt, solang es elektrische Leitfähigkeit besitzt. Beispiele dafür schließen elektrisch leitfähige Teilchen wie Ruß ein. Spezielle Beispiele für Ruß sind Ölruß, Acetylenruß, Erdgasruß und „Channel Blacks" (auf einer Eisenplatte niedergeschlagener Ruß einer Erdgasflamme). Von diesen werden Ölruß und Acetylenruß bevorzugt, weil sie mit ausgezeichneter Wirkung elektrische Leitfähigkeit verleihen. Außerdem ist der Durchmesser der Primärpartikel der elektrisch leitfähigen Teilchen nicht besonders begrenzt, vorzugsweise ist er nicht größer als 1 μm.
Der Anteil des elektrisch leitfähigen Materials an der inneren wasserabweisenden Schicht ist nicht besonders beschränkt und liegt vorzugsweise im Bereich von 20 bis 95 Massenprozent und insbesondere im Bereich von 40 bis 90 Massenprozent. Falls der Anteil des elektrisch leitfähigen Materials zu gering ist, kann eine zu geringe elektrische Leitfähigkeit verliehen werden. Ist der Anteil des elektrisch leitfähigen Materials zu hoch, kann die Fähigkeit zur Wasserabstoßung reduziert sein.
Die Dicke der inneren wasserabweisenden Schicht ist nicht besonders begrenzt und vorzugsweise liegt sie im Bereich von 1 bis 1000 μm und insbesondere im Bereich von 5 bis 50 μm.
Während die innere wasserabweisende Schicht unter Anwendung jedes Verfahrens ausgebildet werden kann, kann sie im allgemeinen unter Anwendung eines Verfahrens ausgebildet werden, das das Überziehen des entfernbaren Abschnitts mit einer eine innere wasserabweisende Schicht ausbildenden, das wasserabstoßende Material und das elektrisch leitfähige Material enthaltenden Zusammensetzung und das Beheizen des Überzugs einschließt. Bei dieser Verfahrensweise liegt die Temperatur beim Beheizen im allgemeinen, wenn auch nicht darauf beschränkt, bei etwa 350°C.
(2) Innere katalytische Elektrodenschicht
Die bei der vorliegenden Erfindung zu verwendende innere katalytische Elektrodenschicht ist eine Schicht, die eine Reaktion zur Erzeugung von Elektrizität ermöglicht und zwischen dem inneren Stromkollektor oder der inneren wasserabweisenden Schicht und der festen Elektrolytmembran angeordnet ist. Als innere katalytische Elektrodenschicht kann eine Schicht benutzt werden, die der bei den allgemeinen Brennstoffzellen der flacher Bauart benutzten katalytischen Elektrodenschicht ähnlich ist, ohne daß hier eine Beschränkung auferlegt wird. Ein Beispiel dafür schließt eine ein Elektrolytmaterial, wie ein Polymer auf der Basis von Perfluorsulfonsäure, umfassende innere katalytische Elektrodenschicht, ein elektrisch leitendes Material, wie Ruß, und einen Katalysator, wie Platin ein. Außerdem ist die Dicke der inneren katalytischen Elektrodenschicht nicht besonders beschränkt und liegt vorzugsweise im Bereich von 1 bis 100 μm und besonders bevorzugt im Bereich von 5 bis 20 μm.
Die innere katalytische Elektrodenschicht kann durch jedes Verfahren ausgebildet werden. Beispielsweise kann die innere katalytische Elektrodenschicht direkt auf dem entfernbaren Abschnitt durch ein Verfahren ausgebildet werden, das das Aufbringen einer zur Bildung einer katalytischen Elektrodenschicht geeigneten, ein Elektrolytmaterial, das elektrisch leitende Material und den Katalysator enthaltenden Zusammensetzung auf den entfernbaren Abschnitt einschließt, und dann das Trocknen der Zusammensetzung. Alternativ kann, wenn die innere wasserabweisende Schicht bereits auf dem entfernbaren Abschnitt ausgebildet ist, eine vorher in Rohrform gebrachte innere katalytische Elektrodenschicht auf der inneren wasserabweisenden Schicht angeordnet werden. Im Hinblick auf die Haftung wird jedoch die Verfahrensweise mit Aufbringen und Trocknen der zur Bildung der katalytischen Elektrodenschicht geeigneten Zusammensetzung bevorzugt.
