JP2006079974A - Cell stack - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、燃料電池組立体に使用されるセルスタック、更に詳しくは、全体として板形状であり且つ長手方向に延在する少なくとも1個のガス通路が形成されているセルの前面を隣接するセルの後面に対向せしめて、複数個のセルを配列して構成されたセルスタックに関する。 The present invention relates to a cell stack used in a fuel cell assembly, and more particularly, a cell adjacent to the front surface of a cell that is generally plate-shaped and has at least one gas passage extending in the longitudinal direction. The present invention relates to a cell stack configured by arranging a plurality of cells so as to face the rear surface.
次世代エネルギーとして、近年、固体高分子形、リン酸形、溶融炭酸塩形及び固体電解質形等の種々の形の燃料電池システムが提案されている。特に、固体電解質形燃料電池システムは、作動温度が700乃至1000℃程度と高いが、発電効率が高い、排熱利用ができる等の利点を有しており、研究開発が推し進められている。 In recent years, various types of fuel cell systems such as solid polymer, phosphoric acid, molten carbonate, and solid electrolyte have been proposed as next-generation energy. In particular, the solid oxide fuel cell system has an operating temperature as high as about 700 to 1000 ° C., but has advantages such as high power generation efficiency and the ability to use exhaust heat, and research and development are being promoted.
下記特許文献1及び2に開示されている如く、固体電解質形燃料電池システムの典型例は発電・燃焼室を規定しているハウジングを備えた燃料電池組立体を含んでおり、発電・燃焼室内にはセルスタックが配設されている。セルスタックは、全体として板形状であり且つ長手方向に延在する少なくとも1個のガス通路が形成されているセルの片面を隣接するセルの他面と対向せしめて、複数個のセルを配設して構成されている。かかるセルスタックにおけるセルの各々の下端は、ガスマニホルド室を形成しているケースの上面壁に固定されている。ケースの上面壁にはセルの各々に形成されているガス通路に連通せしめられる孔が形成されている。ガスマニホルド室を介してセルの各々のガス通路には水素リッチな燃料ガス(又は酸素含有ガス)が供給され、そしてまたセルスタックの各々のセルの外表面には酸素含有ガス(又は水素リッチな燃料ガス)が供給され、かくしてセルの各々において発電が行われる。
而して、上述した形態の従来のセルスタックには、セルスタックとは別個にガスマニホルド室を形成しているケースを配設し、かかるケースの上面壁にセルの各々の一端をガスタイトに固定することが必要であり、燃料電池組立体が比較的嵩高なものになると共に製造コストが比較的高価になる、という解決すべき問題がある。 Thus, in the conventional cell stack of the above-described form, a case in which a gas manifold chamber is formed separately from the cell stack is arranged, and one end of each cell is fixed to gas tight on the upper surface wall of the case. There is a problem to be solved that the fuel cell assembly becomes relatively bulky and the manufacturing cost becomes relatively expensive.
本発明は上記事実に鑑みてなされたものであり、その主たる技術的課題は、セルスタックとは別個にガスマニホルド室を形成するケースを配設する必要がなく、燃料電池組立体を充分にコンパクトなものにせしめることを可能にし、そしてまた充分安価に製造することを可能にする、新規且つ改良されたセルスタックを提供することである。 The present invention has been made in view of the above-mentioned fact, and the main technical problem thereof is that it is not necessary to arrange a case for forming a gas manifold chamber separately from the cell stack, and the fuel cell assembly is sufficiently compact. It is to provide a new and improved cell stack which can be made to be free and can also be manufactured sufficiently inexpensively.
本発明によれば、セルの各々の一端面を共通支持部材に固定すると共に、セルの各々の一端部に片面から他面まで貫通し且つガス通路に連通する開口を形成し、隣接するセル間には開口を連通せしめる筒状スペーサ部材を固定し、そして最前方に位置するセルと最後方に位置するセルとのいずれか一方の開口にガス供給管を接続し、共通支持部材には最前方に位置するセルと最後方に位置するセルとの一方の外側に位置する付加支持部材も配設し、かかる付加支持部材によってガス供給管を支持するように構成することによって、上記主たる技術的課題を達成する。 According to the present invention, one end surface of each cell is fixed to the common support member, and an opening that penetrates from one surface to the other surface and communicates with the gas passage is formed at one end portion of each cell. A cylindrical spacer member that allows the opening to communicate is fixed, and a gas supply pipe is connected to one of the frontmost cell and the rearmost cell. An additional support member located outside one of the cell located at the rearmost and the cell located at the rearmost is also disposed, and the gas supply pipe is supported by the additional support member, whereby the main technical problem described above is achieved. To achieve.
