JP2020038773A - Electrochemical cell stack, fuel cell and hydrogen manufacturing device - Google Patents

Electrochemical cell stack, fuel cell and hydrogen manufacturing device Download PDF

Info

Publication number
JP2020038773A
JP2020038773A JP2018164756A JP2018164756A JP2020038773A JP 2020038773 A JP2020038773 A JP 2020038773A JP 2018164756 A JP2018164756 A JP 2018164756A JP 2018164756 A JP2018164756 A JP 2018164756A JP 2020038773 A JP2020038773 A JP 2020038773A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
fuel
air
cell
fuel supply
separator
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2018164756A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP7202107B2 (en
Inventor
吉野 正人
Masato Yoshino
正人 吉野
隆利 浅田
Takatoshi Asada
隆利 浅田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Toshiba Energy Systems and Solutions Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
Toshiba Energy Systems and Solutions Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp, Toshiba Energy Systems and Solutions Corp filed Critical Toshiba Corp
Priority to JP2018164756A priority Critical patent/JP7202107B2/en
Publication of JP2020038773A publication Critical patent/JP2020038773A/en
Priority to JP2022181397A priority patent/JP7322265B2/en
Application granted granted Critical
Publication of JP7202107B2 publication Critical patent/JP7202107B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30Hydrogen technology
    • Y02E60/50Fuel cells

Landscapes

  • Fuel Cell (AREA)
  • Electrolytic Production Of Non-Metals, Compounds, Apparatuses Therefor (AREA)

Abstract

To provide an electrochemical cell stack capable of reducing eccentricity of a fuel gas or air supplied to each of cells without changing an installation area, a fuel cell and an electrolysis device.SOLUTION: An electrochemical cell stack comprises: a laminate in which cells and separators are alternately laminated and in which a side face of the cell is enclosed by the separator; a manifold disposed on an end face of the laminate and including a fuel introduction part for introducing a fuel gas from the outside and an air introduction part for introducing air from the outside; a fuel supply channel which is a channel for the fuel gas to be supplied to the cells and extends from the fuel introduction part through the separators in a lamination direction of the separators; and an air supply channel which is a channel for the air to be supplied to the cells and extends from the air introduction parts through the separators in a lamination direction of the separators. The cells form multiple cell groups in its lamination direction and at least any one of the fuel supply channel and the air supply channel is provided for each of the cell groups.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本発明の実施形態は、電気化学セルスタック、燃料電池および水素製造装置に関する。   Embodiments of the present invention relate to an electrochemical cell stack, a fuel cell, and a hydrogen production device.

平板型の固体酸化物形燃料電池(SOFC)および固体酸化物形電解セル(SOEC)の最小構成単位である電気化学セル(以下ではセルという)は、燃料極と、電解質と、空気極とを順次積層して形成される。このセルがSOFCに搭載される場合には、燃料極に燃料ガス(水素や一酸化炭素)を、空気極に空気をそれぞれ外部から供給し、セルにおいて電気化学反応を引き起こす。その結果、セルでは電気エネルギーが生成される。一方、このセルがSOECに搭載される場合には、外部から燃料極に燃料ガス(水蒸気)を供給すると共に、外部からセルに電気エネルギーを供給し、セルにおいて水蒸気を酸素と水素とに電気分解する。   An electrochemical cell (hereinafter, referred to as a cell), which is a minimum structural unit of a flat plate type solid oxide fuel cell (SOFC) and a solid oxide electrolytic cell (SOEC), includes a fuel electrode, an electrolyte, and an air electrode. It is formed by sequentially laminating. When this cell is mounted on an SOFC, fuel gas (hydrogen or carbon monoxide) is supplied to the fuel electrode and air is supplied to the air electrode from the outside, and an electrochemical reaction occurs in the cell. As a result, electrical energy is generated in the cell. On the other hand, when this cell is mounted on the SOEC, fuel gas (water vapor) is supplied to the fuel electrode from the outside, and electric energy is supplied to the cell from the outside, and the water vapor is electrolyzed into oxygen and hydrogen in the cell. I do.

平板型の電気化学セルスタック(以下ではセルスタックという)は、セルとセパレータとを交互に積層した積層体であり、このセルスタックに隣接して外部から燃料ガスと空気とをそれぞれ導くマニホールドが設けられる。このマニホールドは、例えばセルスタックの積層方向上下側の端面や、セルスタックの側面に配置されている。セパレータには、積層方向に貫設された燃料供給孔および空気供給孔と、燃料供給孔に連結される燃料供給横孔と、空気供給孔に連結される空気供給横孔とが設けられる。燃料供給孔と空気供給孔とは、積層体の積層方向に延びる流路をそれぞれ形成する。燃料供給横孔は、燃料供給孔と各セルの燃料極とを連結して、燃料供給孔と共に燃料ガスの流路を構成する。空気供給横孔は、空気供給孔と各セルの空気極とを連結して、空気供給孔と共に空気の流路を構成する。   A flat-type electrochemical cell stack (hereinafter, referred to as a cell stack) is a stacked body in which cells and separators are alternately stacked, and a manifold for guiding fuel gas and air from outside is provided adjacent to the cell stack. Can be The manifold is arranged, for example, on the upper and lower end surfaces in the stacking direction of the cell stack and on the side surfaces of the cell stack. The separator is provided with a fuel supply hole and an air supply hole penetrating in the stacking direction, a fuel supply lateral hole connected to the fuel supply hole, and an air supply lateral hole connected to the air supply hole. The fuel supply hole and the air supply hole form flow paths extending in the stacking direction of the stack. The fuel supply lateral hole connects the fuel supply hole and the fuel electrode of each cell to form a fuel gas flow path together with the fuel supply hole. The air supply lateral hole connects the air supply hole and the air electrode of each cell to form an air flow path together with the air supply hole.

すなわち、外部からマニホールドに導かれた燃料ガスは、燃料供給孔、燃料供給横孔を順次経て燃料極へ供給される。また、セルスタックがSOFCに搭載される場合には、外部からマニホールドに導かれた空気が、空気供給孔、空気供給横孔を順次経て空気極へ供給される。   That is, the fuel gas guided from the outside to the manifold is supplied to the fuel electrode through the fuel supply hole and the fuel supply lateral hole sequentially. When the cell stack is mounted on the SOFC, air guided from the outside to the manifold is supplied to the air electrode through the air supply hole and the air supply lateral hole in order.

特開2016−81813号公報JP-A-2006-81813

ところで、SOFCにおける電気エネルギーの発電量や、SOECにおける酸素および水素の生成量を増やす(以下、これらを総称してセルスタックの大容量化という)には、複数のセルスタックを集積するか、一つのセルスタックに積層されるセルの積層数を増やすことが必要である。このうち、複数のセルスタックを集積する場合には、積層方向と直交する方向にセルスタック同士を集積するため、その設置に広いスペースを要する。したがって、大容量かつ設置スペースによらないセルスタックの実現のためには、一つのセルスタック内部に積層されるセルの数を増やすことが求められる。   By the way, in order to increase the amount of electric energy generated in the SOFC and the amount of oxygen and hydrogen generated in the SOEC (hereinafter, these are collectively referred to as a large cell stack), it is necessary to integrate a plurality of cell stacks. It is necessary to increase the number of cells stacked in one cell stack. Among them, when a plurality of cell stacks are integrated, a large space is required for the installation because the cell stacks are integrated in a direction orthogonal to the stacking direction. Therefore, in order to realize a cell stack that does not depend on the installation space and has a large capacity, it is required to increase the number of cells stacked inside one cell stack.

