KR20040104423A - 시일, 연료 전지, 전자 장치, 열 응력 전달 감소 방법 및연료 카트리지 제조 방법 - Google Patents

시일, 연료 전지, 전자 장치, 열 응력 전달 감소 방법 및연료 카트리지 제조 방법 Download PDF

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KR20040104423A
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Abstract

연료 전지 용도의 시일(360, 760)은 연료 전지의 작동 온도에서 구조적으로 항복가능하게 함으로써 연료 전지에 전달되는 열적 및 산화 환원 응력을 흡수하도록 구성된 합금을 포함한다.

Description

시일, 연료 전지, 전자 장치, 열 응력 전달 감소 방법 및 연료 카트리지 제조 방법{A STRUCTURALLY YIELDABLE FUEL CELL SEAL}
과거 몇년동안, 대량 및 소량의 전기 둘다 생성할 수 있는 연료 전지의 인기와 실용성이 상당히 증가하였다. 연료 전지는 수소와 산소 등의 화학물간의 전기 화학적 반응을 행하여 전기와 열을 발생시킨다. 연료 전지는 본래 전기 화학적이다는 점에서는 배터리와 유사하지만, 연료 전지가 연료를 가지고 있는 한 계속해서 작동할 수 있다. 또한, 연료 전지는 탄화 수소를 연소하는 장치에 비해 매우 청정하다.
연료 전지는 파워 모터, 라이트, 컴퓨터 또는 임의 수의 가전 기구에 사용될 수 있는 직류(DC)를 제공한다. 각각이 상이한 화학적 성질을 이용하는 몇몇 상이한 유형의 연료 전지가 있지만, 대부분의 모든 연료 전지는 3개의 구성부, 즉 애노드, 캐소드 및 전해질을 가지고 있다. 연료 전지는 사용되는 전해질의 유형에 따라서 5개의 그룹, 양자 교환막(PEM) 연료 전지, 알칼리 연료 전지(AFC), 인산 연료 전지(PAFC), 고체 산화물 연료 전지(SOFC) 및 용융 탄산염 연료 전지(MCFC)로 일반적으로 분류된다.
모든 연료 전지는 몇몇 바람직한 특징을 가지고 있지만, 고체 산화물 연료 전지(SOFC)는 다른 유형의 연료 전지에 비해 다수의 분명한 장점을 가지고 있다. SOFC의 몇몇 장점은 전해질 관리상의 문제점 감소, 다른 연료 전지에 비해 증가된 효율성(최대 60% 효율), 열적 부산물과 함께 발생할 가능성, 연료 불순물에 대한 높은 내성, 탄화 수소 연료의 내부 개질(수소와 메탄의 생성을 위해서)이 가능함을 포함한다.
대부분의 SOFC는 고속 산소 이온 전도 세라믹과 같은 고체 상태 물질로 구성된 전해질을 포함한다. 전해질의 각각의 측면 상에는 하나의 전극, 즉, 한 쪽 측면상에는 애노드 다른 측면 상에는 캐소드가 있다. 공기와 같은 산화체(oxidant)가 캐소드에 전달되고, 산소 이온을 전해질에 공급한다. 수소 또는 메탄과 같은 연료는, 그 연료가 전해질에 전달되어 산소 이온과 반응하게 되는 애노드로 전달된다. 이러한 반응으로 전자를 발생시키고, 그 다음, 전자는 유용한 전력으로서 외부 회로에 주입된다. 유용 전력량을 생성하고 효율을 증가시키기 위해서, 전형적으로, SOFC 연료 전지는 다른 연료 전지의 상부에 스택되어 SOFC 스택을 형성한다.
SOFC 기술의 최근의 개발로 대략 1000℃에서 600 - 800 ℃의 범위까지 SOFC 연료 전지의 작동 온도를 감소시켰다. 작동 온도의 이러한 감소로 인해 SOFC의 구조적인 하우징을 스테인리스강과 같은 덜 비싼 물질로 구성할 수 있다. 덜 비싼 물질을 사용하는 것은 연료 전지 개발과 제조 비용에 있어서 큰 장점이 있지만, 덜 비싼 물질은 또한 다수의 추가적인 문제점을 가진다.
SOFC의 작동동안, 종종, 전지는 실온과 풀 작동 온도사이를 여러회 순환한다. 이러한 열적 순환으로 인해, 하우징 물질은 그들의 열 팽창 계수(TCE)에 따라서 수축 및 확장할 수 있다. 이러한 확장 및 수축은 전형적인 강성 시일 및 다른 구조적인 구성 요소를 통해 세라믹 전지에 직접 전달될 수 있는 열 응력을 유발한다. 이들 열 응력은 시일을 돌출시키거나 구조적으로 취성인 세라믹 전지를 파괴시켜 SOFC의 수명을 상당히 감소시킨다.
연료 전지의 시일은 연료 전지의 작동 온도에서 구조적으로 항복가능하게 (yieldable) 함으로써, 연료 전지에 전달되는 열 응력과 산화 환원 응력을 흡수하도록 구성된 합금을 포함한다.
도 1a는 일 실시예에 따른 고체 산화물 연료 전지(SOFC) 하우징의 바닥도,
도 1b는 일 실시예에 따른 SOFC 하우징의 정면도,
도 2는 일 실시예에 따른 절연판의 정면도,
도 3은 일 실시예에 따른 조립된 SOFC 하우징 내부에 배치된 저융점 혼합물 시일을 나타내는 단면도,
도 4는 일 실시예에 따른 저융점 혼합물 시일을 구현하는 SOFC 스택의 단면도,
도 5는 일 실시예에 따른 SOFC를 제조하는 방법을 설명하는 흐름도,
도 6은 일 실시예에 따른 SOFC의 작동을 설명하는 흐름도,
도 7a는 다른 실시예에 따른 SOFC 하우징의 구조를 도시하는 도면,
도 7b는 도 7a에 도시된 다른 실시예를 포함하는 SOFC 연료 스택을 도시하는 도면,
도 8a 및 도 8b는 다른 실시예에 따른 저융점 혼합물 시일을 포함하는 SOFC를 도시하는 도면.
도면 전체에 걸쳐, 동일한 참조 번호는 유사한 구성 요소를 나타내지만, 반드시 동일한 구성 요소는 아니다.
