JP2000182649A - 固体電解質型燃料電池モジュール - Google Patents
固体電解質型燃料電池モジュールInfo
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- JP2000182649A JP2000182649A JP10356723A JP35672398A JP2000182649A JP 2000182649 A JP2000182649 A JP 2000182649A JP 10356723 A JP10356723 A JP 10356723A JP 35672398 A JP35672398 A JP 35672398A JP 2000182649 A JP2000182649 A JP 2000182649A
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- oxide fuel
- fuel cells
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/50—Fuel cells
Abstract
(57)【要約】
【課題】 低温部で電気的な接続ができるインターコネ
クタレス固体電解質型燃料電池モジュールの構造を実現
する。 【解決手段】 インターコネクタレスの固体電解質型燃
料電池10の多数本を、上下鏡対称的に配列し、上下の固
体電解質型燃料電池それぞれの長めになっている底閉塞
部101を上下の支持部材12それぞれで支持させることに
よって、これらの上下の支持部材の対向空間18内で上下
の固体電解質型燃料電池の底閉塞部同士が突合う形で配
列する。そして、電荷取出しのためのリード線接続を高
温の燃料発電反応には寄与しないこの空間18内で行う。
クタレス固体電解質型燃料電池モジュールの構造を実現
する。 【解決手段】 インターコネクタレスの固体電解質型燃
料電池10の多数本を、上下鏡対称的に配列し、上下の固
体電解質型燃料電池それぞれの長めになっている底閉塞
部101を上下の支持部材12それぞれで支持させることに
よって、これらの上下の支持部材の対向空間18内で上下
の固体電解質型燃料電池の底閉塞部同士が突合う形で配
列する。そして、電荷取出しのためのリード線接続を高
温の燃料発電反応には寄与しないこの空間18内で行う。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、固体電解質型燃料
電池及び固体電解質型燃料電池モジュールに関する。
電池及び固体電解質型燃料電池モジュールに関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、固体電解質型燃料電池（ＳＯＦ
Ｃ）の実用機に適用される固体電解質型燃料電池モジュ
ールの開発が進められている。従来の固体電解質型燃料
電池モジュールでは、個々の固体電解質型燃料電池に図
４に示すようなインターコネクタ１を備えた固体電解質
型燃料電池を使用している。このインターコネクタを有
する固体電解質型燃料電池は、多孔性基体管２の外側に
順に、空気極３、固体電解質４、燃料極５をＥＶＤ法そ
の他の方法で積層し、かつ隣接する固体電解質型燃料電
池との接続のために、燃料極５とは絶縁した形でインタ
ーコネクタ１を埋込み、このインターコネクタ１を内層
の空気極３に接続した構造である。
Ｃ）の実用機に適用される固体電解質型燃料電池モジュ
ールの開発が進められている。従来の固体電解質型燃料
電池モジュールでは、個々の固体電解質型燃料電池に図
４に示すようなインターコネクタ１を備えた固体電解質
型燃料電池を使用している。このインターコネクタを有
する固体電解質型燃料電池は、多孔性基体管２の外側に
順に、空気極３、固体電解質４、燃料極５をＥＶＤ法そ
の他の方法で積層し、かつ隣接する固体電解質型燃料電
池との接続のために、燃料極５とは絶縁した形でインタ
ーコネクタ１を埋込み、このインターコネクタ１を内層
の空気極３に接続した構造である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところが、このような
インターコネクタを有する固体電解質型燃料電池を採用
した固体電解質型燃料電池モジュールの場合、燃料極
５、固体電解質４とインターコネクタ１との境界部分で
は材質に差があり、特に燃料電池モジュールは８００〜
１０００℃という高温度条件で発電するので、熱膨張率
の差により破損が発生しやすい問題点があった。
インターコネクタを有する固体電解質型燃料電池を採用
した固体電解質型燃料電池モジュールの場合、燃料極
５、固体電解質４とインターコネクタ１との境界部分で
は材質に差があり、特に燃料電池モジュールは８００〜
１０００℃という高温度条件で発電するので、熱膨張率
