JP2005531911A - 耐食電流コレクタ付きのマイクロセル電気化学装置およびアセンブリ、ならびにその製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、マイクロセル電気化学装置およびアセンブリ、ならびにその製造方法に関する。より詳細には、本発明は、高導電性、高耐食性、ならびに剥離および磨耗に対する高い機械的耐久性および抵抗性の電流コレクタを備える、マイクロセル電気化学装置およびアセンブリに関する。
電池および燃料電池のような電気化学セルが、電解質媒体と接触しながら内部短絡を防止するように隔離される正および負の電極を有し、この電解質媒体は電極と反応して、電子の流れを発生し、従って、回路が外部負荷に結合される場合、電気エネルギーを供給する。
本発明は、一態様において、
内部電極と、
内部電極と接触する中空繊維膜セパレータと、
中空繊維膜セパレータに埋設された電解質と、
外部電極と、
を備える繊維マイクロセル構造に関し、内部および外部電極の少なくとも1つが、固相接合によって接合される、2つ以上の金属層を有する金属クラッド複合材を含む。
エシュラジの米国特許第5,916,514号明細書、同第5,928,808号明細書、同第5,989,300号明細書、同第6,004,691号明細書、同第6,338,913号明細書、および同第6,399,232号明細書は、全体として、かつ全ての目的のために、参照により本明細書に援用される。
(1)銅またはアルミニウムのような、図2の金属コア22を形成するための金属または金属合金を含むベース金属棒32を設ける工程、
(2)チタン、ニオブ、またはニッケルのような、図2の中間金属層24を形成するための金属または金属合金を含む第1の金属管34を設ける工程であって、第1の金属管34がベース金属棒32の周りに合うことができるように、第1の金属管34はベース金属棒32の直径よりも大きい内径を有する工程、
(3)ニオブ、タンタル、白金、または金のような、図2の外部金属層26を形成するための金属または金属合金を含む第2の金属管36を設ける工程であって、第2の金属管36が第1の金属管34の周りに合うことができるように、第2の金属管36は第1の金属管34の外径よりも大きい内径を有する工程、
(4)ベース金属棒32、第1の金属管34、および第2の金属管36を一緒に熱間共押し出して、固相接合によって接合される3層の金属を含む金属ビレット40を形成する工程、および
(5)一連の低温延伸および焼なまし工程によって、金属ビレット40を細い金属ワイヤ50に引き込む工程であって、細い金属ワイヤ50は繊維構造および小さい直径によって特徴づけられ、そして細い金属ワイヤ50は、図2の金属コア22、中間金属層24、および外部金属層26に相当する3つの異なる金属層(図3では見えない)を含む工程。
Claims (40)
- 内部電極と、
前記内部電極と接触する中空繊維膜セパレータと、
前記中空繊維膜セパレータに埋設された電解質と、
外部電極と、
を備えた繊維マイクロセル構造であって、前記内部および外部電極の少なくとも1つが、固相接合によって接合される、2つ以上の金属層を有する金属クラッド複合材を含む、繊維マイクロセル構造。 - 前記金属クラッド複合材は、金属コアおよび外部金属層を含む、請求項1に記載の繊維マイクロセル構造。
- 前記金属コアは、銅、アルミニウム、黄銅、青銅、ニッケル、銀、およびそれらの混合物または合金からなる群から選択される第1の金属または金属合金を含む、請求項2に記載の繊維マイクロセル構造。
- 前記金属コアは、銅または銅合金を含む、請求項2に記載の繊維マイクロセル構造。
- 前記金属コアは、アルミニウムまたはアルミニウム合金を含む、請求項2に記載の繊維マイクロセル構造。
- 前記外部金属層は、チタン、ニオブ、ニッケル、ジルコニウム、金、タンタル、白金、パラジウム、銀、ならびにそれらの混合物および合金からなる群から選択される第2の金属または金属合金を含む、請求項2に記載の繊維マイクロセル構造。
- 前記外部金属層は、チタン、ニオブ、ニッケル、金、白金、ならびにそれらの混合物および合金からなる群から選択される第2の金属または金属合金を含む、請求項2に記載の繊維マイクロセル構造。
- 前記外部金属層は、チタンまたはチタン合金を含む、請求項2に記載の繊維マイクロセル構造。
- 前記金属コアは、銅または銅合金を含み、前記外部金属層は、ニッケルまたはニッケル合金を含む、請求項2に記載の繊維マイクロセル構造。
- 前記金属コアは、銅または銅合金を含み、前記外部金属層は、チタンまたはチタン合金を含む、請求項2に記載の繊維マイクロセル構造。
- 前記金属クラッド複合材は、金属コア、中間金属層、および外部金属層を含む、請求項1に記載の繊維マイクロセル構造。
- 前記金属コアは、銅、アルミニウム、黄銅、青銅、ニッケル、銀、およびそれらの混合物または合金からなる群から選択される第1の金属または金属合金を含む、請求項11に記載の繊維マイクロセル構造。
- 前記金属コアは、銅または銅合金を含む、請求項11に記載の繊維マイクロセル構造。
