(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも一表面部分に凹凸アレイを備えた可撓性セラミックシートにおいて、
（ａ）前記凹凸が、前記表面部分からすべての直線的畝または真っ直ぐな線を取り去るような位置を占め、かつ
（ｂ）前記アレイが、前記表面部分に対し少なくとも約０．５％の理論的歪み許容度を与えるのに十分な充填密度を有することを特徴とする固体酸化物型燃料電池用可撓性電解質セラミックシート。
【請求項２】
前記アレイが、前記表面部分に対し少なくとも１％の理論的歪み許容度を与えるのに十分な充填密度を有することを特徴とする請求項１記載の固体酸化物型燃料電池用可撓性電解質セラミックシート。
【請求項３】
前記表面凹凸が、前記シートの表面に２ｍｍ以上の曲率半径を与えることを特徴とする請求項２記載の固体酸化物型燃料電池用可撓性電解質セラミックシート。
【請求項４】
前記表面凹凸が、２ｍｍ以下の高さを有することを特徴とする請求項２記載の固体酸化物型燃料電池用可撓性電解質セラミックシート。
【請求項５】
前記表面凹凸が、六角形または円形またはペンローズ・タイルの形状を有することを特徴とする請求項４記載の固体酸化物型燃料電池用可撓性電解質セラミックシート。
【請求項６】
主成分がジルコニアからなる組成を有することを特徴とする請求項１記載の固体酸化物型燃料電池用可撓性電解質セラミックシート。
【請求項７】
歪み許容性を有する固体酸化物型燃料電池用可撓性電解質セラミックシートの製造方法において、
セラミック粉末と熱可塑性有機バインダとを含む未焼成の可撓性セラミックシートを形成し、
該未焼成セラミックシートの少なくとも一部分を加熱し、前記バインダを軟化させて熱で軟化したシートを提供し、
該軟化したシートを再成形して、該シートの少なくとも一表面部分上に、前記表面部分からすべての直線的畝または真っ直ぐな線を取り去るような位置を占める表面ひだを有し、前記表面部分に対し少なくとも約０．５％の理論的歪み許容度を与えるのに十分な充填密度を有する凹凸アレイを有するひだ付きシートを提供し、
該ひだ付きシートを焼成して、前記バインダを除去し、かつ前記セラミック粉末を焼結させて、多方向表面ひだを備えた可撓性セラミックシートを得る、
各工程を含むことを特徴とする前記方法。
【請求項８】
（ａ）少なくとも一表面部分に凹凸アレイを備えた可撓性セラミック電解質シートと、
（ｂ）該電解質シートの一方の面に配置されたカソード層と、
（ｃ）前記電解質シートの他方の面に配置されたアノード層と、
を備え、
前記凹凸アレイの凹凸が、前記表面部分からすべての直線的畝または真っ直ぐな線を取り去るような位置を占め、かつ、前記凹凸アレイが表面部分に対し少なくとも約０．５％の理論的歪み許容度を与えるのに十分な充填密度を有するものであることを特徴とする固体酸化物型燃料電池モジュール。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電気化学の分野に関し、特に、固体電解質としての可撓性セラミックシート、および燃料電池のような装置のための電解質／電極アセンブリに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
米国特許第５,０８９,４５５号には、種々の組成を有する強靭で薄い可撓性セラミックシートおよびテープならびにそれらの作成方法が開示されている。また、米国特許第５,２７３,８３７号に教示されているように、これらシートは、一部には、セラミックシートの可撓性と高い強靭性とを有するために、熱衝撃破壊に対して優れた抗性を示すことから、燃料電池のための固体電解質およびその他の部品を構成するのに用いることができる。さらに、米国特許第５,５１９,１９１号には、電気加熱素子としての薄い導電性金属層を含む液体加熱用の波板構造に薄いセラミックシートを組み込むことが記載されている。
