CN105009338B

CN105009338B - 燃料电池

Info

Publication number: CN105009338B
Application number: CN201480011896.1A
Authority: CN
Inventors: 平川诚; 水川茂
Original assignee: SUMITOMO PRECISION INDUSTRY Co Ltd
Current assignee: FCC Co Ltd
Priority date: 2013-03-25
Filing date: 2014-02-05
Publication date: 2017-05-17
Anticipated expiration: 2034-02-05
Also published as: JP6177881B2; EP2950377A1; CN105009338A; JPWO2014155928A1; EP2950377A4; WO2014155928A1; US9666890B2; JP2017212215A; US20160013501A1; EP2950377B1

Abstract

固体氧化物燃料电池(1)包括：电池堆(6)；改性气体导入路径(10)，其向电池堆(6)导入改性气体；氧化剂气体导入路径(11)，其向电池堆(6)导入氧化剂气体；以及冷却气体导入路径(14)，其向氧化剂气体导入路径(11)导入冷却气体。在电池堆(6)的周围设置有吸收热的吸热部(61)，冷却气体导入路径(14)经由吸热部(61)与氧化剂气体导入路径(11)连接。

Description

燃料电池

技术领域

本发明涉及一种从一端侧向另一端侧导入以氢为主的改性气体和氧化剂气体的固体氧化物燃料电池，尤其涉及具备层叠型电池堆的固体氧化物燃料电池(SOFC)，其中还特别涉及电池堆的温度稳定化技术。

背景技术

在图1中图示了燃料电池之一例。该燃料电池101是平板型固体氧化物燃料电池，其利用城市燃气等燃料气体、水和作为氧化剂的空气来发电。燃料电池101包括蒸发器102、空气预热器103、改性器104、燃烧器105、电池堆106等。

蒸发器102对水进行加热来产生水蒸气。所产生的水蒸气与已进行了脱硫等处理的燃料气体混合后被送往改性器104。燃料气体与水蒸气的混合气体在改性器104中重整为以氢为主的高温改性气体后，被供往电池堆106。

空气在空气预热器103中被加热后供往电池堆106。在稳定运转时，通过供给高温改性气体和空气，电池堆106保持在700℃～900℃范围内的规定的运转温度域。

电池堆106包括使多个薄板状单电池层叠起来而成的电池层叠体。在电池堆106中，在高温运转温度下改性气体通过各单电池的阳极侧、空气通过各单电池的阴极侧的期间，在各单电池中发生化学反应，从而产生电动势。通过从各单电池中提取该电动势来发电。

例如专利文献1中公开了这样的电池层叠体。

从电池堆106排出的已变质的高温改性气体和空气被送往燃烧器105。在燃烧器105中，这些改性气体和空气被混合并燃烧，从而对改性器104进行加热。在燃烧器105中生成的排气被送往空气预热器103，并通过热交换来对空气进行加热之后被排出。

产生电动势的化学反应为放热反应，因此如果开始发电，则各单电池放热。从而，在稳定运转时，将电池堆106保持在运转温度域，因此进行使向电池堆106导入的空气的温度降低的冷却控制。

具体而言，迂回空气预热器103的分路路径108与通过空气预热器103向电池堆106导入高温空气的氧化剂气体导入路径107并联，一边经由分路路径108由流量控制阀109控制流量一边将冷却后的空气混合到已由空气预热器103加热后的空气中，由此调整向电池堆106导入的空气的温度。

例如专利文献2中公开了进行与之类似的控制的发电系统。

专利文献1：日本公开专利公报特开2011－065909号公报

专利文献2：日本公开专利公报特开2009－238623号公报

发明内容

－发明所要解决的技术问题－

图2中示例性示出电池堆的构造。电池堆110设置在支承台111上并且向上方延伸。电池层叠体112的周围被从上方罩下来的筒状盖体113覆盖。

改性气体和空气从电池层叠体112的下部被导入，并且以整体上均匀地遍布的方式分配至各单电池。已分配到各单电池中的改性气体和空气互相发生化学反应而变质，从而成为阳极排气和阴极排气。

通过规定的路径回收阳极排气，通过电池层叠体112与盖体113之间的间隙回收阴极排气。所回收的阳极排气和阴极排气从电池堆110的下部被导出后送往燃烧器，从而被用作燃烧燃料。