の差により破損が発生しやすい問題点があった。
【０００４】本発明はこのような従来の問題点に鑑みて
なされたもので、インターコネクタレスの固体電解質型
燃料電池を使用することができて長時間運転が可能であ
り、かつ高効率で発電電力を取り出すことができる固体
電解質型燃料電池モジュール及びそれに用いる固体電解
質型燃料電池を提供することを目的とする。
なされたもので、インターコネクタレスの固体電解質型
燃料電池を使用することができて長時間運転が可能であ
り、かつ高効率で発電電力を取り出すことができる固体
電解質型燃料電池モジュール及びそれに用いる固体電解
質型燃料電池を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】請求項１の発明の固体電
解質型燃料電池モジュールは、底閉塞部が長めに形成さ
れた空気極素材製のチューブの内側面に順に固体電解質
膜、燃料極が成膜積層され、当該チューブの中央部に燃
料供給管が挿入された固体電解質型燃料電池の多数本を
上下又は左右に鏡対称的に配列し、片側に配列された前
記固体電解質型燃料電池それぞれの底閉塞部を第１の支
持部材に支持させ、他側に配列された前記固体電解質型
燃料電池それぞれの底閉塞部を前記第１の支持部材と対
向して配置された第２の支持部材に支持させ、前記固体
電解質型燃料電池それぞれのチューブの外側に酸化性ガ
スを供給し、前記固体電解質型燃料電池それぞれの燃料
供給管に燃料ガスを供給するようにしたものである。
解質型燃料電池モジュールは、底閉塞部が長めに形成さ
れた空気極素材製のチューブの内側面に順に固体電解質
膜、燃料極が成膜積層され、当該チューブの中央部に燃
料供給管が挿入された固体電解質型燃料電池の多数本を
上下又は左右に鏡対称的に配列し、片側に配列された前
記固体電解質型燃料電池それぞれの底閉塞部を第１の支
持部材に支持させ、他側に配列された前記固体電解質型
燃料電池それぞれの底閉塞部を前記第１の支持部材と対
向して配置された第２の支持部材に支持させ、前記固体
電解質型燃料電池それぞれのチューブの外側に酸化性ガ
スを供給し、前記固体電解質型燃料電池それぞれの燃料
供給管に燃料ガスを供給するようにしたものである。
【０００６】請求項１の発明の固体電解質型燃料電池モ
ジュールでは、インターコネクタレスの固体電解質型燃
料電池の多数本を、上下又は左右に鏡対称的に配列し、
片側に配列されている固体電解質型燃料電池それぞれの
長めになっている底閉塞部を第１の支持部材で支持さ
せ、他側に配列されている固体電解質型燃料電池それぞ
れの眺めになっている底閉塞部を第２の支持部材で支持
させることによって、これらの第１、第２の支持部材の
対向空間内で両側の固体電解質型燃料電池の底閉塞部同
士が突合う形で配列される。そこで、発電反応により空
気極アノード側に生じる電荷を、第１、第２の支持部材
の対向空間において各固体電解質型燃料電池の底閉塞部
から取り出すことができ、電荷取出しのためのリード線
接続が燃料発電反応には寄与しない低温部で行え、耐久
性の向上が望める。
ジュールでは、インターコネクタレスの固体電解質型燃
料電池の多数本を、上下又は左右に鏡対称的に配列し、
片側に配列されている固体電解質型燃料電池それぞれの
長めになっている底閉塞部を第１の支持部材で支持さ
せ、他側に配列されている固体電解質型燃料電池それぞ
れの眺めになっている底閉塞部を第２の支持部材で支持
させることによって、これらの第１、第２の支持部材の
対向空間内で両側の固体電解質型燃料電池の底閉塞部同
士が突合う形で配列される。そこで、発電反応により空
気極アノード側に生じる電荷を、第１、第２の支持部材
の対向空間において各固体電解質型燃料電池の底閉塞部
から取り出すことができ、電荷取出しのためのリード線
接続が燃料発電反応には寄与しない低温部で行え、耐久
性の向上が望める。
【０００７】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図に
基づいて詳説する。図１は本発明の１つの実施の形態の
固体電解質型燃料電池１０を用いた固体電解質型燃料電
池モジュールの構造を示している。
基づいて詳説する。図１は本発明の１つの実施の形態の
固体電解質型燃料電池１０を用いた固体電解質型燃料電
池モジュールの構造を示している。
【０００８】この実施の形態の固体電解質型燃料電池モ
ジュールに用いる固体電解質型燃料電池１０は、図２に
示したインターコネクタレスのものを使用する。この固
体電解質型燃料電池１０は、底閉塞部１０１が長めに形
成された空気極素材製のチューブ１０２の内側面に順に
固体電解質膜１０３、燃料極１０４を成膜積層し、当該
チューブ１０２の中央部に燃料供給管１０５を挿入し、
この燃料供給管１０５と燃料極１０４との間に燃料改質
