DE102020209081A1 - Electrochemical reaction cell stack - Google Patents

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Ryoji Tanimura
Tetsuya Morikawa
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Morimura SOFC Technology Co Ltd
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Abstract

[Aufgabe]Eine Verringerung der Stromerzeugungsleistung eines Brennstoffzellenstapels aufgrund einer Verschlechterung der Gasströmung in einer Gaskammer infolge eines Lageversatzes eines Abstandshalters wird verhindert.[Lösungsmittel]Der elektrochemische Reaktionszellenstapel ist mit einem zweiten leitfähigen Bauelement versehen, das mit einem ersten Kontaktabschnitt, der in Kontakt mit einer Oberfläche des ersten leitfähigen Bauelementes steht, und mit einem zweiten Kontaktabschnitt, der in Kontakt mit einer ersten Elektrode steht, die eine von Kathode oder. Anode ist, und mit einem Verbindungsabschnitt versehen, der den ersten Kontaktabschnitt mit dem zweiten Kontaktabschnitt verknüpft. Das zweite leitfähige Bauelement ist mit einem ersten vorderen Ende versehen, das mit einer Seite des zweiten Kontaktabschnittes verbunden ist, die einer mit dem Verbindungsabschnitt verbundenen Seite entgegengesetzt ist, wobei, wenn mindestens ein Querschnitt parallel zur ersten Richtung als bestimmter Querschnitt und eine zur ersten Richtung vertikale Richtung im bestimmten Querschnitt als zweite Richtung bezeichnet wird, im bestimmten Querschnitt zumindest ein Teil des ersten vorderen Endes des zweiten leitfähigen Bauelementes einer bestimmten Reaktionseinheit, die mindestens eine von mehreren elektrochemischen Reaktionseinheiten ist, auf einer Seite positioniert ist, die dem Verbindungsabschnitt in der zweiten Richtung in[Object] A decrease in the power generation performance of a fuel cell stack due to a deterioration in gas flow in a gas chamber due to a positional displacement of a spacer is prevented Surface of the first conductive component is, and with a second contact portion which is in contact with a first electrode, one of the cathode or. Is anode, and is provided with a connecting portion which connects the first contact portion with the second contact portion. The second conductive component is provided with a first front end which is connected to a side of the second contact portion which is opposite to a side connected to the connecting portion, wherein if at least one cross section parallel to the first direction as a certain cross section and one to the first direction vertical direction in the specific cross-section is referred to as the second direction, in the specific cross-section at least a part of the first front end of the second conductive component of a specific reaction unit, which is at least one of a plurality of electrochemical reaction units, is positioned on a side that is the connecting portion in the second Direction in

Description

[Technisches Gebiet][Technical area]

Die in der vorliegenden Beschreibung offenbarte Technik bezieht sich auf einen elektrochemischen Reaktionszellenstapel.The technique disclosed in the present specification relates to an electrochemical reaction cell stack.

[Technischer Hintergrund][Technical background]

Festoxidbrennstoffzellen (nachstehend als „SOFCs“ bezeichnet) sind als ein Brennstoffzellentyp bekannt, der unter Nutzung der elektrochemischen Reaktion zwischen Wasserstoff und Sauerstoff Strom erzeugt. SOFCs werden im Allgemeinen in Form eines Brennstoffzellenstapels eingesetzt, in dem mehrere Brennstoffzellen-Stromerzeugungseinheiten (nachstehend als „Stromerzeugungseinheiten“ bezeichnet) in einer vorbestimmten Richtung (nachstehend als „erste Richtung“ bezeichnet) nebeneinander angeordnet sind. Jede Stromerzeugungseinheit ist mit einer einzelnen Brennstoffzelle versehen (nachstehend einfach als „Einzelzelle“ bezeichnet). Die Einzelzelle umfasst eine Elektrolytschicht sowie eine Kathode und eine Anode, die über die Elektrolytschicht in der ersten Richtung gegenüberliegen.Solid oxide fuel cells (hereinafter referred to as “SOFCs”) are known as a type of fuel cell that generates electricity using the electrochemical reaction between hydrogen and oxygen. SOFCs are generally used in the form of a fuel cell stack in which a plurality of fuel cell power generation units (hereinafter referred to as “power generation units”) are arranged side by side in a predetermined direction (hereinafter referred to as “first direction”). Each power generation unit is provided with a single fuel cell (hereinafter referred to simply as “single cell”). The single cell comprises an electrolyte layer as well as a cathode and an anode which are opposite via the electrolyte layer in the first direction.

Die Stromerzeugungseinheit ist ferner mit einem Interkonnektor, der in der ersten Richtung in Bezug auf die Einzelzelle angeordnet ist, einem anodenseitigen Stromkollektor und einem Abstandshalter versehen. Der anodenseitige Stromkollektor ist mit einem Interkonnektor-Kontaktabschnitt, einem Elektroden-Kontaktabschnitt und einem Verbindungsabschnitt versehen, um die Anode elektrisch mit dem Interkonnektor zu verbinden, wobei der Interkonnektor-Kontaktabschnitt in Kontakt mit einer Oberfläche des Interkonnektors steht, der Elektroden-Kontaktabschnitt in Kontakt mit der Anode steht und der Verbindungsabschnitt den Interkonnektor-Kontaktabschnitt mit dem Elektroden-Kontaktabschnitt verknüpft. Der Abstandshalter ist zwischen dem Interkonnektor-Kontaktabschnitt und dem Elektroden-Kontaktabschnitt des anodenseitigen Stromkollektors angeordnet. Der Abstandshalter wird zwischen dem Interkonnektor-Kontaktabschnitt und dem Elektroden-Kontaktabschnitt des anodenseitigen Stromkollektors angeordnet, wodurch der anodenseitige Stromkollektor der Verformung der Stromerzeugungseinheit aufgrund von Temperaturzyklen bzw. Reaktionsgasdruckschwankungen folgt und die elektrische Verbindung zwischen der Anode und dem Interkonnektor über den anodenseitigen Stromkollektor gut beibehalten wird.The power generation unit is further provided with an interconnector arranged in the first direction with respect to the single cell, an anode-side current collector and a spacer. The anode-side current collector is provided with an interconnector contact portion, an electrode contact portion and a connection portion for electrically connecting the anode to the interconnector, the interconnector contact portion being in contact with a surface of the interconnector, the electrode contact portion in contact with the anode is and the connecting section connects the interconnector contact section with the electrode contact section. The spacer is arranged between the interconnector contact section and the electrode contact section of the anode-side current collector. The spacer is arranged between the interconnector contact section and the electrode contact section of the anode-side current collector, whereby the anode-side current collector follows the deformation of the power generation unit due to temperature cycles or reaction gas pressure fluctuations and the electrical connection between the anode and the interconnector via the anode-side current collector is well maintained .

[Dokument zum Stand der Technik][Prior Art Document]

[Patentdokument][Patent document]

[Patentdokument 1] JP 2018-185957 A [Patent Document 1] JP 2018-185957 A

[Zusammenfassung der Erfindung][Summary of the invention]

[Zu lösende Aufgabe der Erfindung][Problem to be solved by the invention]

Beim oben beschriebenen herkömmlichen Brennstoffzellenstapel kann es jedoch aufgrund von Faktoren wie voneinander unterschiedlicher Wärmeausdehnung der jeweiligen Teile (z.B.: Anode; Interkonnektor) des Brennstoffzellenstapels vorkommen, dass der anodenseitige Stromkollektor nicht in der Lage ist, eine Kraft zum Einklemmen des Abstandshalters zu gewährleisten, wodurch ein Lageversatz des Abstandshalters in einer zur ersten Richtung vertikalen Richtung (genauer gesagt in einer Richtung, die dem Verbindungsabschnitt des anodenseitigen Stromkollektors in Bezug auf den Abstandshalter entgegengesetzt ist) auftreten kann. Infolgedessen ist beim oben beschriebenen herkömmlichen Brennstoffzellenstapel zu befürchten, dass der Auftritt eines Lageversatzes des Abstandshalters in der zur ersten Richtung vertikalen Richtung zu einer Verschlechterung der Gasströmung in einer Brennkammer und somit zu einer Verringerung der Stromerzeugungsleistung des Brennstoffzellenstapels führen kann.In the conventional fuel cell stack described above, however, due to factors such as mutually different thermal expansion of the respective parts (e.g. anode; interconnector) of the fuel cell stack, the anode-side current collector may not be able to ensure a force for clamping the spacer, which causes a Displacement of the spacer in a direction vertical to the first direction (more precisely in a direction which is opposite to the connection portion of the anode-side current collector with respect to the spacer) can occur. As a result, in the conventional fuel cell stack described above, there is a fear that the occurrence of a positional displacement of the spacer in the direction vertical to the first direction may result in a deterioration in gas flow in a combustion chamber and thus in a reduction in the power generation performance of the fuel cell stack.

Dieses Problem tritt auch bei einem Brennstoffzellenstapel mit einem Kathodenseitigen Stromkollektor aufgrund eines Lageversatzes des Abstandshalters in einer zur ersten Richtung vertikalen Richtung auf, wobei der Kathodenseitige Stromkollektor mit einem Interkonnektor-Kontaktabschnitt, einem Elektroden-Kontaktabschnitt und einem Verbindungsabschnitt versehen ist, wobei der Interkonnektor-Kontaktabschnitt in Kontakt mit einer Oberfläche eines Interkonnektors steht, der Elektroden-Kontaktabschnitt in Kontakt mit einer Kathode steht und der Verbindungsabschnitt den Interkonnektor-Kontaktabschnitt mit dem Elektroden-Kontaktabschnitt verknüpft, und wobei ein Abstandshalter zwischen dem Interkonnektor-Kontaktabschnitt und dem Elektroden-Kontaktabschnitt des Kathodenseitigen Stromkollektors angeordnet ist. Dieses Problem haben Elektrolysezellenstapel auch mit mehreren Elektrolysezelleneinheiten gemeinsam, die die Bestandteile einer Festoxidelektrolysezelle (nachstehend als „SOEC“ bezeichnet) sind, die unter Nutzung der Wasserelektrolysereaktion Wasserstoff erzeugen. In der vorliegenden Beschreibung sind außerdem die einzelne Brennstoffzelle und die einzelne Elektrolysezelle zusammenfassend als elektrochemische Reaktionseinzelzelle bezeichnet, die Stromerzeugungseinheit und die Elektrolysezelleneinheit sind zusammenfassend als elektrochemische Reaktionseinheit bezeichnet, und der Brennstoffzellenstapel und der Elektrolysezellenstapel sind zusammenfassend als elektrochemischer Reaktionszellenstapel bezeichnet. Dieses Problem haben ferner nicht nur SOFCs und SOECs, sondern auch andere Typen von elektrochemischen Reaktionszellenstapeln gemeinsam.This problem also occurs in a fuel cell stack with a cathode-side current collector due to a positional offset of the spacer in a direction vertical to the first direction, the cathode-side current collector being provided with an interconnector contact section, an electrode contact section and a connection section, the interconnector contact section is in contact with a surface of an interconnector, the electrode contact portion is in contact with a cathode and the connecting portion connects the interconnector contact portion with the electrode contact portion, and wherein a spacer is between the interconnector contact portion and the electrode contact portion of the cathode-side current collector is arranged. Electrolytic cell stacks also have this problem in common with several electrolytic cell units which are the components of a solid oxide electrolytic cell (hereinafter referred to as “SOEC”) that generate hydrogen using the water electrolysis reaction. In the present description, the single fuel cell and the single electrolytic cell are collectively referred to as an electrochemical reaction single cell, the power generation unit and the electrolytic cell unit are collectively referred to as an electrochemical reaction unit, and the The fuel cell stack and the electrolysis cell stack are collectively referred to as an electrochemical reaction cell stack. This problem is also shared by not only SOFCs and SOECs but also other types of electrochemical reaction cell stacks.

In der vorliegenden Beschreibung ist eine Technik offenbart, die das oben beschriebene Problem lösen kann.In the present specification, there is disclosed a technique which can solve the problem described above.

[Mittel zum Lösen der Aufgabe][Means of solving the task]

Die in der vorliegenden Beschreibung offenbarte Technik kann in den folgenden Formen realisiert werden.The technique disclosed in the present specification can be implemented in the following forms.

(1) Der in der vorliegenden Beschreibung offenbarte elektrochemische Reaktionszellenstapel ist derart ausgebildet, dass mehrere elektrochemische Reaktionseinheiten nebeneinander angeordnet sind, die jeweils mit einer Einzelzelle, einem ersten leitfähigen Bauelement, einem zweiten leitfähigen Bauelement und einem Abstandshalter versehen sind,
wobei die Einzelzelle eine Elektrolytschicht sowie eine Kathode und eine Anode umfasst, wobei die beiden Elektroden über die Elektrolytschicht in einer ersten Richtung gegenüberliegen,
wobei das erste leitfähige Bauelement auf der Seite in der ersten Richtung in Bezug auf die Einzelzelle angeordnet ist, wobei das zweite leitfähige Bauelement mit einem ersten Kontaktabschnitt, einem zweiten Kontaktabschnitt und einem Verbindungsabschnitt versehen ist, wobei der erste Kontaktabschnitt in Kontakt mit einer Oberfläche des ersten leitfähigen Bauelementes steht, der zweite Kontaktabschnitt in Kontakt mit einer ersten Elektrode steht, wobei diese eine Kathode oder Anode ist, und der Verbindungsabschnitt den ersten Kontaktabschnitt mit dem zweiten Kontaktabschnitt verknüpft,
wobei der Abstandshalter zwischen dem ersten Kontaktabschnitt und dem zweiten Kontaktabschnitt des zweiten leitfähigen Bauelementes angeordnet ist,
wobei das zweite leitfähige Bauelement mit einem ersten vorderen Ende versehen ist, das mit einer Seite des zweiten Kontaktabschnittes verbunden ist, die einer mit dem Verbindungsabschnitt verbundenen Seite entgegengesetzt ist, und
wobei, wenn mindestens ein Querschnitt parallel zur ersten Richtung als bestimmter Querschnitt und eine zur ersten Richtung vertikale Richtung im bestimmten Querschnitt als zweite Richtung bezeichnet wird, im bestimmten Querschnitt zumindest ein Teil des ersten vorderen Endes des zweiten leitfähigen Bauelementes einer bestimmten Reaktionseinheit, die mindestens eine der elektrochemischen Reaktionseinheiten ist, auf einer Seite positioniert ist, die dem Verbindungsabschnitt in der zweiten Richtung in Bezug auf den Abstandshalter entgegengesetzt ist.
(1) The electrochemical reaction cell stack disclosed in the present description is designed in such a way that several electrochemical reaction units are arranged next to one another, each of which is provided with a single cell, a first conductive component, a second conductive component and a spacer,
wherein the single cell comprises an electrolyte layer as well as a cathode and an anode, wherein the two electrodes are opposite via the electrolyte layer in a first direction,
wherein the first conductive component is arranged on the side in the first direction with respect to the single cell, the second conductive component being provided with a first contact portion, a second contact portion and a connection portion, the first contact portion in contact with a surface of the first conductive component is, the second contact portion is in contact with a first electrode, which is a cathode or anode, and the connecting portion connects the first contact portion with the second contact portion,
wherein the spacer is arranged between the first contact section and the second contact section of the second conductive component,
wherein the second conductive member is provided with a first front end connected to a side of the second contact portion opposite to a side connected to the connecting portion, and
wherein, if at least one cross section parallel to the first direction is designated as a specific cross section and a direction vertical to the first direction in the specific cross section is designated as the second direction, in the specific cross section at least part of the first front end of the second conductive component of a specific reaction unit, the at least one of the electrochemical reaction units is positioned on a side opposite to the connecting portion in the second direction with respect to the spacer.

Bei einer Konstruktion des obigen elektrochemischen Reaktionszellenstapels, bei der das zweite leitfähige Bauelement nicht mit dem ersten vorderen Ende versehen ist, kann es aufgrund von Faktoren wie der voneinander unterschiedlichen Wärmeausdehnung der jeweiligen Teile (z.B.: besagte erste Elektrode; besagtes erstes leitfähiges Bauelement) des elektrochemischen Reaktionszellenstapels vorkommen, dass das zweite leitfähige Bauelement nicht in der Lage ist, eine Kraft zum Einklemmen des Abstandshalters zu gewährleisten, wodurch ein Lageversatz des Abstandshalters in der zweiten Richtung auftreten kann. Infolgedessen ist bei dieser Konstruktion zu befürchten, dass der Auftritt eines Lageversatzes des Abstandshalters in der zweiten Richtung zu einer Verschlechterung der Gasströmung in einer Gaskammer (Gaskammer, der die erste Elektrode zugewandt ist) und somit zu einer Verringerung der Stromerzeugungsleistung des elektrochemischen Reaktionszellenstapels führen kann.In a construction of the above electrochemical reaction cell stack, in which the second conductive component is not provided with the first front end, it can due to factors such as the mutually different thermal expansion of the respective parts (e.g.: said first electrode; said first conductive component) of the electrochemical Reaction cell stack occur that the second conductive component is not able to ensure a force for clamping the spacer, whereby a positional displacement of the spacer in the second direction can occur. As a result, with this construction, there is a fear that the occurrence of a positional displacement of the spacer in the second direction may lead to a deterioration in gas flow in a gas chamber (gas chamber to which the first electrode faces) and thus to a reduction in the power generation capacity of the electrochemical reaction cell stack.

Im Gegensatz dazu ist beim vorliegenden elektrochemischen Reaktionszellenstapel, wie oben erwähnt, im bestimmten Querschnitt das gesamte erste vordere Ende des zweiten leitfähigen Bauelementes auf einer Seite positioniert, die dem Verbindungsabschnitt in der zweiten Richtung in Bezug auf den Abstandshalter entgegengesetzt ist. Daher wird ein Lageversatz des Abstandshalters in der zweiten Richtung durch das Vorhandensein des ersten vorderen Endes des zweiten leitfähigen Bauelementes verhindert. Infolgedessen kann gemäß dem vorliegenden elektrochemischen Reaktionszellenstapel eine Verringerung der Stromerzeugungsleistung des elektrochemischen Reaktionszellenstapels aufgrund einer Verschlechterung der Gasströmung in der Gaskammer (Gaskammer, der die erste Elektrode zugewandt ist) infolge eines Lageversatzes des Abstandshalters in der zweiten Richtung verhindert werden.In contrast, in the present electrochemical reaction cell stack, as mentioned above, in the specific cross section, the entire first front end of the second conductive member is positioned on a side opposite to the connecting portion in the second direction with respect to the spacer. Therefore, a positional displacement of the spacer in the second direction is prevented by the presence of the first front end of the second conductive component. As a result, according to the present electrochemical reaction cell stack, a reduction in power generation performance of the electrochemical reaction cell stack due to deterioration in gas flow in the gas chamber (gas chamber facing the first electrode) due to a positional displacement of the spacer in the second direction can be prevented.

(2) Beim obigen elektrochemischen Reaktionszellenstapel kann das erste vordere Ende des zweiten leitfähigen Bauelementes der bestimmten Reaktionseinheit derart ausgebildet sein, dass es mit dem ersten leitfähigen Bauelement verbunden ist. Gemäß dem vorliegenden elektrochemischen Reaktionszellenstapel kann ein Lageversatz des Abstandshalters in der zweiten Richtung effektiver verhindert werden.(2) In the above electrochemical reaction cell stack, the first front end of the second conductive member of the specific reaction unit may be formed to be connected to the first conductive member. According to the present electrochemical reaction cell stack, positional displacement of the spacer in the second direction can be prevented more effectively.

(3) Der obige elektrochemische Reaktionszellenstapel kann auch derart ausgebildet sein, dass, wenn eine zum bestimmten Querschnitt vertikale Richtung als dritte Richtung bezeichnet wird, in einem zum bestimmten Querschnitt vertikalen Querschnitt das zweite leitfähige Bauelement der bestimmten Reaktionseinheit mit einem zweiten vorderen Ende versehen ist, das mit einer bestimmten Seite verbunden ist, die mindestens eines der Enden des zweiten Kontaktabschnittes in der dritten Richtung ist, wobei zumindest ein Teil des zweiten vorderen Endes auf der bestimmten Seite in der dritten Richtung in Bezug auf den Abstandshalter positioniert ist.(3) The above electrochemical reaction cell stack can also be designed in such a way that, if a direction vertical to the specific cross section is designated as the third direction, the second conductive component of the specific reaction unit is provided with a second front end in a cross section vertical to the specific cross section, that is connected to a certain side that is at least one of the ends of the second contact portion in the third direction, wherein at least a part of the second front end is positioned on the particular side in the third direction with respect to the spacer.

