JP2017208260A - Cell stack device, module, and module housing device - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a cell stack device, a module, and a module housing device, capable of efficiently inputting and outputting an electric current.SOLUTION: A cell stack device 1 of the present invention, includes: a cell stack 2 made by electrically connecting a plurality of columnar cells 3 aligned in an erected state through conductive members 4; and an end part conductive member 5 that is arranged at both ends in an arrangement direction of each of the cells 3 of the cell stack 2. The end part conductive member 5 includes: a plate-like part 51; a plurality of bend parts 52 that are connected to both ends along a longitudinal direction of the plate-like part 51, and are provided so as to be curved toward a central part of a width direction of the cell 3; and a lead part 53 that is provided to the plate-like part 51, and is arranged toward an outer side of the cell stack 2 from the plate-like part 51. The lead part 53 is provided in a region A to which the bend parts 52 in the plate-like part 51 are provided.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、セルスタック装置、モジュールおよびモジュール収納装置に関する。   The present invention relates to a cell stack device, a module, and a module storage device.

複数のセルを導電部材を介して立設させた状態で配列し、電気的に接続してなるセルスタックと、該セルスタックのセルの配列方向における両端にそれぞれ配置された端部導電部材とを具備するセルスタック装置が種々提案されている。（例えば、特許文献１参照。）。このセルスタック装置における端部導電部材は、板状部と、該板状部の長手方向に沿った両端にそれぞれ接続され、セルの幅方向の中央部に向けて曲がって設けられた複数の折り曲げ部と、板状部に設けられ、該板状部からセルスタックの外側に向けて設けられたリード部とを備えるものが例示されている。   A cell stack in which a plurality of cells are arranged in a standing state via a conductive member and are electrically connected, and end conductive members respectively disposed at both ends in the cell arrangement direction of the cell stack. Various cell stack apparatuses have been proposed. (For example, refer to Patent Document 1). The end conductive member in the cell stack device is connected to the plate-like portion and both ends along the longitudinal direction of the plate-like portion, and is bent in a plurality toward the center portion in the width direction of the cell. And a lead portion provided on the plate-like portion and provided from the plate-like portion toward the outside of the cell stack.

特開２０１０−１９２２７３号公報JP 2010-192273 A

上記した従来のリード部は、板状部の下端部で、折り曲げ部が設けられた領域以外の領域に配置されていたので、効率よく電流を入出力することが困難であった。つまり、電流を外部に出力したり、電流を外部から入力することが困難であった。   Since the above-described conventional lead portion is disposed in a region other than the region where the bent portion is provided at the lower end portion of the plate-like portion, it is difficult to efficiently input and output current. That is, it is difficult to output current or input current from the outside.

それゆえ、本発明の目的は、効率よく電流を入出力することができるセルスタック装置、モジュールおよびモジュール収納装置を提供することにある。   Therefore, an object of the present invention is to provide a cell stack device, a module, and a module housing device that can efficiently input and output current.

本発明のセルスタック装置は、複数の柱状のセルを導電部材を介して立設させた状態で配列し、電気的に接続してなるセルスタックと、該セルスタックの前記セルの配列方向における両端にそれぞれ配置された端部導電部材とを具備し、該端部導電部材は、板状部と、
該板状部の長手方向に沿った両端にそれぞれ接続され、前記セルの幅方向の中央部に向けて曲がって設けられた複数の折り曲げ部と、前記板状部に設けられ、該板状部から前記セルスタックの外側に向けて設けられたリード部とを有し、該リード部は、前記板状部における前記折り曲げ部が設けられた領域に設けられていることを特徴とする。 The cell stack device of the present invention includes a cell stack in which a plurality of columnar cells are arranged in an upright state via conductive members and are electrically connected, and both ends of the cell stack in the cell arrangement direction. Each of the end conductive members disposed on the plate, and the end conductive members include a plate-like portion,
A plurality of bent portions respectively connected to both ends along the longitudinal direction of the plate-like portion and bent toward the central portion in the width direction of the cell; and the plate-like portion provided on the plate-like portion. To the outside of the cell stack, and the lead portion is provided in a region of the plate-like portion where the bent portion is provided.

また、本発明のモジュールは、上記のセルスタック装置を収納容器内に収納してなることを特徴とする。   The module according to the present invention is characterized in that the cell stack device is stored in a storage container.

さらに、本発明のモジュール収納装置は、上記のモジュールと、該モジュールを作動させるための補機とを、外装ケース内に収納してなることを特徴とする。   Furthermore, a module storage device of the present invention is characterized in that the above-described module and an auxiliary machine for operating the module are stored in an outer case.

本発明のセルスタック装置は、端部導電部材のリード部が、板状部における折り曲げ部が設けられた領域に配置されていることで、効率よく電流を入出力することができる。つまり、セルの発電によって生じた電流が、セルに接触する折り曲げ部から板状部を介してリード部に効率よく流れ、効率よく電流を外部に出力することができる。また、セルに付与する電流が、リード部から板状部を介してセルに接触する折り曲げ部に効率よく流れ、
効率よく電流を外部から入力することができる。また、このセルスタック装置を備えることで、性能が向上したセルスタック装置、モジュールおよびモジュール収納装置を提供できる。 In the cell stack device of the present invention, the lead portion of the end conductive member is arranged in a region where the bent portion in the plate-like portion is provided, so that current can be input / output efficiently. That is, the current generated by the power generation of the cell can efficiently flow from the bent portion contacting the cell to the lead portion via the plate-like portion, and the current can be efficiently output to the outside. In addition, the current applied to the cell efficiently flows from the lead portion to the bent portion that contacts the cell via the plate-like portion,
Current can be efficiently input from the outside. Further, by providing this cell stack device, it is possible to provide a cell stack device, a module, and a module storage device with improved performance.

