專利名稱：用于燃料電池支承件的密封件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于燃料電池堆的單元，特別地，本發(fā)明涉及一 種用于固體氧化物燃料電池堆的單元，所述單元包括具有密封件的多 孔金屬支承件，其中所述密封件從所述多孔金屬支承件的上表面延伸 至所述多孔金屬支承件的底表面，從而使得在使用過程中通過所述密 封件阻止了在所述多孔金屬支承件中進(jìn)行不希望的氣體輸運。
背景技術(shù)：
氣體由燃料電池堆向外部發(fā)生的泄漏是由于陶瓷部件中的裂紋、失 效的密封件或者通過多孔層的氣體輸運而造成的。在包括多個電池的燃料電池堆中，每個電池包括具有氣密性且具有 氧離子傳導(dǎo)性的電解質(zhì)以及多孔陰極和多孔陽極。反應(yīng)劑可擴散通過該 多孔層從而因此發(fā)生反應(yīng)。當(dāng)氬被輸運至陽極且氧被輸運至陰極，由此 允許來自陰極的氧離子借助于電解質(zhì)被輸運至陽極以使得陽極上的氫與氧反應(yīng)從而形成H20并輸運電子的時候，就發(fā)生了電化學(xué)過程。多孔陽極和陰極可由陶瓷粉末制成。此外，用于例如陽極的多孔支 承件也是已公知的，其中該多孔支承件是基于粉末冶金而制成的。例如 在EP專利申請No. 1122806中描述了多孔支承件的一個實例，其中氣 體供應(yīng)通道與電池支承件和陽極層被整合在一起。由于支承件是多孔 的，因此一部分氣體擴散通過支承件而到達(dá)電解質(zhì)，而另一部分氣體則 被輸運至支承件的邊緣。為了避免氣體向環(huán)境泄漏，該邊緣是氣體不可 透過的。氣體不可透過的邊緣可通過利用玻璃作為密封材料來獲得，正如 EP專利申請No. 1010675中所披露地那樣。利用玻璃的缺點在于玻璃是 易碎的且其熱性質(zhì)與金屬的熱性質(zhì)差別較大，當(dāng)燃料電池堆在運行過程 中受到加熱或冷卻時，這種缺點會帶來困難。此外，由于玻璃熔融物的高粘性，因此玻璃熔融物難以浸漬進(jìn)入到 多孔層內(nèi)。W0 2007080518披露了一種燃料電池單元，所述燃料電池單元在外部上通過注射成型^皮密封。本發(fā)明的一個目的是提供一種防止氣體向環(huán)境泄漏的用于燃料電 池堆的單元。本發(fā)明的另一目的是提供減少燃料電池堆中的元件數(shù)量的另一種 可選方式。本發(fā)明的進(jìn)一步的目的是提供一種更耐受使用過程中產(chǎn)生的熱應(yīng) 力的燃料電池。發(fā)明內(nèi)容這些和其它目的中的一些目的是根據(jù)本發(fā)明的第一方面通過一種 用于燃料電池堆的單元來實現(xiàn)的，所述單元包括具有密封件的多孔金屬 支承件，所述密封件具有從所述多孔金屬支承件的上表面至少延伸至所 述多孔金屬支承件的底表面的密封深度，其中所述密封件沿所述多孔金 屬支承件的周部被定位，所述密封件對于在所述多孔金屬支承件的平面 中被輸運的氣體而言是不可透過的。本發(fā)明還涉及一種制造用于燃料電池堆的單元的方法，所述方法包括的步驟有沿多孔金屬支承件的周部在接觸區(qū)域中使該多孔金屬支承 件的一部分熔化成具有密封深度的氣體不可透過的密封件，所述密封深 度從所述多孔金屬支承件的上表面延伸出來且至少延伸通過所述多孔 金屬支承件而到達(dá)所述多孔金屬支承件的底部。


圖1示出了具有多個單元的固體氧化物燃料電池堆；圖2示出了固體氧化物燃料電池堆的剖面；圖3示出了用于固體氧化物燃料電池的單元的一個實例；圖4示出了多孔金屬支承件中的密封件；圖5示出了與互連裝置密封在一起的多孔金屬支承件；圖6示出了用于固體氧化物燃料電池的不同單元；圖7示出了彼此相鄰布置的兩個單元；和圖8和圖9示出了準(zhǔn)備通過釬焊(brazing)而進(jìn)行密封的多孔金 屬支承件。
