用于制造金属支撑的燃料电池和/或电解槽单元的方法
阅读说明：本技术 用于制造金属支撑的燃料电池和/或电解槽单元的方法 (Method for producing a metal-supported fuel cell and/or electrolyser unit ) 是由 F·克纽勒 A·海福林 于 2019-09-18 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种用于制造金属支撑的燃料电池和/或电解槽单元、特别是金属支撑的固体氧化物燃料电池单元的方法,其中,金属支撑的燃料电池和/或电解槽单元包括带至少两个功能层(16a、18a；16b、18b；16c、18c；16f、18f)的至少一个电极单元(14a；14b；14c；14f),并且其中,金属支撑的燃料电池和/或电解槽单元包括至少一个金属支架装置以支撑电极单元(14a；14b；14c；14f)。建议,具有至少两个功能层(16a、18a；16b、18b；16c、18c；16f、18f)的电极单元(14a；14b；14c；14f)和金属支架装置被彼此分开地制造。(The invention relates to a method for producing a metal-supported fuel cell and/or electrolyser unit, in particular a metal-supported solid oxide fuel cell unit, wherein the metal-supported fuel cell and/or electrolyser unit comprises at least one electrode unit (14 a; 14 b; 14 c; 14 f) having at least two functional layers (16 a, 18 a; 16b, 18 b; 16c, 18 c; 16f, 18 f), and wherein the metal-supported fuel cell and/or electrolyser unit comprises at least one metal carrier device for supporting the electrode unit (14 a; 14 b; 14 c; 14 f). It is proposed that the electrode unit (14 a; 14 b; 14 c; 14 f) with the at least two functional layers (16 a, 18 a; 16b, 18 b; 16c, 18 c; 16f, 18 f) and the metal carrier device are produced separately from one another.)
背景技术
已经建议了一种用于制造金属支撑的燃料电池和/或电解槽单元、特别是金属支撑的固体氧化物燃料电池单元的方法，其中，金属支撑的燃料电池和/或电解槽单元包括带至少两个功能层的至少一个电极单元，并且其中，金属支撑的燃料电池和/或电解槽单元包括用于支撑电极单元的至少一个金属支架装置。
发明内容
本发明基于一种用于制造金属支撑的燃料电池和/或电解槽单元、特别是金属支撑的固体氧化物燃料电池单元的方法，其中，金属支撑的燃料电池和/或电解槽单元包括带至少两个功能层的至少一个电极单元，并且其中，金属支撑的燃料电池和/或电解槽单元包括至少一个用于支撑电极单元的金属支架装置。
建议，具有至少两个功能层的电极单元和金属支架装置彼此分开地制造。“燃料电池和/或电解槽单元”在本上下文中尤其应当指的是燃料电池的、特别是固体氧化物燃料电池的和/或电解槽的、特别是高温电解槽的至少一部分、特别是组件。金属支撑的燃料电池和/或电解槽单元尤其也包括：整个燃料电池、特别是整个固体氧化物燃料电池；整个电解槽、特别是整个高温电解槽；由燃料电池和/或电解槽构成的堆和/或由燃料电池和/或电解槽构成的多个堆的复合结构。金属支撑的燃料电池和/或电解槽单元优选设置用于，在输入氧化剂的情况下燃烧燃料以在燃烧过程中获取电能。金属支撑的燃料电池和/或电解槽单元备选或附加地设置用于，在分离过程中在输入电能的情况下将流体分解成至少两个组成部分。“设置”尤其应当指的是专门设立、专门设计和/或专门装备。一个对象设置用于特定的功能尤其应当指的是，该对象在至少一个应用状态和/或运行状态下履行和/或实施这个特定的功能。