本実施形態のセルスタック装置の一例を示し、（ａ）はセルスタック装置を概略的に示す側面図、（ｂ）は（ａ）のセルスタック装置の破線で囲った部分の一部を拡大して示す断面図である。An example of the cell stack apparatus of this embodiment is shown, (a) is a side view schematically showing the cell stack apparatus, and (b) is an enlarged view of a part surrounded by a broken line of the cell stack apparatus of (a). FIG. 本実施形態の端部導電部材の一例を示し、（ａ）〜（ｃ）は斜視図である。An example of the edge part electrically-conductive member of this embodiment is shown, (a)-(c) is a perspective view. 本実施形態の端部導電部材の一例を示し、（ａ）〜（ｃ）は図２（ａ）〜（ｃ）にそれぞれ対応する側面図である。An example of the edge part conductive member of this embodiment is shown, (a)-(c) is a side view corresponding to Drawing 2 (a)-(c), respectively. 本実施形態の端部導電部材の他の一例を示し、（ａ）は側面図で、（ｂ）は正面図である。The other example of the edge part electrically-conductive member of this embodiment is shown, (a) is a side view, (b) is a front view. 本実施形態の端部導電部材の他の一例を示し、（ａ）は斜視図で、（ｂ）は正面図である。The other example of the edge part electrically-conductive member of this embodiment is shown, (a) is a perspective view, (b) is a front view. 本実施形態の燃料電池モジュールの一例を示す外観斜視図である。It is an external appearance perspective view which shows an example of the fuel cell module of this embodiment. 本実施形態のモジュール収納装置の一例を、一部を省略して示す斜視図である。It is a perspective view which abbreviate | omits and shows an example of the module storage apparatus of this embodiment.

図１〜図７を用いて、本実施形態のセルスタック装置、モジュールおよびモジュール収納装置について説明する。   The cell stack device, the module, and the module storage device according to the present embodiment will be described with reference to FIGS.

図１は、本実施形態のセルスタック装置の一例を示したものであり、（ａ）はセルスタック装置１を概略的に示す側面図、（ｂ）は（ａ）のセルスタック装置１の一部を拡大した平面図であり、（ａ）で示した破線枠で囲った部分を抜粋して示している。なお、同一の部材については同一の番号を付するものとし、以下同様とする。また、（ｂ）において（ａ）で示した点線枠で囲った部分に対応する部分を明確とするために矢印にて示している。さらに、以下の説明においては、特に断りがない限り、セルとして燃料電池セルを用いて説明する。   1A and 1B show an example of a cell stack device according to the present embodiment. FIG. 1A is a side view schematically showing the cell stack device 1, and FIG. 1B is a diagram of the cell stack device 1 of FIG. It is the top view which expanded the part, and has shown and extracted the part enclosed with the broken-line frame shown by (a). In addition, the same number shall be attached | subjected about the same member and it is the same below. Further, in (b), the part corresponding to the part surrounded by the dotted line frame shown in (a) is indicated by an arrow for clarity. Furthermore, in the following description, a fuel cell is used as a cell unless otherwise specified.

図１に示すセルスタック装置１は、複数個のセル３を備えている。セル３は、一対の対向する平坦面をもつ柱状の導電性支持体１２（以下、支持体１２と略す場合がある。）の一方側の平坦面上に内側電極層としての燃料極層８と、固体電解質層９と、外側電極層としての酸素極層１０とを順に積層してなる柱状（中空平板状）とされている。さらに、セル３の他方側の平坦面上にはインターコネクタ１１が設けられており、支持体１２の内部には、セル３に燃料ガス（反応ガス）を流すためのガス流路１３が複数設けられている。   A cell stack apparatus 1 shown in FIG. 1 includes a plurality of cells 3. The cell 3 has a fuel electrode layer 8 as an inner electrode layer on one flat surface of a columnar conductive support 12 having a pair of opposing flat surfaces (hereinafter sometimes abbreviated as support 12). The solid electrolyte layer 9 and the oxygen electrode layer 10 as the outer electrode layer are sequentially stacked in a columnar shape (hollow flat plate shape). Furthermore, an interconnector 11 is provided on the other flat surface of the cell 3, and a plurality of gas flow paths 13 for flowing fuel gas (reactive gas) to the cell 3 are provided inside the support 12. It has been.

さらに、この隣接するセル３間に導電部材４を介して電気的に直列に接続してセルスタック２とされている。セルスタック２は、各セル３の下端部が、セル３に燃料ガスを供給するマニホールド６に固定されている。また、セルスタック装置１は、セル３の配列方向（以下、セル配列方向と略す場合がある。）の両端からセルスタック２を挟持するように、マニホールド６に下端が固定された端部導電部材５を具備している。また、端部導電部材５は、セル３の配列方向に沿って外側に向けて延びた形状で、セルスタック２（セル３）の発電により生じる電流を引出すためのリード部５３を有している。また、リード部５３は、セルスタック装置１を収納容器内に収納する際、外部と連結させるための連結孔５５を有している。   Further, the adjacent cells 3 are electrically connected in series via a conductive member 4 to form a cell stack 2. In the cell stack 2, the lower end of each cell 3 is fixed to a manifold 6 that supplies fuel gas to the cell 3. In addition, the cell stack device 1 is an end conductive member whose lower end is fixed to the manifold 6 so as to sandwich the cell stack 2 from both ends in the cell 3 arrangement direction (hereinafter sometimes abbreviated as cell arrangement direction). 5 is provided. In addition, the end conductive member 5 has a lead portion 53 for drawing current generated by power generation of the cell stack 2 (cell 3) in a shape extending outward along the arrangement direction of the cells 3. . The lead portion 53 has a connection hole 55 for connecting the cell stack device 1 to the outside when the cell stack device 1 is stored in the storage container.

