JPH04220954A - スタック状に構成された隣接する高温燃料電池間で電流を導通させるための電流コレクタ - 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】 【０００１】 【産業上の利用分野】化学エネルギーは、高温燃料電池
によって電気エネルギーに変換される。他の種類の変換
と比較してその効率が優れているため、電気化学滴なエ
ネルギーの変換は、これのために必要な装置と共に重要
性を増している。本発明は、イオン導電体としてセラミ
ックの固体電解質を使用する更に進歩した電気化学的高
温電池に関し、その目的は、使用される燃料に大きく依
存することなく、スペースを節約する構成を提供する電
池を指向するものである。 【０００２】狭義には、これは、隣接する平坦で平面状
の高温燃料電池の間で電流を導通させる電流コレクタに
関し、これらの燃料電池は、スタック状に構成され、不
純物を添加して安定化された酸化ジルコニウムの固体電
解質を有し、１つの燃料電池の酸素電極は各ケース内で
次の燃料電池の燃料電極に電気的に接続され、電極間に
位置するギャップは、気密性を有し導電性のある仕切り
板によって燃料と酸素担持体との異なったガス状の媒体
を保持する２つの空間に更に分割される。 【０００３】 【従来の技術】セラミックの固体電解質を有する高温燃
料電池は多くの刊行物により周知である。かかる電池の
実際のエレメントは最も多様な形態と寸法を有すること
ができる。オーム電圧の損失を小さく保持するため、全
ての場所で電解質の層の厚さをできるだけ小さくする試
みが行われている。更に、エレメントの形態と寸法は、
必要な端子電圧に達し電流を比較的低く保持するため、
多数の電池を電気的に直列に接続する可能性に対する要
求によって決まる。 【０００４】フィルタ・プレスの原理に類似して多数の
板状の平坦な燃料電池を積み重ねた形に構成する場合、
電流は、１つの電池の酸素電極から次の電池の燃料電極
に対してプレートの面に直角に導通しなければならない
。電極（電流コレクタ）に対して電気的な接続を行うエ
レメントと仕切り板（バイポーラ・プレート）は、この
機能のための基本的な構成部品として必要である。 【０００５】今日知られているアセンブリの構成部品と
組み（ｓｅｔ）は、使用されている材料、設計と組み立
て、および長期間にわたる挙動に関する現在の要求を広
範囲に満足することができない。燃料電池に使用されて
いる周知の基本エレメントは、殆んどが比較的複雑な形
状を有しており、これによってコンパクトな構造と空間
を節約するような取り付けが困難になる。特に、個々の
電池に対して最適な直列接続を行うために提案されてい
る構成は接触性に欠陥がある。 【０００６】したがって、電流を導通させる基本的な構
成部品、特に電流コレクタおよびこれらのコレクタの表
面、およびセラミック高温燃料電池に基づくこれらのコ
レクタの最適な相互構成の構造と生産を更に進歩させ、
単純化し、合理化することに対する大きな必要性がある
。下記の印刷物は、従来技術を表するものである。Ｏ．
　Ａｎｔｏｎｓｅｎ，　Ｗ．　Ｂａｕｋａｌおよび　Ｗ
．　Ｆｉｓｃｈｅｒ　著「　Ｈｏｃｈｔｅｍｐｅｒａｔ
ｕｒ　−　Ｂｒｅｎｎｓｔｏｆｆｂａｔｔｅｒｉｅ　　
ｍｉｔｋｅｒａｍｉｓｃｈｅｍ　　Ｅｌｅｋｔｒｏｌｙ
ｔｅｎ」（セラミック電解質を有する高温燃料電池）、
Ｂｒｏｗｎ　　Ｂｏｖｅｒｉ　　Ｍｉｔｔｅｉｌｕｎｇ
ｅｎ　１９６６年１月／２月、２１−３０頁 ＵＳ−Ａ−４，６９２，２７４ ＵＳ−Ａ−４，３９５，４６８ Ｗ．　Ｊ．　Ｄｏｌｌａｒｄ　および　Ｗ．　Ｇ．　Ｐ
ａｒｋｅｒ　著「　Ｏｖｅｒｖｉｅｗ　ｏｆ　ｔｈｅ　
Ｗｅｓｔｉｎｇｈｏｕｓｅ　Ｅｌｅｃｔｒｉｃ　Ｃｏｒ
