JP2007501999A - 新規の内部幾何形状を有する固体酸化物の燃料電池 - Google Patents
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Abstract
Description
Q.M.Nguyen等「Science and Technology of Ceramic Fuel Cells」,Elsevier Science,1995年1月 G.Hoogers「Fuel Cell Technology Handbook」,CRC Press,2002年8月
Claims (36)
- 固体酸化物の燃料電池であって、支持用アノードとして内壁を有する管状本体を備え、前記支持用アノードが前記燃料電池の中心穴を画定しており、少なくとも1つの支持手段を備えており、前記燃料電池を構造的に補強するために、前記支持手段は前記内壁から前記管状本体の前記中心穴内に突出する、固体酸化物の燃料電池。
- 前記支持手段が、前記アノードと一体であり、複数の突起部またはボスを備える、請求項1に記載の固体酸化物の燃料電池。
- 前記管状本体が、さらに、前記支持用アノードと組み合わせて、電解質層及びカソード層を備える、請求項1に記載の固体酸化物の燃料電池。
- 前記管状本体が円筒形または多角形である、請求項3に記載の固体酸化物の燃料電池。
- 前記管状本体が多角形であり、少なくとも3つの面を備える、請求項4に記載の固体酸化物の燃料電池。
- 前記管状本体が六角形である、請求項5に記載の固体酸化物の燃料電池。
- 前記管状本体が、丸くなった頂部で接合された3つの面を備える、請求項5に記載の固体酸化物の燃料電池。
- 前記突起部またはボスが、実質的に、前記管状本体の前記中心穴の全長に延びる、請求項2に記載の固体酸化物の燃料電池。
- 前記突起部またはボスが、前記管状本体の前記中心穴よりも長さが短い、請求項2に記載の固体酸化物の燃料電池。
- 前記突起部またはボスが、前記中心穴の長さに沿って全体として螺旋形のパターンを備える、請求項2に記載の固体酸化物の燃料電池。
- 突出する前記突起部またはボスが、前記中心穴の内部で互いに対して対称に位置決めされる、請求項2に記載の固体酸化物の燃料電池。
- 前記突起部またはボスが、全体として円錐状の形状を有する、請求項2に記載の固体酸化物の燃料電池。
- 前記突起部またはボスが、全体として正方形または長方形である、請求項2に記載の固体酸化物の燃料電池。
- 前記突起部またはボスが、全体として丸みのある形状を有する、請求項2に記載の固体酸化物の燃料電池。
- 前記管状本体が、両端で開いている、または一端で閉じられている、請求項1に記載の固体酸化物の燃料電池。
- 前記管状本体の前記中心穴内に突出する前記支持手段が、前記内壁と同じ構造材料から構成される、請求項1に記載の固体酸化物の燃料電池。
- 前記アノード及び前記支持手段の構造材料がサーメットを含む、請求項16に記載の固体酸化物の燃料電池。
- 前記サーメットが、安定化された酸化ジルコニウムまたはドープされた酸化セリウムを含む、請求項17に記載の固体酸化物の燃料電池。
- 前記安定化された酸化ジルコニウムが、(ZrO2)0.92(Y2O3)0.08から構成される材料である、請求項18に記載の固体酸化物の燃料電池。
- 前記ドープされた酸化セリウムが、(Ce0.90Gd0.10)O1.95から構成される材料である、請求項18に記載の固体酸化物の燃料電池。
- 前記サーメットの金属相が、元素金属、合金、及びそれらの混合物から構成される群から選択される状態での、元素周期表の遷移金属群からのものである、請求項17に記載の固体酸化物の燃料電池。
- 前記遷移金属がニッケルである、請求項21に記載の固体酸化物の燃料電池。
- 前記サーメットの前記金属相の含有量が、約30体積%〜約80体積%の範囲である、請求項21に記載の固体酸化物の燃料電池。
- 焼結された状態での前記カソードの厚さが、約0.2mm〜約2.0mmの範囲である、請求項3に記載の固体酸化物の燃料電池。
- 焼結された状態での前記中心穴内に突出する前記支持手段の厚さが、約0.1mm〜約2.0mmの範囲である、請求項1に記載の固体酸化物の燃料電池。
- 少なくとも支持用アノードを備える固体酸化物の燃料電池を製造するための方法であって、
(i)燃料電極混合物を形成するために、セラミック電解質材料を、電気化学的に活性の遷移金属または遷移金属酸化物と混合する工程と、
(ii)前記燃料電極混合物を管状燃料電極にモールド成形する工程であって、前記管状燃料電極は中心穴を有し、前記中心穴内で内方向に突出する少なくとも1つの長手方向の突起部またはボスを備える、モールド成形する工程と、
(iii)前記管状燃料電極を乾燥させる工程とを含む、方法。 - 前記セラミック電解質材料が、安定化された酸化ジルコニウム及びドープされた酸化セリウムから構成される群から選択されるセラミック粉末である、請求項26に記載の方法。
- 前記燃料電極混合物中に組み入れられた前記電気化学的に活性の遷移金属が、金属酸化物粉末である、請求項26に記載の方法。
- 水性または非水性溶媒中に事前に溶解された金属化合物を採用することによって、前記遷移金属が、前記燃料電極混合物中に少なくとも一部は組み入れられる、請求項26に記載の方法。
- 前記燃料電極混合物中に孔形成剤を導入する、工程を含む請求項26に記載の方法。
- 前記燃料電極混合物が、押出し成形に適したプラスチック塊である、請求項26に記載の方法。
- 前記燃料電極混合物が、注型によって成形するのに適した水性または非水性スラリである、請求項26に記載の方法。
- 前記燃料電極混合物が、プレス成形方法によって成形される乾燥混合物である、請求項26に記載の方法。
- (iv)乾燥された前記管状燃料電極に電解質層を塗布する工程と、
(v)前記(iv)工程の前記燃料電極の電解質構造を焼結する工程と、
(vi)前記(v)工程で焼結された前記燃料電極の電解質構造に、少なくとも1つのカソード層を塗布する工程と、
(vii)管状固体酸化物の燃料電池を形成するために、前記燃料電極の電解質カソード構造を焼結する工程とを含む、請求項26に記載の方法。 - 固体酸化物の燃料電池支持用アノードであって、中心穴を画定する内側の壁を有する管状本体を備え、前記壁が少なくとも1つの支持手段を備え、前記アノードを構造的に補強するために、前記支持手段が前記中心穴内に突出する、固体酸化物の燃料電池支持用アノード。
- 前記支持手段が、前記アノードと一体であり、複数の突起部またはボスを備える、請求項35に記載の固体酸化物の燃料電池支持用アノード。
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