JP5166038B2 - 燃料電池用のアセンブリ製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、全体的に、燃料電池用のアセンブリ製造方法に関する。

従って、本発明は、燃料電池の分野及び、より具体的にはしかし非限定的であるが、固体酸化物型（いわゆる固体電解質型燃料電池（ＳＯＦＣ））の燃料電池の分野に関する。

この種の燃料電池は、定置用途に、そして、補助動力装置に特に好適である。

従来、燃料電池は、複数の積層された燃料電池ユニットで形成される。各ユニットは、バイポーラプレートとも呼ばれるシールされたプレート又はインターコネクタ、そして、カソード、電解質、及びアノードからなる燃料電池の単位セルからなる。２つの電極うち一方には、シールされたプレートが接触している。

通常、燃料電池ユニットにおける４つの構成要素（すなわちシールされたプレート、カソード、電解質及びアノード）が、使用される生産技術と同様に、単数又は複数の材料の選択をそれらの製作に適合させて、非常に個別のそして異なる機能性を満たすことを意図していることに留意すべきである。

このように、（２つの直接連続している単位セルの間にガスを供給及び排出するために通常使用される）シールされたプレートが、このプレートによって離隔される２つの電極内に存在するガス間の完全封止を提供するため、良好な高密度の電子伝導体でなければならないことが知られている。例示として、上述したシールされたプレートは、ガスの供給及び排出を提供せずに、２つの電極のシールされた分離の機能のみを満たすように設計されてもよい。ガスの供給及び排出は、追加的な適当な手段を介して成し遂げられる。

更に、アノード及びカソードは、良好な電子的伝導率を有さなければならず、電解質へのガスのアクセスを制限しないように、十分に大きい有孔率を有さなければならない。

最後に、電解質は、ガスへの良好な封止を提供するために濃密でなければならず、イオン伝導率を有するだけである。

単位セル及びシールされたプレートを別に製造することは従来技術から公知であり、これらのプレートは、例えば、仏国特許第２８３６２８２号明細書中に記載されているようなレーザー・シンタリングといった、異なる生産技術によって得られうる。そして、これらの組み立てが続行される。

従って、この種の処理からもたらされる重大な欠点は、明らかに最適化されない製造時間にあり、それゆえ、非常に高コストである。例示として、この長い製造時間は、実施される組立作業の著しい数からだけでなく、これらの作業を実行することの難しさからも生じる。

一方では、これらの組立作業の間、単位セル及びシールされたプレートは、それから、特にこれらの小さい厚さ及びこれらの脆い材料による脆性のため、顕著でないとはいえない悪化を生じるリスクのある作業の取扱いに晒される。もちろん、いかなる低下も、著しい追加費用につながりうる。

最後に、これらのエレメントを一緒に組み立てることにはガスケット及び機械的接続手段の介入を必要とすることが指定される。そして、ガスケット及び機械的接続手段の品質及びそれらの組立精度に依存して、燃料電池の全ライフサイクル間における燃料電池内部で確実な封止が必然的には保証されない。

従って、本発明の目的は、従来技術の成果に関する上述した欠点を少なくとも部分的に直す燃料電池用アセンブリ製造方法を提案することである。

これを行うため、本発明の対象は、カソード、電解質、及び、アノード、から取られる少なくとも２つの隣接セル部材、及び、シールされたプレートを備える、燃料電池用アセンブリの製造方法である。

この方法は、下記の連続したステップ、
ａ）予め堆積したパウダー層を、レーザー・シンタリングによって、少なくとも部分的に固めて、これにより、アセンブリの区域を形成すること、
ｂ）予め堆積して少なくともレーザー・シンタリングによって部分的に固まったパウダー層上に、同一又は異なる組成を有するパウダーの連続的な層を堆積させること、
によって適用され、
これらのステップａ）及びｂ）は、異なる性質の少なくとも２つのセル部材を備えるアセンブリを共に形成する、レーザー・シンタリングによる固化ステップの達成で互いに統合されて作製される、積層された区域が得られるまで互いに繰り返される。

