JP2011228171A - Fuel cell - Google Patents

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Hideki Uematsu
秀樹 上松
Daisuke Komatsu
大祐 小松
Yusuke Todo
佑介 藤堂
Yasuo Okuyama
康生 奥山
Hiroya Ishikawa
浩也 石川
Ichiro Gonda
一郎 権田
Yosuke Ito
洋介 伊藤
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Niterra Co Ltd
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    • Y02E60/30Hydrogen technology
    • Y02E60/50Fuel cells

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a fuel cell in which joinability and gas sealability of laminating auxiliary equipment using a metal frame can be secured at the same time.SOLUTION: In an solid oxide fuel cell 1, in order to configure a combustor 7 and a reformer 9, first to fourth gas seal parts 76 to 79 are laminated and arranged between first to fifth metal frames 71 to 75, and those metal frames and gas seal parts(together with a fuel cell stack 5) are pressed, fastened and fixed in a lamination direction using first to eighth fastening members 111 to 118. Accordingly, when fastened, the first to fourth gas seal parts 76 to 79 are deformed on a contact surface in preference (to respective metal frames 71 to 75), and improve adhesion to respective metal frames 71 to 75. As a result, even while maintaining the gas sealability, a laminated structure in which soldering is eliminated can be achieved.

Description

本発明は、酸化剤ガス及び燃料ガスを用いるとともに、例えばそれらのガスの予熱等を行う各種の補助器を備えた燃料電池に関するものである。   The present invention relates to a fuel cell that uses an oxidant gas and a fuel gas and includes various auxiliary devices that preheat these gases, for example.

従来より、燃料電池として、電解質に固体酸化物を用いた固体酸化物形燃料電池(以下SOFCとも記す)が知られている。
このSOFCは、例えば板状の固体電解質体の各面に燃料極と空気極とを備えた燃料電池セルを、多数積層してスタック(燃料電池スタック)を形成し、燃料極に燃料ガスを供給するとともに、空気極に空気を供給し、燃料及び空気中の酸素を固体電解質体を介して化学反応させることによって電力を発生させるものである。
Conventionally, as a fuel cell, a solid oxide fuel cell (hereinafter also referred to as SOFC) using a solid oxide as an electrolyte is known.
In this SOFC, for example, a stack (fuel cell stack) is formed by stacking a large number of fuel cells each having a fuel electrode and an air electrode on each surface of a plate-shaped solid electrolyte body, and fuel gas is supplied to the fuel electrode. In addition, air is supplied to the air electrode, and electric power is generated by causing a chemical reaction between the fuel and oxygen in the air via the solid electrolyte body.

この固体酸化物形燃料電池は、600〜1000℃という高温で動作させるので、固体酸化物形燃料電池の運転温度を維持するための構造が必要になっている。
例えば下記特許文献1には、燃料電池スタックを、外部から供給される空気を加熱するための熱交換層や、外部から供給される燃料ガス(主に都市ガス、天然ガスなど)を改質するための改質層などの補助層(積層補助器)で挟み込んで一体化する構造が開示されている。
Since this solid oxide fuel cell is operated at a high temperature of 600 to 1000 ° C., a structure for maintaining the operating temperature of the solid oxide fuel cell is required.
For example, in Patent Document 1 below, a fuel cell stack is reformed with a heat exchange layer for heating air supplied from the outside or fuel gas (mainly city gas, natural gas, etc.) supplied from the outside. For this reason, a structure in which an auxiliary layer (stacking auxiliary device) such as a modified layer is sandwiched and integrated is disclosed.

また、下記特許文献2では、積層補助器を、複数の板状の金属フレームを積層してロウ付けにて一体化した構成が開示されている。   Patent Document 2 below discloses a configuration in which a stacking auxiliary device is formed by stacking a plurality of plate-shaped metal frames and integrating them by brazing.

特開平7−136315号公報Japanese Patent Laid-Open No. 7-136315 特開2009−93923号公報JP 2009-93923 A

しかしながら、上記引用文献2の技術では、ロウ付けによって、金属フレーム同士の結合と金属フレーム間のガスシールとを同時に確保することは容易ではないという問題があった。   However, in the technique of the above cited reference 2, there is a problem that it is not easy to simultaneously secure the coupling between the metal frames and the gas seal between the metal frames by brazing.

つまり、金属フレーム同士をロウ付けする場合には、金属フレームの全面にわたってロウ付けする必要があるが、金属フレーム材は、製造工程上、通常は若干湾曲しているので、複数の金属フレームが密着するように完全にロウ付けすることは容易ではなかった。   In other words, when brazing between metal frames, it is necessary to braze over the entire surface of the metal frame, but metal frame materials are usually slightly curved in the manufacturing process, so multiple metal frames are in close contact. It was not easy to braze completely.

しかも、金属フレーム自体、複雑なガス流路を形成するために、複雑な形状に加工されているので、この点からも、金属フレーム同士の完全なロウ付けは容易ではなかった。
そのため、金属フレーム同士の確実な結合やガスシール性を確保することは容易では無いという問題があった。
In addition, since the metal frame itself is processed into a complicated shape in order to form a complicated gas flow path, it is not easy to braze the metal frames together from this point.
For this reason, there is a problem that it is not easy to ensure reliable coupling and gas sealing properties between metal frames.

本発明は、こうした問題に鑑みなされたもので、金属フレームを用いた積層補助器の結合性及びガスシール性を同時に確保することができる燃料電池を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of these problems, and an object of the present invention is to provide a fuel cell that can simultaneously ensure the binding property and gas sealing property of a stacking auxiliary device using a metal frame.

(1)本発明は、請求項1に記載の様に、燃料電池の発電反応にあたって、酸化剤ガス又は燃料ガスの予熱、発電後の残余燃料ガスの燃焼、燃料ガスを生成するための液体原料の気化、及び燃料ガスの改質の各機能のうち、少なくとも1種の機能を有し、複数の板状の金属フレームを積層してなる積層補助器を備えた燃料電池であって、前記積層補助器は、隣り合う二つの前記金属フレームの間に介在し、前記金属フレームとともに積層され前記金属フレームより強度が低い板状のガスシール部と、前記金属フレームと前記ガスシール部とを積層方向に締め付けて固定する締結部材と、を備えたことを特徴とする。   (1) According to the present invention, as described in claim 1, in the power generation reaction of the fuel cell, preheating of oxidant gas or fuel gas, combustion of residual fuel gas after power generation, liquid raw material for generating fuel gas A fuel cell having a stacking auxiliary device having at least one function among the functions of gasification and fuel gas reforming and stacking a plurality of plate-like metal frames, The auxiliary device is interposed between the two adjacent metal frames, and is laminated with the metal frame and has a plate-like gas seal portion having a lower strength than the metal frame, and the metal frame and the gas seal portion in the stacking direction. And a fastening member that is fastened to be fixed.

