CN110998941B - 燃料电池的电池构造和燃料电池系统 - Google Patents

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Abstract

燃料电池的电池构造具有：发电电池组件，其包括发电电池，该发电电池利用燃料极和氧化剂极夹持电解质，并利用供给来的气体发电；分隔件，其将相邻的所述发电电池组件彼此隔开；密封构件，其设在所述发电电池组件的缘与所述分隔件的缘之间，使供给至所述发电电池的所述气体留在所述发电电池组件与所述分隔件之间；以及热交换部，其与所述密封构件相邻地设置，并利用向所述发电电池供给的所述气体对所述密封构件进行温度调节。

Description

燃料电池的电池构造和燃料电池系统
技术领域
本发明涉及燃料电池的电池构造和燃料电池系统。
背景技术
以往，在固体氧化物型燃料电池堆(SOFCGolid Oxide Fuel Cell)的情况下，通过向利用燃料极和氧化剂极夹持电解质而构成的发电电池供给气体来进行发电。因此，构成为：将包括发电电池的发电电池组件(单电池)和将相邻的发电电池组件隔开的分隔件隔着密封构件(密封部)层叠起来。对于固体氧化物型燃料电池堆，为了稳定地进行运转，需要具有几百度以上的高温(例如，参照专利文献1。)。
在专利文献1的结构的情况下，在使固体氧化物型燃料电池堆稳定地运转的情况下，发电电池组件与密封构件之间、分隔件与密封构件之间的温度梯度十分小，在密封构件产生的温度分布大致均匀，因此不用担心密封构件会损伤。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2014－56824号公报
发明内容
发明要解决的问题
在专利文献1的结构的情况下，在使固体氧化物型燃料电池堆快速地启动的情况下，由于高温的气体，可能会在发电电池组件与密封构件之间、分隔件与密封构件之间产生急剧的温度梯度，致使相对薄弱的密封构件损伤。
本发明的目的在于提供能够保护设在发电电池组件与分隔件之间的密封构件并且快速地启动的燃料电池的电池构造和燃料电池系统。
用于解决问题的方案
用于达到上述目的的本发明的燃料电池的电池构造具有发电电池组件、分隔件、密封构件和热交换部。所述发电电池组件包括发电电池，该发电电池利用燃料极和氧化剂极夹持电解质，并利用供给来的气体发电。所述分隔件将相邻的所述发电电池组件彼此隔开。所述密封构件设在所述发电电池组件的缘与所述分隔件的缘之间，并使供给至所述发电电池的所述气体留在所述发电电池组件与所述分隔件之间。所述热交换部与所述密封构件相邻地设置，利用向所述发电电池供给的所述气体对所述密封构件进行温度调节。
用于达到上述目的的本发明的燃料电池系统包括：燃料电池堆，其是通过层叠多个发电电池组件而形成的；燃料供给系统，其向所述燃料电池堆供给燃料；空气供给系统，其向所述燃料电池堆供给空气；排气系统，其排出所述燃料电池堆的废气；以及控制装置，其控制所述的各系统。对于燃料电池系统，所述发电电池组件包括对配置在电池组件内的密封构件进行温度调节的热交换部，在系统启动时，所述控制装置选择性地使所述热交换部工作。
附图说明
图1是表示第1实施方式的固体氧化物型燃料电池堆的立体图。
图2是表示自图1的固体氧化物型燃料电池堆分解成上部端板、上部集电板、层叠多个电池模块而构成的堆、下部集电板、下部端板以及外部歧管的状态的立体图。
图3是将图2的电池模块分解来图示的立体图。
图4是将图3的单元分解来图示的立体图。
图5A是将图4的金属支承电池组件分解开图示的立体图。
图5B是以截面表示图4的金属支承电池组件的侧视图。
图6是在将金属支承电池组件、分隔件、阳极侧外缘密封构件以及阴极侧外缘密封构件层叠起来的状态下局部地示出的立体图。
图7是在层叠有图6的结构的状态下以截面进行表示的侧视图。
图8是以截面表示图6中的发电区域的侧视图。
图9是以截面表示图6中的热交换部的侧视图。
图10是表示在将第1实施方式的固体氧化物型燃料电池堆的金属支承电池组件、分隔件、阳极侧外缘密封构件以及阴极侧外缘密封构件层叠起来的状态下阴极侧流入口的周围的俯视图。
图11是表示图10中的阴极气体的分支部分的立体图。
图12是以截面表示图10中的阴极气体的分支部分的侧视图。
图13是表示第1实施方式的整体结构的框图。
图14是表示第1实施方式的换热器的工作的流程图。
图15A是以截面表示第1实施方式的变形例1的热交换部的侧视图。
图15B是以截面表示第1实施方式的变形例2的热交换部的侧视图。
图15C是以截面表示第1实施方式的变形例3的热交换部的侧视图。
图15D是以截面表示第1实施方式的变形例4的热交换部的侧视图。
图16是表示在将第2实施方式的固体氧化物型燃料电池堆的金属支承电池组件、分隔件、阳极侧外缘密封构件以及阴极侧外缘密封构件层叠起来的状态下阳极侧流入口的周围的俯视图。
图17是表示图16中的阳极气体的分支部分的立体图。
图18是以截面表示图16中的阳极气体的分支部分的侧视图。
图19是表示在将第3实施方式的固体氧化物型燃料电池堆的金属支承电池组件、分隔件、阳极侧外缘密封构件以及阴极侧外缘密封构件层叠起来的状态下第2阴极侧流入口的周围的俯视图。
图20是表示图19中的阴极气体的分支部分的立体图。
图21是以截面表示图19中的阴极气体的分支部分的侧视图。
图22是表示第3实施方式的结构的框图。
图23是表示第3实施方式的换热器的工作的流程图。
具体实施方式
以下，边参照附加的附图，边说明本发明的第1实施方式～第3实施方式。在附图中，对同一构件标注同一附图标记，省略重复的说明。在附图中，为了便于理解第1实施方式和第2实施方式，存在各构件的大小、比例被夸大而与实际的大小、比例不同的情况。
在各图中，利用X、Y以及Z所表示的箭头表示构成固体氧化物型燃料电池堆的构件的方位。由X表示的箭头的方向表示固体氧化物型燃料电池堆的宽度方向X。由Y表示的箭头的方向表示固体氧化物型燃料电池堆的长度方向Y。由Z表示的箭头的方向表示固体氧化物型燃料电池堆的层叠方向Z。
(第1实施方式)
(固体氧化物型燃料电池堆100的结构)
图1是表示第1实施方式的固体氧化物型燃料电池堆100的立体图。图2是表示自图1的固体氧化物型燃料电池堆100分解成上部端板110、上部集电板108、层叠多个电池模块100Q而构成的堆100P、下部集电板107、下部端板109以及外部歧管111的状态的立体图。图3是将图2的电池模块100Q分解来图示的立体图。图4是将图3的单元100R分解来图示的立体图。
图5A是将图4的金属支承电池组件101分解来图示的立体图。图5B是以截面表示图4的金属支承电池组件101的侧视图。图6是在将金属支承电池组件101、分隔件102、阳极侧外缘密封构件104A以及阴极侧外缘密封构件104C层叠起来的状态下局部地示出的立体图。图8是以截面表示图6中的发电区域的侧视图。图9是以截面表示图6中的热交换部的侧视图。
