JP2018018628A - Cell stack device, fuel cell module, and fuel cell device - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a cell stack device, a fuel cell module and a fuel cell device which are improved in reliability .SOLUTION: A cell stack device comprises: a cell stack in which a plurality of columnar cells are arranged; a manifold for supplying a reaction gas to the plurality of cells; and a seal material made of glass for fixing one end of the plurality of cells to the manifold. The seal material includes an outside region located outside the manifold in a longitudinal direction of the cell, and an inner region located inside the manifold in the longitudinal direction of the cell. A thermal expansion coefficient of the seal material is greater than a thermal expansion coefficient of the cell. A difference between thermal expansion coefficients of the inner region and the cell is smaller than a difference between thermal expansion coefficients of the outer region and the cell.SELECTED DRAWING: Figure 3

Description

本発明は、セルスタック装置、燃料電池モジュールおよび燃料電池装置に関する。   The present invention relates to a cell stack device, a fuel cell module, and a fuel cell device.

近年、次世代エネルギーとして、燃料ガス(水素含有ガス)と酸素含有ガス(空気)とを用いて電力を得ることができるセルである燃料電池セルを複数個配列してなるセルスタック装置が知られている。また、セルスタック装置を収納容器内に収納してなる燃料電池モジュールや、燃料電池モジュールを外装ケース内に収納してなる燃料電池装置が種々提案されている(例えば、特許文献1参照。)。   2. Description of the Related Art In recent years, a cell stack device in which a plurality of fuel battery cells, which are cells capable of obtaining electric power using a fuel gas (hydrogen-containing gas) and an oxygen-containing gas (air), are arranged as next-generation energy is known. ing. Various fuel cell modules in which a cell stack device is housed in a storage container and fuel cell devices in which a fuel cell module is housed in an outer case have been proposed (see, for example, Patent Document 1).

このようなセルスタック装置としては、燃料電池セルの一端をマニホールドにシール材にて固定することで構成されている。(例えば、特許文献2参照。)   Such a cell stack device is configured by fixing one end of a fuel cell to a manifold with a sealing material. (For example, see Patent Document 2.)

特開2007−59377号公報JP 2007-59377 A 国際公開第2015−163277号公報International Publication No. 2015-163277

上述のようなセルスタック装置においては、燃料電池セルとシール材との熱膨張差により、燃料電池セルとシール材との接合部に生じた応力によって、クラックが発生する恐れがあった。   In the cell stack apparatus as described above, cracks may occur due to the stress generated at the joint between the fuel cell and the sealing material due to the difference in thermal expansion between the fuel cell and the sealing material.

それゆえ、本発明は、クラックの発生を抑制し、信頼性の向上したセルスタック装置、燃料電池モジュールおよび燃料電池装置を提供することを目的とする。   SUMMARY OF THE INVENTION Therefore, an object of the present invention is to provide a cell stack device, a fuel cell module, and a fuel cell device that suppress the occurrence of cracks and have improved reliability.

本発明のセルスタック装置は、複数個の柱状のセルが配列されてなるセルスタックと、前記複数個のセルに反応ガスを供給するためのマニホールドと、前記複数個のセルの一端を前記マニホールドに固定するためのガラスからなるシール材とを具備し、前記シール材の熱膨張係数は前記セルの熱膨張係数より大きく、前記セルの長手方向における前記マニホールドの外側に位置する外側領域と、前記セルの長手方向における前記マニホールドの内側に位置する内側領域とを有し、前記内側領域と前記セルとの熱膨張係数の差は、前記外側領域と前記セルとの熱膨張係数の差より、小さいことを特徴とする。   The cell stack device of the present invention includes a cell stack in which a plurality of columnar cells are arranged, a manifold for supplying a reaction gas to the plurality of cells, and one end of the plurality of cells in the manifold. A sealing material made of glass for fixing, and the thermal expansion coefficient of the sealing material is larger than the thermal expansion coefficient of the cell, the outer region located outside the manifold in the longitudinal direction of the cell, and the cell An inner region located on the inner side of the manifold in the longitudinal direction, and a difference in thermal expansion coefficient between the inner region and the cell is smaller than a difference in thermal expansion coefficient between the outer region and the cell. It is characterized by.

本発明の燃料電池モジュールは、上記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 fuel cell module of the present invention is characterized in that the cell stack device is stored in a storage container.

本発明の燃料電池装置は、上記燃料電池モジュールと、該燃料電池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。   The fuel cell device of the present invention is characterized in that the fuel cell module and an auxiliary machine for operating the fuel cell module are housed in an outer case.

本発明のセルスタック装置は、信頼性の向上したセルスタック装置とすることができる。   The cell stack device of the present invention can be a cell stack device with improved reliability.

また、本発明の燃料電池モジュールは、信頼性の向上した燃料電池モジュールとするこ
とができる。
The fuel cell module of the present invention can be a fuel cell module with improved reliability.

さらに、本発明の燃料電池装置は、信頼性の向上した燃料電池装置とすることができる。   Furthermore, the fuel cell device of the present invention can be a fuel cell device with improved reliability.

本実施形態のセルスタック装置を示し、(a)はセルスタック装置を概略的に示す縦断面図、(b)は(a)の一部を拡大して示す横断面図である。The cell stack apparatus of this embodiment is shown, (a) is the longitudinal cross-sectional view which shows a cell stack apparatus roughly, (b) is a cross-sectional view which expands and shows a part of (a). 図1に示すセルスタック装置の破線Aの部位を拡大して示す断面図である。It is sectional drawing which expands and shows the site | part of the broken line A of the cell stack apparatus shown in FIG. 図2の破線Bの部位の拡大図である。It is an enlarged view of the site | part of the broken line B of FIG. 本実施形態の燃料電池モジュールの一例を示す斜視図である。It is a perspective view which shows an example of the fuel cell module of this embodiment. 図4に示す燃料電池モジュールの断面図である。It is sectional drawing of the fuel cell module shown in FIG. 本実施形態の燃料電池装置の一例を概略的に示す分解斜視図である。It is a disassembled perspective view which shows roughly an example of the fuel cell apparatus of this embodiment.

以下、図面を用いて本実施形態のセルスタック装置について説明する。図1は、本実施形態のセルスタック装置を示し、(a)はセルスタック装置を概略的に示す縦断面図、(b)は(a)の一部を拡大して示す横断面図である。なお、以降の図において同一の構成については同一の符号を用いて説明する。   Hereinafter, the cell stack device of this embodiment will be described with reference to the drawings. 1A and 1B show a cell stack device according to the present embodiment, in which FIG. 1A is a longitudinal sectional view schematically showing the cell stack device, and FIG. 1B is a transverse sectional view showing a part of FIG. . In the following drawings, the same components are described using the same reference numerals.

なお、図1に示すセルスタック装置は、セルである燃料電池セルを複数個配列してなる燃料電池セルスタック装置であり、以下の説明では、セルとして燃料電池セルを例として説明する。   The cell stack device shown in FIG. 1 is a fuel cell stack device in which a plurality of fuel cells that are cells are arranged. In the following description, a fuel cell is described as an example.

図1に示すセルスタック装置1は、柱状の複数の燃料電池セル3を備えるセルスタック2を有している。燃料電池セル3は、内部にガス流路14を有して、一対の対向する平坦面をもつ断面が扁平状で全体として柱状の導電性支持体13の一方の平坦面上に、内側電極層としての燃料極層9と、固体電解質層10と、外側電極層としての空気極層11とを順次積層してなるとともに、他方の平坦面のうち空気極層11が形成されていない部位にインターコネクタ12が積層されている。そして、隣接する燃料電池セル3間に導電部材4を介して配置することで、燃料電池セル3同士が電気的に直列に接続される。なお、インターコネクタ12の外面および空気極層11の外面には、導電性の接合材15が設けられており、導電部材4を、接合材15を介して空気極層11およびインターコネクタ12に接続させることより、両者の接触がオーム接触となって電位降下を少なくし、導電性能の低下を有効に抑制することができる。   A cell stack device 1 shown in FIG. 1 has a cell stack 2 including a plurality of columnar fuel cells 3. The fuel battery cell 3 has a gas flow path 14 therein, and a cross section having a pair of opposing flat surfaces is flat and has an inner electrode layer on one flat surface of the columnar conductive support 13 as a whole. The fuel electrode layer 9, the solid electrolyte layer 10, and the air electrode layer 11 as the outer electrode layer are sequentially laminated, and the interferometer is formed on the other flat surface where the air electrode layer 11 is not formed. The connector 12 is laminated. And the fuel cell 3 is electrically connected in series by arrange | positioning via the electrically-conductive member 4 between the adjacent fuel cells 3. Note that a conductive bonding material 15 is provided on the outer surface of the interconnector 12 and the outer surface of the air electrode layer 11, and the conductive member 4 is connected to the air electrode layer 11 and the interconnector 12 via the bonding material 15. By doing so, the contact between them becomes an ohmic contact, the potential drop is reduced, and the deterioration of the conductive performance can be effectively suppressed.