具體實施方式
本發(fā)明提供了一種用于燃料電池堆的單元，所述單元包括具有密封 件的多孔金屬支承件，由此使得防止了氣體向環(huán)境泄漏。當(dāng)該單元被疊置在燃料電池中時，所述密封件可進(jìn)一步被定位在介 于多孔金屬支承件與互連裝置之間的接觸區(qū)域中。通過這種方式，所述 密封件阻止了在所述多孔金屬支承件中進(jìn)行不希望的氣體輸運。用于燃料電池堆的單元包括一個或多個部件。所述部件例如為多孔金屬支承件、互連裝置、陽極、陰極、電解質(zhì)、密封材料或間隔構(gòu)件(distance member)。所述接觸區(qū)域是當(dāng)該多孔金屬支承件被疊置在燃料電池堆中時該 支承件的表面的一部分與燃料電池堆中的另一元件的表面的一部分進(jìn) 行接觸所處的區(qū)域。氣體是在運行過程中在燃料電池堆中所使用的氣體。術(shù)語上表面和下表面應(yīng)該被理解為當(dāng)用于燃料電池的元件被置于 圖中所示的水平位置處時分別面朝上和面朝下的表面。所述多孔金屬支承件具有允許氣體擴散至陽極或陰極的孔隙率。所 述多孔金屬支承件的孔隙率可為20 % (體積百分含量)至90 % (體積 百分含量)，且優(yōu)選介于30 % (體積百分含量)至70 % (體積百分含 量)之間。多孔金屬支承件的平均孔隙尺寸優(yōu)選處在0. 1 ^m至100 的范圍內(nèi)。在本發(fā)明的一個實施例中，該多孔金屬支承件是多孔金屬箔片，該 箔片例如由鐵素體不銹鋼如Thyssen Krupp Crofer 22 APU制成。該多 孔金屬箔片例如可具有介于0.05 mm與0.3 mm之間的厚度。利用薄的多孔箔片來提高向陽極或陰極的擴散速率是有利的，且進(jìn) 一步地這樣就提供了更為緊湊的燃料電池堆。多孔金屬支承件還可以是包含多個穿孔、腔體和/或提供了氣體擴 散路徑的小孔的箔片。該多孔金屬支承件例如可采用化學(xué)蝕刻法制備而 成且可對穿孔、腔體和/或小孔進(jìn)行定位以便在多孔金屬支承件中形成 受控圖案。多孔金屬支承件可由燒結(jié)金屬粉末制成，由此提供多孔金屬箔片。 金屬互連裝置也可由鐵素體不銹鋼制成且其厚度例如可介于0. 1 mm與8 mm之間。金屬互連裝置可由金屬箔片制成，在這種情況下，可通過對金屬箔片進(jìn)行壓制而形成包括流場的互連裝置。在本發(fā)明的一個實施例中，密封件是通過使多孔金屬支承件中的晶 粒產(chǎn)生局部熔化而制成的。與例如在使用過程中可能出現(xiàn)裂紋從而使得 氣體可能泄漏到環(huán)境中的外部玻璃涂覆密封件相比，這種密封件更耐受 使用過程中燃料電池堆中所產(chǎn)生的熱應(yīng)力。所述局部熔化優(yōu)選是通過選 自激光加熱、電阻加熱、電子束加熱和釬焊的工藝來實現(xiàn)的。在本發(fā)明的一個實施例中，密封件是通過用填料材料填充多孔金屬 支承件的孔隙來制成的，例如在加熱后進(jìn)行釬焊來形成該密封件。在本發(fā)明的另一實施例中，密封件的至少一部分沿氣體通道的周部 被定位，通過這種方式使得避免了不同氣體在使用過程中產(chǎn)生混合。氣 體通道例如可以是氧化劑入口、氧化劑出口、燃料入口或燃料出口。在本發(fā)明的又一實施例中，該多孔金屬支承件是金屬箔片。在本發(fā)明的另 一實施例中，密封件被定位在介于部件與多孔金屬支 承件之間的接觸區(qū)域中。該部件優(yōu)選是互連裝置。密封深度可進(jìn)一步延 伸進(jìn)入互連裝置內(nèi)，由此進(jìn)一步在多孔金屬支承件之間提供了不可透過 氣體的密封件。