Bei einer Konstruktion des obigen elektrochemischen Reaktionszellenstapels, bei der das zweite leitfähige Bauelement nicht mit dem zweiten vorderen Ende versehen ist, kann es aufgrund von Faktoren wie voneinander unterschiedlicher Wärmeausdehnung der jeweiligen Teile (z.B.: besagte erste Elektrode; besagtes erstes leitfähiges Bauelement) des elektrochemischen Reaktionszellenstapels vorkommen, dass das zweite leitfähige Bauelement nicht in der Lage ist, eine Kraft zum Einklemmen des Abstandshalters zu gewährleisten, wodurch ein Lageversatz des Abstandshalters in der dritten Richtung auftreten kann. Infolgedessen ist bei dieser Konstruktion zu befürchten, dass der Auftritt eines Lageversatzes des Abstandshalters in der dritten Richtung zu einer Verschlechterung der Gasströmung in der Gaskammer (Gaskammer, der die erste Elektrode zugewandt ist) und somit zu einer Verringerung der Stromerzeugungsleistung des elektrochemischen Reaktionszellenstapels führen kann.In a construction of the above electrochemical reaction cell stack, in which the second conductive component is not provided with the second front end, it can due to factors such as mutually different thermal expansion of the respective parts (e.g., said first electrode; said first conductive component) of the electrochemical reaction cell stack it can happen that the second conductive component is not able to ensure a force for clamping the spacer, as a result of which a positional offset of the spacer in the third direction can occur. As a result, there is a fear in this construction that the occurrence of a positional displacement of the spacer in the third direction may lead to a deterioration in the gas flow in the gas chamber (gas chamber to which the first electrode faces) and thus to a reduction in the power generation capacity of the electrochemical reaction cell stack.

Im Gegensatz dazu ist beim vorliegenden elektrochemischen Reaktionszellenstapel, wie oben erwähnt, in dem zum bestimmten Querschnitt vertikalen Querschnitt das zweite leitfähige Bauelement jeder elektrochemischen Reaktionseinheit mit dem zweiten vorderen Ende versehen, das mit einem Ende des zweiten Kontaktabschnittes in der dritten Richtung verbunden ist, wobei das gesamte zweite vordere Ende auf der Seite in der dritten Richtung in Bezug auf den Abstandshalter positioniert ist. Gemäß dem vorliegenden elektrochemischen Reaktionszellenstapel kann daher ein Lageversatz des Abstandshalters in der dritten Richtung verhindert werden.In contrast, in the present electrochemical reaction cell stack, as mentioned above, in the cross section vertical to the specific cross section, the second conductive member of each electrochemical reaction unit is provided with the second front end connected to one end of the second contact portion in the third direction, the entire second front end is positioned on the side in the third direction with respect to the spacer. According to the present electrochemical reaction cell stack, a positional displacement of the spacer in the third direction can therefore be prevented.

(4) Beim obigen elektrochemischen Reaktionszellenstapel kann das zweite leitfähige Bauelement der bestimmten Reaktionseinheit derart ausgebildet sein, dass es mit dem ersten leitfähigen Bauelement auf der Seite in der dritten Richtung in Bezug auf den Abstandshalter verbunden ist. Gemäß dem vorliegenden elektrochemischen Reaktionszellenstapel kann ein Lageversatz des Abstandshalters in der dritten Richtung verhindert werden.(4) In the above electrochemical reaction cell stack, the second conductive member of the specific reaction unit may be formed to be connected to the first conductive member on the side in the third direction with respect to the spacer. According to the present electrochemical reaction cell stack, positional displacement of the spacer in the third direction can be prevented.

(5) Beim obigen elektrochemischen Reaktionszellenstapel kann der Abstandshalter der bestimmten Reaktionseinheit derart ausgebildet sein, dass er einen Teil aufweist, der in der Ansicht von der ersten Richtung zur Außenseite des zweiten leitfähigen Bauelementes vorsteht und in der Ansicht von der zweiten Richtung das zweite leitfähige Bauelement überlagert. Gemäß dem vorliegenden elektrochemischen Reaktionszellenstapel kann ebenfalls ein Lageversatz des Abstandshalters in der dritten Richtung verhindert werden.(5) In the above electrochemical reaction cell stack, the spacer of the specific reaction unit may be formed to have a part protruding to the outside of the second conductive member when viewed from the first direction and the second conductive member when viewed from the second direction superimposed. According to the present electrochemical reaction cell stack, a positional displacement of the spacer in the third direction can also be prevented.

(6) Beim obigen elektrochemischen Reaktionszellenstapel kann eine Position, an der das erste vordere Ende des zweiten leitfähigen Bauelementes der bestimmten Reaktionseinheit mit dem ersten leitfähigen Bauelement verbunden ist, in der Mitte des ersten vorderen Endes des zweiten leitfähigen Bauelementes in der zweiten Richtung oder näher am Abstandshalter sein als die Mitte. Beim vorliegenden elektrochemischen Reaktionszellenstapel ist die Position, an der das erste vordere Ende des zweiten leitfähigen Bauelementes der elektrochemischen Reaktionseinheit mit dem ersten leitfähigen Bauelement verbunden ist, relativ nahe am Abstandshalter. Gemäß dem vorliegenden elektrochemischen Reaktionszellenstapel kann daher ein Lageversatz des Abstandshalters in der zweiten Richtung effektiver verhindert werden.(6) In the above electrochemical reaction cell stack, a position at which the first front end of the second conductive member of the specific reaction unit is connected to the first conductive member may be in the middle of the first front end of the second conductive member in the second direction or closer to Be spacers than the center. In the present electrochemical reaction cell stack, the position at which the first front end of the second conductive component of the electrochemical reaction unit is connected to the first conductive component is relatively close to the spacer. According to the present electrochemical reaction cell stack, a positional displacement of the spacer in the second direction can therefore be prevented more effectively.

(7) Beim obigen elektrochemischen Reaktionszellenstapel kann die Position, an der das erste vordere Ende des zweiten leitfähigen Bauelementes der bestimmten Reaktionseinheit mit dem ersten leitfähigen Bauelement verbunden ist, in der Mitte des ersten vorderen Endes des zweiten leitfähigen Bauelementes in der zweiten Richtung oder ferner vom Abstandshalter sein als die Mitte. Beim vorliegenden elektrochemischen Reaktionszellenstapel ist ein am Abstandshalter näherer Teil des ersten vorderen Endes des zweiten leitfähigen Bauelementes als die Position, an der das erste vordere Ende mit dem ersten leitfähigen Bauelement verbunden ist, nicht mit dem ersten leitfähigen Bauelement verbunden, so dass sich dieser Teil bis zu einem gewissen Grad frei ausdehnen kann, wenn sich der Zwischenraum zwischen der ersten Elektrode und dem ersten leitfähigen Element erweitert. Infolgedessen ist gemäß dem vorliegenden elektrochemischen Reaktionszellenstapel der nicht mit dem ersten leitfähigen Bauelement verbundene Teil des ersten vorderen Endes des zweiten leitfähigen Bauelementes relativ lang, so dass effektiver verhindert werden kann, dass sich die Kontaktfläche zwischen der ersten Elektrode und dem zweiten Kontaktabschnitt des zweiten leitfähigen Bauelementes verkleinert, wenn sich der Zwischenraum zwischen der ersten Elektrode und dem ersten leitfähigen Bauelement erweitert. Somit kann eine Verringerung der Stromerzeugungsleistung des obigen elektrochemischen Reaktionszellenstapels effektiver verhindert werden.(7) In the above electrochemical reaction cell stack, the position at which the first front end of the second conductive member of the specific reaction unit is connected to the first conductive member may be in the middle of the first front end of the second conductive member in the second direction or further from Be spacers than the center. In the present electrochemical reaction cell stack, a part of the first front end of the second conductive component closer to the spacer than the position at which the first front end is connected to the first conductive component is not connected to the first conductive component, so that this part extends to can expand freely to a certain extent as the space between the first electrode and the first conductive member widens. As a result, according to the present electrochemical reaction cell stack, the part of the first front end of the second conductive element not connected to the first conductive element is relatively long, so that the contact area between the first electrode and the second contact portion of the second conductive element can be prevented more effectively decreased when the gap between the first electrode and the first conductive component widens. Thus, a decrease in power generation performance of the above electrochemical reaction cell stack can be prevented more effectively.

(8) Beim obigen elektrochemischen Reaktionszellenstapel kann das zweite leitfähige Bauelement der bestimmten Reaktionseinheit derart ausgebildet sein, dass ein Raum zwischen dem Verbindungsabschnitt des zweiten leitfähigen Bauelementes und dem Abstandshalter gebildet wird.(8) In the above electrochemical reaction cell stack, the second conductive member of the specific reaction unit may be formed such that a space is formed between the connecting portion of the second conductive member and the spacer.

Wenn sich der Zwischenraum zwischen der ersten Elektrode und dem ersten leitfähigen Bauelement aufgrund voneinander unterschiedlicher Wärmeausdehnung u.a. der jeweiligen Teile (z.B.: besagte erste Elektrode; besagtes erstes leitfähiges Bauelement) des elektrochemischen Reaktionszellenstapels erweitert, könnte die erste Elektrode vom zweiten Kontaktabschnitt des zweiten leitfähigen Bauelementes abgerissen werden. Als Folge davon verringert sich die Kontaktfläche zwischen der ersten Elektrode und dem zweiten Kontaktabschnitt des zweiten leitfähigen Bauelementes, wodurch sich die Stromerzeugungsleistung des obigen elektrochemischen Reaktionszellenstapels verringern kann.If the gap between the first electrode and the first conductive component is different due to one another Thermal expansion of the respective parts (eg: said first electrode; said first conductive component) of the electrochemical reaction cell stack expanded, the first electrode could be torn off from the second contact section of the second conductive component. As a result, the contact area between the first electrode and the second contact portion of the second conductive member decreases, which may decrease the power generation performance of the above electrochemical reaction cell stack.

Im Gegensatz dazu ist beim vorliegenden elektrochemischen Reaktionszellenstapel, wie oben erwähnt, das zweite leitfähige Bauelement derart ausgebildet, dass ein Raum zwischen dem Verbindungsabschnitt des zweiten leitfähigen Bauelementes und dem Abstandshalter gebildet wird. Daher steht weder ein Teil des zweiten Kontaktabschnittes des zweiten leitfähigen Bauelementes auf der Seite des Verbindungsabschnittes noch ein Teil des ersten Kontaktabschnittes auf der Seite des Verbindungsabschnittes in Kontakt mit der ersten Elektrode, so dass sich diese Teile bis zu einem gewissen Grad frei ausdehnen können, wenn sich der Zwischenraum zwischen der ersten Elektrode und dem ersten leitfähigen Bauelement erweitert. Gemäß dem vorliegenden elektrochemischen Reaktionszellenstapel kann daher verhindert werden, dass sich die Kontaktfläche zwischen der ersten Elektrode und dem zweiten Kontaktabschnitt des zweiten leitfähigen Bauelementes durch Erweitern des Zwischenraums zwischen der ersten Elektrode und dem ersten leitfähigen Bauelement verkleinert. Somit kann eine Verringerung der Stromerzeugungsleistung des obigen elektrochemischen Reaktionszellenstapels verhindert werden.In contrast to this, in the present electrochemical reaction cell stack, as mentioned above, the second conductive component is formed such that a space is formed between the connecting portion of the second conductive component and the spacer. Therefore, neither part of the second contact portion of the second conductive member on the side of the connection portion nor part of the first contact portion on the side of the connection portion is in contact with the first electrode, so that these parts can freely expand to a certain extent when the space between the first electrode and the first conductive component widens. According to the present electrochemical reaction cell stack, therefore, the contact area between the first electrode and the second contact portion of the second conductive member can be prevented from being reduced by widening the gap between the first electrode and the first conductive member. Thus, a decrease in the power generation performance of the above electrochemical reaction cell stack can be prevented.

(9) Beim obigen elektrochemischen Reaktionszellenstapel kann das erste vordere Ende derart ausgebildet sein, dass es in Kontakt mit dem Abstandshalter steht. Gemäß dem vorliegenden elektrochemischen Reaktionszellenstapel kann ein Lageversatz des Abstandshalters in der zweiten Richtung effektiver verhindert werden.(9) In the above electrochemical reaction cell stack, the first front end may be formed to be in contact with the spacer. According to the present electrochemical reaction cell stack, positional displacement of the spacer in the second direction can be prevented more effectively.

Außerdem kann die in der vorliegenden Beschreibung offenbarte Technik in verschiedenen Formen realisiert werden, z.B. in Form eines elektrochemischen Reaktionszellenstapels (Brennstoffzellenstapel oder Elektrolysezellenstapel), eines elektrochemischen Reaktionssystems (Brennstoffzellensystem oder Elektrolysezellensystem) mit dem elektrochemischen Reaktionszellenstapel, eines Verfahrens zu deren Herstellung u.a.In addition, the technology disclosed in the present description can be implemented in various forms, e.g. in the form of an electrochemical reaction cell stack (fuel cell stack or electrolytic cell stack), an electrochemical reaction system (fuel cell system or electrolytic cell system) with the electrochemical reaction cell stack, a method for their production, etc.

FigurenlisteFigure list

  • 1 ist eine perspektivische Darstellung, die die äußere Ansicht eines Brennstoffzellenstapels 100 in einer Ausführungsform zeigt. 1 Fig. 13 is a perspective view showing the external view of a fuel cell stack 100 shows in one embodiment.
  • 2 ist eine Ansicht, die eine XZ-Querschnittskonstruktion des Brennstoffzellenstapels 100 an einer Position II-II in 1 erläutert. 2 Fig. 13 is a view showing an XZ cross-sectional structure of the fuel cell stack 100 at a position II-II in 1 explained.
  • 3 ist eine Ansicht, die eine YZ-Querschnittskonstruktion des Brennstoffzellenstapels 100 an einer Position III-III in 1 erläutert. 3 Fig. 13 is a view showing a YZ cross-sectional structure of the fuel cell stack 100 at a position III-III in 1 explained.
  • 4 ist eine Ansicht, die eine XZ-Querschnittskonstruktion von zwei voneinander benachbarten Stromerzeugungseinheiten 102 an der gleichen Position wie der im Querschnitt in 2 erläutert. 4th Fig. 13 is a view showing an XZ cross-sectional structure of two power generation units adjacent to each other 102 at the same position as that in cross section in 2 explained.
  • 5 ist eine Ansicht, die eine YZ-Querschnittskonstruktion von zwei voneinander benachbarten Stromerzeugungseinheiten 102 an der gleichen Position wie der im Querschnitt in 3 erläutert. 5 Fig. 13 is a view showing a YZ cross-sectional construction of two power generation units adjacent to each other 102 at the same position as that in cross section in 3 explained.
  • 6 ist eine Ansicht, die eine XY-Querschnittskonstruktion der Stromerzeugungseinheit 102 an einer Position VI-VI in 5 erläutert. 6 Fig. 13 is a view showing an XY cross-sectional structure of the power generation unit 102 at a position VI-VI in 5 explained.
  • 7 ist eine Ansicht, die eine XY-Querschnittskonstruktion der Stromerzeugungseinheit 102 an einer Position VII-VII in 5 erläutert. 7th Fig. 13 is a view showing an XY cross-sectional structure of the power generation unit 102 at a position VII-VII in 5 explained.
  • 8 ist eine Ansicht, die eine vergrößerte XZ-Querschnittskonstruktion eines Teils (Abschnitt X1 in 4) einer Einzelzelle 110 erläutert. 8th FIG. 13 is a view showing an enlarged XZ cross-sectional construction of a part (section X1 in FIG 4th ) a single cell 110 explained.
  • 9 ist eine Ansicht, die eine vergrößerte YZ-Querschnittskonstruktion eines Teils (Abschnitt X2 in 5) der Einzelzelle 110 erläutert. 9 FIG. 13 is a view showing an enlarged YZ cross-sectional structure of a part (section X2 in FIG 5 ) of the single cell 110 explained.
  • 10 ist eine Ansicht, die einen Vorsprung 149A eines Abstandshalters 149 in einem abgewandelten Beispiel erläutert. 10 is a view showing a protrusion 149A a spacer 149 explained in a modified example.

[Ausführungsform der Erfindung][Embodiment of the invention]

AusführungsformEmbodiment

Konstruktionconstruction

(Konstruktion des Brennstoffzellenstapels 100)(Construction of the fuel cell stack 100 )

1 ist eine perspektivische Darstellung, die die äußere Ansicht eines Brennstoffzellenstapels 100 in der vorliegenden Ausführungsform zeigt. 2 ist eine Ansicht, die eine XZ-Querschnittskonstruktion des Brennstoffzellenstapels 100 an einer Position II-II in 1 erläutert. 3 ist eine Ansicht, die eine YZ-Querschnittskonstruktion des Brennstoffzellenstapels 100 an einer Position III-III in 1 erläutert. Jede Figur zeigt zueinander orthogonale XYZ-Achsen zur Identifizierung der Richtungen. Der Einfachheit halber ist in der vorliegenden Beschreibung die positive Z-Richtung als „Aufwärtsrichtung“ und die negative Z-Richtung als „Abwärtsrichtung“ bezeichnet. Der Brennstoffzellenstapel 100 kann jedoch tatsächlich in einer anderen als dieser Ausrichtung installiert werden. Entsprechendes gilt für 4 ff. Außerdem entspricht die Auf- und Abwärtsrichtung (Z-Richtung) der ersten Richtung in den Patentansprüchen. Der Brennstoffzellenstapel entspricht dem elektrochemischen Reaktionszellenstapel in den Patentansprüchen. 1 Fig. 13 is a perspective view showing the external view of a fuel cell stack 100 in the present embodiment. 2 Fig. 13 is a view showing an XZ cross-sectional structure of the fuel cell stack 100 at a position II-II in 1 explained. 3 Fig. 13 is a view showing a YZ cross-sectional structure of the fuel cell stack 100 at a position III-III in 1 explained. Each figure shows mutually orthogonal XYZ axes to identify the directions. For simplicity is in the present Describes the positive Z direction as the “upward direction” and the negative Z direction as the “downward direction”. The fuel cell stack 100 however, it can actually be installed in an orientation other than this. The same applies to 4th ff. In addition, the upward and downward direction (Z direction) corresponds to the first direction in the claims. The fuel cell stack corresponds to the electrochemical reaction cell stack in the patent claims.

Der Brennstoffzellenstapel 100 ist mit mehreren (sieben in der vorliegenden Ausführungsform) Stromerzeugungseinheiten 102 und einem Paar Endplatten 104, 106 versehen. Die sieben Stromerzeugungseinheiten 102 sind in einer vorbestimmten Ausrichtung (Auf- und Abwärtsrichtung in der vorliegenden Ausführungsform) nebeneinander angeordnet. Die Endplatten 104, 106 sind derart angeordnet, dass sie eine Baugruppe bestehend aus den sieben Stromerzeugungseinheiten 102 von oben und unten einklemmen.The fuel cell stack 100 is with multiple (seven in the present embodiment) power generation units 102 and a pair of end plates 104 , 106 Mistake. The seven power generation units 102 are arranged side by side in a predetermined orientation (upward and downward direction in the present embodiment). The end plates 104 , 106 are arranged in such a way that they form an assembly consisting of the seven power generation units 102 pinch in from above and below.

