(57)【要約】  SOEC電気化学デバイスまたはSOFC電気化学デバイスのためのインターコネクタ構造体の実装。インターコネクタは、粗状領域(52)を有する第1の面(50A)を有する導電性支持要素(50)から形成され、粗状領域(52)の粗度は、シールと接触状態におかれる前に局所的に修正されている。
2021508151.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気化学デバイス、具体的には固体酸化物型燃料電池(SOFC)タイプまたは固体酸化物型高温水蒸気電解装置(HTSE)タイプの電気化学デバイスのための構造体であって、
少なくとも1つの局所的粗状領域(52)を有する少なくとも1つの第1の面(50A)を備えるインターコネクタ(50.1)の少なくとも1つの導電性支持要素(50)を備え、
前記局所的粗状領域(52)は、前記第1の面の他の部分よりも高いプロファイルの算術平均値に対応する算術平均粗度パラメータを有し、
前記局所的粗状領域(52)は、シールの絶縁性結合材料と接触され得る、構造体。
【請求項２】
前記絶縁性結合材料(77)、具体的にはガラスまたはガラスセラミックをベースとする前記絶縁性結合材料(77)は、前記導電性支持要素(50)の前記局所的粗状領域(52)と接触状態に取り付けられ、
前記構造体は、前記絶縁性結合材料(77)、具体的にはガラスまたはガラスセラミックをベースとする前記絶縁性結合材料(77)を支持するまたは収容する絶縁性支持部(60)をさらに備える、請求項1に記載の構造体。
【請求項３】
前記絶縁性支持部(60)は、少なくとも1つの電気化学セルを収容するように適合された中央開口(61)を備え、
前記絶縁性結合材料(77)は、前記局所的粗状領域(52)と接触状態にある少なくとも1つのビードの形態であり、前記中央開口(61)の周囲に分散する、請求項2に記載の構造体。
【請求項４】
前記絶縁性支持部(60)は、前記中央開口(61)の周囲に配設された1つまたは複数の周囲開口(62、63、64、65)を備え、
前記絶縁性結合材料(77)は、粗状領域(52)と接触状態にある1つまたは複数の他のビードの形態であり、前記他のビードは、前記1つまたは複数の周囲開口(62、63、64、65)のそれぞれの周囲に分散する、請求項3に記載の構造体。
【請求項５】
前記局所的粗状領域(52)は、1つまたは複数の閉鎖周囲部(C1、C11、C12、C13、C14)を形成する少なくとも1つの所与のパターンに従った構成を前記第1の面上に有し、
前記局所的粗状領域(52)と接触状態にある前記ビードは、前記所与のパターンを再現するパターンに従って配置される、請求項3または4に記載の構造体。
【請求項６】
前記導電性支持要素(50)は、少なくとも1つの他の局所的粗状領域(52)を有する前記第1の面(50A)の対向側に少なくとも1つの第2の面(50B)を備え、
前記第2の面(50B)上の前記他の局所的粗状領域(52)は、別のシールに接触される、請求項1から5のいずれか一項に記載の構造体。
【請求項７】
前記他のシールは、前記インターコネクタ(50.1)と別のインターコネクタ(50.2)との間に配設され、
前記他のシールは、前記他のインターコネクタ(50.2)の面上に形成された局所的粗状領域(52)と接触状態にある、請求項6に記載の構造体。
【請求項８】
前記導電性支持要素(50)は、電気絶縁性支持部(60)の第1の主要面に対接して配設され、
別のインターコネクタ(50.2)が、前記第1の主要面の対向側に位置する前記電気絶縁性支持部(60)の第2の主要面に対接して配設され、
前記電気絶縁性支持部(60)は、前記シールの前記絶縁性結合材料(77)で充填された少なくとも1つのポート(68)を備え、
前記ポート(68)は、貫通ポートであり、前記ポート(68)中に配設された前記絶縁性結合材料(77)が、前記電気絶縁性支持部(60)を通過し、前記他のインターコネクタ(50.2)の粗状領域と接触状態に配設されるように、前記第1の主要面と第2の主要面との間に延在する、請求項1から5のいずれか一項に記載の構造体。
【請求項９】
請求項1から8のいずれか一項に記載の構造体を作製するための方法であって、
a)前記導電性支持要素(50)の前記第1の面の所与の領域を粗状化するために、前記所与の領域の表面状態を局所的に修正するステップと、
b)前記導電性支持要素(50)上に前記シールを形成するステップであって、前記絶縁性結合材料は、具体的にはガラスまたはガラスセラミックをベースとするものであり、前記絶縁性結合材料は、前記所与の領域と接触状態に配設される、ステップと、