なお、以降の説明において、特に断りのない限り、内側電極層を燃料極層８とし、外側電極層を酸素極層１０として説明する。   In the following description, the inner electrode layer will be described as the fuel electrode layer 8 and the outer electrode layer will be described as the oxygen electrode layer 10 unless otherwise specified.

以下に、図１において示すセル３について説明する。   Hereinafter, the cell 3 shown in FIG. 1 will be described.

燃料極層８は、一般的に公知のものを使用することができ、多孔質の導電性セラミックス、例えば希土類元素酸化物が固溶しているＺｒＯ２（安定化ジルコニアと称し、部分安定化ジルコニアも含む）とＮｉおよび／またはＮｉＯとから形成することができる。 As the fuel electrode layer 8, generally known ones can be used, and porous conductive ceramics such as ZrO 2 in which a rare earth element oxide is dissolved (referred to as stabilized zirconia, partially stabilized zirconia). And Ni and / or NiO.

固体電解質層９は、電極間の電子の橋渡しをする電解質としての機能を有していると同時に、燃料ガスと酸素含有ガスとのリークを防止するためにガス遮断性を有することが必要とされ、３〜１５モル％の希土類元素酸化物が固溶したＺｒＯ２から形成される。なお、上記特性を有する限りにおいては、他の材料等を用いて形成してもよい。 The solid electrolyte layer 9 has a function as an electrolyte that bridges electrons between the electrodes, and at the same time, has to have a gas barrier property in order to prevent leakage between the fuel gas and the oxygen-containing gas. 3 to 15 mol% of rare earth element oxide is formed from ZrO 2 as a solid solution. In addition, as long as it has the said characteristic, you may form using another material etc.

酸素極層１０は、一般的に用いられるものであれば特に制限はなく、例えば、いわゆるＡＢＯ３型のペロブスカイト型酸化物からなる導電性セラミックスから形成することができる。酸素極層１０はガス透過性を有していることが必要であり、開気孔率が２０％以上、特に３０〜５０％の範囲にあることが好ましい。 The oxygen electrode layer 10 is not particularly limited as long as it is generally used. For example, the oxygen electrode layer 10 can be formed of a conductive ceramic made of a so-called ABO 3 type perovskite oxide. The oxygen electrode layer 10 is required to have gas permeability and preferably has an open porosity of 20% or more, particularly 30 to 50%.

インターコネクタ１１は、導電性セラミックスから形成することができるが、燃料ガス（水素含有ガス）および酸素含有ガス（空気等）と接触するため、耐還元性および耐酸化性を有することが必要であり、それゆえランタンクロマイト系のペロブスカイト型酸化物（ＬａＣｒＯ３系酸化物）が好適に使用される。インターコネクタ１１は支持体１２に形成されたガス流路１３を流通する燃料ガス、およびセル３の外側を流通する酸素含有ガスのリークを防止するために緻密質でなければならず、９３％以上、特に９５％以上の相対密度を有していることが好ましい。 Although the interconnector 11 can be formed from conductive ceramics, it is required to have reduction resistance and oxidation resistance because it is in contact with a fuel gas (hydrogen-containing gas) and an oxygen-containing gas (air, etc.). Therefore, a lanthanum chromite-based perovskite oxide (LaCrO 3 -based oxide) is preferably used. The interconnector 11 must be dense in order to prevent leakage of the fuel gas flowing through the gas flow path 13 formed in the support 12 and the oxygen-containing gas flowing outside the cell 3, and is 93% or more In particular, it is preferable to have a relative density of 95% or more.

支持体１２としては、燃料ガスを燃料極層８まで透過するためにガス透過性であること、さらには、インターコネクタ１１を介して集電するために導電性であることが要求される。したがって、支持体１２としては、かかる要求を満足するものを材質として採用する必要があり、例えば導電性セラミックスやサーメット等を用いることができる。   The support 12 is required to be gas permeable in order to allow the fuel gas to permeate to the fuel electrode layer 8 and to be conductive in order to collect current via the interconnector 11. Therefore, as the support 12, it is necessary to adopt a material satisfying such a requirement as a material, and for example, conductive ceramics, cermet, or the like can be used.

また図１に示したセル３において、柱状の支持体１２は、セル３の立設方向に細長く延びる板状片であり、一対の対向する平坦面と半円形状の両側面を有する中空平板状である。そしてセル３の下端部と後述する導電部材４の下端部とが、セル３に燃料ガスを供給するマニホールド６に、例えば耐熱性に優れた接合材（ガラスシール材等）によって固定され、支持体１２に設けられたガス流路１３が、マニホールド６内の燃料ガス室（図示せず）に通じている。   Further, in the cell 3 shown in FIG. 1, the columnar support 12 is a plate-like piece elongated in the standing direction of the cell 3, and has a hollow flat plate shape having a pair of opposed flat surfaces and semicircular side surfaces. It is. And the lower end part of the cell 3 and the lower end part of the conductive member 4 to be described later are fixed to the manifold 6 for supplying the fuel gas to the cell 3 with, for example, a bonding material (glass sealing material or the like) excellent in heat resistance, A gas flow path 13 provided in 12 communicates with a fuel gas chamber (not shown) in the manifold 6.