金属支撑的燃料电池和/或电解槽单元优选包括至少一个功能层、特别是至少三个功能层。优选“金属支撑的燃料电池和/或电解槽单元的功能层”尤其应当指的是这样的层，其直接参与了借助金属支撑的燃料电池和/或电解槽单元执行的燃烧过程和/或分离过程。至少一个、优选两个功能层尤其构造成电极层、特别是用于用作阴极和/或阳极。至少一个电极层优选构造成氧化剂电极，特别是构造用于与氧化剂和/或裂解产物接触。至少一个电极层优选构造成燃料电极，特别是构造用于与燃料和/或另一种裂解产物接触。至少一个功能层优选构造成分离层、特别是构造成电解质层。至少一个分离层优选布置在至少一个电极层处、特别是布置在两个电极层之间。电极单元优选包括构造成电极层的功能层中的至少一个功能层。电极单元优选至少包括构造成分离层的功能层。电极单元尤其构造成薄膜电极单元（英文：membrane electrode assembly，即MEA）。
金属支架装置优选设置用于机械地和/或热稳定化电极单元。金属支架装置特别是在金属支架装置的最大的外表面处优选具有至少一个电极安装面以特别是将电极单元施加到金属支架装置上。在至少一个方法步骤中，电极单元尤其施加到金属支架装置上。电极安装面的最大的延伸长度优选大于功能层中的、优选所有的功能层中的一个功能层的最大的延伸长度。电极安装面的最大的圆周尤其大于功能层中的、优选所有的功能层中的一个功能层的最大的圆周。金属支架装置优选至少在垂直于电极安装面的方向上具有最大的延伸长度，该最大的延伸长度大于功能层中的、特别是所有功能层中的一个功能层的层厚、优选比该层厚的双倍更大、特别优选比层厚的五倍更大。金属支架装置尤其至少部分、特别是电极安装面由金属膜、由金属板和/或由金属片制成。金属支架装置优选在至少一个方法步骤中至少基本上由至少一种金属制成。一个对象“基本上由一种材料”制成尤其应当指的是，材料占所述对象的总体积的体积份额大于25%、优选大于50%、特别优选大于75%。金属支架装置优选至少基本上由高温稳定的金属制成。“高温稳定”尤其应当指的是直至至少500℃的温度、优选直至至少850℃的温度、特别优选直至至少1200℃的温度均是形状稳定的和/或化学稳定的。可以考虑的是，金属支架装置包括由陶瓷、塑料或其它材料制成的结构元件例如以电绝缘和/或热绝缘地固定金属支架装置和/或金属支架装置的各个结构元件。
优选在至少一个电极制造步骤中制造、特别是预成形电极单元。优选在所述电极制造步骤中制造电极单元的至少一个坯件、压坯、生坯、白坯或类似物。电极单元优选在至少一个方法步骤中在施加到金属支架装置上之后从预成形的状态特别是通过烧结和/或通过时效硬化转入最终状态。在电极制造步骤中，电极单元的至少两个功能层尤其靠近彼此布置、特别是靠近彼此地固定。
优选在至少一个金属支架制造步骤中制造金属支架装置。优选在所述金属支架制造步骤中对金属支架装置的至少一个基体、特别是金属板进行结构化。尤其在金属支架制造步骤中将至少一条流体通道加工到基体中。至少一条流体通道优选通过成型工艺、特别是借助冲压、压印、铣削、激光钻孔、激光切割等加工到金属支架装置的基体中。
一个对象与另外的对象“分开”制造尤其应当指的是，所述对象与所述另外的对象无关地、特别是与所述另外的对象在所述对象的制造地点处的存在无关地、特别是与所述另外的对象在所述对象的制造步骤期间的当前的状态无关地、特别是与所述另外的对象的物理存在无关地制造。金属支架装置和电极单元尤其在相应的单独的制造步骤之后、特别是直至随后的拼接以空间上间隔开和/或能至少无损毁地分开的状态存在。可以考虑的是，在处在至少一个单独的制造步骤之前的规划阶段中，制造参数和/或用于对象参数的额定值、特别是金属支架装置的和/或电极单元的尺寸彼此协调一致。电极制造步骤优选与金属支架制造步骤分开地执行。电极制造步骤尤其可以在金属支架制造步骤之前、在金属支架制造步骤之后和/或至少部分与金属支架制造步骤并行地执行。电极制造步骤尤其可以在空间上与金属支架制造步骤分开地、特别是在空间上与金属支架装置分开地执行。电极单元优选在接在电极制造步骤之后、并且特别是金属支架制造步骤之后的方法步骤中施加到金属支架装置上、特别是施加到金属支架装置的电极安装面上。尤其电极单元、特别是该电极单元的至少两个功能层在一个单独的方法步骤中、特别是在不同于电极制造步骤设计的方法步骤中，施加到金属支架装置上。电极单元尤其在至少预成形的状态下施加到金属支架装置上。电极单元的至少两个功能层尤其在靠近彼此固定的状态下施加到金属支架装置上。
通过所述方法的按本发明的设计方案，可以有利地适于批量生产地和/或有利地利于成本地制造金属支撑的燃料电池和/或电解槽单元。电极单元和金属支架装置尤其可以事先制造。电极单元和金属支架装置尤其可以实现为特别是标准化的半成品。
