[go: up one dir, main page]

DE10009828A1 - Zwischenstück für Festoxid-Brennstoffzellen - Google Patents

Zwischenstück für Festoxid-Brennstoffzellen

Info

Publication number
DE10009828A1
DE10009828A1 DE10009828A DE10009828A DE10009828A1 DE 10009828 A1 DE10009828 A1 DE 10009828A1 DE 10009828 A DE10009828 A DE 10009828A DE 10009828 A DE10009828 A DE 10009828A DE 10009828 A1 DE10009828 A1 DE 10009828A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
intermediate piece
anode
cathode
partition plate
piece according
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Withdrawn
Application number
DE10009828A
Other languages
English (en)
Inventor
Joseph Jay Hartvigsen
Singaravelu Elangovan
Ashok C Khandkar
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
SOFCO ALLIANCE
Original Assignee
SOFCO ALLIANCE
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 SOFCO ALLIANCE filed Critical SOFCO ALLIANCE
Publication of DE10009828A1 publication Critical patent/DE10009828A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/02Details
    • H01M8/0202Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors
    • H01M8/0247Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors characterised by the form
    • H01M8/0254Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors characterised by the form corrugated or undulated
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/10Fuel cells with solid electrolytes
    • H01M8/12Fuel cells with solid electrolytes operating at high temperature, e.g. with stabilised ZrO2 electrolyte
    • H01M2008/1293Fuel cells with solid oxide electrolytes
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2300/00Electrolytes
    • H01M2300/0017Non-aqueous electrolytes
    • H01M2300/0065Solid electrolytes
    • H01M2300/0068Solid electrolytes inorganic
    • H01M2300/0071Oxides
    • H01M2300/0074Ion conductive at high temperature
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/02Details
    • H01M8/0202Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors
    • H01M8/0204Non-porous and characterised by the material
    • H01M8/0215Glass; Ceramic materials
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/02Details
    • H01M8/0202Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors
    • H01M8/0204Non-porous and characterised by the material
    • H01M8/0223Composites
    • H01M8/0228Composites in the form of layered or coated products
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30Hydrogen technology
    • Y02E60/50Fuel cells

Landscapes

  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Fuel Cell (AREA)

