ES2336211T3 - Pila de combustible de alta temperatura apilable. - Google Patents

Abstract

Pila de combustible de alta temperatura apilable con una unidad de electrodos (1, 2, 3), que por el lado del ánodo está conectada a una alimentación de combustible y por el lado del cátodo a una alimentación de agente oxidante y el cátodo (2) está unido de manera eléctricamente conductora a un interconector (5) por medio de como mínimo un elemento de contacto (6) elástico, estando formado(s) uno o varios elemento(s) de contacto (6) elástico(s) de un material cerámico eléctricamente conductor que ejerce(n) una fuerza de presión sobre zonas del cátodo (2) y zonas del interconector (5), caracterizada porque el/los elemento(s) de contacto está(n) configurado(s) como un material no tejido de fibras sinterizado de una cerámica eléctricamente conductora, presentando el material no tejido de fibras zonas más compactadas con fibras situadas juntas de manera más densa y zonas no compactadas o menos compactadas que las zonas muy compactadas y que forman una estructura superficial con elevaciones o nervaduras.

Description

Pila de combustible de alta temperatura apilable.

La invención se refiere a pilas de combustible de alta temperatura apilables, que se pueden combinar para dar las llamadas pilas de pilas de combustible (Stacks), y las pilas de combustible individuales de este tipo pueden combinarse en serie y/o en paralelo entre sí de manera eléctrica y mecánica para obtener en especial potencias de salida eléctricas más altas.

Además de los elementos obligatoriamente requeridos de una pila de combustible individual y aquí en especial de la unidad electrodos de membrana, las pilas de combustible disponen a menudo de cómo mínimo un denominado interconector. Los interconectores separan las cavidades de gas a través del ánodo o el cátodo y constituyen la conexión eléctrica entre el cátodo de una pila de combustible y el ánodo de otra pila de combustible.

En una pila de combustible de alta temperatura apilable conforme a la invención pueden existir también dos interconectores dispuestos opuestos.

El interconector está conformado de tal manera que en el lado del ánodo existen cavidades de gas para la alimentación de combustible y en el lado del cátodo cavidades de gas para la alimentación de agente oxidante.

Sin embargo, para el funcionamiento propiamente dicho de los interconectores es necesario que pueda establecerse una conexión eléctricamente conductora entre el ánodo (o el cátodo) de una pila con el cátodo (o el ánodo) de otras pilas.

Aquí crean problemas en especial las condiciones químicas y térmicas de la atmósfera oxidante en el área de los cátodos.

De este modo se han presentado propuestas en el pasado sobre cómo se puede establecer una conexión eléctricamente conductora en esta área.

Así, por ejemplo, se ha propuesto disponer en esta área enrejados o trenzados de metales que deberán garantizar un puenteo eléctricamente conductor entre el cátodo y el correspondiente interconector. Así, por ejemplo, en el documento DE 100 27 311 A1 se ha propuesto el uso de plata y en el documento DE 196 49 457 el uso de níquel en esta for-
ma.

Sin embargo, en el caso de estos metales existe el problema de que con la plata puede producirse una evaporación, depositándose la plata en el cátodo y afectando con ello de manera muy intensa la eficiencia de la correspondiente pila de combustible.

Otros metales tales como el níquel tienden a la oxidación, lo cual naturalmente conduce también de un modo no deseable a la reducción de la conductibilidad eléctrica.

Del documento DE 100 33 898 A1 se sabe disponer entre un cátodo y un interconector una lámina metálica perforada, para la que se debe usar en esencia una aleación a base de hierro. Una lámina perforada de este tipo debe estar abombada en varias ondas, de tal modo que las crestas de onda o los valles de onda entren en contacto con el cátodo o con el correspondiente interconector y de este modo pueda establecerse la conexión eléctricamente conductora.

También aquí las altas temperaturas causan problemas en relación al oxígeno necesario para el funcionamiento de la pila de combustible, que conducen a una oxidación o a una evaporación de elementos de la aleación que reducen las propiedades eléctricas y mecánicas y, especialmente aquí, la solidez y la resistencia a la fluencia.

