EP1794824A2 - Hochtemperatur-brennstoffzellenanlage und verfahren zur herstellung von kontaktierungselementen f]r eine derartige brennstoffzellenanlage - Google Patents

Hochtemperatur-brennstoffzellenanlage und verfahren zur herstellung von kontaktierungselementen f]r eine derartige brennstoffzellenanlage

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EP1794824A2
EP1794824A2 EP05797061A EP05797061A EP1794824A2 EP 1794824 A2 EP1794824 A2 EP 1794824A2 EP 05797061 A EP05797061 A EP 05797061A EP 05797061 A EP05797061 A EP 05797061A EP 1794824 A2 EP1794824 A2 EP 1794824A2
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EP
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fuel cell
cell system
temperature fuel
nickel
fabric
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Harald Landes
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Definitions

  • the invention relates to a high-temperature fuel cell layer of a plurality of individual fuel cells, which are contacted for electrical parallel and / or series connection with each other, including flexible and electrically conductive contacting elements are used.
  • the invention also relates to a method for the production of contacting elements for such a fuel cell system.
  • contact strips are used for the electrical contacting of solid ceramic fuel cells in series or parallel connection.
  • a tubular fuel cell on the already existing there interconnector be fen this Kunststoffstrei ⁇ applied longitudinally and respectively connect the cathode and anode of two individual fuel cells arranged above one another ⁇ (electrical series connection).
  • Meh ⁇ rere adjacent fuel cells can be connected to Parallelschal ⁇ tion by a contact strip (electrical parallel circuit see).
  • Known contacting elements which are currently used for the electrical connection of tubular high-temperature fuel cells, consist of nickel felt strips which consist of a multiplicity of fine nickel fibers which are only a few 10 ⁇ m thick and thus are both flexible and compressible , The nickel felt strips are in the compressed state about 6 mm wide and 3 to 4 mm high.
  • the height of the contact strip is specified during its mounting by the distance that must be bridged between two cells by the contact. This is described in detail, for example, in EP 0 320 087 B1 and EP 0 536 909 A1 described.
  • the nickel felts are glued onto the interconnector on the one hand and the anode on the other hand with a nickel paste.
  • the subject matter of the invention is such a contacting element in which the electrical contact is formed from a metallic knitted fabric.
  • Base material for such contacts is according to the above-mentioned prior art nickel. But also alloys based on nickel are possible.
  • the knitted fabric according to the invention is preferably made of Ni-base ⁇ ckel wires of a thickness between 50 and 150 microns, and in special formed about 100 microns.
  • the knit has advantageous ⁇ enough, a porosity> 80%.
  • the production of the contacting invention can be industrially of about 100 microns thickness can be well ver ⁇ work, where the fabric thus produced has the required properties of the electrical conductivity in a knitting process as a continuous part of SUC ⁇ gen. Nickel wires. By pressing and wrinkles can be cut to length of knitted parts contacting the required form with good Elasti ⁇ capacity and establish compressibility.
  • 1 shows a detail of a fuel cell system with the cell contact between two individual fuel cells according to the prior art.