そして、セルスタック2を構成する各燃料電池セル3の下端が、燃料電池セル3に反応ガスを供給するためのマニホールド7にガラス等のシール材16により固定されている。なお、シール材16については後述する。また、図1に示すセルスタック装置1においては、ガス流路14にマニホールド7より反応ガスとして水素含有ガス(燃料ガス)を供給する場合の例を示しており、マニホールド7の側面に、燃料ガスをマニホールド7内に供給するための燃料ガス供給管8が接続されている。   And the lower end of each fuel cell 3 which comprises the cell stack 2 is being fixed to the manifold 7 for supplying the reaction gas to the fuel cell 3 with the sealing materials 16, such as glass. The sealing material 16 will be described later. Further, in the cell stack device 1 shown in FIG. 1, an example in which a hydrogen-containing gas (fuel gas) is supplied as a reaction gas from the manifold 7 to the gas flow path 14 is shown. Is connected to a fuel gas supply pipe 8.

また、燃料電池セル3の配列方向(図1に示すX方向)の両端から導電部材4を介してセルスタック2を挟持しており、マニホールド7に下端が固定されている弾性変形可能な端部導電部材5を具備している。ここで、図1に示す端部導電部材5においては、燃料電池セル3の配列方向に沿って外側に向けて延びた形状の、セルスタック2(燃料電池セル3)の発電により生じる電流を外部へ引出すための電流引出し部6が設けられている。   In addition, the elastically deformable end portion that sandwiches the cell stack 2 from both ends in the arrangement direction of the fuel cells 3 (X direction shown in FIG. 1) via the conductive member 4, and the lower end is fixed to the manifold 7. A conductive member 5 is provided. Here, in the end conductive member 5 shown in FIG. 1, current generated by power generation of the cell stack 2 (fuel cell 3) having a shape extending outward along the arrangement direction of the fuel cells 3 is externally applied. A current drawing portion 6 for drawing out is provided.

ちなみに、上記セルスタック装置1においては、ガス流路14より排出される燃料ガス
(余剰の燃料ガス)を燃料電池セル3の上端部側で燃焼させる構成とすることにより燃料電池セル3の温度を上昇させることができる。それにより、セルスタック装置1の起動を早めることができる。
By the way, in the cell stack device 1, the temperature of the fuel cell 3 is controlled by combusting the fuel gas (excess fuel gas) discharged from the gas flow path 14 on the upper end side of the fuel cell 3. Can be raised. Thereby, the start-up of the cell stack apparatus 1 can be accelerated.

マニホールド7は、ガスケース7bとガスケース7b上に配置され、開口部を備える枠体7aとを有している。燃料電池セル3の下端部は枠体7aで囲まれており、枠体7aの内側に充填されたシール材16で燃料電池セル3の下端部が固定されている。ガスケース7bは、燃料電池セル3のガス流路14に燃料ガスを供給する開口部を上面に有している。枠体7a及びガスケース7bの開口部は、燃料電池セル3及びシール材16により塞がれている。これにより、燃料電池セル3のガス流路14以外の部分が気密に封止されている。   The manifold 7 includes a gas case 7b and a frame 7a that is disposed on the gas case 7b and includes an opening. The lower end portion of the fuel battery cell 3 is surrounded by a frame body 7a, and the lower end portion of the fuel battery cell 3 is fixed by a sealing material 16 filled inside the frame body 7a. The gas case 7 b has an opening on the upper surface for supplying fuel gas to the gas flow path 14 of the fuel cell 3. The openings of the frame body 7a and the gas case 7b are closed by the fuel cell 3 and the sealing material 16. Thereby, parts other than the gas flow path 14 of the fuel battery cell 3 are airtightly sealed.

また、シール材16としては、絶縁性を有し、800〜1000℃の耐熱性を有する材料であることが好ましく、例えばガラス(特には非晶質なガラスや、結晶質を含むガラス)を用いることができる。具体的にはSiO−MgO−B−Al−CaO系や、SiO−MgO−B−ZnO系を用いることができる。 The sealing material 16 is preferably a material having insulating properties and heat resistance of 800 to 1000 ° C., for example, glass (especially amorphous glass or glass containing crystal) is used. be able to. Specifically, a SiO 2 —MgO—B 2 O 3 —Al 2 O 3 —CaO system or a SiO 2 —MgO—B 2 O 5 —ZnO system can be used.

なお、枠体7aに代えてそれぞれの燃料電池セル3の下端に対応した挿入口を有する蓋状部材(図示せず)をガスケース7bに設けたものであってもよい。当該場合には、燃料電池セル3はシール材16によって挿入口に固定されている。   Instead of the frame body 7a, a lid member (not shown) having an insertion port corresponding to the lower end of each fuel cell 3 may be provided in the gas case 7b. In this case, the fuel cell 3 is fixed to the insertion port by the sealing material 16.

以下に、図1において示す燃料電池セル3を構成する各部材について説明する。   Below, each member which comprises the fuel cell 3 shown in FIG. 1 is demonstrated.

燃料極層9は、一般的に公知のものを使用することができ、例えば、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ZrO(安定化ジルコニアと称し、部分安定化も含むものとする。)とNiおよび/またはNiOとを含むものを用いることができる。 As the fuel electrode layer 9, generally known ones can be used. For example, porous conductive ceramics such as ZrO 2 in which a rare earth element oxide is dissolved (referred to as stabilized zirconia, partially stable). And Ni and / or NiO can be used.

固体電解質層10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しており、例えば、3〜15モル%の希土類元素酸化物が固溶したZrOから形成される。なお、上記特性を有する限りにおいては、他の材料を用いてもよい。 The solid electrolyte layer 10 has a function as an electrolyte for bridging electrons between electrodes, and at the same time has a gas barrier property 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 use another material.

空気極層11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ABO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を用いることができる。空気極層11はガス透過性を有しており、例えば開気孔率が20%以上、特に30〜50%の範囲にあることが好ましい。 The air electrode layer 11 is not particularly limited as long as it is generally used. For example, a conductive ceramic made of a so-called ABO 3 type perovskite oxide can be used. The air electrode layer 11 has gas permeability, and for example, the open porosity is preferably 20% or more, particularly preferably in the range of 30 to 50%.

インターコネクタ12は、導電性セラミックスを用いることができる。インターコネクタ12は、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、耐還元性及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(LaCrO系酸化物)が好適に使用される。インターコネクタ12は導電性支持体13に形成された複数のガス流路14を流通する燃料ガス、および導電性支持体13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あり、例えば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。 The interconnector 12 can be made of conductive ceramics. Since the interconnector 12 is in contact with a fuel gas (hydrogen-containing gas) and an oxygen-containing gas (air or the like), the interconnector 12 needs to have reduction resistance and oxidation resistance. Therefore, the lanthanum chromite perovskite oxide (LaCrO 3 oxide) is preferably used. The interconnector 12 is dense in order to prevent leakage of fuel gas flowing through the plurality of gas flow paths 14 formed in the conductive support 13 and oxygen-containing gas flowing outside the conductive support 13. For example, it is preferable to have a relative density of 93% or more, particularly 95% or more.

導電性支持体13としては、燃料ガスを燃料極層9まで透過するためにガス透過性であり、インターコネクタ12を介して集電するために導電性である。したがって、導電性支持体13としては、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。燃料電池セル3を作製するにあたり、燃料極層9または固体電解質層10との同時焼成によ
り導電性支持体13を作製する場合においては、鉄属金属成分と特定希土類酸化物(Y、Yb等)とから導電性支持体13を形成することが好ましい。また、導電性支持体13は、ガス透過性を備えるために開気孔率が30%以上、特に35〜50%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。
The conductive support 13 is gas permeable in order to allow the fuel gas to permeate to the fuel electrode layer 9, and is conductive in order to collect current via the interconnector 12. Therefore, for example, conductive ceramics or cermet can be used as the conductive support 13. In producing the fuel cell 3, when producing the conductive support 13 by co-firing with the fuel electrode layer 9 or the solid electrolyte layer 10, an iron group metal component and a specific rare earth oxide (Y 2 O 3 , The conductive support 13 is preferably formed from Yb 2 O 3 or the like. The conductive support 13 preferably has an open porosity of 30% or more, particularly 35 to 50% in order to provide gas permeability, and the conductivity is 300 S / cm or more, In particular, it is preferably 440 S / cm or more.

なお、図示はしていないが、中間層を備えることもできる。これにより、固体電解質層10と空気極層11との接合を強固とするとともに、固体電解質層10と空気極層11との間に、固体電解質層10の成分と空気極層11の成分とが反応して電気抵抗の高い反応層が形成されることを抑制することができる。   Although not shown, an intermediate layer may be provided. As a result, the solid electrolyte layer 10 and the air electrode layer 11 are firmly joined, and the solid electrolyte layer 10 component and the air electrode layer 11 component are interposed between the solid electrolyte layer 10 and the air electrode layer 11. It can suppress that the reaction layer with high electrical resistance is formed by reaction.

ここで、中間層としては、Ce(セリウム)と他の希土類元素とを含有する組成とすることができ、例えば、
(1):(CeO1−x(REO1.5
式中、REはSm、Y、Yb、Gdの少なくとも1種であり、xは0<x≦0.3を満足する数。
で表される組成を有していることが好ましい。さらには、電気抵抗を低減するという点から、REとしてSmやGdを用いることが好ましく、例えば10〜20モル%のSmO1.5またはGdO1.5が固溶したCeOからなることが好ましい。
Here, the intermediate layer may have a composition containing Ce (cerium) and other rare earth elements, for example,
(1): (CeO 2 ) 1-x (REO 1.5 ) x
In the formula, RE is at least one of Sm, Y, Yb, and Gd, and x is a number that satisfies 0 <x ≦ 0.3.
It is preferable to have the composition represented by these. Furthermore, from the viewpoint of reducing electrical resistance, it is preferable to use Sm or Gd as RE, for example, it is preferably made of CeO 2 in which 10 to 20 mol% of SmO 1.5 or GdO 1.5 is dissolved. .

