JP2023507071A - 電気化学デバイス及び熱交換器を含む装置 - Google Patents

電気化学デバイス及び熱交換器を含む装置 Download PDF

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Abstract

装置は、ハウジング、ハウジングの内部に配設された複数の電気化学デバイス、及びハウジングの内部に配設された熱交換器を含むことができる。熱交換器は、複数の電気化学デバイスのうちの少なくとも１つの酸化剤含有ガス出口面に面することができる。電気化学デバイスは、固体酸化物形燃料電池のスタック、バッテリー、又は固形酸化物形電解セルを含むことができる。

Description

以下は、複数の電気化学デバイス及び熱交換器を含む装置を対象とするものである。
固体酸化物形燃料電池（ＳＯＦＣ：Ｓｏｌｉｄ ｏｘｉｄｅ ｆｕｅｌ ｃｅｌｌ）は、高温（例えば６００℃～１０００℃）で動作する電気化学デバイスである。ＳＯＦＣスタックを包囲するホットボックスは、燃料電池を所望の動作温度に保つための断熱材を含むことができる。燃料電池によって生成される熱は、ホットボックスの内部の温度を保つように使用される。しかしながら、熱が不均一に生成され、しかも入ってくる流れが冷却効果をもたらし得るので、ホット・ゾーンの全体にわたって温度の分布を均一に保つのが困難になり得る。したがって、断熱性のよいホットボックスでは、ガス出口面がガス入口面よりもかなり高温になり得るので、燃料電池スタックに望ましくない熱勾配が生じ、不均一な電流分布、局所的熱応力、及び性能劣化をもたらす可能性がある。セラミックのみを用いて形成された現況技術のＳＯＦＣスタック（「以下ではオールセラミック・スタック」と称される）においては、オールセラミック・スタックの構成要素が、燃料電池で一般に使用されているバルク金属構成要素を含有するものと比較して、例えば少なくとも１／１０の比較的低い熱伝導率を有するので、この問題が拡大されることがある。オールセラミック・スタックの内部では熱勾配がより大きくなり得、それは、スタックの性能劣化を加速させる可能性がある。
オールセラミック・スタックには、金属担持ＳＯＦＣスタック及び金属相互接続を有するスタックに対して利点もある。例えば、オールセラミック・スタックは、燃料電池の複数のスタック又は全体のスタックを共焼結することによって形成され得、製造プロセスが簡単になって、関連コストを下げることができる。加えて、適切な材料を注意深く選択することにより、構成要素の間で熱膨張率（ＣＴＥ）を厳密に一致させることができ、ＣＴＥの不一致による熱応力によって誘起される、焼成工程又は動作中の割れ形成のリスクを低減することの助けになる。金属は、燃料電池スタックで使用されるセラミック材と比較してはるかに高いＣＴＥを有することが多く、金属構成要素に対して隣接するセラミック構成要素のＣＴＥを一致させるのは困難である。その上、金属表面は、固体酸化物形燃料電池の動作温度において酸化する傾向があり、金属と、隣接したセラミック構成要素との間の接触抵抗が増加して、燃料電池の電気化学性能が低下する可能性がある。表面コーティングを使用すれば、金属表面の酸化を抑制する助けになり得るが製造原価がかなり上昇する。
この業界では、燃料電池に対して、性能、安定性、及び効率の改善が、継続的に要求されている。
添付図面を参照することにより、当業者には、本開示が一層よく理解され得、その多くの構成及び利点が明らかになり得る。
一実施例による装置の断面図である。 一実施例による電気化学デバイスの斜視図である。 一実施例による熱交換器の図解を含む図である。 本明細書の実施例による例示的熱交換器の図解を含む図である。 本明細書の実施例による例示的熱交換器の図解を含む図である。 本明細書の実施例による例示的熱交換器の図解を含む図である。 本明細書の実施例による例示的熱交換器の図解を含む図である。 本明細書の実施例による例示的熱交換器の図解を含む図である。 本明細書の実施例による例示的熱交換器の図解を含む図である。 本明細書の実施例による例示的熱交換器の図解を含む図である。 一実施例による装置の一部の斜視図である。 別の実施例による熱交換器の斜視図である。 別の実施例による装置の断面図である。 一実施例による装置の別の断面図である。 別の実施例による装置の一部の断面図である。 さらに別の実施例による装置の一部の斜視図である。 実施例によるマニホールドの図解を含む図である。 実施例によるマニホールドの図解を含む図である。 実施例によるマニホールドの図解を含む図である。 実施例によるマニホールドの図解を含む図である。 実施例による装置の上面図である。 実施例による装置の上面図である。 一実施例によるマニホールドの図解を含む図である。 実施例による装置の上面図である。 実施例による装置の上面図である。 別の実施例によるマニホールドの図解を含む図である。 実施例による管の図解を含む図である。 実施例による管の図解を含む図である。 実施例による管の図解を含む図である。 一実施例による管構成の図解を含む図である。 別の実施例による管構成の図解を含む図である。
当業者には、図中の要素は簡単さ及び明瞭さのために示され、必ずしも原寸に比例するものではないことが理解される。例えば、図中の要素のうちのいくつかの寸法は、本発明の実施例の理解の向上を支援するために、他の要素に対して誇張されていることがある。別々の図面において同一の参照記号が使用されている場合には、類似又は同一の品目を指示する。
以下の説明は、本明細書に開示される教示の理解を支援するために、図と組み合わせて提供される。以下の説明は、教示の特定の実装形態及び実施例に的を絞ることになる。この絞り込みは、教示の説明を支援するために提供されるものであり、教示の範囲又は適用可能性に対する制限と解釈されるべきではない。
本明細書で使用される、「有する（ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ）」、「有している（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」、「含む」、「含んでいる」、「有する（ｈａｓ）」、「有している（ｈａｖｉｎｇ）」という用語又は他の変形は、非排他的包含を対象として含むように意図されている。例えば、機能の一覧を有するプロセス、方法、物品、又は装置は、必ずしもそれらの機能のみに限定されず、明確には列挙されていない他の機能、又はそのようなプロセス、方法、物品、若しくは装置に本来備わっている機能を含むことができる。さらに、それと反対の意味が明示されない限り、「又は」は、排他的論理和ではなく包含的論理和を指す。例えば、「Ａ又はＢ」という条件は、Ａがトルーであって（又は存在して）Ｂがフォールスである（又は存在しない）こと、Ａがフォールスであって（又は存在せず）Ｂがトルーである（又は存在する）こと、並びにＡとＢとの両方がトルーである（又は存在する）ことのうちのいずれか１つによって満たされる。
「１つの（ａ）」又は「１つの（ａｎ）」の使用は、本明細書に記述される要素や構成要素を説明するために採用される。これは、単に、便宜上、本発明の範囲の一般的な意味を与えるためのものである。この記述は、１つ又は少なくとも１つを含むように読み取られるべきであり、そうでないことが明らかでなければ、単数形は複数も含み、逆もまた同様である。
本明細書で使用される技術用語及び科学用語は、別様に定義されなければ、すべてこの発明が属する技術の当業者によって一般に理解されるのと同一の意味を有する。材料、方法、及び実例は例示でしかなく、限定する意図はない。
本明細書の実施例は、複数の電気化学デバイスを包囲するハウジングと、酸化剤含有入口ガス又は燃料入口ガスなどの低温の入口ガスが複数の電気化学デバイスに搬送される前に入口ガスを加熱冷却するように配置された熱交換器とを含む装置に関するものである。一実施例では、この装置はホットボックスの形態を採用し得る。特定の実施例は、２．５ｋＷのホットボックス・モジュールに関する。本明細書の実施例の装置は、構造の複雑さを軽減し使い勝手が良い組立体を提供するとともに金属の利用率を下げることによってクロム中毒のリスクを低下させることもできる、減少させた数の配管接続及び／又はマニホールドを使用して、複数の電気化学デバイスにガス流分配を供給することができる。
図１を参照して、一実施例による装置１００の断面図が示されている。複数の電気化学デバイス１０２及び熱交換器１０３がハウジング１０１の内部に配設されている。電気化学デバイス１０２は、固体酸化物形燃料電池のスタック、電解槽、水素ポンプ、酸素ポンプ、バッテリー等を含むことができる。
一時的に図２に移って、例示的電気化学デバイス（固体酸化物形燃料電池のスタック２００）の斜視図が示されている。スタック２００は、相互接続層２０８によって分離された複数の固体酸化物形燃料電池２０２を含む。固体酸化物形燃料電池２０２は、カソード２０３、アノード２０５、及びカソード２０３とアノード２０５との間に配設された電解質２０４を含むことができる。スタック２００は、適切な技術及び当技術で既知の材料を利用して形成され得る。特定の実施例では、スタック２００はセラミック材を用いて形成され得、より特別な事例では、スタック２００は基本的にセラミック材から成り得る。
