DE112019000076T5 - Legierungselement, Zellenstapel und Zellenstapelvorrichtung - Google Patents

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Toshiyuki Nakamura
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Abstract

Eine obere Platte (201) eines Rohrverteilers (200) umfasst ein Basiselement (210), mehrere eingebettete Abschnitte (213) und eine Beschichtungsschicht (211). Das Basiselement (210) umfasst mehrere Aussparungen (210b) in einer Oberfläche (210a) und ist durch ein Legierungsmaterial, das Chrom enthält, gebildet. Die eingebetteten Abschnitte (213) sind jeweils in den Aussparungen (210b) angeordnet und sind durch ein Keramikmaterial gebildet. Die Beschichtungsschicht (211) bedeckt die Oberfläche (210a) und ist mit den eingebetteten Abschnitten (213) verbunden. Im Hinblick auf die mehreren eingebetteten Abschnitte (213) in einem Querschnitt des Basiselements (210) in der Dickenrichtung ist ein Mittelwert von tatsächlichen Längen (L1) von Liniensegmenten, von denen jedes durch Verbinden von Mittelpunkten eines Teils eines eingebetteten Abschnitts (213) erhalten wird, der in die Aussparung (210b) eingebettet ist, in einer Oberflächenrichtung senkrecht zur Dickenrichtung länger als ein Mittelwert von Längen (L2) von geraden Linien, die jeweils einen Startpunkt und einen Endpunkt des Liniensegments verbinden. Der Mittelwert der tatsächlichen Längen (L1) ist 1,10-mal oder mehr als der Mittelwert der Längen (L2) der geraden Linien.

Description

  • TECHNISCHES GEBIET
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Legierungselement, einen Zellenstapel und eine Zellenstapelvorrichtung.
  • STAND DER TECHNIK
  • Eine Zellenstapelvorrichtung, die mit einem Zellenstapel, in dem mehrere Brennstoffzellen, die ein Typ von elektrochemischer Zelle sind, durch Stromkollektorelemente elektrisch miteinander verbunden sind, und einem Rohrverteiler zum Abstützen der Brennstoffzellen versehen ist, ist bereits bekannt (siehe Patentliteraturen 1 und 2). Im Stromkollektorelement und im Rohrverteiler wird ein Legierungselement verwendet.
  • Der in der Patentliteratur 1 offenbarte Rohrverteiler ist mit einer Beschichtungsschicht versehen, die die Oberfläche eines Basiselements bedeckt, das durch Edelstahl gebildet ist, um eine Verflüchtigung von Cr (Chrom) vom Basiselement zu verhindern.
  • Das in der Patentliteratur 2 offenbarte Stromkollektorelement ist mit einer Beschichtungsschicht versehen, die die Oberfläche eines Basiselements bedeckt, das durch eine Legierung auf Fe-Cr-Basis, eine Legierung auf Ni-Cr-Basis oder dergleichen gebildet ist, um eine Verflüchtigung von Cr vom Basiselement zu verhindern.
  • In der Patentliteratur 2 ist es auch möglich, die Trennung der Beschichtungsschicht vom Basiselement infolge eines Abschnitts einer Chromoxidschicht der Beschichtungsschicht zu verhindern, der mit dem Basiselement in Kontakt steht, die in Aussparungen der Oberfläche des Basiselements eintritt.
  • ENTGEGENHALTUNGSLISTE
  • PATENTLITERATUR
    • Patentliteratur 1: JP 2015-035418A
    • Patentliteratur 2: WO 2013/172451
  • ZUSAMMENFASSUNG
  • TECHNISCHES PROBLEM
  • Bei dem in der Patentliteratur 2 offenbarten Stromkollektorelement kann sich jedoch während des Betriebs der Zellenstapelvorrichtung die Beschichtungsschicht vom Basiselement trennen.
  • Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Legierungselement, einen Zellenstapel und eine Zellenstapelvorrichtung zu schaffen, die die Trennung einer Beschichtungsschicht verhindern können.
  • LÖSUNG FÜR DAS PROBLEM
  • Ein Legierungselement gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst ein Basiselement, das mehrere Aussparungen in einer Oberfläche des Basiselements umfasst und das durch ein Legierungsmaterial gebildet ist, das Chrom enthält, mehrere eingebettete Abschnitte, die jeweils in den mehreren Aussparungen angeordnet sind und durch ein Keramikmaterial gebildet sind, und eine Beschichtungsschicht, die zumindest einen Abschnitt der Oberfläche des Basiselements bedeckt und mit den mehreren eingebetteten Abschnitten verbunden ist. Ein Mittelwert von tatsächlichen Längen von Liniensegmenten der mehreren eingebetteten Abschnitte ist länger als ein Mittelwert von geraden Längen von geraden Linien der mehreren eingebetteten Abschnitte in einem Querschnitt des Basiselements entlang einer Dickenrichtung des Basiselements. Das Liniensegment verbindet Mittelpunkte eines Teils des eingebetteten Abschnitts in einer Oberflächenrichtung, der in die Aussparung eingebettet ist. Die Oberflächenrichtung ist zur Dickenrichtung senkrecht. Die gerade Linie verbindet einen Startpunkt und einen Endpunkt des Liniensegments. Der Mittelwert der tatsächlichen Längen ist 1,10-mal oder mehr der Mittelwert der Längen der geraden Linien.
  • VORTEILHAFTE EFFEKTE
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung ist es möglich, ein Legierungselement, einen Zellenstapel und eine Zellenstapelvorrichtung zu schaffen, die in der Lage sind, die Trennung einer Beschichtungsschicht zu verhindern.
  • Figurenliste
    • 1 ist eine perspektivische Ansicht einer Zellenstapelvorrichtung.
    • 2 ist eine perspektivische Ansicht eines Rohrverteilers.
    • 3 ist eine Querschnittsansicht der Zellenstapelvorrichtung.
    • 4 ist eine perspektivische Ansicht einer Brennstoffzelle.
    • 5 ist eine Querschnittsansicht entlang des in 4 gezeigten Q-Q.
    • 6 ist eine Querschnittsansicht entlang des in 2 gezeigten P-P.
    • 7 ist eine vergrößerte Ansicht eines in 6 gezeigten Bereichs A.
    • 8 ist ein Diagramm, das ein Verfahren zur Herstellung eines Rohrverteilers darstellt.
    • 9 ist ein Diagramm, das ein Verfahren zur Herstellung des Rohrverteilers darstellt.
    • 10 ist ein Diagramm, das ein Verfahren zur Herstellung des Rohrverteilers darstellt.
    • 11 ist ein Diagramm, das ein Verfahren zur Herstellung des Rohrverteilers darstellt.
    • 12 ist ein Diagramm, das ein Verfahren zur Herstellung des Rohrverteilers darstellt.
    • 13 ist eine Querschnittsansicht, die die Konfiguration einer Beschichtungsschicht gemäß der Variation 6 zeigt.
    • 14 ist eine Querschnittsansicht, die die Konfiguration einer Beschichtungsschicht gemäß der Variation 7 zeigt.
  • BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSFORMEN
  • Eine Ausführungsform einer Zellenstapelvorrichtung gemäß dieser Ausführungsform wird mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben.
  • Zellenstapelvorrichtung 100
  • 1 ist eine perspektivische Ansicht einer Zellenstapelvorrichtung 100. Die Zellenstapelvorrichtung umfasst einen Rohrverteiler 200 und einen Zellenstapel 250.
  • Rohrverteiler 200
  • 2 ist eine perspektivische Ansicht des Rohrverteilers 200. Der Rohrverteiler 200 ist ein Beispiel eines „Legierungselements“.
  • Der Rohrverteiler 200 ist dazu konfiguriert, Brennstoffgas (z. B. Wasserstoff) zu Brennstoffzellen 300 zu verteilen. Der Rohrverteiler 200 ist hohl und weist einen Innenraum auf. Brennstoffgas wird zum Innenraum des Rohrverteilers 200 über ein Einführungsrohr 204 zugeführt.
  • Der Rohrverteiler 200 umfasst eine obere Platte 201 und einen Behälter 202. Die obere Platte 201 ist zu einer flachen Plattenform ausgebildet. Der Behälter 202 ist zu einer Becherform ausgebildet. Die obere Platte 201 ist so angeordnet, dass sie eine obere Öffnung des Behälters 202 bedeckt.
  • Die obere Platte 201 ist an den Behälter 202 durch ein Bindematerial 103 (in 2 nicht gezeigt, siehe 6) gebunden. Beispiele des Bindematerials 103 umfassen kristallisiertes Glas, amorphes Glas, Hartlötmaterialien und Keramikmaterialien. In dieser Ausführungsform bezieht sich kristallisiertes Glas auf Glas, in dem das Verhältnis „des Volumens einer Kristallphase“ zum Gesamtvolumen (der Grad der Kristallinität) 60 % oder mehr ist und das Verhältnis „des Volumens einer amorphen Phase und von Verunreinigungen“ zum Gesamtvolumen geringer als 40% ist. Beispiele von solchem kristallisierten Glas umfassen Glas auf SiO2-B2O3-Basis, SiO2-CaO-Basis und SiO2-MgO-Basis.
  • Die obere Platte 201 ist mit mehreren Einsetzlöchern 203 versehen. Die Einsetzlöcher 203 sind in der Richtung angeordnet, in der die Brennstoffzellen 300 angeordnet sind (die Z-Achsen-Richtung). Die Einsetzlöcher 203 sind voneinander entfernt angeordnet. Die Einsetzlöcher 203 stehen mit dem Innenraum des Rohrverteilers 200 und der Außenseite in Verbindung.
  • Eine Konfiguration des Rohrverteilers 200 wird später im Einzelnen beschrieben.
  • Zellenstapel 250
  • 3 ist eine Querschnittsansicht der Zellenstapelvorrichtung 100. Der Zellenstapel 250 umfasst mehrere Brennstoffzellen 300 und mehrere Stromkollektorelemente 301.
  • Die Brennstoffzellen 300 erstrecken sich vom Rohrverteiler 200. Insbesondere erstrecken sich die Brennstoffzellen 300 von der oberen Platte 201 des Rohrverteilers 200 aufwärts (die X-Achsen-Richtung). Das heißt, die Längsrichtung (die X-Achsen-Richtung) jeder Brennstoffzelle 300 erstreckt sich aufwärts. Obwohl die Länge jeder Brennstoffzelle 300 in der Längsrichtung (der X-Achsen-Richtung) etwa 100 bis 300 mm sein kann, ist die Länge davon nicht darauf begrenzt.
