CN107949942B - 燃料电池用框架及包括其的燃料电池堆栈结构物 - Google Patents

Abstract

公开燃料电池用框架。燃料电池用框架包括：框架本体，形成有通道用开口、隔着上述通道用开口相互隔开的供给开口及排出开口；以及多个防变形支撑体，从框架本体的上部面中通道用开口与供给开口之间的第一区域及通道用开口与排出开口之间的第二区域凸出而成，截面形状为具有长轴和短轴的椭圆形。

Description

燃料电池用框架及包括其的燃料电池堆栈结构物

技术领域

本发明涉及燃料电池用框架及包括其的燃料电池堆栈结构物，更详细来讲涉及可提高燃料电池堆栈结构物的耐久性的燃料电池用框架及包括其的燃料电池堆栈结构物。

背景技术

通常，燃料电池是指分别在电解质层的两面形成空气极层及燃料极层，若分别向该空气极层及燃料极层供应包含氧气的空气和包含氢气的燃料气体，则氢气和氧气在在上述电解质层中通过离子导电现象进行电化学反应生成电的发电装置。

由于这种燃料电池是能量转换步骤简单、原理上通过使氢氧化生产能量的高效率、无公害发电机，从而具有环保特性，因此最近研究活跃。

尤其，在上述燃料电池中固体氧化物燃料电池(SOFC)作为电解质使用陶瓷，从而作为在约600℃至1000℃左右的高温条件下工作的燃料电池，具有如下各种优点：其他熔融碳酸盐燃料电池(MCFC)、磷酸型燃料电池(PAFC)、高分子型燃料电池(PEFC)等多种形态的燃料电池中效率最高，公害少，而且无需燃料转化器，能够进行复合发电。

这种燃料电池通常为了实现高功率，通过层叠由电解质层、空气极层及燃料极层形成的单电池来构成堆栈而使用。作为燃料电池堆栈，利用框架、连接体等部件层叠多个燃料电池单电池，在燃料电池堆栈的组装过程或运行中为了单电池的稳定的电连接或燃料或空气的密封而向上述燃料电池堆栈实践高压的压力。其结果，构成燃料电池堆栈的构成要素，例如，燃料电池单电池、框架、连接体等因高压而发生变形的可能性高，它们的变形不仅降低燃料电池堆栈的稳定性，而且降低电力效率等，并降低燃料电池堆栈的寿命。

发明内容

技术问题

本发明的一目的在于，提供可提高燃料电池堆栈结构物的耐久性及稳定性的燃料电池用框架。

本发明的另一目的在于提供一种包括上述燃料电池用框架，因此耐久性及稳定性得到提高的燃料电池堆栈结构物。

技术方案

本发明实施例的燃料电池用框架包括：框架本体，形成有通道用开口、隔着上述通道用开口相互隔开的供给开口及排出开口；以及多个防变形支撑体，从上述框架本体的上部面中上述通道用开口与上述供给开口之间的第一区域及上述通道用开口与上述排出开口之间的第二区域凸出而成，截面形状为具有长轴和短轴的椭圆形。

在一实施例中，上述多个防变形支撑体的长轴可平行于从上述供给开口朝向上述排出开口的第一方向，形成于上述第一区域的多个防变形支撑体及形成于上述第二区域的多个防变形支撑体可分别沿着垂直于上述第一方向的第二方向配置成一列。

在一实施例中，上述框架本体的上部面可具有上部基准面区域及流体移动底面区域，上述流体移动底面区域相比于上述上部基准面区域向上述框架本体的内部凹陷且包括上述第一区域及第二区域。

在一实施例中，上述多个防变形支撑体的凸出高度可以是上述上部基准面区域与上述流体移动底面区域的断差的80％以上且120％以下。

在一实施例中，上述框架本体的下部面具有下部基准面区域及电池单元支撑面区域，上述电池单元支撑面区域沿着上述通道用开口的边缘形成，相比于上述下部基准面区域向上述框架本体的内部凹陷，上述多个防变形支撑体可形成为从上述下部基准面区域的上部延伸至上述电池单元支撑面区域的上部。

在一实施例中，还包括从上述流体移动底面区域凸出而成且规则地配置为格子形态的多个引导凸起。

在一实施例中，上述供给开口包括相互隔开的第一供给孔及第二供给孔，上述第一区域包括：第三区域，位于上述第一供给孔与上述通道用开口之间；第四区域，位于上述第二供给孔与上述通道用开口之间；以及第五区域，位于上述第三区域与上述第四区域之间，与上述第一供给孔与上述第二供给孔之间的区域相对应，形成于上述第一区域的上述多个防变形支撑体形成于上述第三区域和上述第四区域，上述多个引导凸起中的至少一部分可形成于上述第五区域。

在一实施例中，形成于上述第三区域的多个防变形支撑体中，与上述第五区域相邻配置的至少一部分可具有相比于其余的防变形支撑体的长轴方向朝向上述第五区域方向倾斜的长轴，形成于上述第四区域的多个防变形支撑体中，与上述第五区域相邻配置的至少一部分可具有相比于其余的防变形支撑体的长轴方向朝向上述第五区域方向倾斜的长轴。

