JP2015220021A - Fuel cell - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、固体酸化物で構成された電解質を用いた固体酸化物型の燃料電池(SOFC:Solid Oxide Fuel Cell)に関するものである。 The present invention relates to a solid oxide fuel cell (SOFC) using an electrolyte composed of a solid oxide.
この種の燃料電池として、平板状の単セルを複数積層した平板積層型のものが知られている(例えば、特許文献1参照)。この平板状の単セルは、平板状の電解質と、電解質の一面側に設けられた平板状の空気極と、電解質の他面側に設けられた平板状の燃料極とを有するものである。 As a fuel cell of this type, a flat plate type in which a plurality of flat single cells are stacked is known (see, for example, Patent Document 1). This flat single cell has a flat electrolyte, a flat air electrode provided on one surface of the electrolyte, and a flat fuel electrode provided on the other surface of the electrolyte.
平板積層型の燃料電池では、単セルに対して単セル表面に平行に反応ガスを供給する構造となっている。具体的には、燃料極表面に対向して配置された流路形成部材によって、燃料極に燃料ガスを供給するための燃料ガス流路が、燃料極表面に面するとともに、燃料極表面に平行に延びるように形成されている。これにより、燃料ガス流路を燃料極表面に平行に流れる燃料ガスが、燃料極表面から電解質側に向かって燃料極内部を拡散し、燃料極の電解質側の反応層で電気化学反応が生じる。 The flat plate type fuel cell has a structure in which a reaction gas is supplied to a single cell in parallel to the surface of the single cell. Specifically, the fuel gas flow path for supplying the fuel gas to the fuel electrode by the flow path forming member disposed facing the fuel electrode surface faces the fuel electrode surface and is parallel to the fuel electrode surface. It is formed to extend. As a result, the fuel gas flowing in the fuel gas channel in parallel to the fuel electrode surface diffuses from the fuel electrode surface toward the electrolyte side, and an electrochemical reaction occurs in the reaction layer on the electrolyte side of the fuel electrode.
しかし、従来の平板積層型の燃料電池では、燃料ガス流路の構造が、燃料極表面に平行に燃料ガスを流す構造であるため、燃料ガス流路を流れる燃料ガスの多くは、燃料極の電解質側部分まで拡散せずに、燃料極を通過してしまう。この結果、平板積層型の燃料電池は、燃料電池に供給される燃料ガスの供給量に対する発電出力の割合(発電効率)が低いという問題がある。 However, in the conventional flat stacked fuel cell, the structure of the fuel gas flow path is a structure in which the fuel gas flows in parallel to the surface of the fuel electrode, so that most of the fuel gas flowing through the fuel gas flow path It passes through the fuel electrode without diffusing to the electrolyte side portion. As a result, the flat plate type fuel cell has a problem that the ratio of the power generation output (power generation efficiency) to the amount of fuel gas supplied to the fuel cell is low.
なお、この問題は、平板状の単セルが複数積層された場合に限らず、平板状の単セルを1つのみ有する場合であって、単セルに対して燃料ガスを燃料極表面に平行に供給する場合においても、同様に発生する問題である。 Note that this problem is not limited to the case where a plurality of flat single cells are stacked, and there is only one flat single cell, and the fuel gas is parallel to the surface of the fuel electrode with respect to the single cell. In the case of supply, the same problem occurs.
本発明は上記点に鑑みて、平板状の単セルに対して燃料ガスを燃料極表面に平行に供給する燃料電池において、燃料極の電解質側部分まで燃料ガスを従来よりも多く供給できるようにすることを目的とする。 In view of the above points, the present invention provides a fuel cell that supplies fuel gas to a flat unit cell in parallel to the surface of the fuel electrode so that more fuel gas can be supplied to the electrolyte side portion of the fuel electrode than in the past. The purpose is to do.