本発明では、金属フレーム間にガスシール部を積層して配置し、それらを締結部材を用いて積層方向に押圧して締め付けて固定する。
従って、ガスシール部は、締結部材によって締め付けられた際に、接触面において(金属フレームより)優先的に変形し、金属フレームとの密着性が向上する。これにより、ガスシール性を維持しながらも、ロウ付けを不要とする積層構造を実現できる。つまり、本発明により、金属フレームを用いた積層補助器の結合性及びガスシール性を同時に確保することができる。
In the present invention, the gas seal portions are stacked and arranged between the metal frames, and they are pressed and fixed in the stacking direction using a fastening member.
Therefore, when the gas seal portion is tightened by the fastening member, the gas seal portion is preferentially deformed (rather than the metal frame) on the contact surface, and the adhesion with the metal frame is improved. Thereby, it is possible to realize a laminated structure that does not require brazing while maintaining gas sealing performance. That is, according to the present invention, it is possible to simultaneously ensure the connectivity and gas sealing performance of the stacking auxiliary device using the metal frame.

ここで、前記酸化剤ガス又は燃料ガスの予熱としては、排ガスとの熱交換による予熱、及び/又は、燃料電池本体(積層補助器以外の発電を行う燃料電池スタック等の構成)からの予熱が挙げられる。   Here, as the preheating of the oxidant gas or the fuel gas, preheating by heat exchange with exhaust gas and / or preheating from a fuel cell main body (a configuration of a fuel cell stack or the like that performs power generation other than a stacking auxiliary device). Can be mentioned.

(2)本発明では、請求項2に記載の様に、ガスシール部は、マイカ又はバーミキュライトから構成してもよい。
マイカ又はバーミキュライトは、ガスシール性や耐熱耐久性や加工性等が高く、ガスシール部の材料として好適である。なお、これ以外にも、セラミックス(ガラスを含む)を主成分とした材料は、高温で化学的に安定で、しかも、ガス透過性が低いので、ガスシール部の材料として採用することができる。
(2) In the present invention, as described in claim 2, the gas seal portion may be made of mica or vermiculite.
Mica or vermiculite has high gas sealability, heat resistance durability, processability, and the like, and is suitable as a material for the gas seal portion. In addition to this, materials mainly composed of ceramics (including glass) are chemically stable at high temperatures and have low gas permeability, and thus can be employed as materials for gas seal portions.

(3)本発明では、請求項3に記載の様に、締結部材として、金属フレーム及びガスシール部を積層方向に貫通して挿通される貫通部材(例えばボルト)と、貫通部材の少なくとも一端に設けられて、金属フレームとガスシール部とを積層方向に締め付ける相手部材(例えばナット)と、を採用できる。   (3) In the present invention, as described in claim 3, as a fastening member, a penetrating member (for example, a bolt) inserted through the metal frame and the gas seal portion in the stacking direction, and at least one end of the penetrating member A mating member (for example, a nut) that is provided and fastens the metal frame and the gas seal portion in the stacking direction can be employed.

この締結部材によって、金属フレームとガスシール部とを容易に且つ確実に固定することができる。
(4)本発明では、請求項4に記載の様に、燃料電池を、板状の燃料電池セルから構成された燃料電池スタックと積層補助器とを積層したものとし、締結部材として、積層補助器の積層方向における固定と燃料電池スタックの積層方向における固定とを兼用する部材を採用できる。
By this fastening member, the metal frame and the gas seal portion can be easily and reliably fixed.
(4) In the present invention, as described in claim 4, the fuel cell is formed by stacking a fuel cell stack composed of plate-shaped fuel cells and a stacking auxiliary device, and the stacking auxiliary is used as a fastening member. A member that combines the fixing in the stacking direction of the vessel and the fixing in the stacking direction of the fuel cell stack can be employed.

この締結部材によって、燃料電池スタックと積層補助器を容易に且つ確実に一体に固定することができる。
(5)本発明では、請求項5に記載の様に、積層補助器として、燃料ガスを改質する改質触媒を有する改質器、又は、前記発電後の残余燃料ガスを燃焼させる燃焼触媒を有する燃焼器が挙げられる。
By this fastening member, the fuel cell stack and the stacking auxiliary device can be easily and reliably fixed together.
(5) In the present invention, as described in claim 5, as a stacking auxiliary device, a reformer having a reforming catalyst for reforming fuel gas, or a combustion catalyst for burning the remaining fuel gas after power generation A combustor having

従来の様に、ロウ付けよって積層補助器を製造する場合には、触媒を積層補助器の内部入れた状態でロウ付けすると、ロウ付けの際の加熱によって触媒が劣化する恐れがあるが、本発明では、締結部材によって積層補助器を固定するので、ロウ付けの際の加熱による劣化を防ぐことができる。   When manufacturing a stacking auxiliary device by brazing as in the prior art, if the catalyst is brazed in a state where the stacking auxiliary device is placed inside, the catalyst may deteriorate due to heating during brazing. In the invention, since the stacking auxiliary device is fixed by the fastening member, it is possible to prevent deterioration due to heating during brazing.

(6)本発明では、請求項6に記載の様に、ガスシール部に、発電に用いられる酸化剤ガス及び/又は燃料ガスを分配するガス分配流路を設けてもよい。
これにより、金属フレームやガスシール部を3次元的に組み上げて、複雑なガスの流路を容易に形成することができる。また、ガスシール部のガス分配流路を利用して、積層補助器の平面方向における一端から他端にガスを流すことができる。更に、ガスの混合効果を高めたり、触媒に均一にガスがゆき渡るように、容易にガス分配流路を形成することができる。なお、ガスシール部にガス分配流路を設けることにより、金属フレームに設ける場合に比べて、その加工が容易であるという利点もある。
(6) In the present invention, as described in claim 6, a gas distribution channel for distributing the oxidant gas and / or fuel gas used for power generation may be provided in the gas seal portion.
Thereby, a metal frame and a gas seal part can be assembled | assembled three-dimensionally, and the complicated gas flow path can be formed easily. Further, the gas can be flowed from one end to the other end in the planar direction of the stacking auxiliary device by using the gas distribution channel of the gas seal portion. Furthermore, the gas distribution channel can be easily formed so as to enhance the gas mixing effect and to spread the gas uniformly over the catalyst. It should be noted that providing the gas distribution channel in the gas seal portion also has an advantage that the processing is easy as compared with the case of providing it in the metal frame.

実施例1の固体酸化物形燃料電池の平面図である。1 is a plan view of a solid oxide fuel cell of Example 1. FIG. 図1のA方向から見た固体酸化物形燃料電池の側面図である。FIG. 2 is a side view of the solid oxide fuel cell viewed from the direction A in FIG. 1. 固体酸化物形燃料電池セルを分解した状態を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the state which decomposed | disassembled the solid oxide fuel cell. 積層補助器を分解した状態を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the state which decomposed | disassembled the stacking auxiliary device. 固体酸化物形燃料電池内部のガス流路を模式的に示す説明図である。It is explanatory drawing which shows typically the gas flow path inside a solid oxide fuel cell. 実施例2における積層補助器を分解した状態を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the state which decomposed | disassembled the lamination auxiliary | assistance apparatus in Example 2. FIG. 実施例3の固体酸化物形燃料電池を模式的に示し、(a)はその平面図、(b)はその縦断面図である。The solid oxide fuel cell of Example 3 is shown typically, (a) is the top view, (b) is the longitudinal cross-sectional view. 実施例4の固体酸化物形燃料電池を模式的に示す説明図である。6 is an explanatory diagram schematically showing a solid oxide fuel cell of Example 4. FIG.

