CN112352338B - 电池堆装置 - Google Patents

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Abstract

电池堆装置(100)具备：分流器(2)、燃料电池单电池(10)、以及含氧气体吹出部(12)。分流器(2)具有：燃料气体供给室(21)及燃料气体回收室(22)。燃料电池单电池(10)自分流器(2)开始向上方延伸。含氧气体吹出部(12)配置于比燃料电池单电池(10)的中央更靠上方的位置。含氧气体吹出部(12)朝向燃料电池单电池(10)吹出含氧气体。燃料电池单电池(10)的支撑基板(4)具有：第一气体流路(43)及第二气体流路(44)。第一气体流路(43)与燃料气体供给室(21)连通，第二气体流路(44)与燃料气体回收室(22)连通。第一气体流路(43)和第二气体流路(44)在燃料电池单电池(10)的上端部彼此连通。

Description

电池堆装置
技术领域
本发明涉及电池堆装置。
背景技术
已知一种电池堆装置，该电池堆装置具备：燃料电池单电池、以及向燃料电池单电池供给气体的分流器。燃料电池单电池具备：形成有气体流路的支撑基板、以及支撑于支撑基板的发电元件部。将供给气体从支撑基板的下端部向气体流路供给，另一方面，将未反应的气体从支撑基板的上端部向外部排出。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2016－171064号公报
发明内容
对于如上所述的电池堆装置，希望提高气体的使用效率。因此，本发明的课题在于，提供一种能够使气体的使用效率得到提高的电池堆装置。
本发明的一方案所涉及的电池堆装置具备：分流器、燃料电池单电池、以及含氧气体吹出部。分流器具有：燃料气体供给室及燃料气体回收室。燃料电池单电池自分流器开始向上方延伸。含氧气体吹出部配置于比燃料电池单电池的中央更靠上方的位置。含氧气体吹出部朝向燃料电池单电池吹出含氧气体。燃料电池单电池具有：扁平状的支撑基板、以及配置于支撑基板的主面的发电元件部。支撑基板具有：至少1个第一气体流路、以及至少1个第二气体流路。第一气体流路与燃料气体供给室连通，并自燃料气体供给室开始向上方延伸。第二气体流路与燃料气体回收室连通，并自燃料气体回收室开始向上方延伸。第一气体流路和第二气体流路在燃料电池单电池的上端部彼此连通。
根据该构成，流过第一气体流路的气体中的未反应的气体流经第二气体流路，流过第二气体流路的气体中的仍旧未反应的气体在气体分流器的气体回收室被回收。因此，能够使气体的使用效率得到提高。
另外，如上所述构成的燃料电池单电池产生比中央更靠上部的温度升高这样的温度分布。为了改善该温度分布的偏差，本发明的一方案所涉及的电池堆装置构成为：含氧气体吹出部配置于比燃料电池单电池的中央更靠上方的位置，从而朝向燃料电池单电池吹出含氧气体。因此，比燃料电池单电池的中央更靠上部的温度因含氧气体而降低，能够改善温度分布的偏差。
优选为，含氧气体吹出部将含氧气体向下方吹出。
优选为，含氧气体吹出部配置于燃料电池单电池的上方，将含氧气体从燃料电池单电池的上方朝向燃料电池单电池吹出。
优选为，第一气体流路配置于燃料电池单电池的宽度方向上的第一侧，第二气体流路配置于燃料电池单电池的宽度方向上的第二侧。电池堆装置还具备排出方向调整机构。排出方向调整机构对燃料电池单电池的下端部的含氧气体的排出方向进行调整。
优选为，排出方向调整机构使含氧气体向第一侧排出。根据该构成，流过燃料电池单电池的主面中的宽度方向上的第二侧的含氧气体在燃料电池单电池的下端部向第一侧排出。该流过第二侧的含氧气体的温度低于流经宽度方向上的第一侧的含氧气体的温度。因此，通过该流过第二侧的含氧气体，能够降低例如将燃料电池单电池和分流器接合的接合材料的温度，从而抑制开裂的发生。
优选为，排出方向调整机构使含氧气体向第二侧排出。根据该构成，流过燃料电池单电池的主面中的宽度方向上的第一侧的含氧气体在燃料电池单电池的下端部向第二侧排出。该流过第一侧的含氧气体的温度高于流经宽度方向上的第二侧的含氧气体的温度。因此，通过该流过第一侧的含氧气体，能够提高例如配置于燃料电池单电池的下端部的发电元件部的温度，从而使性能得到提高。
优选为，排出方向调整机构使含氧气体同时向第一侧及第二侧排出。
优选为，支撑基板还具有连通流路，该连通流路在上端部将第一气体流路和第二气体流路连通。
优选为，燃料电池单电池还具有连通部件，该连通部件安装于支撑基板的上端部。连通部件具有将第一气体流路和第二气体流路连通的连通流路。
优选为，电池堆装置还具备：多个燃料电池单电池、及集电部件。集电部件配置于相邻的燃料电池单电池之间。集电部件在燃料电池单电池的上端部将相邻的燃料电池单电池彼此电连接。根据该构成，由于在燃料电池单电池的上端部相邻的燃料电池单电池之间配置有集电部件，所以能够降低各燃料电池单电池的振动。结果，能够减少振动对电池堆装置造成的不良情况。
