JP2009252747A - 燃料電池スタック - Google Patents

燃料電池スタック Download PDF

Info

Publication number
JP2009252747A
JP2009252747A JP2009092189A JP2009092189A JP2009252747A JP 2009252747 A JP2009252747 A JP 2009252747A JP 2009092189 A JP2009092189 A JP 2009092189A JP 2009092189 A JP2009092189 A JP 2009092189A JP 2009252747 A JP2009252747 A JP 2009252747A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
fuel cell
glass
cell stack
weight
sealant
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2009092189A
Other languages
English (en)
Other versions
JP5498722B2 (ja
JP2009252747A5 (ja
Inventor
Joergen Gutzon Larsen
イェルゲン・グトソン・ラルセン
Christian Olsen
クリスティアン・オルセン
Marie Drejer Jensen
マリエ・ドレヤ・イェンセン
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Topsoe Fuel Cell AS
Original Assignee
Topsoe Fuel Cell AS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Topsoe Fuel Cell AS filed Critical Topsoe Fuel Cell AS
Publication of JP2009252747A publication Critical patent/JP2009252747A/ja
Publication of JP2009252747A5 publication Critical patent/JP2009252747A5/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP5498722B2 publication Critical patent/JP5498722B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/24Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/02Details
    • H01M8/0271Sealing or supporting means around electrodes, matrices or membranes
    • H01M8/0286Processes for forming seals
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03CCHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C8/00Enamels; Glazes; Fusion seal compositions being frit compositions having non-frit additions
    • C03C8/24Fusion seal compositions being frit compositions having non-frit additions, i.e. for use as seals between dissimilar materials, e.g. glass and metal; Glass solders
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/02Details
    • H01M8/0271Sealing or supporting means around electrodes, matrices or membranes
    • H01M8/028Sealing means characterised by their material
    • H01M8/0282Inorganic material
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/10Fuel cells with solid electrolytes
    • H01M8/12Fuel cells with solid electrolytes operating at high temperature, e.g. with stabilised ZrO2 electrolyte
    • H01M8/124Fuel cells with solid electrolytes operating at high temperature, e.g. with stabilised ZrO2 electrolyte characterised by the process of manufacturing or by the material of the electrolyte
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/24Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells
    • H01M8/2404Processes or apparatus for grouping fuel cells
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/24Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells
    • H01M8/241Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells with solid or matrix-supported electrolytes
    • H01M8/2425High-temperature cells with solid electrolytes
    • H01M8/2432Grouping of unit cells of planar configuration
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/10Fuel cells with solid electrolytes
    • H01M8/12Fuel cells with solid electrolytes operating at high temperature, e.g. with stabilised ZrO2 electrolyte
    • H01M2008/1293Fuel cells with solid oxide electrolytes
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30Hydrogen technology
    • Y02E60/50Fuel cells
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Fuel Cell (AREA)
  • Glass Compositions (AREA)

Abstract


【課題】
燃料電池ユニットおよびスタックを構成するインターコネクト平板に、作動する前のほかの燃料電池に比べてTECが相当に小さいガラスシーラントを備えた固体酸化物型燃料電池(SOFC) スタックを製造する方法を提供する。
【解決手段】
組成SiO2を50-70重量%、Al2O3を0-20重量%、CaOを10-50重量%、MgOを0-10重量%、(Na2O + K2O)を0-2重量%、B2O3を5-10重量%、ならびにTiO2、ZrO2、F、P2O5、MoO3、Fe2O3、MnO2、La-Sr-Mn-Oペロブスカイト(LSM)およびそれらの組合せから選択する機能要素を0-5重量%有するガラスシーラントの使用を含む方法によって得られる固体酸化物型燃料電池スタック。
【選択図】 なし