도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
100 : 하우징 110 : 체결 오리피스
120 : 연료 피드 스루 140 : 공기 통로 돌출부
200 : 연료 채널 210 : 연료 전지 지지단
220 : 채널 돌출부 250 : 절연판
260 : 본체 270 : 센터 오리피스
300 : 캐소드 320 : 애노드
첨부한 도면은 본 발명의 여러 실시예를 설명하며, 본 명세서의 일부이다.실시예는 본 발명의 단순한 예이며, 그 범위를 제한하는 것은 아니다.
열적 또는 산화 환원의 수축 및 확장에 의해 야기되는 열 응력을 SOFC의 하우징으로부터 고체 산화물 연료 전지(SOFC)로 전달하는 것을 감소시키는 장치가 본 명세서에 기재되어 있다.
이하에 보다 상세히 설명되는 일 실시예에 따르면, SOFC 작동 온도에서 구조적으로 항복가능한 다수의 혼합물 시일이 연료 전지 하우징과 세라믹 연료 전지 사이에 주입될 수 있다. 단지 설명을 용이하게 하기 위해서, 본 시스템은 고체 산화물 연료 전지(SOFC)에 관련하여 설명될 것이다. 그러나, 본 명세서에 설명되는 저융점 혼합물 시일은 어느 정도 강성인 시일을 통한 열 응력의 전달이 염려될 수 있는 여러회 순환 가열식 시스템에서 사용될 수 있다. 용어 "저융점"은 본 명세서와 청구 범위 모두에서, 순환 가열식 시스템의 작동 온도에서 구조적인 보전 상태를 느슨하게 하는 물질, 즉, 합금 또는 혼합물 중 하나를 설명하는 것으로서 이해되어야 한다.
설명을 위한 다음의 설명에서, 본 발명을 충분히 이해하기 위해서 다수의 상세한 설명이 제공된다. 그러나, 당업자라면, 본 발명이 이러한 특정의 상세한 설명 없이도 실행될 수 있다는 것을 알 것이다. 명세서에서 "일 실시예" 또는 "실시예"는 이들 실시예와 관련하여 설명되는 특정 특징, 구조, 또는 특징이 적어도 하나의 실시예에 포함된다는 것을 의미한다. 본 명세서의 여러 부분에 기재된 "일 실시예에서" 라는 구문은 반드시 동일 실시예를 지칭하는 것은 아니다.
예시적인 구조
도 1a는 일 실시예에 다른 고체 산화물 연료 전지(SOFC) 하우징의 바닥도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 하우징(100)은 복수의 스택 체결 오리피스(110), 복수의 연료 전지 피드 스루(120), 및 복수의 공기 통로 돌출부(140)를 포함하는 본체 부분을 구비한다.
도 1a에 도시된 하우징(100)의 본체는 다른 유사 하우징 상에 스택되어 SOFC 스택을 형성하도록 구성될 수 있다. 스택된 경우에, 공기 통로 돌출부(140)는 SOFC의 캐소드 바로 위에 다수의 공기 통로를 형성한다. 하우징(100)은 일 실시예에서 하우징간의 전기적인 상호 접속부로서 작용할 뿐만 아니라 SOFC를 구조적으로 지지한다. 하우징(100)은, 고온의 연료 전지에 대해서는 도핑된 크롬산 란탄과, 600과 800 ℃ 사이의 작동 온도를 가진 연료 전지에 대해서는 페라이트 스테인리스강으로, 어떠한 방식으로 제한되지 않지만, 이들을 포함하는 하우징 사이에서 전기 상호 접속부로서 작용하면서, 열적 사이클 동안에 SOFC를 구조적으로 지지할 수 있는 임의의 물질로 구성될 수 있다. 다음의 연료 카트리지는 단지 설명을 용이하게 하기 위해서, 페라이트 스테인리스강으로 구성된 하우징에 관련하여 설명될 수 있다. 또한, 본 저융점 혼합물 시일은 특정의 기하학적 배열의 하우징 또는 평면 구성으로 어떠한 방식으로도 제한되지 않는다.
도 1a에 도시된 스택 체결 오리피스(110)는 제 1 하우징(100)을 제 2 하우징에 체결하여 스택을 형성할 목적인 체결 장치(도시 생략)를 수용하도록 구성되어 있다. 도 1a에 도시된 바와 같이, 스택 체결 오리피스는 볼트 또는 핀과 같은 기계적인 체결 장치를 수용할 수 있는 홀일 수 있다. 도 1a에 도시된 스택 체결 오리피스(110)는 원통형의 핀 또는 볼트를 용이하게 수용하기 위해 원형의 단면을 가지고 있는 것으로 도시되어 있지만, 스택 체결 오리피스는 스택 체결 장치를 수용하는데 필요한 임의의 단면일 수도 있다.
도 1a에 도시된 연료 피드 스루(120)는 SOFC 하우징(100)을 관통하는 액체 시일의 오리피스이며, 하우징(100)이 SOFC 스택을 형성하도록 결합되어 있을 때, 그 다음의 하우징(100)의 연료 피드 스루(120)에 결합될 수 있다. 연료 피드 스루는, SOFC 연료 스택에서 SOFC의 일부를 형성하는 애노드에 연료를 공급할 수 있도록, 하우징(100) 사이에 가압 연료를 보유하여 분배하도록 구성되어 있다.
도 1b는 실시예의 몇몇 추가적인 구성 요소를 설명하는 SOFC 하우징(100)의 정면도이다. 도 1b에 도시된 바와 같이, SOFC 하우징(100)의 최상부는 채널 돌출부(220)에 의해 정의되는 연료 채널(200)과, 그 연료 채널내에 배치된 연료 매니폴드(130)와, 연료 전지 지지단(supporting shelf)을 포함하는 계단식 배열을 더 포함하고 있다.
연료 채널(200)내에 배치된 연료 매니폴드(130)는 연료 피드 스루(120)에 유체적으로 결합되어 있다. 연료 매니폴드(130)는, 연료가 SOFC와 접촉하게 되는 연료 채널(200)에 연료 피드 스루(120)에 의해 연료가 직접 공급되도록 구성될 수 있다.
도 2는 일 실시예에 따른 연료 전지 하우징에 포함될 수 있는 절연판(250)을 도시한다. 도 2에 도시된 바와 같이, 절연판(250)은 본체(260), 센터오리피스(270), 스택 체결 오리피스(110) 및 연료 피드 스루(120)를 포함한다.
