JP2020534659A - 固体酸化物形燃料電池スタック設計 - Google Patents
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Abstract
第一の固体酸化物形燃料電池及び第二の固体酸化物形燃料電池を含む装置。第一の固体酸化物形燃料電池は第一のアノード、第一のカソード及び第一の電解質を含み、ここで第一の電解質は第一のアノード及び第一のカソードの間に置かれ且つそれらに接続している。第二の固体酸化物形燃料電池は第二のアノード、第二のカソード及び第二の電解質を含み、ここで第二の電解質は第二のアノード及び第二のカソードの間に置かれ且つそれらに接続している。この装置において、第一のカソードと第二のカソードの間のカソード距離は第一のアノードと第二のアノードの間のアノード距離より短い。【選択図】図１
Description
本出願は、「固体酸化物形燃料電池スタック設計」（“Ｓｏｌｉｄ Ｏｘｉｄｅ Ｆｕｅｌ Ｃｅｌｌ Ｓｔａｃｋ Ｄｅｓｉｇｎ”）という表題の２０１７年９月１９日に出願された米国特許仮出願第６２／５６０，３６２号明細書及び２０１８年９月１９日に出願された米国特許出願第１６／１３５，５２３号明細書の利益及びそれらへの優先権を主張するＰＣＴ国際出願であり、それらの記載事項全体は引用することにより本明細書の内容となる。
なし
発明の分野
新規な固体酸化物形燃料電池スタック設計。
新規な固体酸化物形燃料電池スタック設計。
固体酸化物形燃料電池（ＳＯＦＣ）スタック、特に金属性相互接続部（ｍｅｔａｌｌｉｃ ｉｎｔｅｒｃｏｎｎｅｃｔｓ）を有する平面状スタックにおいて、電極、特にカソードと金属性相互接続部の間の接触抵抗は、スタック性能損失及び長期性能劣化における大きな因子である。通常、接触抵抗を最小にするために、カソード材料に類似の組成を有するセラミック接触層が用いられてきた。高温（９５０℃ないし１２００℃）で焼結したカソードと異なり、セラミック接触層がスタックの組み立て後に高温に暴露されるのは理想的でなく、そうでないと金属性相互接続部はひどく酸化されるであろう。典型的な燃料電池作動温度（６５０℃ないし８００℃）に暴露されると、セラミック接触層はカソード及び相互接続部の両方に対して低い導電率及び劣った接着を示す。接触層は平面状ＳＯＦＣスタックにおいて最高で全性能損失の４０ないし５０％に寄与し得ることが文献に報告されている。
通常のＳＯＦＣスタック設計において、有用な電圧及び電力を達成するためにすべての電池は直列に接続される。ＳＯＦＣｓの直列接続は、特に高い電力密度において、原理に関連する欠点を有する。例えば１つの電池、相互接続部又はシール（ｓｅａｌ）の破壊が起こると、スタック全体の電力出力が破綻し得る。構成（ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ）の故に、スタック作動中に欠陥電池又は不良（ｆａｉｌｅｄ）電池を作動停止、スワップアウト（ｓｗａｐ ｏｕｔ）又は迂回することが常に可能とは限らない。さらに、直列に接合されている場合、すべての電池は同じ電流負荷において、しかし各電池の内部抵抗に依存して異なる電圧で作動する。高い内部抵抗を有するＳＯＦＣｓはより低い電圧で作動する。ＳＯＦＣ劣化が作動電圧により強く影響されることは周知である。低い作動電圧は劣化速度の明白な上昇を生ずる。結局、低性能電池は高性能電池より速い劣化速度を経験し、より速く不良になる（ｆａｉｌ）。
さらに、高温で気密シールを達成し且つ保持することは極めて困難である。ほとんどのスタック不良はシーリングの問題に直接関連し得る。シーリング材料としてガラスが通常用いられる。しかしながらガラスは硬く、脆く、熱サイクルの間に容易に不良になり得る。さらにガラスの添加物（Ａｌ、Ｓｉ、Ｂなど）は容易に移動してＳＯＦＣｓ中の電池材料と反応し得、望ましくない相を生み、抵抗を増す。圧縮シール（すなわち雲母に基づくガスケット）はガラスシールより高い漏れ率を示し、典型的に高圧を必要とする。
