EP1175705A1 - Hochtemperatur-brennstoffzelle - Google Patents

Hochtemperatur-brennstoffzelle

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EP1175705A1
EP1175705A1 EP00925032A EP00925032A EP1175705A1 EP 1175705 A1 EP1175705 A1 EP 1175705A1 EP 00925032 A EP00925032 A EP 00925032A EP 00925032 A EP00925032 A EP 00925032A EP 1175705 A1 EP1175705 A1 EP 1175705A1
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interconnector
fuel cell
functional layer
temperature fuel
nickel
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Robert Fleck
Wolfram Kaiser
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Siemens AG
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Definitions

  • the invention relates to a high-temperature fuel cell in which an electrical conductor electrically connects an interconnector to the anode of an electrolyte electrode unit.
  • a fuel cell stack is referred to as an “Stack * genanr: 'is below an upper one Interconnector which the high-temperature fuel cell stack covers the order NaCN at least one contact ⁇ layer, an electrolyte electrode Emheit, a further contact layer, another interconnector, etc.
  • the electrical connection between two high-temperature fuel cells is established by an interconnector, via which the anode of one high-temperature fuel cell is connected to the cathode of the other high-temperature fuel cell.
  • the interconnector is accordingly with an anode of one high-temperature fuel cell and the cathode of the other high-temperature fuel cell connected.
  • the electrical connection between the anode and the interconnector designed as a plate is established by an electrical conductor, which can be designed as a nickel network (see for example DE 196 49 457 Cl). It has been shown that a high electrical series resistance arises between the anode and the connector when the high-temperature fuel cell is operated. This adversely affects the electrical performance of the high-temperature fuel cell stack.
  • a high-temperature fuel cell of the type mentioned at the outset with at least two metallic functional layers applied one above the other on the fuel gas side of the interconnector, one functional layer containing nickel and the functional layer below containing copper.

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Abstract

Beim Betrieb einer Hochtemperatur-Brennstoffzelle (1) besteht das Problem der Korrosion des Interconnectors auf der Anodenseite. Dieses Problem wird gemäss der Erfindung durch mindestens zwei übereinander auf dem Interconnector (2) aufgebrachte metallische Funktionsschichten (8, 9) weitgehend vermieden, wobei die untere Funktionsschicht (9) Kupfer enthält, und wobei die obere Funktionsschicht (8) Nickel enthält. Solche Funktionsschichten (8, 9) bauen zum Interconnector (2) hin eine Potentialschwelle für Sauerstoffionen auf.

Description

Beschreibung
Hochtemperatur-Brennstoffzelle
Die Erfindung bezieht sich auf eine Hochtemperatur-Brennstoffzelle, bei der ein elektrischer Leiter einen Interconnector mit der Anode einer Elektrolyt-Elektroden-Emheit e- lektrisch verbindet.
Es ist bekannt, daß bei der Elektrolyse von Wasser die Was- sermolekule durch elektrischen Strom m Wasserstoff (H- und Sauerstoff (02) zerlegt werden. In einer Brennstoffzelle lauft dieser Vorgang m umgekehrter Richtung ab. Durch die elektrocnemische Verbindung von Wasserstoff (H?) und Sauer- stoff (02) zu Wasser entsteht elektrischer Strom mit hohem
Wirkungsgrad. Wenn als Brenngas reiner Wasserstoff ( UJ eingesetzt wird, geschieht dies ohne Emission von Schadstoffen und Kohlendioxid. Auch mit einem technischen Brenngas, beispielsweise Erdgas oder Kohlegas, und mit Luft (die zusatz- lieh mit Sauerstoff (02) angereichert sein kann) anstelle von reinem Sauerstoff (02) erzeugt eine Brennstoffzelle deutlich weniger Schadstoffe und weniger Kohlendioxid als andere Energieerzeuger, αie mit verscniedenen Energieträgern arbeiten. Die technische Umsetzung αes Prinzips der Brennstoffzelle hat zu unterschiedlichen Losungen, und zwar mit verschiedenartigen Elektrolyten und mit Betriebstemperaturen zwischen 80°C und 1000°C gefuhrt.
