陶瓷形成，但是在不背离本发明范围的情况 下也可W使用其它材料。贵金属陶瓷中的贵金属可包括例如Pt,Pd,Au,Ag和/或它们的合 金。陶瓷相可包括例如YSZ，ScSZ和Al2〇3,或其它陶瓷材料。 |；0048] 阴极导电层材料的一个例子是80wt%Pd-20wt%LSM。
[0049] 在图2所示的实施方式中，描述了本发明实施方式的方面的各个特征、部件和它 们之间的相互关系。但是，本发明不限于图2的特定实施方式，部件、特征和它们之间的相 互关系示于图2,并在本文中进行了描述。
[0050] 在本实施方式中，阳极导电层22被直接印刷在基材14上，电解质亚层26A的一部 分也是如此。阳极层24被印刷在阳极导电层22上。电解质层26的一些部分被印刷在阳 极层24上，电解质层26的一些部分被印刷在阳极导电层22和基材14上。阴极层28被印 刷在电解质层26上。阴极导电层30的一部分被印刷在阴极层28和电解质层26上。阴极 层28与阳极层24在方向32上被电解质层26的局部厚度隔开。
[0051] 阳极层24包括沿方向36延伸的阳极间隙34。阴极层28包括也沿方向36延伸的 阴极间隙38。在本实施方式中，方向36基本垂直于方向32,但是本发明不受限于此。间隙 34将阳极层24分隔为多个独立的阳极40,每个独立的阳极40用于各电化学电池12。间隙 38将阴极层分隔为相应的多个阴极42。各阳极40和在方向32上与阳极间隔开的相应的 阴极42与位于阳极和阴极之间的电解质层26的一部分联合形成电化学电池12。
[0052] 类似地，阳极导电层22和阴极导电层30分别具有将阳极导电层22和阴极导电层 30分别分隔为多个阳极导体膜48和阴极导体膜50的间隙44和46。术语"阳极导电层" 和"阳极导体膜"可互换使用，因为后者是由一层或多层前者形成的；术语"阴极导电层"和 "阴极导体膜"可互换使用，因为后者由一层或多层前者形成。
[0053] 在本实施方式中，阳极导电层22在方向32上测量的厚度约为5-15微米，但是在 不背离本发明范围的情况下可使用其它值。例如，考虑在其它实施方式中，阳极导电层的厚 度为5-50微米。在其它实施方式中，取决于特定材料和应用，可使用不同厚度。
[0054] 类似地，阳极层24在方向32上测量的厚度约为5-20微米，但是在不背离本发明 范围的情况下可使用其它值。例如，考虑在其它实施方式中，阳极层的厚度为5-40微米。在 其它实施方式中，取决于特定阳极材料和应用，可使用不同厚度。 阳化5] 本实施方式的同时包括电解质亚层26A和电解质亚层26B的电解质层26的厚度 约为5-15微米，各亚层厚度最低约为5微米，但是在不背离本发明范围的情况下可使用其 它厚度值。例如，考虑在其它实施方式中，电解质层的厚度为5-40微米。在其它实施方式 中，取决于特定材料和应用，可使用不同厚度。
[0056] 阴极层28在方向32上测量的厚度约为10-20微米，但是在不背离本发明范围的 情况下可使用其它值。例如，考虑在其它实施方式中，阴极层的厚度为10-50微米。在其它 实施方式中，取决于特定阴极材料和应用，可使用不同厚度。
[0057] 阴极导电层30在方向32上测量的厚度约为5-100微米，但是在不背离本发明范 围的情况下可使用其它值。例如，考虑在其它实施方式中，阴极导电层的厚度可小于或大于 5-100微米。在其它实施方式中，取决于特定阴极导电层材料和应用，可使用不同厚度。
[005引在各电化学电池12中，阳极导电层22传导自由电子离开阳极24,并且通过互连 16传导电子到达阴极导电层30。阴极导电层30传导电子到达阴极28。
