CN113544889B - 单体电池、电池堆装置、模块和模块收容装置 - Google Patents
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Abstract
单体电池(1)、电池堆装置(20)、模块(30)及模块收容装置(40)。单体电池(1)具备：金属板(2)，其具有对置的一对第1面(2a)和第2面(2b)；元件部(6)，其配置在金属板(2)的第1面(2a)上，具有第1电极层(3)、位于第1电极层(3)上的固体电解质层(4)、和位于固体电解质层(4)上的第2电极层(5)；中间层(9)，其位于第1面(2a)与第1电极层(3)之间。中间层(9)具有在厚度方向贯通的多个第1贯通孔。
Description
技术领域
本发明涉及单体电池、电池堆装置、模块和模块收容装置。
背景技术
近年来，在作为下一代能源被利用的燃料电池装置中，例如使用在多孔质的支承体上层叠有燃料极层、固体电解质层和空气极层的单体电池。在支承体中，可使用陶瓷材料、金属材料等。在金属支承体中，可使用具有高耐热性和耐腐蚀性的铁素体系不锈钢等金属材料，可使用将金属材料的粉末烧结而成的金属烧结体、或具有贯通孔的金属板。例如，在专利文献中，公开有一种以含有Fe和Cr的多孔金属作为支承体的SOFC(固体氧化物燃料电池：Solid Oxide Fuel Cell)。
【现有技术文献】
【专利文献】
【专利文献1】日本特开2016－115506号公报
发明内容
本发明的单体电池具备：金属板，其具有对置的一对第1面和第2面；元件部，其配置在所述第1面之上，具有第1电极层、位于该第1电极层之上的固体电解质层和位于该固体电解质层之上的第2电极层；中间层，其位于所述第1面与所述第1电极层之间。该中间层具有在厚度方向上贯通的多个第1贯通孔。
本发明的电池堆装置，具备由多个上述单体电池排列而成的电池堆。
本发明的模块，具备收容容器、和收容在该收容容器内的上述的电池堆装置。
本发明的模块收容装置具备外壳、和收容在该外壳内的上述模块及使该模块运行的辅机。
附图说明
图1是表示单体电池的横截面的示例之一的剖视图。
图2是表示单体电池的横截面的示例之一的剖视图。
图3是表示放大了图1的虚线部的示例之一的剖视图。
图4是表示放大了图1的虚线部的示例之一的剖视图。
图5是表示放大了图1的虚线部的示例之一的剖视图。
图6是表示放大了图1的虚线部的示例之一的剖视图。
图7是表示放大了图1的虚线部的示例之一的剖视图。
图8是表示单体电池的示例之一的横剖视图和金属板的第1面的俯视图。
图9是表示单体电池的示例之一的横剖视图和金属板的第1面的俯视图。
图10是表示单体电池的示例之一的横剖视图和金属板的第1面的俯视图。
图11是概略地表示电池堆装置的示例之一的侧视图。
图12是放大了图11所示的电池堆装置的由虚线包围部分的一部分的横剖视图。
图13是表示模块的示例之一的外观立体图。
图14是表示模块收容装置的示例之一的立体图。
具体实施方式
(单体电池)
图1表示具备金属支承体的单体电池的横截面的示例之一。单体电池1具备：金属支承体，其具有有着对置的一对第1面2a和第2面2b的金属板2及流道构件8；元件部6。元件部6配置在金属板2的第1面之上，具有第1电极层3、固体电解质层4和第2电极层5。第1电极层3配置在金属板2的第1面之上，固体电解质层4配在第1电极层3之上，第2电极层5配置在固体电解质层4之上。