In Abnangigkeit von inrer Betriebstemperatur werden die Brennstoffzellen m Nieder-, Mittel- und Hochtemperatur- BrennstcffZeilen eingeteilt, die sich wiederum αurch ver- scmedeπe technische Ausfunrungsformen unterscheiden.
Bei einem aus einer Vielzahl von Hochtemperatur-Brennstoff- zellen 5_---ch zusammensetzenden Hochtemperatur-Brennstoffze_- ienstape.- (in der Fachliteratur wird ein Brennstoffzellensta- pe-L aucπ „Stack* genanr:' liegen unter einem oberen Interconnector, welcher den Hochtemperatur-Brennstoffzellen- stapel abdeckt, der Reihenfolge nacn wenigstens eine Kontakt¬ schicht, eine Elektrolyt-Elektroden-Emheit , eine weitere Kontaktschicht, ein weiterer Interconnector, usw.
Die Elektrolyt-Elektroden-Emheit umfaßt dabei zwei Elektroden - eine Anode und eine Kathode - und einen zwischen Anode und Kathode angeordneten, als Membran ausgeführten Festkor- perelektrolyten . Dabei bildet jeweils eine zwischen zwei be- nachbarten Interconnectoren liegende Elektrolyt-Elektroden- Emheit mit den beidseitig an der Elektrolyt-Elektroden-Emheit unmittelbar anliegenden Kontaktschichten eine Hochtemperatur-Brennstoffzelle, zu der auch noch die an den Kontaktschichten anliegenden Seiten jeder der beiden Interconnectoren gehören. Dieser Typ und weitere Brennstoffzellen-Typen sind beispielsweise aus dem „Fuel Cell Handbook* von A. J. Appleby und F. R. Foulkes, 1989, Seiten 440 bis 454, bekannt.
Eine Hochtemperatur-Brennstoffzelle alleme liefert eine Betriebsspannung von unter einem Volt. Durch das In-Reihe- Schalten einer Vielzahl benachbarter Hochtemperatur-Brennstoffzellen kann die Betriebsspannung einer Brennstoffzellen- anlage einige 100 Volt betragen. Bedingt durch den hohen Strom, den eine Hochtemperatur-Brennstoffzelle liefert, - bis zu 1000 -Ampere bei großen Hochtemperatur-Brennstoffzellen - ist eine elektrische Verbindung zwischen den einzelnen Zellen zu bevorzugen, die bei den obengenannten Bedingungen einen Desonders niedrigen elektrischen Serienwiderstand verursacht.
Die elektrische Verbindung zwischen zwei Hochtemperatur- Brennstoffzellen wird durcn einen Interconnector hergestellt, uoer den die Anode der einen Hocntemperatur-Brennstoffzelle mit der Kathode der anderen Hochtemperatur-Brennstoffzelle verbunden wird. Der Interconnector ist dementsprechend mit αer Anode der einen Hochtemperatur-Brennstoffzelle und der Katnode der anderen Hochtemperatur-Brennstoffzelle elekt iscn verbunden. Die elektrische Verbindung zwischen der Anode und dem als Platte ausgeführten Interconnector wird durch einen elektrischen Leiter hergestellt, der als ein Nickelnetz ausgebildet sein kann (siehe beispielsweise DE 196 49 457 Cl) . Dabei hat sich gezeigt, daß sich bei Betrieb der Hochtemperatur-Brennstoffzelle zwischen Anode und Interconnector ein hoher elektrischer Serienwiderstand einstellt. Dadurch wird nachteiligerweise die elektrische Leistung des Hochtemperatur-BrennstoffZellenstapels negativ beeinflußt.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Hochtemperatur-Brennstoffzelle dahingehend zu verbessern, daß auch bei Einsatz bei hohen Temperaturen ein erhöhter elektrischer Serienwiderstand vermieden und eine hohe Leitfähigkeit auch über längere Zeit sichergestellt ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Hochtemperatur- Brennstoffzelle der eingangs genannten Art gelost mit mindestens zwei übereinander auf der Brenngasseite des Interconnec- tors aufgebrachten metallischen Funktionsschichten, wobei die eine Funktionsschicht Nickel enthalt, und wobei die darunter liegende Funktionsschicht Kupfer enthalt.
