DE4033284A1

DE4033284A1 - Anordnung von brennstoffzellen auf der basis eines hochtemperatur-feststoffelektrolyten

Info

Publication number: DE4033284A1
Application number: DE4033284A
Authority: DE
Inventors: Ulf Dr Bossel; Franz Josef Dr Rohr
Original assignee: Asea Brown Boveri AG Switzerland; Asea Brown Boveri AB
Current assignee: ABB Schweiz Holding AG; ABB AB
Priority date: 1990-10-19
Filing date: 1990-10-19
Publication date: 1991-02-14

Description

Technisches Gebiet
Hochtemperatur-Brennstoffzellen zur Umwandlung von chemischer Energie in elektrische Energie. Die elektrochemische Energie umwandlung und die hierzu benötigten Vorrichtungen gewinnen dank ihres guten Wirkungsgrades gegenüber anderen Umwandlungs arten an Bedeutung.

Die Erfindung bezieht sich auf die Weiterentwicklung der elektro chemischen Hochtemperatur-Zellen unter Verwendung von keramischen Feststoffelektrolyten als Ionenleiter, wobei die Zellen weitgehend unabhängig vom verwendeten Brennstoff sein sollen und eine raumsparende Anordnung gewähren sollen.

Insbesondere betrifft sie eine Anordnung von Brennstoffzellen auf der Basis eines Hochtemperatur-Feststoffelektrolyten aus Zirkonoxyd zur Erzielung einer höheren Spannung auf kleinem Raum.

Stand der Technik

Hochtemperatur-Brennstoffzellen mit keramischem Feststoff elektrolyt sind aus zahlreichen Veröffentlichungen bekannt. Die eigentlichen Elemente für derartige Zellen können die verschiedensten Formen und Abmessungen aufweisen. Um die ohmschen Spannungsverluste klein zu halten, wird allenthalben versucht, die Dicke der Elektrolytschicht möglichst niedrig zu halten. Form und Abmessungen der Elemente richten sich zudem nach der Forderung der Möglichkeit der elektrischen Serieschaltung einer Vielzahl von Zellen, um auf die nötige Klemmenspannung zu kommen und die Ströme vergleichsweise niedrig zu halten. Es gibt Elemente in Form von:

- Zylindrischen Röhren (Westinghouse),
- Konischen Röhren, ähnlich "Schachtelhalm" (Dornier)
- Trapezförmigen Wellen (Argonne).

Bei der Entwicklung von Brennstoffzellen mit keramischem Feststoffelektrolyt hat man sich bisher fast nur mit der Ver besserung und Verbilligung der keramischen Bauteile in Form von röhrenförmigen Brennstoffzellen-Elementen befaßt. Weber geeignete Anordnungen zur möglichst optimalen Raumausnutzung und der Erzielung hoher Spannungen durch geeignete, für die Serieschaltung der einzelnen Zellen vorteilhafte Konfiguratio nen finden sich praktisch keine Hinweise.

Zum Stand der Technik werden die nachfolgenden Druckschriften genannt:

- O. Antonsen, W.Baukal und W.Fischer, "Hochtemperatur-Brenn stoffbatterie mit keramischem Elektrolyten", Brown Boveri Mitteilungen Januar/Februar 1966, Seiten 21-30,
- US-A-46 92 274
- US-A-43 95 468
- W. J. Dollard und W. G. Parker, "An overview of the Westinghouse Electric Corporation solid oxide fuel cell program", Extended Abstracts, Fuel Cell Technology and Applications, International Seminar, Den Haag, Niederlande, 26 bis 29. Oktober, 1987.
- F. J. Rohr, High-Temperature Fuel Cells, Solid Electrolytes, 1978 by Academic Press, Inc., Seite 431 ff.
- D. C. Fee et al., Monolithic Fuel Cell Development, Argonne National Laboratory, Paper presented at the 1986 Fuel Cell Seminar, Oct. 26-29, 1986, Tucson, AZ, U.S.Department of Energy, The University of Chicago.