即ち、本発明によれば、上記主たる技術的課題を達成するセルスタックとして、全体として板形状であり且つ長手方向に延在する少なくとも1個のガス通路が形成されているセルの片面を隣接するセルの他面と対向せしめて、複数個のセルを配設して構成されたセルスタックにして、
該セルの各々の一端面は共通支持部材に固定されており、該セルの各々の一端部には該片面から該他面まで貫通し且つ該ガス通路に連通する開口が形成されていて、隣接するセル間には該開口を連通せしめる筒状スペーサ部材が固定されており、最前方に位置するセルと最後方に位置するセルとのいずれか一方の該開口にはガス供給管が接続されており、該共通支持部材には最前方に位置するセルと最後方に位置するセルとの該一方の外側に位置する付加支持部材が配設されており、該ガス供給管は該付加支持部材に支持されている、ことを特徴とするセルスタックが提供される。
That is, according to the present invention, as a cell stack that achieves the main technical problem described above, one side of a cell in which at least one gas passage that is plate-shaped as a whole and extends in the longitudinal direction is formed is adjacent. A cell stack configured by arranging a plurality of cells facing the other surface of the cell,
One end surface of each of the cells is fixed to a common support member, and one end of each of the cells is formed with an opening penetrating from the one surface to the other surface and communicating with the gas passage. A cylindrical spacer member that allows the opening to communicate with each other is fixed, and a gas supply pipe is connected to one of the frontmost cell and the rearmost cell. The common support member is provided with an additional support member located outside one of the cell located at the forefront and the cell located at the rearmost position, and the gas supply pipe is connected to the additional support member. A cell stack characterized by being supported is provided.
好ましくは、該開口は円形であり、該筒状スペーサ部材は該開口の内径よりも大きい外径を有する大径中央部と該開口の内径と実質上同一の外径を有する小径両端部とを有し、該小径両端部の各々が隣接するセルの該開口内に嵌入せしめられている、請求項1記載のセルスタック。最前方に位置するセルと最後方に位置するセルとの該一方における該開口の外側端には筒状部材の一端部が固定されており、該筒状部材の他端部は該付加支持部材に固定されており、該ガス供給管は該筒状部材を介して該開口に接続されているのが好適である。最前方に位置するセルと最後方に位置するセルとの他方における該開口の外側端には、他端が閉じられた筒状部材の一端部が固定されているのが好ましい。該共通支持部材には最前方に位置するセルと最後方に位置するセルとの該他方の外側に位置する付加支持部材も配設されており、他端が閉じられた該筒状部材は該付加支持部材に支持されているのが好適である。該共通支持部材は該セルの配列方向に延在する平板部材から構成することができ、該セルの各々は該共通支持部材の上面に固定することができる。該共通支持部材の上面には該セルの各々に対応して該セルの一端部の横断面形状に合致した凹部が形成されており、該セルの各々の一端部は該凹部に挿入せしめられているのが好ましい。該筒状スペーサ部材はセラミックス又は耐熱金属製であるのが好適である。 Preferably, the opening is circular, and the cylindrical spacer member has a large-diameter central portion having an outer diameter larger than the inner diameter of the opening and small-diameter end portions having substantially the same outer diameter as the inner diameter of the opening. The cell stack according to claim 1, wherein each of the small-diameter end portions is fitted into the opening of an adjacent cell. One end of the cylindrical member is fixed to the outer end of the opening in the one of the cell located at the forefront and the cell located at the rearmost, and the other end of the cylindrical member is the additional support member It is preferable that the gas supply pipe is connected to the opening via the cylindrical member. It is preferable that one end of a cylindrical member whose other end is closed is fixed to the outer end of the opening in the other of the cell located at the forefront and the cell located at the rearmost. The common support member is also provided with an additional support member positioned outside the other of the cell located at the forefront and the cell located at the rearmost side, and the cylindrical member with the other end closed is It is preferably supported by an additional support member. The common support member can be constituted by a flat plate member extending in the arrangement direction of the cells, and each of the cells can be fixed to the upper surface of the common support member. The upper surface of the common support member is formed with a recess corresponding to each of the cells and matching the cross-sectional shape of one end of the cell, and one end of each of the cells is inserted into the recess. It is preferable. The cylindrical spacer member is preferably made of ceramics or a refractory metal.