図２にさらに示されるように、カソード２０３及びアノード２０５は多孔性であり得る。例えば、カソード２０３は、固形酸化物セル２０２の長さ方向２３２に沿って延在するガス・チャネルを含むことができ、酸化剤含有ガスがカソードの片側表面の開口（図示せず）を通ってカソード２０３に入ることと、排気が、開口２１０など、カソード２０３の反対側表面の開口を通って出ることとを可能にする。アノード２０５は、固体酸化物形燃料電池２０２の幅方向２３４に延在するガス・チャネルも含むことができる。燃料ガスは片側表面の開口（図示せず）を通ってアノード・ガス・チャネルに入ることができ、排気は、開口２１２など反対側表面の開口を通って出ることができる。したがって、スタック２００は直交流構成を有し得る。さらに、スタック２００は、酸化剤含有ガス出口面２２０の反対側の酸化剤含有ガス入口面（図示せず）と、燃料ガス出口面２２２の反対側の燃料ガス入口面（図示せず）とを含むことができる。本明細書で使用されるとき、ガス入口面はガスを受け入れる表面を指すように意図されており、ガス出口面は、ガスから生成された排気が出る表面を指すように意図されている。例示的燃料ガスは、水素（例えば純粋な水素又は加湿水素）、５０％の水素と５０％の窒素の混合物若しくはそれらの加湿混合物、ＣＨ４、ＣＯ２、ＣＯ、Ｈ２、Ｈ２Ｏ混合物の改質油、又は炭化水素を含むことができる。例示的酸化剤含有ガスは、空気などの酸素含有ガスを含むことができる。
スタック２００は、高さ２３０、長さ２３２、及び幅２３４を含むある特定の寸法を有し得る。一実施例では、高さ２３０は１８０ｍｍから６００ｍｍであり得る。別の実施例では、幅２３４は少なくとも６０ｍｍから最大３００ｍｍであり得る。さらに別の実施例では、長さ２３２は、少なくとも６０ｍｍから最大３００ｍｍ又は少なくとも６０ｍｍから最大２８０ｍｍであり得る。いくつかの用途では、幅２３４は基本的に長さ２３２と同一であり得る。当業者には、スタック２００の寸法のうちのどれもが、特定の用途の所要電力に適合するように変化させ得ることが理解されよう。
さらなる実施例では、スタック２００のカソード２０３又はアノード２０５などの構成要素からのガス漏洩の低減を支援するように、少なくともある特定の表面領域にはコーティングが塗布され得る。例示的用途では、コーティングはガラス材又はセラミック材を含み得る。例えば、コーティングはＢａＯ、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＯ２又はそれらの任意の組合せを含み得る。図２にさらに示されるように、スタック２００上に電流コレクタ２０１が配設され得る。
一実施例では、複数の電気化学デバイス１０２は、少なくとも５００℃及び最高１０００℃を含む範囲などの比較的高温で動作するように適合され得る。例えば、動作温度は少なくとも６５０℃、少なくとも７５０℃又は少なくとも８００℃であり得る。
図１に移って、熱交換器１０３は、電気化学デバイス１０２の表面１２１に面するように配置され得る。一実施例では、表面１２１のうちの少なくとも１つはガス出口面であり得る。特定の実施例では、表面１２１のうちの少なくとも１つが、図２に示された表面２２０などの酸化剤含有ガス出口面であり得る。さらなる特定の実施例では、表面１２１はどちらも酸化剤含有ガス出口面である。別の実施例では、表面１２１は、図２に示された表面２２２などの燃料ガス出口表面であり得る。
熱交換器１０３は、電気化学デバイス１０２や少なくとも１つのガス出口部分の温度よりも低い温度を有する燃料ガス又は酸化剤含有ガスなどの低温の入口ガスを受け入れるガス入口部分１３１を含むことができる。一実施例では、入口部分１３１に入ってくる入口ガスの温度は、表面１２１の温度よりも少なくとも５０℃以上低いものであり得る。例えば、入口ガスの温度は、表面１２１の温度よりも、少なくとも１００℃以上、少なくとも１５０℃以上、少なくとも２００℃以上、少なくとも２５０℃以上、少なくとも３００℃以上、又は少なくとも３５０℃以上低いものであり得る。
示された実施例では、加熱された入口ガスは、熱交換器１０３が含む第１のガス出口部分１３２及び第２のガス出口部分１３３から熱交換器１０３を出ることができる。加熱された入口ガスは、熱交換器のガス出口部分１３２及び１３３にそれぞれ直接的又は間接的に接続された１つ又は複数の管１３４を通って、電気化学デバイス１０２のガス入口面へ搬送され得る。
さらなる実施例では、加熱された入口ガスは、電気化学デバイス１０２によって、表面１２１の反対側のガス入口面においてガス・チャネル開口を通って受け入れられ得る。電気化学デバイス１０２において生じる電気化学反応によって生成された排気は、表面１２１から出ることができる。電気化学デバイス１０２に由来する熱及び排気は、熱交換器１０３によって、入口ガスを加熱し続けるために利用され得る。一実施例では、熱は、放射及び対流によって熱交換器１０３に伝達され得る。
図１に示されるように、熱交換器１０３は、表面１２１から間隔を置いて表面１２１に平行に配設され得る。熱交換器１０３は、反対方向に蛇行形状で延在する第１の枝路（ブランチ）１３５及び第２の枝路１３６を含むことができる。熱交換器１０３がさらに含み得る全長ＬＨＥＸは、ガス出口部分１３２と１３３との間で、図２に示された電気化学デバイス１０２の長さ２３４又は幅２３２などの長さ又は幅の方向に延在する。
図３を参照して、熱交換器１０３は、高さＨＨＥＸ、第１の長さＬＨＥＸ１及び第２の長さＬＨＥＸ２を有し得る。一実施例では、高さＨＨＥＸは、高さ２３０などの電気化学デバイス１０２の高さよりも低くてよい。長さＬＨＥＸ１及びＬＨＥＸ２は、電気化学デバイス１０２の長さ又は幅と同様、又はそれより小さくてよい。別の実施例では、高さＨＨＥＸと長さＬＨＥＸ１とによって定義される面積ＡＨＥＸ（ＡＨＥＸ＝ＨＨＥＸ×ＬＨＥＸ１）又は高さＨＨＥＸと長さＬＨＥＸ２とによって定義される面積ＡＨＥＸ（ＡＨＥＸ＝ＨＨＥＸ×ＬＨＥＸ２）は、表面１２１表面積の少なくとも４０％、少なくとも５０％、少なくとも６０％、又は少なくとも７５％など、表面１２１の表面積の少なくとも２５％であり得る。別の事例では、面積ＡＨＥＸは、表面１２１の表面積の高々９５％又は高々９０％であり得る。
図１に示されるように、表面１２１の頂部に近い部分や底部に近い部分は熱交換器１０３に面さない。一実施例では、熱交換器１０３は、面積ＡＨＥＸが、表面１２１の面積に直接面するように配置され得、表面１２１は、電気化学デバイス１０２の高さの２０％～９０％、２０％～８０％又は２０％～７０％など、１０％～９０％の間にある。
別の実施例では、熱交換器１０３の高さＨＨＥＸは、基本的に電気化学デバイス１０２の高さ以上であり得る。例えば、高さＨＨＥＸは、電気化学デバイス１０２の高さの少なくとも１００％、少なくとも１１０％、又は少なくとも１２０％であり得る。別の事例では、高さＨＨＥＸは、電気化学デバイス１０２の高さの高々１５０％でよい。
一実施例では、熱交換器１０３は、熱伝達効率の改善を促進するために、表面１２１を出る排気が熱交換器１０３に直接当たるように配置され得る。別の実施例では、入口部分１３５及び１３６は、電気化学デバイス１０２の最も高温の部分に面することができる。当業者には、電気化学デバイスには温度勾配があり得ることが理解されよう。電気化学デバイスが固体酸化物形燃料電池２００のスタックを含む用途では、最も高温の領域は、酸化剤含有ガス出口面及び燃料ガス出口面によって形成されたコーナーであり得る。熱交換器１０３は、入口部分１３５及び１３６がそれらのコーナーにできるだけ接近し得るように配置され得る。したがって、入口部分１３５及び１３６は、スタック２００の酸化剤含有ガス入口面及び燃料ガス入口面によって形成されたコーナーなど、電気化学デバイスから遠い、より低温の領域であり得る。出口部分１３２及び１３３は、より低温の領域に隣接し、電気化学デバイス１０２の高温の領域から遠くにあり得る。さらに別の実施例では、熱交換器１０３は、電気化学デバイスの最も高温の領域が入口部分１３５及び１３６に直接面し得るように、また、排気が入口部分１３５及び１３６に直接当たるように配置され得る。
図４～図８は、実装形態において熱交換器１０３の代わりに、単独又は組合せで使用され得る例示的熱交換器のさらなる図解を含む。図４は、プレート又はボックスの形状を有する熱交換器４００の前方の斜視図を示す。入口ガスは、開口４０２に入って出口開口４０４から出ることができる。熱交換器４００の主表面４０６は、表面１２１に面するように配置され得る。
図５において、熱交換器５００は、蛇行形状で延在する１つのガス通路、入口開口５０２、及び出口開口５０４を含むことができる。特定の実装形態では、入口部分５２０は、電気化学デバイス１２１のうちの１つの最も高温の領域に直接面することができ、出口部分５１０は電気化学デバイス１０２のより低温の領域に面し得る。図６は、それぞれ反対方向に延在する第１の枝路６１２及び第２の枝路６１４を含む蛇行形状の別の熱交換器６００の図解を含む。熱交換器６００は、熱交換器１０３に関して本明細書の実施例で説明されたのと同様のやり方で配置され得る。
