KR20190128178A - 전기화학 모듈을 위한 다공성 몰딩 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 전기화학 모듈(20)을 위한 다공성 몰딩(10, 10'; 10")에 관한 것이다. 전기화학 모듈(20)은 적어도 하나의 전기화학 활성층을 구비한 층 구조(23)를 갖는 적어도 하나의 전기화학 셀 유닛(21), 및 전기화학 셀 유닛과 함께 기밀 공정 가스 공간(26)을 형성하는 금속성, 기밀 하우징(24; 25)을 갖는다. 적어도 일측에서 하우징(24; 25)은 전기화학 셀 유닛(21)의 영역을 넘어 연장되며, 전기화학 셀 유닛으로 개방된 공정 가스 컨덕션 공간(27)을 형성하며, 공정 가스 컨덕션 공간(27)의 영역에서 공정 가스들의 공급 및/또는 제거를 위한 적어도 하나의 가스 통로 개구(28)를 갖는다. 본 발명의 몰딩(10, 10'; 10")은 전기화학 셀 유닛(21)의 분리 부품으로서 설계되며 공정 가스 컨덕션 공간(27) 내의 배치구조에 대해 그리고 또한 전기화학 모듈의 적층 방향(B)을 따라 양측에서의 하우징의 지지에 대해 적응된다.

Description

전기화학 모듈을 위한 다공성 몰딩
본 발명은 청구항 제1항에 따르는 전기화학 모듈(electrochemical module)의 배치구조를 위한 다공성 몰딩(porous moulding)에 관한 것이며 청구항 제13항에 따르는 전기화학 모듈에 관한 것이다.
본 발명의 다공성 몰딩은 그 중에서도 특히 고온 연료전지(high-temperature fuel cell)로서 또는 고체산화물 연료전지(solid oxide fuel cell)(SOFC)로서, 고체산화물 수전해전지(SOEC; solid oxide electrolyser cell)로서, 그리고 또한 리버서블 고체산화물 연료전지(reversible solid oxide fuel cell)(R-SOFC)로서 사용될 수 있는 전기화학 모듈에서 사용된다. 기본 구성에서, 전기화학 모듈의 전기화학 활성셀(electrochemically active cell)은 가스 투과성(gas-permeable) 애노드(anode)와 가스 투과성 캐소드(cathode) 사이에 배치된 기밀(氣密) 고체상태 전해질(gastight solid-state electrolyte)을 포함한다. 여기서 애노드, 전해질 및 캐소드와 같은 전기화학 활성 부품들은 자주 비교적 얇은 층들로 설계된다. 그 결과 필요한 기계적 지지 기능은 예를 들면 그 경우 상응하는 두께로 각각 설계되는 전해질, 애노드 또는 캐소드와 같은 전기화학 활성층들 중 하나에 의해(이들 경우들에서, 시스템은 전해질-, 애노드- 또는 캐소드-지지된 전지로서 각각 지칭된다) 또는 예를 들면 세라믹 또는 금속 지지 기판과 같은 이들 기능층들로부터 분리되어 설계된 부품에 의해 제공될 수 있다. 후자의 접근법의 경우에, 분리되어 설계된 금속 지지 기판의 경우, 시스템은 금속 기판-지지 전지(metal substrate-supported cell)(MSC; 금속 지지 전지(metal-supported cell)으로서 지칭된다. MSC의 경우, 두께가 감소하고 온도가 상승함에 따라 그 전기 저항이 떨어지는 전해질은 비교적 얇은 설계로(예를 들면, 2 내지 10 ㎛의 범위의 두께를 갖는) 주어질 수 있다는 사실을 고려할 때, MSC들은 약 600℃ 내지 800℃의 비교적 낮은 작동 온도에서 작동될 수 있다(반면에 예를 들면 전해질 지지 전지들은 어떤 경우 1000℃까지의 작동 온도에서 작동된다). 그들의 특정 이점들 때문에, MSC들은 특히 예를 들면, 승용차 또는 상용차에 전기 공급을 위하는 것 같은 이동식 적용들을 위해 적합하다 (APU - auxiliary power unit(보조 동력 장치)).
전기화학 활성셀 유닛(electrochemically active cell units)은 통례로 플레이너 개별 요소들로 설계되며, 이들은 적층물(stack)을 형성하기 위하여 대응 (금속) 하우징 부품들(예를 들면, 인터커넥터, 프레임 패널, 가스 라인들 등)과 관련하여 층층히 배치되며, 전기적으로 직렬로 접촉된다. 대응 하우징 부품들은, 적층물의 개별 셀들에서, 각 경우 서로 분리되어 공정 가스들의 공급을 가져오며 - 연료 전지의 경우, 연료의 애노드로의 공급 그리고 산화제의 캐소드로의 공급을 가져오며 - 그리고 또한 전기화학적 반응에서 형성된 가스들의, 애노드측 및 캐소드측에서의 제거를 가져온다.
단일의 전기화학 셀을 기초로, 공정 가스 공간이 각 경우 적층물 내의 전해질의 양측에 형성된다. 적층물은 밀폐된 구조로 구성될 수 있으며, 각 경우 전해질 및 대응 하우징 부품들에 의해 (인터커넥터, 선택적으로 또한 프레임 패널에 의해 그렇지 않으면, MSC들의 경우, 지지 기판의 에지 영역에 의해) 접하는 2개의 공정 가스 공간들은 기밀(gastight) 방식으로 밀봉된다. 적층물을 위해 개방된 구조를 구현하는 것이 또한 가능하며, 이 경우 단지 1개의 공정 가스 공간만이 기밀 방식으로 밀봉되며, 연료 전지의 경우, 예를 들면, 연료가 공급되며 및/또는 반응 생성물이 인출되는 애노드측 공정 가스 공간, 반면에 산화제(산소, 공기)는, 예를 들면, 적층물을 통해 자유롭게 흐른다. 예를 들면 프레임 패널, 인터커넥터에 통합될 수 있는 그렇지 않으면 MSC들의 경우 지지 기판의 에지 영역으로 통합될 수 있는 가스 통로 개구들은 각각 여기서 밀봉된 공정 가스 공간 내로 그리고 밖으로 공정 가스들을 공급 및 제거하는 역할을 한다. EP 1 278 259 B1은 예로서 MSC를 위한 개방 구조의 적층 배치형태를 기술한다.
적층물의 기능을 위해 다양한 공정 가스 공간들이 서로 신뢰 가능하게 기밀 분리되며 이러한 기밀 분리는 기계적 부하 하에서도 그리고 작동에서 발생하는 주기적으로 요동하는 온도들에서도 유지된다. 특히 적층물의 제조 동안, 모듈들이 서로에 대해 가압되고 있는 동안, 고압 하중들이 에지 영역에서 발생하며, 그리고 이들 하중들은 용접 시임들에서의 편향 및 크래킹의 경우들로 이어질 수 있으며, 이에 의해 기밀 상태를 위태롭게 할 수 있다.