【０００３】
燃料電池の通常の動作中に発生する熱応力を低減する湾曲した電極および電解質の構成が、ＰＣＴ特許出願公開第ＷＯ９９／４４２５４号に開示されている。ひだ付きの平面電極／電解質を用いてこのような熱応力を制御することは、Ｔｏｍｉｄａ他による「熱応力を緩和するための固体電解質薄フィルム」に提案されている（固体酸化物燃料電池に関する第３回国際シンポジュームの議事録第９３−４巻、７４〜８１頁、電気化学協会、１９９３年）。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
陽極層および陰極層を支持する実質的に平面状の電解質シートは、積層型燃料電池構造として特徴付けられる構成を含む種々の燃料電池構造に用いるために提案されてきた。このような積層構造の一つにおいては、各平面電極／電解質サブユニットが接合され、かつ集合フレーム構造によってエッジを支持され、これら多数のフレームとサブユニットとが積層され、かつ電気的に並列または直列に接続されて、特定の用途で要求される燃料電池の電流出力または電圧出力を提供する。
【０００５】
このようなマニホールドの形成された燃料電池構造においては、電解質／電極シートのマニホールド支持構造に対する完全な熱膨脹マッチングが採られているとしても、熱サイクル応力を避けることはできない。その理由は、マニホールド構造は一般にシートよりも高い熱容量を有し、温度の上昇・下降が電解質／電極シートよりもずっと遅いために、電解質／電極シートは、ある程度の熱膨張マッチングが採られているにも拘らず、同時に多方向に厳しい応力を受けるからである。
【０００６】
残念ながら、薄いセラミックの燃料電池電解質のための材料および構造は、通常の動作で不可避の温度サイクルが持続される間、積層またはその他の構造において燃料電池の信頼性のある動作を保証するのに必要なレベルの耐熱性を備えていない。特に、従来の電解質は、燃料電池における長期間の信頼性ある動作を保証するのに必要な、大きな圧力が加わったときに損傷しないために必要な多方向の高い歪み許容度および抗性を備えてはいない。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、高い歪み許容度を備えたセラミック電解質層を提供することに関するもので、上記電解質は二次元的表面凹凸パターンを備えた強靭な薄いセラミックシートで形成される。例えば、シート面のいかなる方向についても０．５％以上の歪み許容度を有し、シート面のいかなる方向についても少なくとも１％の歪み許容度を有することがより好ましい表面凹凸パターンを備えた可撓性セラミックシートは下記の方法によって容易に作成可能である。
【０００８】
有用な凹凸パターンは、シートの強度を低下させる応力集中を招くことなしに、極めて高い多軸歪み許容度を上記シートに与える。凹凸パターンの適切な例は、多方向ひだまたは波形、円形、多角形、またはその他の断面を有する凸部または凹凸を備え、かつシャープなシート湾曲部を備えておらず、かつシートの平面形状を変えることのないその他の連続的または重なった凹部または凸部である。一軸の歪み許容度のみを有する単一方向ひだのような一次元パターンは役に立たない。
【０００９】
好ましい凹凸パターンは、面内の大きな歪みを許容するのみでなく、シートの面に垂直な方向の大きな弾性変形をも許容する。この好ましいパターンは、電解質の割れおよび発生有効電流の損失を伴うことなしに、組み合わされた他の燃料電池部品から受ける大きな温度勾配および大きな熱膨張差にも耐える。
【００１０】
さらに本発明は、電解質および電解質／電極の製造のための、薄い、歪み許容性を有するセラミックシートの作成方法を含む。この方法を概説すると、適当な一時的な支持体上に薄い凝集性を有する未焼成シート層を形成し、このシートに未焼成状態でパターン化された凹凸を形成し、次いでこの凹凸パターンが刻印されたシートを焼成することによって固結させて、バインダおよび上記一時的な支持体を除去する各工程を含む。未焼成シートに所望の凹凸パターンを刻印するのに用いることができる方法は、真空成形、プレス成形、ロールプレス成形、しぼ付け、またはその他の通常の表面成形法を含む。
