JP2017033653A - 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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吉隆 杉田
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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 which enable suppression of accidental fire during combustion of fuel off-gas and oxidant gas with a simple configuration, thereby enabling uniform combustion between the fuel off-gas and the oxidant gas.SOLUTION: A solid oxide type fuel battery stack (30) comprises a cell bundle group (36) and a surface combustion burner (38). The surface combustion burner (38) is provided on a side from which fuel of the cell bundle group (36) is discharged, and has a combustion surface (38a) formed like a mesh into which fuel off-gas discharged from a discharge side intercommunication port flows, the discharge side intercommunication port being at least one of a first intercommunication port and a second intercommunication port and also each intercommunication port on a side from which the fuel is discharged. The surface combustion burner (38) burns fuel off-gas passing through the combustion surface (38a) and oxidant gas in oxidant gas atmosphere.SELECTED DRAWING: Figure 2

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に係る発明の一例として、特許文献1および特許文献2に記載の発明が挙げられる。特許文献1に記載の燃料電池セルスタックでは、その上方に燃焼部が設けられている。燃焼部は、発電に使用されなかった燃料ガス(以下、「燃料オフガス」という。)と空気とを燃焼させる。また、各燃料電池セルの燃焼部側の端部には、キャップ状の部材が設けられている。キャップ状の部材は、管状部分を備えており、燃焼部と接続する接続流路が形成されている。これらにより、特許文献1に記載の燃料電池セルスタックは、燃料オフガスを燃焼部に導出して、燃料電池セルスタックの上方の燃焼部で、燃料オフガスを燃焼させようとしている。   Examples of the invention relating to the solid oxide fuel cell stack include the inventions described in Patent Document 1 and Patent Document 2. In the fuel cell stack described in Patent Document 1, a combustion portion is provided above the fuel cell stack. The combustion section burns fuel gas that has not been used for power generation (hereinafter referred to as “fuel off-gas”) and air. Moreover, the cap-shaped member is provided in the edge part by the side of the combustion part of each fuel cell. The cap-shaped member has a tubular portion, and a connection flow path connected to the combustion section is formed. Accordingly, the fuel cell stack described in Patent Document 1 tries to burn the fuel off-gas in the combustion portion above the fuel cell stack by leading the fuel off-gas to the combustion portion.

一方、特許文献2に記載の燃料電池セルスタックは、多孔質支持体の端部で、発電に使用されなかった第1の反応ガスと、第2の反応ガスとを燃焼させる。また、多孔質支持体の燃料ガス排出側の端部には、スリット状等に加工された金属製の筒状部材が接合されている。これらにより、特許文献2に記載の燃料電池セルスタックは、燃料オフガスの着火性を向上させようとしている。   On the other hand, the fuel cell stack described in Patent Document 2 burns the first reaction gas and the second reaction gas that are not used for power generation at the end of the porous support. In addition, a metal cylindrical member processed into a slit shape or the like is joined to the end of the porous support on the fuel gas discharge side. Accordingly, the fuel cell stack described in Patent Document 2 is trying to improve the ignitability of the fuel off gas.

特開2013−33740号公報JP 2013-33740 A 特開2012−14850号公報JP 2012-14850 A

しかしながら、特許文献1に記載の燃料電池セルスタックは、燃料電池セルの燃焼部側の端部にキャップ状の部材を設けて、その管状部分の先端部で燃料オフガスを燃焼させる。そのため、隣接する燃料電池セル間のピッチ(セルピッチ)が大きくなると、オフガス燃焼の火炎は、隣接する燃料電池セルに伝播できなくなる可能性がある。その結果、一部の燃料電池セルで失火が生じた場合に再着火ができなくなり、未燃焼ガスが排出される可能性がある。つまり、燃料電池セルスタックの排熱回収量が低下する可能性がある。そこで、燃料電池セルの失火を回避するために、隣接する燃料電池セル間のセルピッチを狭めようとすると、燃料電池セルを小型化する必要があり、燃料電池セルの1本当たりの発電出力が低下する。そのため、同等の発電出力を得ようとすると、燃料電池セルの本数を増加する必要があり、製造コストが増大する可能性がある。   However, in the fuel cell stack described in Patent Document 1, a cap-like member is provided at the end of the fuel cell on the combustion portion side, and the fuel off gas is burned at the tip of the tubular portion. Therefore, when the pitch between adjacent fuel cells (cell pitch) becomes large, the flame of off-gas combustion may not be able to propagate to the adjacent fuel cells. As a result, when misfire occurs in some of the fuel cells, reignition cannot be performed, and unburned gas may be discharged. That is, there is a possibility that the amount of exhaust heat recovered from the fuel cell stack will decrease. Therefore, in order to avoid misfiring of the fuel cells, if it is attempted to narrow the cell pitch between adjacent fuel cells, the fuel cells need to be miniaturized, and the power generation output per fuel cell decreases. To do. For this reason, if an equivalent power generation output is to be obtained, it is necessary to increase the number of fuel cells, which may increase the manufacturing cost.

一方、特許文献2に記載の燃料電池セルスタックでは、多孔質支持体に設けられる筒状部材は、スリット状等に加工されている。そのため、筒状部材の形状が複雑であり、製造コストの上昇を招く可能性がある。   On the other hand, in the fuel cell stack described in Patent Document 2, the cylindrical member provided on the porous support is processed into a slit shape or the like. Therefore, the shape of the cylindrical member is complicated, which may increase the manufacturing cost.

本発明は、このような事情に鑑みて為されたものであり、簡易な構成で燃料オフガスと酸化剤ガスとが燃焼する際の失火の抑制を可能にして、燃料オフガスと酸化剤ガスとが均一燃焼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 enables the suppression of misfire when the fuel off-gas and the oxidant gas are burned with a simple configuration, so that the fuel off-gas and the oxidant gas can be reduced. It is an object of the present invention to provide a solid oxide fuel cell stack, a solid oxide fuel cell module, and a solid oxide fuel cell system capable of uniform combustion.

本発明に係る固体酸化物形燃料電池スタックは、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る一つまたは複数の固体酸化物形燃料電池筒状セルと、有底筒状に形成され前記一つまたは複数の固体酸化物形燃料電池筒状セルの一方の端部側を覆うように収容して当該固体酸化物形燃料電池筒状セルの各前記燃料極層と電気的に接続された第一本体部と、前記第一本体部に設けられ当該固体酸化物形燃料電池筒状セルの各燃料流路の前記一方の端部側に連通する一つまたは複数の第一連通口部とを備える第一ホルダと、有底筒状に形成され前記一つまたは複数の固体酸化物形燃料電池筒状セルの他方の端部側を覆うように収容して当該固体酸化物形燃料電池筒状セルの各前記酸化剤ガス極層と電気的に接続された第二本体部と、前記第二本体部に設けられ当該固体酸化物形燃料電池筒状セルの各燃料流路の前記他方の端部側に連通する一つまたは複数の第二連通口部とを備える第二ホルダと、を備える複数のセルバンドルが隣接する前記セルバンドルの長手方向の取り付け向きが同じ方向または逆方向になるように直線状に並設されたセルバンドル群と、前記セルバンドル群の前記燃料が排出される側に設けられ、前記第一連通口部および前記第二連通口部のうちの少なくとも一方であって前記燃料が排出される側の各連通口部である排出側連通口部から排出された燃料オフガスが流通する網目状に形成された燃焼面を備え、前記燃焼面を通過した前記燃料オフガスと前記酸化剤ガス雰囲気中の酸化剤ガスとを燃焼させる表面燃焼バーナと、を備えている。   A solid oxide fuel cell stack according to the present invention includes 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 is laminated outside the fuel electrode layer in an oxidant gas atmosphere. One or a plurality of solid oxide fuel cell cylindrical cells, and an electrolyte layer formed between the fuel electrode layer and the oxidant gas electrode layer. Each fuel electrode layer of the solid oxide fuel cell cylindrical cell that is formed in a bottom cylindrical shape and is received so as to cover one end side of the one or more solid oxide fuel cell cylindrical cells A first main body electrically connected to the first main body, and one or a plurality of the first main body connected to the one end of each fuel flow channel of the solid oxide fuel cell tubular cell A first holder provided with a first series of openings, and the one or more formed in a bottomed cylindrical shape A second main body that is accommodated so as to cover the other end side of the solid oxide fuel cell cylindrical cell and is electrically connected to each of the oxidant gas electrode layers of the solid oxide fuel cell cylindrical cell And a second communication port portion provided in the second main body portion and communicating with the other end portion side of each fuel flow path of the solid oxide fuel cell tubular cell. A plurality of cell bundles including two cell bundles, and adjacent cell bundle groups arranged in a straight line so that the mounting directions in the longitudinal direction of the cell bundles are in the same direction or in the opposite direction, and the cell bundle group A discharge side communication port that is provided on the fuel discharge side, and is at least one of the first communication port portion and the second communication port portion and is a communication port portion on the fuel discharge side. In the form of a network through which the fuel off-gas discharged from the section circulates Comprising a made combustion surface, and a, a surface combustion burner for burning and oxidizing agent gas in the fuel off-gas and the oxidant gas atmosphere that has passed through the combustion surface.

本発明に係る固体酸化物形燃料電池スタックによれば、燃焼面を通過した燃料オフガスと酸化剤ガス雰囲気中の酸化剤ガスとを燃焼させる表面燃焼バーナを備えている。表面燃焼バーナは、燃焼面において燃料オフガスと酸化剤ガスとを面状に燃焼することができ、燃料オフガスと酸化剤ガスとが燃焼する際の失火を抑制して、燃料オフガスと酸化剤ガスとを安定して燃焼させることができる。また、表面燃焼バーナの燃焼面は、網目状に形成されており、排出側連通口部から排出された燃料オフガスが流通する。そのため、表面燃焼バーナは、排出側連通口部から排出された燃料オフガスの流量のばらつきを低減し、燃料オフガスの流量を均一にすることができる。よって、本発明に係る固体酸化物形燃料電池スタックは、燃料オフガスと酸化剤ガスとが燃焼する際の失火を抑制し、燃料オフガスと酸化剤ガスとを均一燃焼することができる。   The solid oxide fuel cell stack according to the present invention includes the surface combustion burner that burns the fuel off-gas that has passed through the combustion surface and the oxidant gas in the oxidant gas atmosphere. The surface combustion burner can burn the fuel off-gas and the oxidant gas in a plane on the combustion surface, suppresses misfiring when the fuel off-gas and the oxidant gas burn, Can be stably burned. Moreover, the combustion surface of the surface combustion burner is formed in a mesh shape, and the fuel off-gas discharged from the discharge side communication port flows. Therefore, the surface combustion burner can reduce the variation in the flow rate of the fuel off gas discharged from the discharge side communication port, and can make the flow rate of the fuel off gas uniform. Therefore, the solid oxide fuel cell stack according to the present invention can suppress misfire when the fuel off-gas and the oxidant gas burn, and can uniformly burn the fuel off-gas and the oxidant gas.

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31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 along the longitudinal direction of the solid oxide fuel cell cylindrical cell 31 (arrow Z direction). 図2のセルバンドル35、マニホールド37および表面燃焼バーナ38の紙面右方向視の側面図である。FIG. 3 is a side view of the cell bundle 35, the manifold 37, and the surface combustion burner 38 of FIG. セル集合体32の一例を示す模式図である。4 is a schematic diagram showing an example of a cell aggregate 32. FIG. 一の固体酸化物形燃料電池筒状セル31を長手方向に沿った方向(矢印Z方向)に切断した断面図である。It is sectional drawing which cut | disconnected the one solid oxide fuel cell cylindrical cell 31 in the direction (arrow Z direction) along the longitudinal direction. 図2のVI−VI方向視の端面図である。It is an end view of the VI-VI direction view of FIG. 第一規制部材33fおよび第二規制部材34f,34fの一例を示す上面図である。It is a top view which shows an example of the 1st control member 33f and the 2nd control members 34f and 34f. 図3のVIII−VIII方向視の端面図である。It is an end view of the VIII-VIII direction view of FIG.

<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。
<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、改質用原料、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原料が供給される改質用原料供給管11aの他端が接続されている。改質用原料供給管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 a raw material for reforming, 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 material supply pipe 11a to which the reforming material is supplied. A raw material pump 11a1 is provided in the reforming raw material 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、例えば、凝縮水をイオン交換樹脂によって純水化することができる。   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. Note that the water tank 14 can purify condensed water with ion exchange resin, for example.

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40、改質部50および発電室39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 40, a reforming unit 50, and a power generation chamber 39.

(固体酸化物形燃料電池スタック30)
図2に示すように、固体酸化物形燃料電池スタック30は、セルバンドル群36、マニホールド37および表面燃焼バーナ38を備えている。セルバンドル群36は、複数(本実施形態では、5つ)のセルバンドル35が直線状に並設されている。また、複数(5つ)のセルバンドル35の各々は、セル集合体32、第一ホルダ33および第二ホルダ34を備えている。さらに、図3および図4に示すように、セル集合体32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31,31,31が直線状に並設されている。以下、固体酸化物形燃料電池筒状セル31の構成から順に説明する。
(Solid oxide fuel cell stack 30)
As shown in FIG. 2, the solid oxide fuel cell stack 30 includes a cell bundle group 36, a manifold 37, and a surface combustion burner 38. In the cell bundle group 36, a plurality (five in the present embodiment) of cell bundles 35 are arranged in a straight line. Each of the plurality (five) of cell bundles 35 includes a cell assembly 32, a first holder 33, and a second holder 34. Further, as shown in FIGS. 3 and 4, the cell assembly 32 includes a plurality (three in this embodiment) of solid oxide fuel cell cylindrical cells 31, 31, 31 arranged in a straight line. ing. Hereinafter, the configuration of the solid oxide fuel cell cylindrical cell 31 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31,31,31の各々は、燃料極層31a、電解質層31bおよび酸化剤ガス極層31c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31aは、筒状に形成されており、燃料が一端側(矢印Z1方向側)から他端側(矢印Z2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 31, 31, 31 includes a fuel electrode layer 31a, an electrolyte layer 31b, and an oxidant gas electrode layer 31c. These are formed by laminating them in layers. The fuel electrode layer 31a is formed in a cylindrical shape, and the fuel flows from one end side (arrow Z1 direction side) to the other end side (arrow Z2 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31cは、燃料極層31a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31bは、燃料極層31aと酸化剤ガス極層31c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31,31,31の各々は、径方向の内側から燃料極層31a、電解質層31b、酸化剤ガス極層31cの順に形成されている。   The oxidant gas electrode layer 31c is laminated outside the fuel electrode layer 31a 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 31b is formed between the fuel electrode layer 31a and the oxidant gas electrode layer 31c. That is, each of the plurality (three) of solid oxide fuel cell cylindrical cells 31, 31, 31 is formed in the order of the fuel electrode layer 31a, the electrolyte layer 31b, and the oxidant gas electrode layer 31c from the inside in the radial direction. ing.

なお、電解質層31bと酸化剤ガス極層31cとの間には、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た反応防止層を設けることもできる。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31,31,31の各々は、円筒状に形成されているが、各固体酸化物形燃料電池筒状セル31は、筒状であれば良く、例えば、断面方形に形成することもできる。   In addition, a ceria mixture doped with rare earth such as GDC (gadolinium doped ceria), YDC (yttria doped ceria), SDC (samarium doped ceria) is provided between the electrolyte layer 31b and the oxidant gas electrode layer 31c. The reaction preventing layer used can also be provided. In the present embodiment, each of the plurality (three) of the solid oxide fuel cell cylindrical cells 31, 31, 31 is formed in a cylindrical shape, but each solid oxide fuel cell cylindrical cell 31 should just be cylindrical, for example, can also be formed in a cross-sectional square shape.

燃料極層31a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 31a 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31b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 31b 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31c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 31c 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.

図4および図5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31,31,31の各々は、燃料極層31aの一方の端部31e側が露出するとともに、燃料極層31aの他方の端部31f側が酸化剤ガス極層31c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31,31,31の各々には、燃料極層被接続部31a1と酸化剤ガス極層被接続部31c1とが形成されている。燃料極層被接続部31a1は、燃料極層31aの一方の端部31e側の露出部に形成されている。酸化剤ガス極層被接続部31c1は、酸化剤ガス極層31cの他方の端部31h側に形成されている。   As shown in FIGS. 4 and 5, each of the plurality (three) of the solid oxide fuel cell cylindrical cells 31, 31, 31 has an end 31 e side of the fuel electrode layer 31 a exposed and a fuel. The other end 31f side of the electrode layer 31a is covered with an oxidant gas electrode layer 31c. Each of the plurality (three) of solid oxide fuel cell cylindrical cells 31, 31, 31 is formed with a fuel electrode layer connected portion 31 a 1 and an oxidant gas electrode layer connected portion 31 c 1. . The fuel electrode layer connected portion 31a1 is formed in the exposed portion on the one end portion 31e side of the fuel electrode layer 31a. The oxidant gas electrode layer connected portion 31c1 is formed on the other end 31h side of the oxidant gas electrode layer 31c.

