JP2017033627A - Solid oxide type fuel battery stack, solid oxide type fuel battery module and solid oxide type fuel battery system - Google Patents

Solid oxide type fuel battery stack, solid oxide type fuel battery module and solid oxide type fuel battery system Download PDF

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Kenji Ukai
健司 鵜飼
吉隆 杉田
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吉隆 杉田
実海 西村
Miu Nishimura
実海 西村
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a solid oxide type fuel battery stack, a solid oxide type fuel battery module and a solid oxide type fuel battery system in which a loss caused by Joule heat can be reduced and adjacent cell bundles can be easily connected to each other.SOLUTION: In a solid oxide type fuel battery stack, a first current collecting member 42 is formed of a metal material, provided to cover plural fuel electrode layer connected portions of solid oxide type fuel battery tubular cells 41 from the outside so that the solid oxide type fuel battery tubular cells 41 are bundled on one end side thereof, and electrically connected to each fuel electrode layer connected portion. A second current collecting member 43 is formed of a metal material, provided to cover plural oxidant gas electrode layer connected portions of the solid oxide type fuel battery tubular cells 41 from the outside thereof so that the plural solid oxide type fuel battery tubular cells 41 are bundled at the other end side thereof, and electrically connected to each oxidant gas electrode layer connected portion.SELECTED DRAWING: Figure 3

Description

本発明は、複数の固体酸化物形燃料電池筒状セルが電気的に接続された固体酸化物形燃料電池スタック、固体酸化物形燃料電池モジュールおよび固体酸化物形燃料電池システムに関する。   The present invention relates to a solid oxide fuel cell stack, a solid oxide fuel cell module, and a solid oxide fuel cell system in which a plurality of solid oxide fuel cell cylindrical cells are electrically connected.

上記固体酸化物形燃料電池スタックの一例として、特許文献1〜特許文献3に記載の発明が挙げられる。特許文献1に記載の固体酸化物形燃料電池は、管状の支持体と、支持体の外表面に形成された第一の電極と、第一の電極の外表面に形成された電解質と、電解質の外表面に形成された第二の電極と、インターコネクタとを備えている。そして、第二の電極および電解質は、支持体の長手方向に沿った方向に二以上の領域に分割されている。これらにより、特許文献1に記載の固体酸化物形燃料電池は、第二の電極および電解質が分割されていない場合と比べて、支持体の長手方向に沿った方向に流れる電流の電流経路長を短くして電気抵抗を低減し、ジュール熱による損失を低減しようとしている。   Examples of the solid oxide fuel cell stack include the inventions described in Patent Documents 1 to 3. A solid oxide fuel cell described in Patent Document 1 includes a tubular support, a first electrode formed on the outer surface of the support, an electrolyte formed on the outer surface of the first electrode, and an electrolyte. The 2nd electrode formed in the outer surface of this, and the interconnector are provided. The second electrode and the electrolyte are divided into two or more regions in the direction along the longitudinal direction of the support. As a result, the solid oxide fuel cell described in Patent Document 1 has a current path length of current flowing in the direction along the longitudinal direction of the support as compared with the case where the second electrode and the electrolyte are not divided. We are trying to shorten it to reduce electrical resistance and reduce Joule heat losses.

特許文献2に記載の燃料電池セルは、円筒形状の複数の小型セルが、小型セルの中心軸(小型セルの長手方向)に沿って一直線状に配置されている。複数の小型セルは、集電部材を介して電気的に接続されている。これらにより、特許文献2に記載の燃料電池セルは、複数の小型セルを一体に形成した長尺セルと同等の出力を確保しつつ、ジュール熱による損失を低減し、出力の低下を抑制しようとしている。   In the fuel cell described in Patent Document 2, a plurality of cylindrical small cells are arranged in a straight line along the central axis (longitudinal direction of the small cells) of the small cells. The plurality of small cells are electrically connected via a current collecting member. As a result, the fuel cell described in Patent Document 2 tries to suppress loss due to Joule heat and suppress a decrease in output while securing an output equivalent to a long cell integrally formed with a plurality of small cells. Yes.

特許文献3に記載の固体電解質型燃料電池の接続構造では、近接する3つの筒状の単セルによって、セルバンドルが構成されている。3つの単セルは、断面三角形状の第1の集電部材内に内接するように配置されるとともに、第2の集電部材の外側に外接するように配置されている。そして、3つの単セルは、第1の集電部材および第2の集電部材によって、電気的に並列接続されている。これらにより、特許文献3に記載の固体電解質型燃料電池の接続構造は、単セルを複数集合させたセルバンドルにおいて、出力密度の低下を抑制しようとしている。   In the connection structure of the solid oxide fuel cell described in Patent Document 3, a cell bundle is constituted by three adjacent cylindrical single cells. The three single cells are arranged so as to be inscribed in the first current collecting member having a triangular cross section and arranged so as to be circumscribed on the outside of the second current collecting member. The three single cells are electrically connected in parallel by the first current collecting member and the second current collecting member. Accordingly, the connection structure of the solid oxide fuel cell described in Patent Document 3 attempts to suppress a decrease in output density in a cell bundle in which a plurality of single cells are assembled.

特開2009−289754号公報JP 2009-289754 A 特開2013−182700号公報JP 2013-182700 A 特開平7−22060号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 7-22060

しかしながら、特許文献1および特許文献2に記載の発明では、円筒状の燃料電池セルが長手方向に沿った方向で分割されているので、分割部位のガスシールが必要になり、シール箇所が増加する。固体酸化物形燃料電池は、他の燃料電池と比べて、高温に曝される時間が長く、かつ、室温と高温との間の温度サイクルが加わるため、シール箇所に加わるストレスが増大する。そのため、シール箇所の増加は、固体酸化物形燃料電池の信頼性の低下を招くことになる。また、円筒セルが長手方向に沿った方向で分割されていると、電極やインターコネクタの形状が複雑化する可能性がある。さらに、燃料電池セルの分割数が増加すると、これらを電気的に接続する接続部材を含めて部品点数が大幅に増加し、製造工程の増加および複雑化、高コスト化を招く可能性がある。   However, in the inventions described in Patent Document 1 and Patent Document 2, since the cylindrical fuel cell is divided in the direction along the longitudinal direction, a gas seal at the divided portion is required, and the number of sealed portions increases. . The solid oxide fuel cell is exposed to a high temperature for a longer time than other fuel cells, and a temperature cycle between room temperature and high temperature is added, so that the stress applied to the seal portion increases. For this reason, an increase in the number of seal points causes a decrease in the reliability of the solid oxide fuel cell. Further, when the cylindrical cell is divided in the direction along the longitudinal direction, the shapes of the electrodes and the interconnector may be complicated. Furthermore, when the number of divisions of the fuel cells increases, the number of parts including the connecting members for electrically connecting them increases significantly, which may lead to an increase in production process, complexity, and cost.

一方、特許文献3に記載の発明では、燃料電池セルが分割されていないので、分割に伴うシール箇所の増加の問題は生じない。しかしながら、特許文献3に記載の発明では、第2の集電部材は、第1の集電部材の内側に設けられており、隣接するセルバンドル同士を電気的に接続することは容易でない。そのため、特許文献3に記載の発明では、第2の集電部材が第1の集電部材に対して軸線方向に突出して設けられており、セルバンドルは、長手方向に沿った方向に大型化する。また、燃料電極は、長手方向に沿った方向に切り欠き部が設けられており、燃料電極およびインターコネクタの形状の複雑化、並びに、これらの製造工程の増加および複雑化、高コスト化を招く可能性がある。   On the other hand, in the invention described in Patent Document 3, since the fuel battery cell is not divided, there is no problem of an increase in the number of seal portions due to the division. However, in the invention described in Patent Document 3, the second current collecting member is provided inside the first current collecting member, and it is not easy to electrically connect adjacent cell bundles. Therefore, in the invention described in Patent Document 3, the second current collecting member is provided so as to protrude in the axial direction with respect to the first current collecting member, and the cell bundle is enlarged in the direction along the longitudinal direction. To do. In addition, the fuel electrode is provided with a notch in the direction along the longitudinal direction, resulting in a complicated shape of the fuel electrode and the interconnector, and an increase and complexity of these manufacturing processes, and an increase in cost. there is a possibility.

本発明は、このような事情に鑑みて為されたものであり、ジュール熱による損失を低減可能にするとともに、隣接するセルバンドル同士を容易に接続可能な固体酸化物形燃料電池スタック、固体酸化物形燃料電池モジュールおよび固体酸化物形燃料電池システムを提供することを課題とする。   The present invention has been made in view of such circumstances, and can reduce loss due to Joule heat and can easily connect adjacent cell bundles to each other. It is an object of the present invention to provide a physical fuel cell module and a solid oxide fuel cell system.

本発明に係る固体酸化物形燃料電池スタックは、(i)(a)筒状に形成され燃料が一端側から他端側に向けて流通する燃料極層と、前記燃料極層の外側に積層され酸化剤ガス雰囲気中に設けられる酸化剤ガス極層と、前記燃料極層と前記酸化剤ガス極層との間に形成された電解質層とを備え、(b)前記燃料極層の一方の端部側が露出するとともに前記燃料極層の他方の端部側が前記酸化剤ガス極層により覆われており、(c)前記燃料極層の前記一方の端部側の露出部に燃料極層被接続部が形成されるとともに前記酸化剤ガス極層の前記他方の端部側に酸化剤ガス極層被接続部が形成されている複数の固体酸化物形燃料電池筒状セルと、(ii)金属材料で形成され、前記複数の固体酸化物形燃料電池筒状セルを前記一方の端部側で束ねるように当該固体酸化物形燃料電池筒状セルの複数の前記燃料極層被接続部を外側から覆って設けられ、各前記燃料極層被接続部と電気的に接続された第一集電部材と、(iii)金属材料で形成され、前記複数の固体酸化物形燃料電池筒状セルを前記他方の端部側で束ねるように当該固体酸化物形燃料電池筒状セルの複数の前記酸化剤ガス極層被接続部を外側から覆って設けられ、各前記酸化剤ガス極層被接続部と電気的に接続された第二集電部材と、を備える複数のセルバンドルが各前記セルバンドルの前記第一集電部材および前記第二集電部材を介して電気的に接続されている。   A solid oxide fuel cell stack according to the present invention includes: (i) (a) a fuel electrode layer formed in a tubular shape, in which fuel flows from one end side to the other end side, and laminated on the outside of the fuel electrode layer. And an oxidant gas electrode layer provided in the oxidant gas atmosphere, and an electrolyte layer formed between the fuel electrode layer and the oxidant gas electrode layer, and (b) one of the fuel electrode layers The end portion side is exposed and the other end portion side of the fuel electrode layer is covered with the oxidant gas electrode layer, and (c) the fuel electrode layer cover is exposed to the exposed portion on the one end side of the fuel electrode layer. A plurality of solid oxide fuel cell tubular cells in which a connecting portion is formed and an oxidant gas electrode layer connected portion is formed on the other end side of the oxidant gas electrode layer; and (ii) A plurality of solid oxide fuel cell cylindrical cells made of a metal material are bundled on the one end side The first current collecting member provided so as to cover the plurality of fuel electrode layer connected portions of the solid oxide fuel cell cylindrical cell from the outside and electrically connected to each of the fuel electrode layer connected portions And (iii) a plurality of the oxidizers of the solid oxide fuel cell cylindrical cell formed of a metal material and bundled on the other end side of the plurality of solid oxide fuel cell cylindrical cells. A plurality of cell bundles each including a second current collecting member provided to cover the gas electrode layer connected portion from the outside and electrically connected to each of the oxidant gas electrode layer connected portions. The first current collecting member and the second current collecting member are electrically connected.

本発明に係る固体酸化物形燃料電池スタックによれば、各セルバンドルは、複数の固体酸化物形燃料電池筒状セルと、第一集電部材と、第二集電部材とを備えている。そのため、複数の固体酸化物形燃料電池筒状セルの長手方向に沿った方向に、固体酸化物形燃料電池筒状セルのオーミック抵抗と比べて電気抵抗が小さい電流経路を形成することができる。よって、本発明に係る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筒状セルを長手方向に沿った方向で分割することなく、電気抵抗を低減することができ、ジュール熱による損失を低減することができる。また、第一集電部材および第二集電部材は、複数の固体酸化物形燃料電池筒状セルの長手方向に沿った方向に並設されるので、隣接するセルバンドル同士を電気的に接続することが容易である。   According to the solid oxide fuel cell stack according to the present invention, each cell bundle includes a plurality of solid oxide fuel cell cylindrical cells, a first current collecting member, and a second current collecting member. . Therefore, a current path having a smaller electrical resistance than the ohmic resistance of the solid oxide fuel cell cylindrical cell can be formed in the direction along the longitudinal direction of the plurality of solid oxide fuel cell cylindrical cells. Therefore, the solid oxide fuel cell stack according to the present invention can reduce the electric resistance without dividing the solid oxide fuel cell cylindrical cell in the direction along the longitudinal direction, and the loss due to Joule heat. Can be reduced. Further, the first current collecting member and the second current collecting member are juxtaposed in the direction along the longitudinal direction of the plurality of solid oxide fuel cell cylindrical cells, so that adjacent cell bundles are electrically connected to each other. Easy to do.

固体酸化物形燃料電池システム1の一例を示す構成図である。1 is a configuration diagram illustrating an example of a solid oxide fuel cell system 1. FIG. 固体酸化物形燃料電池モジュール11を固体酸化物形燃料電池筒状セル41の長手方向に沿った方向(矢印Z方向)に切断した切断部端面図である。FIG. 3 is a cross-sectional end view of the solid oxide fuel cell module 11 cut in a direction (arrow Z direction) along the longitudinal direction of a solid oxide fuel cell cylindrical cell 41. 図2のセルバンドル群40、ベース部材31およびアノードガスマニホールド33を示す斜視図である。FIG. 3 is a perspective view showing a cell bundle group 40, a base member 31, and an anode gas manifold 33 in FIG. 固体酸化物形燃料電池筒状セル41の一例を示す正面図である。3 is a front view showing an example of a solid oxide fuel cell cylindrical cell 41. FIG. セルバンドル44の一例を示す正面図である。4 is a front view showing an example of a cell bundle 44. FIG. 固体酸化物形燃料電池筒状セル41の長手方向に沿った方向(矢印Z方向)に垂直な平面で、セルバンドル44を切断した切断部端面図である。FIG. 4 is an end view of a cut portion of a cell bundle 44 cut along a plane perpendicular to a direction (arrow Z direction) along a longitudinal direction of a solid oxide fuel cell cylindrical cell 41. 図2のVII−VII方向視図である。It is a VII-VII direction view of FIG. 隣接するセルバンドル44,44がセルバンドル接続部材45で電気的に接続された状態の一例を示す正面図である。FIG. 5 is a front view showing an example of a state in which adjacent cell bundles 44 and 44 are electrically connected by a cell bundle connection member 45. 第二実施形態に係り、複数(3つ)の固体酸化物形燃料電池筒状セル41,41,41が直線状に並設されたセルバンドル44の一例を示す正面図である。FIG. 6 is a front view showing an example of a cell bundle 44 in which a plurality (three) of solid oxide fuel cell cylindrical cells 41, 41, 41 are arranged in a straight line according to the second embodiment. 第二実施形態に係り、固体酸化物形燃料電池筒状セル41の長手方向に沿った方向(矢印Z方向)に垂直な平面で、図9のセルバンドル44を切断した切断部端面図である。FIG. 10 is a cross-sectional end view of the cell bundle 44 of FIG. 9 taken along a plane perpendicular to a direction along the longitudinal direction of the solid oxide fuel cell cylindrical cell 41 (arrow Z direction) according to the second embodiment. .

<第一実施形態>
(固体酸化物形燃料電池システム1)
図1に示すように、固体酸化物形燃料電池システム1は、発電ユニット10および貯湯槽21を備えている。また、発電ユニット10は、固体酸化物形燃料電池モジュール11、熱交換器12、電力変換装置13、水タンク14および制御装置15を備えている。
<First embodiment>
(Solid oxide fuel cell system 1)
As shown in FIG. 1, the solid oxide fuel cell system 1 includes a power generation unit 10 and a hot water storage tank 21. The power generation unit 10 includes a solid oxide fuel cell module 11, a heat exchanger 12, a power conversion device 13, a water tank 14, and a control device 15.