图10是表示在将第1实施方式的固体氧化物型燃料电池堆100的金属支承电池组件101、分隔件102、阳极侧外缘密封构件104A以及阴极侧外缘密封构件104C层叠起来的状态下阴极侧流入口102c的周围的俯视图。图11是表示图10中的阴极气体CG的分支部分的立体图。图12是以截面表示图10中的阴极气体CG的分支部分的侧视图。
对于固体氧化物型燃料电池堆100，在图1中，省略了将各构成构件紧固起来使它们成为一体的紧固构件(螺栓)的图示以及覆盖并保护各构成构件的保护构件(罩)的图示。
如图1和图2所示，固体氧化物型燃料电池堆100构成为：利用下部端板109和上部端板110夹持并保持由下部集电板107和上部集电板108夹持的堆100P，在下端配置有用于从外部供给气体的外部歧管111。
如图2所示，在固体氧化物型燃料电池堆100中，能够利用用于向外部输出由单元100R产生的电力的下部集电板107和上部集电板108夹持层叠多个电池模块100Q而构成的堆100P来进行集电。
在固体氧化物型燃料电池堆100的情况下，层叠图4所示的单元100R，之后如图3所示那样隔着位于上端和下端的密封部104地配置与端板相当的模块端部105，从而构成图3所示的电池模块100Q。
在固体氧化物型燃料电池堆100的情况下，通过向图4所示的单元100R供给气体来进行发电。图4所示的单元100R包括：金属支承电池组件101，其设有利用供给来的气体发电的发电电池101M；分隔件102，其将相邻的发电电池101M隔开；集电辅助层103，其在发电电池101M与分隔件102之间形成供气体通过的空间并且维持电接触；以及密封部104，其将金属支承电池组件101与分隔件102之间的间隙局部密封而限制气体的流动。
以下，按照结构说明固体氧化物型燃料电池堆100。
如图4～图12所示，金属支承电池组件101利用从外部供给来的气体发电。
如图4、图5A和图5B所示，金属支承电池组件101包括：发电电池101M，其是利用阳极101T和阴极101U夹持电解质101S而成的，并利用供给来的阳极气体AG和阴极气体CG发电；以及电池框架101W，其以包围发电电池101M的方式保持发电电池101M。
在金属支承电池组件101中，如图5A和图5B所示那样，发电电池101M是利用阳极101T和阴极101U夹持电解质101S而构成的。金属支承电池101N由发电电池101M和从一侧支承发电电池101M的支承金属件101V构成。金属支承电池组件101包括金属支承电池101N和从金属支承电池101N的周围保持金属支承电池101N的电池框架101W。
如图5A和图5B所示，阳极101T是燃料极，通过使阳极气体AG(例如氢)与氧化物离子发生反应，而生成阳极气体AG的氧化物并且取出电子。阳极101T对还原气氛具有耐性，允许阳极气体AG透过，电导率较高，具有使阳极气体AG与氧化物离子发生反应的催化作用。阳极101T由比电解质101S小的长方体形状形成。阳极101T由例如混合有镍等金属、氧化钇稳定氧化锆等氧化物离子导体的合金形成。如图5A和图5B所示，阳极101T为薄板状，由长方形形成。
如图5A和图5B所示，电解质101S允许氧化物离子自阴极101U朝向阳极101T透过。电解质101S允许氧化物离子通过，但不允许气体和电子通过。电解质101S由长方体形状形成。电解质101S由例如固溶有氧化钇、氧化钕、氧化钐、氧化钆、氧化钪等的稳定氧化锆等固体氧化物陶瓷形成。如图5A和图5B所示，电解质101S为薄板状，由比阳极101T稍大的长方形形状形成。如图5B所示，电解质101S的外缘朝向阳极101T侧弯折，与阳极101T的沿着层叠方向Z的侧面接触。电解质101S的外缘的顶端与支承金属件101V接触。
如图5A和图5B所示，阴极101U是氧化剂极，使阴极气体CG(例如空气中含有的氧)与电子发生反应，将氧分子转换为氧化物离子。阴极101U对氧化气氛具有耐性，允许阴极气体CG透过，电导率较高，具有将氧分子转换为氧化物离子的催化作用。阴极101U由比电解质101S小的长方体形状形成。阴极101U由例如镧、锶、锰、钴等的氧化物形成。如图5A和图5B所示，阴极101U与阳极101T同样地为薄板状，由长方形形状形成。阴极101U隔着电解质101S与阳极101T相对。电解质101S的外缘向阳极101T侧弯折，因此阴极101U的外缘不会与阳极101T的外缘接触。
如图5A和图5B所示，支承金属件101V从阳极101T侧支承发电电池101M。支承金属件101V具有透气性，电导率较高，具有足够的强度。支承金属件101V由比电解质101S大的长方体形状形成。支承金属件101V由例如含有镍、铬的耐腐蚀合金、耐腐蚀钢、不锈钢形成。
如图4、图5A和图5B所示，电池框架101W从金属支承电池101N的周围保持金属支承电池101N。电池框架101W由长方形形状形成。电池框架101W在中央设有供发电电池101M安装的开口部101e。电池框架101W的开口部101e由长方形形状的贯通口形成，比支承金属件101V的外形小。电池框架101W由金属形成，利用绝缘材料或涂层绝缘。绝缘材料例如是通过使氧化铝固着于电池框架101W而构成的。通过使电池框架101W的开口部101e的内缘与支承金属件101V的外缘接合，从而将金属支承电池101N安装于电池框架101W。
如图4、图5A和图5B所示，电池框架101W在隔着开口部101e的对角线上设有供阳极气体AG向流路部102L流入的阳极侧流入口101a和供阳极气体AG自流路部102L流出的阳极侧流出口101b。同样地，电池框架101W在隔着开口部101e的对角线上设有供阴极气体CG向流路部102L流入的阴极侧流入口101c和供阴极气体CG自流路部102L流出的阴极侧流出口101d。阳极侧流入口101a和阴极侧流入口101c沿着电池框架101W的宽度方向X相对。同样地，阳极侧流出口101b和阴极侧流出口101d沿着电池框架101W的宽度方向X相对。阳极侧流入口101a和阴极侧流入口101c这两者与阴极侧流出口101d和阳极侧流出口101b这两者隔着开口部101e地沿着长度方向Y相对。阳极侧流入口101a、阳极侧流出口101b、阴极侧流入口101c以及阴极侧流出口101d均是包括矩形形状的开口的歧管。
如图4～图12所示，分隔件102设在层叠的金属支承电池组件101的发电电池101M之间，将相邻的发电电池101M隔开。
分隔件102与金属支承电池组件101相对地配置。分隔件102由与金属支承电池组件101同样的外形形状形成。分隔件102由金属形成，除与发电电池101M相对的区域(流路部102L)之外，利用绝缘材料或涂层绝缘。绝缘材料例如是通过使氧化铝固着于分隔件102而构成的。分隔件102被设为流路部102L与发电电池101M相对。