  • Basisendpunkte der Brennstoffzellen 300 sind in die Einsetzlöcher 203 des Rohrverteilers 200 eingesetzt. Die Brennstoffzellen 300 sind an den Einsetzlöchern 203 durch das Bindematerial 101 befestigt. Die Brennstoffzellen 300 sind am Rohrverteiler 200 durch das Bindematerial 101 in einem Zustand befestigt, in dem die Brennstoffzellen 300 in die Einsetzlöcher 203 eingesetzt sind. Spalte zwischen den Brennstoffzellen 300 und den Einsetzlöchern 203 sind mit dem Bindematerial 101 gefüllt. Beispiele des Bindematerials 101 umfassen kristallisiertes Glas, amorphes Glas, Hartlötmaterialien und Keramikmaterialien.
  • Jede Brennstoffzelle 300 ist zu einer Plattenform ausgebildet, die sich in der Längsrichtung (der X-Achsen-Richtung) und der Breitenrichtung (der Y-Achsen-Richtung) erstreckt. Die Brennstoffzellen 300 sind in Intervallen in der Richtung angeordnet, in der die Brennstoffzellen 300 angeordnet sind (die Z-Achsen-Richtung). Obwohl keine spezielle Begrenzung für die Intervalle zwischen zwei benachbarten Brennstoffzellen 300 besteht, können die Intervalle dazwischen eine Länge von etwa 1 bis 5 mm aufweisen.
  • Jede Brennstoffzelle 300 weist intern einen Gaskanal 11 auf. Brennstoffgas (Wasserstoff usw.) wird vom Rohrverteiler 200 zu den Gaskanälen 11 zugeführt und Oxidationsmittelgas (Luft usw.) wird zu den Umfängen der Brennstoffzellen 300 während des Betriebs der Zellenstapelvorrichtung 100 zugeführt.
  • Zwei benachbarte Brennstoffzellen 300 sind durch das Stromkollektorelement 301 elektrisch miteinander verbunden. Das Stromkollektorelement 301 ist an Basisenden von zwei benachbarten Brennstoffzellen 300 über Bindematerialien 102 gebunden. Das Bindematerial 102 kann mindestens eines sein, das beispielsweise aus (Mn, CO)3O4, (La, Sr) MnO3 und (La, Sr)(Co, Fe)O3 ausgewählt ist.
  • Brennstoffzelle 300
  • 4 ist eine perspektivische Ansicht einer Brennstoffzelle 300. 5 ist eine Querschnittsansicht davon entlang des in 4 gezeigten Q-Q.
  • Die Brennstoffzelle 300 umfasst ein Trägersubstrat 10 und mehrere Leistungserzeugungselementabschnitte 20.
  • Trägersubstrat 10
  • Das Trägersubstrat 10 umfasst intern mehrere Gaskanäle 11, die sich in der Längsrichtung (der X-Achsen-Richtung) des Trägersubstrats 10 erstrecken. Die Gaskanäle 11 erstrecken sich von der Basisendseite des Trägersubstrats 10 in Richtung der Vorderendseite. Die Gaskanäle 11 erstrecken sich im Wesentlichen parallel zueinander.
  • Wie in 5 gezeigt, weist das Trägersubstrat 10 mehrere erste Aussparungen 12 auf. In dieser Ausführungsform sind die ersten Aussparungen 12 in beiden Hauptoberflächen des Trägersubstrats 10 ausgebildet, können jedoch in nur einer Hauptoberfläche ausgebildet sein. Die ersten Aussparungen 12 sind in der Längsrichtung des Trägersubstrats 10 voneinander entfernt angeordnet.
  • Das Trägersubstrat 10 ist durch ein poröses Material gebildet, das keine Elektronenleitfähigkeit aufweist. Das Trägersubstrat 10 kann beispielsweise durch CSZ (mit Kalziumoxid stabilisiertes Zirkondioxid) gebildet sein. Alternativ kann das Trägersubstrat 10 durch NiO (Nickeloxid) und YSZ (8YSZ) (mit Yttriumoxid stabilisiertes Zirkondioxid) oder MgO (Magnesiumoxid) oder MgAl2O4 (Magnesiumoxidaluminiumoxidspinell) gebildet sein. Das Trägersubstrat 10 weist beispielsweise eine Porosität von etwa 20% bis 60% auf.
  • Leistungserzeugungselementabschnitt 20
  • Die Leistungserzeugungselementabschnitte 20 sind durch das Trägersubstrat 10 abgestützt. In dieser Ausführungsform sind die Leistungserzeugungselementabschnitte 20 auf beiden Hauptoberflächen des Trägersubstrats 10 ausgebildet, können jedoch auf nur einer Hauptoberfläche ausgebildet sein. Die Leistungserzeugungselementabschnitte 20 sind in der Längsrichtung des Trägersubstrats 10 voneinander entfernt angeordnet. Das heißt, die Brennstoffzelln 300 gemäß dieser Ausführungsform sind sogenannte Brennstoffzellen vom horizontalen Streifentyp. Die Leistungserzeugungselementabschnitte 20, die in der Längsrichtung zueinander benachbart sind, sind durch ein Zwischenverbindungselement 31 elektrisch miteinander verbunden.
  • Die Leistungserzeugungselementabschnitte 20 umfassen Brennstoffelektroden 4, Elektrolyte 5, Luftelektroden 6 und Reaktionsverhinderungsschichten 7.
  • Die Brennstoffelektrode 4 ist ein gesinterter Körper, der durch ein leitfähiges poröses Material gebildet ist. Die Brennstoffelektrode 4 umfasst einen Brennstoffelektrodenstromkollektorabschnitt 41 und einen aktiven Brennstoffelektrodenabschnitt 42.
  • Der Brennstoffelektrodenstromkollektorabschnitt 41 ist in der ersten Aussparung 12 angeordnet. Insbesondere ist die erste Aussparung 12 mit dem Brennstoffelektrodenstromkollektorabschnitt 41 gefüllt und der Brennstoffelektrodenstromkollektorabschnitt 41 weist dieselbe äußere Form wie die erste Aussparung 12 auf. Die Brennstoffelektrodenstromkollektorabschnitte 41 weisen jeweils eine zweite Aussparung 411 und eine dritte Aussparung 412 auf. Der aktive Brennstoffelektrodenabschnitt 42 ist in der zweiten Aussparung 411 angeordnet. Außerdem ist das Zwischenverbindungselement 31 in der dritten Aussparung 412 angeordnet.
  • Der Brennstoffelektrodenstromkollektorabschnitt 41 weist Elektronenleitfähigkeit auf. Der Brennstoffelektrodenstromkollektorabschnitt 41 weist vorzugsweise eine Elektronenleitfähigkeit auf, die höher ist als jene des aktiven Brennstoffelektrodenabschnitts 42. Der Luftelektrodenstromkollektorabschnitt 41 kann Sauerstoffionenleitfähigkeit aufweisen oder muss dies nicht.
  • Der Brennstoffelektrodenstromkollektorabschnitt 41 kann beispielsweise durch NiO (Nickeloxid) und YSZ (8YSZ) (mit Yttriumoxid stabilisiertes Zirkondioxid) gebildet sein. Alternativ kann der Brennstoffelektrodenstromkollektorabschnitt 41 auch durch NiO (Nickeloxid) und Y2O3 (Yttriumoxid) oder NiO (Nickeloxid) und CSZ (mit Kalziumoxid stabilisiertes Zirkondioxid) gebildet sein. Der Brennstoffelektrodenstromkollektorabschnitt 41 weist eine Dicke von etwa 50 bis 500 µm auf und die erste Aussparung 12 kann eine Tiefe von etwa 50 bis 500 µm aufweisen.
  • Der aktive Brennstoffelektrodenabschnitt 42 weist Sauerstoffionenleitfähigkeit und Elektronenleitfähigkeit auf. Der Gehalt einer Substanz mit Sauerstoffionenleitfähigkeit im aktiven Brennstoffelektrodenabschnitt 42 ist höher als jener im Brennstoffelektrodenstromkollektorabschnitt 41. Insbesondere ist das Verhältnis des Volumens der Substanz mit Sauerstoffionenleitfähigkeit im aktiven Brennstoffelektrodenabschnitt 42 zum Gesamtvolumen des aktiven Brennstoffelektrodenabschnitts 42 ausschließlich Porenabschnitten größer als das Verhältnis des Volumens der Substanz mit Sauerstoffelektronenleitfähigkeit im Brennstoffelektrodenstromkollektorabschnitt 41 zum Gesamtvolumen des Brennstoffelektrodenstromkollektorabschnitts 41 ausschließlich Porenabschnitten.
  • Der aktive Brennstoffelektrodenabschnitt 42 kann beispielsweise durch NiO (Nickeloxid) und YSZ (8YSZ) (mit Yttriumoxid stabilisiertes Zirkondioxid) gebildet sein. Alternativ kann der aktive Brennstoffelektrodenabschnitt 42 auch durch NiO (Nickeloxid) und GDC (mit Gadolinium dotiertes Ceroxid) gebildet sein. Der aktive Brennstoffelektrodenabschnitt 42 weist eine Dicke von 5 bis 30 µm auf.
  • Der Elektrolyt 5 ist die Brennstoffelektrode 4 bedeckend angeordnet. Insbesondere erstreckt sich der Elektrolyt 5 in der Längsrichtung von einem gegebenen Zwischenverbindungselement 31 zu einem benachbarten Zwischenverbindungselement 31. Das heißt, die Elektrolyte 5 und die Zwischenverbindungselemente 31 sind in einer abwechselnden Weise in der Längsrichtung (der X-Achsen-Richtung) des Trägersubstrats 10 angeordnet. Der Elektrolyt 5 ist dazu konfiguriert, beide Hauptoberflächen des Trägersubstrats 10 zu bedecken.
  • Der Elektrolyt 5 ist ein gesinterter Körper, der durch ein kompaktes Material mit lonenleitfähigkeit und keiner Elektronenleitfähigkeit gebildet ist. Der Elektrolyt 5 kann beispielsweise durch YSZ (8YSZ) (mit Yttriumoxid stabilisiertes Zirkondioxid) gebildet sein. Alternativ kann der Elektrolyt 5 auch durch LSGM (Lanthangallat) gebildet sein. Der Elektrolyt 5 weist beispielsweise eine Dicke von etwa 3 bis 50 µm auf.
