CN105103358B - 燃料电池 - Google Patents

燃料电池 Download PDF

Info

Publication number
CN105103358B
CN105103358B CN201480018054.9A CN201480018054A CN105103358B CN 105103358 B CN105103358 B CN 105103358B CN 201480018054 A CN201480018054 A CN 201480018054A CN 105103358 B CN105103358 B CN 105103358B
Authority
CN
China
Prior art keywords
path
generator unit
fuel gas
fuel cell
fuel
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201480018054.9A
Other languages
English (en)
Other versions
CN105103358A (zh
Inventor
津荷俊介
七田贵史
森川哲也
堀田信行
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sencun Suofek Technology Co Ltd
Original Assignee
NGK Spark Plug Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by NGK Spark Plug Co Ltd filed Critical NGK Spark Plug Co Ltd
Publication of CN105103358A publication Critical patent/CN105103358A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN105103358B publication Critical patent/CN105103358B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/24—Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells
    • H01M8/2457—Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells with both reactants being gaseous or vaporised
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/02—Details
    • H01M8/0202—Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors
    • H01M8/0258—Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors characterised by the configuration of channels, e.g. by the flow field of the reactant or coolant
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/02—Details
    • H01M8/0202—Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors
    • H01M8/0267—Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors having heating or cooling means, e.g. heaters or coolant flow channels
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04007—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids related to heat exchange
    • H01M8/04067—Heat exchange or temperature measuring elements, thermal insulation, e.g. heat pipes, heat pumps, fins
    • H01M8/04074—Heat exchange unit structures specially adapted for fuel cell
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/24—Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells
    • H01M8/241—Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells with solid or matrix-supported electrolytes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/24—Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells
    • H01M8/241—Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells with solid or matrix-supported electrolytes
    • H01M8/2425—High-temperature cells with solid electrolytes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/24—Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells
    • H01M8/2465—Details of groupings of fuel cells
    • H01M8/247—Arrangements for tightening a stack, for accommodation of a stack in a tank or for assembling different tanks
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/24—Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells
    • H01M8/2465—Details of groupings of fuel cells
    • H01M8/2483—Details of groupings of fuel cells characterised by internal manifolds
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/10—Fuel cells with solid electrolytes
    • H01M8/12—Fuel cells with solid electrolytes operating at high temperature, e.g. with stabilised ZrO2 electrolyte
    • H01M2008/1293—Fuel cells with solid oxide electrolytes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04007—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids related to heat exchange
    • H01M8/04014—Heat exchange using gaseous fluids; Heat exchange by combustion of reactants
    • H01M8/04022—Heating by combustion
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/24—Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells
    • H01M8/241—Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells with solid or matrix-supported electrolytes
    • H01M8/2425—High-temperature cells with solid electrolytes
    • H01M8/2432—Grouping of unit cells of planar configuration
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30—Hydrogen technology
    • Y02E60/50—Fuel cells

Landscapes

  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Fuel Cell (AREA)

Abstract

本发明提供一种燃料电池，该燃料电池的燃料气体供给路径是包括串联连接的第1路径、第2路径和第3路径的路径。在沿层叠方向进行观察时，在第2路径中，各发电单元的燃料气体的入口位置为沿着发电单元的一边的两处、即第1位置PA和第2位置PB，并且燃料气体的出口位置为靠与所述一边相对的边所处的那一侧的一处、即第3位置PC。在沿层叠方向进行观察时，在第3路径中，各发电单元的燃料气体的入口位置为与第3位置PC重叠的位置，并且燃料气体的出口位置为处在第1位置PA与第2位置PB之间的位置。