固体酸化物形燃料電池モジュール11は、後述するように固体酸化物形燃料電池スタック30を少なくとも含んで構成される。固体酸化物形燃料電池モジュール11には、改質用燃料、改質水およびカソードガス(空気)が供給される。具体的には、固体酸化物形燃料電池モジュール11は、一端が供給源Gsに接続されて改質用燃料が供給される改質用燃料供給管11aの他端が接続されている。改質用燃料供給管11aには、原料ポンプ11a1が設けられている。さらに、固体酸化物形燃料電池モジュール11は、一端が水タンク14に接続されて改質水が供給される水供給管11bの他端が接続されている。水供給管11bには、改質水ポンプ11b1が設けられている。さらに、固体酸化物形燃料電池モジュール11は、一端がカソードエアブロワ11c1に接続されてカソードガス(空気)が供給されるカソードエア供給管11cの他端が接続されている。   The solid oxide fuel cell module 11 includes at least a solid oxide fuel cell stack 30 as described later. The solid oxide fuel cell module 11 is supplied with reforming fuel, reforming water, and cathode gas (air). Specifically, the solid oxide fuel cell module 11 has one end connected to the supply source Gs and the other end of the reforming fuel supply pipe 11a to which the reforming fuel is supplied. A raw material pump 11a1 is provided in the reforming fuel supply pipe 11a. Further, the solid oxide fuel cell module 11 has one end connected to the water tank 14 and the other end of the water supply pipe 11b to which reformed water is supplied. The water supply pipe 11b is provided with a reforming water pump 11b1. Further, the solid oxide fuel cell module 11 has one end connected to the cathode air blower 11c1 and the other end of the cathode air supply pipe 11c to which cathode gas (air) is supplied.

熱交換器12は、固体酸化物形燃料電池モジュール11から排気される燃焼排ガスが供給されるとともに貯湯槽21からの貯湯水が供給され、燃焼排ガスと貯湯水とが熱交換する熱交換器である。具体的には、貯湯槽21は、貯湯水を貯湯するものであり、貯湯水が循環する(図1にて矢印の方向に循環する)貯湯水循環ライン22が接続されている。貯湯水循環ライン22上には、下端から上端に向かって順番に貯湯水循環ポンプ22aおよび熱交換器12が配設されている。熱交換器12は、固体酸化物形燃料電池モジュール11からの排気管11dが接続(貫設)されている。熱交換器12は、水タンク14に接続されている凝縮水供給管12aが接続されている。   The heat exchanger 12 is a heat exchanger in which combustion exhaust gas exhausted from the solid oxide fuel cell module 11 is supplied and hot water stored in the hot water storage tank 21 is supplied, and heat is exchanged between the combustion exhaust gas and the hot water storage. is there. Specifically, the hot water storage tank 21 stores hot water, and is connected to a hot water circulation line 22 through which the hot water circulates (circulates in the direction of the arrow in FIG. 1). A hot water circulation pump 22a and the heat exchanger 12 are arranged on the hot water circulation line 22 in order from the lower end to the upper end. The heat exchanger 12 is connected (penetrated) with an exhaust pipe 11 d from the solid oxide fuel cell module 11. The heat exchanger 12 is connected to a condensed water supply pipe 12 a connected to the water tank 14.

熱交換器12において、固体酸化物形燃料電池モジュール11からの燃焼排ガスは、排気管11dを通って熱交換器12内に導入され、貯湯水との間で熱交換が行われ冷却されるとともに燃焼排ガス中に含まれる水蒸気が凝縮される。冷却後の燃焼排ガスは、排気管11dを通って外部に排出される。また、凝縮された凝縮水は、凝縮水供給管12aを通って水タンク14に供給される。なお、水タンク14は、凝縮水をイオン交換樹脂によって純水化するようになっている。   In the heat exchanger 12, the combustion exhaust gas from the solid oxide fuel cell module 11 is introduced into the heat exchanger 12 through the exhaust pipe 11d, and is cooled by being exchanged with the stored hot water. Water vapor contained in the combustion exhaust gas is condensed. The cooled combustion exhaust gas is discharged to the outside through the exhaust pipe 11d. Moreover, the condensed condensed water is supplied to the water tank 14 through the condensed water supply pipe 12a. The water tank 14 purifies the condensed water with ion exchange resin.

上述した熱交換器12、貯湯槽21および貯湯水循環ライン22から、排熱回収システム20が構成されている。排熱回収システム20は、固体酸化物形燃料電池モジュール11の排熱を貯湯水に回収して蓄える。   The heat exchanger 12, the hot water tank 21, and the hot water circulation line 22 described above constitute an exhaust heat recovery system 20. The exhaust heat recovery system 20 recovers and stores the exhaust heat of the solid oxide fuel cell module 11 in hot water storage.

電力変換装置13は、固体酸化物形燃料電池スタック30から出力される直流電圧を入力し所定の交流電圧に変換して、交流の系統電源16aおよび外部電力負荷16c(例えば電化製品)に接続されている電源ライン16bに出力する。また、電力変換装置13は、系統電源16aからの交流電圧を電源ライン16bを介して入力し、あるいは固体酸化物形燃料電池スタック30の直流電圧を入力し、所定の直流電圧に変換して補機(各ポンプ、ブロワなど)や制御装置15に出力する。なお、制御装置15は、補機を駆動して固体酸化物形燃料電池システム1の運転を制御する。   The power converter 13 receives the DC voltage output from the solid oxide fuel cell stack 30, converts it to a predetermined AC voltage, and is connected to an AC system power supply 16a and an external power load 16c (for example, an electrical appliance). To the power line 16b. Further, the power conversion device 13 inputs an AC voltage from the system power supply 16a via the power supply line 16b, or inputs a DC voltage of the solid oxide fuel cell stack 30, and converts it to a predetermined DC voltage to compensate. Output to the machine (each pump, blower, etc.) and the control device 15. The controller 15 controls the operation of the solid oxide fuel cell system 1 by driving an auxiliary machine.

(固体酸化物形燃料電池モジュール11)
図2に示すように、固体酸化物形燃料電池モジュール11は、固体酸化物形燃料電池スタック30、蒸発部50、改質部60および燃焼部70を備えている。また、固体酸化物形燃料電池スタック30は、セルバンドル群40を備えている。
(Solid oxide fuel cell module 11)
As shown in FIG. 2, the solid oxide fuel cell module 11 includes a solid oxide fuel cell stack 30, an evaporation unit 50, a reforming unit 60, and a combustion unit 70. The solid oxide fuel cell stack 30 includes a cell bundle group 40.

(固体酸化物形燃料電池スタック30)
固体酸化物形燃料電池スタック30は、ベース部材31、セルバンドル群40、カバー32、アノードガスマニホールド33およびカソードガスマニホールド34を備えている。
(Solid oxide fuel cell stack 30)
The solid oxide fuel cell stack 30 includes a base member 31, a cell bundle group 40, a cover 32, an anode gas manifold 33 and a cathode gas manifold 34.

ベース部材31は、金属材(例えば、フェライト系ステンレス鋼、オーステナイト系ステンレス鋼、クロム−鉄−イットリア合金などが用いられるが、特にフェライト系ステンレス鋼が好適である。)で方形状の板状に形成されている。図2および図3に示すように、ベース部材31には、セルバンドル群40が立設されている。   The base member 31 is a metal plate (for example, ferritic stainless steel, austenitic stainless steel, chrome-iron-yttria alloy, etc., but ferritic stainless steel is particularly suitable) and has a square plate shape. Is formed. As shown in FIGS. 2 and 3, the cell bundle group 40 is erected on the base member 31.

セルバンドル群40は、複数(本実施形態では、6つ)のセルバンドル44を備えている。各セルバンドル44は、複数(本実施形態では、3つ)の固体酸化物形燃料電池筒状セル41,41,41と、第一集電部材42と、第二集電部材43とを備えている。セルバンドル群40は、複数(6つ)のセルバンドル44が各セルバンドル44の第一集電部材42および第二集電部材43を介して電気的に接続されて構成されている。以下、各固体酸化物形燃料電池筒状セル41の構成から順に説明する。   The cell bundle group 40 includes a plurality (six in this embodiment) of cell bundles 44. Each cell bundle 44 includes a plurality (three in this embodiment) of solid oxide fuel cell cylindrical cells 41, 41, 41, a first current collecting member 42, and a second current collecting member 43. ing. The cell bundle group 40 is configured by electrically connecting a plurality (six) of cell bundles 44 via the first current collecting member 42 and the second current collecting member 43 of each cell bundle 44. Hereinafter, the configuration of each solid oxide fuel cell cylindrical cell 41 will be described in order.

図4に示すように、複数(3つ)の固体酸化物形燃料電池筒状セル41,41,41の各々は、燃料極層41a、電解質層41bおよび酸化剤ガス極層41cを備えており、これらは、層状に積層されて形成されている。燃料極層41aは、筒状に形成されており、燃料が一端側(矢印Z2方向側)から他端側(矢印Z1方向側)に向けて流通する。本実施形態では、燃料は、後述する天然ガスなどの炭化水素系原料を改質した改質ガスであり、アノードガスともいう。   As shown in FIG. 4, each of the plurality (three) of solid oxide fuel cell cylindrical cells 41, 41, 41 includes a fuel electrode layer 41a, an electrolyte layer 41b, and an oxidant gas electrode layer 41c. These are formed by laminating them in layers. The fuel electrode layer 41a is formed in a cylindrical shape, and the fuel flows from one end side (arrow Z2 direction side) to the other end side (arrow Z1 direction side). In the present embodiment, the fuel is a reformed gas obtained by reforming a hydrocarbon-based raw material such as natural gas described later, and is also referred to as an anode gas.

酸化剤ガス極層41cは、燃料極層41aの外側に積層されており、酸化剤ガス雰囲気中に設けられる。本実施形態では、酸化剤ガスは、空気であり、カソードガスともいう。電解質層41bは、燃料極層41aと酸化剤ガス極層41cとの間に形成されている。つまり、複数(3つ)の固体酸化物形燃料電池筒状セル41,41,41の各々は、径方向の内側から燃料極層41a、電解質層41b、酸化剤ガス極層41cの順に形成されている。なお、図4に示すように、電解質層41bと酸化剤ガス極層41cとの間には、反応防止層41dを設けることもできる。   The oxidant gas electrode layer 41c is laminated outside the fuel electrode layer 41a and is provided in an oxidant gas atmosphere. In the present embodiment, the oxidant gas is air and is also referred to as a cathode gas. The electrolyte layer 41b is formed between the fuel electrode layer 41a and the oxidant gas electrode layer 41c. That is, each of the plurality (three) of the solid oxide fuel cell cylindrical cells 41, 41, 41 is formed in the order of the fuel electrode layer 41a, the electrolyte layer 41b, and the oxidant gas electrode layer 41c from the inside in the radial direction. ing. As shown in FIG. 4, a reaction preventing layer 41d can be provided between the electrolyte layer 41b and the oxidant gas electrode layer 41c.

また、本実施形態では、複数(3つ)の固体酸化物形燃料電池筒状セル41,41,41の各々は、円筒状に形成されている。固体酸化物形燃料電池は、他の燃料電池と比べて、高温に曝される時間が長く、かつ、室温と高温との間の温度差が大きい温度サイクルが加わる。その結果、各固体酸化物形燃料電池筒状セル41は、熱膨張と熱収縮とを繰り返す。本実施形態では、複数(3つ)の固体酸化物形燃料電池筒状セル41,41,41の各々は、円筒状に形成されている。そのため、各固体酸化物形燃料電池筒状セル41に上述の温度サイクルが印加されたときに、各固体酸化物形燃料電池筒状セル41は、円周方向において均等に熱膨張または熱収縮することができる。   In the present embodiment, each of the plurality (three) of solid oxide fuel cell cylindrical cells 41, 41, 41 is formed in a cylindrical shape. Compared to other fuel cells, the solid oxide fuel cell is exposed to a high temperature and has a temperature cycle in which the temperature difference between the room temperature and the high temperature is large. As a result, each solid oxide fuel cell cylindrical cell 41 repeats thermal expansion and thermal contraction. In the present embodiment, each of the plurality (three) of solid oxide fuel cell cylindrical cells 41, 41, 41 is formed in a cylindrical shape. Therefore, when the above-described temperature cycle is applied to each solid oxide fuel cell cylindrical cell 41, each solid oxide fuel cell cylindrical cell 41 expands or contracts evenly in the circumferential direction. be able to.

燃料極層41aは、例えば、NiやFeなどの触媒金属とY、Sc、Ceなどの希土類元素から選ばれる少なくとも1種をドープした安定化ジルコニアとの混合体、NiやFeなどの触媒金属とGd、Y、Smなどの希土類元素から少なくとも1種をドープしたセリアとの混合体、NiやFeなどの触媒金属とSr、Mg、Co、Fe、Cuから選ばれる少なくとも1種をドープしたランタンガレートとの混合体の少なくとも1種から形成される。   The fuel electrode layer 41a includes, for example, a mixture of a catalytic metal such as Ni or Fe and a stabilized zirconia doped with at least one selected from rare earth elements such as Y, Sc and Ce, and a catalytic metal such as Ni and Fe. A mixture of ceria doped with at least one kind of rare earth elements such as Gd, Y, Sm, lanthanum gallate doped with a catalytic metal such as Ni or Fe and at least one kind selected from Sr, Mg, Co, Fe, Cu And at least one kind of mixture.

電解質層41bは、例えば、Y、Sc、Ceなどの希土類元素から選ばれる少なくとも1種をドープした安定化ジルコニア、Gd、Y、Smなどの希土類元素から少なくとも1種をドープしたセリア、NiとSr、Mg、Co、Fe、Cuから選ばれる少なくとも1種をドープしたランタンガレートの少なくとも1種から形成される。   The electrolyte layer 41b includes, for example, stabilized zirconia doped with at least one selected from rare earth elements such as Y, Sc, and Ce, ceria doped with at least one selected from rare earth elements such as Gd, Y, and Sm, Ni, and Sr. , Lanthanum gallate doped with at least one selected from Mg, Co, Fe and Cu.

酸化剤ガス極層41cは、例えば、Sr、Caから選ばれた少なくとも1種をドープしたランタンマンガナイト、Sr、Co、Ni、Cuから選ばれた少なくとも1種をドープしたランタンフェライト、Sr、Fe、Ni、Cuから選ばれた少なくとも1種をドープしたランタンコバルタイト、Sr、Feから選ばれた少なくとも1種をドープしたバリウムコバルタイト、銀、銀−パラジウム合金、白金などの少なくとも1種から形成される。   The oxidant gas electrode layer 41c includes, for example, lanthanum manganite doped with at least one selected from Sr and Ca, lanthanum ferrite doped with at least one selected from Sr, Co, Ni, and Cu, Sr, Fe Lanthanum cobaltite doped with at least one selected from Ni, Cu, barium cobaltite doped with at least one selected from Sr, Fe, silver, silver-palladium alloy, platinum, etc. Is done.

反応防止層41dは、例えば、GDC(ガドリニウムドープセリア)、YDC(イットリアドープセリア)、SDC(サマリウムドープセリア)等の希土類をドープしたセリア混合体を用いて形成することができる。   The reaction preventing layer 41d can be formed using, for example, a ceria mixture doped with rare earth such as GDC (gadolinium doped ceria), YDC (yttria doped ceria), SDC (samarium doped ceria).

