JP3768500B2 - 電流コレクタが埋め込まれている燃料電池 - Google Patents
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Description
10' 燃料電池
10'' 燃料電池
10''' 燃料電池
10'''' 燃料電池
12 燃料電池アセンブリ
14 電解質
14' 電解質
14'' 電解質
16 燃料極
18 空気極
20 電流コレクタ
20' 導電性部材
22 第1の露出面
22' 第1及び第2の導電性部材の露出面
23 第2の露出面
24 接続部材
24' 接続部材
26 チャネル
28 電流コレクタの幅
30 犠牲層
32 電流コレクタの厚さ
34 電解質の長さ
36 燃料極の長さ
38 空気極の長さ
40 電解質の厚さ
42 電解質の幅
44 隣り合った電流コレクタ間の幅
46 燃料極の厚さ
46' 空気極の厚さ
48 燃料極の幅
48' 空気極の幅
50 燃料極の側壁
52 空気極の側壁
54 電流コレクタの側壁
54' 導電性部材の側壁
56 電解質の側壁
58 接着層
60 燃料電池導体
62 第1の導電性部材
64 第2の導電性部材
66 第3の導電性部材
68 保護層
70 基材
72 露出領域
76 第1の複数導電性部材
78 支持面の露出領域
80 第2の複数導電性部材
82 第2の複数の導電性部材の露出面
84 埋め込まれていない電流コレクタ
84' 埋め込まれていない導電性部材
86 露出通路
88 燃料極/空気極の支持面
90 電極層
92 第1の複数の電流コレクタ
96 薄膜電流コレクタ
98 第1の電極層
100 第2の電極層
C 電流コレクタの例示的な長さ
L 負荷
S 電気貯蔵装置
Claims (19)
- 複数の燃料電池アセンブリ(12)であって、該複数の燃料電池アセンブリ(12)の各々が、
長さ(34)を有する電解質(14、14'、14'')及び、
長さ(36)を有し、前記電解質(14)の一方の側に配置されている燃料極(16)及び、
長さ(38)を有し、前記電解質(14)の前記一方の側又は反対の側に配置されている空気極(18)からなる前記複数の燃料電池アセンブリ(12)と、
複数の電流コレクタ(20)であって、該複数の電流コレクタ(20)の各々が、
前記電解質(14)、前記燃料極(16)及び前記空気極(18)のうちの少なくとも1つの中に埋め込まれており、且つ前記それぞれの長さ(34、36、38)の連続体として存在している導電性物質からなり、該導電性物質が前記電解質(14、14'、14'')、前記燃料極(16)、前記空気極(18)のうち少なくとも1つを電着するための電極として機能する、前記複数の電流コレクタ(20)と、
を具備する燃料電池(10、10'、10''、10'''、10'''')であって、
前記複数の電流コレクタ(20)の少なくともいくつかが、前記電解質(14、14'、14'')、前記燃料極(16)及び前記空気極(18)のうちの少なくとも1つから選択的に除去され、それによって少なくとも1つのガス流路(26)が設けられてなる燃料電池。 - 負荷(L)と、
前記負荷(L)に接続されている請求項1に記載の燃料電池(10、10'、10''、10'''、10'''')と、
を具備する電気機器。 - 前記複数の電流コレクタ(20)の各々が、前記電解質(14、14'、14'')内に埋め込まれており、且つ前記複数の電流コレクタ(20)の各々が、前記電解質(14、14'、14'')の前記長さ(34)の連続体として存在している個別の露出面(23)を有しており、該露出面(23)が前記燃料極(16)又は前記空気極(18)によって被覆されている請求項1に記載の燃料電池(10、10'、10''、10'''、10'''')。
- 前記複数の電流コレクタの各々が、前記燃料極(16)及び前記空気極(18)の少なくとも一方の中に埋め込まれており、且つ前記複数の電流コレクタ(20)の各々が、前記燃料極(16)又は前記空気極(18)の前記それぞれの長さ(36、38)の連続体として存在している個別の露出面(22)を有しており、該露出面(22)が前記電解質(14、14'、14'')によって被覆されている請求項1に記載の燃料電池(10、10'、10''、10'''、10'''')。
- 前記複数の電流コレクタ(20)の各々が、長さ(C)を有しており、且つ前記電流コレクタの長さ(C)、前記燃料極の長さ(36)、前記空気極の長さ(38)、及び前記電解質の長さ(40)がそれぞれ、0.01cm〜12cmの範囲にある請求項1、3、4のいずれか1つに記載の燃料電池(10、10'、10''、10'''、10'''')。