通常のＳＯＦＣスタック設計に関連する問題を取り除くか又は減少させる新規なＳＯＦＣスタック設計を設計することが必要である。
開示の簡単なまとめ
第一の固体酸化物形燃料電池及び第二の固体酸化物形燃料電池を含む装置。第一の固体酸化物形燃料電池は第一のアノード、第一のカソード及び第一の電解質を含み、ここで第一の電解質は第一のアノード及び第一のカソードの間に置かれ且つそれらに接続している。第二の固体酸化物形燃料電池は第二のアノード、第二のカソード及び第二の電解質を含み、ここで第二の電解質は第二のアノード及び第二のカソードの間に置かれ且つそれらに接続している。この装置において、第一のカソードと第二のカソードの間のカソード距離は第一のアノードと第二のアノードの間のアノード距離より小さい。
第一の固体酸化物形燃料電池及び第二の固体酸化物形燃料電池を含む装置。第一の固体酸化物形燃料電池は第一のアノード、第一のカソード及び第一の電解質を含み、ここで第一の電解質は第一のアノード及び第一のカソードの間に置かれ且つそれらに接続している。第二の固体酸化物形燃料電池は第二のアノード、第二のカソード及び第二の電解質を含み、ここで第二の電解質は第二のアノード及び第二のカソードの間に置かれ且つそれらに接続している。この装置において、第一のカソードと第二のカソードの間のカソード距離は第一のアノードと第二のアノードの間のアノード距離より小さい。
別の態様において装置は、第一のアノード、第一のカソード及び第一の電解質を含む第一の固体酸化物形燃料電池を含み、ここで第一の電解質は第一のアノード及び第一のカソードの間に置かれ且つそれらに接続している。装置は、第二のアノード、第二のカソード及び第二の電解質を含む第二の固体酸化物形燃料電池も含み、ここで第二の電解質は第二のアノード及び第二のカソードの間に置かれ且つそれらに接続しており、且つここで第一の固体酸化物形燃料電池と第二の固体酸化物形燃料電池の寸法は実質的に同じである。装置は金属性メッシュも含み、ここで金属性メッシュは銀を含み且つ第一のカソードと第二のカソードの間に配置されている。装置は複数のアノードシールも含む。装置はカバーも含み、ここでカバーは第一の固体酸化物形燃料電池、第二の固体酸化物形燃料電池、金属性メッシュ及び複数のアノードシールを包むことができ、且つここでカバーはステンレススチールである。この装置において、第一のカソードと第２のカソードの間のカソード距離は約５０μｍから約５００μｍまでの範囲であり、第一のアノードと第二のアノードの間のアノード距離は約１００μｍから約２，０００μｍまでの範囲であり、且つここで複数のアノードシールは第一のアノード及び第二のアノードをカバーの内壁に連結している。
図面の簡単な記述
下記の記述を参照し、付随する図面と結び付けて理解することにより、本発明及びその利益のより完全な理解が得られる場合があり、図面において
図１は通常の平面状ＳＯＦＣスタックを表す。
図２は装置の本態様を表す。
図３は固体酸化物形燃料電池カセットを表す。
図４は固体酸化物形燃料電池カセットの１つの態様を表す。
図５は複数の固体酸化物形燃料電池カセットの１つの態様を表す。
図６は複数の固体酸化物形燃料電池カセットの１つの態様を表す。
図７は通常の平面状ＳＯＦＣスタック対装置の本態様の比較例を表す。
下記の記述を参照し、付随する図面と結び付けて理解することにより、本発明及びその利益のより完全な理解が得られる場合があり、図面において
詳細な記述
ここで本発明の好ましい配置の詳細な記述に移るが、本発明の特徴及び概念は他の配置において示される場合があることならびに本発明の範囲は記載されるか又は例示される態様に制限されないことが理解されるべきである。本発明の範囲は続く請求項の範囲のみにより制限されることが意図されている。
ここで本発明の好ましい配置の詳細な記述に移るが、本発明の特徴及び概念は他の配置において示される場合があることならびに本発明の範囲は記載されるか又は例示される態様に制限されないことが理解されるべきである。本発明の範囲は続く請求項の範囲のみにより制限されることが意図されている。
