Un módulo de pila de combustible de alta temperatura.

Un módulo (50) de pila de combustible de óxido sólido, que comprende una pluralidad de pilas

(36) de combustible de óxido sólido, cada pila (36) de combustible, comprende un primer electrodo (40), un electrolito (42) y un segundo electrodo (44), una pluralidad de interconectores (38) que están dispuestas para conectar eléctricamente las pilas (36) de combustible en serie eléctrica, cada interconector (38) conecta eléctricamente un primer electrodo (40) de una pila (36) de combustible a un segundo electrodo (44) de una pila (36) de combustible adyacente, el primer electrodo (40) que comprende una primera capa (40A) en el electrolito (42) para optimizar la actividad electroquímica en el electrolito (42) y una segunda capa (40B) en la primera capa (40A) para proporcionar la conducción electrónica perpendicular a las capas (40,42,44) de la pila (36) de combustible, la segunda capa (40B) que está dispuesta de tal manera que la conducción (40,42,44) electrónica perpendicular, para las capas de la pila (36) de combustible es diferente en diferentes posiciones en la segunda capa (40B) caracterizada porque la composición de la segunda capa (40B) comprende una mayor proporción de un material de alta conductividad en un primer extremo del primer electrodo (40) más cercano del interconector (38), la composición de la segunda capa (40B) comprende una proporción menor del material de alta conductividad en un segundo extremo del primer electrodo (40) alejado del interconector (38), la proporción de material de alta conductividad en la segunda capa (40B) disminuye continuamente desde el primer extremo hasta el segundo extremo del primer electrodo (40) o la segunda capa (40B) es una malla que tiene una pluralidad de orificios (60), el número de orificios (60) por unidad de área permanece constante, el área de sección transversal de los orificios (60) aumenta gradualmente desde el primer extremo hasta el segundo extremo de la segunda capa (40B, 44B) de tal manera que la conducción electrónica perpendicular a las capas (40,42,44) de la pila (36) de combustible es diferente en diferentes posiciones en la segunda capa (40B, 44B) o la segunda capa (40B) es una malla que tiene una pluralidad de orificios (60), el área de sección transversal de los orificios (60) permanece constante, el número de orificios (60) aumenta gradualmente desde el primer extremo hasta el segundo extremo de la segunda capa (40B, 44B) de tal manera que la conducción electrónica perpendicular a las capas de la pila de combustible es diferente en diferentes posiciones en la segunda capa.

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/GB2003/000272.

Solicitante: LG Fuel Cell Systems, Inc.

Nacionalidad solicitante: Estados Unidos de América.

Dirección: 6065 Strip Avenue North Canton OH 44720 ESTADOS UNIDOS DE AMERICA.

Inventor/es: AGNEW,GERARD DANIEL, HART,NIGEL THOMAS, WRIGHT,GARY JOHN, LAPENA-REY,NIEVES.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • SECCION H — ELECTRICIDAD > ELEMENTOS ELECTRICOS BASICOS > PROCEDIMIENTOS O MEDIOS, p. ej., BATERIAS, PARA LA... > Pilas de combustible; Su fabricación > H01M8/12 (que funcionan a alta temperatura, p. ej. con electrolito de ZrO 2 estabilizado)
  • SECCION H — ELECTRICIDAD > ELEMENTOS ELECTRICOS BASICOS > PROCEDIMIENTOS O MEDIOS, p. ej., BATERIAS, PARA LA... > Pilas de combustible; Su fabricación > H01M8/24 (Agrupación de pilas de combustible en baterías, p. ej. módulos)
  • SECCION H — ELECTRICIDAD > ELEMENTOS ELECTRICOS BASICOS > PROCEDIMIENTOS O MEDIOS, p. ej., BATERIAS, PARA LA... > Pilas de combustible; Su fabricación > H01M8/02 (Detalles (de partes no activas H01M 2/00, de electrodos H01M 4/00))

PDF original: ES-2542686_T3.pdf

 

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Fragmento de la descripción:

Un módulo de pila de combustible de alta temperatura La presente invención se refiere a un módulo de pila de combustible, en particular a un módulo de pila de combustible de óxido sólido.

Son conocidos los módulos de pilas de combustible de óxidos sólidos que comprenden una pluralidad de pilas de combustible de óxidos sólidos conectadas en serie eléctrica. Las pilas de combustible de óxidos sólidos se conectan en serie por interconectores.

Las pilas de combustible de óxidos sólidos que comprenden electrodos ánodos funcionalmente graduados y electrodos cátodos son conocidas. Los electrodos ánodos funcionalmente graduados y los electrodos cátodos comprenden generalmente una primera capa sobre el electrolito y una segunda capa sobre la primera capa. La primera capa está dispuesta para optimizar la actividad electroquímica en el electrolito y la segunda capa está dispuesto para proporcionar conducción electrónica perpendicular a las capas de las pilas de combustible de óxidos sólidos para permitir que la corriente fluya desde una pila de combustible de óxido sólido a una pila de combustible de óxido sólido adyacente a través de un interconector. Las segundas capas proporcionan la captación de corriente uniforme a través de las pilas de combustible de óxidos sólidos.