金属支承体具有气体流道7，所述气体流道7由金属板2的与配置有元件部6的第1面2a相反侧的第2面2b和流道构件8形成。
金属板2具有使气体流道7中流经的气体透过到第1电极层3的气体透过性。流道构件8具有气体阻断性，其不让气体在气体流道7与单体电池1的外部之间流通，即，燃料气体与空气等的含氧气体不进行混合。在图1的例子中，由金属板2和具有U字形截面的流道构件8形成气体流道7。
以下，在其他图中对于相同构件也附加相同符号。还有，在各图中，为了易于说明，放大显示各层的厚度方向，实际各层的厚度相对于单体电池1的大小非常小。另外，为了明确构成单体电池1的各构件的配置，显示xyz的坐标轴。
以下，除非特别指出，否则都是将位于金属板2与固体电解质层4之间的第1电极层3作为燃料极，将位于固体电解质层4之上的第2电极层5作为空气极进行说明。含氢气体等燃料气体被供给到气体流道7，即图1所示的作为金属板2下侧的第2面2b侧，空气等含氧气体被供给到作为空气极的第2电极层5的上侧。还有，也可以将第1电极层3作为空气极，将第2电极层5作为燃料极。这种情况下，空气等含氧气体被供给到图1所示的单体电池1的金属板2的下侧，含氢气体等燃料气体被供给到作为燃料极的第2电极层5的上侧。
单体电池1，例如可以是固体氧化物型单体电池1。固体氧化物型单体电池1，作为燃料电池具有高发电效率，能够使发电装置整体小型化。另外，固体氧化物型单体电池1，能够进行负荷跟踪运转，例如能够跟踪家用燃料电池所要求的变动的负荷。
在燃料极中，可以使用作为燃料极一般公知的材料。燃料极也可以含有多孔导电陶瓷，例如稳定化氧化锆、以及Ni和/或NiO。稳定化氧化锆，例如是固溶有镁(Mg)、钙(Ca)或稀土元素的ZrO2，也包括部分稳定化氧化锆。本发明的稀土元素包含钇(Y)。
固体电解质层4，是第1电极层3和第2电极层5之间的电荷搭建桥梁的电解质。固体电解质层4具有气体阻断性，不使燃料气体与空气等含氧气体混合。固体电解质层4的材料，只要是具有气体阻断性的电解质便没有特别限定，例如可以是固溶有3摩尔％～15摩尔％的稀土元素氧化物的ZrO2。只要固体电解质层4具有气体阻断性，则可以是致密的，也可以具有气孔。
在空气极中，可以使用作为空气极一般所用的材料。空气极，例如可以是所谓的ABO3型钙钛矿型氧化物的导电陶瓷。空气极具有气体透过性。空气极的开口气孔率为20％以上，尤其可以在30％～50％的范围。
金属板2具有导电性。由于金属板2具有导电性，从而能够收集由元件部6产生的电。金属板2的电导率，例如可以为3.0S/m以上，尤其可以为4.4S/m以上。
另外，金属板2可以使气体在第1面2a与第2面2b之间流通。即，金属板2在第1面2a与第2面2b之间具有气体透过性。由于金属板2具有气体透过性，被供给到气体流道7的燃料气体能够到达作为燃料极的第1电极层3。
金属板2的形状，如图1所示，可以是具有对置的一对平面，即第1面2a和第2面2b的平板状。金属板2的形状，如图2所示，也可以是具有对置的一对曲面，即第1面2a和第2面2b的曲面板状。金属板2的厚度，例如可以为100μm以上且1mm以下。
金属板2的材料，例如，可以是耐热合金等具有导电性的材料。金属板2可以含有Cr，例如，可以相对于全部合金而含有4原子％～30原子％的铬(Cr)。含有Cr的合金，也可以是镍－铬系合金，铁－铬系合金，以及奥氏体系、铁素体系、和奥氏体－铁素体系的不锈钢等。另外，在金属板2中，作为Cr以外的其他元素，也可以含有锰(Mn)、铝(Al)。