Im Randbereich der jeweiligen, den Brennstoffzellenstapel 100 bildenden Schichten (Stromerzeugungseinheiten 102; Endplatten 104, 106) um die Z-Richtung sind mehrere (acht in der vorliegenden Ausführungsform) in Auf- und Abwärtsrichtung durchgehende Bohrungen gebildet. Die Bohrungen, die in den jeweiligen Schichten gebildet sind und einander entsprechen, sind in Auf- und Abwärtsrichtung miteinander verbunden, um eine Verbindungsbohrung 108 auszubilden, die sich in Auf- und Abwärtsrichtung von der einen Endplatte 104 zu der anderen Endplatte 106 erstreckt. In der folgenden Erläuterung sind auch die Bohrungen, die zum Bilden der Verbindungsbohrung 108 in den jeweiligen Schichten des Brennstoffzellenstapels 100 gebildet sind, als „Verbindungsbohrung 108“ bezeichnet.In the edge area of the respective fuel cell stack 100 forming layers (power generation units 102 ; End plates 104 , 106 ) Several (eight in the present embodiment) through bores in the upward and downward direction are formed around the Z direction. The holes formed in the respective layers and corresponding to each other are connected with each other in the upward and downward directions to form a communication hole 108 form, extending up and down from the one end plate 104 to the other end plate 106 extends. In the following explanation are also the bores that are used to form the connecting hole 108 in the respective layers of the fuel cell stack 100 are formed, referred to as “connecting bore 108”.

In jede Verbindungsbohrung 108 wird ein sich in Auf- und Abwärtsrichtung erstreckender Bolzen 22 eingeführt. Der Brennstoffzellenstapel 100 ist mittels der Bolzen 22 und Muttern 24, die jeweils auf die beiden Enden jedes Bolzens 22 aufgeschraubt sind, festgeklemmt. Wie in 2 und 3 gezeigt, befindet sich außerdem eine Isolierfolie 26 zwischen der Mutter 24, die auf ein Ende (Oberseite) des Bolzens 22 aufgeschraubt ist, und einer oberen Oberfläche der Endplatte 104, die ein oberes Ende des Brennstoffzellenstapels 100 bildet, und zwischen der Mutter 24, die auf das andere Ende (Unterseite) des Bolzens 22 aufgeschraubt ist, und einer unteren Oberfläche der Endplatte 106, die ein unteres Ende des Brennstoffzellenstapels 100 bildet. An einer Stelle, an der ein später beschriebenes Gasdurchgangselement 27 vorgesehen ist, befinden sich allerdings das Gasdurchgangselement 27 und die Isolierfolien 26 zwischen der Mutter 24 und einer Oberfläche der Endplatte 106, wobei die Isolierfolien 26 jeweils auf der Oberseite und der Unterseite des Gasdurchgangselementes 27 angeordnet sind. Jede Isolierfolie 26 ist z.B. aus einer Glimmerfolie, einer Keramikfaserfolie, einer keramischen Presspulverfolie, einer Glasfolie, einem Glas-Keramik-Verbundmittel u.a. ausgebildet.In every connecting hole 108 becomes a bolt that extends up and down 22nd introduced. The fuel cell stack 100 is by means of the bolts 22nd and nuts 24 each on the two ends of each bolt 22nd are screwed on, clamped. As in 2 and 3 shown, there is also an insulating film 26th between the mother 24 that is on one end (top) of the bolt 22nd is screwed, and a top surface of the end plate 104 that is a top end of the fuel cell stack 100 forms, and between the mother 24 that is on the other end (bottom) of the bolt 22nd is screwed, and a lower surface of the end plate 106 that is a lower end of the fuel cell stack 100 forms. At a point where a later-described gas passage member 27 is provided, however, the gas passage element is located 27 and the insulating foils 26th between the mother 24 and a surface of the end plate 106 , the insulating film 26th each on the top and the bottom of the gas passage element 27 are arranged. Any insulation film 26th is formed, for example, from a mica film, a ceramic fiber film, a ceramic press powder film, a glass film, a glass-ceramic composite material, etc.

Der Außendurchmesser des Schaftes jedes Bolzens 22 ist kleiner als der Innendurchmesser jeder Verbindungsbohrung 108. Daher ist ein Raum zwischen der Außenumfangsfläche des Schaftes jedes Bolzens 22 und der Innenumfangsfläche jeder Verbindungsbohrung 108 gewährleistet. Wie in 1 und 2 gezeigt, funktioniert ein Raum, der durch einen Bolzen 22 (Bolzen 22A) nahe dem Mittelpunkt einer Seite (eine Seite auf der positiven X-Richtungsseite von zwei parallel zur Y-Achse verlaufenden Seiten) am Außenumfang des Brennstoffzellenstapels 100 um die Z-Richtung und eine Verbindungsbohrung 108, in die der Bolzen 22A eingeführt ist, gebildet ist, als Verteiler 161 zum Zuführen von Oxidationsgas, der ein Gasströmungspfad ist, bei dem ein Oxidationsgas OG von außerhalb des Brennstoffzellenstapels 100 geleitet und jeder Stromerzeugungseinheit 102 zugeführt wird. Ein Raum, der durch einen Bolzen 22 (Bolzen 22B) nahe dem Mittelpunkt einer der besagten Seite entgegengesetzten Seite (eine Seite auf der negativen X-Richtungsseite von zwei parallel zur Y-Achse verlaufenden Seiten) und eine Verbindungsbohrung 108, in die der Bolzen 22B eingeführt ist, gebildet ist, funktioniert als Verteiler 162 zum Ablassen von Oxidationsgas, der ein Oxidationsabgas OOG, das von einer Luftkammer 166 jeder Stromerzeugungseinheit 102 abgelassen wurde, zur Außenseite des Brennstoffzellenstapels 100 ablässt. Außerdem wird in der vorliegenden Ausführungsform z.B. Luft als Oxidationsgas OG verwendet.The outside diameter of the shank of each bolt 22nd is smaller than the inner diameter of each connecting hole 108 . Therefore, there is a space between the outer peripheral surface of the shank of each bolt 22nd and the inner peripheral surface of each communication hole 108 guaranteed. As in 1 and 2 shown, a space works by a bolt 22nd (Bolt 22A) near the midpoint of one side (one side on the positive X-direction side of two sides parallel to the Y-axis) on the outer periphery of the fuel cell stack 100 around the Z direction and a connecting hole 108 into which the bolt 22A is inserted is formed as a manifold 161 for supplying oxidizing gas which is a gas flow path in which an oxidizing gas 1st floor from outside the fuel cell stack 100 and each power generation unit 102 is fed. A space through a bolt 22nd (Bolt 22B) near the midpoint of a side opposite to said side (a side on the negative X-direction side of two sides parallel to the Y-axis) and a connecting hole 108 into which the bolt 22B is inserted is formed functions as a distributor 162 for discharging oxidizing gas, which is an oxidizing exhaust gas OOG that of an air chamber 166 each power generation unit 102 was drained to the outside of the fuel cell stack 100 drains. In addition, in the present embodiment, for example, air is used as the oxidizing gas 1st floor used.

Wie in 1 und 3 gezeigt, funktioniert ferner ein Raum, der durch einen Bolzen 22 (Bolzen 22D) nahe dem Mittelpunkt einer Seite (eine Seite auf der positiven Y-Richtungsseite von zwei parallel zur X-Achse verlaufenden Seiten) am Außenumfang des Brennstoffzellenstapels 100 um die Z-Richtung und eine Verbindungsbohrung 108, in die der Bolzen 22D eingeführt ist, gebildet ist, als Verteiler 171 zum Zuführen von Brenngas, bei dem ein Brenngas FG von außerhalb des Brennstoffzellenstapels 100 geleitet und jeder Stromerzeugungseinheit 102 zugeführt wird. Ein Raum, der durch einen Bolzen 22 (Bolzen 22E) nahe dem Mittelpunkt einer der besagten Seite entgegengesetzten Seite (eine Seite auf der negativen Y-Richtungsseite von zwei parallel zur X-Achse verlaufenden Seiten) und eine Verbindungsbohrung 108, in die der Bolzen 22E eingeführt ist, gebildet ist, funktioniert als Verteiler 172 zum Ablassen von Brenngas, der ein Brennabgas FOG, das von einer Brennkammer 176 jeder Stromerzeugungseinheit 102 abgelassen wurde, zur Außenseite des Brennstoffzellenstapels 100 ablässt. In der vorliegenden Ausführungsform wird außerdem z.B. ein aus Stadtgas reformiertes wasserstoffreiches Gas als Brenngas FG verwendet.As in 1 and 3 shown, a space also works by a bolt 22nd (Bolt 22D) near the center of one side (one side on the positive Y-direction side of two sides parallel to the X-axis) on the outer circumference of the fuel cell stack 100 around the Z direction and a connecting hole 108 into which the bolt 22D is inserted is formed as a manifold 171 for supplying fuel gas in which a fuel gas FG from outside the fuel cell stack 100 and each power generation unit 102 is fed. A space through a bolt 22nd (Bolt 22E) near the midpoint of a side opposite to said side (a side on the negative Y-direction side of two sides parallel to the X-axis) and a connecting hole 108 in which the bolt 22E is inserted is formed functions as a manifold 172 for discharging fuel gas, which is a fuel exhaust gas FOG that from a combustion chamber 176 each power generation unit 102 was drained to the outside of the fuel cell stack 100 drains. In the present embodiment, for example, also becomes off Town gas reformed hydrogen-rich gas as fuel gas FG used.

Der Brennstoffzellenstapel 100 ist mit vier Gasdurchgangselementen 27 versehen. Jedes Gasdurchgangselement 27 weist einen hohlrohrförmigen Hauptkörper 28 und einen hohlrohrförmigen Zweigabschnitt 29, der von einer Seitenfläche des Hauptkörpers 28 abzweigt, auf. Die Bohrung des Zweigabschnittes 29 ist mit der Bohrung des Hauptkörpers 28 verbunden. Eine Gasleitung (nicht dargestellt) wird mit dem Zweigabschnitt 29 jedes Gasdurchgangselementes 27 verbunden. Wie in 2 gezeigt, ist ferner die Bohrung des Hauptkörpers 28 des Gasdurchgangselementes 27, das am Bolzen 22A angeordnet ist, der den Verteiler 161 zum Zuführen von Oxidationsgas bildet, mit dem Verteiler 161 zum Zuführen von Oxidationsgas verbunden. Die Bohrung des Hauptkörpers 28 des Gasdurchgangselementes 27, das am Bolzen 22B angeordnet ist, der den Verteiler 162 zum Ablassen von Oxidationsgas bildet, ist mit dem Verteiler 162 zum Ablassen von Oxidationsgas verbunden. Wie in 3 gezeigt, ist ferner die Bohrung des Hauptkörpers 28 des Gasdurchgangselementes 27, das am Bolzen 22D angeordnet ist, der den Verteiler 171 zum Zuführen von Brenngas bildet, mit dem Verteiler 171 zum Zuführen von Brenngas verbunden. Die Bohrung des Hauptkörpers 28 des Gasdurchgangselementes 27, das am Bolzen 22E angeordnet ist, der den Verteiler 172 zum Ablassen von Brenngas bildet, ist mit dem Verteiler 172 zum Ablassen von Brenngas verbunden.The fuel cell stack 100 is with four gas passage elements 27 Mistake. Any gas passage element 27 has a hollow tubular main body 28 and a hollow tubular branch section 29 coming from a side surface of the main body 28 branches off, on. The bore of the branch section 29 is with the bore of the main body 28 connected. A gas line (not shown) is attached to the branch section 29 each gas passage element 27 connected. As in 2 also shown is the bore of the main body 28 of the gas passage element 27 , which is arranged on the bolt 22A, which the distributor 161 for supplying oxidizing gas forms with the distributor 161 connected to the supply of oxidizing gas. The hole in the main body 28 of the gas passage element 27 , which is arranged on the bolt 22B that the distributor 162 to vent oxidizing gas forms is with the manifold 162 connected to the discharge of oxidizing gas. As in 3 also shown is the bore of the main body 28 of the gas passage element 27 , which is arranged on the bolt 22D that the distributor 171 for supplying fuel gas forms with the distributor 171 connected for supplying fuel gas. The hole in the main body 28 of the gas passage element 27 , which is arranged on the bolt 22E, which the distributor 172 for discharging fuel gas forms is with the distributor 172 connected to discharge fuel gas.

(Konstruktion der Endplatten 104, 106)(Construction of the end plates 104 , 106 )

Die paarweise angeordneten Endplatten 104, 106 sind leitfähige Bauelemente in Form einer im Wesentlichen rechteckigen flachen Platte und besteht z.B. aus rostfreiem Stahl. Die eine Endplatte 104 ist oberhalb der obersten Stromerzeugungseinheit 102 und die andere Endplatte 106 ist unterhalb der untersten Stromerzeugungseinheit 102 angeordnet. Die Stromerzeugungseinheiten 102 werden durch das Paar Endplatten 104, 106 im gedrückten Zustand eingeklemmt. Die obere Endplatte 104 funktioniert als positiver Ausgangsanschluss des Brennstoffzellenstapels 100, und die untere Endplatte 106 funktioniert als negativer Ausgangsanschluss des Brennstoffzellenstapels 100.The end plates arranged in pairs 104 , 106 are conductive components in the form of a substantially rectangular flat plate and are made of stainless steel, for example. The one end plate 104 is above the top power generation unit 102 and the other end plate 106 is below the lowest power generation unit 102 arranged. The power generation units 102 are through the pair of end plates 104 , 106 pinched when pressed. The top end plate 104 functions as the positive output terminal of the fuel cell stack 100 , and the lower end plate 106 functions as the negative output terminal of the fuel cell stack 100 .

(Konstruktion der Stromerzeugungseinheit 102)(Construction of the power generation unit 102 )

4 ist eine Ansicht, die eine XZ-Querschnittskonstruktion von zwei voneinander benachbarten Stromerzeugungseinheiten 102 an der gleichen Position wie der im Querschnitt in 2 erläutert. 5 ist eine Ansicht, die eine YZ-Querschnittskonstruktion von zwei voneinander benachbarten Stromerzeugungseinheiten 102 an der gleichen Position wie der im Querschnitt in 3 erläutert. Des Weiteren ist 6 eine Ansicht, die eine XY-Querschnittskonstruktion der Stromerzeugungseinheit 102 an einer Position VI-VI in 5 erläutert. 7 ist eine Ansicht, die eine XY-Querschnittskonstruktion der Stromerzeugungseinheit 102 an einer Position VII-VII in 5 erläutert. 4th Fig. 13 is a view showing an XZ cross-sectional structure of two power generation units adjacent to each other 102 at the same position as that in cross section in 2 explained. 5 Fig. 13 is a view showing a YZ cross-sectional construction of two power generation units adjacent to each other 102 at the same position as that in cross section in 3 explained. Furthermore is 6 Fig. 3 is a view showing an XY cross-sectional structure of the power generation unit 102 at a position VI-VI in 5 explained. 7th Fig. 13 is a view showing an XY cross-sectional structure of the power generation unit 102 at a position VII-VII in 5 explained.

Wie in 4 und 5 gezeigt, ist die Stromerzeugungseinheit 102 mit einer Einzelzelle 110, einem Separator 120, einem kathodenseitigen Rahmen 130, einem kathodenseitigen Stromkollektor 134, einem anodenseitigen Rahmen 140, anodenseitigen Stromkollektoren 144, Abstandshaltern 149 und einem Paar Interkonnektoren 150 versehen, die die oberste und die unterste Schicht der Stromerzeugungseinheit 102 bilden. Im Randbereich des Separators 120, des kathodenseitigen Rahmens 130, des anodenseitigen Rahmens 140 und der Interkonnektoren 150 um die Z-Richtung sind Bohrungen ausgebildet, die der oben beschriebenen Verbindungsbohrung 108 entsprechen, in die der Bolzen 22 eingeführt wird.As in 4th and 5 shown is the power generation unit 102 with a single cell 110 , a separator 120 , a cathode-side frame 130 , a cathode-side current collector 134 , an anode-side frame 140 , anode-side current collectors 144 , Spacers 149 and a pair of interconnectors 150 provided, the top and bottom layers of the power generation unit 102 form. In the edge area of the separator 120 , the cathode-side frame 130 , the frame on the anode side 140 and the interconnectors 150 Bores are formed around the Z-direction that correspond to the connecting bore described above 108 correspond into which the bolt 22nd is introduced.

Jeder Interkonnektor 150 ist ein leitfähiges Bauelement in Form einer im Wesentlichen rechteckigen flachen Platte und besteht z.B. aus rostfreiem Stahl auf Ferritbasis. Der Interkonnektor 150 gewährleistet die elektrische Leitfähigkeit zwischen den Stromerzeugungseinheiten 102 und verhindert eine Vermischung der Reaktionsgase zwischen den Stromerzeugungseinheiten 102. Außerdem wird in der vorliegenden Ausführungsform, wenn zwei Stromerzeugungseinheiten 102 nebeneinander angeordnet sind, ein Interkonnektor 150 durch die beiden benachbarten Stromerzeugungseinheiten 102 gemeinsam genutzt. D.h., der obere Interkonnektor 150 für eine Stromerzeugungseinheit 102 ist dasselbe Bauelement wie der untere Interkonnektor 150 für eine an die Oberseite dieser Stromerzeugungseinheit 102 angrenzende andere Stromerzeugungseinheit 102. Da der Brennstoffzellenstapel 100 mit dem Paar Endplatten 104, 106 versehen ist, weist ferner die oberste Stromerzeugungseinheit 102 des Brennstoffzellenstapels 100 keinen oberen Interkonnektor 150 und die unterste Stromerzeugungseinheit 102 keinen unteren Interkonnektor 150 auf (vgl. 2 und 3).Any interconnector 150 is a conductive component in the form of an essentially rectangular flat plate and consists, for example, of ferrite-based stainless steel. The interconnector 150 ensures electrical conductivity between the power generation units 102 and prevents the reaction gases from mixing between the power generation units 102 . Also, in the present embodiment, when two power generation units 102 are arranged side by side, an interconnector 150 through the two neighboring power generation units 102 shared. That is, the upper interconnector 150 for a power generation unit 102 is the same component as the lower interconnector 150 for one at the top of this power generation unit 102 adjacent other generating unit 102 . Because the fuel cell stack 100 with the pair of end plates 104 , 106 is provided, also has the uppermost power generation unit 102 of the fuel cell stack 100 no upper interconnector 150 and the lowest power generation unit 102 no lower interconnector 150 on (cf. 2 and 3 ).

Die Einzelzelle 110 ist mit einer Elektrolytschicht 112, einer Kathode (Kathode) 114 und einer Anode (Anode) 116 versehen, die über die Elektrolytschicht 112 in Auf- und Abwärtsrichtung (Ausrichtung der Stromerzeugungseinheiten 102) gegenüberliegen. D.h., die Kathode 114 und die Anode 116 liegen über die Elektrolytschicht 112 in Auf- und Abwärtsrichtung gegenüber. Außerdem ist die Einzelzelle 110 in der vorliegenden Ausführungsform eine anodengestützte Einzelzelle, bei der die Anode 116 die Elektrolytschicht 112 und die Kathode 114 stützt.The single cell 110 is with an electrolyte layer 112 , a cathode (cathode) 114 and an anode (anode) 116 provided that over the electrolyte layer 112 in upward and downward direction (orientation of the power generating units 102 ) are opposite. That is, the cathode 114 and the anode 116 lie over the electrolyte layer 112 in upward and downward direction opposite. Also is the single cell 110 in the present embodiment an anode-supported single cell in which the anode 116 the electrolyte layer 112 and the cathode 114 supports.