电池堆中存在在电池层叠体的上下部分容易产生温度差这样的特有问题。

即，在层叠型电池堆的情况下，空气是从电池堆的下部被导入的，因此空气从电池堆的下侧开始依次将单电池冷却，随着上升，空气的温度升高。除此之外，各单电池放热，进而该热气也一起上升，因此电池层叠体的上侧的温度比下侧的温度容易升高，难以进行冷却。

如果大幅度地降低欲对电池层叠体的上侧进行冷却而导入的空气的温度，则电池层叠体的下侧被过于冷却，从而导致反而增加上下温度差这样的情况。

于是，本发明的目的在于：提供一种包括能够将整个电池层叠体均衡地冷却的层叠型电池堆的燃料电池。

－用以解决技术问题的技术方案－

所公开的燃料电池是固体氧化物燃料电池。该燃料电池包括：电池堆，其由形成有阳电极和阴电极的固体电解质构成；改性气体导入路径，其向所述电池堆导入以氢为主的改性气体；氧化剂气体导入路径，其向所述电池堆导入氧化剂气体；以及冷却气体导入路径，其向所述氧化剂气体导入路径导入使所述氧化剂气体的温度降低的冷却气体。

在所述电池堆的周围设置有吸收热的吸热部。并且，所述冷却气体导入路径经由所述吸热部与所述氧化剂气体导入路径连接。

根据该燃料电池，在电池堆的周围设置有吸收热的吸热部，冷却气体经由该吸热部而与氧化剂气体汇合。

因此，在对电池堆进行冷却时，如果在电池堆的高温部位布置吸热部，则能够利用冷却气体的吸热来对高温部位进行冷却，所以能够将整个电池堆均衡地冷却。

具体而言，所述电池堆的周围被沿所述电池堆延伸的筒状盖体覆盖。

这样一来，沿电池堆形成稳定的氧化剂气体的气体流，所以能够容易地控制电池堆整体温度。

进一步具体而言，所述电池堆的下端被支承台支承，并且所述电池堆沿铅垂方向朝上延伸。导入改性气体和氧化剂气体的导入部设置在所述电池堆的下端部，所述吸热部设置在所述电池堆的上部的周围。

在该情况下，因导入部设置在电池堆的下端部而容易冷却电池堆的下侧，相对于此，因单电池的放热及热气的上升等而使得电池堆的上侧尤其容易变成高温。因此，在电池堆中容易产生温度差，然而由于吸热部设置在电池堆的上部的周围，因此利用冷却气体的吸热，能够有效地冷却电池堆的上部。由此，能够将整个电池堆均衡地冷却。

当所述电池堆的上部由上部最上方部分和位于所述上部最上方部分的下方的上部中间部分构成时，优选所述吸热部设置在所述上部中间部分处，而不是设置在所述上部最上方部分处。

通过这样构成，能够抑制上部最上方部分和下部的温度差随时间扩大，下文中对详细内容进行说明。

进一步具体而言，所述吸热部由金属管构成，所述金属管布置在所述电池堆的周围的空间中。

这样一来，冷却气体能够通过金属管吸收电池堆所释放出来的辐射热，因此能够有效地吸热。

所述金属管优选以螺旋状布置在所述电池堆的周围。

这样一来，能够使作用于冷却气体的吸热的传热面设置在较长且较宽的范围内，从而能够更有效地吸收辐射热。

而且，优选所述金属管的入口侧离所述导入部的距离大于所述金属管的出口侧离所述导入部的距离。

这样一来，冷却气体从高温侧开始流动较长的距离，因此能够更加有效地吸收辐射热。

－发明的效果－

根据本发明的燃料电池，能够将整个电池堆均衡地冷却，从而能够高效且稳定地发电。

附图说明

图1是表示现有燃料电池的构造的简要示意图。

图2是表示现有层叠型电池堆的简要示意图。

图3是表示实施方式的燃料电池的构造的简要示意图。

图4是电池堆的简要立体图。

图5是电池堆的简要剖视图。

图6是金属管的简要立体图。

图7是表示比较例的试验结果的曲线图。

图8是表示实施例的试验结果的曲线图。

图9是表示实施方式的燃料电池的变形例的、相当于图5的图。

图10是表示实施方式的燃料电池中电池层叠体的不同部位的温度变化情况的曲线图。

图11是表示变形例的燃料电池中电池层叠体的不同部位的温度变化情况的曲线图。

图12是表示其他变形例的主要部分的简要示意图。

具体实施方式

下面，基于附图对本发明的实施方式进行详细说明。然而，下面的说明仅仅是本质上优选的示例而已，并没有对本发明、本发明的应用对象或本发明的用途加以限制的意图。

(燃料电池的基本构成)