전기화학 활성층들 상으로의 공정 가스들의 균일한 흐름 및, 각각, 형성된 반응 가스들의 균일한 제거는 전기화학 모듈의 효율에 중요하다. 압력 강하는 바람직하게는 단지 작은 강하이다. 적층물 내의 다양한 전기화학 모듈들이 대응 채널 구조물들에 의해 수직 방향으로 공급되는 반면에, 수평 방향으로의 전기화학 모듈 내의 공급은 보통 인터커넥터 내로 통합되는 분배 구조물들에 의해 달성된다. 전기화학 셀 유닛들에 인접한 전기 접촉의 기능을 또한 갖는 인터커넥터들은 이 목적을 위해 양측에 가스 컨덕션 구조물들을 가지며, 그리고 이들 구조물들은 예를 들면 노브 형상(knob-shaped), 리브 형상(rib-shaped), 또는 웨이브 형상(wave-shaped) 설계를 가질 수 있다. 많은 적용들에 대해, 인터커넥터는 적절히 성형된 금속 시트부에 의해 형성되며, 이것은, 적층물 내의 다른 부품들과 유사하게, 중량 최적화를 위해 가능한 한 극도로 얇다. 특히 에지 영역에서, 결합 동안 또는 적층물의 오퍼레이션에서 발생하는 유형의 기계적 응력들의 경우, 이러한 얇은 구성은 변형의 경우들로 쉽게 이어질 수 있으며, 따라서 필요한 기밀 상태의 면에서 극도로 유해할 수 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 전기화학 모듈의 공정 가스 공간의 기밀 상태가 오랜 사용 기간에 걸쳐 보장되며 심지어 기계적 부하 및 온도 요동 하에서도 보장되는 전기화학 모듈 및 전기화학 모듈의 공정 가스 공간 내의 사용을 위한 몰딩의 비용 효율적인 제공에 있다. 전기화학 모듈의 앞으로 나아가는 발전들은 또한 유리한 가스 안내 특성들에 의해 구별될 수 있으며; 환언하면, 목적은 공정 가스 공간 내의 공정 가스들의 압력의 극도로 균일한, 작은 강하를 달성하여, 평평한 전기화학 셀 유닛에 걸친 공정 가스들의 분배가 가능한 균일하게 하는 것이다.
상기 목적은 청구항 제1항에 따르는 몰딩, 청구항 제12항에 따르는 몰딩의 이용, 및 청구항 제13항에 따르는 전기화학 모듈에 의해 달성된다. 유리한 개선예들은 종속항들에 기재된다.
본 발명의 몰딩(moulding)은 고온 연료전지로서 또는 고체산화물 연료전지(SOFC)로서, 고체산화물 수전해전지(SOEC; solid oxide electrolyser cell)로서, 그리고 또한 리버서블 고체산화물 연료전지(R-SOFC)로서 사용될 수 있는 전기화학 모듈을 위해 사용된다. 이러한 종류의 전기화학 모듈의 기본 구성은 적어도 하나의 전기화학 활성층(electrochemically active layer)을 갖는 층 구조(layer construction)를 가지며 또한 지지 기판(support substrate)을 포함할 수 있는 전기화학 셀 유닛(electrochemical cell unit)을 특징으로 한다. 여기서 전기화학 활성층들은 그 중에서도 특히 애노드, 전해질, 또는 캐소드 층을 지칭하는 것으로 이해되며, 층 구조는 선택적으로 추가의 층들을(예를 들면 전해질과 캐소드 사이의 세륨-가돌리늄 옥사이드로 제조된) 또한 포함할 수 있다. 모든 전기화학 활성층들이 여기에 존재해야 하는 것은 아니며; 대신에, 층 구조는 단지 1개의 전기화학 활성층(예를 들면 애노드), 바람직하게는 2개의 전기화학 활성층들(예를 들면 애노드 및 전해질)을 또한 가질 수 있으며, 추가의 층들, 특히 전기화학 셀 유닛을 완성하기 위한 층들은 후속할 때까지 적용될 수 없다. 전기화학 셀 유닛은 전해질 지지 셀, 애노드 지지 셀 또는 캐소드 지지 셀로서 설계될 수 있다(셀에 그 이름을 주는 층은 더 두꺼운 구성을 가지며 기계적으로 하중 지지 기능을 맡는다). 금속 기판 지지형 전지(metal substrate-supported cell)(MSC)의 경우에서, 본 발명의 바람직한 실시형태에 따르면, 층 적층물(layer stack)은 가스 투과성 중앙 영역에서 전형적으로 170 ㎛ 내지 1.5 mm 범위의, 특히 250 ㎛ 내지 800 ㎛ 범위의 바람직한 두께를 갖는 다공성 플레이트형 금속 지지 기판(porous, plate-shaped, metallic support substrate) 상에 배치된다. 이 경우 지지 기판은 전기화학 셀 유닛의 일부를 형성한다. 층 적층물의 층들은 공지된 방법으로 바람직하게는 PVD(PVD: 물리 기상 증착(physical vapour deposition))에 의해, 예를 들면 스퍼터링에 의해, 및/또는 예를 들면 화염 용사 또는 플라즈마 용사와 같은 열코팅법들에 의해, 및/또는 예를 들면 스크린 프린팅, 습식 분말 코팅 등과 같은 습식화학법들에 의해 도포된다(applied); 전기화학 셀 유닛의 전체 층 구조의 구현을 위해, 이들 방법들 중 2개 이상이 조합되는 것이 또한 가능하다. 통례로, 애노드는 지지 기판 바로 다음에 있는 전기화학 활성층이며, 반면에 캐소드는 지지 기판으로부터 먼 전해질의 측에 형성된다. 그러나, 대안으로 2개의 전극들의 역배치도 또한 가능하다.
(MSC의 경우, 예를 들면, 이트륨 옥사이드로 충분히 안정화된 니켈 및 지르코늄 디옥사이드로 구성되는 복합물로 형성되는) 애노드뿐만 아니라 (MSC의 경우, 예를 들면, (La,Sr)(Co,Fe)O3)와 같은 혼성 전도성(mixed conductivity)을 갖는 페로브스카이트(perovskite)들로 형성된) 캐소드도 가스 투과성(gas-permeable) 설계를 갖는다. 산소 이온들에 대해서는 전도성이지만 전자들에 대해서는 전도성이 아닌 금속 산화물로 제조된 고체 세라믹 재료(예를 들면 이트륨 옥사드로 충분히 안정화된 지르코늄 디옥사이드)를 포함하는 기밀 고체 전해질이 애노드와 캐소드 사이에 형성된다. 대안으로, 고체 전해질은 또한 양성자들에 대해 전도성일 수 있으며, 이것은 보다 최근 세대의 SOFC들(예를 들면, 금속 산화물의 고체 전해질, 특히 바륨-지르코늄 옥사이드, 바륨-세륨 옥사이드, 란탄-텅스텐 옥사이드 또는 란탄-니오븀 옥사이드)과 관련된다.