Description

本発明は、スタックを構成する燃料電池ユニットおよびインターコネクト平板に、作動する前のほかの燃料電池に比べてTECが相当に小さいガラスシーラントを備えた固体酸化物型燃料電池(SOFC) スタックを製造する方法に関する。ガスシーラントは、ペーストまたはCaO-MgO-SiO2-Al2O3-B2O3を含む組成を有するグラスファイバーの薄板として系内に備える。一層詳細に言うと、本発明は、組成SiO2を50-70重量%、Al2O3を0-20重量%、CaOを10-50重量%、MgOを0-10重量%、(Na2O + K2O) を0-2重量%、B2O3を5-10重量%、ならびにTiO2、ZrO2、F、P2O5、MoO3、Fe2O3、MnO2、La-Sr-Mn-Oペロブスカイト(LSM)およびそれらの組合せから選択する機能要素を0-5重量%有するガラスシーラントの使用を含む方法によって得られる固体酸化物型燃料電池スタックに関する。ガラスシーラントは、E-ガラスの形態のグラスファイバーの薄板であるのが好ましい。
SOFCは、酸素イオン伝導性電解質、酸素が減少される陰極および水素が酸化される陽極を含む。SOFCにおける総括反応は、水素と酸素とが電気化学的に反応して電気、熱および水を生成することである。SOFCについての作動温度は、600〜1000°Cの範囲であり、650〜1000°Cの範囲であるのがしばしばあり、750〜850°Cの範囲であるのが一層しばしばある。SOFCは、通常作動では、通常約0.75Vより低い電圧を発生する。そのために、燃料電池は、スタック内に組み立てられ、スタック内で、燃料電池は、インターコネクト平板を経て電気接続される。
そのような燃料電池は、Y-安定化されたジルコニア(YSZ) 電解質と、陰極電極、陽極電極および電子伝導性インターコネクト平板への接触層と共に構成されるのが典型的である。相互接続は、電池の間の直列接続を作りそして燃料電池用ガス供給路を備えるのが普通である。陰極領域からの空気と陽極領域からの燃料とが混合するのを避けるために、気密のシーラントをもまた備えるのが普通でありそしてそれらは、また燃料電池ユニットとインターコネクト平板との適切な結合をもたらす。シーラントは、このようにして、燃料電池スタックの性能, 耐久性および安全作動のために極めて重要である。
SOFCは、作動中に熱サイクルを受けそしてそれによって、引張応力に暴露され得る。引張応力が燃料電池の引っ張り強さを超えるならば、燃料電池は、破損することになりそして燃料電池スタック全体が正常に機能しないことになる。SOFCにおける引張応力の原因の一つは、電池スタック部品の熱膨張係数 (TEC) の間の相違から生じる。SOFCスタックの高い作動温度および熱サイクルは、インターコネクト平板が燃料電池ユニットと同様のTECを有する材料で作られることを必要とする。今日、電池と実質的に同じTECを有するインターコネクト平板用に適した材料を見つけることが可能である。
回避するのが一層難しい引張応力の別の原因は、燃料電池スタック内のインターコネクト平板および電池に対するシーラント, しばしばガラスシーラントのTECの相違に起因する。燃料電池部品におけるクラック形成をなくすために、シーラントの熱膨張係数(TEC)を 11×10-6〜13×10-6K-1 (25-900°C) の範囲にし, このようにしてインターコネクト平板および/または燃料電池のTECに対応すべきことは、通常認識されている。その上に、シーリング材は、例えば40,000時間にわたって他の材料および/または周囲ガスと反応しないで安定していなければならない。
気密のシーラントに用いられる一般材料は、種々の組成のガラスでありそして適したガラス組成物の開発にたくさんの研究が専念されてきた:
アルカリオキサイドシリケートガラス、マイカガラスセラミック、アルカリ土類オキサイドボロシリケート/シリカボラートガラスおよびアルカリ土類アルミナシリケートを含む、SOFC用に適した多数のガラスシーリング材が記載されている(特許文献1)。この引用は、乾燥ガラス粉末および充填材をベースにしたガラスシーリング材の製法について教示する。ガラス粉末のTECは、7.5・ 10-6 K-1程に小さくなり得、よって、充填材を加えて最終のガラス粉末のTECを増大させ、それで、それが、TEC 9×10-6〜13×10-6K-1を有するインターコネクト平板および燃料電池ユニットのTECに実質的に匹敵するようにする。
Al2O3、BaO、CaO、SrO、B2O3およびSiO2の特定の範囲内のブレンドとして提供されるガラス-セラミック組成物について記載されている(特許文献2)。ガラスおよび結晶化した(熱処理した後の)ガラス-セラミックは、7×10-6K-1から13×10-6 K-1の範囲のTECを示す。しかし、大きなTECを得るのに、ガラス-セラミック組成物に、相当の量のBaOが必要とされる。熱処理する前に、ガラス-セラミックのTECは、他の固体セラミック部品のTECに実質的に匹敵する(30%範囲内)。
シリカ/アルミナ(SiO2 52重量%, Al2O3 48重量%; FIBERFRAX(登録商標)FFX paper #300, Toshiba Monofrax, 厚さ0.35mm) セラミック繊維の、固体酸化物型燃料電池におけるシーリング材としての使用が記載されている(非特許文献1)。このシーラントは、燃料電池における電解質-クラックを抑制することができるが、シーリング材の近くでガス漏れが検出されるので、シーラント特性は不十分である。
SiO2を58%、B2O3を約9%、Na2Oを約11%、Al2O3を約6%、BaOを約4%, およびZnO, CaOおよびK2Oを含有するガラス材の使用を含む多層シールの使用が開示されている(特許文献3)。
EP-A-1,010,675号 EP-A-1,200,371号 US-A-2003/0203267号
S. Taniguchi et al. Journal of Power Sources 90 (2000) 163-169
本発明の目的は、電池においてクラッキングを起こさずそして他の電池スタック部品との反応性が低い気密のシーラントを含有する固体酸化物型燃料電池スタックを提供するにある。
本発明の別の目的は、スタックを横切るシーラントの一層良好な厚さ許容値を有するスタックの一層速い製造を可能にする気密のシーラントを含有する固体酸化物型燃料電池スタックを提供するにある。
本発明の更に別の目的は、スタックの作動温度において低い導電率を可能にする気密のシーラントを含有する固体酸化物型燃料電池スタックを提供するにある。
これらや他の目的は、本発明によって解決される。
よって、本発明者等は、下記の工程を含むプロセスによって得られる固体酸化物型燃料電池スタックを提供する:
(a) 少なくとも1つのインターコネクト平板を少なくとも1つの燃料電池ユニットと交互にし、各々の燃料電池ユニットは、陽極、陰極および陽極と陰極との間に配置した電解質を含み、そしてインターコネクト平板と各々の燃料電池ユニットとの間にガラスシーラントを備えることによって、第一燃料電池スタックアセンブリーを形成し、ガラスシーラントは、下記の組成を有し:
SiO2を50-70重量%、Al2O3を0-20重量%、CaOを10-50重量%、MgOを0-10重量%、(Na2O + K2O)を0-2重量%、B2O3を5-10重量%、ならびにTiO2、ZrO2、F、P2O5、MoO3、Fe2O3、MnO2、La-Sr-Mn-Oペロブスカイト(LSM)およびそれらの組合せから選択する機能要素を0-5重量%;
