Claims (48)
1. Способ осаждения слоя материала на металлическую соединительную деталь или подложку (1) для топливных элементов или электролитических ячеек, включающий следующие стадии:1. A method for depositing a layer of material on a metal connecting piece or substrate (1) for fuel cells or electrolytic cells, comprising the following steps:
подготовка по меньшей мере одной поверхности металлической соединительной детали или подложки (1);preparation of at least one surface of the metal fitting or substrate (1);
подготовка цифрового устройства для краскоструйной печати;preparing a digital device for inkjet printing;
подготовка по меньшей мере одного цифрового изображения для печати на указанной металлической соединительной детали или подложке (1);preparing at least one digital image for printing on said metal fitting or substrate (1);
печать с применением указанного цифрового устройства по меньшей мере одного указанного изображения по меньшей мере на одной указанной поверхности (1a, 1b) указанной металлической соединительной детали (1) посредством нанесения на такую поверхность (1a, 1b) по меньшей мере одного слоя краски с основой из керамического и/или металлического материала;printing with said digital device of at least one said image on at least one said surface (1a, 1b) of said metal connecting part (1) by applying at least one layer of ink to said surface (1a, 1b) with a base of ceramic and/or metallic material;
испарение растворителя краски, нанесенной в течение стадии печати, или выдерживание до испарения такого растворителя;evaporating the solvent of the ink applied during the printing step or allowing such a solvent to evaporate;
нагревание указанной печатной металлической соединительной детали (1) таким образом, чтобы удалять органический компонент краски и обеспечивать адгезию слоя материала на металлической подложке;heating the specified printed metal connecting part (1) so as to remove the organic component of the paint and ensure adhesion of the layer of material on the metal substrate;
причем указанная соединительная деталь (1) содержит первую сторону, или первую поверхность (1a), или анод для вступления в контакт в процессе эксплуатации в соответствующей промежуточной области (1d1) с топливом и вторую сторону или вторую поверхность (1b, 1e1) для вступления в контакт в процессе эксплуатации с воздухом, причем указанная соединительная деталь (1) также содержит промежуточную область (1d1, 1d2) и краевую область (1e1, 1e2), расположенную вокруг указанной промежуточной области (1d1, 1d2), при этом краевая область (1e1, 1e2) содержит краевые зоны (1f), в которых определены сквозные щели или отверстия (4), и при этом зона указанной первой стороны (1a), которая принадлежит к промежуточной области (1d1), содержит контактную область (2), в которой в процессе эксплуатации топливный элемент расположен на стороне, открытой для топлива, причем такая контактная область (2) выполняет функцию электрического соединения топливного электрода и соединительной детали (1) и сбора тока, производимого посредством реакции окисления топлива в соответствующем элементе; иmoreover, the specified connecting part (1) contains the first side, or the first surface (1a), or the anode to come into contact during operation in the corresponding intermediate region (1d1) with fuel and the second side or the second surface (1b, 1e1) to enter into contact during operation with air, and the specified connecting part (1) also contains an intermediate area (1d1, 1d2) and an edge area (1e1, 1e2) located around the specified intermediate area (1d1, 1d2), while the edge area (1e1, 1e2) contains edge zones (1f) in which through slots or holes (4) are defined, while the zone of said first side (1a), which belongs to the intermediate region (1d1), contains a contact region (2), in which in during operation, the fuel cell is located on the side open to the fuel, and such a contact area (2) performs the function of electrically connecting the fuel electrode and the connecting part (1) and collecting current, etc. produced by the oxidation reaction of the fuel in the corresponding element; and
при этом указанную стадию печати проводят посредством нанесения стеклокерамического или огнеупорного изоляционного слоя по периметру (2a) указанной контактной области (2) и после этого поверх указанного стеклокерамического или огнеупорного изоляционного слоя наносят шнур или слой герметизирующего материала (8).wherein said printing step is carried out by applying a glass-ceramic or refractory insulating layer around the perimeter (2a) of said contact area (2) and then a cord or a layer of sealing material (8) is applied over said glass-ceramic or refractory insulating layer.