を含む、方法。
【請求項１０】
局所的に修正するステップは、前記導電性支持要素(50)の前記第1の面に対面して配置された保護マスク(100)の少なくとも1つの穴(101)を通してボール、粒子、または粒をブラストすることにより行われ、
前記穴(101)は、前記所与の領域に対面して配設される、請求項9に記載の方法。
【請求項１１】
前記導電性支持要素(50)は、第1の金属シートの形態であり、
前記方法は、ステップa)の後に、インターコネクタ(50.1)を作製するために1つまたは複数の他の金属シートに前記第1の金属シートを組み付けるステップをさらに含む、請求項9または10に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願は、電気化学デバイスの分野に関し、より詳細には、かかるデバイスにおける改良された封止構造体の実装に関する。
【背景技術】
【０００２】
本願は、特に、具体的には固体酸化物型燃料電池(SOFC)である燃料電池タイプの電気化学デバイス、または固体酸化物をさらに有する(SOECすなわち「固体酸化物型電解セル」)高温水蒸気(HTS、もしくはHTSEすなわち高温水蒸気電解)などを用いる電解装置タイプの電気化学デバイスに該当する。
【０００３】
一般的には、かかる電気化学デバイスは、「電気化学セル」とも呼ばれる直列化されたユニットモジュールのスタックを備える。
【０００４】
各ユニットモジュールは、図1に示すように、2つの電極、すなわちアノード2およびカソード3を有する電解質1のアセンブリ4により形成され得る。このアセンブリ4は、「インターコネクタ」とも呼ばれる2つの相互接続プレート5.1、5.2の間に全体が挟まれる。したがって、電解装置の全体は、交互配置されるセルおよびインターコネクタを備えるスタックにより形成される。インターコネクタ5.1、5.2は、導電性を有する。したがって、インターコネクタ5.1、5.2の機能は、電気化学セルに電流を供給することである。スタックの端部インターコネクタを除いては、インターコネクタは、セルのカソードと接触状態にある第1の面と、別のセルのアノードと接触状態にある第1の面の対向側に位置する主要面とを典型的に備える。
【０００５】
インターコネクタ5.1、5.2は、2つの隣接し合うセルのアノードコンパートメントおよびカソードコンパートメントを分離するとともに、放出ガスを送達および/または回収することにさらに関与し得る。
【０００６】
このスタックタイプの適切な動作は、2つの連続するインターコネクタ間における電気絶縁を必要とし、この電気絶縁がない場合には、セルに短絡が生じ得る。
【０００７】
また、効率低下を引き起こし得る不適時のガス再結合とスタックに対する損傷を引き起こすホットスポットの発生の可能性とを回避するために、個々のコンパートメント間に封止を設けることが試みられる。
【０００８】
文献FR2988916A1、FR3014246A1、およびFR3000108は、SOECタイプまたはSOFCタイプの電気化学デバイスに封止を設ける絶縁性シールの種々の例を提示しており、そのシールは、典型的には、絶縁性封止パーテーションを形成するためのガラスなどの結合材料を備え、この結合材料は、インターコネクタに接触された絶縁性収容支持部中に配設される。絶縁性支持部の全体はマイカフレームにより形成される。
【０００９】
場合によっては、これらの絶縁性シールにリークが発生する場合があり、これが隣接する電気化学セルに欠陥を引き起こす恐れがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】FR2988916A1
【特許文献２】FR3014246A1
【特許文献３】FR3000108
【特許文献４】FR2947540
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
したがって、解決すべき課題は、電気化学デバイス、具体的にはSOECタイプまたはSOFCタイプのデバイスの封止の改善を可能にすることである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
一態様によれば、本発明の一実施形態は、電気化学デバイス、具体的には固体酸化物型燃料電池(SOFC)タイプまたは固体酸化物型高温水蒸気電解装置(HTSE)タイプの電気化学デバイスのための構造体を提供する。この構造体は、少なくとも1つの局所的粗状領域を有する少なくとも1つの第1の面を特徴とするインターコネクタの少なくとも1つの導電性支持要素を備え、前記粗状領域は、シールの絶縁性結合材料と接触され得る。
