JP2006253134A

JP2006253134A - 燃料電池内の温度差および温度勾配を最小限に抑えるシステムおよび方法

Info

Publication number: JP2006253134A
Application number: JP2006060712A
Authority: JP
Inventors: Shailesh V Potnis; シャイレッシュ・ヴィジェイ・ポットニス
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 2005-03-08
Filing date: 2006-03-07
Publication date: 2006-09-21
Also published as: CN1832239A; EP1701402A1; KR20060096925A; US20060204796A1; CA2538659A1

Abstract

【課題】固体酸化物形燃料電池セル内の温度勾配を最小限に抑えるとともに、セル上のホットスポットからのシールを隔離する方法を提供する。
【解決手段】セル５４周縁部からの空気をセル５４の第一の表面を覆うようにセル５４の周縁部から中央部分へ流してセル５４からの熱を直接吸収し、セル５４に隣接するマニホールド熱交換器５０で前記空気を受けてマニホールド熱交換器５０が吸収した熱を前記空気に吸収させ、マニホールド熱交換器５０の排出口６０を介して前記空気を排出する。
【選択図】図３Ａ

Description

本発明は、固体酸化物形燃料電池（ＳＯＦＣ）に関し、より詳細には、マニホールド熱交換器の使用により、ＳＯＦＣセル全体にわたる温度差および温度勾配を最小限に抑えることによって、ＳＯＦＣの寿命を最長にするシステムおよび方法に関する。

ＳＯＦＣは、化学エネルギーを電気エネルギーに直接変換するエネルギー変換システムである。ＳＯＦＣは、燃料が補給される限り、電力を連続的に供給することが可能である。これらのＳＯＦＣは、化学エネルギーの電気へのクリーンな変換、低レベルの騒音公害、様々な燃料に対処する能力、および１０００℃を超え得る高い作動温度による高効率を実現する。

ＳＯＦＣは高温で動作するので、これらのＳＯＦＣは、その構造にセラミックスが使用されている。より具体的には、セラミックスが、ＳＯＦＣセルの機能要素として使用されている。当技術分野で周知のように、各ＳＯＦＣセルは、不透過性電解質によって分離されたアノードおよびカソードから構成され、この不透過性電解質は、酸素イオンをカソードからアノードに伝導し、そこで、酸素イオンは燃料と化学的に反応する。イオンの通過によって誘起された電荷は収集され、セルから伝導除去される。各セルは限られた電圧しか生成しないが、一連の連結スタックを用いると、電圧および有効電力は増大する。セルの連結スタックを作成するにはインタコネクトが使用され、また、このインタコネクトを用いて、各セルへの燃料供給と空気供給とを分離することもできる。

ＳＯＦＣ内では、燃料流と空気流とは分離されていることが不可欠であり、また、作動温度が許容される範囲内に確実に留まるように、熱平衡が維持されなければならないことが理解されよう。セル内での電気化学反応のため発生する廃熱によって、反応体ならびにスタック構成部品の温度が上昇する。スタック構成部品におけるこの温度上昇の程度（ｓｅｖｅｒｉｔｙ）、およびその結果生じる温度勾配は、ＳＯＦＣの構成部品設計、材料特性、反応体流量、および流動構成に依存する。セル全体にわたる高い温度差は、高い温度勾配および熱応力をもたらし、したがって、セルに亀裂が生じ、セル寿命が短縮するおそれがある。

内部改質を用いたＳＯＦＣ動作は、当技術分野で周知のように吸熱反応であり、かなりの局所冷却（クエンチングとも呼ばれる）を生じ得る。このため、非常に高い局所温度勾配が生じるおそれがあり、それによって、高い応力、セルの亀裂、および炭素堆積が生じ得る。特に、熱応力の結果生じる亀裂によってＳＯＦＣセルのシールに障害が起こり、そのため燃料漏れ、アノードの酸化、ひいてはＳＯＦＣの性能劣化を招く可能性がある。シールに対する温度または温度勾配の影響は完全には理解されていないものの、諸試験によって、比較的高い温度ではシール強度が著しく低減することが示されている。したがって、ＳＯＦＣセル内の温度勾配を最小限に抑えると共に、セル上のホットスポットからシールを隔離する方策が求められている。
米国特許第５，３４０，６６４号米国特許第４，５１０，２１２号米国特許第５，２１２，０２３号米国特許第５，１１６，６９６号国際公開ＷＯ９２／０６５１５号

