Die Erfindung betrifft einen elektronisch leitenden Refor- mierkatalysator für eine Brennstoffzelle, insbesondere für eine Schmelzkarbonatbrennstoffzelle, der Teilchen eines was- seradsorbierenden Substratmaterials und Teilchen eines auf dem Substratmaterial befindlichen Katalysatormaterials ent- hält.

Bei Brennstoffzellen, insbesondere bei Schmelzkarbonatbrenn- stoffzellen werden vorzugsweise in die Anodenhalbzelle einge- baute Katalysatoren zur internen Reformierung des Brenngases verwendet. Dabei sind die Katalysatoren in Form von flächen- artig ausgedehnten Gebilden zwischen einer benachbarte Brenn- stoffzellen trennenden Bipolarplatte und einem die Anode e- lektrisch kontaktierenden Anodenstromkollektor untergebracht.

Das bedeutet, dass der Katalysator die beiden genannten Kom- ponenten der Brennstoffzelle über seine gesamte Fläche elekt- ronisch leitend verbinden muss.

Bisher bekannte interne Reformierkatalysatoren dieser Art be- stehen allgemein aus einer elektronisch leitenden Träger- struktur, welche diese elektrische Verbindung herzustellen in der Lage ist, und dem auf eine Vielzahl von Teilchen oder Partikel verteilten Katalysatormaterial, welches in der Trä-

gerstruktur untergebracht ist. So ist beispielsweise aus der WO 97/49138 eine Katalysatorbaugruppe zur internen Reformie- rung in einer Brennstoffzelle bekannt, die einen aus einem e- lektrisch leitenden, metallischen Material hergestellten Stromkollektor mit voneinander beabstandeten hervorstehenden Bereichen und ein in Form von makroskopischen Teilchen beste- hendes und zwischen den hervorstehenden Bereichen verteiltes Katalysatormaterial enthält. Der Stromkollektor bildet über seine vorstehenden Bereiche eine elektronisch leitfähige Ver- bindung zwischen dem Bipolarblech und der Anode der Brenn- stoffzelle. Aus der US 4,618, 543 ist ein Reformierkatalysator zur internen Reformierung in einer Brennstoffzelle bekannt, bei dem ein in mikroskopischen Teilchen vorliegendes Kataly- satormaterial in den Hohlräumen einer porösen metallischen Masse untergebracht ist. Die poröse metallische Masse bildet eine elektronisch leitfähige Verbindung zwischen dem Bipo- larblech und der Anode der Brennstoffzelle. Aus dem japani- schen Patent Abstract 61260555 A ist ein Katalysator zur in- ternen Reformierung in einer Brennstoffzelle bekannt, bei dem eine Katalysatorschicht auf einer Seite einer leitenden porö- sen Platte vorgesehen ist, welche auf ihrer anderen Seite ei- ne durch ein poröses Metall gebildete Elektrodenschicht trägt und bei der sich zwischen der Katalysatorschicht und der lei- tenden porösen Platte eine als Strömungsweg für das Brenngas dienende poröse Abstandsschicht befindet. Schließlich ist aus dem japanischen Patent Abstract 62139273 A eine Schmelzkarbo- natbrennstoffzelle bekannt, bei der ein metallisches Netz o- der eine metallische poröse Platte ein Kernmaterial eines Re- formierkatalysators bildet.

Die Aufgabe der Erfindung ist es einen elektronisch leitenden Reformierkatalysator für eine Brennstoffzelle, insbesondere für eine Schmelzkarbonatbrennstoffzelle zu schaffen, der mit geringem Aufwand und kostengünstig herstellbar ist.

Diese Aufgabe wird durch den im Anspruch 1 angegebenen elekt- ronisch leitenden Reformierkatalysator gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen desselben sind in den Unteransprüchen ange- geben.

Weiterhin soll durch die Erfindung ein Verfahren zur Herstel- lung eines solchen elektronisch leitenden Reformierkatalysa- tors geschaffen werden.

Das Verfahren ist im Anspruch 15 angegeben. Bevorzugte Aus- führungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens ist in den Unteransprüchen angegeben.

Schließlich soll eine Brennstoffzelle, insbesondere eine Schmelzkarbonatbrennstoffzelle mit einem elektronisch leiten- den Reformierkatalysators, der mit geringem Aufwand und kos- tengünstig darstellbar ist, geschaffen werden.