また、中間層を2層とすることもできる。これにより、固体電解質層10と空気極層11とを強固に接合するとともに、固体電解質層10の成分と空気極層11の成分とが反応して電気抵抗の高い反応層が形成されることをさらに抑制することができる。   Also, the intermediate layer can be made into two layers. As a result, the solid electrolyte layer 10 and the air electrode layer 11 are firmly bonded, and the components of the solid electrolyte layer 10 and the components of the air electrode layer 11 react to form a reaction layer with high electrical resistance. Further suppression can be achieved.

また、図示はしていないが、インターコネクタ12と導電性支持体13との間に密着層を設けることもできる。これにより、インターコネクタ12と導電性支持体13との間の熱膨張係数差を軽減することができる。   Although not shown, an adhesion layer can be provided between the interconnector 12 and the conductive support 13. Thereby, the difference in thermal expansion coefficient between the interconnector 12 and the conductive support 13 can be reduced.

密着層としては、燃料極層9と類似した組成とすることができ、例えば、YSZなどの希土類元素酸化物が固溶しているZrO(安定化ジルコニアと称する)とNiおよび/またはNiOとすることができる。なお、希土類元素酸化物が固溶したZrOと、Niおよび/またはNiOとは、体積比で40:60〜60:40の範囲とすることが好ましい。 The adhesion layer can have a composition similar to that of the fuel electrode layer 9, for example, ZrO 2 (referred to as stabilized zirconia) in which a rare earth element oxide such as YSZ is dissolved, Ni and / or NiO can do. In addition, it is preferable that ZrO 2 in which the rare earth element oxide is dissolved and Ni and / or NiO have a volume ratio of 40:60 to 60:40.

図2は、図1に示す破線Aの部位を拡大して示す断面図である。なお図2においては、断面図であるが、シール材16及び燃料電池セル3のハッチングは省略している。   FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view of a portion indicated by a broken line A shown in FIG. 2 is a cross-sectional view, but the sealing material 16 and the fuel cell 3 are not hatched.

シール材16は、燃料電池セル3の配列方向、かつ燃料電池セル3の長手方向における断面視において、マニホールド7外に漂うガスに晒される表面が凹型のメニスカス形状とされており、燃料電池セル3間の中央部付近に底部17を有し、底部17から燃料電池セル3に向けて這い上がる凹状の外形線を有している。   The sealing material 16 has a concave meniscus surface exposed to the gas drifting outside the manifold 7 in a cross-sectional view in the arrangement direction of the fuel cells 3 and in the longitudinal direction of the fuel cells 3. A bottom portion 17 is provided near the central portion between them, and a concave outer shape that rises from the bottom portion 17 toward the fuel cell 3 is provided.

ここで、燃料電池セル3及びシール材16は温度変化によって体積変化が生じる。特に、燃料電池セル3とシール材16の熱膨張係数に差が大きいと、燃料電池セル3とシール材16との接合部に過大な応力が生じ、接合部付近のシール材16にクラックが生じるおそれがあった。ひいては、マニホールド7内の燃料ガスがリークし、信頼性が低下するおそれがあった。   Here, the fuel cell 3 and the sealing material 16 undergo volume changes due to temperature changes. In particular, if the difference between the thermal expansion coefficients of the fuel cell 3 and the sealing material 16 is large, an excessive stress is generated at the joint between the fuel cell 3 and the sealing material 16, and a crack is generated in the sealing material 16 near the joint. There was a fear. As a result, the fuel gas in the manifold 7 may leak and reliability may be reduced.

特に、マニホールド7内は、燃料電池装置の起動及び停止の繰り返しにより大きな温度変化を伴うこととなる。すわわち、燃料電池セル3とシール材16との接合部にかかる応
力は、マニホールド側の方が特に大きくなる。
In particular, the inside of the manifold 7 is accompanied by a large temperature change due to repeated start and stop of the fuel cell device. That is, the stress applied to the joint between the fuel cell 3 and the sealing material 16 is particularly large on the manifold side.

そこで、本実施形態に係るシール材16は、シール材16の熱膨張係数は前記セルの熱膨張係数より大きく、燃料電池セル3の長手方向におけるマニホールド7の外側に位置する外側領域16bと、燃料電池セル3の長手方向におけるマニホールド7の内側に位置する内側領域16aとを有し、内側領域16aと燃料電池セル3との熱膨張係数の差は、外側領域16bと燃料電池セル3との熱膨張係数の差より、小さいことを特徴とする。   Therefore, the sealing material 16 according to the present embodiment has a thermal expansion coefficient of the sealing material 16 larger than the thermal expansion coefficient of the cell, the outer region 16b located outside the manifold 7 in the longitudinal direction of the fuel cell 3, and the fuel An inner region 16a positioned inside the manifold 7 in the longitudinal direction of the battery cell 3, and the difference in thermal expansion coefficient between the inner region 16a and the fuel cell 3 is the heat between the outer region 16b and the fuel cell 3. It is smaller than the difference in expansion coefficient.

それにより、燃料電池セル3とシール材16との接合部にかかる応力を低減し、クラックの発生を抑制することができる。ひいては、マニホールド7内の燃料ガスのリークを抑制し、信頼性を向上することができる。   Thereby, the stress concerning the junction part of the fuel cell 3 and the sealing material 16 can be reduced, and generation | occurrence | production of a crack can be suppressed. As a result, the leakage of the fuel gas in the manifold 7 can be suppressed and the reliability can be improved.

ちなみに、外側領域16bの熱膨張係数を比較的高くすることにより、燃料電池セル3と外側領域16bとの境界に圧縮応力をかけることができるため、燃料電池セル3の熱変形や、還元雰囲気下での変形に伴う剥離によるクラックを抑制することができる。   Incidentally, by making the thermal expansion coefficient of the outer region 16b relatively high, a compressive stress can be applied to the boundary between the fuel cell 3 and the outer region 16b. It is possible to suppress cracks due to peeling due to deformation at.

ここで、シール材16の内側領域16aとは、燃料電池セル3間のシール材のうち、マニホールド7内のガス(本実施例においては燃料ガス)に晒される側に位置する領域(図2にける下側領域)をいい、外側領域16bとは、燃料電池セル3間のシール材のうち、マニホールド7外のガス(本実施例においては酸素含有ガス)に晒される側に位置する領域(図2における上側領域)をいう。ここで、内側領域16aと外側領域16bとは、図2におけるシール材16の下端18aから上端18bまでの長さを四等分する三つの区画線(図2における二点鎖線)のうち最も下端18a側の線(図2における線C)を基準として、区画すればよい。言い換えれば、シール材16の高さの1/4までが内側領域16aであり、内側領域16aより上側が外側領域16bである。   Here, the inner region 16a of the sealing material 16 is a region located on the side exposed to the gas (fuel gas in the present embodiment) in the manifold 7 in the sealing material between the fuel cells 3 (in FIG. 2). The outer region 16b is a region located on the side exposed to the gas outside the manifold 7 (oxygen-containing gas in this embodiment) in the sealing material between the fuel cells 3. 2). Here, the inner region 16a and the outer region 16b are the lowermost of three division lines (two-dot chain lines in FIG. 2) that equally divide the length from the lower end 18a to the upper end 18b of the sealing material 16 in FIG. What is necessary is just to partition on the 18a side line (line C in FIG. 2). In other words, up to ¼ of the height of the sealing material 16 is the inner region 16a, and the upper side of the inner region 16a is the outer region 16b.

「シール材の熱膨張係数はセルの熱膨張係数より大きく」とは、シール材16の内側領域16a全体及び外側領域16b全体の熱膨張係数が燃料電池セル3全体の熱膨張係数より大きいことを意味する。   “The thermal expansion coefficient of the sealing material is larger than the thermal expansion coefficient of the cell” means that the thermal expansion coefficient of the entire inner region 16 a and the entire outer region 16 b of the sealing material 16 is larger than the thermal expansion coefficient of the entire fuel cell 3. means.

なお、シール材16の内側領域16aと外側領域16bの熱膨張係数とを比較評価するにあたっては、以下の方法により行うことができる。まず、領域毎に任意の100μmの測定領域を合計三つ抽出する。次いで、抽出した測定領域の組成分析をWDS等により行い、特定領域の組成比及び結晶相を特定する。次いで、当該組成比及び結晶相を有するサンプルを作製し、熱膨張係数を測定する。最後に、抽出した三つの測定領域における熱膨張係数の平均を算出して内側領域16aと外側領域16bの熱膨張係数を比較する。 The comparative evaluation of the thermal expansion coefficients of the inner region 16a and the outer region 16b of the sealing material 16 can be performed by the following method. First, a total of three arbitrary measurement areas of 100 μm 2 are extracted for each area. Next, composition analysis of the extracted measurement region is performed by WDS or the like, and the composition ratio and crystal phase of the specific region are specified. Next, a sample having the composition ratio and the crystal phase is prepared, and the thermal expansion coefficient is measured. Finally, the average of the thermal expansion coefficients in the three extracted measurement regions is calculated, and the thermal expansion coefficients of the inner region 16a and the outer region 16b are compared.