在图3中示例性示出适用了本发明的固体氧化物燃料电池1(SOFC)。燃料电池1的基本构造与图1所示的燃料电池101并没有很大的差别。

即，该燃料电池1包括蒸发器2、空气预热器3、改性器4、燃烧器5、电池堆6等，该燃料电池1利用城市燃气等燃料气体、水和氧化剂气体，并从电池堆6提取电动势来发电。

作为氧化剂气体，能够使用含有规定量氧气的气体，例如，出于降低成本方面的考虑，能够使用空气。氧化剂气体并不限于空气，只要是含氧气体，则能够适当地将该气体用作氧化剂气体。

蒸发器2对水进行加热来产生水蒸气。所产生的水蒸气与已进行了脱硫等处理的燃料气体混合后，被送往改性器4。燃料气体与水蒸气的混合气体在改性器4中重整为以氢为主的气体(改性气体)，并通过反应气体导入路径10导入至电池堆6。

空气预热器3对外部气体进行加热来产生高温氧化剂气体(加热氧化剂气体)。所产生的加热氧化剂气体通过氧化剂气体导入路径11导入至电池堆6。已在电池堆6中变质的高温改性气体(阳极排气)通过阳极侧排出路径12被送往燃烧器5。已在电池堆6中变质的加热氧化剂气体(阴极排气)通过阴极侧排出路径13被送往燃烧器5。

由于阳极排气中含有剩余燃料，因此阳极排气通过在燃烧器5中与阴极排气混合而燃烧，改性器4得到加热。在燃烧器5中产生的排气被送往空气预热器3而对氧化剂气体进行加热，然后被排出。

而且，由于在该燃料电池1中也对导入至电池堆6的加热氧化剂气体的温度进行冷却控制，因此，在经由空气预热器3的氧化剂气体导入路径11上，与氧化剂气体导入路径11并联地设置有迂回空气预热器3的冷却气体导入路径14。

具体而言，冷却气体导入路径14的上游侧端部与分流部15连接，冷却气体导入路径14从该连接处分支出来，其中，上述分流部15设置在氧化剂气体导入路径11中的比空气预热器3更靠上游侧的部分。冷却气体导入路径14的下游侧端部与汇合部16连接，冷却气体导入路径14在该连接处汇合，其中，上述汇合部16设置在氧化剂气体导入路径11中的比空气预热器3更靠下游侧的部分。

在冷却气体导入路径14的中途设置有流量控制阀17，上述流量控制阀17可调整在冷却气体导入路径14中流动的冷却气体的流量。然而，在该燃料电池1中，设法利用在该冷却气体导入路径14中流动的冷却气体来谋求消除电池堆6的温度差。

需要说明的是，由于冷却气体最终与作为氧化剂气体的空气汇合，因此即使是氮气等不含氧气的气体也无妨。只要汇合后的混合气体是不对发电带来不良影响的气体即可。例如，如果冷却气体是空气，则其与氧化剂气体的组成相同，因此处理起来较方便。

(燃料电池的主要部分构成)

在图4和图5中示出该燃料电池1的电池堆6。该电池堆6是所谓的层叠型电池堆。电池堆6由电池层叠体21、盖体31等构成，该电池堆6纵向设置在支承台22上。电池层叠体21布置在盖体31的内部并且其下端被支承台22支承，电池层叠体21沿铅垂方向朝上方延伸。

如图5所示，与现有产品相同，电池层叠体21构成为如下：其将互连件夹持在薄板状单电池21a之间并且将多个薄板状单电池21a层叠，从而在薄板状单电池21a的板厚方向上延伸。各单电池21a具有由氧化钇稳定化氧化锆等形成的固体电解质。固体电解质的一面上形成有阳电极，固体电解质的另一面上形成有阴电极。