上記目的を達成するため、請求項1に記載の発明では、
固体酸化物で構成され、一面とその反対側の他面を有する平板状の電解質(21)と、
電解質の一面側に設けられた平板状の酸化剤極(22)と、
電解質の他面側に設けられ、電解質側とは反対側に燃料極表面(23a)を有する平板状の燃料極(23)と、
燃料極表面に平行に燃料ガスが流れる燃料ガス流路(7)を形成する流路形成部材(3、4)とを備え、
燃料ガス流路は、燃料極表面に面する表面側流路(7a)と、燃料極よりも燃料ガス流れ上流側に位置する上流側流路(7b)と、燃料極よりも燃料ガス流れ下流側に位置する下流側流路(7c)とを有し、
表面側流路は、上流側流路と直接連通しているとともに、下流側流路と燃料極を介して連通していることを特徴としている。
In order to achieve the above object, in the invention described in
A plate-shaped electrolyte (21) composed of a solid oxide and having one surface and the other surface opposite thereto;
A flat plate-like oxidant electrode (22) provided on one side of the electrolyte;
A planar fuel electrode (23) provided on the other surface side of the electrolyte and having a fuel electrode surface (23a) on the opposite side of the electrolyte side;
A flow path forming member (3, 4) that forms a fuel gas flow path (7) through which fuel gas flows parallel to the surface of the fuel electrode,
The fuel gas channel includes a surface side channel (7a) facing the surface of the fuel electrode, an upstream channel (7b) positioned on the upstream side of the fuel gas flow from the fuel electrode, and a fuel gas flow downstream of the fuel electrode. A downstream channel (7c) located on the side,
The surface side flow path is in direct communication with the upstream flow path, and is in communication with the downstream flow path through the fuel electrode.
これによると、表面側流路が燃料極を介して下流側流路と連通しているので、燃料ガス流路を燃料ガスが流れるとき、表面側流路内の圧力は、燃料極内および下流側流路内の圧力よりも高く保たれる。したがって、本発明によれば、燃料ガスの燃料極への拡散に加えて、上記した圧力差を利用して表面側流路から燃料極へ燃料ガスを供給でき、燃料極の電解質側部分まで燃料ガスを従来よりも多く供給できる。 According to this, since the surface side flow path communicates with the downstream side flow path via the fuel electrode, when the fuel gas flows through the fuel gas flow path, the pressure in the surface side flow path is increased in the fuel electrode and downstream. It is kept higher than the pressure in the side channel. Therefore, according to the present invention, in addition to the diffusion of the fuel gas to the fuel electrode, the fuel gas can be supplied from the surface side flow path to the fuel electrode using the pressure difference described above, and the fuel can be supplied to the electrolyte side portion of the fuel electrode. More gas can be supplied than before.
なお、この欄および特許請求の範囲で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。 In addition, the code | symbol in the bracket | parenthesis of each means described in this column and the claim is an example which shows a corresponding relationship with the specific means as described in embodiment mentioned later.
