(57)【要約】 燃料電池装置組立体は、（ｉ）支持体表面を備えたフレームと、（ｉｉ）電気化学的に活性な領域と電気化学的に不活性な領域とを備えた電解質シートであって、前記不活性な領域がシール領域を備えている電解質シートと、（ｉｉｉ）フレーム支持体表面の少なくとも一部と電解質シートのシール領域の少なくとも一部との間に挿入され、それらと接触するシール材料と、を含む。シール材料は蛇行した表面形状を有する。
2010536145.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
支持体表面を備えたフレームと、
電気化学的に活性な領域と電気化学的に不活性な領域とを含む電解質シートであって、前記不活性な領域がシール領域を備えている、電解質シートと、
フレーム支持体表面の少なくとも一部と、電解質シートのシール領域の少なくとも一部との間に挿入され、それらと接触するシール材料と、
を備えた燃料電池装置組立体であって、
前記シール材料が蛇行した表面形状を有することを特徴とする、燃料電池装置組立体。
【請求項２】
前記蛇行した表面形状が、
（ｉ）０．００３ｍ未満の厚さであり、
（ｉｉ）０．０１ｍ未満の振幅を有し、
（ｉｉｉ）０．００５ｍ＜λ＜０．２ｍの平均波長λを有する、
パターンであることを特徴とする請求項１記載の燃料電池装置組立体。
【請求項３】
前記蛇行した表面形状が、正弦波パターンであることを特徴とする請求項１記載の燃料電池装置組立体。
【請求項４】
前記フレームが長方形であることを特徴とする請求項１記載の燃料電池装置組立体。
【請求項５】
前記電解質シートの活性領域が実質的に平面であることを特徴とする請求項１記載の燃料電池装置組立体。
【請求項６】
前記電解質シートの活性領域が実質的に平面ではないことを特徴とする請求項１記載の燃料電池装置組立体。
【請求項７】
電気化学的装置組立体を製造する方法であって、
支持体上面および底部平面を備えたフレームを提供し、
電解質シートを備えた装置を提供し、
前記電解質シートの少なくとも一部を、前記フレームの支持体上面の少なくとも一部に、シール材料を用いて接続する、
各工程を有してなり、
前記シール材料が蛇行した表面形状を有することを特徴とする方法。
【請求項８】
前記電解質シートの少なくとも一部を前記フレームの支持体上面の少なくとも一部に接続する工程が、最初に、前記シール材料を前記電解質シートに施用し、次に、前記施用したシール材料を前記フレームの支持体上面に接触させることを含むことを特徴とする請求項７記載の方法。
【請求項９】
前記シール材料を焼結する工程をさらに有してなることを特徴とする請求項７記載の方法。
【請求項１０】
支持体表面を備えたフレームと、
電気化学的に活性な領域と電気化学的に不活性な領域とを備えた電解質シートであって、前記不活性な領域がシール領域を備えている、電解質シートと、
前記フレーム支持体表面の少なくとも一部と、前記電解質シートのシール領域の少なくとも一部との間に挿入され、それらと接触するシールと、
を備えた燃料電池装置組立体であって、
前記シールが、
（ｉ）０．０００５ｍ〜０．００２ｍの厚さ、
（ｉｉ）０．０２ｍ未満の振幅、および
（ｉｉｉ）０．２ｍ未満の平均波長
のパターンを有する蛇行パターンの状態にあることを特徴とする、
燃料電池装置組立体。
【発明の詳細な説明】
【政府援助に関する記載】
【０００１】
本発明は、米国標準技術局（ＮＩＳＴ）から授与された協力協定（Cooperative Agreement）７０ＮＡＮＢ４Ｈ３０３６の下、政府の援助を受けてなされたものである。米国政府は、本発明において一定の権利を有しうる。
【技術分野】
【０００２】
本発明は固体酸化物型燃料電池に関し、さらに詳細には、固体酸化物型燃料電池装置の動作中の応力およびそれによって生じる破砕を低減することができるシール領域の形状に関する。
【背景技術】
【０００３】
固体酸化物型燃料電池（ＳＯＦＣ）は、近年、多くの研究の対象とされている。固体酸化物型燃料電池は、水素および／または炭化水素などの化学的エネルギーを、例えば約７００℃〜約１０００℃の温度で、燃料の電気化学的酸化を経て電力に転換する。典型的なＳＯＦＣは、空気極層および燃料極層の間に挟まれた、負に帯電した酸素イオンを伝導する電解質を含む。酸素分子は空気極で低減し、電解質に取り込まれ、ここで酸素イオンは電解質を通して輸送され、燃料極で例えば水素と反応して水を形成する。
【０００４】
