JPH11501764A - 燃料電池インタコネクタデバイス - Google Patents
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Abstract
Description
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1.固体酸化物電解質、アノード、およびカソードを有して成る平面燃料電池 用の電気インタコネクタデバイスであって、該インタコネクタデバイスが、カソ ード側の酸化剤ガス流チャンネルを有するプレート状クロム含有基材および該カ ソード側の被膜を有して成り、該被膜が、Mn、Fe、Co、およびNiから成 る群から選択される少なくとも1種の金属Mを含んで成る酸化物表面層、および 基材と酸化物表面層との間に存在するM、Crスピネル層を有して成る電気イン タコネクタデバイス。 2.スピネル層のCr含有量が、被膜の厚さにおける基材からの距離の増加と ともに減少する請求項1に記載の電気インタコネクタデバイス。 3.スピネル層が、1ミクロン未満〜約20ミクロン、好ましくは約1ミクロ ン〜約5ミクロンの範囲の厚さを有する請求項1に記載の電気インタコネクタデ バイス。 4.被膜が、約1ミクロン〜約100ミクロン、好ましくは約50ミクロンま で、より好ましくは約20ミクロンまでの範囲の厚さを有する請求項1に記載の 電気インタコネクタデバイス。 5.被膜が少なくとも実質的に充分に稠密である請求項1に記載の電気インタ コネクタデバイス。 6.酸化物層およびスピネル層が、2種の金属Mの混合物を含んで成る請求項 1に記載の電気インタコネクタデバイス。 7.混合物が、NiとMn、CoとMn、およびFeとMnから選択される請 求項6に記載の電気インタコネクタデバイス。 8.被膜の導電性を高めるために、被膜が、少なくとも1種の金属Mおよび非 M金属を含んで成る混合スピネル層および混合酸化物表面層を有して成る請求項 1に記載の電気インタコネクタデバィス。 9.非M金属がCuである請求項8に記載の電気インタコネクタデバイス。 10.被膜が不活性酸化物充填剤を含有する請求項1に記載の電気インタコネ クタデバイス。 11.充填剤が、アルミナ、ジルコニア、およびそれらの混合物から成る群か ら選択される請求項10に記載の電気インタコネクタデバイス。 12.被膜中の少なくとも1種の金属Mをドーピングして、被膜の導電性を増 加させる請求項1に記載の電気インタコネクタデバイス。 13.最大ドーパントレベルが、少なくとも1種の金属Mの重量の約20%、 好ましくは約10%である請求項12に記載の電気インタコネクタデバイス。 14.被膜中の少なくとも1種の金属Mを、Mn、Fe、Cu、Ni、Co、 Cr、Ti、V、およびMgから成る群から選択される少なくとも1種の他の金 属でドーピングする請求項1に記載の電気インタコネクタデバイス。 15.ドーパントレベルが、少なくとも1種の金属Mの重量の約0.1%〜約 20%まで、好ましくは約10%までの範囲である請求項14に記載の電気イン タコネクタデバイス。 16.被膜が、基材のカソード側のカソード接触表面にのみ適用される請求項 1に記載の電気インタコネクタデバイス。 17.クロム含有基材が、CrおよびNiならびにセラミックを含んで成るサ ーメット、Siemens-Plansee合金、Haynes230合金、Nicrofer、Inconel、フェラ イト鋼、および他のクロム含有鋼から選択される物質を含んで成る請求項1に記 載の電気インタコネクタデバイス。 18.クロム含有基材物質をドーピングして、導電性を向上させる請求項1に 記載の電気インタコネクタデバイス。 19.Mn、Fe、Cu、Ni、Co、Ti、V、Mg、Li、および稀土類 金属から成る群から選択される1種またはそれ以上の金属で、クロム含有基材上 の表面クロム酸化物をドーピングする請求項1に記載の電気インタコネクタデバ イス。 20.固体酸化物電解質、カソード、およびアノードを有して成る燃料電池、 ならびにカソードと電気的に接触している請求項1に記載のインタコネクタデバ イスを有して成る平面燃料アセンブリ。 21.カソードがM金属酸化物を含んで成る請求項20に記載の平面燃料アセ ンブリ。 22.カソード物質が、一般式:RXO3 [式中、Rは、稀土類金属またはそれらのいずれかの混合物であり、随意にドー ピングされていてもよく、Xは、金属Mn、Fe、Co、Ni、およびCrの群 の1種またはそれ以上から選択される] で示されるペロブスカイト型構造を有する請求項20に記載の平面燃料アセンブ リ。 23.MがMnであり、カソードが、ストロンチウムドープランタンマンガナ イトを含んで成る請求項22に記載の平面燃料アセンブリ。 24.