JPH03184268A - セラミック高温燃料電池の電流伝導のための部品配置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、化学エネルギーを電気エネルギーに変換する
ための高温燃料電池に関する。その他の型の変換に較べ
てその良好な効率のために、電気化学的エネルギー変換
は、それに必要とされる装置と共に、重要性を増しつつ
ある。

本発明は、イオン導体としてセラミック固体電解質を用
いる電気化学高温電池の更に進んだ開発に関するもので
あり、その目的は、これらの電池が使用される燃料に殆
ど独立であること、及び空間を節約する配置を提供する
ことである。

狭義で、本発明は、積重ねの形態で配置され、且つドー
ピングされた安定化酸化ジルコニウムをベースとする固
体電解質、燐の燃料電池の燃料電極に夫々の場合に電気
的に接続される一つの燃料電池の酸素電極、並びに燃料
（ＣＨ４）及び酸素キャリヤー（Ｏ２）の異なるガス媒
体を有する二つの空間に気密の導電性の分離プレートに
より分けられる電極間に配置されたギャップを有する、
隣接する平面状の高温電池間の電流伝導のための部品配
置に関する。

（従来の技術） セラ旦ツタ固体電解質を有する高温燃料電池は、多数の
刊行物により知られている。このような電池用の実際の
構成要素は、多種の形態及び寸法をもち得る。抵抗電圧
損失を小さく保つために、電解質層の厚さをできるだけ
小さく保つことがどこでも試みられている。更に、構成
要素の形態及び寸法は、必要な端子電圧に到達するため
、且つ電流を比較的低く保つために、複数の電池の電気
直列接続の可能性の要件に依存する。

フィルタープレス原理と同様の複数のプレート形平面状
燃料電池の積重ね型の配置の場合には、電流は一つの電
池の酸素電極から隣の電池の燃料電極へとプレートの平
面に対して垂直に伝導される必要がある。分離プレート
　（双極プレート）及び構成要素を電極に電気接続する
装置（集電装置）が、この機能に必須の部品として必要
とされる。

現在知られている部品及びそれらの配置は、使用される
材料、設計及び加工、並びに長期の挙動に関する最近の
要件を殆ど満たすことができない。

燃料電池に使用される既知の基本的な構成要素は、相当
複雑な形状寸法により殆ど典型的に代表され、これがコ
ンパクトな空間節約の設備の構成に難点を生じる。特に
、簡単な加工手段で実施し得る個々の電池の最適の直列
接続に有利な配置はない。中でも、ここには接触及び電
流伝達の問題に対する不充分な解決手段のみがあるだけ
である。

それ故、基本的な導電部品の構造及び製造並びにセラ５
ツタ高温燃料電池に基くそれらの最適の相互配置の更に
進んだ開発、簡素化及び合理化に対して至大な要望があ
る。

下記の印刷された書籍を、従来技術に関して挙げること
ができる。

０、アンドンセン（八ｎｔｏｎｓｅｎ）　、Ｗ、バラカ
ル（Ｂａｕｋａｌ）及び−、フィッシャー　（Ｆｉｓｃ
ｈｅｒ）著、“セラミック電解質を有する高温燃料電池
（Ｈｏｃｈ−ｔｅｎ＋ｐｅｒａｔｕｒｅ　Ｂｒｅｎｎｓ
ｔｏｆｆ　ｂａｔｔｅｒｉｅ　ｍｉｔｋｅｒａｍｉｓｃ
ｈｅｍ　Ｅｌｅｋｔｒｏｌｙｔｅｎ）”ＳＢｒｏｗｎ　
ＢｏｖｅｒｉＭｉｔｔｅｉｌｕｎｇｅｎ、　　１月／２
月号１９６６年、２１〜３０頁、 米国特許第４，６９２，２７４号Ａ明細書、米国特許第
４，３９５，４６８号Ａ明細書、Ｗ、　Ｊ、ドラード（
Ｄｏｌｌａｒｄ）及び　−、Ｇ。

バーカー　（Ｐａｒｋｅｒ）　著“ウェスチングハウス
・エレクトリック・コーポレーションの固体酸化物燃料
電池プログラムの大要（Ａｎ　ｏνｅｒｖｉｅｗ　ｏｆ
ｔｈｅ　　Ｗｅｓｔｉｎｇ　　ｈｏｕｓｅ　　Ｅｌｅｃ
ｔｒｉｃ　　Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎｓｏｌｉｄ　　ｏ
ｘｉｄｅ　　ｆｕｅｌ　　ｃｅｌｌ　　ｐｒｏｇｒａｍ
）”Ｅｘｔｅｎｄｅｄ　　Ａｂｓｔｒａｃｔｓ　、　Ｆ
ｕｅｌ　Ｃｅ１ｌ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙａｎｄ　Ａｐ
ｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ、国際セミナー、デンハーク、オ
ランダ゛、１９８７年１０月２６日〜２９日、Ｆ、　Ｊ
、ロール（Ｒｏｈｒ）著、“高温燃料電池、固体電解質
（Ｈｉｇｈ−Ｔｅｍｐａｒａｔｕｒｅ　Ｆｕｅｌ　Ｃｅ
１ｌｓ　。