Die Elektrolytschicht 112 ist ein Bauelement in Form einer im Wesentlichen rechteckigen flachen Platte in der Ansicht von der Auf- und Abwärtsrichtung und eine dichte Schicht (mit geringer Porosität). Die Ansicht von der Auf- und Abwärtsrichtung bedeutet hier „gesehen von einer Richtung parallel zur Auf- und Abwärtsrichtung“ (entsprechendes gilt für die nachfolgende „Ansicht von der Auf- und Abwärtsrichtung“). Die Elektrolytschicht 112 besteht aus festem Oxid, wie z.B. YSZ (Yttriumoxid-stabilisiertes Zirkoniumoxid), ScSZ (Scandia-stabilisiertes Zirkoniumoxid), SDC (Samarium-dotiertes Ceroxid), GDC (Gadolinium-dotiertes Ceroxid), einem Oxid vom Perowskit-Typ o.ä. Die Kathode 114 ist ein Bauelement in Form einer im Wesentlichen rechteckigen flachen Platte, die in der Ansicht von der Auf- und Abwärtsrichtung kleiner ist als die Elektrolytschicht 112, und eine poröse Schicht (mit einer höheren Porosität als die Elektrolytschicht 112). Die Kathode 114 besteht z.B. aus Oxid vom Perowskit-Typ (z.B.: LSCF (Lanthan-Strontium-Kobalt-Eisenoxid); LSM (Lanthan-Strontium-Manganoxid); LNF (Lanthan-Nickel-Eisen)). Die Anode 116 ist ein Bauelement in Form einer im Wesentlichen rechteckigen flachen Platte, die in der Ansicht von der Auf- und Abwärtsrichtung im Wesentlichen gleich groß ist wie die Elektrolytschicht 112. Sie ist ferner eine poröse Schicht (mit einer höheren Porosität als die Elektrolytschicht 112). Die Dicke der Anode 116 beträgt z.B. 200 µm bis 1000 µm. Die durchschnittliche Porosität eines dem anodenseitigen Stromkollektor 144 nahen Teils der Anode 116 liegt z.B. zwischen 25 und 60 Vol.-%. Die durchschnittliche Porengröße dieses Teils beträgt z.B. 0,5 µm bis 4 µm. Die auf diese Weise ausgebildete Einzelzelle 110 (Stromerzeugungseinheit 102) in der vorliegenden Ausführungsform ist eine Festoxidbrennstoffzelle (SOFC), die ein festes Oxid als Elektrolyt verwendet.The electrolyte layer 112 is a structural member in the form of a substantially rectangular flat plate viewed from the up and down direction and a dense layer (with low porosity). The view from the upward and downward direction here means “viewed from a direction parallel to the upward and downward direction” (the same applies to the following “view from the upward and downward direction”). The electrolyte layer 112 consists of solid oxide, such as YSZ (yttrium oxide-stabilized zirconium oxide), ScSZ (scandia-stabilized zirconium oxide), SDC (samarium-doped cerium oxide), GDC (gadolinium-doped cerium oxide), an oxide of the perovskite type or similar cathode 114 Fig. 13 is a component in the form of a substantially rectangular flat plate which is smaller than the electrolyte layer when viewed from the up and down directions 112 , and a porous layer (with a higher porosity than the electrolyte layer 112 ). The cathode 114 consists for example of oxide of the perovskite type (e.g. LSCF (lanthanum-strontium-cobalt-iron oxide); LSM (lanthanum-strontium-manganese oxide); LNF (lanthanum-nickel-iron)). The anode 116 Fig. 13 is a component in the form of a substantially rectangular flat plate which is substantially the same size as the electrolyte layer when viewed from the up and down directions 112 . It is also a porous layer (with a higher porosity than the electrolyte layer 112 ). The thickness of the anode 116 is for example 200 µm to 1000 µm. The average porosity of the anode-side current collector 144 near part of the anode 116 lies, for example, between 25 and 60% by volume. The average pore size of this part is, for example, 0.5 µm to 4 µm. The single cell formed in this way 110 (Power generation unit 102 ) in the present embodiment is a solid oxide fuel cell (SOFC) that uses a solid oxide as an electrolyte.

Der Separator 120 ist ein rahmenförmiges Bauelement, das nahe der Mitte eine in Auf- und Abwärtsrichtung durchgehende, im Wesentlichen rechteckige Bohrung 121 aufweist, und besteht z.B. aus Metall. Der Umfangsteil der Bohrung 121 des Separators 120 liegt dem Randbereich einer Oberfläche der Elektrolytschicht 112 auf der Seite der Kathode 114 gegenüber. Der Separator 120 ist mit der Elektrolytschicht 112 (Einzelzelle 110) über ein Verbindungsteil 124 verbunden, das aus einem Lötmaterial (z.B.: Ag-Lot) besteht, das an der besagten gegenüberliegenden Stelle angeordnet ist. Der Separator 120 unterteilt die Luftkammer 166, die der Kathode 114 zugewandt ist, und die Brennkammer 176, die der Anode 116 zugewandt ist, und verhindert dadurch das Austreten von Gas von einer Elektrodenseite zur anderen im Randbereich der Einzelzelle 110.The separator 120 is a frame-shaped component, which near the center has a substantially rectangular bore 121 which is continuous in the upward and downward direction, and consists for example of metal. The peripheral part of the bore 121 of the separator 120 is the edge area of a surface of the electrolyte layer 112 on the cathode side 114 across from. The separator 120 is with the electrolyte layer 112 (Single cell 110 ) via a connector 124 connected, which consists of a soldering material (for example: Ag solder) which is arranged at said opposite point. The separator 120 divides the air chamber 166 that the cathode 114 facing, and the combustion chamber 176 that the anode 116 is facing, and thereby prevents the escape of gas from one electrode side to the other in the edge area of the single cell 110 .

Wie in 6 gezeigt, ist der kathodenseitige Rahmen 130 ein rahmenförmiges Bauelement, das nahe der Mitte eine in Auf- und Abwärtsrichtung durchgehende, im Wesentlichen rechteckige Bohrung 131 aufweist, und besteht z.B. aus einem Isolator, wie z.B. Glimmer o.ä. Die Bohrung 131 des kathodenseitigen Rahmens 130 bildet die Luftkammer 166, die der Kathode 114 zugewandt ist. Der Kathodenseitige Rahmen 130 steht in Kontakt mit dem Randbereich einer Oberfläche des Separators 120 auf einer Seite, die einer der Elektrolytschicht 112 gegenüberliegenden Seite entgegengesetzt ist, und mit dem Randbereich einer Oberfläche des Interkonnektors 150 auf einer der Kathode 114 gegenüberliegenden Seite. Des Weiteren werden die in der Stromerzeugungseinheit 102 enthaltenen, paarweise angeordneten Interkonnektoren 150 durch den kathodenseitigen Rahmen 130 elektrisch voneinander isoliert. Am kathodenseitigen Rahmen 130 sind ferner eine Verbindungsbohrung 132 zum Zuführen von Oxidationsgas und eine Verbindungsbohrung 133 zum Ablassen von Oxidationsgas gebildet, wobei die erstere den Verteiler 161 zum Zuführen von Oxidationsgas mit der Luftkammer 166 verbindet und die letztere die Luftkammer 166 mit dem Verteiler 162 zum Ablassen von Oxidationsgas verbindet.As in 6 shown is the frame on the cathode side 130 a frame-shaped component, which near the center has a substantially rectangular bore 131 continuous in the upward and downward direction, and consists, for example, of an insulator, such as mica or the like. The bore 131 of the frame on the cathode side 130 forms the air chamber 166 that the cathode 114 is facing. The frame on the cathode side 130 is in contact with the edge portion of a surface of the separator 120 on one side, which is one of the electrolyte layer 112 opposite side is opposite, and with the edge region of a surface of the interconnector 150 on one of the cathode 114 opposite side. Furthermore, the in the power generation unit 102 included, paired interconnectors 150 through the frame on the cathode side 130 electrically isolated from each other. On the frame on the cathode side 130 are also a connecting hole 132 for supplying oxidizing gas and a connecting hole 133 formed for venting oxidizing gas, the former being the manifold 161 for supplying oxidizing gas with the air chamber 166 connects and the latter the air chamber 166 with the distributor 162 to vent oxidizing gas connects.

Wie in 7 gezeigt, ist der anodenseitige Rahmen 140 ein rahmenförmiges Bauelement, das nahe der Mitte eine in Auf- und Abwärtsrichtung durchgehende, im Wesentlichen rechteckige Bohrung 141 aufweist, und besteht z.B. aus Metall. Die Bohrung 141 des anodenseitigen Rahmens 140 bildet die Brennkammer 176, die der Anode 116 zugewandt ist. Der anodenseitige Rahmen 140 steht in Kontakt mit dem Randbereich einer Oberfläche des Separators 120 auf einer der Elektrolytschicht 112 gegenüberliegenden Seite und mit dem Randbereich einer Oberfläche des Interkonnektors 150 auf einer der Anode 116 gegenüberliegenden Seite. Des Weiteren sind am anodenseitigen Rahmen 140 eine Verbindungsbohrung 142 zum Zuführen von Brenngas und eine Verbindungsbohrung 143 zum Ablassen von Brenngas gebildet, wobei die erstere den Verteiler 171 zum Zuführen von Brenngas mit der Brennkammer 176 verbindet und die letztere die Brennkammer 176 mit dem Verteiler 172 zum Ablassen von Brenngas verbindet.As in 7th shown is the anode-side frame 140 a frame-shaped component, which near the center has a substantially rectangular bore 141 which is continuous in the upward and downward direction, and consists for example of metal. The hole 141 of the anode-side frame 140 forms the combustion chamber 176 that the anode 116 is facing. The frame on the anode side 140 is in contact with the edge portion of a surface of the separator 120 on one of the electrolyte layer 112 opposite side and with the edge region of a surface of the interconnector 150 on one of the anode 116 opposite side. Furthermore, on the anode-side frame 140 a connecting hole 142 for supplying fuel gas and a connecting hole 143 formed for venting fuel gas, the former being the manifold 171 for supplying fuel gas to the combustion chamber 176 connects and the latter the combustion chamber 176 with the distributor 172 for discharging fuel gas connects.

Der kathodenseitige Stromkollektor 134 ist in der Luftkammer 166 angeordnet. Der kathodenseitige Stromkollektor 134 ist aus mehreren Stromkollektorelementen im Wesentlichen in Form eines Vierkantpfostens ausgebildet und besteht z.B. aus rostfreiem Stahl auf Ferritbasis. Der kathodenseitige Stromkollektor 134 steht in Kontakt mit einer Oberfläche der Kathode 114 auf einer Seite, die einer der Elektrolytschicht 112 gegenüberliegenden Seite entgegengesetzt ist, und mit einer Oberfläche des Interkonnektors 150 auf einer der Kathode 114 gegenüberliegenden Seite. Allerdings ist, wie oben erwähnt, die oberste Stromerzeugungseinheit 102 des Brennstoffzellenstapels 100 nicht mit dem oberen Interkonnektor 150 versehen, so dass der kathodenseitige Stromkollektor 134 dieser Stromerzeugungseinheit 102 in Kontakt mit der oberen Endplatte 104 steht. Der kathodenseitige Stromkollektor 134 ist so ausgebildet, dass er die Kathode 114 elektrisch mit dem Interkonnektor 150 (oder der Endplatte 104) verbindet. In der vorliegenden Ausführungsform sind außerdem der kathodenseitige Stromkollektor 134 und der Interkonnektor 150 als einteiliges Bauelement ausgebildet. D.h., der orthogonal zur Auf- und Abwärtsrichtung (Z-Richtung) stehende, flach geformte Abschnitt des einteiligen Bauelementes funktioniert als Interkonnektor 150, und die Stromkollektorelemente, die mehrere konvexe Abschnitte sind, die vom flachen Abschnitt zur Kathode 114 hin vorstehend ausgebildet sind, funktionieren als kathodenseitiger Stromkollektor 134. Das einteilige Bauelement aus dem kathodenseitigen Stromkollektor 134 und dem Interkonnektor 150 kann alternativ mit einer leitfähigen Beschichtung abgedeckt sein. Zwischen der Kathode 114 und dem kathodenseitigen Stromkollektor 134 kann alternativ eine leitfähige Verbindungsschicht vorhanden sein, die die beiden verbindet.The cathode-side current collector 134 is in the air chamber 166 arranged. The cathode-side current collector 134 is made up of several current collector elements essentially in the form of a square post and consists, for example, of ferrite-based stainless steel. The cathode-side current collector 134 is in contact with a surface of the cathode 114 on one side, which is one of the electrolyte layer 112 opposite side is opposite, and with a surface of the interconnector 150 on one of the cathode 114 opposite side. However, as mentioned above, is the top power generation unit 102 of the fuel cell stack 100 not with the upper one Interconnector 150 provided so that the cathode-side current collector 134 this power generation unit 102 in contact with the upper end plate 104 stands. The cathode-side current collector 134 is designed to be the cathode 114 electrically with the interconnector 150 (or the end plate 104 ) connects. In the present embodiment, there are also the cathode-side current collector 134 and the interconnector 150 designed as a one-piece component. In other words, the flat-shaped section of the one-piece component that is orthogonal to the upward and downward direction (Z direction) functions as an interconnector 150 , and the current collector members, which are multiple convex portions extending from the flat portion to the cathode 114 are formed above, function as a cathode-side current collector 134 . The one-piece component from the cathode-side current collector 134 and the interconnector 150 can alternatively be covered with a conductive coating. Between the cathode 114 and the cathode-side current collector 134 Alternatively, there may be a conductive tie layer connecting the two.

Der anodenseitige Stromkollektor 144 ist in der Brennkammer 176 angeordnet. Der anodenseitige Stromkollektor 144 ist mit einem Interkonnektor-Kontaktabschnitt 146, einem Elektroden-Kontaktabschnitt 145, einem Verbindungsabschnitt 147, der die positive X-Richtungsseite des Elektroden-Kontaktabschnittes 145 mit der positiven X-Richtungsseite des Interkonnektor-Kontaktabschnittes 146 verknüpft, einem ersten vorderen Ende 148 und zweiten vorderen Enden 148A versehen und besteht z.B. aus Nickel, einer Nickellegierung, rostfreiem Stahl o.ä. Der Elektroden-Kontaktabschnitt 145 steht in Kontakt mit einer Oberfläche der Anode 116 auf einer Seite, die einer der Elektrolytschicht 112 gegenüberliegenden Seite entgegengesetzt ist. Der Interkonnektor-Kontaktabschnitt 146 steht in Kontakt mit einer Oberfläche des Interkonnektors 150 auf einer der Anode 116 gegenüberliegenden Seite. D.h., der Interkonnektor-Kontaktabschnitt 146 steht in Kontakt mit einer Oberfläche eines auf der unteren Seite (d.h. einer Seite in Auf- und Abwärtsrichtung) in Bezug auf die Einzelzelle 110 angeordneten Interkonnektors 150 von den paarweise angeordneten Interkonnektoren 150 der Stromerzeugungseinheit 102. In der vorliegenden Ausführungsform entspricht der untere Interkonnektor 150 von den paarweise angeordneten Interkonnektoren 150 der Stromerzeugungseinheit 102 dem ersten leitfähigen Bauelement in den Patentansprüchen. Allerdings ist, wie oben erwähnt, die unterste Stromerzeugungseinheit 102 des Brennstoffzellenstapels 100 nicht mit dem unteren Interkonnektor 150 versehen, so dass der Interkonnektor-Kontaktabschnitt 146 dieser Stromerzeugungseinheit 102 in Kontakt mit der unteren Endplatte 106 steht. Das erste vordere Ende 148 ist, wie in 4 gezeigt, mit einer Seite (negative X-Richtungsseite) des Elektroden-Kontaktabschnittes 145 verbunden, die einer mit dem Verbindungsabschnitt 147 verbundenen Seite entgegengesetzt ist. Wie in 5 gezeigt, sind die zweiten vorderen Enden 148A jeweils mit einem Ende (negative Y-Richtung) und dem anderen Ende (positive Y-Richtung) des Elektroden-Kontaktabschnittes 145 in Y-Richtung verbunden. Die detaillierten Konstruktionen des ersten vorderen Endes 148 und der zweiten vorderen Enden 148A werden später beschrieben. Außerdem entspricht der anodenseitige Stromkollektor 144 dem zweiten leitfähigen Bauelement in den Patentansprüchen. Der Interkonnektor-Kontaktabschnitt 146 entspricht dem ersten Kontaktabschnitt in den Patentansprüchen. Der Elektroden-Kontaktabschnitt 145 entspricht dem zweiten Kontaktabschnitt in den Patentansprüchen. In der vorliegenden Ausführungsform entspricht die Y-Richtung der dritten Richtung in den Patentansprüchen.The anode-side current collector 144 is in the combustion chamber 176 arranged. The anode-side current collector 144 is with an interconnector contact section 146 , an electrode contact portion 145 , a connecting section 147 that is the positive X-direction side of the electrode contact portion 145 with the positive X-direction side of the interconnector contact section 146 linked, a first front end 148 and second front ends 148A provided and consists, for example, of nickel, a nickel alloy, stainless steel or the like The electrode contact section 145 is in contact with a surface of the anode 116 on one side, which is one of the electrolyte layer 112 opposite side is opposite. The interconnector contact section 146 is in contact with a surface of the interconnector 150 on one of the anode 116 opposite side. That is, the interconnector contact section 146 is in contact with a surface of one on the lower side (that is, one side in the up and down direction) with respect to the single cell 110 arranged interconnector 150 of the interconnectors arranged in pairs 150 the power generation unit 102 . In the present embodiment, the lower interconnector corresponds 150 of the interconnectors arranged in pairs 150 the power generation unit 102 the first conductive component in the claims. However, as mentioned above, is the lowest power generation unit 102 of the fuel cell stack 100 not with the lower interconnector 150 provided so that the interconnector contact portion 146 this power generation unit 102 in contact with the lower end plate 106 stands. The first front end 148 is like in 4th shown with one side (negative X-direction side) of the electrode contact portion 145 connected, the one with the connecting section 147 connected side is opposite. As in 5 shown are the second front ends 148A each with one end (negative Y-direction) and the other end (positive Y-direction) of the electrode contact portion 145 connected in the Y direction. The detailed constructions of the first front end 148 and the second front ends 148A will be described later. In addition, the anode-side current collector corresponds 144 the second conductive component in the claims. The interconnector contact section 146 corresponds to the first contact section in the claims. The electrode contact portion 145 corresponds to the second contact section in the claims. In the present embodiment, the Y direction corresponds to the third direction in the claims.

In der vorliegenden Ausführungsform ist der anodenseitige Stromkollektor 144 aus einer Metallfolie (z.B. mit einer Dicke von 10 bis 800 µm) ausgebildet, die z.B. aus Nickel, einer Nickellegierung, rostfreiem Stahl o.ä. besteht. Wie in der teilweise vergrößerten Ansicht in 7 gezeigt, wird der anodenseitige Stromkollektor 144 durch Einschneiden in eine im Wesentlichen rechteckige Metallfolie und Biegen mehrerer rechteckiger Abschnitte hergestellt.In the present embodiment, it is the anode-side current collector 144 formed from a metal foil (for example with a thickness of 10 to 800 μm), which for example consists of nickel, a nickel alloy, stainless steel or the like. As in the partially enlarged view in 7th shown is the anode-side current collector 144 produced by cutting into a substantially rectangular metal foil and bending several rectangular sections.

Der anodenseitige Stromkollektor 144 ist so ausgebildet, dass er die Anode 116 elektrisch mit dem Interkonnektor 150 (oder der Endplatte 106) verbindet. In der vorliegenden Ausführungsform sind außerdem der Interkonnektor-Kontaktabschnitt 146, der Elektroden-Kontaktabschnitt 145, der Verbindungsabschnitt 147, das erste vordere Ende 148 und die zweiten vorderen Enden 148A des anodenseitigen Stromkollektors 144 aus einem einteiligen Bauelement ausgebildet.The anode-side current collector 144 is designed to be the anode 116 electrically with the interconnector 150 (or the end plate 106 ) connects. In the present embodiment, there are also the interconnector contact portion 146 , the electrode contact portion 145 , the connecting section 147 , the first front end 148 and the second front ends 148A of the anode-side current collector 144 formed from a one-piece component.

Ein Abstandshalter 149, der z.B. aus Glimmer o.ä. besteht, ist zwischen dem Elektroden-Kontaktabschnitt 145 und dem Interkonnektor-Kontaktabschnitt 146 angeordnet. Daher folgt der anodenseitige Stromkollektor 144 der Verformung der Stromerzeugungseinheit 102 aufgrund von Temperaturzyklen bzw. Reaktionsgasdruckschwankungen, wodurch die elektrische Verbindung zwischen der Anode 116 und dem Interkonnektor 150 (oder der Endplatte 106) über den anodenseitigen Stromkollektor 144 gut beibehalten wird. Die Dicke des Abstandshalters 149 beträgt z.B. 0,5 bis 3 mm.A spacer 149 made of mica or the like, for example, is between the electrode contact portion 145 and the interconnector contact portion 146 arranged. Therefore, the anode-side current collector follows 144 the deformation of the power generation unit 102 due to temperature cycles or reaction gas pressure fluctuations, whereby the electrical connection between the anode 116 and the interconnector 150 (or the end plate 106 ) via the anode-side current collector 144 is well maintained. The thickness of the spacer 149 is, for example, 0.5 to 3 mm.