Description

燃料电池
相关申请的相互参照
本国际申请基于2013年3月29日向日本特许厅提出申请的日本专利申请第2013－72922号主张优先权，将日本专利申请第2013－72922号的全部内容引用到本国际申请中。
技术领域
本发明涉及燃料电池。
背景技术
以往，作为燃料电池，已知有一种使用固体电解质(固体氧化物)的固体氧化物燃料电池(以下也简称为SOFC)。
在该SOFC中，作为发电单元，例如使用了在固体电解质膜的一侧设有与燃料气体接触的燃料电极，并且在另一侧设有与氧化剂气体(空气)接触的氧化剂电极(空气电极)的燃料电池单元(发电单元)。而且，为了得到期望的电压，开发出一种借助互连器层叠有多个发电单元的燃料电池。
对于此类燃料电池，通常存在这样的问题：层叠发电单元的方向(层叠方向)的中心侧的发电单元的温度高于端部侧的发电单元的温度。
因此，提出了一种向燃料电池的层叠方向的中心侧的一侧面供给冷气并且将进行了热交换而得到的热气供给到燃料电池的层叠方向的端部的技术(参照专利文献1)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2005－5074号公报
发明内容
发明要解决的问题
所述以往技术是从一侧面供给冷气的技术，因此无法充分冷却位于燃料电池的层叠方向的中心侧的发电单元。并且，以往技术无法充分提高燃料气体的利用率。
本发明的一技术方案在于提供一种对发电单元的冷却效果较高且燃料气体的利用率较高的燃料电池。
用于解决问题的方案
本发明的第1技术方案的燃料电池包括：层叠的多个发电单元；换热部，其设在相邻的两个所述发电单元之间；燃料气体供给路径，其用于向所述发电单元供给燃料气体；以及氧化剂气体供给路径，其用于向所述发电单元供给氧化剂气体。所述燃料气体供给路径是包括串联连接的第1路径、第2路径和第3路径的路径，该第1路径在所述换热部内通过，该第2路径在所述多个发电单元中的一部分发电单元内并列地通过，该第3路径在所述多个发电单元中的除所述一部分发电单元以外的多个发电单元内并列地通过。在沿所述层叠的方向进行观察时，在所述第2路径中，各发电单元的所述燃料气体的入口位置为沿着所述发电单元的一边的两处、即第1位置PA和第2位置PB，并且所述燃料气体的出口位置为靠与所述一边相对的边所处的那一侧的一处、即第3位置PC。在沿所述层叠的方向进行观察时，在所述第3路径中，各发电单元的所述燃料气体的入口位置为与所述第3位置PC重叠的位置，并且所述燃料气体的出口位置为处在所述第1位置PA与第2位置PB之间的位置。
本发明的第2技术方案的燃料电池包括：层叠的多个发电单元；换热部，其设在相邻的两个所述发电单元之间和所述多个发电单元中的位于所述层叠的方向上的端部的发电单元的外侧中的至少一方；燃料气体供给路径，其用于向所述发电单元供给燃料气体；以及氧化剂气体供给路径，其用于向所述发电单元供给氧化剂气体。所述燃料气体供给路径是包括串联连接的第1路径、第2路径和第3路径的路径，该第1路径在所述换热部内通过，该第2路径在所述多个发电单元中的一部分发电单元内并列地通过，该第3路径在所述多个发电单元中的除所述一部分发电单元以外的多个发电单元内并列地通过。在沿所述层叠的方向进行观察时，在所述第2路径中，各发电单元的所述燃料气体的入口位置为沿着所述发电单元的一边的两处、即第1位置PA和第2位置PB，并且所述燃料气体的出口位置为靠与所述一边相对的边所处的那一侧的一处、即第3位置PC。在沿所述层叠的方向进行观察时，在所述第3路径中，各发电单元的所述燃料气体的入口位置为与所述第3位置PC重叠的位置，并且所述燃料气体的出口位置为处在所述第1位置PA与第2位置PB之间的位置。
本发明的第1技术方案的燃料电池包括设在两个发电单元之间的换热部，通过使燃料气体在该换热部内流动，能够有效地冷却发电单元。
本发明的第2技术方案的燃料电池包括设在相邻的两个发电单元之间和多个发电单元中的位于层叠方向上的端部的发电单元的外侧中的至少一方的换热部，通过使燃料气体在该换热部内流动，能够有效地冷却发电单元。其中，换热部设在“相邻的两个发电单元之间”、“发电单元的层叠方向上的上端的外侧”以及“发电单元的层叠方向上的下端的外侧”中的至少一处。或者，换热部既可以设在所述3处中的任意两处，也可以设在所述3处的各处。
另外，在本发明的第1技术方案和第2技术方案的燃料电池中，燃料气体供给路径包括串联连接的第1路径、第2路径和第3路径，在该第2路径内燃料气体并列地流动，在该第3路径内燃料气体并列地流动，因此燃料利用率较高。
另外，在本发明的第1技术方案和第2技术方案的燃料电池中，在第2路径和第3路径中，各发电单元的燃料气体的入口位置和出口位置如所述那样配置，从而能够使燃料气体在发电单元内均匀地流动，使发电单元均匀地发电。
特别是，在沿层叠方向进行观察时，第1位置PA与第3位置PC之间的距离同第2位置PB与第3位置PC之间的距离大致相等。在该情况下，燃料气体在发电单元内的流动更加均匀。
在本发明的第1技术方案和第2技术方案的燃料电池中，例如，可以是，使燃料气体供给路径包括连接口和多个燃料气体通路，该多个燃料气体通路在燃料电池内沿层叠方向延伸，该连接口自燃料气体通路连接到多个发电单元中的至少一部分发电单元的内部或所述换热部，所述入口和所述出口为所述连接口的一部分。在该情况下，能够实现管道共用化，能够抑制零部件个数。
而且，在本发明的第1技术方案和第2技术方案的燃料电池中，例如，可以是，该燃料电池包括多个螺栓，该多个螺栓沿层叠的方向贯穿燃料电池，并将换热部和多个发电单元固定起来，多个燃料气体通路为形成在多个螺栓的内部的空洞。在该情况下，螺栓的内部具有燃料气体通路，因此能够实现燃料电池整体小型化。
附图说明
图1是表示第1实施方式的燃料电池1的结构的剖视图，是表示燃料气体的流动的图。
图2是表示第1实施方式的燃料电池1的结构的剖视图，是表示空气的流动的图。
图3是表示第1实施方式的燃料电池1的结构的俯视图，是表示燃料气体的流动的图。
图4是表示第1实施方式的燃料电池1的结构的俯视图，是表示空气的流动的图。
图5是发电单元3沿着图3和图4中的V－V截面的剖视图。
图6是表示发电单元3D和换热部7的结构的分解图。
图7是表示换热部7内的燃料气体的流动的俯视图。
图8是表示换热部7内的空气的流动的俯视图。
图9是表示第2实施方式的燃料电池1的结构的剖视图，是表示燃料气体的流动的图。
图10是表示第2实施方式的燃料电池1的结构的剖视图，是表示空气的流动的图。
图11是表示第2实施方式的燃料电池1的结构的俯视图，是表示燃料气体的流动的图。
图12是表示第2实施方式的燃料电池1的结构的俯视图，是表示空气的流动的图。
图13是表示第3实施方式的燃料电池1的结构的剖视图，是表示燃料气体的流动的图。
图14是表示第3实施方式的燃料电池1的结构的剖视图，是表示空气的流动的图。
图15是表示第4实施方式的燃料电池1的结构的剖视图，是表示燃料气体的流动的图。
图16是表示第4实施方式的燃料电池1的结构的剖视图，是表示空气的流动的图。
附图标记说明