図3は、図2の破線Bの部位の拡大図であり、図3におけるシール材16の内側領域16aは第一領域T1を有している。   FIG. 3 is an enlarged view of a portion indicated by a broken line B in FIG. 2, and an inner region 16a of the sealing material 16 in FIG. 3 has a first region T1.

また、シール材16はAlを含有しており、内側領域16aは、AlのEPMA解析の半定量マッピングにおいて、Alのモル濃度がシール材16の外側領域16bにおけるAlの平均モル濃度の2倍以上である測定点が集結した第一領域T1を含み、第一領域T1の面積が100μm以上であり、かつ第一領域T1の熱膨張係数が、燃料電池セル3の熱膨張係数以下の値であってもよい。 Further, the sealing member 16 and contains Al 2 O 3, the inner area 16a, the semi-quantitative mapping of EPMA analysis of Al 2 O 3, molar concentration of Al 2 O 3 is in the outer region 16b of the sealing member 16 Including the first region T1 where measurement points that are twice or more the average molar concentration of Al 2 O 3 are concentrated, the area of the first region T1 is 100 μm 2 or more, and the thermal expansion coefficient of the first region T1 is It may be a value equal to or lower than the thermal expansion coefficient of the fuel cell 3.

すなわち、内側領域16aに、熱膨張係数が燃料電池セル3より小さい第一領域T1を有することで、内側領域16aの熱膨張係数を小さくすることができ、燃料電池セル3と内側領域16aとの熱膨張差をさらに低減することができる。そのため、燃料電池セル3とシール材16との接合部にかかる応力を低減し、クラックの発生を抑制することができ
る。
That is, by having the first region T1 whose thermal expansion coefficient is smaller than that of the fuel cell 3 in the inner region 16a, the thermal expansion coefficient of the inner region 16a can be reduced, and the fuel cell 3 and the inner region 16a can be reduced. The difference in thermal expansion can be further reduced. Therefore, the stress applied to the joint portion between the fuel cell 3 and the sealing material 16 can be reduced, and the generation of cracks can be suppressed.

また、内側領域16aの第一領域T1は面積が1000μm以上であってもよい。この構成により、燃料電池セル3とシール材16との接合部にかかる応力を低減し、クラックの発生をさらに抑制することができる。 Further, the area of the first region T1 of the inner region 16a may be 1000 μm 2 or more. With this configuration, it is possible to reduce the stress applied to the joint between the fuel cell 3 and the sealing material 16 and further suppress the occurrence of cracks.

また、Alのモル濃度がシール材16の外側領域16bにおけるAlの平均モル濃度の2倍以上である測定点が集結した第一領域T1に代えて、SiOのモル濃度がシール材の外側領域におけるSiOの平均モル濃度の2倍以上である測定点が集結した第二領域を有していてもよい。 Further, instead of the first region T1 which measurement points molar concentration of Al 2 O 3 is at least 2 times the average molar concentration of Al 2 O 3 in the outer region 16b of the sealing member 16 is gathered, the molar concentration of SiO 2 May have a second region in which measurement points that are twice or more the average molar concentration of SiO 2 in the outer region of the sealing material are concentrated.

この構成により、内側領域16aに、熱膨張係数が燃料電池セル3より小さい第二領域(図示していない)を有することで、内側領域16aの熱膨張係数を小さくすることができ、燃料電池セル3と内側領域16aとの熱膨張差をさらに低減することができる。そのため、燃料電池セル3とシール材16との接合部にかかる応力を低減し、クラックの発生を抑制することができる。   With this configuration, since the inner region 16a has a second region (not shown) having a smaller thermal expansion coefficient than the fuel cell 3, the thermal expansion coefficient of the inner region 16a can be reduced. 3 and the inner region 16a can be further reduced. Therefore, the stress applied to the joint portion between the fuel cell 3 and the sealing material 16 can be reduced, and the generation of cracks can be suppressed.

また、内側領域16aの第二領域は面積が1000μm以上であってもよい。この構成により、燃料電池セル3とシール材16との接合部にかかる応力を低減し、クラックの発生をさらに抑制することができる。 Further, the second region of the inner region 16a may have an area of 1000 μm 2 or more. With this configuration, it is possible to reduce the stress applied to the joint between the fuel cell 3 and the sealing material 16 and further suppress the occurrence of cracks.

なお、第一領域T1及び第二領域はシール材16の内側領域16aにのみ存在するものとする。また、第一領域T1及び第二領域の両方をシール材16の内側領域16aに存在させてもよい。さらに、第一領域T1及び第二領域が重なりあう領域を有していてもよい。   It is assumed that the first region T1 and the second region exist only in the inner region 16a of the sealing material 16. Further, both the first region T1 and the second region may exist in the inner region 16a of the sealing material 16. Furthermore, you may have the area | region where 1st area | region T1 and 2nd area | region overlap.

なお、100μm以上の第一領域T1及び第二領域を検出するにあたっては、例えば、日本電子製X線マイクロアナライザJXA−8530Fを用いて、EPMA解析の半定量マッピングにより検出することができる。この際、加速電圧は15.0(kV)、照射電流は1.012×10−7(A)、時間は10(ms)、測定点数は250(x軸)×200(y軸)、及び測定間隔は0.5μm(x軸)×0.5μm(y軸)とすればよい。 In addition, in detecting the 1st area | region T1 and 2nd area | region of 100 micrometers 2 or more, it can detect by the semi-quantitative mapping of EPMA analysis, for example using JEOL X-ray microanalyzer JXA-8530F. At this time, the acceleration voltage is 15.0 (kV), the irradiation current is 1.012 × 10 −7 (A), the time is 10 (ms), the number of measurement points is 250 (x axis) × 200 (y axis), and The measurement interval may be 0.5 μm (x axis) × 0.5 μm (y axis).

1000μm以上の第一領域T1及び第二領域を検出するにあたっては、例えば、は、日本電子製X線マイクロアナライザJXA−8530Fを用いて、EPMA解析の半定量マッピングにより検出することができる。この際、加速電圧は15.0(kV)、照射電流は1.007×10−7(A)、時間は10(ms)、測定点数は310(x軸)×240(y軸)、及び測定間隔は10μm(x軸)×10μm(y軸)とすればよい。 In detecting the first region T1 and the second region of 1000 μm 2 or more, for example, can be detected by semi-quantitative mapping of EPMA analysis using JEOL X-ray microanalyzer JXA-8530F. At this time, the acceleration voltage is 15.0 (kV), the irradiation current is 1.007 × 10 −7 (A), the time is 10 (ms), the number of measurement points is 310 (x axis) × 240 (y axis), and The measurement interval may be 10 μm (x axis) × 10 μm (y axis).

なお「測定点」とは、X線マイクロアナライザの測定点の一点をいう。また、「第一領域T1の面積」又は「第二領域の面積」とは、一つの第一領域T1又は第二領域の面積をさすものとする。   “Measurement point” refers to one measurement point of the X-ray microanalyzer. The “area of the first region T1” or the “area of the second region” refers to the area of one first region T1 or the second region.

第一領域T1及び第二領域の熱膨張係数は、例えば以下の方法にて測定することができる。まず、燃料電池セル3の配列方向かつ燃料電池セル3の長手方向におけるシール材16の内側領域16aの断面におけるAl又はSiOのEPMA解析の半定量マッピングにて第一領域T1及び第二領域のうち少なくとも何れか1つの領域を特定(以下、特定領域という。)する。次に、特定領域の組成分析をWDS等により行い、特定領域の組成比及び結晶相を特定する。最後に、当該組成比及び結晶相を有するサンプルを作製し、熱膨張係数を測定する。 The thermal expansion coefficients of the first region T1 and the second region can be measured, for example, by the following method. First, the first region T1 and the second region are determined by semi-quantitative mapping of Al 2 O 3 or SiO 2 EPMA analysis in the cross section of the inner region 16a of the sealing material 16 in the arrangement direction of the fuel cells 3 and in the longitudinal direction of the fuel cells 3. At least one of the two areas is specified (hereinafter referred to as a specific area). Next, the composition analysis of the specific region is performed by WDS or the like, and the composition ratio and crystal phase of the specific region are specified. Finally, a sample having the composition ratio and crystal phase is prepared, and the thermal expansion coefficient is measured.

内側領域16a及び外側領域16bの熱膨張係数の比較評価を行う方法として上述した方法以外に以下の方法を採用してもよい。第一領域T1又は第二領域を有する実施形態において、第一領域T1又は第二領域の熱膨張係数を上述の方法で測定し、当該熱膨張係数がシール材16の熱膨張係数より小さい場合には、内側領域16aの熱膨張係数が外側領域16bの熱膨張係数より小さいと比較評価することができる。シール材16の熱膨張係数は上述したシール材16の組成から推定してもよい。   In addition to the method described above, the following method may be adopted as a method for performing the comparative evaluation of the thermal expansion coefficients of the inner region 16a and the outer region 16b. In the embodiment having the first region T1 or the second region, when the thermal expansion coefficient of the first region T1 or the second region is measured by the above-described method and the thermal expansion coefficient is smaller than the thermal expansion coefficient of the sealing material 16. It can be compared and evaluated that the thermal expansion coefficient of the inner region 16a is smaller than the thermal expansion coefficient of the outer region 16b. The thermal expansion coefficient of the sealing material 16 may be estimated from the composition of the sealing material 16 described above.