しかしながら、一つのセルスタックに積層されるセルの積層数が増加すると、燃料ガスや空気の供給量がマニホールドにより近い側のセルほど多くなり、その積層方向で偏りを生じる。燃料ガスや空気の供給量に偏りが生じると、各セルでの反応量に差が生じるために反応量の多いセル(マニホールドにより近い側のセル)に局所的な熱応力がかかり、セルスタックの性能低下を引き起こす可能性がある。   However, as the number of cells stacked in one cell stack increases, the amount of fuel gas or air supplied increases as the cells are closer to the manifold, causing a bias in the stacking direction. If the supply amount of fuel gas or air is biased, there will be a difference in the reaction amount in each cell, so local thermal stress is applied to the cell with the larger reaction amount (cell closer to the manifold), and the cell stack It may cause performance degradation.

そこで、本発明が解決しようとする課題は、設置面積を変えずに各セルへ供給される燃料ガスや空気の偏りを小さくできる電気化学セルスタック、燃料電池および水素製造装置を提供することである。   Therefore, an object to be solved by the present invention is to provide an electrochemical cell stack, a fuel cell, and a hydrogen production device that can reduce the deviation of fuel gas and air supplied to each cell without changing the installation area. .

上記の課題を解決するために、実施形態の電気化学セルスタックは、セルとセパレータとが交互に積層されると共に、前記セルの側面が前記セパレータに囲われた積層体と、前記積層体の端面に配置され、外部から燃料ガスを導入する燃料導入部および外部から空気を導入する空気導入部をそれぞれ具備するマニホールドと、前記セルに供給される燃料ガスの流路であって、前記燃料導入部から前記セパレータを貫き、その積層方向に延びた燃料供給流路と、前記セルに供給される空気の流路であって、前記空気導入部から前記セパレータを貫き、その積層方向に延びた空気供給流路と、を備え、前記セルは、その積層方向に複数のセル群を形成し、前記燃料供給流路および前記空気供給流路の少なくともいずれかは、前記セル群ごとにそれぞれ設けられる。   In order to solve the above-described problems, the electrochemical cell stack of the embodiment has a stacked body in which cells and separators are alternately stacked, and a side surface of the cell is surrounded by the separator, and an end surface of the stacked body. And a manifold provided with a fuel introduction unit for introducing a fuel gas from outside and an air introduction unit for introducing air from outside, and a flow path of fuel gas supplied to the cell, wherein the fuel introduction unit A fuel supply passage extending through the separator in the stacking direction, and a flow passage of air supplied to the cells, wherein the air supply passage extends through the separator from the air introduction portion in the stacking direction. And a flow path, wherein the cell forms a plurality of cell groups in the stacking direction, and at least one of the fuel supply flow path and the air supply flow path is provided for each of the cell groups. It is provided.

本発明によれば、設置面積を変えずに各セルへ供給される燃料ガスや空気の偏りを小さくできる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the bias of the fuel gas and air supplied to each cell can be reduced, without changing an installation area.

第一の実施形態に係るセルスタックの構成を示す図である。FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration of a cell stack according to the first embodiment. 図1の一部を拡大した図である。It is the figure which expanded a part of FIG. 図1の断面図であって、(a)P−P断面図、(b)Q−Q断面図をそれぞれ示す。It is sectional drawing of FIG. 1, Comprising: (a) sectional drawing of PP, (b) sectional drawing of QQ is shown, respectively. 第一の実施形態の変形例に係るセルスタックの構成を示す図である。It is a figure showing the composition of the cell stack concerning the modification of a first embodiment. 第一の実施形態の他の変形例に係るセルスタックの構成を示す図である。FIG. 11 is a diagram illustrating a configuration of a cell stack according to another modification of the first embodiment. 第二の実施形態に係るセルスタックの構成を示す図である。It is a figure showing the composition of the cell stack concerning a second embodiment. 第二の実施形態の変形例に係るセルスタックの構成を示す図である。It is a figure showing the composition of the cell stack concerning the modification of a second embodiment. 第二の実施形態の他の変形例に係るセルスタックの構成を示す図である。FIG. 15 is a diagram illustrating a configuration of a cell stack according to another modification of the second embodiment.

(第一の実施形態)
第一の実施形態に係る電気化学セルスタックについて、図1から図3を用いて説明する。図1は第一の実施形態に係るセルスタックの構成を示す概要図であり、図2は図1の一部を拡大した図である。また、図3は、図1の断面図であって、(a)P−P断面図、(b)Q−Q断面図をそれぞれ示している。以降の説明においては、電気化学セルをセル、電気化学セルスタックをセルスタックと表記して説明する。
(First embodiment)
The electrochemical cell stack according to the first embodiment will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a schematic diagram illustrating a configuration of a cell stack according to the first embodiment, and FIG. 2 is an enlarged view of a part of FIG. FIG. 3 is a cross-sectional view of FIG. 1, showing (a) a cross-sectional view taken along the line PP and (b) a cross-sectional view taken along the line QQ. In the following description, an electrochemical cell is described as a cell, and an electrochemical cell stack is described as a cell stack.

図1および図3に示すように、セルスタック1は、積層体10と、マニホールド20と、燃料供給流路30と、空気供給流路35と、燃料排出流路40と、空気排出流路45とを備える。以降の説明では、後述するセル11およびセパレータ12を積層する方向を積層方向(z方向)とし、その方向や特定の面を表す際には、積層方向を基準として表記する。例えば、上面とは積層方向を基準とした上面、側面とは積層方向を基準とした側面、下側とは積層方向を基準とした下側をそれぞれ示す。なお、ここでいう積層方向は、重力方向とは必ずしも一致しない。   As shown in FIGS. 1 and 3, the cell stack 1 includes a laminate 10, a manifold 20, a fuel supply passage 30, an air supply passage 35, a fuel discharge passage 40, and an air discharge passage 45. And In the following description, the direction in which the cells 11 and the separators 12 to be described later are stacked is referred to as a stacking direction (z direction), and the direction and a specific surface are described based on the stacking direction. For example, the upper surface indicates the upper surface based on the laminating direction, the side surface indicates the side surface based on the laminating direction, and the lower side indicates the lower side based on the laminating direction. Note that the stacking direction here does not always match the direction of gravity.

図2に示すように、積層体10は、セル11と、セパレータ12と、封止板13と、シール材14とを備える。ここでいう積層体10とは、セル11を配置したセパレータ12、封止板13、およびシール材14を順次積層配置したものを一単位とし、この単位を複数積層した積層物全体を指す。   As shown in FIG. 2, the laminate 10 includes a cell 11, a separator 12, a sealing plate 13, and a sealing material 14. The term “laminate 10” as used herein refers to a unit in which a separator 12, in which cells 11 are arranged, a sealing plate 13, and a sealing material 14 are sequentially arranged as one unit, and refers to an entire laminate in which a plurality of these units are stacked.