2. Способ по п. 1, в котором указанную стадию нагревания проводят при температуре, составляющей от 600 до 1000°C, и предпочтительно при 950°C.2. The method according to claim 1, wherein said heating step is carried out at a temperature of 600 to 1000°C, and preferably at 950°C.
3. Способ по любому предшествующему пункту, в котором в течение указанной стадии печати по меньшей мере одно первое изображение печатается на указанной первой поверхности (1a) указанной металлической соединительной детали (1), и по меньшей мере одно второе изображение печатается на указанной второй поверхности (1b) указанной металлической соединительной детали.3. The method according to any preceding claim, wherein during said printing step at least one first image is printed on said first surface (1a) of said metal fitting (1) and at least one second image is printed on said second surface ( 1b) of said metal fitting.
4. Способ по любому предшествующему пункту, в котором в течение указанной стадии печати указанную контактную область (2) полностью или частично покрывает керамический или металлический слой, который имеет электропроводные свойства.4. Method according to any one of the preceding claims, wherein during said printing step said contact area (2) completely or partially covers a ceramic or metallic layer which has electrically conductive properties.
5. Способ осаждения слоя материала на металлическую соединительную деталь или подложку (1) для топливных элементов или электролитических ячеек, включающий следующие стадии:5. A method for depositing a layer of material on a metal connecting piece or substrate (1) for fuel cells or electrolytic cells, comprising the following steps:
подготовка по меньшей мере одной поверхности металлической соединительной детали или подложки (1);preparation of at least one surface of the metal fitting or substrate (1);
подготовка цифрового устройства для краскоструйной печати;preparing a digital device for inkjet printing;
подготовка по меньшей мере одного цифрового изображения для печати на указанной металлической соединительной детали или подложке (1);preparing at least one digital image for printing on said metal fitting or substrate (1);
печать с применением указанного цифрового устройства по меньшей мере одного указанного изображения по меньшей мере на одной указанной поверхности (1a, 1b) указанной металлической соединительной детали (1) посредством нанесения на такую поверхность (1a, 1b) по меньшей мере одного слоя краски с основой из керамического и/или металлического материала;printing with said digital device of at least one said image on at least one said surface (1a, 1b) of said metal connecting part (1) by applying at least one layer of ink to said surface (1a, 1b) with a base of ceramic and/or metallic material;
испарение растворителя краски, нанесенной в течение стадии печати, или выдерживание до испарения такого растворителя;evaporating the solvent of the ink applied during the printing step or allowing such a solvent to evaporate;
нагревание указанной печатной металлической соединительной детали (1) таким образом, чтобы удалять органический компонент краски и обеспечивать адгезию слоя материала на металлической подложке;heating the specified printed metal connecting part (1) so as to remove the organic component of the paint and ensure adhesion of the layer of material on the metal substrate;
причем указанная соединительная деталь (1) содержит первую сторону, или первую поверхность (1a), или анод для вступления в контакт в процессе эксплуатации в соответствующей промежуточной области (1d1) с топливом и вторую сторону или вторую поверхность (1b, 1e1) для вступления в контакт в процессе эксплуатации с воздухом, причем указанная соединительная деталь (1) также содержит промежуточную область (1d1, 1d2) и краевую область (1e1, 1e2), расположенную вокруг указанной промежуточной области (1d1, 1d2), при этом краевая область (1e1, 1e2) содержит краевые зоны (1f), в которых определены сквозные щели или отверстия (4), и при этом зона указанной первой стороны (1a), которая принадлежит к промежуточной области (1d1), содержит контактную область (2), в которой в процессе эксплуатации топливный элемент расположен на стороне, открытой для топлива, причем такая контактная область (2) выполняет функцию электрического соединения топливного электрода и соединительной детали (1) и сбора тока, производимого посредством реакции окисления топлива в соответствующем элементе; иmoreover, the specified connecting part (1) contains the first side, or the first surface (1a), or the anode to come into contact during operation in the corresponding intermediate region (1d1) with fuel and the second side or the second surface (1b, 1e1) to enter into contact during operation with air, and the specified connecting part (1) also contains an intermediate area (1d1, 1d2) and an edge area (1e1, 1e2) located around the specified intermediate area (1d1, 1d2), while the edge area (1e1, 1e2) contains edge zones (1f) in which through slots or holes (4) are defined, while the zone of said first side (1a), which belongs to the intermediate region (1d1), contains a contact region (2), in which in during operation, the fuel cell is located on the side open to the fuel, and such a contact area (2) performs the function of electrically connecting the fuel electrode and the connecting part (1) and collecting current, etc. produced by the oxidation reaction of the fuel in the corresponding element; and
при этом в течение указанной стадии стеклокерамический или огнеупорный изоляционный слой наносят по периметру или на кольцевую зону (4) для ограничения каждого отверстия (4) и между одной соединительной деталью и следующей деталью и после этого поверх указанного стеклокерамического или огнеупорного изоляционного слоя наносят шнур или слой герметизирующего материала (9).while during this stage, a glass-ceramic or refractory insulating layer is applied around the perimeter or on the annular zone (4) to limit each hole (4) and between one connecting part and the next part, and then a cord or layer is applied over said glass-ceramic or refractory insulating layer sealing material (9).