ｐｏｒａｔｉｏｎ　ｓｏｌｉｄ　ｏｘｉｄｅ　ｆｕｅｌ
　ｃｅｌｌ　Ｐｒｏｇｒａｍ　」，　Ｅｘｔｅｎｄｅｄ
　Ａｂｓｔｒａｃｔｓ，　Ｆｕｅｌ　Ｃｅｌｌ　Ｔｅｃ
ｈｎｏｌｏｇｙ　ａｎｄ　Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ，
　　国際セミナー、ハーグ、オランダ、第２６回−第２
９回、１９８７年１０月Ｆ．　Ｊ．　Ｒｏｈｒ，　Ｈｉ
ｇｈ　Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　Ｆｕｅｌ　Ｃｅｌｌｓ
，　Ｓｏｌｉｄ　Ｅｌｅｃｔｒｏｌｙｔｅｓ，１９７８
年、Ａｃａｄｅｍｉｃ　Ｐｒｅｓｓ，　Ｉｎｃ．，　ペ
ージ４３１　ｆｆ．Ｄ．　Ｃ．　Ｆｅｅ　他、Ｍｏｎｏ
ｌｉｔｈｉｃ　Ｆｕｅｌ　Ｃｅｌｌ　Ｄｅｖｅｌｏｐｍ
ｅｎｔ，　Ａｒｇｏｎｎｅ　Ｎａｔｉｏｎａｌ　Ｌａｂ
ｏｒａｔｏｒｙ，１９８６年度　Ｆｕｅｌ　Ｃｅｌｌ　
Ｓｅｍｉｎｏｒの論文、１９８６年１０月２６−２９日
、Ｔｕｓｃｏｎ，　Ａｚ，　Ｄｅｐａｔｍｅｎｔ　ｏｆ
　Ｅｎｅｒｇｙ　【０００７】 【発明の概要】したがって、本発明の目的は、隣接する
平坦で平面状の高温燃料電池間で電流を導通させる新規
な電流コレクタを提供することであり、これらの燃料電
池は、スタック状に構成され、不純物を添加して安定化
された酸化ジルコニウムの固体電解質を有し、１つの燃
料電池の酸素電極は各ケース内で次の燃料電池の燃料電
極に電気的に接続される必要があり、隣接する燃料電池
の電極間に位置するギャップは、気密性を有し導電性の
ある仕切り板によって燃料（符号ＣＨ４）と酸素担持体
（符号Ｏ２）との異なったガス状の媒体を保持する２つ
の空間に更に分割される必要がある。 【０００８】この目的が達成されるのは、最初に述べた
電流コレクタが少なくとも１５重量％のＣｒおよび少な
くとも４重量％のＡｌを含む鉄ベースまたはニッケルベ
ースの合金によって作られた多数の弾力性のあるエレメ
ントによって構成され、８００ないし１０００℃の動作
温度で完全に弾性化し、これには電気接点が設けられて
高温の保護酸素を形成し、これらの電気接点は若干上に
ふくらんだキャロット（縁なし帽）状の滴（ｄｒｏｐ）
　または点の形で存在し、これらが中間層を介してまた
は中間層を介さずに弾性エレメントの基本材料と強固に
接着し、最大厚さが高々８０ミクロンで直径が高々１．
５ｍｍのプラチナまたはパラジウムまたはプラチナ合金
またはパラジウム合金によって作られる場合である。 【０００９】 【実施例】本発明とこれに付随する効果の多くは、添付
図と関連して以下の詳細な説明を参照することにより、
よりよく理解することができる。図面を参照して同一の
参照番号は幾つかの図面で同一部品または相当する部品
を示し、図１は、２つの隣接する燃料電池、仕切り板お
よびこれらの間に波形のバンドの形態で位置する電流コ
レクタによって構成される燃料電池の構成の概略側面図
と断面図を示す。１は不純物を添加して安定化されたＺ
ｒＯ２　のセラミック固体電解質であり、これは一端で
多孔質の正の酸素電極に（Ｌａ／Ｍｎ−灰チタン石）　
を保持し、他端で多孔質の負の燃料電極３（Ｎｉ／Ｚｒ
Ｏ２　−サーメット）を保持する。４は気密性を有し導
電性のある仕切り板であり、これによって酸素担持体（
符号Ｏ２）と燃料（符号ＣＨ４）とのガス状の媒体の流
れが分離され、２つの隣接する燃料電池（１；２；３）
の間のギャップが２つの空間に基本的に分割される。仕
切り板４は、一般的にガス状の媒体によって有害な変化
を起さない金属材料によって構成される。５は一般的に
燃料側の電流コレクタを表す。これはＮｉによって構成
されることが望ましい。６は酸素側の電流コレクタであ
り、一般的にＦｅ合金またはＮｉ合金によって主として
