JP2018081773A - Solid oxide fuel cell - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、燃料ガス及び酸化剤ガスが供給されて発電反応より発電する固体酸化物形燃料電池筒状セルと、燃料ガスまたは酸化剤ガスを複数の固体酸化物形燃料電池筒状セルに供給するマニホールドと、を含んで構成される固体酸化物形燃料電池に関する。 The present invention provides a solid oxide fuel cell cylindrical cell that generates power from a power generation reaction by being supplied with a fuel gas and an oxidant gas, and supplies the fuel gas or oxidant gas to a plurality of solid oxide fuel cell cylindrical cells. And a solid oxide fuel cell including the manifold.
従来から、例えば、下記特許文献1に開示された燃料電池および下記特許文献2に開示された燃料電池装置が知られている。これら従来の燃料電池および燃料電池装置(以下、これらを単に「従来装置」と称呼する。)は、固体酸化物形燃料電池(Solid Oxide Fuel Cell:SOFC)であり、複数の筒状セルを備えている。これら複数の筒状セルは、マニホールドによって立設されるとともに、マニホールドから燃料ガスまたは酸化剤ガスが供給されるようになっている。
Conventionally, for example, a fuel cell disclosed in the following
下記特許文献1に開示されたマニホールドは、固体酸化物形燃料電池セルを固定するための箱状の本体と板状の底板とから構成されており、これら本体と底板とは熱処理によって一旦溶融させたガラス材料を用いて接合されるようになっている。また、下記特許文献2に開示されたガスタンク(マニホールド)は、箱状のケーシングと、固体酸化物形燃料電池セルを下方から支える天板とから構成されており、これらケーシングと天板とは溶接によって接合されるようになっている。
The manifold disclosed in
ところで、固体酸化物形燃料電池においては、その作動温度が比較的高く、運転中におけるマニホールドの温度と停止中におけるマニホールドの温度の差が大きくなる。一般に、温度変化が生じた場合における金属材料の伸縮の大きさとガラス材料の伸縮の大きさとは大きく異なり、金属材料の伸縮の大きさの方が大きくなることが多い。その結果、上記特許文献1に開示されたマニホールドにおいては、運転および停止が繰り返された場合において本体と底板とを接合するガラス材料が破損する虞があり、接合強度の点で信頼性の確保が難しい。また、製造において、ガラス材料はペースト状である。この場合、ペーストの流動性を確保するために、ペーストにはガラス材料の他に溶媒や分散剤を含む必要がある。これにより、ペーストにおける固形成分即ちガラス材料の濃度を高めることができず、その結果、熱処理時(焼成時)の収縮が大きくなって本体と底板の接合部分のシール性が低下する虞があり、シール性の点で信頼性の確保が難しい。
By the way, in the solid oxide fuel cell, its operating temperature is relatively high, and the difference between the temperature of the manifold during operation and the temperature of the manifold during stoppage becomes large. In general, when the temperature changes, the expansion and contraction of the metal material is greatly different from the expansion and contraction of the glass material, and the expansion and contraction of the metal material is often larger. As a result, in the manifold disclosed in
これらの点に対し、上記特許文献2に開示されたマニホールド(ガスタンク)のように、本体(ケーシング)と天板とを溶接する場合には、接合部分における機械的な強度およびシール性が十分に確保される。しかしながら、本体(ケーシング)と天板とを溶接する場合、天板の全周にわたり溶接が必要となり、製造工数がかかるために製造コストが増大する可能性がある。 With respect to these points, when the main body (casing) and the top plate are welded as in the manifold (gas tank) disclosed in Patent Document 2, the mechanical strength and the sealing performance at the joint portion are sufficient. Secured. However, when the main body (casing) and the top plate are welded, it is necessary to weld the entire circumference of the top plate, which increases the number of manufacturing steps, which may increase the manufacturing cost.
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、製造コストの増大を抑制しつつ良好な構造上の信頼性を確保することができる固体酸化物形燃料電池を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a solid oxide fuel cell capable of ensuring good structural reliability while suppressing an increase in manufacturing cost. And
上記の課題を解決するため、請求項1に係る固体酸化物形燃料電池の発明は、筒状に形成された内側電極層と、内側電極層の外側に積層された外側電極層と、内側電極層と外側電極層との間に形成された電解質層と、を有し、燃料ガスおよび酸化剤ガスが供給されて発電反応する複数の固体酸化物形燃料電池筒状セルと、複数の固体酸化物形燃料電池筒状セルを立設させる立設部を有し、固体酸化物形燃料電池筒状セルに燃料ガスまたは酸化剤ガスを供給する箱状のマニホールドと、を含んで構成される固体酸化物形燃料電池であって、マニホールドは、開口を有する有底箱状に形成されていて、開口側の端部から周外方または周内方に向けて突出した突出部の形成された本体と、本体の開口の全体を覆う蓋部材と、を備えており、蓋部材が本体の突出部に当接した状態で、本体の周縁部および蓋部材の周縁部のうちの一方の周縁部に形成されて、本体の周縁部および蓋部材の周縁部のうちの他方の周縁部を内包し、一方の周縁部と他方の周縁部とを互いに圧着させた圧着面を形成する折り返し部を有するように構成される。
In order to solve the above problems, the invention of a solid oxide fuel cell according to
本発明の固体酸化物形燃料電池では、マニホールドが折り返し部を有することにより、機械加工を施すことで本体と蓋部材とを固定することができる。これにより、本体と蓋部材とを接合するために素材を溶かし込む溶接を行う必要がなく、マニホールドを極めて容易に製造することができ、且つ、良好な機械的強度およびシール性を確保することができる。これにより、製造コストの増大を抑制し、且つ、構造上の信頼性の高い固体酸化物形燃料電池を製造することができる。 In the solid oxide fuel cell of the present invention, the main body and the lid member can be fixed by machining because the manifold has the folded portion. This eliminates the need for welding to melt the material in order to join the main body and the lid member, makes it possible to manufacture the manifold very easily, and to ensure good mechanical strength and sealability. it can. As a result, an increase in manufacturing cost can be suppressed, and a solid oxide fuel cell with high structural reliability can be manufactured.
