JP2018098001A - Electrochemical reaction cell stack - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To improve performance of an electrochemical reaction cell stack.SOLUTION: An electrochemical reaction cell stack comprises: an electrochemical reaction block in which a plurality of electrochemical reaction unit cells are arranged in a first direction; and a plurality of plate-like members arranged in one direction side of the first direction to the electrochemical reaction block. A plurality of gas flowing passages are formed in the electrochemical reaction cell stack. In an external side surface in an external flat-plane like member positioned at an edge of the one direction in the plurality of flat-plane like members, a gas hole is formed at a position not overlapped with the gas flowing passage in a first direction view. In an inner part of a structure constructed by the plurality of flat-plane like members, a communication gas flowing passage that communicates the gas hole with the gas flowing passage is formed. In a front surface of one direction in an inner flat-plane like member arranged between the external side flat-plane like member and the electrochemical reaction block, a first concave part constructing a first communication gas flowing passage is formed. In the front surface of the other direction, a second concave part constructing a second communication gas flowing passage is formed.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本明細書によって開示される技術は、電気化学反応セルスタックに関する。   The technology disclosed herein relates to an electrochemical reaction cell stack.

水素と酸素との電気化学反応を利用して発電を行う燃料電池の種類の1つとして、固体酸化物を含む電解質層を備える固体酸化物形の燃料電池(以下、「SOFC」という)が知られている。SOFCの構成単位である燃料電池単セル(以下、単に「単セル」という)は、電解質層と、電解質層を挟んで所定の方向(以下、「第1の方向」という)に互いに対向する空気極および燃料極とを含む。   One type of fuel cell that generates electricity using an electrochemical reaction between hydrogen and oxygen is a solid oxide fuel cell (hereinafter referred to as “SOFC”) having an electrolyte layer containing a solid oxide. It has been. A fuel cell single cell (hereinafter simply referred to as “single cell”), which is a constituent unit of SOFC, has an electrolyte layer and air facing each other in a predetermined direction (hereinafter referred to as “first direction”) across the electrolyte layer. Electrode and fuel electrode.

SOFCは、一般に、単セルが第1の方向に複数並べて配置された構造体(以下、「燃料電池ブロック」という)と、燃料電池ブロックを挟んで第1の方向に互いに対向する一対の平板状部材(「エンドプレート」とも呼ばれる)とを備える燃料電池スタックの形態で利用される。燃料電池スタックには、燃料電池ブロック全体にわたって延びるガス流路(「マニホールド」とも呼ばれる)が形成されている。ガス流路は、燃料電池スタックに含まれる各単セルへの反応ガス(酸化剤ガスや燃料ガス)の供給や、各単セルからのオフガスの排出のために利用される(例えば、特許文献1参照)。   The SOFC is generally a structure in which a plurality of single cells are arranged in the first direction (hereinafter referred to as “fuel cell block”), and a pair of flat plates facing each other in the first direction across the fuel cell block. It is used in the form of a fuel cell stack comprising members (also referred to as “end plates”). In the fuel cell stack, a gas flow path (also referred to as a “manifold”) extending over the entire fuel cell block is formed. The gas flow path is used for supplying a reaction gas (oxidant gas or fuel gas) to each single cell included in the fuel cell stack and discharging off-gas from each single cell (for example, Patent Document 1). reference).

特開2015−88264号公報Japanese Patent Laying-Open No. 2015-88264

上記従来の燃料電池スタックの構成では、上記一対の平板状部材(エンドプレート)の一方における第1の方向視でガス流路(マニホールド)と重なる位置に、平板状部材を第1の方向に貫通するガス孔が形成されている。反応ガスは、燃料電池スタックの外部に設けられた配管等のガス供給部から、平板状部材に形成されたガス孔を介してガス流路に供給される。そのため、上記従来の燃料電池スタックの構成では、ガス流路に供給される反応ガスの温度が十分に高くならず、その結果、発電性能が十分に高くならないという問題がある。また、上記従来の燃料電池スタックの構成では、例えば、燃料電池スタックから排出されるオフガスを燃焼させるための燃焼器等を設ける場合、燃料電池スタックの外部に配置され、燃料電池スタックに形成されたガス排出口と燃焼器等の部材に形成されたガス供給口とをつなぐガス配管等が必要となる。その結果、ガス配管等の構成が大型化・複雑化し、燃料電池スタックと燃料電池スタックの外部のガス配管等とを備えるモジュールの構成が大型化・複雑化するという問題がある。   In the configuration of the conventional fuel cell stack, the flat plate member penetrates in the first direction at a position overlapping one of the pair of flat plate members (end plates) in the first direction as viewed in the first direction. Gas holes are formed. The reaction gas is supplied from a gas supply unit such as a pipe provided outside the fuel cell stack to the gas flow path through a gas hole formed in the flat plate member. Therefore, the configuration of the conventional fuel cell stack has a problem that the temperature of the reaction gas supplied to the gas flow path is not sufficiently high, and as a result, the power generation performance is not sufficiently high. Further, in the configuration of the conventional fuel cell stack, for example, when a combustor for burning off-gas discharged from the fuel cell stack is provided, the fuel cell stack is disposed outside the fuel cell stack and formed in the fuel cell stack. Gas piping etc. which connect a gas exhaust port and the gas supply port formed in members, such as a combustor, are needed. As a result, there is a problem in that the configuration of the gas piping and the like is increased in size and complexity, and the configuration of the module including the fuel cell stack and the gas piping outside the fuel cell stack is increased in size and complexity.

なお、このような問題は、水の電気分解反応を利用して水素の生成を行う固体酸化物形の電解セル(以下、「SOEC」という)の構成単位である電解単セルが第1の方向に複数並べて配置された電解セルブロックを備える電解セルスタックにも共通の問題である。なお、本明細書では、燃料電池スタックと電解セルスタックとをまとめて「電気化学反応セルスタック」という。また、このような問題は、SOFCやSOECに限らず、他のタイプの電気化学反応セルスタックにも共通の問題である。   Note that such a problem is that an electrolytic single cell, which is a constituent unit of a solid oxide electrolytic cell (hereinafter referred to as “SOEC”) that generates hydrogen using an electrolysis reaction of water, is in the first direction. This is also a problem common to electrolytic cell stacks including a plurality of electrolytic cell blocks arranged side by side. In this specification, the fuel cell stack and the electrolytic cell stack are collectively referred to as “electrochemical reaction cell stack”. Such a problem is not limited to SOFC and SOEC, but is common to other types of electrochemical reaction cell stacks.

本明細書では、上述した課題を解決することが可能な技術を開示する。   In this specification, the technique which can solve the subject mentioned above is disclosed.

本明細書に開示される技術は、例えば、以下の形態として実現することが可能である。   The technology disclosed in the present specification can be realized as, for example, the following forms.

(1)本明細書に開示される電気化学反応セルスタックは、電解質層と前記電解質層を挟んで第1の方向に互いに対向する空気極および燃料極とをそれぞれ含む電気化学反応単セルが前記第1の方向に複数並べて配置された電気化学反応ブロックと、前記電気化学反応ブロックに対して前記第1の方向の一方側の位置に、前記第1の方向に並べて配置された複数の平板状部材と、を備え、前記電気化学反応ブロックにわたって延びる複数のガス流路が形成された電気化学反応セルスタックにおいて、前記複数の平板状部材の内の前記第1の方向の前記一方側の端に位置する前記平板状部材である外側平板状部材における前記一方側の表面である外側表面には、前記第1の方向視で前記ガス流路と重ならない位置に複数のガス孔が形成されており、前記複数の平板状部材により構成される構造体の内部に、前記各ガス孔と前記各ガス流路とを連通する複数の連通ガス流路が形成されており、前記複数の平板状部材の内、前記外側平板状部材と前記電気化学反応ブロックとの間に配置された1または複数の前記平板状部材により構成された内側平板構成体における前記第1の方向の前記一方側の表面に、前記複数の連通ガス流路の内の第1の連通ガス流路を構成する第1の凹部が形成されており、前記内側平板構成体における前記第1の方向の前記他方側の表面に、前記複数の連通ガス流路の内の第2の連通ガス流路を構成する第2の凹部が形成されている。本電気化学反応セルスタックでは、外部から電気化学反応セルスタックに導入された反応ガスは、外側平板状部材に設けられたガス孔から連通ガス流路に流入し、その後にガス流路に流入する。反応ガスが連通ガス流路を通過する際には、電気化学反応単セルからの熱によって反応ガスの温度が上昇する。そのため、本電気化学反応セルスタックによれば、反応ガスが電気化学反応セルスタックの外部から直接、ガス流路に流入する構成と比較して、ガス流路に流入する反応ガスの温度を高くすることができ、発電や水素生成の反応効率を向上させることができる。その結果、電気化学反応セルスタックの性能を向上させることができる。また、本電気化学反応セルスタックでは、複数の平板状部材により構成される構造体の内部に連通ガス流路が形成されているため、電気化学反応セルスタックの外部の配管の長さを短くすることができる。その結果、電気化学反応セルスタックと電気化学反応セルスタックの外部のガス配管等とを備えるモジュールの小型化および構成の簡素化を実現することができる。また、第1の連通ガス流路を構成する第1の凹部は、内側平板構成体の第1の方向の一方側の表面に形成され、第2の連通ガス流路を構成する第2の凹部は、内側平板構成体の第1の方向の他方側の表面に形成されている。このため、第1の凹部と第2の凹部とが内側平板構成体の同一面上に形成される場合に比べて、第1の連通ガス流路と第2の連通ガス流路との間のガスのリークを抑制することができる。 (1) An electrochemical reaction cell stack disclosed in the present specification includes an electrochemical reaction unit cell including an electrolyte layer and an air electrode and a fuel electrode facing each other in a first direction with the electrolyte layer interposed therebetween. A plurality of electrochemical reaction blocks arranged side by side in a first direction, and a plurality of flat plate shapes arranged side by side in the first direction at a position on one side of the first direction with respect to the electrochemical reaction block An electrochemical reaction cell stack in which a plurality of gas flow paths extending across the electrochemical reaction block are formed, at one end in the first direction of the plurality of plate-shaped members. A plurality of gas holes are formed in the outer surface which is the one surface of the outer flat plate member which is the flat plate member so as not to overlap the gas flow path when viewed in the first direction. A plurality of communication gas flow paths that communicate the gas holes and the gas flow paths are formed inside the structure constituted by the plurality of flat plate members. On the surface of the one side in the first direction in the inner flat plate structure constituted by one or a plurality of the flat plate members arranged between the outer flat plate member and the electrochemical reaction block, A first recess that constitutes a first communication gas channel among the plurality of communication gas channels is formed, and the surface of the other side in the first direction of the inner plate structure is the A second recess that constitutes a second communication gas channel among the plurality of communication gas channels is formed. In this electrochemical reaction cell stack, the reaction gas introduced into the electrochemical reaction cell stack from the outside flows into the communication gas channel from the gas hole provided in the outer flat plate member, and then flows into the gas channel. . When the reaction gas passes through the communication gas flow path, the temperature of the reaction gas rises due to heat from the electrochemical reaction single cell. Therefore, according to the present electrochemical reaction cell stack, the temperature of the reaction gas flowing into the gas flow path is increased as compared with the configuration in which the reaction gas flows directly into the gas flow path from the outside of the electrochemical reaction cell stack. And the reaction efficiency of power generation and hydrogen generation can be improved. As a result, the performance of the electrochemical reaction cell stack can be improved. Moreover, in this electrochemical reaction cell stack, since the communication gas flow path is formed inside the structure constituted by a plurality of flat plate-like members, the length of the piping outside the electrochemical reaction cell stack is shortened. be able to. As a result, it is possible to reduce the size and simplify the configuration of the module including the electrochemical reaction cell stack and the gas piping outside the electrochemical reaction cell stack. Moreover, the 1st recessed part which comprises a 1st communicating gas flow path is formed in the surface of the one side of the 1st direction of an inner side plate structure, and the 2nd recessed part which comprises a 2nd communicating gas flow path Is formed on the surface of the other side in the first direction of the inner flat plate structure. For this reason, compared with the case where the 1st crevice and the 2nd crevice are formed on the same surface of an inner side plate constituent object, it is between the 1st communication gas channel and the 2nd communication gas channel. Gas leakage can be suppressed.

(2)上記電気化学反応セルスタックにおいて、前記複数のガス流路は、酸化剤ガス供給用のガス流路と、酸化剤ガス排出用のガス流路と、燃料ガス供給用のガス流路と、燃料ガス排出用のガス流路と、を含み、前記複数のガス孔は、酸化剤ガス供給用のガス孔と、酸化剤ガス排出用のガス孔と、燃料ガス供給用のガス孔と、燃料ガス排出用のガス孔と、を含み、前記第1の連通ガス流路および前記第2の連通ガス流路の内の一方の連通ガス流路は、前記酸化剤ガス供給用のガス孔と前記酸化剤ガス供給用のガス流路とを連通する酸化剤ガス供給用の連通ガス流路と、前記酸化剤ガス排出用のガス孔と前記酸化剤ガス排出用のガス流路とを連通する酸化剤ガス排出用の連通ガス流路とを含み、前記第1の連通ガス流路および前記第2の連通ガス流路の内の他方の連通ガス流路は、前記燃料ガス供給用のガス孔と前記燃料ガス供給用のガス流路とを連通する燃料ガス供給用の連通ガス流路と、前記燃料ガス排出用のガス孔と前記燃料ガス排出用のガス流路とを連通する燃料ガス排出用の連通ガス流路とを含み、前記第1の凹部および前記第2の凹部の内、前記一方の連通ガス流路を構成する凹部は、前記酸化剤ガス供給用の連通ガス流路を構成する酸化剤ガス供給用の凹部と、前記酸化剤ガス排出用の連通ガス流路を構成する酸化剤ガス排出用の凹部と、を含み、かつ、前記酸化剤ガス供給用の凹部と前記酸化剤ガス排出用の凹部とは、前記内側平板構成体における同一の表面に形成されており、前記第1の凹部および前記第2の凹部の内、前記他方の連通ガス流路を構成する凹部は、前記燃料ガス供給用の連通ガス流路を構成する燃料ガス供給用の凹部と、前記燃料ガス排出用の連通ガス流路を構成する燃料ガス排出用の凹部と、を含み、かつ、前記燃料ガス供給用の凹部と前記燃料ガス排出用の凹部とは、前記内側平板構成体における同一の表面に形成されている構成としてもよい。本電気化学反応セルスタックによれば、酸化剤ガスと燃料ガスとの間のリークを、より確実に抑制することができる。 (2) In the electrochemical reaction cell stack, the plurality of gas passages include an oxidant gas supply gas passage, an oxidant gas discharge gas passage, and a fuel gas supply gas passage. A gas flow path for discharging a fuel gas, and the plurality of gas holes include a gas hole for supplying an oxidant gas, a gas hole for discharging an oxidant gas, and a gas hole for supplying a fuel gas, A gas hole for discharging a fuel gas, and one of the first communication gas flow path and the second communication gas flow path is formed of a gas hole for supplying the oxidant gas. An oxidant gas supply communication gas channel that communicates with the oxidant gas supply gas channel, an oxidant gas discharge gas hole, and an oxidant gas discharge gas channel that communicate with each other. A communication gas flow path for discharging the oxidant gas, and the first communication gas flow path and the second communication gas. The other communication gas flow path among the flow paths is a fuel gas supply communication gas flow path that connects the fuel gas supply gas hole and the fuel gas supply gas flow path, and the fuel gas discharge. A communication gas flow path for discharging fuel gas that communicates the gas hole for fuel and the gas flow path for discharging the fuel gas, and the one communication gas among the first recess and the second recess The recesses constituting the flow path are the oxidant gas supply recesses constituting the oxidant gas supply communication gas flow path and the oxidant gas discharges constituting the oxidant gas discharge communication gas flow path. And the oxidant gas supply recess and the oxidant gas discharge recess are formed on the same surface of the inner flat plate structure, and the first recess and Of the second recesses, the recesses constituting the other communication gas flow path are: A fuel gas supply recess that forms the communication gas flow path for supplying the fuel gas; and a fuel gas discharge recess that forms the communication gas flow path for discharging the fuel gas, and the fuel gas The supply recess and the fuel gas discharge recess may be formed on the same surface of the inner flat plate structure. According to this electrochemical reaction cell stack, the leak between the oxidant gas and the fuel gas can be more reliably suppressed.