本発明によれば、得られた区域のうちの少なくとも１つが、異なる有孔率の少なくとも２つの領域を有するように、この方法は適用される。

換言すれば、本発明の対象である方法は、レーザー・シンタリング技術を用いてセルの少なくとも２つの部材を集積するアセンブリを連続的に製造することに適している。

それ故、得られるセル部材間において追加的な機械の組立処置を続行する必要がないという意味において、製造時間が大幅に最適化されることは明らかである。これは、セル部材が、アセンブリの連続的な区域をもたらすパウダー層のレーザー・シンタリングの間に、自動的に互いに統合されるためである。

さらに、積層されてその後に互いに少なくとも部分的に焼結されたパウダー層の数は、非常に大きくてもよいので、本発明による方法を適用することで得られたアセンブリが、セルのいくつかの部材又は複数のセルユニットさえも、又はさらにその全体の中に燃料電池を容易に備えうることは明らかである。

このアセンブリが多くの間隔区域（インターバルセクション）として現れるという事実は、セル部材の処理作業が縮小していることを意味する。従って、これらの処理作業と関連した悪化の虞が、相対的に低下する。このことは、実行される処理作業の数の減少によって特に説明されるが、厚さの小ささで脆性が高まっているセルユニットの部材ではなく、積層された部材からなるセルアセンブリをオペレータが多くの場合扱うように導かれるという事実によっても説明される。

一方、同一のアセンブリにおけるセル部材間に追加の機械的結合手段を提供することは必要でない。何故なら、この機械的な支持機能は、レーザー・シンタリング間に自動的に得られるからである。この技術は、部材間において極めて満足な支持を有利に提供する。

この理由により、異なる区域を作製するためにレーザー・シンタリング技術を適用することは多くの利点を有していることに留意すべきである。

実際、この非常によく習得された技術を用いて、合理的なコストで複合形状を提供することが可能である。このような方法で、この分野において現在使用されている他の生産技術によって得ることが困難又は不可能な複合形状のセル部材を備えるアセンブリを作製することが、従って可能となる。このことは、ガスの適正な分布を提供するために、チャネルを複合形状と統合可能なシールされたプレートに対する顕著なケースでありうる。通常、問題が４つのセル部材のうちの１つにおいての特定形状を提供することであるときに、このシンタリング・テクニックはいくるかの効果を見出す。加えて、このレーザー・シンタリング技術によって粗面がアセンブリの部材上に形成されうる。そして、この粗面は、必要に応じて他のセル部材に、例えば、本発明の対象である方法に従って作られる他のアセンブリに帰属する他のセル部材に、良好な粘着力を提供する。例として、シールされたプレート上の粗面を形成することで、それと隣接している電極に非常に良好な粘着力が提供され、従って、このシールされたプレート及びこれに直接連続している単位セルとの間に極めて強い連結が得られうる。

さらに、複合形状を提供可能であるという事実は、多数のセル部材を備えているアセンブリ（例えば単位セル及びシールされたプレートを具備しているアセンブリ）の製造を容易に考慮する実現性を提供する。

更に、固められるパウダー層の領域上で最大精度を得るためにＣＡＤファイルによって制御される、このいわゆるラピッドプロトタイピング技術は、この燃料電池のケースのように、区域の積層方向における組成及び不均一の有孔率を有しているアセンブリを作製することに非常に好適である。

実際、本発明の特徴の１つは、おそらくシンタリングの前に異なる圧密を有する、異なる材料のパウダーの積層によって、異なる有孔率及び／又は組成を有する隣接セルにおける少なくとも２つの部材を得るための実現性が提供されるという事実にある。従って、このレーザー・シンタリング技術で、アセンブリは比較的容易に有利に作られることができる。そして、このアセンブリにおける各セル部材は、特に電子／イオン誘電率に関して、そして、封止に関して、遭遇するニーズに適した、組成／有孔率を有する。

この点で、この区域における積層方向のアセンブリ内部での組成及び／又は有効率を提供しうるだけでなく、必要であれば、この同じ積層方向に沿って、このアセンブリの同じセル部材内部で組成及び／又は有孔率勾配を提供することにも留意すべきである。