燃料電池セル3の熱膨張係数は、燃料電池セル3のうちシール材16で固定されている側の端部を切り出して測定用サンプルを作製し、熱膨張係数を線膨張係数測定装置(TMA)を用いて測定することで算出できる。   The thermal expansion coefficient of the fuel cell 3 is cut out from the end of the fuel cell 3 that is fixed by the sealing material 16 to produce a measurement sample, and the thermal expansion coefficient is measured by a linear expansion coefficient measuring device (TMA). It can calculate by measuring using.

上述のセルスタック装置は、例えば以下の製造方法にて作製することができる。まず、断熱性の板状体の上に枠体7aを載置する。次に、枠体7a内に燃料電池セル3の下端を挿入し、板状体の上に載置する。次に、第一領域T1を構成する組成を有する材料(以下、第一添加材という。)又は第二領域を構成する組成を有する材料(以下、第二添加材という。)を板状体の上に載置する。次に、Si系結晶化ガラス粉末に有機成分を添加してなるペーストを枠体7aの開口部に流し込み、850℃で5時間熱処理し、燃料電池セル3の下端部と枠体7aシール材16で固定する。次に、板状体を枠体7a又は蓋状部材から引き離す。最後に、セルスタック2が固定された枠体7aを、ガスタンク7bの上面の開口部を塞ぐようにガスタンク7aにシール材にて固定する。   The above-described cell stack apparatus can be manufactured by the following manufacturing method, for example. First, the frame body 7a is placed on the heat insulating plate-like body. Next, the lower end of the fuel cell 3 is inserted into the frame body 7a and placed on the plate-like body. Next, a material having a composition constituting the first region T1 (hereinafter referred to as a first additive) or a material having a composition constituting the second region (hereinafter referred to as a second additive) is formed into a plate-like body. Place on top. Next, a paste formed by adding an organic component to the Si-based crystallized glass powder is poured into the opening of the frame body 7a and heat-treated at 850 ° C. for 5 hours, and the lower end of the fuel cell 3 and the frame body 7a sealing material 16 are subjected to heat treatment. Secure with. Next, the plate-like body is pulled away from the frame body 7a or the lid-like member. Finally, the frame 7a to which the cell stack 2 is fixed is fixed to the gas tank 7a with a sealing material so as to close the opening on the upper surface of the gas tank 7b.

さらに、燃料電池セル3の配列方向、かつ燃料電池セル3の長手方向における断面視において、内側領域16aの内側表面が、燃料電池セル3の長手方向におけるシール材16の中央に向かって凹んだメニスカス形状であってもよい。   Furthermore, in a cross-sectional view in the arrangement direction of the fuel cells 3 and in the longitudinal direction of the fuel cells 3, the inner surface of the inner region 16a is recessed toward the center of the sealing material 16 in the longitudinal direction of the fuel cells 3. It may be a shape.

この構成により、メニスカス形状とすることで応力を緩和することができるため、燃料電池セル3とシール材16の内側領域16aとの接合部付近にクラックが生じることをさらに抑制することができる。   With this configuration, since the meniscus shape can relieve stress, it is possible to further suppress the occurrence of cracks in the vicinity of the joint portion between the fuel cell 3 and the inner region 16a of the sealing material 16.

なお、シール材16における内側領域16aのメニスカス形状は、凹型メニスカス形状に対応した凸部を平面上に有する板状体を使用して上述する方法で製造することで得ることができる。   The meniscus shape of the inner region 16a in the sealing material 16 can be obtained by manufacturing the plate-like body having a convex portion corresponding to the concave meniscus shape on the plane by the method described above.

図4は、本実施形態のセルスタック装置1を備えてなる燃料電池モジュール(以下、モジュールという場合がある。)の一例を示す外観斜視図であり、図5は図4の断面図である。   4 is an external perspective view showing an example of a fuel cell module (hereinafter sometimes referred to as a module) provided with the cell stack device 1 of the present embodiment, and FIG. 5 is a cross-sectional view of FIG.

図4に示すモジュール20においては、収納容器21の内部に、本実施形態のセルスタック装置1が収納されている。なお、セルスタック装置1の上方には、燃料電池セル3に供給する燃料ガスを生成するための改質器22が配置されている。なお、図4においては、セルスタック装置1が2つのセルスタック2を備えている場合を示しているが、適宜その個数は変更することができ、例えばセルスタック2を1つだけ備えていてもよい。また、セルスタック装置1を、改質器22を含むものとすることもできる。   In the module 20 shown in FIG. 4, the cell stack device 1 of the present embodiment is stored in the storage container 21. A reformer 22 for generating fuel gas to be supplied to the fuel cell 3 is disposed above the cell stack device 1. FIG. 4 shows the case where the cell stack apparatus 1 includes two cell stacks 2, but the number can be changed as appropriate. For example, even if only one cell stack 2 is provided. Good. Further, the cell stack apparatus 1 may include the reformer 22.

また、図4においては、燃料電池セル3として、内部を燃料ガスが長手方向に流通する燃料ガス流路を複数有する中空平板型で、燃料ガス流路を有する支持体の表面に、燃料極層、固体電解質層および酸素極層を順に積層してなる固体酸化物形の燃料電池セル3を例示している。なお、燃料電池セル3の間に酸素含有ガスが流通する。   In FIG. 4, the fuel cell 3 is a hollow flat plate type having a plurality of fuel gas passages through which fuel gas flows in the longitudinal direction, and a fuel electrode layer is formed on the surface of the support having the fuel gas passages. 1 illustrates a solid oxide fuel cell 3 in which a solid electrolyte layer and an oxygen electrode layer are sequentially laminated. An oxygen-containing gas flows between the fuel cells 3.

また、図4に示す改質器22においては、原燃料供給管26を介して供給される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。なお、改質器22は、効率のよい改質反応である水蒸気改質を行うことができる構造とすることが好ましく、水を気化させるための気化部23と、原燃料を燃料ガスに改質するための改質触媒(図示せず)が配置された改質部24とを備えている。そして、改質器22で生成された燃料ガスは、燃料ガス流通管25(図1に示す燃料ガス供給管8に相当)を介してマニホールド7に供給され、マニホールド7より燃料電池セル3の内部に設けられた燃料ガス流路に供給される。   In the reformer 22 shown in FIG. 4, raw gas such as natural gas or kerosene supplied via the raw fuel supply pipe 26 is reformed to generate fuel gas. The reformer 22 preferably has a structure capable of performing steam reforming, which is an efficient reforming reaction. The reformer 22 reforms the raw fuel into fuel gas, and a vaporizer 23 for vaporizing water. And a reforming section 24 in which a reforming catalyst (not shown) is disposed. The fuel gas generated by the reformer 22 is supplied to the manifold 7 through a fuel gas distribution pipe 25 (corresponding to the fuel gas supply pipe 8 shown in FIG. 1), and the interior of the fuel cell 3 is supplied from the manifold 7. Is supplied to the fuel gas flow path provided in the.

また図4においては、収納容器21の一部(前後面)を取り外し、内部に収納されるセルスタック装置1を後方に取り出した状態を示している。ここで、図4に示したモジュール20においては、セルスタック装置1を、収納容器21内にスライドして収納することが可能である。   Further, FIG. 4 shows a state in which a part (front and rear surfaces) of the storage container 21 is removed and the cell stack device 1 stored inside is taken out rearward. Here, in the module 20 shown in FIG. 4, the cell stack device 1 can be slid and stored in the storage container 21.

なお、収納容器21の内部には、マニホールド7に並置されたセルスタック2の間に配置され、酸素含有ガスが燃料電池セル3の側方を下端部から上端部に向けて流れるように、酸素含有ガス導入部材27が配置されている。   Note that, inside the storage container 21, oxygen is disposed between the cell stacks 2 juxtaposed on the manifold 7, so that the oxygen-containing gas flows from the lower end portion toward the upper end portion of the fuel cell 3. A contained gas introduction member 27 is disposed.

図5に示すように、モジュール20を構成する収納容器21は、内壁28と外壁29とを有する二重構造で、外壁29により収納容器21の外枠が形成されるとともに、内壁28によりセルスタック装置1を収納する発電室30が形成されている。さらに収納容器21においては、内壁28と外壁29との間を、燃料電池セル3に導入する酸素含有ガスが流通する酸素含有ガス流路36としている。   As shown in FIG. 5, the storage container 21 constituting the module 20 has a double structure having an inner wall 28 and an outer wall 29, and an outer frame of the storage container 21 is formed by the outer wall 29, and a cell stack is formed by the inner wall 28. A power generation chamber 30 that houses the device 1 is formed. Further, in the storage container 21, an oxygen-containing gas flow path 36 through which the oxygen-containing gas introduced into the fuel cell 3 circulates between the inner wall 28 and the outer wall 29.

ここで、収納容器21内には、収納容器21の上部より、上端側に酸素含有ガスが流入するための酸素含有ガス流入口(図示せず)とフランジ部40とを備え、下端部に燃料電池セル3の下端部に酸素含有ガスを導入するための酸素含有ガス流出口31が設けられてなる酸素含有ガス導入部材27が、内壁28を貫通して挿入されて固定されている。   Here, the storage container 21 is provided with an oxygen-containing gas inlet (not shown) for allowing oxygen-containing gas to flow into the upper end side from the upper portion of the storage container 21 and a flange portion 40, and a fuel at the lower end portion. An oxygen-containing gas introduction member 27 provided with an oxygen-containing gas outlet 31 for introducing an oxygen-containing gas at the lower end of the battery cell 3 is inserted through the inner wall 28 and fixed.

