JP2004517441A - 特に溶融炭酸塩型燃料電池用の電解質マトリックス及びこの電解質マトリックスを製造する方法 - Google Patents
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Abstract
本発明は、溶融炭酸塩型燃料電池用の電解質マトリックス及びこの電解質マトリックスを製造する方法に関する。本発明によれば、電解質マトリックスがマトリックス材料から成る。このマトリックス材料の体積が、燃料電池の運転時に増大する。特に、マトリックス材料は、1つ又は多数のリチウム化合物,酸化アルミニウム及び1つ又は多数のジルコン化合物を含有する。
Description
【0001】
本発明は、特に溶融炭酸塩型燃料電池用の電解質マトリックス及びこの電解質マトリックスを製造する方法に関する。
【0002】
燃料電池によって電気エネルギーを発生させるため、通常は陽極と陰極とこれらの電極の間に配置された電解質マトリックスとを有する多数の燃料電池が燃料電池スタックの状態で配置されている。個々の燃料電池はそれぞれ、バイポーラ板によって互いに分離されていてかつ電気的に接触されている。陽極と陰極を電気的に接触させるガス流コレクタがそれぞれ、これらの陽極と陰極に対して設けられている。燃料ガス又は陰極ガスが、これらの電極に沿ってそれぞれ通過する。密閉要素が、陽極,陰極及び電解質マトリックスの縁領域内にそれぞれ設けられている。これらの密閉要素は、陽極材料及び陰極材料又はマトリックスの電解質材料が外部へ出ないようにする燃料電池、すなわち燃料電池スタックの横側の密閉部分を形成する。多孔性マトリックス中に定着した溶融電解質は、例えば2成分のアルカリ炭酸塩Li2CO3/K2CO3若しくはLi2CO3/NaCO3又は3成分の溶液Li2CO3/NaCO3/K2CO3から成る。運転中の溶融炭酸塩型燃料電池の動作温度は、一般に 600℃〜 650℃になる。
【0003】
溶融炭酸塩型燃料電池の運転には、電解質マトリックスの膨張係数とこの電解質マトリックスを包囲する燃料電池の金属要素、特に横側の密閉要素の膨張係数との間の違いが熱的に誘導される引っ張り応力を発生させるという難しい問題がある。これらの引っ張り応力は、特に燃料電池の運転時にマトリックス中に亀裂を発生させる。そのため、燃料電池の所望の出力と寿命が得られない。
【0004】
この種類の公知の燃料電池は、例えば米国特許発明第 5 997 794号明細書,米国特許発明第 5 869 203号明細書,米国特許発明第 6 037 976号明細書,米国特許発明第 5 880 673号明細書及びドイツ連邦共和国特許出願公開第 4 030 945号明細書から公知である。例えば米国特許発明第 5 869 203号明細書の場合、電解質マトリックスの強度を上げるため、結晶のアルミニウム及び炭酸リチウムがαアルミン酸リチウムに添加される。酸化アルミニウムと後にアルミン酸リチウムが、燃料電池の運転時にそこから発生する。このことは、電解質マトリックスの寿命を少しだけ延ばしつつ電解質マトリックスの強度を上げるものの、上述した問題は解決しない。
【0005】
本発明の課題は、マトリックスとこのマトリックスを包囲する金属要素との熱的な膨張係数に起因したマトリックスの亀裂が排除される特に溶融炭酸塩型燃料電池用の電解質マトリックスを提供することにある。さらに本発明の課題は、この電解質マトリックスを製造する方法に関する。
【0006】
電解質マトリックスが、本発明によって提供される。電解質マトリックスは体積が燃料電池の運転時に増大するマトリックス材料から成ることが本発明にしたがって提唱されている。この特性を呈する電解質マトリックスには、溶融炭酸塩型燃料電池にもその他の種類の燃料電池にも使用され得る。
【0007】
