JPH11126624A - 燃料電池用集電器及びその製造方法 - Google Patents

燃料電池用集電器及びその製造方法

Info

Publication number
JPH11126624A
JPH11126624A JP10227908A JP22790898A JPH11126624A JP H11126624 A JPH11126624 A JP H11126624A JP 10227908 A JP10227908 A JP 10227908A JP 22790898 A JP22790898 A JP 22790898A JP H11126624 A JPH11126624 A JP H11126624A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
current collector
aluminum
cathode
special steel
coating
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP10227908A
Other languages
English (en)
Other versions
JP3070038B2 (ja
Inventor
Felix Dr Nitschke
フェリックス・ニチェッケ
Joerg Dr Wind
ジョルグ・ウィンド
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Daimler Benz AG
Original Assignee
Daimler Benz AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Daimler Benz AG filed Critical Daimler Benz AG
Publication of JPH11126624A publication Critical patent/JPH11126624A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP3070038B2 publication Critical patent/JP3070038B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/02—Details
    • H01M8/0202—Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors
    • H01M8/0204—Non-porous and characterised by the material
    • H01M8/0206—Metals or alloys
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/14—Fuel cells with fused electrolytes
    • H01M2008/147—Fuel cells with molten carbonates
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2300/00—Electrolytes
    • H01M2300/0017—Non-aqueous electrolytes
    • H01M2300/0048—Molten electrolytes used at high temperature
    • H01M2300/0051—Carbonates
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/02—Details
    • H01M8/0202—Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors
    • H01M8/0204—Non-porous and characterised by the material
    • H01M8/0206—Metals or alloys
    • H01M8/0208—Alloys
    • H01M8/021—Alloys based on iron
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/02—Details
    • H01M8/0202—Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors
    • H01M8/0204—Non-porous and characterised by the material
    • H01M8/0223—Composites
    • H01M8/0228—Composites in the form of layered or coated products
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30—Hydrogen technology
    • Y02E60/50—Fuel cells
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Landscapes