在互相相邻的单电池21a之间交替地形成有阳极侧反应空隙和阴极侧反应空隙(未图示)。所层叠的单电池21a被支承杆23、按压板24等一体地支承。

多个支承杆23设置在支承台22上，以便包围电池层叠体21，上述支承杆23沿铅垂方向朝上方延伸。按压板24承载在电池层叠体21的上端面上。支承板25以紧固在支承杆23的上端部上的方式安装在支承杆23的上端部上，上述支承杆23突出至按压板24的上方。

在支承板25的下表面上设置有弹簧部件26，支承板25经由该弹簧部件26向下方推压按压板24。由此，所层叠的单电池21a被支承台22和按压板24压接。

盖体31具有：比电池层叠体21大一圈的圆筒状侧壁部31a；封住侧壁部31a上端的开口部的端壁部31b；以及从侧壁部31a的下端缘向外伸出的环状凸缘部31c。尤其在该盖体31中，在侧壁部31a的上部中的一定区域上形成有大径部32，上述大径部32具有相对较大的直径且向径向外侧鼓出。

形成有大径部32的区域只要位于后述的阳极侧导入口44、阴极侧导入口45的上侧并且与阳极侧导入口44、阴极侧导入口45相分离即可，然而例如优选形成在将侧壁部31a的上下端之间的长度平分的中间位置的上侧。

盖体31以罩住电池层叠体21的状态将凸缘部31c紧固地安装在支承台22上。盖体31在铅垂方向上沿着电池层叠体21延伸。由此，电池层叠体21的侧面与侧壁部31a的内表面之间形成有具有一定间隔的间隙空间33。在电池层叠体21的侧面上部与大径部32的内表面之间形成有更大的空间(吸热空间34)。在该吸热空间34中设置有金属管61，下文中对此进行说明。

在电池层叠体21的内部形成有阳极侧、阴极侧的各吸气歧管41、42以及排气歧管43，上述阳极侧、阴极侧的各吸气歧管41、42以及排气歧管43沿层叠方向延伸。各单电池21a的阳极侧反应空隙与阳极侧吸气歧管41以及排气歧管43连通。阴极侧反应空隙与阴极侧吸气歧管42以及间隙空间33连通。

阳极侧吸气歧管41在电池层叠体21的下端面上具有阳极侧导入口44(导入部)，阴极侧吸气歧管42在电池层叠体21的下端面上具有阴极侧导入口45(导入部)。排气歧管43在电池层叠体21的下端面上具有阳极侧导出口46。阳极侧导入口44、阴极侧导入口45以及阳极侧导出口46彼此相邻。

阳极侧导入孔47、阴极侧导入孔48、阳极侧导出孔49以及阴极侧导出孔50开在支承台22的上表面上。阳极侧导入孔47通过阳极侧导入口44与阳极侧吸气歧管41连通。阴极侧导入孔48通过阴极侧导入口45与阴极侧吸气歧管42连通。阳极侧导出孔49通过阳极侧导出口46与排气歧管43连通。阴极侧导出孔50与间隙空间33连通。

阳极侧导入孔47与反应气体导入路径10的下游侧的端部连接。阴极侧导入孔48与氧化剂气体导入路径11的下游侧的端部连接。阳极侧导出孔49与阳极侧排出路径12的上游侧的端部连接。阴极侧导出孔50与阴极侧排出路径13的上游侧的端部连接。

因此，高温改性气体通过阳极侧导入孔47、阳极侧吸气歧管41导入至各阳极侧反应空隙中，加热氧化剂气体通过阴极侧导入孔48、阴极侧吸气歧管42导入至各阴极侧反应空隙中。将改性气体和加热氧化剂气体作为热源来对电池层叠体21进行加热。

如果对电池层叠体21进行加热，则在各单电池21a中，通过阳极侧反应空隙的改性气体与通过阴极侧反应空隙的加热氧化剂气体之间发生化学反应。因化学反应而变质了的改性气体通过排气歧管43从电池堆6中被导出。因化学反应而变质了的加热氧化剂气体通过间隙空间33从电池堆6中被导出。

通过化学反应，在各单电池21a中产生电动势。通过提取该电动势来发电。通常可在700℃～900℃下发电，然而在800℃前后高效地发电，因此优选将整个电池层叠体21保持在800℃前后。