【００１３】
導電性支持要素は、例えば金属シートもしくは金属プレート、または複数の組み立てられた金属シートもしくは金属プレートの形態であることが可能である。
【００１４】
さらに、インターコネクタは、支持要素または複数の組み立てられた導電性支持要素により形成され得る。したがって、インターコネクタ自体は、プレートもしくは金属シート、またはさらには複数のプレートもしくは複数の積層された金属シートにより形成され得る。
【００１５】
粗状領域に対して固着された絶縁性結合材料は、典型的にはガラスまたはガラスセラミックをベースとする。
【００１６】
このように粗状化されたインターコネクタの所与の領域の表面状態を劣化または修正することにより、インターコネクタの所与の領域と接触されたシールの装着、およびより厳密にはガラスまたはガラスセラミックの結合材料の装着が改善される。
【００１７】
この構造体は、絶縁性結合材料、具体的にはガラスまたはガラスセラミックをベースとする絶縁性結合材料を支持するまたは収容する絶縁性支持部をさらに備え得る。
【００１８】
絶縁性支持部は、少なくとも1つの電気化学セルを収容するように適合された中央開口を備え得る。この場合に、絶縁性結合材料は、前記粗状領域と接触状態にある少なくとも1つのビードの形態であり、前記中央開口の周囲に分散することが可能である。
【００１９】
有利には、絶縁性支持部が、中央開口の周囲に配設された1つまたは複数の周囲開口を備える場合に、絶縁性結合材料の1つまたは複数の他のビードは、前記1つまたは複数の周囲開口のそれぞれの周囲に分散する。
【００２０】
有利には、粗状領域は、1つまたは複数の閉鎖周囲部を形成する少なくとも1つの所与パターンに従った構成を第1の面上に有し、前記粗状領域と接触状態にあるビードは、前記所与のパターンを再現するパターンに従って配置される。
【００２１】
導電性支持要素は、第1の面の対向側に位置する、および少なくとも1つの他の局所的粗状領域をさらに備え得る、少なくとも1つの第2の面を備える。
【００２２】
この場合に、この他の局所的粗状領域は、別のシールと接触され得る。
【００２３】
この他のシールは、前記インターコネクタと別のインターコネクタとの間に配設され得る。この場合に、他のシールは、この他のインターコネクタの面上に形成された粗状領域と接触状態にあることが可能である。
【００２４】
可能な一実装形態によれば、前記導電性支持要素は、電気絶縁性支持部の主要面に対接して配設され得る一方で、別のインターコネクタが、前記主要面の対向側に位置するこの電気絶縁性支持部の別の主要面に対接して配設される。この場合に、絶縁性支持部は、有利には、シールの前記絶縁性結合材料で充填された少なくとも1つの貫通ポートを備えることが可能であり、前記貫通ポートは、前記ポート中に配設された絶縁性結合材料が、電気絶縁性支持部を通過し、この他のインターコネクタの粗状領域と接触状態に配設されるように、前記主要面と前記他の主要面との間に延在する。
【００２５】
別の態様によれば、本発明の一実施形態は、電気化学デバイス、具体的にはSOECタイプまたはSOFCタイプの電気化学デバイスのための構造体を作製するための方法を提供する。この方法は、
a)インターコネクタの導電性支持要素の第1の面の所与の領域を粗状化するために、前記所与の領域の表面状態を局所的に修正するステップと、
b)絶縁性結合材料、具体的にはガラスまたはガラスセラミックをベースとする絶縁性結合材料を前記所与の領域と接触状態に配設することにより、前記導電性支持要素上にシールを形成するステップと
を含む。
【００２６】
先行技術によるSOFC電気化学デバイスまたはSOEC電気化学デバイスにおいては、シールは、平滑金属表面上のキャリアまたは金属支持要素と接触状態に取り付けられる。
【００２７】
本発明による作製方法によれば、粗状表面および次いでこの粗状表面上のシールが、改良された封止構成体を実現するために形成される。
【００２８】
有利には、ステップa)は、前記導電性支持要素の前記第1の面に対面して配置された保護マスクの少なくとも1つの穴を通してボール、粒子、または粒をブラストすることにより実施され、前記穴は、所与の領域に対面して配設される。したがって、局所的処理は、導電性支持要素の他のゾーンを保護しつつ実施される。
【００２９】
特定の一実施形態では、導電性支持要素は、第1の金属シート(またはプレート)の形態であることが可能であり、この方法は、ステップa)の後に、インターコネクタを形成するために1つまたは複数の他の金属シート(またはプレート)にこの第1の金属シート(またはプレート)を組み付けるステップをさらに含む。