(第一実施形態)
<固体酸化物形燃料電池システム1>
図1に示すように、固体酸化物形燃料電池システム1は、発電ユニット10および貯湯槽21を備えている。また、発電ユニット10は、固体酸化物形燃料電池モジュール11、熱交換器12、電力変換装置13、水タンク14および制御装置15を備えている。
(First embodiment)
<Solid oxide
As shown in FIG. 1, the solid oxide
固体酸化物形燃料電池モジュール11は、後述するように固体酸化物形燃料電池スタック30を少なくとも含んで構成されるものである。固体酸化物形燃料電池モジュール11は、改質用燃料、改質水およびカソードガス(空気)が供給されている。具体的には、固体酸化物形燃料電池モジュール11は、一端が供給源Gsに接続されて改質用燃料が供給される改質用燃料供給管11aの他端が接続されている。改質用燃料供給管11aには、原料ポンプ11a1が設けられている。さらに、固体酸化物形燃料電池モジュール11は、一端が水タンク14に接続されて改質水が供給される水供給管11bの他端が接続されている。水供給管11bには、改質水ポンプ11b1が設けられている。さらに、固体酸化物形燃料電池モジュール11は、一端がカソードエアブロワ11c1に接続されてカソードガス(空気)が供給されるカソードエア供給管11cの他端が接続されている。
As will be described later, the solid oxide
熱交換器12は、固体酸化物形燃料電池モジュール11から排気される燃焼排ガスが供給されるとともに貯湯槽21からの貯湯水が供給され、燃焼排ガスと貯湯水とが熱交換する熱交換器である。具体的には、貯湯槽21は、貯湯水を貯湯するものであり、貯湯水が循環する(図1にて矢印の方向に循環する)貯湯水循環ライン22が接続されている。貯湯水循環ライン22上には、下端から上端に向かって順番に貯湯水循環ポンプ22aおよび熱交換器12が配設されている。熱交換器12は、固体酸化物形燃料電池モジュール11からの排気管11dが接続(貫設)されている。熱交換器12は、水タンク14に接続されている凝縮水供給管12aが接続されている。
The
熱交換器12において、固体酸化物形燃料電池モジュール11からの燃焼排ガスは、排気管11dを通って熱交換器12内に導入され、貯湯水との間で熱交換が行われ凝縮されるとともに冷却される。凝縮後の燃焼排ガスは、排気管11dを通って外部に排出される。また、凝縮された凝縮水は、凝縮水供給管12aを通って水タンク14に供給される。なお、水タンク14は、凝縮水をイオン交換樹脂によって純水化するようになっている。
In the
上述した熱交換器12、貯湯槽21および貯湯水循環ライン22から、排熱回収システム20が構成されている。排熱回収システム20は、固体酸化物形燃料電池モジュール11の排熱を貯湯水に回収して蓄える。
The
電力変換装置13は、固体酸化物形燃料電池スタック30から出力される直流電圧を入力し所定の交流電圧に変換して、交流の系統電源16aおよび外部電力負荷16c(例えば電化製品)に接続されている電源ライン16bに出力する。また、電力変換装置13は、系統電源16aからの交流電圧を電源ライン16bを介して入力し所定の直流電圧に変換して補機(各ポンプ、ブロワなど)や制御装置15に出力する。なお、制御装置15は、補機を駆動して固体酸化物形燃料電池システム1の運転を制御する。
The
<固体酸化物形燃料電池モジュール11>
図2に示すように、固体酸化物形燃料電池モジュール11は、固体酸化物形燃料電池スタック30、蒸発部40、改質部50および燃焼部60を備えている。
<Solid Oxide
As shown in FIG. 2, the solid oxide
(固体酸化物形燃料電池スタック30)
固体酸化物形燃料電池スタック30は、ベース部材31、断熱部材32、複数の固体酸化物形燃料電池筒状セル33、複数の接続部材34、カバー35、アノードガスマニホールド36およびカソードガスマニホールド37を備えている。
(Solid oxide fuel cell stack 30)
The solid oxide
ベース部材31は、金属材(例えば、フェライト系ステンレス鋼、オーステナイト系ステンレス鋼、クロム−鉄−イットリウム合金などが用いられるが、特にフェライト系ステンレス鋼が好適である。)で方形状の板状に形成されている。ベース部材31の上面には、断熱部材32が設けられている。断熱部材32は、ベース部材31と、固体酸化物形燃料電池筒状セル33および接続部材34とを絶縁するためのものである。断熱部材32は、絶縁性かつ断熱性を有する材料(例えば、酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、酸化シリコンまたはそれらの混合材料を原料としたセラミック)で方形状の板状に形成されている。
The
複数の固体酸化物形燃料電池筒状セル33は、発電反応するものであり、ベース部材31を貫通してベース部材31に立設されている。図3に示すように、固体酸化物形燃料電池筒状セル33,33の各々は、燃料極層33a(内側電極層に相当)、電解質層33bおよび空気極層33c(外側電極層に相当)を備えており、これらは、層状に積層されて形成されている。まず、図3の左側の固体酸化物形燃料電池筒状セル33を例に、固体酸化物形燃料電池筒状セル33の構成について説明するが、同図の右側の固体酸化物形燃料電池筒状セル33は、固体酸化物形燃料電池筒状セル33の長手方向の取り付け向きが逆方向である点を除いて、左側の固体酸化物形燃料電池筒状セル33と同様の構成を有している。
The plurality of solid oxide fuel cell
燃料極層33aは、筒状に形成されており、燃料が一端側(矢印Z1方向側)から他端側(矢印Z2方向側)に向けて流通する。本実施形態では、燃料ガスは、後述する天然ガスなどの炭化水素系燃料を改質したガスであり、アノードガスともいう。空気極層33cは、燃料極層33a(内側電極層)の外側に積層されており、酸化剤ガスが一端側(矢印Z1方向側)から他端側(矢印Z2方向側)に向けて流通する。本実施形態では、酸化剤ガスは、空気であり、カソードガスともいう。電解質層33bは、燃料極層33a(内側電極層)と空気極層33c(外側電極層)との間に積層されている。なお、電解質層33bと空気極層33cとの間には、例えば、GDC(ガドリニウムドープセリア)、YDC(イットリウムドープセリア)、SDC(サマリウムドープセリア)等の希土類をドープしたセリア混合体を用いた反応防止層を設けることもできる。
The
本実施形態では、複数の固体酸化物形燃料電池筒状セル33の各々は、円筒状に形成されているが、各固体酸化物形燃料電池筒状セル33は、筒状であれば良く、例えば、断面方形に形成することもできる。また、複数の固体酸化物形燃料電池筒状セル33の各々は、径方向の内側から燃料極層33a、電解質層33bおよび空気極層33cの順に形成されている。
In the present embodiment, each of the plurality of solid oxide fuel cell
燃料極層33aは、例えば、NiやFeなどの触媒金属とY、Sc、Ceなどの希土類元素から選ばれる少なくとも1種をドープした安定化ジルコニアとの混合体、NiやFeなどの触媒金属とGd、Y、Smなどの希土類元素から少なくとも1種をドープしたセリアとの混合体、NiやFeなどの触媒金属とSr、Mg、Co、Fe、Cuから選ばれる少なくとも1種をドープしたランタンガレートとの混合体の少なくとも1種から形成される。
The
電解質層33bは、例えば、Y、Sc、Ceなどの希土類元素から選ばれる少なくとも1種をドープした安定化ジルコニア、Gd、Y、Smなどの希土類元素から少なくとも1種をドープしたセリア、NiとSr、Mg、Co、Fe、Cuから選ばれる少なくとも1種をドープしたランタンガレートの少なくとも1種から形成される。