５ｏｌｉｄ　Ｅｌｅｃｔｒｏｌｙｔｅｓ）’、アカデミ
・ツク・プレス社により１９７８年に発行、４３１ｆｆ
頁、Ｄ、　Ｃ，フィー（Ｆｅｅ）ら著、“モノリス燃料
電池の開発（Ｍｏｎｏｌｉｔｈｉｃ　Ｆｕｅｌ　Ｃｅ１
ｌ　Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ）”、アルゴンヌ・ナショ
ナル・ラボラトリイ（Ａｒｇｏｎｎｅ　Ｎａｔｉｏｎａ
ｌ　Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ）　、１９８６年１０月２６
日〜２９日に１９８６年度燃料電池セミナー（Ｆｕｅｌ
　Ｃｅ１ｌ　Ｓｅｍ１ｎａｒ）に発表された論文、タク
ソン、ＡＺ、ＵＳ、　、エネルギ一部門、シカゴ大学。

（発明が解決しようとする課題） 従って、本発明の一つの目的は、積重ねの形態で配置さ
れ、一方で、１０００℃までの温度で燃料電池の電極及
び残りの部品の両方の相互の良好な電気接触を確保し、
且つ高温導電率及び低い接触抵抗が確保される、隣接す
る平面状の高温燃料電池間の電気伝導のための新規な部
品配置を提供することである。更に、全配置は充分な長
期安定性をもつべきである。部品は、費用有効な再現性
の交換可能な方法で製造し得るものであるべきであり、
迅速且つ容易な分解の可能性に特別な注意が払われるべ
きである。

（課題を解決するための手段） この目的は、最初に記載された部品配置が、平面状の平
滑な分離プレート並びにその夫々の面に配置され酸素電
極及び燃料電極の両方中にしっかりと固定された集電装
置が設けられ、一つの面の少なくとも集電装置がプレー
トの平面に平行に横方向に自由に移動でき分離プレート
上で滑動できるように設計される形態で達成される。

（好ましい実施態様の説明） 本発明及びそれに伴なう多くの利点の一層完全な理解は
、それが添付図面と関連して考慮される時に、以下の詳
細な説明を参考にすることにより一層良く理解されるの
で容易に得られる。

今、図面（ここでは、同様の参照番号は幾つかの図中の
同一または相当する部品を示す）を参照して、第１図は
、分離プレートとその夫々の面上の集電装置（これらの
集電装置は横方向に自由に移動でき、波形のバンドの形
態をとる）とを備えた燃料電池配置の断面正面図を示す
。実際の高温燃料電池は、ドーピングされた安定化Ｚｒ
Ｏ２のセラミック固体電解質１及び多孔質の酸素電極（
陽極）　　２　（Ｌａ／Ｍｎペロブスカイト〉並びに多
孔質の燃料電極（陰極）　３　（Ｎｉ／　Ｚｒ　Ｏｚサ
ーメット）からなる。４は、燃料電極３上に焼結され、
溶接されまたははんだ付けされたニッケル布（金網、フ
ェルト、マット、金属ウール、等）を表わす。５は、台
形の波形バンドの形態の燃料側の集電装置を表わし、こ
れはＮｉからなることが好ましい。６は、燃料側の集電
装置５とニッケル布４この間の点状のはんだ／溶接接合
部を表わす。７は、耐酸化性の高温合金の気密の導電性
分離プレートを表わす。原則として、ニッケル合金、コ
バルト合金または鉄合金がこの目的に使用可能である。