通過這種方式，使得不必在互連裝置與多孔金屬支承件 之間設(shè)置密封材料，由此使得減少了燃料電池堆中的部件數(shù)量。所述互連裝置具有通道系統(tǒng)，所述通道系統(tǒng)具有一條或多條氣體通 道，從而使得當(dāng)所述通道系統(tǒng)在燃料電池堆中處于使用狀態(tài)時，氣體被 分布在電化學(xué)活性的區(qū)域上。該電化學(xué)活性的區(qū)域是燃料電池堆中的發(fā) 生電化學(xué)反應(yīng)所處的電池區(qū)域。電池包括陽極、電極和陰極?；ミB裝置 例如可通過粉末冶金、鍛造、軋制或蝕刻來形成。在本發(fā)明的一個實施例中，在單元剖面中，多孔金屬支承件的底表 面處的密封寬度與剖面中的接觸區(qū)域的接觸區(qū)域?qū)挾戎刃∮?。該比值優(yōu)選小于0. 3。密封寬度例如可介于0. 1 mm與3. 0 mm之間，例如介 于0. 5 mm與1. 5 mm之間，優(yōu)選為1 mm。在另一實施例中，陽極被施加在多孔結(jié)構(gòu)內(nèi)部。陽極可由鎳晶體制 成。使單元取向成使得還原氣體接近多孔金屬支承件是有利的，原因在 于氧化條件會對金屬產(chǎn)生損害或?qū)е卵趸镎舭l(fā)。在本發(fā)明的又一 實施例中，多孔金屬支承件被定位在陰極側(cè)上而與 電化學(xué)活性陰極緊密接觸。該單元可進(jìn)一步包括電解質(zhì)、陰極和陰極側(cè)密封材料，以使得當(dāng)單元處于使用狀態(tài)時，燃料和空氣與環(huán)境密封隔離開來。陰極側(cè)密封材料 例如可為玻璃、金屬釬焊材料或云母。在本發(fā)明的又一實施例中，該單元被用于高溫燃料電池中，高溫燃料電池的運行溫度通常高于500°C，例如固體氧化物燃料電池堆。本發(fā)明還提供了一種燃料電池堆，特別是固體氧化物燃料電池堆， 所述燃料電池堆包括一個或多個根據(jù)上述實施例中的任一實施例的單 元。在本發(fā)明的第二方面中，提供了一種制造用于燃料電池堆的單元的 方法，所述方法包括的步驟有沿多孔金屬支承件的周部使該多孔金屬 支承件的一部分熔化成具有密封深度的氣體不可透過的密封件，所述密 封深度從所述多孔金屬支承件的上表面延伸出來且至少延伸通過所述 多孔金屬支承件而到達(dá)所述多孔金屬支承件的底表面。當(dāng)單元在燃料電池堆中處于使用狀態(tài)時，通過密封件阻止了在多孔 金屬支承件的平面中朝向周部被輸運的氣體。通過這種方式，使得避免 了氣體向環(huán)境泄漏。在本發(fā)明的一個實施例中，燃料電池的電化學(xué)活性區(qū)域被分段成位 于支承結(jié)構(gòu)上的更多數(shù)量的更小的單獨的電化學(xué)活性部段。每個部段包 括電化學(xué)活性電解質(zhì)、陽極和陰極。當(dāng)燃料電池通過這種方式被分段時， 則通過使位于所述部段的區(qū)域中的多孔金屬支承件的一部分熔化而在 對應(yīng)于各個部段的單獨的周部的位置處對每個電化學(xué)活性部段處的多 孔金屬箔片的部分進(jìn)行密封。通過這種方式，可在部段的所有側(cè)部上在 每個部段的周部處對每個部段進(jìn)行完全密封。在本發(fā)明的另 一實施例中，使多孔金屬支承件的一部分熔化的步驟 進(jìn)一步包括同時使互連裝置的一部分熔化，從而使得密封深度進(jìn)一步延 伸進(jìn)入互連裝置內(nèi)，從而使得當(dāng)單元在燃料電池堆中處于使用狀態(tài)時， 阻止了在互連裝置與多孔金屬支承件之間進(jìn)行氣體輸運。在本發(fā)明的又一實施例中，通過激光束實施熔化密封件的步驟。在本發(fā)明的另一實施例中，對密封件進(jìn)行釬焊，由此使得多孔金屬 支承件的孔隙被填料材料填充且被加熱從而形成密封件。