RU2221315C2 - Керамический топливный элемент (варианты) - Google Patents

Керамический топливный элемент (варианты) Download PDF

Info

Publication number
RU2221315C2
RU2221315C2 RU2001101170/09A RU2001101170A RU2221315C2 RU 2221315 C2 RU2221315 C2 RU 2221315C2 RU 2001101170/09 A RU2001101170/09 A RU 2001101170/09A RU 2001101170 A RU2001101170 A RU 2001101170A RU 2221315 C2 RU2221315 C2 RU 2221315C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
ceramic
channels
fuel cell
cell according
channel
Prior art date
Application number
RU2001101170/09A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2001101170A (ru
Inventor
Уиль м Николас ЛОУЛИСС (US)
Уильям Николас ЛОУЛИСС
Original Assignee
Эйипи Емтех Ллс
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 Эйипи Емтех Ллс filed Critical Эйипи Емтех Ллс
Publication of RU2001101170A publication Critical patent/RU2001101170A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2221315C2 publication Critical patent/RU2221315C2/ru

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/86—Inert electrodes with catalytic activity, e.g. for fuel cells
    • H01M4/90—Selection of catalytic material
    • H01M4/9041—Metals or alloys
    • H01M4/905—Metals or alloys specially used in fuel cell operating at high temperature, e.g. SOFC
    • H01M4/9058—Metals or alloys specially used in fuel cell operating at high temperature, e.g. SOFC of noble metals or noble-metal based alloys
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/86—Inert electrodes with catalytic activity, e.g. for fuel cells
    • H01M4/8605—Porous electrodes
    • H01M4/8621—Porous electrodes containing only metallic or ceramic material, e.g. made by sintering or sputtering
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/86—Inert electrodes with catalytic activity, e.g. for fuel cells
    • H01M4/90—Selection of catalytic material
    • H01M4/9016—Oxides, hydroxides or oxygenated metallic salts
    • H01M4/9025—Oxides specially used in fuel cell operating at high temperature, e.g. SOFC
    • H01M4/9033—Complex oxides, optionally doped, of the type M1MeO3, M1 being an alkaline earth metal or a rare earth, Me being a metal, e.g. perovskites
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/86—Inert electrodes with catalytic activity, e.g. for fuel cells
    • H01M4/90—Selection of catalytic material
    • H01M4/9041—Metals or alloys
    • H01M4/905—Metals or alloys specially used in fuel cell operating at high temperature, e.g. SOFC
    • H01M4/9066—Metals or alloys specially used in fuel cell operating at high temperature, e.g. SOFC of metal-ceramic composites or mixtures, e.g. cermets
    • 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
    • H01M8/10—Fuel cells with solid electrolytes
    • H01M8/12—Fuel cells with solid electrolytes operating at high temperature, e.g. with stabilised ZrO2 electrolyte
    • H01M8/124—Fuel cells with solid electrolytes operating at high temperature, e.g. with stabilised ZrO2 electrolyte characterised by the process of manufacturing or by the material of the electrolyte
    • H01M8/1246—Fuel cells with solid electrolytes operating at high temperature, e.g. with stabilised ZrO2 electrolyte characterised by the process of manufacturing or by the material of the electrolyte the electrolyte consisting of oxides
    • H01M8/1266—Fuel cells with solid electrolytes operating at high temperature, e.g. with stabilised ZrO2 electrolyte characterised by the process of manufacturing or by the material of the electrolyte the electrolyte consisting of oxides the electrolyte containing bismuth oxide
    • 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
    • H01M8/24—Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells
    • H01M8/2465—Details of groupings of fuel cells
    • H01M8/2484—Details of groupings of fuel cells characterised by external manifolds
    • H01M8/2485—Arrangements for sealing external manifolds; Arrangements for mounting external manifolds around a stack
    • 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
    • H01M8/10—Fuel cells with solid electrolytes
    • H01M8/12—Fuel cells with solid electrolytes operating at high temperature, e.g. with stabilised ZrO2 electrolyte
    • H01M8/1213—Fuel cells with solid electrolytes operating at high temperature, e.g. with stabilised ZrO2 electrolyte characterised by the electrode/electrolyte combination or the supporting material
    • 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
    • H01M8/10—Fuel cells with solid electrolytes
    • H01M8/12—Fuel cells with solid electrolytes operating at high temperature, e.g. with stabilised ZrO2 electrolyte
    • H01M8/124—Fuel cells with solid electrolytes operating at high temperature, e.g. with stabilised ZrO2 electrolyte characterised by the process of manufacturing or by the material of the electrolyte
    • H01M8/1246—Fuel cells with solid electrolytes operating at high temperature, e.g. with stabilised ZrO2 electrolyte characterised by the process of manufacturing or by the material of the electrolyte the electrolyte consisting of oxides
    • H01M8/1253—Fuel cells with solid electrolytes operating at high temperature, e.g. with stabilised ZrO2 electrolyte characterised by the process of manufacturing or by the material of the electrolyte the electrolyte consisting of oxides the electrolyte containing zirconium oxide
    • 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

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Composite Materials (AREA)
  • Fuel Cell (AREA)
  • Inert Electrodes (AREA)
  • Cylinder Crankcases Of Internal Combustion Engines (AREA)
  • Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)

Abstract

Изобретение относится к топливным элементам. Согласно изобретению сотовый керамический топливный элемент среди прочего содержит стабилизированную оксидом иттрия проводящую ионы кислорода керамику из оксида висмута с введенным в нее оксидом циркония, стабилизированную оксидом ниобия проводящую ионы кислорода керамику из оксида висмута, анодный электрод из медного кермета, расположенный в канале подачи топлива керамического топливного элемента из оксида висмута, или специально выполненные межканальные проходы в керамическом материале топливного элемента. В соответствии с одним из вариантов осуществления настоящего изобретения предусмотрен керамический топливный элемент, который содержит канал подачи окислителя, катодный электрод, установленный в указанном канале подачи окислителя, канал подачи топлива, анодный электрод, установленный в указанном канале подачи топлива, и стабилизированную проводящую ионы кислорода керамику из оксида висмута, которая установлена между катодным электродом и анодным электродом. Указанная керамика может быть стабилизирована оксидом иттрия или оксидом ниобия и может содержать оксид циркония. Топливные элементы, которые содержат керамическую композицию в соответствии с настоящим изобретением, сохраняют работоспособность при температурах ориентировочно до 650oС. Техническим результатом изобретения является отсутствие сажеобразования в каналах керамического материала, что не создает проблем при использовании не преобразованного органического топлива. В соответствии с некоторыми вариантами настоящего изобретения покрытие из оксида циркония вводят между стабилизированным керамическим материалом и анодным электродом. Кроме того, керамические электроды (например, изготовленные из композиции LXM, где L обозначает лантан (La), М - манганат (MnO3) и Х обозначает Pb, Sr, Ca или Ва) в соответствии с настоящим изобретением могут иметь поверхностный слой серебра. Анод также может содержать медный кермет. 4 с. и 42 з.п. ф-лы, 4 ил.