本発明のセルスタックにおいては、隣接するセル間に固定される筒状スペーサ部材を通してセルの各々の開口からガス通路に水素リッチな燃料ガス(或いは酸素含有ガス)を供給することができ、従ってセルスタックとは別個にガスマニホルド室を形成するケースを配設する必要がない。また、筒状スペース部材を介してセルが相互に連結されることに加えて、セルの各々の一端面が共通支持部材に固定され、そしてまたガス供給管は共通支持部材に配設された付加支持部材によって支持される故に、セルスタックは充分強固に一体的に組み立てられる。ガス供給管を外部の配管と接続する際或いは発電中における振動や負荷荷重に対しても、ガス供給管が接続される最前方又は最後方に位置するセルに作用する荷重をスタック全体に分散することができるため、外部からの振動や負荷荷重に対して充分な強度を有する。 In the cell stack of the present invention, hydrogen-rich fuel gas (or oxygen-containing gas) can be supplied to the gas passage from each opening of the cell through a cylindrical spacer member fixed between adjacent cells. There is no need to arrange a case for forming the gas manifold chamber separately from the stack. Further, in addition to the cells being connected to each other via the cylindrical space member, one end surface of each cell is fixed to the common support member, and the gas supply pipe is also disposed on the common support member. Since it is supported by the support member, the cell stack is assembled sufficiently firmly and integrally. Distributes the load acting on the cell located at the forefront or rearmost to which the gas supply pipe is connected to the entire stack even when the gas supply pipe is connected to external piping or during vibration or load during power generation Therefore, it has sufficient strength against external vibration and load.
以下、添付図面を参照して、本発明に従って構成されたセルスタックの好適実施形態について、更に詳述する。 Hereinafter, preferred embodiments of a cell stack configured according to the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings.
図1は、本発明に従って構成されたセルスタックが適用される燃料電池組立体の典型例である固体電解質形燃料電池組立体の好適実施形態を図示している。図示の組立体は略直方体形状であるハウジング2を具備し、このハウジング2は耐熱性金属から形成された外枠体4とこの内面に配設された断熱材層6とから構成されている。ハウジング2の上部には水平方向に延在する板状断熱材層8が配設されており、ハウジング2内は断熱材層8よりも下方の発電・燃焼室10と断熱材層8よりも上方の付加室12とに区画されている。
FIG. 1 illustrates a preferred embodiment of a solid oxide fuel cell assembly which is a typical example of a fuel cell assembly to which a cell stack constructed according to the present invention is applied. The illustrated assembly includes a
発電・燃焼室10内には、図1において紙面に垂直な方向に間隔をおいて4列のセルスタック14が配設されている(図2も参照されたい)。セルスタック14の各々は図1において横方向に配設された複数個(図示の場合は7個)のセル16を含んでいる。かようなセルスタック14及びセル16については後に更に詳細に説明する。
In the power generation /
発電・燃焼室10の上部には、セルスタック14の各々に対応せしめて改質ケース18が配設されている。かかる改質ケース18は適宜の耐熱金属から形成することができる。改質ケース18の各々内には都市ガスでよい被改質ガスを水素リッチな燃料ガスに改質するための適宜の触媒(図示していない)が収容されている。改質ケース18の各々の片端部(図1において左端部)には被改質ガス導入管20が連結され、他端部(図1において右端部)には燃料ガス供給管22が接続されている。被改質ガス導入管20はハウジング2の下壁を貫通してハウジング2外に延在し、都市ガスでよい被改質ガス供給源(図示していない)に接続されている。燃料ガス供給管22は、後に更に言及する如く、セルスタック14に接続されている。図示の実施形態においては、4列に配設されたセルスタック14の各々に対して改質ケース18を配設しているが、所望ならば4列に配列されたセルスタック14に対して共通の1個の改質ケースを配設することもできる。