以下、本発明が適用された固体酸化物形燃料電池の実施例について図面を用いて説明する。   Embodiments of a solid oxide fuel cell to which the present invention is applied will be described below with reference to the drawings.

a)まず、本実施例の固体酸化物形燃料電池の概略構成について説明する。
図1及び図2に示すように、固体酸化物形燃料電池1は、燃料ガス(例えば水素)と酸化剤ガス(例えば空気)との供給を受けて発電を行う装置である。
a) First, the schematic configuration of the solid oxide fuel cell of this example will be described.
As shown in FIGS. 1 and 2, the solid oxide fuel cell 1 is a device that generates power by receiving supply of a fuel gas (for example, hydrogen) and an oxidant gas (for example, air).

この固体酸化物形燃料電池1は、図2に示すように、発電単位である平板形の燃料電池セル3が複数個積層された燃料電池スタック5と、燃料電池スタック5の積層方向の一方の側(同図下側)に配置された2つの積層補助器7、9とを備えている。そして、この燃料電池スタック5と両積層補助器7、9とは、燃料電池スタック5及び両積層補助器7、9を積層方向に貫く複数の締結部材(第1〜第8締結部材)11〜18によって、一体に固定されている。なお、この締結部材11〜18は、後述するようにボルト(貫通部材)及びナットから構成されている。以下、各構成について説明する。   As shown in FIG. 2, the solid oxide fuel cell 1 includes a fuel cell stack 5 in which a plurality of flat plate fuel cells 3 as power generation units are stacked, and one of the fuel cell stacks 5 in the stacking direction. Two stacking auxiliary devices 7 and 9 are provided on the side (the lower side in the figure). The fuel cell stack 5 and both stacking auxiliary devices 7 and 9 include a plurality of fastening members (first to eighth fastening members) 11 that penetrate the fuel cell stack 5 and both stacking auxiliary devices 7 and 9 in the stacking direction. 18 is fixed integrally. The fastening members 11 to 18 are composed of bolts (penetrating members) and nuts as will be described later. Each configuration will be described below.

・図3に分解して示すように、前記燃料電池セル3は、いわゆる燃料極支持膜形タイプの燃料電池セルであり、燃料ガス流路37側には、燃料極(アノード)39が配置されるとともに、燃料極39の図3上側の表面には薄膜の固体電解質体(固体酸化物体)41が形成される。その固体酸化物体41の空気流路45側の表面には、空気極(カソード)43が形成されている。なお、前記燃料電池スタック5は、複数個の燃料電池セル3が電気的に直列に接続されたものである。   As shown in an exploded view in FIG. 3, the fuel cell 3 is a so-called fuel electrode support membrane type fuel cell, and a fuel electrode (anode) 39 is disposed on the fuel gas flow path 37 side. In addition, a thin-film solid electrolyte body (solid oxide body) 41 is formed on the upper surface of the fuel electrode 39 in FIG. An air electrode (cathode) 43 is formed on the surface of the solid oxide body 41 on the air flow path 45 side. The fuel cell stack 5 has a plurality of fuel cells 3 electrically connected in series.

固体酸化物体41としては、YSZ、ScSZ、SDC、GDC、ペロブスカイト系酸化物等の材料が使用できる。また、燃料極37としては、Ni及びNiとセラミックとのサーメットが使用でき、空気極43としては、ペロブスカイト系酸化物、各種貴金属及び貴金属とセラミックとのサーメットが使用できる。   As the solid oxide body 41, materials such as YSZ, ScSZ, SDC, GDC, and perovskite oxide can be used. Further, as the fuel electrode 37, Ni and a cermet of Ni and ceramic can be used, and as the air electrode 43, a perovskite oxide, various noble metals and cermets of noble metal and ceramic can be used.

空気極43と図3上方の金属製のインターコネクタ47との間には、その導通を確保するために集電体49が配置されている。なお、ここでは、燃料極39と固体酸化物体41と空気極43とをセル本体51と称する。   A current collector 49 is disposed between the air electrode 43 and the metal interconnector 47 in the upper part of FIG. Here, the fuel electrode 39, the solid oxide body 41, and the air electrode 43 are referred to as a cell body 51.

詳しくは、燃料電池セル3は、上下一対の金属製のインターコネクタ47、47の間に、空気流路45側の金属製の四角枠状の空気極フレーム53と、セラミックス製の四角枠状の絶縁フレーム55と、セル本体51を接合して配置するとともにガス流路を遮断する金属製の四角枠状のセパレータ57と、燃料ガス流路37側の金属製の四角枠状の燃料極フレーム59とを備えている。なお、インターコネクタ47と各部材(絶縁フレーム55、燃料極フレーム59など)との間には、ガスシール性を確保するために、ロウ付けやガスシール材を適宜採用することができる。   Specifically, the fuel cell 3 includes a metal square frame-like air electrode frame 53 on the air flow path 45 side and a ceramic square frame-like shape between a pair of upper and lower metal interconnectors 47, 47. An insulating frame 55, a metal rectangular frame-shaped separator 57 that is disposed by joining the cell main body 51 and blocks the gas flow path, and a metal square frame-shaped fuel electrode frame 59 on the fuel gas flow path 37 side. And. Note that brazing or a gas seal material can be appropriately employed between the interconnector 47 and each member (the insulating frame 55, the fuel electrode frame 59, etc.) in order to ensure gas sealing performance.

つまり、インターコネクタ(その外周縁部)47と空気極フレーム53と絶縁フレーム55とセパレータ(その外周縁部)57と燃料極フレーム59とにより、燃料電池セル3の枠部61が構成されており、この枠部61に、前記締結部材11〜18が貫挿される挿通孔63が形成されている。   That is, the interconnector (outer peripheral edge portion) 47, the air electrode frame 53, the insulating frame 55, the separator (outer peripheral edge portion) 57, and the fuel electrode frame 59 constitute the frame portion 61 of the fuel cell 3. The frame portion 61 is formed with an insertion hole 63 through which the fastening members 11 to 18 are inserted.

・図4に模式的に示すように、前記積層補助器7、9は、燃料電池スタック5の発電を補助する平板形の層であり、酸化剤ガス又は燃料ガスの予熱、発電後の残余燃料ガス(即ち発電に使用された燃料ガス以外の残りの燃料ガス)の燃焼、燃料ガスを生成するための液体原料の気化、及び燃料ガスの改質の各機能のうち、少なくとも1種の機能を有するものである。   As schematically shown in FIG. 4, the stacking auxiliary devices 7 and 9 are flat layers for assisting power generation of the fuel cell stack 5, and preheating the oxidant gas or fuel gas, residual fuel after power generation At least one of the functions of combustion of gas (that is, remaining fuel gas other than fuel gas used for power generation), vaporization of liquid raw material for generating fuel gas, and reforming of fuel gas is performed. It is what you have.

本実施例では、積層補助器7、9として、燃料電池スタック5の一方(図4下方)において、その上側に、発電後の残余燃料ガスの燃焼させる燃焼器7を備えるとともに、燃焼器7の下側に、燃料ガスの改質を行う改質器9を備えた例について説明する。   In the present embodiment, as the stacking auxiliary devices 7 and 9, on one side of the fuel cell stack 5 (downward in FIG. 4), a combustor 7 for burning the remaining fuel gas after power generation is provided on the upper side. An example in which a reformer 9 for reforming fuel gas is provided on the lower side will be described.