  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Fuel Cell (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 酸化物層の電気伝導性を損なうことなく、溶
融炭酸塩型燃料電池の陰極中間空間における酸化物層の
形成による電解質の損失を阻止する。 【解決手段】 集積された、複数枚のセパレータ板
（７，８）によって分離された複数の燃料電池ユニット
（１）からなる溶融炭酸塩型燃料電池の陰極（２）に接
して設けられる特殊鋼製集電器（６）であって、前記集
電器（６）にはその少なくとも一つの側を被覆するアル
ミニウム又はアルミニウム合金の被膜が設けられてい
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、集積された、複数
枚のセパレータ板によって分離された複数の燃料電池ユ
ニットからなる溶融炭酸塩型燃料電池（MCFC- Molten C
arbonate FuelCell) の陰極に接して設けられた特殊鋼
製集電器及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】溶融炭酸塩型燃料電池は概ね複数の単一
セルの積層からなる。各単一セルは、夫々集電器を有す
る陰極及び陽極を備え且つ両電極の間に溶融電解質が含
浸されたマトリックスを備える。
【０００３】電解質として溶融アルカリ炭酸塩混合物が
利用されている。それ故、燃料電池の作動温度は５００
℃乃至７００℃である。アルカリ炭酸塩混合物として炭
酸リチウムと炭酸カリウムの混合物、炭酸リチウムと炭
酸ナトリウムの混合物並びに炭酸リチウム、炭酸カリウ
ム及び炭酸ナトリウムの三成分の混合物があげられる。
三種の混合物に共通していることは、それらが本質的な
成分として炭酸リチウムを含むことである。
【０００４】単一セルは気密なセパレータ板によって互
いに分離されている。その一変形によれば、セパレータ
は平らな板からなり、その場合において陰極へ空気又は
その他の酸素含有ガスを供給するために又は陽極へ水素
及びその他の燃料ガスを供給するためにガス供給空間を
形成するように、陰極とセパレータ板の間のガス透過性
の陰極集電器と陽極とセパレータ板の間の陽極集電器は
波形になっている。
【０００５】別の変形では集電器は波形に気密に形成さ
れており、集電器が同時にセパレータ板を形成してい
る。
【０００６】集電器によって陰極又は陽極から電気化学
的に発生した電流が他へ誘導される。また集電器はガス
供給用空間を形成する。
【０００７】陰極を機械的に補強するために、波形の陰
極集電器又は波形のセパレータ板と陰極の間にそのほか
にガス透過性且つ導電性の板状支持板が設けられてい
る。支持板は例えば穿孔薄板として形成される。
【０００８】空気の供給と高温によって陰極の集電器に
は激しい腐食が発生する。
【０００９】侵食に耐えるように、集電器及び陰極中間
空間(Kathodenhalbraum)内にあるその他の部分がクロム
を少なくとも１６重量％含む高位合金の(hochlegierte
n) 特殊鋼(Edelstahl) でつくられる。しかしこれらの
部分にも酸化物層が生じる。且つこの酸化物層は電気的
に最大に良く電気を通すが、しかし電解質の損失を生ぜ
しめる。何故ならば酸化物層の鉄、クロム、又はその他
の金属の酸化物が電解質のリチウムイオンと反応してリ
チウムフェライト、リチウムクロマイト等を形成し、他
方において電解質のカリウムイオン又はナトリウムイオ
ンと酸化物層の酸化クロムからクロム酸カリウム乃至ク
ロム酸ナトリウムが形成されるからである。この電解質
の損失はセルの変質(Degration) をもたらし且つセルの
出力(Zel-leistung) の低下をもたらす。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】それ故、本発明の課題
は、酸化物層の電気伝導性を損なうことなく、溶融炭酸
塩型燃料電池の陰極中間空間における酸化物層の形成に
よる電解質の損失を阻止することである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】上記の課題は、本発明に
よって、請求項１に記載の集電器によって解決される。
即ち本発明の集電器は、『集積された、複数枚のセパレ
ータ板によって分離された複数の燃料電池ユニットから
なる溶融炭酸塩型燃料電池の陰極に接して設けられる特
殊鋼製集電器であって、前記集電器にはその少なくとも
一つの側を被覆するアルミニウム又はアルミニウム合金
の被膜が設けられていることを特徴とする集電器。』で
ある。
【００１２】請求項２乃至８には本発明の集電器の好ま
しい構成が述べられている。即ち、本発明において、集
電器の陰極の方に向く側のアルミニウム又はアルミニウ
ム含有合金からなる被膜において、集電器の陰極との接
触面においてアルミニウム又はアルミニウム含有合金か
らなる被膜がカットされている。さらに本発明におい
て、アルミニウム又はアルミニウム含有合金からなる被
膜の厚みが、燃料電池の作動中にアルミニウムが前記接
触面の直径の半分よりも僅かに少ない集電器の部分に拡
