(57)【要約】      （修正有）【課題】複数の固体酸化物形燃料電池間の安定的な電気的相互接続方法を提供する。【解決手段】燃料電池システム１０は、セグメント化された直列による固体酸化物燃料電池による第１燃料電池チューブ８０ａ、第２燃料電池チューブ８０ｂ及び二次相互接続３４を有しており、それぞれの第１端部及び第２端部と、前記第１端部及び第２端部間に延びる一対のほぼ平坦な対向する主表面とを有する基材と、前記主表面の基材の端部近くの主表面上に配置された燃料電池からの電気経路を提供する導電体７４ａ、７４ｂとを備える。二次相互接続３４は、第１燃料電池チューブ８０ａ及び第２燃料電池チューブ８０ｂとの間に電気経路を付与する。複数の相互接続３４は、各チューブの導電体７４ａ、７４ｂに結合され、第１燃料電池チューブ８０ａは、その主表面が第２燃料電池チューブ８０ｂの主表面から間隔をおいて平行に配置される。【選択図】図５Ａ
2019114533.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
セグメント化された直列による固体酸化物燃料電池システムであって、
第１燃料電池チューブと；
第２燃料電池チューブと；
前記第１燃料電池チューブと前記第２燃料電池チューブとの間に電気経路を付与する複数の二次相互接続と；を備えてなり、
前記第１燃料電池チューブは、
第１端部と第２端部とを有し、前記第１端部と前記第２端部との間に延びる一対のほぼ平坦な対向する主表面を有する基材と；
前記主表面の１つに配置された複数の燃料電池と；
前記燃料電池は直列に電気的に結合されてなり、
前記基材の第１端部に近接した前記主表面の１つに配置された燃料電池から、前記基材の前記第１端部に近接した前記主表面の他方の位置への電気経路を付与する第１電気導電体と；を備えてなるものであり、
前記第２燃料電池チューブは、
第１端部と第２端部とを有し、前記第１端部と前記第２端部との間に延びる一対のほぼ平坦な対向する主表面を有する基材と；
前記主表面の１つに配置された複数の燃料電池と；
前記燃料電池は直列に電気的に結合されてなり、
前記基材の第１端部に近接した前記主表面の１つに配置された燃料電池から、前記基材の前記第１端部に近接した前記主表面の他方の位置への電気経路を付与する第１電気導電体と；を備えてなり、
前記第１燃料電池チューブは、その主表面が前記第２燃料電池チューブの主表面から間隔をおいて平行に配置されてなり、前記複数の二次相互接続は、前記第１燃料電池チューブ及び前記第２燃料電池チューブの各々の前記第１導電体に電気的に結合されてなる、燃料電池システム。
【請求項２】
前記第１燃料電池チューブ及び前記第２燃料電池チューブの各々は、前記主表面の他方に配置された複数の燃料電池を備えてなり、前記複数の燃料電池は電気的に直列に結合されてなり、及び、前記燃料電池は、前記基材の前記第１端部に近接して配置された前記燃料電池は、前記第１燃料電池チューブの前記第１導電体に電気的に結合されてなる、請求項１に記載の燃料電池システム。
【請求項３】
前記第１燃料電池チューブ及び前記第２燃料電池チューブの各々は、前記基材の前記第２端部に近接して前記主表面の１つに配置された燃料電池から、前記基材の前記第２端部に近接した他方の主表面を備えてなる、請求項１に記載の燃料電池システム。
【請求項４】
前記第１燃料電池チューブの前記主表面の１つに配置された前記複数の燃料電池は、前記第１燃料電池及び第２燃料電池によって前記主表面の他方に配置された前記複数の燃料電池と並列に電気的に結合された接続されてなる、請求項３に記載の燃料電池システム。
【請求項５】
第３燃料電池チューブを更に備えてなり、
前記第３燃料電池チューブは、
第１端部と第２端部とを有し、前記第１端部と前記第２端部との間に延びる一対のほぼ平坦な対向する主表面を有する基材と；
前記主表面の１つに配置された複数の燃料電池と；
前記燃料電池は直列に電気的に結合されてなり、
前記基材の第１端部に近接した前記主表面の１つに配置された燃料電池から、前記基材の前記第１端部に近接した前記主表面の他方の位置への電気経路を付与する第１電気導電体と；及び、
前記基材の第２端部に近接した前記主表面の１つに配置された燃料電池から、前記基材の前記第２端部に近接した前記主表面の他方の位置への電気経路を付与する第２電気導電体と；及び、
前記第２燃料電池チューブと前記第３燃料電池チューブとの間に電気経路を付与する複数の二次相互接続と；を備えてなり、
前記第３燃料電池チューブは、その主表面が前記第２燃料電池チューブの主表面から間隔をおいて平行に配置されてなり、前記複数の二次相互接続は、前記第２燃料電池チューブ及び前記第３燃料電池チューブの各々の前記第２電気導電体に電気的に結合されてなる、請求項３に記載の燃料電池システム。
【請求項６】
前記第１電気導電体は、シート導電体を備えてなる、請求項１に記載の燃料電池システム。
【請求項７】
前記シート導電体は、導電性インクトレースを備えてなる、請求項６に記載の燃料電池システム。
【請求項８】
前記第１燃料電池チューブ及び前記第２燃料電池チューブの前記第１電気導電体の各々は、前記主表面を分離する前記各基材の縁部に沿って軸方向に延びる部分を備えてなり、及び、複数のボンディングパッドが前記各部分に沿って配置され、二次相互接続の各々が前記第１電気導電体の前記各部分のボンディングパッドに電気的に結合されてなる、請求項１に記載の燃料電池システム。
【請求項９】
前記第１電気導電体の各々は、シート導電体を備えてなる、請求項１に記載の燃料電池システム。
【請求項１０】
燃料電池システムであって、
複数の燃料電池チューブを備えてなり、前記複数の燃料電池チューブの各々は、
第１端部及び第２端部と；
第１表面及び第２表面と；
前記第１表面及び前記第２表面の各々は、前記第１端部及び前記第２端部との間で連続的に延びており、
前記第１表面及び前記第２表面に配置された複数の燃料電池と；
前記第１表面に配置された前記燃料電池は、１つ以上の一次相互接続によって互いに直列に電気的に結合されてなり、前記第２表面に配置された前記燃料電池は、１つ以上の一次相互接続によって互いに直列に電気的に結合されてなり、
前記第１端部に近接した前記第２表面に配置された前記燃料電池に、前記第１端部に近接した前記第１表面に配置された前記燃料電池を電気的に結合する、第１シート導電体と；
前記第２端部に近接した前記第２表面に配置された前記燃料電池に、前記第２端部に近接した前記第１表面に配置された前記燃料電池を電気的に結合する、第２シート導電体と；
前記第１シート導電体及び前記第２シート導電体は、前記第１表面に配置された前記燃料電池が前記第２表面に配置された前記燃料電池と並列に電気的に結合されるように配置されてなり、
前記複数の第１チューブを前記複数の第２チューブに各々電気的に結合している複数の二次相互接続と；を備えてなり、
前記二次相互接続の各々は、前記第１チューブの前記第１端部に近接する前記第１チューブの前記第１シート導電体と、前記第２チューブの前記第１端部に近接する前記第２チューブの前記第１シート導電体とを電気的に接触させるものである、燃料電池システム。
【請求項１１】
前記複数の第１チューブ及び第２チューブは、互いに直列に電気的に結合されている、請求項１０に記載の燃料電池システム。
【請求項１２】