【００３０】
添付の図面を参照しつつ、専ら指示を目的とし限定を目的とすることなく示される例示の実施形態の説明を読むことにより、本発明がさらによく理解されよう。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】2つのインターコネクタ間に電気化学セルを備える、電気化学デバイス内の従来のスタックを示す図である。
【図２】絶縁性シール材料に接触されるための少なくとも1つの局所的粗状領域を備える、電気化学デバイス用のインターコネクタを示す図である。
【図３】本発明による粗状領域を有するインターコネクタの表面状態の局所的修正を実施するために使用される可能性のある例示の保護マスクを示す図である。
【図４Ａ】本発明によるインターコネクタの粗状領域に対して固着されるための絶縁性シールの例示の構成を示す図である。
【図４Ｂ】本発明によるインターコネクタの粗状領域に対して固着されるための絶縁性シールの例示の構成を示す図である。
【図４Ｃ】本発明によるインターコネクタの粗状領域に対して固着されるための絶縁性シールの例示の構成を示す図である。
【図５】絶縁性シール用の支持部として使用される絶縁性フレームと少なくとも1つの電気化学セルを収容するためのゾーンとの間に位置するSOEC電気化学デバイスまたはSOFC電気化学デバイス内の例示のアセンブリを示す図である。セルは、本発明により実装されるような局所的粗状領域を有するインターコネクタ同士の間に配設される。
【図６】絶縁性シール用の支持部として使用される絶縁性フレームと少なくとも1つの電気化学セルを収容するためのゾーンとの間に位置するSOEC電気化学デバイスまたはSOFC電気化学デバイス内の例示のアセンブリを示す図である。セルは、本発明により実装されるような局所的粗状領域を有するインターコネクタ同士の間に配設される。
【図７】各面に粗状領域を備えるインターコネクタを有する例示のスタックを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
個々の図面の同一、同様、または等価なパーツは、図面間での切り替えを容易にするために同一の参照数字を有する。
【００３３】
これらの図面に示す種々のパーツは、図面をより読みやすくするために均一の縮尺では必ずしも描かれない。
【００３４】
さらに、以降の説明において、「下方の」、「上方の」、「中央の」、「周囲の」などの配向に依拠する用語は、その構造体が図面中に示されるように配向されることを考慮して適用される。
【００３５】
一例のインターコネクタ支持要素50が、図2に示される。
【００３６】
このインターコネクタは、電気化学デバイス、具体的には例えば固体酸化物型高温水蒸気電解装置(HTSE)などの電解装置タイプの電気化学デバイス、または例えば固体酸化物型燃料電池(SOFC)などの燃料電池の電気化学デバイスに組み込まれることとなる。
【００３７】
したがって、インターコネクタは、図1に関連して前述したインターコネクタ5.1、5.2と同一の機能を実現し得る。
【００３８】
支持要素50は、導電性材料をベースとし、金属シートまたは複数の金属シートのアセンブリの形態であることが可能である。支持要素50の材料は、典型的には金属要素であり、好ましくは腐食および高温に対する耐性を有し得る。K41Xグレード鋼などの第二鉄ステンレス鋼(X2CrTiNb18 1. 4509によるEP 10088-2規格に従って、もしくは43932, Type 441による米国規格に従って設計された)、または例えばSpecial Metals Corporationの登録商標を有するInconel 600タイプの鋼などのニッケルベース鋼が使用される。本発明に従って実装される支持要素50は、局所的粗状領域52を備える面50Aを備える。粗状領域52は、具体的には、面51の他の部分よりも高いプロファイルの算術平均値に対応する、または粗状領域52の周囲に配置される面51の少なくとも他のゾーン53に対応するパラメータである算術平均粗度Raを有する。
【００３９】
この領域の粗度は、機械加工タイプのシグネイチャである。粗度は、条痕または溝の外観を呈し得る。
【００４０】
例えば、粗状領域52は、3.2〜50μm(マイクロメートル)の範囲に及ぶパラメータRaを有するか、または旧AFNORであるNF E 05-051規格を考慮する場合にはN8〜N12の間の粗度クラスに属する。局所的粗状領域52の周囲の第1の面50Aの他のゾーン53は、粗状領域52の平均粗度未満の平均粗度を有する。約0.2mmの厚さを有する冷間圧延鋼の支持部50を考慮する場合には、他のゾーン53は、0.2〜0.5μm(マイクロメートル)の間の平均粗度を有する。