  • 2 shows the manufacture of a contacting element from egg ⁇ nem nickel knitted fabric and
  • FIG. 3 contacting elements produced in this way for connecting HPD fuel cell elements.
  • the individual cells are connected in series, for example, in series connection.
  • the cathode of a first cell with the anode of an ner second cell can be contacted.
  • a so-called interconnector 15 is located on the cathode tubes 10 and 10 'in a narrow region which is not covered by the electrolyte 11 or by the anode 12.
  • a separate contact element 20 is placed on the interconnector 15 for the purpose of Contact the cell 1 applied to the next cell 2.
  • the cathode tube has a thickness of 2 mm.
  • the cathode tubes are about 1800 mm long and terminated at one end.
  • the interconnector 15 is in the form of a narrow strip with a thickness of approximately 40 to 100 ⁇ m on the cathode tube 10.
  • the electrolyte 11 and the anode 12 likewise have a thickness in the range of approximately 100 ⁇ m.
  • the contact 20 For the proper connection of two fuel cells 1 and 2, the contact 20 must have a thickness of about 3 mm. Since the fuel cell arrangement is carried out at temperatures in the range of 1000 0 C, the materials must particular bezüg ⁇ Lich their expansion coefficients are matched, in order to ensure a sufficient stability. Therefore, the commonly used nickel contacts must be elastic and flexible to some extent. This is made possible by the structure of the knitted fabric in particular simp ⁇ cher way.
  • wire fabrics can be manufactured automatically from egg ⁇ nem metallic wire: where 50 is the fabric of individual wires 51, wherein ⁇ example as plain stitch or as a round tube.
  • the wires are formed from nickel, which also has the required electronic conductivity even at the working ⁇ temperature of the SOFC.
  • the nickel wires have a diameter of about 100 ⁇ m. Wires with this diameter can be processed well and are sufficiently flexible. In practice, a value of 150 ⁇ m proves to be the upper limit of the wire diameter.
  • Such wires may also be made of a nickel alloy, more particularly sondere a two-component alloy with nickel as a base metal and a suitable metallic minor component are be ⁇ . But also multi-component alloys with several secondary components are possible.
  • nickel-based alloy in particular the metals copper (Cu), chromium (Cr), cobalt (Co), titanium (Ti), but also their oxides in question.
  • the total proportion of secondary components should not exceed 30% by weight.
  • a hose can have different diameters.
  • the knit 50 himself for the approved purpose bestim ⁇ use as elastic Kunststofftechniks ⁇ elements in SOFCs, a porosity of> 80%.
  • FIG. 3 shows two so-called HPD fuel cells 8 and 9.
  • HPD fuel cells consist of a flat sintered body, which can occupy a flat or wavy Ober ⁇ surface, in which, for example, six or eight individual inner tubes are incorporated. Due to the ver ⁇ healthten current density per cell volume is a particularly high output power (high power density) results here in the comparatively to individual tubes.
  • accountability elements 110, 120 are located between the two HPD fuel cells 8 and 9.
  • the sections of the knitted fabric 50 according to Figure 2 for example a hose, cut to length, and the molded body 100 folded and pressed wur ⁇ the.
  • a continuous metal net 100 may be present.
  • HPD fuel cells 8 and 9 can be interconnected electrically and mechanically stably and mechanically stably. Even with long-term operation at high temperatures no disturbances occur.