この場合、燃料側で分離プレート７は、燃料側の集電装
置５とのすり接触のための接触に利用できる表面層とし
てニッケルメッキ８を有する。これを可能にするように
つくられたプレートの平面に平行な自由な横方向の移動
度が、二つの矢印により示される。９は、分離プレート
７の酸素側の薄い貴金属メッキを表わす。一般に、それ
はＡｕ、　Ｐｔ金属または適当な合金からなる。１０は
、長方形の波形バンドの形態の酸素側の集電装置を表わ
し、これは一般に熱安定性のニッケルまたはニッケル合
金からなる。分離プレート７との接触領域で、集電装置
はｐｔ金金属らなる貴金属被覆物１１を有する。プレー
トの平面に平行な自由な横方向の移動度が夫々の場合に
二つの矢印により示される。酸素側で、集電装置１０は
酸素電極２中にしっかりと埋込まれ、導電性である。記
号ＣＨ，は、一般に気体燃料により充満された燃料電池
の空間を表わし、記号０２は気体酸素キャリヤー（空気
）により充満された燃料電池の空間を表わす。

第２図は、分離プレートと、横方向に自由に移動でき且
つハンド形またはワイヤー形の部品からつくられるその
夫々の面上の集電装置とを備えた燃料電池配置の断面正
面図を示す。参照番号１〜１１は、原則として第１図の
１〜１１に相当する。

ここで、酸素側の集電装置１０は台形の波形バンドの形
態を有する。分離プレートに面し、分離プレートとのそ
れらの接触領域で貴金属被覆物１１を支持する波の先端
は、酸素電極２中に埋込まれた反対側の先端より幅が広
いように設計される。

ここで、燃料側の集電装置５は、比較的にゆるいらせん
の形態をとり、その巻き（ｔｕｒｎ）は長さ方向の軸に
対し、てわずかに傾斜している。プレートの平面に平行
の集電装置５及び１０の自由の横方向の移動度は、再度
、夫々の場合に二つの矢印により示される。

第３図は、分離プレートと、分離プレート及び酸素電極
の両方中で酸素側にしっかりと固定されたワイヤ形集電
装置とを備えた燃料電池配置の断面正面図に関する。参
照番号１〜８は、第１図のｌ〜８に正確に一致する。こ
の実施態様では、分離プレート７の酸素側の貴金属めっ
ぎ９が省略される。同様に、酸素側の集電装置１０の接
触領域の貴金属被覆物１１が省略される。その代わり、
集電装置は、点状のはんだまたは溶接接合部１２により
分離プレート７にしっかりと固定され、機械的に非陽に
（ｍｅｃｈａｎｉｃａｌｌｙ　ｎｏｎ−ｐｏｓｉｔｉｖ
ｅｌｙ）且つ導電的に接続される。ここで、集電装置１
０は、らせん線の長さ方向の軸に対して大きく傾斜する
平らにされた巻きを有する細いワイヤらせんの形態を有
し、この集電装置は分離プレート７の面（点状接合部１
２）及び酸素電極２の面（埋込み）の両方に完全に留め
られる。集電装置１０のワイヤ直径は、その図中に大き
く拡大されている。ここで、燃料側の集電装置５は、薄
いシヌソイドの波形バンドの形態をとる。そのプレート
の平面に平行なその横方向の移動度が、二つの矢印によ
り示される。

第４図は、分離プレートと、分離プレート及び酸素電極
の両方中で酸素側でしっかりと固定されたバンド形の複
数の波形の集電装置とを備えた燃料電池配置の断面正面
図を示す。原則として、参照番号は第３図の参照番号に
一致する。ここで燃料側の集電装置５は、ゆるい金属ウ
ールまたはメタルメツシュの形態をとり、点状のはんだ
接合部によりニッケル布４としっかりと合わされて−様
な全体を形成する。集電装置５の個々の波状の部分の横
方向の移動度が、二つの矢印により示される。酸素側の
集電装置１０は、二重波形の薄いバンドの形態をとる。

零交差（ｚｅｒｏ　ｃｒｏｓｓｉｎｇ）の領域に於いて
、−層小さい振幅及び−層小さい波の長さの補助の波が
、シヌソイドの傾斜する主要の波に重ねられる。これは
、プレートの平面に垂直な充分な剛性に加えて、プレー
トの平面に平行な高弾性を有する構造を生じ、その結果
、締付位置（酸素電極２及び分離プレート７）に於ける
力が小さく保たれる。両側での完全締付のために、集電
装置１０そのものは、接触圧の力を伝達する必要がない
。それは電流の伝導のためのみに利用できる。それ故、
それはそれ側熱安定性でない材料から設計し得る。

実施例　ｌ 第１図を参照のこと。

電流伝導のための部品配置を、下記の個々の部品からつ
くった。

燃料電極上のニッケル布 集電装置、燃料側 分離プレート 集電装置、酸素側 実際の燃料電池は、安定化ＺｒＯ，の中央に配置された
固体電解質１　、　Ｌａ／Ｍｎペロブスカイトの焼結さ
れた酸素電極２及びＮｉ／ＺｒＯ□サーメットの同様に
焼結された燃料電極３を備えた平面状のプレートからな
っていた。融点を低下する焼結添加剤の助けにより、ニ
ッケル布４　（ワイヤ直径０．０３ｍｍ；メソジュロ径
０．２５ｍｍ）を、サーメットの焼結された燃料電極の
上に大きな領域にわたって焼結した。