燃料電池装置は、薄い柔軟な無機の電解質シートの反対側に結合する複数の正極（空気極）および負極（燃料極）の電極を内蔵する固体電解質シートを備えた、電極−電解質構造を含みうる。薄い無機シートは、破砕することなく折り曲げることが可能な強度および柔軟性を有し、燃料電池の動作温度範囲にわたり、優れた温度安定性を有する。
【０００５】
ＳＯＦＣ装置は、装置の高い動作温度および急速な温度サイクルに起因して、典型的には大きい熱−機械的応力に晒される。このような応力は、装置の構成要素の変形を生じる結果となり、ＳＯＦＣ装置の動作信頼度および寿命に悪影響を与えうる。
【０００６】
ＳＯＦＣ装置の電解質シートは、燃料ガスと酸化剤ガスを分離しておくために、典型的には、フレームの支持体構造にシールされている。一部の事例では、熱機械的応力および結果的に生じる変形は、電解質シートとシールとの接合部分に集中する場合があり、シール、電解質シート、および／またはＳＯＦＣ装置の故障を生じうる。温度勾配および構成要素の特性の不一致（例えば熱膨張および剛性）に起因する、ガス圧力の差異、ならびに、装置、シール、およびフレーム間の相互作用は、シールおよびシールに隣接する電解質シートの支持されていない領域における応力の増大につながりうる。大型の電解質シートは特に、電解質シートのしわ、曲がり、またはうねりによる破砕を誘発する応力によって生じる故障に晒される。加えて、燃料電池装置組立体が大型の長方形の電解質シートを利用する場合、シールの長手部分に沿った累積応力、ならびに、シール、電解質シート、および電解質の支持フレーム間の熱膨張の差異に起因して、シールは機能しなくなりうる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
したがって、固体酸化物型燃料電池シールおよび電解質シートの熱機械的完全性、および固体酸化物型燃料電池に関係する他の欠点、ならびに固体酸化物型燃料電池の組立および操作方法の問題の解決に対処する必要がある。これらおよび他の必要性は、本発明の物品、装置、および方法によって満たされる。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、セラミックの電解質と、薄い電解質シートをその支持体に取り付けるのに有用なシール構造とを備えた電気化学的装置に関する。本発明の実施の形態は、新しいシール構造および新しいその製造方法を通して、上述の問題の少なくとも一部の解決に取り組むものである。
【０００９】
１つの実施の形態では、燃料電池装置組立体は、
（ｉ）支持体表面を備えたフレームと、
（ｉｉ）電気化学的に活性な領域と電気化学的に不活性な領域とを含む電解質シートであって、不活性な領域がシール領域を備えている電解質シートと、
（ｉｉｉ）フレーム支持体表面の少なくとも一部と電解質シートのシール領域の少なくとも一部との間に挿入され、接触するシール材料と
を有してなる。シール材料は蛇行した表面形状を有する。
【００１０】
別の実施の形態では、本発明は、上に簡潔に述べた燃料電池装置組立体の製造方法も提供する。例えば、本方法は、一般に、支持体表面を備えたフレームを提供する工程と、電解質シートを備えた装置を提供する工程とを有しうる。電解質シートの少なくとも一部とフレーム支持体表面は、シール材料に接続しており、そのシール材料は蛇行した表面形状を有する。
【００１１】
本発明のさらなる実施の形態は、一部には、詳細な説明および添付する特許請求の範囲において説明され、一部には、詳細な説明から導かれ、あるいは本発明の実施によって理解することができよう。前述の概要および後述の詳細な説明は、典型的かつ単に説明のためであって、開示される本発明を限定するものではないことが理解されるべきである。
【００１２】
本明細書に取り込まれ、その一部を構成する添付の図面は、本発明の特定の実施の形態を例証し、記述に加えて、限定することなく、本発明の原理を説明する役割をするものである。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】従来の固体の電気化学的装置組立体の概略図。
【図２】従来のマルチセル型の長方形の燃料電池装置の電解質シートに生じうる応力の有限要素解析。
【図３】長方形の電解質シート上の典型的な破損位置を示す、従来の燃料電池装置の概略図。
【図４】本発明の実施の形態に利用された典型的な蛇行したシール形状パターン。
【図５Ａ】蛇行したシール形状パターンを有する燃料電池装置組立体の実施の形態の概略図（上面図）。
【図５Ｂ】図５Ａの実施の形態の概略的な断面図。
