[发明专利]用于电化学模块的功能化的多孔的气体传导零件

说明书

本发明涉及一种用于电化学模块(20)的多孔或者至少分段多孔的气体传导零件(10，10‘)。所述电化学模块(20)具有：至少一个电化学电池单元(21)，其具有带有至少一个电化学活性层的层结构(23)、和金属的气密性外壳(24；25)，所述气密性外壳与所述电化学电池单元(21)形成气密性工艺气体空间(26)。所述外壳(24；25)在至少一侧上延伸超过所述电化学电池单元(21)的区域，并形成开放到所述电化学电池单元的工艺气体传导空间(27；27’)，并在所述工艺气体传导空间(27；27’)的区域中具有至少一个气体通道开口(28；28’)，以用于供给和/或除去所述工艺气体。此处所述的气体传导零件(10，10‘)适于排列在工艺气体传导空间(27；27‘)内，并且它的表面被功能化以与所述工艺气体相互作用。

技术领域

本发明涉及根据权利要求1和权利要求4的一种用于排列在电化学模块中的功能化的多孔的气体传导零件和涉及根据权利要求18的一种电化学模块。

背景技术

本发明的多孔的气体传导零件被用于电化学模块，其可以用作高温燃料电池或者固体氧化物燃料电池(SOFC)，固体氧化物电解电池(SOEC；固体氧化物电解器电池)以及用作可逆的固体氧化物燃料电池(R-SOFC)等等。在基本构造中，所述电化学模块的电化学活性电池包含气密性固态电解质，其排列在透气性阳极和透气性阴极之间。所述电化学活性部件(在这里例如是阳极，电解质和阴极)经常设计成相当薄的层。结果所需的机械支撑功能可以通过所述电化学活性层之一来提供，例如通过电解质、阳极或者阴极来提供，例如其在那种情况中每个设计具有相应的厚度(在这些情况中，所述系统分别被称作电解质支撑、阳极支撑或者阴极支撑的电池)，或者通过与这些功能层分开设计的部件来提供，例如诸如陶瓷或者金属支撑基底。在后者的方案的情况中，使用分开设计的金属支撑基底，所述系统被称作金属基底支撑的电池(MSC；金属支撑的电池)。根据MSC的情况，电解质(它的电阻随着厚度下降和温度升高而降低)可以给定相对薄的设计(例如厚度是2至10μm)，MSC可以在大约600℃至800℃的相对低的运行温度运行(而例如电解质支撑的电池在一些情况中是在高至1000℃的运行温度运行的)。由于它们的特殊优点，MSC特别适于移动应用，例如诸如用于客车或者商用车辆的电源(APU-辅助动力装置)。

所述电化学活性电池通常设计成平坦的单个元件，其彼此叠置排列，与相应的(金属)外壳零件(例如互连器、框架面板、气体管线等)连接来形成堆叠体，并且是串联电接触的。在所述堆叠体的单个电池中相应的外壳零件带来了在每种情况中工艺气体彼此分开供给(在燃料电池的情况中，燃料例如氢气或者含烃燃料例如天然气或者生物气体到阳极的供给和到阴极的氧化剂(氧气，空气))以及在阳极侧和阴极侧除去所述电化学反应中形成的气体。基于单个电化学电池，工艺气体空间是在堆叠体中的电解质的任一侧上形成的，并且为了功能化所述堆叠体，本质上重要的是这些空间具有彼此可靠的气密性隔离。所述堆叠体可以体现为闭合结构，或者如EP1278259B1示例性所述的体现为开放结构，在此情况中仅仅一个工艺气体空间是以气密性方式密封的，例如在燃料电池的情况中是阳极侧工艺气体空间，在其中供给燃料和/或取出反应产物，同时氧化剂例如自由流过所述堆叠体。