1、燃料电池；1A、1B、边；3、3A、3B、3C、3D、3E、3F、3G、3H、发电单元；7、换热部；8、9、端板；11～18、孔；19、螺母；21～28、螺栓；31～38、气体通路；41、燃料气体流路；43、51、53、57、63、69、入口；45、47、55、59、65、71、出口；49、发电单元内燃料气体流路；61、空气流路；67、发电单元内空气流路；101、固体电解质体；103、燃料电极；105、空气电极；107、单元主体；109、111、互连器；113、119、气体密封部；115、分隔件；117、燃料电极框架；121、燃料电极侧集电体；123、空气电极侧集电体；125、129、135、139、142、151、151A、151B、157、157A、157B、157C、孔；127、133、137、141、开口部；131、143、153、154、159、160、161、连通槽；145、空气电极侧构件；147、燃料电极侧构件；149、155、凹部；163、165、181、发热器；167、壳体；169、燃烧催化剂；171、空间；173、排气管；174、175、177、179、出口。
具体实施方式
根据附图说明本发明的实施方式。
＜第1实施方式＞
1.燃料电池1的整体结构
根据图1～图8说明燃料电池1的结构。燃料电池1是固体氧化物燃料电池，是接受燃料气体(例如氢)和空气(相当于氧化剂气体的一例)的供给来进行发电的装置。
如图1、图2所示，燃料电池1具有层叠有燃料电池单元(以下称作发电单元)3、换热部7和一对端板8、9的构造，燃料电池单元3作为发电单元且呈平板状。发电单元3存在有8个，自图1、图2中的上侧起依次为3A、3B、3C、3D、3E、3F、3G、3H。
换热部7位于发电单元3D与发电单元3E之间，并与发电单元3D和发电单元3E接触。即，在换热部7的上下分别层叠有4个发电单元3。
端板8位于发电单元3A的外侧(图1、图2中的上侧)，并与发电单元3A接触。并且，端板9位于发电单元3H的外侧(图1、图2中的下侧)，并与发电单元3H接触。
如图3、图4所示，在沿发电单元3的层叠方向(图1、图2中的上下方向，图3、图4中的与纸面正交的方向)进行观察时，燃料电池1(即发电单元3、换热部7和端板8、9)具有矩形的形状。
燃料电池1包括沿层叠方向贯穿该燃料电池1的8个孔11～18。孔11～18由分别在构成燃料电池1的发电单元3、换热部7和端板8、9上设置的孔形成。在沿层叠方向观察燃料电池1时，孔11、12、13沿着构成燃料电池1的外形的一边1A等间隔地形成，孔12位于边1A的中间。并且，孔15、16、17沿着与边1A相对的边1B等间隔地形成，孔16位于孔15、17的中间。
在孔11中插入螺栓21，在螺栓21两端螺纹结合有螺母19。螺栓21在层叠方向上自燃料电池1的一端到达另一端。同样地，在孔12～18中分别插入螺栓22～28，在螺栓22～28的两端均螺纹结合有螺母19。发电单元3和换热部7之间被螺栓21～28和螺母19固定起来。
螺栓21～28分别在它们各自的内部具有中空的(包括空洞)气体通路31～38。气体通路31～38分别沿着螺栓21～28的轴线方向延伸，自螺栓21～28的一端到达另一端。其中，气体通路31、32、35、36、37相当于燃料气体通路的一例。
如图1、图3、图7所示，螺栓21具有入口43，该入口43为自气体通路31至螺栓21的外表面且与换热部7的后述的燃料气体流路41连接的孔。
并且，螺栓25具有出口45，该出口45为自气体通路35至螺栓25的外表面且与燃料气体流路41连接的孔。
并且，螺栓27具有出口47，该出口47为自气体通路37至螺栓27的外表面且与燃料气体流路41连接的孔。
并且，如图1、图3所示，螺栓25具有5个入口51，该入口51为自气体通路35至螺栓25的外表面的孔。5个入口51沿着图1中的上下方向等间隔地配置，分别与发电单元3A、3B、3C、3D、3E的后述的发电单元内燃料气体流路49连通。
如图1、图3所示，螺栓27具有5个入口53，该入口53为自气体通路37至螺栓27的外表面的孔。5个入口53沿着图1中的上下方向等间隔地配置，分别与发电单元3A、3B、3C、3D、3E的发电单元内燃料气体流路49连通。
如图1、图3所示，螺栓22具有5个出口55，该出口55为自气体通路32至螺栓22的外表面的孔。5个出口55沿着图1中的上下方向等间隔地配置，分别与发电单元3A、3B、3C、3D、3E的后述的发电单元内燃料气体流路49连通。
并且，如图1、图3所示，螺栓22具有3个入口57，该入口57为自气体通路32至螺栓22的外表面的孔。3个入口57沿着图1中的上下方向等间隔地配置，分别与发电单元3F、3G、3H的发电单元内燃料气体流路49连通。
并且，如图1、图3所示，螺栓26具有3个出口59，该出口59为自气体通路36至螺栓26的外表面的孔。3个出口59沿着图1中的上下方向等间隔地配置，分别与发电单元3F、3G、3H的发电单元内燃料气体流路49连通。
另外，如图2、图4、图8所示，螺栓23具有入口63，该入口63为自气体通路33至螺栓23的外表面且与换热部7的后述的空气流路61连接的孔。并且，螺栓28具有出口65，该出口65为自气体通路38至螺栓28的外表面且与空气流路61连接的孔。
并且，如图2、图4、图8所示，螺栓28具有8个入口69，该入口69为自气体通路38至螺栓28的外表面的孔。8个入口69沿着图1中的上下方向隔开规定的间隔地配置，分别与发电单元3A、3B、3C、3D、3E、3F、3G、3H的后述的发电单元内空气流路67连通。
另外，如图2、图4、图8所示，螺栓24具有8个出口71，该出口71为自气体通路34至螺栓24的外表面的孔。8个出口71沿着图2中的上下方向隔开规定的间隔地配置，分别与发电单元3A、3B、3C、3D、3E、3F、3G、3H的发电单元内空气流路67连通。其中，所述的各出口和各入口相当于连接口的一例。
2.发电单元3的结构
根据图5、图6说明发电单元3的结构。图6表示发电单元3中的发电单元3D的结构。发电单元3是所谓的燃料电极支承膜型的板状单元。发电单元3包括薄膜的固体电解质体101以及分别形成于该固体电解质体101两侧的燃料电极(阳极)103和薄膜的空气电极(阴极)105。以下，将固体电解质体101、燃料电极103和空气电极105合起来称作单元主体107。在单元主体107的空气电极105侧存在有发电单元内空气流路67，在单元主体107的燃料电极103侧存在有发电单元内燃料气体流路49。
并且，发电单元3包括：上下一对互连器109、111；气体密封部113，其为板形状，且靠空气电极105侧；分隔件115，其接合于单元主体107的外缘部的上表面，用于将发电单元内空气流路67与发电单元内燃料气体流路49之间阻断；燃料电极框架117，其配置在发电单元内燃料气体流路49侧；以及气体密封部119，其靠燃料电极103侧，这些构件层叠而构成为一体。
而且，在发电单元3内，在燃料电极103与互连器111之间配置有燃料电极侧集电体121，在互连器109的表面一体地形成有空气电极侧集电体123。
在此，作为固体电解质体101的材料，能够使用YSZ、ScSZ、SDC、GDC、钙钛矿系氧化物等材料。并且，作为燃料电极103，能够使用包含N、Ni和陶瓷的金属陶瓷，作为空气电极105，能够使用钙钛矿系氧化物、包含各种贵金属与陶瓷的金属陶瓷。
互连器109、111是含有铁素体系不锈钢的板材，在互连器109、111的外缘部设有与孔11～18相对应的8个孔125。
气体密封部113含有云母或蛭石，是在中心具有正方形的开口部127的框状板材，在气体密封部113的外缘部设有与孔11～18相对应的8个孔129。孔129中的与孔14、18相对应的两个孔借助连通槽131同开口部127连通。该连通槽131并不是沿厚度方向贯穿气体密封部113的槽，而是对气体密封部113的一个表面进行挖掘而形成的槽，能够通过激光加工、冲压加工形成。