散するように決定されている。さらに本発明において、
集電器が同時に２つの燃料電池ユニットの間のセパレー
タ板を形成している。さらに本発明において、集電器は
陰極とセパレータ板の間に配置されている。さらに本発
明において、集電器を構成する特殊鋼が５乃至１６重量
％のクロムを含む。さらに本発明において、集電器を構
成する特殊鋼が３乃至１２重量％のコバルトを含む。さ
らにまた本発明において、集電器を構成する特殊鋼が最
高でも０．２重量％のアルミニウム、イットリウム、チ
タン及び／又はセリウムを含む。
【００１３】請求項９は本発明の集電器の製造方法に関
する。即ち、本発明の集電器の製造方法は複数の孔を備
え、ガス供給空間を形成するために曲げた特殊鋼薄板の
少なくとも一つの側をアルミニウム又はアルミニウム合
金で被覆することを特徴とする。
【００１４】本発明の有利な製造方法は請求項１０乃至
１２の方法に記載の方法により行われる。即ち本発明に
おいて、アルミニウム又はアルミニウム合金からなる被
膜で特殊鋼薄板を被覆するとき、特殊鋼薄板の集電器の
電気を通す接触面を覆う。さらに本発明において、特殊
鋼薄板をアルミニウム又はアルミニウム合金からなる被
膜で被覆した後集電器の電気を通す接触面においてアル
ミニウム又はアルミニウム合金の層を除去する。さらに
また本発明において、特殊鋼薄板のセパレータ板の方へ
向く側にアルミニウム又はアルミニウム合金からなる閉
鎖された被膜を被着し、前記被膜をセパレータ板に接触
させる。
【００１５】波形の集電器は、陰極中間空間に極めて大
きい面を形成する。この面は腐食されると、相応に大き
な電解質の損失をもたらす。それ故、本発明においては
陰極集電器の少なくとも一面側にはアルミニウム被膜、
即ちアルミニウム又はアルミニウム含有合金層が設けら
れる。
【００１６】アルミニウム被膜はその下に位置する特殊
鋼薄板の有効な腐食保護をする。それ故、高度の電解質
損失をもたらす、特殊鋼薄板の表面において絶えず増え
る酸化物層の形成は、アルミニウムで被覆された領域に
おいては阻止される。
【００１７】腐食保護はアルミニウム層の表面に形成さ
れる薄い酸化アルミニウム層によってなされる。これら
の酸化アルミニウム層は電解質からのリチウムとも反応
する。しかし、アルミニウム層の厚みが１μm よりも少
ないので、この電解質損失は全く無視できる。
【００１８】はっきりしていることは、陰極集電器薄板
をアルミニウム又はアルミニウム含有合金で被覆した
後、５００℃乃至７００℃の溶融炭酸塩型燃料電池の作
動温度で最初の作動時間内に保護をする酸化アルミニウ
ム層が形成されるので、別の処理は必要ないことであ
る。それ故、完全な腐食保護が始めから存在する。
【００１９】本発明によって、アルミニウム又はアルミ
ニウム合金で陰極集電器薄板を被覆する被膜を構成する
代わりに、前記被膜をアルミニウム含有合金、特にアル
ミニウム含有特殊鋼で構成することができる。前記合金
のアルミニウム含有量は少なくとも３重量％でなければ
ならない。この、被膜としてのアルミニウム含有特殊鋼
は特にクロムを含み、且つ少なくとも８重量％のＣｒを
含み、１７％以上、例えば１９％のクロムを含んでも良
い。すなわち、下記の成分を有するＰＭ２０００型の特
殊鋼が特に適していることが判明した。 Ｃｒ １９重量％， Ａｌ ５．５重量％， Ｔｉ
０．５重量％，Ｙ2Ｏ3 ０．５重量％， 残り Ｆｅ
【００２０】前記ＰＭ２０００型の特殊鋼は再結晶化状
態で室温２９０℃において及び非再結晶化状態で室温３
３０℃においてビッカース硬度ＨＶ１０を有する。さら
に前記ＰＭ型の特殊鋼は表１に示すような物理的特性を
有する。
【００２１】
【表１】
【００２２】さらに前記ＰＭ２０００特殊鋼は典型的に
図３に示すようにロッド状又はバー状の粒形状を有す
る。
【００２３】酸化アルミニウムは高い電気抵抗を有する
ので、陰極集電器の電気を通す接触面に酸化アルミニウ
ム層が形成されることを阻止しなければならない。
【００２４】これは、電流を通す接触面における陰極集
電器のアルミニウム被膜をカットすることによって達成
される。接触面にアルミニウム被膜が設けられている
と、どうしても酸化アルミニウム層で被覆されることに
なる接触面は、陰極と集電器の間乃至陰極を支持する穿
孔薄板と集電器の間の接触面である。何故ならばこれら
の接触面は、陰極又は支持薄板が多孔性のものであるが
故にどうしても酸素に曝されるからである。それ故、本
発明においては集電器の接触面を被覆するアルミニウム
被膜の部分には穴をあけられる。
【００２５】それに対して上記の燃料電池の第一の形態
においては、波形の陰極集電器の前記接触面とは反対の
側はセパレータ板に押しつけられる。それ故集電器とセ
パレータ板の間の接触面は、酸素の攻撃には曝されない
ので、アルミニウム層によって覆われる。即ち、陰極集
電器のセパレータ板の方に向く側には連続したアルミニ
ウム層が設けられる。それ故接触部に接するアルミニウ
ム層は直接セパレータ板に隣接し、アルミニウム層は接
触部の領域においては陰極集電器の相応な平面の形態
で、例えば研磨した面で形成される。
【００２６】燃料電池の作動状態下で、陰極集電器とセ
パレータ板の間の接触面に接するアルミニウム層のアル