Para poder actuar en contra de estos efectos, en el documento DE 100 33 898 A1 también se proponía recubrir la superficie de una lámina de este tipo con una aleación de níquel-aluminio o con alumínido de níquel, con el fin de aumentar la resistencia térmica y química en las condiciones que imperan en esta área.

Resulta evidente que una capa protectora de este tipo provoca un considerable esfuerzo de preparación adicional. Además, las aleaciones de níquel de este tipo, y en particular el alumínido de níquel, resultan difícilmente deformables con posterioridad de tal manera que también aquí aparecen los correspondientes problemas.

De este modo, por regla general es necesario configurar primero de manera correspondiente la forma ondulada de una lámina metálica de este tipo y a continuación aplicar sobre la correspondiente superficie la aleación o el intermetal.

Del estado de la técnica (documento US 6,492,053 B1) se conocen además pilas de combustible de alta temperatura apilables con unidades de electrodos e interconectores, en las que entre el ánodo y el interconector y/o entre el cátodo y el interconector puede disponerse un elemento elástico para garantizar el contacto eléctrico. Este último puede ser de un material cerámico y presentar una porosidad.

El estado de la técnica conoce además (documento DE 42 37 602 A1) capas funcionales de fibras como elementos de conexión conductores, que son fácilmente deformables y que pueden estar configurados como una denominada lámina verde con material de contacto sin sinterizar como capa funcional o como material no tejido cerámico.

Por último, el estado de la técnica (documento EP 0 410 159 A) da a conocer elementos de contacto elásticos de material cerámico eléctricamente conductor, siendo posibles diferentes ejecuciones, en forma de alambres, cintas o trenzados, que están configurados como triángulos, rectángulos, trapecios, ondas oblicuas o también como espira-
les.

Además, a partir del documento DE 40 16 157 A1 se conoce un dispositivo para transformar energía química en energía eléctrica por medio de pilas de combustible de alta temperatura conectadas en serie. Hay para ello un electrolito sólido con módulos conectados entremedio en forma de placas separadoras planas, eléctricamente conductoras e impermeables al gas y colectores de corriente totalmente elásticos y eléctricamente conductores que están dispuestos a ambos lados y que ejercen una presión perpendicular al plano de la placa.

Es objetivo de la invención, por lo tanto, proponer una posibilidad con la que crear una conexión eléctricamente conductora entre un cátodo y un interconector en una pila de combustible de alta temperatura apilable, que presente también a temperaturas por encima de los 800ºC y en la atmósfera oxidante que impera con el funcionamiento de la pila de combustible una conductibilidad eléctrica suficientemente alta y una resistencia y estabilidad química y mecánicamente suficiente.

Conforme a la invención, este objetivo se logra con una pila de combustible de alta temperatura apilable que presente las características de la reivindicación 1. Formas de configuración y perfeccionamientos ventajosos de la invención pueden conseguirse con las características indicadas en las reivindicaciones subordinadas.

La pila de combustible de alta temperatura apilable conforme a la invención presenta, tal como se sabe a partir del estado actual de la técnica, una unidad de electrodos que en el lado del ánodo está conectada a una conducción de combustible y en el lado del cátodo a una conducción de agente oxidante, así como un interconector que lleva a cabo la distribución de gas a través de los electrodos y realiza el contacto eléctrico. Entre el cátodo y este interconector hay dispuesto un elemento de contacto elástico eléctricamente conductor, que presenta una forma con la que se garantiza que secciones del elemento de contacto tocan tanto el cátodo como también secciones del interconector, con lo cual al dar forma al elemento de contacto y mediante la disposición del cátodo y del interconector en estas secciones se ejerce una fuerza de presión de tal manera que, a pesar de las variaciones de separación que se producen durante el funcionamiento de la pila de combustible entre el electrodo y el interconector, puede garantizarse a largo plazo la conexión eléctricamente conductora entre cátodo e interconector.