The
空気極層33cは、例えば、Sr、Caから選ばれた少なくとも1種をドープしたランタンマンガナイト、Sr、Co、Ni、Cuから選ばれた少なくとも1種をドープしたランタンフェライト、Sr、Fe、Ni、Cuから選ばれた少なくとも1種をドープしたランタンコバルタイト、Sr、Feから選ばれた少なくとも1種をドープしたバリウムコバルタイト、銀、銀−パラジウム合金、白金などの少なくとも1種から形成される。
The
図3に示すように、固体酸化物形燃料電池筒状セル33,33の各々は、燃料極層33a(内側電極層)の一方の端部が露出するとともに、燃料極層33a(内側電極層)の他方の端部が空気極層33c(外側電極層)により覆われている。ここで、一方の端部とは、同図の左側の固体酸化物形燃料電池筒状セル33では、他端側(矢印Z2方向側)の端部をいい、同図の右側の固体酸化物形燃料電池筒状セル33では、一端側(矢印Z1方向側)の端部をいう。また、他方の端部とは、同図の左側の固体酸化物形燃料電池筒状セル33では、一端側(矢印Z1方向側)の端部をいい、同図の右側の固体酸化物形燃料電池筒状セル33では、他端側(矢印Z2方向側)の端部をいう。以下、一方および他方は、同様の方向とする。
As shown in FIG. 3, in each of the solid oxide fuel cell
また、固体酸化物形燃料電池筒状セル33,33の各々には、燃料極層被接続部33a1(内側電極層被接続部に相当)と、空気極層被接続部33c1(外側電極層被接続部に相当)と、が形成されている。燃料極層被接続部33a1は、燃料極層33a(内側電極層)の一方の端部の露出部に形成されている。空気極層被接続部33c1は、空気極層33c(外側電極層)の他方の端部に形成されている。
Each of the solid oxide fuel cell
燃料極層被接続部33a1には、電解質層33bおよび空気極層33cが形成されておらず、燃料極層33aのみが形成されている。また、電解質層33bの一部は、露出している。固体酸化物形燃料電池筒状セル33の形成方法は、特に限定されないが、例えば、公知の押し出し、プレス、鋳込み等の方法で内側電極層を形成し、逐次、電解質層および外側電極層を印刷、ディッピング、スラリーコート等の方法で製膜することによって形成することができる。これらの方法により、固体酸化物形燃料電池筒状セル33は、径方向の内側から燃料極層33a、電解質層33bおよび空気極層33cの順に、既述の電極材料が層状に積層され、製膜の段階で部位に応じてマスキングを行うことで、上述の燃料極層33aが露出する部位や電解質層33bが露出する部位が形成される。また、局所的に製膜を行うことで、任意の部位の外径を変更した固体酸化物形燃料電池筒状セル33を作製することも可能である。
In the fuel electrode layer connected portion 33a1, the
複数の接続部材34は、複数の固体酸化物形燃料電池筒状セル33を電気的に直列接続
する。接続部材34は、一の固体酸化物形燃料電池筒状セル33の燃料極層33a(内側電極層)に設けられた燃料極層被接続部33a1(内側電極層被接続部)と、一の固体酸化物形燃料電池筒状セル33に電気的に隣り合う他の固体酸化物形燃料電池筒状セル33の空気極層33c(外側電極層)に設けられた空気極層被接続部33c1(外側電極層被接続部)と、を接続する。
The plurality of connecting
図2に示すように、固体酸化物形燃料電池筒状セル33,33の各々は、第一キャップ71と第二キャップ72とを備えている。第一キャップ71および第二キャップ72は、例えば、フェライト系ステンレス、ランタンクロマイトなどを用いて形成することができる。第一キャップ71は、燃料極層被接続部33a1(内側電極層被接続部)と接続部材34との間に介在して、燃料極層被接続部33a1(内側電極層被接続部)と接続部材34とを電気的に接続する。第二キャップ72は、空気極層被接続部33c1(外側電極層被接続部)と接続部材34との間に介在して、空気極層被接続部33c1(外側電極層被接続部)と接続部材34とを電気的に接続する。
As shown in FIG. 2, each of the solid oxide fuel cell
図3に示すように、複数の固体酸化物形燃料電池筒状セル33のうち電気的に隣り合う固体酸化物形燃料電池筒状セル33,33は、固体酸化物形燃料電池筒状セル33の長手方向の取り付け向きが互いに逆方向となるようにベース部材31に配設されている。具体的には、図3に示す左側の固体酸化物形燃料電池筒状セル33は、燃料極層被接続部33a1が他端側(矢印Z2方向側)に配設され、空気極層被接続部33c1が一端側(矢印Z1方向側)に配設されるように、アノードガスマニホールド36に立設されている。一方、図3に示す右側の固体酸化物形燃料電池筒状セル33は、燃料極層被接続部33a1が一端側(矢印Z1方向側)に配設され、空気極層被接続部33c1が他端側(矢印Z2方向側)に配設されるように、アノードガスマニホールド36に立設されている。これにより、複数の固体酸化物形燃料電池筒状セル33がアノードガスマニホールド36に立設されたときに、燃料極層被接続部33a1は、空気極層被接続部33c1と第一方向(矢印Z方向)において対向するように配置される。
As shown in FIG. 3, among the plurality of solid oxide fuel cell
図2に示すように、複数の接続部材34は、複数の固体酸化物形燃料電池筒状セル33を電気的に直列接続する。具体的には、電気的に隣り合う固体酸化物形燃料電池筒状セル33,33において、接続部材34は、第一方向(矢印Z方向)の一端側(矢印Z1方向側)の燃料極層被接続部33a1と空気極層被接続部33c1とを電気的に接続する。また、電気的に隣り合う固体酸化物形燃料電池筒状セル33,33において、接続部材34は、第一方向(矢印Z方向)の他端側(矢印Z2方向側)の空気極層被接続部33c1と燃料極層被接続部33a1とを電気的に接続する。上記接続が繰り返されることによって、複数の固体酸化物形燃料電池筒状セル33が複数の接続部材34によって全て直列接続されている。なお、直列に接続された固体酸化物形燃料電池筒状セル33の両端の接続部は、バスバー接続部材38aを介してバスバー38bにそれぞれ接続されている。
As shown in FIG. 2, the plurality of
図2に示すように、カバー35は、ベース部材31の上面に取り付けられている。カバー35は、下方に開口する開口部を有する箱状に形成されている。カバー35とベース部材31との間に形成された密閉された空間R1には、固体酸化物形燃料電池筒状セル33、蒸発部40および改質部50が収容されている。カバー35の開口部には、図示を省略するが、外方に向けて形成されたフランジが形成されており、フランジがベース部材31の上面に当接されて、ベース部材31にネジ等により固定されている。カバー35の天井部には、排気口35cが形成されており、燃焼排ガスが排気口35cを通って排気される。
As shown in FIG. 2, the
図2に示すように、アノードガスマニホールド36は、ベース部材31の下面に取り付けられている。なお、アノードガスマニホールド36には、一端が改質部50に接続されてアノードガス(燃料ガス)が供給されるアノードガス供給管(図示省略)が設けられる。
As shown in FIG. 2, the