燃料側の集電装置５は、下記の寸法を有するニッケルの
台形の波形バンドからなっていた。

厚　　さ　　＝０．１５ｍｍ 幅　　　　−１，８開 波の高さ＝２１ 振幅−０，７５ｎ＋ｍ −辺の先端で、集電装置５を点状のはんだ接合部６によ
りニッケル布４と結合させた。融点が純粋なニッケルの
融点より約１００℃低いＡｇ、　Ｃｒ及びＳｉを少量添
加したニッケルはんだをこの目的に使用した。

気密の導電性分離プレート７は、ドイツ規格ＤＩＮによ
る材料番号１　、４７６２、名称Ｘ１０ＣｒＡ１２４を
有し、下記のｍ戒を有する耐酸化性の鉄系合金の０．３
５　ｍ＋ｎの厚さの平滑なシートからなっていた。

Ｃｒ＝２４重量％ ＾１＝１．５重量％ Ｓｉ　　＝０．９重量％ Ｍｎ＝０．８重量％ Ｃ＝０．１０重量％ Ｐｅ　　＝残り 分離プレート７のこのキャリヤー材料を３０μｍの厚さ
のニッケルめっき８でもって燃料側に電気化学的に設け
た。同様にして、貴金属めっき９を５μｍの厚さのＡｕ
層の形態で酸素側で電気めっきすることにより適用した
。

酸素側の集電装置１０は、垂直部分に付加的な微小の波
（ウェブ）を有する長方形の波形バンドからなっていた
。主要な波の寸法は、下記のとうりであった。

厚　　さ　　＝０．１０ｍｍ 幅　　　　＝２ｍｍ 波の長さ＝　３．５　ｍｍ 振幅−１，４ｍｍ インク（Ｉｎｃｏ）から商品名ＭＡ７５４として販売さ
れている酸化物分散硬化二・ノケル系超合金を材料とし
て選び、これは下記の組成を有していた。

Ｃｒ　　　＝　２０．０重量％ ＡＡ　　　＝０．３重量％ Ｔｉ　　　＝０．５重量％ ｃ　　　＝ｏ、ｏｓ重量％ Ｙ２Ｏ３＝０．６重量％ Ｎｉ　　　＝残り 分離プレート７に面する長方形の波の平らな先端で、集
電装置１０に３μｍの厚さのｐｔ被覆物の形態の貴金属
被覆物１１を設けた。この層を、先の０．５μｍの厚さ
の金めつき後に電気化学的に適用した。貴金属被覆物１
１は、操作中に集電装置／分離プレート接触領域で充分
な電流伝達を保証する。酸素電極２に面する集電装置Ｉ
Ｏの粗面化した平らな先端を電極のＬａ／Ｍｎペロブス
カイト中に埋込むか、またはその上に焼結し、後者の場
合には好適な焼結添加剤及び中性に還元する焼結雰囲気
を選んだ。

組立てを終了し、機械的かつ熱的負荷をかけた後、集電
装置５及び１０はプレートの平面に垂直方向にわずかな
ばね撓みを示すが一般にかなり剛性のままであり、その
間にそれらはプレートの平面に平行に横方向に分離プレ
ート７上を自由に滑動し得ることがわかった。

実施例　２ 第２図を参照のこと 電流伝導のための部品配置の構造は、実施例１の配置と
基本的には同じであった。

今回、ニッケル布４は多少かみ合わせた（ｉｎｔｅｒｌ
ｏｃｋｅｄ）非常に細いワイヤからなっており、実施例
１と同様に燃料電極３上に大きな領域にわたって焼結し
た。燃料側の集電装置５はニッケルワイヤのかなりゆる
いらせんからなっていた。その巻きは長さ方向の軸に対
してわずかに傾斜していた。寸法は下記のとうりであっ
た。

ワイヤ直径　　　　　　＝０．３０＋＋＋ｍ巻き直径　
　　　　　　”　１．５　ｎ＋ｍピッチ　　　　　　　
　−１ｍｍ 垂直面に対する巻きの傾斜　＝約１５゜巻きの夫々の先
端で、集電装置を点状のはんだ接合部６によりニッケル
布（フェルト）と合わせて全体を形成した。

