Anode material for a high-temperature fuel cell

Matériau anodique pour pile à combustible à haute température

Verfahren zur Entwicklung und Herstellung eines Anodenmaterials für eine Hochtemperatur-Brennstoffzelle

Abstract

In a process to develop and manufacture anode material for a high temperature (700 [deg] C or more) fuel cell, the anode material is applied to an electrolytic supporting structure. In a further embodiment, the anode material is used for a thin electrolytic layer. In the former case, a cathode layer or a foam metal structure may be employed instead of the electrolytic layer. The first reticular system is made of large and small ceramic particles of median diameter d 50 greater than 5 mu m and/or less than 1 mu m. 50 to 80 weight % of the first reticular system consists of large ceramic particles. The anode material is suitable for use in conjunction with an electrolytic layer in which both the bond between the different materials is adequate, and the electrolytic layer is gas-impermeable.
Das Verfahren dient zur Entwicklung und Herstellung eines Anodenmaterials für eine Brennstoffzelle, die bei einer hohen Temperatur über 700°C betreibbar ist. Zur Herstellung wird das Anodenmaterial aus keramischem und metallischem Material zu einem porösen Verbundwerkstoff gesintert. Dieser umfasst eine heterogene Phase mit einem ersten Retikularsystem aus dem keramischen Material und einem zweiten, mit dem ersten verschränkten Retikularsystem aus dem metallischen Material. Mit dem metallischen Material sind eine elektrische Leitung durch den Verbundwerkstoff sowie Redoxprozesse mit den Reaktanden der Brennstoffzelle bewirkbar. Ausserdern umfasst das Verfahren folgende Merkmale a) bis e): a) Das erste Retikularsystem wird aus grossen und kleinen Keramikpartikeln (10, 11) mit mittleren Durchmessern d 50 grösser als 5 µm bzw. kleiner als 1 µm zusammengesetzt. b) 50 bis 80 Gewichtsprozent des ersten Retikularsystems wird aus den grossen Keramikpartikeln (10) gebildet. c) Eine zu verwendende Zusammensetzung des Anodenmaterials wird mittels einem an mehreren Proben vorgenommenen Testverfahren ausgewählt, bei dem mit den Redoxprozessen mindestens ein Redoxzyklus bei mindestens der Betriebstemperatur der Brennstoffzelle durchgeführt wird. d) Bei diesem Testverfahren werden pro Redoxzyklus folgende Messungen und Auswertungen an jeder Probe vorgenommen: d1) Bestimmung einer linearen Ausdehnung L 1 der Probe im oxidierten Zustand des zweiten Retikularsystems; d2) Bestimmung einer linearen Ausdehnung L 2 für einen neuen oxidierten Zustand, wobei das zweite Retikularsystem zuerst reduziert und nach mindestens einer Stunde wieder oxidiert wird; d3) Bestimmung eines spezifischen Werts einer irreversiblen Längenänderung als Verhältnis (L 1 - L 2 ) : L 1 . e) Die Zusammensetzung des Anodenmaterials wird so ausgewählt, dass die irreversible Längenänderung einen spezifischen Wert kleiner als 0.002, vorzugsweise kleiner als 0.0005, annimmt.

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Patent Citations (5)

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