절연판(250)의 본체(260)는 스택 구성인 2개의 하우징(100, 도 1a) 사이에 또는 하우징과 상부 플레이트 사이에 배치되도록 구성되어 있다. 절연판(250)의 본체는 SOFC를 단락시킬 수 있는 회로의 완성을 방지한다. 절연판의 본체는, 세라믹 물질로 제한되지 않지만 포함하는 SOFC의 작동 사이클 동안에 2개의 하우징 사이 또는 하우징과 상부 플레이트 사이에 절연 격벽을 제공할 수 있는 물질로 구성될 수 있다.
절연판(250)의 센터 오리피스(270)는 스택 구성인 연료 전지간의 상호 접속부로서 또한 작용할 수 있는 SOFC 하우징(140, 도 1a)의 공기 통로 돌출부를 수용하도록 구성되어 있다. 도 2에 도시된 바와 같이, 센터 오리피스는, 조립될 때, 공기 통로 돌출부(140, 도 1a)가 센터 오리피스를 관통하여 SOFC의 캐소드 측에 연통가능하게 결합될 수 있도록, 구성될 수 있다.
도 3은 조립된 예시적인 SOFC 시스템의 확대 단면도이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 조립된 SOFC 시스템은 다수의 연료 피드 스루(120)와, 그 각각의 연료 피드 스루(120)에 결합된 연료 매니폴드(130)를 구비한 SOFC 하우징(100)을 포함한다. 연료 매니폴드(130)는 연료 채널(200)에 유체적으로 결합되도록 구성되어 있다. 연료 채널 돌출부(220)와 연료 전지 지지단(210)의 최상부 상에는, 캐소드(300), 애노드(320) 및 센터 전해질(310)을 포함하는 SOFC가 밀봉되어 있다. SOFC 하우징(100)과 상부 플레이트, 즉, 그 다음의 하우징(100') 사이에는 절연판(250)이 배치되어 있다.
도 3에 도시된 SOFC의 캐소드(300)는 산소 또는 공기와 전자를, 마그네슘 란탄(LaMnO3)과 같은 혼합 도전성 페로브스카이트로 제한되지 않지만 포함하는 산소 이온으로 변환시킬 수 있는 캐소드일 수 있다. 도 3에 도시된 애노드(320)는, 수소 또는 메탄과 같은 연료가 수용되어 산소 이온과 반응할 때 외부 회로로 전자를 방출할 수 있는 애노드일 수 있다. 애노드(320)를 형성하는데 사용되는 물질은 전기 도전성의 니켈/산화 이트륨 안정화 지르코니아 서밋(cermet)과 같은 세라믹/금속 혼합물을 포함할 수 있지만, 이것으로 제한되지 않는다. 도 3에 도시된 전해질(310)은, 이트륨 안정화 지르코니아, 가돌리늄 도핑 이산화 세륨, Ba2In2O5, 또는 (스트론튬, 마그네슘) 도핑 LaGaO3(LSGM)과 같은 지르코니아 기반의 전해질를 포함하지만 이들로 제한되지 않는 산소 이온 도전성 전해질일 수 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, SOFC는 연료 전지 지지단(210) 상에 직접 배치되지 않는다. 오히려, SOFC와 연료 전지 지지단(210)은 저융점 혼합물 시일(360)과 옵션의 점착성 습윤 물질(350)에 의해 분리되어 있다. 도 3에 도시된 바와 같이, 점착성 습윤 물질(350)은, 필요한 경우에, 저융점 혼합물 시일(360)과, 연료 전지 지지단(210)과, SOFC 사이에 배치될 수 있다. 점착성 습윤 물질(350)은, SOFC의 세마릭 성분과 같이, SOFC의 작동 동안에 저융점 혼합물 시일(360)과 임의의 인접 구성 요소간의 점착 시일로서 작용할 수 있는 안정한 화학적 계면을 제공하도록 구성되어 있다. 점착성 습윤 물질(350)은, SOFC의 세라믹 표면 및/또는 하우징을 습하게 하여, 몰리브덴 망간 합금(Mo/Mn), 은(Ag), 금(Au), 플라티늄(Pt), 니켈(Ni),주석(Sn), 또는 임의의 적절한 이들 조합을 포함하지만 제한되지 않는 저용점 혼합물 시일(360)에 점착 표면을 제공할 수 있는 물질일 수 있다.
도 3에 도시된 실시예에 따른 저융점 혼합물 시일(360)은, 적절히 배치된 SOFC와 SOFC 하우징(100)의 내부 측벽 사이에 형성된 갭을 저융점 혼합물 시일(360)이 차지하도록 배치되어 있다. 상술한 갭을 차지함으로써, 저융점 혼합물 시일은 연료 채널(200)으로부터 캐소드 영역으로 갭이 퍼지는 것을 방지할 수 있다. 저융점 혼합물 시일(360)은 은(Ag), 주석(Sn), 알루미늄(Al), 금(Au), 구리(Cu) 또는 적절한 이들의 조합을 포함하지만 제한되지 않는 저융점에 있게 함으로써 SOFC의 전형적인 작동 온도에서 가스 시일을 제공할 수 있는 혼합물 또는 합금일 수 있다. 단지 설명을 용이하게 하기 위해서, 다음의 저융점 합금 시일(360)은 은(Ag) 합금 혼합물 시일에 관련하여 설명될 것이다.
은(또는 상대적으로 낮은 증기압을 가진 다른 저융점 온도 금속)이 저융점 혼합물 시일(360)을 형성하는데 사용되는 중요 원소이면, 도전성 시일 또는 비도전성 시일을 발생시킬 수 있는 2개의 형태를 필수적으로 가지고 있다. 은이 시일에서 중요한 원소이면, 저융점 혼합물 시일은 전기적으로 도전성일 것이다. SOFC 작동 온도에서, 은은 서로를 용해하는 네트워크를 형성할 것이다. 이러한 네트워크는 전기를 전달할 것이며, 저융점 혼합물 시일은 SOFC 하우징간의 전기적인 상호 접속부로서 작용할 것이다. 그러나, 저융점 혼합물 시일(360)을 형성하는 혼합물내의 중요 원소가 붕소실리카 알루미네이트 유리와 같은 저융점 유리인 경우에, 시일은 비도전성일 것이다. 이러한 실시예에 따르면, SOFC 시스템이 작동 온도에 도달할 때, 붕소실리카 알루미네이트 유리 또는 다른 세라믹이 접착하여 비도전성 네트워크를 형성할 것이다. 비도전성 시일이 사용될 때, 하우징 사이에 전기적인 상호 접속부를 제공하는데 사용되는 개별적인 장치가 사용될 것이다.