Description

Изобретение имеет отношение к созданию топливных элементов, а более конкретно керамических сотовых топливных элементов, которые содержат пропускающую (проводящую) ионы кислорода керамику, помещенную между снабжающим окислителем катодным электродом и снабжающим топливом анодным электродом.
Топливные элементы с твердым электролитом содержат твердый электролит, который пропускает (проводит) ионы кислорода, причем пористый катодный электрод и пористый анодный электрод образованы на противоположных сторонах электролита. Окислитель, например газообразный кислород или воздух, вводят через канал подачи окислителя на катодной стороне электролита. Топливо, например газообразный водород или природный газ, вводят через канал подачи топлива на анодной стороне электролита. Молекулы кислорода в канале подачи окислителя диссоциируют (разлагаются) у катодного электрода и абсорбируют электроны с образованием ионов кислорода. Эти ионы затем диффундируют через проводник ионов к анодному электроду, создавая на входной поверхности катода дефицит электронов. Кислородные ионы, уходящие из анодного электрода, должны отдавать электроны для образования молекулярного кислорода, в результате чего на выходной поверхности анода образуется избыток электронов. За счет указанного топливный элемент использует кислородную ионную проводимость электролита для работы в качестве источника электрического тока.
Многие топливные элементы должны работать при температурах свыше 800oС и даже при таких высоких температурах, как 1000oС. При таких высоких температурах природный газ и метан имеют тенденцию к сажеобразованию в каналах подачи топлива. Поэтому часто приходится преобразовывать (облагораживать) природный газ главным образом в чистый газообразный водород ранее его ввода в каналы подачи топлива. В связи с указанным существует необходимость создания топливного элемента, который не подвержен сажеобразованию и не требует преобразования природного газа.
Существует также тенденция в направлении снижения стоимости производства и повышения кпд описанных выше топливных элементов за счет оптимального выбора катодного электрода, анодного электрода и материалов электролита, или их компоновки. Например, в патенте США 5,807,642 раскрыт керамический материал из титаната бария и стронция, содержащий добавки, который может быть использован в качестве модификатора коэффициента теплового расширения или в качестве технологической добавки спекания. В патенте США 5731097 и других раскрыт топливный элемент с твердым электролитом, который включает в себя первую и вторую проводящие ионы кислорода пленки, склеенные вместе и установленные со спуском вниз в направлении анода, причем указанные пленки активируют энергию ионов кислорода. В патенте США 5712055 раскрыто многокамерное построение материала электролита в топливном элементе. Описание указанных патентов включено в данное описание в качестве ссылки. Несмотря на то что упомянутые и другие известные схемы построения топливных элементов в некоторой степени решают задачу оптимизации, все еще существует необходимость в создании топливного элемента с лучшими параметрами.
Эта задача разрешена при помощи настоящего изобретения, в соответствии с которым предусмотрено создание керамического топливного элемента, который среди прочего включает в себя: (i) стабилизированную оксидом иттрия проводящую ионы кислорода керамику, содержащую оксид висмута и ZrO2, (ii) стабилизированную оксидом ниобия проводящую ионы кислорода керамику, содержащую оксид висмута, (iii) анодный электрод из медного кермета, расположенный в канале подачи топлива керамического топливного элемента из оксида висмута, или (iv) специально выполненные межканальные проходы в керамическом теле (материале) топливного элемента.
В соответствии с первым вариантом осуществления настоящего изобретения предусмотрено создание керамического топливного элемента, который включает в себя канал подачи окислителя, катодный электрод, установленный в канале подачи окислителя, канал подачи топлива, анодный электрод, установленный в канале подачи топлива, и стабилизированную оксидом иттрия проводящую ионы кислорода керамику из оксида висмута, которая установлена между катодным электродом и анодным электродом. Указанная керамика содержит ZrO2. Покрытие из оксида циркония может быть введено между стабилизированной оксидом иттрия керамикой и анодным электродом. Стабилизированная оксидом иттрия керамика преимущественно содержит ориентировочно от 70 до 80 мол.% Bi2O3, ориентировочно от 20 до 30 мол.% Y2O3 и ориентировочно от 1 до 5 мол.% ZrO2.
В соответствии с другим вариантом осуществления настоящего изобретения предусмотрено создание керамического топливного элемента, который включает в себя канал подачи окислителя, катодный электрод, установленный в канале подачи окислителя, канал подачи топлива, анодный электрод, установленный в канале подачи топлива, и стабилизированную оксидом ниобия проводящую ионы кислорода керамику из оксида висмута, которая установлена между катодным электродом и анодным электродом. Стабилизированная оксидом ниобия керамика преимущественно содержит ориентировочно от 80 до 90 мол.% Вi2О3 и ориентировочно от 10 до 20 мол.% Nb2O5.
Катодный или анодный электроды, или они оба преимущественно представляют собой керамические электроды. Материал керамического электрода представляет собой керамическую композицию LXM, в которой L обозначает лантан (La), M - манганат (MnО3) и Х - свинец (Pb). Поверх материала керамического электрода может быть нанесен слой серебра с подмешанным в него стеклом, причем стекло выбрано таким образом, чтобы улучшить адгезию слоя серебра к материалу керамического электрода.
В соответствии с некоторыми вариантами настоящего изобретения анодный электрод содержит медный кермет. Медный кермет может содержать смесь порошков CuO и керамики из оксида висмута. В качестве керамики из оксида висмута может быть выбрана проводящая ионы кислорода керамика из стабилизированного оксидом ниобия оксида висмута.
Проводящая ионы кислорода керамика может содержать множество каналов подачи окислителя и множество каналов подачи топлива. Каналы подачи окислителя могут быть ориентированы главным образом параллельно каналам подачи топлива, причем избранные каналы подачи окислителя преимущественно находятся в непосредственной близости от каналов подачи топлива. Более конкретно проводящая ионы кислорода керамика может иметь множество главным образом параллельных продольных каналов, некоторые из них представляют собой каналы подачи окислителя, а остальные - каналы подачи топлива.
Более того проводящий ионы кислорода керамический материал, имеющий каналы подачи окислителя и каналы подачи топлива, может иметь каналы, выполненные в виде первого и второго комплектов главным образом параллельных каналов, причем: (i) каждый из каналов имеет противоположные концы, (ii) противоположные концы первого комплекта каналов являются открытыми, (iii) противоположные концы второго комплекта каналов являются закрытыми, (iv) второй комплект каналов имеет межканальные проходы, образованные в керамическом материале между смежными каналами второго комплекта каналов, и (v) межканальные проходы расположены в непосредственной близости от одного из выбранных противоположных концов каналов. Второй комплект каналов может быть соединен с впускным и выпускным отверстиями, причем второй комплект каналов, впускное отверстие, выпускное отверстие и межканальные проходы выполнены таким образом, что они образуют путь движения потока от впускного отверстия через второй комплект каналов и межканальные проходы до выпускного отверстия. Межканальные проходы преимущественно выполнены у противоположных торцовых поверхностей (сторон) керамического тела.
В соответствии с еще одним вариантом осуществления настоящего изобретения предусмотрено создание керамического топливного элемента, который включает в себя канал подачи окислителя, катодный электрод, установленный в канале подачи окислителя, канал подачи топлива, анодный электрод из медного кермета, установленный в канале подачи топлива, и проводящую ионы кислорода керамику из оксида висмута, которая установлена между катодным электродом и анодным электродом. Анодный электрод из медного кермета преимущественно содержит смесь порошков CuO и керамики из оксида висмута.