(3)上記電気化学反応セルスタックにおいて、前記第1の方向視で前記第1の凹部と前記第2の凹部との少なくとも一部が重なっている構成としてもよい。本電気化学反応セルスタックによれば、第1の凹部と第2の凹部とを重ならないように配置する場合に比べて、第1の凹部と第2の凹部との少なくとも一方を長く確保しつつ、レイアウトの自由度を向上させることができる。 (3) The electrochemical reaction cell stack may have a configuration in which at least a part of the first concave portion and the second concave portion overlap each other when viewed in the first direction. According to the present electrochemical reaction cell stack, it is possible to ensure at least one of the first recess and the second recess is longer than when the first recess and the second recess are arranged so as not to overlap each other. , Layout flexibility can be improved.

(4)上記電気化学反応セルスタックにおいて、前記外側平板状部材の前記外側表面には、前記第1の方向視で前記第1の連通ガス流路を取り囲む仮想線に沿って溶接痕が形成されている構成としてもよい。本電気化学反応セルスタックによれば、連通ガス流路のシール性を高めることができ、連通ガス流路からのガス漏れを抑制することができる。 (4) In the electrochemical reaction cell stack, a welding mark is formed on the outer surface of the outer flat plate member along an imaginary line surrounding the first communication gas channel in the first direction view. It is good also as composition which has. According to this electrochemical reaction cell stack, the sealing performance of the communication gas channel can be improved, and gas leakage from the communication gas channel can be suppressed.

(5)上記電気化学反応セルスタックにおいて、前記第1の凹部および前記第2の凹部の少なくとも一方の凹部には、当該凹部の長手方向に沿って延びるリブが形成されている構成としてもよい。本電気化学反応セルスタックによれば、凹部の変形を抑制しつつ、連通ガス流路におけるガスの圧損を抑制することができる。 (5) The electrochemical reaction cell stack may be configured such that at least one of the first recess and the second recess has a rib extending along the longitudinal direction of the recess. According to this electrochemical reaction cell stack, it is possible to suppress the pressure loss of the gas in the communication gas flow path while suppressing the deformation of the recess.

(6)上記電気化学反応セルスタックにおいて、前記複数の平板状部材に対して前記第1の方向の前記一方側の位置に配置されたガス燃焼部を備えることを特徴とする構成としてもよい。本電気化学反応セルスタックによれば、ガス燃料部からの熱によって第1の凹部および第2の凹部を流れるガスを加熱することができる。その結果、より効率よくガス流路に流入する反応ガスの温度を高くすることができ、発電や水素生成の反応効率を向上させることができる。 (6) The electrochemical reaction cell stack may include a gas combustion unit disposed at a position on the one side in the first direction with respect to the plurality of flat plate members. According to this electrochemical reaction cell stack, the gas flowing through the first recess and the second recess can be heated by the heat from the gas fuel unit. As a result, the temperature of the reaction gas flowing into the gas flow path can be increased more efficiently, and the reaction efficiency of power generation and hydrogen generation can be improved.

なお、本明細書に開示される技術は、種々の形態で実現することが可能であり、例えば、電気化学反応セルスタック(燃料電池スタックまたは電解セルスタック)、電気化学反応セルスタックとガス配管等とを備える電気化学反応モジュール、それらの製造方法等の形態で実現することが可能である。   The technology disclosed in the present specification can be realized in various forms, such as an electrochemical reaction cell stack (a fuel cell stack or an electrolytic cell stack), an electrochemical reaction cell stack and a gas pipe, and the like. It is possible to implement | achieve with forms, such as an electrochemical reaction module provided with these, the manufacturing method, etc.

本実施形態における燃料電池スタック100の外観構成を示す斜視図である。1 is a perspective view showing an external configuration of a fuel cell stack 100 in the present embodiment. 本実施形態における燃料電池スタック100の上側のXY平面構成を示す説明図である。2 is an explanatory diagram showing an XY plane configuration on the upper side of a fuel cell stack 100 in the present embodiment. 図2のIII−IIIの位置における燃料電池スタック100のYZ断面構成を示す説明図である。FIG. 3 is an explanatory diagram showing a YZ cross-sectional configuration of a fuel cell stack 100 at a position of III-III in FIG. 2. 図2のIV−IVの位置における燃料電池スタック100のYZ断面構成を示す説明図である。FIG. 4 is an explanatory diagram showing a YZ cross-sectional configuration of the fuel cell stack 100 at a position of IV-IV in FIG. 2. 図2のV−Vの位置における燃料電池スタック100のXZ断面構成を示す説明図である。FIG. 5 is an explanatory diagram showing an XZ cross-sectional configuration of the fuel cell stack 100 at a position of VV in FIG. 内側カバープレート300および下側のエンドプレート106のそれぞれの外観構成を示す斜視図である。It is a perspective view which shows each external appearance structure of the inner side cover plate 300 and the lower end plate 106. FIG. 下側のエンドプレート106の下面(XY平面)の構成を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the structure of the lower surface (XY plane) of the lower end plate 106. FIG. 下側のエンドプレート106および外側カバープレート200のそれぞれの外観構成を示す斜視図である。FIG. 6 is a perspective view showing an external configuration of each of a lower end plate 106 and an outer cover plate 200. 図7のIX−IXの位置における外側カバープレート200およびエンドプレート106のXZ断面構成を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the XZ cross-sectional structure of the outer side cover plate 200 and the end plate 106 in the position of IX-IX of FIG.

A.第1実施形態:
A−1.構成:
(燃料電池スタック100の構成)
図1は、本実施形態における燃料電池スタック100の外観構成を示す斜視図であり、図2は、燃料電池スタック100の上側のXY平面構成を示す説明図であり、図3は、図2のIII−IIIの位置における燃料電池スタック100のYZ断面構成を示す説明図であり、図4は、図2のIV−IVの位置における燃料電池スタック100のYZ断面構成を示す説明図であり、図5は、図2のV−Vの位置における燃料電池スタック100のXZ断面構成を示す説明図である。各図には、方向を特定するための互いに直交するXYZ軸が示されている。本明細書では、便宜的に、Z軸正方向を上方向と呼び、Z軸負方向を下方向と呼ぶものとするが、燃料電池スタック100は実際にはそのような向きとは異なる向きで設置されてもよい。また、本明細書では、Z軸に直交する方向(例えば、X方向やY方向)を面方向と呼ぶ。
A. First embodiment:
A-1. Constitution:
(Configuration of fuel cell stack 100)
FIG. 1 is a perspective view showing an external configuration of a fuel cell stack 100 in the present embodiment, FIG. 2 is an explanatory diagram showing an XY plane configuration on the upper side of the fuel cell stack 100, and FIG. FIG. 4 is an explanatory diagram showing a YZ cross-sectional configuration of the fuel cell stack 100 at a position III-III, and FIG. 4 is an explanatory diagram showing a YZ cross-sectional configuration of the fuel cell stack 100 at a position IV-IV in FIG. FIG. 5 is an explanatory diagram showing an XZ cross-sectional configuration of the fuel cell stack 100 at a position VV in FIG. In each figure, XYZ axes orthogonal to each other for specifying the direction are shown. In this specification, for the sake of convenience, the positive direction of the Z axis is referred to as the upward direction, and the negative direction of the Z axis is referred to as the downward direction. However, the fuel cell stack 100 is actually different from such an orientation. It may be installed. In this specification, a direction perpendicular to the Z axis (for example, the X direction or the Y direction) is referred to as a plane direction.

図3から図5に示すように、燃料電池スタック100は、例えばステンレスにより形成された筐体の内側面に断熱材が設けられた断熱容器10内に、支柱20を介して設置される。   As shown in FIGS. 3 to 5, the fuel cell stack 100 is installed via a support column 20 in a heat insulating container 10 in which a heat insulating material is provided on an inner surface of a casing formed of, for example, stainless steel.

また、燃料電池スタック100の下側には、燃料電池スタック100への吸排気等を担う補助器40が配置されている。補助器40には、断熱容器10の外部から延びる各種の配管70が接続されており、該配管70を介して、補助器40に酸化剤ガスOGや原燃料ガス、改質水等が導入されると共に、補助器40から排ガスが排出される。補助器40の内部には、原燃料ガスを改質して燃料ガスFGを生成するための改質室(図示せず)や、燃料電池スタック100から排出されたオフガスを燃焼させる燃焼室(図示せず)が形成されている。また、補助器40と燃料電池スタック100との間には、各種の配管60が設けられており、該配管60を介して、補助器40から燃料電池スタック100に酸化剤ガスOGや燃料ガスFGが導入されると共に、燃料電池スタック100から補助器40にオフガスが排出される。なお、補助器40は、特許請求の範囲におけるガス燃焼部に相当する。   In addition, an auxiliary device 40 that is responsible for intake and exhaust of the fuel cell stack 100 is disposed below the fuel cell stack 100. Various pipes 70 extending from the outside of the heat insulating container 10 are connected to the auxiliary device 40, and oxidant gas OG, raw fuel gas, reformed water, and the like are introduced into the auxiliary device 40 through the pipe 70. At the same time, exhaust gas is discharged from the auxiliary device 40. Inside the auxiliary device 40, a reforming chamber (not shown) for reforming the raw fuel gas to generate the fuel gas FG, and a combustion chamber for burning off-gas discharged from the fuel cell stack 100 (see FIG. (Not shown) is formed. Various pipes 60 are provided between the auxiliary device 40 and the fuel cell stack 100, and the oxidizing gas OG and the fuel gas FG are supplied from the auxiliary device 40 to the fuel cell stack 100 via the pipe 60. Is introduced, and off-gas is discharged from the fuel cell stack 100 to the auxiliary device 40. The auxiliary device 40 corresponds to the gas combustion section in the claims.

図1から図5に示すように、燃料電池スタック100は、複数の(本実施形態では7つの)燃料電池発電単位(以下、単に「発電単位」という)102と、一対のエンドプレート104,106と、外側カバープレート200と、内側カバープレート300とを備える。燃料電池スタック100に含まれる複数の発電単位102は、所定の配列方向(本実施形態では上下方向)に並べて配置されている。一対のエンドプレート104,106は、複数の発電単位102から構成される集合体(以下、「発電ブロック103」という)を上下から挟むように配置されている。また、外側カバープレート200は、下側のエンドプレート106の下に配置され、内側カバープレート300は、下側のエンドプレート106の上に配置されている。なお、上記配列方向(上下方向)は、特許請求の範囲における第1の方向に相当し、発電ブロック103は、特許請求の範囲における電気化学反応ブロックに相当する。   As shown in FIGS. 1 to 5, the fuel cell stack 100 includes a plurality (seven in this embodiment) of fuel cell power generation units (hereinafter simply referred to as “power generation units”) 102 and a pair of end plates 104 and 106. And an outer cover plate 200 and an inner cover plate 300. The plurality of power generation units 102 included in the fuel cell stack 100 are arranged side by side in a predetermined arrangement direction (vertical direction in the present embodiment). The pair of end plates 104 and 106 are arranged so as to sandwich an assembly composed of a plurality of power generation units 102 (hereinafter referred to as “power generation block 103”) from above and below. The outer cover plate 200 is disposed below the lower end plate 106, and the inner cover plate 300 is disposed above the lower end plate 106. The arrangement direction (vertical direction) corresponds to the first direction in the claims, and the power generation block 103 corresponds to the electrochemical reaction block in the claims.

図1、図2および図5に示すように、各発電単位102、各エンドプレート104,106および内側カバープレート300のZ方向回りの周縁部には、上下方向に貫通する複数の(本実施形態では8つの)孔が形成されており、各発電単位102、各エンドプレート104,106および内側カバープレート300に形成され互いに対応する孔同士が上下方向に連通して、一方のエンドプレート104から他方のエンドプレート106にわたって上下方向に延びる締結用連通孔108を構成している。以下の説明では、締結用連通孔108を構成するために各部材に形成された孔も、締結用連通孔108と呼ぶ場合がある。   As shown in FIGS. 1, 2, and 5, a plurality of power generation units 102, end plates 104, 106, and inner cover plate 300 have a plurality of (this embodiment) penetrating in the vertical direction. Are formed in each power generation unit 102, each end plate 104, 106, and the inner cover plate 300, and the corresponding holes communicate with each other in the vertical direction. A fastening communication hole 108 extending in the vertical direction across the end plate 106 is formed. In the following description, a hole formed in each member to constitute the fastening communication hole 108 may also be referred to as a fastening communication hole 108.

各締結用連通孔108には上下方向に延びるボルト22が挿通されており、ボルト22とボルト22の両端に嵌められたナット24とによって、各発電単位102および各エンドプレート104,106が一体に締結されている。なお、各ボルト22の上側に嵌められたナット24と上側のエンドプレート104の上側表面との間、および、各ボルト22の下側に嵌められたナット24と下側のエンドプレート106の下側表面との間には、絶縁シート26が介在している。絶縁シート26は、例えばマイカシートや、セラミック繊維シート、セラミック圧粉シート、ガラスシート、ガラスセラミック複合剤等により構成される。   Bolts 22 extending in the vertical direction are inserted into the fastening communication holes 108, and each power generation unit 102 and each end plate 104, 106 are integrally formed by the bolts 22 and nuts 24 fitted to both ends of the bolts 22. It is concluded. The nut 24 fitted on the upper side of each bolt 22 and the upper surface of the upper end plate 104, and the lower side of the nut 24 fitted on the lower side of each bolt 22 and the lower end plate 106. An insulating sheet 26 is interposed between the surface. The insulating sheet 26 is made of, for example, a mica sheet, a ceramic fiber sheet, a ceramic powder sheet, a glass sheet, a glass ceramic composite agent, or the like.

また、図1から図4に示すように、各発電単位102のZ方向回りの周縁部には、上下方向に貫通する複数の(本実施形態では4つの)孔が形成されており、各発電単位102に形成され互いに対応する孔同士が上下方向に連通して、複数の発電単位102から構成される集合体(発電ブロック103)にわたって上下方向に延びる流路用連通孔109を構成している。以下の説明では、流路用連通孔109を構成するために各発電単位102に形成された孔も、流路用連通孔109と呼ぶ場合がある。   As shown in FIGS. 1 to 4, a plurality of (four in this embodiment) holes penetrating in the vertical direction are formed in the peripheral portion around the Z direction of each power generation unit 102. The holes formed in the unit 102 and corresponding to each other communicate with each other in the vertical direction, thereby forming a flow passage communication hole 109 extending in the vertical direction over the assembly (the power generation block 103) configured by the plurality of power generation units 102. . In the following description, a hole formed in each power generation unit 102 to constitute the flow passage communication hole 109 may also be referred to as a flow passage communication hole 109.

図1から図3に示すように、燃料電池スタック100のZ方向回りの外周における1つの辺(X軸に平行な2つの辺の内のY軸正方向側の辺)の中点付近に位置する流路用連通孔109は、燃料電池スタック100に導入された酸化剤ガスOGを各発電単位102の空気室166に供給するガス流路である酸化剤ガス導入マニホールド161として機能する。具体的には、酸化剤ガス導入マニホールド161として機能する流路用連通孔109は、上記1つの辺の中点と、該辺に平行な方向(X軸方向)において該中点の一方側(X軸負方向)に位置するナット24(ボルト22)との間に配置されている。また、該辺の反対側の辺(X軸に平行な2つの辺の内のY軸負方向側の辺)の中点付近に位置する流路用連通孔109は、各発電単位102の空気室166から排出されたガスである酸化剤オフガスOOGを燃料電池スタック100の外部へ排出するガス流路である酸化剤ガス排出マニホールド162として機能する。具体的には、酸化剤ガス排出マニホールド162として機能する流路用連通孔109は、上記反対側の辺の中点と、該辺に平行な方向(X軸方向)において該中点の一方側(X軸負方向)に位置するナット24(ボルト22)との間に配置されている。なお、本実施形態では、酸化剤ガスOGとして、例えば空気が使用される。   As shown in FIG. 1 to FIG. 3, the fuel cell stack 100 is located near the midpoint of one side (the side on the Y axis positive direction side of two sides parallel to the X axis) on the outer periphery around the Z direction. The communication hole 109 for the flow path functions as an oxidant gas introduction manifold 161 that is a gas flow path for supplying the oxidant gas OG introduced into the fuel cell stack 100 to the air chamber 166 of each power generation unit 102. Specifically, the flow passage communication hole 109 functioning as the oxidant gas introduction manifold 161 has the midpoint of the one side and one side of the midpoint in the direction parallel to the side (X-axis direction) ( It arrange | positions between the nuts 24 (bolt 22) located in the X-axis negative direction. In addition, the flow passage communication hole 109 located near the midpoint of the side opposite to the side (the side on the Y-axis negative direction side of the two sides parallel to the X-axis) is the air of each power generation unit 102. It functions as an oxidant gas discharge manifold 162 that is a gas flow path for discharging the oxidant off-gas OOG that is a gas discharged from the chamber 166 to the outside of the fuel cell stack 100. Specifically, the flow passage communication hole 109 functioning as the oxidant gas discharge manifold 162 has a midpoint on the opposite side and one side of the midpoint in a direction parallel to the side (X-axis direction). It arrange | positions between the nuts 24 (bolt 22) located in (X-axis negative direction). In the present embodiment, for example, air is used as the oxidant gas OG.