(b)該第一燃料電池スタックアセンブリーを加熱して温度500°C以上にしそして電池スタックに負荷圧2〜20 kg/cm2を施すことによって、該第一アセンブリーを厚さ5-100μmのガラスシーラントを有する第二アセンブリーに転化し;
(c)工程(b)の第二アセンブリーを冷却して工程(b)の温度より低い温度にすることによって、該第二アセンブリーを最終の燃料電池スタックアセンブリーに転化する。
工程(b)において、温度が800°C以上でありそして負荷圧が2〜10kg/cm2であるのが好ましい。故に、好適な実施態様では、本発明者等は、下記の工程を含むプロセスによって得られる固体酸化物型燃料電池スタックを提供する:
(a) 少なくとも1つのインターコネクト平板を少なくとも1つの燃料電池ユニットと交互にし、各々の燃料電池ユニットは、陽極、陰極および陽極と陰極との間に配置した電解質を含み、そしてインターコネクト平板と各々の燃料電池ユニットとの間にガラスシーラントを備えることによって、第一燃料電池スタックアセンブリーを形成し、ガラスシーラントは、下記の組成を有し:
SiO2を50-70重量%、Al2O3を0-20重量%、CaOを10-50重量%、MgOを0-10重量%、(Na2O + K2O)を0-2重量%、B2O3を5-10重量%、ならびにTiO2、ZrO2、F、P2O5、MoO3、Fe2O3、MnO2、La-Sr-Mn-Oペロブスカイト(LSM)およびそれらの組合せから選択する機能要素0-5を重量%;
(b)該第一燃料電池スタックアセンブリーを加熱して温度800°C以上にしそして電池スタックに負荷圧2〜20 kg/cm2を施すことによって、該第一アセンブリーを厚さ5-100μmのガラスシーラントを有する第二アセンブリーに転化し;
(c)工程(b)の第二アセンブリーを冷却して工程(b)の温度より低い温度にすることによって、該第二アセンブリーを最終の燃料電池スタックアセンブリーに転化する。
本明細書中、“ガラスシーラント”および“気密のシーラント”なる用語は、互換可能に用いる。
工程(c)のスタックを、例えば冷却して室温にしてよい。室温(RT)とは、第一燃料電池スタックアセンブリーを製造する周囲温度、通常20-30°Cを意味する。
該第一燃料電池スタックアセンブリーを加熱して温度800°C以上、例えば850°C、900°C、950°C以上にしそして同時に電池スタックを負荷圧(締め付け圧)2-10kg/cm2、好ましくは4-8kg/cm2で加圧することによって、シーラント材を、気密なそして緻密なシーラントを形成するように圧搾することが可能である。更に、負荷圧は、10 kg/cm2よりも高く、例えば20 kg/cm2まで、例えば14または18kg/cm2にすることができる。工程(b)における温度は800-900°Cの範囲であるのが好ましい。またその上に、加熱して800°C以上にする代わりに、一層低い温度、例えば550、600、650、700または750°Cのような500-800°Cの範囲の温度を用いることができる。このようにして得られた密閉多孔質構造は、シーラントを漏れを受け難くさせる。シーラントの生成した厚さは、5〜100 μmの範囲であり、5〜50μmの範囲であるのがしばしばあり、10〜35μmの範囲であるのが一層しばしばある。
別の好適な実施態様では、ガラスシーラントは、下記の組成を有する:
SiO2を50-65重量%、Al2O3を0-20重量%、CaOを15-40重量%、MgOを0-10重量%、(Na2O+K2O) を0-2重量%、B2O3を5-10重量%、ならびにTiO2、ZrO2、F、P2O5、MoO3、Fe2O3、MnO2、La-Sr-Mn-Oペロブスカイト(LSM)およびそれらの組合せから選択する機能要素を0-5重量%。
ガラスシーラント組成物は、Al2O3が存在しなくて(0重量%)よいが、ガラスシーラント組成物は、Al2O3を20重量%まで、例えばAl2O3を10-15重量%含有するのが好ましいことは理解されるであろう。同様に、ガラスシーラント組成物は、MgOが存在しなくて(0重量%)よいが、ガラスシーラント組成物は、MgOを10重量%まで、例えばMgOを0.5-4重量%含有するのが好ましい。ガラスシーラント組成物は、Na2O+K2Oが存在しなくて(0重量%)よいが、ガラスシーラント組成物は、Na2O+K2Oを2重量%まで含有するのが好ましい。ガラスシーラント組成物は、また、TiO2、ZrO2、F、P2O5、MoO3、Fe2O3、MnO2、La-Sr-Mn-Oペロブスカイト(LSM)およびそれらの組合せから選択する機能要素が存在しなくて(0重量%)よいが、ガラスシーラント組成物は、機能要素を5重量%まで含有してよい。
SiO2、Al2O3、CaOおよびMgOの含有量は、ガラスシーラント組成物の85-95重量%または87-97重量%を占めるのが好ましく、一方、Na2O+K2OおよびB2O3の含有量は、ガラスシーラント組成物の5-12重量%を占め、そしてTiO2、ZrO2、F、P2O5、MoO3、Fe2O3、MnO2、La-Sr-Mn-Oペロブスカイト(LSM)およびそれらの組合せから選択する機能要素は0-5重量%を占める。
それ故に、本発明は、組成SiO2を50-70重量%、Al2O3を0-20重量%, CaOを10-50重量%、MgOを0-10重量%、(Na2O + K2O)を0-2重量%, B2O3を5-10重量%, ならびにTiO2、ZrO2、F、P2O5、MoO3、Fe2O3、MnO2、La-Sr-Mn-Oペロブスカイト(LSM)およびそれらの組合せから選択する機能要素を0-5重量%を有するガラスシーラントの、固体酸化物型燃料電池スタックにおけるガラスシーラントとしての使用を包含する。
本発明の特別の実施態様では、ガラスシーラントは、組成:SiO2を52-56重量%、Al2O3を12-16重量%、CaOを16-25重量%、MgOを0-6重量%、Na2O+K2Oを0-2重量%、B2O3を5-10 重量%、TiO2を0-1.5重量%、Fを0-1重量%有するガラスである。このガラス組成物は、E-ガラスの組成物に相当しそして-30〜250°Cで熱膨張係数約5.4×10-6K-1を示す。インターコネクト平板のTECは、通常 12×10-6〜13×10-6K-1でありそしてCrを18 重量%、Feを8重量%、残りとしてNiを含有するInconnel 600で作られるインターコネクト平板について、TECは、17×10-6 K-1程に大きくなり得る。それ故に、本発明は、そのために、また、組成:SiO2を52-56重量%、Al2O3を12-16重量%、CaOを16-25重量%、MgOを0-6重量%、Na2O+K2Oを0-2重量%、B2O3を5-10 重量%、TiO2を0-1.5重量%、Fを0-1重量%有するE-ガラスの、固体酸化物型燃料電池スタックにおけるガラスシーラントとしての使用をも包含する。
好適なE-ガラス組成は、SiO2 55.11重量%、CaO 15.85重量%、MgO 4.20重量%、Al2O3 15.34重量%、B2O3 8.80重量%、Na2O 0.39重量%、およびK2O 0.31重量%である。別の適したE-ガラス組成は、SiO2 55.50重量%、CaO 19.80重量%、MgO 1.80重量%、Al2O3 14.00重量%、B2O3 8.00重量%、Na2O 0.90重量%である。
