JP2016015308A - 相互接続固体電解質型燃料セルデバイス - Google Patents

Abstract

【課題】開路電圧及び／又は燃料利用に悪影響を及ぼし得る欠陥を形成する機会をさらに最小化する、金属相互接続支持型の電気化学デバイスを提供する。【解決手段】固体電解質型燃料セル（ＳＯＦＣ）のマニホールド相互接続構造２０は、対応するＳＯＦＣで使用される燃料ガス３６に対して不透過性である稠密密閉平面を有するマニホールド３２を含み、多孔質材料２２は、マニホールドの平面と側方接触して電極相互接続部３０を形成する透過性平面を含み、稠密密閉平面と透過性平面の間の接続部の露出面は、実質的に平坦であり不連続部、角部及び継目を含まず、稠密密閉平面、透過性平面及び接続部の露出面は、電極層３６及び電解質層２８の熱堆積に適した単一の共通平面に横たわる多孔質材料（２２）を備えるマニホールド相互作用構造２０。【選択図】図２

Description

この開示の主題は、概して、固体電解質型燃料セル等の電気化学デバイスに関し、特に、透過性面に隣接する稠密面に、両方の面が同一平面になるように、両面の界面接続部と垂直な平坦遷移部を提供する、固体電解質型燃料電池セル（ＳＯＦＣ）の金属マニホールド相互接続構造に関する。その後の電極層及び電解質層は、相互接続平面と平行になるように面上に堆積される。

固体電解質型燃料セル（ＳＯＦＣ）は、高効率かつ低エミッションで化学エネルギーを電気エネルギーに変換する。カソードは、片側で酸素を低減し、密閉性電解質に酸素イオンを供給する。密閉性電解質は、高温で酸素イオンをアノードに導通させ、酸素イオンは、アノードで水素を酸化させて水を形成する。アノードとカソードを接続する抵抗負荷は、電子を導通させて作業を行う。

従来のセラミック焼結技術に基づくアノード支持型ＳＯＦＣは、高い歩留りで製造可能な最大セルサイズによって制約され、焼結に基づく製造設備は、大規模な資本投資を要求する。しかし、溶射堆積を利用する金属相互接続支持型ＳＯＦＣは、各種の製造技術上の便益及び頑丈な設計を呈する。結果として、セルサイズは、焼結製造技術を使用するときに観察されるよりも多くの成功を伴って増加され得る。溶射堆積された電解質の成功は、本質的な皮膜密閉性のみならず、相互接続基材の設計にも依存する。

相互接続面は、電極、典型的かつ非排他的にアノード、及びその後の電解質が堆積されるときに、低い開路電圧（ＯＣＶ）及び燃料の高度利用（Ｕ_f）で劣った性能をもたらし得る全体的な欠陥を形成することを防止するために、比較的平滑である必要がある。加えて、相互接続部は、十分な燃料ガスをアノードと電解質の界面に到達させて、大量輸送の分極化を最小化するように設計された、燃料流動場を有する必要がある。典型的に、このことは、大きな穿孔又は相互接続された間隙によって実現される。溶射処理に供給される粉末供給原料は、溶射堆積の場合に１００ｎｍ〜約５０μｍであり、相互接続部の燃料流動場を約１００μｍ未満の多孔質特徴部サイズに制限する。粉末粒度の約２倍未満の多孔質特徴部サイズは、典型的に、完全かつ一様な皮膜を堆積させるのに適切であり、この場合に、アノード及び電解質粉末は、透過性欠陥部を形成せずに特徴部に適切に架橋し得る。多孔質発泡金属の使用は、適切な燃料をアノードと電解質の界面に到達させる一方で、欠陥を生じさせるクラックを伴わずに密閉性の電解質皮膜を維持する見込みを示している。しかし、多孔質金属が稠密金属マニホールドにシールされることを要求する公知の設計は、電解質の完全な皮膜を妨げ、電解質の堆積後に高応力集中の局所領域を生じさせる、鋭利な遷移角部及び継目をもたらす。応力は、動作中のクラック発生の可能性を実質的に高め、ＯＣＶ及びＵ_fの損失を招き、最終的にＳＯＦＣを故障させ得る。