ちなみに、セル３を作製するにあたり、燃料極層８または固体電解質層９との同時焼成により支持体１２を作製する場合においては、Ｎｉ等の鉄属金属成分とＹ２Ｏ３等の特定の希土類元素酸化物とから支持体１２を形成することが好ましい。また、支持体１２は、燃料ガス透過性を備えるために開気孔率が２０％以上、特に２５〜５０％の範囲にあるのが好適であり、そしてまたその導電率は３００Ｓ／ｃｍ以上、特に４４０Ｓ／ｃｍ以上であるのが好ましい。 Incidentally, when the support 12 is prepared by co-firing with the fuel electrode layer 8 or the solid electrolyte layer 9 when the cell 3 is manufactured, a specific rare earth such as Y 2 O 3 and an iron group metal component such as Ni is used. It is preferable to form the support 12 from an elemental oxide. Further, the support 12 preferably has an open porosity of 20% or more, particularly 25 to 50% in order to provide fuel gas permeability, and its conductivity is 300 S / cm or more, particularly It is preferable that it is 440 S / cm or more.

ここで、セル３は、燃料極層８と酸素極層１０とが固体電解質層９を介して対面している部分が発電の素子部として機能する。即ち、酸素極層１０の外側に空気等の酸素含有ガスを流し、且つ支持体１２内のガス通路１３に燃料ガス（水素含有ガス）を流し、所定の作動温度まで加熱することにより発電する。そして、かかる発電によって生成した電流は、支持体１２に設けられているインターコネクタ１１を介して、後述する導電部材４で集電される。   Here, in the cell 3, a portion where the fuel electrode layer 8 and the oxygen electrode layer 10 face each other via the solid electrolyte layer 9 functions as a power generation element portion. That is, power is generated by flowing an oxygen-containing gas such as air outside the oxygen electrode layer 10 and flowing a fuel gas (hydrogen-containing gas) through the gas passage 13 in the support 12 and heating it to a predetermined operating temperature. And the electric current produced | generated by this electric power generation is collected by the electrically-conductive member 4 mentioned later through the interconnector 11 provided in the support body 12. FIG.

図２および図３は本実施形態の端部導電部材の一例を示し、図２（ａ）〜（ｃ）は斜視図であり、図３（ａ）〜（ｃ）は図２（ａ）〜（ｃ）にそれぞれ対応する側面図である。   2 and 3 show an example of the end conductive member of the present embodiment, FIGS. 2 (a) to 2 (c) are perspective views, and FIGS. 3 (a) to 3 (c) are FIGS. It is a side view corresponding to (c), respectively.

図２（ａ）〜（ｃ）および図３（ａ）〜（ｃ）に示した端部導電部材５は、板状部５１と、該板状部５１の長手方向Ｌに沿った両端（言い換えれば、短手方向（セル３の幅方向Ｗ）における両端）にそれぞれ接続され、セル３の幅方向Ｗの中央部に向けて曲がって設けられた複数の折り曲げ部５２と、板状部５１に設けられ、該板状部５１からセルスタック２の外側、つまりセルスタック２と反対側に向けて設けられたリード部５３とを有している。また、図２（ａ）〜（ｃ）および図３（ａ）〜（ｃ）に示した例は、複数の折り曲げ部５２がセル３の長手方向に等間隔で設けられている例である。なお、板状部５１と折り曲げ部５２とを接合してもよいし、図２（ａ）〜（ｃ）のように板状部５１と折り曲げ部５２とを一体的に設けてもよい。また、図２（ａ）〜（ｃ）および図３（ａ）〜（ｃ）に示すように、端部導電部材５は、リード部５３が、板状部５１における折り曲げ部５２が設けられた領域Ａに設けられている。板状部５１における折り曲げ部５２が設けられた領域Ａとは、板状部５１において、セル３の長手方向における折り曲げ部５２が設けられた領域を意味する。   The end conductive member 5 shown in FIGS. 2A to 2C and FIGS. 3A to 3C includes a plate-like portion 51 and both ends (in other words, along the longitudinal direction L of the plate-like portion 51). For example, a plurality of bent portions 52 connected to the short direction (both ends in the width direction W of the cell 3) and bent toward the central portion of the width direction W of the cell 3, and the plate-like portion 51 And a lead portion 53 provided from the plate-like portion 51 to the outside of the cell stack 2, that is, toward the opposite side of the cell stack 2. 2A to 2C and FIGS. 3A to 3C are examples in which a plurality of bent portions 52 are provided at equal intervals in the longitudinal direction of the cell 3. Note that the plate-like portion 51 and the bent portion 52 may be joined, or the plate-like portion 51 and the bent portion 52 may be provided integrally as shown in FIGS. Further, as shown in FIGS. 2A to 2C and FIGS. 3A to 3C, the end conductive member 5 is provided with a lead portion 53 and a bent portion 52 in the plate-like portion 51. It is provided in region A. The region A provided with the bent portion 52 in the plate-like portion 51 means a region where the bent portion 52 in the longitudinal direction of the cell 3 is provided in the plate-like portion 51.