本発明の電解質マトリックスの利点は、燃料電池の金属要素と電解質マトリックスとの間の異なる熱膨張率が燃料電池の運転時の体積の増大によって調整され、その結果マトリックス中の亀裂の発生が阻止される点にある。もう1つの利点は、電解質マトリックスと電極及びこれらの電極のガス流コレクタとの間の押圧力が電解質マトリックスの体積の増大によって上昇する点にある。このことは、接触をより良好にし、ひいてはセルの出力をより高くする。
【0008】
マトリックス材料が1つ又は多数のリチウム化合物及び1つ又は多数のジルコン化合物を含有することが、本発明の好適な実施形にしたがって提唱されている。ここでの利点は、電解質マトリックス用の原材料費の大幅な低減及び燃料電池の製造時のコストダウンである。
【0009】
特にマトリックス材料は、酢酸リチウム及び/又は炭酸リチウム及び/又はアルミン酸リチウムを含有する。
さらにマトリックス材料は、特に炭化ジルコニア(Zirkoncarbid)を含有する。
電解質マトリックスがナノオーダーの二次コーン(Sekundaerkorn) をさらに含有することが、本発明の好適な実施形にしたがって提唱されている。
【0010】
特にマトリックス材料は、1つ又は多数のZrO2,SiO2,Al2O3,TiO2のナノオーダーの二次コーンとしてマトリックス材料を含有する。
特にマトリックス材料は、溶融炭酸塩型燃料電池の運転時にアルミン酸塩、特にアルミン酸リチウム,酸化物、特に二酸化ジルコン及び/又はジルコン酸、特にジルコン酸リチウムを含有する。
【0011】
特にマトリックス材料は、燃料電池の運転時に合成される。この場合、体積が増大する。
特に、燃料電池の運転時のマトリックス材料の体積の増大が、電解質マトリックスに接続されている燃料電池要素の熱的な膨張にほぼ一致するか又はこの膨張よりも大きいことが提唱されている。
特に燃料電池の運転後の電解質マトリックスの気孔率が、30〜70%、特に40〜60%である。
【0012】
さらに、燃料電池の運転後の電解質マトリックスの気孔の平均直径が、 0.4μm 未満、特に 0.2μm 未満である点が利点である。
電解質マトリックスが1層のマトリックスとして形成されていることが本発明の実施形にしたがって提唱されている。
電解質マトリックスが多層のマトリックスとして形成されていることが本発明の別の好適な実施形にしたがって提唱されている。
電解質マトリックスが同一の多数の層を有する多層マトリックスとして形成されていることが、本発明のその他の好適な構成にしたがって提唱されている。
【0013】
さらに、電解質マトリックスを製造する方法が本発明によって提供される。電解質マトリックスが1つ又は多数のリチウム化合物,酸化アルミニウム及び1つ又は多数のジルコン化合物を含有したマトリックス材料から製造されることが本発明にしたがって提唱されている。
特にこの方法の場合、酢酸リチウム及び/又は炭酸リチウム及び/又はアルミン酸リチウムが、マトリックス材料として使用される。
さらに、炭化ジルコニアをマトリックス材料の構成要素として使用することが利点である。
【0014】
マトリクス材料がパルス反応器から生成されたアルミン酸リチウムを含有することが、本発明のその他の好適な構成にしたがって提唱されている。
特にこの方法で使用したマトリックス材料はナノオーダーの二次コーンをさらに含有することが提唱されている。
このナノオーダーの二次コーンは、特に1つ又は多数の ZrO2,SiO2,Al2O3又はTiO2である。
本発明の方法の好適な実施形の場合、電解質マトリックスが、溶融炭酸塩型燃料電池内に「未完成で」組み込まれ、燃料電池の運転時にアルミン酸塩、特にアルミン酸リチウム,酸化物、特に二酸化ジルコン及び/又はジルコン酸、特にジルコン酸リチウムを含有する。
【0015】
特に、炭酸リチウムによるアルミン酸リチウムへの変換が実施される。この炭酸リチウムは、より高い温度で酸化リチウムに分解する。
さらに、特に炭化ジルコニアの二酸化ジルコンへの変換及び酢酸リチウムによるジルコン酸リチウムへの変換が実施される。
特に、電解質マトリックスが、体積を増大しながら燃料電池の運転開始の間に燃料側で合成される。