Sin embargo, existe también la posibilidad de disponer conforme a la invención entre cátodo y el interconector varios elementos de contacto eléctricamente conductores y elásticos de este tipo.

Conforme a la invención, los elementos de contacto eléctricos están hechos de un material cerámico eléctricamente conductor. Ha resultado de manera sorprendente que las cerámicas de este tipo se pueden fabricar en formas correspondientes adecuadas que en una medida suficiente son elásticas y estables de modo duradero.

Como material resultan adecuadas cerámicas eléctricamente buenas conductoras seleccionadas del grupo de las cerámicas de tipo perovskita u otras.

Así por ejemplo, cerámicas de tipo perovskita adecuadas son un LSMC (por ej. La_{0-8}Sr_{0,2}Mn_{0,9}Co_{0,1}O_{3-x}), un uLSMC (por ej. La_{0,75}Sr_{0,2}Mn_{0,9}Co_{0,1}O_{3-x}), uLCM (por ej. La_{0,75}Ca_{0,2}MnO_{3-x}), uLSM (por ej. La_{0,75}Sr_{0,2}MnO_{3-x}), LSM (por ej. La_{0,8}Sr_{0,2}MnO_{3-x}), LSC (por ej. La_{0,8}Sr_{0,2}CoO_{3-x}) o LSCFe (por ej. La_{0,6}Sr_{0,4}Co_{0,2}Fe_{0,8}O_{3x}).

Como otras cerámicas apropiadas son imaginables, por ejemplo, materiales con la forma de composición básica; AB_{2}O_{3}, A_{2}BO_{4} o A_{2}B_{2}O_{7}, pudiendo estar ocupada la posición A con Y, Sc, Ce, La, Pr, Nd, Sm, Eu o Gd dado el caso en combinación con Mg, Ca, Sr o Ba.

Es posible una ocupación de la posición B con Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Zn, Zr, Nb, Mo, W, Sn, Sb, Pb o Bi.

Los elementos de contacto de una cerámica apropiada correspondiente pueden usarse en forma de láminas hechas de un polvo de la correspondiente cerámica, en el que el 50% de los granos de polvo tienen un diámetro menor de entre 2 y 5 \mum. Se prefieren aproximadamente 2,5 \mum, que pueden fabricarse de un modo en sí conocido. Las láminas de este tipo se pueden fabricar en un procedimiento de moldeo con espesores relativamente reducidos, pudiéndose registrar diferencias en el grosor de las paredes relativamente pequeñas. En estado verde puede procederse a un acabado de las láminas de este tipo con objeto de poder realizar un alisado y una reducción adicional del grosor de la pared.

A continuación puede llevarse a cabo entonces la sinterización.

Existe la posibilidad de llevar a cabo la deseada conformación que dé forma a los elementos de contacto en la lámina verde (Grünfolie), es decir, antes de la sinterización.

Sin embargo, en una alternativa la forma se puede dar también después de la sinterización mediante un tratamiento de arranque de virutas (rectificado).

En los elementos de contacto se pueden formar además, antes o también después de la sinterización, aberturas de circulación para una mejor alimentación del cátodo con agente oxidante.

Los elementos de contacto acabados están presentes entonces como lámina con la forma deseada y presentan espesores de pared en el intervalo entre 20 y 150 \mum, prefiriéndose espesores de pared de aproximadamente 50 \mum, a fin de conseguir propiedades mecánicas favorables y una conductibilidad eléctrica suficientemente alta.

Entre el interconector y el cátodo pueden disponerse entonces uno o también varios elementos de contacto a los que se ha dado esta forma. El interconector y la unidad electrodos de membrana pueden unirse entonces mecánicamente entre sí por medio de un elemento marginal exterior (marco ensamblador de vidrio), debiendo configurarse la unión de tal manera que mediante la separación entre interconector y cátodo así como el dimensionamiento del elemento o varios elementos de contacto se consiga una tensión previa del/de los elemento(s) de contacto que conduzca a aplicar la fuerza de compresión deseada.