[0059] 互连16嵌在电解质层26中，与阳极导电层22电连接，在方向32上从阳极导电层 22通过电解质亚层26A向电解质亚层26B延伸，然后在方向36上从一个电化学电池12延 伸到下一个相邻的电化学电池12,然后再在方向32上向阴极导电层30延伸，互连16与该 阴极导电层30电连接。具体而言，至少一部分的互连16嵌入电解质层26的延伸部分中， 其中电解质层26的延伸部分是在方向32上在阳极40和阴极42之外延伸并且不夹在阳极 40和阴极42之间的电解质层26的部分。
[0060] 参见图3,更详细地描述了互连16的非限制性例子的一些方面。互连16包括主 盲导体52和两个辅助盲导体，或通孔54, 56。主盲导体52夹在电解质亚层26A和电解质 亚层26B之间，由在盲端60和与盲端60相反的盲端62之间延伸的主体58形成。主盲导 体52限定了电解质层26内封闭的沿方向36取向的传导路径，即在基本平行于方向36的 方向上传导电子流。辅助盲导体54具有盲端64,辅助盲导体56具有盲端66。辅助盲导体 54和56沿方向32取向。文中所用的术语"盲"设及在导体取向方向上未延伸直通过电解 质层26的导体，即在结构内结束的"盲孔"形式，与通过结构的"通孔"相反。相反，盲端面 对电解质层26的一部分。例如，导体54的端64面对电解质亚层26B的部分68,不能"看" 穿电解质亚层26B。类似地，导体56的端66面对电解质亚层26A的部分70,不能"看"穿 电解质亚层26A。同样，主体58的端60和62分别面对部分72和74,不能"看"穿电解质 亚层26A。
[0061] 在图3所示的实施方式中，描述了本发明实施方式的方面的各个特征、部件和它 们之间的相互关系。但是，本发明不限于图3的特定实施方式，部件、特征和它们之间的相 互关系示于图3,并在本文中进行了描述。应理解，图3不是按比例绘制的；例如，为了清楚 起见，垂直方向的尺寸被放大。
[0062] 在本实施方式中，主盲导体52是通过丝网印刷方法产生的导电膜，该导体嵌在电 解质层26内，夹在电解质亚层26A和26B之间。阳极层24沿第一平面取向，阴极层28沿基 本平行于第一平面的第二平面取向，电解质层26沿基本平行于第一平面的第=平面取向， 形成主盲导体52的导电膜沿着基本平行于第一平面的方向延伸。
[0063] 在一种形式中，主盲导体52的材料可W是贵金属金属陶瓷或导电陶瓷。在其它 实施方式中，除了贵金属金属陶瓷或导电陶瓷外，还可W使用其它材料，或者用其它材料代 替贵金属金属陶瓷或导电陶瓷，例如，贵金属，如Ag,Pd,Au和/或Pt,但是在不背离本发 明范围的情况下可W使用其它材料。在不同实施方式中，可W考虑使用多种材料中的一 种或多种，包括贵金属合金，例如Ag-Pd,Ag-Au,Ag-Pt,Au-Pd,Au-Pt,Pt-Pd,Ag-Au-Pd,Ag-Au-Pt和Ag-Au-Pd-Pt,由贵金属或合金组成的金属陶瓷，Ni金属和/或Ni合金，W及惰 性陶瓷相，诸如氧化侣，或具有极低离子传导性不会产生明显的寄生电流的陶瓷相，诸如 YSZ，ScSZ,和/或导电陶瓷，例如W下所列中的至少一种：LNF化aNixFeix〇3)，LSM化曰1xSrxM n〇3)，渗杂铁酸锁，渗杂亚铭酸锭，LSCM化曰1押货1yMnA)，和/或其它渗杂亚铭酸铜，和导 电陶瓷，例如1册化曰化声61典3)，例如1^曰化〇.6尸6〇.4〇3，151化曰1^5',111〇3)，例如1曰〇.755'〇.25111〇3， 渗杂铁酸锁，渗杂亚铭酸锭，LSCM(Lai押,化1yMny〇3)，例如LaawSre.zsCrasMrvsOs和其它渗 杂亚铭酸铜。在其它实施方式中，考虑主盲导体52可由Ni金属陶瓷和/或Ni合金金属陶 瓷作为上述材料的补充或代替上述材料形成。Ni金属陶瓷和/或Ni合金金属陶瓷可具有 一个或多个陶瓷相，例如但不限于，该陶瓷相为YSZ，氧化侣，ScSZ,渗杂氧化姉和/或Ti〇2 的陶瓷相。在不同实施方式中，主盲导体52可由上文在关于互连16中所述的材料形成。