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Abstract

Eine Hochtemperatur-Brennstoffzellenanlage enthält einzelne SOFC-Brennstoffzellen, die zur elektrischen Parallel- oder Hintereinanderschaltung miteinander kontaktiert sind. Dafür geeignete Kontaktierungselemente müssen für einen Dauerbetrieb neben der geforderten elektrischen Leitfähigkeit eine gewisse Flexibilität haben. Gemäß der Erfindung werden die Kontaktierungselemente zwischen zwei Brennstoffzellen durch ein Gestrick aus metallischen Drähten gebildet, die vorteilhafterweise aus Nickel gebildet wird. Derartige Nickeldrähte lassen sich maschinell zu einem fortlaufenden Gestrick, insbesondere Schlauch, fertigen, von dem Teile geeigneter Länge abgetrennt und in die geeignete Form gebracht werden.

Description

Beschreibung
Hochtemperatur-Brennstoffzellenanlage und Verfahren zur Her¬ stellung von Kontaktierungselementen für eine derartige Brennstoffzellenanlage
Die Erfindung bezieht sich auf eine Hochtemperatur-Brenn¬ stoffzellenlage aus mehreren einzelnen Brennstoffzellen, die zur elektrischen Parallel- und/oder Hintereinanderschaltung miteinander kontaktiert sind, wozu flexible und elektrisch leitfähige Kontaktierungselemente verwendet werden. Daneben bezieht sich die Erfindung auch auf ein Verfahren zur Her¬ stellung von Kontaktierungselementen für eine derartige Brennstoffzellenanlage.
Beim Stand der Technik werden Kontaktstreifen zur elektri¬ schen Kontaktierung von festkeramischen Brennstoffzellen in Reihen- oder Parallelschaltung verwendet. Diese Kontaktstrei¬ fen werden längs einer tubulären Brennstoffzelle auf dem dort bereits vorhandenen Interkonnektor aufgebracht und verbinden jeweils Kathode und Anode zweier einzelner übereinander ange¬ ordneter Brennstoffzellen (elektrische Reihenschaltung) . Meh¬ rere benachbarte Brennstoffzellen können zur Parallelschal¬ tung durch einen Kontaktstreifen verbunden werden (elektri- sehe Parallelschaltung) .
Bekannte Kontaktierungselemente, die bisher zur elektrischen Verbindung von tubulären Hochtemperatur-Brennstoffzellen ein¬ gesetzt werden, bestehen aus Nickelfilzstreifen, die aus ei- ner Vielzahl von feinen und nur einige 10 μm dicken Nickelfa¬ sern bestehen und dadurch sowohl flexibel als auch kompressi- bel sind. Die Nickelfilzstreifen sind im verpressten Zustand ca. 6 mm breit und 3 bis 4 mm hoch.
Die Höhe des Kontaktstreifens wird bei dessen Montage durch die Distanz, die zwischen zwei Zellen durch die Kontaktierung überbrückt werden muss, vorgegeben. Dies ist im Einzelnen beispielsweise in der EP 0 320 087 Bl und der EP 0 536 909 Al beschrieben. Zur bestimmungsgemäßen Verwendung werden die Ni¬ ckelfilze mit einer Nickelpaste auf den Interkonnektor einer¬ seits und die Anode andererseits aufgeklebt. Die Paste ver¬ sintert bei der Betriebstemperatur der Hochtemperatur- Brennstoffzellen.
Die Herstellung letzterer Nickelfilze ist zeitintensiv und mit vielen Fertigungsschritten verbunden. Dadurch entstehen hohe Kosten. Eine unerwünschte Eigenschaft dieser Kontakt- streifen ist zudem, dass die Nickelfilze im Langzeitbetrieb nachsintern können und dass somit durch Verlust von Flexibi¬ lität und Elastizität der Zellkontakt starr wird. Dies kann zur Folge haben, dass bei großen Temperaturschwankungen ein¬ zelne Kontakte abreißen und dadurch die Brennstoffzellenanla- ge an Leistung verliert.
Davon ausgehend ist es Aufgabe der Erfindung, eine Brenn¬ stoffzellenanlage aus einer Vielzahl von einzelnen Brenn¬ stoffzellen zu schaffen, bei denen die Kontaktierung zur elektrischen Parallel- oder Hintereinanderschaltung der ein¬ zelnen Zellen verbessert ist. Daneben ist es Aufgabe der Er¬ findung, Herstellungsverfahren für derartige Kontaktierungs- elemente anzugeben.
