JP2021082469A - 燃料電池モジュール - Google Patents

Abstract

【課題】各燃料電池セルの温度ムラを抑制すると共に、発電効率を向上させることができる燃料電池モジュールを提供する。【解決手段】本発明は、燃料電池モジュール(1)であって、複数の平板型燃料電池セル(38)を積層した燃料電池セルスタック(2)と、燃料ガスを生成する改質器(10)と、燃料電池セルスタックの一側面に接続された燃料供給通路(30)と、発電に使用されずに残った残余燃料ガスを燃焼させ、その燃焼熱により改質器を加熱する燃焼器(12)と、改質器及び燃焼器を収容するハウジング(6)と、を有し、燃料供給通路により燃料電池セルスタックの一側面から燃料ガスを供給することによって燃料電池セルスタックに生じる温度勾配を緩和するように、ハウジングと燃料電池セルスタックの間には、ハウジングから燃料電池セルスタックに熱を伝導させる熱伝導部(44)が設けられていることを特徴としている。【選択図】図２

Description

本発明は、燃料電池モジュールに関し、特に、供給された燃料ガスと酸化剤ガスを反応させることにより発電する燃料電池モジュールに関する。

特開２０１９−９１６８３号公報（特許文献１）には、燃料電池モジュールが記載されている。この燃料電池モジュールにおいては、水平方向に向けられた平板型の燃料電池セルが鉛直方向に積層され、燃料電池セルスタックが構成されている。この燃料電池セルスタックの上方には、改質器及び燃焼器を収容したハウジングが配置されている。これら燃料電池セルスタックとハウジングの間は、燃料ガス及び発電用の空気をハウジングから燃料電池セルスタックへ供給する各配管と、残余燃料及び残余空気を燃料電池セルスタックからハウジングへ戻す各配管により接続されている。

特開２０１９−９１６８３号公報

しかしながら、特許文献１記載の燃料電池モジュールにおいては、積層されている平板型の燃料電池セル毎に温度ムラが発生しやすいという問題がある。即ち、燃料電池モジュールの起動初期においては、原燃料ガスを改質することにより生成された高温の燃料ガス、及びハウジング内で加熱された発電用の空気が、燃料電池セルスタックの上端から供給される。このため、最も温度の高い燃料ガスが上端に積層された燃料電池セルに流入する一方、下部に積層されている燃料電池セルに供給される原燃料ガス及び発電用の空気は、温度が低下している。

この結果、燃料電池セルスタックの上部に積層された燃料電池セルは温度が高くなり、下部に積層された燃料電池セルは温度が低くなるため、燃料電池セル毎の温度ムラが大きくなってしまう。このような燃料電池セルの温度ムラは、燃料電池モジュールによる発電効率を低下させると共に、各燃料電池セルの劣化を引き起こすという問題がある。

従って、本発明は、燃料電池セルスタックを構成する各燃料電池セルの温度ムラを抑制すると共に、発電効率を向上させることができる燃料電池モジュールを提供することを目的としている。

上述した課題を解決するために、本発明は、供給された燃料ガスと酸化剤ガスを反応させることにより発電する燃料電池モジュールであって、複数の平板型燃料電池セルを積層することにより構成された燃料電池セルスタックと、原燃料ガスを改質して、水素を含む燃料ガスを生成し、燃料電池セルスタックに供給する改質器と、この改質器によって改質された燃料ガスを燃料電池セルスタックに供給するために、燃料電池セルスタックの一側面に接続された燃料供給通路と、燃料電池セルスタックにおいて発電に使用されずに残った残余燃料ガスを燃焼させ、その燃焼熱により改質器を加熱する燃焼器と、改質器及び燃焼器を収容するハウジングと、を有し、燃料供給通路により燃料電池セルスタックの一側面から燃料ガスを供給することによって燃料電池セルスタックに生じる温度勾配を緩和するように、ハウジングと燃料電池セルスタックの間には、ハウジングから燃料電池セルスタックに熱を伝導させる熱伝導部が設けられていることを特徴としている。