Un elemento marginal de este tipo deberá ser de un material eléctricamente no conductor o bien presentar como mínimo una capa aislante eléctrica.

A causa de las exigencias de estanqueidad, la unidad de electrodos de membrana debe tener una forma tal que hermetice el marco ensamblador de vidrio sobre el electrolito sólido. En el documento EP 0 897 897 A1 se describe un "vidrio emsamblador" apropiado para ello.

A continuación se explicarán algunas formas apropiadas para elementos de contacto con las que puede conseguirse la elasticidad deseada.

De esta manera se pueden formar elementos de contacto individuales con forma ondulada, en cuña o también de trapecio, pudiéndose usar un elemento de contacto como estructura de superficie con la forma correspondiente y de este modo las ondas, cuñas o trapecios individuales se pueden orientar paralelos entre sí.

En especial en los elementos de contacto ondulados o en forma de cuña se producen entonces zonas de contacto en forma de líneas, sobre las cuales actúan las correspondientes fuerzas de presión.

Sin embargo, existe también la posibilidad de configurar uno o varios de los elementos de contacto de este tipo igualmente como elementos planos, formándose entonces en un elemento de contacto de este tipo elevaciones y depresiones puntuales que están dispuestas entre sí de un modo discreto, de suerte tal que por ejemplo las elevaciones pueden
estar en contacto físico con el interconector y las depresiones de manera correspondiente en contacto con el cátodo.

En el caso en que en una pila de combustible de este tipo tengan que usarse varios elementos de contacto individuales, estos pueden configurarse como elementos tubulares abiertos o cerrados.

Así entonces, por elemento tubular cerrado debe entenderse un elemento tal que presente una superficie de cubierta radial que dé la vuelta completa mientras que ambos lados frontales opuestos estén abiertos.

Como elemento tubular abierto debe entenderse un elemento cuya cubierta presente una sección que equivalga a un círculo primitivo más o menos grande. De esta manera, un elemento de este tipo puede estar configurado por ejemplo en forma de un tubo cortado a lo largo de su eje longitudinal, que presente una superficie de cubierta con la mitad del perímetro de un tubo.

Los elementos de contacto individuales de este tipo pueden usarse con preferencia en una pila de combustible en la que haya configurados en el interconector canales para el agente oxidante. En este caso los elementos pueden usarse entonces de modo que se sitúen planos o en líneas y ejerciendo presión sobre las nervaduras que separan entre sí los canales de agente oxidante individuales.

Para ello se puede disponer un elemento de contacto de tal manera, que su contorno esté orientado paralela o transversalmente a canales de gas configurados en un interconector.

Este estado de cosas afecta de manera análoga a la disposición de varios elementos de contactos individuales con respecto a la orientación de sus ejes longitudinales en relación a la orientación de los canales de gas.

Así, en caso de una orientación paralela pueden entrar en contacto entre sí superficies mayores. En el caso de una orientación transversal a los canales de gas se reduce el esfuerzo de ajuste.

Sin embargo, con la solución conforme a la invención ya no es obligatoriamente necesario usar un interconector con canales de agente oxidante ya que el agente oxidante puede conducirse a través de los espacios libres formados en el elemento de contacto o, también, en varios elementos de contacto. De esta manera se puede configurar plana la superficie del interconector del lado del cátodo, con lo cual se reducen considerablemente los costes de fabricación.

Para la aplicación de la tensión previa de los elementos de contacto es ventajoso configurarlos, dimensionarlos y disponerlos dentro de la pila de combustible de tal manera que como mínimo un lado frontal exterior esté en contacto con la superficie del elemento marginal dirigido hacia el interior, este lado frontal esté apoyado de manera correspondiente y prácticamente se forme un contrafuerte.

En especial para la compensación de una dilatación térmica al funcionar la pila de combustible es favorable conformar y disponer un elemento de contacto de tal manera que como mínimo un lado frontal esté en contacto con el elemento marginal a una distancia del cátodo e igualmente a una distancia del interconector, y así se puede conseguir un movimiento de compensación de este lado frontal en dirección al cátodo o al interconector si a consecuencia de temperaturas diferentes es necesaria una compensación de la dilatación térmica de los elementos de contacto.