さらに、燃料電池の運転時のマトリックス材料の体積の増大が、電解質マトリックスに接続されている燃料電池要素の熱的な膨張にほぼ一致するか又はこの膨張よりも大きい点が利点である。
特に燃料電池の運転後の電解質マトリックスの気孔率は、30〜70%、特に40〜60%である。
【0016】
さらに、燃料電池の運転後の電解質マトリックスの気孔の平均直径が、 0.4μm 未満、特に 0.2μm 未満である点が利点である。
本発明の別の方法の場合、電解質マトリックスが1層のマトリックスとして製造される。
その他の好適な方法の場合、電解質マトリックスが多層のマトリックスとして製造される。
特に好適な方法の場合、電解質マトリックスが同一の多数の層を有する多層マトリックスとして形成される。
【0017】
以下に、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図は、本発明の実施の形態にしたがって電解質マトリックスを製造するフローチャートを示す。
フローチャートに基づく図中で示された溶融炭酸塩型燃料電池用の電解質マトリックスを製造する方法の場合、マトリックス材料の主な構成要素が、最初に方法ステップ101で計量される。これらの構成要素は、1つ又は多数のリチウム化合物、例えば酢酸リチウム及び/又は炭酸リチウム及び/又はアルミン酸リチウム並びに酸化アルミニウム及び炭化ジルコニアのような1つ又は多数のジルコン化合物である。特に水と有機酸、例えば酢酸を併せて使用する。水を分散媒と溶媒として使用することは、以外にもこれらの物質と結合させることで可能である。このことは、相当なコスト上の利点を示す。さらに、ナノオーダーの二次コーン、例えばZrO2,SiO2,Al2O3,TiO2等が添加される。次の方法ステップ102では、混合物が反応器内で均質化される。その後、混合物がステップ103で攪拌装置のボールミル内でひかれる。ステップ104で酸化アルミニウムをさらに添加した後に、混合物が、反応器内でさらに均質化される、方法ステップ105。
【0018】
必要な機械特性と加工特性をマトリックス材料に与えるため、添加剤と補助剤が、方法ステップ106でこうして組成されひかれ均質化された混合物中に混入される。これらの添加剤と補助剤は、結合剤,溶融剤,亀裂防止剤,還元剤及び/又は表面活性的な試薬でもよい。これらの補助剤の供給後に、同様に均質化が反応器内で実施される、方法ステップ107。混合物が、これに基づいて分級される、方法ステップ108。
【0019】
電解質マトリックスを構成するこの未完成のマトリックス材料は、方法ステップ109,110,111で成形され乾燥され量産され、そして最終的に品質管理される、方法ステップ112。
以上により、燃料電池の運転時に体積が増大するマトリックス材料から成る溶融炭酸塩型燃料電池用の電解質マトリックスが得られる。この電解質マトリックスは、製造コストが安く、高い燃料電池出力を保証し、そして長い寿命の燃料電池を可能にする。マトリックス材料のコスト、すなわち燃料電池のコストは、大幅に低い。低いオーミック抵抗と高い気孔率が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】
本発明の実施の形態にしたがって電解質マトリックスを製造するフローチャートを示す。
本発明は、特に溶融炭酸塩型燃料電池用の電解質マトリックス及びこの電解質マトリックスを製造する方法に関する。
【0002】
燃料電池によって電気エネルギーを発生させるため、通常は陽極と陰極とこれらの電極の間に配置された電解質マトリックスとを有する多数の燃料電池が燃料電池スタックの状態で配置されている。個々の燃料電池はそれぞれ、バイポーラ板によって互いに分離されていてかつ電気的に接触されている。陽極と陰極を電気的に接触させるガス流コレクタがそれぞれ、これらの陽極と陰極に対して設けられている。燃料ガス又は陰極ガスが、これらの電極に沿ってそれぞれ通過する。密閉要素が、陽極,陰極及び電解質マトリックスの縁領域内にそれぞれ設けられている。これらの密閉要素は、陽極材料及び陰極材料又はマトリックスの電解質材料が外部へ出ないようにする燃料電池、すなわち燃料電池スタックの横側の密閉部分を形成する。多孔性マトリックス中に定着した溶融電解質は、例えば2成分のアルカリ炭酸塩Li2CO3/K2CO3若しくはLi2CO3/NaCO3又は3成分の溶液Li2CO3/NaCO3/K2CO3から成る。運転中の溶融炭酸塩型燃料電池の動作温度は、一般に 600℃〜 650℃になる。