Abstract

Ein Zwischenstück für Festoxid-Brennstoffzellen weist ein Trennelement mit einer Kathodenseite und einer Anodenseite auf und zumindest eine nachgiebige Materiallage, die mit einer der Kathodenseite und der Anodenseite des Trennelements assoziiert ist. Die Anodenseite ist mit einer Anode einer ersten benachbarten Zelle assoziierbar. Die Kathodenseite ist mit einer Kathode einer zweiten benachbarten Zelle assoziierbar. Die zumindest eine nachgiebige Materiallage verbindet elektrisch und mechanisch die jeweilige Anode oder Kathode mit der jeweiligen Seite der Trennplatte.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft Festoxid-Brennstoffzellen ("SOFC's") und insbesondere ein Zwischenstück zur Benutzung in Festoxid-Brennstoffzellen.
Zwei große Hindernisse, um konkurrenzfähige SOFC's zu vermarkten, sind die Funktionalität des Zwischenstücks und die Kosten. Die Gestaltung eines SOFC- Zwischenstücks ist wichtig, da das Zwischenstück verschiedenen Funktionen, einschließlich derer, eine Trennung und einen Einschluß von Reaktionsgas zu liefern, mechanische Unterstützung für die Zellen zu liefern und einen Weg nied­ rigen Widerstandes für Strom zu liefern, um die Zellen in Reihe zu verbinden, dient. Obwohl monolithische Zwischenstücke aus Lanthan-Chromit und aus hochwertigen Chromlegierungen mit gewissem Erfolg benutzt wurden, erwiesen sich derartige Zwischenstücke als überaus teuer und als Kompromiß bezüglich bestimmter Aspekte der Funktionalität eines Zwischenstücks.
Insbesondere, da das Zwischenstück eine Vielzahl von Funktionen ausführt, ist es häufig notwendig, einen Kompromiß zwischen der Leistung bezüglich einer Funktion zu schließen, um die Leistung in bezug auf eine andere Funktion des Zwischenstücks zu erhöhen. Zum Beispiel besitzt das Zwischenstück insofern eine elektrische Funktion, als es einen Weg bereitstellt, durch den Zellen in Reihe elektrisch zu verbinden sind und das Zwischenstück hat auch eine mechanische Funktion, nämlich mechanische Unterstützung für die Zelle bereitzustellen.
Mit Bezug auf derartige Funktionen ist es z. B. notwendig, thermische Ausdeh­ nungskoeffizienten (CTE) zwischen der Zelle und dem Zwischenstück anzupas­ sen, um eine Unterstützung für die Zelle bereitzustellen und auch, um einen Gas­ einschluß zu erleichtern. Wenn das Zwischenstück mit dem Rest der Zelle in be­ zug auf den CTE nicht zusammenpaßt, kann die Struktur ihre mechanische Ein­ heit verlieren und es kann Gas aus der Zelle entweichen, wodurch nachteilig die Effizienz der Zelle beeinträchtigt wird. Häufig kann ein Zwischenstück, wie z. B. ein monolithisches Zwischenstück, das eine überlegene Leistung mit Bezug auf seine mechanische Funktion vorweist, eine nicht akzeptable Leistung bezüglich der elektrischen Leitfähigkeit aufweisen. Dementsprechend wird es für das Ent­ wickeln eines geeigneten monolithischen Zwischenstücks notwendig, die Lei­ stungsfähigkeit mit Bezug auf eine Funktion des Zwischenstücks, wie z. B. bezüg­ lich der mechanischen Funktion, zu opfern, um die Leistungsfähigkeit mit Bezug auf die andere Funktion des Zwischenstücks, wie z. B. die elektrische Leitfähig­ keit, zu erhöhen.
Die Erfindung weist ein Zwischenstück für Festoxid-Brennstoffzellen auf. Das Zwischenstück weist eine Trennplatte und ein nachgiebiges Material auf. Die Trennplatte beinhaltet eine Anodenseite, die mit einer Anode einer ersten benach­ barten Zelle assoziierbar ist, und eine Kathodenseite, die mit einer Kathode einer zweiten benachbarten Zelle assoziierbar ist. Das nachgiebige Material ist zumin­ dest mit einer der Anodenseite der Trennplatte und der Kathodenseite der Trenn­ platte assoziiert. Das nachgiebige Material liefert wiederum mechanische Unter­ stützung und elektrischen Kontakt zwischen der Trennplatte und der jeweiligen Anode oder Kathode.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist die zumindest eine nachgiebige Mate­ riallage auf der Anodenseite der Trennplatte angeordnet. Bei einer derartigen be­ vorzugten Ausführungsform ist eine weitere nachgiebige Materiallage auf der Kathodenseite der Trennplatte angeordnet.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform beinhaltet die zumindest eine nachgiebige Materiallage eine Mehrzahl von Öffnungen, die sich dadurch erstrecken. Bei einer derartigen bevorzugten Ausführungsform beinhaltet die zumindest eine nachgiebige Materiallage eine leitende Beschichtung, die auf zumindest ei­ nen Abschnitt einer oberen und unteren Oberfläche derselben aufgebracht ist. Die Beschichtung kann sich über eine Peripherie der zumindest einen Öffnung in der zumindest einen nachgiebigen Materiallage erstrecken. Somit sind die Beschich­ tung auf der oberen Oberfläche und der unteren Oberfläche elektrisch verbunden. Beispielsweise kann die Beschichtung AgPd oder Lanthan-Kobaltit (Kobaltglanz) aufweisen.
