JP2019175596A - 固体酸化物形燃料電池および流量調節部材 - Google Patents
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Abstract
Description
本発明の一実施形態にかかるSOFCを構成するセルスタック1は、図1に示すように、複数のセパレータ4と、複数の燃料電池単セルユニットであるSOFC単セルユニット3と、が交互に積み重ねられており、セパレータ4を介して複数のSOFC単セルユニット3が、直列に積層、電気接続されている。また、セルスタック1は、接地部1bに載置されており、最上部のセパレータ4の上面にはカバー1cが設けられている。
次に、上記セルスタック1に配設する流量調節部材について、図面を参照しながら説明する。図3は、本発明の一実施形態にかかる流量調節部材を示す斜視図である。また、図4(a)は、流量調節部材を構成する翼部の低温における状態を示す断面図であり、図4(b)は、流量調節部材を構成する翼部の高温における状態を示す断面図である。
図1に示すように、流量調節部材6は、セルスタック1において、空気極32に導入する空気極ガスG1が流通する供給路1a内に配設される。この際、流量調節部材6は、セルスタック1の供給路1a内の空気極ガスG1の流通方向に長手方向を沿わせて挿入される。流量調節部材6を供給路1aの内部空間に配置するに際し、流量調節部材6は、各スリット60が図2に示す空気流路81のそれぞれに対向するように、供給路1aの内部空間への挿入位置が規定される。このとき、翼部61が図4(b)のように変形した際にも、供給路1aの内壁面やSOFC単セルユニット3およびセパレータ4の面に接触しないように流量調節部材6の位置が規定される。また、流量調節部材6は、翼部61以外の部位で耐熱性接着剤により、セルスタック1を構成する単セル30およびセパレータ4に固定されており、セルスタック1は、流量調節部材6を固定した一体的な構造として設けられている。
次に、他の実施形態について説明する。以下、上記実施形態と共通する構成については説明を省略する。
他の実施形態の流量調節部材6は、翼部61の温度に対するスリット60への重畳面積の変化の挙動(温度応答)が、セルスタック1の積層方向Xに沿った位置により異なるように構成することができる。ここで、翼部61の温度に対するスリット60への重畳面積の変化の挙動(温度応答)とは、翼部61の温度に対して重畳面積がどのように変化するかということであり、例えば、温度が高くなった場合に、翼部61のスリット60への重畳面積が広くなるか、あるいは狭くなるかということや、所定の温度変化値に対する重畳面積の変化量を指す。この場合には、複数の単セル30および複数のセパレータ4の積層方向に沿った各層の温度が変化したときの重畳面積の変化の挙動を、層によって異ならせることで、層ごとに流量制御の形態を異ならせることができる。
次に、他の実施形態について説明する。図5は、本発明の他の実施形態にかかる流量調節部材を示す斜視図である。
上記の各実施形態においては、流量調節部材6は、空気極ガスG1の往路である供給路1aに配置しているが、供給路1aの代わりに、空気極ガスG1の復路である供給路1bに配置することもできる。また、セルスタック1に空気極ガスG1を供給する供給路1aの代わりに、あるいはセルスタック1に空気極ガスG1を供給する供給路1aに加えて、流量調節部材6を、燃料ガスG2をセルスタック1に供給する供給路2aに配設することもできる。流量調節部材6を、燃料ガスG2をセルスタック1に供給する供給路2aに配設する場合には、セルスタック1の積層方向Xに沿った各層のセパレータ4を介して各単セル30に供給する燃料ガスG2の流量を、各層の温度の変化に対応して、可逆的に変化させることができる。この場合には、セルスタック1の積層方向Xに沿った各単セル30における発電状態の変化やばらつきの緩和を、温度に応じた燃料ガスG2の流量の調節によって、図ることができる。例えば、図3に示した流量調節部材6と同様、高温ほどスリット60への重畳面積が狭くなる翼部61を備えた流量調節部材6を、燃料ガスG2をセルスタック1に供給する供給路2aに配置すれば、単セル30が高温になるほど、供給路2aから各セパレータ4の燃料ガス流路71に供給する燃料ガスG2の流量を大きくすることができる。
1a,1b 供給路(内部マニホールド)
2a,2b 供給路(内部マニホールド)
3 SOFC単セルユニット(燃料電池単セルユニット)
4 セパレータ
6 流量調節部材
6b 流量調節部材6の中空部
6c 流量調節部材6の仕切面
7 燃料ガス通過孔(通気孔)
8 空気通過孔(通気孔)
9 燃料ガス通過孔(通気孔)
10 空気通過孔(通気孔)
20 内壁面
30 単セル(燃料電池単セル)
31 電解質層(固体酸化物電解質)