以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、同一符号を付して説明を行う。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following embodiments, parts that are the same or equivalent to each other will be described with the same reference numerals.
(第1実施形態)
本実施形態の燃料電池1は、固体酸化物型の燃料電池(SOFC)である。図1に示すように、燃料電池1は、燃料ガスと酸化剤ガス(本実施形態では空気)との電気化学反応により電気エネルギを出力する平板状の単セル2を上下方向に複数積層した平板積層型のスタック構造で構成されている。なお、単セル2は、図2に示すセパレータ3を介して複数積層される。
(First embodiment)
The
図3、4に示すように、単セル2は、一面(本実施形態では上面)21aと他面(本実施形態では下面21b)を有する平板状の電解質21と、電解質21の一面21a側に設けられた平板状の酸化剤極(本実施形態では空気極)22と、電解質21の他面21b側に設けられた平板状の燃料極23とを備えている。なお、空気極22がカソード電極であり、燃料極23がアノード電極である。
As shown in FIGS. 3 and 4, the
電解質21は、酸化物イオンを空気極22側から燃料極23側へ伝導する機能を有する酸化物イオン伝導体で構成されている。電解質21としては、イットリア安定化ジルコニア(YSZ)等の固体酸化物(セラミックス)で構成されたものを採用できる。電解質21の一面21aおよび他面21bが、電解質21の平行な2つの主表面である。
The
空気極22は、反応ガス(酸化剤ガス)を電解質21まで通すことが可能な導電性を有する多孔質体で構成されている。空気極22としては、ランタンストロンチウムコバルト鉄酸化物(LSCF)等で構成されたものを採用できる。
The
燃料極23は、反応ガス(燃料ガス)を電解質21まで通すことが可能な導電性を有する多孔質体で構成されている。燃料極23としては、例えば、ニッケル(Ni)とイットリア安定化ジルコニア(YSZ)のサーメット(Ni−YSZ)等で構成されたものを採用できる。燃料極23は、電解質側とは反対側に、電解質21の他面21bに平行な燃料極表面23aを有している。なお、図示しないが、燃料極23は、一般的なSOFCと同様に、電解質21側に空隙率が比較的小さな反応層を有し、電解質21から離れた側に反応層よりも空隙率が比較的大きな拡散層を有する構成となっている。
The
単セル2は、平板状のフレーム4によって支持されている。フレーム4は、単セル2の外周縁部にガラスシール材5を介して接合されている。本実施形態では、フレーム4は、後述する一対のセパレータ3の間の空間を空気流路6と燃料ガス流路7とに分け隔てている。フレーム4は、ステンレス等の金属材料で構成されている。なお、フレーム4は、導電性セラミックス等の金属材料以外の導電性材料で構成されていてもよい。
The
セパレータ3は、図4に示すように、単セル2の表面に平行に反応ガスが流れる反応ガス流路6、7を単セル2毎に形成するとともに、隣り合う単セル2のそれぞれの反応ガス流路6、7を分け隔てるものである。また、本実施形態のセパレータ3は、ステンレス等の金属材料で構成されており、隣り合う単セル2の電極同士を電気的に接続している。なお、セパレータ3は、導電性セラミックス等の金属材料以外の導電性材料で構成されていてもよい。
As shown in FIG. 4, the separator 3 forms reaction gas flow paths 6 and 7 through which reaction gas flows parallel to the surface of the
具体的には、図3、4に示すように、セパレータ3は、1つの単セル2を1対のセパレータ31、32が挟むように配置されている。そして、単セル2の下側に位置する下側セパレータ32と単セル2の燃料極23およびフレーム4との間に燃料ガスが流れる燃料ガス流路7が形成されている。したがって、本実施形態では、セパレータ3とフレーム4が、燃料ガス流路7を形成する流路形成部材を構成している。
Specifically, as shown in FIGS. 3 and 4, the separator 3 is arranged so that a
燃料ガス流路7は、図3に示すように、燃料極表面23aに面する表面側流路7aと、表面側流路7aおよび燃料極23よりも燃料ガス流れ上流側に位置する上流側流路7bと、表面側流路7aおよび燃料極23よりも燃料ガス流れ下流側に位置する下流側流路7cとを有して構成される。上流側流路7b、表面側流路7aおよび下流側流路7cは、いずれも、燃料極表面23aに平行に延びており、各流路内部を燃料極表面23aに平行に燃料ガスが流れるようになっている。
As shown in FIG. 3, the fuel gas channel 7 includes a surface side channel 7 a facing the
表面側流路7aは、燃料極表面23aと下側セパレータ32との間に形成された空間によって構成される流路である。また、燃料極表面23aに面するとは、燃料極表面23aに向き合って接することを意味する。上流側流路7bは、セパレータ3の図示しない燃料ガス入口側(図3中左側)において、フレーム4と下側セパレータ32との間に形成された空間によって構成される流路である。下流側流路7cは、セパレータ3の図示しない燃料ガス出口側(図3中右側)において、フレーム4と下側セパレータ32との間に形成された空間によって構成される流路である。