[0064] 用于主盲导体52的材料的一个例子是y(PdxPtiX)-(l-y)YSZ。其中X是0-1 (重量 比）。为了降低成本，X优选为0.5-1。为了更佳的性能和更高的系统效率，X优选为0-0.5。 因为氨在Pd中的通量更高，Y是0. 35-0. 80 (体积比），优选y是0. 4-0. 6。 W65] 用于主盲导体52的材料的另一个例子是X%Pd-y%Ni-(lOO-x-y) %YSZ，其中X =70-80,y= 5-10。
[0066] 辅助盲导体54和56可各自由与主导体52相同或不同的材料形成。在一种形式 中，在主盲导体52的加工过程中，由与主盲导体52相同的材料形成辅助盲导体54,而在与 阴极导电层30相同的工艺步骤中，由与阴极导电层30相同的材料形成辅助盲导体56。但 是，在其它实施方式中，在不背离本发明范围的情况下，主盲导体52,辅助盲导体54和辅助 盲导体56可由其它材料组合形成。
[0067] 用于辅助盲导体54和辅助盲导体56的材料可根据特定的应用改变。例如，对于一 些材料组合，在电池制备或电池测试过程中，在互连16与阳极导电层22和/或阴极导电层 30的界面处发生材料迁移，可能导致界面处的电阻增大W及燃料电池运行过程中更高的电 池衰退。材料可由阳极导电层22和/或阴极导电层30迁移到主导体52中，和/或材料由 主导体52迁移到阳极导电层22和/或阴极导电层30中，具体取决于主导体52,阳极导电 层22和阴极导电层30的组成。为了减少互连/导电层界面处的材料迁移，辅助盲导体54 和/或辅助盲导体56可由在主导体52和阳极导电层22 (阳极导电膜48)和/或阴极导电 层30(阴极导电膜）之间产生导电化学屏障层的材料形成。化学屏障可消除或降低燃料电 池制备和运行过程中的材料迁移。
[0068] 用于互连16和阳极导电层22界面处的可用于形成化学屏障的辅助导体54的材 料包括但不限于：Ni金属陶瓷，Ni-贵金属金属陶瓷，贵金属可W为Ag,Au,Pd,Pt,或它们 的合金，金属陶瓷中的陶瓷相可W为W下所列中的至少一种：YSZ(氧化错中氧化锭渗杂量 为3-5摩尔％)，ScSZ(氧化错中氧化筑渗杂量为4-6摩尔％ )，渗杂氧化姉（例如GDC或 SDC)，氧化侣，Ti〇2,或导电陶瓷，例如渗杂铁酸锁，渗杂亚铭酸锭，LaixSrx化1yMny〇3(x= 0. 15-0. 35,y= 0. 25-0. 5)，和其它渗杂亚铭酸铜。
[0069] 辅助导体54的一个例子是5〇￥%巧0口(150口1)-5〇￥%3￥52。
[0070] 辅助导体54的另一个例子是15%Pd, 19%NiO,66%NTZ，其中NTZ是73.6重量％ Ni0,20. 0%Ti02,6. 4% 3YSZ。
[0071] 用于互连16和阴极导电层30界面处的可用于形成化学屏障的辅助导体56 的材料可包括但不限于包含贵金属的贵金属金属陶瓷，所述贵金属是Ag,Au,Pd,Pt或 其合金中的至少一种，其中陶瓷相可W是W下所列中的至少一种：YSZ(氧化锭渗杂量 优选为3-5摩尔％)，ScSZ(氧化筑渗杂量优选为4-6摩尔％)，LNF化aNixFeix〇3，x= 0. 6)，LSM化曰1xSrxMrA，X=0. 1-0. 3)，渗杂亚铭酸锭（例如Y〇.sCa〇.2Cr〇3)，LSCM化曰1 xSfx化1 yMny〇3)，X=0. 15-0. 35, y=0. 5-0. 75)，和其它渗杂亚铭酸铜（例如La〇.7Ca〇.3Cr〇3)，或导 电陶瓷，例如W下所列中的至少一种：LNF化aNixFeix〇3)，LSM化曰1xSfxMrA)，Ruddlesden-Po 卵er儀酸盐，LSF(例如La〇.sS;r〇.2Fe〇3),LSCF(Xao.gSr。.4Coo.2Feo.sO3)，LSCMlXaixSfx化1yMriy〇3) ，LCM(例如Lan.sCan.zMrA)，渗杂亚铭酸锭和其它渗杂亚铭酸铜。