機能を持つ導電性フェルト１０６を充填し、そして燃料
供給管１０５に燃料ガス２１を供給し、外周に酸化性ガ
ス２２を流通させるようにした構造である。
ジュールに用いる固体電解質型燃料電池１０は、図２に
示したインターコネクタレスのものを使用する。この固
体電解質型燃料電池１０は、底閉塞部１０１が長めに形
成された空気極素材製のチューブ１０２の内側面に順に
固体電解質膜１０３、燃料極１０４を成膜積層し、当該
チューブ１０２の中央部に燃料供給管１０５を挿入し、
この燃料供給管１０５と燃料極１０４との間に燃料改質
機能を持つ導電性フェルト１０６を充填し、そして燃料
供給管１０５に燃料ガス２１を供給し、外周に酸化性ガ
ス２２を流通させるようにした構造である。
【０００９】図１に示してあるように、発電室１１に上
記構造の固体電解質型燃料電池１０の多数本を上下に、
鏡対称的に配列し、その各底閉塞部１０１を支持部材１
２によって支持させ、また各固体電解質型燃料電池１０
のチューブ１０２の開口部外周を仕切り部材１３によっ
て支持させ、さらに、各固体電解質型燃料電池１０の燃
料供給管１０５の端部を中間仕切り部材１４によって支
持させてある。
記構造の固体電解質型燃料電池１０の多数本を上下に、
鏡対称的に配列し、その各底閉塞部１０１を支持部材１
２によって支持させ、また各固体電解質型燃料電池１０
のチューブ１０２の開口部外周を仕切り部材１３によっ
て支持させ、さらに、各固体電解質型燃料電池１０の燃
料供給管１０５の端部を中間仕切り部材１４によって支
持させてある。
【００１０】中間仕切り部材１４と最外側の断熱部材１
５との間の空間は、発電室１１の燃料電池１０に燃料ガ
ス２１としての天然ガス及び蒸気を供給する燃料供給室
１６になり、仕切り部材１３と中間仕切り部材１４との
間の空間は、燃料電池反応により発生した燃料排ガス及
び未反応ガスを排出燃料ガス２３として外部へ排出する
燃料排出室１７になっている。発電室１１内では、酸化
性ガス２２が図示した方向に流れるように供給される。
なお、これらの構造体の最外周は断熱部材によって覆わ
れて密閉され、１０００℃の高温度条件で燃料電池反応
が行われる。
５との間の空間は、発電室１１の燃料電池１０に燃料ガ
ス２１としての天然ガス及び蒸気を供給する燃料供給室
１６になり、仕切り部材１３と中間仕切り部材１４との
間の空間は、燃料電池反応により発生した燃料排ガス及
び未反応ガスを排出燃料ガス２３として外部へ排出する
燃料排出室１７になっている。発電室１１内では、酸化
性ガス２２が図示した方向に流れるように供給される。
なお、これらの構造体の最外周は断熱部材によって覆わ
れて密閉され、１０００℃の高温度条件で燃料電池反応
が行われる。
【００１１】上下に鏡対称的に配列されている各固体電
解質型燃料電池１０それぞれの底閉塞部１０１は、上下
の支持部材１２の対向空間１８に露出しており、この空
間１８において、図３に示すような方法で電気的に接続
されている。つまり、ＳＵＳ等の合金あるいは、ＳＵＳ
等の合金の表面にＬａＣｒＯｘ又はＬａＭｎＯｘをコー
トした素材の接続部材３１によって緊縛し、同時に隣接
する底閉塞部１０１を緊縛している接続部材３１と接続
することにより電気的に並列に接続し、燃料電池のアノ
ード側の電荷の集電を行う。
解質型燃料電池１０それぞれの底閉塞部１０１は、上下
の支持部材１２の対向空間１８に露出しており、この空
間１８において、図３に示すような方法で電気的に接続
されている。つまり、ＳＵＳ等の合金あるいは、ＳＵＳ
等の合金の表面にＬａＣｒＯｘ又はＬａＭｎＯｘをコー
トした素材の接続部材３１によって緊縛し、同時に隣接
する底閉塞部１０１を緊縛している接続部材３１と接続
することにより電気的に並列に接続し、燃料電池のアノ
ード側の電荷の集電を行う。
【００１２】燃料電池のカソード側の集電は、図１に示
したように、各燃料電池１０の燃料供給管１０５の端部
を支持している中間仕切り部材１４に導電板３２を取り
付け、これを各燃料供給管１０５と接触させることによ
って集電するようにしている。
したように、各燃料電池１０の燃料供給管１０５の端部
を支持している中間仕切り部材１４に導電板３２を取り
付け、これを各燃料供給管１０５と接触させることによ
って集電するようにしている。
【００１３】次に、上記構成の固体電解質型燃料電池モ
ジュールの動作を説明する。高温の燃料ガス２１は燃料
供給室１６に供給され、燃料供給管１０５それぞれから
各固体電解質型燃料電池１０内に供給され、発電に使用
される。そして発電に使用された後、燃料排出室１７に
集められ、排出燃料ガス２３として系外に排気される。
一方、高温の酸化性ガス２２は発電室１１を図示の方向
（紙面表側から紙面裏側に向かう方向）に供給される。