構成される。このケースでは、電流コレクタ５と６は波
形のバンドとして具現化される。 多孔質のプラチナの滴（貴金属の面）の形態をした接点
の７が電流コレクタ６のコルゲート状態の頂点に位置し
、酸素電極２と接触する。８はスポット溶接であり、こ
れによって電流コレクタ６を仕切り板４に対して電気的
に導電可能にかつ機械的に確実にしっかりと接続する。 【００１０】図２は、２つの隣接する燃料電池、仕切り
板およびこれらの間に波形のバンドの形態で位置する電
流コレクタによって構成される燃料電池の構成の概略側
面図と断面図を示す。参照番号１、２、３、４は図１の
これらの参照番号は正しく対応する。燃料側の電流コレ
クタ５はここでは輪郭で示され、その結果、そのコルゲ
ートされた構造がはっきりと表されている。これはその
頂点でスポット溶接８によって仕切り板４に強固に結合
される。酸素側の電流コレクタ６は側面図（断面図）と
して示され、接点７多孔質のプラチナの滴）をはっきり
と目視することができる。電流コレクタ５と６のコルゲ
ートされた前面は、したがって９０℃オフセットされて
いる、すなわち、これらは相互に直角をなしている。こ
のことは、Ｏ２　とＣＨ４　の流れの主要な方向、すな
わちこれらが直交して流れる原理を示す。 【００１１】図３は、電流コレクタと仕切り板の概略平
面図を示す。４は畧正方形の仕切り板であり、その上に
電流コレクタ（この場合は酸素側）がスポット溶接８に
よって取り付けられている。上記のコレクタは１つのコ
ルゲートされた櫛状のエレメントによって構成され、各
々は左側の場合９であり、右側の場合１０である。櫛状
のエレメントは相互に組み合わされている。コルゲート
の頂点は細い線によって示され、コルゲートの谷は弱い
ハッチングによって示す。 【００１２】図４は波形のバンドによって構成される電
流コレクタの原理の斜視図を表す。基本的に、これは図
３の平面図で示す電流コレクタである。参照番号９と１
０は図３の参照番号に対応する。この図からエレメント
９と１０がコルゲートの長さの１／２だけオフセットさ
れていることが明確に分かる。このような方法によって
、燃料電池の表面全体に渡って圧力点ができるだけ均一
に分布することが保証され、したがって良好な電流の分
布が得られる。 【００１３】図５は、電流コレクタの接点の断面図（ａ
）　と側部断面図（ｂ）　を示す。１１は酸素側の電流
コレクタのベースを示す。断面図（ａ）　が若干湾曲し
ているのはコルゲートの頂点を示す。接点７はペースト
工程を使用して適用されたスケルトン状の構造を有する
多孔質のプラチナ滴によって構成される。もし、プラチ
ナ滴の側面が尖っていれば、ベース１１とプラチナ滴７
との間の化学エレメントの望ましくない相互拡散の断面
積を小さくし、同時に拡散経路を長くすることが有利で
ある。１３はプラチナ滴の活性接触体のベースのおよそ
の輪郭であり、１２はこのプラチナ滴の外部輪郭（しみ
出し）である。 【００１４】図６は、電流コレクタの接点の概略平面図
を示す。上記の平面図は図５の側面図に正確に対応し、
これには参照番号１１、１２、および１３が付けてある
。輪郭１２と１３の間の活性接触体の周囲にハロー（ｈ
ａｌｏ）　が設けられている。これは、最も一般的には
、低い（ｌｏｗ）貴金属の小片と比較的高い酸素接点に
よって形成される。 【００１５】図７に示すのは、接点上に多孔質の貴金属
の表面層を有する電流コレクタの断面の金属顕微鏡によ
る概略断面図である。１５は酸素側の電流コレクタのベ
ースの結晶である。上記の構成部品には鉄合金を使用す
ることが望ましい。１６は、塊にして焼結された材料に
よって構成される多孔質のプラチナ滴の殻を表す。上記
の殻１６は酸化物の集積物１７によって部分的にコーテ