このように構成された本発明によれば、燃料電池セルスタックに生じる温度勾配を緩和するように、ハウジングから燃料電池セルスタックに熱を伝導させる熱伝導部が設けられているので、燃料電池セルスタックを構成する平板型燃料電池セル毎の温度ムラを抑制することができる。即ち、燃料供給通路が燃料電池セルスタックの一側面に接続されており、この燃料供給通路から供給された燃料ガスの熱により、燃料ガスが流入した直近の平板型燃料電池セルが強く加熱される。一方、ハウジング内には、高温の燃焼器や改質器が収容されており、ハウジング自体の温度も高くなる。この高温のハウジングと燃料電池セルスタックの間には、熱伝導部が設けられており、ハウジングの熱が熱伝導部を介して燃料電池セルスタックに伝導される。このハウジングから伝導される熱により、燃料電池セルスタックの温度が低くなりやすい部分を加熱することにより、燃料電池セルスタックに生じる温度勾配を緩和することができる。これにより、各燃料電池セルの温度ムラを抑制すると共に、発電効率を向上させることができる。

本発明において、好ましくは、ハウジングは、燃料電池セルスタックの上方に配置されており、熱伝導部は、ハウジングの底面と燃料電池セルスタックの上面が離間するように、燃料電池セルスタックの上にハウジングを支持する。

このように構成された本発明によれば、ハウジングが燃料電池セルスタックの上方に配置され、ハウジングの底面と燃料電池セルスタックの上面が離間しているので、離間している部分ではハウジングの熱は燃料電池セルスタックに伝わりにくい。これに対して、ハウジングは、熱伝導部によって燃料電池セルスタックの上に支持されているので、熱伝導部によって接触している部分において集中的に熱が移動する。この熱伝導部を利用して、移動する熱をコントロールし、燃料電池セルスタックに生じる温度勾配を緩和することができる。

本発明において、好ましくは、燃料電池セルスタックの両側面には、夫々、エンドプレートが設けられ、燃料供給通路は、燃料電池セルスタックの一方のエンドプレートに接続され、熱伝導部は、燃料電池セルスタックの他方のエンドプレートとハウジングとの間で熱を伝導させる。

このように構成された本発明によれば、燃料電池セルスタックの一方のエンドプレートに燃料供給通路が接続され、燃料電池セルスタックの他方のエンドプレートとハウジングとの間で熱伝導部によって熱が伝導されるので、燃料電池セルスタックに生じる温度勾配を緩和することができる。即ち、燃料供給通路が接続された一方のエンドプレートには燃料ガスの熱が伝達され、他方のエンドプレートには熱伝導部を介して熱が伝導され、これにより、燃料電池セルスタックは両側から加熱され、温度勾配が緩和される。

本発明において、好ましくは、熱伝導部は、ハウジングと燃料電池セルスタックとの間に設けられた金属製の支柱である。
このように構成された本発明によれば、熱伝導部が金属製の支柱によって構成されているので、ハウジングを支持するための十分な強度が得られると共に、高い熱伝導率による温度勾配の緩和を実現することができる。

本発明の燃料電池モジュールによれば、燃料電池セルスタックを構成する各燃料電池セルの温度ムラを抑制すると共に、発電効率を向上させることができる。

本発明の実施形態による燃料電池モジュールの概略構成を示すブロック図である。 本発明の実施形態による燃料電池モジュールの斜視図であり、断熱材を取り除いた状態で示している。 本発明の実施形態による燃料電池モジュールの正面図であり、断熱材を取り除いた状態で示している。 本発明の実施形態による燃料電池モジュールの側面図であり、断熱材を取り除いた状態で示している。

次に、添付図面を参照して、本発明の実施形態による燃料電池モジュールを説明する。
図１は、本発明の実施形態による燃料電池モジュールの概略構成を示すブロック図である。なお、図１において、燃料ガス（原燃料ガス及び残余燃料ガスを含む）の流れを一点鎖線で示し、空気（残余酸化剤ガスを含む）の流れを実線で示し、排気ガスの流れを破線で示す。

図１に示すように、本発明の実施形態による燃料電池モジュール１は、発電反応を行う燃料電池セルスタック２と、この燃料電池セルスタック２に、原燃料ガスを改質した燃料ガス、及び加熱した酸化剤ガスである空気を供給する流体供給装置４と、を有する。流体供給装置４は、蒸発器４ａ及び改質・加熱器４ｂから構成されている。