一実施例では、熱交換器１０３、４００、５００、６００、７００、及び８００などのうち任意のものが、内部に、バッフル、フィン、又はそれらの組合せを含むことができる。例えば、熱交換器７００は、図７に示されるようにバッフル７０２を含む。図８は、バッフル７０２とは別のやり方で配置されたバッフル８１２、８１４、及び８１６を含む熱交換器８００の図解を含む。
熱交換器９００及び１０００の一部が、それぞれ図９及び図１０に示されている。熱交換器は、流路９０４を画定している壁９０６から外へ延在するフィン９０２を含むことができる。フィン１００２は、フィン９０２とは違った風に成形されており、流路１００４を画定する熱交換器１０００の壁から延在する。当業者には、様々な形態及び形状を有するフィン及びバッフルが、本明細書の実施例の熱交換器に適し得ることが理解されよう。
一実施例では、熱交換器は、熱伝達効率の改善を促進することができる特定の材料を含むことができる。一態様では、熱交換器は、照射された熱エネルギーの吸収の改善を支援するために、特定の放射率を有する材料を含むことができる。例えば、そのような材料は、少なくとも０．９０又は少なくとも０．９５の放射率を有することができる。本明細書で使用されるように、放射率はＡＳＴＭ Ｅ４０８－１３に従って測定され得る。別の態様では、熱交換器は黒い外表面を有することができる。さらなる態様では、熱交換器は、比較的低い放射率を有する材料を用いて形成されてよく、所望の放射率を有する別の材料でコーティングされ得る。もう一つの態様では、熱交換器は、耐熱性、耐酸化性、又は耐食性の材料を含むことができる。例えば、熱交換器はアルミナ・スケール形成材料、相互接続材料、又はそれらの任意の組合せを含むことができる。例示的アルミナ・スケール形成材料は、鉄クロム・アルミニウム合金（例えばＫａｎｔａｌ ＡＰＭ（商標）及びＡＰＭＴ（商標）、日新製鋼ＮＣＡ－１（商標））、ニッケル・クロム・アルミニウム鉄合金（例えばＨａｙｎｅｓ（登録商標）２１４（登録商標））、又は高炭素ニッケル・クロム鉄合金（例えばＮｉｃｒｏｆｅｒ（登録商標）６０２５ ＨＴ合金６０２ ＣＡ）などのフェライト合金を含むことができる。例示的相互接続材料は、鉄クロム合金（例えばＨｉｔａｃｈｉ（登録商標）ＺＭＧ２３２Ｇ１０（登録商標）、Ｃｒｏｆｅｒ ２２（登録商標）ＡＰＵ）など金属の相互接続材料又は高温ステンレス鋼（例えばＣｒｏｆｅｒ（登録商標）２２Ｈ、Ｓａｎｅｒｇｙ ＨＴ ４４１、Ｅ－Ｂｒｉｔｅ（登録商標））を含むことができる。特定の実例では、金属の相互接続材料を含む熱交換器の表面に、コーティング材が塗布され得る。コーティングは、ガラス材、アルミナ及びマンガン・コバルトの酸化物などの酸化物、又はそれらの任意の組合せを含むことができる。相互接続材料の別の実例は、当技術で既知のセラミック材を含むことができる。別の事例では、熱交換器は、酸化ベリリウムなどの酸化物、カーバイド（例えばＳｉＣ）、窒化アルミニウムなどの窒化物を含むことができる。もう一つの実例では、熱交換器は、ニッケル・クロムベースの超合金（例えばＩｎｃｏｎｅｌ（登録商標）６００、６０１、又は６２５）、ニッケル・ベースのスチール合金（例えばＨａｓｔａｌｌｏｙ（登録商標））、ニッケル・ベースの超合金（例えばＷａｓｐａｌｏｙ（登録商標）、Ｒｅｎｅ（登録商標）４１、又はＩｎｃｏｌｏｙ（登録商標））又はそれらの任意の組合せなどの超合金を含むことができる。
一実施例では、この装置は、少なくとも２つ、少なくとも３つ、少なくとも４つ、少なくとも５つ、少なくとも６つ、少なくとも７つ、少なくとも８つ、又は少なくとも９つの電気化学デバイスを含むことができる。一実施例では、複数の電気化学デバイスは、図１に示されるように、１つの行又は１つの列に配置され得る。別の実施例では、複数の電気化学デバイスが行と列とに配置され得る。
特定の実施例では、この装置は少なくとも４つの電気化学デバイスを含み得る。４つの電気化学デバイスを有する装置の特定の実例では、第１及び第２の電気化学デバイスは、図１に示されるように電気化学デバイス１０２として配置され得、第３及びさらなる電気化学デバイスは２×２のグリッドを形成するように配置され得る。第１の電気化学デバイスと第３の電気化学デバイスとの間、及び第２の電気化学デバイスとさらなる電気化学デバイスとの間に、熱交換器１０３が延在し得る。詳細には、熱交換器１０３は、すべての電気化学デバイスのガス出口面に面することができる。例えば、熱交換器１０３は、第１の電気化学デバイスの酸化剤含有ガス出口面と第３の電気化学デバイスの酸化剤含有ガス出口面との間、及び第２の電気化学デバイスの酸化剤含有ガス出口面と第４の電気化学デバイスの酸化剤含有ガス出口面との間に配設され得る。別の事例では、熱交換器１０３は、電気化学デバイスのすべての燃料ガス出口面に面することができる。
図１１は、特定の実施例による、４つの電気化学デバイスを含む装置１１００の一部の図解を含む。装置１１００の構造の理解をさらに支援するために、電気化学デバイスのうちの１つは示されていない。
装置１１００は、格子状（ｇｒｉｄ）に配置された電気化学デバイスを包囲するハウジング１１１１を含むことができる。当業者には、図１１に示されているのはハウジング１１１１の一部でしかないことが理解されよう。ハウジング１１１１はハウジング１０１に類似のものでよい。電気化学デバイス１１０２の酸化剤含有ガス出口面と電気化学デバイス１１０３の酸化剤含有ガス出口面とが向かい合って配置され得、電気化学デバイス１１０１の酸化剤含有ガス出口面と電気化学デバイス１１０４（図示せず）の酸化剤含有ガス出口面とが向かい合って配置され得る。
装置１１００に含まれ得る中央の酸化剤含有出口ガス・チャンバ１１０８が、電気化学デバイス１１０１～１１０４の各々と流体連通し得る。図示のように、電気化学デバイス１１０２と１１０３との間、及び電気化学デバイス１１０１と１１０４との間に、酸化剤含有出口ガス・チャンバ１１０８が配置され得る。熱交換器１１０５は酸化剤含有出口ガス・チャンバ１１０８の内部に配設され得る。
特定の実施例では、酸化剤含有ガス出口面１１０６、マニホールド１１２８の側壁１１２９、頂部構造の構成要素１１１０、底部構造の構成要素１１９０、及びハウジング１１１１によって、酸化剤含有出口ガス・チャンバ１１０８が画定され得る。構造の構成要素１１１０及び１１９０は、金属又はセラミックのボックス又はブロックの形態であり得る。特定の実施例では、酸化剤含有出口面１１０６を出た酸化剤含有出口ガスは、酸化剤含有出口ガス・チャンバ１１０８に直接入ることができる。酸化剤含有出口ガス・チャンバ１１０８は、チャンバからの排気を搬送するための少なくとも１つの出口ガス管と流体連通し得る。図１１にさらに示されるように、底部構造の構成要素１１９０は開口１１５１を有し得、ガス出口管１１５２が、開口１１５１において底部の構成要素１１９０に接続され得る。排気は、開口１１５１を出て、ガス出口管１１５２を通って搬送され得る。
図示のように、熱交換器１１０５は、電気化学デバイス１１０１～１１０４の酸化剤含有ガス出口面１１０６の間に延在する。したがって、熱交換器１１０５は、４つの酸化剤含有ガス出口面に直接面する。熱交換器１１０５は、熱交換器に関して本明細書の実施例に説明された機能のうちの任意のものを有し得る。
熱交換器１１０５の特定の実施例が図１２に示されている。熱交換器１１０５は、低温の酸化剤含有ガスを熱交換器１１０５に搬送するように構成され得る入口ガス管１１５３に接続され得る。本明細書で使用されるように、低温の酸化剤含有ガスは、熱交換器１１０５に達する前に電気化学デバイス１１０１～１１０４の温度まで予熱されていることのない酸化剤含有入口ガスを指すように意図されている。入口部分１１７１及び１１７２は、それぞれ、電気化学デバイス１１０２及び１１０３、並びに１１０１及び１１０４の最も高温の領域に隣接して面することができる。加熱された入口ガスを電気化学デバイス１１０１～１１０４に搬送するために、出口部分１１７３及び１１７４がそれぞれガス管１１５４及び１１５５に接続され得る。
図１１を参照して、装置１１００は、電気化学デバイス１１０１及び１１０３と流体連通している第１の酸化剤含有ガス入口チャンバ１１０９と、電気化学デバイス１１０２及び１１０４と流体連通している第２の酸化剤含有ガス入口チャンバ１１０９とを含むことができる。構造の構成要素１１１０、酸化剤含有ガス入口面１１０７、マニホールド１１１２の側壁１１３０、及びハウジング１１１１によって、酸化剤含有ガス入口チャンバ１１０９が画定され得る。
一実施例では、ガス管１１５４は、第１の酸化剤含有ガス入口チャンバ１１０９と流体連通することができる。例えば、加熱された入口ガスは、ガス管１１５４によって第１の酸化剤含有ガス入口チャンバ１１０９まで搬送され、酸化剤含有入口ガス表面１１０７の開口を通って酸化剤含有ガス・チャネルに入り、電気化学デバイス１１０１及び１１０３によって利用され得る。同様に、ガス管１１５５は第２の酸化剤含有ガス入口チャンバ１１０９と流体連通することができ、加熱された入口ガスが、ガス管１１５５によって第２の酸化剤含有ガス入口チャンバ１１０９に搬送され得て、電気化学デバイス１１０２及び１１０４によって利用され得る。