前記燃焼器7及び改質器9は、図5に分解して示す様に、5枚の正方形の板状の金属フレーム(金属プレート)71〜75と、4枚の正方形の(例えばマイカからなる)板状のガスシール部(マイカプレート)76〜79とを交互に積層することにより一体に構成されている。なお、金属フレーム71〜75の材料としては、例えばステンレス鋼、好ましくは熱膨張係数がセラミックスと整合性が取れるステンレス鋼が挙げられる。より具体的には、燃料電池スタック5の構成部材として好適に使用されるフェライト系ステンレスであるSUS430、SUS444などが挙げられる。   The combustor 7 and the reformer 9 are composed of five square plate-like metal frames (metal plates) 71 to 75 and four square (for example, mica) as shown in an exploded view in FIG. ) It is configured integrally by laminating plate-like gas seal portions (mica plates) 76 to 79 alternately. Examples of the material of the metal frames 71 to 75 include stainless steel, and preferably stainless steel whose thermal expansion coefficient is consistent with ceramics. More specifically, SUS430, SUS444, and the like, which are ferritic stainless steels that are suitably used as the constituent members of the fuel cell stack 5, can be mentioned.

詳しくは、燃焼器7及び改質器9は、(図5の左側上方より)第1金属フレーム71、第1ガスシール部76、第2金属フレーム72、第2ガスシール部77、第3金属フレーム73、第3ガスシール部78、第4金属フレーム74、第4ガスシール部79、第5金属フレーム75の順番に積層されている。   Specifically, the combustor 7 and the reformer 9 are provided with a first metal frame 71, a first gas seal portion 76, a second metal frame 72, a second gas seal portion 77, and a third metal (from the upper left side in FIG. 5). The frame 73, the third gas seal portion 78, the fourth metal frame 74, the fourth gas seal portion 79, and the fifth metal frame 75 are laminated in this order.

このうち、燃焼器7は、第1金属フレーム71、第1ガスシール部76、第2金属フレーム72、第2ガスシール部77、第3金属フレーム73から構成され、改質器9は、第3金属フレーム73(燃焼器7と共有)、第3ガスシール部78、第4金属フレーム74、第4ガスシール部79、第5金属フレーム75から構成されている。   Among these, the combustor 7 includes a first metal frame 71, a first gas seal portion 76, a second metal frame 72, a second gas seal portion 77, and a third metal frame 73. The third metal frame 73 (shared with the combustor 7), the third gas seal portion 78, the fourth metal frame 74, the fourth gas seal portion 79, and the fifth metal frame 75 are configured.

なお、各金属フレーム71〜75及び各ガスシール部76〜79の周縁部には、同図に示す様に、各締結部材11〜18が挿通される挿通孔63を形成する開口81が、それぞれ8箇所にあけられている。   In addition, as shown in the same figure, the opening 81 which forms the through-hole 63 in which each fastening member 11-18 is penetrated is shown in the peripheral part of each metal frame 71-75 and each gas-seal part 76-79, respectively. There are 8 openings.

そして、前記燃焼器7においては、第1ガスシール部76と第2金属フレーム72と第3ガスシール部77の中央に、それぞれ正方形の開口部83〜85が設けられており、(各フレームの積層時に)この開口部83〜85が重なり合って中空の内部室87が形成される。また、第1ガスシール部76と第3ガスシール部77には、前記周縁部の開口81と内部室87とを連通するために、図示するようなガス流路となる切り欠き89が複数形成されている。   In the combustor 7, square openings 83 to 85 are provided at the centers of the first gas seal portion 76, the second metal frame 72, and the third gas seal portion 77, respectively. The openings 83 to 85 overlap (at the time of lamination) to form a hollow inner chamber 87. In addition, the first gas seal portion 76 and the third gas seal portion 77 are formed with a plurality of notches 89 serving as gas flow paths as shown in the figure in order to communicate the peripheral edge opening 81 with the internal chamber 87. Has been.

この内部室87には、発電後の残余燃料ガスと同様な残余空気(即ち発電に使用された空気以外の残った空気)とを混合して燃焼させるために、燃焼触媒(例えば、Pt触媒、Pd触媒など)91が例えば100cc充填されている。これにより、燃料電池セル3の通過ガスの中に含まれている未燃ガスが燃焼されて無害化される。   In this internal chamber 87, in order to mix and burn residual air similar to the residual fuel gas after power generation (that is, remaining air other than the air used for power generation), a combustion catalyst (for example, a Pt catalyst, For example, 100 cc of Pd catalyst) 91 is filled. Thereby, the unburned gas contained in the passing gas of the fuel cell 3 is burned and rendered harmless.

一方、前記改質器9においては、第3ガスシール部78と第4金属フレーム74と第4ガスシール部79との中央には、それぞれ正方形の開口部93〜95が設けられており、(各フレームの積層時に)この開口部93〜95が重なり合って中空の内部室97が形成される。また、第3ガスシール部78と第4ガスシール部77にも、前記周縁部の開口81と内部室97とを連通するために、図示するようなガス流路99となる切り欠きが複数形成されている。   On the other hand, in the reformer 9, square openings 93 to 95 are provided at the centers of the third gas seal portion 78, the fourth metal frame 74, and the fourth gas seal portion 79, respectively ( The openings 93 to 95 overlap (when the frames are stacked) to form a hollow inner chamber 97. In addition, the third gas seal portion 78 and the fourth gas seal portion 77 are also formed with a plurality of cutouts that become gas flow paths 99 as shown in the figure in order to communicate the peripheral edge opening 81 with the internal chamber 97. Has been.

この内部室97には、改質触媒(例えば、Ni触媒、Ru触媒、Rh触媒、Pt触媒など)101が例えば100cc充填されている。これにより、外部から供給される炭化水素ガス(主に都市ガス、天然ガス)を改質する機能、即ち、水素リッチの燃料ガスに改質する機能を有する。   The internal chamber 97 is filled with, for example, 100 cc of a reforming catalyst (for example, Ni catalyst, Ru catalyst, Rh catalyst, Pt catalyst) 101. Accordingly, it has a function of reforming hydrocarbon gas (mainly city gas and natural gas) supplied from the outside, that is, a function of reforming to a hydrogen-rich fuel gas.

・また、本実施例では、上述した様に、燃料電池スタック5と積層補助器7、9とは、第1〜第8締結部材11〜18によって一体に固定されており、この第1〜第8締結部材11〜18は、前記図4に示す様に、燃料電池スタック5と燃焼器7と改質器9とをそれぞれ貫通する第1〜第8ボルト111〜118と、その第1〜第8ボルト111〜118の先端(同図上側)に螺合する第1〜第8ナット121〜128とから構成されている。   In the present embodiment, as described above, the fuel cell stack 5 and the stacking auxiliary devices 7 and 9 are integrally fixed by the first to eighth fastening members 11 to 18, and the first to first As shown in FIG. 4, the eight fastening members 11 to 18 include first to eighth bolts 111 to 118 that pass through the fuel cell stack 5, the combustor 7, and the reformer 9, respectively, and first to first bolts thereof. It is comprised from the 1st-8th nut 121-128 screwed together at the front-end | tip (the upper side of the figure) of 8 bolts 111-118.

