JP2008218005A - 燃料電池モジュール - Google Patents
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Abstract
【解決手段】燃料電池モジュールの内部に多数の円筒型の燃料電池のセルチューブが互いに平行に並べて固定される。多数のセルチューブのそれぞれの端部に対応する位置に孔開け加工された金属薄板が用意される。孔の内側には、内側に向かって押し付ける弾性力を与える金属ばねが設けられる。多数のセルチューブの端部がそれぞれ孔を貫通するように金属薄板が嵌め込まれることにより、金属ばねがセルチューブの端部の電極と電気的に結合し、多数の燃料電池の電極が一挙に電気的に接続される。接続部がばねであるため、温度変形に対して余裕幅が得られる。
【選択図】図2
Description
更に、SOFCは高温(結線部位で例えば500〜700℃)で運転されるため、常温で配線を行ってから運転すると、常温と運転温度との温度差によって配線がゆるみ、接触抵抗が変化する可能性があった。特にセルの本数が多い燃料電池モジュールでは、固縛部分が多いため配線のゆるむ部位の発生する可能性が高くなると考えられ、接触抵抗の変化による影響が出ることを防ぐ技術が望まれる。
更に、固縛を行うためには、隣接するセル間にある程度のスペースが必要である。この作業スペースにより、セルの集積度を高くするために隣接セルの間隔を小さくすることに限界があった。
更に、セルの集積度が増加すると、集電線に剛性が無くふらふらと宙に浮いた状態であることから、束ね処理が困難になっていた。
本発明の他の目的は、配線作業の効率が燃料電池セルの数に影響されない燃料電池モジュールを提供することである。
本発明の更に他の目的は、温度変化による影響の少ない配線構造を有する燃料電池モジュールを提供することである。
本発明の更に他の目的は、燃料電池セルの集積度の向上を可能とする燃料電池モジュールを提供することである。
本発明の更に他の目的は、集電線の束ね処理の困難を解決する燃料電池モジュールを提供することである。
更に本発明によれば、配線作業の効率が燃料電池セルの数に影響されない燃料電池モジュールが提供される。
更に本発明によれば、温度変化による影響の少ない配線構造を有する燃料電池モジュールが提供される。
更に本発明によれば、燃料電池セルの集積度の向上を可能とする燃料電池モジュールが提供される。
更に本発明によれば、集電線の束ね処理の困難を解決する燃料電池モジュールが提供される。
δ1=((αA−αB)×ΔT×D0)/2
ここで、αAは集電部材の線膨張係数、αBは燃料電池5の線膨張係数、ΔTは集電部材の環境の組立時(室温)と運転時(500〜700℃程度)との温度差、D0は燃料電池5の外径である。
板爪部(図5(b)の状態に加工されたときの突起44)の面圧による押し込み変位は、次の式で表される。
δ2=((2×σ)/(3×E×t))×L2
ここで、σは応力であり、板爪部による燃料電池5の締め付けの強さをどのように調節するかに対応する。Eは集電部材のヤング率、tは板爪の板厚であり本実施例では集電部材の板厚、Lは板爪の長さである。
セルに比べて集電部材の線膨張係数が大きい場合はδ1<δ2という条件が満たされれば、運転中の高温時に板爪による燃料電池5の締め付けが無くならない。線膨張係数が反対の場合は、δ1+必要初期締付け変位<δ2となる板厚および爪長さが決定される。この条件から遡って、どのように集電部材を設計すればよいのかを決めることができる。
4…筐体
5…燃料電池
6…第一セル群
8…第二セル群
9…燃料排出室
10…支持部材
11…発電室
12…支持部材
13…燃料供給室
14…負極
16…正極
18…負極
20…正極
22…上部集電部材
24…下部集電部材
26…上部集電部材
28…負極端子
30…正極端子
32…燃料ガス
34…空気
36…孔加工部
38…折り曲げ線
40…切断線
42…折り曲げ線
44…突起
46…孔
47…孔
48…ぜんまいばね
50…金属メッシュ積層体
54…孔
56…母材
58…金属箔
100…セル
102…電極
103…電極
104…導電膜
108…白金線
109…配線
Claims (10)
- 複数のSOFC(固体酸化物型燃料電池)を含む第一セル群と、
第一の孔群を有し、前記第一セル群に属する前記複数のSOFCが前記第一の孔群に属する複数の孔にそれぞれ嵌入することにより前記第一セル群の第一電極群に属する複数の電極を電気的に結合する第一集電部材
とを具備する
燃料電池モジュール。 - 請求項1に記載された燃料電池モジュールであって、
前記第一集電部材によって電気的に結合される複数の電極は、概ね前記複数のSOFCの長手方向に直交する同一平面上に配置される
燃料電池モジュール。 - 請求項2に記載された燃料電池モジュールであって、
前記第一セル群に属する前記複数のSOFCは、それぞれ横縞円筒型SOFCである
燃料電池モジュール。 - 請求項1から3のいずれかに記載された燃料電池モジュールであって、
前記第一電極群に属する複数の電極と前記第一集電部材とは、前記第一集電部材の弾性力によって結合する
燃料電池モジュール。 - 請求項4に記載された燃料電池モジュールであって、
前記第一集電部材は前記第一孔群に属する複数の孔が設けられた金属板を含み、
前記弾性力は、前記複数の孔において前記金属板が曲げ加工されることによって形成されたバネによって与えられる
燃料電池モジュール。 - 請求項4又は5に記載された燃料電池モジュールであって、
前記第一集電部材の重量は、前記弾性力によって支持される
燃料電池モジュール。 - 請求項1から3のいずれかに記載された燃料電池モジュールであって、
前記第一集電部材は、積層された複数の金属メッシュを結合することによって形成される
燃料電池モジュール。 - 請求項1から7のいずれかに記載された燃料電池モジュールであって、
更に、第二の孔群を有し、前記第一セル群に属する複数のSOFCの前記第一電極群と反対の極性を有する第二電極群に属する複数の電極が前記第二の孔群に属する複数の孔にそれぞれ嵌入することによって前記第二電極群に属する複数の電極を電気的に結合する第二集電部材
を具備する
燃料電池モジュール。 - 請求項8に記載された燃料電池モジュールであって、
更に、複数のSOFCを含む第二セル群
を具備し、
前記第一集電部材は、前記第二セル群が備える第三電極群に属する複数の電極が前記第一の孔群に属する複数の孔にそれぞれ嵌入することにより、前記第一電極群に属する複数の電極と前記第三電極群に属する複数の電極とを電気的に結合する
燃料電池モジュール。 - 請求項9に記載された燃料電池モジュールであって、
更に、前記第一セル群と前記第二セル群とを収納する筐体と、
第三の孔群を有し、前記第二セル群に属する複数のSOFCの前記第三電極群と反対の極性を有する第四電極群に属する複数の電極が前記第三の孔群に属する複数の孔にそれぞれ嵌入することによって前記第四電極群に属する複数の電極を電気的に結合する第三集電部材と、
前記第二集電部材に電気的に接続され前記筐体の外部に設けられる第一端子と、
前記第三集電部材に電気的に接続され前記筐体の外部に設けられる第二端子
とを具備する
燃料電池モジュール。
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