この点で、セル部材のいずれかの構造に入ることを意図して得られた区域のうちの少なくとも１つが、異なる有孔率の少なくとも２つの領域を有するように、本発明の方法を適用するという事実が本発明の特徴の１つであることに留意すべきである。例えば、このことは、この層の主平面における同一層のパウダー上に不均一な方法で行われ、レーザー・シンタリングによって成されうる。より詳しくは、この具体的な特徴は、この層のシンタリングに対する適用状態（レーザー出力等）を変えることによって、容易に得られうる。

この種の実現性とともに、例えば異なる有孔率の少なくとも２つの領域（一方は比較的多孔質でありそして他方は非常に密度の高い）を有する、アセンブリの一つ以上の区域を得ることはそれから考察されうる。これらの領域は、従って、この同一の区域の主平面における有孔率勾配を生じるために使用されうる。この性質は、電極の自由端の一部又は全体に封止を提供するために更に使用されてこれらの部位は濃密になりうるが、これらの電極の中心部は、ガスのアクセスを電解質に制限しないために十分に大きい有孔率を当然保持する。このために、電極での封止を提供するために密度を高められた焼結領域を提供する実現性に加えて、この封止機能を満たすために、一つ以上のガスケット（例えばガラス・ガスケット）を提供することも代換的に可能である。

最後に、欧州特許第１，０５８，６７５号明細書で特に説明されるように、レーザー・シンタリング技術が当業者に知られている任意の方法で適用されうることに留意すべきである。本発明の適用中にいくつかの材料が使用される好適なケースにおいて、この文献に記載されているデバイスはそれから、異なる材料のいくつかのパウダーをこのデバイスに供給可能なパウダー分配システムに連結されてもよい。

好ましくは、言及されているように、もちろん、異なる組成物を有するセル部材を得る目的で、パウダー層のうちの少なくとも２つが異なる構成を有するように、及び／又は、少なくとも一つのセル部材自体がこの区域の積層方向の組成勾配を有するように、この方法は適用される。後者の場合、この利点は、アセンブリ内で使用される異なる材料の熱膨張係数の違いによって生じうる有害な結果を克服する実現性にありうる。しかしながら、同一のセル部材内におけるこの組成勾配については、例として、この反応表面の三次元性のために、反応表面は、電極で増加しうる。

好ましくは、パウダー層のうちの少なくとも２つが異なる厚さを有するように、この方法は適用される。アセンブリの特定のセル部材を形成することを意図した区域を形成するために必要なパウダー層は、実際、このアセンブリの他のセル部材を形成することを意図する区域を形成するために必要なパウダー層のものと異なる厚さを有するようにされうる。繰り返すが、明らかに、同じセル部材の形成に関係する層の厚さも、生じたニーズに応じて変化しがちである。

更に、少なくとも１つのパウダー層がシンタリングによって少なくとも部分的に固められる前に圧縮されるように、この方法は提供されうる。この予備的な圧縮については、シンタリングの後に、圧縮されなかった場合におけるものよりも濃密な区域を得ることが、可能である。

例として、圧縮は、文献欧州特許第０５８，１７５号明細書、又は、当業者に知られている他の任意の方法で記述されているような、同一又は類似の方法において成し得る。

また好ましくは、得られた区域のうちの少なくとも２つが異なる有孔率を有するように、この方法は適用される。使用するパウダーの組成を変えることによって、レーザー・シンタリングの適用条件（レーザー出力等）を変化させることによって、パウダー又はパウダーの混合物に孔形成材料を加えることによって、そして、上述のような単数又は複数の予備圧縮を実行することによっても、この特徴は、得られうる。

当然、この特殊性で、このセル用アセンブリの部材の各々が適切な有孔率を有するセル用アセンブリを作ることは基本的に可能である。この点で、セル部材の各々の構成区域の各々自身が、その主平面の有孔率勾配を有しうることが想起される。