发明效果
根据本发明，能够使气体的使用效率得到提高。
附图说明
图1是电池堆装置的立体图。
图2是分流器的俯视图。
图3是燃料电池单电池的立体图。
图4是电池堆装置的截面图。
图5是燃料电池单电池的截面图。
图6是下端部的、燃料电池单电池的放大截面图。
图7是电池堆装置的侧视图。
图8是上端部的、燃料电池单电池的放大截面图。
图9是集电部件的立体图。
图10是变形例所涉及的电池堆装置的立体图。
图11是变形例所涉及的电池堆装置的截面图。
图12是变形例所涉及的电池堆装置的截面图。
图13是变形例所涉及的电池堆装置的截面图。
图14是变形例所涉及的电池堆装置的截面图。
图15是变形例所涉及的电池堆装置的截面图。
图16是变形例所涉及的电池堆装置的主视图。
图17是变形例所涉及的电池堆装置的主视图。
图18是变形例所涉及的电池堆装置的主视图。
具体实施方式
以下，参照附图，对本发明所涉及的电池堆装置的实施方式进行说明。应予说明，本实施方式中，作为燃料电池单电池的一例，使用燃料电池单电池、更具体为固体氧化物型燃料电池单电池(SOFC)进行说明。图1是表示电池堆装置的立体图。此外，图1中，省略若干燃料电池单电池的记载。
[电池堆装置]
如图1所示，电池堆装置100具备：分流器2、多个燃料电池单电池10、以及含氧气体吹出部12。
[分流器]
分流器2构成为：向燃料电池单电池10供给燃料气体。另外，分流器2构成为：对从燃料电池单电池10排出的燃料气体进行回收。分流器2具有：燃料气体供给室21和燃料气体回收室22。在燃料气体供给室21连接有气体供给管201，在燃料气体回收室22连接有气体回收管202。经由气体供给管201而向燃料气体供给室21供给燃料气体。另外，经由气体回收管202而从分流器2中回收燃料气体回收室22内的燃料气体。
分流器2具有：分流器主体部23、以及隔板24。分流器主体部23在内部具有空间。分流器主体部23为长方体状。
如图2所示，在分流器主体部23的上板部231形成有多个贯通孔232。各贯通孔232在分流器主体部23的长度方向(z轴方向)上空开间隔地排列。各贯通孔232在分流器主体部23的宽度方向(y轴方向)上延伸。各贯通孔232与燃料气体供给室21及燃料气体回收室22连通。应予说明，各贯通孔232可以分为与燃料气体供给室21连通的部分和与燃料气体回收室22连通的部分。
隔板24将分流器主体部23的空间分隔为燃料气体供给室21和燃料气体回收室22。详细而言，隔板24在分流器主体部23的大致中央部沿着分流器主体部23的长度方向延伸。隔板24不需要将分流器主体部23的空间完全分隔开，可以在隔板24与分流器主体部23之间形成有间隙。
[燃料电池单电池]
燃料电池单电池10自分流器2开始向上方延伸。详细而言，燃料电池单电池10的下端部安装于分流器2。各燃料电池单电池10以主面彼此对置的方式排列。另外，各燃料电池单电池10沿着分流器2的长度方向(z轴方向)空开间隔地排列。即，燃料电池单电池10的排列方向沿着分流器2的长度方向。应予说明，各燃料电池单电池10可以不是沿着分流器2的长度方向等间隔地配置。
如图3及图4所示，燃料电池单电池10具有：支撑基板4、多个发电元件部5、以及连通部件3。各发电元件部5支撑于支撑基板4的第一主面45及第二主面46。应予说明，在第一主面45所形成的发电元件部5的数量和在第二主面46所形成的发电元件部5的数量可以彼此相同，也可以不同。另外，各发电元件部5的大小可以彼此不同。
[支撑基板]
支撑基板4自分流器2开始沿着上下方向延伸。详细而言，支撑基板4自分流器2开始向上方延伸。支撑基板4为扁平状，且具有下端部41以及上端部42。下端部41及上端部42是支撑基板4的长度方向(x轴方向)上的两个端部。
支撑基板4的下端部41安装于分流器2。例如，支撑基板4的下端部41通过接合材料等而安装于分流器2的上板部231。详细而言，支撑基板4的下端部41被插入于在上板部231所形成的贯通孔232。应予说明，支撑基板4的下端部41也可以没有插入于贯通孔232。通过像这样地将支撑基板4的下端部41安装于分流器2，使得支撑基板4的下端部41与燃料气体供给室21及燃料气体回收室22连结。
支撑基板4具有：多个第一气体流路43、以及多个第二气体流路44。第一气体流路43配置于燃料电池单电池10的宽度方向(y轴方向)上的第一侧(图4的左侧)。第二气体流路44配置于燃料电池单电池10的宽度方向(y轴方向)上的第二侧(图4的右侧)。应予说明，燃料电池单电池10的宽度方向上的第二侧为第一侧的相反侧。