元件部6通过如下方式制造：同时烧结层叠有燃料极层、固体电解质层4和空气极层之中2层以上的层叠体。金属板2与烧结后的层叠体多以粘接剂等接合。固体电解质层4致密而没有气体透过性，但第1电极层3和第2电极层5，即燃料极和空气极是多孔质而让气体透过。若将致密化的固体电解质层4，与多孔质的第1电极层3和第2电极层5同时烧成，则由于各层在烧成时的收缩率不同，导致烧结后的层叠体多有翘曲或变形。若将金属板2和有翘曲或变形的层叠体接合，则层叠体容易发生剥离或裂纹。固体电解质层4可以覆盖第1电极层3的未与金属板2接触的所有面。可以由固体电解质层4和流道构件8形成筒状体。另外，第1电极层3的未与金属板2或固体电解质层4接触的面，也可以由其他没有气体透过性的构件覆盖。
图3和图4分别是图1虚线部的放大剖视图。本发明的单体电池1，如图3和图4所示，在金属板2的第1面2a与第1电极层3之间具有中间层9，所述中间层9具有在厚度方向上贯通的多个第1贯通孔。中间层9的材料，在烧成时显示出与固体电解质层4的材料类似的收缩率。由固体电解质层4的材料和中间层9的材料夹隔第1电极层3的材料，进行烧成由此得到的层叠体，翘曲或变形小。在这样的层叠体中，因为多孔质的第1电极层3，被夹在烧成时彼此具有类似收缩率的固体电解质层4与中间层9之间，所以难以发生翘曲或变形。将金属板2的第1面2a，与翘曲或变形小的层叠体的中间层9接合得到的单体电池1，层叠体难以发生剥离或裂纹。中间层9的厚度t1的平均，例如可以是0.5μm以上且20μm以下。
第1贯通孔，具有中间层9的厚度的1/2以上的直径。即，第1贯通孔，可以在中间层9对向的2个面，即面向第1电极层3的面和面向金属板2的面上，具有中间层9的厚度的1/2以上的直径的开口部。第1贯通孔，也可以在与中间层9的厚度方向垂直的截面中，具有中间层9的厚度的1/2以上的直径。还有，所谓第1贯通孔的开口部或截面的直径，是将开口部或截面的面积进行了圆换算时的直径。第1贯通孔，例如可以在与中间层9的厚度方向垂直的截面，具有0.01mm以上且1.0mm以下的直径。第1贯通孔的开口部和与中间层9的厚度方向垂直的截面，可以是圆形或椭圆形，也可以是三角形、四边形等多边形，也可以是不规则形状。相邻的第1贯通孔彼此的间隔，例如可以是第1贯通孔的直径的0.7倍～1.0倍。通过以这样的间隔具有有着这样直径的第1贯通孔，能够成为翘曲或变形小的层叠体，并且能够使气体流通到第1电极层3，取得高发电效率。
中间层9除了第1贯通孔以外，还可以具有开口气孔或闭口气孔，第1贯通孔以外的部位可以是致密的。以下，所谓中间层9的气孔率是中间层9的第1贯通孔以外部位的气孔率，所谓中间层9的致密性，是中间层9的第1贯通孔以外的部位的致密性。中间层9也可以具有比第1电极层3小的气孔率。例如燃料极的开口气孔率为10％以上，特别为20％～50％，空气极的开口气孔率为20％以上，特别为30％～50％。若中间层9的气孔率比第1电极层3小，即比燃料极或空气极小，即若是中间层9具有小于10％的开口气孔率，则中间层9、第1电极层3和固体电解质层4的层叠体的翘曲或变形小。中间层9的开口气孔率，例如可以为10％以下。中间层9也可以没有开口气孔。中间层9可以具有与固体电解质层4的气孔率为同程度的气孔率，中间层9也可以是致密的。
中间层9具有第1贯通孔，即使是致密的中间层9，也能够通过第1贯通孔使气体流通到第1电极层3。