セル11は、燃料極11aと、電解質11bと、空気極11cとを順次積層した平板型のセルである。セル11は、後述する燃料室15に燃料ガスを、後述する空気室16に空気をそれぞれ供給して化学反応を引き起こす。ここでいう化学反応とは、SOFCとして用いる場合には電気エネルギーを生成する反応(発電反応)、SOECとして用いる場合には電気分解反応をそれぞれ示す。なお、燃料ガスとは、例えばSOFCに用いる場合には水素や一酸化炭素を、SOECに用いる場合には水蒸気をそれぞれ示す。   The cell 11 is a flat cell in which a fuel electrode 11a, an electrolyte 11b, and an air electrode 11c are sequentially stacked. The cell 11 supplies a fuel gas to a fuel chamber 15 described below and air to an air chamber 16 described later to cause a chemical reaction. Here, the chemical reaction refers to a reaction that generates electric energy (power generation reaction) when used as an SOFC, and an electrolysis reaction when used as an SOEC. The fuel gas is, for example, hydrogen or carbon monoxide when used for SOFC, and water vapor when used for SOEC.

セパレータ12はセル11の側面を囲うように配置された板状の部材であり、導電性を有する。本実施形態においては、セパレータ12がセル11の側面から所定の間隙を経てこのセル11を囲うように配置される。すなわち、セパレータ12の上面には、この面から下側に凹んだセル収容部12aが設けられており、セル収容部12aよりも内側にセル11が配置される。ただし、セル11の側面を囲うとは、セル11の側面とセパレータ12のセル収容部12aとが所定の間隙だけ離間して設けられる場合に限定されるものではなく、セル11の側面がセル収容部12aの内周面と隣接してもよい。   The separator 12 is a plate-shaped member arranged so as to surround the side surface of the cell 11 and has conductivity. In the present embodiment, the separator 12 is arranged so as to surround the cell 11 with a predetermined gap from the side surface of the cell 11. That is, on the upper surface of the separator 12, a cell accommodating portion 12a recessed downward from this surface is provided, and the cell 11 is arranged inside the cell accommodating portion 12a. However, surrounding the side surface of the cell 11 is not limited to the case where the side surface of the cell 11 and the cell accommodating portion 12a of the separator 12 are provided with a predetermined gap therebetween. It may be adjacent to the inner peripheral surface of the portion 12a.

封止板13は導電性を有する板状の部材であり、セパレータ12の上面に設けられる。より具体的には、封止板13は少なくともその中央に開口部を有し、封止板13の上面から見た場合に、この開口部を介してセル11の上面が見えるようにセパレータ12の上面に配置される。   The sealing plate 13 is a plate-shaped member having conductivity, and is provided on the upper surface of the separator 12. More specifically, the sealing plate 13 has an opening at least in the center thereof, and when viewed from the upper surface of the sealing plate 13, the separator 12 is formed so that the upper surface of the cell 11 can be seen through the opening. It is arranged on the upper surface.

シール材14は、導電性を有する板状の部材である。シール材14は、封止板13の上面に配置される。   The sealing member 14 is a plate-shaped member having conductivity. The sealing material 14 is arranged on the upper surface of the sealing plate 13.

積層体10を構成する各単位では、燃料室15がセル収容部12aおよび封止板13との間に設けられ、この燃料室15に燃料ガスが供給される。また、封止板13の開口部、シール材14、およびシール材14に接する別の単位のセパレータ12との間には空気室16が設けられ、この空気室16には空気が供給される。   In each unit constituting the stacked body 10, a fuel chamber 15 is provided between the cell accommodating portion 12a and the sealing plate 13, and a fuel gas is supplied to the fuel chamber 15. Further, an air chamber 16 is provided between the opening of the sealing plate 13, the sealing material 14, and another unit of the separator 12 in contact with the sealing material 14, and air is supplied to the air chamber 16.

マニホールド20は、積層体10下側の端面に設けられ、外部から燃料ガスを導入する燃料導入部20aおよび空気を導入する空気導入部20b(図示していない)を有する。本実施形態においては、燃料導入部20aおよび空気導入部20bが同じマニホールド20に設けられる場合を例示して説明するが、燃料導入部20aと空気導入部20bとが別々のマニホールドに設けられてもよい。   The manifold 20 is provided on the lower end surface of the stacked body 10 and has a fuel introduction part 20a for introducing a fuel gas from outside and an air introduction part 20b (not shown) for introducing air. In the present embodiment, the case where the fuel introduction section 20a and the air introduction section 20b are provided in the same manifold 20 will be described as an example. However, even if the fuel introduction section 20a and the air introduction section 20b are provided in separate manifolds. Good.

燃料供給流路30は、燃料導入部20aから積層方向に沿って延びる二つの燃料供給孔31aおよび31bと、燃料供給孔31aもしくは31bのいずれか一方および各単位内に設けられた燃料室15を連結させる燃料供給横孔32とを備える燃料ガス供給側の流路である。   The fuel supply passage 30 includes two fuel supply holes 31a and 31b extending from the fuel introduction portion 20a along the stacking direction, and one of the fuel supply holes 31a or 31b and the fuel chamber 15 provided in each unit. It is a flow path on the fuel gas supply side including a fuel supply lateral hole 32 to be connected.

ここで、燃料供給流路30について、図2および図3を用いてより詳細に説明する。なお、以降の説明において、積層体10内部のうち上側および下側とは、各単位の設置位置を相対的に表すものとする。例えば合計41単位分を積層して電気化学セルスタック1を構成する場合には、積層方向上端から数えて20単位分が積層体10内部のうち上側、残る21単位分が積層体10内部のうち下側である。   Here, the fuel supply channel 30 will be described in more detail with reference to FIGS. In addition, in the following description, the upper side and the lower side in the inside of the laminated body 10 shall represent the installation position of each unit relatively. For example, when the electrochemical cell stack 1 is formed by stacking 41 units in total, 20 units counted from the upper end in the stacking direction are the upper side of the inside of the stacked body 10, and the remaining 21 units are counted out of the inside of the stacked body 10. The lower side.

図2および図3(a)に示すように、積層体10内部のうち下側においては、セル11の側面よりも外側(z軸を中心とする径方向外側)から、各単位を構成するセパレータ12、封止板13およびシール材14の縁部を貫いて積層方向に延びた燃料供給孔31aおよび31bがそれぞれ設けられる。それぞれのセパレータ12に設けられた燃料供給孔31aは、互いに積層方向で隣接し、積層方向に延びた一本の流路を構成する。それぞれのセパレータ12に設けられた燃料供給孔31bについても、燃料供給孔31aと同様に互いに積層方向で隣接し、積層方向に延びた一本の流路を構成する。積層体10内部のうち下側では、これら二本の流路がそれぞれ設けられるが、このうち燃料供給孔31aは、燃料供給横孔32と連結し、積層体10内部のうち下側に位置するそれぞれの燃料室15に対して燃料ガスを供給する流路を構成する。燃料供給孔31bは、積層体10内部のうち下側の燃料供給横孔32とは連結しない。   As shown in FIGS. 2 and 3A, on the lower side of the inside of the laminated body 10, the separators constituting each unit are located outside the side surface of the cell 11 (radially outside centered on the z-axis). 12, fuel supply holes 31a and 31b extending in the stacking direction through the edges of the sealing plate 13 and the sealing material 14, respectively. The fuel supply holes 31a provided in each of the separators 12 are adjacent to each other in the stacking direction and constitute one flow path extending in the stacking direction. Similarly to the fuel supply holes 31a, the fuel supply holes 31b provided in the respective separators 12 are adjacent to each other in the stacking direction and constitute one flow path extending in the stacking direction. These two flow paths are respectively provided on the lower side of the inside of the laminate 10, and the fuel supply hole 31 a is connected to the fuel supply lateral hole 32 and located on the lower side of the inside of the laminate 10. A flow path for supplying a fuel gas to each fuel chamber 15 is configured. The fuel supply hole 31b is not connected to the lower fuel supply lateral hole 32 in the inside of the stacked body 10.