分隔件115是含有铁素体系不锈钢的框状板材，分隔件115在其中央具有正方形的开口部133。单元主体107以封堵该开口部133的方式接合于分隔件115。分隔件115也在其外缘部具有与孔11～18相对应的8个孔135。
燃料电极框架117是在中心具有开口部137的、含有铁素体系不锈钢的框状板材。燃料电极框架117也在其外缘部具有与孔11～18相对应的8个孔139。
气体密封部119含有云母或蛭石，是在中心具有正方形的开口部141的框状板材，在气体密封部119的外缘部设有与孔11～18相对应的8个孔142。在发电单元3A、3B、3C、3D、3E中，孔142中的与孔12、15、17相对应的3个孔借助连通槽143同开口部141连通。并且，在发电单元3F、3G、3H中，孔142中的与孔12、16相对应的两个孔借助连通槽143同开口部141连通。该连通槽143并不是沿厚度方向贯穿气体密封部119的槽，而是对气体密封部119的一个表面进行挖掘而形成的槽，能够通过激光加工、冲压加工形成。
3.换热部7的结构
根据图6～图8说明换热部7的结构。换热部7包括空气电极侧构件145和燃料电极侧构件147。空气电极侧构件145为与发电单元3D相邻的板状构件，在靠发电单元3D侧的面的中心具有正方形的凹部149。并且，在空气电极侧构件145的外缘部设有与孔11～18相对应的8个孔151。孔151中的与孔13、18相对应的两个孔151A、151B借助连通槽153、154同凹部149连通。其中，凹部149和连通槽153、154并非沿厚度方向贯穿空气电极侧构件145，而是通过对空气电极侧构件145的靠发电单元3D侧的面的表面进行挖掘而形成的。
燃料电极侧构件147是一个面与空气电极侧构件145接触且另一个面与发电单元3E接触的板状构件，在靠空气电极侧构件145侧的面的中心具有正方形的凹部155。并且，在燃料电极侧构件147的外缘部设有与孔11～18相对应的8个孔157。孔157中的与孔11、15、17相对应的3个孔157A、157B、157C借助连通槽159、160、161同凹部155连通。其中，凹部155和连通槽159、160、161并非沿厚度方向贯穿燃料电极侧构件147，而是通过对燃料电极侧构件147的靠空气电极侧构件145侧的面的表面进行挖掘而形成的。
在将空气电极侧构件145接合于发电单元3D时，空气电极侧构件145的靠发电单元3D侧的面中的、除凹部149、孔151和连通槽153、154以外的部分与发电单元3D紧密接触。其结果，在空气电极侧构件145与发电单元3D之间形成自孔151A经由连通槽153、凹部149、连通槽154到达孔151B的密闭空间、即空气流路61。另外，如所述那样，空气流路61在孔151A(孔13)侧经由入口63与气体通路33连通，在孔151B(孔18)侧经由出口65与气体通路38连通。
此外，在将燃料电极侧构件147接合于空气电极侧构件145时，燃料电极侧构件147的靠空气电极侧构件145侧的面中的、除凹部155、孔157和连通槽159、160、161以外的部分与空气电极侧构件145紧密接触。其结果，在燃料电极侧构件147与空气电极侧构件145之间形成自孔157A经由连通槽159、凹部155、连通槽160至孔157B或者自孔157A经由连通槽159、凹部155、连通槽161至孔157C的密闭空间、即燃料气体流路41。另外，如所述那样，燃料气体流路41在孔157A(孔11)侧经由入口43与气体通路31连通，在孔157B(孔15)侧和孔157C(孔17)侧经由出口45、47与气体通路35、37连通。
4.燃料电池1的制造方法
说明燃料电池1的制造方法。首先，利用自铁素体系不锈钢的板材进行冲孔的方法形成所述形状的互连器109、111、分隔件115和燃料电极框架117。并且，利用自含有云母或蛭石的片材进行裁切的方法形成所述形状的气体密封部113、119。
接着，利用众所周知的方法形成单元主体107。具体而言，在要成为燃料电极103的生坯片之上层叠要成为固体电解质体101的生坯片，进行烧结。进而，在固体电解质体101之上印刷空气电极105的形成材料，之后进行烧结，从而形成单元主体107。将该单元主体107以封堵分隔件115的开口部133的方式接合于分隔件115。通过钎焊进行单元主体107与分隔件115之间的接合。
接着，如图6所示，将互连器109、气体密封部113、已接合有单元主体107的分隔件115、燃料电极框架117、气体密封部119和互连器111层叠起来，使它们一体化，从而得到发电单元3。
之后，将换热部7、端板8、9以及8个发电单元3按图1、图2所示的顺序层叠起来，向孔11～18插入螺栓21～28，在螺栓21～28的两端螺纹结合螺母19，从而得到燃料电池1。
5.燃料气体和氧化剂气体的流动
首先，说明燃料气体的流动。图1、图3、图7中的箭头表示燃料气体的流动，其中，实线箭头表示燃料气体在第1路径内的流动，虚线箭头表示燃料气体在第2路径内的流动，单点划线箭头表示燃料气体在第3路径内的流动。
如图1、图3所示，燃料气体自通路31的靠发电单元3H侧的端部(在图1、图3中标记为F(IN))导入，经过通路31，之后经由入口43流入换热部7的燃料气体流路41。进而，燃料气体如图7所示那样在燃料气体流路41内流动，之后经由出口45流入通路35并且经由出口47流入通路37。
如图1、图3所示，流入通路35内的燃料气体在通路35内流动，之后经由5处入口51(分支)，流入发电单元3A、3B、3C、3D、3E的发电单元内燃料气体流路49。另外，流入通路37内的燃料气体经由5处入口53(分支)，流入发电单元3A、3B、3C、3D、3E的发电单元内燃料气体流路49。
进而，燃料气体如图3所示那样在发电单元3A、3B、3C、3D、3E各自的发电单元内燃料气体流路49内并列地流动，之后经由5处出口55流入通路32。
进而，燃料气体经过通路32，之后经由3处入口57(分支)，流入发电单元3F、3G、3H的发电单元内燃料气体流路49。燃料气体如图3所示那样在发电单元3F、3G、3H各自的发电单元内燃料气体流路49内并列地流动，之后经由3处出口59流入通路36。
之后，燃料气体自通路36的靠发电单元3H侧的端部(在图1、图3中标记为F(OUT))排出。
其中，所述燃料气体的流动路径相当于燃料气体供给路径的一例。并且，所述燃料气体的流动路径中的、在换热部7的燃料气体流路41内流动的部分相当于第1路径的一例。并且，所述燃料气体的流动路径中的、自通路35、37流入发电单元3A、3B、3C、3D、3E的发电单元内燃料气体流路49内并在发电单元内燃料气体流路49内流动而到达通路32的部分相当于第2路径的一例。并且，所述燃料气体的流动路径中的、自通路32流入发电单元3F、3G、3H的发电单元内燃料气体流路49内并在发电单元内燃料气体流路49内流动而到达通路36的部分相当于第3路径的一例。
如所述那样，图1、图3、图7中的箭头表示燃料气体的流动，其中，实线箭头表示燃料气体在第1路径内的流动，虚线箭头表示燃料气体在第2路径内的流动，单点划线箭头表示燃料气体在第3路径内的流动。
即，所述燃料气体的流动路径包括串联连接的第1路径、第2路径和第3路径。在此，串联连接是指燃料气体依次流经第1路径、第2路径和第3路径。
接着，说明空气的流动。如图2、图4所示，空气自通路33的靠发电单元3A侧的端部(在图2、图4中标记为O(IN))导入，经过通路33，之后经由入口63，流入换热部7的空气流路61。进而，空气如图8所示那样在空气流路61内流动，之后经由出口65流入气体通路38。