セル３の発電によって生じた電流は、セル３に接触する折り曲げ部５２を介して板状部５１に流れ、板状部５１に設けられたリード部５３から外部に引き出される。上記のように、端部導電部材５におけるリード部５３が、板状部５１における折り曲げ部５２が設けられた領域Ａに設けられていることから、セル３に接触する折り曲げ部５２から、板状部５１におけるリード部５３までの電流経路が短くなり、セル３の発電によって生じた電流を効率よく外部に引き出すことができる。   The current generated by the power generation of the cell 3 flows to the plate-like portion 51 via the bent portion 52 that contacts the cell 3, and is drawn out from the lead portion 53 provided on the plate-like portion 51. As described above, since the lead portion 53 of the end conductive member 5 is provided in the region A of the plate-like portion 51 where the bent portion 52 is provided, the bent portion 52 that contacts the cell 3 has a plate-like shape. The current path to the lead part 53 in the part 51 is shortened, and the current generated by the power generation of the cell 3 can be efficiently drawn to the outside.

図２（ａ）および図３（ａ）に示す例は、リード部５３が板状部５１における折り曲げ部５２が設けられた領域Ａのうちの下端部に設けられている例である。図２（ｂ）および図３（ｂ）に示す例は、リード部５３が板状部５１における折り曲げ部５２が設けられた領域Ａのうちの中央部に設けられている例である。図２（ｃ）および図３（ｃ）に示す例は、リード部５３が板状部５１における折り曲げ部５２が設けられた領域Ａのうちの上端部に設けられている例である。このうち、リード部５３が、板状部５１における折り曲げ部５２が設けられた領域Ａのうちの中央部に設けられている場合や、上端部に設けられている場合には、リード部５３からより効率よく電流を外部に引き出すことができる。つまり、上述のセル３においては、温度の高い部位において発電電流が大きくなる傾向があるので、温度の高くなるセル３の中央部に対応する位置に端部導電部材５のリード部５３を設けると、リード部５３からより効率よく電流を外部に引き出すことができる。   The example shown in FIG. 2A and FIG. 3A is an example in which the lead portion 53 is provided at the lower end portion of the region A where the bent portion 52 in the plate-like portion 51 is provided. The example shown in FIG. 2B and FIG. 3B is an example in which the lead portion 53 is provided in the center portion of the region A where the bent portion 52 in the plate-like portion 51 is provided. The example shown in FIG. 2C and FIG. 3C is an example in which the lead portion 53 is provided at the upper end portion of the region A where the bent portion 52 in the plate-like portion 51 is provided. Among these, when the lead part 53 is provided in the center part of the region A in which the bent part 52 is provided in the plate-like part 51, or when provided in the upper end part, the lead part 53 starts. The current can be drawn out more efficiently. That is, in the cell 3 described above, the generated current tends to increase at a high temperature portion. Therefore, if the lead portion 53 of the end conductive member 5 is provided at a position corresponding to the central portion of the cell 3 at a high temperature. The current can be drawn out from the lead portion 53 more efficiently.

また、図４は本実施形態の端部導電部材の他の一例を示し、（ａ）は側面図で、（ｂ）は正面図である。図４に示した端部導電部材５は、リード部５３が折り曲げ部５２の延長線上にある例を示している。これにより、セルスタック装置１の運転に伴い生じるセル３の変形に容易に追従することができ、セル３の応力を緩和できる。つまり、端部導電部材５は、比較的剛性の低い、折り曲げ部５２が接続されていない部位で変形しやすいので、折り曲げ部５２が接続されている部位、すなわち折り曲げ部５２をセル３の幅方向に延長した領域にリード部５３を設けることで、リード部５３によって、折り曲げ部５２がない部位の変形が阻害されないのでよい。   FIG. 4 shows another example of the end conductive member of the present embodiment, where (a) is a side view and (b) is a front view. The end conductive member 5 shown in FIG. 4 shows an example in which the lead portion 53 is on the extension line of the bent portion 52. Thereby, the deformation | transformation of the cell 3 which arises with the driving | operation of the cell stack apparatus 1 can be tracked easily, and the stress of the cell 3 can be relieved. That is, the end conductive member 5 is relatively low in rigidity and easily deforms at a portion where the bent portion 52 is not connected. Therefore, the portion where the bent portion 52 is connected, that is, the bent portion 52 is arranged in the width direction of the cell 3. By providing the lead portion 53 in the extended region, the lead portion 53 does not hinder the deformation of the portion where the bent portion 52 is not present.

図５は本実施形態の端部導電部材の他の一例を示し、（ａ）は斜視図、（ｂ）は正面図である。図５に示した端部導電部材５は、板状部５１が貫通孔５４を有している例を示している。これにより、端部導電部材５の剛性を小さくできるため、セルスタック装置１の運転に伴い生じるセル３の変形に容易に追従することができ、セル３の応力を緩和できる
。 FIG. 5 shows another example of the end conductive member of the present embodiment, in which (a) is a perspective view and (b) is a front view. The end conductive member 5 shown in FIG. 5 shows an example in which the plate-like part 51 has a through hole 54. Thereby, since the rigidity of the end conductive member 5 can be reduced, the deformation of the cell 3 caused by the operation of the cell stack device 1 can be easily followed, and the stress of the cell 3 can be relaxed.