蒸発器４ａには、水を供給するための水供給用配管２０と、原燃料ガスを供給するための原燃料ガス供給配管２２と、排気ガスを排出するための排気ガス排出管２３が接続されている。また、蒸発器４ａには、改質・加熱器４ｂのハウジング６から蒸発器４ａへ排気ガスを供給する排気ガス配管２６と、蒸発器４ａから改質器１０へ混合ガスを供給する混合ガス導管２８とが接続されている。

蒸発器４ａは、排気ガス配管２６を通じて供給された排気ガスの熱により、水供給用配管２０から供給された水を蒸発させて水蒸気を生成すると共に、この水蒸気を原燃料ガス供給配管２２から供給された原燃料ガスと混合するように構成されている。蒸発器４ａにおいて水蒸気と混合された原燃料ガスは、混合ガス導管２８を通じて改質器１０に供給される。なお、水を加熱した排気ガスは排気ガス排出管２３を通じて外部に排出される。

改質・加熱器４ｂはハウジング６を備えており、このハウジング６が燃料電池セルスタック２の上方に鉛直方向に並べて配置されている。即ち、ハウジング６の底面６ｂと、燃料電池セルスタック２の上面２ａは離間して配置されている。これらの燃料電池セルスタック２、及びハウジング６は、断熱材８によって包囲されているとともに、燃料電池セルスタック２とハウジング６との間にも断熱材８が設けられており、燃料電池セルスタック２からの熱の放散を抑制している。この燃料電池セルスタック２及びハウジング６を包囲している断熱材８は、燃料電池モジュール１の最外層を構成しており、断熱材８の外側を覆う金属製の容器等は設けられていない。また、ハウジング６によって密閉された空間内には、改質器１０、燃焼器１２が収容されている。

ハウジング６は、二重壁構造となっており内壁と外壁の間に空気流路６ａが形成されている。ハウジング６の天面には空気供給パイプ２４が接続されており、外部から空気供給パイプ２４を通じて酸化剤ガスとしての空気が供給される。空気流路６ａに供給された空気（酸化剤ガス）は、空気流路６ａを流れる間に、燃焼器１２の燃焼熱により加熱される。空気流路６ａ内において加熱された空気は、酸化剤ガス供給配管３２を介して燃料電池セルスタック２に供給される。

改質・加熱器４ｂと燃料電池セルスタック２との間には、改質器１０から燃料電池セルスタック２の燃料ガスを供給する燃料供給通路である燃料供給配管３０が設けられ、ハウジング６の空気流路６ａから加熱された空気を燃料電池セルスタック２に供給する酸化剤ガス供給配管３２が設けられている。また、改質・加熱器４ｂと燃料電池セルスタック２との間には、燃料電池セルスタック２において発電に使用されなかったオフガスである残燃料ガスを燃焼器１２に供給するための燃料排出配管３４と、燃料電池セルスタック２において発電に使用されなかった酸化剤ガスを燃焼器１２に供給するための酸化剤ガス排出配管３６が接続されている。

改質器１０には、改質触媒（図示せず）が充填されており、蒸発器４ａから混合ガス導管２８を通じて水蒸気が混合された原燃料ガスが供給され、燃焼器１２の燃焼熱により原燃料ガスを水蒸気改質して、水素を豊富に含む燃料ガスを生成するように構成されている。改質器１０において生成された燃料ガスは燃料電池セルスタック２に送られ、燃料電池セルスタック２において発電に使用される。この燃料ガスは、改質器１０と燃料電池セルスタック２の間に延びる燃料供給配管３０を介して燃料電池セルスタック２に供給される。ここで、改質器１０はハウジング６内に収容され、ハウジング６は断熱材８によって包囲されているので、燃料ガスを供給する燃料供給配管３０は、ハウジング６及び断熱材８を貫通して燃料電池セルスタック２へ延びている。