  • Die Luftelektrode 6 ist ein gesinterter Körper, der durch ein leitfähiges poröses Material gebildet ist. Die Luftelektrode 6 ist entgegengesetzt zur Brennstoffelektrode 4 in Bezug auf die Elektrode 5 angeordnet. Die Luftelektrode 6 umfasst einen aktiven Luftelektrodenabschnitt 61 und einen Luftelektrodenstromkollektorabschnitt 62.
  • Der aktive Luftelektrodenabschnitt 61 ist auf der Reaktionsverhinderungsschicht 7 angeordnet. Der aktive Luftelektrodenabschnitt 61 weist Sauerstoffionenleitfähigkeit und Elektronenleitfähigkeit auf. Der Gehalt einer Substanz mit Sauerstoffionenleitfähigkeit im aktiven Luftelektrodenabschnitt 61 ist höher als jener im Luftelektrodenstromkollektorabschnitt 62. Insbesondere ist das Verhältnis des Volumens der Substanz mit Sauerstoffionenleitfähigkeit im aktiven Luftelektrodenabschnitt 61 zum Gesamtvolumen des aktiven Luftelektrodenabschnitts 61 ausschließlich Porenabschnitten größer als das Verhältnis des Volumens der Substanz mit Sauerstoffelektronenleitfähigkeit im Luftelektrodenstromkollektorabschnitt 62 zum Gesamtvolumen des Luftelektrodenstromkollektorabschnitts 62 ausschließlich Porenabschnitten.
  • Der aktive Luftelektrodenabschnitt 61 kann beispielsweise durch LSCF=(La, Sr)(Co, Fe)O3 (Lanthanstrontiumkobaltferrit) gebildet sein. Alternativ kann der aktive Luftelektrodenabschnitt 61 auch durch LSF=(La, Sr)FeO3 (Lanthanstrontiumferrit), LNF=La(Ni, Fe)O3 (Lanthannickelferrit), LSC=(La, Sr) CoOs (Lanthanstrontiumkobaltit) oder dergleichen gebildet sein. Der aktive Luftelektrodenabschnitt 61 kann durch zwei Schichten einer ersten Schicht (inneren Schicht), die durch LSCF gebildet ist, und einer zweiten Schicht (äußeren Schicht), die durch LSC gebildet ist, gebildet sein. Der aktive Luftelektrodenabschnitt 61 weist beispielsweise eine Dicke von 10 bis 100 µm auf.
  • Der Luftelektrodenstromkollektorabschnitt 62 ist auf dem aktiven Luftelektrodenabschnitt 61 angeordnet. Der Luftelektrodenstromkollektorabschnitt 62 erstreckt sich auch vom aktiven Luftelektrodenabschnitt 61 in Richtung des benachbarten Leistungserzeugungselementabschnitts. Der Brennstoffelektrodenstromkollektorabschnitt 41 und der Luftelektrodenstromkollektorabschnitt 62 erstrecken sich von einem Leistungserzeugungsbereich in entgegengesetzten Richtungen. Der Leistungserzeugungsbereich bezieht sich auf einen Bereich, in dem der aktive Brennstoffelektrodenabschnitt 42, der Elektrolyt 5 und der aktive Luftelektrodenabschnitt 61 miteinander überlappen.
  • Der Luftelektrodenstromkollektorabschnitt 62 ist ein gesinterter Körper, der durch ein leitfähiges poröses Material gebildet ist. Der Luftelektrodenstromkollektorabschnitt 62 weist vorzugsweise Elektronenleitfähigkeit auf, die höher ist als jene des aktiven Luftelektrodenabschnitts 61. Der Luftelektrodenstromkollektorabschnitt 62 kann Sauerstoffionenleitfähigkeit aufweisen oder muss dies nicht.
  • Der Luftelektrodenstromkollektorabschnitt 62 kann beispielsweise durch LSCF = (La, Sr)(Co, Fe)O3 (Lanthanstrontiumkobaltferrit) gebildet sein. Alternativ kann der Luftelektrodenstromkollektorabschnitt 62 auch durch LSC=(La, Sr)CoO3 (Lanthanstrontiumkobaltit) gebildet sein. Alternativ kann der Luftelektrodenstromkollektorabschnitt 62 auch durch Ag (Silber) oder Ag-Pd (eine Silber-Palladium-Legierung) gebildet sein. Der Luftelektrodenstromkollektorabschnitt 62 weist beispielsweise eine Dicke von etwa 50 bis 500 µm auf.
  • Die Reaktionsverhinderungsschicht 7 ist ein gesinterter Körper, der durch ein kompaktes Material gebildet ist. Die Reaktionsverhinderungsschicht 7 ist zwischen dem Elektrolyten 5 und dem aktiven Luftelektrodenabschnitt 61 angeordnet. Die Reaktionsverhinderungsschicht 7 ist vorgesehen, um das Auftreten eines Phänomens zu unterdrücken, bei dem eine Reaktionsschicht mit einem großen elektrischen Widerstand an einer Grenzfläche zwischen dem Elektrolyten 5 und der Luftelektrode 6 durch eine Reaktion zwischen YSZ im Elektrolyten 5 und Sr in der Luftelektrode 6 gebildet wird.
  • Die Reaktionsverhinderungsschicht 7 ist durch ein Material gebildet, das Ceroxid enthält, das ein Seltenerdelement enthält. Die Reaktionsverhinderungsschicht 7 kann beispielsweise durch GDC=(Ce, Gd)O2 (mit Gadolinium dotiertes Ceroxid) gebildet sein. Die Reaktionsverhinderungsschicht 7 weist beispielsweise eine Dicke von etwa 3 bis 50 µm auf.
  • Das Zwischenverbindungselement 31 ist dazu konfiguriert, Leistungserzeugungselementabschnitte 20, die in der Längsrichtung (der X-Achsen Richtung) des Trägersubstrats 10 zueinander benachbart sind, elektrisch zu verbinden. Insbesondere erstreckt sich der Luftelektrodenstromkollektorabschnitt 62 eines Leistungserzeugungselementabschnitts 20 in Richtung eines anderen Leistungserzeugungselementabschnitts 20. Der Brennstoffelektrodenstromkollektorabschnitt 41 des anderen Leistungserzeugungselementabschnitts 20erstreckt sich auch in Richtung des einen Leistungserzeugungselementabschnitts 20. Das Zwischenverbindungselement 31 verbindet auch elektrisch den Luftelektrodenstromkollektorabschnitt 62 des einen Leistungserzeugungselementabschnitts 20und den Brennstoffelektrodenstromkollektorabschnitt 41 des anderen Leistungserzeugungselementabschnitts 20. Das Zwischenverbindungselement 31 ist in der dritten Aussparung 412 des Brennstoffelektrodenstromkollektorabschnitts 41 angeordnet. Insbesondere ist das Zwischenverbindungselement 31 in die dritte Aussparung 412 eingebettet.
  • Das Zwischenverbindungselement 31 ist ein gesinterter Körper, der durch ein leitfähiges kompaktes Material gebildet ist. Das Zwischenverbindungselement 31 kann beispielsweise durch LaCrO3 (Lanthanchromit) gebildet sein. Alternativ kann das Zwischenverbindungselement 31 auch durch (Sr, La)TiO3 (Strontiumtitanat) gebildet sein. Das Zwischenverbindungselement weist beispielsweise eine Dicke von 10 bis 100 µm auf.
  • Ausführliche Konfiguration des Rohrverteilers 200
  • Als nächstes wird eine ausführliche Konfiguration des Rohrverteilers 200 mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben. 6 ist eine Querschnittsansicht entlang des in 2 gezeigten P-P. 7 ist eine vergrößerte Ansicht eines in 6 gezeigten Bereichs A.
  • Die obere Platte 201 ist an den Behälter 202 durch das Bindematerial 103 gebunden. Ein Innenraum S1, in den Brennstoffgas zugeführt wird, ist zwischen der oberen Platte 201 und dem Behälter 202 ausgebildet.
  • Die obere Platte 201 umfasst ein Basiselement 210, eine Beschichtungsschicht 211 und eingebettete Abschnitte 213. Der Behälter 202 umfasst ein Basiselement 220, eine Beschichtungsschicht 221 und eingebettete Abschnitte 223. Die Beschichtungsschicht 211 umfasst eine Chromoxidschicht 211a und eine Deckschicht 211b. Die Beschichtungsschicht 221 umfasst eine Chromoxidschicht 221a und eine Deckschicht 221b.
  • Die obere Platte 201 und der Behälter 202 sind Beispiele des „Legierungselements“. Das Basiselement 210 und das Basiselement 220 sind Beispiele des „Basiselements“. Die Beschichtungsschicht 211 und die Beschichtungsschicht 221 sind Beispiele der „Beschichtungsschicht“. Die eingebetteten Abschnitte 213 und der eingebettete Abschnitt 223 sind Beispiele des „eingebetteten Abschnitts“.
  • Da die Konfiguration des Behälters 202 dieselbe wie die Konfiguration der oberen Platte 201 ist, wird die Konfiguration der oberen Platte 201 nachstehend mit Bezug auf 7 beschrieben.
  • Das Basiselement 210 ist zu einer Plattenform ausgebildet. Das Basiselement 210 kann eine flache Plattenform oder eine gekrümmte Plattenform aufweisen. Obwohl keine spezielle Begrenzung für die Dicke des Basiselements 210 besteht, kann dessen Dicke beispielsweise 0,5 bis 4,0 mm sein.
  • Das Basiselement 210 ist durch ein Legierungsmaterial gebildet, das Cr (Chrom) enthält. Ein Legierungsstahl auf Fe-Cr-Basis (Edelstahl usw.), ein Legierungsstahl auf Ni-Cr-Basis oder dergleichen kann als ein solches Metallmaterial verwendet werden. Obwohl keine spezielle Begrenzung für den Cr-Gehalt im Basiselement 210 besteht, kann der Cr-Gehalt 4 bis 30 Massen-% sein.
