JP2022146309A - Electrochemical reaction single cell and electrochemical reaction cell stack - Google Patents

Electrochemical reaction single cell and electrochemical reaction cell stack Download PDF

Info

Publication number
JP2022146309A
JP2022146309A JP2021047202A JP2021047202A JP2022146309A JP 2022146309 A JP2022146309 A JP 2022146309A JP 2021047202 A JP2021047202 A JP 2021047202A JP 2021047202 A JP2021047202 A JP 2021047202A JP 2022146309 A JP2022146309 A JP 2022146309A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
specific
hole
electrolyte layer
electrode
extending
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.)
Pending
Application number
JP2021047202A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
伸輔 鈴木
Shinsuke Suzuki
和幸 松田
Kazuyuki Matsuda
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.)
Morimura SOFC Technology Co Ltd
Original Assignee
Morimura SOFC Technology Co Ltd
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 Morimura SOFC Technology Co Ltd filed Critical Morimura SOFC Technology Co Ltd
Priority to JP2021047202A priority Critical patent/JP2022146309A/en
Publication of JP2022146309A publication Critical patent/JP2022146309A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

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

Abstract

To provide an electrochemical reaction single cell capable of suppressing peeling of a specific electrode from a metal support body.SOLUTION: An electrochemical reaction single cell comprises: an electrolyte layer; a fuel electrode and an air electrode which face each other to a first direction while nipping the electrolyte layer; and a metal support body that is positioned at the side opposite to the electrolyte layer against one (a specific electrode) of the fuel electrode and the air electrode. The metal support body includes a plurality of penetration holes penetrated to a first direction. The specific electrode comprises an electrode hole inner part in one (the specific electrode) of the plurality of penetration holes. In a specific cross section along a first direction of the electrochemical reaction single cell, at least one of two border lines defining a specific penetration hole of the metal support body, includes a step part having: a first extension part extending along the first direction; a second extension part extending along a second direction from the first extension part; and a third extension part extending along the first direction from the second extension part. The electrode hole inner part includes a specific part positioned at the side opposite to the electrolyte layer of the first direction of the second extension part.SELECTED DRAWING: Figure 6

Description

本明細書によって開示される技術は、電気化学反応単セルおよび電気化学反応セルスタックに関する。 The technology disclosed by this specification relates to an electrochemical reaction single cell and 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、固体酸化物を含む電解質層と、電解質層を挟んで所定の方向(以下、「第1の方向」という。)に互いに対向する燃料極および空気極とを備える。 A solid oxide fuel cell (hereinafter referred to as "SOFC") is known as one type of fuel cell that generates power using an electrochemical reaction between hydrogen and oxygen. A fuel cell single cell (hereinafter simply referred to as "single cell"), which is a structural unit of SOFC, has an electrolyte layer containing a solid oxide and a predetermined direction (hereinafter referred to as "first direction") across the electrolyte layer. .) with an anode and an air electrode facing each other.

単セルの一形態として、金属支持型(メタルサポート型)の単セルが知られている。金属支持型の単セルは、燃料極と空気極との一方(以下、「特定電極」という。)に対して電解質層とは反対側に配置された金属支持体を備え、金属支持体によって単セルにおける他の部分(電解質層等)を支持する。一般に、金属支持型の単セルは、他のタイプ(例えば燃料極支持型)の単セルと比較して、熱衝撃による割れが生じにくく、また起動性が高い。 As one form of the single cell, a metal-supported single cell is known. A metal-supported single cell has a metal support disposed on the side opposite to the electrolyte layer with respect to one of the fuel electrode and the air electrode (hereinafter referred to as "specific electrode"). Supports other parts of the cell (such as the electrolyte layer). In general, metal-supported single cells are less likely to crack due to thermal shock and have higher startability than other types of single cells (for example, fuel electrode-supported cells).

金属支持型の単セルでは、金属支持体に、発電に供される反応ガスを通過させるために、金属支持体の一方の表面から他方の表面まで貫通する複数の貫通孔が形成されている。従来、金属支持体に、第1の方向視で特定電極と重なる位置において第1の方向に貫通する複数の貫通孔が形成され、特定電極は、その全体が金属支持体の貫通孔に対して第1の方向の電解質層側に位置する構成が知られている(例えば、特許文献1参照)。 In a metal-supported single cell, a plurality of through-holes extending from one surface of the metal support to the other surface are formed in the metal support in order to pass the reaction gas used for power generation. Conventionally, a plurality of through-holes penetrating in the first direction are formed in the metal support at positions overlapping the specific electrodes when viewed in the first direction, and the specific electrodes are entirely aligned with the through-holes of the metal support. A configuration located on the electrolyte layer side in the first direction is known (see, for example, Patent Document 1).

特許5423093号公報Japanese Patent No. 5423093

従来の金属支持型の単セルでは、上述したように、特定電極は、その全体が金属支持体の貫通孔に対して上記第1の方向の電解質層側に位置しており、換言すれば、金属支持体の貫通孔内に位置する部分を備えていない。この単セルでは、金属支持体に形成された複数の当該貫通孔の存在により特定電極と金属支持体との接触面積が小さくなることに起因して、特定電極と金属支持体との接合強度が低下し、ひいては金属支持体からの特定電極の剥離が生じるおそれがある。 In the conventional metal-supported single cell, as described above, the entire specific electrode is positioned on the side of the electrolyte layer in the first direction with respect to the through-hole of the metal support. It does not have a portion located within the through hole of the metal support. In this single cell, the contact area between the specific electrode and the metal support is reduced due to the existence of the plurality of through-holes formed in the metal support, so that the bonding strength between the specific electrode and the metal support is reduced. This may lead to detachment of the specific electrode from the metal support.

なお、このような課題は、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にも共通の問題である。なお、本明細書では、燃料電池単セルと電解単セルとをまとめて、電気化学反応単セルと呼ぶ。 Such problems are also common to electrolytic single cells, which are structural units of solid oxide electrolytic cells (hereinafter referred to as "SOEC") that generate hydrogen using the electrolysis reaction of water. It is a problem. In this specification, the fuel cell single cell and the electrolysis single cell are collectively referred to as an electrochemical reaction single cell.

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。 This specification discloses a technology capable of solving the above-described problems.

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 this specification can be implemented, for example, in the following forms.

(1)本明細書に開示される電気化学反応単セルは、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燃料極および空気極と、前記燃料極と前記空気極との一方である特定電極に対して前記電解質層とは反対側に位置する金属支持体であって、前記第1の方向視で前記特定電極と重なる位置において前記第1の方向に貫通する複数の貫通孔を有する金属支持体と、を備える電気化学反応単セルにおいて、前記特定電極は、前記複数の貫通孔の少なくとも1つである特定貫通孔内に位置する電極孔内部を備え、前記電気化学反応単セルの前記第1の方向に沿った少なくとも1つの断面である特定断面において、前記金属支持体の前記特定貫通孔を画定する2つの輪郭線の少なくとも一方は、前記第1の方向の前記電解質層側の端部から延伸している第1の延伸部であって、前記第1の方向に沿って延伸している部分を含む第1の延伸部と、前記第1の延伸部の前記第1の方向の前記電解質層とは反対側の端部から延伸している第2の延伸部であって、前記第1の方向に交差する第2の方向のうち、前記第1の延伸部によって画定される前記特定貫通孔の前記電解質層側部分の中心から遠ざかる方向である遠心方向に沿って延伸している部分を含む第2の延伸部と、前記第2の延伸部の前記遠心方向の端部から延伸している第3の延伸部であって、前記第1の方向の前記電解質層とは反対側に沿って延伸している部分を含む第3の延伸部と、を備える第1の段差部を有し、前記電極孔内部は、前記第2の延伸部に対して前記第1の方向の前記電解質層とは反対側に位置する特定部分を有する。 (1) The electrochemical reaction single cell disclosed in the present specification includes an electrolyte layer, a fuel electrode and an air electrode facing each other in a first direction with the electrolyte layer interposed therebetween, and the fuel electrode and the air electrode. A metal support located on the side opposite to the electrolyte layer with respect to one specific electrode, and a plurality of metal supports penetrating in the first direction at a position overlapping the specific electrode when viewed in the first direction and a metal support having through holes, wherein the specific electrode has an electrode hole inside located in at least one specific through hole of the plurality of through holes, and the electrochemical In the specific cross section that is at least one cross section along the first direction of the reaction unit cell, at least one of the two contour lines defining the specific through-hole of the metal support is aligned in the first direction. a first extending portion extending from an end portion on the electrolyte layer side, the first extending portion including a portion extending along the first direction; a second extending portion extending from an end opposite to the electrolyte layer in a first direction, the first extending portion being selected in a second direction intersecting the first direction; a second extending portion including a portion extending along a centrifugal direction that is a direction away from the center of the electrolyte layer side portion of the specific through-hole defined by the centrifugal direction of the second extending portion a third extension extending from an end of the third extension including a portion extending along a side opposite to the electrolyte layer in the first direction; One step portion is provided, and the inside of the electrode hole has a specific portion located on the side opposite to the electrolyte layer in the first direction with respect to the second extending portion.

本電気化学反応単セルにおいては、上述したように、特定電極(燃料極と空気極との一方)は、特定貫通孔(複数の貫通孔の少なくとも1つ)内に位置する電極孔内部を備える。特定断面において、金属支持体の特定貫通孔を画定する2つの輪郭線の一方である輪郭線は、上述した第1の延伸部と第2の延伸部と第3の延伸部とを備える第1の段差部を有する。特定電極の電極孔内部は、上記遠心方向(第1の方向に交差する第2の方向のうち、第1の延伸部によって画定される特定貫通孔の電解質層側部分の中心から遠ざかる方向)に延伸する第2の延伸部に対して第1の方向の電解質層とは反対側に位置する特定部分を有する。本電気化学反応単セルでは、金属支持体の第1の段差部と特定電極の特定部分とを引き離す力(第1の方向に略平行な力)が作用したときに、特定電極の特定部分が金属支持体の第1の段差部に係合してアンカーとして効果的に機能する。そのため、本電気化学反応単セルでは、特定電極と金属支持体とにおける相対的な第1の方向(より詳細には、第1の方向のうち、特定電極と金属支持体とが離れる方向)の位置ずれを抑制することができ、ひいては、金属支持体からの特定電極の剥離を抑制することができる。 In the present electrochemical reaction single cell, as described above, the specific electrode (one of the fuel electrode and the air electrode) is provided with the inside of the electrode hole located in the specific through hole (at least one of the plurality of through holes). . In a particular cross-section, the contour line, which is one of the two contour lines that define the specific through-hole of the metal support, is the first has a stepped portion of The inside of the electrode hole of the specific electrode extends in the centrifugal direction (a direction away from the center of the electrolyte layer side portion of the specific through-hole defined by the first extending portion in the second direction that intersects with the first direction). It has a specific portion located on the opposite side of the electrolyte layer in the first direction with respect to the extending second extension. In this electrochemical reaction single cell, when a force (a force substantially parallel to the first direction) separating the first stepped portion of the metal support and the specific portion of the specific electrode acts, the specific portion of the specific electrode is It engages the first stepped portion of the metal support and effectively functions as an anchor. Therefore, in the present electrochemical reaction single cell, the relative first direction between the specific electrode and the metal support (more specifically, the direction in which the specific electrode and the metal support separate from each other in the first direction) It is possible to suppress positional displacement, and in turn, to suppress peeling of the specific electrode from the metal support.

(2)上記電気化学反応単セルにおいて、前記特定断面において、前記特定部分は、前記第2の延伸部に接合されている構成としてもよい。電極孔内部の第1の方向の長さが長くなるほど、金属支持体の貫通孔を通る反応ガスの流通性は悪化し、ひいては、上記電気化学反応単セルの性能は低下する。本電気化学反応単セルにおいては、上述したように、特定断面において、特定電極の特定部分が上記遠心方向(第1の方向に交差する第2の方向のうち、第1の延伸部によって画定される特定貫通孔の電解質層側部分の中心から遠ざかる方向)に沿って延伸する第2の延伸部に接合されているため、特定電極の特定部分が第1の方向に沿って延伸する部分に接合される構成と比較して、電極孔内部の第1の方向の長さを長くせずに特定電極と金属支持体との接触面積を大きくすることができる。従って、本電気化学反応単セルによれば、金属支持体の貫通孔を通る反応ガスの流通性に起因する上記電気化学反応単セルの性能の低下を抑制しつつ、特定電極と金属支持体との接合強度を向上させることができる。 (2) In the above electrochemical reaction single cell, the specific portion may be joined to the second extending portion in the specific cross section. As the length of the inside of the electrode hole in the first direction increases, the flowability of the reaction gas through the through-hole of the metal support deteriorates, and the performance of the electrochemical reaction single cell deteriorates. In the present electrochemical reaction unit cell, as described above, in the specific cross section, the specific portion of the specific electrode is defined by the first extending portion in the centrifugal direction (the second direction intersecting the first direction). The specific part of the specific electrode is joined to the part that extends along the first direction. The contact area between the specific electrode and the metal support can be increased without increasing the length of the inside of the electrode hole in the first direction, as compared with the structure having the structure described above. Therefore, according to the present electrochemical reaction single cell, the performance of the electrochemical reaction single cell is suppressed from deteriorating due to the flowability of the reaction gas through the through-holes of the metal support, and the specific electrode and the metal support are connected. can improve the bonding strength.

(3)上記電気化学反応単セルにおいて、前記特定断面において、前記特定貫通孔は、前記電極孔内部の前記第1の方向の前記電解質層とは反対側に空間を有する構成としてもよい。本電気化学反応単セルにおいては、上述したように、金属支持体が第1の段差部を有し、かつ、特定電極が特定部分を有することにより、金属支持体からの特定電極の剥離を抑制することができる。本電気化学反応単セルによれば、このような効果が得られるものでありながら、上述したように特定貫通孔が電極孔内部の第1の方向の電解質層とは反対側に空間を有することにより、特定貫通孔が当該空間を有さない構成(例えば特定貫通孔の全体に渡って特定電極が充填された構成)と比較して、特定貫通孔を通る反応ガスの流通性を向上させることができ、ひいては、上記電気化学反応単セルの性能を向上させることができる。 (3) In the above electrochemical reaction single cell, in the specific cross section, the specific through-hole may have a space inside the electrode hole on the side opposite to the electrolyte layer in the first direction. In the present electrochemical reaction single cell, as described above, the metal support has the first step portion and the specific electrode has the specific portion, thereby suppressing separation of the specific electrode from the metal support. can do. According to the present electrochemical reaction single cell, although such an effect can be obtained, as described above, the specific through-hole has a space on the side opposite to the electrolyte layer in the first direction inside the electrode hole. Thus, compared to a configuration in which the specific through-hole does not have the space (for example, a configuration in which the entire specific through-hole is filled with the specific electrode), the flowability of the reaction gas passing through the specific through-hole is improved. and, in turn, the performance of the electrochemical reaction single cell can be improved.