本発明者等は、工程(a) の第一燃料電池スタックアセンブリーにおけるシーリング材のTECが相当に小さいにもかかわらず、シーラントを含む部品のTEC が、通常作動および熱サイクルの間に漏れを生じないで良好に作用する最終の燃料電池スタックを製造することが可能であることを見出した。シーラントは、冷却工程(c)の間インターコネクト平板および電池におけるこの段の間の一層大きな収縮により、圧縮下に保たれると思われる。インターコネクト平板および電池についてTEC 13.3・10-6 K-1 (RT-700°C)、ならびに厚さ11-33μmを有しおよびスタックの10%を形成する本発明に従うガラスシーラントについてTEC 6・10-6 K-1を用いた熱膨張係数の非線形性を考慮に入れた弾性破壊力学モデルをベースにした計算は、ガラス層についての最大エネルギー解放率が20 J/m2であることを示し、これは、電池の最大解放率 (18 J/m2) に近い。 故に、非常に薄いガラスシーラント、すなわち5-100μmおよびこの特別の場合では、11-33μmを形成することにより、電池のクラッキングが起きない。
加熱工程(b)では、第一燃料電池スタックアセンブリーを加熱して850-900°Cにしそしてこの温度に保持時間2〜6時間の間維持するのが一層好ましい。これらの保持時間においておよび約10時間した後でさえ、シーラントの有意の結晶化は起きない。しかし、長時間加熱した後に、例えば850°Cで約84時間した後に、結晶化が起きそしてシーラントのTECは、25-800°Cの範囲で測定して、10×10-6K-1まで驚く程に増大する。
ガラスシーラントは、加熱工程(b)の間に用いる温度および保持時間に応じて、結晶化してもまたはしないでもよい。結晶化は、800°Cに等しいまたは800°Cを超える任意の温度において100時間より長きにわたる作動中に避けられない。例えば、800°Cで168時間熱処理した後に、850°Cで保持時間84時間で得られたのと同様の組成においてシーラントの結晶化が起き、25-800°Cの範囲で測定して、10×10-6K-1までのTECを生じる。シーラントの結晶化相、特に上に挙げた通りのE-ガラス組成を有するシーラントを用いた時のシーラントの結晶化相は、組成が透輝石から珪灰石、灰長石およびクリストバライトの範囲の透輝石であり、一方、B2O3がガラス相にとどまってよい。MgOがガラス中に存在する場合に、透輝石(CaMg)Si2O6が第一相として結晶化し得る。偽珪灰石/珪灰石 (CaSiO3) が、透輝石コアーの回りに結晶化する。灰長石CaAl2Si2O8は、Na2Oが溶融液中に存在する場合に、アルバイト、NaAlSi3O8と固溶体系列を形成する。限られた量のK2Oもまた含まれてよい。結晶化したシーラントの予期されない大きなTECは、透輝石-珪灰石 (TEC約8・10-6K-1)およびクリストバライト(TEC約20・10-6K-1) が形成し、これらがTECが小さい灰長石 (TEC約5・10-6K-1) の存在に反作用する結果であると思われる。
結晶化したシーラントがセラミック電池に掛ける張力は一層小さくなりそしてこのようにしてクラック形成の危険を低減させる。よって、シーラントは、燃料電池の残り、特に相互接続と一層良好な調和を有し、そして熱サイクルの間の燃料電池クラッキングについての危険は、更に抑制される。
シーラントの結晶化を確実に速くするために、核形成元素、例えばPt、F、TiO2、ZrO2、MoO3、LSMおよびFe2O3 を加えることができる。
シーラントは、和Na2O+K2Oによってもたらされるアルカリ成分が乏しく、そしてBaOがない。通常シーラントの少ない(≦2重量%)アルカリ含有量が低い導電率を確実にする。その上に、有意の量アルカリ元素は、クロムベースの合金で作られる相互接続のCr-リッチなオキサイド薄片に、融点792oCを有するNa2CrO4、融点976oCを有するK2CrO4 、または最低融点752oCを有する(Na,K)2CrO4を形成することにより、腐食性である。これら成分は、800°Cで可動性になりそしてこの温度で作動する時に、導電性になる。従来技術においてTECを増大させるのに使用されたアルカリ土類BaOもまた、BaCrO4を形成するCr-オキサイド薄片に腐食性になり得、脱離クラックを発生し得る。
本発明の別の実施態様では、工程(a)におけるガラスシーラントをグラスファイバーのシートとして供する。
本明細書中で用いる通りの“グラスファイバーのシート”なる用語は、工程(a)で適用しそして本発明に従って処理した後の厚さ5〜100 μmの緻密なシーラント層に相当する厚さ0.10〜1.0 mmのグラスファイバーの層を規定する。グラスファイバーのシートは、グラスファイバーペーパーであるのが好ましく、グラスファイバーペーパーのようなファイバーを20〜200g/m2、好ましくは30〜100g/m2、例えば50〜100g/m2の範囲の量で含有するまたは装填したE-グラスペーパーであるのが一層好ましい。
グラスファイバーのシートは、ファイバーを電池ユニットに向かって100〜200 g/m2の量でおよびインターコネクト平板に向かって20〜50もしくは60g/m2の量で含有するのが好ましい。グラスファイバーのシートは、ファイバーを、本発明に従って処理した後に厚さ約40および20μmの緻密なシーラント層に対応する、電池に向かって70-100g/m2、例えば100g/m2の量でおよびインターコネクト平板に向かって30-60g/m2、例えば50g/m2の量で含有するのが一層好ましい。グラスファイバーのシートは、E-グラスペーパーでありそしてファイバーを、本発明に従って処理した後に厚さ約40および20μmの緻密なシーラント層に対応する、電池ユニットに向かって70-100g/m2、例えば100g/m2の量でおよびインターコネクト平板に向かって30-60g/m2, 例えば50g/m2の量で含有するのが最も好ましい。一層詳細に言うと、例えば電池に向かって80 g/m2 を使用すると、厚さ約30μmのシーラントを生じおよびインターコネクト平板に向かって30 g/m2を使用すると、厚さ約10μmを生じる。異なる厚さのグラスファイバーのシートを電池に向かっておよびインターコネクト平板に向かって供することによって、生成したSOFCスタックの優れたシーリングが達成される。
シーラントをグラスファイバーのシートとして、例えばE-グラスファイバーのようなグラスファイバーのガスケットとして供すると、シーラントを粉末として供する燃料電池スタックに比べて、改良された厚さ許容値を生じる。最終の燃料電池スタックにおけるシーラントの厚さ5-100μm、好ましくは5-50μmは、特定の狭い範囲、例えば±5μm内に保たれる。このようにして、例えば粉末から製造するスラリーまたはペーストの慣用のスプレーまたは付着によってシーラントを供する燃料電池スタックに比べて、最終の燃料電池スタックの燃料電池ユニットの間のシーラントの厚さの不一致をなくすかまたは少なくとも相当に減少させる。更に、工程(a)においてシーラントをグラスファイバーのシートとして供することは、市販されているE-グラスファイバーバンドを簡単に打抜くことによって、ガラス粉末をスラリーまたはペーストの中に製造してシーラントを形成するかまたは充填材を加えてシーラントのTECを増大させることと結び付く加工工程の実施のようなずっと費用のかかる代替を採用しないで、シーラントを含む固体酸化物型燃料電池スタックを作ることができることを可能にする。