本发明实施例的燃料电池堆栈包括：燃料电池单元，包括电解质层、分别形成于上述电解质层的上部面和下部面的上部电极层及下部电极层；框架，配置于上述燃料电池单元的上部；以及连接体，配置于上述框架的上部。并且，上述框架包括：框架本体，形成有用于使上述上部电极层露出的通道用开口、隔着上述通道用开口相互隔开的供给开口及排出开口；以及多个防变形支撑体，从上述框架的上部面中上述通道用开口与上述供给开口之间的第一区域及上述通道用开口与上述排出开口之间的第二区域向上述连接体的方向凸出而成，截面形状为具有长轴和短轴的椭圆形。

在一实施例中，上述燃料电池堆栈结构物还可以包括复合功能结构体，上述复合功能结构体配置于上述框架本体和与之相对应的上述连接体部分之间。该情况下，上述复合功能结构体可配置于上述框架本体的上部面中的上述流体移动底面区域和与之相对应的上述连接体部分之间，上述框架本体的上部面具有上部基准面区域及流体移动底面区域，上述流体移动底面区域相比于上述上部基准面区域向上述框架本体的内部凹陷，并且包括上述第一区域及第二区域。并且，上述框架还可以包括多个引导凸起，上述多个引导凸起从上述框架本体的上部面中的上述流体移动底面区域向上述连接体的方向凸出，支撑上述复合功能结构体的侧面。

在一实施例中，上述引导凸起的高度可小于或等于上述多个防变形支撑体的高度，上述复合功能结构体的高度可与上述多个防变形支撑体的高度相同。

在一实施例中，还可包括四角板结构的集电体，上述集电体插入于上述通道用开口电连接上述连接体和上述燃料电池单元的上部电极层，边角呈圆弧状，上述集电体的边角的侧面边缘部分可呈圆弧状。

技术效果

根据本发明，通过在框架的流体移动底面区域形成多个防变形支撑体，不仅可诱导燃料或空气均匀地流动，而且可防止可由流体移动底面区域与上部基准面区域的高度差发生的连接体等的变形，并且还可防止可由下部基准面区域与电池单元支撑面区域之间的厚度差发生的框架本身的变形。

并且，随着复合功能结构体的位置的不同，在燃料电池堆栈结构物内施加到燃料电池单元的各个部位的载荷产生偏差，本发明如上在框架上形成用于支撑上述复合功能结构体的多个引导凸起，并且将上述复合功能结构体中的中心结构体配置在相对靠近于燃料电池单元的位置，将角落结构体配置在相对远离燃料电池单元的位置，从而既能稳定支撑复合功能结构体，又可减少向燃料电池单元的各个部位施加的载荷的偏差。

附图说明

图1a为用于说明本发明实施例的燃料电池用框架的俯视图，图1b为示出于图1a的燃料电池用框架的背面图；

图2a为沿着示出于图1a的切割线A-A′进行切割的剖视图，图2b为沿着示出于图1a的切割线B-B′进行切割的剖视图；

图3为用于说明多个防变形支撑体的一实施例的局部俯视图；

图4为用于说明本发明实施例的燃料电池堆栈结构物的局部剖视图；

图5为用于说明示出于图4的连接体的俯视图；

图6为用于说明复合功能结构体的位置的俯视图；

图7a为示出于图4的集电体的俯视图，图7b为沿着示出于图7a的切割线D-D′进行切割的剖视图。

附图标记说明

100、1100：框架 110：框架本体

120、1120：防变形支撑体 130、1130：引导凸起

1000：燃料电池堆栈结构物 1200：燃料电池单元

1300：连接体 1310：连接体本体

1320：通道隔壁 1400：复合功能结构体

1500：集电体

具体实施方式

以下，参照附图详细说明本发明的实施例的燃料电池用堆栈结构物。可对本发明进行多种变形，本发明可具有多种实施例，附图中例示了特定实施例并在本文中详细说明。但是，这并不意味着本发明限定于特定公开形态，应理解为包含本发明的思想及技术范围内的所有变更、等同技术方案及代替物。在说明各附图中，对类似的构成要素使用类似的附图标记。为了本发明的明确性，在附图中示出的结构物的尺寸是比实际放大示出的。

第一、第二等的术语可用于说明多种构成要素，但是上述结构要素不能限定于上述术语。上述术语仅以从其他构成要素区分一个构成要素的目的来使用。例如，在不脱离本发明的发明要求保护范围的前提下，第一构成要素可命名为第二构成要素，类似地第二构成要素也可命名为第一构成要素。

在本申请中所使用的术语只是为了说明特定的实施例而使用，目的并不是限定本发明。单数的表达在文章中无其他明确含义的情况下，包括复数的表达。本申请中的术语“包括”、“具有”等应理解为用于指定说明书上所记载的特征、数字、步骤、动作、构成要素、部件或它们的组合的存在，而并不预先排除一个或一个以上的其他特征、数字、步骤、动作、构成要素、部件或它们的组合的存在或附加可能性。