Betrieb des Brennstoffzellenstapels 100Operation of the fuel cell stack 100

Wird das Oxidationsgas OG, wie in 2, 4 und 6 gezeigt, über eine Gasleitung (nicht dargestellt), die mit dem Zweigabschnitt 29 des Gasdurchgangselementes 27 am Verteiler 161 zum Zuführen von Oxidationsgas verbunden ist, zugeführt, wird es über die Bohrungen des Zweigabschnittes 29 und des Hauptkörpers 28 des Gasdurchgangselementes 27 in den Verteiler 161 zum Zuführen von Oxidationsgas geleitet und vom Verteiler 161 zum Zuführen von Oxidationsgas über die Verbindungsbohrung 132 zum Zuführen von Oxidationsgas jeder Stromerzeugungseinheit 102 in die Luftkammer 166 geleitet. Wird ferner das Brenngas FG, wie in 3, 5 und 7 gezeigt, über eine Gasleitung (nicht dargestellt), die mit dem Zweigabschnitt 29 des Gasdurchgangselementes 27 am Verteiler 171 zum Zuführen von Brenngas verbunden ist, zugeführt, wird es über die Bohrungen des Zweigabschnittes 29 und des Hauptkörpers 28 des Gasdurchgangselementes 27 in den Verteiler 171 zum Zuführen von Brenngas geleitet und vom Verteiler 171 zum Zuführen von Brenngas über die Verbindungsbohrung 142 zum Zuführen von Brenngas jeder Stromerzeugungseinheit 102 in die Brennkammer 176 geleitet.Will the oxidizing gas 1st floor , as in 2 , 4th and 6 shown via a gas line (not shown) connected to the branch section 29 of the gas passage element 27 at the distributor 161 connected to the supply of oxidizing gas, supplied, it gets through the holes in the branch section 29 and the main body 28 of the gas passage element 27 in the distributor 161 directed for supply of oxidizing gas and from the distributor 161 for supplying oxidizing gas via the connecting hole 132 for supplying oxidizing gas to each power generation unit 102 into the air chamber 166 directed. Will also be the fuel gas FG , as in 3 , 5 and 7th shown via a gas line (not shown) connected to the branch section 29 of the gas passage element 27 at the distributor 171 is connected for supplying fuel gas, it is supplied via the bores of the branch section 29 and the main body 28 of the gas passage element 27 in the distributor 171 for supplying fuel gas and routed from the distributor 171 for supplying fuel gas through the connecting hole 142 for supplying fuel gas to each power generation unit 102 into the combustion chamber 176 directed.

Wird das Oxidationsgas OG in die Luftkammer 166 jeder Stromerzeugungseinheit 102 und das Brenngas FG in die Brennkammer 176 geleitet, erfolgt in der Einzelzelle 110 eine Stromerzeugung durch die elektrochemische Reaktion zwischen dem im Oxidationsgas OG enthaltenen Sauerstoff und dem im Brenngas FG enthaltenen Wasserstoff. Diese Stromerzeugungsreaktion ist eine exotherme Reaktion. In jeder Stromerzeugungseinheit 102 ist die Kathode 114 der Einzelzelle 110 über den kathodenseitigen Stromkollektor 134 mit einem Interkonnektor 150 elektrisch verbunden, und die Anode 116 ist über den anodenseitigen Stromkollektor 144 mit dem anderen Interkonnektor 150 elektrisch verbunden. Des Weiteren sind die im Brennstoffzellenstapel 100 enthaltenen Stromerzeugungseinheiten 102 elektrisch in Reihe geschaltet. Daher wird die in jeder Stromerzeugungseinheit 102 erzeugte elektrische Energie aus den Endplatten 104, 106 entnommen, die als Ausgangsanschlüsse des Brennstoffzellenstapels 100 funktionieren. Da die SOFC bei einer relativ hohen Temperatur (z.B.: 700°C bis 1000°C) Strom erzeugt, kann außerdem der Brennstoffzellenstapel 100 durch ein Heizgerät (nicht dargestellt) nach dem Aktivieren aufgeheizt werden, bis die hohe Temperatur durch die bei der Stromerzeugung erzeugte Wärme beibehalten werden kann.Will the oxidizing gas 1st floor into the air chamber 166 each power generation unit 102 and the fuel gas FG into the combustion chamber 176 conducted, takes place in the single cell 110 a generation of electricity by the electrochemical reaction between that in the oxidizing gas 1st floor contained oxygen and in the fuel gas FG contained hydrogen. This power generation reaction is an exothermic reaction. In every power generation unit 102 is the cathode 114 the single cell 110 via the cathode-side current collector 134 with an interconnector 150 electrically connected, and the anode 116 is via the anode-side current collector 144 with the other interconnector 150 electrically connected. Furthermore, they are in the fuel cell stack 100 included power generation units 102 electrically connected in series. Hence, the in every power generation unit 102 generated electrical energy from the end plates 104 , 106 taken as the output terminals of the fuel cell stack 100 function. In addition, since the SOFC generates electricity at a relatively high temperature (e.g. 700 ° C to 1000 ° C), the fuel cell stack can 100 be heated by a heater (not shown) after activation, until the high temperature can be maintained by the heat generated during power generation.

Das Oxidationsabgas OOG, das von der Luftkammer 166 jeder Stromerzeugungseinheit 102 abgelassen wurde, wird, wie in 2, 4 und 6 gezeigt, über die Verbindungsbohrung 133 zum Ablassen von Oxidationsgas in den Verteiler 162 zum Ablassen von Oxidationsgas abgelassen und ferner durch die Bohrungen des Hauptkörpers 28 und des Zweigabschnittes 29 des Gasdurchgangselementes 27 am Verteiler 162 zum Ablassen von Oxidationsgas über eine mit dem Zweigabschnitt 29 verbundene Gasleitung (nicht dargestellt) zur Außenseite des Brennstoffzellenstapels 100 abgelassen. Des Weiteren wird das Brennabgas FOG, das von der Brennkammer 176 jeder Stromerzeugungseinheit 102 abgelassen wurde, wie in 3, 5 und 7 gezeigt, über die Verbindungsbohrung 143 zum Ablassen von Brenngas in den Verteiler 172 zum Ablassen von Brenngas abgelassen und ferner durch die Bohrungen des Hauptkörpers 28 und des Zweigabschnittes 29 des Gasdurchgangselementes 27 am Verteiler 172 zum Ablassen von Brenngas über eine mit dem Zweigabschnitt 29 verbundene Gasleitung (nicht dargestellt) zur Außenseite des Brennstoffzellenstapels 100 abgelassen.The oxidation exhaust OOG that from the air chamber 166 each power generation unit 102 has been drained, as in 2 , 4th and 6 shown via the connecting hole 133 to discharge oxidizing gas into the manifold 162 to discharge oxidizing gas and further discharged through the holes of the main body 28 and the branch section 29 of the gas passage element 27 at the distributor 162 for exhausting oxidizing gas via one with the branch section 29 connected gas line (not shown) to the outside of the fuel cell stack 100 drained. Furthermore, the combustion exhaust gas FOG that from the combustion chamber 176 each power generation unit 102 was drained as in 3 , 5 and 7th shown via the connecting hole 143 for discharging fuel gas into the distributor 172 to discharge fuel gas and further discharged through the holes of the main body 28 and the branch section 29 of the gas passage element 27 at the distributor 172 for discharging fuel gas via one with the branch section 29 connected gas line (not shown) to the outside of the fuel cell stack 100 drained.

Detaillierte Konstruktion des anodenseitigen Stromkollektors 144Detailed construction of the anode-side current collector 144

Detaillierte Konstruktion des ersten vorderen Endes 148 des anodenseitigen Stromkollektors 144Detailed construction of the first front end 148 of the anode-side current collector 144

8 ist eine Ansicht, die eine vergrößerte XZ-Querschnittskonstruktion eines Teils (Abschnitt X1 in 4) der Einzelzelle 110 erläutert. In der vorliegenden Ausführungsform ist im XZ-Querschnitt in 8 ein erstes vorderes Ende 148 des anodenseitigen Stromkollektors 144 jeder Stromerzeugungseinheit 102 mit einer ersten Auf- und Abwärtserstreckung 200 und einer X-Erstreckung 201 versehen, wobei sich die erstere von einer Seite (negative X-Richtungsseite) des Elektroden-Kontaktabschnittes 145, die einer mit dem Verbindungsabschnitt 147 verbundenen Seite entgegengesetzt ist, nach unten erstreckt und sich die letztere vom unteren Ende der ersten Auf- und Abwärtserstreckung 200 in der negativen X-Richtung erstreckt. 8th FIG. 13 is a view showing an enlarged XZ cross-sectional construction of a part (section X1 in FIG 4th ) of the single cell 110 explained. In the present embodiment, in the XZ cross section in 8th a first front end 148 of the anode-side current collector 144 each power generation unit 102 with a first upward and downward stretch 200 and an X extension 201 with the former extending from one side (X-direction negative side) of the electrode contact portion 145 the one with the connecting section 147 connected side is opposite, extends downward and the latter extends from the lower end of the first upward and downward extension 200 extends in the negative X direction.

In der vorliegenden Ausführungsform ist im XZ-Querschnitt in 8 das gesamte erste vordere Ende 148 des anodenseitigen Stromkollektors 144 jeder Stromerzeugungseinheit 102 auf einer dem Verbindungsabschnitt 147 entgegengesetzten Seite in X-Richtung in Bezug auf den Abstandshalter 149 positioniert. In der vorliegenden Ausführungsform steht ferner in demselben Querschnitt (XZ-Querschnitt in 8) die erste Auf- und Abwärtserstreckung 200 des ersten vorderen Endes 148 in Kontakt mit dem Abstandshalter 149. Infolgedessen wird in der vorliegenden Ausführungsform in demselben Querschnitt (XZ-Querschnitt in 8) der Abstandshalter 149 jeder Stromerzeugungseinheit 102 durch das erste vordere Ende 148, den Elektroden-Kontaktabschnitt 145, den Verbindungsabschnitt 147 und den Interkonnektor-Kontaktabschnitt 146 des anodenseitigen Stromkollektors 144 abgedeckt. Außerdem entspricht der XZ-Querschnitt in 8 dem bestimmten Querschnitt in den Patentansprüchen. In der vorliegenden Ausführungsform entspricht die X-Richtung der zweiten Richtung in den Patentansprüchen.In the present embodiment, in the XZ cross section in 8th the entire first front end 148 of the anode-side current collector 144 each power generation unit 102 on one of the connecting section 147 opposite side in the X direction with respect to the spacer 149 positioned. In the present embodiment, furthermore, in the same cross section (XZ cross section in 8th ) the first up and down stretch 200 of the first front end 148 in contact with the spacer 149 . As a result, in the present embodiment, in the same cross section (XZ cross section in 8th ) the spacer 149 each power generation unit 102 through the first front end 148 , the electrode contact portion 145 , the connection section 147 and the interconnector contact portion 146 of the anode-side current collector 144 covered. In addition, the XZ cross-section corresponds to in 8th the specific cross-section in the claims. In the present embodiment, the X direction corresponds to the second direction in the claims.

In der vorliegenden Ausführungsform ist der anodenseitige Stromkollektor 144 jeder Stromerzeugungseinheit 102, wie in 8 gezeigt, derart ausgebildet, dass zwischen dem Verbindungsabschnitt 147 des anodenseitigen Stromkollektors 144 und dem Abstandshalter 149 ein Raum 180 gebildet wird.In the present embodiment, it is the anode-side current collector 144 everyone Power generation unit 102 , as in 8th shown, formed such that between the connecting portion 147 of the anode-side current collector 144 and the spacer 149 a space 180 is formed.

Wie in 7 und 8 gezeigt, wird das erste vordere Ende 148 des anodenseitigen Stromkollektors 144 jeder Stromerzeugungseinheit 102 durch Widerstandsschweißen mit dem Interkonnektor 150 verbunden. Ausführlicher gesagt ist die Unterseite des ersten vorderen Endes 148 des anodenseitigen Stromkollektors 144 durch Widerstandsschweißen mit dem Interkonnektor 150 verbunden. Daher sind, wie in 8 gezeigt, auf der Unterseite des ersten vorderen Endes 148 des anodenseitigen Stromkollektors 144 Schweißspuren 151 gebildet, die die Unterseite mit dem Interkonnektor 150 verbinden. In der vorliegenden Ausführungsform ist die Mitte jeder Schweißspur 151 näher am Abstandshalter 149 positioniert als die Mitte CL1 des ersten vorderen Endes 148 in X-Richtung. Mit anderen Worten ist die Position (Position der Mitte der Schweißspur 151), an der das erste vordere Ende 148 mit dem Interkonnektor 150 verbunden ist, näher am Abstandshalter 149 als die Mitte CL1 des ersten vorderen Endes 148 in X-Richtung.As in 7th and 8th shown is the first front end 148 of the anode-side current collector 144 each power generation unit 102 by resistance welding with the interconnector 150 connected. In more detail, is the bottom of the first front end 148 of the anode-side current collector 144 by resistance welding with the interconnector 150 connected. Hence, as in 8th shown on the underside of the first front end 148 of the anode-side current collector 144 Sweat marks 151 formed which the bottom with the interconnector 150 connect. In the present embodiment is the center of each weld line 151 closer to the spacer 149 positioned as the center CL1 of the first front end 148 in X direction. In other words, the position is (position of the center of the weld line 151 ) at the first front end 148 with the interconnector 150 connected closer to the spacer 149 as the center CL1 of the first front end 148 in X direction.

Detaillierte Konstruktion der zweiten vorderen Enden 148A des anodenseitigen Stromkollektors 144Detailed construction of the second front ends 148A of the anode-side current collector 144

9 ist eine Ansicht, die eine vergrößerte YZ-Querschnittskonstruktion eines Teils (Abschnitt X2 in 5) der Einzelzelle 110 erläutert. In der vorliegenden Ausführungsform ist im YZ-Querschnitt in 9 ein zweites vorderes Ende 148A des anodenseitigen Stromkollektors 144 jeder Stromerzeugungseinheit 102, der mit einem Ende des Elektroden-Kontaktabschnittes 145 in der positiven Y-Richtung verbunden ist, mit einer zweiten Auf- und Abwärtserstreckung 203 und einer Y-Erstreckung 204 versehen, wobei sich die erstere vom Ende des Elektroden-Kontaktabschnittes 145 in der positiven Y-Richtung nach unten erstreckt und sich die letztere von einem unteren Ende der zweiten Auf- und Abwärtserstreckung 203 in der positiven Y-Richtung erstreckt. In der vorliegenden Ausführungsform sind die zweite Auf- und Abwärtserstreckung 203 und die Y-Erstreckung 204 auf der positiven Y-Richtungsseite in Bezug auf den Abstandshalter 149 positioniert. Mit anderen Worten ist das gesamte zweite vordere Ende 148A auf der positiven Y-Richtungsseite in Bezug auf den Abstandshalter 149 positioniert. Außerdem entspricht in der vorliegenden Ausführungsform die positive Y-Richtung der einen bestimmten Seite in den Patentansprüchen, und die negative Y-Richtung entspricht der einen bestimmten Seite in den Patentansprüchen. 9 FIG. 13 is a view showing an enlarged YZ cross-sectional structure of a part (section X2 in FIG 5 ) of the single cell 110 explained. In the present embodiment, in the YZ cross section in 9 a second front end 148A of the anode-side current collector 144 each power generation unit 102 connected to one end of the electrode contact portion 145 connected in the positive Y-direction, with a second upward and downward extension 203 and a Y extension 204 provided, the former extending from the end of the electrode contact portion 145 extends downward in the positive Y direction and the latter extends from a lower end of the second upward and downward extension 203 extends in the positive Y direction. In the present embodiment, the second are upward and downward 203 and the Y extension 204 on the positive Y-direction side with respect to the spacer 149 positioned. In other words, is the entire second front end 148A on the positive Y-direction side with respect to the spacer 149 positioned. Also, in the present embodiment, the positive Y direction corresponds to the one specific page in the claims, and the negative Y direction corresponds to the one specific page in the claims.

In der vorliegenden Ausführungsform ist in demselben Querschnitt (YZ-Querschnitt in 9) das zweite vordere Ende 148A des anodenseitigen Stromkollektors 144 jeder Stromerzeugungseinheit 102, der mit dem Ende des Elektroden-Kontaktabschnittes 145 in der positiven Y-Richtung verbunden ist, mit dem Interkonnektor 150 verbunden. Ausführlicher gesagt ist die Y-Erstreckung 204 des zweiten vorderen Endes 148A des anodenseitigen Stromkollektors 144 mit dem Interkonnektor 150 verbunden. Daher ist, wie in 9 gezeigt, auf der Unterseite der Y-Erstreckung 204 des zweiten vorderen Endes 148A eine Schweißspur 151 gebildet, die die Unterseite mit dem Interkonnektor 150 verbindet. Außerdem ist in 7 der Einfachheit halber und zum besseren Verständnis der Figur ein Zustand vor dem Verbinden des zweiten vorderen Endes 148A des anodenseitigen Stromkollektors 144 mit dem Interkonnektor 150 dargestellt.In the present embodiment, in the same cross section (YZ cross section in 9 ) the second front end 148A of the anode-side current collector 144 each power generation unit 102 , the one with the end of the electrode contact portion 145 connected in the positive Y-direction to the interconnector 150 connected. In more detail is the Y-extension 204 of the second front end 148A of the anode-side current collector 144 with the interconnector 150 connected. Hence, as in 9 shown on the bottom of the Y-extension 204 of the second front end 148A a sweat trail 151 formed which the bottom with the interconnector 150 connects. In addition, in 7th for the sake of simplicity and for better understanding of the figure, a state before the second front end is connected 148A of the anode-side current collector 144 with the interconnector 150 shown.

In der vorliegenden Ausführungsform ist in demselben Querschnitt (YZ-Querschnitt in 9) in jeder Stromerzeugungseinheit 102 die Mitte der Schweißspur 151, die auf der Unterseite der Y-Erstreckung 204 des zweiten vorderen Endes 148A des anodenseitigen Stromkollektors 144 gebildet ist, der mit dem Ende des Elektroden-Kontaktabschnittes 145 in der positiven Y-Richtung verbunden ist, näher am Abstandshalter 149 positioniert als die Mitte CL2 des zweiten vorderen Endes 148A in Y-Richtung. Mit anderen Worten ist die Position (Position der Mitte der Schweißspur 151), an der das zweite vordere Ende 148A des mit dem Ende des Elektroden-Kontaktabschnittes 145 in der positiven Y-Richtung verbundenen anodenseitigen Stromkollektors 144 mit dem Interkonnektor 150 verbunden ist, näher am Abstandshalter 149 als die Mitte CL2 des zweiten vorderen Endes 148A in Y-Richtung.In the present embodiment, in the same cross section (YZ cross section in 9 ) in each power generation unit 102 the center of the weld line 151 that are on the bottom of the Y-extension 204 of the second front end 148A of the anode-side current collector 144 is formed with the end of the electrode contact portion 145 connected in the positive Y direction, closer to the spacer 149 positioned as the center CL2 of the second front end 148A in the Y direction. In other words, the position is (position of the center of the weld line 151 ) at the second front end 148A with the end of the electrode contact portion 145 anode-side current collector connected in the positive Y-direction 144 with the interconnector 150 connected closer to the spacer 149 as the center CL2 of the second front end 148A in the Y direction.