なお、図5においては、酸素含有ガス導入部材27が、収納容器21の内部に並置された2つのセルスタック2間に位置するように配置されているが、セルスタック2の数により、適宜配置することができる。   In FIG. 5, the oxygen-containing gas introduction member 27 is arranged so as to be positioned between two cell stacks 2 juxtaposed inside the storage container 21, but is appropriately arranged depending on the number of cell stacks 2. can do.

また発電室30内には、モジュール20内の熱が極端に放散され、燃料電池セル3(セルスタック2)の温度が低下して発電量が低減しないよう、モジュール20内の温度を高温に維持するための断熱部材32が適宜設けられている。   Further, in the power generation chamber 30, the temperature in the module 20 is maintained at a high temperature so that the heat in the module 20 is extremely dissipated and the temperature of the fuel cell 3 (cell stack 2) is lowered and the power generation amount is not reduced. A heat insulating member 32 is provided as appropriate.

断熱部材32は、セルスタック2の近傍に配置することが好ましく、特には、燃料電池セル3の配列方向に沿ってセルスタック2の側面側に配置するとともに、セルスタック2の側面における燃料電池セル3の配列方向に沿った幅と同等またはそれ以上の幅を有する断熱部材32を配置することが好ましい。   The heat insulating member 32 is preferably disposed in the vicinity of the cell stack 2. In particular, the heat insulating member 32 is disposed on the side of the cell stack 2 along the arrangement direction of the fuel cells 3, and the fuel cell on the side of the cell stack 2. It is preferable to arrange the heat insulating member 32 having a width equal to or greater than the width along the three arrangement directions.

また、燃料電池セル3の配列方向に沿った内壁28の内側には、排ガス用内壁34が設けられており、内壁28と排ガス用内壁34との間が、発電室30内の排ガスが上方から下方に向けて流れる排ガス流路37とされている。なお、排ガス流路37は、収納容器21の底部に設けられた排気孔35と通じている。また、排ガス用内壁34のセルスタック2側にも断熱部材32が設けられている。   Further, an exhaust gas inner wall 34 is provided on the inner side of the inner wall 28 along the arrangement direction of the fuel cells 3, and the exhaust gas in the power generation chamber 30 extends from above between the inner wall 28 and the exhaust gas inner wall 34. The exhaust gas flow path 37 flows downward. The exhaust gas passage 37 communicates with an exhaust hole 35 provided at the bottom of the storage container 21. Further, a heat insulating member 32 is also provided on the cell stack 2 side of the exhaust gas inner wall 34.

それにより、モジュール20の稼動(起動処理時、発電時、停止処理時)に伴って生じる排ガスは、排ガス流路37を流れた後、排気孔35より排気される構成となっている。   As a result, the exhaust gas generated during the operation of the module 20 (during start-up processing, power generation, and stop processing) flows through the exhaust gas passage 37 and is then exhausted from the exhaust hole 35.

また、上述の構成のモジュール20においては、燃料電池セル3における燃料ガス流路より排出される発電に使用されなかった燃料ガスと酸素含有ガスとを燃料電池セル3の上端と改質器22との間で燃焼させることにより、燃料電池セル3の温度を上昇・維持させることができる。あわせて、燃料電池セル3(セルスタック2)の上方に配置された改質器22を温めることができ、改質器22で効率よく改質反応を行なうことができる。なお、通常発電時においては、上記燃焼や燃料電池セル3の発電に伴い、モジュール20内の温度は500〜800℃程度となる。   Further, in the module 20 having the above-described configuration, the fuel gas and the oxygen-containing gas that have not been used for power generation discharged from the fuel gas flow path in the fuel cell 3 are transferred to the upper end of the fuel cell 3 and the reformer 22. It is possible to raise and maintain the temperature of the fuel cell 3 by burning between the two. In addition, the reformer 22 disposed above the fuel cell 3 (cell stack 2) can be warmed, and the reformer 22 can efficiently perform the reforming reaction. During normal power generation, the temperature in the module 20 is about 500 to 800 ° C. with the combustion and power generation of the fuel cell 3.

図6は、外装ケース内に図4で示したモジュール20と、モジュール20を動作させるための補機(図示せず)とを収納してなる本実施形態の燃料電池装置の一例を示す分解斜視図である。なお、図6においては一部構成を省略して示している。   FIG. 6 is an exploded perspective view showing an example of the fuel cell device of the present embodiment in which the module 20 shown in FIG. 4 and an auxiliary machine (not shown) for operating the module 20 are housed in an outer case. FIG. In FIG. 6, a part of the configuration is omitted.

図6に示す燃料電池装置41は、支柱42と外装板43から構成される外装ケース内を仕切板44により上下に区画し、その上方側を上述したモジュール20を収納するモジュール収納室45とし、下方側をモジュール20を動作させるための補機を収納する補機収納室46として構成されている。なお、補機収納室46に収納する補機を省略して示している。   The fuel cell device 41 shown in FIG. 6 divides the interior of the exterior case composed of the columns 42 and the exterior plate 43 into upper and lower portions by the partition plate 44, and the upper side serves as a module storage chamber 45 for storing the module 20 described above. The lower side is configured as an auxiliary equipment storage chamber 46 for storing auxiliary equipment for operating the module 20. In addition, the auxiliary machine stored in the auxiliary machine storage chamber 46 is omitted.

また、仕切板44には、補機収納室46の空気をモジュール収納室45側に流すための空気流通口47が設けられており、モジュール収納室45を構成する外装板43の一部に、モジュール収納室45内の空気を排気するための排気口48が設けられている。   In addition, the partition plate 44 is provided with an air circulation port 47 for allowing the air in the auxiliary machine storage chamber 46 to flow toward the module storage chamber 45, and a part of the exterior plate 43 constituting the module storage chamber 45 includes An exhaust port 48 for exhausting air in the module storage chamber 45 is provided.

このような燃料電池装置41においては、上述したように、長期信頼性の向上したモジュール20をモジュール収納室45に収納し、モジュール20を動作させるための補機を補機収納室46に収納して構成されることにより、長期信頼性の向上した燃料電池装置41とすることができる。   In such a fuel cell device 41, as described above, the module 20 with improved long-term reliability is stored in the module storage chamber 45, and the auxiliary machine for operating the module 20 is stored in the auxiliary machine storage chamber 46. Thus, the fuel cell device 41 with improved long-term reliability can be obtained.

以上、本発明について詳細に説明したが、本発明は上述の実施の形態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において、種々の変更、改良等が可能である。   Although the present invention has been described in detail above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications and improvements can be made without departing from the scope of the present invention.

例えば、導電性支持体上に空気極層、固体電解質層、燃料極層を配置した燃料電池セルであっても良い。さらに、例えば、上記形態では、導電性支持体13上に燃料極層9、固体電解質層10、空気極層11を積層したが、導電性支持体13を用いることなく、燃料極層9自体を支持体とし、この燃料極層9に、固体電解質層10、空気極層11を設けても良い。   For example, a fuel battery cell in which an air electrode layer, a solid electrolyte layer, and a fuel electrode layer are disposed on a conductive support may be used. Further, for example, in the above embodiment, the fuel electrode layer 9, the solid electrolyte layer 10, and the air electrode layer 11 are laminated on the conductive support 13, but the fuel electrode layer 9 itself is not used without using the conductive support 13. A solid electrolyte layer 10 and an air electrode layer 11 may be provided on the fuel electrode layer 9 as a support.

また、支持体上に空気極層、固体電解質層、燃料極層を有する発電素子部が複数形成された、いわゆる横縞型の燃料電池セルスタックを複数組み合わせてなる横縞型バンドルにも適用することができる。   Further, the present invention can be applied to a horizontally-striped bundle formed by combining a plurality of so-called horizontally-striped fuel cell stacks in which a plurality of power generation element portions having an air electrode layer, a solid electrolyte layer, and a fuel electrode layer are formed on a support. it can.

さらに、上記形態では燃料電池セル3、セルスタック装置1、モジュール20ならびに燃料電池装置41について説明したが、セルに水蒸気と電圧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(O)を生成する電解セル(SOEC)およびこの電解セルを備える電解セルスタック装置および電解モジュールならびにモジュール収容装置である電解装置にも適用することができる。 Furthermore, although the fuel cell 3, the cell stack device 1, the module 20, and the fuel cell device 41 have been described in the above embodiment, hydrogen and water are obtained by electrolyzing water vapor (water) by applying water vapor and voltage to the cell. The present invention can also be applied to an electrolysis cell (SOEC) that generates oxygen (O 2 ), an electrolysis cell stack device including the electrolysis cell, an electrolysis module, and an electrolysis device that is a module housing device.

(試料の作製)
上述したセルスタック装置について、表1に示すように、7つの試料を作製した。
(Sample preparation)
As shown in Table 1, seven samples were prepared for the cell stack apparatus described above.

上述した方法により、第一領域を内側領域に有するシール材によりセルスタックを枠体に固定した。   By the method described above, the cell stack was fixed to the frame with the sealing material having the first region in the inner region.