ミニウムは陰極集電器とセパレータ板の夫々の基材中に
拡散せしめられるので、接触面に中間金属化合物の層が
形成されるので、接触面への酸素の攻撃は排除される。
さらに、陰極集電器とセパレータ板の間の接触部におけ
るアルミニウム層の酸化を防ぐために、他の中間金属結
合部、例えば陰極集電器とセパレータ板の間のはんだ結
合部を予め備えることができる。
【００２７】二者択一的にアルミニウムを接触部におい
て集電器から例えば研削によっても除くこともできる。
【００２８】電解質の損失をできる限り阻止するため
に、陰極集電器には、特にその両面にアルミニウム被膜
が設けられる。その場合において、少なくとも陰極集電
器の陰極との接触面又陰極集電器の上記した陰極用ガス
透過性支持薄板との接触面においてアルミニウム被膜が
カットされる。一方陰極集電器のセパレータ板の方に向
く側のアルミニウム被膜も省くことができるが、しか
し、先に詳述したように陰極集電器のセパレータ板の方
に向く側のアルミニウム被膜は省くべきではない。
【００２９】陰極集電器が陰極又は陰極に接する多孔薄
板又は支持薄板の上に平らに横たわるとき、陰極又は支
持薄板に接触せず、それ故酸化アルミニウム層自身によ
って酸化から保護することができる、陰極又は支持薄板
に向く側の陰極集電器薄板の面は、比較的小さい。この
ような場合、陰極集電薄板の陰極に向く側をとくにアル
ミニウムで被覆しないのが適切である。何故ならば陰極
集電薄板の陰極に向く側をアルミニウムで被覆すること
により電解質の損失を僅かしか減少させることができな
いからである。
【００３０】陰極集電器薄板を被覆するアルミニウム被
膜は陰極との接触面において切欠されているので、特殊
鋼は前記接触面から内方へ向かって腐食する。
【００３１】この腐食を防止するために、先ず耐腐食性
の特殊鋼薄板が利用される。そのために少なくとも５重
量％、特に少なくとも１０重量％のクロムを含有する特
殊鋼が利用される。
【００３２】しかし特殊鋼のクロム含有量は総計で１７
重量％以上であってはならず、特に１５重量％以上であ
ってはならない。さもないとあまりにも高い電気抵抗が
接触面において生じるからである。これは酸化クロムが
特殊鋼から形成された酸化物に対して、特に酸化鉄より
も大きな特別の電気抵抗を有することに由来する。
【００３３】同様な理由から特殊鋼にはアルミニウム
も、チタン又はセリウムも、これらの金属は極めて高い
電気抵抗を有する酸化物になるので、含まれてははなら
ない。それ故、特に特殊鋼に含まれるアルミニウム、イ
ットリウム、チタン及び／又はセリウムの含有量は、多
くても０．２重量％、とりわけ多くても０．０５重量％
である。
【００３４】さらに３乃至１５重量％、特に５乃至１０
重量％の特殊鋼中のコバルト含有量が有利であることが
判明した。これは、陰極との接触面において酸化鉄から
形成されたリチウムフェライトの電気伝導率がコバルト
でドーピングすることによって高められることに由来す
る。
【００３５】本発明の集電器を作るために、ガス貫流の
ために複数の孔を設けた、波形に曲げた特殊鋼薄板が利
用される。前記特殊鋼薄板の一面又は両面はアルミニウ
ム又はアルミニウム合金で被覆される。
【００３６】特殊鋼薄板の被覆は、何らかのコーティン
グ方法によって、例えばＰＶＤ、ＣＶＤ、電気めっき
法、プラズマ溶射、粉末溶射、とりわけ高速度粉末溶射
又はクラッディングによって行われる。
【００３７】集電器の電気を通す接触面にはアルミニウ
ム被膜は存在しないように、この平面は、アルミニウム
でコーティングするとき、覆われる。前記平面を覆うア
ルミニウム被膜は、アルミニウムでコーティングした後
に、例えば研削によって除去することも可能である。
【００３８】
【発明の実施の形態】次に図面を参照しながら本発明の
実施の形態について詳細に説明する。図面において、図
１は、溶融炭酸塩型燃料電池ユニットの略断面図であ
り、図２は、陰極集電器の層の拡大図であり、図３は、
本発明において使用するのに適したＰＭ２０００型特殊
鋼のロッド状又はバー状の粒子の顕微鏡写真である。
【００３９】図１に示すように溶融炭酸塩型燃料電池の
ユニット１は、陰極２と、溶融電解質が含浸された多孔
質マトリックス３と、陽極４と、陽極集電器５と、陰極
集電器６と、上方セパレータ板８と、下方セパレータ板
７とからなる。多孔質マトリックス３は陰極２と陽極４
の間に挟まれており、また陰極集電器６は上方セパレー
タ板８と陰極２の間に位置し、上方セパレータ８に接し
ており、陽極集電器５は下方セパレータ板７と陽極４の
間に位置し、下方セパレータ７及び陽極４に接触してい
る。陰極２は例えば多孔質金属酸化物からなる。陽極４
は例えば多孔質の焼結金属板からなる。
【００４０】陽極集電器５及び陰極集電器６は夫々ガス
透過性を有し波形の断面形状を有する。それ故陽極集電
器５は図１において矢印１０で示すように図の平面に対
して実質的に垂直な流れ方向に陽極４へ水素その他の燃
料ガスを供給するための通路１０を陽極４と下方セパレ
ータ板７の間に形成する。同様に、陰極集電器６は図１
において画面の左から右へ通路１０の方向に対して垂直
な流れ方向に陰極２へ空気その他の酸素を含むガスを供
給するためのガス供給空間又は通路１１を上方セパレー