(3) Feste Elektrolytmembran
Die bei der vorliegenden Erfindung benutzte feste Elektrolytmembran ist eine Schicht zur Übertragung von Protonen und im allgemeinen zwischen der inneren katalytischen Elektrodenschicht und der äußeren katalytischen Elektrodenschicht angeordnet. Als feste Elektrolytmembran kann eine ähnlich der bei der allgemeinen Brennstoffzelle der flacher Bauart benutzten katalytischen Elektrodenschicht eingesetzt werden, und dem wird keine Beschränkung auferlegt. Spezielle Beispiele dafür schließen Polymere auf der Basis von Perfluorsulfonsäure ein, verkörpert durch Nafion (Handelsname, hergestellt von DuPont) und Harze auf Kohlenwasserstoffbasis, verkörpert durch Harze auf Amidbasis. Beispiele zur Herstellung einer solchen festen Elektrolytmembran schließen, ohne darauf beschränkt zu sein, ein Verfahren zum Aufbringen und Trocknen einer zur Herstellung einer festen Elektrolytmembran geeigneten Zusammensetzung und ein Verfahren, um auf der inneren katalytischen Elektrodenschicht eine vorgefertigte, röhrenförmige feste Elektrolytmembran anzuordnen.
Des weiteren, kann als anderes Beispiel der festen Elektrolytmembran eine anorganische feste Elektrolytmembran hauptsächlich zusammengesetzt aus einem Siliziumoxid genannt werden. Beispiele der anorganischen festen Elektrolytmembran schließen eine ein poröses Glas benutzende feste Elektrolytmembran und eine ein Phosphatglas benutzende feste Elektrolytmembran ein. Ein Beispiel der ein poröses Glas benutzenden festen Elektrolytmembran schließt eine solche ein, die erhalten wird durch das Umsetzen eines Silankopplungsmittels, wie eine Mercaptopropyltrimethoxysilan, mit OH-Gruppen an der inneren Oberfläche feiner Poren des porösen Glases und folgender Einführung protonenleitender Sulfonsäuregruppen durch Oxidation der Mercaptogruppen (-SH). In Verbindung mit diesem Herstellungsverfahren kann auf „Chemistry and Chemical Industry"; Band 57, Nr. 1 (2004), Seiten 41–44, Bezug genommen werden. Andererseits kann in Verbindung mit der festen Elektrolytmembran unter Verwendung von Phosphatglas auf „Fuel Cells", Band 3, Nr. 3, 2004, Seiten 69–71, verwiesen werden. Beispiele für Verfahren zur Herstellung solch einer festen Elektrolytmembran schließen, ohne darauf beschränkt zu sein, Verfahren zum Anordnen einer vorgefertigten, röhrenförmigen festen Elektrolytmembran auf der inneren katalytischen Elektrodenschicht ein.
(4) Äußere katalytische Elektrodenschicht
Die äußere katalytische Elektrodenschicht zur Verwendung bei der vorliegenden Erfindung ist eine Schicht, die eine Reaktion zur Erzeugung von Elektrizität ermöglicht und im allgemeinen zwischen der festen Elektrolytmembran und dem äußeren Stromkollektor oder der äußeren wasserabweisenden Schicht angeordnet ist. Für die äußere katalytische Elektrodenschicht ist das, was oben in Verbindung mit „(2) Innere katalytische Elektrodenschicht" beschrieben ist, auch anwendbar und deshalb wird hier von einer Erläuterung derselben abgesehen.
(5) Äußere wasserabweisende Schicht
Die bei der vorliegenden Erfindung benutzte äußere wasserabweisende Schicht hat die Funktion, die Ableitung von bei der Elektrizität erzeugenden Reaktion entstehendem Wasser zu erleichtern, und ist im allgemeinen zwischen dem äußeren Stromkollektor und der äußeren katalytischen Elektrodenschicht angeordnet. Als äußere wasserabweisende Schicht ist auch das anwendbar, was oben unter „(1) Innere wasserabweisende Schicht" beschrieben ist und deshalb wird hier von einer Erläuterung derselben abgesehen.
(6) Äußerer Stromkollektor
Der äußere Stromkollektor zur Anwendung bei der vorliegenden Erfindung dient zur Sammlung der Elektrizität, die durch die elektrizitätserzeugende Reaktion erzeugt wird, und ist im allgemeinen außerhalb der äußeren katalytischen Elektrodenschicht oder der äußeren wasserabweisenden Schicht angeordnet. Die Form des äußeren Stromkollektors ist nicht besonders beschränkt, solang er das Gas befähigt, in radialer Richtung der Brennstoffzelle der Röhrenbauart zu strömen. Eine federartige Gestalt, die Gestalt eines Netzwerkes, eine schraubenförmige Gestalt, usw. können genannt werden, unter diesen wird die federförmige Gestalt bevorzugt. Des weiteren kann der äußere Stromkollektor ein zylindrischer sein, der teilweise mit Poren ausgebildet ist. Als Material für den äußeren Stromkollektor wird ein Material mit hoher elektrischer Leitfähigkeit bevorzugt. Es gibt keine besonderen Beschränkungen für dieses Material, doch schließen spezielle Beispiele dafür Titan, Edelstahl, Platin, Gold, SiO₂, B₂O₂, Nd₂O, Legierungen auf Titanbasis, wie TiC, TiSi₂ und TiB₂, Kohlenstoff, elektrisch leitfähige Keramik und elektrisch leitfähige Harze ein.