6. Способ осаждения слоя материала на металлическую соединительную деталь или подложку (1) для топливных элементов или электролитических ячеек, включающий следующие стадии:6. A method for depositing a layer of material on a metal connecting piece or substrate (1) for fuel cells or electrolytic cells, comprising the following steps:
подготовка по меньшей мере одной поверхности металлической соединительной детали или подложки (1);preparation of at least one surface of the metal fitting or substrate (1);
подготовка цифрового устройства для краскоструйной печати;preparing a digital device for inkjet printing;
подготовка по меньшей мере одного цифрового изображения для печати на указанной металлической соединительной детали или подложке (1);preparing at least one digital image for printing on said metal fitting or substrate (1);
печать с применением указанного цифрового устройства по меньшей мере одного указанного изображения по меньшей мере на одной указанной поверхности (1a, 1b) указанной металлической соединительной детали (1) посредством нанесения на такую поверхность (1a, 1b) по меньшей мере одного слоя краски с основой из керамического и/или металлического материала;printing with said digital device of at least one said image on at least one said surface (1a, 1b) of said metal connecting part (1) by applying at least one layer of ink to said surface (1a, 1b) with a base of ceramic and/or metallic material;
испарение растворителя краски, нанесенной в течение стадии печати, или выдерживание до испарения такого растворителя;evaporating the solvent of the ink applied during the printing step or allowing such a solvent to evaporate;
нагревание указанной печатной металлической соединительной детали (1) таким образом, чтобы удалять органический компонент краски и обеспечивать адгезию слоя материала на металлической подложке;heating the specified printed metal connecting part (1) so as to remove the organic component of the paint and ensure adhesion of the layer of material on the metal substrate;
причем указанная соединительная деталь (1) содержит первую сторону, или первую поверхность (1a), или анод для вступления в контакт в процессе эксплуатации в соответствующей промежуточной области (1d1) с топливом и вторую сторону или вторую поверхность (1b, 1e1) для вступления в контакт в процессе эксплуатации с воздухом, причем указанная соединительная деталь (1) также содержит промежуточную область (1d1, 1d2) и краевую область (1e1, 1e2), расположенную вокруг указанной промежуточной области (1d1, 1d2), при этом краевая область (1e1, 1e2) содержит краевые зоны (1f), в которых определены сквозные щели или отверстия (4), и при этом зона указанной первой стороны (1a), которая принадлежит к промежуточной области (1d1), содержит контактную область (2), в которой в процессе эксплуатации топливный элемент расположен на стороне, открытой для топлива, причем такая контактная область (2) выполняет функцию электрического соединения топливного электрода и соединительной детали (1) и сбора тока, производимого посредством реакции окисления топлива в соответствующем элементе; иmoreover, the specified connecting part (1) contains the first side, or the first surface (1a), or the anode to come into contact during operation in the corresponding intermediate region (1d1) with fuel and the second side or the second surface (1b, 1e1) to enter into contact during operation with air, and the specified connecting part (1) also contains an intermediate area (1d1, 1d2) and an edge area (1e1, 1e2) located around the specified intermediate area (1d1, 1d2), while the edge area (1e1, 1e2) contains edge zones (1f) in which through slots or holes (4) are defined, while the zone of said first side (1a), which belongs to the intermediate region (1d1), contains a contact region (2), in which in during operation, the fuel cell is located on the side open to the fuel, and such a contact area (2) performs the function of electrically connecting the fuel electrode and the connecting part (1) and collecting current, etc. produced by the oxidation reaction of the fuel in the corresponding element; and
