KR20100016448A - 전기화학 기능 장치용 캐리어 장치, 연료 전지 모듈 및 캐리어 장치를 제조하는 방법 - Google Patents

전기화학 기능 장치용 캐리어 장치, 연료 전지 모듈 및 캐리어 장치를 제조하는 방법 Download PDF

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KR20100016448A
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파트리크 스자보
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도이췌스 첸트룸 퓌어 루프트-운트 라움파르트 에.파우.
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Abstract

본 발명은, 전기화학 기능 유닛을 위한 캐리어 장치에 관한 것으로, 이는 전기 전도성 재료로 구성된 프레임 유닛과, 전기 전도성 재료로 구성되면서 프레임 유닛에 일체형으로 형성되어 있는 적어도 하나의 윈도우 영역을 포함하고, 상기 적어도 하나의 윈도우 영역은 다공성 재료로 제조되고, 그 공극을 통해 가스에 투과성이며, 프레임 유닛은 그 고체 재료 내에서 가스에 비투과성이다.
전기화학 기능 유닛, 프레임 유닛, 윈도우 영역, 가스, 공극

Description

전기화학 기능 장치용 캐리어 장치, 연료 전지 모듈 및 캐리어 장치를 제조하는 방법{CARRIER DEVICE FOR AN ELECTROCHEMICAL FUNCTIONAL DEVICE, FUEL CELL MODULE AND METHOD FOR THE PRODUCTION OF A CARRIER DEVICE}
본 발명은, 전기화학 기능 유닛(electrochemical functional unit)을 위한 캐리어 장치(carrier device)에 관한 것이다.
또한, 본 발명은, 전기화학 기능 유닛을 포함하는 연료 전지 모듈에 관한 것이다.
또한, 본 발명은, 전기화학 기능 유닛을 위한 캐리어 장치를 제조하는 방법에 관한 것이다.
DE 198 41 919 A1은 애노드 및 캐소드에 각각의 집전체를 구비한 연료 전지를 갖는 연료 전지 모듈이 개시되어 있다. 애노드는 땜납(solder)을 사용하여 그 집전체에 부착된다.
DE 20 2005 020 601 U1은 연료 전지 유닛을 개시하고 있으며, 이 연료 전지 유닛은 캐소드-전해질-애노드 유닛 및 캐소드-전해질-애노드 유닛과의 전기 전도성 접촉을 위한 적어도 하나의 접촉 요소를 포함한다. 적어도 하나의 접촉 요소는 복수의 개구를 구비하는 판을 포함한다.
EP 1 318 560 A2는 반응물의 공급 및/또는 반응 생성물의 배출을 위해 다공성인 고온 연료 전지의 전기화학 기능 유닛을 위한 지지부를 개시하고 있다.
WO 99/53558은 연결 요소에 의해 서로 전기적 및 기계적으로 연결되어 있는 다수의 연료 전지들을 포함하는 연료 전지의 스택을 개시하고 있다. 연결 요소들은 금속 또는 금속 합금으로 구성되며, 각 연결 요소는 적어도 하나의 전극 격실과 다공성 벽을 구비한다. 연결 요소의 다공성 벽은 인접하는 애노드로부터 전극 격실을 분리시킨다.
GB 2 368 450A는 기판을 포함하는 SOFC 유형의 연료 전지를 개시하고 있으며, 이 기판은 페라이트계 강(ferritic steel)으로 구성되고, 다공성 영역과 다공성 영역의 경계를 형성하는 비다공성 영역을 포함한다. 페라이트계 강으로 구성된 바이폴라 플레이트(bipolar plate)가 기판의 다공성 영역의 한 표면 위에 배치되고, 밀봉 연결부를 통해 다공성 영역 주변의 기판의 비다공성 영역에 연결된다. 제 1 전극층은 기판의 다공성 영역의 다른 표면 상에 배열된다. 전해질 층은 제 1 전극 층 상에 배열되며, 제 2 전극 층은 전해질 층 위에 배열된다.
GB 2 400 723A는 다공성 지지부와 비다공성 프레임을 갖는 강철 기판을 포함하는 SOFC 유형의 연료 전지를 개시하며, 여기서, 프레임은 다공성 지지부 또는 다수의 다공성 지지부들을 수용한다.
본 발명의 목적은, 간단한 방식으로 제조될 수 있으면서 유리한 특성을 갖는 서두에 명시된 유형의 캐리어 장치를 제공하는 것이다.
이 목적은, 전기 전도성 재료로 구성된 프레임 유닛을 포함하고 전기 전도성 재료로 구성되면서 프레임 유닛 상에 일체형으로 형성된 적어도 하나의 윈도우 영역을 포함하는 캐리어 장치에 의해 달성되며, 여기서, 윈도우 영역은 다공성 재료로 제조되고, 그 공극을 통해 가스가 투과할 수 있으며, 프레임 유닛은 그 고체 재료 내에서 가스에 대해 비투과성이다.
캐리어 장치는 프레임 유닛 및 적어도 하나의 윈도우 영역을 통해 전기 전도성이며, 그래서, 예를 들어, 바이폴라 플레이트 또는 연결자(interconnector)로서 사용될 수 있다. 애노드로의 전기 접촉은 예를 들어, 캐리어 장치를 통해 제공될 수 있다. 이 결과, 캐리어 장치는 예를 들어, 애노드를 위한 지지부로 기능할 수 있고, 반응 가스는 적어도 하나의 다공성 윈도우 영역을 통해 애노드로 통과할 수 있다.
프레임 유닛 상의 적어도 하나의 윈도우 영역의 일체형 형성의 결과로서, 접속을 위해 납땜점이나 용접점이 제공될 필요가 없다. 이 결과, 납땜점이나 용접 연결부에서의 전이부(transition)가 존재하지 않기 때문에, 열팽창 계수의 도약(jump)이 발생하지 않는다. 또한, 응력 분산의 도약, 합금 조성의 도약 등도 방지된다. 이 결과, 예를 들어, 캐리어 장치 상에 배열된 세라믹 층과 연계된 문제점들을 피할 수 있다.
프레임 유닛 및 적어도 하나의 일체형 윈도우 영역을 갖는 캐리어 장치는 예를 들어, 분말 야금법을 통해 간단한 방식으로 제조될 수 있다. 일체식 제조가 가능하다. 이 결과, 제조 단계의 수 및 이에 따른 제조 자원이 낮은 수준으로 유지된다.