タ板８と陰極２の間に形成する。ここにおいて陰極集電
器６の波形は陽極集電器５の波形に対して垂直にのびる
ように配列することもできるが、しかし、略図示のため
に、図１は同一方向にのびる陽極集電器５の波形と陰極
集電器６の波形を図示している。
【００４１】陰極集電器６は以下に説明するように特殊
鋼からなる母材１６を含み、陰極から電気化学的に生ず
る電流を伝えるために陰極２と電気的に接触している。
陽極集電器５も特殊鋼からなる母材１６を含み、陽極４
へ電流を伝えるために陽極４と電気的に接触している。
【００４２】図２に示すように陰極集電器６はセパレー
タ板８に接する第１の接触面１２とセパレータ板８に接
する第２の接触面１３とを有する。陰極集電器６は特殊
鋼からなる母材１６を含み、この母材１６の陰極２に対
面する側６Ａには、接触領域１２を除いて薄いアルミニ
ウム被膜１４Ａが設けられている。接触面１２において
は母材１６は被覆されていず、露出したままになってい
る。陰極集電器６の母材１６のもう一方の側、即ちセパ
レータ板８に対面する側６Ｂはアルミニウム層１４Ｂで
同様に被覆されており、アルミニウム層１４Ｂは陰極集
電器６がセパレータ板８に接する接触面１３においても
被覆している。アルミニウム層１４Ａ及び１４Ｂはアル
ミニウム含有材料からなる。
【００４３】高い作動温度下で矢印１１のように酸素を
供給することにより、溶融炭酸塩型燃料電池が作動せし
められると、アルミニウム被膜１４Ａ及び１４Ｂが酸化
され、単時間で、アルミニウム層１４Ａ及び１４Ｂの外
面に連続した耐腐食性の酸化アルミニウム膜１４′が、
直接セパレータ板８に押しつけられる接触面１３を除い
て形成される。この酸化アルミニウム膜１４′は接触面
１３は除外して陰極集電器６がさらに腐食されるのを阻
止する。酸化アルミニウム膜は１ミクロン以下の厚みを
有するので、電解質の損失はそれほどでもない。接触面
１３においてのみ電解質の損失は起こり、接触面１３に
おいては陰極集電器６の母材１６、即ち特殊鋼薄板が腐
食される。
【００４４】しかし、陰極集電器６の全表面に対する接
触面１３の表面は小さいので、本発明の燃料電池におい
て電解質の損失が相当に少ない。
【００４５】陰極集電器６は接触面１３においてセパレ
ータ板８に押しつけられるので、アルミニウム層１４Ｂ
とセパレータ板８の間の接触面１３は陰極側の半分の空
間に存在する酸素を含有する環境からは密閉されており
露出されていない。これは接触面１３に高い電気的境界
抵抗をもたらす酸化アルミニウム層が形成されるのを妨
げる。
【００４６】陰極集電器６の母材、即ち特殊鋼薄板１６
の厚さは例えば０．１乃至０．５mmになる。アルミニウ
ム被膜１４Ａ，１４Ｂのアルミニウムは燃料電池の作動
中に特殊鋼からなる母材１６中に拡散する。この特殊鋼
からなる母材１６中へのアルミニウムの拡散は、矢印１
７によって図解するように両側から接触面１２の領域に
おいてもおこる。接触面１２の領域に拡散したアルミニ
ウムは、高い電気抵抗を有する酸化アルミニウムを形成
する。このようにして少なくとも接触面１２の部分には
酸化アルミニウムがないことを確保する、低抵抗伝導路
がないことを確保する過程が行われる。
【００４７】前記のことを達成するために、アルミニウ
ム層１４Ａの層の厚さ並びに接触面１２の幅及び特殊鋼
からなる母材１６の厚さは、アルミニウム拡散ゾーン１
９を限定する、特殊鋼からなる母材１６中へのアルミニ
ウムの拡散深さが、陰極集電器６が陰極２に接する接触
面の直径、即ちその幅寸法の半分以下であるように選択
される。結果として酸化物のない領域１８は接触領域中
心に沿って残り、それ故酸化はこの領域１８において非
常に高い電気抵抗を有する酸化アルミニウムを形成する
ことはない。また特殊鋼からなる母材１６の厚さは、好
ましくは拡散ゾーン１９を限定する拡散深さの２倍以上
であり、そのときはアルミニウムのない伝導路が特殊鋼
からなる母材の芯に沿って残る。即ち、本発明の装置は
陰極２から接触面１２を通り、特殊鋼からなる母材１６
を通り、セパレータ板８に至る電流の流れる通路には酸
化アルミニウムがなく、特に領域１８に存在しないこと
を確実にするものである。このようにして電流が流れる
通路は高い電気伝導率を有する。
【００４８】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、酸化物層
の電気伝導性を損なうことなく、溶融炭酸塩型燃料電池
の陰極中間空間における酸化物層の形成による電解質の
損失を阻止することができるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】溶融炭酸塩型燃料電池ユニットの略断面図であ
る。
【図２】陰極集電器の層の拡大図である。
【図３】本発明において使用するのに適したＰＭ２００
０型特殊鋼のロッド状又はバー状の粒子の顕微鏡写真で
ある。
【符号の説明】
１ 溶融炭酸塩型燃料電池のユニット ２ 陰極 ３ 多孔マトリックス ４ 陽極 ５ 陽極集電器 ６ 陰極集電器 ７ セパレータ板 ８ セパレータ板 １０ 矢印 １１ 矢印 １２ 接触面 １３ 接触面 １４Ａ，１４Ｂ アルミニウム被膜 １６ 母材 １７ 矢印 １８ 領域 １９ 拡散ゾーン

