JP2008257939A - 燃料電池スタック構造体 - Google Patents
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Abstract
【課題】改質熱の利用効率の向上及び全体温度分布の均一化を図りつつ、起動時間の短縮及びコンパクト化を実現することが可能である燃料電池スタック構造体を提供する。
【解決手段】単セルを保持し且つ中心部分にガス導入孔21,ガス排出孔22を有する円形状セル板2と、中心部分にガス導入孔31,ガス排出孔32を有してセル板2に接合させた円形状セパレータ板3と、両板2,3の各中心部分間に位置してガス導入孔21,31と連通するガス導入流路51及びガス排出孔22,32と連通するガス排出流路52を介して空間内に燃料ガスの供給・排出を行う中央流路部品5を具備した複数の固体電解質型燃料電池ユニット1を各中心部分で積層して成り、隣接する固体電解質型燃料電池ユニット1の間を空気流路とし、中央流路部品5の各ガス導入流路51が連続することで形成されるガス導入路51Aに多孔質体20を設けた。
【選択図】図4
Description
図1〜図5は、本発明の燃料電池スタック構造体の一実施例を示しており、図1及び図2に示すように、この燃料電池スタック構造体11は、複数の固体電解質型燃料電池ユニット1をいずれも向きを同じにして積層し、この積層した複数の固体電解質型燃料電池ユニット1を両側(図示上下側)からフランジ13,14で挟み込んで成っている。
図8及び図9は、本発明の燃料電池スタック構造体の他の実施例を示している。図8及び図9に示すように、この実施例の燃料電池スタック構造体11では、ガス導入路5A内においてボルト16と同軸に配置した管状部材46を多孔質体支持手段とし、多孔質体20を管状部材46の中空部分で且つガス導入路51Aの全長にわたって充填している、すなわち、多孔質体20をボルト16と管状部材46の間で且つガス導入路51Aの全長にわたって充填している。
図10は、本発明の燃料電池スタック構造体のさらに他の実施例を示している。図10に示すように、この実施例の燃料電池スタック構造体11では、ガス導入路51Aの周壁面51aを多孔質体支持手段とすると共に多孔質体20を円筒状に形成し、この円筒状の多孔質体20をガス導入路51Aの周壁面51aに接触させて、ガス導入路51Aに供給される燃料ガスが円筒状多孔質体20の中空部分から外側に流れるようにしている。
図11は、本発明の燃料電池スタック構造体のさらに他の実施例を示している。図11に示すように、この実施例の燃料電池スタック構造体11では、中央流路部品5の各ガス導入流路51を互いに連続させることで形成したガス導入路51Aと、中央流路部品5の各ガス排出流路52を互いに連続させることで形成したガス排出路51Bとは別に、ガス導入路51Aの周囲に複数のボルト挿通孔53を設け、積層した固体電解質型燃料電池ユニット1をこれらのボルト挿通孔53にそれぞれ挿通した複数本のボルト16で締結して固定するようにしており、多孔質体20は、ガス導入路51Aの全長にわたってほぼ隙間なく充填してある。
図13及び図14は、本発明の燃料電池スタック構造体のさらに他の実施例を示している。図13及び図14に示すように、この実施例の燃料電池スタック構造体11では、セル板2及びセパレータ板3の各中心に形成した中心孔をガス排出孔22,32とすると共に、中心孔の周囲に形成した複数の孔をガス導入孔21,31としている。つまり、各ガス排出孔22,32を介して中央流路部品5の各ガス排出流路52を互いに連続させることで形成したガス排出路52Aがセル板2及びセパレータ板3の各中心に位置し、各ガス導入孔21,31を介して中央流路部品5の各ガス導入流路51を互いに連続させることで形成したガス導入路51Aがガス排出路52Aの周囲に位置するものとしてある。
図15及び図16は、本発明の燃料電池スタック構造体のさらに他の実施例を示している。図15に示すように、この実施例の燃料電池スタック構造体11では、積層した複数の固体電解質型燃料電池ユニット1を矩形状を成すフランジ13A,14Aで両側(図示上下側)から挟み込み、これらのフランジ13A,14Aの四隅に掛け渡した四本のボルト16で締結して固定するようにしており、多孔質体20は、図16に示すように、ガス導入路51Aの全長にわたってほぼ隙間なく充填してある。
図18は、本発明の燃料電池スタック構造体のさらに他の実施例を示している。図18に示すように、この実施例の燃料電池スタック構造体11では、上記した実施例5における燃料電池スタック構造体11において、すなわち、最下流を各ガス導入路51Aにそれぞれ接続させた複数の改質路54Aを有する燃料電池スタック構造体11において、積層した複数の固体電解質型燃料電池ユニット1を矩形状を成すフランジ13A,14Aで両側(図示上下側)から挟み込み、これらのフランジ13A,14Aの四隅に掛け渡した四本のボルト16で締結して固定するようにしている。