【００４１】
粗状領域52は、シールの配設に応じて、およびより具体的にはこのシールのいわゆる「結合」絶縁性材料(この図面には示さない)の配設に応じて支持要素50上に配置される。
【００４２】
この結合材料は、典型的には、ガラスまたはガラスセラミックをベースとし、種々の要素間の熱膨張を、具体的にはこのシールにより連結された、それぞれ異なるインターコネクタに属する金属支持要素間の熱膨張を許容し得るように設けられる。
【００４３】
図2に示す例示の実施形態では、支持要素50上の粗状領域52は、支持要素50の周囲ゾーン内に閉鎖周囲部C1を配設する第1のパターンを形成する。
【００４４】
また、粗状領域52は、第1のパターンの周囲に配設された、および他の閉鎖周囲部C11、C12、C13、C14をさらに構成する他のパターンを備え得る。この特定の例では、これらの他のパターンは、第1のパターンを有する共通パーツを有し、支持要素50中に設けられた開口55a、55b、55c、55dの周囲にそれぞれ配置される。
【００４５】
粗状領域52は、この要素50を構成する材料の粗度を局所的に上昇させることを目的とする支持要素50の特定位置における、具体的にはシールのガラスタイプまたはガラスセラミックタイプの結合材料を収容するための第1の面50Aの位置における局所的処理の結果として得られる。先行技術により実装されるインターコネクタの通常の平滑表面と比較した場合に、この粗状領域52は、この位置における絶縁性シールのより良好なアンカリングを可能にするように、ガラス材料またはガラスセラミック材料との装着の改善を可能にする。
【００４６】
粗状領域52を実現するために、最初に、具体的には機械的摩耗またはアブレーションにより局所的に修正された表面状態を有する少なくとも1つの面を備える、例えば金属シートもしくは積層された金属シートのアセンブリ、またはプレートもしくは積層されたプレートのアセンブリの形態などの支持要素50が存在し得る。
【００４７】
この処理タイプは、例えば、より高額なレーザ処理に好適であり、場合によっては、これは、加熱により支持要素の材料の内方構造を修正し得る。
【００４８】
有利には、表面状態修正は、支持要素50の少なくとも1つの面50A上に、具体的にはマイクロボールである粒子またはボールなどの要素をブラストすることにより実施される。これらの粒子またはボールは、摩擦デグラデーションの実施のために研磨性を有し得る。例えば、砂粒子もしくは砂粒、または鋼ボール、ガラスボールもしくはセラミックボール、または例えばコランダム(Al2O3もしくはα-Al2O3)ボールが使用される。典型的には、例えば0.1mm〜2mmの間の粒径を有し得る研磨性粒子が使用される。
【００４９】
使用される粒子またはボールの寸法範囲およびこれらの粒子の組成は、所望の表面状態、具体的には表面プロファイルに関する所要のパラメータRaに応じて当業者により決定される。
【００５０】
特例の例によれば、例えば、約0.1mmの直径を有する砂粒が、厚さ約0.2mmの鋼シートの処理対象表面に対して0.6〜3.2だけパラメータRaを上昇させるために使用され得る。この処理は、場合によってはいくつかの異なるサイズの研磨性粒子を用いて実施することが可能である。
【００５１】
アブレーションを目的とした粒子のブラスタは、ショットブラスト技術またはサンドブラスト技術による実施が可能である。これらの粒子は、所望の粗度に応じて圧力が調節される空気流を用いてブラストされ得る。好ましくは、粒子は、例えば約100m/sなどの高速で、および例えば1〜3秒の間であり得る期間にわたり継続的に、処理対象表面に対してブラストされる。繰り返しになるが、ブラスト期間およびブラスト速度は、所望の表面状態に応じて当業者により決定される。ハンマリング作用、コーキング作用、またはひずみ硬化作用の下において、被処理表面は、その降伏強度を超過し、非常に薄く例えば数百分の一〜数十分の一ミリメートルなどであり得る厚さにおいて塑性変形を被る。特定の例によれば、約0.2mmの厚さを有するインターコネクタの場合には、例えば0.05mmに達し得る深さでの表面アブレーションがなされ得る。
【００５２】
粗状領域52は、別のいわゆる「ショットピーニング」技術により得ることが可能である。このショットピーニングでは、ガラスまたはセラミックのマイクロボールがブラストされる。かかる技術を用いることにより、被処理表面に損傷を与えることなく、または少なくとも被処理表面を過度に劣化させることなく凹凸度を修正することが可能である。
