(57)【要約】  本発明は、燃料電池用または電気分解用セル用の金属製インターコネクタまたは支持体（１）上に材料層を堆積するための方法に関する。
2021522672.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料電池用または電気分解用セル用の金属製インターコネクタまたは支持体（１）上に材料層を堆積するための方法であって、
−金属製インターコネクタまたは支持体（１）の少なくとも１つの表面を準備する工程と、
−インクジェット印刷用のデジタル装置を準備する工程と、
−前記金属製インターコネクタまたは支持体（１）上に印刷するための少なくとも１つのデジタル画像を準備する工程と、
−前記デジタル装置を用いて、前記金属製インターコネクタ（１）の前記少なくとも１つの表面（１ａ、１ｂ）に、セラミックおよび／または金属材料ベースのインクの少なくとも１つの層をこのような表面（１ａ、１ｂ）に塗布することによって、前記少なくとも１つの画像を印刷する工程と、
−前記印刷工程中に塗布された前記インクの溶剤を蒸発させる工程、またはこのような溶剤を蒸発させることを可能にする工程と、
−前記インクの有機部分を除去し、金属製支持体に前記材料層を接着させるように、前記印刷された金属製インターコネクタ（１）を加熱する工程と
を含む、方法。
【請求項２】
前記加熱工程が高温で、すなわち、６００〜１０００℃の間、好ましくは９５０℃で行われる、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記インターコネクタ（１）は、使用中にそれぞれの中間部分（１ｄ１）で前記燃料と接触するように設定された第１の側面または第１の表面（１ａ）またはアノードと、使用中に空気と接触するように設定された第２の側面または第２の表面（１ｂ、１ｅ１）とを備え、前記インターコネクタ（１）はまた、中間部分（１ｄ１、１ｄ２）と、該中間部分（１ｄ１、１ｄ２）の周りに延在するエッジ部分（１ｅ１、１ｅ２）とを備え、前記エッジ部分（１ｅ１、１ｅ２）は貫通スロットまたは貫通孔（４）を区切るエッジゾーン（ｌｆ）を有し、前記中間部分（１ｄ１）に属する前記第１の側面（１ａ）の前記ゾーンは、使用中に前記燃料電池が前記燃料に曝される前記側面に配置される接触領域（２）を備え、このような接触領域（２）は、燃料電極を前記インターコネクタ（１）に電気的に接続し、前記それぞれのセル内の前記燃料の酸化反応によって生成された電流を収集する機能を有する、請求項１から２のいずれか一項に記載の方法。
【請求項４】
前記印刷工程中に、少なくとも１つの第１の画像が前記金属製インターコネクタ（１）の前記第１の表面（１ａ）に印刷され、少なくとも１つの第２の画像が前記金属製インターコネクタ（１）の前記第２の表面（１ｂ）に印刷される、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記印刷工程中に、前記接触領域（２）の全部または一部が、導電体特性を有するセラミックまたは金属層で覆われる、請求項３または４に記載の方法。
【請求項６】
前記印刷工程が、ガラスセラミックまたは耐火性絶縁層を、前記接触領域（２）の前記周囲（２ａ）に塗布することによって実施され、続いて、シーラントのコードまたは層（８）が、このようなガラスセラミックまたは耐火性絶縁層の上に塗布される、請求項３または４または５に記載の方法。
【請求項７】
前記印刷工程中に、ガラスセラミックまたは耐火性絶縁層が、各孔（４）を区切るために、前記周囲の周りまたはその上に、またはリングゾーン（４ａ）の上に、および１つのインターコネクタと次のインターコネクタとの間に塗布され、続いて、シーラント材料のコード（９）が、このようなガラスセラミックまたは耐火性絶縁層の上に塗布される、請求項３または４または５または６に記載の方法。
【請求項８】
前記中間部分（１ｄ２）に属する前記インターコネクタ（１）の前記第２の側面（１ｂ）の前記ゾーンに関して、チャネル状構造または波形構造（５）は、前記電極の前記表面に空気を分配するために提供され、前記チャネル状構造または波形構造（５）は、前記インターコネクタ（１）と前記電極との間で前記空気を分配するのに役立つチャネル（６）と交互になっている前記空気電極と接触する頂部（７）によって構成され、前記印刷工程中に、前記チャネル状構造または波形構造（５）が印刷されるか、または完全に覆われるか、または前記頂部（７）でのみ導電体特性と防食特性とを備えたインク層（１０、１０ａ）で覆われる、請求項３または４または５または６または７に記載の方法。
【請求項９】
前記少なくとも１つのインク層が、導電特性および防食保護特性を有するセラミック材料層を含み、このようなセラミック材料が、一般式Ａ１＋ｘＢ２−ｘＯ４を有するスピネル型酸化物で構成され、ＡとＢの両方が、Ｍｎ、Ｔｉ、Ｆｅ、Ｃｒ、Ｃｏ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｎｂなどの遷移金属群のうちの１つまたは複数の元素であり得る、請求項１から８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１０】
前記少なくとも１つのインク層が、導電特性および防食保護特性を有するセラミック材料層を含み、このようなセラミック材料が、一般式ＡＢＭＯ３を有するペロブスカイト型酸化物で構成され、Ａはアルカリ土類金属群に属する元素Ｂによって全体的または部分的に置換することができる希土類元素群に属する元素であり、Ｍは遷移金属である、請求項１から９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１１】
前記少なくとも１つのインク層が、導電特性および防食保護特性を有するセラミック材料層を含み、このようなセラミック材料が、高温での反応を介して、導電特性および防食保護特性を有するペロブスカイト型酸化物またはスピネル型酸化物を形成する塩または他の前駆体によって構成され、このような層が、好ましくは、銅、コバルト、マンガン、鉄、ニッケルチタン、ランタン、ストロンチウム、カルシウム、バリウム、マグネシウムの塩で構成される、請求項１から１０のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１２】
前記少なくとも１つのインク層が、導電特性および防食保護特性を有するセラミック材料層を含み、このようなセラミック材料が、高温での反応を介して、空中導電特性または防食保護特性を有するスピネル型酸化物を形成し、このような層が、好ましくは、銅、コバルト、マンガン、鉄、ニッケル、チタンで構成される、請求項１から１１のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１３】
前記少なくとも１つのインク層が、導電特性および防食保護特性を有するセラミック材料層を含み、このようなセラミック材料が、高温での前記インターコネクタの前記鋼との反応を介して、導電特性または防食保護特性を有する酸化物を形成する塩または他の前駆体によって構成され、このような層が、好ましくは、ランタン、ストロンチウム、セリウム、イットリウム、ニオブ、コバルト、銅、マンガン、チタン、リン、亜鉛の塩または酸化物によって構成される、請求項１から１２のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１４】
導電特性および防食保護特性を有する前記コーティングが、請求項９から１３の組合せから生じる少なくとも２つの層によって構成され、このような層が、好ましくは、スピネル型およびペロブスカイト型の酸化物層によって構成される、請求項１から１３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１５】