本発明のある態様の以下の例を示す。それぞれの例は本発明の説明、本発明の多くの態様の１つとして示され、以下の例は本発明の範囲を制限又は限定すると理解されてはならない。
図１は通常の平面状ＳＯＦＣスタックの繰り返し単位を表す。図１に表される通り、通常の平面状ＳＯＦＣスタックの繰り返し単位は上部相互接続部（２）及び下部相互接続部（４）を有する。上部相互接続部と下部相互接続部の間に複数の燃料電池部品（６）が含まれる。図１には１つのみの燃料電池を表す。燃料電池は上部から下部にアノード（８）、電解質（１０）及びカソード（１２）を含む。図１に示される通り、燃料流（１４）の方向は空気流（１６）に垂直であると示される。上部相互接続部及び下部相互接続部中の空気流に平行な標識されていない溝は、ＳＯＦＣスタックを介して空気を導くために用いられる。上部相互接続部及び下部相互接続部中の燃料流に平行な標識されていない溝は、ＳＯＦＣスタックを介して燃料を導くために用いられる。
図２に表される通り、本態様は第一の固体酸化物形燃料電池（１０１）及び第二の固体酸化物形燃料電池（１０３）を含む装置を記述する。第一の固体酸化物形燃料電池は第一のアノード（１０５）、第一のカソード（１０７）及び第一の電解質（１０９）を含み、ここで第一の電解質は第一のアノード及び第一のカソードの間に置かれ且つそれらに接続している。第一のアノードの上に第一のアノード接触ペースト（１０８）も置かれることができる。第２の固体酸化物形燃料電池は第二のアノード（１１５）、第二のカソード（１１７）及び第二の電解質（１１９）を含み、ここで第二の電解質は第二のアノード及び第二のカソードの間に置かれ且つそれらに接続している。第一のアノードの上に第二のアノード接触ペースト（１１８）も置かれることができる。第一のアノード接触ペースト及び第二のアノード接触ペーストを用い、アノードと相互接続部の間の電気的接触を増強することができる。
図に示される通り、固体酸化物形燃料電池は平面状固体酸化物形燃料電池であることが構想されている。この装置において、第一のカソードと第二のカソードの間のカソード距離は第一のアノード第二のアノードの間のアノード距離より短い。第一のカソードと第二のカソードの間のカソード距離は約５０μｍから約５００μｍまでの範囲であり得ることが構想されている。他の態様において、第一のカソードと第二のカソードの間のカソード距離は約２５μｍから約５００μｍまで、約５０μｍから約１５０μｍまで、約５０μｍから約１００μｍまで、約５０μｍから約７５μｍまで、約７５μｍから約２００μｍまで、約１００μｍから約２００μｍまで又は約 １５０μｍから約２００μｍまでの範囲であることができる。
第一のアノードと第二のアノードの間のアノード距離は約１００μｍから約２，０００μｍまでの範囲であり得ることが構想されている。他の態様において、第一のアノードと第二のアノードの間のアノード距離は約１００μｍから約１，５００μｍまで、約１００μｍから約１，０００μｍまで、約１００μｍから約５００μｍまで、約１５０μｍから約２，０００μｍまで、約５００μｍから約２，０００μｍまで、約１，０００μｍから約２，０００μｍまで又は約１，５００μｍから約２，０００μｍまでの範囲であることができる。
１つの態様において、第一のアノード及び第二のアノードは同じ材料又は異なる材料を含んでなることができる。別の態様において、第一のカソード及び第二のカソードは同じ材料又は異なる材料を含んでなることができる。さらに別の態様において、第一の電解質及び第二の電解質は同じ材料又は異なる材料を含んでなることができる。１つの態様において、第一の固体酸化物形燃料電池及び第二の固体酸化物形燃料電池は実質的に同じであることが構想されている。実質的に同じは、材料が同じであること及び／又は固体酸化物形燃料電池の寸法が同じであることを意味することができる。例えば材料が同じである場合、第一のアノード、第一のカソード及び第一の電解質のための材料は第二のアノード、第二のカソード及び第二の電解質のための材料と同じである。寸法が同じである場合、第一のアノード、第一のカソード及び第一の電解質の寸法は第二のアノード、第二のカソード及び第二の電解質に関する寸法と同じである。
