JP2012209067A - Solid oxide fuel cell stack and method for manufacturing solid oxide fuel cell stack - Google Patents

Solid oxide fuel cell stack and method for manufacturing solid oxide fuel cell stack Download PDF

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a solid oxide fuel cell stack which obtains high output by preventing the occurrence of a voltage loss due to warpage of a separator, and to provide a method for manufacturing the solid oxide fuel cell stack.SOLUTION: The solid oxide fuel cell stack comprises: a first fuel battery cell laminate; a second fuel battery cell laminate; a radiator plate provided between the first fuel battery cell laminate and the second fuel battery cell laminate; a first insulation plate provided between a first separator of the first fuel battery cell laminate, which is located at a side close to the radiator plate, and the radiator plate; and a second insulation plate provided between a second separator of the second fuel battery cell laminate, which is located at a side close to the radiator plate, and the radiator plate. The first separator and the second separator are electrically connected. The method for manufacturing the solid oxide fuel cell stack is also disclosed.

Description

本発明は、固体酸化物形燃料電池スタックおよび固体酸化物形燃料電池スタックの製造方法に関する。   The present invention relates to a solid oxide fuel cell stack and a method for manufacturing a solid oxide fuel cell stack.

近年、燃料が有する化学エネルギを電気エネルギに変換する固体酸化物形燃料電池スタックは、高効率でクリーンな発電装置として注目されている。   In recent years, solid oxide fuel cell stacks that convert chemical energy of fuel into electrical energy have attracted attention as a highly efficient and clean power generation device.

図8に、従来の特許文献1に開示された固体酸化物形燃料電池スタックの模式的な斜視図を示す。図8に示すように、特許文献1に記載の固体酸化物形燃料電池スタックは、固体酸化物形燃料電池セル101とセパレータ102とが交互に積層された固体酸化物形燃料電池セル積層体100と、固体酸化物形燃料電池セル201とセパレータ202とが交互に積層された固体酸化物形燃料電池セル積層体200と、が放熱板300を介して接続された構成を有している。   FIG. 8 shows a schematic perspective view of a solid oxide fuel cell stack disclosed in Patent Document 1 of the related art. As shown in FIG. 8, the solid oxide fuel cell stack described in Patent Document 1 is a solid oxide fuel cell stack 100 in which solid oxide fuel cells 101 and separators 102 are alternately stacked. And the solid oxide fuel cell stack 200 in which the solid oxide fuel cells 201 and the separators 202 are alternately stacked are connected via a heat sink 300.

固体酸化物形燃料電池セル101,102は、それぞれ、酸化物イオン導電体からなる固体電解質層と、固体電解質層の両側にそれぞれ設けられた空気極層(カソード)と燃料極層(アノード)とを有している。そして、固体酸化物形燃料電池セル101,102のそれぞれの空気極層に空気が供給され、燃料極層に水素ガスが供給されることによって、以下に示す反応式(i)および(ii)に従った化学反応により発電が行なわれる。
空気極層:1/2O2+2e-→O2- …(i)
燃料極層:H2+O2-→H2O+2e- …(ii)
そして、上記の発電により発生した電子が、図8の矢印に示すように、固体酸化物形燃料電池セル積層体100から放熱板300を介して固体酸化物形燃料電池セル積層体200に流れ、固体酸化物形燃料電池スタックの外部に電気エネルギとして取り出される。
Each of the solid oxide fuel cells 101 and 102 includes a solid electrolyte layer made of an oxide ion conductor, an air electrode layer (cathode) and a fuel electrode layer (anode) provided on both sides of the solid electrolyte layer, respectively. have. Then, air is supplied to the air electrode layers of the solid oxide fuel cells 101 and 102, and hydrogen gas is supplied to the fuel electrode layer, whereby reaction equations (i) and (ii) shown below are obtained. Electricity is generated by the chemical reaction.
Air electrode layer: 1 / 2O 2 + 2e → O 2− (i)
Fuel electrode layer: H 2 + O 2− → H 2 O + 2e (ii)
Then, the electrons generated by the power generation flow from the solid oxide fuel cell stack 100 to the solid oxide fuel cell stack 200 through the heat sink 300 as shown by the arrows in FIG. Electrical energy is extracted outside the solid oxide fuel cell stack.

特開2010−186573号公報JP 2010-186573 A

電気エネルギを効率的に取り出すためには、固体酸化物形燃料電池スタックは、所定の温度範囲で運転されることが好ましい。しかしながら、固体酸化物形燃料電池スタックの運転時においては、固体酸化物形燃料電池スタックの積層方向の中央部の温度が端部の温度よりも高くなって上記の所定の温度範囲を超えてしまうことがある。   In order to extract electric energy efficiently, the solid oxide fuel cell stack is preferably operated in a predetermined temperature range. However, during the operation of the solid oxide fuel cell stack, the temperature of the central portion in the stacking direction of the solid oxide fuel cell stack becomes higher than the temperature of the end portion and exceeds the predetermined temperature range. Sometimes.