如图6和图8所示，分隔件102的流路部102L是通过使沿着气体流动的方向(长度方向Y)延伸的流路在与气体流动的方向(长度方向Y)正交的方向(宽度方向X)排列而形成的。如图8所示，凸状的阳极侧突起102i以自在长度方向Y以及宽度方向X的面内平坦的平坦部102h向下方突出的方式按恒定间隔设于流路部102L。阳极侧突起102i沿着气体流动的方向(长度方向Y)延伸。阳极侧突起102i自分隔件102的下端朝向下方突出。如图8所示，凸状的阴极侧突起102j以自平坦部102h向上方突出的方式按恒定间隔设于流路部102L。阴极侧突起102j沿着气体流动的方向(长度方向Y)延伸。阴极侧突起102j自分隔件102的上端朝向上方突出。在流路部102L，阳极侧突起102i和凸状的阴极侧突起102j隔着平坦部102h地沿着宽度方向X交替设置。
对于分隔件102，如图8所示，流路部102L与位于其下方的发电电池101M之间的间隙构成为阳极气体AG的流路。对于分隔件102，如图8所示，流路部102L与位于其上方的发电电池101M之间的间隙构成为阴极气体CG的流路。
如图4所示，在分隔件102，供阳极气体AG通过的阳极侧流入口102a和阳极侧流出口102b以分隔件102与金属支承电池组件101的沿着层叠方向Z相对的位置相匹配的方式设在隔着流路部102L的对角线上。在分隔件102，供阴极气体CG通过的阴极侧流入口102c和阴极侧流出口102d以分隔件102与金属支承电池组件101的沿着层叠方向Z相对的位置相匹配的方式设在隔着流路部102L的对角线上。
如图6和图9～图12所示，分隔件102设有环状的肋102p。如图6所示，肋102p形成为将分隔件102的外缘的4边包围。如图9所示，肋102p是通过使分隔件102的外缘朝向层叠方向Z的上方呈凸状弯折而形成的，在下方具有空间。如图9所示，隔着金属支承电池组件101层叠的分隔件102在各自的肋102p的上端交替层叠有后述的阳极侧外缘密封构件104A和阴极侧外缘密封构件104C。
如图10～图12所示，在分隔件102，自阴极侧流入口102c朝向外缘呈直线状延伸的分支肋102q连结于肋102p。分支肋102q以连结矩形形状的阴极侧流入口102c和肋102p的方式沿着分隔件102的宽度方向X和长度方向Y设有多个。肋102p和分支肋102q是通过使分隔件102朝向层叠方向Z的上方局部地弯折而形成的，在下方具有空间。
如图10～图12所示，在分隔件102，形成在分支肋102q与金属支承电池组件101之间的空间成为自阴极侧流入口102c流出的阴极气体CG的分支路径102V。形成在肋102p与金属支承电池组件101之间的空间成为在分隔件102的外缘循环的阴极气体CG的环状路径102W。
在分隔件102，自阴极侧流入口102c流出的阴极气体CG的大部分流入阴极侧的流路部102L。如图10～图12所示，自阴极侧流入口102c流出的阴极气体CG的一部分流入分支路径102V，在环状路径102W内循环。
如图4所示，集电辅助层103在发电电池101M与分隔件102之间形成供气体通过的空间并且维持电接触，辅助发电电池101M与分隔件102之间的电接触。
集电辅助层103是所谓的金属板网。集电辅助层103配置在发电电池101M与分隔件102的流路部102L之间。集电辅助层103由与发电电池101M同样的外形形状形成。集电辅助层103由呈格子状设置有菱形等的开口的金属丝网状形成。
如图4所示，密封部104将金属支承电池组件101与分隔件102之间的间隙局部密封而限制气体的流动。
特别是，密封构件(例如阳极侧外缘密封构件104A和阴极侧外缘密封构件104C)设在金属支承电池组件101的缘与分隔件102的缘之间，使供给至发电电池101M的气体(阴极气体CG和阳极气体AG)留在金属支承电池组件101与分隔件102之间。
如图4所示，密封部104在分隔件102的下表面(图4的分隔件102的下侧，面朝阳极侧的面)设有呈环状密封分隔件102的外缘的阳极侧外缘密封构件104A和比阳极侧外缘密封构件104A靠内侧的、避开阴极侧流入口102c和阴极侧流出口102d地呈环状密封分隔件102的阳极侧歧管密封构件104B。阴极侧流入口102c和阴极侧流出口102d位于阳极侧外缘密封构件104A与阳极侧歧管密封构件104B之间。
如图4所示，密封部104在分隔件102的上表面(图4的分隔件102的上侧，面朝阴极侧的面)设有呈环状密封分隔件102的外缘的阴极侧外缘密封构件104C和呈环状密封阳极侧流入口102a和阳极侧流出口102b的一对阴极侧歧管密封构件104D。构成密封部104的密封构件具有间隔和密封的功能，是所谓的垫片。构成密封部104的密封构件由例如具有耐热性和密封性的玻璃形成。
密封部104利用阳极侧外缘密封构件104A和阳极侧歧管密封构件104B限制阳极气体AG的流动。即，如图4所示，密封部104使阳极气体AG不会向发电电池101M的阴极101U、外部泄漏地流入发电电池101M的阳极101T。阳极气体AG经过外部歧管111、下部端板109、下部集电板107、模块端部105、分隔件102以及金属支承电池组件101各自的阳极侧的流入口向多个发电电池101M的阳极101T供给。即，朝向设置于分隔件102和金属支承电池组件101之间的间隙的阳极侧的流路分配、供给阳极气体AG，分隔件102和金属支承电池组件101在自外部歧管111至末端的上部集电板108之间交替层叠。之后，阳极气体AG在发电电池101M发生反应，经过上述的各构成构件各自的阳极侧的流出口以废气状态排出。
密封部104利用阴极侧外缘密封构件104C和一对阴极侧歧管密封构件104D限制阴极气体CG的流动。即，如图4所示，密封部104使阴极气体CG不会向发电电池101M的阳极101T、外部泄漏地流入发电电池101M的阴极101U。阴极气体CG经过外部歧管111、下部端板109、下部集电板107、模块端部105、分隔件102以及金属支承电池组件101各自的阴极侧的流入口向多个发电电池101M的阴极101U供给。即，朝向设置于分隔件102和金属支承电池组件101之间的间隙的阴极侧的流路分配、供给阴极气体CG，分隔件102和金属支承电池组件101在自外部歧管111至末端的上部集电板108之间交替层叠。之后，阴极气体CG在发电电池101M发生反应，经过上述的各构成构件各自的阴极侧的流出口以废气状态排出。
如图4所示，密封部104具有双重密封构造。即，如图4所示，使阳极气体AG在由阳极侧歧管密封构件104B包围的区域流通，并且使阴极气体CG在阳极侧歧管密封构件104B与阳极侧外缘密封构件104A之间的区域流通。并且，如图4所示，使阳极气体AG分别在由一对阴极侧歧管密封构件104D包围的区域流通，并且使阴极气体CG在一对阴极侧歧管密封构件104D与阴极侧外缘密封构件104C之间的区域流通。像这样，在阳极侧和阴极侧，均以将存在阳极气体AG的区域包围的方式设置存在阴极气体CG的区域。