Versuche mit einem Hochtemperatur-Brennstoff ellenstapel und entsprechende Modellversuche haben ergeben, daß sich eine Erhöhung des elektrische Widerstands zwischen dem elektrischen Leiter und einem aus CrFe5Y203l bestehenden Interconnector einstellt, und das schon nach kurzer Betπeösdauer bei Betriebstemperaturen zwischen 850°C und 950°C. Die Bezeichnung CrFe5Y203l steht für eine Chrom-Legierung, die 5 Gewichts-* Fe und 1 Gewichts-0-, Y_Ch enthalt. Die Erhöhung des elektrischen Widerstands wird durch eine Chromoxid umfassende Oxid- schicht verursacht, die sich auf der Oberflacne derjenigen Seite des Interconnectors ausoildet, die dem Brenngas fuhren- den Raum zugewandt ist. Sie bildet sich auch dort, wo der e- lektrische Leiter, beispielsweise das Nickelnetz, auf dem Interconnector aufliegt oder zum Beispiel durcn einen Schweiß- punkt oder eine Lotstelle mit dem Interconnector verbunden ist. Ist das Nickelnetz mittels Punktschweißen an dem Interconnector angepunktet, so werden diese als Schweißpunkte ausgebildeten Kontaktstellen wahrend des Betriebs vom Chromoxid erstaunlicherweise sogar unterwandert. Chromoxid hat einen höheren elektrischen Widerstand als die unoxidierten Metalle des Interconnectors . Es liegt somit eine schlecht leitende Oxidschicht zwischen dem elektrischen Leiter und dem Interconnector vor, die den Serienwiderstand von in Reihe geschal- teten Hochtemperatur-Brennstoffzellen ungunstig beeinflußt. Die Bildung von Chromoxid erfolgt bereits bei Sauerstoffpar- tialdrucken von weniger als I N18 bar. Diese Sauerstoffparti- aldrucke sind auch im Brenngas fuhrenden Raum - kurz: Brenngasraum - wahrend des Betriebs der Hochtemperatur-Brennstoff- zelle m der Regel vorhanden.
In einem ersten Schritt geht die Erfindung von der Überlegung aus, daß em erhöhter elektrischer Serienwiderstand vermieden und eine hohe Leitfähigkeit auch über längere Zeit sicherge- stellt wird, wenn die Bildung der Oxidschicht anodenseitig auf dem Interconnector unterounden wird. Dies wird wahrend des Betriebs der Hochtemperatur-Brennstoffzelle dadurch zuverlässig erreicht, daß der Interconnector durch eine Funkti- onsschicnt vor einer Oxidation geschützt wird. Eine solche Funktionsschicht darf selbstverständlich unter Betriebsbedingungen nicht für Sauerstoff durchlassig sein. Sie darf die elektrische Verbindung zwischen Leiter und Interconnector nicht negativ beeinflussen. Ferner sollte sie preiswert und leicht handhabbar sein.
Alle diese Bedingungen werden von einer dünnen metallischen Funktionsschicht erfüllt, die den Interconnector um die Kon- taktste_le herum gasdicht abschließt. Bei einer solchen Funktionsschicht besteht allerdings das Problem, daß sie beim er- sten Aufheizen einer Hochtemperatur-Brennstoffzelle auf ihre Betriebstemperatur oxiαiert. Bei diesem sogenannten ersten „Anfahren* befindet sich m der Regel auch im Brenngasrauir der Hochtemperatur-Brennstoffzelle Luft m ausreichender Menge, um eine preiswerte metallische Funktionsscmcht zu oxi- dieren. Hierbei gelangt der Sauerstoff auch an den Interconnector. Dieser Sauerstoff bildet dann auf dem Interconnector die oben beschriebene, störende Chromoxidschicht.