ＳＯＦＣの流動場は、電気化学反応のための燃料ガス又は空気を電極に運ぶので、ガス及び空気の流動場は、それぞれのマニホールドと併せて、燃料と空気の混合を防止するために分離及びシールされなければならない。さらに、ガス及び空気の流動場は、電気的な相互接続を提供し、それらのそれぞれのアノード電極又はカソード電極から電子を導通させる一方で、電気的に絶縁もされなければならない。

マニホールド及び流動場は、反応ガスが電極に到達するための通路を提供しなければならない。このことは、典型的に、穿孔された、溝形成された、又は波型形成された設計によって実現される。これらの設計は、平面状の皮膜堆積のための実質的に円滑かつ平坦な基材を呈しない。溶射堆積技術は、例えば、クラックを招く大きな局所応力を生じさせ得る鋭利な特徴部を伴わない一様な皮膜のための円滑面を要求する。これらの品質は、電解質皮膜の密閉性を確実にするために望まれる。電解質は、本質的に密閉性であることを必要とするのみならず、マニホールドの稠密部分に対するシールも形成しなければならない。

一つの公知の方法は、アノード相互接続部への直接固着によってアノードの上に電解質を堆積させる。このことは、電解質が十分に密閉性であるときにのみ電解質とアノード相互接続部の間にシールをもたらし、燃料と酸化体（典型的に空気）の間の流体接続を排除する。電極と電解質の流体接続のための大きな穿孔を有するモノリシックマニホールドが提案されている。部品がモノリシックであるので、マニホールドに対する透過性相互接続部の固着が必要とされない。しかし、大きな燃料開口の上にアノード及び電解質の薄層を堆積させる課題を解決するために、コンセプトは、相互接続部の燃料開口に使い捨ての一過性材料を使用することを示唆する。この工程は、高温の燃損を必要とし、溶射堆積等の高温電解質堆積処理による成功を妨害又は限定し得る。

同様に、一部の技術は、電解質を伴う共焼結金属の相互接続構造を有し、その場合に、電解質は、多孔質区域と稠密区域の接続部の上に接触し、接続部の上にシールを形成する。シールされた界面は、電解質が多孔質稠密界面と接触することのみを要求し、不連続部及びアノード電極の不完全な皮膜を残す。アノードの不完全な皮膜並びに金属、サーメット及びセラミックの共焼結は、皮膜内に実質的な残留応力を不利に形成し得、望ましくない。

電極とのマニホールド流体接触を提供するために使用されている別の技術は、マイクロポーラス多孔質金属を使用する。約１００μｍ未満の細孔径を有する多孔質金属は、低い粗度値でアノードの完全な皮膜を提供するのに適切である。その後の電解質堆積は、不連続部及び応力に関連するクラック発生を伴わないことが示されている。しかし、マニホールドの稠密部分と接触する多孔質金属の外周は、欠陥皮膜を生じ得る重要な位置である。レーザ溶接は、平面状の金属多孔質金属を溶射用途の稠密マニホールドに取り付けるために使用されている。アノード堆積には、稠密金属に密閉性シールを形成した電解質の堆積が続く。レーザ溶接技術は、望ましくない鋭利な角部をもたらし、高い局所応力を招き、透過性相互接続部に隣接する致命的な電解質クラックをしばしばもたらす。図１は、稠密マニホールド金属にレーザ溶接された多孔質金属の模式図である。電解質クラックは、燃料と空気の相互拡散をもたらし、低いＯＣＶ及びＵ_fを招く。

米国特許第８，４８６，５８０号明細書

前述の事項を考慮すると、開路電圧及び／又は燃料利用に悪影響を及ぼし得る欠陥を形成する機会をさらに最小化する、金属相互接続支持型の電気化学デバイスの必要性が存在する。