при этом в отношении зоны второй стороны (1b) соединительной детали (1), принадлежащей к промежуточной области (1d2), предусмотрена каналообразная или гофрированная конструкция (5) для распределения воздуха на поверхности электрода, причем указанная каналообразная или гофрированная конструкция (5) состоит из гребней (7), которые вступают в контакт с воздушным электродом и чередуются с каналами (6), которые служат для распределения воздуха между соединительной деталью (1) и электродом, и при этом в течение указанной стадии печати на указанной каналообразной или гофрированной конструкции (5) осуществляют печать и покрывают ее полностью или покрывают только на гребнях (7) слоем краски (10, 10a), имеющей электропроводные и противокоррозионные свойства.at the same time, in relation to the zone of the second side (1b) of the connecting part (1) belonging to the intermediate region (1d2), a channel-like or corrugated structure (5) is provided for distributing air on the surface of the electrode, and the specified channel-shaped or corrugated structure (5) consists of ridges (7) that come into contact with the air electrode and alternate with channels (6) that serve to distribute air between the connecting piece (1) and the electrode, and at the same time during the specified printing stage on the specified channel-like or corrugated structure (5 ) are printed and covered completely or covered only on the ridges (7) with a layer of ink (10, 10a) having electrically conductive and anticorrosive properties.
7. Способ по любому из предшествующих пунктов, в котором по меньшей мере один указанный слой краски содержит слой керамического материала, имеющего электропроводные и противокоррозионные защитные свойства, причем такой керамический материал состоит из оксида типа шпинели с общей формулой A1+xB2-xO4, где каждый элемент из A и В может представлять собой один или несколько элементов из группы переходных металлов, таких как Mn, Ti, Fe, Cr, Co, Cu, Ni, Nb.7. A method according to any one of the preceding claims, wherein at least one said paint layer comprises a layer of a ceramic material having electrically conductive and anti-corrosive protective properties, such ceramic material consisting of a spinel-type oxide with the general formula A 1+x B 2-x O 4 where each element of A and B may be one or more elements from the group of transition metals such as Mn, Ti, Fe, Cr, Co, Cu, Ni, Nb.
8. Способ по любому из предшествующих пунктов, в котором по меньшей мере один указанный слой краски содержит слой керамического материала, имеющего электропроводные и противокоррозионные защитные свойства, причем такой керамический материал состоит из оксида типа перовскита с общей формулой АВМО3, где A представляет собой элемент, принадлежащий к группе редкоземельных элементов, который может быть полностью или частично замещен элементом В, принадлежащим к группе щелочноземельных металлов, и M представляет собой переходный металл.8. A method according to any one of the preceding claims, wherein at least one said paint layer comprises a layer of a ceramic material having electrically conductive and anti-corrosion protective properties, such ceramic material being composed of a perovskite-type oxide with the general formula ABMO 3 , where A is the element , belonging to the group of rare earth elements, which can be completely or partially replaced by element B, belonging to the group of alkaline earth metals, and M is a transition metal.
9. Способ по любому из предшествующих пунктов, в котором по меньшей мере один указанный слой краски содержит слой керамического материала, имеющего электропроводные и противокоррозионные защитные свойства, причем такой керамический материал составляют соли или другие предшественники, которые в результате реакции при высокой температуре образуют оксид типа перовскита или оксид типа шпинели, имеющий электропроводные и противокоррозионные защитные свойства, и при этом такой слой предпочтительно составляют соли меди, кобальта, марганца, железа, никеля, титана, лантана, стронция, кальция, бария, магния.9. A method according to any one of the preceding claims, wherein at least one said paint layer comprises a layer of ceramic material having electrically conductive and anti-corrosion protective properties, said ceramic material being salts or other precursors which upon reaction at high temperature form an oxide of the type perovskite or a spinel-type oxide having electrical conductive and anti-corrosion protective properties, and this layer is preferably salts of copper, cobalt, manganese, iron, nickel, titanium, lanthanum, strontium, calcium, barium, magnesium.