また、図５に示すように、板状部５１は複数の貫通孔５４を有し、貫通孔５４はセル３の長手方向Ｌに等間隔で設けられていることが好ましい。図５に示す例では、複数の貫通孔５は形状および大きさが同じで、セル３の幅方向Ｗにおける位置が同じである例を示している。これにより、端部導電部材５における剛性の低い部位が、端部導電部材５の長手方向において均等に分布することになるので、セルスタック装置１の運転に伴い生じるセル３の変形による応力を、端部導電部材５でもってほぼ均等に分散できる。   Further, as shown in FIG. 5, the plate-like portion 51 has a plurality of through holes 54, and the through holes 54 are preferably provided at equal intervals in the longitudinal direction L of the cell 3. In the example shown in FIG. 5, the plurality of through holes 5 have the same shape and size, and the positions of the cells 3 in the width direction W are the same. Thereby, since the low rigidity part in the end conductive member 5 is evenly distributed in the longitudinal direction of the end conductive member 5, the stress due to the deformation of the cell 3 caused by the operation of the cell stack device 1 is The end conductive member 5 can be distributed almost evenly.

さらに、図５に示すように、貫通孔５４は、板状部５１の長手方向Ｌに沿った両端側で、かつ折り曲げ部５２に対応する位置に設けられていることが好ましい。言い換えれば、貫通孔５４は、板状部５１の、折り曲げ部５２をセル３の幅方向に延長した領域における両端側に設けていてもよい。これにより、端部導電部材５における比較的剛性の高い、折り曲げ部５２のある部位の剛性を小さくできるため、セルスタック装置１の運転に伴い生じるセル３の変形により容易に追従することができ、セル３の応力をより緩和できる。   Furthermore, as shown in FIG. 5, it is preferable that the through holes 54 are provided at both ends along the longitudinal direction L of the plate-like portion 51 and at positions corresponding to the bent portions 52. In other words, the through holes 54 may be provided on both ends of the plate-like portion 51 in the region where the bent portion 52 is extended in the width direction of the cell 3. Thereby, since it is possible to reduce the rigidity of the portion where the bent portion 52 is relatively stiff in the end conductive member 5, it can be easily followed by the deformation of the cell 3 caused by the operation of the cell stack device 1, The stress of the cell 3 can be further relaxed.

端部導電部材５は、例えば、板状部５１の長手方向の長さが１５０ｍｍ〜１８０ｍｍ、幅方向の長さが１５ｍｍ〜２０ｍｍ、厚みが０．３ｍｍ〜１．５ｍｍである。また、リード部５３は、例えば、板状部５１からセルスタック２の外側に向けた長さが１８ｍｍ〜３０ｍｍ、幅が５ｍｍ〜１０ｍｍの長方形状である。また、図５（ａ）に示すように、折り曲げ部５２は、例えば、セル３の幅方向に沿って伸びる複数の帯状部５２１と、該帯状部５２１および板状部５１を接続する屈曲部５２２とを有する形状であり、折り曲げ部５２の幅Ｔは、３ｍｍ〜８ｍｍである。また、図５に示すような板状部５１における貫通孔５４は、例えば、直径が約１ｍｍ〜３ｍｍである。   The end conductive member 5 has, for example, a plate-like portion 51 having a length in the longitudinal direction of 150 mm to 180 mm, a length in the width direction of 15 mm to 20 mm, and a thickness of 0.3 mm to 1.5 mm. Further, the lead portion 53 has, for example, a rectangular shape with a length from the plate-like portion 51 to the outside of the cell stack 2 of 18 mm to 30 mm and a width of 5 mm to 10 mm. In addition, as shown in FIG. 5A, the bent portion 52 includes, for example, a plurality of strip-shaped portions 521 extending along the width direction of the cell 3, and a bent portion 522 connecting the strip-shaped portion 521 and the plate-shaped portion 51. The width T of the bent portion 52 is 3 mm to 8 mm. Moreover, the through-hole 54 in the plate-shaped part 51 as shown in FIG. 5 is about 1 mm-3 mm in diameter, for example.

以上説明した本実施形態の端部導電部材５の作製方法の一例について説明する。   An example of a method for producing the end conductive member 5 of the present embodiment described above will be described.

上述の端部導電部材５を作製するにあたっては、基材として、耐食性のあるステンレス鋼を用いる。具体的には、少なくとも合金に対して４〜３０原子％のＣｒ、７０〜９６原子％のＦｅを含有する基材を用意する。   In producing the end conductive member 5 described above, stainless steel having corrosion resistance is used as a base material. Specifically, a base material containing at least 4 to 30 atomic% Cr and 70 to 96 atomic% Fe is prepared with respect to the alloy.

次に、基材をエッチング加工もしくはプレス加工することで、板状部と、該板状部の長手方向に沿った両端にそれぞれ接続された複数の折り曲げ部となる帯状導電部と、板状部に設けられたリード部となる部分および貫通孔とを有する端部導電部材となる。   Next, by etching or pressing the base material, a plate-like portion, a strip-like conductive portion that becomes a plurality of bent portions respectively connected to both ends along the longitudinal direction of the plate-like portion, and a plate-like portion The end conductive member having a portion serving as a lead portion and a through hole provided in the end portion.

次に、プレス曲げ加工で帯状導電部の両端をセルの幅方向の中央部に向けて曲げて、上記端部導電部材に折り曲げ部を形成する。   Next, both ends of the strip-shaped conductive portion are bent toward the center in the width direction of the cell by press bending, and a bent portion is formed in the end conductive member.

