JP2000182655A - 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

Publication number
JP2000182655A
JP2000182655A JP10356750A JP35675098A JP2000182655A JP 2000182655 A JP2000182655 A JP 2000182655A JP 10356750 A JP10356750 A JP 10356750A JP 35675098 A JP35675098 A JP 35675098A JP 2000182655 A JP2000182655 A JP 2000182655A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
air electrode
fuel cell
fuel
solid electrolyte
cell module
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP10356750A
Other languages
English (en)
Inventor
Shinji Takeuchi
伸二 竹内
Masayoshi Nishimura
正義 西村
Tsutomu Iwazawa
力 岩澤
Masataka Mochizuki
正孝 望月
Masakatsu Nagata
雅克 永田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fujikura Ltd
Kansai Electric Power Co Inc
Original Assignee
Fujikura Ltd
Kansai Electric Power Co Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fujikura Ltd, Kansai Electric Power Co Inc filed Critical Fujikura Ltd
Priority to JP10356750A priority Critical patent/JP2000182655A/ja
Publication of JP2000182655A publication Critical patent/JP2000182655A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30Hydrogen technology
    • Y02E60/50Fuel cells

Landscapes

  • Fuel Cell (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 効率良く電荷を集電することができ、また寿
命の長いICレスの固体電解質型燃料電池モジュールを
構成する。 【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100それぞれの空気極101を上下の複数箇所で空気
極側集電部材31,33によって集電することにより、空気
極の1箇所で集電する場合のように電気抵抗の高い空気
極に生じる電荷をその空気極全体を移動させる必要がな
く、効率良く集電することができ、また空気極全長に集
電棒を沿わせて集電する場合のように熱膨張率の差によ
る接触部で剥離やクラックの発生に対する配慮も少なく
て済み、低コストで効率良く集電できるようにする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、インターコネクタ
レス固体電解質型燃料電池を用いた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。特開平10−01225
8号公報には、固体電解質型燃料電池モジュールが提案
されている。この従来の固体電解質型燃料電池モジュー
ルは、外部に改質反応器を設けずに、モジュール内で燃
料ガスと水蒸気との改質反応を行わせ、その後燃料電池
スタックに供給し、発電に利用しようとするものであ
る。
【0003】この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直列接
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。
【0004】
【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。
【0005】そこでインターコネクタレスの固体電解質
型燃料電池を採用して燃料電池モジュールを構成する技
術の開発が進められているが、インターコネクタレスの
固体電解質型燃料電池の場合には、隣接する燃料電池間
を電気的に接続するために、従来のインターコネクタに
代わる技術を必要とする。
【0006】本発明はこのような技術的課題を解決する
ためになされたもので、インターコネクタレスの固体電
解質型燃料電池を使用し、高効率に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を提供す
ることを目的とする。
【0007】
【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、外側から内側へ順に空気
極、固体電解質、燃料極が積層され、燃料極の内側に集
電兼用の燃料供給管が挿入された、インターコネクタレ
スの固体電解質型燃料電池の所定数体を発電室に収容
し、前記発電室の上方に燃料排出室と燃料供給室とを形
成し、前記発電室の下方に空気供給室を形成し、それら
の各室の周囲を断熱材で包囲し、前記空気極それぞれを
上下複数箇所に配置された空気極側集電部材に電気的に
接続し、前記燃料供給管それぞれを燃料極側集電部材に
電気的に接続したものである。
【0008】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
料電池それぞれの空気極を上下の複数箇所で空気極側集
電部材によって集電することにより、空気極の1箇所で
集電する場合のように電気抵抗の高い空気極に生じる電
荷をその空気極全体を移動させる必要がなく、効率良く
集電することができ、また空気極全長に集電棒を沿わせ
て集電する場合のように熱膨張率の差による接触部での
剥離やクラックの発生に対する配慮も少なくて済み、低
コストで効率の良い集電が可能である。
【0009】請求項2の発明は、請求項1の固体電解質
型燃料電池モジュールにおいて、前記空気極それぞれに
対して前記空気極側集電部材を摺動可能に接触させたも
のであり、高温度下で空気極が熱膨張しても安定した電
気的接触が維持できる。
【0010】請求項3の発明は、請求項1の固体電解質
型燃料電池モジュールにおいて、前記空気極側集電部材
にフレキシブル材を用いたものであり、高温度下で空気
極が熱膨張しても安定した電気的接触が維持できる。
【0011】
【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は本発明の第1の実施の形態の
構造を示している。この実施の形態の固体電解質型燃料
電池モジュールは、図2に示したインターコネクタレス
構造の固体電解質型燃料電池単体100を所定数本、発
電室11に収容し、この発電室11の上方に絶縁性仕切
部材12,13を設置することによって燃料排出室1
4、燃料供給室15を形成し、また発電室11の下方に
グリッド16を設置することによって空気供給室17を
形成し、これらの固体電解質型燃料電池100と各室1
1,14,15,17の周囲を断熱材19で包囲した構
造である。
【0012】燃料供給室14に対しては燃料ガス20を
