36之间提供了与电化学装置/SOFC相关联的流体屏障。电化学装置/SOFC还可包括沉积到电解质28上以形成第二电极的第二电极材料，以及与第二电极流体接触的第二电极互连部。
[0030]根据优选实施例，第一电极包括，但不局限于阳极镍和氧化钇-稳定的氧化锆金属陶瓷。阳极材料还可选自掺杂的氧化铈，包括钆和钐掺杂的二氧化铈；基于镧的钙钛矿氧化物；稳定的氧化锆；镍或钴；钛酸锶和掺杂的钛酸锶；以及它们的混合物。可认识到，备选地，可首先将阴极沉积到互连材料上，以涂覆在致密且多孔的互连表面的界面连结部上面。接着，电解质将随后沉积，之后是阳极。
[0031]根据一个方面，热喷雾技术用于施加电极，优选阳极和随后的电解质。如本文中使用的“热喷雾技术”将意味着涂覆工艺，其中，将熔化或加热的材料喷雾到表面上。原料，即，涂层前体通过电技术或通过化学手段加热。电技术可为而不限于基于等离子体或电弧的。热喷雾技术大体上采用某些种类的燃烧火焰或等离子体。涂层材料通常以粉末形式供给到喷雾机构中，加热至熔化或半熔化状态，并且朝着衬底以颗粒例如微米大小的颗粒的形式加速。在一些优选实施例中，热喷雾技术在大气压或非常接近大气压下执行。此外，在一些实施例中，该技术在(多种)材料施加于衬底表面期间在足以熔化涂层成分或其前体的温度下执行。通常，热喷雾技术是高速燃料技术或等离子体喷雾技术。等离子体喷雾技术的示例包括真空等离子体喷雾沉积(VPS)、无线电频率等离子体、等离子体传送电弧以及空气或大气压等离子体喷雾(APS)。APS技术在一些实施例中是优选的。高速燃料技术的示例包括高速氧化燃料(HVOF)、高速空气燃料(HVAF)和高速液体燃料(HVLF)。
[0032]在一些优选的实施例中，使用了悬浮喷雾技术。在喷射到喷枪的射流中之前，用于此类技术的涂层原料扩散在液体悬浮物中。蒸馏水或去离子水、醇如乙醇、或水-醇混合物通常用作溶剂。悬浮技术可提供相当大的优点，如，但不局限于更容易搬运和供给非常小的原料颗粒，例如具有大约100纳米至大约10微米范围中的平均尺寸的颗粒。
[0033]在其它实施例中，阳极和电解质涂层的沉积可使用真空等离子体喷雾、化学气相沉积工艺和溅射来实现。在又一些其它实施例中，阳极和电解质可使用更传统的陶瓷沉积技术来沉积，如带式浇铸、丝印和利用浆料、膏剂或溶胶-凝胶配方的旋涂。
[0034]可采用许多方法来制造带有互连连结部30的金属互连部和沉积衬底。在固态共同-烧结之后的粉末冶金技术可提供致密的金属部分，其与多孔部分侧向接触。焊接技术，如激光焊接、钨极惰性气体(TIG)焊接和金属惰性气体(MIG)焊接可用于将多孔金属泡沫连结于致密的金属片，假定金属公差被严密控制，用于中断侧向接触。优选实施例使用了冶金熔化渗滤技术，以使多孔金属致密和包绕多孔金属。熔化渗滤采用了具有比多孔金属更低的熔化温度的材料，以优选使用毛细作用力和重力方向力填充期望区域中的孔隙。在熔化期间，材料的扩散迅速地升高了凝固的熔化温度，从而产生本文中所述的界面多孔且致密的区域。本领域技术人员可认识与多孔金属衬底相关的低熔化温度的金属合金。
[0035]本领域技术人员将认识存在各种传导金属，其可用于高温电化学装置，如固体氧化物燃料电池。典型的设计使用了在代表性的温度和压力操作条件下缓慢氧化并且抗腐蚀的金属。此类材料可包括，但不局限于含铬合金、含镍合金、铁铬(FeCr)、镍铬(NiCr)或它们的组合，包括铁素体不锈钢。在一些实施例中，多孔金属可由镍和铁素体不锈钢，如300或400系列不锈钢制成。根据优选实施例，多孔金属包括镍。
[0036]虽然已经就各种特定的实施例描述了本发明，但是本领域技术人员将认识可利用在权利要求的精神和范围内的修改来实践本发明。
【主权项】