一方、図2および図3(b)に示すように、積層体10内部のうち上側においては、積層体10の下側から延びた燃料供給孔31bが設けられている。すなわち、それぞれのセパレータ12に設けられた燃料供給孔31bは、積層体10内部のうち下側の燃料供給孔31bと連結し、燃料導入部20aから積層方向に延びた一本の流路を構成する。この燃料供給孔31bは、燃料供給横孔32と連結し、積層体10のうち上側に位置するそれぞれの燃料室15に対して燃料ガスを供給する流路を構成する。   On the other hand, as shown in FIGS. 2 and 3B, a fuel supply hole 31 b extending from the lower side of the stacked body 10 is provided on the upper side of the inside of the stacked body 10. That is, the fuel supply holes 31b provided in the respective separators 12 are connected to the lower fuel supply holes 31b in the inside of the stack 10 to form one flow path extending from the fuel introduction portion 20a in the stacking direction. I do. The fuel supply holes 31b are connected to the fuel supply lateral holes 32, and constitute flow paths for supplying the fuel gas to the respective fuel chambers 15 located above the stacked body 10.

なお、燃料供給孔31aおよび31bそれぞれの積層方向に垂直な断面における流路断面積は、積層体10内部のうち上側と下側とを流れる燃料ガスの流量の偏りが小さくなるように設計されている。ここでいう燃料ガスの流量の偏りが小さくなるとは、積層体10の一部に局所的に燃料ガスが流れないことを示すものであり、積層体10内部での流量が均一になる場合も含まれる。   The cross-sectional area of the fuel supply holes 31a and 31b in the cross section perpendicular to the stacking direction is designed so that the deviation of the flow rate of the fuel gas flowing between the upper side and the lower side in the inside of the stacked body 10 becomes small. I have. The phrase “the deviation of the flow rate of the fuel gas is small” means that the fuel gas does not locally flow in a part of the laminate 10, and includes the case where the flow rate inside the laminate 10 becomes uniform. It is.

図3に示すように、空気供給流路35は、空気導入部20bから積層方向に沿って延びる二つの空気供給孔36aおよび36bと、空気供給孔のいずれか一方と各単位内に設けられた空気室16とを連結させる空気供給横孔37とを備える空気の供給側の流路である。空気供給流路35は、積層方向に垂直な断面(P−P断面およびQ−Q断面)から見て、燃料供給流路30に接触しない位置に配置される。空気供給流路のその他の構造については、燃料供給流路30と同様である。   As shown in FIG. 3, the air supply channel 35 is provided in each unit with two air supply holes 36a and 36b extending from the air introduction part 20b along the stacking direction, and one of the air supply holes. An air supply side flow path including an air supply lateral hole 37 connecting the air chamber 16. The air supply channel 35 is disposed at a position that does not contact the fuel supply channel 30 when viewed from a cross section (PP cross section and QQ cross section) perpendicular to the stacking direction. Other structures of the air supply channel are the same as those of the fuel supply channel 30.

燃料排出流路40は、セパレータ12のうち、セル収容部12aを境として燃料供給流路30と対向する側に設けられ、積層方向に沿って延びる燃料排出孔41と、燃料排出孔41および各単位内に設けられた燃料室15を連結する燃料排出横孔42を備える。燃料排出孔41は、燃料導入部20aとは別にマニホールド20に設けられた燃料排出口43に連結されている。   The fuel discharge channel 40 is provided on the side of the separator 12 that faces the fuel supply channel 30 with the cell accommodating portion 12a as a boundary, and extends along the stacking direction. A fuel discharge lateral hole 42 for connecting the fuel chambers 15 provided in the unit is provided. The fuel outlet 41 is connected to a fuel outlet 43 provided in the manifold 20 separately from the fuel introduction part 20a.

空気排出流路45は、セパレータ12のうち、セル収容部12aを境として空気供給流路35と対向する側に設けられ、積層方向に沿って延びる空気排出孔46と、空気排出孔および各単位内に設けられた空気室16を連結する空気排出横孔47を備える。空気排出孔46は、空気導入部20bと別に設けられた図示していない空気排出口に連結されている。空気排出流路のその他の構造については、燃料排出流路40と同様である。   The air discharge channel 45 is provided on the side of the separator 12 facing the air supply channel 35 with the cell accommodating portion 12a as a boundary, and has an air discharge hole 46 extending along the stacking direction, an air discharge hole, and each unit. An air discharge lateral hole 47 for connecting the air chamber 16 provided therein is provided. The air outlet 46 is connected to an air outlet (not shown) provided separately from the air inlet 20b. The other structure of the air discharge passage is the same as that of the fuel discharge passage 40.

次に、本実施形態の作用について説明する。以降の説明において、セルスタック1がSOFCとして用いられる場合には燃料ガスとして水素を、セルスタック1がSOECに用いられる場合には燃料ガスとして水蒸気をそれぞれ用いる場合を説明する。   Next, the operation of the present embodiment will be described. In the following description, a case will be described in which hydrogen is used as a fuel gas when the cell stack 1 is used as an SOFC, and steam is used as a fuel gas when the cell stack 1 is used as an SOEC.

(SOFCとして動作する場合)
外部からマニホールド20の燃料導入部20aに導入された水素(燃料ガス)は、燃料供給孔31aまたは31bを経て各単位内に設けられた燃料供給横孔32を通り、燃料室15に供給される。すなわち、積層体10内部のうち下側では、燃料導入部20aから燃料供給孔31a、燃料供給横孔32を順次経て燃料室15に水素が供給され、積層体10内部のうち上側では、燃料導入部20aから燃料供給孔31b、燃料供給横孔32を順次経て燃料室15に水素が供給される。この水素は、セル11での発電反応(電気エネルギーを生成する反応)の反応物として用いられる。一方、セル11での発電反応に用られなかった水素は、燃料排出横孔42、燃料排出孔41を経て、燃料排出口43から外部へ排出される。
(When operating as SOFC)
Hydrogen (fuel gas) introduced from outside into the fuel introduction portion 20a of the manifold 20 is supplied to the fuel chamber 15 through the fuel supply lateral hole 32 provided in each unit via the fuel supply hole 31a or 31b. . That is, hydrogen is supplied to the fuel chamber 15 from the fuel introduction portion 20a to the fuel chamber 15 through the fuel supply hole 31a and the fuel supply lateral hole 32 sequentially in the lower part of the inside of the laminate 10, and the fuel introduction is performed in the upper part of the laminate 10 inside. Hydrogen is supplied to the fuel chamber 15 from the portion 20a through the fuel supply hole 31b and the fuel supply lateral hole 32 in this order. This hydrogen is used as a reactant in the power generation reaction (reaction generating electric energy) in the cell 11. On the other hand, hydrogen not used for the power generation reaction in the cell 11 is discharged from the fuel outlet 43 to the outside via the fuel discharge lateral hole 42 and the fuel discharge hole 41.