１つの態様において、電解質の厚さは約５μｍから約２５０μｍまでであることができる。他の態様において、電解質厚さは約１μｍから約５００μｍまで又は約５μｍから約２００μｍまでであることができる。
さらに別の態様において、アノードの厚さは約２０μｍから約５００μｍまでであることができる。他の態様において、アノード厚さは約１０μｍから約１，０００μｍまで又は約２０μｍから約４００μｍまでであることができる。
別の態様において、カソードの厚さは約２０μｍから約１００μｍまでであることができる。他の態様において、カソード厚さは約１０μｍから約２００μｍまで又は約２０μｍから約７５μｍまでであることができる。
装置のための電解質材料は通常既知のいずれの電解質材料でもあり得ることが構想されている。電解質材料の１つの例にはドープトジルコニア電解質材料、ドープトセリア材料又はドープトランタンガレート材料が含まれ得る。ドープトジルコニア電解質材料のためのドーパントの例には：ＣａＯ、ＭｇＯ、Ｙ2Ｏ3、Ｓｃ2Ｏ3、Ｓｍ2Ｏ3及びＹｂ2Ｏ3が含まれ得る。１つの態様において、電解質材料はイットリア安定化ジルコニア、（ＺｒＯ2）0.92（Ｙ2Ｏ3）0.08である。
１つの態様において、装置のためのアノード材料は通常既知のいずれのアノード材料であることもできる。アノード材料の例にはＮｉＯ、イットリア安定化ジルコニア、ガドリニウムドープトセリア、ＣｕＯ、ＣｏＯ及びＦｅＯの混合物が含まれ得る。１つの態様において、アノード材料は５０重量％のＮｉＯと５０重量％のイットリア安定化ジルコニアの混合物である。
１つの態様において、装置のためのカソード材料は通常既知のいずれのカソード材料であることもできる。カソード材料の１つの例は一般式ＡＢＯ3を有するペロブスカイト型酸化物であることができ、式中、ＡカチオンはＬａ、Ｓｒ、Ｃａ、Ｐｂなどであることができ、ＢカチオンはＴｉ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｚｒなどであることができる。カソード材料の他の例はランタンストロンチウムコバルトフェライト、ランタンストロンチウムマンガナイト、ランタンストロンチウムマンガナイト又はさらに（ｏｒ ｅｖｅｎ）イットリア安定化ジルコニア及びガドリニウムドープトセリアであることができる。カソード材料の例には：Ｐｒ0.5Ｓｒ0.5ＦｅＯ3-δ；Ｓｒ0.9Ｃｅ0.1Ｆｅ0.8Ｎｉ0.2Ｏ3-δ；Ｓｒ0.8Ｃｅ0.1Ｆｅ0.7Ｃｏ0.3Ｏ3-δ；ＬａＮｉ0.6Ｆｅ0.4Ｏ3-δ；Ｐｒ0.8Ｓｒ0.2Ｃｏ0.2Ｆｅ0.8Ｏ3-δ；Ｐｒ0.7Ｓｒ0.3Ｃｏ0.2Ｍｎ0.8Ｏ3-δ；Ｐｒ0.8Ｓｒ0.2ＦｅＯ3-δ；Ｐｒ0.6Ｓｒ0.4Ｃｏ0.8Ｆｅ0.2Ｏ3-δ；Ｐｒ0.4Ｓｒ0.6Ｃｏ0.8Ｆｅ0.2Ｏ3-δ；Ｐｒ0.7Ｓｒ0.3Ｃｏ0.9Ｃｕ0.1Ｏ3-δ；Ｂａ0.5Ｓｒ0.5Ｃｏ0.8Ｆｅ0.2Ｏ3-δ；Ｓｍ0.5Ｓｒ0.5ＣｏＯ3-δ；及びＬａＮｉ0.6Ｆｅ0.4Ｏ3-δが含まれる。１つの態様において、カソード材料はガドリニウムドープトセリア（Ｃｅ0.9Ｇｄ0.1Ｏ2）とランタンストロンチウムコバルトフェライト（Ｌａ0.6Ｓｒ0.4Ｃｏ0.2Ｆｅ0.8Ｏ3）の混合物又はガドリニウムドープトセリア（Ｃｅ0.9Ｇｄ0.1Ｏ2）とサマリウムストロンチウムコバルタイト、Ｓｍ0.5Ｓｒ0.5ＣｏＯ3の混合物である。