【００１１】
このようにして作成された、歪み許容性を有する電解質シートは、構造の異なる種々の燃料電池に採用することができるが、特に平面積層型燃料電池構造において価値がある。その理由は、本発明による歪み許容性を有する電解質シートが、特にエッジ支持型電解質構造において、温度サイクル条件下の機械的損傷に対して、従来のひだ付き電解質シートまたはその他の電解質シートよりもずっと高い抗性を示すからである。
【００１２】
【発明の実施の形態】
すべての固体酸化物燃料電池においては、内部接続部と電極との間の良好な電気的接触を維持することが良い性能を得るために必要である。積層平面型燃料電池において、特に比較的稠蜜な電解質／電極／集合体構造を有する平面型燃料電池においては、構造を歪ませ捩じれさせる示差熱応力の原因となる装置内部のガス流動方向に沿った温度勾配が発生する結果として、接触の問題が生じることが多い。
【００１３】
可撓性を有する電解質／電極シートをフレームに支持された構造で用いることの一つの利点は、シートのエッジを形成してエッジ封止部を改良し、かつ接触問題による損失を低減する能力を有することである。都合が良いことには、大きな効果的な多方向歪み許容度を備えた電解質／電極シートが用いられる場合、機械的損傷および／またはエッジ封止部における電気的接触の損失を生じる危険性が低減されるのみでなく、シート平面に垂直な方向のシートの弾性が改良され、構造体の撓みによるシートの破断および／または電気的接触損失の生じる可能性を著しく低減する。
【００１４】
シートに高い効果的な多方向歪み許容度を付与するのに用いられる特定のシート凹凸または多方向にひだが延びるパターンは、燃料電池素子が動作しようとする環境における特定の要求に応じて選択される。多くのパターンのうちで多方向に対して最も大きいかつ最も一様な有効歪み許容度を示すパターンは、六角形およびペンローズ・タイル（いわば反復構造）、Ｔ字形、綾織模様、蝶ネクタイ形、波形四角形、杉綾模様、および四角形と八角形の組合せ等である。
【００１５】
所望の多方向歪み許容度を構築するのに役に立たないパターンは、真っ直ぐなひだの畝または、完全に平らなシート部分からなる真っ直ぐな路または領域が、中断しない線を形成してシートの一方のエッッジから他方のエッジへ延びているパターンである。シート表面における中断していない畝または真っ直ぐな線は、歪み許容度の極めて低い軸をシート面に画成し、使用中に上記軸に沿って大きな応力が発生して、ついにはシートまたは接触部が破壊される危険性が増大する。この形式のパターンは、もし真っ直ぐの畝または線が形成されるのを防止するために適当にずれていなければ、平行なひだのパターン、および三角形、正方形および長方形が繰り返された多くの規則的な凹凸パターンを含む。
【００１６】
図４（ａ）〜図４（ｃ）は、本発明による歪み許容度を有する電解質シートを提供するのには役に立たない多方向にひだが延びるパターンを示す。これらの図における線は、これら線によって囲まれた形状を有するシートの凹部または凸部の境界を表す。これらの分割構造のすべての特徴は、真っ直ぐな線がシートの全幅または全長に亘って延びていることである。したがって、こに示されているひだのパターンは、多方向には延びる性質を有してはいても、シートに対してこれら線に平行な方向の歪み許容度を高める作用をするものではない。
【００１７】