また、図1、図2および図4に示すように、燃料電池スタック100のZ方向回りの外周における1つの辺(X軸に平行な2つの辺の内のY軸負方向側の辺)の中点付近に位置する流路用連通孔109は、燃料電池スタック100に導入された燃料ガスFGを各発電単位102の燃料室176に供給するガス流路である燃料ガス導入マニホールド171として機能する。具体的には、燃料ガス導入マニホールド171として機能する流路用連通孔109は、上記1つの辺の中点と、該辺に平行な方向(X軸方向)において該中点の他方側(X軸正方向)に位置するナット24(ボルト22)との間に配置されている。また、該辺の反対側の辺(X軸に平行な2つの辺の内のY軸正方向側の辺)の中点付近に位置する流路用連通孔109は、各発電単位102の燃料室176から排出されたガスである燃料オフガスFOGを燃料電池スタック100の外部へ排出するガス流路である燃料ガス排出マニホールド172として機能する。具体的には、燃料ガス排出マニホールド172として機能する流路用連通孔109は、上記反対側の辺の中点と、該辺に平行な方向(X軸方向)において該中点の他方側(X軸正方向)に位置するナット24(ボルト22)との間に配置されている。なお、本実施形態では、燃料ガスFGとして、例えば都市ガスを改質した水素リッチなガスが使用される。なお、各マニホールド161,162,171,172は、特許請求の範囲におけるガス流路(酸化剤ガス供給用のガス流路、酸化剤ガス排出用のガス流路、燃料ガス供給用のガス流路、燃料ガス排出用のガス流路)に相当する。   In addition, as shown in FIGS. 1, 2, and 4, one side of the outer periphery of the fuel cell stack 100 around the Z direction (the side on the Y axis negative direction side of the two sides parallel to the X axis) The flow passage communication hole 109 located near the midpoint functions as a fuel gas introduction manifold 171 that is a gas flow passage for supplying the fuel gas FG introduced into the fuel cell stack 100 to the fuel chamber 176 of each power generation unit 102. . Specifically, the flow passage communication hole 109 functioning as the fuel gas introduction manifold 171 includes the midpoint of the one side and the other side of the midpoint in the direction parallel to the side (X-axis direction) (X It arrange | positions between the nuts 24 (bolt 22) located in an axial positive direction. In addition, the flow passage communication hole 109 located near the midpoint of the side opposite to the side (the side on the Y-axis positive direction side of the two sides parallel to the X-axis) is a fuel for each power generation unit 102. It functions as a fuel gas discharge manifold 172 that is a gas flow path for discharging the fuel off-gas FOG that is a gas discharged from the chamber 176 to the outside of the fuel cell stack 100. Specifically, the flow passage communication hole 109 functioning as the fuel gas discharge manifold 172 has a midpoint on the opposite side and the other side of the midpoint in the direction parallel to the side (X-axis direction) It arrange | positions between the nut 24 (bolt 22) located in a X-axis positive direction. In the present embodiment, as the fuel gas FG, for example, hydrogen-rich gas obtained by reforming city gas is used. The manifolds 161, 162, 171, and 172 have gas passages in the claims (a gas passage for supplying an oxidant gas, a gas passage for discharging an oxidant gas, and a gas passage for supplying a fuel gas). , Corresponding to a fuel gas discharge gas flow path).

(エンドプレート104,106およびカバープレート200,300の構成)
一対のエンドプレート104,106は、略矩形の平板形状の導電性部材であり、例えばステンレスにより形成されている。上側のエンドプレート104は、複数の発電単位102から構成される発電ブロック103の上側に配置され、下側のエンドプレート106は、発電ブロック103の下側に配置されている。一対のエンドプレート104,106によって複数の発電単位102が押圧された状態で挟持されている。本実施形態では、上側のエンドプレート104は、燃料電池スタック100のプラス側の出力端子として機能し、下側のエンドプレート106は、燃料電池スタック100のマイナス側の出力端子として機能する。
(Configuration of end plates 104 and 106 and cover plates 200 and 300)
The pair of end plates 104 and 106 are substantially rectangular flat plate-shaped conductive members, and are formed of, for example, stainless steel. The upper end plate 104 is disposed on the upper side of the power generation block 103 composed of a plurality of power generation units 102, and the lower end plate 106 is disposed on the lower side of the power generation block 103. A plurality of power generation units 102 are held in a pressed state by a pair of end plates 104 and 106. In the present embodiment, the upper end plate 104 functions as a positive output terminal of the fuel cell stack 100, and the lower end plate 106 functions as a negative output terminal of the fuel cell stack 100.

外側カバープレート200は、平板形状の導電性部材であり、例えばステンレスにより形成されている。外側カバープレート200は、下側のエンドプレート106の下側に隣接して配置されている。内側カバープレート300は、平板形状の導電性部材であり、例えばステンレスにより形成されている。内側カバープレート300は、下側のエンドプレート106の上側に隣接して配置されている。   The outer cover plate 200 is a flat plate-shaped conductive member, and is formed of, for example, stainless steel. The outer cover plate 200 is disposed adjacent to the lower side of the lower end plate 106. The inner cover plate 300 is a flat plate-shaped conductive member, and is formed of, for example, stainless steel. The inner cover plate 300 is disposed adjacent to the upper side of the lower end plate 106.

このように、下側のエンドプレート106とカバープレート200,300とは、複数の発電単位102から構成される発電ブロック103に対してZ方向の一方側(下側)の位置に、Z方向に並べて配置された複数の平板状部材である。外側カバープレート200は、これらの複数の平板状部材の内、Z方向の上記一方側(下側)の端に位置する平板状部材であり、特許請求の範囲における外側平板状部材に相当する。また、下側のエンドプレート106は、これらの複数の平板状部材の内、外側カバープレート200と発電ブロック103との間に配置された平板状部材であり、特許請求の範囲における内側平板構成体に相当する。下側のエンドプレート106および各カバープレート200,300の構成については、後に詳述する。   As described above, the lower end plate 106 and the cover plates 200 and 300 are positioned at one side (lower side) in the Z direction with respect to the power generation block 103 including the plurality of power generation units 102 and in the Z direction. These are a plurality of flat members arranged side by side. Outer cover plate 200 is a flat plate member located at one end (lower side) in the Z direction among the plurality of flat plate members, and corresponds to the outer flat plate member in the claims. Further, the lower end plate 106 is a flat plate member disposed between the outer cover plate 200 and the power generation block 103 among the plurality of flat plate members. It corresponds to. The configurations of the lower end plate 106 and the cover plates 200 and 300 will be described in detail later.

(発電単位102の構成)
図3から図5に示すように、発電の最小単位である発電単位102は、燃料電池単セル(以下、単に「単セル」という)110と、セパレータ120と、空気極側フレーム130と、空気極側集電体134と、燃料極側フレーム140と、燃料極側集電体144と、発電単位102の最上層および最下層を構成する一対のインターコネクタ150とを備えている。セパレータ120、空気極側フレーム130、燃料極側フレーム140、インターコネクタ150におけるZ方向回りの周縁部には、上述した締結用連通孔108や流路用連通孔109に対応する孔が形成されている。なお、発電単位102は単セル110を備えるため、上述した発電ブロック103は、単セル110が上下方向に複数並べて配置された構造体であるとも表現できる。
(Configuration of power generation unit 102)
As shown in FIGS. 3 to 5, the power generation unit 102 which is the minimum unit of power generation includes a fuel cell single cell (hereinafter simply referred to as “single cell”) 110, a separator 120, an air electrode side frame 130, an air A pole-side current collector 134, a fuel-electrode-side frame 140, a fuel-electrode-side current collector 144, and a pair of interconnectors 150 that constitute the uppermost layer and the lowermost layer of the power generation unit 102 are provided. The separator 120, the air electrode side frame 130, the fuel electrode side frame 140, and the interconnector 150 are formed with holes corresponding to the fastening communication hole 108 and the flow channel communication hole 109 described above around the Z direction. Yes. Since the power generation unit 102 includes the single cell 110, the power generation block 103 described above can be expressed as a structure in which a plurality of single cells 110 are arranged in the vertical direction.

インターコネクタ150は、略矩形の平板形状の導電性部材であり、例えばフェライト系ステンレスにより形成されている。インターコネクタ150は、発電単位102間の電気的導通を確保すると共に、発電単位102間での反応ガスの混合を防止する。なお、本実施形態では、2つの発電単位102が隣接して配置されている場合、1つのインターコネクタ150は、隣接する2つの発電単位102に共有されている。すなわち、ある発電単位102における上側のインターコネクタ150は、その発電単位102の上側に隣接する他の発電単位102における下側のインターコネクタ150と同一部材である。また、燃料電池スタック100は一対のエンドプレート104,106を備えているため、燃料電池スタック100において最も上に位置する発電単位102は上側のインターコネクタ150を備えておらず、最も下に位置する発電単位102は下側のインターコネクタ150を備えていない。   The interconnector 150 is a substantially rectangular flat plate-shaped conductive member, and is formed of, for example, ferritic stainless steel. The interconnector 150 ensures electrical continuity between the power generation units 102 and prevents reaction gas from being mixed between the power generation units 102. In the present embodiment, when two power generation units 102 are arranged adjacent to each other, one interconnector 150 is shared by two adjacent power generation units 102. That is, the upper interconnector 150 in a power generation unit 102 is the same member as the lower interconnector 150 in another power generation unit 102 adjacent to the upper side of the power generation unit 102. Further, since the fuel cell stack 100 includes the pair of end plates 104 and 106, the power generation unit 102 located at the top in the fuel cell stack 100 does not include the upper interconnector 150 and is located at the bottom. The power generation unit 102 does not include the lower interconnector 150.

単セル110は、電解質層112と、電解質層112を挟んで上下方向(発電単位102が並ぶ配列方向)に互いに対向する空気極(カソード)114および燃料極(アノード)116とを備える。なお、本実施形態の単セル110は、燃料極116で電解質層112および空気極114を支持する燃料極支持形の単セルである。   The unit cell 110 includes an electrolyte layer 112, and an air electrode (cathode) 114 and a fuel electrode (anode) 116 that face each other in the vertical direction (the arrangement direction in which the power generation units 102 are arranged) with the electrolyte layer 112 interposed therebetween. The single cell 110 of the present embodiment is a fuel electrode-supported single cell that supports the electrolyte layer 112 and the air electrode 114 with the fuel electrode 116.

電解質層112は、略矩形の平板形状部材であり、少なくともZrを含んでおり、例えば、YSZ(イットリア安定化ジルコニア)、ScSZ(スカンジア安定化ジルコニア)、CaSZ(カルシア安定化ジルコニア)等の固体酸化物により形成されている。空気極114は、略矩形の平板形状部材であり、例えば、ペロブスカイト型酸化物(例えばLSCF(ランタンストロンチウムコバルト鉄酸化物)、LSM(ランタンストロンチウムマンガン酸化物)、LNF(ランタンニッケル鉄))により形成されている。燃料極116は、略矩形の平板形状部材であり、例えば、Ni(ニッケル)、Niとセラミック粒子からなるサーメット、Ni基合金等により形成されている。このように、本実施形態の単セル110(発電単位102)は、電解質として固体酸化物を用いる固体酸化物形燃料電池(SOFC)である。   The electrolyte layer 112 is a substantially rectangular flat plate-shaped member and contains at least Zr. For example, solid oxide such as YSZ (yttria stabilized zirconia), ScSZ (scandia stabilized zirconia), CaSZ (calcia stabilized zirconia), and the like. It is formed by things. The air electrode 114 is a substantially rectangular flat plate-shaped member, and is formed of, for example, a perovskite oxide (for example, LSCF (lanthanum strontium cobalt iron oxide), LSM (lanthanum strontium manganese oxide), LNF (lanthanum nickel iron)). Has been. The fuel electrode 116 is a substantially rectangular flat plate-like member, and is formed of, for example, Ni (nickel), cermet made of Ni and ceramic particles, Ni-based alloy, or the like. Thus, the single cell 110 (power generation unit 102) of the present embodiment is a solid oxide fuel cell (SOFC) that uses a solid oxide as an electrolyte.

セパレータ120は、中央付近に上下方向に貫通する略矩形の孔121が形成されたフレーム状の部材であり、例えば、金属により形成されている。セパレータ120における孔121の周囲部分は、電解質層112における空気極114の側の表面の周縁部に対向している。セパレータ120は、その対向した部分に配置されたロウ材(例えばAgロウ)により形成された接合部により、単セル110と接合されている。セパレータ120により、空気極114に面する空気室166と燃料極116に面する燃料室176とが区画され、単セル110の周縁部における一方の電極側から他方の電極側へのガスのリークが抑制される。   The separator 120 is a frame-like member in which a substantially rectangular hole 121 penetrating in the vertical direction is formed near the center, and is made of, for example, metal. The peripheral part of the hole 121 in the separator 120 is opposed to the peripheral part of the surface of the electrolyte layer 112 on the air electrode 114 side. The separator 120 is bonded to the single cell 110 by a bonding portion formed of a brazing material (for example, Ag brazing) disposed in the facing portion. The separator 120 divides the air chamber 166 facing the air electrode 114 and the fuel chamber 176 facing the fuel electrode 116, and gas leaks from one electrode side to the other electrode side in the peripheral portion of the single cell 110. It is suppressed.

空気極側フレーム130は、中央付近に上下方向に貫通する略矩形の孔131が形成されたフレーム状の部材であり、例えば、マイカ等の絶縁体により形成されている。空気極側フレーム130の孔131は、空気極114に面する空気室166を構成する。空気極側フレーム130は、セパレータ120における単セル110に対向する側とは反対側の表面の周縁部と、インターコネクタ150における空気極114に対向する側の表面の周縁部とに接触している。空気極側フレーム130によって、発電単位102に含まれる一対のインターコネクタ150間が電気的に絶縁される。図2に示すように、空気極側フレーム130には、酸化剤ガス導入マニホールド161と空気室166とを連通する酸化剤ガス供給連通孔132と、空気室166と酸化剤ガス排出マニホールド162とを連通する酸化剤ガス排出連通孔133とが形成されている。  The air electrode side frame 130 is a frame-like member in which a substantially rectangular hole 131 penetrating in the vertical direction is formed near the center, and is formed of an insulator such as mica, for example. The hole 131 of the air electrode side frame 130 forms an air chamber 166 that faces the air electrode 114. The air electrode side frame 130 is in contact with the peripheral portion of the surface of the separator 120 opposite to the side facing the single cell 110 and the peripheral portion of the surface of the interconnector 150 facing the air electrode 114. . The air electrode side frame 130 electrically insulates the pair of interconnectors 150 included in the power generation unit 102. As shown in FIG. 2, the air electrode side frame 130 includes an oxidant gas supply communication hole 132 that communicates the oxidant gas introduction manifold 161 and the air chamber 166, and an air chamber 166 and the oxidant gas discharge manifold 162. A communicating oxidant gas discharge communication hole 133 is formed.