そのため、固体酸化物形燃料電池スタックの積層方向の中央部に放熱板300を設置することによって、固体酸化物形燃料電池スタックの積層方向の中央部の温度を低下させている。   Therefore, the temperature of the central portion in the stacking direction of the solid oxide fuel cell stack is lowered by installing the heat sink 300 at the central portion in the stacking direction of the solid oxide fuel cell stack.

しかしながら、放熱板300と固体酸化物形燃料電池セル101,201とは熱膨張係数が異なっているとともに、放熱板300とセパレータ102,202とは形状の相違に起因して剛性が異なっている。これにより、固体酸化物形燃料電池スタックの運転時において放熱板300の前後に配置されたセパレータ102,202に反りが生じることがあった。   However, the heat dissipation plate 300 and the solid oxide fuel cells 101 and 201 have different thermal expansion coefficients, and the heat dissipation plate 300 and the separators 102 and 202 have different rigidity due to the difference in shape. As a result, the separators 102 and 202 disposed before and after the heat radiating plate 300 may be warped during operation of the solid oxide fuel cell stack.

このように、放熱板300の上下にそれぞれ配置されたセパレータ102,202に反りが生じた場合には、セパレータ102,202と放熱板300との接触面積が減少するため、放熱板300とセパレータ102,202との接触箇所において電圧ロスが生じるという問題があった。   As described above, when the separators 102 and 202 disposed above and below the heat sink 300 are warped, the contact area between the separators 102 and 202 and the heat sink 300 is reduced. , 202 has a problem that voltage loss occurs at the contact point.

上記の事情に鑑みて、本発明の目的は、セパレータの反りに起因する電圧ロスの発生を抑制して高出力とすることができる固体酸化物形燃料電池スタックおよび固体酸化物形燃料電池スタックの製造方法を提供することにある。   In view of the above circumstances, an object of the present invention is to provide a solid oxide fuel cell stack and a solid oxide fuel cell stack that can suppress the occurrence of voltage loss due to the warp of the separator and can achieve high output. It is to provide a manufacturing method.

本発明は、第1の燃料電池セル積層体と、第2の燃料電池セル積層体と、第1の燃料電池セル積層体と、第2の燃料電池セル積層体と、の間に設けられた放熱板と、を備え、第1の燃料電池セル積層体および第2の燃料電池セル積層体は、それぞれ、交互に積層された、固体酸化物形燃料電池セルと、セパレータと、を有し、第1の燃料電池セル積層体は、放熱板に近い側に位置する第1のセパレータを有するとともに、第2の燃料電池セル積層体は、放熱板に近い側に位置する第2のセパレータを有しており、第1のセパレータと放熱板との間には第1の絶縁板が設けられ、第2のセパレータと放熱板との間には第2の絶縁板が設けられており、第1のセパレータと第2のセパレータとが電気的に接続されてなる固体酸化物形燃料電池スタックである。   The present invention is provided between the first fuel cell stack, the second fuel cell stack, the first fuel cell stack, and the second fuel cell stack. Each of the first fuel cell stack and the second fuel cell stack includes alternately stacked solid oxide fuel cells, and a separator, The first fuel cell stack includes a first separator located on the side close to the heat sink, and the second fuel cell stack includes a second separator located on the side close to the heat sink. A first insulating plate is provided between the first separator and the heat sink, and a second insulating plate is provided between the second separator and the heat sink. Solid oxide fuel cell device in which the separator and the second separator are electrically connected A click.

ここで、本発明の固体酸化物形燃料電池スタックにおいては、第1のセパレータと第2のセパレータとが銀線によって電気的に接続されていることが好ましい。   Here, in the solid oxide fuel cell stack of the present invention, it is preferable that the first separator and the second separator are electrically connected by a silver wire.

また、本発明の固体酸化物形燃料電池スタックにおいては、第1のセパレータ、第2のセパレータおよび放熱板は、それぞれ、同一の材質からなることが好ましい。   In the solid oxide fuel cell stack of the present invention, it is preferable that the first separator, the second separator, and the heat radiating plate are made of the same material.

また、本発明の固体酸化物形燃料電池スタックにおいて、第1のセパレータ、第2のセパレータおよび放熱板は、それぞれ、ステンレスであることが好ましい。   In the solid oxide fuel cell stack of the present invention, it is preferable that the first separator, the second separator, and the heat sink are each made of stainless steel.

