Anode-supported sofc with cermet electrolyte

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H - Electricity

01

M

H01M 8/00 (2006.01) H01M 4/00 (2006.01) H01M 4/86 (2006.01) H01M 4/88 (2006.01) H01M 8/08 (2006.01) H01M 8/10 (2006.01)

Patent

CA 2548228

Novel solid oxide fuel cell (SOFC) article and method of manufacture with improved properties at lower costs. The structural features and methods involve fabricating an anode (i.e., fuel electrode); applying a cermet electrolyte, which includes a mixture of ceramic and electrochemically active substances, and applying a cathodic layer. The cermet electrolyte containing a small amount of transition metal reduces the thermal expansion mismatch with the anode, and allows for a graded structure of the electrochemically active substances across the anode/electrolyte structure. Under operating conditions, a dense electrolyte and metal oxide sub-layer exist on the oxidized side (cathode side); while the other side of the electrolyte (reducing side) is made of a porous sub-layer containing transition metal. The tailoring of the amounts of metal present in the anode and the cermet electrolyte allows for greater power output and enhanced electrochemical performance, while maintaining the structural integrity and reliability of the SOFC.

L'invention concerne un nouvel article du type pile à combustible à oxyde solide et un procédé de fabrication à propriétés améliorées et moins cher. Les caractéristiques structurelles et les procédés de l'invention impliquent la fabrication d'une anode (c'est-à-dire une électrode de combustible); l'application d'un électrolyte à base de cermet, se composant d'un mélange de céramique et de substances actives au plan électrochimique et l'application d'une couche cathodique. L'électrolyte à base de cermet, qui contient une petite quantité de métal de transition, réduit l'écart d'expansion thermique avec l'anode, et permet l'obtention d'une structure étagée des substances actives au plan électrochimique dans la structure de l'anode/électrolyte. Dans des conditions de fonctionnement, une sous-couche d'électrolyte dense et d'oxyde de métal est prévue du côté oxydé (côté cathode) alors que l'autre côté de l'électrolyte (côté de réduction) est constitué d'une sous-couche poreuse contenant un métal de transition. L'adaptation des quantités de métal présentes dans l'anode et le cermet à base d'électrolyte permet l'obtention d'une puissance de sortie et de performances électrochimiques supérieures et le maintien simultané de l'intégrité structurelle et de la fiabilité d'une pile à combustible à oxyde solide.

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