【0003】
溶融炭酸塩型燃料電池の運転には、電解質マトリックスの膨張係数とこの電解質マトリックスを包囲する燃料電池の金属要素、特に横側の密閉要素の膨張係数との間の違いが熱的に誘導される引っ張り応力を発生させるという難しい問題がある。これらの引っ張り応力は、特に燃料電池の運転時にマトリックス中に亀裂を発生させる。そのため、燃料電池の所望の出力と寿命が得られない。
【0004】
この種類の公知の燃料電池は、例えば米国特許発明第 5 997 794号明細書,米国特許発明第 5 869 203号明細書,米国特許発明第 6 037 976号明細書,米国特許発明第 5 880 673号明細書及びドイツ連邦共和国特許出願公開第 4 030 945号明細書から公知である。例えば米国特許発明第 5 869 203号明細書の場合、電解質マトリックスの強度を上げるため、結晶のアルミニウム及び炭酸リチウムがαアルミン酸リチウムに添加される。酸化アルミニウムと後にアルミン酸リチウムが、燃料電池の運転時にそこから発生する。このことは、電解質マトリックスの寿命を少しだけ延ばしつつ電解質マトリックスの強度を上げるものの、上述した問題は解決しない。
【0005】
本発明の課題は、マトリックスとこのマトリックスを包囲する金属要素との熱的な膨張係数に起因したマトリックスの亀裂が排除される特に溶融炭酸塩型燃料電池用の電解質マトリックスを提供することにある。さらに本発明の課題は、この電解質マトリックスを製造する方法に関する。
【0006】
電解質マトリックスが、本発明によって提供される。電解質マトリックスは体積が燃料電池の運転時に増大するマトリックス材料から成ることが本発明にしたがって提唱されている。この特性を呈する電解質マトリックスには、溶融炭酸塩型燃料電池にもその他の種類の燃料電池にも使用され得る。
【0007】
本発明の電解質マトリックスの利点は、燃料電池の金属要素と電解質マトリックスとの間の異なる熱膨張率が燃料電池の運転時の体積の増大によって調整され、その結果マトリックス中の亀裂の発生が阻止される点にある。もう1つの利点は、電解質マトリックスと電極及びこれらの電極のガス流コレクタとの間の押圧力が電解質マトリックスの体積の増大によって上昇する点にある。このことは、接触をより良好にし、ひいてはセルの出力をより高くする。
【0008】
マトリックス材料が1つ又は多数のリチウム化合物及び1つ又は多数のジルコン化合物を含有することが、本発明の好適な実施形にしたがって提唱されている。ここでの利点は、電解質マトリックス用の原材料費の大幅な低減及び燃料電池の製造時のコストダウンである。
【0009】
特にマトリックス材料は、酢酸リチウム及び/又は炭酸リチウム及び/又はアルミン酸リチウムを含有する。
さらにマトリックス材料は、特に炭化ジルコニア(Zirkoncarbid)を含有する。
電解質マトリックスがナノオーダーの二次コーン(Sekundaerkorn) をさらに含有することが、本発明の好適な実施形にしたがって提唱されている。
【0010】
特にマトリックス材料は、1つ又は多数のZrO2,SiO2,Al2O3,TiO2のナノオーダーの二次コーンとしてマトリックス材料を含有する。
特にマトリックス材料は、溶融炭酸塩型燃料電池の運転時にアルミン酸塩、特にアルミン酸リチウム,酸化物、特に二酸化ジルコン及び/又はジルコン酸、特にジルコン酸リチウムを含有する。
【0011】
特にマトリックス材料は、燃料電池の運転時に合成される。この場合、体積が増大する。