如图2、图4所示，流入气体通路38内的空气在气体通路38内流动，之后经由8处入口69流入各发电单元3的发电单元内空气流路67。进而，空气如图2、图4所示那样在各发电单元3的发电单元内空气流路67内并列地流动，之后经由8处出口71，流入气体通路34。之后，空气自气体通路34的靠发电单元3H侧的端部(在图2、图4中标记为O(OUT))排出。其中，所述空气的流动路径相当于氧化剂气体供给路径的一例。图2、图4、图8中的箭头表示空气的流动。
6.燃料电池1取得的效果
(1)燃料电池1在相邻的两个发电单元3D、3E之间具有换热部7，能够使燃料气体流经该换热部7。由此，能够有效地冷却发电单元3。特别是，换热部7设于燃料电池1的容易积存热量的大致中央附近，从而使冷却发电单元3的效果进一步提高。
(2)在第2路径中，发电单元3A、3B、3C、3D、3E的燃料气体入口为设于螺栓25、27的入口51、53，发电单元3A、3B、3C、3D、3E的燃料气体出口为设于螺栓22的出口55。
并且，在第3路径中，发电单元3F、3G、3H的燃料气体入口为设于螺栓22的入口57，发电单元3F、3G、3H的燃料气体出口为设于螺栓26的出口59。
在沿层叠方向进行观察时，入口51、53处于沿着发电单元3的边1B的两个部位，出口55位于与边1B相对的边1A侧。并且，在沿层叠方向进行观察时，入口57处于与出口55重叠的位置，出口59位于入口51、53的中间。其中，入口51、53的位置相当于第1位置PA、第2位置PB的一例，出口55和入口57的位置相当于第3位置PC的一例。边1B相当于具有第1位置PA、第2位置PB的一边的一例，边1A相当于“与一边相对的边”的一例。
将入口51、53、57、出口55、59如所述那样配置，从而能够使燃料气体在各发电单元内均匀地流动，使各发电单元均匀地发电。特别是，在沿层叠方向进行观察时，第1位置PA与第3位置PC之间的距离同第2位置PB与第3位置PC之间的距离相等，从而使燃料气体在各发电单元内的流动更加均匀。
并且，能够抑制燃料气体在各发电单元3内滞留。并且，能够减少具有燃料气体通路的螺栓的数量。
(3)燃料电池1具有燃料气体供给路径，该燃料气体供给路径包括串连接的第1路径、第2路径和第3路径，燃料气体在该第2路径中并列地流动，燃料气体在该第3路径中也并列地流动，因此燃料利用率较高。
(4)在燃料电池1中，燃料气体供给路径包括沿在燃料电池1内层叠的方向延伸的多个气体通路31、32、35、36、37以及自气体通路31、32、35、36、37连接到各发电单元的内部或换热部7的连接口(入口43、51、53、57、出口45、47、55、59)。因此，能够实现管道共用化，能够抑制零部件个数。
＜第2实施方式＞
1.燃料电池1的结构
燃料电池1的结构基本与所述第1实施方式相同，但有一部分不同。以下，根据图9～图12，以不同点为中心进行说明，省略或者简化对与所述第1实施方式相同的部分的说明。
对于燃料电池1，如图9、图10所示，发电单元3的数量为7个，换热部7的数量为两个。两个换热部7分别设在发电单元3B、3C之间以及发电单元3E、3F之间。
2.燃料气体和氧化剂气体的流动
首先，说明燃料气体的流动。如图9、图11所示，燃料气体自通路31的靠发电单元3G侧的端部(在图9、图11中标记为F(IN))导入，经过通路31，之后经由入口43，流入两个换热部7各自的燃料气体流路41。进而，如图9所示那样，燃料气体在两个换热部7各自的燃料气体流路41内流动，之后经由出口45流入通路35，并且经由出口47流入通路37。其中，入口43、出口45、47与两个换热部7的各换热部7对应地设置。
如图9、图11所示，流入通路35内的燃料气体在通路35内流动，之后经由5处入口51(分支)，流入发电单元3A、3B、3C、3D、3E的发电单元内燃料气体流路49。并且，流入通路37的燃料气体经由5处入口53流入发电单元3A、3B、3C、3D、3E的发电单元内燃料气体流路49。
进而，燃料气体如图9、图11所示那样在发电单元3A、3B、3C、3D、3E的发电单元内燃料气体流路49内并列地流动，之后经由出口55流入通路32。
进而，燃料气体经过通路32，之后经由两处入口57流入发电单元3F、3G的发电单元内燃料气体流路49。如图9、图11所示，燃料气体在发电单元3F、3G的发电单元内燃料气体流路49内并列地流动，之后经由出口59流入通路36。
之后，燃料气体自通路36的靠发电单元3G侧的端部(在图9、图11中标记为F(OUT))排出。
接着，说明空气的流动。如图10、图12所示，空气自通路33的靠发电单元3A侧的端部(在图10、图12中标记为O(IN))导入，经过通路33，之后经由两处入口63流入两个换热部7各自的空气流路61。进而，如图10所示那样，空气在两个换热部7各自的空气流路61内流动，之后经由两处出口65流入气体通路38。
如图10、图12所示，流入气体通路38内的空气在气体通路38内流动，之后经由入口69流入各发电单元3的发电单元内空气流路67。进而，空气如图10、图12所示那样在发电单元内空气流路67内并列地流动，之后经由出口71流入通路34。之后，空气自气体通路34的靠发电单元3G侧的端部(在图10、图12中标记为O(OUT))排出。
3.燃料电池1取得的效果
燃料电池1能够取得与所述第1实施方式大致相同的效果。并且，通过具有两个换热部7，从而使冷却发电单元3的效果进一步提高。
＜第3实施方式＞
1.燃料电池1的结构
本实施方式的燃料电池1的结构基本与所述第2实施方式相同，但有一部分不同。以下，根据图13、图14，以不同点为中心进行说明，省略或者简化对与所述第2实施方式相同的部分的说明。
对于燃料电池1，如图13、图14所示，发电单元3的数量为7个，换热部7的数量为两个。两个换热部7中的一个换热部7设在端板8与发电单元3A之间。并且，两个换热部7中的另一个换热部7设在端板9与发电单元3G之间。即，两个换热部7均设于发电单元3的堆栈中的、位于发电单元3的层叠方向端部的发电单元3的外侧，且与该端部的发电单元3接触。
并且，燃料电池1包括发热器163、165。发热器163设在端板8的外侧(图13、图14中的上侧)，与端板8接触。并且，发热器165设在端板9的外侧(图13、图14中的下侧)，且与端板9接触。
发热器163、165均包括含有金属的中空箱型的壳体167以及收纳在该壳体167内部的燃烧催化剂169。
孔11～18贯穿包括发热器163、165在内的燃料电池1。螺栓21～28经由孔11～18自包括发热器163、165在内的燃料电池1的一端到达另一端。螺栓21～28的一部分存在于壳体167的内部的空间171内。
螺母19自发热器163、165的外侧螺纹结合于螺栓21～28，将发电单元3、换热部7、端板8、9以及发热器163、165相互固定。
发热器163、165分别在各自的侧面具有排气管173。发热器163内的空间171与发热器163的外部之间借助排气管173连通。并且，发热器165内的空间171与发热器165的外部之间借助排气管173连通。
螺栓26具有出口174，该出口174为用于将发热器163内的空间171与通路36之间连接起来的孔。并且，螺栓26具有出口175，该出口175为用于将发热器165内的空间171与通路36之间连接起来的孔。另外，螺栓26在比发热器163、165靠外侧的位置不具有用于将通路36与外部之间连接起来的孔。