전기화학 모듈은 추가적으로 적어도 하나의 금속성, 기밀 하우징을 가지며, 이것은 전기화학 셀 유닛과 함께 기밀 공정 가스 공간을 형성한다. 전기화학 셀 유닛의 영역에서, 공정 가스 공간은 기밀 전해질(gastight electrolyte)에 의해 경계를 접한다. 반대측에서, 공정 가스 공간은 통례로 인터커넥터에 의해 접하며, 이것은 본 발명의 목적을 위해 또한 하우징의 일부인 것으로 고려된다. 인터커넥터는, 선택적으로 공정 가스 공간의 경계의 나머지를 형성하는 추가적인 하우징 부품들, 특히 둘러싸는 프레임 패널 등과 조합으로, 전기화학 셀 유닛의 기밀 요소에 기밀 방식으로 연결된다. MSC들의 경우, 인터커넥터의 기밀 부착은 바람직하게는 추가적인 하우징 부품들을 통해 납땜 연결 및/또는 용접 연결에 의해 달성되며, 예들은 둘러싸는 프레임 패널들이며, 이들은 차례로 기밀 방식으로 지지 기판에 연결되며 따라서 기밀 전해질과 함께 기밀 공정 가스 공간을 형성한다. 전해질 지지 셀(electrolyte-supported cells)의 경우, 상기 부착이 소결 연결에 의해 또는 밀봉제(예를 들면 유리 땜납(glass solder))의 도포에 의해 발생할 수 있다.
본 발명과 관련하여 "기밀(gastight)"은 특히 충분한 기밀 상태에 대한 누설율(leakage rate)이 표준으로 < 10-3　hPa*dm3/cm2s인 것을 의미한다 (hPa: hectopascal, dm3: cubic(입방) decimetre, cm2: square(제곱) centimetre, s: second)(차압(pressure difference) dp = 100 hPa에서 Dr. Wiesner, Remscheid로부터의 Integra DDV 기기를 사용한 압력증가법에 의해 공기 하에서 측정됨).
하우징은 전기화학 셀 유닛의 적어도 일측에서 전기화학 셀 유닛의 영역을 넘어 연장되며 그리고, 공정 가스 공간의 하위 공간(sub-space)으로서, 전기화학 셀 유닛에 개방된 공정 가스 컨덕션 공간을 형성한다. 따라서 공정 가스 공간은 (이론적으로) 2개의 하위 영역들로, 전기화학 셀 유닛의 층 구조 바로 아래의 내부 영역으로, 그리고 상기 내부 영역을 둘러싸는 공정 가스 컨덕션 공간으로 세분된다.
공정 가스 컨덕션 공간의 영역에는 공정 가스들의 공급 및/또는 제거의 기능을 하는 하우징 내에 구성된 가스 통로 개구들이 있다. 가스 통로 개구들은 예를 들면 인터커넥터의 에지 영역 내로 그리고 둘러싸는 프레임 패널들과 같은 하우징 부품들 내에 통합될 수 있다.
공정 가스 공간의 내부 영역 내의 전기화학 셀 유닛의 공급은 바람직하게는 인터커넥터 내로 통합되는 분배 구조물들에 의해 발생한다. 인터커넥터는 바람직하게는 예를 들면 노브 형상(knob-shaped), 리브 형상(rib-shaped), 또는 웨이브 형상(wave-shaped) 설계를 갖는 대략적으로 성형된, 금속 시트부에 의해 구성된다.
SOFC로서 전기화학 모듈의 작동에서, 애노드에는 인터커넥터의 분배 구조물들과 가스 통로 개구를 통해 연료(예를 들면, 수소 또는 선택적으로 완전히 또는 부분적으로 사전에 개질된 메탄, 천연가스, 바이오가스 등과 같은 종래의 탄화수소들)가 공급되며, 상기 연료는 거기서 촉매 반응으로 산화되며 전자들을 배출한다. 전자들은 연료 셀 밖으로 안내되며 전기 컨슈머(electrical consumer)를 통해 캐소드로 흐른다. 캐소드에서, 산화제(예를 들면, 산소 또는 공기)는 전자들을 받아들임에 의해 환원된다. 전기 회로는 - 산소 이온들에 대해 전도성인 전해질의 경우 - 진해질에 의해 캐소드에서 형성된 산소 이온들의 애노드로의 흐름 및 대응 경계면(interface)들에서의 연료와 반응에 의해 폐쇄된다.
고체산화물 수전해전지(solid oxide electrolysis cell)(SOEC)의 작동에서, 산화환원 반응이 전류를 사용하여 강제되며 - 예를 들면, 물의 수소와 산소로의 전환. SOEC의 구성은 상술한 바와 같이 SOFC의 구성에 본질적으로 대응되며, 캐소드와 애노드의 역할이 바뀐다. 리버서블 고체산화물 연료전지(reversible solid oxide fuel cell)(R-SOFC)는 SOEC로서 또는 SOFC로서 작동될 수 있다.
본 발명에 따르면 전기화학 셀 유닛과 하우징으로부터 분리된 부품으로서 설계되는 몰딩(moulding)이 제공된다. 몰딩은 분말 야금에 의해 제조되며 따라서, 예를 들면, 에지에서 및/또는 표면 상에서 압착 또는 국소 용융에 의해 후처리되는 경우, 다공성 또는 적어도 부분적으로 다공성이다. 다공성 몰딩의 사용을 통해 비슷한 기계적 특성들을 얻으면서 고체 부분에 대한 결정적인 중량 절감을 이루는 것이 가능하다. 몰딩은 바람직하게는 평평하며 주된 범위의 하나의 평면을 갖는 평평한 바디를 지닌다. 본 발명에 따르면, 몰딩은 공정 가스 컨덕션 공간의 내부의 배치구조에 적응되며; 환언하면, 그 형상은 공정 가스 컨덕션 공간의 내부에 적응된다. 전기화학 모듈의 작동에서, 몰딩은 공정 가스 컨덕션 공간 내부에, 유리하게는 완전히 공정 가스 컨덕션 공간 안에, 즉 완전히 전기화학 셀 유닛의 층 구조 바로 아래의 영역 외부의 공정 가스 공간 내에 배치된다.
몰딩은 유리하게는 그 상측이 공정 가스 컨덕션 공간의 상부 하우징부에 대해 놓이며 그리고 그 하측이 공정 가스 컨덕션 공간의 하부 하우징부에 대해 놓인다. 따라서 몰딩의 두께는 여기서 공정 가스 컨덕션 공간의 공간 내부 높이에 대응한다. 상부 및 하부 하우징 벽들은 결과적으로 적층 방향을 따라 공정 가스 컨덕션 공간의 영역에 지지된다.
전기화학 모듈을 위한 상기 몰딩의 사용은 많은 면들에서 유리하다.