【００５３】
表面処理がなされると、粗さ計を使用して行われる粗度測定を実施することが可能となる。この測定の結果に応じて、支持要素50の領域52の表面状態を修正するステップを反復するまたはしないことが可能である。
【００５４】
支持要素50の面51の他のゾーン53を劣化させることなく領域52の局所的な修正を可能にするためには、好ましくは、このブラストは保護マスクを使用して実施される。
【００５５】
粗状領域52を形成するために使用される可能性のある保護マスク100の一例が、例えば図3に示される。マスク100は、この例では少なくとも1つのスロット101の形態である少なくとも1つの穴を備え、この少なくとも1つのスロット101のパターンは、粗状領域52に対して付与するのに望ましいパターンに対応する。粗状領域52を形成するために粒子をブラストすることによる、具体的にはショットブラスト、ショットピーニング、またはサンドブラストによる処理の最中に、典型的には、マスク100は、支持要素50と直接接触状態に配設される。前述から分かるように、粗状領域52は、支持要素50の面51に対して固着されるためのシールの絶縁性結合材料77の構成に対応する構成を有し得る。したがって、図3に示す特定の例示の実施形態では、保護マスク100は、周囲部C1、C11、C12、C13、C14を再現するスロット101を備える。
【００５６】
インターコネクタは、支持要素により単片として形成することが可能であり、または複数の導電性要素もしくは金属支持要素のアセンブリから例えば組み立てられた金属シートもしくはプレートとして得ることが可能である。この場合に、処理は、粗状領域を形成するために、最終アセンブリに対して、またはこのアセンブリの作製前の封止材料を収容するための1つまたは複数の要素(シート)に対してのいずれかによって行うことが可能である。
【００５７】
粗状領域を形成するための処理は、1つまたは複数の機械加工ステップの前に、具体的にはインターコネクタの作製時に使用されるレーザを介して実施することも可能である。したがって、粗度を局所的に高めることを目的とする処理は、シートの切断前に、またはシートの切断後のシートの機械加工前に実施することが可能である。
【００５８】
粒子ブラストステップの後に、有利には、最終デバイス中に粒子が存在することを回避するために洗浄ステップが実施され得る。この洗浄は、例えば圧縮空気流などを使用したブローにより行われ得る。したがって、支持要素またはシートの組立前に粒子ブラストによる表面処理が行われる場合には、これらのシート間に時宜にかなわない粒子が存在することが回避される。
【００５９】
次に、電気絶縁機能を実現するとともに機械的合着性の確保を可能にする電気絶縁性材料の支持部60を示す(それぞれ全体図、および部分斜視図において)図4A、図4Bを参照する。この支持部60は、前述のようにインターコネクタまたはインターコネクタ支持要素と共に組み立てられ得る。
【００６０】
図示する例では、支持部60は、例えばマイカなどのフレームの形態である。ポート68が、絶縁性支持部60中に形成され、このポート68により、粗状領域52と接触状態になるための前述の絶縁性結合材料77が、第1の面50A上に配設されて収容されることが可能となる。この第1の面50Aおよび関連する粗状領域52は、図4Bの上面図では見ることができないが、図4Cの底面斜視図において示される。
【００６１】
ポート68により、絶縁性結合材料77が絶縁性支持部60の両主要面60A、60Bに存在することが可能となる。ガラスタイプまたはガラスセラミックタイプの絶縁性結合材料77は、絶縁性支持部60中に作製されたポート68を充填して、この絶縁性支持部60中に封止パーテーションを形成する。この例では、絶縁性結合材料77は、支持部60のポート68中に配置され1つまたは複数の連続周囲部を作製する、1つまたは複数のガラス材料またはガラスセラミック材料の細片またはビードの形態である。
【００６２】
典型的には、結合材料77は、例えばロボットなどを利用してガラスまたはガラスセラミックのペーストの形態でポート68中に配設される。
【００６３】
シールを形成するのに便利な種々のガラス材料またはガラスセラミック材料は、例えば本出願人による文献FR2947540、FR2988916、またはFR3014246などに示されている。
【００６４】