Die bekannten, für Brennstoffzellen verwendeten Grundelemente zeichnen sich meistens durch eine vergleichsweise komplizierte Geometrie aus, die den Bau von kompakten, raumsparenden Anla gen erschwert. Außerdem ist entsprechend den vorgeschlagenen Formen eine rationelle Fertigung im großtechnischen Maß stab kaum möglich. Insbesondere fehlt eine für eine optimale Seieschaltung der Einzelzellen brauchbare Konfiguration, die sich mit einfachen Fabrikationsmitteln realisieren läßt.

Es besteht daher ein großes Bedürfnis nach Weiterentwicklung, Vereinfachung und Rationalisierung des Aufbaus und der Her stellung von Grund-Bauelementen und deren optimale gegenseitige Anordnung basierend auf keramischen Hochtemperatur-Brennstoff zellen.

Darstellung der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine raumsparende An ordnung von Brennstoffzellen auf der Basis eines Hochtemperatur- Feststoffelektrolyten aus dotiertem, stabilisierten ZrO₂ anzuge ben, welche die Erzielung einer hohen Klemmenspannung dank Serie schaltung einer Vielzahl von einzelnen Brennstoffelementen mit einfachsten Mitteln unter Gewährleistung eines einwandfreien Stromübergangs von Element zu Element bei geringstmöglichen Ver lusten gewährleistet. Die Anordnung der Brennstoffzellen soll eine einfache Montage und Demontage sowie eine einwandfreie War tung der gesamten Batterie von Brennstoffzellen ermöglichen und eine strömungstechnisch und thermodynamisch optimale Führung der gasförmigen Medien im Betrieb gewährleisten. Der Aufbau der An ordnung der Brennstoffzellen soll eine einfache und kostengün stige Fertigung im großtechnischen Maßstab ermöglichen.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß in der eingangs erwähn ten Anordnung von Brennstoffzellen mehrere je aus einem ebenen, flachen Band oder Blatt bestehende aktive Bauelemente für Brennstoffzellen dachziegelartig überlappend aneinandergereiht sind, dergestalt, daß jeweils der stirnseitige Teil der positi ven Sauerstoff-Elektrode eines Bauelements den stirnseitigen Teil der negativen Brennstoff-Elektrode des nächstfolgenden Bau elements berührt und mit ihm mittels gemeinsamer Sinterung mit oder ohne leitender Zwischenschicht verbunden ist, derart, daß eine Folge von dachziegelartig angeordneten Bauelementen vor liegt.

Weg zur Ausführung der Erfindung

Die Erfindung wird anhand der nachfolgenden, durch Figuren näher erläuterten Ausführungsbeispiele beschrieben.

Dabei zeigt

Fig. 1 einen Schnitt (Aufriß) durch eine dachziegelartige Anord nung von ebenen flachen Brennstoffzellen,

Fig. 2 einen Schnitt (Aufriß) durch eine Anordnung von ebenen, flachgepreßten, sich überlappenden Brennstoffzellen,

Fig. 3 einen Schnitt durch eine einzelne Brennstoffzelle entspre chend Anordnung der Fig. 2,

Fig. 4 einen Schnitt (Aufriß) durch eine Anordnung von ebenen, flachgepreßten, mit einer leitenden Zwischenschicht ver bundenen Brennstoffzellen,

Fig. 5 einen Schnitt durch eine einzelne Brennstoffzelle entspre chend Anordnung der Fig. 4,

Fig. 6 einen Schnitt (Aufriß) durch eine Anordnung von ebenen flachen Brennstoffzellen auf einer Seite einer Träger platte,

Fig. 7 einen Schnitt (Aufriß) durch eine Anordnung von ebenen flachen Brennstoffzellen im Innern einer Trägerplatte,

Fig. 8 einen Schnitt (Aufriß) durch eine Anordnung von ebenen flachen Brennstoffzellen auf beiden Seiten einer hohlen Trägerplatte.