図１３を参照して、装置１１００の断面が示されている。酸化剤含有ガス入口面１１０７が、酸化剤含有ガス入口チャンバ１１０９に対して開かれ得る。ガス管１１５４（又は１１５５）は、加熱された入口ガスを酸化剤含有ガス入口チャンバ１１０９に搬送するために、底部構造の構成要素１１１３に接続され得る。図示のように、ガス管１１５４（又は１１５５）は、底部構造の構成要素１１１３を通過して酸化剤含有ガス入口チャンバ１１０９へと延在し得る。特定の実装形態では、加熱された酸化剤含有入口ガスを搬送するために入口ガス・チャンバ１１０９に接続されるガス管は１つだけ（例えば１１５４又は１１５５）である。
中央の熱交換器１１０８は、ガス管１１５４及び１１５５を通じて両方の酸化剤含有ガス入口チャンバ１１０９と流体連通することができる。さらに、熱交換器１１０８は、電気化学デバイス１１０１～１１０４の各々と流体連通し得る。
図１１を参照して、装置１１００は、電気化学デバイス１１０２と１１０４との間に配設された第１のマニホールド１１２８を含むことができる。第１のマニホールド１１２８は２つの電気化学デバイスに取り付けられ得る。詳細には、第１のマニホールド１１２８は、電気化学デバイス１１０２の燃料ガス出口面と電気化学デバイス１１０４の燃料ガス出口面との間にあり得る。装置１１００は、第１のマニホールド１１２８と、電気化学デバイス１１０２の燃料ガス出口面と、電気化学デバイス１１０４の燃料ガス出口面とによって画定された第１の燃料ガス出口チャンバ１１３１をさらに含むことができる。同様に、装置１１００は、電気化学デバイス１１０１の燃料ガス出口面と電気化学デバイス１１０３の燃料ガス出口面との間に、第２の燃料ガス出口マニホールド１１２８及び第２の燃料ガス出口チャンバ１１３１をさらに含むことができる。マニホールド１１２８は燃料ガス出口マニホールドである。図示のように、第１及び第２の燃料ガス出口チャンバ１１３１が、中央の酸化剤含有ガス出口チャンバ１１０８によって分離されている。
特定の実施例では、熱交換器１１２５は、燃料ガス出口チャンバ１１３１のうちの少なくとも１つの内部に配設され得る。さらなる特定の実装形態では、装置１１００は、燃料ガス出口チャンバ１１３１の各々の内部に配設された熱交換器１１２５を含むことができる。熱交換器１１２５は、電気化学デバイス１１０１～１１０４及び燃料出口ガスによって生成された熱を、放射及び対流によって吸収するように構成され得る。さらに、熱交換器１１２５は熱燃料入口ガスに適合され得る。一実施例では、熱交換器１１２５は、他の熱交換器に関して説明された機能のうちの任意のものを含むことができる。
別の実施例では、熱交換器１１２５のうちの少なくとも１つが、改質器（ｒｅｆｏｒｍｅｒ）、蒸発器（ｖａｐｏｒｉｚｅｒ）、又はそれらの組合せを含むことができる。図１４を参照して、装置１１００の断面が示されている。熱交換器１１２５は、マニホールド１１２８によって部分的に画定された燃料ガス出口チャンバ１１３１の各々の内部に配設されている。熱交換器１１２５は、各々が改質器を含むことができ、低温の燃料ガスを熱交換器１１２５に搬送するように適合された管１１３４と、熱交換器１１２５からの加熱された燃料入口ガスを搬送するように適合された管１１３５とに接続され得る。
一例では、低温の燃料入口ガスは、先ず改質器に入り、熱交換器１１２５によって加熱され、管１１３５を通って熱交換器１１２５を出る。一実施例では、管１１３５及び熱交換器１１２５の各々が、電気化学デバイス１１０１～１１０４のうちの少なくとも１つと流体連通し得る。特定の事例では、熱交換器１１２５のうちの少なくとも１つが、管１１３５のうちの１つを通じて複数の電気化学デバイスと流体連通し得る。示された実施例では、電気化学デバイス１１０１と１１０３との間の燃料出口チャンバの中に配設された熱交換器１１２５が電気化学デバイス１１０１及び１１０３と流体連通し得、その他の熱交換器１１２５は電気化学デバイス１１０２及び１１０４と流体連通し得る。
各燃料ガス出口チャンバ１１３１が、燃料出口ガスを搬送するように適合された管１１３６に接続され得る。特定の実装形態では、各管１１３６が接合されて、主燃料出口ガス管を形成する。
図１１を参照して、装置１１００は複数の燃料入口ガス・マニホールドを含むことができる。図１１及び図１３に示されるように、電気化学デバイス１１０１～１１０３の各々に燃料入口ガス・マニホールド１１２７が取り付けられ得る。一実施例では、電気化学デバイス１１０４は、個別の燃料入口ガス・マニホールド１１２７に取り付けられ得る。燃料ガス入口面及び各電気化学デバイスの付属マニホールド１１２７は、燃料ガス入口チャンバを画定することができる。各燃料ガス入口チャンバが熱交換器１１２５のうちの１つと流体連通し得る。図示のように、燃料入口ガス・マニホールド１１２７及び出口マニホールド１１２８は、電気化学デバイス１１０１及び１１０４の外部にある。
図１５は、電気化学デバイス１１０１の燃料ガス入口面に取り付けられた燃料ガス入口マニホールド１１２７を含む装置１１００の一部の断面の図解を含む。管１１３５は、電気化学デバイス１１０１に加熱された燃料入口ガスを供給するマニホールド１１２７に接続され得る。加熱された燃料入口ガスは、燃料入口ガス・チャンバ及び燃料ガス入口面における燃料ガス・チャネル開口に入って、電気化学デバイス１１０１によって利用され得る。燃料入口ガス分配は、電気化学デバイス１１０２～１１０４と同様のやり方で実施され得る。
図示のように、装置１１００は、酸化剤含有ガス入口や出口マニホールドは含まなくてよい。当業者には、装置１１００において、酸化剤含有ガスの入口マニホールド及び／又は出口マニホールドが、燃料ガスの入口マニホールド及び／又は出口マニホールドなどと同様のやり方で実装され得ることが理解されよう。
図１６は、格子状に配置された４つの電気化学デバイス１６０１を含む装置１６００の一部、及び中央の酸化剤含有ガス出口チャンバ１６０３の内部に配設された熱交換器１６１５の図解を含む。燃料出口ガス・マニホールド１６０５のそれぞれが、電気化学デバイス１６０１のうちの２つの間に配設されている。図示のように、装置１６００は、燃料入口ガス・マニホールド１６０６が電気化学デバイス１６０１のうちの２つに対して取り付けられていること以外は、装置１１００に類似である。
さらに示されるように、燃料入口ガス・マニホールド１６０６の配管系１６０８に管１６０７が接続されている。管１６０７は、燃料出口ガス・マニホールド１６０５のうちの１つの内部に配設された熱交換器（図示せず）と流体連通し、加熱された燃料入口ガスを搬送するように適合され得る。加熱された燃料入口ガスが、配管系１６０８を通って電気化学デバイス１６０１に分配され得る。
図１７を参照して、図１６のマニホールド１６０６の内部の斜視図が示されている。マニホールドは、マニホールド１６０６の頂面１７０５に複数のスリット１７０２を含み得る。いくつかの実装形態では、スリット１７０２は、主要な外表面１７０６（図１６）に沿って延在して、マニホールド１６０６の底面１７０９に到達することができる。スリットは、電気化学デバイス１６０１の酸化剤含有ガスの入口面及び／又は出口面からのガス流を阻止するのを支援することができる。マニホールド１６０６は、電気化学デバイス１６０１を受け入れるためのリップ１７０３をさらに含むことができる。例示的リップはインデントを含むことができる。リップ１７０３により、マニホールド１６０６が電気化学デバイス１６０１を支えることができ、さらなる密閉及び安定性がもたらされる。穴１７０４が入口ガス分配を促進することができる。いくつかの事例では、マニホールド１６０６は、穴１７０４に加えて、又はその代わりに、管を含み得る。マニホールド１６０６は、入口ガス分配を促進するためのチャンバ１７０７をさらに含むことができる。マニホールドが電気化学デバイス１６０１に取り付けられているとき、チャンバ１７０７はガス入口チャンバを形成することができる。
図１８は、入口ガス分配を促進するための１つのチャンバ１８０２及び管１８０１を含む別のマニホールド１８００の図解を含む。マニホールド１８００は、スリット１７０２及び／又はリップ１７０３も含むことができる。一実施例では、マニホールド１１２７は、マニホールド１８００の機能のうちの任意のものを含むことができる。或いは、マニホールド１１２７は、図１９に示されたマニホールド１９００に類似のものであり得る。チャンバ１９０３の内部の複数の溝１９０２が、均一な入口ガス分配を助長することができる。
図２０は、流体が通り抜けることを可能にするために底部において開口２００２を含むマニホールド２０００の図解を含む。いくつかの事例では、開口２００２は管で置換され得る。一実施例では、図１１に示された中央の燃料ガス出口マニホールド１１２８及び／又は図１６に示された中央の燃料ガス出口マニホールド１６０５は、マニホールド２０００に類似のものでよい。
一実施例では、マニホールドは、入口ガス分配及び出口ガス分配を促進するための金属又はセラミック材などの耐熱材料を含むことができる。
図２１～図２４は、本明細書の実施例による装置の実例の図解を含む。図２１は、複数の電気化学デバイス２１０２を包囲するハウジング２１０１と、電気化学デバイス２１０２の各々と流体連通している中央の酸化剤含有ガス入口チャンバ２１０５とを含む、装置２１００を示す。装置２１００は、第１の酸化剤含有ガス出口チャンバ２１０４の内部に配設された第１の熱交換器２１０３と、第２の酸化剤含有ガス出口チャンバ２１０４の内部に配置された第２の熱交換器２１０３とをさらに含むことができる。各熱交換器２１０３は、実施例において熱交換器１０３又は１１０５に関して説明されたように、酸化剤含有ガス入口チャンバ２１０５と流体連通して、酸化剤含有入口ガスを加熱するように構成され得る。したがって、各熱交換器２１０３は、電気化学デバイス２１０２のうちの少なくとも１つ、若しくは少なくとも２つ、又はすべてと流体連通し得る。