WO0124300A revela un montaje de pila de combustible de óxido sólido tubular que comprende una capa de ánodo, un colector de corriente de ánodo, un electrolito de óxido sólido, una capa de cátodo y un colector de corriente del cátodo. El colector de corriente de ánodo consiste de una malla de níquel y el cátodo consiste de un colector de corriente de malla de plata.

US4699852 revela un montaje de pila de combustible de óxido sólido tubular que comprende un electrodo ánodo, un electrolito de óxido sólido y un electrodo cátodo. El electrodo ánodo es más grueso hacia un interconector y el electrodo cátodo es más grueso hacia un interconector.

WO0139311A revela un montaje de pila de combustible de óxido sólido que comprende un electrodo cátodo, un electrolito de óxido sólido y un electrodo ánodo. El electrodo ánodo es más grueso hacia un interconector y el electrodo cátodo es más grueso hacia un interconector.

Por consiguiente, la presente invención pretende proporcionar un módulo de pila de combustible innovador.

Por consiguiente, la presente invención proporciona un módulo de pila de combustible de óxido sólido que comprende una pluralidad de pilas de combustible, cada pila de combustible que comprende un primer electrodo, un electrolito y un segundo electrodo, estando dispuesta una pluralidad de interconexiones para conectar eléctricamente la pila de combustible en serie eléctrica, cada interconector conecta eléctricamente un primer electrodo de una pila de combustible con un segundo electrodo de una pila de combustible adyacente, el primer electrodo que comprende una primera capa sobre el electrolito para optimizar la actividad electroquímica en el electrolito y una segunda capa sobre la primera capa para proporcionar conducción electrónica perpendicular a las capas de la pila de combustible, la segunda capa que está dispuesta de tal manera que la conducción electrónica perpendicular a las capas de la pila de combustible es diferente en diferentes posiciones en la segunda capa, la composición de la segunda capa comprende una mayor proporción de un material de alta conductividad en un primer extremo del primer electrodo más cercano al interconector, la composición de la segunda capa comprende una proporción menor del material de alta conductividad en un segundo extremo del primer electrodo lejano del interconector, la proporción de material de alta conductividad en la segunda capa disminuye continuamente desde el primer extremo al segundo extremo del primer electrodo o la segunda capa es una malla que tiene una pluralidad de agujeros, el número de agujeros por unidad de área permanece constante, el área de sección transversal de los orificios aumenta gradualmente desde el primer extremo hasta el segundo extremo de la segunda capa de tal manera que la conducción electrónica perpendicular a las capas de la pila de combustible es diferente en diferentes posiciones en la segunda capa o la segunda capa es una malla que tiene una pluralidad de agujeros, el área de sección transversal de los agujeros permanece constante, el número de agujeros aumenta gradualmente desde el primer extremo hasta el segundo extremo de la segunda capa de tal manera que la conducción electrónica perpendicular a las capas de la pila de combustible es diferente en diferentes posiciones en la segunda capa.

Preferiblemente, el segundo electrodo que comprende una primera capa sobre el electrolito para optimizar la actividad electroquímica en el electrolito y una segunda capa sobre la primera capa para proporcionar conducción electrónica perpendicular a las capas de la pila de combustible de óxido sólido, la segunda capa está dispuesta de tal manera que la

conducción electrónica perpendicular a las capas de la pila de combustible es diferente en diferentes posiciones en la segunda capa.

Preferiblemente, la segunda capa está dispuesta de tal manera que en una primera posición cerca del interconector, la 5 conducción electrónica perpendicular a las capas de la pila de combustible es mayor que la conducción electrónica perpendicular a las capas de la pila de combustible en una segunda posición alejada del interconector.

Preferiblemente, la segunda capa está dispuesta de tal manera que la conducción electrónica perpendicular a las capas de la pila de combustible disminuye progresivamente entre la primera posición y la segunda posición.

Preferiblemente, el módulo de pila de combustible que comprende un elemento de soporte hueco, las pilas de combustible están separadas en al menos una superficie del elemento de soporte hueco.

La presente invención se describirá con más detalle a modo de ejemplo con referencia a los dibujos adjuntos en los que:

La Figura 1 es una sección transversal esquemática a través de un módulo de pila de combustible de óxido sólido de la técnica anterior.

La Figura 2 es una sección transversal esquemática ampliada a través de una sola pila de combustible de óxido sólido 20 mostrada en la figura 1.

La Figura 3 es una sección transversal esquemática a través de un módulo de pila de combustible de óxido sólido de acuerdo con la presente invención.

La Figura 4 es una sección transversal esquemática ampliada a través de una sola pila de combustible de óxido sólido de acuerdo con la presente invención, mostrada en la figura 3.

La Figura 5 es una sección transversal esquemática ampliada a través de una pila de combustible de óxido sólido adicional de acuerdo con la presente invención, mostrada en la figura 3.