Claims (12)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 集積された、複数枚のセパレータ板によ
    って互いに分離された複数の燃料電池ユニットからなる
    溶融炭酸塩型燃料電池の陰極に接して設けられる特殊鋼
    製集電器であって、前記集電器（６）にはその少なくと
    も一つの側を被覆するアルミニウム又はアルミニウム合
    金の被膜が設けられていることを特徴とする集電器。
  2. 【請求項２】 集電器（６）の陰極（２）の方に向く側
    のアルミニウム又はアルミニウム含有合金からなる被膜
    （１４Ａ）において、集電器（６）の陰極（２）との接
    触面（１２）においてアルミニウム又はアルミニウム含
    有合金からなる被膜（１４Ａ）がカットされていること
    を特徴とする請求項１に記載の集電器。
  3. 【請求項３】 前記アルミニウム又はアルミニウム含有
    合金からなる被膜（１４Ａ）の厚みが、燃料電池の作動
    中にアルミニウムが前記接触面（１２）の直径の半分よ
    りも僅かに少なく集電器（６）の部分に拡散するように
    決定されていることを特徴とする請求項２に記載の集電
    器。
  4. 【請求項４】 集電器が同時に２つの燃料電池ユニット
    の間のセパレータ板を形成していることを特徴とする請
    求項１乃至３の何れか一項に記載の集電器。
  5. 【請求項５】 集電器が陰極（２）とセパレータ板
    （７）の間に配置されていることを特徴とする請求項１
    乃至３の何れか一項に記載の集電器。
  6. 【請求項６】 集電器を構成する特殊鋼が５乃至１６重
    量％のクロムを含むことを特徴とする先行する請求項の
    何れか一項に記載の集電器。
  7. 【請求項７】 集電器を構成する特殊鋼が３乃至１２重
    量％のコバルトを含むことを特徴とする先行する請求項
    の何れか一項に記載の集電器。
  8. 【請求項８】 集電器を構成する特殊鋼が最高でも０．
    ２重量％のアルミニウム、イットリウム、チタン及び／
    又はセリウムを含むことを特徴とする先行する請求項の
    何れか一項に記載の集電器。
  9. 【請求項９】 先行する請求項の何れか一項に記載の集
    電器の製造方法であって、複数の孔を備え、ガス供給空
    間を形成するために曲げた特殊鋼薄板の少なくとも一つ
    の側をアルミニウム又はアルミニウム合金で被覆するこ
    とを特徴とする集電器の製造方法。
  10. 【請求項１０】 アルミニウム又はアルミニウム合金か
    らなる被膜で特殊鋼薄板を被覆するとき、特殊鋼薄板の
    集電器の電気を通す接触面を覆うことを特徴とする請求
    項９に記載の集電器の製造方法。
  11. 【請求項１１】 特殊鋼薄板をアルミニウム又はアルミ
    ニウム合金からなる被膜で被覆した後集電器の電気を通
    す接触面上にあるアルミニウム又はアルミニウム合金の
    層を除去することを特徴とする請求項９に記載の集電器
    の製造方法。
  12. 【請求項１２】 特殊鋼薄板のセパレータ板の方へ向く
    側にアルミニウム又はアルミニウム合金からなる連続し
    た被膜を被着し、前記被膜をセパレータ板に接触させる
    ことを特徴とする請求項９に記載の集電器の製造方法。
JP10227908A 1997-08-19 1998-08-12 燃料電池用集電器及びその製造方法 Expired - Fee Related JP3070038B2 (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19735854:3 1997-08-19
DE19735854A DE19735854C2 (de) 1997-08-19 1997-08-19 Stromkollektor für eine Brennstoffzelle und Verfahren zu seiner Herstellung