特に、燃料電池の運転時のマトリックス材料の体積の増大が、電解質マトリックスに接続されている燃料電池要素の熱的な膨張にほぼ一致するか又はこの膨張よりも大きいことが提唱されている。
特に燃料電池の運転後の電解質マトリックスの気孔率が、30〜70%、特に40〜60%である。
【0012】
さらに、燃料電池の運転後の電解質マトリックスの気孔の平均直径が、 0.4μm 未満、特に 0.2μm 未満である点が利点である。
電解質マトリックスが1層のマトリックスとして形成されていることが本発明の実施形にしたがって提唱されている。
電解質マトリックスが多層のマトリックスとして形成されていることが本発明の別の好適な実施形にしたがって提唱されている。
電解質マトリックスが同一の多数の層を有する多層マトリックスとして形成されていることが、本発明のその他の好適な構成にしたがって提唱されている。
【0013】
さらに、電解質マトリックスを製造する方法が本発明によって提供される。電解質マトリックスが1つ又は多数のリチウム化合物,酸化アルミニウム及び1つ又は多数のジルコン化合物を含有したマトリックス材料から製造されることが本発明にしたがって提唱されている。
特にこの方法の場合、酢酸リチウム及び/又は炭酸リチウム及び/又はアルミン酸リチウムが、マトリックス材料として使用される。
さらに、炭化ジルコニアをマトリックス材料の構成要素として使用することが利点である。
【0014】
マトリクス材料がパルス反応器から生成されたアルミン酸リチウムを含有することが、本発明のその他の好適な構成にしたがって提唱されている。
特にこの方法で使用したマトリックス材料はナノオーダーの二次コーンをさらに含有することが提唱されている。
このナノオーダーの二次コーンは、特に1つ又は多数の ZrO2,SiO2,Al2O3又はTiO2である。
本発明の方法の好適な実施形の場合、電解質マトリックスが、溶融炭酸塩型燃料電池内に「未完成で」組み込まれ、燃料電池の運転時にアルミン酸塩、特にアルミン酸リチウム,酸化物、特に二酸化ジルコン及び/又はジルコン酸、特にジルコン酸リチウムを含有する。
【0015】
特に、炭酸リチウムによるアルミン酸リチウムへの変換が実施される。この炭酸リチウムは、より高い温度で酸化リチウムに分解する。
さらに、特に炭化ジルコニアの二酸化ジルコンへの変換及び酢酸リチウムによるジルコン酸リチウムへの変換が実施される。
特に、電解質マトリックスが、体積を増大しながら燃料電池の運転開始の間に燃料側で合成される。
さらに、燃料電池の運転時のマトリックス材料の体積の増大が、電解質マトリックスに接続されている燃料電池要素の熱的な膨張にほぼ一致するか又はこの膨張よりも大きい点が利点である。
特に燃料電池の運転後の電解質マトリックスの気孔率は、30〜70%、特に40〜60%である。
【0016】
さらに、燃料電池の運転後の電解質マトリックスの気孔の平均直径が、 0.4μm 未満、特に 0.2μm 未満である点が利点である。
本発明の別の方法の場合、電解質マトリックスが1層のマトリックスとして製造される。
その他の好適な方法の場合、電解質マトリックスが多層のマトリックスとして製造される。
特に好適な方法の場合、電解質マトリックスが同一の多数の層を有する多層マトリックスとして形成される。
【0017】
以下に、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図は、本発明の実施の形態にしたがって電解質マトリックスを製造するフローチャートを示す。
