(57)【要約】燃料電池カソード（１１）は、リブ領域（１１Ｂ）とリブ領域（１１Ｂ）に接続する基礎領域（１１Ｃ）とを有するカソード基体（１１Ａ）を有する燃料電池カソードであって、リブ領域（１１Ｂ）は基礎領域（１１Ｃ）よりも大きな厚みと少ない気孔率とをもっている。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料電池で使用するカソードであって、
複数のリブ領域と前記複数のリブ領域を接続する複数の基礎領域とをもつカソード基体を有し、
前記複数のリブ領域の厚みは前記複数の基礎領域より大きく、前記複数のリブ領域の気孔率は前記複数の基礎領域より少ないことを特徴とするカソード。
【請求項２】
前記複数のリブ領域の気孔率は６６〜７３％の範囲であり、前記複数の基礎領域の気孔率は７４〜７９％の範囲であることを特徴とする請求項１に記載のカソード。
【請求項３】
前記基体はニッケル材料を含むことを特徴とする請求項２に記載のカソード。
【請求項４】
前記ニッケル材料はＩＮＣＯ２８７ニッケルであることを特徴とする請求項３に記載のカソード。
【請求項５】
前記複数の基礎領域の厚みが０．０１９インチ〜０．０４０インチの範囲であり、前記複数のリブ領域の厚さが０．０５〜０．１５０の範囲であることを特徴とする請求項４に記載のカソード。
【請求項６】
前記複数のリブ領域の幅と前記複数の基礎領域の幅とが０．０３０インチ〜０．１２０インチの範囲であることを特徴とする請求項５に記載のカソード。
【請求項７】
連続する複数のリブ領域は、前記カソードに対する複数の溝を定義するために１つの基礎領域によって離れて配置されることを特徴とする請求項１に記載のカソード。
【請求項８】
電極成分が前記複数の溝中に蓄えられていることを特徴とする請求項７に記載のカソード。
【請求項９】
前記電極成分がリチウム塩を含むことを特徴とする請求項８に記載のカソード。
【請求項１０】
前記リチウム塩が炭酸リチウムであることを特徴とする請求項９に記載のカソード。
【請求項１１】
アノードと、
複数のリブ領域と前記複数のリブ領域を接続する基礎領域とをもつカソード基体を有するカソードであって、前記複数のリブ領域が前記複数の基礎領域よりも大きな厚みと少ない気孔率であるカソードと、
前記カソードと前記アノードとの間に配置された電解質部材であって、前記カソード基体の前記複数の基礎領域と前記複数のリブ領域の下端部とに隣接する電解質部材と、
を有することを特徴とする燃料電池。
【請求項１２】
前記複数のリブ領域の気孔率が６６〜７３％の範囲であり、前記複数の基礎領域の気孔率が７４〜７９％の範囲であることを特徴とする請求項１１に記載の燃料電池。
【請求項１３】
前記基体はニッケル材料を含むことを特徴とする請求項１２に記載の燃料電池。
【請求項１４】
前記ニッケル材料はＩＮＣＯ２８７ニッケルであり、
前記複数の基礎領域の厚みが０．０１９インチ〜０．０４０インチであり、
前記複数のリブ領域の厚さが０．０５〜０．１５０の範囲であり、
前記複数のリブ領域の幅と前記複数の基礎領域の幅とが０．０３０インチ〜０．１２０インチの範囲であることを特徴とする請求項１３に記載の燃料電池。
【請求項１５】
連続する複数のリブ領域は、前記カソードに対し複数の溝を定義するために１つの基礎領域によって離れて配置され、電極成分が前記複数の溝中に蓄えられていることを特徴とする請求項１１に記載の燃料電池。
【請求項１６】
前記電極成分が炭酸リチウムを含むことを特徴とする請求項１５に記載の燃料電池。
【請求項１７】
前記カソード基体の複数のリブ領域の上端部に隣接する２極板を更に備えることを特徴とする請求項１１に記載の燃料電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は炭酸塩燃料電池用のカソードに関し、特に、炭酸塩燃料電池用のリブ付カソードに関する。
【０００２】