La Figura 6 es una sección transversal esquemática ampliada a través de otra pila de combustible de óxido sólido de acuerdo con la presente invención, mostrada en la figura 3.

La Figura 7 es una vista en la dirección de la flecha A en la figura 4.

Un módulo 10 de pila de combustible de óxido sólido de una técnica anterior se muestra en las figuras 1 y 2. El módulo 10 de pila de combustible de óxido sólido comprende un elemento 12 de soporte hueco y una pluralidad de pilas 16 de combustible de óxido sólido, espaciadas aparte longitudinalmente sobre al menos una superficie 14, plana del elemento 12 de soporte hueco. La pila de combustible de óxido sólido está conectada eléctricamente en serie mediante una pluralidad de interconectores 18. Cada pila 16 de combustible de óxido sólido comprende un primer electrodo 20, un electrodo cátodo, un electrolito... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

Reivindicaciones

1. Un módulo (50) de pila de combustible de óxido sólido, que comprende una pluralidad de pilas (36) de combustible de óxido sólido, cada pila (36) de combustible, comprende un primer electrodo (40) , un electrolito (42) y un segundo electrodo (44) , una pluralidad de interconectores (38) que están dispuestas para conectar eléctricamente las pilas (36) de combustible en serie eléctrica, cada interconector (38) conecta eléctricamente un primer electrodo (40) de una pila (36) de combustible a un segundo electrodo (44) de una pila (36) de combustible adyacente, el primer electrodo (40) que comprende una primera capa (40A) en el electrolito (42) para optimizar la actividad electroquímica en el electrolito (42) y una segunda capa (40B) en la primera capa (40A) para proporcionar la conducción electrónica perpendicular a las capas (40, 42, 44) de la pila (36) de combustible, la segunda capa (40B) que está dispuesta de tal manera que la conducción (40, 42, 44) electrónica perpendicular, para las capas de la pila (36) de combustible es diferente en diferentes posiciones en la segunda capa (40B) caracterizada porque la composición de la segunda capa (40B) comprende una mayor proporción de un material de alta conductividad en un primer extremo del primer electrodo (40) más cercano del interconector (38) , la composición de la segunda capa (40B) comprende una proporción menor del material de alta conductividad en un segundo extremo del primer electrodo (40) alejado del interconector (38) , la proporción de material de alta conductividad en la segunda capa (40B) disminuye continuamente desde el primer extremo hasta el segundo extremo del primer electrodo (40) o la segunda capa (40B) es una malla que tiene una pluralidad de orificios (60) , el número de orificios (60) por unidad de área permanece constante, el área de sección transversal de los orificios (60) aumenta gradualmente desde el primer extremo hasta el segundo extremo de la segunda capa (40B, 44B) de tal manera que la conducción electrónica perpendicular a las capas (40, 42, 44) de la pila (36) de combustible es diferente en diferentes posiciones en la segunda capa (40B, 44B) o la segunda capa (40B) es una malla que tiene una pluralidad de orificios (60) , el área de sección transversal de los orificios (60) permanece constante, el número de orificios (60) aumenta gradualmente desde el primer extremo hasta el segundo extremo de la segunda capa (40B, 44B) de tal manera que la conducción electrónica perpendicular a las capas de la pila de combustible es diferente en diferentes posiciones en la segunda capa

2. Un módulo de pila de combustible de óxido sólido como se reivindica en la reivindicación 1, en donde el segundo electrodo (44) que comprende una primera capa (44A) en el electrolito (42) para optimizar la actividad electroquímica en el electrolito (42) y una segunda capa (44B) en la primera capa (44A) para proporcionar la conducción electrónica perpendicular a las capas (40, 42, 44) de la pila (36) de combustible, la segunda capa (44B) que está dispuesta de tal manera que la conducción electrónica perpendicular a las capas (40, 42, 44) de la pila (36) de combustible es diferente en diferentes posiciones en la segunda capa.

3. Un módulo de pila de combustible de óxido sólido como se reivindica en la reivindicación 1 o la reivindicación 2, en donde la segunda capa (40B, 44B) está dispuesta de tal manera que en una primera posición cerca del interconector (38) , la conducción electrónica perpendicular a las capas (40, 42, 44) de la pila (36) de combustible es mayor que la conducción electrónica perpendicular a las capas (40, 42, 44) de la pila (36) de combustible a una segunda posición alejada del interconector (38) .

4. Un módulo de pila de combustible de óxido sólido como se reivindica en la reivindicación 3, en donde la segunda capa (40B, 44B) está dispuesta de tal manera que la conducción electrónica perpendicular a las capas (40, 42, 44) de la pila (36) de combustible disminuye progresivamente entre la primera posición y la segunda posición.

5. Un módulo de pila de combustible de óxido sólido como se reivindica en cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en donde el módulo (50) de pila de combustible, que comprende un miembro (32) de soporte hueco, las pilas (36) de combustible, estás separadas en al menos una superficie (34) del miembro (32) de soporte hueco.