燃料極層被接続部31a1には、電解質層31bおよび酸化剤ガス極層31cが形成されておらず、燃料極層31aのみが形成されている。また、電解質層31b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31,31,31の形成方法は、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31aを形成し、逐次、電解質層31bおよび酸化剤ガス極層31c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。   In the fuel electrode layer connected portion 31a1, the electrolyte layer 31b and the oxidant gas electrode layer 31c are not formed, but only the fuel electrode layer 31a is formed. A part of the electrolyte layer 31b is exposed. The method for forming the plurality (three) of the solid oxide fuel cell cylindrical cells 31, 31, 31 is not limited. For example, the fuel electrode layer 31a is formed by a known method such as extrusion, pressing, or casting. Sequentially, the electrolyte layer 31b and the oxidant gas electrode layer 31c can be formed by forming a film by a method such as printing, dipping or slurry coating.

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31,31,31の各々は、径方向の内側から燃料極層31a、電解質層31b、酸化剤ガス極層31c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31aが露出する部位や電解質層31b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31,31,31を作製することも可能である。   By these methods, each of the plurality (three) of the solid oxide fuel cell cylindrical cells 31, 31, 31 has the fuel electrode layer 31a, the electrolyte layer 31b, and the oxidant gas electrode layer 31c 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 31a is exposed and a part where the electrolyte layer 31b is exposed are formed. In addition, it is also possible to produce a plurality (three) of solid oxide fuel cell cylindrical cells 31, 31, 31 in which the outer diameter of an arbitrary part is changed by locally forming a film.

また、図5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31,31,31の各々は、燃料極層31aの他方の端部31fおよび燃料極層31aの他方の内壁面31gが電解質層31bと同じ材質で製膜されている。これにより、燃料極層31aの他方の端部31f側において、燃料極層31aと酸化剤ガス極層31cとの間の電気的な短絡が抑制されている。電解質層31bは、燃料極層31aおよび酸化剤ガス極層31cと比べて緻密に形成されている。   Further, as shown in FIG. 5, each of the plurality (three) of solid oxide fuel cell cylindrical cells 31, 31, 31 includes the other end 31f of the fuel electrode layer 31a and the other of the fuel electrode layer 31a. The inner wall surface 31g is formed of the same material as the electrolyte layer 31b. Accordingly, an electrical short circuit between the fuel electrode layer 31a and the oxidant gas electrode layer 31c is suppressed on the other end 31f side of the fuel electrode layer 31a. The electrolyte layer 31b is denser than the fuel electrode layer 31a and the oxidant gas electrode layer 31c.

なお、図4および図5では、一方の端部側は、燃料が供給される側(矢印Z1方向側)として図示されている。また、他方の端部側は、燃料が排出される側(矢印Z2方向側)として図示されている。後述するように、本実施形態では、複数(例えば、15個)の固体酸化物形燃料電池筒状セル31は、直列接続および並列接続の両方により電気的に接続される。そのため、固体酸化物形燃料電池筒状セル31の長手方向(矢印Z方向)の取り付け向きが、図4および図5に示す取り付け向きと逆方向になる場合がある。この場合、一方の端部側は、燃料が排出される側(矢印Z2方向側)であり、他方の端部側は、燃料が供給される側(矢印Z1方向側)である。以下、一方の端部側および他方の端部側は、同様の方向とする。   4 and 5, one end side is illustrated as a side to which fuel is supplied (arrow Z1 direction side). The other end side is illustrated as a side from which fuel is discharged (arrow Z2 direction side). As will be described later, in the present embodiment, a plurality of (for example, 15) solid oxide fuel cell cylindrical cells 31 are electrically connected by both serial connection and parallel connection. Therefore, the attachment direction in the longitudinal direction (arrow Z direction) of the solid oxide fuel cell cylindrical cell 31 may be opposite to the attachment direction shown in FIGS. 4 and 5. In this case, one end side is a side from which fuel is discharged (arrow Z2 direction side), and the other end side is a side to which fuel is supplied (arrow Z1 direction side). Hereinafter, one end side and the other end side have the same direction.

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31,31,31は、直線状に並設されて電気的に並列接続されており、セル集合体32が構成されている。セル集合体32を構成する複数(3つ)の固体酸化物形燃料電池筒状セル31,31,31は、隣接する燃料極層31a,31a同士が導電性を備える第一導電性ペースト32aによって固定されるとともに電気的に接続されている。また、セル集合体32を構成する複数(3つ)の固体酸化物形燃料電池筒状セル31,31,31は、隣接する酸化剤ガス極層31c,31c同士が第二導電性ペースト32bによって固定されるとともに電気的に接続されている。   As shown in FIG. 4, a plurality (three) of solid oxide fuel cell cylindrical cells 31, 31, 31 are arranged in a straight line and electrically connected in parallel, and the cell assembly 32 is It is configured. A plurality (three) of solid oxide fuel cell cylindrical cells 31, 31, 31 constituting the cell assembly 32 are formed by a first conductive paste 32a in which adjacent fuel electrode layers 31a, 31a have conductivity. It is fixed and electrically connected. Further, in the plurality (three) of solid oxide fuel cell cylindrical cells 31, 31, 31 constituting the cell assembly 32, adjacent oxidant gas electrode layers 31c, 31c are made of the second conductive paste 32b. It is fixed and electrically connected.

第一導電性ペースト32a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と良い。 As the first conductive paste 32a, 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. good.

第二導電性ペースト32bは、第一導電性ペースト32aと比べて多孔質な導電性ペーストを用いることができる。多孔質な導電性ペーストを形成する方法は、限定されない。例えば、第一導電性ペースト32aと同様の導電性ペースト材料に、バインダを配合して形成することができる。この場合、加熱によってバインダが除去されて多孔質化され、導電性粒子が焼成されて、多孔質な導電性ペーストが形成される。   The second conductive paste 32b can be a conductive paste that is more porous than the first conductive paste 32a. The method for forming the porous conductive paste is not limited. For example, it can be formed by blending a binder with the same conductive paste material as the first conductive paste 32a. In this case, the binder is removed by heating to make it porous, and the conductive particles are baked to form a porous conductive paste.

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、セル集合体32の隣接する燃料極層31a,31a同士が導電性を備える第一導電性ペースト32aによって固定されるとともに電気的に接続されている。また、セル集合体32の隣接する酸化剤ガス極層31c,31c同士が第一導電性ペースト32aと比べて多孔質な第二導電性ペースト32bによって固定されるとともに電気的に接続されている。そのため、セル集合体32の隣接する燃料極層31a,31a同士および隣接する酸化剤ガス極層31c,31c同士の両方を第一導電性ペースト32aによってそれぞれ固定する場合と比べて、セル集合体32を構成する複数(3つ)の固体酸化物形燃料電池筒状セル31,31,31に生じる応力(ねじれ応力)が低減され、複数(3つ)の固体酸化物形燃料電池筒状セル31,31,31の破損が抑制される。   According to the solid oxide fuel cell stack 30 of this embodiment, adjacent fuel electrode layers 31a, 31a of the cell assembly 32 are fixed and electrically connected by the first conductive paste 32a having conductivity. Has been. Further, the oxidant gas electrode layers 31c, 31c adjacent to each other in the cell assembly 32 are fixed and electrically connected by a porous second conductive paste 32b as compared with the first conductive paste 32a. Therefore, as compared with the case where both the adjacent fuel electrode layers 31a, 31a and the adjacent oxidant gas electrode layers 31c, 31c of the cell assembly 32 are fixed by the first conductive paste 32a, the cell assembly 32 is provided. The stress (torsional stress) generated in a plurality (three) of the solid oxide fuel cell cylindrical cells 31, 31, 31 that constitutes a plurality of (three) solid oxide fuel cell cylindrical cells 31 is reduced. , 31, 31 are prevented from being damaged.

複数(本実施形態では、5つ)のセルバンドル35の各々は、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31,31,31、第一ホルダ33および第二ホルダ34を備えている。既述のとおり、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31,31,31は、セル集合体32を構成している。図6に示すように、セル集合体32の一方の端部側(矢印Z1方向側)には、第一ホルダ33が設けられており、セル集合体32の他方の端部側(矢印Z2方向側)には、第二ホルダ34が設けられている。第一ホルダ33および第二ホルダ34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。   Each of the plurality (in this embodiment, five) of cell bundles 35 includes a plurality (in this embodiment, three) of solid oxide fuel cell cylindrical cells 31, 31, 31, a first holder 33, and a first holder 33. Two holders 34 are provided. As described above, in the present embodiment, the plurality (three) of solid oxide fuel cell cylindrical cells 31, 31, 31 constitute a cell assembly 32. As shown in FIG. 6, a first holder 33 is provided on one end side (arrow Z1 direction side) of the cell assembly 32, and the other end side (arrow Z2 direction) of the cell assembly 32 is provided. The second holder 34 is provided on the side. The first holder 33 and the second holder 34 can be formed using, for example, ferritic stainless steel, lanthanum chromite, or the like.

第一ホルダ33は、第一本体部33aと第一連通口部33bとを備えている。第一本体部33aは、複数(3つ)の固体酸化物形燃料電池筒状セル31,31,31(セル集合体32を構成)の一方の端部32c側を覆うように収容しており、当該固体酸化物形燃料電池筒状セル31,31,31の各燃料極層31aと電気的に接続されている。具体的には、図6に示すように、第一本体部33aは、有底筒状に形成されている。第一本体部33aは、第一本体部33aの内壁面が複数(3つ)の燃料極層被接続部31a1,31a1,31a1を覆うように配設されている。また、第一導電性部材33eは、第一本体部33a内に設けられ、当該固体酸化物形燃料電池筒状セル31の各燃料極層31a(詳細には、各燃料極層被接続部31a1)と第一本体部33aの内壁面とを電気的に接続する。第一導電性部材33eは、例えば、第一導電性ペースト32aと同様の導電性ペーストを用いることができる。   The first holder 33 includes a first main body portion 33a and a first series of opening portions 33b. The first main body 33a is accommodated so as to cover one end 32c side of a plurality (three) of solid oxide fuel cell cylindrical cells 31, 31, 31 (which constitute the cell assembly 32). The solid oxide fuel cell cylindrical cells 31, 31, 31 are electrically connected to the fuel electrode layers 31 a. Specifically, as shown in FIG. 6, the first main body portion 33a is formed in a bottomed cylindrical shape. The first main body portion 33a is disposed such that the inner wall surface of the first main body portion 33a covers a plurality (three) of fuel electrode layer connected portions 31a1, 31a1, and 31a1. The first conductive member 33e is provided in the first main body portion 33a, and each fuel electrode layer 31a (specifically, each fuel electrode layer connected portion 31a1) of the solid oxide fuel cell cylindrical cell 31 is provided. ) And the inner wall surface of the first main body 33a are electrically connected. For the first conductive member 33e, for example, a conductive paste similar to the first conductive paste 32a can be used.

第一連通口部33bは、第一本体部33aに設けられており、複数(3つ)の固体酸化物形燃料電池筒状セル31,31,31(セル集合体32を構成)の各燃料流路31dの一方の端部側(矢印Z1方向側)に連通している。燃料流路31dは、固体酸化物形燃料電池筒状セル31の燃料極層31a内に形成される。第一連通口部33bは、筒状に形成されており、第一本体部33aの底部33a1に設けられた貫通穴33a2から燃料極層31aと反対側に向けて立設されている。なお、第一本体部33aには、複数の第一連通口部33bを設けることもできる。   The first series passage portion 33b is provided in the first main body portion 33a, and each of a plurality (three) of solid oxide fuel cell cylindrical cells 31, 31, 31 (which constitute the cell assembly 32). It communicates with one end side (arrow Z1 direction side) of the fuel flow path 31d. The fuel flow path 31 d is formed in the fuel electrode layer 31 a of the solid oxide fuel cell cylindrical cell 31. The first continuous passage portion 33b is formed in a cylindrical shape, and is erected from the through hole 33a2 provided in the bottom portion 33a1 of the first main body portion 33a toward the side opposite to the fuel electrode layer 31a. In addition, the 1st main-body part 33a can also be provided with several 1st serial opening part 33b.

第二ホルダ34は、第二本体部34aと第二連通口部34bとを備えている。第二本体部34aは、複数(3つ)の固体酸化物形燃料電池筒状セル31,31,31(セル集合体32を構成)の他方の端部32d側を覆うように収容しており、当該固体酸化物形燃料電池筒状セル31,31,31の各酸化剤ガス極層31cと電気的に接続されている。具体的には、図6に示すように、第二本体部34aは、有底筒状に形成されている。第二本体部34aは、第二本体部34aの内壁面が複数(3つ)の酸化剤ガス極層被接続部31c1,31c1,31c1を覆うように配設されている。また、第二導電性部材34eは、第二本体部34a内に設けられ、当該固体酸化物形燃料電池筒状セル31の各酸化剤ガス極層31c(詳細には、各酸化剤ガス極層被接続部31c1)と第二本体部34aの内壁面とを電気的に接続する。第二導電性部材34eは、例えば、第一導電性ペースト32aと同様の導電性ペーストを用いることができる。   The second holder 34 includes a second main body portion 34a and a second communication port portion 34b. The second main body 34a is accommodated so as to cover the other end 32d side of the plurality (three) of solid oxide fuel cell cylindrical cells 31, 31, 31 (which constitute the cell assembly 32). The solid oxide fuel cell cylindrical cells 31, 31, 31 are electrically connected to the oxidant gas electrode layers 31 c. Specifically, as shown in FIG. 6, the second main body portion 34a is formed in a bottomed cylindrical shape. The second main body portion 34a is disposed such that the inner wall surface of the second main body portion 34a covers a plurality (three) of the oxidant gas electrode layer connected portions 31c1, 31c1, 31c1. The second conductive member 34e is provided in the second main body 34a, and each oxidant gas electrode layer 31c (specifically, each oxidant gas electrode layer of the solid oxide fuel cell cylindrical cell 31). The connected portion 31c1) is electrically connected to the inner wall surface of the second main body portion 34a. For the second conductive member 34e, for example, a conductive paste similar to the first conductive paste 32a can be used.

第二連通口部34bは、第二本体部34aに設けられており、複数(3つ)の固体酸化物形燃料電池筒状セル31,31,31(セル集合体32を構成)の各燃料流路31dの他方の端部側(矢印Z2方向側)に連通している。第二連通口部34bは、筒状に形成されており、第二本体部34aの底部34a1に設けられた貫通穴34a2から燃料極層31aと反対側に向けて立設されている。なお、第二本体部34aには、複数の第二連通口部34bを設けることもできる。   The second communication port portion 34b is provided in the second main body portion 34a, and each fuel of the plurality (three) of solid oxide fuel cell cylindrical cells 31, 31, 31 (which constitute the cell assembly 32). It communicates with the other end side (arrow Z2 direction side) of the channel 31d. The second communication port portion 34b is formed in a cylindrical shape, and is erected from the through hole 34a2 provided in the bottom portion 34a1 of the second main body portion 34a toward the side opposite to the fuel electrode layer 31a. In addition, the 2nd main-body part 34a can also provide the some 2nd communicating port part 34b.

第一ホルダ33の第一本体部33aおよび第二ホルダ34の第二本体部34aは、同一寸法で形成しても良い。また、第一本体部33aの内形寸法は、セル集合体32の複数(3つ)の燃料極層被接続部31a1,31a1,31a1を直線状に並べたときの外形寸法より若干大きくするとともに、第二本体部34aの内形寸法は、セル集合体32の複数(3つ)の酸化剤ガス極層被接続部31c1,31c1,31c1を直線状に並べたときの外形寸法より若干大きくするように形成してもよい。   The first body 33a of the first holder 33 and the second body 34a of the second holder 34 may be formed with the same dimensions. In addition, the inner dimension of the first main body 33a is slightly larger than the outer dimension when the plurality (three) fuel electrode layer connected portions 31a1, 31a1, 31a1 of the cell assembly 32 are arranged in a straight line. The inner dimension of the second main body 34a is slightly larger than the outer dimension when the plurality of (three) oxidant gas electrode layer connected portions 31c1, 31c1, 31c1 of the cell assembly 32 are arranged in a straight line. You may form as follows.