アノードガスマニホールド36は、図4に示すように、上方に開口する有底箱状に形成された本体36aと、開口の全体を覆うように板状に形成された蓋部材としての天板36bとを有している。本体36aは、開口の端部に突出部としての載置部36a1が形成されている。載置部36a1は、天板36bを当接させて載置するように、本体36aの周外方に向けて突出している。載置部36a1の先端側(すなわち本体36aの周縁部36a3)には、立壁状の折り返し部36a2が形成されている。折り返し部36a2は、載置部36a1に天板36bが載置された状態で機械加工(具体的には、プレス加工および加締め加工等)により、図5に示すように天板36bの周縁部36b2を内包して折り返される。このような機械加工により、折り返し部36a2は全周にわたり折り返されるので、天板36bは、本体36aに対して強固に固定される。
As shown in FIG. 4, the
天板36bは、複数の固体酸化物形燃料電池筒状セル33,33を本体36aの内部に向けて貫通させる立設部を構成する複数の貫通孔36b1,36b1が形成されている。これにより、複数の固体酸化物形燃料電池筒状セル33,33は、アノードガスマニホールド36の天板36bに対して立設される。
The
ここで、アノードガスマニホールド36の組立方法および複数の固体酸化物形燃料電池筒状セル33,33の立設方法について説明する。なお、組立方法及び立設方法については、以下に説明する工程に限定されるものではない。
Here, a method for assembling the
第一の工程は、天板36bを本体36aに固定する工程である。具体的には、本体36aの載置部36a1に天板36bを載置する。その後、本体36aの折り返し部36a2をプレス加工(加締め加工)により、全周に渡り折り返して、載置された天板36bの周縁部36b2を全周に渡り加締める。このとき、天板36bに周縁部36b2は、本体36aの折り返し部36a2に内包される。
The first step is a step of fixing the
この状態でプレス力(加締め力)が加えられることにより、天板36bの上面側(ベース部材31側表面であって一面側)と折り返し部36a2の内面側(本体36a側表面)とが互いに圧着され、天板36bの上面側(一面側)と折り返し部36a2の内面側(本体36a側表面)との間に圧着面が形成される。同様に、プレス力(加締め力)が加えられることにより、天板36bの下面側(本体36a側表面すなわち載置部36a1に対向する表面であって他面側)と載置部36a1の表面とが互いに圧着され、天板36bの下面側(他面側)と載置部36a1の表面との間に圧着面が形成される。
By applying a pressing force (caulking force) in this state, the upper surface side (the surface on the
第二の工程は、図6に示すように、天板36bの貫通孔36b1に複数の固体酸化物形燃料電池筒状セル33,33を立設させる工程である。具体的には、各々の貫通孔36b1に対して固体酸化物形燃料電池筒状セル33を挿通する。このとき、図示を書略するが、各々の貫通孔36b1の開口部に対して固体酸化物形燃料電池筒状セル33を収容する収容部材を設けておくことが好適である。加えて、収容部材に対して絶縁性シール材を収容又は塗布しておくことが好適である。
As shown in FIG. 6, the second step is a step in which a plurality of solid oxide fuel cell
天板36bに対して固体酸化物形燃料電池筒状セル33を立設させた状態で、天板36bの貫通孔36b1と固体酸化物形燃料電池筒状セル33の外周との境界部分に絶縁性シール部材39が設けられる。絶縁性シール部材39は、例えば、結晶化ガラスを用いることができる。結晶化ガラスは、例えば、アルミナ(Al2O3)、シリカ(SiO2)等を主成分とする結晶化ガラスを用いることができる。
In a state where the solid oxide fuel cell
第三の工程は、アノードガスマニホールド36の組立工程における加工歪みの除去および絶縁性シール部材39の溶融を目的として、熱処理を行う工程である。なお、熱処理の温度としては、アノードガスマニホールド36の本体36aおよび天板36bの金属材(素材)(例えば、フェライト系ステンレス鋼、オーステナイト系ステンレス鋼、クロム−鉄−イットリア合金などが用いられるが、特にフェライト系ステンレス鋼が好適である。)が溶融しない温度で行われる。この熱処理により、上述した本体36aと天板36bとの間に形成された圧着面において、素材の原子が相互に拡散することにより、拡散層36cが形成される。このように拡散層36cが形成されると、圧着面において本体36aと天板36bとが素材として一体化する。このように拡散層36cが形成されることにより、アノードガスマニホールド36において、本体36aと天板36bとの間のシール性が確保される。
The third step is a step of performing a heat treatment for the purpose of removing processing distortion and melting the insulating
また、熱処理により、絶縁性シール部材39(例えば、結晶化ガラス)は、軟化して天板36bの貫通孔36b1と固体酸化物形燃料電池筒状セル33との間を流動する。軟化した後にさらに昇温すると、結晶化ガラスは、結晶化して、固体酸化物形燃料電池スタック30の作動温度までに固体状態になり、固体状態が維持される。なお、絶縁性シール部材39としては、結晶化ガラスに変えて、アモルファスガラスを用いることもできる。このように、絶縁性シール部材39が流動して天板36bの貫通孔36b1と固体酸化物形燃料電池筒状セル33の外周との境界部分における隙間を埋めることにより、天板36bの貫通孔36b1と固体酸化物形燃料電池筒状セル33の外周との間のシール性が確保される。これにより、アノードガスマニホールド36において、本体36aと天板36bとの間に密閉された空間が形成される。
Moreover, the insulating sealing member 39 (for example, crystallized glass) is softened by the heat treatment and flows between the through hole 36b1 of the
なお、熱処理については、上述したような組立工程及び立設工程のために行っても良いし、固体酸化物形燃料電池を製造する際に通常行われる熱処理を利用(流用)しても良い。通常行われる熱処理工程(焼鈍工程等)を利用(流用)することにより、別途、熱処理工程を設ける必要がないので、通常行われる熱処理工程を利用することが好ましい。 In addition, about heat processing, you may perform for the above assembly processes and standing processes, and you may utilize (reuse) the heat processing normally performed when manufacturing a solid oxide fuel cell. It is preferable to use a heat treatment step that is normally performed because it is not necessary to separately provide a heat treatment step by utilizing (dividing) a heat treatment step that is normally performed (such as an annealing step).
