JP3727906B2

JP3727906B2 - Fuel cell module

Info

Publication number: JP3727906B2
Application number: JP2002176355A
Authority: JP
Inventors: 健一郎小阪; 好章井上; 克明井上; 長生久留; 浩二池田
Original assignee: Electric Power Development Co Ltd; Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Electric Power Development Co Ltd; Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2002-06-17
Filing date: 2002-06-17
Publication date: 2005-12-21
Anticipated expiration: 2022-06-17
Also published as: JP2004022368A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、燃料電池に関し、特に、筒型構造を有する燃料電池のモジュールに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の円筒型固体電解質燃料電池モジュール１００の概略構成の一例を図７に示す。図７では、発電された電力の集電に関わる部分は省略している。
【０００３】
図７を参照して、燃料電池モジュール１００は、燃料ガス供給部１１０と、酸化剤ガス供給室１０７と、発電部である燃料電池セル管１０３とを具備する。燃料ガス供給部１１０は、供給室１０８と排出室１０９とを有する。また、燃料電池セル管１０３は、外管１０４、内管１０５を有する。そして、酸化剤ガス供給室１０７は、側板１２１と底面板１２２を有する。
【０００４】
上面板１１２、側板１１３及び管板１１４で構成される供給室１０８は、燃料電池セル管１０３に燃料ガス１を供給する。また、管板１１４、側板１１６及び管板１１７で構成される排出室１０９は、燃料電池セル管１０３で未使用の燃料ガス１を排出する。
燃料電池セル管１０３の外管１０４は、一端部を管板１１７に開放されて接続（連通）され、他端部を酸化剤ガス供給室１０７へ延ばし閉止している。外管１０４は、固定冶具により管板１１７に固定され、支持されている。内管１０５は、一端部を管板１１４に開放されて接続（連通）され、他端部を外管１０４の他端部近傍へ延ばし開放されている。内管１０５は、固定冶具により管板１１４に固定され、支持されている。
管板１１７、側板１２１と底面板１２２で構成される酸化剤ガス供給室１０７は、燃料電池セル管１０３を含み、燃料電池セル管１０３へ酸化剤ガス２を供給する。
【０００５】
上記構造を維持するためには、構造材の導入が重要となる。
例えば、構造材を燃料ガス供給部１１０の外側に溶接などの方法により接合する。そして、その構造材を介して、燃料ガス供給部１１０及び燃料電池セル管１０３を保持（支持）する。あるいは、側板１２１及び底面板１２２に、強度の強い材料を用いる。そうすることにより、それらを構造材として機能させ、燃料ガス供給部１１０及び燃料電池セル管１０３を保持（支持）する。又は、構造材を側板１２１に接合し、その構造材で側板１２１を介して燃料ガス供給部１１０及び燃料電池セル管１０３を保持（支持）する。
【０００６】
これらのような方法は、燃料電池モジュール１００の他に、構造材を追加で使用する必要があり、設備の容積及び設置面積の増加、重量の増加、コストの増加などを招く。
設備の容積及び設置面積の増加を招くことなく、燃料電池モジュールの構造を保持（支持）することが可能な技術が求められている。用いる部材が少なく、簡潔な方法で燃料電池モジュールの構造を保持（支持）することが可能な技術が望まれている。低コストで燃料電池モジュールの構造を保持（支持）することが可能な技術が望まれている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