3. Entfernungsschritt
Als nächstes wird der Entfernungsschritt gemäß der vorliegenden Erfindung erläutert. Bei der vorliegenden Erfindung ist der Entfernungsschritt der auf den Funktionsschichtformungsschritt folgende Schritt zur Entfernung des entfernbaren Abschnitts. Bei diesem Schritt wird der entfernbare Abschnitt durch ein Verfahren entfernt, das von den Eigenschaften des entfernbaren Abschnitts abhängig ist. Die Eigenschaften des entfernbaren Abschnitts und die entsprechenden Entfernungsverfahren sind oben im Abschnitt „1. Füllschritt" beschrieben, weshalb hier eine Wiederholung entfällt. Bei der vorliegenden Erfindung sollten, wenn die Funktionsschicht nicht alle für die Brennstoffzelle notwendigen Schichten abdeckt, die anderen notwendigen Schichten nach der Vollendung des Entfernungsschritts ausgebildet werden. Beispielsweise werden, wenn der Entfernungsschritt ausgeführt wird, nachdem nur die innere wasserabweisende Schicht als Funktionsschicht ausgebildet worden ist, andere Schichten, wie die innere katalytische Elektrodenschicht, ausgebildet, nachdem der Entfernungsschritt vollendet ist, so daß eine Brennstoffzelle der Röhrenbauart erzeugt wird.
Die oben beschriebenen Ausführungsformen sind nicht in beschränkender Absicht erläutert. Die obigen Ausführungen sind lediglich beispielhaft beschrieben und jedwede andere Ausführungsform, die im wesentlichen die gleichen Merkmale aufweist und im wesentlichen die gleiche Wirkung und den gleichen Vorteil hat wie die durch die Ansprüche definierte technische Idee, fällt in den technischen Umfang der Erfindung.
BEISPIELE
Nachfolgend wird die Erfindung genauer unter Bezugnahme auf Beispiele beschrieben.
[Beispiel 1]
Pulverförmiger Polyvinylalkohol (PVA) wurde auf die Rinnenabschnitte (Gasströmungskanäle) eines zylindrischen inneren Stromkollektors (φ = 0,85 mm × 180 mm), 0,1 mm Rinnen) aufgesprüht und dann zur Bildung entfernbarer Abschnitte getrocknet. Eine die gleichen Mengen an Polytetrafluorethylen (PTFE) und Acetylenruß enthaltende Zusammensetzung zur Bildung einer inneren wasserabweisende Schicht wurde dann auf den inneren Stromkollektor und die entfernbaren Abschnitte aufgetragen, so daß eine innere wasserabweisende Schicht ausgebildet wurde. Die resultierende Zusammensetzung wurde dann in Wasser eingetaucht, so daß der PVA entfernt wurde. Nach Entfernung des PVA wurden die Gasströmungskanäle geprüft. Als Ergebnis wurde festgestellt, daß kein Gasströmungskanal blockiert war.
[Beispiel 2]
Parafin wurde auf die Rinnen (Gasströmungskanäle) des gleichen Stromkollektors wie dem beim Beispiel 1 benutzten aufgebracht, so daß entfernbare Abschnitte gebildet wurden. Eine die gleichen Mengen an Polytetrafluorethylen (PTFE) und Acetylenruß enthaltende Zusammensetzung zur Bildung einer inneren wasserabweisende Schicht wurde dann auf den inneren Stromkollektor und die entfernbaren Abschnitte aufgetragen, so daß eine innere wasserabweisende Schicht ausgebildet wurde. Die resultierende Zusammensetzung wurde dann auf 150 bis 200°C erwärmt, so daß das Paraffin entfernt wurde. Nach Entfernung des Paraffins wurden die Gasströmungskanäle geprüft. Als Ergebnis wurde festgestellt, daß kein Gasströmungskanal blockiert war.