ィングされている。スケルトン１６は十分な金属製のブ
リッジを形成する部分を有することが重要である。スケ
ルトンのエレメントは、したがってニードル形状または
ウェハー形状であり、球状でないことが望ましい。１８
は、電流コレクタのベースの表面上の酸化物層　（Ａｌ
２Ｏ３　；　Ｃｒ２Ｏ３）である。電流の伝送と導通性
の継続性を複雑にしないために酸化物層１８はプラチナ
滴７が位置する点で密着していない場合がある。 【００１６】図８は、燃料電池、仕切り板および電流コ
レクタによって構成される燃料電池のスタック構造の原
理を示す斜視図である。参照番号は他の図と対応してい
る。電流コレクタ５と６の９０度オフセットした構成と
コルゲート状の構造が明白に分かる。また図１、２およ
び４を参照のこと。Ｏ２　とＣＨ４　は直交して流れる
原理にしたがっている。 【００１７】代表例１： 側部の長さが４５ｍｍの正方形で板状の平面エレメント
からなるスタック状の燃料電池装置用に、外寸４３．５
ｍｍ×４３．５ｍｍの正方形の電流コレクタを製作した
。電流コレクタは、シート材からプレスされ、波形のバ
ンドに圧縮成形され、端面が交差して接続された２つの
櫛状の、相互に組み合わされたエレメントによって構成
された。使用したシートの厚さは０．０５ｍｍであった
。個々の正弦曲線の波形部分は幅が２ｍｍ、ピッチが６
ｍｍであり、その結果、各々のケースの場合、隣接する
波形部分の間にはそれぞれ１ｍｍの遊びを生じた。波形
の長さは３．６ｍｍ、波形の高さ（二重振幅）は１．３
ｍｍであった。 【００１８】材料の選択は、ドイツ規格材料番号１．４
７６７、指定の　Ｃｒ　　Ａｌ　　２０　　５に対応し
、また次の組成を有する鉄ベースの合金であった。 Ｃｒ＝２０重量％ Ａｌ＝　　５重量％ Ｍｎ＝０．４重量％ Ｓｉ＝０．５重量％ Ｃ＝０．０５重量％ Ｆｅ＝残り ２つの櫛状のエレメントは、相互の中に対称的に押し込
まれ、端面の交差接続部で厚さが０．１ｍｍの正方形の
仕切り板（４３．５ｍｍ×４３．５ｍｍ）に多数のスポ
ット溶接によって結合された。仕切り板は実際の電流コ
レクタと同じ材質の　Ｃｒ　　Ａｌ　２０　　５で作ら
れた。全体は有機脱脂材（エチレン）により洗滌された
。ペースト工程を使用して、酸素電極と対向する波形の
頂部に直径が約１ｍｍ、厚さが約７０μｍ　滴状の貴金
属の面を設けた。このケースでは貴金属としてプラチナ
が選ばれた。ブラシを使って、低粘度のペーストを波形
頂部に滴状に塗布した。西ドイツ、フォルツハイム（Ｐ
ｆｏｒｚｈｅｉｍ）の　Ｄｏｄｕｃｏ　社の調合は次の
特性を有した。 　　このようにしてその波形頂部に貴金属ペーストを設
け、仕切り板に強固に結合された電流コレクタは、約１
０−７気圧の残留圧力を有する真空炉内で熱処理された
。 第１段階では約５℃／分の割合で４００℃まで加熱し、
この温度で１／２時間保持した。この条件下において、
貴金属ペーストの揮発性成分はすべて除去され、有機成
分は分解された。次の段階では、全体を１０℃／分の割
合で９５０℃まで引上げ、この温度で２時間保持した。 この工程において、貴金属粒およびフリット化したガラ
ス・フィルタは多孔質の殻のような焼結体の塊りになり
、この焼結体は鉄ベースの合金で作られたベースに強固
に固定された。その後、このアッセンブリは８℃／分の
割合で常温まで冷却された。 【００１９】機械的テストの結果、プラチナ滴が多孔質
の殻のような構造をしているにもかかわらず、波形の頂
部の湾曲部分に対してバンドがかなりの量曲がるように
これを内側に押しつけても、プラチナ滴がひび割れを示
したり、ベース材から剥離したりしないことが可能であ
った。正弦曲線である最初の波形頂部の湾曲の自然な半
径に迄曲げ戻した時に、結果としてプラチナ滴の剥離（