The surface-side flow path 7 a is a flow path constituted by a space formed between the
本実施形態では、表面側流路7aは、その上流側流路7b側の端部が上流側流路7bと連通しているが、その下流側流路7c側の端部が閉塞されている。そして、下流側流路7cは、その燃料ガス流れ上流側端部が燃料極23の側面(燃料極23の2つの主表面に連なる端面)につながっている。換言すると、表面側流路7aは、上流側流路7bと直接連通しているが、下流側流路7cと直接連通しておらず、燃料極23を介して下流側流路7cと連通している。
In the present embodiment, the surface-side flow path 7a has an end on the upstream flow path 7b side communicating with the upstream flow path 7b, but an end on the downstream flow path 7c side is closed. . The downstream flow path 7 c has an end on the upstream side of the fuel gas flow connected to the side surface of the fuel electrode 23 (end surface connected to the two main surfaces of the fuel electrode 23). In other words, the surface side flow path 7a communicates directly with the upstream flow path 7b, but does not directly communicate with the downstream flow path 7c, and communicates with the downstream flow path 7c via the
また、図3、4に示すように、セパレータ3は凹凸形状を有しており、この凹凸形状によって燃料ガス流路7が構成されるとともに、燃料極表面23aと電気的に接続される集電部8が構成されている。
As shown in FIGS. 3 and 4, the separator 3 has a concavo-convex shape. The concavo-convex shape constitutes the fuel gas flow path 7 and a current collector electrically connected to the
具体的には、図2に示すように、セパレータ3には、下面3aから突出した凸部3bが形成されている。凸部3bは、一方向(図2中の左右方向)に長く延びた平面形状であり、その延伸方向に垂直な方向(図2中の上下方向)に複数並んでいる。凸部3bは、セパレータ3の上面3cでは凹部3dを構成している(図3、4参照)。凹部3dは、セパレータ3のうち燃料極23に対向する領域に形成されている(図3、4参照)。
Specifically, as shown in FIG. 2, the separator 3 is formed with a
図4に示すように、セパレータ3(下側セパレータ32)の上面3cが燃料極表面23aに接しており、セパレータ3の上面3cに対して設けられた複数の凹部3dと燃料極表面23aとによって、一方向に平行に延びる複数の表面側流路7aが形成されている。なお、セパレータ3のうち燃料極表面23aと接触している部分が集電部8である。
As shown in FIG. 4, the
そして、図3に示すように、凹部3dの延伸方向一端部(図3中の左側端部)3d1が、燃料極23のガス流れ上流側端部(図3中の左側端部)23c1よりも燃料極23の外側(図3中の左側)に位置している。これにより、表面側流路7aが上流側流路7bと直接連通している。なお、表面側流路7aと上流側流路7bの連通部7dの流路断面積は、表面側流路7a内の圧力が上流側流路7b内の圧力よりも下がらないように、すなわち、圧力降下が生じないように、設定することが好ましい。
As shown in FIG. 3, one end portion (left end portion in FIG. 3) of the
また、凹部3dの延伸方向他端部(図3中の右側端部)3d2が、燃料極23のガス流れ下流側端部(図3中の右側端部)23c2よりも燃料極23の内側(図3中の左側)に位置している。すなわち、凹部3dの延伸方向他端部3d2が、燃料極表面23a上に位置している。このため、燃料極23の燃料ガス流れ方向終端23c2以前で、表面側流路7aが閉塞している。なお、本実施形態では、凹部3dの延伸方向他端部3d2は、燃料極23のガス流れ下流側端部23c2の近傍に位置しているが、燃料極表面23aの中央部に位置していてもよい。
In addition, the other end portion (right end portion in FIG. 3) 3d2 in the extending direction of the
このため、燃料ガス流路7に燃料ガスが供給されると、図3中の矢印のように、燃料ガスは、上流側流路7bから複数の表面側流路7aに分配される。そして、表面側流路7aへ流入した燃料ガスは、燃料極表面23aに対して略垂直な方向に流れるように、燃料極23に流入する。その後、未反応ガスが燃料極23から下流側流路7cへ流出する。
For this reason, when fuel gas is supplied to the fuel gas channel 7, the fuel gas is distributed from the upstream channel 7b to the plurality of surface channels 7a as indicated by arrows in FIG. And the fuel gas which flowed into the surface side flow path 7a flows into the