저융점 혼합물 시일(360)은 임의수의 입자, 파이버, 로드, 사파이어, 또는 다른 형태의 "충진 물질(filler material)"을 또한 포함할 수 있다. 이러한 "충진 물질"은, 시일의 열 팽창 계수(TCE)를, 연료 전지 하우징(100) 또는 연료 전지를 둘러싸는 다른 물질의 TCE와 매우 근접하게 일치시키기 위해서, 저융점 혼합물 시일(360)내에 포함될 수 있다. 또한, "충진 물질"은, SOFC가 저융점 혼합물 시일(360)의 융점 온도 위에서 작동할 때 시일을 적절히 유지시키기 위해 추가적인 표면 장력을 또한 제공할 수 있다. "충진 물질"은, 텅스텐(W), 몰리브덴(Mo), 이산화 지르코늄(ZrO2), 또는 산화 마그네슘(MgO)을 포함하지만 제한되지 않은 임의수의 도전성 또는 절연 물질일 수 있다. "충진 물질"을 포함하는 저융점 혼합물 시일(360)은 도 8a 및 도 8b를 기준으로 하여 아래에 보다 상세히 설명될 것이다.
SOFC와 SOFC 하우징(100)의 최상부 상에는, 공기 통로(330)를 형성하는 공기 통로 돌출부(140)를 포함할 수 있는 제 2 하우징 또는 상부 플레이트(100')의 바닥부가 배치되어 있다. 제 2 하우징 또는 상부 플레이트(100')의 바닥부는, 연료 피드 스루(120)가 서로 정렬되고 공기 통로 돌출부(140)가 SOFC의 캐소드(300)에 전기적으로 연결되도록 제 1 하우징(100)에 결합될 수 있다. 공기 통로 돌출부(140)가 캐소드(300)에 전기적으로 연결된 상태에서, 공기 통로 돌출부는 스택형하우징(100)간의 전기 상호접속부로서 작용하도록 구성될 수 있다.
도 4는 일실시예에 따른 전자 장치에 유용 전력을 제공하도록 구성된 조립된 SOFC 스택을 나타내는 단면도이다. 도 4에 도시된 바와 같이, 다수의 예시적인 연료 카트리지(100)는, 연료 피드 스루(120)가 유체적으로 결합되도록, 서로의 상부에 스택될 수 있다.
도 4에 도시된 구성에 따르면, 연료 피드 스루(120)는 단일의 가압된 연료원(도시 생략)에 의해 충전되어, 연료를 연료 스택의 연료 매니폴드 모두(130, 도 1b)에 제공할 수 있다. 다수의 공기 통로 돌출부(140)는 결합형 SOFC 하우징(100)의 바닥 표면 상에 또한 형성될 수 있다. 이들 SOFC 하우징(100)이 서로 결합될 때, 공기 통로 돌출부(140)는 공기 통로(330)를 정의한다. 도 4에 도시된 바와 같이, 절연판(250)은 SOFC 하우징(100)의 각각의 사이에 배치될 수 있다. 비도전성 절연판(250)은 그 다음의 하우징(100)간의 접속부를 절연시킴으로써, SOFC가 단락하는 것을 방지한다.
도 4는 SOFC 하우징(100)내에 배치된 다수의 고체 산화물 연료 전지를 도시한다. 도 4에 도시된 SOFC는 SOFC의 공기 통로(330) 측 상에 있는 캐소드와, 애노드와 캐소드 사이에 배치된 전해질(310)과, SOFC의 연료 채널(200) 측 상에 배치된 애노드(320)를 포함한다. 애노드와 캐소드는 도 4에 도시된 전자 장치(400)에 연통가능하게 결합되어 전력을 생성할 것이다. 도 4에 도시된 전자 장치(400)는 예를 들어, 랩탑 컴퓨터, 텔레비젼, 모니터, 라이트 등과 같은 전력 소비성 장치일 수 있다.
실시예 및 작동
도 5는 일실시예에 따라서 본 발명의 저융점 혼합물 시일이 제조되어 SOFC 하우징(100, 도 3)에 포함될 수 있는 방법을 설명하는 블록도이다. 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 저융점 혼합물 시일의 제조 및 일체화는 연료 전지 하우징을 제종하는 단계(단계 500)와, SOFC의 주변을 점착성 습윤 물질로 옵션적으로 금속화하는 단계(단계 510)와, SOFC를 수용하도록 설계된 연료 전지 수용단(receiving shelf)을 점착성 습윤 물질로 옵션적으로 금속화하는 단계(단계 520)와, 연료 전지가 배치될 수 있는 하우징에 저융점 혼합물 시일 물질을 배치하는 단계(단계 530)와, 연료 전지를 저융점 혼합물 시일 상에 배치하는 단계(단계 540)와, SOFC 스택 상에서 상부 플레이트 또는 그 다음 하우징을 체결하는 단계(단계 550)를 포함한다.
도 5에 도시된 예시적인 방법에 따라서 저융점 혼합물 시일을 제조 및 구현할 때의 초기 단계는 연료 전지 하우징을 제조하는 단계(단계 500)이다. 연료 전지 하우징의 제조(단계 500)는, 주조(casting), 밀링, 단조, 용접, 플라즈마 절단, 펀칭 등으로 제한되지 않지만 이들을 포함하는 공지의 제조 방법에 따라서 수행될 수 있다. 또한, 본 발명의 저융점 혼합물 시일은 제조 방법이나 구성과는 무관하게, 연료 전지 하우징(100, 도 3)내에 포함될 수 있다.
연료 전지 하우징이 제조되었을 때, SOFC의 주변(단계 510)과 연료 전지 수용단(단계 520)은 점착성 습윤 물질로 금속화될 수 있다. SOFC와 연료 전지 수용단의 금속화는, 하우징 또는 SOFC가 추가적인 금속화 단계없이 시일 물질에 의해습하게 될 수 있기 때문에, 옵션 단계이다. 이러한 금속화는 단일의 제조 프로세스 또는 독립적인 프로세스로서 진행할 것이다. 상술한 점착성 습윤 물질(350, 도 3)은, 브러쉬 부착, 스프레이 부착, 또는 화학적 증착을 포함하지만 제한되지 않는 상술한 구성 요소를 적절히 코딩하도록 구성된 처리 수단에 따라서 SOFC의 주변 또는 연료 전지 수용단(210, 도 3)에 부착될 수 있다. 추가적으로, 점착성 습윤 물질(350, 도 3)은 융해되어 수용 구성 요소의 표면 위를 자유롭게 흐르게 할 수 있다.