A reforming
ハウジング2の上部に区画された付加室12内には空気マニホルド室24が配設されている。この空気マニホルド室24にはハウジング2の上壁を貫通してハウジング2外に延出する酸素含有ガス導入管26が接続されている。この酸素含有ガス導入管26は空気でよい酸素含有ガスの供給源(図示していない)に接続されている。空気マニホルド室24には、更に、その下面からセルスタック14間に垂下する酸素含有ガス噴出手段(図示していない)も接続されている。かかる酸素含有ガス噴出手段は噴出口を有する噴出パイプ或いは中空噴出プレートから構成することができる。付加室12には、更に、発電・燃焼室10をハウジング2外に連通せしめる排気ダクト28も配設されている。
An
図1と共に図2を参照して説明を続けると、セルスタック14の各々は、鉛直方向、即ち図1において上下方向、図2において紙面に垂直な方向に細長く延在する全体として板形状であるセル16を、セル16の片面を隣接するセル16の他面に対向せしめて、図1及び図2において左右方向に複数個(図示の場合は7個)配設して構成されている。図2に明確に図示する如く、セル16の各々は電極支持基板30、内側電極層である燃料極層32、固体電解質層34、外側電極層である酸素極層36、及びインターコネクタ38から構成されている。
2 and FIG. 2, each of the cell stacks 14 has an overall plate shape extending in the vertical direction, that is, the vertical direction in FIG. 1 and the direction perpendicular to the paper surface in FIG. A plurality of cells 16 (seven in the figure) are arranged in the left-right direction in FIGS. 1 and 2 with one side of the
電極支持基板30は鉛直方向に細長く延びる板状片であり、平坦な両面と半円形状の両側面を有する。電極支持基板30にはこれを鉛直方向に貫通する複数個(図示の場合は4個)のガス通路40が形成されている。インターコネクタ38は電極支持基板30の片面(図2において左面)上に配設されている。燃料極層32は電極支持基板30の他面(図2において右面)及び両側面に配設されており、その両端はインターコネクタ38の両端に接合せしめられている。固体電解質層34は燃料極層32の全体を覆うように配設され、その両端はインターコネクタ38の両端に接合せしめられている。酸素極層36は、固体電解質層34の主部上、即ち電極支持基板30の他面を覆う部分上、に配置され、電極支持基板板30を挟んでインターコネクタ38に対向して位置せしめられている。かような形態のセルに代えて、例えば長手方向に連続して延在する固体電界質層の片側に複数個の燃料極層を長手方向に配列し、固体電界質層の他側に複数個の酸素極層を長手方向に配列した、一般に横縞型と称されているセル、等の他の形態のセルを使用することもできる。
The
セルスタック14の各々における隣接するセル16間には集電部材42が配設されており、一方のセル16のインターコネクタ38と他方のセル16の酸素極層36とを接続している。セルスタック14の各々において両端、即ち図2において左端及び右端に位置するセル16の外側面(即ち左面及び右面)にも集電部材42が配設されている。そして、4列のセルスタック14の図2において下方に位置する2個の片端(図2において左端)に配設された集電部材42は導電部材44によって接続され、中央に位置する2個の他端(図2において右端)に配設された集電部材42も導電部材44によって接続され、上方に位置する2個の片端(図2において左端)に配設された集電部材42も導電部材44によって接続されている。更に、4列のセルタック14の下端に位置する1個の他端(図2において右端)に配設された集電部材42には導電部材44が接続され、上端の片端(図2において右端)に配設された集電部材42にも導電部材44が接続されている。かくして、全てのセル16が電気的に直列接続されている。図1及び図3を参照することによって理解される如く、集電部材42の鉛直方向(図1及び図3において上下方向)長さはセル16の鉛直方向長さより短く、図1において上下方向に見てセル16の中間部に配置されている。
A current collecting