炭酸塩燃料電池は、電気化学反応によって炭化水素燃料中に蓄えられた化学エネルギーを電気エネルギーに直接変換することによって、清浄で効率的な方法でエネルギーを発生する。一般に、燃料電池ユニットは、電気的に帯電されたイオンを伝導するに役立つ電解質によって分離されたアノードとカソードとを有する。炭酸塩燃料電池では、反応燃料ガスはアノードを通り抜けるが、一方酸化ガスはカソードを通り抜ける。有用な電力レベルを発生するために、各燃料電池間には電気伝導分離板を用いて、多くの各燃料電池ユニットが直列に積層される。
【０００３】
従来の炭酸塩燃料電池カソードアセンブリは、酸化剤ガスの溝を形成し、カソードから２極板までの電気を伝導するステンレス鋼のカソード電流コレクタを組み込む。アセンブリのカソードは同様に、平らなあるいは平板であり、一般に、繊維状ニッケル粉末を乾式ドクターし焼結して調製される。また、カソードは通常燃料電池に組み立てる前に、電解質で満たされる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来のカソードアセンブリは燃料電池から多量の電解質の損失をもたらす。電解質中の炭酸リチウムの約２５％が、４万運転時間後、アセンブリの電流コレクタの腐食により消耗していることが実験的に決定された。特に、電流コレクタは全電解質損失の約７０％の原因である。
【０００５】
燃料電池は、一定の圧縮荷重の下で作動するので、従来の燃料電池カソードアセンブリで経験される別の困難さはカソードのクリープである。カソードクリープは、燃料電池に一定の圧縮力下で収縮してぎっしり固まる（shrink and compact）カソードの感受性（susceptibility）である。カソードクリープは、カソードの気孔率に反比例し、収縮してぎっしり固まるカソードの感受性は、気孔率が高くなると増加する。同時に、カソードの電気化学性能と電解質貯蔵能力はカソードの気孔率に正比例している。したがって、カソードの気孔率は、収縮を最小にし、性能と電解質貯蔵能力を最大にする間の妥協によって決定される。
【０００６】
別タイプのカソードアセンブリは、平らなあるいは平板のカソードの代わりにリブ付カソードを利用する。リブ付カソード自体は、必要なガス流れ溝を提供して、その結果、カソードアセンブリは、ガスをカソードに送る電流コレクタを必要としない。炭酸塩燃料電池システムにおいて、リブ付カソードは、電解質の残量が増加した燃料電池、電流コレクタの腐食による電解質損失の減少、カソード電流コレクタを作るのに関連づけられるコストを除けるなどを含むなど、基準すなわち従来の平たんなカソード電流コレクタカソードアセンブリに対しいくつかの利点を提供し得る。これらの利点にもかかわらず、リブ付カソードの厚みの増加は、カソードクリープに対する感受性を増加させる。
【０００７】
いくつかの特許がアノードとカソードを含むリブ付電極を作る方法を開示する。例えば、米国特許第４，６５４，１９５号公報は強化添加物（strengthening additives）を用いてリブ付アノードを作る方法を記載し、その方法において電極はモールド中で形成され予備焼成される。形成された電極は、次に型から取り出され還元雰囲気で焼結される。電極は、次に、オープションに、所望の最終的な厚みを達成するために圧縮され得る。米国特許第５，５３１，９５６号公報は、実質的に平たんな多孔性の電極金属基板の表面に粉末にされた電極金属の懸濁液を堆積し、電極表面に高くした構造を形成し、次に、この電極を焼成する工程を含む、リブ付電極の別の生産方法を記載している。
【０００８】
上記説明したように、これらの手順で形成されたリブ付カソードは、強化添加物がないときにはまだかなりのクリープを示している。
【０００９】
したがって、本発明の目的は、カソードクリープを最小にし、優れた強度と電気化学的性能特性とを持つリブ付カソードを提供することである。
【００１０】
本発明の別の目的は、動作中における電解質損失を低減し電解質の貯蔵能力を増加することによって、燃料電池、特に、炭酸塩燃料電池に対する寿命の増加をもたらすのに適合したリブ付カソードを提供することである。
