EP1866989A1 - Interkonnektor für hochtemperaturbrennstoffzellen - Google Patents

Interkonnektor für hochtemperaturbrennstoffzellen

Info

Publication number
EP1866989A1
EP1866989A1 EP06722490A EP06722490A EP1866989A1 EP 1866989 A1 EP1866989 A1 EP 1866989A1 EP 06722490 A EP06722490 A EP 06722490A EP 06722490 A EP06722490 A EP 06722490A EP 1866989 A1 EP1866989 A1 EP 1866989A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
interconnector
resilient
anode
electrically conductive
side edges
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP06722490A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Helmut Ringel
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Forschungszentrum Juelich GmbH
Original Assignee
Forschungszentrum Juelich GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Forschungszentrum Juelich GmbH filed Critical Forschungszentrum Juelich GmbH
Publication of EP1866989A1 publication Critical patent/EP1866989A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/02—Details
    • H01M8/0202—Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors
    • H01M8/023—Porous and characterised by the material
    • H01M8/0241—Composites
    • H01M8/0245—Composites in the form of layered or coated products
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/02—Details
    • H01M8/0202—Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/02—Details
    • H01M8/0202—Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors
    • H01M8/0247—Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors characterised by the form
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/02—Details
    • H01M8/0271—Sealing or supporting means around electrodes, matrices or membranes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/10—Fuel cells with solid electrolytes
    • H01M8/12—Fuel cells with solid electrolytes operating at high temperature, e.g. with stabilised ZrO2 electrolyte
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30—Hydrogen technology
    • Y02E60/50—Fuel cells