前記少なくとも１つのインク層が、電気絶縁特性および防食保護特性を有する耐火性セラミック材料を含み、このようなセラミック材料が、酸化アルミニウム、酸化ケイ素、酸化ジルコニウム、酸化リンまたはこれらの混合物によって構成される群から選択される、請求項１から１４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１６】
前記少なくとも１つのインク層が、電気絶縁特性および防食保護特性を有する複合材料を含み、このようなセラミック材料が、請求項１５に記載の絶縁性酸化物の混合物によって、およびガラス質またはガラスセラミック相によって構成される、請求項１から１５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１７】
前記少なくとも１つのインク層が、熱処理後、元素の拡散に対する防食バリア特性を有する絶縁性金属酸化物に変換される前駆体を含み、このような前駆体が、熱処理後、酸化アルミニウムに変換されるアルミニウムから成る、請求項１から１６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１８】
前記少なくとも１つのインク層が、電気絶縁特性および防食保護特性を有するガラス質またはガラスセラミック材料を含み、このようなガラス質またはガラスセラミック材料が、好ましくは、しかし限定的ではなく、バリウム、シリコン、ホウ素、マグネシウム、アルミニウムカルシウム、ストロンチウム、リン、イットリウム、ランタン、セリウムから成る群の元素によって構成される、請求項１から１７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１９】
電気絶縁特性および防食保護特性を有する前記コーティングが、請求項１５〜１８の組合せから生じる少なくとも２つの層で構成され、このような二重層が、好ましくは、しかし限定的ではなく、酸化アルミニウムまたは酸化ジルコニウムの層、またはガラスセラミック材料層によって構成される、請求項１から１８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２０】
前記金属製インターコネクタの熱処理を実行して、その上の前記材料層の固化を容易にするための工程を含む、請求項１から１９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２１】
前記導電性セラミック材料が、インクジェット印刷によって、前記金属と前記空気電極との間の前記接触領域に印刷される、請求項１から２０のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２２】
前記導電性セラミック材料が、インクジェット印刷によって、前記金属と前記燃料電極との間の前記接触領域に印刷される、請求項１から２１のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２３】
前記絶縁セラミック材料が、インクジェット印刷によって、前記空気電極または燃料電極と接触していない、または接触するように設定されていない前記インターコネクタの全領域に印刷される、請求項１から２２のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２４】
絶縁セラミック材料層が、インクジェット印刷によって、前記燃料電極と接触している、または接触するように設定されていない前記インターコネクタの領域に印刷される、請求項１から２３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２５】
絶縁セラミック材料層が、インクジェット印刷によって、前記シーラントコード（８、９）の塗布ゾーン上に印刷され、前記インターコネクタと前記シーラントコード（８、９）との間に配置される、請求項６および／または７に依存する場合の請求項１から２４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２６】
請求項１から２５のいずれか一項に記載の方法で処理された場合の、燃料電池用または電気分解用セル用の金属製インターコネクタまたは支持体（１）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池または高温電解セルなどの固体酸化物形セル用の金属製支持体上に材料層を堆積させる方法、およびこのような方法で得られる金属製支持体に関する。
本発明の一バージョンによれば、このような材料層は、保護材料、特に保護セラミック材料である。
【背景技術】
【０００２】
知られているように、燃料電池または電解用セルは、酸化反応の化学エネルギを電気エネルギに直接変換する電気化学デバイスである。
燃料電池の典型的な構造は、イオン輸送を可能にする膜または電解質によって分離された、アノードとカソードの２つの多孔質電極で構成される。
燃料電池には様々な種類があり、膜の種類、したがって動作温度に関して本質的に異なる。
【０００３】
特に、固体酸化物形燃料電池（ＳＯＦＣ）は、酸素イオン伝導体セラミック膜を含む。このセルタイプの動作温度は６００°Ｃ〜９００°Ｃの間で変化する。
【０００４】
固体酸化物形セルは、通常、移動式と定置式の両方の用途において電気エネルギと熱エネルギのコジェネレーション用の燃料スタックの構築、および電気分解による燃料ガスの生成に使用される。
【０００５】
このようなセルでは、アノードは通常、酸化ニッケルとイットリウムで安定化されたジルコニウム（「ＹＳＺ」）の混合物で構成され、電解質はイットリウムで安定化されたジルコニウム（「ＹＳＺ」）で構成され、カソードは一般にペロブスカイト型構造の混合酸化物で構成されており、例えば、最も一般的なものは「ＬＳＣＦ」と「ＬＳＭ」で表示されている。
【０００６】
固体酸化物形セルは、平面的構成と管状構成の両方を有することができる。
さらに、セルの要素との関連で、機械的支持を確保する様々なタイプのセルがある。
実際、電解質によって支持されるセル、電極（アノードまたはカソード）によって支持されるセル、または金属製支持体を備えたセルがある。
【０００７】
セルは通常、粉末状の原材料から製造される。
セラミック粉末および／または金属粉末は、セルに与えたい形状に従って堆積され、その後、コンパクトな製品を得るために、高温−通常は１０００°Ｃ〜１４００°Ｃ−で焼結される。
【０００８】
セラミックセルの焼結は、完全に、空気中での焼結の様々な段階を提供することができる。
また、いわゆるスタックは通常、直列に配置された特定の数のセルで構成され、該セルは、平らな、または形状が複雑な金属製インターコネクタによって相互に接続されていることにも注意する必要がある。
【０００９】
金属製インターコネクタとセルとの組合せは、通常「単一繰返し要素」（ＳＲＥ）と呼ばれる。
スタック内の空気による燃料の直接燃焼を防ぐために、２つの気体雰囲気をシーラント材料で分離する必要がある。このようなシーラント材料は、セルの周囲、セルとインターコネクタの鋼との間の界面、および２つの隣接するインターコネクタ間の鋼と鋼の界面に塗布される。
【００１０】
シーラント材料は、一般に、セラミック材料、ガラス質材料、またはガラスセラミック材料である。
動作温度が高いと、これらの金属コンポーネントが酸化され、導電性が低下し、さらに、セルの触媒特性を損なう揮発性元素が放出される。
鋼から放出された金属元素もシーラント材料と反応して、スタックの劣化や破損を引き起こす可能性がある。
【００１１】
インターコネクタの高温酸化は、一般に、金属に保護セラミックコーティングを塗布することによって制限することができる。このようなコーティングは、インターコネクタおよびセルの材料に対応した熱膨張係数を有している必要がある。コーティングはまた、インターコネクタの鋼とセルとの間、特に、インターコネクタの鋼と空気側電極との間の界面での導電性も確保しなければならない。その代わりに、インターコネクタのセルと接触していない領域では、導電性は必要ない。