进一步建议，在至少一个方法步骤中，在将电极单元施加到金属支架装置上之前，电极单元特别是逐层地施加在柔性的运输支架元件上。优选柔性的运输支架元件具有至少一个电极施加面以特别是用于将电极单元施加到柔性的运输支架元件上。电极单元优选在电极制造步骤中逐层地施加在柔性的运输支架元件上、特别是施加到电极施加面上。柔性的运输支架元件、特别是和电极单元一起，优选构造成能卷起。柔性的运输支架元件尤其构造成薄膜或金属板。柔性的运输支架元件优选设置用于预制、运输和/或存放电极单元并且特别是设置用于之后制造金属支撑的燃料电池和/或电解槽。在电极制造步骤中，构造成电极层的功能层优选施加到柔性的运输支架元件上。优选在另外的电极制造步骤中将构造成分离层的功能层施加到构造成电极层的功能层上。备选在电极制造步骤中将构造成分离层的功能层施加到柔性的运输支架元件上和/或在另外的电极制造步骤中将构造成电极层的功能层施加到构造成分离层的功能层上。至少两个功能层优选通过印刷工艺，例如通过刮板工艺、通过喷涂工艺、通过喷墨工艺、通过胶印工艺等施加到柔性的运输支架元件上。至少一个功能层优选以小于100m、优选小于50 m、特别优选小于25 m的最大层厚涂敷。至少一个功能层优选以大于25 nm、优选大于50 nm、特别优选大于75 nm的最小层厚涂敷。至少一个功能层优选至少基本上由陶瓷制成。可以考虑的是，电极单元在施加到柔性的运输支架元件上之后，特别是为了运输和/或存放而包覆有保护层。通过按本发明的设计方案可以有利地紧凑地存放和/或运输预制好的电极单元。
此外还建议的是，在至少一个方法步骤中，在电极单元施加在金属支架装置上之后，移除用于运输电极单元的运输支架元件、特别是水溶性的运输支架元件。优选在电极制造步骤中，运输支架元件、特别是水溶性的运输支架元件和柔性的运输支架元件类似地处理。运输支架元件、特别是水溶性的运输支架元件尤其与柔性的运输支架元件一致。但也可以考虑的是，运输支架元件、特别是水溶性的运输支架元件，和柔性的运输支架元件，形成了特别是逐层构建的运输单元的单独构造的结构元件。运输支架元件优选构造成水溶性的。运输支架元件优选至少基本上由Trucal制成。在至少一个脱离步骤中，运输支架元件优选被从电极单元移除。运输支架元件优选在脱离步骤中至少部分被润湿。在运输支架元件的脱离步骤中，尤其从电极单元脱落和/或至少部分脱离。运输支架元件优选在电极单元烧结和/或时效硬化之前被移除。通过按本发明的设计方案可以为运输支架元件使用一种在粗糙性和多孔性方面有有利地很高的表面质量的材料。该材料尤其可以用于运输支架元件，该材料达到了有利地很高的可润湿性、有利地很高的厚度质量和/或针对功能层的有利地很高的印刷质量稳定性。尤其可以取消将运输支架元件的通过烧结产生的燃烧残留物移除。
此外还建议，在至少一个方法步骤中，在电极单元施加在金属支架装置上之前，将特别是构造成氧化剂电极的附加的功能层施加到电极单元上。优选在至少一个方法步骤中，将附加的功能层施加到电极单元的构造成分离层的功能层上。附加的功能层尤其施加到处在运输支架元件上的电极单元上。附加的功能层尤其固定在电极单元处。在至少一个方法步骤中，电极单元尤其和附加的功能层一起施加到金属支架装置上。附加的功能层尤其布置在电极安装面处、特别是布置在电极单元和金属支架装置之间。附加的功能层优选构造成电极层。附加的功能层尤其构造成氧化剂电极。附加的功能层备选构造成燃料电极。但也可以考虑的是，附加的功能层构造成分离层、特别是构造用于电极单元与金属支架装置的电绝缘。通过按本发明的设计方案能在有利地很少的单个步骤内和/或用有利地很小的时耗执行所述方法。燃料电池和/或电解槽单元的所有的功能层尤其可以有利地事先制造、特别是预成形。
此外还建议，在至少一个方法步骤中，在电极单元施加在金属支架装置上之后，将特别是构造成氧化剂电极的附加的功能层施加到电极单元上。优选在至少一个方法步骤中，在电极单元烧结和/或时效硬化之后，将特别是构造成氧化剂电极的附加的功能层施加到电极单元上。优选在至少一个方法步骤中将附加的功能层烙到电极单元上。附加的功能层优选施加到电极单元的构造成分离层的功能层上。附加的功能层优选作为氧化剂电极施加。通过按本发明的设计方案可以使烧结和/或时效硬化有利地特定于材料地与电极单元相匹配。特别是可以有利地避免对用于烧结和/或时效硬化的工艺参数、例如温度和/或压力的限制。尤其可以避免烧结和/或时效硬化期间附加的功能层的降解过程。
此外，本发明基于一种用于金属支撑的燃料电池和/或电解槽单元、特别是用于根据按本发明的方法制造的金属支撑的燃料电池和/或电解槽单元的金属支架装置用以支撑金属支撑的燃料电池和/或电解槽单元的电极单元，该电极单元带有至少一个电极安装面。建议，结构化地构造所述电极安装面。金属支架装置优选包括至少一个基体。电极安装面优选至少构造成基体的表面的分区、特别是基体的最大的外表面的分区。基体优选构造成扁平的。基体至少在垂直于电极安装面、特别是最大的外表面的方向上尤其包括最大的延伸长度，该最大的延伸长度小于电极安装面的、特别是最大的外表面的最大的延伸长度、优选小于最大的延伸长度的1/10、特别优选小于最大的延伸长度的1/30。最大的外表面、特别是电极安装面的曲率的最大的曲率半径，优选大于最大的外表面的、特别是电极安装面的最大的延伸长度，尤其是大于所述最大的延伸长度的三倍、特别优选大于所述最大的延伸长度的五倍。基体优选构造成金属膜、金属板和/或金属片。尤其最大的延伸长度在垂直于电极安装面、特别是最大的外表面的方向上至少小于1 mm、优选小于750 m、特别优选小于500 m。“结构化”地构造电极安装面尤其应当指的是，金属支架装置具有结构元件，所述结构元件布置在电极安装面中和/或电极安装面处。结构元件尤其限制了电极安装面。