另外，在无其他定义的情况下，包括技术或科学术语在内的在此使用的全部术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常所理解的含义相同的含义。通常所使用的与在词典中的定义相同的术语应解释为具有与相关技术的文脉上的意义一致的意义，只要本发明的说明书中无明确定义，就不应解释成理想状态的含义或过分形式化的含义。

图1a为用于说明本发明实施例的燃料电池用框架的俯视图，图1b为示出于图1a的燃料电池用框架的背面图。并且，图2a为沿着示出于图1a的切割线A-A′进行切割的剖视图，图2b为沿着示出于图1a的切割线B-B′进行切割的剖视图。

本发明实施例的燃料电池用框架100在燃料电池堆栈结构物(参照图4)中支撑平板形燃料电池单元(参照图4中的“1200”)的边缘部分，不仅可提高燃料电池堆栈结构物的耐久性，而且可提高上述燃料电池堆栈结构物的组装性。

参照图1a、图1b、图2a及图2b，本发明实施例的燃料电池用框架100可包括框架本体110及多个防变形支撑体120。

上述框架本体110可具有在中间部分形成有使燃料电池单元的电极露出的通道用开口111的四角框架结构。上述通道用开口111实际上可呈四角形形态。并且，上述框架本体110可形成有供给开口112a及排出开口112b，上述供给开口112a形成于上述通道用开口111和上述框架本体110的第一边缘之间，供给用于支撑的燃料电池单元的电化学反应的燃料或空气，上述排出开口112b形成于上述通道用开口111和与上述第一边缘相向的上述框架本体110的第二边缘之间，用于排出通过上述供给开口112a供给的燃料或气体。如图1a及图1b所示，各上述供给开口112a及排出开口112b可形成为分别向作为上述框架本体110的第一边缘及第二边缘的延伸方向的第一方向Y延伸，并包含相互隔开的2个以上的孔的结构，或者，还可形成为沿着上述第一方向Y长长地延伸的单一孔的结构。

另一方面，如图1a、图2a及图2b所示，上述框架本体110的上部面可包括上部基准面区域110m及流体移动底面区域110n1、110n2，上述流体移动底面区域110n1、110n2相比于上述上部基准面区域110m向上述框架本体110的内部凹陷。在上述上部基准面区域110m和上述流体移动底面区域110n1、110n2的边界可形成有断差。另一方面，上述流体移动底面区域110n1、110n2可包括第一流体移动底面区域110n1及第二流体移动底面区域110n2，上述第一流体移动底面区域110n1从与上述框架本体110的第一边缘相邻的上述通道用开口111的第一边缘包围上述供给开口112a，使得向上述供给开口112a供给的燃料或空气可容易向上述通道用开口111移动，上述第二流体移动底面区域110n2从与上述框架本体110的第二边缘相邻的上述通道用开口111的第二边缘包围上述排出开口112b，使得所供给的上述燃料或空气可容易从上述通道用开口111向上述排出开口112b移动。上述第一流体移动底面区域110n1和上述第二流体移动底面区域110n2可具有隔着上述通道用开口111相互隔开，并以上述通道用开口111为基准相互对称的结构。因此，以下主要对上述第一流体移动底面区域110n1进行说明，并省略与上述第二流体移动底面区域110n2相关的说明。

如图1a所示，上述第一流体移动底面区域110n1可呈沿着上述通道用开口111的第一边缘长长地延伸的四角形形状。上述第一方向Y上的上述第一流体移动底面区域110n1的长度可大于或等于上述通道用开口111的第一边缘的长度，即上述通道用开口111的上述第一方向Y上的宽度，并且垂直于上述第一方向Y的第二方向X上的上述第一流体移动底面区域110n1的宽度可大于或等于从上述通道用开口111的第一边缘起包括上述供给开口112a的整个区域的最短距离。如图1a所示，作为一实施例，上述第一流体移动底面区域110n1的长度可大于上述通道用开口111的上述第一方向Y上的宽度，上述第一流体移动底面区域110n1的宽度可与从上述通道用开口111的第一边缘起包括上述供给开口112a的整个区域的最短距离相同。

如图1b、图2a及图2b所示，上述框架本体110的下部面可包括下部基准面区域110r及电池单元支撑面区域110s，上述电池单元支撑面区域110s相比于上述下部基准面区域110r向上述框架本体110的内部凹陷，在上述下部基准面区域110r和上述电池单元支撑面区域110s的边界可形成有断差。上述电池单元支撑面区域110s可沿着上述通道用开口111的边缘形成为具有预定的宽度以包围上述通道用开口111。上述电池单元支撑面区域110s的宽度可小于从上述通道用开口111至上述供给开口112a的最短距离，其结果，上述电池单元支撑面区域110s的宽度可小于上述第二方向X上的上述第一流体移动底面区域110n1的宽度。

上述多个防变形支撑体120a、120b可形成于上述框架本体110的上部面中的上述流体移动底面区域110n1、110n2。具体地，上述多个防变形支撑体120a、120b可包括形成于上述第一流体移动底面区域110n1的多个第一防变形支撑体120a及形成于上述第二流体移动底面区域110n2的多个第二防变形支撑体120b。形成于上述第二流体移动底面区域110n2的上述多个第二防变形支撑体120b具有实质上以上述通道用开口111为基准与形成于上述第一流体移动底面区域110n1的上述多个第一防变形支撑体120a对称的结构，因此以下主要对上述多个第一防变形支撑体120a进行说明，并省略对上述多个第二防变形支撑体120b的说明。