【００１２】
このようなコーティングは、通常、コバルトとマンガンの酸化物で構成されている。
コーティングにより、良好な導電性を維持しながら、酸化性雰囲気から金属が保護される。
【００１３】
このコーティングを単純な形状のインターコネクタへ塗布することは、従来の技術、例えば、スクリーン印刷、ディップコーティング、即ち、浸漬によるコーティング、およびその他のタイプの技術を使用して実行できる。
【００１４】
この場合、単一の金属コンポーネントは、プロセスによって設定された最適な温度および大気条件に従って、比較的簡単に管理できる。
インターコネクタに関して、平面を覆う場合、比較的単純な形状であることから、従来の方法で適切なセラミックコーティングを使用して金属をコーティングすることができる。
【００１５】
その代わりに、程度の差はあれ、複雑な三次元表面を備えた金属製インターコネクタの場合、インターコネクタの一部の領域は、確かにその三次元形状のために、従来の堆積技術を採用したコーティングではアクセスが難しい可能性がある。
ＳＯＦＣスタック用の金属製インターコネクタに、セラミックコーティングを堆積するための様々な従来の技術が知られている。
【００１６】
第１の技術は、コールドスプレーによって保護層を塗布することを提供する。この方法では、圧縮空気を使用して、非常に希釈された量のセラミック粉末を含むインクを噴霧する。この方法は、比較的単純で大規模投資を必要としない場合でも、高解像度を得ることができないため、覆われないままにする必要のある領域をマスキングせずに、インターコネクタのより複雑な部分を選択的に覆うことはできない。異なる組成の材料で表面を覆うことが望まれる場合、覆われてはならない表面をマスキングするたびに、連続的な堆積を実行する必要がある。この方法は、実際、１つの材料のみで構成される均一なコーティングが要求された場合、通常、一般的に単純な形状の広い表面に適用される。
【００１７】
この方法はまた、７０％を超える可能性のある材料の無駄（重ね塗り）も特徴とされる。
【００１８】
第２の技術は、プラズマ溶射（熱溶射）によって材料を堆積することを提供する。この方法は、溶融粒子を基板に噴霧することで構成される。コールドスプレーの場合のように、この方法は良好な解像度を得るにはあまり適していないため、複数の材料で覆う必要がある場合、または一部の領域を覆わないままにしておきたい場合は、部品をマスキングする必要がある。
【００１９】
第３の技術は、セラミック材料を含む懸濁液への浸漬（ディップコーティング）によって材料を堆積することを提供する。浸漬後、基板は懸濁液からゆっくりと引き出され、流体が下向きに流れ、薄いインク層が残る。この方法は、凹面やキャビティなど、流体が垂直軸に沿って流れることができない三次元表面には適用できない。基板が中空の三次元構造を有する場合、その中に流体が浸透しないようにアクセスチャネルを閉じる必要がある。それにもかかわらず、この方法も解像度が低く、新しい堆積工程において覆ってはならない領域または別の材料で覆わなければならない領域をマスキングする必要がある。
【００２０】
第４の堆積技術は、スクリーン印刷によって保護コーティングを塗布することから成る。この手法は、印刷する画像に対応する形状のポリマーファブリックにインクを押し込むことから成る。この手法により、良好な解像度を得ることができ、覆われないままにする必要のある領域をマスキングする必要はない。ただし、この手法は平面に限定されており、小さなチャネルや三次元構造に利用することはできない。
【００２１】
第５の堆積技術は、電気化学的堆積によって保護コーティングを塗布することから成る。この場合、部品は、電位の印加によって金属上に堆積する材料の前駆体を含む生理食塩水に浸される。このような問題に関しては、特許文献１を参照していただきたい。
【００２２】
この方法では、三次元表面を、また複雑な表面を効果的にコーティングできるが、材料の選択は、電気化学的な堆積を介して堆積することができる元素に限定され、導電性表面にのみ塗布することができる。この方法でも、覆われてはならない表面をマスキングする必要がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２３】
【特許文献１】米国特許第９６２７６９８号明細書
【発明の概要】
【００２４】
本発明の１つの目的は、最先端技術を改善することである。
本発明の別の目的は、燃料電池の金属製インターコネクタなどの複雑な形状の金属製支持体上に保護セラミック材料層を塗布することを可能にする堆積方法を提供することである。
【００２５】
本発明の別の目的は、覆ってはならない表面をマスキングすることなくインターコネクタ自体の様々な領域を覆うように、インターコネクタ上に複数の材料を同時に堆積することも可能にする上記の堆積方法を提供することである。
【００２６】
本発明の別の目的は、高解像度で、覆われる表面にのみ層を塗布することを可能にし、材料の浪費を劇的に削減できる上記の方法を提供することである。
【００２７】
本発明の別の目的は、異なる組成の薄層を連続して堆積し、保護コーティング内に組成勾配を作り出すことを可能にする堆積方法を提供することである。
【００２８】
本発明の別の目的は、問題の金属を高温酸化から保護するためのインターコネクタ上に保護層を堆積して、電極との接触による電気抵抗を確実に低くする方法を提供することである。
【００２９】
本発明の別の目的は、インターコネクタ（中間コネクタ）を構成する金属によって放出される元素の蒸発または拡散から空気電極を保護するための保護層を堆積するための方法を提供することである。
【００３０】
本発明の別の目的は、金属製インターコネクタを構成する元素との反応から、通常、ガラスまたはガラスセラミックであるシーラント材料を保護するための保護層を堆積するための方法を提供することである。
【００３１】
これらおよび他の目的は、請求項１に記載の燃料電池用金属製支持体上に材料層を堆積させる方法によって達成される。
従属請求項は、本発明の好ましく有利な実施形態について言及する。
【００３２】
本発明の他の特徴および利点は、一連の図面に非限定的な例として示されている、固体酸化物形セル用の金属製支持体および、このような方法で得られたインターコネクタ上に材料層を堆積するための方法の一実施形態の説明から、より明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】インターコネクタのそれぞれの面を示す。
【図２】インターコネクタのそれぞれの面を示す。
【図３】図１のインターコネクタの透明な部分を含む側面図である。
【図４】本発明によるインターコネクタのそれぞれの面を示し、本発明による方法で処理されている。
【図５】本発明によるインターコネクタのそれぞれの面を示し、本発明による方法で処理されている。
【図６】本発明による別の方法で処理された、本発明によるインターコネクタのそれぞれの面または空気側を示す。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
添付の図面では、等価の部分またはコンポーネントに同じ参照番号が付けられている。
添付の図を参照すると、参照番号１は、全体として、金属製インターコネクタまたは燃料スタックの支持体を示している。
【００３５】
金属製支持体１は、必要に応じて、特定の割合、例えば、２２％のクロムを含むフェライト鋼で作ることができる。
【００３６】
この材料の選択は、いずれの場合も、本発明の目的のために非限定的である。
このようなインターコネクタの１つは、例えば、米国特許出願公開第９６２７６９８号に記載されているものであり得る。
【００３７】