如图3所示，模块端部105是保持多个所层叠的单元100R的上端和下端的端板。
模块端部105配置在多个所层叠的单元100R的上端和下端。模块端部105由与单元100R同样的外形形状形成。模块端部105由不透气的导电性材料形成，除与发电电池101M相对的区域之外，利用绝缘材料或涂层绝缘。绝缘材料例如是通过使氧化铝固着于模块端部105而构成的。
在模块端部105，供阳极气体AG通过的阳极侧流入口105a和阳极侧流出口105b以模块端部105与单元100R的沿着层叠方向Z相对的位置相匹配的方式设在对角线上。在模块端部105，供阴极气体CG通过的阴极侧流入口105c和阴极侧流出口105d以模块端部105与单元100R的沿着层叠方向Z相对的位置相匹配的方式设在对角线上。
如图2所示，歧管密封构件106在层叠构件之间密封所谓的歧管孔的外缘而防止气体泄漏。
歧管密封构件106包括与阳极侧歧管密封构件104B和阴极侧歧管密封构件104D同样的结构。歧管密封构件106配置为在上部集电板108与最上部的电池模块100Q之间、沿着层叠方向Z相邻的电池模块100Q之间、最下部的电池模块100Q与下部集电板107之间、下部集电板107与下部端板109之间、下部端板109与外部歧管111之间呈环状密封气体的流入口和流出口的外缘。歧管密封构件106由例如具有耐热性和密封性的玻璃形成。
下部集电板107在图1和图2中进行了图示，用于向外部输出由单元100R产生的电力。
下部集电板107配置在堆100P的下端。下部集电板107由与单元100R同样的外形形状形成。下部集电板107设有与外部的通电构件连接的端子107f。端子107f是通过使下部集电板107的外缘的局部在长度方向Y上突出而形成的。下部集电板107由不透气的导电性材料形成，除与单元100R的发电电池101M相对的区域以及端子107f的部分之外，利用绝缘材料或涂层绝缘。绝缘材料例如是通过使氧化铝固着于下部集电板107而构成的。
在下部集电板107，供阳极气体AG通过的阳极侧流入口107a和阳极侧流出口107b以下部集电板107与单元100R的沿着层叠方向Z相对的位置相匹配的方式设在对角线上。在下部集电板107，供阴极气体CG通过的阴极侧流入口107c和阴极侧流出口107d以下部集电板107与单元100R的沿着层叠方向Z相对的位置相匹配的方式设在对角线上。
上部集电板108在图1和图2中进行了图示，用于向外部输出由单元100R产生的电力。
上部集电板108配置在堆100P的上端。上部集电板108由与下部集电板107同样的外形形状形成。上部集电板108设有与外部的通电构件连接的端子108f。端子108f是通过使上部集电板108的外缘的局部在长度方向Y上突出而形成的。上部集电板108与下部集电板107不同，上部集电板108没有设置气体的流入口和排出口。上部集电板108由不透气的导电性材料形成，除与单元100R的发电电池101M相对的区域以及端子108f的部分之外，利用绝缘材料或涂层绝缘。绝缘材料例如是通过使氧化铝固着于上部集电板108而构成的。
如图1和图2所示，下部端板109从下方保持由下部集电板107和上部集电板108夹持的堆100P。
下部端板109配置在下部集电板107的下方。下部端板109由与单元100R同样的外形形状形成。下部端板109形成为相比于单元100R而言足够厚。下部端板109由例如金属形成，与下部集电板107接触的上表面利用绝缘材料绝缘。绝缘材料例如是通过使氧化铝固着于下部端板109而构成的。
在下部端板109，供阳极气体AG通过的阳极侧流入口109a和阳极侧流出口109b以下部端板109与单元100R的沿着层叠方向Z相对的位置相匹配的方式设在对角线上。在下部端板109，供阴极气体CG通过的阴极侧流入口109c和阴极侧流出口109d以下部端板109与单元100R的沿着层叠方向Z相对的位置相匹配的方式设在对角线上。
如图1和图2所示，上部端板110从上方保持由下部集电板107和上部集电板108夹持的堆100P。
上部端板110配置在上部集电板108的上方。上部端板110由与下部端板109同样的外形形状形成。上部端板110与下部端板109不同，上部端板110没有设置气体的流入口和排出口。上部端板110由例如金属形成，与上部集电板108接触的下表面利用绝缘材料绝缘。绝缘材料例如是通过使氧化铝固着于上部端板110而构成的。
外部歧管111在图1和图2中进行了图示，用于从外部向多个单元100R供给气体。
外部歧管111配置在下部端板109的下方。外部歧管111由与单元100R同样的外形形状形成。外部歧管111形成为相比于下部端板109而言足够厚。外部歧管111由例如金属形成。
在外部歧管111，供阳极气体AG通过的阳极侧流入口111a和阳极侧流出口111b以外部歧管111与单元100R的沿着层叠方向Z相对的位置相匹配的方式设在对角线上。在外部歧管111，阴极侧流入口111c和阴极侧流出口111d以外部歧管111与单元100R的沿着层叠方向Z相对的位置相匹配的方式设在对角线上。
如图10～图12所示，热交换部191与密封构件(例如阳极侧外缘密封构件104A和阴极侧外缘密封构件104C)相邻地设置，利用根据发电电池101M的负荷变动供给的气体(例如阴极气体CG)对密封构件(例如阳极侧外缘密封构件104A和阴极侧外缘密封构件104C)进行温度调节。
如图10～图12所示，热交换部191对向阴极101U供给的被加热了的氧化剂气体(阴极气体CG)进行分支并使用。也可以是，热交换部191对向阳极101T供给的被加热了的燃料气体(阳极气体AG)进行分支并使用。
热交换部191包括上述的分隔件102和金属支承电池组件101。热交换部191与沿着层叠方向Z对位的密封构件(例如阳极侧外缘密封构件104A和阴极侧外缘密封构件104C)相邻地设置。热交换部191是通过向金属支承电池组件101的缘与使分隔件102的缘呈凸状弯折而形成的第1肋(肋102p)之间的空间供给气体(例如阴极气体CG)而构成的。即，在分隔件102，自阴极侧流入口102c流出的阴极气体CG的一部分如图10～图12所示那样流入分支路径102V，在环状路径102W循环。
在此，如图13的框图所示，阳极气体AG借助泵从燃料箱经由热交换设备(热交换部191)和改质器向固体氧化物型燃料电池堆供给。阴极气体CG借助鼓风机从空气中经由加湿器向固体氧化物型燃料电池堆供给。利用图13所示的结构构成固体氧化物型燃料电池堆100的燃料电池系统。即，燃料电池系统包括固体氧化物型燃料电池堆100、向固体氧化物型燃料电池堆100供给燃料的燃料供给系统、向固体氧化物型燃料电池堆100供给空气的空气供给系统、排出固体氧化物型燃料电池堆100的废气的排气系统、以及控制所述的各系统的控制装置。特别是，燃料电池系统包括对发电电池组件(金属支承电池组件101)配置在电池组件内的密封构件(例如阳极侧外缘密封构件104A和阴极侧外缘密封构件104C)进行温度调节的热交换部191。在系统启动时，控制装置选择性地使热交换部191工作。