[0072] 辅助导体56的一个例子是5〇￥%巧0口(150口1)-5〇￥%3￥52。 阳〇7引 辅助导体56的另一个例子是15%Pd, 19%NiO, 66%NTZ，其中NTZ是73. 6重量％ Ni0,20. 0%Ti02,6. 4% 3YSZ。 阳074] 在本实施方式中，辅助导体54在方向36上的宽度76约为0. 4毫米，但是在不背 离本发明范围的情况下可使用更大或更小的宽度。类似地，辅助导体56在方向36上的宽 度78约为0. 4毫米，但是在不背离本发明范围的情况下可使用更大或更小的宽度。主导体 52在方向36上的长度限定了对于例如由于烧结孔隙，微裂缝，空桐和/或加工过程中导致 的互连16中的其它缺陷可扩散通过互连16的任何氨的最小扩散距离80。在本实施方式 中，扩散距离80为0.6毫米，但是在不背离本发明范围的情况下可使用更大或更小的宽度。 在方向32上测量的主导体52的膜厚度82约为5-15微米。互连16在方向32上的总高度 84约为10-25微米，通常相当于电解质层26的厚度。
[00巧]氨扩散通过互连16的总扩散距离包括方向32上的辅助导体54和辅助导体56的 高度，可从总高度84中减去主导体52的膜厚度得到，得到该总扩散距离约为10微米。因 此，该扩散距离主要由扩散距离80控制，例如，因为辅助导体54和56的高度仅代表总扩散 距离的一小部分。
[0076] 参见图4A和4B，分别表示互连16的连续"条带"构造的平面图和互连16的"通 孔"构造的平面图。术语"条带"表示与长度相比宽度较窄的单个长导体形式的构造。在条 带构造中，主导体的形式为沿方向86延伸的连续条带52A，长度大致在电化学电池12的方 向86上，在该实施方式中，方向86基本垂直于方向32和36。在图4A和4B中，方向32延 伸进出附图的平面，因此用圆圈中的"X"表示。术语"通孔"表示通过连接电部分的材料的 较小的导电通路。在图4B中，主导体的形式为多个通孔52B，例如各通孔在方向86上的宽 度仅仅约为0. 4毫米，但是在不背离本发明范围的情况下可使用更大或更小的宽度。
[0077] 在图4A和4B的实施方式中，描述了本发明实施方式的方面的各个特征、部件和它 们之间的相互关系。但是，本发明不限于图4A和4B的特定实施方式，部件、特征和它们之 间的相互关系示于图4A和4B，并在本文中进行了描述。
[0078] 再参见图3,并结合图4A和4B，互连16的最小扩散面积受用作限制流体扩散的扩 散流孔的主导体52的扩散面积控制。例如，出于任何原因，如果主导体52不是无孔的，流 体（例如液体和/或气体形式的氧化剂和燃料）可扩散通过互连16。运种扩散部分地受 膜厚度82控制。在"条带"构造中，扩散面积是方向86上的连续条带52A的宽度乘W膜厚 度82,而在"通孔"构造中，扩散面积是各通孔52B在方向86上的宽度乘W膜厚度82再乘 W通孔52B的数量。
[0079] 尽管可W使用仅仅在方向32上从阳极导体膜48延伸到阴极导体膜50的互连（假 设阴极导体膜50在方向36上位于阳极导体膜48之上），运种方案与本发明中使用的互连 相比会导致更高的泄漏。
[0080] 例如，参见图5,描述了互连88的非限制性例子的一些方面，其中互连88为通过 电解质层90的通孔形式，显然互连88不嵌在电解质层90中，也不夹在电解质层90的亚层 之间，并且不包括任何盲导体。互连88将电力从阳极导体92传递到阴极导体94。为了比 较，假设互连88在方向32上的长度96 (相当于电解质层90的厚度）为10-15微米，例如， 类似于互连16,假设互连88在方向36上的宽度（例如电解质96中印刷了互连88的开口 狭缝的宽度）是适用于目前工业技术的方向36上的最小可印刷通孔尺寸98,约为0. 25毫 米。互连88在方向86上的长度假设为0.4mm。因此，对于互连88, 一个通孔的扩散流面积 约为0. 25mmX0. 4mm，等于0. 1mm2。限制尺寸为最小0. 25mm丝网印刷通孔尺寸