(4)上記電気化学反応単セルにおいて、前記金属支持体は、板状の第1の金属部材であって、前記第2の延伸部を含む第1の表面と、前記第1の表面から前記第1の方向に貫通する貫通孔であって、前記第1の延伸部によって画定される前記特定貫通孔の前記電解質層側部分を構成する貫通孔と、を有する板状の第1の金属部材と、前記第1の表面に接合される第2の表面を有する板状の第2の金属部材であって、前記第2の表面から前記第1の方向に貫通する貫通孔であって、前記第2の延伸部と前記第3の延伸部とによって画定される前記特定貫通孔の前記電解質層とは反対側の部分を構成する貫通孔を有する第2の金属部材と、を含む構成としてもよい。本電気化学反応単セルにおいては、第1の段差部は、上述した第1の金属部材と第2の金属部材とを接合する際に、板状である第1の金属部材の上記貫通孔と、板状である第2の金属部材の上記貫通孔との相対位置を調節することにより容易に実現(製造)することができる。また、特定電極の特定部分は、特定電極を形成する材料(例えば、ペースト。以下、「電極材料」という。)を、板状である第1の金属部材の上記貫通孔と、板状である第2の金属部材の上記貫通孔とのそれぞれに充填することにより特定電極を形成する際に、各貫通孔に充填する電極材料の構成(例えば、充填量や充填位置)を調節することにより容易に実現(製造)することができる。 (4) In the above electrochemical reaction unit cell, the metal support is a plate-shaped first metal member, and has a first surface including the second extending portion, and A plate-shaped first metal member having a through hole penetrating in a first direction, the through hole constituting the electrolyte layer side portion of the specific through hole defined by the first extending portion. and a plate-shaped second metal member having a second surface joined to the first surface, the through hole penetrating from the second surface in the first direction, A second metal member having a through hole forming a portion of the specific through hole defined by the second extending portion and the third extending portion on the side opposite to the electrolyte layer. good. In the present electrochemical reaction unit cell, the first stepped portion is connected to the through hole of the plate-shaped first metal member when the first metal member and the second metal member are joined together. , can be easily realized (manufactured) by adjusting the relative position of the plate-shaped second metal member with respect to the through hole. Further, the specific portion of the specific electrode is a material (for example, paste, hereinafter referred to as "electrode material") forming the specific electrode, and the plate-like through hole of the plate-like first metal member. When forming a specific electrode by filling each of the through holes of the second metal member, it is easy to adjust the configuration (for example, filling amount and filling position) of the electrode material to be filled in each through hole. can be realized (manufactured) in

(5)上記電気化学反応単セルにおいて、前記特定断面において、前記金属支持体の前記特定貫通孔を画定する前記2つの輪郭線の他方は、前記第1の方向の前記電解質層側の端部から延伸している第4の延伸部であって、前記第1の方向に沿って延伸している部分を含む第4の延伸部と、前記第4の延伸部の前記第1の方向の前記電解質層とは反対側の端部から延伸している第5の延伸部であって、前記第2の方向のうち、前記第4の延伸部によって画定される前記特定貫通孔の前記電解質層側部分の中心に近づく方向である求心方向に沿って延伸している部分を含む第5の延伸部と、前記第5の延伸部の前記求心方向の端部から延伸している第6の延伸部であって、前記第1の方向の前記電解質層とは反対側に沿って延伸している部分を含む第6の延伸部と、を備える第2の段差部を有し、前記特定電極は、前記第5の延伸部に接合されている構成としてもよい。本電気化学反応単セルにおいては、特定電極のうち、金属支持体の第5の延伸部に接合されている部分が特定貫通孔の第1の方向に沿って延伸する部分に接合される構成と比較して、電極孔内部の第1の方向の長さを長くせずに特定電極と金属支持体との接触面積を大きくすることができる。従って、本電気化学反応単セルにおいては、より効果的に、金属支持体の貫通孔を通る反応ガスの流通性に起因する上記電気化学反応単セルの性能の低下を抑制しつつ、特定電極と金属支持体との接合強度を向上させることができる。 (5) In the electrochemical reaction single cell, in the specific cross section, the other of the two contour lines defining the specific through-hole of the metal support is an end portion on the electrolyte layer side in the first direction. a fourth extension extending from the fourth extension including a portion extending along the first direction; and the fourth extension in the first direction of the A fifth extending portion extending from an end opposite to the electrolyte layer, the electrolyte layer side of the specific through-hole defined by the fourth extending portion in the second direction A fifth extension portion including a portion extending along a centripetal direction, which is a direction toward the center of the portion, and a sixth extension portion extending from an end of the fifth extension portion in the centripetal direction. and a sixth extending portion including a portion extending along the side opposite to the electrolyte layer in the first direction, wherein the specific electrode is: It is good also as a structure joined to the said 5th extending|stretching part. In the present electrochemical reaction single cell, the portion of the specific electrode that is bonded to the fifth extending portion of the metal support is bonded to the portion of the specific through-hole extending along the first direction. In comparison, the contact area between the specific electrode and the metal support can be increased without increasing the length of the inside of the electrode hole in the first direction. Therefore, in the present electrochemical reaction single cell, it is possible to more effectively suppress the deterioration of the performance of the electrochemical reaction single cell due to the flowability of the reaction gas through the through-holes of the metal support, and the specific electrode and It is possible to improve the bonding strength with the metal support.

(6)本明細書に開示される電気化学反応セルスタックは、上記(1)から(5)までのいずれか一つに記載の電気化学反応単セルと、前記特定電極が面するガス室とをそれぞれ有し、前記第1の方向に並べて配置された複数の電気化学反応単位を備え、少なくとも1つの前記電気化学反応単位において、前記遠心方向(前記第1の方向に交差する第2の方向のうち、前記第1の延伸部によって画定される前記特定貫通孔の前記電解質層側部分の中心から遠ざかる方向)は、前記第2の方向の前記ガス室におけるガス流れの方向とは反対の方向である。そのため、本電気化学反応セルスタックにおいては、第1の段差部は、上記遠心方向に、第1の延伸部、第2の延伸部、第3の延伸部の順に位置する構成である。本電気化学反応セルスタックにおいては、更に、上述したように上記遠心方向は第2の方向(第1の方向に交差する方向)の燃料室におけるガスの流れの方向とは反対の方向であるため、第1の段差部は、第2の方向において、ガスの流れの方向に、第3の延伸部、第2の延伸部、第1の延伸部の順に位置する構成である。この第3の延伸部、第2の延伸部、第1の延伸部という並び順は、第1の方向のガス流れの方向(第1の方向の金属支持体に対して電解質層の方向)とも一致している。そのため、本電気化学反応単セルによれば、例えば上記遠心方向がガス流れの方向である構成(つまり、ガス流れの方向に、第1の延伸部、第2の延伸部、第3の延伸部の順に位置する構成)等と比較して、特定貫通孔を通る反応ガスの流通性を向上させることができ、ひいては、上記電気化学反応単セルの性能を向上させることができる。 (6) The electrochemical reaction cell stack disclosed in the present specification includes the electrochemical reaction single cell according to any one of (1) to (5) above and a gas chamber facing the specific electrode. each having a plurality of electrochemical reaction units arranged side by side in the first direction, and in at least one of the electrochemical reaction units, the centrifugal direction (the second direction intersecting the first direction of these, the direction away from the center of the electrolyte layer side portion of the specific through hole defined by the first extending portion) is the direction opposite to the direction of gas flow in the gas chamber in the second direction. is. Therefore, in the present electrochemical reaction cell stack, the first stepped portion is arranged in the centrifugal direction in the order of the first extending portion, the second extending portion, and the third extending portion. Further, in the present electrochemical reaction cell stack, as described above, the centrifugal direction is opposite to the direction of gas flow in the fuel chamber in the second direction (direction intersecting the first direction). , the first stepped portion is arranged in the order of the third extending portion, the second extending portion, and the first extending portion in the gas flow direction in the second direction. The arrangement order of the third extending portion, the second extending portion, and the first extending portion is also the direction of the gas flow in the first direction (the direction of the electrolyte layer with respect to the metal support in the first direction). Match. Therefore, according to the present electrochemical reaction single cell, for example, the centrifugal direction is the direction of gas flow (that is, the first extending portion, the second extending portion, and the third extending portion in the direction of gas flow). , etc.), the flowability of the reaction gas passing through the specific through-holes can be improved, and the performance of the electrochemical reaction single cell 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、電気化学反応単セル(燃料電池単セルまたは電解単セル)、複数の電気化学反応単セルを備える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)、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 this specification can be implemented in various forms. For example, an electrochemical reaction single cell (fuel cell single cell or electrolytic single cell), a plurality of electrochemical reaction single cells It can be realized in the form of an electrochemical reaction cell stack (fuel cell stack or electrolysis cell stack), manufacturing methods thereof, and the like.

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1 is a perspective view showing the external configuration of a fuel cell stack 100 according to this embodiment; FIG. 図1のII-II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Explanatory drawing showing the XZ cross-sectional configuration of the fuel cell stack 100 at the position II-II in FIG. 図1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Explanatory drawing showing the YZ cross-sectional configuration of the fuel cell stack 100 at the position III-III in FIG. 図2に示す断面と同一の位置における互いに隣接する2つの発電単位102のXZ断面構成を示す説明図Explanatory diagram showing the XZ cross-sectional configuration of two power generation units 102 adjacent to each other at the same position as the cross section shown in FIG. 図3に示す断面と同一の位置における互いに隣接する2つの発電単位102のYZ断面構成を示す説明図Explanatory diagram showing the YZ cross-sectional configuration of two power generation units 102 adjacent to each other at the same position as the cross section shown in FIG. 本実施形態における単セル110の詳細構成を示す説明図Explanatory diagram showing the detailed configuration of the single cell 110 in the present embodiment

A.実施形態:
A-1.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、図1のII-II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り、図3は、図1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。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。図4以降についても同様である。
A. Embodiment:
A-1. Configuration of fuel cell stack 100:
FIG. 1 is a perspective view showing the external configuration of the fuel cell stack 100 in this embodiment, and FIG. 2 is an explanatory diagram showing the XZ cross-sectional configuration of the fuel cell stack 100 at the position II-II in FIG. FIG. 3 is an explanatory diagram showing the YZ cross-sectional configuration of the fuel cell stack 100 at the position III-III in FIG. Each figure shows mutually orthogonal XYZ axes for specifying directions. In this specification, for the sake of convenience, the positive Z-axis direction is referred to as the upward direction, and the negative Z-axis direction is referred to as the downward direction. may be installed. The same applies to FIG. 4 and subsequent figures.

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とを備える。7つの発電単位102は、所定の配列方向(本実施形態ではZ軸方向)に並べて配置されている。一対のエンドプレート104,106は、7つの発電単位102から構成される集合体を上下から挟むように配置されている。上記配列方向(Z軸方向)は、特許請求の範囲における第1の方向の一例である。発電単位102は、特許請求の範囲における電気化学反応単位の一例である。 The fuel cell stack 100 includes a plurality of (seven in this embodiment) fuel cell power generation units (hereinafter simply referred to as “power generation units”) 102 and a pair of end plates 104 and 106 . The seven power generation units 102 are arranged side by side in a predetermined arrangement direction (the Z-axis direction in this embodiment). A pair of end plates 104 and 106 are arranged so as to sandwich an aggregate composed of seven power generation units 102 from above and below. The arrangement direction (Z-axis direction) is an example of a first direction in the scope of claims. The power generation unit 102 is an example of an electrochemical reaction unit in the claims.

燃料電池スタック100を構成する各層(発電単位102、エンドプレート104,106)のZ軸方向回りの周縁部には、Z軸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、各層に形成され互いに対応する孔同士がZ軸方向に連通して、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Z軸方向に延びる貫通孔108を構成している。以下の説明では、貫通孔108を構成するために燃料電池スタック100の各層に形成された孔も、貫通孔108と呼ぶ場合がある。 A plurality of holes (eight in this embodiment) penetrating in the Z-axis direction are formed in the peripheral edge portion around the Z-axis direction of each layer (the power generating unit 102, the end plates 104 and 106) constituting the fuel cell stack 100. Corresponding holes formed in each layer communicate with each other in the Z-axis direction to form through-holes 108 extending in the Z-axis direction from one end plate 104 to the other end plate 106 . In the following description, the holes formed in each layer of the fuel cell stack 100 to form the through holes 108 may also be referred to as the through holes 108 .

各貫通孔108にはZ軸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の両側に嵌められたナット24とによって、燃料電池スタック100は締結されている。なお、図2および図3に示すように、ナット24と各エンドプレート104,106(または後述するガス通路部材27)との間には、絶縁シート26が介在している。 A bolt 22 extending in the Z-axis direction is inserted through each through-hole 108 , and the fuel cell stack 100 is fastened by the bolt 22 and nuts 24 fitted on both sides of the bolt 22 . As shown in FIGS. 2 and 3, an insulating sheet 26 is interposed between the nut 24 and each of the end plates 104, 106 (or a gas passage member 27 to be described later).

各ボルト22の軸部の外周面と各貫通孔108の内周面との間には、空間が確保されている。図1および図2に示すように、1つのボルト22(ボルト22A)と該ボルト22Aが挿通された貫通孔108とにより形成された空間は、燃料電池スタック100の外部から酸化剤ガスOG(例えば空気)が導入され、その酸化剤ガス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空気極側ガス供給マニホールド161として機能し、他の1つのボルト22(ボルト22B)と該ボルト22Bが挿通された貫通孔108とにより形成された空間は、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の外部へと排出する空気極側ガス排出マニホールド162として機能する。また、図1および図3に示すように、他の1つのボルト22(ボルト22D)と該ボルト22Dが挿通された貫通孔108とにより形成された空間は、燃料電池スタック100の外部から燃料ガスFG(例えば水素リッチなガス)が導入され、その燃料ガスFGを各発電単位102の燃料室176に供給する燃料極側ガス供給マニホールド171として機能し、他の1つのボルト22(ボルト22E)と該ボルト22Eが挿通された貫通孔108とにより形成された空間は、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の外部へと排出する燃料極側ガス排出マニホールド172として機能する。 A space is secured between the outer peripheral surface of the shaft portion of each bolt 22 and the inner peripheral surface of each through hole 108 . As shown in FIGS. 1 and 2, the space formed by one bolt 22 (bolt 22A) and the through-hole 108 through which the bolt 22A is inserted allows the oxidant gas OG (for example, oxidant gas) from the outside of the fuel cell stack 100 to air) is introduced, and functions as an air electrode side gas supply manifold 161, which is a gas flow path for supplying the oxidant gas OG to the air chamber 166 of each power generation unit 102, and the other one bolt 22 (bolt 22B). The space formed by the through-hole 108 through which the bolt 22B is inserted serves as an air electrode for discharging the oxidant off-gas OOG, which is the gas discharged from the air chamber 166 of each power generation unit 102, to the outside of the fuel cell stack 100. It functions as a side gas exhaust manifold 162 . As shown in FIGS. 1 and 3, the space formed by another bolt 22 (bolt 22D) and the through hole 108 through which the bolt 22D is inserted is filled with fuel gas from the outside of the fuel cell stack 100. FG (for example, hydrogen-rich gas) is introduced, and functions as a fuel electrode side gas supply manifold 171 that supplies the fuel gas FG to the fuel chamber 176 of each power generation unit 102, and the other one bolt 22 (bolt 22E). The space formed by the through hole 108 through which the bolt 22E is inserted is the fuel electrode side through which the fuel off-gas FOG, which is the gas discharged from the fuel chamber 176 of each power generation unit 102, is discharged to the outside of the fuel cell stack 100. It functions as a gas exhaust manifold 172 .