В соответствии с еще одним вариантом осуществления настоящего изобретения предусмотрено создание керамического топливного элемента, который содержит проводящую ионы кислорода керамику, имеющую каналы, выполненные в виде первого и второго комплектов главным образом параллельных каналов, причем: (i) каждый из каналов имеет противоположные концы, (ii) противоположные концы первого комплекта каналов являются открытыми, (iii) противоположные концы второго комплекта каналов являются закрытыми, (iv) второй комплект каналов имеет межканальные проходы, образованные в керамическом материале между смежными каналами второго комплекта каналов, и (v) межканальные проходы расположены в непосредственной близости от одного из выбранных противоположных концов каналов. Первые электроды установлены соответственно в первом комплекте каналов, а вторые электроды установлены соответственно во втором комплекте каналов. Второй комплект каналов может быть соединен с впускным и выпускным отверстиями, причем второй комплект каналов, впускное отверстие, выпускное отверстие и межканальные проходы выполнены таким образом, что они образуют путь движения потока от впускного отверстия через второй комплект каналов и межканальные проходы до выпускного отверстия. Впускное отверстие преимущественно соединено с источником топлива, а первый комплект каналов соединен с источником окислителя, причем соответствующие первые электроды образуют катодные электроды, а соответствующие вторые электроды образуют анодные электроды. Альтернативно впускное отверстие может быть соединено с источником окислителя, а первый комплект каналов может быть соединен с источником топлива, так что соответствующие первые электроды образуют анодные электроды, а соответствующие вторые электроды образуют катодные электроды.
Топливный элемент может дополнительно содержать блок коллектора, который включает в себя: (i) впускной коллектор, соединенный с первой торцовой стороной керамического тела, причем впускной коллектор имеет первый коллекторный впуск, сообщающийся с первым комплектом каналов, (ii) выпускной коллектор, соединенный с противоположной торцовой стороной керамического тела, причем выпускной коллектор имеет первый коллекторный выпуск, сообщающийся с первым комплектом каналов, и (iii) боковой коллектор, соединенный с противоположными боковыми сторонами керамического тела, причем боковой коллектор имеет второй коллекторный впуск, сообщающийся с впускным отверстием, и второй коллекторный выпуск, сообщающийся с выпускным отверстием. Боковой коллектор и выпускной коллектор могут быть выполнены в виде единого коллекторного блока.
Одной из задач настоящего изобретения является создание керамического топливного элемента с более низкой стоимостью изготовления и с улучшенными рабочими характеристиками.
Указанные ранее и другие характеристики изобретения будут более ясны из последующего детального описания, данного в качестве примера, не имеющего ограничительного характера и приведенного со ссылкой на сопроводительные чертежи, на которых одинаковые позиционные обозначения относятся к аналогичным элементам и узлам.
На фиг. 1 показано схематично трехмерное изображение выбранных участков керамического топливного элемента в соответствии с настоящим изобретением.
На фиг. 2 - в развернутом виде трехмерное изображение керамического топливного элемента и блока коллектора в соответствии с настоящим изобретением.
На фиг. 3 - поперечное сечение выбранных участков керамического топливного элемента в соответствии с настоящим изобретением.
На фиг.4 - поперечное сечение выбранных участков альтернативного керамического топливного элемента в соответствии с настоящим изобретением.
На фиг. 1-4 показан керамический топливный элемент 10 в соответствии с настоящим изобретением. Керамический топливный элемент 10 содержит штампованную (полученную экструзией) многоячейковую керамическую структуру, которую можно также определить как сотовое керамическое тело 20. Тело 20 образовано из проводящей ионы кислорода керамики и содержит первый комплект каналов 22 и второй комплект каналов 24, главным образом параллельный первому комплекту каналов 22. Показанный на фиг.1 первый комплект каналов 22 расположен у противоположных боковых сторон 12, 14 керамического тела 20 и чередуется со смежными парами вторых каналов 24, расположенных между боковыми сторонами 12, 14. Каждый из каналов в соответствующем комплекте каналов 22, 24 имеет противоположные концы. Противоположные концы 22А, 22В первого комплекта каналов 22 являются открытыми. Противоположные концы 24А, 24В второго комплекта каналов 24 закрыты при помощи торцовых пластин 16 (только 2 из которых показаны на фиг.1). Кроме того, второй комплект каналов 24 содержит межканальные проходы 26, которые соединены с впускным отверстием 28 и с выпускным отверстием 29, которые выполнены в керамическом теле 20. Специалисты легко поймут, что керамическое тело в соответствии с настоящим изобретением необязательно должно быть сотового типа, как это показано на фиг.1.
Межканальные проходы 26 выполнены между смежными каналами второго комплекта 24 в непосредственной близости от одного из выбранных противоположных концов каналов 24А, 24В. Второй комплект каналов 24, впускное отверстие 28, выпускное отверстие 29, межканальные проходы 26 и торцовые пластины 16 создают путь движения потока от впускного отверстия 28 через второй комплект каналов 24 и межканальные проходы 26 до выпускного отверстия 29. В показанном на фиг.1 варианте межканальные проходы 26 являются смежными для некоторых (избранных) каналов второго комплекта 24 и выполнены у противоположных торцовых сторон 21, 23 керамического тела 20, причем межканальные проходы 26 выполнены таким образом, что движение потока изменяет направление на обратное после прохода через межканальные проходы. В каналах 22, 24 предусмотрена вводящая турбулентность вставка 25, например, сетка создания турбулентности, которая повышает кпд устройства за счет устранения ламинарного течения в каналах 22, 24.
Первые электроды 30 расположены соответственно в первом комплекте каналов 22, в то время как вторые электроды 40 расположены соответственно во втором комплекте каналов 24 (см. фиг.3 и 4). Если первый комплект каналов 22 соединен с линией подачи окислителя 52 блока коллектора 50, описанной далее подробно со ссылкой на фиг.2, а впускное отверстие 28 соединено с линией подачи топлива 54 блока коллектора 50, то соответствующие первые электроды 30 будут работать в качестве катодных электродов, а соответствующие вторые электроды 40 будут работать в качестве анодных электродов. Альтернативно если первый комплект каналов соединен с линией подачи топлива, а впускное отверстие соединено с линией подачи окислителя, то соответствующие первые электроды будут работать в качестве анодных электродов, а соответствующие вторые электроды будут работать в качестве катодных электродов.
Блок коллектора 50 в соответствии с настоящим изобретением показан на фиг. 2. Блок коллектора 50 содержит линию подачи окислителя, или первый коллекторный впуск 52, линию подачи топлива, или второй коллекторный впуск 54, впускной коллектор 56, выпускной коллектор 58 и боковой коллектор 60. Как уже было упомянуто здесь ранее, в соответствии с настоящим изобретением линия подачи окислителя 52 и линия подачи топлива 54 могут быть перестыкованы с заменой одной линии на другую, при этом их расположение будет противоположным по сравнению с показанным на фиг.2.
Впускной коллектор 56 соединен с первой торцовой поверхностью 23 керамического тела 20, при этом первый коллекторный впуск 52 сообщается с первым комплектом каналов 22. Аналогично выпускной коллектор 58 соединен с противоположной торцовой поверхностью 21 керамического тела 20, при этом первый коллекторный выпуск 62, образованный в выпускном коллекторе 58, также сообщается с первым комплектом каналов 22. За счет такого построения газ от газового источника может проходить от первого коллекторного впуска 52 через первый комплект каналов 22 и выходить через первый коллекторный выпуск 62.