グラスファイバーのシートは、最終の燃料電池スタックにおけるシーラントの厚さ5-50μm、しばしば10-40μm、一層しばしば10-35μm、例えば20μmおよび特に11-33μmに対応する、チョップトE-グラスファイバー、例えば厚さが0.10-1.0mm、好ましくは0.3-1.0mmのシートの形態の商用E-ガラスとして供してよい。E-グラスファイバーのシートは、市販されており(例えば50-100g/m2のE-ガラス) および燃料電池スタックに適切なシーラント、すなわち作動中に燃料電池クラッキングを抑制し、ガス-気密な、電池の電気的遮へいをもたらしそしてインターコネクト平板との低い反応性を示すシーラントを供することの問題への簡単でかつ費用のかからない解決策を表す。E-ガラスを出発ガラス材として使用する場合に、このE-ガラスは、また、E-グラスファイバーペーパーのようなグラスファイバーのシートとして供するのが好ましい。E-ガラスは、グラスファイバーのロールとして送出し得ることから、燃料またはオキシダントを別に通すための対応する孔を有するシーラントの形状は、簡単な打抜き方法によって効率的にかつ目的にかなって供することができる。
なお別の実施態様では、工程(a)におけるシーラントに、MgO、スチール粉末、石英、白榴石およびそれらの組合せの形態の充填材を添加する。充填材の大きなTECは、インターコネクト平板に対応するTEC、すなわち12・10-6-13・10-6K-1を有する複合ガラスシーラントを得ることを可能にする。
別の実施態様では、ガラスシーラントは、請求項1に記載する組成を有するガラス粉末をバインダーおよび有機溶媒と混合することによって形成するペーストである。ペーストは、スクリーン印刷用にまたはシーラントを作るためにディスペンサーにおいて用いるべきペーストとして用いられる。
TEC12・10-6-13・10-6 K-1を有するガラスを製造するために、ガラス粉末をMgO、スチール粉末、石英、白榴石およびそれらの組合せの形態の充填材と混合してよい。
再度そしてガラスをグラスファイバーのシートとしてかまたはペーストとして供するかどうかにかかわらず、本発明によって、出発グラスファイバー材を転化させて緻密でありそしてそれによって、ガス-気密な、すなわち密封した最終の燃料電池スタックにおいて薄い、すなわち5-100μm、しばしば5-50μm、好ましくは11-33μmのガラスシーラントにすることが可能である。密封したシーラントは、隣接する燃料電池ユニットにおいて陽極における燃料と陰極におけるオキシダントとの混合を防ぐ働きをするので、これは極めて望ましい。密封性は、加熱工程(b)の間に電池スタック上にかけられる負荷およびしばしばガラスシーラント軟化点(800°Cを超える)に少なくとも等しいこの工程の間の温度の使用によって一緒に圧搾される個々のファイバーの間の完全な凝集の結果であると思われる。それによって、密閉細孔構造または緻密なガラスが得られる。シーラントの相対的に高い軟化温度(800°Cを超える)は、シーラントが高い粘度、例えば燃料電池スタックの作動温度、例えば750-800°Cにおいて109 -1011Pa-sを維持することを可能にする。
本発明に従って製造した10-電池スタックの26日の総括期間(2日のユニット) 内の作動中に記録した21熱サイクルの窓を示す。 40日(5日のユニット)の期間にわたる平均値に関してのOCV(開路電圧)プロフィルを示す。
例1:
内部供給孔および排気孔を有する厚さ300μmの陽極支持型電池は、マニホールド領域にこれらの多孔質構造を通る漏れを最少にするために、デマスクド(demasked)接触層を有する。両側を同じ形に打ち抜いたE-グラスファイバーペーパーで覆われている金属ガスケットフレームを、電池の両側にマニホールド孔からの空気を陰極面上を通させそして燃料ガスを陽極側面上を通させるようにして置く。電池およびガスケットアセンブリーより上におよびより下に、マニホールド孔を有するインターコネクト平板を置く。E-グラスペーパーは、ファイバーを電池に向かって100 g/m2の量でおよびインターコネクト平板に向かって50 g/m2の量で含有し、それぞれ、本発明に従って温度約880°Cおよび負荷圧約6kg/cm2で処理した後の厚さ40および20μmの緻密な層に対応する。スタックを5電池で構築すると、陽極側と陰極側との間の交差漏れは、2つのスタックにおいて十分に熱サイクルした後に、RTで測定して0.05%および0.09%程に低くなる。陰極側で酸素中2x N2濃度の工程を用いそして作動中に陽極側および陰極側で同じガス圧力を用いて陽極側のN2モル濃度を測定するガスクロマトグラフィーによって、本発明者等は、各々の工程の陽極においてN2モル%の倍増を得、このことは、漏れがあることそして思うに電池の多孔質構造(主に、陽極支持材)を通る拡散により、推進される拡散があることを示す。陰極側のガス圧力を増大させることは、陽極側の交差漏れに何ら影響を与えなかった。
E-ガラスのXRD-スペクターは、珪灰石, CaSiO3 (透輝石、(Ca,Mg)SiO3もまたスペクトルに適合しそしてそれの存在は、ガラスのMgO-含有量に依存する)が灰長石(CaAl2Si2O8、それはNaAlSi3O8を10モル%まで含有し得る)およびクリストバライト、(SiO2) と共に存在することを示す。
作動中21 回の熱サイクルまたは10-電池スタックを取り出して他の試験設備にする(図 1)ことは、OCV(開路電圧)(図 2) において見ることができるように、電池の燃料側と空気側との間の交差漏れに何ら有意の影響を与えない。図2の横ばい状態のOCVプロフィルは、本発明が、簡単な手段(E-グラスファイバーペーパーのガラスシーラント前駆物質としての使用)によって、シーラントを含むスタックの部品が、通常作動および熱サイクル中に漏れを生じないで一体となって良好に作用する最終の燃料電池スタックを製造することを可能にすることを示す。加えて、オキサイド薄片とE-ガラスとの間で悪化反応は起きない。
同様な横ばい状態のOCVプロフィルが次の例で得られた:
例 2:
例 1の通りであるが、E-ガラスシーラントに1-5μmの大きさのMgO粒子を20-50容積%、PVAを3%およびエタノールを67容積%含有するスラリーを染み込ませた(浸漬コーティングまたはスプレーによって)。
例 3:
例 2の通り:スラリーが1-3μm AISI 316L粉末を20-50容積%含有する。
例 4:
例 2の通り:スラリーが白榴石を20-50容積%含有する。
例 5:
オキサイドをボールミル中で乾燥混合して下記の組成物をボールミル中にもたらしそして混合物をPtるつぼ中で1500°Cで2時間の間溶融して、E-ガラスを製造した。 次いで、るつぼを水または液体N2に入れて急冷した後に、試料を圧潰しおよび磨砕して粒径<10μmにした。次いで、ディスペンサーにおいてまたはスクリーン印刷用ペーストとして使用するために適したペーストを製造した。
Figure 2009252747
例 6:
下記の組成物を用いてゾル−ゲルルートからE-ガラスを製造した:30重量%シリカゾル(Ludox)92.4gをB2CaO4 9.29g + Ca(NO3)2*4H2O 6.68g + Al(NO3)3*9H2O 25.75g + Mg(NO3)2*6H2O 5.73g + Na2CO3 0.53gと混合した。混合物は、ゲルを形成し、ゲルは、か焼して730°Cにすることによって、XRDに従って珪灰石およびクリストバライトのとても小さい結晶を有するガラスを形成した。ガラスは、容易に圧潰されおよび磨砕されて特定の大きさになった。ゲルは、塗料またはディスペンサーまたはスクリーン印刷用ペーストとして使用される。
Figure 2009252747