さらに、本発明は、上記のいずれかの固体酸化物形燃料電池スタックを製造する方法であって、第1の燃料電池セル積層体を形成する工程と、第2の燃料電池セル積層体を形成する工程と、第2の燃料電池セル積層体上に第2の絶縁板を設置する工程と、第2の絶縁板上に放熱板を設置する工程と、放熱板上に第1の絶縁板を設置する工程と、第1の絶縁板上に第1の燃料電池セル積層体を設置する工程と、第1のセパレータと第2のセパレータとを電気的に接続する工程と、を含む、固体酸化物形燃料電池スタックの製造方法である。   Furthermore, the present invention is a method for producing any one of the above solid oxide fuel cell stacks, the step of forming a first fuel cell stack, and the formation of a second fuel cell stack. A step of installing a second insulating plate on the second fuel cell stack, a step of installing a heat sink on the second insulating plate, and a first insulating plate on the heat sink A solid oxidation process comprising: a step of installing; a step of installing the first fuel cell stack on the first insulating plate; and a step of electrically connecting the first separator and the second separator. It is a manufacturing method of a physical fuel cell stack.

本発明によれば、セパレータの反りに起因する電圧ロスの発生を抑制して高出力とすることができる固体酸化物形燃料電池スタックおよび固体酸化物形燃料電池スタックの製造方法を提供することができる。   According to the present invention, it is possible to provide a solid oxide fuel cell stack and a method for manufacturing the solid oxide fuel cell stack that can suppress the occurrence of voltage loss due to the warp of the separator and achieve high output. it can.

本実施の形態の固体酸化物形燃料電池スタックの模式的な斜視図である。1 is a schematic perspective view of a solid oxide fuel cell stack according to an embodiment. 本実施の形態の固体酸化物形燃料電池スタックの製造方法の一例の製造工程の一部を図解する模式的な斜視図である。It is a typical perspective view illustrating a part of manufacturing process of an example of the manufacturing method of the solid oxide fuel cell stack of the present embodiment. 本実施の形態の固体酸化物形燃料電池スタックの製造方法の一例の製造工程の他の一部を図解する模式的な斜視図である。It is a typical perspective view illustrating other part of the manufacturing process of an example of the manufacturing method of the solid oxide fuel cell stack of this Embodiment. 本実施の形態の固体酸化物形燃料電池スタックの製造方法の一例の製造工程の他の一部を図解する模式的な斜視図である。It is a typical perspective view illustrating other part of the manufacturing process of an example of the manufacturing method of the solid oxide fuel cell stack of this Embodiment. 本実施の形態の固体酸化物形燃料電池スタックの製造方法の一例の製造工程の他の一部を図解する模式的な斜視図である。It is a typical perspective view illustrating other part of the manufacturing process of an example of the manufacturing method of the solid oxide fuel cell stack of this Embodiment. 本実施の形態の固体酸化物形燃料電池スタックの製造方法の一例の製造工程の他の一部を図解する模式的な斜視図である。It is a typical perspective view illustrating other part of the manufacturing process of an example of the manufacturing method of the solid oxide fuel cell stack of this Embodiment. 本実施の形態の固体酸化物形燃料電池スタックの製造方法の一例の製造工程の他の一部を図解する模式的な斜視図である。It is a typical perspective view illustrating other part of the manufacturing process of an example of the manufacturing method of the solid oxide fuel cell stack of this Embodiment. 従来の特許文献1に開示された固体酸化物形燃料電池スタックの模式的な斜視図である。FIG. 6 is a schematic perspective view of a solid oxide fuel cell stack disclosed in conventional Patent Document 1.

以下、本発明の実施の形態について説明する。なお、本発明の図面において、同一の参照符号は、同一部分または相当部分を表わすものとする。   Embodiments of the present invention will be described below. In the drawings of the present invention, the same reference numerals represent the same or corresponding parts.

図1に、本発明の固体酸化物形燃料電池スタックの一例である本実施の形態の固体酸化物形燃料電池スタックの模式的な斜視図を示す。図1に示す固体酸化物形燃料電池スタックは、第1の燃料電池セル積層体10と、第2の燃料電池セル積層体20と、第1の燃料電池セル積層体10と第2の燃料電池セル積層体20との間に設けられた放熱板30と、を備えている。   FIG. 1 shows a schematic perspective view of a solid oxide fuel cell stack of the present embodiment which is an example of the solid oxide fuel cell stack of the present invention. The solid oxide fuel cell stack shown in FIG. 1 includes a first fuel cell stack 10, a second fuel cell stack 20, a first fuel cell stack 10, and a second fuel cell. And a heat radiating plate 30 provided between the cell laminate 20.

