Una pila de combustible y un método de fabricación de una pila de combustible.

Un conjunto de pila de combustible que comprende una pluralidad de pilas (16) de combustible,

comprendiendocada pila (16) de combustible un electrodo (18) de ánodo poroso, un electrolito (20) no poroso denso y un electrodo(22) de cátodo poroso, comprendiendo los electrodos (18) de ánodo una pluralidad de miembros (26) de placasparalelas, comprendiendo los electrodos (22) de cátodo una pluralidad de miembros (30) de placas paralelas,estando los miembros (30) de placas de los electrodos (22) de cátodo inter-digitalizados con los miembros (26) deplacas de los electrodos (18) de ánodo, comprendiendo el electrolito (20) al menos un miembro (23) de electrolitoque rellena al menos un espacio entre los miembros (26) de placas paralelas de los electrodos (18) de ánodo y losmiembros (30) de placas paralelas de los electrodos (22) de cátodo, al menos un miembro (25) no iónicamenteconductor entre los miembros (26) de placas paralelas de los electrodos (18) de ánodo y los miembros (30) deplacas paralelas de los electrodos (22) de cátodo, estando el al menos un miembro (23) de electrolito y el al menosun miembro (25) no iónicamente conductor dispuestos alternativamente, y teniendo el al menos un miembro (25) noiónicamente conductor al menos un interconector (27) para interconectar eléctricamente al menos un miembro (26)de placas paralelas de los electrodos (18) de ánodo y al menos un miembro (30) de placas paralelas de loselectrodos (22) de cátodo, extendiéndose cada interconector (27) a través de una abertura en el al menos unmiembro (25) no iónicamente conductor, caracterizado por que el al menos un miembro (26) no iónicamenteconductor rellena al menos un espacio entre los miembros (26) de placas paralelas de los electrodos (18) de ánodoy los miembros (30) de placas paralelas de los electrodos (22) de cátodo, los miembros (26) de placas paralelas delos electrodos (18) de ánodo, los miembros (30) de placas paralelas de los electrodos (22) de cátodo, los miembros(23) de electrolito y los miembros (25) no iónicamente conductores están provistos de aberturas alineadas quedefinen un conducto para un flujo de combustible, y un primer extremo del conducto está sellado por una tapaterminal, o electrolito, o los miembros (26) de placas paralelas de los electrodos (18) de ánodo, los miembros (30) deplacas paralelas de los electrodos (22) de cátodo, los miembros (23) de electrolito y los miembros (25) noiónicamente conductores están provistos de aberturas alineadas, que definen un conducto (32) para un flujo de unoxidante y un primer extremo (34) del conducto (32) está sellado por una tapa terminal o un electrolito (20).

Una pila de combustible y un método de fabricación de una pila de combustible La presente invención se refiere a una pila de combustible, más particularmente a una pila de combustible cerámica y en particular a una pila de combustible de óxido sólido, y se refiere también a un método de fabricación de una pila de combustible, más particularmente, a un método de fabricación de una pila de combustible cerámica y en particular a un método de fabricación de una pila de combustible de óxido sólido.

Un tipo de pila de combustible de óxido sólido es una pila de combustible de óxido sólido tubular en la que las pilas de combustible de óxido sólido están dispuestas eléctricamente, y físicamente, en una serie axialmente a lo largo de la superficie cilíndrica de un miembro tubular hueco.

Un tipo adicional de pila de combustible de óxido sólido es la pila de combustible de óxido sólido en la que las pilas de combustible de óxido sólido están dispuestas eléctricamente, y físicamente, en una serie longitudinalmente a lo largo de las superficies planas de un miembro plano hueco.

Otro tipo de pila de combustible de óxido sólido es la pila de combustible de óxido sólido monolítica en la que las placas de ánodo, las placas de electrolito, las placas de cátodo y las placas interconectoras están apiladas secuencialmente.