Боковой коллектор 60 соединен с противоположными сторонами 27 керамического тела 20. Соединение выполнено таким образом, что боковой коллектор 60 имеет второй коллекторный впуск 54, который соединен с впускным отверстием 28 керамического тела 20, причем второй коллекторный выпуск 64 соединен с выпускным отверстием 29 керамического тела 20. Боковой коллектор 60 и выпускной коллектор 58 преимущественно выполнены в виде единого коллекторного блока. Для поддержания соответствующей рабочей температуры керамического топливного элемента 10 предусмотрен нагревательный элемент 66.
Как это показано на фиг.2, впускной коллектор 56 выполнен таким образом, что его внутреннее пространство непосредственно сообщается только с открытыми каналами у первой торцовой поверхности 23. Аналогично выпускной коллектор 58 выполнен таким образом, что его внутреннее пространство непосредственно сообщается только с открытыми каналами у второй торцовой поверхности 21. Наконец, боковой коллектор 60 выполнен таким образом, что второй коллекторный впуск 54 непосредственно сообщается только с впускным отверстием 28, а второй коллекторный выпуск 56 непосредственно сообщается только с выпускным отверстием 29. Противоположные концы 24А, 24В второго комплекта каналов 24 герметично закрыты при помощи торцовых пластин 16, изготовленных из смеси стекол, которые могут быть закуплены на фирме Vitrifunction, Inc., Pittsburgh, PA (США), код изделия 2012 и 572. Пропорция каждого стекла выбрана таким образом, чтобы композиция имела коэффициент теплового расширения, совпадающий с коэффициентом теплового расширения керамического тела 20. Впускной коллектор 56, выпускной коллектор 58 и боковой коллектор 60 также уплотнены при помощи указанной смеси стекол. Впускной коллектор 56, выпускной коллектор 58 и боковой коллектор 60 изготовлены из металлического сплава, например, из сплава Incontl® или из нержавеющей стали марки SS-430.
Обратимся теперь к рассмотрению фиг.3 и 4, на которых показано схематично поперечное сечение керамического топливного элемента 10 в соответствии с настоящим изобретением. Первый комплект каналов 22 на фиг.3 и 4 идентичен рассмотренному ранее со ссылкой на фиг.1 комплекту и предназначен для использования в качестве каналов 22 для подачи окислителя. Второй комплект каналов 24 на фиг.3 и 4 идентичен рассмотренному ранее со ссылкой на фиг.1 комплекту и предназначен для использования в качестве каналов 24 для подачи топлива. Первые электроды 30 представляют собой катодные электроды, так как они установлены в каналах подачи окислителя 22, а вторые электроды 40 представляют собой анодные электроды, так как они установлены в каналах подачи топлива 24.
В показанном на фиг.3 варианте проводящий ионы кислорода керамический материал 20 состоит из стабилизированной оксидом ниобия проводящей ионы кислорода керамики из оксида висмута и содержит ориентировочно от 80 до 90 мол. % Вi2О3 и ориентировочно от 10 до 20 мол.% Nb2О5. Несмотря на то что стабилизированная оксидом ниобия керамика из оксида висмута может быть использована при работе с такими источниками топлива, как непреобразованный природный газ или метан, такая керамика особенно хорошо подходит для работы с такими источниками топлива, как водород, так как она является стойкой к водородному восстановлению и позволяет поддерживать минимальный электрический ток в керамическом материале 20 между катодными электродами 30 и анодными электродами 40. В показанном на фиг.3 стабилизированном оксидом ниобия керамическом топливном элементе из оксида висмута катодные электроды 30 обычно представляют собой керамические электроды с покрытием из серебра 32, которые далее описаны более подробно. Анодные электроды 40 обычно представляют собой электроды из медного кермета, которые также описаны далее более подробно.
В показанном на фиг.4 варианте проводящий ионы кислорода керамический материал 20 состоит из стабилизированной оксидом иттрия проводящей ионы кислорода керамики из оксида висмута и содержит ориентировочно от 70 до 80 мол. % Bi2O3, ориентировочно от 20 до 30 мол.% Y2О3 и ориентировочно от 1 до 5 мол.% ZrO2. Такая керамическая композиция сохраняет работоспособность при температурах ориентировочно до 650oС включительно, причем сажеобразование в каналах керамического материала 20 не создает проблем при использовании природного газа и метана в качестве топлива. Более того стабилизированная оксидом иттрия проводящая ионы кислорода керамика из оксида висмута обладает высокой фазовой стабильностью при обычных рабочих условиях в случае использования природного газа или метана.
В показанном на фиг.4 стабилизированном оксидом иттрия керамическом топливном элементе из оксида висмута катодные электроды 30 обычно представляют собой керамические электроды с покрытием из серебра 32, которые далее описаны более подробно. Анодные электроды 40 обычно представляют собой электроды из медного кермета, которые также далее описаны более подробно. Анодные электроды 40 могут быть также выполнены, как керамические электроды с покрытием из серебра 32, если только водород не использован в качестве топлива. В некоторых вариантах настоящего изобретения покрытие из оксида циркония 36 введено между стабилизированным оксидом иттрия керамическим материалом 20 и анодным электродом 40, особенно если в качестве топлива использован водород.
Слой серебра 32 нанесен поверх катодных электродов 30 и может быть также нанесен поверх анодных электродов 40 для снижения электрического удельного сопротивления указанных электродов. Следует, однако, иметь в виду, что нанесение серебряного покрытия поверх анодных электродов 40 не рекомендуется, если в качестве топлива использован водород. В специфических вариантах настоящего изобретения в слой серебра 32 дополнительно введено подмешанное в него стекло 34. Это стекло 34 выбирают таким образом, чтобы повысить адгезию слоя серебра 32 к лежащему под ним электроду. Серебряная паста, в которую входит композиция стекла, подходящая для образования слоя серебра, может быть закуплена на фирме Electroscience Laboratories, Inc., код продукта 9901.
Упомянутая здесь ранее электродная композиция из медного кермета содержит смесь порошков CuO и стабилизированной оксидом ниобия керамики из оксида висмута. Альтернативно медный кермет может содержать смесь порошков CuO и оксида циркония. Эти композиции медного кермета хорошо подходят для использования со стабилизированным оксидом иттрия керамическим материалом 20, так как их спекание происходит при более низких температурах, чем для стабилизированной оксидом иттрия керамики. Соответствующие процентные отношения порошков для изготовления электрода из медного кермета выбирают таким образом, что полученная композиция после восстановления содержит по меньшей мере 35 об. % Cu. В некоторых вариантах настоящего изобретения покрытие из оксида циркония 36, введенное между стабилизированным оксидом иттрия керамическим материалом 20 и анодным электродом 40, может быть удалено, особенно если композиция анодного электрода представляет собой медный кермет.
В качестве другого примера подходящей композиции керамического электрода в соответствии с настоящим изобретением можно привести проводящую керамическую композицию LXM, в которой L обозначает лантан (La), М - манганат (MnO3) и Х - свинец (Pb) или альтернативно наличие компонента, выбранного из стронция (Sr), кальция (Са) и бария (Ва). Этот керамический электрод особенно хорошо подходит для использования с покрытием из серебра 32, показанным на фиг.3 и 4.
Несмотря на то что были описаны предпочтительные варианты осуществления изобретения, совершенно ясно, что в них специалистами в данной области могут быть внесены изменения и дополнения, которые не выходят, однако, за рамки приведенной далее формулы изобретения.