前記第１チューブ及び前記第２チューブは、互いに平行に電気的に結合されている、請求項１０に記載の燃料電池システム。
【請求項１３】
前記二次相互接続の各々は、
前記第１チューブの前記第１シート導電体に配置されたボンディングパッドに電気的に接触する第１ワイヤと；及び、
前記第２チューブの前記第１シート導電体に配置されたボンディングパッドに電気的に接触する第２ワイヤとを備えてなり、
前記第１ワイヤが前記第２ワイヤと結合されてなるものである、請求項１０に記載の燃料電池システム。
【請求項１４】
燃料電池システムにおける燃料電池を接続する方法であって、
前記燃料電池システムは、
第１側面及び第２側面を有する複数のチューブと、
前記第１側面及び前記第２側面は、第１端部及び第２端部の間に延在してなり、
前記第１側面及び前記第２側面に配置された複数の燃料電池と、及び
シート導電体とを備えてなるものであり、
前記第１側面に配置された前記燃料電池は、前記シート導電体によって前記第２側面に配置された前記燃料電池と電気的に結合されてなり、
前記方法は、
前記第１端部に近接する前記第１チューブ及び前記第２チューブの前記シート導電体と各々電気的に接触する複数の二次相互接続を用いて、前記複数の第１チューブに配置された燃料電池を、前記複数の第２チューブに配置された燃料電池に電気的に結合することを含んでなる、接続方法。
【請求項１５】
前記第２端部に近接する前記第１チューブ及び第３チューブの前記シート導電体と各々電気的に接触する複数の第２二次相互接続を用いて、前記複数の前記第３チューブに配置された燃料電池に、前記第１チューブに配置された燃料電池に電気的に結合することを更に含んでなる、請求項１４に記載の接続方法。
【請求項１６】
前記少なくとも１つのチューブの前記第２側面の前記燃料電池と並列に前記複数の少なくとも１つのチューブの前記第１側面に前記燃料電池を電気的に結合するステップとを更に含んでなる、請求項１４に記載の接続方法。
【請求項１７】
前記少なくとも１つのチューブの前記第２側面の前記燃料電池と直列に、前記複数の少なくとも１つのチューブの前記第１側面に前記燃料電池を電気的に結合するステップとを更に含んでなる、請求項１４に記載の接続方法。
【請求項１８】
前記第１チューブの前記燃料電池は、前記第２チューブの前記燃料電池に直列に電気的に結合されてなる、請求項１４に記載の接続方法。
【請求項１９】
前記第１チューブの前記燃料電池が、前記第２チューブの前記燃料電池に並列に電気的に結合されてなる、請求項１４に記載の接続方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、一般に、固体酸化物燃料電池のような燃料電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池、燃料電池システム、及び燃料電池及び燃料電池システムのための相互接続は、依然として重要な領域である。幾つかの既存のシステムは、特定用途と比較して、様々な短所、欠点、及び不利益がある。従って、この技術分野における更なる貢献が求められている。
【０００３】
本開示は、燃料電池、例えば、一体型平面状固体酸化物燃料電池のための二次相互接続を開示する。
【０００４】
本開示の幾つかの実施態様によれば、燃料電池システムが提供される。前記燃料電池システムは、セグメント化された直列による固体酸化物燃料電池システムを備えてよい。このシステムは、第１燃料電池チューブ、第２燃料電池チューブ、及び複数の二次相互接続を備えてよい。第１燃料電池チューブ及び第２燃料電池チューブは、第１端部と第２端部とを有し、前記第１端部と前記第２端部との間に延びる（延長する；延在する）一対のほぼ平坦な対向する主表面を有する基材と；前記主表面の１つに配置された複数の燃料電池と；前記燃料電池は直列にお互いに電気的に結合（カップル;連結;接合）されてなり、前記基材の端部に近接した前記主表面に配置された燃料電池から、前記基材の端部に近接した前記主表面の他方の位置への電気経路を付与する第１電気導電体と；を備えてなる。前記複数の二次相互接続は、前記第１燃料電池チューブ及び前記第２燃料電池チューブ間に電気経路を付与する。この複数の相互接続は、各々のチューブの前記第１導電体に結合されてなる。前記第１燃料電池チューブは、その主表面が前記第２燃料電池チューブの主表面から間隔をおいて平行に配置されてなる。
【０００５】
本開示の幾つかの実施態様によれば、燃料電池システムが提供される。このシステムは、複数の燃料電池チューブと、複数の二次相互接続を備えてよい。各チューブは、第１端部及び第２端部、第１表面及び第２表面、複数の燃料電池、並びに第１シート導電体及び第２シート導電体を備えてよい。第１表面及び第２表面は、第１端部及び第２端部の間で連続的に延びる（延長する；延在する）ことができる。複数の燃料電池は、第１表面及び第２表面上に配置されてもよい。任意の表面に配置された燃料電池は、直列で、１以上の一次相互接続によって互いに電気的に接続されてよい。シート導電体は、第１表面に配置された燃料電池と第２表面に配置された燃料電池とを電気的に結合することができる。シート導電体は、チューブ端部に近接して配置されてもよく、第１シート導電体及び第２シート導電体は、チューブの端部に近時して配置されてよく、第１シート導電体及び第２シート導電体は、対向するチューブの端部にある。シート導電体は、第１表面に配置された燃料電池が、第２表面に配置された燃料電池と並列（平行）に電気的に結合されるように調整（配置：アレンジ）されてもよい。複数の二次相互接続は第１チューブを第２チューブに結合し、及び、各々の二次相互接続は、第１チューブの第１シート導電体と第２チューブの第１シート導電体とを電気的に接触する。
【０００６】
本開示の幾つかの実施態様によれば、燃料電池システムにおける燃料電池を接続する方法が提供される。燃料電池システムは、複数のチューブと、第１側面及び第２側面に配置された複数の燃料電池と、シート導電体とを備えてなり、各チューブは第１側面及び第２側面を有してなり、各側面は第１端部及び第２端部の間に延びてなり（延長する；延在する）、シート導電体は第１側面及び第２側面に燃料電池を電気的に結合するものである。この方法は、複数の二次相互接続を使用して、複数の第２チューブに配置された燃料電池に、複数の第１チューブに配置された燃料電池を電気的に結合することを含んでなり、各二次相互接続は、各チューブの第１端部に近接する第１チューブと第２チューブのシート導電体との電気的接触をなす。
【０００７】
一の態様では、本開示は、少なくとも第１燃料電池チューブ及び第２燃料電池チューブを備えた燃料電池システムを開示する。第１燃料電池チューブは、基材、燃料チャネル、基材上に形成された第１燃料電池、を備えてなる。基材は燃料チャネルから第１燃料電池を分離する。第１燃料電池は、カソード、電解質、電解質によってカソードから分離されたアノード、アノードに隣接する一次相互接続、一次相互接続により隣接する燃料電池のアノードから分離され、及び、電気的に結合された、カソード導電層、カソード導電層に形成され、及び、電気的に結合された、二次相互接続とを備えてなる。二次相互接続は、第１燃料電池チューブと第２燃料電池チューブとを電気的に結合するように構成されてなる。カソード導電層は、二次相互接続と基材との間に配置される。