任意的に第一のカソードと第二のカソードの間に金属性メッシュを配置することができ、第一の固体酸化物形燃料電池と第二の固体酸化物形燃料電池の間の通気配分（ａｉｒ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ）及び集電のためにそれを用いることができる。金属性メッシュは通常のカソード接触ペーストと一緒に又はそれなしで用いられ得ることが構想されている。用いられる金属性メッシュは、スチール、ステンレススチール、パラジウム、ニッケル、ニッケル合金、コバルト合金、亜クロム酸ランタン合金、金、銀又は銀合金のような通常既知のいずれの金属又は合金メッシュであることもできる。メッシュの正確な特性は：穴あき板、多孔質金属、波形板、金網又は屈伸金網（ｅｘｐａｎｄｅｄ ｍｅｓｈｅｓ）を含む通気配分ができる通常既知のいずれの金属メッシュ材料であることもできる。１つの態様において、通気配分の向上のために、金属メッシュと一緒にポア形成剤（ｐｏｒｅ ｆｏｒｍｅｒｓ）を用いて溝をより良く形成する。別の態様において、性能を向上させるために通常のカソード接触ペーストを金属性メッシュと一緒に用いることができる。さらに別の態様において、２つのＳＯＦＣｓは金属性メッシュが埋め込まれた１つのカソードを共有することができる。
この装置は固体酸化物形燃料電池カセットとして用いられ得ることが構想されている。カセットとして用いられる場合、第一の固体酸化物形燃料電池及び第二の固体酸化物形燃料電池はカバー中に包まれることが構想されている。そのカバー（２０２）を有するこの固体酸化物形燃料電池カセット（２０１）を図３に表す。固体酸化物形燃料電池カセットのこの態様は、第一の固体酸化物形燃料電池（２０３）及び第二の固体酸化物形燃料電池（２０５）を包むカバーを有する。カバーは燃料口（２０４）及び空気口（２０６）のような複数の口（ｏｐｅｎｉｎｇｓ）を有することができる。燃料を空気から離し且つまた陰極を陽極から離すことを保証するためにスペーサー又はシール（２０８）を用いることができる。任意的に且つ図３に表される通り、カバーを電気絶縁体（２１０）で覆うことができる。いずれの通常既知の電気絶縁体も、それが固体酸化物形燃料電池カセット（２０１）の外側の電流の流れを妨げる限り、用いることができる。固体酸化物形燃料電池カセットから電気を得るための方法として、少なくとも１つの陽極（１１２）及び少なくとも１つの陰極（１１４）を固体酸化物形燃料電池カセットの外縁上に置くことができる。
別の態様において、固体酸化物形燃料電池カセットは１つより多い装置又は１対の固体酸化物形燃料電池を含むことができることが構想されている。固体酸化物形燃料電池カセットは、４、６、８、１０又は１２個のようないずれの偶数の固体酸化物形燃料電池を含むこともできる。４個の固体酸化物形燃料電池を有する１つの特定の態様を図４に示す。この態様は、第一の固体酸化物形燃料電池（３０４）、第二の固体酸化物形燃料電池（３０６）、第三の固体酸化物形燃料電池（３０８）及び第四の固体酸化物形燃料電池（３１０）を包むカバー（３０２）が示されている点で図３に類似している。この態様において、第一の固体酸化物形燃料電池と第二の固体酸化物形燃料電池のカソード側の間及び第三の固体酸化物形燃料電池と第四の固体酸化物形燃料電池のカソード側の間に任意的な金属性メッシュを置くことができる。
さらに別の態様において、複数の固体酸化物形燃料電池カセットを一緒に接続してより大きな電気出力を達成することができ、固体酸化物形燃料電池カセットは直列に導線で結ばれる（ｗｉｒｅｄ）。この態様は図５に示され、図５において第一の固体酸化物形燃料電池カセット（４０２）、第二の固体酸化物形燃料電池カセット（４０４）及び第三の固体酸化物形燃料電池カセット（４０６）は一緒に積み重ねられて導線で結ばれ、向上した電気出力を生む。この態様において、固体酸化物形燃料電池カセットの間に電気絶縁体（４０７及び４０９）を置くことができる。複数の固体酸化物形燃料電池カセットを一緒に接続する場合、必要な電気出力を生むために無限の数の固体酸化物形燃料電池カセットを一緒に直列に導線で結び得ることが構想されている。