Los documentos WO9422178A2, WO0120704A1 y US2005155490A1 divulgan un conjunto de pila de combustible en el que cada pila de combustible comprende un electrodo de ánodo y un electrodo de cátodo separados por un electrolito. Las pilas de combustible están apiladas de manera que un miembro aislante está situado entre un electrodo de ánodo de una pila de combustible y un cátodo de una pila de combustible adyacente, y se extienden interconectores a través de las aberturas en el miembro aislante para conectar los electrodos de ánodo y los electrodos de cátodo de pilas de combustible adyacentes entre sí. Los interconectores separan los electrodos de ánodo y los electrodos de cátodo del miembro aislante para formar pasajes de combustible y oxidante para los electrodos de ánodo y cátodo, respectivamente.

Por consiguiente, la presente invención pretende proporcionar una nueva pila de combustible.

Por consiguiente, la presente invención proporciona un conjunto de pila de combustible que comprende una pluralidad de pilas de combustible, comprendiendo cada pila de combustible un electrodo de ánodo poroso, un electrolito no poroso denso y un electrodo de cátodo poroso, comprendiendo los electrodos de ánodo una pluralidad de miembros de placas paralelas, comprendiendo los electrodos de cátodo una pluralidad de miembros de placas paralelas, inter-digitalizando los miembros de placas de los electrodos de cátodo con los miembros de placas de los electrodos de ánodo, comprendiendo el electrolito al menos un miembro del electrolito que rellena al menos un espacio entre los miembros de placas paralelas de los electrodos de ánodo y los miembros de placas paralelas de los electrodos de cátodo, al menos un miembro no iónicamente conductor entre los miembros de placas paralelas de los electrodos ánodo y los miembros de placas paralelas de los electrodos de cátodo, el al menos un miembro de electrolito y el al menos un miembro no iónicamente conductor estando dispuestos alternativamente y el al menos un miembro no iónicamente conductor que tiene al menos un interconector para interconectar eléctricamente al menos un miembro de placas paralelas de los electrodos de ánodo y al menos un miembro de placas paralelas de los electrodos de cátodo, extendiéndose cada interconector a través de una abertura en el al menos un miembro no iónicamente conductor, donde el al menos un miembro no iónicamente conductor que rellena al menos un espacio entre los miembros de placas paralelas de los electrodos del ánodo y los miembros de placas paralelas de los electrodos de cátodo, los miembros de placas paralelas de los electrodos de ánodo, los miembros de placas paralelas de los electrodos de cátodo, los miembros de electrolito y los miembros no iónicamente conductores están provistos de aberturas alineadas, que definen un conducto para un flujo de combustible y un primer extremo del conducto se sella mediante una tapa terminal, o un electrolito, o los miembros de placas paralelas de los electrodos de ánodo, los miembros de placas paralelas de los electrodos de cátodo, los miembros de electrolito y los miembros no iónicamente conductores están provistos de aberturas alineadas, que definen un conducto para un flujo de un oxidante y un primer extremo del conducto está sellado mediante una tapa terminal o un electrolito.

Preferentemente, las pilas de combustible son pilas de combustible cerámicas, más preferentemente las pilas de combustible son pilas de combustible de óxido sólido. Preferentemente el electrolito comprende zirconia. Preferentemente el electrolito comprende zirconia estabilizada con itria.

Preferentemente los miembros de placas de los electrodos de ánodo son sustancialmente de forma circular, rectangular, cuadrada o hexagonal. Preferentemente, los miembros de placas de los electrodos de cátodo son de forma sustancialmente circular, rectangular, cuadrada o hexagonal.

Preferentemente, el conjunto de pila de combustible está dispuesto sobre un miembro no poroso denso y el miembro no poroso denso tiene una abertura para suministrar combustible al primer miembro.

Preferentemente el conjunto de pila de combustible está dispuesto sobre un miembro no poroso denso y el miembro no poroso denso tiene una abertura para suministrar oxidante al segundo miembro.

Preferentemente el conjunto de pila de combustible está dispuesto sobre un tubo no poroso denso y el tubo no poroso denso tiene una abertura para suministrar combustible al primer miembro.

Preferentemente el conjunto de pila de combustible está dispuesto sobre un tubo no poroso denso y el tubo no poroso denso tiene una abertura para suministrar oxidante al segundo miembro.

Preferentemente el conjunto de pila de combustible está dispuesto sobre una placa no porosa densa y la placa no porosa densa tiene una abertura para suministrar combustible al primer miembro.