中间层9的材料，只要是烧成时的收缩率比第1电极层3的材料小的材料即可。作为中间层9的材料，例如可列举钇稳定化氧化锆。中间层9的材料，可以是开口气孔率小于燃料极，含有稳定化氧化锆、以及Ni和/或NiO的陶瓷材料。中间层9的材料，也可以是亚铬酸镧系的钙钛矿型氧化物(LaCrO3系氧化物)、或钛酸镧锶系的钙钛矿型氧化物(LaSrTiO3系氧化物)。中间层9可以具有电绝缘性，也可以具有导电性。
中间层9的材料，可以是与固体电解质层4类似的材料，例如固溶有3摩尔％～15摩尔％的稀土元素氧化物的ZrO2。例如，若中间层9的材料与固体电解质层4的材料相同，即中间层9的主成分与固体电解质层4的主成分相同，则中间层9和固体电解质层4在烧成时的收缩率为同等程度，层叠体的翘曲或变形更小。
在中间层9的第1贯通孔中，可以配置导电构件10。导电构件10将金属板2与第1电极层3电连接。导电构件10可以是接合金属板2与上述的层叠体的导电性的粘接材料。配置于中间层9的第1贯通孔的导电构件10可以为多孔质。中间层9为致密时，能够通过多孔质的导电构件10，使气体在金属板2与第1电极层3之间流通。导电构件10，例如可以具有30％以上，特别是35％以上，且50％以下的范围的开口气孔率。
金属板2，可以是例如具有30％以上，特别是35％～50％的范围的开口气孔率的平板多孔质体。另外，金属板2，如图4所示，也可以是具有在厚度方向上贯通金属板2的多个第2贯通孔11的致密的板。第2贯通孔11，例如在与金属板2的厚度方向垂直的截面，可以具有0.01mm以上且1.0mm以下的直径。金属板2具有这样的开口气孔率或第2贯通孔11，从而被供给于气体流道7的燃料气体，能够到达作为燃料极的第1电极层3。
致密的金属板2，表面积小于多孔质体的金属板2，具有更高的耐腐蚀性。另外，致密的金属板2，因为表面积小，所以形成于表面的氧化膜，即氧化物的含量少，具有更高的导电性。
金属板2具有第2贯通孔11时，第2贯通孔11可以在在厚度方向上贯通导电构件10，也可以如图4所示这样不贯通导电构件10。
导电构件10，可以含有导电粒子和无机氧化物。导电粒子，例如可以是金属或合金的粒子、导电性氧化物的粒子等。导电粒子，例如可以含有Ni、Cu、Co、Fe和Ti等的金属或合金，也可以含有Ni、Fe、Mn、Co、Zn、Ti、In和Sn等的氧化物或复合氧化物。Ni、Cu、Co、Fe和Ti等的金属或合金，以及Ni、Fe、Mn、Co、Zn、Ti、In、Sn等的氧化物或复合氧化物，具有高电导率。另外，导电粒子中，可以含有亚铬酸镧系的钙钛矿型氧化物(LaCrO3系氧化物)、钛酸镧锶系的钙钛矿型氧化物(LaSrTiO3系氧化物)。这些钙钛矿型氧化物具有导电性，并且即使与含氢气体等燃料气体、以及空气等含氧气体接触，也不会被还原或氧化。这些金属或合金和氧化物，具有高导电性，容易用金属板2收集由元件部6所产生的电。特别是金属Ni具有高导电性，即使在高温的反应气氛中也能够维持导电性。另外，Ni包含在作为燃料极的第1电极层3中，能够提高导电构件10与第1电极层3的接合性。
导电构件10中可以含有无机氧化物。作为导电构件10所含的无机氧化物，例如可列举Ti、Zr、Al、Si、Mg、Ca、Sr和Ba等的氧化物，和Y、Yb、Ce、Gd等的稀土氧化物。导电构件10所含的无机氧化物，例如也可以是稳定化氧化锆、稀土氧化物、ABO3型的钙钛矿型氧化物、或氧化钛。还有，稀土氧化物包括氧化钇(Y2O3)。