また、各第一ホルダ33は、第一緩衝部材33cを備え、各第二ホルダ34は、第二緩衝部材34cを備えていると好適である。図6に示すように、第一緩衝部材33cは、第一本体部33a内に設けられている。第一緩衝部材33cは、平板状に形成されており、セルバンドル35を構成する複数(3つ)の固体酸化物形燃料電池筒状セル31,31,31(セル集合体32を構成)の一方の端部32cと、第一本体部33aの底部33a1との間に配設されている。   Further, each first holder 33 preferably includes a first buffer member 33c, and each second holder 34 preferably includes a second buffer member 34c. As shown in FIG. 6, the first buffer member 33c is provided in the first main body portion 33a. The first buffer member 33 c is formed in a flat plate shape, and a plurality of (three) solid oxide fuel cell cylindrical cells 31, 31, 31 (which constitute the cell assembly 32) constituting the cell bundle 35. It arrange | positions between one edge part 32c and the bottom part 33a1 of the 1st main-body part 33a.

第一緩衝部材33cは、例えば、ニッケル系合金、ステンレス系合金、銅系合金などの多孔質金属やメッシュ状に形成されたメッシュ金属を用いることができる。多孔質金属やメッシュ金属は、一般の金属材料と比べて空孔率が高い。そのため、高温雰囲気中において、複数(3つ)の固体酸化物形燃料電池筒状セル31,31,31に熱応力が発生した際に、第一緩衝部材33cは、当該固体酸化物形燃料電池筒状セル31,31,31の一方の端部32c側に生じる熱応力による影響(例えば、変形など)を緩和することができる。   For example, a porous metal such as a nickel-based alloy, a stainless-based alloy, or a copper-based alloy or a mesh metal formed in a mesh shape can be used for the first buffer member 33c. Porous metal and mesh metal have a higher porosity than ordinary metal materials. Therefore, when a thermal stress is generated in a plurality (three) of the solid oxide fuel cell cylindrical cells 31, 31, 31 in a high temperature atmosphere, the first buffer member 33c The influence (for example, deformation etc.) by the thermal stress which arises in the one end part 32c side of the cylindrical cells 31, 31, and 31 can be relieved.

また、第一緩衝部材33cの孔径を小さくすると、各燃料流路31dにおける圧力損失が増加し、第一緩衝部材33cの孔径を大きくすると、各燃料流路31dにおける圧力損失が減少する。そのため、第一緩衝部材33cの孔径は、許容される圧力損失に基づいて、各セルバンドル35に対して燃料を均等に配流することが可能に設定され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、燃料供給の不均一に起因する発電のばらつきを抑制することができる。   Further, when the hole diameter of the first buffer member 33c is reduced, the pressure loss in each fuel flow path 31d increases, and when the hole diameter of the first buffer member 33c is increased, the pressure loss in each fuel flow path 31d decreases. Therefore, it is preferable that the hole diameter of the first buffer member 33c is set so that the fuel can be evenly distributed to each cell bundle 35 based on the allowable pressure loss. Thereby, the solid oxide fuel cell stack 30 can suppress variations in power generation caused by non-uniform fuel supply.

同様に、第二緩衝部材34cは、第二本体部34a内に設けられている。第二緩衝部材34cは、平板状に形成されており、セルバンドル35を構成する複数(3つ)の固体酸化物形燃料電池筒状セル31,31,31(セル集合体32を構成)の他方の端部32dと、第二本体部34aの底部34a1との間に配設されている。第二緩衝部材34cは、第一緩衝部材33cと同様の多孔質金属やメッシュ金属を用いることができ、第一緩衝部材33c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。   Similarly, the second buffer member 34c is provided in the second main body portion 34a. The second buffer member 34 c is formed in a flat plate shape, and a plurality (three) of solid oxide fuel cell cylindrical cells 31, 31, 31 (which constitute the cell assembly 32) constituting the cell bundle 35. It is disposed between the other end 32d and the bottom 34a1 of the second main body 34a. The second shock absorbing member 34c can use the same porous metal or mesh metal as the first shock absorbing member 33c, and the first shock absorbing member 33c can obtain the same effects as those described above.

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、各第一ホルダ33は、第一緩衝部材33cを備え、各第二ホルダ34は、第二緩衝部材34cを備えている。よって、第一緩衝部材33cは、複数(3つ)の固体酸化物形燃料電池筒状セル31,31,31(セル集合体32を構成)の一方の端部32c側に生じる熱応力を緩和することができる。また、第二緩衝部材34cは、複数(3つ)の固体酸化物形燃料電池筒状セル31,31,31(セル集合体32を構成)の他方の端部32d側に生じる熱応力を緩和することができる。そのため、第一緩衝部材33cおよび第二緩衝部材34cは、固体酸化物形燃料電池筒状セル31の熱応力による破損を抑制することができる。   According to the solid oxide fuel cell stack 30 of the present embodiment, each first holder 33 includes a first buffer member 33c, and each second holder 34 includes a second buffer member 34c. Therefore, the first buffer member 33c relieves thermal stress generated on one end portion 32c side of the plurality (three) of solid oxide fuel cell cylindrical cells 31, 31, 31 (which constitute the cell assembly 32). can do. In addition, the second buffer member 34c relieves thermal stress generated on the other end 32d side of the plurality (three) of solid oxide fuel cell cylindrical cells 31, 31, 31 (which constitute the cell assembly 32). can do. Therefore, the first buffer member 33c and the second buffer member 34c can suppress damage to the solid oxide fuel cell tubular cell 31 due to thermal stress.

また、各第一ホルダ33は、第一シール部材33dを備え、各第二ホルダ34は、第二シール部材34dを備えていると好適である。図6に示すように、第一シール部材33dは、第一本体部33a内に設けられており、第二シール部材34dは、第二本体部34a内に設けられている。第一シール部材33dおよび第二シール部材34dは、例えば、アルミナ(Al)、シリカ(SiO)、酸化ホウ素(B)等を主成分とする非晶質性のガラスシール材を用いることができる。非晶質性のガラスシール材は、最初の昇温時に軟化し、軟化した後にさらに昇温すると、固体酸化物形燃料電池スタック30の作動温度までに固相になる。非晶質性のガラスシール材は、固相後の昇温に対して、結晶性のガラスシール材と比べて、再び軟化し易い性質を備えている。このように、非晶質性のガラスシール材は、結晶性のガラスシール材と比べて、柔軟なシール部材であり、緻密なガスシールが可能である。 Each first holder 33 preferably includes a first seal member 33d, and each second holder 34 preferably includes a second seal member 34d. As shown in FIG. 6, the first seal member 33d is provided in the first main body portion 33a, and the second seal member 34d is provided in the second main body portion 34a. The first seal member 33d and the second seal member 34d are, for example, amorphous glass seals mainly composed of alumina (Al 2 O 3 ), silica (SiO 2 ), boron oxide (B 2 O 3 ), or the like. Materials can be used. The amorphous glass sealing material is softened at the time of the first temperature rise, and when the temperature is further raised after the softening, the amorphous glass seal material becomes a solid phase by the operating temperature of the solid oxide fuel cell stack 30. The amorphous glass sealing material has the property of being easily softened again with respect to the temperature rise after the solid phase as compared with the crystalline glass sealing material. As described above, the amorphous glass sealing material is a flexible sealing member as compared with the crystalline glass sealing material, and a dense gas seal is possible.

第一シール部材33dは、第一導電性部材33eに対して、第一本体部33aの開口部側に配設されていると良い。セルバンドル35を構成する複数(3つ)の固体酸化物形燃料電池筒状セル31,31,31(セル集合体32を構成)の一方の端部32c側は、燃料極層31aが露出しており、燃料極層被接続部31a1が形成されている。そのため、第一導電性部材33eは、第一本体部33aの底部側に設けられる。よって、第一シール部材33dは、第一導電性部材33eに対して、第一本体部33aの開口部側に配設されていると良い。本実施形態では、第一シール部材33dは、第一導電性部材33eに対して、第一本体部33aの開口部側の電解質層31bが露出する部位に設けられている。   The first seal member 33d may be disposed on the opening side of the first main body portion 33a with respect to the first conductive member 33e. The fuel electrode layer 31a is exposed on one end 32c side of the plurality (three) of solid oxide fuel cell cylindrical cells 31, 31, 31 (constituting the cell assembly 32) constituting the cell bundle 35. The fuel electrode layer connected portion 31a1 is formed. Therefore, the first conductive member 33e is provided on the bottom side of the first main body portion 33a. Therefore, the first seal member 33d is preferably disposed on the opening side of the first main body portion 33a with respect to the first conductive member 33e. In the present embodiment, the first seal member 33d is provided at a portion where the electrolyte layer 31b on the opening side of the first main body portion 33a is exposed with respect to the first conductive member 33e.

一方、第二シール部材34dは、第二導電性部材34eに対して、第二本体部34aの底部側に配設されていると良い。図5に示すように、セルバンドル35を構成する複数(3つ)の固体酸化物形燃料電池筒状セル31,31,31(セル集合体32を構成)の各々は、燃料極層31aの他方の端部31fおよび燃料極層31aの他方の内壁面31gが電解質層31bと同じ材質で製膜されている。つまり、セルバンドル35を構成する複数(3つ)の固体酸化物形燃料電池筒状セル31,31,31(セル集合体32を構成)の他方の端部32d側は、電解質層31bが若干、露出している。電解質層31bの当該露出部は、第二本体部34aの底部側に設けられており、第二本体部34aの開口部側は、酸化剤ガス極層31cが露出している。そのため、電解質層31bの当該露出部において、燃料の流出を抑制する必要がある。本実施形態では、第二シール部材34dは、第二導電性部材34eに対して、第二本体部34aの底部側の電解質層31bが露出する部位に設けられている。   On the other hand, the second seal member 34d is preferably disposed on the bottom side of the second main body 34a with respect to the second conductive member 34e. As shown in FIG. 5, each of a plurality (three) of solid oxide fuel cell cylindrical cells 31, 31, 31 (constituting a cell assembly 32) constituting the cell bundle 35 is formed of a fuel electrode layer 31 a. The other end 31f and the other inner wall surface 31g of the fuel electrode layer 31a are formed of the same material as the electrolyte layer 31b. That is, the electrolyte layer 31b is slightly on the other end 32d side of the plurality (three) of solid oxide fuel cell cylindrical cells 31, 31, 31 (which constitute the cell assembly 32) constituting the cell bundle 35. , Exposed. The exposed portion of the electrolyte layer 31b is provided on the bottom side of the second body portion 34a, and the oxidant gas electrode layer 31c is exposed on the opening side of the second body portion 34a. Therefore, it is necessary to suppress the outflow of fuel in the exposed portion of the electrolyte layer 31b. In the present embodiment, the second seal member 34d is provided at a portion where the electrolyte layer 31b on the bottom side of the second main body portion 34a is exposed with respect to the second conductive member 34e.

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、各第一ホルダ33は、第一シール部材33dを備え、各第二ホルダ34は、第二シール部材34dを備えている。よって、第一シール部材33dは、セルバンドル35を構成する複数(3つ)の固体酸化物形燃料電池筒状セル31,31,31(セル集合体32)の一方の端部32c側から第一本体部33a内を通って燃料が酸化剤ガス雰囲気中に漏れ出すことを抑制することができる。また、第二シール部材34dは、セルバンドル35を構成する複数(3つ)の固体酸化物形燃料電池筒状セル31,31,31(セル集合体32)の他方の端部32d側から第二本体部34a内を通って燃料が酸化剤ガス雰囲気中に漏れ出すことを抑制することができる。   According to the solid oxide fuel cell stack 30 of the present embodiment, each first holder 33 includes a first seal member 33d, and each second holder 34 includes a second seal member 34d. Therefore, the first sealing member 33d is the first sealing member 33d from the one end 32c side of the plurality (three) of solid oxide fuel cell cylindrical cells 31, 31, 31 (cell assembly 32) constituting the cell bundle 35. It is possible to prevent the fuel from leaking into the oxidant gas atmosphere through the one main body portion 33a. Further, the second seal member 34d is the second seal member 34d from the other end 32d side of the plurality (three) of solid oxide fuel cell cylindrical cells 31, 31, 31 (cell assembly 32) constituting the cell bundle 35. It is possible to prevent the fuel from leaking into the oxidant gas atmosphere through the two main body portions 34a.

さらに、各第一ホルダ33は、第一導電性部材33e、第一シール部材33dおよび第一規制部材33fを備え、各第二ホルダ34は、第二導電性部材34e、第二シール部材34dおよび第二規制部材34f,34fを備えていると好適である。この場合、図6に示すように、第一シール部材33dは、第一導電性部材33eに対して、第一本体部33aの開口部側に配設されると良い。また、第一規制部材33fは、第一導電性部材33eと第一シール部材33dとの間に設けられると良い。つまり、これらの部材は、第一本体部33aの開口部側から第一シール部材33d、第一規制部材33f、第一導電性部材33eの順に配設されていると良い。   Further, each first holder 33 includes a first conductive member 33e, a first seal member 33d, and a first regulating member 33f, and each second holder 34 includes a second conductive member 34e, a second seal member 34d, and It is preferable that the second regulating members 34f and 34f are provided. In this case, as shown in FIG. 6, the first seal member 33d is preferably disposed on the opening side of the first main body portion 33a with respect to the first conductive member 33e. The first regulating member 33f is preferably provided between the first conductive member 33e and the first seal member 33d. That is, these members are preferably arranged in the order of the first seal member 33d, the first regulating member 33f, and the first conductive member 33e from the opening side of the first main body portion 33a.

第一規制部材33fは、例えば、マイカ、アルミナなどの化学的に安定で電気的な絶縁性を備える絶縁材料で形成することができる。図7に示すように、第一規制部材33fは、平板状に形成されており、第一貫通穴33f1を備えている。第一貫通穴33f1は、長穴状に形成されており、セルバンドル35を構成する複数(3つ)の固体酸化物形燃料電池筒状セル31,31,31(セル集合体32を構成)の一方の端部32c側がまとめて貫通可能になっている。これにより、第一規制部材33fは、第一本体部33a内において、当該固体酸化物形燃料電池筒状セル31,31,31(セル集合体32を構成)の一方の端部32c側を位置決めすることができる。   The first regulating member 33f can be formed of an insulating material having chemically stable and electrically insulating properties such as mica and alumina. As shown in FIG. 7, the first regulating member 33f is formed in a flat plate shape and includes a first through hole 33f1. The first through hole 33f1 is formed in a long hole shape, and a plurality (three) of solid oxide fuel cell cylindrical cells 31, 31, 31 (constituting a cell assembly 32) constituting the cell bundle 35. The one end portion 32c side can be penetrated collectively. Thereby, the first regulating member 33f positions the one end portion 32c side of the solid oxide fuel cell cylindrical cells 31, 31, 31 (which constitute the cell assembly 32) in the first main body portion 33a. can do.

また、第一ホルダ33に第一規制部材33fが設けられていないと、第一導電性部材33eと第一シール部材33dとの間で化学反応が生じ、第一導電性部材33eに含まれる金属成分(例えば、銀など)が気相になり、第一本体部33a外へ飛散し拡散する可能性がある。本実施形態では、第一規制部材33fは、第一本体部33a内において、第一導電性部材33eと第一シール部材33dとの間に設けられている。そのため、第一規制部材33fは、第一導電性部材33eと第一シール部材33dとの間の化学反応を規制し、第一導電性部材33eに含まれる金属成分(例えば、銀など)が第一本体部33a外へ飛散することを抑制することができる。   If the first holder 33 is not provided with the first restricting member 33f, a chemical reaction occurs between the first conductive member 33e and the first seal member 33d, and the metal contained in the first conductive member 33e. There is a possibility that a component (for example, silver or the like) becomes a gas phase and is scattered and diffused outside the first main body portion 33a. In the present embodiment, the first regulating member 33f is provided between the first conductive member 33e and the first seal member 33d in the first main body portion 33a. Therefore, the first regulating member 33f regulates the chemical reaction between the first conductive member 33e and the first seal member 33d, and the metal component (for example, silver) contained in the first conductive member 33e is the first. It is possible to suppress scattering to the outside of the one main body portion 33a.