In einem zweiten Schritt geht die Erfindung von der Überlegung aus, daß eine Oxidation des Interconnectors verhindert werden kann, wenn der Übertritt des Sauerstoffs aus einer me- tallischen Funktionsschicht m den Interconnector unterbunden wird. Dies wird erreicht, wenn eine Funktionsschicht em Metall umfaßt, das folgender Bedingung genügt: Die Oxidbildung eines Metalls der Funktionsschicht ist mit einem kleineren chemischen Potential μ verbunden als die Oxidbildung eines Metalls, das sich direkt unter der Funktionsschicht befindet. Befindet sich unmittelbar unter der Funktionsschicht eine Legierung oder Verbindung verschiedener Metalle, so müssen alle diese Metalle obiger Bedingung genügen.
Unter einem chemischen Potential μ wird die Änderung der freien Enthalpie G eines Stoffsystems im Gefolge der Zufuhr oder Aonahme der Komponente B des Systems verstanden:
Dabei ist T die thermodynamische Temperatur, p der Druck, na,, n=, n ... die Stoffmengen der Substanzen A, B, C, ... Diese Definition ist aus Rompps Chemielexikon, Franckhsche Verlagsbuchhandlung, 8. Auflage, Stuttgart 1981 entnommen.
Ist die Oxidbildung eines ersten Metalls A mit einem kleineren (negativeren) chemischen Potential μ_ verbunden als die OxιdDi.-.dung eines zweiten Metalls B, so bedeutet dies, daß die freie Bildungsenthalpie ΔG„ des Oxids des ersten Metalls A kleiner 'negativer) ist, als die des Oxids des zweiten Metalls 3: ΔG < ΔG^ . Dem zufolge ist ein Sauerstoffion dem ersten Metall A fester, also energetisch tiefer eingebunden als m dem zweiten Metall B. Für den Übertritt des Sauer- stoffions aus dem Oxid des ersten Metalls A in das zweite Metall B wird also Energie benotigt.
Mindestens zwei auf die Brenngasseite des Interconnectors u- beremander aufgebrachten metallische Funktionsschichten, wobei eine Funktionsschicht Nickel enthalt und eine darunter liegende Funktionsschicht Kupfer enthalt, erfüllen die oben beschriebenen Bedingungen. Denn durch diese Mateπalko bma- tion wird die oben beschriebene große Potentialschwelle zwischen den Schichten aufgebaut, die den Übertritt von Sau- erstoffionen von der äußeren Nickelschicht m die darunter liegende Kupferschicht stärkt behindert. Fernerhin sind beide Metalle preiswert und einfach auf den Interconnector aufzubringen.
Es ist hierbei nicht zwingend erforderlich, daß die beiden Funktionsschichten direkt aufeinander aufgebracht sind. Es kann sich durchaus auch eine weitere Funktionsschicht zwischen der Nickel enthaltenden Funktionsschicht und der Kupfer enthaltenden Funktionsschicht befinden. Es kann sich auch zwischen dem Interconnector und den beiden Funktionsschichten oder über den beiden Funktionsschichten eine weitere Funkti- onsschicht befinden, ohne daß der Effekt der Potentialschwelle wesentlich beeinträchtigt ist.
Durch diese Erfindung wird erreicht, daß eine Potentialschwelle für Sauerstoffionen zwischen der Funktionsschicht und dem darunterliegenden Metall besteht. Dies bewirkt, daß der Funktionsschicht befindlicher Sauerstoff nicht, oder nur äußerst geringem Umfang, m das darunter liegende Me¬ tall gelangt. Als Folge davon wird die Oxidation des Interconnectors sowohl wanrend des Anfahrens als auch wahrend des Betrieos der Hochtemperatur-Brennstoffzelle unterbunden.
Hierdurch wird em erhöhter elektrischer Serienwiderstand der Hochtemperatur-Brennstoffzelle vermieden und eine hohe Leitfähigkeit auch über längere Zeit sichergestellt.
Zweckmaßigerweise ist die Kupfer enthaltende Funktionsschicht auf den Interconnector aufgebracht und auf diese Funktionsschicht ist die Nickel enthaltende Funktionsschicht aufgebracht. Diese Ausgestaltung ist besonders einfach und preiswert herzustellen.