[Beispiel 3]
Pulverförmiger Polyvinylalkohol (PVA) wurde auf die Rinnenabschnitte (Gasströmungskanäle) des gleichen Stromkollektors wie dem beim Beispiel 1 benutzten aufgesprüht und dann zur Bildung entfernbarer Abschnitte getrocknet. Dann werden eine innere wasserabweisende Schicht, eine innere katalytische Elektrodenschicht (mit einer Dicke von 15 μm), eine feste Elektrolytmembran (mit einer Dicke von 45 μm), eine äußere katalytische Elektrodenschicht (mit einer Dicke von 15 μm) und eine äußere wasserabweisende Schicht aufeinanderfolgend durch ein Sprühverfahren ausgebildet, und schließlich wurde darum ein äußerer Stromkollektor angeordnet. Die resultierende Zusammensetzung wurde dann in Wasser eingetaucht, so daß der PVA entfernt wurde. Nach Entfernung des PVA wurden die Gasströmungskanäle geprüft. Als Ergebnis wurde festgestellt, daß kein Gasströmungskanal blockiert war.
ZUSAMMENFASSUNG
Die vorliegende Erfindung beabsichtigt hauptsächlich ein Verfahren zur Herstellung einer Brennstoffzelle der Röhrenbauart zu schaffen, durch welches eine Brennstoffzelle der Röhrenbauart mit guter Haftung hergestellt werden kann, ohne den Gasströmungskanal in ihrem inneren Stromkollektor zu blockieren.
Um dieser Aufgabe gerecht zu werden, sieht die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer Brennstoffzelle der Röhrenbauart vor, welches folgende Schritte umfaßt: einen Füllschritt, um einen säulenförmigen inneren Stromkollektor vorzusehen, der an seiner äußeren Umfangsfläche einen Gasströmungskanal aufweist, und zum Befüllen des Gasströmungskanals mit einer entfernbaren Substanz zur Bildung eines entfernbaren Abschnitts; einen Funktionsschichtformungsschritt zur Ausbildung einer Funktionsschicht auf wenigstens dem entfernbaren Abschnitt; und einen Entfernungsschritt zum Entfernen des entfernbaren Abschnitts nach dem Funktionsschichtformungsschritt.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- JP 2002-124273 [0006]
- JP 09-223507 [0006]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

- „Chemistry and Chemical Industry"; Band 57, Nr. 1 (2004), Seiten 41–44 [0061]
- „Fuel Cells", Band 3, Nr. 3, 2004, Seiten 69–71 [0061]

Claims

Verfahren zur Herstellung eine Brennstoffzelle der Röhrenbauart, umfassend: einen Füllschritt, um einen säulenförmigen inneren Stromkollektor vorzusehen, der an seiner äußeren Umfangsfläche einen Gasströmungskanal aufweist, und zum Befüllen des Gasströmungskanals mit einer entfernbaren Substanz zur Bildung eines entfernbaren Abschnitts; einen Funktionsschichtformungsschritt zur Ausbildung einer Funktionsschicht auf wenigstens dem entfernbaren Abschnitt; und einen Entfernungsschritt zum Entfernen des entfernbaren Abschnitts nach dem Funktionsschichtformungsschritt.
Verfahren zur Herstellung einer Brennstoffzelle der Röhrenbauart nach Anspruch 1, bei welchem der säulenförmige innere Stromkollektor einen kreisförmigen Querschnitt besitzt.
Verfahren zur Herstellung einer Brennstoffzelle der Röhrenbauart nach einem der Ansprüche 1 oder 2, bei welchem die entfernbare Substanz eine durch Flüssigkeit entfernbare Substanz ist, die entfernt werden kann, indem einer Flüssigkeit der Durchfluß durch den Gasströmungskanal gestattet wird, oder eine durch Wärme entfernbare Substanz, die entfernt werden kann, indem der Gasströmungskanal erwärmt wird.
Verfahren zur Herstellung einer Brennstoffzelle der Röhrenbauart nach Anspruch 3, bei welchem die durch Flüssigkeit zu entfernende Substanz Polyvinylalkohol ist.
Verfahren zur Herstellung einer Brennstoffzelle der Röhrenbauart nach Anspruch 3, bei welchem die durch Wärme zu entfernende Substanz Paraffin ist.
Verfahren zur Herstellung einer Brennstoffzelle der Röhrenbauart nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei welchem die Funktionsschicht eine innere wasserabweisende Schicht ist.
Verfahren zur Herstellung einer Brennstoffzelle der Röhrenbauart nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei welchem die Funktionsschicht eine innere katalytische Elektrodenschicht ist.