第一气体流路43在支撑基板4内沿着上下方向延伸。即，第一气体流路43在支撑基板4的长度方向(x轴方向)上延伸。第一气体流路43贯穿支撑基板4。各第一气体流路43在支撑基板4的宽度方向(y轴方向)上彼此空开间隔地配置。应予说明，优选各第一气体流路43等间隔地配置。支撑基板4的宽度方向(y轴方向)上的尺寸可以比长度方向(x轴方向)上的尺寸长。
如图4所示，相邻的第一气体流路43的间距p1例如为1～5mm左右。该相邻的第一气体流路43的间距p1是第一气体流路43的中心间的距离。例如，第一气体流路43的间距p1可以为在下端部41、中央部、以及上端部42处分别测定得到的间距的平均值。
第一气体流路43从支撑基板4的下端部41朝向上端部42延伸。在将燃料电池单电池10安装于分流器2的状态下，第一气体流路43在下端部41侧与燃料气体供给室21连通。
第二气体流路44在支撑基板4内沿着上下方向延伸。即，第二气体流路44在支撑基板4的长度方向(x轴方向)上延伸。第二气体流路44实质上与第一气体流路43平行地延伸。
第二气体流路44贯穿支撑基板4。各第二气体流路44在支撑基板4的宽度方向(y轴方向)上彼此空开间隔地配置。应予说明，优选各第二气体流路44等间隔地配置。
相邻的第二气体流路44的间距p2例如为1～5mm左右。该相邻的第二气体流路44的间距p2是第二气体流路44的中心间的距离。例如，第二气体流路44的间距p2可以为在下端部41、中央部、以及上端部42处分别测定得到的间距的平均值。应予说明，优选各第二气体流路44间的间距p2与各第一气体流路43间的间距p1实质上相等。
第二气体流路44从支撑基板4的上端部42朝向下端部41延伸。在将燃料电池单电池10安装于分流器2的状态下，第二气体流路44在下端部41侧与分流器2的燃料气体回收室22连通。
相邻的第一气体流路43与第二气体流路44的间距p0例如为1～10mm左右。该相邻的第一气体流路43与第二气体流路44的间距p0是第一气体流路43的中心与第二气体流路44的中心的距离。例如，可以在支撑基板4的第一端面411测定间距p0。
相邻的第一气体流路43与第二气体流路44的间距p0大于相邻的第一气体流路43的间距p1。另外，相邻的第一气体流路43与第二气体流路44的间距p0大于相邻的第二气体流路44的间距p2。
第一气体流路43和第二气体流路44在支撑基板4的上端部42侧彼此连通。详细而言，第一气体流路43和第二气体流路44借助连通部件3的连通流路30而连通。
第一气体流路43及第二气体流路44构成为：第一气体流路43内的气体的压力损失小于第二气体流路44内的气体的压力损失。应予说明，在像本实施方式这样第一气体流路43及第二气体流路44分别具有多条的情况下，第一气体流路43及第二气体流路44构成为：各第一气体流路43内的气体的压力损失的平均值小于各第二气体流路44内的气体的压力损失的平均值。
例如，各第一气体流路43的流路截面积可以大于各第二气体流路44的流路截面积。应予说明，在第一气体流路43的数量和第二气体流路44的数量不同的情况下，可以使各第一气体流路43的流路截面积的合计值大于各第二气体流路44的流路截面积的合计值。
虽然没有特别限定，不过，各第二气体流路44的流路截面积的合计值可以为各第一气体流路43的流路截面积的合计值的20～95％左右。应予说明，第一气体流路43的流路截面积可以为例如0.5～20mm2左右。另外，第二气体流路44的流路截面积可以为例如0.1～15mm2左右。
应予说明，第一气体流路43的流路截面积是指：以与第一气体流路43延伸的方向(x轴方向)正交的面(yz平面)切断而得到的切截面中的第一气体流路43的流路截面积。另外，第一气体流路43的流路截面积可以为下端部41侧的任意部位处的流路截面积、中央部的任意部位处的流路截面积、以及上端部42侧的任意部位处的流路截面积的平均值。
另外，第二气体流路44的流路截面积是指：以与第二气体流路44延伸的方向(x轴方向)正交的面(yz平面)切断而得到的切截面中的第二气体流路44的流路截面积。另外，第二气体流路44的流路截面积可以为下端部41侧的任意部位处的流路截面积、中央部的任意部位处的流路截面积、以及上端部42侧的任意部位处的流路截面积的平均值。
如图3所示，支撑基板4具有：第一主面45、以及第二主面46。第一主面45和第二主面46彼此朝向相反方向。第一主面45及第二主面46支撑各发电元件部5。第一主面45及第二主面46朝向支撑基板4的厚度方向(z轴方向)。另外，支撑基板4的各侧面47朝向支撑基板4的宽度方向(y轴方向)。各侧面47可以弯曲。如图1所示，各支撑基板4配置成：第一主面45和第二主面46对置。
如图3所示，支撑基板4支撑发电元件部5。支撑基板4由不具有电子传导性的多孔质的材料构成。支撑基板4例如由CSZ(氧化钙稳定氧化锆)构成。或者，支撑基板4可以由NiO(氧化镍)和YSZ(8YSZ)(三氧化二钇稳定氧化锆)构成，也可以由NiO(氧化镍)和Y2O3(三氧化二钇)构成，还可以由MgO(氧化镁)和MgAl2O4(镁铝尖晶石)构成。支撑基板4的气孔率例如为20～60％左右。通过例如阿基米德法或观察微结构来测定该气孔率。