供給するための燃料供給配管21が接続され、また燃料
排出室15には燃料排ガス及び未反応ガスを排出燃料ガ
ス22として外部へ排出するための燃料排出配管23が
接続されている。他方、空気供給室17には酸化性ガス
24を供給するための空気供給配管25が接続され、ま
た発電室11には排出酸化性ガス26のための空気排出
配管27が接続されている。
【0013】この実施の形態に使用される固体電解質型
燃料電池100は、図2に示したように、外側から順に
空気極101、固体電解質102、燃料極103を形成
し、中心部に燃料ガス20を噴出するために燃料極10
3との対向部を多孔質にした集電兼用の燃料供給管10
4を挿入し、この燃料供給管104と燃料極101との
間に燃料改質機能を持つ導電性ニッケルフェルト105
を充填し、そして燃料供給管104に燃料ガス20を供
給し、外周に酸化性ガス24を流通させる構造である。
【0014】図1に示すように、固体電解質型燃料電池
100それぞれの最外殻をなす空気極101の上端部
は、発電室11と燃料排出室15とを仕切る絶縁性仕切
部材13に固定、支持されており、また各固体電解質型
燃料電池100の燃料供給管104の上端部は、燃料排
出室15と燃料供給室14とを仕切る絶縁性仕切部材1
2に固定、支持されている。
【0015】次に、電気的接続構造について説明する。
図1において発電室11の下部のグリッド16上には、
各燃料電池100の外殻をなす空気極101の底部を支
持すると共に電気的に接続する空気極底部集電材31が
設置されていて、これらは互いに接続されている。そし
て、外部に電力を取り出すために電力取出し端子32が
接続されている。また、燃料排出室15において、絶縁
性仕切部材13のの上面側にも、固体電解質型燃料電池
100それぞれの空気極101の上端部を共通に電気的
に接続する空気極上部集電材33が設けられ、また外部
に電力を取出すために電力取出し端子34がこの空気極
上部集電材33に接続されている。空気極上部集電材3
3は各空気極101の側周面に対して摺動できるよう
に、接着や溶接を施さないで電気的に接触するだけにし
てある。
【0016】他方、燃料排出室15において、絶縁性仕
切部材12の下面側には、固体電解質型燃料電池100
それぞれの燃料供給管104の上端部を共通に電気的に
接続する燃料極側集電板35が設けられ、また外部に電
力を取出すために電力取出し端子36がこの燃料極側集
電板35に接続されている。空気極側の電力取出し端子
32,34は正極、燃料極側の電力取出し端子36は負
極である。
【0017】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。燃料ガス20は燃料供給室
14に供給され、燃料供給管104それぞれから各固体
電解質型燃料電池100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15に集め
られ、排出燃料22として系外に排気される。一方、酸
化性ガス24は空気供給室17からグリッド16を経て
発電室11に供給される。この発電室11内で、酸化性
ガス24が発電反応に供され、その後、排出酸化性ガス
26は空気排出配管27に集められ、外部に排気され
る。
【0018】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100の空気
極101に生じる電荷は空気極底部集電材31と空気極
上部集電材33によって上下2箇所で集電されて電力取
出し端子32,34から外部に取出し、また各固体電解
質型燃料電池100の燃料極103に生じる電荷は燃料
極側集電部材35によって集電されて電力取出し端子3
6から外部に取出す。
【0019】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、インターコネクタレス
構造の固体電解質型燃料電池100を用いても直流電力
を取り出すことができ、しかも各固体電解質型燃料電池
100の空気極101に対して上下の複数箇所(実施の
形態では上下2箇所)で集電するので、空気極101に
生じた電荷を電気抵抗の高い空気極内を長い距離移動さ
せなくて済み、効率的な集電ができる。さらに、空気極
上部集電部材33は空気極101に対して摺動可能な状
態で電気的に接触させているので、高温度下の発電反応
中に空気極101が熱膨張しても接触部に剥離やクラッ
クが発生する恐れがなく、長期に渡る使用が可能とな
る。
【0020】次に、本発明の第2の実施の形態につい
て、図3に基づいて説明する。空気極101に対する空
気極集電材は、図3に示すような構成にすることもでき
る。この実施の形態の場合、空気極集電材は、第1の実
施の形態と同様の空気極底部集電材31と共に、空気極
101の上端部、中間部の複数箇所にフレキシブルな空
気極側面集電材33′を電気的に接続したことを特徴と
している。このような集電部の構成によっても、高温度
下の発電反応中に空気極101が熱膨張しても、フレキ
シブルな集電材33′が空気極101の熱膨張による移
動に伴って自由に移動することができて接続部に剥離や
クラックが発生する恐れがなく、長期に渡る使用が可能
となる。
【0021】なお、空気極側面の集電材は上端部の1箇
所、上端部と中間部との2箇所だけに限定されるもので
ない。
【0022】
【発明の効果】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それぞれの空気極を上
下の複数箇所で空気極側集電部材によって集電するの
で、空気極の1箇所で集電する場合のように電気抵抗の
高い空気極に生じる電荷をその空気極全体を移動させる
必要がなく、効率良く集電することができ、また空気極
全長に集電棒を沿わせて集電する場合のように熱膨張率
の差による接触部での剥離やクラックの発生に対する配
慮も少なくて済み、低コストで効率の良い集電が可能で
ある。
【0023】請求項2の発明によれば、空気極それぞれ
に対して空気極側集電部材を摺動可能に接触させている
ので、高温度下で空気極が熱膨張しても安定した電気的
接触が維持できる。
【0024】請求項3の発明によれば、空気極側集電部
材にフレキシブル材を用いたので、高温度下で空気極が
熱膨張しても安定した電気的接触が維持できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施の形態の構成を示す断面
図。
【図2】上記の実施の形態に使用する固体電解質型燃料
電池の断面図。
【図3】本発明の第2の実施の形態の構成を示す断面
図。
【図4】従来例のインターコネクタを有する固体電解質
型燃料電池の斜視図。
【符号の説明】
11 発電室 12 絶縁性仕切部材 13 絶縁性仕切部材 14 燃料供給室 15 燃料排出室 16 グリッド 17 空気供給室 20 燃料ガス 22 排出燃料ガス 24 酸化性ガス 26 排出酸化性ガス 31 空気極底部集電材 32 電力取出し端子 33 空気極上部集電材 33′ 空気極側面集電材 34 電力取出し端子 35 燃料極集電材 36 電力取出し端子 100 固体電解質型燃料電池 101 空気極 102 固体電解質 103 燃料極 104 燃料供給管
───────────────────────────────────────────────────── 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 岩澤 力 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 永田 雅克 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 CX06 CX09 CX10