異なる有孔率を２つの得られた区域が有することによる特殊性が、特に電極又は電解質を取扱うときに、燃料電池の２つの隣接する部材が非常に異なる有孔率を有しがちであるという意味において相対的に有利に思われる。

好ましくは、アセンブリは、アノード、電解質及びカソードで形成され、共に燃料電池の単位セルを形成する。

他の実現性は、アノード、電解質及びカソードからなる、燃料電池の単位セル及びシールされたプレートによって形成される、いわゆる燃料電池ユニットアセンブリを、再度連続的に、作製する事実にある。このような場合、レーザー・シンタリング中に直接得られる、シールされたプレート及び単位セル間の接合は、有利に非常に満足しうるものである。

また、このアセンブリは、複数の隣接する燃料電池ユニットからなっていてもよい。各ユニットは、シールされたプレート、並びに、アノード、電解質及びカソードからなる燃料電池の単位セルからなる。従って、このような場合、アセンブリは、積層されたパウダー層のレーザー・シンタリングによって、連続的に得られうる燃料電池の全体である。

当然、隣接セル部材の他の任意の関連物も、考察されうる。

例として、これらの層を作製するために使用される単数又は複数のパウダーは、セラミックパウダー、金属パウダー、金属合金パウダー、金属セラミック複合パウダー及び上述したパウダーの混合物によって形成される群から選択される。さらに、有機製品がこれらのパウダー又はパウダーの混合物に添加されうることに留意すべきである。

最後に、このアセンブリは固体酸化物燃料電池（ＳＯＦＣ）を形成することを好ましくは意図していることを示す。

本発明における他の効果又は特徴は、後述の本願明細書における詳細な非限定的な説明において明らかになる。

この説明は、添付の図面を参照してなされる。

まず最初に、図１Ａ−１Ｆを参照すると、本発明における第１の好ましい実施の形態による製造法の異なるステップが時間順において図式的に例示される。そして、その目的は、図１Ｆに見られるセルにおける単位セルの形状を想定した燃料電池用アセンブリ１をレーザー・シンタリングによって作ることである。

この方法を適用するために、本願明細書に参照として組み込まれる欧州特許第１，０５８，６７５号明細書に記載されているような、ラピッドプロトタイピング・デバイスが用いられうる。当然に、当業者に公知でパウダー層のレーザー・シンタリングを提供可能な他の任意のデバイスは、本発明の範囲内において、留保されうる。

全体的に、図１Ａにおいて部分的に例示されるこのラピッドプロトタイピング装置２は、フレーム５中に設けられるシリンダ４と、ピストン６によって底部側に区切られるキャビティを定めているシリンダ４を具備する。シリンダ４及び本願の方法によって得られうるアセンブリ１は、もちろん、本発明の範囲内において、当業者に知られている任意の形状を有しうる。

このシリンダ４内部に、予め堆積されたパウダー層をベースにして、サポート上に堆積されて、そして、アセンブリの区域Ｓｎを形成するために、レーザー・シンタリングによって少なくとも部分的に固められる、パウダー層Ｃｉが見られる。このように、パウダー層Ｃｉは、区域Ｓｎによって形成されるサポートの固められた部分、及び、パウダー残留物の形状と考えられるこのサポートのおそらく固まっていない部分との両方の上に置かれていることを理解すべきである。

このことはこの図１Ａで明らかに示されているように、パウダー層Ｃｉは、区域Ｓｎを集積しているサポートの上側表面上に置かれるように、そして、フレーム５によって規定される作動面８として同一面中に在る上側表面を有するように、堆積される。例示として、このパウダー層Ｃｉの堆積は、欧州特許第１，０５８，６７５号明細書中に記述されているような斜角のローラー又は標準的なローラー（図示せず）によって実施されうるし、又は、保持されるパウダーは、異なる材料のいくつかのパウダーをこのデバイス２に供給可能なパウダー分配装置（図示せず）から由来しうる。このような場合、異なる材料のパウダーを分配するためのこのシステムは、欧州特許第１，０５８，６７５号明細書に記載されている装置の第２のシリンダで代用されて、そして、単一のパウダータンクを形成しうる。