一実施形態によれば、固定電解質型燃料セル（ＳＯＦＣ）等の電気化学デバイスのマニホールド相互接続構造は、稠密密閉平面を備えるマニホールドと、稠密密閉平面と側方接触して電極相互接続部を形成する透過性平面を備える多孔質材料であり、稠密密閉平面と透過性平面の間の界面接続部が、実質的に平坦であり不連続部、角部及び継目を含まない露出平面を備え、さらに、稠密密閉平面、透過性平面及び接続層の露出平面が、稠密密閉平面、透過性平面及び接続部の露出平面に共通の単一平面に横たわる、多孔質材料とを備える。電気化学デバイスのマニホールド相互接続構造は、相互接続部の露出平面と透過性平面の両方の上に熱的に溶射され、それらを完全に皮膜する、アノード材料と、アノード材料の上に熱的に溶射され、それを完全に皮膜する、電解質であり、アノードに熱的に固着されて、アノード材料を密閉的にシールし、酸化体と電気化学デバイスに関連する予め定められた燃料ガスとの間に流体バリアを提供する、電解質とをさらに備え得る。電気化学デバイスは、電解質の上に熱的に堆積されたカソード電極材料と、カソード電極材料と流体接触する第２の電極相互接続部とをさらに備え得る。

金属支持型の熱的に溶射された大型の電極及び電解質は、クラックを伝播させ得る残留応力を伴う区域を有しない皮膜を要求する。したがって、金属相互接続された基材面を一様な厚さの電極で全体的に皮膜することは有用である。電極の完全な皮膜は、金属と電解質の間に低弾性界面を提供し、電解質皮膜内の幾らかの撓み性及び低応力状態を可能にする。

稠密／密閉性マニホールドと透過性材料の間の相互接続部によって形成されたシールの成功は、燃料ガスに対して不透過性であり、透過性材料によって形成された多孔質区域に隣接する、稠密部分に依存する。多孔質区域は、アノードと電解質の界面に到達するガスの低減を可能にする。加えて、相互接続部の面は、平滑かつ継目なしであり、電極及び電解質の薄層の堆積にとって理想的な基材を提供し、欠陥が形成される機会を最小化する。

本発明のこれら及び他の特徴、態様及び利点は、添付図面を参照して以下の詳細な説明が読まれるときに良く理解されるであろう。

ＳＯＦＣの分野で公知である、レーザ溶接によって稠密金属マニホールドに取り付けられた多孔質金属を図示する模式図である。 一実施形態による、相互接続支持型ＳＯＦＣのための透過性金属構造を備えるモノリシックマニホールドの側断面図を図示する模式図である。 一実施形態による、タイル張りされた複数の透過性／多孔質金属構造を伴うモノリシックマニホールドの上面図を図示する模式図である。 一実施形態による、タイル張りされた複数の透過性／多孔質金属構造を伴うモノリシックマニホールドの側面図を図示する模式図である。

上記の図形描画は、個別の実施形態を明らかにしているが、議論において言及するように、本発明の他の実施形態も考えられる。全てのケースにおいて、この開示は、例示的かつ非限定的に、本発明の図示の実施形態を提示する。この発明の原理の範囲内及び主旨内に属する無数の他の変形例及び実施形態は、当業者によって考案され得る。

図１を再び見ると、模式図は、稠密金属マニホールド１４に取り付けられ、関連するＳＯＦＣの電極層１９及び電解質層１２とのマニホールド流体接触を提供する、公知の多孔質金属構造１０の断面図を図示している。得られたマニホールド構造は、レーザ溶接部１６を利用して、多孔質金属構造１０を、その外周１８で稠密金属マニホールド１４に取り付ける。稠密金属マニホールド１４と接触する、多孔質金属構造１０の外周１８は、鋭利な角部１１及び不連続部を生じさせるレーザ溶接技術によって、透過性相互接続部１７に隣接して致命的な電解質クラック１３、１５を招く局所的な応力点をもたらす欠陥皮膜を不必要に形成し得る、重要な位置である。