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH11126624A true JPH11126624A (ja) 1999-05-11
JP3070038B2 JP3070038B2 (ja) 2000-07-24

Family

ID=7839376

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP10227908A Expired - Fee Related JP3070038B2 (ja) 1997-08-19 1998-08-12 燃料電池用集電器及びその製造方法

Country Status (5)

Country Link
US (1) US6117580A (ja)
EP (1) EP0898320A3 (ja)
JP (1) JP3070038B2 (ja)
CA (1) CA2244585A1 (ja)
DE (1) DE19735854C2 (ja)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001351642A (ja) * 2000-06-08 2001-12-21 Riken Corp 燃料電池用セパレータ
JP2001357859A (ja) * 2000-06-13 2001-12-26 Riken Corp 燃料電池用セパレータ
JP2007087955A (ja) * 2005-09-23 2007-04-05 Samsung Sdi Co Ltd 膜電極接合体及び燃料電池
KR100747865B1 (ko) * 2006-08-16 2007-08-08 현대자동차주식회사 연료전지 스택
US8415072B2 (en) 2005-08-23 2013-04-09 Samsung Sdi Co., Ltd. Membrane electrode assembly for fuel cell

Families Citing this family (26)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000106197A (ja) * 1998-09-30 2000-04-11 Aisin Takaoka Ltd 燃料電池及び燃料電池用セパレータ
US6383677B1 (en) 1999-10-07 2002-05-07 Allen Engineering Company, Inc. Fuel cell current collector
US6777126B1 (en) 1999-11-16 2004-08-17 Gencell Corporation Fuel cell bipolar separator plate and current collector assembly and method of manufacture
WO2001048852A1 (en) * 1999-12-23 2001-07-05 The Regents Of The University Of California Flow channel device for electrochemical cells
US6602626B1 (en) 2000-02-16 2003-08-05 Gencell Corporation Fuel cell with internal thermally integrated autothermal reformer
WO2001071842A2 (en) 2000-03-17 2001-09-27 Allen Engineering Company, Inc. Fuel cell stack assembly
DE10236731A1 (de) * 2001-09-28 2003-04-30 Forschungszentrum Juelich Gmbh Hochtemperarturbeständige Dichtung
DE10156033C2 (de) * 2001-11-15 2003-10-30 Mtu Cfc Solutions Gmbh Stromkollektor und Verwendung eines Stromkollektors bei einer Schmelzkarbonatbrennstoffzelle
DE10156217C1 (de) * 2001-11-15 2003-08-21 Mtu Friedrichshafen Gmbh Stromführendes Bauteil für eine Schmelzkarbonatbrennstoffzelle
US6772617B1 (en) 2003-01-24 2004-08-10 Gencell Corporation Method and apparatus for in-situ leveling of progressively formed sheet metal
US8435694B2 (en) * 2004-01-12 2013-05-07 Fuelcell Energy, Inc. Molten carbonate fuel cell cathode with mixed oxide coating
US7521153B2 (en) * 2004-03-16 2009-04-21 Toyota Motor Engineering & Manufacturing North America, Inc. Corrosion protection using protected electron collector
CA2528689C (en) * 2004-03-31 2009-05-12 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Fuel cell stack
US7700212B2 (en) * 2004-10-07 2010-04-20 Gm Global Technology Operations, Inc. Bipolar plate with enhanced stability
US7694286B2 (en) 2005-02-10 2010-04-06 International Business Machines Corporation Apparatus and method for detecting base-register usage conflicts in computer code
TWM296484U (en) * 2006-01-20 2006-08-21 Antig Tech Co Ltd Fuel cell device
TWM302131U (en) * 2006-04-04 2006-12-01 Antig Tech Co Ltd Fuel cell device
DE102006041296A1 (de) * 2006-09-01 2008-03-06 Behr Gmbh & Co. Kg Scheibenelement für eine Stromabnehmerplatte oder Bipolarplatte einer Brennstoffzelle
JP5416973B2 (ja) 2007-09-10 2014-02-12 エムアールシーコンポジットプロダクツ株式会社 ゴルフクラブ用シャフト
DE102008036847A1 (de) * 2008-08-07 2010-02-11 Elringklinger Ag Brennstoffzelleneinheit und Verfahren zum Herstellen einer elektrisch leitfähigen Verbindung zwischen einer Elektrode und einer Bipolarplatte
WO2010113252A1 (ja) * 2009-03-31 2010-10-07 トヨタ車体 株式会社 燃料電池
US8323433B1 (en) * 2011-08-26 2012-12-04 Eaton Corporation Method of making a cord style flexible golf grip
CN103384012A (zh) * 2013-06-26 2013-11-06 东莞新能源科技有限公司 锂离子电池正极集流体结构及包含该结构的电池
CN108511680B (zh) * 2017-02-24 2021-01-15 宁德时代新能源科技股份有限公司 正极片及其制备方法及储能装置
US10985384B2 (en) 2018-01-11 2021-04-20 Fuelcell Energy, Inc. Corrosion resistant current collector for high-temperature fuel cell
DE102020133553A1 (de) * 2020-12-15 2022-06-15 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Verfahren zur Herstellung einer Bipolarplatte für eine elektrochemische Zelle und Bipolarplatte