Claims (46)

1. Керамический топливный элемент, отличающийся тем, что он включает в себя канал подачи окислителя, катодный электрод, установленный в указанном канале подачи окислителя, канал подачи топлива, анодный электрод, установленный в указанном канале подачи топлива, и стабилизированную оксидом натрия проводящую ноны кислорода керамику из оксида висмута, которая установлена между катодным электродом и анодным электродом, причем указанная стабилизированная оксидом иттрия керамика содержит ZrO.
2. Керамический топливный элемент по п.1, отличающийся тем, что указанная стабилизированная оксидом иттрия керамика преимущественно содержит ориентировочно от 70 до 80 мол.% Bi2О3, ориентировочно от 20 до 30 мол.% V2О3 и ориентировочно от 1 до 5 мол.% ZrO2.
3. Керамический топливный элемент по п.1, отличающийся тем, что он дополнительно содержит покрытие из оксида циркония, введенное между стабилизированной оксидом иттрия керамикой и указанным анодным электродом.
4. Керамический топливный элемент по п.1, отличающийся тем, что керамический электродный материал, из которого изготовлен по меньшей мере только катодный электрод или только анодный электрод, представляет собой керамическую композицию LХМ, где L - лантан (La), M - манганат (МnО3) и X - свинец (Рb).
5. Керамический топливный элемент по п.4, отличающийся тем, что он дополнительно содержит покрытие в виде слоя серебра, нанесенного поверх материала керамического электрода.
6. Керамический топливный элемент по п.5, отличающийся тем, что указанный слой серебра дополнительно содержит подмешанное в него стекло, причем стекло выбрано таким образом, чтобы повысить адгезию слоя серебра к материалу керамического электрода.
7. Керамический топливный элемент по п.1, отличающийся тем, что анодный электрод содержит медный кермет.
8. Керамический топливный элемент по п.7, отличающийся тем, что медный кермет содержит смесь порошков СuО и керамики из оксида висмута.
9. Керамический топливный элемент по п.1, отличающийся тем, что проводящая ионы кислорода керамика содержит проводящее ионы кислорода керамическое тело, имеющее канал подачи окислителя и канал подачи топлива, выполненные в виде первого и второго комплектов главным образом параллельных каналов, причем каждый из каналов имеет противоположные концы, противоположные концы первого комплекта каналов являются открытыми, противоположные концы второго комплекта каналов являются закрытыми, причем второй комплект каналов имеет межканальные проходы, образованные в керамическом теле между смежными каналами второго комплекта каналов, при этом межканальные проходы расположены в непосредственной близости от одного из выбранных противоположных концов каналов; причем второй комплект каналов соединен с впускным и выпускным отверстиями, при этом второй комплект каналов, впускное отверстие, выпускное отверстие и межканальные проходы выполнены таким образом, что они образуют путь движения потока от впускного отверстия через второй комплект каналов и межканальные проходы до выпускного отверстия.
10. Керамический топливный элемент по п.9, отличающийся тем, что указанные межканальные проходы выполнены таким образом, что направление движения потока после прохождения через них изменяется на обратное.
11. Керамический топливный элемент по п.9, отличающийся тем, что межканальные проходы выполнены у одной из торцевых поверхностей керамического тела.
12. Керамический топливный элемент по п.9, отличающийся тем, что межканальные проходы образованы между смежными каналами второго комплекта каналов и выполнены у противоположных торцевых поверхностей керамического тела.
13. Керамический топливный элемент, отличающийся тем, что он включает в себя канал подачи окислителя, катодный электрод, установленный в указанном канале подачи окислителя, канал подачи топлива, анодный электрод, установленный в указанном канале подачи топлива, и стабилизированную оксидом ниобия проводящую ионы кислорода керамику из оксида висмута, которая установлена между катодным электродом и анодным электродом.
14. Керамический топливный элемент по п.13, отличающийся тем, что стабилизированная оксидом ниобия керамика содержит ориентировочно от 80 до 90 мол.% Bi2O3 и ориентировочно от 10 до 20 мол.% Nb2O5.
15. Керамический топливный элемент по п.13, отличающийся тем, что керамический электродный материал, из которого изготовлен по меньшей мере только катодный электрод или только анодный электрод, представляет собой керамическую композицию LXM, где L - лантан (La), M - манганат (МnО3) и Х - свинец (Рb).
16. Керамический топливный элемент по п.15, отличающийся тем, что он дополнительно содержит покрытие в виде слоя серебра, нанесенного поверх материала керамического электрода.
17. Керамический топливный элемент по п.13, отличающийся тем, что указанный слой серебра дополнительно содержит подмешанное в него стекло, причем указанное стекло выбрано таким образом, чтобы повысить адгезию слоя серебра к материалу керамического электрода.
18. Керамический топливный элемент по п.13, отличающийся тем, что анодный электрод содержит медный кермет.
19. Керамический топливный элемент по п.18, отличающийся тем, что медный кермет содержит смесь порошков СuО и керамики из оксида висмута.
20. Керамический топливный элемент по п.19, отличающийся тем, что керамика из оксида висмута представляет собой стабилизированную оксидом ниобия проводящую ионы кислорода керамику, содержащую оксид висмута.
21. Керамический топливный элемент по п.13, отличающийся тем, что проводящая ионы кислорода керамика содержит множество каналов подачи окислителя и множество каналов подачи топлива, причем каналы подачи окислителя ориентированы главным образом параллельно каналам подачи топлива, при этом избранные каналы подачи окислителя преимущественно находятся в непосредственной близости от соответствующих каналов подачи топлива.
22. Керамический топливный элемент по п.13, отличающийся тем, что он содержит множество каналов подачи окислителя и множество каналов подачи топлива, причем проводящая ионы кислорода керамика имеет множество главным образом параллельных продольных каналов, при этом избранные из указанных продольных каналов представляют собой каналы подачи окислителя, а остальные представляют собой продольные каналы подачи топлива.
23. Керамический топливный элемент по п.13, отличающийся тем, что проводящая ионы кислорода керамика содержит проводящее ионы кислорода керамическое тело, имеющее канал подачи окислителя и канал подачи топлива, выполненные в виде первого и второго комплектов главным образом параллельных каналов, причем каждый из каналов имеет противоположные концы, противоположные концы первого комплекта каналов являются открытыми, противоположные концы второго комплекта каналов являются закрытыми, причем второй комплект каналов имеет межканальные проходы, образованные в керамическом теле между смежными каналами второго комплекта каналов, при этом межканальные проходы расположены в непосредственной близости от одного из выбранных противоположных концов каналов; причем второй комплект каналов соединен с впускным и выпускным отверстиями, при этом второй комплект каналов, впускное отверстие, выпускное отверстие и межканальные проходы выполнены таким образом, что они образуют путь движения потока от впускного отверстия через второй комплект каналов и межканальные проходы до выпускного отверстия.
24. Керамический топливный элемент по п.23, отличающийся тем, что указанные межканальные проходы выполнены таким образом, что направление движения потока после прохождения через них изменяется на обратное.