Definitions

  • the invention relates to an interconnector for high-temperature fuel cells.
  • a fuel cell has a cathode, an electrolyte and an anode.
  • the cathode is an oxidizing agent, z. B. air and the anode is a fuel, for. B. hydrogen supplied.
  • the SOFC fuel cell is also called high-temperature fuel cell, since its operating temperature can be up to 1000 0 C.
  • oxygen ions are formed in the presence of the oxidant.
  • the oxygen ions diffuse through the electrolyte and recombine on the anode side with the fuel-derived hydrogen to water. Recombination releases electrons, generating electrical energy.
  • interconnecting elements also called interconnectors.
  • interconnectors By means of interconnectors arise stacked, electrically connected in series fuel cells. This arrangement is called a fuel cell stack.
  • the fuel cell Stacks consist of the interconnectors and the electrode-electrolyte units.
  • Interconnectors regularly have gas distribution structures in addition to the electrical and mechanical properties. This is realized by webs and grooves (DE 44 10 711 Cl). Gas distribution structures cause the resources to be distributed evenly in the electrode spaces (spaces where the electrodes are located).
  • Metallic interconnectors with high aluminum content form Al 2 O 3 cover layers, which act disadvantageously like an electrical insulator.
  • the object of the invention is therefore to provide an interconnector for a high-temperature fuel cell, which ensures long-term stable mechanical-electrical contacting between the anode and the interconnector.
  • This object is achieved by an interconnector for a high-temperature fuel cell according to claim 1. It is characterized by an interconnector whose side edges are electrically conductively contacted to the anode by means of an electrically conductive means and whose anode is mounted via resilient elements in the interconnector. This configuration of the interconnector, it is possible to achieve a decoupling of sealing and contacting force. While according to the previously known state of the art z. B.
  • an electrically conductive means was responsible for both the stable electrical contact and for a stable mechanical contacting and sealing, this object is divided by the present invention on two device elements: resilient elements, which provide a stable mechanical contacting and sealing of the fuel cell and an electrically conductive means, which is contacted via the side edges of the interconnector with the anode and thus ensures the stable electrical contact.
  • the resilient elements no longer need to transmit power.
  • the current no longer flows directly vertically between anode and interconnector. Instead, the current is redirected across the side edges of the interconnector.
  • the resilient elements consist for example of individual elements, with a circular, C-shaped or S-shaped cross-section or of a resilient layer or resilient strips.
  • the stripes may be made of mica.
  • Mica refers to a group in the monoclinic crystal system of crystallizing silicate minerals with the complex chemical composition
  • the bracketed atoms can be represented in any mixture, but always in the same ratio to the other atomic groups (Wikipedia: Wikipedia).
  • the circular, C-shaped or S-shaped individual elements may for example consist of high temperature resistant steel tubes, profiled bars or steel sheets.
  • the resilient individual elements may have a height of 1-2 mm, to ensure sufficient suspension and compensate for relative movements. About the arbitrary stiffness of the resilient individual elements, the contacting force can be adjusted specifically. Mica is less resilient than the circular, C-shaped or S-shaped elements, but has a higher temperature stability and is less expensive. Within the group of circular, C-shaped or S-shaped individual elements, the circular elements have a greater rigidity compared to the C- or S-shaped configured elements.
  • the device advantageously comprises an electrically conductive agent consisting of nickel, gold, platinum or silver.
  • an electrically conductive agent consisting of nickel, gold, platinum or silver.
  • a nickel mesh can be used which has a wire diameter of 0.6 mm and a wire spacing of 2.6 mm.
  • the electrically conductive means may be electrically conductive at the side edges of the interconnector with this z. For example, they can be joined by high-temperature soldering / welding or they can be caulked or soldered into prefabricated grooves of the interconnec margin.
  • the inner glass solder seal is connected via a resilient element with the adjacent interconnector. Bending stresses that occur in the edge region of the fuel cell can thereby be reduced and thus prevent a risk of breakage of the fuel cell.
  • This resilient element can be, for example, an aluminum strip that is circular, C-shaped or S-shaped.
  • metallic seals can be used which are not electrically insulated and able to relative movements at the edges ⁇ of the interconnectors, which are connected to each other to compensate.
  • the electrical insulation of the metallic seal can be effected by a ceramic layer on the interconnector edge or a coating of the metallic seal with a ceramic layer (eg zirconium oxide layer).
  • the object is further achieved by a method for producing the interconnector according to the invention.
  • FIG. 1 shows a schematic cross section through a stack of fuel cells, which are connected to one another by the interconnectors 1 according to the invention.
  • FIG. 2 shows a schematic cross section through a stack of fuel cells, which are interconnected by the interconnectors 1 according to the invention and additional resilient elements
  • FIG. 1 schematically shows a cross section through three fuel cells 5, each consisting of anode 2, cathode 4 and electrolyte 3, which are connected to one another by the interconnectors 1 according to the invention.
  • the interconnectors contain gas channels 6 and webs 7.
  • an electrically conductive means 8 is arranged, which is electrically conductively connected to the side edges 9 of the interconnector 1.
  • Interconnector 1 and electrically conductive means 8, the resilient elements 11, consisting of individual elements IIa, IIb, 11c are arranged. These may, for example, have a circular IIa or C-shaped IIb cross section or consist of a layer / strip of mica 11c.
  • the resilient individual elements IIa, IIb, llc be connected to a sheet 10a, 10b.
  • the sheet 10a, 10b may be loosely floating 10a or fixed 10b connected to the interconnector 1.
  • glass ceramics such. B. glass solder used.
  • the cathode compartment may be sealed by an inner glass solder seal 12 opposite the anode compartment.
  • an outer glass solder seal 13 is possible.
  • FIG. 2 schematically shows a cross section through two fuel cells 5, each consisting of anode 2, cathode 4 and electrolyte 3, which are connected by the interconnectors 1 according to the invention.
  • the interconnectors 1 have additional resilient elements 14 and 15.
  • a further resilient element 14 may be applied, which is connected to the adjacent interconnector 1 and can compensate for relative movements of the fuel cell.
  • a resilient, metallic seal (15) can be used, which is not electrically insulated and can compensate for relative movements at the edges of the interconnectors 1, which are interconnected.
  • the electrical insulation between the interconnectors 1 is achieved by ceramic layers 16, the z. B. be applied by plasma coating on the interconnectors 1.

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Composite Materials (AREA)
  • Fuel Cell (AREA)

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Interkonnektor für Hochtemperaturbrennstoffzellen, dadurch gekennzeichnet, dass die Seitenränder des Interkonnektors mittels eines elektrisch leitenden Mittels elektrisch leitend mit der Anode kontaktiert sind sowie die Anode über federnde Elemente im Interkonnektor gelagert ist.