気密の分離プレート７は、インクから商品名ＭＡ９５６
として市販され下記の組成を有する酸化物分散硬化鉄系
合金の０．４ｍｍの厚さのシートからなっていた。

Ｃｒ　　　＝　２０．０重量％ ＡＡ　　　＝４．５重量％ Ｔｉ　　　＝０．５重量％ Ｙ２Ｏ３＝１．５重量％ Ｆｅ　　　−残り 燃料側で、分離プレート７のキャリヤー材料に４０μｍ
の厚さのニッケルめっき８を電気化学的に設けた。酸素
側で、２０重量％のＰｄを含むＡｕ／Ｐｄ合金の形態の
貴金属メッキ９を電気化学的に適用し、この場合、複数
のＡｕ層及びＰｄ層を連続的に付着し、その後、全体を
減圧下で９０（ｌで％時間にわたって拡散焼なましにか
けた。仕上の貴金属めっきは６μｍの層の厚さを有して
いた。このＡｕ／Ｐｄ合金の利点は、その融点（固相温
度）が純粋なＡｕより約３００℃高いことである。

酸素側の集電装置１０は、下記の寸法を有する台形の波
形バンドからなっていた。

厚　　さ　　−０，１５ｍｍ 幅　　　　＝　２．４　ｍｍ 波の長さ一３ｍｍ 振幅−１，５ｍｍ 下記の組成を有する改質した酸化物分散硬化ニッケル系
超合金が材料として利用できた。

Ｃｒ　　　＝　１７．０重量％ Ａｌ　　　＝１．５重量％ Ｍｏ　　　＝２．０重量％ Ｗ　　　＝３．５重量％ Ｔａ　　　＝２．０重量％ Ｚｒ　　　＝０．１５重量％ Ｂ　　　＝０．０１重量％ Ｃ＝０．０５重重景 Ｙ２Ｏ３＝１．１重量％ Ｎｉ　　　＝残り 分離プレート７に面する台形の波の平らな先端で、集電
装置１０に５μｍの厚さのＰｔ／Ｐｄ被覆物の形態の貴
金属被覆物１１を設けた。ＰＬ／Ｐｄ合金は５０重量％
のｐｔ及び５０重量％のＰｄを含んでおり、これを先の
０．５μｍの厚さの金めつきの後に電気化学的に付着し
た。酸素電極２に面する集電装置１０の狭い平らな先端
を、その電極のＬａ／Ｍｎペロブスカイト中に埋込み、
焼結によりしっかりと固定した。

集電装置１０はプレートの平面に垂直の方向にかなり剛
性であり、一方、集電装置５は負荷のもとにかなり高度
に弾性であった。両方の集電装置は、プレートの平面に
平行に分離プレート７上を横方向に滑って自由に移動で
きた。

実施例　３ 第３図を参照のこと。

部品配置の構造は実施例１と同様であったが、この場合
には酸素側の集電装置１０を酸素電極２の中及び分離プ
レートの上の両方に固定した。ニッケル布４は、実施例
１のニッケル布と同様の構造及び同様の寸法の金網から
なっていた。それを燃料電極３の上に大きな領域にわた
って焼結した。

燃料側の集電装置５は、下記の組成を有する商品名イン
コネル（Ｉｎｃｏｎｅｌ）　６００のニッケル系超合金
のシヌソイドの波形バンドからなっていた。

Ｃｒ　　　＝　１５．５重量％ Ｆｅ　　　＝８．０重量％ Ｍｎ　　　＝０．５重量％ Ｓｉ　　　＝０．２重量％ ｃ　　　＝ｏ、ｏｓ重量％ Ｎｉ　　　−残り 波の寸法は、以下のとうりであった。

厚　　さ　　＝０．０８ｍｍ 幅　　　　−２，５ｍｍ 波の長さ−１，５ｍｍ 振幅＝　０．７　ｍｍ 一方の先端で、集電装置５を点状のはんだ接合部６によ
りニッケル布４に接合した。

分離プレート７は、下記の組成を有する商品名ニモニッ
ク（Ｎｉｍｏｎｉｃ）　７５の耐酸化性ニッケル系超合
金の０．３　ｍｍの厚さの平滑なシートからなっていた
。

Ｃｒ　　　＝　１９．５重量％ Ｔｉ　　　＝０．４重量％ Ｆｅ　　　＝３．０重量％ Ｍｎ　　　＝０．３重量％ Ｓｉ　　　＝０．３重量％ Ｃ＝０．１０１量％ Ｎｉ　　　＝残り 燃料側で、分離プレート７のキャリヤー材料に３５μｍ
の厚さのニッケルめっき８を電気化学的に設けた。酸素
側は未変化のままであり、即ちめっきしなかった。しか
しながら、それを清浄し、磨き、更に加工する前に高度
に研磨した。