強制剥離）が発生したが、両者はベース材に強固に付着
したままの状態であった。電気的テストの結果によると
、プラチナ滴の電気抵抗は約１０３　Ωであった。 【００２０】最後に、構成部品全体は酸化雰囲気（空気
）中で９００℃の温度で２時間焼鈍された。この工程に
おいて、主にＡｌ２Ｏ３　およびＣｒ２Ｏ３　からなる
保護酸化物層が、鉄ベースの合金で作られたベースの上
に形成された。電気接点（プラチナ滴）も同様に若干量
のＡｌ２Ｏ３　およびＣｒ２Ｏ３　を有し、それは主に
プラチナスケルトンの個々の小区分や同じく小孔の中に
形成された。しかもプラチナ滴のしみ出た薄い箇処に一
種の「ハロー」が生じ、そこでは前記の酸化物が濃縮さ
れ、一般的に導電性の悪い、あるいは不導電性の輪が形
成された。数百時間の動作期間（７５０〜１０５０℃、
酸化雰囲気中）の後、前記のハローの幅は若干広くなっ
た。しかしプラチナ滴の導電性は影響を受けず不変であ
った。 【００２１】代表例２： 電流コレクタおよび仕切り板からなるエレメントが、ス
タック状の燃料電池構成に製作された。仕切り板を含む
酸素側の工程は例１と全く同じであった。酸素側の電流
コレクタおよび仕切り板の材料についても同じであり、
これは　Ｃｒ　Ａｌ　２０　　５であった。 【００２２】燃料側では、櫛状に相互に組み合わされた
２つの波形のバンドを有し、厚さが０．１５ｍｍニッケ
ル・シートから例１と同じような方法でプレスした電流
コレクタを使用した。正弦曲線の波形の寸法は酸素側の
波形と同じであった（例１参照）。櫛状のエレメントは
、その波形部分が酸素側の波形部分に対して直角に位置
するように、両方の端面において多数の接点で仕切り板
に溶接された。仕切り板の両側を見ると、全体としての
結果は、波形部分あるいは波形前面の直交ネットワーク
を作ったことであった。燃料側（還元雰囲気）の波形頂
部には貴金属の面を設けなかった。 【００２３】２０個のかかる構成部品と対応する数の燃
料電池とを組み立ててスタックを形成し、電気接続およ
びガス状媒体の供給および除去用の配管を設けた。動作
温度を何度も７００℃から９５０℃まで引き上げ、装置
をもう一度停止した。これはあらゆる状況で運転可能で
あることが分かった。約１５０ｍＡ／ｃｍ２の最大電力
密度が達成された。 【００２４】代表例３： 正方形で板状の平面エレメントからなるスタック状の燃
料電池装置用に、外寸４３．５ｍｍ×４３．５ｍｍの正
方形の電流コレクタを製作した。例１にしたがって、電
流コレクタは櫛状に相互に組み合わされ、シートからプ
レスされた２つのエレメントによって構成された。正弦
曲線の部分の寸法は例１の寸法に対応した。 【００２５】材料の選択はドイツ規格材料番号２．４６
４６の商品名「　Ｈａｙｎｅｓ　２１４　」であり、次
の組成を有するニッケル・ベースの超合金であった。 Ｃｒ＝１６重量％ Ａｌ＝　　４．５重量％ Ｆｅ＝　　３　　重量％ Ｎｉ＝　　残り ２つの櫛状のエレメントは、例１と同じような方法で相
互の中へ押し込まれ、側面の長さ４５ｍｍ、端面の交差
接続部の厚さが０．１ｍｍの正方形の仕切り板にスポッ
ト溶接によって結合された。仕切り板は波形の電流コレ
クタと同じ材質である「　Ｈａｙｎｅｓ　２１４　によ
って構成された。全体はエチレンにより脱脂され、その
後に続く処理は例１と同様であった。プラチナ・ベース
の低粘度ペーストは西ドイツ、フォルツハイムの　Ｄｏ
ｄｕｃｏ　社の製品であり、次の特性を有した。 　　電極側の波形頂部への低粘度ペーストの塗布は、射
出注入器を使用して滴状で行なわれた。熱処理は真空内
（残留圧力・約１０−７バール）で、次のプログラムに
より行なわれた。 【００２６】−毎分５℃の割合で室温から４００℃まで