In Fig. 1 ist der Schnitt (Aufriß) durch eine dachziegelartige Anordnung von ebenen flachen Brennstoffzellen dargestellt. 1 ist ein keramischer Feststoffelektrolyt aus dotiertem, stabilisier tem ZrO₂×2 ist eine poröse Sauerstoff-Elektrode aus einem La/Mn- Perowskit. Sie stellt den positiven Pol der Brennstoffzelle dar. Den negativen Pol bildet eine poröse Brennstoff-Elektrode aus einem Ni/ZrO₂-Cermet. Die einzelnen Brennstoffelemente sind dachziegelartig aufeinandergeschichtet, derart, daß sich die Enden geringfügig überlappen. Die Sauerstoffelektrode 2 des einen Brennstoffelements berührt die Brennstoff-Elektrode 3 des nächstfolgenden Brennstoffelements. Auf diese Weise ist für einen idealen galvanischen Kontakt der ganzen Kette gesorgt und die Serieschaltung zwecks Erhöhung der Klemmenspannung gewähr leistet.

Fig. 2 stellt einen Schnitt (Aufriß) durch eine Anordnung von ebenen, flachgepreßten, sich überlappenden Brennstoffzellen dar. Die Bezugszeichen 1 bis 3 sind die gleichen wie in Fig. 1. Durch das Zusammenpressen in noch plastischem Zustand während der Fertigung wird bewirkt, daß alle Elemente in eine Ebene zu liegen kommen. Vor dem Zusammenpressen wird jedoch jeder einzel nen Brennstoffzelle ein derartiges Profil gegeben, daß die Sau erstoff-Elektrode 2 jeweils gegenüber dem Feststoffelektrolyten 1 verschoben ist, dergestalt, daß sie auf der einen Seite über letzteren vorkragt, während sie auf der anderen Seite zurück steht. Demgegenüber weist die Brennstoff-Elektrode 3 annähernd die gleiche Breite wie der Feststoffelektrolyt 1 auf. Durch das Zusammenpressen wird ein besonders inniger Kontakt zwischen den ungleichnamigen Elektroden benachbarter Zellen gewährleistet.

Fig. 3 bezieht sich auf einen Schnitt durch eine einzelne Brenn stoffzelle entsprechend der Anordnung der Fig. 2. Die Bezugszei chen entsprechen denjenigen der Fig. 2. Die Fig. 3 bedarf keiner weiteren Erklärung.

In Fig. 4 ist ein Schnitt (Aufriß) durch eine Anordnung von ebenen, flachgepreßten, mit einer leitenden Zwischenschicht verbundenen Brennstoffzellen dargestellt. Die Anordnung ist derjenigen der Fig. 2 ähnlich. Alle Brennstoffzellen liegen in einer Ebene.

Die Ausbildung der Profile des Feststoffelektrolyten 1 ist prak tisch die gleiche wie bei Fig. 2. Die Elektroden 2 und 3 sind et was weniger breit ausgeführt, so daß beim Überlappen von zwei benachbarten Brennstoffzellen eine Rinne gebildet wird, die mit dem Material der elektrisch leitenden Zwischenschicht 4 in Form eines Saums ausgefüllt ist.

Fig. 5 zeigt einen Schnitt durch eine einzelne Brennstoffzelle entsprechend der Anordnung der Fig. 4. Die Figur bedarf keiner weiteren Beschreibung.

Fig. 6 bezieht sich auf einen Schnitt (Aufriß) durch eine Anord nung von ebenen, flachen Brennstoffzellen auf einer Seite einer Trägerplatte. Die einzelnen Elemente entsprechen im Aufbau ge nau denjenigen gemäß Fig. 1, d. h. es handelt sich um eine dach ziegelartige Aneinanderreihung flacher Einzelzellen mit ent sprechenden Überlappungen. Die aus dem Feststoffelektrolyten 1 und den Elektroden 2 und 3 bestehenden Brennstoffzellen sind einseitig in einer porösen keramischen Trägerplatte 5 eingebettet bzw. aufgeklebt. Dadurch erhält die ganze Kette einen besseren Halt und die einzelnen Elemente müssen nicht zusätzlich an den Enden abgestützt werden. Die poröse Trägerplatte 5 ist für gas förmige Medien (im vorliegenden Fall Sauerstoff oder Luft) durchlässig.