装置２１００は複数の燃料ガス入口マニホールド２１０６をさらに含むことができる。各マニホールド２１０６は、電気化学デバイス２１０２のうちの２つの燃料ガス入口面の間に配設して取り付けてられている。各電気化学デバイス２１０２の燃料ガス出口面は、燃料ガス出口マニホールド２１０８に取り付けられている。一実施例では、燃料ガス出口マニホールド２１０８のうちの少なくとも１つが、熱交換器１１２５に類似の熱交換器を包囲することができ、この熱交換器は、電気化学デバイス２１０２のうちの少なくとも１つ又は少なくとも２つと流体連通して、燃料入口ガスを加熱するように構成されている。一実施例では、燃料ガス出口マニホールド２１０８のうちの少なくとも１つが、改質器、蒸発器、又はそれらの組合せを含むことができる。図示のように、装置２１００は、マニホールド２１０６及び２１０８と互い違いになった少なくとも２つの電気化学デバイス２１０２を含む機構を含むことができる。
図２２は、中央の酸化剤含有ガス出口チャンバ２２０５と、酸化剤含有ガス出口チャンバ２２０５の内部に配設された熱交換器２２０３と、複数の酸化剤含有ガス入口チャンバ２２０４とを含む、装置２２００の図解を含む。熱交換器は、方向２２２０への単一の流路を含み得る。
装置２２００は、電気化学デバイスＳ１及びＳ３に取り付けられた燃料ガス入口マニホールド２２０６を含むことができる。電気化学デバイスＳ１とＳ２との間に第１の燃料ガス出口マニホールド２２０８が配設され得、電気化学デバイスＳ３とＳ４との間に第２の燃料ガス出口マニホールド２２０８が配設され得る。特定の実施例では、第１のマニホールド２２０８は、デバイスＳ１の燃料ガス出口面及びデバイスＳ２の燃料ガス入口面と流体連通するチャンバを画定することができ、第２のマニホールド２２０８は、デバイスＳ３の燃料ガス出口面及びデバイスＳ４の燃料ガス入口面と流体連通するチャンバを画定することができる。電気化学デバイスＳ１を出る燃料出口ガスは、燃料入口ガスとして直接入って電気化学デバイスＳ２用の燃料入口ガスとして働くことができる。同様に、電気化学デバイスＳ３を出る燃料出口ガスは、電気化学デバイスＳ４用の燃料入口ガスとして直接利用され得る。図２３は、電気化学デバイスＳ１及びＳ３を出る燃料出口ガスの通過を可能にするための中央開口２２４０を含む燃料ガス出口マニホールド２２０８の図解を含む。特定の事例では、マニホールド２２０８はフレームの形態であり得る。
装置２２００は、電気化学デバイスＳ２及びＳ４の燃料ガス出口面に取り付けられた燃料ガス出口マニホールド２２０９をさらに含むことができる。
図２４は、行に配置された複数の電気化学デバイス２４０１～２４０４を含む装置２４００の図解を含む。装置２４００は、複数の酸化剤含有ガス入口チャンバ２４０８～２４１０と互い違いになった複数の酸化剤含有ガス出口チャンバ２４０５及び２４０６を含む。詳細には、酸化剤含有ガス出口チャンバ２４０５及び２４０６は、電気化学デバイス２４０４と２４０３との間、及び電気化学デバイス２４０２と２４０１との間などにそれぞれ配設される。熱交換器２４０７は、酸化剤含有入口ガスを加熱するように構成されて、酸化剤含有ガス出口チャンバ２４０５及び２４０６の内部に配設される。デバイス２４０３と２４０４との間に配設された第１の熱交換器２４０７は、酸化剤含有ガス入口チャンバ２４０８及び２４０９、並びにデバイス２４０２、２４０３及び２４０４と流体連通し得る。デバイス２４０２と２４０１との間に配設された第２の熱交換器２４０７は、酸化剤含有ガス入口チャンバ２４０９及び２４１０、並びにデバイス２４０１、２４０２及び２４０３と流体連通し得る。例えば、加熱された酸化剤含有入口ガスが、熱交換器２４０７から酸化剤含有入口チャンバ２４０８及び２４０９に搬送されて、電気化学デバイス２４０４及び２４０３によって利用され得る。熱交換器２４０７は、熱交換器１０３及び／又は１１０５に関して説明された機能のうち任意のものを含むことができる。
それぞれの電気化学デバイス２４０１～２４０４が、燃料ガス出口面で個々の燃料ガス出口マニホールド及び燃料ガス入口面で燃料ガス入口マニホールドに取り付けられている。或いは、２つの電気化学デバイスを収容することができるマニホールドが、図１７に示されたマニホールドなどの入口マニホールド及び／又は出口マニホールドとして利用され得る。装置は、燃料ガス出口マニホールドに隣接して配設された断熱材２４１９の中に配設された改質器２４１８をさらに含む。燃料ガス出口マニホールドは、燃料入口ガスを加熱するように適合され得る１つ又は複数の熱交換器を任意選択で包囲することができる。
図２５は、行に配置された複数の電気化学デバイス２５０１～２５０４、行の片側に配設された酸化剤含有ガス出口チャンバ２５０５、及び行の反対側に配設された酸化剤含有ガス入口チャンバ２５０６を含む、装置２５００の図解を含む。酸化剤含有ガス出口チャンバ２５０５の内部に、熱交換器１０３及び／又は１１０５に類似の熱交換器２５０７が配設されている。熱交換器２５０７は、酸化剤含有入口チャンバ及び電気化学デバイス２５０１～２５０４の各々と流体連通して、酸化剤含有入口ガスを加熱するように構成され得る。
装置２５００は、酸化剤含有ガス出口チャンバ２５０５に隣接して置かれた断熱材２５１９の中に配設された改質器２５１８をさらに含む。
装置２５００はまた、複数の燃料ガス入口マニホールド２５０８及び２５０９と、燃料ガス入口マニホールド２５０８及び２５０９と互い違いになった複数の燃料ガス出口マニホールド２５１０、２５１２、及び２５１４とを含む。燃料ガス出口マニホールド２５１２は、電気化学デバイス２５０２と２５０３との間に退去されている。一実施例では、熱交換器１１２５に類似の熱交換器が、マニホールド２５１２に含有された燃料ガス出口チャンバの内部に配設され得て、燃料ガス入口マニホールド２５０８及び２５０９と流体連通する。例えば、マニホールド２５１２の内部に含有された熱交換器から、加熱された燃料入口ガスが、入口マニホールド２５０８及び２５０９の配管系に搬送されて、電気化学デバイス２５０１、２５０２、２５０３、及び／又は２５０４によって利用され得る。一実施例では、入口マニホールド２５０８及び２５０９は、図２６に示されたマニホールド２６００に類似のものでよい。マニホールド２６００は、チャンバ２６０２、開口２６０４及び入口ガス分配用の管２６０６を含むことができる。さらなる実施例では、燃料ガス出口マニホールド２５１０及び２５１４は、それぞれ燃料ガス入口マニホールド２５０８及び２５０９と流体連通し得る熱交換器１１２５に類似の熱交換器を任意選択で包囲し得る。
一実施例では、ガス管は、均一な入口ガス分配を助長することができる機能を含み得る。例えば、図２７は、入口ガスを個々の電気化学デバイスに搬送するのに適切な管２７００の図解を含む。管２７００は、主流路２７０１から延在する枝路２７０２、２７０４、及び２７０６を含むことができる。一実施例では、これらの枝路は、電気化学デバイスのそれぞれのガス入口面に向かって延在することができる。例示的実装形態では、管２７００は、加熱された酸化剤含有入口ガスを電気化学デバイス２５０１～２５０４に搬送するように構成されて、熱交換器２５０７と流体連通し得る。別の事例では、管２７００は、燃料入口ガスを燃料入口マニホールドまで搬送するように構成され得る。入口ガスが最初に枝路２７０２に到達したとき、枝路２７０４の直径が増加し、枝路２７０６の直径がさらに増加することにより、枝路２７０２、２７０４、及び２７０６による均等なガス分配が助長され得る。図示のように、Ｄ２７０２＜Ｄ２７０４＜Ｄ２７０６である。
図２８は、枝路２８０２、２８０４、２８０６、及び２８０８を含む管２８００、及びガス・チャンバ２８０９の図解を含む。チャンバ２８０９は、ガス流の速度を低下させるのを支援することができ、したがって、枝路による入口ガスの均一な分配を助長することができる。
図２９において、管２９００は流路２９０１と、枝路２９０２、２９０４、２９０６、及び２９０８とを含むことができる。図示のように、各枝路は、枝路の流路の中に延在するくびれ２９１０を含むことができる。くびれは、各管の枝路を通る流れの制御を支援することができる。一実施例では、すべての枝路にくびれ２９１０があるとは限らない。例えば、他の枝路と比較して流れがより速くなりそうな枝路にはくびれ２９１０があってよい。
実施例において、図２８に示されたガス・チャンバ２８０９は、図３０に示されたガス・チャンバ３００１の形態をとることができる。ガス・チャンバ３００１は、管３０２０に接続されたチャンバの底部に中央開口３００３を有し得、これを通って入口ガスがチャンバ３００１に入ることができる。チャンバ３００１は、電気化学デバイス（図示せず）に入口ガスを搬送するための枝路３０１０に接続された複数の側方開口部３００２をさらに含む。図３１に示されるように、特定の実施例では、チャンバ３００１及び枝路３０１０の各々の少なくとも一部は、底部構造の構成要素３１０１の内部に配置され得る。一実施例では、底部構造の構成要素３１０１は、図１３に示された構成要素１１１３に類似のものでよい。枝路３０１０は、図１１に示されたガス入口チャンバ１１０９など本明細書の実施例において開示されたガス入口チャンバ、及び／又は図１１に示された燃料入口マニホールド１１２７などのガス入口マニホールドに接続され得る。１つの実例では、枝路３０１０は、入口ガスのチャンバ又はマニホールドの底部に接続されてよい。