【０００８】
他の態様によれば、この開示は、少なくとも第１燃料電池チューブ及び第２燃料電池チューブを備えた燃料電池システムを開示する。第１燃料電池チューブは、基材、燃料チャネル、基材に形成された第１燃料電池とを備えてなる。基材は、燃料チャネルから第１燃料電池を分離する。第１燃料電池は、カソード、電解質、電解質によってカソードから分離されたアノード、アノードに隣接する一次相互接続、一次相互接続によりアノードから分離され、及び、電気的に結合された、二次相互接続導電層、二次相互接続導電層に形成され、及び、電気的に結合された、二次相互接続とを備えてなる。二次相互接続は、第１燃料電池チューブと第２燃料電池チューブとを電気的に結合するように構成されてなる。二次相互接続導電層は、二次相互接続と基材との間に配置される。
【０００９】
別の態様では、本開示は、少なくとも第１燃料電池チューブ及び第２燃料電池チューブを備えた燃料電池システムを開示する。第１燃料電池チューブは、基材、燃料チャネル、基材に形成された第１燃料電池とを備えてなる。基材は燃料チャネルから第１燃料電池を分離する。第１燃料電池は、カソード、電解質、電解質によってカソードから分離されたアノード、アノードに隣接する一次相互接続、一次相互接続によりアノードから分離され、及び、アノードに電気的に結合されてなる二次相互接続導電層、カソード導電層又は二次相互接続導電層の何れかに形成された導電性インクライン、導電性インクラインに配置されたボンディングパッド（インクライントレースとしても知られている）、ボンディングパッド上に形成され、及び、電気的に結合され、及び、前記第１燃料電池チューブのボンディングパッドと第２燃料電池チューブのボンディングパッドとを電気的に結合するように構築された、二次相互接続、導電性インクラインとボンディングパッドの両方を、燃料チャネルから分離し、二次相互接続において燃料チャネルからの水素移動を阻止（抑制）するように構築されてなる、高密度バリアを備えてなる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
本明細書においては、意図された図面が参考書面として作成され、複数の図面を通じて、同様の参照番号が同様の構成部材（部品）を指し示すものとして採用されている。
【図１】図１は、本開示による燃料電池システムの例示的な部分を示す概略図である。
【図２】図２は、本開示による燃料電池システムの一部分の例示的な断面を示す概略図である。
【図３】図３は、本開示による二次相互接続ワイヤを有する燃料電池チューブを示す概略図である。
【図４】図４は、二次相互接続ワイヤによって電気的に結合された複数の燃料電池チューブを示す概略図である。
【図５Ａ−５Ｂ】図５Ａ−５Ｂは、本開示による燃料電池システムの２つの隣接する燃料電池チューブの一部の例示的な断面を示す概略図である。
【図６】図６は、本開示による２つの燃料電池チューブの一部の例示的な斜視図を示す概略図である。
【図７】図７は、本開示による燃料電池システムの上面図を示す概略図である。
【図８】図８は、本開示に係る燃料電池システムの燃料電池バンドルの実施例を示す概略図である。
【図９】図９は、本開示による燃料電池システムの燃料電池ブロックの実施例を示す概略図である。
【図１０】図１０は、本開示に係る燃料電池システムの実施例を示す概略図である。
【００１１】
図面を参照すると、本開示による燃料電池システムの非限定的な例の幾つかの態様が概略的に示される。図面では、本開示の一例の態様の様々な特徴、構成要素、及びそれらの間の相互関係が示されている。しかしながら、本開示は、提示された特定の例及びそれらの間の構成要素、特徴、及び相互関係を図面に例証し、及び図面に開示されているものに限定するものではない。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
上述したように、本開示の例は、燃料電池、例えば、固体酸化物燃料電池（ＳＯＦＣ）及び、一体化平面ＳＯＦＣの為の二次相互接続を例証する。燃料電池等の電気化学セルは、化学エネルギーを電気エネルギーに変換するものであり、かつ、アノード、カソード及び電解質を備えてなる。幾つかの諸例では、各燃料電池は、燃料組成に応じて約１つの電圧を示すことができる。各セルは、セル面積、セル内部抵抗、動作電圧等に依存して、約数百ワットから約数百ワットの電力を生成することができる。
【００１３】
より高い電圧を供給し、より多くの電力を生成するために、個々のセルを１つ又は複数の相互接続を介して直列に接続することができる。相互接続は、１つのセルから別のセルへの輸送電子を可能にする適切な電子導電体であってよい。
【００１４】
一次相互接続は、第１燃料電池を第２燃料電池に接続することができる。例えば、一体化平坦なＳＯＦＣにおいて、全ての活性燃料電池層（例えば、アノード、電解質及びカソード）は、平らなチューブ、円形チューブ等であり得る不活性な多孔性セラミック基材上に配置され得る。複数の燃料電池を基材上に配置することができ、各燃料電池は、一次相互接続を介して隣接する燃料電池の少なくとも１つに接続される。この設計−「一次相互接続によって接続された複数の燃料電池」−は、セグメント化した直列によるＳＯＦＣとしても知られている。基材がフラットチューブである場合、活性電池は、基材の両側に配置されてよい。
【００１５】
例えば、総電力出力（熱及び電気）が１キロワット（ｋＷ）から５ｋＷに及ぶ比較的大きな燃料電池システムを形成するため、及び総出力が１００ｋＷから１ＭＷ、又はそれ以上の、より大きな分散型発電システムを形成するために、複数の燃料電池チューブを接続して燃料電池バンドルを形成し、複数の燃料電池バンドルを接続して燃料電池ストリップを形成し、複数の燃料電池ストリップを接続して燃料電池ブロックを構成し、複数の燃料電池ブロックを接続して燃料電池発電モジュールを形成する。複数の燃料電池チューブ、複数の燃料電池バンドル、複数の燃料電池ストリップ、又は複数の燃料電池ブロックを接続することにより、燃料電池システムがより高い電圧及びより多くの電力を生成することが可能になる。
【００１６】
一体化された平坦なＳＯＦＣでは、燃料電池チューブの間の接続は、二次相互接続と呼ばれ得る。二次相互接続という用語は、同じ燃料電池チューブの反対側の燃料電池間の接続を指してもよい。複数の燃料電池ストリップ、複数の燃料電池バンドル、又は複数の燃料電池ブロック間の接続は、三次相互接続と呼ばれてもよい。
【００１７】
燃料電池システムは、例えば、導電性ボンディングペーストを用いて、二次相互接続とアノード導電層（アノード電流コレクタ、又はＡＣＣ）を結合することにより、及び、シーリングガラスを用いて接触点を覆うことにより、燃料電池チューブのアノード側の場所において、二次相互接続を備えることができる。シーリングガラスは、燃料電池システムの酸化剤側（空気側）と燃料側（水素フローチャンネル）とを分離するための気密バリアを提供することができる。
【００１８】
以下で説明するように、本開示の幾つかの例は、燃料電池チューブ間の接続、及び、同じ燃料電池チューブの二以上の燃料電池間の接続をする二次相互接続に関する。
【００１９】