10. Способ по любому из предшествующих пунктов, в котором по меньшей мере один указанный слой краски содержит слой керамического материала, имеющего электропроводные и противокоррозионные защитные свойства, причем такой керамический материал составляют металлы, которые в результате реакции при высокой температуре образуют оксид типа шпинели, имеющий воздушные электропроводные или противокоррозионные защитные свойства, и при этом такой слой предпочтительно составляют медь, кобальт, марганец, железо, никель, титан.10. A method according to any one of the preceding claims, wherein at least one said paint layer comprises a layer of ceramic material having electrically conductive and anti-corrosion protective properties, said ceramic material being metals which upon reaction at high temperature form a spinel type oxide having air conductive or anti-corrosion protective properties, and while such a layer is preferably copper, cobalt, manganese, iron, nickel, titanium.
11. Способ по любому из предшествующих пунктов, в котором по меньшей мере один указанный слой краски содержит слой керамического материала, имеющего электропроводные и противокоррозионные защитные свойства, причем такой керамический материал составляют соли или другие предшественники, которые в результате реакции со сталью соединительной детали при высокой температуре образуют оксиды, имеющие электропроводные или противокоррозионные защитные свойства, и при этом такой слой предпочтительно составляют соли или оксиды лантана, стронция, церия, иттрия, ниобия, кобальта, меди, марганца, титана, фосфора, цинка.11. A method according to any one of the preceding claims, wherein at least one said coat of paint comprises a layer of ceramic material having electrically conductive and anti-corrosion protective properties, said ceramic material being salts or other precursors which, as a result of reaction with the steel of the fitting at high temperature form oxides having electrically conductive or anticorrosive protective properties, and this layer is preferably salts or oxides of lanthanum, strontium, cerium, yttrium, niobium, cobalt, copper, manganese, titanium, phosphorus, zinc.
12 Способ по любому из предшествующих пунктов, в котором указанное покрытие, имеющее электропроводные и противокоррозионные защитные свойства, составляют по меньшей мере два слоя, образованные в результате комбинации по пп. 7-11, причем такой слой предпочтительно составляют слой оксида типа шпинели и слой оксида типа перовскита.12 The method according to any one of the preceding paragraphs, in which the specified coating having electrically conductive and anti-corrosion protective properties, make up at least two layers formed as a result of the combination according to paragraphs. 7-11, such layer being preferably a spinel type oxide layer and a perovskite type oxide layer.
13. Способ по любому из предшествующих пунктов, в котором по меньшей мере один указанный слой краски содержит огнеупорный керамический материал, имеющий электроизоляционные и противокоррозионные защитные свойства, причем такой керамический материал выбран из группы, которую составляют оксид алюминия, оксид кремния, оксид циркония, оксид фосфора или их смеси.13. A method according to any one of the preceding claims, wherein at least one said layer of paint comprises a refractory ceramic material having electrical insulating and anti-corrosion protective properties, wherein such ceramic material is selected from the group consisting of alumina, silicon oxide, zirconium oxide, oxide phosphorus or mixtures thereof.
14. Способ по любому из предшествующих пунктов, в котором по меньшей мере один указанный слой краски содержит композиционный материал, имеющий электроизоляционные и противокоррозионные защитные свойства, причем такой керамический материал составляют смесь электроизоляционных оксидов по п. 13 и стеклянная или стеклокерамическая фаза.14. A method according to any one of the preceding claims, wherein at least one said paint layer comprises a composite material having electrical insulating and anticorrosive protective properties, such ceramic material being a mixture of electrical insulating oxides according to claim 13 and a glass or glass-ceramic phase.
15. Способ по любому из предшествующих пунктов, в котором по меньшей мере в одном указанном слое краски присутствует предшественник, который после термической обработки превращается в изоляционный металлический оксид, имеющий противокоррозионные защитные свойства, препятствующие диффузии элементов, причем такой предшественник предпочтительно состоит из алюминия, который после термической обработки превращается в оксид алюминия.15. A method according to any one of the preceding claims, wherein at least one said paint layer contains a precursor which, after heat treatment, is converted into an insulating metal oxide having anti-diffusion protection anti-corrosion properties, such precursor preferably consisting of aluminum, which after heat treatment, it turns into aluminum oxide.