カソードガスマニホールド37は、空間R1内に設けられている。カソードガスマニホールド37は、断熱部材32の上面より下方に配設されている。カソードガスマニホールド37は、断熱部材32の周囲に配設されている。カソードガスマニホールド37の上部には、上方に向けてカソードガス(空気)が流出する流出孔(図2にて矢印位置)が複数形成されている。カソードガスマニホールド37には、カソードガス(空気)が供給されるカソードガス供給管37aが接続されている。
The
(蒸発部40)
蒸発部40は、固体酸化物形燃料電池スタック30の燃焼ガスにより加熱され、供給された改質水を蒸発させて水蒸気を生成するとともに供給された改質用燃料を予熱する。蒸発部40は、このように生成された水蒸気と予熱された改質用燃料を混合して改質部50に供給する。改質用燃料としては天然ガス、LPガスなどの改質用気体燃料、灯油、ガソリン、メタノールなどの改質用液体燃料があり、本実施形態では、改質用燃料は、天然ガスを用いている。
(Evaporation part 40)
The
蒸発部40には、一端(下端)が水タンク14に接続された水供給管11bの他端が接続されている。また、蒸発部40には、一端が供給源Gsに接続された改質用燃料供給管11aが接続されている。供給源Gsは、例えば、都市ガスのガス供給管、LPガスのガスボンベである。
The other end of the
(改質部50)
改質部50は、上述した燃焼ガスにより加熱されて水蒸気改質反応に必要な熱が供給されることで、蒸発部40から供給された水蒸気と改質用燃料の混合ガスとから燃料ガスである改質ガスを生成する。改質部50内には、触媒(例えば、RuまたはNi系の触媒)が充填されており、混合ガスが触媒によって反応し改質されて水素と一酸化炭素などを含んだガスが生成されている(いわゆる水蒸気改質反応)。
(Reformer 50)
The reforming unit 50 is heated by the above-described combustion gas and supplied with heat necessary for the steam reforming reaction, so that fuel gas is generated from the steam supplied from the
これら生成されたガス(いわゆる改質ガス)は、既述のアノードガスであり、固体酸化物形燃料電池スタック30のアノードガスマニホールド36を介して固体酸化物形燃料電池筒状セル33の燃料極層33aに導出される。改質ガスは、水素、一酸化炭素、二酸化炭素、水蒸気、未改質の天然ガス(メタンガス)、改質に使用されなかった改質水(水蒸気)を含んでいる。このように、改質部50は、改質用燃料(原燃料)と改質水とから改質ガス(燃料)を生成して固体酸化物形燃料電池スタック30に供給する。なお、水蒸気改質反応は吸熱反応である。
These generated gases (so-called reformed gases) are the anode gas described above, and the fuel electrode of the solid oxide fuel cell
(燃焼部60)
燃焼部60は、各固体酸化物形燃料電池筒状セル33と蒸発部40および改質部50との間に設けられている。燃焼部60は、固体酸化物形燃料電池筒状セル33からのアノードオフガス(燃料オフガス)と固体酸化物形燃料電池筒状セル33からのカソードオフガス(酸化剤オフガス)とが燃焼されて改質部50を加熱する。
(Combustion part 60)
The
以上の説明からも理解できるように、上記第一実施形態によれば、筒状に形成された内側電極層33aと、内側電極層33aの外側に積層された外側電極層33cと、内側電極層33aと外側電極層33cとの間に形成された電解質層33bと、を有し、燃料ガスおよび酸化剤ガスが供給されて発電反応する複数の固体酸化物形燃料電池筒状セル33と、複数の固体酸化物形燃料電池筒状セル33を立設させる立設部としての貫通孔36b1を有し、固体酸化物形燃料電池筒状セル33に燃料ガスを供給する箱状のアノードガスマニホールド36と、を含んで構成される固体酸化物形燃料電池であって、アノードガスマニホールド36は、開口を有する有底箱状に形成されていて、開口側の端部から周外方に向けて全周にわたり突出した突出部である載置部36a1の形成された本体36aと、板状に形成されていて、貫通孔36b1が形成されるとともに、本体36aの開口の全体を覆う蓋部材である天板36bと、を備えており、天板36bが本体36aの載置部36a1に当接して載置された状態で、本体36aの周縁部36a3および天板36bの周縁部36b2のうちの一方の周縁部36a3に形成されて、本体36aの周縁部36a3および天板36bの周縁部36b2のうちの他方の周縁部36b2を内包し、一方の周縁部36a3と他方の周縁部36b2とを互いに圧着させた圧着面を形成する折り返し部36a2を有するように構成することができる。
As can be understood from the above description, according to the first embodiment, the
これにより、固体酸化物形燃料電池では、アノードガスマニホールド36が折り返し部36a2を有することにより、機械加工(プレス加工や加締め加工等)を施すことで本体36aと天板36bとを固定することができる。これにより、本体36aと天板36bとを接合するために素材を溶かし込む溶接を行う必要がなく、アノードガスマニホールド36を極めて容易に製造することができ、且つ、良好な機械的強度およびシール性を確保することができる。従って、製造コストの増大を抑制し、且つ、構造上の信頼性の高い固体酸化物形燃料電池を製造することができる。
Thus, in the solid oxide fuel cell, the
また、仮に、溶接により、本体36aと天板36bとを固定する場合、特に、天板36bに熱歪みが生じ易く、その結果、アノードガスマニホールド36に固体酸化物形燃料電池筒状セル33を立設させた場合、固体酸化物形燃料電池筒状セル33の立設姿勢が悪化することが考えられる。この場合、固体酸化物形燃料電池の製造において、例えば、固体酸化物形燃料電池筒状セル33と接続部材34との組み付け作業が煩雑になる。
Further, if the
これに対し、上記第一実施形態の固体酸化物形燃料電池において、アノードガスマニホールド36は、溶接することなく機械加工(プレス加工や加締め加工)のみで本体36aと天板36bとを固定することができるので、天板36bには熱歪みが発生しない。このため、天板36bの平面度が良好に確保される。これにより、固体酸化物形燃料電池筒状セル33を平面度の確保された天板36bに対して正確に(垂直に)立設することができる。従って、複数の固体酸化物形燃料電池筒状セル33の立設作業が容易であるとともに、アノードガスマニホールド36に対して複数の固体酸化物形燃料電池筒状セル33を整然と立設させることができる。これにより、複数の固体酸化物形燃料電池筒状セル33を立設させたアノードガスマニホールド36をベース部材31に対して容易に組み付けることができる。その結果、固体酸化物形燃料電池の製造コストの増大を抑制することができる。
On the other hand, in the solid oxide fuel cell of the first embodiment, the
さらに、固体酸化物形燃料電池においては、酸化剤ガスとして空気が供給される。この場合、供給される空気に水分(水蒸気)が含まれており、この水分(水蒸気)が運転中の固体酸化物形燃料電池を構成する金属材(具体的には、ステンレス鋼)に触れると、ステンレス鋼に含まれるクロムが水分とともに蒸発する。このように、クロムが水分とともに蒸発すると、固体酸化物形燃料電池筒状セル33に付着する可能性がある(いわゆるクロム被毒)。このようなクロム被毒が生じると、固体酸化物形燃料電池筒状セル33による発電の発電能力が低下するので、固体酸化物形燃料電池を構成する金属材(ステンレス鋼)は、その表面にクロムの蒸発を防止するための表面処理(被膜形成処理)がなされている。この表面処理(被膜形成処理)は、クロム被毒を防止する観点から必要不可欠である。しかしながら、例えば、溶接を行う場合には、表面処理(被膜形成処理)によって表面に形成された被膜は溶接に不向きなので、溶接部分の表面に形成された被膜を取り除く作業が必要となる。従って、本体36aと天板36bとを溶接により固定する場合には、組立作業が極めて煩雑になる。