  • Das Basiselement 210 kann Ti (Titan) und AI (Aluminium) enthalten. Obwohl keine spezielle Begrenzung für den Ti-Gehalt im Basiselement 210 besteht, kann der Ti-Gehalt 0,01 bis 1,0 Atom-% sein. Obwohl keine spezielle Begrenzung für den AI-Gehalt im Basiselement 210 besteht, kann der AI-Gehalt 0,01 bis 0,4 Atom-% sein. Das Basiselement 210 kann Ti als TiO2 (Titandioxid) und AI als Al2O3 (Aluminiumoxid) enthalten.
  • Das Basiselement 210 weist eine Oberfläche 210a und mehrere Aussparungen 210b auf. Die Oberfläche 210a ist eine äußere Oberfläche des Basiselements 210. Das Basiselement 210 ist an die Beschichtungsschicht 211 auf der Oberfläche 210a gebunden. Obwohl die Oberfläche 210a in 7 zu einer im Wesentlichen planaren Form ausgebildet ist, kann die Oberfläche 210a mit winzigen Aussparungen und Vorsprüngen versehen sein oder kann vollständig oder teilweise gekrümmt oder gebogen sein.
  • Die Aussparungen 210b sind in der Oberfläche 210a ausgebildet. Die Aussparungen 210b erstrecken sich von der Oberfläche 210a in Richtung eines inneren Abschnitts des Basiselements 210. Eingebettete Abschnitte 213, die später beschrieben werden, sind in die Aussparungen 210b eingebettet.
  • Obwohl keine spezielle Begrenzung für die Anzahl von Aussparungen 210b besteht, sind die Aussparungen 210b vorzugsweise weit in der Oberfläche 210a verteilt. Obwohl keine spezielle Begrenzung für die Intervalle zwischen Aussparungen 210b besteht, ist es auch besonders bevorzugt, dass die Aussparungen 210b in gleichen Intervallen angeordnet sind. Folglich kann ein Ankereffekt, der sich aus den eingebetteten Abschnitten 213 ergibt, gleichmäßig auf die ganze Beschichtungsschicht 211 ausgeübt werden, wobei somit insbesondere die Trennung der Beschichtungsschicht 211 von dem Basiselement 210 verhindert wird.
  • Die Querschnittsform von mindestens einer der mehreren Aussparungen 210b ist vollständig oder teilweise gekrümmt oder gebogen. Die Querschnittsform einer solchen Aussparung 210b ist keine lineare Form, sondern eine Form, in der zumindest ein Abschnitt davon verzerrt ist. Der tiefste Abschnitt der Aussparung 210b kann einen spitzen Winkel, einen stumpfen Winkel oder eine runde Form aufweisen. 7 zeigt als Beispiel eine keilförmige Aussparung 210b, die vollständig gekrümmt ist (die rechte Seite in 7), und eine keilförmige Aussparung 210b mit einer gekrümmten unteren Hälfte (die linke Seite in 7). Es ist zu beachten, dass die Querschnittsform von mindestens einer der mehreren Aussparungen 210b vollständig linear sein kann.
  • Die Beschichtungsschicht 211 bedeckt zumindest einen Abschnitt des Basiselements 210 und ist mit den eingebetteten Abschnitten 213 verbunden. Die Beschichtungsschicht 211 umfasst in dieser Ausführungsform eine Chromoxidschicht 211a und eine Deckschicht 211b.
  • Die Chromoxidschicht 211a ist auf der Oberfläche 210a des Basiselements 210 ausgebildet. Die Chromoxidschicht 211a bedeckt zumindest einen Abschnitt der Oberfläche 210a des Basiselements 210. Die Chromoxidschicht 211a ist mit den eingebetteten Abschnitten 213 verbunden. Die Chromoxidschicht 211a ist die eingebetteten Abschnitte 213 bedeckend ausgebildet. Die Chromoxidschicht 211a ist mit den eingebetteten Abschnitten 213 verbunden. Obwohl keine spezielle Begrenzung für die Dicke der Chromoxidschicht 211a besteht, kann die Dicke davon 0,5 bis 10 µm sein.
  • Die Deckschicht 211b bedeckt zumindest einen Abschnitt der Chromoxidschicht 211a. Insbesondere bedeckt die Deckschicht 211b zumindest einen Abschnitt eines Bereichs der Chromoxidschicht 211a, der mit Oxidationsmittelgas während des Betriebs der Zellenstapelvorrichtung 100 in Kontakt kommen soll. Die Deckschicht 211b bedeckt vorzugsweise die ganze Oberfläche des Bereichs der Chromoxidschicht 211a, der mit Oxidationsmittelgas in Kontakt kommen soll. Obwohl keine spezielle Begrenzung für die Dicke der Deckschicht 211b besteht, kann die Dicke davon beispielsweise 3 bis 200 µm sein.
  • Die Deckschicht 211b verhindert, dass sich Cr vom Basiselement 210 nach außen verflüchtigt. Dies macht es möglich, zu verhindern, dass sich Elektroden (die Luftelektroden 6 in dieser Ausführungsform) der Brennstoffzellen 300 durch eine Cr-Vergiftung verschlechtern.
  • Die Deckschicht 211b ist durch ein Keramikmaterial gebildet. Ein geeignetes Keramikmaterial zum Bilden der Deckschicht 211b wird gemäß einem Abschnitt ausgewählt, auf den die Deckschicht 211b aufgebracht wird. Wenn das Legierungselement gemäß der vorliegenden Erfindung auf den Rohrverteiler 200 wie in dieser Ausführungsform angewendet wird, muss die Deckschicht 211b Isolationseigenschaften aufweisen und folglich umfassen Beispiele des Keramikmaterials Aluminiumoxid, Siliziumdioxid, Zirkondioxid und kristallisiertes Glas. Wenn andererseits das Legierungselement gemäß der vorliegenden Erfindung auf das Stromkollektorelement 301 angewendet wird, muss die Deckschicht 211b leitfähig sein und folglich umfassen Beispiele des Keramikmaterials Perovskitkomplexoxide, die La und Sr enthalten, und Spinellkomplexoxide, die durch Übergangsmetalle wie z. B. Mn, Co, Ni, Fe und Cu gebildet sind. Die Deckschicht 211b muss jedoch nur die Verflüchtigung von Cr verhindern und das Material, das die Deckschicht 211b bildet, ist nicht auf das vorstehend beschriebene Keramikmaterial begrenzt.
  • Die eingebetteten Abschnitte 213 sind in den Aussparungen 210b des Basiselements 210 angeordnet. Die eingebetteten Abschnitte 213 sind mit der Chromoxidschicht 211a nahe Öffnungsabschnitten der Aussparungen 210b verbunden. Da die Chromoxidschicht 211a in dieser Ausführungsform zwischen die eingebetteten Abschnitte 213 und die Deckschicht 211b eingefügt ist, sind die eingebetteten Abschnitte 213 mit der Chromoxidschicht 211a verbunden. Wenn jedoch die Chromoxidschicht 211a nicht zwischen die eingebetteten Abschnitte 213 und die Deckschicht 211b eingefügt ist, sind die eingebetteten Abschnitte 213 mit der Deckschicht 211b verbunden.
  • In einem Querschnitt des Basiselements 210 entlang der Dickenrichtung ist eine mittlere tatsächliche Länge der mehreren eingebetteten Abschnitte 213 länger als eine mittlere Länge der geraden Linie der mehreren eingebetteten Abschnitte 213. Dies bedeutet, dass mindestens einer der eingebetteten Abschnitte 213 aufgrund dessen, dass mindestens einer der eingebetteten Abschnitte 213 vollständig oder teilweise gekrümmt oder gebogen ist, verzerrt ist. Folglich kann der Ankereffekt der eingebetteten Abschnitte 213 am Basiselement 210 erhöht werden, wobei somit die Trennung der Beschichtungsschicht 211 vom Basiselement 210 verhindert wird.
  • Die mittlere tatsächliche Länge der mehreren eingebetteten Abschnitte 213 bezieht sich auf den Mittelwert der tatsächlichen Längen L1 der eingebetteten Abschnitte 213. Wie in 7 gezeigt, bezieht sich die tatsächliche Länge L1 auf die Länge eines Liniensegments, das durch Verbinden von Mittelpunkten eines Teils des eingebetteten Abschnitts 213 in einer Oberflächenrichtung erhalten wird, der in eine Aussparung 210b eingebettet ist. Die Oberflächenrichtung ist zur Dickenrichtung senkrecht. Die tatsächliche Länge L1 gibt die Gesamtlänge des eingebetteten Abschnitts 213 in der Richtung an, in der sich der eingebettete Abschnitt 213 erstreckt.
  • Die mittlere tatsächliche Länge der eingebetteten Abschnitte 213 kann durch arithmetisches Mitteln der tatsächlichen Längen L1 von zwanzig eingebetteten Abschnitten 213 erhalten werden, die beliebig aus einem Bild ausgewählt werden, das durch Vergrößern eines Querschnitts des Basiselements 210 mit einer Vergrößerung von 1000- bis 20000-mal unter Verwendung eines FE-SEM (Feldemissionsrasterelektronenmikroskops) erhalten wird. Es ist zu beachten, dass, wenn zwanzig eingebettete Abschnitte 213 nicht in einem Querschnitt beobachtet werden können, zwanzig eingebettete Abschnitte 213 nur aus mehreren Querschnitten ausgewählt werden müssen. Ein eingebetteter Abschnitt 213 mit einer tatsächlichen Länge L1 von weniger als 0,1 µm wird jedoch ausgeschlossen, wenn die mittlere tatsächliche Länge der eingebetteten Abschnitte 213 berechnet wird, da ein solcher eingebetteter Abschnitt 213 einen geringfügigen Ankereffekt aufweist und wenig Beitrag zum Effekt des Verhinderns der Trennung der Beschichtungsschicht 211 leistet.
  • Die mittlere Länge der geraden Linie der mehreren eingebetteten Abschnitte 213 bezieht sich auf den Mittelwert der Längen L2 der geraden Linie der eingebetteten Abschnitte 213. Wie in 7 gezeigt, bezieht sich die Länge L2 der geraden Linie auf die Länge einer geraden Linie, die den Startpunkt und den Endpunkt eines Liniensegments verbindet, das die tatsächliche Länge L1 definiert. Die Länge L2 der geraden Linie gibt den kürzesten Abstand zwischen beiden Enden des eingebetteten Abschnitts 213 an.