本発明では、流入した空気が、まずセル上に向けて送られて、セルから熱を直接吸収する。次いで、空気はマニホールド板に進み、ここで、空気はこのマニホールド板から熱の第２の部分を受け取る。この構成は、熱応力を低減すると共にＳＯＦＣセルの寿命を増大させるために、ＳＯＦＣセル全体にわたる温度差および温度勾配を低減させるものである。本発明の別の実施形態によれば、燃料を空気とは逆向きに送ることができ、これは、ホットスポットをシールから遠ざけておくと共に、セル上の高（ｉｎｔｅｎｓｅ）内部改質領域に向けて高温の空気を送る働きをし、それによって内部改質のクエンチング現象が緩和される。

本発明の一実施形態によれば、燃料電池内のセル温度差を最小限に抑える方法が開示されている。この方法は、セルの周縁部から生じる空気をセルの第１の表面を覆って流して、セルから熱を直接吸収する工程と、セルに隣接するマニホールド熱交換器において、マニホールド熱交換器がセルから吸収した熱をマニホールド熱交換器から吸収する空気を受け取る工程と、マニホールド熱交換器の周縁部からマニホールド熱交換器の少なくとも１つの排気口を介して空気を排出する工程とを含む。

本発明の一態様によれば、セルに隣接するマニホールド熱交換器において空気を受け取る工程は、マニホールド熱交換器の中央で空気を受け取る工程を含む。本発明の別の態様によれば、マニホールド熱交換器は、マニホールド板を含む。本発明のさらに別の態様によれば、空気をセルの第１の表面を覆って流して、セルから熱を直接吸収する工程は、セルの周縁部からセルの中央部分にセルの第１の表面を覆って空気を流す工程を含む。

この方法はさらに、マニホールド熱交換器内に燃料流路を設ける工程と、この燃料流路を介して燃料をセルの第２の表面に流す工程とを含むことができる。本発明の別の態様によれば、燃料を流す工程は、セルの中央部分において、燃料を第２の表面に流す燃料流路を介して燃料をセルの第２の表面に流す工程を含む。さらに、この方法は、燃料をセルの周縁部から排出する工程を含むことができる。

本発明の別の実施形態によれば、燃料電池内のセルの温度差を最小限に抑えるシステムが開示されている。このシステムは、セルに隣接する空気流動フィールドを含み、この空気流動フィールドは、セルの周縁部からセルの中央にセルの第１の表面を覆って空気を搬送するように動作可能である。このシステムはまた、空気流動フィールドに隣接するマニホールド熱交換器を含み、このマニホールド熱交換器は空気流動フィールドから空気を受け取るように動作可能であり、このマニホールド熱交換器はさらに、マニホールド熱交換器の周縁部にある少なくとも１つの排気口から空気を排出するように動作可能である。

本発明の一態様によれば、空気流動フィールドは、空気がそこを通り抜けて空気流動フィールドからマニホールド熱交換器に流れることができる少なくとも１つの中央開口を含む。本発明の別の態様によれば、マニホールド熱交換器は、マニホールド板でよい。本発明のさらに別の態様によれば、このシステムは、セルの中央からセルの周縁部にセルの第２の表面を覆って燃料を搬送するように動作可能な燃料流動フィールドを含むことができる。さらに、このマニホールド熱交換器は、燃料流動フィールドに燃料を供給するように動作可能とすることができ、マニホールド熱交換器のほぼ中央に配置された燃料流路を含むことができる。本発明の別の態様によれば、このセルは、固体酸化物形燃料電池内のセルとすることができ、マニホールド熱交換器およびセルは、複数のセルスタックを有する固体酸化物形燃料電池内の単一のセルスタックを含むことができる。

上記で本発明を概括的に説明してきたが、次に添付の図面を参照することとする。これらの図面は、必ずしも原寸に比例して描かれてはいない。

次に、添付の図面を参照して、本発明を以下でより詳しく説明するが、これらの図面には、本発明の全ての実施形態ではなく、そのいくつかが示されている。実際に、本発明は、多数の異なる形態で実施することができ、本明細書に記載した実施形態のみに限定されるものと解釈すべきではなく、これらの実施形態は、この開示が適用可能な法的要件を満たすように示したものである。同じ番号は、全体を通して同じ要素を指す。