Sin embargo, en la fabricación de elementos de contacto existe también la posibilidad de ajustar una porosidad con la que se garantiza que el/los elemento(s) de contacto es/son permeable(s) para el agente oxidante.

En este caso puede prescindirse, eventualmente, de la formación de aberturas de paso en los elementos de contacto.

No obstante, también pueden usarse elementos de contacto hechos de fibras sinterizadas entre sí de una cerámica eléctricamente conductora, que forman un material no tejido. Se pueden crear de este modo condiciones previas favorables mediante una configuración ventajosa de materiales no tejidos de este tipo en lo que respecta a las conductibilidad eléctrica, elasticidad y permeabilidad/porosidad deseadas. En los materiales no tejidos de este tipo se pueden formar entonces distintas zonas, cada una de las cuales presenta elasticidades, porosidades y densidades dis-
tintas.

En la fabricación de materiales no tejidos de este tipo puede procederse de manera que se trabaje según procedimientos ALCERU en sí conocidos. En ellos se cargan fibras de celulosa con el correspondiente polvo de cerámica eléctricamente conductor. Las cerámicas adecuadas ya se han citado anteriormente.

Para la fabricación de un material no tejido verde con densidad superficial homogénea puede procederse haciendo que las correspondientes fibras se mezclen bien en una solución. A continuación se pasa el disolvente a través de un tamiz y se seca el material no tejido verde. Se origina entonces un material no tejido verde homogéneo con una distribución uniforme de las fibras.

Al material no tejido verde existente se le puede dar entonces forma con una herramienta de moldeo apropiada y de este modo compactar determinadas zonas. El material no tejido verde moldeado presenta por consiguiente una estructura superficial con elevaciones y depresiones, pudiendo estar formadas las elevaciones en forma de nervaduras, es decir, pudiéndose obtener casi una estructura de canales entre nervaduras.

En las zonas compactadas de antemano las fibras están más próximas entre sí y por consiguiente se pueden sinterizar mejor unas con otras. En las zonas menos compactadas, o sea, en las elevaciones/nervaduras, se mantiene la mayor elasticidad de las fibras de tal manera que puede conseguirse una buena compresión en el cátodo y el interconector con estas elevaciones/nervaduras y las zonas más compactadas presentan en consonancia una mayor conductibilidad eléctrica.

Ya que las fibras usadas para los materiales no tejidos presentan una densidad reducida y después de la sinterización son relativamente quebradizas, se pueden estabilizar con un revestimiento orgánico.

Presentan una porosidad/permeabilidad correspondiente de tal manera que permiten la distribución de gas deseada.

Para aumentar la conductibilidad eléctrica del elemento de contacto, se les puede impregnar con una dispersión. Esta dispersión puede contener metales nobles o cerámicas y hacer posible una mejor unión de las fibras. En caso de usar polvo de cerámica habría que usar polvo fino (d_{50} < 1 \mum) de tal modo que incluso a temperaturas de sinterización relativamente bajas se pueda conseguir una buena sinterización.

De este modo las zonas más compactadas de un elemento de contacto formado en el molde de material no tejido pueden presentar densidades en el intervalo de entre 3 y 6,5 g/cm^{3} y las zonas no compactadas o poco compactadas, que forman elevaciones o nervaduras, una densidad en el intervalo de entre 1 y 4 g/cm^{3}. Los intervalos citados en último lugar alcanzan una elasticidad mínima del 5%, que puede aumentar hasta el 40%. Se da una porosidad de aprox. el 70%, de tal manera que sin más es posible un intercambio de gases a través de un material no tejido de este tipo.

Las fibras pueden presentar diámetros en el intervalo de entre 5 y 10 \mum.