In Fig. 7 ist ein Schnitt (Aufriß) durch eine Anordnung von ebe nen flachen Brennstoffzellen im Innern einer Trägerplatte darge stellt. Brennstoffelemente und Anordnung entsprechen denjenigen der Fig. 1 und 6, mit dem Unterschied, daß die dachziegel artige Reihe von Elementen hier allseitig in der porösen kerami schen gasdurchlässigen Trägerplatte 5 eingebettet ist. Dadurch sind die Brennstoffzellen auf beiden Seiten fixiert und geschützt.

Fig. 8 zeigt einen Schnitt (Aufriß) durch eine Anordnung von ebe nen, flachen Brennstoffzellen auf beiden Seiten einer hohlen Trä gerplatte. Es handelt sich im wesentlichen um eine axensymmetri sche Verdoppelung der Anordnung gemäß Fig. 6, jedoch mit einer zentralen, hohlen porösen keramischen Trägerplatte 5, welche in ihrer Mittelebene Kanäle 6 für den gasförmigen Sauerstoffträger aufweist. Die beiden Reihen der Brennstoffelemente sind genau spiegelbildlich angeordnet und ergeben zusammen mit den für die Luftführung vorgesehenen Kanälen 6 eine optimalen Raumausnutzung und günstige Strömungsverhältnisse für die gasförmigen Medien.

Ausführungsbeispiel 1

Siehe Fig. 1!
Zunächst wurde ein aus 3 Schichten bestehendes aktives Bauelement hergestellt. Das Grundprinzip besteht in der Herstellung einer aus mindestens einer Schicht bestehenden, im ungesinterten Zu stand organisch gebundenen, biegsamen und plastisch verformbaren Folie aus keramischem Material. Dabei kann grundsätzlich von einer zähflüssigen gießbaren Masse (Bandgießen) oder von einer knetbaren Masse (Walzen) ausgegangen werden.

Zuerst wurde mit Y₂O₃ dotiertes, stabilisiertes ZrO₂-Pulver der Partikelgröße 0,5 bis 5 µm mit einem Plastizitätsmittel und einem organischen Binder versetzt und eine zähflüssige Masse hergestellt. Diese wurde nach der Methode des Bandgießens zu einem 100 mm breiten, 0,070 mm dicken Band vergossen. Durch nachfolgendes Erhitzen wurde das organische Lösungsmittel ver dampft. Auf diese Weise entstand eine biegsame grüne Folie aus organisch gebundenem keramischen Material von etwa 0.050 mm Dicke. Nun wurde das rohe Folienband vor der Sinterung im grünen Zustand auf die gewünschte Größe zugeschnitten. Im vorliegenden Fall betrug die Breite 50 mm, die Länge 200 mm. Die auf diese Weise hergestellte grüne Folie wurde getrocknet und gesintert, wobei die Plastizitäts- und Bindemittel vollständig ausgetrieben bzw. verbrannt wurden. Diese gesinterte Elektrolytfolie wurde auf einer Seite mit einer viskosen Suspension des Elektrodenmaterials der Sauerstoff-Seite, welches aus einem La/Mn-Perowskit bestand, be pinselt. Nach leichtem Antrocknen wurde das Ganze umgedreht und auf der anderen Seite mit einer ebensolchen Suspension des Elek trodenmaterials der Brennstoff-Seite (Ni/ZrO₂-Cermet) bepinselt. 10 derartige, noch etwas feuchte, klebrige Streifen wurden mit ihren Längsseiten um 3 mm überlappend derart aufeinandergelegt, daß eine dachziegelartige Anordnung gebildet wurde. Nach leich tem Aneinanderdrücken der auf diese Weise verklebten Flächen wurde das Ganze während 3 h bei 1400°C in einem Ofen wärmebehan delt, wobei die aktiven Elektrodenschichten 2 und 3 fest auf den Feststoffelektrolyten 1 aufgesintert wurden. Die Dicke d₂ der Sauerstoff-Elektrode 2 betrug 0,050 mm, die Dicke d₃ der Brenn stoff-Elektrode 3 0,030 mm, diejenige (d₁) des Feststoffelektro lyten 1 0,0201mm.