Description

B e s c h r e i b u n g
Interkonnektor für Hochtemperaturbrennstoffzellen
Die Erfindung bezieht sich auf einen Interkonnektor für Hochtemperaturbrennstoffzellen.
Eine Brennstoffzelle weist eine Kathode, einen Elektrolyten sowie eine Anode auf. Der Kathode wird ein Oxida- tionsmittel, z. B. Luft und der Anode wird ein Brennstoff, z. B. Wasserstoff zugeführt.
Verschiedene Brennstoffzellentypen sind bekannt, beispielsweise die SOFC-Brennstoffzelle aus der Druckschrift DE 44 30 958 Cl sowie die PEM-Brennstoffzelle aus der Druckschrift DE 195 31 852 Cl.
Die SOFC-Brennstoffzelle wird auch Hochtemperaturbrennstoffzelle genannt, da ihre Betriebstemperatur bis zu 1000 0C betragen kann. An der Kathode einer Hochtemperaturbrennstoffzelle bilden sich in Anwesenheit des Oxidationsmittels Sauerstoffionen. Die Sauerstoffionen diffundieren durch den Elektrolyten und rekombinieren auf der Anodenseite mit dem vom Brennstoff stammenden Wasserstoff zu Wasser. Mit der Rekombination werden Elektronen freigesetzt und so elektrische Energie erzeugt .
Mehrere Brennstoffzellen werden in der Regel zur Erzielung großer elektrischer Leistungen durch verbindende Elemente, auch Interkonnektoren genannt, elektrisch und mechanisch miteinander verbunden. Mittels Interkonnektoren entstehen übereinander gestapelte, elektrisch in Serie geschaltete Brennstoffzellen. Diese Anordnung wird Brennstoffzellenstapel genannt. Die Brennstoffzel- lenstapel bestehen aus den Interkonnektoren und den Elektroden-Elektrolyt-Einheiten.
Interkonnektoren besitzen neben den elektrischen und mechanischen Eigenschaften regelmäßig auch Gasverteilerstrukturen. Dies wird durch Stege und Nuten realisiert (DE 44 10 711 Cl) . Gasverteilerstrukturen bewirken, dass die Betriebsmittel gleichmäßig in den Elektrodenräumen (Räume in denen sich die Elektroden befinden) verteilt werden.
Nachteilig können bei Brennstoffzellen und Brennstoffzellenstapeln folgende Probleme auftreten:
Metallische Interkonnektoren mit hohem Aluminiumgehalt bilden Al2O3-Deckschichten aus, die nachteilig wie ein elektrischer Isolator wirken.
Bei zyklischer Temperaturbelastung treten allgemein WärmeSpannungen, verbunden mit Relativbewegungen der Einzelkomponenten zueinander, auf; diese resultieren aus dem unterschiedlichen Ausdehnungsverhalten bzw. den unterschiedlichen Ausdehnungskoeffizienten der verwendeten Materialien im Betrieb.
Diesbezüglich besteht im Stand der Technik noch keine ausreichende Kompatibilität zwischen den vergleichsweise hohen Ausdehnungskoeffizienten z. B. des metallischen Interkonnektors und den derzeit bekannten Elektrodenmaterialien, deren Ausdehnungskoeffizienten vergleichsweise gering sind. WärmeSpannungen können einerseits zwischen Elektroden und Interkonnektoren auftreten. Diese können Zerstörungen innerhalb der Brennstoffzelle zur Folge haben. Dies betrifft andererseits aber auch die in Brennstoffzellen häufig einge- setzten Glaslote, die die Dichtigkeit der Brennstoffzellen gewährleisten sollen. Beim Fügeprozess wird der Brennstoffzellenstapel auf etwa 700 bis 9000C erwärmt und mit 1 bis 5 kN zusammengepresst . Dabei wird das Glaslot weich, so dass unter dem Fügedruck zum einen die verschiedenen Fugen zwischen Zellen, Interkonnekto- ren und Gehäuse abgedichtet werden und zum anderen wird gleichzeitig ein Anpressdruck zur elektrischen Kontak- tierung von Zellen und Interkonnektoren erreicht. Nachteilig bei dieser Anordnung ist es, dass das Glaslot bereits nach einigen Stunden Betriebszeit kristallisiert und dadurch spröde und hart wird. Das elastische Verhalten geht verloren. Dies hat zur Folge, dass sich die von außen auf den Stapel aufgeprägte Anpress- kraft unregelmäßig und unkontrolliert auf die äußere Dichtungskraft und die innere Kontaktierungskraft aufteilt. Beim längeren Betrieb des Brennstoffzellensta- pels bei 700 bis 9000C treten drüber hinaus Kriechvorgänge in den einzelnen Werkstoffschichten des Stapels und vor allem Schrumpfungen in der zunächst ungesinterten Kathodenkontaktschicht auf. Somit kann eine zuverlässige Kontaktkraft zwischen Zellen und Interkonnektoren nicht mehr aufrecht gehalten werden und die elektrische Kontaktierung geht verloren. Die Brennstoffzelle ist nicht mehr funktionstüchtig.