一方、図５（ａ）〜図５（ｇ）は、シート面のいかなる方向に対しても歪み許容度を高めるひだが多方向に延びるパターンを示す。これら線図によって表される凹凸パターンの特徴は、シートの全長または全幅に亘って延びる直線的な線が全く無いことである。円形または円形に近い電解質シートに関しては同心円のひだが適しているが、長方形および正方形のシートには役に立たない。正方形または長方形のシートの一方のエッジから反対側のエッジまで延びる直線状の畝を有する放射状のひだも役に立たない。同心円のひだであっても、正方形または長方形のシートの一方のエッジから近傍のエッジまで延びる湾曲した畝の線を有するものであればよい。勿論、もし直線的な畝が無ければ、完全に非周期的パターンを用いることもできる。
【００１８】
選択された凹凸のパターンの高さを増大させると、理論的にはシートで得られる有効歪み許容度を高めることができるが、凹凸が深くなってシート面が過度にまたは急激に変化することは、下記の多くの理由で避けなければならない。第１に、浅いひだの方が、スクリーン印刷のような従来の電極形成法になじみ、さらに、電極／電解質の形状の平坦性を保ち、電気接点および集電器のような組み合わせられる燃料電池要素の構成を単純化する。第２に、より深い凹凸は、シートが伸びるときに応力集中部として作用する急激なシート湾曲部を生じさせる。したがって、深い凹凸による理論的な応力の増大は、高い応力を受けたときにシートに発生するシート破壊応力の減少によって相殺される以上のものとなる。
【００１９】
薄いセラミックシートに選択された凹凸パターンを刻印するのは、多くの異なる方法によって達成することができる。例えば、十分に薄いセラミックシート材料は、それらの溶融温度よりも低い高温における塑性変形によって再成形することができる。
【００２０】
しかしながら、より効果的で経済的なシートのパターン形成は、完全なセラミックフィルムに焼成するのに先立って、未焼成の生のシートを室温またはそれに近い温度で再成形する本発明の方法によって達成することができる。粉末セラミックのテープ流延のために有用なバインダ配合物は、有用な凹凸パターンの多くの室温での容易な刻印を可能にする十分な塑性と伸びとを提供することが知られている。これに代わり、テープ流延粉末の分散または懸濁によって薄い熱可塑性ベースフィルムとともに形成された未焼成セラミックシートは、プラスチックの表面にパターンを形成するのに有用な種々の型押し成形法または真空成形法のいずれかによって処理することができ、ベースフィルムは、再成形工程を通じて未焼成セラミックシートのための必要な付加的支持体を提供する。
【００２１】
下記に説明する具体例は、採用可能な低温再成形法の一例を記載したものである。
【００２２】
具体例：歪み許容性を有するセラミックシートの製造
ジルコニア粉末から、ポリマーで結合された未焼成のセラミック粉末シートを下記のように作成する。先ずイットリアで安定化したジルコニア粉末（日本、トーソー社製のＴＺ−３Ｙ粉末）をエタノール、ブタノール、プロピレングリコールおよび水の混合物と混合することによってセラミックスリップを調製する。１００ｇの不純物のないジルコニア粉末を、３６．４ｇのエタノールと、８．８ｇの１−ブタノールと、２ｇのプロピレングリコールと、２．５ｇの蒸留水と、１ｇの液体分散剤（Witco Chemical Company製のEmphos PS-21A 分散剤）との予め調製した混合液に加える。得られた分散液を混練ボトルに移し、ジルコニアボールを混練媒体として７２時間振動ミルにかける。
【００２３】
粗いジルコニア粒子を懸濁液から取り除いて最終的なセラミックスリップ内の粒径分布範囲を狭め、混練された懸濁液を二重沈澱工程を通じて処理する。この処理では、先ず７２時間沈澱させ、次にデカンテーションによって沈澱物から液体を分離する。次に得られたスリップをさらに２４時間沈澱させて液体を沈澱物から分離する。
【００２４】