また、外部からマニホールド20の空気導入部20bに導入された空気は、水素と同様に空気供給孔36aおよび36bのいずれかを経て、各単位内に設けられた空気供給横孔37を通り、空気室16に供給される。この空気は、各単位のセル11で発電反応の反応物として用いられる。一方、セル11での発電反応に用いられなかった空気は、空気排出横孔47、空気排出孔46を経て、図示していない空気排出口から外部へ排出される。   In addition, the air introduced from the outside into the air introduction portion 20b of the manifold 20 passes through one of the air supply holes 36a and 36b and passes through the air supply lateral hole 37 provided in each unit similarly to hydrogen. It is supplied to the chamber 16. This air is used as a reactant of the power generation reaction in each unit cell 11. On the other hand, the air not used for the power generation reaction in the cell 11 is discharged to the outside through an air discharge port (not shown) through the air discharge lateral hole 47 and the air discharge hole 46.

(SOECとして動作する場合)
外部からマニホールド20の燃料導入部20aに導入された水蒸気(燃料ガス)は、燃料供給孔31aまたは31bを経て各単位内に設けられた燃料供給横孔32を通り、燃料室15に供給される。すなわち、積層体10内部のうち下側では、燃料導入部20aから燃料供給孔31a、燃料供給横孔32を順次経て燃料室15に水蒸気が供給され、積層体10内部のうち上側では、燃料導入部20aから燃料供給孔31b、燃料供給横孔32を順次経て燃料室15に水蒸気が供給される。この水蒸気は、セル11での電気分解反応の反応物として用いられる。一方、セル11での電気分解反応に用いられなかった水蒸気は、水蒸気は燃料排出横孔42、燃料排出孔41を経て、燃料排出口43から外部へ排出される。
(When operating as SOEC)
Water vapor (fuel gas) introduced from outside into the fuel introduction section 20a of the manifold 20 is supplied to the fuel chamber 15 through the fuel supply lateral hole 32 provided in each unit via the fuel supply hole 31a or 31b. . That is, on the lower side of the inside of the stack 10, steam is supplied to the fuel chamber 15 from the fuel introduction portion 20 a through the fuel supply hole 31 a and the fuel supply lateral hole 32 sequentially, and on the upper side of the inside of the stack 10, Steam is supplied to the fuel chamber 15 from the portion 20a through the fuel supply hole 31b and the fuel supply lateral hole 32 in this order. This water vapor is used as a reaction product of the electrolysis reaction in the cell 11. On the other hand, water vapor not used for the electrolysis reaction in the cell 11 is discharged to the outside from the fuel discharge port 43 through the fuel discharge lateral hole 42 and the fuel discharge hole 41.

つまり、本実施形態においては、同じ積層体10の上側と下側とを異なるセル群としてみた場合に、これらのセル群ごとに燃料供給孔および空気供給孔をそれぞれ設けることで、積層体10内部の上側と下側それぞれに偏りなく燃料ガスおよび空気を供給できる。   That is, in the present embodiment, when the upper side and the lower side of the same stacked body 10 are viewed as different cell groups, the fuel supply holes and the air supply holes are provided for each of these cell groups, so that the inside of the stacked body 10 is reduced. The fuel gas and the air can be supplied equally to the upper side and the lower side.

上述した第一の実施形態によれば、積層方向上側と下側とに対応する燃料供給孔および空気供給孔をそれぞれ複数設けることで、セル11とマニホールド20との距離によらず、各セル11に偏りなく燃料ガスおよび空気を供給できる。その結果、積層体10では、積層方向でのセル11それぞれの反応量に偏りがなくなり、局所的な熱応力が発生しにくくなる。したがって、積層体10を構成するセル11の積層数を増やした場合でも、その性能は低下しにくくなる。また、燃料供給孔31a、31bと、空気供給孔36a、36bは既存のスペースを有効に活用して設けられるため、セルスタック1は、積層体10の外側に新たに配管などを設けることも、その設置スペースを確保する必要もなくなる。   According to the above-described first embodiment, by providing a plurality of fuel supply holes and a plurality of air supply holes respectively corresponding to the upper side and the lower side in the stacking direction, each cell 11 is provided regardless of the distance between the cell 11 and the manifold 20. The fuel gas and air can be supplied without bias. As a result, in the stacked body 10, the reaction amount of each of the cells 11 in the stacking direction is not biased, and local thermal stress is less likely to be generated. Therefore, even when the number of stacked cells 11 constituting the stacked body 10 is increased, the performance is hardly reduced. Further, since the fuel supply holes 31a and 31b and the air supply holes 36a and 36b are provided by effectively utilizing the existing space, the cell stack 1 may be provided with a new pipe or the like outside the stacked body 10. There is no need to secure the installation space.

なお、本実施形態においては、燃料供給流路30が二つの燃料供給孔31aおよび31bを、空気供給流路35が二つの空気供給孔36aおよび36bをそれぞれ備える場合を例示して説明したが、例えば、燃料供給孔と、空気供給孔のいずれかが複数である構成としてもよい。すなわち、二つの燃料供給孔31a、31bと一つの空気供給孔を有する構成や、一つの燃料供給孔と二つの空気供給孔36a、36bとを有する構成でもよい。また、燃料供給孔および空気供給孔は、同じ積層体10内部のセル群それぞれに設けられていればその本数は限定されない。例えば、同じ積層体10内部に三つのセル群を構成する場合は、燃料供給孔と空気供給孔とを三本ずつ具備してもよいし、四つのセル群を構成する場合は、燃料供給孔と空気供給孔とを四本ずつ具備してもよい。さらに、上述した変形例と組み合わせ、燃料供給路と空気供給路の一方だけが複数であり、他方が一本である構成としてもよい。この流路の本数に関する関係は、後述する他の実施形態においても成り立つ。   In the present embodiment, the case where the fuel supply passage 30 has two fuel supply holes 31a and 31b and the air supply passage 35 has two air supply holes 36a and 36b has been described as an example. For example, a configuration may be employed in which any one of the fuel supply hole and the air supply hole is plural. That is, a configuration having two fuel supply holes 31a and 31b and one air supply hole, or a configuration having one fuel supply hole and two air supply holes 36a and 36b may be used. The number of fuel supply holes and air supply holes is not limited as long as they are provided in each cell group inside the same stacked body 10. For example, when three cell groups are formed in the same stacked body 10, three fuel supply holes and three air supply holes may be provided, and when four cell groups are formed, the fuel supply holes may be formed. And four air supply holes. Further, in combination with the above-described modification, only one of the fuel supply passage and the air supply passage may be provided in plural and the other may be provided in one. This relationship regarding the number of flow paths also holds in other embodiments described later.

また、本実施形態においては、マニホールド20が積層体10の下側の端面に設置される場合を例示して説明したが、この設置位置は積層体10の端面に配置されればよく、例えば上側の端面や、積層体10の側面に設けてもよい。   Further, in the present embodiment, the case where the manifold 20 is installed on the lower end surface of the multilayer body 10 has been described as an example, but the installation position may be arranged on the end surface of the multilayer body 10, for example, May be provided on the end surface of the laminated body 10 or on the side surface of the laminate 10.