セルスタック装置の各試料は、10個の燃料電池セルを含むものとした。各試料にて使用した燃料電池セルの形状は図1、2と同様の板形状とした。燃料電池セルは、長手方向の長さが20cm、燃料電池セルの幅方向の長さが20mm、厚みが2mmであった。燃料電池セルの熱膨張係数は約10.9ppm/K(常温から1000℃における熱膨張係数)とした。   Each sample of the cell stack apparatus includes 10 fuel cells. The shape of the fuel cell used in each sample was the same plate shape as in FIGS. The length of the fuel cell was 20 cm, the length of the fuel cell in the width direction was 20 mm, and the thickness was 2 mm. The thermal expansion coefficient of the fuel cell was about 10.9 ppm / K (the thermal expansion coefficient from room temperature to 1000 ° C.).

シール材は、SiO−MgO−B−Al−CaO系を用いた。主成分の組成比(モル濃度比)は、15(SiO):21(MgO):26(B):5(Al):29(CaO)であった。シール材の熱膨張係数は約11.6ppm/K(常温から1000℃における熱膨張係数)とした。第一領域となる第一添加材としてSiO−MgO−B−Al−CaO系を用いた。第一添加材の組成比(モル濃度比)が異なる各試料をそれぞれ作製した。 As the sealing material, a SiO 2 —MgO—B 2 O 3 —Al 2 O 3 —CaO system was used. The composition ratio (molar concentration ratio) of the main components was 15 (SiO 2 ): 21 (MgO): 26 (B 2 O 3 ): 5 (Al 2 O 3 ): 29 (CaO). The thermal expansion coefficient of the sealing material was about 11.6 ppm / K (the thermal expansion coefficient from room temperature to 1000 ° C.). The SiO 2 —MgO—B 2 O 3 —Al 2 O 3 —CaO system was used as the first additive serving as the first region. Samples having different composition ratios (molar concentration ratios) of the first additive were prepared.

(耐久性試験)
セルスタック装置の燃料電池セルのガス通路内に水素ガスを流し、更に燃料電池セルの外側(酸素極層の外面)に空気を流し、850℃において24時間発電させ、この後、水素ガスを停止し、自然冷却させた。当該手順の繰り返し回数が所定回数(40回、60回)になる度に試験を停止し、クラックの発生の有無を確認した。その結果を表1に示す。
(Durability test)
Hydrogen gas is allowed to flow through the gas passage of the fuel cell of the cell stack device, and air is further allowed to flow outside the fuel cell (outer surface of the oxygen electrode layer) to generate power at 850 ° C. for 24 hours, and then the hydrogen gas is stopped. And allowed to cool naturally. The test was stopped every time the procedure was repeated a predetermined number of times (40 times, 60 times), and the presence or absence of cracks was confirmed. The results are shown in Table 1.

なお、確認時にクラックが生じているスタック装置については、それ以降の試験は行わなかった。   In addition, the subsequent test was not performed about the stack apparatus which has cracked at the time of confirmation.

試験結果を表1に示す。なお、表1には、第一領域となる第一添加材の組成比(モル濃度比)、第一添加材に含まれるAlの組成比(モル濃度比)をシール材に含まれるAlの組成比(モル濃度比)で除した値であるAlの濃度倍率、第一添加材の熱膨張係数の値、燃料電池セルとシール材の外側領域(表1では外側と略す。)とシール材の内側領域(表1では内側と略す。)との熱膨張係数の関係及び熱サイクル試験のサイクル回数を記載した。 The test results are shown in Table 1. In Table 1, the composition ratio (molar concentration ratio) of the first additive serving as the first region and the composition ratio (molar concentration ratio) of Al 2 O 3 contained in the first additive are included in the sealing material. Al 2 composition ratio of O 3 (molar ratio) concentration ratio of Al 2 O 3 is divided by the value of the thermal expansion coefficient of the first additive, the outer region (Table 1 of the fuel cell and the sealing material The relationship of the thermal expansion coefficient between the outer region and the inner region of the sealing material (abbreviated as inner side in Table 1) and the number of cycles of the thermal cycle test are described.

Figure 2018018628
Figure 2018018628

(耐久性試験結果)
試料No.1、3では、40回の熱サイクル試験でシール材の内側領域にクラックが生
じた。これは、シール材の内側領域の熱膨張係数が外側領域の熱膨張係数以上の値であり、燃料電池セルの熱膨張係数と内側領域の熱膨張係数の差が大きかったためである。
(Durability test results)
Sample No. In Nos. 1 and 3, cracks occurred in the inner region of the sealing material after 40 thermal cycle tests. This is because the thermal expansion coefficient of the inner region of the sealing material is equal to or greater than the thermal expansion coefficient of the outer region, and the difference between the thermal expansion coefficient of the fuel cell and the thermal expansion coefficient of the inner region is large.

試料No2、4〜7では40回の熱サイクル試験でシール材の内側領域にクラックが生じていなかった。シール材の内側領域が外側領域より熱膨張係数が小さく、燃料電池セルの熱膨張係数と内側領域の熱膨張係数の差が小さかったためである。   In Samples Nos. 2 and 4 to 7, no cracks occurred in the inner region of the sealing material after 40 thermal cycle tests. This is because the inner region of the sealing material has a smaller thermal expansion coefficient than the outer region, and the difference between the thermal expansion coefficient of the fuel cell and the thermal expansion coefficient of the inner region is small.

また、試料No.2、4、5では、60回の熱サイクル試験でシール材の内側領域にクラックが生じたが、試料No.6、7では、シール材の内側領域にクラックが発生しなかった。これは、試料No.6、7におけるシール材の内側領域の熱膨張係数が試料No.5と比較してさらに小さく、燃料電池セルの熱膨張係数と内側領域の熱膨張係数の差がさらに小さかったためである。   Sample No. In Nos. 2, 4, and 5, cracks occurred in the inner region of the sealing material after 60 thermal cycle tests. In Nos. 6 and 7, no cracks occurred in the inner region of the sealing material. This is the sample No. The thermal expansion coefficient of the inner region of the sealing material in Samples 6 and 7 is Sample No. This is because the difference between the thermal expansion coefficient of the fuel battery cell and the thermal expansion coefficient of the inner region is further smaller than that of 5.

(試料の作製)
上述したセルスタック装置について、表2に示すように、5つの試料を作製した。
(Sample preparation)
About the cell stack apparatus mentioned above, as shown in Table 2, five samples were produced.

上述した方法により、第一領域を内側領域に有するシール材によりセルスタックを枠体に固定した。   By the method described above, the cell stack was fixed to the frame with the sealing material having the first region in the inner region.

第一領域となる第一添加材の最大粒子断面積以外の条件は実施例1における表1の試料No.7と同様とした。第一添加材の最大粒子断面積が異なる各試料をそれぞれ作製した。   Conditions other than the maximum particle cross-sectional area of the first additive serving as the first region are the sample Nos. It was the same as 7. Samples having different maximum particle cross-sectional areas of the first additive were prepared.

なお、「最大粒子断面積」は、AlのEPMA解析の半定量マッピングにおいて認識される第一領域の面積と対応するものである。 The “maximum particle cross-sectional area” corresponds to the area of the first region recognized in the semi-quantitative mapping of the EP 2 analysis of Al 2 O 3 .

(耐久性試験)
当該試験方法は繰り返し回数を70回とした以外は実施例1と同様とした。
(Durability test)
The test method was the same as Example 1 except that the number of repetitions was 70.

Figure 2018018628
Figure 2018018628

(耐久性試験結果)
試験結果を表2に示す。
(Durability test results)
The test results are shown in Table 2.

試料No.1〜3では、70回の熱サイクル試験でシール材の内側領域にクラックが生じた。   Sample No. 1 to 3, cracks occurred in the inner region of the sealing material after 70 thermal cycle tests.

一方、内側領域に含有される第一領域の面積(第一添加材の最大粒子断面積)が1000μm以上である試料No.4及び5では、70回の熱サイクル試験でシール材の内側領域にクラックが生じなかった。 On the other hand, sample No. 1 in which the area of the first region contained in the inner region (maximum particle cross-sectional area of the first additive) is 1000 μm 2 or more. In Nos. 4 and 5, no cracks occurred in the inner region of the sealing material after 70 thermal cycle tests.

(試料の作製)
上述したセルスタック装置について、表3に示すように、5つの試料を作製した。
(Sample preparation)
About the cell stack apparatus mentioned above, as shown in Table 3, five samples were produced.

上述した方法により、第二領域を内側領域に有するシール材によりセルスタックを枠体に固定した。   By the method described above, the cell stack was fixed to the frame with the sealing material having the second region in the inner region.

第二領域となる第二添加材の組成比(モル濃度比)以外の条件は実施例1と同様とした。第二添加材の組成比(モル濃度比)が異なる各試料をそれぞれ作製した。   Conditions other than the composition ratio (molar concentration ratio) of the second additive serving as the second region were the same as in Example 1. Samples having different composition ratios (molar concentration ratios) of the second additive were prepared.

(耐久性試験)
当該試験方法は実施例1と同様とした。
(Durability test)
The test method was the same as in Example 1.