より具体的には、インターコネクタ１は、約０．５〜５ｍｍに等しい厚さを持つ実質的に板状の構造を有することができる。
【００３８】
さらに、インターコネクタ１は、使用中にそれぞれの中間部分１ｄ１で燃料と接触するように設定された第１の側面または第１の表面１ａまたはアノードと、使用中に空気と接触するように設定された第２の側面または第２の表面１ｂとを備えることができる。第２の側面または第２の表面１ｂは、使用中にそれぞれのエッジ部分１ｅ２でスタックの電極と接触していないが、以下でよりよく説明されるであろう、ゾーン５の頂部７の表面がカソードと接触している。
【００３９】
インターコネクタ１は、例えば、円形、正方形、または長方形の境界を有する中間部分１ｄ１、１ｄ２と、例えば、環状で、中間部分１ｄ１、１ｄ２の周りに延在するエッジ部分１ｅ１、１ｅ２とを備えることができる。エッジ部分１ｅ１、１ｅ２は、エッジゾーン１ｆ、例えば、４つのエッジゾーン１ｆを有し、必要に応じて、突出させることができる。側面１ａの表面１ｅ１は、使用中に空気と接触するように設定されている。
【００４０】
第一に、インターコネクタ１の燃料側１ａ（図１を参照）に対して、後者または、できれば、中間部分１ｄ１に属するこのような側１ａのゾーンは、使用中に燃料セルが燃料に曝される側に配置される接触領域２を備える。この領域２は、燃料電極をインターコネクタ１の金属に電気的に接続する機能、およびセル内での燃料の酸化反応によって生成された電流を収集する機能を有する。
【００４１】
接触領域２は、例えば、円形、正方形、または長方形の境界を備えた形状を有することができる。この領域２は、かなり複雑なグリッド状の構造を有することができる。
【００４２】
本発明によれば、この領域２は、好ましくは、コーティングされずに維持されるか、または好ましくは全体に、厚さが１〜２０マイクロメートル、好ましくは１０マイクロメートルの導電体特性を有する金属またはセラミック層で覆われる。このような層は、例えば、ニッケル、またはＳｒＴｉＯ３若しくはＣｏ２ＭｎＯ４などの酸化物の薄層である。
【００４３】
このような接触領域２の周囲２ａにおいて、ガラス質シーラントの第１のコードまたは層８を、好ましくは連続的かつ環状に塗布することができ、これは、インターコネクタ１の金属と、このような接触領域２上に配置されるセルエッジとの間の界面をシールするのに役立つ。シーラントのコードまたは層８は、例えば、約５０〜約２００ミクロンの間の厚さ、必要に応じて約１００ミクロンの厚さを有することができる。このようなコード８は、例えば、スクリーン印刷を介して、または、例えば、注射器による押し出しを介して塗布することができる。
【００４４】
セルエッジへのシーラントが堆積される周囲２ａの領域を第１の中間層によって覆うことができるが、該第１の中間層は、例えば、表面１ｅ１全体に使用されるものと同一の絶縁材料で作られた、または金属とガラスとの間の界面専用の絶縁材料で作られた、例えば、約１〜２０マイクロメートルに等しい厚さを有する。このような場合、第１の中間層は、インターコネクタとシーラントのコードまたは層８との間に配置されるであろう。
【００４５】
このような周囲２ａについては、ガラスセラミック材料、酸化アルミニウム、酸化ジルコニウム、またはこのような材料の混合物によって構成することができ、少なくとも１つのセラミック絶縁層でコーティングすることができる。
【００４６】
次に、インターコネクタは、複数の貫通スロットまたは貫通孔４を区切り、例えば、４つの孔４では、各孔がインターコネクタ１のそれぞれのエッジゾーンｌｆにあり、この孔は燃料がスタックを貫通するのに役立つ。
【００４７】
燃料が空気区画に拡散するのを防ぐために、好ましくは連続的かつ環状に、周囲の周り若しくはその上に、または各孔４を区切るリングゾーン４ａ上に、および１つのインターコネクタと次のインターコネクタとの間に、シーラント材料の第２のコード９を塗布して、これらの孔４をシールすることが可能である。シーラント材料のコード９は、約０．２〜約０．８ｍｍの間の厚さを有し、必要に応じて、約０．５〜０．６ｍｍに等しい厚さを有することができる。このようなコード９は、必要に応じて、例えば、注射器による押し出しを介して、またはスクリーン印刷されたプリフォームを使用して塗布することができる。
【００４８】
このような場合、インターコネクタ１の金属とシーラントとの間の界面を、ガラスセラミック材料で、酸化アルミニウム、酸化ジルコニウムで、またはこれらの材料の混合物でコーティングすることができる。
【００４９】
１つまたは全ての孔４の周りのリングゾーン４ａまたはいずれにせよ環状ゾーンは、空気側１ｂの部分から引き出されるか、またはいずれにせよ浮き彫りにされ、かつ燃料側１ａの部分から平らにするか、または凹ませることができる。この引出しにより、直列にまたは連続して配置される２つのインターコネクタ１のリング間のギャップを減らすことができるので、シーラントに必要なコードの厚さが薄くなる。
【００５０】
設けられている場合、シーラント材料のコード９は、燃料側１ａ（非引出しリング）に塗布されるが、反対側１ｂにも堆積させることができる。
【００５１】
シーラントが堆積される孔４ａの周りの領域は、インターコネクタ１の金属とガラスとの間の界面で、空気に曝される領域全体に使用されるものと同一の材料または専用材料で覆うことができる。
【００５２】
その代わりに、インターコネクタ１の空気側１ｂ（図２、図３および図５を参照）に関して、より好ましくは、中間部分１ｄ２に属するこのような空気側１ｂのゾーンは、電極の表面に空気を分配するためのチャネル状構造または波型構造５を備える。
【００５３】
特に、この構造は頂部７によって構成され、該頂部７は、インターコネクタ１の金属と電極との間の空気の分配に役立つチャネル６と交互になっており、空気電極と接触している。より具体的には、空気分配チャネル６は電極と接触していないが、頂部７は電極と接触している。
【００５４】
頂部７とチャネル６とを備えたこの構造は、ＣｕＭｎ２Ｏ４やＣｏ２ＭｎＯ４などのスピネル型酸化物またはＬａＭｎＯ３やＬａＣｒＯ３などのペロブスカイト型酸化物など、導電体特性と防食特性を備えたインクの層１０で全体的に印刷またはコーティングできる。
代替的に、図６に示されるように、上記の通り頂部７は導電性材料層１０ａで、チャネル６はガラスセラミックまたは酸化アルミニウム、酸化ジルコニウムまたはこれら材料の混合物など絶縁材料層１０ｂで印刷またはコーティングすることができる。
【００５５】
さらに、インターコネクタ１の金属と印刷された導電層１０、１０ａとの間の界面において、高温で鋼との反応によって導電性になる材料の１つまたは複数の薄層を塗布することが可能である。このような薄層は、鋼の表面を改良し、その上の導電層の接着性を改善する機能を有する。このような場合、この中間層は、インターコネクタと印刷された導電層との間に配置される。このような層は、例えば、鋼のクロムとの反応により、ＬａＣｒＯ３の薄層を形成するランタン前駆体によって構成することができる。
【００５６】
セラミック絶縁材料は、空気電極または燃料電極と接触していないインターコネクタ１の全領域に亘って、インクジェット印刷によって印刷することができる。
【００５７】
さらに、導電性セラミックまたは金属材料は、電極アリアまたは燃料と接触するインターコネクタ１の領域に、インクジェット印刷によって印刷することができる。
【００５８】
実質的に、波型構造５の接触領域２および頂部７を除くインターコネクタ１の全領域は、ガラスセラミック、酸化アルミニウム、酸化ジルコニウムまたはこれらの材料の混合物などのセラミック絶縁材料でコーティングすることができる。
【００５９】
好ましくは、しかし限定的ではなく、金属製インターコネクタ１および保護材料層は、単一の製造段階で高温で共焼結される。
【００６０】
本発明の一バージョンによれば、堆積方法は、金属製支持体１の少なくとも１つの表面１ａ、１ｂを準備するための工程を含むことができる。