加熱 −４００℃で１／２時間保持 −毎分１０℃の割合で４００℃から９００℃まで加熱−
９００℃で１０時間保持 −毎分８℃の割合で室温まで冷却 例１と同様に、熱処理によってベースにきわめて強固に
結合した接点として、多孔質のスケルトンのような焼結
体が形成された。プラチナと鉄の場合と比較してプラチ
ナとニッケルのより強い相互拡散作用およびより長い焼
鈍時間によって、プラチナ滴とベースの遷移ゾーンは、
例１の場合よりもベースのより深くに位置した。その他
については、例１で説明したのと同様の機械的および電
気的特性が達成された。 【００２７】構成部品を酸化雰囲気中焼鈍した後、プラ
チナでコーティングされていないニッケル・ベースの超
合金の表面に（主にＡｌ２Ｏ３　およびＣｒ２Ｏ３　か
らなる）保護層が形成された。プラチナ滴の中心部の導
電性は、数百時間ｈ経過後も影響を受けず不変であった
。代表例４：スタック状の燃料電池装置用に外寸４５ｍ
ｍ×４５ｍｍの正方形の電流コレクタを製作した。例１
にしだかって、電流コレクタは櫛状の波形エレメントに
よって構成された。波形の寸法は、代表例１の寸法に対
応した。その他については、最初のステップは例１にし
たがって始めることであった。酸素側の電流コレクタお
よび仕切り板の材料は、やはり　Ｃｒ　　Ａｌ　　２０
　　５であった。 【００２８】接点に貴金属の面を塗布する前に、電流コ
レクタおよび仕切り板によって構成される構成部品をま
ず洗浄し、脱脂して２μｍ　厚のニッケル層を電解的に
コーティングした。ニッケル層はプラチナ／ニッケルお
よびニッケル／鉄間の相互拡散作用を強化し、またプラ
チナ滴を特に強固にベースに結合する効果を有した。そ
の他について、ニッケルは適切な固溶体によってプラチ
ナおよび鉄と容易に合金化した。 【００２９】例３の組成にしたがって　Ｄｏｄｕｃｏ　
社のペーストによって塗布されたプラチナは、貴金属面
として機能した。この目的のため、下側に薄い（数μｍ
　）プラチナ層をコーティングした板にこのペーストの
層をコーティングし、このペーストを何度も波形の電流
コレクタに押し付けて、再び剥離した。その結果、波形
頂部に毎回ベーストの滴が残された。その後の処理は、
真空炉内で例１にしたがって行なわれたが、ただし最高
保持温度は９２０℃、保持時間は１０時間であった。 【００３０】９００℃の空気中で２時間焼鈍した後、構
成部品はいつでも使用可能の状態になった。テストおよ
び４×２０個の燃料電池によって構成されるバッテリー
におけるテストと動作の結果は、例１および２で説明し
たのと同様であった。代表例５： 例４による電流コレクタをスタック状の燃料電池装置用
に製作した。電流コレクタおよび仕切り板は　Ｃｒ　　
Ａｌ　　２０　　５の材料によって構成された。しかし
、この構成部品では、厚さ２μｍ　のニッケル層の代り
に、電気化学的に塗布された金の層を使用した。金はプ
ラチナとベースの金属が合金化するのを促進し、その結
果、融点の局部的な低下によって、拡散と焼結が強化さ
れ、また付着状態が改善される。さらに、今回の温度範
囲では、金は酸素または酸素担持体によって酸化しない
。しかし、そのきわめて速い拡散速度によって、金は短
時間にベース内に分布し、ベースを構成する金属の選択
にもよるが、このことが、ある場合には不相容性、局部
的な低溶解相の形成、局部的な電池の形成等の不利な副
作用につながる可能性もある。そこで金を含む材料対の
場合には注意が肝要である。 【００３１】その他についての処理は、例４と全く同じ
であった。結果についても、同じレベルの成果であった
。代表例６： 例１および２による構成部品をスタック状の燃料電池装
置用に製作した。酸素側の電流コレクタと仕切り板は　
Ｃｒ　　Ａｌ　　２０　　５の材料によって構成され、