In der vorliegenden Ausführungsform ist in demselben Querschnitt (YZ-Querschnitt in 9) das zweite vordere Ende 148A des anodenseitigen Stromkollektors 144 jeder Stromerzeugungseinheit 102, der mit dem Ende des Elektroden-Kontaktabschnittes 145 in der negativen Y-Richtung verbunden ist, mit der zweiten Auf- und Abwärtserstreckung 203 und der Y-Erstreckung 204 versehen, wobei sich die erstere vom Ende des Elektroden-Kontaktabschnittes 145 in der negativen Y-Richtung nach unten erstreckt und sich die letztere vom unteren Ende der zweiten Auf- und Abwärtserstreckung 203 in der negativen Y-Richtung erstreckt. In der vorliegenden Ausführungsform sind die zweite Auf- und Abwärtserstreckung 203 und die Y-Erstreckung 204 auf der negativen Y-Richtungsseite in Bezug auf den Abstandshalter 149 positioniert. Mit anderen Worten ist das gesamte zweite vordere Ende 148A auf der negativen Y-Richtungsseite in Bezug auf den Abstandshalter 149 positioniert.In the present embodiment, in the same cross section (YZ cross section in 9 ) the second front end 148A of the anode-side current collector 144 each power generation unit 102 , the one with the end of the electrode contact portion 145 connected in the negative Y direction, with the second upward and downward extension 203 and the Y-extension 204 provided, the former extending from the end of the electrode contact portion 145 extends downward in the negative Y-direction and the latter extends from the lower end of the second upward and downward extension 203 extends in the negative Y direction. In the present embodiment, the second are upward and downward 203 and the Y extension 204 on the negative Y-direction side with respect to the spacer 149 positioned. In other words, is the entire second front end 148A on the negative Y-direction side with respect to the spacer 149 positioned.

In der vorliegenden Ausführungsform ist in demselben Querschnitt (YZ-Querschnitt in 9) das zweite vordere Ende 148A des anodenseitigen Stromkollektors 144 jeder Stromerzeugungseinheit 102, der mit dem Ende des Elektroden-Kontaktabschnittes 145 in der negativen Y-Richtung verbunden ist, mit dem Interkonnektor 150 verbunden. Ausführlicher gesagt ist die Y-Erstreckung 204 des zweiten vorderen Endes 148A des anodenseitigen Stromkollektors 144 mit dem Interkonnektor 150 verbunden. Daher ist, wie in 9 gezeigt, auf der Unterseite der Y-Erstreckung 204 des zweiten vorderen Endes 148A eine Schweißspur 151 gebildet, die die Unterseite mit dem Interkonnektor 150 verbindet.In the present embodiment, in the same cross section (YZ cross section in 9 ) the second front end 148A of the anode-side current collector 144 each power generation unit 102 , the one with the end of the electrode contact portion 145 in the negative Y-direction is connected to the interconnector 150 connected. In more detail is the Y-extension 204 of the second front end 148A of the anode-side current collector 144 with the interconnector 150 connected. Hence, as in 9 shown on the bottom of the Y-extension 204 of the second front end 148A a sweat trail 151 formed which the bottom with the interconnector 150 connects.

In der vorliegenden Ausführungsform ist in demselben Querschnitt (YZ-Querschnitt in 9) in jeder Stromerzeugungseinheit 102 die Mitte der Schweißspur 151, die auf der Unterseite der Y-Erstreckung 204 des zweiten vorderen Endes 148A des anodenseitigen Stromkollektors 144 gebildet ist, der mit dem Ende des Elektroden-Kontaktabschnittes 145 in der negativen Y-Richtung verbunden ist, näher am Abstandshalter 149 positioniert als die Mitte CL3 des zweiten vorderen Endes 148A des anodenseitigen Stromkollektors 144 in Y-Richtung. Mit anderen Worten ist die Position (Position der Mitte der Schweißspur 151), an der das zweite vordere Ende 148A des mit dem Ende des Elektroden-Kontaktabschnittes 145 in der negativen Y-Richtung verbundenen anodenseitigen Stromkollektors 144 mit dem Interkonnektor 150 verbunden ist, näher am Abstandshalter 149 als die Mitte CL3 des zweiten vorderen Endes 148A in Y-Richtung.In the present embodiment, in the same cross section (YZ cross section in 9 ) in each power generation unit 102 the center of the weld line 151 that are on the bottom of the Y-extension 204 of the second front end 148A of the anode-side current collector 144 is formed with the end of the electrode contact portion 145 connected in the negative Y direction, closer to the spacer 149 positioned as the center CL3 of the second front end 148A of the anode-side current collector 144 in the Y direction. In other words, the position is (position of the center of the weld line 151 ) at the second front end 148A with the end of the electrode contact portion 145 anode-side current collector connected in the negative Y-direction 144 with the interconnector 150 connected closer to the spacer 149 as the center CL3 of the second front end 148A in the Y direction.

A-4. Vorteile der vorliegenden Ausführungsform Wie oben erläutert, ist der Brennstoffzellenstapel 100 in der vorliegenden Ausführungsform mit mehreren Stromerzeugungseinheiten 102 versehen, die in Auf- und Abwärtsrichtung (Z-Richtung) nebeneinander angeordnet sind. Jede Stromerzeugungseinheit 102 ist mit der Einzelzelle 110, den Interkonnektoren 150, den anodenseitigen Stromkollektoren 144 und dem Abstandshalter 149 versehen. Die Einzelzelle 110 umfasst die Elektrolytschicht 112 sowie die Kathode 114 und die Anode 116, die über die Elektrolytschicht 112 in Auf- und Abwärtsrichtung gegenüberliegen. Jeder Interkonnektor 150 ist auf der unteren Seite (eine Seite in der Auf- und Abwärtsrichtung) in Bezug auf die Einzelzelle 110 angeordnet. Jeder anodenseitige Stromkollektor 144 ist mit dem Interkonnektor-Kontaktabschnitt 146, dem Elektroden-Kontaktabschnitt 145 und dem Verbindungsabschnitt 147 versehen, wobei der Interkonnektor-Kontaktabschnitt 146 in Kontakt mit der Oberfläche des Interkonnektors 150 steht, der Elektroden-Kontaktabschnitt 145 in Kontakt mit der Anode 116 steht und der Verbindungsabschnitt 147 den Interkonnektor-Kontaktabschnitt 146 mit dem Elektroden-Kontaktabschnitt 145 verknüpft. Der anodenseitige Stromkollektor 144 ist mit dem ersten vorderen Ende 148 versehen, das mit einer Seite des Elektroden-Kontaktabschnittes 145 verbunden ist, die einer mit dem Verbindungsabschnitt 147 verbundenen Seite entgegengesetzt ist. Der Abstandshalter 149 ist zwischen dem Interkonnektor-Kontaktabschnitt 146 und dem Elektroden-Kontaktabschnitt 145 des anodenseitigen Stromkollektors 144 angeordnet. Im XZ-Querschnitt (Querschnitt parallel zur Auf- und Abwärtsrichtung (Z-Richtung)) in 8 ist das gesamte erste vordere Ende 148 des anodenseitigen Stromkollektors 144 auf einer Seite positioniert, die dem Verbindungsabschnitt 147 in X-Richtung (vertikal zur Auf- und Abwärtsrichtung (Z-Richtung)) in Bezug auf den Abstandshalter 149 entgegengesetzt ist.A-4. Advantages of the Present Embodiment As explained above, the fuel cell stack is 100 in the present embodiment with multiple power generation units 102 which are arranged side by side in the upward and downward direction (Z direction). Any power generation unit 102 is with the single cell 110 , the interconnectors 150 , the anode-side current collectors 144 and the spacer 149 Mistake. The single cell 110 includes the electrolyte layer 112 as well as the cathode 114 and the anode 116 that is over the electrolyte layer 112 face each other in the up and down directions. Any interconnector 150 is on the lower side (one side in the up and down direction) with respect to the single cell 110 arranged. Any anode-side current collector 144 is with the interconnector contact section 146 , the electrode contact portion 145 and the connecting portion 147 provided, wherein the interconnector contact portion 146 in contact with the surface of the interconnector 150 stands, the electrode contact portion 145 in contact with the anode 116 and the connecting section 147 the interconnector contact section 146 with the electrode contact portion 145 connected. The anode-side current collector 144 is with the first front end 148 provided with one side of the electrode contact portion 145 is connected, the one with the connecting portion 147 connected side is opposite. The spacer 149 is between the interconnector contact portion 146 and the electrode contact portion 145 of the anode-side current collector 144 arranged. In the XZ cross section (cross section parallel to the upward and downward direction (Z direction)) in 8th is the entire first front end 148 of the anode-side current collector 144 positioned on a side that is the connecting section 147 in the X direction (vertical to the up and down direction (Z direction)) with respect to the spacer 149 is opposite.

Bei einer Konstruktion des Brennstoffzellenstapels 100, bei der der anodenseitige Stromkollektor 144 nicht mit dem ersten vorderen Ende 148 versehen ist, kann es aufgrund von Faktoren wie voneinander unterschiedlicher Wärmeausdehnung der jeweiligen Teile (z.B.: Brennstoffelektrode 116; Interkonnektor 150) des Brennstoffzellenstapels 100 vorkommen, dass der anodenseitige Stromkollektor 144 nicht in der Lage ist, eine Kraft zum Einklemmen des Abstandshalters 149 zu gewährleisten, wodurch ein Lageversatz des Abstandshalters 149 in X-Richtung auftreten kann. Infolgedessen ist bei dieser Konstruktion zu befürchten, dass der Auftritt eines Lageversatzes des Abstandshalters 149 in X-Richtung zu einer Verschlechterung der Gasströmung in der Brennkammer 176 und somit zu einer Verringerung der Stromerzeugungsleistung des Brennstoffzellenstapels 100 führen kann.In a construction of the fuel cell stack 100 where the anode-side current collector 144 not with the first front end 148 is provided, it can be due to factors such as different thermal expansion of the respective parts (e.g. fuel electrode 116 ; Interconnector 150 ) of the fuel cell stack 100 it happens that the anode-side current collector 144 unable to exert a force to pinch the spacer 149 to ensure, whereby a positional misalignment of the spacer 149 can occur in the X direction. As a result, it is to be feared with this construction that a positional offset of the spacer will occur 149 in the X direction to a deterioration in the gas flow in the combustion chamber 176 and hence a reduction in the power generation efficiency of the fuel cell stack 100 can lead.

Im Gegensatz dazu ist beim Brennstoffzellenstapel 100 in der vorliegenden Ausführungsform, wie oben erwähnt, im XZ-Querschnitt in 8 das gesamte erste vordere Ende 148 des anodenseitigen Stromkollektors 144 auf einer Seite positioniert, die dem Verbindungsabschnitt 147 in X-Richtung in Bezug auf den Abstandshalter 149 entgegengesetzt ist. Daher wird ein Lageversatz des Abstandshalters 149 in X-Richtung durch das Vorhandensein des ersten vorderen Endes 148 des anodenseitigen Stromkollektors 144 verhindert. Infolgedessen kann gemäß dem Brennstoffzellenstapel 100 in der vorliegenden Ausführungsform eine Verringerung der Stromerzeugungsleistung des Brennstoffzellenstapels 100 aufgrund einer Verschlechterung der Gasströmung in der Brennkammer 176 infolge eines Lageversatzes des Abstandshalters 149 in X-Richtung verhindert werden.This is in contrast to the fuel cell stack 100 in the present embodiment, as mentioned above, in the XZ cross-section in 8th the entire first front end 148 of the anode-side current collector 144 positioned on a side that is the connecting section 147 in the X direction with respect to the spacer 149 is opposite. Therefore, there is a positional displacement of the spacer 149 in the X-direction due to the presence of the first front end 148 of the anode-side current collector 144 prevented. As a result, according to the fuel cell stack 100 in the present embodiment, a decrease in the power generation efficiency of the fuel cell stack 100 due to a deterioration in gas flow in the combustion chamber 176 as a result of a positional offset of the spacer 149 can be prevented in the X direction.

Beim Brennstoffzellenstapel 100 in der vorliegenden Ausführungsform ist ferner das erste vordere Ende 148 des anodenseitigen Stromkollektors 144 jeder Stromerzeugungseinheit 102 mit dem Interkonnektor 150 verbunden. Gemäß dem Brennstoffzellenstapel 100 in der vorliegenden Ausführungsform kann daher ein Lageversatz des Abstandshalters 149 in X-Richtung effektiver verhindert werden.With the fuel cell stack 100 in the present embodiment is also the first front end 148 of the anode-side current collector 144 each power generation unit 102 with the interconnector 150 connected. According to the fuel cell stack 100 in the present embodiment can hence a positional offset of the spacer 149 can be prevented more effectively in the X direction.

Beim Brennstoffzellenstapel 100 in der vorliegenden Ausführungsform ist ferner im YZ-Querschnitt (Querschnitt vertikal zum XZ-Querschnitt in 8) in 9 der anodenseitige Stromkollektor 144 jeder Stromerzeugungseinheit 102 mit dem zweiten vorderen Ende 148A versehen, das mit einem Ende des Elektroden-Kontaktabschnittes 145 in Y-Richtung (Richtung vertikal zur Auf- und Abwärtsrichtung im YZ-Querschnitt in 9) verbunden ist, wobei zumindest ein Teil des zweiten vorderen Endes 148A auf einer Seite in Y-Richtung (Richtung vertikal zur Auf- und Abwärtsrichtung im YZ-Querschnitt in 9) in Bezug auf den Abstandshalter 149 positioniert ist.With the fuel cell stack 100 In the present embodiment, furthermore, in the YZ cross section (cross section vertical to the XZ cross section in 8th ) in 9 the anode-side current collector 144 each power generation unit 102 with the second front end 148A provided with one end of the electrode contact portion 145 in the Y direction (direction vertical to the upward and downward direction in the YZ cross-section in 9 ) is connected, at least part of the second front end 148A on one side in the Y direction (direction vertical to the up and down direction in the YZ cross section in 9 ) in relation to the spacer 149 is positioned.

Bei einer Konstruktion des Brennstoffzellenstapels 100, bei der der anodenseitige Stromkollektor 144 nicht mit dem zweiten vorderen Ende 148A versehen ist, kann es aufgrund von Faktoren wie voneinander unterschiedlicher Wärmeausdehnung der jeweiligen Teile (z.B.: Anode 116; Interkonnektor 150) des Brennstoffzellenstapels 100 vorkommen, dass der anodenseitige Stromkollektor 144 nicht in der Lage ist, eine Kraft zum Einklemmen des Abstandshalters 149 zu gewährleisten, wodurch ein Lageversatz des Abstandshalters 149 in Y-Richtung auftreten kann. Infolgedessen ist bei dieser Konstruktion zu befürchten, dass der Auftritt eines Lageversatzes des Abstandshalters 149 in Y-Richtung zu einer Verschlechterung der Gasströmung in der Brennkammer 176 und somit zu einer Verringerung der Stromerzeugungsleistung des Brennstoffzellenstapels 100 führen kann.In a construction of the fuel cell stack 100 where the anode-side current collector 144 not with the second front end 148A is provided, it can be due to factors such as different thermal expansion of the respective parts (e.g. anode 116 ; Interconnector 150 ) of the fuel cell stack 100 it happens that the anode-side current collector 144 unable to exert a force to pinch the spacer 149 to ensure, whereby a positional misalignment of the spacer 149 can occur in the Y direction. As a result, it is to be feared with this construction that a positional offset of the spacer will occur 149 in the Y direction to a deterioration in the gas flow in the combustion chamber 176 and hence a reduction in the power generation efficiency of the fuel cell stack 100 can lead.

Im Gegensatz dazu ist beim Brennstoffzellenstapel 100 in der vorliegenden Ausführungsform, wie oben erwähnt, im YZ-Querschnitt in 9 der anodenseitige Stromkollektor 144 jeder Stromerzeugungseinheit 102 mit dem zweiten vorderen Ende 148A versehen, das mit einem Ende des Elektroden-Kontaktabschnittes 145 in der positiven Y-Richtung verbunden ist, wobei das gesamte zweite vordere Ende 148A auf der positiven Y-Richtungsseite in Bezug auf den Abstandshalter 149 positioniert ist. Gemäß dem Brennstoffzellenstapel 100 in der vorliegenden Ausführungsform kann daher ein Lageversatz des Abstandshalters 149 in der positiven Y-Richtung verhindert werden. Des Weiteren ist beim Brennstoffzellenstapel 100 in der vorliegenden Ausführungsform, wie oben erwähnt, in demselben Querschnitt (YZ-Querschnitt in 9) der anodenseitige Stromkollektor 144 jeder Stromerzeugungseinheit 102 mit dem zweiten vorderen Ende 148A versehen, das mit einem Ende des Elektroden-Kontaktabschnittes 145 in der negativen Y-Richtung verbunden ist, wobei das gesamte zweite vordere Ende 148A auf der negativen Y-Richtungsseite in Bezug auf den Abstandshalter 149 positioniert ist. Gemäß dem Brennstoffzellenstapel 100 in der vorliegenden Ausführungsform kann daher ein Lageversatz des Abstandshalters 149 in der negativen Y-Richtung verhindert werden.This is in contrast to the fuel cell stack 100 in the present embodiment, as mentioned above, in the YZ cross section in 9 the anode-side current collector 144 each power generation unit 102 with the second front end 148A provided with one end of the electrode contact portion 145 connected in the positive Y direction with the entire second front end 148A on the positive Y-direction side with respect to the spacer 149 is positioned. According to the fuel cell stack 100 in the present embodiment, a positional offset of the spacer can therefore 149 in the positive Y direction can be prevented. Furthermore, is with the fuel cell stack 100 in the present embodiment, as mentioned above, in the same cross section (YZ cross section in 9 ) the anode-side current collector 144 each power generation unit 102 with the second front end 148A provided with one end of the electrode contact portion 145 connected in the negative Y direction, with the entire second front end 148A on the negative Y-direction side with respect to the spacer 149 is positioned. According to the fuel cell stack 100 in the present embodiment, a positional offset of the spacer can therefore 149 in the negative Y direction can be prevented.

Wie in 9 gezeigt, ist ferner beim Brennstoffzellenstapel 100 in der vorliegenden Ausführungsform der anodenseitige Stromkollektor 144 (das zweite vordere Ende 148A des anodenseitigen Stromkollektors 144) jeder Stromerzeugungseinheit 102 mit dem Interkonnektor 150 auf der Seite in Y-Richtung (Richtung vertikal zum in 8 gezeigten XZ-Querschnitt) in Bezug auf den Abstandshalter 149 verbunden. Gemäß dem Brennstoffzellenstapel 100 in der vorliegenden Ausführungsform kann daher ein Lageversatz des Abstandshalters 149 in Y-Richtung verhindert werden.As in 9 is also shown in the fuel cell stack 100 in the present embodiment, the anode-side current collector 144 (the second front end 148A of the anode-side current collector 144 ) each power generation unit 102 with the interconnector 150 on the side in the Y direction (direction vertical to the in 8th XZ cross-section shown) in relation to the spacer 149 connected. According to the fuel cell stack 100 in the present embodiment, a positional offset of the spacer can therefore 149 prevented in the Y direction.

Beim Brennstoffzellenstapel 100 in der vorliegenden Ausführungsform ist ferner eine Position, an der das erste vordere Ende 148 des anodenseitigen Stromkollektors 144 jeder Stromerzeugungseinheit 102 mit dem Interkonnektor 150 verbunden ist, näher am Abstandshalter 149 als die Mitte CL1 des ersten vorderen Endes 148 des anodenseitigen Stromkollektors 144 in X-Richtung (Richtung vertikal zur Auf- und Abwärtsrichtung im XZ-Querschnitt in 8; Richtung vertikal zur Auf- und Abwärtsrichtung und Y-Richtung). Daher ist die Position, an der das erste vordere Ende 148 des anodenseitigen Stromkollektors 144 jeder Stromerzeugungseinheit 102 mit dem Interkonnektor 150 verbunden ist, relativ nahe am Abstandshalter 149. Gemäß dem Brennstoffzellenstapel 100 in der vorliegenden Ausführungsform kann daher ein Lageversatz des Abstandshalters 149 in X-Richtung effektiver verhindert werden.With the fuel cell stack 100 Further, in the present embodiment, there is a position where the first front end 148 of the anode-side current collector 144 each power generation unit 102 with the interconnector 150 connected closer to the spacer 149 as the center CL1 of the first front end 148 of the anode-side current collector 144 in the X direction (direction vertical to the upward and downward direction in the XZ cross section in 8th ; Direction vertical to the up and down direction and Y direction). Hence the position is where the first front end 148 of the anode-side current collector 144 each power generation unit 102 with the interconnector 150 is connected, relatively close to the spacer 149 . According to the fuel cell stack 100 in the present embodiment, a positional offset of the spacer can therefore 149 can be prevented more effectively in the X direction.