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen Interkonnek- tor für eine Hochtemperaturbrennstoffzelle bereit zu stellen, der eine langzeitstabile mechanischelektrische Kontaktierung zwischen Anode und Interkon- nektor gewährleistet . Diese Aufgabe wird durch einen Interkonnektor für eine Hochtemperaturbrennstoffzelle nach Anspruch 1 gelöst. Sie ist gekennzeichnet durch einen Interkonnektor, dessen Seitenränder mittels eines elektrisch leitenden Mittels elektrisch leitend mit der Anode kontaktiert sind sowie dessen Anode über federnde Elemente im Interkonnektor gelagert ist. Durch diese Ausgestaltung des Interkonnektors ist es möglich, eine Entkopplung von Dichtungs- und Kontaktierungskraft zu erreichen. Während nach dem bisher bekannten Stand der Technik z. B. ein elektrisch leitendes Mittel sowohl für die stabile elektrische Kontaktierung als auch für eine stabile mechanische Kontaktierung und Abdichtung verantwortlich war, wird diese Aufgabe durch die vorliegende Erfindung auf zwei Vorrichtungselemente aufgeteilt: federnde Elemente, welche für eine stabile mechanische Kontaktierung und Abdichtung der Brennstoffzelle sorgen und ein elektrisch leitendes Mittel, welches über die Seitenränder des Interkonnektors mit der Anode kontaktiert ist und damit für die stabile elektrische Kontaktierung sorgt. Die federnden Elemente müssen keinen Strom mehr übertragen. Im Unterschied zum Stand der Technik fließt der Strom nicht mehr direkt vertikal zwischen Anode und Interkonnektor. Statt dessen wird der Strom über die Seitenränder des Interkonnektors umgeleitet.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Vorrichtung bestehen die federnden Elemente beispielsweise aus Einzelelementen, mit einem kreisförmigen, C-förmigen oder S-förmigen Querschnitt oder aus einer federnden Schicht oder federnden Streifen. Diese federnde Schicht oder die Streifen können beispielsweise aus Glimmer bestehen. Glimmer bezeichnet eine Gruppe im monoklinen Kristallsystem kristallisierender Silikat-Minerale mit der komplexen chemischen Zusammensetzung
(K, Na, Ca) (Al ,Mg, Fe, Li) 2-3 (OH) 2 (Si , Al) 4-5O10. Die in Klammern stehenden Atome können sich in beliebiger Mischung vertreten, stehen aber immer im selben Verhältnis zu den anderen Atomgruppen (freie Enzyklopädie Wi- kipedia) . Die kreisförmigen, C-förmig oder S-förmig ausgestalteten Einzelelemente können beispielsweise aus hochtemperaturfesten Stahlröhren, Profilstäben oder Stahlblechen bestehen. Die federnden Einzelelemente können eine Höhe von 1-2 mm aufweisen, um eine ausreichende Federung zu gewährleisten und Relativbewegungen auszugleichen. Über die frei wählbare Steifigkeit der federnden Einzelelemente kann die Kontaktierungskraft gezielt eingestellt werden. Glimmer ist gegenüber den kreisförmigen, C-förmigen oder S-förmigen Elementen weniger federnd, weist aber eine höhere Temperaturstabilität auf und ist kostengünstiger. Innerhalb der Gruppe der kreisförmig, C-förmig oder S-förmig ausgestalteten Einzelelemente, weisen die kreisförmigen Elemente eine stärkere Steifigkeit gegenüber den C- oder S-förmig ausgestalteten Elementen auf.