さらに、上下の支持部材１２間の空間１８には空気、酸
化性ガスの残務ガスあるいは不活性ガス２４（約６００
〜７００℃）が供給され、この部分が高温にならないよ
うにしている。
ジュールの動作を説明する。高温の燃料ガス２１は燃料
供給室１６に供給され、燃料供給管１０５それぞれから
各固体電解質型燃料電池１０内に供給され、発電に使用
される。そして発電に使用された後、燃料排出室１７に
集められ、排出燃料ガス２３として系外に排気される。
一方、高温の酸化性ガス２２は発電室１１を図示の方向
（紙面表側から紙面裏側に向かう方向）に供給される。
さらに、上下の支持部材１２間の空間１８には空気、酸
化性ガスの残務ガスあるいは不活性ガス２４（約６００
〜７００℃）が供給され、この部分が高温にならないよ
うにしている。
【００１４】このような固体電解質型燃料電池モジュー
ルの発電作用で、各固体電解質型燃料電池１０の空気極
をなすチューブ１０２に生じる電荷は底閉塞部１０１に
接続されている接続部材３１によって集電され、また燃
料極１０４に生じる電荷は導電性フェルト１０６を経て
燃料供給管１０５に移動し、この燃料供給管１０５を導
電部材にしてさらに、中間仕切り部材１４に取り付けら
れた集電板３２にまで移動して集電され、最終的に直流
電力として取り出される。
ルの発電作用で、各固体電解質型燃料電池１０の空気極
をなすチューブ１０２に生じる電荷は底閉塞部１０１に
接続されている接続部材３１によって集電され、また燃
料極１０４に生じる電荷は導電性フェルト１０６を経て
燃料供給管１０５に移動し、この燃料供給管１０５を導
電部材にしてさらに、中間仕切り部材１４に取り付けら
れた集電板３２にまで移動して集電され、最終的に直流
電力として取り出される。
【００１５】このようにして、この実施の形態の固体電
解質型燃料電池モジュールでは、酸化性ガスが供給され
る発電室から仕切られた、比較的低温度の空間において
固体電解質型燃料電池のアノード側に接続した接続部材
によって電荷を集電することができる。
解質型燃料電池モジュールでは、酸化性ガスが供給され
る発電室から仕切られた、比較的低温度の空間において
固体電解質型燃料電池のアノード側に接続した接続部材
によって電荷を集電することができる。
【００１６】
【発明の効果】以上のように請求項１の発明によれば、
インターコネクタレスの固体電解質型燃料電池の多数本
を上下又は左右に鏡対称的に配列し、両側の固体電解質
型燃料電池それぞれの長めになっている底閉塞部を第
１、第２の支持部材それぞれで支持させた構造にしたの
で、第１、第２の支持部材の対向空間内で両側の固体電
解質型燃料電池の底閉塞部同士が突合う形で配列され、
発電反応により空気極アノード側に生じる電荷を、第
１、第２の支持部材の対向空間において各固体電解質型
燃料電池の底閉塞部から取り出すことができ、電荷取出
しのためのリード線接続が燃料発電反応には寄与しない
低温部で行え、耐久性が向上する。
インターコネクタレスの固体電解質型燃料電池の多数本
を上下又は左右に鏡対称的に配列し、両側の固体電解質
型燃料電池それぞれの長めになっている底閉塞部を第
１、第２の支持部材それぞれで支持させた構造にしたの
で、第１、第２の支持部材の対向空間内で両側の固体電
解質型燃料電池の底閉塞部同士が突合う形で配列され、
発電反応により空気極アノード側に生じる電荷を、第
１、第２の支持部材の対向空間において各固体電解質型
燃料電池の底閉塞部から取り出すことができ、電荷取出
しのためのリード線接続が燃料発電反応には寄与しない
低温部で行え、耐久性が向上する。
【図１】本発明の１つの実施の形態の固体電解質型燃料
電池モジュールの断面図。
電池モジュールの断面図。
【図２】上記の実施の形態に採用した固体電解質型燃料
電池の断面図。
電池の断面図。
【図３】上記の実施の形態における空気極チューブの底
部の接続構造を示す説明図。
部の接続構造を示す説明図。
【図４】従来例の固体電解質型燃料電池の斜視図。
１０ 固体電解質型燃料電池 １１ 発電室 １２ 支持部材 １３ 仕切り部材 １４ 中間仕切り部材 １５ 断熱部材 １６ 燃料供給室 １７ 燃料排出室 １８ 空間 ２１ 燃料ガス ２２ 酸化性ガス ２３ 排出燃料ガス ２４ 空気及び不活性ガス ３１ 接続部材 ３２ 導電板 １０１ 底閉塞部 １０２ チューブ １０３ 固体電解質 １０４ 燃料極 １０５ 燃料供給管 １０６ 導電性フェルト
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 西村 正義 大阪府大阪市北区中之島３丁目３番22号 関西電力株式会社内 (72)発明者 永田 雅克 東京都江東区木場１−５−１ 株式会社フ ジクラ内 (72)発明者 望月 正孝 東京都江東区木場１−５−１ 株式会社フ ジクラ内 (72)発明者 岩澤 力 東京都江東区木場１−５−１ 株式会社フ ジクラ内 Ｆターム(参考） 5H026 AA06 CC06 CV02 CV08 CX06 CX09