さらに、本実施形態においては、燃料供給孔31aおよび31bと、空気供給孔36aおよび36bとが積層方向に延びた流路を形成する場合を説明したが、ここでいう積層方向に延びた流路とは、積層方向に延びる線分状の流路に限定されるものではなく、例えば図4に示すように、燃料供給孔31aおよび31bが、積層方向の途中で折れ曲がる構造でもよい。すなわち、本実施形態における燃料供給流路30は、積層体10内部の上側のセル11と下側のセル11とで燃料ガスを供給する流路が異なっていればよく、必ずしも、燃料供給孔31aおよび31bが積層方向にだけ延びた構造である必要はない。この流路構造に関する関係は、本実施形態における空気供給流路35においても同様である。   Further, in the present embodiment, the case has been described where the fuel supply holes 31a and 31b and the air supply holes 36a and 36b form a flow path extending in the stacking direction. Is not limited to a linear flow path extending in the stacking direction. For example, as shown in FIG. 4, a structure in which the fuel supply holes 31a and 31b are bent in the stacking direction may be used. In other words, the fuel supply flow path 30 in the present embodiment only needs to have a different flow path for supplying the fuel gas between the upper cell 11 and the lower cell 11 inside the stacked body 10. And 31b need not have a structure extending only in the stacking direction. The relationship regarding the flow path structure is the same in the air supply flow path 35 in the present embodiment.

さらに、本実施形態においては、燃料供給孔31a、31bと、空気供給孔36a、36bが複数あることを示すため、積層体10の側方断面(図1、図2、および図4の向き)からみて、これらの供給孔が互いに重ならない場合を例示して説明した。しかし、この配置位置は、燃料供給流路30と空気供給流路35とが互いに接触しない限りにおいて限定されず、例えば図5に示すように配置し、側方断面からみてこれらの供給孔が互いに重なるようにてもよい。   Furthermore, in the present embodiment, a side cross section of the stacked body 10 (the direction of FIGS. 1, 2, and 4) indicates that there are a plurality of fuel supply holes 31a, 31b and a plurality of air supply holes 36a, 36b. In view of this, the case where these supply holes do not overlap with each other has been described as an example. However, this arrangement position is not limited as long as the fuel supply flow path 30 and the air supply flow path 35 do not contact each other. For example, they are arranged as shown in FIG. They may overlap.

(第二の実施形態)
第二の実施形態に係る電気化学セルスタックについて、図6を用いて説明する。図6は、第二の実施形態に係るセルスタックの構成を示す概要図である。以降では、第一の実施形態と異なる箇所について説明し、それ以外の箇所は第一の実施形態と同じものとして同じ図番を付すと共に、その説明を省略する。
(Second embodiment)
An electrochemical cell stack according to the second embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 6 is a schematic diagram illustrating a configuration of a cell stack according to the second embodiment. Hereinafter, portions different from the first embodiment will be described, and the other portions are the same as those in the first embodiment, are given the same reference numerals, and description thereof will be omitted.

図6に示すように、セルスタック1は、積層体10と、マニホールド50と、燃料供給流路60と、空気供給流路65(図示していない)と、燃料排出流路70と、空気排出流路75(図示していない)を備える。第二の実施形態では、燃料供給孔および空気供給孔が第一の実施形態と異なる配置になっている。   As shown in FIG. 6, the cell stack 1 includes a laminate 10, a manifold 50, a fuel supply channel 60, an air supply channel 65 (not shown), a fuel exhaust channel 70, and an air exhaust channel 70. A channel 75 (not shown) is provided. In the second embodiment, the fuel supply holes and the air supply holes are arranged differently from the first embodiment.

マニホールド50は、積層体10の中間に挟まれ、外部から燃料ガスを導入する燃料導入部50aと、空気を導入する空気導入部50b(図示していない)とを備える。すなわち、一つの積層体10の中で、マニホールド50よりも積層方向上側と下側にそれぞれセル11が設けられている。燃料導入部50aは、後述する燃料供給孔61aおよび61bのそれぞれと連結し、空気導入部は、後述する二つの空気供給孔のそれぞれと連結する。   The manifold 50 is sandwiched in the middle of the stacked body 10 and includes a fuel introduction unit 50a for introducing a fuel gas from the outside and an air introduction unit 50b (not shown) for introducing air. That is, the cells 11 are provided above and below the manifold 50 in the stacking direction in one stacked body 10. The fuel introduction section 50a is connected to each of the later-described fuel supply holes 61a and 61b, and the air introduction section is connected to each of the two air supply holes described later.

燃料供給流路60は、燃料供給孔61aおよび61bと、燃料供給横孔62とを備える。燃料供給孔61aはマニホールド50の燃料導入部50aよりも上側に、燃料供給孔61bはマニホールド50の燃料導入部50aよりも下側にそれぞれ設けられる。燃料供給横孔62は、これら積層体10のそれぞれを構成する各単位の燃料室15に連結される。すなわち、燃料導入部50aよりも上側の燃料供給横孔62は燃料供給孔61aに、燃料導入部50aよりも下側の燃料供給横孔62は燃料供給孔61bにそれぞれ連結されている。なお、燃料供給孔61aおよび61bの積層方向に垂直な断面での流路断面積は、それぞれの積層体10に偏りなく燃料ガスが供給されるように設計されている。その他の構成については、第一の実施形態における燃料供給流路30と同様である。   The fuel supply channel 60 includes fuel supply holes 61a and 61b and a fuel supply lateral hole 62. The fuel supply hole 61a is provided above the fuel introduction part 50a of the manifold 50, and the fuel supply hole 61b is provided below the fuel introduction part 50a of the manifold 50. The fuel supply lateral hole 62 is connected to the fuel chamber 15 of each unit constituting each of the stacked bodies 10. That is, the fuel supply lateral hole 62 above the fuel introduction part 50a is connected to the fuel supply hole 61a, and the fuel supply lateral hole 62 below the fuel introduction part 50a is connected to the fuel supply hole 61b. The cross-sectional area of the fuel supply holes 61a and 61b in a cross section perpendicular to the laminating direction is designed such that the fuel gas is supplied to each of the stacked bodies 10 without bias. Other configurations are the same as those of the fuel supply channel 30 in the first embodiment.

空気供給流路65(図示していない)は、二つの空気供給孔66a、66bと、空気供給横孔67とを備える。空気供給孔66a、66bは、マニホールド50の空気導入部よりも上側と下側とに一つずつ設けられる。空気供給横孔67は、積層体10を構成する各単位の空気室16と、いずれかの空気供給孔とを連結する。つまり、空気導入部50bよりも上側の空気供給横孔67は、空気導入部50bよりも上側の空気供給孔66aと連結し、空気導入部50bよりも下側の空気供給横孔67は、空気導入部50bよりも下側の空気供給孔66bと連結する。なお、それぞれの空気供給孔の積層方向に垂直な断面での流路断面積は、上側および下側の積層体10のそれぞれに偏りなく空気が供給されるように設計されている。その他の構成については、第一の実施形態における空気供給流路35と同様である。   The air supply passage 65 (not shown) includes two air supply holes 66 a and 66 b and an air supply lateral hole 67. The air supply holes 66a and 66b are provided one by one above and below the air introduction part of the manifold 50. The air supply lateral hole 67 connects the air chamber 16 of each unit constituting the stacked body 10 to one of the air supply holes. That is, the air supply lateral hole 67 above the air introduction part 50b is connected to the air supply hole 66a above the air introduction part 50b, and the air supply lateral hole 67 below the air introduction part 50b is It connects with the air supply hole 66b below the introduction part 50b. The flow path cross-sectional area of each air supply hole in a cross section perpendicular to the laminating direction is designed so that air is supplied evenly to each of the upper and lower stacked bodies 10. Other configurations are the same as those of the air supply channel 35 in the first embodiment.