Claims (12)

  1. 下記の工程:
    (a) 少なくとも1つのインターコネクト平板を少なくとも1つの燃料電池ユニットと交互にし、各々の燃料電池ユニットは、陽極、陰極および陽極と陰極との間に配置した電解質を含み、そしてインターコネクト平板と各々の燃料電池ユニットとの間にガラスシーラントを備えることによって、第一燃料電池スタックアセンブリーを形成し、ガラスシーラントは、下記の組成を有し:
    SiO2を50-70重量%、Al2O3を0-20重量%、CaOを10-50重量%、MgOを0-10重量%、(Na2O + K2O)を0-2重量%、B2O3を5-10重量%、ならびにTiO2、ZrO2、F、P2O5、MoO3、Fe2O3、MnO2、La-Sr-Mn-Oペロブスカイト(LSM)およびそれらの組合せから選択する機能要素を0-5重量%;
    (b)該第一燃料電池スタックアセンブリーを加熱して温度500°C以上にしそして電池スタックに負荷圧2〜20 kg/cm2を施すことによって、該第一アセンブリーを厚さ5-100μmのガラスシーラントを有する第二アセンブリーに転化し;
    (c)工程(b)の第二アセンブリーを冷却して工程(b)の温度より低い温度にすることによって、該第二アセンブリーを最終の燃料電池スタックアセンブリーに転化する
    を含むプロセスによって得られる固体酸化物型燃料電池スタック。
  2. 下記の工程:
    (a) 少なくとも1つのインターコネクト平板を少なくとも1つの燃料電池ユニットと交互にし、各々の燃料電池ユニットは、陽極、陰極および陽極と陰極との間に配置した電解質を含み、そしてインターコネクト平板と各々の燃料電池ユニットとの間にガラスシーラントを備えることによって、第一燃料電池スタックアセンブリーを形成し、ガラスシーラントは、下記の組成を有し:
    SiO2 50-70を重量%、Al2O3を0-20重量%、CaOを10-50重量%、MgOを0-10重量%、(Na2O + K2O)を0-2重量%、B2O3を5-10重量%、ならびにTiO2、ZrO2、F、P2O5、MoO3、Fe2O3、MnO2、La-Sr-Mn-Oペロブスカイト(LSM)およびそれらの組合せから選択する機能要素を0-5重量%;
    (b)該第一燃料電池スタックアセンブリーを加熱して温度800°C以上にしそして電池スタックに負荷圧2〜20 kg/cm2を施すことによって、該第一スタックアセンブリーを厚さ5-100μmのガラスシーラントを有する第二アセンブリーに転化し;
    (c)工程(b)の第二アセンブリーを冷却して工程(b)の温度より低い温度にすることによって、該第二アセンブリーを最終の燃料電池スタックアセンブリーに転化する
    を含むプロセスによって得られる固体酸化物型燃料電池スタック。
  3. SiO2、Al2O3、CaOおよびMgOの含有量が、ガラスシーラント組成物の85-95重量%を占め、Na2O+K2OおよびB2O3の含有量が、ガラスシーラント組成物の5-12重量%を占め、そしてTiO2、F、ZrO2、P2O5、MoO3、Fe2O3、MnO2、La-Sr-Mn-Oペロブスカイト(LSM)およびそれらの組合せから選択する機能要素が0-5重量%を占める、請求項1または2記載の固体酸化物型燃料電池スタック。
  4. ガラスシーラントが、組成:SiO2を52-56重量%、Al2O3を12-16重量%、CaOを16-25重量%、MgOを0-6重量%、Na2O+K2Oを0-2重量%、B2O3を5-10 重量%、TiO2を0-1.5重量%、Fを0-1重量%有するガラスである、請求項1, 2または3記載の固体酸化物型燃料電池スタック。
  5. 工程(a)におけるガラスシーラントをグラスファイバーのシートとして供する、請求項1〜4のいずれか一に記載の固体酸化物型燃料電池スタック。
  6. グラスファイバーのシートが、ファイバーを電池に向かって70-100 g/m2の量でおよびインターコネクト平板に向かって30-60 g/m2の量で含有する、請求項1〜5のいずれか一に記載の固体酸化物型燃料電池スタック。
  7. 工程(a)におけるガラスシーラントに、MgO、スチール粉末、石英、白榴石およびそれらの組合せの形態の充填材を装填する、請求項1〜6のいずれか一に記載の固体酸化物型燃料電池スタック。
  8. ガラスシーラントが、請求項1〜4のいずれか一に記載の組成を有するガラス粉末をバインダーおよび有機溶媒と混合することによって形成されるペーストである、固体酸化物型燃料電池スタック。
  9. ガラス粉末がMgO、スチール粉末、石英、白榴石およびそれらの組合せの形態の充填材と混合される、請求項8記載の固体酸化物型燃料電池スタック。
  10. 組成:SiO2を52-56重量%、Al2O3を12-16重量%、CaOを16-25重量%、MgOを0-6重量%、Na2O+K2Oを0-2重量%、B2O3を5-10 重量%、TiO2を0-1.5重量%、Fを0-1重量%有するE-ガラスの、固体酸化物型燃料電池スタックにおけるガラスシーラントとしての使用。
  11. ガラスがグラスファイバーのシートとして供する、請求項10記載の使用。
  12. グラスファイバーのシートが、ファイバーを電池に向かって70-100 g/m2の量でおよびインターコネクト平板に向かって30-60 g/m2の量で含有する、請求項11記載の使用。
JP2009092189A 2008-04-07 2009-04-06 燃料電池スタック Active JP5498722B2 (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DKPA200800508 2008-04-07
DKPA200800508 2008-04-07