図１は、本発明の一実施形態によるＳＯＦＣアセンブリ１０を示す。このアセンブリ１０は、アセンブリ１０を封止するようにハウジング１２の下側に取外し可能に取り付けられた板１４を有する大型のハウジング１２を含む。正の電力端子１６、負の電力端子１８、燃料入口２８、使用済燃料出口２２、空気入口２４、および空気出口２０が、板１４を貫通して突き出している。この燃料入口２８および空気入口２４は、当業者に周知のように、アノードおよびカソードにそれぞれ配送される燃料および空気をＳＯＦＣ内のインタコネクトから供給する。同様に、使用済燃料出口２２および空気出口２０によって、使用済の燃料および空気が、アセンブリ１０内のセルスタック中をそれぞれ流れた後、排出されるようになる。燃料入口２８および空気入口２４、ならびに燃料出口２２および空気出口２０は、ＳＯＦＣアセンブリ１０内のマニホールドアセンブリ（図示せず）に連結されており、そこを通って新しい空気および燃料、ならびに使用済の空気および燃料が流れる。図２に、スタックアセンブリ１０の内部構成部品をより詳細に示す。

図２は、図１のＳＯＦＣアセンブリ１０の分解図を示し、この分解図は、本発明の一実施形態によるアセンブリ１０の内部構成部品を示している。図２に示すように、アセンブリ１０の内部構成部品は、ハウジング１２内に収容されている。このハウジング内部の頂部には絶縁層３２が配置されており、この層は、おもり３４の直ぐ上に隣接して配置されている。当技術分野で周知のように、おもり３４は、後述するように、スタックモジュール４０の各要素間の良好な電気接触を促進するために使用される。おもり３４の直ぐ下には、スタックモジュール４０の最上部要素である頂部集電板３６があり、この集電板は、正の電力端子１６に接続されている。スタックモジュール４０の最下部要素である底部集電板４２が、スタックモジュール４０の反対側端部に配置され、負の電力端子１８に接続されている。図２には、頂部集電板３６および底部集電板４２しか示していないが、スタックモジュール４０は、スタックモジュール４０内のセルによって発生する電流を収集する複数の集電板を含むことができることが理解されよう。したがって、図２の分解図は、ＳＯＦＣアセンブリ１０の構成部品を概要として示すものあり、したがって、スタックモジュールのあらゆる構成部品、またはスタックモジュール４０内のそれぞれのセルを含んではいない。図３ａを参照して、スタックモジュール４０内の単セルの概要を以下で詳細に説明する。

再び図２を参照すると、図２に示すアセンブリ１０はまた、スタックモジュール４０内の頂部集電板３６と頂部セルのカソードとの間に配置されたインタコネクト３８を含む。当技術分野で周知のように、スタックモジュール４０は、スタックモジュール４０内で複数のセルを互いに接続する働きをする複数のインタコネクトを含むことができ、また、このインタコネクトは、カソードをアノードの還元雰囲気から保護しながらカソードおよびアノードへの電気接点として機能する。スタックモジュール４０は、絶縁部材４４、４６内に収容されており、アセンブリ１０は、大型ハウジング１２内に、このハウジング１２の下側に取外し可能に取り付けられた板１４によって封止されている。図２には示していないが、ＳＯＦＣアセンブリ１０は、当業者に周知のように、マニホールドアセンブリ、空気管および燃料管ならびに空気ベローズおよび燃料ベローズ、絶縁材、電力ストリップ、ガスケットなどの追加の構成部品を含むこともできることが理解されよう。

図３ａは、本発明の一実施形態によるセルスタック４８の概略図を示す。このセルスタック４８は、図２のスタックモジュール４０内の単一のセルスタック、すなわちサブスタックのみを示している。したがって、複数のセルスタック４８を互いに積み重ねることによりスタックモジュール４０が形成されることが理解されよう。図３ａに示すように、セルスタック４８は、一般にセル５４を含む。セル５４は、当技術分野で周知のように、カソード、電解質、およびアノード（図示せず）を含む３つの構成部品を有し、電解質はカソードとアノードの間に挟まれている。電解質として最も一般的な材料の１つは、イットリア（Ｙ_２Ｏ_３）安定化立方晶ジルコニア、すなわちＹＳＺであるが、スカンジウム添加（ｄｏｐｅ）ジルコニアやガドリニウム添加セリアを使用することもできる。当業者に周知のその他の考慮すべき事柄の中でも、アノード、電解質、およびカソードの熱膨張率（ＣＴＥ）は、整合（ｍａｔｃｈ）させなければならない。ＳＯＦＣの動作中、空気がカソードを通過し、燃料がアノードを通過し、電解質がカソードからアノードに酸素イオンを伝導し、そこで酸素イオンは燃料と化学的に反応する。次いで、イオンの通過によって誘起された電荷は、当技術分野で周知のように収集され、セルから伝導除去される。