Die Aufgabe ist erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Patent¬ anspruches 1 gelöst. Ein Verfahren zur Herstellung der erfin¬ dungsgemäßen Kontaktierungselemente ist Gegenstand des An¬ spruches 8. Jeweilige Weiterbildungen sind in den Unteran¬ sprüchen angegeben.
Gegenstand der Erfindung ist ein solches Kontaktierungsele- ment, bei dem der elektrische Kontakt aus einem metallischen Gestrick gebildet ist. Basismaterial für solche Kontakte ist entsprechend dem eingangs erwähnten Stand der Technik Nickel. Aber auch Legierungen auf der Basis von Nickel sind möglich.
Das erfindungsgemäße Gestrick besteht vorzugsweise aus Ni¬ ckel-Basis-Drähten einer Stärke zwischen 50 und 150 μm, ins- besondere etwa 100 μm gebildet. Das Gestrick hat vorteilhaft¬ erweise eine Porosität > 80 %.
Die Herstellung der erfindungsgemäßen Kontaktierungselemente kann industriell in einem Strickvorgang als Endlosteil erfol¬ gen. Nickeldrähte von ca. 100 μm Stärke lassen sich gut ver¬ arbeiten, wobei das so hergestellte Gestrick die geforderten Eigenschaften an die elektrische Leitfähigkeit hat. Durch Pressen und Falten lassen sich aus abgelängten Gestrickteilen Kontaktierungselemente der geforderten Form mit guter Elasti¬ zität und Kompressibilität herstellen.
Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Figurenbeschreibung von Ausführungsbei- spielen in Verbindung mit den Patentansprüchen. Es zeigen
Figur 1 einen Ausschnitt einer Brennstoffzellenanlage mit dem Zellkontakt zwischen zwei einzelnen Brennstoffzellen entsprechend dem Stand der Technik. Figur 2 die Herstellung eines Kontaktierungselementes aus ei¬ nem Nickelgestrick und
Figur 3 derart hergestellte Kontaktierungselemente zum Ver¬ binden von HPD-BrennstoffZeilenelementen.
In Figur 1 ist eine Anordnung mit zwei tubulären Brennstoff¬ zellen 1 und 2 entsprechend dem Stand der Technik darge¬ stellt. Es bedeuten 10 bzw. 10' gesinterte Kathodenrohre, auf denen sich einzelne Funktionsschichten zur Bildung der Brenn¬ stoffzelle befinden. Derartige Funktionsschichten sind we- nigstens ein Elektrolyt 11 einerseits und eine Anode 12 ande¬ rerseits. Es können auch Zwischenschichten vorhanden sein, die in der Figur 1 nicht im Einzelnen dargestellt sind.
Da eine große Anzahl einzelner Zellen miteinander elektrisch verbunden werden müssen, um hinreichende Spannungen bzw.
Ströme zu erreichen, werden die einzelnen Zellen beispiels¬ weise in Reihenschaltung hintereinander geschaltet. Dafür muss jeweils die Kathode einer ersten Zelle mit der Anode ei- ner zweiten Zelle kontaktiert werden. Hierfür befindet sich auf den Kathodenrohren 10 bzw. 10' in einem schmalen Bereich, welcher nicht vom Elektrolyten 11 bzw. von der Anode 12 be¬ deckt ist, ein so genannter Interkonnektor 15. Auf dem Inter- konnektor 15 wird ein separates Kontaktelement 20 zwecks Kon- taktierung der Zelle 1 zur nächsten Zelle 2 aufgebracht.
Übliche tubuläre Brennstoffzellen haben einen Außendurchmes¬ ser von beispielsweise 22 mm, wobei das Kathodenrohr eine Stärke von 2 mm hat. Die Kathodenrohre sind etwa 1800 mm lang und an einem Ende abgeschlossen. Der Interkonnektor 15 befin¬ det sich als schmaler Streifen mit einer Dicke von etwa 40 bis 100 μm auf dem Kathodenrohr 10. Der Elektrolyt 11 und die Anode 12 haben ebenfalls eine Stärke im Bereich von etwa 100 μm.