Bei noch einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist das zumindest eine nachgiebige Material eine gewellte Struktur mit Rillen auf. Die zumindest eine Öffnung kann einen länglichen Schlitz aufweisen, welcher seine Länge im we­ sentlichen quer zu den Rillen der gewellten Lage hat.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform beinhaltet die Trennplatte eine Beschichtung, die zumindest auf einem Abschnitt von einer der Kathodenseite und der Anodenseite derselben aufgebracht ist.
Bei noch einer weiteren bevorzugten Ausführungsform kann das Zwischenstück darüber hinaus Einrichtungen beinhalten, um die Anodenseite zur Anode der er­ sten benachbarten Zelle und die Kathodenseite zur Kathode einer zweiten benach­ barten Zelle abzudichten. Dies trennt wiederum Brennstoff und an den Zellen vorbeigehende Luftströmungen.
Die Erfindung weist des weiteren ein Verfahren zum Herstellen des Zwischen­ stücks für eine Festoxid-Brennstoffzelle auf, welches die Schritte aufweist: Vor­ sehen der Trennplatte mit der Anoden- und Kathodenseite; Assoziieren der nach­ giebigen Materiallage mit einer der beiden Seiten; Assoziieren der Anodenseite mit einer Anode der ersten benachbarten Zelle; und Assoziieren der Kathodenseite der Trennplatte mit einer Kathode einer zweiten benachbarten Zelle.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform kann der Schritt des Assoziierens der nachgiebigen Materiallage des weiteren die Schritte aufweisen: Assoziieren einer ersten nachgiebigen Materiallage mit der Anodenseite der Trennplatte und Asso­ ziieren einer zweiten nachgiebigen Materiallage mit der Kathodenseite der Trenn­ platte.
Bei noch einer weiteren bevorzugten Ausführungsform, bei der das nachgiebige Material eine Öffnung beinhaltet, die sich dadurch erstreckt, beinhaltet das Ver­ fahren des weiteren den Schritt eines Aufbringens einer leitenden Beschichtung auf zumindest einen Abschnitt der ersten nachgiebigen Materiallage.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform beinhaltet das Verfahren den Schritt eines Aufbringens einer leitfähigen Beschichtung auf zumindest einen Ab­ schnitt der Trennplatte.
Gleichermaßen beinhaltet die Erfindung ein Verfahren zum Übertragen elektri­ schen Stroms zwischen zwei benachbarten Zellen einer Festoxid-Brennstoffzelle. Das Verfahren weist die Schritte auf Vorsehen einer Kathodenseite einer ersten benachbarten Zelle; Vorsehen einer Anodenseite einer zweiten benachbarten Zel­ le; Assoziieren eines nachgiebigen Materials mit einer der Kathode und der An­ ode der jeweiligen benachbarten Zellen; Anordnen einer Trennplatte zwischen der nachgiebigen Materiallage und der anderen der Anode und der Kathode, die nicht mit der nachgiebigen Materiallage assoziiert ist, und Aktivieren der ersten und zweiten benachbarten Zellen, um wiederum elektrischen Strom zu erzeugen.
Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung mit Bezug auf die Zeichnung, in welcher:
Fig. 1 eine Explosionsansicht eines Zwischenstücks der vorliegenden Erfindung ist;
Fig. 2 eine Draufsicht der nachgiebigen Lage ist, die mit dem Zwischenstück der vorliegenden Erfindung verwendet wird;
Fig. 3 eine Seitenansicht einer nachgiebigen Lage der vorliegenden Erfindung ist;
Fig. 4 eine teilweise Querschnittsansicht der nachgiebigen Lage längs der Linie 4-4 der Fig. 2 ist; und
Fig. 5 eine Querschnittansicht des Zwischenstücks der vorliegenden Erfindung ist, angeordnet zwischen einer ersten und zweiten benachbarten Zelle.
Während diese Erfindung auf vielfache Weise ausgeführt werden kann, werden in der Zeichnung mehrere spezielle Ausführungsformen gezeigt und werden hierin im Detail beschrieben, wobei zu verstehen gegeben wird, daß die vorliegende Of­ fenbarung als beispielhafte Verkörperung der Grundsätze der Erfindung zu ver­ stehen ist und nicht beabsichtigt wird, die Erfindung auf die veranschaulichten Ausführungsbeispiele zu beschränken.
In Fig. 1 ist ein Zwischenstück 10 gezeigt, welches eine Trennplatte 30, obere Endschienen 51, untere Endschienen 53, eine erste nachgiebige Materiallage 70 und eine zweite nachgiebige Materiallage 72 aufweist. Das Zwischenstück 10 wird in Fig. 5 in seiner beabsichtigten Umgebung gezeigt, zwischen einer Anode 100 einer ersten benachbarten Zelle und einer Kathode 110 einer zweiten benach­ barten Zelle angeordnet, wobei alle diese ein Teil eines größeren Stapels von Zel­ len sein können.