金属支架装置例如包括沟槽、凹口、肋、粒结、井道、通道、销或类似作为在电极安装面处的结构元件。金属支架装置优选包括至少一条流体通道。流体通道优选加工在基体中、特别是电极安装面处。金属支架装置备选或附加地具有至少一个布置在电极安装面处的结构元件以用于导引流体。流体通道优选包括在电极安装面中的至少一个输出开口。流体通道优选在基体的表面的不同于电极安装面构造的分区处、特别是金属支架装置的背对电极安装面的侧面处包括至少一个输入开口。流体通道尤其构造成穿过基体的缺口。电极安装面优选完全包围流体通道的输出开口。流体通道优选对电极安装面进行结构化。流体通道尤其形成了电极安装面的留空部。通过按本发明的设计方案可以特别是同时、有利地安全地支撑电极单元并且有利地可靠地向其供应流体、特别是燃料和/或氧化剂。
此外还建议，金属支架装置包括至少一个流体通道，该流体通道带有布置在电极安装面处的大面积的输出开口。“大面积的输出开口”尤其应当指的是，假想的、特别是处在与电极安装面平行的平面中的、带有通过输出开口限定的圆周的面具有最大的面积，所述面积相比电极安装面的最大的面积和/或相比总通道面至少大于1%、优选大于2%、特别优选大于3%。“总通道面”尤其应当指的是所有的假想的、特别是处在与电极安装面平行的平面中的面的最大的面积，所述面具有由金属支架装置的所有的流体通道中的一条流体通道的各一个输出开口限定的圆周。金属支架装置例如包括正好一条流体通道。正好一条流体通道优选具有蛇形的、螺旋形的和/或分叉的大面积的输出开口。金属支架装置例如包括至少一个切槽形的流体通道、优选多个至少基本上平行布置的切槽形的流体通道。“基本上平行”在此尤其应当指的是一个方向相对基准方向特别是在一个平面内的取向，其中，所述方向相对基准方向具有特别是小于8°、有利地小于5°并且特别有利地小于2°的偏差。特别是切槽形的流体通道的大面积的输出开口尤其具有在至少一个方向上的至少一个最大的纵向延伸长度，该最大的纵向延伸长度至少基本上对应电极安装面在这个方向上的最大的延伸长度。一段距离“基本上对应”另一段距离尤其应当指的是，所述距离涵盖所述另一段距离的至少25%、优选大于50%、特别优选大于75%。金属支架装置例如包括多个特别是至少基本上结构相同的流体通道，所述流体通道尤其以规则的和/或不规则的间距分散地加工到基体中。通过按本发明的设计方案可以将金属支架装置的特别是关于燃料和/或氧化剂的流动阻力有利地保持得小。布置在金属支架装置上的功能层的有利地大的面积份额在燃料电池和/或电解槽单元运行期间尤其可以直接被供以流体。金属支架装置特别是为了加工、运输和/或存放而尤其有利地是柔性的。
此外还建议，金属支架装置包括布置在电极安装面处的流体分配元件。流体分配元件优选布置在至少一条流体通道处。流体分配元件尤其与至少一条流体通道流体连通。至少一条流体通道尤其通入到流体分配元件中。流体分配元件在电极安装面处的输出开口优选大于通入到流体分配元件中的流体通道的输出开口。分配元件优选构造成在电极安装面处的沟槽、特别是分叉的和/或螺旋形延伸的沟槽。但也可以考虑的是，流体分配元件构造成流体通道的横截面扩展结构。通过按本发明的设计方案可以将金属支架装置的特别是连贯的孔隙度有利地保持得小。金属支架装置尤其可以有利地稳定地设计。
此外还建议，金属支架装置特别是为了形成电极安装面而包括用于导引流体的拉伸网格元件。拉伸网格元件尤其具有带菱形网目、长接片网目、六边形网目、圆形网目、正方形网目和/或特殊网目的至少一个区域。拉伸网格元件优选形成了金属支架装置的基体。拉伸网格元件的网目优选形成了流体通道。但也可以考虑的是，拉伸网格元件固定在特别是附加的基体上。拉伸网格元件尤其布置在、特别是固定在金属支架装置的附加的基体的最大的外侧处。尤其由拉深网格的背对附加的基体的最大的外侧的侧面形成了金属支架装置的电极安装面。至少一个流体通道优选通入到拉伸网格元件的一个网目中。至少一个网目尤其构造成流体通道的大面积的输出开口。拉伸网格元件的至少一个网目备选形成了流体分配元件。拉伸网格元件优选至少基本上由金属、特别是由和基体同样的金属和/或由塑料制成。通过按本发明的设计方案可以有利地简单地和/或有利地利于成本低制造金属支架装置。
此外还建议了一种金属支撑的燃料电池和/或电解槽单元、特别是金属支撑的固体氧化物燃料电池单元，其根据按本发明的方法制造和/或包括按本发明的金属支架装置。通过按本发明的设计方案可以提供一种有利地紧凑的、机械稳定的和/或耐震的金属支撑的燃料电池和/或电解槽单元。尤其可以提供一种金属支撑的燃料电池和/或电解槽单元，其有利地适用于使用在移动应用中。尤其可以有利地利于成本地提供金属支撑的燃料电池和/或电解槽单元。
按本发明的方法、按本发明的金属支架装置和/或按本发明的金属支撑的燃料电池和/或电解槽单元在此不应局限于上述应用和实施方式。按本发明的方法、按本发明的金属支架装置和/或按本发明的金属支撑的燃料电池和/或电解槽单元尤其可以为了履行在此所说明的工作模式而具有数量不同于在此所述数量的各个元件、构件和单元以及方法步骤的各个元件、构件和单元以及方法步骤。此外，在本公开文本中说明的值域中，处在所述极限内的值也应当被视作是公开的并且是能任意使用的。