第1电极层3是燃料极时，导电构件10中可以含有燃料极所含的稳定化氧化锆或稀土氧化物。第1电极层3是空气极时，导电构件10可以含有空气极所含的导电性的ABO3型的钙钛矿型氧化物。导电构件10通过含有与第1电极层3所含的无机氧化物相同的无机氧化物，能够加大第1电极层3与金属板2的接合强度。
导电构件10中，可以含有Ti、Al和Si之中至少任意一种无机氧化物。若导电构件10含有Ti、Al和Si的无机氧化物，则导电构件10所含的导电粒子成分容易在金属板2的第1面2a中固溶或扩散，能够进一步减小金属板2与导电构件10的界面的电阻。
导电构件10含有导电粒子和无机氧化物时，相对于将导电构件10所含的元素进行了氧化物换算的总量，导电粒子的比率例如可以为40摩尔％以上且80摩尔％以下，无机氧化物的比率例如可以大于20摩尔％且低于60摩尔％。
导电构件10不仅可以配置于第1贯通孔，也可以如图5～图7所示这样，配置在金属板2与中间层9之间。若导电构件10配置在金属板2与中间层9之间，则能够进一步加大第1电极层3与金属板2的接合强度。导电构件10厚度的平均，可以大于中间层9的厚度的平均。导电构件10厚度t2的平均，例如可以为10μm以上且200μm以下。
如图4、图6和图7所示，金属板2具有第2贯通孔11时，导电构件10可以填充于第2贯通孔11的一部分。即，图4等所示的位于第2贯通孔11上部的导电构件10的厚度，可以大于t2。另外，图4等所示的位于第2贯通孔11上部的导电构件10的厚度，也可以小于t2。
金属板2具有第2贯通孔11时，在厚度方向的俯视下，第2贯通孔11的至少一部分，可以与第1贯通孔重叠。若第2贯通孔11的至少一部分与第1贯通孔重叠，则气体容易通过第2贯通孔11和第1贯通孔到达第1电极层3。
金属板2具有第2贯通孔11时，在厚度方向的俯视下，第2贯通孔11也可以不与第1贯通孔重叠。第2贯通孔11不与第1贯通孔重叠时，借助位于第1贯通孔的导电构件10，第1电极层3与金属板2以最短距离相连，容易以金属板2收集由元件部6产生的电。
金属板2可以在第1面2a和第2面2b的至少任意一方具有凹部或凸部。图8表示的是，具备在第1面2a具有凹部的金属板2的单体电池1的示例之一。图8上侧的图是单体电池1的横剖视图，下侧的图是金属板2的第1面2a的俯视图。如图8所示，金属板2在第1面2a具有凹部时，凹部可以不与第1电极层3接触。即，可以在金属板2的第1面2a的凹部与第1电极层3之间具有空隙。这种情况下，可以将第1面2a的凹部与第1电极层3之间的空隙作为气体流道7。在图8所示的单体电池1中，金属板2兼任流道构件8，金属板2也可以在第1面2a与第2面2b之间不具有气体透过性。
图9表示的是，具备在第1面2a具有凸部的金属板2的单体电池1的示例之一。图9上侧的图是单体电池1的横剖视图，下侧的图是金属板2的第1面2a的俯视图。如图9所示，金属板2在第1面2a具有凸部时，可以只有凸部与第1电极层3相接。这样的单体电池1，在金属板2的第1面2a的凸部以外的部分与第1电极层3之间具有空隙，该空隙可以作为气体流道7。图9所示的单体电池1，其金属板2也兼任流道构件8，金属板2也可以在第1面2a和第2面2b之间不具有气体透过性。
金属板2，也可以如图10所示，在第1面2a和第2面2b两方具有凹凸。图10上侧的图是单体电池1的横剖视图，下侧的图是金属板2的第1面2a的俯视图。如图10所示，金属板2中，第1面2a的凸部可以与第1电极层3接触。这样的单体电池1，在金属板2的第1面2a的凹部与第1电极层3之间具有空隙，可以将该空隙作为气体流道7。图10所示的单体电池1中，金属板2兼任流道构件8，金属板2在第1面2a与第2面2b之间也可以没有气体透过性。