【００１１】
本発明の更なる目的は、燃料電池の電解質のリチウム濃度の増加を可能にし、それにより、電解質の蒸発とカソードの溶解速度を低減するのに適合したリブ付カソードを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
［発明の概要］
本発明の原理によると、上記および他の目的は、リブ領域およびこのリブ領域に接続する基礎領域を持つカソード基体を有する燃料電池カソードの形で実現され、このリブ領域は、厚みが基礎領域の厚みより大きく、気孔率が基礎領域の気孔率より少ない。この種の構成において、リブ領域の気孔率がより低くなると、これらの領域がよりコンパクトとなるのを許容し、カソードが圧縮力に耐えかつクリープを避けるのに必要とされる強度を提供する。同様に、基礎領域のより高い気孔率は燃料電池性能を高める。
【００１３】
本発明の更なる一態様では、カソードが燃料電池で使用されるとき、電解質成分を供給するために電解質成分はカソード基体の基礎領域に蓄えられる。
【００１４】
本発明の上記および他の特徴と態様は、以下に示す図面と関連する以下の詳細な説明を読むことによってより明らかになるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
［詳細な説明］
図１は従来の炭酸塩燃料電池で使われる燃料電池ユニット１の横断面を示している。燃料電池ユニットはステンレス鋼のカソード電流コレクタ２Ａとカソード２Ｂを持つ従来の燃料電池カソードアセンブリ２を利用する。電解質マトリクス３は、カソード２Ｂに隣接し、アノード４が次に続いている。カソードの電流コレクタ２Ａはカソード２Ｂと２極板５の間に位置して、酸化剤ガスが流れる溝を形成する。また、カソード電流コレクタ２Ａはカソード２Ｂから２極板５まで電気伝導する。アノードの電流コレクタ６はアノード４ともう１つの２極板７の間に位置する。この電流コレクタは、アノード４と２極板の間で燃料ガス溝を形成し、導体として働く。
【００１６】
図２は、本発明の原理による燃料電池カソードアセンブリ１１を持つ燃料電池ユニット１０の横断面である。カソードアセンブリ１１は、複数のリブ領域１１Ｂと複数の基礎領域１１Ｃとをもつカソード基体１１Ａを有し、複数のリブ領域１１Ｂは複数の基礎領域１１Ｃに接続され、複数の基礎領域１１Ｃより厚さが大きい。
【００１７】
図に示されるように、リブ領域１１Ｂは、複数の長方形で細長い平行部材として配置され、連続した複数のリブ領域の間に挿入された１つの基礎領域１１Ｃをもっている。このようにして、複数のリブ領域と複数の基礎領域とはカソード基体１１Ａ中に平行な複数の溝１１Ｄを定義する。
【００１８】
カソードアセンブリ１１は２極板１３と電解質マトリクス１４の間に位置され、複数のリブ領域の上端部は２極板１３に接触し、複数のリブ領域の下端部と複数の基礎領域とはマトリクスに接触している。マトリクス１４の次にアノード１５が続き、アノード１５の次にアノード電流コレクタ１６と隣接している２極板１７が続く。
【００１９】
本発明の原理によると、カソードアセンブリ１１は、複数のリブ領域１１Ｂの気孔率(すなわち、ここで使用されるように用語「気孔率」は空隙容積の全容積に対するパーセント比率を意味する)が、複数の基礎領域１１Ｃの気孔率より小さくなるようにさらに適合されている。このリブ領域と基礎領域の気孔率の選択は、所望条件の中でクリープを維持し、さらに、電解質損失を抑えて、電解質貯蔵能力を増加させる。さらに、その選択は、燃料電池出力電圧を最大にする傾向がある。その結果、燃料電池ユニット１０の総合的な強度と性能はかなり向上する。
【００２０】
図３はカソードアセンブリ１１を燃料電池ユニット１０の他の構成を除いて示している。カソード基体１１の複数のリブ領域１１Ｂはカソード１１の荷重を支える領域である。燃料電池積層体に配置されると、これらの領域は燃料電池ユニットへの締め付け力により一定の圧縮荷重にさらされる。その結果として、複数のリブ領域１１Ｂは圧密の傾向にあり、この一定の圧縮力に耐え、それによりクリープを最小にする十分な強度を提供するために、前述のように複数の基礎領域１１Ｃよりもより緻密に(すなわち、多孔性を低く)作られている。