螺栓24具有出口177，该出口177为用于将发热器163内的空间171与通路34之间连接起来的孔。并且，螺栓24具有出口179，该出口179为用于将发热器165内的空间171与通路34之间连接起来的孔。另外，螺栓24在比发热器163、165靠外侧的位置不具有用于将通路34与外部之间连接起来的孔。
2.燃料气体和氧化剂气体的流动
本实施方式的燃料气体和氧化剂气体的流动基本与所述第2实施方式相同。其中，经由发电单元3F、3G流入通路36的燃料气体经由出口174流入发热器163内并且经由出口175流入发热器165内。
并且，经由各发电单元流入通路34的空气经由出口177流入发热器163内并且经由出口179流入发热器165内。
在发热器163内，自出口174导入的燃料气体与自出口177导入的空气因燃烧催化剂169的作用或者接触燃烧(在高温状态下，燃料气体与氧化剂气体相遇而引起的燃烧)的作用而发生燃烧。燃烧后的废气自排气管173排出到外部。在发热器163内因燃烧而产生的热量经由端板8供给至发电单元3供给。
另外，在发热器165内，自出口175导入的燃料气体和自出口179导入的空气因燃烧催化剂169的作用或者接触燃烧(在高温状态下，燃料气体与氧化剂气体相遇而引起的燃烧)的作用而发生燃烧。燃烧后的废气自排气管173排出到外部。在发热器165内因燃烧而产生的热量经由端板9供给至发电单元3。
3.燃料电池1取得的效果
(1)燃料电池1能够取得与所述第2实施方式大致相同的效果。
(2)燃料电池1在发电单元3的堆栈中的端部具有发热器163、165，因此能够减小发电单元3的堆栈中的端部与中央的温差。
(3)燃料电池1在发电单元3的堆栈中的端部具有两个换热部7，因此能够抑制因发热器163、165而使位于堆栈的端部的发电单元3的温度过度上升。
＜第4实施方式＞
1.燃料电池1的结构
本实施方式的燃料电池1的结构基本与所述第2实施方式相同，但有一部分不同。以下，根据图15、图16，以不同点为中心进行说明，省略或者简化对与所述第2实施方式相同的部分的说明。
对于燃料电池1，如图15、图16所示，发电单元3的数量为7个，换热部7的数量为两个。两个换热部7中的一个换热部7设在发电单元3D与发电单元3E之间。并且，两个换热部7中的另一个换热部7设在端板9与发电单元3G之间。即，两个换热部7中的一个换热部7设在发电单元3的堆栈中的中央附近，另一个换热部7设在发电单元3的堆栈中的、位于层叠方向的端部的发电单元3的外侧，且与该端部的发电单元3接触。
并且，燃料电池1包括发热器181。发热器181设在端板9的外侧(图15、图16中的下侧)，且与端板9接触。
发热器181包括含有金属的中空箱型的壳体167以及收纳在该壳体167内部的燃烧催化剂169。
孔11～18贯穿包括发热器181在内的燃料电池1。螺栓21～28经由孔11～18自包括发热器181在内的燃料电池1的一端到达另一端。螺栓21～28的一部分存在于壳体181的内部的空间171内。
螺母19自发热器181的外侧以及端板8的外侧螺纹结合于螺栓21～28，将发电单元3、换热部7、端板8、9以及发热器181相互固定。
发热器181在侧面具有排气管173。发热器181内的空间171与发热器181的外部之间经由排气管173连通。
螺栓26具有出口175，该出口175为用于将发热器181内的空间171与通路36之间连接起来的孔。另外，螺栓26在比发热器181靠外侧的位置不具有用于将通路36与外部之间连接起来的孔。
螺栓24具有出口179，该出口179为用于将发热器181内的空间171与通路34之间连接起来的孔。另外，螺栓24在比发热器181靠外侧的位置不具有用于将通路34与外部之间连接起来的孔。
2.燃料气体和氧化剂气体的流动
本实施方式的燃料气体和氧化剂气体的流动基本与所述第2实施方式相同。其中，经由发电单元3F、3G流入通路36的燃料气体经由出口175流入发热器181内。并且，经由各发电单元流入通路34的空气经由出口179流入发热器181内。
在发热器181内，自出口175导入的燃料气体与自出口179导入的空气因燃烧催化剂169的作用或者接触燃烧(在高温状态下，燃料气体与氧化剂气体相遇而引起的燃烧)的作用而发生燃烧。燃烧后的废气自排气管173排出到外部。在发热器181内因燃烧而产生的热量经由端板9供给至发电单元3。
3.燃料电池1取得的效果
(1)燃料电池1能够取得与所述第2实施方式大致相同的效果。
(2)燃料电池1在发电单元3的堆栈中的端部具有发热器181，因此能够减小发电单元3的堆栈中的端部与中央的温差。
(3)燃料电池1在发电单元3的堆栈中的靠发热器181侧的端部具有一个换热部7，因此能够抑制因发热器181而使位于堆栈的端部的发电单元3的温度过度上升。
(4)燃料电池1在发电单元3的堆栈中的中央附近具有一个换热部7。因此，能够有效地冷却发电单元3。
＜其他的实施方式＞
(1)所述第1实施方式～第4实施方式的燃料电池1所包括的发电单元3的数量并不限定于7个或8个，能够适当地设定。并且，燃料电池1所包括的换热部7的数量并不限定于一个或两个，能够适当地设定。
(2)在所述第1实施方式～第4实施方式的燃料电池1中，换热部7在层叠方向上的位置既可以是燃料电池1的中央，也可以是靠近端部的位置。
(3)在所述第1实施方式～第4实施方式的燃料电池1中，入口51、53、出口59之间的位置关系并不限定于所述那样。例如，在沿层叠方向进行观察时，出口59的位置既可以距入口51、53的距离为相同距离，也可以靠近入口51、53中的一者。并且，出口59的位置既可以位于连结入口51、53的直线上，也可以位于偏离该直线的位置。
并且，出口55、入口57的位置也并不限定于所述那样。例如，在沿层叠方向进行观察时，出口55、入口57既可以距螺栓21、23的距离为相同距离，也可以靠近螺栓21、23中的一者。并且，出口55、入口57的位置既可以位于连结螺栓21、23的直线上，也可以位于偏离该直线的位置。
(4)所述第1实施方式、第2实施方式的燃料电池1也可以包括与所述第3实施方式、第4实施方式同样的发热器。在该情况下，发热器既可以设在发电单元3的堆栈的一侧，也可以设在发电单元3的堆栈两侧。并且，所述第4实施方式的燃料电池1也可以与所述第3实施方式同样地在发电单元3的堆栈的两侧具有发热器。
(5)所述第3实施方式、第4实施方式的燃料电池1也可以不包括发热器。并且，所述第3实施方式的燃料电池1也可以仅包括一个发热器。
(6)所述第3实施方式、第4实施方式的燃料电池1也可以仅包括一个换热部7。该换热部7的位置既可以位于发电单元3的堆栈的端部(端板8与发电单元3A之间或者端板9与发电单元3G之间)，也可以位于发电单元3的堆栈的中央附近。
(7)所述第1实施方式的燃料电池1的换热部7的位置也可以位于发电单元3的堆栈的端部(端板8与发电单元3A之间或者端板9与发电单元3H之间)。
(8)所述第2实施方式的燃料电池1的一个或两个换热部7的位置也可以位于发电单元3的堆栈的端部(端板8与发电单元3A之间或者端板9与发电单元3G之间)。
(9)在所述各实施方式中，燃料电池的燃料气体通路采用形成于螺栓内部的空洞(中空螺栓)，但并不限定于此。燃料气体通路也可以形成于实心螺栓(内部没有空洞的螺栓)的外表面的外侧。另外，也可以在燃料电池同时设置实心螺栓和中空螺栓。
其中，不言而喻，本发明不受所述实施例任何限定，能够在不脱离本发明的主旨的范围内以各种方式实施。