燃焼器１２は、燃料電池セルスタック２において発電に使用されずに残った残余燃料ガス及び残余空気を燃焼させるように構成されている。燃料電池セルスタック２において発電に使用されずに残った燃料は、燃焼器１２と燃料電池セルスタック２の間に延びる燃料排出配管３４を介して燃焼器１２へ排出される。この燃料排出配管３４も、ハウジング６及び断熱材８を貫通して燃料電池セルスタック２から燃焼器１２へ延びている。燃焼器１２へ排出された残余燃料は、燃焼器１２によって燃焼され、燃焼器１２の上方に配置された改質器１０を加熱する。これにより、改質器１０内の改質触媒（図示せず）が水蒸気改質可能な温度に加熱される。

一方、発電用の酸化剤ガスである空気も外部から空気供給パイプ２４を通じてハウジング６に供給され、空気流路６ａを通る間に燃焼器１２の燃焼熱によって加熱され、高温になった状態で燃料電池セルスタック２へ供給される。流体供給装置４において加熱された発電用の空気は、ハウジング６から延びる酸化剤ガス供給配管３２を介して燃料電池セルスタック２に供給される。この酸化剤ガス供給配管３２も、ハウジング６を包囲する断熱材８を貫通してハウジング６から燃料電池セルスタック２へ延びている。

燃料電池セルスタック２は、平板型セルスタックであり、複数の長方形の平板型燃料電池セルを積層して構成されている。燃料電池セルスタック２は、ハウジング６の外部に独立して設けられている。各燃料電池セルは、酸化物イオン導電体で構成された平板状の電解質の両面に、燃料極及び空気極（酸化剤ガス極）の電極を夫々設けることにより構成され、各燃料電池セルの間にはセパレータが配置されている。各燃料電池セルには、燃料供給配管３０及び酸化剤ガス供給配管３２を通じて燃料ガス及び酸化剤ガスが供給され、燃料電池セルによる発電が行われる。

燃料電池セルスタック２に供給され、発電に使用されずに残った残余の燃料ガスは、上述の通り、燃料排出配管３４を介して燃焼器１２へ排出される。また、燃料電池セルスタック２に供給され、発電に使用されずに残った残余の空気は、酸化剤ガス排出配管３６を介して燃焼器１２へ排出される。この酸化剤ガス排出配管３６も、ハウジング６を包囲する断熱材８を貫通して燃料電池セルスタック２から燃焼器１２へ延びている。燃焼器１２へ排出された残余空気は、燃焼器１２における燃焼に使用される。燃焼により生成された燃焼ガスは、排気ガスとして排気ガス配管２６を通じて蒸発器４ａに排出される。蒸発器４ａに排出された排気ガスは、水を蒸発するのに用いられた後に、排気ガス排出管２３から外部に排出される。

次に、図２乃至図４を参照して、本発明の実施形態による燃料電池モジュール１の具体的構造を説明する。
図２は、本発明の実施形態による燃料電池モジュールの斜視図であり、断熱材を取り除いた状態で示している。図３は、本発明の実施形態による燃料電池モジュールの正面図であり、断熱材を取り除いた状態で示している。図４は、本発明の実施形態による燃料電池モジュールの側面図であり、断熱材を取り除いた状態で示している。

図２及び図３に示すように、燃料電池セルスタック２は、ハウジング６の下方に配置されていると共に、燃料電池セルスタック２の一側面とハウジング６の底面６ｂとの間が燃料供給配管３０、酸化剤ガス供給配管３２、燃料排出配管３４、及び酸化剤ガス排出配管３６で接続されている。また、燃料電池セルスタック２は、複数の平板型燃料電池セル３８から構成され、各平板型燃料電池セル３８は、各々鉛直方向に向けられ積層されている。さらに、積層された平板型燃料電池セル３８は、両側からエンドプレート４０ａ、４０ｂで挟まれている。また、積層された平板型燃料電池セル３８の複数の端面によって形成される第１の面である上面２ａが、上方に配置されたハウジング６の底面６ｂと対向している。一方、各エンドプレート４０ａ、４０ｂの表面は、平板型燃料電池セル３８の板面と平行な一対の第２の面を構成し、各配管は、燃料電池セルスタック２の一側面である一方のエンドプレート４０ａに接続されている。なお、本実施形態においては、燃料電池セルスタック２に接続される全ての配管が、一方のエンドプレート４０ａに接続されている。