【図６】本発明の燃料電池装置組立体の典型的な実施の形態を示す図。
【図７】本発明の燃料電池装置組立体の典型的な実施の形態を示す別の図。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明は、以下の詳細な説明、図面、実施例、および特許請求の範囲、ならびに前述および後述の記載を参照することにより、さらに容易に理解することができる。しかしながら、本発明の組成物、物品、装置、および方法を開示および説明する前に、本発明は、他に特記しない限り、開示する特定の組成物、物品、装置、および方法に限定されず、当然ながら変化しうるものと理解されるべきである。本明細書で用いられる専門用語は、単に特定の実施の形態を説明する目的であって、限定することは意図していないことも理解されるべきである。
【００１５】
本発明の以下の記載は、現在知られている実施の形態における本発明の教示を可能にする手段として提供される。このため、当業者は、本発明の有益な結果を得つつ、本明細書に記載される本発明のさまざまな実施の形態に多くの変更をなしうることを認識し、理解するであろう。本発明の所望の利益の一部は、他の特徴を利用せずに、本明細書に記載される一部の特徴を選択することによって得ることができることもまた明らかであろう。従って、当技術分野に従事する者は、本発明には多くの変更および適合が可能であり、それらが特定の状況下では望ましくさえあり、本発明の一部であることを認識するであろう。よって、以下の記述は、本発明の実施例として提供され、したがってそれらに限定されるものではない。
【００１６】
本明細書および添付の特許請求の範囲において、次の意味を有すると定義されるべき多くの用語について言及する。
【００１７】
本明細書では、構成要素の「重量％」または「重量パーセント」または「重量によるパーセント」とは、そうでないことが明記されない限り、構成要素が含まれる組成物の総重量に対する構成要素の重量の比のことをいい、百分率で表される。
【００１８】
先に簡潔に述べたように、本発明は、熱機械的応力に起因する装置の故障を低減および／または防止することができる、シール構造を提供する。提案する方法は、固体酸化物型燃料電池装置の熱機械的完全性および堅牢性の改善をもたらすことができる。燃料電池の構成要素の熱機械的完全性を改善するための幾つかの試みを本明細書に開示する。
【００１９】
固体酸化物型燃料電池に関して、本発明のシール構造および方法を以下に説明するが、同一または同様のシール構造および方法は、セラミックのシートを支持フレームにシールすることが必要とされる他の用途に使用することができるものと解されるべきである。したがって、本発明は限定されるように解釈されるべきではない。
【００２０】
図１に関しては、フレーム３０によって支持される燃料電池装置２０を備えた、従来の固体酸化物型燃料電池装置組立体１０が示されている。燃料電池装置は少なくとも２つの電極５０の間に挟まれたセラミックの電解質シート４０、典型的には少なくとも１つ燃料極と少なくとも１つ空気極で構成される。セラミックの電解質は、固体酸化物型燃料電池における使用に適した、イオン伝導性の材料を含みうる。電解質には、ジルコニア、イットリア、酸化スカンジウム、セリア、またはそれらの組合せなど、多結晶のセラミックを含めることができ、随意的に、Ｙ、Ｈｆ、Ｃｅ、Ｃａ、Ｍｇ、Ｓｃ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｌｕ、Ｉｎ、Ｔｉ、Ｓｎ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｗの酸化物、またはそれらの混合物からなる群より選択されるドーパントの少なくとも１つをドープすることができる。電解質はまた、他の充填剤および／または加工材料も含みうる。典型的な電解質は、イットリアをドープしたジルコニアで構成される平面的なシートであり、イットリア安定化ジルコニア（ＹＳＺ）とも称される。固体酸化物型燃料電池の電解質材料は市販されており（Ferro Corporation（米国ニューヨーク州ペンヤン所在））、当業者は、好適なセラミックの電解質材料を容易に選択することができるであろう。
【００２１】
燃料電池装置は、典型的には、フレームの支持体上面３２、および電解質シート４０のシール部分または領域４２と接触してその間に配置されるシール材料８０によって支持フレームに接続される。固体酸化物型燃料電池装置組立体のシールは、電解質と固体酸化物型燃料電池のフレームのシールに用いるのに適した任意の材料を含みうる。例えば、シールはガラスフリットの組成物、または発泡金属などの金属を含みうる。ガラスフリットのシールは、さらに、セラミックの材料および／または熱膨張率が適合する充填剤をも含みうる。典型的には、シールはガラスフリットを含むことが好ましい。