Claims (10)

1.一种燃料电池，其中，
该燃料电池包括：
层叠的多个发电单元；
换热部，其设在相邻的两个所述发电单元之间；
燃料气体供给路径，其用于向所述发电单元供给燃料气体；以及
氧化剂气体供给路径，其用于向所述发电单元供给氧化剂气体，
所述燃料气体供给路径是包括串联连接的第1路径、第2路径和第3路径的路径，该第1路径在所述换热部内通过，该第2路径在所述多个发电单元中的一部分发电单元内并列地通过，该第3路径在所述多个发电单元中的除所述一部分发电单元以外的多个发电单元内并列地通过，
在沿所述层叠的方向进行观察时，在所述第2路径中，各发电单元的所述燃料气体的入口位置为沿着所述发电单元的一边的两处、即第1位置PA和第2位置PB，并且所述燃料气体的出口位置为靠与所述一边相对的边所处的那一侧的一处、即第3位置PC，
在沿所述层叠的方向进行观察时，在所述第3路径中，各发电单元的所述燃料气体的入口位置为与所述第3位置PC重叠的位置，并且所述燃料气体的出口位置为处在所述第1位置PA与所述第2位置PB之间的位置。
2.根据权利要求1所述的燃料电池，其中，
该燃料电池包括多个所述换热部，
所述第1路径是供所述燃料气体并列地流经多个所述换热部的路径。
3.根据权利要求1所述的燃料电池，其中，
所述燃料气体供给路径包括连接口和多个燃料气体通路，该多个燃料气体通路在所述燃料电池内沿所述层叠的方向延伸，该连接口自所述燃料气体通路连接到所述多个发电单元中的至少一部分发电单元的内部或所述换热部，
所述入口和所述出口是所述连接口的一部分。
4.根据权利要求3所述的燃料电池，其中，
该燃料电池包括多个螺栓，该多个螺栓沿所述层叠的方向贯穿所述燃料电池，并将所述多个发电单元和所述换热部固定起来，
所述多个燃料气体通路为形成在所述多个螺栓的内部的空洞。
5.根据权利要求1所述的燃料电池，其中，
在沿所述层叠的方向进行观察时，所述第1位置PA与所述第3位置PC之间的距离同所述第2位置PB与所述第3位置PC之间的距离大致相等。
6.一种燃料电池，其中，
该燃料电池包括：
层叠的多个发电单元；
换热部，其设在相邻的两个所述发电单元之间和所述多个发电单元中的位于所述层叠的方向上的端部的发电单元的外侧中的至少一方；
燃料气体供给路径，其用于向所述发电单元供给燃料气体；以及
氧化剂气体供给路径，其用于向所述发电单元供给氧化剂气体，
所述燃料气体供给路径是包括串联连接的第1路径、第2路径和第3路径的路径，该第1路径在所述换热部内通过，该第2路径在所述多个发电单元中的一部分发电单元内并列地通过，该第3路径在所述多个发电单元中的除所述一部分发电单元以外的多个发电单元内并列地通过，
在沿所述层叠的方向进行观察时，在所述第2路径中，各发电单元的所述燃料气体的入口位置为沿着所述发电单元的一边的两处、即第1位置PA和第2位置PB，并且所述燃料气体的出口位置为靠与所述一边相对的边所处的那一侧的一处、即第3位置PC，
在沿所述层叠方向进行观察时，在所述第3路径中，各发电单元的所述燃料气体的入口位置为与所述第3位置PC重叠的位置，并且所述燃料气体的出口位置为处在所述第1位置PA与所述第2位置PB之间的位置。
7.根据权利要求6所述的燃料电池，其中，
该燃料电池包括多个所述换热部，
所述第1路径是供所述燃料气体并列地流经多个所述换热部的路径。
8.根据权利要求6所述的燃料电池，其中，
所述燃料气体供给路径包括连接口和多个燃料气体通路，该多个燃料气体通路在所述燃料电池内沿所述层叠的方向延伸，该连接口自所述燃料气体通路连接到所述多个发电单元中的至少一部分发电单元的内部或所述换热部，
所述入口和所述出口是所述连接口的一部分。
9.根据权利要求8所述的燃料电池，其中，
该燃料电池包括多个螺栓，该多个螺栓沿所述层叠的方向贯穿所述燃料电池，并将所述多个发电单元和所述换热部固定起来，
所述多个燃料气体通路为形成在所述多个螺栓的内部的空洞。
10.根据权利要求6所述的燃料电池，其中，
在沿所述层叠的方向进行观察时，所述第1位置PA与所述第3位置PC之间的距离同所述第2位置PB与所述第3位置PC之间的距离大致相等。
CN201480018054.9A 2013-03-29 2014-02-05 燃料电池 Active CN105103358B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2013-072922 2013-03-29
JP2013072922 2013-03-29
PCT/JP2014/052659 WO2014156314A1 (ja) 2013-03-29 2014-02-05 燃料電池