ここで、第1の燃料電池セル積層体10は、固体酸化物形燃料電池セル11と、セパレータ12とが交互に積層されて構成されている。また、第2の燃料電池セル積層体20は、固体酸化物形燃料電池セル21と、セパレータ22とが交互に積層されて構成されている。   Here, the first fuel cell stack 10 is configured by alternately stacking solid oxide fuel cells 11 and separators 12. The second fuel cell stack 20 is configured by alternately stacking solid oxide fuel cells 21 and separators 22.

また、第1の燃料電池セル積層体10の放熱板30に最も近い位置に配置されたセパレータ12(以下、「第1のセパレータ12」という。)と、放熱板30との間には第1の絶縁板40aが設けられており、第2の燃料電池セル積層体20の放熱板30に最も近い位置に配置されたセパレータ22(以下、「第2のセパレータ22」という。)と、放熱板30との間には第2の絶縁板40bが設けられている。   Further, the first fuel cell stack 10 includes a separator 12 (hereinafter referred to as “first separator 12”) disposed at a position closest to the radiator plate 30 and the radiator plate 30. Insulating plate 40a is provided, separator 22 (hereinafter referred to as "second separator 22") disposed closest to heat radiating plate 30 of second fuel cell stack 20, and heat radiating plate. A second insulating plate 40 b is provided between the second insulating plate 40 and the second insulating plate 40 b.

さらに、第1の燃料電池セル積層体10の第1のセパレータ12と、第2の燃料電池セル積層体20の第2のセパレータ22とは配線50によって電気的に接続されている。   Further, the first separator 12 of the first fuel cell stack 10 and the second separator 22 of the second fuel cell stack 20 are electrically connected by a wiring 50.

本実施の形態の固体酸化物形燃料電池スタックにおいては、第1の燃料電池セル積層体10の第1のセパレータ12と放熱板30との間に第1の絶縁板40aを設置するとともに、第2の燃料電池セル積層体20の第2のセパレータ22と放熱板30との間に第2の絶縁板40bを設置している。   In the solid oxide fuel cell stack according to the present embodiment, the first insulating plate 40a is installed between the first separator 12 and the heat radiating plate 30 of the first fuel cell stack 10, and the first A second insulating plate 40 b is installed between the second separator 22 and the heat radiating plate 30 of the second fuel cell stack 20.

さらに、第1の燃料電池セル積層体10の第1のセパレータ12と、第2の燃料電池セル積層体20の第2のセパレータ22とを配線50によって接続することによってこれらの電気的な接続を担保している。   Further, the first separator 12 of the first fuel cell stack 10 and the second separator 22 of the second fuel cell stack 20 are connected by the wiring 50 to thereby connect these electrical connections. Collateral.

これにより、第1の燃料電池セル積層体10の第1のセパレータ12、および第2の燃料電池セル積層体20の第2のセパレータ22にそれぞれ反りが生じて、第1のセパレータ12と放熱板30との接触面積および第2のセパレータ22と放熱板30との接触面積がそれぞれ低減したとしても、配線50によって第1のセパレータ12と第2のセパレータ22との電気的な接続が担保されているため、第1のセパレータ12と第2のセパレータ22との間で電圧のロスが発生しない。そのため、本実施の形態の固体酸化物形燃料電池スタックを従来よりも高出力のものにすることができる。   As a result, warpage occurs in the first separator 12 of the first fuel cell stack 10 and the second separator 22 of the second fuel cell stack 20, respectively, and the first separator 12 and the heat sink Even if the contact area with 30 and the contact area between the second separator 22 and the heat sink 30 are reduced, the electrical connection between the first separator 12 and the second separator 22 is secured by the wiring 50. Therefore, no voltage loss occurs between the first separator 12 and the second separator 22. Therefore, the solid oxide fuel cell stack according to the present embodiment can have a higher output than before.

以下、図2〜図7の模式的な斜視図を参照して、本実施の形態の固体酸化物形燃料電池スタックの製造方法の一例について説明する。なお、後述する各工程間には、他の工程が含まれていてもよいことは言うまでもない。   Hereinafter, an example of a method for manufacturing the solid oxide fuel cell stack of the present embodiment will be described with reference to schematic perspective views of FIGS. In addition, it cannot be overemphasized that another process may be contained between each process mentioned later.

まず、図2に示すように、第1の燃料電池セル積層体10を形成する工程が行なわれる。第1の燃料電池セル積層体10は、たとえば、第1のセパレータ12上に、固体酸化物形燃料電池セル11とセパレータ12とを交互に積層することによって形成することができる。   First, as shown in FIG. 2, a step of forming the first fuel cell stack 10 is performed. The first fuel cell stack 10 can be formed, for example, by alternately stacking solid oxide fuel cells 11 and separators 12 on the first separator 12.