중요한 과제로서, 몰딩은 기계적 지지 기능을 한다. 이미 위에서 나타낸 바와 같이, 평평한 몰딩은 스페이서이며 지지 요소로서 작용하며, 하우징의 에지 영역이 프레싱 압력의 인가 하에서 압축되는 것을 막는다. 따라서 몰딩은 적층 및 적층물을 형성하기 위한 개별 모듈들의 후속하는 압착 동안 발생하는 유형의 그리고 이들 하중들의 인접 모듈로의 전달의 수직 방향으로의(전기화학 모듈들의 적층 방향으로의) 기계적 하중들을 수용할 수 있다.
또한, 몰딩은 전기화학 모듈의 에지 영역의 기계적 강화를 형성한다. 몰딩의 평평한 설계의 관점에서, 하우징 에지 영역의 휨강성 및 비틀림강성이 상당히 증가되며 따라서 하우징 에지 영역은 편향(굴절) 및 다른 변형들의 경우들로부터 보호된다. 그 결과 모듈의 에지 영역에서 기밀 상태의 면에서 실제로 종종 약한 지점들을 나타내는 개별 하우징 부품들 및/또는 전기화학 셀 유닛 사이의 용접 시임에서 또는 다른 연결 점들에서 - 예를 들면, 납땜 또는 소결 연결 점들에서 - 추가적인 응력들을 피하는 것이 가능하다.
이들 기계적 기능들에 추가로, 몰딩은, 유리한 개선예들에서, 공정 가스 컨덕션 공간 내에서 가스의 안내(유도)를 향상시키는 역할을 한다. 가스의 안내를 최적화시키기 위해, 유입하는 가스를 가스 통로 개구들을 통해 공정 가스 공간의 내부 영역으로, 인터커넥터의 가스 안내 구조물로 운송하기 위해, 그리고, 각각, 유출 가스를 공정 가스 공간의 내부 영역에서 밖으로 이어지는 가스 통로 개구들로 안내하기 위해, 몰딩에 설계된 가스 안내 구조물들이 있을 수 있다. 여기서 가스 안내 구조물들은 몰딩이 가스 분배기 기능 또는 가스 수집기 기능을 수행하는지 여부에 따라서 설계가 다를 수 있다.
하나의 바람직한 실시형태에서, 연속적인 가스 통로 개구들이 몰딩 내로 통합된다. 여기서 몰딩은 몰딩의 가스 통로 개구들이 공정 가스 컨덕션 공간(하우징)의 가스 통로 개구들 내로 열려지며 수직으로 연속적인 가스 채널이 적층물 내에 형성되도록 전기화학 모듈 내에 배향된다. 전기화학 셀 유닛으로 가스의 흐름을 가능하게 하기 위해, 가스 통로 개구에서 내측 공정 가스 공간을 향하는 측부 에지까지의 주된 범위의 평면에서 적어도 하나의 방향으로 가스 투과성(gas-permeable)이다. 이러한 목적을 위해, 몰딩은, 일반적으로 또는 적어도 이 방향으로, 개방된, 연속적인 다공성(투과성)(porosity)을 가질 수 있다. 가스 흐름을 최적화시키기 위하여, 몰딩의 가스 투과성(permeability)(다공성(porosity))이 여기서 공간적으로 변화할 수 있으며, 예를 들면, 다공성의 단계적 차이에 의해 또는 몰딩의 압축(압밀)의 국지적 차이들에 의해(예를 들면 비균일 압착의 결과로서) 상응하게 조절될 수 있다.
대안으로 또는 추가로, 몰딩은 주된 범위의 평면을 따라 적어도 하나의 채널을 가질 수 있으며, 이에 의해 가스의 훨씬 더 통제된 스티어링, 및 더 높은 가스 처리속도를 가능하게 한다. 더 좋은 가스 분배 및 더 높은 가스 처리속도를 위해, 유리하게는 복수의 채널들이 제공된다. 채널 또는 채널들은 바람직하게는 표면적(표재성)으로 형성되며 예를 들면 대응 구조물에 의한 밀링, 프레싱 또는 롤링에 의해 몰딩의 표면으로 통합될 수 있다. 본 출원의 목적을 위해, 폐쇄된 다공성 및 가스 통로 개구로부터 측부 에지까지 진행하는 표재성 채널 구조를 갖는 다공성 몰딩은 가스 통로 개구로부터 측부 에지까지 가스 투과성인 것으로 또한 고려된다. 채널 또는 채널들이 몰딩의 전체 두께에 걸쳐 적어도 부분적으로 연장되며, 따라서 채널들이 단지 표재성으로(표면적으로)만 형성되지는 않는 것을 또한 생각할 수 있다. 높은 가스 처리속도는 상기 실시형태의 경우 유리하지만, 몰딩이 단일 부품이며 떨어지지 않는다는 것을 명심해야 한다. 이를 방지하기 위하여, 전체 두께에 걸쳐 연장되는 채널들은 그 코스에 걸쳐 표재성 채널 구조물들 또는 다공성 구조물들로의 전이를 경험할 수 있다.
유동 특성들을 향상시키기 위하여, 채널들의 형상은 다양한 접근법들에 의해 최적화될 수 있다:
하나의 바람직한 실시형태에서, 채널 또는 채널들은 가스 통로 개구로부터 내측 공정 가스 공간을 향하는 몰딩의 측부 에지까지 연속적으로 연장된다. 이러한 방식으로 높은 가스 처리속도 및 낮은 압력 강하가 달성될 수 있다.
또 다른 실시형태에 따르면, 가스 통로 개구의 영역에서 가스 통로 개구로부터 반경방향으로 또는 실질적으로 반경방향으로 외향으로 연장되는 채널 또는 채널들이 제공된다. 여기서 반경방향으로는 채널에 대한 로컬 접선이 채널의 개구의 영역에서 가스 통로 개구의 중심점을 통해 가스 통로 개구로 진행하는 것을 의미한다(비원형 가스 통로 개구들의 경우 기하학적 중점). 실질적으로 반경방향으로는 정확히 반경방향으로부터 편차가 최대 +/-15°인 것을 의미한다.
공정 가스 공간의 내부에서 인터커넥터의 분배 구조물들로의 또는 이로부터 멀어지는 균일한 유동을 얻기 위하여, 채널들은 내측 공정 가스 공간을 향하는 측부 에지에서 서로에 대해 평행하게 또는 실질적으로 평행하게 개방될 수 있다. 서로에 대해 평행하게는 측부 에지에서 다양한 채널들에 대한 로컬 접선들이 서로에 대해 평행하게 진행하는 것을 의미하며 또는 - 이들이 서로에 대해 실질적으로 평행한 경우는 - +/-10°의 각도 이하만큼 다른 것을 의미한다. 측부 에지에서, 개별 채널들은 바람직하게는 서로 등거리이며 측부 에지에 걸쳐 균일하게 분포된다.
하나의 유리한 실시형태에서, 공정 가스들의 균일한 분배 및/또는 제거를 위한 추가 수단으로서, 채널의 단면적이 채널 길이에 비례하여 증가하는 복수의 채널들이 제공된다. 따라서, 긴 채널 길이에 걸친 큰 압력 강하는 채널의 큰 단면적에 의해 보상된다.