図4に示すように、複数(3つ)の固体酸化物形燃料電池筒状セル41,41,41の各々は、燃料極層41aの一方の端部側(矢印Z1方向側)が露出するとともに、燃料極層41aの他方の端部側(矢印Z2方向側)が酸化剤ガス極層41cにより覆われている。また、複数(3つ)の固体酸化物形燃料電池筒状セル41,41,41の各々には、燃料極層被接続部41a1と酸化剤ガス極層被接続部41c1とが形成されている。燃料極層被接続部41a1は、燃料極層41aの一方の端部側(矢印Z1方向側)の露出部に形成されている。酸化剤ガス極層被接続部41c1は、酸化剤ガス極層41cの他方の端部側(矢印Z2方向側)に形成されている。   As shown in FIG. 4, in each of the plurality (three) of solid oxide fuel cell tubular cells 41, 41, 41, one end side (the arrow Z1 direction side) of the fuel electrode layer 41a is exposed. At the same time, the other end side (arrow Z2 direction side) of the fuel electrode layer 41a is covered with the oxidant gas electrode layer 41c. Each of the plurality (three) of solid oxide fuel cell cylindrical cells 41, 41, 41 is formed with a fuel electrode layer connected portion 41a1 and an oxidant gas electrode layer connected portion 41c1. . The fuel electrode layer connected portion 41a1 is formed in an exposed portion on one end side (arrow Z1 direction side) of the fuel electrode layer 41a. The oxidant gas electrode layer connected portion 41c1 is formed on the other end side (arrow Z2 direction side) of the oxidant gas electrode layer 41c.

燃料極層被接続部41a1には、電解質層41bおよび酸化剤ガス極層41cが形成されておらず、燃料極層41aのみが形成されている。また、電解質層41bの一部は、露出している。複数(3つ)の固体酸化物形燃料電池筒状セル41,41,41の形成方法は、特に限定されないが、例えば、公知の押し出し、プレス、鋳込み等の方法で燃料極層41aを形成し、逐次、電解質層41b、酸化剤ガス極層41cを印刷、ディッピング、スラリーコート等の方法で製膜することによって形成することができる。以上のことは、固体酸化物形燃料電池筒状セル41に反応防止層41dを形成する場合も同様である。   In the fuel electrode layer connected portion 41a1, the electrolyte layer 41b and the oxidant gas electrode layer 41c are not formed, but only the fuel electrode layer 41a is formed. A part of the electrolyte layer 41b is exposed. The method for forming the plurality (three) of the solid oxide fuel cell cylindrical cells 41, 41, 41 is not particularly limited. For example, the fuel electrode layer 41a is formed by a known method such as extrusion, pressing, or casting. The electrolyte layer 41b and the oxidant gas electrode layer 41c can be successively formed by a method such as printing, dipping or slurry coating. The same applies to the case where the reaction preventing layer 41 d is formed on the solid oxide fuel cell tubular cell 41.

これらの方法により、複数(3つ)の固体酸化物形燃料電池筒状セル41,41,41の各々は、径方向の内側から燃料極層41a、電解質層41b、酸化剤ガス極層41cの順に、既述の電極材料が層状に積層される。また、製膜の段階で部位に応じてマスキングを行うことで、上述の燃料極層41aが露出する部位や電解質層41bが露出する部位が形成される。なお、局所的に製膜を行うことで、任意の部位の外径を変更した複数(3つ)の固体酸化物形燃料電池筒状セル41,41,41を作製することも可能である。以上のことは、固体酸化物形燃料電池筒状セル41に反応防止層41dを形成する場合も同様である。   By these methods, each of the plurality (three) of the solid oxide fuel cell cylindrical cells 41, 41, 41 has the fuel electrode layer 41a, the electrolyte layer 41b, and the oxidant gas electrode layer 41c from the inside in the radial direction. In order, the above-described electrode materials are laminated in layers. Further, by performing masking according to the part at the stage of film formation, a part where the fuel electrode layer 41a is exposed and a part where the electrolyte layer 41b is exposed are formed. It is also possible to produce a plurality (three) of solid oxide fuel cell tubular cells 41, 41, 41 in which the outer diameter of an arbitrary part is changed by locally forming the film. The same applies to the case where the reaction preventing layer 41 d is formed on the solid oxide fuel cell tubular cell 41.

第一集電部材42は、金属材料で形成されており、複数(3つ)の固体酸化物形燃料電池筒状セル41,41,41の各燃料極層被接続部41a1と電気的に接続される。第一集電部材42は、例えば、フェライト系ステンレス、ランタンクロマイトなどを用いて形成することができる。第一集電部材42は、特にフェライト系ステンレスを用いて形成されていると好適である。クロムの含有比率が高いフェライト系ステンレスは、高温における耐酸化性に優れており、オーステナイト系ステンレスと比べて熱膨張係数が小さく、第一集電部材42として好適である。   The first current collecting member 42 is formed of a metal material, and is electrically connected to each fuel electrode layer connected portion 41a1 of a plurality (three) of solid oxide fuel cell cylindrical cells 41, 41, 41. Is done. The first current collecting member 42 can be formed using, for example, ferritic stainless steel, lanthanum chromite, or the like. The first current collecting member 42 is particularly preferably formed using ferritic stainless steel. Ferritic stainless steel having a high chromium content ratio is excellent in oxidation resistance at high temperatures, and has a smaller thermal expansion coefficient than austenitic stainless steel, and is suitable as the first current collecting member 42.

図3および図5に示すように、第一集電部材42は、複数(3つ)の固体酸化物形燃料電池筒状セル41,41,41を一方の端部側(矢印Z1方向側)で束ねるように当該固体酸化物形燃料電池筒状セル41,41,41の複数(3つ)の燃料極層被接続部41a1,41a1,41a1を外側から覆って設けられており、各燃料極層被接続部41a1と電気的に接続されている。   As shown in FIGS. 3 and 5, the first current collecting member 42 includes a plurality (three) of solid oxide fuel cell cylindrical cells 41, 41, 41 on one end side (arrow Z <b> 1 direction side). A plurality of (three) fuel electrode layer connected portions 41a1, 41a1, 41a1 of the solid oxide fuel cell cylindrical cells 41, 41, 41 are provided so as to be bundled from outside, It is electrically connected to the layer connected portion 41a1.

図6に示すように、第一集電部材42は、本体部42a,42bを備えている。本体部42aは、薄板状に形成されており、鍔部42a1,42a1を備えている。同様に、本体部42bは、薄板状に形成されており、鍔部42b1,42b1を備えている。第一集電部材42は、例えば、スポット溶接等により、本体部42aの一方の鍔部42a1と、本体部42bの一方の鍔部42b1とが接合され、本体部42aの他方の鍔部42a1と、本体部42bの他方の鍔部42b1とが接合される。図6に示すように、本体部42aと本体部42bとが接合されたときに、第一集電部材42は、固体酸化物形燃料電池筒状セル41の長手方向に沿った方向(矢印Z方向)に垂直な平面で切断した断面形状が略正三角形に形成されている。   As shown in FIG. 6, the first current collecting member 42 includes main body portions 42 a and 42 b. The main body portion 42a is formed in a thin plate shape and includes flange portions 42a1 and 42a1. Similarly, the main body portion 42b is formed in a thin plate shape and includes flange portions 42b1 and 42b1. In the first current collecting member 42, for example, one flange 42a1 of the main body 42a and one flange 42b1 of the main body 42b are joined by spot welding or the like, and the other flange 42a1 of the main body 42a is joined. The other flange 42b1 of the main body 42b is joined. As shown in FIG. 6, when the main body 42 a and the main body 42 b are joined, the first current collecting member 42 has a direction along the longitudinal direction of the solid oxide fuel cell cylindrical cell 41 (arrow Z The cross-sectional shape cut by a plane perpendicular to (direction) is formed into a substantially equilateral triangle.

本体部42a,42bは、複数(3つ)の燃料極層被接続部41a1,41a1,41a1の外周に沿って形成されている。このように、第一集電部材42は、複数(3つ)の固体酸化物形燃料電池筒状セル41,41,41の複数(3つ)の燃料極層被接続部41a1,41a1,41a1を外側から覆っており、各燃料極層被接続部41a1と電気的に接続されている。なお、鍔部42a1,42a1,42b1,42b1は、後述する第一平面部42a3,42b3を除いて、任意の位置に設けることができる。また、本体部42a,42bは、一体に形成することもできる。   The main body portions 42a, 42b are formed along the outer periphery of a plurality (three) of fuel electrode layer connected portions 41a1, 41a1, 41a1. As described above, the first current collecting member 42 includes a plurality (three) of fuel electrode layer connected portions 41a1, 41a1, 41a1 of the plurality (three) of solid oxide fuel cell tubular cells 41, 41, 41. Are electrically connected to each fuel electrode layer connected portion 41a1. The flange portions 42a1, 42a1, 42b1, and 42b1 can be provided at arbitrary positions except for first flat surface portions 42a3 and 42b3 described later. Moreover, the main-body parts 42a and 42b can also be formed integrally.

第二集電部材43は、金属材料で形成されており、複数(3つ)の固体酸化物形燃料電池筒状セル41,41,41の各酸化剤ガス極層被接続部41c1と電気的に接続される。第二集電部材43は、第一集電部材42と同様の金属材料で形成することができる。但し、第二集電部材43は、多孔質に形成されていると好適である。第二集電部材43は、例えば、メッシュ金属、エキスパンドメタル、パンチングメタルなどの多孔質金属を用いることができる。これにより、第二集電部材43は、酸化剤ガス(空気)の流通が可能になっており、複数(3つ)の固体酸化物形燃料電池筒状セル41,41,41の各酸化剤ガス極層41cに酸化剤ガス(空気)を供給することができる。   The second current collecting member 43 is made of a metal material, and is electrically connected to each oxidant gas electrode layer connected portion 41c1 of the plurality (three) of solid oxide fuel cell cylindrical cells 41, 41, 41. Connected to. The second current collecting member 43 can be formed of the same metal material as the first current collecting member 42. However, the second current collecting member 43 is preferably formed to be porous. For the second current collecting member 43, for example, a porous metal such as a mesh metal, an expanded metal, or a punching metal can be used. As a result, the second current collecting member 43 can flow the oxidant gas (air), and each of the oxidizers of the plurality (three) of the solid oxide fuel cell cylindrical cells 41, 41, 41. An oxidant gas (air) can be supplied to the gas electrode layer 41c.

図3および図5に示すように、第二集電部材43は、複数(3つ)の固体酸化物形燃料電池筒状セル41,41,41を他方の端部側(矢印Z2方向側)で束ねるように当該固体酸化物形燃料電池筒状セル41,41,41の複数(3つ)の酸化剤ガス極層被接続部41c1,41c1,41c1を外側から覆って設けられており、各酸化剤ガス極層被接続部41c1と電気的に接続されている。   As shown in FIGS. 3 and 5, the second current collecting member 43 includes a plurality (three) of solid oxide fuel cell cylindrical cells 41, 41, 41 on the other end side (arrow Z <b> 2 direction side). A plurality of (three) oxidant gas electrode layer connected portions 41c1, 41c1, 41c1 of the solid oxide fuel cell cylindrical cells 41, 41, 41 so as to be bundled from the outside. The oxidant gas electrode layer connected portion 41c1 is electrically connected.

図6に示すように、第二集電部材43は、本体部43a,43bを備えている。本体部43aは、第一集電部材42の本体部42aと同様に、薄板状に形成されており、鍔部43a1,43a1を備えている。また、本体部43bは、第一集電部材42の本体部42bと同様に、薄板状に形成されており、鍔部43b1,43b1を備えている。本体部43aおよび本体部43bは、第一集電部材42と同様にして接合され、第一集電部材42と同様の断面形状を呈している。第一集電部材42および第二集電部材43は、同様の形状を呈しているので、図6では、第一集電部材42および第二集電部材43は、符号番号を併記して図示されている。なお、同図では、各固体酸化物形燃料電池筒状セル41は、最外周の部位(燃料極層被接続部41a1または酸化剤ガス極層被接続部41c1)のみが図示されている。   As shown in FIG. 6, the second current collecting member 43 includes main body portions 43 a and 43 b. The main body 43a is formed in a thin plate shape like the main body 42a of the first current collecting member 42, and includes flanges 43a1 and 43a1. Moreover, the main-body part 43b is formed in thin plate shape similarly to the main-body part 42b of the 1st current collection member 42, and is provided with the collar parts 43b1 and 43b1. The main body 43 a and the main body 43 b are joined in the same manner as the first current collecting member 42 and have the same cross-sectional shape as the first current collecting member 42. Since the 1st current collection member 42 and the 2nd current collection member 43 are exhibiting the same shape, in Drawing 6, the 1st current collection member 42 and the 2nd current collection member 43 are shown with a code number written together. Has been. In the figure, each solid oxide fuel cell cylindrical cell 41 shows only the outermost peripheral portion (fuel electrode layer connected portion 41a1 or oxidant gas electrode layer connected portion 41c1).

第二集電部材43の本体部43a,43bは、複数(3つ)の酸化剤ガス極層被接続部41c1,41c1,41c1の外周に沿って形成されている。このように、第二集電部材43は、複数(3つ)の固体酸化物形燃料電池筒状セル41,41,41の複数(3つ)の酸化剤ガス極層被接続部41c1,41c1,41c1を外側から覆っており、各酸化剤ガス極層被接続部41c1と電気的に接続されている。なお、鍔部43a1,43a1,43b1,43b1は、後述する第二平面部43a3,43b3を除いて、任意の位置に設けることができる。また、本体部43a,43bは、一体に形成することもできる。   The main body portions 43a, 43b of the second current collecting member 43 are formed along the outer periphery of a plurality (three) of the oxidant gas electrode layer connected portions 41c1, 41c1, 41c1. As described above, the second current collecting member 43 includes a plurality (three) of the oxidant gas electrode layer connected portions 41c1, 41c1 of the plurality (three) of the solid oxide fuel cell tubular cells 41, 41, 41. , 41c1 are covered from the outside, and are electrically connected to each oxidant gas electrode layer connected portion 41c1. The flange portions 43a1, 43a1, 43b1, and 43b1 can be provided at arbitrary positions except for second flat portions 43a3 and 43b3 described later. Moreover, the main-body parts 43a and 43b can also be formed integrally.

本実施形態の固体酸化物形燃料電池スタック30によれば、第一集電部材42および第二集電部材43は、金属材料で形成されている。第一集電部材42は、複数(本実施形態では、3つ)の固体酸化物形燃料電池筒状セル41,41,41を一方の端部側(矢印Z1方向側)で束ねるように当該固体酸化物形燃料電池筒状セル41,41,41の複数(3つ)の燃料極層被接続部41a1,41a1,41a1を外側から覆って設けられ、各燃料極層被接続部41a1と電気的に接続されている。また、第二集電部材43は、複数(3つ)の固体酸化物形燃料電池筒状セル41,41,41を他方の端部側(矢印Z2方向側)で束ねるように当該固体酸化物形燃料電池筒状セル41,41,41の複数(3つ)の酸化剤ガス極層被接続部41c1,41c1,41c1を外側から覆って設けられ、各酸化剤ガス極層被接続部41c1と電気的に接続されている。   According to the solid oxide fuel cell stack 30 of the present embodiment, the first current collecting member 42 and the second current collecting member 43 are formed of a metal material. The first current collecting member 42 includes a plurality (three in the present embodiment) of solid oxide fuel cell cylindrical cells 41, 41, 41 so as to be bundled on one end side (arrow Z1 direction side). A plurality (three) of the fuel electrode layer connected portions 41a1, 41a1, 41a1 of the solid oxide fuel cell tubular cells 41, 41, 41 are provided from the outside to be electrically connected to each fuel electrode layer connected portion 41a1. Connected. Further, the second current collecting member 43 includes a plurality of (three) solid oxide fuel cell cylindrical cells 41, 41, 41 so as to be bundled on the other end side (arrow Z2 direction side). A plurality of (three) oxidant gas electrode layer connected portions 41c1, 41c1, 41c1 of the tubular fuel cells 41, 41, 41 are provided from the outside, and each of the oxidant gas electrode layer connected portions 41c1 and Electrically connected.