セルスタック４８はまた、セル５４のカソードに直接隣接するカソード（または空気）流動フィールド５２と、セルのアノードに直接隣接するアノード（または燃料）流動フィールド５６とを含む。空気流動フィールド５２および燃料流動フィールド５６はそれぞれ、セル５４のカソードおよびアノードにそれぞれ隣接するインタコネクトによって形成される。これらのインタコネクトは、アノードおよびカソードに、燃料および空気をそれぞれ配送する働きをする。これらのインタコネクトはまた、隣接するセルスタック同士のアノードとカソードとの間のバリアにもなり、また、集電板としても働くことができる。インタコネクトは、通常、非常に優れた（ｅｘｃｅｐｔｉｏｎａｌ）導電率、酸化還元抵抗、接触層と整合した熱膨張率（ＣＴＥ）を有するセラミックまたはフェライト系ステンレス鋼であり、不透過性である。セルスタック４８はさらに、燃料流と空気（すなわち酸化剤ガス）流とを分離するシールを含む。セルスタック４８全体が非常に高い温度にさらされるため、ＳＯＦＣが適正に機能するには、熱膨張が重要な問題となる。

図３ａに示すように、空気が、セル５４の周縁部にある１つまたは複数の空気入口５３に直接隣接するカソード流動フィールド５２に入って、セル５４から熱を直接吸収する。この空気の温度は、空気がセル５４の中央に向かって進むにつれて上昇する。カソード流動フィールド５２は、空気がそこを通り抜けてセル５４から進み去ることができる中央開口５５を含む。次いで、空気は、マニホールド熱交換器５０の下側の、マニホールド熱交換器５０の中央付近にある開口５８を通り抜けてマニホールド熱交換器５０に入る。このマニホールド熱交換器５０は、セルスタック４８内に含まれており、したがって、スタックモジュール４０内の各セルスタックは、それぞれのセル上を流れる空気を受け取るマニホールドをそれぞれ含むことができる。このマニホールド熱交換器５０は、ほぼ平面であり、白金、ステンレス鋼、ステンレス鋼４４６、Ｅｂｒｉｔｅ、またはステンレス鋼に類似した合金から作成することができる。さらに、本発明の代替実施形態によれば、各セルスタックについて、マニホールド熱交換器５０が１つもなくてもよく（ｌｅｓｓｔｈａｎｏｎｅ）、したがって、２つ以上のカソード上を流れる空気が単一のマニホールド熱交換器に入ることもできる。

マニホールド熱交換器５０に入る空気は、１つまたは複数の排気口６０に向かって流れる際に、マニホールド板から追加の熱を間接的に吸収する。図３ａに示すように、空気は、マニホールド熱交換器５０の中央からマニホールド熱交換器５０に入るので、この空気は、熱交換器５０内の１つまたは複数の溝中を通ってマニホールド熱交換器５０の周縁部に向かって流れることになる。その後、空気は、マニホールド熱交換器５０の外側にある１つまたは複数の排気口６０を介して熱交換器から流れ出る。続いて、この排気は、当業者に周知のように、排気口に連結された管（図示せず）を介してＳＯＦＣから放出される。また、図３ａに示すように、マニホールド熱交換器５０は、燃料がその中を流れる狭い流路である燃料入口６１を含む。燃料入口を通り抜けると、燃料６３は、セル５４のアノード側の中央に直接隣接して配置された溝を通ってアノード流動フィールド５６に入る。カソード側での空気流とは対向する、すなわち逆向きの流れで、この燃料は、セル５４の中央に直接隣接した所からセル５４の周縁部に向かって移動し、ここから使用済燃料６５は排出される。使用済空気と同じく、燃料排気は、当業者に周知のように、燃料排出ベローズ（図示せず）を介してＳＯＦＣから放出することができる。