燃料極側フレーム140は、中央付近に上下方向に貫通する略矩形の孔141が形成されたフレーム状の部材であり、例えば、金属により形成されている。燃料極側フレーム140の孔141は、燃料極116に面する燃料室176を構成する。燃料極側フレーム140は、セパレータ120における単セル110に対向する側の表面の周縁部と、インターコネクタ150における燃料極116に対向する側の表面の周縁部とに接触している。図3に示すように、燃料極側フレーム140には、燃料ガス導入マニホールド171と燃料室176とを連通する燃料ガス供給連通孔142と、燃料室176と燃料ガス排出マニホールド172とを連通する燃料ガス排出連通孔143とが形成されている。   The fuel electrode side frame 140 is a frame-like member in which a substantially rectangular hole 141 penetrating in the vertical direction is formed near the center, and is made of, for example, metal. The hole 141 of the fuel electrode side frame 140 forms a fuel chamber 176 that faces the fuel electrode 116. The fuel electrode side frame 140 is in contact with the peripheral portion of the surface of the separator 120 facing the single cell 110 and the peripheral portion of the surface of the interconnector 150 facing the fuel electrode 116. As shown in FIG. 3, the fuel electrode side frame 140 has a fuel gas supply communication hole 142 that communicates the fuel gas introduction manifold 171 and the fuel chamber 176, and a fuel that communicates the fuel chamber 176 and the fuel gas discharge manifold 172. A gas discharge communication hole 143 is formed.

燃料極側集電体144は、燃料室176内に配置されている。燃料極側集電体144は、例えば、ニッケルやニッケル合金、ステンレス等により形成されている。燃料極側集電体144は、燃料極116における電解質層112に対向する側とは反対側の表面と、インターコネクタ150における燃料極116に対向する側の表面とに接触している。ただし、上述したように、燃料電池スタック100において最も下に位置する発電単位102は下側のインターコネクタ150を備えていないため、当該発電単位102における燃料極側集電体144は、下側のエンドプレート106に接触している。燃料極側集電体144は、このような構成であるため、燃料極116とインターコネクタ150(またはエンドプレート106)とを電気的に接続する。なお、各発電単位102において、燃料極側集電体144と下側のインターコネクタ150とが一体の部材であるとしてもよい。   The fuel electrode side current collector 144 is disposed in the fuel chamber 176. The fuel electrode side current collector 144 is made of, for example, nickel, a nickel alloy, stainless steel, or the like. The fuel electrode side current collector 144 is in contact with the surface of the fuel electrode 116 opposite to the side facing the electrolyte layer 112 and the surface of the interconnector 150 facing the fuel electrode 116. However, as described above, the lowermost power generation unit 102 in the fuel cell stack 100 does not include the lower interconnector 150, so the fuel electrode side current collector 144 in the power generation unit 102 has the lower power connector 144. It is in contact with the end plate 106. Since the fuel electrode side current collector 144 has such a configuration, the fuel electrode 116 and the interconnector 150 (or the end plate 106) are electrically connected. In each power generation unit 102, the fuel electrode side current collector 144 and the lower interconnector 150 may be an integral member.

空気極側集電体134は、空気室166内に配置されている。空気極側集電体134は、例えば、フェライト系ステンレスにより形成されている。空気極側集電体134は、空気極114における電解質層112に対向する側とは反対側の表面と、インターコネクタ150における空気極114に対向する側の表面とに接触している。ただし、上述したように、燃料電池スタック100において最も上に位置する発電単位102は上側のインターコネクタ150を備えていないため、当該発電単位102における空気極側集電体134は、上側のエンドプレート104に接触している。空気極側集電体134は、このような構成であるため、空気極114とインターコネクタ150(またはエンドプレート104)とを電気的に接続する。なお、各発電単位102において、空気極側集電体134と上側のインターコネクタ150とが一体の部材であるとしてもよい。   The air electrode side current collector 134 is disposed in the air chamber 166. The air electrode side current collector 134 is made of, for example, ferritic stainless steel. The air electrode side current collector 134 is in contact with the surface of the air electrode 114 opposite to the side facing the electrolyte layer 112 and the surface of the interconnector 150 facing the air electrode 114. However, as described above, since the power generation unit 102 located at the top in the fuel cell stack 100 does not include the upper interconnector 150, the air electrode side current collector 134 in the power generation unit 102 includes the upper end plate. 104 is in contact. Since the air electrode side current collector 134 has such a configuration, the air electrode 114 and the interconnector 150 (or the end plate 104) are electrically connected. In each power generation unit 102, the air electrode side current collector 134 and the upper interconnector 150 may be an integral member.

(下側のエンドプレート106および各カバープレート200,300の構成)
図6は、内側カバープレート300および下側のエンドプレート106のそれぞれの外観構成を示す斜視図であり、図7は、下側のエンドプレート106の下面(XY平面)の構成を示す説明図であり、図8は、下側のエンドプレート106および外側カバープレート200のそれぞれの外観構成を示す斜視図である。なお、図7には、下側のエンドプレート106の構成に重ねて、外側カバープレート200の位置が破線で示されている。
(Configuration of lower end plate 106 and cover plates 200 and 300)
6 is a perspective view showing the external configuration of each of the inner cover plate 300 and the lower end plate 106, and FIG. 7 is an explanatory diagram showing the configuration of the lower surface (XY plane) of the lower end plate 106. FIG. 8 is a perspective view showing the external configuration of each of the lower end plate 106 and the outer cover plate 200. In FIG. 7, the position of the outer cover plate 200 is indicated by a broken line so as to overlap the configuration of the lower end plate 106.

上述したように、下側のエンドプレート106のZ方向回りの周縁部には、下側のエンドプレート106を上下方向に貫通する8つの締結用連通孔108が形成されている。また、下側のエンドプレート106の上面には、面方向に延びる2つの内側流路用凹部(溝部)107Uが形成されている。下側のエンドプレート106の上面は、特許請求の範囲における内側平板構成体における第1の方向の他方側の表面に相当し、内側流路用凹部107Uは、特許請求の範囲における第2の凹部(酸化剤ガス供給用の凹部、酸化剤ガス排出用の凹部)に相当する。   As described above, eight fastening communication holes 108 penetrating the lower end plate 106 in the vertical direction are formed in the peripheral portion around the Z direction of the lower end plate 106. Further, two inner flow path recesses (grooves) 107U extending in the surface direction are formed on the upper surface of the lower end plate 106. The upper surface of the lower end plate 106 corresponds to the surface of the other side in the first direction of the inner flat plate structure in the claims, and the inner flow passage recess 107U is the second recess in the claims. This corresponds to a recess for supplying an oxidant gas and a recess for discharging an oxidant gas.

図2、図3、図5から図7に示すように、2つの内側流路用凹部107Uの内、一方の内側流路用凹部107Uについて、Z方向視の形状は、所定方向(Y方向)に沿って延びる直線状の形状である。該一方の内側流路用凹部107Uの一端部(Y軸正方向の端部)は、酸化剤ガス導入マニホールド161とZ方向視で重なる位置に配置されるとともに、酸化剤ガス導入マニホールド161と連通している。該一方の内側流路用凹部107Uの他端部(Y軸負方向の端部)には、下側のエンドプレート106を上下方向に貫通する流路用貫通孔105が形成されている。   As shown in FIGS. 2, 3, and 5 to 7, one of the inner flow passage recesses 107 </ b> U, the shape of the inner flow passage recess 107 </ b> U is a predetermined direction (Y direction). It is the linear shape extended along. One end portion (the end portion in the Y-axis positive direction) of the one inner channel recess 107U is disposed at a position overlapping the oxidant gas introduction manifold 161 when viewed in the Z direction, and communicates with the oxidant gas introduction manifold 161. doing. A through-hole 105 for a flow path penetrating the lower end plate 106 in the vertical direction is formed at the other end portion (the end portion in the negative Y-axis direction) of the one inner flow path recess portion 107U.

2つの内側流路用凹部107Uの内、他方の内側流路用凹部107Uについて、Z方向視の形状は、折れ曲がりつつ、一方の内側流路用凹部107Uの長手方向と交差する方向に延びる折れ線状の形状である。該他方の内側流路用凹部107Uの一端部(Y軸負方向の端部)は、酸化剤ガス排出マニホールド162とZ方向視で重なる位置に配置されるとともに、酸化剤ガス排出マニホールド162と連通している。該他方の内側流路用凹部107Uの他端部(Y軸正方向の端部)には、下側のエンドプレート106を上下方向に貫通する流路用貫通孔105が形成されている。なお、Z方向視で、2つの内側流路用凹部107Uのそれぞれに形成された2つの流路用貫通孔105が並ぶ方向は、酸化剤ガス導入マニホールド161と酸化剤ガス排出マニホールド162とが並ぶ方向に略直交している。   Of the two inner flow path recesses 107U, the other inner flow path recess 107U has a bent line shape extending in a direction intersecting with the longitudinal direction of one inner flow path recess 107U while being bent. It is the shape. One end portion (end portion in the negative Y-axis direction) of the other inner channel recess 107U is disposed at a position overlapping the oxidant gas discharge manifold 162 as viewed in the Z direction, and communicates with the oxidant gas discharge manifold 162. doing. At the other end (the end in the Y-axis positive direction) of the other inner channel recess 107U, a channel through-hole 105 that penetrates the lower end plate 106 in the vertical direction is formed. In addition, as viewed in the Z direction, the direction in which the two flow passage through holes 105 formed in each of the two inner flow passage recesses 107U are arranged is that the oxidant gas introduction manifold 161 and the oxidant gas discharge manifold 162 are arranged. It is substantially orthogonal to the direction.

さらに、各内側流路用凹部107Uには、長手方向に沿って延びるリブ178Uが形成されている。具体的には、一方の内側流路用凹部107Uに形成されたリブ178UのZ方向視の形状は、該一方の内側流路用凹部107Uの短手方向の略中央位置を通過し、かつ、該一方の内側流路用凹部107Uの長手方向に沿って直線状に延びた形状である。他方の内側流路用凹部107Uに形成されたリブ178UのZ方向視の形状は、該他方の内側流路用凹部107Uの短手方向の略中央位置を通過し、かつ、該他方の内側流路用凹部107Uの形状に対応するように折れ曲がりつつ、該他方の内側流路用凹部107Uの長手方向に沿って延びる折れ線状の形状である。なお、各リブ178UのZ軸方向の高さ寸法は、各内側流路用凹部107UのZ軸方向の深さ寸法と略同じでもよいし、各内側流路用凹部107UのZ軸方向の深さ寸法より小さくてもよい。   Furthermore, a rib 178U extending along the longitudinal direction is formed in each inner channel recess 107U. Specifically, the shape of the rib 178U formed in the one inner flow passage recess 107U as viewed in the Z direction passes through a substantially central position in the short direction of the one inner flow passage recess 107U, and It is the shape extended linearly along the longitudinal direction of this one inside flow path recessed part 107U. The shape of the rib 178U formed in the other inner flow path recess 107U as viewed in the Z direction passes through a substantially central position in the short side direction of the other inner flow path recess 107U, and the other inner flow path It is a polygonal line shape that is bent so as to correspond to the shape of the road recess 107U and extends along the longitudinal direction of the other inner flow path recess 107U. The height dimension in the Z-axis direction of each rib 178U may be substantially the same as the depth dimension in the Z-axis direction of each inner channel recess 107U, or the depth in the Z-axis direction of each inner channel recess 107U. It may be smaller than the size.

図6に示すように、内側カバープレート300のZ方向視の外周形状は、下側のエンドプレート106の外周形状と同様に、略矩形状の形状である。また、内側カバープレート300には、内側カバープレート300を上下方向に貫通する4つの中継孔302が形成されている。4つの中継孔302は、下側のエンドプレート106に形成された4つの流路用凹部107U,107Dに対応している。図2、図3および図6に示すように、2つの内側流路用凹部107Uに対応する2つの中継孔302は、Z方向視で、対応する内側流路用凹部107Uと重なり、かつ、各マニホールド161,162と重なる位置に配置されている。内側カバープレート300が下側のエンドプレート106の上面上に配置された状態では、各内側流路用凹部107Uにおける中継孔302と重ならない部分は、内側カバープレート300により塞がれる。そのため、内側カバープレート300と下側のエンドプレート106とで構成される構造体の内部には、各内側流路用凹部107Uにより構成される空間が確保される。2つの外側流路用凹部107Dに対応する2つの中継孔302は、Z方向視で、対応する外側流路用凹部107Dと重なり、かつ、各マニホールド171,172と重なる位置に配置されている。このため、各中継孔302は、各マニホールド171,172と連通している。なお、X軸方向に並ぶ1組の中継孔302の間には、締結用連通孔108が形成されている。   As shown in FIG. 6, the outer peripheral shape of the inner cover plate 300 as viewed in the Z direction is a substantially rectangular shape, similar to the outer peripheral shape of the lower end plate 106. The inner cover plate 300 is formed with four relay holes 302 that penetrate the inner cover plate 300 in the vertical direction. The four relay holes 302 correspond to the four channel recesses 107U and 107D formed in the lower end plate 106. As shown in FIGS. 2, 3, and 6, the two relay holes 302 corresponding to the two inner flow passage recesses 107 </ b> U overlap with the corresponding inner flow passage recesses 107 </ b> U as viewed in the Z direction, and It is arranged at a position overlapping the manifolds 161 and 162. In a state where the inner cover plate 300 is disposed on the upper surface of the lower end plate 106, a portion that does not overlap the relay hole 302 in each inner flow path recess 107 </ b> U is blocked by the inner cover plate 300. Therefore, a space constituted by each inner flow passage recess 107U is secured inside the structure constituted by the inner cover plate 300 and the lower end plate 106. The two relay holes 302 corresponding to the two outer channel recesses 107D are disposed at positions overlapping the corresponding outer channel recesses 107D and the manifolds 171 and 172 as viewed in the Z direction. For this reason, each relay hole 302 communicates with each manifold 171, 172. A fastening communication hole 108 is formed between the pair of relay holes 302 arranged in the X-axis direction.

また、下側のエンドプレート106の下面には、面方向に延びる2つの外側流路用凹部(溝部)107Dが形成されている。下側のエンドプレート106の下面は、特許請求の範囲における内側平板構成体における第1の方向の一方側の表面に相当し、外側流路用凹部107Dは、特許請求の範囲における第1の凹部(燃料ガス供給用の凹部、燃料ガス排出用の凹部)に相当する。   Further, two outer channel recesses (grooves) 107D extending in the surface direction are formed on the lower surface of the lower end plate 106. The lower surface of the lower end plate 106 corresponds to the surface on one side in the first direction of the inner flat plate structure in the claims, and the outer channel recess 107D is the first recess in the claims. It corresponds to (a recess for supplying fuel gas, a recess for discharging fuel gas).

図2、図4、図5、図7および図8に示すように、2つの外側流路用凹部107Dの内、一方の外側流路用凹部107Dについて、Z方向視の形状は、所定方向(Y方向)に沿って延びる直線状の形状である。該一方の外側流路用凹部107Dの一端部(Y軸負方向の端部)は、燃料ガス導入マニホールド171とZ方向視で重なる位置に配置されるとともに、該一端部には、下側のエンドプレート106を上下方向に貫通する流路用貫通孔105が形成されている。このため、一方の外側流路用凹部107Dに形成された流路用貫通孔105は、内側カバープレート300に形成された中継孔302を介して、燃料ガス導入マニホールド171と連通している。該一方の内側流路用凹部107Uの他端部(Y軸正方向の端部)は、外側カバープレート200に形成された後述の4つのガス孔202の内の1つとZ方向視で重なる位置に配置されている。   As shown in FIGS. 2, 4, 5, 7, and 8, one of the two outer channel recesses 107 </ b> D has one of the outer channel recesses 107 </ b> D having a predetermined direction ( It is a linear shape extending along the (Y direction). One end portion (end portion in the negative Y-axis direction) of the one outer channel recess 107D is disposed at a position overlapping the fuel gas introduction manifold 171 when viewed in the Z direction, A passage through-hole 105 that penetrates the end plate 106 in the vertical direction is formed. For this reason, the flow passage through hole 105 formed in the one outer flow passage recess 107 </ b> D communicates with the fuel gas introduction manifold 171 through the relay hole 302 formed in the inner cover plate 300. The other end portion (the end portion in the Y-axis positive direction) of the one inner channel recess 107U overlaps one of four gas holes 202 described later formed in the outer cover plate 200 in the Z direction view. Is arranged.