特に、このような準備工程は、金属製支持体１の表面１ａおよび／または１ｂを、金属製支持体１の表面１ａおよび１ｂの全体から全ての不純物を除去するのに適した溶媒、酸、または他の製品で洗浄することによって構成することができる。
【００６１】
より具体的には、金属製支持体１は、界面活性剤浴で洗浄して機械的処理の可能性のある残留物を除去することができ、そしておそらく後の段階で、例えば、クエン酸などの酸を含む水溶液中で洗浄して遊離鉄の可能性のある残留物を除去することができる。
【００６２】
この方法はまた、インクジェット印刷用のデジタル装置またはプリンタを準備するための工程を含む。
【００６３】
また、金属製のインターコネクタまたは支持体１に印刷するには、１つまたは複数のデジタル画像を準備する必要がある。このような１つまたは複数の画像はまた、空気側および燃料側の両方で、異なるインクを使って塗布される異なる色を含むことができる。
【００６４】
次に、インクも準備し、プリンタ機に最適な動作パラメータを設定する必要がある。
また、このような工程により、部品（インターコネクタ）の取扱いおよび移動、並びにこのような部品のそれぞれの面の上方で、印刷ヘッドの位置合せを行うことができる。
【００６５】
より詳細には、この工程はまた、例えば、印刷トレイ上で部品を固定し、それを、例えば、４０℃〜１５０℃の間で予熱し、次いで、金属製インターコネクタ１の表面１ａおよび／または１ｂ上にセラミック材料ベースのインクの１つまたは複数の層を塗布することによって、このような表面１ａ、１ｂ上に１つまたは複数のデジタル画像を印刷することができる。
【００６６】
このようなデジタル画像は、特に、層８とインターコネクタとの間、または層９とインターコネクタとの間で、金属製インターコネクタに塗布される層１０、１０ａ、１０ｂまたは可能な他の層を再現するようなものである。
【００６７】
同等のまたは異なる材料の複数の層を塗布する必要がある場合、同じものを同時に塗布できる。これは、明らかに、以前に塗布された層の上にインク層を塗布する必要がない場合に適用され、このような場合、塗布は連続して行われ、異なる工程で行われるであろう。これは、シングルパス方式プリンタで実現され得る。この場合、同じ印刷プロセスにおいて、２つの異なるヘッドによって異なる層を連続して印刷できる。
【００６８】
次に、印刷工程中に塗布された１つまたは複数のインクの溶媒を、例えば、約４０℃〜約１２０℃の間で蒸発させることができ、または蒸発させることを可能にすることができ、必要に応じて、部品１を回転させ、ローディングを繰り返して、反対側１ｂ、１ａに印刷する。堆積材料の乾燥を促進するために、わずかに換気された後加熱を事前に準備することが可能である。
【００６９】
印刷に続いて、インクの有機部分を除去して金属製支持体上に材料層が接着できるように、印刷された金属製インターコネクタ１を、例えば、高温で、必要に応じて約６００℃〜約１０００℃の間で加熱するための工程が提供される。
【００７０】
有機部分は、沸騰温度が１５０℃〜２１０℃の間であり、「蒸発率」が＞０．０１（ｎ−ＢｕＡｃ＝ｌ）であるグリコールエーテル系の有機溶媒を含むことができる。
【００７１】
このような工程は、インクの有機残留物を除去し、材料が金属表面に結合して緻密な層を形成できるようにするための適切な熱サイクルによって加熱するように、上記の通り、オーブンで部品１を乾燥および焼結することによって実施することができる。より具体的には、このような工程の間、インターコネクタはオーブン内に配置され、焼結サイクルが、例えば、約９５０℃まで実行される。有機バインダは約３００〜４５０°Ｃで燃焼するが、インターコネクタの鋼に層を接着させることと層自体の密度を増加させることとを可能にするために、９５０°Ｃの温度が必要である。このプロセスは通常、インターコネクタのみが焼結されるオーブン内で実行される。この工程はまた、スタック構築の最終工程で、現場で実行することもできる。
【００７２】
好ましくは、画像は、インターコネクタ１の第１の側面１ａの少なくとも１つの第１の画像と、インターコネクタ１の第２の側面１ｂの少なくとも１つの第２の画像とを含み、印刷工程中に、第１の画像が第１の表面１ａに印刷され、続いてまたは前もって第２の画像がインターコネクタの第２の表面１ｂに印刷される。明らかに、第１の画像および第２の画像は、異なる印刷工程によって得られる。
【００７３】
このような問題に関して、第１の画像は、例えば、層８および９とインターコネクタとの間の層に対応し、第２の画像は層１０、１０ａ、１０ｂに対応し得る。複数の第１の画像を１つまたは複数の後続の工程で塗布することができ、それぞれは層８または９とインターコネクタとの間の層に、またはその一部に対応し、複数の第２の画像を１つまたは複数の後続の工程で塗布することができ、それぞれは層１０、１０ａ、１０ｂまたはその一部に対応する。
【００７４】
以下に、本発明による方法で塗布可能なインクまたは層を詳細に示す。
第一に、本発明による方法で使用可能な導電性インクに関して、これは、銅、マンガン、コバルト、ニッケル、鉄、ニオブの酸化物で構成することができ、好ましくは、混合銅マンガン酸化物である。このような混合酸化物は、ＣｕＭｎ２０４やＣｕ１．３Ｍｎ１．７Ｏ４などの様々な化学量論を有する可能性がある。このようなインクは、接触領域２にも使用できる場合でも、特に、導電層１０、１０ａに使用可能である。
【００７５】
その代わりに、本発明による方法で使用可能な絶縁インクは、主に、アルミニウム、ジルコニウム、チタン、シリコン、バリウム、ストロンチウム、ランタン、セリウム、イットリウム、マグネシウム、カルシウム、亜鉛およびリンから成る群に属する耐火性酸化物で構成することができる。このようなインクは、上記の元素の酸化物、または塩、前駆体（例えば、テトラエチルオルトシリケート）、または元素形態の元素（例えば、アルミニウム）で構成することができる。このインクはまた、ガラス質材料と他の酸化物の混合物である場合もあり、熱処理後に複合材料を生じさせる。このインクは、接触領域２および頂部７を除いて、インターコネクタ１の全領域に塗布される絶縁層を作製するのに役立つ。好ましくは、このような層は、エッジ部分１ｅ１上に、接触領域２の周囲２ａに、および各孔４を区切るリングゾーン４ａ上に塗布される。
【００７６】
絶縁インクはまた、ガラス質材料またはガラス質材料の粉末から成るガラスセラミック材料で構成することもでき、ガラス質材料が、熱処理後、部分的または完全に結晶化して、いわゆるガラスセラミック材料を形成する。この材料は、シリコン、ホウ素、アルミニウム、マグネシウム、カルシウム、バリウム、ストロンチウム、リン、亜鉛、イットリウム、セリウム、チタンで構成できる。このインクは、前の段落で示したインク（耐火性酸化物）の代替または追加として塗布され、絶縁層を構成する。このインクは、接触領域２および頂部７を除いて、インターコネクタ１の全領域に塗布される絶縁層を作製するのに役立つ。好ましくは、このような層は、エッジ部分１ｅ１上に、接触領域２の周囲２ａに、および各孔４を区切るリングゾーン４ａ上に塗布される。
【００７７】
本発明によるインクジェット印刷によって塗布可能なインク層はまた、導電特性および防食保護特性、例えば、７５０℃以上の空気中の導電率σ＝１〜２５０Ｓｃｍ−１、できればσ＝６０〜２２５Ｓｃｍ−１を有するセラミック材料層を含むこともでき、このようなセラミック材料は、銅、マンガン、鉄、コバルト、ニッケル、ニオブ、またはこれらの混合物から成る群から選択される１つまたは複数の元素で構成されるスピネル型酸化物によって構成される。この層は、波形領域５全体に、またはエッジ部分１ｅ１、１ｅ２の他の表面に塗布できる場合でも、特に、頂部７に塗布することができる。スピネル型酸化物は、一般式Ａ１＋ｘＢ２−ｘＯ４を有し、ＡとＢの両方が、Ｍｎ、Ｔｉ、Ｆｅ、Ｃｒ、Ｃｏ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｎｂなどの遷移金属群の１つまたは複数の元素であり得る。このような材料は、好ましくは、しかし限定的ではなく、組成がＣｕＭｎ２Ｏ４またはＣｏ２ＭｎＯ４を有する酸化物である。