上述多个第一防变形支撑体120a配置于上述供给开口112a与上述通道用开口111之间，可沿着上述第一方向Y排列成一列。

上述多个第一防变形支撑体120a可从上述框架本体110的上部面中的上述第一流体移动底面区域110n1凸出而成。在上述情况下，以上述第一流体移动底面区域110n1为基准的上述多个第一防变形支撑体120a的高度可与上述第一流体移动底面区域110n1和上述上部基准面区域110m的高度差类似。作为一实施例，上述多个第一防变形支撑体120a的高度可以为上述第一流体移动底面区域110n1与上述上部基准面区域110m之间的高度差的约80％以上且120％以下。在燃料电池堆栈结构物(参照图4中的“1000”)内，上述多个防变形支撑体120a、120b在有外部载荷时支撑相邻配置的连接体(参照图4中的“1300”)，可防止可能会因为上述流体移动底面区域110n1、110n2与上述上部基准面区域110m的高度差而发生的上述连接体及其他结构要素的变形。因此，在上述多个防变形支撑体120a、120b的高度小于上述流体移动底面区域110n1、110n2与上述上部基准面区域110m的高度差的80％的情况下，可产生无法执行防止上述连接体及其他结构要素变形的功能的问题。并且，在上述多个防变形支撑体120a、120b的高度大于上述流体移动底面区域110n1、110n2和上述上部基准面区域110m的高度差的120％的情况下，可能会因为上述多个防变形支撑体120a、120b的上部面与上述上部基准面区域110m之间的高度差而产生上述框架本体110或相邻的结构要素变形的问题。

另一方面，上述多个防变形支撑体120a、120b可分别形成为从上述框架本体110的下部面中下部基准面区域110r的上部延伸至上述电池单元支撑面区域110s的上部。如图2a及图2b所示，在上述框架本体110中，与上述电池单元支撑面区域110s相对应的部分和与上述下部基准面区域110r相对应的部分之间存在厚度差异，由于存在这种厚度差异，因此上述框架本体110受到外部载荷的情况下，上述框架本体110可能发生在上述下部基准面区域110r和上述电池单元支撑面区域110s的边界处弯曲的变形。但是在本发明如上使上述多个防变形支撑体120a、120b形成为从上述下部基准面区域110r的上部延伸至上述电池单元支撑面区域110s的上部，从而可有效地防止在上述下部基准面区域110r和上述电池单元支撑面区域110s的边界发生的上述框架本体110的变形。

上述多个第一防变形支撑体120a可具有从上述供给开口112a向上述通道用开口111方向长长地延伸的椭圆形状的截面。例如，如图1a所示，上述多个第一防变形支撑体120a可具有椭圆形状的截面，上述椭圆形状的截面具有平行于上述第二方向X的长轴及平行于上述第一方向Y的短轴。如上所述，在上述供给开口112a与上述通道用开口111之间形成具有平行于上述第二方向X的长轴的椭圆形状截面的多个第一防变形支撑体120a的情况下，可向上述通道用开口111的整个区域均匀地引导向上述供给开口112a供给的燃料或空气。

另一方面，本发明实施例的燃料电池用框架100还可包括形成于上述框架本体110的上部面中的上述流体移动底面区域110n1、110n2的多个引导凸起130a、130b。

如图4所示，本发明实施例的燃料电池堆栈结构物1000包括多个复合功能结构体1400，上述多个复合功能结构体1400配置于框架1100与连接体1300之间，与上述框架1100的多个防变形支撑体1120a一同起到分散作用于上述框架1100与上述连接体1300之间的载荷、保持上述框架1100和上述连接体1300的间隔等功能，上述多个引导凸起(130a、130b；图4的1130a)通过支撑上述复合功能结构体(参照图4中的“1400”)的侧面，可防止上述复合功能结构体晃动。

以上述流体移动底面区域110n1、110n2为基准的各个上述多个引导凸起130a、130b的高度可小于或等于上述多个防变形支撑体120a、120b的高度。并且，各个上述多个引导凸起130a、130b可具有多种截面形状，作为一例，上述多个引导凸起130a、130b可分别具有圆形的截面形状。

作为一实施例，对于形成于上述第一流体移动底面区域110n1的多个第一引导凸起130a而言，上述供给开口112a包括相互隔开的2个以上的供给孔的情况下，所述第一引导凸起130a可包括形成于与相邻的供给孔之间相对应的区域的多个中心部凸起130a1，以确保不妨碍从上述供给开口112a向上述通道用开口111移动的染料或空气的流动。