図１は、本開示による燃料電池システム１０の一例を示す概略図である。図１に示すように、燃料電池システム１０は、基材１４に形成された複数の電気化学セル１２（「燃料電池１２」）を含む。燃料電池１２は、一次相互接続１６によって直列にお互いに結合される。本開示は、円形の多孔質セラミックチューブのような、他の基材上のセグメント化された直列配置に等しく適用可能であると理解されるけれども、燃料電池システム１０は、燃料電池が、平坦で、多孔質のセラミックチューブに配置される、セグメント化された直列配置である。様々な諸例では、燃料電池システム１０は、一体型平面型燃料電池システム又はチューブ状燃料電池システムであってもよい。
【００２０】
燃料電池システム１０は、酸化剤側１８を包含する。酸化剤は、一般に空気であるが、純粋な酸素（Ｏ2）又は他の酸化剤であることができ、例えば、１つ以上の空気リサイクルループを介してシステム１０内において形成された希釈空気を包含するものであってよい。酸化剤は、酸化剤側１８から燃料電池１２に供給することができる。燃料電池１２の動作中、酸化剤側１８は、酸化環境を画定することができる。酸化環境は、０．１〜０．９バール及び０．２〜０．６バールの酸素分圧、並びに、７００〜１０００℃及び８００〜９００℃の温度を含むことができる。
【００２１】
改質された炭化水素燃料又は合成ガス等の燃料は、燃料側２０から燃料電池１２に供給される。燃料は多孔質基材１４内の燃料チャネル（図示せず）を介して供給される。空気（酸化剤）及び合成ガス（前記燃料）、即ち、炭化水素燃料から改質されたものであってよいものは、幾つかの実施例において採用可能なものであるけれども、本開示の範囲から逸脱することなく採用することが可能な、他の酸化剤及び燃料、例えば、純粋な水素及び純粋な酸素のようなものを使用する電気化学セルであることは理解されよう。更に、燃料は基材１４を介して燃料電池１２に供給されるが、幾つかの諸例では、多孔質基材を介して電気化学セルに酸化剤を供給することができることは理解されるであろう。
【００２２】
基材１４は、特定の多孔性を有するセラミック材料を含むことができ、燃料電池動作条件で安定であり、他の燃料電池材料（物質）と化学的に適合する可能性がある。幾つかの諸例では、基材１４は、表面改質材料、例えば、燃料電池１２の構成要素（部品）と基材チューブとの間の相互作用を防止又は低減するように構成された、コーティング又は他の表面改質を有する多孔質セラミック材料であってよい。
【００２３】
図２は、本開示による燃料電池システム１０の例示的な断面を示す概略図である。燃料電池システム１０は、基材１４上に印刷された複数の構成要素から形成されてもよい。この印刷は、燃料電池層が配置されることにより開口を有する織メッシュが基材１４上に位置するようなプロセスを含むことができる。スクリーンの開口は、印刷された層の長さと幅を定める。スクリーンメッシュ、ワイヤ径、インク固形分充填及びインクレオロジーは、印刷された層の厚さを決定することができる。
【００２４】
燃料電池システム１０層は、アノード導電層２２（アノード電流コレクタ（集電体）又は「ＡＣＣ」とも呼ばれる）、アノード２４、電解質２６、カソード２８、及びカソード導電層３０（カソード電流コレクタ（集電体）又は「ＣＣＣ」とも呼ばれる）を備えてよい。１つの形態では、電解質２６は単一層であってもよく、又は任意の数の副層から形成されてもよい。図２は必ずしも縮尺（スケール）である必要ではないことは理解されるはずである。例えば、水平及び垂直の寸法は、説明を分かりやすくするために拡大されて記されている。
【００２５】
各燃料電池１２において、ＡＣＣ２２は、アノード２４から離れる自由電子を導電し、一次相互接続１６を介して隣接セルのＣＣＣ３０に前記電子を導電させる。ＣＣＣ３０は前記電子をカソード２８に導電する。一次相互接続１６は、アノード導電層２２及びカソード導電層３０に電気的に結合されている。
【００２６】
ＳＯＦＣの場合、一次相互接続１６は、好ましくは、電気化学セルから他の電気化学セルへ電子を輸送するために導電性であり；燃料電池運転（動作）中の酸化環境及び還元環境の両方の下で機械的及び化学的に安定であり；燃料及び／又は酸化剤が相互接続を通って拡散するのを防止するために非多孔質である。相互接続が多孔質であると、燃料が酸化剤側に拡散して燃焼し、局所的なホットスポットが発生し、一般的な劣化や機械的故障、燃料電池システムの効率低下、燃料電池寿命の低下といった結果を招く。同様に、酸化剤は燃料側に拡散し、燃料の燃焼という結果を招く。重大な相互接続漏れは、燃料電池の燃費及び性能を著しく低下させるか、又は、燃料電池又はスタックの破壊的な故障を引き起こす可能性がある。
【００２７】
一次相互接続１６は、例えば、Ａｇ、Ｐｄ、Ａｕ又はＰｔを含む貴金属で形成することができるが、本開示の範囲から逸脱することなく他の材料を使用することもできる。例えば、他の材料は、Ａｇ−Ｐｄ、Ａｇ−Ａｕ、Ａｇ−Ｐｔ、Ａｕ−Ｐｄ、Ａｕ−Ｐｔ、Ｐｔ−Ｐｄ、Ａｇ−Ａｕ−Ｐｄ、Ａｇ−Ａｕ−Ｐｔ、Ａｇ−Ａｕ−Ｐｄ−Ｐｔ等の貴金属合金を含むもの、及び、少量の非貴金属添加剤を有する合金を包摂するＰｔ−Ｐｄ−Ａｕ−Ａｇ族の二元、三元、又は四元合金、貴金属とのサーメット複合体、貴金属合金、アルミナのような不活性セラミック相、又は実質的に寄生物質を創生しない最小限のイオン導電度を伴ったセラミック相、例えば、ＹＳＺ（イットリア安定化ジルコニア、イットリアドープジルコニアとしても知られており、ここで、イットリアドープは３〜８モル％、好ましくは３〜５モル％である）、ＳｃＳＺ（スカンジア安定化ジルコニア、ここでスカンジアドーピングは４〜１０モル％、好ましくは４〜６モル％）、ドープされたセリア及び／又は導電性セラミック、例えば、適切な相安定性及び／又は相互接続として十分な導電性を達成するためのＡ又はＢサイト置換又はドーピングを有する導電性ペロブスカイト等であり、例えば、少なくとも１つのドープされたチタン酸ストロンチウム（ＬａxＳｒ1-xＴｉＯ3-δ、ｘ＝０．１〜０．３）、ＬＳＣＭ（Ｌａ1-xＳｒxＣｒ1-yＭｎyＯ3、ｘ＝０．１〜０．３、ｙ＝０．２５〜０．７５）、ドープされたイットリウムクロマイト（Ｙ1-xＣａxＣｒＯ3-δ等、Ｘ＝０．１〜０．３）、及び／又は他のドープされたランタンクロマイト（Ｌａ1-XＣａXＣｒＯ3-δ、Ｘ＝０．１５〜０．３）、ドープされたチタン酸ストロンチウム、ドープされたイットリウムクロマイト、ＬＳＣＭ（Ｌａ1-xＳｒxＣｒ1-yＭｎyＯ3）、及び他のドープされたランタンクロマイトのような導電性セラミックが挙げられる。一例では、一次相互接続１６は、ｙ（ＰｄxＰｔ1-x）−（１−ｙ）ＹＳＺで形成することができる。ここで、ｘは重量比で０〜１であり、好ましくは、ｘは、より低い水素フラックス（流束）に対して０〜０．５の範囲である。Ｙは体積比で０．３５〜０．８０であり、好ましくは、ｙは０．４〜０．６の範囲である。
【００２８】