Preferentemente el conjunto de pila de combustible está dispuesto sobre una placa no porosa densa y la placa no porosa densa tiene una abertura para suministrar oxidante al segundo miembro.

La presente invención proporciona también un apilamiento de pilas de combustible que comprende una pluralidad de los conjuntos de pila de combustible, mencionados en los párrafos anteriores, conectados eléctricamente en serie.

Preferentemente, el apilamiento de pilas de combustible comprende una primera placa no porosa densa y una segunda placa no porosa densa, la primera placa no porosa densa tiene una pluralidad de aberturas para suministrar oxidante a un conducto de uno respectivo de una pluralidad de conjuntos de pila de combustible, el conducto está dispuesto para suministrar oxidante a los miembros de placas paralelas de los electrodos de cátodo de uno respectivo de la pluralidad de conjuntos de pila de combustible, la segunda placa no porosa densa tiene una pluralidad de aberturas para suministrar oxidante a un conducto de uno respectivo de una pluralidad de conjuntos de pila de combustible, el conducto está dispuesto para suministrar oxidante a los miembros de placas paralelas de los electrodos de cátodo de uno respectivo de la pluralidad de conjuntos de pila de combustible, la primera y segunda placas no porosas densas están dispuestas con los conjuntos de pila de combustible entre ellas para formar un pasaje para suministrar un combustible a los miembros de placas paralelas de los electrodos de ánodo de los conjuntos de pila de combustible.

Preferentemente, los conjuntos de pila de combustible en la primera y segunda placas no porosas densas están dispuestos en patrones predeterminados. Preferentemente, los conjuntos de pilas de combustible en la primera placa no porosa densa están dispuestos alternativamente con conjuntos de pilas de combustible en la segunda placa no porosa densa.

La presente invención proporciona también un método para fabricar pilas de combustible que comprende formar una pluralidad de láminas de material de electrolito, depositar el material de electrodo del ánodo sobre una primera superficie de cada lámina de material de electrolito, depositar el material de cátodo sobre una segunda superficie de cada lámina del material de electrolito, formando una pluralidad de aberturas a través de cada lámina del material de electrolito, formando una pluralidad de láminas de material no iónicamente conductor, formando una pluralidad de aberturas a través de cada lámina... [Seguir leyendo]

1. Un conjunto de pila de combustible que comprende una pluralidad de pilas (16) de combustible, comprendiendo cada pila (16) de combustible un electrodo (18) de ánodo poroso, un electrolito (20) no poroso denso y un electrodo

(22) de cátodo poroso, comprendiendo los electrodos (18) de ánodo una pluralidad de miembros (26) de placas paralelas, comprendiendo los electrodos (22) de cátodo una pluralidad de miembros (30) de placas paralelas, estando los miembros (30) de placas de los electrodos (22) de cátodo inter-digitalizados con los miembros (26) de placas de los electrodos (18) de ánodo, comprendiendo el electrolito (20) al menos un miembro (23) de electrolito que rellena al menos un espacio entre los miembros (26) de placas paralelas de los electrodos (18) de ánodo y los miembros (30) de placas paralelas de los electrodos (22) de cátodo, al menos un miembro (25) no iónicamente conductor entre los miembros (26) de placas paralelas de los electrodos (18) de ánodo y los miembros (30) de placas paralelas de los electrodos (22) de cátodo, estando el al menos un miembro (23) de electrolito y el al menos un miembro (25) no iónicamente conductor dispuestos alternativamente, y teniendo el al menos un miembro (25) no iónicamente conductor al menos un interconector (27) para interconectar eléctricamente al menos un miembro (26) de placas paralelas de los electrodos (18) de ánodo y al menos un miembro (30) de placas paralelas de los electrodos (22) de cátodo, extendiéndose cada interconector (27) a través de una abertura en el al menos un miembro (25) no iónicamente conductor, caracterizado por que el al menos un miembro (26) no iónicamente conductor rellena al menos un espacio entre los miembros (26) de placas paralelas de los electrodos (18) de ánodo y los miembros (30) de placas paralelas de los electrodos (22) de cátodo, los miembros (26) de placas paralelas de los electrodos (18) de ánodo, los miembros (30) de placas paralelas de los electrodos (22) de cátodo, los miembros