  • Die mittlere Länge der geraden Linie der mehreren eingebetteten Abschnitte 213 kann durch arithmetisches Mitteln der Längen L2 der geraden Linie der zwanzig eingebetteten Abschnitte 213 erhalten werden, die ausgewählt werden, um die vorstehend beschriebene mittlere tatsächliche Länge zu erhalten.
  • Es ist zu beachten, dass, obwohl die tatsächliche Länge L1 im Wesentlichen dieselbe wie die Länge L2 der geraden Linie ist, wenn der eingebettete Abschnitt 213 vollständig linear ausgebildet ist, die tatsächliche Länge L1 länger ist als die Länge L2 der geraden Linie, wenn mindestens ein Abschnitt davon verzerrt ist, wie der eingebettete Abschnitt 213 gemäß dieser Ausführungsform. Wie in 7 gezeigt, können die eingebetteten Abschnitte 213 verschiedene tatsächliche Längen L1 und verschiedene Längen L2 der geraden Linie aufweisen oder können dieselbe tatsächliche Länge L1 und dieselbe Länge L2 der geraden Linie aufweisen.
  • Obwohl keine spezielle Begrenzung für das Verhältnis der mittleren tatsächlichen Länge zur mittleren Länge der geraden Linie (die mittlere tatsächlichen Länge/die mittlere Länge der geraden Linie) besteht, ist das Verhältnis davon vorzugsweise 1,10 oder mehr. Folglich kann der Ankereffekt der eingebetteten Abschnitte 213 am Basiselement 210 ausreichend erhöht werden, was weiter die Trennung der Beschichtungsschicht 211 vom Basiselement 210 verhindert. Das Verhältnis der mittleren tatsächlichen Länge der eingebetteten Abschnitte 213 zur mittleren Länge der geraden Linie davon (die mittlere tatsächliche Länge/die mittlere Länge der geraden Linie) ist vorzugsweise 1,2 oder mehr und besonders bevorzugt 1,3 oder mehr.
  • Obwohl keine spezielle Begrenzung für die mittlere tatsächliche Länge besteht, kann die mittlere tatsächliche Länge beispielsweise 0,5 µm bis einschließlich 600 µm sein. Obwohl keine spezielle Begrenzung für die mittlere Länge der geraden Linie besteht, kann die mittlere Länge der geraden Linie beispielsweise 0,4 µm bis einschließlich 550 µm sein.
  • Obwohl keine spezielle Begrenzung für die mittlere vertikale Länge der eingebetteten Abschnitte 213 in einem Querschnitt des Basiselements 210 entlang der Dickenrichtung besteht, kann die mittlere vertikale Länge davon beispielsweise 0,4 µm bis einschließlich 500 µm sein. Die mittlere vertikale Länge bezieht sich auf den Mittelwert von vertikalen Längen L3 der eingebetteten Abschnitte 213. Wie in 7 gezeigt, bezieht sich die vertikale Länge L3 auf die Gesamtlänge eines Teils des eingebetteten Abschnitts 213, der in die Aussparung 210b eingebettet ist, in der Dickenrichtung, die zur Oberfläche 210a des Basiselements 210 senkrecht ist. Wie in 7 gezeigt, können die eingebetteten Abschnitte 213 verschiedene vertikale Längen L3 aufweisen oder können dieselbe vertikale Länge L3 aufweisen.
  • Es ist auch bevorzugt, dass die mittlere Bindungsbreite der mehreren eingebetteten Abschnitte 213 und der Chromoxidschicht 211a 0,1 µm oder mehr in einem Querschnitt des Basiselements 210 entlang der Dickenrichtung ist. Folglich wird die Bindungsstärke zwischen den eingebetteten Abschnitten 213 und der Beschichtungsschicht 211 erhöht, was folglich verhindert, dass die eingebetteten Abschnitte 213 von der Beschichtungsschicht 211 abbrechen. Folglich ist es möglich, die Trennung der Beschichtungsschicht 211 vom Basiselement 210 weiter zu verhindern.
  • Die mittlere Bindungsbreite der mehreren eingebetteten Abschnitte 213 bezieht sich auf den Mittelwert von Bindungsbreiten W1 der eingebetteten Abschnitte 213. Die Bindungsbreite W1 bezieht sich auf die Gesamtlänge einer Tangentenlinie zwischen dem eingebetteten Abschnitt 213 und der Beschichtungsschicht 211 in einem Querschnitt des Basiselements 210 entlang der Dickenrichtung. Die Tangentenlinie zwischen dem eingebetteten Abschnitt 213 und der Beschichtungsschicht 211 kann eine gerade Linie, eine gekrümmte Linie, eine wellige Linie oder dergleichen sein.
  • Die mittlere Bindungsbreite der mehreren eingebetteten Abschnitte 213 kann durch arithmetisches Mitteln von Bindungsbreiten W1 der zwanzig eingebetteten Abschnitte 213 erhalten werden, die ausgewählt werden, um die vorstehend beschriebene mittlere vertikale Länge zu erhalten.
  • Es ist zu beachten, dass keine spezielle Begrenzung für die obere Grenze der Bindungsbreite W1 besteht und die obere Grenze davon beispielsweise 100 µm oder weniger sein kann.
  • Obwohl keine spezielle Begrenzung für das Verhältnis der mittleren Bindungsbreite zur mittleren tatsächlichen Länge (die mittlere Bindungsbreite/die mittlere tatsächliche Länge) besteht, ist das Verhältnis davon vorzugsweise 0,5 oder geringer. Folglich können die eingebetteten Abschnitte 213 scharf vorstehen, was folglich weiter die Ankerkraft der eingebetteten Abschnitte 213 am Basiselement 210 erhöht.
  • Die eingebetteten Abschnitte 213 sind durch ein Keramikmaterial gebildet. Obwohl Beispiele des Keramikmaterials, das die eingebetteten Abschnitte 213 bildet, Cr2O3 (Chromoxid), Al2O3 (Aluminiumoxid), TiO2 (Titandioxid), CaO (Kalziumoxid), SiO2 (Siliziumdioxid), MnO (Manganoxid) und MnCr2O4 (Manganchromspinell) umfassen, sind die Beispiele davon nicht darauf begrenzt.
  • Oxide eines Elements, dessen Gleichgewichtsauerstoffdruck niedriger ist als jener von Cr (Chrom) (nachstehend als „Element mit niedrigem Gleichgewichtssauerstoffdruck“ bezeichnet), sind als Keramikmaterial geeignet, das die eingebetteten Abschnitte 213 bildet. Da das Element mit niedrigem Gleichgewichtssauerstoffdruck ein Element ist, das eine größere Affinität für Sauerstoff als Cr aufweist und wahrscheinlicher oxidiert wird, ist es möglich, die Oxidation des Basiselements 210 zu verhindern, das die eingebetteten Abschnitte 213 umgibt, infolge dessen, dass die eingebetteten Abschnitte 213 vorzugsweise Sauerstoff annehmen, der die Beschichtungsschicht 211 während des Betriebs der Zellenstapelvorrichtung 100 durchdringt. Dies macht es möglich, die Formen der eingebetteten Abschnitte 213 aufrechtzuerhalten und folglich den Ankereffekt, der sich aus den eingebetteten Abschnitten 213 ergibt, für eine lange Zeitdauer zu erhalten. Folglich ist es möglich, die Trennung der Beschichtungsschicht 211 vom Basiselement 210 für eine lange Zeitdauer zu verhindern.
  • Obwohl Beispiele des Elements mit niedrigem Gleichgewichtssauerstoffdruck AI (Aluminium), Ti (Titan), Ca (Kalzium), Si (Silizium) und Mn (Mangan) umfassen und Beispiele von Oxiden davon Al2O3, TiO2, CaO, SiO2, MnO und MnCr2O4 umfassen, sind Beispiele davon nicht darauf begrenzt.
  • Der eingebettete Abschnitt 213 kann nur einen Typ von Oxid eines Elements mit niedrigem Gleichgewichtssauerstoffdruck enthalten oder kann zwei oder mehr Typen davon enthalten. Der eingebettete Abschnitt 213 kann beispielsweise durch Al2O3, ein Gemisch von Al2O3 und TiO2 oder ein Gemisch von TiO2, MnO und MnCr2O4 gebildet sein.
  • Es ist bevorzugt, dass der mittlere Gehalt der Elemente mit niedrigem Gleichgewichtssauerstoffdruck in den mehreren eingebetteten Abschnitten 213 0,05 oder mehr hinsichtlich eines Kationenverhältnisses ist, wenn ein Molverhältnis der Elemente zur Summe aller Bestandteilselemente ausschließlich Sauerstoff als Kationenverhältnis definiert ist. Dies macht es möglich, die Oxidation des Basiselements 210, das die eingebetteten Abschnitte 213 umgibt, weiter zu verhindern und folglich den Ankereffekt, der sich aus den eingebetteten Abschnitten 213 ergibt, für eine lange Zeitdauer zu erhalten.
  • Es besteht keine spezielle Begrenzung für die obere Grenze des mittleren Gehalts der Elemente mit niedrigem Gleichgewichtssauerstoffdruck in den mehreren eingebetteten Abschnitten 213 und eine größere obere Grenze ist bevorzugter.
  • Der mittlere Gehalt der Elemente mit niedrigem Gleichgewichtssauerstoffdruck in den mehreren eingebetteten Abschnitten 213 kann unter Verwendung des folgenden Verfahrens erhalten werden. Mit jedem der zwanzig eingebetteten Abschnitten 213, die ausgewählt werden, um die vorstehend beschriebene mittlere vertikale Länge zu erhalten, werden zuerst die Gehalte der Elemente mit niedrigem Gleichgewichtssauerstoffdruck hinsichtlich der Kationenverhältnisse an zehn Punkten gemessen, an denen die tatsächliche Länge L1 in elf Abschnitte unterteilt ist. Im Hinblick auf jeden eingebetteten Abschnitt 213 wird dann der Maximalwert aus den an den zehn Punkten gemessenen Gehalten ausgewählt. Dann wird der mittlere Gehalt der Elemente mit niedrigem Gleichgewichtssauerstoffdruck durch arithmetisches Mitteln der zwanzig Maximalwerte erhalten, die für die zwanzig eingebetteten Abschnitte 213 ausgewählt werden.