Durch die Erfindung wird ein elektronisch leitender Refor- mierkatalysator für eine Brennstoffzelle, insbesondere für eine Schmelzkarbonatbrennstoffzelle, geschaffen. Der Refor- mierkatalysator enthält Teilchen eines wasseradsorbierenden Substratmaterials und Teilchen eines auf dem Substratmaterial befindlichen Katalysatormaterials. Erfindungsgemäß ist dass das Substratmaterial selbst elektronisch leitend.

Ein wesentlicher Vorteil des erfindungsgemäßen Reformierkata- lysators ist es, dass der Bedarf an Material für den Anoden- stromkollektor wesentlich vermindert werden kann. Ein weite- rer Vorteil ist die einfach und kostengünstige Herstellbar- keit des Reformierkatalysators.

Vorzugsweise überschreitet die die spezifische Leitfähigkeit des Reformierkatalysators unter Betriebsbedingungen 1 S/cm.

Vorzugsweise ist das Substratmaterial durch ein elektronisch leitfähiges Metalloxid gebildet.

Gemäß bevorzugten Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Re- formierkatalysators ist das Substratmaterial durch eines oder mehrere aus der Gruppe enthaltend ZnO, Ti02, Fe203, LiFe02, Mn203, Sn02 gebildet.

Gemäß einer alternativen Ausführungsform kann das Substratma- terial durch ein mit Fremdionen dotiertes wasseradsorbieren- des Material gebildet sein.

Hierbei kann das Substratmaterial durch eines oder mehrere aus der Gruppe enthaltend aluminiumdotiertes Zinkoxid (AZO), indiumdotiertes Zinnoxid (ITO) oder antimondotiertes Zinnoxid (ATO) gebildet sein.

Vorzugsweise ist das Katalysatormaterial durch Nickel gebil- det.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die Teilchen des Katalysatormaterials in Form von kleinen In- selchen auf dem Substratmaterial vorhanden.

Vorzugsweise liegt hierbei die Größe der Inselchen des Kata- lysatormaterials im Bereich einiger Nanometer.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der Katalysator in Form einer Schicht hergestellt.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform hiervon ist der Ka- talysator in Form eines folienartigen Flächenmaterials herge- stellt.

Gemäß einer anderen vorteilhaften Ausführungsform hiervon ist der Katalysator in Form einer auf eine Komponente der Brenn- stoffzelle aufgetragenen Beschichtung hergestellt.

Hierbei kann die den Katalysator bildende Beschichtung insbe- sondere auf einen Stromkollektor der Brennstoffzelle aufge- bracht sein.

Gemäß einer Alternative kann die den Katalysator bildende Be- schichtung auf ein Bipolarblech der Brennstoffzelle aufge- bracht sein.

Weiterhin wird durch die Erfindung ein Verfahren zur Herstel- lung eines elektronisch leitenden Reformierkatalysators der vorstehenden genannten Art geschaffen. Erfindungsgemäß wird ein Schlicker oder eine Paste aus dem das Katalysatormaterial tragenden Substratmaterial hergestellt, der Schlicker oder die Paste zu einer Schicht geformt, und die Schicht gesin- tert.

Vorzugsweise kann die Formgebung der Schicht durch Foliengie- ßen, Tauchen, Sprühen, Walzen oder Rakeln erfolgen.

Gemäß einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens kann das Sintern der Schicht in einem eigenen Verfahrens- schritt während des Herstellungsprozesses außerhalb der Brennstoffzelle erfolgen.

Gemäß einer anderen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens kann das Sintern der Schicht in situ beim Anfahren der Brennstoffzelle bei bereits eingebautem Katalysator er- folgen.

Schließlich wird durch die Erfindung eine Brennstoffzelle, insbesondere eine Schmelzkarbonatbrennstoffzelle mit einem Reformierkatalysator der oben angegebenen Art geschaffen.

Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Figur erläutert. Es zeigt : Figur 1 eine schematisierte perspektivische Explosionsansicht der Halbzelle einer Schmelzkarbonatbrennstoffzelle gemäß ei- nem Ausführungsbeispiel der Erfindung ; und Figur 2 eine stark vergrößerte und stark schematisierte Schnittdarstellung durch einen Reformierkatalysator gemäß ei- nem Ausführungsbeispiel der Erfindung.