燃料排出流路70は、燃料導入部50aよりも上側に設けられた燃料排出孔71aと、燃料導入部50aよりも下側に設けられた燃料排出孔71bと、燃料排出横孔72を有する。   The fuel discharge passage 70 has a fuel discharge hole 71a provided above the fuel introduction part 50a, a fuel discharge hole 71b provided below the fuel introduction part 50a, and a fuel discharge lateral hole 72.

空気排出流路75(図示していない)は、空気導入部よりも上側と下側とにそれぞれ設けられ、空気排出孔76と、空気排出横孔77とを備える。この空気排出流路75のその他の構成については、第一の実施形態における空気排出流路45と同様である。   The air discharge passages 75 (not shown) are provided above and below the air introduction portion, respectively, and include an air discharge hole 76 and an air discharge lateral hole 77. Other configurations of the air discharge channel 75 are the same as those of the air discharge channel 45 in the first embodiment.

すなわち、本実施形態においては、マニホールド50よりも上側と下側とを別のセル群としてみた場合に、これらのセル群に燃料供給孔および空気供給孔をそれぞれ設け、マニホールド50よりも上側と下側それぞれのセル11に、燃料ガスおよび空気を偏りなく供給する。   That is, in the present embodiment, when the upper side and the lower side of the manifold 50 are viewed as different cell groups, a fuel supply hole and an air supply hole are provided in these cell groups, respectively, and the upper side and the lower side of the manifold 50 are provided. The fuel gas and the air are supplied to the cells 11 on each side without bias.

上述した第二の実施形態によれば、マニホールド50を積層体10の間に配置し、このマニホールド50よりも積層方向上側と下側とにそれぞれ燃料供給孔および空気供給孔を設けることにより、一つの積層体10を構成する各セル11に偏りなく燃料ガスおよび空気を供給できる。その結果、各セル11の反応量に偏りがなくなり、第一の実施形態と同様の効果が得られる。   According to the above-described second embodiment, the manifold 50 is disposed between the stacked bodies 10, and the fuel supply holes and the air supply holes are provided above and below the manifold 50 in the stacking direction, respectively. The fuel gas and the air can be supplied equally to each of the cells 11 constituting one of the stacked bodies 10. As a result, the reaction amount of each cell 11 is not biased, and the same effect as in the first embodiment can be obtained.

なお、本実施形態においてマニホールド50よりも上側と下側それぞれに位置するセル11の数(単位数)は、これらのセル11に偏りなく燃料ガスおよび空気が供給される限りにおいて限定されない。すなわち、燃料供給孔61aと61bが流量の偏りが小さくなるように設計され、この設計に応じて上側の積層体10と下側の積層体10を構成するセル11の単位数を適宜変更してよい。   In the present embodiment, the number (unit number) of the cells 11 located above and below the manifold 50 is not limited as long as the fuel gas and the air are supplied evenly to these cells 11. That is, the fuel supply holes 61a and 61b are designed so that the deviation of the flow rate is small, and the number of units of the cells 11 constituting the upper laminate 10 and the lower laminate 10 is appropriately changed according to this design. Good.

また、本実施形態においては、マニホールド50が一つ設けられる場合を例示して説明したが、その個数は限定されず、例えば図7に示すように一つの積層体10の内部に複数のマニホールドを設けた構成としてもよい。加えて、本実施形態と第一の実施形態とを組み合わせて、例えば図8に示すように、マニホールド50のよりも上側と下側それぞれに燃料供給孔および空気供給孔をそれぞれ複数設けた構成としてもよいし、マニホールド50よりも上側と下側いずれか一方には燃料供給孔および空気供給孔をそれぞれ複数設け、他方には燃料供給孔および空気供給孔を一つずつ設けた構成としてもよい。   Further, in the present embodiment, the case where one manifold 50 is provided has been described as an example. However, the number is not limited, and for example, as shown in FIG. It is good also as a structure provided. In addition, by combining this embodiment and the first embodiment, for example, as shown in FIG. 8, a configuration in which a plurality of fuel supply holes and a plurality of air supply holes are respectively provided above and below the manifold 50 is provided. Alternatively, a configuration may be employed in which a plurality of fuel supply holes and air supply holes are provided on one of the upper side and the lower side of the manifold 50, and one fuel supply hole and one air supply hole are provided on the other side.

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の趣旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。   Although several embodiments of the present invention have been described, these embodiments are provided by way of example and are not intended to limit the scope of the invention. These new embodiments can be implemented in other various forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the spirit of the invention. These embodiments and their modifications are included in the scope and gist of the invention, and are also included in the invention described in the claims and their equivalents.

1.セルスタック、10.積層体、11.セル、11a.燃料極、11b.電解質、11c.空気極、12.セパレータ、12a.セル収容部、13.封止板、13a.開口部、14.シール材、15.燃料室、16.空気室、20、50.マニホールド、20a、50a.燃料導入部、20b、50b.空気導入部、30、60.燃料供給流路、31a、31b、61a、61b.燃料供給孔、32、62.燃料供給横孔、35、65.空気供給流路、36a、36b、66a、66b.空気供給孔、37、67.空気供給横孔、40、70.燃料排出流路、41、71a、71b.燃料排出孔、42、72.燃料排出横孔、43、73.燃料排出口、45、75.空気排出流路、46、76.空気排出孔、47、77.空気排出横孔 1. Cell stack; Laminate, 11. Cell, 11a. Fuel electrode, 11b. Electrolyte, 11c. Air electrode, 12. Separator, 12a. 12. Cell accommodating section; Sealing plate, 13a. Opening, 14. 14. sealing material; Fuel chamber, 16; Air chamber, 20, 50. Manifold, 20a, 50a. Fuel introduction section, 20b, 50b. Air introduction part, 30, 60. The fuel supply passages 31a, 31b, 61a, 61b. Fuel supply holes, 32, 62. Lateral fuel supply holes, 35, 65. Air supply channels, 36a, 36b, 66a, 66b. Air supply holes, 37, 67. Air supply lateral holes, 40, 70. Fuel discharge passages, 41, 71a, 71b. Fuel outlet holes, 42, 72. Fuel discharge lateral holes, 43, 73. Fuel outlet, 45, 75. Air discharge channels, 46, 76. Air exhaust holes, 47, 77. Air discharge side hole

Claims (4)