Publications (3)

Publication Number Publication Date
JP2009252747A true JP2009252747A (ja) 2009-10-29
JP2009252747A5 JP2009252747A5 (ja) 2012-05-31
JP5498722B2 JP5498722B2 (ja) 2014-05-21

Family

ID=40872463

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2009092189A Active JP5498722B2 (ja) 2008-04-07 2009-04-06 燃料電池スタック

Country Status (11)

Country Link
US (1) US8163436B2 (ja)
EP (1) EP2109173B1 (ja)
JP (1) JP5498722B2 (ja)
KR (1) KR101608736B1 (ja)
CN (1) CN101557007B (ja)
AU (1) AU2009201351B2 (ja)
CA (1) CA2661421C (ja)
DK (1) DK2109173T3 (ja)
ES (1) ES2411079T3 (ja)
HK (1) HK1138433A1 (ja)
RU (1) RU2489778C9 (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012074267A (ja) * 2010-09-29 2012-04-12 Noritake Co Ltd 固体酸化物形燃料電池システム及び接合材

Families Citing this family (39)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101579308B1 (ko) * 2008-02-25 2015-12-21 가부시키가이샤 노리타케 캄파니 리미티드 세라믹 제품 및 세라믹 부재의 접합 방법
DK2109173T3 (da) 2008-04-07 2013-05-27 Topsoee Fuel Cell As Fastoxid brændselscellestak, fremgangsmåde til fremstilling heraf og anvendelse af en E-glas deri
ES2423589T3 (es) * 2009-03-13 2013-09-23 Topsoe Fuel Cell A/S Apilamiento de pilas de combustible
CA2783670C (en) * 2009-07-08 2013-04-30 Macdon Industries Ltd. Rotary disk crop harvesting header with an auger member
AU2010305091B2 (en) * 2009-10-06 2014-11-20 Haldor Topsoe A/S Sealing glass for solid oxide electrolysis cell (SOEC) stacks
US8166777B2 (en) * 2010-03-22 2012-05-01 Battelle Memorial Institute Glass composition and process for sealing void spaces in electrochemical devices
DE102011011107B4 (de) * 2011-02-12 2013-07-11 Schott Ag Sperrschicht aus Glas auf Metall, Verbundsystem, Brennstoffzelle mit der Sperrschicht, Verfahren zum Versehen von Metallen mit einer Sperrschicht sowie zum Herstellen eines Brennstoffzellenstapels
US8845272B2 (en) 2011-02-25 2014-09-30 General Electric Company Turbine shroud and a method for manufacturing the turbine shroud
DE102012206266B3 (de) * 2012-04-17 2013-07-11 Schott Ag Barium- und strontiumfreies glasiges oder glaskeramisches Fügematerial und dessen Verwendung
WO2014062702A1 (en) * 2012-10-16 2014-04-24 Ambri, Inc. Electrochemical energy storage devices and housings
US9520618B2 (en) 2013-02-12 2016-12-13 Ambri Inc. Electrochemical energy storage devices
US9735450B2 (en) 2012-10-18 2017-08-15 Ambri Inc. Electrochemical energy storage devices
US11211641B2 (en) 2012-10-18 2021-12-28 Ambri Inc. Electrochemical energy storage devices
US10541451B2 (en) 2012-10-18 2020-01-21 Ambri Inc. Electrochemical energy storage devices
US11721841B2 (en) 2012-10-18 2023-08-08 Ambri Inc. Electrochemical energy storage devices
US11387497B2 (en) 2012-10-18 2022-07-12 Ambri Inc. Electrochemical energy storage devices
US9312522B2 (en) 2012-10-18 2016-04-12 Ambri Inc. Electrochemical energy storage devices
US10270139B1 (en) 2013-03-14 2019-04-23 Ambri Inc. Systems and methods for recycling electrochemical energy storage devices
US9502737B2 (en) 2013-05-23 2016-11-22 Ambri Inc. Voltage-enhanced energy storage devices
CN103311466A (zh) * 2013-06-13 2013-09-18 苏州诺信创新能源有限公司 一种固体氧化物燃料电池高温封装材料
JP6685898B2 (ja) 2013-10-16 2020-04-22 アンブリ・インコーポレイテッド 高温反応性材料デバイスのためのシール
CN103641312B (zh) * 2013-12-03 2017-01-11 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 一种密封材料及其制备方法
US9416675B2 (en) 2014-01-27 2016-08-16 General Electric Company Sealing device for providing a seal in a turbomachine
CN103985888B (zh) * 2014-04-15 2017-08-15 淮南师范学院 陶瓷膜燃料电池用连接材料薄膜和电解质薄膜的制备方法
US10099290B2 (en) 2014-12-18 2018-10-16 General Electric Company Hybrid additive manufacturing methods using hybrid additively manufactured features for hybrid components
US10181800B1 (en) 2015-03-02 2019-01-15 Ambri Inc. Power conversion systems for energy storage devices
WO2016141354A2 (en) 2015-03-05 2016-09-09 Ambri Inc. Ceramic materials and seals for high temperature reactive material devices
US9893385B1 (en) 2015-04-23 2018-02-13 Ambri Inc. Battery management systems for energy storage devices
US9976058B2 (en) * 2015-05-29 2018-05-22 Palo Alto Research Center Incorporated High temperature seal compositions and methods of using same
CN105112868B (zh) * 2015-08-27 2018-05-18 西南交通大学 一种拓扑绝缘体/铁磁体异质结构薄膜的制备方法
CN108028400A (zh) * 2015-09-15 2018-05-11 株式会社Lg化学 固体氧化物燃料电池密封剂用组合物、使用其的密封剂及其制备方法
KR101989499B1 (ko) * 2015-09-15 2019-06-14 주식회사 엘지화학 고체산화물 연료전지 실링재용 조성물, 이를 이용한 실링재 및 이의 제조방법
US11929466B2 (en) 2016-09-07 2024-03-12 Ambri Inc. Electrochemical energy storage devices
EP3607603A4 (en) 2017-04-07 2021-01-13 Ambri Inc. MOLTEN SALT BATTERY WITH SOLID METAL CATHODE
CN107793137B (zh) * 2017-08-02 2021-05-18 山东众鑫新材料科技有限公司 一种高强研磨陶瓷介质及其制备方法
JP7054818B2 (ja) * 2018-04-03 2022-04-15 パナソニックIpマネジメント株式会社 燃料電池
CA3099412A1 (en) * 2018-05-31 2019-12-05 Bloom Energy Corporation Cross-flow interconnect and fuel cell system including same
CN110713346B (zh) * 2019-10-30 2022-06-07 陕西航空电气有限责任公司 一种无机密封材料及其在点火电嘴上的应用方法
US20220336828A1 (en) * 2021-04-15 2022-10-20 Bloom Energy Corporation Glass ceramic seal material for fuel cell stacks

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5232797A (en) * 1990-04-17 1993-08-03 Ensci, Inc. Bipolar plate battery
JP2004047450A (ja) * 2002-05-20 2004-02-12 Nippon Sheet Glass Co Ltd プロトン伝導性膜用補強材およびそれを用いたプロトン伝導性膜、ならびにそれを用いた燃料電池
JP2004227848A (ja) * 2003-01-21 2004-08-12 Mitsubishi Materials Corp 燃料電池
WO2006069753A1 (en) * 2004-12-28 2006-07-06 Technical University Of Denmark Method of producing metal to glass, metal to metal or metal to ceramic connections
WO2006075611A1 (ja) * 2005-01-12 2006-07-20 Nippon Sheet Glass Company, Limited 電解質膜補強材およびそれを用いた電解質膜と燃料電池ならびに電解質膜補強材の製造方法
WO2006083807A2 (en) * 2005-02-03 2006-08-10 Corning Incorporated Low alkali sealing frits, and seals and devices utilizing such frits
WO2007063943A1 (ja) * 2005-11-30 2007-06-07 Nippon Sheet Glass Company, Limited 電解質膜とこれを用いた燃料電池
JP2008500935A (ja) * 2004-05-29 2008-01-17 ショット アクチエンゲゼルシャフト ナノガラス粉末、特に平均の粒子径が1μm以下の多成分ガラス粉末、並びにその使用