另外，如图14的流程图所示，固体氧化物型燃料电池堆100在启动时(S11)接收与加热空气相当的阴极气体CG的供给(S12)。进而，判断固体氧化物型燃料电池堆100的堆100是否为最低温度以上(S13)，在“是”的情况下停止热交换气体的供给(S14)，开始发电(S15)。另一方面，对于固体氧化物型燃料电池堆100，在S13中判断为“否”的情况下，经过预定时间之后返回到S13的判断。
对以上说明的第1实施方式的作用效果进行说明。
固体氧化物型燃料电池堆100的电池构造具有发电电池组件(金属支承电池组件101)、分隔件102、密封构件(例如阳极侧外缘密封构件104A和阴极侧外缘密封构件104C)以及热交换部191。金属支承电池组件101包括发电电池101M，该发电电池101M利用燃料极(阳极101T)和氧化剂极(阴极101U)夹持电解质101S，并利用供给来的气体(阴极气体CG和阳极气体AG)发电。分隔件102将相邻的金属支承电池组件101彼此隔开。热交换部191与密封构件相邻地设置，利用向发电电池101M供给的气体(例如阴极气体CG)对密封构件进行温度调节。
燃料电池系统包括：固体氧化物型燃料电池堆100，其是层叠多个发电电池组件而形成的；燃料供给系统，其向固体氧化物型燃料电池堆100供给燃料；空气供给系统，其向固体氧化物型燃料电池堆100供给空气；排气系统，其排出固体氧化物型燃料电池堆100的废气；以及控制装置，其控制所述的各系统。燃料电池系统包括对发电电池组件(金属支承电池组件101)配置在电池组件内的密封构件(例如阳极侧外缘密封构件104A和阴极侧外缘密封构件104C)进行温度调节的热交换部191，在系统启动时，控制装置选择性地使热交换部191工作。
根据这样的固体氧化物型燃料电池堆100的电池构造，利用向发电电池101M供给的气体对密封构件进行温度调节。即，在固体氧化物型燃料电池堆100的电池构造的情况下，能够充分地缓和为了快速地启动而使气体在高温下流动所引起的、金属支承电池组件101与密封构件之间的急剧的温度梯度、分隔件102与密封构件之间的急剧的温度梯度。因而，在固体氧化物型燃料电池堆100的电池构造的情况下，能够保护设在金属支承电池组件101与分隔件102之间的密封构件并且快速地启动。
特别是，对于固体氧化物型燃料电池堆100的电池构造，在利用根据发电电池101M的负荷变动供给的气体(例如阴极气体CG)对密封构件(例如阳极侧外缘密封构件104A和阴极侧外缘密封构件104C)进行温度调节的情况下，能够充分地保护设在金属支承电池组件101与分隔件102之间的密封构件并且快速地启动。
具体而言，对于固体氧化物型燃料电池堆100的电池构造，在利用玻璃、钎焊构成密封构件的情况下，能够缓和热应力，防止剥离。此外，在利用压缩密封件构成密封构件的情况下，能够缓和热应力，防止浮起。
在固体氧化物型燃料电池堆100的电池构造中，优选的是，热交换部191与沿着层叠方向Z对位的密封构件(例如阳极侧外缘密封构件104A和阴极侧外缘密封构件104C)相邻地设置。
根据这样的固体氧化物型燃料电池堆100的电池构造，能够从层叠方向Z的上下有效地对密封构件进行温度调节，从而能够充分地抑制在密封构件产生的温度分布。因而，在固体氧化物型燃料电池堆100的电池构造的情况下，能够保护设在金属支承电池组件101与分隔件102之间的密封构件并且快速地启动。
在固体氧化物型燃料电池堆100的电池构造中，优选的是，热交换部191与密封构件(例如阳极侧外缘密封构件104A和阴极侧外缘密封构件104C)的沿着与层叠方向Z交叉的方向(长度方向Y和宽度方向X)的第1面(底面)和沿着层叠方向Z的第2面(侧面)中的、接触面积相对较大的第1面(底面)或第2面(侧面)相邻地设置。
根据这样的固体氧化物型燃料电池堆100的电池构造，能够增大热量相对于密封构件的传导面积(底面)，并且缩短热量相对于密封构件的传导距离(侧面的高度)。即，能够抑制在密封构件产生的温度分布，有效地进行温度调节。因而，在固体氧化物型燃料电池堆100的电池构造的情况下，能够保护设在金属支承电池组件101与分隔件102之间的密封构件并且快速地启动。
在固体氧化物型燃料电池堆100的电池构造中，优选的是，热交换部191是通过向金属支承电池组件101的缘与使分隔件102的缘呈凸状弯折而形成的第1肋(肋102p)之间的空间供给气体(例如阴极气体CG)而构成的。肋102p与密封构件(例如阳极侧外缘密封构件104A和阴极侧外缘密封构件104C)相邻地设置。
根据这样的固体氧化物型燃料电池堆100的电池构造，在成形分隔件102时，例如，连同形状彼此类似的流路部102L一起对肋102p进行加工，从而能够廉价地构成热交换部191。此外，通过在成形本来加工工时就比较多的分隔件102时进行肋102p的加工，从而能够抑制肋102p的加工在分隔件102的成形中所占的影响，能够廉价地构成热交换部191。因而，在固体氧化物型燃料电池堆100的电池构造的情况下，能够利用廉价的结构保护设在金属支承电池组件101与分隔件102之间的密封构件并且快速地启动。
在固体氧化物型燃料电池堆100的电池构造中，优选的是，在肋102p层叠密封构件(例如阳极侧外缘密封构件104A和阴极侧外缘密封构件104C)，肋102p的层叠密封构件的面的面积比与密封构件接触的接触面积大。
根据这样的固体氧化物型燃料电池堆100的电池构造，能够借助肋102p充分地加热密封构件。因而，在固体氧化物型燃料电池堆100的电池构造的情况下，能够利用简便的结构保护设在金属支承电池组件101与分隔件102之间的密封构件并且快速地启动。
在固体氧化物型燃料电池堆100的电池构造中，优选的是，热交换部191对向阴极101U供给的被加热了的氧化剂气体(阴极气体CG)和向阳极101T供给的被加热了的燃料气体(阳极气体AG)中的至少任一者进行分支并使用。在实施方式中，热交换部191对阴极气体CG进行分支并使用。
根据这样的固体氧化物型燃料电池堆100的电池构造，能够使用在化学上稳定且廉价的阴极气体CG对密封构件进行加热。并且，不需要设置新部件。因而，在固体氧化物型燃料电池堆100的电池构造的情况下，充分考虑了安全性、成本，能够保护设在金属支承电池组件101与分隔件102之间的密封构件并且快速地启动。
在固体氧化物型燃料电池堆100的电池构造中，优选的是，热交换部191使用气体在发电电池101M发生反应后的废气。
根据这样的固体氧化物型燃料电池堆100的电池构造，能够利用处于化学反应后的高温状态且要被向外部排出的废气对密封构件进行加热。因而，在固体氧化物型燃料电池堆100的电池构造的情况下，能够非常高效地保护设在金属支承电池组件101与分隔件102之间的密封构件并且快速地启动。