セル16について更に詳述すると、電極支持基板30は燃料ガスを燃料極層32まで透過させるためにガス透過性であること、そしてまたインターコネクタ38を介して集電するために導電性であることが要求され、かかる要求を満足する多孔質の導電性セラミック(若しくはサーメット)から形成することができる。燃料極層32及び/又は固体電解質層34との同時焼成により電極支持基板30を製造するためには、鉄属金属成分と特定希土類酸化物とから電極支持基板30を形成することが好ましい。所要ガス透過性を備えるために開気孔率が30%以上、特に35乃至50%の範囲にあるのが好適であり、そしてまたその導電率は300S/cm以上、特に440S/cm以上であるのが好ましい。燃料極層32は多孔質の導電性セラミック、例えば希土類元素が固溶しているZrO2 (安定化ジルコニアを称されている)とNi及び/又はNiOとから形成することができる。固体電解質層34は、電極間の電子の橋渡しをする電解質としての機能を有していると同時に、燃料ガスと酸素含有ガスとのリークを防止するためにガス遮断性を有するものであることが必要であり、通常、3〜15モル%の希土類元素が固溶したZrO2 から形成されている。酸素極層36は所謂ABO3 型のペロブスカイト型酸化物からなる導電セラミックから形成することができる。酸素極層36はガス透過性を有していることが必要であり、開気孔率が20%以上、特に30内50%の範囲にあることが好ましい。インターコネクタ38は導電性セラミックから形成することができるが、水素ガスでよい燃料ガス及び空気でよい酸素含有ガスと接触するため、耐還元性及び耐酸化性を有することが必要であり、このためにランタンクロマイト系のペロブスカイト型酸化物(LaCrO3 系酸化物)が好適に使用される。インターコネクト38は電極支持基板30に形成されたガス通路40を通る燃料ガス及び電極支持基板30の外側を流動する酸素含有ガスのリークを防止するために緻密質でなければならず、93%以上、特に95%以上の相対密度を有していることが望まれる。集電部材42は弾性を有する金属又は合金から形成された適宜の形状の部材或いは金属繊維又は合金繊維から成るフェルトに所要表面処理を加えた部材から構成することができる。導電部材44は適宜の金属又は合金から形成することができる。
More specifically about the
本発明に従って構成されたセルスタック14においては、各セルの一端部にはその片面から他面まで貫通し且つガス通路40と連通する開口が形成され、隣接するセル16間には開口を連通せしめる筒状スペーサ部材が配設されていることが重要である。
In the
図3乃至図5を参照して説明を続けると、図示の実施形態においてはセルスタック14を構成するセル16の各々の下端部に、その片面から他面まで貫通する開口46が形成されている。かかる開口46の横断面形状は円形であり、図5を参照することによっては明確に理解される如く、開口46はセル16の電極支持基板30に形成されている4個のガス通路40の全てに連通せしめられている。そして、セルスタック14における隣接するセル16間には筒状スペーサ部材48が配設されている。図3及び図4を参照することによって理解される如く、筒状スペーサ部材48は比較的大きい外径を有する大径中央部50と比較的小さい外径を有する小径両端部52とを有する。大径中央部50の外径は開口46の内径よりも幾分大きく、小径両端部54の外径は開口46の内径と実質上同一である。図4に明確に図示する如く、筒状スペーサ部材48はその小径両端部52の各々を隣接するセル16の夫々の開口46に嵌入せしめ、そしてその大径中央部50の両端部とセル16の夫々の表面との間を適宜の接合シール材料56で接合すると共にガスタイトにシールすることによって隣接するセル16間に固定されている。かくして、隣接するセル16の開口46が筒状スペーサ部材48によって連通せしめられている。筒状スペーサ部材48は700乃至1000℃程度の高熱に晒される故に、適宜のセラミックス又は耐熱金属から形成されているのが好適である。接合シール材料56は無機系セメント或いはガラスでよい。
3 to 5, in the illustrated embodiment, an
図3及び図4を参照して説明を続けると、セルスタック14を構成する7個のセル16の下端は、共通支持部材58に接合シール材料56によってガスタイトに固定され、かくしてセル16の各々の電極支持基板30に形成されている4個のガス通路40の下端がガスタイトに閉じられている。共通支持部材58はセル16の配列方向(図1、図2及び図3において左右方向)に延在する平板部材から構成することができる。共通支持部材58も、筒状スペーサ部材48と同様に適宜のセラミックス又は耐熱性金属から形成されているのが好適である。所望ならば、図6に図示する如く、共通支持部材58の上面に、セル16の各々の下端部の横断面形状に合致した横断面形状を有する凹部59を所定間隔をおいて形成し、セル16の各々の下端部を凹部59内に挿入してセル16を所定間隔で配列して適宜の接合シール材料によってガスタイトに固定することもできる。
3 and 4, the lower ends of the seven
図示の実施形態においては、図3及び4において左右方向に配列された7個のセル16の、最前方即ち最右方に位置するセル16の外側面(右面)にも筒状スペーサ部材48と実質上同一の形態でよい筒状部材60の片端部が固定されている。そして、上記共通支持部材58上には最前方即ち最右方に位置するセル16の外側即ち右側に位置する直立付加支持部材62が固定され、かかる付加支持部材62に上記筒状部材60の他端部が固定されている。更に詳述すると、筒状部材60は大径中央部64と小径両端部66とを有し、小径両端部66の一方が最右方のセル16の開口46内に嵌入されて接合シール材料56によってガスタイトに固定され、小径両端部66の他方が支持部材62の片側に形成されている円形凹部68内に嵌入されて接合シール材料56によってガスタイトに固定されている。支持部材62にはその他側から上記円形凹部68まで延びる孔70も形成されており、かかる孔70内に上述した燃料ガス供給管22(図1も参照されたい)の先端部が嵌入され接合シール材料56によってガスタイトに固定され、かくして燃料ガス供給管22の先端部が付加支持部材62によって支持されている。燃料ガス供給管22が耐熱性金属から形成されている場合、セル16の熱膨張率と燃料ガス供給管22の熱膨張率との差を緩和するために、筒状部材60及び付加支持部材62は両熱膨張率間の熱膨張率を有する、ジルコニア或いはフォルステライトの如きセラミックから形成するのが好ましい。