在本發(fā)明的另 一實施例中，所述方法進(jìn)一步包括將陽極施加在多孔 金屬支承件中的多孔結(jié)構(gòu)內(nèi)部的步驟。所述方法還可包括通過等離子噴涂來施加電解質(zhì)的步驟和通過例如絹網(wǎng)印刷、等離子噴涂或濕法噴涂等工藝來施加陰極的又一步驟。所述方法還可包括施加陰極側(cè)密封材料的步驟，從而使得當(dāng)燃料電 池堆處于使用狀態(tài)時，陰極氣體與環(huán)境密封隔離開來。圖1中的圖1A和圖1B示出了具有多個單元的固體氧化物燃料電池 堆。圖1A示出了固體氧化物燃料電池堆的分解視圖。燃料電池堆包括 一個或多個重復(fù)單元8，每個重復(fù)單元具有多孔金屬支承件。該燃料電 池堆具有燃料入口 9和氧化劑入口 10。在運行過程中，燃料從燃料入口 9被供應(yīng)且被散布在重復(fù)單元8中的每個電池上。同樣地，氧化劑從氧 化劑入口 IO被供應(yīng)至重復(fù)單元8中的每個電池。圖1B示出了重復(fù)單元8的角的近視圖。密封件l是連續(xù)的氣體不 可透過的區(qū)域，所述區(qū)域沿重復(fù)單元8的周部在接觸區(qū)域中延伸從而使 得阻止了燃料向環(huán)境泄漏。密封件1的一個部分與重復(fù)單元8的外周11A 平行地且沿所述外周進(jìn)行延伸。密封件的另一部分與重復(fù)單元8的外周 11A平行地且沿所述外周進(jìn)行延伸，且該另一部分還與構(gòu)成了燃料出口 9B的周邊的內(nèi)周11B的一部分平行地且沿所述內(nèi)周的該部分進(jìn)行延伸。 密封件的這兩個部分通過彎曲部1A相連。通過這種方式，使得阻止了 燃料向環(huán)境泄漏。圖2示出了本發(fā)明的一個實施例，且固體氧化物燃料電池堆的垂直 剖面與圖1所示的固體氧化物燃料電池堆的垂直剖面是相似的。在圖2A 和圖2B中示出了是如何通過多個重復(fù)單元8 (如圖2B所示)構(gòu)建固體 氧化物燃料電池的，每個重復(fù)單元具有透過多孔金屬支承件2且進(jìn)入互 連裝置3(如圖2A所示)內(nèi)的密封件1。密封件l被定位在接觸區(qū)域中。圖3是用于圖1A所示的固體氧化物燃料電池堆的單元8的分解視 圖。在該實施例中，互連裝置3具有位于其上表面上的燃料通道4的系 統(tǒng)。燃料通道4被形成于柱12之間。通道4是細(xì)長的且通道在互連裝 置3的區(qū)域上延伸從而覆蓋互連裝置3的電化學(xué)活性區(qū)域。同樣地，互 連裝置3具有位于其下表面上的通道系統(tǒng)(圖中未示出)以便分布氧化 劑。利用具有各種幾何形狀的通道系統(tǒng)是本領(lǐng)域中眾所周知的，只要所 述通道系統(tǒng)覆蓋互連裝置的中心區(qū)域從而使得燃料和氧化劑被散布在 該電化學(xué)區(qū)域上即可?；ミB裝置3具有燃料入口 9A和燃料出口 9B，進(jìn)一步地，其具有氧 化劑入口 IOA和氧化劑出口 IOB。同樣地，多孔金屬支承件2具有燃料入口 9A和燃料出口 9B以及氧化劑入口 IOA和氧化劑出口 IOB。因此， 當(dāng)重復(fù)單元8在固體氧化物燃料電池堆中被定位在彼此上時，燃料入口 導(dǎo)管由多個燃料入口 9A形成且燃料出口導(dǎo)管由多個燃料出口 9B形成， 同樣地，氧化劑入口導(dǎo)管由多個氧化劑入口 IOA形成且氧化劑出口導(dǎo)管 由多個氧化劑出口 IOB形成。圖3進(jìn)一步示出了密封件1在多孔金屬支承件2中的位置。密封件 1的一部分包封住多孔金屬支承板2且沿該多孔金屬支承板的周部11A 進(jìn)行延伸，從而使得在固體氧化物燃料電池堆中的使用過程中，通過密 封件1阻止了燃料在多孔金屬支承件2的平面中擴散，由此避免了從固 體氧化物燃料電池向環(huán)境的泄漏。