Bei der in Figur 1 dargestellten Halbzelle einer Schmelzkar- bonatbrennstoffzelle ist eine Elektrode 1 (Anode) auf einer Seite einer Elektrolytmatrix 2 vorgesehen. An der Rückseite der Elektrode 1 befindet sich ein Stromkollektor 3, der durch einen leitfähigen Schaum oder durch eine Streckmetallstruktur gebildet sein kann und in der Figur 1 stark schematisiert dargestellt ist. Wiederum an der Rückseite des Stromkollek- tors 3 ist eine Katalysatorschicht 4 vorgesehen, die einen Reformierkatalysator zur internen Reformierung des der Halb- zelle zugeführten Brenngases bildet. Ein an der Rückseite des Katalysators 4 vorgesehenes Bipolarblech 5 bildet die Tren- nung und elektrische Kontaktierung der dargestellten (anoden- seitigen) Halbzelle gegen eine nicht dargestellte (kathoden- seitige) Halbzelle einer weiteren Brennstoffzelle, wie sie typischerweise in großer Anzahl in einem Brennstoffzellensta- pel vorgesehen sind.

Die stark vergrößerte und stark schematisierte Schnittansicht der Figur 2 zeigt, das der Reformierkatalysator 4 eine

Schicht 8 enthält, die aus Teilchen eines Substratmaterials 6 gebildet ist, auf welchem sich Teilchen eines Katalysatorma- terials 7 befinden. Das Substratmaterial 6 ist gut wasserad- sorbierend und ist elektronisch leitend. Die spezifische Leitfähigkeit des gesamten Reformierkatalysators 4 soll unter Betriebsbedingungen 1 S/cm überschreiten.

Das Substratmaterial 6 ist durch ein elektronisch leitfähiges Metalloxid gebildet, beispielsweise durch eines oder mehrere aus der Gruppe enthaltend ZnO, Ti02, Fe203, LiFe02, Mn203, Sn02.

Alternativ kann das Substratmaterial 6 durch ein mit Fremdio- nen dotiertes wasseradsorbierendes Material gebildet sein, beispielsweise durch eines oder mehrere aus der Gruppe ent- haltend aluminiumdotiertes Zinkoxid (AZO), indiumdotiertes Zinnoxid (ITO) oder antimondotiertes Zinnoxid (ATO).

Das Katalysatormaterial 7 ist durch Nickel gebildet, wobei die Teilchen des Katalysatormaterials 7 in Form von kleinen Inselchen auf dem Substratmaterial 6 vorhanden sind. Die Grö- ße der Inselchen des Katalysatormaterials 7 liegt im Bereich einiger Nanometer.

Die Herstellung des Reformierkatalysators 4 erfolgt vorzugs- weise dadurch, dass ein Schlicker oder eine Paste aus dem das Katalysatormaterial 7 tragenden Substratmaterial 6 gebildet wird, dass der Schlicker oder die Paste zu einer Schicht 8 geformt wird, und dass die Schicht 8 gesintert wird, um einen Verbund zu bilden. Die Formgebung der Schicht 8 kann durch Foliengießen, Tauchen, Sprühen, Walzen oder Rakeln erfolgen.

Das Sintern der Schicht 8 kann in einem eigenen Verfahrens- schritt während des Herstellungsprozesses außerhalb der Brennstoffzelle erfolgen oder das Sintern der Schicht 8 kann

in situ beim Anfahren der Brennstoffzelle bei bereits einge- bautem Katalysator 4 erfolgen.

Bei den dargestellten Ausführungsbeispielen wird der Kataly- sator 4 in Form einer Schicht 8 hergestellt. Diese Schicht 8 kann ein eigenes folienartiges Flächenmaterial bilden, oder die Schicht kann in Form einer Beschichtung auf eine Kompo- nente der Brennstoffzelle aufgebracht werden, beispielsweise auf den Stromkollektor 3, oder das Bipolarblech 5, vergleiche Figur 1.

Durch die Erfindung wird ein in hohem Maße aktiver elektro- nisch leitender Reformierkatalysator zur internen Reformie- rung in einer Brennstoffzelle, insbesondere einer Schmelzkar- bonatbrennstoffzelle geschaffen.

Bezugszeichenliste 1 Elektrode 2 Elektrolytmatrix 3 Stromkollektor 4 Reformierkatalysator 5 Bipolarblech 6 Substratmaterial 7 Katalysatormaterial 8 Schicht