SOFC의 주변(단계 510)과 연료 전지 수용단(단계 520)을 금속화한 상태에서, SOFC와 그 하우징(100, 도 3)은 조립될 수 있다. SOFC와 그 하우징을 조립하기 위해서, 상술한 시일과 같은 저융점 혼합물 시일(360, 도 3)이, SOFC가 배치될 수 있는 연료 전지 지지단(210, 도 3) 상에 배치될 수 있다(단계 530). 저융점 혼합 물질이 체결가능하게 적절하다면, SOFC는 저융점 혼합 물질의 최상부 상의 하우징내에 배치될 수 있다(단계 540). SOFC는, 사전 형성되거나 가공된 시트 또는 채널내의 저융점 혼합물 시일에 수용될 수 있다. 대안으로, SOFC는 저융점 혼합물 시일의 최상부 상에 단순히 배치될 수 있다. SOFC가 저융점 혼합물 시일에 수용되어 체결가능하게 결합되어 있다면, SOFC의 상부 플레이트 또는 그 다음 하우징은 SOFC 하우징에 결합될 수 있다(단계 550). 기계적인 잠그개(fastener) 또는 접착제를 포함하지만 이들로 제한되지 않은 다수의 체결 장치에 의해 상부 플레이트 또는 그 다음 하우징이 SOFC 하우징(100, 도 3)에 결합될 수 있다. 연료 피드 스루(120, 도 3) 및/또는 공기 통로 돌출부(140, 도 3)를 포함할 수 있는 상부 플레이트 또는그 다음 하우징은, SOFC 하우징(100, 도 3)의 연료 피드 스루(120, 도 3)가 상부 플레이트 또는 그 다음 하우징의 연료 피드 스루에 유체적으로 결합되도록, SOFC 하우징(100, 도 3)에 결합될 수 있다. 추가적으로, 상부 플레이트 또는 그 다음 하우징은, 공기 통로 돌출부가 SOFC의 캐소드(300, 도 3)에 전기적으로 연결되도록, SOFC 하우징에 결합될 수 있다. 이러한 구성으로, 공기 통로 돌출부(140, 도 3)는 하우징간의 전기적인 상호 접속부로서 작용할 수 있다. 상부 플레이트 또는 그 다음 하우징이 SOFC 하우징에 결합된 상태에서, SOFC 스택이 형성될 수 있다.
도 6은 일 실시예에 따른 SOFC의 작동 사이클 동안에 저융점 혼합물 시일의 작동을 도시한다. 도 6에 도시된 바와 같이, 연료를 전기로 변환하는 처리가 개시되고(단계 600), 하우징의 온도는 발생하는 반응 결과에 따라 증가되고(단계 610), 저융점 혼합물 시일은 금속화 영역을 연성으로 하여 습하게 하며(단계 620), 연성의 혼합물은 시일 양단에서 델타 압력을 유지시키고(단계 630), 연성의 혼합물은 금속화 영역이 확대 및 수축함에 따라 주어진다(단계 640). 사이클이 완료되면, 본 장치에 의해 냉각되고, 저융점 혼합 물질은 이전의 물리적인 위치와 상태로 복귀할 수 있다(단계 650).
상술한 바와 같이, SOFC를 이용하여 연료를 전기로 변환하는 처리는, 공기 또는 강제적인 산소가 캐소드 통로(330, 도 3)와 후속하여 캐소드(300, 도 3)에 제공되어 있으면서 SOFC의 연료 채널(200, 도 3)과 후속하여 애노드(320, 도 3)에 수소 또는 메탄 연료를 제공함으로써 개시된다(단계 600). 상술한 공기와 연료가 SOFC의 각각의 부분에 제공될 때, 공기와 연료는 전해질(310, 도 3)에 제공될 때까지 물질을 통과할 수 있게 된다. 애노드와 캐소드 사이에 위치한 전해질은 캐소드측으로부터, 연료와 반응하는 애노드 측으로 산소 이온을 전달한다. 수소 또는 메탄 연료와 반응하는 즉시, 물과 전기가 생성된다. 그 다음, 전기는 유용 전기로서 외부 회로에 전달될 수 있다. 상술한 전기 생성 처리동안에, 고체 세라믹 전해질의 고유 저항과 전기 화학 처리의 결과로서 열이 발생된다.
전형적으로, 최근의 전해질 형성 방법으로 인해, 상술한 처리에 의해 발생된 열은 600 - 800℃의 최대값을 초과하지 않을 것이다. 이러한 작동 온도는, 혼합물이 작동동안에 융해 또는 연성으로 될 수 있도록(단계 620), 저융점 혼합물 시일의 융점 온도 위에 있거나 그 근처에 있다. 이러한 구조적인 항복 상태에서, 저융점 혼합물은 하우징과 SOFC의 사전 금속화된 영역을 습하게 한다. 융해되거나 연성 상태에 있는 저융점 혼합물 시일은, 시일 양단에서 델타 압력을 유지하고, 연료가 연료 채널(200, 도 3)로부터 퍼지는 것을 방지함으로써, 연료 전지 시스템의 화학적인 안전 상태를 유지하는 시일을 형성한다. 또한, 용해되거나 연성 상태에 있는 저융점 혼합물 시일은, 연료 전지 하우징으로부터 전달되는 열 응력을 흡수할 수 있도록 가해진 압력에 반응하여 항복한다. 그러나, 저융점 혼합물 시일은, 연료 채널(200, 도 3)로부터 연료가 퍼지는 것을 방지하기 위해 충분한 시일을 보유하지 않고 있다는 점에서 구조적으로 손상되지 않을 것이다.