Die in Fig. 1 gezeigte Trennplatte 30 beinhaltet eine Anodenseite 66, eine Katho­ denseite 68 und eine Beschichtung 97. Die Trennplatte kann aus irgendeiner Ke­ ramik, Legierung oder Verbindung von Keramik/Legierungsmaterialien, die her­ kömmlicherweise im Zusammenhang mit dem Zwischenstück einer monolithi­ schen Zelle verwendet werden, sein. Die Beschichtung 97 kann auf eine oder bei­ de der Anodenseite und der Kathodenseite der Trennplatte aufgetragen sein. Die Beschichtung kann eine Vielfalt leitender Materialien, einschließlich AgPd und Lanthan-Kobaltit aufweisen. Wie weiter unten in weiteren Einzelheiten erläutert wird, ist es, sofern die mechanischen und elektrischen Funktionen des Zwischen­ stücks unter den verschiedenen Komponenten aufgeteilt sind, nicht notwendig, den CTE des Zwischenstücks an den CTE anderer Komponenten anzupassen.
Obere Endschienen 51 beinhalten, wie in Fig. 1 gezeigt, eine erste obere End­ schiene 55 und eine zweite obere Endschiene 57, von welchen beide auf gegen­ überliegenden Rändern einer Anodenseite 66 der Trennplatte 30 positioniert sind. Ähnlich beinhalten untere Endschienen 53, eine erste untere Endschiene 59 und eine zweite untere Endschiene 61, von welchen beide auf gegenüberliegenden Rändern einer Kathodenseite 68 der Trennplatte 30 positioniert sind. Wie ersicht­ lich ist, sind die unteren Endschienen so positioniert, daß sie im wesentlichen senkrecht in bezug auf die oberen Endschienen sind. Wie verständlich sein wird, liefern diese Endschienen eine Brennstoff/Gas-Trennung und Gasisolierung sowie einen -Einschluß für die Zelle.
Die erste nachgiebige Materiallage 70, gezeigt in Fig. 1, beinhaltet eine obere Oberfläche 74, eine untere Oberfläche 76, Öffnungen, wie z. B. Öffnungen 78, und eine Beschichtung 80. Während verschiedene Formen für eine Verwendung in Erwägung gezogen werden, wird hier eine erste nachgiebige Materiallage 70 be­ schrieben, die eine gewellte Lage aufweist, mit einer im wesentlichen gleichför­ migen Dicke und einem Oberflächenbereich, der im wesentlichen dem freiliegen­ den Oberflächenbereich der Anodenseite der Trennplatte entspricht. Während andere Materialien in Betracht gezogen werden, kann die erste nachgiebige Mate­ riallage ein Metall oder eine Legierung desselben aufweisen, mit einer ungefähren Dicke von 0,005 Inch mit 20 Rillen pro Inch. Selbstverständlich werden andere Formen, einschließlich gestufter Formen, Rechteckwellen-Formen, Akkordeon- Formen, eingeschnittenem Versatz, rundem Scheitel, flachem Scheitel, ansteigen­ der Seiten, vertikaler Seiten, unter anderen gleichermaßen für eine Verwendung in Betracht gezogen. Es wird auch in Betracht gezogen, daß die erste nachgiebige Materiallage eine Mehrzahl kleinerer Materiallagen aufweisen kann, die in einer Seite-an-Seite-Orientierung angeordnet sind, um eine größere nachgiebige Mate­ riallage zu ergeben.
Die Öffnungen 78 werden in Fig. 2 im Detail gezeigt und weisen eine Reihe gleichförmiger, länglicher Schlitze auf, die sich durch die erste nachgiebige Mate­ riallage 70 erstrecken. Die Öffnungen sind so positioniert, daß die längliche Di­ mension von jeder quer zu den Rillen ist. Bei der gezeigten Ausführungsform sind die Öffnungen ungefähr 0,05 Inch breit und ungefähr 0,30 Inch lang. Die Öffnun­ gen sind ungefähr 0,10 Inch voneinander in im wesentlichen gleichförmigen Rei­ hen beabstandet, mit einem Abstand von ungefähr 0,05 Inch zwischen den Reihen von Öffnungen. Selbstverständlich ist die spezielle Größe, Form, Anzahl und/oder Orientierung der Öffnungen nicht auf die besondere offenbarte Konfiguration be­ schränkt.
Die Beschichtung 80 (Fig. 2 und 4) ist sowohl auf die obere Oberfläche 74 als auch auf die untere Oberfläche 76 der ersten nachgiebigen Materialschicht 70 auf­ getragen. Wie insbesondere in Fig. 4 gezeigt, überzieht die Beschichtung die inne­ re Oberfläche jeder der Öffnungen 78, wobei eine kontinuierliche Leitfähigkeit zwischen der auf die obere Oberfläche 74 und auf die untere Oberfläche 76 auf­ getragene Beschichtung erzeugt wird. Die Beschichtung kann ein leitendes Mate­ rial, wie z. B. Ni, AgPd, Lanthan-Kobaltit, Praesodym-Kobaltit und Lanthan- Chromit, aufweisen. Selbstverständlich werden gleichermaßen andere leitende Materialien für eine Verwendung in Betracht gezogen. Wie erläutert werden wird, liefert die Beschichtung eine Einrichtung zum Leiten eines elektrischen Stroms von der Kathode zur Trennplatte und wiederum zur anschließenden Zelle. Selbst­ verständlich kann es bei gewissen Ausführungsformen nicht notwendig sein, eine Beschichtung auf der nachgiebigen Materiallage zu verwenden und der Strom kann von der nachgiebigen Lage selbst geleitet werden. Die Dicke der Beschich­ tung kann zwischen 0,01" und 0,020" sein.