ＡＣＣ２２は、ニッケルサーメットから形成された電極導電層であえてよく、ニッケルサーメットとしては、例えば、Ｎｉ−ＹＳＺ（例えば、ジルコニア中のイットリアドーピングが３〜８モル％である）、Ｎｉ−ＳｃＳＺ（例えば、スカンジアドーピングが４〜１０モル％、好ましくは第２ドーパント、例えば、１０ｍｏｌ％のスカンジア−ＺｒＯ2に対する相安定性のための１ｍｏｌ％のセリア）及び／又はＮｉドープされたセリア（例えば、Ｇｄ又はＳｍドーピング）、ドープされたランタンクロメート（Ａサイト上のＣａドーピング及びＢサイト上のＺｎドーピング等）、ドープされたチタン酸ストロンチウム（Ａサイト上のＬａドーピング及びＢサイト上のＭｎドーピング等）、Ｌａ1-xＳｒxＭｎyＣｒ1-yＯ3及び／又は一般式ａ（Ｌａ1-xＳｒx）n+1ＭｎnＯ3n+1のＭｎ系ＲＰ相を含む。或は、アノード導電層２２のための他の材料が、貴金属、ニッケル、又はその両方に部分的又は全体的に基づくサーメットのようなものが使用されてもよいと考えられる。サーメット中の貴金属は、例えば、Ｐｔ、Ｐｄ、Ａｕ、Ａｇ、及び／又はこれらの合金を含むことができる。セラミック相は、例えば、ＹＳＺ、ＳｃＳＺ、及び／又は１つ以上の他の不活性相を含む不活性の非電気導電相を含むことができる。これらのセラミック相は、基材１４及び／又は電解質２６のＣＴＥと一致するか又はよりよく一致するように、ＡＣＣ２２の結合ＣＴＥを制御するのを助ける熱膨張係数（ＣＴＥ）を有してもよい。幾つかの諸例では、セラミック相は、Ａｌ2Ｏ3及び／又はＮｉＡｌ2Ｏ4、ＭｇＡｌ2Ｏ4、ＭｇＣｒ2Ｏ4、及びＮｉＣｒ2Ｏ4のようなスピネルを含む。幾つかの諸例では、セラミック相は、電気的導電性であってもよく、例えば、ドープされたランタンクロマイト、ドープされたチタン酸ストロンチウム、及び／又はＬａＳｒＭｎＣｒＯ、及び／又は一般式（Ｌａ1-xＳｒx）n+1ＭｎnＯ3n+1であるＲ−Ｐ相であってよい。
【００２９】
電解質２６は、セラミック材料から製造することができる。１つの形態では、プロトン及び／又は酸素イオン導電性セラミックを使用することができる。１つの形態では、電解質２６は、３ＹＳＺ及び／又は８ＹＳＺのようなＹＳＺで形成される。幾つかの諸例では、電解質２６は、ＹＳＺに加えて又はその代わりに、４ＳｃＳＺ、６ＳｃＳｚ及び／又は１０Ｓｃ１ＣｅＳＺ等のＳｃＳＺで形成することができる。幾つかの諸例では、他の材料を使用することができる。例えば、電解質２６は、ドープされたセリア及び／又はドープされた没食子酸ランタンから製造されてもよいと考えられる。いずれにしても、電解質２６は、燃料電池システム１０によって使用される流体、例えば、燃料としての合成ガス又は純水素、並びに、例えば、酸化剤としての空気又はＯ2による拡散に対して実質的に不浸透性であり、一方で、酸素イオン又はプロトンの拡散をいまだ許容する。
【００３０】
ＣＣＣ３０は、導電性セラミック、例えば、ＬａＮｉxＦｅ1-xＯ3（例えば、ＬａＮｉ0.6Ｆｅ0.4Ｏ3）、Ｌａ1-xＳｒxＭｎＯ3（Ｌａ0.75Ｓｒ0.25ＭｎＯ3等）、Ｌａ1-xＳｒxＣｏＯ3及び／又はＰｒ1-xＳｒxＣｏＯ3（Ｐｒ0.8Ｓｒ0.2ＣｏＯ3等）等の少なくとも１つで形成されてなる電極導電性層であってよい。
幾つかの諸例では、本開示の範囲から逸脱することなく他の材料を使用してもよいが、ＣＣＣ３０は他の材料、例えば貴金属サーメットで形成することができる。貴金属サーメット中の貴金属は、例えば、Ｐｔ、Ｐｄ、Ａｕ、Ａｇ及び／又はこれらの合金を含むことができる。セラミック相は、例えば、ＹＳＺ、ＳｃＳＺ及びＡｌ2Ｏ3、又は熱膨張を制御するのに望ましい他の非導電性セラミック材料を含むことができる。
【００３１】
任意の適切な技術を用いて、図１及び図２の燃料電池システム１０を形成することができる。例えば、ＡＣＣ２２及び電解質（電解液）２６の一部を基材１４上に直接印刷することができる。アノード２４をアノード導電層２２上に印刷することができ、電解質２６の幾つかの部分をアノード２４上に印刷することができ、電解質２６の幾つかの部分は、ＡＣＣ２２及び／又は基材１４上に印刷されてもよい。カソード２８は電解質２６のトップの上に印刷されてもよい。カソード２８は、電解質２６の局所的な厚さによりアノード２４から離間されて配置される。一次相互接続１６は、ＡＣＣ２２に印刷されてもよい。ＣＣＣ３０の一部は、相互接続１６上に印刷されてもよい。
【００３２】
ギャップは、隣接する燃料電池のアノード２４を分離することができる。同様に、ギャップは、隣接する燃料電池のカソード２８を分離してもよい。各燃料電池１２は、電解質２６の一部によって離間されたアノード２４及びカソード２８から形成される。
【００３３】
同様に、ＡＣＣ２２（アノードコンダクタ（導電体）フィルムとしても知られている）及びＣＣＣ３０（カソードコンダクタフィルムとしても知られている）は、隣接するＡＣＣ２２とＣＣＣ３０との間にそれぞれのギャップ（間隙）を有することができる。用語「アノード導電層」及び「アノードコンダクタフィルム」は相互交換可能に使用することができる。
【００３４】
幾つかの諸例では、ＡＣＣ２２は約５〜１５ミクロンの厚さを有するが、本開示の範囲から逸脱することなく他の値を採用することもできる。例えば、アノード導電層は、約５〜５０ミクロンの範囲における厚さを有することができる。幾つかの諸例では、例えば、特定の材料及び用途に応じて、異なる厚さを使用することができる。
【００３５】
アノード２４は、約５〜２０ミクロンの厚さを有することができるが、本発明の範囲から逸脱することなく、他の値を使用することができる。幾つかの諸例では、アノード２４は約５〜４０ミクロンの範囲の厚さを有することができる。幾つかの諸例では、例えば、特定のアノード２４材料及びアプリケーション（用途）に応じて、異なる厚さを使用することができる。
【００３６】
電解質２６は、約５〜１５ミクロンの厚さを有してもよく、約５ミクロンの最小個別副（サブ）層厚さを有してもよい。本発明の範囲から逸脱することなく、他の厚さ値を採用してもよい。例えば、電解質２６は、約５〜２００ミクロンの範囲の厚さを有してもよい。幾つかの諸例では、例えば、特定の材料及び用途に応じて、異なる厚さを使用することができる。
【００３７】
カソード２８は、例えば、約５〜１０ミクロンのような、約３〜３０ミクロンの厚さを有することができる。本発明の範囲から逸脱することなく、他の値を採用してもよい。例えば、カソード２８は、約１０〜５０ミクロンの範囲の厚さを有することができる。そのような例では、例えば、特定のカソード２８材料及び用途に応じて、異なる厚さを使用することができる。
【００３８】
ＣＣＣ３０は、約５〜１００ミクロンの厚さを有するが、本発明の範囲から逸脱することなく、他の値を採用することもできる。例えば、ＣＣＣ３０の厚さは、約５〜１００ミクロンの範囲以下（未満）又は以上（超過）としてよい。幾つかの諸例では、例えば、特定のＣＣＣ３０の材料及び用途に応じて、異なる厚さを使用することができる。
【００３９】
図３は、二次相互接続（「ＳＩＣ」）ワイヤ３４を有する燃料電池システム１０を示す。燃料電池システム１０は、複数の燃料電池を含むことができ、各燃料電池は、ＡＣＣ２２、アノード２４、電解質２６、カソード２８及びＣＣＣ３０を備える。燃料電池は、燃料チャネル７０から燃料電池を分離する際に、基材１４上に配置し又は印刷することができる。隣接する燃料電池は、一次相互接続（又は「Ｉ−Ｖｉａ」）１６ｂによって電気的に結合することができる。燃料電池チューブは、高密度バリア３２、化学的バリア３８、及び基材１４を更に備えてなる。高密度バリア３２は、一次相互接続１６の少なくとも一部を基材１４から分離し、一時相互接続１６への燃料又は他のガスのフロー（流れ）を阻止するように機能する。化学的バリア部３８は、一次相互接続１６とアノード２４、ＡＣＣ２２、又はその両方に配置され、相互接続１６がＡＣＣ２２、アノード２４、又はその両方中に構成された材料の移動、及び／又は、ＡＣＣ２２が構成された材料の移動、アノード２４が構成された材料又は一次相互接続１６中での両方で構成された材料の移動、を阻止する機能を果たす。燃料電池チューブは、動作中に電気化学的に活性な燃料電池を含む「活性」部分３３と、必要な構造、成分（部品）、又は両方を含まない「不活性」部分３１とに分割し、燃料電池の電気化学反応を支援する。