SOFC의 작동 온도를 대략 600 - 800℃의 범위로 감소시킨 최근의 개발으로 인해, SOFC 하우징은 스테인리스강과, 통상적인 물질에 비해 덜 비싼 다른 물질로 구성될 수 있다. 스테인리스강 및 다른 덜 비싼 물질을 이용한 SOFC 하우징(100,도 3)의 구성은 SOFC 스택의 전체 비용을 감소시키는 점에서 바람직하지만, 이들 물질은 열 전도성 및 열 팽창 계수(TCE)를 다르게 한다. 결과적으로, 하우징이 스택 구조에 배치될 때, 균일하지 않은 열 팽창이 종종 일어난다. SOFC 하우징의 비균일 열 팽창은 열 응력을 발생시킬 수 있다. 이들 열 응력은 하우징으로부터, 강성 시일을 지나, SOFC 상에 전달되었다. 열 응력의 전달은 SOFC의 파손, 강성 시일의 파손, 또는 둘다를 야기함으로써 SOFC 시스템의 작동 수명을 감소시킨다. 그러나, 금속화된 영역의 팽창 및 수축에 의해 야기되는 열 응력이 본 발명의 저융점 혼합물 시일에 전달될 때, 저융점 혼합물 시일의 액체 또는 연성의 합금은 그 열 응력에 반응하여 항복한다(단계 640). 열 응력에 반응하여 항복하게 함으로써, 본 발명의 저융점 혼합물 시일은 SOFC 하우징으로부터 어느 정도 취성인 SOFC로 열 응력을 전달하는 것을 방지한다. 열 응력에 반응한 이러한 항복은, 반응 사이클이 중지하고 SOFC 하우징의 작동 온도가 원래의 온도까지 감소될 때까지 계속된다(단계 650). 온도가 감소함에 따라, 저융점 혼합 물질은 원래의 위치와 구조로 재고체화된다.
다른 실시예
도 7a에 도시된 다른 일 실시예에 따르면, 절연성의 저융점 혼합물 시일의 일체화(760)는 사용되는 저융점 혼합물 시일의 강고함(robustness)을 증가시킨다. 도 7a에 도시된 바와 같이, 절연성의 저융점 혼합물 시일을 일체화한 다른 구성은 절연판(250)과, 도 4에 도시된 하우징과 유사하게, 연료 피드 스루(120), 연료 매니폴드(130), 연료 전지 지지단(210) 및 연료 채널 돌출부(220)에 의해 정의되는 연료 채널(200)을 포함하는 하우징(700)을 포함한다. 그러나, 도 7a에 도시된 다른 실시예는 절연성의 저융점 혼합물 시일(760)과, 옵션의 점착성 습윤 물질(350)을 더 포함한다. 도 7a에 도시된 바와 같이, 도 7a에 도시된 절연성의 저융점 혼합물 시일(760)은 SOFC와 내부 하우징 측벽 사이에 형성된 전체 갭을 차지할 수 있다. 저연성의 저융점 혼합물 시일(760)의 절연 특성은 SOFC 층간의 단락의 위험성을 제거하기 때문에, 보다 크고 보다 강고한 시일 사이즈가 일체화될 수 있다. 캐소드 층(300), 전해질 층(310), 및 애노드 층(320)을 포함하는 SOFC는 도 7a에 도시된 바와 같이 절연성의 저융점 혼합물 시일내에 배치될 수 있다. 다수의 공기 통로 돌출부(140) 또는 다른 보조 구조물이 SOFC의 캐소드 측에 배치되어 SOFC 간의 상호 접속부로서 작용할 수 있다.
도 7b는 도 7a에 도시된 절연성의 저융점 혼합물 시일(760)을 구현한 SOFC 스택을 도시한다. 도 7b에 도시된 바와 같이, 2개의 하우징(700)은 하나의 연속적인 관강(lumen)을 형성하는 연료 피드 스루(120)를 유체적으로 결합함으로써 스택을 형성하도록 결합될 수 있다. 도 7b에 도시된 바와 같이, 절연성의 저융점 혼합물 시일(760)은, 애노드(320)와 캐소드(300)가 연료 스택을 단락시키지 않도록, 전체 SOFC 둘레에 형성된다.
도 7b에 도시된 SOFC 시스템이 에너지 생성 사이클을 수행할 때, 본 시스템은 뜨거워지기 시작하고, 비균일한 열적 및 산화 환원 팽창 및 수축이 본 시스템내에 내부 응력을 발생시키면서 진행한다. 이러한 시스템의 온도 증가는, 응력에 반응하여 항복한다는 점에서, 절연성의 저융점 혼합물 시일(760)을 구조적으로 파괴하지 않을 것이다. 본 시스템에 의해 생성되는 열적 및 산화 환원 팽창 및 수축은, 절연성의 저융점 혼합물 시일(760)을 구조적으로 항복시킴으로써 본 시스템의 열적 사이클 동안에 흡수될 수 있다. 보다 강성의 절연성 저융점 혼합물 시일(760)이, 고압으로 인한 연료 전지의 끊어짐을 감소시키면서 활성 SOFC의 보다 많은 표면 영역에 부착한다. 본 발명의 저융점 혼합물 시일을 도 7a 및 도 7b의 구성에 일체화하는 것은, 본 발명의 저융점 혼합물 시일이 하우징 구조와 무관하게 SOFC 스택의 열 응력을 감소시킬 수 있다는 것을 또한 나타낸다.
도 8a와 도 8b는 본 발명의 저융점 혼합물 시일의 또 다른 실시예를 도시한다. 도 8a에 도시된 SOFC 시스템 구조는, 도 8에 도시된 저융점 혼합물 시일(800)이, 알루미늄(Al)으로 제한되지 않지만 포함하는 SOFC 시스템의 작동 온도 아래의 융점 온도를 가진 합금을 포함할 수 있다는 것을 제외하고, 도 3의 구조와 유사하다. 전형적인 작동 온도에서 액체 형태인 저융점 합금 혼합물 시일은 SOFC 하우징의 열 팽창 및 수축에 의해 야기되는 열 응력을 보다 감소시킬 수 있지만, 그들의 구조적인 보존성은, SOFC와 SOFC 하우징의 내부 측벽 사이에 시일을 보유하는 것이 어렵다는 점에서 SOFC 시스템의 전형적인 작동 온도에서 파괴될 수 있다.