試験結果を表3に示す。なお、表3には、第二領域となる第二添加材の組成比(モル濃度比)、第二添加材に含まれるSiOの組成比(モル濃度比)をシール材に含まれるSiOの組成比(モル濃度比)で除した値であるSiOの濃度倍率、第一添加材の熱膨張係数の値、燃料電池セルとシール材の外側領域(表3では外側と略す。)とシール材の内側領域(表3では内側と略す。)との熱膨張係数の関係及び熱サイクル試験のサイクル回数を記載した。 The test results are shown in Table 3. In Table 3, the composition ratio of the second additive material comprising a second region (molar ratio), SiO 2 contained the composition ratio of SiO 2 (molar concentration ratio) in the sealing material contained in the second additive The concentration ratio of SiO 2 , which is a value divided by the composition ratio (molar concentration ratio), the value of the thermal expansion coefficient of the first additive, and the outer region of the fuel cell and the sealing material (abbreviated as “outside” in Table 3). The relationship of the thermal expansion coefficient with the inner region of the sealing material (abbreviated as inner side in Table 3) and the number of cycles of the thermal cycle test are described.

Figure 2018018628
Figure 2018018628

(耐久性試験結果)
試料No.1では、40回の熱サイクル試験でシール材の内側領域にクラックが生じた。これは、シール材の内側領域が外側領域より熱膨張係数が大きく、燃料電池セルの熱膨張係数と内側領域の熱膨張係数の差が大きかったためである。
(Durability test results)
Sample No. In No. 1, cracks occurred in the inner region of the sealing material after 40 thermal cycle tests. This is because the inner region of the sealing material has a larger thermal expansion coefficient than the outer region, and the difference between the thermal expansion coefficient of the fuel cell and the thermal expansion coefficient of the inner region is large.

試料No2〜5では40回の熱サイクル試験でシール材の内側領域にクラックが生じていなかった。これは、シール材の内側領域が外側領域より熱膨張係数が小さく、燃料電池セルの熱膨張係数と内側領域の熱膨張係数の差が小さかったためである。   In Samples Nos. 2 to 5, no cracks occurred in the inner region of the sealing material after 40 thermal cycle tests. This is because the inner region of the sealing material has a smaller thermal expansion coefficient than the outer region, and the difference between the thermal expansion coefficient of the fuel cell and the thermal expansion coefficient of the inner region is small.

また、試料No.2では、60回の熱サイクル試験でシール材の内側領域にクラックが生じたが、試料No.3〜5では、シール材の内側領域にクラックが発生しなかった。これは、試料No.3〜5におけるシール材の内側領域の熱膨張係数が試料No.2と比較してさらに小さく、燃料電池セルの熱膨張係数と内側領域の熱膨張係数の差がさらに小さかったためである。   Sample No. 2, cracks occurred in the inner region of the sealing material after 60 thermal cycle tests. In 3-5, the crack did not generate | occur | produce in the inner side area | region of the sealing material. This is the sample No. The thermal expansion coefficient of the inner region of the sealing material in 3 to 5 is the sample No. This is because the difference between the thermal expansion coefficient of the fuel cell and the thermal expansion coefficient of the inner region is further smaller than that of 2.

(試料の作製)
上述したセルスタック装置について、表4に示すように、5つの試料を作製した。
(Sample preparation)
About the cell stack apparatus mentioned above, as shown in Table 4, five samples were produced.

上述した方法により、第二領域を内側領域に有するシール材によりセルスタックを枠体に固定した。   By the method described above, the cell stack was fixed to the frame with the sealing material having the second region in the inner region.

第二領域となる第二添加材の最大粒子断面積以外の条件は実施例3における表3の試料No.4と同様とした。第二添加材の最大粒子断面積が異なる各試料をそれぞれ作製した。   Conditions other than the maximum particle cross-sectional area of the second additive in the second region are the sample Nos. In Table 3 in Example 3. It was the same as 4. Samples having different maximum particle cross-sectional areas of the second additive were prepared.

なお、「最大粒子断面積」は、SiOのEPMA解析の半定量マッピングにおいて認識される第二領域の面積と対応するものである。 The “maximum particle cross-sectional area” corresponds to the area of the second region recognized in the semi-quantitative mapping of the EP 2 analysis of SiO 2 .

(耐久性試験)
当該試験方法は繰り返し回数を70回とした以外は実施例1と同様とした。
(Durability test)
The test method was the same as Example 1 except that the number of repetitions was 70.

Figure 2018018628
Figure 2018018628

(耐久性試験結果)
試験結果を表4に示す。
(Durability test results)
The test results are shown in Table 4.

試料No.1〜3では、70回の熱サイクル試験でシール材の内側領域にクラックが生じた。   Sample No. 1 to 3, cracks occurred in the inner region of the sealing material after 70 thermal cycle tests.

一方、内側領域に含有される第二領域の面積(第二添加材の最大粒子断面積)が1000μm以上である試料No.4及び5では、70回の熱サイクル試験でシール材の内側領域にクラックが生じなかった。 On the other hand, sample No. 2 in which the area of the second region contained in the inner region (maximum particle cross-sectional area of the second additive) is 1000 μm 2 or more. In Nos. 4 and 5, no cracks occurred in the inner region of the sealing material after 70 thermal cycle tests.

1:セルスタック装置
3:燃料電池セル
7:マニホールド
16:シール材
16a:内側領域
16b:外側領域
20:燃料電池モジュール
41:燃料電池装置
1: Cell stack device 3: Fuel cell 7: Manifold 16: Sealing material 16a: Inner region 16b: Outer region 20: Fuel cell module 41: Fuel cell device

Claims (8)

複数個の柱状のセルが配列されてなるセルスタックと、
前記複数個のセルに反応ガスを供給するためのマニホールドと、
前記複数個のセルの一端を前記マニホールドに固定するためのガラスからなるシール材とを具備し、
前記シール材の熱膨張係数は前記セルの熱膨張係数より大きく、
前記セルの長手方向における前記マニホールドの外側に位置する外側領域と、
前記セルの長手方向における前記マニホールドの内側に位置する内側領域とを有し、
前記内側領域と前記セルとの熱膨張係数の差は、前記外側領域と前記セルとの熱膨張係数の差より、小さい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;
A manifold for supplying reaction gas to the plurality of cells;
A sealing material made of glass for fixing one end of the plurality of cells to the manifold;
The thermal expansion coefficient of the sealing material is larger than the thermal expansion coefficient of the cell,
An outer region located outside the manifold in the longitudinal direction of the cell;
An inner region located inside the manifold in the longitudinal direction of the cell,
The cell stack device, wherein a difference in thermal expansion coefficient between the inner region and the cell is smaller than a difference in thermal expansion coefficient between the outer region and the cell.
前記シール材はAlを含有しており、
前記内側領域は、AlのEPMA解析の半定量マッピングにおいて、Alのモル濃度がシール材の外側領域におけるAlの平均モル濃度の2倍以上である測定点が集結した第一領域を含み、
該第一領域の面積が100μm以上であり、かつ前記第一領域の熱膨張係数が、前記セルの熱膨張係数以下の値で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 sealing material contains Al 2 O 3 ,
Said inner region, the semi-quantitative mapping of EPMA analysis of Al 2 O 3, more than double that measurement points of the average molar concentrations of Al 2 O 3 molar of Al 2 O 3 is in the outer region of the sealing material gathered Including the first area
2. The cell stack device according to claim 1, wherein the area of the first region is 100 μm 2 or more, and the thermal expansion coefficient of the first region is not more than the thermal expansion coefficient of the cell.
前記第一領域の面積が1000μm以上である
ことを特徴とする請求項2に記載のセルスタック装置。
The cell stack device according to claim 2, wherein an area of the first region is 1000 μm 2 or more.
前記シール材はSiOを含有しており、
前記内側領域は、SiOのEPMA解析の半定量マッピングにおいて、SiOのモル濃度がシール材の外側領域におけるSiOの平均モル濃度の2倍以上である測定点が集結した第二領域を含み、
該第二領域の面積が100μm以上であり、かつ前記第二領域の熱膨張係数が、前記セルの熱膨張係数以下の値で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 sealing material is contained SiO 2,
In the semi-quantitative mapping of the SiO 2 EPMA analysis, the inner region includes a second region in which measurement points where the molar concentration of SiO 2 is at least twice the average molar concentration of SiO 2 in the outer region of the sealing material are gathered. ,
2. The cell stack device according to claim 1, wherein the area of the second region is 100 μm 2 or more, and the thermal expansion coefficient of the second region is not more than the thermal expansion coefficient of the cell.
前記第二領域の面積が1000μm以上である
ことを特徴とする請求項4に記載のセルスタック装置。
The cell stack device according to claim 4, wherein an area of the second region is 1000 μm 2 or more.
前記セルの配列方向、かつ前記セルの長手方向における断面視において、前記内側領域の内側表面が、前記セルの長手方向における前記シール材の中央に向かって凹んだメニスカス形状である
ことを特徴とする請求項1〜5のうち何れかに記載のセルスタック装置。
The inner surface of the inner region has a meniscus shape that is recessed toward the center of the sealing material in the longitudinal direction of the cell in a cross-sectional view in the cell arrangement direction and in the longitudinal direction of the cell. The cell stack device according to claim 1.
請求項1〜6のうち何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燃料電池モジュール。   A fuel cell module comprising the cell stack device according to claim 1 stored in a storage container. 請求項7に記載の燃料電池モジュールと、該燃料電池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燃料電池装置。   8. A fuel cell device comprising: the fuel cell module according to claim 7; and an auxiliary machine for operating the fuel cell module, housed in an outer case.
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