ここで、固体酸化物形燃料電池セル11とセパレータ12との積層は、第1のセパレータ12と、第1のセパレータ12の直上の固体酸化物形燃料電池セル11とを電気的に接続するとともに、第1のセパレータ12上に位置する固体酸化物形燃料電池セル11とセパレータ12とも電気的に接続するようにして行なわれる。   Here, the stacking of the solid oxide fuel cell 11 and the separator 12 electrically connects the first separator 12 and the solid oxide fuel cell 11 directly above the first separator 12. The solid oxide fuel cell 11 located on the first separator 12 and the separator 12 are also electrically connected.

また、図3に示すように、第2の燃料電池セル積層体20を形成する工程が行なわれる。第2の燃料電池セル積層体20は、たとえば、固体酸化物形燃料電池セル21とセパレータ22とを交互に積層していき、最も上方に位置する固体酸化物形燃料電池セル21上に第2のセパレータ22を設置することによって形成することができる。   In addition, as shown in FIG. 3, a step of forming the second fuel cell stack 20 is performed. In the second fuel cell stack 20, for example, solid oxide fuel cells 21 and separators 22 are alternately stacked, and the second fuel cell stack 20 is placed on the uppermost solid oxide fuel cell 21. Can be formed by installing the separator 22.

ここで、固体酸化物形燃料電池セル21とセパレータ22との積層は、第2のセパレータ22と、第2のセパレータ22の直下の固体酸化物形燃料電池セル21とを電気的に接続されるとともに、第2のセパレータ22の下方に位置する固体酸化物形燃料電池セル21とセパレータ22とも電気的に接続するようにして行なわれる。   Here, in the lamination of the solid oxide fuel cell 21 and the separator 22, the second separator 22 and the solid oxide fuel cell 21 immediately below the second separator 22 are electrically connected. At the same time, the solid oxide fuel cell 21 located below the second separator 22 and the separator 22 are also electrically connected.

なお、第1の燃料電池セル積層体10を形成する工程と、第2の燃料電池セル積層体20を形成する工程とが行なわれる順序は特に限定されず、第1の燃料電池セル積層体10を先に形成してもよく、第2の燃料電池セル積層体20を先に形成してもよく、第1の燃料電池セル積層体10と第2の燃料電池セル積層体20とを同時に形成してもよい。   The order in which the step of forming the first fuel cell stack 10 and the step of forming the second fuel cell stack 20 is not particularly limited, and the first fuel cell stack 10 May be formed first, the second fuel cell stack 20 may be formed first, and the first fuel cell stack 10 and the second fuel cell stack 20 are formed simultaneously. May be.

また、上記において、固体酸化物形燃料電池セル11,21としては、それぞれ、たとえば、燃料極と、空気極との間に固体酸化物からなる電解質を備えた構成のものを用いることができる。固体酸化物形燃料電池セル11,21の形状は、それぞれ、たとえば、多角形の表面を有する板状、または円板状などにすることができる。   In the above, as the solid oxide fuel cells 11 and 21, for example, those having a configuration in which an electrolyte made of a solid oxide is provided between a fuel electrode and an air electrode can be used. The shapes of the solid oxide fuel cells 11 and 21 can be, for example, a plate shape having a polygonal surface or a disk shape.

ここで、燃料極としては、燃料極として機能するものであれば特に限定されず、たとえば、厚さ30μm以上50μm以下のNiのサーメットの燃料極などを用いることができる。   The fuel electrode is not particularly limited as long as it functions as a fuel electrode. For example, a Ni cermet fuel electrode having a thickness of 30 μm to 50 μm can be used.

空気極としては、空気極として機能するものであれば特に限定されず、たとえば、厚さ30μm以上50μm以下のサマリウムストロンチウムコバルタイト(SSC)からなる空気極などを用いることができる。   The air electrode is not particularly limited as long as it functions as an air electrode. For example, an air electrode made of samarium strontium cobaltite (SSC) having a thickness of 30 μm to 50 μm can be used.

固体酸化物からなる電解質としては、空気極における電極反応によって生成した酸化物イオンなどのイオンを伝導できる固体酸化物であれば特に限定されず、たとえば、ジルコニア系酸化物、セリア系酸化物、ランタンガレート系酸化物、バリウムセレート系酸化物、バリウムジルコネート系酸化物、ストロンチウムセレート系酸化物、ストロンチウムジルコネート系酸化物、ランタンシリケート系酸化物などの電解質を特に限定なく用いることができる。なかでも、固体酸化物からなる電解質としては、下記の組成式(I)で表わされるランタンガレート系酸化物を用いることが好ましい。   The electrolyte comprising a solid oxide is not particularly limited as long as it is a solid oxide capable of conducting ions such as oxide ions generated by an electrode reaction at the air electrode. For example, zirconia oxide, ceria oxide, lanthanum Electrolytes such as gallate oxides, barium cerate oxides, barium zirconate oxides, strontium serate oxides, strontium zirconate oxides, lanthanum silicate oxides can be used without any particular limitation. Among these, as the electrolyte made of a solid oxide, it is preferable to use a lanthanum gallate oxide represented by the following composition formula (I).