セルとセパレータとが交互に積層されると共に、前記セルの側面が前記セパレータに囲われた積層体と、
前記積層体の端面に配置され、外部から燃料ガスを導入する燃料導入部および外部から空気を導入する空気導入部をそれぞれ具備するマニホールドと、
前記セルに供給される燃料ガスの流路であって、前記燃料導入部から前記セパレータを貫き、その積層方向に延びた燃料供給流路と、
前記セルに供給される空気の流路であって、前記空気導入部から前記セパレータを貫き、その積層方向に延びた空気供給流路と、
を備え、
前記セルは、その積層方向に複数のセル群を形成し、
前記燃料供給流路および前記空気供給流路の少なくともいずれかは、前記セル群ごとにそれぞれ設けられる電気化学セルスタック。
A cell and a separator are alternately stacked, and a stacked body in which the side surfaces of the cell are surrounded by the separator,
A manifold disposed on an end face of the laminate, and each including a fuel introduction unit for introducing a fuel gas from outside and an air introduction unit for introducing air from outside,
A flow path of a fuel gas supplied to the cell, a fuel supply flow path extending through the separator from the fuel introduction portion and extending in the stacking direction,
A flow path of air supplied to the cell, the air supply flow path extending through the separator from the air introduction portion and extending in the stacking direction,
With
The cells form a plurality of cell groups in the stacking direction,
An electrochemical cell stack, wherein at least one of the fuel supply channel and the air supply channel is provided for each of the cell groups.
セルとセパレータとが交互に積層されると共に、前記セルの側面が前記セパレータに囲われた積層体と、
前記積層体の中間に挟まれ、外部から燃料ガスを導入する燃料導入部および外部から空気を導入する空気導入部をそれぞれ具備するマニホールドと、
前記セルに供給される燃料ガスの流路であって、前記燃料導入部から前記セパレータを貫き、その積層方向に延びた燃料供給流路と、
前記セルに供給される燃料ガスの流路であって、前記空気導入部から前記セパレータを貫き、その積層方向に延びた空気供給流路と、
を備え、
前記セルは、前記マニホールドよりも積層方向上側と下側にセル群を形成し、
前記燃料供給流路および前記空気供給流路の少なくともいずれかは、前記セル群ごとにそれぞれ設けられる電気化学セルスタック。
A cell and a separator are alternately stacked, and a stacked body in which the side surfaces of the cell are surrounded by the separator,
Sandwiched in the middle of the stacked body, a manifold having a fuel introduction unit for introducing a fuel gas from outside and an air introduction unit for introducing air from outside,
A flow path of a fuel gas supplied to the cell, a fuel supply flow path extending through the separator from the fuel introduction portion and extending in the stacking direction,
A flow path of a fuel gas supplied to the cell, an air supply flow path extending through the separator from the air introduction portion and extending in the stacking direction,
With
The cells form a cell group above and below the manifold in the stacking direction,
An electrochemical cell stack, wherein at least one of the fuel supply channel and the air supply channel is provided for each of the cell groups.
請求項1または2に記載された電気化学セルスタックを備える燃料電池。   A fuel cell comprising the electrochemical cell stack according to claim 1. 請求項1または2に記載された電気化学セルスタックを備える水素製造装置。   A hydrogen production apparatus comprising the electrochemical cell stack according to claim 1.
JP2018164756A 2018-09-03 2018-09-03 Electrochemical cell stacks, fuel cells and hydrogen production equipment Active JP7202107B2 (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2018164756A JP7202107B2 (en) 2018-09-03 2018-09-03 Electrochemical cell stacks, fuel cells and hydrogen production equipment
JP2022181397A JP7322265B2 (en) 2018-09-03 2022-11-11 Electrochemical cell stacks, fuel cells and hydrogen production equipment

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2018164756A JP7202107B2 (en) 2018-09-03 2018-09-03 Electrochemical cell stacks, fuel cells and hydrogen production equipment

Related Child Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2022181397A Division JP7322265B2 (en) 2018-09-03 2022-11-11 Electrochemical cell stacks, fuel cells and hydrogen production equipment

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2020038773A true JP2020038773A (en) 2020-03-12
JP7202107B2 JP7202107B2 (en) 2023-01-11

Family

ID=69738126

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2018164756A Active JP7202107B2 (en) 2018-09-03 2018-09-03 Electrochemical cell stacks, fuel cells and hydrogen production equipment

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP7202107B2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2021059139A1 (en) 2019-09-27 2021-04-01 Ricoh Company, Ltd. Apparatus, image processing system, communication system, method for setting, image processing method, and recording medium

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01298653A (en) * 1988-05-27 1989-12-01 Toshiba Corp Fuel cell
JPH04124752U (en) * 1991-04-30 1992-11-13 三洋電機株式会社 Fuel cell piping structure
US20080193825A1 (en) * 2007-01-31 2008-08-14 Bloom Energy Corporation Fuel cell stack components
WO2018154656A1 (en) * 2017-02-22 2018-08-30 株式会社 東芝 Flat plate type electrochemical cell stack

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01298653A (en) * 1988-05-27 1989-12-01 Toshiba Corp Fuel cell
JPH04124752U (en) * 1991-04-30 1992-11-13 三洋電機株式会社 Fuel cell piping structure
US20080193825A1 (en) * 2007-01-31 2008-08-14 Bloom Energy Corporation Fuel cell stack components
WO2018154656A1 (en) * 2017-02-22 2018-08-30 株式会社 東芝 Flat plate type electrochemical cell stack

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2021059139A1 (en) 2019-09-27 2021-04-01 Ricoh Company, Ltd. Apparatus, image processing system, communication system, method for setting, image processing method, and recording medium

Also Published As

Publication number Publication date
JP7202107B2 (en) 2023-01-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5054150B2 (en) Fuel cell stack
US7759014B2 (en) Fuel cell having a seal member
US7736785B2 (en) Fuel cell
US7695845B2 (en) Fuel cell
JP5123279B2 (en) Fuel cell
KR20140042374A (en) Metal sealed solid oxide fuel cell stack having uniform flow distribution structure
US8617756B2 (en) Fuel cell stack
JP4872252B2 (en) Fuel cell
JP2012038482A (en) Fuel battery device
KR20180116753A (en) Fuel cell
JP7202107B2 (en) Electrochemical cell stacks, fuel cells and hydrogen production equipment
JP5638427B2 (en) Fuel cell
JP2011060449A (en) Fuel cell stack
JP7322265B2 (en) Electrochemical cell stacks, fuel cells and hydrogen production equipment
JP6739970B2 (en) Fuel cell stack
KR20110075861A (en) Stack and molten carbonate fuel cell having the same
JP2007220356A (en) Solid polymer fuel cell separator
JP4516630B2 (en) Solid polymer cell assembly
JP4572252B2 (en) Fuel cell stack
JP5242146B2 (en) Fuel cell and distribution manifold used therefor
WO2006090621A1 (en) Solid oxide fuel cell
JP2014086263A (en) Fuel cell module
KR101162666B1 (en) Fuel cell
JP5123824B2 (en) FUEL CELL STACK AND METHOD OF OPERATING FUEL CELL STACK
KR100802683B1 (en) Seperator for fuel cell

Legal Events

Date Code Title Description
RD07 Notification of extinguishment of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7427

Effective date: 20191219

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20210203

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20211222

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20220125

RD03 Notification of appointment of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7423

Effective date: 20220208

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821

Effective date: 20220208

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20220325

RD07 Notification of extinguishment of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7427

Effective date: 20220330

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821

Effective date: 20220331

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20220819

A601 Written request for extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601

Effective date: 20221017

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20221111

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20221125

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20221223

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 7202107

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150