請求項1に記載の電気インタコネクタデバイスの製造方法であって、ク ロム含有基材のカソード接触表面を、少なくとも1種のM金属酸化物、少なくと も1種のM金属塩、および少なくとも1種のM金属を含んで成る群から選択され る1種またはそれ以上の物質で被覆すること;いずれかのM金属塩およびM金属 を酸化して、M金属酸化物被膜を形成すること;ならびに、M金属酸化物被膜を 、クロム含有基材のカソード接触表面上の表面クロム酸化物と部分的に反応させ て、基材とM金属酸化物表面層との間に存在するM、Crスピネル層を形成する こと;を含んで成る方法。 25.被覆物質がM金属酸化物を含んで成り、高温において適用され、それに よって、被覆物質が基材に適用されるときに、M、Cr中間スピネル層が形成さ れる請求項24に記載の方法。 26.高温が、約500℃またはそれ以上の温度である請求項25に記載の方 法。 27.被覆物質がM金属酸化物を含んで成り、被覆インタコネクタ表面を高温 において熱処理にかけて、M金属酸化物被膜と表面クロム酸化物とを部分的に反 応させる請求項24に記載の方法。 28.高温が、約500℃〜約1150℃の範囲である請求項27に記載の方 法。 29.熱処理を、制御された酸素分圧下で行う請求項27に記載の方法。 30.被覆物質が1種またはそれ以上のM金属塩およびM金属を含んで成り、 M金属酸化物被膜を形成するための被覆物質の酸化とM金属酸化物被膜の部分反 応とを、高温での熱処理によって同時に行う請求項24に記載の方法。 31.高温が、約500℃〜約1150℃の範囲である請求項30に記載の方 法。 32.熱処理を、制御された酸素分圧下に行う請求項30に記載の方法。 33.被覆物質が、2種の金属Mの混合物を含んで成る請求項24に記載の方 法。 34.混合物が、NiとMn、CoとMn、およびFeとMnから選択される 請求項33に記載の方法。 35.酸化物被膜が、少なくとも1種のM金属酸化物と非M金属酸化物との混 合物を含んでなる請求項24に記載の方法。 36.非M金属が、被覆物質を基材に適用する以前に、酸化物形態である請求 項35に記載の方法。 37.非M金属がCuである請求項35に記載の方法。 38.被覆物質が不活性酸化物充填剤を含有する請求項24に記載の方法。 39.充填剤が、アルミナ、ジルコニア、およびそれらの混合物から成る群か ら選択される請求項38に記載の方法。 40.酸化物被膜中の少なくとも1種の金属Mをドーピングして、被膜の導電 性を増加させる請求項24に記載の方法。 41.基材への適用以前にドーパント物質と被覆物質とを混合させることを含 み、ドーパント物質が、Mn、Fe、Cu、Ni、Co、Cr、Ti、V、およ びMgから成る群から選択される少なくとも1種の金属を含んで成る請求項24 に記載の方法。 42.ドーパント物質が金属形態または酸化物形態である請求項41に記載の 方法。 43.ドーパントレベルが、少なくとも1種の金属Mの重量の約0.1%〜約 20%まで、好ましくは10%までの範囲である請求項41に記載の方法。 44.被膜物質の適用以前に、クロム含有基材のカソード接触表面上にドーパ ント物質の層を被覆することを含み、ドーパント物質がMn、Fe、Cu、Ni 、Co、Cr、Ti、V、およびMgから成る群から選択される少なくとも1種 の金属を含んで成る請求項24に記載の方法。 45.ドーパント物質が金属形態で適用される請求項44に記載の方法。 46.ドーパントレベルが、少なくとも1種の金属Mの重量の約0.1%〜約 20%まで、好ましくは約10%までの範囲である請求項44に記載の方法。 47.ドーパント物質の層が、約0.01ミクロン〜約20ミクロン、好まし くは約0.1ミクロン〜約10ミクロンの範囲の厚さを有する請求項44に記載 の方法。 48.酸化物被膜が、約1ミクロン〜100ミクロンまで、好ましくは約50 ミクロンまで、より好ましくは約20ミクロンまでの範囲の厚さを有する請求項 24に記載の方法。 49.クロム含有基材物質をドーピングして導電性を向上させる請求項24に 記載の方法。 50.クロム含有基材の表面クロム酸化物を、Mn、Fe、Cu、Ni、Co 、Cr、Ti、V、Mg、Li、および稀土類金属から成る群から選択される1 種またはそれ以上の金属でドーピングする請求項24に記載の方法。 51.クロム含有基材のカソード接触表面を、被覆物質の適用以前に清浄する 請求項24に記載の方法。 52.カソード接触表面の清浄後、および被覆物質の適用以前に、カソード接 触表面を、制御された環境下での予備酸化に付して、制御されたクロム酸化物ス ケール生成を得る請求項51に記載の方法。 53.被覆物質の適用以前に、クロム含有基材のカソード接触表面を、制御さ れた酸素分圧下で、稀土類酸化物との接触において熱処理に付す請求項24に記 載の方法。
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