그 고체 재료 내에서 가스 비투과성인 프레임 유닛과, 가스 투과성인 적어도 하나의 윈도우 영역으로 인해, 연소성 가스나 산화제 같은 반응 가스가 전기 기능 유닛에 선택적으로 제공될 수 있으며, 가스 격실의 높은 불침투성도 간단한 방식으로 달성될 수 있다. 대응 채널이 프레임 유닛에 형성되어 있는, 고체 재료 내에서 가스에 대해 비투과성인 프레임 유닛은 가스 격실 내의 반응 가스를 위한 공급 유닛으로서 사용될 수 있다. 또한, 프레임 유닛은 이에 따라 반응 생성물을 위한 배출 유닛으로서 사용될 수도 있다.
프레임 유닛의 프레임 요소가 적어도 하나의 윈도우 영역을 측방향으로 둘러싸는 것이 바람직하다. 이 결과, 가스에 대해 투과성인 윈도우 영역은 프레임 영역에 의해 측부에 대해 밀봉될 수 있다.
적어도 하나의 윈도우 영역이 프레임 유닛 상에 단일편으로 배열될 때 특히 바람직하다. 이 결과, 적어도 하나의 윈도우 영역과 프레임 유닛 사이에 어떠한 재료 결합, 형상 결합 연결부 등도 필요하지 않다.
적어도 하나의 윈도우 영역과 프레임 유닛이 동일 재료로 제조되는 것이 바람직하다. 이 결과, 적어도 하나의 윈도우 영역과 프레임 유닛 사이의 전이부에서 열팽창 계수, 응력의 분산, 합금 조성 등에 도약이 발생하지 않는다.
캐리어 장치가 분말 야금학적으로 제조되면 특히 유리하다. 이 결과, 재료의 균일한(균질) 분산이 달성될 수 있다. 이 결과, 다른 한편으로, 캐리어 장치의 산화 저항성이 매우 높으며, 그 이유는 (예를 들어, 엠보싱에 의해 제조된 캐리어 장치에 비해) 비균등 합금 분산을 고려한 "산화 약점(oxidation weak point)"이 회피되기 때문이다. 또한, 캐리어 장치는 고도의 평준화도로 제조될 수 있으며, 그래서, 이는 간단한 방식으로 하우징 내에 배치될 수 있다. 이 결과, 다른 한편으로, 복수의 연료 전지를 구성하는 연료 전지 스택을 형성하기 위해 간단한 방식으로 캐리어 장치를 사용할 수 있다.
캐리어 장치는 하나 이상의 지지 발부(supporting feet)를 포함할 수 있다. 캐리어 장치는 예를 들어, 하우징 같은 기부 상에 지지 발부에 의해 지지될 수 있다. 베이스에 대한 전기적 접촉도 지지 발부를 통해 달성될 수 있다. 또한, 적어도 하나의 윈도우를 통해 전기화학 기능 유닛에 반응 가스를 공급하는 가스 격실이 형성될 수 있다.
이러한 점에서, 하나 이상의 지지 발부는 특히, 프레임 유닛 상에 배열될 수 있다. 이 결과, 대응하는 기계적 안정성이 달성된다. 이 결과, 예를 들어, 기부에 대한 간단한 연결(예를 들어, 납땜에 의해)도 실현될 수 있다.
이러한 점에서, 지지 발부 또는 지지 발부들이 프레임 유닛 상에 일체형으로 형성되는 것이 바람직하다.
또한, 지지 발부는 적어도 하나의 윈도우 영역 아래에 가스 격실이 형성될 수 있도록 배열 및 설계되는 것이 바람직하다. 이때, 지지 발부의 하측부가 적어도 하나의 윈도우 영역의 하측부에 대해 이격된다.
캐리어 장치는 바이폴라 플레이트로서 설계되거나 연결자로서 설계될 수 있다. 이때, 전기화학 기능 유닛을 위한 지지부가 되는 동시에, 전기적 접촉을 제공할 수 있다.
일 실시예에서, 프레임 유닛이 하우징에 지지될 수 있는 전기 접촉 장치는 프레임 유닛에 배열된다. 전기 접촉 장치는 프레임 유닛의 일체부일 수 있거나, 예를 들어, 단일편으로 프레임 유닛 상에 형성될 수 있다. 또한, 예를 들어, 납땜을 통해 프레임 유닛에 고정되는 예를 들어 매시 형태의 개별 전기 접촉 장치일 수 있다.
적어도 하나의 전기화학 기능 층은 적어도 하나의 윈도우 영역에 배열되는 것이 바람직하다. 이 전기화학 기능 층은 세라믹 층 또는 예를 들어, 금속 층 같은 비세라믹 층일 수 있다. 예를 들어, 대응 출발 물질이 분말 야금 공정 동안 제 위치에 배치되면, 이 전기화학 기능 층은 프레임 유닛 및 적어도 하나의 윈도우 영역의 제조 동안 일체형 부분으로서 제조될 수 있다.
일 실시예에서, 적어도 하나의 전기화학 기능 층은 애노드 층 또는 캐소드 층이다. 이때, 연소성 가스가 다공성 윈도우 영역을 통해 캐소드에 공급되는 애노드 또는 산화 가스에 공급될 수 있다.
또한, 적어도 하나의 전기화학 기능 층은 전기 전도성이면서 다른 한편으로는 그 위에 애노드 층 또는 캐소드 층이 배치될 수 있는 다공성 애노드 기판 층이나 다공성 캐소드 기판 층이 되는 것도 가능하다.
하나 이상의 채널이 프레임 유닛에 배열될 수 있다. 이에 관하여, 채널은 특히, 예를 들어, 보어의 형태의 연속적 개구이다. 이 결과, 반응 가스가 프레임 유닛을 통해 예를 들어 가스 격실에 공급될 수 있거나, 반응 생성물이 프레임 유닛을 통해 배출될 수 있다.
캐리어 장치는 예를 들어, 실질적으로 평탄한 상부 측부와 실질적으로 평탄한 하부 측부를 갖는 판으로 설계될 수 있다. 이러한 점에서, 상부 측부 및/또는 하부 측부에서 발부가 돌출할 수 있다.
캐리어 장치는 소결된 플레이트로 설계되는 것이 바람직하다. 이 결과, 이는 간단하고 저가인 방식으로 제조될 수 있다.
본 발명의 다른 목적은 간단한 방식으로 제조될 수 있는 서두에 명시된 유형의 연료 전지 모듈을 제공하는 것이다.
이 목적은, 본 발명에 따라서, 전기화학 기능 유닛이 캐리어 장치에 배치되는, 본 발명에 따른 캐리어 장치가 사용되는 서두에 명시된 연료 전지 모듈에서 달성된다.