絶縁性支持部60は、例えばSOECタイプまたはSOFCタイプの少なくとも1つの電気化学セルまたは電気化学セルスタックを受けるように構成された中央開口61を備え得る。図示する例示の実施形態では、絶縁性支持部60は、周囲開口62、63、64、65をさらに備え、これらの周囲開口は、具体的には中央開口61の周囲に分散した細長形状を有する。
【００６５】
したがって、ポート68中に配設される絶縁性結合材料77の配置は、粗状領域52のパターンを再現し得る絶縁性支持部60中の特定のパターンに従ったものとなる。
【００６６】
図示する特定の例では、絶縁性材料77で充填されたポート68同士は、中央開口61の周囲に連続中央外周部C'1を、ならびに中央外周部C'1の周囲におよび周囲開口62、63、64、65のそれぞれの周囲に配設された他の閉鎖外周部C'11、C'12、C'13、C'14を形成するように、共に接合し相互に対して連結される。この例では、周囲部C'1、C'11、C'12、C'13、C'14は、先述のインターコネクタの粗状領域52の外周部C1、C11、C12、C13、C14の配置と同様の配置を有する。
【００６７】
前述の絶縁性支持部または絶縁性フレーム60は、好ましくは粗状領域52を備える各インターコネクタまたは支持要素50が、ガラスベースまたはガラスセラミックベースの絶縁性結合材料77に対接して配設された状態において、2つのインターコネクタ間に配設されることとなる。
【００６８】
図5および図6は、かかるアセンブリを分解図により示し、SOECまたはSOFCの電気化学セル40が、絶縁性フレーム60の内部に配設され、インターコネクタ50.2、50.3間に配置される。セル40自体は、絶縁性シールを形成するガラスタイプ材料またはガラスセラミックタイプ材料41でエッジの近傍にて被覆され得る。
【００６９】
SOEC電解装置またはSOFCセルの最終スタックでは、インターコネクタ50.2自体は、前述のタイプの2つの絶縁性支持部60.1、60.2間に配設され得る。したがって、図7でアセンブリにおいて示されるように(横断面として概略的に示される)、同一のインターコネクタ50.2が、その第1の面50A(図示する例では上方面)上に粗状領域52を、および第1の面50Aの対向側に位置する第2の面50B(ここでは下方面)上に粗状領域を備えることが可能であり、これらの粗状領域52はそれぞれ、絶縁性シールを形成するガラスタイプまたはガラスセラミックタイプの材料77と接触状態にある。
【符号の説明】
【００７０】
1  電解質
2  アノード
3  カソード
4  アセンブリ
5.1  相互接続プレート、インターコネクタ
5.2  相互接続プレート、インターコネクタ
40  電気化学セル
41  ガラスタイプ材料またはガラスセラミックタイプ材料
50.2  インターコネクタ
50.3  インターコネクタ
50  インターコネクタ支持要素、支持部
50A  第1の面
50B  第2の面
51  面
52  局所的粗状領域
53  ゾーン
55a  開口
55b  開口
55c  開口
55d  開口
60  絶縁性支持部、絶縁性フレーム
60.1  絶縁性支持部
60.2  絶縁性支持部
60A  主要面
60B  主要面
61  中央開口
62  周囲開口
63  周囲開口
64  周囲開口
65  周囲開口
68  ポート
77  絶縁性結合材料、ガラスタイプまたはガラスセラミックタイプの材料
100  保護マスク
101  スロット
C1  閉鎖周囲部
C11  閉鎖周囲部
C12  閉鎖周囲部
C13  閉鎖周囲部
C14  閉鎖周囲部
C'1  中央外周部
C'11  閉鎖周囲部
C'12  閉鎖周囲部
C'13  閉鎖周囲部
C'14  閉鎖周囲部
【図１】
2021508151.tif 000003
【図２】
2021508151.tif 000004
【図３】
2021508151.tif 000005
【図４Ａ】
2021508151.tif 000006
【図４Ｂ】
2021508151.tif 000007
【図４Ｃ】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2021508151.tif 000011
【手続補正書】
【提出日】令和1年7月31日(2019.7.31)
【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】
電気化学デバイス、具体的には固体酸化物型燃料電池(SOFC)タイプまたは固体酸化物型高温水蒸気電解装置(HTSE)タイプの電気化学デバイスのための構造体であって、
少なくとも1つの局所的粗状領域(52)を有する少なくとも1つの第1の面(50A)を備えるインターコネクタ(50.1)の少なくとも1つの導電性支持要素(50)を備え、