Claims (1)
- 【請求項１】 底閉塞部が長めに形成された空気極素材
製のチューブの内側面に順に固体電解質膜、燃料極が成
膜積層され、当該チューブの中央部に燃料供給管が挿入
された固体電解質型燃料電池の多数本を上下又は左右に
鏡対称的に配列し、 片側に配列された前記固体電解質型燃料電池それぞれの
底閉塞部を第１の支持部材に支持させ、 他側に配列された前記固体電解質型燃料電池それぞれの
底閉塞部を前記第１の支持部材と対向して配置された第
２の支持部材に支持させ、 前記固体電解質型燃料電池それぞれのチューブの外側に
酸化性ガスを供給し、 前記固体電解質型燃料電池それぞれの燃料供給管に燃料
ガスを供給するようにした固体電解質型燃料電池モジュ
ール。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10356723A JP2000182649A (ja) | 1998-12-15 | 1998-12-15 | 固体電解質型燃料電池モジュール |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10356723A JP2000182649A (ja) | 1998-12-15 | 1998-12-15 | 固体電解質型燃料電池モジュール |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000182649A true JP2000182649A (ja) | 2000-06-30 |
Family
ID=18450463
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10356723A Pending JP2000182649A (ja) | 1998-12-15 | 1998-12-15 | 固体電解質型燃料電池モジュール |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000182649A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005515585A (ja) * | 2001-06-04 | 2005-05-26 | アキュメントリクス・コーポレーション | 水平式燃料電池管システムと方法 |
| WO2007005767A1 (en) * | 2005-07-01 | 2007-01-11 | The Regents Of The University Of California | Advanced solid oxide fuel cell stack design for power generation |
| JP2018520469A (ja) * | 2015-06-02 | 2018-07-26 | ローベルト ボツシユ ゲゼルシヤフト ミツト ベシユレンクテル ハフツングＲｏｂｅｒｔ Ｂｏｓｃｈ Ｇｍｂｈ | 燃料電池装置 |
-
1998
- 1998-12-15 JP JP10356723A patent/JP2000182649A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005515585A (ja) * | 2001-06-04 | 2005-05-26 | アキュメントリクス・コーポレーション | 水平式燃料電池管システムと方法 |
| JP2011054556A (ja) * | 2001-06-04 | 2011-03-17 | Acumentrics Corp | 水平式燃料電池管システムと方法 |
| JP4677184B2 (ja) * | 2001-06-04 | 2011-04-27 | アキュメントリクス・コーポレーション | 水平式燃料電池管システムと方法 |
| WO2007005767A1 (en) * | 2005-07-01 | 2007-01-11 | The Regents Of The University Of California | Advanced solid oxide fuel cell stack design for power generation |
| JP2018520469A (ja) * | 2015-06-02 | 2018-07-26 | ローベルト ボツシユ ゲゼルシヤフト ミツト ベシユレンクテル ハフツングＲｏｂｅｒｔ Ｂｏｓｃｈ Ｇｍｂｈ | 燃料電池装置 |
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