また、図4に示すように、単セル2の上側に位置する上側セパレータ31と単セル2の空気極22およびフレーム4との間に空気が流れる空気流路6が形成されている。なお、図4では、上側セパレータ31と空気極22との間に形成された空気流路6を示している。
As shown in FIG. 4, an air flow path 6 through which air flows is formed between the upper separator 31 located above the
空気流路6は、空気極22の表面に面する表面側流路が、表面側流路よりも空気流れ上流側の上流側流路と、表面側流路よりも空気流れ下流側の下流側流路の両方と直接連通する構造である。
In the air flow path 6, the surface side flow path facing the surface of the
本実施形態では、上側セパレータ31と下側セパレータ32は同じ形状であり、セパレータ3として1種類の形状のものを採用している。このため、下側セパレータ32と同様に、上側セパレータ31も凹凸形状を有しており、この凹凸形状によって、空気流路6の表面側流路が複数形成されているとともに、空気極表面と電気的に接続される集電部が複数形成されている。このため、空気流路6の上流側流路を流れる空気は、上流側流路から複数の表面側流路に分配され、複数の表面側流路6aを通過した空気は、下流側流路に流入して合流するようになっている。 In the present embodiment, the upper separator 31 and the lower separator 32 have the same shape, and one type of shape is adopted as the separator 3. For this reason, like the lower separator 32, the upper separator 31 also has a concavo-convex shape. Due to this concavo-convex shape, a plurality of surface-side flow paths of the air flow path 6 are formed, and the air electrode surface and electrical A plurality of current collectors connected to each other are formed. For this reason, the air flowing through the upstream flow path of the air flow path 6 is distributed from the upstream flow path to the plurality of surface flow paths, and the air that has passed through the plurality of surface flow paths 6a flows into the downstream flow path. It flows in and merges.
本実施形態では、各単セル2への燃料ガスの供給方向と空気の供給方向、すなわち、燃料ガス流路7内の燃料ガスの流れ方向と空気流路6内の空気の流れ方向は反対方向であるなお、各単セル2への燃料ガスの供給方向と空気の供給方向を同じ方向としてもよい。
In the present embodiment, the fuel gas supply direction and the air supply direction to each
このように構成される本実施形態の燃料電池1では、空気流路6を空気が流れることで単セル2の空気極22に空気中の酸素が供給され、燃料ガス流路7を燃料ガスが流れることで単セル2の燃料極23に燃料ガスが供給される。
In the
燃料ガスとして水素が供給されることで、以下の反応式(1)、(2)に示す電気化学反応により、電気エネルギが出力される。
〈燃料極(アノード)〉
2H2+2O2 −→2H2O+4e−・・・(1)
〈空気極(カソード)〉
O2+4e−→2O2−・・・(2)
また、燃料ガスとして一酸化炭素(CO)が供給されることで、以下の反応式(3)、(4)に示す電気化学反応により、電気エネルギが出力される。
〈燃料極(アノード)〉
2CO+2O2−→2CO2+4e−・・・(3)
〈空気極(カソード)〉
O2+4e−→2O2−・・・(4)
ここで、本実施形態の燃料電池1と図5に示す比較例1の燃料電池とを比較する。
By supplying hydrogen as the fuel gas, electric energy is output by the electrochemical reaction shown in the following reaction formulas (1) and (2).
<Fuel electrode (anode)>
2H 2 + 2O 2 − → 2H 2 O + 4e − (1)
<Air electrode (cathode)>
O 2 + 4e − → 2O 2− (2)
Further, by supplying carbon monoxide (CO) as the fuel gas, electric energy is output by the electrochemical reaction shown in the following reaction formulas (3) and (4).