16. Способ по любому из предшествующих пунктов, в котором по меньшей мере один указанный слой краски содержит стеклянный или стеклокерамический материал, имеющий электроизоляционные и противокоррозионные защитные свойства, причем такой стеклянный или стеклокерамический материал составляют предпочтительно, но не исключительно элементы группы, которую составляют барий, кремний, бор, магний, алюминий кальций, стронций, фосфор, иттрий, лантан, церий.16. A method according to any one of the preceding claims, wherein at least one said layer of paint comprises a glass or glass-ceramic material having electrical insulating and anti-corrosion protective properties, such glass or glass-ceramic material being preferably, but not exclusively, members of the group consisting of barium, silicon, boron, magnesium, aluminum calcium, strontium, phosphorus, yttrium, lanthanum, cerium.
17. Способ по любому из предшествующих пунктов, в котором указанное покрытие, имеющее электроизоляционные и противокоррозионные защитные свойства, составляют по меньшей мере два слоя, образованные в результате комбинации по пп. 13-16, причем такой двойной слой составляют предпочтительно, но не исключительно слой оксида алюминия или оксида циркония или слой стеклокерамического материала.17. The method according to any of the preceding paragraphs, in which the specified coating having electrical insulating and anti-corrosion protective properties, make up at least two layers formed as a result of the combination according to paragraphs. 13-16, and such a double layer is preferably, but not exclusively, a layer of aluminum oxide or zirconium oxide or a layer of glass-ceramic material.
18. Способ по любому из предшествующих пунктов, включающий стадию осуществления термической обработки указанной металлической соединительной детали в целях упрощения затвердевания на ней слоя материала.18. A method according to any one of the preceding claims, comprising the step of heat treating said metal fitting to facilitate solidification of a layer of material thereon.
19. Способ по любому из предшествующих пунктов, в котором на электропроводном керамическом материале осуществляют печать посредством краскоструйной печати на контактной области между металлом и воздушным электродом.19. A method according to any one of the preceding claims, wherein the electrically conductive ceramic material is printed by inkjet printing on a contact area between the metal and the air electrode.
20. Способ по любому из предшествующих пунктов, в котором на электропроводном керамическом материале осуществляют печать посредством краскоструйной печати на контактной области между металлом и топливным электродом.20. A method according to any one of the preceding claims, wherein the electrically conductive ceramic material is printed by inkjet printing on a contact area between the metal and the fuel electrode.
21. Способ по любому из предшествующих пунктов, в котором на изоляционном керамическом материале осуществляют печать посредством краскоструйной печати на всей области соединительной детали, которая не находится в контакте и не предназначена для вступления в контакт с воздушным или топливным электродами.21. The method according to any one of the preceding claims, wherein the insulating ceramic material is inkjet printed on the entire area of the connecting piece which is not in contact and is not intended to come into contact with the air or fuel electrodes.
22. Способ по любому из предшествующих пунктов, в котором на изоляционном слое керамического материала осуществляют печать посредством краскоструйной печати на области соединительной детали, которая не находится в контакте и не предназначена для вступления в контакт с топливным электродом.22. The method according to any one of the preceding claims, wherein the insulating layer of ceramic material is inkjet printed on an area of the connector that is not in contact and is not intended to come into contact with the fuel electrode.
23. Способ по любому из предшествующих пунктов, в котором на изоляционном слое керамического материала осуществляют печать посредством краскоструйной печати на зоне нанесения шнура (8, 9) герметизирующего материала, таким образом, чтобы она была расположена между соединительной деталью и шнуром (8, 9) герметизирующего материала.23. The method according to any one of the preceding claims, wherein the insulating layer of ceramic material is printed by inkjet printing on the application area of the cord (8, 9) of the sealing material, so that it is located between the connecting piece and the cord (8, 9) sealing material.
24. Металлическая соединительная деталь или подложка (1) для топливных элементов или электролитических ячеек после обработки способом по любому из предшествующих пунктов.24. Metal connecting piece or substrate (1) for fuel cells or electrolytic cells after treatment by the method according to any one of the preceding paragraphs.