支撑基板4被致密层48覆盖。致密层48构成为：抑制从第一气体流路43及第二气体流路44扩散到支撑基板4内的气体向外部排出。本实施方式中，致密层48覆盖支撑基板4的第一主面45、第二主面46、以及各侧面47。应予说明，本实施方式中，致密层48由后述的电解质7、以及互连器91构成。致密层48比支撑基板4致密。例如，致密层48的气孔率为0～7％左右。
[发电元件部]
多个发电元件部5支撑于支撑基板4的第一主面45及第二主面46。各发电元件部5在支撑基板4的长度方向(x轴方向)上排列。详细而言，各发电元件部5在支撑基板4上从下端部41朝向上端部42彼此空开间隔地配置。即，各发电元件部5沿着支撑基板4的长度方向(x轴方向)空开间隔地配置。应予说明，各发电元件部5通过后述的电连接部9而彼此串联连接。
发电元件部5在支撑基板4的宽度方向(y轴方向)上延伸。发电元件部5在支撑基板4的宽度方向上被区划为第一部分51和第二部分52。应予说明，第一部分51和第二部分52没有严格的边界。例如，在将燃料电池单电池10安装于分流器2的状态下，在支撑基板4的长度方向观察(x轴方向观察)时，可以将与燃料气体供给室21和燃料气体回收室22的边界重复的部分作为第一部分51与第二部分52的边界部。
在支撑基板4的厚度方向观察(z轴方向观察)时，第一气体流路43与发电元件部5的第一部分51重复。另外，在支撑基板4的厚度方向观察(z轴方向观察)时，第二气体流路44与发电元件部5的第二部分52重复。应予说明，多个第一气体流路43中的一部分第一气体流路43可以没有与第一部分51重复。同样地，多个第二气体流路44中的一部分第二气体流路44可以没有与第二部分52重复。
图5是沿着第一气体流路43切断的燃料电池单电池10的截面图。应予说明，沿着第二气体流路44切断的燃料电池单电池10的截面图除了第二气体流路44的流路截面积不同以外，与图5相同。
发电元件部5具有：燃料极6、电解质7、以及空气极8。另外，发电元件部5还具有防止反应膜11。燃料极6是由具有电子传导性的多孔质的材料构成的烧成体。燃料极6具有：燃料极集电部61以及燃料极活性部62。
燃料极集电部61配置在凹部49内。凹部49形成于支撑基板4。详细而言，燃料极集电部61填充在凹部49内，具有与凹部49同样的外形。各燃料极集电部61具有：第一凹部611以及第二凹部612。燃料极活性部62配置在第一凹部611内。详细而言，燃料极活性部62填充在第一凹部611内。
燃料极集电部61可以由例如NiO(氧化镍)和YSZ(8YSZ)(三氧化二钇稳定氧化锆)构成。或者，燃料极集电部61可以由NiO(氧化镍)和Y2O3(三氧化二钇)构成，也可以由NiO(氧化镍)和CSZ(氧化钙稳定氧化锆)构成。燃料极集电部61的厚度、以及凹部49的深度为50～500μm左右。
燃料极活性部62可以由例如NiO(氧化镍)和YSZ(8YSZ)(三氧化二钇稳定氧化锆)构成。或者，燃料极活性部62可以由NiO(氧化镍)和GDC(钆掺杂氧化铈)构成。燃料极活性部62的厚度为5～30μm。
电解质7配置成覆盖在燃料极6上。详细而言，电解质7在长度方向上从一个互连器91延伸至另一个互连器91。即，在支撑基板4的长度方向(x轴方向)上，电解质7和互连器91交替配置。另外，电解质7覆盖支撑基板4的第一主面45、第二主面46、以及各侧面47。
电解质7比支撑基板4致密。例如电解质7的气孔率为0～7％左右。电解质7是由具有离子传导性且不具有电子传导性的致密材料构成的烧成体。电解质7可以由例如YSZ(8YSZ)(三氧化二钇稳定氧化锆)构成。或者，可以由LSGM(镓酸镧)构成。电解质7的厚度例如为3～50μm左右。
防止反应膜11是由致密材料构成的烧成体。俯视观察时，防止反应膜11为与燃料极活性部62大致相同的形状。防止反应膜11隔着电解质7配置在与燃料极活性部62对应的位置。设置防止反应膜11，以便抑制电解质7内的YSZ与空气极8内的Sr发生反应而在电解质7与空气极8的界面形成电阻较大的反应层的现象的发生。防止反应膜11可以由例如GDC＝(Ce，Gd)O2(钆掺杂氧化铈)构成。防止反应膜11的厚度例如为3～50μm左右。
空气极8配置在防止反应膜11上。空气极8是由具有电子传导性的多孔质材料构成的烧成体。空气极8可以由例如LSCF＝(La，Sr)(Co，Fe)O3(镧锶钴铁酸盐)构成。或者，可以由LSF＝(La，Sr)FeO3(镧锶铁酸盐)、LNF＝La(Ni，Fe)O3(镧镍铁酸盐)、LSC＝(La，Sr)CoO3(镧锶钴酸盐)等构成。另外，空气极8可以由第一层(内侧层)和第二层(外侧层)这2层构成，该第一层由LSCF构成，该第二层由LSC构成。空气极8的厚度例如为10～100μm。