25. Керамический топливный элемент по п.24, отличающийся тем, что межканальные проходы выполнены у одной из торцевых поверхностей керамического тела.
26. Керамический топливный элемент по п.25, отличающийся тем, что межканальные проходы образованы между смежными каналами второго комплекта каналов и выполнены у противоположных торцевых поверхностей керамического тела.
27. Керамический топливный элемент, отличающийся тем, что он включает в себя канал подачи окислителя, катодный электрод, установленный в указанном канале подачи окислителя, канал подачи топлива, анодный электрод из медного кермета, установленный в указанном канале подачи топлива, и проводящую ионы кислорода керамику из оксида висмута, которая установлена между катодным электродом и анодным электродом.
28. Керамический топливный элемент по п.27, отличающийся тем, что медный кермет содержит смесь порошков СuО и керамики из оксида висмута.
29. Керамический топливный элемент по п.28, отличающийся тем, что керамика из оксида висмута представляет собой стабилизированную оксидом ниобия проводящую ионы кислорода керамику из оксида висмута.
30. Керамический топливный элемент по п.28, отличающийся тем, что керамика из оксида висмута представляет собой стабилизированную оксидом иттрия, проводящую ионы кислорода керамику из оксида висмута.
31. Керамический топливный элемент по п.27, отличающийся тем, что катодный электрод изготовлен из керамического электродного материала, который представляет собой керамическую композицию LXM, где L - лантан (La), М - манганат (МnО3), а Х - свинец (Рb).
32. Керамический топливный элемент по п.31, отличающийся тем, что катодный электрод дополнительно содержит слой серебра, введенный между указанной керамической композицией и каналом подачи окислителя.
33. Керамический топливный элемент по п.32, отличающийся тем, что слой серебра дополнительно содержит подмешанное в него стекло, причем указанное стекло выбрано таким образом, чтобы повысить адгезию слоя серебра к указанной керамической композиции.
34. Керамический топливный элемент по п.27, отличающийся тем, что проводящая ионы кислорода керамика содержит проводящее ионы кислорода керамическое тело, имеющее канал подачи окислителя и канал подачи топлива, выполненные в виде первого и второго комплектов главным образом параллельных каналов, причем каждый из каналов имеет противоположные концы, противоположные концы первого комплекта каналов являются открытыми, противоположные концы второго комплекта каналов являются закрытыми, причем второй комплект каналов имеет межканальные проходы, образованные в керамическом теле между смежными каналами второго комплекта каналов, при этом межканальные проходы расположены в непосредственной близости от одного из выбранных противоположных концов каналов; причем второй комплект каналов соединен с впускным и выпускным отверстиями, при этом второй комплект каналов, впускное отверстие, выпускное отверстие и межканальные проходы выполнены таким образом, что они образуют путь движения потока от впускного отверстия через второй комплект каналов и межканальные проходы до выпускного отверстия.
35. Керамический топливный элемент по п.34, отличающийся тем, что указанные межканальные проходы выполнены таким образом, что направление движения потока после прохождения через них изменяется на обратное.
36. Керамический топливный элемент по п.34, отличающийся тем, что межканальные проходы выполнены у одной из торцевых поверхностей керамического тела.
37. Керамический топливный элемент по п.34, отличающийся тем, что межканальные проходы выполнены у противоположных торцевых поверхностей керамического тела.
38. Керамический топливный элемент, отличающийся тем, что проводящее ионы кислорода керамическое тело содержит группу главным образом параллельных каналов, образующую первый комплект каналов и второй комплект каналов, причем каждый из каналов имеет противоположные концы, оба конца каналов первого комплекта каналов являются открытыми, оба конца каналов второго комплекта каналов являются закрытыми, причем второй комплект каналов содержит межканальные проходы, образованные в керамическом теле между его расположенными смежно каналами, при этом межканальные проходы расположены в непосредственной близости от выбранных противоположных концов каналов; причем соответствующие первые электроды расположены в первом комплекте каналов, а соответствующие вторые электроды расположены во втором комплекте каналов, причем второй комплект каналов соединен с впускным и выпускным отверстиями, при этом второй комплект каналов, впускное отверстие, выпускное отверстие и межканальные проходы выполнены таким образом, что они образуют путь движения потока от впускного отверстия через второй комплект каналов и межканальные проходы до выпускного отверстия.
39. Керамический топливный элемент по п.38, отличающийся тем, что впускное отверстие соединено с линией подачи топлива, а первый комплект каналов соединен с линией подачи окислителя таким образом, что соответствующие первые электроды работают в качестве катодных электродов, а соответствующие вторые электроды работают в качестве анодных электродов.
40. Керамический топливный элемент по п.38, отличающийся тем, что впускное отверстие соединено с линией подачи окислителя, а первый комплект каналов соединен с линией подачи топлива таким образом, что соответствующие первые электроды работают в качестве анодных электродов, а соответствующие вторые электроды работают в качестве катодных электродов.
41. Керамический топливный элемент по п.38, отличающийся тем, что указанные межканальные проходы выполнены таким образом, что направление движения потока после прохождения через них изменяется на обратное.
42. Керамический топливный элемент по п.38, отличающийся тем, что межканальные проходы выполнены у одной из торцевых поверхностей керамического тела.
43. Керамический топливный элемент по п.38, отличающийся тем, что межканальные проходы образованы между смежными каналами второго комплекта каналов и выполнены у противоположных торцевых поверхностей керамического тела.
44. Керамический топливный элемент по п.38, отличающийся тем, что он дополнительно содержит вводящую турбулентность вставку, установленную в указанных первом и втором комплектах главным образом параллельных каналов.
45. Керамический топливный элемент по п.38, отличающийся тем, что он дополнительно содержит блок коллектора, который включает в себя впускной коллектор, соединенный с первой торцевой стороной керамического тела, причем впускной коллектор имеет первый коллекторный впуск, сообщающийся с первым комплектом каналов, выпускной коллектор, соединенный с противоположной торцевой стороной керамического тела, причем выпускной коллектор имеет первый коллекторный выпуск, сообщающийся с первым комплектом каналов, и боковой коллектор, соединенный с противоположными боковыми сторонами керамического тела, причем боковой коллектор имеет второй коллекторный впуск, сообщающийся с впускным отверстием, и второй коллекторный выпуск, сообщающийся с выпускным отверстием.
46. Керамический топливный элемент по п.38, отличающийся тем, что боковой коллектор и выпускной коллектор выполнены в виде единого коллекторного блока.
RU2001101170/09A 1998-06-12 1999-06-10 Керамический топливный элемент (варианты) RU2221315C2 (ru)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US8916998P 1998-06-12 1998-06-12
US60/089,169 1998-06-12