图8～10所示的单体电池1中，也在第1面2a与第1电极层3之间具有上述的中间层9和导电构件10。图8～图10所示的单体电池1的金属板2与第1电极层3之间的空隙，可以视为与图4和图6所示的第2贯通孔11等同。即，图4和图6中的第2贯通孔11的配置，也可以适用于图8～10中的金属板2与第1电极层3之间的空隙的配置。
(评价方法)
中间层9和导电构件10的有无及其气孔率，例如，能够以扫描型电子显微镜(SEM)，扫描透射电子显微镜(STEM)，或透射型电子显微镜(TEM)等，观察单体电池1的横截面而确认。中间层9和导电构件10所含元素及其含有比率，例如能够以波长色散X射线光谱(WDS)，能量色散X射线光谱(EDS)，或电子探针X射线微区分析(EPMA)等分析。
(单体电池的制法)
对于以第1电极层3作为燃料极时，具备中间层9和导电构件10的单体电池1的制法进行说明。作为金属板2，准备不锈钢合金等基材。基材可以是合金板或合金箔。如果是具有气体透过性的金属板2，则基材可以是具有第2贯通孔11的合金板或合金箔，也可以是金属粉末的多孔质烧结体。
另外，准备以作为固体电解质层4的稳定化氧化锆与作为中间层9的材料夹隔含有Ni和/或NiO与稳定化氧化锆的燃料极的层叠体。
以固体电解质层4和中间层9夹隔燃料极的层叠体，可以由以下这样的方法制作。准备燃料极前驱体和固体电解质前驱体，燃料极前驱体是在有机溶剂中混合Ni或NiO的粉末和稳定化氧化锆的粉末而得到的浆料中加入粘合剂而成，固体电解质前驱体是在有机溶剂中混合稳定化氧化锆的粉末而得到的浆料中加入粘合剂而成。燃料极前驱体中可以含有造孔材料。使用固体电解质用前驱体进行片材成形，在所得到的片材成形体上进行孔加工而成为中间层片材成形体。在中间层片材成形体的表面上，使用燃料极前驱体形成燃料极的片材成形体。再在燃料极的片材成形体的表面上，使用固体电解质前驱体形成固体电解质的片材成形体，得到层叠成形体。对于所得到的层叠成形体进行烧成，得到中间层9、燃料极和固体电解质层4的层叠体。所得到的层叠体中，收缩率大的燃料极，被夹在收缩率相对小的中间层9和固体电解质层4之间进行烧结，因此成为翘曲或变形小的层叠体。
将基材，与中间层9、燃料极即第1电极层3和固体电解质层4的层叠体，用粘接材料接合。作为粘接材料使用如下膏体，含有：Ni、NiO、Cu、Co和Zn之中至少任意一种的导电粒子；作为无机氧化物，Ti、Zr、Al、Si、Mg、Ca、Sr和Ba等的氧化物，和Y、Yb等的稀土氧化物之中至少任意一种。粘接材料中不仅可以含有一种导电粒子，也可以含有两种以上，不仅可以含有一种无机氧化物，也可以含有两种以上。另外，无机氧化物也可以是两种以上的元素的复合氧化物。
在基材的第1面2a涂布粘接材料，使基材的涂布有粘接材料的第1面2a，与层叠体的中间层9的面贴合。将贴合后的基材和层叠体，在氮气氛中或空气中，例如在1000℃～1200℃的范围，进行0.5小时～2小时热处理。所得到的基材与层叠体的接合体，因为层叠体的翘曲或变形小，所以成为在层叠体上难以发生剥离或裂纹的接合体。