一方、第二シール部材34dは、第二導電性部材34eに対して、第二本体部34aの底部側に配設されると良い。また、第二規制部材34f,34fは、第二本体部34aの深さ方向の両側から第二導電性部材34eを挟むように二層に設けられていると良い。つまり、これらの部材は、第二本体部34aの開口部側から第二規制部材34f、第二導電性部材34e、第二規制部材34f、第二シール部材34dの順に配設されていると良い。   On the other hand, the second seal member 34d is preferably disposed on the bottom side of the second main body 34a with respect to the second conductive member 34e. Further, the second restricting members 34f and 34f are preferably provided in two layers so as to sandwich the second conductive member 34e from both sides in the depth direction of the second main body portion 34a. That is, these members are preferably arranged in the order of the second restricting member 34f, the second conductive member 34e, the second restricting member 34f, and the second seal member 34d from the opening side of the second main body 34a. .

第二規制部材34f,34fは、第一規制部材33fと同様の材料で、それぞれ、平板状に形成されている。第二規制部材34f,34fは、それぞれ、第二貫通穴34f1を備えている。第二貫通穴34f1,34f1は、それぞれ長穴状に形成されており、セルバンドル35を構成する複数(3つ)の固体酸化物形燃料電池筒状セル31,31,31(セル集合体32を構成)の他方の端部32d側がまとめて貫通可能になっている。これにより、第二規制部材34f,34fは、第二本体部34a内において、当該固体酸化物形燃料電池筒状セル31,31,31(セル集合体32を構成)の他方の端部32d側を位置決めすることができる。   The second restricting members 34f and 34f are made of the same material as the first restricting member 33f and are each formed in a flat plate shape. The second regulating members 34f and 34f are each provided with a second through hole 34f1. The second through holes 34f1 and 34f1 are each formed in a long hole shape, and a plurality (three) of solid oxide fuel cell cylindrical cells 31, 31, 31 (cell assembly 32) constituting the cell bundle 35 are formed. The other end 32d side of the configuration) can be penetrated collectively. Accordingly, the second regulating members 34f and 34f are disposed on the other end 32d side of the solid oxide fuel cell cylindrical cells 31, 31, and 31 (constituting the cell assembly 32) in the second main body 34a. Can be positioned.

また、第二ホルダ34に第二規制部材34f,34fが設けられていないと、第二導電性部材34eと第二シール部材34dとの間で化学反応が生じ、第二導電性部材34eに含まれる金属成分(例えば、銀など)が気相になり、第二本体部34a外へ飛散し拡散する可能性がある。また、第二シール部材34dは、第二導電性部材34eに対して、第二本体部34aの底部側に設けられるので、第二本体部34aの開口部側にも第二導電性部材34eに含まれる金属成分の飛散を抑制する規制部材が必要になる。本実施形態では、第二規制部材34f,34fは、第二本体部34aの深さ方向の両側から第二導電性部材34eを挟むように二層に設けられている。そのため、第二規制部材34f,34fは、第二導電性部材34eと第二シール部材34dとの間の化学反応を規制し、第二導電性部材34eに含まれる金属成分(例えば、銀など)が第二本体部34a外へ飛散することを抑制することができる。   If the second holder 34 is not provided with the second restricting members 34f and 34f, a chemical reaction occurs between the second conductive member 34e and the second seal member 34d, and the second conductive member 34e includes the second restricting member 34f. There is a possibility that the metal component (for example, silver or the like) that is generated becomes a gas phase and is scattered and diffused out of the second main body portion 34a. Further, since the second seal member 34d is provided on the bottom side of the second main body portion 34a with respect to the second conductive member 34e, the second conductive member 34e is also provided on the opening side of the second main body portion 34a. A regulating member that suppresses scattering of contained metal components is required. In the present embodiment, the second restricting members 34f and 34f are provided in two layers so as to sandwich the second conductive member 34e from both sides in the depth direction of the second main body portion 34a. Therefore, the second regulating members 34f and 34f regulate the chemical reaction between the second conductive member 34e and the second seal member 34d, and a metal component (for example, silver) contained in the second conductive member 34e. Can be prevented from being scattered outside the second main body portion 34a.

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、第一ホルダ33は、第一規制部材33fを備え、第二ホルダ34は、第二規制部材34f,34fを備えている。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、第一ホルダ33内において、セルバンドル35を構成する複数(3つ)の固体酸化物形燃料電池筒状セル31,31,31(セル集合体32を構成)の一方の端部32c側の位置決めが容易であり、第二本体部34a内において、セルバンドル35を構成する複数(3つ)の固体酸化物形燃料電池筒状セル31,31,31(セル集合体32を構成)の他方の端部32d側の位置決めが容易である。そのため、第一本体部33aの内壁面と各燃料極層被接続部31a1との間に、第一導電性部材33eを確実に充填することができ、第一本体部33aと各燃料極層被接続部31a1との間の電気抵抗を低減することができる。同様に、第二本体部34aの内壁面と各酸化剤ガス極層被接続部31c1との間に、第二導電性部材34eを確実に充填することができ、第二本体部34aと各酸化剤ガス極層被接続部31c1との間の電気抵抗を低減することができる。さらに、セル集合体32、第一ホルダ33および第二ホルダ34を組み付ける際に、セル集合体32の位置決め治具が不要なので、組み付け作業の作業性が向上する。   According to the solid oxide fuel cell stack 30 of the present embodiment, the first holder 33 includes the first restricting member 33f, and the second holder 34 includes the second restricting members 34f and 34f. Therefore, the solid oxide fuel cell stack 30 of the present embodiment includes a plurality of (three) solid oxide fuel cell cylindrical cells 31, 31, 31 ( Positioning of one end portion 32c of the cell assembly 32) is easy, and a plurality (three) of solid oxide fuel cell tubular cells constituting the cell bundle 35 are formed in the second main body portion 34a. Positioning on the other end 32d side of 31, 31, 31 (which constitutes the cell aggregate 32) is easy. Therefore, the first conductive member 33e can be reliably filled between the inner wall surface of the first main body portion 33a and each fuel electrode layer connected portion 31a1, and the first main body portion 33a and each fuel electrode layer covered portion can be reliably filled. The electrical resistance between the connecting portion 31a1 can be reduced. Similarly, the second conductive member 34e can be reliably filled between the inner wall surface of the second main body portion 34a and each of the oxidant gas electrode layer connected portions 31c1, and the second main body portion 34a and each oxidation member can be reliably filled. The electrical resistance between the agent gas electrode layer connected portion 31c1 can be reduced. Furthermore, when the cell assembly 32, the first holder 33, and the second holder 34 are assembled, a positioning jig for the cell assembly 32 is not required, so that the workability of the assembly work is improved.

また、第一ホルダ33は、第一規制部材33fを備えているので、第一導電性部材33eと第一シール部材33dとの間の化学反応を規制し、第一導電性部材33eに含まれる金属成分(例えば、銀など)が第一本体部33a外へ飛散することを抑制することができる。また、第二ホルダ34は、第二規制部材34f,34fを備えているので、第二導電性部材34eと第二シール部材34dとの間の化学反応を規制し、第二導電性部材34eに含まれる金属成分(例えば、銀など)が第二本体部34a外へ飛散することを抑制することができる。   Moreover, since the 1st holder 33 is provided with the 1st control member 33f, it controls the chemical reaction between the 1st electroconductive member 33e and the 1st seal member 33d, and is contained in the 1st electroconductive member 33e. It can suppress that a metal component (for example, silver etc.) scatters out of the 1st main-body part 33a. Moreover, since the 2nd holder 34 is equipped with the 2nd control members 34f and 34f, the chemical reaction between the 2nd electroconductive member 34e and the 2nd seal member 34d is controlled, and the 2nd electroconductive member 34e It can suppress that the metal component (for example, silver etc.) contained is scattered outside the 2nd main-body part 34a.

なお、第一規制部材33fおよび第二規制部材34f,34fは、同様の形状を呈しているので、図7では、これらは、符号番号を併記して図示されている。また、第一規制部材33fの形状は、例えば、第一本体部33aの内壁面に合わせて形成することができ、その形状は限定されない。また、例えば、複数(3つ)の固体酸化物形燃料電池筒状セル31,31,31(セル集合体32を構成)の外形形状に合わせて第一規制部材33fの形状を変形することもできる。以上のことは、第二規制部材34f,34fについても同様である。同図では、変形例として、第一規制部材33fの外形形状が破線の曲線33f2で示され、第二規制部材34f,34fの外形形状が破線の曲線34f2で示されている。曲線33f2は、燃料極層被接続部31a1(燃料極層31a)の外形形状に合わせて第一規制部材33fの外形形状が形成された場合を示している。曲線34f2は、酸化剤ガス極層被接続部31c1(酸化剤ガス極層31c)の外形形状に合わせて第二規制部材34f,34fの外形形状が形成された場合を示している。   Since the first restricting member 33f and the second restricting members 34f, 34f have the same shape, in FIG. 7, these are shown with reference numerals. Moreover, the shape of the 1st control member 33f can be formed according to the inner wall face of the 1st main-body part 33a, for example, The shape is not limited. In addition, for example, the shape of the first regulating member 33f may be changed in accordance with the outer shape of a plurality (three) of solid oxide fuel cell cylindrical cells 31, 31, 31 (which constitute the cell assembly 32). it can. The same applies to the second restricting members 34f and 34f. In the same figure, as a modification, the outer shape of the first restricting member 33f is indicated by a broken line curve 33f2, and the outer shape of the second restricting members 34f and 34f is indicated by a broken line curve 34f2. A curve 33f2 indicates a case where the outer shape of the first regulating member 33f is formed in accordance with the outer shape of the fuel electrode layer connected portion 31a1 (fuel electrode layer 31a). A curve 34f2 shows a case where the outer shape of the second regulating members 34f, 34f is formed in accordance with the outer shape of the oxidant gas electrode layer connected portion 31c1 (oxidant gas electrode layer 31c).

図2および図8に示すように、複数(5つ)のセルバンドル35は、隣接するセルバンドル35,35の長手方向(矢印Z方向)の取り付け向きが逆方向になるように直線状に並設されており、セルバンドル群36が構成されている。セルバンドル群36は、隣接するセルバンドル35,35の各第一ホルダ33および各第二ホルダ34が導電性接着剤36aまたは絶縁性接着剤36bで固定されて電気的に接続されている。   As shown in FIGS. 2 and 8, the plurality (five) of cell bundles 35 are arranged in a straight line so that the attachment directions in the longitudinal direction (arrow Z direction) of the adjacent cell bundles 35 and 35 are opposite to each other. The cell bundle group 36 is configured. In the cell bundle group 36, the first holders 33 and the second holders 34 of the adjacent cell bundles 35 and 35 are electrically connected by being fixed with a conductive adhesive 36a or an insulating adhesive 36b.

具体的には、一のセルバンドル35の第一本体部33aと、隣接する他のセルバンドル35の一方の第二本体部34aとの間には、導電性接着剤36aが塗布されており、一のセルバンドル35の第一本体部33aと、隣接する他のセルバンドル35の他方の第二本体部34aとの間には、絶縁性接着剤36bが塗布されている。また、一のセルバンドル35の第二本体部34aと、隣接する他のセルバンドル35の一方の第一本体部33aとの間には、絶縁性接着剤36bが塗布されており、一のセルバンドル35の第二本体部34aと、隣接する他のセルバンドル35の他方の第一本体部33aとの間には、導電性接着剤36aが塗布されている。このようにして、複数(5つ)のセルバンドル35が電気的に直列接続され、セルバンドル群36を構成する複数(15個)の固体酸化物形燃料電池筒状セル31は、直列接続および並列接続の両方により電気的に接続されている。なお、セルバンドル群36の両端部は、バスバー接続部材36cを介して、バスバー36dにそれぞれ接続されている。   Specifically, a conductive adhesive 36a is applied between the first main body portion 33a of one cell bundle 35 and one second main body portion 34a of another adjacent cell bundle 35, An insulating adhesive 36b is applied between the first main body portion 33a of one cell bundle 35 and the other second main body portion 34a of another adjacent cell bundle 35. Further, an insulating adhesive 36b is applied between the second main body 34a of one cell bundle 35 and one first main body 33a of another adjacent cell bundle 35, so that one cell A conductive adhesive 36a is applied between the second main body 34a of the bundle 35 and the other first main body 33a of another adjacent cell bundle 35. In this way, a plurality (five) of cell bundles 35 are electrically connected in series, and a plurality (15) of solid oxide fuel cell cylindrical cells 31 constituting the cell bundle group 36 are connected in series and They are electrically connected by both parallel connections. Both end portions of the cell bundle group 36 are connected to the bus bar 36d via the bus bar connecting member 36c.

導電性接着剤36aは、隣接する第一本体部33aと第二本体部34aとを固定することができ、これらを電気的に接続することができれば限定されない。導電性接着剤36aは、例えば、第一導電性ペースト32aと同様の導電性材料を用いることができる。また、絶縁性接着剤36bは、隣接する第一本体部33aと第二本体部34aとを固定することができ、これらを電気的に絶縁することができれば限定されない。絶縁性接着剤36bは、例えば、アルミナなどの絶縁性シムやセラマボンドなどのセラミック系の接着剤を用いることができる。   The conductive adhesive 36a is not limited as long as it can fix the adjacent first main body portion 33a and second main body portion 34a and can electrically connect them. As the conductive adhesive 36a, for example, a conductive material similar to that of the first conductive paste 32a can be used. The insulating adhesive 36b is not limited as long as it can fix the adjacent first main body portion 33a and second main body portion 34a and can electrically insulate them. As the insulating adhesive 36b, for example, an insulating shim such as alumina or a ceramic adhesive such as ceramer bond can be used.

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、複数(3つ)の固体酸化物形燃料電池筒状セル31,31,31を一単位としてセルバンドル35が構成され、複数(5つ)のセルバンドル35が直線状に並設されてセルバンドル群36が構成されている。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、複数(15個)の固体酸化物形燃料電池筒状セル31の各々を接続部材で接続する場合と比べて、複数(15個)の固体酸化物形燃料電池筒状セル31の電気的な接続を簡素化することができる。   According to the solid oxide fuel cell stack 30 of the present embodiment, the cell bundle 35 is configured with a plurality (three) of solid oxide fuel cell cylindrical cells 31, 31, 31 as a unit. Cell bundles 35 are arranged in a straight line to form a cell bundle group 36. Therefore, the solid oxide fuel cell stack 30 of the present embodiment includes a plurality (15) of solid oxide fuel cell cylindrical cells 31 as compared to the case where each of the solid oxide fuel cell cylindrical cells 31 is connected by a connecting member. The electrical connection of the solid oxide fuel cell cylindrical cell 31 can be simplified.

また、セル集合体32の隣接する燃料極層31a,31a同士は、第一導電性ペースト32aによって固定され、セル集合体32の隣接する酸化剤ガス極層31c,31c同士は、第二導電性ペースト32bによって固定されている。さらに、第一ホルダ33および第二ホルダ34で挟まれたセル集合体32は、第一ホルダ33および第二ホルダ34を介して固定されている。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、複数(15個)の固体酸化物形燃料電池筒状セル31に生じる応力(ねじれ応力)を低減することができ、複数(15個)の固体酸化物形燃料電池筒状セル31の破損を抑制することができる。   Further, the adjacent fuel electrode layers 31a, 31a of the cell assembly 32 are fixed by the first conductive paste 32a, and the adjacent oxidant gas electrode layers 31c, 31c of the cell assembly 32 are connected by the second conductive material. It is fixed by the paste 32b. Further, the cell assembly 32 sandwiched between the first holder 33 and the second holder 34 is fixed via the first holder 33 and the second holder 34. Therefore, the solid oxide fuel cell stack 30 of the present embodiment can reduce stress (torsional stress) generated in a plurality (15) of solid oxide fuel cell cylindrical cells 31, and a plurality of (15) ) Can be prevented from being damaged.

また、各第一本体部33aは、一対の第一接触面33a3,33a3を備え、各第二本体部34aは、一対の第二接触面34a3,34a3を備えていると好適である。図8に示すように、一対の第一接触面33a3,33a3は、第一本体部33aの外壁面に形成されており、隣接する他のセルバンドル35の第二本体部34aと面接触可能で、かつ、互いに平行に形成されている。同様に、一対の第二接触面34a3,34a3は、第二本体部34aの外壁面に形成されており、隣接する他のセルバンドル35の第一本体部33aと面接触可能で、かつ、互いに平行に形成されている。   In addition, each first main body portion 33a preferably includes a pair of first contact surfaces 33a3 and 33a3, and each second main body portion 34a preferably includes a pair of second contact surfaces 34a3 and 34a3. As shown in FIG. 8, the pair of first contact surfaces 33a3 and 33a3 are formed on the outer wall surface of the first main body portion 33a, and can be in surface contact with the second main body portion 34a of another adjacent cell bundle 35. And formed in parallel to each other. Similarly, the pair of second contact surfaces 34a3 and 34a3 are formed on the outer wall surface of the second main body portion 34a, can be in surface contact with the first main body portion 33a of another adjacent cell bundle 35, and are mutually connected. They are formed in parallel.