其它优点由接下来的附图说明得出。在附图中示出了本发明的六个实施例。附图、说明书和权利要求包含了大量组合的特征。本领域技术人员也相宜地单独考虑所述特征并且将其概括成合理的其它组合。
附图说明
图1是按本发明的金属支撑的燃料电池和/或电解槽单元的示意图；
图2是按本发明的方法的示意图；
图3是按本发明的金属支架装置的示意图；
图4是按本发明的燃料电池和/或电解槽单元的横截面的示意图；
图5是备选的按本发明的金属支撑的燃料电池和/或电解槽单元的示意图；
图6是用于制造备选的按本发明的金属支撑的燃料电池和/或电解槽单元的按本发明的方法的示意图；
图7是备选的按本发明的金属支架装置的示意图；
图8是另外的按本发明的金属支撑的燃料电池和/或电解槽单元的示意图；
图9是用于制造另外的按本发明的金属支撑的燃料电池和/或电解槽单元的另外的按本发明的方法的示意图；
图10是另外的按本发明的金属支架装置的示意图；
图11是另外的备选的按本发明的金属支架装置的示意图；
图12是其它的按本发明的金属支架装置的示意图；并且
图13是附加的按本发明的金属支架装置的横截面的示意图。
具体实施方式
图1示出了金属支撑的燃料电池和/或电解槽单元12a、特别是金属支撑的固体氧化物燃料电池单元。金属支撑的燃料电池和/或电解槽单元12a用图2所示的方法10a制造。金属支撑的燃料电池和/或电解槽单元12a包括金属支架装置20a。金属支架装置20a设置用于支撑电极单元14a。金属支架装置20a优选包括至少一个电极安装面28a。金属支撑的燃料电池和/或电解槽单元12a包括至少一个电极单元14a。电极单元14a包括至少两个功能层16a、18a。功能层16a、18a中的至少一个功能层尤其构造成燃料电极48a。燃料电极48a尤其在燃料电池和/或电解槽单元12a运行期间设置用于与燃料50a接触。功能层16a、18a中的至少一个功能层尤其构造成分离层52a、特别是电解质层。燃料电池和/或电解槽单元12a优选包括至少一个附加的功能层26a。附加的功能层26a优选构造成氧化剂电极24a。氧化剂电极24a尤其在燃料电池和/或电解槽单元12a运行期间设置用于与氧化剂54a接触。构造成氧化剂电极24a的附加的功能层26a优选布置在金属支架装置20a的电极安装面28a处。金属支架装置20a优选包括至少一个流体可透过的区域56a。流体可透过的区域56a尤其毗邻电极安装面28a以便特别是使流体、特别是氧化剂54a穿过金属支架装置20a地到达布置在电极安装面28a处的附加的功能层26a。金属支架装置20a优选在可透过流体的区域56a中构造成多孔的。金属支架装置20a尤其包括至少一个流体通道30a（参看图3），特别是用于实现可透过流体的区域56a。构造成分离层52a的功能层18a优选布置在构造成氧化剂电极24a的附加的功能层26a处。构造成燃料电极48a的功能层16a优选布置在构造成分离层52a的功能层18a处。分离层52a尤其布置在燃料电极48a和氧化剂电极24a之间。附加的功能层26a尤其布置在电极单元14a和金属支架装置20a之间。
图2示出了用于制造金属支撑的燃料电池和/或电解槽单元12a、特别是金属支撑的固体氧化物燃料电池单元的方法10a。具有至少两个功能层16a、18a的电极单元14a和金属支架装置20a彼此分开地制造。所述方法10a优选包括电极制造步骤58a。方法10a优选包括金属支架制造步骤60a。电极制造步骤58a和金属支架制造步骤60a优选独立于彼此地进行。电极制造步骤58a和金属支架制造步骤60a特别是并行地、连续相继地和/或部分时间上重合地进行。
优选在电极制造步骤58a中制造、特别是预成形至少两个功能层16a、18a。在电极制造步骤58a中尤其制造功能层16a、18a的各一个生坯。优选在电极制造步骤58a中将至少两个功能层16a、18a紧靠彼此布置、特别是紧靠彼此固定。优选在电极制造步骤58a中，在将电极单元14a施加到金属支架装置20a上之前，将电极单元14a特别是逐层地施加在柔性的运输支架元件22a上。在至少一个燃料电极涂敷步骤62a中，构造成燃料电极48a的功能层16a优选施加到、特别是印刷到运输支架元件22a上。例如至少构造成燃料电极48a的功能层16a至少基本上由NiO/Ni与钇稳定的氧化锆、由铈-钆氧化物、由钙钛矿等制成。优选在至少一个电介质涂敷步骤64a中，将构造成分离层52a的功能层18a施加到、特别是印刷到燃料电极48a上。例如至少构造成分离层52a的功能层18a至少基本上由钇稳定的氧化锆和/或铈-钆氧化物制成。尤其可以考虑的是，功能层16a、18a中的一个功能层由至少两个或两个以上的分层构建而成，其中，尤其由不同的材料制造不同的分层。在至少一个氧化剂电极涂敷步骤66a中，在电极单元14a施加在金属支架装置20a上之前，将特别是构造成氧化剂电极24a的附加的功能层26a施加到、特别是印刷到电极单元14a上。例如至少构造成氧化剂电极24a的附加的功能层26a至少基本上由镧-锶-氧化锰制成、由镧-锶-钴-铁氧体、由镧-锶-铬铁矿或类似物制成。优选在电极制造步骤58a中，将运输支架元件22a在施加电极单元14和/或附加的功能层26a之后为了运输和/或为了存储而卷起和/或堆叠。也可以考虑的是，带有电极单元14a和/或附加的功能层26a的运输支架元件22a例如通过输送设备直接输送用于继续加工。