Eine zweite nachgiebige Materiallage 72 ist in Fig. 1 gezeigt und kann im we­ sentlichen im Aufbau identisch zur ersten nachgiebigen Materiallage 70 sein. Ins­ besondere weist die zweite nachgiebige Materiallage gleichermaßen eine obere Oberfläche 82, eine untere Oberfläche 84, Öffnungen, wie z. B. die Öffnungen 86, und eine Beschichtung 88 auf. Selbstverständlich wird in Betracht gezogen, daß die zweite nachgiebige Materiallage ein Material aufweist, das von dem der ersten nachgiebigen Materiallage verschieden ist. Ähnlich weisen die auf jede der nach­ giebigen Materiallagen aufgebrachten Beschichtungen unterschiedliche Mischun­ gen auf und/oder können eine derartige Beschichtung vollkommen weglassen. Es wird auch in Betracht gezogen, daß nur eine der zwei nachgiebigen Materiallagen auf einer einzigen Seite der Trennplatte 30 verwendet werden, wobei eine her­ kömmliche Verbindungsstück-Struktur auf der anderen Seite benutzt werden kann.
Beim Betrieb hat die Trennplatte 30 keinen direkten elektrischen Kontakt mit oder unterstützt direkt mechanisch die Anode oder die Kathode. Vielmehr hat die erste nachgiebige Materiallage 70 einen elektrischen Kontakt mit und liefert eine me­ chanische Unterstützung für die Kathode, und die zweite nachgiebige Materialla­ ge hat einen elektrischen Kontakt mit und unterstützt mechanisch die Anode. Ent­ sprechend muß, da die Trennplatte 30 keinen direkten Kontakt mit der Kathode oder Anode hat, die thermische Ausdehnung der Trennplatte nicht an anderen Zellkomponenten angepaßt werden.
Die Öffnungen 78 in der ersten nachgiebigen Materiallage 70 (angeordnet auf der Anodenseite der Trennplatte 30) dienen dazu, zuzulassen, daß Brennstoff, der auf jeder Seite des nachgiebigen Materials vorbeigeht, mit der Anode reagiert. Ohne die Öffnungen hat ungefähr nur die Hälfte des Brennstoffs, der zwischen den nachgiebigen Materiallagen und der Trennplatte 30 hindurchgeht, eine Möglich­ keit mit der Anode zu reagieren. Der restliche Brennstoff wäre zwischen der nachgiebigen Lage (in den Wellungen) und der Trennplatte bis zum Verlassen des Zellenstapels gefangen. Insofern, da der Luftstrom auf der Kathodenseite typi­ scherweise für Kühlungszwecke über das zweifache des stöchiometrischen Zu­ standes hinausgeht, ist der elektrochemische Vorteil der Öffnungen auf der Ka­ thodenseite minimal.
Mit Bezug auf die elektrische Leitfähigkeit kann ein elektrischer Strom, dort wo die Beschichtung auf die obere und untere Oberfläche beider nachgiebiger Mate­ riallagen aufgebracht ist, längs der beschichteten Oberfläche anstelle von durch die nachgiebigen Materiallagen gehen. Als ein Ergebnis kann sich der Strom über die gesamte Oberflächenbeschichtung des Materials ausbreiten, eher als in be­ stimmten Bereichen konzentriert zu sein. Es versteht sich, daß dort, wo das nach­ giebige Material keine Beschichtung aufweist, die elektrische Ladung durch das nachgiebige Material selbst fortschreiten wird.
In bestimmten SOFC's ist ein Transfer von Strom durch die nachgiebige Mate­ riallage ohne eine Beschichtung für die Leistungsfähigkeit der Zelle ausreichend. Tatsächlich ist im allgemeinen in bestimmten Fällen, wie z. B., wenn die Anode Nickel aufweist, ein nachgiebiges Material, hergestellt aus Nickel, ohne eine Be­ schichtung ausreichend. Bei den meisten Ausführungsformen jedoch verbessert der Durchgang elektrischen Stroms längs der Beschichtung anstelle von durch das nachgiebige Material die Effizienz der Zelle. Insbesondere und unter anderen Vorteilen werden durch das Leiten elektrischen Stroms längs der Beschichtung Widerstandsverluste reduziert. Derartige Verluste sind insbesondere auf der Ka­ thodenseite hoch, wo Metallmaße ausschlaggebend sein können (in einigen Fällen kann die zweite nachgiebige Materiallage auf der Anodenseite aus Nickel herge­ stellt sein, in welchem Fall, wie oben erklärt, sie ohne eine Beschichtung verwen­ det werden kann). Zusätzlich wird, durch Auftragen einer Beschichtung auf die Trennplatte; der Strom nicht nur gleichmäßiger über die Gesamtheit der nachgie­ bigen Materiallagen verteilt, sondern auch über die Gesamtheit der Trennplatte 30 ausgebreitet. Dies reduziert weiter Maß-Widerstandsverluste, im Vergleich zur Konzentration des Stroms an den Kontaktpunkten zwischen der Trennplatte 30 und der jeweiligen nachgiebigen Materiallage.
Die vorhergehende Beschreibung und die Zeichnungen erklären und veranschau­ lichen lediglich die Erfindung und die Erfindung ist nicht darauf beschränkt, außer insofern, als die beigefügten Ansprüche so begrenzt sind, daß Fachleute, die die Veröffentlichung vor sich haben, in der Lage sind Modifizierungen und Abände­ rungen daran vorzunehmen, ohne vom Umfang der Erfindung abzuweichen.