上述多个中心部凸起130a1能够规则地排列成格子形态。例如，对于上述多个中心部凸起130a1而言，可包括2个以上由3个以上的凸起沿着上述第二方向X排列成一列构成的凸起列，相邻的凸起列可配置成向上述第一方向Y隔开预定间隔。具体地，在相邻的第一凸起列及第二凸起列中，包含于第一凸起列的两个相邻的凸起和包含于与之相对应的第二凸起列的2个凸起可排列成配置于正方形的顶点位置。在上述情况下，如图4所示，上述复合功能结构体(图4中的“1400a”)的端部插入到排列成正方形形态的4个凸起(图4中的“1330a”)之间的空间，并且侧面可被4个上述凸起支撑。因此，如本发明排列上述多个引导凸起130a、130b的情况下，形成多个可插入上述复合功能结构体(图4中的“1400”)的空间，因此可变更上述复合功能结构体(图4中的“1400”)的位置。对此进行后述。

另一方面，如图1a所示，上述多个第一引导凸起130a还可包括形成于供给开口112a的左侧区域的多个第一边缘部凸起130a2及形成于右侧区域的多个第二边缘部凸起130a3。

上述多个第一边缘部凸起130a2及多个第二边缘部凸起130a3分别以与上述多个中心部凸起130a1相同的结构及配置方式形成，因此省略其对此进行重复的详细说明。

另一方面，形成于上述第二流体移动底面区域110n2的多个第二引导凸起130b形成为与形成于上述第一流体移动底面区域110n1的多个第一引导凸起130a实质上以平行于上述第一方向Y的上述框架本体110的中心线为基准对称，因此省略与上述多个第二引导凸起130b相关的重复的详细说明。

以下，参照图1a及图3对多个防变形支撑体的排列进行详细说明。

参照图1a及图3，对于形成于上述第一流体移动底面区域110n1的多个第一防变形支撑体120a而言，在上述供给开口112a包括相互隔开的第一供给孔及第二供给孔的情况下，可以在上述第一供给孔及第二供给孔之间的第一区域形成上述多个引导凸起130a1，上述多个第一防变形支撑体120a可形成于上述第一供给孔与上述通道用开口111之间的第二区域及上述第二供给孔与上述通道用开口111之间的第三区域。即，上述多个第一防变形支撑体120a可形成于隔着上述第一区域相互隔开的上述第二区域和上述第三区域。

如图1a所示，在一实施例中，形成于上述第二区域的多个第一防变形支撑体120a均如上具有长轴平行于上述第二方向X的椭圆形截面，沿着上述第一方向Y排列成一列，可配置成相互隔开预定的间隔。并且，形成于上述第三区域的多个第一防变形支撑体120a也具有包括平行于上述第二方向X的长轴的椭圆形截面，沿着上述第一方向Y排列为一列，可配置成相互隔开预定间隔。

只是，如上形成多个第一防变形支撑体120a的情况下，形成有上述多个引导凸起130a1的第一区域位于上述第二区域与上述第三区域之间，因此可能会减少对上述通道用开口111中与上述第一区域相对应的部分的燃料或空气供给。为了解决如上所述的问题，可如图3形成上述多个第一防变形支撑体120a。

如图3所示，在另一实施例中，形成于上述第二区域的多个防变形支撑体120a1、120a2中，与形成于上述第一区域的上述多个引导凸起130a1相邻地配置的防变形支撑体120a2具有包括相对于上述第二方向X向正方向倾斜的长轴的椭圆形截面，以向与上述第一区域相对应的上述通道用开口111部分诱导燃料或空气，其余的防变形支撑体120a1可具有包括平行于上述第二方向X的长轴的椭圆形截面。

并且，在形成于上述第三区域的多个防变形支撑体120a1、120a3中，与形成于上述第一区域的多个引导凸起130a1相邻地配置的防变形支撑体120a3也具有包括相对于上述第二方向X向负方向倾斜的长轴的椭圆形截面，以向与上述第一区域相对应的上述通道用开口111部分诱导燃料或空气，其余的防变形支撑体120a1可具有包括平行于上述第二方向X的长轴的椭圆形截面。

在上述情况下，形成于上述第二区域的多个防变形支撑体120a1、120a2和形成于上述第三区域的多个防变形支撑体120a、120a3可形成实质上以平行于上述第二方向X的上述第一区域的中心线为基准对称的结构。如上形成多个防变形支撑体120a1、120a2、120a3的情况下，可向上述通道用开口111的整个区域均匀地供给燃料或空气。

另一方面，以平行于上述第一方向Y的上述框架本体110的中心线为基准，形成于上述第二流体移动底面区域110n2的多个第二防变形支撑体120b形成为与形成于上述第一流体移动底面区域110n1的多个第一防变形支撑体120a实际上对称，因此省略与上述多个第二防变形支撑体120b相关的重复的详细说明。

图4为用于说明本发明实施例的燃料电池堆栈结构物的部分剖视图，图5为用于说明示出于图4的连接体的俯视图，图6为用于说明复合功能结构体的位置的俯视图，图7a为示出于图4的集电体的俯视图，图7b为沿着示出于图7a的切割线D-D′进行切割的剖视图。

参照图4、图5、图6、图7a及图7b，本发明实施例的燃料电池堆栈结构物1000可包括框架1100、燃料电池单元1200、连接体1300、复合功能结构体1400及集电板1500。

