ES2284053T3 - Pila de combustible en la que un fluido circula sensiblemente de formaparalela a la membrana electrolitica y procedimiento de fabricacion de una pila de combustible de ese tipo. - Google Patents
Pila de combustible en la que un fluido circula sensiblemente de formaparalela a la membrana electrolitica y procedimiento de fabricacion de una pila de combustible de ese tipo. Download PDFInfo
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Abstract
Pila de combustible que comporta un sustrato (2) que soporta una membrana electrolítica que comporta unas primera y segunda caras (4a, 4b) en las que están dispuestos respectivamente unos primer y segundo electrodos, comportando el primer y el segundo electrodos respectivamente un primer y segundo elementos catalíticos, unos medios de circulación que están destinados a trasladar unos primer y segundo fluidos respectivamente cerca del primer y segundo elementos catalíticos, caracterizada porque los medios de circulación del primer fluido están concebidos de manera que lo hacen circular de forma sensiblemente paralela a la primera cara (4a) de la membrana electrolítica (4), en una cavidad (10) formada en el sustrato (2) y que comporta una pluralidad de plots (11) que soportan dicha membrana electrolítica (4).
Description
Pila de combustible en la que un fluido circula
sensiblemente de forma paralela a la membrana electrolítica y
procedimiento de fabricación de una pila de combustible de ese
tipo.
La invención se refiere a una pila de
combustible, y más concretamente a una micropila de combustible que
comporta un sustrato que soporta una membrana electrolítica que
comporta unas primera y segunda caras en las que están dispuestos
respectivamente unos primero y segundo electrodos, comportando el
primer y el segundo electrodos respectivamente un primer y segundo
elementos catalíticos, unos medios de circulación que están
destinados a trasladar unos primer y segundo fluidos respectivamente
cerca del primer y segundo elementos catalíticos.
La invención se refiere también a un
procedimiento de fabricación de una pila de combustible de ese
tipo.
En las pilas de combustible, el
aprovisionamiento de los electrodos en fluido reactivo y la
evacuación de los productos formados en el momento del
funcionamiento de la pila representan dos dificultades principales,
sobre todo en las micropilas de combustible utilizadas en los
equipos portátiles. De hecho, la miniaturización de las pilas de
combustible impone un almacenamiento y un circuito de circulación de
combustible, de comburente y de productos formados en el transcurso
del funcionamiento de la pila, en volúmenes restringidos.
Los combustibles utilizados en las micropilas
están, por lo general, en forma líquida. De hecho, al tener los
combustibles líquidos una densidad volúmica energética superior a la
del hidrógeno, ocupan un volumen más reducido que el hidrógeno.
Así, es habitual utilizar unas pilas de combustible que utilizan
metanol como combustible, más conocidas con el nombre de pilas de
combustible de tipo "DMFC" ("Direct Methanol Fuel Cell").
El metanol se oxida en el ánodo, sobre una capa catalítica activa,
para dar protones, electrones y dióxido de carbono. Una membrana
conductora protónica dispuesta entre el ánodo y un cátodo conduce
los protones hacia el cátodo, de forma que se hace reaccionar a los
protones con oxígeno y se forma agua. Así, es necesario evacuar el
dióxido de carbono y el agua que se forman respectivamente en el
ánodo y en el cátodo en el momento del funcionamiento de la
pila.
De forma general, es conocida la utilización de
los circuitos de aprovisionamiento de los electrodos y de la
membrana electrolítica. Los circuitos están, por lo general, en
forma de canales de aprovisionamiento y/o de capas de difusión
microporosas que trasladan los fluidos perpendicularmente a los
electrodos o a la membrana.
Así, el documento
FR-A-2814857 describe una micropila
de combustible que comporta un electrodo de oxígeno y un electrodo
de combustible, estando el combustible preferentemente constituido
por una mezcla de metanol y de agua. Un soporte microporoso
impregnado de un polímero electrolítico que forma una membrana
electrolítica está dispuesto entre los dos electrodos. El soporte
microporoso está constituido por un material semiconductor oxidado
que se hace poroso para formar unos canales paralelos entre sí. Los
canales permiten realizar unos intercambios electroquímicos entre
el ánodo y el cátodo. El soporte microporoso es alimentado de
combustible y de comburente por unos canales de difusión unidos
respectivamente a una fuente de combustible y a una fuente de
aire.