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、各第一本体部33aは、一対の第一接触面33a3,33a3を備え、各第二本体部34aは、一対の第二接触面34a3,34a3を備えている。よって、複数(5つ)のセルバンドル35を積み重ねることが容易であり、セルバンドル群36を容易に構成することができる。また、セルバンドル群36をコンパクトにすることができ、複数(5つ)のセルバンドル35を組み付ける際の作業性も向上する。さらに、第一ホルダ33および第二ホルダ34を介して、隣接する燃料極層被接続部31a1と酸化剤ガス極層被接続部31c1とを最短距離で接続することができるので、固体酸化物形燃料電池スタック30の内部抵抗を低減することができる。   According to the solid oxide fuel cell stack 30 of the present embodiment, each first main body portion 33a includes a pair of first contact surfaces 33a3 and 33a3, and each second main body portion 34a includes a pair of second contact surfaces. 34a3 and 34a3 are provided. Therefore, it is easy to stack a plurality (five) of cell bundles 35, and the cell bundle group 36 can be easily configured. Further, the cell bundle group 36 can be made compact, and workability when assembling a plurality (five) of cell bundles 35 is improved. Furthermore, since the adjacent fuel electrode layer connected portion 31a1 and the oxidant gas electrode layer connected portion 31c1 can be connected with the shortest distance via the first holder 33 and the second holder 34, the solid oxide type The internal resistance of the fuel cell stack 30 can be reduced.

なお、複数(5つ)のセルバンドル35を並列接続する場合は、一対の第一接触面33a3,33a3は、隣接する他のセルバンドル35の第一本体部33aと面接触可能に形成することができる。また、一対の第二接触面34a3,34a3は、隣接する他のセルバンドル35の第二本体部34aと面接触可能に形成することができる。これらの場合も上述した作用効果と同様の作用効果を得ることができる。   When a plurality (five) of cell bundles 35 are connected in parallel, the pair of first contact surfaces 33a3 and 33a3 are formed so as to be in surface contact with the first main body portion 33a of another adjacent cell bundle 35. Can do. The pair of second contact surfaces 34a3 and 34a3 can be formed so as to be in surface contact with the second main body portion 34a of another adjacent cell bundle 35. In these cases, the same effects as those described above can be obtained.

図2に示すように、マニホールド37は、金属材(例えば、ステンレス鋼など)で箱状に形成されており、セルバンドル群36の一端側(矢印Z1方向側)に設けられている。マニホールド37は、隔壁37aによって、マニホールド37の内部と外部とが区画されている。隔壁37aには、燃料をマニホールド37の内部に導入する燃料吸入口37bが設けられており、燃料供給管37b1の一端側が接続されている。燃料供給管37b1の他端側は、改質部50に接続されており、後述する改質部50によって改質された燃料が、燃料供給管37b1、燃料吸入口37bの順に流通して、マニホールド37の内部に供給される。   As shown in FIG. 2, the manifold 37 is formed in a box shape with a metal material (for example, stainless steel) and is provided on one end side (arrow Z1 direction side) of the cell bundle group 36. The manifold 37 is partitioned between the inside and the outside of the manifold 37 by a partition wall 37a. The partition wall 37a is provided with a fuel intake port 37b for introducing fuel into the manifold 37, and one end side of the fuel supply pipe 37b1 is connected to the partition wall 37a. The other end side of the fuel supply pipe 37b1 is connected to the reforming section 50, and fuel reformed by the reforming section 50, which will be described later, flows in the order of the fuel supply pipe 37b1 and the fuel intake port 37b, and is connected to the manifold. 37 is supplied to the inside.

ここで、図8に示すように、第一連通口部33bおよび第二連通口部34bのうちの少なくとも一方であって、燃料が供給される側の各連通口部を供給側連通口部35aとする。また、第一本体部33aおよび第二本体部34aのうちの少なくとも一方であって、燃料が供給される側の各本体部を供給側本体部35bとする。供給側連通口部35aは、隔壁37aの天板に形成された貫通穴を貫通して、各先端部がマニホールド37の内部に突出している。供給側本体部35bの底部の外壁面と、隔壁37aの天板との間には、絶縁シール部材37cが設けられている。   Here, as shown in FIG. 8, at least one of the first communication port 33 b and the second communication port 34 b, each communication port on the side to which fuel is supplied is defined as a supply-side communication port. 35a. Further, at least one of the first main body portion 33a and the second main body portion 34a and the main body portion on the side where the fuel is supplied is defined as a supply-side main body portion 35b. The supply side communication port portion 35 a passes through a through hole formed in the top plate of the partition wall 37 a, and each distal end portion projects into the manifold 37. An insulating seal member 37c is provided between the outer wall surface at the bottom of the supply-side main body portion 35b and the top plate of the partition wall 37a.

絶縁シール部材37cは、電気的な絶縁性を備え、ガスシールが可能な部材を用いることができる。絶縁シール部材37cは、例えば、アルミナ、シリカ等を主成分とする結晶化ガラスを用いることができる。また、絶縁シール部材37cは、シート状に形成されていると良い。結晶化ガラスは、最初の昇温時に軟化して、隔壁37aの天板に形成された貫通穴と供給側連通口部35aとの間の隙間を塞ぐように流動する。軟化した後にさらに昇温すると、結晶化ガラスは、結晶化して、固体酸化物形燃料電池スタック30の作動温度までに固相になり、固相が維持される。結晶化ガラスは、非結晶化ガラスと比べて、高温雰囲気中において軟化し難い。そのため、絶縁シール部材37cは、結晶化ガラスを用いることにより、電気的な絶縁およびガスシールが図られることに加えて、高温雰囲気中においても固体酸化物形燃料電池スタック30の構造を維持することが容易である。   As the insulating seal member 37c, a member having electrical insulation and capable of gas sealing can be used. For the insulating seal member 37c, for example, crystallized glass mainly composed of alumina, silica, or the like can be used. The insulating seal member 37c is preferably formed in a sheet shape. The crystallized glass softens at the time of the first temperature rise, and flows so as to close a gap between the through hole formed in the top plate of the partition wall 37a and the supply side communication port 35a. When the temperature is further increased after the softening, the crystallized glass is crystallized and becomes a solid phase by the operating temperature of the solid oxide fuel cell stack 30, and the solid phase is maintained. Crystallized glass is less likely to soften in a high-temperature atmosphere than non-crystallized glass. Therefore, the insulating seal member 37c uses a crystallized glass to achieve electrical insulation and gas seal, and also to maintain the structure of the solid oxide fuel cell stack 30 even in a high temperature atmosphere. Is easy.

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、供給側連通口部35aは、隔壁37aの天板に形成された貫通穴を貫通して、各先端部がマニホールド37の内部に突出している。また、供給側本体部35bの底部の外壁面と、隔壁37aの天板との間には、絶縁シール部材37cが設けられている。さらに、絶縁シール部材37cは、結晶化ガラスが用いられており、隔壁37aの天板に形成された貫通穴と供給側連通口部35aとの間の隙間を塞いでいる。これらにより、本実施形態の固体酸化物形燃料電池スタック30は、セルバンドル群36とマニホールド37との間を電気的に絶縁するとともに、燃料が当該隙間を通って、マニホールド37から酸化剤ガス雰囲気中に流出するガスリークを抑制することができる。   According to the solid oxide fuel cell stack 30 of the present embodiment, the supply side communication port portion 35 a passes through the through hole formed in the top plate of the partition wall 37 a, and each tip portion protrudes into the manifold 37. ing. Further, an insulating seal member 37c is provided between the outer wall surface at the bottom of the supply side main body portion 35b and the top plate of the partition wall 37a. Further, the insulating seal member 37c is made of crystallized glass, and closes the gap between the through hole formed in the top plate of the partition wall 37a and the supply side communication port 35a. Thus, the solid oxide fuel cell stack 30 of the present embodiment electrically insulates between the cell bundle group 36 and the manifold 37, and the fuel passes through the gap and passes from the manifold 37 to the oxidizing gas atmosphere. Gas leaks flowing out can be suppressed.

表面燃焼バーナ38は、セルバンドル群36の燃料が排出される側(矢印Z2方向側)に設けられている。図2および図8に示すように、表面燃焼バーナ38は、燃焼面38aを備えている。燃焼面38aは、網目状に形成されており、燃焼面38aには、燃料オフガスと酸化剤ガス雰囲気中の酸化剤ガスとが供給される。表面燃焼バーナ38は、燃焼面38aにおいて燃料オフガスと酸化剤ガスとが面状に燃焼し、局所的な燃焼を抑制することができる。燃焼面38aは、例えば、耐熱性のセラミック繊維や耐熱性の金属繊維を織りあげて形成することができる。また、セラミック繊維を用いて燃焼面38aを形成する場合は、耐熱性および耐久性に優れる材料(例えば、炭化ケイ素など)をセラミック繊維にコーティングすることもできる。これにより、燃焼面38aの耐久性が向上し、赤熱した燃焼面38aから安定した輻射熱を得ることができる。また、表面燃焼バーナ38は、白金などの燃焼触媒を備えることもできる。これにより、表面燃焼バーナ38は、燃焼面38aでの上記燃焼を促進することができる。   The surface combustion burner 38 is provided on the side from which the fuel of the cell bundle group 36 is discharged (arrow Z2 direction side). As shown in FIGS. 2 and 8, the surface combustion burner 38 has a combustion surface 38a. The combustion surface 38a is formed in a mesh shape, and fuel off-gas and oxidant gas in the oxidant gas atmosphere are supplied to the combustion surface 38a. The surface combustion burner 38 can suppress local combustion by burning the fuel off-gas and the oxidant gas in a planar shape on the combustion surface 38a. The combustion surface 38a can be formed, for example, by weaving heat-resistant ceramic fibers or heat-resistant metal fibers. Moreover, when forming the combustion surface 38a using a ceramic fiber, the material (for example, silicon carbide etc.) excellent in heat resistance and durability can also be coated on a ceramic fiber. Thereby, the durability of the combustion surface 38a is improved, and stable radiant heat can be obtained from the red-hot combustion surface 38a. The surface combustion burner 38 can also include a combustion catalyst such as platinum. Thereby, the surface combustion burner 38 can accelerate | stimulate the said combustion in the combustion surface 38a.

ここで、図8に示すように、第一連通口部33bおよび第二連通口部34bのうちの少なくとも一方であって、燃料が排出される側の各連通口部を排出側連通口部35cとする。また、第一本体部33aおよび第二本体部34aのうちの少なくとも一方であって、燃料が排出される側の各本体部を排出側本体部35dとする。表面燃焼バーナ38の燃焼面38aは、排出側連通口部35cから排出された燃料オフガスが流通する。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、表面燃焼バーナ38の燃焼用の燃料として、発電に使用されなかった燃料オフガスを活用することができ、表面燃焼バーナ38の燃焼用に別途、燃料供給源を用意する必要がない。   Here, as shown in FIG. 8, each communication port portion on the side from which fuel is discharged is at least one of the first series port portion 33b and the second communication port portion 34b. 35c. In addition, each of the first main body portion 33a and the second main body portion 34a on the side from which the fuel is discharged is referred to as a discharge-side main body portion 35d. On the combustion surface 38a of the surface combustion burner 38, the fuel off-gas discharged from the discharge side communication port portion 35c flows. Therefore, the solid oxide fuel cell stack 30 of the present embodiment can use the fuel off-gas that has not been used for power generation as the fuel for combustion of the surface combustion burner 38, and can be used for combustion of the surface combustion burner 38. There is no need to prepare a separate fuel supply source.

表面燃焼バーナ38は、燃焼面38aにおいて燃料オフガスと酸化剤ガスとが面状に燃焼するので、排出側連通口部35cの先端部のみで燃料オフガスと酸化剤ガスとを燃焼させる場合と比べて、失火(吹き消え)する可能性が低い。仮に、燃焼面38aのうちの一部の領域で失火しても、燃焼している他の領域からの火移りによって、再着火および再燃焼が可能である。このように、表面燃焼バーナ38は、燃料オフガスと酸化剤ガスとが燃焼する際の失火を抑制し、燃料オフガスと酸化剤ガスとを安定して燃焼させることができる。   In the surface combustion burner 38, the fuel off-gas and the oxidant gas are burned in a planar shape on the combustion surface 38a, so that compared with the case where the fuel off-gas and the oxidant gas are burned only at the tip of the discharge side communication port 35c. , Less likely to misfire (blown out). Even if a misfire occurs in a part of the combustion surface 38a, re-ignition and re-combustion are possible due to the transfer of fire from the other areas. Thus, the surface combustion burner 38 can suppress misfire when the fuel off-gas and the oxidant gas are burned, and can stably burn the fuel off-gas and the oxidant gas.

また、燃焼面38aの網目(メッシュサイズ)を小さくすると、燃焼面38aにおける圧力損失が増加し、燃焼面38aの網目(メッシュサイズ)を大きくすると、燃焼面38aにおける圧力損失が減少する。そのため、燃焼面38aは、網目(メッシュサイズ)の大小によって、排出側連通口部35cから排出された燃料オフガスの流量を調整することができ、排出側連通口部35cから排出された燃料オフガスの流量のばらつきを低減し、燃料オフガスの流量を均一にすることができる。   Further, when the mesh (mesh size) of the combustion surface 38a is reduced, the pressure loss at the combustion surface 38a increases, and when the mesh (mesh size) of the combustion surface 38a is increased, the pressure loss at the combustion surface 38a decreases. Therefore, the combustion surface 38a can adjust the flow rate of the fuel off gas discharged from the discharge side communication port portion 35c depending on the size of the mesh (mesh size), and the fuel off gas discharged from the discharge side communication port portion 35c can be adjusted. The variation in the flow rate can be reduced, and the flow rate of the fuel off gas can be made uniform.

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、燃焼面38aを通過した燃料オフガスと酸化剤ガス雰囲気中の酸化剤ガスとを燃焼させる表面燃焼バーナ38を備えている。表面燃焼バーナ38は、燃焼面38aにおいて燃料オフガスと酸化剤ガスとを面状に燃焼することができ、燃料オフガスと酸化剤ガスとが燃焼する際の失火を抑制して、燃料オフガスと酸化剤ガスとを安定して燃焼させることができる。また、表面燃焼バーナ38の燃焼面38aは、網目状に形成されており、排出側連通口部35cから排出された燃料オフガスが流通する。そのため、表面燃焼バーナ38は、排出側連通口部35cから排出された燃料オフガスの流量のばらつきを低減し、燃料オフガスの流量を均一にすることができる。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、燃料オフガスと酸化剤ガスとが燃焼する際の失火を抑制し、燃料オフガスと酸化剤ガスとを均一燃焼することができる。   According to the solid oxide fuel cell stack 30 of the present embodiment, the surface combustion burner 38 for burning the fuel off-gas that has passed through the combustion surface 38a and the oxidant gas in the oxidant gas atmosphere is provided. The surface combustion burner 38 can burn the fuel off-gas and the oxidant gas in a plane on the combustion surface 38a, suppresses misfiring when the fuel off-gas and the oxidant gas burn, and suppresses the fuel off-gas and the oxidant. Gas can be combusted stably. Further, the combustion surface 38a of the surface combustion burner 38 is formed in a mesh shape, and the fuel off-gas discharged from the discharge side communication port 35c circulates. Therefore, the surface combustion burner 38 can reduce the variation in the flow rate of the fuel off gas discharged from the discharge side communication port 35c, and can make the flow rate of the fuel off gas uniform. Therefore, the solid oxide fuel cell stack 30 of the present embodiment can suppress misfire when the fuel off-gas and the oxidant gas are burned, and can uniformly burn the fuel off-gas and the oxidant gas.