上述框架1100实质上与参照图1a、图1b、图2a、图2b及图3进行说明的燃料电池用框架100相同，因此省略对此重复说明。

上述燃料电池单元1200可具有平板形结构，并可配置于上述框架1100中的电池单元支撑面区域(参照图1b中的“110s”)上。上述燃料电池单元1200可包括第一电极层、第二电极层及配置于它们之间的电解质层。作为一实施例，上述燃料电池单元1200可以为上述电解质层由固体氧化物形成的固体氧化物燃料电池单元。

在上述燃料电池单元1200被上述框架1100支撑的情况下，上述电解质层的边缘部分配置于上述框架1100的电池单元支撑面区域(参照图1a中的“110s”)上，上述第一电极层可借助上述框架1100的通道用开口(参照图1a中的“111”)露出。

上述连接体1300配置于上述框架1100及上述燃料电池单元1200上部，可通过上述集电体1500电连接于上述燃料电池单元1200的第一电极层。并且，虽然未在附图中示出，上述连接体1300可与配置于上述连接体1300的上部的又一燃料电池单元(未图示)的第二电极层电连接，其结果，上述2个燃料电池单元可借助上述连接体1300相互连接成串联形态。

如图5所示，上述连接体1300可包括板结构的连接体本体1310、多个第一通道隔壁1320a及多个连接体引导凸起1330a、1330b，其中上述连接体本体1310形成有分别与上述框架1100的供给开口(参照图1a中的“112a”，以下为了说明的便利而称为：“第一供给开口”)及排出开口(参照图1a中的“112b”，以下为了说明的便利而称为“第一排出开口”)连通的第二供给开口1312a及形成有第二排出开口1312b；多个第一通道隔壁1320a配置于与上述框架1100相向的上述连接体本体1310的下部面中与上述框架1100的通道用开口相对应的区域；多个连接体引导凸起1330a、1330b从上述连接体本体1310的下部面凸出且与上述框架1300的多个引导凸起1130(以下为了说明的便利而称为框架引导凸起)相向。另一方面，上述连接体1300还可包括多个第二通道隔壁1320b，上述多个第二通道隔壁1320b配置于上述连接体本体1310的上部面中与上述框架1100的通道用开口(参照图1中的“111”)相对应的区域。

上述连接体本体1310可由导电性物质形成，例如可由金属物质形成，并且可包括具有与上述框架1100相同或类似的形状及大小的边缘的四角板结构。

上述多个第一通道隔壁1320a从上述连接体本体1310的下部面向上述框架1100方向凸出而成，并向第二方向X长长地延伸，可向第一方向Y相互隔开预定间隔排列形成使燃料或空气流动的通道。上述多个第二通道隔壁1320b从上述连接体本体1310的上部面凸出而成，可向与上述多个第一通道隔壁1320a交叉的方向长长地延伸，并可形成为相互隔开预定的间隔。形成上述多个第一通道隔壁1320a及多个第二通道隔壁1320b的材质可与上述连接体本体1310的材质相同。例如，上述多个第一通道隔壁1320a及多个第二通道隔壁1320b可与上述连接体本体1310形成为一体。

上述多个连接体引导凸起1330a、1330b可从上述连接体本体1310的下部面凸出而成。上述多个连接体引导凸起1330a、1330b位于与形成于上述框架的多个框架引导凸起(参照图1a中的“130a”、“130b”)相向的位置，并且可以以与上述多个框架引导凸起(参照图1a的“130a”、“130b”)具有相同的结构及排列的方式形成于上述连接体本体1310的下部面上。因此，省略与上述连接体多个引导凸起1330a、1330b相关的重复的详细说明。

上述多个复合功能结构体1400配置于上述框架1100与上述连接体1300之间，可以与上述框架1100的多个防变形支撑体(参照图1a中的“120a”及“120b”)一同支撑向上述框架1100上述连接体1300施加的载荷。

上述多个复合功能结构体1400可包括：多个第一复合功能结构体1400a，配置于上述框架本体的上部面中的第一流体移动底面区域(参照图1a中的“110n1”)和与之相对应的上述连接体本体1310部分之间；以及多个第二复合功能结构体(未图示)，配置于上述框架本体110的上部面中的第二流体移动底面区域(参照图1a中的“110n2”)和与之相对应的上述连接体本体1310部分之间。以平行于上述第一方向Y的上述框架1100及连接体1300的中心线为基准，多个上述第二复合功能结构体实质上与上述多个第一复合功能结构体1400a对称地配置，除此之外，实质上与上述多个第一复合功能结构体1400a相同，因此以下主要对多个第一复合功能结构体1400a进行说明，并省略与上述第二复合功能结构体相关的说明。

上述多个第一复合功能结构体1400a可具有包括多种形状的截面的柱子结构。例如，上述多个第一复合功能结构体1400a可分别具有截面为圆形的圆柱形结构。作为一实施例，上述多个第一复合功能结构体1400a的高度可与上述框架1100的多个防变形支撑体1120的高度实际相同。