燃料電池スタック100には、4つのガス通路部材27が設けられている。各ガス通路部材27は、中空筒状の本体部28と、本体部28の側面から分岐した中空筒状の分岐部29とを有している。分岐部29の孔は本体部28の孔と連通している。各ガス通路部材27の本体部28の孔は、各ガス通路部材27の設置位置に設けられた各マニホールド161,162,171,172に連通している。 Four gas passage members 27 are provided in the fuel cell stack 100 . Each gas passage member 27 has a hollow tubular body portion 28 and a hollow tubular branch portion 29 branched from a side surface of the main body portion 28 . A hole in the branch portion 29 communicates with a hole in the main body portion 28 . The holes of the body portion 28 of each gas passage member 27 communicate with manifolds 161 , 162 , 171 and 172 provided at the installation positions of the gas passage members 27 .

(エンドプレート104,106の構成)
一対のエンドプレート104,106は、Z軸方向に略直交する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。一方のエンドプレート104は、最も上に位置する発電単位102の上側に配置され、該発電単位102と電気的に接続されている。他方のエンドプレート106は、最も下に位置する発電単位102の下側に配置され、該発電単位102と電気的に接続されている。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, 106)
The pair of end plates 104 and 106 are plate-shaped conductive members substantially orthogonal to the Z-axis direction, and are made of stainless steel, for example. One end plate 104 is arranged above the uppermost power generating unit 102 and electrically connected to the power generating unit 102 . The other end plate 106 is arranged below the lowermost power generation unit 102 and is electrically connected with the power generation unit 102 . The upper end plate 104 functions as the positive side output terminal of the fuel cell stack 100 , and the lower end plate 106 functions as the negative side output terminal of the fuel cell stack 100 .

(発電単位102の構成)
図4は、図2に示す断面と同一の位置における互いに隣接する2つの発電単位102のXZ断面構成を示す説明図であり、図5は、図3に示す断面と同一の位置における互いに隣接する2つの発電単位102のYZ断面構成を示す説明図である。
(Configuration of power generation unit 102)
4 is an explanatory diagram showing the XZ cross-sectional configuration of two power generation units 102 adjacent to each other at the same position as the cross section shown in FIG. 2, and FIG. FIG. 3 is an explanatory diagram showing a YZ cross-sectional configuration of two power generation units 102;

図4および図5に示すように、発電単位102は、燃料電池単セル(以下、「単セル」という。)110と、セパレータ120と、空気極側フレーム部材130と、空気極側集電体134と、燃料極側フレーム部材140と、燃料極側集電体144と、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、空気極側フレーム部材130、燃料極側フレーム部材140、インターコネクタ150の周縁部には、上述したボルト22が挿通される貫通孔108に対応する孔が形成されている。 As shown in FIGS. 4 and 5, the power generation unit 102 includes a fuel cell single cell (hereinafter referred to as "single cell") 110, a separator 120, an air electrode side frame member 130, and an air electrode side current collector. 134 , an anode-side frame member 140 , an anode-side current collector 144 , and a pair of interconnectors 150 . Peripheral portions of the separator 120, the air electrode side frame member 130, the fuel electrode side frame member 140, and the interconnector 150 are formed with holes corresponding to the through holes 108 through which the bolts 22 are inserted.

インターコネクタ150は、Z軸方向に略直交する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。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(図2および図3参照)。 The interconnector 150 is a plate-shaped conductive member substantially perpendicular to the Z-axis direction, and is made of, for example, stainless steel. The interconnector 150 ensures electrical continuity between the power generating units 102 and prevents mixing of reaction gases between the power generating units 102 . In this embodiment, when two power generation units 102 are arranged adjacently, one interconnector 150 is shared by the two adjacent power generation units 102 . That is, the upper interconnector 150 in a certain 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 . In addition, the power generation unit 102 located at the top in the fuel cell stack 100 does not have the upper interconnector 150, and the power generation unit 102 located at the bottom does not have the lower interconnector 150 (FIGS. 2 and 3). See Figure 3).

単セル110は、電解質層112と、電解質層112を挟んでZ軸方向に互いに対向する空気極114および燃料極116とを備える。単セル110は、さらに、燃料極116(より詳細には、後述する燃料極116の基部117)に対して電解質層112とは反対側(下側)に配置された金属支持体180を備える。 The unit cell 110 includes an electrolyte layer 112, and an air electrode 114 and a fuel electrode 116 facing each other in the Z-axis direction with the electrolyte layer 112 interposed therebetween. The unit cell 110 further includes a metal support 180 arranged on the opposite side (lower side) of the electrolyte layer 112 with respect to the fuel electrode 116 (more specifically, the base 117 of the fuel electrode 116 described later).

金属支持体180は、Z軸方向に略直交する平板形状の導電性部材であり、金属(例えばステンレス)により形成されている。金属支持体180は、単セル110における他の構成要素(電解質層112等)を支持している。このように、本実施形態の単セル110は、金属支持体180によって単セル110の機械的強度を確保する、いわゆる金属支持型(メタルサポート型)の単セルである。金属支持型の単セルは、他のタイプ(例えば燃料極支持型)の単セルと比較して、熱衝撃による割れが生じにくく、また起動性が高い。後述するように、金属支持体180には、燃料ガスFGを通過させるための複数の貫通孔50が形成されている(図6参照)。 The metal support 180 is a flat plate-shaped conductive member substantially perpendicular to the Z-axis direction, and is made of metal (for example, stainless steel). The metal support 180 supports other components in the single cell 110 (such as the electrolyte layer 112). As described above, the unit cell 110 of the present embodiment is a so-called metal support type unit cell in which the mechanical strength of the unit cell 110 is ensured by the metal support 180 . A metal-supported single cell is less prone to cracking due to thermal shock and has a higher startability than other types of single cells (for example, a fuel electrode-supported type). As will be described later, the metal support 180 is formed with a plurality of through holes 50 for passing the fuel gas FG (see FIG. 6).

電解質層112は、Z軸方向に略直交する平板形状部材であり、緻密な層である。本実施形態では、電解質層112は、燃料極116における上側の表面と、金属支持体180における上側の表面の内、燃料極116に覆われていない領域とを連続的に覆うように形成されている。電解質層112は、例えば、YSZ(イットリ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。このように、本実施形態の単セル110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。空気極114は、Z軸方向に略直交する平板形状部材であり、多孔質な層である。空気極114は、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))により形成されている。燃料極116は、Z軸方向に略直交する平板形状部材であり、多孔質な層である。燃料極116は、例えば、Niと酸化物イオン伝導性セラミックス粒子(例えば、YSZ)とからなるサーメットにより形成されている。本実施形態では、燃料極116は、特許請求の範囲における特定電極に相当する。 The electrolyte layer 112 is a plate-shaped member substantially orthogonal to the Z-axis direction, and is a dense layer. In this embodiment, the electrolyte layer 112 is formed so as to continuously cover the upper surface of the fuel electrode 116 and the region of the upper surface of the metal support 180 that is not covered with the fuel electrode 116 . there is The electrolyte layer 112 is made of solid oxide such as YSZ (yttria-stabilized zirconia). Thus, the single cell 110 of this embodiment is a solid oxide fuel cell (SOFC) using a solid oxide as an electrolyte. The air electrode 114 is a flat plate-shaped member substantially orthogonal to the Z-axis direction, and is a porous layer. The air electrode 114 is made of, for example, a perovskite oxide (for example, LSCF (lanthanum strontium cobalt iron oxide)). The fuel electrode 116 is a flat plate-shaped member substantially orthogonal to the Z-axis direction, and is a porous layer. The fuel electrode 116 is made of, for example, a cermet made of Ni and oxide ion conductive ceramic particles (eg, YSZ). In this embodiment, the fuel electrode 116 corresponds to a specific electrode in the claims.

セパレータ120は、中央付近にZ軸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、例えばステンレスにより形成されている。セパレータ120における孔121を取り囲む部分は、例えばロウ材を含む接合部124により、単セル110(電解質層112)の周縁部と接合されている。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とが区画される。 The separator 120 is a frame-like member having a substantially rectangular hole 121 extending in the Z-axis direction near its center, and is made of stainless steel, for example. A portion of the separator 120 surrounding the hole 121 is joined to the peripheral portion of the unit cell 110 (electrolyte layer 112) by a joining portion 124 containing brazing material, for example. Separator 120 separates air chamber 166 facing air electrode 114 and fuel chamber 176 facing fuel electrode 116 .

空気極側フレーム部材130は、中央付近にZ軸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。空気極側フレーム部材130の孔131は、空気極114に面する空気室166を構成する。空気極側フレーム部材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。空気極側フレーム部材130には、空気極側ガス供給マニホールド161と空気室166とを連通する空気極側ガス供給連通流路132と、空気室166と空気極側ガス排出マニホールド162とを連通する空気極側ガス排出連通流路133とが形成されている。 The air electrode-side frame member 130 is a frame-shaped member having a substantially rectangular hole 131 penetrating in the Z-axis direction near the center, and is made of an insulator such as mica. The hole 131 of the cathode-side frame member 130 constitutes an air chamber 166 facing the cathode 114 . A pair of interconnectors 150 included in the power generation unit 102 are electrically insulated by the cathode-side frame member 130 . The air electrode side frame member 130 has an air electrode side gas supply communication passage 132 that communicates between the air electrode side gas supply manifold 161 and the air chamber 166, and an air electrode side gas discharge manifold 162 that communicates with the air chamber 166. An air electrode side gas discharge communication channel 133 is formed.

燃料極側フレーム部材140は、中央付近にZ軸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、例えばステンレスにより形成されている。燃料極側フレーム部材140の孔141は、燃料極116に面する燃料室176を構成する。燃料極側フレーム部材140には、燃料極側ガス供給マニホールド171と燃料室176とを連通する燃料極側ガス供給連通流路142と、燃料室176と燃料極側ガス排出マニホールド172とを連通する燃料極側ガス排出連通流路143とが形成されている。 The fuel electrode-side frame member 140 is a frame-shaped member having a substantially rectangular hole 141 penetrating in the Z-axis direction near the center, and is made of stainless steel, for example. A hole 141 of the anode-side frame member 140 constitutes a fuel chamber 176 facing the anode 116 . In the fuel electrode side frame member 140, a fuel electrode side gas supply communication passage 142 that communicates between the fuel electrode side gas supply manifold 171 and the fuel chamber 176, and a fuel electrode side gas discharge manifold 172 that communicates with the fuel chamber 176 are provided. A fuel electrode side gas discharge communication channel 143 is formed.

空気極側集電体134は、空気室166内に配置された複数の略四角柱状の集電体要素135から構成されており、例えば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とインターコネクタ150とを電気的に接続する。ただし、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、該発電単位102における空気極側集電体134は、空気極114と上側のエンドプレート104とを電気的に接続する(図2および図3参照)。なお、空気極側集電体134とインターコネクタ150とが一体の部材として構成されていてもよい。 The air electrode side current collector 134 is composed of a plurality of substantially quadrangular prism-shaped current collector elements 135 arranged in the air chamber 166, and is made of, for example, stainless steel. The air electrode side current collector 134 electrically connects the air electrode 114 and the interconnector 150 . However, since the uppermost power generation unit 102 in the fuel cell stack 100 does not have the upper interconnector 150, the air electrode side current collector 134 in the power generation unit 102 consists of the air electrode 114 and the upper end plate 104 and are electrically connected (see FIGS. 2 and 3). The cathode-side current collector 134 and the interconnector 150 may be configured as an integral member.

燃料極側集電体144は、燃料室176内に配置された複数の略四角柱状の集電体要素145から構成されており、例えばステンレスにより形成されている。燃料極側集電体144は、金属支持体180とインターコネクタ150とを電気的に接続する。ただし、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、該発電単位102における燃料極側集電体144は、金属支持体180と下側のエンドプレート106とを電気的に接続する(図2および図3参照)。なお、燃料極側集電体144とインターコネクタ150とが一体の部材として構成されていてもよい。 The fuel electrode side current collector 144 is composed of a plurality of substantially quadrangular prism-shaped current collector elements 145 arranged in the fuel chamber 176, and is made of, for example, stainless steel. The fuel electrode-side current collector 144 electrically connects the metal support 180 and the interconnector 150 . However, since the lowest power generation unit 102 in the fuel cell stack 100 does not have the lower interconnector 150, the fuel electrode side current collector 144 in the power generation unit 102 is formed by the metal support 180 and the lower It is electrically connected to the end plate 106 (see FIGS. 2 and 3). Note that the fuel electrode-side current collector 144 and the interconnector 150 may be configured as an integral member.

A-2.燃料電池スタック100の動作:
図2および図4に示すように、酸化剤ガスOGは、空気極側ガス供給マニホールド161の位置に設けられたガス通路部材27の分岐部29に接続されたガス配管(図示せず)から、該ガス通路部材27の分岐部29および本体部28の孔を介して空気極側ガス供給マニホールド161に供給され、空気極側ガス供給マニホールド161から各発電単位102の空気極側ガス供給連通流路132を介して、空気室166に供給される。また、図3および図5に示すように、燃料ガスFGは、燃料極側ガス供給マニホールド171の位置に設けられたガス通路部材27の分岐部29に接続されたガス配管(図示せず)から、該ガス通路部材27の分岐部29および本体部28の孔を介して燃料極側ガス供給マニホールド171に供給され、燃料極側ガス供給マニホールド171から各発電単位102の燃料極側ガス供給連通流路142を介して、燃料室176に供給される。
A-2. Operation of fuel cell stack 100:
As shown in FIGS. 2 and 4, the oxidant gas OG is supplied from a gas pipe (not shown) connected to the branch portion 29 of the gas passage member 27 provided at the position of the air electrode side gas supply manifold 161. The air is supplied to the air electrode side gas supply manifold 161 via the branch portion 29 of the gas passage member 27 and the hole of the main body portion 28, and the air electrode side gas supply communication channel of each power generation unit 102 from the air electrode side gas supply manifold 161. 132 to air chamber 166 . Further, as shown in FIGS. 3 and 5, the fuel gas FG is supplied from a gas pipe (not shown) connected to the branch portion 29 of the gas passage member 27 provided at the position of the fuel electrode side gas supply manifold 171. , is supplied to the fuel electrode side gas supply manifold 171 through the branch portion 29 of the gas passage member 27 and the hole of the main body portion 28, and the fuel electrode side gas supply communication flow of each power generation unit 102 is supplied from the fuel electrode side gas supply manifold 171. It is supplied to fuel chamber 176 via passage 142 .