2つの外側流路用凹部107Dの内、他方の外側流路用凹部107Dについて、Z方向視の形状は、折れ曲がりつつ、一方の外側流路用凹部107Dの長手方向と交差する方向に延びる折れ線状の形状である。該他方の外側流路用凹部107Dの一端部(Y軸正方向の端部)は、燃料ガス排出マニホールド172とZ方向視で重なる位置に配置されるとともに、該一端部には、下側のエンドプレート106を上下方向に貫通する流路用貫通孔105が形成されている。このため、他方の外側流路用凹部107Dに形成された流路用貫通孔105は、内側カバープレート300に形成された中継孔302を介して、燃料ガス排出マニホールド172と連通している。該他方の外側流路用凹部107Dの他端部(Y軸負方向の端部)は、外側カバープレート200に形成された後述の4つのガス孔202の1つとZ方向視で重なる位置に配置されている。なお、Z方向視で、2つの外側流路用凹部107Dのそれぞれに形成された2つの流路用貫通孔105が並ぶ方向は、燃料ガス導入マニホールド171と燃料ガス排出マニホールド172とが並ぶ方向に略直交している。図2、図5および図7に示すように、レイアウトの関係上、Z方向視で、下側のエンドプレート106を透過した見た場合において、他方の内側流路用凹部107Uと他方の外側流路用凹部107Dとは、互いに一部分が重なっており、下側のエンドプレート106によって上下方向において区画されている。   Of the two outer channel recesses 107D, the other outer channel recess 107D has a bent line shape extending in a direction intersecting with the longitudinal direction of one outer channel recess 107D while being bent. It is the shape. One end portion (the end portion in the Y-axis positive direction) of the other outer flow path recess portion 107D is disposed at a position overlapping the fuel gas discharge manifold 172 as viewed in the Z direction. A passage through-hole 105 that penetrates the end plate 106 in the vertical direction is formed. For this reason, the flow path through hole 105 formed in the other outer flow path recess 107 </ b> D communicates with the fuel gas discharge manifold 172 via the relay hole 302 formed in the inner cover plate 300. The other end (the Y-axis negative direction end) of the other outer channel recess 107D is disposed at a position that overlaps one of four gas holes 202 (described later) formed in the outer cover plate 200 as viewed in the Z direction. Has been. As viewed in the Z direction, the direction in which the two flow passage through holes 105 formed in each of the two outer flow passage recesses 107D are aligned is the direction in which the fuel gas introduction manifold 171 and the fuel gas discharge manifold 172 are aligned. It is almost orthogonal. As shown in FIGS. 2, 5, and 7, in view of the layout, when viewed through the lower end plate 106 in the Z direction, the other inner flow passage recess 107 </ b> U and the other outer flow The road recesses 107D partially overlap each other and are partitioned in the vertical direction by the lower end plate 106.

図7および図8に示すように、外側カバープレート200のZ方向視の外周形状は、下側のエンドプレート106の外周形状に対し、締結用連通孔108と重なる位置、すなわち、4つの角部および各辺の略中央部の位置に、切り欠き(外形凹部Pa)が形成された形状である。また、外側カバープレート200には、外側カバープレート200を上下方向に貫通する4つのガス孔202が形成されている。4つのガス孔202は、下側のエンドプレート106に形成された4つの流路用凹部107U,107Dに対応している。4つのガス孔202は、特許請求の範囲における複数のガス孔(酸化剤ガス供給用のガス孔、酸化剤ガス排出用のガス孔、燃料ガス供給用のガス孔、燃料ガス排出用のガス孔)に相当する。   As shown in FIGS. 7 and 8, the outer peripheral shape of the outer cover plate 200 as viewed in the Z direction overlaps the outer peripheral shape of the lower end plate 106 with the fastening communication hole 108, that is, four corner portions. And it is the shape by which the notch (outer shape recessed part Pa) was formed in the position of the approximate center part of each edge | side. The outer cover plate 200 is formed with four gas holes 202 penetrating the outer cover plate 200 in the vertical direction. The four gas holes 202 correspond to the four flow path recesses 107U and 107D formed in the lower end plate 106. The four gas holes 202 are a plurality of gas holes in the claims (oxidant gas supply gas holes, oxidant gas discharge gas holes, fuel gas supply gas holes, fuel gas discharge gas holes). ).

図2、図3および図7に示すように、2つの内側流路用凹部107Uに対応する2つのガス孔202は、Z方向視で、各マニホールド161,162と重ならない位置、具体的には、対応する内側流路用凹部107Uに形成された流路用貫通孔105と重なる位置に配置されている。このため、外側カバープレート200に形成された2つのガス孔202は、流路用貫通孔105を介して、各内側流路用凹部107Uにより構成される空間と連通する。   As shown in FIGS. 2, 3, and 7, the two gas holes 202 corresponding to the two inner flow passage recesses 107 </ b> U are positions where they do not overlap with the manifolds 161 and 162, specifically, as viewed in the Z direction. , And is disposed at a position overlapping the flow passage through hole 105 formed in the corresponding inner flow passage recess 107U. For this reason, the two gas holes 202 formed in the outer cover plate 200 communicate with the space formed by the inner flow path recesses 107 </ b> U via the flow path through holes 105.

2つの外側流路用凹部107Dに対応する2つのガス孔202は、Z方向視で、各マニホールド171,172と重ならない位置、具体的には、対応する外側流路用凹部107Dの両端部の内、流路用貫通孔105が形成されていない端部と重なる位置に配置されている。外側カバープレート200が下側のエンドプレート106の下面上に配置された状態では、各外側流路用凹部107Dにおけるガス孔202と重ならない部分は、外側カバープレート200により塞がれる。そのため、外側カバープレート200と下側のエンドプレート106とで構成される構造体の内部には、各外側流路用凹部107Dにより構成される空間が確保される。各流路用凹部107U,107Dにより構成される空間は、ガス孔202を介して燃料電池スタック100の外部に開口し、かつ、流路用貫通孔105を介して対応する各マニホールド161,162,171,172に連通している。すなわち、各流路用凹部107により構成される空間により、ガス孔202と各マニホールド161,162,171,172とを連通する連通ガス流路が形成される。以下、酸化剤ガス導入マニホールド161に連通する連通ガス流路を、酸化剤ガス導入連通流路163といい、酸化剤ガス排出マニホールド162に連通する連通ガス流路を、酸化剤ガス排出連通流路164といい、燃料ガス導入マニホールド171に連通する連通ガス流路を、燃料ガス導入連通流路173といい、燃料ガス排出マニホールド172に連通する連通ガス流路を、燃料ガス排出連通流路174という。なお、燃料ガス導入連通流路173および燃料ガス排出連通流路174は、特許請求の範囲における第1の連通ガス流路(燃料ガス供給用の連通ガス流路、燃料ガス排出用の連通ガス流路)に相当し、酸化剤ガス導入連通流路163および酸化剤ガス排出連通流路164は、特許請求の範囲における第2の連通ガス流路(酸化剤ガス供給用の連通ガス流路、酸化剤ガス排出用の連通ガス流路)に相当する。   The two gas holes 202 corresponding to the two outer flow path recesses 107D are positioned so as not to overlap the manifolds 171 and 172 in the Z direction, specifically, at both ends of the corresponding outer flow path recesses 107D. Inside, the flow path through-hole 105 is disposed at a position overlapping with the end portion where it is not formed. In a state where the outer cover plate 200 is disposed on the lower surface of the lower end plate 106, a portion that does not overlap with the gas hole 202 in each outer flow path recess 107 </ b> D is blocked by the outer cover plate 200. Therefore, a space formed by each outer flow path recess 107 </ b> D is secured inside the structure formed by the outer cover plate 200 and the lower end plate 106. The space constituted by the flow path recesses 107U and 107D opens to the outside of the fuel cell stack 100 through the gas holes 202, and the corresponding manifolds 161, 162, through the flow path through holes 105. 171 and 172 communicate with each other. That is, a communication gas flow path that connects the gas hole 202 and the manifolds 161, 162, 171, and 172 is formed by the space formed by the flow path recesses 107. Hereinafter, the communication gas flow path communicating with the oxidant gas introduction manifold 161 is referred to as the oxidant gas introduction communication flow path 163, and the communication gas flow path communicating with the oxidant gas discharge manifold 162 is referred to as the oxidant gas discharge communication flow path. The communication gas flow path that communicates with the fuel gas introduction manifold 171 is called a fuel gas introduction communication flow path 173, and the communication gas flow path that communicates with the fuel gas discharge manifold 172 is called a fuel gas discharge communication flow path 174. . The fuel gas introduction communication channel 173 and the fuel gas discharge communication channel 174 are the first communication gas channel in the claims (the communication gas channel for supplying fuel gas, the communication gas flow for discharging fuel gas). The oxidant gas introduction communication flow path 163 and the oxidant gas discharge communication flow path 164 correspond to the second communication gas flow path (the communication gas flow path for supplying the oxidant gas, the oxidation gas). This corresponds to a communication gas flow path for discharging the agent gas.

図3に示すように、酸化剤ガス導入連通流路163には、補助器40から酸化剤ガスOGを導入するための配管60が接続されており、酸化剤ガス排出連通流路164には、酸化剤オフガスOOGを補助器40に排出するための配管60が接続されている。また、図4に示すように、燃料ガス導入連通流路173には、補助器40から燃料ガスFGを導入するための配管60が接続されており、燃料ガス排出連通流路174には、燃料オフガスFOGを補助器40に排出するための配管60が接続されている。   As shown in FIG. 3, a pipe 60 for introducing the oxidant gas OG from the auxiliary device 40 is connected to the oxidant gas introduction communication channel 163, and the oxidant gas discharge communication channel 164 includes A pipe 60 for discharging the oxidant off-gas OOG to the auxiliary device 40 is connected. Further, as shown in FIG. 4, a pipe 60 for introducing the fuel gas FG from the auxiliary device 40 is connected to the fuel gas introduction communication flow path 173, and the fuel gas discharge communication flow path 174 has a fuel flow A pipe 60 for discharging the off-gas FOG to the auxiliary device 40 is connected.

図7および図8に示すように、外側カバープレート200は、下側のエンドプレート106に対して溶接により接合されている。より詳細には、外側カバープレート200の下面には、Z方向視で外側カバープレート200の外周線OL付近に沿って、外側カバープレート200と下側のエンドプレート106とを接合する外周溶接痕220が形成されている。さらに、外側カバープレート200の下面には、Z方向視で各流路用凹部107を取り囲む仮想線VLに沿って、外側カバープレート200と下側のエンドプレート106とを接合する流路用溶接痕210が形成されている。これにより、各流路用凹部107により形成される上記連通ガス流路(酸化剤ガス導入連通流路163、酸化剤ガス排出連通流路164、燃料ガス導入連通流路173、燃料ガス排出連通流路174)のシール性が高められる。なお、流路用溶接痕210は、特許請求の範囲における溶接痕に相当する。   As shown in FIGS. 7 and 8, the outer cover plate 200 is joined to the lower end plate 106 by welding. More specifically, on the lower surface of the outer cover plate 200, an outer circumferential weld mark 220 that joins the outer cover plate 200 and the lower end plate 106 along the vicinity of the outer circumferential line OL of the outer cover plate 200 as viewed in the Z direction. Is formed. Further, on the lower surface of the outer cover plate 200, the flow path welding trace that joins the outer cover plate 200 and the lower end plate 106 along the virtual line VL surrounding each flow path recess 107 as viewed in the Z direction. 210 is formed. As a result, the communication gas flow paths (oxidant gas introduction communication flow path 163, oxidant gas discharge communication flow path 164, fuel gas introduction communication flow path 173, fuel gas discharge communication flow formed by the recesses 107 for each flow path are formed. The sealing performance of the path 174) is enhanced. The flow path welding mark 210 corresponds to the welding mark in the claims.

図7のIX−IXの位置のXZ断面構成を表す図9に示すように、外側カバープレート200の下側(Z軸負方向側)の表面には溶接用凹部230が形成されており、外周溶接痕220および流路用溶接痕210は、溶接用凹部230内に形成されている。また、外周溶接痕220および流路用溶接痕210は、溶接用凹部230の側面から離間している。なお、図6に示すように、内側カバープレート300についても、外側カバープレート200と同様に、下側のエンドプレート106に対して溶接により接合されるとしてもよい。   As shown in FIG. 9 showing the XZ cross-sectional configuration at the position IX-IX in FIG. 7, a welding recess 230 is formed on the lower surface (Z-axis negative direction side) of the outer cover plate 200, and The welding mark 220 and the flow path welding mark 210 are formed in the welding recess 230. Further, the outer circumference welding mark 220 and the flow path welding mark 210 are separated from the side surface of the welding recess 230. As shown in FIG. 6, the inner cover plate 300 may be joined to the lower end plate 106 by welding similarly to the outer cover plate 200.

A−2.燃料電池スタック100の動作:
図3に示すように、断熱容器10の外部の配管70を介して補助器40に導入された酸化剤ガスOGは、補助器40から配管60を介して燃料電池スタック100内に設けられた酸化剤ガス導入連通流路163に導入される。酸化剤ガス導入連通流路163に導入された酸化剤ガスOGは、酸化剤ガス導入連通流路163から酸化剤ガス導入マニホールド161に供給され、酸化剤ガス導入マニホールド161から各発電単位102の酸化剤ガス供給連通孔132を介して、空気室166に供給される。また、図4に示すように、断熱容器10の外部の配管70を介して補助器40に原燃料ガスや改質水が導入されると、補助器40の改質室内で原燃料ガスが改質されて燃料ガスFGが生成され、生成された燃料ガスFGが配管60を介して燃料電池スタック100内に設けられた燃料ガス導入連通流路173に導入される。燃料ガス導入連通流路173に導入された燃料ガスFGは、燃料ガス導入連通流路173から燃料ガス導入マニホールド171に供給され、燃料ガス導入マニホールド171から各発電単位102の燃料ガス供給連通孔142を介して、燃料室176に供給される。
A-2. Operation of the fuel cell stack 100:
As shown in FIG. 3, the oxidant gas OG introduced into the auxiliary device 40 through the piping 70 outside the heat insulating container 10 is oxidized in the fuel cell stack 100 from the auxiliary device 40 through the piping 60. The agent gas introduction communication channel 163 is introduced. The oxidant gas OG introduced into the oxidant gas introduction communication channel 163 is supplied from the oxidant gas introduction communication channel 163 to the oxidant gas introduction manifold 161, and the oxidant gas introduction manifold 161 oxidizes each power generation unit 102. It is supplied to the air chamber 166 through the agent gas supply communication hole 132. Further, as shown in FIG. 4, when raw fuel gas or reformed water is introduced into the auxiliary device 40 via the piping 70 outside the heat insulating container 10, the raw fuel gas is modified in the reforming chamber of the auxiliary device 40. The fuel gas FG is generated and the generated fuel gas FG is introduced into the fuel gas introduction communication channel 173 provided in the fuel cell stack 100 through the pipe 60. The fuel gas FG introduced into the fuel gas introduction communication channel 173 is supplied from the fuel gas introduction communication channel 173 to the fuel gas introduction manifold 171, and the fuel gas supply communication hole 142 of each power generation unit 102 from the fuel gas introduction manifold 171. Is supplied to the fuel chamber 176.

各発電単位102の空気室166に酸化剤ガスOGが供給され、燃料室176に燃料ガスFGが供給されると、単セル110において酸化剤ガスOGに含まれる酸素と燃料ガスFGに含まれる水素との電気化学反応による発電が行われる。この発電反応は発熱反応である。各発電単位102において、単セル110の空気極114は空気極側集電体134を介して一方のインターコネクタ150(または上側のエンドプレート104)に電気的に接続され、燃料極116は燃料極側集電体144を介して他方のインターコネクタ150(または下側のエンドプレート106)に電気的に接続されている。また、燃料電池スタック100に含まれる複数の発電単位102は、電気的に直列に接続されている。そのため、燃料電池スタック100の出力端子として機能するエンドプレート104,106から、各発電単位102において生成された電気エネルギーが取り出される。なお、SOFCは、比較的高温(例えば700℃から1000℃)で発電が行われることから、起動後、発電により発生する熱で高温が維持できる状態になるまで、燃料電池スタック100が加熱器(図示せず)により加熱されてもよい。   When the oxidant gas OG is supplied to the air chamber 166 of each power generation unit 102 and the fuel gas FG is supplied to the fuel chamber 176, oxygen contained in the oxidant gas OG and hydrogen contained in the fuel gas FG in the single cell 110. Power is generated by an electrochemical reaction. This power generation reaction is an exothermic reaction. In each power generation unit 102, the air electrode 114 of the single cell 110 is electrically connected to one interconnector 150 (or the upper end plate 104) via an air electrode side current collector 134, and the fuel electrode 116 is a fuel electrode. It is electrically connected to the other interconnector 150 (or the lower end plate 106) via the side current collector 144. The plurality of power generation units 102 included in the fuel cell stack 100 are electrically connected in series. Therefore, electrical energy generated in each power generation unit 102 is taken out from the end plates 104 and 106 that function as output terminals of the fuel cell stack 100. Since SOFC generates power at a relatively high temperature (for example, 700 ° C. to 1000 ° C.), the fuel cell stack 100 is heated by a heater (after the startup until the high temperature can be maintained by heat generated by power generation) (Not shown).