También es conocida la utilización de una capa
de difusión porosa para aprovisionar a un electrodo de fluido
reactivo, como se representa en la figura 1. Así, una pila de
combustible 1 comporta un sustrato 2 que soporta un ánodo 3, una
membrana electrolítica 4 y un cátodo 5. Hay colector de corriente
anódica 6 dispuesto en el ánodo 3 y la circulación del combustible
es tangencial al ánodo 3. El aprovisionamiento de aire del cátodo
se realiza por medio de canales de circulación 7 formados
verticalmente en el sustrato. Los canales de circulación 7 permiten
pues transportar el aire desde una fuente de aire (no representada)
hacia una capa de difusión microporosa 8 dispuesta entre el cátodo
5 y un colector de corriente 9. Una pila de combustible de ese tipo
se describió en el documento
WO-A-0045457. La pila de combustible
comporta así un sustrato que soporta unos primer y segundo
electrodos entre los que está dispuesta una membrana electrolítica.
El aprovisionamiento del primer electrodo de fluido reactivo se
realiza mediante una fina capa porosa dispuesta entre el primer
electrodo y un sustrato. Dicho sustrato comporta unos canales de
difusión verticales unidos a una cavidad aprovisionada a su vez por
una fuente de combustible. Sin embargo, este tipo de
aprovisionamiento de fluido reactivo no es satisfactorio. De hecho,
los fluidos residuales, como el agua, que se forman en el cátodo en
la pila de combustible 1 son evacuados por las mismas vías de
circulación que el fluido reactivo, como el aire en la pila de
combustible 1, en sentido inverso. El hecho de que se haga circular
dos flujos opuestos en una vía de circulación que tiene un diámetro
relativamente restringido limita el acceso de los fluidos reactivos
al
cátodo.
cátodo.
El documento
EP-A-1258937 describe una pila de
combustible que comprende unos canales paralelos no unidos entre sí
y delimitados por paredes, destinados a la alimentación de reactivos
gaseosos.
El objetivo de la invención es remediar estos
inconvenientes y, más concretamente, proponer una pila de
combustible que permita a la vez una evacuación eficaz y rápida de
los compuestos formados en el momento de su funcionamiento y una
renovación rápida de los fluidos reactivos.
Según la invención, este objetivo se alcanza
mediante el hecho de que los medios de circulación del primer
fluido están concebidos de forma que lo hacen circular de forma
sensiblemente paralela a la primera cara de la membrana
electrolítica, en una cavidad formada en el sustrato.
Según un desarrollo de la invención, la cavidad
comporta una pluralidad de plots que soportan dicha membrana
electrolítica.
Según un modo de realización preferente, el
primer elemento catalítico está constituido por una pluralidad de
zonas catalíticas dispuestas respectivamente en la parte superior de
los plots de la cavidad.
Según otro modo de realización preferente, el
primer elemento catalítico está constituido por una pluralidad de
zonas catalíticas, estando dichas zonas catalíticas respectivamente
constituidas por los plots.
Otro objetivo de la invención es un
procedimiento de fabricación de una pila de combustible de ese tipo,
fácil de poner en práctica y que utiliza unas técnicas puestas en
práctica en el ámbito de la microtecnología.
Según la invención, ese objetivo se alcanza por
el hecho de que el procedimiento de fabricación consiste en
realizar un grabado iónico reactivo en el sustrato, de manera que se
forma simultáneamente la cavidad y la pluralidad de plots.
Según un desarrollo de la invención, el
procedimiento de fabricación consiste en depositar, en la parte
superior de cada plot, mediante depósito físico en fase vapor, un
promotor de crecimiento destinado a favorecer la formación de un
soporte de catalizador sobre el que se deposita, mediante
electrodepósito, una capa catalítica.
Según la invención, ese objetivo también se
alcanza por el hecho de que el procedimiento de fabricación consiste
en grabar la cavidad en el sustrato y después en formar la
pluralidad de plots mediante crecimiento electrolítico.