一実施例では、装置の構成要素は圧縮によって取り付けられ得る。一実施例では、圧縮は、ハウジングの外部の圧縮システムによって加えられ得る。別の実施例では、圧縮は、独立したばね、バンド、ケーブル、ラチェット、板ばね、皿ばね座金、クランプ、溶接、又はそれらの任意の組合せによって加えられ得る。図１、図１３、図２２、図２４、及び図２５を参照して、圧縮は、電気化学デバイスにマニホールドを取り付けるように印加され得る。図２１に示されるように、装置２１００は、連続して圧縮された少なくとも２つの電気化学デバイス及び少なくとも３つのマニホールドを含むことができる。図２２を参照して、燃料出口ガス・マニホールド２２０９及び燃料入口ガス・マニホールド２２１０をそれぞれ方向２２３０及び２２４０に圧縮するために、１つの圧縮システムが使用され得る。その結果、装置２２００は、並行して圧縮される複数の機構を含むことができる。例えば、各機構は、電気化学デバイスと互い違いになったマニホールドを含むことができ、これらは連続して圧縮される。図２５に示されるように、装置２５００は、互い違いになった電気化学デバイスとマニホールドとを含む１つの機構を含むことができ、これらは圧縮２５３０及び２５３１を印加することによって連続して圧縮される。
一実施例では、圧縮は、断熱材の構成要素を介して、マニホールド、電気化学デバイス、又はそれらの組合せに伝達され得る。図２４を参照して、個々の圧縮２４３０及び２４３１は、断熱材２４１９を介して、各電気化学デバイスに取り付けられた燃料ガス入口及び出口マニホールドに印加され得る。図２２をさらに参照して、圧縮は、断熱材の構成要素２２１０を介して、燃料入口ガス・マニホールド２２０６及び出口ガス・マニホールド２２０９に印加され得る。１つの実例では、断熱材の構成要素は、金属、耐熱材料、又はそれらの組合せを含むことができる。さらなる実施例では、入口マニホールド及び／又は出口マニホールドに対する電気化学デバイスの取付けは、間にガスケットを置くことによって容易になり得る。
多くの様々な態様及び実施例が可能である。それらの態様及び実施例のうちのいくつかは、本明細書で説明されている。当業者なら、本明細書を読んだ後に、それらの態様及び実施例は単なる例示であって本発明の範囲を限定するものではないことを理解するであろう。実施例は、以下に列挙される実施例のうちの任意の１つ又は複数によるものでよい。
（実施例１）
ハウジングと、
ハウジングの内部に配設された複数の電気化学デバイスと、
ハウジングの内部に配設され、複数の電気化学デバイスのうちの少なくとも１つの酸化剤含有ガス出口面に面する熱交換器と
を有する装置。
（実施例２）
ハウジングと、
ハウジングの内部の配設された複数の電気化学デバイスであって、第１の電気化学デバイス及び第２の電気化学デバイスを有し、第１の電気化学デバイスと第２の電気化学デバイスとの間に熱交換器が１つ配設されている複数の電気化学デバイスと
を有する装置。
（実施例３）
熱交換器が、第１の電気化学デバイス及び第２の電気化学デバイスのうちの少なくとも１つのガス出口面に面する、実施例２に記載の装置。
（実施例４）
熱交換器が、第１の電気化学デバイス及び第２の電気化学デバイスのうちの少なくとも１つの酸化剤含有ガス出口面に面する、実施例２又は３に記載の装置。
（実施例５）
複数の電気化学デバイスが第１の電気化学デバイス及び第２の電気化学デバイスを有し、熱交換器が、第１の電気化学デバイスの酸化剤含有ガス出口面と第２の電気化学デバイスの酸化剤含有ガス出口面とに面する、実施例１に記載の装置。
（実施例６）
熱交換器が、第１の電気化学デバイスの酸化剤含有ガス出口面と第２の電気化学デバイスの酸化剤含有ガス出口面との間に配設されている、実施例２から５までのいずれか１つに記載の装置。
（実施例７）
ハウジングの中に包囲された酸化剤含有ガス出口チャンバをさらに有し、酸化剤含有ガス出口チャンバが、第１の電気化学デバイス及び第２の電気化学デバイスのうちの少なくとも１つと流体連通しており、熱交換器が、酸化剤含有ガス出口チャンバの内部に配設されている、実施例１から６までのいずれか１つに記載の装置。
（実施例８）
酸化剤含有ガス出口チャンバが、複数の電気化学デバイスのうちの少なくとも２つと流体連通している、実施例７に記載の装置。
（実施例９）
複数の電気化学デバイスのうちの少なくともいくつかが行に配置されており、行の片側に配設された酸化剤含有ガス出口チャンバが、行における各電気化学デバイスの酸化剤含有ガス出口面と流体連通している、実施例７又は８に記載の装置。
（実施例１０）
複数の電気化学デバイスのうちの少なくとも２つの間に酸化剤含有ガス出口チャンバが配設されている、実施例７又は８に記載の装置。
（実施例１１）
複数の電気化学デバイスが行と列とに配置されており、電気化学デバイスの隣接した行の間又は隣接した列の間に配設された酸化剤含有ガス出口チャンバが、これらの電気化学デバイスと流体連通している、実施例７から１０までのいずれか１つに記載の装置。
（実施例１２）
格子状に配置された第１の電気化学デバイス、第２の電気化学デバイス、第３の電気化学デバイス、及び第４の電気化学デバイスと、
第１、第２、第３、及び第４の電気化学デバイスの各々と流体連通している中央の酸化剤含有ガス出口チャンバと
を有する、実施例１から１１までのいずれか１つに記載の装置。
（実施例１３）
第１の電気化学デバイスと第２の電気化学デバイスとの間に配設されて、これらの電気化学デバイスと流体連通している第１の燃料ガス出口チャンバと、
第３の電気化学デバイスと第４の電気化学デバイスとの間に配設されて、これらの電気化学デバイスと流体連通している第２の燃料ガス出口チャンバとをさらに有する装置であって、
第１の燃料ガス出口チャンバと第２の燃料ガス出口チャンバとが、中央の酸化剤含有ガス出口チャンバによって分離されている、
実施例１２に記載の装置。
（実施例１４）
第１及び第２の電気化学デバイスと流体連通している第１の酸化剤含有ガス入口チャンバと、
第３及び第４の電気化学デバイスと流体連通している第２の酸化剤含有ガス入口チャンバとをさらに有する実施例１２又は１３に記載の装置。
（実施例１５）
中央の酸化剤含有ガス出口チャンバの内部に配設された熱交換器が、第１、第２、第３、及び第４の電気化学デバイスの各々の酸化剤含有ガス出口面に面する、実施例１２から１４までのいずれか１つに記載の装置。
（実施例１６）
第１、第２、第３、及び第４の電気化学デバイスの各々について、酸化剤含有ガス出口面の表面部分に隣接した熱交換器のガス入口部分の温度が表面の残りの温度よりも高くなるように、熱交換器が配設されている、実施例１２から１５までのいずれか１つに記載の装置。
（実施例１７）
熱交換器のガス入口部分が、第１、第２、第３、及び第４の電気化学デバイスの各々の酸化剤含有ガス出口面及び燃料ガス入口面によって画定されたコーナーよりも、酸化剤含有ガス出口面及び燃料ガス出口面によって画定されたコーナーに近くなるように、熱交換器が配設されている、実施例１２から１６までのいずれか１つに記載の装置。
（実施例１８）
熱交換器が、異なる方向に延在する第１の枝路及び第２の枝路を有する、実施例１２から１７までのいずれか１つに記載の装置。
（実施例１９）
第１の枝路が、第１の電気化学デバイスの酸化剤含有ガス出口面と第３の電気化学デバイスの酸化剤含有ガス出口面との間に延在し、第１の酸化剤含有ガス入口チャンバ又は第２の酸化剤含有ガス入口チャンバのうちの一方に結合されている、実施例１８に記載の装置。
（実施例２０）
第２の枝路が、第２の電気化学デバイスの酸化剤含有ガス出口面と第４の電気化学デバイスの酸化剤含有ガス出口面との間に延在し、第１の酸化剤含有ガス入口又は第２の酸化剤含有ガス入口チャンバのうちの他方に結合されている、実施例１８又は１９に記載の装置。
（実施例２１）
熱交換器が第１の酸化剤含有ガス入口チャンバ及び第２の酸化剤含有ガス入口チャンバと流体連通している、実施例１４から２０までのいずれか１つに記載の装置。
（実施例２２）
熱交換器が蛇行形状を有する、実施例１から２１までのいずれか１つに記載の装置。
（実施例２３）
熱交換器がフィン、バッフル、又はそれらの組合せを有する、実施例１から２２までのいずれか１つに記載の装置。
（実施例２４）
熱交換器が、少なくとも０．９０又は少なくとも０．９５の放射率を有する材料を有する、実施例１から２３までのいずれか１つに記載の装置。
（実施例２５）
第１の燃料ガス出口チャンバの中に配設された第２の熱交換器をさらに有する、実施例１３から２４までのいずれか１つに記載の装置。
（実施例２６）
第２の燃料ガス出口チャンバの中に配設された第３の熱交換器をさらに有する、実施例２５に記載の装置。
（実施例２７）
第２の熱交換器、第３の熱交換器、又は両方が、改質器、蒸発器、又はそれらの組合せを有する、実施例２５又は２６に記載の装置。
（実施例２８）