La1-sSrsGa1-(u+v)CouMgvw …(I)
上記の組成式(I)において、sは0≦s≦0.25を満たす実数を示し、uは0≦u≦0.1を満たす実数を示し、vは0.05≦v≦0.25を満たす実数を示し、wは2.7≦w≦3.025を満たす実数を示すことが好ましい。
La 1-s Sr s Ga 1- (u + v) Co u Mg v O w ... (I)
In the composition formula (I), s represents a real number satisfying 0 ≦ s ≦ 0.25, u represents a real number satisfying 0 ≦ u ≦ 0.1, and v represents 0.05 ≦ v ≦ 0.25. It is preferable that w represents a real number satisfying 2.7 ≦ w ≦ 3.025.

固体酸化物からなる電解質の厚さは、たとえば、150μm以上220μm以下とすることができる。   The thickness of the electrolyte made of the solid oxide can be, for example, 150 μm or more and 220 μm or less.

セパレータ12,22、第1のセパレータ12および第2のセパレータ22としては、それぞれ、たとえば、厚さ2mm以上4mm以下のステンレスなどを用いることができる。セパレータ12,22、第1のセパレータ12および第2のセパレータ22の形状は、それぞれ、たとえば、多角形の表面を有する板状、または円板状などにすることができる。   As the separators 12, 22, the first separator 12 and the second separator 22, for example, stainless steel having a thickness of 2 mm or more and 4 mm or less can be used. The shapes of the separators 12, 22, the first separator 12 and the second separator 22 can be, for example, a plate shape having a polygonal surface or a disk shape.

次に、図4に示すように、第2の燃料電池セル積層体20上に第2の絶縁板40bを設置する工程が行なわれる。第2の燃料電池セル積層体20上に第2の絶縁板40bを設置する工程は、第2の燃料電池セル積層体20の第2のセパレータ22上に第2の絶縁板40bを設置することにより行なわれる。   Next, as shown in FIG. 4, the step of installing the second insulating plate 40 b on the second fuel cell stack 20 is performed. The step of installing the second insulating plate 40b on the second fuel cell stack 20 includes installing the second insulating plate 40b on the second separator 22 of the second fuel cell stack 20. It is done by.

第2の絶縁板40bとしては、第2のセパレータ22と放熱板30とを電気的に絶縁するものであれば特に限定されないが、第2のセパレータ22と放熱板30とを電気的に絶縁する一方で第2のセパレータ22から放熱板30に熱を移動させる材質を用いることが好ましい。このような第2の絶縁板40bとしては、たとえば、アルミナ(Al23)などを用いることができる。 The second insulating plate 40b is not particularly limited as long as it electrically insulates the second separator 22 and the heat radiating plate 30, but electrically insulates the second separator 22 and the heat radiating plate 30. On the other hand, it is preferable to use a material that transfers heat from the second separator 22 to the heat sink 30. As such second insulating plate 40b, for example, alumina (Al 2 O 3 ) or the like can be used.

第2の絶縁板40bの形状は、たとえば、多角形の表面を有する板状、または円板状とすることができる。また、第2の絶縁板40bの厚さは、たとえば、100μm以上200μm以下とすることができる。   The shape of the second insulating plate 40b can be, for example, a plate shape having a polygonal surface or a disk shape. Further, the thickness of the second insulating plate 40b can be, for example, 100 μm or more and 200 μm or less.

次に、図5に示すように、第2の絶縁板40b上に放熱板30を設置する工程が行なわれる。   Next, as shown in FIG. 5, a step of installing the heat sink 30 on the second insulating plate 40b is performed.

放熱板30としては、たとえば、ステンレスなどを用いることができる。放熱板30としては、たとえば、ステンレスなどからなる板状の上部部材と下部部材との間に、ステンレスなどからなる複数の柱状部材が互いに間隔を空けて放射状に配置されたものなどを用いることができる。   As the heat sink 30, for example, stainless steel can be used. As the heat radiating plate 30, for example, a plate in which a plurality of columnar members made of stainless steel or the like are arranged radially with a space between a plate-like upper member and lower member made of stainless steel or the like is used. it can.