Beim Brennstoffzellenstapel 100 in der vorliegenden Ausführungsform ist ferner der anodenseitige Stromkollektor 144 jeder Stromerzeugungseinheit 102 derart ausgebildet, dass der Raum 180 zwischen dem Verbindungsabschnitt 147 des anodenseitigen Stromkollektors 144 und dem Abstandshalter 149 gebildet wird.With the fuel cell stack 100 in the present embodiment is also the anode-side current collector 144 each power generation unit 102 designed such that the space 180 between the connecting portion 147 of the anode-side current collector 144 and the spacer 149 is formed.

Wenn sich der Zwischenraum zwischen der Brennstoffelektrode 116 und dem Interkonnektor 150 aufgrund voneinander unterschiedlicher Wärmeausdehnung u.a. der jeweiligen Teile (z.B.: Brennstoffelektrode 116; Interkonnektor 150) des Brennstoffzellenstapels 100 erweitert, könnte die Brennstoffelektrode 116 vom Elektroden-Kontaktabschnitt 145 des anodenseitigen Stromkollektors 144 abgerissen werden. Als Folge davon verringert sich die Kontaktfläche zwischen der Anode 116 und dem Elektroden-Kontaktabschnitt 145 des anodenseitigen Stromkollektors 144, wodurch sich die Stromerzeugungsleistung des Brennstoffzellenstapels 100 verringern kann.When the gap between the fuel electrode 116 and the interconnector 150 due to different thermal expansion among other things of the respective parts (e.g. fuel electrode 116 ; Interconnector 150 ) of the fuel cell stack 100 expanded, could be the fuel electrode 116 from the electrode contact portion 145 of the anode-side current collector 144 to be demolished. As a result, the contact area between the anode is reduced 116 and the electrode contact portion 145 of the anode-side current collector 144 , thereby increasing the power generation performance of the fuel cell stack 100 can decrease.

Im Gegensatz dazu ist beim Brennstoffzellenstapel 100 in der vorliegenden Ausführungsform, wie oben erwähnt, der anodenseitige Stromkollektor 144 derart ausgebildet, dass der Raum 180 zwischen dem Verbindungsabschnitt 147 des anodenseitigen Stromkollektors 144 und dem Abstandshalter 149 gebildet wird. Daher steht weder ein Teil des Elektroden-Kontaktabschnittes 145 des anodenseitigen Stromkollektors 144 auf der Seite des Verbindungsabschnittes 147 noch ein Teil des Interkonnektor-Kontaktabschnittes 146 auf der Seite des Verbindungsabschnittes 147 in Kontakt mit der Anode 116, so dass sich diese Teile bis zu einem gewissen Grad frei ausdehnen können, wenn sich der Zwischenraum zwischen der Anode 116 und dem Interkonnektor 150 erweitert. Gemäß dem Brennstoffzellenstapel 100 in der vorliegenden Ausführungsform kann daher verhindert werden, dass sich die Kontaktfläche zwischen der Anode 116 und dem Elektroden-Kontaktabschnitt 145 des anodenseitigen Stromkollektors 144 durch Erweitern des Zwischenraums zwischen der Anode 116 und dem Interkonnektor 150 verkleinert. Somit kann eine Verringerung der Stromerzeugungsleistung des Brennstoffzellenstapels 100 verhindert werden.This is in contrast to the fuel cell stack 100 in the present embodiment, as mentioned above, the anode-side current collector 144 designed such that the space 180 between the connecting portion 147 of the anode-side current collector 144 and the spacer 149 is formed. Therefore, neither part of the electrode contact portion stands 145 of the anode-side current collector 144 on the side of the connecting section 147 part of the interconnector contact section 146 on the side of the connecting section 147 in contact with the anode 116 so that these parts can expand freely to some extent when the space between the anode is 116 and the interconnector 150 expanded. According to the fuel cell stack 100 in the present embodiment, therefore, the contact area between the anode can be prevented from being 116 and the electrode contact portion 145 of the anode-side current collector 144 by widening the space between the anode 116 and the interconnector 150 scaled down. Thus, the power generation efficiency of the fuel cell stack can decrease 100 be prevented.

Beim Brennstoffzellenstapel 100 in der vorliegenden Ausführungsform steht ferner das erste vordere Ende 148 des anodenseitigen Stromkollektors 144 der Stromerzeugungseinheit 102 in Kontakt mit dem Abstandshalter 149. Gemäß dem Brennstoffzellenstapel 100 in der vorliegenden Ausführungsform kann daher ein Lageversatz des Abstandshalters 149 in X-Richtung effektiver verhindert werden.With the fuel cell stack 100 in the present embodiment, the first front end also stands 148 of the anode-side current collector 144 the power generation unit 102 in contact with the spacer 149 . According to the fuel cell stack 100 in the present embodiment, a positional offset of the spacer can therefore 149 can be prevented more effectively in the X direction.

Abgewandelte BeispieleModified examples

Die in der vorliegenden Beschreibung offenbarte Technik ist nicht auf die oben erwähnte Ausführungsform beschränkt, sondern kann verschiedenfach im Rahmen des Grundgedankens der Erfindung verändert werden. Z.B. sind auch die folgenden Varianten möglich.The technique disclosed in the present specification is not limited to the above-mentioned embodiment, but can be variously changed within the scope of the gist of the invention. E.g. the following variants are also possible.

Bei der obigen Ausführungsform (oder in den abgewandelten Beispielen, nachfolgend genauso) kann der Elektroden-Kontaktabschnitt 145 alternativ derart ausgebildet sein, dass er über ein Verbindungsmaterial in Kontakt mit einer Oberfläche der Anode 116 auf einer Seite steht, die einer der Elektrolytschicht 112 gegenüberliegenden Seite entgegengesetzt ist. In der obigen Ausführungsform kann ferner der Interkonnektor-Kontaktabschnitt 146 alternativ derart ausgebildet sein, dass er über ein Verbindungsmaterial in Kontakt mit einer Oberfläche des Interkonnektors 150 auf einer der Anode 116 gegenüberliegenden Seite steht.In the above embodiment (or in the modified examples, hereinafter the same), the electrode contact portion 145 alternatively be designed such that it is in contact with a surface of the anode via a connecting material 116 stands on one side, which is one of the electrolyte layer 112 opposite side is opposite. Further, in the above embodiment, the interconnector contact portion 146 alternatively, be designed such that it is in contact with a surface of the interconnector via a connecting material 150 on one of the anode 116 opposite side.

Des Weiteren sind in der obigen Ausführungsform der Interkonnektor-Kontaktabschnitt 146, der Elektroden-Kontaktabschnitt 145, der Verbindungsabschnitt 147 und das erste vordere Ende 148 des anodenseitigen Stromkollektors 144 aus einem einteiligen Bauelement ausgebildet. Alternativ können jedoch der Interkonnektor-Kontaktabschnitt 146, der Elektroden-Kontaktabschnitt 145 und der Verbindungsabschnitt 147 ganz oder teilweise aus einem separaten Bauelement ausgebildet sein.Also in the above embodiment are the interconnector contact portion 146 , the electrode contact portion 145 , the connecting section 147 and the first front end 148 of the anode-side current collector 144 formed from a one-piece component. Alternatively, however, the interconnector contact section 146 , the electrode contact portion 145 and the connecting portion 147 be formed entirely or partially from a separate component.

Des Weiteren wird in der obigen Ausführungsform jeder anodenseitige Stromkollektor 144 im Brennstoffzellenstapel 100 mit dem Interkonnektor-Kontaktabschnitt 146, dem Elektroden-Kontaktabschnitt 145, dem Verbindungsabschnitt 147, dem ersten vorderen Ende 148 und den zweiten vorderen Enden 148A versehen. Wenn jedoch mindestens einer der anodenseitigen Stromkollektoren 144 im Brennstoffzellenstapel 100 mit dem Interkonnektor-Kontaktabschnitt 146, dem Elektroden-Kontaktabschnitt 145, dem Verbindungsabschnitt 147, dem ersten vorderen Ende 148 und/oder den zweiten vorderen Enden 148A versehen ist, kann ein Lageversatz des Abstandshalters 149 verhindert werden, der zwischen dem Elektroden-Kontaktabschnitt 145 und dem Interkonnektor-Kontaktabschnitt 146 des anodenseitigen Stromkollektors 144 angeordnet ist.Furthermore, in the above embodiment, each anode-side current collector becomes 144 in the fuel cell stack 100 with the interconnector contact section 146 , the electrode contact portion 145 , the connection section 147 , the first front end 148 and the second front ends 148A Mistake. However, if at least one of the anode-side current collectors 144 in the fuel cell stack 100 with the interconnector contact section 146 , the electrode contact portion 145 , the connection section 147 , the first front end 148 and / or the second front ends 148A is provided, a positional offset of the spacer 149 can be prevented from occurring between the electrode contact portion 145 and the interconnector contact portion 146 of the anode-side current collector 144 is arranged.

Wenn z.B. mindestens eine der im Brennstoffzellenstapel 100 enthaltenen Stromerzeugungseinheiten 102 mit den anodenseitigen Stromkollektoren 144 versehen ist, die jeweils mit dem Interkonnektor-Kontaktabschnitt 146, dem Elektroden-Kontaktabschnitt 145, dem Verbindungsabschnitt 147, dem ersten vorderen Ende 148 und/oder den zweiten vorderen Enden 148A versehen sind, kann ein Lageversatz des Abstandshalters 149 der Stromerzeugungseinheit 102 verhindert werden, der mit dem anodenseitigen Stromkollektor 144 versehen ist. Es ist besonders bevorzugt, wenn mindestens 50 % (noch bevorzugter mindestens 80 %) der Anzahl der in der Stromerzeugungseinheit 102 enthaltenen anodenseitigen Stromkollektoren 144 eine solche Konstruktion (mit dem Interkonnektor-Kontaktabschnitt 146, dem Elektroden-Kontaktabschnitt 145, dem Verbindungsabschnitt 147, dem ersten vorderen Ende 148 und/oder den zweiten vorderen Enden 148A) aufweist. Es ist auch besonders bevorzugt, wenn mindestens 20 % (noch bevorzugter mindestens 50 %, noch mehr bevorzugter 80 %) der Anzahl der im Brennstoffzellenstapel 100 enthaltenen Stromerzeugungseinheiten 102 mindestens 50 % (noch bevorzugter mindestens 80%) der Anzahl der eine solche Konstruktion aufweisenden anodenseitigen Stromkollektoren 144 enthält.For example, if at least one of the in the fuel cell stack 100 included power generation units 102 with the anode-side current collectors 144 is provided, each with the interconnector contact section 146 , the electrode contact portion 145 , the connection section 147 , the first front end 148 and / or the second front ends 148A are provided, a positional offset of the spacer 149 the power generation unit 102 can be prevented with the anode-side current collector 144 is provided. It is particularly preferable if at least 50% (more preferably at least 80%) the number of in the power generation unit 102 included anode-side current collectors 144 such a construction (with the interconnector contact portion 146 , the electrode contact portion 145 , the connection section 147 , the first front end 148 and / or the second front ends 148A ) having. It is also particularly preferred if at least 20% (more preferably at least 50%, even more preferably 80%) of the number of the fuel cell stack 100 included power generation units 102 at least 50% (more preferably at least 80%) of the number of the anode-side current collectors having such a construction 144 contains.

In der obigen Ausführungsform kann ferner im XZ-Querschnitt in 8 nur ein Teil des ersten vorderen Endes 148 des anodenseitigen Stromkollektors 144 auf einer Seite positioniert sein, die dem Verbindungsabschnitt 147 in X-Richtung in Bezug auf den Abstandshalter 149 entgegengesetzt ist. Auch bei dieser Konstruktion kann ein Lageversatz des Abstandhalters 149 in X-Richtung durch das Vorhandensein des ersten vorderen Endes 148 des anodenseitigen Stromkollektors 144 verhindert werden.In the above embodiment, furthermore, in the XZ cross section in 8th only part of the first front end 148 of the anode-side current collector 144 be positioned on a side that is the connecting portion 147 in the X direction with respect to the spacer 149 is opposite. In this construction, too, there may be a positional offset of the spacer 149 in the X-direction due to the presence of the first front end 148 of the anode-side current collector 144 be prevented.

In der obigen Ausführungsform kann ferner im YZ-Querschnitt in 9 nur ein Teil des zweiten vorderen Endes 148A des anodenseitigen Stromkollektors 144 auf der Y-Richtungsseite in Bezug auf den Abstandshalter 149 positioniert sein. Auch bei dieser Konstruktion kann ein Lageversatz des Abstandhalters 149 in Y-Richtung durch das Vorhandensein des zweiten vorderen Endes 148A des anodenseitigen Stromkollektors 144 verhindert werden.In the above embodiment, furthermore, in the YZ cross section in 9 only part of the second front end 148A of the anode-side current collector 144 on the Y direction side with respect to the spacer 149 be positioned. In this construction, too, there may be a positional offset of the spacer 149 in the Y-direction due to the presence of the second front end 148A of the anode-side current collector 144 be prevented.

Des Weiteren ist in der obigen Ausführungsform der anodenseitige Stromkollektor 144 derart ausgebildet, dass der Raum 180 zwischen dem Verbindungsabschnitt 147 des anodenseitigen Stromkollektors 144 und dem Abstandshalter 149 gebildet wird. Er kann jedoch alternativ derart ausgebildet sein, dass der Verbindungsabschnitt 147 des anodenseitigen Stromkollektors 144 derart in Kontakt mit dem Abstandshalter 149 steht, dass kein Raum 180 zwischen dem Verbindungsabschnitt 147 des anodenseitigen Stromkollektors 144 und dem Abstandshalter 149 gebildet wird.Furthermore, in the above embodiment, it is the anode-side current collector 144 designed such that the space 180 between the connecting portion 147 of the anode-side current collector 144 and the spacer 149 is formed. However, it can alternatively be designed such that the connecting section 147 of the anode-side current collector 144 so in contact with the spacer 149 it says that there is no space 180 between the connecting portion 147 of the anode-side current collector 144 and the spacer 149 is formed.

In der obigen Ausführungsform kann die Position, an der das erste vordere Ende 148 des anodenseitigen Stromkollektors 144 mit dem Interkonnektor 150 verbunden ist, der Mitte CL1 des ersten vorderen Endes 148 des anodenseitigen Stromkollektors 144 in X-Richtung entsprechen. Auch bei dieser Konstruktion kann ein Lageversatz des Abstandshalters 149 in X-Richtung effektiv verhindert werden. In der obigen Ausführungsform kann ferner die Position, an der das erste vordere Ende 148 des anodenseitigen Stromkollektors 144 mit dem Interkonnektor 150 verbunden ist, der Mitte CL1 des ersten vorderen Endes 148 des anodenseitigen Stromkollektors 144 in X-Richtung entsprechen. Auch bei dieser Konstruktion kann ein Lageversatz des Abstandshalters 149 in X-Richtung effektiv verhindert werden.In the above embodiment, the position where the first front end 148 of the anode-side current collector 144 with the interconnector 150 is connected, the center CL1 of the first front end 148 of the anode-side current collector 144 correspond in the X direction. In this construction, too, there may be a positional offset of the spacer 149 can be effectively prevented in the X direction. Further, in the above embodiment, the position at which the first front end 148 of the anode-side current collector 144 with the interconnector 150 is connected, the center CL1 of the first front end 148 of the anode-side current collector 144 correspond in the X direction. In this construction, too, there may be a positional offset of the spacer 149 can be effectively prevented in the X direction.

Bei der obigen Ausführungsform kann weiterhin eine Konstruktion angenommen werden, bei der die Position, an der das erste vordere Ende 148 des anodenseitigen Stromkollektors 144 mit dem Interkonnektor 150 verbunden ist, vom Abstandshalter 149 weiter entfernt ist als die Mitte CL1 des ersten vorderen Endes 148 des anodenseitigen Stromkollektors 144 in X-Richtung (Richtung vertikal zur Auf- und Abwärtsrichtung im XZ-Querschnitt in 8; Richtung vertikal zur Auf- und Abwärtsrichtung und der Y-Richtung). Bei dieser Konstruktion ist ein am Abstandshalter 149 näherer Teil des ersten vorderen Endes 148 des anodenseitigen Stromkollektors 144 als die Position, an der das erste vordere Ende 148 mit dem Interkonnektor 150 verbunden ist, nicht mit dem Interkonnektor 150 verbunden, so dass sich dieser Teil bis zu einem gewissen Grad frei ausdehnen kann, wenn sich der Zwischenraum zwischen der Anode 116 und dem Interkonnektor 150 erweitert. Infolgedessen ist gemäß dieser Konstruktion der nicht mit dem Interkonnektor 150 verbundene Teil des ersten vorderen Endes 148 des anodenseitigen Stromkollektors 144 relativ lang, so dass effektiver verhindert werden kann, dass sich die Kontaktfläche zwischen der Anode 116 und dem Elektroden-Kontaktabschnitt 145 des anodenseitigen Stromkollektors 144 verkleinert, wenn sich der Zwischenraum zwischen der Anode 116 und dem Interkonnektor 150 erweitert. Somit kann eine Verringerung der Stromerzeugungsleistung des Brennstoffzellenstapels 100 effektiver verhindert werden.In the above embodiment, furthermore, a construction can be adopted in which the position where the first front end 148 of the anode-side current collector 144 with the interconnector 150 connected, from the spacer 149 is further away than the center CL1 of the first front end 148 of the anode-side current collector 144 in the X direction (direction vertical to the upward and downward direction in the XZ cross section in 8th ; Direction vertical to the up and down direction and the Y direction). In this construction there is one on the spacer 149 closer part of the first front end 148 of the anode-side current collector 144 than the position at which the first front end 148 with the interconnector 150 connected, not with the interconnector 150 connected so that this part can expand freely to a certain extent when the gap between the anode 116 and the interconnector 150 expanded. As a result, according to this construction, the one is not with the interconnector 150 connected part of the first front end 148 of the anode-side current collector 144 relatively long, so that the contact area between the anode can be prevented more effectively 116 and the electrode contact portion 145 of the anode-side current collector 144 decreases when the space between the anode 116 and the interconnector 150 expanded. Thus, the power generation efficiency of the fuel cell stack can decrease 100 can be prevented more effectively.

In der obigen Ausführungsform kann der anodenseitige Stromkollektor 144 derart ausgebildet sein, dass er nur mit dem zweiten vorderen Ende 148A, das mit dem Ende des Elektroden-Kontaktabschnittes 145 in der positiven Y-Richtung verbunden ist, oder dem zweiten vorderen Ende 148A versehen ist, das mit dem Ende des Elektroden-Kontaktabschnittes 145 in der negativen Y-Richtung verbunden ist. Auch bei dieser Konstruktion kann ein Lageversatz des Abstandhalters 149 in Y-Richtung durch das Vorhandensein des zweiten vorderen Endes 148A des anodenseitigen Stromkollektors 144 verhindert werden.In the above embodiment, the anode-side current collector 144 be designed such that it only has the second front end 148A that is connected to the end of the electrode contact portion 145 connected in the positive Y direction, or the second front end 148A is provided with the end of the electrode contact portion 145 connected in the negative Y direction. In this construction, too, there may be a positional offset of the spacer 149 in the Y-direction due to the presence of the second front end 148A of the anode-side current collector 144 be prevented.