Claims (21)

1. Ein Zwischenstück für Festoxid-Brennstoffzellen, aufweisend:
  • - eine Trennplatte mit einer Anodenseite, die mit einer Anode einer er­ sten benachbarten Zelle assoziierbar ist, und einer Kathodenseite, die mit einer Kathode einer zweiten benachbarten Zelle assoziierbar ist; und
  • - ein nachgiebiges Material, das mit zumindest einer der Anodenseite der Trennplatte und der Kathodenseite der Trennplatte assoziiert ist, um wiederum mechanische Unterstützung und einen elektrischen Kontakt zwischen der Trennplatte und der jeweiligen Anode und Ka­ thode zu schaffen.
2. Zwischenstück nach Anspruch 1, wobei die zumindest eine nachgiebige Materiallage auf der Anodenseite der Trennplatte angeordnet ist.
3. Zwischenstück nach Anspruch 1, wobei die zumindest eine nachgiebige Materiallage auf der Kathodenseite der Trennplatte angeordnet ist.
4. Zwischenstück nach Anspruch 1, wobei die zumindest eine nachgiebige Materiallage zumindest eine sich durch sie erstreckende Öffnung beinhal­ tet.
5. Zwischenstück nach Anspruch 4, wobei die zumindest eine nachgiebige Materiallage eine Mehrzahl von sich durch sie erstreckenden Öffnungen beinhaltet.
6. Zwischenstück nach Anspruch 4, wobei die zumindest eine nachgiebige Materiallage eine leitende Beschichtung beinhaltet, die auf zumindest ei­ nen Abschnitt auf einer oberen und unteren Oberfläche derselben aufge­ tragen ist.
7. Zwischenstück nach Anspruch 6, wobei die leitende Beschichtung sich über eine Peripherie der zumindest einen Öffnung erstreckt, die sich durch die zumindest eine nachgiebige Materiallage erstreckt, um wiederum die Beschichtung über der oberen und unteren Oberfläche derselben kontinu­ ierlich zu verbinden.
8. Zwischenstück nach Anspruch 6, wobei die leitende Beschichtung aus der Gruppe ausgewählt ist, bestehend aus: Ni, AgPd und Lanthan-Kobaltit, Praseodym-Kobaltit, Lanthan-Chromit.
9. Zwischenstück nach Anspruch 4, wobei das zumindest eine nachgiebige Material eine gewellte Struktur mit Rillen aufweist, wobei die zumindest eine Öffnung einen länglichen Schlitz aufweist, der seine Länge im we­ sentlichen quer zu den Rillen der gewellten Lage hat.
10. Zwischenstück nach Anspruch 4, wobei die Trennplatte eine Beschichtung beinhaltet, die auf zumindest einen Abschnitt von einer der Kathodenseite und der Anodenseite derselben aufgetragen ist.
11. Zwischenstück nach Anspruch 1, wobei die Trennplatte eine Beschichtung beinhaltet, die auf zumindest einen Abschnitt von einer der Kathodenseite und der Anodenseite derselben aufgetragen ist.
12. Zwischenstück nach Anspruch 1, wobei die zumindest eine nachgiebige Materiallage eine gewellte Materiallage aufweist.
13. Zwischenstück nach Anspruch 12, wobei die gewellte Materiallage einen Querschnitt aufweist, der die Form einer Sinus-, vertieften Rechteck- Welle, eingeschnittenen Versetzung, eines runden Scheitels, flachen Scheitels, von ansteigenden Seiten und vertikalen Seiten aufweist.
14. Zwischenstück nach Anspruch 1, welches des weiteren eine Einrichtung zum Abdichten der Anodenseite zu einer Anode der ersten benachbarten Zelle und der Kathodenseite zur Kathode einer zweiten benachbarten Zelle aufweist, um an den Zellen vorbeigehende Brennstoff und Luftströmun­ gen wiederum zu trennen.
15. Zwischenstück nach Anspruch 1, wobei die zumindest eine gewellte Lage zumindest eine gewellte Lage aufweist, die auf beiden Seiten der Trenn­ platte angeordnet ist.
16. Verfahren zum Herstellen eines Zwischenstücks für eine Festoxid Brenn­ stoffzelle, welches die Schritte aufweist:
  • - Vorsehen einer Trennplatte mit einer Anodenseite und einer Kathoden­ seite;
  • - Assoziieren eines nachgiebigen Materials mit zumindest einer der An­ oden- oder Kathodenseite der Trennplatte;
  • - Assoziieren der Anodenseite der Trennplatte mit einer Anode einer er­ sten benachbarten Zelle; und Assoziieren der Kathodenseite der Trennplatte mit einer Kathode einer zweiten benachbarten Zelle.
17. Verfahren nach Anspruch 16, wobei der Schritt des Assoziierens des nachgiebigen Materials die Schritte aufweist:
  • - Assoziieren eines ersten nachgiebigen Materials mit der Anodenseite der Trennplatte; und
  • - Assoziieren eines zweiten nachgiebigen Materials mit der Kathoden­ seite der Trennplatte.
18. Verfahren nach Anspruch 16, wobei das nachgiebige Material zumindest eine sich durch dasselbe erstreckende Öffnung aufweist, wobei das Ver­ fahren des weiteren die Schritte aufweist:
  • - Auftragen einer leitenden Beschichtung auf zumindest einen Abschnitt des ersten nachgiebigen Materials.
19. Verfahren nach Anspruch 16, welches des weiteren den Schritt aufweist:
  • - Auftragen einer leitenden Beschichtung auf zumindest einen Abschnitt der Trennplatte.
20. Verfahren zum Übertragen elektrischen Stroms zwischen zwei benach­ barten Zellen einer Festoxid-Brennstoffzelle, welches die Schritte auf­ weist:
  • - Vorsehen der Kathodenseite einer ersten benachbarten Zelle; und
  • - Vorsehen der Anodenseite einer zweiten benachbarten Zelle;
  • - Assoziieren eines ersten nachgiebigen Materials mit einer der Anoden­ seite der zweiten benachbarten Zelle und der Kathodenseite der ersten benachbarten Zelle;
  • - Anordnen einer Trennplatte zwischen dem ersten nachgiebigen Mate­ rial und der anderen der Anoden- und der Kathodenseite, die der Seite, die mit dem ersten nachgiebigen Material assoziiert ist, gegenüberliegt; und
  • - Aktivieren der ersten und zweiten benachbarten Zellen.
21. Verfahren nach Anspruch 20, welches des weiteren den Schritt des Asso­ ziierens eines zweiten Kathoden-Materials an der dem ersten nachgiebigen Material gegenüberliegenden Seite der Trennplatte aufweist.
DE10009828A 1999-03-01 2000-03-01 Zwischenstück für Festoxid-Brennstoffzellen Withdrawn DE10009828A1 (de)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US09/259,711 US6265095B1 (en) 1999-03-01 1999-03-01 Interconnect for solid oxide fuel cells