由于各单电池21a通过化学反应来放热，因此在该燃料电池1中，为了在稳定运转时保持在规定的运转温度域而进行冷却控制，在上述冷却控制中降低加热氧化剂气体的温度来适当地冷却电池层叠体21。

具体而言，汇合部16布置在氧化剂气体导入路径11中的阴极侧导入孔48附近的部位，冷却气体在此处与加热氧化剂气体汇合并被混合，由此加热氧化剂气体的温度降低。通过调整冷却气体的流量来控制加热氧化剂气体的温度。

此时，在该燃料电池1中，冷却气体导入路径14经由布置在吸热空间34中的金属管61(吸热部)与汇合部16连接，以便能够利用层叠型电池堆6的特点来均衡地冷却整个电池层叠体21。

如图6所示，金属管61利用导热性优良的金属而形成为螺旋形状，金属管61收纳在吸热空间34中。金属管61布置在电池层叠体21的上部周围，金属管61与电池层叠体21分隔开间隙而相对。

换言之，金属管61以围绕电池层叠体21的周围、进而将电池层叠体21的周围以螺旋状围绕的方式设置。在此提到的“围绕”，包括以至少围上半周的方式设置的情况。

进一步详细而言，在大径部32的上侧设置有与金属管61的一端连接的上游侧连接部62，在大径部32的下侧设置有与金属管61的另一端连接的下游侧连接部63。

金属管61固定在盖体31的内部。如果将金属管61固定在电池堆6侧，则需要将金属管61与电池堆6绝缘，然而通过将金属管61固定在盖体31侧来实现金属管61与电池堆6不接触，就不需要将它们绝缘，从而能够维持最佳吸热空间34来进行定位。

并且，即使盖体31为异型圆筒，也能够在相对于电池堆6的规定位置处对金属管61进行定位，还能够从后方罩住盖体31。

从分流部15延伸的冷却气体导入路径14的下游侧的端部与上游侧连接部62连接，并且与金属管61连通。从汇合部16延伸的冷却气体导入路径14的上游侧的端部与下游侧连接部63连接，并且与金属管61连通。从而冷却气体从上游侧连接部62流入金属管61后从下游侧连接部63流出。

在稳定运转时，如果进行降低电池层叠体21的温度的控制，则流量控制阀17工作，从而冷却气体的流量增加。由此，向电池层叠体21导入的加热氧化剂气体的温度降低。由于温度降低后的加热氧化剂气体是从电池层叠体21的下端被导入的，因此，从位于电池层叠体21的下侧的单电池21a开始依次被冷却，加热氧化剂气体的温度随着在阴极侧吸气歧管42中上升而逐渐升高。

而且，由于电池堆6是被纵向设置的，因此其上部由于热气的上升而容易变成高温，除此之外，各单电池21a放热，从而该热也被释放到加热氧化剂气体中。其结果是，对电池层叠体21的上部的冷却可能会不充分。

如果为了冷却电池堆6的上侧而使加热氧化剂气体的温度更大幅度地降低，则电池堆6的下侧被过于冷却，这反而扩大上下温度差。单电池21a的层叠数量越多，上述现象越明显。

相对于此，在该燃料电池1中，冷却气体并不是直接与加热氧化剂气体汇合，而是经由金属管61后与加热氧化剂气体汇合。由于金属管61布置于在电池层叠体21的上部周围设置的吸热空间34中，因此有效地吸收从电池层叠体21中释放出来的辐射热。从而，冷却气体在通过金属管61的期间吸收电池层叠体21的上部的热，因此电池层叠体21的上部的温度相对降低。

而且，金属管61被布置成从电池堆6的上侧朝向下侧以绕电池堆6旋转的方式延伸，从而冷却气体从高温侧开始流动较长的距离，由此冷却气体就会高效地吸收辐射热。需要说明的是，即使冷却气体的温度因吸热而上升，也不会上升到加热氧化剂气体的温度以上，因此冷却气体原本的冷却功能不会丧失。

这样，冷却气体在汇合部16处与加热氧化剂气体混合，从而温度已下降的加热氧化剂气体被导入至电池层叠体21。然而，与现有燃料电池相比，导入至电池层叠体21的加热氧化剂气体的温度降低幅度缩小了相当于冷却气体的温度上升幅度的那一部分，因此位于电池层叠体21的下侧的单电池21a被平稳地冷却。