Ausführungsbeispiel 2

Siehe Fig. 2 und 3!
Mit Y₂O₃ stabilisiertes ZrO₂-Pulver der Partikelgröße 0,5 bis 5 µm wurde mit einem Plastizitätsmittel und einem organischen Bin der in einem Lösungsmittel versetzt und eine zähflüssige Masse erzeugt. Diese wurde zu einem 200 mm breiten, 0,060 mm dicken Band vergossen. Dieses Band wurde nach dem Abdampfen des Lösungs mittels in Streifen von 50×200 mm geschnitten und auf einer Seite mit einer 0,050 mm dicken Schicht von Ni/ZrO₂-Cermet-Pul ver beschichtet, das in einer einen organischen Binder enthalten den organischen Flüssigkeit aufgeschlämmt war. Dabei wurde ein ca. 2 mm breiter Rand auf der Längsseite des Feststoffelektroly ten 1 freigelassen, so daß die Kante der Brennstoff-Elektrode 3 um diesen Betrag zurückversetzt war. Nach dem Trocknen (Abdamp fen des Lösungsmittels) lag eine verfestigte, grüne, flexible, plastisch verformbare Zweischichtfolie bestehend aus Elektrolyt 1 und Brennstoff-Elektrode 3 vor. Nun wurde auf die Elektrolytseite eine 0,080 mm dicke Schicht von La/Mn-Perowskit-Pulver der Auf schlämmung in organischer Flüssigkeit aufgetragen (Sauerstoff- Elektrode 2), wobei darauf geachtet wurde, daß ein ca. 2 mm breiter Rand auf einer Längsseite nicht beschichtet wurde. Nach leichtem Antrocknen wurden 12 Streifen mit ihrer Längsseite um 3 mm überlappend dachziegelartig aneinandergereiht und an den Rän dern leicht aufeinandergepreßt. Dann wurde das Ganze getrock net und während 3 h bei 1400°C gesintert. Die endgültigen Schicht dicken ergaben sich wie folgt:

Elektrolyt (Y₂O₃-stabilisiertes ZrO₂) 1:
d₁ = 0 ,040 mm
Sauerstoff-Elektrode (La/Mn-Perowskit) 2:	d₂ = 0,070 mm
Brennstoff-Elektrode (Ni/ZrO₂-Cermet) 3:	d₃ = 0,040 mm

Ausführungsbeispiel 3

Siehe Fig. 4 und 5!
Gemäß Beispiel 2 wurde eine flexible Zweischichtfolie hergestellt und auf der Elektrolytseite zusätzlich mit der Sauerstoff-Elektro de 2 beschichtet. Bevor diese letzte Schicht ganz trocken war, wurden 10 Streifen dachziegelartig überlappend aneinandergereiht und an den überlappenden Längsseiten leicht aufeinandergepreßt. Auf der Seite der Brennstoff-Elektrode 3 wurden an den Stoßstel len überdies ca. 1 mm breite Rinnen eingedrückt, in die eine vis kose Masse aus hochnickelhaltigem Ni/ZrO₂-Cermet-Pulver mit orga nischem Binder als leitende Zwischenschicht 4 eingepreßt wurde. Dann wurde das Ganze getrocknet und während 3 Stunden bei 1400°C gesintert. Die endgültigen Schichtdicken ergaben sich wie folgt:

Ausführungsbeispiel 4

Siehe Fig. 6!
Die Grundlage bildete wieder ein aktives Bauelement in Band- oder Streifenform, bestehend aus der Elektrolyt- und aus beiden Elek trodenschichten. Bei der Herstellung eines aktiven Bauelements wurde zunächst ähnlich Beispiel 1 vorgegangen. Die gesinterte, aus dem Feststoffelektroyten 1 bestehende Folie wurde auf einer Seite mit einer Brennstoff-Elektrode 3 (Ni/ZrO₂-Cermet) von 0,050 mm Dicke (d₃) bis auf einen freien Rand von 2 mm Breite beschich tet, und die ganze Zweischicht-Folie während 3 h bei 1400°C ge sintert. Dann wurde auf eine aus porösem Al₂O₃ bestehende, auf einer Seite mit einem gestuften Profil versehenen, keramische Trägerplatte 5 (Substrat) eine Schicht von La/Mn-Perowskit als Sauerstoff-Elektrode 2 in Streifenmanier gepinselt und je ein Streifen gesinterter Zweischicht-Folie mit ihrer Elektrolytsei te gegen die Trägerplatte gerichtet, dachziegelartig mit je 0,5 mm Überlappung auf die noch feuchte Perowskitschicht aufgelegt und Leicht angepreßt. Dann wurde das Ganze während 3 h bei ei ner Temperatur von 1400°C zusammengesintert.