この第1〜第8ナット121〜128のうち、第3ナット123には、燃焼ガス(排ガス)を燃料電池スタック5内の挿通孔63から外部に排出するための燃焼ガス排出管131が設けられ、第4ナット124には、空気を燃料電池スタック5内の他の挿通孔63に導入するための空気導入管133が設けられ、第5ナット125には、燃料ガスを燃料電池スタック5内の更に他の挿通孔63に導入するための燃料ガス導入管135が設けられている。なお、その他のナット121、122、126〜128は、袋ナットである。   Among the first to eighth nuts 121 to 128, the third nut 123 is provided with a combustion gas discharge pipe 131 for discharging combustion gas (exhaust gas) from the insertion hole 63 in the fuel cell stack 5 to the outside. The fourth nut 124 is provided with an air introduction tube 133 for introducing air into the other insertion hole 63 in the fuel cell stack 5, and the fifth nut 125 is provided with fuel gas in the fuel cell stack 5. Furthermore, a fuel gas introduction pipe 135 for introduction into another insertion hole 63 is provided. The other nuts 121, 122, 126 to 128 are cap nuts.

更に、第1〜第8ボルト111〜118と改質器9との間、及び第1〜第8ナット121〜128と燃料電池5との間には、各挿通孔63と外部との間の電気的絶縁及びガスシールを行うために、(例えばマイカ等からなる)シール部材137、139が配置されている。   Further, between the first to eighth bolts 111 to 118 and the reformer 9, and between the first to eighth nuts 121 to 128 and the fuel cell 5, between each insertion hole 63 and the outside. In order to perform electrical insulation and gas sealing, sealing members 137 and 139 (made of mica, for example) are arranged.

b)次に、上述した締結部材11〜18による固体酸化物形燃料電池1の固定及びガス流路の形成について説明する。
前記図4に示すように、第1〜第8ボルト111〜118と第1〜第8ナット121〜128は、燃料電池スタック5と燃焼器7と改質器9とを分離可能に一体に結束して固定するための締結部材である。
b) Next, fixing of the solid oxide fuel cell 1 and formation of the gas flow path by the above-described fastening members 11 to 18 will be described.
As shown in FIG. 4, the first to eighth bolts 111 to 118 and the first to eighth nuts 121 to 128 are integrally bundled so that the fuel cell stack 5, the combustor 7 and the reformer 9 can be separated. And a fastening member for fixing.

詳しくは、第1〜第8ボルト111〜118と第1〜第8ナット121〜128によって、複数の燃料電池セル3からなる燃料電池スタック5が一体に構成され、且つ、複数の金属フレーム71〜73及び複数のガスシール部76、77からなる燃焼器7が一体に構成され、且つ、同様に複数の金属フレーム73〜75及び複数のガスシール部78、79からなる改質器9が一体に構成される。   Specifically, the first to eighth bolts 111 to 118 and the first to eighth nuts 121 to 128 integrally form a fuel cell stack 5 composed of a plurality of fuel cells 3, and a plurality of metal frames 71 to 73 and a combustor 7 composed of a plurality of gas seal portions 76 and 77 are integrally formed, and similarly, a reformer 9 composed of a plurality of metal frames 73 to 75 and a plurality of gas seal portions 78 and 79 is integrated. Composed.

従って、この第1〜第8ボルト111〜118及び第1〜第8ナット121〜128によって、固体酸化物形燃料電池1を積層方向に締め付けると、燃料電池スタック5と燃焼器7と改質器9とを一体に固定できる。逆に、第1〜第8ボルト111〜118及び第1〜第8ナット121〜128による固定を緩めると、燃焼器7と改質器9と燃料電池スタック5とを分離することができる。   Therefore, when the solid oxide fuel cell 1 is clamped in the stacking direction by the first to eighth bolts 111 to 118 and the first to eighth nuts 121 to 128, the fuel cell stack 5, the combustor 7, and the reformer. 9 can be fixed integrally. On the contrary, when the fixing by the first to eighth bolts 111 to 118 and the first to eighth nuts 121 to 128 is loosened, the combustor 7, the reformer 9, and the fuel cell stack 5 can be separated.

なお、第1〜第8ボルト111〜118及び第1〜第8ナット121〜128から構成される締結部材としては、一端に頭部を有するボルトの両端にナットを取り付ける構成としてもよい。   In addition, as a fastening member comprised from the 1st-8th bolts 111-118 and the 1st-8th nuts 121-128, it is good also as a structure which attaches a nut to the both ends of the bolt which has a head at one end.

また、第1〜第8ボルト111〜118のうち、第1、第7ボルト111、117は、単に燃料電池スタック5と燃焼器7と改質器9とを固定するためのみに使用されるボルトである。   Of the first to eighth bolts 111 to 118, the first and seventh bolts 111 and 117 are bolts used only for fixing the fuel cell stack 5, the combustor 7 and the reformer 9. It is.

一方、その他の第2〜第6ボルト112〜116及び第8ボルト118は、燃料電池スタック5と燃焼器7と改質器9との固定を行うとともに、(その周囲の挿通孔63を利用して)ガスを流通させる流路として用いられる。   On the other hand, the other second to sixth bolts 112 to 116 and the eighth bolt 118 fix the fuel cell stack 5, the combustor 7 and the reformer 9, and use the surrounding insertion holes 63. And used as a flow path for circulating gas.

即ち、後に詳述する様に、第2、第5、第6ボルト112、115、116が貫挿される挿通孔63は、燃料ガスの流路として用いられ、第4、第8ボルト114、118が貫挿される挿通孔63は、空気の流路として用いられ、第3ボルト113が貫挿される挿通孔63は、燃焼ガスの流路として用いられる。   That is, as will be described in detail later, the insertion hole 63 through which the second, fifth, and sixth bolts 112, 115, and 116 are inserted is used as a fuel gas flow path, and the fourth and eighth bolts 114 and 118 are inserted. The insertion hole 63 through which the third bolt 113 is inserted is used as an air passage, and the insertion hole 63 through which the third bolt 113 is inserted is used as a combustion gas passage.

c)次に、本実施例におけるガスの流路について説明する。
<空気の流路>
前記図4に示す様に、空気は、空気導入管133から第4ボルト114の周囲の挿通孔63に導入され、その後、この挿通孔63から、燃料電池スタック5の各燃料電池セル3の空気流路45に導入され、発電に利用される。
c) Next, the gas flow path in the present embodiment will be described.
<Air flow path>
As shown in FIG. 4, the air is introduced from the air introduction pipe 133 into the insertion hole 63 around the fourth bolt 114, and then the air of each fuel cell 3 of the fuel cell stack 5 from the insertion hole 63. It is introduced into the flow path 45 and used for power generation.