【００２１】
対照的に、カソード基体１１の複数の基礎領域１１Ｃは、一定の圧縮負荷を受けることがないので、複数のリブ領域１１Ｂよりも多孔性となるように構成される。したがって、複数の基礎領域は、複数のリブ領域１１Ｂよりも大きい平均気孔サイズを有する。気孔サイズを大くすると、電解質の充填レベルがより低くなるという結果をもたらし、このことは、カソード中の酸化剤ガスの拡散を高めて、カソードの分極を減少させる。さらに、燃料電池の電圧はカソードの気孔率が低くなると共に減少する。したがって、基礎領域のより大きな気孔サイズ、したがって基礎領域のより大きな気孔率は、燃料電池電圧性能を最大にする傾向がある。
【００２２】
カソード基体１１Ａの複数のリブ領域および複数の基礎領域に対して選択される特別の物理的パラメータは、前述の性能と強度の考慮を含む様々なファクターに依存している。特に、複数のリブ領域と複数の基礎領域の気孔率は、複数のリブ領域１１Ｂが複数の基礎領域より少ない気孔率であるという要求を満足させるために選択されるのであれば、変化することができる。ＩＮＣＯ Ｎｉ２８７粉末から作られたカソード基体において、リブ領域の気孔率は６６〜７３％が望ましく、基礎領域の気孔率も同様に７４〜７９％が望ましい。
【００２３】
複数のリブ領域１１Ｂと複数の基礎領域１１Ｃの幅も同様に変化することができる。これらの領域の最適な幅は、リブ領域と基礎領域によって形成される溝１１Ｄを通るガス流れの圧力損失を最小にすること(これは、より広い複数の基礎領域が好ましい)、およびカソードへのガス拡散経路の長さを最小にすること(これは、より狭い複数のリブ領域が好ましい)を考慮することによって決定される。実際には、Ｎｉ２８７粉末で作られたカソード基体に対し、０．０５０インチに等しいリブ領域の幅と基礎領域の幅とは、改良された燃料電池の性能と許容可能な圧力低下の損失とを提供することが示された。リブ領域の幅と基礎領域の幅の使用可能範囲は、０．０３０〜０．１２０インチである。
【００２４】
さらに、リブと基礎領域の厚みもまた広く変化し得る。Ｎｉ２８７粉末で作られたカソード基体の基礎領域１１Ｃの使用可能な厚みは、十分な取扱い強度を提供するためには０．０１９インチ以上であるが、カソードの分極による損失を最小にするためには０．０４０インチ未満である。リブ領域１１Ｂに対する厚みの使用可能の範囲は、圧力低下の損失とカソードクリープを考慮すると、０．０５０インチ以上０．１５０インチ未満であり得る。
【００２５】
さらに、リブ領域１１Ｂのパターンは、示されたような連続した長方形の構成と異なる場合がある。したがって、パターンは、最適なガス流れ分布を提供するために変えられ得る。１つのバリエーションは、溝１１Ｄの間におけるガスの連絡を増加するために、その長さに沿ってスロットまたは穴を提供することである。別のバリエーションは、千鳥状にしたパターンをリブ領域１１Ｂに配置することであろう。
【００２６】
図４は基準すなわち従来の平板のカソードと本発明のリブ付カソードのクリープテストの概要を示すテーブルである。Ｎｉ２５５粉末から作られた平板カソードで実行されたカソードクリープテストは、カソードのクリープ量が気孔率の増加とともに増加していることを示す。同様に、本発明のリブ付カソードに実行されたカソードクリープテストは、Ｎｉ２８７粉末から作られたリブ付カソードがＮｉ２５５粉末から作られたリブ付カソードのクリープ強度の約２倍であることを示す。
【００２７】