図２は、図１を参照して本明細書に記載するマニホールド構造の欠点を避ける、一実施形態による、透過性／多孔質金属構造２２を伴うモノリシックマニホールド構造２０の側断面図を図示する模式図である。本明細書に記載する平板状コンセプトは、少なくとも１つが２４インチと等しく又はそれよりも大きい、非限定的に直径、長さ及び／又は幅を含む寸法を有し得る、１つ以上の大領域金属支持型ＳＯＦＣの形成を有利に可能にする。本明細書に記載する原理は、従来のセラミック／治金焼結の技術及び構造に関連する利点を超える、金属支持型基材上の溶射皮膜に関連する利点を提供する。一態様によれば、金属支持型基材上の溶射皮膜は、頑丈であり、大型サイズセルの形成及び／又は高い生産歩留りを可能にする金属をもたらす。２４平方インチと同じ大きさのセルサイズは、そのような大型セルサイズの従来のセラミック／治金焼結がセラミックの破壊なしに構成することが極めて困難となり得るが、本明細書に記載する原理によって容易に形成され得る。図３及び図４を参照して本明細書に記載するタイル張りは、さらに大型のセルサイズの形成を可能にし得る。

図２を続いて参照すると、マニホールド相互接続部支持面２４は、実質的に平坦であり、図１に参照及び描写されるような、応力に関連するクラック発生又は不連続部に関連する欠陥を伴わずに、アノード２６等の電極及び電解質２８の溶射堆積及び全体皮膜のための理想的な基材を提供する。モノリシックマニホールド構造２０は、透過性金属構造２２に当接する稠密金属構造３２を備え、稠密金属構造３２は、ＳＯＦＣ等の相互接続支持型の電気化学デバイスのための、稠密金属構造３２と透過性金属構造２２の間の実質的に継目のない遷移部を提供する相互接続部３０を形成する。一態様によれば、相互接続部３０は、稠密金属面平面から１０度未満である、稠密面から多孔質面への連続的な遷移部を生じさせる。別の実施形態によれば、相互接続部３０は、多孔質面が稠密面と同一平面に横たわるように平坦である。

一実施形態によれば、稠密金属構造３２は、連続しており、稠密金属構造３２と透過性金属構造２２の間に単一の相互接続部３０のみが存在するように透過性金属構造２２を完全に包囲する。他の実施形態は、個別の用途に基づいて、複数の相互接続部を形成するように稠密金属構造内にタイル張りされた複数の多孔質領域／透過性金属構造を備え得る。

図３は、透過性／多孔質金属構造４２と稠密金属構造４６の間に複数の略平板状接続部４４を生じさせるようにタイル張りされた複数の透過性／多孔質金属構造４２を伴うモノリシックマニホールド構造４０の一実施形態を図示する上面図である。

図４は、アノード層２６と接触し、共通平面４８内に横たわる透過性／多孔質金属構造４２の外側面を示すモノリシックマニホールド構造４０の側面図である。電解質層２８は、本明細書に述べるようにアノード層２６をシールする。

図２を再び見ると、一態様による電極／アノード層２６は、相互接続部３０を越えてマニホールド支持面２４の上に溶射技術によって直接堆積されて、金属相互接続部を完全に皮膜する。堆積された電解質２８は、本質的に密閉性であり、電極層２６を完全に皮膜する。

シール３４の成功は、燃料ガス３６に対して不透過性であり、多孔質区域２２に隣接する、稠密部分３２に依存する。多孔質区域２２は、燃料ガス３６がアノード２６と電解質２８の界面に到達することを可能にする。加えて、相互接続部３０の面３８は、平滑かつ継目なしであり、電極２６及び電解質２８の薄層の堆積に理想的な基材を提供し、欠陥が形成される機会を最小化する。

さらに、多孔質の相互接続部支持面の上に堆積されたアノードは、ＳＯＦＣの動作中に燃料に露出する。一実施形態によれば、ＳＯＦＣのアノードは、ニッケル及びイットリア安定化ジルコニアサーメットを含む。動作中、燃料に露出するアノードニッケルは、低減したままである一方、セルの外周に近接するアノードニッケルは、酸化ニッケルに酸化される。酸化部分は、実質的に稠密かつ不透過性であって、燃料を空気からさらにシールする。