Oras ventajas y características se desprenderán
con mayor claridad de la descripción siguiente de modos de
realización de la invención, ofrecidos a modo de ejemplos no
limitativos y representados en los dibujos adjuntos, en los
que:
La fig. 1 representa en sección una pila de
combustible según la técnica anterior.
La fig. 2 es una vista en sección de un modo
particular de realización de una pila de combustible según la
invención.
La fig. 3 representa una vista de conjunto de
una parte de la pila de combustible según la figura 2.
La fig. 4 representa una vista desde arriba de
una cavidad de una pila de combustible según la invención.
La fig. 5 representa una vista desde arriba de
los medios de circulación de un fluido en la pila de combustible
según la figura 1.
Las fig. 6 a 8 ilustran distintas etapas de un
primer procedimiento de fabricación de las zonas catalíticas de la
pila de combustible según la figura 3.
Las fig. 9 a 14 ilustran distintas etapas de un
segundo procedimiento de fabricación de una pila de combustible
según la invención.
Una pila de combustible según la invención
comporta un sustrato que soporta una membrana electrolítica que
comporta unas primera y segunda caras. Unos primer y segundo
electrodos están dispuestos respectivamente en las primera y
segunda caras de la membrana electrolítica y comportan
respectivamente unos primer y segundo elementos catalíticos
destinados a desencadenar una reacción electroquímica. Un primer y
segundo fluidos están destinados respectivamente a ser trasladados
cerca de los primer y segundo elementos catalíticos. Así, el
aprovisionamiento del primer fluido se realiza de forma que se le
hace circular de forma sensiblemente paralela a la primera cara de
la membrana electrolítica, en una cavidad formada en el sustrato y
se le pone en contacto con el primer elemento catalítico. Así, el
primer fluido asociado al primer elemento catalítico puede ser
también el comburente asociado al elemento catalítico del cátodo o
el combustible asociado al elemento catalítico del ánodo. La
cavidad formada en el sustrato puede comportar una pluralidad de
plots que soportan la
membrana electrolítica.
membrana electrolítica.
En un modo particular de realización
representado en las figuras 2 y 3, una cavidad 10 está formada en el
sustrato 2 de una pila de combustible 1 y comporta una pluralidad
de plots 11. La cavidad 10 está destinada a trasladar un primer
fluido cerca de un primer electrodo y los plots 11 forman,
preferentemente, una red destinada a repartir el primer fluido de
forma homogénea en la cavidad 10. Por ejemplo, en la figura 2, el
primer fluido es un fluido combustible como una mezcla de agua y de
metanol y el primer electrodo es un ánodo. La entrada del fluido
combustible en la cavidad 10 y su salida de la cavidad 10 pueden
realizarse por cualquier tipo de medios apropiados. A modo de
ejemplo, las paredes de la cavidad 10 pueden ser porosas o bien
pueden comportar unos orificios de entrada y de salida conectados a
unos canales de circulación o a una fuente de combustible. Así, el
flujo de fluido combustible generado en la cavidad 10 y representado
por una flecha 12 en la figura 2, se desplaza horizontalmente en la
cavidad 10, entre los plots 11 y de forma sensiblemente paralela a
la primera cara 4a de la membrana electrolítica 4.
Los plots 11 pueden tener cualquier tipo de
forma apropiada. Pueden, por ejemplo, tener una sección circular,
rectangular o poligonal. También pueden estar repartidos en la
cavidad 10 según cualquier tipo de disposición, pudiendo los plots
11, por ejemplo, estar alineados en varias filas o formar una red al
tresbolillo. Este reparto se ajusta de forma que el fluido
combustible pueda repartirse de forma homogénea en la cavidad 10.
El número de plots 11 en la cavidad 10 también puede ajustarse en
función del tiempo de estancia del fluido combustible en la cavidad
10. La pila de combustible también puede comportar unos medios de
control del flujo de fluido combustible, de forma que se ajusta el
tiempo de paso del fluido combustible en la cavidad y, por lo
tanto, el tiempo de reacción electroquímica.
Los plots 11 tienen, preferentemente, las mismas
dimensiones y su altura es igual a la profundidad de la cavidad 10.
A modo de ejemplo, la altura de los plots puede ser de 30
micrómetros y su diámetro puede estar comprendido entre 10
micrómetros y 40 micrómetros, en el caso de plots cilíndricos.