各発電単位102において、空気室166に供給された酸化剤ガスOGが多孔質な空気極114内に進入し、かつ、燃料室176に供給された燃料ガスFGが金属支持体180に形成された複数の貫通孔50を通って多孔質な燃料極116内に進入すると、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に電気的に接続され、燃料極116は、金属支持体180および燃料極側集電体144を介して他方のインターコネクタ150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。 In each power generation unit 102, the oxidant gas OG supplied to the air chamber 166 entered the porous air electrode 114, and the fuel gas FG supplied to the fuel chamber 176 was formed on the metal support 180. When entering the porous fuel electrode 116 through the plurality of through-holes 50 , electricity is generated by an electrochemical reaction between oxygen contained in the oxidant gas OG and hydrogen contained in the fuel gas FG in the single cell 110 . 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 through the air electrode side current collector 134, and the fuel electrode 116 is connected to the metal support 180 and the fuel electrode side. It is electrically connected to the other interconnector 150 via the current collector 144 . Also, the plurality of power generation units 102 included in the fuel cell stack 100 are electrically connected in series. Therefore, the 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 the SOFC generates power at a relatively high temperature (for example, 700° C. to 1000° C.), the fuel cell stack 100 is heated by the heater ( (not shown).

図2および図4に示すように、各発電単位102の空気室166から空気極側ガス排出連通流路133を介して空気極側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、空気極側ガス排出マニホールド162の位置に設けられたガス通路部材27の本体部28および分岐部29を経て、該分岐部29に接続されたガス配管(図示せず)から燃料電池スタック100の外部に排出される。また、図3および図5に示すように、各発電単位102の燃料室176から燃料極側ガス排出連通流路143を介して燃料極側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、燃料極側ガス排出マニホールド172の位置に設けられたガス通路部材27の本体部28および分岐部29を経て、該分岐部29に接続されたガス配管(図示しない)から燃料電池スタック100の外部に排出される。 As shown in FIGS. 2 and 4, the oxidant offgas OOG discharged from the air chamber 166 of each power generation unit 102 to the air electrode side gas discharge manifold 162 through the air electrode side gas discharge communication channel 133 is The gas is discharged to the outside of the fuel cell stack 100 from a gas pipe (not shown) connected to the branch portion 29 via the main portion 28 and the branch portion 29 of the gas passage member 27 provided at the position of the side gas discharge manifold 162 . be done. Further, as shown in FIGS. 3 and 5, the fuel off-gas FOG discharged from the fuel chamber 176 of each power generation unit 102 to the fuel electrode side gas discharge manifold 172 through the fuel electrode side gas discharge communication passage 143 is The gas is discharged to the outside of the fuel cell stack 100 from a gas pipe (not shown) connected to the branch portion 29 via the main portion 28 and the branch portion 29 of the gas passage member 27 provided at the position of the pole-side gas discharge manifold 172 . be done.

A-3.単セル110の詳細構成:
図6は、本実施形態における単セル110の詳細構成を示す説明図である。図6には、図5のX1部における単セル110のYZ断面構成が拡大して示されている。なお、図5および図6に示す単セル110の断面は、Z軸方向に沿った断面であり、特許請求の範囲における特定断面の一例である。
A-3. Detailed configuration of single cell 110:
FIG. 6 is an explanatory diagram showing the detailed configuration of the single cell 110 in this embodiment. FIG. 6 shows an enlarged view of the YZ cross-sectional configuration of the single cell 110 at the X1 portion of FIG. The cross section of the unit cell 110 shown in FIGS. 5 and 6 is a cross section along the Z-axis direction, and is an example of a specific cross section in the scope of claims.

図6に示すように、本実施形態における単セル110では、金属支持体180に複数の貫通孔50が形成されている。金属支持体180において、各貫通孔50は、燃料極116(より詳細には、燃料極116における電解質層112に近い側の一部分である基部117)に接する上面S11から、上面S11とは反対側の下面S22まで貫通している。このことから、各貫通孔50はZ軸方向に貫通する孔であるといえる。 As shown in FIG. 6 , in the single cell 110 of this embodiment, a plurality of through holes 50 are formed in the metal support 180 . In the metal support 180, each through-hole 50 extends from the upper surface S11 contacting the fuel electrode 116 (more specifically, the base portion 117, which is a portion of the fuel electrode 116 on the side closer to the electrolyte layer 112), to the side opposite to the upper surface S11. is penetrated to the lower surface S22 of the . From this, it can be said that each through-hole 50 is a hole penetrating in the Z-axis direction.

本実施形態では、金属支持体180は、2枚の板状部材(第1の金属部材181および第2の金属部材182)がZ軸方向に積層された構成を有している。第2の金属部材182は、第1の金属部材181の下側に配置されており、例えば溶接によって第1の金属部材181と接合されている。本実施形態では、第1の金属部材181の厚さと第2の金属部材182の厚さとは、略同一である。なお、第1の金属部材181の下面S12は、特許請求の範囲における第1の表面の一例であり、第2の金属部材182の上面S21は、特許請求の範囲における第2の表面の一例である。 In this embodiment, the metal support 180 has a structure in which two plate members (a first metal member 181 and a second metal member 182) are laminated in the Z-axis direction. The second metal member 182 is arranged below the first metal member 181 and is joined to the first metal member 181 by welding, for example. In this embodiment, the thickness of the first metal member 181 and the thickness of the second metal member 182 are substantially the same. The lower surface S12 of the first metal member 181 is an example of the first surface in the claims, and the upper surface S21 of the second metal member 182 is an example of the second surface in the claims. be.

金属支持体180に形成された各貫通孔50は、金属支持体180の上面S11における開口53を含む第1の部分51を有している。各貫通孔50の第1の部分51は、金属支持体180を構成する第1の金属部材181に形成されている。第1の金属部材181において、各第1の部分51は、燃料極116に接する電解質層112側の上面S11から、上面S11とは反対側の下面S12まで貫通している。このことから、各貫通孔50の第1の部分51はZ軸方向に延伸しているといえる。ここでいう「ある方向に沿って延伸している」とは、当該方向に略直線状に延伸していることを意味し、その延伸方向について、±10°までの誤差が許容されるものであってもよい(以下、同様)。 Each through-hole 50 formed in the metal support 180 has a first portion 51 including an opening 53 in the upper surface S11 of the metal support 180. As shown in FIG. A first portion 51 of each through-hole 50 is formed in a first metal member 181 that constitutes the metal support 180 . In the first metal member 181, each first portion 51 penetrates from the upper surface S11 on the side of the electrolyte layer 112 in contact with the fuel electrode 116 to the lower surface S12 on the side opposite to the upper surface S11. From this, it can be said that the first portion 51 of each through-hole 50 extends in the Z-axis direction. Here, "stretching along a certain direction" means stretching substantially linearly in that direction, and an error of up to ±10° is allowed for the stretching direction. There may be (the same shall apply hereinafter).

また、金属支持体180に形成された各貫通孔50は、第1の部分51に加えて、第1の部分51に連通する第2の部分52を有している。第2の部分52は、金属支持体180の下面S22における開口54を含む部分である。すなわち、本実施形態では、各貫通孔50は、第1の部分51と第2の部分52とから構成されている。各貫通孔50において、第2の部分52は、Z軸方向視における輪郭線が第1の部分51の輪郭線と重ならないように位置し、かつ、Z軸方向に延伸している。 Each through-hole 50 formed in the metal support 180 has a second portion 52 communicating with the first portion 51 in addition to the first portion 51 . The second portion 52 is a portion including the opening 54 in the lower surface S22 of the metal support 180. As shown in FIG. That is, in this embodiment, each through hole 50 is composed of a first portion 51 and a second portion 52 . In each through-hole 50, the second portion 52 is positioned so that the contour line in the Z-axis direction view does not overlap the contour line of the first portion 51, and extends in the Z-axis direction.

金属支持体180の各貫通孔50を画定する2つの輪郭線(OL1,OL2)の一方(本実施形態ではY軸正方向)である輪郭線OL1は、第1の延伸部OL11と第2の延伸部OL12と第3の延伸部OL13とを備える第1の段差部OL10を有している。 Of the two contour lines (OL1, OL2) that define each through-hole 50 of the metal support 180, the contour line OL1, which is one (in the positive direction of the Y-axis in this embodiment), extends between the first extending portion OL11 and the second extending portion OL11. It has a first stepped portion OL10 including an extended portion OL12 and a third extended portion OL13.

金属支持体180の輪郭線OL1の第1の延伸部OL11は、輪郭線OL1のZ軸正方向の端部から延伸している。第1の延伸部OL11は、Z軸方向に沿って延伸している部分を含んでいる。この「Z軸正方向」は、Z軸方向の電解質層112側である、といえる(以下、同様)。本実施形態では、第1の延伸部OL11は、その全体がZ軸方向に沿って延伸しているが、一部のみがZ軸方向に沿って延伸しているものであってもよい。例えば、金属支持体180の貫通孔50を画定する面(のZ軸方向の電解質層112側)に面取りを施した際には、第1の延伸部OL11のZ軸方向の電解質層112側の端部は、Z軸方向に対して傾いた方向に延伸するテーパー状となる(後述する第2~6の延伸部OL12,OL13,OL24,OL25,OL26について面取りを施した場合も同様)。本実施形態では、第1の延伸部OL11は、第1の金属部材181の貫通孔50の第1の部分51を画定する部分である。以上のことから、第1の金属部材181は、第2の延伸部OL12を含む下面S12と、下面S12からZ軸方向に貫通する貫通孔(第1の部分51)とを有している、といえる。当該貫通孔(第1の部分51)は、第1の延伸部OL11によって画定される貫通孔50の電解質層112側部分を構成している。 A first extending portion OL11 of the contour OL1 of the metal support 180 extends from the end of the contour OL1 in the positive Z-axis direction. The first extending portion OL11 includes a portion extending along the Z-axis direction. It can be said that this "positive direction of the Z-axis" is the side of the electrolyte layer 112 in the Z-axis direction (the same applies hereinafter). In the present embodiment, the entire first extending portion OL11 extends along the Z-axis direction, but only a portion of the first extending portion OL11 may extend along the Z-axis direction. For example, when the surface (on the side of the electrolyte layer 112 in the Z-axis direction) defining the through hole 50 of the metal support 180 is chamfered, the surface of the first extending portion OL11 on the side of the electrolyte layer 112 in the Z-axis direction is chamfered. The end portion has a tapered shape extending in a direction inclined with respect to the Z-axis direction (the same applies when the second to sixth extension portions OL12, OL13, OL24, OL25, and OL26, which will be described later, are chamfered). In this embodiment, the first extending portion OL11 is a portion that defines the first portion 51 of the through hole 50 of the first metal member 181 . From the above, the first metal member 181 has a lower surface S12 including the second extending portion OL12, and a through hole (first portion 51) penetrating from the lower surface S12 in the Z-axis direction. It can be said. The through-hole (first portion 51) constitutes the electrolyte layer 112-side portion of the through-hole 50 defined by the first extending portion OL11.

金属支持体180の輪郭線OL1の第2の延伸部OL12は、第1の延伸部OL11のZ軸負方向の端部から延伸している。第2の延伸部OL12は、Y軸正方向に沿って延伸している部分を含んでいる。本実施形態では、第2の延伸部OL12は、その全体がY軸正方向に沿って延伸しているが、一部のみがY軸正方向に沿って延伸しているものであってもよい。この「Y軸正方向」は、Y軸方向(Z軸方向に交差する方向)のうち、第1の延伸部OL11によって画定される貫通孔50の電解質層112側部分の中心から遠ざかる方向CFD(以下、「遠心方向CFD」という。)である、といえる。本実施形態では、金属支持体180の輪郭線OL1の第2の延伸部OL12は、第1の金属部材181の下面S12の一部である。また、遠心方向CFD(Y軸正方向)は、X軸方向の燃料室176における反応ガス(酸化剤ガスOG)の流れの方向(Y軸負方向)とは反対の方向である、といえる。 The second extending portion OL12 of the contour line OL1 of the metal support 180 extends from the end of the first extending portion OL11 in the negative Z-axis direction. The second extending portion OL12 includes a portion extending along the Y-axis positive direction. In the present embodiment, the second extending portion OL12 extends entirely along the positive Y-axis direction, but only a portion thereof may extend along the positive Y-axis direction. . This "Y-axis positive direction" is a direction CFD ( hereinafter referred to as “centrifugal direction CFD”). In this embodiment, the second extending portion OL12 of the contour line OL1 of the metal support 180 is part of the lower surface S12 of the first metal member 181 . Further, it can be said that the centrifugal direction CFD (Y-axis positive direction) is the direction opposite to the flow direction (Y-axis negative direction) of the reactant gas (oxidant gas OG) in the fuel chamber 176 in the X-axis direction.

金属支持体180の輪郭線OL1の第3の延伸部OL13は、第2の延伸部OL12のY軸正方向(遠心方向CFD)の端部から延伸している。第3の延伸部OL13は、Z軸負方向に沿って延伸している部分を含んでいる。本実施形態では、第3の延伸部OL13は、その全体がZ軸負方向に沿って延伸しているが、一部のみがZ軸負方向に沿って延伸しているものであってもよい。この「Z軸負方向」は、Z軸方向の電解質層112とは反対側であるといえる(以下、同様)。本実施形態では、第3の延伸部OL13は、貫通孔50の第2の部分52を画定する部分である。第2の金属部材182は、第1の金属部材181の下面S12に接合される上面S21を有し、かつ、上面S21からZ軸方向に貫通する貫通孔(第2の部分52)を有している。当該貫通孔(第2の部分52)は、第2の延伸部OL12と第3の延伸部OL13とによって画定される貫通孔50のZ軸負方向(Z軸方向の電解質層112とは反対側)の部分を構成している。 The third extending portion OL13 of the contour line OL1 of the metal support 180 extends from the end of the second extending portion OL12 in the positive Y-axis direction (centrifugal direction CFD). The third extending portion OL13 includes a portion extending along the Z-axis negative direction. In the present embodiment, the third extending portion OL13 extends entirely along the Z-axis negative direction, but only a portion thereof may extend along the Z-axis negative direction. . This "Z-axis negative direction" can be said to be the side opposite to the electrolyte layer 112 in the Z-axis direction (the same applies hereinafter). In this embodiment, the third extending portion OL13 is a portion that defines the second portion 52 of the through hole 50 . The second metal member 182 has an upper surface S21 that is joined to the lower surface S12 of the first metal member 181, and has a through hole (second portion 52) penetrating from the upper surface S21 in the Z-axis direction. ing. The through-hole (second portion 52) extends in the Z-axis negative direction (the side opposite to the electrolyte layer 112 in the Z-axis direction) of the through-hole 50 defined by the second extending portion OL12 and the third extending portion OL13. ).

燃料極116は、各貫通孔50について、基部117に連なり、かつ、貫通孔50内に位置する部分118(以下、「孔内部118」という。)を備えている。燃料極116の孔内部118は、特許請求の範囲における電極孔内部の一例である。各孔内部118は、第2の延伸部OL12に対してZ軸負方向(Z軸方向の電解質層112とは反対側)に位置する部分119(以下、「特定部分119」という。)を有している。 The fuel electrode 116 includes, for each through-hole 50, a portion 118 (hereinafter referred to as "hole interior 118") that continues to the base portion 117 and is positioned within the through-hole 50. As shown in FIG. The hole interior 118 of the fuel electrode 116 is an example of the electrode hole interior in the claims. Each hole interior 118 has a portion 119 (hereinafter referred to as “specific portion 119”) located in the Z-axis negative direction (the side opposite to the electrolyte layer 112 in the Z-axis direction) with respect to the second extending portion OL12. is doing.

本実施形態では、燃料極116の特定部分119は、金属支持体180の第2の延伸部OL12に接合されている。 In this embodiment, the specific portion 119 of the anode 116 is bonded to the second extension OL12 of the metal support 180 .