一方、各配管が接続されていない方のエンドプレート４０ｂの上側の端面と、ハウジング６の底面６ｂとの間には、熱伝導部４４が設けられている。この熱伝導部４４は、ハウジング６の底面６ｂとエンドプレート４０ｂとの間に配置された金属製の支柱であり、ハウジング６から燃料電池セルスタック２に熱を伝導させるように構成されている。本実施形態において、熱伝導部４４は、直方体の形状の金属製のブロックで構成されており、エンドプレート４０ｂの上側の端面の中央に、１つ配置されている。また、ハウジング６は、燃料電池セルスタック２の上方に、ハウジング６の底面６ｂと燃料電池セルスタック２の上面２ａ（第１の面）が離間するように配置されており、ハウジング６は、エンドプレート４０ａの側は各配管によって、エンドプレート４０ｂの側は熱伝導部４４によって支持されている。

この構造により、燃料電池セルスタック２のエンドプレート４０ａの側には、主として、燃料供給配管３０等の配管を介した熱伝導、及び燃料供給配管３０及び酸化剤ガス供給配管３２の中を夫々流れる加熱された燃料ガス、発電用空気（酸化剤ガス）を介した熱伝達により熱が伝えられる。一方、反対側のエンドプレート４０ｂの側には、主として、熱伝導部４４を介した熱伝導により熱が伝えられる。このように、ハウジング６の熱が、燃料電池セルスタック２の両方のエンドプレートに熱が伝えられるため、積層されている各平板型燃料電池セル３８の温度ムラが抑制される。

なお、本実施形態において、熱伝導部４４は、ハウジング６、エンドプレート４０ｂとは別体で構成されているが、熱伝導部４４をハウジング６又はエンドプレート４０ｂと一体に形成することもできる。この場合には、熱伝導部４４と、ハウジング６又はエンドプレート４０ｂとの間の接触部における熱抵抗がなくなるため、より効率的に熱を伝導することができる。

また、図４に示すように、蒸発器４ａは概ね直方体の形状に構成されている。図４に想像線で示すように、ハウジング６及び燃料電池セルスタック２は、上面視において、蒸発器４ａの長手方向（図４の紙面に垂直な方向）の両側面の間に位置している。さらに、図３に示すように、ハウジング６内には改質器１０及び燃焼器１２が収容され、ハウジング６内の天井面近傍に配置された改質器１０が、ハウジング６の床面近傍に配置された燃焼器１２における燃焼熱によって、加熱されるように構成されている。

次に、本発明の実施形態による燃料電池モジュール１の作用を説明する。
まず、水供給用配管２０を介して蒸発器４ａに水が供給され、蒸発されて水蒸気が生成される。生成された水蒸気は、原燃料ガス供給配管２２を介して供給された原燃料ガスと蒸発器４ａ内で混合される。水蒸気と混合された原燃料ガスは、混合ガス導管２８を通って、ハウジング６内の改質・加熱器４ｂに供給される。水蒸気と混合された原燃料ガスは、改質・加熱器４ｂ内において、水素を豊富に含む燃料ガスに水蒸気改質され、燃料供給配管３０を通って燃料電池セルスタック２に供給される。

一方、空気供給パイプ２４から供給された発電用の空気は、ハウジング６の空気流路６ａに導入され、ここで加熱される。加熱された発電用の空気は、酸化剤ガス供給配管３２を通って燃料電池セルスタック２に供給される。供給された原燃料ガス及び発電用の空気は、エンドプレート４０ａを通って、平板型燃料電池セル３８の燃料極側、空気極側に夫々導かれる。各平板型燃料電池セル３８に導かれた燃料ガス及び発電用の空気は発電反応し、電力が生成される。

発電に使用されずに残った残余燃料ガスは、エンドプレート４０ａから延びる燃料排出配管３４を通ってハウジング６に戻される。また、発電に使用されずに残った残余の発電用空気（酸化剤ガス）は、エンドプレート４０ａから延びる酸化剤ガス排出配管３６を通ってハウジング６に戻される。ハウジング６に戻された残余燃料ガスは燃焼器１２内に流入し、燃焼器１２の上面に設けられた複数の小穴（図示せず）から流出する。一方、ハウジング６に戻された残余の発電用空気はハウジング６の内部空間に流入し、燃焼器１２の小穴から流出した残余燃料ガスを燃焼させる。この燃焼熱により、燃焼器１２の上方に配置された改質器１０を加熱すると共に、ハウジング６の周囲壁面に設けられた空気流路６ａ内を流れる発電用空気を加熱する。

