TWI617673B - 燃料電池 - Google Patents

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Abstract

本發明係關於一種藉由粉末冶金生產且意欲用於一金屬支撐之電化學功能裝置之板形、多孔、載體基板(1)，其具有一中央區域(2)及一邊際區域(3)，具有電化學活性層之一層堆疊可配置於該中央區域之一個表面上、該載體基板之一面向電池之側上。該邊際區域(3)之一表面區段(4)在此在該載體基板之該面向電池之側上具有該載體基板材料之一熔融相。一區域(5)之位於具有該熔融相之該表面區段(4)下的至少區段具有高於配置於該等區段上方且具有該熔融相之該表面區段(4)之一孔隙率。

Description

燃料電池
本發明係關於一種用於一金屬支撐之電化學功能裝置之載體基板，係關於一種用於此類載體基板之生產方法，且係關於該載體基板在燃料電池中之應用。
本發明之載體基板的一個可能應用領域為高溫燃料電池(SOFC；固體氧化物燃料電池)，高溫燃料電池典型地在大致600℃至1000℃之溫度下操作。在基本組態中，SOFC之電化學活性電池包含不透氣固體電解質，其配置於透氣陽極與透氣陰極之間。此固體電解質通常由金屬氧化物之固體陶瓷材料製成，該材料為氧離子之導體而非電子之導體。就設計而言，平坦SOFC系統(亦叫作扁平電池設計)目前在全世界範圍內為較佳電池設計。藉由此設計，個別電化學活性電池經配置以形成堆疊，且由被稱作內部連接線或雙極板之金屬組件接合。關於SOFC系統，存在自先前技術得知的多種具體實例，且以下簡要概述該等具體實例。關於第一變體(技術上最進階且已處於市場引入階段中)，電解質為機械支撐之電池組件(「電解質支撐之電池」，ESC)。此處的電解質之層厚度相對大，大致100μm至150μm，且通常由用氧化釔(YSZ)或用氧化鈧(ScSZ)穩定之二氧化鋯組成。為了達成電解質方面之足夠離子傳導性，此等燃料電池必須在大致 850℃至1000℃之相對高溫下操作。此高操作溫度對使用之材料強加嚴格要求。達成較低操作溫度之努力因此導致不同薄層系統之開發。此等系統包括陽極支撐及陰極支撐之電池SOFC系統，其中分別將相對厚(至少大致200μm)之機械支撐陶瓷陽極或陰極基板接合至薄的電化學活性功能陰極或陽極層。由於電解質層不再必須執行機械支撐作用，因此可使電解質層相對薄，且操作溫度可基於較低歐姆電阻而相應地降低。
不僅有此等純陶瓷系統，而且新近開發之一代已見證了基於被稱為金屬支撐之SOFC(「金屬支撐之電池」，MSC)之金屬載體基板的SOFC薄層系統之出現。此等金屬陶瓷複合系統在熱及氧化還原可循環性方面且亦在機械穩定性方面顯示出了相比於純陶瓷薄層系統的優勢，且基於該等系統之薄層電解質，亦能夠在大致600℃至800℃之甚至更低溫度下操作。由於該等系統之特定優勢，該等系統特別適合於行動應用，諸如，適合於(例如)個人馬達車輛或公用車輛之電供應(APU-輔助電力單元)。與完全陶瓷SOFC系統相比，金屬陶瓷MSC系統由於顯著降低之材料成本且亦由於堆疊整合中之新可能性(諸如，藉由焊接或熔接操作)而值得注意。一例示性MSC由多孔金屬載體基板組成，該金屬載體基板之孔隙率及大致1mm之厚度使其為氣體可透過的；配置於此基板上的為具有60μm至70μm之厚度之陶瓷複合結構，此為實際上電化學活性的層配置，具有電解質及電極。陽極典型地面向載體基板，且在層配置之序列中比陰極更靠近金屬基板。在SOFC之操作中，為陽極供應燃料(例如，氫或習知烴(諸如，甲烷、天然氣、沼氣等))，燃料在其處藉由電子之發射而催化氧化。電子自燃料電池轉移且經由電化學消耗體流至陰極。在陰極，氧化劑(例如， 氧氣或空氣)藉由接受電子而被還原。電路係藉由氧離子經由電解質流至陽極且與燃料在對應界面處反應來完成。