(第1实施方式的变形例1～4)
在第1实施方式的变形例1～4的固体氧化物型燃料电池堆的情况下，如图15A～图15D所示，通过其他的各种结构(热交换部192～热交换部195)将第1实施方式的固体氧化物型燃料电池堆100的热交换部191具体化。
图15A～图15D是以截面表示第1实施方式的变形例1～4的热交换部192～热交换部195的侧视图。
变形例1的热交换部192表示在图15A中。
如图15A所示，一对分隔件112和分隔件122隔着金属支承电池组件101地交替层叠。一对分隔件112和分隔件122与分隔件102同样地在外缘设有环状的肋112p和肋122p。一分隔件112的环状的肋112p在宽度方向X和长度方向Y的面方向上比分隔件102的肋102p小。另一分隔件122的环状的肋122p在宽度方向X和长度方向Y的面方向上比分隔件102的肋102p大。一分隔件112的肋112p在宽度方向X和长度方向Y的面方向上位于比另一分隔件122的肋122p靠内侧的位置。在分隔件112的肋112p层叠有阴极侧外缘密封构件114C。阴极侧外缘密封构件114C在宽度方向X和长度方向Y的面方向上比阴极侧外缘密封构件104C小。在分隔件122的肋122p层叠有阳极侧外缘密封构件114A。阳极侧外缘密封构件114A在宽度方向X和长度方向Y的面方向上比阳极侧外缘密封构件104A大。
变形例2的热交换部193表示在图15B中。
如图15B所示，分隔件132与分隔件102不同，分隔件132在外缘没有设置肋。另一方面，金属支承电池组件131在外缘设有环状的肋131p。肋131p是通过使金属支承电池组件131的外缘朝向层叠方向Z的下方呈凸状弯折而形成的。隔着分隔件132层叠的金属支承电池组件131在肋131p的下端交替层叠有阳极侧外缘密封构件104A和阴极侧外缘密封构件104C。
变形例3的热交换部194表示在图15C中。
如图15C所示，分隔件142与分隔件102同样地在外缘设有环状的肋142p。肋142p设有层叠阳极侧外缘密封构件144A或阴极侧外缘密封构件144C的中央部142p1和自中央部142p1的两端朝向层叠方向Z的上方呈凸状突出的一对端部142p2。阳极侧外缘密封构件144A和阴极侧外缘密封构件144C各自的侧面与一对端部142p2接触。在将阳极侧外缘密封构件144A或阴极侧外缘密封构件144C层叠于肋142p的中央部142p1的情况下，阳极侧外缘密封构件144A或阴极侧外缘密封构件144C的上端的高度与一对端部142p2的上端的高度相同。
变形例4的热交换部195表示在图15D中。
如图15D所示，分隔件152与分隔件102同样地在外缘设有肋152p。肋152p与图15C所示的肋142p同样地设有层叠阳极侧外缘密封构件154A或阴极侧外缘密封构件154C的中央部152p1。肋152p与图15C所示的肋142p不同，设有仅从中央部152p1的一端朝向层叠方向Z的上方呈凸状突出的端部152p2。端部152p2位于比中央部152p1靠分隔件152的外侧的位置。阳极侧外缘密封构件154A和阴极侧外缘密封构件154C各自的侧面与端部152p2接触。在将阳极侧外缘密封构件154A或阴极侧外缘密封构件154C层叠于肋152p的中央部152p1的情况下，阳极侧外缘密封构件154A或阴极侧外缘密封构件154C的上端的高度与端部152p2的上端的高度相同。
对以上说明的第1实施方式的变形例1～4的作用效果进行说明。
在固体氧化物型燃料电池电池的电池构造中，图15A所示的热交换部192与使位置沿着层叠方向Z不同的密封构件(阳极侧外缘密封构件114A和阴极侧外缘密封构件114C)相邻地设置。
根据这样的固体氧化物型燃料电池电池的电池构造，从层叠方向Z的上下在较大的范围(长度方向Y和宽度方向X的面内)有效地对密封构件进行温度调节，从而能够充分地抑制在密封构件产生的温度分布。因而，在固体氧化物型燃料电池电池的电池构造的情况下，能够保护设在金属支承电池组件101与分隔件102之间的密封构件并且快速地启动。
在固体氧化物型燃料电池电池的电池构造中，图15B所示的热交换部193是通过向第2肋(肋131p)与分隔件132的缘之间的空间供给气体(例如阴极气体CG)而构成的，所述第2肋(肋131p)是使金属支承电池组件131的缘呈凸状弯折而形成的。肋131p与密封构件(例如阳极侧外缘密封构件104A和阴极侧外缘密封构件104C)相邻地设置。
根据这样的固体氧化物型燃料电池电池的电池构造，并不局限于分隔件102，在金属支承电池组件131也能够形成肋131p，因此能够任意地选择将热交换部193具体化的形态。因而，在固体氧化物型燃料电池电池的电池构造的情况下，具有较高的通用性，能够保护设在金属支承电池组件101与分隔件102之间的密封构件并且快速地启动。
在固体氧化物型燃料电池电池的电池构造中，构成图15C所示的热交换部194的肋142p设有层叠阳极侧外缘密封构件144A或阴极侧外缘密封构件144C的中央部142p1和自中央部142p1的两端朝向层叠方向Z的上方呈凸状突出的一对端部142p2。
根据这样的固体氧化物型燃料电池电池的电池构造，即使被加热了的密封构件软化，也能够利用呈凸状突出的一对端部142p2充分地保持形状。此外，能够经由密封构件的底面和两侧面对密封构件进行加热。因而，在固体氧化物型燃料电池电池的电池构造的情况下，能够保护设在金属支承电池组件101与分隔件142之间的密封构件并且快速地启动。
在固体氧化物型燃料电池电池的电池构造中，构成图15D所示的热交换部195的肋152p设有层叠阳极侧外缘密封构件154A或阴极侧外缘密封构件154C的中央部152p1和从中央部152p1的位于外侧的一端朝向层叠方向Z的上方呈凸状突出的端部152p2。
根据这样的固体氧化物型燃料电池电池的电池构造，即使被加热了的密封构件软化，也能够利用呈凸状突出的端部152p2充分地保持形状，并且能够防止因气体的压力而向外侧移动。此外，能够经由密封构件的底面和一侧面对密封构件进行加热。特别是，能够防止密封构件的侧面暴露在外侧的低温区域。因而，在固体氧化物型燃料电池电池的电池构造的情况下，能够保护设在金属支承电池组件101与分隔件152之间的密封构件并且快速地启动。
(第2实施方式)
在第2实施方式的固体氧化物型燃料电池堆的情况下，如图16～图18所示，以从分隔件202的阳极侧流入口202a分支阳极气体AG的方式构成热交换部196，在这一点上，与第1实施方式的固体氧化物型燃料电池堆100的热交换部不同。在第1实施方式中，以分支阴极气体CG的方式构成热交换部。