【００２２】
図示するように、電極５０（少なくとも１つの燃料極および少なくとも１つの空気極からなる）を電解質の反対側の表面上に配置することができる。しかしながら、交互配置（図示せず）において、固体酸化物型燃料電池は単一のチャンバを備えることができ、その場合、燃料極と空気極の両方が電解質の同一の側に存在する。電極は、固体酸化物型燃料電池の反応を促進するのに適した任意の材料を含みうる。燃料極および空気極には、異なる材料または同一の材料を含めることができ、材料または設計にはいかなる限定もないことが意図されている。燃料極および／または空気極は、固体酸化物型燃料電池における使用に適切な任意の幾何学的パターンを形成することができる。電極は、セラミック電解質の表面に平行に、かつ平面上に配置される、コーティング材または平面的材料でありうる。電極を、複数の独立した電極を含むパターンで配置することもできる。例えば、燃料極は、電解質または、あるパターンまたは配列で配置されるストリップなどの複数の個別の構成要素の一方の側の単一の連続したコーティングでありうる。
【００２３】
燃料極は、例えば、イットリア、ジルコニア、ニッケル、またはそれらの組合せを含みうる。典型的な燃料極は、ニッケルを含むサーメット、および、例えばジルコニアなどの電解質材料を含みうる。
【００２４】
空気極は、例えば、イットリア、ジルコニア、マンガン酸塩、鉄酸塩、コバルト酸塩、またはそれらの組合せを含みうる。典型的な空気極材料としては、イットリア安定化ジルコニア、亜マンガン酸ランタンストロンチウム、鉄酸ランタンストロンチウム（lanthanum strontium ferrate）、およびそれらの組合せが挙げられる。
【００２５】
電極が配置される電解質シートの領域は、電解質シートの活性な領域６０と称される。電解質シートの残る外表面部分７０は電解質シートの不活性表面または部分と称される。これらの不活性表面部分は、上述のシール領域４２、任意の通路幅４４（電解質シートの活性な領域とシール領域の間の部分ともいう）、および張り出し部分４６を含む。
【００２６】
燃料電池の動作の間、電解質、フレーム、およびシールは、約６００℃〜約１０００℃の動作温度に晒されうる。加えて、燃料電池装置の構成要素として、フレームおよびシールは、例えば始動および停止サイクルの間に急速な温度サイクルを経験しうる。これらの構成要素上にかけられる熱機械的応力、およびこれらの条件下でのシールは、シール領域に顕著な応力を生じる結果となりうる。このような応力は多くの原因に起因しうるが、典型的には、局所のＣＴＥの差異および曲げ、フレームと燃料電池装置のＣＴＥの大きな差異によって生じる面外変形に起因した局所的自己凝縮の結果である。このような応力は、装置が一部の領域においてフレームよりも熱くなる場合など、燃料電池装置組立体における異なる領域間に温度勾配が存在する場合にも生じうる。このような状況は、燃料電池スタックまたは燃料電池装置組立体の始動および冷却の間、または装置の出力が変化する過渡条件の間でさえも、生じる可能性が高い。これらの応力は、その後の変形、破砕、あるいは構成要素または燃料電池装置組立体全体の故障を生じうる。
【００２７】
このような応力４７の存在は、例えば、シール領域またはその近くにおける典型的な燃料電池装置についてのモデル化した有限要素解析（ＦＥＡ）を提供する、図２に示されているであろう。電解質シートとフレームが一緒になったシール領域は、シールと垂直に、応力の高頻度パターンを示す。電解質シートの残りの部分は面外変形し、シール領域に隣接する移行領域は、シールと平行に最大の応力を有する。シールの形状が、角がわずかに丸みを帯びた平面的な長方形であるという仮定の下、ＦＥＡ解析を行った（例えば図３における破線によって示されている）。ジルコニア系の電解質シート（３ｍｏｌ％のイットリア安定化ジルコニア）に関して適切な弾性率および熱膨張係数を有する電解質シートをモデルにした。電極およびバイアパッド（via pad）は、それらが金の熱膨張および弾性率特性を有するという仮定に基づいてモデル化した。装置は、室温において応力がないと仮定し、そのモデルにおいて、温度を７２５℃に上げた。さらには、金属電極は弾性力があると仮定し、塑性変形が許容されないようにした。濃淡の勾配で示すように、ＣＴＥの異なる応力は、シールまたはその近くにおける薄い電解質に集中する。