金属支持体180の各貫通孔50を画定する2つの輪郭線(OL1,OL2)の他方である輪郭線OL2は、第4の延伸部OL24と第5の延伸部OL25と第6の延伸部OL26とを備える第2の段差部OL20を有する。第4の延伸部OL24は、輪郭線OL2のZ軸正方向(Z軸方向の電解質層112側)の端部から延伸している。第4の延伸部OL24は、Z軸方向に沿って延伸している部分を含んでいる。第5の延伸部OL25は、第4の延伸部OL24のZ軸負方向(Z軸方向の電解質層112とは反対側)の端部から延伸している。第5の延伸部OL25は、Y軸正方向に沿って延伸している部分を含んでいる。この「Y軸正方向」は、Y軸方向のうち、第4の延伸部OL24によって画定される貫通孔50の電解質層112側部分の中心に近づく方向CPD(以下、「求心方向CPD」という。)である、といえる。第6の延伸部OL26は、第5の延伸部OL25のX軸正方向(求心方向CPD)の端部からZ軸負方向(Z軸方向の電解質層112とは反対側)に沿って延伸している部分である。 The contour line OL2, which is the other of the two contour lines (OL1, OL2) that define each through-hole 50 of the metal support 180, is the fourth extension OL24, the fifth extension OL25, and the sixth extension OL26. and a second stepped portion OL20. The fourth extending portion OL24 extends from the end of the contour line OL2 in the Z-axis positive direction (the electrolyte layer 112 side in the Z-axis direction). The fourth extending portion OL24 includes a portion extending along the Z-axis direction. The fifth extending portion OL25 extends from the end of the fourth extending portion OL24 in the Z-axis negative direction (the side opposite to the electrolyte layer 112 in the Z-axis direction). The fifth extending portion OL25 includes a portion extending along the Y-axis positive direction. This "Y-axis positive direction" is the direction CPD (hereinafter referred to as "centripetal direction CPD") of the Y-axis direction that approaches the center of the electrolyte layer 112 side portion of the through-hole 50 defined by the fourth extending portion OL24. )You can say that. The sixth extending portion OL26 extends from the end of the fifth extending portion OL25 in the positive X-axis direction (centripetal direction CPD) along the negative Z-axis direction (opposite to the electrolyte layer 112 in the Z-axis direction). This is the part where

本実施形態では、燃料極116は、金属支持体180の第5の延伸部OL25に接合されている。 In this embodiment, anode 116 is bonded to fifth extension OL25 of metal support 180 .

各貫通孔50は、燃料極116の各孔内部118のZ軸負方向(Z軸方向の電解質層112とは反対側)に空間SPを有している。燃料室176に供給された反応ガス(燃料ガスFG)は、該空間SPから燃料極116の各孔内部118の空隙内を進行し、さらに燃料極116の基部117の空隙内を進行して、反応場に供給される。 Each through-hole 50 has a space SP in the inside 118 of each hole of the fuel electrode 116 in the Z-axis negative direction (on the side opposite to the electrolyte layer 112 in the Z-axis direction). The reaction gas (fuel gas FG) supplied to the fuel chamber 176 advances from the space SP through the gaps in each hole 118 of the fuel electrode 116, further advances through the gaps in the base 117 of the fuel electrode 116, supplied to the reaction field.

なお、本実施形態では、単セル110のXY断面における各貫通孔50形状は、円形である。各貫通孔50の径は、金属支持体180の上面S11における開口53の位置から下面S22における開口54の位置にわたって略一定である。また、複数の貫通孔50の径は、互いに略同一である。 In addition, in the present embodiment, the shape of each through hole 50 in the XY cross section of the single cell 110 is circular. The diameter of each through-hole 50 is substantially constant from the position of the opening 53 on the upper surface S11 of the metal support 180 to the position of the opening 54 on the lower surface S22. Also, the diameters of the plurality of through holes 50 are substantially the same.

このような構成の単セル110は、例えば以下の製造方法により製造することができる。まず、金属支持体180を構成する第1の金属部材181および第2の金属部材182を準備し、孔開け加工によって第1の金属部材181に各貫通孔50の第1の部分51を形成すると共に、第2の金属部材182に各貫通孔50の第2の部分52を形成する。次に、第1の金属部材181と第2の金属部材182とを、各第1の部分51が各第2の部分52と連通し、かつ第1の段差部OL10および第2の段差部OL20が形成されるように位置を合わせて、例えば溶接によって接合することにより、金属支持体180を作製する。なお、本実施形態では、第1の金属部材181と第2の金属部材182とを接合する際に、板状である第1の金属部材181の上記貫通孔(第1の部分51)と、板状である第2の金属部材182の上記貫通孔(第2の部分52)との相対位置を調節することにより第1の段差部OL10および第2の段差部OL20を容易に実現(製造)することができる。 The single cell 110 having such a configuration can be manufactured, for example, by the following manufacturing method. First, the first metal member 181 and the second metal member 182 that constitute the metal support 180 are prepared, and the first portions 51 of the through holes 50 are formed in the first metal member 181 by drilling. At the same time, the second portion 52 of each through-hole 50 is formed in the second metal member 182 . Next, the first metal member 181 and the second metal member 182 are arranged so that each first portion 51 communicates with each second portion 52, and the first step portion OL10 and the second step portion OL20 are formed. A metal support 180 is fabricated by aligning and joining, for example by welding, such that a is formed. In addition, in the present embodiment, when joining the first metal member 181 and the second metal member 182, the through hole (first portion 51) of the plate-like first metal member 181, The first stepped portion OL10 and the second stepped portion OL20 are easily realized (manufactured) by adjusting the relative position of the plate-shaped second metal member 182 with respect to the through hole (second portion 52). can do.

次に、燃料極116の孔内部118および基部117のそれぞれを形成するためのペーストを調製する。そして、孔内部118を形成するためのペーストを、金属支持体180に形成された各貫通孔50に充填する。このとき、金属支持体180の各貫通孔50の最下部の一部分(第2の部分52における下側の一部分)に例えば樹脂を充填しておくことにより、孔内部118を形成するためのペーストが該部分には充填されないようにする。その後、基部117を形成するためのペーストを、金属支持体180の上面S11に塗布することによって成膜する。なお、孔内部118を形成するためのペーストと基部117を形成するためのペーストとは、同一組成であってもよいし、互いに異なる組成であってもよい。 Next, pastes are prepared for forming each of the hole interior 118 and the base 117 of the fuel electrode 116 . Then, each through-hole 50 formed in the metal support 180 is filled with a paste for forming the inside of the hole 118 . At this time, the lowermost part of each through-hole 50 (the lower part of the second part 52) of the metal support 180 is filled with resin, for example, so that the paste for forming the inside of the hole 118 is formed. Do not fill the part. After that, a film is formed by applying a paste for forming the base portion 117 to the upper surface S11 of the metal support 180 . The paste for forming hole interior 118 and the paste for forming base portion 117 may have the same composition, or may have different compositions.

次に、電解質層112を形成するためのペーストを調製し、燃料極116の基部117を形成するためのペーストの塗膜上に塗布することによって成膜する。このようにして作製された積層体を所定の温度で焼成することにより、電解質層112および燃料極116を形成し、金属支持体180と電解質層112と燃料極116との積層体を得る。次に、空気極114を形成するためのペーストを調製し、電解質層112上に塗布することによって成膜する。このようにして作製された積層体を所定の温度で焼成することにより、空気極114を形成し、上述した構成の単セル110を得る。なお、本実施形態では、燃料極116を形成するペーストを、板状である第1の金属部材181の上記貫通孔(第1の部分51)と、板状である第2の金属部材182の上記貫通孔(第2の部分52)とのそれぞれに充填することにより燃料極116を形成する際に、各貫通孔(51,52)に充填する電極材料の構成(例えば、充填量や充填位置)を調節することにより燃料極116の特定部分119を容易に実現(製造)することができる。 Next, a paste for forming the electrolyte layer 112 is prepared and applied on the coating film of the paste for forming the base 117 of the fuel electrode 116 to form a film. By firing the laminate thus produced at a predetermined temperature, the electrolyte layer 112 and the fuel electrode 116 are formed, and a laminate of the metal support 180, the electrolyte layer 112, and the fuel electrode 116 is obtained. Next, a paste for forming the air electrode 114 is prepared and applied on the electrolyte layer 112 to form a film. By firing the laminated body thus produced at a predetermined temperature, the air electrode 114 is formed and the single cell 110 having the above-described structure is obtained. In this embodiment, the paste that forms the fuel electrode 116 is applied to the through hole (first portion 51) of the plate-like first metal member 181 and the plate-like second metal member 182. When forming the fuel electrode 116 by filling each of the through holes (second portion 52), the configuration of the electrode material (for example, filling amount and filling position) filled in each through hole (51, 52) ), the specific portion 119 of the anode 116 can be easily realized (manufactured).

A-4.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を構成する各単セル110は、電解質層112と、電解質層112を挟んでZ軸方向に互いに対向する燃料極116および空気極114と、金属支持体180とを備える。金属支持体180は、燃料極116に対して電解質層112とは反対側に位置する部材である。金属支持体180は、Z軸方向視で燃料極116と重なる位置においてZ軸方向に貫通する複数の貫通孔50を有する。燃料極116は、複数の貫通孔50の少なくとも1つである貫通孔(以下、「特定貫通孔」という。)内に位置する孔内部118を備える。単セル110のZ軸方向に沿った少なくとも1つの断面(例えば、図5および図6に示す単セル110の断面。以下、「特定断面」という。)において、金属支持体180の特定貫通孔を画定する2つの輪郭線(OL1,OL2)の一方である輪郭線OL1は、第1の延伸部OL11と第2の延伸部OL12と第3の延伸部OL13とを備える第1の段差部OL10を有する。第1の延伸部OL11は、輪郭線OL1のZ軸方向の電解質層112側の端部から延伸している。第1の延伸部OL11は、Z軸方向に沿って延伸している部分を含む。第2の延伸部OL12は、第1の延伸部OL11のZ軸方向の電解質層112とは反対側の端部から延伸している。第2の延伸部OL12は、Y軸方向(Z軸方向に交差する方向)のうち、第1の延伸部OL11によって画定される特定貫通孔の電解質層112側部分の中心から遠ざかる方向である遠心方向CFDに沿って延伸している部分を含む。第3の延伸部OL13は、第2の延伸部OL12の遠心方向CFDの端部から延伸している。第3の延伸部OL13は、Z軸方向の電解質層112とは反対側に沿って延伸している部分を含む。燃料極116の孔内部118は、第2の延伸部OL12に対してZ軸方向の電解質層112とは反対側に位置する特定部分119を有する。
A-4. Effect of this embodiment:
As described above, each unit cell 110 constituting the fuel cell stack 100 of the present embodiment includes an electrolyte layer 112, a fuel electrode 116 and an air electrode 114 facing each other in the Z-axis direction with the electrolyte layer 112 interposed therebetween, and a metal support 180 . The metal support 180 is a member located on the side opposite to the electrolyte layer 112 with respect to the fuel electrode 116 . The metal support 180 has a plurality of through holes 50 penetrating in the Z-axis direction at positions overlapping the fuel electrode 116 when viewed in the Z-axis direction. The fuel electrode 116 includes a hole interior 118 positioned within at least one of the plurality of through holes 50 (hereinafter referred to as "specific through hole"). In at least one section along the Z-axis direction of the unit cell 110 (for example, the section of the unit cell 110 shown in FIGS. 5 and 6; hereinafter referred to as the “specific section”), the specific through-hole of the metal support 180 is formed. The contour line OL1, which is one of the two contour lines (OL1, OL2) defining, forms a first stepped portion OL10 including a first extending portion OL11, a second extending portion OL12, and a third extending portion OL13. have. The first extending portion OL11 extends from the end of the contour line OL1 on the side of the electrolyte layer 112 in the Z-axis direction. The first extending portion OL11 includes a portion extending along the Z-axis direction. The second extension OL12 extends from the end of the first extension OL11 opposite to the electrolyte layer 112 in the Z-axis direction. The second extending portion OL12 extends away from the center of the electrolyte layer 112 side portion of the specific through-hole defined by the first extending portion OL11 in the Y-axis direction (direction intersecting the Z-axis direction). Including a portion extending along the direction CFD. The third extension OL13 extends from the end of the second extension OL12 in the centrifugal direction CFD. Third extending portion OL13 includes a portion extending along the side opposite to electrolyte layer 112 in the Z-axis direction. The hole interior 118 of the anode 116 has a specific portion 119 located on the opposite side of the electrolyte layer 112 in the Z-axis direction with respect to the second extension OL12.

本実施形態の単セル110においては、上述したように、燃料極116は、特定貫通孔(複数の貫通孔50の少なくとも1つ)内に位置する孔内部118を備える。特定断面において、金属支持体180の特定貫通孔を画定する2つの輪郭線(OL1,OL2)の一方である輪郭線OL1は、上述した第1の延伸部OL11と第2の延伸部OL12と第3の延伸部OL13とを備える第1の段差部OL10を有する。燃料極116の孔内部118は、遠心方向CFD(X軸方向のうち、第1の延伸部OL11によって画定される特定貫通孔の単セル110側部分の中心から遠ざかる方向)に延伸する第2の延伸部OL12に対してZ軸方向の電解質層112とは反対側に位置する特定部分119を有する。本実施形態の単セル110では、金属支持体180の第1の段差部OL10と燃料極116の特定部分119とを引き離す力(Z軸方向に略平行な力)が作用したときに、燃料極116の特定部分119が金属支持体180の第1の段差部OL10に係合してアンカーとして効果的に機能する。そのため、本実施形態の単セル110によれば、燃料極116と金属支持体180とにおける相対的なZ軸方向(より詳細には、Z軸方向のうち、燃料極116と金属支持体180とが離れる方向)の位置ずれを抑制することができ、ひいては、金属支持体180からの燃料極116の剥離を抑制することができる。 In the single cell 110 of the present embodiment, as described above, the fuel electrode 116 has a hole interior 118 positioned within a specific through hole (at least one of the plurality of through holes 50). In the specific cross-section, the contour line OL1, which is one of the two contour lines (OL1, OL2) that define the specific through-hole of the metal support 180, is formed by the first extending portion OL11, the second extending portion OL12, and the second extending portion OL12. It has a first step OL10 with three extensions OL13. The hole inside 118 of the fuel electrode 116 extends in the centrifugal direction CFD (the direction away from the center of the unit cell 110 side portion of the specific through-hole defined by the first extending portion OL11 in the X-axis direction). It has a specific portion 119 located on the side opposite to the electrolyte layer 112 in the Z-axis direction with respect to the extended portion OL12. In the single cell 110 of the present embodiment, when a force (a force substantially parallel to the Z-axis direction) separating the first stepped portion OL10 of the metal support 180 and the specific portion 119 of the fuel electrode 116 is applied, the fuel electrode A specific portion 119 of 116 engages the first stepped portion OL10 of the metal support 180 to effectively function as an anchor. Therefore, according to the unit cell 110 of the present embodiment, the relative Z-axis direction between the fuel electrode 116 and the metal support 180 (more specifically, in the Z-axis direction, the fuel electrode 116 and the metal support 180 ) can be suppressed, and thus separation of the fuel electrode 116 from the metal support 180 can be suppressed.