In the illustrated embodiment, the
図示の実施形態においては、図3及び4において左右方向に配列された7個のセル16の、最後方即ち最左方に位置するセル16の外側面(左面)にも筒状部材72の片端部が固定されている。かかる筒状部材72は大径中央部74と小径両端部76とを有し、小径両端部76の一方がセル16の開口46内に嵌入せしめられて接合シール材料56によってガスタイトに固定されている。筒状部材72の他端は、ガスタイトに固定された円形端板78によって閉じられている。所望ならば、最左方に位置するセル16の左面に直接的に円形端板78をガスタイトに固定することもできる。
In the illustrated embodiment, one end of the
所望ならば、セルスタック14の強度を増大せしめる等のために、図1、図3及び図4に二点鎖線で示す如く、共通支持部材58上に最後方即ち最左方に位置するセル16の外側即ち左側に位置する直立付加支持部材63を配設し、上記筒状部材72の先端部即ち左端部を付加支持部材63に形成した円形凹部内に挿入して固定し、かくして筒状部材72を付加支持部材63によって支持することもできる。更に、隣接するセル16間の間隔をセルの長手方向即ち上下方向全体に渡って充分均一にせしめるために、図1に二点鎖線で示す如く、隣接するセル16の上端部間にスペーサ部材74を配設することもできる。スペーサ部材74は、例えば所定長さの円筒部材或いは所定厚さの中実ブロックから形成することができる。
If desired, in order to increase the strength of the
図7は、筒状部材60及び燃料ガス供給管22を支持するための付加支持部材並びに筒状部材72を支持するための付加支持部材の変形例を図示している。かかる変形例においては共通支持部材58の上面両端部に直立付加支持部材162及び163が固定されている。付加支持部材162の内側面には環状部材165が固定されている。環状部材165の内径は筒状部材60の小径端部62の外径と実質上同一であり、筒状部材60の小径端部62が環状部材165内に挿入せしめられ、接合シール材56によってガスタイトに固定されている。付加支持部材162の中央部には貫通孔170が形成されており、付加支持部材162の外側面には貫通孔170に整合して外方に延出する突出円筒状突出部167が一体に形成されている。突出部167の先端には環状フランジ169が一体に形成されている。一方、燃料ガス供給管22の先端にも環状フランジ171が形成されている。そして、フランジ169とフランジ171とがボルトとナットの如き適宜の締結手段(図示していない)によって連結されている。フランジ169とフランジ171との間にはガスケット173が介在せしめられている。燃料ガス供給管22を通して供給される燃料ガスは付加支持部材162の貫通孔170、筒状部材60を介してセル16の開口46に供給される。付加支持部材163の内側面にも環状部材175が固定されている。環状部材175の内径は筒状部材72の小径端部76の外径と実質上同一であり、筒状部材72の小径端部76が環状部材175内に挿入せしめられ、接合シール材56によってガスタイトに固定されている。かくして、筒状部材72が付加支持部材163によって支持されると共に、筒状部材72の外側端面が付加支持部材163によって閉じられる。
FIG. 7 illustrates a modification of the additional support member for supporting the
上述したとおりの電池組立体においては、被改質ガス導入管20を通して改質ケース18に都市ガスでよい被改質ガスが供給され、改質ケース18内において水素リッチな燃料ガスに改質される。しかる後に燃料ガス送給管22、筒状部材60及び筒状スペーサ部材48を通してセル16の各々の開口46に供給され、セル16の各々の電極支持基板30に形成されているガス通路40に導入されてガス通路40を上昇する。一方、酸素含有ガス導入管26を通して空気マニホルド室24に空気でよい酸素含有ガスが導入され、かかる酸素含有ガスが酸素含有ガス噴出手段(図示していない)を通して発電・燃焼室10内に噴出せしめられ、かくしてセル16の各々に供給される。セル16の各々においては、酸素極層36で下記式(1)の電極反応が生成され、また燃料極層32では下記式(2)の電極反応が生成されて発電される。
In the battery assembly as described above, the gas to be reformed, which may be city gas, is supplied to the reforming
酸素極: 1/2O2 +2e− → O2−(固体電解質) ・・・(1)
燃料極: O2−(固体電解質)+H2 → H2 O+2e− ・・・(2)
Oxygen electrode: 1 / 2O 2 + 2e − → O 2− (solid electrolyte) (1)
Fuel electrode: O 2− (solid electrolyte) + H 2 → H 2 O + 2e − (2)