第２の熱交換器が、第１、第２、第３、及び第４の電気化学デバイスのうちの少なくとも１つ、又は少なくとも２つと流体連通している、実施例２５から２７までのいずれか１つに記載の装置。
（実施例２９）
第３の熱交換器が、第１、第２、第３、及び第４の電気化学デバイスのうちの少なくとも１つ、又は少なくとも２つと流体連通している、実施例２５から２８までのいずれか１つに記載の装置。
（実施例３０）
第１の電気化学デバイスと流体連通している第１の燃料ガス入口チャンバと、
第２の電気化学デバイスと流体連通している第２の燃料ガス入口チャンバと、
第３の電気化学デバイスと流体連通している第３の燃料ガス入口チャンバと、
第４の電気化学デバイスと流体連通している第４の燃料ガス入口チャンバと
をさらに有する、実施例１から２９までのいずれか１つに記載の装置。
（実施例３１）
第２の熱交換器が燃料ガス入口チャンバのうちの２つと流体連通しており、第３の熱交換器が燃料ガス入口チャンバのうちの他の２つと流体連通している、実施例３０に記載の装置。
（実施例３２）
少なくとも１つの電気化学デバイスに取り付けられた燃料ガス入口マニホールド、
少なくとも２つの電気化学デバイスに取り付けられた燃料ガス出口マニホールド、又は
それらの任意の組合せをさらに有する、実施例１から３１までのいずれか１つに記載の装置。
（実施例３３）
各燃料ガス入口チャンバが燃料ガス入口マニホールドによって含有されている、実施例３０から３２までのいずれか１つに記載の装置。
（実施例３４）
各燃料ガス出口チャンバが燃料ガス出口マニホールドによって含有されている、実施例３０から３３までのいずれか１つに記載の装置。
（実施例３５）
燃料ガス出口マニホールドの壁の内部に改質器、蒸発器、又はそれらの組合せが配設されている、実施例３２から３４までのいずれか１つに記載の装置。
（実施例３６）
燃料ガス出口マニホールドの外側に設置された断熱材の内部に改質器、蒸発器、又はそれらの組合せが配設されている、実施例３２から３５までのいずれか１つに記載の装置。
（実施例３７）
第２の熱交換器又は第３の熱交換器のうちの少なくとも１つが別々の方向に延在する枝路を有し、各枝路が燃料入口マニホールドに接続されている、実施例２５から３６までのいずれか１つに記載の装置。
（実施例３８）
第２の熱交換器又は第３の熱交換器と燃料ガス入口マニホールドとに接続された燃料ガス入口管をさらに有する装置であって、燃料ガス入口管が、第２の熱交換器又は第３の熱交換器と、燃料ガス入口マニホールドによって含有されている燃料ガス入口チャンバとに流体連通している、実施例２５から３７までのいずれか１つに記載の装置。
（実施例３９）
熱交換器及び酸化剤含有ガス入口チャンバに接続されてこれらと流体連通する酸化剤含有ガス入口管をさらに有する、実施例１から３８までのいずれか１つに記載の装置。
（実施例４０）
燃料ガス出口マニホールドに接続された燃料ガス出口管であって、燃料ガス出口マニホールドが含有する燃料ガス出口チャンバと流体連通する燃料ガス出口管をさらに有する、実施例２５から３９までのいずれか１つに記載の装置。
（実施例４１）
酸化剤含有ガス出口チャンバに接続されてこれと流体連通する酸化剤含有ガス出口管をさらに有する、実施例２５から４０までのいずれか１つに記載の装置。
（実施例４２）
酸化剤含有ガス入口マニホールド又は酸化剤含有ガス出口マニホールドは含まない、実施例１から４１までのいずれか１つに記載の装置。
（実施例４３）
第１の電気化学デバイスと第２の電気化学デバイスとの間に配設された第１の酸化剤含有ガス出口チャンバと、
第３の電気化学デバイスと第４の電気化学デバイスとの間に配設された第２の酸化剤含有ガス出口チャンバとをさらに有し、
第１の酸化剤含有ガス出口チャンバが、第１及び第２の電気化学デバイスの酸化剤含有ガス出口面と流体連通し、
第２の酸化剤含有ガス出口チャンバが、第３及び第４の電気化学デバイスの酸化剤含有ガス出口面と流体連通する、実施例１から１１までのいずれか１つに記載の装置。
（実施例４４）
第１、第２、第３、及び第４の電気化学デバイスが１つの行に配設されている、実施例４３に記載の装置。
（実施例４５）
複数の電気化学デバイスのうちの少なくとも１つ、少なくとも２つ、又は各々と流体連通する燃料ガス入口チャンバをさらに有する、実施例４３又は４４に記載の装置。
（実施例４６）
燃料ガス入口チャンバの反対側に燃料ガス出口チャンバをさらに有する装置であって、熱交換器が、ハウジングの壁の内部で燃料ガス出口チャンバに隣接して配設されており、熱交換器が、改質器、蒸発器、又はそれらの組合せを有する、実施例１から１１まで、及び実施例４３から４５までのいずれか１つに記載の装置。
（実施例４７）
複数の電気化学デバイスのうちの少なくとも２つの間に配設された燃料ガス出口チャンバを有する、実施例１から１１まで、及び実施例４３から４５までのいずれか１つに記載の装置。
（実施例４８）
電気化学デバイスの燃料ガス出口面と、隣接した電気化学デバイスの燃料ガス入口面との間に配設されて、これらと流体連通する燃料ガス出口チャンバを有する、実施例１から１１まで、及び実施例４３から４５までのいずれか１つに記載の装置。
（実施例４９）
少なくとも２つの電気化学デバイスと流体連通している入口ガス管、
少なくとも２つの電気化学デバイスと流体連通している出口ガス管、又は
それらの組合せ
をさらに有する、実施例１から１１まで、及び実施例４３から４８までのいずれか１つに記載の装置。
（実施例５０）
ガス入口管をさらに有し、第１の枝路及び第２の枝路が、少なくとも２つの電気化学デバイスのそれぞれの燃料ガス入口面の方に、又は少なくとも２つの電気化学デバイスの酸化剤含有ガス入口面の方に延在し、第１の枝路と第２の枝路が異なる直径を有する、実施例４９に記載の装置。
（実施例５１）
入口ガス管が、少なくとも２つの電気化学デバイスのそれぞれの燃料ガス入口面の方に、又は少なくとも２つの電気化学デバイスの酸化剤含有ガス入口面の方に延在する第１及び第２の枝路を有し、第１及び第２の枝路のうちの少なくとも１つが、流路の中に延在するくびれを有する、実施例４９又は５０に記載の装置。
（実施例５２）
入口ガス管がチャンバを有し、このチャンバから第１及び第２の枝路が延在する、実施例４９から５１までのいずれか１つに記載の装置。
（実施例５３）
酸化剤含有ガス入口管である入口ガス管が、熱交換器及び少なくとも１つの酸化剤含有ガス入口チャンバに接続されてこれらと流体連通している、実施例４９から５２までのいずれか１つに記載の装置。
（実施例５４）
燃料ガス入口管である入口ガス管が、第２又は第３の熱交換器及び少なくとも１つの燃料ガス入口チャンバに接続されてこれらと流体連通している、実施例４９から５３までのいずれか１つに記載の装置。
（実施例５５）
ガス出口管をさらに有する装置であって、ガス出口管が、酸化剤含有ガス出口管であり、酸化剤含有ガス出口チャンバに接続された第１及び第２の枝路を有する、実施例４９から５４までのいずれか１つに記載の装置。
（実施例５６）
燃料ガス出口管であるガス出口管が、第１の燃料ガス出口チャンバに接続された第１の枝路と、第２の燃料ガス出口チャンバに接続された第２の枝路とを有する、実施例４９から５５までのいずれか１つに記載の装置。
（実施例５７）
少なくとも１つの電気化学デバイスに取り付けられた酸化剤含有ガス入口マニホールドであって、酸化剤含有ガス入口チャンバが酸化剤含有ガス入口マニホールドの一部である、酸化剤含有ガス入口マニホールド、
少なくとも１つの電気化学デバイスに取り付けられた酸化剤含有ガス出口マニホールドであって、酸化剤含有ガス出口チャンバが酸化剤含有ガス入口マニホールドの一部である、酸化剤含有ガス出口マニホールド、
少なくとも１つの電気化学デバイスに取り付けられた燃料ガス入口マニホールドであって、燃料ガス入口チャンバが燃料ガス入口マニホールドの一部である、燃料ガス入口マニホールド、
少なくとも１つの電気化学デバイスに取り付けられた燃料ガス出口マニホールドであって、燃料ガス出口チャンバが燃料ガス出口マニホールドの一部である、燃料ガス出口マニホールド、又は
それらの任意の組合せ
を有する、実施例１から５６までのいずれか１つに記載の装置。
（実施例５８）
マニホールドのうちの少なくとも１つが、複数の電気化学デバイスのうちの少なくとも１つを収容するように構成された凹部を有する、実施例３４から４１まで、及び５６のいずれか１つに記載の装置。
（実施例５９）
入口又は出口のガス管が、溶接、ガラス・セラミック・シール、又はそれらの組合せによってマニホールドに接続されている、実施例５６から５８までのいずれか１つに記載の装置。
（実施例６０）
燃料ガス出口マニホールドが、金属を有し、
燃料ガス入口マニホールドが、セラミック材を有し、又は
それらの組合せ
である、実施例５６から５９までのいずれか１つに記載の装置。
（実施例６１）
酸化剤含有ガス出口マニホールドが、金属を有し、
酸化剤含有ガス入口マニホールドが、セラミック材を有し、又は
それらの組合せ
である、実施例５６から６０までのいずれか１つに記載の装置。
（実施例６２）
マニホールドが、圧縮によって複数の電気化学デバイスに取り付けられている、実施例５６から６１までのいずれか１つに記載の装置。
（実施例６３）
マニホールドと互い違いになった少なくとも２つの電気化学デバイスを含む機構を有する、実施例１又は２に記載の装置。