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 外側から内側へ順に空気極、固体電解
    質、燃料極が積層され、燃料極の内側に集電兼用の燃料
    供給管が挿入された、インターコネクタレスの固体電解
    質型燃料電池の所定数体を発電室に収容し、前記発電室
    の上方に燃料排出室と燃料供給室とを形成し、前記発電
    室の下方に空気供給室を形成し、それらの各室の周囲を
    断熱材で包囲し、 前記空気極それぞれを上下複数箇所に配置された空気極
    側集電部材に電気的に接続し、 前記燃料供給管それぞれを燃料極側集電部材に電気的に
    接続して成る固体電解質型燃料電池モジュール。
  2. 【請求項2】 前記空気極それぞれに対して前記空気極
    側集電部材を摺動可能に接触させたことを特徴とする請
    求項1に記載の固体電解質型燃料電池モジュール。
  3. 【請求項3】 前記空気極側集電部材にフレキシブル材
    を用いたことを特徴とする請求項1に記載の固体電解質
    型燃料電池モジュール。
JP10356750A 1998-12-15 1998-12-15 固体電解質型燃料電池モジュール Pending JP2000182655A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP10356750A JP2000182655A (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
JP10356750A JP2000182655A (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
JP2000182655A true JP2000182655A (ja) 2000-06-30