- 隣り合う電流コレクタ(20)の間に幅(44)があり、前記燃料極(16)及び前記空気極(18)がそれぞれ厚さ(46)を有しており、且つ前記燃料極の厚さ(46)及び前記空気極の厚さ(46)が前記隣り合う電流コレクタ(20)間の幅(44)の1/2よりも小さい請求項1及び請求項3から5のいずれか1つに記載の燃料電池(10、10'、10''、10'''、10'''')。
- 前記燃料極(16)が幅(48)を、前記空気極(18)が幅(48')をそれぞれ有しており、且つ空気極の幅(48')と燃料極の幅(48)が異なる請求項1及び請求項3から6のいずれか1つに記載の燃料電池(10、10'、10''、10'''、10'''')。
- 燃料電池(10、10'、10''、10'''、10'''')を作製する方法であって、
電解質層(14)上に第1(62)及び第2(64)の導電性部材(20)を付着させるステップであって、前記第1(62)及び第2(64)の導電性部材(20)の各々が露出面(22)を有し、該露出面(22)を前記電解質(14)と接触していない面とするステップと、
前記第1の導電性部材(62)の前記露出面(22)に、燃料極層(16)及び空気極層(18)の一方を付着させるステップであって、前記第1の導電性部材(62)を前記燃料極層(16)及び前記空気極層(18)の前記一方の電流コレクタ(20)とするステップと、
前記第2の導電性部材(64)の前記露出面(22)に、前記燃料極層(16)及び前記空気極層(18)のもう一方を付着させるステップであって、前記第2の導電性部材(64)を前記燃料極層(16)及び前記空気極層(18)の前記もう一方の電流コレクタ(20)とするステップと、
からなる方法。 - 燃料電池(10、10'、10''、10'''、10'''')を作製する方法であって、
前記燃料極層(16)と前記空気極層(18)のうちの少なくともいくつかの上に、複数の第3(66)の導電性部材(20)を付着させるステップと、
前記第3(66)の導電性部材(20)の上に、第2の電解質層(14)を付着させるステップと、
をさらに有する請求項8に記載の方法。 - 基材(70)上に複数の第1(62)及び第2(64)の導電性部材(20')を付着させるステップであって、前記第1(62)及び第2(64)の導電性部材(20')の各々が第1の露出面(22)を有し、該第1の露出面(22)が前記基材(70)と接していない面であり、且つ前記基材(70)が露出領域(72)を有し、該露出領域(72)を前記複数の第1(62)及び第2(64)の導電性部材(20')と接していない領域とするステップと、
前記第1(62)及び第2(64)の導電性部材(20')の前記第1の露出面(22)上及び前記基材の前記露出領域(72)上に、電解質(14)を付着させるステップと、
前記第1の導電性部材(62)、前記電解質(14)、前記第2の導電性部材(64)の繰り返しパターンからなる個別の領域(74)を露出させるために所定量の基材(70)を除去するステップであって、前記第1(62)及び第2(64)の導電性部材(20)の各々が第2の露出面(23)を有し、前記第2の露出面(23)を前記基材(70)の除去された面とするステップと、
前記第1の導電性部材(62)の前記第2の露出面(23)上に、燃料極層(16)及び空気極層(18)の一方を付着させるステップであって、前記第1の導電性部材(62)を前記燃料極層(16)及び前記空気極層(18)の前記一方の電流コレクタ(20)とするステップと、
前記第2の導電性部材(64)の前記第2の露出面(23)上に、前記燃料極層(16)及び前記空気極層(18)のもう一方を付着させるステップであって、前記第2の導電性部材(64)を前記燃料極層(16)及び前記空気極層(18)の前記もう一方の電流コレクタ(20)とするステップと、
からなる燃料電池(10'')を作製する方法。 - 燃料極表面(16)、空気極表面(18)、及び基材(70)のうちの1つの上に、第1の複数(76)の導電性部材(20)を付着させるステップであって、前記第1の複数(76)の導電性部材(20)の各々が露出面(21)を有し、該露出面(21)が前記燃料極表面(16)、前記空気極表面(18)、及び前記基材(70)のうちの前記1つと接していない面であり、前記燃料極表面(16)、前記空気極表面(18)、及び前記基材(70)のうちの前記1つが露出領域(78)を有し、該露出領域(78)を前記第1の複数(76)の導電性部材(20')と接していない領域とするステップと、
前記第1の複数(76)の導電性部材(20)の前記露出面(21)上及び前記露出領域(78)上に、第1の電解質層(14)を付着させるステップと、
前記第1の電解質層(14)上に、前記複数の第1(62)の導電性部材及び複数の第2(64)の導電性部材(20)を付着させるステップであって、前記複数の第1(62)及び第2(64)の導電性部材(20)の各々が露出面(22)を有し、該露出面(22)を前記第1の電解質層(14)と接していない面とするステップと、