- 前記金属コアは、アルミニウムまたはアルミニウム合金を含む、請求項11に記載の繊維マイクロセル構造。
- 前記中間金属層は、チタン、ニオブ、ニッケル、ジルコニウム、金、タンタル、白金、パラジウム、銀、ならびにそれらの混合物および合金からなる群から選択される第2の金属または金属合金を含む、請求項11に記載の繊維マイクロセル構造。
- 前記中間金属層は、チタン、ニオブ、ニッケル、ならびにそれらの混合物および合金からなる群から選択される第2の金属または金属合金を含む、請求項11に記載の繊維マイクロセル構造。
- 前記中間金属層は、チタンまたはチタン合金を含む、請求項11に記載の繊維マイクロセル構造。
- 前記外部金属層は、チタン、ニオブ、ニッケル、ジルコニウム、金、タンタル、白金、パラジウム、銀、ならびにそれらの混合物および合金からなる群から選択される第3の金属または金属合金を含む、請求項11に記載の繊維マイクロセル構造。
- 前記外部金属層は、白金、金、ニオブ、タンタル、ジルコニウム、ならびにそれらの混合物および合金からなる群から選択される第3の金属または金属合金を含む、請求項11に記載の繊維マイクロセル構造。
- 前記外部金属層は、ニオブまたはニオブ合金を含む、請求項11に記載の繊維マイクロセル構造。
- 前記金属コアは、銅または銅合金を含み、前記中間金属層は、チタンまたはチタン合金を含み、前記外部金属層は、ニオブまたはニオブ合金を含む、請求項11に記載の繊維マイクロセル構造。
- 前記金属コアは、銅または銅合金を含み、前記中間金属層は、チタンまたはチタン合金を含み、前記外部金属層は、白金または白金合金を含む、請求項11に記載の繊維マイクロセル構造。
- 前記金属コアは、銅または銅合金を含み、前記中間金属層は、チタンまたはチタン合金を含み、前記外部金属層は、金または金合金を含む、請求項11に記載の繊維マイクロセル構造。
- 前記金属コアは、銅または銅合金を含み、前記中間金属層は、チタンまたはチタン合金を含み、前記外部金属層は、タンタルまたはタンタル合金を含む、請求項11に記載の繊維マイクロセル構造。
- 前記金属コアは、銅または銅合金を含み、前記中間金属層は、チタンまたはチタン合金を含み、前記外部金属層は、ジルコニウムまたはジルコニウム合金を含む、請求項11に記載の繊維マイクロセル構造。
- 前記金属コアは、銅または銅合金を含み、前記中間金属層は、ニオブまたはニオブ合金を含み、前記外部金属層は、白金または白金合金を含む、請求項11に記載の繊維マイクロセル構造。
- 前記金属コアは、銅または銅合金を含み、前記中間金属層は、ニッケルまたはニッケル合金を含み、前記外部金属層は、白金または白金合金を含む、請求項11に記載の繊維マイクロセル構造。
- 前記金属コアは、銅または銅合金を含み、前記中間金属層は、ニッケルまたはニッケル合金を含み、前記外部金属層は、金または金合金を含む、請求項11に記載の繊維マイクロセル構造。
- 前記金属クラッド複合材の外径が、約100μm〜約10mmの範囲にある、請求項1に記載の繊維マイクロセル構造。
- 前記金属クラッド複合材の外径が、約100μm〜約1000μmの範囲にある、請求項1に記載の繊維マイクロセル構造。
- 前記金属クラッド複合材の外径が、約250μm〜約500μmの範囲にある、請求項1に記載の繊維マイクロセル構造。
- 前記金属クラッド複合材は、固相接合によって接合される3を超える金属層を含む、請求項1に記載の繊維マイクロセル構造。
- 前記金属クラッド複合材の断面形状が、円形、半円形、楕円形、三日月形、十字形、三角形、正方形、長方形、平行四辺形、台形、多角形、および恒星状からなる群から選択される、請求項1に記載の繊維マイクロセル構造。
- 前記金属クラッド複合材の断面形状が、円形、半円形、楕円形、および恒星状からなる群から選択される、請求項1に記載の繊維マイクロセル構造。
- 前記金属コアは、熱を前記繊維マイクロセル構造の外へ伝えるための中空の管状金属素子であり、これを通して熱交換流体が流れる、請求項2に記載の繊維マイクロセル構造。
- 前記金属コアは、熱を前記繊維マイクロセル構造の外へ伝えるための中空の管状金属素子であり、これを通して熱交換流体が流れる、請求項11に記載の繊維マイクロセル構造。
- 請求項1に記載の複数の繊維マイクロセル構造を含む、電気化学セル装置。
- 燃料電池を構成する、請求項37に記載の電気化学セル装置。
- 電池セルを構成する、請求項37に記載の電気化学セル装置。
- マイクロセル繊維素子を含む燃料電池であって、各マイクロセル繊維素子が、
内部電流コレクタと、
内部触媒層と、
前記内部触媒層および前記内部電流コレクタと接触する中空繊維膜セパレータと、
前記中空繊維膜セパレータに埋設された電解質と、
外部触媒層と、
外部電流コレクタと、
を備え、前記内部および外部電流コレクタの少なくとも1つが、固相接合によって接合される、2つ以上の金属層を有する金属クラッド複合材を含む、燃料電池。
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