次に、プレス曲げ加工でリード部となる部分を、板状部からセルスタックの外側、つまりセルスタックと反対側に向けて曲げてリード部を形成する。   Next, the lead portion is formed by bending the portion that becomes the lead portion by press bending from the plate-shaped portion toward the outside of the cell stack, that is, the side opposite to the cell stack.

図６は、セルスタック装置１を収納容器内に収納してなるモジュールであるモジュール６０の一例を示す外観斜視図であり、直方体状の収納容器６１の内部に、図１に示したセルスタック装置１を収納して構成されている。   FIG. 6 is an external perspective view showing an example of a module 60 that is a module in which the cell stack device 1 is stored in a storage container. The cell stack device shown in FIG. 1 is housed.

なお、セル３にて使用する燃料ガスを得るために、天然ガスや灯油等の原燃料を改質して燃料ガスを生成するための改質器６２をセルスタック２の上方に配置している。そして、改質器６２で生成された燃料ガスは、ガス流通管６３を介してマニホールド６に供給され、マニホールド６を介してセル３の内部に設けられたガス通路１３に供給される。   Note that a reformer 62 for reforming raw fuel such as natural gas or kerosene to generate fuel gas is disposed above the cell stack 2 in order to obtain fuel gas used in the cell 3. . The fuel gas generated by the reformer 62 is supplied to the manifold 6 via the gas flow pipe 63 and supplied to the gas passage 13 provided inside the cell 3 via the manifold 6.

なお、図６においては、収納容器６１の一部（前後面）を取り外し、内部に収納されているセルスタック装置１および改質器６２を後方に取り出した状態を示している。図６に示したモジュール６０においては、セルスタック装置１を、収納容器６１内にスライドして収納することが可能である。なお、セルスタック装置１は、改質器６２を含むものとしても良い。   FIG. 6 shows a state in which a part (front and rear surfaces) of the storage container 61 is removed and the cell stack device 1 and the reformer 62 housed inside are taken out rearward. In the module 60 shown in FIG. 6, the cell stack device 1 can be slid and stored in the storage container 61. Note that the cell stack device 1 may include the reformer 62.

また収納容器６１の内部に設けられた酸素含有ガス導入部材６４は、図６においてはマニホールド６に並置された一対のセルスタック２の間に配置されるとともに、酸素含有ガスが燃料ガスの流れに合わせて、セル３の側方を下端部から上端部に向けて流れるように、セル３の下端部に酸素含有ガスを供給する。そして、セル３のガス通路１３より排出される燃料ガスを酸素含有ガスと反応させてセル３の上端部側で燃焼させることにより、セル３の温度を上昇させることができ、セルスタック装置１の起動を早めることができる。また、セル３の上端部側にて、セル３のガス通路１３から排出される燃料ガスと酸素含有ガスとを燃焼させることにより、セル３（セルスタック２）の上方に配置された改質器６２を温めることができる。それにより、改質器６２で効率よく改質反応を行うことができる。   Further, in FIG. 6, the oxygen-containing gas introduction member 64 provided inside the storage container 61 is disposed between a pair of cell stacks 2 juxtaposed on the manifold 6 and the oxygen-containing gas is brought into the flow of the fuel gas. In addition, an oxygen-containing gas is supplied to the lower end portion of the cell 3 so that the side of the cell 3 flows from the lower end portion toward the upper end portion. Then, the fuel gas discharged from the gas passage 13 of the cell 3 is reacted with the oxygen-containing gas and burned on the upper end side of the cell 3, whereby the temperature of the cell 3 can be raised, Start-up can be accelerated. Further, the reformer disposed above the cell 3 (cell stack 2) by burning the fuel gas and the oxygen-containing gas discharged from the gas passage 13 of the cell 3 on the upper end side of the cell 3. 62 can be warmed. Thereby, the reforming reaction can be efficiently performed in the reformer 62.

さらに、本実施形態のモジュール６０では、上述したセル３を用いたセルスタック装置１を収納容器６１内に収納してなることから、集電効率が高く性能が向上したモジュール６０とすることができる。   Furthermore, in the module 60 of this embodiment, since the cell stack apparatus 1 using the above-described cell 3 is housed in the housing container 61, the module 60 with high current collection efficiency and improved performance can be obtained. .

図７は、外装ケース内に図６で示したモジュール６０と、セルスタック装置１を動作させるための補機とを収納してなるモジュール収納装置である燃料電池装置の一例を示す斜視図である。なお、図７においては一部構成を省略して示している。   FIG. 7 is a perspective view showing an example of a fuel cell device which is a module storage device in which the module 60 shown in FIG. 6 and an auxiliary machine for operating the cell stack device 1 are stored in an outer case. . In FIG. 7, a part of the configuration is omitted.

図７に示すモジュール収納装置７０は、支柱７５と外装板７６とから構成される外装ケース内を仕切板７７により上下に区画し、その上方側を上述したモジュール６０を収納するモジュール収納室７４とし、下方側をモジュール６０を動作させるための補機類を収納する補機収納室７３として構成されている。なお、補機収納室７３に収納する補機類は省略して示している。   The module storage device 70 shown in FIG. 7 divides the inside of an exterior case made up of columns 75 and an exterior plate 76 into upper and lower portions by a partition plate 77, and the upper side serves as a module storage chamber 74 that houses the above-described module 60. The lower side is configured as an auxiliary equipment storage chamber 73 for storing auxiliary equipment for operating the module 60. In addition, auxiliary machines stored in the auxiliary machine storage chamber 73 are not shown.