【００７８】
必要に応じて、本発明によるインクジェット印刷によって塗布可能なインク層は、一般式ＡＢＭＯ３を有するペロブスカイト型酸化物によって構成され、かつ導電特性および防食保護特性を有するセラミック材料層を含むことができるが、ここで、Ａは希土類群（例えば、Ａ＝Ｌａ、Ｎｄ、Ｐｒなど）に属する元素であり、アルカリ土類金属群（例えば、Ｂ＝Ｓｒ、Ｃａ、Ｂａ、Ｍｇなど）に属する元素Ｂで全体的または部分的に置換でき、Ｍは遷移金属（例えば、Ｍ＝Ｍｎ、Ｔｉ、Ｆｅ、Ｃｒ、Ｃｏ、Ｃｕ、Ｎｉ）である。このような材料は、好ましくは、しかし限定的ではなく、組成ＳｒＴｉＯ３、またはＬａＣｒＯ３またはＬａＭｎＯ３またはＬａ０．７Ｓｒ０．３ＭｎＯ３を有する酸化物である。この層は、頂部７、および波形領域５全体またはエッジ部分１ｅ１、１ｅ２の他の表面に塗布できるとしても、特に、接触領域２に塗布できる。必要に応じて、この層は、前の段落で説明したスピネル型酸化物で構成される層と組み合わせて塗布することができる。
【００７９】
必要に応じて、本発明によるインクジェット印刷によって塗布可能なインク層は、高温での金属製支持体との反応を介して導電層に変換されるように設定されたセラミック材料層を含むことができ、このようなセラミック材料は、ランタン、セリウム、イットリウム、ストロンチウム、チタン、ニオブ、リン、亜鉛、またはこれらの混合物から成る群から選択される。これらの元素を、酸化物または塩の形で、インターコネクタの鋼と導電層との間に塗布することができる。このような１つの層を塗布に関してより大きな関心領域は、頂部７または波形ゾーン５全体であるが、導電層で覆われるであろう表面全体にそれを塗布することに対する禁忌はない。
【００８０】
必要に応じて、本発明によるインクジェット印刷によって塗布可能なインク層は、電気絶縁特性および耐腐食保護特性、例えば、７５０℃で電気抵抗Ｒ＞２ｋオームｃｍ２を有するセラミック材料を含み、このようなセラミック材料は、酸化アルミニウム、酸化ケイ素および／または酸化ジルコニウム、酸化リン、およびガラス質相から成る群から選択される。この層を、コード８、９の層の下に塗布することが好ましいが、接触領域２および頂部７を除く全ての表面に塗布することもできる。好ましくは、このような層は、接触領域２の周囲２ａ、および各孔４を区切るリングゾーン４ａに塗布される。
【００８１】
次に、本発明によるインクジェット印刷によって塗布可能なインク層は、塩または有機金属前駆体を含むことができ、熱処理後、元素の拡散に対する防食バリア特性を有する、例えば、７５０°Ｃで電気抵抗Ｒ＞２ｋオームｃｍ２を有する絶縁性金属酸化物に変換される。
【００８２】
必要に応じて、本発明によるインクジェット印刷によって塗布可能なインク層は、電気絶縁特性および防食保護特性を有するガラス質材料またはガラスセラミック材料を含み、このようなセラミック材料は、バリウム、シリコン、ホウ素、マグネシウム、アルミニウム、ストロンチウム、カルシウム、リン、イットリウムおよび／またはセリウムから成る群から選択される。
【００８３】
次に、本発明によるインクジェット印刷によって塗布可能なインク層は、導電体特性および還元性雰囲気内における防食特性を有する金属材料を含むことができ、このような材料は、ニッケル、銅、マンガン、鉄、コバルト、ニオブ、チタンから成る群から選択される。
【００８４】
必要に応じて、本発明によるインクジェット印刷によって塗布可能なインク層は、金属製インターコネクタと接触するランタンおよびセリウムで構成される第１の薄層と、第１の層の上に塗布される銅およびマンガンで構成されるより厚い層とを含む。このインクは、特に、電極との接触領域、特に、接触領域２、頂部７の領域、またはチャネル状構造若しくは波形構造５に塗布可能である。
【００８５】
この方法によって、複数の技術的利点がもたらされる。
他のコーティング技術とは異なり、この方法では、重ね塗りの割合が実質的にゼロであるため、材料の無駄を大幅に排除または削減できる。これにより、他の堆積技術に比して少量の保護材を使用することが可能になる。
【００８６】
さらに、インクジェット印刷によって得られる高解像度により、この方法では、非常に複雑な形状の層を非常に柔軟に堆積でき、異なるタイプの材料を印刷する場合でも、部品、即ちインターコネクタをマスキングする必要がない。
【００８７】
また、この方法により、保護コーティング内に組成勾配を作り出すために、異なる組成の連続した層を堆積させることが可能になる。特定の数の薄層またはより厚い保護層によって構成される勾配コーティングは、部品の中間的取扱いを必要とせずに、単一の印刷工程で堆積することができる。
【００８８】
本発明による方法はまた、インクに含まれる溶剤の蒸発を促進するために、例えば、約４０℃〜約１５０℃の間で、金属製支持体１の熱処理工程を含むことができる。
印刷および乾燥の後、空気中での熱サイクルが約９５０℃まで実行されるオーブン内に、インターコネクタを挿入することができる。
【００８９】
したがって、このような方法で、本発明が提案された目的を達成することを検証することが可能であった。
本発明による方法により、インクジェット印刷技術の特性から、燃料電池のスタックの金属製インターコネクタ上に、防食保護セラミック材料層を効果的かつ安価な方法で選択的に堆積させることが可能になる。
【００９０】
上記の通り、堆積は、構築されたデジタル画像に従って材料の分布を正確に再現するという意味で選択的である。
したがって、単一の繰り返し要素の全ての金属部分−ガスの流れに曝されているこのような部分−の腐食に関連する問題は、このような部分が複雑な形状を有する場合であっても、効果的に排除される。
【００９１】
本発明は、燃料電池の分野と電気分解用セルの分野の両方に適用できることが明記されているので、本説明において、例えば、燃料電池のスタックの適用について言及されるたびに、同じ概念を電気分解用セルのスタックに限定せずに適用できることを意図しなければならない。
【００９２】
検証できるように、本発明による方法により、上記の目的のうちの１つまたは複数を実行する必要があるインターコネクタの領域に異なる材料を印刷することが可能である。
この方法では、例えば、導電性コーティング（例えば、銅−マンガン酸化物）を金属と電極との間の接触領域のみに、絶縁層（例えば、酸化アルミニウム、酸化ジルコニウム、またはガラスセラミック材料）を金属とシーラント材料との間の接触領域に、絶縁コーティングをガス分配チャネル内および他の材料で覆われていない表面全体に塗布することが可能である。
【００９３】
さらに、塗布された絶縁材料層は、バリア機能を有し、該絶縁材料層によりシーラントとインターコネクタの鋼との間の親和性および接着性が改善される。
【００９４】
本発明による方法によって、部品をマスキングしたり中間の取扱い操作を必要とせずに、複数の材料層を同時に塗布することが可能であることに注意することが重要である。
本発明の修正および変形は、特許請求の範囲によって定義される保護範囲内で可能である。
【図１】
2021522672.tif 000003
【図２】
2021522672.tif 000004
【図３】
2021522672.tif 000005
【図４】
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【図５】
2021522672.tif 000007
【図６】
2021522672.tif 000008
【手続補正書】