【００４０】
ＳＩＣワイヤ３４は、ＳＩＣワイヤ３４を電気化学的に活性なセルのアノード２４（又はカソード２８）に電気的に結合するように機能する、ＡＣＣ２２又は他の構成要素に、電気的に結合され、及び接触されてもよい。ＳＩＣワイヤを使用して、電気化学的に活性な燃料電池を、同じチューブの他の側の燃料電池に、又は図４に示すように他のチューブの燃料電池に結合することができる。
【００４１】
図４は、燃料電池システム１０のバンドル（束）に調整（配置）された複数の電気燃料電池チューブ１００の一端の正面図を示す。複数のＳＩＣ３４は、バンドル内の個々の燃料電池（図示せず）を電気的に結合する。図示したように、ワイヤ３４ａは燃料電池チューブ１００ａの一方の側の燃料電池に結合され、ワイヤ３４ｂは同じ燃料電池チューブ１００ａの他方の側の燃料電池に結合される。ＳＩＣ３４ａ及び３４ｂは、例えば、スポット溶接又は他の技術による接着等により、お互いに電気的に結合されて、チューブ１００ａの上面（表面）及び下面（底面）の燃料電池を電気的に結合することができる。同様に、ワイヤ３４ｃは、隣接する燃料電池チューブ１００ｂの一方の側の燃料電池に結合され、及び、ワイヤ３４ｄは、同じ隣接する燃料電池チューブ１００ｂの他方の側の燃料電池に接続される。次いで、ＳＩＣ３４ｃ及び３４ｄは、例えばスポット溶接又は他の技術による接着等により、お互いに電気的に結合されて、チューブ１００ｂの上部（表面）及び下部（底面）の燃料電池を電気的に結合する。これら四つのＳＩＣワイヤ３４ａ、３４ｂ、３４ｃ、及び３４ｄは、次いで、点２３２において、お互いに、例えばスポット溶接される等の、結合がなされて、お互いに、直列に、隣接する燃料電池チューブ１００ａ及び１００ｂの複数の燃料電池を電気的に結合する。さらに、燃料電池チューブ１００の何れか一方の側の燃料電池は、同じチューブ１００の他方の側の燃料電池と並列に電気的に結合されてもよい。
【００４２】
この設計のＳＩＣは、燃料電池システムの性能を妨げる可能性のある課題を提示する。例えば、ＳＩＣワイヤ３４間のギャップ（間隙）を制御するのは困難である。このギャップは、システムの取り扱い及び組立中に減少しうるものであり、そして、この減少は、例えば、図４における１００ｃ及び１００ｄの間のように、一対のセルチューブの一端部において生じうるものであるが、これは、その端部では電気的に結合されていない。さらに、燃料電池動作は、材料（物質）の経時変化及び高温でのクリープのためにＳＩＣワイヤ３４移動を引き起こす可能性がある。ＳＩＣワイヤ間のギャップが小さくなると、動作中に、アーク放電又は短絡が結果として生じることがある。重大なアーク放電又は短絡は、より高い局所電流を発生させることとなり、燃料窮乏を招くことがある。次に、燃料窮乏は、局部的な燃焼を引き起こす可能性のある、酸素ポンプ（即ち、酸素を発生させる）となる、影響を受けたセルの動作モードを可変し得る。アーク放電、短絡、局部燃焼、又はこれらの何れかによって引き起こされた高い局所温度は、チューブの多孔質基材にクラック（亀裂）を発生させ、そして、燃料電池システムの故障を引き起こす可能性がある。
【００４３】
図５Ａ〜図５Ｂは、本開示の幾つかの実施態様による、燃料電池システム１０の２つの隣接する燃料電池チューブの一部の断面を示す概略図である。この断面は、チューブの端部において生じてよく、ここで、端部は、燃料電池チューブ８０ａの上部（表面）及び燃料電池チューブ８０ｂの下部（底面）の終端部にあってもよい。図５Ａ〜図５Ｂに示すように、燃料電池チューブ８０ａ及び８０ｂは、燃料チャネル７０ａ及び７０ｂ、ＣＣＣ、又は二次相互接続層７２ａ及び７２ｂ、電解質２６ａ及び２６ｂ、導電性インクライン７４ａ及び７４ｂ、ボンディングパッド７６ａ及び７６ｂ、二次相互接続３４（「ＳＩＣ」又は「ＳＩＣワイヤ」として知られている）、シーリング（封止）ガラス（又は他の適切な材料）７８ａ及び７８ｂ、並びに、絶縁層７９ａ及び７９ｂを備えてなる。
【００４４】
シーリングガラス７８は、燃料チャネル７０から二次相互接続３４への水素又は他の燃料の移動を抑制することができる。シーリングガラス７８は、ガラス、ガラス−セラミック、安定化ジルコニア、アルミナ、Ｌａ2Ｚｒ2Ｏ7パイロクロア、ＳｒＺｒＯ3、ＭｇＯ、Ｙ2Ｏ3−ＺｎＯ、及びＢ2Ｏ3。からなる群から選択されてなる、少なくとも１つの物質を含む（備えてなる）ことができる。シーリングガラス７８は、ガラスを含んでなることができる。幾つかの実施態様では、シーリングガラス７８は、基材チューブ及び高密度セラミックマニホールド（図示せず）と整合したＣＴＥを有するガラス又はガラスセラミックを含むことができ、チューブは、通常、１０．５〜１２ｐｐｍ／℃、好ましくは１０．８〜１１．３の範囲で取り付けられる。ガラス−セラミックは、７００〜１０００℃、例えば８００〜９００℃で、長期間の運転中、低い及び高いｐＯ2の両方の下で、安定でなければならない。導電性インクライン７４は、それはまた、シート導電体又はインクライントレースとして言及されるものであり、導電性インクライン７４は、ＣＣＣ又は同じチューブの１以上の側（面）の二次相互接続導電層７２に電気的に結合されてなり、それによって、ＳＩＣワイヤを使用することなく、燃料電池の一の側から他の側に電気経路を付与することができる。導電性インクライン７４は、チューブ端部の近くに適用することができる。
【００４５】
導電性インクライン７４は、導電性セラミック又はサーメットを含むことができ、及び、インクペーストディスペンサー手法を用いて、燃料電池チューブに適用することができる。幾つかの実施態様では、導電性インクライン７４は、導電性接着テープを介して適用することができる。導電性セラミックは、ＬＳＭ、ＰＳＭ、ＬＮＦ、ＬＳＦ、ＬＳＣＦ、ＬＳＣ等であってもよい。サーメットのセラミック成分は、ＬＳＭ、ＰＳＭ、ＬＮＦ、ＬＳＦ、ＬＳＣＦ、ＬＳＣ等の導電性セラミック；ＹＳＺ、ＣＳＺ、ＳｃＳＺ、Ａｌ2Ｏ3、Ｌａ2Ｚｒ2Ｏ7等の不活性セラミック、ガラス−セラミックスであり、サーメットの５〜７０体積％である。幾つかの実施態様では、ガラスは、サーメットの２０〜６０体積％で含んでもよい。幾つかの実施態様では、ガラスは、５５体積％のサーメットを含むことができる。サーメットの金属成分は、例えば、Ｐｄ、Ａｇ、Ｐｔ、及びＡｕのような貴金属を含むことができる。幾つかの実施態様では、金属成分サーメットは、貴金属の二元又は三元合金を含むことができる。幾つかの実施態様では、金属成分は貴金属を含むことができる。幾つかの実施態様では、金属成分はニッケル金属を含むことができる。シート導電体７４は、ニッケルサーメット、例えば、ｘＮｉＯ−（１００−ｘ）ＹＳＺ〔４０重量％＜ｘ＜８０重量％〕、又は、ｙＮｉＯ−ｚＴｉＯ2−（１００−ｙ−ｚ）ＹＳＺ〔４０重量％＜ｙ＜８０重量％であり、５＜ｚ＜４０重量％である〕。好ましくは、還元後、Ｎｉ金属の体積分率は３０体積％以上である。