また、仕切板７７には、補機収納室７３の空気をモジュール収納室７４側に流すための空気流通口７１が設けられており、モジュール収納室７４を構成する外装板７６の一部に、モジュール収納室７４内の空気を排気するための排気口７２が設けられている。   Further, the partition plate 77 is provided with an air circulation port 71 for flowing the air in the auxiliary machine storage chamber 73 toward the module storage chamber 74, and a part of the exterior plate 76 constituting the module storage chamber 74 is An exhaust port 72 for exhausting air in the module storage chamber 74 is provided.

このようなモジュール収納装置７０においては、上述したように、集電効率が高く性能が向上したモジュール６０をモジュール収納室７４に収納して構成されることにより、集電効率が高く性能が向上したモジュール収納装置７０とすることができる。   In such a module storage device 70, as described above, the module 60 with high current collection efficiency and improved performance is housed in the module storage chamber 74, so that the current collection efficiency is high and the performance is improved. The module storage device 70 can be used.

なお、本発明は上記の実施の形態の例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内であれば種々の変更は可能である。例えば、上記形態ではセルとして燃料電池セルを用いてしたが、本発明はこれに限定されるものではなく、セルに水蒸気と電流とを付与して水蒸気（水）を電気分解することにより、水素と酸素（Ｏ２）を生成するセル（電解セル、ＳＯＥＣ）にも適用することができる。この場合は、セルに付与する電流が、リード部から板状部を介してセルに接触する折り曲げ部に効率よく流れ、効率よく外部から電流を入力することができる。 Note that the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made without departing from the scope of the present invention. For example, in the above embodiment, a fuel cell is used as a cell. However, the present invention is not limited to this. Hydrogen is generated by electrolyzing water vapor (water) by applying water vapor and current to the cell. It can also be applied to a cell (electrolytic cell, SOEC) that generates oxygen and oxygen (O 2 ). In this case, the current applied to the cell efficiently flows from the lead portion to the bent portion that contacts the cell via the plate-like portion, and the current can be efficiently input from the outside.

１：セルスタック装置
２：セルスタック
３：セル
４：導電部材
５：端部導電部材
５１：板状部
５２：折り曲げ部
５３：リード部
５４：貫通孔
６０：モジュール（燃料電池モジュール）
７０：モジュール収納装置（燃料電池装置）
Ａ：折り曲げ部が設けられた領域 1: Cell stack device 2: Cell stack 3: Cell 4: Conductive member 5: End conductive member 51: Plate-like portion 52: Bending portion 53: Lead portion 54: Through hole 60: Module (fuel cell module)
70: Module storage device (fuel cell device)
A: Area where the bent portion is provided

Claims (7)

複数の柱状のセルを導電部材を介して立設させた状態で配列し、電気的に接続してなるセルスタックと、
該セルスタックの前記セルの配列方向における両端にそれぞれ配置された端部導電部材とを具備し、
該端部導電部材は、
板状部と、
該板状部の長手方向に沿った両端にそれぞれ接続され、前記セルの幅方向の中央部に向けて曲がって設けられた複数の折り曲げ部と、
前記板状部に設けられ、該板状部から前記セルスタックの外側に向けて設けられたリード部とを有し、
該リード部は、前記板状部における前記折り曲げ部が設けられた領域に設けられていることを特徴とするセルスタック装置。 A cell stack in which a plurality of columnar cells are arranged in an upright state via conductive members and electrically connected;
End conductive members respectively disposed at both ends in the cell arrangement direction of the cell stack,
The end conductive member is
A plate-shaped part;
A plurality of bent portions that are respectively connected to both ends along the longitudinal direction of the plate-like portion and are bent toward the central portion in the width direction of the cell;
A lead portion provided on the plate-like portion, and provided from the plate-like portion toward the outside of the cell stack;
The cell stack device, wherein the lead portion is provided in an area of the plate-like portion where the bent portion is provided. 前記リード部は、前記折り曲げ部の延長線上にあることを特徴とする請求項１に記載のセルスタック装置。   The cell stack device according to claim 1, wherein the lead portion is on an extension line of the bent portion. 前記板状部は、貫通孔を有していることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のセルスタック装置。   The cell stack device according to claim 1, wherein the plate-like portion has a through hole. 前記板状部は前記貫通孔を複数有し、該貫通孔は前記板状部の長手方向に等間隔で設けられていることを特徴とする請求項３に記載のセルスタック装置。   The cell stack device according to claim 3, wherein the plate-like portion has a plurality of the through holes, and the through holes are provided at equal intervals in a longitudinal direction of the plate-like portion. 前記貫通孔は、前記板状部の長手方向に沿った両端側で、かつ前記折り曲げ部に対応する位置に設けられていることを特徴とする請求項４に記載のセルスタック装置。   5. The cell stack device according to claim 4, wherein the through hole is provided at both ends along the longitudinal direction of the plate-like portion and at a position corresponding to the bent portion. 請求項１乃至請求項５のいずれかに記載のセルスタック装置を収納容器内に収納してなることを特徴とするモジュール。   6. A module comprising the cell stack device according to claim 1 stored in a storage container. 請求項６に記載のモジュールと、該モジュールを動作させるための補機とを、外装ケース内に収納してなることを特徴とするモジュール収納装置。   A module storage device comprising the module according to claim 6 and an auxiliary machine for operating the module stored in an outer case.
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