  • Der eingebettete Abschnitt 213 steht vorzugsweise mit zumindest einem Abschnitt der inneren Oberfläche der Aussparung 210b in Kontakt. Es ist besonders bevorzugt, dass die Aussparung 210b vollständig mit dem eingebetteten Abschnitt 213 gefüllt ist und der eingebettete Abschnitt 213 mit im Wesentlichen der ganzen inneren Oberfläche der Aussparung 210b in Kontakt steht.
  • Obwohl keine spezielle Begrenzung für die Anzahl von eingebetteten Abschnitten 213 besteht, werden zehn oder mehr eingebettete Abschnitte 213 vorzugsweise in einer Länge von 10 mm der Oberfläche 210a bei der Beobachtung eines Querschnitts des Basiselements 210 beobachtet und zwanzig oder mehr eingebettete Abschnitte 213 werden bevorzugter in einer Länge von 10 mm davon beobachtet. Folglich kann der Ankereffekt, der sich aus den eingebetteten Abschnitten 213 ergibt, gleichmäßig in einem breiten Bereich ausgeübt werden, wobei folglich die Trennung der Beschichtungsschicht 211 vom Basiselement 210 besonders verhindert wird.
  • Verfahren zur Herstellung des Rohrverteilers 200
  • Ein Verfahren zur Herstellung des Rohrverteilers 200 wird mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben. Es ist zu beachten, dass ein Verfahren zur Herstellung des Behälters 202 dasselbe wie ein Verfahren zur Herstellung der oberen Platte 201 ist und folglich das Verfahren zur Herstellung der oberen Platte 201 nachstehend beschrieben wird.
  • Wie in 8 gezeigt, werden zuerst mehrere Aussparungen 210b in der Oberfläche 210a des Basiselements 210 ausgebildet. Es ist möglich, die Aussparungen 210b beispielsweise unter Verwendung von Kugelstrahlen, Sandstrahlen oder Nassstrahlen effizient auszubilden. Zu dieser Zeit werden die Tiefe und die Breite der Aussparungen 210b durch Einstellen der Partikelgröße eines Poliermittels eingestellt. Folglich ist es möglich, die mittlere tatsächliche Länge, die mittlere Länge der geraden Linie, die mittlere vertikale Länge und die mittlere Bindungsbreite der später auszubildenden mehreren eingebetteten Abschnitte 213 einzustellen. Die Aussparungen 210b werden auch durch Nivellieren der Oberfläche davon unter Verwendung einer Rolle vollständig oder teilweise gekrümmt oder gebogen, nachdem die Aussparungen 210b ausgebildet sind. Dies macht es möglich, zumindest einige der später auszubildenden eingebetteten Abschnitte 213 zu verzerren.
  • Wie in 9 gezeigt, werden dann durch Aufbringen der Paste für einen eingebetteten Abschnitt, die durch Hinzufügen von Ethylcellulose und Terpineol zu Oxiden der Elemente mit niedrigem Gleichgewichtssauerstoffdruck erhalten wird, auf die Oberfläche 210a des Basiselements 210 die Aussparungen 210b mit der Paste für einen eingebetteten Abschnitt gefüllt.
  • Wie in 10 gezeigt, wird dann die Paste für einen eingebetteten Abschnitt, die auf die Oberfläche 210a des Basiselements 210 aufgebracht ist, unter Verwendung beispielsweise einer Rakel entfernt.
  • Wie in 11 gezeigt, wird dann infolge der Durchführung einer Wärmebehandlung (800 °C bis 900 °C, 1 bis 20Stunden) am Basiselement 210 in einer Atmosphäre die Paste für einen eingebetteten Abschnitt, mit der die Aussparungen 210b gefüllt sind, verfestigt, um die eingebetteten Abschnitte 213 auszubilden, und die Chromoxidschicht 211a zum Bedecken der eingebetteten Abschnitte 213 wird ausgebildet.
  • Wie in 12 gezeigt, wird dann die Deckschicht 211b durch Aufbringen einer Paste für eine Beschichtungsschicht mit einem Keramikmaterial für eine Beschichtungsschicht auf die Chromoxidschicht 211a und Durchführen einer Wärmebehandlung (800 °C bis 900 °C, 1 bis 5 Stunden) ausgebildet.
  • Andere Ausführungsformen
  • Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die vorstehend beschriebenen Ausführungsformen begrenzt und verschiedene Änderungen und Modifikationen können durchgeführt werden, ohne vom Schutzbereich der vorliegenden Erfindung abzuweichen.
  • Variation 1
  • Obwohl das Legierungselement gemäß der vorliegenden Erfindung auf den Rohrverteiler 200 in der vorstehend beschriebenen Ausführungsform angewendet wird, ist die Konfiguration davon nicht darauf begrenzt. Das Legierungselement gemäß der vorliegenden Erfindung kann als Element verwendet werden, das Abschnitte der Zellenstapelvorrichtung 100 und des Zellenstapels 250 bildet. Das Legierungselement gemäß der vorliegenden Erfindung kann beispielsweise auf das Stromkollektorelement 301 angewendet werden, das mit der Brennstoffzelle 300 elektrisch verbunden ist.
  • Variation 2
  • Obwohl der Zellenstapel 250 Brennstoffzellen vom horizontalen Streifentyp in der vorstehend beschriebenen Ausführungsform umfasst, kann der Zellenstapel 250 Brennstoffzellen vom vertikalen Streifentyp umfassen. Eine Brennstoffzelle vom vertikalen Streifentyp umfasst ein leitfähiges Trägersubstrat, einen Leistungserzeugungsabschnitt (der eine Brennstoffelektrode, eine feste Elektrolytschicht und eine Luftelektrode umfasst), der auf einer Hauptoberfläche des Trägersubstrats angeordnet ist, und ein Zwischenverbindungselement, das auf der anderen Hauptoberfläche des Trägersubstrats angeordnet ist.
  • Variation 3
  • Obwohl die eingebetteten Abschnitte 213 in den Aussparungen 210b in der vorstehend beschriebenen Ausführungsform angeordnet sind, kann, wenn das Basiselement 210 mehrere Aussparungen 210b umfasst, eine Aussparung 210b vorhanden sein, in der der eingebettete Abschnitt 213 nicht angeordnet ist.
  • Variation 4
  • Obwohl die eingebetteten Abschnitte 213 mit der Beschichtungsschicht 211 in der vorstehend beschriebenen Ausführungsform verbunden sind, kann, wenn mehrere eingebettete Abschnitte 213 vorhanden sind, ein eingebetteter Abschnitt 213 vorhanden sein, der nicht mit der Beschichtungsschicht 211 verbunden ist.
  • Variation 5
  • Obwohl der Fall, in dem das Legierungselement gemäß der vorliegenden Erfindung auf einen Zellenstapel von Brennstoffzellen angewendet wird, die Beispiele einer elektrochemischen Zelle sind, in der vorstehend beschriebenen Ausführungsform beschrieben wurde, kann das Legierungselement gemäß der vorliegenden Erfindung auf einen Zellenstapel von elektrochemischen Zellen mit einer Elektrolytzelle zum Erzeugen von Wasserstoff und Sauerstoff aus Wasserdampf angewendet werden.
  • Variation 6
  • Obwohl die Beschichtungsschicht 211 die Chromoxidschicht 211a und die Deckschicht 211b in dieser Ausführungsform umfasst, muss die Beschichtungsschicht 211 nur mindestens die Deckschicht 211b umfassen. Wie in 13 gezeigt, kann die Beschichtungsschicht 211 beispielsweise im Wesentlichen nur die Deckschicht 211b umfassen. Die tatsächliche Länge L1, die Länge L2 der geraden Linie und die Bindungsbreite W1 jedes eingebetteten Abschnitts 213 sind wie in der vorstehend beschriebenen Ausführungsform beschrieben. Da jedoch jeder eingebettete Abschnitt 213 mit der Deckschicht 211b verbunden ist, bezieht sich die Bindungsbreite W1 auf die Gesamtlänge der Tangentenlinie zwischen dem eingebetteten Abschnitt 213 und der Deckschicht 211b. Selbst mit der in 13 gezeigten Konfiguration ist es möglich, die Trennung der Deckschicht 211b vom Basiselement 210 für eine lange Zeitdauer infolge dessen zu verhindern, dass die mittlere tatsächliche Länge der eingebetteten Abschnitte 213, die Oxide von Elementen mit niedrigem Gleichgewichtssauerstoffdruck enthalten, länger als die mittlere Länge der geraden Linie gemacht wird. Die Beschichtungsschicht 211, die nur die Deckschicht 211b umfasst, kann durch Einbetten der Paste für einen eingebetteten Abschnitt in die Aussparungen 210b, Aufbringen der Paste für eine Deckschicht und Durchführen einer Wärmebehandlung ausgebildet werden.
  • Variation 7
  • Obwohl die eingebetteten Abschnitte 213 mit der Chromoxidschicht 211a der Beschichtungsschicht 211 in der vorstehend beschriebenen Ausführungsform verbunden sind, wie in 14 gezeigt, können die eingebetteten Abschnitte 213 mit der Deckschicht 211b der Beschichtungsschicht 211 verbunden sein. In diesem Fall steht ein Teil jedes eingebetteten Abschnitts 213 von der Aussparung 210b des Basiselements 210 vor und der restliche Teil des eingebetteten Abschnitts 213 ist in die Aussparung 210b des Basiselements 210 eingebettet. Der Teil jedes eingebetteten Abschnitts 213, der in die Aussparung 210b eingebettet ist, weist den Ankereffekt am Basiselement 210 auf. Wie in 14 gezeigt, bezieht sich folglich die tatsächliche Länge L1 jedes eingebetteten Abschnitts 213 auf die Gesamtlänge des in die Aussparung 210b eingebetteten Abschnitts in der Richtung, in der sich der Abschnitt erstreckt, und die Länge L2 der geraden Linie des eingebetteten Abschnitts 213 bezieht sich auf den kürzesten Abstand zwischen beiden Enden des in die Aussparung 210b eingebetteten Abschnitts. Obwohl in 14 nicht gezeigt, da jeder eingebettete Abschnitt 213 mit sowohl der Chromoxidschicht 211a als auch der Deckschicht 211b verbunden ist, bezieht sich auch die Bindungsbreite W1 auf die Gesamtlänge der Tangentenlinie zwischen dem eingebetteten Abschnitt 213 und der Chromoxidschicht 211a und der Tangentenlinie zwischen dem eingebetteten Abschnitt 213 und der Deckschicht 211b. Selbst mit der in 14 gezeigten Konfiguration ist es möglich, die Trennung der Deckschicht 211b vom Basiselement 210 für eine lange Zeitdauer infolge dessen zu verhindern, dass die mittlere tatsächliche Länge der eingebetteten Abschnitte 213, die Oxide von Elementen mit niedrigem Gleichgewichtssauerstoffdruck enthalten, länger gemacht wird als die mittlere Länge der geraden Linie. Um die eingebetteten Abschnitte 213 mit der Deckschicht 211b der Beschichtungsschicht 211 zu verbinden, wird die Deckschicht 211b durch Einbetten der Paste für einen eingebetteten Abschnitt in die Aussparung 210b, Aufbringen der Paste für eine Deckschicht auf das Basiselement 210 und Durchführen einer Wärmebehandlung ausgebildet und die Chromoxidschicht 211a muss nur zwischen dem Basiselement 210 und der Deckschicht 211b abgeschieden werden.