Further, in a solid oxide fuel cell, air is supplied as an oxidant gas. In this case, moisture (water vapor) is contained in the supplied air, and when this moisture (water vapor) touches a metal material (specifically, stainless steel) constituting the solid oxide fuel cell in operation. The chromium contained in the stainless steel evaporates with moisture. Thus, when chromium evaporates with moisture, it may adhere to the solid oxide fuel cell cylindrical cell 33 (so-called chromium poisoning). When such chromium poisoning occurs, the power generation capacity of power generation by the solid oxide fuel cell
これに対し、上記第一実施形態の固体酸化物形燃料電池において、アノードガスマニホールド36は、溶接することなく機械加工(プレス加工や加締め加工)のみで本体36aと天板36bとを固定することができる。従って、本体36aと天板36bとの組立作業が極めて容易であり、その結果、固体酸化物形燃料電池の製造コストの増大を抑制し、且つ、構造上の信頼性を確保することができる。
On the other hand, in the solid oxide fuel cell of the first embodiment, the
また、この場合、圧着面において、本体36aおよび天板36bを形成するそれぞれの素材が溶融することなくそれぞれの素材の原子が相互に拡散した状態で接合されている拡散層36cを設けることができる。
Further, in this case, a
拡散層36cは、熱処理工程、例えば、固体酸化物形燃料電池の製造工程において必須の熱処理工程を流用することにより、形成することができる。そして、圧着面に拡散層36cが形成されることにより、本体36aと天板36bとを固着させる(一体化する)ことができる。これにより、折り返し部36a2の機械的強度をより向上させることができるとともに、折り返し部36a2におけるシール性をより向上させることができる。
The
(第二実施形態)
上記第一実施形態では、本体36aに折り返し部36a2を形成し、天板36bの周縁部36b2を内包するように折り返して、天板36bの周縁部36b2の両面に拡散層36cを形成するようにした。これにより、本体36aの周縁部36a3である折り返し部36a2と天板36bの周縁部36b2とを一体化することができて、良好なシール性を確保するようにした。
(Second embodiment)
In the first embodiment, the folded portion 36a2 is formed on the
この第二実施形態では、さらにシール性を向上させるために、天板36bの周縁部36b2の一面側に拡散層36cを形成し、本体36aの周縁部36a3である載置部36a1と天板36bの周縁部36b2の他面側との間にガラス層36dを形成する。以下、この第二実施形態を詳細に説明するが、上記第一実施形態と同一部分に同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。
In this second embodiment, in order to further improve the sealing performance, a
この第二実施形態においては、図7に示すように、本体36aの載置部36a1に対して、ガラス層36dを形成するためのガラスが配置される。具体的には、ペースト状のガラスをスクリーン印刷、テープキャスティングによりシート状に形成したガラスを配置する、または、粉末状のガラスを圧粉化してシート状に成形して配置する等の方法により、載置部36a1にガラスが塗布される。なお、ガラスについては、上述した結晶化ガラス等を用いることができる。そして、上記第一実施形態と同様に、この第二実施形態においても上記第一の工程を経ることにより、図8に示すように、本体36aと天板36bとが機械加工(プレス加工や加締め加工)により、強固に固定される。この場合、ペースト(ガラス層36d)は、本体36aの載置部36a1と天板36bの周縁部36b2の他面側との間で挟持される。
In the second embodiment, as shown in FIG. 7, glass for forming a
そして、この第二実施形態においても、上記第二の工程を経ることにより、図9に示すように、複数の固体酸化物形燃料電池筒状セル33が立設される。さらに、この第二実施形態においても、上記第三の工程における熱処理により、ペーストの溶剤等が蒸発し、載置部36a1と天板36bの周縁部36b2の他面側との間にガラス層36dが形成される。この場合、図9に示すように、本体36aの折り返し部36a2と天板36bの周縁部36b2の一面側に圧着面が形成されるので、この圧着面において拡散層36cが形成される。
Also in this second embodiment, a plurality of solid oxide fuel cell
このように、この第二実施形態によれば、拡散層36cが少なくとも天板36bの周縁部36b2の一面側に形成され、本体36aの周縁部36a3(すなわち、載置部36a1)と天板36bの周縁部36b2の他面側との間にて、本体36aの周縁部36a3(すなわち、載置部36a1)と天板36bの周縁部36b2の他面側との間の隙間を埋めるガラス層36dを設けることができる。
Thus, according to the second embodiment, the
これにより、この第二実施形態によれば、拡散層36cの形成に加えてガラス層36dが形成されることで、より良好なシール性が確保される。なお、本体36aの折り返し部36a2によって天板36bの周縁部36b2が圧着される(加締められる)ことにより、本体36aと天板36bとは機械的な強度を十分に確保した状態で固定される。従って、形成されるガラス層36dは、例えば、接着強度等の機械的な強度は必要がなく、本体36aの載置部36a1と天板36bの周縁部36b2との間の隙間を埋めるのみで良い。これにより、形成されたガラス層36dが破損することがなく、良好なシール性を維持することができる。
Thereby, according to this 2nd embodiment, in addition to formation of the
(第二実施形態の変形例)
上記第二実施形態においては、載置部36a1と天板36bの周縁部36b2の他面側との間にガラス層36dを形成するようにした。この場合、図10に示すように、ガラス層36dを形成することに代えて、圧縮部材としてのコンプレッションシール36eを設けることが可能である。このコンプレッションシール36eは、載置部36a1と天板36bの周縁部36b2の他面側との間で圧縮されて、載置部36a1と天板36bの周縁部36b2の他面側との間の隙間を埋めるものである。コンプレッションシール36eとしては、例えば、セラミックファイバー(アルミナ、シリカを主成分とした人造鉱物繊維)や、雲母(マイカ)等の層状ケイ酸塩鉱物等を用いることができる。
(Modification of the second embodiment)
In the second embodiment, the