また例示として、一旦層Ｃｉが堆積して、シリンダ４の上部に割り当てられているスペースの全体を占めると、この層Ｃｉは、必要に応じて、シンタリングの前に密度を上昇させるために圧縮を受けることができ、この圧縮は、例えば欧州特許第１，０５８，６７５号明細書で記述されるようなローラーによって、又は、当業者に知られている他の任意の技術によって適用される。

パウダー層Ｃｉに対するシンタリングの前のコンパクト性、厚さ及び構成材料は、所望される区域の特性によって決定され、そして、パウダー層Ｃｉは、好ましくは図１Ｂに概略的に示されたレーザー源１０によって、レーザー・シンタリングによる少なくとも部分的な固化ステップに従う。

このレーザー源１０はＣＡＤファイルを具備しているコンピュータ手段１２によって制御される。このコンピュータ手段１２は、パウダーＣｉの層の意図された部分だけを正確に固めることが可能であり、従って、この層の他の部分は、パウダー状の状態のままになっている。もちろん、この層Ｃｉの固められる部分は、望まれる区域の特徴に従って決定される。そして、この区域に関しては、その後にアセンブリ１のセル部材の一つの部位を形成することを意図している。従って、層Ｃｉは、いかなるパウダー残留物を残すことなく、レーザー・シンタリングによって完全に固められうることも当然理解すべきである。

更に、レーザー・シンタリングパラメータ（出力、速度、レーザースキャニング、等）を変化させる実現性が、レーザー・シンタリングによって得られる区域の最終的な有孔率に影響しうる他の手段であることが想起される。

サポートの区域Ｓｎに統合されるときに層Ｃｉの固められる部分が同時に固まるように、シンタリングによるこの固化ステップが適用される点にも留意される。

例示として、層のパウダーＣｉは、この固化ステップの速度の迅速性を高めるために、そして、レーザー源１０によって提供されなければならないエネルギーを減らす目的で、シンタリングの前に所与の温度、例えば多くても９００℃に維持されうる。

一旦層Ｃｉの固化が完了されると、この固化された層は、おそらくパウダー残留物が付随するアセンブリの区域Ｓｎ＋１の形状をとり、これが図１Ｃに図式的に示される。

シリンダ４によって規定されるキャビティは、そして、複数の区域Ｓ１、Ｓ２…Ｓｎ＋１で充填される。これらの区域は、区域１４の積層方向に沿って積層され、ピストン６の変位方向（参照せず）と平行している。そして、注意深く決定された特徴（構成、厚さ、シンタリングの前の圧縮、等）を有するパウダーを主成分として、レーザー・シンタリングによって連続して作製される。更に、これらの固体区域Ｓ１、Ｓ２…Ｓｎ＋１は、互いに統合されて、パウダー状の状態に常に現れる凝固していない残余部分に関連している。

この方法の適用は、堆積させたい後述のパウダー層Ｃｉ＋１（図示せず）の厚さに等しい距離だけピストン６を下降することによって続けられ、このことは図１Ｄにおいて示される。実際、ピストン６の下降によって、シリンダの上側部分でスペース１６の自由化がもたらされ、その中で、上述の層Ｃｉ＋１が堆積されて、層自体はレーザー・シンタリングによって固化を受けることを意図している。

このように、これらのレーザー・シンタリング固化及び連続したパウダー層堆積ステップは、区域の数《ｐ》が得られるまで、必要に応じて多くの時間として交互に繰り返される。そして、３つのセル部材１８、２０及び２２を共に備えるアセンブリ１を形成する。

図１Ｅにおいて、シリンダ４から引き出されて区域Ｓ１、Ｓ２…Ｓｐを備えるアセンブリ１は、上述した区域だけではなく、シンタリング操作の間に固まっていない部位に対応するおそらくパウダー残留物とも統合したブロックとして示されているように、まだ最終形態ではない構成を示している。