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE10009828A1 true DE10009828A1 (de) 2000-09-07

Family

ID=22986052

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE10009828A Withdrawn DE10009828A1 (de) 1999-03-01 2000-03-01 Zwischenstück für Festoxid-Brennstoffzellen

Country Status (6)

Country Link
US (1) US6265095B1 (de)
JP (1) JP2000251909A (de)
AU (1) AU1956800A (de)
CA (1) CA2298975A1 (de)
DE (1) DE10009828A1 (de)
GB (1) GB2348314A (de)

Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7122266B2 (en) * 2001-09-13 2006-10-17 Ngk Insulators, Ltd. Holding member for holding an electrochemical cell, a holding substrate for the same, an electrochemical system and a connecting member for electrochemical cells
US20030064269A1 (en) * 2001-10-02 2003-04-03 Kelly Sean M. Fuel cell stack having a featured interconnect element
US7222406B2 (en) * 2002-04-26 2007-05-29 Battelle Memorial Institute Methods for making a multi-layer seal for electrochemical devices
US7575821B2 (en) * 2002-06-11 2009-08-18 General Electric Company Interconnect supported fuel cell assembly and preform
US6843960B2 (en) 2002-06-12 2005-01-18 The University Of Chicago Compositionally graded metallic plates for planar solid oxide fuel cells
NL1020985C2 (nl) * 2002-07-03 2004-01-06 Stichting Energie Anodegedragen brandstofcel.
US20040200187A1 (en) * 2002-11-27 2004-10-14 Warrier Sunil G. Compliant, strain tolerant interconnects for solid oxide fuel cell stack
US6936362B2 (en) * 2003-04-14 2005-08-30 General Motors Corporation Variable pressure drop stack
US20050053819A1 (en) * 2003-07-18 2005-03-10 Paz Eduardo E. Solid oxide fuel cell interconnect with catalyst coating
US7632595B1 (en) * 2004-04-05 2009-12-15 General Electric Company Compliant fuel cell system
US7947404B2 (en) * 2006-04-04 2011-05-24 GM Global Technology Operations LLC Thermally enhanced insulator plates and fuel cell stack incorporating the same
CN103296301B (zh) * 2012-03-02 2015-10-07 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 一种阳极支撑平板式固体氧化物燃料电池无压电堆
KR101331689B1 (ko) 2012-08-09 2013-11-20 삼성전기주식회사 연료전지 및 그 제조방법