従って、本発明の目的は、設備の容積及び設置面積の増加を招くことなく構造を保持（支持）することが可能な燃料電池モジュールを提供することである。
【０００８】
また、本発明の他の目的は、不要な部材を用いず、簡潔な方法で構造を保持（支持）することが可能な燃料電池モジュールを提供することである。
【０００９】
本発明の更に他の目的は、低コストで構造を保持（支持）することが可能な燃料電池モジュールを提供することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
以下に、［発明の実施の形態]で使用される番号・符号を用いて、課題を解決するための手段を説明する。これらの番号・符号は、［特許請求の範囲］の記載と［発明の実施の形態］との対応関係を明らかにするために括弧付で付加されたものである。ただし、それらの番号・符号を、［特許請求の範囲］に記載されている発明の技術的範囲の解釈に用いてはならない。
【００１１】
従って、上記課題を解決するために、本発明の燃料電池モジュールは、複数の燃料電池セル管（３）と、第１燃料室（８）と、第２燃料室（９）と、空気室（７）とを具備する。複数の燃料電池セル管（３）は、表面に燃料電池セル（２１）を形成される。第１燃料室（８）は、複数の燃料電池セル管（３）内に燃料ガス（１）を供給する。第２燃料室（９）は、複数の燃料電池セル管（３）で使用済みの燃料ガス（１）を排出する。空気室（７）は、第１燃料室（８）と第２燃料室（９）との間に設置され、複数の燃料電池セル管（３）を含み、燃料電池セル（２１）に酸化剤ガス（２）を供給する。そして、第１燃料室（８）は、複数の燃料電池セル管（３）の一端部が第１燃料室（８）の一側面としての第１管板（１４）に開放され、嵌合された複数の第１嵌合部（８−２）を含む。また、第２燃料室（９）は、複数の燃料電池セル管（３）の他端部が第２燃料室（９）の一側面としての第２管板（１５）に開放され、嵌合された複数の第２嵌合部（９−２）を含む。
【００１２】
また、本発明の燃料電池モジュールは、複数の第１嵌合部（８−２）が、第１管板（１４）と複数の燃料電池セル管（３）とによる締り嵌めである。
【００１３】
また、本発明の燃料電池モジュールは、複数の第２嵌合部（９−２）が、第２管板（１５）と複数の燃料電池セル管（３）とによる締り嵌めである。
【００１４】
また、本発明の燃料電池モジュールは、第１管板（１４）と複数の燃料電池セル管（３）との間、及び、第２管板（１５）と複数の燃料電池セル管（３）との間の少なくとも一方にガスシール剤（２４）を含む。
【００１５】
また、本発明の燃料電池モジュールは、複数の第１嵌合部（８−２）が、第１管板（１４）に嵌合した複数の第１嵌合リング（２６）を備える。そして、複数の燃料電池セル管（３）は、複数の第１嵌合リング（２６）の内側に結合されている。
【００１６】
更に、本発明の燃料電池モジュールは、複数の第１嵌合部（８−２）が、第１管板（１４）と複数の第１嵌合リング（２６）とによる締り嵌めである。
【００１７】
更に、本発明の燃料電池モジュールは、第１管板（１４）と複数の第１嵌合リング（２６）との間に、ガスシール剤（２４）を含む。
【００１８】
更に、本発明の燃料電池モジュールは、複数の第２嵌合部（９−２）が、第２管板（１５）に嵌合した複数の第２嵌合リング（２６’）を備える。そして、複数の燃料電池セル管（３）は、複数の第２嵌合リング（２６’）の内側に結合されている。
【００１９】
更に、本発明の燃料電池モジュールは、複数の第２嵌合部（９−２）が、第２管板（１５）と複数の第２嵌合リング（２６’）とによる締り嵌めである。
【００２０】
更に、本発明の燃料電池モジュールは、第２管板（１５）と複数の第２嵌合リング（２６’）との間に、ガスシール剤（２４’）を含む。
【００２１】