このために、図１Ｆにおいて例示されて、更に参照番号１によって示されるように、燃料電池の単位セルを得るために、例えば単にブロックから容易に抽出されうるパウダー粒を空にすることによって、これらのパウダー残留物の除去が続行される。一旦このステップが達成されると、この単位セル又はアセンブリ１におけるアノード１８、電解質２０、カソード２２は、積層方向１４の有孔率勾配と同様に、組成勾配を全体的に有しうることが見られる。前述のように、これは各々のセル部材１８、２０、２２であり、この同じ積層方向の組成及び有孔率勾配を有しうる。

まだ例示の実施例として、このアセンブリ１のオーブン中の熱処理の実行及び／又はレーザーの再融解は、電解質を形成するため、そして、シールされたプレートが単一部材としてアセンブリの統合された部分でなければならないときに可能であればシールされたプレートを形成するためといった、特定の区域の緻密化を向上する目的で、そして、ラピッドプロトタイピング装置２によって連続的に得る目的で、処理されるレーザーの生成中に行われうるということが特定される。

この点で、これが図１Ａ−１Ｆにおいて例示されない場合であっても、本発明の特性のうちの１つが、異なる有孔率の少なくとも２つの領域を有する１つの区域を得るという事実にあることに留意すべきである。そして、これは、例えば、所与のパウダー層のシンタリングによって固化する間、シンタリング・パラメータを変えることによって達成される。セル部材のいずれかを形成することを意図する単数又は複数の区域に設けられるこれらの異なる領域は、遭遇されたニーズに応じて、それから、関連した区域の主平面の有孔率勾配を生じるために使用されうる。

ここで、図２を参照すると、アセンブリの一部又は燃料電池の単位セル１００が見られる。そして、これは、上記の第１の実施の形態における特定の応用である本発明の好ましい第２の実施の形態を適用すると、即座に、得られうる。

実際、このセル１００を得るために使用する方法は、上述のものと類似している。そして、その特殊性は、例えばこの区域の主平面における有孔率勾配を形成するために、異なる有孔率の少なくとも２つの領域を有するアノード１１８の２つの構成する部分を作製することにある。カソード（図２に示されない）及び／又は電解質２０でも提供される、異なる有孔率の領域を有するこの実現性は、非常に濃密になりうる、アノード１１８の自由端１１８ａの全体又は一部で封止を提供するために基本的に使用される。実際、アノードの各構成区域が比較的多孔質の中心部及び非常に密集した単数又は複数の端部を有するように作られるときに、これらの端部はそれから、アノード１１８の非常に密度の高い自由端１１８ａを共に形成するものである。このように、通常、電極の形成を意図している各区域のシンタリングの間、レーザー・シンタリングは少なくとも一つの端部領域を得るために実施され、中心領域に対して相対的に密度を高められる。

アセンブリが円弧形区域を有することを意図するときに、各電極は、封止を提供するために部分的に又は完全に緻密化された環状部分として単一の自由端を有することも、明確化される。

図３を参照すると、本発明の好ましい第３の実施の形態の適用中に連続的に得られうる燃料電池アセンブリ又はユニット２００が示されうる。

このように、この第３の実施の形態を適用するために、堆積して、それから焼結させられるパウダー層の数は、第１の実施の形態において遭遇されるものに対して、増加してもよい。何故なら、互いに統合されて作製されて単一部片として現れる区域は、単位セル１、１００のみならず、シールされたプレート２４をも形成するからである。

このために、シールされたプレート２４がアノード１８又はカソード２２と差異無く統合されうることが、特定される。さらに、焼結パウダー層に基づいて形成されてこのシールされたプレート２４を形成している区域の特徴は、このプレートと関連した機能性に従って、特に決定される。実際、このプレートは、シールされた中心部２４ａ（図３において例示されるケース）のいずれかの側部のガスの供給及び排出を提供する役割を有しうる。このために、公知の方法のプレート２４は、シールされた部分２４ａの各側部上に配置される複合の形状のチャネルを有する２つの領域２４ｂを備える。しかしながら、このシールされたプレートがガスを交差させるための単一の領域を備え又はシールされた部分のみを備えているケースも、本発明によってカバーされうる。この点で、これらのシールされたプレートが通常バイポーラのプレート又はインターコネクタ（連絡管）と呼ばれていることに留意すべきである。