そのため、本実施形態の固体酸化物形燃料電池スタック30は、複数(3つ)の固体酸化物形燃料電池筒状セル41,41,41の長手方向に沿った方向(矢印Z方向)に、固体酸化物形燃料電池筒状セル41のオーミック抵抗と比べて電気抵抗が小さい電流経路を形成することができる。具体的には、第一集電部材42は、金属材料で形成されているので、第一集電部材42の本体部42a,42bによって形成される電流経路は、固体酸化物形燃料電池筒状セル41のオーミック抵抗と比べて、電気抵抗が小さい。このことは、第二集電部材43についても同様である。よって、本実施形態の固体酸化物形燃料電池スタック30は、固体酸化物形燃料電池筒状セル41を長手方向に沿った方向(矢印Z方向)で分割することなく、電気抵抗を低減することができ、ジュール熱による損失を低減することができる。また、第一集電部材42および第二集電部材43は、複数(3つ)の固体酸化物形燃料電池筒状セル41,41,41の長手方向に沿った方向(矢印Z方向)に並設されるので、隣接するセルバンドル44,44同士を電気的に接続することが容易である。   Therefore, the solid oxide fuel cell stack 30 of the present embodiment has a plurality (three) of solid oxide fuel cell cylindrical cells 41, 41, 41 in the direction along the longitudinal direction (arrow Z direction), A current path having a smaller electrical resistance than the ohmic resistance of the solid oxide fuel cell cylindrical cell 41 can be formed. Specifically, since the first current collecting member 42 is formed of a metal material, the current path formed by the main body portions 42a and 42b of the first current collecting member 42 is a solid oxide fuel cell cylindrical shape. Compared with the ohmic resistance of the cell 41, the electric resistance is small. The same applies to the second current collecting member 43. Therefore, the solid oxide fuel cell stack 30 of the present embodiment reduces the electric resistance without dividing the solid oxide fuel cell cylindrical cell 41 in the direction along the longitudinal direction (arrow Z direction). And loss due to Joule heat can be reduced. Further, the first current collecting member 42 and the second current collecting member 43 are arranged in a direction (arrow Z direction) along the longitudinal direction of the plurality (three) of solid oxide fuel cell cylindrical cells 41, 41, 41. Since they are arranged side by side, it is easy to electrically connect adjacent cell bundles 44 and 44 to each other.

また、本実施形態の固体酸化物形燃料電池スタック30によれば、各セルバンドル44の第二集電部材43は、酸化剤ガス雰囲気中の酸化剤ガスの流通が可能に多孔質に形成されている。そのため、各セルバンドル44の第二集電部材43は、酸化剤ガス(空気)の流通が可能であり、複数(3つ)の固体酸化物形燃料電池筒状セル41,41,41の各酸化剤ガス極層41cに酸化剤ガス(空気)を供給することができる。また、第二集電部材43は、多孔質に形成されているので、複数(3つ)の固体酸化物形燃料電池筒状セル41,41,41が熱膨張または熱収縮したときに生じる応力(ねじれ応力)を吸収することができ、複数(3つ)の固体酸化物形燃料電池筒状セル41,41,41の破損を抑制することができる。   Further, according to the solid oxide fuel cell stack 30 of the present embodiment, the second current collecting member 43 of each cell bundle 44 is formed to be porous so that the oxidant gas in the oxidant gas atmosphere can flow. ing. Therefore, the second current collecting member 43 of each cell bundle 44 can circulate an oxidant gas (air), and each of the plurality (three) of solid oxide fuel cell cylindrical cells 41, 41, 41. Oxidant gas (air) can be supplied to the oxidant gas electrode layer 41c. Further, since the second current collecting member 43 is formed to be porous, the stress generated when the plurality (three) of the solid oxide fuel cell cylindrical cells 41, 41, 41 are thermally expanded or contracted. (Torsional stress) can be absorbed, and damage to a plurality (three) of solid oxide fuel cell cylindrical cells 41, 41, 41 can be suppressed.

なお、各セルバンドル44の第一集電部材42は、第二集電部材43と比べて、緻密に形成されている。そのため、第一集電部材42は、第二集電部材43と比べて、単位面積当たりの電気抵抗を低減することができる。よって、図3に示すように、第一集電部材42は、第二集電部材43と比べて、固体酸化物形燃料電池筒状セル41の長手方向に沿った方向(矢印Z方向)の長さが短く設定されているが、第一集電部材42と各燃料極層被接続部41a1との間の電気抵抗の増加が抑制されている。   The first current collecting member 42 of each cell bundle 44 is formed more densely than the second current collecting member 43. Therefore, the first current collecting member 42 can reduce the electrical resistance per unit area as compared with the second current collecting member 43. Therefore, as shown in FIG. 3, the first current collecting member 42 is in a direction along the longitudinal direction of the solid oxide fuel cell tubular cell 41 (arrow Z direction) as compared with the second current collecting member 43. Although the length is set short, an increase in electrical resistance between the first current collecting member 42 and each fuel electrode layer connected portion 41a1 is suppressed.

また、酸化剤ガス極層41c(酸化剤ガス極層被接続部41c1)は、燃料極層41a(燃料極層被接続部41a1)の外側に積層されているので、第一集電部材42の本体部42a,42bと第二集電部材43の本体部43a,43bとが同じ寸法で形成されていると、第一集電部材42の内壁面42a2,42b2と各燃料極層被接続部41a1との間に隙間が生じる。当該隙間は、加工や組み付けの際にも生じる可能性があり、第二集電部材43の内壁面43a2,43b2と各酸化剤ガス極層被接続部41c1との間にも隙間が生じる可能性がある。第一集電部材42の内壁面42a2,42b2と各燃料極層被接続部41a1との間に隙間が生じると、隙間がない場合と比べて、第一集電部材42と各燃料極層被接続部41a1との間の電気抵抗が増大し、第一集電部材42と各燃料極層被接続部41a1との間の導電性が低下する。このことは、第二集電部材43についても同様であり、第二集電部材43の内壁面43a2,43b2と各酸化剤ガス極層被接続部41c1との間に隙間が生じると、隙間がない場合と比べて、第二集電部材43と各酸化剤ガス極層被接続部41c1との間の電気抵抗が増大し、第二集電部材43と各酸化剤ガス極層被接続部41c1との間の導電性が低下する。   Further, since the oxidant gas electrode layer 41c (oxidant gas electrode layer connected portion 41c1) is laminated outside the fuel electrode layer 41a (fuel electrode layer connected portion 41a1), the first current collecting member 42 When the main body portions 42a and 42b and the main body portions 43a and 43b of the second current collecting member 43 are formed with the same dimensions, the inner wall surfaces 42a2 and 42b2 of the first current collecting member 42 and the fuel electrode layer connected portions 41a1. A gap is formed between The gap may also occur during processing or assembly, and a gap may also be generated between the inner wall surfaces 43a2 and 43b2 of the second current collecting member 43 and each oxidant gas electrode layer connected portion 41c1. There is. If a gap is generated between the inner wall surfaces 42a2 and 42b2 of the first current collecting member 42 and each fuel electrode layer connected portion 41a1, compared to the case where there is no gap, the first current collecting member 42 and each fuel electrode layer covered portion are provided. The electrical resistance between the connecting portion 41a1 increases and the conductivity between the first current collecting member 42 and each fuel electrode layer connected portion 41a1 decreases. The same applies to the second current collecting member 43. When a gap is generated between the inner wall surfaces 43a2 and 43b2 of the second current collecting member 43 and each of the oxidant gas electrode layer connected portions 41c1, the gap is formed. The electrical resistance between the second current collecting member 43 and each oxidant gas electrode layer connected portion 41c1 is increased as compared with the case where there is no second current collecting member 43 and each oxidant gas electrode layer connected portion 41c1. The conductivity between the two decreases.

そこで、図6に示すように、各セルバンドル44は、第一集電部材42に第一導電性部材46aを備え、第二集電部材43に第二導電性部材46bを備えていると好適である。第一導電性部材46aは、導電性材料で形成される。第一導電性部材46aは、例えば、ニッケルなどの導電性材料を用いることができ、酸化還元雰囲気で安定なランタンクロマイト系酸化物を用いることもできる。また、第一導電性部材46aは、シート状に形成されていると好適である。本実施形態では、第一導電性部材46aは、シート状に形成されており、導電性接着剤が塗布されて、第一集電部材42の内壁面42a2,42b2に貼り合わされている。導電性接着剤は、限定されないが、例えば、第一導電性部材46aと同様の成分を含む導電性の接着剤を用いることができる。これにより、導電性接着剤の熱膨張率を第一導電性部材46aの熱膨張率と同程度にすることができる。さらに、第一導電性部材46aは、緻密に形成され、ガスシール性を有していると好適である。これにより、第一導電性部材46aは、燃料ガスをシールすることができる。   Therefore, as shown in FIG. 6, each cell bundle 44 preferably includes the first current collecting member 42 provided with the first conductive member 46 a and the second current collecting member 43 provided with the second conductive member 46 b. It is. The first conductive member 46a is formed of a conductive material. For example, a conductive material such as nickel can be used for the first conductive member 46a, and a lanthanum chromite oxide that is stable in an oxidation-reduction atmosphere can also be used. The first conductive member 46a is preferably formed in a sheet shape. In the present embodiment, the first conductive member 46 a is formed in a sheet shape, and a conductive adhesive is applied and bonded to the inner wall surfaces 42 a 2 and 42 b 2 of the first current collecting member 42. Although a conductive adhesive is not limited, For example, the conductive adhesive containing the component similar to the 1st conductive member 46a can be used. Thereby, the thermal expansion coefficient of a conductive adhesive can be made into the same grade as the thermal expansion coefficient of the 1st electroconductive member 46a. Furthermore, it is preferable that the first conductive member 46a is densely formed and has a gas sealing property. Thereby, the first conductive member 46a can seal the fuel gas.

第一導電性部材46aは、第一集電部材42の内壁面42a2,42b2と各燃料極層被接続部41a1との間の隙間を埋めるように第一集電部材42の内壁面42a2,42b2に沿って設けられて、第一集電部材42と各燃料極層被接続部41a1との間を電気的に接続する。これにより、第一集電部材42と各燃料極層被接続部41a1との間の電気抵抗が低減され、第一集電部材42と各燃料極層被接続部41a1との間の導電性が良好になる。また、第一導電性部材46aがシート状に形成されていると、第一集電部材42の内壁面42a2,42b2に沿って一面に電流経路を形成することができ、信頼性が向上する。   The first conductive member 46a has inner wall surfaces 42a2, 42b2 of the first current collecting member 42 so as to fill gaps between the inner wall surfaces 42a2, 42b2 of the first current collecting member 42 and the fuel electrode layer connected portions 41a1. And electrically connect between the first current collecting member 42 and each fuel electrode layer connected portion 41a1. As a result, the electrical resistance between the first current collecting member 42 and each fuel electrode layer connected portion 41a1 is reduced, and the electrical conductivity between the first current collecting member 42 and each fuel electrode layer connected portion 41a1 is reduced. Become good. Further, when the first conductive member 46a is formed in a sheet shape, a current path can be formed on one surface along the inner wall surfaces 42a2 and 42b2 of the first current collecting member 42, and reliability is improved.

第二導電性部材46bは、導電性材料で形成される。第二導電性部材46bは、例えば、LSC(ランタンストロンチウムコバルタイト)やLSCF(ランタンストロンチウム鉄コバルタイト)などの導電性セラミックスを用いることができる。また、第二導電性部材46bは、シート状に形成されていると好適である。本実施形態では、第二導電性部材46bは、シート状に形成されており、導電性接着剤が塗布されて、第二集電部材43の内壁面43a2,43b2に貼り合わされている。導電性接着剤は、限定されないが、例えば、第二集電部材43と同様の成分を含む導電性の接着剤を用いることができる。これにより、導電性接着剤の熱膨張率を第二導電性部材46bの熱膨張率と同程度にすることができる。さらに、第二導電性部材46bは、第二集電部材43と同様に、多孔質に形成されていると好適である。これにより、第二導電性部材46bは、第二集電部材43と同様に、酸化剤ガス(空気)の流通が可能になっている。   The second conductive member 46b is formed of a conductive material. For the second conductive member 46b, for example, conductive ceramics such as LSC (lanthanum strontium cobaltite) and LSCF (lanthanum strontium iron cobaltite) can be used. The second conductive member 46b is preferably formed in a sheet shape. In the present embodiment, the second conductive member 46 b is formed in a sheet shape, and a conductive adhesive is applied to be bonded to the inner wall surfaces 43 a 2 and 43 b 2 of the second current collecting member 43. Although a conductive adhesive is not limited, For example, the conductive adhesive containing the component similar to the 2nd current collection member 43 can be used. Thereby, the thermal expansion coefficient of a conductive adhesive can be made into the same grade as the thermal expansion coefficient of the 2nd conductive member 46b. Furthermore, it is preferable that the second conductive member 46 b be formed to be porous, like the second current collecting member 43. Thereby, like the 2nd current collection member 43, the 2nd electroconductive member 46b can distribute | circulate oxidizing gas (air).

第二導電性部材46bは、第二集電部材43の内壁面43a2,43b2と各酸化剤ガス極層被接続部41c1との間の隙間を埋めるように第二集電部材43の内壁面43a2,43b2に沿って設けられて、第二集電部材43と各酸化剤ガス極層被接続部41c1との間を電気的に接続する。これにより、第二集電部材43と各酸化剤ガス極層被接続部41c1との間の電気抵抗が低減され、第二集電部材43と各酸化剤ガス極層被接続部41c1との間の導電性が良好になる。また、第二導電性部材46bがシート状に形成されていると、第二集電部材43の内壁面43a2,43b2に沿って一面に電流経路を形成することができ、信頼性が向上する。   The second conductive member 46b is arranged such that the inner wall surface 43a2 of the second current collecting member 43 fills the gap between the inner wall surfaces 43a2, 43b2 of the second current collecting member 43 and each oxidant gas electrode layer connected portion 41c1. , 43b2 to electrically connect the second current collecting member 43 and each oxidant gas electrode layer connected portion 41c1. Thereby, the electrical resistance between the 2nd current collection member 43 and each oxidant gas electrode layer connection part 41c1 is reduced, and between the 2nd current collection member 43 and each oxidant gas electrode layer connection part 41c1. The conductivity of the is improved. Further, when the second conductive member 46b is formed in a sheet shape, a current path can be formed on one surface along the inner wall surfaces 43a2 and 43b2 of the second current collecting member 43, and reliability is improved.

本実施形態の固体酸化物形燃料電池スタック30によれば、各セルバンドル44は、第一集電部材42に第一導電性部材46aを備え、第二集電部材43に第二導電性部材46bを備えている。そのため、第一集電部材42と各燃料極層被接続部41a1との間の電気抵抗が低減され、第一集電部材42と各燃料極層被接続部41a1との間の導電性が良好になる。また、第二集電部材43と各酸化剤ガス極層被接続部41c1との間の電気抵抗が低減され、第二集電部材43と各酸化剤ガス極層被接続部41c1との間の導電性が良好になる。   According to the solid oxide fuel cell stack 30 of the present embodiment, each cell bundle 44 includes the first current collecting member 42 including the first conductive member 46a, and the second current collecting member 43 includes the second conductive member. 46b. Therefore, the electrical resistance between the first current collecting member 42 and each fuel electrode layer connected portion 41a1 is reduced, and the electrical conductivity between the first current collecting member 42 and each fuel electrode layer connected portion 41a1 is good. become. Moreover, the electrical resistance between the 2nd current collection member 43 and each oxidant gas electrode layer connection part 41c1 is reduced, and between the 2nd current collection member 43 and each oxidant gas electrode layer connection part 41c1. Conductivity is improved.

また、図6に示すように、各セルバンドル44は、第三導電性部材48aを備えていると好適である。本実施形態では、第三導電性部材48aは、第一隙間形成部材47aに設けられている。第一隙間形成部材47aは、第一集電部材42の内側に設けられ、隣接する固体酸化物形燃料電池筒状セル41,41の燃料極層被接続部41a1,41a1同士が接触しないように当該燃料極層被接続部41a1,41a1の間に隙間を形成する。第三導電性部材48aは、第一隙間形成部材47aの外壁面47a1に沿って設けられており、各燃料極層被接続部41a1の間を電気的に接続する。   In addition, as shown in FIG. 6, each cell bundle 44 preferably includes a third conductive member 48a. In the present embodiment, the third conductive member 48a is provided on the first gap forming member 47a. The first gap forming member 47a is provided inside the first current collecting member 42 so that the fuel electrode layer connected portions 41a1 and 41a1 of the adjacent solid oxide fuel cell tubular cells 41 and 41 do not contact each other. A gap is formed between the fuel electrode layer connected portions 41a1 and 41a1. The third conductive member 48a is provided along the outer wall surface 47a1 of the first gap forming member 47a and electrically connects the fuel electrode layer connected portions 41a1.