残余燃料ガスの燃焼により生成された排気ガスは、混合ガス導管２８を取り囲むように形成された排気ガス配管２６を通って蒸発器４ａに流入する。この排気ガスの熱により、蒸発器４ａに供給された水が蒸発され、改質用の水蒸気が生成される。水の加熱に利用された排気ガスは、排気ガス排出管２３を通って燃料電池モジュール１から排出される。

ここで、改質器１０内の高温下で水蒸気改質された燃料ガスや、ハウジング６の空気流路６ａを通って加熱された発電用の空気が、エンドプレート４０ａの側から燃料電池セルスタック２に流入する。このため、燃料電池モジュールの起動初期においては、エンドプレート４０ａに近い側に積層された平板型燃料電池セル３８の温度が上昇しやすい。ところが、配管とは反対側のエンドプレート４０ｂの側には熱伝導部４４が設けられているため、ハウジング６の熱が熱伝導部４４を介してエンドプレート４０ｂに伝導される。これにより、燃料電池セルスタック２は、エンドプレート４０ａの側、及びエンドプレート４０ｂの側の両方から加熱され、積層された各平板型燃料電池セル３８の温度ムラが抑制され、燃料電池セルスタック２に生じる温度勾配が緩和される。

一方、両側のエンドプレートの間において、燃料電池セルスタック２の上面２ａは、ハウジング６の底面６ｂから離間されていると共に、それらの間には断熱材８が配置されているため、この離間された領域では、燃料電池セルスタック２とハウジング６の間での熱の移動は少なくなる。このため、熱伝導部４４の寸法、形状や、配置、熱伝導率の設定等により、燃料電池セルスタック２の温度分布をコントロールすることが可能になる。

また、燃料電池モジュール１の定常運転中においては、発電熱により、燃料電池セルスタック２自体が発熱するため、積層された各平板型燃料電池セル３８の温度ムラは比較的少なくなる。また、燃料電池セルスタック２の温度がハウジング６の温度よりも高くなると、熱伝導部４４を介して燃料電池セルスタック２の熱がハウジング６に伝導する。このため、燃料電池セルスタック２とハウジング６の間で熱伝導部４４を介して熱を循環させることができ、各平板型燃料電池セル３８の温度を、より均一に近づけることができる。

本発明の実施形態の燃料電池モジュール１によれば、燃料電池セルスタック２に生じる温度勾配を緩和するように、ハウジング６から燃料電池セルスタック２に熱を伝導させる熱伝導部４４が設けられている（図２）ので、燃料電池セルスタック２を構成する平板型燃料電池セル３８毎の温度ムラを抑制することができる。即ち、燃料供給配管３０が燃料電池セルスタック２の一側面であるエンドプレート４０ａに接続されており、この燃料供給配管３０から供給された燃料ガスの熱により、燃料ガスが流入した直近の平板型燃料電池セル３８が強く加熱される。一方、ハウジング６内には、高温の燃焼器１２や改質器１０が収容されており、ハウジング６自体の温度も高くなる。この高温のハウジング６と燃料電池セルスタック２の間には、熱伝導部４４が設けられており、ハウジング６の熱が熱伝導部４４を介して燃料電池セルスタック２に伝導される。このハウジング６から伝導される熱により、燃料電池セルスタック２の温度が低くなりやすい部分を加熱することにより、燃料電池セルスタック２に生じる温度勾配を緩和することができる。これにより、各燃料電池セル３８の温度ムラを抑制すると共に、発電効率を向上させることができる。

また、本実施形態の燃料電池モジュール１によれば、ハウジング６が燃料電池セルスタック２の上方に配置され、ハウジング６の底面６ｂと燃料電池セルスタック２の上面２ａが離間しているので、離間している部分ではハウジング６の熱は燃料電池セルスタックに伝わりにくい。これに対して、ハウジング６は、熱伝導部４４によって燃料電池セルスタック２の上に支持されているので、熱伝導部４４によって接触している部分において集中的に熱が移動する。この熱伝導部４４を利用して、移動する熱をコントロールし、燃料電池セルスタック２に生じる温度勾配を緩和することができる。