もちろん、この第３の実施の形態において、この提供は、異なる有孔率の少なくとも２つの領域を有する少なくとも一つの区域を得るためにもなされうる。これは、所与のパウダー層上のシンタリングによって、固化の間のシンタリング・パラメータを変えることによって例えば達成される。

最後に、図４を参照すると、本発明の好ましい第４の実施の形態の適用の間、連続的に得られうる、燃料電池の複数の隣接するユニット又はアセンブリ３００は、見られうる。

この好ましい第４の実施の形態において、図３において見られるように、区域の積層方向に積層されるいくつかのセルユニット２００からなる、アセンブリ３００を単一部片として製造することは従って、考察される。従って、パウダー層の堆積及びそれらのシンタリングを必要に応じて多くの時間繰り返すことによって、燃料電池の全体を形成している多くの部材になることは、従って、都合良く可能である。

このように全ての好ましい実施の形態において上述してきたように、アセンブリの封止が、主に電極で、このアセンブリの製造中に、好ましくはこれらの電極の１つの領域／端領域の密度を高めることによって、及び／又はガラス・ガスケット（図示せず）を加えることによっても、好適に提供される点に注意することは重要である。

［例示の実施形態］
アノード：
・組成：サーメット：ニッケル、イットリウム化されたジルコニア
・有孔率：約１０％及び５０％の間
・厚さ：約２０μｍ及び５０μｍの間
電解質：
・組成：イットリウム化されたジルコニア
・有効率：約５％未満
・厚さ：約２０μｍ及び１００μｍの間
カソード：
・組成：ストロンチウムによってドープされたランタン亜マンガン酸塩
・有孔率：約１０％及び５０％の間
・厚さ：約２０μｍ及び５０μｍの間
シールされたプレート（インターコネクタ）：
・組成：ランタン・クロム鉄鉱
・有孔率：約５未満％
・厚さ：約１０ｍｍ及び約５ｍｍの間
アセンブリのセル部材毎のパウダー層の数：約１〜１０μｍ

もちろん、非限定的な例としてのみ記述される製造方法に対する様々な変更は、当業者によってなされうる。

図１Ａは、本発明における第１の好ましい実施の形態による製造方法の図式化された連続したステップの異なる図を例示する。そして、この方法は、図１Ｆにおいて視られる燃料電池の単位セルによって形成されるアセンブリを得るために適用される。 図１Ｂは、本発明における第１の好ましい実施の形態による製造方法の図式化された連続したステップの異なる図を例示する。そして、この方法は、図１Ｆにおいて視られる燃料電池の単位セルによって形成されるアセンブリを得るために適用される。 図１Ｃは、本発明における第１の好ましい実施の形態による製造方法の図式化された連続したステップの異なる図を例示する。そして、この方法は、図１Ｆにおいて視られる燃料電池の単位セルによって形成されるアセンブリを得るために適用される。 図１Ｄは、本発明における第１の好ましい実施の形態による製造方法の図式化された連続したステップの異なる図を例示する。そして、この方法は、図１Ｆにおいて視られる燃料電池の単位セルによって形成されるアセンブリを得るために適用される。 図１Ｅは、本発明における第１の好ましい実施の形態による製造方法の図式化された連続したステップの異なる図を例示する。そして、この方法は、図１Ｆにおいて視られる燃料電池の単位セルによって形成されるアセンブリを得るために適用される。 図１Ｆは、本発明における第１の好ましい実施の形態による製造方法の図式化された連続したステップの異なる図を例示する。そして、この方法は、図１Ｆにおいて視られる燃料電池の単位セルによって形成されるアセンブリを得るために適用される。 図２は、本発明の対象である方法の第２の好ましい実施の形態の適用中に、得られうる燃料電池の単位セルの一部を例示する、図１Ｆのものと類似の部分図である。 図３は、本発明の対象である方法の第３の好ましい実施の形態の適用中に得られうる燃料電池ユニットの図を例示する。 図４は、本発明の対象である方法の第４の好ましい実施の形態の適用中に、共に得られうる複数の隣接する燃料電池ユニットの図を例示する。