如上所述，在该燃料电池1中，电池层叠体21的上部因由冷却气体吸收辐射热而被冷却，电池层叠体21的下部由于导入因吸收电池层叠体21的上部的热而温度已上升的冷却气体而被平稳地冷却，所以即使是层叠型电池堆6，也能够将整个电池层叠体21均衡地冷却。

(比较例和实施例)

在图7和图8中示出了利用试验装置进行的证明试验的结果。

图7示出了比较例的试验结果。比较例的燃料电池具有如图1和图2所示的现有构造，电池层叠体的周围只被盖体覆盖，冷却气体与加热氧化剂气体直接混合。

图7表示即将进入稳定运转之前的温度状态。图中，下侧的实线表示电池层叠体的下部的温度变化情况，上侧的实线表示电池层叠体的上部的温度变化情况。虚线表示冷却气体的流量变化情况。

在比较例的燃料电池中，发现了下述现象，即：在导入冷却气体前的阶段，电池层叠体的上下部的温度差达到了20℃以上。还发现了下述现象，即：如果对应于电池层叠体的上部的温度上升而增加冷却气体的流量，则电池层叠体的下部的温度开始下降，从而电池层叠体的上下部的温度差扩大。

而且，发现了下述现象，即：如果使冷却气体的流量大幅度增加，则电池层叠体的上部的温度上升情况得到抑制而稳定在780℃～790℃，然而，此时在电池层叠体的下部则温度急剧地下降而达到710℃以下，从而在电池层叠体的上下部产生了70℃以上的温度差。

图8示出实施例的试验结果。实施例的燃料电池具有在图3和图4等中示出的构造。需要说明的是，比较对象亦即冷却气体导入路径等构造以外，其它条件则与比较例相同。

图8表示试验性地将温度设定得较高的稳定运转状态下的温度变化情况。与图7一样，下侧的实线表示电池层叠体的下部的温度变化情况，上侧的实线表示电池层叠体的上部的温度变化情况，虚线表示冷却气体的流量变化情况。

在实施例的燃料电池中，发现了下述现象，即：在导入冷却气体前的阶段，电池层叠体的上下部的温度差为5℃左右。电池层叠体的上部和下部的温度以几乎维持相等的温度差的方式上升，并未发现电池层叠体的上下部的温度差扩大的情况。

如果使冷却气体流入、并使上述冷却气体的流量增加，则电池层叠体的上部和下部的温度在820℃前后的几乎相同的时刻开始下降。此时的温度差为10℃左右。

在从温度开始下降后的时刻起将冷却气体的流量保持为恒定流量的情况下，发现了下述情况，即：电池层叠体的上部和下部的温度以维持约10℃的温度差的状态缓慢地下降，并收敛于800℃前后。从而确认到了下述现象，即：能够将整个电池层叠体保持在800℃前后的最佳运转温度，能够稳定地发电。

(变形例)

图9示出上述的燃料电池1的变形例。本变形例的燃料电池与上述的燃料电池1的不同点在于：大径部32、金属管61、吸热空间34的位置与燃料电池1不同。

如图5所示，在上述的燃料电池1中，将大径部32等的位置设置到电池层叠体21的最上侧的部分(上部最上方部分)为止。然而当这样布置大径部32等的情况下发现了下述情况，即：随着时间的流逝，上部最上方部分与下部之间的温度差扩大。

即，在上面的实施例中，作为上部之一例而对上部最上方部分进行了测量，然而测量上部中间部分的温度，发现上部中间部分的温度高于上部最上方部分的温度。因此，如果为了将其冷却而调整冷却气体的流量，则产生上部(上部最上方部分)被过于冷却导致上部的温度低于下部的温度的问题。

图10是表示该变化情况的曲线图，虚线表示冷却气体的流量变化情况。从图10中确认了下述的情况，即：如果将大径部32等设置到上部最上方部分为止，则上部最上方部分被过于冷却，从而导致在冷却过程中上部最上方部分与下部的温度发生逆转，随着时间的流逝，上部最上方部分与下部的温度差逐渐扩大。

于是，经过研究发现，如图9所示，将大径部32等的位置向下方移动，将上部设定为“上部最上方部分”和“上部中间部分”的情况下，通过将大径部32等设置在上部中间部分，而在上部最上方部分则不设置大径部32等，由此，如图11的曲线图所示，不发生上部最上方部分与下部的温度差随着时间的流逝而扩大的情况。