相互接続面３８は、比較的平滑であり、アノード２６及び電解質２８が堆積されるときに、本明細書に述べるような低い開路電圧（ＯＣＶ）及び劣った性能及び燃料利用（Ｕ_f）をもたらし得る全体的な欠陥が形成されることを防止する。さらに、相互接続部は、十分な燃料ガスをアノード２６と電解質２８の界面に到達させるように設計された燃料流動場を有する。典型的に、このことは、大きな穿孔又は相互接続された間隙によって実現される。粉末供給原料は、溶射堆積の場合に１００ｎｍ〜約１００μｍの範囲である。好適な実施形態は、平均最大粒度５０μｍ未満の供給原料を使用し、相互接続部の燃料流動場を約１００μｍ未満の多孔質特徴部サイズに制限する。粉末粒度未満の特徴部サイズは、本明細書に述べるように、透過性欠陥部を形成せずにアノード及び電解質の粉末が特徴部に適切に架橋し得るので望ましい。多孔質金属の使用は、適切な燃料をアノードと電解質の界面に到達させる一方で、欠陥を生じさせるクラックを伴わずに密閉性の電解質皮膜を維持する見込みを示している。好適な実施形態によれば、２５μｍ未満の多孔質特徴部が利用される。

多孔質金属支持体が稠密金属マニホールドにシールされることを要求する従来の設計は、電解質の完全な皮膜を妨げ、電解質の堆積後に高応力集中の局所領域を生じさせる、鋭利な遷移角部及び継目をもたらす。応力は、堆積後のクラック発生の可能性を実質的に高め、ＯＣＶ及びＵ_fの損失を招き、最終的にＳＯＦＣを故障させ得る。

まとめの説明において、固体電解質型燃料電池セル（ＳＯＦＣ）等の電気化学デバイスのマニホールド相互接続構造２０は、公知のアノード支持型ＳＯＦＣのマニホールド相互接続構造に一般に関連する不連続部及び鋭利な角部を避けるために、表面同士の間の接続部３０に平滑／漸進的な遷移部を伴って、略平面状の透過性面に隣接して略平面状の稠密面を提供する。より具体的に、電気化学デバイス／ＳＯＦＣのマニホールド相互接続構造２０は、第１の平面２１を備える稠密密閉構造３２と、第１の平面２１と側方接触して第１の電極相互接続部を形成する第２の平面２３を備える透過性材料２２とを備える。第１と第２の平面２１、２３の間の相互接続部３０は、実質的に平坦であり不連続部、角部及び継目を含まない露出平面３８を備える。第１の電極材料２６は、相互接続部３０の露出平面３８、透過性材料２２及びマニホールド支持面２４に堆積され、それらを完全に皮膜する。電解質２８は、第１の電極材料２６に堆積され、それを完全に皮膜する。さらに、電解質２８は、第１の電極材料２６を実質的にシールし、酸化体と電気化学デバイス／ＳＯＦＣに関連する燃料ガス３６との間に流体バリアを提供する。電気化学デバイス／ＳＯＦＣは、電解質２８の上に堆積されて第２の電極を形成する第２の電極材料と、第２の電極と流体接触する第２の電極相互接続部とをさらに備え得る。

好適な実施形態によれば、第１の電極は、非限定的に、アノードニッケル及びイットリア安定化ジルコニアサーメットを含む。アノード材料も、ガドリニウム及びサマリウムにドープされたセリアを含むドープされたセリウム酸化物、ランタン基のぺロブスカイト酸化物、安定化ジルコニア、ニッケルもしくはコバルト、チタン酸ストロンチウム及びドープされたチタン酸ストロンチウム、及びそれらの混合物から選ばれ得る。代わりに、稠密多孔質の相互接続面の界面接続部の上を皮膜するようにカソードが相互接続材料の上に最初に堆積され得ることも評価され得る。次いで、電解質は、その後に堆積され得、アノードが続く。