前記第1の導電性部材(62)の前記露出面(22)上に、燃料極層(16)及び空気極層(18)の一方を付着させるステップであって、前記第1の導電性部材(62)を前記燃料極層(16)及び前記空気極層(18)の前記一方の電流コレクタ(20)とするステップと、
前記第2の導電性部材(64)の前記露出面(22)上に、前記燃料極層(16)及び前記空気極層(18)のもう一方を付着させるステップであって、前記第2の導電性部材(64)を前記燃料極層(16)及び前記空気極層(18)の前記もう一方の電流コレクタ(20)とするステップと、
隣接する前記燃料極層及び前記空気極層(16、18)の間に、第2の電解質層(14)を付着させるステップと、
前記燃料極層(16)及び前記空気極層(18)のうちの少なくともいくつかの上に、前記第2の複数(80)の導電性部材(20')を付着させるステップであって、前記第2の複数(80)の導電性部材(20')の各々が露出面(82)を有し、該露出面(82)を前記燃料極層(16)及び前記空気極層(18)の前記一方と接していない面とするステップと、
前記第2の複数(80)の導電性部材(20')の上に第3の電解質層(14)を付着させるステップと、
からなる燃料電池(10、10')を作製する方法。 - 請求項8から11のいずれか1つに記載の燃料電池を作製する方法であって、
前記複数の電流コレクタ(20)の各々が、前記電解質(14、14'、14'')内に埋め込まれており、且つ前記複数の電流コレクタ(20)の各々が、前記電解質の前記長さ(34)の連続体として存在している個別の露出面(23)を有し、該露出面(23)が前記燃料極(16)又は前記空気極(18)の一方によって被覆されている方法。 - 請求項8から11のいずれか1項に記載の燃料電池を作製する方法であって、
前記複数の電流コレクタ(20)の各々が、前記燃料極(16)及び前記空気極(18)の少なくとも1つの中に埋め込まれており、且つ前記複数の電流コレクタ(20)の各々が、前記燃料極(16)及び前記空気極(18)の前記それぞれの長さ(36、38)の連続体として存在している個別の露出面(22)を有し、該露出面(22)が前記電解質(14、14'、14'')によって被覆されている方法。 - 前記燃料極層(16)及び前記空気極層(18)の前記一方及び前記もう一方を付着させるステップが、電解析出又は電気泳動析出によって達成される請求項8から13のいずれか1つに記載の方法。
- 前記複数の第1(62)、第2(64)、及び第3(66)の導電性部材(20')のうちの少なくとも1つを選択的に除去することで、少なくとも1つのガス流路(26)を設けるステップをさらに有する請求項8から14のいずれか1つに記載の燃料電池を作製する方法。
- 前記燃料極(16)及び前記空気極(18)の前記一方を付着させる前に、前記第1(62)及び第2(64)の導電性部材(20')上に保護層(68)を付着させるステップをさらに有し、前記保護層(68)が、燃料極(16)/電解質(14)/空気極(18)の焼結温度において、前記第1(62)及び第2(64)の導電性部材(20')の凝集を防ぐ請求項8から15のいずれか1つに記載の方法。
- 電極(16、18)を作製する方法であって、
電極(16、18)の第1の層(98)を付着させるステップと、
前記電極(16、18)の前記第1の層(98)上に少なくとも1つの電流コレクタ(20)を付着させるステップと、
前記少なくとも1つの電流コレクタ(20)上及び前記電極(16、18)の前記第1の層(98)の露出面上に、前記電極(16、18)の第2の層(100)を付着させ、それにより前記電極(16、18)内に少なくとも1つの電流コレクタ(20)を埋め込むステップと、
からなる方法。 - 複数の燃料電池アセンブリ(12)であって、該複数の燃料電池アセンブリ(12)の各々が、
電解質(14)及び、
長さ(36)を有し、前記電解質(14)の一方の側に配置されている燃料極(16)及び、
長さ(38)を有し、前記電解質(14)の前記一方の側に配置されている空気極(18)からなる前記複数の燃料電池アセンブリ(12)と、
複数の電流コレクタ(20)であって、該複数の電流コレクタ(20)の各々が、
前記燃料極(16)及び前記空気極(18)の少なくとも1つの中に埋め込まれており、且つ前記それぞれの長さ(36、38)の連続体として存在している前記複数の電流コレクタ(20)と、
からなる燃料電池。 - 前記燃料電池(10、10'、10''、10'''、10'''')が、固体電解質形燃料電池である請求項1から18のいずれか1つに記載の発明。
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