燃料側の電流コレクタはニッケルによって構成された。 酸素側の貴金属コーティングとしてパラジウムを選択し
た。滴状接点の殻状の多孔質構造を実現するため、再び
ペースト工程を採用した。Ｄｏｄｕｃｏ社の調合は次の
特性を有した。 　　酸素側の電流コレクタの波形頂部に貴金属のコーテ
ィングを塗布する手順は、例１記載と全く同一であった
。 パラジウム粉の樹脂状組織および広い内面のおかげで、
孔が微細で（　ｆｉｎｅ　−　ｐｏｒｅｄ　）　強力な
枝を有する（　ｓｔｒｏｎｇｌｙ　ｂｒａｎｃｈｅｄ）
　パラジウム滴の殻の形成が促進された。ここでもまた
、プラチナと比較してより低いパラジウムの融点が有利
な効果を有し、これによって焼結工程が加速促進された
。しかし、プラチナの代りにパラジウムを使用する際に
考慮しなければならないのは、パラジウムがプラチナ程
貴金属性が高くない、すなわちその酸素親和力がより高
いということである。パラジウムは、最高約８００℃ま
での温度範囲でＯ２によって酸化される。パラジウム酸
化物は電気的、金属的に導電性であるので、パラジウム
滴の導電性は、一般的には殆ど損なわれないが、このこ
とは、動作に際して蒸発による貴金属のロスを避けるた
め、前記の温度範囲を迅速に通過しなければならないこ
とを意味している。 【００３２】テストは成功裡に行なわれた。パラジウム
滴には２．１０−３Ωの抵抗が確認された。その他につ
いては、ほぼこれまでの例と同じ結果になっている。パ
ラジウムがプラチナと比較して約１／４の安さなので、
この貴金属は主として大規模な工業的用途に適している
。本発明は、代表例に限定されるものではない。 【００３３】隣接する平坦な平面状の高温燃料電池（１
；２；３）の間で電流を導通させる電流コレクタであっ
て、これらの燃料電池はスタック形式に構成され、不純
物を添加して安定化された酸化ジルコニウムをベースに
した固体電解質１を有し、１つの燃料電池の酸素電極２
は各ケース内で次の燃料電池の燃料電極３に電気的に接
続され、電極２と３との間に位置するギャップは、気密
性を有し導電性のある仕切り板４によって燃料と酸素担
持体との異なったガス状の媒体を保持する２つの空間に
更に分割される上記の電流コレクタは、多数のき弾性エ
レメントによって構成され、上記の弾性エレメントは、
少なくとも１５重量％のクロムおよび少なくとも４重量
％のアルミニウムを含有する鉄ベースあるいはニッケル
・ベースの合金によって形成され、８００〜１，０００
℃の動作温度において完全に弾性を有し、電気接点７が
設けられ、高温保護酸化物を形成し、上記の電気接点７
は若干反ったキャロット状の滴または点として存在し、
上記の滴または点は、中間層を有し、または有さないで
弾性エレメントのベース材料に強固に付着し、最大厚さ
が高々８０μｍ　、直径が高々１．５ｍｍのプラチナま
たはパラジウムまたはプラチナ合金またはパラジウム合
金によって形成される。 【００３４】電流コレクタの好適な実施例の場合、厚さ
が最小１μｍ　であるが高々２５μｍ　の金またはニッ
ケルによって形成される中間層が、弾性エレメントのベ
ース材料と接点７の間に設けられる。明らかに、上述の
教示に照らして、本発明の多くの変形例と変更例が可能
である。したがって上記の特許請求の範囲内で、ここで
特に説明したのとは別の態様で本発明を実施することが
できることを理解すべきである。

【図面の簡単な説明】

【図１】２つの隣接する燃料電池、仕切り板およびこれ
らの間に波形のバンドの形態で位置する電流コレクタに
よって構成される燃料電池の構成の側断面図を示す。

【図２】２つの隣接する燃料電池、仕切り板およびこれ
らの間に波形のバンドの形態で位置する電流コレクタに
よって構成される燃料電池の構成の側断面図を示す。