Des Weiteren ist beim Brennstoffzellenstapel 100 in der obigen Ausführungsform der anodenseitige Stromkollektor 144 mit dem zweiten vorderen Ende 148A versehen, durch das ein Lageversatz des Abstandshalters 149 in Y-Richtung verhindert wird. Für den Brennstoffzellenstapel 100 in der obigen Ausführungsform kann jedoch alternativ eine Konstruktion angenommen werden, bei der, wie in 10 gezeigt, der anodenseitige Stromkollektor 144 nicht mit dem zweiten vorderen Ende 148A versehen ist und der Abstandshalter 149 einen Vorsprung 149A aufweist, der in der Ansicht von der Auf- und Abwärtsrichtung zur Außenseite des anodenseitigen Stromkollektors 144 vorsteht und in der Ansicht von der X-Richtung (Richtung vertikal zur Auf- und Abwärtsrichtung) den anodenseitigen Stromkollektor 144 überlagert. Außerdem bedeutet hier die Ansicht von der X-Richtung „gesehen von einer Richtung parallel zur X-Richtung“ (entsprechendes gilt für die nachfolgende „Ansicht von der X-Richtung“). Bei dieser Konstruktion wird ein Lageversatz des Abstandhalters 149 in Y-Richtung durch das Vorhandensein des Vorsprungs 149A des Abstandshalters 149 verhindert. Infolgedessen kann auch bei dieser Konstruktion ein Lageversatz des Abstandshalters 149 in Y-Richtung verhindert werden.Furthermore, is with the fuel cell stack 100 in the above embodiment, the anode-side current collector 144 with the second front end 148A provided, through which a positional offset of the spacer 149 in the Y direction is prevented. For the fuel cell stack 100 however, in the above embodiment, a construction may alternatively be adopted in which, as shown in FIG 10 shown, the anode-side current collector 144 not with the second front end 148A is provided and the spacer 149 a head start 149A having the view from the up and down direction to the outside of the anode-side current collector 144 and the anode-side current collector when viewed from the X direction (direction vertical to the upward and downward direction) 144 superimposed. In addition, the view from the X direction here means “viewed from a direction parallel to the X direction” (the same applies to the following “view from the X direction”). With this construction there is a positional offset of the spacer 149 in the Y-direction by the presence of the projection 149A of the spacer 149 prevented. As a result, a positional offset of the spacer can also occur in this construction 149 prevented in the Y direction.

In der obigen Ausführungsform kann alternativ eine Konstruktion angenommen werden, bei der der anodenseitige Stromkollektor 144 auch in einem anderen Querschnitt (nachstehend einfach als „weiterer Querschnitt“ bezeichnet) parallel zur Auf- und Abwärtsrichtung als dem XZ-Querschnitt in 8 mit dem Interkonnektor-Kontaktabschnitt 146, dem Elektroden-Kontaktabschnitt 145, dem Verbindungsabschnitt 147, dem ersten vorderen Ende 148 und/oder den zweiten vorderen Enden 148A versehen ist. Bei dieser Konstruktion kann ein Lageversatz des Abstandshalters 149 in der zur Auf- und Abwärtsrichtung vertikalen Richtung im weiteren Querschnitt durch das Vorhandensein des ersten vorderen Endes 148 im weiteren Querschnitt verhindert werden, während ein Lageversatz des Abstandshalters 149 in einer zum weiteren Querschnitt vertikalen Richtung durch das Vorhandensein der zweiten vorderen Enden 148A im weiteren Querschnitt verhindert werden kann.Alternatively, in the above embodiment, a construction may be adopted in which the anode-side current collector 144 also in a different cross section (hereinafter simply referred to as “further cross section”) parallel to the upward and downward direction than the XZ cross section in 8th with the interconnector contact section 146 , the electrode contact portion 145 , the connection section 147 , the first front end 148 and / or the second front ends 148A is provided. With this construction, a positional offset of the spacer 149 in the direction vertical to the upward and downward direction in the further cross section through the presence of the first front end 148 can be prevented in the further cross-section, while a positional offset of the spacer 149 in a direction vertical to the further cross-section through the presence of the second front ends 148A can be prevented in the further cross-section.

Beim Brennstoffzellenstapel 100 in der obigen Ausführungsform kann alternativ eine Konstruktion angenommen werden, bei der der kathodenseitige Stromkollektor 134 mit einem Interkonnektor-Kontaktabschnitt, einem Elektroden-Kontaktabschnitt, einem Verbindungsabschnitt und einem ersten vorderen Ende versehen ist, wobei der Interkonnektor-Kontaktabschnitt in Kontakt mit einer Oberfläche des Interkonnektors 150 (nachstehend als „oberer Interkonnektor 150“ bezeichnet, wenn speziell auf diesen Interkonnektor 150 Bezug genommen wird) steht, der auf der Oberseite (eine Seite in Auf- und Abwärtsrichtung) in Bezug auf die Einzelzelle 110 angeordnet ist, wobei der Elektroden-Kontaktabschnitt in Kontakt mit der Kathode 114 steht, wobei der Verbindungsabschnitt den Interkonnektor-Kontaktabschnitt mit dem Elektroden-Kontaktabschnitt verknüpft, wobei das erste vordere Ende (nachstehend als „erstes vorderes Ende auf der Kathodenseite“ bezeichnet) mit einer Seite des Elektroden-Kontaktabschnittes verbunden ist, die einer mit dem Verbindungsabschnitt verbundenen Seite entgegengesetzt ist, und wobei ein Abstandshalter (Bauteil aus dem gleichen Material und in der gleichen Form wie der Abstandshalter 149; nachstehend als „kathodenseitiger Abstandshalter“ bezeichnet) zwischen dem Interkonnektor-Kontaktabschnitt und dem Elektroden-Kontaktabschnitt angeordnet ist. Auch bei dieser Konstruktion kommt aus den gleichen Gründen wie in der obigen Ausführungsform ein Lageversatz des Kathodenseitigen Abstandshalters in X-Richtung und Y-Richtung in Frage. Ein Lageversatz des Abstandshalters 149 in X-Richtung kann jedoch durch das Vorhandensein des ersten vorderen Endes auf der Kathodenseite verhindert werden. Des Weiteren kann anstelle von oder zusätzlich zu dieser Konstruktion beim Brennstoffzellenstapel 100 in der obigen Ausführungsform alternativ eine Konstruktion angenommen werden, bei der der Kathodenseitige Stromkollektor 134 mit einem zweiten vorderen Ende (nachstehend als „zweites vorderes Ende auf der Kathodenseite“ bezeichnet) versehen ist, das mit einem Ende des Elektroden-Kontaktabschnittes 145 in Y-Richtung verbunden und zumindest teilweise auf der Y-Richtungsseite in Bezug auf den kathodenseitigen Abstandshalter positioniert ist. Auch bei dieser Konstruktion kann aus den gleichen Gründen wie in der obigen Ausführungsform ein Lageversatz des kathodenseitigen Abstandshalters in Y-Richtung durch das Vorhandensein des zweiten vorderen Endes auf der Kathodenseite verhindert werden.With the fuel cell stack 100 Alternatively, in the above embodiment, a construction may be adopted in which the cathode-side current collector 134 is provided with an interconnector contact portion, an electrode contact portion, a connection portion and a first front end, the interconnector contact portion in contact with a surface of the interconnector 150 (hereinafter referred to as "upper interconnector 150" when specifically for this interconnector 150 Reference is made), which is on the top (one side in the up and down direction) with respect to the single cell 110 is arranged with the electrode contact portion in contact with the cathode 114 wherein the connection portion connects the interconnector contact portion with the electrode contact portion, wherein the first front end (hereinafter referred to as "first front end on the cathode side") is connected to a side of the electrode contact portion that is connected to the connection portion Side is opposite, and where a spacer (component made of the same material and in the same shape as the spacer 149 ; hereinafter referred to as “cathode-side spacer”) is arranged between the interconnector contact section and the electrode contact section. In this construction too, for the same reasons as in the above embodiment, a positional offset of the cathode-side spacer in the X direction and Y direction is possible. A position offset of the spacer 149 however, in the X direction can be prevented by the presence of the first front end on the cathode side. Furthermore, instead of or in addition to this construction, the fuel cell stack 100 Alternatively, in the above embodiment, a construction may be adopted in which the cathode-side current collector 134 is provided with a second front end (hereinafter referred to as “second front end on the cathode side”) which is connected to one end of the electrode contact portion 145 connected in the Y-direction and at least partially positioned on the Y-direction side with respect to the cathode-side spacer. In this construction too, for the same reasons as in the above embodiment, a positional displacement of the cathode-side spacer in the Y-direction can be prevented by the presence of the second front end on the cathode side.

Des Weiteren bezieht sich die obige Ausführungsform auf SOFCs, die unter Nutzung der elektrochemischen Reaktion zwischen dem im Brenngas enthaltenen Wasserstoff und dem im Oxidationsgas enthaltenen Sauerstoff Strom erzeugen. Die vorliegende Erfindung ist jedoch gleichermaßen auf eine Elektrolysezelleneinheit anwendbar, bei der es sich um die kleinste Einheit einer Festoxidelektrolysezelle (SOEC) handelt, die unter Nutzung der Elektrolysereaktion von Wasser Wasserstoff erzeugt, sowie auf einen Elektrolysezellenstapel, der mit mehreren Elektrolysezelleneinheiten versehen ist. Die Konstruktion des Elektrolysezellenstapels wird hier nicht im Detail beschrieben, weil sie so bekannt ist, dass sie z.B. in JP 2016-081813 A beschrieben ist. Die Konstruktion ist jedoch schematisch gleich wie die des Brennstoffzellenstapels 100 in der oben beschriebenen Ausführungsform. D.h., der Brennstoffzellenstapel 100 in der oben beschriebenen Ausführungsform kann als Elektrolysezellenstapel und die Stromerzeugungseinheit 102 als Elektrolysezelleneinheit angesehen werden.Furthermore, the above embodiment relates to SOFCs that generate electricity using the electrochemical reaction between the hydrogen contained in the fuel gas and the oxygen contained in the oxidizing gas. However, the present invention is equally applicable to an electrolytic cell unit which is the smallest unit of a solid oxide electrolytic cell (SOEC) that generates hydrogen using the electrolytic reaction of water and an electrolytic cell stack which is provided with a plurality of electrolytic cell units. The construction of the electrolytic cell stack is not described in detail here because it is so well known that it can be found, for example, in JP 2016-081813 A is described. However, the construction is schematically the same as that of the fuel cell stack 100 in the embodiment described above. That is, the fuel cell stack 100 in the above-described embodiment can be used as the electrolytic cell stack and the power generation unit 102 be viewed as an electrolytic cell unit.

BezugszeichenlisteList of reference symbols

2222nd
Bolzenbolt
2424
Muttermother
2626th
IsolierfolieInsulating film
2727
GasdurchgangselementGas passage element
2828
HauptkörperMain body
2929
ZweigabschnittBranch section
100100
BrennstoffzellenstapelFuel cell stack
102102
StromerzeugungseinheitPower generation unit
104104
EndplatteEnd plate
106106
EndplatteEnd plate
108108
VerbindungsbohrungConnecting hole
110110
EinzelzelleSingle cell
112112
ElektrolytschichtElectrolyte layer
114114
Kathodecathode
116116
Anodeanode
120120
Separatorseparator
124124
VerbindungsteilConnecting part
130130
kathodenseitiger Rahmencathode-side frame
132132
Verbindungsbohrung zum Zuführen von OxidationsgasConnection hole for supplying oxidizing gas
133133
Verbindungsbohrung zum Ablassen von OxidationsgasConnection hole for the discharge of oxidizing gas
134134
kathodenseitiger Stromkollektorcathode-side current collector
140140
anodenseitiger Rahmenanode-side frame
142142
Verbindungsbohrung zum Zuführen von BrenngasConnection hole for supplying fuel gas
143143
Verbindungsbohrung zum Ablassen von BrenngasConnection hole for discharging fuel gas
144144
anodenseitiger Stromkollektoranode-side current collector
145145
Elektroden-KontaktabschnittElectrode contact portion
146146
Interkonnektor-KontaktabschnittInterconnector contact section
147147
VerbindungsabschnittConnection section
148148
erstes vorderes Endefirst front end
148A148A
zweite vordere Endensecond front ends
149149
AbstandshalterSpacers
149A149A
Vorsprunghead Start
150150
InterkonnektorInterconnector
151151
SchweißspurWelding trace
161161
Verteiler zum Zuführen von OxidationsgasDistributor for supplying oxidizing gas
162162
Verteiler zum Ablassen von OxidationsgasManifold for discharging oxidizing gas
166166
LuftkammerAir chamber
171171
Verteiler zum Zuführen von BrenngasDistributor for supplying fuel gas
172172
Verteiler zum Ablassen von BrenngasDistributor for discharging fuel gas
176176
BrennkammerCombustion chamber
200200
erste Auf- und Abwärtserstreckungfirst up and down stretch
201201
X-ErstreckungX extension
203203
zweite Auf- und Abwärtserstreckungsecond up and down stretch
204204
Y-ErstreckungY extension
FGFG
BrenngasFuel gas
FOGFOG
BrennabgasFuel exhaust
OG1st floor
OxidationsgasOxidizing gas
OOGOOG
OxidationsabgasOxidation off-gas

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

  • JP 2018185957 A [0004]JP 2018185957 A [0004]
  • JP 2016081813 A [0086]JP 2016081813 A [0086]

Claims (9)

Elektrochemischer Reaktionszellenstapel, bei dem mehrere elektrochemische Reaktionseinheiten nebeneinander angeordnet sind, die jeweils mit einer Einzelzelle, einem ersten leitfähigen Bauelement, einem zweiten leitfähigen Bauelement und einem Abstandshalter versehen sind, wobei die Einzelzelle eine Elektrolytschicht sowie eine Kathode und eine Anode umfasst, wobei die beiden Elektroden über die Elektrolytschicht in einer ersten Richtung gegenüberliegen, wobei das erste leitfähige Bauelement auf der Seite in der ersten Richtung in Bezug auf die Einzelzelle angeordnet ist, wobei das zweite leitfähige Bauelement mit einem ersten Kontaktabschnitt, einem zweiten Kontaktabschnitt und einem Verbindungsabschnitt versehen ist, wobei der erste Kontaktabschnitt in Kontakt mit einer Oberfläche des ersten leitfähigen Bauelementes steht, der zweite Kontaktabschnitt in Kontakt mit einer ersten Elektrode steht, die eine von Kathode oder Anode ist, und der Verbindungsabschnitt den ersten Kontaktabschnitt mit dem zweiten Kontaktabschnitt verknüpft, wobei der Abstandshalter zwischen dem ersten Kontaktabschnitt und dem zweiten Kontaktabschnitt des zweiten leitfähigen Bauelementes angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite leitfähige Bauelement mit einem ersten vorderen Ende versehen ist, das mit einer Seite des zweiten Kontaktabschnittes verbunden ist, die einer mit dem Verbindungsabschnitt verbundenen Seite entgegengesetzt ist, und dass, wenn mindestens ein Querschnitt parallel zur ersten Richtung als bestimmter Querschnitt und eine zur ersten Richtung vertikale Richtung im bestimmten Querschnitt als zweite Richtung bezeichnet wird, im bestimmten Querschnitt zumindest ein Teil des ersten vorderen Endes des zweiten leitfähigen Bauelementes einer bestimmten Reaktionseinheit, die mindestens eine der elektrochemischen Reaktionseinheiten ist, auf einer Seite positioniert ist, die dem Verbindungsabschnitt in der zweiten Richtung in Bezug auf den Abstandshalter entgegengesetzt ist.Electrochemical reaction cell stack in which several electrochemical reaction units are arranged next to one another, each of which is provided with a single cell, a first conductive component, a second conductive component and a spacer, the single cell comprising an electrolyte layer and a cathode and an anode, the two electrodes across the electrolyte layer in a first direction, the first conductive component being arranged on the side in the first direction with respect to the single cell, the second conductive component being provided with a first contact section, a second contact section and a connecting section, the the first contact portion is in contact with a surface of the first conductive member, the second contact portion is in contact with a first electrode, which is one of a cathode or anode, and the connecting portion the first contact portion tt linked to the second contact section, the spacer being arranged between the first contact section and the second contact section of the second conductive component, characterized in that the second conductive component is provided with a first front end which is connected to one side of the second contact section that is opposite to a side connected to the connecting portion, and that if at least one cross section parallel to the first direction is referred to as a specific cross section and a direction vertical to the first direction in the specific cross section is referred to as the second direction, in the specific cross section at least a part of the first front The end of the second conductive member of a particular reaction unit, which is at least one of the electrochemical reaction units, is positioned on a side opposite to the connecting portion in the second direction with respect to the spacer is. Elektrochemischer Reaktionszellenstapel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das erste vordere Ende des zweiten leitfähigen Bauelementes der bestimmten Reaktionseinheit mit dem ersten leitfähigen Bauelement verbunden ist.Electrochemical reaction cell stack according to Claim 1 , characterized in that the first front end of the second conductive component of the particular reaction unit is connected to the first conductive component. Elektrochemischer Reaktionszellenstapel nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass, wenn eine zum bestimmten Querschnitt vertikale Richtung als dritte Richtung bezeichnet wird, in einem zum bestimmten Querschnitt vertikalen Querschnitt das zweite leitfähige Bauelement der bestimmten Reaktionseinheit mit einem zweiten vorderen Ende versehen ist, das mit einer bestimmten Seite verbunden ist, die mindestens eines der Enden des zweiten Kontaktabschnittes in der dritten Richtung ist, wobei zumindest ein Teil des zweiten vorderen Endes auf der bestimmten Seite in der dritten Richtung in Bezug auf den Abstandshalter positioniert ist.Electrochemical reaction cell stack according to Claim 2 , characterized in that when a direction vertical to the specific cross section is referred to as the third direction, in a cross section vertical to the specific cross section the second conductive component of the specific reaction unit is provided with a second front end which is connected to a specific side, the at least one of the ends of the second contact portion is in the third direction, wherein at least a part of the second front end is positioned on the certain side in the third direction with respect to the spacer. Elektrochemischer Reaktionszellenstapel nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite leitfähige Bauelement der bestimmten Reaktionseinheit mit dem ersten leitfähigen Bauelement auf der Seite in der dritten Richtung in Bezug auf den Abstandshalter verbunden ist.Electrochemical reaction cell stack according to Claim 3 , characterized in that the second conductive member of the specific reaction unit is connected to the first conductive member on the side in the third direction with respect to the spacer. Elektrochemischer Reaktionszellenstapel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstandshalter der bestimmten Reaktionseinheit einen Teil aufweist, der in der Ansicht von der ersten Richtung zur Außenseite des zweiten leitfähigen Bauelementes vorsteht und in der Ansicht von der zweiten Richtung das zweite leitfähige Bauelement überlagert.Electrochemical reaction cell stack according to Claim 1 or 2 , characterized in that the spacer of the specific reaction unit has a part which protrudes to the outside of the second conductive component in the view from the first direction and overlays the second conductive component in the view from the second direction. Elektrochemischer Reaktionszellenstapel nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Position, an der das erste vordere Ende des zweiten leitfähigen Bauelementes der bestimmten Reaktionseinheit mit dem ersten leitfähigen Bauelement verbunden ist, in der Mitte des ersten vorderen Endes des zweiten leitfähigen Bauelementes in der zweiten Richtung oder näher am Abstandshalter ist als die Mitte.Electrochemical reaction cell stack according to Claim 2 , characterized in that a position at which the first front end of the second conductive member of the particular reaction unit is connected to the first conductive member is in the middle of the first front end of the second conductive member in the second direction or closer to the spacer than the middle. Elektrochemischer Reaktionszellenstapel nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Position, an der das erste vordere Ende des zweiten leitfähigen Bauelementes der bestimmten Reaktionseinheit mit dem ersten leitfähigen Bauelement verbunden ist, in der Mitte des ersten vorderen Endes des zweiten leitfähigen Bauelementes in der zweiten Richtung oder ferner vom Abstandshalter ist als die Mitte.Electrochemical reaction cell stack according to Claim 2 , characterized in that the position at which the first front end of the second conductive member of the particular reaction unit is connected to the first conductive member is in the middle of the first front end of the second conductive member in the second direction or further from the spacer than the middle. Elektrochemischer Reaktionszellenstapel nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite leitfähige Bauelement der bestimmten Reaktionseinheit derart ausgebildet ist, dass ein Raum zwischen dem Verbindungsabschnitt des zweiten leitfähigen Bauelementes und dem Abstandshalter gebildet wird.Electrochemical reaction cell stack according to one of the Claims 1 to 7th , characterized in that the second conductive member of the specific reaction unit is formed such that a space is formed between the connecting portion of the second conductive member and the spacer. Elektrochemischer Reaktionszellenstapel nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das erste vordere Ende in Kontakt mit dem Abstandshalter steht.Electrochemical reaction cell stack according to one of the Claims 1 to 8th , characterized in that the first front end is in contact with the spacer.
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