Ausfühungsbeispiel 5

Siehe Fig. 7!
Nach dem im Beispiel 1 beschriebenen Bandgießverfahren wurde je ein Band und daraus durch Abdampfen des Lösungsmittels je eine grüne Folie unterschiedlicher Dicke für den Feststoffelektroly ten 1, die Sauerstoff-Elektrode 2 und die Brennstoff-Elektrode 3 hergestellt. Die Folie des Elektrolyten 1 wurde in 50 mm breite, die beiden Folien der Elektroden 2 und 3 in 48 mm breite Streifen geschnitten. Je zwei benachbarte Folien wurden mit einem einen organischen Binder enthaltenden Lösungsmittel benetzt und die drei Folien derart aufeinandergeschichtet, dass die Folie des Elektro lyten 1 über die beiden anderen um 2 mm vorkragte. Die Folien wurden durch leichtes Anpressen bzw. Walzen miteinander in inni gen Kontakt gebracht, mit 2 mm Überlappung dachziegelartig an einandergereiht, das Lösungsmittel durch Verdampfen ausgetrie ben und der organische Binder durch weiteres Erhitzen zersetzt. Schließlich wurden die Folienpakete durch Glühen während 3 h bei 1300°C zu einem monolithischen Verbund vorgesintert. Dann wurde das Ganze in einer porösen keramischen Trägerplatte 5 aus Al₂O₃ allseitig eingebettet. Zu diesem Zweck wurde mit MgO dotier tes Al₂O₃-Pulver in ca. 7 mm Schichtdicke auf den Boden einer ebe nen, flachen Form gelegt, der Verbund aktiver Bauelemente darauf gelegt und wiederum mit einer Schicht Al₂O₃ von 7 mm Höhe abgedeckt. Nun wurde unter einem allseitigen Druck von ca. 1000 bar bei ei ner Temperatur von 1400°C während 10 h fertig gesintert. Dabei wurde ein poröser monolithischer Keramikkörper gebildet.

Ausführungsbeispiel 6

Siehe Fig. 8!
Bei der Herstellung der aktiven Bauelemente und der Fertigung der ganzen Verbundkörper wurde grundsätzlich gleich wie unter Bei spiel 4 verfahren. Die gesinterte, aus dem Feststoffelektrolyten 1 und der Brennstoff-Elektrode 3 bestehende Zweischicht-Folie wurde in Form von 50 mm breiten und 200 mm langen Streifen in dachziegelartiger, überlappter Anordnung auf beide Seiten einer porösen keramischen Trägerplatte 5 aufgebracht. Die Trägerplatte 5 bestand aus gesintertem Al₂O₃ mit durchgehenden Poren. Das Poren volumen betrug ca. 20%. In der Mittelebene waren parallel verlau fende, rechteckförmige Kanäle mit abgerundeten Schmalseiten vor handen. Sie dienten der Zufuhr des gasförmigen Sauerstoffträgers zu den dachziegelartig angeordneten Brennstoffzellen. Die mit ab gesetztem Profil ausgeführte Trägerplatte 5 wurde auf beiden Seiten mit einer Schicht aus in Lösungsmittel mit Binder aufge schlämmtem La/Mn-Perowskit-Pulver versehen (durch Bepinseln, Tau chen etc.), und die aktiven Bauelemente in Streifenform in die noch feuchte Masse der Sauerstoff-Elektrode 2 gepreßt. Dabei wurde durch 2 mm Überlappung benachbarter Streifen eine dach ziegelartige Anordnung erreicht. Das Ganze wurde nun während 3 h bei einer Temperatur von 1400°C zu einem monolithischen Sinter körper gebrannt.

Die Erfindung ist nicht auf die Ausführungsbeispiele beschränkt.