【００４６】
焼成後、シート導電体７４の厚さは約２０〜１００マイクロメートルの厚さであってもよい。サーメットの導電性に依存して、シート導電体７４の厚さは１０〜２００マイクロメートルの範囲内であり得る。導電率は、５００〜１０，０００Ｓ／ｃｍの範囲内であり、好ましくは４，０００Ｓ／ｃｍより高いものであってよい。
【００４７】
幾つかの諸例では、導電性インクライン７４は、ＣＣＣ又は二次相互接続導電層７２の延長（延び）により形成されてよい。幾つかの諸例では、導電性インクライン７４は、導電性インクライン７４における二次相互接続３４から移動する電流を拡散するように構成されてよい。幾つかの諸例では、導電性インクライン７４は、二次相互接続３４における導電性インクライン７４から移動する電流を集中するように構成されてよい。
【００４８】
幾つかの実施態様では、二次相互接続ワイヤ３４は、好ましくは０．０５〜０．３ｍｍであり、好ましくは約０．１〜０．２ｍｍの直径を有してよい。
【００４９】
幾つかの諸例では、図５Ａに示すように、導電性インクライン７４は、シーリングガラス７８に直接配置されてよい。幾つかの諸例では、図５Ｂに示すように、絶縁層７９は、導電性インクライン７４とシーリングガラス７８との間に配置されてよい。絶縁層７９は、非導電性セラミック、例えば、安定化ジルコニア（ＹＳＺ、又はＳｃＳＺ）、アルミナ、Ｌａ2Ｚｒ2Ｏ7、ＭｇＡｌ2Ｏ4等であってよく、及び密又は多孔質であってよい。好ましくは、絶縁層７９は完全に密ではない。絶縁層７９は、シーリングガラスをカソード材料が蒸発し及び汚染されることから防止し、これにより、導電性インクライン７４の長期間の耐久性を向上させることができる。幾つかの諸例によれば、絶縁層７９は、多層であってよい。絶縁材料は、シーリングガラスと導電性インクラインとの相互作用がなく、電気抵抗が高く、高温での動作中は、安定でなければならない。幾つかの諸例では、追加層が導電性インクライン７４に直接配置されてよい。
【００５０】
電解質２６は、燃料チャンネル７０から二次相互接続３４に、水素、又は他の燃料の移動を抑制するように構成されてよい。
【００５１】
ボンディングパッド７６は、導電性インクライン７４を二次相互接続３４と電気的に結合する。幾つかの諸例では、ボンディングパッド７６及び二次相互接続ワイヤ３４は、貴金属、例えば、Ｐｄ又はＰｄ合金とドーパントとを含むものであり、このドーパントは、例えばＩＢ族金属（例えば、Ｃｕ、Ａｇ又はＡｕ）、又はＶＩＩ族金属（例えば、Ｐｄ又はＰｔ）のような燃料電池の酸化剤環境において機械的及び化学的に安定なものである。幾つかの諸例では、ボンディングパッド７６は、例えば、Ａｇ−Ｐｄ，Ａｇ−Ａｕ，Ａｇ−Ｐｔ，Ａｕ−Ｐｄ，Ａｕ−Ｐｔ，Ｐｔ−Ｐｄ，Ａｇ−Ａｕ−Ｐｄ，Ａｇ−Ａｕ−Ｐｔ，Ａｇ−Ａｕ−Ｐｄ−Ｐｔ等の貴金属又は貴金属合金、Ｐｔ−Ｐｄ−Ａｕ−Ａｇ系の２元、３元又は４元合金、少量の非貴金属添加物又は貴金属のサーメット複合体（化合物）を包摂するものが挙げられる。二次相互接続３４は、鉄クロム合金又はアルミナ形成合金をさらに含むことができる。
【００５２】
幾つかの諸例では、ボンディングパッド７６は、導電性インクライン７４の小さな部分に配置されてよい。例えば、ボンディングパッド７６は、０．１平方ミリメートル（ｍｍ2）であり、例えば、０．５〜２ｍｍ2である、表面積を有していてもよい。幾つかの諸例では、ボンディングパッド７６は、詳細な幾何学的形状を有することができる。幾つかの諸例では、ボンディングパッド７６は複数のボンディングパッドであってよい。幾つかの諸例では、ボンディングパッド７６は、例えば、導電性インクライン７４の長さを延ばす、ストリップであってもよい。幾つかの諸例では、ボンディングパッド７６の（幾何学的）形状（形態）は、導電性インクライン７４から二次相互接続３４へ移動する電流を集中するように選択されてよい。幾つかの諸例では、ボンディングパッド７６の形状は、二次相互接続３４から導電性インクライン７４へ移動する電流を拡散するように選択されてもよい。幾つかの諸例では、ボンディングパッド７６の形状は、ボンディングパッド７６及び二次相互接続３４の界面において電流密度が上昇するのを抑制するように選択されてよい。幾つかの諸例では、ボンディングパッド７６の形状は、ボンディングパッド７６及び導電性インクライン７４の界面において電流密度が上昇するのを抑制するように選択されてよい。
【００５３】
図５Ａ及び５Ｂに示す幾つかの諸例では、二次相互接続ワイヤ３４は、ボンディングパッド７６ａ、導電性インクライン７４ａ、カソード導電層又は二次相互接続導電層７２ａに、電気的に結合されている。また、二次相互接続３４は、ボンディングパッド７６ｂ、導電性インクライン７４ｂ、カソード導電層又は二次相互接続導電層７２ｂに、電気的に結合されている。このようにして、二次相互接続３４は、燃料電池チューブ８０ａの上部（表面）を燃料電池チューブ８０ｂの下部（底面）に電気的に結合する。幾つかの諸例では、燃料電池チューブ８０ａの上部及び燃料電池チューブ８０ｂの下部は、電気的に直列に結合されてもよい。例えば、カソード導電層又は二次相互接続層７２ａは、燃料電池チューブ８０ａ上部のカソードに隣接し、かつ、電気的に結合されてなり、及び、カソード導電層又は二次相互接続層７２ｂは、燃料電池チューブ８０ｂ下部のアノードに隣接し、かつ、電気的に結合されてなる。幾つかの諸例では、燃料電池チューブ８０ａの上部（表面）及び燃料電池チューブ８０ｂの下部（底面）は、電気的に並列に結合されてよい。例えば、カソード導電層又は二次相互接続層７２ａは、燃料電池チューブ８０ａ上部のカソードに隣接し、かつ、電気的に結合されてなり、及び、カソード導電層又は二次相互接続層７２ｂは、燃料電池チューブ８０ｂ下部のカソードに隣接し、かつ、電気的に結合されてなる。
【００５４】
図６は本開示の幾つかの実施態様による燃料電池システム１０の燃料電池チューブの一部の斜視図を示す概略図である。図６の例に示すように、各燃料電池チューブ８０ａ及び８０ｂは、上記した通り、導電性インクライン７４ａ〜７４ｂ、ボンディングパッド７６ａ〜７６ｆ、燃料電池８４ａ〜８４ｆ、及び他の部品（構成）等を備えてよい。
【００５５】
隣接する燃料電池チューブは各々、電気的に結合されてよい。例えば、図６に示すように、二次相互接続３４ａは、燃料電池チューブ８０ａの導電性インクライン７４ａにボンディングパッド７６ａを電気的に結合してよく、及び、燃料電池チューブ８０ｂの導電性インクライン７４ｂにボンディングパッド７６ｄを電気的に結合してよい。同様に、燃料電池チューブ８０ａ及び８０ｂは、それぞれ、ボンディングパッド対７６ｂ−７６ｅ及び７６ｃ−７６ｆに電気的に結合された、二次相互接続３４ｂ及び３４ｃを介して電気的に結合されてもよい。このようにして、例えば、隣接する２つの燃料電池チューブを並列又は直列に電気的に結合することができる。
【００５６】
ボンディングパッド７６Ａ−７６Ｆはシート導電性インクライン７４内に設定され、パッドはインクライン７４の表面の下に配置され、そして、ボンディングパッドは、インクライン７４の外側表面に接着され又は結合されて、そうでなければ、インクライン７４の外側表面から離れて延びていてもよい。