Mit Vorteil besteht die Nickel enthaltende Funktionsschicht im wesentlichen aus Nickel und die Kupfer enthaltende Funkti- ons≤chicht besteht im wesentlichen aus Kupfer. Die beiden Metalle erfüllen ihrer reinen Form die Bedingungen, um den Interconnector wirksam vor Oxidation zu schützen.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist der elektrische Leiter direkt mit dem Interconnector elektrisch verbunden. Eine direkte elektrische Verbindung zwischen dem elektrischen Leiter und dem Interconnector wird dadurch her- gestellt, daß der elektrische Leiter an den Interconnector beispielsweise angeschweißt ist. Hierbei reicht die Schweißstelle vom elektrischen Leiter, durch beide Schichten hindurch, bis zum Interconnector. Bei einem auf diese Weise mit dem Interconnector verbundenen elektrischen Leiter ist die Verbindung mechanisch stabil und mit einem geringen elektrischen Widerstand verbunden.
In einer alternativen Ausgestaltung der Erfindung ist der e- lektπsche Leiter über mindestens eine Funktionsschicht m t dem Interconnector elektrisch verbunden. Eine solche elektrische Verbindung zwischen elektrischem Leiter und Interconnector wird dadurch erreicht, d der elektrische Leiter beispielsweise mittels einer Schweißstelle mit der oberen Funktionsschicht, zum Beispiel einer Nickelschicht, verounden ist. Eine alternative Möglichkeit einer solchen elektrischen Verbindung besteht in einem aj-f der oberen Funktionsschicht einfach aufliegenden oder angelöteten elektrischen Leiter. Hierbei müssen alle Funktionsschichten elektrisch leitfahig sein. Diese Ausgestaltung der Erfindung ist oesonαers einfach auszufuhren.
Zweckmaßigerweise betragt die Dicke der obersten Funktionsschicht 2 μm bis 10 μ . Eine solche Funktionsschicht ist sehr dünn und dennoch geeignet, um eine Potentialschwelle zwischen ihr und dem darunterliegenden Metall aufzubauen und den Übertritt der Sauerstoffionen m den Interconnector wirksam zu verhindern.
Zweckmaßigerweise betragt die Dicke der unteren Funktionsschicht 2 μm bis 10 μm. Eine Schicht dieser Dicke ist sehr dünn und dennoch geeignet, um eine Potentialschwelle zwischen ihr und der Funktionsschicht aufzubauen und den Übertritt der Sauerstoffionen m den Interconnector wirksam zu verhindern.
Mit Vorteil ist mindestens eine der beiden Funktionsschichten chemisch, galvanisch, durch em PVD- oder em CVD-Verfahren aufgebracht. Diese Verfahren sind kostengünstig und leicht durchzufuhren. Durch diese Verfahren kann der Interconnector einseitig beschichtet werden. Die Brenngasseite des Intercon- nectors sollte im Bereich um eine Kontaktstelle vollflachig bedeckt sein. Bei einer Beschichtung durch em PVD-Verfahren (Physical Vapour Deposition) wird das Material der jeweiligen Schicht aus der Dampfphase aufgebracht. Dies geschieht beispielsweise durch Sputtern, Elektronenstrahlverdampfung oder Laserstrahlverdampfung. Die Beschichtungstemperatur liegt unter 500 °C.