さらに、本実施形態の燃料電池モジュール１によれば、燃料電池セルスタック２の一方のエンドプレート４０ａに燃料供給配管３０が接続され、他方のエンドプレート４０ｂとハウジング６との間で熱伝導部４４によって熱が伝導されるので、燃料電池セルスタック２に生じる温度勾配を緩和することができる。即ち、燃料供給配管３０が接続されたエンドプレート４０ａには燃料ガスの熱が伝達され、他方のエンドプレート４０ｂには熱伝導部４４を介して熱が伝導され、これにより、燃料電池セルスタック２は両側から加熱され、温度勾配が緩和される。

また、本実施形態の燃料電池モジュール１によれば、熱伝導部４４が金属製の支柱によって構成されているので、ハウジング６を支持するための十分な強度が得られると共に、高い熱伝導率による温度勾配の緩和を実現することができる。

以上、本発明の実施形態を説明したが、上述した実施形態に種々の変更を加えることができる。特に、上述した実施形態において、熱伝導部は、ハウジングと燃料電池セルスタックの間に１つだけ設けられていたが、変形例として、複数の熱伝導部を設けることもできる。

１ 燃料電池モジュール
２ 燃料電池セルスタック
２ａ 上面
４ 流体供給装置
４ａ 蒸発器
４ｂ 改質・加熱器
６ ハウジング
６ａ 空気流路
６ｂ 底面
８ 断熱材
１０ 改質器
１２ 燃焼器
２０ 水供給用配管
２２ 原燃料ガス供給配管
２３ 排気ガス排出管
２４ 空気供給パイプ
２６ 排気ガス配管
２８ 混合ガス導管
３０ 燃料供給配管（燃料供給通路）
３２ 酸化剤ガス供給配管
３４ 燃料排出配管
３６ 酸化剤ガス排出配管
３８ 平板型燃料電池セル
４０ａ、４０ｂ エンドプレート
４４ 熱伝導部

Claims (4)

1. 供給された燃料ガスと酸化剤ガスを反応させることにより発電する燃料電池モジュールであって、
   複数の平板型燃料電池セルを積層することにより構成された燃料電池セルスタックと、
   原燃料ガスを改質して、水素を含む燃料ガスを生成し、上記燃料電池セルスタックに供給する改質器と、
   この改質器によって改質された燃料ガスを上記燃料電池セルスタックに供給するために、上記燃料電池セルスタックの一側面に接続された燃料供給通路と、
   上記燃料電池セルスタックにおいて発電に使用されずに残った残余燃料ガスを燃焼させ、その燃焼熱により上記改質器を加熱する燃焼器と、
   上記改質器及び上記燃焼器を収容するハウジングと、
   を有し、
   上記燃料供給通路により上記燃料電池セルスタックの一側面から燃料ガスを供給することによって上記燃料電池セルスタックに生じる温度勾配を緩和するように、上記ハウジングと上記燃料電池セルスタックの間には、上記ハウジングから上記燃料電池セルスタックに熱を伝導させる熱伝導部が設けられていることを特徴とする燃料電池モジュール。
2. 上記ハウジングは、上記燃料電池セルスタックの上方に配置されており、上記熱伝導部は、上記ハウジングの底面と上記燃料電池セルスタックの上面が離間するように、上記燃料電池セルスタックの上に上記ハウジングを支持する請求項１記載の燃料電池モジュール。
3. 上記燃料電池セルスタックの両側面には、夫々、エンドプレートが設けられ、上記燃料供給通路は、上記燃料電池セルスタックの一方のエンドプレートに接続され、上記熱伝導部は、上記燃料電池セルスタックの他方のエンドプレートと上記ハウジングとの間で熱を伝導させる請求項１又は２に記載の燃料電池モジュール。
4. 上記熱伝導部は、上記ハウジングと上記燃料電池セルスタックとの間に設けられた金属製の支柱である請求項１乃至３の何れか１項に記載の燃料電池モジュール。

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