Die Vorrichtung weist in vorteilhafter Weise ein elektrisch leitendes Mittel auf, welches aus Nickel, Gold, Platin oder Silber besteht. So kann beispielsweise ein Nickelnetz eingesetzt werden, welches einen Drahtdurchmesser von 0,6 mm und einen Drahtabstand von 2,6 mm hat. Es ist jedoch auch möglich, ein dünnes Blech oder eine Folie aus dem geeigneten Material einzusetzen. Die elektrisch leitenden Mittel können an den Seitenrändern des Interkonnektors elektrisch leitend mit diesem z. B. durch Hochtemperaturlöten/-schweißen verbunden werden oder sie können in vorgefertigte Rillen des Interkon- nektorrands eingestemmt oder dort verlötet werden.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführung der Vorrichtung ist die innere Glaslotdichtung über ein federndes Element mit dem angrenzenden Interkonnektor verbunden. Biegespannungen, die im Randbereich der Brennstoffzelle auftreten, können hierdurch verringert werden und so eine Bruchgefahr der Brennstoffzelle verhindern. Dieses federnde Element kann beispielsweise ein Aluchromstreifen sein, der kreisförmig, C-fδrmig oder S-förmig ausgestaltet ist.
Alternativ zu den bisher verwendeten Glaslotdichtungen für die Interkonnektoren untereinander, können auch metallische Dichtungen eingesetzt werden, die nicht elektrisch isoliert sind und Relativbewegungen an den ■Rändern der Interkonnektoren, die miteinander verbunden sind, ausgleichen können. Dies ist nun möglich, da die hohen Kräfte für die metallische Dichtung durch die entsprechende Dimensionierung der federnden Elemente nicht mehr unkontrolliert auf die Brennstoffzelle geleitet werden, sondern die Kontaktierungskraft entsprechend der frei wählbaren Steifigkeit der federnden Elemente bestimmbar ist. Die elektrische Isolierung der metallischen Dichtung kann durch eine Keramikschicht auf dem Interkonnektorrand oder eine Beschichtung der metallischen Dichtung mit einer Keramikschicht (z. B. Zirkonoxidschicht) erfolgen. Die Aufgabe wird weiterhin gelöst durch ein Verfahren zur Herstellung des erfindungsgemäßen Interkonnektors .
Im Folgenden wird die Erfindung unter anderem auch anhand der Beschreibung eines Ausführungsbeispiels und unter Bezugnahme auf die beigefügte Figur erläutert.
Es zeigt :
Fig. 1: schematischer Querschnitt durch einen Stapel von Brennstoffzellen, die durch die erfindungsgemäßen Interkonnektoren 1 miteinander verbunden werden.
Fig. 2: schematischer Querschnitt durch einen Stapel von Brennstoffzellen, die durch die erfindungsgemäßen Interkonnektoren 1 sowie zusätzliche federnde Elemente miteinander verbunden sind
Figur 1 zeigt schematisch einen Querschnitt durch drei Brennstoffzellen 5, jeweils bestehend aus Anode 2, Kathode 4 und Elektrolyt 3, die durch die erfindungsgemäßen Interkonnektoren 1 miteinander verbunden werden. Die Interkonnektoren enthalten Gaskanäle 6 und Stege 7. Unterhalb der Anode 2 ist ein elektrisch leitendes Mittel 8 angeordnet, welches elektrisch leitend mit den Seitenrändern 9 des Interkonnektors 1 verbunden ist. Zwischen Interkonnektor 1 und elektrisch leitendem Mittel 8 sind die federnden Elemente 11, bestehend aus Einzelelementen IIa, IIb, 11c angeordnet. Diese können beispielsweise einen kreisförmigen IIa oder C-förmigen IIb Querschnitt aufweisen oder aus einer Schicht/Streifen Glimmer 11c bestehen. Zur Herstellung einer planen Fläche und zur gleichmäßigen Verteilung der federnden Wirkung können die federnden Einzelelemente IIa, IIb, llc mit einem Blech 10a, 10b verbunden sein. Das Blech 10a, 10b kann lose schwimmend 10a oder fest 10b mit dem Interkonnektor 1 verbunden sein. Zum gasdichten Abdichten der Fugen zwischen Brennstoffzelle 5 und Interkonnektoren 1 werden beispielsweise Glaskeramiken wie z. B. Glaslot eingesetzt. Der Kathodenraum kann durch eine innere Glaslotdichtung 12 gegenüber dem Anodenraum abgedichtet sein. Zum Abdichten der Fugen zwischen den Interkonnektoren 1 ist eine äußere Glas- lotdichtung 13 möglich.