32 空気極
33 燃料極
60,60a スリット(開口)
61 翼部(重畳部材)
71 燃料ガス流路(気体流通部)
81 空気流路(気体流通部)
G1 空気極ガス
G2 燃料ガス
Claims (8)
- 複数の燃料電池単セルと、前記燃料電池単セルに導入するガスを流通可能な流路として気体流通部を有する板状の複数のセパレータと、が交互に積層され、前記気体流通部に前記ガスを供給する内部マニホールドを有する固体酸化物形燃料電池に設けられる流量調節部材において、
前記流量調節部材は、前記内部マニホールド内に配設され、前記内部マニホールドと前記気体流通部の間を区画する仕切面を有し、
前記仕切面に、それぞれの前記気体流通部に対応する位置に設けられた複数の開口と、前記開口のそれぞれに重畳可能であり、温度に応じて、前記開口に重畳する重畳面積が可逆的に変化する複数の重畳部材と、を有することを特徴とする流量調節部材。 - 前記重畳部材の温度が高くなると、前記開口への重畳面積が狭くなることを特徴とする請求項1に記載の流量調節部材。
- 前記重畳部材は、前記複数の開口の縁部に一端を固定され、他端を他の部材に固定されない自由端とした板状部材よりなる翼部であり、前記翼部は、複数の熱膨張率の異なる材料が厚み方向に接合されており、前記翼部が、温度変化により湾曲して、前記翼部の温度が高くなると、前記翼部の前記自由端が、前記開口から離反することで、前記開口への重畳面積が小さくなることを特徴とする請求項1または2に記載の流量調節部材。
- 前記複数の開口のうち少なくとも一部の開口面積が、相互に異なることを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載の流量調節部材。
- 温度による前記開口への重畳面積の変化の形態が、少なくとも一部の前記重畳部材で相互に異なることを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載の流量調節部材。
- 前記流量調節部材は、前記内部マニホールドに供給されるガスが流通する中空部を有する筒状体であり、
前記開口が設けられた前記仕切面は、前記筒状体の外壁であることを特徴とする請求項1から5のいずれか1項に記載の流量調節部材。 - 固体酸化物電解質の両面に空気極と燃料極を設けた複数の燃料電池単セルと、
前記空気極に導入する酸素を含有する空気極ガスおよび前記燃料極に導入する燃料ガスをそれぞれ流通可能な流路として気体流通部を有する板状の複数のセパレータと、が交互に積層され、
前記空気極ガスおよび前記燃料ガスのいずれか少なくとも一方は、前記複数の燃料電池単セルを含む燃料電池単セルユニットおよび前記複数のセパレータを貫通する通気孔が連通して構成された内部マニホールドを介して、前記複数のセパレータのそれぞれに設けられた前記気体流通部に供給される固体酸化物形燃料電池において、
前記固体酸化物形燃料電池は、請求項1から6のいずれか1項に記載の流量調節部材を有し、
前記流量調節部材は、前記仕切面によって、前記内部マニホールドと前記気体流通部の間を区画し、前記複数のセパレータのそれぞれの前記気体流通部に対応する位置に前記複数の開口を配置した状態で、前記内部マニホールド内に配設されていることを特徴とする固体酸化物形燃料電池。 - 前記流量調節部材は、前記空気極に導入する空気極ガスが流通する前記内部マニホールド内に配設されており、前記重畳部材の温度が高くなると、前記開口への重畳面積が狭くなることを特徴とする請求項7に記載の固体酸化物形燃料電池。
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KR102430569B1 (ko) | 2022-03-28 | 2022-08-08 | 케이에스아이 주식회사 | 횡단보도자의 성향에 따라 교통신호를 제어하는 시스템 |
CN115312801A (zh) * | 2022-09-05 | 2022-11-08 | 山东大学 | 可变燃料电池空气进气流量调节装置、控制系统及方法 |
KR20230045667A (ko) * | 2021-09-27 | 2023-04-05 | 비나텍주식회사 | 가변형 냉매 유로를 갖는 연료 전지용 세퍼레이터 |
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2018
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KR102635814B1 (ko) * | 2021-09-27 | 2024-02-14 | 비나텍주식회사 | 가변형 냉매 유로를 갖는 연료 전지용 세퍼레이터 |
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