하나의 유리한, 유동-최적화된 개선예에 따르면, 복수의 채널들이 가스 통로 개구로부터 떨어져 별 형상으로 연장되며, 내측 공정 가스 공간을 향하는 측부 에지로 개방된다. 가스 통로 개구로부터 내측 공정 가스 공간에서 원래 멀어지는 쪽을 향하는 방향으로 분기되는 채널들은 이 경우 내측 공정 가스 공간의 방향으로 향하는 측부 에지로 원호 형태로 재배향된다.
유리하게는, 몰딩은 복수의 가스 통로 개구들을 가지며, 이로부터 각 경우 가스 안내 구조물들이 몰딩의 측부 에지로 분기되며, 에지는 내측 공정 가스 공간을 향한다. 이것은 내측 공정 가스 공간으로의 효율적인 그리고 균일한 공급을 가능하게 한다.
다공성 몰딩은 나머지 측부 에지 영역들에 대해 기밀 방식으로 가압될 수 있으며, 나머지 측부 에지 영역들은 전기화학 셀 내의 배치구조에서는 내측 공정 가스 공간을 향하지 않는데, 왜냐하면 전기화학 모듈의 작동에서는 이들 방향들로 가스 흐름이 필요하지 않기 때문이다.
본 발명의 몰딩은 전기화학 모듈의 나머지 부품들로부터 분리 제조되며, 바람직하게는 분말 야금에 의해 제조된다. 몰딩은 바람직하게는 설계가 모노리식(monolithic)이며, 즉 일체로 제조되며, 이것은 서로 연결되는 복수의 부품들을 포함하지 않는 것을 의미하며, 심지어 경우에 따라 융합 접합(예를 들면 땜납, 용접 등)에 의해 서로 연결되는 복수의 부품들을 포함하지 않는 것을 의미한다. 분말 야금에 의한 일체의 제조는 몰딩의 미세구조(microstructure)로부터 분명하다. 몰딩의 제조를 위한 출발물질로서 역할은 금속함유 분말, 바람직하게는 예를 들면 Cr 및 Fe 부분이 전체로서 적어도 50중량%, 바람직하게는 전체로서 적어도 80중량%, 더욱 바람직하게는 적어도 90중량%인 것을 의미하는 Cr(크롬) 및/또는 Fe(철)에 기초한 재료 조합의 분말과 같은 부식 안정적 합금의 분말이다. 몰딩은 이 경우 페라이트계 합금으로 구성된다. 몰딩은 바람직하게는 분말 야금에 의해, 출발 분말의 프레싱에 의해 공지된 방식으로, 선택적으로 유기 바인더들(organic binders)의 첨가, 및 후속하는 소결 작업에 의해 제조된다.
몰딩이 MSC에서 사용되는 경우, 몰딩은 바람직하게는 MSC의 지지 기판과 동일한 재료로 구성된다. 이것은 유리한데 왜냐하면 이 경우 열팽창이 동일하며 온도로 인한 응력이 없기 때문이다.
전기화학 셀 유닛(MSC의 경우 금속 기판을 포함)의 다른 능동 요소들로부터 몰딩의 분리 아키텍쳐(구성) 및 따라서 분리 제조는 많은 면들에서 이점을 갖는다. 첫째, 그것은 유연성(flexibility)을 제공하며, 각각의 부품들은 예를 들면 상이한 다공성의 설정에 의해, 특별한 요건을 위해 서로 독립적으로 최적화될 수 있다. 둘째, 전기화학 셀 유닛의 제조는 단순화되며 보다 경제적이 되는데, 왜냐하면 에지에서의 가스 분배 구조물을 또한 고려할 필요가 없으므로 상기 유닛이 덜 복잡하기 때문이다. 셋째, 이것은 또한 몰딩의 제조에서 유리한데 왜냐하면 몰딩은 - 소결 작업 후 전기화학 활성층들로 추가적으로 코팅되는 MSC의 금속 기판과는 달리 - 열적 후처리가 더 이상 수행될 필요가 없기 때문이다. 따라서 몰딩은 높은 단부-컨투어 정확성으로 제조될 수 있다.
이미 언급된 바와 같이, 본 발명의 몰딩은 전기화학 모듈에서, 특히 예를 들면 EP 2174371 B1에서 기술된 바와 같은 MSC에서의 사용을 발견한다. 하나의 바람직한 실시형태에서, 전기화학 모듈은 공정 가스들의 공급 및 제거를 위해 각각 다르게 설계되는 몰딩들을 갖는다. 이 경우, 몰딩들은 사용된 재료, 그들의 형상, 다공성, 채널 구조들과 같은 형성된 가스 안내 구조물들의 형상 등의 면에서 다를 수 있다. 예를 들면, 후방 확산을 방지하기 위하여, 가스를 제거하기 위해 사용된 몰딩의 다공성은 가스를 공급하기 위해 사용된 몰딩의 다공성보다 낮을 수 있다.
몰딩은 바람직하게는 융합 연결에 의해 - 예를 들면 하우징에 스폿 용접됨에 의해 전기화학 모듈에 고정된다. 이 경우에도, 몰딩이, 모듈 내로 설치 시, 전기화학 셀의 다른 부품에 융합 결합되는 경우, 이것은 본 발명의 목적을 위해 전기화학 셀로부터 분리 형성되는 부품을 구성하는 것으로 여겨진다는 것을 주목할 수 있다.
위에 나타낸 변형 실시형태들에서, 다공성 몰딩은 기계적 지지 기능을 가지며 공정 가스 컨덕션 공간 내의 가스의 유동을 향상시키는 역할을 한다. 하나의 유리한 개선형태에서, 공정 가스들의 조작처리를 위해 그 촉매 및/또는 반응 특성들을 향상시키기 위하여 다공성 몰딩은 그 표면에서 추가적으로 기능화된다; 환언하면, 표면들의 적절한 가능화를 통해, 공정 가스들의 조작처리를 발생시키는 것이 가능하다(반응물측에서의 공정 가스들의 처리 및/또는 생성물측에서의 후처리). 촉매 및/또는 반응 특성들을 갖는 기능화의 경우, 다공성 몰딩의 사용은 유리한데, 왜냐하면 공정 가스가 흘러 지나감에 따라 공정 가스와 접촉하게 되는 표면은 상당히 더 크며, 그리고, 상응하게, 고체(solid) 부품과 비교하여 다공성 부품의 경우 더욱 반응하기 쉽다.
SOFC에서의 이용에서, 예를 들면, 공정 가스는 기능화된 몰딩에 의해 반응물측에서 추가적으로 개질될 수 있으며(탄소 함유 연료 가스가 일산화탄소와 수소의 혼합물을 포함하는 합성 가스로 전환되는 것을 의미) 및/또는 황 또는 염소와 같은 불순물들을 제거하기 위해 정화될 수 있다. 생성물측에서, 적절히 기능화된 몰딩은 예를 들면 휘발성 크롬을 제거하기 위한 정화에 기여할 수 있다.