セル16における電極支持基板30のガス通路40を流動する燃料ガスの、電極反応に使用されなかった燃料ガスは、電極支持基板30の上端から発電・燃焼室10内に流出せしめられる。発電・燃焼室10内に流出せしめられた燃料ガスは流出と同時に燃焼せしめられる。発電・燃焼室10内には適宜の着火手段(図示していない)が配設されており、燃料ガスが発電・燃焼室10に流出され始めると着火手段が作動せしめられて燃焼が開始される。発電燃焼室10に噴出された酸素含有ガス中の酸素で電極反応に使用されなかったものは燃焼に利用される。発電・燃焼室10内は、セル16での発電及び燃焼ガスの燃焼に起因して例えば700乃至1000℃程度の高温になる。
発電・燃焼室10内での燃焼によって生成された燃焼ガスは、発電・燃焼室10の上端から排気ダクト28を通してハウジング2外に排出される。
The fuel gas flowing through the
Combustion gas generated by combustion in the power generation /
2:ハウジング
10:発電・燃焼室
14:セルスタック
16:セル
22:燃料ガス供給管
40:ガス通路
46:開口
48:筒状スペーサ部材
50:筒状スペ−サ部材の大径中央部
52:筒状スペーサ部材の小径両端部
58:共通支持部材板
59:凹部
60:筒状部材
62:付加支持部材
63:付加支持部材
72:筒状部材
162:付加支持部材
163:付加支持部材
2: Housing 10: Power generation / combustion chamber 14: Cell stack 16: Cell 22: Fuel gas supply pipe 40: Gas passage 46: Opening 48: Cylindrical spacer member 50: Large diameter central portion of the cylindrical spacer member 52: Both ends of small diameter of cylindrical spacer member 58: Common support member plate 59: Recessed portion 60: Cylindrical member 62: Additional support member 63: Additional support member 72: Cylindrical member 162: Additional support member 163: Additional support member
Claims (8)
該セルの各々の一端面は共通支持部材に固定されており、該セルの各々の一端部には該片面から該他面まで貫通し且つ該ガス通路に連通する開口が形成されていて、隣接するセル間には該開口を連通せしめる筒状スペーサ部材が固定されており、最前方に位置するセルと最後方に位置するセルとのいずれか一方の該開口にはガス供給管が接続されており、該共通支持部材には最前方に位置するセルと最後方に位置するセルとの該一方の外側に位置する付加支持部材が配設されており、該ガス供給管は該付加支持部材に支持されている、ことを特徴とするセルスタック。 It is configured by arranging a plurality of cells with one side of a cell having a plate shape as a whole and having at least one gas passage extending in the longitudinal direction facing the other side of an adjacent cell. Cell stack
One end surface of each of the cells is fixed to a common support member, and one end of each of the cells is formed with an opening penetrating from the one surface to the other surface and communicating with the gas passage. A cylindrical spacer member that allows the opening to communicate with each other is fixed, and a gas supply pipe is connected to one of the frontmost cell and the rearmost cell. The common support member is provided with an additional support member located outside one of the cell located at the forefront and the cell located at the rearmost position, and the gas supply pipe is connected to the additional support member. A cell stack characterized by being supported.
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