图16是表示在将第2实施方式的固体氧化物型燃料电池堆的金属支承电池组件101、分隔件202、阳极侧外缘密封构件104A以及阴极侧外缘密封构件104C层叠起来的状态下阳极侧流入口202a的周围的俯视图。图17是表示图16中的阳极气体AG的分支部分的立体图。图18是以截面表示图16中的阳极气体AG的分支部分的侧视图。
热交换部196使用向阳极101T供给的被加热了的阳极气体AG在阳极101T发生反应后的第2废气。热交换部196也可以对向阴极101U供给的被加热了的氧化剂气体(阴极气体CG)进行分支并使用。
如图16～图18所示，构成热交换部196的分隔件202在外缘设有环状的肋202p。肋202p形成为将分隔件202的外缘的4边包围。肋202p设有层叠阳极侧外缘密封构件104A或阴极侧外缘密封构件104C的中央部202p1和自中央部202p1的两端朝向层叠方向Z的上方呈凸状突出的一对端部202p2。肋202p是通过使分隔件202的局部朝向层叠方向Z的上方弯折而形成的，在下方具有空间。
在将分隔件202隔着金属支承电池组件101地层叠起来时，在各分隔件202的肋202p的中央部202p1交替层叠有阳极侧外缘密封构件104A和阴极侧外缘密封构件104C。在将阳极侧外缘密封构件104A或阴极侧外缘密封构件104C层叠于肋202p的中央部202p1的情况下，阳极侧外缘密封构件104A或阴极侧外缘密封构件104C的上端的高度与一对端部202p2的上端的高度相同。
分隔件202在凸状的肋202p的内侧面开设有圆形形状的通气孔202r。多个通气孔202r沿着分隔件202的宽度方向X和长度方向Y设于肋202p的与矩形形状的阳极侧流入口202a相对的内侧面。
在分隔件202，通气孔202r成为从阳极侧流入口202a流出的阳极气体AG的分支路径202V。形成在肋202p与金属支承电池组件101之间的空间成为在分隔件202的外缘循环的阳极气体AG的环状路径202W。
在分隔件202，从阳极侧流入口202a流出的阳极气体AG的大部分流入阳极侧的流路部。从阳极侧流入口202a流出的阳极气体AG的一部分如图16～图18所示那样流入作为分支路径202V的通气孔202r，并在环状路径202W内循环。
对以上说明的第2实施方式的作用效果进行说明。
在固体氧化物型燃料电池堆中，热交换部196对向阳极101T供给的被加热了的燃料气体(阳极气体AG)进行分支并使用。
根据这样的固体氧化物型燃料电池电池的电池构造，并不局限于阴极气体CG，也能够使用阳极气体AG对密封构件进行加热。此外，不需要设置新部件。因而，在固体氧化物型燃料电池电池的电池构造的情况下，具有较高的通用性，能够保护设在金属支承电池组件101与分隔件202之间的密封构件并且快速地启动。
在固体氧化物型燃料电池电池的电池构造中，优选的是，热交换部196使用向阳极101T供给的被加热了的阳极气体AG在阳极101T发生反应后的第2废气。
根据这样的固体氧化物型燃料电池电池的电池构造，能够利用处于化学反应后的高温状态且要被向外部排出的废气对密封构件进行加热。因而，在固体氧化物型燃料电池电池的电池构造的情况下，能够非常高效地保护设在金属支承电池组件101与分隔件202之间的密封构件并且快速地启动。
(第3实施方式)
在第3实施方式的固体氧化物型燃料电池堆的情况下，如图19～图23所示，以从分隔件302的独立的流入口(第2阴极侧流入口302x)供给气体(阴极气体CG)的方式构成热交换部197，在这一点上，与第1实施方式及第2实施方式的固体氧化物型燃料电池堆的热交换部不同。在第1实施方式和第2实施方式中，以从向发电电池101M供给气体的通常的流入口分支气体的方式构成热交换部。
图19是表示在将第3实施方式的固体氧化物型燃料电池堆的金属支承电池组件101、分隔件302、阳极侧外缘密封构件104A以及阴极侧外缘密封构件104C层叠起来的状态下第2阴极侧流入口302x的周围的俯视图。图20是表示图19中的阴极气体CG的分支部分的立体图。图21是以截面表示图19中的阴极气体CG的分支部分的侧视图。
热交换部197独立地使用向阴极101U供给的被加热了的阴极气体CG或向阳极101T供给的被加热了的阳极气体AG。
如图19～图21所示，构成热交换部197的分隔件302在外缘设有环状的肋302p。肋302p包括与图16～图18所示的肋202p同样的结构。
分隔件302在肋302p开设有圆形形状的通气孔302r。通气孔302r与图16～图18所示的在肋202p的内侧面开口的通气孔202r不同，通气孔302r在肋302p的外侧面开口。多个通气孔302r沿着分隔件302的宽度方向X和长度方向Y设于肋302p的外侧面。
在分隔件302，以从外侧包围肋302p的方式设有环状的第2肋302s。对于第2肋302s，除宽度方向X和长度方向Y的面方向上的大小之外，包括与图6和图9所示的肋102p同样的结构。第2肋302s在宽度方向X和长度方向Y的面方向上比图6和图9所示的肋102p大。
如图19所示，分隔件302在肋302p与第2肋302s之间设有供阴极气体CG独立地流通的第2阴极侧流入口302x。第2阴极侧流入口302x比阴极侧流入口302c小。第2阴极侧流入口除设于分隔件302之外，还设于外部歧管111、下部端板109、下部集电板107、模块端部105以及金属支承电池组件101。
在分隔件302，形成在肋302p与第2肋302s之间的空间和通气孔302r成为从第2阴极侧流入口302x流出的阴极气体CG的分支路径302V。形成在肋302p与金属支承电池组件101之间的空间成为在分隔件302的外缘循环的阴极气体CG的环状路径302W。
在分隔件302，从第2阴极侧流入口302x流出的阴极气体CG如图19～图21所示那样流入分支路径302V，在环状路径302W内循环。
如图22的框图所示，阳极气体AG借助泵从燃料箱经由热交换设备(热交换部197)和改质器向固体氧化物型燃料电池堆供给。阴极气体CG借助鼓风机从空气中经由加湿器向固体氧化物型燃料电池堆供给。
如图23的流程图所示，固体氧化物型燃料电池堆在启动时(S21)接收与加热空气相当的阴极气体CG的供给(S22)。此时，判断热交换是否仅在快速地启动时进行(S23)，在“是”的情况下，判断固体氧化物型燃料电池堆是否为最低温度以上(S24)，在还是“是”的情况下，停止热交换气体的供给(S26)，开始发电(S27)。在S24中，判断为“否”的情况下，在经过预定时间之后，返回到S24的判断。另一方面，在S23中，判断为“否”的情况下，继续热交换气体的供给(S25)，开始发电(S27)。
对以上说明的第3实施方式的作用效果进行说明。
在固体氧化物型燃料电池电池的电池构造中，热交换部197独立地使用向阴极101U供给的被加热了的阴极气体CG和向阳极101T供给的被加热了的阳极气体AG中的至少一气体。