更に、本発明の燃料電池モジュールは、複数の燃料電池セル管（３）と、第１空気室（８）と、第２空気室（９）と、燃料室（７）とを具備する。複数の燃料電池セル管（３）は、表面に燃料電池セル（２１）を形成されている。第１空気室（８）は、複数の燃料電池セル管（３）内に酸化剤ガス（２）を供給する。第２空気室（９）は、複数の燃料電池セル管（３）で使用済みの酸化剤ガス（２）を排出する。燃料室（７）は、第１空気室（８）と第２空気室（９）との間に設置され、複数の燃料電池セル管（３）を含み、燃料電池セル（２１）に燃料ガス（１）を供給する。そして、第１空気室（８）は、複数の燃料電池セル管（３）の一端部が第１空気室（８）の一側面としての第３管板（１４）に開放され、嵌合された複数の第３嵌合部（８−２）を含む。また、第２空気室（９）は、複数の燃料電池セル管（３）の他端部が第２空気室（９）の一側面としての第４管板（１５）に開放され、嵌合された複数の第４嵌合部（９−２）とを含む。
【００２２】
更に、本発明の燃料電池モジュールは、複数の第３嵌合部（８−２）が、第３管板（１４）と複数の燃料電池セル管（３）とによる締り嵌めであり、複数の第４嵌合部（９−２）は、第４管板（１５）と複数の燃料電池セル管（３）とによる締り嵌めである。
【００２３】
更に、本発明の燃料電池モジュールは、複数の第３嵌合部（８−２）が、第３管板（１４）に嵌合した複数の第３嵌合リング（２６）を備える。そして、複数の第４嵌合部（９−２）は、第４管板（１５）に嵌合した複数の第４嵌合リング（２６’）を備える。また、複数の燃料電池セル管（３）は、複数の第３嵌合リング（２６）の内側、及び、複数の第４嵌合リング（２６’）の内側に結合されている。
【００２４】
更に、本発明の燃料電池モジュールは、複数の第３嵌合部（８−２）が、第３管板（１４）と複数の第３嵌合リング（２６）とによる締り嵌めである。そして、複数の第４嵌合部（９−２）は、第４管板（１５）と複数の第４嵌合リング（２６’）とによる締り嵌めである。
【００２５】
更に、本発明の燃料電池モジュールは、複数の燃料電池セル管（３）と、第１燃料室（８）と、第２燃料室（９）と、空気室（７）とを具備する。複数の燃料電池セル管（３）は、表面に燃料電池セル（２１）を形成されている。第１燃料室（８）は、複数の燃料電池セル管（３）内に燃料ガス（１）を供給する。第２燃料室（９）は、複数の燃料電池セル管（３）で使用済みの燃料ガス（１）を排出する。空気室（７）は、第１燃料室と（８）第２燃料室（９）との間に設置され、複数の燃料電池セル管（３）を含み、燃料電池セル（２１）に酸化剤ガス（２）を供給する。そして、複数の燃料電池セル管（３）は、一端部は第１燃料室（８）の一側面としての第１管板（１４）に開放されて嵌合され、他端部は第２燃料室（９）の一側面としての第２管板に開放されて嵌合され、複数の燃料電池セル管（３）と第１燃料室（８）と第２燃料室（９）との構造を保持する構造材である。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明である燃料電池モジュールの実施の形態に関して、添付図面を参照して説明する。
本実施例において、筒型のうち円筒型の燃料電池モジュールについて例を示して説明するが、他の筒型構造を有する燃料電池にも適用が可能である。なお、各実施の形態において同一又は相当部分には同一の符号を付して説明する。
【００２７】
図１は、本発明である燃料電池モジュールの一実施の形態の構成を示す図（断面図）である。燃料電池モジュール３３は、複数の燃料電池セル管３、空気室としての酸化剤ガス供給室７、第１燃料室としての供給室８、第２燃料室としての排出室９、断熱体１０（−１〜２）を備える。
第１燃料室としての供給室８は、側板１２、側板１３、第１燃料室の一側面としての第１管板（又は第３管板）である管板Ａ１４、燃料ガス供給口８−１及び（複数の）第１嵌合部８−２を有する。
第２燃料室としての排出室９は、側板１７、側板１６、第２燃料室の一側面としての第２管板（又は第４管板）である管板Ｂ１５、燃料ガス排出口９−１及び（複数の）第２嵌合部９−２を有する。
酸化剤ガス供給室７は、側板３１と、管板Ａ１４、管板Ｂ１５、酸化剤ガス供給口７−１及び酸化剤ガス排出口７−２を有する。