符号の説明

１ アセンブリ
２ ラピッドプロトタイピング装置
４ シリンダ
５ フレーム
６ ピストン
８ 作動面
１０ レーザー源
１２ コンピュータ手段
１８ アノード
２０ 電解質
２２ カソード
２４ シールされたプレート
１００ 単位セル

Claims (9)

1. カソード（２２）、及び、アノード（１８、１１８）、電解質（２０）、及び、バイポーラプレート（２４）から選択される少なくとも２つの隣接セル部材を備える、固体酸化物燃料電池（ＳＯＦＣ）のための燃料電池用アセンブリ（１、１００、２００、３００）の製造方法であって、
   前記方法は、下記の連続したステップ、
   ａ）予め堆積したパウダー層（Ｃｉ）を、レーザー・シンタリングによって、少なくとも部分的に固めて、これにより、前記アセンブリの区域（Ｓｎ＋１）を形成すること、
   ｂ）予め堆積してレーザー・シンタリングによって少なくとも部分的に固まったパウダー層（Ｃｉ）上に、パウダーの連続的な層（Ｃｉ＋１）を堆積させること、
   によって適用され、
   これらのステップａ）及びｂ）は、積層された区域（Ｓ１−Ｓｐ）が得られるまで交互に繰り返され、これにより、レーザー・シンタリングによる固化ステップの実行中に互いに統合された、異なる性質の少なくとも２つのセル部材（１８、１１８、２０、２２、２４）を備える前記アセンブリを形成するものであり、
   前記方法は、前記積層された区域（Ｓ１−Ｓｐ）のうちの少なくとも１つの区域が、該区域内で、異なる有孔率の少なくとも２つの領域を有するように、適用されることを特徴とする、方法。
2. 少なくとも２つの前記パウダー層（Ｃｉ、Ｃｉ＋１）が互いに異なる組成を有するように、前記方法が適用されることを特徴とする請求項１に記載の燃料電池用アセンブリ（１、１００、２００、３００）の製造方法。
3. 少なくとも２つの前記パウダー層（Ｃｉ、Ｃｉ＋１）が互いに異なる厚さを有するように、前記方法が適用されることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の燃料電池用アセンブリ（１、１００、２００、３００）の製造方法。
4. 少なくとも１つの前記パウダー層（Ｃｉ、Ｃｉ＋１）が、レーザー・シンタリングによって少なくとも部分的に凝固する前に、圧縮されることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の燃料電池用アセンブリ（１、１００、２００、３００）の製造方法。
5. 前記積層された区域（Ｓ１−Ｓｐ）における少なくとも２つの区域が互いに異なる有孔率を有するように、前記方法が適用されることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の燃料電池用アセンブリ（１、１００、２００、３００）の製造方法。
6. このアセンブリが、燃料電池の単位セルを共に形成する、アノード（１８、１１８）、及び電解質（２０）、及びカソード（２２）で形成されることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の燃料電池用アセンブリ（１、１００）の製造方法。
7. このアセンブリが、アノード（１８、１１８）、電解質（２０）、及びカソード（２２）からなる燃料電池の単位セル、及び、バイポーラプレート（２４）で形成されることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の燃料電池用アセンブリ（２００）の製造方法。
8. このアセンブリが、複数の隣接する燃料電池ユニット（２００）によって形成され、
   各ユニットは、アノード（１８、１１８）、電解質（２０）及びカソード（２２）からなる燃料電池の単位セル、及び、バイポーラプレート（２４）からなることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の燃料電池用アセンブリ（３００）の製造方法。
9. 前記層（Ｃｉ、Ｃｉ＋１）を作製するために使用されるパウダーは、セラミックパウダー、金属パウダー、金属合金パウダー、セラミック金属複合パウダー及び上述したパウダーの混合物によって形成されるグループから選択されることを特徴とする請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の燃料電池用アセンブリ（１、１００、２００、３００）の製造方法。

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