前記局所的粗状領域(52)は、前記第1の面の他の部分よりも高いプロファイルの平均粗度に対応する算術平均粗度パラメータを有し、
前記局所的粗状領域(52)は、シールの絶縁性結合材料と接触状態になる、構造体。
【請求項２】
前記絶縁性結合材料(77)、具体的にはガラスまたはガラスセラミックをベースとする前記絶縁性結合材料(77)は、前記導電性支持要素(50)の前記局所的粗状領域(52)と接触状態に取り付けられ、
前記構造体は、前記絶縁性結合材料(77)、具体的にはガラスまたはガラスセラミックをベースとする前記絶縁性結合材料(77)を支持するまたは収容する絶縁性支持部(60)をさらに備える、請求項1に記載の構造体。
【請求項３】
前記絶縁性支持部(60)は、少なくとも1つの電気化学セルを収容するように適合された中央開口(61)を備え、
前記絶縁性結合材料(77)は、前記局所的粗状領域(52)と接触状態にある少なくとも1つのビードの形態であり、前記中央開口(61)の周囲に分散する、請求項2に記載の構造体。
【請求項４】
前記絶縁性支持部(60)は、前記中央開口(61)の周囲に配設された1つまたは複数の周囲開口(62、63、64、65)を備え、
前記絶縁性結合材料(77)は、粗状領域(52)と接触状態にある1つまたは複数の他のビードの形態であり、前記他のビードは、前記1つまたは複数の周囲開口(62、63、64、65)のそれぞれの周囲に分散する、請求項3に記載の構造体。
【請求項５】
前記局所的粗状領域(52)は、1つまたは複数の閉鎖周囲部(C1、C11、C12、C13、C14)を形成する少なくとも1つの所与のパターンに従った構成を前記第1の面上に有し、
前記局所的粗状領域(52)と接触状態にある前記ビードは、前記所与のパターンを再現するパターンに従って配置される、請求項3または4に記載の構造体。
【請求項６】
前記導電性支持要素(50)は、少なくとも1つの他の局所的粗状領域(52)を有する前記第1の面(50A)の対向側に少なくとも1つの第2の面(50B)を備え、
前記第2の面(50B)上の前記他の局所的粗状領域(52)は、別のシールに接触される、請求項1から5のいずれか一項に記載の構造体。
【請求項７】
前記他のシールは、前記インターコネクタ(50.1)と別のインターコネクタ(50.2)との間に配設され、
前記他のシールは、前記他のインターコネクタ(50.2)の面上に形成された局所的粗状領域(52)と接触状態にある、請求項6に記載の構造体。
【請求項８】
前記導電性支持要素(50)は、電気絶縁性支持部(60)の第1の主要面に対接して配設され、
別のインターコネクタ(50.2)が、前記第1の主要面の対向側に位置する前記電気絶縁性支持部(60)の第2の主要面に対接して配設され、
前記電気絶縁性支持部(60)は、前記シールの前記絶縁性結合材料(77)で充填された少なくとも1つのポート(68)を備え、
前記ポート(68)は、貫通ポートであり、前記ポート(68)中に配設された前記絶縁性結合材料(77)が、前記電気絶縁性支持部(60)を通過し、前記他のインターコネクタ(50.2)の粗状領域と接触状態に配設されるように、前記第1の主要面と第2の主要面との間に延在する、請求項1から5のいずれか一項に記載の構造体。
【請求項９】
請求項1から8のいずれか一項に記載の構造体を作製するための方法であって、
a)前記導電性支持要素(50)の前記第1の面の所与の領域を粗状化するために、前記所与の領域の表面状態を局所的に修正するステップと、
b)前記導電性支持要素(50)上に前記シールを形成するステップであって、前記絶縁性結合材料は、具体的にはガラスまたはガラスセラミックをベースとするものであり、前記絶縁性結合材料は、前記所与の領域と接触状態に配設される、ステップと、
を含む、方法。
【請求項１０】
局所的に修正するステップは、前記導電性支持要素(50)の前記第1の面に対面して配置された保護マスク(100)の少なくとも1つの穴(101)を通してボール、粒子、または粒をブラストすることにより行われ、
前記穴(101)は、前記所与の領域に対面して配設される、請求項9に記載の方法。
【請求項１１】
前記導電性支持要素(50)は、第1の金属シートの形態であり、
前記方法は、ステップa)の後に、インターコネクタ(50.1)を作製するために1つまたは複数の他の金属シートに前記第1の金属シートを組み付けるステップをさらに含む、請求項9または10に記載の方法。
【国際調査報告】
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