Zur sachgerechten Verbindung zweier Brennstoffzellen 1 bzw. 2 muss der Kontakt 20 etwa eine Stärke von 3 mm haben. Da die BrennstoffZeilenanordnung bei Temperaturen im Bereich von 10000C arbeitet, müssen die Materialien insbesondere bezüg¬ lich ihrer Ausdehnungskoeffizienten aufeinander abgestimmt werden, um eine hinreichende Stabilität zu gewährleisten. Deshalb müssen die üblicherweise verwendeten Nickelkontakte bis zu einem gewissen Grade elastisch und flexibel sein. Dies wird durch die Struktur des Gestricks insbesondere in einfa¬ cher Weise ermöglicht.
Anhand Figur 2 wird verdeutlicht, dass Drahtgestricke aus ei¬ nem metallischen Draht automatisiert gefertigt werden können: Dabei bedeutet 50 das Gestrick aus einzelnen Drähten 51, bei¬ spielsweise als ebene Masche oder auch als Rundschlauch. Vor¬ gegeben sind die durch das Werkzeug bestimmten Parameter („needle loop" 52, „web loop" 53) einerseits und die durch Maschenweite („mesh loop" 54, „mesh length or division" 56) andererseits, wodurch sich eine vorgebbare Breite 55 („width") des Gestricks 50 ergibt. Zur Verwendung als Kontaktierungselemente bei Hochtemperatur- Brennstoffzellen sind die Drähte aus Nickel gebildet, das die geforderte Elektronenleitfähigkeit auch noch bei der Arbeits¬ temperatur der SOFC hat . Die Nickeldrähte haben einen Durch- messer von etwa 100 μm. Drähte mit diesem Durchmesser können gut verarbeitet werden und sind hinreichend flexibel. In der Praxis erweist sich ein Wert von 150 μm als obere Grenze des Drahtdurchmessers .
Solche Drähte können auch aus einer Nickellegierung, insbe¬ sondere einer Zweikomponenten-Legierung mit Nickel als Basis- Metall und einer geeigneten metallischen Nebenkomponente be¬ stehen. Aber auch Mehrkomponenten-Legierungen mit mehreren Nebenkomponenten sind möglich.
Als Nebenkomponenten für die Nickel-Basis-Legierung kommen insbesondere die Metalle Kupfer (Cu) , Chrom (Cr) , Kobalt (Co), Titan (Ti), aber auch deren Oxide in Frage. Der Gesamt¬ anteil der Nebenkomponenten sollte 30 Gew.-% nicht über- schreiten.
Das Gestrick 50 aus Figur 2wird fortlaufend gefertigt, bei¬ spielsweise als Schlauch, wie es aus der Stricktechnologie bekannt ist. Insbesondere ein Schlauch kann unterschiedliche Durchmesser haben. Das Gestrick 50 selbst hat für den bestim¬ mungsgemäßen Verwendung als elastische Kontaktierungs¬ elemente bei SOFC-Brennstoffzellen, eine Porosität von > 80 %.
Von dem dargestellten Gestrick 50 können einzelne Teile ge¬ eigneter Länge durch Abschneiden abgetrennt werden. Zur Bil¬ dung eines Kontaktierungselementes 110 werden die abgelängten Elemente durch Pressen und Falten in eine solche Form ge¬ bracht, wie sie für den jeweiligen Anwendungszweck bei der SOFC-Brennstoffzelle gefordert ist.
In Figur 3 sind zwei sog. HPD-Brennstoffzellen 8 und 9 darge¬ stellt. Derartige HPD-Brennstoffzellen bestehen aus einem flachen Sinterkörper, der eine ebene oder wellenförmige Ober¬ fläche besetzen kann, in dem beispielsweise sechs oder acht einzelne innere Röhren eingearbeitet sind. Aufgrund der ver¬ größerten Stromdichte pro Zellvolumen ergibt sich hier eine besonders hohe Ausgangsleistung (High Power Density) im Ver¬ gleich zu einzelnen Röhren.
Zwischen den beiden HPD-Brennstoffzellen 8 und 9 befindet sich Kontierungselemente 110, 120, ... die abschnittsweise aus dem Gestrick 50 gemäß Figur 2, beispielsweise einem Schlauch, abgelängt, und zum Formkörper 100 gefaltet und gepresst wur¬ den. Es kann zusätzlich ein durchgehendes Metallnetz 100 vor¬ handen sein.
Durch letztere Anordnung lassen sich zwei HPD-Brennstoff- zellen 8 und 9 elektrisch sicher und mechanisch stabil mit¬ einander verschalten. Auch beim Langzeitbetrieb bei hohen Temperaturen treten keine Störungen auf.