본 발명에 따른 연료 전지는 본 발명에 따른 캐리어 장치에 관하여 이미 설명한 장점을 갖는다.
전기화학 기능 유닛은 특히, 캐소드 및 전해질을 포함한다. 이때, 대응 전기화학 전지 반응이 수행될 수 있다.
또한, 전기화학 기능 유닛은 전극을 포함할 수 있다. (원칙적으로, 전극은 캐리어 장치의 일부가 되거나 전기화학 기능 유닛의 일부가 될 수 있다.)
애노드 또는 캐소드는 적어도 하나의 윈도우 영역에 배열되는 것이 바람직하다. 윈도우 영역을 통해 연소성 가스가 애노드에 공급되거나 산화제가 캐소드에 공급될 수 있다. 이 결과, 캐리어 장치는 애노드 또는 캐소드를 위한 기계적 보유 장치이며, 연소성 가스 또는 산화제의 공급 기능을 제공한다.
또한, 하우징이 제공되는 것이 바람직하다. 캐리어 장치 및 기능 유닛은 하우징 내에 수용되거나 하우징에 수용될 수 있다. 예를 들어, 이 결과, 애노드에 연소성 가스를 공급할 수 있도록 애노드 격실(또는 캐소드 격실)이 하우징에 제공될 수 있다. 또한, 연료 전지의 스택을 형성하기 위해 하우징을 통한 인접한 연료전지 모듈 사이의 전기 접촉이 가능하다.
이러한 점에서, 원칙적으로, 캐리어 장치는 하우징과 별개의 유닛이 되거나, 하우징의 일부가 될 수 있다. 후자의 경우에, 연료 전지 모듈은 최소의 두께로 소형인 방식으로 구성될 수 있다.
일 실시예에서, 캐리어 장치는 전극 격실을 폐쇄하는 하우징의 커버 요소를 형성한다. 전극 격실은 예를 들어, 애노드 격실이며, 이를 거쳐 적어도 하나의 윈도우 영역을 통해 연소성 가스가 애노드에 공급된다. 전극 격실은 그 고체 재료 내에서 가스에 대해 비투과성인 프레임 유닛을 통해 가스 밀봉 방식으로 폐쇄될 수 있다.
가스 밀봉 전해질 층이 적어도 하나의 윈도우 영역을 완전히 덮는 것이 바람직하다. 이 결과, 어떠한 연소성 가스도 애노드 측부로부터 캐소드 측부로 통과할 수 없으며, 어떠한 산화 가스도 캐소드 측부로부터 애노드 측부로 통과할 수 없게 되는 것이 보증될 수 있다. 대응 전극(예를 들어, 애노드)은 가스 밀봉 전해질 층에 의해 덮여질 수 있으며, 적어도 하나의 윈도우 영역을 완전히 덮는 것에 의해, 전극(예를 들어, 애노드 같은)과 적어도 하나의 윈도우 영역으로 구성되는 조합체가 다른 전극(예를 들어, 캐소드)에 관하여 유체 밀봉 상태가 되도록 "밀봉"되는 것이 보증된다.
하우징이 금속성 재료로 제조되는 것이 바람직하다.
프레임 유닛은 하우징에 납땜되거나, 하우징의 일부일 수 있다. 이 결과, 전기 전도체 경로가 제공된다. 특히, 이 결과, 전기 접촉 장치를 통해 제공된 전기 전도체 경로에 추가하여 전기 전도체 경로가 제공된다.
프레임 유닛은 대향 배치된 측부들 상에서 하우징에 납땜되거나 하우징의 일부인 것이 바람직하다. 예를 들어, 이는 넓은 영역에 걸쳐 하우징의 하부 외피에 납땜될 수 있다. 또한, 부가적인 전기 전도체 경로를 제공하도록 하우징의 중첩하는 영역에 납땜될 수 있다.
본 발명의 다른 목적은 간단한 방식으로 수행될 수 있는 서두에 명시된 유형의 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 목적은 본 발명에 따라서 그 고체 재료 내에서 가스에 대해 비투과성인 프레임 유닛이 전기 전도성 재료로 제조되고, 가스에 대해 투과성인 적어도 하나의 다공성 윈도우 영역이 프레임 유닛 상에 제조되는 서두에 명시된 방법에서 달성된다.
본 발명에 기재된 방법은 본 발명에 따른 캐리어 장치 및 본 발명에 따른 연료 전지 모듈에 관련하여 이미 설명한 장점을 갖는다.
또한, 유리한 개선사항들은 마찬가지로 본 발명에 따른 캐리어 장치 및 본 발명에 따른 연료 전지 모듈과 연계하여 이미 설명되었다.
프레임 유닛 및 적어도 하나의 윈도우 영역이 동일 재료로 제조되는 것이 특히 바람직하다. 이 결과, 적어도 하나의 윈도우 영역과 프레임 유닛 사이의 전이부에서의 오정합 문제를 피할 수 있다. 특히, 열팽창 계수, 응력 거동, 합금 조성 등에 어떠한 도약도 발생하지 않는다.
분말 야금 제조가 제공되는 것이 특히 바람직하다. 이 결과, 적어도 하나의 윈도우 영역은 간단한 방식으로 프레임 상에 일체형으로 제조될 수 있다. 제조 단계가 최소화될 수 있다. 출발 물질 조성물로부터 그린 바디(green body)가 제조되고, 이는 적어도 하나의 윈도우 영역과 프레임 유닛을 위한 개시 영역들을 포함한다. 이 그린 바디가 소결되고, 캐리어 장치가 얻어진다. 가능하다면, 얻어진 바디는 예를 들어, 프레임 유닛에 가스 채널을 천공함으로써 후속 기계가공될 수 있다.
결합제를 갖는 금속성 분말이 출발 물질로서 사용되는 것이 바람직하다. 이 결과, 프레임 뿐만 아니라 적어도 하나의 윈도우 영역도 제조될 수 있으며, 대응 영역이 가스에 대해 투과성인지 비투과성인지 여부는 특히 결합제의 비율의 변경에 의해 설정될 수 있다.
적어도 하나의 윈도우 영역의 제조를 위한 출발 물질은 특히, 에지 유닛의 제조를 위한 출발 물질보다 높은 결합제 비율을 갖는다.
또한, 적어도 하나의 윈도우 영역을 위한 출발 물질은 공극을 조절하도록 공극-형성제가 추가될 수 있다.
다양한 출발 물질 조성물로부터 제조된 예비성형체(그린 바디)가 소결되는 것이 바람직하다. 이에 따라, 캐리어 장치를 형성하는 소결체가 얻어진다.