Además, la distancia entre dos plots 11 es, preferentemente,
inferior o igual a 50 micrómetros, de forma que el conjunto de los
plots 11 pueda soportar una membrana electrolítica 4.
La membrana electrolítica 4 comporta unas
primera y segunda caras 4a y 4b, destinadas respectivamente a estar
en contacto con los primer y segundo elementos catalíticos del
primer y segundo electrodos. Así, la primera cara 4a de la membrana
electrolítica 4 está colocada sobre los plots 11 y los extremos de
la membrana electrolítica 4 están unidos al sustrato 2. La segunda
cara 4b de la membrana electrolítica 4 está recubierta por un
elemento catalítico 13 en forma de fina capa y un elemento colector
de corriente 14 discontinuo, formando el elemento catalítico 13 y
el elemento colector de corriente 14 de este modo el segundo
electrodo. El fluido asociado al segundo electrodo es, en la figura
2, un fluido comburente, como el aire, y el segundo electrodo
corresponde al cátodo de la pila de combustible. El flujo del
fluido comburente está esquematizado en la figura 2 mediante una
flecha 15 dispuesta encima del cátodo. Así, el aire circula
paralelamente al cátodo, de forma que el flujo de aire pueda
evacuar hacia el exterior de la pila de combustible el aire
producido (flecha 16) en el cátodo, en el momento del
funcionamiento de la pila de combustible.
En la parte superior de cada plot 11 está
dispuesta, preferentemente, una zona catalítica 17 destinada a
desencadenar una reacción electroquímica con el fluido combustible.
El conjunto de las zonas catalíticas 17 forma así el elemento
catalítico del ánodo. Al soportar los plots 11 la membrana
electrolítica 4, cada zona catalítica 17 está en contacto con la
primera cara 4a de la membrana electrolítica 4 y un colector de
corriente 18 se deposita en la superficie de los plots 11 y en las
paredes de la cavidad 10.
Una pila de combustible de ese tipo permite
hacer circular el fluido combustible de forma sensiblemente paralela
a la primera cara 4a de la membrana electrolítica (figura 3). El
flujo creado de este modo permite renovar eficazmente el fluido
combustible al nivel de las zonas catalíticas 17 del ánodo. Además,
al contrario que en un circuito de circulación según la técnica
anterior (figuras 1 y 5), los productos formados en el ánodo en el
momento del funcionamiento de la pila de combustible son arrastrados
por el flujo de fluido combustible. Así, los productos formados no
frenan la renovación de las zonas catalíticas 17 en fluido
combustible.
De hecho, en la pila de combustible 1 según la
figura 2, el flujo de fluido combustible, representado por la
flecha 12 en la figura 4, circula entre los plots 11 de la cavidad
10 y arrastra con él los fluidos residuales formados en el ánodo,
como el dióxido de carbono en el caso de un fluido combustible que
comporte metanol y agua. Por el contrario, en una pila de
combustible según la técnica anterior, el flujo de fluido
combustible y el flujo de los fluidos residuales, representados
respectivamente por las flechas 19 y 20 en la figura 5, circulan en
sentido inverso en los mismos canales de circulación 21. Los canales
de circulación 21 se forman en el sustrato 2, y transportan el
flujo de fluido combustible perpendicularmente a la membrana
electrolítica.
Según un modo particular de fabricación de la
pila de combustible 1, un grabado iónico reactivo, más conocido con
el nombre de RIE ("Reactive Ionique Etching"), en el sustrato 2
permite formar simultáneamente la cavidad 10 y los plots 11. El
sustrato puede ser de silicio, de cerámica o de plástico. Una vez se
han formado la cavidad 10 y los plots 11, se realiza un depósito
físico en fase vapor de platino en la superficie de los plots 11 y
en las paredes de la cavidad 10, de manera que se forma una fina
capa que tiene un grosor del orden de un micrómetro y que forma el
colector de corriente 18 del ánodo.