Figur 2 zeigt schematisch einen Querschnitt durch zwei Brennstoffzellen 5, jeweils bestehend aus Anode 2, Kathode 4 und Elektrolyt 3, die durch die erfindungsgemäßen Interkonnektoren 1 verbunden werden. Neben den bereits in Figur 1 erläuterten Vorrichtungsmerkmalen weisen die Interkonnektoren 1 zusätzliche federnde Elemente 14 und 15 auf.
Auf die innere Glaslotdichtung 12 kann ein weiteres federndes Element 14 aufgebracht sein, welches mit dem angrenzenden Interkonnektor 1 verbunden ist und Relativbewegungen der Brennstoffzelle ausgleichen kann. Zur Abdichtung der Interkonnektoren (1) untereinander kann eine federnde, metallische Dichtung (15) eingesetzt werden, die nicht elektrisch isoliert ist und Relativbewegungen an den Rändern der Interkonnektoren 1, die miteinander verbunden sind, ausgleichen kann. In diesem Fall wird die elektrische Isolierung zwischen den Interkonnektoren 1 durch keramische Schichten 16 erreicht, die z. B. durch Plasmabeschichtung auf die Interkonnektoren 1 aufgetragen werden.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e
1. Interkonnektor für Hochtemperaturbrennstoffzellen, dadurch gekennzeichnet, dass
- die Seitenränder (9) des Interkonnektors (1) mittels eines elektrisch leitenden Mittels (8) elektrisch leitend mit der Anode (2) kontaktiert sind sowie
- die Anode (2) über federnde Elemente (11) im Interkonnektor (1) gelagert ist.
2. Interkonnektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die federnden Elemente (11) aus Einzelelementen mit kreisförmigem (IIa) , C-förmigem (IIb) oder S-förmigem Querschnitt oder aus einer federnden Schicht oder Streifen (llc) bestehen.
3. Interkonnektor nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass die federnden Elemente (11) aus hochtempera- turfestem Stahl bzw. Glimmer bestehen.
4. Interkonnektor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das elektrisch leitende Mittel (8) aus Nickel, Gold, Platin oder Silber besteht.
5. Interkonnektor nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das elektrisch leitende Mittel (8) an den Seitenrändern (9) des Interkonnektors (1) elektrisch leitend verlötet ist oder in die Seitenränder (9) eingestemmt ist.
6. Interkonnektor nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die innere Glaslotdichtung (12) über ein federndes Element (14) mit dem angrenzenden Interkonnektor (1) verbunden ist.
7. Interkonnektor nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das federnde Element (14) ein Aluchromstreifen ist.
8. Interkonnektor nach einem der Ansprüche 6 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das federnde Element (14) einen kreisförmigen, C-förmigen oder S-förmigen Querschnitt aufweist.
9. Interkonnektor nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Seitenränder (9) des Interkonnektors (1) über federnde, metallische Dichtungen (15) mit dem angrenzenden Interkonnektor (1) in Verbindung stehen.
10. Verfahren zur Herstellung eines Interkonnektors für Hochtemperaturbrennstoffzellen, dadurch gekennzeichnet, dass die Seitenränder (9) des Interkonnektors (1) mittels eines elektrisch leitenden Mittels (8) elektrisch leitend mit der Anode (2) kontaktiert werden sowie
- die Anode (2) über federnde Elemente (11) im In- terkonnektor (1) gelagert wird.
EP06722490A 2005-03-23 2006-02-16 Interkonnektor für hochtemperaturbrennstoffzellen Withdrawn EP1866989A1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102005014077A DE102005014077B4 (de) 2005-03-23 2005-03-23 Interkonnektor für Hochtemperaturbrennstoffzellen und Verfahren zu dessen Herstellung und Verfahren zum Betreiben einer Brennstoffzelle
PCT/DE2006/000277 WO2006099830A1 (de) 2005-03-23 2006-02-16 Interkonnektor für hochtemperaturbrennstoffzellen