次に、図6に示すように、放熱板30上に第1の絶縁板40aを設置する工程が行なわれる。   Next, as shown in FIG. 6, a step of installing the first insulating plate 40a on the heat radiating plate 30 is performed.

第1の絶縁板40aとしては、第1のセパレータ12と放熱板30とを電気的に絶縁するものであれば特に限定されないが、第1のセパレータ12と放熱板30とを電気的に絶縁するが第1のセパレータ12から放熱板30に熱を移動させる材質を用いることが好ましい。このような第1の絶縁板40aとしては、たとえば、アルミナ(Al23)などを用いることができる。 The first insulating plate 40a is not particularly limited as long as it electrically insulates the first separator 12 and the radiator plate 30, but electrically insulates the first separator 12 and the radiator plate 30. However, it is preferable to use a material that transfers heat from the first separator 12 to the heat sink 30. As the first insulating plate 40a, for example, alumina (Al 2 O 3 ) or the like can be used.

第1の絶縁板40aの形状は、たとえば、多角形の表面を有する板状、または円板状とすることができる。また、第1の絶縁板40aの厚さは、たとえば、100μm以上200μm以下とすることができる。   The shape of the first insulating plate 40a can be, for example, a plate shape having a polygonal surface or a disk shape. Further, the thickness of the first insulating plate 40a can be, for example, 100 μm or more and 200 μm or less.

次に、図7に示すように、第1の絶縁板40a上に第1の燃料電池セル積層体10を設置する工程が行なわれる。第1の絶縁板40a上に第1の燃料電池セル積層体10を設置する工程は、第1の燃料電池セル積層体10の第1のセパレータ12が第1の絶縁板40a側となるように、第1の絶縁板40a上に第1の燃料電池セル積層体10を設置することにより行なわれる。   Next, as shown in FIG. 7, a step of installing the first fuel cell stack 10 on the first insulating plate 40a is performed. The step of installing the first fuel cell stack 10 on the first insulating plate 40a is such that the first separator 12 of the first fuel cell stack 10 is on the first insulating plate 40a side. This is done by installing the first fuel cell stack 10 on the first insulating plate 40a.

その後、図1に示すように、第1の燃料電池セル積層体10の第1のセパレータ12と、第2の燃料電池セル積層体20の第2のセパレータ22とを配線50で電気的に接続することによって、本実施の形態の固体酸化物形燃料電池スタックを製造することができる。   Thereafter, as shown in FIG. 1, the first separator 12 of the first fuel cell stack 10 and the second separator 22 of the second fuel cell stack 20 are electrically connected by the wiring 50. By doing so, the solid oxide fuel cell stack of the present embodiment can be manufactured.

配線50としては、第1のセパレータ12と、第2のセパレータ22とを電気的に接続するものであれば特に限定されないが、なかでも銀線を用いることが好ましい。配線50に銀線を用いた場合には、第1のセパレータ12と、第2のセパレータ22との間の電圧ロスを抑えることができる傾向にある。   The wiring 50 is not particularly limited as long as it electrically connects the first separator 12 and the second separator 22, but among them, it is preferable to use a silver wire. When a silver wire is used for the wiring 50, the voltage loss between the first separator 12 and the second separator 22 tends to be suppressed.

配線50と第1のセパレータ12との電気的な接続方法、および配線50と第2のセパレータ22との電気的な接続方法は、それぞれ、これらを電気的に接続する方法であれば特に限定されず、たとえば従来から公知の方法を用いることができる。   The electrical connection method between the wiring 50 and the first separator 12 and the electrical connection method between the wiring 50 and the second separator 22 are not particularly limited as long as they are electrical connection methods. For example, a conventionally known method can be used.

なお、上記において、第1のセパレータ12、第2のセパレータ22および放熱板30は、それぞれ、同一の材質からなることが好ましい。この場合には、第1のセパレータ12、第2のセパレータ22および放熱板30の材料コストを低減することができる傾向にある。   In addition, in the above, it is preferable that the 1st separator 12, the 2nd separator 22, and the heat sink 30 consist of the same material, respectively. In this case, the material cost of the first separator 12, the second separator 22, and the heat sink 30 tends to be reduced.

また、上記において、第1のセパレータ12、第2のセパレータ22および放熱板30は、それぞれ、ステンレスであることが好ましい。この場合には、固体酸化物形燃料スタックの発電時における第1のセパレータ12、第2のセパレータ22および放熱板30のそれぞれの導電性が向上する傾向にある。   Moreover, in the above, it is preferable that the 1st separator 12, the 2nd separator 22, and the heat sink 30 are each stainless steel. In this case, the conductivity of each of the first separator 12, the second separator 22, and the heat sink 30 during power generation of the solid oxide fuel stack tends to be improved.