また、本実施形態の単セル110は、特定断面において、燃料極116の特定部分119(第2の延伸部OL12に対してZ軸方向の電解質層112とは反対側に位置する部分)は、第2の延伸部OL12に接合されている。燃料極116の孔内部118のZ軸方向の長さが長くなるほど、金属支持体180の貫通孔50を通る反応ガス(酸化剤ガスOG)の流通性は悪化し、ひいては、単セル110の発電性能は低下する。本実施形態の単セル110においては、上述したように、特定断面において、燃料極116の特定部分119が遠心方向CFD(Y軸方向のうち、第1の延伸部OL11によって画定される特定貫通孔の電解質層112側部分の中心から遠ざかる方向)に沿って延伸する第2の延伸部OL12に接合されているため、燃料極116の特定部分119がZ軸方向に沿って延伸する部分に接合される構成と比較して、燃料極116の孔内部118のZ軸方向の長さを長くせずに燃料極116と金属支持体180との接触面積を大きくすることができる。従って、本実施形態の単セル110によれば、金属支持体180の貫通孔50を通る反応ガスの流通性に起因する単セル110の発電性能の低下を抑制しつつ、燃料極116と金属支持体180との接合強度を向上させることができる。 Further, in the single cell 110 of the present embodiment, in the specific cross section, the specific portion 119 of the fuel electrode 116 (the portion located on the side opposite to the electrolyte layer 112 in the Z-axis direction with respect to the second extending portion OL12) is It is joined to the second extension OL12. As the length of the hole interior 118 of the fuel electrode 116 in the Z-axis direction increases, the flowability of the reaction gas (oxidant gas OG) through the through-hole 50 of the metal support 180 deteriorates, and eventually the single cell 110 generates power. Performance degrades. In the unit cell 110 of the present embodiment, as described above, in the specific cross section, the specific portion 119 of the fuel electrode 116 is positioned in the centrifugal direction CFD (in the Y-axis direction, the specific through-hole defined by the first extending portion OL11). The specific portion 119 of the fuel electrode 116 is joined to the portion extending along the Z-axis direction. The contact area between the fuel electrode 116 and the metal support 180 can be increased without increasing the length in the Z-axis direction of the inside 118 of the hole of the fuel electrode 116, as compared with the configuration in which the fuel electrode 116 and the metal support 180 are in contact. Therefore, according to the single cell 110 of the present embodiment, the deterioration of the power generation performance of the single cell 110 due to the flowability of the reactant gas through the through-holes 50 of the metal support 180 is suppressed, while the fuel electrode 116 and the metal support are The bonding strength with the body 180 can be improved.

また、本実施形態の単セル110は、特定断面において、特定貫通孔は、燃料極116の孔内部118のZ軸方向の電解質層112とは反対側に空間SPを有する。本実施形態の単セル110においては、上述したように、金属支持体180が第1の段差部OL10を有し、かつ、燃料極116が特定部分119を有することにより、金属支持体180からの燃料極116の剥離を抑制することができる。本実施形態の単セル110によれば、このような効果が得られるものでありながら、上述したように特定貫通孔が孔内部118のZ軸方向の電解質層112とは反対側に空間SPを有することにより、特定貫通孔が当該空間SPを有さない構成(例えば特定貫通孔の全体に渡って燃料極116が充填された構成)と比較して、特定貫通孔を通る反応ガスの流通性を向上させることができ、ひいては、単セル110の発電性能を向上させることができる。 Further, in the single cell 110 of the present embodiment, the specific through hole has a space SP on the opposite side of the electrolyte layer 112 in the Z-axis direction of the inside 118 of the hole of the fuel electrode 116 in the specific cross section. In the single cell 110 of the present embodiment, as described above, the metal support 180 has the first stepped portion OL10 and the fuel electrode 116 has the specific portion 119. Separation of the fuel electrode 116 can be suppressed. According to the single cell 110 of the present embodiment, such an effect can be obtained. By having can be improved, and thus the power generation performance of the single cell 110 can be improved.

また、金属支持体180は、第1の金属部材181と第2の金属部材182とを含んでいる。第1の金属部材181は、板状部材であって、第2の延伸部OL12を含む下面S12と、下面S12からZ軸方向に貫通する貫通孔(第1の部分51)であって、第1の延伸部OL11によって画定される特定貫通孔の電解質層112側部分を構成する貫通孔(第1の部分51)とを有する。第2の金属部材182は、第1の金属部材181の下面S12に接合される上面S21を有する板状部材であって、上面S21からZ軸方向に貫通する貫通孔52であって、第2の延伸部OL12と第3の延伸部OL13とによって画定される特定貫通孔の電解質層112とは反対側の部分を構成する貫通孔52を有する。本実施形態の単セル110においては、第1の段差部OL10は、上述した第1の金属部材181と第2の金属部材182とを接合する際に、板状である第1の金属部材181の上記貫通孔(第1の部分51)と、板状である第2の金属部材182の上記貫通孔(第2の部分52)との相対位置を調節することにより容易に実現(製造)することができる。また、燃料極116の特定部分119は、燃料極116を形成する材料(例えば、ペースト。以下、「電極材料」という。)を、板状である第1の金属部材181の上記貫通孔(第1の部分51)と、板状である第2の金属部材182の上記貫通孔(第2の部分52)とのそれぞれに充填することにより燃料極116を形成する際に、各貫通孔(51,52)に充填する電極材料の構成(例えば、充填量や充填位置)を調節することにより燃料極116の特定部分119を容易に実現(製造)することができる。 Also, the metal support 180 includes a first metal member 181 and a second metal member 182 . The first metal member 181 is a plate-like member, and has a lower surface S12 including the second extending portion OL12 and a through hole (first portion 51) penetrating from the lower surface S12 in the Z-axis direction. and a through-hole (first portion 51) that constitutes the electrolyte layer 112-side portion of the specific through-hole defined by one extending portion OL11. The second metal member 182 is a plate-like member having an upper surface S21 that is joined to the lower surface S12 of the first metal member 181, and has a through hole 52 penetrating from the upper surface S21 in the Z-axis direction. through-hole 52 forming a portion of the specific through-hole opposite to the electrolyte layer 112 defined by the extending portion OL12 and the third extending portion OL13. In the single cell 110 of the present embodiment, the first stepped portion OL10 is formed when the plate-shaped first metal member 181 and the second metal member 182 are joined together. can be easily realized (manufactured) by adjusting the relative position of the through hole (first portion 51) of the second metal member 182 and the through hole (second portion 52) of the plate-shaped second metal member 182 be able to. Further, the specific portion 119 of the fuel electrode 116 is formed by inserting a material (for example, paste, hereinafter referred to as “electrode material”) forming the fuel electrode 116 into the through hole (second 1 portion 51 ) and the through hole (second portion 52 ) of the plate-shaped second metal member 182 , and when forming the fuel electrode 116 , each through hole ( 51 , 52), the specific portion 119 of the fuel electrode 116 can be easily realized (manufactured) by adjusting the composition of the electrode material (for example, the filling amount and filling position).

また、本実施形態の単セル110は、特定断面において、金属支持体180の特定貫通孔を画定する2つの輪郭線(OL1,OL2)の他方である輪郭線OL2は、第4の延伸部OL24と第5の延伸部OL25と第6の延伸部OL26とを備える第2の段差部OL20を有する。第4の延伸部OL24は、輪郭線OL2のZ軸方向の電解質層112側の端部から延伸している。第4の延伸部OL24は、Z軸方向に沿って延伸している部分を含む。本実施形態では、第4の延伸部OL24は、その全体がZ軸方向に沿って延伸しているが、一部のみがZ軸方向に沿って延伸しているものであってもよい。第5の延伸部OL25は、第4の延伸部OL24のZ軸方向の電解質層112とは反対側の端部から延伸している。第5の延伸部OL25は、Y軸方向のうち、第4の延伸部OL24によって画定される特定貫通孔の電解質層112側部分の中心に近づく方向である求心方向CPDに沿って延伸している部分を含む。本実施形態では、第5の延伸部OL25は、その全体が求心方向CPDに沿って延伸しているが、一部のみが求心方向CPDに沿って延伸しているものであってもよい。第6の延伸部OL26は、第5の延伸部OL25の求心方向CPDの端部から延伸している。第6の延伸部OL26は、Z軸方向の電解質層112とは反対側に沿って延伸している部分を含む。本実施形態では、第6の延伸部OL26は、その全体が、Z軸方向の電解質層112とは反対側に沿って延伸しているが、一部のみが、Z軸方向の電解質層112とは反対側に沿って延伸しているものであってもよい。燃料極116は、第5の延伸部OL25に接合されている。 In the specific cross section of the unit cell 110 of the present embodiment, the contour line OL2, which is the other of the two contour lines (OL1 and OL2) that define the specific through-hole of the metal support 180, is the fourth extending portion OL24. and a second stepped portion OL20 including a fifth extending portion OL25 and a sixth extending portion OL26. The fourth extending portion OL24 extends from the end of the contour line OL2 on the side of the electrolyte layer 112 in the Z-axis direction. The fourth extending portion OL24 includes a portion extending along the Z-axis direction. In the present embodiment, the fourth extending portion OL24 extends entirely along the Z-axis direction, but only a portion thereof may extend along the Z-axis direction. The fifth extension OL25 extends from the end of the fourth extension OL24 opposite to the electrolyte layer 112 in the Z-axis direction. The fifth extending portion OL25 extends along the centripetal direction CPD, which is the direction toward the center of the electrolyte layer 112 side portion of the specific through-hole defined by the fourth extending portion OL24, in the Y-axis direction. Including part. In the present embodiment, the fifth extending portion OL25 extends entirely along the centripetal direction CPD, but only a portion thereof may extend along the centripetal direction CPD. The sixth extension OL26 extends from the end of the fifth extension OL25 in the centripetal direction CPD. The sixth extending portion OL26 includes a portion extending along the side opposite to the electrolyte layer 112 in the Z-axis direction. In the present embodiment, the sixth extending portion OL26 extends entirely along the side opposite to the electrolyte layer 112 in the Z-axis direction, but only part of it extends along the side opposite to the electrolyte layer 112 in the Z-axis direction. may extend along opposite sides. The fuel electrode 116 is joined to the fifth extension OL25.

本実施形態の単セル110においては、上述したように、特定断面において、燃料極116は、求心方向CPD(Y軸方向のうち、第4の延伸部OL24によって画定される特定貫通孔の電解質層112側部分の中心に近づく方向)に沿って延伸する第5の延伸部OL25に接合されている。そのため、本実施形態の単セル110においては、燃料極116のうち、金属支持体180の第5の延伸部OL25に接合されている部分が特定貫通孔のZ軸方向に沿って延伸する部分に接合される構成と比較して、燃料極116の孔内部118のZ軸方向の長さを長くせずに燃料極116と金属支持体180との接触面積を大きくすることができる。従って、本実施形態の単セル110においては、より効果的に、金属支持体180の貫通孔50を通る反応ガスの流通性に起因する単セル110の発電性能の低下を抑制しつつ、燃料極116と金属支持体180との接合強度を向上させることができる。 In the single cell 110 of the present embodiment, as described above, in a specific cross section, the fuel electrode 116 extends in the centripetal direction CPD (in the Y-axis direction, the electrolyte layer of the specific through-hole defined by the fourth extending portion OL24). 112 side portion) is joined to the fifth extension portion OL25 extending along the direction toward the center of the 112 side portion. Therefore, in the single cell 110 of the present embodiment, the portion of the fuel electrode 116 that is joined to the fifth extension portion OL25 of the metal support 180 is the portion that extends along the Z-axis direction of the specific through-hole. The contact area between the fuel electrode 116 and the metal support 180 can be increased without increasing the Z-axis length of the inside 118 of the hole 118 of the fuel electrode 116 compared to the bonded structure. Therefore, in the single cell 110 of the present embodiment, it is possible to more effectively suppress deterioration of the power generation performance of the single cell 110 due to the flowability of the reactant gas through the through-holes 50 of the metal support 180, and The bonding strength between 116 and metal support 180 can be improved.

本実施形態の燃料電池スタック100は、単セル110と、燃料極116が面する燃料室176とをそれぞれ有し、Z軸方向に並べて配置された複数の発電単位102を備える。少なくとも1つの発電単位102において、遠心方向CFDは、Y軸方向の燃料室176におけるガス流れの方向とは反対の方向である。そのため、本実施形態の燃料電池スタック100においては、第1の段差部OL10は、Y軸方向のうち、第1の延伸部OL11によって画定される特定貫通孔の電解質層112側部分の中心から遠ざかる方向である遠心方向CFDに、第1の延伸部OL11、第2の延伸部OL12、第3の延伸部OL13の順に位置する構成である。本実施形態の燃料電池スタック100においては、更に、上述したように遠心方向CFDはY軸方向の燃料室176におけるガスの流れの方向とは反対の方向であるため、第1の段差部OL10は、Y軸方向において、ガスの流れの方向に、第3の延伸部OL13、第2の延伸部OL12、第1の延伸部OL11の順に位置する構成である。この第3の延伸部OL13、第2の延伸部OL12、第1の延伸部OL11という並び順は、Z軸方向のガス流れの方向(Z軸方向の金属支持体180に対して電解質層112の方向)とも一致している。そのため、本実施形態の単セル110によれば、例えば遠心方向CFDがガス流れの方向である構成(換言すれば、ガス流れの方向に、第1の延伸部OL11、第2の延伸部OL12、第3の延伸部OL13の順に位置する構成)等と比較して、特定貫通孔を通る反応ガスの流通性を向上させることができ、ひいては、単セル110の発電性能を向上させることができる。 The fuel cell stack 100 of this embodiment includes a plurality of power generation units 102 each having a single cell 110 and a fuel chamber 176 facing a fuel electrode 116, and arranged side by side in the Z-axis direction. In at least one power generation unit 102, the centrifugal direction CFD is in a direction opposite to the direction of gas flow in the fuel chamber 176 in the Y-axis direction. Therefore, in the fuel cell stack 100 of the present embodiment, the first stepped portion OL10 moves away from the center of the electrolyte layer 112 side portion of the specific through-hole defined by the first extended portion OL11 in the Y-axis direction. In this configuration, a first extension portion OL11, a second extension portion OL12, and a third extension portion OL13 are positioned in this order in the centrifugal direction CFD. Further, in the fuel cell stack 100 of the present embodiment, as described above, the centrifugal direction CFD is the direction opposite to the direction of gas flow in the fuel chamber 176 in the Y-axis direction. , the third extending portion OL13, the second extending portion OL12, and the first extending portion OL11 are positioned in this order in the direction of gas flow in the Y-axis direction. The order of arrangement of the third extending portion OL13, the second extending portion OL12, and the first extending portion OL11 is the direction of the gas flow in the Z-axis direction (the direction of the electrolyte layer 112 with respect to the metal support 180 in the Z-axis direction). direction). Therefore, according to the single cell 110 of the present embodiment, for example, a configuration in which the centrifugal direction CFD is the direction of gas flow (in other words, in the direction of gas flow, the first extending portion OL11, the second extending portion OL12, In comparison with the configuration in which the third extending portion OL13 is positioned in the order of the third extension portion OL13, etc., the flowability of the reaction gas passing through the specific through-hole can be improved, and the power generation performance of the single cell 110 can be improved.