密封件1B的其它部分包封住氧化劑 入口 IOA和氧化劑出口 IOB并且沿其周部IIC在接觸區(qū)域中進(jìn)行延伸， 從而使得在使用過程中，避免了氣體從氧化劑入口 IOA擴散進(jìn)入多孔金 屬支承件2的燃料側(cè)內(nèi)。同樣地，避免了燃料從多孔金屬支承件2擴散 進(jìn)入氧化劑入口 IOA或氧化劑出口 IOB內(nèi)。因此，當(dāng)如圖3所示的具有多孔金屬支承件2和互連裝置3的重復(fù) 單元8在固體氧化物燃料電池堆中處于使用過程中時，來自燃料入口 9A 的燃料借助于位于互連裝置3的燃料側(cè)上的通道4的系統(tǒng)被散布在燃料 電池的整個電化學(xué)活性區(qū)域上且燃料擴散進(jìn)入多孔金屬支承件2內(nèi)。燃 料借助于燃料出口 9B被排出燃料電池。在使用過程中，來自氧化劑入口 IOA的氣體借助于位于互連裝置3 的氧化劑側(cè)上的通道系統(tǒng)被散布在電化學(xué)活性區(qū)域上，且借助于燃料出 口 IOB被傳遞出燃料電池。密封件1B阻止了氧化劑與燃料混合，即， 密封件1B阻止了來自氧化劑入口 10A的氣體與多孔金屬支承件2中的 燃料混合且密封件1B阻止了來自電化學(xué)區(qū)域的燃料被引入氧化劑出口 10B內(nèi)。圖4中的圖4A和圖4B示出了多孔金屬支承件中的密封件。圖4A 示出了具有密封件1的多孔金屬支承件2的本發(fā)明的實施例。密封件1 是通過熱源，例如激光束，而制成的，所述熱源使多孔金屬支承件的局 部熔化成不可透過氣體的塊狀隔障。該圖還示出了從上表面18延伸通 過多孔金屬支承件2到達(dá)該支承件的底表面19的密封件1的密封深度 16。該密封件進(jìn)一步具有位于多孔金屬支承件的底表面19處的密封寬 度17。在圖4B中，通過密封材料15將圖4A中的多孔金屬支承件2密封 到互連裝置3上。從圖中看出，多孔金屬支承件2中的密封件l被定位 在多孔金屬支承件2與互連裝置3之間的接觸區(qū)域13中。從該圖中進(jìn) 一步看出，密封材料15也被定位在接觸區(qū)域13中。密封材料15在剖 面上延伸達(dá)接觸區(qū)域的接觸區(qū)域?qū)挾?3，而密封件1具有位于底表面 18處的密封寬度17,所述寬度17小于接觸區(qū)域?qū)挾?3。接觸區(qū)域13 從互連裝置3的周部11A延伸至通道系統(tǒng)11D的周部或氣體通道的周部?；ミB裝置3例如由金屬箔片制成，所述金屬箔片具有在燃料側(cè)上形 成通道系統(tǒng)的多條通道4和在互連裝置3的氧化劑側(cè)上形成通道系統(tǒng)的 多條通道14。圖5中的圖5A和圖5B示出了與互連裝置被密封在一起的多孔金屬 支承件。圖5A示出了本發(fā)明的優(yōu)選實施例，其中多孔金屬支承件2中 的密封件1進(jìn)一步透入互連裝置3內(nèi)，由此在多孔金屬支承件2與互連 裝置3之間形成密封件。圖5B示出了該實施例的展開圖，其中透過深度16從多孔金屬支承 件2的上表面18延伸進(jìn)入互連裝置3內(nèi)。此外，在該實施例中，位于 多孔金屬支承件19的底表面19處的密封寬度17小于接觸區(qū)域13的剖 面中的接觸區(qū)域?qū)挾?。密封件l被定位成與周部隔開一定距離。多孔金屬支承件2中的密封件1可例如通過熱工藝制成，例如通過 釬焊、電阻加熱或通過激光束進(jìn)行的加熱而制成。通過這種方式，使得 形成了密封件l，從而使得當(dāng)單元在燃料電池堆中處于使用狀態(tài)時，密 封件1阻擋住了在多孔金屬支承件2內(nèi)沿朝向邊界的方向擴散的氣體 (如箭頭15所示)。