  • Beispiele
  • Obwohl Beispiele des Legierungselements gemäß der vorliegenden Erfindung nachstehend beschrieben werden, ist die vorliegende Erfindung nicht auf die nachstehend beschriebenen Beispiele begrenzt
  • Herstellung der Beispiele 1 bis 19 und Vergleichsbeispiele 1 bis 4
  • Legierungselemente mit den in 7 gezeigten Konfigurationen wurden wie folgt hergestellt.
  • Zuerst wurde ein Plattenelement, das aus SUS430 bestand, als Basiselement vorbereitet.
  • Dann wurden mehrere Aussparungen in der Oberfläche des Basiselements durch Durchführen von Sandstrahlen an der Oberfläche des Basiselements ausgebildet. Zu dieser Zeit wurden die Tiefe und die Breite der Aussparungen durch Einstellen der Partikelgröße eines Poliermittels eingestellt. Die Aussparungen wurden dann vollständig oder teilweise durch Nivellieren der Oberfläche davon unter Verwendung einer Rolle gekrümmt oder gebogen. Wie in Tabelle 1 gezeigt, wurden folglich die mittlere tatsächliche Länge, die mittlere Länge der geraden Linie und die mittlere Bindungsbreite der später auszubildenden mehreren eingebetteten Abschnitte für die Beispiele 1 bis 19 und Vergleichsbeispiele 1 bis 4 eingestellt.
  • Dann wurde eine Paste für einen eingebetteten Abschnitt durch Hinzufügen von Ethylcellulose und Terpineol zu Keramikmaterialpulvern, die in Tabelle 1 gezeigt sind, vorbereitet.
  • Dann wurden die Aussparungen mit der Paste für einen eingebetteten Abschnitt durch Aufbringen der vorbereiteten Paste für einen eingebetteten Abschnitt auf die Oberfläche des Basiselements gefüllt und dann wurde die überschüssige Paste für einen eingebetteten Abschnitt, die auf der Oberfläche verblieb, unter Verwendung einer Rakel entfernt.
  • Dann wurde eine Paste für eine Chromoxidschicht durch Hinzufügen von Ethylcellulose und Terpineol zu einem Chromoxidpulver vorbereitet.
  • Infolge des Aufbringens der vorbereiteten Paste für eine Chromoxidschicht auf das Basiselement und Durchführen einer Wärmebehandlung (800 °C bis 900 °C, 1 bis 5 Stunden) in einer Atmosphäre wurde dann die Paste für einen eingebetteten Abschnitt, mit dem Aussparungen gefüllt wurden, verfestigt, um eingebettete Abschnitte auszubilden, und die mit den eingebetteten Abschnitten verbundene Chromoxidschicht wurde ausgebildet.
  • Dann wurde eine Paste für eine Deckschicht durch Hinzufügen von Ethylcellulose und Terpineol zu Keramikmaterialpulvern für eine Deckschicht, die in Tabelle 1 gezeigt sind, vorbereitet.
  • Dann wurde eine Deckschicht durch Aufbringen der vorbereiteten Paste für eine Deckschicht auf die Chromoxidschicht und Durchführen einer Wärmebehandlung (850 °C, 2 Stunden) ausgebildet.
  • Herstellung der Beispiele 20 bis 23 und Vergleichsbeispiele 5 und 6
  • Obwohl die Beschichtungsschicht mit der Chromoxidschicht und der Deckschicht in Beispielen 1 bis 20und Vergleichsbeispielen 1 bis 4 vorstehend ausgebildet wurde, wie in 13 gezeigt, wurde eine Beschichtungsschicht mit nur einer Deckschicht in Beispielen 20 bis 23 und Vergleichsbeispielen 5 und 6 ausgebildet.
  • Insbesondere wurden eingebettete Abschnitte durch Verfestigung infolge dessen, dass die Aussparungen des Basiselements mit der Paste für einen eingebetteten Abschnitt gefüllt werden, die Paste für eine Deckschicht auf das Basiselement aufgebracht wird und eine Wärmebehandlung (850 °C, 2 Stunden) durchgeführt wird, ausgebildet und die Beschichtungsschicht, die mit den eingebetteten Abschnitten verbunden ist, wurde ausgebildet.
  • Mittlere tatsächliche Länge, mittlere Länge der geraden Linie und mittlere Bindungsbreite von eingebetteten Abschnitten
  • Im Hinblick auf die Beispiele 1 bis 23 und Vergleichsbeispiele 1 bis 6 wurden mittlere tatsächliche Längen, mittlere Längen der geraden Linie und mittlere Bindungsbreiten der eingebetteten Abschnitte gemessen.
  • Zuerst wurden zwanzig eingebettete Abschnitte beliebig an einem Bild ausgewählt, das durch Vergrößern eines Querschnitts des Basiselements mit einer Vergrößerung von 1000- bis 20000-mal unter Verwendung eines FE-SEM erhalten wurde, und die tatsächliche Länge L1, die Länge L2 der geraden Linie und die Bindungsbreite W1 jedes eingebetteten Abschnitts wurden gemessen. Dann wurde die mittlere tatsächliche Länge durch arithmetisches Mitteln der zwanzig tatsächlichen Längen L1 erhalten, die mittlere Länge der geraden Linie wurde durch arithmetisches Mitteln der zwanzig Längen L2 der geraden Linie erhalten und die mittlere Bindungsbreite wurde durch arithmetisches Mitteln der zwanzig Bindungsbreiten W1 erhalten.
  • Beobachtung der Trennung
  • Im Hinblick auf die Beispiele 1 bis 23 und Vergleichsbeispiele 1 bis 6 wurde eine Beobachtung der Trennung durch Simulation einer tatsächlichen Verwendungsumgebung ausgeführt.
  • Zuerst wurde das hergestellte Legierungselement in einen elektrischen Ofen eingeführt und ein Heiz- und Kühlzyklus wurde 50-mal in einer Atmosphäre wiederholt. Der Heiz- und Kühlzyklus umfasste einen Heizprozess zum Erhöhen der Temperatur auf 850 °C mit einer Temperaturerhöhungsrate von 300 °C/h und Halten der Temperatur auf 850 °C für 30 Minuten und einen Kühlprozess zum Verringern der Temperatur auf 100 °C mit einer Temperaturverringerungsrate von 300 °C/h und Halten der Temperatur auf 100 °C für 30 Minuten.
  • Das Auftreten einer Trennung, die durch das Aussehen eines Legierungselements bestätigt werden kann, wurde durch visuelles Beobachten des Aussehens der Legierungselemente geprüft und das Auftreten einer mikroskopischen Trennung wurde durch Beobachten der Oberflächen der Legierungselemente unter Verwendung eines Elektronenmikroskops geprüft. In Tabelle 1 wurde ein Legierungselement, in dem nur eine mikroskopische Trennung beobachtet wurde, als C bewertet und ein Legierungselement, in dem eine Trennung, die am Aussehen des Legierungselements auftrat, beobachtet wurde, als D bewertet. Tests, die später beschrieben werden, wurden auch nacheinander an Legierungselementen ohne beobachtete Trennung ausgeführt.
  • Dann wurde ein Legierungselement ohne beobachtete Trennung für 1000 Stunden in einem auf 850 °C erhitzten Ofen gehalten und dann wurde ein Kühl- und Heizzyklus 50-mal wiederholt. Dieser Kühl- und Heizzyklus umfasste den vorstehend beschriebenen Kühlprozess und Heizprozess.
  • Das Auftreten einer mikroskopischen Trennung wurde durch Beobachten eines Querschnitts des Legierungselements unter Verwendung eines Elektronenmikroskops geprüft. In Tabelle 1 wurde ein Legierungselement, in dem keine mikroskopische Trennung beobachtet wurde, als A bewertet, und ein Legierungselement, in dem eine mikroskopische Trennung beobachtet wurde, wurde als B bewertet.