Las zonas catalíticas 17 se realizan
seguidamente en la parte superior de los plots 11, como se
representa en las figuras 6 a 8. Así, se deposita una capa de
resina protectora 22 en la cavidad 10 hasta una altura
predeterminada, de forma que la parte superior de los plots esté
libre. Se realiza un depósito físico en fase vapor de un promotor
de crecimiento 23 en la cavidad 10, de forma que se recubre la capa
de resina protectora y la parte superior de los plots 11 (figura
6). Después de haber retirado la capa de resina protectora 22
(figura 7), sólo las partes superiores de los plots 11 están
recubiertas por una capa de promotor de crecimiento 23 destinado a
favorecer la formación de un soporte de catalizador 24 en la parte
superior de cada plot 11. El soporte de catalizador 24,
preferentemente constituido por unos nanotubos de carbono, se
recubre seguidamente de una capa activa catalítica 25, por
electrodepósito (figura 8). El soporte de catalizador 24 y la capa
activa catalítica 25 forman una zona catalítica 17 del elemento
catalítico del ánodo.
Una vez formadas las zonas catalíticas 17, la
membrana electrolítica 4, preferentemente de Nafion®, se extiende
mediante un procedimiento de centrifugación, también denominado
"Spin coating", y después se seca. El poco espacio entre dos
plots 11 permite atrapar un volumen de aire que impide que el
material de la membrana aún líquido se vierta antes de haberse
secado. El elemento catalítico del cátodo, preferentemente
constituido por una mezcla de carbono platinado y de Nafion®, se
extiende seguidamente por pulverización en la membrana
electrolítica 4 seca; después, el colector de corriente 14 del
cátodo se deposita mediante un depósito físico en fase vapor.
Según una variante de realización, las zonas
catalíticas 17 del elemento catalítico del ánodo pueden estar
constituidas respectivamente por los plots 11 de la cavidad 10. En
ese caso, la cavidad y los plots se forman sucesivamente. Así, como
se representa en las figuras 9 a 14, es posible realizar varias
pilas de combustible en un mismo sustrato. Dos cavidades 10 están
grabadas en el sustrato 2 y sus paredes son metalizadas (figura 9).
Los plots 11 se forman seguidamente por crecimiento electrolítico y
se deposita una capa de resina 26 gruesa en las cavidades 10
(figura 10). Se crean por litografía unos espacios 27 que
corresponden a la posición deseada para los plots 11 en la capa de
resina 26 (figura 11). Después, los plots 11 se forman en los
espacios 25 por crecimiento electrolítico de platina (figura 12).
Los plots 11 comportan preferentemente, en su parte superior, una
zona ensanchada que constituye una cabeza 28. La capa de resina
gruesa 26 se retira seguidamente para liberar las cavidades 10
(figura 14). Una capa destinada a formar unas membranas
electrolíticas 4, preferentemente de Nafion®, se deposita encima de
las cavidades 10 de forma que las membranas electrolíticas 4 sean
soportadas por los plots 11 anteriormente descritos. El elemento
catalítico y el colector de corriente del cátodo se depositan
seguidamente sobre la membrana electrolítica según cualquier tipo de
técnica conocida.
La invención no se limita a los modos de
realización descritos. Así, el fluido destinado a circular de forma
sensiblemente paralela a la primera cara de la membrana
electrolítica en la cavidad puede ser el fluido comburente.
Igualmente, el elemento catalítico destinado a estar en contacto con
dicho fluido puede ser continuo. Por ejemplo, las zonas catalíticas
constituidas por los plots o formadas en la parte superior de los
plots pueden estar unidas de forma que se obtenga un elemento
catalítico continuo. Los fluidos combustibles pueden ser de
cualquier tipo, líquidos o gaseosos. La pila de combustible puede
ser, más concretamente, una pila de combustible de tipo DMFC y
también pude ser una micropila de combustible del tipo de las que se
utilizan en los equipos portátiles.
Claims (14)
1. Pila de combustible que comporta un sustrato
(2) que soporta una membrana electrolítica que comporta unas
primera y segunda caras (4a, 4b) en las que están dispuestos
respectivamente unos primer y segundo electrodos, comportando el
primer y el segundo electrodos respectivamente un primer y segundo
elementos catalíticos, unos medios de circulación que están
destinados a trasladar unos primer y segundo fluidos respectivamente
cerca del primer y segundo elementos catalíticos,
caracterizada porque los medios de circulación del primer
fluido están concebidos de manera que lo hacen circular de forma
sensiblemente paralela a la primera cara (4a) de la membrana
electrolítica (4), en una cavidad (10) formada en el sustrato (2) y
que comporta una pluralidad de plots (11) que soportan dicha
membrana electrolítica (4).