<Fuel electrode (anode)>
2CO + 2O 2− → 2CO 2 + 4e − (3)
<Air electrode (cathode)>
O 2 + 4e − → 2O 2− (4)
Here, the
比較例1の燃料電池1は、本実施形態と異なり、燃料ガス流路7の表面側流路7aが、上流側流路7bと下流側流路7cの両方と直接連通している。なお、その他の構成は、本実施形態と同じである。
In the
このため、比較例1では、図5中の矢印で示すように、表面側流路7aを燃料ガスが流れるとき、燃料ガスは燃料極表面23aに対して平行に流れやすい。この結果、表面側流路7aに流入した燃料ガスの一部のみが、燃料極23を拡散して電解質21側に位置する反応層に到達して上記した反応に寄与し、表面側流路7aに流入した燃料ガスの残部は、反応に寄与せずに、燃料極23を通過してしまう。
For this reason, in Comparative Example 1, as shown by the arrow in FIG. 5, when the fuel gas flows through the surface-side flow path 7a, the fuel gas tends to flow parallel to the
これに対して、本実施形態の燃料電池1では、燃料ガス流路7の表面側流路7aが、上流側流路7bと直接連通するとともに、下流側流路7cと燃料極23を介して連通している。これによると、表面側流路7aが燃料極23を介して下流側流路7cと連通しているので、表面側流路7aから下流側流路7cへ至る燃料ガスの流れ抵抗は、比較例1よりも大きくなる。このため、燃料ガス流路7を燃料ガスが流れるとき、表面側流路7a内の圧力は、燃料極23内および下流側流路7c内の圧力よりも高く保たれる。
On the other hand, in the
したがって、本実施形態によれば、表面側流路7a内の燃料ガスの圧力(静圧)を、燃料極23の反応層へのガス供給動力に変換できる。すなわち、本実施形態によれば、燃料ガスの燃料極23への拡散に加えて、上記した圧力差を利用して表面側流路7aから燃料極23の反応層へ燃料ガスを供給できる。このため、比較例1と比較して、燃料ガスを燃料極23の反応層へ多く供給できる。
Therefore, according to the present embodiment, the pressure (static pressure) of the fuel gas in the surface side flow path 7 a can be converted into the gas supply power to the reaction layer of the
ちなみに、円盤状のコインセルに対して反応ガスをセル表面に垂直に当てることにより、反応ガスの「動圧」を活用して燃料極の反応層まで反応ガスをより多く供給できることがわかっている。したがって、本実施形態によれば、コインセルにおけるガス流れに近づけることができ、燃料ガスを燃料極23の反応層へ多く供給できる。
Incidentally, it has been found that by applying a reaction gas perpendicularly to the cell surface to a disk-shaped coin cell, more reaction gas can be supplied to the reaction layer of the fuel electrode by utilizing the “dynamic pressure” of the reaction gas. Therefore, according to this embodiment, the gas flow in the coin cell can be approximated, and a large amount of fuel gas can be supplied to the reaction layer of the
(第2実施形態)
本実施形態の燃料電池1は、図6、7に示すように、第1実施形態の燃料電池1に対して、燃料ガス流路7の表面側流路7a内に突起3eを追加したものであり、その他の構成は、第1実施形態と同じである。
(Second Embodiment)
As shown in FIGS. 6 and 7, the
突起3eは、図7に示すように、セパレータ3の上面(燃料極23に対向する表面)に設けられており、セパレータ3の表面から燃料極23に向かって突出している。突起3eは、表面側流路7a内の燃料ガス流れを燃料極表面23aに導くためのガイド部を構成している。
As shown in FIG. 7, the
また、突起3eは、図6に示すように、表面側流路7a内に千鳥状に複数設けられている。これにより、突起3eによって表面側流路7a内での燃料ガス流れが阻害されないようになっている。
Further, as shown in FIG. 6, a plurality of
本実施形態によれば、セパレータ3に突起3eが設けられていない場合と比較して、燃料ガスの流れを燃料極23に導きやすくなり、燃料ガスを燃料極23の反応層へより多く供給できる。なお、本実施形態では、複数の突起3eを千鳥状に配置したが、燃料ガス流れが阻害されなければ、千鳥状でなくてもよい。
According to this embodiment, compared with the case where the
(他の実施形態)
本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、下記のように、特許請求の範囲に記載した範囲内において適宜変更が可能である。
(Other embodiments)
The present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be appropriately modified within the scope described in the claims as follows.