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. Variant:
The technology disclosed in this specification is not limited to the above-described embodiments, and can be modified in various forms without departing from the scope of the invention. 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や単セル110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、金属支持体180に形成された各貫通孔50が、第1の部分51と第2の部分52とから構成されているが、貫通孔50の構成は、金属支持体180の輪郭線OL1が第1の段差部OL10を有する限りにおいて、必ずしもこれに限られない。例えば、金属支持体180に形成された貫通孔50が、第1の部分51および第2の部分52に加えて、第2の部分52に連通する第3の部分を有していてもよい。また、当該第3の部分が、第3の延伸部OL13のZ軸負方向の端部からY軸正方向(遠心方向CFDまたは求心方向CPD)に延伸する延伸部と、当該延伸部からZ軸負方向(Z軸方向の電解質層112とは反対側)に延伸する延伸部とを備える第3の段差部を有していてもよいし、同様に第4以降の段差部を有していても良い。 The configurations of the fuel cell stack 100 and the unit cells 110 in the above embodiment are merely examples, and various modifications are possible. For example, in the above embodiment, each through-hole 50 formed in the metal support 180 is composed of the first portion 51 and the second portion 52, but the configuration of the through-hole 50 is different from that of the metal support. As long as the contour line OL1 of 180 has the first step portion OL10, it is not necessarily limited to this. For example, through hole 50 formed in metal support 180 may have a third portion communicating with second portion 52 in addition to first portion 51 and second portion 52 . Further, the third portion includes an extension portion extending in the Y-axis positive direction (the centrifugal direction CFD or the centripetal direction CPD) from the end of the third extension portion OL13 in the negative Z-axis direction, and a third stepped portion extending in the negative direction (opposite side of the electrolyte layer 112 in the Z-axis direction), or similarly having a fourth and subsequent stepped portions. Also good.

上記実施形態(または変形例、以下同様)では、単セル110のXY断面における金属支持体180の各貫通孔50形状は、円形であるが、円形以外の形状(例えば矩形)であってもよい。また、上記実施形態では、各貫通孔50の径は、金属支持体180の上面S11における開口53の位置から下面S22における開口54の位置にわたって略一定であるが、いずれかの位置で異なっていてもよい。また、上記実施形態では複数の貫通孔50の構成は同様であるが、いずれかの貫通孔の構成が他の貫通孔の構成と異なっていてもよい。例えば、複数の貫通孔50の径は、互いに略同一であるが、互いに異なっていてもよい。 In the above embodiment (or modified example, the same applies hereinafter), each through-hole 50 of the metal support 180 in the XY cross section of the unit cell 110 is circular, but may be other than circular (for example, rectangular). . In the above embodiment, the diameter of each through-hole 50 is substantially constant from the position of the opening 53 on the upper surface S11 of the metal support 180 to the position of the opening 54 on the lower surface S22. good too. Further, although the configurations of the plurality of through holes 50 are the same in the above-described embodiment, the configuration of one of the through holes may be different from the configuration of the other through holes. For example, the diameters of the plurality of through holes 50 are substantially the same, but may be different.

上記実施形態では、金属支持体180が、Z軸方向に積層された第1の金属部材181および第2の金属部材182から構成されているが、金属支持体180の構成はこれに限られない。例えば、金属支持体180が、1枚の板状部材から構成されていてもよいし、Z軸方向に積層された3枚以上の板状部材から構成されていてもよい。また、金属支持体180がZ軸方向に積層された複数の板状部材から構成されている場合、各板状部材の厚さは互いに同じであってもよいし、互いに異なっていてもよい。 In the above embodiment, the metal support 180 is composed of the first metal member 181 and the second metal member 182 laminated in the Z-axis direction, but the configuration of the metal support 180 is not limited to this. . For example, the metal support 180 may be composed of one plate-like member, or may be composed of three or more plate-like members stacked in the Z-axis direction. Moreover, when the metal support 180 is composed of a plurality of plate-like members laminated in the Z-axis direction, the thickness of each plate-like member may be the same or different.

上記実施形態では、特定貫通孔は、燃料極116の孔内部118のZ軸方向の電解質層112とは反対側に空間SPを有しているが、必ずしもこれに限られない。例えば、特定貫通孔の全体に渡って燃料極116が充填されていてもよい。 In the above-described embodiment, the specific through-hole has the space SP on the opposite side of the electrolyte layer 112 in the Z-axis direction inside the hole 118 of the fuel electrode 116, but it is not necessarily limited to this. For example, the entire specific through-hole may be filled with the fuel electrode 116 .

上記実施形態では、金属支持体180(の輪郭線OL2)は、第4の延伸部OL24と第5の延伸部OL25と第6の延伸部OL26とを備える第2の段差部OL20を有するが、必ずしもこれに限られない。例えば、金属支持体180の輪郭線OL2は、後述する第7の延伸部と第8の延伸部と第9の延伸部とを備える構成であってもよい。第7の延伸部は、上記輪郭線(2つの輪郭線の一方)のZ軸方向の電解質層112側の端部からZ軸方向に沿って延伸している部分である。第8の延伸部は、第7の延伸部のZ軸方向の電解質層112とは反対側の端部から、Y軸方向(Z軸方向に交差する方向)のうち、第7の延伸部によって画定される特定貫通孔の電解質層112側部分の中心から遠ざかる方向である遠心方向に沿って延伸している部分である。第9の延伸部は、第8の延伸部の当該遠心方向の端部からZ軸方向の電解質層112とは反対側に沿って延伸している部分である。 In the above embodiment, (the contour line OL2 of) the metal support 180 has the second stepped portion OL20 comprising the fourth extending portion OL24, the fifth extending portion OL25, and the sixth extending portion OL26. It is not necessarily limited to this. For example, the contour line OL2 of the metal support 180 may be configured to include a seventh extending portion, an eighth extending portion, and a ninth extending portion, which will be described later. The seventh extending portion is a portion extending along the Z-axis direction from the edge of the contour line (one of the two contour lines) on the side of the electrolyte layer 112 in the Z-axis direction. The eighth extending portion extends from the end of the seventh extending portion opposite to the electrolyte layer 112 in the Z-axis direction by the seventh extending portion in the Y-axis direction (direction intersecting the Z-axis direction). It is a portion extending along the centrifugal direction, which is the direction away from the center of the electrolyte layer 112 side portion of the defined specific through-hole. The ninth extending portion is a portion extending from the centrifugal direction end of the eighth extending portion along the side opposite to the electrolyte layer 112 in the Z-axis direction.

上記実施形態では、燃料極116の特定部分119は、金属支持体180の第2の延伸部OL12に接合されているが、接合されていなくてもよいし、接合されずに接触しているだけでもよいし、離隔していてもよい。 In the above embodiment, the specific portion 119 of the fuel electrode 116 is joined to the second extension OL12 of the metal support 180, but it may not be joined, or may simply be in contact without being joined. It may be the same, or it may be separated.

上記実施形態では、単セル110は、燃料極116に対して電解質層112とは反対側に位置する金属支持体180を備え、かつ、金属支持体180(の輪郭線OL1)は、第1の延伸部OL11と第2の延伸部OL12と第3の延伸部OL13とを備える第1の段差部OL10を有し、かつ、燃料極116の孔内部118は、第2の延伸部OL12に対してZ軸方向の電解質層112とは反対側に位置する特定部分119を有する。このような金属支持体180に換えて、または加えて、後述する空気極側金属支持体を備える構成を採用してもよい。すなわち、単セル110は、空気極114に対して電解質層112とは反対側に位置する金属支持体(以下、「空気極側金属支持体」という。)を備え、かつ、特定断面(単セル110のZ軸方向に沿った少なくとも1つの断面)において、空気極側金属支持体の2つの輪郭線の一方は、第1の段差部OL10と同様の段差部(以下、「空気極側段差部」という。)を有し、かつ、空気極114は、特定部分119と同様の特定部分(以下、「空気極特定部分」という。)を有する構成を採用してもよい。具体的には、空気極側金属支持体は、Z軸方向視で空気極114と重なる位置においてZ軸方向に貫通する複数の貫通孔(以下、「空気極側貫通孔」という。)を有する。空気極側段差部は、後述する第10の延伸部と第11の延伸部と第12の延伸部とを備える。第10の延伸部は、空気極側金属支持体の上記輪郭線(2つの輪郭線の一方)のZ軸方向の電解質層112側の端部からZ軸方向に沿って延伸している部分である。第11の延伸部は、第10の延伸部のZ軸方向の電解質層112とは反対側の端部から、X軸方向(Z軸方向に交差する方向)のうち、第10の延伸部によって画定される空気極側特定貫通孔の電解質層112側部分の中心から遠ざかる方向である遠心方向に沿って延伸している部分である。第12の延伸部は、第11の延伸部の当該遠心方向の端部からZ軸方向の電解質層112とは反対側に沿って延伸している部分である。空気極114は、空気極側貫通孔の少なくとも1つである貫通孔(以下、「空気極側特定貫通孔」という。)内に位置する孔内部(以下、「空気極孔内部」という。)を備え、この空気極孔内部が空気極特定部分を有する。空気極特定部分は、空気極側金属支持体の第11の延伸部に対してZ軸方向の電解質層112とは反対側に位置する部分である。以上のような空気極側金属支持体を備える(かつ、空気極114が空気極孔内部を備える)構成においては、空気極側金属支持体の空気極側段差部と空気極特定部分の存在により、空気極114と空気極側金属支持体とにおける相対的なZ軸方向(より詳細には、Z軸方向のうち、空気極114と空気極側金属支持体とが離れる方向)の位置ずれを抑制することができ、ひいては、空気極側金属支持体からの空気極114の剥離を抑制することができる。また同様に、以上説明した空気極側金属支持体を備える(かつ、空気極114が空気極孔内部を備える)構成において上記実施形態の他の特徴的な構成を更に採用してもよい。なお、このような構成において、空気極114は、特許請求の範囲における特定電極の一例である。 In the above embodiment, the single cell 110 includes the metal support 180 located on the opposite side of the electrolyte layer 112 with respect to the fuel electrode 116, and (the outline OL1 of) the metal support 180 is the first The fuel electrode 116 has a first stepped portion OL10 comprising an extended portion OL11, a second extended portion OL12, and a third extended portion OL13, and the inside of the hole 118 of the fuel electrode 116 is located with respect to the second extended portion OL12. It has a specific portion 119 located on the opposite side of the electrolyte layer 112 in the Z-axis direction. Instead of or in addition to such a metal support 180, a configuration including an air electrode side metal support, which will be described later, may be adopted. That is, the single cell 110 includes a metal support (hereinafter referred to as "air electrode side metal support") located on the side opposite to the electrolyte layer 112 with respect to the air electrode 114, and has a specific cross section (single cell 110 along the Z-axis direction), one of the two contour lines of the air electrode side metal support has a stepped portion similar to the first stepped portion OL10 (hereinafter referred to as “air electrode side stepped portion ), and the air electrode 114 has a specific portion similar to the specific portion 119 (hereinafter referred to as “air electrode specific portion”). Specifically, the air electrode-side metal support has a plurality of through holes (hereinafter referred to as "air electrode side through holes") penetrating in the Z-axis direction at positions overlapping the air electrode 114 when viewed in the Z-axis direction. . The cathode-side stepped portion includes a tenth extension, an eleventh extension, and a twelfth extension, which will be described later. The tenth extending portion is a portion extending along the Z-axis direction from the edge of the contour line (one of the two contour lines) of the air electrode side metal support on the side of the electrolyte layer 112 in the Z-axis direction. be. The eleventh extending portion extends from the end of the tenth extending portion opposite to the electrolyte layer 112 in the Z-axis direction by the tenth extending portion in the X-axis direction (direction intersecting the Z-axis direction). It is a portion extending along the centrifugal direction, which is the direction away from the center of the electrolyte layer 112 side portion of the defined air electrode side specific through hole. The twelfth extending portion is a portion extending from the end of the eleventh extending portion in the centrifugal direction along the side opposite to the electrolyte layer 112 in the Z-axis direction. The air electrode 114 is located inside a hole (hereinafter referred to as "inside the air electrode hole") located in at least one of the air electrode side through holes (hereinafter referred to as "the air electrode side specific through hole"). and the interior of the cathode hole has a cathode specific portion. The air electrode specific portion is a portion located on the side opposite to the electrolyte layer 112 in the Z-axis direction with respect to the eleventh extending portion of the air electrode side metal support. In the configuration including the air electrode side metal support (and the air electrode 114 includes the inside of the air electrode hole) as described above, due to the presence of the air electrode side stepped portion of the air electrode side metal support and the air electrode specific portion, , the relative displacement in the Z-axis direction (more specifically, the direction in which the air electrode 114 and the air electrode-side metal support separate in the Z-axis direction) between the air electrode 114 and the air electrode-side metal support In addition, separation of the air electrode 114 from the air electrode side metal support can be suppressed. Similarly, other characteristic configurations of the above-described embodiments may be further employed in the above-described configuration including the air electrode side metal support (and the air electrode 114 includes the inside of the air electrode hole). In addition, in such a configuration, the air electrode 114 is an example of a specific electrode in the claims.

上記実施形態において、単セル110の空気極114と電解質層112との間に、空気極114から拡散した元素(例えば、Sr)が電解質層112に含まれる元素(例えば、Zr)と反応して高抵抗な物質(例えば、SrZrO)が生成されることを抑制する反応防止層が配置されるとしてもよい。反応防止層は、例えば、セリア系のイオン伝導体材料により形成される。 In the above embodiment, an element (for example, Sr) diffused from the air electrode 114 reacts with an element (for example, Zr) contained in the electrolyte layer 112 between the air electrode 114 and the electrolyte layer 112 of the single cell 110. An anti-reaction layer may be placed to suppress the formation of highly resistive materials (eg, SrZrO 3 ). The reaction prevention layer is made of, for example, a ceria-based ion conductor material.

上記実施形態において、必ずしも燃料電池スタック100に含まれるすべての単セル110において、上述した構成が実現されている必要はなく、燃料電池スタック100に含まれる少なくとも1つの単セル110において、上述した構成が実現されていればよい。例えば、上記実施形態では各単セル110が備える金属支持体180の構成は同様であるが、いずれかの単セルが備える金属支持体の構成が異なっていてもよい。また、上記実施形態では各単セル110が備える燃料極116の構成は同様であるが、いずれかの単セルが備える燃料極の構成が異なっていてもよい。 In the above embodiment, it is not necessary that all the unit cells 110 included in the fuel cell stack 100 have the above-described configuration. should be realized. For example, in the above embodiment, the metal supports 180 included in each unit cell 110 have the same configuration, but the metal supports included in any of the single cells may have different configurations. Further, in the above-described embodiment, the configuration of the fuel electrode 116 provided in each unit cell 110 is the same, but the configuration of the fuel electrode provided in any of the unit cells may be different.

上記実施形態における各部材を構成する材料は、あくまで例示であり、各部材が他の材料により構成されていてもよい。また、上記実施形態における単セル110の製造方法は、あくまで一例であり、種々変形可能である。 The materials constituting each member in the above embodiment are merely examples, and each member may be made of another material. Moreover, the manufacturing method of the single cell 110 in the above embodiment is merely an example, and various modifications are possible.