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2001101170A RU2001101170A (ru) 2003-03-27
RU2221315C2 true RU2221315C2 (ru) 2004-01-10

Family

ID=22216093

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2001101170/09A RU2221315C2 (ru) 1998-06-12 1999-06-10 Керамический топливный элемент (варианты)

Country Status (12)

Country Link
US (1) US6372375B1 (ru)
EP (1) EP1095418B1 (ru)
JP (1) JP2002518794A (ru)
CN (1) CN1308780A (ru)
AT (1) ATE400905T1 (ru)
AU (1) AU5082399A (ru)
BR (1) BR9911169A (ru)
CA (1) CA2342154C (ru)
DE (1) DE69939061D1 (ru)
MX (1) MXPA00012324A (ru)
RU (1) RU2221315C2 (ru)
WO (1) WO1999065099A2 (ru)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2004109836A1 (fr) * 2003-06-10 2004-12-16 Galina Vitalevna Hilchenko Paire electrolyte - electrode a base d'oxyde de bismuth, procede de fabrication et gel organique
RU2522188C1 (ru) * 2013-03-26 2014-07-10 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт высокотемпературной электрохимии Уральского отделения Российской Академии наук Способ получения двухслойного несущего катода для твердооксидных топливных элементов
RU2565600C1 (ru) * 2014-04-23 2015-10-20 Акционерное общество "Научно-исследовательский институт конструкционных материалов на основе графита "НИИграфит" Жаростойкая сотовая конструкция

Families Citing this family (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
HUP0104523A3 (en) 1999-10-08 2003-07-28 Fuelcell Energy Ltd Calgary Composite electrodes for solid state electrochemical devices
EP1252680A4 (en) * 1999-12-28 2005-10-19 Corning Inc FUEL CELL WITH WAVE ELECTRODES
US7273671B2 (en) * 2000-05-08 2007-09-25 Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha Fuel cell and method for making the same
AU2002230865A1 (en) * 2000-10-30 2002-05-15 Michael A. Cobb & Company Solid oxide fuel cells stack
US8007954B2 (en) 2000-11-09 2011-08-30 The Trustees Of The University Of Pennsylvania Use of sulfur-containing fuels for direct oxidation fuel cells
US7220506B2 (en) * 2001-01-05 2007-05-22 Georgia Tech Research Corporation Hybrid monolithic fuel cell
US7285350B2 (en) * 2002-09-27 2007-10-23 Questair Technologies Inc. Enhanced solid oxide fuel cell systems
US20070184311A1 (en) * 2003-06-30 2007-08-09 Shuichi Ohkubo Fuel cell with reformer
JP4565817B2 (ja) * 2003-07-30 2010-10-20 京セラ株式会社 燃料電池用容器および燃料電池
US20090220829A1 (en) * 2003-12-24 2009-09-03 Anna Berta Lopes Correia Tavares Solid Oxide Fuel Cell
KR100804481B1 (ko) 2006-09-29 2008-02-20 한국과학기술연구원 고체 산화물 연료전지용 구리계 산화극의 제조 방법
KR100815207B1 (ko) * 2006-11-09 2008-03-19 김영정 고체산화물 연료전지
ATE481750T1 (de) 2006-12-13 2010-10-15 Nanocell Systems Inc Elektrodenbaugruppe für eine festoxid- brennstoffzelle und verfahren zu ihrer herstellung
US8211376B2 (en) * 2007-12-31 2012-07-03 Corning Incorporated Devices and methods for honeycomb continuous flow reactors
US8632924B2 (en) * 2010-10-13 2014-01-21 Korea Institute Of Ceramic Engineering & Technology Solid oxide fuel cells and manufacturing method thereof
JP7345267B2 (ja) * 2019-03-29 2023-09-15 大阪瓦斯株式会社 電気化学素子、電気化学モジュール、電気化学装置及びエネルギーシステム