【提出日】令和2年5月22日(2020.5.22)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料電池用または電気分解用セル用の金属製インターコネクタまたは支持体（１）上に材料層を堆積するための方法であって、
−金属製インターコネクタまたは支持体（１）の少なくとも１つの表面を準備する工程と、
−インクジェット印刷用のデジタル装置を準備する工程と、
−前記金属製インターコネクタまたは支持体（１）上に印刷するための少なくとも１つのデジタル画像を準備する工程と、
−前記デジタル装置を用いて、前記金属製インターコネクタ（１）の前記少なくとも１つの表面（１ａ、１ｂ）に、セラミックおよび／または金属材料ベースのインクの少なくとも１つの層をこのような表面（１ａ、１ｂ）に塗布することによって、前記少なくとも１つの画像を印刷する工程と、
−前記印刷工程中に塗布された前記インクの溶剤を蒸発させる工程、またはこのような溶剤を蒸発させることを可能にする工程と、
−前記インクの有機部分を除去し、金属製支持体に前記材料層を接着させるように、前記印刷された金属製インターコネクタ（１）を加熱する工程と、を含み、
前記インターコネクタ（１）は、使用中にそれぞれの中間部分（１ｄ１）で前記燃料と接触するように設定された第１の側面または第１の表面（１ａ）またはアノードと、使用中に空気と接触するように設定された第２の側面または第２の表面（１ｂ、１ｅ１）とを備え、前記インターコネクタ（１）はまた、中間部分（１ｄ１、１ｄ２）と、該中間部分（１ｄ１、１ｄ２）の周りに延在するエッジ部分（１ｅ１、１ｅ２）とを備え、前記エッジ部分（１ｅ１、１ｅ２）は貫通スロットまたは貫通孔（４）を区切るエッジゾーン（ｌｆ）を有し、前記中間部分（１ｄ１）に属する前記第１の側面（１ａ）の前記ゾーンは、使用中に前記燃料電池が前記燃料に曝される前記側面に配置される接触領域（２）を備え、このような接触領域（２）は、燃料電極を前記インターコネクタ（１）に電気的に接続し、前記それぞれのセル内の前記燃料の酸化反応によって生成された電流を収集する機能を有し、
前記印刷工程が、ガラスセラミックまたは耐火性絶縁層を、前記接触領域（２）の前記周囲（２ａ）に塗布することによって実施され、続いて、シーラントのコードまたは層（８）が、このようなガラスセラミックまたは耐火性絶縁層の上に塗布される、方法。
【請求項２】
前記加熱工程が高温で、すなわち、６００〜１０００℃の間、好ましくは９５０℃で行われる、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記印刷工程中に、少なくとも１つの第１の画像が前記金属製インターコネクタ（１）の前記第１の表面（１ａ）に印刷され、少なくとも１つの第２の画像が前記金属製インターコネクタ（１）の前記第２の表面（１ｂ）に印刷される、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記印刷工程中に、前記接触領域（２）の全部または一部が、導電体特性を有するセラミックまたは金属層で覆われる、請求項１から３のいずれかに記載の方法。
【請求項５】
燃料電池用または電気分解用セル用の金属製インターコネクタまたは支持体（１）上に材料層を堆積するための方法であって、
−金属製インターコネクタまたは支持体（１）の少なくとも１つの表面を準備する工程と、
−インクジェット印刷用のデジタル装置を準備する工程と、
−前記金属製インターコネクタまたは支持体（１）上に印刷するための少なくとも１つのデジタル画像を準備する工程と、
−前記デジタル装置を用いて、前記金属製インターコネクタ（１）の前記少なくとも１つの表面（１ａ、１ｂ）に、セラミックおよび／または金属材料ベースのインクの少なくとも１つの層をこのような表面（１ａ、１ｂ）に塗布することによって、前記少なくとも１つの画像を印刷する工程と、
−前記印刷工程中に塗布された前記インクの溶剤を蒸発させる工程、またはこのような溶剤を蒸発させることを可能にする工程と、
−前記インクの有機部分を除去し、金属製支持体に前記材料層を接着させるように、前記印刷された金属製インターコネクタ（１）を加熱する工程と、を含み、
前記インターコネクタ（１）は、使用中にそれぞれの中間部分（１ｄ１）で前記燃料と接触するように設定された第１の側面または第１の表面（１ａ）またはアノードと、使用中に空気と接触するように設定された第２の側面または第２の表面（１ｂ、１ｅ１）とを備え、前記インターコネクタ（１）はまた、中間部分（１ｄ１、１ｄ２）と、該中間部分（１ｄ１、１ｄ２）の周りに延在するエッジ部分（１ｅ１、１ｅ２）とを備え、前記エッジ部分（１ｅ１、１ｅ２）は貫通スロットまたは貫通孔（４）を区切るエッジゾーン（ｌｆ）を有し、前記中間部分（１ｄ１）に属する前記第１の側面（１ａ）の前記ゾーンは、使用中に前記燃料電池が前記燃料に曝される前記側面に配置される接触領域（２）を備え、このような接触領域（２）は、燃料電極を前記インターコネクタ（１）に電気的に接続し、前記それぞれのセル内の前記燃料の酸化反応によって生成された電流を収集する機能を有し、
前記印刷工程中に、ガラスセラミックまたは耐火性絶縁層が、各孔（４）を区切るために、前記周囲の周りまたはその上に、またはリングゾーン（４ａ）の上に、および１つのインターコネクタと次のインターコネクタとの間に塗布され、続いて、シーラント材料のコード（９）が、このようなガラスセラミックまたは耐火性絶縁層の上に塗布される、方法。
【請求項６】
燃料電池用または電気分解用セル用の金属製インターコネクタまたは支持体（１）上に材料層を堆積するための方法であって、
−金属製インターコネクタまたは支持体（１）の少なくとも１つの表面を準備する工程と、
−インクジェット印刷用のデジタル装置を準備する工程と、
−前記金属製インターコネクタまたは支持体（１）上に印刷するための少なくとも１つのデジタル画像を準備する工程と、
−前記デジタル装置を用いて、前記金属製インターコネクタ（１）の前記少なくとも１つの表面（１ａ、１ｂ）に、セラミックおよび／または金属材料ベースのインクの少なくとも１つの層をこのような表面（１ａ、１ｂ）に塗布することによって、前記少なくとも１つの画像を印刷する工程と、
−前記印刷工程中に塗布された前記インクの溶剤を蒸発させる工程、またはこのような溶剤を蒸発させることを可能にする工程と、
−前記インクの有機部分を除去し、金属製支持体に前記材料層を接着させるように、前記印刷された金属製インターコネクタ（１）を加熱する工程と、を含み、
前記インターコネクタ（１）は、使用中にそれぞれの中間部分（１ｄ１）で前記燃料と接触するように設定された第１の側面または第１の表面（１ａ）またはアノードと、使用中に空気と接触するように設定された第２の側面または第２の表面（１ｂ、１ｅ１）とを備え、前記インターコネクタ（１）はまた、中間部分（１ｄ１、１ｄ２）と、該中間部分（１ｄ１、１ｄ２）の周りに延在するエッジ部分（１ｅ１、１ｅ２）とを備え、前記エッジ部分（１ｅ１、１ｅ２）は貫通スロットまたは貫通孔（４）を区切るエッジゾーン（ｌｆ）を有し、前記中間部分（１ｄ１）に属する前記第１の側面（１ａ）の前記ゾーンは、使用中に前記燃料電池が前記燃料に曝される前記側面に配置される接触領域（２）を備え、このような接触領域（２）は、燃料電極を前記インターコネクタ（１）に電気的に接続し、前記それぞれのセル内の前記燃料の酸化反応によって生成された電流を収集する機能を有し、
前記中間部分（１ｄ２）に属する前記インターコネクタ（１）の前記第２の側面（１ｂ）の前記ゾーンに関して、チャネル状構造または波形構造（５）は、前記電極の前記表面に空気を分配するために提供され、前記チャネル状構造または波形構造（５）は、前記インターコネクタ（１）と前記電極との間で前記空気を分配するのに役立つチャネル（６）と交互になっている前記空気電極と接触する頂部（７）によって構成され、前記印刷工程中に、前記チャネル状構造または波形構造（５）が印刷されるか、または完全に覆われるか、または前記頂部（７）でのみ導電体特性と防食特性とを備えたインク層（１０、１０ａ）で覆われる、方法。