影響燃料電池之發展的難題為兩個製程氣體空間之間的可靠分隔--亦即，供應至陽極之燃料與供應至陰極之氧化劑的分隔。在此方面，MSC承諾有大的優勢，因為具有長期穩定性之密封及堆疊設計可以不昂貴方式藉由熔接或金屬焊接操作來實現。燃料電池單元之一個例示性變體在WO 2008/138824中提出。關於此燃料電池單元，氣體可透過基板與電化學活性層安裝在一起成相對複雜的框裝置，具有一窗狀開口，且經焊接。然而，由於其複雜性，此框裝置非常難以實現。EP 1 278 259揭示一種燃料電池單元，其中氣體可透過基板與電化學活性層一起安裝於具有窗狀開口之金屬框中，在開口中，進一步提供用於燃料氣體之供應及移除之開口。藉由將在邊際處按壓之金屬基板熔接至此金屬框中，且接著以不透氣方式將金屬基板連接至充當內部連接線之接觸板來創造不透氣氣體空間。為了兩個製程氣體空間之可靠分隔，在接合後，經由焊縫汲取不透氣電解質。前進發展係藉由粉末冶金生產之變體且描述於DE 10 2007 034 967中，其中將金屬框與金屬載體基板組態為整體組件。在此情況下，金屬載體基板經受在邊際區域中之不透氣壓縮，且供應燃料氣體及移除廢氣所需之燃料氣體開口及廢氣開口分別整合於載體基板之邊際區域中。不透氣氣體空間係藉由在燒結操作後，借助於按壓及相應成形之按壓模使金屬基板經受在邊際區域上之不透氣壓縮而造成，且接著在邊際區域中與充當內部連接線之接觸板熔接在一起。劣勢在於邊際區域之不透氣密封極難達成，因為典型地用於載體基板之粉末冶金合金(就SOFC之操作而言，其符合高材料 要求)比較脆且難以形成。舉例而言，為了DE 10 2007 034 967中的由Fe-Cr合金製成之載體基板之不透氣形成，需要大於1200公噸數量級之按壓力。此不僅引起用於具有對應電能力之按壓的高資金成本，且此外亦引起高操作成本、對按壓工具之相對高磨損及針對按壓之較高維持精力。
用於可藉由熔接技術整合之MSC堆疊的另一替代方法係基於作為金屬載體基板的具有不可滲透邊際區域之中心穿孔金屬薄片(WO 0235628)。此方法之一劣勢在於燃料氣體至電極之供應(為了效率之原因，供應將非常均勻在電極之區上發生)僅按不令人滿意的方式達成。
本發明之一目標為提供以上指定種類之載體基板，該載體基板在用於電化學功能裝置中(更特定而言，高溫燃料電池中)時允許兩個製程氣體空間以可靠、容易且不昂貴之方式分隔。
此目標係藉由具有根據獨立技術方案之特徵之標的物及方法來達成。
根據本發明之一個例示性具體實例，根據本發明，在藉由粉末冶金生產且具有技術方案1之序文之特徵的板形金屬載體基板之情況下，作出如下提議，具有該載體基板材料之一熔融相的一表面區段將在該載體基板之面向電池側上形成於該載體基板之一邊際區域中。根據本發明，位於具有該熔融相之該表面區段下的該區域至少具有多個區段，該等區段之孔隙率比配置於其上方且具有該熔融相之該表面區段高。
1‧‧‧載體基板
2‧‧‧中央區域
3‧‧‧邊際區域
4‧‧‧表面區段
5‧‧‧區域
6‧‧‧接觸板
7‧‧‧電極層
8‧‧‧不透氣電解質層
9‧‧‧陰極層
10‧‧‧燃料電池
11‧‧‧層堆疊
12‧‧‧焊縫
13‧‧‧燃料氣體腔室
14‧‧‧氣體通路
圖1展示燃料電池之透視分解表示。
圖2展示沿著圖1中之線I-Ⅱ的經塗佈載體基板之一個部分的示意截面。
圖3展示具有經按壓邊際區域之多孔載體基板之細節的經研磨區段。
圖4展示熱表面處理步驟之前(左)及之後(右)的經按壓邊際區域之詳圖。
「面向電池」在此表示該載體基板之側，具有電化學活性層之一層堆疊係在一後續操作步驟中在該多孔載體基板之一中央區域中塗覆至該側。通常，將陽極配置於該載體基板上，將傳導氧離子之不透氣電解質配置於陽極上，且將陰極配置於電解質上。然而，亦可顛倒電極層之順序，且該層堆疊亦可具有額外功能層；舉例而言，可存在提供於載體基板與第一電極層之間的擴散障壁層。