酸素側の集電装置１０は、らせんの線の長さ方向の軸に
対して大きく傾斜する平坦にされた巻きを有する細いワ
イヤらせんからなっていた。その寸法は以下のとうりで
あった。

ワイヤ直径　　　　　＝０．１８＋ａｍ巻き直径　　　
　　　＝３問 ピッチ　　　　　　　＝　０．８　ａｍ垂直面に対する
巻きの傾斜＝約４５゜ ドイツ規格ＤＩＮによる材料番号１　、４７４２を有し
名称Ｘｌ０ＣｒＡ１１８を有する耐酸化性鉄系合金を材
料として選び、この合金は下記の組成を有していた。

Ｃｒ　　　＝１８重量％ Ａｌ　　　＝１．０重量％ Ｓｉ　　　＝０．９重量％ Ｍｎ　　　＝０．８重量％ Ｃ＝０．１０重量％ Ｆｅ　　　−残り 分離プレート７に面する巻きの先端で、集電装置１０を
点状溶接接合部１２により分離プレート７にしっかりと
固定し、導電的に、且つ機械的に非陽に接続した。酸素
電極２に面する巻きの先端をその電極のＬａ／Ｍｎペロ
ブスカイトに埋込み、焼結により固定した。

らせんの巻きの傾斜のために、集電装置１０は、両側で
の締付けにもかかわらず、プレートの平面に垂直な方向
及びその平面に平行な方向の両方で著しく弾性であった
。良好な電流伝達のための接触圧が酸素電極２または分
離プレート７のいずれでも必要ではないので、集電装置
１０のばね定数は所望されるように小さくすることがで
きる。

実施例　４ 第４図を参照のこと。

電流伝導のための部品配置の構造は、実施例３の場合と
おおむね同じであった。

ニッケル布４は、フェルト状もしくは金属ウール状のマ
ットからなり、これを実施例１と同様に燃料電極３上に
大きな領域にわたって焼結した（拡散溶接）。

燃料側の集電装置５は、編組の形態で編まれた細いニッ
ケルワイヤから加工された金属ウール（メタルメツシュ
）の型からなっていた。その寸法は、以下のとうりであ
った。

ワイヤ直径＝０．０５ｍｍ マットの全高＝１．３ｍｍ 集電装置５を、約１．３００℃の融点を有する良好なぬ
れのニッケルはんだを用いて、点状はんだ接合部により
多数の接点でニッケル布４に接合した。

分離プレート７は、下記の組成を有しインコから商品名
ＭＡ７５４として市販されている低Ａｌ含量及び低Ｔｉ
含量の酸化物分散硬化ニッケル系超合金の０．３５ｍｍ
の厚さの平滑なシートからなっていた。

Ｃｒ　　　＝　２０．０重量％ Ａｉｔ　　　＝０．３重量％ Ｔｉ　　　＝０．５重量％ Ｃ＝０．０５重量％ ｙ、ｏ、＝０．６重量％ Ｎｉ　　　−残り 燃料側で、分離プレート７のキャリヤー材料に、２５μ
ｍの厚さのニッケルめっき８を電気めっきにより施した
。酸素側は未変化のままであった。

酸素側の集電装置１０は、二重波形の薄いバンドからな
っていた。零交差の領域で、−層小さな振幅及び−層小
さな波の長さの補助の波を、シヌソイドの傾斜する主要
な波に重ねた。主要な波の寸法は、以下のとうりであっ
た。

バンド厚さ　　　　　＝０．１２ｍｍ バンド幅　　　　　　＝　２．２　ｍｍ波の長さ　　　
　　　−３１ 振幅　　　＝１．６問 垂直面に対する巻きの傾斜＝約３０” ドイツ規格による材料番号１　、４７６７を有し、名称
ＣｒＡｊ！２０５を有する耐酸化性Ｆｅ　／Ｃｒ／　Ａ
１合金が材料として利用でき、下記の組成を有していた
。

Ｃｒ＝２０重量％ ＡＩ　　＝５重量％ Ｓｔ　　＝０．６重量％ Ｍｎ＝０．８重量％ ｃ＝ｏ、ｏｓ重量％ Ｆｅ　　＝残り 分離プレート７に面する主要の波の先端で、集電装置Ｉ
Ｏを点状のＮｉ／Ｃｒはんだ接合部１２により分離プレ
ート７に導電的に接合した。酸素電極２に面する主要な
波の先端を、その電極のＬａ／Ｍｎペロブスカイト中に
埋込み、しっかりと固定した。