【００５７】
各燃料電池のチューブは、第一端部及び第二端部（第二端部は図示しない）を基材、両端部間に延び（延長；延在する）てなる主正面に対向する一対の一般的なプラナーを備えてよい。延長は、端部間の表面に大きな崩壊がないように連続的であってよい。インクトレース７４ａ及び７４ｂは、チューブの第１端部に近接する主表面の１つに配置された燃料電池から、同じ端部に近接する主表面の他方の位置への、電気経路を提供する導電体（電気性導体）であってよく、かつ、上記した部品（構成、材料）を備えてなる。第２端部（図示せず）は、同様の機能を実行するインクトレース導電体を有していてもよい。
【００５８】
導電体７４ａ及び７４ｂは、基材チューブの縁に沿って軸方向に延びる（延長；延在）部分を有してもよい。チューブの縁部は、そのチューブの主表面を分離してもよい。１以上のボンディングパッド７６ａ〜７６ｆは、この軸方向に延びる（延長；延在）部分に配置されてもよい。
【００５９】
図６に示されてないが、燃料電池チューブ８０ａ及び８０ｂは、直列又は並列に接続され得ることが理解される。
【００６０】
図７は、本開示による燃料電池システム１０の一部の例示的な上面図を示す概略図である。図７に示すように、燃料電池システム１０は、基材１４と、電解質２６と、カソード導電層３０と、二次相互接続導電層４０と、燃料電池を備えてなる。幾つかの諸例では、二次相互接続導電層４０ａはカソード側に配置されてなり、二次相互接続導電層４０ｂはアノード側に配置されてよい。例えば、アノード側では、二次相互接続導電層４０ｂは電気化学的に不活性なセルに配置してよい。一方、アノード側では、例えば、二次相互接続導電層４０ａはカソード導電層３０ａに配置することができる。
【００６１】
幾つかの諸例では、二次相互接続導電層４０ａ及び４０ｂは、例えば、上記した諸例に応じて、電気化学的に活性なセルに配置することができる。
【００６２】
幾つかの諸例では、二次相互接続導電層４０は、カソード導電層３０又は燃料電池により画定された境界を越えて延長（延在）されてよく、及び、基材１４（即ち、燃料電池チューブの縁部）により画定された境界に近接して延長（延在）されてよい。例えば、カソード側の二次相互接続導電層４０ａは、カソード導電層３０ａによって画定された境界を越えて延長（延在）されてよく、及び、基材１４によって画定された境界に近接して延長（延在）されてよい。同様に、例えば、アノード側の二次相互接続導電層４０ｂは、燃料電池によって画定された境界を越えて延長（延在）されてよく、及び、基材１４によって画定された境界に近接して延長（延在）されてよい。
【００６３】
図８は、本開示による燃料電池システムの燃料電池バンドル（束）１３０の一例を示す概略図である。図８に示すように、燃料電池バンドル１３０は、６つの燃料電池チューブ１２０ａ〜ｆを備えることができる。幾つかの諸例では、燃料電池バンドル１３０は、６つよりも少ない燃料電池チューブ１２０を備えることができる。幾つかの諸例では、燃料電池束１３０は、６つより多い燃料電池チューブ１２０を備えることができる。幾つかの諸例では、図８に示すように、燃料電池チューブ１２０が積層されていてもよい、又は、別の方法では、お互いに隣接して配置されてもよく、及び燃料電池バンドル１３０形成の為に電気的に結合されてもよい。幾つかの諸例では、燃料電池チューブ１２０は、燃料電池バンドル１３０を形成するように、他の配置（配向；幾何学的配置）により配置されてもよい。幾つかの諸例では、燃料電池チューブ１２０は、バスバーに電気的に結合されてもよく、又は、その他の、電気的に並列に結合されてもよい。
【００６４】
図９は、本開示による燃料電池システムの燃料電池ブロック１５０の一例を示す概略図である。図９に示すように、燃料電池ブロック１５０は、５つの燃料電池ストリップ１４０ａ〜ｅを備えることができ、これは、各燃料電池ストリップ１４０ａ〜ｅが、１２の燃料電池バンドル１３０を備えることができる。幾つかの諸例では、燃料電池ストリップ１４０は、１２未満の燃料電池バンドル１３０を備えることができる。幾つかの諸例では、燃料電池ストリップ１４０は、１２超過の燃料電池バンドル１３０を備えることができる。幾つかの諸例では、燃料電池ブロック１５０は、５未満の燃料電池ストリップ１４０を備えることができる。幾つかの諸例では、燃料電池ブロック１５０は、５超過の燃料電池ストリップ１４０を備えることができる。幾つかの諸例では、図９に示す通り、燃料電池バンドル１３０は積層され、又は他の方法によりお互いに隣接して配置され、電気的に結合され、燃料電池ストリップ１４０を形成する。幾つかの諸例では、燃料電池バンドル１３０は、燃料電池ストリップ１４０を形成するように、他の配置（配向；幾何学的配置）により配置されてもよい。幾つかの諸例では、図９に示すように、燃料電池ストリップ１４０はお互いに隣接して配置されてよく、及び、電気的に結合されてよく、燃料電池ブロック１５０を形成する。幾つかの諸例では、燃料電池ストリップ１４０は、他の配置（配向；幾何学的配置）により配置されて、燃料電池ブロック１５０を形成してもよい。幾つかの諸例では、燃料電池チューブ１２０は、バスバーに電気的に結合されてよいし、又は、その他の方法として、並列に電気的に結合されていてもよい。幾つかの諸例では、燃料電池バンドル１３０は、バスバーに電気的に結合されてよいし、又は、その他の方法として、並列に電気的に結合されていてもよい。幾つかの諸例では、燃料電池ストリップ１４０は、バスバーに電気的に結合されてよいし、又は、その他の方法として、並列に電気的に結合されていてもよい。
【００６５】
図１０は、本開示に係る燃料電池システムの一例を示す概略図である。図１０に示すように、燃料電池ジェネレータ（発電）ジュール１６０は、９つの燃料電池ブロック１５０を備えることができる。幾つかの諸例では、燃料電池ジェネレータモジュール１６０は、９つ未満の燃料電池ブロック１５０を備えることができる、幾つかの諸例では、燃料電池発電モジュール１６０は、９つ超過の燃料電池ブロックを備えることができる。幾つかの諸例では、図１０に示すように、燃料電池ブロック１５０は、お互いに隣接して配置され、及び、電気的に結合されて、燃料電池ジェネレータモジュール１６０を形成してよい。幾つかの諸例では、燃料電池ブロック１５０は、燃料電池ジェネレータモジュール１６０を形成するように、他の配置（配向；幾何学的配置）により配置され、及び電気的に結合されてよい。幾つかの諸例では、図１０に示すように、燃料電池モジュール１６０は、燃料電池モジュール容器１６２を備えることができる。幾つかの諸例では、燃料電池ブロック１５０は、バスバーに電気的に結合されてよいし、又は、その他の方法として、並列に電気的に結合されていてもよい。
【００６６】
本開示の様々な例が記載されている。これら及び他の諸例は、以下の特許請求の範囲に記載された発明の範囲内に包含されるものである。
【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５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【外国語明細書】
2019114533000001.pdf