还有，在上述说明中，将中间层9、燃料极、固体电解质层4依次进行片材成形而成为层叠体，但也可以分别制成中间层9的片材成形体，与燃料极和固体电解质层4的片材成形体的层叠体，使中间层9的片材成形体与层叠体的燃料极片材成形体贴合。另外，也可以在燃料极的片材成形体一侧的面进行固体电解质层4的片材成形，在另一侧的面印刷具有第1贯通孔的中间层9的图案。
(电池堆装置)
电池堆装置20，如图11所示，具备排列有多个单体电池1的电池堆21和储气罐22。单体电池1的下端部接合在储气罐22的开口部并被固定。储气罐22向多个单体电池1供给燃料气体。
电池堆21具备：在单体电池1的厚度方向上排列或层叠的多个单体电池1；将相邻的单体电池1之间以串联方式电连接的集电构件23a。多个单体电池1排列的方向，称为排列方向x。
集电构件23a，可以也配置在电池堆21的排列方向x的两端。集电构件23a可以由导电性的粘接剂接合于单体电池1。集电构件23a的材料可以使用具有弹性的金属或合金，也可以使用金属纤维或合金纤维的毡制品。金属纤维或合金纤维的毡制品，可以根据需要进行表面处理。
电池堆装置20，如图11所示，在电池堆21的排列方向x的外侧，具备边缘部集电构件23b。边缘部集电构件23b，与位于排列方向x最外侧的单体电池1电连接。边缘部集电构件23b，具有向排列方向x的外侧突出的引出部23c。引出部23c收集单体电池1产生的电并引出到外部。
图12是放大了图11的虚线部的横剖视图。单体电池1的下端部，如图12所示这样被密封材S固定在储气罐22的开口部。单体电池1的气体流道7，通到储气罐22的未图示的燃料气体室。密封材S的材料，例如可以是耐热性优异的玻璃等。
集电构件23a和边缘部集电构件23b的下端部，也可以由密封材S固定于储气罐22。边缘部集电构件23b也可以与电池堆21一体化。
(模块)
图13是具备电池堆装置的模块的示例之一的外观立体图。
模块30具备：长方体状的收容容器31、和收容在收容容器31的内部的上述的电池堆装置20。在电池堆21的上方，配置有改质器32。改质器32经由气体流通管33与储气罐22连接。改质器32对于从原燃料供给管34供给的天然气、煤油等的原燃料进行改质而生成燃料气体。气体流通管33，将经由改质器32改质过的燃料气体供给到储气罐22。燃料气体从储气罐22被供给到单体电池1的气体流道7。
图13中显示如下状态：拆下作为收容容器31的一部分的前面部和后面部，在后方取出收容在收容容器31的内部的电池堆装置20。图13所示的模块30，可以将电池堆装置20滑动到收容容器31内进行收容。电池堆装置20也可以不包含改质器32。
收容容器31，在内部具备含氧气体导入构件35。图13的含氧气体导入构件35，以在收容容器31中收容有电池堆装置20的状态，配置在2个电池堆21之间。含氧气体导入构件35，向单体电池1的下端部供给含氧气体。含氧气体通过含氧气体导入构件35，随着燃料气体的流动一起，在单体电池1的侧方从下端部流向上端部。从单体电池1的气体流道7排出到单体电池1的上端部的燃料气体，与含氧气体混合，进行燃烧。由于在单体电池1的上端部被排出的燃料气体进行燃烧，从而单体电池1的温度上升，能够加快电池堆装置20的起动。另外，燃料气体在单体电池1的上端部燃烧，配置在单体电池1上方的改质器32被加温，能够以改质器32高效率地进行改质反应。
(模块收容装置)
图14是表示模块收容装置的一例的分解立体图。还有，在图14中省略部分构成显示。模块收容装置，具备外壳，收容在外壳内的模块和运行模块的辅机。