2. Pila de combustible según la reivindicación
1, caracterizada porque la distancia entre dos plots (11) es
inferior o igual a 50 micrómetros.
3. Pila de combustible según una de las
reivindicaciones 1 y 2, caracterizada porque el primer
elemento catalítico está constituido por una pluralidad de zonas
catalíticas (17) respectivamente dispuestas en la parte superior de
los plots (11) de la cavidad (10).
4. Pila de combustible según una de las
reivindicaciones 1 y 2, caracterizada porque el primer
elemento catalítico está constituido por una pluralidad de zonas
catalíticas (17), estando dichas zonas catalíticas (17)
constituidas respectivamente por plots (11).
5. Pila de combustible según la reivindicación
4, caracterizada porque los plots (11) comportan, en su parte
superior, una zona ensanchada que constituye una cabeza (28).
6. Pila de combustible según una cualquiera de
las reivindicaciones 1 a 4, caracterizada porque los plots
(11) tienen una sección circular.
7. Pila de combustible según una cualquiera de
las reivindicaciones 1 a 4, caracterizada porque los plots
(11) tienen una sección rectangular.
8. Pila de combustible según una cualquiera de
las reivindicaciones 1 a 4, caracterizada porque los plots
(11) tienen una sección poligonal.
9. Pila de combustible según una cualquiera de
las reivindicaciones 1 a 8, caracterizada porque los plots
(11) forman una red destinada a repartir el primer fluido de forma
homogénea en la cavidad (10).
10. Pila de combustible según la reivindicación
9, caracterizada porque la red está al tresbolillo.
11. Procedimiento de fabricación de una pila de
combustible según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3,
caracterizado porque consiste en realizar un grabado iónico
reactivo en el sustrato (2), de manera que se forma simultáneamente
la cavidad (10) y la pluralidad de plots (11).
12. Procedimiento de fabricación según la
reivindicación 11, caracterizado porque consiste en
depositar, en la parte superior de cada plot (11), mediante
depósito físico en fase vapor, un promotor de crecimiento (23)
destinado a favorecer la formación de un soporte de catalizador (24)
en el que se deposita, mediante electrodepósito, una capa
catalítica (25).
13. Procedimiento de fabricación según la
reivindicación 12, caracterizado porque el soporte de
catalizador (24) está constituido por unos nanotubos de
carbono.
14. Procedimiento de fabricación de una pila de
combustible según una de las reivindicaciones 1, 2 y 4,
caracterizado porque consiste en grabar la cavidad (10) en
el sustrato (2), y después en formar la pluralidad de plots (11)
por crecimiento electrolítico.
Applications Claiming Priority (2)
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|---|---|---|---|
| FR0307961 | 2003-07-01 | ||
| FR0307961A FR2857163B1 (fr) | 2003-07-01 | 2003-07-01 | Pile a combustible dans laquelle un fluide circule sensiblement parallelement a la membrane electrolytique et procede de fabrication d'une telle pile a combustible |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
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| ES2284053T3 true ES2284053T3 (es) | 2007-11-01 |
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Family Applications (1)
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|---|---|---|---|---|
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| US6638654B2 (en) * | 1999-02-01 | 2003-10-28 | The Regents Of The University Of California | MEMS-based thin-film fuel cells |
| US6361892B1 (en) * | 1999-12-06 | 2002-03-26 | Technology Management, Inc. | Electrochemical apparatus with reactant micro-channels |
| US6689439B2 (en) * | 2000-03-08 | 2004-02-10 | Zbigniew S. Sobolewski | Micro-stud diffusion substrate for use in fuel cells |
| WO2001080286A2 (en) * | 2000-04-17 | 2001-10-25 | The Penn State Research Foundation | Deposited thin films and their use in separation and sarcrificial layer applications |
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| JP2002025573A (ja) * | 2000-07-10 | 2002-01-25 | Suncall Corp | 燃料電池用電極の製造方法 |
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