Family Cites Families (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3169694B2 (ja) * 1992-07-31 2001-05-28 住友大阪セメント株式会社 固体電解質型燃料電池用封着材および封着方法
RU2138885C1 (ru) * 1997-11-05 1999-09-27 Миллер Олег Олегович Блок сборок твердооксидных топливных элементов с коэффициентом температурного расширения (ктр), превышающим ктр их электролита
RU2144011C1 (ru) * 1997-12-05 2000-01-10 Российский федеральный ядерный центр - Всероссийский научно-исследовательский институт технической физики СТЕКЛОКЕРАМИЧЕСКИЙ МАТЕРИАЛ ДЛЯ СОЕДИНЕНИЯ КЕРАМИКИ НА ОСНОВЕ ZrO2, СТАБИЛИЗИРОВАННОЙ Y2O3
US6271158B1 (en) * 1998-07-21 2001-08-07 Alliedsignal Inc. Composite sealant materials for solid oxide fuel cells
ES2321352T3 (es) 1998-12-15 2009-06-04 Topsoe Fuel Cell A/S Material de sellado de alta temperatura.
EP1200371B1 (en) 1999-07-30 2006-01-04 Battelle Memorial Institute Glass-ceramic joining material and method of joining
JP2003197215A (ja) * 2001-12-27 2003-07-11 Hitachi Chem Co Ltd 燃料電池用セパレータ及び燃料電池用セパレータを用いた燃料電池
US7222406B2 (en) 2002-04-26 2007-05-29 Battelle Memorial Institute Methods for making a multi-layer seal for electrochemical devices
WO2004063110A2 (en) 2003-01-03 2004-07-29 Battelle Memorial Institute Glass-ceramic material and method of making
KR100590968B1 (ko) * 2004-01-05 2006-06-19 현대자동차주식회사 고체산화물 연료전지용 유리/세라믹 섬유 밀봉재와 이의제조방법
JP2006056769A (ja) 2004-07-23 2006-03-02 Nippon Sheet Glass Co Ltd 封着用ガラス組成物、封着用ガラスフリット、及び封着用ガラスシート
US20060172141A1 (en) * 2005-01-27 2006-08-03 Xinyu Huang Joints and methods of making and using
CA2654061A1 (en) * 2006-06-09 2008-05-22 Cleveland State University High strength composite materials and related processes
KR100737828B1 (ko) * 2006-08-28 2007-07-12 한국과학기술연구원 밀봉재의 수평 방향으로의 변형을 억제하는 장벽 구조를갖는 평판형 고체전해질 연료전지 스택
WO2008031518A1 (de) * 2006-09-14 2008-03-20 Siemens Aktiengesellschaft Dichtmittel für hochtemperatur-brennstoffzellen und verfahren zu dessen herstellung
JP2008204945A (ja) * 2007-01-23 2008-09-04 Japan Vilene Co Ltd ガス拡散電極用基材、ガス拡散電極及びその製造方法、並びに燃料電池
US20090004544A1 (en) * 2007-06-29 2009-01-01 Subhasish Mukerjee Glass seal with ceramic fiber for a solid-oxide fuel cell stack
DK2109173T3 (da) 2008-04-07 2013-05-27 Topsoee Fuel Cell As Fastoxid brændselscellestak, fremgangsmåde til fremstilling heraf og anvendelse af en E-glas deri
US7989374B2 (en) 2008-05-15 2011-08-02 Corning Incorporated Non-contaminating, electro-chemically stable glass frit sealing materials and seals and devices using such sealing materials
ES2423589T3 (es) * 2009-03-13 2013-09-23 Topsoe Fuel Cell A/S Apilamiento de pilas de combustible

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5232797A (en) * 1990-04-17 1993-08-03 Ensci, Inc. Bipolar plate battery
JP2004047450A (ja) * 2002-05-20 2004-02-12 Nippon Sheet Glass Co Ltd プロトン伝導性膜用補強材およびそれを用いたプロトン伝導性膜、ならびにそれを用いた燃料電池
JP2004227848A (ja) * 2003-01-21 2004-08-12 Mitsubishi Materials Corp 燃料電池
JP2008500935A (ja) * 2004-05-29 2008-01-17 ショット アクチエンゲゼルシャフト ナノガラス粉末、特に平均の粒子径が1μm以下の多成分ガラス粉末、並びにその使用
WO2006069753A1 (en) * 2004-12-28 2006-07-06 Technical University Of Denmark Method of producing metal to glass, metal to metal or metal to ceramic connections
JP2008525304A (ja) * 2004-12-28 2008-07-17 テクニカル ユニバーシティ オブ デンマーク ガラスに対する金属の、金属に対する金属の、又は、セラミックに対する金属の接続を生じさせる方法。
WO2006075611A1 (ja) * 2005-01-12 2006-07-20 Nippon Sheet Glass Company, Limited 電解質膜補強材およびそれを用いた電解質膜と燃料電池ならびに電解質膜補強材の製造方法
WO2006083807A2 (en) * 2005-02-03 2006-08-10 Corning Incorporated Low alkali sealing frits, and seals and devices utilizing such frits
JP2008529256A (ja) * 2005-02-03 2008-07-31 コーニング インコーポレイテッド 低アルカリ封止フリット、並びにそのようなフリットを用いたシールおよびデバイス
WO2007063943A1 (ja) * 2005-11-30 2007-06-07 Nippon Sheet Glass Company, Limited 電解質膜とこれを用いた燃料電池

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012074267A (ja) * 2010-09-29 2012-04-12 Noritake Co Ltd 固体酸化物形燃料電池システム及び接合材

Also Published As

Publication number Publication date
ES2411079T3 (es) 2013-07-04
CN101557007A (zh) 2009-10-14
KR101608736B1 (ko) 2016-04-04
CN101557007B (zh) 2014-12-17
EP2109173B1 (en) 2013-05-08
US8163436B2 (en) 2012-04-24
EP2109173A3 (en) 2009-12-30
HK1138433A1 (en) 2010-08-20
EP2109173A2 (en) 2009-10-14
JP5498722B2 (ja) 2014-05-21
US20090253017A1 (en) 2009-10-08
CA2661421C (en) 2016-11-22
RU2489778C9 (ru) 2014-03-10
CA2661421A1 (en) 2009-10-07
DK2109173T3 (da) 2013-05-27
RU2009112525A (ru) 2010-10-20
AU2009201351A1 (en) 2009-10-22
AU2009201351B2 (en) 2013-08-15
KR20090106998A (ko) 2009-10-12
RU2489778C2 (ru) 2013-08-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5498722B2 (ja) 燃料電池スタック
JP5601855B2 (ja) 燃料電池スタック
KR101776603B1 (ko) 고체 산화물 전기분해 전지(soec) 스택용 실링 글래스
Lessing A review of sealing technologies applicable to solid oxide electrolysis cells
US20140193643A1 (en) High Temperature Substrate Attachment Glass

Legal Events

Date Code Title Description
RD04 Notification of resignation of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424

Effective date: 20100526

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20120405

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20120405

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20130619

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20130723

A601 Written request for extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601

Effective date: 20131022

A602 Written permission of extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A602

Effective date: 20131025

RD03 Notification of appointment of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7423

Effective date: 20131108

A601 Written request for extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601

Effective date: 20131121

A602 Written permission of extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A602

Effective date: 20131126

A601 Written request for extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601

Effective date: 20131218

A602 Written permission of extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A602

Effective date: 20131224

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20140122

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20140304

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20140310

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 5498722

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

S111 Request for change of ownership or part of ownership

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313113

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250