양호한 실시예에 대한 하기의 설명은 도면과 연계하여 본 발명을 더 상세히 설명하는 역할을 한다.
본 발명에 따라 간단한 방식으로 제조될 수 있으면서 유리한 특성을 갖는 서두에 명시된 유형의 캐리어 장치가 제공된다.
도 1은, 본 발명에 따른 캐리어 장치의 일 실시예의 평면도.
도 2는, 도 1의 라인 2-2를 따른 개략 단면도.
도 3은, 본 발명에 따른 연료 전지 모듈의 제 1 실시예의 개략적 단면도.
도 4는, 본 발명에 따른 연료 전지 모듈의 제 2 실시예의 개략적 단면도.
도 5는, 본 발명에 따른 캐리어 장치의 제조를 위한 방법 단계의 개략도.
도 6은, 본 발명에 따른 연료 전지 모듈의 제 3 실시예의 개략적 단면도.
도 7은, 본 발명에 따른 연료 전지 모듈의 제 4 실시예의 개략적 단면도.
도 1에 도시된, 10으로 표시된 본 발명에 기재된 캐리어 장치의 일 실시예는 판형 디자인이다. 캐리어 장치(10)는 서로 대향 배치되어 서로 평행하게 이격된 프레임 요소들(14a, 14b)을 갖는 프레임 유닛(12)을 포함한다. 프레임 요소(16a, 16b)는 횡단방향으로 배향되고, 특히, 이들 프레임 요소(14a, 14b)에 직각으로 배향된다. 프레임 요소(16a, 16b)는 이격, 특히, 서로 평행하게 이격된다.
(적어도) 하나의 윈도우 영역(18)이 프레임 유닛(12) 상에 보유된다. 이 윈도우 영역(18)은 프레임 요소(14a, 14b, 16a, 16b)에 일체형으로 연결된다. 이는 그 프레임 요소(14a, 14b, 16a, 16b)를 갖는 프레임 유닛(12)에 의해 둘러싸여진다.
프레임 유닛(12)은 가스에 대해 비투과성인 고체 재료(19)로 제조된다.
유체의 통과를 위한 하나 이상의 채널(20)이 프레임 유닛(12)(고체 재료)내에 배열될 수 있다. 예를 들어, 채널(20)은 프레임 요소(14a, 14b) 내에 형성된다. 채널(20)은 특히, 연속적 리세스로서 설계된다.
윈도우 영역(18)은 개방 공극 재료(22)로 제조되며, 그래서, 윈도우 영역(18)은 가스에 대해 투과성이다(도 2에 참조 번호 24로 표시된 화살표로 나타내어져 있다). 윈도우 영역(18)의 외측에서, 캐리어 장치(10)는 프레임 유닛(12)의 고체 재료(19)로 인해 가스에 대해 비투과성이다. (천공부 등의 형태인 "거시적" 채널"에 의해서만 가스에 대한 투과성이 가능해진다).
프레임 유닛(12)과 윈도우 영역(18)을 갖는 캐리어 장치(10)가 (동일한) 전기 전도성 재료로 제조된다. 특히, 프레임 유닛(12) 및 윈도우 영역(18)은 예를 들어, 17% 내지 28%의 크롬 비율을 함유하며 소정 비율의 망간을 함유하는 페라이트계 강으로 제조된다. 또한, 윈도우 영역(18)은 다공성 디자인(그리고, 이에 따른, 불완전 개방)의 결과로서 전기 접촉 경로를 제공한다.
윈도우 영역(18)은 프레임 유닛(12)과 일체형으로 형성되며, 그래서, 납땜 연결부, 용접 연결부 또는 접착제 연결부 같은 부가적인 연결 수단이 불필요하다. 프레임 유닛(12) 및 윈도우 영역(18)은 특히 예를 들어, 분말 야금학적으로 일체적인 방식으로 제조된다.
서로 다른 출발 물질(26, 28)가 사용되는 도 5에 개략적으로 도시된 제조 방법의 일 실시예에서, 출발 물질(26)는 프레임 유닛(12)의 제조를 위해 사용되고, 출발 물질(28)는 윈도우 영역(18)의 제조를 위해 사용된다. 출발 물질(26) 및 출발 물질(28)는 각각 금속 분말과 결합제를 포함한다. 결합제의 비율은 출발 물질(26) 보다 출발 물질(28)에서 더 높다. 결합제의 비율은 소결 이후, 그 고체 재료를 갖는 프레임 유닛이 가스에 대해 비투과성이고 윈도우 영역이 다공성이며 가스에 대해 투과성이 되도록 선택된다.
출발 물질(26)와 출발 물질(28)로부터 예비성형체(30)가 제조된다. 이를 위해, 출발 물질(26) 및 출발 물질(28)는 제조될 (적어도 하나의) 윈도우 영역(18)과 프레임 유닛(12)의 형상에 따라 배치된다.
일 실시예에서, 가압이 이루어지고 후속하여 그린 바디를 형성하기 위한 경화가 이어진다.
또한, 출발 물질(26)와 출발 물질(28)를 다이 캐스팅에 의해 PIM(파우더 인젝션 몰딩) 방법을 통해 배치하는 것도 가능하다.
또한, 예를 들어, 출발 물질(26)와 출발 물질(28) 상에 페이스트를 대응 배치하는 것을 통해 필름 캐스팅 방법으로 예비성형체(30)를 제조하는 것도 가능하다.
예비성형체(30)(그린 바디)는 소결된다. 이는 도 5에 참조번호 32로 표시된 화살표로 개략적으로 예시되어 있다. 공극은 열처리에 의해 출발 물질(28) 내에 형성되고, 윈도우 영역(18)이 제조된다. 이는 프레임 유닛(12)에 의해 둘러싸여지고, 윈도우 영역(18)은 프레임 유닛(12) 상에 일체형으로 형성된다.
그후, 캐리어 장치(10)가 얻어진다. 이는 소결된 판으로서 설계되어 있다. 전기 전도성 재료로 제조되기 때문에, 예를 들어, 일 측부 상에서 캐소드와 직접적으로 또는 간접적으로 접촉하고 다른 측부 상에서 애노드와 직접적으로 또는 간접적으로 접촉하도록 바이폴라 플레이트로서 사용될 수도 있다.
프레임 유닛(12) 및 윈도우 영역 또는 영역들(18)의 특수한 디자인은 특정 용례에 적응된다. 예를 들어, 프레임 유닛의 대응 프레임 요소에 의해 둘러싸여진 다수의 윈도우 영역이 제공될 수 있다.