一態様によれば、電極、好ましくはアノード、及びその後の電解質を適用するために溶射技術が使用される。本明細書において、「溶射技術」は、溶融又は加熱された材料が面の上に溶射される皮膜処理を意味するべきである。供給原料、すなわち皮膜前駆体は、電気技術又は化学的手段によって加熱される。電気技術は、非限定的に、プラズマ又はアークに基づき得る。溶射技術は、或る種の燃焼炎又はプラズマを一般に利用する。皮膜材料は、通常、粉末形態で溶射機構に供給され、溶融又は半溶融状態まで加熱され、例えばマイクロメートル粒度の粒子等の粒子の形態で基材に向けて加速される。一部の好適な実施形態では、溶射技術は、大気圧又は大気圧に非常に近い圧力で実施される。さらに、ある実施形態では、技術は、基材の面に材料を適用している最中に皮膜組成物又はその前駆体を溶融させるのに十分な温度で実施される。通常、溶射技術は、高速燃料技術又はプラズマ溶射技術である。プラズマ溶射技術の例は、真空プラズマ溶射堆積（ＶＰＳ）、高周波プラズマ、プラズマトランスファアーク、及び空気圧もしくは大気圧プラズマ溶射（ＡＰＳ）を含む。ある実施形態では、ＡＰＳ技術が好ましい。高速燃料技術の例は、高速酸素−燃料（ＨＶＯＦ）、高速空気燃料（ＨＶＡＦ）及び高速液体燃料（ＨＶＬＦ）を含む。

一部の好適な実施形態では、サスペンションスプレー技術が使用される。そのような技術の皮膜供給原料は、スプレーガンのジェット流内に注入される前に液体懸濁物中に分散される。蒸留水もしくは脱イオン水、エタノール等のアルコール又は水−アルコール混合物が、通常、溶剤として使用される。サスペンション技術は、非限定的に、取扱いが容易である、及び、例えば約１００ｎｍ〜約１０μｍの平均粒度を有する粒子等の、極小の供給原料粒子を供給する等の、相当な利点を提供し得る。

他の実施形態では、アノード及び電解質の皮膜の堆積は、真空プラズマ溶射、化学蒸着処理及びスパッタリングによって実現され得る。更なる他の実施形態では、アノード及び電解質は、スラリ、ペースト又はゾルゲル形成物を使用して、テープ成形、スクリーン印刷及びスピンコート等の従来的なセラミック堆積技術によって堆積され得る。

相互接続部３０を有する金属相互接続部及び堆積基材を製作するために、多くの方法が利用され得る。固体状態の共焼結に続く粉末治金技術は、多孔質部分と側方接触する稠密金属部分を提供し得る。レーザ、タングステン不活性ガス（ＴＩＧ）及び金属不活性ガス（ＭＩＧ）溶接等の溶接技術は、多孔質発泡金属を稠密シート金属に接合するために使用され得、断続的な側方接触の金属公差が厳密に制御される。好適な実施形態は、治金溶浸技術を使用して、多孔質金属を稠密化及び包囲する。溶浸は、多孔質金属よりも低い溶融温度を伴う材料を利用して、毛管力及び重力に方向付けられた力によって所望の区域の間隙を優先的に充填する。溶融中、材料の拡散は、凝固するために溶融温度を急速に高め、本明細書に記載する、界面の多孔質稠密区域を形成する。当業者は、多孔質金属基材に対して低溶融温度の金属合金を認識し得る。

当業者は、固体電解質型燃料セル等の高温電気化学デバイスに使用され得る各種の導電性金属が存在することを認識するであろう。典型的な設計は、緩やかに酸化し、代表的な温度及び圧力の動作条件において耐腐食性である、金属を使用する。そのような材料は、非限定的に、クロム含有合金、ニッケル含有合金、鉄クロム（ＦｅＣｒ）、ニッケルクロム（ＮｉＣｒ）、又は、フェライト系ステンレススチールを含むそれらの組合せを含み得る。ある実施形態では、多孔質金属は、ニッケル、及び３００もしくは４００シリーズのステンレススチール等のフェライト系ステンレススチールから作られ得る。好適な実施形態によれば、多孔質金属がニッケルを含む。