(1)上記各実施形態では、図3、4に示すように、複数の表面側流路7aをセパレータ3の凹凸形状によって形成していたが、セパレータ3の形状ではなく、セパレータ3とは別の部材によって複数の表面側流路7aを形成してもよい。例えば、セパレータ3を平面形状として、燃料極表面23aとの間に空間を形成するように、セパレータ3を配置する。そして、燃料極表面23aとセパレータ3との間に、両者の間の空間を複数の流路に仕切る仕切部材を配置することで、複数の表面側流路7aを形成してもよい。さらに、この場合では、燃料極表面23aとセパレータ3との間に、両者の間の空間を表面側流路7aと下流側流路7cとに仕切る仕切部材を配置することで、表面側流路7aを閉塞させてもよい。
(1) In each of the above embodiments, as shown in FIGS. 3 and 4, the plurality of surface-side flow paths 7 a are formed by the uneven shape of the separator 3, but are not the shape of the separator 3 and are different from the separator 3. A plurality of surface-side flow paths 7a may be formed by these members. For example, the separator 3 is arranged in a planar shape so that a space is formed between the separator 3 and the
(2)上記各実施形態では、図4に示すように、燃料ガス流路7の表面側流路7aは、1つの単セル2に対して複数設けられていたが、1つの単セル2に対して1つでもよい。換言すると、燃料ガス流路7の表面側流路7aは、複数に分割されていたが、分割されていなくてもよい。
(2) In each of the above-described embodiments, as shown in FIG. 4, a plurality of surface-side flow paths 7 a of the fuel gas flow path 7 are provided for one
(3)上記各実施形態では、平板状の単セルが複数積層された燃料電池1に本発明を適用したが、平板状の単セルを1つのみ有する燃料電池においても、本発明の適用が可能である。
(3) In each of the above embodiments, the present invention is applied to the
(4)上記各実施形態は、互いに無関係なものではなく、組み合わせが明らかに不可な場合を除き、適宜組み合わせが可能である。また、上記各実施形態において、実施形態を構成する要素は、特に必須であると明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではないことは言うまでもない。 (4) The above embodiments are not irrelevant to each other, and can be combined as appropriate unless the combination is clearly impossible. In each of the above-described embodiments, it is needless to say that elements constituting the embodiment are not necessarily essential unless explicitly stated as essential and clearly considered essential in principle. Yes.
2 単セル
21 電解質
22 空気極(酸化剤極)
23 燃料極
23a 燃料極表面
3 セパレータ
3e 突起(ガイド部)
4 プレート
7 燃料ガス流路
7a 表面側流路
7b 上流側流路
7c 下流側流路
2
23
4 plate 7 fuel gas flow path 7a surface side flow path 7b upstream flow path 7c downstream flow path
Claims (2)
前記電解質の前記一面側に設けられた平板状の酸化剤極(22)と、
前記電解質の前記他面側に設けられ、前記電解質側とは反対側に燃料極表面(23a)を有する平板状の燃料極(23)と、
前記燃料極表面に平行に燃料ガスが流れる燃料ガス流路(7)を形成する流路形成部材(3、4)とを備え、
前記燃料ガス流路は、前記燃料極表面に面する表面側流路(7a)と、前記燃料極よりも燃料ガス流れ上流側に位置する上流側流路(7b)と、前記燃料極よりも燃料ガス流れ下流側に位置する下流側流路(7c)とを有し、
前記表面側流路は、前記上流側流路と直接連通しているとともに、前記下流側流路と前記燃料極を介して連通していることを特徴とする燃料電池。 A plate-shaped electrolyte (21) composed of a solid oxide and having one surface and the other surface opposite thereto;
A plate-like oxidant electrode (22) provided on the one surface side of the electrolyte;
A flat fuel electrode (23) provided on the other surface side of the electrolyte and having a fuel electrode surface (23a) on the opposite side of the electrolyte side;
A flow path forming member (3, 4) that forms a fuel gas flow path (7) through which fuel gas flows parallel to the fuel electrode surface;
The fuel gas channel includes a surface side channel (7a) facing the surface of the fuel electrode, an upstream channel (7b) positioned upstream of the fuel gas flow from the fuel electrode, and the fuel electrode. A downstream flow path (7c) located on the downstream side of the fuel gas flow,
The fuel cell according to claim 1, wherein the surface-side channel is in direct communication with the upstream-side channel, and is in communication with the downstream-side channel through the fuel electrode.
2. The fuel cell according to claim 1, wherein the flow path forming member has a guide portion (3 e) for guiding the fuel gas flow in the surface side flow path to the surface of the fuel electrode. 3.
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