优选在金属支架制造步骤60a中制造金属支架装置20a。金属支架装置20a优选包括至少一个基体68a、特别是金属板。例如金属支架装置20a、特别是基体68a，至少基本上由钛、Crofer®22 H/APU、Inconel®600或类似物制成。在金属支架制造步骤60a中优选至少将基体68a、特别是电极安装面28a、金属支架装置20a结构化。特别是在金属支架制造步骤60a中将至少一个流体通道30a加工到基体68a中。至少一个流体通道30a优选通过成型工艺特别是借助冲压、压印、铣削、激光钻孔、激光切割等加工到金属支架装置20a的基体68a中。在金属支架制造步骤60a中优选对金属支架装置20a去毛刺。优选在金属支架制造步骤60a中清洁金属支架装置20a。在金属支架制造步骤60a中优选对金属支架装置20a再进行热处理。优选在金属支架制造步骤60a中将金属支架装置20a为了运输和/或为了存放而卷起和/或堆叠。也可以考虑的是，金属支架装置20a例如通过输送设备直接输送用于继续加工。
电极单元14a、特别是和附加的功能层26a一起优选在拼接过程70a中施加到金属支架装置20a上、特别是电极安装面28a上。在拼接过程70a中，运输支架元件22a优选和电极单元14a和/或附加的功能层26a一起布置在金属支架装置20a处。附加的功能层26a尤其面朝金属支架装置20a、特别是电极安装面28a。拼接过程70a优选包括热压过程，特别是用于将电极单元14a和/或附加的功能层26a层压到金属支架装置20a上、特别是电极安装面28a上。在至少一个脱离步骤72a中，在电极单元14a施加到金属支架装置20a上之后，移除用于运输电极单元14a的所述特别是水溶性的运输支架元件22a。所述特别是水溶性的运输支架元件22a尤其在脱离步骤72a中被润湿。所述特别是水溶性的运输支架元件22a在脱离步骤72a中尤其至少部分脱离。所述特别是水溶性的运输支架元件22a在脱离步骤72a中尤其从电极单元14a、特别是从构造成燃料电极48a的功能层16a脱离。可以考虑的是，方法10a包括在脱离步骤72a之后电极单元14a的清洁过程。方法10a优选包括烧结步骤74a。优选电极单元14a和/或附加的功能层26a、特别是在施加在金属支架装置20a上的状态下，在烧结过程74a中烧结。电极单元14a和/或附加的功能层26a尤其在施加在金属支架装置20a上的状态下在烧结步骤74a中优选被带到大于600℃、优选大于800℃、优选大于1000℃的温度。可以考虑的是，电极单元14a和/或附加的功能层26a，特别是在施加在金属支架装置20a上的状态下，在烧结期间用减小的气氛包围，所述气氛尤其具有小于10-16 bar、优选小于10-17bar、特别优选小于10-18 bar的氧气部分压力。在分割步骤76a中，金属支架装置20a和电极单元14a和/或附加的功能层26a一起优选被划分成了各个金属支撑的燃料电池和/或电解槽单元12a。金属支撑的燃料电池和/或电解槽单元12a的最大的外表面优选在分割步骤76a中分离之后包括至少0.5 cm2、优选至少2 cm2、特别优选至少4.5 cm2的最大的面积。金属支撑的燃料电池和/或电解槽单元12a的最大的外表面优选在分割步骤76a中分离之后包括小于1500 cm2、优选小于1000 cm2、特别优选小于550 cm2的最大的面积。
图3是金属支架装置20a的、特别是电极安装面28a的俯视图。图4示出了金属支架装置20a的、特别是燃料电池和/或电解槽单元12a的横截面。用于金属支撑的燃料电池和/或电解槽单元12a、特别是用于根据方法10a制造的金属支撑的燃料电池和/或电解槽单元12a的金属支架装置20a设置用于支撑金属支撑的燃料电池和/或电解槽单元12a的电极单元14a。金属支架装置20a包括至少一个电极安装面28a。电极安装面28a被结构化地构造。金属支架装置20a尤其包括正好一条流体通道30a。流体通道30a构造成穿过金属支架装置20a的基体68a的缺口。流体通道30a尤其包括输出开口38a。输出开口38a优选布置在包含电极安装面28a的平面中。金属支架装置20a包括流体通道30a，该流体通道带有布置在电极安装面28a处的大面积的输出开口38a。输出开口38a尤其构造成蛇形曲线形。输出开口38a尤其包括至少一个螺旋、优选多个螺旋。优选燃料电池和/或电解槽单元12a在所述方法10a的至少一个方法步骤中安装到了气体室金属板78a上以形成气体室80a。金属支架装置20a尤其安装在气体室金属板78a上。可以考虑的是，气体室金属板78a集成到了金属支架装置20a中。