第一隙間形成部材47aは、円柱状に形成されており、複数(3つ)の固体酸化物形燃料電池筒状セル41,41,41の中心に配設されている。第一隙間形成部材47aの外径は、隣接する固体酸化物形燃料電池筒状セル41,41の燃料極層被接続部41a1,41a1同士の接触を規制し、当該燃料極層被接続部41a1,41a1の間に隙間を形成することができるように設定されている。なお、第一隙間形成部材47aの形状は、円柱状や円筒状に限定されない。第一隙間形成部材47aは、例えば、図6の断面形状が三角形、六角形などの多角形に形成することもできる。   The first gap forming member 47a is formed in a columnar shape, and is disposed at the center of a plurality (three) of solid oxide fuel cell tubular cells 41, 41, 41. The outer diameter of the first gap forming member 47a regulates the contact between the fuel electrode layer connected portions 41a1 and 41a1 of the adjacent solid oxide fuel cell tubular cells 41 and 41, and the fuel electrode layer connected portion 41a1. , 41a1 is set such that a gap can be formed between them. The shape of the first gap forming member 47a is not limited to a columnar shape or a cylindrical shape. For example, the first gap forming member 47a can be formed in a polygonal shape such as a triangle or a hexagon in the cross-sectional shape of FIG.

また、本実施形態では、第一隙間形成部材47aの外壁面47a1に沿って第三導電性部材48aが設けられているので、第一隙間形成部材47aの材料等は、限定されない。つまり、第一隙間形成部材47aは、導電性材料で形成しても良く、絶縁性材料で形成しても良い。なお、第一隙間形成部材47aを導電性材料で形成し、導電性材料で形成された第一隙間形成部材47aを第三導電性部材48aとすることもできる。導電性材料は、第一導電性部材46aと同様の成分を含むと良い。これにより、第一隙間形成部材47aの熱膨張率を第一導電性部材46aの熱膨張率と同程度にすることができる。   In the present embodiment, since the third conductive member 48a is provided along the outer wall surface 47a1 of the first gap forming member 47a, the material and the like of the first gap forming member 47a are not limited. That is, the first gap forming member 47a may be formed of a conductive material or an insulating material. Alternatively, the first gap forming member 47a may be formed of a conductive material, and the first gap forming member 47a formed of a conductive material may be used as the third conductive member 48a. The conductive material may contain the same components as the first conductive member 46a. Thereby, the thermal expansion coefficient of the 1st clearance gap formation member 47a can be made comparable as the thermal expansion coefficient of the 1st electroconductive member 46a.

第三導電性部材48aは、導電性材料で形成される。導電性材料は、限定されないが、第一導電性部材46aと同様の成分を含むと良い。これにより、燃料ガスをシールすることができ、第三導電性部材48aの熱膨張率を第一導電性部材46aの熱膨張率と同程度にすることができる。また、第三導電性部材48aは、シート状に形成されていると好適である。本実施形態では、第三導電性部材48aは、シート状に形成されており、導電性接着剤が塗布されて、第一隙間形成部材47aの外壁面47a1に貼り合わされている。導電性接着剤は、限定されないが、例えば、第一導電性部材46aと同様の成分を含む導電性の接着剤を用いることができる。これにより、導電性接着剤の熱膨張率を第一導電性部材46aの熱膨張率と同程度にすることができる。   The third conductive member 48a is formed of a conductive material. The conductive material is not limited, but may contain the same components as the first conductive member 46a. Thereby, fuel gas can be sealed and the thermal expansion coefficient of the 3rd conductive member 48a can be made into the same grade as the thermal expansion coefficient of the 1st conductive member 46a. The third conductive member 48a is preferably formed in a sheet shape. In the present embodiment, the third conductive member 48a is formed in a sheet shape, and a conductive adhesive is applied and bonded to the outer wall surface 47a1 of the first gap forming member 47a. Although a conductive adhesive is not limited, For example, the conductive adhesive containing the component similar to the 1st conductive member 46a can be used. Thereby, the thermal expansion coefficient of a conductive adhesive can be made into the same grade as the thermal expansion coefficient of the 1st electroconductive member 46a.

本実施形態の固体酸化物形燃料電池スタック30によれば、各セルバンドル44は、第三導電性部材48aを備えている。第三導電性部材48aは、第一集電部材42の内側に設けられ、導電性材料で形成されており、隣接する固体酸化物形燃料電池筒状セル41,41の燃料極層被接続部41a1同士を電気的に接続する。そのため、第三導電性部材48aによって、複数(3つ)の固体酸化物形燃料電池筒状セル41,41,41の複数(3つ)の燃料極層被接続部41a1,41a1,41a1を電気的に接続する電流経路を形成することができ、各燃料極層被接続部41a1間の導電性が良好になる。また、第三導電性部材48aがシート状に形成されていると、第一隙間形成部材47aの外壁面47a1に沿って一面に電流経路を形成することができ、信頼性が向上する。   According to the solid oxide fuel cell stack 30 of the present embodiment, each cell bundle 44 includes the third conductive member 48a. The third conductive member 48a is provided inside the first current collecting member 42, is formed of a conductive material, and is connected to the fuel electrode layer connected portion of the adjacent solid oxide fuel cell cylindrical cells 41, 41. 41a1 is electrically connected. For this reason, the third conductive member 48a electrically connects the plurality (three) of the fuel electrode layer connected portions 41a1, 41a1, 41a1 of the plurality (three) of the solid oxide fuel cell tubular cells 41, 41, 41. Current paths can be formed, and the conductivity between the fuel electrode layer connected portions 41a1 is improved. Further, when the third conductive member 48a is formed in a sheet shape, a current path can be formed on one surface along the outer wall surface 47a1 of the first gap forming member 47a, and the reliability is improved.

なお、本実施形態では、各セルバンドル44は、第一隙間形成部材47aと第三導電性部材48aとを備えている。そのため、本実施形態の固体酸化物形燃料電池スタック30は、第一集電部材42の内側において、第三導電性部材48aを配設することが容易であり、後述する第二隙間形成部材47bを並設することが容易である。また、隣接する固体酸化物形燃料電池筒状セル41,41の燃料極層被接続部41a1,41a1同士が接触した状態で、第三導電性部材48aを設けることもできる。この場合、第三導電性部材48aは、例えば、第一隙間形成部材47aの外径より小径の支持部材の外壁面に沿って設けることができ、各燃料極層被接続部41a1の間を電気的に接続することができる。この場合、後述する第二隙間形成部材47bを並設することはできなくなるが、第三導電性部材48aについて既述した作用効果は、得ることができる。   In the present embodiment, each cell bundle 44 includes a first gap forming member 47a and a third conductive member 48a. Therefore, in the solid oxide fuel cell stack 30 of the present embodiment, it is easy to dispose the third conductive member 48a inside the first current collecting member 42, and a second gap forming member 47b to be described later. Are easily arranged side by side. Alternatively, the third conductive member 48a can be provided in a state where the fuel electrode layer connected portions 41a1 and 41a1 of the adjacent solid oxide fuel cell cylindrical cells 41 and 41 are in contact with each other. In this case, the third conductive member 48a can be provided, for example, along the outer wall surface of the support member having a smaller diameter than the outer diameter of the first gap forming member 47a, and the electric electrode layer connected portions 41a1 are electrically connected. Can be connected. In this case, the second gap forming member 47b, which will be described later, cannot be arranged side by side, but the effects described above for the third conductive member 48a can be obtained.

図6に示すように、各セルバンドル44は、第二隙間形成部材47b(本発明の隙間形成部材に相当)を備えていると好適である。第二隙間形成部材47bは、第二集電部材43の内側に設けられ、隣接する固体酸化物形燃料電池筒状セル41,41の酸化剤ガス極層被接続部41c1,41c1同士が接触しないように当該酸化剤ガス極層被接続部41c1,41c1の間に隙間を形成する。   As shown in FIG. 6, each cell bundle 44 preferably includes a second gap forming member 47b (corresponding to the gap forming member of the present invention). The second gap forming member 47b is provided inside the second current collecting member 43, and the oxidant gas electrode layer connected portions 41c1 and 41c1 of the adjacent solid oxide fuel cell cylindrical cells 41 and 41 do not contact each other. Thus, a gap is formed between the oxidant gas electrode layer connected portions 41c1 and 41c1.

第二隙間形成部材47bは、第一隙間形成部材47aと同様に形成されており、第一隙間形成部材47aと同様に、複数(3つ)の固体酸化物形燃料電池筒状セル41,41,41の中心に配設されている。第二隙間形成部材47bの外径は、隣接する固体酸化物形燃料電池筒状セル41,41の酸化剤ガス極層被接続部41c1,41c1同士の接触を規制し、当該酸化剤ガス極層被接続部41c1,41c1の間に隙間を形成することができるように設定されている。   The second gap forming member 47b is formed in the same manner as the first gap forming member 47a. Similarly to the first gap forming member 47a, a plurality (three) of solid oxide fuel cell tubular cells 41, 41 are provided. , 41 at the center. The outer diameter of the second gap forming member 47b regulates the contact between the oxidant gas electrode layer connected portions 41c1 and 41c1 of the adjacent solid oxide fuel cell tubular cells 41 and 41, and the oxidant gas electrode layer. It is set so that a gap can be formed between the connected parts 41c1 and 41c1.

なお、第二隙間形成部材47bの形状の変形例や材料等は、第一隙間形成部材47aと同様である。但し、導電性材料は、第二導電性部材46bと同様の成分を含むと良い。これにより、酸化剤ガス(空気)が流通可能になり、第二隙間形成部材47bの熱膨張率を第二導電性部材46bの熱膨張率と同程度にすることができる。また、第一隙間形成部材47aおよび第二隙間形成部材47bは、一体に形成することができる。この場合、第一隙間形成部材47aおよび第二隙間形成部材47bは、絶縁性材料で形成されていると良い。絶縁性材料は、例えば、アルミナ等を用いることができる。これにより、各セルバンドル44の組み付けが容易になる。また、部品点数を削減することもできる。   In addition, the modification of a shape, material, etc. of the 2nd clearance gap formation member 47b are the same as that of the 1st clearance gap formation member 47a. However, the conductive material may include the same components as those of the second conductive member 46b. As a result, the oxidant gas (air) can be circulated, and the thermal expansion coefficient of the second gap forming member 47b can be made the same as the thermal expansion coefficient of the second conductive member 46b. Further, the first gap forming member 47a and the second gap forming member 47b can be integrally formed. In this case, the first gap forming member 47a and the second gap forming member 47b are preferably formed of an insulating material. As the insulating material, for example, alumina or the like can be used. Thereby, the assembly of each cell bundle 44 is facilitated. In addition, the number of parts can be reduced.

本実施形態の固体酸化物形燃料電池スタック30によれば、各セルバンドル44は、第二隙間形成部材47b(本発明の隙間形成部材に相当)を備えている。そのため、第二隙間形成部材47bは、複数(3つ)の固体酸化物形燃料電池筒状セル41,41,41の複数(3つ)の酸化剤ガス極層被接続部41c1,41c1,41c1によって、閉領域が形成されることを規制することができる。よって、複数(3つ)の固体酸化物形燃料電池筒状セル41,41,41の各酸化剤ガス極層被接続部41c1は、略全周に亘って酸化剤ガス(空気)の供給を受けることができ、発電性能が向上する。   According to the solid oxide fuel cell stack 30 of the present embodiment, each cell bundle 44 includes the second gap forming member 47b (corresponding to the gap forming member of the present invention). Therefore, the second gap forming member 47b includes a plurality (three) of oxidant gas electrode layer connected portions 41c1, 41c1, 41c1 of the plurality (three) of solid oxide fuel cell tubular cells 41, 41, 41. Thus, the formation of the closed region can be restricted. Therefore, each oxidant gas electrode layer connected portion 41c1 of the plurality (three) of solid oxide fuel cell cylindrical cells 41, 41, 41 supplies the oxidant gas (air) over substantially the entire circumference. The power generation performance is improved.

図6に示すように、各セルバンドル44は、第四導電性部材48bを備えていると好適である。本実施形態では、第四導電性部材48bは、第二隙間形成部材47bに設けられている。第四導電性部材48bは、第二隙間形成部材47bの外壁面47b1に沿って設けられており、各酸化剤ガス極層被接続部41c1の間を電気的に接続する。   As shown in FIG. 6, each cell bundle 44 preferably includes a fourth conductive member 48b. In the present embodiment, the fourth conductive member 48b is provided on the second gap forming member 47b. The fourth conductive member 48b is provided along the outer wall surface 47b1 of the second gap forming member 47b and electrically connects the oxidant gas electrode layer connected portions 41c1.

第四導電性部材48bは、導電性材料で形成される。導電性材料は、限定されないが、第二導電性部材46bと同様の成分を含むと良い。これにより、酸化剤ガス(空気)が流通可能になり、第四導電性部材48bの熱膨張率を第二導電性部材46bの熱膨張率と同程度にすることができる。また、第四導電性部材48bは、シート状に形成されていると好適である。本実施形態では、第四導電性部材48bは、シート状に形成されており、導電性接着剤が塗布されて、第二隙間形成部材47bの外壁面47b1に貼り合わされている。導電性接着剤は、限定されないが、例えば、第二導電性部材46bと同様の成分を含む導電性の接着剤を用いることができる。これにより、導電性接着剤の熱膨張率を第二導電性部材46bの熱膨張率と同程度にすることができる。   The fourth conductive member 48b is formed of a conductive material. Although a conductive material is not limited, it is good to contain the component similar to the 2nd conductive member 46b. As a result, the oxidant gas (air) can be circulated, and the thermal expansion coefficient of the fourth conductive member 48b can be made the same as the thermal expansion coefficient of the second conductive member 46b. The fourth conductive member 48b is preferably formed in a sheet shape. In the present embodiment, the fourth conductive member 48b is formed in a sheet shape, and a conductive adhesive is applied and bonded to the outer wall surface 47b1 of the second gap forming member 47b. Although a conductive adhesive is not limited, For example, the conductive adhesive containing the component similar to the 2nd conductive member 46b can be used. Thereby, the thermal expansion coefficient of a conductive adhesive can be made into the same grade as the thermal expansion coefficient of the 2nd conductive member 46b.

本実施形態の固体酸化物形燃料電池スタック30によれば、各セルバンドル44は、第四導電性部材48bを備えている。第四導電性部材48bは、第二集電部材43の内側に設けられ、導電性材料で形成されており、隣接する固体酸化物形燃料電池筒状セル41,41の酸化剤ガス極層被接続部41c1同士を電気的に接続する。そのため、第四導電性部材48bによって、複数(3つ)の固体酸化物形燃料電池筒状セル41,41,41の複数(3つ)の酸化剤ガス極層被接続部41c1,41c1,41c1を電気的に接続する電流経路を形成することができ、各酸化剤ガス極層被接続部41c1間の導電性が良好になる。また、第四導電性部材48bがシート状に形成されていると、第二隙間形成部材47bの外壁面47b1に沿って一面に電流経路を形成することができ、信頼性が向上する。なお、本実施形態では、各セルバンドル44は、第二隙間形成部材47bと第四導電性部材48bとを備えている。そのため、本実施形態の固体酸化物形燃料電池スタック30は、第二集電部材43の内側において、第四導電性部材48bを配設することが容易である。   According to the solid oxide fuel cell stack 30 of the present embodiment, each cell bundle 44 includes the fourth conductive member 48b. The fourth conductive member 48b is provided on the inner side of the second current collecting member 43, is formed of a conductive material, and the oxidant gas electrode layer cover of the adjacent solid oxide fuel cell cylindrical cells 41, 41. The connection parts 41c1 are electrically connected to each other. Therefore, a plurality (three) of the oxidant gas electrode layer connected portions 41c1, 41c1, 41c1 of the plurality (three) of the solid oxide fuel cell cylindrical cells 41, 41, 41 are provided by the fourth conductive member 48b. Can be formed, and the conductivity between the oxidant gas electrode layer connected portions 41c1 is improved. Further, when the fourth conductive member 48b is formed in a sheet shape, a current path can be formed on one surface along the outer wall surface 47b1 of the second gap forming member 47b, and the reliability is improved. In the present embodiment, each cell bundle 44 includes a second gap forming member 47b and a fourth conductive member 48b. Therefore, in the solid oxide fuel cell stack 30 of the present embodiment, it is easy to dispose the fourth conductive member 48 b inside the second current collecting member 43.