Eine Alternative zum PVD-Verfahren besteht m einem CVD-Ver- fahren Chemical Vapour Deposition) . Bei diesem thermischen Beschicr.tungsverfahren wird die zu oeschichtende Substanz in der Gaspnase durch Zersetzung von Ausgangsmatenalien che- misch erzeugt und auf das zu beschichtende Bauteil aufgebracht . In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung oesteht der Interconnector aus CrFeSY ON , d.h aus 9Δ Gew.- Chrom, 5 Gew.-! Fe und 1 Gew.-% Y20^ . Em solcher Interconnector hat sich zahlreichen Versuchen als geeignet für den Betrieb m einer Hochtemperatur-Brennstoffzelle erwiesen. Er ist ferner problemlos mit einer metallischen Funktionsschicht zu beschichten.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist der elektrische Leiter em Nickelnetz. Das Nickelnetz kann auch als Nickelnetzpaket ausgeführt sein, das em dünneres Kontaktnetz und em dickeres Tragnetz umfaßt. Der elektrische Kontakt zwischen dem Nickelnetz (oder Nickelnetzpaket) und dem Interconnector wird durch eine Kontaktstelle hergestellt. Diese Kontaktstelle kann beispielsweise als em Schweißpunkt ausgebildet sein, der das Nickelnetz (oder beispielsweise das Tragnetz eines Nickelnetzpakets) mit dem Interconnector auch mechanisch verbindet. Die Kontaktstelle kann jedoch auch dadurch zustande kommen, daß das Nickelnetz auf dem Intercon- nector lediglich aufliegt. Der Werkstoff Nickel ist besonders g nstig, da er bei den üblicherweise wanrend des Betriebs der Hochtemperatur-Brennstoffzelle auf der Brenngasseite herrschenden Sauerstoffpartialdrucken von etwa 10" 8 bar nicht o- xidiert. Ferner ist Nickel preiswert und leicht handhabbar. Ein aus Nickel gefertigtes Netz ist elastisch und gewährleistet auch bei oloßem Aufliegen auf dem Interconnector eine ausreichende elektrische Kontaktierung zwischen Interconnector und Nickelnetz. Diese Kontaktierung oleibt auch bei Temperaturschwankungen innerhalb der Hochtemperatur-Brennstoff- zelle erhalten.
Aasfuhrungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden anhand zwei Figuren naher erläutert. Dabei zeigen:
Fig 1: einen Ausschnitt aus einer Hochtemperatur- Brennstoffzelle, Fig 2 : eine Ansicht auf einen mit dem Interconnector verbundenen Leiter.
Nach Figur 1 ist em als Platte ausgeführter Interconnector 2 aus CrFe5Y203l mit einer -Anzahl von Stegen 4 versehen, zwischen denen Betriebsmittel-Kanäle ausgebildet sind, die senkrecht zur Papierebene verlaufen. Diese Kanäle werden mit einem Brenngas, wie Wasserstoff, Erdgas oder Methan, beschickt. Der untere Teil der Hochtemperatur-Brennstoffzelle 1 stellt die -Anodenseite dar. Die Oberflache 6 des Interconnectors 2 ist mit einer dünnen Funktionsschicht 9 versehen, die im wesentlichen aus Kupfer besteht. Die Dicke der Funktionsschicht 9 betragt etwa 5 μm. Auf der Funktionsschicht 9 ist eine etwa 5 μm dicke Funktionsschicht 8 aufgebracht, die im wesentli- chen aus Nickel besteht. Auf dieser Funktionsschicht 8 ist em elektrischer Leiter 10 durch Punktschweißen befestigt. Der elektrische Leiter 10 ist als Nickelnetz ausgestaltet. Die Schweißpunkte bilden die Kontaktstellen, die den elektrischen Leiter 10 mit dem Interconnector 2 elektrisch verbm- den. Sie sind der Übersichtlichkeit halber nicht dargestellt. Das Nickelnetz ist hier em Nickelnetzpaket, bestehend aus einem groben, dickeren Nickel-Tragnetz 10a und einem feinen, dünneren Nickel-Kontaktnetz 10b. An dieses Nickelnetz grenzt über eine dünne Anode 11 em Festkorperelektrolyt 12 an. Die- ser Festkorperelektrolyt 12 wird nach oben von einer Kathode 14 begrenzt. An die Kathode 14 schließt sich über eine Kontaktschicht 15 em weiterer Interconnector 16 an, der nach oben hin nur zum Teil dargestellt ist. In den Interconnector 16 sind eine -Anzahl von Betriebsmittel-Kanälen 18 em- gearbeitet, von denen nur einer gezeigt ist. Die Betriebsmit- tel-Kanale 18 verlaufen parallel zur Papierebene. Sie fuhren im Betrieb Sauerstoff oder Luft.