このようにして提供されたスリップを、５０重量％の氷酢酸と５０重量％のイソプロピルアルコールとからなるアルコール・酢酸混合液を加えて凝集させる。この混合液は、沈澱後残留しているセラミック粉末１００重量部に対して酢酸１重量部以上の比率でスリップに加え、次にこの酸性にされたスリップを振盪して完全に混合する。凝集剤を加えた後、約３．５重量部のフタル酸ジブチル液可塑剤と６重量部のポリビニルブチラール粉末バインダとからなるフィルム形成用添加剤を沈澱後残留している各１００重量部のジルコニア粉末に加え、その後優しく振盪して完全に混合する。得られたスリップはテープ流延に適した粘性を有する。
【００２５】
可撓性のある凝集性ジルコニアシートは、平坦な流延面に予め施された薄いメチルセルロース剥離層上に上記スリップを流延することによって、このスリップから形成される。上記剥離層は、Ｄｏｗ  Ｋ−７５  Ｍｅｔｈｏｃｅｌ（登録商標）の２重量％水溶液から厚さ約０．０００５インチ（１３μｍ）の乾いたテープ流延用メチルセルロース被膜からなる。このようにして提供されたテープ流延層は、乾燥によって揮発性スリップビヒクル成分を除去した後、可撓性を有する未焼成セラミックシートを提供する。
【００２６】
この可撓性を有するセラミックシートが形成された後、支持用のアクリルポリマー上塗層をセラミックシート上にテープ流延し、かつ乾燥させる。この上塗層は、２５％のポリメタクリ酸メチルと３．５％のフタル酸ジブチル（Aldrich Chemical Company）とを添加した７１％の酢酸エチル溶剤を含むアクリル酸エステル溶液から提供される。このアクリル酸エステル溶液をテープ流延し、次いで乾燥させることにより可撓性を有するポリマーフィルム上塗層が提供される。この上塗層は下にあるセラミックシート層に良く接着し、セラミックシートとアクリル酸エステル上塗層とからなる凝集性複合シートが提供される。この凝集性複合シートは、すべての層が完全に乾いた後に、上記セルロース剥離層から容易に引き離すことができる。
【００２７】
このようにして提供された複合セラミックシートから歪み許容性を有するジルコニアシートを整形するために、規則的に間隔をおいた多数の六角形の切抜きを備えた金型が用いられる。この金型は、ハニカムパターンを形成する六角形のずれた列から構成された密集したアレイをなす多数の六角形の切抜きを形成する厚さ約０．６ｍｍの金属製格子からなり、列間の中心間隔は６．５ｍｍである。上記切抜きを取り囲む金属フレーム構造は、各六角形とその周囲の６個の六角形との間に、幅約０．６ｍｍ、厚さ０．６ｍｍの隔離リブを備えている。図２（ａ），（ｂ）はこの構成の金型を示し、密集したアレイをなす多数の六角形の切抜き１２が金型１０内に形成されている。
【００２８】
このようにして提供された金型を、多方向に延びるひだを有するジルコニアシートを形成するために真空テーブル上に置き、かつこのテーブルおよび金型を約６０℃に予熱する。次に上述のように作成された複合未焼成セラミックシートの３１ｃｍ×２７ｃｍのサイズの部分を上記金型上に置き、かつ発泡ポリマー板の絶縁部をシートと金型の上に置き、それらを一様の温度に到達させる。次に真空テーブルを約１０秒間作動させてから真空を遮断し、未焼成セラミックシートを金型から取り外して検査する。
【００２９】
この再成形工程から得られた、多方向に延びるひだを備えたシートは、金属製ハニカム金型内の隣接する六角形の切抜き間の間隔に対応する間隔を隔てて互いに隔離された六角形の凹凸を備えた規則的に凹凸の付された未焼成セラミックシートである。この未焼成シートを回転型布地カッターで正しい四角形に整形し、次に１４３０℃で動作する電気焼成炉内の耐火性取付け台上で２時間空気中で焼成する。次に完全に焼成されたシートを炉から取り出して検査する。
【００３０】