【図３】電流コレクタと仕切り板の平面図を示す。

【図４】波形のバンドによって構成される電流コレクタ
の原理の斜視図を示す。

【図５】電流コレクタの接点の断面図（ａ）　と側部断
面図（ｂ）　を示す。

【図６】電流コレクタの接点の平面図を示す。

【図７】接点上に多孔質の貴金属の表面層を有する電流
コレクタの断面の金属顕微鏡による断面図を示す。

【図８】燃料電池、仕切り板および電流コレクタによっ
て構成される燃料電池のスタック構造の原理を示す斜視
図を示す。

【符号の説明】

１　　　　不純物を添加して安定化されたＺｒＯ２によ
って構成されるセラミック固体電解質 ２　　　　Ｌａ／Ｍｎ　の灰チタン石によって構成され
る多孔質（正）酸素電極 ３　　　　Ｎｉ／ＺＲ　Ｏ２　サーメットによって構成
される多孔質（負）燃料電極 ４　　　　気密性を有し導電性のある仕切り板５　　　
　電流コレクタ一般、燃料側（Ｎｉ）６　　　　電流コ
レクタ一般、酸素側（Ｆｅ合金またはＮｉ合金） ７　　　　接点（多孔質のＰｔドロップ）８　　　　ス
ポット溶接 ９　　　　電流コレクタとしてのコルゲートされた櫛状
のエレメント、左側 １０　　　　電流コレクタとしてのコルゲートされた櫛
状のエレメント、右側 １１　　　　電流コレクタのベース、酸素側（Ｆｅ合金
）１２　　　　Ｐｔ滴の一番外側の輪郭（しみ出し）１
３　　　　Ｐｔ滴の活性接触体のベースの輪郭１４　　
　　活性接触体のベースの周囲のハロー１５　　　　電
流コレクタのベースの結晶、酸素側（Ｆｅ合金） １６　　　　多孔質のＰｔドロップの殻１７　　　　Ｐ
ｔ滴のスケルトン上の酸化物の集積物１８　　　　電流
コレクタのベースの表面上の酸化物層（Ａｌ２Ｏ３　；
Ｃｒ２Ｏ３　） ＣＨ４　　　ガス状の燃料の符号 Ｏ２　　　ガス状の酸素担持体（空気）の符号

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　隣接する平坦な平面状の高温燃料電池
   （１；２；３）間で電流を導通させる電流コレクタであ
   って、これらの燃料電池はスタック状に構成され、不純
   物を添加して安定化された酸化ジルコニウムをベースに
   した固体電解質（１）を有し、１つの燃料電池の酸素電
   極（２）は各ケース内で次の燃料電池の燃料電極（３）
   に電気的に接続され、電極（２；３）との間に位置する
   ギャップは、気密性を有し導電性のある仕切り板（４）
   によって燃料と酸素担持体との異なったガス状の媒体を
   保持する２つの空間に更に分割される上記の電流コレク
   タに於いて、上記の電流コレクタは、多数の弾性エレメ
   ントによって構成され、上記の弾性エレメントは、少な
   くとも１５重量％のクロムおよび少なくとも４重量％の
   アルミニウムを含有する鉄ベースあるいはニッケル・ベ
   ースの合金によって形成され、８００〜１，０００℃の
   動作温度において完全に弾性を有し、電気接点（７）が
   設けられ、そして高温保護酸化物を形成し、且つ上記の
   電気接点（７）は若干上にふくらんだキャロット状の滴
   または点として存在し、上記の滴または点は、中間層を
   有し、または有さない弾性エレメントのベース材料に強
   固に付着し、最大厚さがせいぜい８０μｍ　、直径がせ
   いぜい１．５ｍｍのプラチナまたはパラジウムまたはプ
   ラチナ合金またはパラジウム合金によって形成されるこ
   とを特徴とする電流コレクタ。
2. 【請求項２】　　厚さが少なくとも１μｍ　で高々２５
   μｍ　またはニッケルによって形成される中間層が、上
   記の弾性エレメントのベース材料と上記の接点（７）　
   との間に設けられることを特徴とする請求項１記載の電
   流コレクタ。