Zur Erzielung einer höheren Spannung auf kleinem Raum sind die Brennstoffzellen auf der Basis eines Hochtemperatur-Feststoff elektrolyten derart angeordnet, daß mehrere je aus einem ebenen, flachen Band oder Blatt bestehende aktive Bauelemente für Brenn stoffzellen dachziegelartig überlappend aneinandergereiht sind, dergestalt, daß jeweils der stirnseitige Teil der positiven Sauerstoff-Elektrode 2 eines Bauelementes den stirnseitigen Teil der negativen Brennstoff-Elektrode 3 des nächstfolgenden Bauele mentes berührt und mit ihm mittels gemeinsamer Sinterung mit oder ohne leitender Zwischenschicht 4 verbunden ist, derart, daß eine Folge von dachziegelartig angeordneten Bauelementen vorliegt.

In vorteilhafter Weise ist die Folge von einzelnen aktiven Bau elementen einseitig auf einer porösen, gasdurchlässigen kerami schen Trägerplatte 5 aufgesintert. Eine weitere Anordnung von Brennstoffzellen besteht darin, daß die Folge von einzelnen ak tiven Bauelementen beidseitig in einer porösen, für die gasför migen Medien des Betriebs wenigstens teilweise durchlässigen ke ramischen Trägerplatte 5 durch Sinterung fest eingebettet ist.

In einer speziellen Ausführung der Brennstoffzellen ist je eine Folge von einzelnen aktiven Bauelementen auf jeder der beiden Seiten einer hohlen, im zentralen Teil mit Kanälen 6 für ein gasförmiges Medium ausgerüsteten porösen, gasdurchlässigen kera mischen Trägerplatte 5 aufgesintert.

Die Vorteile der dachziegelartigen Anordnung von Einzel-Brenn stoffzellen sind folgende:

- Erzielung beliebig hoher Spannungen durch Serieschaltung einer beliebigen Anzahl von Brennstoffzellen.
- Fortfall von Verbindungsleitungen und Stromkollektoren zwischen benachbarten, in Serie geschalteten Zellen.
- Sehr kompakte, raumsparende Bauweise.
- Einfachste Form der Einzelzellen (ebene Platte).
- Sehr einfache, nicht aufwendige und kostengünstige Herstellung, bestens geeignet für großtechnische Massenfertigung.

Claims

1. Anordnung von Brennstoffzellen auf der Basis eines Hochtempe ratur-Feststoffelektrolyten aus Zirkonoxyd zur Erzielung ei ner höheren Spannung auf kleinem Raum, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere je aus einem ebenen, flachen Band oder Blatt be stehende aktive Bauelemente für Brennstoffzellen dachziegel artig überlappend aneinandergereiht sind, dergestalt, daß jeweils der stirnseitige Teil der positiven Sauerstoff-Elek trode (2) eines Bauelementes den stirnseitigen Teil der nega tiven Brennstoff-Elektrode (3) des nächstfolgenden Bauelements berührt und mit ihm mittels gemeinsamer Sinterung mit oder ohne leitender Zwischenschicht (4) verbunden ist, derart, daß eine Folge von dachziegelartig angeordneten Bauelementen vor liegt.

2. Anordnung von Brennstoffzellen nach Anspruch 1, dadurch ge kennzeichnet, daß die Folge von einzelnen aktiven Bauelemen ten einseitig auf einer porösen, gasdurchlässigen keramischen Trägerplatte (5) aufgesintert ist.

3. Anordnung von Brennstoffzellen nach Anspruch 1, dadurch ge kennzeichnet, daß die Folge von einzelnen aktiven Bauelemen ten beidseitig in einer porösen, für die gasförmigen Medien des Betriebs wenigstens teilweise durchlässigen keramischen Trägerplatte (5) durch Sinterung fest eingebettet ist.

4. Anordnung von Brennstoffzellen nach Anspruch 1, dadurch ge kennzeichnet, daß je eine Folge von einzelnen aktiven Bauele menten auf jeder der beiden Seiten einer hohlen, im zentralen Teil mit Kanälen für ein gasförmiges Medium ausgerüsteten porö sen, gasdurchlässigen keramischen Trägerplatte (5) aufgesin tert ist.