또한, 캐리어 장치(10)의 제조와 일체형으로, 하나 이상의 부가적인 층들이 캐리어 장치(10) 상에 제조될 수도 있다. 예를 들어, 하나 이상의 세라믹 층이 캐리어 장치(10)의 제조 동안 직접적으로 및 일체형으로 프레임 유닛(12) 및/또는 윈도우 영역(18) 상에 배열될 수 있다. 이를 위해, 추가적인 출발 물질의 하나 이상의 부가적인 층들이 예비성형체(30)의 제조를 위해 대응 영역 상에 배치된다.
캐리어 장치(10)는 예를 들어, 고온 연료 전지 및 특히, 산화물-세라믹 연료 전지(SOFC 연료 전지)를 위한 연결자 또는 바이폴라 플레이트로서 사용될 수 있다.
캐리어 장치(10)는 전기화학 기능 유닛을 위한 기판으로서 기능할 수 있다. 예를 들어, 애노드를 위한 전기 전도성 캐리어 기판이 캐리어 장치(10) 상에 직접적으로 배열되거나, 애노드가 캐리어 장치(10)의 윈도우 영역(18)에 직접적으로 배열된다.
또한, 원칙적으로, 캐리어 장치가 캐소드를 위한 캐리어 기판이 되는 것도 가능하다.
도 3에 도시되고 34로 표시된 연료 전지 모듈의 제 1 실시예는 프레임 유닛(12) 및 윈도우 영역(18)을 갖는 캐리어 장치(10)를 구비한다.
연료 전지 모듈(34)은 제 1 하우징 섹션(38)과 제 2 하우징 섹션(40)을 갖는 금속성 재료로 구성된 하우징(36)을 포함한다. 제 1 하우징 섹션(38)은 실질적으로 평탄한 내부 측부(42)를 갖는다. 전기 접촉 장치(44)는 이 내부 측부(42) 상에 배열된다. 캐리어 장치(10)는 전기 접촉 장치(44) 상에 지지되며, 예를 들어, 납땜에 의해 이에 연결된다. 전기 접촉 장치(44)는 예를 들어, 납땜에 의해 자체가 제 1 하우징 섹션(38)에 연결된다.
전기 접촉 장치(44)는 캐리어 장치(10) 상에 배열된 전기화학 기능 유닛(48)의 애노드(46)와 하우징(36) 사이의 전기 접촉을 제공하도록 설계된다. 이는 전기화학 전지 반응이 애노드에서 수행될 수 있도록 반응 가스가 전기 접촉 장치(44)를 통해, 그리고, 캐리어 장치(10)의 윈도우 영역(18)을 통해 애노드(46)로 통과할 수 있도록 가스에 대해 투과성이 되도록 설계된다. 전기화학 접촉 장치(44)는 예를 들어, 메시 또는 직조 또는 편물 천으로 설계된다.
반응 가스(연소성 가스)가 채널(20)을 통해 그 내부에 결합될 수 있으며, 애노드(46)가 반응 가스를 공급받을 수 있게 하는 애노드 격실(50)이 하우징(36)의 내부 측부(42)와 캐리어 장치(10) 사이에 형성된다.
전기화학 기능 유닛(48)은 애노드-전해질-캐소드 유닛(52)에 의해 형성된다. 이는 예를 들어, 촉매로서 니켈과 이트륨에 의해 안정화된 지르코늄 산화물 같은 산화물-세라믹 재료로 제조된 애노드(46)를 포함한다.
가스에 대해 비투과성인 전해질(54)을 갖는 전해질 층이 애노드(46) 상에 배열된다. 이 전해질(54)은 전자를 전도하지 않는다. 그러나, 이는 산소 이온에 대해 전도성이다. 이는 특히, 예를 들어, 이트륨에 의해 안정화된 지르코늄 산화물 같은 세라믹 재료로부터 제조된다.
캐소드(56)는 전해질(54) 상에 배열된다. 캐소드는 산화물-세라믹 재료로 제조된다. 예를 들어, 란타늄-스트론튬-망가네이트 같은 혼합 산화물 시스템이 제조를 위해 사용된다.
고온 연료 전지의 경우에, 캐소드(56)에서 하기의 반응이 이루어진다.
1/2 O2 + 2e- → O2 -
연료는 애노드(36)에 공급된다. 하기의 연료 반응이 이루어진다.
H2 + O2 - → H2O + 2e-
대응 연료 전지는 약 650℃ 내지 1000℃의 범위의 온도에서 동작된다.
연료(수소 가스 또는 수소 가스를 포함하는)는 예를 들어, 개질기(reformer)를 통해 전달될 수 있다.
제 2 하우징 섹션(40)은 캐리어 장치(10)와 부분적으로 중첩하도록 배열된다. 이는 캐소드(56)에 관하여 측방향으로 이격되어 있으면서 내부 측부(42) 위에 배치되어 있는 중첩 영역(58)을 갖는다. 이 중첩 영역(58)은 측벽(60)으로부터 돌 출된다. 중첩 영역(58)은 내부 측부(42)에 적어도 대략 평행하게, 그리고, 횡단 방향으로, 예를 들어, 측벽(60)에 대해 직각으로 배열되는 것이 바람직하다. 제 2 하우징 섹션(40) 및 제 1 하우징 섹션(38)은 이에 관하여 동일한 전위를 갖는다. 이들은 따라서 서로 연결되며, 예를 들어, 이들은 단일 부재 내에서 서로 연결된다.
일 실시예에서, 캐리어 장치(10)는 전기 전도성이 되도록 납땜 층(62)을 거쳐 제 2 하우징 섹션(40)의 중첩 영역(58)에 연결된다. 납땜 층(62)은 프레임 유닛(12) 상에 배열된다. 이는 또한, 애노드(46)의 단부 측부들(64,66) 상에 접하며, 전해질(54)과 접한다. 또한, 이는 전해질(54)의 상부 측부(68) 상에 접한다. 이 납땜 층(62)은 전체 둘레로 연장하도록 설계된다. 하우징(36)과 애노드(46) 사이의 전기 접촉[그 단부 측부(64)를 통한] 및 전기 접촉 장치(44)에 추가한 캐리어 장치(10)에 대한 전기 접촉을 차치하고, 납땜 층은 캐소드(56)에 관해 애노드 격실(50)을 밀봉하는 유체 밀봉부를 제공한다. 또한, 이는 하우징(36) 내의 전기화학 기능 유닛과 캐리어 장치(10)의 위치의 기계적 고정을 제공한다.
애노드(46)에 대한 전기 접촉은 전기 접촉 장치(44)에 추가하여 납땜 층(62)에 의해[단부 측부(64)를 통해 직접적으로, 그리고, 캐리어 장치(10)를 통해 프레임 유닛(12) 상의 납땜 층(62)을 통해 간접적으로] 제공된다.