図3に示すように、各発電単位102の酸化剤ガス排出連通孔133を介して空気室166から酸化剤ガス排出マニホールド162に排出された酸化剤オフガスOOGは、酸化剤ガス排出マニホールド162から酸化剤ガス排出連通流路164に排出され、酸化剤ガス排出連通流路164から燃料電池スタック100の外部の配管60を介して補助器40に排出される。また、図4に示すように、各発電単位102の燃料ガス排出連通孔143を介して燃料室176から燃料ガス排出マニホールド172に排出された燃料オフガスFOGは、燃料ガス排出マニホールド172から燃料ガス排出連通流路174に排出され、燃料ガス排出連通流路174から燃料電池スタック100の外部の配管60を介して補助器40に排出される。補助器40に排出された酸化剤オフガスOOGおよび燃料オフガスFOGは、補助器40に設けられた燃料室内で混合されて燃焼し、配管70を介して断熱容器10の外部に排出される。   As shown in FIG. 3, the oxidant off-gas OOG discharged from the air chamber 166 to the oxidant gas discharge manifold 162 through the oxidant gas discharge communication hole 133 of each power generation unit 102 is oxidized from the oxidant gas discharge manifold 162. The oxidant gas discharge communication channel 164 is discharged, and the oxidant gas discharge communication channel 164 is discharged to the auxiliary device 40 via the pipe 60 outside the fuel cell stack 100. Further, as shown in FIG. 4, the fuel off-gas FOG discharged from the fuel chamber 176 to the fuel gas discharge manifold 172 via the fuel gas discharge communication hole 143 of each power generation unit 102 is discharged from the fuel gas discharge manifold 172. It is discharged to the communication channel 174 and discharged from the fuel gas discharge communication channel 174 to the auxiliary device 40 via the pipe 60 outside the fuel cell stack 100. The oxidant off-gas OOG and the fuel off-gas FOG discharged to the auxiliary device 40 are mixed and burned in the fuel chamber provided in the auxiliary device 40 and discharged to the outside of the heat insulating container 10 through the pipe 70.

A−3.本実施形態の効果:
以上説明したように、本実施形態の燃料電池スタック100は、単セル110(発電単位102)が上下方向に複数並べて配置された発電ブロック103と、発電ブロック103に対して上下方向の一方側(下側)の位置に、上下方向に並べて配置された複数の平板状部材であるエンドプレート106およびカバープレート200,300を備える。また、燃料電池スタック100には、発電ブロック103にわたって延びるガス流路である各マニホールド161,162,171,172が形成されている。また、上記複数の平板状部材であるエンドプレート106およびカバープレート200,300の内、上下方向の上記一方側(下側)の端に位置する平板状部材である外側カバープレート200(外側平板状部材)における上記一方側(下側)の表面(外側表面)には、Z方向視で各マニホールド161,162,171,172と重ならない位置にガス孔202が形成されている。また、上記複数の平板状部材(エンドプレート106およびカバープレート200,300)により構成される構造体の内部に、外側カバープレート200の下面に設けられたガス孔202と各マニホールド161,162,171,172とを連通する各連通ガス流路(酸化剤ガス導入連通流路163、酸化剤ガス排出連通流路164、燃料ガス導入連通流路173、燃料ガス排出連通流路174)が形成されている。そのため、本実施形態の燃料電池スタック100では、配管60を介して燃料電池スタック100に導入された酸化剤ガスOGおよび燃料ガスFGは、外側カバープレート200の下面に設けられたガス孔202から、エンドプレート106およびカバープレート200,300により構成される構造体の内部に形成された各連通ガス流路(酸化剤ガス導入連通流路163および燃料ガス導入連通流路173)に流入し、その後に各マニホールド(酸化剤ガス導入マニホールド161および燃料ガス導入マニホールド171)に流入する。上述したように、各単セル110での発電反応は発熱反応であるため、酸化剤ガスOGおよび燃料ガスFGが各連通ガス流路163,173を通過する際には、単セル110からの熱によって酸化剤ガスOGおよび燃料ガスFGの温度が上昇する。そのため、本実施形態の燃料電池スタック100によれば、酸化剤ガスOGおよび燃料ガスFGが燃料電池スタック100の外部から直接、各マニホールド161,171に流入する構成と比較して、各マニホールド161,171に流入する酸化剤ガスOGおよび燃料ガスFGの温度を高くすることができるとともに、外部から直接供給され比較的に温度が低い酸化剤ガスOGおよび燃料ガスFGによって単セル110の温度が低下することを抑制することができる。その結果、各単セル110における発電の反応効率を向上させることができ、その結果、燃料電池スタック100の発電性能を向上させることができる。
A-3. Effects of this embodiment:
As described above, the fuel cell stack 100 of this embodiment includes the power generation block 103 in which a plurality of single cells 110 (power generation units 102) are arranged in the vertical direction, and one side in the vertical direction with respect to the power generation block 103 ( A plurality of flat plate-shaped end plates 106 and cover plates 200 and 300 are arranged in the vertical direction at the lower side. Further, the fuel cell stack 100 is formed with manifolds 161, 162, 171, and 172 that are gas passages extending over the power generation block 103. Of the plurality of flat plate members, the end plate 106 and the cover plates 200, 300, an outer cover plate 200 (outer flat plate shape) that is a flat plate member positioned on the one side (lower side) end in the vertical direction. A gas hole 202 is formed on the one side (lower side) surface (outer surface) of the member) at a position that does not overlap the manifolds 161, 162, 171, and 172 as viewed in the Z direction. Further, the gas hole 202 provided on the lower surface of the outer cover plate 200 and the manifolds 161, 162, 171 are provided in the structure constituted by the plurality of flat plate members (the end plate 106 and the cover plates 200, 300). , 172 to communicate with each other (oxidant gas introduction communication channel 163, oxidant gas discharge communication channel 164, fuel gas introduction communication channel 173, fuel gas discharge communication channel 174). Yes. Therefore, in the fuel cell stack 100 of the present embodiment, the oxidant gas OG and the fuel gas FG introduced into the fuel cell stack 100 via the pipe 60 are from the gas holes 202 provided on the lower surface of the outer cover plate 200. It flows into each communication gas flow path (oxidant gas introduction communication flow path 163 and fuel gas introduction communication flow path 173) formed inside the structure constituted by the end plate 106 and the cover plates 200 and 300, and thereafter It flows into each manifold (oxidant gas introduction manifold 161 and fuel gas introduction manifold 171). As described above, since the power generation reaction in each single cell 110 is an exothermic reaction, when the oxidant gas OG and the fuel gas FG pass through the communication gas flow paths 163 and 173, heat from the single cell 110 is obtained. As a result, the temperatures of the oxidant gas OG and the fuel gas FG rise. Therefore, according to the fuel cell stack 100 of the present embodiment, each manifold 161, compared to the configuration in which the oxidant gas OG and the fuel gas FG flow into the manifolds 161, 171 directly from the outside of the fuel cell stack 100. The temperature of the oxidant gas OG and the fuel gas FG flowing into 171 can be increased, and the temperature of the single cell 110 is lowered by the oxidant gas OG and the fuel gas FG that are directly supplied from the outside and are relatively low in temperature. This can be suppressed. As a result, the reaction efficiency of power generation in each single cell 110 can be improved, and as a result, the power generation performance of the fuel cell stack 100 can be improved.

また、本実施形態の燃料電池スタック100では、エンドプレート106およびカバープレート200,300により構成される構造体の内部に各連通ガス流路163,164,173,174が形成されているため、燃料電池スタック100の外部の配管60の長さを短くすることができる。その結果、補助器40を通った酸化剤ガスOGおよび燃料ガスFGの温度が低下することも抑制することができる。さらに、燃料電池スタック100と燃料電池スタック100の外部のガス配管等とを備えるモジュールの小型化および構成の簡素化を実現することができる。また、燃料電池スタック100の外部の配管60の長さが短いため、燃料電池スタック100から排出された酸化剤オフガスOOGおよび燃料オフガスFOGの温度が低下することが抑制されるため、酸化剤オフガスOOGおよび燃料オフガスFOGを、補助器40において効率よく燃焼させることができる。   Further, in the fuel cell stack 100 of the present embodiment, each communication gas flow path 163, 164, 173, 174 is formed inside the structure constituted by the end plate 106 and the cover plates 200, 300. The length of the piping 60 outside the battery stack 100 can be shortened. As a result, it is possible to suppress a decrease in the temperature of the oxidant gas OG and the fuel gas FG that have passed through the auxiliary device 40. Further, it is possible to realize a reduction in size and a simplification of a module including the fuel cell stack 100 and a gas pipe outside the fuel cell stack 100. Further, since the length of the pipe 60 outside the fuel cell stack 100 is short, the temperature of the oxidant off-gas OOG and the fuel off-gas FOG discharged from the fuel cell stack 100 is suppressed from decreasing, and thus the oxidant off-gas OOG. In addition, the fuel off-gas FOG can be efficiently burned in the auxiliary device 40.

また、本実施形態の燃料電池スタック100では、上記複数の平板状部材であるエンドプレート106および外側カバープレート200の内、外側平板状部材である外側カバープレート200を除く平板状部材により構成される内側平板構成体(すなわち、エンドプレート106)の上記一方側(下側)に、各連通ガス流路163,164,173,174を構成する流路用凹部107が形成されており、外側カバープレート200のガス孔202は、Z方向視で対応する流路用凹部107と重なる位置に配置されており、流路用凹部107におけるガス孔202と重ならない部分は、外側カバープレート200により塞がれている。そのため、本実施形態の燃料電池スタック100によれば、外側カバープレート200の厚さの増大を抑制しつつ、外側カバープレート200およびエンドプレート106により構成される構造体の内部に各連通ガス流路163,164,173,174を形成することができる。   Further, the fuel cell stack 100 of the present embodiment is constituted by a flat plate member excluding the outer cover plate 200 which is an outer flat plate member among the end plate 106 and the outer cover plate 200 which are the plurality of flat plate members. On the one side (lower side) of the inner flat plate structure (that is, the end plate 106), the channel recesses 107 constituting the communication gas channels 163, 164, 173, and 174 are formed, and the outer cover plate is formed. The 200 gas holes 202 are disposed at positions corresponding to the corresponding channel recesses 107 when viewed in the Z direction, and portions of the channel recesses 107 not overlapping the gas holes 202 are blocked by the outer cover plate 200. ing. Therefore, according to the fuel cell stack 100 of the present embodiment, each communication gas flow path is provided inside the structure constituted by the outer cover plate 200 and the end plate 106 while suppressing an increase in the thickness of the outer cover plate 200. 163, 164, 173, 174 can be formed.

しかも、本実施形態の燃料電池スタック100では、燃料ガスFGの供給および燃料オフガスFOGの排出に利用される第1の連通ガス流路(燃料ガス導入連通流路173および燃料ガス排出連通流路174)を構成する外側流路用凹部107Dは、内側平板構成体(下側のエンドプレート106)の上記一方側の表面(下面)に形成されている。また、第1の連通ガス流路とは独立に形成され、酸化剤ガスOGの供給および酸化剤オフガスOOGの排出に利用される第2の連通ガス流路(酸化剤ガス導入連通流路163および酸化剤ガス排出連通流路164)を構成する内側流路用凹部107Uは、内側平板構成体の上記他方側の表面(上面)に形成されている。このため、第1の連通ガス流路を構成する流路用凹部と、第2の連通ガス流路を構成する流路用凹部とが内側平板構成体の同一面上に形成される場合に比べて、第1の連通ガス流路と第2の連通ガス流路との間のガスのリークを抑制することができる。   Moreover, in the fuel cell stack 100 of the present embodiment, the first communication gas flow path (the fuel gas introduction communication flow path 173 and the fuel gas discharge communication flow path 174 used for supplying the fuel gas FG and discharging the fuel off-gas FOG). ) Is formed on the surface (lower surface) on the one side of the inner flat plate structure (lower end plate 106). The second communication gas channel (oxidant gas introduction communication channel 163 and oxidant gas introduction communication channel 163 and the first communication gas channel is formed independently of the first communication gas channel and used for supplying the oxidant gas OG and discharging the oxidant off-gas OOG). The inner channel recess 107U constituting the oxidant gas discharge communication channel 164) is formed on the surface (upper surface) on the other side of the inner plate structure. For this reason, compared with the case where the concave portion for the flow path constituting the first communication gas flow path and the concave portion for the flow path constituting the second communication gas flow path are formed on the same surface of the inner flat plate structure. Thus, gas leakage between the first communication gas channel and the second communication gas channel can be suppressed.

また、上述したように、本実施形態では、内側流路用凹部107Uと外側流路用凹部107Dとが、エンドプレート106において互いに反対に位置する表面(上面および下面)にそれぞれ形成されている。このため、Z方向視で、エンドプレート106を透過して見た場合において、内側流路用凹部107Uと外側流路用凹部107Dとが、互いに重なるように配置しても(図2、図5および図7参照)、内側流路用凹部107Uと外側流路用凹部107Dとの間でガスのリークが発生することを抑制することができる。したがって、内側流路用凹部107Uと外側流路用凹部107Dとを重ならないように配置する場合に比べて、内側流路用凹部107Uと外側流路用凹部107Dとの少なくとも一方を長く確保しつつ、エンドプレート106における流路用凹部107の配置レイアウトの自由度を向上させることができる。   Further, as described above, in the present embodiment, the inner channel recess 107U and the outer channel recess 107D are formed on the surfaces (upper surface and lower surface) of the end plate 106 positioned opposite to each other. Therefore, when viewed through the end plate 106 as viewed in the Z direction, the inner channel recess 107U and the outer channel recess 107D are arranged so as to overlap each other (FIGS. 2 and 5). 7) and gas leakage between the inner channel recess 107U and the outer channel recess 107D can be suppressed. Therefore, as compared with the case where the inner channel recess 107U and the outer channel recess 107D are arranged so as not to overlap, at least one of the inner channel recess 107U and the outer channel recess 107D is secured longer. In addition, the degree of freedom of the layout of the flow path recesses 107 in the end plate 106 can be improved.

また、本実施形態の燃料電池スタック100では、外側カバープレート200の下面に、Z方向視で各連通ガス流路173,174を取り囲む仮想線VLに沿って流路用溶接痕210が形成されている。そのため、本実施形態の燃料電池スタック100によれば、各連通ガス流路173,174のシール性を高めることができ、各連通ガス流路173,174からのガス漏れを抑制することができる。   Further, in the fuel cell stack 100 of the present embodiment, flow path welding marks 210 are formed on the lower surface of the outer cover plate 200 along virtual lines VL that surround the communication gas flow paths 173 and 174 when viewed in the Z direction. Yes. Therefore, according to the fuel cell stack 100 of the present embodiment, the sealing performance of the communication gas flow paths 173 and 174 can be improved, and gas leakage from the communication gas flow paths 173 and 174 can be suppressed.

また、本実施形態の燃料電池スタック100では、外側カバープレート200の下面に溶接用凹部230が形成されており、流路用溶接痕210は溶接用凹部230に形成されている。そのため、本実施形態の燃料電池スタック100によれば、流路用溶接痕210が外側カバープレート200の下面よりも突出することを抑制することができる。同様に、本実施形態の燃料電池スタック100では、外周溶接痕220も溶接用凹部230に形成されているため、外周溶接痕220が外側カバープレート200の下面よりも突出することを抑制することができる。   Further, in the fuel cell stack 100 of the present embodiment, the welding recess 230 is formed on the lower surface of the outer cover plate 200, and the flow path welding mark 210 is formed in the welding recess 230. Therefore, according to the fuel cell stack 100 of the present embodiment, it is possible to prevent the flow path welding marks 210 from protruding from the lower surface of the outer cover plate 200. Similarly, in the fuel cell stack 100 of the present embodiment, since the outer circumferential weld trace 220 is also formed in the welding recess 230, it is possible to suppress the outer circumferential weld trace 220 from protruding from the lower surface of the outer cover plate 200. it can.