図３ａに示すセルスタック４８は、空気流および燃料流用の包括的な（ｇｌｏｂａｌ）対向流構成を実現する。したがって、空気は、セルカソードの外側からセルカソードの内側に向かってカソード上を流れ、一方、燃料は、セルアノードの内側からセルアノードの外側に向かって流れる。この構成によって、セル５４全体にわたる温度差および温度勾配が低減され、その結果、熱応力が低減すると共にセル寿命が増大する。この構成はまた、ホットスポットをセルスタックシールから効果的に隔離し、それによってシールの堅牢性および耐用寿命が増大することになる。その結果、セルスタック４８の性能は安定し、漏れの可能性やアノードの酸化が大幅に低減する。図３ａに示すカソード流動フィールド５２は、空気が、セルの外側からセルの中央に向かって渦巻状に進むように示しているが、空気がカソード流動フィールド５２の周縁部から入り、セル５４の中央に向かって移動する限り、ほぼどんな構成でも使用することができることが理解されよう。同様に、アノード流動フィールド５６は、燃料がアノード流動フィールド５６を螺旋状に時計回りに流れる様子を示しているが、代替構成では、アノード流動フィールド５６は、燃料がセル５４の中央に隣接する位置からセル５４の周縁部に流れることができるように構築することもできる。

図３ｂは、本発明の一実施形態による単一のセルスタックの別の概略図である。図３ａに示した概略図と同じく、この単一のセルスタックは、セル７４のカソードおよびアノードに直接隣接する空気流動フィールド７２および燃料流動フィールド７６を含む。図３ｂはまた、マニホールド熱交換器７０も示している。図３ａを参照して論じた実施形態と同様に、この設計は、空気が、セルカソードの外側からセルカソードの内側に向かってカソード上を流れ、燃料が、セルアノードの内側からセルアノードの外側に向かって流れる、空気流および燃料流の包括的な対向流構成を実現している。この構成によって、セル７４全体にわたる温度差および温度勾配が低減され、それによって、熱応力が低減すると共にセル寿命が増大する。

図４ａおよび４ｂは、図３ａを参照して詳細に説明したような熱交換器マニホールドを使用した場合の温度輪郭と、使用しなかった場合の温度輪郭とをそれぞれ示している。図４ａに示すように、熱交換マニホールドが使用された場合は、セルの全ての部分にわたる全温度差は約５０℃である。これは、図４ｂに示す、マニホールド熱交換器が使用されなかった場合のセルの温度差、すなわち約１００℃とは異なることが明白である（ｄｉｓｔｉｎｇｕｉｓｈａｂｌｅ）。本発明による熱交換器マニホールドを使用すると、セルの温度差が低減されるので、温度勾配および熱応力が低減することになり、したがって、セルの亀裂が減少すると共にセル寿命が増大することになる。これはまた、シール寿命およびシール強度をも増大させることになり、したがって、漏れやアノードの酸化が防止される。これはさらに、熱損失を低減すると共にシステム効率を向上させる。

以上の説明および添付の図面に提示した利点および教示を利用すれば、本明細書に記載した本発明の多くの変更形態およびその他の実施形態が、本発明が属する技術分野の当業者には思い浮かぶであろう。したがって、本発明はここに開示した特定の実施形態のみに限定されるものではなく、そうした変更形態およびその他の実施形態も添付の請求項の範囲に包含されるものであることを理解されたい。本明細書では特定の用語を使用したが、それらの用語は単に概括的かつ説明的な意味で使用したにすぎず、限定を意図するものではない。

本発明の一実施形態によるＳＯＦＣアセンブリの外観図である。本発明の一実施形態による図１のＳＯＦＣアセンブリの構成部品を示す図である。本発明の一実施形態による図１のＳＯＦＣアセンブリ内で使用される単一のセルスタックを示す概略図である。本発明の一実施形態による単一のセルスタックを示す概略図である。図３ａを参照して詳細に説明した熱交換器マニホールドを使用したときのセル温度輪郭を示す図である。図３ａを参照して説明したような熱交換器マニホールドを含まないセルのセル温度輪郭を示す図である。

符号の説明

１０ＳＯＦＣアセンブリ
１２ハウジング
１４マニホールド板
１６正の電力端子
１８負の電力端子
２０空気出口
２２使用済燃料出口
２４空気入口
２８燃料入口
３２絶縁層
３４おもり
３６頂部集電板
３８インタコネクト
４０スタックモジュール
４２底部集電板
４４、４６絶縁部材
４８セルスタック
５０マニホールド熱交換器
５２陽極（空気）流動フィールド
５３空気入口
５４、７４セル
５５中央開口
５６、７６燃料流動フィールド
５８開口
６０排気口
６１燃料入口
６３燃料
６５使用済燃料
７０マニホールド熱交換器
７２空気流動フィールド
７４セル