【００２８】
固体酸化物型燃料電池装置（薄い電解質、マルチセル装置）に亀裂が生じる場合、それらは、典型的には、図２で確認できるように、電極およびバイアから離れた、シール領域またはその近くで、高い応力領域に沿って破砕する。図３は、シール材料が蛇行した様式で施用されない場合の固体酸化物型燃料電池装置の電解質シート４０における典型的な破砕部位４８の概略図を例証している。典型的な燃料電池装置は、電極５０とシール領域４２の間の５ｍｍ〜約１０ｍｍの範囲の「通路幅」４４を備えた装置を代表するものである。
【００２９】
本発明の実施の形態は、望まないシールの不具合を最小限に抑え、シール領域またはその近くの応力を最小限に抑え、電解質シートの変形、破砕、および／または故障を最小限に抑える。応力の発生、および結果的に生じうる破砕の問題に対処するため、本発明は、新規シール領域の形状を備えた固体酸化物型燃料電池装置組立体を提供し、ここでシールは蛇行した表面形状を有する。シール材料に蛇行パターンを適用することにより、典型的には、電解質シートの高い応力領域における任意の亀裂形成の可能性を最小化するか、または排除する。
【００３０】
典型的な実施の形態によれば、シール材料８０が蛇行パターンを形成するように施用される場合、シールは故障の可能性が低下し、および／または、シールまたはその近くにおける亀裂が有利に排除される。蛇行パターンは規則的でも、不規則でもよい。言い換えれば、「くねくねした線」は、若干異なる振幅、幅、または長さを有していて差し支えない。ガラスセラミックのシールペーストでできた、典型的な蛇行パターンを図４に示す。このパターンは、手動によるペーストの施用によって作出した。しかしながら、シール材料を自動的に施用してもよく、その場合、さらに規則的なパターンを生じるであろう。図４に示す鉛筆跡のような線は５ｍｍ間隔である。
【００３１】
さらに具体的には、蛇行パターンは、（ｉ）約０．００３ｍ未満（３ｍｍを超えない）、好ましくは０．０００５ｍ〜０．００２ｍの厚さ；（ｉｉ）０．０２ｍ未満、好ましくは０．０１ｍ未満、さらに好ましくは０．００８ｍ未満の振幅Ａ；および（ｉｉｉ）０．２ｍ未満の平均波長λ（２つの高さの距離）を有することが好ましい。（ｉ）０．００１ｍ未満の厚さｔ；（ｉｉ）０．００５ｍ未満（例えば、２、３または４ｍｍ）の振幅Ａ；および（ｉｉｉ）０．１ｍ未満の平均波長λ（２つの高さの間の距離）を有することがさらに好ましい。したがって、シールは、短い、交互の、比較的直線的な部分で構成され、それらの短い長さに基づいて、電解質シートとフレームとの局所の熱膨張の差異（それらの長さまたは振幅Ａに比例する）を制限する。蛇行パターンは、これらの短い区域の方向を変え、電解質シート上の所定の曲線パターンを強制し、シール全体が受ける熱膨張の総体的差異を吸収および分配する。曲線パターンは、応力を、膜材料の破裂限界未満に保つ。形状はまた、硬いシールが、分配された管理方式のフレームと自身との熱膨張の差異を吸収可能にする。図４の典型的なパターンは、約５ｍｍの波長、約２ｍｍ〜約６ｍｍの振幅Ａ、および約１ｍｍの厚さを有する。
【００３２】
シールは、典型的には、７５０℃より高く１０００℃未満の温度範囲において開放孔隙率０まで焼結することができ、典型的には、フレームまたは装置よりも膨張が小さい、ガラスまたはガラスセラミック材料８０の形状をしている。電解質シートが接着したフレームは、典型的には、４３０および４４６などのステンレス鋼で作られ、燃料電池装置よりも若干高い膨張を有する。これは、シール焼結温度から冷却する際に燃料電池装置を圧縮し、しばしば装置に面外座屈を生じる。
【００３３】
図５Ａ（上面図）および５Ｂ（断面図）に、本発明の典型的な燃料電池装置組立体１００を示す。装置組立体は、フレーム１３０によって支持される燃料電池装置１０を含む。燃料電池装置１２０は、少なくとも１つの燃料極１５２および空気極１５４として示される、２つの電極１５０に挟まれたセラミックの電解質シート１４０からなる。電解質シート１４０はさらに、電極が接触している内側の活性な領域１６０で構成され、外側に不活性な領域１７０も有する。電解質シートの外側の不活性な領域はシール領域１４２を備えている。
【００３４】