图14所示的模块收容装置40，具有支柱41和外装板42。隔板43将外壳内进行上下分区。外壳内的隔板43上侧的空间，是收容模块30的模块收容室44，外壳内的隔板43下侧的空间，是收容运行模块30的辅机的辅机收容室45。还有，收容在辅机收容室45中的辅机描述省略。
隔板43具有空气流通口46，其用于使辅机收容室45的空气流到模块收容室44侧。形成模块收容室44的外装板42的一部分，具有用于排放模块收容室44内的空气的排气口47。模块收容室44内的空气，从排气口47被排出。
模块收容装置40，因为在模块收容室44内具备上述的模块30，所以能够成为耐久性高的模块收容装置40。
以上，对于本发明进行了详细说明，但本发明不受上述实施方式限定。本发明的单体电池，电池堆装置，模块和模块收容装置，在不脱离本发明的要旨的范围内，可以进行各种为更、改良等。
例如，在上述电池堆装置20中，展示的是向单体电池1内的气体流道7供给燃料气体，向单体电池1的外侧供给含氧气体的例子，但也可以向气体流道7供给含氧气体，向单体电池1的外侧供给燃料气体。
另外，在上述说明中，作为“单体电池”、“电池堆装置”、“模块”和“模块收容装置”的示例之一，展示了燃料电池单体电池、燃料电池电池堆装置、燃料电池模块和燃料电池装置，但作为其他例，也可以分别是电解电池、电解电池堆装置、电解模块和电解装置。
符号说明
1：单体电池
2：金属板
3：第1电极层
4：固体电解质层
5：第2电极层
6：元件部
7：气体流道
8：流道构件
9：中间层
10：导电构件
11：第2贯通孔
20：电池堆装置
21：电池堆
22：储气罐
33：气体流通管
30：模块
31：收容容器
32：改质器
40：模块收容装置
Claims (11)
1.一种单体电池，其具备：
金属板，所述金属板具有对置的一对第1面和第2面；
元件部，所述元件部配置于所述第1面，具有第1电极层、位于该第1电极层之上的固体电解质层、和位于该固体电解质层之上的第2电极层；
中间层，所述中间层位于所述第1面与所述第1电极层之间，
该中间层具有在厚度方向上贯通的多个第1贯通孔，
在所述多个第1贯通孔的至少一部分，配置有将所述金属板和所述第1电极层电连接的导电构件，
所述中间层，在所述多个第1贯通孔以外的部位具有气孔，
所述中间层的所述多个第1贯通孔以外的部位的气孔率，小于所述第1电极层的气孔率。
2.根据权利要求1所述的单体电池，其中，所述中间层的材料，与所述固体电解质层的材料相同。
3.根据权利要求1所述的单体电池，其中，所述导电构件为多孔质。
4.根据权利要求1所述的单体电池，其中，所述导电构件中，含有导电粒子和无机氧化物。
5.根据权利要求1所述的单体电池，其中，所述导电构件还配置在所述金属板与所述中间层之间。
6.根据权利要求1～5中任一项所述的单体电池，其中，所述金属板，具有在厚度方向上贯通的多个第2贯通孔。
7.根据权利要求6所述的单体电池，其中，在厚度方向的俯视下，所述第2贯通孔的至少一部分，与所述第1贯通孔重叠。
8.根据权利要求6所述的单体电池，其中，在厚度方向的俯视下，所述第2贯通孔，不与所述第1贯通孔重叠。
9.一种电池堆装置，其具备由多个权利要求1～8中任一项所述的单体电池排列而成的电池堆。
10.一种模块，其具备收容容器、和收容在该收容容器内的权利要求9所述的电池堆装置。
11.一种模块收容装置，其具备外壳、收容在该外壳内的权利要求10所述的模块和运行该模块的辅机。
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