図１（ａ），（ｂ）は、完全に焼成されて、上述の未焼成シートの再成形時に付された多数の六角形の凹凸２２を備えた六角形凹凸パターンが固定されている。この方法によって作成されると、焼成されたシートは、六角形の列間の中心間隔が約４．５ｍｍで深さ約０．１５ｍｍの六角形凹凸のアレイを支持する厚さ約２０μｍのジルコニア・３モル％イットリア組成物となる。このシートの異常に高い歪み許容度は、シート面を手で押すとシートに容易に識別される延びまたは「撓み」が生じることによって明らかである。この自立性シートの歪み許容度は、ひび割れを生じることなしに１％を超えることが測定された。
【００３１】
未焼成セラミックシートの処理に採用される再成形工程を変更すると、凹凸パターンの性質または程度を変更することができる。例えば、真空成形時間を例えば１乃至３または４秒に短縮すると、より浅いひだが形成され、一方、未焼成セラミックシートの上にポリエチレンシートを置いて真空引きの時間を長くすると、すなわち成形時間を長くすると、より深い（高い）凹凸が形成される。
【００３２】
しかしながら、前述したように、浅い、間隔が接近したひだの代わりに、過度に高いまたは湾曲した間隔の広いひだを用いて熱歪みの問題を処理しようとすると、セラミックシートの歪み許容度および最大破壊強度が制限される。この作用の説明に供する具体例として、比較的大きいが傾斜の急なひだまたは畝からなる十字形アレイが特徴の厚さ約４０μｍの二方向に延びるひだを備えた、イットリアで安定化されたジルコニア（ＹＺＴ）シートを仮に作成した。これらのひだは、畝間隔が約１ｃｍ、畝高さが約２ｍｍ、畝の根元の幅が約１ｍｍ、畝のエッジの曲率半径が０．４ｍｍにおいて互いに９０度ずれている。
【００３３】
このシートの二方向に延びるひだは、シート面上の多方向のシート歪み許容度を高めるが、この形式の自立性セラミックシートは、実用的なレベルよりも低い歪みにおいてクラックが生じる。このようなクラック損傷は、採用されたひだの深さおよび間隔と、ひだの畝における曲げ応力の集中とによって、ひだの頂部に生じることが多い。
【００３４】
上述の理由から、本発明により提供される凹凸パターンは、シート面の少なくとも妥当ないずれかの方向の軸に沿った凹凸の集合体を備えて、シート面内のすべての方向の１％以上の理論的な延びを許容している。ジルコニアを主体とする焼結されたセラミックシートについては、ひだまたはその他の凹凸パターンが、約２ｍｍまたはシートの厚さの１００倍以上の曲率半径を有していることが望ましい。さらに、ひだまたはその他の凹凸パターンが、シートの基面から測って約２ｍｍ以下の高さを有するころが好ましい。
【００３５】
本発明の特別の利点は、特定の要求に応えるべく、歪み許容性を有するセラミックシートに関する特定の用途に適した凹凸パターンを開発可能なことである。例えば、特別の電気接点または電極を加工処理する要求に応えるべく、シートの選択された一部分に高い平坦性が望まれる場合に、シートが、パターン化された凹凸を備えた部分とともに平坦部分を備えることができる。
【００３６】
図３はこの形式のシート構造を示し、長方形の平坦な中央部分３４を取り囲んで、多数の六角形の凹凸３２を備えた多方向に延びるひだまたは凹凸を有する周辺部分３０を備えている。この構造は、シートがその周縁をフレームで支持されるような用途に特に良く適合する。この形式の支持構造に関しては、シートの平坦な中央部分が、周囲の高い歪み許容度を有する凹凸を備えた周辺部分によって、シート面におけるすべての方向の甚だしい歪みから隔離されている。さらに、シート破損の低い危険性を中和しつつより大きいシート変形が要求される気密エッジ封止を可能にするので、歪み許容性を有する周縁部分はエッジ支持を容易にする。
【００３７】
燃料電池、特に頻繁な熱サイクルにさらされる燃料電池の構成部品上の熱応力の破壊作用を考慮すると、燃料電池電解質としての使用を意図したセラミックシートにおいて多方向の歪み許容性を有することの重要性をより高く認識することができる。注目すべき燃料電池構造は、シートセパレータまたはシートに供給されるべき燃料またはオキシダントのための容器として機能する比較的大質量の囲みフレームに取り付けられた、イットリアで安定化されたジルコニア電解質シートを備えたものである。こようなフレームは、電極層を支持した電解質シートよりもずっと大きい熱容量を有する。