特に、図４に示されたように、Ｎｉ２５５粉末から作られたリブ付カソードは３５ｐｓｉの一定圧縮荷重の下で、９％のカソード収縮（cathode shrinkage）まで受け入れ可能であったが、Ｎｉ２８７粉末から作られたリブ付カソードは同様の条件で４％収縮まで受け入れ可能であった。異なったニッケル粉末で作られた本発明のリブ付カソードの収縮の違いは、Ｎｉ２８７粉末が繊維質の性質が少ないためであり、それにより焼結が高まる。さらに、これらのテストに基づいて、前述のように、Ｎｉ２８７のリブ付カソードに対する十分なクリープ強度を提供するためにリブ領域の気孔率が好ましくは７３％よりも少ないことが決定された。
【００２８】
図５は、従来すなわち基準の平板カソードを用いる燃料電池と(「基準カソード」と名付けられた曲線)、本発明(「２つの気孔率をもつリブ付きカソード」と名付けられた曲線)のリブ付カソードを使用する燃料電池に対する単一燃料電池の電池性能データを示す。Ｘ軸は燃料電池の運転寿命に対応している。Ｙ軸は燃料電池の電圧に対応している。燃料電池によって生成したより高い電圧は燃料電池の性能を向上させる。
【００２９】
図５で示されるように、本発明のリブ付カソードを組み込んでいる燃料電池は、より高い電圧を達成し、さらに従来すなわち基準のカソードを組み込んでいる燃料電池より長い運転寿命をもっている。その結果、燃料電池の総合的な性能は改良される。
【００３０】
本発明のさらなる態様では、本発明の図２および図３のリブ付カソードは、電解質成分を貯蔵するためにさらに適合させられている。これにより、燃料電池でこのカソードが使用されるとき、カソード中での電解質の蒸発と溶解速度とを低下させるのを可能にする。本例示の場合では、電解質成分はリチウムである。
【００３１】
さらに、カソード基体１１の溝１１Ｄ中に炭酸リチウム(Ｌｉ２ＣＯ３)を貯蔵することによって、リチウム濃度を増加し得る。溝１１Ｄ中に貯蔵された炭酸リチウムは、次に、燃料電池の動作中にカソード中に溶解する。
【００３２】
炭酸塩燃料電池の平均運転温度(約６３０℃)は、炭酸リチウムの融点（７２０℃）以下であるが、カソード基体に貯蔵された液体の共晶電解質は、通常、燃料電池の動作中にリブ溝１１Ｄ中に炭酸リチウムを溶解するように作用する。一般に、液体共晶電解質の組成は炭酸リチウム(Ｌｉ２ＣＯ３)６２ｍｏｌ％と、炭酸カリウム(Ｋ２ＣＯ３)３８ｍｏｌ％である。しかしながら、炭酸リチウムでリブ溝１１Ｄを予備充填することによって、初期の燃料電池の電解質成分はカソード中のリチウム濃度を増加させるように変えられ得る。例えば、リブ溝１１Ｄの容積の２０％が炭酸リチウムで予め充填されるならば、炭酸リチウム６２ｍｏｌ％および炭酸カリウム３８ｍｏｌ％の初期の電解質組成は、炭酸リチウム７０ｍｏｌ％および炭酸カリウム３０ｍｏｌ％の組成に変えられ得る。
【００３３】
いくつかの方法が炭酸リチウムをリブ付カソードのリブ溝１１Ｄ中に貯蔵するのに利用可能である。１つの方法は、従来のカソード電解質の充填手順の変更を含んでいる。従来のカソード電解質の充填手順の間、共晶炭酸塩電解質はカソード中で溶かされる。変更されたカソード電解質の充填手順において、共晶の炭酸塩粉末がリブ領域１１Ｂの上端部の上(これらは２極板１３と隣接する)および中に薄く広げられた後で、炭酸リチウム粉末がリブ溝中に薄く広げられる。次に、カソードは、還元雰囲気下、約６３０℃の温度で、トンネル炉を通り抜けることで、カソード中に共晶電解質を溶かす。共晶電解質がカソード中で溶解した後、後ろに置かれる炭酸リチウムの層は、リブ溝１１Ｄの内側にカソードと接着される。この手順において、トンネル炉の温度は炭酸リチウムの融点（７２０℃）に達するように上げられるべきでない、なぜならばカソード中の炭酸リチウムの溶解は、求められていないカソードの焼結、収縮および表面積の減少をもたらすからである。
【００３４】
リブ溝１１Ｄに炭酸リチウムを貯蔵する別の方法は、炭酸リチウム粉末、バインダおよび溶剤からスラリーを作り、次に、共晶電解質でカソードのリブ領域を予め充填した後でリブ溝１１Ｄ中にこのスラリーを鋳込む工程を含んでいる。カソードがリブ領域を予め充填するために炉を通って運転された後に、スラリーは適用される。ＲｏｈｍとＨａａｓによって製造されたＢ−６７アクリロイドなどのバインダは、スラリーを作る際に使用され得る。スラリー中で使用される溶剤は、イソプロパノールであり得る。