    Tabelle 1
    Eingebetteter Abschnitt Beschichtungsschicht Bewertung der Trennung
    Material Mittl. tatsächliche Länge (µm) Mittl. Länge der geraden Linie (µm) Mittl. tatsächliche Länge/mittl. Länge der geraden Linie Mittl. Bindungsbreite (µm) Anwesenheit oder Abwesenheit der Chromoxidsch icht Materialpulver für Deckschicht
    Bsp. 1 Manganchromspinell 10 8 1,25 1,5 anwesend Spinelloxid A
    Bsp. 2 Manganchromspinell 580 439 1,32 100,0 anwesend Perovskitoxid A
    Bsp. 3 Manganchromspinell 200 127 1,57 45,0 anwesend kristallisiertes Glas A
    Bsp. 4 Manganoxid 550 369 1,49 3,0 anwesend Spinelloxid A
    Bsp. 5 Manganoxid 345 207 1,67 45,0 anwesend Perovskitoxid A
    Bsp. 6 Aluminiumoxid 25 16 1,56 1,6 anwesend Spinelloxid A
    Bsp. 7 Aluminiumoxid 100 90 1,11 4,5 anwesend Spinelloxid A
    Bsp. 8 Aluminiumoxid 40 25 1,60 14,0 anwesend kristallisiertes Glas A
    Bsp. 9 Titandioxid 2 1 2,00 0,1 anwesend Spinelloxid A
    Bsp. 10 Chromoxid 0.5 0.4 1,25 0,2 anwesend Spinelloxid B
    Bsp. 11 Chromoxid 110 55 2,00 10,0 anwesend Spinelloxid B
    Bsp. 12 Chromoxid 15 11 1,36 5,0 anwesend Spinelloxid B
    Bsp. 13 Chromoxid 160 100 1,60 8,0 anwesend Spinelloxid B
    Bsp. 14 Chromoxid 340 218 1,56 75,0 anwesend Spinelloxid B
    Bsp. 15 Chromoxid 80 58 1,38 3,5 anwesend Spinelloxid B
    Bsp. 16 Chromoxid 55 45 1,22 4,5 anwesend Perovskitoxid B
    Bsp. 17 Chromoxid 235 183 1,28 18,0 anwesend Perovskitoxid B
    Bsp. 18 Chromoxid 55 38 1,45 0,05 anwesend Spinelloxid C
    Bsp. 19 Chromoxid 25 20 1,25 0,05 anwesend Spinelloxid C
    Bsp. 20 Manganchromspinell 120 90 1,33 10,5 abwesend Spinelloxid A
    Bsp. 21 Manganchromspinell 65 59 1,10 4 abwesend Spinelloxid A
    Bsp. 22 Chromoxid 20 17 1,18 1,5 abwesend Spinelloxid B
    Bsp. 23 Chromoxid 3 2.5 1,20 0,05 abwesend Spinelloxid C
    Vergl.-Bsp. 1 Chromoxid 15 15 1,00 7,5 anwesend Spinelloxid D
    Vergl.-Bsp. 2 Chromoxid 100 100 1,00 13,0 anwesend Spinelloxid D
    Vergl.-Bsp. 3 Manganoxid 80 80 1,00 11,0 anwesend Spinelloxid D
    Vergl.-Bsp. 4 Aluminiumoxid 10 10 1,00 1,5 anwesend Spinelloxid D
    Vergl.-Bsp. 5 Chromoxid 50 50 1,00 10,5 abwesend Spinelloxid D
    Vergl.-Bsp. 6 Chromoxid 25 25 1,00 4 abwesend Spinelloxid D
  • Wie in Tabelle 1 gezeigt, wurde mit Beispielen 1 bis 23, in denen die mittlere tatsächliche Länge der eingebetteten Abschnitte länger war als die mittlere Länge der geraden Linie, die Trennung der Beschichtungsschicht im Vergleich zu Vergleichsbeispielen 1 bis 6 verhindert, in denen die mittlere tatsächliche Länge der eingebetteten Abschnitte dieselbe wie die mittlere Länge der geraden Linie war. Dies liegt daran, dass die Haftkraft der Beschichtungsschicht am Basiselement infolge der Verbesserung des Ankereffekts durch Verzerren von zumindest einigen der eingebetteten Abschnitte erhöht wurde.
  • Mit Beispielen 1 bis 17, in denen die mittlere Bindungsbreite der eingebetteten Abschnitte 0,1 oder mehr war, wurde auch die Trennung der Beschichtungsschicht im Vergleich zu Beispielen 18 und 19 weiter verhindert, in denen die mittlere Bindungsbreite geringer war als 0,1. Ebenso wurde bei Beispielen 20 bis 22, in denen die mittlere Bindungsbreite der eingebetteten Abschnitte 0,1 oder mehr war, die Trennung der Beschichtung im Vergleich zu Beispiel 23 weiter verhindert, in dem die mittlere Bindungsbreite geringer als 0,1 war. Dies liegt daran, dass die Trennung der eingebetteten Abschnitte von der Beschichtungsschicht aufgrund dessen verhindert wurde, dass die Bindungsfestigkeit zwischen den eingebetteten Abschnitten und der Beschichtungsschicht durch Festlegen der mittleren Bindungsbreite auf 0,1 oder mehr erhöht ist.
  • Mit Beispielen 1 bis 9, in denen die eingebetteten Abschnitte durch Oxide aus Elementen mit niedrigem Gleichgewichtssauerstoffdruck gebildet waren, deren Gleichgewichtssauerstoffdruck niedriger ist als jener von Cr, wurde auch die Trennung der Beschichtungsschicht im Vergleich zu Beispielen 10 bis 19 weiter verhindert, in denen die eingebetteten Abschnitte durch Chromoxid gebildet waren. Mit Beispielen 20und 21, in denen die eingebetteten Abschnitte durch Oxide von Elementen mit niedrigem Gleichgewichtssauerstoffdruck gebildet waren, deren Gleichgewichtssauerstoffdruck niedriger ist als jener von Cr, wurde ebenso die Trennung der Beschichtungsschicht im Vergleich zu Beispielen 22 bis 23 weiter verhindert, in denen die eingebetteten Abschnitte durch Chromoxid gebildet waren. Dies liegt daran, dass der Ankereffekt, der sich aus den eingebetteten Abschnitten ergibt, für eine lange Zeitdauer infolge der weiteren Verhinderung der Oxidation des Basiselements, das die eingebetteten Abschnitte umgibt, erhalten wurde.
  • Bezugszeichenliste
    • 100
    Zellenstapelvorrichtung
    200
    Rohrverteiler
    201
    Obere Platte
    210
    Basiselement
    211
    Beschichtungsschicht
    211a
    Chromoxidschicht
    211b
    Deckschicht
    213
    Eingebetteter Abschnitt
    250
    Zellenstapel
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
    • JP 2015035418 A [0005]
    • WO 2013/172451 [0005]

Claims (6)

  1. Legierungselement, das Folgendes umfasst: ein Basiselement mit mehreren Aussparungen in einer Oberfläche des Basiselements, das durch ein Legierungsmaterial, das Chrom enthält, gebildet ist; mehrere eingebettete Abschnitte, die jeweils in den mehreren Aussparungen angeordnet sind und durch ein Keramikmaterial gebildet sind; und eine Beschichtungsschicht, die zumindest einen Abschnitt der Oberfläche des Basiselements bedeckt und mit den mehreren eingebetteten Abschnitten verbunden ist, wobei ein Mittelwert von tatsächlichen Längen von Liniensegmenten der mehreren eingebetteten Abschnitte länger ist als ein Mittelwert von geraden Längen von geraden Linien der mehreren eingebetteten Abschnitte in einem Querschnitt des Basiselements entlang einer Dickenrichtung des Basiselements, wobei das Liniensegment Mittelpunkte eines Teils des eingebetteten Abschnitts in einer Oberflächenrichtung verbindet, der in die Aussparung eingebettet ist, wobei die Oberflächenrichtung zur Dickenrichtung senkrecht ist, wobei die gerade Linie einen Startpunkt und einen Endpunkt des Liniensegments verbindet, und der Mittelwert der tatsächlichen Längen 1,10-mal oder mehr der Mittelwert der geraden Längen ist.
  2. Legierungselement nach Anspruch 1, wobei eine Bindungslänge zwischen den mehreren eingebetteten Abschnitten und der Beschichtungsschicht 0,1 µm oder mehr ist.
  3. Zellenstapel, der Folgendes umfasst: eine elektrochemische Zelle; und ein Legierungselement nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Legierungselement ein Stromkollektorelement ist, das mit der elektrochemischen Zelle elektrisch verbunden ist.
  4. Zellenstapelvorrichtung, die Folgendes umfasst: eine elektrochemische Zelle; und das Legierungselement nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Legierungselement ein Rohrverteiler zum Abstützen eines Basisendpunkts der elektrochemischen Zelle ist.
  5. Legierungselement, das Folgendes umfasst: ein Basiselement mit mehreren Aussparungen in einer Oberfläche des Basiselements, das durch ein Legierungsmaterial, das Chrom enthält, gebildet ist; mehrere eingebettete Abschnitte, die jeweils in den mehreren Aussparungen angeordnet sind und durch ein Keramikmaterial gebildet sind; und eine Beschichtungsschicht, die zumindest einen Abschnitt der Oberfläche des Basiselements bedeckt und mit den mehreren eingebetteten Abschnitten verbunden ist, wobei ein Mittelwert von tatsächlichen Längen von Liniensegmenten der mehreren eingebetteten Abschnitte länger ist als ein Mittelwert von geraden Längen von geraden Linien der mehreren eingebetteten Abschnitte in einem Querschnitt des Basiselements entlang einer Dickenrichtung des Basiselements, wobei das Liniensegment Mittelpunkte eines Teils des eingebetteten Abschnitts in einer Oberflächenrichtung verbindet, der in die Aussparung eingebettet ist, wobei die Oberflächenrichtung zur Dickenrichtung senkrecht ist, wobei die gerade Linie einen Startpunkt und einen Endpunkt des Liniensegments verbindet, und die mehreren eingebetteten Abschnitte durch ein Material gebildet sind, das von einem Material der Beschichtungsschicht verschieden ist.
  6. Legierungselement, das Folgendes umfasst: ein Basiselement mit mehreren Aussparungen in einer Oberfläche des Basiselements, das durch ein Legierungsmaterial, das Chrom enthält, gebildet ist; mehrere eingebettete Abschnitte, die jeweils in den mehreren Aussparungen angeordnet sind und durch ein Oxid eines Elements gebildet sind, dessen Gleichgewichtssauerstoffdruck niedriger ist als der Gleichgewichtssauerstoffdruck von Chrom; und eine Beschichtungsschicht, die zumindest einen Abschnitt der Oberfläche des Basiselements bedeckt und mit den mehreren eingebetteten Abschnitten verbunden ist, wobei ein Mittelwert von tatsächlichen Längen von Liniensegmenten der mehreren eingebetteten Abschnitte länger ist als ein Mittelwert von geraden Längen von geraden Linien der mehreren eingebetteten Abschnitte in einem Querschnitt des Basiselements entlang einer Dickenrichtung des Basiselements, wobei das Liniensegment Mittelpunkte eines Teils des eingebetteten Abschnitts in einer Oberflächenrichtung verbindet, der in die Aussparung eingebettet ist, wobei die Oberflächenrichtung zur Dickenrichtung senkrecht ist, wobei die gerade Linie einen Startpunkt und einen Endpunkt des Liniensegments verbindet, und in den mehreren eingebetteten Abschnitten ein mittlerer Gehalt eines Elements, dessen Gleichgewichtssauerstoffdruck niedriger ist als jener von Chrom, 0,05 oder mehr hinsichtlich eines Kationenverhältnisses ist.
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