「不透氣」意謂基於標準(藉由壓力增加方法(Dr.Wiesner,Remscheid，類型：Integra DDV)在空氣下量測，壓力差dp=100毫巴)，在對氣體之足夠不滲透性之情況下的洩漏速率<10-3毫巴1/cm2 s。
由本發明提供之解決方案係基於以下發現：如在DE 10 2007 034 967中之先前技術中所提議，無必要使載體基板之整個邊際區域經受不透氣壓縮，而取而代之，藉由導致在近表面區域中由載體基板之材料形成熔融相之表面後處理步驟，可使原先透氣之多孔邊際區域或預先壓緊之多孔邊際區域變得不透氣。此類表面後處理步驟可藉由多孔載體基板材料之局部表面熔融(亦即，短暫局部加熱至高於熔融溫度之溫度)來實現，且可藉由機械、熱或化學方法步驟(例如，藉由磨光、噴砂或藉由應用雷射束、電子束或離子束)來達成。較佳藉由使高能光子、電子、離子或其他 合適的可聚焦能量源之成束波束作用於邊際區域之表面向下達特定深度來獲得具有熔融相之表面區段。作為局部熔融及熔融後之快速冷卻之結果，此區域發展出更改之金屬微結構，伴有可忽略或極低之殘餘孔隙率。
本發明之金屬載體基板係藉由粉末冶金生產，且較佳由鐵-鉻合金組成。該基板可如AT 008 975 U1中所述地生產，且因此可由以下各者組成：基於Fe之合金，具有大於50重量%之Fe及15重量%至35重量%之Cr；來自由Ti、Zr、Hf、Mn、Y、Sc及稀土金屬組成之群的0.01重量%至2重量%之一或多種元素；0至10重量%之Mo及/或Al；來自由Ni、W、Nb及Ta組成之群的0至5重量%之一或多種金屬；0.1至1重量%之O；其餘為Fe及雜質，其中至少一金屬來自由Y、Sc及稀土金屬組成之群，且至少一金屬來自由Cr、Ti、Al及Mn組成之群，從而形成混合氧化物。較佳地，使用具有粒徑<150μm、更特定而言<100μm之粉末級別來形成基板。以此方式，可將表面粗糙度保持得足夠低以確保功能層之有效塗覆之可能性。在燒結操作後，多孔基板具有較佳20%至60%、更特定而言40%至50%之孔隙率。基板之厚度可較佳為0.3mm至1.5mm。較佳地，基板隨後在邊際區域中或在邊際區域之部分中壓緊；可藉由單軸壓縮或藉由有槽軋輥來實現邊際區域壓緊。在此情況下，邊際區域具有比中央區域高的密度及低的孔隙率。在壓緊操作期間，目標較佳地針對基板區域與較密集邊際區域之間的連續過渡，以便防止基板中之應力。此壓緊操作係有利的，使得在後續表面加工步驟中，體積之局部改變並不過於明顯，且不引起載體基板之微結構中的翹曲或失真。對於邊際區域，小於20%之孔隙率、較佳地4%至12%之孔隙率已顯得特別有利。此殘餘孔隙率仍不保證對氣體之不滲透 性，因為在此壓緊操作後，邊際區域可具有尺寸廣度高達50μm之表面孔。
作為下一步驟，邊際區域之面向電池之表面之至少部分經歷表面處理步驟，從而導致載體基板之材料之熔融相在表面區段中的形成。具有熔融相之表面區段通常圍繞載體基板之中央區域之外周邊伸展延伸，直至邊際區域之外邊緣，在外邊緣處，載體基板藉由四周伸展之焊縫以不透氣方式接合至接觸板(通常亦被稱作內部連接線)。結果，平坦障壁沿著載體基板之表面形成，從而自載體基板之中央區域伸出，在平坦障壁處將具有不透氣電解質之層堆疊塗覆至焊縫，此形成相對於內部連接線之不透氣密封。
導致表面熔融的此類表面處理步驟可藉由機械、熱或化學方法步驟實現，例如，藉由磨光或噴砂，或藉由使高能光子、電子、離子或其他合適的可聚焦能量源之成束波束作用於邊際區域之表面。
作為局部表面熔融及快速冷卻之結果，更改之金屬微結構形成；殘餘孔隙率極小。熔融可單次地發生，要不然連續多次地發生。此熔融之深度應適宜於近表面區域之不透氣性要求，其中至少1μm、更特定而言15μm至150μm、更佳地15μm至60μm之熔融深度已顯得為合適的。具有熔融相之表面區段因此自表面延伸至載體基板中達至少1μm、更特定而言15μm至150μm、更佳地15μm至60μm，如自載體基板之表面量測。