表面燃焼バーナ38の燃焼面38aの形状は限定されないが、表面燃焼バーナ38の燃焼面38aは、シート状に形成されていると好適である。また、表面燃焼バーナ38は、排出側本体部35dの底部の外壁面、並びに、排出側連通口部35cの外形に沿って、燃焼面38aが矩形波状に形成されていると好適である。図8に示すように、本実施形態では、シート状の燃焼面38aが矩形波状に形成されており、燃焼面38aは、排出側本体部35dの底部の外壁面、並びに、排出側連通口部35cの外形に沿って、配設されている。燃焼面38aは、例えば、セラミック繊維や金属繊維を織りあげてシート状に形成し、シート状に形成された部材を押し出し、絞り加工することによって矩形波状に形成することができる。この場合、排出側本体部35dの底部の外壁面に配設される部位(矩形波の凹部)を加圧形成すると良い。これにより、燃焼面38aのうち、排出側連通口部35cと接する部位(矩形波の凸部)の網目形状が保持される。   Although the shape of the combustion surface 38a of the surface combustion burner 38 is not limited, it is preferable that the combustion surface 38a of the surface combustion burner 38 is formed in a sheet shape. In the surface combustion burner 38, it is preferable that the combustion surface 38a is formed in a rectangular wave shape along the outer wall surface of the bottom portion of the discharge side main body portion 35d and the outer shape of the discharge side communication port portion 35c. As shown in FIG. 8, in the present embodiment, the sheet-like combustion surface 38a is formed in a rectangular wave shape, and the combustion surface 38a includes the outer wall surface at the bottom of the discharge-side main body portion 35d and the discharge-side communication port portion. It is disposed along the outer shape of 35c. For example, the combustion surface 38a can be formed in a rectangular wave shape by weaving ceramic fibers or metal fibers into a sheet shape, extruding a member formed in the sheet shape, and drawing. In this case, a portion (rectangular wave recess) disposed on the outer wall surface of the bottom of the discharge-side main body portion 35d may be formed under pressure. Thereby, the mesh shape of the site | part (convex part of a rectangular wave) which contact | connects the discharge side communication port part 35c among the combustion surfaces 38a is hold | maintained.

また、燃焼面38aと排出側本体部35dの底部の外壁面との間には、絶縁性接着剤38bが塗布されており、燃焼面38aと排出側本体部35dの底部の外壁面とが電気的に絶縁されて固定されている。絶縁性接着剤38bは、燃焼面38aと排出側本体部35dの底部の外壁面とを固定することができ、これらを電気的に絶縁することができれば限定されない。絶縁性接着剤38bは、例えば、絶縁性接着剤36bと同様の接着剤を用いることができる。なお、燃焼面38aが金属繊維などの導電性部材で形成されている場合は、排出側連通口部35cの外壁面も絶縁処理する必要がある。   Insulating adhesive 38b is applied between the combustion surface 38a and the outer wall surface of the bottom of the discharge-side main body 35d, and the combustion surface 38a and the outer wall surface of the bottom of the discharge-side main body 35d are electrically connected. It is insulated and fixed. The insulating adhesive 38b is not limited as long as it can fix the combustion surface 38a and the outer wall surface at the bottom of the discharge-side main body portion 35d and can electrically insulate them. As the insulating adhesive 38b, for example, an adhesive similar to the insulating adhesive 36b can be used. In addition, when the combustion surface 38a is formed with electroconductive members, such as a metal fiber, it is necessary to insulate also the outer wall surface of the discharge side communication port part 35c.

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、表面燃焼バーナ38は、燃焼面38aがシート状に形成されている。また、表面燃焼バーナ38は、排出側本体部35dの底部の外壁面、並びに、排出側連通口部35cの外形に沿って、燃焼面38aが矩形波状に形成されている。そのため、表面燃焼バーナ38は、燃焼面38aの配設が容易である。具体的には、排出側ホルダ(第一ホルダ33および第二ホルダ34のうちの少なくとも一方であって燃料が排出される側の各ホルダをいう。以下、同じ。)に燃焼面38aを被せるように装着することにより、排出側連通口部35cの突出方向(矢印Z方向)における燃焼面38aの位置決めが容易である。   According to the solid oxide fuel cell stack 30 of the present embodiment, the surface combustion burner 38 has a combustion surface 38a formed in a sheet shape. In the surface combustion burner 38, the combustion surface 38a is formed in a rectangular wave shape along the outer wall surface at the bottom of the discharge-side main body portion 35d and the outer shape of the discharge-side communication port portion 35c. Therefore, the surface combustion burner 38 is easy to dispose the combustion surface 38a. Specifically, the discharge side holder (which is at least one of the first holder 33 and the second holder 34 and on the side from which the fuel is discharged, which is the same hereinafter) is covered with the combustion surface 38a. By attaching to, it is easy to position the combustion surface 38a in the protruding direction (arrow Z direction) of the discharge side communication port portion 35c.

図2に示すように、表面燃焼バーナ38は、酸化剤ガスの送出側に着火装置38cを備えている。着火装置38cは、燃焼面38aから延設された一対のロッド(図示略)間で点火することができる。これにより、表面燃焼バーナ38は、燃焼面38aにおける点火を規制して、燃焼面38aの損傷および逆火を抑制することができる。着火装置38cは、例えば、イグナイタを用いることができる。着火装置38cによって点火されると、火炎は、図2の紙面左側から紙面右側に向かって火移りする。   As shown in FIG. 2, the surface combustion burner 38 includes an ignition device 38c on the oxidant gas delivery side. The ignition device 38c can ignite between a pair of rods (not shown) extending from the combustion surface 38a. Thereby, the surface combustion burner 38 can control the ignition in the combustion surface 38a, and can suppress the damage and backfire of the combustion surface 38a. For example, an igniter can be used as the ignition device 38c. When ignited by the ignition device 38c, the flame moves from the left side of FIG. 2 toward the right side of the paper.

セルバンドル群36、マニホールド37および表面燃焼バーナ38を組み付ける方法は限定されないが、例えば、以下の第一工程〜第五工程を備える組み付け方法を用いることができる。第一工程は、複数(3つ)の固体酸化物形燃料電池筒状セル31,31,31を直線状に並設して、隣接する燃料極層31a,31aおよびその間に第一導電性ペースト32aを塗布し、隣接する酸化剤ガス極層31c,31cおよびその間に第二導電性ペースト32bを塗布して乾燥する工程である。これにより、複数(3つ)の固体酸化物形燃料電池筒状セル31,31,31が固定されるとともに電気的に並列接続されてセル集合体32が得られる。   Although the method of assembling the cell bundle group 36, the manifold 37, and the surface combustion burner 38 is not limited, for example, an assembling method including the following first to fifth steps can be used. In the first step, a plurality (three) of solid oxide fuel cell cylindrical cells 31, 31, 31 are arranged in a straight line, and adjacent fuel electrode layers 31 a, 31 a and a first conductive paste therebetween. 32a is applied, and the adjacent oxidant gas electrode layers 31c, 31c and the second conductive paste 32b are applied between them and dried. As a result, a plurality (three) of solid oxide fuel cell cylindrical cells 31, 31, 31 are fixed and electrically connected in parallel to obtain a cell assembly 32.

第二工程は、第一ホルダ33の第一本体部33a内に、第一緩衝部材33c、第一導電性部材33e、第一規制部材33fおよび第一シール部材33dをこの順に積層し、第一工程で得られたセル集合体32の一方の端部側を第一ホルダ33に収容し焼成して、セル集合体32と第一ホルダ33とを固定する工程である。第三工程は、第二ホルダ34の第二本体部34a内に、第二緩衝部材34c、第二シール部材34d、第二規制部材34f、第二導電性部材34eおよび第二規制部材34fをこの順に積層し、第二工程で得られた第一ホルダ33が固定されたセル集合体32の他方の端部側を第二ホルダ34に収容し焼成して、セル集合体32と第二ホルダ34とを固定する工程である。これにより、セル集合体32、第一ホルダ33および第二ホルダ34が固定されてセルバンドル35が得られる。なお、第二工程および第三工程の順序は問わない。また、第一工程〜第三工程を繰り返すことにより、複数(5つ)のセルバンドル35が得られる。   In the second step, the first buffer member 33c, the first conductive member 33e, the first regulating member 33f, and the first seal member 33d are laminated in this order in the first main body portion 33a of the first holder 33, In this step, one end side of the cell assembly 32 obtained in the process is accommodated in the first holder 33 and fired to fix the cell assembly 32 and the first holder 33. In the third step, the second buffer member 34c, the second seal member 34d, the second restriction member 34f, the second conductive member 34e, and the second restriction member 34f are placed in the second body 34a of the second holder 34. The other end side of the cell assembly 32 to which the first holder 33 obtained in the second step is fixed is housed in the second holder 34 and fired, and the cell assembly 32 and the second holder 34 are stacked. Is a step of fixing Thereby, the cell aggregate 32, the first holder 33, and the second holder 34 are fixed, and the cell bundle 35 is obtained. In addition, the order of a 2nd process and a 3rd process is not ask | required. Further, by repeating the first to third steps, a plurality (five) of cell bundles 35 are obtained.

第四工程は、隣接するセルバンドル35,35間に、導電性接着剤36aおよび絶縁性接着剤36bを塗布して固定する工程である。具体的には、複数(5つ)のセルバンドル35の隣接するセルバンドル35,35の長手方向(矢印Z方向)の取り付け向きが逆方向になるように直線状に並設する。そして、一のセルバンドル35の第一本体部33aと、隣接する他のセルバンドル35の一方の第二本体部34aとの間に、導電性接着剤36aを塗布し、一のセルバンドル35の第一本体部33aと、隣接する他のセルバンドル35の他方の第二本体部34aとの間に、絶縁性接着剤36bを塗布する。また、一のセルバンドル35の第二本体部34aと、隣接する他のセルバンドル35の一方の第一本体部33aとの間に、絶縁性接着剤36bを塗布し、一のセルバンドル35の第二本体部34aと、隣接する他のセルバンドル35の他方の第一本体部33aとの間に、導電性接着剤36aを塗布する。これを繰り返すことにより、複数(5つ)のセルバンドル35は固定されて、複数(5つ)のセルバンドル35を構成する複数(15個)の固体酸化物形燃料電池筒状セル31が直列接続および並列接続の両方により電気的に接続されたセルバンドル群36が得られる。   The fourth step is a step of applying and fixing the conductive adhesive 36 a and the insulating adhesive 36 b between the adjacent cell bundles 35, 35. Specifically, the cell bundles 35 and 35 adjacent to each other (five cell bundles 35) are arranged in a straight line so that the attachment direction in the longitudinal direction (arrow Z direction) is opposite. Then, a conductive adhesive 36a is applied between the first main body portion 33a of one cell bundle 35 and one second main body portion 34a of another adjacent cell bundle 35. An insulating adhesive 36b is applied between the first main body portion 33a and the other second main body portion 34a of another adjacent cell bundle 35. Further, an insulating adhesive 36b is applied between the second main body 34a of one cell bundle 35 and one first main body 33a of another adjacent cell bundle 35, and the A conductive adhesive 36a is applied between the second main body 34a and the other first main body 33a of another adjacent cell bundle 35. By repeating this, a plurality (five) of cell bundles 35 are fixed, and a plurality (15) of solid oxide fuel cell cylindrical cells 31 constituting the plurality (five) of cell bundles 35 are connected in series. The cell bundle group 36 electrically connected by both connection and parallel connection is obtained.

第五工程は、セルバンドル群36、マニホールド37および表面燃焼バーナ38を固定する工程である。具体的には、セルバンドル群36とマニホールド37との間に絶縁シール部材37cを挟みつつ、セルバンドル群36の供給側連通口部35aをマニホールド37の隔壁37aの天板に形成された貫通穴に挿入する。また、燃焼面38aと排出側本体部35dの底部の外壁面との間に絶縁性接着剤38bを塗布し、排出側ホルダに燃焼面38aを被せるように装着する。そして、セルバンドル群36、マニホールド37および表面燃焼バーナ38を電気炉等で焼成する。これにより、セルバンドル群36、マニホールド37および表面燃焼バーナ38が固定される。   The fifth step is a step of fixing the cell bundle group 36, the manifold 37, and the surface combustion burner 38. Specifically, a through-hole formed in the top plate of the partition wall 37a of the manifold 37 with the supply-side communication port 35a of the cell bundle group 36 sandwiching the insulating seal member 37c between the cell bundle group 36 and the manifold 37. Insert into. Further, an insulating adhesive 38b is applied between the combustion surface 38a and the outer wall surface of the bottom of the discharge side main body portion 35d, and the discharge side holder is mounted so as to cover the combustion surface 38a. Then, the cell bundle group 36, the manifold 37, and the surface combustion burner 38 are fired in an electric furnace or the like. Thereby, the cell bundle group 36, the manifold 37, and the surface combustion burner 38 are fixed.

発電室39は、金属材(例えば、ステンレス鋼など)で箱状に形成されており、燃料と酸化剤ガス(空気)とが供給される。図2に示すように、発電室39は、隔壁39aによって、発電室39の内部と外部とが区画されている。隔壁39aは、下方に開口する開口部390を有しており、開口部390は、マニホールド37の隔壁37aによって塞がれている。これにより、発電室39の内部は密閉されている。セルバンドル群36および表面燃焼バーナ38、並びに、後述する蒸発部40および改質部50は、発電室39内に設けられている。   The power generation chamber 39 is formed in a box shape with a metal material (for example, stainless steel), and is supplied with fuel and oxidant gas (air). As shown in FIG. 2, the power generation chamber 39 is partitioned between the inside and the outside of the power generation chamber 39 by a partition wall 39a. The partition 39 a has an opening 390 that opens downward, and the opening 390 is closed by the partition 37 a of the manifold 37. Thereby, the inside of the power generation chamber 39 is sealed. The cell bundle group 36, the surface combustion burner 38, and the evaporation unit 40 and the reforming unit 50 described later are provided in the power generation chamber 39.

開口部390の近傍の隔壁39aには、酸化剤ガスを発電室39の内部に導入する酸化剤ガス導入管39bが貫通して設けられており、カソードエア供給管11cの一端が接続されている。酸化剤ガスは、カソードエア供給管11c、酸化剤ガス導入管39bの順に流通して、発電室39の内部に供給される。酸化剤ガス導入管39bは、分岐しており、分岐した一方の酸化剤ガス導入管39bに送出口39cが設けられている。分岐した他方の酸化剤ガス導入管39bには、送出口39dが設けられている。   An oxidant gas introduction pipe 39b for introducing an oxidant gas into the power generation chamber 39 is provided through the partition wall 39a in the vicinity of the opening 390, and one end of the cathode air supply pipe 11c is connected to the partition wall 39a. . The oxidant gas flows through the cathode air supply pipe 11 c and the oxidant gas introduction pipe 39 b in this order, and is supplied into the power generation chamber 39. The oxidant gas introduction pipe 39b is branched, and a delivery port 39c is provided in one of the branched oxidant gas introduction pipes 39b. The other branched oxidant gas introduction pipe 39b is provided with a delivery port 39d.

送出口39cは、発電室39の内部において、酸化剤ガスの送出方向を規定することができる。送出口39cは、セルバンドル群36を構成する複数(15個)の固体酸化物形燃料電池筒状セル31の各酸化剤ガス極層31cに向かって、酸化剤ガスを送出する。具体的には、送出口39cから送出された酸化剤ガスは、発電室39の内部において、図2の紙面左側から紙面右側に向かって流通する。これにより、セルバンドル群36を構成する複数(15個)の固体酸化物形燃料電池筒状セル31の各酸化剤ガス極層31cに酸化剤ガスが供給される。なお、図2では、送出口39cから送出された酸化剤ガスの流通方向は、矢印Dc1方向を用いて模式的に示されている。   The delivery port 39 c can define the delivery direction of the oxidant gas inside the power generation chamber 39. The delivery port 39c delivers an oxidant gas toward each oxidant gas electrode layer 31c of the plurality (15) of solid oxide fuel cell cylindrical cells 31 constituting the cell bundle group 36. Specifically, the oxidant gas delivered from the delivery port 39c circulates from the left side to the right side in FIG. As a result, the oxidant gas is supplied to each oxidant gas electrode layer 31 c of the plurality (15) of solid oxide fuel cell cylindrical cells 31 constituting the cell bundle group 36. In FIG. 2, the flow direction of the oxidant gas delivered from the delivery port 39c is schematically shown using the arrow Dc1 direction.

送出口39dは、送出口39cと同様に、発電室39の内部において、酸化剤ガスの送出方向を規定することができる。送出口39dは、表面燃焼バーナ38の燃焼面38aに沿って、酸化剤ガスを送出する。具体的には、送出口39dから送出された酸化剤ガスは、発電室39の内部において、図2の紙面左側から紙面右側に向かって流通する。これにより、表面燃焼バーナ38の燃焼面38aに沿って、酸化剤ガスが供給される。また、火炎は、図2の紙面左側から紙面右側に向かって火移りする。なお、図2では、送出口39cから送出された酸化剤ガスの流通方向は、矢印Dc2方向を用いて模式的に示されている。   Similarly to the delivery port 39c, the delivery port 39d can define the delivery direction of the oxidant gas inside the power generation chamber 39. The delivery port 39d delivers oxidant gas along the combustion surface 38a of the surface combustion burner 38. Specifically, the oxidant gas delivered from the delivery port 39d circulates from the left side to the right side in FIG. As a result, the oxidant gas is supplied along the combustion surface 38 a of the surface combustion burner 38. Further, the flame moves from the left side of FIG. 2 to the right side of the paper. In FIG. 2, the flow direction of the oxidant gas delivered from the delivery port 39c is schematically shown using the arrow Dc2 direction.