(23) de electrolito y los miembros (25) no iónicamente conductores están provistos de aberturas alineadas que definen un conducto para un flujo de combustible, y un primer extremo del conducto está sellado por una tapa terminal, o electrolito, o los miembros (26) de placas paralelas de los electrodos (18) de ánodo, los miembros (30) de placas paralelas de los electrodos (22) de cátodo, los miembros (23) de electrolito y los miembros (25) no iónicamente conductores están provistos de aberturas alineadas, que definen un conducto (32) para un flujo de un oxidante y un primer extremo (34) del conducto (32) está sellado por una tapa terminal o un electrolito (20) .

2. Un conjunto de pila de combustible de acuerdo con la reivindicación 1 donde los miembros (26) de placa de los electrodos (18) de ánodo son de forma sustancialmente circular, rectangular, cuadrada o hexagonal.

3. Un conjunto de pila de combustible de acuerdo con la reivindicación 1 o la reivindicación 2 donde los miembros

(30) de placa de los electrodos (22) de cátodo son de forma sustancialmente circular, rectangular, cuadrada o hexagonal.

4. Un conjunto de pila de combustible de acuerdo con la reivindicación 1 donde el conjunto de pila de combustible está dispuesto sobre un miembro (40) no poroso denso y el miembro (40) no poroso denso tiene una abertura (42) para suministrar oxidante al conducto (32) .

5. Un conjunto de pila de combustible de acuerdo con la reivindicación 4 donde el conjunto de pila de combustible está dispuesto sobre un tubo (40A, 40B, 48A, 48B) no poroso denso y el tubo (40A, 40B, 48A, 48B) no poroso denso tiene un abertura (42) para suministrar oxidante al conducto (32) .

6. Un conjunto de pila de combustible de acuerdo con la reivindicación 4 donde el conjunto de pila de combustible está dispuesto sobre una placa (40) no porosa densa y la placa (40) no porosa densa tiene una abertura (42) para suministrar oxidante al conducto (32) .

7. Un conjunto de pila de combustible de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6 donde las pilas (16) de combustible son pilas de combustible de óxido sólido.

8. Un conjunto de pila de combustible de acuerdo con la reivindicación 7 donde el electrolito (20) comprende zirconia

o zirconia estabilizada con itria.

9. Un apilamiento de pilas de combustible que comprende una pluralidad de conjuntos de pila de combustible de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8.

10. Un apilamiento de pilas de combustible de acuerdo con la reivindicación 9 donde los conjuntos de pila de combustible están conectados eléctricamente en serie.

11. Un apilamiento de pilas de combustible de acuerdo con la reivindicación 10 donde el apilamiento de pilas de combustible comprende una primera placa (40A) no porosa densa y una segunda placa (40B) no porosa densa, teniendo la primera placa (40A) no porosa densa una pluralidad de aberturas (42) para suministrar oxidante a un conducto (32) de uno respectivo de una pluralidad de conjuntos de pila de combustible, estando dispuesto el conducto (32) para suministrar oxidante a los miembros (30) de placas paralelas de los electrodos (22) de cátodo de uno respectivo de la pluralidad de conjuntos de pila de combustible, teniendo la segunda placa (40B) no porosa densa una pluralidad de aberturas (42) para suministrar oxidante a un conducto (32) de uno respectivo de una pluralidad de conjuntos de pila de combustible, estando dispuesto el conducto (32) para suministrar oxidante a los

miembros (30) de placas paralelas de los electrodos (22) de cátodo de uno respectivo de la pluralidad de conjuntos de pila de combustible, estando dispuestas la primera y segunda placas (40A, 40B) no porosas densas con los conjuntos de pila de combustible entre ellas para formar un pasaje (50) para suministrar un combustible a los miembros (26) de placas paralelas de los electrodos (18) de ánodo de los conjuntos de pila de combustible.

12. Un apilamiento de pilas de combustible de acuerdo con la reivindicación 11 donde los conjuntos de pila de combustible en la primera y segunda placas (40A, 40B) no porosas densas están dispuestos en patrones predeterminados.