Publications (1)

Publication Number Publication Date
EP1866989A1 true EP1866989A1 (de) 2007-12-19

Family

ID=36201526

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP06722490A Withdrawn EP1866989A1 (de) 2005-03-23 2006-02-16 Interkonnektor für hochtemperaturbrennstoffzellen

Country Status (5)

Country Link
US (1) US8153327B2 (de)
EP (1) EP1866989A1 (de)
JP (1) JP2008535149A (de)
DE (1) DE102005014077B4 (de)
WO (1) WO2006099830A1 (de)

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102006056251B4 (de) * 2006-11-27 2009-04-09 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Hochtemperaturbrennstoffzelle mit ferritischer Komponente und Verfahren zum Betreiben derselben
JP5591743B2 (ja) * 2011-03-11 2014-09-17 日本特殊陶業株式会社 固体酸化物形燃料電池
JP5607561B2 (ja) * 2011-03-11 2014-10-15 日本特殊陶業株式会社 固体酸化物形燃料電池
DE102015205944B4 (de) 2015-03-30 2021-02-18 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Anordnung elektrochemischer Zellen mit Dichtungslagen sowie deren Verwendung
JP7236675B2 (ja) * 2018-08-01 2023-03-10 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 固体酸化物形燃料電池セル、及び電気化学セル
KR102666059B1 (ko) * 2021-11-19 2024-05-14 테라릭스 주식회사 연료전지 매니폴드 가스켓
JP2023081742A (ja) * 2021-12-01 2023-06-13 森村Ｓｏｆｃテクノロジー株式会社 電気化学反応単位および電気化学反応セルスタック
JP2023081743A (ja) * 2021-12-01 2023-06-13 森村Ｓｏｆｃテクノロジー株式会社 電気化学反応単位
JP7791697B2 (ja) * 2021-12-01 2025-12-24 森村Ｓｏｆｃテクノロジー株式会社 電気化学反応単位および電気化学反応モジュール
TW202441827A (zh) * 2022-12-20 2024-10-16 丹麥商托普索公司 包括結合的流量分配器和接觸促進器的固態氧化物電池堆疊

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US121334A (en) * 1871-11-28 Improvement in upright pianos
DE1033898B (de) 1952-03-20 1958-07-10 Atlas Powder Co Verfahren zur Herstellung von thermoplastischen, pulverigen, haertbaren Polyesterharzen
DE4016157A1 (de) * 1989-06-08 1990-12-13 Asea Brown Boveri Vorrichtung zur umwandlung von chemischer energie in elektrische energie mittels in serie geschalteter flacher, ebener hochtemperatur-brennstoffzellen
EP0446680A1 (de) 1990-03-15 1991-09-18 Asea Brown Boveri Ag Stromkollektor zur Stromführung zwischen benachbarten stapelförmig angeordneten Hochtemperatur-Brennstoffzellen
DE4410711C1 (de) * 1994-03-28 1995-09-07 Forschungszentrum Juelich Gmbh Metallische bipolare Platte für HT-Brennstoffzellen und Verfahren zur Herstellung desselben
DE4430958C1 (de) 1994-08-31 1995-10-19 Forschungszentrum Juelich Gmbh Feststoffelektrolyt-Hochtemperatur-Brennstoffzelle und Brennstoffzellen-Anordnung
DE19531852C1 (de) 1995-08-30 1996-12-19 Forschungszentrum Juelich Gmbh Brennstoffzelle mit Entwässerungssystem
AU5572500A (en) 1999-07-01 2001-01-22 Taisho Pharmaceutical Co., Ltd. Vegf receptor antagonists
WO2001004981A1 (de) * 1999-07-09 2001-01-18 Siemens Aktiengesellschaft Oxidationsgeschützte elektrische kontaktierung auf der brenngasseite der hochtemperatur-brennstoffzelle
DE10033897A1 (de) * 2000-07-12 2002-01-31 Forschungszentrum Juelich Gmbh Aluminiumhaltiger Interkonnektor für Brennstoffzellen
DE10033898B4 (de) * 2000-07-12 2009-06-18 Forschungszentrum Jülich GmbH Hochtemperaturbrennstoffzelle und Brennstoffzellenstapel
US7222406B2 (en) * 2002-04-26 2007-05-29 Battelle Memorial Institute Methods for making a multi-layer seal for electrochemical devices
US8048587B2 (en) * 2002-11-27 2011-11-01 Delphi Technologies, Inc. Compliant current collector for fuel cell anode and cathode
JP4639583B2 (ja) * 2003-03-06 2011-02-23 トヨタ自動車株式会社 燃料電池
DE10317361A1 (de) * 2003-04-15 2004-11-04 Bayerische Motoren Werke Ag Brennstoffzelle und/oder Elektrolyseur sowie Verfahren zu deren/dessen Herstellung
DE10317388B4 (de) * 2003-04-15 2009-06-10 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Brennstoffzelle und/oder Elektrolyseur sowie Verfahren zu deren/dessen Herstellung
US20050136312A1 (en) * 2003-12-22 2005-06-23 General Electric Company Compliant fuel cell system