図3および図7に示すように、複数(6つ)のセルバンドル44は、各セルバンドル44の第一集電部材42および第二集電部材43を介して電気的に接続されて、セルバンドル群40が構成されている。セルバンドル群40は、複数(6つ)のセルバンドル44の複数(6つ)の第一集電部材42によって、固体酸化物形燃料電池筒状セル41の長手方向に沿った方向(矢印Z方向)視で、外形が略六角形状を呈している。なお、図7では、第一隙間形成部材47a、第三導電性部材48aの記載が省略されている。隣接するセルバンドル44,44を電気的に接続する方法は、限定されないが、セルバンドル群40は、セルバンドル接続部材45を備えていると好適である。セルバンドル接続部材45は、隣接するセルバンドル44,44を電気的に接続する。   As shown in FIGS. 3 and 7, a plurality (six) of cell bundles 44 are electrically connected via the first current collecting member 42 and the second current collecting member 43 of each cell bundle 44, and the cell A bundle group 40 is configured. The cell bundle group 40 includes a plurality of (six) first current collecting members 42 of a plurality (six) of cell bundles 44 in a direction along the longitudinal direction of the solid oxide fuel cell tubular cell 41 (arrow Z). As seen from (direction), the outer shape is substantially hexagonal. In FIG. 7, the first gap forming member 47a and the third conductive member 48a are not shown. A method for electrically connecting adjacent cell bundles 44 and 44 is not limited, but the cell bundle group 40 preferably includes a cell bundle connecting member 45. The cell bundle connection member 45 electrically connects adjacent cell bundles 44 and 44.

図6に示すように、各セルバンドル44は、第一平面部42a3,42b3と第二平面部43a3,43b3とを備えていると好適である。第一平面部42a3,42b3は、第一集電部材42の本体部42a,42bの外壁面に平面状に形成されている。第二平面部43a3,43b3は、第二集電部材43の本体部43a,43bの外壁面に平面状に形成されている。   As shown in FIG. 6, each cell bundle 44 preferably includes first plane portions 42a3 and 42b3 and second plane portions 43a3 and 43b3. The first flat portions 42a3 and 42b3 are formed in a planar shape on the outer wall surfaces of the main body portions 42a and 42b of the first current collecting member 42. The second flat surfaces 43a3 and 43b3 are formed in a planar shape on the outer wall surfaces of the main body portions 43a and 43b of the second current collecting member 43.

図8に示すように、セルバンドル接続部材45は、第一接続部45a、第二接続部45b、連結部45cおよび止め部45dを備えている。セルバンドル接続部材45は、第一集電部材42および第二集電部材43と同様の金属材料で形成することができる。第一接続部45aは、平板状に形成されており、隣接するセルバンドル44,44のうちの一方のセルバンドル44(同図では、紙面左側のセルバンドル44)の第一平面部42a3,42b3または第二平面部43a3,43b3(本実施形態では、第一平面部42a3,42b3)と面接触して電気的に接続可能である。同図に示す第一面接触部45a1は、第一平面部42a3,42b3と面接触している部位である。   As shown in FIG. 8, the cell bundle connection member 45 includes a first connection part 45a, a second connection part 45b, a connection part 45c, and a stop part 45d. The cell bundle connecting member 45 can be formed of the same metal material as the first current collecting member 42 and the second current collecting member 43. The first connection portion 45a is formed in a flat plate shape, and the first plane portions 42a3 and 42b3 of one cell bundle 44 (the cell bundle 44 on the left side of the paper in the figure) of the adjacent cell bundles 44 and 44. Alternatively, the second flat surface portions 43a3 and 43b3 (in the present embodiment, the first flat surface portions 42a3 and 42b3) are in surface contact and can be electrically connected. The first surface contact portion 45a1 shown in the drawing is a portion in surface contact with the first flat surface portions 42a3 and 42b3.

第二接続部45bは、平板状に形成されており、隣接するセルバンドル44,44のうちの他方のセルバンドル44(同図では、紙面右側のセルバンドル44)の第一平面部42a3,42b3または第二平面部43a3,43b3(本実施形態では、第二平面部43a3,43b3)と面接触して電気的に接続可能である。同図に示す第二面接触部45b1は、第二平面部43a3,43b3と面接触している部位である。   The second connection portion 45b is formed in a flat plate shape, and the first plane portions 42a3 and 42b3 of the other cell bundle 44 (the cell bundle 44 on the right side of the paper surface in the figure) of the adjacent cell bundles 44 and 44. Alternatively, the second flat surface portions 43a3 and 43b3 (in this embodiment, the second flat surface portions 43a3 and 43b3) can be electrically connected in surface contact. 2nd surface contact part 45b1 shown to the figure is a site | part which is in surface contact with 2nd plane part 43a3, 43b3.

連結部45cは、平板状に形成されており、第一接続部45aと第二接続部45bとを連結して電気的に接続する。連結部45cの一端側は、第一接続部45aのうちの第一面接触部45a1の下端側(矢印Z2方向側)と接続され、連結部45cの他端側は、第二接続部45bのうちの第二面接触部45b1の上端側(矢印Z1方向側)と接続されている。そのため、連結部45cは、第一接続部45aと第二接続部45bとの間を最短距離で接続することができる。   The connecting portion 45c is formed in a flat plate shape, and connects the first connecting portion 45a and the second connecting portion 45b to electrically connect them. One end side of the connecting portion 45c is connected to the lower end side (arrow Z2 direction side) of the first surface contact portion 45a1 of the first connecting portion 45a, and the other end side of the connecting portion 45c is the second connecting portion 45b. It is connected to the upper end side (arrow Z1 direction side) of the second surface contact portion 45b1. Therefore, the connection part 45c can connect between the 1st connection part 45a and the 2nd connection part 45b in the shortest distance.

止め部45dは、鉤形に形成されており、第一接続部45aのうちの第一面接触部45a1の上端側(矢印Z1方向側)に設けられている。止め部45dは、第一集電部材42の本体部42a,42bまたは第二集電部材43の本体部43a,43b(本実施形態では、第一集電部材42の本体部42a,42b)にひっかけることができる。そのため、止め部45dが設けられていない場合と比べて、セルバンドル44とセルバンドル接続部材45との固定が容易である。   The stop portion 45d is formed in a bowl shape and is provided on the upper end side (arrow Z1 direction side) of the first surface contact portion 45a1 of the first connection portion 45a. The stopping portion 45d is provided on the main body portions 42a and 42b of the first current collecting member 42 or the main body portions 43a and 43b of the second current collecting member 43 (in this embodiment, the main body portions 42a and 42b of the first current collecting member 42). It can be hooked. Therefore, it is easy to fix the cell bundle 44 and the cell bundle connection member 45 as compared with the case where the stopper 45d is not provided.

第一面接触部45a1と第一平面部42a3,42b3との間には、導電性接着剤が塗布されており、第一接続部45aと第一平面部42a3,42b3とが固定されるとともに電気的に接続可能になっている。また、第二面接触部45b1と第二平面部43a3,43b3との間には、導電性接着剤が塗布されており、第二接続部45bと第二平面部43a3,43b3とが固定されるとともに電気的に接続可能になっている。導電性接着剤は、例えば、白金、銀、銅または銀−パラジウム合金などの導電性ペーストや導電性セラミックスを用いることができる。導電性セラミックスは、例えば、ABO型のペロブスカイト型酸化物などを用いることができ、比較的電気伝導性が高いランタンコバルタイト系酸化物や酸化還元雰囲気で安定なランタンクロマイト系酸化物を用いることができる。 A conductive adhesive is applied between the first surface contact portion 45a1 and the first flat surface portions 42a3, 42b3, and the first connection portion 45a and the first flat surface portions 42a3, 42b3 are fixed and electrically connected. Connection is possible. Further, a conductive adhesive is applied between the second surface contact portion 45b1 and the second flat surface portions 43a3 and 43b3, and the second connection portion 45b and the second flat surface portions 43a3 and 43b3 are fixed. In addition, it can be electrically connected. As the conductive adhesive, for example, a conductive paste such as platinum, silver, copper, or a silver-palladium alloy, or conductive ceramics can be used. As the conductive ceramic, for example, an ABO 3 type perovskite oxide can be used, and a lanthanum cobaltite oxide having a relatively high electrical conductivity or a lanthanum chromite oxide stable in an oxidation-reduction atmosphere can be used. Can do.

本実施形態の固体酸化物形燃料電池スタック30によれば、セルバンドル接続部材45を備え、セルバンドル接続部材45は、第一接続部45aと第二接続部45bと連結部45cとを備えている。また、各セルバンドル44は、第一平面部42a3,42b3と、第二平面部43a3,43b3とを備えている。そのため、第一接続部45aは、第一平面部42a3,42b3または第二平面部43a3,43b3(本実施形態では、第一平面部42a3,42b3)と面接触して、第一集電部材42または第二集電部材43(本実施形態では、第一集電部材42)とセルバンドル接続部材45との間を電気的に接続することができる。また、第二接続部45bは、第一平面部42a3,42b3または第二平面部43a3,43b3(本実施形態では、第二平面部43a3,43b3)と面接触して、第一集電部材42または第二集電部材43(本実施形態では、第二集電部材43)とセルバンドル接続部材45との間を電気的に接続することができる。よって、本実施形態の固体酸化物形燃料電池スタック30は、第一集電部材42とセルバンドル接続部材45との間が点接触または線接触によって電気的に接続される場合と比べて、第一集電部材42とセルバンドル接続部材45との間の電気抵抗を低減することができ、ジュール熱による損失を低減することができる。このことは、第二集電部材43とセルバンドル接続部材45との間についても同様である。また、セルバンドル接続部材45は、隣接するセルバンドル44,44を最短距離で電気的に接続することが可能であり、接続部材の形状を簡素化することができる。   According to the solid oxide fuel cell stack 30 of this embodiment, the cell bundle connection member 45 is provided, and the cell bundle connection member 45 includes a first connection part 45a, a second connection part 45b, and a connection part 45c. Yes. Each cell bundle 44 includes first plane portions 42a3 and 42b3 and second plane portions 43a3 and 43b3. Therefore, the first connection portion 45a is in surface contact with the first flat surface portions 42a3 and 42b3 or the second flat surface portions 43a3 and 43b3 (in the present embodiment, the first flat surface portions 42a3 and 42b3), so that the first current collecting member 42 is obtained. Alternatively, the second current collecting member 43 (first current collecting member 42 in the present embodiment) and the cell bundle connecting member 45 can be electrically connected. The second connecting portion 45b is in surface contact with the first flat surface portions 42a3 and 42b3 or the second flat surface portions 43a3 and 43b3 (in this embodiment, the second flat surface portions 43a3 and 43b3), and the first current collecting member 42 Alternatively, the second current collecting member 43 (second current collecting member 43 in this embodiment) and the cell bundle connecting member 45 can be electrically connected. Therefore, the solid oxide fuel cell stack 30 according to the present embodiment has the first current collecting member 42 and the cell bundle connecting member 45 that are electrically connected by point contact or line contact. The electrical resistance between the one current collecting member 42 and the cell bundle connecting member 45 can be reduced, and the loss due to Joule heat can be reduced. This is the same between the second current collecting member 43 and the cell bundle connecting member 45. Moreover, the cell bundle connection member 45 can electrically connect the adjacent cell bundles 44 and 44 at the shortest distance, and can simplify the shape of the connection member.

また、各セルバンドル44は、複数(3つ)の固体酸化物形燃料電池筒状セル41,41,41が並列接続されている。さらに、固体酸化物形燃料電池スタック30は、複数(6つ)のセルバンドル44が直列接続されてセルバンドル群40が構成されている。つまり、セルバンドル群40を構成する複数(18本)の固体酸化物形燃料電池筒状セル41は、直列接続と並列接続とが併用されて電気的に接続されている。よって、本実施形態の固体酸化物形燃料電池スタック30は、出力電圧および出力電流等を任意に設定することができ、スタック設計の自由度が向上する。   In each cell bundle 44, a plurality (three) of solid oxide fuel cell cylindrical cells 41, 41, 41 are connected in parallel. Further, in the solid oxide fuel cell stack 30, a plurality of (six) cell bundles 44 are connected in series to form a cell bundle group 40. That is, the plurality (18) of solid oxide fuel cell cylindrical cells 41 constituting the cell bundle group 40 are electrically connected by using both serial connection and parallel connection. Therefore, the solid oxide fuel cell stack 30 of the present embodiment can arbitrarily set the output voltage, the output current, and the like, and the degree of freedom in stack design is improved.

なお、第一接続部45aは、第二平面部43a3,43b3と面接触して、第二集電部材43とセルバンドル接続部材45との間を電気的に接続することもできる。また、第二接続部45bは、第一平面部42a3,42b3と面接触して、第一集電部材42とセルバンドル接続部材45との間を電気的に接続することもできる。さらに、複数(6つ)のセルバンドル44のうちの全部または一部を並列接続することもできる。この場合、並列接続する箇所は、一のセルバンドル接続部材45が、隣接するセルバンドル44の第一集電部材42同士を接続し、他の一のセルバンドル接続部材45が、隣接するセルバンドル44の第二集電部材43同士を接続する。   In addition, the 1st connection part 45a can also be in surface contact with 2nd plane part 43a3, 43b3, and can electrically connect between the 2nd current collection member 43 and the cell bundle connection member 45. FIG. The second connecting portion 45b can also be in surface contact with the first flat surface portions 42a3 and 42b3 to electrically connect the first current collecting member 42 and the cell bundle connecting member 45. Furthermore, all or some of the plurality (six) of cell bundles 44 can be connected in parallel. In this case, one cell bundle connecting member 45 connects the first current collecting members 42 of the adjacent cell bundles 44 and the other one cell bundle connecting member 45 is adjacent to the cell bundle. 44 second current collecting members 43 are connected to each other.

図2および図7に示すように、直列接続された複数(6つ)のセルバンドル44の両端は、バスバー35に接続されている。バスバー35は、一対のバスバー接続部材35a,35aと、一対のバスバー本体部35b,35bと、を備えている。バスバー35は、銅やアルミニウムなどの金属材料で形成されている。一対のバスバー接続部材35a,35aは、それぞれ板状に形成されており、一対のバスバー本体部35b,35bは、それぞれ棒状に形成されている。   As shown in FIGS. 2 and 7, both ends of a plurality (six) of cell bundles 44 connected in series are connected to a bus bar 35. The bus bar 35 includes a pair of bus bar connecting members 35a and 35a and a pair of bus bar main body portions 35b and 35b. The bus bar 35 is made of a metal material such as copper or aluminum. The pair of bus bar connecting members 35a and 35a are each formed in a plate shape, and the pair of bus bar main body portions 35b and 35b are each formed in a bar shape.