도 8b는 다른 저융점 합금 혼합물 시일(800)의 내부 구성 요소를 설명하는 확대도이다. 도 8b에 도시된 바와 같이, 바람직한 응력 흡수 특성을 유지하면서 주변 구성 요소로의 저융점 합금 혼합물 시일의 접착성을 증가시키기 위해서, 미세 습윤성 파이버(810)와 같은 결합 물질이 저융점 합금 혼합물 시일(800)에 첨가될수 있다. 또한, 저융점 합금 시일(800)에 포함된 미세 습윤성 파이버(810)의 양과 특성을 가변시킴으로써, 시일 양단에 제공되는 압력차를 필요에 따라서 가변시킬 수 있다. 저융점 혼합물 시일(800)의 표면 장력은 저융점 합금 혼합물 시일내에 실리카 또는 다른 파이버를 포함시킴으로써 또한 영향을 받을 수 있다.
예시적인 실시예가 상술되었지만, 상술한 실시예에 여러 수정 및/또는 추가하는 것은 당업자에게는 자명하다. 제한적이지 않지만, 예를 들어, 상술한 예시적인 SOFC 스택의 여러 구성 요소는 교체될 수 있다. 본 카트리지의 범위를 이러한 모든 수정 및/또는 추가까지 확대하고자 한다.
결론적으로, 여러 실시예의 본 발명의 저융점 혼합물 시일은 열적 및 산화 환원 팽창 및 수축의 영향을 감소시키면서 연료의 누출을 동시에 방지한다. 특히, 본 발명의 저융점 혼합물 시일은 SOFC 하우징의 연료 통로 및 다른 구성 요소 사이에 시일을 형성하는 구조적으로 항복가능한 합금 혼합물을 제공한다. 결과적으로, 본 발명의 저융점 혼합물 시일은 종래의 SOFC 시일에 비해, SOFC 시스템의 열적 사이클 동안에 시일의 내구성 증가 및 응력 흡수성 증가를 제공할 수 있다. 본 발명의 저융점 혼합물 시일은, 스테인리스강 및 다른 저가의 합금을 용이하게 이용함으로써, SOFC 하우징의 비용을 또한 감소시킨다.
상술한 설명은 예시적인 실시예를 예시 및 설명하기 위해 단지 제공되었다. 개시된 정밀한 형태로 예시적인 실시예를 제한하거나 절대화하는 것은 아니다. 상술한 교시 측면에서 여러 수정 및 변경이 가능하다. 그 범위를 다음의 청구범위에 의해 정의하고자 한다.

Claims (10)

  1. 연료 전지 용도의 시일(360, 760)에 있어서,
    상기 연료 전지의 작동 온도에서 구조적으로 항복가능하게 함으로써, 상기 연료 전지에 전달되는 열적 및 산화 환원 응력을 흡수하도록 구성된 합금
    을 포함하는 시일.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 연료 전지는 고체 산화물 연료 전지(SOFC)를 포함하는 시일.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 합금은 상기 SOFC의 작동 온도보다 약간 높은 융점 온도를 가진 시일.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 합금은 은 합금을 포함하는 시일.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 시일(360, 760)은 연료 스택 구조인 SOFC 하우징(100)사이에서 전기 상호 접속부로서 작용하도록 구성된 시일.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 시일(360, 760)은 습윤성 파이버(810)를 더 포함하는 시일.
  7. 연료 전지에 있어서,
    하우징(100)과,
    상기 하우징(100)내에 배치된 연료 전지와,
    상기 하우징(100)과 상기 연료 전지 사이에 배치된 혼합물 시일(360, 760)을 포함하되,
    상기 혼합물 시일(360, 760)은, 상기 연료 전지의 작동 온도에서 구조적으로 항복가능하게 함으로써 상기 하우징(100)의 열 팽창 및 열 수축에 의해 야기되는 열 응력을 흡수하도록 구성되어 있는 연료 전지.
  8. 전자 장치에 있어서,
    전력 소비성 장치(400)에 전력을 제공하는 전기 화학 전지를 포함하되,
    상기 전기 화학 전지는, 하우징(100)과, 상기 하우징(100)내에 배치된 연료 전지와, 상기 하우징(100)과 상기 연료 전지 사이에 배치되어 상기 연료 전지의 작동 온도에서 구조적으로 항복가능하게 되는 혼합물 시일(360, 760)을 포함하며, 상기 혼합물 시일(360, 760)은, 상기 혼합물 시일(360, 760)이 구조적으로 항복가능하게 될 때, 상기 하우징(100)의 열 팽창 및 열 수축에 의해 야기되는 열 응력을 흡수하도록 구성되는 전자 장치.
  9. 연료 전지로의 열 응력의 전달을 감소시키는 방법에 있어서,
    상기 연료 전지와 연료 전지 하우징(100) 사이에 혼합물 시일(360, 760)을 배치하는 단계를 포함하되,
    상기 혼합물 시일(360, 760)은, 상기 혼합물 시일(360, 760)이 상기 연료 전지 하우징(100)으로부터의 열 응력의 상기 전달을 흡수하도록, 상기 연료 전지의 작동 온도에서 구조적으로 항복가능하게 되는 열 응력 전달 감소 방법.
  10. 연료 카트리지를 제조하는 방법에 있어서,
    제 1 하우징(100)을 형성하는 단계와,
    상기 하우징(100)에 혼합물 시일(360, 760)을 배치하는 단계와,
    상기 혼합물 시일(360, 760)에 연료 전지를 위치시키는 단계를 포함하되,
    상기 혼합물 시일(360, 760)은 상기 연료 카트리지의 작동 온도에서 구조적으로 항복가능하게 되는 연료 카트리지 제조 방법.