【００３５】
発明のリブ付カソードが上の方法の１つを使用して溝１１Ｄ中に炭酸リチウムを貯蔵するためにいったん適合され、このリブ付カソードが燃料電池で使用されると、リブ溝に貯蔵された炭酸リチウムは、燃料電池の温度が動作中に約６３０℃に達したときカソード中に溶けるだろう。これにより追加された炭酸リチウムがカソードに提供され、上で議論された利点をもたらす。
【００３６】
以下は発明のリブ付カソードの製造とそのカソードを使う燃料電池の性能に関する例である。
【実施例】
【００３７】
本発明の原理に従うカソードは、グラファイト基板上にＩＮＣＯ Ｎｉ２８７繊維状粉末を乾式ドクターで形成し、この粉末ベッドを約８１０℃で約１０分間還元雰囲気のトンネル炉中で焼成することにより製造した。焼結後に、平板のカソードは７５％の気孔率と１０５ミルの厚みまでピンチロールで圧延された。次に、平らで焼結したシート中に溝を機械加工して、リブを形成した。実際には、リブは、より速い生産速度に達するように型中で形成され得る。次に、リブ方向に垂直に３/４インチごとにクロススリットまたはカットアウトが機械加工して、溝の間のガスの連絡を許容した。リブの幅と溝の幅はそれぞれ約５０ミルであった。
【００３８】
リブが機械加工された後に、カソードは、リブの間の材料を気孔率７５％に残したままで、高さを統合してリブ領域の気孔率を７５％から７２％まで低減するために、ピンチロールによって圧延された。カソードは、次に電解質で満たされ、クリープ強度を決定するためにクリープが試験された。クリープテストの条件は、６７０℃、３５ｐｓｉの圧縮力、１７％のＣＯ２、１１％のＯ２、６１％のＮ２およびＨ２Ｏの１１％のガス組成で、継続時間が１０００時間である。クリープテスト結果は、上記討論されたように図４中に与えられた。
【００３９】
これらのテストから、Ｎｉ２８７粉末を用いて作られ７２％のリブの気孔率と０．０９５インチの厚みをもつリブ付カソードは、基準すなわち標準カソード(７８％の気孔率、０．０３５インチの厚み)クリープに対して、両方が０．００４インチクリープしたので、十分なクリープ強度をもつことが決定された。許容クリープは、０．０１０インチまでのクリープである。さらなるクリープの減少は、リブの気孔率の更なる低減によって達成されるかもしれない。
【００４０】
図４は、Ｎｉ２８７粉末の代わりにＮｉ２５５粉末から作られたリブ付カソードのクリープテスト結果を示す。このカソードは、Ｎｉ２８７粉末で作られたカソードと同じ気孔率分布をもつように作られた。図に示されたように、Ｎｉ２５５粉末のカソードは、Ｎｉ２８７粉末のカソードよりクリープ強度が低い(０．００９インチの収縮)。
【００４１】
上記の例で作られたＮｉ２８７カソードの燃料電池性能は、単一の燃料電池、ベンチスケールテストで決定された。結果は図５に示され、すでに上記のように議論された。言及されたように本発明のカソードを持つ燃料電池の燃料電池性能と安定性は、基準すなわち従来のカソードを利用する燃料電池よりもかなり良くなることが示された。リブ付きカソードを通るカソードガスの圧力低下は、平板カソードと標準の波形の電流コレクタをを用いる従来のカソードアセンブリの圧力低下の約２倍であると測定されたが、それは動作限界以内である。
【００４２】
すべての場合においては、上記の配置と方法は、単に本発明の応用を表す多くの可能な特定の実施例の例示であることが理解される。本発明の精神と範囲から離れないで、本発明の原理に従う他の多くの様々な配置が容易に工夫され得る。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】従来の燃料電池カソードアセンブリを使う炭酸塩燃料電池ユニットの横断面の図を示す図である。
【図２】本発明の原理に従う燃料電池カソードアセンブリを組み込んでいる炭酸塩燃料電池の横断面を示す図である。
【図３】図２の燃料電池カソードアセンブリの詳細な横断面を示す図である。