El contacto eléctricamente conductor de elementos de contacto con el cátodo y/o el interconector se puede mejorar con ayuda de una capa de contacto que se aplica sobre el cátodo, el elemento de cátodo y/o el interconector. Se puede estampar sobre las correspondientes piezas individuales antes del ensamblaje de la pila de pilas de combustible (Stack) y/o se puede aplicar durante el proceso de ensamblaje en forma de polvo mediante los gases, que se depositan entonces en los lugares de contacto y a temperaturas elevadas se forman las capas de contacto a partir del polvo.

Deben formarse así capas de contacto de este tipo en las zonas de contacto puntual o lineal de los elementos de contacto del cátodo y/o del interconector. Las capas de contacto pueden existir en este caso también en la zona de cuña de los elementos de contacto con el cátodo y/o el interconector. Las capas de contacto pueden estar formadas igualmente por una cerámica eléctricamente conductora.

La pila de combustible tal como se ha descrito en su esencia hasta este momento, en la que el contacto del lado del cátodo se realiza simplemente a través del elemento de contacto elástico, puede presentar también un contacto del lado del ánodo con el interconector a través de un elemento de contacto elástico.

En este caso, entre el interconector y el ánodo se pueden disponer también elementos de contacto tal como ya se ha explicado con anterioridad.

Los elementos de contacto que se deben usar conforme a la invención cumplen los requisitos funcionales de servicio de las pilas de combustible con un número de horas de servicio claramente más alto. Durante toda la vida útil se mantiene una conductibilidad eléctrica prácticamente invariable, incluso a temperaturas por encima de 800ºC. Los elementos de contacto que se deben usar conforme a la invención son estables tanto química como también mecánicamente. No se produce ninguna influencia sobre la unidad de electrodos y las propiedades elásticas y la conductibilidad eléctrica se conservan de modo permanente.

Mediante estos contactos es posible ciclar la pila de combustible sin ningún problema.

A continuación se explicará con más detalles la invención en forma de ejemplos.

Se muestra:

Figura 1: un ejemplo de una pila de combustible de alta temperatura apilable conforme a la invención en una sección parcial y

Figura 2: un ejemplo con un material no tejido de fibras como elemento de contacto.

En el ejemplo mostrado en la Figura 1 está dispuesta entre dos interconectores 5 y 8 una unidad de electrodos formada por el cátodo 2, el electrolito sólido 1 y el ánodo 3. La hermetización de las cavidades de gas se realiza mediante un elemento marginal 4 hecho de una cerámica de vidrio. El elemento marginal 4 desempeña con ello la tarea de unión entre los elementos descritos con anterioridad y fija la separación entre el cátodo y el interconector 5 del lado del cátodo. De esta manera se mantiene la tensión previa sobre el elemento de contacto 6 elástico.

El elemento de contacto 6 es en este ejemplo un elemento de superficie configurado en forma de ondas, cuyas crestas están en contacto físico por zonas con la superficie del interconector del lado del cátodo y cuyos valles, o crestas situadas enfrente, están en contacto físico con el cátodo. A consecuencia de la disposición fija del cátodo 2 y el interconector 5 así como debido al dimensionamiento y la forma del elemento de contacto 6 con sus propiedades elásticas, en las zonas de contacto actúan fuerzas de presión que en todo caso garantizan una conductibilidad eléctrica suficientemente alta entre el cátodo 2 y el interconector 5.

En este ejemplo la superficie del interconector 5 está estructurada, de tal manera que existen canales de agente oxidante 10. Sin embargo, tal como se ha indicado ya en la parte descriptiva, esto no es necesariamente obligatorio ya que también el/los elemento(s) de contacto (6) puede(n) formar los canales de gas.

Un elemento de contacto 6, tal como se usa en el ejemplo de la figura 1, puede fabricarse usando un polvo LSMC que cae dentro del grupo de las cerámicas de tipo perovskita. Un polvo de este tipo puede presentar la estructura que se designa como ABO_{3}. En ella la posición A está ocupada con un 80% de lantano y un 20% de estroncio y la posición B con un 90% de manganeso y un 10% de cobalto (La_{0,8}Sr_{0,2}Mn_{0,9}Co_{0,1}O_{3-x}).