因而防止了氣體流出燃料電池堆。對于所有實施例而言，通過使多孔金屬支承件的晶粒熔化而形成局 部塊狀隔障從而制成密封件1，由此使得形成了具有至少從多孔金屬支 承件2的上表面延伸至多孔金屬支承件2的底表面的密封深度16的密 封件1。在一些實施例中，該熔化部可進(jìn)一步透入用于固體氧化物燃料 電池的其它金屬元件如互連裝置內(nèi)，從而使密封深度16延伸進(jìn)入其它 金屬元件內(nèi)，由此形成了防止在多孔金屬支承件與其它金屬元件之間進(jìn) 行氣體輸運的密封件?；ミB裝置3和多孔金屬支承件2都可以由金屬合金如鐵素體不銹鋼 或其它鐵素體鋼，或者鎳基或鉻基合金制成。金屬箔片的孔隙率可介于30% (體積百分含量)至70% (體積百分含量)之間且多孔金屬支承件 的平均孔隙尺寸處在從0. 1 nm至100 ^m的范圍內(nèi)。多孔金屬支承件2例如可由燒結(jié)金屬粉末制成，由此提供多孔金屬 箔片。該箔片例如可具有介于0.05 mm與0.3咖之間的厚度。金屬互 連裝置3例如可介于0. 5 mm與8 mm之間。多孔金屬支承件2位于被施加有陽極的燃料側(cè)上，所述陽極例如以 鎳晶體的形式存在。其后，電解質(zhì)5例如通過等離子噴射或噴涂、浸漬 模塑、多層堆焊或電泳沉積被施加在陽極表面上。圖6中的圖6A和圖6B示出了用于固體氧化物燃料電池的不同單 元。在一個實施例中，電解質(zhì)不僅被施加在多孔金屬支承件上而且還被 施加在與多孔金屬支承件的上表面和底表面和互連裝置3垂直的側(cè)部 上，如圖6A所示。在電解質(zhì)5的表面上施加了陰極7，這例如是通過絹網(wǎng)印刷來實現(xiàn) 的。這如圖6B所示，該圖還示出了陰極氣體密封件6，所述密封件在燃 料電池堆中的使用過程中阻止了陰極氣體從固體氧化物燃料電池堆流 向環(huán)境。氧化劑密封件6例如可由玻璃或金屬釬焊材料或另一種密封材 料如云母制成。通過這種方式使得形成了包括電池、互連裝置和密封件 的重復(fù)單元8。圖7示出了彼此相鄰疊置在一起的兩個重復(fù)單元8。通過這種方式， 可通過彼此相鄰地疊置一個或多個重復(fù)單元8而制造出如圖1所示的燃 料電池堆。圖8和圖9示出了準(zhǔn)備通過釬焊而進(jìn)行密封的多孔金屬支承件2。 圖8示出了被置于多孔金屬支承件2的上表面18上的填料材料20。多 孔金屬支承件2隨后被加熱且填料材料20進(jìn)入多孔金屬支承件2的孔 隙從而形成密封件l，如圖9所示。實例1在0.3咖厚的多孔金屬支承件中制成密封件，該密封件延伸進(jìn)入 0. 8 mm厚的互連裝置內(nèi)。該互連裝置由含22%的鉻的鐵素體不銹鋼制成 且多孔金屬支承件由多孔鐵素體燒結(jié)金屬箔片制成。通過用激光器以在800至1400 mm/min的范圍內(nèi)變化的熔化速度和 在350與400 W之間的范圍內(nèi)變化的激光器功率進(jìn)行熔化使得可能獲得從多孔金屬支承件的上表面延伸通過該支承件而到達(dá)多孔金屬支承件的底表面且進(jìn)一步延伸到互連裝置內(nèi)0. 3-0. 5咖的密封深度。
權(quán)利要求
1、一種用于燃料電池堆中的單元，所述單元包括具有密封件的多孔金屬支承件，所述密封件具有從所述多孔金屬支承件的上表面至少延伸至所述多孔金屬支承件的底表面的密封深度，所述密封件沿所述多孔金屬支承件的周部被定位，所述密封件對于在所述多孔金屬支承件的平面中被輸運的氣體而言是不可透過的，其中所述密封件是通過局部熔化而制成的。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的單元，其中所述局部熔化是通過選自激 光加熱、電阻加熱、電子束加熱和釬焊的工藝來實現(xiàn)的。