Claims

Patentansprüche
1. Hochtemperatur-Brennstoffzellenanlage aus einer Vielzahl einzelner Brennstoffzellen, die zur elektrischen Parallel- und/oder Hintereinanderschaltung miteinander kontaktiert sind, wofür elektrisch leitfähige und flexible Kontaktie- rungselemente vorhanden sind, dadurch gekennzeichnet, dass ein einzelnes flexibles Kontaktierungselement (110, 120, ...) aus einem Gestrick (50) aus metallisch leitfähigem Material besteht.
2. Hochtemperatur-Brennstoffzellenanlage nach Anspruch 1, da¬ durch gekennzeichnet, dass das flexible Kontaktierungselement
(110, 120, ... ) aus dem Gestrick (50') elektronenleitfähig, temperaturstabil und ausreichend gasdurchlässig ist.
3. Hochtemperatur-Brennstoffzellenanlage nach Anspruch 1, da¬ durch gekennzeichnet, dass das Gestrick (50) aus Nickel (Ni) oder einer Nickellegierung besteht.
4. Hochtemperatur-Brennstoffzellenanlage nach Anspruch 3, da¬ durch gekennzeichnet, dass die Nickellegierung eine Zwei¬ oder Mehrkomponentenlegierung ist und dass wenigstens eine der weiteren Legierungskomponenten ein Metall ist.
5. Hochtemperatur-Brennstoffzellenanlage nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Legierungskomponente zu¬ mindest ein Element der Gruppe von Kupfer (Cu) , Chrom (Cr) , Kobalt (Co) oder Titan (Ti) ist.
6. Hochtemperatur-Brennstoffzellenanlage nach Anspruch 3, 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die weiteren Komponenten der Nickellegierung einen Gewichtsanteil < 30 % haben.
7. Hochtemperatur-Brennstoffzellenanlage nach einem der An¬ sprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Gestrick (50) eine Porosität von > 80 % hat mit einer Drahtdicke zwi¬ schen 50 und 150 μm, vorzugsweise etwa 100 μm.
8. Verfahren zur Herstellung eines Kontaktierungselementes für eine Hochtemperatur-Brennstoffzellenanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Kontak- tierungselement (110, 120, ...) aus einem Gestrick (50) aus metallischen Drähten (51) hergestellt wird.
9. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein fortlaufender Schlauch des Gestrickes (50) hergestellt wird, von dem einzelne Teile abgelängt werden.
10. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Teile durch Falten und Pressen in die für das elastische Kontaktierungselement (110, 120, ...) vorgegebene Form ge- bracht werden.
EP05797061A 2004-09-30 2005-09-28 Hochtemperatur-brennstoffzellenanlage und verfahren zur herstellung von kontaktierungselementen f]r eine derartige brennstoffzellenanlage Withdrawn EP1794824A2 (de)

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DE (1) DE102004047761A1 (de)
WO (1) WO2006035046A2 (de)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA2700951A1 (en) 2007-09-28 2009-04-09 Ines Becker Aid for electrical contacting of high-temperature fuel cells and method for production thereof
CA2700938A1 (en) * 2007-09-28 2009-04-09 Siemens Energy, Inc. Fuel cell system and method for production thereof
WO2011041264A1 (en) * 2009-09-29 2011-04-07 Ut-Battelle, Llc Wire mesh current collector, solid state electrochemical devices including the same, and methods of making the same

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4874678A (en) 1987-12-10 1989-10-17 Westinghouse Electric Corp. Elongated solid electrolyte cell configurations and flexible connections therefor
EP0536909B1 (de) 1991-10-11 1998-03-11 Westinghouse Electric Corporation Festoxidbrennstoffzellengenerator
US6379831B1 (en) * 2000-08-02 2002-04-30 Siemens Westinghouse Power Corporation Expanded nickel screen electrical connection supports for solid oxide fuel cells
US6416897B1 (en) * 2000-09-01 2002-07-09 Siemens Westinghouse Power Corporation Tubular screen electrical connection support for solid oxide fuel cells
US6737182B2 (en) 2001-06-18 2004-05-18 Delphi Technologies, Inc. Heated interconnect
DE10140620A1 (de) 2001-08-18 2003-03-06 Elringklinger Ag Verfahren zum Herstellen eines Substrats für eine Elektrode einer Brennstoffzelleneinheit und nach dem Verfahren hergestelltes Substrat
US8158057B2 (en) * 2005-06-15 2012-04-17 Ati Properties, Inc. Interconnects for solid oxide fuel cells and ferritic stainless steels adapted for use with solid oxide fuel cells
US20040200187A1 (en) 2002-11-27 2004-10-14 Warrier Sunil G. Compliant, strain tolerant interconnects for solid oxide fuel cell stack
US7892698B2 (en) * 2003-07-18 2011-02-22 Versa Power Systems, Ltd. Electrically conductive fuel cell contact material

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See references of WO2006035046A2 *

Also Published As

Publication number Publication date
US8273503B2 (en) 2012-09-25
US20090061260A1 (en) 2009-03-05
WO2006035046A3 (de) 2006-06-01
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