そして、発電後の残余空気は、各燃料電池セル3から第8ボルト118の周囲の挿通孔63に排出され、その後、この挿通孔63から燃焼器7内に導入される。
<燃料ガスの流路>
燃料ガスは、燃料ガス導入管135から第5ボルト115の周囲の挿通孔63に導入され、その後、挿通孔63から、改質器9内に導入されて、燃料ガスの改質が行われる。
Then, the remaining air after power generation is discharged from each fuel cell 3 to the insertion hole 63 around the eighth bolt 118 and then introduced into the combustor 7 through the insertion hole 63.
<Flow path of fuel gas>
The fuel gas is introduced from the fuel gas introduction pipe 135 into the insertion hole 63 around the fifth bolt 115, and then introduced into the reformer 9 through the insertion hole 63, and the fuel gas is reformed.

改質された燃料ガスは、改質器9から第2ボルト112の周囲の挿通孔63に導入され、その後、この挿通孔63から燃料電池スタック5の各燃料電池セル3の燃料ガス流路37に導入され、発電に利用される。   The reformed fuel gas is introduced from the reformer 9 into the insertion hole 63 around the second bolt 112, and then the fuel gas flow path 37 of each fuel cell 3 of the fuel cell stack 5 from the insertion hole 63. And used for power generation.

そして、発電後の残余燃料ガスは、各燃料電池セル3から第6ボルト116の周囲の挿通孔63に排出され、その後、この挿通孔63から燃焼器7内に導入される。
<燃焼ガスの流路>
燃焼器7に導入された発電後の残余燃料ガスと残余空気とは、燃焼器7内で燃焼され、その燃焼ガス(排ガス)は、第3ボルト113の周囲の挿通孔63に排出され、その後、この挿通孔63から燃焼ガス排出管131を介して外部に排出される。
The remaining fuel gas after power generation is discharged from each fuel cell 3 to the insertion hole 63 around the sixth bolt 116 and then introduced into the combustor 7 through the insertion hole 63.
<Flow of combustion gas>
The remaining fuel gas and the remaining air after power generation introduced into the combustor 7 are combusted in the combustor 7, and the combustion gas (exhaust gas) is discharged to the insertion hole 63 around the third bolt 113. Then, the gas is discharged from the insertion hole 63 to the outside through the combustion gas discharge pipe 131.

d)本実施例の効果について説明する。
本実施例では、燃焼器7及び改質器9を構成するために、第1〜第5金属フレーム71〜75の間に第1〜第4ガスシール部76〜79を積層して配置し、それらを(燃料電池スタック5とともに)第1〜第8締結部材111〜118を用いて積層方向に押圧して締め付けて固定している。
d) The effect of this embodiment will be described.
In the present embodiment, in order to configure the combustor 7 and the reformer 9, the first to fourth gas seal portions 76 to 79 are disposed between the first to fifth metal frames 71 to 75, They are fixed together by pressing them together with the fuel cell stack 5 in the stacking direction using the first to eighth fastening members 111 to 118.

従って、第1〜第4ガスシール部76〜79は、締め付けられた際に、接触面において(各金属フレーム71〜75より)優先的に変形し、各金属フレーム71〜75との密着性が向上する。これにより、ガスシール性を維持しながらも、ロウ付けを不要とする積層構造を実現できる。つまり、本実施例により、複数の金属フレーム76〜79を用いた積層補助器7、9の結合性及びガスシール性を同時に確保することができる。   Accordingly, when the first to fourth gas seal portions 76 to 79 are tightened, the first to fourth gas seal portions 76 to 79 are preferentially deformed on the contact surface (from the metal frames 71 to 75), and the adhesion to the metal frames 71 to 75 is improved. improves. Thereby, it is possible to realize a laminated structure that does not require brazing while maintaining gas sealing performance. That is, according to the present embodiment, it is possible to simultaneously ensure the connectivity and gas sealing performance of the stacking auxiliary devices 7 and 9 using the plurality of metal frames 76 to 79.

次に、実施例2について説明するが、前記実施例1と同様な内容の説明は省略する。
本実施例では、前記実施例1とは、燃焼器及び改質器を構成する金属フレーム及びガスシール部の構成が異なるので、異なる点を詳細に説明する。
Next, the second embodiment will be described, but the description of the same contents as the first embodiment will be omitted.
In the present embodiment, since the configurations of the metal frame and the gas seal portion constituting the combustor and the reformer are different from those of the first embodiment, different points will be described in detail.

図6に分解して示す様に、本実施例の固体酸化物形燃料電池においては、燃焼器201及び改質器203は、5枚の金属フレーム205〜209と、4枚のガスシール部211〜214とを交互に積層することにより一体に構成されている。   As shown in an exploded view in FIG. 6, in the solid oxide fuel cell of the present embodiment, the combustor 201 and the reformer 203 include five metal frames 205 to 209 and four gas seal portions 211. Are integrally formed by alternately stacking ˜214.

詳しくは、燃焼器201は、第1金属フレーム205、第1ガスシール部211、第2金属フレーム206、第2ガスシール部212、第3金属フレーム207から構成され、改質器203は、第3金属フレーム207(燃焼器201と共有)、第3ガスシール部213、第4金属フレーム208、第4ガスシール部214、第5金属フレーム209から構成されている。   Specifically, the combustor 201 includes a first metal frame 205, a first gas seal portion 211, a second metal frame 206, a second gas seal portion 212, and a third metal frame 207, and the reformer 203 includes A three metal frame 207 (shared with the combustor 201), a third gas seal portion 213, a fourth metal frame 208, a fourth gas seal portion 214, and a fifth metal frame 209 are configured.

特に本実施例では、燃焼器201の内部室215を構成する、第1ガスシール部211、第2金属フレーム206、第2ガスシール部212には、図示する様に、ガス分配流路が設けられている。   In particular, in the present embodiment, a gas distribution flow path is provided in the first gas seal portion 211, the second metal frame 206, and the second gas seal portion 212, which constitute the internal chamber 215 of the combustor 201, as shown in the figure. It has been.

つまり、第2金属フレーム206の各辺に沿って、各挿通孔217から平面方向の両側に伸びるスリット219が設けられ、第1ガスシール部211及び第2ガスシール部212の角部(同図左下側)には、それぞれ一対の切り欠き221、223が設けられている。
このうち、第1ガスシール部211の一対の切り欠き221は、隣接する各辺に垂直に配置されて、三角形状の小開口部222側(詳しくは斜めのバリヤ224によって区分された小さい領域)に開口するように構成されている。なお、第2ガスシール部212も同様な構成であり、同様な小開口部226が設けられている。
この構成によって、第2金属フレーム206の隣り合うスリット219同士は、第1ガスシール部211の一対の切り欠き221及び小開口部222と、第2金属フレーム206の内部室215を構成する開口部220と、第2ガスシール部212の一対の切り欠き223及び小開口部226とによって構成される空間に連通している。
That is, along each side of the second metal frame 206, slits 219 extending from the respective insertion holes 217 to both sides in the plane direction are provided, and corners of the first gas seal portion 211 and the second gas seal portion 212 (the same figure). A pair of cutouts 221 and 223 are provided on the lower left side, respectively.
Among these, the pair of cutouts 221 of the first gas seal portion 211 is arranged perpendicular to each adjacent side, and is on the side of the triangular small opening 222 (specifically, a small region divided by an oblique barrier 224). It is comprised so that it may open to. Note that the second gas seal portion 212 has the same configuration and is provided with a similar small opening 226.
With this configuration, the adjacent slits 219 of the second metal frame 206 have a pair of notches 221 and a small opening 222 of the first gas seal portion 211 and an opening that constitutes the internal chamber 215 of the second metal frame 206. 220 and a space formed by the pair of notches 223 and the small opening 226 of the second gas seal portion 212.

