H - Electricity – 01 – M
Patent
H - Electricity
01
M
H01M 8/10 (2006.01) H01M 8/24 (2006.01)
Patent
CA 2538224
The present invention provides a method for conveniently manufacturing a solid oxide fuel cell (SOFC) at a cost that is less than five-hundred dollars per kilowatt of electricity. The method comprises forming an electrode layer and depositing an electrolyte material on the surface of the electrode. The formed structure is an electrode-electrolyte bi-layer. A second electrode is deposited onto this bi-layer to form a multilayer fuel cell structure comprising an electrolyte positioned between two electrodes. This multilayer structure is then heated and fired in a single thermal cycle to remove any binder materials and sinter, respectively, the fuel cell. This thermal cycle can be performed in a furnace having one or more chambers. The chamber(s) preferably contains a variable or multiple frequency microwave source for heating the cell and removing binder materials in the electrolyte and electrode structures. The chamber(s) also preferably include a convection and/or radiation source for sintering the fuel cell. In addition, the method of the invention harmonizes and minimizes the deviation among the thermophysical properties of the electrolyte and electrode structures. This harmonization reduces and minimizes the temperature gradient within the cell such that the structure can be uniformly heated and fired during the thermal cycle. The multilayer structure is also unlikely to distort and fracture by minimizing the temperature gradient in the cell. An SOFC can also be manufactured by the present method in an order of magnitude less time than standard processes.
L'invention concerne un procédé permettant de fabriquer de manière pratique une pile à combustible à oxyde solide (SOFC) à un coût inférieur à 500$ par kilowatt d'électricité. Le procédé consiste à former une couche d'électrode et à déposer un matériau d'électrolyte sur la surface de l'électrode. La structure formée est une bi-couche électrode-électrolyte. Une seconde électrode est déposée sur cette bi-couche, de manière à former une structure de pile à combustible multicouche comprenant un électrolyte positionné entre deux électrodes. Cette structure multicouche est ensuite chauffée et brûlée au cours d'un cycle thermique unique, afin d'éliminer des matériaux liants quelconques et l'aggloméré, respectivement, la pile à combustible. Ce cycle thermique peut être effectué dans un four comprenant au moins une chambre. Celle-ci comprend, de préférence, une source de micro-ondes à fréquence variable ou multiple, aux fins de chauffage de la pile et d'élimination des matériaux liants dans les structures d'électrolyte et d'électrodes. La chambre comprend également, de préférence, une source de convection et/ou rayonnement permettant de fritter la pile à combustible. De plus, le procédé selon l'invention permet d'harmoniser et de minimiser la déviation parmi les propriétés thermophysiques des structures d'électrolyte et d'électrodes. Cette harmonisation réduit et minimise le gradient de température dans la pile de manière que la structure puisse être chauffée et brûlée de façon uniforme pendant le cycle thermique. La structure multicouche présente également peu de risque de distorsion et de fracture, du fait que le gradient de température dans la pile est minimisé. Une pile SOFC peut également être fabriquée selon le procédé susmentionné plus rapidement par rapport à un procédé normalisé.
Gopalan Srikanth
Orbeck Gary
Pal Uday B.
Seccombe Donald A. Jr.
Btu International Inc.
Ridout & Maybee Llp
Trustees Of Boston University
LandOfFree
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