各種の特定の実施形態に関して本発明が記載されているが、当業者は、特許請求の範囲の主旨内及び範囲内の変形を伴って本発明が実践され得ることを認識するであろう。

１０ 多孔質金属構造
１１ 鋭利な角部
１２ 電解質層
１３ 電解質クラック
１４ 稠密金属マニホールド
１５ 電解質クラック
１６ レーザ溶接部
１７ 透過性相互接続部
１８ 多孔質金属構造の外周、多孔質金属の外周
１９ 電解質層
２０ モノリシックマニホールド構造、電気化学デバイス／ＳＯＦＣのマニホールド相互接続構造
２１ 第１の平面
２２ 透過性／多孔質金属構造、透過性材料
２３ 第２の平面
２４ マニホールド相互接続部支持面
２６ アノード、アノード層、電極／アノード層、電極、第１の電極材料
２８ 電解質
３０ 相互接続部
３２ 稠密金属構造
３４ シール
３６ 燃料ガス
３８ 相互接続部の露出面
４０ モノリシックマニホールド構造
４２ タイル張りされた透過性／多孔質金属構造
４４ 平面状接続部
４６ 稠密金属構造
４８ 共通平面

Claims (10)

1. 電気化学デバイスのマニホールド相互接続構造（２０）であって、
   対応する電気化学デバイスに関連する燃料ガスに対して不透過性である稠密密閉平面（２４）を備えるマニホールド（２１）と、
   稠密密閉平面（２４）と側方接触して第１の電極相互接続部を形成する透過性平面（２３）を備える多孔質材料（２２）であり、稠密密閉平面（２４）と透過性平面（２３）の間の相互接続部（３０）が、実質的に平坦であり不連続部、角部及び継目を含まない露出平面（３８）を備え、さらに、稠密密閉平面（２４）、透過性平面（２３）及び露出平面（３８）が、稠密密閉平面（２４）、透過性平面（２３）及び露出平面（３８）に共通の単一平面に横たわる、多孔質材料（２２）と、
   相互接続部（３０）の露出平面（３８）、透過性平面（２３）及び稠密密閉平面（２４）の上に堆積され、露出平面（３８）、透過性平面（２３）及び稠密密閉平面（２４）を完全に皮膜する電極材料（２６）と、
   を備える、電気化学デバイスのマニホールド相互接続構造（２０）。
2. 透過性平面（２３）の最大細孔開口径が直径２００μｍ未満である、請求項１記載の電気化学デバイスのマニホールド相互接続構造（２０）。
3. 透過性平面（２３）の最大細孔開口径が直径５０μｍ未満である、請求項１記載の電気化学デバイスのマニホールド相互接続構造（２０）。
4. 電極材料（２６）の上に堆積された電解質（２８）をさらに備え、電解質（２８）が、第１の電極材料（２６）を実質的にシールし、酸化体と燃料ガスの間に流体バリアを提供する、請求項１記載の電気化学デバイスのマニホールド相互接続構造（２０）。
5. 稠密密閉平面（２４）が、酸化体と燃料の間のシールを備える、請求項１記載の電気化学デバイスのマニホールド相互接続構造（２０）。
6. 電極材料が粉末供給原料を含み、粉末供給原料が、相互接続部（３０）の露出平面（３８）、透過性平面（２３）及び稠密密閉平面（２４）の上に溶射堆積され、露出平面（３８）、透過性平面（２３）及び稠密密閉平面（２４）を完全に皮膜して、アノード／稠密支持界面を形成する、請求項１記載の電気化学デバイスのマニホールド相互接続構造（２０）。
7. 電極粉末供給原料の最大平均粒度が、直径１００ｎｍ以上であり、直径５０μｍ以下である、請求項６記載の電気化学デバイスのマニホールド相互接続構造（２０）。
8. マニホールド（２１）が、連続しており、マニホールド（２１）と多孔質材料（２２）の間に単一の相互接続部（３０）のみが存在するように多孔質材料（２２）を完全に包囲する、請求項１記載の電気化学デバイスのマニホールド相互接続構造（２０）。
9. 電気化学デバイスが固体電解質型燃料セルを備える、請求項１記載の電気化学デバイスのマニホールド相互接続構造（２０）。
10. マニホールド（２１）が、連続しており、マニホールド（２１）と多孔質材料（２２）の間に複数の相互接続部（３０）が存在するように多孔質材料（２２）を完全に包囲し、さらに、複数の相互接続部（３０）が、複数の相互接続部（３０）に共通の単一平面に横たわる、請求項１記載の電気化学デバイスのマニホールド相互接続構造（２０）。