上述多个第一复合功能结构体1400a的下部端部及上部端部可分别被上述框架本体1110的上部面中的上述第一流体移动底面区域(参照图1a中的“110n1”)和与之相对应的上述连接体本体1310的下部面支撑。在上述情况下，上述多个第一复合功能结构体1400a的下部端部部分插入到上述框架1100的多个框架引导凸起1130a之间的空间，其侧面被上述多个框架引导凸起1130a支撑，上述多个第一复合功能结构体1400a的上部端部部分插入到上述连接体1300的多个连接体引导凸起1330a之间的空间，其侧面可被上述多个框架引导凸起1130a支撑。

在一实施例中，如图6所示，上述多个第一复合功能结构体1400a可包括：一个以上的中心结构体1400a1，配置于上述框架本体1110的上部面的第一流体移动底面区域1110n1中相邻的供给开口1112a之间的中心区域上；第一角落结构体1400a2，配置于上述第一流体移动底面区域1110n1中上述供给开口的右侧边缘区域上；以及第二角落结构体1400a3，配置于上述第一流体移动底面区域1110n1中上述供给开口的左侧边缘区域上。在上述情况下，为了减少施加到被上述框架1100支撑的上述燃料电池单元1200的载荷偏差，从上述框架本体1110的第一边缘至上述中心结构体1400a1的距离D1可大于从上述框架本体1110的第一边缘至上述第一角落结构体1400a2及第二角落结构体1400a3的距离D2。

表1为按复合功能结构体的位置测定施加于各燃料电池单元区域的载荷的结果。在表1中，“复合功能结构体的位置”值表示以平行于图6的第一方向X的基准线为基准测定的复合功能结构体的X轴方向上的相对距离。例如，“比较例”为将中心结构体和第一角落结构体、第二角落结构体放置于上述基准线上的情况，“实施例1至实施例3”为相比于上述比较例使中心结构体向“+X”方向移动相当于表示距离的距离，使第一角落结构体、第二角落结构体为向“X”方向移动与表示距离相同的距离的情况。

同时参照图6与表1可知，在比较例中向燃料电池单元的两侧角落区域施加的载荷与向它们之间的中间区域施加的载荷之间的偏差相对大。而在实施例1至实施例3中上述载荷偏差大大地减少。

由此可知，在使中心结构体位于相对靠近燃料电池单元的位置，并使多个角落结构体位于与燃料电池单元相对远的位置的情况下，可减少向上述燃料电池单元的各个部位施加的载荷的偏差。

表1

另一方面，以上对上述多个复合功能结构体1400为能够和上述连接体1300分离的另外的部件的情况进行说明，而本发明的一个实施例中，上述多个复合功能结构体1400可与上述连接体1300形成一体。在上述情况下，可以不在上述连接体1300上形成上述多个引导凸起。如上所述，在将上述多个复合功能结构体1400与上述连接体1300形成为一体的情况下，上述多个复合功能结构体1400的端部被上述框架1100的多个引导凸起1130支撑，因此可防止上述连接体1300在燃料电池堆栈结构物的组装过程或运行过程中相对于上述框架1100滑动移动。

上述集电体1500配置在上述燃料电池单元1200与上述连接体1300之间并将它们电连接起来。上述集电体1500可配置于上述框架1100的通道用开口1111的内部，并且可由导电性物质形成，例如可由金属物质形成。

如图7a及图7b所示，上述集电体1500可呈边角部分经圆弧处理的四角形形状。具体地，如图7a所示，不仅可以对角部分的平面进行圆弧处理，而且可以对端面也进行圆弧处理。使上述集电体1500的边角部分呈圆弧状的方法不受特殊限制。通常，上述集电体1500由金属物质形成，因此在制造过程中，其他部分相对于边角部分整体略微凸出或凹陷的可能性高。在利用这种集电板1500的情况下，存在被上述集电体1500直接加压的燃料电池单元1200的电极层发生裂纹的可能性高。在本发明中，为了解决这种问题，不仅对上述集电体1500的边角部分进行圆弧处理，而且可以对端面也进行圆弧处理。

另一方面，虽然未示出于附图，但是在上述燃料电池单元1200中，还可对通过电极层露出的电解质层的边角部分进行与上述集电体1500相同的圆弧处理。

根据上述的本发明，在框架的流体移动底面区域形成多个防变形支撑体，因此不仅可诱导燃料或空气的均匀的流动，而且可防止可能因流体移动底面区域和上部基准面区域之间的断差而发生的连接体等的变形，并且还可防止可通过下部基准面区域与电池单元支撑面区域之间的厚度差产生的框架本身的变形。

并且，随着复合功能结构体的位置的不同，在燃料电池堆栈结构物内施加到燃料电池单元的各个部位的载荷产生偏差，本发明如上在框架上形成用于支撑上述复合功能结构体的多个引导凸起，将上述复合功能结构体中的中心结构体配置在相对靠近燃料电池单元的位置，将角落结构体配置在相对远离燃料电池单元的位置，从而既能稳定地支撑复合功能结构体，又可减少向燃料电池单元的各部位施加的载荷的偏差。

以上说明的本发明的详细说明参照本发明的优选实施例进行了说明，但是本发明所属技术领域的熟练的技术人员或掌握相应技术领域的通常技术的人员可在不脱离本发明的思想及技术领域的范围内对本发明进行多种修改及变更。

Claims (10)