KR1020040040206A 2003-06-03 2004-06-03 시일, 연료 전지, 전자 장치, 열 응력 전달 감소 방법 및연료 카트리지 제조 방법 KR20040104423A (ko)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100737828B1 (ko) * 2006-08-28 2007-07-12 한국과학기술연구원 밀봉재의 수평 방향으로의 변형을 억제하는 장벽 구조를갖는 평판형 고체전해질 연료전지 스택
KR20190061806A (ko) * 2017-11-28 2019-06-05 재단법인 포항산업과학연구원 응력 밸런싱 모듈 및 이를 포함하는 연료 전지

Families Citing this family (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20040247980A1 (en) * 2003-06-03 2004-12-09 Christopher Beatty Structurally yieldable fuel cell seal
JP4855686B2 (ja) * 2005-01-13 2012-01-18 本田技研工業株式会社 燃料電池
JP5035589B2 (ja) * 2005-11-22 2012-09-26 日産自動車株式会社 燃料電池
JP4920958B2 (ja) * 2005-11-22 2012-04-18 株式会社日立製作所 固体酸化物形燃料電池及びその製作方法
US8057955B2 (en) * 2006-03-31 2011-11-15 Fuelcell Energy, Inc. Wet-seal caulk for carbonate fuel cell
JP2008171745A (ja) * 2007-01-15 2008-07-24 Casio Comput Co Ltd 輻射防止膜、反応装置、燃料電池装置、電子機器、熱線反射膜、及び断熱容器
CN101803085B (zh) * 2007-09-21 2013-07-03 卡西欧计算机株式会社 燃料电池设备和使用燃料电池设备的电子装置
KR101013845B1 (ko) * 2008-07-15 2011-02-14 현대자동차주식회사 중저온 평판형 고체산화물 연료전지용 밀봉유리 제조방법
JP2011233247A (ja) * 2010-04-23 2011-11-17 Honda Motor Co Ltd 固定酸化物型燃料電池
US8999595B2 (en) * 2010-11-30 2015-04-07 GM Global Technology Operations LLC Fuel cells having improved durability
US8420278B2 (en) 2010-12-30 2013-04-16 Delphi Technologies, Inc. Solid oxide fuel cell having a glass composite seal
GB2496110A (en) 2011-10-28 2013-05-08 Univ St Andrews Electrochemical Cell
JP6222437B2 (ja) * 2012-09-26 2017-11-01 Toto株式会社 燃料電池装置
CN106299399B (zh) * 2016-11-02 2018-10-16 山西大学 固体氧化物燃料电池用复合封接材料及电池封接方法

Family Cites Families (32)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1342069A (en) * 1970-12-15 1973-12-25 Thorn Electrical Ind Ltd Electrically conductive components
US3891576A (en) * 1972-05-31 1975-06-24 Ici Australia Ltd Process
US3941724A (en) * 1973-08-09 1976-03-02 Ici Australia Limited Production of amphoteric resins in a reaction medium comprising formic acid
US4450212A (en) * 1982-09-30 1984-05-22 Engelhard Corporation Edge seal for a porous gas distribution plate of a fuel cell
JPS63128561A (ja) * 1986-11-17 1988-06-01 Mitsubishi Heavy Ind Ltd ガスシ−ル装置
US5104755A (en) * 1989-06-15 1992-04-14 Medtronic, Inc. Glass-metal seals
JPH0475262A (ja) * 1990-07-18 1992-03-10 Fuji Electric Co Ltd 固体電解質型燃料電池
US5258216A (en) * 1990-12-22 1993-11-02 Bayer Aktiengesellschaft Sheet-like structures capable of intumescence, their production
US5750279A (en) * 1992-02-28 1998-05-12 Air Products And Chemicals, Inc. Series planar design for solid electrolyte oxygen pump
JPH05343079A (ja) * 1992-06-03 1993-12-24 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> 固体電解質燃料電池のガスシール構造
JPH06290798A (ja) * 1993-02-08 1994-10-18 Fuji Electric Co Ltd 固体電解質型燃料電池
GB9403198D0 (en) * 1994-02-19 1994-04-13 Rolls Royce Plc A solid oxide fuel cell stack
JPH08138720A (ja) * 1994-11-11 1996-05-31 Mitsubishi Heavy Ind Ltd シール構造
JPH097616A (ja) * 1995-06-21 1997-01-10 Fuji Electric Co Ltd 固体電解質型燃料電池
US6338809B1 (en) * 1997-02-24 2002-01-15 Superior Micropowders Llc Aerosol method and apparatus, particulate products, and electronic devices made therefrom
US5976727A (en) * 1997-09-19 1999-11-02 Ucar Carbon Technology Corporation Electrically conductive seal for fuel cell elements
JP3340362B2 (ja) * 1997-10-01 2002-11-05 関西電力株式会社 円筒固体電解質型燃料電池
DE59706104D1 (de) * 1997-10-02 2002-02-28 Siemens Ag Abdichten einer Hochtemperatur-Brennstoffzelle oder eines Hochtemperatur-Brennstoffzellenstapels
US6060189A (en) * 1998-06-03 2000-05-09 Ucar Carbon Technology Corporation Electrically conductive seal for fuel cell elements
US6271158B1 (en) * 1998-07-21 2001-08-07 Alliedsignal Inc. Composite sealant materials for solid oxide fuel cells
US6187466B1 (en) * 1998-07-23 2001-02-13 International Fuel Cells Corporation Fuel cell with water capillary edge seal
JP3951484B2 (ja) * 1998-12-16 2007-08-01 トヨタ自動車株式会社 燃料電池
US6399234B2 (en) * 1998-12-23 2002-06-04 Utc Fuel Cells, Llc Fuel cell stack assembly with edge seal
JP2002020180A (ja) * 2000-06-30 2002-01-23 Nippon Steel Corp セラミックス・金属複合構造体及びその製造方法、並びにセラミックス・金属複合構造体用ガスケット及び酸素輸送応用装置
US6541146B1 (en) * 2000-11-07 2003-04-01 Hybrid Power Generation Systems, Llc Composite sealant materials based on reacting fillers for solid oxide fuel cells
US6878651B2 (en) * 2000-12-01 2005-04-12 Ford Global Technologies, Llc Glass compositions for ceramic electrolyte electrochemical conversion devices
JP2002203581A (ja) * 2000-12-28 2002-07-19 Toyota Motor Corp 高温型燃料電池のガスシール構造
DE10125776A1 (de) * 2001-05-26 2002-12-12 Elringklinger Ag Dichtung
EP2262035B1 (en) * 2001-11-12 2013-04-03 Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. Polymer electrolyte fuel-cell seperator sealing rubber composition
CA2759750C (en) * 2002-02-20 2014-02-04 Acumentrics Corporation Fuel cell stacking and sealing
US7222406B2 (en) * 2002-04-26 2007-05-29 Battelle Memorial Institute Methods for making a multi-layer seal for electrochemical devices
US20040247980A1 (en) * 2003-06-03 2004-12-09 Christopher Beatty Structurally yieldable fuel cell seal

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100737828B1 (ko) * 2006-08-28 2007-07-12 한국과학기술연구원 밀봉재의 수평 방향으로의 변형을 억제하는 장벽 구조를갖는 평판형 고체전해질 연료전지 스택
KR20190061806A (ko) * 2017-11-28 2019-06-05 재단법인 포항산업과학연구원 응력 밸런싱 모듈 및 이를 포함하는 연료 전지

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