다공성 몰딩의 기능화는 공정 가스와 촉매적으로 및/또는 반응적으로 작용하는 물질을 표면 코팅으로서 도포함에 의해 및/또는 몰딩의 재료 내로 도입함에 의해 달성될 수 있다. 따라서 촉매 및/또는 반응 물질은 소결된 몰딩의 제조를 위한 실제 출발 분말에 혼합될 수 있으며("alloyed in") 및/또는 코팅 과정에 의해 소결 작업 후 개방 기공들을 갖는 몰딩의 표면에 도포될 수 있다. 이러한 코팅 과정은 당업자에게 알려진 통례의 방법들에 의해 수행될 수 있으며, 예를 들면 기체 상태로부터의 다양한 증착 방법들(물리 기상 증착, 화학 기상 증착)에 의해, 딥 코팅(부품이 해당 기능 물질을 포함하는 용융물에 의해 함침되는 또는 침투되는)에 의해, 또는 (특히 세라믹 재료를 위한) 서스펜션 또는 페이스트의 도포를 위한 방법에 의해 수행될 수 있다. 표면 확장의 목적을 위해 다공성 표면 구조가 코팅 과정 동안 유지되는 경우 유리하다 - 즉, 다공성 표면은 상위층으로 오버레이 되는 것이 아니라, 주로 단지 다공성 구조의 내면만이 코팅된다.
철 및/또는 크롬에 기초한 합금으로부터 분말 야금에 의해 제조된 몰딩을 사용하는 경우, 이하의 재료들을 갖는 기능화는 적절한 것으로 발견되었다: 공정 가스를 처리하기 위한 반응물측에서 다음이 사용된다:
연료 가스의 촉매 개질을 위해: 니켈, 백금, 팔라듐, 및 NiO와 같은 이들 금속들의 산화물;
황 및/또는 염소를 제거하기 위한 반응물 가스를 세정하기 위해: 니켈, 코발트, 크롬, 스칸듐 및/또는 세륨;
산소에 대해 반응물 가스를 정화하기 위해: 크롬, 구리 및/또는 티타늄, 티타늄은 동시에 또한 탄소에 관하여 유지 효과를 지님.
공정 가스의 후처리를 위한 생성물측에서 다음이 사용된다:
휘발성 크롬 이온들에 관한 정화를 위한 게터 구조물들: 예를 들면 Cu-Ni-Mn 스피넬과 같은 산화 세라믹;
산소에 관하여 생성물 가스를 정화하며 후방 확산을 방지하기 위해: 티타늄, 구리 또는 아화학량론적 스피넬 화합물.
본 발명의 추가 이점들은 첨부된 도면들을 참조로 예시적인 실시형태들의 이하의 기술에서 명백하게 될 것이며, 도면들에서는 본 발명의 도시의 목적을 위해, 크기 비율들은 항상 정확히 축척으로 주워지지는 않는다. 다양한 도면들에서, 동일한 참조부호들은 부품들을 매칭시키기 위해 사용된다.
본 발명은 전기화학 모듈의 공정 가스 공간의 기밀 상태가 오랜 사용 기간에 걸쳐 보장되며 심지어 기계적 부하 및 온도 요동 하에서도 보장되는 전기화학 모듈 및 전기화학 모듈의 공정 가스 공간 내의 사용을 위한 몰딩의 비용 효율적인 제공을 한다. 전기화학 모듈의 앞으로 나아가는 발전들은 또한 유리한 가스 안내 특성들에 의해 구별될 수 있으며; 환언하면, 효과는 공정 가스 공간 내의 공정 가스들의 압력의 극도로 균일한, 작은 강하를 달성하여, 평평한 전기화학 셀 유닛에 걸친 공정 가스들의 분배가 가능한 균일하게 한다는 것이다.
도 1a는 전기화학 모듈에서 사용을 위한 모듈의 제1 실시형태를 사시도로 도시하며;
도 1b는 도 1a의 몰딩을 평면도로 도시하며; 그리고
도 1c는 도 1a의 몰딩을 측면도로 도시하며;
도 2a는 본 발명의 몰딩들이 없는 종래기술에 따르는 3개의 전기화학 모듈들을 갖는 적층물을 단면도로 도시하며;
도 2b는 도 1a에 따르는 몰딩을 각각 갖는 3개의 전기화학 모듈들을 갖는 적층물을 단면도로 도시하며;
도 2c는 도 1a에 따르는 몰딩을 갖는 도 2b로부터의 전기화학 모듈을 분해도로 도시하며(여기서 도 2a 및 도 2b의 모듈들과 비교하여, 도 2c의 전기화학 모듈은 채널들의 보다 양호한 가시성을 위해 뒤집어 도시되었음을 유념해야 한다);
도 3a는 전기화학 모듈에서 사용을 위한 몰딩의 제2 실시형태를 사시도로 도시하며;
도 3b는 도 3a의 몰딩을 평면도로 도시한다.
도 1a는 전기화학 모듈(electrochemical module)(20)에서 사용을 위한 몰딩(moulding)(10)의 제1 실시형태를 사시도로 도시한다. 전기화학 모듈(20) 내의 몰딩(10)의 배치구조는 도 2b 및 도 2c에 도시된다. 도 1b는 몰딩(10)을 평면도로 도시하며, 이것은 전기화학 모듈(20)의 배치구조에서 공정 가스 공간의 내부를 향하는 측부(A)로부터의 측면도로 도 1c에 도시된다. 몰딩(10)은 분말 야금에 의해 제조되었으며 따라서 다공성이다. 몰딩은 평평하며 주된 범위의 하나의 평면을 갖는 평평한 바디를 갖는다. 이것은 복수의 가스 통로 개구들(11)을 가지며 - 도시된 변형예에서, 3개의 중앙 가스 통로 개구들(11) - 이를 통해 공정 가스가 공급되며 그리고, 각각, 전기화학 모듈의 작동에서 제거된다. 채널들(12)은 가스 통로 개구들의 각각으로부터 전기화학 모듈의 배치구조에서 전기화학 모듈의 내측 공정 가스 공간을 향하는 몰딩의 측부 에지(A)까지 별 형상으로 연장된다. 가스 통로 개구(11)로부터 원래 내측 공정 가스 공간에서 멀어지는 방향으로 분기되는 채널들은 여기서는 내측 공정 가스 공간의 방향으로 측부 에지(A)로 원호 형태로 재배향된다. 개별 채널들(12)은 가스 통로 개구로부터 측부 에지(A)로 연속적으로 연장되며, 이에 의해 효율적인 가스 스티어링 및 공정 가스 컨덕션 공간 내의 낮은 압력 강하를 가능하게 한다.
추가적으로, 가스 통로 개구(11)에서 측부 에지(A)의 방향으로, 몰딩(10)은 가스 투과성, 개방 기공 구조를 갖는다 (환언하면, 개별 인접 기공들 사이의 가스 교환이 가능하다). 다른 측 에지들에서, 몰딩은 함께 가압되며(13) 따라서 이들 방향들로 가스에 대해 불투과성이다.