[连通部件]
如图4所示，连通部件3安装于支撑基板4的上端部42。并且，连通部件3具有使第一气体流路43和第二气体流路44连通的连通流路30。详细而言，连通流路30将各第一气体流路43和各第二气体流路44连通。连通流路30由从各第一气体流路43延伸至各第二气体流路44的空间构成。连通部件3优选接合于支撑基板4。另外，连通部件3优选与支撑基板4一体地形成。应予说明，连通流路30的数量比第一气体流路43的数量少。本实施方式中，仅通过一条连通流路30，使得多个第一气体流路43和多个第二气体流路44连通。
连通部件3例如为多孔质。另外，连通部件3具有构成其外侧面的致密层31。比连通部件3的主体致密地形成致密层31。例如致密层31的气孔率为0～7％左右。该致密层31可以由与连通部件3相同的材料、上述的电解质7中所使用的材料、结晶玻璃等形成。
[第一电连接部]
第一电连接部9a自发电元件部5开始在燃料电池单电池10的长度方向(x轴方向)上延伸。例如，第一电连接部9a构成为：在x轴方向上将相邻的发电元件部5电连接。另外，配置于燃料电池单电池10的最上端部102侧的第一电连接部9a将发电元件部5和集电部件13电连接。应予说明，第一电连接部9a没有横跨于支撑基板4的第一主面45和第二主面46进行延伸。即，第一电连接部9a没有形成于支撑基板4的侧面47，形成于第一主面45的第一电连接部9a和形成于第二主面46的第一电连接部9a没有连结。
由此，各发电元件部5在第一主面45上及第二主面46上，分别通过第一电连接部9a而从燃料电池单电池10的上端部102串联连接至下端部101。
将相邻的发电元件部5连接的第一电连接部9a具有互连器91及空气极集电部92。互连器91配置在第二凹部612内。详细而言，互连器91埋设(填充)在第二凹部612内。互连器91是由具有电子传导性的致密材料构成的烧成体。互连器91比支撑基板4致密。例如互连器91的气孔率为0～7％左右。互连器91可以由例如LaCrO3(铬酸镧)构成。或者，可以由(Sr，La)TiO3(钛酸锶)构成。互连器91的厚度例如为10～100μm。
空气极集电部92配置成在相邻的发电元件部5的互连器91与空气极8之间延伸。例如配置空气极集电部92，以使图5的配置在左侧的发电元件部5的空气极8与图5的配置在右侧的发电元件部5的互连器91电连接。空气极集电部92是由具有电子传导性的多孔质材料构成的烧成体。
空气极集电部92可以由例如LSCF＝(La，Sr)(Co，Fe)O3(镧锶钴铁酸盐)构成。或者，可以由LSC＝(La，Sr)CoO3(镧锶钴酸盐)构成。或者，可以由Ag(银)、Ag－Pd(银钯合金)构成。空气极集电部92的厚度例如为50～500μm左右。
[第二电连接部]
如图6所示，第二电连接部9b将在同一燃料电池单电池10的第一主面45上所形成的发电元件部5a(以下称为第一发电元件部5a)和在第二主面46上所形成的发电元件部5b(以下称为第二发电元件部5b)电连接。第二电连接部9b在燃料电池单电池10的下端部101，将第一发电元件部5a和第二发电元件部5b电连接。
详细而言，第二电连接部9b将多个第一发电元件部5a中的配置于最下端部101侧的第一发电元件部5a和多个第二发电元件部5b中的配置于最下端部101侧的第二发电元件部5b电连接。应予说明，本实施方式中，第二电连接部9b将第一发电元件部5a的空气极8和第二发电元件部5b的燃料极集电部61连接。
第二电连接部9b具有空气极集电部92及互连器91。该第二电连接部9b的空气极集电部92及互连器91的构成与上述的第一电连接部9a的空气极集电部92及互连器91的构成相同，因此，省略详细的说明。
第二电连接部9b横跨于支撑基板4的第一主面45和第二主面46进行延伸。即，第二电连接部9b从支撑基板4的第一主面45经由两个侧面47而延伸至第二主面46。第二电连接部9b为环状。
由此，在第一主面45上串联连接的多个第一发电元件部5a和在第二主面46上直接连接的多个第二发电元件部5b通过第二电连接部9b而在燃料电池单电池10的下端部101串联连接。
[集电部件]
如图7所示，集电部件13配置于相邻的燃料电池单电池10之间。并且，集电部件13将相邻的燃料电池单电池10彼此电连接。集电部件13将相邻的燃料电池单电池10的上端部102彼此接合。例如，集电部件13配置于比在支撑基板4的两个主面所配置的多个发电元件部5中的配置于最上端侧的发电元件部5更靠上端侧的位置。
如图8所示，集电部件13将多个第一发电元件部5a中的配置于燃料电池单电池10的最上端侧的第一发电元件部5a和多个第二发电元件部5b中的配置于燃料电池单电池10的最上端侧的第二发电元件部5b电连接。