El polvo de cerámica usado presentaba una distribución volumétrica en la que el 50% del diámetro de grano del polvo se situaba por debajo de 2,5 \mum.

Usando el polvo LSMC se fundió de manera en sí conocida una lámina verde, que a continuación se rebajó hasta dar un espesor total de 80 \mum.

La lámina verde rectificada se sinterizó después sobre placas de Al_{2}O_{3} porosas a una temperatura de 1.400ºC durante un período de tres horas.

Las láminas sinterizadas tenían que presentar un espesor de aprox. 50 \mum para garantizar las propiedades elásticas deseadas y una conductibilidad eléctrica suficientemente alta.

Además del espesor de pared de los elementos de contacto sinterizados, también puede influirse sobre la tensión previa mediante la configuración geométrica de los correspondientes elementos de contacto 6 que deben usarse conforme a la invención.

La forma geométrica, o sea, la forma ondulada mostrada a modo de ejemplo en la figura 1, puede crearse mediante la configuración correspondiente de las placas de Al_{2}O_{3}.

Sin embargo, existe también la posibilidad de dar la forma mediante un mecanizado de virutaje (rectificado).

Para el caso en que deban existir aberturas de paso en los elementos de contacto, estas pueden formarse de manera muy sencilla antes de la sinterización o bien después de la misma mediante corte con láser, por ejemplo.

En la figura 2 se muestra otro ejemplo de una pila de combustible de alta temperatura apilable conforme a la invención. En ella, los elementos iguales se dotan de los mismos signos de referencia que en el ejemplo de la figura 1.

Sin embargo, a diferencia del ejemplo de la figura 1, en este ejemplo se usaron elementos de contacto 6 que se habían fabricado a partir de materiales no tejidos de fibra estructurados, tal como se explica en la parte general de la descripción.

Para ello se usaron fibras de una cerámica uLSM con un diámetro de 30 \mum y una densidad de volumen de 6,5 g/cm^{3} y se moldearon en forma verde por medio de un prensado, de tal manera que resultó la estructura superficial claramente reconocible en la figura 2. De este modo puede conseguirse un contacto elástico y en arrastre de forma con los correspondientes interconectores 5.

Las zonas menos compactadas del material no tejido de fibras del elemento de contacto 6 forman elevaciones a modo de nervios y están en contacto material con el cátodo 2, y estas zonas menos compactadas presentan una elasticidad del 5% y una densidad de 2 g/cm^{3} y alcanzan una porosidad de aprox. el 70%.

Las zonas más compactadas presentan en el ejemplo aquí mostrado una densidad de 5 g/cm^{3}.

Si se supera el intervalo elástico de las fibras, se producen roturas de fibras individuales y se forman nuevos puntos de contacto. Al ensamblar Stacks se pueden compensar de este modo entre sí mayores tolerancias.

Por otro lado, también entre el ánodo 3 y el interconector 5 hay prevista una espuma de níquel 7 estructurada para proporcionar un contacto.

Claims (18)

1. Pila de combustible de alta temperatura apilable con una unidad de electrodos (1, 2, 3), que por el lado del ánodo está conectada a una alimentación de combustible y por el lado del cátodo a una alimentación de agente oxidante y el cátodo (2) está unido de manera eléctricamente conductora a un interconector (5) por medio de como mínimo un elemento de contacto (6) elástico, estando formado(s) uno o varios elemento(s) de contacto (6) elástico(s) de un material cerámico eléctricamente conductor que ejerce(n) una fuerza de presión sobre zonas del cátodo (2) y zonas del interconector (5), caracterizada porque el/los elemento(s) de contacto está(n) configurado(s) como un material no tejido de fibras sinterizado de una cerámica eléctricamente conductora, presentando el material no tejido de fibras zonas más compactadas con fibras situadas juntas de manera más densa y zonas no compactadas o menos compactadas que las zonas muy compactadas y que forman una estructura superficial con elevaciones o nervaduras.