また、改質器203の内部室225を構成する、第3ガスシール部213、第4金属フレーム208、第4ガスシール部214にも、図示する様に、ガス分配流路が設けられている。   Further, the third gas seal part 213, the fourth metal frame 208, and the fourth gas seal part 214 constituting the internal chamber 225 of the reformer 203 are also provided with gas distribution channels as shown in the figure. .

つまり、第4金属フレーム208には、各挿通孔217から平面方向の両側に伸びるスリット229が設けられ、第3ガスシール部213及び第4ガスシール部214には、前記スリット229と内部室225とを立体的に連通する切り欠き231、233が設けられている。また、第3ガスシール部213及び第4ガスシール部214には、他の挿通孔217と内部室225とを立体的に連通する他のスリット235、237も形成されている。   That is, the fourth metal frame 208 is provided with slits 229 extending from the respective insertion holes 217 to both sides in the planar direction. The third gas seal portion 213 and the fourth gas seal portion 214 have the slit 229 and the inner chamber 225. Notches 231 and 233 that communicate with each other three-dimensionally are provided. The third gas seal part 213 and the fourth gas seal part 214 are also formed with other slits 235 and 237 that three-dimensionally connect the other insertion holes 217 and the internal chamber 225.

ここで、第3ガスシール部213の4個の切り欠き231は、(同図上方の)辺と垂直に伸びて開口部224側に開口するように構成され、スリット235は、開口部224とは(同図下方の)辺に平行なバリヤ226によって開口部224と区分されている(なお、第4ガスシール部214も同様な構成である)。   Here, the four notches 231 of the third gas seal portion 213 are configured to extend perpendicularly to the side (upper side of the figure) and open to the opening 224 side, and the slit 235 includes the opening 224 and Is separated from the opening 224 by a barrier 226 parallel to the side (lower side of the figure) (the fourth gas seal 214 has the same configuration).

本実施例では、上述の様に、第1〜第4ガスシール部211〜214及び第2、第4金属フレーム206、208には、ガス分配流路となるスリット219、229、235、237や切り欠き221、223、231、233が設けられているので、第1〜第4ガスシール部211〜214及び第2、第4金属フレーム206、208を3次元的に組み上げて、複雑なガスの流路を容易に形成することができる。   In the present embodiment, as described above, the first to fourth gas seal portions 211 to 214 and the second and fourth metal frames 206 and 208 have slits 219, 229, 235, and 237 serving as gas distribution channels. Since the notches 221, 223, 231 and 233 are provided, the first to fourth gas seal portions 211 to 214 and the second and fourth metal frames 206 and 208 are three-dimensionally assembled to form a complicated gas. The flow path can be easily formed.

また、第1〜第4ガスシール部211〜214のガス分配流路を利用して、燃焼器201や改質器203の平面方向における一端から他端にガスを流すことができる。更に、ガスの混合効果を高めたり、触媒に均一にガスがゆき渡るようにすることができる。   Moreover, gas can be flowed from one end to the other end in the planar direction of the combustor 201 or the reformer 203 using the gas distribution flow paths of the first to fourth gas seal portions 211 to 214. Furthermore, the gas mixing effect can be enhanced, and the gas can be uniformly distributed to the catalyst.

次に、実施例3について説明するが、前記実施例1と同様な内容の説明は省略する。
本実施例は、前記実施例1とは、固体酸化物形燃料電池の固定方法が異なる。
図7に示す様に、本実施例の固体酸化物形燃料電池301は、燃料電池スタック303の積層方向(図7(b)の上下方向)の両側に、それぞれ積層補助部305、307を備えている。
Next, the third embodiment will be described, but the description of the same contents as the first embodiment will be omitted.
This embodiment differs from the first embodiment in the method for fixing the solid oxide fuel cell.
As shown in FIG. 7, the solid oxide fuel cell 301 of the present embodiment includes stacking auxiliary portions 305 and 307 on both sides in the stacking direction of the fuel cell stack 303 (vertical direction in FIG. 7B). ing.

なお、各積層補助部305、307は、それぞれ3個の積層補助器から構成されており、これらの積層補助器としては、酸化剤ガス又は燃料ガスの予熱器、発電後の残余燃料ガスの燃焼器、燃料ガスを生成するための液体原料の気化器、及び燃料ガスの改質器等を採用できる。   Each of the stacking auxiliary units 305 and 307 is composed of three stacking auxiliary units. These stacking auxiliary units include an oxidant gas or fuel gas preheater, and combustion of residual fuel gas after power generation. A liquid raw material vaporizer for generating a fuel gas, a fuel gas reformer, and the like can be employed.

この固体酸化物形燃料電池301の四方の側方(積層方向と垂直の方向)には、断面がコの字状の固定具309がそれぞれ嵌め込まれており、この固定具309の上部313には、複数のボルト311が配置されている。   A fixture 309 having a U-shaped cross section is fitted into each side of the solid oxide fuel cell 301 (in a direction perpendicular to the stacking direction), and an upper portion 313 of the fixture 309 is fitted into the fixture 309. A plurality of bolts 311 are arranged.

つまり、固定部309の上部313と下部315とで固体酸化物形燃料電池301の上下を挟んだ状態で、ボルト311を締め付けると、ボルト311の先端が固体酸化物形燃料電池301を積層方向に押圧することによって、固体酸化物形燃料電池301を一体に固定できるように構成されている。   That is, when the bolt 311 is tightened in a state where the upper and lower sides of the solid oxide fuel cell 301 are sandwiched between the upper portion 313 and the lower portion 315 of the fixing portion 309, the tip of the bolt 311 causes the solid oxide fuel cell 301 to move in the stacking direction. By pressing, the solid oxide fuel cell 301 can be fixed integrally.

即ち、本実施例では、固定具309とボルト311が万力にように機能して、固体酸化物形燃料電池301を一体に固定するので、前記実施例1と同様な効果を奏する。   That is, in the present embodiment, the fixing tool 309 and the bolt 311 function as a vise and the solid oxide fuel cell 301 is fixed integrally. Thus, the same effect as in the first embodiment can be obtained.

次に、実施例4について説明するが、前記実施例3と同様な内容の説明は省略する。
本実施例は、前記実施例3とは、固体酸化物形燃料電池の固定方法が異なる。
図8に示す様に、本実施例の固体酸化物形燃料電池401は、燃料電池スタック403の積層方向(同図上下方向)の両側に、それぞれ積層補助部405、407を備えている。
Next, the fourth embodiment will be described, but the description of the same contents as the third embodiment will be omitted.
This example differs from Example 3 in the method of fixing the solid oxide fuel cell.
As shown in FIG. 8, the solid oxide fuel cell 401 according to the present embodiment includes stacking auxiliary portions 405 and 407 on both sides in the stacking direction of the fuel cell stack 403 (the vertical direction in the figure).