フローチャートに基づく図中で示された溶融炭酸塩型燃料電池用の電解質マトリックスを製造する方法の場合、マトリックス材料の主な構成要素が、最初に方法ステップ101で計量される。これらの構成要素は、1つ又は多数のリチウム化合物、例えば酢酸リチウム及び/又は炭酸リチウム及び/又はアルミン酸リチウム並びに酸化アルミニウム及び炭化ジルコニアのような1つ又は多数のジルコン化合物である。特に水と有機酸、例えば酢酸を併せて使用する。水を分散媒と溶媒として使用することは、以外にもこれらの物質と結合させることで可能である。このことは、相当なコスト上の利点を示す。さらに、ナノオーダーの二次コーン、例えばZrO2,SiO2,Al2O3,TiO2等が添加される。次の方法ステップ102では、混合物が反応器内で均質化される。その後、混合物がステップ103で攪拌装置のボールミル内でひかれる。ステップ104で酸化アルミニウムをさらに添加した後に、混合物が、反応器内でさらに均質化される、方法ステップ105。
【0018】
必要な機械特性と加工特性をマトリックス材料に与えるため、添加剤と補助剤が、方法ステップ106でこうして組成されひかれ均質化された混合物中に混入される。これらの添加剤と補助剤は、結合剤,溶融剤,亀裂防止剤,還元剤及び/又は表面活性的な試薬でもよい。これらの補助剤の供給後に、同様に均質化が反応器内で実施される、方法ステップ107。混合物が、これに基づいて分級される、方法ステップ108。
【0019】
電解質マトリックスを構成するこの未完成のマトリックス材料は、方法ステップ109,110,111で成形され乾燥され量産され、そして最終的に品質管理される、方法ステップ112。
以上により、燃料電池の運転時に体積が増大するマトリックス材料から成る溶融炭酸塩型燃料電池用の電解質マトリックスが得られる。この電解質マトリックスは、製造コストが安く、高い燃料電池出力を保証し、そして長い寿命の燃料電池を可能にする。マトリックス材料のコスト、すなわち燃料電池のコストは、大幅に低い。低いオーミック抵抗と高い気孔率が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】
本発明の実施の形態にしたがって電解質マトリックスを製造するフローチャートを示す。
Claims (32)
- 特に溶融炭酸塩型燃料電池用の電解質マトリックスにおいて、この電解質マトリックスは、体積が燃料電池の運転時に増大するマトリックス材料から成ることを特徴とする電解質マトリックス。
- マトリックス材料は、1つ又は多数のリチウム化合物,酸化アルミニウム及び1つ又は多数のジルコン化合物を含有することを特徴とする請求項1に記載の電解質マトリックス。
- マトリックス材料は、酢酸リチウム及び/又は炭酸リチウム及び/又はアルミン酸リチウムを含有することを特徴とする請求項1又は2に記載の電解質マトリックス。
- マトリックス材料は、炭化ジルコニアを含有することを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の電解質間マトリックス。
- マトリックス材料は、ナノオーダーの二次コーンをさらに含有することを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の電解質マトリックス。
- マトリックス材料は、ナノオーダーの二次コーンとして1つ又は多数のZrO2,SiO2,Al2O3,TiO2を含有することを特徴とする請求項5に記載のマトリックス材料。
- マトリックス材料は、溶融炭酸塩型燃料電池の運転時にアルミン酸塩、特にアルミン酸リチウム,酸化物、特に二酸化ジルコン及び/又はジルコン酸、特にジルコン酸リチウムを含有することを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に記載の電解質マトリックス。
- 専ら水だけが又は専ら水以外が、分散媒と溶媒として製造時に使用されることを特徴とする請求項1〜7のいずれか1項に記載の方法。
- マトリックス材料は、燃料電池の運転時に体積を増大しながら合成されることを特徴とする請求項1〜8のいずれか1項に記載の電解質マトリックス。
- 燃料電池の運転時のマトリックス材料の体積の増大は、電解質マトリックスに接続されている燃料電池要素の熱的な膨張にほぼ一致するか又はこの膨張よりも大きいことを特徴とする請求項9に記載の電解質マトリックス。