不僅有熔融相，具有熔融相之表面區段亦可含有其他相，實例為非晶結構。特定偏好為，具有熔融相之表面區段全部由載體基板材料之熔融相形成。在邊際區域中，熔融操作導致低粗糙度之非常平滑表面。 此允許諸如電解質層之功能層易於塗覆，如下所描述，亦為了製程氣體空間在邊際區域之部分上的更好密封，可選地塗覆此電解質層。為了減少由熔融操作引起的載體基板邊際區域之收縮，可在熔融操作前塗覆小粒徑之載體基板起始材料的粉末或粉末混合物，以便填充開放表面孔。此後接著為表面熔融操作。此步驟增強載體基板形狀之尺寸穩定性。
特別有利地，載體基板之邊際區域不再需要經受不透氣壓縮，如根據先前技術(例如，DE 10 2007 034 967)，而取而代之，可具有對流體之不滲透性情況未必如此時之密度及孔隙率。因此，可在生產中達成相當大的成本節省。
本發明之載體基板適合於電化學功能裝置，較佳適合於固體電解質燃料電池，其可具有高達1000℃之操作溫度。替代地，例如，基板可在薄膜技術中用於電化學氣體分隔。
作為MSC系統之開發的部分，已推行多種方法，其中使用具有不同整合深度之各種載體基板配置。
根據本發明，對於第一變體，提供具有本發明之載體基板的載體基板配置，該載體基板藉由由導電材料製成之框裝置圍封，其中框裝置電接觸載體基板且具有至少一氣體通路。此等氣體通路用於供應及移除製程氣體(例如，燃料氣體)。藉由以不透氣方式將載體基板配置連接至充當內部連接線之接觸板來創造不透氣氣體空間。因此，經由框裝置及內部連接線，形成一種外殼，且以此方式，實現不透流體之製程氣體空間。具有熔融相的載體基板之表面區段自中央區域之外周邊延伸至邊際區域之外邊緣，或至載體基板藉由熔接或焊接接合至框裝置所在之點。
在第二具體實例中，載體基板及框裝置經組態為整體組件。氣體通路係藉由衝壓、切割、壓印或類似技術而在板形載體基板之相對側上於邊際區域中形成。此等通路意欲用於供應及移除製程氣體(特定言之，燃料氣體)。在具有氣體通路之邊際區域中，藉由表面熔融對載體基板進行後處理。經表面後處理之區域在此經選擇，以便形成包圍氣體通路(較佳地，意欲用於供應及撤回製程氣體(燃料氣體及氧化物氣體)之彼等通路)之至少部分的連貫區段。具有熔融相之表面區段為邊際區域之至少部分上的連貫區段，且圍繞中央區域之外周邊伸展，一方面延伸至圍封氣體通路之邊緣，且另一方面延伸至邊際區域之外邊緣或至藉由熔接或焊接將載體基板接合至內部連接線板所在之點。為了確保在垂直方向上遍及載體基板之厚度的對氣體之不可滲透性，在氣體通路之邊際區域中，邊際邊緣附近之熔融相係遍及載體基板之整個厚度而形成；換言之，具有熔融相之表面區段在氣體通路之邊際處遍及載體基板之整個厚度延伸穿過至相對表面。若此等通路係藉由(例如)諸如雷射、電子、離子、噴水或摩擦切割之熱操作而製造，則載體基板在氣體通路之邊際處之此側向密封係自動地達成。
本發明進一步係關於一種燃料電池，其具有本發明之載體基板或載體基板配置中之一者，其中具有電化學活性層(更特定言之，具有電極層、電解質層或功能層)之層堆疊係配置於載體基板之中央區域之表面上，且電解質層不透氣地鄰近不透流體之近表面邊際區域。舉例而言，可藉由諸如物理氣相沈積(PVD)之物理塗佈技術、火焰噴塗、電漿噴塗或濕化學技術(諸如，絲網印刷或濕粉末塗佈)來塗覆層堆疊，此等技術之 組合亦為可設想的，且層堆疊可具有額外功能層以及電化學層。因此，例如，在載體基板與第一電極層(通常，陽極層)之間，可提供(例如)由氧化鈰釓製成之擴散障壁層。在一個較佳具體實例中，為了兩個製程氣體空間之甚至更可靠分隔，不透氣電解質層的整個周邊可至少遍及不透流體之近表面邊際區域之部分延伸，亦即，可至少遍及不透氣邊際區域之部分上汲取不透氣電解質層。為了形成燃料電池，載體基板在周邊處以不透氣方式連接至接觸板(內部連接線)。具有大量燃料電池之配置形成燃料電池堆疊或燃料電池系統。