直列接続された複数(6つ)のセルバンドル44の一端側のセルバンドル44の第一集電部材42は、一対のバスバー接続部材35a,35aのうちの一方のバスバー接続部材35aに接続されている。当該バスバー接続部材35aは、一対のバスバー本体部35b,35bのうちの一方のバスバー本体部35bに接続されている。また、直列接続された複数(6つ)のセルバンドル44の他端側のセルバンドル44の第二集電部材43は、一対のバスバー接続部材35a,35aのうちの他方のバスバー接続部材35aに接続されている。当該バスバー接続部材35aは、一対のバスバー本体部35b,35bのうちの他方のバスバー本体部35bに接続されている。一対のバスバー本体部35b,35bは、ベース部材31を貫通して設けられており、複数(18本)の固体酸化物形燃料電池筒状セル41で発電された直流電力を外部に取り出すことが可能になっている。   The first current collecting member 42 of the cell bundle 44 on one end side of the plurality (six) of cell bundles 44 connected in series is connected to one bus bar connecting member 35a of the pair of bus bar connecting members 35a, 35a. Yes. The bus bar connecting member 35a is connected to one bus bar main body portion 35b of the pair of bus bar main body portions 35b and 35b. The second current collecting member 43 of the cell bundle 44 on the other end side of the plurality (six) of cell bundles 44 connected in series is connected to the other bus bar connecting member 35a of the pair of bus bar connecting members 35a, 35a. It is connected. The bus bar connecting member 35a is connected to the other bus bar main body portion 35b of the pair of bus bar main body portions 35b and 35b. The pair of bus bar main body portions 35b and 35b are provided so as to penetrate the base member 31, and can extract DC power generated by a plurality (18) of solid oxide fuel cell cylindrical cells 41 to the outside. It is possible.

図2および図3に示すように、セルバンドル群40を構成する複数(18本)の固体酸化物形燃料電池筒状セル41は、ベース部材31を貫通して設けられている。ベース部材31には、固体酸化物形燃料電池筒状セル41の外径より若干大径の貫通穴(図示略)が複数(18個)形成されており、各固体酸化物形燃料電池筒状セル41は、対応する貫通穴に挿入されている。ベース部材31の貫通穴と各固体酸化物形燃料電池筒状セル41との間は、シール部材36でシールされている。シール部材36は、例えば、ガラス系のシール材を用いることができる。   As shown in FIGS. 2 and 3, a plurality (18) of solid oxide fuel cell cylindrical cells 41 constituting the cell bundle group 40 are provided through the base member 31. The base member 31 is formed with a plurality (18 pieces) of through holes (not shown) having a diameter slightly larger than the outer diameter of the solid oxide fuel cell cylindrical cell 41. The cell 41 is inserted into the corresponding through hole. A seal member 36 seals between the through hole of the base member 31 and each solid oxide fuel cell cylindrical cell 41. As the seal member 36, for example, a glass-based seal material can be used.

また、各セルバンドル44の第二集電部材43の下端とベース部材31との間には、断熱部材を設けることもできる。断熱部材は、絶縁性かつ断熱性を有する材料(例えば、酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、酸化シリコンまたはそれらの混合材料を原料としたセラミックス)で形成することができる。これにより、シール部材36のシール部分の温度を低減することができる。そのため、シール部材36は、柔軟性を有するシリコン系のシール材を用いることができ、良好なガスシール性が得られ好適である。   In addition, a heat insulating member can be provided between the lower end of the second current collecting member 43 of each cell bundle 44 and the base member 31. The heat insulating member can be formed of an insulating and heat insulating material (for example, ceramics made from aluminum oxide, magnesium oxide, silicon oxide, or a mixed material thereof). Thereby, the temperature of the seal part of the seal member 36 can be reduced. Therefore, the sealing member 36 can be made of a flexible silicon-based sealing material, which is preferable because it provides good gas sealing properties.

図2に示すように、カバー32は、ベース部材31の上面に取り付けられている。カバー32は、下方に開口する開口部を有する箱状に形成されている。カバー32とベース部材31との間に形成された密閉された空間R1には、セルバンドル群40の上部、蒸発部50および改質部60が収容されている。カバー32の開口部には、外方に向けて形成されたフランジ32aが形成されており、フランジ32aがベース部材31の上面に当接して、ベース部材31にネジ32bにより、ねじ止め固定されている。カバー32の天井部には、排気口32c,32cが形成されており、燃焼排ガスが排気口32c,32cを通って排気される。   As shown in FIG. 2, the cover 32 is attached to the upper surface of the base member 31. The cover 32 is formed in a box shape having an opening that opens downward. The sealed space R1 formed between the cover 32 and the base member 31 accommodates the upper part of the cell bundle group 40, the evaporation unit 50, and the reforming unit 60. A flange 32a formed outward is formed in the opening of the cover 32. The flange 32a contacts the upper surface of the base member 31, and is fixed to the base member 31 by screws 32b. Yes. Exhaust ports 32c and 32c are formed in the ceiling portion of the cover 32, and combustion exhaust gas is exhausted through the exhaust ports 32c and 32c.

アノードガスマニホールド33は、ベース部材31の下面に取り付けられている。アノードガスマニホールド33は、上方に開口する開口部を有する箱状に形成されている。アノードガスマニホールド33とベース部材31との間に形成された密閉された空間には、セルバンドル群40の下部が収容されている。アノードガスマニホールド33内には、支持板(図示略)が設けられている。セルバンドル群40を構成する複数(18本)の固体酸化物形燃料電池筒状セル41の下端面が支持板に当接して配設されることにより、セルバンドル群40は、固体酸化物形燃料電池筒状セル41の長手方向に沿った方向(矢印Z方向)において、位置決めされる。   The anode gas manifold 33 is attached to the lower surface of the base member 31. The anode gas manifold 33 is formed in a box shape having an opening that opens upward. A sealed space formed between the anode gas manifold 33 and the base member 31 accommodates the lower part of the cell bundle group 40. A support plate (not shown) is provided in the anode gas manifold 33. The cell bundle group 40 is arranged in solid oxide form by arranging the lower end surfaces of a plurality (18) of solid oxide fuel cell tubular cells 41 constituting the cell bundle group 40 in contact with the support plate. The fuel cell cylindrical cell 41 is positioned in the direction along the longitudinal direction (arrow Z direction).

なお、支持板と複数(18本)の固体酸化物形燃料電池筒状セル41との間には、両部材を絶縁する絶縁板(図示略)が設けられている。また、支持板および絶縁板には、複数(18個)の貫通穴(図示略)がそれぞれ形成されており、各固体酸化物形燃料電池筒状セル41の燃料極層41aによって形成される各燃料流路にアノードガスをそれぞれ供給することができる。アノードガスマニホールド33には、一端が改質部60に接続されてアノードガスが供給されるアノードガス供給管33aが接続されている。なお、支持板のアノードガスが通過する貫通穴には、アノードガスの流量を絞るオリフィスを備えていると好適である。これにより、固体酸化物形燃料電池スタック30は、各固体酸化物形燃料電池筒状セル41の圧力損失を均一にすることができ、アノードガスの配流を均一化することができる。よって、固体酸化物形燃料電池スタック30は、燃料供給の不均一に起因する発電のばらつきを抑えることができる。   An insulating plate (not shown) that insulates the two members is provided between the support plate and the plurality (18) of solid oxide fuel cell tubular cells 41. Further, a plurality (18) of through holes (not shown) are formed in the support plate and the insulating plate, respectively, and each formed by the fuel electrode layer 41a of each solid oxide fuel cell cylindrical cell 41. Anode gas can be supplied to each fuel flow path. An anode gas supply pipe 33a is connected to the anode gas manifold 33. One end of the anode gas manifold 33 is connected to the reforming unit 60 to supply anode gas. It is preferable that the through hole through which the anode gas of the support plate passes is provided with an orifice for reducing the flow rate of the anode gas. Thereby, the solid oxide fuel cell stack 30 can make the pressure loss of each solid oxide fuel cell cylindrical cell 41 uniform, and can make the distribution of anode gas uniform. Therefore, the solid oxide fuel cell stack 30 can suppress variations in power generation caused by uneven fuel supply.

カソードガスマニホールド34は、空間R1内に設けられている。カソードガスマニホールド34は、セルバンドル群40を構成する複数(6つ)の第二集電部材43を外側から取り囲むように設けられている。カソードガスマニホールド34には、複数(6つ)の第二集電部材43に向かってカソードガス(空気)が流出する流出孔(図2にて矢印位置)が複数形成されている。カソードガスマニホールド34には、カソードガス(空気)が供給されるカソードガス供給管34aが接続されている。   The cathode gas manifold 34 is provided in the space R1. The cathode gas manifold 34 is provided so as to surround a plurality (six) second current collecting members 43 constituting the cell bundle group 40 from the outside. The cathode gas manifold 34 is formed with a plurality of outflow holes (arrow positions in FIG. 2) through which the cathode gas (air) flows out toward the plurality (six) of second current collecting members 43. A cathode gas supply pipe 34 a to which cathode gas (air) is supplied is connected to the cathode gas manifold 34.

(蒸発部50)
蒸発部50は、固体酸化物形燃料電池スタック30の燃焼ガスにより加熱され、供給された改質水を蒸発させて水蒸気を生成するとともに供給された改質用燃料を予熱する。蒸発部50は、生成された水蒸気と予熱された改質用燃料を混合して改質部60に供給する。改質用燃料としては天然ガス、LPガスなどの改質用気体燃料、灯油、ガソリン、メタノールなどの改質用液体燃料があり、本実施形態では、改質用燃料は、天然ガスを用いている。
(Evaporation part 50)
The evaporation unit 50 is heated by the combustion gas of the solid oxide fuel cell stack 30, evaporates the supplied reforming water to generate water vapor, and preheats the supplied reforming fuel. The evaporation unit 50 mixes the generated water vapor and the preheated reforming fuel and supplies the mixture to the reforming unit 60. Examples of the reforming fuel include gas fuel for reforming such as natural gas and LP gas, and liquid fuel for reforming such as kerosene, gasoline, and methanol. In this embodiment, the reforming fuel uses natural gas. Yes.

蒸発部50には、一端(下端)が水タンク14に接続された水供給管11bの他端が接続されている。また、蒸発部50には、一端が供給源Gsに接続された改質用燃料供給管11aの他端が接続されている。供給源Gsは、例えば、都市ガスのガス供給管、LPガスのガスボンベである。   The other end of the water supply pipe 11 b whose one end (lower end) is connected to the water tank 14 is connected to the evaporation unit 50. Further, the other end of the reforming fuel supply pipe 11a having one end connected to the supply source Gs is connected to the evaporation unit 50. The supply source Gs is, for example, a gas supply pipe for city gas or a gas cylinder for LP gas.

(改質部60)
改質部60は、上述した燃焼ガスにより加熱されて水蒸気改質反応に必要な熱が供給されることで、蒸発部50から供給された水蒸気と改質用燃料の混合ガスとから燃料である改質ガスを生成する。改質部60内には、触媒(例えば、RuまたはNi系の触媒)が充填されており、混合ガスが触媒によって反応し改質されて水素と一酸化炭素などを含んだガスが生成されている(いわゆる水蒸気改質反応)。
(Reformer 60)
The reforming unit 60 is heated from the combustion gas described above and supplied with heat necessary for the steam reforming reaction, so that the reforming unit 60 is fuel from the mixed gas of the steam supplied from the evaporation unit 50 and the reforming fuel. Generate reformed gas. The reforming unit 60 is filled with a catalyst (for example, Ru or Ni-based catalyst), and the mixed gas reacts with the catalyst to be reformed to generate a gas containing hydrogen and carbon monoxide. (So-called steam reforming reaction).

これら生成されたガス(いわゆる改質ガス)は、既述のアノードガスであり、固体酸化物形燃料電池スタック30のアノードガスマニホールド33を介して、各固体酸化物形燃料電池筒状セル41の各燃料流路に導出される。改質ガスは、水素、一酸化炭素、二酸化炭素、水蒸気、未改質の天然ガス(メタンガス)、改質に使用されなかった改質水(水蒸気)を含んでいる。このように、改質部60は、改質用燃料(原燃料)と改質水とから改質ガス(燃料)を生成して固体酸化物形燃料電池スタック30に供給する。なお、水蒸気改質反応は吸熱反応である。   These generated gases (so-called reformed gases) are the above-described anode gas, and the anode gas manifold 33 of the solid oxide fuel cell stack 30 passes through each solid oxide fuel cell cylindrical cell 41. Derived to each fuel flow path. The reformed gas contains hydrogen, carbon monoxide, carbon dioxide, steam, unreformed natural gas (methane gas), and reformed water (steam) that has not been used for reforming. As described above, the reforming unit 60 generates reformed gas (fuel) from the reforming fuel (raw fuel) and the reformed water and supplies the reformed gas (fuel) to the solid oxide fuel cell stack 30. The steam reforming reaction is an endothermic reaction.

(燃焼部70)
燃焼部70は、セルバンドル群40と、蒸発部50および改質部60との間に設けられている。燃焼部70には、セルバンドル群40を構成する複数(18本)の固体酸化物形燃料電池筒状セル41から排出された発電に使用されなかった燃料ガス(アノードオフガスといい、燃料オフガスともいう。)が供給される。また、燃焼部70には、発電に使用されなかった酸化剤ガス(カソードオフガスといい、酸化剤オフガスともいう。)が供給される。燃焼部70では、アノードオフガスとカソードオフガスとが燃焼されて、蒸発部50および改質部60を加熱する。
(Combustion part 70)
The combustion unit 70 is provided between the cell bundle group 40 and the evaporation unit 50 and the reforming unit 60. The combustion unit 70 includes a fuel gas (referred to as anode off gas, which is not used for power generation) discharged from a plurality (18) of solid oxide fuel cell cylindrical cells 41 constituting the cell bundle group 40 (also referred to as fuel off gas). Say). The combustion section 70 is supplied with an oxidant gas (referred to as cathode offgas, also referred to as oxidant offgas) that has not been used for power generation. In the combustion unit 70, the anode off-gas and the cathode off-gas are combusted to heat the evaporation unit 50 and the reforming unit 60.

本実施形態の固体酸化物形燃料電池モジュール11によれば、上記固体酸化物形燃料電池スタック30、蒸発部50および改質部60を備えている固体酸化物形燃料電池モジュール11において、上述した固体酸化物形燃料電池スタック30に係る作用効果を得ることができる。また、本実施形態の固体酸化物形燃料電池システム1によれば、上記固体酸化物形燃料電池モジュール11、熱交換器12、電力変換装置13、水タンク14および制御装置15を備えている発電ユニット10と、貯湯槽21とを備えている固体酸化物形燃料電池システム1において、上述した固体酸化物形燃料電池スタック30に係る作用効果を得ることができる。   According to the solid oxide fuel cell module 11 of the present embodiment, the solid oxide fuel cell module 11 including the solid oxide fuel cell stack 30, the evaporation unit 50, and the reforming unit 60 is described above. The effects of the solid oxide fuel cell stack 30 can be obtained. Moreover, according to the solid oxide fuel cell system 1 of the present embodiment, the power generation including the solid oxide fuel cell module 11, the heat exchanger 12, the power conversion device 13, the water tank 14, and the control device 15. In the solid oxide fuel cell system 1 including the unit 10 and the hot water storage tank 21, it is possible to obtain the effects of the solid oxide fuel cell stack 30 described above.

<第二実施形態>
本実施形態は、第一実施形態と比べて、各セルバンドル44の複数(3つ)の固体酸化物形燃料電池筒状セル41,41,41の配置が異なる。以下、第一実施形態と異なる点について説明する。なお、図面は、第一実施形態と共通する箇所には共通の符号を付して対応させて記載されており、重複する説明を省略する。
<Second embodiment>
This embodiment differs from the first embodiment in the arrangement of a plurality (three) of solid oxide fuel cell tubular cells 41, 41, 41 of each cell bundle 44. Hereinafter, differences from the first embodiment will be described. In the drawings, the same parts as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.

図9に示すように、各セルバンドル44の複数(3つ)の固体酸化物形燃料電池筒状セル41,41,41は、直線状に並設されている。そのため、図10に示すように、第一集電部材42および第二集電部材43は、それぞれ扁平状に形成されている。本実施形態の固体酸化物形燃料電池スタック30においても、第一実施形態で既述の作用効果と同様の作用効果を得ることができる。固体酸化物形燃料電池モジュール11および固体酸化物形燃料電池システム1についても同様である。   As shown in FIG. 9, a plurality (three) of solid oxide fuel cell cylindrical cells 41, 41, 41 of each cell bundle 44 are arranged in a straight line. Therefore, as shown in FIG. 10, the first current collecting member 42 and the second current collecting member 43 are each formed in a flat shape. Also in the solid oxide fuel cell stack 30 of the present embodiment, the same effects as those described in the first embodiment can be obtained. The same applies to the solid oxide fuel cell module 11 and the solid oxide fuel cell system 1.