【００３８】
ある構造においては、電解質／電極シートは、燃料電池動作温度において実質的に応力を受けないようにこれらフレームに取り付けられる。もし燃料電池動作温度が８００℃と規定されている場合、この燃料電池がオフになると、電解質／電極シートはフレームよりも急速に周囲温度に冷やされる。現実に、イットリアで安定化されたジルコニアの周知の熱膨張係数（１１０×１０−７／℃）から、冷却工程時の最大シート／フレーム温度差の点においてフレームに取り付けられた電解質／電極シートに発生し得る歪みは０．９％にも達することが測定できる。この歪みは、本発明の歪み許容性を有する電解質シートによって容易に中和することができる。
【００３９】
一直線の畝または真っ直ぐな線の無い、したがって高い歪み許容度を有する本発明によるその他のひだまたは凹凸の構造が、図５（ａ）〜図５（ｇ）に線図で示されている。これらの図のそれぞれにおいて、線は選択された凹凸を示し、凹凸パターンの全体に渡って横切る直線はまったく見られない。
【００４０】
これら種々の凹凸パターンのいずれかを備えた未焼成セラミックシートに対するパターン刻印は連続的な工程によって容易に行なうことができ、かつ未焼成セラミックシートが先ず成形された時点から、乾燥された未焼成シートの焼成の準備ができた時点までの間におけるシート形成工程における多くの異なる時点において、未焼成セラミックシートのパターン刻印を達成することができる。さらに、所望の形状および反復性を備えた種々の凹凸パターンのいずれかを、管状またドーム状を含む、厳密な平面形状以外のシート形状と組み合わせて用いて、管状また非平面状燃料電池構造における多軸歪み許容性を増大させることもできる。
【００４１】
ある種の用途に関しては、シートに対して不均等な歪み許容性および剛性を与えるために不均等なひだパターンが有用である。セラミックシートが使用される特別な熱的および機械的環境によっては、一方向の歪み許容度が他の方向よりも高いことが必要になるかも知れない。このような環境の一例は、電解質を横切る不規則なガスの流れに起因して、一つの軸に沿った熱勾配が他の方向に沿った熱勾配よりも急勾配である燃料電池構造の場合である。一枚のシートにおいて部位が異なると異なる凹凸パターンを用いて、電池内の不均等な温度分布を補償するようにしてもよい。当業者が上述した製品、材料、工程および装置に関するこれらおよびその他の多くの変更を行なうこは、特許請求の範囲の範囲内であれば可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１（ａ）は六角形の凹凸を全面に備えた本発明による電解質シートの平面図、図１（ｂ）は図１（ａ）の１ｂ−１ｂ線に沿った断面図
【図２】図２（ａ）は図１に示された電解質シートの製作に用いられる金型の平面図、図２（ｂ）は図２（ａ）の２ｂ−２ｂ線に沿った断面図
【図３】凹凸パターンを周縁部に備えた本発明による電解質シートの平面図および断面図
【図４】図４（ａ）〜（ｃ）は、本発明の範囲外の多方向ひだパターンの例を示す線図
【図５】図５（ａ）〜（ｇ）は、本発明によって提供された可撓性セラミックシートに高い効果的な歪み許容度を与える多方向ひだパターンの例を示す線図
【符号の説明】
１０    金型
１２    六角形の切抜き
２０    セラミックシート
２２    六角形の凹凸
３０    凹凸を備えた周縁部分
３２    六角形の凹凸
３４    平坦な中央部
【図１】
0005010773.tif 000002
【図２】
0005010773.tif 000003
【図３】
0005010773.tif 000004
【図４】
0005010773.tif 000005
【図５】
0005010773.tif 000006