集电部件13借助导电性接合材料103而接合于自发电元件部5开始延伸的第一电连接部9a。作为导电性接合材料103，可以使用众所周知的导电性陶瓷等。例如，导电性接合材料103可以由选自(Mn，Co)3O4、(La，Sr)MnO3、以及(La，Sr)(Co，Fe)O3等中的至少1种构成。
如图9所示，集电部件13为板状。例如，集电部件13可以由经过弯曲加工的金属板(例如不锈钢板)构成。集电部件13具有：第一接合部131、第二接合部132、以及连结部133。
如图8所示，第一接合部131接合于相邻的燃料电池单电池10中的一方。详细而言，第一接合部131通过导电性接合材料103而接合于自燃料电池单电池10的发电元件部5开始延伸的第一电连接部9a。应予说明，本实施方式中，供第一接合部131接合的第一电连接部9a由互连器91和空气极集电部92构成。
如图9所示，第一接合部131形成为平板状。本实施方式中，第一接合部131形成为在宽度方向(y轴方向)上延伸的矩形，不过，第一接合部131的形状没有特别限制，可以为三个角以上的多边形、圆形、椭圆形、或者、这些形状以外的复杂形状。
如图8所示，第二接合部132与第一接合部131电连接。第二接合部132接合于相邻的燃料电池单电池10中的另一方。详细而言，第二接合部132通过导电性接合材料103而接合于自燃料电池单电池10的发电元件部5开始延伸的第一电连接部9a。应予说明，本实施方式中，供第二接合部132接合的第一电连接部9a由空气极集电部92构成。第二接合部132在排列方向(z轴方向)上与第一接合部131对置。
如图9所示，第二接合部132形成为平板状。本实施方式中，第二接合部132具有与第一接合部131同样的形状，不过，也可以为与第一接合部131不同的形状。第二接合部132的形状没有特别限制，可以为三个角以上的多边形、圆形、椭圆形、或者这些形状以外的复杂形状。
在第一接合部131及第二接合部132形成有多个贯通孔134。在各贯通孔134填充有导电性接合材料103。由此，能够使第一接合部131及第二接合部132相对于燃料电池单电池10的接合力得到提高。导电性接合材料103可以从各贯通孔134向外侧突出，也可以在第一接合部131或第二接合部132的外表面上进一步扩展。
应予说明，各贯通孔134形成为沿着宽度方向延伸的矩形，不过，各贯通孔134的形状没有特别限制，可以为圆形、椭圆形、三个角以上的多边形、或者这些形状以外的复杂形状。另外，贯通孔134的个数及位置可以适当变更。
连结部133将第一接合部131和第二接合部132连结。本实施方式中，连结部133具有一对的连结片133a、133b，不过，连结部133的构成不限定于此。另外，连结部133是弯曲的，但不限于此。连结部133可以为平板状，也可以为在至少1处弯折的形状。连结部133能够弹性变形。
另外，本实施方式中，连结部133配置于集电部件13的两个端部，不过，连结部133的位置没有特别限制。
[含氧气体吹出部]
如图1及图4所示，含氧气体吹出部12配置于燃料电池单电池10的上方。含氧气体吹出部12从燃料电池单电池10的上方朝向燃料电池单电池10吹出含氧气体(例如、空气)。即，含氧气体吹出部12将含氧气体向下方吹出。因此，含氧气体沿着燃料电池单电池10的外侧面而朝向下方流动。应予说明，图4的箭头G表示含氧气体的吹出方向。
含氧气体吹出部12具有：例如朝向下方呈开口的多个吹出口121。将含氧气体从该各吹出口121朝向燃料电池单电池10吹出。朝向燃料电池单电池10吹出的含氧气体被供给于各燃料电池单电池10之间，并沿着各燃料电池单电池10的外侧面向下方流动。
[发电方法]
如上所述构成的电池堆装置100中，向分流器2的燃料气体供给室21供给氢气等燃料气体，并且，将空气等含氧气体从含氧气体吹出部12向各燃料电池单电池10吹出。于是，在空气极8发生下述(1)式所示的化学反应，在燃料极6发生下述(2)式所示的化学反应，电流流动。
(1/2)·O2+2e－→O2－…(1)
H2+O2－→H2O+2e－…(2)
详细而言，供给到燃料气体供给室21的燃料气体在各燃料电池单电池10的第一气体流路43内流动，在各发电元件部5的燃料极6发生上述(2)式所示的化学反应。在各燃料极6未反应的燃料气体离开第一气体流路43经由连通部件3的连通流路30向第二气体流路44供给。并且，向第二气体流路44供给的燃料气体在燃料极6再次发生上述(2)式所示的化学反应。将流经第二气体流路44的过程中在燃料极6未反应的燃料气体回收到分流器2的燃料气体回收室22。
[变形例]
以上，对本发明的实施方式进行了说明，但是本发明并不限定于这些实施方式，只要不脱离本发明的主旨就可以进行各种变更。
变形例1
上述实施方式中，含氧气体吹出部12配置于燃料电池单电池10的上方，不过，含氧气体吹出部12的配置不限定于此，含氧气体吹出部12的至少一部分配置于比燃料电池单电池10的中央更靠上方的位置即可。