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See references of WO2006099830A1 *

Also Published As

Publication number Publication date
WO2006099830A1 (de) 2006-09-28
US20090061300A1 (en) 2009-03-05
DE102005014077A1 (de) 2006-10-05
JP2008535149A (ja) 2008-08-28
DE102005014077B4 (de) 2012-05-24
US8153327B2 (en) 2012-04-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE60310543T2 (de) Mehrlagendichtung für elektrochemische apparate
DE4237602A1 (de) Hochtemperatur-Brennstoffzellen-Stapel und Verfahren zu seiner Herstellung
DE102004038870A1 (de) Feststoffoxidbrennstoffzellenpaket
EP1576685A2 (de) Hochtemperaturbeständige dichtung
EP1314217B1 (de) Hochtemperaturbrennstoffzelle
DE60224250T2 (de) Brennstoffzellenstapel mit Folienverbindungen und Verbundabstandhaltern
DE102005014077B4 (de) Interkonnektor für Hochtemperaturbrennstoffzellen und Verfahren zu dessen Herstellung und Verfahren zum Betreiben einer Brennstoffzelle
DE102011000180A1 (de) Anoden-Gestützte Flachrohr-SOFC und deren Herstellungsverfahren
DE112017005905T5 (de) Verfahren zur Herstellung von Brennstoffzellen und Brennstoffzelle
EP1844513A2 (de) Interkonnektor für hochtemperaturbrennstoffzellen
DE102021112993A1 (de) Elektrochemischer Reaktionszellenstapel
EP1981108B1 (de) Interkonnektoranordnung und Verfahren zur Herstellung einer Kontaktanordnung für einen Brennstoffzellenstapel
DE102005005117B4 (de) Hochtemperaturbrennstoffzelle, Brennstoffzellenstapel, Verfahren zur Herstellung eines Interkonnektors
DE19819453A1 (de) SOFC-Brennstoffzelle mit einer Anodenzwischenschicht
DE112010002963B4 (de) Verfahren zur Herstellung eines elektrochemischen Energiewandlers und der elektrochemische Energiewandler
DE10350478B4 (de) Brennstoffzelleneinheit
DE102022113662A1 (de) Elektrochemische Reaktionseinzelzelle und elektrochemischer Reaktionszellenstapel
WO2005027247A1 (de) Interkonnektor für hochtemperatur-brennstoffzelleneinheit
DE10342493B4 (de) Brennstoffzellenmodul und Brennstoffzellenbatterie
DE10301404B4 (de) Brennstoffzelle, Brennstoffzellenstapel sowie dessen Herstellungsverfahren
DE102021117551A1 (de) Elektrochemischer Reaktionszellenstapel
DE19808859C2 (de) Brennstoffzellenstapel mit Stromleiter
DE102011051440A1 (de) Verfahren zur Herstellung eines Interkonnektors für eine Hochtemperatur-Brennstoffzelle, Interkonnektor sowie Hochtemperatur-Brennstoffzelle
EP1301957B1 (de) Aluminiumhaltiger interkonnektor für brennstoffzellen
DE102021131474A1 (de) Elektrochemische Reaktionseinzelzelle und elektrochemischer Reaktionszellenstapel

Legal Events

Date Code Title Description
PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

17P Request for examination filed

Effective date: 20070905

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HU IE IS IT LI LT LU LV MC NL PL PT RO SE SI SK TR

DAX Request for extension of the european patent (deleted)
17Q First examination report despatched

Effective date: 20101207

R17C First examination report despatched (corrected)

Effective date: 20101208

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: THE APPLICATION HAS BEEN WITHDRAWN

18W Application withdrawn

Effective date: 20120926