이 부가적 접촉의 결과로서, 전기 접촉 장치(44)를 통한 전기 전도체 경로에 또한 추가적인 전기 전도체 경로가 제공된다.
윈도우 영역(18)은 프레임 유닛(12) 상의 납땜 층(62)의 배치의 결과로서 크기가 감소되지 않는다.
다수의 연료 전지 모듈(34)이 연료 전지의 스택을 형성하도록 서로 조합될 수 있다. 예를 들어, 캐소드(56)는 인접 연료 전지의 하우징(36)과 접촉한다.
원칙적으로, 애노드, 전해질 및 캐소드의 배열에 관해 반전된 구조를 연료 전지 모듈이 갖는 것이 가능하다. 캐소드는 제 1 층으로서 캐소드 지지부 상에 배열될 수 있다. 전해질 층은 캐소드 상에 배열되고, 애노드가 최종 층으로서 전해질 상에 배열된다.
도 4에 개략적으로 도시되고 70으로 표시되어 있는 연료 전지 모듈의 제 2 실시예에서, 캐리어 장치(74)는 예를 들어, 하우징(36)과 동일 디자인으로 이루어진 하우징(72) 내에 배열된다. 이 캐리어 장치는 프레임 유닛(76)을 가지고, 이 프레임 유닛 상에는 전기 접촉 장치(78)가 일체형으로 형성된다. 캐리어 장치(74)는 이 전기 접촉 장치(78)를 통해 하우징(72)의 내부 측부(80) 상에 기계적으로 지지되며, 예를 들어, 납땜 연결부에 의해 동시에 전기 접촉부가 제공된다.
전기 접촉 장치(78)는 예를 들어, 프레임 유닛(76) 상에 배열되면서 특히 단일 부재로 형성된 지지 발부(82)에 의해 형성된다.
프레임 유닛(76)은 하우징(72)의 내부 측부(80)에 관련하여 이격된 하부 측부(86)를 갖는 하나 이상의 윈도우 영역(84)을 보유한다. 이 이격은 지지 발부(82)에 의해 발생된다. 내부 측부(80)와 윈도우 영역(84)의 하부 측부(86) 사이의 이 간격의 결과로서 하우징(72) 내에 애노드 격실(88)이 형성된다. 연소성 가스는 애노드 격실을 통해 윈도우 영역(84)에 공급될 수 있고, 이들 윈도우 영역(84)의 다공성 재료를 통해 애노드-전해질-캐소드 유닛(92)의 애노드(90)에 전달된다.
설명된 실시예에서, 전기 접촉 장치(78)는 캐리어 장치(74)와 일체이다.
그 외에, 연료 전지 모듈(70)은 연료전지 모듈(34)에 기초하여 상술한 바와 같이 동작한다.
본 발명에 따른 해법의 결과로서, 전기 전도성(예를 들어, 전자를 전도하는)인, 전기화학 기능 유닛을 위한 캐리어 장치가 제공된다. 이 결과, 캐리어 장치는 바이폴라 플레이트 또는 연결자로서 설계될 수 있다. 이는 전기화학 기능 층을 지지할 수 있다. 예를 들어, 애노드 기판은 캐리어 장치(10) 또는 애노드 층 상에 직접적으로 배열된다.
윈도우 영역 또는 영역들(18)은 그후 직접적으로 프레임 유닛(12) 내에 통합된다. 이를 위해, 어떠한 후속 납땜 또는 용접도 불필요하다. 납땜 또는 용접은 응력을 초래할 수 있으며, 이 응력은 왜곡을 유발할 수 있다. 평탄하지 않은 부분은 연료 전지 스택의 구조를 위해 부적합하다. 일체형 캐리어 장치(10)의 본 발명에 따른 해법의 결과로서, 납땜점 또는 용접 연결부에서의 전이부에서 발생하는 문제를 피할 수 있으며, 열팽창 계수, 응력 분산, 합금 조성 등에 도약이 발생하지 않는다. 결과적으로, 세라믹 층이 납땜점 또는 용접점에 배열되지 않기 때문에, 캐리어 장치(10) 상에 배열된 이들 세라믹 층에서 발생하는 문제점들이 존재하지 않는다.
캐리어 장치(10)는 열 팽창 계수, 응력 분산, 합금 조성 등에 도약을 갖지 않는다. 이는 최소의 수의 제조 단계로 간단한 방식으로 제조될 수 있다. 윈도우 영역(18)의 제조를 위해 필요한 제조 단계가 프레임 유닛(12)의 제조를 위해 동시 에 사용될 수 있다.
도 6에 도시되고 94로 표시된 본 발명에 따른 연료 전지 모듈의 제 3 실시예는 제 1 하우징 섹션(96)과 제 2 하우징 섹션(98)을 갖는 하우징(95)을 포함한다. 제 2 하우징 섹션(98)은 원칙적으로, 연료 전지 모듈(34)의 제 2 하우징 섹션(40)과 동일한 디자인으로 이루어진다.
제 1 하우징 섹션(96)은 "파형" 디자인으로 이루어진 베이스 영역(100)을 갖는다. 이 베이스 영역(100)의 내부 측부(102)는 채널(106)이 사이에 형성되는 이격된 상승부(104)들을 포함한다. 채널(106)은 애노드 격실(108)이 형성되는 방식으로 서로 연결된다. 애노드 격실(108)은 제 2 하우징 섹션(98)에 의해 상방으로 폐쇄되어 있다.
상승부(104)는 실질적으로 평면인 인벨로핑 단부(110)를 갖는다.
애노드 캐리어(112)는 상승부(104) 상에 배열된다. 이는 예를 들어, 용접 또는 납땜에 의해 상승부(104)에 연결된다.
애노드, 전해질 층 및 캐소드를 갖는 전기화학 기능 유닛이 애노드 캐리어 상에 안치된다. 본 발명에 따른 캐리어 장치에 의해 형성되는 애노드 캐리어 및 전기화학 기능 유닛의 구조와 제 2 하우징 섹션(98)에 대한 연결부는 원칙적으로 실시예 34에 대해 설명된 것과 동일하다.
연료 전지 모듈(94)의 경우, 캐리어 장치(114)[애노드 캐리어(112)에 대응]는 제 1 하우징 섹션(96) 상에 직접적으로 지지된다. 전기 접촉 장치(44)에 따른 전기 접촉 장치는 제공되지 않는다.