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。   The embodiment disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.

本発明は、固体酸化物形燃料電池スタックおよび固体酸化物形燃料電池スタックの製造方法に利用することができる。   The present invention can be used for a solid oxide fuel cell stack and a method for producing a solid oxide fuel cell stack.

10 第1の燃料電池セル積層体、11,21 固体酸化物形燃料電池セル、12,22 セパレータ、20 第2の燃料電池セル積層体、30 放熱板、40a 第1の絶縁板、40b 第2の絶縁板、50 配線、100,200 固体酸化物形燃料電池セル積層体、101,201 固体酸化物形燃料電池セル、102,202 セパレータ、300 放熱板。   10 First fuel cell stack, 11, 21 Solid oxide fuel cell, 12, 22 Separator, 20 Second fuel cell stack, 30 Heat sink, 40a First insulating plate, 40b Second Insulating plate, 50 wiring, 100,200 solid oxide fuel cell stack, 101,201 solid oxide fuel cell, 102,202 separator, 300 heat sink.

Claims (5)

第1の燃料電池セル積層体と、
第2の燃料電池セル積層体と、
前記第1の燃料電池セル積層体と、前記第2の燃料電池セル積層体と、の間に設けられた放熱板と、を備え、
前記第1の燃料電池セル積層体および前記第2の燃料電池セル積層体は、それぞれ、交互に積層された、固体酸化物形燃料電池セルと、セパレータと、を有し、
前記第1の燃料電池セル積層体は、前記放熱板に近い側に位置する第1のセパレータを有するとともに、
前記第2の燃料電池セル積層体は、前記放熱板に近い側に位置する第2のセパレータを有しており、
前記第1のセパレータと前記放熱板との間には第1の絶縁板が設けられ、
前記第2のセパレータと前記放熱板との間には第2の絶縁板が設けられており、
前記第1のセパレータと前記第2のセパレータとが電気的に接続されてなる、固体酸化物形燃料電池スタック。
A first fuel cell stack,
A second fuel cell stack,
A heat sink provided between the first fuel cell stack and the second fuel cell stack,
The first fuel cell stack and the second fuel cell stack each include alternately stacked solid oxide fuel cells and separators,
The first fuel cell stack includes a first separator located on the side closer to the heat sink,
The second fuel cell stack includes a second separator located on the side closer to the heat sink,
A first insulating plate is provided between the first separator and the heat dissipation plate,
A second insulating plate is provided between the second separator and the heat radiating plate,
A solid oxide fuel cell stack, wherein the first separator and the second separator are electrically connected.
前記第1のセパレータと前記第2のセパレータとは銀線によって電気的に接続されていることを特徴とする、請求項1に記載の固体酸化物形燃料電池スタック。   2. The solid oxide fuel cell stack according to claim 1, wherein the first separator and the second separator are electrically connected by a silver wire. 前記第1のセパレータ、前記第2のセパレータおよび前記放熱板は、それぞれ、同一の材質からなることを特徴とする、請求項1または2に記載の固体酸化物形燃料電池スタック。   3. The solid oxide fuel cell stack according to claim 1, wherein the first separator, the second separator, and the heat sink are made of the same material. 4. 前記第1のセパレータ、前記第2のセパレータおよび前記放熱板は、それぞれ、ステンレスであることを特徴とする、請求項3に記載の固体酸化物形燃料電池スタック。   4. The solid oxide fuel cell stack according to claim 3, wherein each of the first separator, the second separator, and the heat sink is made of stainless steel. 5. 請求項1から4のいずれかに記載の固体酸化物形燃料電池スタックを製造する方法であって、
前記第1の燃料電池セル積層体を形成する工程と、
前記第2の燃料電池セル積層体を形成する工程と、
前記第2の燃料電池セル積層体上に前記第2の絶縁板を設置する工程と、
前記第2の絶縁板上に前記放熱板を設置する工程と、
前記放熱板上に前記第1の絶縁板を設置する工程と、
前記第1の絶縁板上に前記第1の燃料電池セル積層体を設置する工程と、
前記第1のセパレータと前記第2のセパレータとを電気的に接続する工程と、を含む、固体酸化物形燃料電池スタックの製造方法。
A method for producing a solid oxide fuel cell stack according to any one of claims 1 to 4,
Forming the first fuel cell stack,
Forming the second fuel cell stack,
Installing the second insulating plate on the second fuel cell stack,
Installing the heat sink on the second insulating plate;
Installing the first insulating plate on the heat sink;
Installing the first fuel cell stack on the first insulating plate;
And a step of electrically connecting the first separator and the second separator. A method for manufacturing a solid oxide fuel cell stack.
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