Family Cites Families (42)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3400054A (en) 1966-03-15 1968-09-03 Westinghouse Electric Corp Electrochemical method for separating o2 from a gas; generating electricity; measuring o2 partial pressure; and fuel cell
US4195119A (en) 1978-11-21 1980-03-25 Ford Motor Company Fuel cell
US4296607A (en) 1979-04-13 1981-10-27 Corning Glass Works Cryogenic ceramic and apparatus
US4296608A (en) 1979-04-13 1981-10-27 Corning Glass Works Cryogenic ceramic and apparatus
US4231231A (en) 1979-04-13 1980-11-04 Corning Glass Works Cryogenic ceramic and apparatus
US4296147A (en) 1979-05-21 1981-10-20 William Nicholas Lawless Thallous halide materials for use in cryogenic applications
US4356235A (en) 1979-05-21 1982-10-26 Lawless William N Thallous and cesium halide materials for use in cryogenic applications
US4354355A (en) 1979-05-21 1982-10-19 Lake Shore Ceramics, Inc. Thallous halide materials for use in cryogenic applications
US4396721A (en) 1981-08-05 1983-08-02 Lawless William N Glass ceramic materials having controllable temperature coefficients of dielectric constant
US4404267A (en) * 1982-04-26 1983-09-13 General Electric Company Anode composite for molten carbonate fuel cell
US4515534A (en) 1982-09-30 1985-05-07 Lawless William N Miniature solid-state gas compressor
US4462891A (en) * 1983-02-07 1984-07-31 Lawless William N Oxygen sensor and high temperature fuel cells
US4547277A (en) 1983-02-07 1985-10-15 Lawless William N Oxygen separator
JPS59182271A (ja) * 1983-03-31 1984-10-17 株式会社フジクラ 固体電解質とその製造方法
US4599677A (en) 1984-06-01 1986-07-08 Lawless William N Capacitive energy storage device for use at cryogenic temperatures
US4545254A (en) 1984-06-01 1985-10-08 Ceramphysics, Inc. Materials and methods for pressure and temperature sensors at cryogenic temperatures
US4684207A (en) 1985-04-30 1987-08-04 Lawless William N Field dependent electrooptic device and method
US4918421A (en) 1986-03-20 1990-04-17 Lawless William N Nonlinear resistor for low temperature operation
US5212013A (en) 1986-06-30 1993-05-18 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force Inorganic wire insulation for super-conducting wire
US5246729A (en) 1986-06-30 1993-09-21 United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force Method of coating superconductors with inorganic insulation
JPS6386366A (ja) * 1986-09-30 1988-04-16 Toshiba Corp 固体電解質燃料電池
US4948477A (en) 1987-11-06 1990-08-14 Carbotek, Inc. Integrated lunar materials manufacturing process
US5009763A (en) 1989-04-24 1991-04-23 Advanced Technologies Management, Inc. Honeycomb solid oxide electrolytic cell assembly and method
US5034023A (en) 1989-12-21 1991-07-23 Corning Incorporated Ceramic honeycomb structures as oxygen separators or concentrators
US5062911A (en) 1989-12-21 1991-11-05 Corning Incorporated Preparation of ceramic honeycomb structure having selectively sealed channels
US5205990A (en) 1990-08-02 1993-04-27 Lawless William N Oxygen generator having honeycomb structure
US5183965A (en) 1990-08-03 1993-02-02 Lawless William N Ceramic superconducting downlead
JPH04190566A (ja) * 1990-11-22 1992-07-08 Tokyo Gas Co Ltd 固体電解質型燃料電池用シール接合剤組成物、該組成物を用いるシール接合方法および該方法を用いて得られる固体電解質型燃料電池
US5222713A (en) 1992-01-21 1993-06-29 Ceramphysics Solid state regulator for natural gas
US5302258A (en) * 1992-02-28 1994-04-12 Triox Technologies, Inc. Method and apparatus for separating oxygen from a gaseous mixture
US5273628A (en) * 1992-05-11 1993-12-28 Gas Research Institute Mixed ionic-electronic conductors for oxygen separation and electrocatalysis
EP0596366B1 (de) * 1992-11-05 1997-04-23 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren und Einrichtung zur Wasser- und/oder Inertgasentsorgung eines Brennstoffzellenblocks
US5273837A (en) * 1992-12-23 1993-12-28 Corning Incorporated Solid electrolyte fuel cells
US5403461A (en) * 1993-03-10 1995-04-04 Massachusetts Institute Of Technology Solid electrolyte-electrode system for an electrochemical cell
JPH0737596A (ja) * 1993-07-23 1995-02-07 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 平板型固体電解質電解セル
JP3325378B2 (ja) * 1994-02-25 2002-09-17 京セラ株式会社 導電性セラミックス及びこれを用いた燃料電池セル
US5807642A (en) 1995-11-20 1998-09-15 Xue; Liang An Solid oxide fuel cell stacks with barium and strontium ceramic bodies
EP0756347B1 (en) * 1995-07-28 1999-03-24 Nippon Telegraph And Telephone Corporation Solid oxide fuel cell
EP0763864A1 (en) 1995-09-13 1997-03-19 Kabushiki Kaisha Meidensha High temperature solid electrolyte fuel cell
US5712055A (en) 1996-02-29 1998-01-27 Gas Research Institute Multi-stage fuel cell arrangement
US5905000A (en) 1996-09-03 1999-05-18 Nanomaterials Research Corporation Nanostructured ion conducting solid electrolytes
US6033457A (en) 1998-03-23 2000-03-07 Oxynet, Inc. Oxygen generator system and method of operating the same

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2004109836A1 (fr) * 2003-06-10 2004-12-16 Galina Vitalevna Hilchenko Paire electrolyte - electrode a base d'oxyde de bismuth, procede de fabrication et gel organique
RU2522188C1 (ru) * 2013-03-26 2014-07-10 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт высокотемпературной электрохимии Уральского отделения Российской Академии наук Способ получения двухслойного несущего катода для твердооксидных топливных элементов
RU2565600C1 (ru) * 2014-04-23 2015-10-20 Акционерное общество "Научно-исследовательский институт конструкционных материалов на основе графита "НИИграфит" Жаростойкая сотовая конструкция

Also Published As

Publication number Publication date
AU5082399A (en) 1999-12-30
DE69939061D1 (de) 2008-08-21
WO1999065099A2 (en) 1999-12-16
ATE400905T1 (de) 2008-07-15
MXPA00012324A (es) 2004-12-03
EP1095418B1 (en) 2008-07-09
CA2342154A1 (en) 1999-12-16
WO1999065099A3 (en) 2000-04-13
US6372375B1 (en) 2002-04-16
BR9911169A (pt) 2001-10-16
CA2342154C (en) 2009-04-07
CN1308780A (zh) 2001-08-15
EP1095418A2 (en) 2001-05-02
JP2002518794A (ja) 2002-06-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2221315C2 (ru) Керамический топливный элемент (варианты)
US3402230A (en) Method of producing tubular fuel cell stack
CA2063518C (en) Solid electrolyte type fuel cell
US4770955A (en) Solid electrolyte fuel cell and assembly
KR100341402B1 (ko) 고체산화물 연료전지의 단전지와 스택구조
US5770326A (en) Monolithic mass and energy transfer cell
US7008709B2 (en) Fuel cell having optimized pattern of electric resistance
JP2000188117A (ja) 電極―電解質間に傾斜組成を持つ固体酸化物型燃料電池
US20110269047A1 (en) Metal-supported, segmented-in-series high temperature electrochemical device
JP2001273914A (ja) 電気化学装置および集積電気化学装置
CA2035635A1 (en) Solid oxide electrolyte electrochemical oxygen generator
US5330859A (en) Solid oxide fuel cell with single material for electrodes and interconnect
RU2001101170A (ru) Керамический топливный элемент (варианты)
KR100815207B1 (ko) 고체산화물 연료전지
JPH09129252A (ja) 高耐久性固体電解質燃料電池およびその製造方法
GB2305169A (en) Solid oxide fuel cells
JP3259756B2 (ja) 固体燃料電池用多層型固体電解質
JPH0757746A (ja) 固体電解質型燃料電池の電極構造
JPH0294365A (ja) 固体電解質燃料電池
JPH0547391A (ja) 中空状固体電解質燃料電池
KR101071228B1 (ko) 고체산화물 연료전지
JP2000182635A (ja) 固体電解質型燃料電池
CA2560769C (en) Electrolyte electrode assembly and method of producing the same
JP2005259489A (ja) 固体電解質型燃料電池、空気極集電体、および成膜方法
JP2005222774A (ja) 固体酸化物形燃料電池

Legal Events

Date Code Title Description
RH4A Copy of patent granted that was duplicated for the russian federation

Effective date: 20070305

PC4A Invention patent assignment

Effective date: 20070412

MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20100611