例如，如图10及图11所示，含氧气体吹出部12可以配置于燃料电池单电池10的侧方。可以将含氧气体吹出部12配置于比燃料电池单电池10的中央更靠上方的位置而没有配置于下方。
对于含氧气体吹出部12，优选含氧气体吹出部12的吹出方向朝向下方，以便将含氧气体向下方吹出。详细而言，含氧气体吹出部12的吹出方向优选以与水平方向相比朝向下方的方式倾斜。
如图12所示，可以设置有一对的含氧气体吹出部12。一对的含氧气体吹出部12配置成：在宽度方向上夹持各燃料电池单电池10。
变形例2
上述实施方式中，1个含氧气体吹出部12配置于各燃料电池单电池10的上方，但不限定于此。例如，可以是多个含氧气体吹出部12配置于各燃料电池单电池10的上方。
变形例3
上述实施方式中，第一气体流路43和第二气体流路44通过连通部件3具有的连通流路30而连通，不过，不限定于该构成。例如，如图13所示，可以在支撑基板4的内部具有连通流路30。这种情况下，电池堆装置100可以不具备连通部件3。通过在该支撑基板4内所形成的连通流路30，使得第一气体流路43和第二气体流路44连通。
变形例4
各第一气体流路43的流路截面积可以彼此不同。另外，各第二气体流路44的流路截面积可以彼此不同。另外，第一气体流路43的流路截面积可以与第二气体流路44的流路截面积实质上相同，也可以小于第二气体流路44的流路截面积。
变形例5
上述实施方式中，第二气体流路44的数量与第一气体流路43的数量相同，不过，第二气体流路44的数量不限定于此。例如，如图14所示，第二气体流路44的数量可以比第一气体流路43的数量少。
变形例6
第一气体流路43不必在其长度方向(x轴方向)上具有均匀的流路截面积。特别是，第一气体流路43的流路截面积可以是越接近燃料气体浓度降低的上端部42越小。另外，第二气体流路44不必在其长度方向(x轴方向)上具有均匀的流路截面积。特别是，第二气体流路44的流路截面积可以是越接近燃料气体浓度降低的下端部41越小。根据该构成，能够抑制扩散性提高而导致界面附近所存在的Ni变为NiO。
变形例7
上述实施方式中，第一及第二气体流路43、44具有圆形的截面，不过，第一及第二气体流路43、44的截面形状可以为矩形、椭圆形状。
变形例8
上述实施方式中，支撑基板4具有多个第一气体流路43，不过，可以仅具有1个第一气体流路43。同样地，支撑基板4具有多个第二气体流路44，不过，可以仅具有1个第二气体流路44。
变形例9
上述实施方式中，配置于第一主面45的各发电元件部5彼此串联连接，不过，配置于第一主面45的各发电元件部5不必所有都串联连接。应予说明，配置于第二主面46的各发电元件部5也同样。
变形例10
燃料电池单电池10中，形成于第一主面45的各发电元件部5与形成于第二主面46的各发电元件部5之间可以没有彼此电连接，也可以在多处电连接。
变形例11
上述实施方式中，各发电元件部5配置于第一主面45和第二主面46这两个面，不过，可以仅配置于任意一个面。
变形例12
各燃料电池单电池10的宽度可以彼此不同。另外，各发电元件部5的宽度也可以彼此不同。例如，形成于某一支撑基板4的各发电元件部5的宽度和形成于其他支撑基板4的各发电元件部5的宽度可以不同。
变形例13
实施方式中，连通部件3为多孔质，不过，连通部件3可以由金属构成。具体而言，连通部件3可以由Fe－Cr合金、Ni基合金、或MgO系陶瓷材料(可以为与支撑基板4相同的材料)等构成。
变形例14
上述实施方式中，连通部件3的连通流路30由空间构成，不过，连通部件3的连通流路30的构成不限定于此。例如，如图15所示，连通部件3的连通流路30可以由在连通部件3内所形成的多个气孔构成。
变形例15
上述实施方式的分流器2中，将1个分流器主体部23用隔板24分隔开，由此划分出燃料气体供给室21和燃料气体回收室22，不过，分流器2的构成不限定于此。例如，也可以通过2个分流器主体部23来构成分流器2。这种情况下，1个分流器主体部23具有燃料气体供给室21，另一个分流器主体部23具有燃料气体回收室22。
变形例16
上述实施方式的燃料电池单电池10是：各发电元件部5在支撑基板4的长度方向(x轴方向)上排列的、所谓的横条纹型的燃料电池单电池，不过，燃料电池单电池10的构成不限定于此。例如，燃料电池单电池10可以是：在支撑基板4的第一主面45支撑1个发电元件部5的、所谓的纵条纹型的燃料电池单电池。这种情况下，可以在支撑基板4的第二主面46支撑一个发电元件部5，也可以不支撑。
变形例17