从而，根据本变形例的燃料电池，能够与时间的流逝无关地将整个电池层叠体21均衡地冷却，从而能够更加高效且稳定地发电。

(其它实施方式)

需要说明的是，本发明所涉及的燃料电池并不限于上述的实施方式，其还包括除此之外的各种构成。

吸热部的结构并不限于螺旋状金属管道。例如，如图12所示，还可以在盖体31的上部设置双重管结构体，从而形成冷却气体沿着电池层叠体的周围流动的圆环空间70。

吸热部只要设置在与导入部相分离的部位即可。例如，当导入部设置在电池层叠体21的上端部的情况下，吸热部设置在电池层叠体21的下部的周围即可。此外，当导入部设置在电池层叠体21的中间部的情况下，吸热部设置在电池层叠体21的上部和下部中的任一者或这两者的周围即可。

电池堆6的设置方式并不限于纵向设置，还可以横向设置电池堆6。

电池堆并不限于层叠型电池堆，例如还可以为由圆筒型电池筒(cell tube)构成的电池堆。

具体而言，由如上所述的圆筒型电池筒构成的电池堆具有如下所述的构造。

上述电池堆具有：圆筒状电池主体；以及分别与电池主体的两端连接的电极端子。在电池主体的内部设置有圆筒形的内侧电极层和外侧电极层以及位于上述内侧电极层与外侧电极层之间的电解质层。内侧电极层为燃料极，外侧电极层为空气极。内侧电极层与电极端子电连接。在电极端子的中心部形成有燃料气体流路。

－符号说明－

1 燃料电池

6 电池堆

10 反应气体导入路径

11 氧化剂气体导入路径

12 阳极侧排出路径

13 阴极侧排出路径

14 冷却气体导入路径

21 电池层叠体

21a 单电池

22 支承台

23 支承杆

31 盖体

32 大径部

34 吸热空间

41 阳极侧吸气歧管

42 阴极侧吸气歧管

43 排气歧管

44 阳极侧导入口(导入部)

45 阴极侧导入口(导入部)

61 金属管

62 上游侧连接部

63 下游侧连接部

Claims

1.一种燃料电池，其为固体氧化物燃料电池，所述燃料电池的特征在于，包括：

电池堆，其由形成有阳电极和阴电极的固体电解质构成；

改性气体导入路径，其向所述电池堆导入以氢为主的改性气体；

氧化剂气体导入路径，其向所述电池堆导入由预热器加热后的氧化剂气体；以及

冷却气体导入路径，其使所述氧化剂气体迂回所述预热器并向所述氧化剂气体导入路径导入，

在所述电池堆的周围设置有吸收热的吸热部，

所述冷却气体导入路径从分流部分支，经由所述吸热部，与汇合部汇合，分流部设置在所述氧化剂气体导入路径中的比预热器更靠上游侧的部分，汇合部设置在所述氧化剂气体导入路径中的比预热器更靠下游侧且在所述电池堆的上游侧的部分。

2.根据权利要求1所述的燃料电池，其特征在于：

所述电池堆的周围被沿所述电池堆延伸的筒状盖体覆盖。

3.根据权利要求1所述的燃料电池，其特征在于：

所述电池堆的下端被支承台支承，并且所述电池堆沿铅垂方向朝上延伸，

导入所述改性气体和所述氧化剂气体的导入部设置在所述电池堆的下端部，所述吸热部设置在所述电池堆的上部的周围。

4.根据权利要求2所述的燃料电池，其特征在于：

5.根据权利要求3所述的燃料电池，其特征在于：

在所述电池堆的上部由上部最上方部分和位于所述上部最上方部分的下方的上部中间部分构成时，所述吸热部设置在所述上部中间部分处而非设置在所述上部最上方部分处。

6.根据权利要求4所述的燃料电池，其特征在于：

7.根据权利要求1至6中任一项所述的燃料电池，其特征在于：

所述吸热部由金属管构成，所述金属管布置在所述电池堆的周围的空间中。

8.根据权利要求7所述的燃料电池，其特征在于：

所述金属管以螺旋状布置在所述电池堆的周围。