各流路用凹部107には、当該流路用凹部107の長手方向に沿って延びるリブ178U,178Dが形成されている。これにより、エンドプレート106の内、流路用凹部107が形成されることによって厚みが薄くなっている部分が補強されるため、該部分の変形を抑制しつつ、各連通ガス流路におけるガスの圧損を抑制することができる。   Each channel recess 107 is formed with ribs 178U and 178D extending along the longitudinal direction of the channel recess 107. As a result, the portion of the end plate 106 that is thinned by the formation of the channel recess 107 is reinforced, so that the gas in each communication gas channel is suppressed while suppressing deformation of the portion. Pressure loss can be suppressed.

また、酸化剤ガス導入連通流路163、酸化剤ガス排出連通流路164、燃料ガス導入連通流路173および燃料ガス排出連通流路174は、発電ブロック103と補助器40との間に配置されている。これにより、補助器40からの熱によって各連通ガス流路163,164,173,174を流れるガスを、より効果的に加熱することができる。   The oxidant gas introduction communication channel 163, the oxidant gas discharge communication channel 164, the fuel gas introduction communication channel 173, and the fuel gas discharge communication channel 174 are disposed between the power generation block 103 and the auxiliary device 40. ing. Thereby, the gas which flows through each communicating gas channel 163,164,173,174 by the heat from auxiliary device 40 can be heated more effectively.

B.変形例:
本明細書で開示される技術は、上述の実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の形態に変形することができ、例えば次のような変形も可能である。
B. Variations:
The technology disclosed in the present specification is not limited to the above-described embodiment, and can be modified into various forms without departing from the gist thereof. For example, the following modifications are possible.

上記実施形態における燃料電池スタック100の構成は、あくまで一例であり、種々変形可能である。例えば、上記実施形態では、エンドプレート106に流路用凹部107が形成されることによって各連通ガス流路163,164,173,174が形成されるとしているが、エンドプレート106に代えて、あるいは、エンドプレート106に加えて、エンドプレート106以外の平板状部材(例えば発電ブロック103とエンドプレート106との間に配置されるターミナルプレート)に同様の流路用凹部が形成されることによって各連通ガス流路163,164,173,174が形成されるとしてもよい。   The configuration of the fuel cell stack 100 in the above embodiment is merely an example, and various modifications can be made. For example, in the above embodiment, the communication gas flow paths 163, 164, 173, and 174 are formed by forming the flow path recesses 107 in the end plate 106, but instead of the end plate 106, or Further, in addition to the end plate 106, a flat channel member other than the end plate 106 (for example, a terminal plate disposed between the power generation block 103 and the end plate 106) is provided with a similar recess for flow path so that each communication is established. Gas flow paths 163, 164, 173, 174 may be formed.

また、上記実施形態では、エンドプレート106およびカバープレート200,300という3枚の平板状部材により構成される構造体の内部に各連通ガス流路163,164,173,174が形成されるとしているが、2枚または4枚以上の平板状部材により構成される構造体の内部に各連通ガス流路163,164,173,174が形成されるとしてもよい。例えば、上記実施形態において、エンドプレート106が複数の平板状部材により構成され、エンドプレート106を構成する複数の平板状部材とカバープレート200,300とにより構成される構造体の内部に各連通ガス流路163,164,173,174が形成されるとしてもよい。この場合においては、エンドプレート106を構成する複数の平板状部材の内の1枚または複数枚に上下方向の貫通孔が形成され、該貫通孔における発電ブロック103に対向する側がエンドプレート106を構成する他の平板状部材により塞がれることにより、該貫通孔が各連通ガス流路163,164,173,174として機能するとしてもよい。   In the above-described embodiment, the communication gas flow paths 163, 164, 173, and 174 are formed inside the structure constituted by the three plate-like members of the end plate 106 and the cover plates 200 and 300. However, the communication gas flow paths 163, 164, 173, and 174 may be formed inside a structure constituted by two or four or more flat plate-like members. For example, in the above-described embodiment, the end plate 106 is constituted by a plurality of flat plate members, and each communication gas is formed inside the structure constituted by the plurality of flat plate members constituting the end plate 106 and the cover plates 200 and 300. The flow paths 163, 164, 173, and 174 may be formed. In this case, a through hole in the vertical direction is formed in one or a plurality of flat plate members constituting the end plate 106, and the side of the through hole facing the power generation block 103 constitutes the end plate 106. The through holes may function as the respective communication gas flow paths 163, 164, 173, and 174 by being blocked by other flat plate members.

また、上記実施形態では、1枚の平板状部材(エンドプレート106)の内、第1の方向の一方側の表面に外側流路用凹部107Dが形成され、第1の方向の他方側の表面に内側流路用凹部107Uが形成されるとしているが、複数の平板状部材により構成される内側平板構成体の内、上記一方側の表面に外側流路用凹部107Dが形成され、上記他方側の表面に内側流路用凹部107Uが形成されるとしてもよい。また、例えば、上記実施形態において、内側平板構成体が複数の平板状部材により構成される場合、2つの外側流路用凹部107Dが、互いに異なる平板状部材の上記一方側の表面に形成されたり、2つの内側流路用凹部107Uが、互いに異なる平板状部材の上記他方側の表面に形成されたりしているとしてもよい。   Further, in the above-described embodiment, the outer flow path recess 107D is formed on the surface on one side in the first direction, and the surface on the other side in the first direction in one flat plate member (end plate 106). The inner flow path recess 107U is formed in the inner flat plate structure constituted by a plurality of flat plate members, and the outer flow path recess 107D is formed on the one surface. An inner channel recess 107U may be formed on the surface of the inner channel. Further, for example, in the above-described embodiment, when the inner flat plate structure is constituted by a plurality of flat plate members, two outer flow path recesses 107D are formed on the surface of the one side of the different flat plate members. Two concave portions 107U for the inner flow path may be formed on the surface of the other side of the flat plate members different from each other.

また、上記実施形態では、内側平板構成体に対して、4つのガス流路(マニホールド161,162,171,172)のそれぞれに対応する4つの流路用凹部107が形成されるとしているが、内側平板構成体の内、第1の方向の一方側の表面に、4つのガス流路の少なくとも1つのガス流路に対応する流路用凹部107が形成され、第1の方向の他方側の表面に、少なくとも他の1つのガス流路に対応する流路用凹部107が形成されていればよい。例えば、上記実施形態において、4つのガス孔202の内の1つは、酸化剤ガス排出マニホールド162とZ方向視で重なる位置に配置されており、エンドプレート106には、酸化剤ガス排出マニホールド162に対応する内側流路用凹部107Uが形成されないとしてもよい。また、4つのガス孔202の内の他の1つは、燃料ガス排出マニホールド172とZ方向視で重なる位置に配置されており、エンドプレート106には、燃料ガス排出マニホールド172に対応する内側流路用凹部107Uが形成されないとしてもよい。これらの構成によれば、各マニホールド161,171に流入する酸化剤ガスOGおよび燃料ガスFGの温度を高くすることができ、各単セル110における発電の反応効率を向上させることができ、その結果、燃料電池スタック100の発電性能を向上させることができる。また、内側平板構成体の内、上記一方側の表面に、酸化剤ガス導入マニホールド161に対応する外側流路用凹部107Dが形成され、上記他方側の表面に、酸化剤ガス排出マニホールド162に対応する内側流路用凹部107Uが形成されるとしてもよい。これにより、酸化剤ガスOG供給用のガス流路と酸化剤オフガスOOG排出用のガス流路との間のリークを抑制することができる。   In the above-described embodiment, four flow path recesses 107 corresponding to each of the four gas flow paths (manifolds 161, 162, 171, 172) are formed on the inner flat plate structure. A flow path recess 107 corresponding to at least one gas flow path of the four gas flow paths is formed on the surface of one side in the first direction of the inner flat plate structure, and the other side in the first direction. It is only necessary that the channel recess 107 corresponding to at least one other gas channel is formed on the surface. For example, in the above embodiment, one of the four gas holes 202 is disposed at a position overlapping the oxidant gas discharge manifold 162 in the Z direction view, and the oxidant gas discharge manifold 162 is disposed on the end plate 106. The inner flow passage recess 107U corresponding to may not be formed. The other one of the four gas holes 202 is disposed at a position overlapping the fuel gas discharge manifold 172 as viewed in the Z direction, and the end plate 106 has an inner flow corresponding to the fuel gas discharge manifold 172. The road recess 107U may not be formed. According to these configurations, the temperatures of the oxidant gas OG and the fuel gas FG flowing into the manifolds 161 and 171 can be increased, and the reaction efficiency of power generation in each single cell 110 can be improved. The power generation performance of the fuel cell stack 100 can be improved. In addition, an outer flow path recess 107D corresponding to the oxidant gas introduction manifold 161 is formed on the one surface of the inner flat plate structure, and the oxidant gas discharge manifold 162 is formed on the other surface. An inner flow path recess 107U may be formed. Thereby, the leak between the gas flow path for supplying the oxidant gas OG and the gas flow path for discharging the oxidant off-gas OOG can be suppressed.

上記実施形態では、一方の内側流路用凹部107Uの長さと一方の外側流路用凹部107Dの長さとは同じであったが、互いに異なる長さでもよい。また、他方の内側流路用凹部107Uの長さと他方の外側流路用凹部107Dの長さとは同じであったが、互いに異なる長さでもよい。例えば、燃料ガスFGが供給される外側流路用凹部107Dの長さを、酸化剤ガスOGが供給される内側流路用凹部107Uよりも長くして、燃料ガスFGをより暖めるようにしてもよい。   In the above embodiment, the length of one inner flow path recess 107U and the length of one outer flow path recess 107D are the same, but they may be different from each other. Further, the length of the other inner flow path recess 107U and the length of the other outer flow path recess 107D are the same, but they may be different from each other. For example, the outer channel recess 107D to which the fuel gas FG is supplied is made longer than the inner channel recess 107U to which the oxidant gas OG is supplied so that the fuel gas FG is warmed more. Good.

上記実施形態では、内側流路用凹部107Uと外側流路用凹部107Dとは、Z方向視で互いに一部分が重なっているとしたが、内側流路用凹部107Uと外側流路用凹部107Dとは、Z方向視で互いに重ならないとしてもよい。ただし、例えば国際公開第2016/63157号に記載されているように、発電単位同士の間に、熱交換のために酸化剤ガスを流す熱交換流路が形成された熱交換部を備える燃料電池スタックでは、複数のガス流路が複雑になる。このため、各ガス流路に連通する連通ガス流路が連通しないように、内側平板構成体に流路用凹部を形成することが難しくなる。このような場合、本発明を適用し、さらに、内側平板構成体の内、一方の面に形成された流路用凹部と他方の面に形成された流路用凹部とがZ方向視で重なるように配置することにより、内側平板構成体における流路用凹部の配置レイアウトの自由度を向上させることができる。   In the above embodiment, the inner channel recess 107U and the outer channel recess 107D partially overlap each other as viewed in the Z direction. However, the inner channel recess 107U and the outer channel recess 107D are different from each other. , They may not overlap each other when viewed in the Z direction. However, as described in, for example, International Publication No. 2016/63157, a fuel cell including a heat exchanging portion in which a heat exchanging channel for flowing an oxidant gas for heat exchange is formed between power generation units. In the stack, a plurality of gas flow paths become complicated. For this reason, it becomes difficult to form the recessed part for flow paths in an inner side plate structure so that the communication gas flow path connected to each gas flow path does not communicate. In such a case, the present invention is applied, and further, the channel recess formed on one surface of the inner flat plate structure and the channel recess formed on the other surface overlap in the Z direction view. By arrange | positioning in this way, the freedom degree of arrangement | positioning layout of the recessed part for flow paths in an inner side flat plate structure can be improved.

上記実施形態では、発電ブロック103とエンドプレート106との間に内側カバープレート300が配置されるとしているが、内側カバープレート300が無く、発電ブロック103とエンドプレート106とが隣接するように配置されるとしてもよい。この場合、例えば、発電ブロック103において上記一方側の端に位置するインターコネクタ150が、内側カバープレート300としての機能を兼ねる構成としてもよい。   In the above embodiment, the inner cover plate 300 is disposed between the power generation block 103 and the end plate 106. However, the inner cover plate 300 is not provided, and the power generation block 103 and the end plate 106 are disposed adjacent to each other. It may be. In this case, for example, the interconnector 150 positioned at the one end of the power generation block 103 may serve as the inner cover plate 300.

また、各連通ガス流路163,164,173,174の少なくとも一部は、燃料電池スタック100の上側に形成されるとしてもよい。例えば、上側のエンドプレート104の上側表面にカバープレートが配置され、上側のエンドプレート104と該カバープレートとにより構成される構造体の内部に連通ガス流路が形成されるとしてもよい。また、燃料電池スタック100に各連通ガス流路163,164,173,174のすべてが形成される必要は無く、少なくとも1つの連通ガス流路が形成されればよい。   Further, at least a part of each communication gas flow path 163, 164, 173, 174 may be formed on the upper side of the fuel cell stack 100. For example, a cover plate may be disposed on the upper surface of the upper end plate 104, and a communication gas flow path may be formed inside a structure constituted by the upper end plate 104 and the cover plate. Further, it is not necessary to form all the communication gas flow paths 163, 164, 173, and 174 in the fuel cell stack 100, and it is sufficient that at least one communication gas flow path is formed.

また、上記実施形態では、流路用連通孔109が締結用連通孔108とは別に設けられているが、燃料電池スタック100に設けられた締結用連通孔108の内の少なくとも1つが流路用連通孔109としても機能するとしてもよい。   In the above embodiment, the flow passage communication hole 109 is provided separately from the fastening communication hole 108, but at least one of the fastening communication holes 108 provided in the fuel cell stack 100 is used for the flow passage. It may also function as the communication hole 109.

また、上記実施形態では、流路用溶接痕210や外周溶接痕220の全体が溶接用凹部230に形成されているとしているが、流路用溶接痕210や外周溶接痕220の一部のみが溶接用凹部230に形成されているとしてもよい。   Moreover, in the said embodiment, although the welding mark 210 for flow paths and the outer periphery welding mark 220 are all formed in the recessed part 230 for welding, only a part of the welding marks 210 for flow paths and the outer periphery welding marks 220 are shown. It may be formed in the recess 230 for welding.

また、上記実施形態において、流路用溶接痕210や外周溶接痕220の少なくとも一方が形成されていなくてもよい。また、上記実施形態において、外側カバープレート200に溶接用凹部230が形成されていなくてもよい。   Moreover, in the said embodiment, at least one of the flow path welding trace 210 and the outer periphery welding trace 220 does not need to be formed. In the above embodiment, the welding recess 230 may not be formed in the outer cover plate 200.

また、上記実施形態において、仮想線VLを用いて説明した外側カバープレート200等の形状は、必須ではなく、種々変形可能である。   Moreover, in the said embodiment, the shapes, such as the outer side cover plate 200 demonstrated using the virtual line VL, are not essential and can be variously deformed.

上記実施形態において、リブ178U,178DのZ方向視の形状は、対応する流路用凹部107の長手方向に沿っていない形状でもよい。また、4つの流路用凹部107の少なくとも1つにリブが形成されていないとしてもよい。   In the above-described embodiment, the shape of the ribs 178U and 178D viewed in the Z direction may be a shape that does not follow the longitudinal direction of the corresponding flow path recess 107. Further, at least one of the four flow path recesses 107 may not have a rib.

また、上記実施形態において、燃料電池スタック100に含まれる発電単位102(単セル110)の個数は、あくまで一例であり、発電単位102(単セル110)の個数は燃料電池スタック100に要求される出力電圧等に応じて適宜決められる。また、上記実施形態において、一の発電単位102と他の発電単位102との間に、発電機能を有さず導電性を有する層(例えば、面方向のガス流路を確保するための層)が介在していてもよい。この場合であっても、最上段の発電単位102から最下段の発電単位102までの範囲の構造体(すなわち、上記発電機能を有さず導電性を有する層も含む)が発電ブロック103である。   In the above embodiment, the number of power generation units 102 (single cells 110) included in the fuel cell stack 100 is merely an example, and the number of power generation units 102 (single cells 110) is required for the fuel cell stack 100. It is determined appropriately according to the output voltage and the like. In the above-described embodiment, a conductive layer that does not have a power generation function between one power generation unit 102 and another power generation unit 102 (for example, a layer for securing a gas flow path in the plane direction). May be interposed. Even in this case, the structure in the range from the uppermost power generation unit 102 to the lowermost power generation unit 102 (that is, including a conductive layer that does not have the power generation function) is the power generation block 103. .