1.一种燃料电池用框架，其中，包括：

框架本体，形成有通道用开口、隔着上述通道用开口相互隔开的供给开口及排出开口；以及

多个防变形支撑体，从上述框架本体的上部面中上述通道用开口与上述供给开口之间的第一区域及上述通道用开口与上述排出开口之间的第二区域凸出而成，截面形状为具有长轴和短轴的椭圆形，

上述框架本体的上部面具有上部基准面区域及流体移动底面区域，上述流体移动底面区域相比于上述上部基准面区域向上述框架本体的内部凹陷且包括上述第一区域及第二区域，

上述框架本体的下部面具有下部基准面区域及电池单元支撑面区域，上述电池单元支撑面区域沿着上述通道用开口的边缘形成，相比于上述下部基准面区域向上述框架本体的内部凹陷，

上述多个防变形支撑体中每一个的长轴从对应于上述下部基准面区域的上述流体移动底面的第一位置延伸至对应于上述电池单元支撑面区域的上述流体移动底面的第二位置。

2.根据权利要求1所述的燃料电池用框架，其特征在于：

上述多个防变形支撑体的长轴平行于从上述供给开口朝向上述排出开口的第一方向，

形成于上述第一区域的多个防变形支撑体及形成于上述第二区域的多个防变形支撑体分别沿着垂直于上述第一方向的第二方向配置成一列。

3.根据权利要求1所述的燃料电池用框架，其特征在于：

上述多个防变形支撑体的凸出高度为上述上部基准面区域与上述流体移动底面区域的高度差的80％以上且120％以下。

4.根据权利要求1所述的燃料电池用框架，其特征在于，

还包括从上述流体移动底面区域凸出而成且规则地配置为格子形态的多个引导凸起。

5.根据权利要求4所述的燃料电池用框架，其特征在于：

上述供给开口包括相互隔开的第一供给孔及第二供给孔，

上述第一区域包括：

第三区域，位于上述第一供给孔与上述通道用开口之间；

第四区域，位于上述第二供给孔与上述通道用开口之间；以及

第五区域，位于上述第三区域与上述第四区域之间，与上述第一供给孔与上述第二供给孔之间的区域相对应，

其中，形成于上述第一区域的上述多个防变形支撑体形成于上述第三区域和上述第四区域，

上述多个引导凸起中的至少一部分形成于上述第五区域。

6.根据权利要求5所述的燃料电池用框架，其特征在于：

形成于上述第三区域的多个防变形支撑体中，与上述第五区域相邻配置的至少一部分具有相比于其余的防变形支撑体的长轴方向朝向上述第五区域方向倾斜的长轴，

形成于上述第四区域的多个防变形支撑体中，与上述第五区域相邻配置的至少一部分具有相比于其余的防变形支撑体的长轴方向朝向上述第五区域方向倾斜的长轴。

7.一种燃料电池堆栈结构物，其特征在于，包括：

燃料电池单元，包括电解质层、分别形成于上述电解质层的上部面和下部面的上部电极层及下部电极层；

框架，配置于上述燃料电池单元的上部；以及

连接体，配置于上述框架的上部，

上述框架包括：

框架本体，形成有用于使上述上部电极层露出的通道用开口、隔着上述通道用开口相互隔开的供给开口及排出开口；以及

多个防变形支撑体，从上述框架的上部面中上述通道用开口与上述供给开口之间的第一区域及上述通道用开口与上述排出开口之间的第二区域向上述连接体的方向凸出而成，截面形状为具有长轴和短轴的椭圆形，

上述框架本体的上部面具有上部基准面区域及流体移动底面区域，上述流体移动底面区域相比于上述上部基准面区域向上述框架本体的内部凹陷且包括上述第一区域及第二区域，

上述框架本体的下部面具有下部基准面区域及电池单元支撑面区域，上述电池单元支撑面区域沿着上述通道用开口的边缘形成，相比于上述下部基准面区域向上述框架本体的内部凹陷，

上述多个防变形支撑体中每一个的长轴从对应于上述下部基准面区域的上述流体移动底面的第一位置延伸至对应于上述电池单元支撑面区域的上述流体移动底面的第二位置。

8.根据权利要求7所述的燃料电池堆栈结构物，其特征在于：

还包括复合功能结构体，上述复合功能结构体配置于上述框架本体和与之相对应的上述连接体部分之间，

上述复合功能结构体配置于上述框架本体的上部面中的流体移动底面区域和与之相对应的上述连接体部分之间，

上述框架还包括多个引导凸起，上述多个引导凸起从上述框架本体的上部面中的上述流体移动底面区域向上述连接体的方向凸出，支撑上述复合功能结构体的侧面。

9.根据权利要求8所述的燃料电池堆栈结构物，其特征在于：

上述引导凸起的高度小于或等于上述多个防变形支撑体的高度，

上述复合功能结构体的高度与上述多个防变形支撑体的高度相同。

10.根据权利要求7所述的燃料电池堆栈结构物，其特征在于：

还包括四角板结构的集电体，上述集电体插入于上述通道用开口电连接上述连接体和上述燃料电池单元的上部电极层，边角呈圆弧状，

上述集电体的边角的侧面边缘部分呈圆弧状。

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