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的單元，其中所述密封件的至少一部 分沿氣體通道的周部被定位。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的單元，其中所述燃料電池堆中的每 個燃料電池的電化學(xué)活性區(qū)域被分段成位于支承結(jié)構(gòu)上的多個更小的 單獨的電化學(xué)活性部段，且所述密封件沿每個電化學(xué)活性部段的單獨的 周部被定位。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的單元，其中所述多孔金屬支承件是金屬 箔片。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的單元，其中所述密封件被定位在介于互 連裝置與所述多孔金屬支承件之間的接觸區(qū)域中。
7、 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的單元，其中所述密封深度進(jìn) 一步延伸進(jìn)入互連裝置內(nèi)。
8、 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的單元，其中所述多孔金屬支 承件包括被施加在所述多孔金屬支承件中的多孔結(jié)構(gòu)內(nèi)部的陽極。
9、 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的單元，其中所述多孔金屬支 承件包括電解質(zhì)和被施加到所述多孔金屬支承件上的陰極。
10、 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的單元，其中所述單元被用于 高溫燃料電池中。
11、 根據(jù)權(quán)利要求8所述的單元，其中所述單元被用于固體氧化物 燃料電池中。
12、 一種燃料電池堆，所述燃料電池堆包括根據(jù)權(quán)利要求1-11中 任一項所述的單元。
13、 一種制造用于燃料電池堆的單元的方法，所述方法包括的步驟有沿多孔金屬支承件的周部在接觸區(qū)域中使該多孔金屬支承件的 一部 分熔化成具有密封深度的氣體不可透過的密封件，所述密封深度從所述 多孔金屬支承件的上表面延伸出來且至少延伸通過所述多孔金屬支承 件而到達(dá)所述多孔金屬支承件的底部。
14、 根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中所述使多孔金屬支承件的 一部分熔化的步驟進(jìn)一步包括同時使互連裝置的一部分熔化，從而使得所述密封深度進(jìn)一步延伸進(jìn)入所述連裝置內(nèi)。
15、 根據(jù)權(quán)利要求13-14中任一項所述的方法，其中通過激光束進(jìn) 行的加熱來實施所述使所述密封件熔化的步驟。
全文摘要
一種用于燃料電池堆中的單元，所述單元包括具有密封件的多孔金屬支承件，所述密封件是通過局部熔化而制成的且具有從所述多孔金屬支承件的上表面至少延伸至所述多孔金屬支承件的底表面的密封深度，且其中所述密封件沿所述多孔金屬支承件的周部被定位，所述密封件對于在所述多孔金屬支承件的平面中被輸運的氣體而言是不可透過的。
文檔編號H01M8/02GK101404335SQ20081016198
公開日2009年4月8日 申請日期2008年10月6日 優(yōu)先權(quán)日2007年10月5日
發(fā)明者H·F·A·托普索, N·克里斯琴森, N·埃里克斯特魯普 申請人:托普索燃料電池股份有限公司