なお、各積層補助部405、407は、前記実施例3と同様に、それぞれ3個の積層補助器から構成されている。
この固体酸化物形燃料電池401は、上下をプレート409、411で挟まれた状態で容器413内に収容されている。
In addition, each lamination auxiliary | assistant part 405 and 407 is comprised from the three lamination auxiliary | assistant devices similarly to the said Example 3, respectively.
This solid oxide fuel cell 401 is accommodated in a container 413 with the upper and lower sides sandwiched between plates 409 and 411.

特に本実施例では、固体酸化物形燃料電池401は、上部のプレート409上に載置された押圧部材415を介して、積層方向に加重(プレス)されるように構成されている。
なお、このプレス方式では、油圧、空気圧、バネにより加重が加わるようにすることができる。
In particular, in this embodiment, the solid oxide fuel cell 401 is configured to be loaded (pressed) in the stacking direction via a pressing member 415 mounted on the upper plate 409.
In this press method, a load can be applied by hydraulic pressure, air pressure, or a spring.

本実施例においても、前記実施例3と同様な効果を奏する。
以上、本発明の実施例について説明したが、本発明は、前記実施例に限定されるものではなく、種々の態様を採ることができる。
Also in this embodiment, the same effects as those of the third embodiment are obtained.
As mentioned above, although the Example of this invention was described, this invention is not limited to the said Example, A various aspect can be taken.

(1)例えば、前記各実施例の積層補助器としては、酸化剤ガス又は燃料ガスの予熱器、発電後の残余燃料ガスの燃焼器、燃料ガスを生成するための液体原料の気化器、及び燃料ガスの改質器等を採用できる。   (1) For example, as the stacking auxiliary device of each of the above embodiments, an oxidant gas or fuel gas preheater, a residual fuel gas combustor after power generation, a liquid raw material vaporizer for generating fuel gas, and A fuel gas reformer or the like can be employed.

(2)また、本発明は、固体酸化物形燃料電池以外に、例えば溶融炭酸塩形、リン酸形等の燃料電池に適用することができる。   (2) In addition to the solid oxide fuel cell, the present invention can be applied to, for example, a molten carbonate fuel cell, a phosphoric acid fuel cell, and the like.

1、301、401…固体酸化物形燃料電池
3…燃料電池セル
5、303、403…燃料電池スタック
7…燃焼器
9、203…改質器
11、12、13、14、15、16、17、18…締結部材
63、217…挿通孔
71、72、73、74、75、205、206、207、208、209…金属フレーム
76、77、78、79、211、212、213、214…ガスシール部
89、221、223、231、233…切り欠き
91…燃焼触媒
101…改質触媒
111、112、123、124、125、126、127、128、311…ボルト
121、122、123、124、125、126、127、128…ナット
219、229、235、237…スリット
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1,301,401 ... Solid oxide fuel cell 3 ... Fuel cell 5, 303, 403 ... Fuel cell stack 7 ... Combustor 9, 203 ... Reformer 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17 , 18 ... Fastening members 63, 217 ... Insertion holes 71, 72, 73, 74, 75, 205, 206, 207, 208, 209 ... Metal frames 76, 77, 78, 79, 211, 212, 213, 214 ... Gas Seal part 89, 221, 223, 231, 233 ... Notch 91 ... Combustion catalyst 101 ... Reforming catalyst 111, 112, 123, 124, 125, 126, 127, 128, 311 ... Bolt 121, 122, 123, 124, 125, 126, 127, 128 ... nuts 219, 229, 235, 237 ... slits

Claims (6)

燃料電池の発電反応にあたって、酸化剤ガス又は燃料ガスの予熱、発電後の残余燃料ガスの燃焼、燃料ガスを生成するための液体原料の気化、及び燃料ガスの改質の各機能のうち、少なくとも1種の機能を有し、複数の板状の金属フレームを積層してなる積層補助器を備えた燃料電池であって、
前記積層補助器は、隣り合う二つの前記金属フレームの間に介在し、前記金属フレームとともに積層され前記金属フレームより強度が低い板状のガスシール部と、
前記金属フレームと前記ガスシール部とを積層方向に締め付けて固定する締結部材と、
を備えたことを特徴とする燃料電池。
In the power generation reaction of the fuel cell, at least one of the functions of preheating the oxidant gas or fuel gas, burning the remaining fuel gas after power generation, vaporizing the liquid raw material to generate the fuel gas, and reforming the fuel gas A fuel cell having a stacking auxiliary device having a single function and stacking a plurality of plate-shaped metal frames,
The stacking auxiliary device is interposed between two adjacent metal frames, and is laminated together with the metal frame and has a plate-like gas seal portion having a lower strength than the metal frame,
Fastening members that fasten and fix the metal frame and the gas seal portion in the stacking direction;
A fuel cell comprising:
前記ガスシール部は、マイカ又はバーミキュライトからなることを特徴とする請求項1に記載の燃料電池。   The fuel cell according to claim 1, wherein the gas seal portion is made of mica or vermiculite. 前記締結部材は、
前記金属フレーム及び前記ガスシール部を積層方向に貫通して挿通される貫通部材と、
前記貫通部材の少なくとも一端に設けられて、前記金属フレームと前記ガスシール部とを積層方向に締め付ける相手部材と、
を含むことを特徴とする請求項1又は2に記載の燃料電池。
The fastening member is
A penetrating member inserted through the metal frame and the gas seal portion in the stacking direction;
A mating member provided at at least one end of the penetrating member and tightening the metal frame and the gas seal portion in the stacking direction;
The fuel cell according to claim 1, comprising:
前記燃料電池は、板状の燃料電池セルから構成された燃料電池スタックと前記積層補助器とを積層したものであり、
前記締結部材は、前記積層補助器の積層方向における固定と前記燃料電池スタックの積層方向における固定とを兼用する部材であることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の燃料電池。
The fuel cell is a stack of a fuel cell stack composed of plate-shaped fuel cells and the stacking auxiliary device,
The fuel according to any one of claims 1 to 3, wherein the fastening member is a member that serves as both fixing in the stacking direction of the stacking auxiliary device and fixing in the stacking direction of the fuel cell stack. battery.
前記積層補助器は、前記燃料ガスを改質する改質触媒を有する改質器、又は、前記発電後の残余燃料ガスを燃焼させる燃焼触媒を有する燃焼器であることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の燃料電池。   The stacking auxiliary device is a reformer having a reforming catalyst for reforming the fuel gas, or a combustor having a combustion catalyst for burning the remaining fuel gas after power generation. The fuel cell of any one of -4. 前記ガスシール部に、前記発電に用いられる酸化剤ガス及び/又は燃料ガスを分配するガス分配流路を設けたことを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の燃料電池。   The fuel cell according to any one of claims 1 to 5, wherein a gas distribution flow path for distributing an oxidant gas and / or a fuel gas used for the power generation is provided in the gas seal portion.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015216067A (en) * 2014-05-13 2015-12-03 行政院原子能委員會核能研究所 Plate-shaped reformer for fuel cell
JP2016511506A (en) * 2013-01-21 2016-04-14 フレキシタリック インベストメンツ インコーポレイテッドFlexitallic Investments Incorporated Gasket for fuel cell
WO2018151254A1 (en) * 2017-02-16 2018-08-23 国立大学法人弘前大学 Liquid composition, solid polymer electrolyte membrane and membrane electrode assembly

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