Claims

燃料電池内のセル温度差を最小限に抑える方法であって、
セル（５４、７４）の周縁部からの空気を前記セル（５４、７４）の第１の表面を覆うように流して前記セル（５４、７４）からの熱を直接吸収する工程と、
前記セル（５４、７４）に隣接するマニホールド熱交換器（５０、７０）において前記空気を受ける工程であって、この空気は、前記セル（５４、７４）から前記マニホールド熱交換器（５０、７０）が吸収した熱をこのマニホールド熱交換器（５０、７０）から吸収するように、前記空気を受ける工程と、
前記マニホールド熱交換器（５０、７０）の周縁部から前記マニホールド熱交換器（５０、７０）の少なくとも１つの排気口（６０）を介して前記空気を排出する工程とを具備することを特徴とする燃料電池セル温度差抑制方法。
前記セル（５４、７４）に隣接する前記マニホールド熱交換器（５０、７０）において前記空気を受け取る前記工程が、前記マニホールド熱交換器（５０、７０）の中央で前記空気を受け取る工程を含むことを特徴とする請求項１記載の方法。
前記マニホールド熱交換器（５０、７０）が、マニホールド板（１４）を含むことを特徴とする請求項１記載の方法。
空気を前記セル（５４、７４）の第１の表面を覆うように流して前記セル（５４、７４）から熱を直接吸収する前記工程が、前記セル（５４、７４）の周縁部から前記セル（５４、７４）の中央部分に前記セル（５４、７４）の第１の表面を覆って空気を流す工程を含むことを特徴とする請求項１記載の方法。
前記マニホールド熱交換器（５０、７０）内に燃料流路を設ける工程と、
前記燃料流路を介して燃料を前記セル（５４、７４）の第２の表面に流す工程とをさらに含むことを特徴とする請求項１記載の方法。
燃料を流す前記工程が、前記セル（５４、７４）の中央部分において、燃料を前記第２の表面に流す燃料流路を介して前記燃料を前記セル（５４、７４）の第２の表面に流す工程を含むことを特徴とする請求項５記載の方法。
前記燃料を前記セル（５４、７４）の周縁部から排出する工程をさらに含むことを特徴とする請求項６記載の方法。
燃料電池内のセル温度差を最小限に抑えるシステムにおいて、
セル（５４、７４）に隣接する空気流動フィールド（５２、７２）であって、前記セル（５４、７４）の周縁部から前記セル（５４、７４）の中央に前記セル（５４、７４）の第１の表面を覆って空気を搬送するように動作可能な空気流動フィールド（５２、７２）と、
前記空気流動フィールド（５２、７２）に隣接するマニホールド熱交換器（５０、７０）であって、前記空気流動フィールド（５２、７２）から前記空気を受け取るように動作可能であり、さらに、マニホールド熱交換器（５０、７０）の周縁部にある少なくとも１つの排気口（６０）から前記空気を排出するように動作可能であるマニホールド熱交換器（５０、７０）とを含む燃料電池セル温度差抑制システム。
前記空気流動フィールド（５２、７２）が、前記空気がそこを通り抜けて前記空気流動フィールド（５２、７２）から前記マニホールド熱交換器（５０、７０）に流れることができる少なくとも１つの中央開口（５８）を含むことを特徴とする請求項８記載のシステム。
前記マニホールド熱交換器（５０、７０）が、マニホールド板（１４）を含むことを特徴とする請求項８記載のシステム。
前記セル（５４、７４）の中央から前記セル（５４、７４）の周縁部に前記セル（５４、７４）の第２の表面を覆って燃料を搬送するように動作可能な燃料流動フィールド（５６、７６）をさらに含むことを特徴とする請求項８記載のシステム。
前記マニホールド熱交換器（５０、７０）が、前記燃料流動フィールド（５６、７６）に燃料を供給するように動作可能であることを特徴とする請求項１１記載のシステム。
前記マニホールド熱交換器（５０、７０）が、前記マニホールド熱交換器（５０、７０）のほぼ中央に配置された燃料流路をさらに含むことを特徴とする請求項１２記載のシステム。
前記セル（５４、７４）が、固体酸化物形燃料セルスタック内のセル（５４、７４）であることを特徴とする請求項８記載のシステム。
前記マニホールド熱交換器（５０、７０）および前記セル（５４、７４）が、複数のセルスタック（４８）を有する固体酸化物形燃料電池内の単一のセルスタック（４８）を含むことを特徴とする請求項１４記載のシステム。