図19は、本発明の燃料電池スタック構造体のさらに他の実施例を示している。この実施例の燃料電池スタック構造体11では、図19に示すように、中央流路部品5に、セル板2及びセパレータ板3の各々のガス導入孔21,31と連通するガス導入流路51とは別に、固体電解質型燃料電池ユニット1の中心部分加熱用ガスを流す加熱流路55を設け、固体電解質型燃料電池ユニット1の中心部分を貫通する積層方向の加熱路55Aを形成するべく中央流路部品5の各加熱流路51を互いに連続させた構成としている。この場合も、加熱路55Aに加熱用ガスを流すことで触媒を加熱し得ることから、触媒の起動時間を早めることができ、その結果、機動性のより一層の向上が図られることとなる。
2 セル板
3 セパレータ板
5 中央流路部品
6 単セル
11 スタック構造体
16 ボルト(締結部材;多孔質体支持手段)
20 多孔質体
21,31 ガス導入孔
22,32 ガス排出孔
46 管状部材(多孔質体支持手段)
51 ガス導入流路
51A ガス導入路
52 ガス排出流路
52A ガス排出路
54 改質流路
54A 改質路
55 加熱流路
55A 加熱路
S 空間
Claims (11)
- 単セルを保持していると共に中心部分にガス導入孔及びガス排出孔を有する円形状を成すセル板と、
中心部分にガス導入孔及びガス排出孔を有し且つその外周縁部をセル板の外周縁部に接合させた円形状を成すセパレータ板と、
セル板及びセパレータ板の各中心部分間に位置して各々のガス導入孔と連通するガス導入流路及びガス排出孔と連通するガス排出流路を有し、セル板及びセパレータ板間に形成される空間内に燃料ガスの供給及び排出を行う中央流路部品を具備した複数の固体電解質型燃料電池ユニットを各々の中心部分で積層して成り、
互いに重なり合う固体電解質型燃料電池ユニットの間を空気の流路として設定すると共に、中央流路部品の各ガス導入流路が互いに連続することで形成されるガス導入路ないしその上流側端部近傍に多孔質体を設けたことを特徴とする燃料電池スタック構造体。 - 中央流路部品の各ガス導入流路が互いに連続することで形成されるガス導入路が固体電解質型燃料電池ユニットの中心軸上に位置し、中央流路部品の各ガス排出流路が互いに連続することで形成されるガス排出路が固体電解質型燃料電池ユニットの中心軸の周囲に位置している請求項1に記載の燃料電池スタック構造体。
- 中央流路部品の各ガス排出流路が互いに連続することで形成されるガス排出路が固体電解質型燃料電池ユニットの中心軸上に位置し、中央流路部品の各ガス導入流路が互いに連続することで形成されるガス導入路が固体電解質型燃料電池ユニットの中心軸の周囲に位置している請求項1に記載の燃料電池スタック構造体。
- ガス導入路ないしその上流側端部近傍に設けた多孔質体が触媒を担持している請求項1〜3のいずれか一つの項に記載の燃料電池スタック構造体。
- ガス導入路に挿通した多孔質体支持手段に多孔質体を支持させてある請求項1〜4のいずれか一つの項に記載の燃料電池スタック構造体。
- 積層した固体電解質型燃料電池ユニットの締結部材を多孔質体支持手段とし、多孔質体を締結部材の周囲に配置してある請求項5に記載の燃料電池スタック構造体。
- ガス導入路に挿通した管状部材を多孔質体支持手段とし、多孔質体を管状部材の中空部分に収容してある請求項5に記載の燃料電池スタック構造体。
- ガス導入路内に位置する多孔質体の周壁の少なくとも一部分をガス不透過部としてある請求項1〜6のいずれか一つの項に記載の燃料電池スタック構造体。
- 固体電解質型燃料電池ユニットに対して絶縁した多孔質体支持手段又は多孔質体を加熱する加熱機構を設けた請求項5〜8のいずれか一つの項に記載の燃料電池スタック構造体。
- 中央流路部品に、セル板及びセパレータ板の各々のガス導入孔と連通するガス導入流路とは別に、多孔質体を配置する改質流路を設け、中央流路部品の各改質流路が互いに連続することで形成される改質路の上流側をガス供給源に接続すると共に、改質路の最下流を各ガス導入流路が互いに連続することで形成されるガス導入路に接続する請求項3又は4に記載の燃料電池スタック構造体。
- 中央流路部品に、セル板及びセパレータ板の各々のガス導入孔と連通するガス導入流路とは別に、固体電解質型燃料電池ユニットの中心部分加熱用ガスを流す加熱流路を設け、固体電解質型燃料電池ユニットの中心部分を貫通する積層方向の加熱路を形成するべく中央流路部品の各加熱流路を互いに連続させた請求項1〜10のいずれか一つの項に記載の燃料電池スタック構造体。
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