固体酸化物形燃料電池システム1は、酸化剤ガス供給量調整部38dを備えていると好適である。酸化剤ガス供給量調整部38dは、燃料オフガスと酸化剤ガスとが不完全燃焼しないように、燃料オフガスの排出量に合わせて、表面燃焼バーナ38の燃焼面38aに供給する酸化剤ガスの供給量を調整する。   It is preferable that the solid oxide fuel cell system 1 includes the oxidant gas supply amount adjustment unit 38d. The oxidant gas supply amount adjusting unit 38d supplies oxidant gas to be supplied to the combustion surface 38a of the surface combustion burner 38 in accordance with the discharge amount of the fuel offgas so that the fuel offgas and the oxidant gas are not incompletely combusted. Adjust the amount.

酸化剤ガス供給量調整部38dは、表面燃焼バーナ38の燃焼面38aに供給する酸化剤ガスの供給量を演算する演算装置と、当該演算装置の演算結果に基づいて、当該酸化剤ガスの供給量を調整する調整装置とを備えている。本実施形態では、酸化剤ガス供給量調整部38dの演算装置は、制御装置15の演算装置(図示略)に設けられている。酸化剤ガス供給量調整部38dの調整装置は、酸化剤ガス導入管39bに設けられている。図2に示すように、酸化剤ガス供給量調整部38dの調整装置は、例えば、酸化剤ガスの流量を調整可能な流量調整バルブであり、酸化剤ガス導入管39bの分岐管のうち、送出口39dが設けられている側の分岐管の上流側に設けられている。   The oxidant gas supply amount adjusting unit 38d calculates a supply amount of the oxidant gas supplied to the combustion surface 38a of the surface combustion burner 38, and supplies the oxidant gas based on the calculation result of the calculation device. And an adjusting device for adjusting the amount. In the present embodiment, the arithmetic device of the oxidant gas supply amount adjusting unit 38d is provided in the arithmetic device (not shown) of the control device 15. The adjusting device of the oxidizing gas supply amount adjusting unit 38d is provided in the oxidizing gas introduction pipe 39b. As shown in FIG. 2, the adjustment device of the oxidant gas supply amount adjustment unit 38d is, for example, a flow rate adjustment valve capable of adjusting the flow rate of the oxidant gas, and is supplied from the branch pipe of the oxidant gas introduction pipe 39b. It is provided upstream of the branch pipe on the side where the outlet 39d is provided.

制御装置15は、必要な発電量に合わせて、セルバンドル群36に供給する燃料および酸化剤ガスの各供給量を決定する。制御装置15(酸化剤ガス供給量調整部38d)は、燃料および酸化剤ガスの各供給量に基づいて、セルバンドル群36から排出される燃料オフガスの排出量を推定する。制御装置15(酸化剤ガス供給量調整部38d)は、燃料オフガスの排出量の推定値に基づいて、燃料オフガスと酸化剤ガスとが不完全燃焼しないように、表面燃焼バーナ38の燃焼面38aに供給する酸化剤ガスの供給量を決定する。   The control device 15 determines each supply amount of fuel and oxidant gas to be supplied to the cell bundle group 36 in accordance with a necessary power generation amount. The control device 15 (oxidant gas supply amount adjusting unit 38d) estimates the discharge amount of the fuel off-gas discharged from the cell bundle group 36 based on the supply amounts of fuel and oxidant gas. The control device 15 (oxidant gas supply amount adjusting unit 38d) is configured to burn the combustion surface 38a of the surface combustion burner 38 so that the fuel offgas and the oxidant gas do not incompletely burn based on the estimated value of the fuel offgas emission. The supply amount of the oxidant gas supplied to is determined.

制御装置15(酸化剤ガス供給量調整部38d)は、例えば、燃料オフガスの排出量と酸化剤ガスの供給量との比が、燃料オフガスと酸化剤ガスとが燃焼する化学反応の理論比になるように、酸化剤ガスの供給量を設定することができる。燃料および酸化剤ガスの各供給量と、燃料オフガスの排出量との関係は、例えば、シミュレーション、実機による検証等によって、予め、導出しておくことができる。このことは、燃料オフガスと酸化剤ガスとを不完全燃焼させない酸化剤ガスの供給量についても同様である。なお、燃料オフガスの排出量は、実測値を用いることもできる。   For example, the control device 15 (oxidant gas supply amount adjusting unit 38d) has a ratio of the fuel offgas discharge amount and the oxidant gas supply amount to a theoretical ratio of a chemical reaction in which the fuel offgas and the oxidant gas burn. Thus, the supply amount of the oxidant gas can be set. The relationship between each supply amount of the fuel and the oxidant gas and the discharge amount of the fuel off gas can be derived in advance by, for example, simulation, verification by an actual machine, or the like. The same applies to the supply amount of the oxidant gas that does not cause incomplete combustion of the fuel off-gas and the oxidant gas. Note that an actual measurement value can be used as the amount of fuel off-gas discharged.

流量調整バルブ(酸化剤ガス供給量調整部38d)は、決定された酸化剤ガスの供給量に基づいて、表面燃焼バーナ38の燃焼面38aに供給する酸化剤ガスの流量を調整(例えば、開度を調整)する。これにより、送出口39dから表面燃焼バーナ38の燃焼面38aに供給される酸化剤ガスの供給量が既述の適正な供給量に調整される。   The flow rate adjusting valve (oxidant gas supply amount adjusting unit 38d) adjusts the flow rate of the oxidant gas supplied to the combustion surface 38a of the surface combustion burner 38 based on the determined supply amount of the oxidant gas (for example, opens the oxidant gas supply amount adjustment unit 38d). Adjust the degree). Thereby, the supply amount of the oxidant gas supplied from the delivery port 39d to the combustion surface 38a of the surface combustion burner 38 is adjusted to the appropriate supply amount described above.

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、酸化剤ガス供給量調整部38dを備えている。酸化剤ガス供給量調整部38dは、燃料オフガスと酸化剤ガスとが不完全燃焼しないように、燃料オフガスの排出量に合わせて、表面燃焼バーナ38の燃焼面38aに供給する酸化剤ガスの供給量を調整する。そのため、酸化剤ガス供給量調整部38dは、燃料オフガスと酸化剤ガスとの混合比を適切にして、燃料オフガスと酸化剤ガスとの不完全燃焼を抑制することができる。また、酸化剤ガス供給量調整部38dは、燃料オフガスと酸化剤ガスとの混合比を適切にすることができるので、表面燃焼バーナ38の燃焼面38aにおける火炎の異常な延伸を抑制することができ、輻射効率の低下が抑制される。   According to the solid oxide fuel cell system 1 of the present embodiment, the oxidant gas supply amount adjustment unit 38d is provided. The oxidant gas supply amount adjusting unit 38d supplies oxidant gas to be supplied to the combustion surface 38a of the surface combustion burner 38 in accordance with the discharge amount of the fuel offgas so that the fuel offgas and the oxidant gas are not incompletely combusted. Adjust the amount. Therefore, the oxidant gas supply amount adjusting unit 38d can suppress the incomplete combustion of the fuel offgas and the oxidant gas by making the mixing ratio of the fuel offgas and the oxidant gas appropriate. Further, since the oxidant gas supply amount adjusting unit 38d can make the mixing ratio of the fuel off gas and the oxidant gas appropriate, it is possible to suppress abnormal flame extension on the combustion surface 38a of the surface combustion burner 38. It is possible to suppress a decrease in radiation efficiency.

発電室39では、マニホールド37から供給された燃料と、送出口39cから送出された酸化剤ガスとによって発電が行われる。燃料は、供給側連通口部35aを介して、セルバンドル群36を構成する複数(15個)の固体酸化物形燃料電池筒状セル31の各燃料極層31aに供給される。また、セルバンドル群36から排出された燃料オフガスと、送出口39dから送出された酸化剤ガスとが表面燃焼バーナ38の燃焼面38aに供給され、燃料オフガスと酸化剤ガスとが燃焼される。発電室39の天井部には、1つまたは複数(本実施形態では、2つ)の排気口39d,39dが設けられており、燃焼排ガスが複数(2つ)の排気口39d,39dを通って排気される。図2では、各排気口39dにおける燃焼排ガスの流通方向は、矢印De1方向を用いて模式的に示されている。   In the power generation chamber 39, power is generated by the fuel supplied from the manifold 37 and the oxidant gas sent from the outlet 39c. The fuel is supplied to each fuel electrode layer 31a of a plurality (15 pieces) of solid oxide fuel cell cylindrical cells 31 constituting the cell bundle group 36 via the supply side communication port 35a. Further, the fuel off-gas discharged from the cell bundle group 36 and the oxidant gas delivered from the delivery port 39d are supplied to the combustion surface 38a of the surface combustion burner 38, and the fuel off-gas and oxidant gas are combusted. One or more (two in the present embodiment) exhaust ports 39d and 39d are provided in the ceiling portion of the power generation chamber 39, and combustion exhaust gas passes through the plurality (two) of exhaust ports 39d and 39d. Exhausted. In FIG. 2, the flow direction of the combustion exhaust gas at each exhaust port 39d is schematically shown using the arrow De1 direction.

(蒸発部40)
蒸発部40は、表面燃焼バーナ38の燃焼面38aの上方に設けられている。蒸発部40は、表面燃焼バーナ38の燃焼面38aにおける燃焼により加熱される。これにより、蒸発部40は、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40は、生成された水蒸気と予熱された改質用原料を混合して改質部50に供給する。改質用原料として、天然ガス、LPガスなどの改質用気体原料や、灯油、ガソリン、メタノールなどの改質用液体原料があり、本実施形態では、改質用原料として、天然ガスを用いる。
(Evaporation part 40)
The evaporator 40 is provided above the combustion surface 38 a of the surface combustion burner 38. The evaporator 40 is heated by combustion on the combustion surface 38a of the surface combustion burner 38. Thus, the evaporation unit 40 evaporates the supplied reforming water to generate water vapor and preheats the supplied reforming raw material. The evaporation unit 40 mixes the generated water vapor and the preheated reforming raw material and supplies the mixture to the reforming unit 50. As reforming raw materials, there are gas raw materials for reforming such as natural gas and LP gas, and liquid raw materials for reforming such as kerosene, gasoline, and methanol. In this embodiment, natural gas is used as the raw material for reforming. .

蒸発部40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40には、一端が供給源Gsに接続された改質用原料供給管11a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 40. The evaporating unit 40 is connected to a reforming material supply pipe 11a having one end connected to the supply source Gs. The supply source Gs is, for example, a gas supply pipe for city gas or a gas cylinder for LP gas.

(改質部50)
改質部50は、表面燃焼バーナ38の燃焼面38aの上方に設けられている。改質部50は、表面燃焼バーナ38の燃焼面38aにおける燃焼により加熱される。これにより、改質部50は、水蒸気改質反応に必要な熱が供給され、蒸発部40から供給された水蒸気と改質用原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50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 50)
The reforming unit 50 is provided above the combustion surface 38 a of the surface combustion burner 38. The reforming unit 50 is heated by combustion on the combustion surface 38a of the surface combustion burner 38. Thereby, the reforming unit 50 is supplied with heat necessary for the steam reforming reaction, and generates a reformed gas that is a fuel from the steam supplied from the evaporation unit 40 and the mixed gas of the reforming raw material. The reforming section 50 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).

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のマニホールド37を介して、複数(15個)の固体酸化物形燃料電池筒状セル31の各燃料極層31a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50は、改質用原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。   The generated gas (so-called reformed gas) is the above-described anode gas, and a plurality (15) of solid oxide fuel cell cylindrical cells are passed through the manifold 37 of the solid oxide fuel cell stack 30. The fuel electrode layers 31a are led out to the fuel electrode layers 31a. 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 50 generates reformed gas (fuel) from the reforming raw material 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.

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40および改質部50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 40, and the reforming unit 50 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.

<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、セルバンドル35を構成する固体酸化物形燃料電池筒状セル31の数は、適宜、変更することができる。同様に、セルバンドル群36を構成するセルバンドル35の数は、適宜、変更することができる。さらに、固体酸化物形燃料電池スタック30は、複数のセルバンドル群36を備えることもできる。また、表面燃焼バーナ38は、排出側連通口部35cから排出された燃料オフガスと、酸化剤ガス雰囲気中の酸化剤ガスとを予め混合して、燃焼面38aを流通させることもできる。
<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 31 constituting the cell bundle 35 can be changed as appropriate. Similarly, the number of cell bundles 35 constituting the cell bundle group 36 can be changed as appropriate. Further, the solid oxide fuel cell stack 30 can include a plurality of cell bundle groups 36. Further, the surface combustion burner 38 can also circulate the combustion surface 38a by previously mixing the fuel off-gas discharged from the discharge side communication port 35c and the oxidant gas in the oxidant gas atmosphere.

図2および図8に示すように、実施形態では、セルバンドル群36は、複数(5つ)のセルバンドル35が隣接するセルバンドル35,35の長手方向(矢印Z方向)の取り付け向きが逆方向になるように直線状に並設されている。そのため、セルバンドル群36は、複数(5つ)のセルバンドル35を構成する複数(15個)の固体酸化物形燃料電池筒状セル31が直列接続および並列接続の両方により電気的に接続される。セルバンドル群36は、複数(5つ)のセルバンドル35が隣接するセルバンドル35,35の長手方向(矢印Z方向)の取り付け向きが同じ方向になるように直線状に並設することもできる。この場合、セルバンドル群36は、複数(5つ)のセルバンドル35を構成する複数(15個)の固体酸化物形燃料電池筒状セル31が並列接続により電気的に接続される。   As shown in FIG. 2 and FIG. 8, in the embodiment, the cell bundle group 36 has the cell bundles 35, 35 adjacent to each other with a plurality (five) of cell bundles 35, and the attachment direction in the longitudinal direction (arrow Z direction) is reversed. It is arranged in a straight line so as to be in the direction. Therefore, in the cell bundle group 36, a plurality (15 pieces) of solid oxide fuel cell cylindrical cells 31 constituting a plurality (five) of cell bundles 35 are electrically connected by both serial connection and parallel connection. The The cell bundle group 36 can be arranged in a straight line so that a plurality (five) of cell bundles 35 are adjacent to each other in the same direction of attachment in the longitudinal direction (arrow Z direction). . In this case, in the cell bundle group 36, a plurality (15 pieces) of solid oxide fuel cell cylindrical cells 31 constituting a plurality (five) of cell bundles 35 are electrically connected by parallel connection.

この場合、供給側連通口部35aは、第一連通口部33bおよび第二連通口部34bのうちの一方のみ(例えば、第一連通口部33bのみ)であり、供給側本体部35bは、第一本体部33aおよび第二本体部34aのうちの一方のみ(例えば、第一本体部33aのみ)である。また、排出側連通口部35cは、第一連通口部33bおよび第二連通口部34bのうちの他方のみ(上記の場合、第二連通口部34bのみ)であり、排出側本体部35dは、第一本体部33aおよび第二本体部34aのうちの他方のみ(上記の場合、第二本体部34aのみ)である。なお、複数(5つ)のセルバンドル35のうちの一部のセルバンドル35(例えば、2つのセルバンドル35,35)は、直列接続および並列接続のうちの一方の接続とし、複数(5つ)のセルバンドル35のうちの他のセルバンドル35(例えば、残りの3つのセルバンドル35,35,35)は、直列接続および並列接続のうちの他方の接続とすることもできる。   In this case, the supply side communication port portion 35a is only one of the first communication port portion 33b and the second communication port portion 34b (for example, only the first communication port portion 33b), and the supply side main body portion 35b. Is only one of the first main body 33a and the second main body 34a (for example, only the first main body 33a). Further, the discharge side communication port portion 35c is only the other one of the first communication port portion 33b and the second communication port portion 34b (in the above case, only the second communication port portion 34b), and the discharge side main body portion 35d. Is only the other of the first body part 33a and the second body part 34a (in the above case, only the second body part 34a). In addition, some cell bundles 35 (for example, two cell bundles 35 and 35) of the plurality (five) of cell bundles 35 are set as one of serial connection and parallel connection, and a plurality of (five) The other cell bundles 35 (for example, the remaining three cell bundles 35, 35, and 35) may be the other of the serial connection and the parallel connection.