在图5至13中示出了本发明的五个另外的实施例。接下来的说明和附图基本上局限于所述实施例之间的区别，其中，关于名称相同的构件、特别是涉及到标注有相同附图标记的构件时，原则上也可以参考特别是图1至4的其它实施例的附图和/或说明。为了区分实施例，在图1至4的实施例的附图标记后加上字母a。在图5至13的实施例中，则用字母b至f取代字母a。
图5示出了金属支撑的燃料电池和/或电解槽单元12b、特别是金属支撑的固体氧化物燃料电池单元。金属支撑的燃料电池和/或电解槽单元12b用图6所示的方法10b制造。金属支撑的燃料电池和/或电解槽单元12b包括金属支架装置20b。金属支架装置20b设置用于支撑电极单元14b。金属支架装置20a优选包括至少一个电极安装面28b。金属支撑的燃料电池和/或电解槽单元12b包括至少一个电极单元14b。电极单元14b包括至少两个功能层16b、18b。功能层16b、18b中的至少一个功能层尤其构造成氧化剂电极24b。燃料电池和/或电解槽单元12b优选包括至少一个附加的功能层26b。附加的功能层26b优选构造成燃料电极48b。构造成燃料电极48b的附加的功能层26b优选布置在金属支架装置20b的电极安装面28b处。关于金属支撑的燃料电池和/或电解槽单元12b的另外的特征和/或功能参考图1至4的说明。
图6示出了用于制造金属支撑的燃料电池和/或电解槽单元12b、特别是金属支撑的固体氧化物燃料电池单元的方法10b。金属支撑的燃料电池和/或电解槽单元12b至少包括带至少两个功能层16b、18b的电极单元14b。金属支撑的燃料电池和/或电解槽单元12b至少包括用于支撑电极单元14b的金属支架装置20b。具有至少两个功能层16b、18b的电极单元14b和金属支架装置20b被彼此分开地制造。优选在至少一个氧化剂电极涂敷步骤66b中构造成氧化剂电极24b的功能层16b被施加到、特别是印刷到运输支架元件22b上。优选在至少一个电解质涂敷步骤64a中，构造成分离层52a的功能层18b施加到、特别是印刷到氧化剂电极24b上。在至少一个燃料电极涂敷步骤62b中，在电极单元14b施加在金属支架装置20b之前，优选将构造成燃料电极48b的附加的功能层26b施加到、特别是印刷到电极单元14b上。关于方法10b的另外的特征和/或功能参考图1至4的说明。
图7示出了金属支架装置20b的、特别是金属支架装置20b的电极安装面28b的俯视图。用于金属支撑的燃料电池和/或电解槽单元12b的、特别是用于根据方法10b制造的金属支撑的燃料电池和/或电解槽单元12b的金属支架装置20b设置用于支撑金属支撑的燃料电池和/或电解槽单元12b的电极单元14b。金属支架装置20b包括至少一个电极安装面28b。电极安装面28b被结构化地构造。金属支架装置20b包括流体通道30b-36b，流体通道带有布置在电极安装面28b处的大面积的输出开口38b-44b。金属支架装置20b优选包括至少两条、优选多于五条的流体通道30b-36b。金属支架装置20b优选包括至少一条切槽形的流体通道30b-36b。切槽形的流体通道30b-36b的大面积的输出开口38b-44b尤其具有沿至少一个方向的至少一个最大的纵向延伸长度，该最大的纵向延伸长度至少基本上对应电极安装面28b沿这个方向的最大的延伸长度。流体通道30b-36b优选至少基本上结构相同地构造。至少两条流体通道30b-36b优选至少基本上平行布置。流体通道30b-36b优选彼此以规则的和/或不规则的间距布置。关于金属支架装置20b的另外的特征和/或功能参考图1至4的说明。
图8示出了金属支撑的燃料电池和/或电解槽单元12c、特别是金属支撑的固体氧化物燃料电池单元。金属支撑的燃料电池和/或电解槽单元12 c用图9所示的方法10c制造。金属支撑的燃料电池和/或电解槽单元12 c包括金属支架装置20 c。金属支架装置20c设置用于支撑电极单元14c。金属支架装置20a优选包括至少一个电极安装面28c。金属支撑的燃料电池和/或电解槽单元12c包括至少一个电极单元14c。电极单元14c包括至少两个功能层16c、18c。功能层16c、18c中的至少一个功能层尤其构造成燃料电极48c。燃料电池和/或电解槽单元12c优选包括至少一个附加的功能层26c。附加的功能层26c优选构造成氧化剂电极24c。优选电极单元14c、特别是构造成燃料电极48c的功能层16c布置在金属支架装置20c的电极安装面28c处。金属支架装置20c优选包括至少一个可透过流体的区域56c。可透过流体的区域56c尤其毗邻电极安装面28c，尤其以使得流体、特别是燃料50c透过金属支架装置20c地到达布置在电极安装面28c处的电极单元14c、特别是到达构造成燃料电极48c的功能层16c。尤其电极单元14a布置在附加的功能层26c和金属支架装置20c之间。关于金属支撑的燃料电池和/或电解槽单元12c的另外的特征和/或功能应当参考图1至4的说明。