13. Un apilamiento de pilas de combustible de acuerdo con la reivindicación 12 donde los conjuntos de pila de combustible en la primera placa (40A) no porosa densa están dispuestos alternativamente con conjuntos de pila de combustible en la segunda placa (40B) no porosa densa.

14. Un método de fabricación de pilas de combustible que comprende formar una pluralidad de láminas de material

(100) de electrolito, formar una pluralidad de aberturas (102) a través de cada lámina de material (100) de electrolito, depositar el material (104) de electrodo de ánodo sobre una primera superficie (108) de cada lámina de material

(100) de electrolito, depositar el material (106) de cátodo sobre una segunda superficie (110) de cada lámina de material (100) de electrolito, formar una pluralidad de láminas de material (112) no iónicamente conductor, formar una pluralidad de aberturas (114) a través de cada lámina de material (112) no iónicamente conductor, formar un conjunto adicional de aberturas (116) a través de cada lámina de material (112) no iónicamente conductor, rellenar cada una de las aberturas del conjunto adicional de aberturas (116) en cada lámina de material (112) no iónicamente conductor con un interconector (118) eléctricamente conductor, disponer las láminas de material (100) de electrolito en un apilamiento (120) de manera que el material (104) de electrodo de ánodo de una lámina de material (100) de electrolito esté orientado hacia el material (106) de electrodo de cátodo de una lámina adyacente de material (100) de electrolito, y disponer las láminas de material (112) no iónicamente conductor en el apilamiento (120) , de manera que cada lámina de material (112) no iónicamente conductor esté situada entre dos láminas adyacentes de material

(100) de electrolito, y de manera que las aberturas (114) en las láminas de material (112) no iónicamente conductor estén alineadas con las aberturas (102) en las láminas de material (100) de electrolito, dividiendo el apilamiento

(120) en una pluralidad de piezas, de manera que se extiende una abertura en cada pieza para formar un número de pilas de combustible.

15. Un método de acuerdo con la reivindicación 14 que comprende depositar el material de electrodo de ánodo sobre la primera superficie de cada lámina de material de electrolito y depositar el material de cátodo sobre la segunda superficie de cada lámina de material de electrolito antes de formar la pluralidad de aberturas a través de cada lámina de material de electrolito.

16. Un método para fabricar pilas de combustible que comprende formar al menos una lámina de material de electrolito, formar una pluralidad de aberturas a través de cada lámina de material de electrolito, depositar el material de electrodo de ánodo sobre una primera superficie de cada lámina de material de electrolito, depositar el material de cátodo sobre una segunda superficie de cada lámina de material de electrolito, dividir la al menos una lámina de material de electrolito en una pluralidad de piezas, de manera que se extiende una abertura a través de cada pieza, formar al menos una lámina de material no iónicamente conductor, formar una pluralidad de aberturas a través de cada lámina de material no iónicamente conductor, formar un conjunto adicional de aberturas a través de cada lámina de material no iónicamente conductor, rellenar cada una de las aberturas del conjunto adicional de aberturas en cada lámina de material no iónicamente conductor con un interconector eléctricamente conductor, dividir la al menos una lámina de material no iónicamente conductor en una pluralidad de piezas, de manera que se extiende una abertura a través de cada pieza, disponer las piezas de material de electrolito en un apilamiento de manera que el material de electrodo de ánodo de una pieza de material de electrolito esté orientado hacia el material de electrodo de cátodo de una pieza adyacente de material de electrolito y las aberturas en las piezas de material de electrolito estén alineadas, disponer las piezas de material no iónicamente conductor en el apilamiento de manera que cada pieza de material no iónicamente conductor esté situada entre dos piezas adyacentes de material de electrolito y de manera que las aberturas en las láminas de material no iónicamente conductor estén alineadas con las aberturas en las láminas de material de electrolito para formar un número de pilas de combustible.

17. Un método de acuerdo con la reivindicación 16 que comprende depositar el material de electrodo de ánodo sobre la primera superficie de cada lámina de material de electrolito y depositar el material de cátodo sobre la segunda superficie de cada lámina de material de electrolito antes de formar la pluralidad de aberturas a través de cada lámina de material de electrolito.