（実施例６４）
少なくとも２つの電気化学デバイスと少なくとも３つのマニホールドとが連続して圧縮される、実施例６３に記載の装置。
（実施例６５）
１つの圧縮システムによって並行して圧縮される複数の機構を有する、実施例６３又は６４に記載の装置。
（実施例６６）
圧縮が、独立したばね、バンド、ケーブル、ラチェット、板ばね、皿ばね座金、クランプ、溶接、又はそれらの任意の組合せによって加えられる、実施例６２から６５までのいずれか１つに記載の装置。
（実施例６７）
圧縮が、ハウジングの外部の圧縮システムによって加えられ、断熱材の構成要素を介して、マニホールド、電気化学デバイス、又はそれらの組合せに伝達される、実施例６２から６６までのいずれか１つに記載の装置。
（実施例６８）
電気化学デバイスとマニホールドのうちの少なくとも１つとの間に配置されたガスケットをさらに有する、実施例６２から６７までのいずれか１つに記載の装置。
（実施例６９）
電気化学デバイスが、固体酸化物形燃料電池のスタック、バッテリー、又は固形酸化物形電解セル（ｓｏｌｉｄ ｏｘｉｄｅ ｅｌｅｃｔｒｏｌｙｚｅｒ ｃｅｌｌ）を有する、実施例１から６８までのいずれか１つに記載の装置。
（実施例７０） 電気化学デバイスが固体酸化物形燃料電池のスタックを有し、固体酸化物形燃料電池のスタックが直交流構成を有する、実施例１から６９までのいずれか１つに記載の装置。
（実施例７１）
固体酸化物形燃料電池のスタックが基本的にセラミック材から成る、実施例７０に記載の装置。
（実施例７２）
マニホールドが電気化学デバイスの外部にある、実施例３５から７１までのいずれか１つに記載の装置。
（実施例７３）
ハウジングと、
第１及び第２の電気化学デバイスを有してハウジングの内部に配設された複数の電気化学デバイスと、
第１の電気化学デバイスと第２の電気化学デバイスとの間にあって、これらの電気化学デバイスと流体連通している、ハウジングの内部にある第１のガス出口チャンバと
を有する装置。
（実施例７４）
ガス出口チャンバの中に配設された第１の熱交換器をさらに有する、実施例７３に記載の装置。
（実施例７５）
複数の電気化学デバイスが、少なくとも２つ、少なくとも４つ、少なくとも６つ、少なくとも８つ、又は少なくとも９つの電気化学デバイスを有する、実施例１から７４までのいずれか１つに記載の装置。
（実施例７６）
電気化学デバイスのうちの少なくとも１つが、電気化学デバイスの第２の表面と第１の表面との間に延在する第１のガス・チャネルを有し、第２の表面が第１の表面の反対側にあり、第１のガス・チャネルが、第１の表面に、熱交換器に面するガス流出端を有する、実施例１から７５までのいずれか１つに記載の装置。
（実施例７７）
熱交換器が、熱交換器の主表面が第１の表面に面するように配置されている、実施例７６に記載の装置。
（実施例７８）
熱交換器が、第１の表面に対して直接露出される表面積を含み、この表面積が、第１の表面の合計面積の少なくとも２５％、少なくとも４０％、少なくとも６０％、又は少なくとも７５％である、実施例７６又は７７に記載の装置。
（実施例７９）
熱交換器及び電気化学デバイスが、第１の表面を通過する出口ガスが熱交換器を横切って通るか又は熱交換器に当たるように配置されている、実施例７７又は７８に記載の装置。
（実施例８０）
熱交換器が、複数の電気化学デバイスのうちの少なくとも１つよりも温度が低い入口ガスを受け入れて加熱するように構成されている、実施例１から７９までのいずれか１つに記載の装置。
上記では、特定の実施例に関する利益、他の利点、及び問題に対する解決策が説明されている。しかしながら、これらの利益、利点、問題の解決策、並びに任意の利益、利点又は解決策をもたらし得る、又はより明白にし得るあらゆる機能は、特許請求の範囲のうちのいずれか又はすべての、決定的な機能、必要な機能、又は不可欠な機能と解釈されるべきではない。本明細書における、１つ又は複数の構成要素を含む材料に対する参照は、少なくとも１つの実施例を含むものと解釈されてよく、材料は、基本的に、識別された１つ又は複数の構成要素から成る。「基本的に成る」という用語は、識別された材料を含む組成を含み、材料の特性を著しく変化させることのない少数含有量（例えば不純物含有量）以外のすべての他の材料を除外するものと解釈される。加えて、又は選択的に、ある特定の非限定的な実施例において、本明細書で識別されたあらゆる合成物が、基本的に、明確に開示されていない材料は含まなくてよい。本明細書の実施例は、材料の中のある特定の成分に関する内容の範囲を含み、所与の材料の中の成分の内容が合計で１００％になることが理解されよう。
本明細書で説明された実施例の仕様及び図解は、様々な実施例の構造の一般的な理解を提供するように意図されている。仕様及び図解は、本明細書で説明した構造又は方法を使用する装置やシステムのすべての要素及び機能の網羅的且つ包括的な説明として役立つようには意図されていない。１つの実施例における組合せにおいて、個別の実施例も提供され、反対に、簡潔さのために１つの実施例の文脈で説明されている様々な機能も、別個に、又は任意のサブ組合せにおいて提供され得る。さらに、範囲で明示された値に対する参照は、その範囲内のあらゆる値を含む。当業者には、他の多くの実施例が、本明細書を読んだ後にのみ明らかになり得る。本開示の範囲から逸脱することなく構造的な代替、論理的な代替、又は別の変更形態が作製され得るように、本開示から他の実施例が使用されてよく、導出されてもよい。したがって、本開示は、限定ではなく例示と見なされるべきである。

Claims (15)

  1. ハウジングと、
    前記ハウジング内に配設された複数の電気化学デバイスと、
    前記ハウジング内に配設された熱交換器であって、前記複数の電気化学デバイスのうちの少なくとも１つの酸化剤含有ガス出口面に面する熱交換器と
    を有する装置。
  2. 前記複数の電気化学デバイスが、第１の電気化学デバイス及び第２の電気化学デバイスを有し、前記熱交換器が、前記第１の電気化学デバイスの酸化剤含有ガス出口面と前記第２の電気化学デバイスの酸化剤含有ガス出口面とに面する、請求項１に記載の装置。
  3. 前記ハウジング内に包囲された酸化剤含有ガス出口チャンバをさらに有し、
    前記酸化剤含有ガス出口チャンバが、前記第１の電気化学デバイス及び前記第２の電気化学デバイスと流体連通し、また前記熱交換器が、酸化剤含有ガス出口チャンバ内に配設されている、請求項２に記載の装置。
  4. 前記酸化剤含有ガス出口チャンバが、前記第１及び第２の電気化学デバイスの一方の側に配設されている、請求項３に記載の装置。
  5. 前記酸化剤含有ガス出口チャンバが、前記第１の電気化学デバイスと前記第２の電気化学デバイスとの間に配設されている、請求項３に記載の装置。
  6. 前記複数の電気化学デバイスが格子状に配置され、前記酸化剤含有ガス出口チャンバが、前記第１及び第２の電気化学デバイスを含む少なくとも４つの電気化学デバイスと流体連通する中央酸化剤含有ガス出口チャンバである、請求項３に記載の装置。
  7. 前記第１の電気化学デバイスと前記第２の電気化学デバイスとの間に配設された燃料ガス出口チャンバであって、前記第１及び第２の電気化学デバイスと流体連通する燃料ガス出口チャンバをさらに有する、請求項３に記載の装置。
  8. 前記第１及び第２の電気化学デバイスと流体連通する酸化剤含有ガス入口チャンバをさらに有する、請求項３に記載の装置。
  9. 前記熱交換器が、反対方向に延びる第１の枝路及び第２の枝路を有し、前記第１の枝路が、前記第１の電気化学デバイスと流体連通する第１の酸化剤含有ガス入口チャンバに連結され、前記第２の枝路が、前記第２の電気化学デバイスと流体連通する第２の酸化剤含有ガス入口チャンバに連結されている、請求項３に記載の装置。
  10. 前記燃料ガス出口チャンバ内に配設された熱交換器をさらに有する、請求項７に記載の装置。
  11. 前記燃料ガス出口チャンバ内に配設された前記熱交換器が、前記第１及び第２の電気化学デバイスのうちの少なくとも１つと流体連通する燃料ガス入口チャンバに連結されている、請求項１０に記載の装置。
  12. 前記熱交換器が、改質器、蒸発器、又はそれらの組合せを有する、請求項１に記載の装置。
  13. 前記複数の電気化学デバイスのうちの少なくとも１つに取り付けられた燃料ガス入口マニホールドであって、前記少なくとも１つの電気化学デバイスと流体連通する燃料ガス入口チャンバを含む燃料ガス入口マニホールド、
    前記複数の電気化学デバイスのうちの少なくとも１つに取り付けられた燃料ガス出口マニホールドであって、前記少なくとも１つの電気化学デバイスと流体連通する燃料ガス出口チャンバを含む燃料ガス出口マニホールド、又は
    それらの組合せ
    をさらに有する、請求項１に記載の装置。
  14. 前記燃料ガス入口マニホールド及び前記燃料ガス出口マニホールドが、前記複数の電気化学デバイスの外側にある、請求項１３に記載の装置。
  15. 前記電気化学デバイスが、固体酸化物形燃料電池のスタック、バッテリー、又は固形酸化物形電解セルを有する、請求項１に記載の装置。
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