任意的に、帯状（ｂａｎｄｅｄ）メッシュを用いて隣接装置を接続することができる。図６に示される通り、装置１００及び１０１の接続のために帯状メッシュ１０２、１０４及び１０６が用いられている。各装置１００及び１０１は第一の固体酸化物形燃料電池及び第二の固体酸化物形燃料電池を含む。帯状メッシュは銀、銀合金、ステンレススチール、ニッケル合金及び他の高温合金のようないずれの通常既知のメッシュ材料からも作られ得る。任意的な電気スペーサー（ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ ｓｐａｃｅｒｓ）を１０８、１１０、１１２及び１１４として配置することができる。これらの任意的な電気スペーサーはアルミナ、ジルコニア、雲母及びガラスのようないずれの高温非導電性材料であることもできる。
この実施例で、２つの異なる固体酸化物形燃料電池ショートスタック（ｓｈｏｒｔ ｓｔａｃｋｓ）を作製した。各ＳＯＦＣスタックは２つの燃料電池を含んだ。第一の固体酸化物形燃料電池スタックを図２に類似して作製した。この第一の固体酸化物形燃料電池スタックは５０重量％Ｎｉ−５０重量％（ＺｒＯ2）0.92（Ｙ2Ｏ3）0.08を含む第一のアノード及び第二のアノード、５０重量％Ｌａ0.6Ｓｒ0.4Ｃｏ0.2Ｆｅ0.8Ｏ3−５０重量％Ｃｅ0.9Ｇｄ0.1Ｏ2を含む第一のカソード及び第二のカソード、（ＺｒＯ2）0.92（Ｙ2Ｏ3）0.08を含む第一の電解質及び第二の電解質ならびにＣｅ0.9Ｇｄ0.1Ｏ2を含む第一のカソードバリヤー層及び第二のカソードバリヤー層を有する。第二の固体酸化物形燃料電池スタックを図１に類似して作製した。第二の固体酸化物形燃料電池スタックの各燃料電池は５０重量％Ｎｉ−５０重量％（ＺｒＯ2）0.92（Ｙ2Ｏ3）0.08を含むアノード、５０重量％Ｌａ0.6Ｓｒ0.4Ｃｏ0.2Ｆｅ0.8Ｏ3−５０重量％Ｃｅ0.9Ｇｄ0.1Ｏ2を含むカソード、Ｃｅ0.9Ｇｄ0.1Ｏ2を含むカソードバリヤー層及び（ＺｒＯ2）0.92（Ｙ2Ｏ3）0.08を含む電解質を有する。
第一の固体酸化物形燃料電池スタック及び第二の固体酸化物形燃料電池スタックの両方を７００℃において、水素燃料を用い２００ｍＡ／ｃｍ2の電流密度で作動させた。図７に示される通り、第一の固体酸化物形燃料電池スタックはより高い平均電池電圧及びより低い性能劣化を有する。この新規な固体酸化物形燃料電池設計を用い、０．９Ｖより又は０．９５Ｖよりさえ高い平均電池電圧を長時間持続することができると理論づけられる。
締めくくりに、いずれの参照文献の議論も、特に本出願の優先日後の公開日（ｐｕｂｌｉｃａｔｉｏｎ ｄａｔｅ）を有する場合があるいずれの参照文献の議論も、それが本発明に先行する技術であることの承認ではないことに注目しなければならない。同時に、下記のあらゆる請求項は本明細書においてこの詳細な記載又は明細書中に本発明の追加の態様として挿入される。
本明細書に記載される系及び方法を詳細に記述してきたが、種々の変更、置き換え及び改変が、以下の請求項により定義される本発明の精神及び範囲から逸脱することなくなされ得ることが理解されるべきである。当業者は好ましい態様を研究し、正確に本明細書に記載されている通りではない本発明の実施のための他の方法を同定することができる場合がある。本発明の変形及び同等事項が請求項の範囲内であり、一方、説明、要旨及び図面は本発明の範囲を制限するために用いられるべきではないことは発明者等の意図である。本発明は特に下記の請求項及びそれらの同等事項と同じくらい広範囲であるものとする。
Claims (21)
- 第一のアノード、第一のカソード及び第一の電解質を含み、ここで第一の電解質は第一のアノードと第一のカソードの間に置かれ且つそれらに接続している第一の固体酸化物形燃料電池；ならびに
第二のアノード、第二のカソード及び第二の電解質を含み、ここで第二の電解質は第二のアノードと第二のカソードの間に置かれ且つそれらに接続している第二の固体酸化物形燃料電池