Die Einheit bestehend aus Kathode 14, Festkorperelektrolyt 12 und Anode 11 wird als Elektrolyt-Ele «ctroden-Emheit bezeichnet . Die m der Figur gezeigte Funktionsschicht 8 aus Nickel bildet mit der darunterliegenden Funktionsschicht 9 aus Kupfer eine Potentialschwelle zwischen den Schichten. Hierdurch wird der Übertritt von Sauerstoffionen aus der Funktionsschicht 8 in die Funktionsschicht 9 so stark behindert, daß im wesentlichen keine Sauerstoffionen aus der Funktionsschicht 8 m die Funktionsschicht 9 übertreten. Als Folge davon wird die Bildung von Chromoxid zwischen dem Interconnector 2 und dem Nickelnetz verhindert. Insbesondere wird die Unterkorrosion der Schweißpunkte unterbunden. Dies gewährleistet eine gleichbleibend gute elektrische Leitfähigkeit der Kontakte. Die Hochtemperatur-Brennstoffzelle 1 besitzt also einen geringen Serienwiderstand, der sich im Laufe der Betriebsdauer nicht oder nur unwesentlich erhöht.
Mehrere solcher Brennstoffzellen können zu einem "Stack" oder Brennstoffzellen-Stapel zusammengefaßt werden.
Figur 2 zeigt einen elektrischen Leiter 21, der durch zwei Funktionsschichten 22, 23 hindurch direkt mit dem Interconnector 24 einer Hochtemperatur-Brennstoffzelle elektrisch verbunden ist. Der Leiter 21 wurde mit dem Interconnector 24 dadurch verbunden, daß er durch die Funktionsschichten 22, 23 hindurch mit dem Interconnector 24 mittels eines Schweiß- punkts 25 verschweißt wurde.

Claims

Patentansprüche
1. Hochtemperatur-Brennstoffzelle (1), bei der em Interconnector (2) über einen elektrischen Leiter (10) mit der Anode (11) einer Elektrolyt-Elektroden-Emheit elektrisch verbunden ist, g e k e n n z e i c h n e t d u r c h mindestens zwei übereinander auf der Brenngasseite des Interconnectors (2) aufgebrachte metallische Funktionsschichten (8,9), wobei die eine Funktionsschicht (8) Nickel enthalt, und wobei die darunter liegende Funktionsschicht (9) Kupfer enthalt.
2. Hochtemperatur-Brennstoffzelle (1) nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Kupfer enthaltende Funktionsschicht (9) auf dem Interconnector (2) aufgebracht ist, und daß darauf die Nickel enthaltende Funktionsschicht (8) aufgebracht ist.
3. Hochtemperatur-Brennstoffzelle (1) nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Nickel enthaltende Funktionsschicht (8) im wesentlichen aus Nickel besteht, und daß die Kupfer enthaltende Funktionsschicht (9) im wesentlichen aus Kupfer besteht.
4. Hochtemperatur-Brennstoffzelle (1) nach einem der Anspru- ehe 1 bis 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der elektrische Leiter (10) direkt mit dem Interconnector (2) elektrisch verbunden ist.
5. Hochtemperatur-Brennstoffzelle (1) nach einem der Anspru- ehe 1 bis 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der elektrische Leiter (10) über mindestens eine der Funktionsschichten (8,9) mit dem Interconnector (2) elektrisch verbunden ist.
6. Hochtemperatur-Brennstoffzelle (1) nach einem der Ansprüche 1 b s 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Dicke der Nickel enthaltenden Funktionsschicht (8) 2 μm bis 10 μm betragt.
7. Hochtemperatur-Brennstoffzelle (1) nach einem der Anspru- ehe 1 bis 6, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Dicke der Kupfer enthaltenden Funktionsschicht (9) 2 μm bis 10 μm betragt.
8. Hochtemperatur-Brennstoffzelle (1) nach einem der Anspru- ehe 1 bis 7, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß mindestens einer der Funktionsschichten (8,9) chemisch, galvanisch, durch e PVD-Verfahren oder em CVD-Verfahren aufgebracht ist.
9. Hochtemperatur-Brennstoffzelle (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der Interconnector (2) aus CrFe5Y203l besteht.
10. Hochtemperatur-Brennstoffzelle (1) nach einem der Anspru- ehe 1 bis 9, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der elektrische Leiter (10) em Nickelnetz ist.
EP00925032A 1999-03-26 2000-03-08 Hochtemperatur-brennstoffzelle Ceased EP1175705A1 (de)

Applications Claiming Priority (3)

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