【図４】従来の燃料電池カソードアセンブリおよび本発明の燃料電池カソードアセンブリに対するクリープテスト結果の概要を示す図である。
【図５】従来の燃料電池カソードアセンブリおよび本発明の燃料電池カソードアセンブリを利用する燃料電池に関する性能データを示す図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【手続補正書】
【提出日】平成17年5月26日(2005.5.26)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】  
燃料電池で使用するカソードであって、
複数のリブ領域と前記複数のリブ領域を接続する複数の基礎領域とをもつカソード基体を有し、
前記複数のリブ領域の厚みは前記複数の基礎領域より大きく、前記複数のリブ領域の気孔率は前記複数の基礎領域より少ないことを特徴とするカソード。
【請求項２】
前記複数のリブ領域の気孔率は６６〜７３％の範囲であり、前記複数の基礎領域の気孔率は７４〜７９％の範囲であることを特徴とする請求項１に記載のカソード。
【請求項３】
前記基体はニッケル材料を含むことを特徴とする請求項２に記載のカソード。
【請求項４】
前記ニッケル材料はＩＮＣＯ２８７ニッケルであることを特徴とする請求項３に記載のカソード。
【請求項５】
前記複数の基礎領域の厚みが０．０１９インチ〜０．０４０インチの範囲であり、前記複数のリブ領域の厚さが０．０５〜０．１５０の範囲であることを特徴とする請求項４に記載のカソード。
【請求項６】
前記複数のリブ領域の幅と前記複数の基礎領域の幅とが０．０３０インチ〜０．１２０インチの範囲であることを特徴とする請求項５に記載のカソード。
【請求項７】
連続する複数のリブ領域は、前記カソード基体に対する複数の溝を定義するために１つの基礎領域によって離れて配置されることを特徴とする請求項１に記載のカソード。
【請求項８】
電極成分が前記複数の溝中に蓄えられていることを特徴とする請求項７に記載のカソード。
【請求項９】
前記電極成分がリチウム塩を含むことを特徴とする請求項８に記載のカソード。
【請求項１０】
前記リチウム塩が炭酸リチウムであることを特徴とする請求項９に記載のカソード。
【請求項１１】
アノードと、
複数のリブ領域と前記複数のリブ領域を接続する基礎領域とをもつカソード基体を有するカソードであって、前記複数のリブ領域が前記複数の基礎領域よりも大きな厚みと少ない気孔率であるカソードと、
前記カソードと前記アノードとの間に配置された電解質部材であって、前記カソード基体の前記複数の基礎領域と前記複数のリブ領域の下端部とに隣接する電解質部材と、
を有することを特徴とする燃料電池。
【請求項１２】
前記複数のリブ領域の気孔率が６６〜７３％の範囲であり、前記複数の基礎領域の気孔率が７４〜７９％の範囲であることを特徴とする請求項１１に記載の燃料電池。
【請求項１３】
前記基体はニッケル材料を含むことを特徴とする請求項１２に記載の燃料電池。
【請求項１４】
前記ニッケル材料はＩＮＣＯ２８７ニッケルであり、
前記複数の基礎領域の厚みが０．０１９インチ〜０．０４０インチであり、
前記複数のリブ領域の厚さが０．０５〜０．１５０の範囲であり、
前記複数のリブ領域の幅と前記複数の基礎領域の幅とが０．０３０インチ〜０．１２０インチの範囲であることを特徴とする請求項１３に記載の燃料電池。
【請求項１５】
連続する複数のリブ領域は、前記カソード基体に対し複数の溝を定義するために１つの基礎領域によって離れて配置され、電極成分が前記複数の溝中に蓄えられていることを特徴とする請求項１１に記載の燃料電池。
【請求項１６】
前記電極成分が炭酸リチウムを含むことを特徴とする請求項１５に記載の燃料電池。
【請求項１７】
前記カソード基体の複数のリブ領域の上端部に隣接する２極板を更に備えることを特徴とする請求項１１に記載の燃料電池。
【国際調査報告】
2005536848.tif 000008