在下文中，參看隨後圖式詳細地描述本發明之例示性具體實例。
圖1以示意表示展示燃料電池(10)，其由載體基板(1)及接觸板(6)(內部連接線)組成，載體基板(1)藉由粉末冶金生產且在中央區域(2)中多孔且氣體可透過，且在中央區域(2)中，具有化學活性層之層堆疊(11)係配置在載體基板上。沿著圖1中之線I-II的載體基板之一個部分係以截面表示於圖2中。如更密切地在圖2中闡述，載體基板(1)在接界於中央區域之邊際區域(3)中壓緊，其中載體基板已藉由導致表面熔融之表面加工步驟在面向電池之側上之邊際區域中在表面上經後處理。邊際區域之壓緊係有利的，但並非強制的。具有熔融相之表面區段(4)形成不透氣障壁，不透氣障壁自中央區域之外周邊(由不透氣電解質(8)接界)延伸至藉由焊縫(12)以不透氣方式將載體基板連接至接觸板(6)所在之點。熔融之深度應與對氣體之不可滲透性的要求一致；在15μm與60μm之間的熔融深度已證明為有利的。具有熔融相之表面區段(4)之殘 餘孔隙率極低；在邊際區域中坐落於其下方的未熔融區域(5)之孔隙率顯著高於具有熔融相之表面區段之殘餘孔隙率--未熔融邊際區域之孔隙率較佳在4%與20%之間。在載體基板之中央區域(2)中，配置具有化學活性層之層堆疊，其開始於電極層(7)、為了改良之密封之目的而遍及不透氣邊際區域之部分延伸的不透氣電解質層(8)及陰極層(9)。在邊際區域中之兩個相對側上，載體基板具有氣體通路(14)，其用於分別將燃料氣體供應至燃料氣體腔室(13)中及將燃料氣體自燃料氣體腔室(13)移除。為了允許以不透氣方式密封燃料氣體腔室，具有熔融相之表面區段至少遍及邊際區域之一部分延伸，該邊際區域包括意欲用於製程氣體(燃料氣體及氧化物氣體)之饋入及撤回的氣體通路。結果，形成水平不透氣障壁，其自中央區域延伸至意欲用於製程氣體之饋入及撤回的氣體通路之邊際邊緣，或至藉由焊縫(12)將載體基板連接至接觸板(6)所在之點。此熔接之連接可沿著載體基板之外周邊發生，要不然，如圖1中所表示，在距外周邊某一距離之周圍線處發生。如自圖2可看出，氣體通路之邊際係遍及載體基板之整個厚度熔融，以便在該等側處亦形成不透氣障壁。
圖3及圖4展示具有經按壓邊際區域之多孔載體基板之經研磨區段的SEM顯微相片，及藉由雷射熔融之熱表面處理步驟之前(左)及之後(右)的經按壓邊際區域之詳圖。由具有小於125μm之粒徑的鐵-鉻合金之經篩過粉末構成的載體基板係藉由習知粉末冶金途徑生產。在燒結後，載體基板具有按體積計大致40%之孔隙率。隨後藉由單軸按壓來壓緊邊際區域，以給出邊際區域中的按體積計大致7%至15%之殘餘孔隙率。在待熔融之邊際區域上導引具有大致250J/m之每單位長度能量的聚焦之層 波束，且該聚焦之層波束產生邊際區域之表面熔融。在雷射之焦點處，形成具有大致100μm之深度的熔融區帶。在凝固後，形成本發明之表面區段，其具有熔融相。使經研磨區段垂直於板形載體基板之表面。為了產生經研磨區段，使用金剛石線鋸自載體基板鋸下部分，且此等部分經固定於嵌入組合物(例如，環氧樹脂)中，且在固化後，(藉由砂紙按逐漸更細之等級連續地)研磨。樣本隨後使用拋光懸浮液進行拋光，且最後以電解方式進行拋光。
為了判定載體基板之個別區域之孔隙率，藉由SEM(掃描電子顯微鏡)及BSE偵測器(BSE：背向散射電子)(BSE偵測器或4象限環形偵測器)分析此等樣本。