二重波の実現のため、集電装置は両方の主方向（プレー
トの平面に垂直及びそれに平行）で非常に弾性であった
。実施例３の注釈が当てはまる。

個々の部品、特に貴金属被覆物〈分離プレート７の酸素
側のメッキ９；分離プレート７と集電装置ＩＯとの接触
領域に於ける被覆物１１）の長期安定性を増すため、実
施例１〜４の全てに関して、基本体くキャリヤー金＠）
と貴金属表面層との間にケイ素を含む金属間化合物をベ
ースとする拡散バリヤー層を設けることが有利である。

このようｔ：バリヤー層は一般に火炎溶射、プラズマ噴
霧、及び稀な場合には（高価であるが故に）陰極スノく
ツタリングによりキャリヤー金属に適用される。

これらの手段の結果として、とりわけ、下層にあるキャ
リヤー金属中への貴金属の拡散が、大巾に遅延され、あ
るいは実際に全く停止される。

本発明は、実施例に限定されなし）。

積重ねの形態で配置され、且つドーピングされた安定化
酸化ジルコニウムをベースとする固体電解質１、隣の燃
料電池の燃料電極３に夫々の場合に電気的に接続される
一つの燃料電池の酸素電極２、並びに燃料ＣＨ，及び酸
素キャリヤー０２の異なるガス媒体を有する二つの空間
に気密の導電性の分離プレート７により分けられる電極
２．３の間に配置されたギャップを有する、隣接する平
面状の高温燃料電池間の電流伝導のための部品配置は、
一般に、平面状の平滑な分離プレート７とその夫々の面
上に配置され酸素電極２及び燃料電極３の両方にしっか
りと固定される集電装置５、ＩＯとが設けられることか
らなり、一つの側の少なくとも集電装置がプレートの平
面に平行に横方向に自由に移動でき、且つ分離プレート
７上を滑動するように設けられる。部品配置は、酸素側
で資金＠９または貴金属合金でメッキされ、燃料側でニ
ッケル８または高比率ニッケル合金でメッキされる熱安
定性の高温合金の分離プレート７；分離プレート７との
少なくとも接点で資金Ｒ１１で被覆され、その反対側で
Ｌａ／Ｍｎペロブスカイトからなる酸素電極２中にしっ
かりと埋込まれる耐酸化性の熱安定性合金からなる酸素
側の集電装置ｌＯ；及び更に、ニッケルまたは高比率ニ
ッケル合金からなり、且つはんだ、溶接または焼結接合
部６により、Ｎｉ／ＺｒＯ２サーメットからなる燃料電
極３にニッケル布４を介してしっかりと接続される燃料
側の集電装置５；からなることが好ましい。

部品配置の特別な実施態様に於いて、酸素側の集電装置
１０は、貴金属で被覆された接点を介して分離プレート
にはんだ、溶接または焼結接合部１２によりしっかりと
接続される。

部品配置は、酸素側の集電装置１０が分散硬化による、
またはそれによらない鉄系もしくはニッケル系超合金の
キャリヤーからなり、且つキャリヤー金属とＡｕ、　Ｐ
ｄ、　Ｐｔ、　Ｒｈまたはこれらの元素の少なくとも二
種の合金からなる群から選ばれた貴金属で被覆される貴
金属被覆物９との間の少なくとも接点が、ケイ素を含む
金属間化合物をベースとする拡散バリヤー層を有するこ
とからなることが好ましい。集電装置５．１０は単数も
しくは複数の波形、折り重ね形、もしくはプリーツ形の
バンドの形態、またはワイヤらせん、金網、金属布の形
態、あるいは金属のフェルトもしくはマットの形態をと
る。