フレーム１３０（図示せず）は、支持体上面１３２および、一般に底部平面１３４を有する。電解質シート１４０は、シール材料１８０によってフレーム１３０にシールされる。さらに詳細には、セラミックの結合材料またはシール材料１８０は、電解質シートのフレーム支持体表面１３２の少なくとも一部とシール領域１４２の間に挿入される。図示するように、シール材料１８０は蛇行した表面形状／パターンを有する。
【００３５】
本発明はさらに、燃料電池の構成要素の変形および故障を個別に、またはさまざまな組合せで、低減または排除するための電気化学的装置組立体および固体酸化物型燃料電池装置の製造方法を提供する。したがって、本発明の方法は、一般に、支持体表面を有する、本明細書に記載されるフレームを提供する工程を有してなる。本明細書に記載される電解質シートを備えた燃料電池装置を提供することができる。電解質シートの少なくとも一部は、シール材料によって形成されるシールの一部が滑らかな蛇行した表面形状を有するように、フレーム支持体表面の少なくとも一部とシール材料で接続される。そのためには、１つの実施の形態では、本明細書に記載されるシール材料８０は、まず、フレームの支持体表面に蛇行した様式で施用され、その後、電解質シートに接続される。あるいは、電解質シートの少なくとも一部をフレーム支持体表面の少なくとも一部に接続する工程は、まず、シール材料を蛇行した様式でセラミックの電解質シートに施用し、次に、施用したシール材料をフレーム支持体表面と接触させる工程を含みうる。
【実施例】
【００３６】
本発明の実施の形態の原理をさらに例証するために、次の実施例を記載し、本願が特許請求する固体酸化物型燃料電池装置がいかに成され評価されうるかについての完全な開示および説明を当業者に提供するものである。それらは単に本発明の典型であり、発明者らが彼らの発明とみなす範囲を制限することは意図されていない。数値（例えば量、温度など)に関しては正確度を確保するための努力をしているが、いくらかの誤差および偏差は生じうる。特に指示がない限り、部は重量部であり、温度は℃または周囲温度であり、圧力は大気圧であるか、それに近い。
【００３７】
次の実施例（図６、７参照）では、長方形のフレーム３０を４４６のステンレス鋼から機械加工した。シールペースト８０に蛇行した（正弦波の）パターンを適用した。非常に微量のアルミナおよびシリカの不純物をさらに含む、３ｍｏｌ％のイットリア安定化ジルコニアの組成物から電解質シートを製造した。電解質シートはおよそ２０μｍの厚さであった。電解質は５９対の電極を担持し、バイア相互接続によって電解質シートを通じて電気的に相互接続された。ガラスおよびセラミックの粒子からなるガラス／セラミックのシール材料を結合剤および溶媒と共に用いて、電解質よりも低い熱膨張係数を有するフレームに電解質シートを結合させた。およそ１〜３ｍｍの厚さのシール材料（ガラスフリット）ペーストの細線をスチールフレーム上に沈着させ、わずかに上昇させた温度で（約１時間で約１００℃）溶媒をある程度追い出すことにより、少なくとも部分的に硬化させた。次に、電解質シートをシール材料上に置いた。次いで、組立体を７００℃〜１０００℃の範囲の温度で加熱し、軽い圧力下で数時間焼結することによってシールを形成した。図６および７は、上記方法に従って作製した燃料電池装置組立体を例証している。これらの図は、電解質シートの曲げおよび／または撓みが電解質シートとフレームの異なるＣＴＥによって生じる、室温における熱機械応力をもたらすことも示している。
【００３８】
本明細書に記載される組成物、物品、装置、および方法にさまざまな変更および変型を行うことができることが理解されるべきである。他の実施の形態は、本明細書の検討および本明細書に記載される組成物、物品、装置、および方法の実施から明らかになるであろう。本明細書および実施例は典型的とみなされることが意図されている。したがって、本発明は、添付の特許請求の範囲およびそれらの等価物の範囲内にあることを条件として、本発明の変更および変型にも及ぶことが意図されている。
【図１】
2010536145.tif 000003
【図２】
2010536145.tif 000004
【図３】
2010536145.tif 000005
【図４】
2010536145.tif 000006
【図５Ａ】
2010536145.tif 000007
【図５Ｂ】
2010536145.tif 000008
【図６】
2010536145.tif 000009
【図７】
2010536145.tif 000010
【国際調査報告】
2010536145.tif 000011
2010536145.tif 000012
2010536145.tif 000013