使用之掃描電子顯微鏡為來自Zeiss之「Ultra Pluss 55」場發射器具。在用於分析之量測區內藉由立體化邏輯方法(使用之軟體：Leica QWin)來定量評估SEM顯微相片，注意確保在用於分析之量測區內，存在的載體基板之部分之細節係極均勻的。為了孔隙率量測，相對於用於分析之整個量測區，確定每單位面積之孔之比例。此面積比例同時對應於按體積百分比計之孔隙率。在量測過程中忽略僅部分位於用於分析之量測區內的孔。用於SEM顯微相片之設定如下：傾斜角：0°，20kV之加速電壓、大致10mm之操作距離及250倍放大率(器具規格)，從而導致大致600μm之水平影像邊緣。在此按極良好的影像清晰度來設置特定值。
此外，應指出，已參考以上例示性具體實例中之一者描述的特徵或步驟亦可與上文所描述之其他例示性具體實例之其他特徵或步驟組合地使用。申請專利範圍中之參考符號不應被看作暗示任何限制。

Claims (15)

  1. 一種藉由粉末冶金生產且意欲用於金屬支撐之電化學功能裝置之板形、多孔、金屬載體基板(1)，其包含中央區域(2)及邊際區域(3)，具有電化學活性層之層堆疊可配置於該中央區域之表面上及該載體基板之面向電池之側上，其特徵在於，在該載體基板之該面向電池之側上，該邊際區域(3)之表面區段(4)包含該載體基板材料之熔融相，且位於包含熔融相之該表面區段(4)下的區域(5)之至少區段包含比配置於該等區段上方且包含熔融相之該表面區段(4)更高的孔隙率，其中沿著表面形成區域形的障壁。
  2. 如申請專利範圍第1項之載體基板，其中該邊際區域具有比該中央區域高的密度及低的孔隙率。
  3. 如申請專利範圍第1項之載體基板，其中包含該熔融相之該表面區段圍繞該中央區域(2)之外周邊伸展而延伸至該邊際區域(3)之外邊緣。
  4. 如申請專利範圍第1項之載體基板，其中包含該熔融相之該表面區段(4)在垂直於該載體基板之該面向電池之側的方向上自該表面延伸至該載體基板中至少1μm。
  5. 如申請專利範圍第1項之載體基板，其中包含該熔融相之該表面區段(4)具有不大於2%之殘餘孔隙率。
  6. 如申請專利範圍第1項之載體基板，其中該載體基板呈單體形式。
  7. 如申請專利範圍第1項之載體基板，其中該中央區域具有20%至60%之孔隙率，及/或該邊際區域(5)具有小於20%之孔隙率。
  8. 如申請專利範圍第1項之載體基板，其中該載體基板由Fe-Cr合金組成。
  9. 如申請專利範圍第1項之載體基板，其中包含該熔融相之該表面區段在該邊際區域之邊緣附近遍及該載體基板之整個厚度延伸穿過至相對表面。
  10. 如申請專利範圍第1項至第9項中任一項之載體基板，其中該邊際區域包含至少一氣體通路。
  11. 一種載體基板配置，其包含如申請專利範圍第1項至第9項中任一項之載體基板，其特徵在於該載體基板配置進一步包含導電材料之框裝置，其中該框裝置電接觸該載體基板，且該框裝置包含至少一氣體通路。
  12. 一種燃料電池，其包含如申請專利範圍第10項之至少一載體基板或如申請專利範圍第11項之載體基板配置，其中具有電化學活性層之層堆疊配置於該載體基板之該中央區域之該表面上，且該等電化學活性層之電解質層以重疊方式與包含該熔融相之該表面區段一起形成。
  13. 一種用於生產用於金屬支撐之電化學功能裝置之載體基板之方法，其特徵在於該方法至少包含下列步驟：以粉末冶金方式生產包含中央區域及邊際區域之板形載體基板，具有電化學活性層之層堆疊可配置於該中央區域之表面上及該載體基板之面向電池之側上；在該載體基板之該面向電池之側上，藉由局部表面熔融對該邊際區域之至少一部分進行後處理，其中沿著表面形成區域形的障壁。
  14. 如申請專利範圍第13項之方法，其中在該表面熔融前，該邊際區域之至少部分經壓緊，且因此具有低於該載體基板之該中央區域的孔隙率。
  15. 如申請專利範圍第13項或第14項之方法，其中具有電化學活性層之層 堆疊塗覆於該載體基板之該中央區域中。
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