なお、本実施形態では、各セルバンドル44の複数(3つ)の固体酸化物形燃料電池筒状セル41,41,41は、直線状に並設されているので、複数(3つ)の固体酸化物形燃料電池筒状セル41,41,41の複数(3つ)の酸化剤ガス極層被接続部41c1,41c1,41c1によって、閉領域は形成されない。そのため、各セルバンドル44は、第二隙間形成部材47bを備えていない。また、各セルバンドル44は、第一隙間形成部材47a、第三導電性部材48aおよび第四導電性部材48bを備えていない。しかしながら、本実施形態の固体酸化物形燃料電池スタック30においても、各セルバンドル44は、第一隙間形成部材47aおよび第二隙間形成部材47bのうちの少なくとも一方を備えることができる。また、各セルバンドル44は、第三導電性部材48aおよび第四導電性部材48bのうちの少なくとも一方を備えることができる。この場合、これらは、隣接する固体酸化物形燃料電池筒状セル41,41の間に設けることができる。   In the present embodiment, a plurality (three) of the solid oxide fuel cell cylindrical cells 41, 41, 41 of each cell bundle 44 are arranged in a straight line. A closed region is not formed by a plurality (three) of the oxidant gas electrode layer connected portions 41c1, 41c1, 41c1 of the solid oxide fuel cell cylindrical cells 41, 41, 41. Therefore, each cell bundle 44 does not include the second gap forming member 47b. Each cell bundle 44 does not include the first gap forming member 47a, the third conductive member 48a, and the fourth conductive member 48b. However, also in the solid oxide fuel cell stack 30 of the present embodiment, each cell bundle 44 can include at least one of the first gap forming member 47a and the second gap forming member 47b. Each cell bundle 44 can include at least one of a third conductive member 48a and a fourth conductive member 48b. In this case, these can be provided between adjacent solid oxide fuel cell tubular cells 41, 41.

<その他>
本発明は、上記し且つ図面に示した実施形態のみに限定されるものではなく、要旨を逸脱しない範囲内で適宜変更して実施することができる。例えば、各セルバンドル44を構成する固体酸化物形燃料電池筒状セル41の本数は、3本に限定されるものではなく、複数本であれば良い。また、複数の固体酸化物形燃料電池筒状セル41の配置は、三角形状や直線状に限定されるものではなく、任意の形状(例えば、四角形、五角形等の多角形状など)にすることができる。同様に、セルバンドル群40を構成するセルバンドル44の数は、6つに限定されるものではなく、複数であれば良い。また、複数のセルバンドル44の配置は、六角形状に限定されるものではなく、任意の形状(例えば、直線状、多角形状など)にすることができる。
<Others>
The present invention is not limited to the embodiments described above and shown in the drawings, and can be implemented with appropriate modifications within the scope not departing from the gist. For example, the number of solid oxide fuel cell cylindrical cells 41 constituting each cell bundle 44 is not limited to three, but may be a plurality. Further, the arrangement of the plurality of solid oxide fuel cell cylindrical cells 41 is not limited to a triangular shape or a straight line shape, but may be an arbitrary shape (for example, a polygonal shape such as a quadrangle or a pentagon). it can. Similarly, the number of cell bundles 44 constituting the cell bundle group 40 is not limited to six, and may be plural. Further, the arrangement of the plurality of cell bundles 44 is not limited to a hexagonal shape, and may be an arbitrary shape (for example, a linear shape, a polygonal shape, etc.).

1:固体酸化物形燃料電池システム、
10:発電ユニット、
11:固体酸化物形燃料電池モジュール、12:熱交換器、13:電力変換装置、
14:水タンク、15:制御装置、16a:系統電源、16b:電源ライン、
21:貯湯槽、
30:固体酸化物形燃料電池スタック、
40:セルバンドル群、
41:固体酸化物形燃料電池筒状セル、
41a:燃料極層、41a1:燃料極層被接続部、
41b:電解質層、
41c:酸化剤ガス極層、41c1:酸化剤ガス極層被接続部、
42:第一集電部材、
42a2,42b2:内壁面、42a3,42b3:第一平面部、
43:第二集電部材、
43a2,43b2:内壁面、43a3,43b3:第二平面部、
44:セルバンドル、
45:セルバンドル接続部材、
45a:第一接続部、45b:第二接続部、45c:連結部、
46a:第一導電性部材、46b:第二導電性部材、
47a:第一隙間形成部材、
47b:第二隙間形成部材(本発明の隙間形成部材に相当)、
48a:第三導電性部材、48b:第四導電性部材、
50:蒸発部、
60:改質部、
70:燃焼部。
1: Solid oxide fuel cell system,
10: power generation unit,
11: Solid oxide fuel cell module, 12: Heat exchanger, 13: Power conversion device,
14: Water tank, 15: Control device, 16a: System power supply, 16b: Power supply line,
21: Hot water tank
30: Solid oxide fuel cell stack,
40: Cell bundle group,
41: Solid oxide fuel cell cylindrical cell,
41a: fuel electrode layer, 41a1: fuel electrode layer connected portion,
41b: electrolyte layer,
41c: oxidant gas electrode layer, 41c1: oxidant gas electrode layer connected portion,
42: first current collecting member,
42a2, 42b2: inner wall surface, 42a3, 42b3: first flat surface portion,
43: Second current collecting member,
43a2, 43b2: inner wall surface, 43a3, 43b3: second plane portion,
44: Cell bundle,
45: Cell bundle connection member,
45a: first connection part, 45b: second connection part, 45c: coupling part,
46a: first conductive member, 46b: second conductive member,
47a: first gap forming member,
47b: second gap forming member (corresponding to the gap forming member of the present invention),
48a: third conductive member, 48b: fourth conductive member,
50: evaporation part,
60: reforming section,
70: Combustion part.

Claims (9)

(i)(a)筒状に形成され燃料が一端側から他端側に向けて流通する燃料極層と、前記燃料極層の外側に積層され酸化剤ガス雰囲気中に設けられる酸化剤ガス極層と、前記燃料極層と前記酸化剤ガス極層との間に形成された電解質層とを備え、(b)前記燃料極層の一方の端部側が露出するとともに前記燃料極層の他方の端部側が前記酸化剤ガス極層により覆われており、(c)前記燃料極層の前記一方の端部側の露出部に燃料極層被接続部が形成されるとともに前記酸化剤ガス極層の前記他方の端部側に酸化剤ガス極層被接続部が形成されている複数の固体酸化物形燃料電池筒状セルと、
(ii)金属材料で形成され、前記複数の固体酸化物形燃料電池筒状セルを前記一方の端部側で束ねるように当該固体酸化物形燃料電池筒状セルの複数の前記燃料極層被接続部を外側から覆って設けられ、各前記燃料極層被接続部と電気的に接続された第一集電部材と、
(iii)金属材料で形成され、前記複数の固体酸化物形燃料電池筒状セルを前記他方の端部側で束ねるように当該固体酸化物形燃料電池筒状セルの複数の前記酸化剤ガス極層被接続部を外側から覆って設けられ、各前記酸化剤ガス極層被接続部と電気的に接続された第二集電部材と、
を備える複数のセルバンドルが各前記セルバンドルの前記第一集電部材および前記第二集電部材を介して電気的に接続されている固体酸化物形燃料電池スタック。
(I) (a) A fuel electrode layer that is formed in a cylindrical shape and in which fuel flows from one end side to the other end side, and an oxidant gas electrode that is stacked outside the fuel electrode layer and provided in an oxidant gas atmosphere And an electrolyte layer formed between the fuel electrode layer and the oxidant gas electrode layer, and (b) one end side of the fuel electrode layer is exposed and the other electrode layer of the fuel electrode layer is exposed. The end side is covered with the oxidant gas electrode layer, and (c) a fuel electrode layer connected portion is formed in the exposed part on the one end side of the fuel electrode layer, and the oxidant gas electrode layer A plurality of solid oxide fuel cell cylindrical cells in which an oxidant gas electrode layer connected portion is formed on the other end side of
(Ii) A plurality of the fuel electrode layer covers of the solid oxide fuel cell cylindrical cell formed of a metal material so as to bundle the plurality of solid oxide fuel cell cylindrical cells on the one end side. A first current collecting member provided to cover the connecting portion from the outside and electrically connected to each of the fuel electrode layer connected portions;
(Iii) A plurality of the oxidant gas electrodes of the solid oxide fuel cell cylindrical cell formed of a metal material so as to bundle the plurality of solid oxide fuel cell cylindrical cells on the other end side A second current collecting member provided to cover the layer connected portion from the outside and electrically connected to each of the oxidant gas electrode layer connected portions;
A solid oxide fuel cell stack in which a plurality of cell bundles are electrically connected via the first current collecting member and the second current collecting member of each cell bundle.
各前記セルバンドルは、
導電性材料で形成され、前記第一集電部材の内壁面と各前記燃料極層被接続部との間の隙間を埋めるように前記第一集電部材の前記内壁面に沿って設けられて、前記第一集電部材と各前記燃料極層被接続部との間を電気的に接続する第一導電性部材と、
導電性材料で形成され、前記第二集電部材の内壁面と各前記酸化剤ガス極層被接続部との間の隙間を埋めるように前記第二集電部材の前記内壁面に沿って設けられて、前記第二集電部材と各前記酸化剤ガス極層被接続部との間を電気的に接続する第二導電性部材と、
を備える請求項1に記載の固体酸化物形燃料電池スタック。
Each cell bundle is
Formed of a conductive material and provided along the inner wall surface of the first current collecting member so as to fill a gap between the inner wall surface of the first current collecting member and each connected portion of the fuel electrode layer. A first conductive member that electrically connects the first current collecting member and each fuel electrode layer connected portion;
It is formed of a conductive material and is provided along the inner wall surface of the second current collecting member so as to fill a gap between the inner wall surface of the second current collecting member and each of the oxidant gas electrode layer connected portions. A second conductive member that electrically connects between the second current collecting member and each of the oxidant gas electrode layer connected portions;
A solid oxide fuel cell stack according to claim 1.
各前記セルバンドルの前記第二集電部材は、前記酸化剤ガス雰囲気中の酸化剤ガスの流通が可能に多孔質に形成されている請求項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 second current collecting member of each of the cell bundles is formed to be porous so that the oxidant gas in the oxidant gas atmosphere can flow. . 隣接する前記セルバンドルを電気的に接続するセルバンドル接続部材を備え、
各前記セルバンドルは、前記第一集電部材の外壁面に形成された平面状の第一平面部と、前記第二集電部材の外壁面に形成された平面状の第二平面部とを備え、
前記セルバンドル接続部材は、隣接する前記セルバンドルのうちの一方の前記セルバンドルの前記第一平面部または前記第二平面部と面接触して電気的に接続可能な第一接続部と、
隣接する前記セルバンドルのうちの他方の前記セルバンドルの前記第一平面部または前記第二平面部と面接触して電気的に接続可能な第二接続部と、
前記第一接続部と前記第二接続部とを連結して電気的に接続する連結部と、
を備える請求項1〜3のいずれか一項に記載の固体酸化物形燃料電池スタック。
A cell bundle connecting member for electrically connecting the adjacent cell bundles;
Each of the cell bundles includes a planar first planar portion formed on the outer wall surface of the first current collecting member and a planar second planar portion formed on the outer wall surface of the second current collecting member. Prepared,
The cell bundle connection member is a first connection portion that can be electrically connected in surface contact with the first plane portion or the second plane portion of one of the adjacent cell bundles, and
A second connection part that can be electrically connected in surface contact with the first plane part or the second plane part of the other cell bundle of the adjacent cell bundles;
A connecting portion for connecting and electrically connecting the first connecting portion and the second connecting portion;
The solid oxide fuel cell stack according to any one of claims 1 to 3.
各前記セルバンドルは、前記第一集電部材の内側に設けられ、導電性材料で形成され、隣接する前記固体酸化物形燃料電池筒状セルの前記燃料極層被接続部同士を電気的に接続する第三導電性部材を備える請求項1〜4のいずれか一項に記載の固体酸化物形燃料電池スタック。   Each of the cell bundles is provided inside the first current collecting member, is formed of a conductive material, and electrically connects the fuel electrode layer connected portions of the adjacent solid oxide fuel cell cylindrical cells. The solid oxide fuel cell stack according to any one of claims 1 to 4, further comprising a third conductive member to be connected. 各前記セルバンドルは、前記第二集電部材の内側に設けられ、隣接する前記固体酸化物形燃料電池筒状セルの前記酸化剤ガス極層被接続部同士が接触しないように当該酸化剤ガス極層被接続部の間に隙間を形成する隙間形成部材を備える請求項1〜5のいずれか一項に記載の固体酸化物形燃料電池スタック。   Each of the cell bundles is provided inside the second current collecting member, and the oxidant gas is connected so that the oxidant gas electrode layer connected portions of the adjacent solid oxide fuel cell cylindrical cells do not contact each other. The solid oxide fuel cell stack according to any one of claims 1 to 5, further comprising a gap forming member that forms a gap between the pole layer connected portions. 各前記セルバンドルは、前記第二集電部材の内側に設けられ、導電性材料で形成され、隣接する前記固体酸化物形燃料電池筒状セルの前記酸化剤ガス極層被接続部同士を電気的に接続する第四導電性部材を備える請求項1〜6のいずれか一項に記載の固体酸化物形燃料電池スタック。   Each of the cell bundles is provided inside the second current collecting member, is formed of a conductive material, and electrically connects the oxidant gas electrode layer connected portions of the adjacent solid oxide fuel cell cylindrical cells. The solid oxide fuel cell stack according to any one of claims 1 to 6, further comprising a fourth conductive member that is electrically connected. 請求項1〜7のいずれか一項に記載の固体酸化物形燃料電池スタックと、
前記固体酸化物形燃料電池スタックの燃焼ガスにより加熱され、供給された改質水を蒸発させて水蒸気を生成するとともに供給された改質用原料を予熱する蒸発部と、
前記蒸発部から供給された前記水蒸気と前記改質用原料の混合ガスとから前記燃料である改質ガスを生成する改質部と、
を備えている固体酸化物形燃料電池モジュール。
A solid oxide fuel cell stack according to any one of claims 1 to 7,
An evaporation section that is heated by the combustion gas of the solid oxide fuel cell stack, evaporates the supplied reforming water to generate steam, and preheats the supplied reforming raw material;
A reforming section for generating a reformed gas as the fuel from the steam supplied from the evaporation section and a mixed gas of the reforming raw material;
A solid oxide fuel cell module.
発電ユニットと、
貯湯水を貯湯する貯湯槽と、
を備えている固体酸化物形燃料電池システムであって、
前記発電ユニットは、
請求項8に記載の固体酸化物形燃料電池モジュールと、
前記固体酸化物形燃料電池モジュールから排気される燃焼排ガスと前記貯湯槽から供給される前記貯湯水との間で熱交換を行い、前記燃焼排ガス中に含まれる水蒸気を凝縮して凝縮水を排出する熱交換器と、
前記熱交換器から排出される前記凝縮水を純水化する水タンクと、
補機を駆動して前記固体酸化物形燃料電池システムの運転を制御する制御装置と、
少なくとも前記固体酸化物形燃料電池モジュールから出力される直流電力を交流電力に変換して交流の系統電源に接続されている電源ラインに出力する電力変換装置と、
を備えている固体酸化物形燃料電池システム。
A power generation unit;
A hot water storage tank for storing hot water,
A solid oxide fuel cell system comprising:
The power generation unit is
A solid oxide fuel cell module according to claim 8,
Heat exchange is performed between the combustion exhaust gas exhausted from the solid oxide fuel cell module and the hot water supplied from the hot water storage tank, and water vapor contained in the combustion exhaust gas is condensed to discharge condensed water. A heat exchanger to
A water tank for purifying the condensed water discharged from the heat exchanger;
A control device for driving an auxiliary machine to control the operation of the solid oxide fuel cell system;
A power converter that converts at least DC power output from the solid oxide fuel cell module to AC power and outputs the AC power to a power line connected to an AC power supply; and
A solid oxide fuel cell system.
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