2. Pila de combustible conforme a la reivindicación 1, caracterizada porque las zonas más compactadas presentan densidades en el intervalo de entre 3 y 6,5 g/cm^{3} y porque las zonas no compactadas o menos compactadas presentan una densidad en el intervalo de entre 1 y 4 g/cm^{3}.

3. Pila de combustible conforme a la reivindicación 1 o 2, caracterizada porque el material cerámico se selecciona del grupo de la cerámica de tipo perovskita o una cerámica con la forma de composición básica AB_{2}O_{3}, A_{2}BO_{4} o A_{2}B_{2}O_{7}.

4. Pila de combustible conforme a una de las anteriores reivindicaciones, caracterizada porque algún/algunos elemento(s) de contacto (6) está(n) configurado(s) como lámina con un grosor de pared en el intervalo de 20 a
150 \mum.

5. Pila de combustible conforme a una de las anteriores reivindicaciones, caracterizada porque el interconector (5) y el cátodo (2) están unidos mecánicamente entre sí por medio de un elemento marginal (4) externo de tal manera que el/los elemento(s) de contacto (6) está(n) pretensado(s).

6. Pila de combustible conforme a una de las anteriores reivindicaciones, caracterizada porque algún/algunos elemento(s) de contacto (6) está(n) configurado(s) en forma de ondas, cuña o trapecio.

7. Pila de combustible conforme a una de las anteriores reivindicaciones, caracterizada porque hay formado un elemento de contacto (6) con elevaciones y depresiones dispuestas puntualmente de modo discreto entre sí.

8. Pila de combustible conforme a una de las anteriores reivindicaciones, caracterizada porque algunos elementos de contacto (6) están configurados como elementos tubulares abiertos o cerrados.

9. Pila de combustible conforme a una de las anteriores reivindicaciones, caracterizada porque algunos elementos de contacto, en forma de tiras con ondas, están dispuestos sobre las nervaduras formadas en el interconector.

10. Pila de combustible conforme a una de las anteriores reivindicaciones, caracterizada porque algunos elementos de contacto son elementos en forma de círculo primitivo abierto unilateralmente, trapecio o cuña.

11. Pila de combustible conforme a una de las anteriores reivindicaciones, caracterizada porque elementos de contacto (6) están situados con aplicación de fuerza de presión de forma plana o lineal sobre nervaduras formadas en el interconector (5) que separan entre sí canales de agente oxidante.

12. Pila de combustible conforme a una de las anteriores reivindicaciones, caracterizada porque el/los elemento(s)
de contacto (6) está(n) fijados mediante el elemento marginal (4).

13. Pila de combustible conforme a una de las anteriores reivindicaciones, caracterizada porque en el/los elemen-
to(s) de contacto (6) hay formadas aberturas de paso.

14. Pila de combustible conforme a una de las anteriores reivindicaciones, caracterizada porque el/los elemento(s)
de contacto (6) presenta(n) una porosidad suficiente para una permeabilidad al agente oxidante.

15. Pila de combustible conforme a una de las anteriores reivindicaciones, caracterizada porque la superficie del lado del cátodo del interconector (5) está configurada como superficie plana y la formación de las cavidades de gas la lleva(n) a cabo el/los elemento(s) de contacto (6).

16. Pila de combustible conforme a una de las anteriores reivindicaciones, caracterizada porque en las zonas de contacto puntual o lineal del/de los elemento(s) de contacto (6) con el cátodo (2) y/o el interconector (5) hay formada una capa de contacto (9).

17. Pila de combustible conforme a una de las anteriores reivindicaciones, caracterizada porque el elemento marginal (4) está hecho de una cerámica de vidrio.

18. Pila de combustible conforme a una de las anteriores reivindicaciones, caracterizada porque entre el ánodo (3) y el interconector (8) del lado del ánodo hay dispuesto como mínimo un elemento de contacto (6) cerámico elástico.