また、上記実施形態における各部材を形成する材料は、あくまで例示であり、各部材が他の材料により形成されてもよい。例えば、各カバープレート200,300とエンドプレート106とが同一の材料で形成されるとしてもよい。   Moreover, the material which forms each member in the said embodiment is an illustration to the last, and each member may be formed with another material. For example, the cover plates 200 and 300 and the end plate 106 may be formed of the same material.

本明細書において、部材(または部材のある部分、以下同様)Aを挟んで部材Bと部材Cとが互いに対向するとは、部材Aと部材Bまたは部材Cとが隣接する形態に限定されず、部材Aと部材Bまたは部材Cとの間に他の構成要素が介在する形態を含む。例えば、電解質層112と空気極114との間に他の層が設けられていてもよい。このような構成であっても、空気極114と燃料極116とは電解質層112を挟んで互いに対向すると言える。   In the present specification, the fact that the member B and the member C are opposed to each other across the member (or a part having the member, the same applies hereinafter) A is not limited to the form in which the member A and the member B or C are adjacent to each other, It includes a form in which another component is interposed between member A and member B or member C. For example, another layer may be provided between the electrolyte layer 112 and the air electrode 114. Even with such a configuration, it can be said that the air electrode 114 and the fuel electrode 116 face each other with the electrolyte layer 112 interposed therebetween.

また、上記実施形態では、燃料ガスに含まれる水素と酸化剤ガスに含まれる酸素との電気化学反応を利用して発電を行うSOFCを対象としているが、本発明は、水の電気分解反応を利用して水素の生成を行う固体酸化物形電解セル(SOEC)の構成単位である電解単セルや、複数の電解単セルを備える電解セルスタックにも同様に適用可能である。なお、電解セルスタックの構成は、例えば特開2016−81813号公報に記載されているように公知であるためここでは詳述しないが、概略的には上述した実施形態における燃料電池スタック100と同様の構成である。すなわち、上述した実施形態における燃料電池スタック100を電解セルスタックと読み替え、発電単位102を電解セル単位と読み替え、単セル110を電解単セルと読み替えればよい。ただし、電解セルスタックの運転の際には、空気極114がプラス(陽極)で燃料極116がマイナス(陰極)となるように両電極間に電圧が印加されると共に、流路用連通孔109を介して原料ガスとしての水蒸気が供給される。これにより、各電解セル単位において水の電気分解反応が起こり、燃料室176で水素ガスが発生し、流路用連通孔109を介して電解セルスタックの外部に水素が取り出される。このような構成の電解セルスタックにおいても、上記実施形態と同様の構成とすれば、上記実施形態と同様の作用・効果を奏する。   In the above embodiment, the SOFC that generates electricity using the electrochemical reaction between hydrogen contained in the fuel gas and oxygen contained in the oxidant gas is targeted. The present invention can be similarly applied to an electrolytic single cell that is a constituent unit of a solid oxide electrolytic cell (SOEC) that generates hydrogen by using hydrogen, and an electrolytic cell stack including a plurality of electrolytic single cells. The configuration of the electrolysis cell stack is well known as described in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2006-81813, and therefore will not be described in detail here, but is roughly the same as the fuel cell stack 100 in the above-described embodiment. It is the composition. That is, the fuel cell stack 100 in the above-described embodiment may be read as an electrolytic cell stack, the power generation unit 102 may be read as an electrolytic cell unit, and the single cell 110 may be read as an electrolytic single cell. However, when the electrolytic cell stack is operated, a voltage is applied between both electrodes so that the air electrode 114 is positive (anode) and the fuel electrode 116 is negative (cathode), and the flow passage communication hole 109 is used. Water vapor as a source gas is supplied through As a result, an electrolysis reaction of water occurs in each electrolysis cell unit, hydrogen gas is generated in the fuel chamber 176, and hydrogen is taken out of the electrolysis cell stack through the flow passage communication hole 109. Even in an electrolytic cell stack having such a configuration, the same operation and effect as in the above embodiment can be achieved if the configuration is similar to that in the above embodiment.

また、上記実施形態では、固体酸化物形燃料電池(SOFC)を例に説明したが、本発明は、溶融炭酸塩形燃料電池(MCFC)といった他のタイプの燃料電池(または電解単セル)にも適用可能である。   In the above embodiment, the solid oxide fuel cell (SOFC) has been described as an example. However, the present invention is applied to other types of fuel cells (or electrolytic single cells) such as a molten carbonate fuel cell (MCFC). Is also applicable.

10:断熱容器 20:支柱 22:ボルト 24:ナット 26:絶縁シート 40:補助器 60,70:配管 100:燃料電池スタック 102:発電単位 103:発電ブロック 104,106:エンドプレート 105:流路用貫通孔 107:流路用凹部 107D:外側流路用凹部 107U:内側流路用凹部 108:締結用連通孔 109:流路用連通孔 110:単セル 112:電解質層 114:空気極 116:燃料極 120:セパレータ 121:孔 130:空気極側フレーム 131:孔 132:酸化剤ガス供給連通孔 133:酸化剤ガス排出連通孔 134:空気極側集電体 140:燃料極側フレーム 141:孔 142:燃料ガス供給連通孔 143:燃料ガス排出連通孔 144:燃料極側集電体 150:インターコネクタ 161:酸化剤ガス導入マニホールド 162:酸化剤ガス排出マニホールド 163:酸化剤ガス導入連通流路 164:酸化剤ガス排出連通流路 166:空気室 171:燃料ガス導入マニホールド 172:燃料ガス排出マニホールド 173:燃料ガス導入連通流路 174:燃料ガス排出連通流路 176:燃料室 178U,178D:リブ 200:外側カバープレート 202:ガス孔 210:流路用溶接痕 220:外周溶接痕 230:溶接用凹部 300:内側カバープレート 302:中継孔 FG:燃料ガス FOG:燃料オフガス OG:酸化剤ガス OL:外周線 OOG:酸化剤オフガス Pa:外形凹部 VL:仮想線 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10: Thermal insulation container 20: Strut 22: Bolt 24: Nut 26: Insulation sheet 40: Auxiliary device 60, 70: Piping 100: Fuel cell stack 102: Power generation unit 103: Power generation block 104, 106: End plate 105: For flow paths Through hole 107: Channel recess 107D: Outer channel recess 107U: Inner channel recess 108: Fastening communication hole 109: Channel communication hole 110: Single cell 112: Electrolyte layer 114: Air electrode 116: Fuel Electrode 120: Separator 121: Hole 130: Air electrode side frame 131: Hole 132: Oxidant gas supply communication hole 133: Oxidant gas discharge communication hole 134: Air electrode side current collector 140: Fuel electrode side frame 141: Hole 142 : Fuel gas supply communication hole 143: Fuel gas discharge communication hole 144: Fuel electrode side current collector 150: Connector 161: Oxidant gas introduction manifold 162: Oxidant gas discharge manifold 163: Oxidant gas introduction communication channel 164: Oxidant gas discharge communication channel 166: Air chamber 171: Fuel gas introduction manifold 172: Fuel gas discharge manifold 173: Fuel gas introduction communication flow path 174: Fuel gas discharge communication flow path 176: Fuel chamber 178U, 178D: Rib 200: Outer cover plate 202: Gas hole 210: Welding trace for flow path 220: Outer welding mark 230: For welding Recess 300: Inner cover plate 302: Relay hole FG: Fuel gas FOG: Fuel off-gas OG: Oxidant gas OL: Peripheral line OOG: Oxidant off-gas Pa: External recess VL: Virtual line

Claims (6)

電解質層と前記電解質層を挟んで第1の方向に互いに対向する空気極および燃料極とをそれぞれ含む電気化学反応単セルが前記第1の方向に複数並べて配置された電気化学反応ブロックと、
前記電気化学反応ブロックに対して前記第1の方向の一方側の位置に、前記第1の方向に並べて配置された複数の平板状部材と、
を備え、前記電気化学反応ブロックにわたって延びる複数のガス流路が形成された電気化学反応セルスタックにおいて、
前記複数の平板状部材の内の前記第1の方向の前記一方側の端に位置する前記平板状部材である外側平板状部材における前記一方側の表面である外側表面には、前記第1の方向視で前記ガス流路と重ならない位置に複数のガス孔が形成されており、
前記複数の平板状部材により構成される構造体の内部に、前記各ガス孔と前記各ガス流路とを連通する複数の連通ガス流路が形成されており、
前記複数の平板状部材の内、前記外側平板状部材と前記電気化学反応ブロックとの間に配置された1または複数の前記平板状部材により構成された内側平板構成体における前記第1の方向の前記一方側の表面に、前記複数の連通ガス流路の内の第1の連通ガス流路を構成する第1の凹部が形成されており、
前記内側平板構成体における前記第1の方向の前記他方側の表面に、前記複数の連通ガス流路の内の第2の連通ガス流路を構成する第2の凹部が形成されていることを特徴とする、電気化学反応セルスタック。
An electrochemical reaction block in which a plurality of electrochemical reaction single cells each including an electrolyte layer and an air electrode and a fuel electrode facing each other in a first direction across the electrolyte layer are arranged in the first direction;
A plurality of plate-like members arranged side by side in the first direction at a position on one side of the first direction with respect to the electrochemical reaction block;
In an electrochemical reaction cell stack in which a plurality of gas flow paths extending across the electrochemical reaction block are formed,
The outer surface, which is the surface of the one side of the outer flat plate member, which is the flat plate member located at the end of the one side in the first direction among the plurality of flat plate members, A plurality of gas holes are formed at positions that do not overlap with the gas flow path in a direction view,
A plurality of communication gas flow paths that connect the gas holes and the gas flow paths are formed inside the structure constituted by the plurality of flat plate members,
Of the plurality of plate-like members, the first plate in the inner plate structure constituted by one or a plurality of the plate-like members disposed between the outer plate-like member and the electrochemical reaction block. On the surface of the one side, a first recess that forms a first communication gas channel among the plurality of communication gas channels is formed,
A second recess that constitutes a second communication gas channel of the plurality of communication gas channels is formed on the surface of the other side in the first direction of the inner flat plate structure. Characteristic electrochemical reaction cell stack.
請求項1に記載の電気化学反応セルスタックにおいて、
前記複数のガス流路は、酸化剤ガス供給用のガス流路と、酸化剤ガス排出用のガス流路と、燃料ガス供給用のガス流路と、燃料ガス排出用のガス流路と、を含み、
前記複数のガス孔は、酸化剤ガス供給用のガス孔と、酸化剤ガス排出用のガス孔と、燃料ガス供給用のガス孔と、燃料ガス排出用のガス孔と、を含み、
前記第1の連通ガス流路および前記第2の連通ガス流路の内の一方の連通ガス流路は、前記酸化剤ガス供給用のガス孔と前記酸化剤ガス供給用のガス流路とを連通する酸化剤ガス供給用の連通ガス流路と、前記酸化剤ガス排出用のガス孔と前記酸化剤ガス排出用のガス流路とを連通する酸化剤ガス排出用の連通ガス流路とを含み、
前記第1の連通ガス流路および前記第2の連通ガス流路の内の他方の連通ガス流路は、前記燃料ガス供給用のガス孔と前記燃料ガス供給用のガス流路とを連通する燃料ガス供給用の連通ガス流路と、前記燃料ガス排出用のガス孔と前記燃料ガス排出用のガス流路とを連通する燃料ガス排出用の連通ガス流路とを含み、
前記第1の凹部および前記第2の凹部の内、前記一方の連通ガス流路を構成する凹部は、前記酸化剤ガス供給用の連通ガス流路を構成する酸化剤ガス供給用の凹部と、前記酸化剤ガス排出用の連通ガス流路を構成する酸化剤ガス排出用の凹部と、を含み、かつ、前記酸化剤ガス供給用の凹部と前記酸化剤ガス排出用の凹部とは、前記内側平板構成体における同一の表面に形成されており、
前記第1の凹部および前記第2の凹部の内、前記他方の連通ガス流路を構成する凹部は、前記燃料ガス供給用の連通ガス流路を構成する燃料ガス供給用の凹部と、前記燃料ガス排出用の連通ガス流路を構成する燃料ガス排出用の凹部と、を含み、かつ、前記燃料ガス供給用の凹部と前記燃料ガス排出用の凹部とは、前記内側平板構成体における同一の表面に形成されていることを特徴とする、電気化学反応セルスタック。
The electrochemical reaction cell stack according to claim 1,
The plurality of gas flow paths include a gas flow path for supplying an oxidant gas, a gas flow path for discharging an oxidant gas, a gas flow path for supplying fuel gas, and a gas flow path for discharging fuel gas, Including
The plurality of gas holes include a gas hole for supplying an oxidant gas, a gas hole for discharging an oxidant gas, a gas hole for supplying a fuel gas, and a gas hole for discharging a fuel gas,
One of the first communication gas flow channel and the second communication gas flow channel includes a gas hole for supplying the oxidant gas and a gas flow channel for supplying the oxidant gas. A communicating gas flow path for supplying oxidant gas that communicates, and a communicating gas flow path for discharging oxidant gas that communicates the gas hole for discharging oxidant gas and the gas flow path for discharging oxidant gas. Including
The other communication gas flow channel among the first communication gas flow channel and the second communication gas flow channel communicates the fuel gas supply gas hole and the fuel gas supply gas flow channel. A communication gas flow path for fuel gas supply, a communication gas flow path for fuel gas discharge that communicates the gas hole for fuel gas discharge and the gas flow path for fuel gas discharge,
Of the first recess and the second recess, the recess constituting the one communication gas flow path includes an oxidant gas supply recess forming the oxidant gas supply communication path, and A recess for discharging the oxidant gas constituting the communication gas flow path for discharging the oxidant gas, and the recess for supplying the oxidant gas and the recess for discharging the oxidant gas are arranged on the inner side. It is formed on the same surface in the flat plate structure,
Of the first recess and the second recess, the recess that constitutes the other communication gas flow path includes a fuel gas supply recess that constitutes the fuel gas supply communication gas, and the fuel. A fuel gas discharge recess that constitutes a communication gas flow path for gas discharge, and the fuel gas supply recess and the fuel gas discharge recess are the same in the inner plate structure. An electrochemical reaction cell stack, characterized by being formed on a surface.
請求項1または請求項2に記載の電気化学反応セルスタックにおいて、
前記第1の方向視で前記第1の凹部と前記第2の凹部との少なくとも一部が重なっていることを特徴とする、電気化学反応セルスタック。
The electrochemical reaction cell stack according to claim 1 or 2,
The electrochemical reaction cell stack, wherein at least a part of the first concave portion and the second concave portion overlap each other when viewed in the first direction.
請求項1から請求項3までのいずれか一項に記載の電気化学反応セルスタックにおいて、
前記外側平板状部材の前記外側表面には、前記第1の方向視で前記第1の連通ガス流路を取り囲む仮想線に沿って溶接痕が形成されていることを特徴とする、電気化学反応セルスタック。
In the electrochemical reaction cell stack according to any one of claims 1 to 3,
The outer surface of the outer flat plate member is formed with welding marks along an imaginary line surrounding the first communication gas flow path when viewed in the first direction. Cell stack.
請求項1から請求項4までのいずれか一項に記載の電気化学反応セルスタックにおいて、
前記第1の凹部および前記第2の凹部の少なくとも一方の凹部には、当該凹部の長手方向に沿って延びるリブが形成されていることを特徴とする、電気化学反応セルスタック。
In the electrochemical reaction cell stack according to any one of claims 1 to 4,
The electrochemical reaction cell stack, wherein a rib extending along a longitudinal direction of the concave portion is formed in at least one of the first concave portion and the second concave portion.
請求項1から請求項5までのいずれか一項に記載の電気化学反応セルスタックにおいて、
前記複数の平板状部材に対して前記第1の方向の前記一方側の位置に配置されたガス燃焼部を備えることを特徴とする、電気化学反応セルスタック。
In the electrochemical reaction cell stack according to any one of claims 1 to 5,
An electrochemical reaction cell stack comprising a gas combustion section disposed at a position on the one side in the first direction with respect to the plurality of plate-like members.
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