Family

ID=18450592

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP10356750A Pending JP2000182655A (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) JP2000182655A (ja)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2003023886A1 (fr) * 2001-09-06 2003-03-20 Toto Ltd. Pile a combustible a electrolyse monobloc
KR100437498B1 (ko) * 2002-02-04 2004-06-25 한국에너지기술연구원 연료극 지지체식 원통형 고체산화물 연료전지 스택과 그제조 방법
WO2006083036A1 (ja) * 2005-02-04 2006-08-10 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha 燃料電池
JP2008135351A (ja) * 2006-11-29 2008-06-12 Tokyo Gas Co Ltd 発電装置
JP6291623B1 (ja) * 2017-01-12 2018-03-14 日本碍子株式会社 セルスタック装置

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2003023886A1 (fr) * 2001-09-06 2003-03-20 Toto Ltd. Pile a combustible a electrolyse monobloc
KR100437498B1 (ko) * 2002-02-04 2004-06-25 한국에너지기술연구원 연료극 지지체식 원통형 고체산화물 연료전지 스택과 그제조 방법
WO2006083036A1 (ja) * 2005-02-04 2006-08-10 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha 燃料電池
JP2006216410A (ja) * 2005-02-04 2006-08-17 Toyota Motor Corp 燃料電池
JP2008135351A (ja) * 2006-11-29 2008-06-12 Tokyo Gas Co Ltd 発電装置
JP6291623B1 (ja) * 2017-01-12 2018-03-14 日本碍子株式会社 セルスタック装置
JP2018113243A (ja) * 2017-01-12 2018-07-19 日本碍子株式会社 セルスタック装置

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2415498C2 (ru) Конфигурации батарей трубчатых твердооксидных топливных элементов
US7393605B2 (en) Fuel cell end unit with integrated heat exchanger
JP5161572B2 (ja) 固体酸化物型燃料電池システム
JP4397886B2 (ja) 多層円形パイプ型固体酸化物燃料電池モジュール
CN111403765B (zh) 一种扁管型固体氧化物燃料电池的电池堆结构
JPH0159705B2 (ja)
JP2000182642A (ja) 固体電解質型燃料電池モジュール
JP2000182655A (ja) 固体電解質型燃料電池モジュール
JP2007200710A (ja) 固体酸化物形燃料電池スタック
JP5039260B2 (ja) 燃料電池及び燃料電池システム
JP2000182652A (ja) 固体電解質型燃料電池アセンブリ及び固体電解質型燃料電池モジュール
JP2010033788A (ja) 燃料電池
JP2000182653A (ja) 固体電解質型燃料電池ブロック及び固体電解質型燃料電池モジュール
JP2000182645A (ja) 固体電解質型燃料電池モジュール
JPH11111314A (ja) 固体電解質型燃料電池のカソード集電構造及び該集電構造を用いた固体電解質型燃料電池発電モジュール
JPS62200666A (ja) 燃料電池
JP2000182649A (ja) 固体電解質型燃料電池モジュール
JP2000182654A (ja) 固体電解質型燃料電池モジュール
JP4141555B2 (ja) 固体電解質型燃料電池アセンブリ及び固体電解質型燃料電池モジュール
JP2000182650A (ja) 固体電解質型燃料電池ブロック及び固体電解質型燃料電池モジュール
CN110474012B (zh) 电池和电池系统
JP2000182644A (ja) 固体電解質型燃料電池モジュール
CN220821646U (zh) 管式燃料电池堆
JP2005019240A (ja) 燃料電池
CN220710546U (zh) 电池模组和电池包

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20051025

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20080522

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20080603

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20081028