- 燃料電池の運転後の電解質マトリックスの気孔率が、30〜70%、特に40〜60%であることを特徴とする請求項1〜10のいずれか1項に記載の電解質マトリックス。
- 燃料電池の運転後の電解質マトリックスの気孔の平均直径が、0.4 μm 未満、特に0.2 μm 未満であることを特徴とする請求項1〜11のいずれか1項に記載の電解質マトリックス。
- 電解質マトリックスは、1層のマトリックスとして形成されていることを特徴とする請求項1〜12のいずれか1項に記載の電解質マトリックス。
- 電解質マトリックスは、多層のマトリックスとして形成されていることを特徴とする請求項1〜12のいずれか1項に記載の電解質マトリックス。
- 電解質マトリックスは、同一の多数の層を有する多層マトリックスとして形成されていることを特徴とする請求項14に記載の電解質マトリックス。
- 特に溶融炭酸塩型燃料電池用の電解質マトリックスを製造する方法において、電解質マトリックスは、1つ又は多数のリチウム化合物,酸化アルミニウム及び1つ又は多数のジルコン化合物を含有したマトリックス材料から製造されることを特徴とする方法。
- マトリックス材料は、酢酸リチウム及び/又は炭酸リチウム及び/又はアルミン酸リチウムを含有することを特徴とする請求項16に記載の方法。
- マトリックス材料は、炭化ジルコニアを含有することを特徴とする請求項16又は17に記載の方法。
- マトリクス材料は、パルス反応器から生成されたアルミン酸リチウムを含有することを特徴とする請求項16〜18のいずれか1項に記載の方法。
- マトリックス材料は、ナノオーダーの二次コーンを含有することを特徴とする請求項16〜19のいずれか1項に記載の方法。
- マトリックス材料は、ナノオーダーの二次コーンとしてZrO2,SiO2,Al2O3,TiO2を含有することを特徴とする請求項16〜20のいずれか1項に記載の方法。
- 専ら水だけが又は専ら水以外が、分散媒と溶媒として製造時に使用されることを特徴とする請求項16〜21のいずれか1項に記載の方法。
- 電解質マトリックスは、溶融炭酸塩型燃料電池内に「未完成で」組み込まれ、燃料電池の運転開始の間に燃料側でアルミン酸塩、特にアルミン酸リチウム,酸化物、特に二酸化ジルコン及び/又はジルコン酸、特にジルコン酸リチウムを生成することを特徴とする請求項項16〜22のいずれか1項に記載の方法。
- 炭酸リチウムによるアルミン酸リチウムへの変換が実施され、この炭酸リチウムは、より高い温度で酸化リチウムに分解することを特徴とする請求項23に記載の方法。
- 炭化ジルコニアの二酸化ジルコンへの変換及び酢酸リチウムによるジルコン酸リチウムへの変換が実施されることを特徴とする請求項23又は24に記載の方法。
- マトリックス材料は、燃料電池の運転時に体積を増加しながら合成されることを特徴とする請求項16〜25のいずれか1項に記載の方法。
- 燃料電池の運転時のマトリックス材料の体積の増大が、電解質マトリックスに接続されている燃料電池要素の熱的な膨張にほぼ一致するか又はこの膨張よりも大きいことを特徴とする請求項26に記載の方法。
- 燃料電池の運転後の電解質マトリックスの気孔率が、30〜70%、特に40〜60%であることを特徴とする16〜27のいずれか1項に記載の方法。
- 燃料電池の運転後の電解質マトリックスの気孔の平均直径が、 0.4μm 未満、特に 0.2μm 未満であることを特徴とする請求項16〜28のいずれか1項に記載の方法。
- 電解質マトリックスは、1層のマトリックスとして形成されていることを特徴とする請求項16〜29のいずれか1項に記載の方法。
- 電解質マトリックスは、多層のマトリックスとして形成されていることを特徴とする請求項16〜29のいずれか1項に記載の方法。
- 電解質マトリックスは、同一の多数の層を有する多層マトリックスとして形成されていることを特徴とする請求項31に記載の方法。
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