1.一种电化学装置的歧管和互连结构(20)，包括: 歧管(21)，其包括致密且气密性的平坦表面(24)，其对于与对应的电化学装置相关联的燃料气体是不可渗透的； 多孔材料(22)，其包括可渗透的平坦表面(23)，其与所述致密且气密性的平坦表面(24)侧向接触，以形成第一电极互连部，其中在所述致密且气密性的平坦表面(24)和所述可渗透的平坦表面(23)之间的互连连结部(30)包括暴露的平坦表面(38)，其基本上是平的，并且没有不连续性、转角和接缝，并且进一步，其中所述致密且气密性的平坦表面(24)、所述可渗透的平坦表面(23)和所述暴露的平坦表面(38)位于单个平面中，其对于所述致密且气密性的平坦表面(24)、所述可渗透的平坦表面(23)和所述暴露的平坦表面(38)是公共的；以及 电极材料(26)，其沉积到所述互连连结部(30)的暴露的平坦表面(38)、所述可渗透的平坦表面(23)和所述致密且气密性的平坦表面(24)上，并且完全覆盖它们。2.根据权利要求1所述的电化学装置的歧管和互连结构(20)，其特征在于，所述可渗透性表面(23)中的最大多孔性开口尺寸在直径上小于200微米。3.根据权利要求1所述的电化学装置的歧管和互连结构(20)，其特征在于，所述可渗透性表面(23)中的最大多孔性开口尺寸在直径上小于50微米。4.根据权利要求1所述的电化学装置的歧管和互连结构(20)，其特征在于，还包括电解质(28)，其沉积到所述电极材料(26)上，其中所述电解质(28)基本上密封了所述第一电极材料(26)，并且在氧化剂和所述燃料气体之间提供了流体屏障。5.根据权利要求1所述的电化学装置的歧管和互连结构(20)，其特征在于，所述致密且气密性的平坦表面(24)包括在氧化剂和所述燃料之间的密封。6.根据权利要求1所述的电化学装置的歧管和互连结构(20)，其特征在于，所述电极材料包括粉末原料，其热喷雾沉积到所述互连连结部(30)的暴露的平坦表面(38)、所述可渗透的平坦表面(23)，以及所述致密且气密性的平坦表面(24)上，并且完全覆盖它们，以形成阳极/致密的支承界面。7.根据权利要求6所述的电化学装置的歧管和互连结构(20)，其特征在于，平均最大电极粉末原料粒度在直径上等于或大于lOOnm，并且在直径上等于或小于50um。8.根据权利要求1所述的电化学装置的歧管和互连结构(20)，其特征在于，所述歧管(21)是连续的，并且完全包绕所述多孔材料(22)，使得在所述歧管(21)和所述多孔材料(22)之间只存在单个互连连结部(30)。9.根据权利要求1所述的电化学装置的歧管和互连结构(20)，其特征在于，所述电化学装置包括固体氧化物燃料电池。10.根据权利要求1所述的电化学装置的歧管和互连结构(20)，其特征在于，所述歧管(21)是连续的，并且完全包绕所述多孔材料(22)，使得在所述歧管(21)和所述多孔材料(22)之间存在多个互连连结部(30)，并且进一步，其中所述多个互连连结部(30)位于单个平面中，其对于所述多个互连连结部(30)是公共的。
【专利摘要】一种固体氧化物燃料电池(SOFC)的歧管和互连结构包括歧管，其具有致密且气密性的平坦表面，其对于供对应的SOFC使用的燃料气体是不可渗透的。多孔材料包括可渗透的平坦表面，其与歧管的平坦表面侧向接触，以形成电极互连部。在致密且气密性的平坦表面和可渗透的平坦表面之间的连结部的暴露的表面基本上是平的，并且没有不连续性、转角和接缝。致密且气密性的平坦表面、可渗透的平坦表面和连结部的暴露表面位于单个公共平面中，其适合于电极和电解质层的热沉积。
【IPC分类】H01M8/12, H01M8/04
【公开号】CN105047960
【申请号】CN201510150828
【发明人】T.M.斯特里克, J.科斯特, M.J.阿林格尔, S.W.冈特
【申请人】通用电气公司
【公开日】2015年11月11日
【申请日】2015年4月1日
【公告号】EP2928000A1