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固体酸化物形燃料電池(SOFC)を対象としているが、本明細書に開示される技術は、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および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、貫通孔108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、貫通孔108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単セルにおいても、上記実施形態と同様の構成を採用することにより、上記実施形態と同様の作用効果を奏する。 In the above embodiment, the object is a solid oxide fuel cell (SOFC) that generates power by utilizing an electrochemical reaction between hydrogen contained in the fuel gas and oxygen contained in the oxidant gas. The disclosed technology can also be applied to an electrolytic cell stack comprising an electrolytic single cell and a plurality of electrolytic single cells, which are constituent units of a solid oxide electrolysis cell (SOEC) that produces hydrogen using an electrolysis reaction of water. equally applicable. The configuration of the electrolysis cell stack is known, for example, as described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2016-81813, so it will not be described in detail here. Configuration. That is, the fuel cell stack 100 in the above-described embodiment can be read as an electrolytic cell stack, the power generation unit 102 can be read as an electrolytic cell unit, and the single cell 110 can be read as an electrolytic single cell. However, during the operation of the electrolytic cell stack, a voltage is applied between the two electrodes so that the air electrode 114 is positive (anode) and the fuel electrode 116 is negative (cathode). Water vapor is supplied as a source gas. As a result, an electrolysis reaction of water occurs in each electrolysis cell unit, hydrogen gas is generated in the fuel chamber 176 , and the hydrogen is taken out of the electrolysis cell stack through the through-hole 108 . Even in the electrolytic single cell having such a configuration, by adopting a configuration similar to that of the above-described embodiment, the same effect as that of the above-described embodiment can be obtained.

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、本明細書に開示される技術は、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(または電解セル)にも適用可能である。 In the above embodiments, a solid oxide fuel cell (SOFC) was described as an example, but the technology disclosed herein can be applied to other types of fuel cells (or electrolysis) such as molten carbonate fuel cells (MCFC). cell).

22(22A~22E): ボルト 24:ナット 26:絶縁シート 27:ガス通路部材 28:本体部 29:分岐部 50:貫通孔 51:第1の部分 52:第2の部分 53:開口 54:開口 100:燃料電池スタック 102:発電単位 104,106:エンドプレート 108:貫通孔 110:単セル 112:電解質層 114:空気極 116:燃料極 117:基部 118:孔内部 119:特定部分 120:セパレータ 121:孔 124:接合部 130:空気極側フレーム部材 131:孔 132:空気極側ガス供給連通流路 133:空気極側ガス排出連通流路 134:空気極側集電体 135:集電体要素 140:燃料極側フレーム部材 141:孔 142:燃料極側ガス供給連通流路 143:燃料極側ガス排出連通流路 144:燃料極側集電体 145:集電体要素 150:インターコネクタ 161:空気極側ガス供給マニホールド 162:空気極側ガス排出マニホールド 166:空気室 171:燃料極側ガス供給マニホールド 172:燃料極側ガス排出マニホールド 176:燃料室 180:金属支持体 181:第1の金属部材 182:第2の金属部材 CFD:遠心方向 CPD:求心方向 FG:燃料ガス FOG:燃料オフガス OG:酸化剤ガス OL10:第1の段差部 OL11:第1の延伸部 OL12:第2の延伸部 OL13:第3の延伸部 OL1:輪郭線 OL20:第2の段差部 OL24:第4の延伸部 OL25:第5の延伸部 OL26:第6の延伸部 OL2:輪郭線 OOG:酸化剤オフガス S11:上面 S12:下面 S21:上面 S22:下面 SP:空間 22 (22A to 22E): bolt 24: nut 26: insulating sheet 27: gas passage member 28: body portion 29: branch portion 50: through hole 51: first portion 52: second portion 53: opening 54: opening 100: Fuel cell stack 102: Power generation unit 104, 106: End plate 108: Through hole 110: Single cell 112: Electrolyte layer 114: Air electrode 116: Fuel electrode 117: Base 118: Hole inside 119: Specific part 120: Separator 121 : Hole 124: Joint 130: Air electrode side frame member 131: Hole 132: Air electrode side gas supply communication channel 133: Air electrode side gas discharge communication channel 134: Air electrode side current collector 135: Current collector element 140: Fuel electrode side frame member 141: Hole 142: Fuel electrode side gas supply communication channel 143: Fuel electrode side gas discharge communication channel 144: Fuel electrode side current collector 145: Current collector element 150: Interconnector 161: Air electrode side gas supply manifold 162: Air electrode side gas discharge manifold 166: Air chamber 171: Fuel electrode side gas supply manifold 172: Fuel electrode side gas discharge manifold 176: Fuel chamber 180: Metal support 181: First metal member 182: Second metal member CFD: Centrifugal direction CPD: Centripetal direction FG: Fuel gas FOG: Fuel off-gas OG: Oxidant gas OL10: First step portion OL11: First extension portion OL12: Second extension portion OL13 : Third extension OL1: Contour OL20: Second step OL24: Fourth extension OL25: Fifth extension OL26: Sixth extension OL2: Contour OOG: Oxidant offgas S11: Upper surface S12: Lower surface S21: Upper surface S22: Lower surface SP: Space

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燃料極および空気極と、
前記燃料極と前記空気極との一方である特定電極に対して前記電解質層とは反対側に位置する金属支持体であって、前記第1の方向視で前記特定電極と重なる位置において前記第1の方向に貫通する複数の貫通孔を有する金属支持体と、を備える電気化学反応単セルにおいて、
前記特定電極は、前記複数の貫通孔の少なくとも1つである特定貫通孔内に位置する電極孔内部を備え、
前記電気化学反応単セルの前記第1の方向に沿った少なくとも1つの断面である特定断面において、
前記金属支持体の前記特定貫通孔を画定する2つの輪郭線の少なくとも一方は、
前記第1の方向の前記電解質層側の端部から延伸している第1の延伸部であって、前記第1の方向に沿って延伸している部分を含む第1の延伸部と、
前記第1の延伸部の前記第1の方向の前記電解質層とは反対側の端部から延伸している第2の延伸部であって、前記第1の方向に交差する第2の方向のうち、前記第1の延伸部によって画定される前記特定貫通孔の前記電解質層側部分の中心から遠ざかる方向である遠心方向に沿って延伸している部分を含む第2の延伸部と、
前記第2の延伸部の前記遠心方向の端部から延伸している第3の延伸部であって、前記第1の方向の前記電解質層とは反対側に沿って延伸している部分を含む第3の延伸部と、を備える第1の段差部を有し、
前記電極孔内部は、前記第2の延伸部に対して前記第1の方向の前記電解質層とは反対側に位置する特定部分を有する、
ことを特徴とする電気化学反応単セル。
an electrolyte layer;
a fuel electrode and an air electrode facing each other in a first direction with the electrolyte layer interposed therebetween;
A metal support located on a side opposite to the electrolyte layer with respect to a specific electrode, which is one of the fuel electrode and the air electrode, and the metal support at a position overlapping the specific electrode when viewed in the first direction. In an electrochemical reaction single cell comprising a metal support having a plurality of through holes penetrating in one direction,
The specific electrode has an electrode hole interior positioned within a specific through hole that is at least one of the plurality of through holes,
In a specific cross section that is at least one cross section along the first direction of the electrochemical reaction unit cell,
At least one of two contour lines that define the specific through-hole of the metal support,
a first extending portion extending from an end portion on the electrolyte layer side in the first direction, the first extending portion including a portion extending along the first direction;
a second extending portion extending from an end portion of the first extending portion opposite to the electrolyte layer in the first direction, the second extending portion extending in a second direction crossing the first direction; a second extending portion including a portion extending along a centrifugal direction, which is a direction away from the center of the electrolyte layer side portion of the specific through-hole defined by the first extending portion;
a third extension extending from the centrifugal end of the second extension and extending along a side opposite to the electrolyte layer in the first direction; a first stepped portion comprising a third extending portion;
The inside of the electrode hole has a specific portion located on the opposite side of the electrolyte layer in the first direction with respect to the second extending portion,
An electrochemical reaction single cell characterized by:
請求項1に記載の電気化学反応単セルであって、
前記特定断面において、
前記特定部分は、前記第2の延伸部に接合されている、
ことを特徴とする電気化学反応単セル。
The electrochemical reaction single cell according to claim 1,
In the specific cross section,
The specific portion is joined to the second extension,
An electrochemical reaction single cell characterized by:
請求項1または請求項2に記載の電気化学反応単セルであって、
前記特定断面において、
前記特定貫通孔は、前記電極孔内部の前記第1の方向の前記電解質層とは反対側に空間を有する、
ことを特徴とする電気化学反応単セル。
The electrochemical reaction single cell according to claim 1 or claim 2,
In the specific cross section,
The specific through-hole has a space inside the electrode hole on a side opposite to the electrolyte layer in the first direction,
An electrochemical reaction single cell characterized by:
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単セルであって、
前記金属支持体は、
板状の第1の金属部材であって、前記第2の延伸部を含む第1の表面と、前記第1の表面から前記第1の方向に貫通する貫通孔であって、前記第1の延伸部によって画定される前記特定貫通孔の前記電解質層側部分を構成する貫通孔と、を有する板状の第1の金属部材と、
前記第1の表面に接合される第2の表面を有する板状の第2の金属部材であって、前記第2の表面から前記第1の方向に貫通する貫通孔であって、前記第2の延伸部と前記第3の延伸部とによって画定される前記特定貫通孔の前記電解質層とは反対側の部分を構成する貫通孔を有する第2の金属部材と、を含む、
ことを特徴とする電気化学反応単セル。
The electrochemical reaction single cell according to any one of claims 1 to 3,
The metal support is
A plate-shaped first metal member, comprising: a first surface including the second extending portion; and a through hole penetrating from the first surface in the first direction, wherein the first a plate-like first metal member having a through hole defined by an extending portion and forming the electrolyte layer-side portion of the specific through hole;
A plate-shaped second metal member having a second surface joined to the first surface, the through hole penetrating from the second surface in the first direction, a second metal member having a through-hole forming a portion of the specific through-hole opposite to the electrolyte layer defined by the extending portion of and the third extending portion;
An electrochemical reaction single cell characterized by:
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単セルであって、
前記特定断面において、
前記金属支持体の前記特定貫通孔を画定する前記2つの輪郭線の他方は、
前記第1の方向の前記電解質層側の端部から延伸している第4の延伸部であって、前記第1の方向に沿って延伸している部分を含む第4の延伸部と、
前記第4の延伸部の前記第1の方向の前記電解質層とは反対側の端部から延伸している第5の延伸部であって、前記第2の方向のうち、前記第4の延伸部によって画定される前記特定貫通孔の前記電解質層側部分の中心に近づく方向である求心方向に沿って延伸している部分を含む第5の延伸部と、
前記第5の延伸部の前記求心方向の端部から延伸している第6の延伸部であって、前記第1の方向の前記電解質層とは反対側に沿って延伸している部分を含む第6の延伸部と、を備える第2の段差部を有し、
前記特定電極は、前記第5の延伸部に接合されている、
ことを特徴とする電気化学反応単セル。
The electrochemical reaction single cell according to any one of claims 1 to 4,
In the specific cross section,
The other of the two contour lines that define the specific through-hole of the metal support,
a fourth extending portion extending from an end portion on the side of the electrolyte layer in the first direction, the fourth extending portion including a portion extending along the first direction;
A fifth extending portion extending from an end portion of the fourth extending portion opposite to the electrolyte layer in the first direction, wherein the fourth extending portion in the second direction a fifth extending portion including a portion extending along a centripetal direction, which is a direction approaching the center of the electrolyte layer side portion of the specific through-hole defined by a portion;
A sixth extension extending from the centripetal end of the fifth extension, the sixth extension extending along a side opposite to the electrolyte layer in the first direction. a second stepped portion comprising a sixth extension;
The specific electrode is joined to the fifth extension,
An electrochemical reaction single cell characterized by:
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単セルと、前記特定電極が面するガス室とをそれぞれ有し、前記第1の方向に並べて配置された複数の電気化学反応単位を備える電気化学反応セルスタックであって、
少なくとも1つの前記電気化学反応単位において、
前記遠心方向は、前記第2の方向の前記ガス室におけるガス流れの方向とは反対の方向である、
ことを特徴とする電気化学反応セルスタック。
A plurality of electric cells each having the electrochemical reaction unit cell according to any one of claims 1 to 5 and a gas chamber facing the specific electrode and arranged side by side in the first direction An electrochemical reaction cell stack comprising chemical reaction units,
in at least one of said electrochemical reaction units,
the centrifugal direction is opposite to the direction of gas flow in the gas chamber in the second direction;
An electrochemical reaction cell stack characterized by:
JP2021047202A 2021-03-22 2021-03-22 Electrochemical reaction single cell and electrochemical reaction cell stack Pending JP2022146309A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2021047202A JP2022146309A (en) 2021-03-22 2021-03-22 Electrochemical reaction single cell and electrochemical reaction cell stack

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2021047202A JP2022146309A (en) 2021-03-22 2021-03-22 Electrochemical reaction single cell and electrochemical reaction cell stack

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2022146309A true JP2022146309A (en) 2022-10-05

Family

ID=83461835

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2021047202A Pending JP2022146309A (en) 2021-03-22 2021-03-22 Electrochemical reaction single cell and electrochemical reaction cell stack

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2022146309A (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2019200877A (en) Electrochemical reaction unit and electrochemical reaction cell stack
JP7194242B1 (en) Electrochemical reaction cell stack
JP7368402B2 (en) Electrochemical reaction single cell and electrochemical reaction cell stack
JP7210508B2 (en) Electrochemical reaction cell stack
JP7236966B2 (en) Electrochemical reaction cell stack
JP2022146309A (en) Electrochemical reaction single cell and electrochemical reaction cell stack
JP2018041569A (en) Electrochemical reaction unit, and electrochemical reaction cell stack
JP7232282B2 (en) Electrochemical reaction cell stack
JP2020170631A (en) Electrochemical reaction cell stack
JP2022146310A (en) electrochemical reaction single cell
JP7249981B2 (en) Electrochemical reaction cell stack
JP2022125626A (en) Electrochemical reaction single cell and electrochemical reaction cell stack
JP7213276B2 (en) Electrochemical reaction cell stack
JP7112443B2 (en) Electrochemical reaction cell stack
JP7317082B2 (en) Electrochemical reaction single cell with separator and electrochemical reaction cell stack
JP7186199B2 (en) Electrochemical reaction cell stack
JP2019200878A (en) Electrochemical reaction unit and electrochemical reaction cell stack
JP7159126B2 (en) Electrochemical reaction cell stack
JP7261210B2 (en) Gas passage member and electrochemical reaction cell stack structure
JP7288928B2 (en) Electrochemical reaction single cell and electrochemical reaction cell stack
JP7237043B2 (en) Electrochemical reaction cell stack
JP7210509B2 (en) Electrochemical reaction cell stack
JP7149221B2 (en) Electrochemical reaction cell stack
JP2023023049A (en) Electrochemical reaction single cell and method of manufacturing the same
JP2023023050A (en) electrochemical reaction single cell

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20240304