を含む装置であって、ここで第一のカソードと第二のカソードの間のカソード距離は第一のアノードと第二のアノードの間のアノード距離より小さい装置。 - 第一の電解質及び第二の電解質が同じ材料を含んでなる請求項１に記載の装置。
- 第一のアノード及び第二のアノードが同じ材料を含んでなる請求項１に記載の装置。
- 第一のカソード及び第二のカソードが同じ材料を含んでなる請求項１に記載の装置。
- 第一の電解質及び第二の電解質が異なる材料を含んでなる請求項１に記載の装置。
- 第一のアノード及び第二のアノードが異なる材料を含んでなる請求項１に記載の装置。
- 第一のカソード及び第二のカソードが異なる材料を含んでなる請求項１に記載の装置。
- 第一の電解質及び第二の電解質がイットリア安定化ジルコニアを含む請求項１に記載の装置。
- 第一のカソード及び第二のカソードが：サマリウムストロンチウムコバルタイト、ランタンストロンチウムコバルトフェライト、ランタンストロンチウムマンガナイト、ガドリニウムドープトセリア、イットリア安定化ジルコニア及びそれらの組み合わせからなる群より選ばれる請求項１に記載の装置。
- 第一のアノード及び第二のアノードが酸化ニッケルとイットリア安定化ジルコニア又はガドリニウムドープトセリアの混合物を含む請求項１に記載の装置。
- 第一の固体酸化物形燃料電池及び第二の固体酸化物形燃料電池の寸法が実質的に同じである請求項１に記載の装置。
- 第一の固体酸化物形燃料電池及び第二の固体酸化物形燃料電池が平面状固体酸化物形燃料電池である請求項１に記載の装置。
- 第一のカソードと第二のカソードの間に金属性メッシュが配置される請求項１に記載の装置。
- ステンレススチールのカバーが第一の固体酸化物形燃料電池及び第二の固体酸化物形燃料電池を包んでいる請求項１に記載の装置。
- 第一のカソードと第二のカソードの間のカソード距離が約５０μｍから約２００μｍまでの範囲である請求項１に記載の装置。
- 第一のアノードと第二のアノードの間のアノード距離が約１００μｍから約２，０００μｍまでの範囲である請求項１に記載の装置。
- 帯状メッシュを用いて１つの装置を第二の装置に接続することができる請求項１に記載の装置。
- 帯状メッシュが銀、銀合金、ステレンススチール、ニッケル合金又は他の高温合金から構成される請求項１７に記載の装置。
- 第一のアノード、第一のカソード及び第一の電解質を含み、ここで第一の電解質は第一のアノードと第一のカソードの間に置かれ且つそれらに接続している第一の固体酸化物形燃料電池；
第二のアノード、第二のカソード及び第二の電解質を含み、ここで第二の電解質は第二のアノードと第二のカソードの間に置かれ且つそれらに接続しており、且つここで第一の固体酸化物形燃料電池と第二の固体酸化物形燃料電池の寸法は実質的に同じである第二の固体酸化物形燃料電池；
金属性メッシュであって、ここで金属性メッシュは銀、銀合金、ステレンススチール、ニッケル合金及び他の高温合金を含み、第一のカソードと第二のカソードの間に配置されている金属性メッシュ；
複数のアノードシール；ならびに
カバーであって、ここでカバーは第一の固体酸化物形燃料電池、第二の固体酸化物形燃料電池、金属性メッシュ及び複数のアノードシールを包むことができ、且つここでカバーはステレンススチールであるカバー
を含む装置であって、
ここで第一のカソードと第二のカソードの間のカソード距離は約５０μｍから約２００μｍまでの範囲であり、第一のアノードと第二のアノードの間のアノード距離は約１００μｍから約２，０００μｍまでの範囲であり、且つここで複数のアノードシールは第一のアノード及び第二のアノードをカバーの内壁に連結している
装置。 - カバーの外壁が電気絶縁体中に包まれている請求項１９に記載の装置。
- 第一の平面状固体酸化物形燃料電池及び第二の平面状固体酸化物形燃料電池が電気を発生し、それはカバーの外壁に接続された少なくとも１つの陽極及び少なくとも１つの陰極を介して送電される請求項１９に記載の装置。
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