电池堆装置100可以进一步具备：对含氧气体的排出方向进行调整的排出方向调整机构。含氧气体在燃料电池单电池10的下端部沿着燃料电池单电池10的宽度方向(y轴方向)排出。例如，如图16所示，排出方向调整机构可以使含氧气体向燃料电池单电池10的宽度方向上的第一侧(图16的左侧)排出。应予说明，排出方向调整机构可以通过例如以各吹出口121朝向第一侧的方式使含氧气体吹出部12倾斜而构成。从该含氧气体吹出部12吹出的含氧气体冲撞分流器2的上板部231后，向燃料电池单电池10的宽度方向上的第一侧排出。
另外，如图17所示，排出方向调整机构可以使含氧气体向燃料电池单电池10的宽度方向上的第二侧(图17的右侧)排出。该构成中，从含氧气体吹出部12吹出的含氧气体冲撞分流器2的上板部231后，向燃料电池单电池10的宽度方向上的第二侧排出。
另外，如图18所示，排出方向调整机构可以使含氧气体同时向燃料电池单电池10的宽度方向上的第一侧及第二侧排出。该构成中，从含氧气体吹出部12吹出的含氧气体冲撞分流器2的上板部231后，被分为向燃料电池单电池10的宽度方向上的第一侧排出的气流和向第二侧排出的气流。
应予说明，作为排出方向调整机构，除了使含氧气体吹出部12的各吹出口121倾斜的机构以外，例如，通过在燃料电池单电池10的宽度方向(y轴方向)上的一个端部，将相邻的燃料电池单电池10间的间隙密封，也能够对含氧气体的排出方向进行调整。
例如，在像图16那样使含氧气体向燃料电池单电池10的宽度方向上的第一侧(图16的左侧)排出的情况下，作为排出方向调整机构，在燃料电池单电池10的宽度方向上的第二侧(图12的右侧)，将相邻的燃料电池单电池10间的间隙密封。根据该构成，被供给至相邻的燃料电池单电池10间的间隙的含氧气体在燃料电池单电池10的宽度方向上从第一侧排出。另外，在使其向宽度方向上的第二侧排出的情况下，在第一侧将相邻的燃料电池单电池10间的间隙密封即可。此外，通过对宽度方向上的第一侧处的燃料电池单电池10间的间隙的密封面积和第二侧处的燃料电池单电池10间的间隙的密封面积进行相互调整等，还能够使含氧气体同时向第一侧及第二侧排出。
符号说明
2：分流器
21：燃料气体供给室
22：燃料气体回收室
3：连通部件
30：连通流路
4：支撑基板
42：上端部
43：第一气体流路
44：第二气体流路
5：发电元件部
10：燃料电池单电池
12：含氧气体吹出部
13：集电部件
100：电池堆装置

Claims (10)

1.一种电池堆装置，其中，具备：
分流器，该分流器具有燃料气体供给室及燃料气体回收室；
燃料电池单电池，该燃料电池单电池自所述分流器开始向上方延伸；以及
含氧气体吹出部，该含氧气体吹出部配置于比所述燃料电池单电池的中央更靠上方的位置，并朝向所述燃料电池单电池吹出含氧气体，
所述燃料电池单电池具有：
扁平状的支撑基板；以及
发电元件部，该发电元件部配置于所述支撑基板的主面，
所述支撑基板具有：
至少1个第一气体流路，该至少1个第一气体流路与所述燃料气体供给室连通，并自所述燃料气体供给室开始向上方延伸；以及
至少1个第二气体流路，该至少1个第二气体流路与所述燃料气体回收室连通，并自所述燃料气体回收室开始向上方延伸而在所述燃料电池单电池的上端部与所述第一气体流路连通。
2.根据权利要求1所述的电池堆装置，其中，
所述含氧气体吹出部将含氧气体向下方吹出。
3.根据权利要求1所述的电池堆装置，其中，
所述含氧气体吹出部配置于所述燃料电池单电池的上方，将含氧气体从所述燃料电池单电池的上方朝向所述燃料电池单电池吹出。
4.根据权利要求1至3中的任意一项所述的电池堆装置，其中，
所述第一气体流路配置于所述燃料电池单电池的宽度方向上的第一侧，
所述第二气体流路配置于所述燃料电池单电池的宽度方向上的第二侧，
所述电池堆装置还具备排出方向调整机构，该排出方向调整机构对所述燃料电池单电池的下端部的所述含氧气体的排出方向进行调整。
5.根据权利要求4所述的电池堆装置，其中，
所述排出方向调整机构使所述含氧气体向所述第一侧排出。
6.根据权利要求4所述的电池堆装置，其中，
所述排出方向调整机构使所述含氧气体向所述第二侧排出。
7.根据权利要求4所述的电池堆装置，其中，
所述排出方向调整机构使所述含氧气体同时向所述第一侧及所述第二侧排出。
8.根据权利要求1至3中的任意一项所述的电池堆装置，其中，
所述支撑基板还具有连通流路，该连通流路在所述支撑基板的上端部将所述第一气体流路和所述第二气体流路连通。
9.根据权利要求1至3中的任意一项所述的电池堆装置，其中，
所述燃料电池单电池还具有连通部件，该连通部件安装于所述支撑基板的上端部，
所述连通部件具有将所述第一气体流路和所述第二气体流路连通的连通流路。
10.根据权利要求1至3中的任意一项所述的电池堆装置，其中，还具备：
多个所述燃料电池单电池；以及
集电部件，该集电部件配置于相邻的所述燃料电池单电池之间，并在所述燃料电池单电池的上端部将相邻的燃料电池单电池彼此电连接。
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