제 1 하우징 섹션(96)은 가스 분배기로서 설계된다. 제 1 하우징 섹션(96)의 내부 측부(102) 상의 상승부(104)에 의해 형성되는 가스 분배기는 연소성 가스를 위한 가스 분배기이다.
가스 분배기는 내부 측부(102)에 대향 배치된 외부 측부(116) 상에 마찬가지로 형성된다. 연료 전지 모듈의 캐소드는 외부 측부(116)에 연결될 수 있으며, 이 경우 캐소드는 외부 측부(116) 내의 대응 채널을 통해 산화 가스를 공급받을 수 있다.
그 외에, 연료 전지 모듈(94)의 동작 모드는 연료 전지 모듈(34)의 동작 모드에 대응한다.
도 7에 도시되고 118로 표시된 본 발명에 따른 연료 전지 모듈의 제 4 실시예에서, 제 1 하우징 섹션(122)을 갖는 하우징(120)이 제공된다. 제 1 하우징 섹션(122)은 하부 외피로서 설계된다. 제 1 하우징 섹션(122)은 실질적으로 평탄한 단부면(126)을 가지면서 전체 둘레로 연장하는 융기된 에지 영역(124)을 포함한다. 캐리어 장치(128)는 예를 들어, 용접 또는 납땜에 의해 제 1 하우징 섹션(122)의 에지 영역(124)에 연결되고, 단부면 상에 적소에 안치된다. 캐리어 장치(128)는 가스에 대해 비투과성인 프레임 영역(130)을 갖는 에지 영역(124) 상에 배치된다.
가스에 대해 투과성인 다공성 윈도우 영역(132)은 프레임 영역(130)과 일체형으로 형성된다.
캐리어 장치(128)는 특히 그 프레임 영역(130)을 갖는 제 2 하우징 섹션(134)을 형성한다. 애노드 격실(136)은 그 융기된 에지 영역(124)을 갖는 제 1 하우징 섹션(122)과 제 2 하우징 섹션(134)으로서의 캐리어 장치(128)에 의해 제한된다. 전기 접촉 장치(138)는 이 애노드 격실 내에 배열되고, 원칙적으로 상술한 전기 접촉 장치(44)와 유사하게 동작한다. 전기 접촉 장치(138)는 특히 제 1 하우징 섹션(122)에 연결되고, 캐리어 장치(128)에 연결된다.
원칙적으로, 하우징 섹션(122)은 캐리어 장치(128)에 직접적으로 연결될 수 있다.
애노드(140)는 캐리어 장치(128) 상에 배열된다. 이는 특히, 윈도우 영역(132)을 초과하여 돌출하지 않는 상태로 윈도우 영역(132) 상에 배치된다.
애노드(140)는 전해질 층(142)에 의해 덮여진다. 전해질 층(142)은 애노드(140)의 측부 표면(144) 위로, 프레임 영역(130) 내로 연장한다. 즉, 전해질 층(142)은 캐리어 장치(128)의 프레임 영역(130) 상에 배치된 영역(146)을 갖는다.
전해질 층(142)은 가스 밀봉식이다. 이는 외향 및 상방으로, 그리고, 영역(146)을 통해 측부에 대해 외향으로 애노드(140)를 덮고 있다. 영역(146)이 프레임 영역(130) 상에 배치되기 때문에, 윈도우 영역(132)으로부터 측방향으로 직접적으로 캐소드 측부 상으로 통과하거나 애노드(140)를 통해 캐소드 측부 상으로 통과할 수 없다.
원칙적으로, 전해질 층(142)이 프레임 영역(130)을 상방으로 완전히 덮을 수 있다. 이 결과, 인접한 연료 전지 모듈에 대한 연료 전지 모듈(118)의 전자 전도에 관한 격리 효과가 증가된다.
전해질 층(142)에 의해 덮여지는 표면적은 윈도우 영역(132)의 표면적 보다 크고, 또한, 애노드(140)의 표면적보다 크다.
그 외에, 연료 전지 모듈(118)은 상술한 바와 같이 동작한다.
상술한 바와 같이, 본 발명은, 전기화학 기능 유닛(electrochemical functional unit)을 위한 캐리어 장치(carrier device)를 제공하는데 사용된다.

Claims (39)

  1. 전기화학 기능 유닛(electrochemical functional unit)(52)을 위한 캐리어 장치(carrier device)로서,
    전기 전도성 재료로 이루어진 프레임 유닛(12)과, 전기 전도성 재료로 이루어지고 상기 프레임 유닛(12)에 일체형으로 형성된 적어도 하나의 윈도우 영역(18)을 포함하고, 상기 적어도 하나의 윈도우 영역(18)은 다공성 재료로 제조되고, 그 다공성(porosity)을 통해 가스에 투과성이 있으며, 상기 프레임 유닛(12)은 그 고체 재료에서 가스에 비투과성인, 캐리어 장치.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 프레임 유닛의 프레임 요소(14a,14b,16a,16b)는 적어도 하나의 윈도우 영역(18)을 측방향으로 둘러싸는 것을 특징으로 하는, 캐리어 장치.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 적어도 하나의 윈도우 영역(18)은 상기 프레임 유닛(12) 상에 단일편으로 배열되는 것을 특징으로 하는, 캐리어 장치.
  4. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서, 적어도 하나의 상기 윈도우 영역(18)과 상기 프레임 유닛(12)은 동일 재료로 제조되는 것을 특징으로 하는, 캐리어 장치.
  5. 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서, 분말 야금학적 제조(powder-metallurgical production)를 특징으로 하는, 캐리어 장치.
  6. 제 1항 내지 제 5항 중 어느 한 항에 있어서, 하나 이상의 지지 발부(supporting feet)(82)를 특징으로 하는 캐리어 장치.
  7. 제 6항에 있어서, 하나 이상의 지지 발부(82)는 상기 프레임 유닛(12) 상에 배열되는 것을 특징으로 하는, 캐리어 장치.
  8. 제 6항 또는 제 7항에 있어서, 상기 지지 발부(82)는 적어도 하나의 상기 윈도우 영역(18) 아래에 가스 격실(gas compaerment)이 형성되는데 적합하도록 배열 및 설계되는 것을 특징으로 하는, 캐리어 장치.
  9. 제 1항 내지 제 8항 중 어느 한 항에 있어서, 바이폴라 플레이트(bipolar plate)로서의 디자인을 특징으로 하는, 캐리어 장치.
  10. 제 1항 내지 제 9항 중 어느 한 항에 있어서, 접속기(interconnector)로서의 디자인을 특징으로 하는, 캐리어 장치.