このように、セルバンドル群36は、複数(5つ)のセルバンドル35が隣接するセルバンドル35,35の長手方向(矢印Z方向)の取り付け向きが同じ方向または逆方向になるように直線状に並設される。これにより、複数(5つ)のセルバンドル35を構成する複数(15個)の固体酸化物形燃料電池筒状セル31は、直列接続および並列接続のうちの少なくとも並列接続により電気的に接続される。また、各セルバンドル35は、一つの固体酸化物形燃料電池筒状セル31を備えることもできる。この場合、セル集合体32は構成されず、複数(5つ)のセルバンドル35を構成する複数(5つ)の固体酸化物形燃料電池筒状セル31は、直列接続および並列接続のうちの少なくとも一方により電気的に接続される。   Thus, the cell bundle group 36 is linear so that a plurality (five) of cell bundles 35 are adjacent to each other in the longitudinal direction (arrow Z direction). Side by side. Thereby, the plurality (15) of solid oxide fuel cell cylindrical cells 31 constituting the plurality (five) of cell bundles 35 are electrically connected by at least parallel connection of series connection and parallel connection. The Each cell bundle 35 can also include one solid oxide fuel cell cylindrical cell 31. In this case, the cell assembly 32 is not configured, and a plurality (five) of the solid oxide fuel cell cylindrical cells 31 constituting the plurality (five) of cell bundles 35 are connected in series connection or parallel connection. It is electrically connected by at least one.

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、
31:固体酸化物形燃料電池筒状セル、
31a:燃料極層、31b:電解質層、31c:酸化剤ガス極層、31d:燃料流路、
32:セル集合体、32a:第一導電性ペースト、32b:第二導電性ペースト、
33:第一ホルダ、33a:第一本体部、33a1:底部、33b:第一連通口部、
33c:第一緩衝部材、33d:第一シール部材、33e:第一導電性部材、
33f:第一規制部材、33f1:第一貫通穴、
34:第二ホルダ、34a:第二本体部、34a1:底部、34b:第二連通口部、
34c:第二緩衝部材、34d:第二シール部材、34e:第二導電性部材、
34f,34f:第二規制部材、34f1,34f1:第二貫通穴、
35:セルバンドル、35c:排出側連通口部、35d:排出側本体部、
36:セルバンドル群、
38:表面燃焼バーナ、38a:燃焼面、38d:酸化剤ガス供給量調整部、
40:蒸発部、50:改質部。
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,
31: Solid oxide fuel cell cylindrical cell,
31a: fuel electrode layer, 31b: electrolyte layer, 31c: oxidant gas electrode layer, 31d: fuel flow path,
32: Cell aggregate, 32a: First conductive paste, 32b: Second conductive paste,
33: 1st holder, 33a: 1st main-body part, 33a1: Bottom part, 33b: 1st serial opening part,
33c: first buffer member, 33d: first seal member, 33e: first conductive member,
33f: first regulating member, 33f1: first through hole,
34: 2nd holder, 34a: 2nd main-body part, 34a1: Bottom part, 34b: 2nd communicating port part,
34c: second buffer member, 34d: second seal member, 34e: second conductive member,
34f, 34f: second regulating member, 34f1, 34f1: second through hole,
35: Cell bundle, 35c: Discharge side communication port portion, 35d: Discharge side main body portion,
36: Cell bundle group,
38: surface combustion burner, 38a: combustion surface, 38d: oxidant gas supply amount adjusting unit,
40: evaporation part, 50: reforming part.

Claims (9)

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る一つまたは複数の固体酸化物形燃料電池筒状セルと、
有底筒状に形成され前記一つまたは複数の固体酸化物形燃料電池筒状セルの一方の端部側を覆うように収容して当該固体酸化物形燃料電池筒状セルの各前記燃料極層と電気的に接続された第一本体部と、前記第一本体部に設けられ当該固体酸化物形燃料電池筒状セルの各燃料流路の前記一方の端部側に連通する一つまたは複数の第一連通口部とを備える第一ホルダと、
有底筒状に形成され前記一つまたは複数の固体酸化物形燃料電池筒状セルの他方の端部側を覆うように収容して当該固体酸化物形燃料電池筒状セルの各前記酸化剤ガス極層と電気的に接続された第二本体部と、前記第二本体部に設けられ当該固体酸化物形燃料電池筒状セルの各燃料流路の前記他方の端部側に連通する一つまたは複数の第二連通口部とを備える第二ホルダと、
を備える複数のセルバンドルが隣接する前記セルバンドルの長手方向の取り付け向きが同じ方向または逆方向になるように直線状に並設されたセルバンドル群と、
前記セルバンドル群の前記燃料が排出される側に設けられ、前記第一連通口部および前記第二連通口部のうちの少なくとも一方であって前記燃料が排出される側の各連通口部である排出側連通口部から排出された燃料オフガスが流通する網目状に形成された燃焼面を備え、前記燃焼面を通過した前記燃料オフガスと前記酸化剤ガス雰囲気中の酸化剤ガスとを燃焼させる表面燃焼バーナと、
を備えている固体酸化物形燃料電池スタック。
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, an oxidant gas electrode layer that is stacked outside the fuel electrode layer and provided in an oxidant gas atmosphere, and the fuel electrode One or more solid oxide fuel cell tubular cells comprising a layer and an electrolyte layer formed between the oxidant gas electrode layer;
Each of the fuel electrodes of the solid oxide fuel cell cylindrical cell is formed in a bottomed cylindrical shape so as to cover one end side of the one or more solid oxide fuel cell cylindrical cells. A first body part electrically connected to the layer, and one communicating with the one end part side of each fuel flow path of the solid oxide fuel cell tubular cell provided in the first body part or A first holder comprising a plurality of first series opening portions;
Each of the oxidizers of the solid oxide fuel cell cylindrical cell that is formed in a bottomed cylindrical shape and is received so as to cover the other end side of the one or more solid oxide fuel cell cylindrical cells A second body portion electrically connected to the gas electrode layer, and a second body portion provided on the second body portion and communicating with the other end of each fuel flow path of the solid oxide fuel cell tubular cell. A second holder comprising one or a plurality of second communication ports;
A group of cell bundles arranged side by side in a straight line such that a plurality of cell bundles adjacent to each other are attached in the same direction or in the opposite direction.
Each of the cell bundle groups is provided on the side from which the fuel is discharged, and is at least one of the first communication port and the second communication port, and each communication port on the side from which the fuel is discharged A combustion surface formed in a mesh shape through which the fuel off-gas discharged from the discharge-side communication port is circulated, and the fuel off-gas passing through the combustion surface and the oxidant gas in the oxidant gas atmosphere are combusted A surface burning burner,
A solid oxide fuel cell stack.
前記表面燃焼バーナは、前記燃焼面がシート状に形成され、前記第一本体部および前記第二本体部のうちの少なくとも一方であって前記燃料が排出される側の各本体部である排出側本体部の底部の外壁面、並びに、前記排出側連通口部の外形に沿って、前記燃焼面が矩形波状に形成されている請求項1に記載の固体酸化物形燃料電池スタック。   The surface combustion burner is an exhaust side in which the combustion surface is formed in a sheet shape, and is a main body portion that is at least one of the first main body portion and the second main body portion and from which the fuel is discharged. 2. The solid oxide fuel cell stack according to claim 1, wherein the combustion surface is formed in a rectangular wave shape along an outer wall surface of a bottom portion of the main body portion and an outer shape of the discharge side communication port portion. 各前記第一ホルダは、前記第一本体部内に設けられ、前記セルバンドルを構成する前記一つまたは複数の固体酸化物形燃料電池筒状セルの前記一方の端部と、前記第一本体部の底部との間に配設され、当該固体酸化物形燃料電池筒状セルの前記一方の端部側に生じる熱応力を緩和する第一緩衝部材を備え、
各前記第二ホルダは、前記第二本体部内に設けられ、前記セルバンドルを構成する前記一つまたは複数の固体酸化物形燃料電池筒状セルの前記他方の端部と、前記第二本体部の底部との間に配設され、当該固体酸化物形燃料電池筒状セルの前記他方の端部側に生じる熱応力を緩和する第二緩衝部材を備えている請求項1または2に記載の固体酸化物形燃料電池スタック。
Each said 1st holder is provided in said 1st main-body part, Said one end part of said 1 or several solid oxide fuel cell cylindrical cell which comprises said cell bundle, and said 1st main-body part A first buffer member that relaxes thermal stress generated between the one end portion of the solid oxide fuel cell cylindrical cell,
Each said 2nd holder is provided in said 2nd main-body part, Said other end part of said 1 or several solid oxide fuel cell cylindrical cell which comprises said cell bundle, and said 2nd main-body part 3. A second buffer member that is disposed between the bottom portion of the solid oxide fuel cell and relaxes thermal stress generated on the other end portion side of the solid oxide fuel cell cylindrical cell. Solid oxide fuel cell stack.
各前記第一ホルダは、前記第一本体部内に設けられ、前記セルバンドルを構成する前記一つまたは複数の固体酸化物形燃料電池筒状セルの前記一方の端部側から前記第一本体部内を通って前記燃料が前記酸化剤ガス雰囲気中に漏れ出すことを抑制する第一シール部材を備え、
各前記第二ホルダは、前記第二本体部内に設けられ、前記セルバンドルを構成する前記一つまたは複数の固体酸化物形燃料電池筒状セルの前記他方の端部側から前記第二本体部内を通って前記燃料が前記酸化剤ガス雰囲気中に漏れ出すことを抑制する第二シール部材を備えている請求項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。
Each said 1st holder is provided in said 1st main-body part, and in said 1st main-body part from said one edge part side of said 1 or several solid oxide form fuel cell cylindrical cell which comprises said cell bundle Comprising a first seal member that inhibits the fuel from leaking into the oxidant gas atmosphere through
Each said 2nd holder is provided in said 2nd main-body part, and in said 2nd main-body part from said other edge part side of said 1 or several solid oxide fuel cell cylindrical cell which comprises said cell bundle The solid oxide fuel cell stack according to any one of claims 1 to 3, further comprising a second seal member that prevents the fuel from leaking into the oxidant gas atmosphere.
各前記第一ホルダは、前記第一本体部内に設けられ、前記セルバンドルを構成する前記一つまたは複数の固体酸化物形燃料電池筒状セルの各前記燃料極層と前記第一本体部の内壁面とを電気的に接続する第一導電性部材と、
前記第一導電性部材に対して、前記第一本体部の開口部側に配設される前記第一シール部材と、
前記第一導電性部材と前記第一シール部材との間に設けられ、平板状に形成され前記セルバンドルを構成する前記一つまたは複数の固体酸化物形燃料電池筒状セルの前記一方の端部側が貫通可能な第一貫通穴を備え、前記第一本体部内において当該固体酸化物形燃料電池筒状セルの前記一方の端部側を位置決めするとともに、前記第一導電性部材と前記第一シール部材との間の化学反応を規制し前記第一導電性部材に含まれる金属成分が前記第一本体部外へ飛散することを抑制する絶縁性を備える第一規制部材と、
を備え、
各前記第二ホルダは、前記第二本体部内に設けられ、前記セルバンドルを構成する前記一つまたは複数の固体酸化物形燃料電池筒状セルの各前記酸化剤ガス極層と前記第二本体部の内壁面とを電気的に接続する第二導電性部材と、
前記第二導電性部材に対して、前記第二本体部の底部側に配設される前記第二シール部材と、
前記第二本体部の深さ方向の両側から前記第二導電性部材を挟むように二層に設けられ、それぞれ平板状に形成され前記セルバンドルを構成する前記一つまたは複数の固体酸化物形燃料電池筒状セルの前記他方の端部側が貫通可能な第二貫通穴をそれぞれ備え、前記第二本体部内において当該固体酸化物形燃料電池筒状セルの前記他方の端部側を位置決めするとともに、前記第二導電性部材と前記第二シール部材との間の化学反応を規制し前記第二導電性部材に含まれる金属成分が前記第二本体部外へ飛散することを抑制する絶縁性を備える第二規制部材と、
を備えている請求項4に記載の固体酸化物形燃料電池スタック。
Each said 1st holder is provided in said 1st main-body part, and each said fuel electrode layer and said 1st main-body part of said 1 or several solid oxide fuel cell cylindrical cell which comprises said cell bundle A first conductive member that electrically connects the inner wall surface;
With respect to the first conductive member, the first seal member disposed on the opening side of the first main body portion,
The one end of the one or more solid oxide fuel cell tubular cells provided between the first conductive member and the first seal member and formed in a flat plate shape to constitute the cell bundle A first through-hole through which the portion side can penetrate, positioning the one end portion side of the solid oxide fuel cell tubular cell in the first main body portion, and the first conductive member and the first A first regulating member having an insulating property that regulates a chemical reaction between the sealing member and suppresses a metal component contained in the first conductive member from being scattered outside the first body part;
With
Each said 2nd holder is provided in said 2nd main-body part, and each said oxidant gas electrode layer and said 2nd main body of said 1 or several solid oxide fuel cell cylindrical cell which comprises said cell bundle A second conductive member that electrically connects the inner wall surface of the portion;
With respect to the second conductive member, the second seal member disposed on the bottom side of the second main body portion,
The one or more solid oxide forms that are provided in two layers so as to sandwich the second conductive member from both sides in the depth direction of the second main body, and are each formed in a flat plate shape and constitute the cell bundle Each of the other end portions of the fuel cell cylindrical cell is provided with a second through hole through which the other end portion side of the solid oxide fuel cell cylindrical cell is positioned in the second main body portion. Insulating that restricts the chemical reaction between the second conductive member and the second seal member and prevents the metal component contained in the second conductive member from scattering outside the second main body. A second regulating member provided;
The solid oxide fuel cell stack according to claim 4, comprising:
前記複数のセルバンドルの各々は、複数の固体酸化物形燃料電池筒状セルを備え、前記複数の固体酸化物形燃料電池筒状セルが直線状に並設され電気的に並列接続されてセル集合体が構成されており、
前記セル集合体を構成する前記複数の固体酸化物形燃料電池筒状セルは、隣接する前記燃料極層同士が導電性を備える第一導電性ペーストによって固定されるとともに電気的に接続され、隣接する前記酸化剤ガス極層同士が前記第一導電性ペーストと比べて多孔質な第二導電性ペーストによって固定されるとともに電気的に接続されている請求項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 plurality of cell bundles includes a plurality of solid oxide fuel cell cylindrical cells, and the plurality of solid oxide fuel cell cylindrical cells are arranged in parallel in a straight line and electrically connected in parallel. Aggregates are composed,
The plurality of solid oxide fuel cell cylindrical cells constituting the cell assembly are electrically connected to each other while the adjacent fuel electrode layers are fixed by a first conductive paste having conductivity. 6. The oxidant gas electrode layers that are fixed to each other and electrically connected to each other by a porous second conductive paste as compared with the first conductive paste. Solid oxide fuel cell stack.
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と、
前記表面燃焼バーナの前記燃焼面の上方に設けられ、前記表面燃焼バーナの前記燃焼面における前記燃焼により加熱され、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、
前記表面燃焼バーナの前記燃焼面の上方に設けられ、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 6;
For reforming provided above the combustion surface of the surface combustion burner, heated by the combustion on the combustion surface of the surface combustion burner, and evaporating the supplied reforming water to generate water vapor and supplied An evaporation section for preheating the raw material;
A reforming unit that is provided above the combustion surface of the surface combustion burner, and that generates a reformed gas as the fuel from the steam supplied from the evaporation unit 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7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た燃焼排ガスと前記貯湯槽から供給された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た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 7,
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 condensed water is discharged by condensing water vapor contained in the combustion exhaust gas. 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.
前記燃料オフガスと前記酸化剤ガスとが不完全燃焼しないように、前記燃料オフガスの排出量に合わせて、前記表面燃焼バーナの前記燃焼面に供給する前記酸化剤ガスの供給量を調整する酸化剤ガス供給量調整部を備えている請求項8に記載の固体酸化物形燃料電池システム。   An oxidant that adjusts the supply amount of the oxidant gas supplied to the combustion surface of the surface combustion burner in accordance with the discharge amount of the fuel offgas so that the fuel offgas and the oxidant gas do not burn incompletely. The solid oxide fuel cell system according to claim 8, further comprising a gas supply amount adjusting unit.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2018195496A (en) * 2017-05-19 2018-12-06 アイシン精機株式会社 Power collection structure for fuel battery cell, and manufacturing method thereof
JP6483908B1 (en) * 2018-06-19 2019-03-13 日本碍子株式会社 Cell stack device

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JP2018195496A (en) * 2017-05-19 2018-12-06 アイシン精機株式会社 Power collection structure for fuel battery cell, and manufacturing method thereof
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