전기화학 모듈의 작동에서, 공정 가스는 가스 통로 개구들(11)에서 채널들(12) 및 기공들을 통해 몰딩의 측부 에지(A)로 흐르며, 이로부터 이것은 내부 공정 가스 공간 내로 흐른다. 가스의 흐름은 또한 반대방향일 수 있다.
채널의 수 및 기하학적 구조는 내측 공정 가스 공간으로의 공급의 균일성을 최대화시키기 위해 최적화된다. 이 목적을 위해, 측부 에지(A)에서, 인접한 채널들 사이의 거리는 대략 같으며, 따라서, 이들이 개방되는 경우, 채널들은 측부 에지에 걸쳐 균일하게 분포된다. 또한, 본 예시적인 실시형태에서, 채널들은 측부 에지(A)에서 대략 직각으로 개방되며; 따라서, 이 영역에서, 채널들은 국부적으로 서로 실질적으로 평행하게 진행한다.
도 1c에서 볼 수 있는 바와 같이, 채널들은 표재성으로(표면적으로) 구성되며 그들의 단면적은 서로 다르다. 채널의 단면적은 그 길이에 걸쳐 실질적으로 일정하지만, 가스 통로 개구(11)에서 측부 에지(A)까지 채널의 길이에 따라 더 크도록 선택된다. 이것은 또한 공정 가스 공간의 내부에서의 인터커넥터의 분배 구조물들로의 흐름 및 분배 구조물들로부터의 제거의 최대 균일성을 달성하기 위한 조치이다.
도 2a는 본 발명의 몰딩들이 없는 종래기술에 따르는 3개의 전기화학 모듈들을 갖는 적층물을 도시한다. 전기화학 모듈(20)에서의 몰딩의 배치구조가 도 2b 및 도 2c에 도시된다. 도 2a 및 도 2b는 각각 차곡차곡 적층된 3개의 전기화학 모듈들(20)을 갖는 적층물(30)을 통한 단면도를 개략적인 도시로 나타낸다. 전기화학 모듈들(20)은 각각 전기화학 셀 유닛(21)을 가지며 전기화학 셀 유닛은 다공성, 금속 지지 기판(22)으로 구성되며 이것은 분말 야금에 의해 제조되며, 가스 투과성 영역에서 상기 기판(22)에 도포되는 적어도 하나의 전기화학 활성층을 갖는 층 구조(23)를 갖는다. 층 구조(23)를 갖는 지지 기판(22)은 에지에서 기밀 방식으로 함께 가압되며 플레이트형 베이스 구조를 가지며 이것은 변형 실시형태들에서 표면적 확장을 위해 더 작은 길이 스케일에 걸쳐 국부 곡률 - 예를 들면, 웨이브형 디자인 - 을 또한 가질 수 있다. 층 구조 반대편에 있는 지지 기판(22)의 측에는 각 경우 인터커넥터(24)가 배치되며, 인터커넥터는 그것이 지지 기판(22)에 지지되는 영역에서 리브 구조(24a)를 갖는다. 여기서 리브 구조의 종방향은 도 2a 및 도 2b에 있는 횡단면 평면에서 진행한다. 인터커넥터(24)는 전기화학 셀 유닛(21)의 영역을 넘어 연장되며 그 외측 에지에서 전기화학 셀 유닛을 둘러싸는 프레임 패널(25)에 지지된다. 둘러싸는 프레임 패널(25)은 내측 에지에서 전기화학 셀 유닛(21)에 기밀 방식으로 결합되며, 둘러싸는 용접 연결을 통해, 외측 에지에서 인터커넥터(24)에 기밀 방식으로 결합된다. 따라서 프레임 패널(25)과 인터커넥터(24)는 금속성, 기밀 하우징의 구성요소를 형성하며, 이것은 전기화학 셀 유닛(21)과 함께 기밀 공정 가스 공간(26)의 경계를 정한다. 공정 가스 컨덕션 공간(27)은 공정 가스 공간(26)의 하위 공간(sub-space)이며, 전기화학 셀 유닛(21)의 영역 외부의 영역에 걸쳐 연장되며, 전기화학 셀 유닛(21)의 방향으로 개방된다. 공정 가스 컨덕션 공간의 영역에는 공정 가스들의 공급 및/또는 제거를 위해 하우징(프레임 패널 및 인터커넥터)에 형성된 가스 통로 개구들(28)이 있다(도 2a 및 도 2b에는 도시되지 않는데, 왜냐하면 단면이 가스 통로 개구들의 측면으로 취해지기 때문이다). 하우징의 가스 통로 개구들(28)과 몰딩의 가스 통로 개구들(11)은 서로 정렬된다. 적층물 내의 가스의 전도는 대응 채널 구조들에 의해 수직 방향(스택(B)의 적층 방향)으로 일어나며, 대응 채널 구조들은 가스 통로 개구들의 영역에 통상적으로 분리 인레이들(29), 시일들에 의해, 그리고 또한 제어된 밀봉제(예를 들면 유리 땜납(glass solder))의 도포에 의해 형성된다. 따라서 밀봉된 채널 구조들은 수직 방향으로 인접한 전기화학 모듈들의 공정 가스 컨덕션 공간들을 연결한다.
도 2a는 몰딩이 없는 종래기술을 도시하는 반면에, 도 2b 및 도 2c는 전기화학 모듈(20)의 공정 가스 컨덕션 공간(27) 내의 도 1a에 따르는 몰딩의 배치구조를 도시한다. 도 2c에서는, 도 2a 및 도 2b와 비교하여, 전기화학 모듈은 채널들(12)의 보다 양호한 가시성을 위해 뒤집어 도시되었음을 유념해야 한다. 몰딩의 형상은 공정 가스 컨덕션 공간의 내부에 적응된다. 몰딩은 그 상측이 공정 가스 컨덕션 공간의 상부 경계인 프레임 패널(25)에 대해 지지되며, 그리고 그 하측이 공정 가스 컨덕션 공간의 하부 경계인 인터커넥터(24)에 대해 지지된다. 평평한 접촉부는 각 경우 유리하게는 그 상측 및/또는 그 하측에 있다. 따라서 그 두께는 공정 가스 컨덕션 공간(27)의 공간 내부 높이에 대응한다. 표면적으로 형성된 채널들(12)은 몰딩(10)의 하부에 배치된다(도 2c에서, 몰딩은 뒤집어 도시된다). 공정 가스 컨덕션 공간의 가스 안내 기능뿐만 아니라, 몰딩은 중요한 기계적 기능도 갖는다. 그것은 스택(B)의 적층 방향을 따라 하우징을 지지하는 역할을 하며, 따라서 프레싱 압력이 인가되는 경우 하우징 에지 영역의 압축이 방지된다. 추가적으로, 몰딩의 아키텍쳐(구성)로 인해, 얇은 프레임 패널(25) 및 얇은 인터커넥터(24)로 구성되는 하우징 에지 영역의 휨강성 및 비틀림강성이 결정적으로 증가되며 따라서 기계적 하중 하에서 용접 시임들에서의 크래킹의 위험이 감소된다. 하나의 유리한 변형 실시형태에서, 몰딩은 하우징에 스폿 용접되며 상응하게 고정된다. 공정 가스들의 공급 및 제거를 위해 사용된 몰딩들(10, 10')은 바람직하게는 상이하다. 그들의 특성들(재료, 형상, 다공성, 채널 구조들의 기하학적 구조 등)은 그들의 의도된 사용을 위해 서로 독립적으로 최적화될 수 있다.