このように、載置部36a1と天板36bの周縁部36b2の他面側との間にコンプレッションシール36eを設ける場合においても、上記第二実施形態と同様に、上記第一の工程において、図11に示すように、本体36aと天板36bとが固定される。この場合、コンプレッションシール36eは、載置部36a1と天板36bの周縁部36b2の他面側との間で圧縮されて固定される。また、上記第二の工程を経ることにより、図12に示すように、複数の固体酸化物形燃料電池筒状セル33が立設される。さらに、上記第二の工程において、熱処理により、図12に示すように、本体36aの折り返し部36a2と天板36bの周縁部36b2の一面側に圧着面が形成されるので、この圧着面において拡散層36cが形成される。
As described above, in the case where the
このように、第二実施形態の変形例によれば、拡散層36cが少なくとも天板36bの周縁部36b2の一面側に形成され、本体36aの周縁部36a3(すなわち、載置部36a1)と天板36bの周縁部36b2の他面側との間にて、本体36aの周縁部36a3(すなわち、載置部36a1)と天板36bの周縁部36b2の他面側との間で圧縮されて本体36aの周縁部36a3(すなわち、載置部36a1)と天板36bの周縁部36b2の他面側との間の隙間を埋める圧縮部材としてのコンプレッションシール36eを設けることができる。
Thus, according to the modification of the second embodiment, the
これにより、この第二実施形態の変形例によれば、拡散層36cの形成に加えてコンプレッションシール36eを設けることで、より良好なシール性が確保される。
Thereby, according to the modification of this second embodiment, in addition to the formation of the
本発明は、上記各実施形態及び上記変形例に限定されることはなく、本発明の範囲内において種々の変形例を採用可能である。例えば、上記各実施形態および変形例では、本体36aに折り返し部36a2を形成するようにした。これに代えて、図13〜図15に示すように、蓋部材である天板36bに折り返し部36b3を形成することも可能である。具体的に、図13に示すように、天板36bに折り返し部36b3を形成し、折り返し部36b3が本体36aの周縁部36a3を収容するように折り返される。この場合には、本体36aの周縁部36a3の両面に拡散層36cが形成される。
The present invention is not limited to the above embodiments and the above modifications, and various modifications can be employed within the scope of the present invention. For example, in each of the above embodiments and modifications, the folded portion 36a2 is formed in the
また、図14に示すように、天板36bに折り返し部36b3を形成し、折り返し部36b3が本体36aの周縁部36a3を収容するように折り返される。この場合には、本体36aの周縁部36a3の一面側に拡散層36cが形成され、天板36bの周縁部36b2と本体36aの周縁部36a3の他面側(具体的には、突出部である載置部36a1)との間にガラス層36dが形成される。
Further, as shown in FIG. 14, a folded portion 36b3 is formed on the
さらに、図15に示すように、天板36bに折り返し部36b3を形成し、折り返し部36b3が本体36aの周縁部36a3を収容するように折り返される。この場合には、本体36aの周縁部36a3の一面側に拡散層36cが形成され、天板36bの周縁部36b2と本体36aの周縁部36a3の他面側(具体的には、載置部36a1)との間にコンプレッションシール36eが設けられる。従って、これらの場合においても、上記各実施形態および変形例と同等の効果が得られる。
Further, as shown in FIG. 15, a folded portion 36b3 is formed on the
また、上記各実施形態および変形例では、本体36aの折り返し部36a2が載置部36a1との間で天板36bの周縁部36b2を圧着するようにした。この場合、図16に示すように、折り返し部36a2が本体36aの周縁部36a3との間で、天板36bの周縁部36b2を圧着することもできる。この場合、図16に示すように、天板36bの周縁部36b2が立壁状に起立して形成される。また、本体36aの載置部36a1が開口側の端部から本体36aの周内方に向けて全周にわたり突出して形成される。この場合には、本体36aの折り返し部36a2が天板36bの周縁部36b2の立壁部分を収容するように折り返される。この場合には、折り返し部36a2と周縁部36b2の立壁部分との間の圧着面と、本体36aの周縁部36a3と天板36bの周縁部36b2の立壁部分との間の圧着面と、の両面に拡散層36cが形成される。従って、この場合においても、上記第一実施形態と同等の効果が得られる。
Further, in each of the above-described embodiments and modifications, the peripheral portion 36b2 of the
また、図16に示したアノードガスマニホールド36に対して、図17に示すように、周内方に形成された載置部36a1と天板36bの周縁部36b2との間にガラス層36dを形成することも可能である。さらに、図16に示したアノードガスマニホールド36に対して、図18に示すように、周内方に形成された載置部36a1と天板36bの周縁部36b2との間にコンプレッションシール36eを設けることも可能である。従って、これらの場合においても、上記第二実施形態および変形例と同等の効果が得られる。
Further, as shown in FIG. 17, with respect to the
また、図16〜図18に示したアノードガスマニホールド36に代えて、図19〜図21に示すように、天板36bの周縁部36b2に形成した立壁部分に折り返し部36b3を形成することも可能である。これらの場合においても、上記各実施形態および変形例と同等の効果が得られる。
Further, instead of the
また、例えば、本体36aの折り返し部36a2を機械加工により折り返した場合、この折り返し部分の一部(具体的には、本体36aおよび天板36bの角部分)に重なり部分が生じる。この場合、必要に応じて、重なった部分を溶接により接合することも可能である。この場合には、溶接を必要とする部分が少ないので、例えば、上述した表面処理によって形成された被膜を除去する場合においても、比較的容易に除去することができる。従って、容易に溶接作業を行うことができる。また、溶接を必要とする部分が限定されているので、天板36bに発生する熱歪みも極小さい。従って、複数の固体酸化物形燃料電池筒状セル33を立設させたときの立設姿勢を乱すことがなく、良好な立設作業性を損なうことがない。
Further, for example, when the folded portion 36a2 of the
なお、重なり部分が生じないように、折り返し部36a2および折り返し部36b3の角部分に該当する部分を予め切除しておくことも可能である。このように予め切除しておくことにより、溶接することを回避することができる。 It should be noted that the portions corresponding to the corner portions of the folded-back portion 36a2 and the folded-back portion 36b3 can be cut out in advance so that the overlapping portion does not occur. By cutting in advance in this way, welding can be avoided.