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN105103358A CN105103358A (zh) 2015-11-25
CN105103358B true CN105103358B (zh) 2017-06-09

Family

ID=51623315

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201480018054.9A Active CN105103358B (zh) 2013-03-29 2014-02-05 燃料电池

Country Status (8)

Country Link
US (1) US10396389B2 (zh)
EP (1) EP2980904B1 (zh)
JP (1) JP5712334B2 (zh)
KR (1) KR101845598B1 (zh)
CN (1) CN105103358B (zh)
CA (1) CA2907951C (zh)
DK (1) DK2980904T3 (zh)
WO (1) WO2014156314A1 (zh)

Families Citing this family (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5981379B2 (ja) * 2013-03-29 2016-08-31 日本特殊陶業株式会社 燃料電池
CN106605328A (zh) * 2014-07-17 2017-04-26 Fco 动力公司 平板型固体氧化物型燃料电池的堆构造体及固体氧化物型燃料电池系统
FR3038916B1 (fr) * 2015-07-16 2017-07-28 Commissariat Energie Atomique Procedes d' (de co) electrolyse de l'eau (soec) ou de production d'electricite a haute temperature a echangeurs integres en tant qu'etages d'un empilement de reacteur (eht) ou d'une pile a combustible (sofc)
KR102371046B1 (ko) * 2016-07-15 2022-03-07 현대자동차주식회사 연료전지용 엔드셀 히터
CN109923721A (zh) 2016-11-04 2019-06-21 日本特殊陶业株式会社 电化学反应电池组
JP6403908B2 (ja) * 2016-11-04 2018-10-10 日本特殊陶業株式会社 電気化学反応セルスタック
JP6284662B1 (ja) * 2017-02-02 2018-02-28 日本特殊陶業株式会社 電気化学反応単位および電気化学反応セルスタック
GB2566334B (en) * 2017-09-12 2022-11-23 Ceres Ip Co Ltd A stack of intermediate temperature, metal-supported, solid oxide fuel cell units
FR3073092B1 (fr) * 2017-10-26 2022-03-18 Commissariat Energie Atomique Ensemble d'un empilement a oxydes solides de type soec/sofc et d'un systeme de serrage integrant un systeme d'echange thermique
FR3087951B1 (fr) * 2018-10-26 2021-12-03 Commissariat Energie Atomique Procede de regulation thermique d'un systeme electrochimique a oxydes solides a moyens de chauffage integres
JP7203669B2 (ja) 2019-03-29 2023-01-13 大阪瓦斯株式会社 電気化学モジュール、電気化学装置及びエネルギーシステム
JP7203668B2 (ja) * 2019-03-29 2023-01-13 大阪瓦斯株式会社 電気化学モジュール、電気化学装置及びエネルギーシステム
KR20210133538A (ko) * 2020-04-29 2021-11-08 주식회사 엘지에너지솔루션 전지팩 및 이를 포함하는 디바이스
FR3112656B1 (fr) * 2020-07-16 2022-12-02 Commissariat Energie Atomique Dispositif electrochimique
WO2024022805A2 (de) * 2022-07-29 2024-02-01 Kamax Holding Gmbh & Co. Kg Bipolarplatte, bipolarplattensystem, endplatte und brennstoffzelle

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6149382A (ja) 1984-08-17 1986-03-11 Mitsubishi Electric Corp 燃料電池装置
JPH09326259A (ja) * 1996-06-06 1997-12-16 Fujikura Ltd 固体電解質燃料電池
WO2002075833A2 (de) 2001-03-17 2002-09-26 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Brennstoffzelle mit integriertem wärmetauscher
US6932771B2 (en) * 2001-07-09 2005-08-23 Civco Medical Instruments Co., Inc. Tissue warming device and method
US20040081872A1 (en) * 2002-10-28 2004-04-29 Herman Gregory S. Fuel cell stack with heat exchanger
DE10310642A1 (de) 2003-03-12 2004-09-23 Forschungszentrum Jülich GmbH Hochtemperatur-Brennstoffzellensystem
JP4389493B2 (ja) 2003-06-11 2009-12-24 三菱マテリアル株式会社 燃料電池
US7422821B2 (en) * 2005-08-19 2008-09-09 Institute Of Nuclear Energy Research On the uniformity of fluid flow rate for interconnecting plate for planar solid oxide fuel cell
US8142943B2 (en) * 2005-11-16 2012-03-27 Bloom Energy Corporation Solid oxide fuel cell column temperature equalization by internal reforming and fuel cascading
US7858258B2 (en) * 2006-03-03 2010-12-28 Gm Global Technology Operations, Inc. Cascaded fuel cell stack operation with anode gas recirculation
DE102006058296A1 (de) 2006-12-11 2008-06-12 Staxera Gmbh Bipolarplatte und Wiederholeinheit für einen Brennstoffzellenstapel
WO2008153073A1 (ja) 2007-06-11 2008-12-18 Ngk Spark Plug Co., Ltd. 固体電解質形燃料電池
WO2009148505A2 (en) 2008-05-30 2009-12-10 Corning Incorporated Solid oxide fuel cell systems
CN103828113B (zh) 2011-09-16 2016-06-22 日本特殊陶业株式会社 燃料电池
US10224555B2 (en) * 2011-11-02 2019-03-05 Ngk Spark Plug Co., Ltd. Fuel cell

Also Published As

Publication number Publication date
KR101845598B1 (ko) 2018-04-04
CA2907951A1 (en) 2014-10-02
DK2980904T3 (en) 2018-06-14
EP2980904A4 (en) 2016-09-28
JPWO2014156314A1 (ja) 2017-02-16
KR20150135501A (ko) 2015-12-02
WO2014156314A1 (ja) 2014-10-02
CN105103358A (zh) 2015-11-25
US20160056492A1 (en) 2016-02-25
US10396389B2 (en) 2019-08-27
CA2907951C (en) 2017-10-24
JP5712334B2 (ja) 2015-05-07
EP2980904B1 (en) 2018-04-11
EP2980904A1 (en) 2016-02-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN105103358B (zh) 燃料电池
US10673081B2 (en) Solid oxide fuel cell device
CN104412434B (zh) 用于燃料电池的气体分布元件
US20070105012A1 (en) Solid Oxide Fuel Cell Device and System, Method of Using and Method of Making
US9608285B2 (en) Stack for a solid oxide fuel cell using a flat tubular structure
KR20040050872A (ko) 고체 산화물 연료 전지를 조립하기 위한 방법 및 장치
CN104272514A (zh) 管式固体氧化物燃料电池组件和包含有该组件的燃料电池装置
CN105121708A (zh) 具有一体化加热器的固体氧化物电解池堆
CN107408711A (zh) 燃料电池堆
CN106663826A (zh) 燃料电池用端电池加热器及包括此的燃料电池
KR20130016140A (ko) 튜브형 고체산화물 연료전지 스택 및 그 제작 방법
JP5270385B2 (ja) 固体電解質形燃料電池
CN103515639A (zh) 一种扁管型固体氧化物燃料电池组
JP5717559B2 (ja) 被覆膜付部材および集電部材ならびに燃料電池セル装置
JP4745622B2 (ja) 集電部材、燃料電池セルスタック及び燃料電池
JP4883968B2 (ja) 燃料電池セルの製法
JP2012209122A (ja) 固体酸化物形燃料電池セル、それを備えた燃料電池モジュール、および燃料電池装置
KR101889550B1 (ko) 접합공정을 이용한 고체산화물 연료전지 스택의 분리판
JP5662221B2 (ja) 固体酸化物形燃料電池セル、それを備えた燃料電池モジュール、および燃料電池装置
CN105143518B (zh) 用于soec单元的气体入口
KR101346727B1 (ko) 튜브형 고체산화물 연료전지 스택 및 그 제작 방법
JP6024930B2 (ja) 固体電解質形燃料電池
WO2019117859A1 (en) Multifunctional manifold for electrochemical devices and methods for making the same
KR20190049981A (ko) 고체산화물 연료 전지 단위 스택 및 이를 이용한 대용량 연료 전지
CN107592945A (zh) 双极元件的阴极板和用于运行这种阴极板的方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20200318

Address after: Aichi

Patentee after: Sencun suofek Technology Co., Ltd

Address before: Aichi

Patentee before: NGK SPARK PLUG Co.,Ltd.

TR01 Transfer of patent right