明らかに、本発明の多くの改良及び変化が上記の教示に
鑑みて可能である。それ故、特許請求の範囲内で、本発
明が本明細書に詳しく記載された以外で実施し得ること
が理解されるべきである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、分離プレートと、その夫々の面に、横方向に
自由に移動できる波形バンドの形態集電装置とを備えた
燃料電池配置の断面正面図を示す。 第２図は、分離プレートと、その夫々の面に、横方向に
自由に移動でき、且つバンド形もしくはワイヤ形の部品
からつくられる集電装置を備えた燃料電池配置の断面正
面図を示す。 第３図は、分離プレートと、分離プレート及び酸素電極
の両方中で酸素側でしっかりと固定されるワイヤ形集電
装置とを備えた燃料電池配置の断面正面図を示す。 第４図は、分離プレートと、分離プレート及び酸素電極
の両方中で酸素側でしっかりと固定されるバンド形の複
数の波形の集電装置とを備えた燃料電池配置の断面正面
図を示す。 １１９．１．・ドーピングされた安定化ＺｒＯ□のセラ
ミック固体電解質、 ２・・・・・・Ｌａ／Ｍｎペロブスカイトの多孔質の酸
素電極（陽極）、 ３・・・・・・Ｎｉ／ＺｒＯ２サーメットの多孔質の燃
料電極（陰極）、 ４・・・・・・燃料電極上のニッケル布（金網、フェル
ト）、 ５・・・・・・集電装置、燃料側（Ｎｉ）、６・・・・
・・燃料側の集電装置／ニッケル布の点状のはんだ／溶
接接合部、 ７・・・・・・気密の導電性分離プレート、８・・・・
・・分離プレートの燃料側のニッケルめっき、９・・・
・・・分離プレートの酸素側の貴金属めっき、１０・・
・・・・集電装置、酸素側（Ｆｅ合金またはＮｉ合金）
１１・・・・・・集電装置／分離プレート接触領域の貴
金属被覆物（ＰＬ）　、酸素側、 １２・・・・・・酸素側の集電装置／分離プレートの点
状のはんだ／溶接接合部、 ＣＨ。 ・・・・・・気・体燃料を表わす記号、２ ・・・・・・気体酸素キャリヤー（空気）を表わす記号
。 Ｆｉｇ、１ Ｆｉｇ、３ 手 続 補 正 書 （方式） ％式％ １、事件の表示 平成２年特許願第２７５１６１号 ３、補正をする者 事件との関係 出 願 人 ４、代 理 人 ５、補正命令の日付 平戒３年１月２２日

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）隣接する平面状の高温燃料電池間の電流伝導のた
   めの部品配置であって、 積重ねの形態で配置され且つドーピングされた安定化酸
   化ジルコニウムをベースとする固体電解質１、隣の燃料
   電池の燃料電極３に夫々の場合に電気的に接続される一
   つの燃料電池の酸素電極２、並びに燃料（ＣＨ＿４）及
   び酸素キャリヤー（Ｏ＿２）の異なるガス媒体を有する
   二つの空間に気密の導電性の分離プレート７により分け
   られる電極２、３の間に配置されたギャップを有し、平
   面状の平滑な分離プレート７とその夫々の面に配置され
   且つ酸素電極２及び燃料電極３の両方中にしっかりと固
   定された集電装置５、１０とが設けられ、一つの面上の
   少なくとも集電装置がプレートの平面に対して横方向に
   平行に自由に移動可能でしかも分離プレート上で滑動可
   能であるように設けられていることを特徴とする、上記
   の燃料電池間の電流伝導のための部品配置。
2. （２）分離プレート７が、酸素側で貴金属９または貴金
   属合金でメッキされ且つ燃料側でニッケル８または高比
   率ニッケル合金でメッキされる熱安定性高温合金からな
   り、酸素側の集電装置１０が、分離プレート７との少な
   くとも接点で貴金属１１で被覆され且つその反対側でＬ
   ａ／Ｍｎペロブスカイトからなる酸素電極２中にしっか
   りと埋込まれる耐酸化性の熱安定性合金からなり、更に
   燃料側の集電装置５がニッケルまたは高比率ニッケル合
   金からなり且つはんだ、溶接または焼結接合部６により
   Ｎｉ／ＺｒＯ＿２サーメットからなる燃料電極３にニッ
   ケル布４を介してしっかりと接続される、請求項１記載
   の部品配置。
3. （３）酸素側の集電装置１０が、はんだ、溶接または焼
   結接合部１２により分離プレートに貴金属で被覆された
   接点を介してしっかりと接続される、請求項２記載の部
   品配置。
4. （４）酸素側の集電装置１０が、分散硬化による、また
   はそれによらない鉄系もしくはニッケル系超合金のキャ
   リヤーからなり、且つＡｕ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｐｈまたはこ
   れらの元素の少なくとも二種の合金からなる群から選ば
   れた貴金属で被覆される貴金属被覆物９とキャリヤー金
   属との間の少なくとも接点がケイ素を含む金属間化合物
   をベースとする拡散バリヤー層を有する、請求項２また
   は３記載の部品配置。
5. （５）集電装置５、１０が単数もしくは複数の波形、折
   り重ね形もしくはプリーツ形のバンドの形態、もしくは
   ワイヤらせん、金網、金属布の形態、または金属のフェ
   ルトもしくはマットの形態をとる、請求項１〜４の一項
   記載の部品配置。