【請求項７】
前記少なくとも１つのインク層が、導電特性および防食保護特性を有するセラミック材料層を含み、このようなセラミック材料が、一般式Ａ１＋ｘＢ２−ｘＯ４を有するスピネル型酸化物で構成され、ＡとＢの両方が、Ｍｎ、Ｔｉ、Ｆｅ、Ｃｒ、Ｃｏ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｎｂなどの遷移金属群のうちの１つまたは複数の元素であり得る、請求項１から６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項８】
前記少なくとも１つのインク層が、導電特性および防食保護特性を有するセラミック材料層を含み、このようなセラミック材料が、一般式ＡＢＭＯ３を有するペロブスカイト型酸化物で構成され、Ａはアルカリ土類金属群に属する元素Ｂによって全体的または部分的に置換することができる希土類元素群に属する元素であり、Ｍは遷移金属である、請求項１から７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項９】
前記少なくとも１つのインク層が、導電特性および防食保護特性を有するセラミック材料層を含み、このようなセラミック材料が、高温での反応を介して、導電特性および防食保護特性を有するペロブスカイト型酸化物またはスピネル型酸化物を形成する塩または他の前駆体によって構成され、このような層が、好ましくは、銅、コバルト、マンガン、鉄、ニッケルチタン、ランタン、ストロンチウム、カルシウム、バリウム、マグネシウムの塩で構成される、請求項１から８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１０】
前記少なくとも１つのインク層が、導電特性および防食保護特性を有するセラミック材料層を含み、このようなセラミック材料が、高温での反応を介して、空中導電特性または防食保護特性を有するスピネル型酸化物を形成し、このような層が、好ましくは、銅、コバルト、マンガン、鉄、ニッケル、チタンで構成される、請求項１から９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１１】
前記少なくとも１つのインク層が、導電特性および防食保護特性を有するセラミック材料層を含み、このようなセラミック材料が、高温での前記インターコネクタの前記鋼との反応を介して、導電特性または防食保護特性を有する酸化物を形成する塩または他の前駆体によって構成され、このような層が、好ましくは、ランタン、ストロンチウム、セリウム、イットリウム、ニオブ、コバルト、銅、マンガン、チタン、リン、亜鉛の塩または酸化物によって構成される、請求項１から１０のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１２】
導電特性および防食保護特性を有する前記コーティングが、請求項９から１３の組合せから生じる少なくとも２つの層によって構成され、このような層が、好ましくは、スピネル型およびペロブスカイト型の酸化物層によって構成される、請求項７から１１のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１３】
前記少なくとも１つのインク層が、電気絶縁特性および防食保護特性を有する耐火性セラミック材料を含み、このようなセラミック材料が、酸化アルミニウム、酸化ケイ素、酸化ジルコニウム、酸化リンまたはこれらの混合物によって構成される群から選択される、請求項１から１２のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１４】
前記少なくとも１つのインク層が、電気絶縁特性および防食保護特性を有する複合材料を含み、このようなセラミック材料が、請求項１３に記載の絶縁性酸化物の混合物によって、およびガラス質またはガラスセラミック相によって構成される、請求項１から１３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１５】
前記少なくとも１つのインク層が、熱処理後、元素の拡散に対する防食バリア特性を有する絶縁性金属酸化物に変換される前駆体を含み、このような前駆体が、熱処理後、酸化アルミニウムに変換されるアルミニウムから成る、請求項１から１４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１６】
前記少なくとも１つのインク層が、電気絶縁特性および防食保護特性を有するガラス質またはガラスセラミック材料を含み、このようなガラス質またはガラスセラミック材料が、好ましくは、しかし限定的ではなく、バリウム、シリコン、ホウ素、マグネシウム、アルミニウムカルシウム、ストロンチウム、リン、イットリウム、ランタン、セリウムから成る群の元素によって構成される、請求項１から１５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１７】
電気絶縁特性および防食保護特性を有する前記コーティングが、請求項１３〜１６の組合せから生じる少なくとも２つの層で構成され、このような二重層が、好ましくは、しかし限定的ではなく、酸化アルミニウムまたは酸化ジルコニウムの層、またはガラスセラミック材料層によって構成される、請求項１から１６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１８】
前記金属製インターコネクタの熱処理を実行して、その上の前記材料層の固化を容易にするための工程を含む、請求項１から１７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１９】
前記導電性セラミック材料が、インクジェット印刷によって、前記金属と前記空気電極との間の前記接触領域に印刷される、請求項１から１８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２０】
前記導電性セラミック材料が、インクジェット印刷によって、前記金属と前記燃料電極との間の前記接触領域に印刷される、請求項１から１９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２１】
前記絶縁セラミック材料が、インクジェット印刷によって、前記空気電極または燃料電極と接触していない、または接触するように設定されていない前記インターコネクタの全領域に印刷される、請求項１から２０のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２２】
絶縁セラミック材料層が、インクジェット印刷によって、前記燃料電極と接触している、または接触するように設定されていない前記インターコネクタの領域に印刷される、請求項１から２１のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２３】
絶縁セラミック材料層が、インクジェット印刷によって、前記シーラントコード（８、９）の塗布ゾーン上に印刷され、前記インターコネクタと前記シーラントコード（８、９）との間に配置される、請求項１および／または５に依存する場合の請求項１から２２のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２４】
請求項１から２３のいずれか一項に記載の方法で処理された場合の、燃料電池用または電気分解用セル用の金属製インターコネクタまたは支持体（１）。
【国際調査報告】
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