图9示出了用于制造金属支撑的燃料电池和/或电解槽单元12c、特别是金属支撑的固体氧化物燃料电池单元的方法10c。金属支撑的燃料电池和/或电解槽单元12c包括带至少两个功能层16c、18c的至少一个电极单元14c。金属支撑的燃料电池和/或电解槽单元12c至少包括用于支撑电极单元14c的金属支架装置20c。具有至少两个功能层16c、18c的电极单元14b和金属支架装置20b被彼此分开地制造。优选在至少一个电解质涂敷步骤64c中，构造成分离层52c的功能层18c施加到、特别是印刷到运输支架元件22c上。在至少一个燃料电极涂敷步骤62c中，优选将构造成燃料电极48c的附加的功能层26c施加到、特别是印刷到分离层52c上。优选在氧化剂电极涂敷步骤66c中，在电极单元14c施加在金属支架装置20c上之后，将特别是构造成氧化剂电极24c的附加的功能层26c施加到、特别是烙到电极单元14c上。氧化剂电极涂敷步骤66c优选在特别是用于烧结布置在金属支架状纸装置20c上的电极单元14c的烧结步骤74c之后进行。关于方法10c的另外的特征和/或功能应当参考图1至4的说明。
图10示出了金属支架装置20c的、特别是金属支架装置20c的电极安装面28c的俯视图。用于金属支撑的燃料电池和/或电解槽单元12c的、特别是用于根据方法10c制造的金属支撑的燃料电池和/或电解槽单元12c的金属支架装置20c设置用于支撑金属支撑的燃料电池和/或电解槽单元12c的电极单元14c。金属支架装置20c包括至少一个电极安装面28c。电极安装面28c被结构化地构造。金属支架装置20c包括流体通道30c-34c，流体通道带有布置在电极安装面28c处的大面积的输出开口38c-42c。金属支架装置20c优选包括至少两条、优选多于五条、特别优选多于二十条流体通道30c-34c，流体通道在此为清楚起见并没有全部用附图标记标注。金属支架装置20c优选包括至少一条流体通道30c-34c，其带有矩形的输出开口38c-42c。流体通道30c-34c优选至少基本上结构相同地构造。流体通道30c-34c优选彼此以规则的和/或不规则的间距布置。关于金属支架装置20c的另外的特征和/或功能应当参考图1至4的说明。
图11示出了金属支架装置20d的、特别是金属支架装置20d的电极安装面28d的俯视图。用于金属支撑的燃料电池和/或电解槽单元的金属支架装置20d，设置用于支撑金属支撑的燃料电池和/或电解槽单元的电极单元14。金属支架装置20d包括至少一个电极安装面28d。电极安装面28d被结构化地构造。金属支架装置20d包括流体通道30d-34d，流体通道带有布置在电极安装面28d处的大面积的输出开口38d-42d，输出开口在此为清楚起见并没有全部用附图标记标注。金属支架装置20d优选包括至少两条、优选多于五条、特别优选多于二十条的流体通道30d-34d。金属支架装置20d优选包括至少一条流体通道30d-34d，其带有转动对称的、特别是旋转对称的输出开口38d-42d。流体通道30d-34d优选至少基本上结构相同地构造。流体通道30d-34d优选彼此以规则的和/或不规则的间距布置。关于金属支架装置20d的另外的特征和/或功能应当参考图1至4的说明。
图12示出了金属支架装置20e的、特别是金属支架装置20e的电极安装面28e的俯视图。用于金属支撑的燃料电池和/或电解槽单元的金属支架装置20e设置用于支撑金属支撑的燃料电池和/或电解槽单元的电极单元14e。金属支架装置20e包括至少一个电极安装面28e。电极安装面28e被结构化地构造。金属支架装置20e特别是为了形成电极安装面28e而包括用于导引流体的拉伸网格元件47e。拉伸网格元件47e的网目尤其形成了金属支架装置20e的流体通道30e-34e，所述流体通道在此为清楚起见没有全部用附图标记标注。可以考虑的是，拉伸网格元件47e的网目形成了流体通道30e-34e的大面积的输出开口。关于金属支架装置20e的另外的特征和/或功能应当参考图1至4的说明。
图13示出了金属支架装置20f的横截面、特别是燃料电池和/或电解槽单元12f的横截面。用于金属支撑的燃料电池和/或电解槽单元12f的金属支架装置20f设置用于支撑金属支撑的燃料电池和/或电解槽单元12f的电极单元14f。金属支架装置20f包括至少一个电极安装面28f。电极安装面28f被结构化地构造。金属支架装置20f包括至少一个布置在电极安装面28f处的流体分配元件46f。该流体分配元件46f尤其包括配设有特别是分叉的和/或螺旋形布置的沟槽的、用于导引流体的区域。金属支架装置20f优选包括至少一条流体通道30f-35f，所述流体通道构造成供应井道、特别是构造成穿过金属支架装置20f的基体68f的缺口。至少一条流体通道30f-35f尤其通入到流体分配元件46f中。关于金属支架装置20f的另外的特征和/或功能应当参考图1至4的说明。
此外，每个在此所示的金属支架装置20a-20f与每个在此所示的方法10a、10b、10c兼容。金属支架装置20a-20f中的每个金属支架装置尤其可以用于每个金属支撑的燃料电池和/或电解槽单元12a、12b、12c、12f。