また、上記第二実施形態および変形例においては、本体36aの載置部36a1と天板36bの周縁部36b2との間にガラス層36d形成し、または、コンプレッションシール36eを設けるようにした。この場合、例えば、図22に示すように、本体36aの折り返し部36a2の折り返し部分と天板36bの周縁部36b2との間にガラス層36dを形成し、または、コンプレッションシール36eを設けるようにすることも可能である。この場合においては、図22に示すように、拡散層36cが本体36aの載置部36a1と天板36bの周縁部36b2との間に形成される。従って、この場合においても、上記第二実施形態および変形例と同等の効果が得られる。
In the second embodiment and the modification, the
また、図23に示すように、予め折り返し部36a2を折り返しておき、この部分に天板36bを挿入して機械加工(プレス加工や加締め加工)を行うことも可能である。これによれば、適切な位置決めが可能となり、作業性が向上する。
Further, as shown in FIG. 23, it is possible to perform folding (pressing or caulking) by folding the folded portion 36a2 in advance and inserting the
また、上記各実施形態及び各変形例においては、上方に開口する本体36aに天板36bを載置し、周縁部36a3に折り返し部36a2を設けるようにした。この場合、図24に示すように、本体36aが下方に開口している場合には、天板36bに代えて、蓋部材としての下板36fを用いることができる。尚、以下、上記第一実施形態の場合を例示して説明する。本体36aが下方に開口している場合には、図24に示すように、本体36aに設けられた突出部であるフランジ36a4に下板36fを当接させた状態で機械加工(具体的には、プレス加工および加締め加工等)により、折り返し部36a5が設けられる。従って、この場合においても、上記各実施形態及び各変形例と同様の効果が得られる。
Moreover, in each said embodiment and each modification, the
また、図25に示すように、本体36aが左右方向にて開口している場合には、天板36b及び下板36fに代えて、蓋部材としての横板36gを用いることができる。本体36aが左右方向にて開口している場合には、図25に示すように、本体36aに設けられた突出部であるフランジ36a6に横板36gを当接させた状態で機械加工(具体的には、プレス加工および加締め加工等)により、折り返し部36a7が設けられる。従って、この場合においても、上記各実施形態及び各変形例と同様の効果が得られる。
As shown in FIG. 25, when the
また、上記各実施形態及び各変形においては、蓋部材である天板36bを板状とした。この場合、図26に示すように、箱状天板36hを用いることもできる。この場合においても、箱状天板36hに折り返し部36b3が設けられることにより、上記各実施形態及び各変形と同様の効果が得られる。
Moreover, in each said embodiment and each modification, the
また、折り返し部36a2を設ける際の機械加工(プレス加工および加締め加工等)による折り返し回数については、1回の折り返しに限定されない。例えば、図27に示すように、蓋部材である天板36bの周縁部36b2を内包した状態で本体36aの周縁部36a3を折り返した後に、更に上方に向けて折り曲げることも可能である。同様に、図28に示すように、蓋部材である天板36bの周縁部36b2を内包した状態で本体36aの周縁部36a3を折り返した後に、更に上方に向けて折り曲げることも可能である。また、図29に示すように、蓋部材である天板36bの周縁部36b2を内包した状態で本体36aの周縁部36a3を上方に折り返した後に、更に上方に向けて折り返すことも可能である。同様に、図30に示すように、蓋部材である天板36bの周縁部36b2を内包した状態で本体36aの周縁部36a3を下方に折り返した後に、更に下方に向けて折り返すことも可能である。このように折り返し回数を増やすことにより、機械的強度を向上させることができるとともにシール性をより向上させることができる。
In addition, the number of times of folding by mechanical processing (pressing, caulking, etc.) when providing the folded portion 36a2 is not limited to one folding. For example, as shown in FIG. 27, after the peripheral edge 36a3 of the
さらに、上記各実施形態および変形例においては、マニホールドがアノードガスマニホールド36であるとした。この場合、マニホールドがカソードガスマニホールド37であっても良い。この場合においても、上記各実施形態および変形例と同等の効果が得られる。
Further, in each of the above embodiments and modifications, the manifold is the
1…固体酸化物形燃料電池システム、33…固体酸化物形燃料電池筒状セル、33a…内側電極層、33b…電解質層、33c…外側電極層、36…アノードガスマニホールド(マニホールド)、36a…本体、36a1…載置部(突出部)、36a2…折り返し部、36a3…周縁部、36a4…フランジ(突出部)、36a6…フランジ(突出部)、36b…天板(蓋部材)、36b1…貫通孔、36b2…周縁部、36b3…折り返し部、36b5…折り返し部、36b7…折り返し部、36c…拡散層、36d…ガラス層、36e…コンプレッションシール、36f…下板(蓋部材)、36g…横板(蓋部材)、36h…箱状天板(蓋部材)
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記複数の固体酸化物形燃料電池筒状セルを立設させる立設部を有し、前記固体酸化物形燃料電池筒状セルに前記燃料ガスまたは前記酸化剤ガスを供給する箱状のマニホールドと、を含んで構成される固体酸化物形燃料電池であって、
前記マニホールドは、
開口を有する有底箱状に形成されていて、前記開口の端部から周外方または周内方に向けて突出した突出部の形成された本体と、
前記本体の前記開口の全体を覆う蓋部材と、を備えており、
前記蓋部材が前記本体の前記突出部に当接した状態で、前記本体の周縁部および前記蓋部材の周縁部のうちの一方の前記周縁部に形成されて、前記本体の前記周縁部および前記蓋部材の前記周縁部のうちの他方の前記周縁部を内包し、前記一方の前記周縁部と前記他方の前記周縁部とを互いに圧着させた圧着面を形成する折り返し部を有するように構成された固体酸化物形燃料電池。 An inner electrode layer formed in a cylindrical shape, an outer electrode layer laminated outside the inner electrode layer, and an electrolyte layer formed between the inner electrode layer and the outer electrode layer, A plurality of solid oxide fuel cell tubular cells that are supplied with a fuel gas and an oxidant gas to generate a power reaction;
A box-shaped manifold that has a standing portion for standing the plurality of solid oxide fuel cell tubular cells, and supplies the fuel gas or the oxidant gas to the solid oxide fuel cell tubular cells; A solid oxide fuel cell comprising:
The manifold is
A bottomed box-shaped body having an opening, and a main body formed with a protruding portion protruding from the end of the opening toward the outer periphery or the inner periphery;
A cover member covering the entire opening of the main body,
In the state where the lid member is in contact with the projecting portion of the main body, one of the peripheral edge portion of the main body and the peripheral edge portion of the lid member is formed on the peripheral edge portion of the main body. It is configured to include a folded portion that encloses the other peripheral portion of the peripheral portions of the lid member and forms a pressure-bonding surface in which the one peripheral portion and the other peripheral portion are pressed together. Solid oxide fuel cell.
前記一方の前記周縁部と前記他方の前記周縁部の他面側との間にて、前記一方の前記周縁部と前記他方の前記周縁部の前記他面側との間の隙間を埋めるガラス層を設けた請求項2に記載の固体酸化物形燃料電池。 The diffusion layer is formed on at least one surface side of the other peripheral edge;
A glass layer that fills a gap between the one peripheral edge and the other surface of the other peripheral edge between the one peripheral edge and the other peripheral surface of the other peripheral edge. The solid oxide fuel cell according to claim 2, wherein
前記一方の前記周縁部と前記他方の前記周縁部の他面側との間にて、前記一方の前記周縁部と前記他方の前記周縁部の前記他面側との間で圧縮されて前記一方の前記周縁部と前記他方の前記周縁部の前記他面側との間の隙間を埋める圧縮部材を設けた請求項2に記載の固体酸化物形燃料電池。 The diffusion layer is formed on at least one surface side of the other peripheral edge;
Compressed between the one peripheral edge and the other surface of the other peripheral edge between the one peripheral edge and the other peripheral edge of the other peripheral edge. 3. The solid oxide fuel cell according to claim 2, further comprising a compression member that fills a gap between the peripheral edge of the second peripheral edge and the other surface of the other peripheral edge.
前記本体の前記開口の端部から周外方または周内方に向けて全周に渡り突出して設けられる請求項1に記載の固体酸化物形燃料電池。 The protrusion is
2. The solid oxide fuel cell according to claim 1, wherein the solid oxide fuel cell is provided so as to protrude from the end of the opening of the main body toward the outer periphery or the inner periphery.
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