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4389467A (en) * 1979-12-27 1983-06-21 The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy Porous electrolyte retainer for molten carbonate fuel cell
US5094928A (en) * 1990-04-20 1992-03-10 Bell Communications Research, Inc. Modular fuel cell assembly
US5362578A (en) * 1992-12-08 1994-11-08 Institute Of Gas Technology Integrated main rail, feed rail, and current collector
JP2501169B2 (ja) * 1993-03-18 1996-05-29 株式会社日立製作所 燃料電池及び電解質補給容器及び電解質補給方法
JP3350167B2 (ja) * 1993-09-03 2002-11-25 株式会社東芝 溶融炭酸塩型燃料電池
DE4410711C1 (de) * 1994-03-28 1995-09-07 Forschungszentrum Juelich Gmbh Metallische bipolare Platte für HT-Brennstoffzellen und Verfahren zur Herstellung desselben
JP3480061B2 (ja) * 1994-09-20 2003-12-15 住友金属工業株式会社 高Ｃｒフェライト系耐熱鋼
US5698337A (en) * 1995-08-19 1997-12-16 Energy Research Corporation Process for preparing a separator plate for a melt carbonate fuel cell and separator plate prepared according to this process
DE19541187C1 (de) * 1995-08-19 1996-11-28 Mtu Friedrichshafen Gmbh Verfahren zur Herstellung einer Separatorplatte für eine Schmelzkarbonat-Brennstoffzelle und nach dem Verfahren hergestellte Separatorplatte
DE19532791A1 (de) * 1995-09-06 1996-12-12 Mtu Friedrichshafen Gmbh Kathodenstromkollektor für eine Brennstoffzelle
US5795665A (en) * 1996-08-19 1998-08-18 Energy Research Corporation Fuel cell sub-assembly with a plurality of dimples
JPH10321245A (ja) * 1997-03-17 1998-12-04 Toshiba Corp 溶融炭酸塩型燃料電池
US5811202A (en) * 1997-08-05 1998-09-22 M-C Power Corporation Hybrid molten carbonate fuel cell with unique sealing

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001351642A (ja) * 2000-06-08 2001-12-21 Riken Corp 燃料電池用セパレータ
JP2001357859A (ja) * 2000-06-13 2001-12-26 Riken Corp 燃料電池用セパレータ
US8415072B2 (en) 2005-08-23 2013-04-09 Samsung Sdi Co., Ltd. Membrane electrode assembly for fuel cell
JP2007087955A (ja) * 2005-09-23 2007-04-05 Samsung Sdi Co Ltd 膜電極接合体及び燃料電池
JP4658885B2 (ja) * 2005-09-23 2011-03-23 三星エスディアイ株式会社 膜電極接合体及び燃料電池
KR100747865B1 (ko) * 2006-08-16 2007-08-08 현대자동차주식회사 연료전지 스택

Also Published As

Publication number Publication date
JP3070038B2 (ja) 2000-07-24
DE19735854A1 (de) 1999-02-25
DE19735854C2 (de) 2002-08-01
CA2244585A1 (en) 1999-02-19
US6117580A (en) 2000-09-12
EP0898320A3 (de) 2004-02-11
EP0898320A2 (de) 1999-02-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3070038B2 (ja) 燃料電池用集電器及びその製造方法
CA2240270C (en) Selectively coated bipolar plate
EP1205001B1 (en) A fuel cell gas separator
AU2004213893B2 (en) Method for producing a protective coating for substrates that are subjected to high temperatures and form chromium oxide
US20080299417A1 (en) Fuel Cell Component
US8232020B2 (en) Interconnector for a fuel cell stack and method for production
CA2604593A1 (en) Interconnects for solid oxide fuel cells and ferritic stainless steels adapted for use with solid oxide fuel cells
US20090117414A1 (en) Interconnector for High-Temperature Fuel Cells
JP2005093172A (ja) 燃料電池用セパレータおよび燃料電池
WO2001041242A1 (en) Bipolar separator plate with improved wet seals
JP5192908B2 (ja) 燃料電池セパレータ用チタン基材、および、燃料電池セパレータ、ならびに燃料電池セパレータの製造方法
JPH11162478A (ja) 燃料電池用セパレータ
KR100950673B1 (ko) 평판형 고체산화물 연료전지용 분리판 및 제조방법
CA2368395A1 (en) High-temperature fuel cell
JP2006505897A (ja) 電極支持型燃料電池
US6153324A (en) Current-carrying component for a fused carbonate fuel cell with anticorrosive coating
US20060051661A1 (en) Diffusion stabilized gas barriers
JPH0652868A (ja) 溶融炭酸塩型燃料電池用セパレータマスク材及びその製造方法
JP2006107936A (ja) 平板形固体酸化物燃料電池用インターコネクタ
JPH10208759A (ja) 溶融炭酸塩型燃料電池用のセパレータ
JPS62262376A (ja) 溶融炭酸塩形燃料電池
JPH0790440A (ja) 溶融炭酸塩型燃料電池用金属材料
JP2021093298A (ja) 燃料電池用セパレータ及び燃料電池用セパレータの製造方法
KR20130074276A (ko) 고체산화물 연료전지용 분리판, 그의 제조방법 및 그를 포함하는 고체산화물 연료전지
JPH0417267A (ja) 溶融炭酸塩型燃料電池のセパレータ板

Legal Events

Date Code Title Description
LAPS Cancellation because of no payment of annual fees