  11. 제 1항 내지 제 10항 중 어느 한 항에 있어서, 전기 접촉 장치(electrical contact device)(78)는 상기 프레임 유닛(12) 상에 배열되고, 상기 프레임 유닛(12)은 상기 접촉 장치를 통해 하우징(72)에 지지될 수 있는 것을 특징으로 하는, 캐리어 장치.
  12. 제 1항 내지 제 11항 중 어느 한 항에 있어서, 적어도 하나의 전기화학 기능 층은 적어도 하나의 윈도우 영역(18)에 배열되는 것을 특징으로 하는, 캐리어 장치.
  13. 제 12항에 있어서, 상기 적어도 하나의 전기화학 기능 층은 상기 윈도우 영역(18)과 일체형으로 제조되는 것을 특징으로 하는, 캐리어 장치.
  14. 제 12항 또는 제 13항에 있어서, 상기 적어도 하나의 전기화학 기능 층은 애노드 층 또는 캐소드 층인 것을 특징으로 하는, 캐리어 장치.
  15. 제 12항 또는 제 13항에 있어서, 상기 적어도 하나의 전기화학 기능 층은 다공성 애노드 기판 층 또는 다공성 캐소드 기판 층인 것을 특징으로 하는, 캐리어 장치.
  16. 제 1항 내지 제 15항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 프레임 유닛(12)에 하나 이상의 채널(20)이 배열되어 있는 것을 특징으로 하는, 캐리어 장치.
  17. 제 16항에 있어서, 하나의 채널(20)은 연속 개구(continuous opening)로 설계되는 것을 특징으로 하는, 캐리어 장치.
  18. 제 1항 내지 제 17항 중 어느 한 항에 있어서, 플레이트(plate)로서의 디자인을 특징으로 하는, 캐리어 장치.
  19. 제 1항 내지 제 18항 중 어느 한 항에 있어서, 소결된 플레이트(sintered plate)로서의 디자인을 특징으로 하는, 캐리어 장치.
  20. 제 1항 내지 제 19항 중 어느 한 항에 있어서, 강철로부터 상기 프레임 유닛(12) 및 적어도 하나의 윈도우 영역(18)의 제조를 특징으로 하는, 캐리어 장치.
  21. 제 1항 내지 제 20항 중 어느 한 항에 기재된 전기화학 기능 유닛(52; 92)과 캐리어 장치(10; 74; 114; 128)를 포함하는 연료 전지 모듈(fuel cell module)로서,
    상기 전기화학 기능 유닛(52; 92)은 상기 캐리어 장치(10; 74; 114; 128) 상에 배열되는, 연료 전지 모듈.
  22. 제 21항에 있어서, 전기화학 기능 유닛(52; 92)은 캐소드(56)와 전해질(54)을 포함하는 것을 특징으로 하는, 연료 전지 모듈.
  23. 제 20항 또는 제 21항에 있어서, 상기 전기화학 기능 유닛은 애노드(46; 90; 140)를 포함하는 것을 특징으로 하는, 연료 전지 모듈.
  24. 제 23항에 있어서, 상기 애노드(46; 90; 140) 또는 상기 캐소드는 적어도 하나의 윈도우 영역(18; 84; 132)에 배열되어 있는 것을 특징으로 하는, 연료 전지 모듈.
  25. 제 21항 내지 제 24항 중 어느 한 항에 있어서, 하우징(36; 72; 95; 120)을 특징으로 하는, 연료 전지 모듈.
  26. 제 25항에 있어서, 상기 캐리어 장치(10; 74; 114)는 상기 하우징(36; 72; 95) 위에 배열되어 있는 것을 특징으로 하는, 연료 전지 모듈.
  27. 제 25항에 있어서, 상기 캐리어 장치(114)는 상기 하우징(120)의 일부인 것을 특징으로 하는, 연료 전지 모듈.
  28. 제 27항에 있어서, 상기 캐리어 장치(128)는 전극 격실(electrode compartment)(136)을 폐쇄하는 상기 하우징(120)의 커버 요소를 형성하는 것을 특징으로 하는, 연료 전지 모듈.
  29. 제 27항 또는 제 28항에 있어서, 가스 밀봉 전해질 층(142)이 적어도 하나의 윈도우 영역(132)을 완전히 덮는 것을 특징으로 하는, 연료 전지 모듈.
  30. 제 25항 내지 제 29항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 하우징(36; 72; 95; 120)은 금속 재료로 제조되는 것을 특징으로 하는, 연료 전지 모듈.
  31. 제 25항 내지 제 30항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 프레임 유닛(12; 76; 130)은 상기 하우징(36; 72) 또는 상기 하우징의 섹션(section)(122)에 납땜되어 있는 것을 특징으로 하는, 연료 전지 모듈.
  32. 제 31항에 있어서, 상기 프레임 유닛(76)은 반대편에 위치한 면의 상기 하우징(72)에 납땜되어 있는 것을 특징으로 하는, 연료 전지 모듈.
  33. 전기화학 기능 유닛을 위한 캐리어 장치를 제조하는 방법으로서,
    고체 재료에서 가스에 비투과성인 프레임 유닛은 전기 전도성 재료로 제조되고, 가스에 투과성인 적어도 하나의 다공성 윈도우 영역은 상기 프레임 유닛에 제조되는, 캐리어 장치 제조 방법.
  34. 제 33항에 있어서, 상기 프레임 유닛과 상기 적어도 하나의 윈도우 영역은 동일 재료로 제조되는 것을 특징으로 하는, 캐리어 장치 제조 방법.
  35. 제 33항 또는 제 34항에 있어서, 분말 야금학적 제조를 특징으로 하는, 캐리어 장치 제조 방법.
  36. 제 33항 내지 제 35항 중 어느 한 항에 있어서, 출발 물질로는 결합제를 구비한 금속 분말이 사용되는 것을 특징으로 하는, 캐리어 장치 제조 방법.
  37. 제 36항에 있어서, 적어도 하나의 윈도우 영역을 제조하기 위한 출발 물질은 상기 프레임 유닛을 제조하기 위한 출발 물질보다 더 높은 비율의 결합제를 갖는 것을 특징으로 하는, 캐리어 장치 제조 방법.
  38. 제 36항 또는 제 37항에 있어서, 상기 적어도 하나의 윈도우 영역을 위한 상기 출발 물질은 공극 형성제(pore-forming agent)를 포함하는 것을 특징으로 하는, 캐리어 장치 제조 방법.
  39. 제 33항 내지 제 38항 중 어느 한 항에 있어서, 예비성형체(preliminary body)가 소결되는 것을 특징으로 하는, 캐리어 장치 제조 방법.
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