根据这样的固体氧化物型燃料电池电池的电池构造，能够在完全不会给发电电池101M的发电带来影响的前提下对密封构件进行加热。此外，能够防止所谓的气体的侧流(日文：脇流れ)。因而，在固体氧化物型燃料电池电池的电池构造的情况下，能够不用考虑发电效率地保护设在金属支承电池组件101与分隔件302之间的密封构件并且快速地启动。
在固体氧化物型燃料电池电池的电池构造中，优选的是，热交换部197至少在以一定以上的速度加热发电电池101M时工作。
根据这样的固体氧化物型燃料电池电池的电池构造，仅在快速地启动时使热交换部197工作，从而能够在以稳定状态运转时抑制用于对密封构件进行加热的气体的使用。因而，在固体氧化物型燃料电池电池的电池构造的情况下，能够抑制成本，保护设在金属支承电池组件101与分隔件302之间的密封构件并且快速地启动。
除此之外，本发明能够基于权利要求书中记载的特征进行各种改变，这些改变也属于本发明的范畴。
对于固体氧化物型燃料电池电池的电池构造，采用与阳极侧外缘密封构件和阴极侧外缘密封构件相邻地设置热交换部的结构进行了说明，但也可以采用与阳极侧歧管密封构件和阴极侧歧管密封构件相邻地设置热交换部的结构。也可以采用热交换部与外缘密封构件和歧管密封构件这两者相邻地设置的结构。
对于固体氧化物型燃料电池电池的电池构造，也可以使第1实施方式～第3实施方式的热交换部的规格适当地组合来构成热交换部。
附图标记说明
100、固体氧化物型燃料电池电池；100P、堆；100Q、电池模块；100R、单元；101、131、金属支承电池组件(发电电池组件)；101M、发电电池；101N、金属支承电池；101S、电解质；101T、阳极(燃料电极)；101U、阴极(氧化剂电极)；101V、支承金属件；101W、电池框架；101e、开口部；102、112、122、132、142、152、202、302、分隔件；102L、流路部；102h、平坦部；102i、阳极侧突起；102j、阴极侧突起；102p、112p、122p、131p、142p、152p、202p、302p、肋(第1肋或第2肋)；142p1、152p1、202p1、302p1、中央部；142p2、152p2、202p2、302p2、端部；102q、分支肋；202r、302r、通气孔；302s、第2肋；102V、202V、302V、分支路径；102W、202W、302W、环状路径；103、集电辅助层；104、密封部；104A、114A、144A、154A、阳极侧外缘密封构件；104B、阳极侧歧管密封构件；104C、114C、144C、154C、阴极侧外缘密封构件；104D、阴极侧歧管密封构件；105、模块端部；106、歧管密封构件；107、下部集电板；107f、端子；108、上部集电板；108f、端子；109、下部端板；110、上部端板；111、外部歧管；101a、102a、105a、107a、109a、111a、202a、阳极侧流入口；101b、102b、105b、107b、109b、111b、阳极侧流出口；101c、102c、105c、107c、109c、111c、302c、阴极侧流入口；101d、102d、105d、107d、109d、111d、阴极侧流出口；302x、第2阴极侧流入口；191、192、193、194、195、196、197、热交换部；AG、阳极气体；CG、阴极气体；X、(固体氧化物型燃料电池堆的)宽度方向；Y、(固体氧化物型燃料电池堆的)长度方向；Z、(固体氧化物型燃料电池堆的)层叠方向。

Claims (12)

1.一种燃料电池的电池构造，其中，
该燃料电池的电池构造具有：
发电电池组件，其包括发电电池，该发电电池利用燃料极和氧化剂极夹持电解质，并利用供给来的气体发电；
分隔件，其将相邻的所述发电电池组件彼此隔开；
密封构件，其设在所述发电电池组件的缘与所述分隔件的缘之间，使供给至所述发电电池的所述气体留在所述发电电池组件与所述分隔件之间；以及
热交换部，其与所述密封构件相邻地设置，并利用向所述发电电池供给的所述气体对所述密封构件进行温度调节，
所述热交换部是通过向所述发电电池组件的缘与使所述分隔件的缘呈凸状弯折而形成的第1肋之间的空间供给所述气体而构成的，或者是通过向使所述发电电池组件的缘呈凸状弯折而形成的第2肋与所述分隔件的缘之间的空间供给所述气体而构成的，
所述第1肋或所述第2肋与所述密封构件相邻地设置。
2.根据权利要求1所述的燃料电池的电池构造，其中，
所述热交换部与所述密封构件沿着所述发电电池组件的层叠方向相邻地设置。
3.根据权利要求1或2所述的燃料电池的电池构造，其中，
所述热交换部与沿着所述发电电池组件的层叠方向对位的所述密封构件相邻地、或者与使位置沿着所述发电电池组件的层叠方向不同的所述密封构件相邻地设置。
4.根据权利要求1或2所述的燃料电池的电池构造，其中，
所述热交换部与所述密封构件的沿着与所述发电电池组件的层叠方向交叉的方向的第1面和沿着所述发电电池组件的层叠方向的第2面中的、接触面积相对较大的所述第1面或所述第2面相邻地设置。
5.根据权利要求1或2所述的燃料电池的电池构造，其中，
在所述第1肋或所述第2肋层叠有所述密封构件，所述第1肋或所述第2肋的层叠所述密封构件的面的面积比与所述密封构件接触的接触面积大。
6.根据权利要求1或2所述的燃料电池的电池构造，其中，
所述第1肋或所述第2肋包括层叠所述密封构件的中央部和自所述中央部的两端朝向所述发电电池组件的层叠方向的上方呈凸状突出的一对端部。
7.根据权利要求1或2所述的燃料电池的电池构造，其中，
所述第1肋或所述第2肋包括层叠所述密封构件的中央部和自所述中央部的位于外侧的一端朝向所述发电电池组件的层叠方向的上方呈凸状突出的端部。
8.根据权利要求1或2所述的燃料电池的电池构造，其中，
所述热交换部对向所述氧化剂极供给的被加热了的氧化剂气体和向所述燃料极供给的被加热了的燃料气体中的至少一所述气体进行分支并使用。
9.根据权利要求1或2所述的燃料电池的电池构造，其中，
所述热交换部使用所述气体在所述发电电池发生反应后的废气。
10.根据权利要求1或2所述的燃料电池的电池构造，其中，
所述热交换部独立地使用向所述氧化剂极供给的被加热了的氧化剂气体和向所述燃料极供给的被加热了的燃料气体中的至少一所述气体。
11.根据权利要求1或2所述的燃料电池的电池构造，其中，
所述热交换部至少在快速地启动时工作。
12.一种燃料电池系统，该燃料电池系统包括：
权利要求1～11中任一项所述的燃料电池的电池构造；
燃料电池堆，其是通过层叠多个所述发电电池组件而形成的；
燃料供给系统，其向所述燃料电池堆供给燃料；
空气供给系统，其向所述燃料电池堆供给空气；
排气系统，其排出所述燃料电池堆的废气；以及
控制装置，其控制所述燃料供给系统、所述空气供给系统以及所述排气系统，其中，
在系统启动时，所述控制装置选择性地使所述热交换部工作。
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