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4857420A (en) * 1987-10-13 1989-08-15 International Fuel Cell Corporation Method of making monolithic solid oxide fuel cell stack
US4874678A (en) * 1987-12-10 1989-10-17 Westinghouse Electric Corp. Elongated solid electrolyte cell configurations and flexible connections therefor
US5460897A (en) * 1994-03-18 1995-10-24 Allied Signal Inc. Solid oxide fuel cell stacking assembly
GB2305169A (en) * 1995-09-14 1997-04-02 Univ Napier Solid oxide fuel cells
US5851689A (en) * 1997-01-23 1998-12-22 Bechtel Corporation Method for operating a fuel cell assembly
AUPO724997A0 (en) * 1997-06-10 1997-07-03 Ceramic Fuel Cells Limited A fuel cell assembly
US6054231A (en) * 1998-07-24 2000-04-25 Gas Research Institute Solid oxide fuel cell interconnector

Also Published As

Publication number Publication date
AU1956800A (en) 2000-09-07
GB0004540D0 (en) 2000-04-19
JP2000251909A (ja) 2000-09-14
GB2348314A (en) 2000-09-27
CA2298975A1 (en) 2000-09-01
US6265095B1 (en) 2001-07-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE69022244T2 (de) Stromkollektor für brennstoffzellen.
DE69838679T2 (de) Elektrische leitfähigkeit in einer brennstoffzellen-anordnung
EP2494631B1 (de) Batteriezellenanordnung
EP0378812A1 (de) Anordnung von Brennstoffzellen auf der Basis eines Hochtemperatur-Feststoffelektrolyten aus stabilisiertem Zirkonoxyd zur Erzielung höchsmöglicher Leistung
DE4016157A1 (de) Vorrichtung zur umwandlung von chemischer energie in elektrische energie mittels in serie geschalteter flacher, ebener hochtemperatur-brennstoffzellen
DE19539959C2 (de) Brennstoffzellenanordnung
DE10009828A1 (de) Zwischenstück für Festoxid-Brennstoffzellen
EP1314217B1 (de) Hochtemperaturbrennstoffzelle
EP0578855A1 (de) Material für die metallischen Komponenten von Hochtemperatur-Brennstoffzellen-Anlagen
DE4443688C1 (de) Bipolarplatte für Brennstoffzellen
DE3516765C2 (de) Brennstoffzelle
EP1287572B1 (de) Vorrichtung zur elektrischen kontaktierung von elektroden in hochtemperaturbrennstoffzellen
DE1571730A1 (de) Elektrochemische Zellenanordnung
DE3516766A1 (de) Brennstoffzelle
DE19636903C1 (de) Brennstoffzellenmodul
EP1589602B1 (de) Kontaktfederblech und elektrochemische Batterie mit einem derartigen Kontaktfederblech
EP0424691A1 (de) Bauteilanordnung zur Stromüberführung für keramische Hochtemperatur-Brennstoffzellen
EP0440968A1 (de) Vorrichtung zur Erzielung einer möglichst gleichmässigen Temperaturverteilung auf der Oberfläche einer plattenförmigen keramischen Hochtemperatur-Brennstoffzelle
DE19605086C1 (de) Hochtemperatur-Brennstoffzelle und aus solchen bestehender Hochtemperatur-Brennstoffzellenstapel
EP1314216B1 (de) Brennstoffzellenstapel mit internen gasanschlüssen
DE102005046795A1 (de) Kühlbare Bipolarplatte
DE102016118511A1 (de) Elektrische Kontaktvorrichtung für einen Brennstoffzellenstapel
EP1435671A1 (de) Fluidkanalkonfiguration für einen Brennstoffzellenstapel
EP1755187A2 (de) Bipolarplatte oder Elektrodenplatte für Brennstoffzellen oder Elektrolyseur-Stapel sowie ein Verfahren zur Herstellung einer Bipolarplatte oder Elektrodenplatte für Brennstoffzellen oder Elektrolyseur-Stapel
DE4033708A1 (de) Bauelement zur stromuebertragung zwischen hochtemperatur-brennstoffzellen

Legal Events

Date Code Title Description
8110 Request for examination paragraph 44
8139 Disposal/non-payment of the annual fee