도 3a는 몰딩의 또 다른 변형 실시형태의 사시도를 그리고 도 3b는 그것의 평면도를 개략적으로 도시한다. 이러한 변형 실시형태에서는, 몰딩의 개별 가스 통로 개구들(11)이 추가적인 채널들을 통해 서로 소통한다. 이러한 채널 구조는 추가적인 가스 균등화에 기여한다.

Claims (15)

  1. 전기화학 모듈(20)을 위한 다공성 또는 적어도 부분적으로 다공성인 몰딩(10, 10'; 10")으로서,
    전기화학 모듈(20)은
    적어도 하나의 전기화학 활성층을 구비한 층 구조(23)를 갖는 적어도 하나의 전기화학 셀 유닛(21), 및
    전기화학 셀 유닛과 함께 기밀 공정 가스 공간(26)을 형성하는 금속성, 기밀 하우징(24; 25)을 가지며,
    적어도 일측에서 하우징(24; 25)은 전기화학 셀 유닛(21)의 영역을 넘어 연장되며, 전기화학 셀 유닛으로 개방된 공정 가스 컨덕션 공간(27)을 형성하며, 공정 가스 컨덕션 공간(27)의 영역에서 공정 가스들의 공급 및/또는 제거를 위한 적어도 하나의 가스 통로 개구(28)를 갖는, 몰딩에 있어서,
    몰딩(10, 10'; 10")은 전기화학 셀 유닛(21)의 분리 부품으로서 설계되며 공정 가스 컨덕션 공간(27) 내의 배치구조에 대해 그리고 또한 전기화학 모듈의 적층 방향(B)을 따라 양측에서의 하우징의 지지에 대해 적응되는 것을 특징으로 하는 전기화학 모듈(20)을 위한 다공성 또는 적어도 부분적으로 다공성인 몰딩(10, 10'; 10").
  2. 제1항에 있어서,
    몰딩(10, 10'; 10")은 적어도 하나의 가스 통로 개구(11)를 갖는 것을 특징으로 하는 몰딩.
  3. 제2항에 있어서,
    몰딩(10, 10'; 10")은 적어도 가스 통로 개구(11)에서 몰딩의 측부 에지까지 주된 범위의 평면에서 하나의 방향으로 가스 투과성인 것을 특징으로 하는 몰딩.
  4. 제3항에 있어서,
    가스 투과성은 몰딩의 개방 기공 구조에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 몰딩.
  5. 제2항 내지 제4항들 중 어느 한 항에 있어서,
    몰딩(10, 10'; 10")은 주된 범위의 평면을 따라 적어도 하나의 채널(12)을 갖는 것을 특징으로 하는 몰딩.
  6. 제5항에 있어서,
    채널 또는 채널들(12)은 가스 통로 개구(11)에서 측부 에지까지 연속적으로 연장되는 것을 특징으로 하는 몰딩.
  7. 제5항 또는 제6항에 있어서,
    채널 또는 채널들(12)은 가스 통로 개구의 영역에서 가스 통로 개구로부터 반경방향으로 또는 실질적으로 반경방향으로 외향으로 연장되는 것을 특징으로 하는 몰딩.
  8. 제5항 내지 제7항들 중 어느 한 항에 있어서,
    채널들(12)은 서로 평행하게 또는 실질적으로 평행하게 측부 에지로 개방되는 것을 특징으로 하는 몰딩.
  9. 제5항 내지 제8항들 중 어느 한 항에 있어서,
    복수의 채널들의 경우, 채널 또는 채널들의 단면적은 채널 길이에 비례하여 증가되는 것을 특징으로 하는 몰딩.
  10. 제5항 내지 제9항들 중 어느 한 항에 있어서,
    채널 또는 채널들(12)은 몰딩의 전체 두께에 걸쳐 적어도 부분적으로 연장되는 것을 특징으로 하는 몰딩.
  11. 제1항 내지 제10항들 중 어느 한 항에 있어서,
    몰딩(10, 10'; 10")은 분말 야금에 의해 제조되며 철 및/또는 크롬에 기초한 페라이트계 합금으로 형성되는 것을 특징으로 하는 몰딩.
  12. 제1항 내지 제11항들 중 어느 한 항에 따르는 몰딩의 전기화학 모듈(20)에서의 이용으로서, 몰딩이 공정 가스 컨덕션 공간(27) 내에 배치되는 이용.
  13. 전기화학 모듈(20)로서,
    적어도 하나의 전기화학 활성층을 구비한 층 구조(23)를 갖는 실질적으로 플레이트 형상을 갖는 전기화학 셀 유닛(21), 및
    전기화학 셀 유닛(21)을 구비한 기밀 공정 가스 공간(26)을 형성하는 금속성, 기밀 하우징(24; 25)을
    가지며,
    하우징(24; 25)은 적어도 일측에서 전기화학 셀 유닛(21)의 영역을 넘어 연장되며, 하우징(24; 25)은 이 경우 전기화학 셀 유닛으로 개방된 공정 가스 컨덕션 공간(27)을 형성하며, 공정 가스의 공급 및/또는 제거를 위해 공정 가스 컨덕션 공간(27)의 영역에 적어도 하나의 가스 통로 개구(28)를 가지는,
    전기화학 모듈(20)에 있어서,
    공정 가스 컨덕션 공간(27) 내에, 가스 통로 개구들의 영역에서, 제1항 내지 제11항들 중 어느 한 항에 따르는 적어도 하나의 몰딩(10, 10'; 10")이 배치되며 이것은 전기화학 모듈(20)의 적층 방향(B)을 따라 하우징을 지지하는 역할을 하는 것을 특징으로 하는 전기화학 모듈.
  14. 제13항에 있어서,
    층 구조(23)가 적어도 층 구조의 영역에서 다공성인 실질적으로 플레이트형인, 금속성 지지 기판(22)의, 공정 가스 공간으로부터 멀어지는 쪽을 향하는, 제1 측에 배치되는 것을 특징으로 하는 전기화학 모듈.
  15. 제14항에 있어서,
    기밀 하우징(24; 25)은 지지 기판을 둘러싸는 적어도 하나의 프레임 패널(25) 및 인터커넥터로부터 형성되며, 둘러싸는 프레임 패널(25)은 그 내측 에지에서 전기화학 셀 유닛(21)에 기밀 방식으로 결합되며, 둘러싸는 용접 연결을 통해 외측 에지에서 인터커넥터(24)에 기밀 방식으로 결합되는 것을 특징으로 하는 전기화학 모듈.
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