なお、図１の構成は、本図面においては、集電に関する構成について、省略している。
【００２８】
本発明では、複数の燃料電池セル管３が、その一端部において供給室８の管板Ａ１４に締り嵌めで接合（第１嵌合部８−２）されている。そして、管板Ａ１４の締め付け力により、供給室８側において、強固に保持されている。同様に、複数の燃料電池セル管３が、その他端部において排出室９の管板Ｂ１５に締り嵌めで接合（第２嵌合部９−２）されている。そして、管板Ｂ１５の締め付け力により、排出室９側において、強固に保持されている。この管板Ａ１４及び管板Ｂ１５による両端保持の力と燃料電池セル管３の強度により、供給室８−燃料電池セル管３−排出室９が一体となる。そして、その構造が強く保持（支持、維持）される。その結果、構造を維持するための構造材を使用することなく、燃料電池モジュール３３の構造の保持が可能となる。
【００２９】
以下に各構成を詳細に説明する。
燃料電池セル管３は、多孔質セラミックスの円筒型の基体管である。外周面上には、発電を行う燃料電池セル２１とリード膜２３（後述）を有する。燃料電池セル管３は、一端部を供給室８の管板Ａ１４に、開放されて嵌合されている。同様に、他端部は排出室９の管板Ｂ１５に、開放されて嵌合されている。材質は、安定化ジルコニアである。
【００３０】
第１燃料室としての供給室８は、側板１２と側板１３と管板Ａ１４とで囲まれた中空の直方体や円柱等の形をしているガス分配室である。各板は、ステンレスや耐熱合金などの金属製である。燃料ガス１の供給を受けるための燃料ガス供給口８−１を有する。管板Ａ１４は、供給室８と酸化剤ガス供給室７とを隔てている。燃料電池セル管３の一端部とは、供給室８に入った燃料ガス１が燃料電池セル管３へ供給されるように、第１嵌合部８−２で連結し、接合している。複数存在する各燃料電池セル管３へ、均等に燃料ガス１を供給する。内部にガスの流れを整え易くするために整流板のような機構を用いても良い。本実施例では、ステンレス製の直方体形状を有する。
【００３１】
第２燃料室としての排出室９は、側板１７と側板１６と管板Ｂ１５とで囲まれた中空の直方体や円柱等の形をしているガス分配室である。各板は、ステンレスや耐熱合金などの金属製である。使用済みの燃料ガス１の排出を行なうための燃料ガス排出口９−１を有する。一側面である管板Ｂ１５は、排出室９と酸化剤ガス供給室７とを隔てている。燃料電池セル管３の他端部とは、燃料電池セル管３から排出される使用済み燃料ガス１を収集可能なように、第２嵌合部９−２で連結し、接合している。内部にガスの流れを整え易くする整流板のような機構を用いても良い。本実施例では、ステンレス製の直方体形状を有する。
【００３２】
空気室としての酸化剤ガス供給室７は、供給室８（の管板Ａ１４）と排出室９（の管板Ｂ１５）との間にあり、それらと隔離され、燃料電池セル管３を含んでいる。燃料電池セル管３に酸化剤ガス２を供給する室である。酸化剤ガス２の供給を受けるための酸化剤ガス供給口７−１及び使用済みの酸化剤ガス２の排出を行なうための酸化剤ガス排出口７−２を有する。管板Ａ１４及び管板Ｂ１５の近傍の内部に、断熱体１０（断熱体Ａ１０−１及び断熱体Ｂ１０−２）を固定している。ステンレスや耐熱合金などの金属製の室である。
【００３３】
供給室８（第１燃料室）の一側面としての第１管板（又は第３管板）である管板Ａ１４は、燃料電池セル管３を接続するための孔が（燃料電池セル管３の数だけ）開口している。そして、燃料電池セル管３の一端部と、ガスの出入りが出来るように連結し、開放されて接合している。
【００３４】
排出室９（第２燃料室）の一側面としての第２管板（又は第４管板）である管板Ｂ１５は、燃料電池セル管３を接続するための孔が（燃料電池セル管３の数だけ）開口している。燃料電池セル管３の他端部とガスの出入りが出来るように連結し、開放されて接合している。
【００３５】
断熱体１０は、管板Ａ１４及び管板Ｂ１５の近傍であって、供給室８及び排出室９の外側の酸化剤ガス供給室７内に固定されている。管板Ａ１４側が、断熱体Ａ１０−１であり、管板Ｂ１５側が、断熱体Ｂ１０−２である。そして、燃料電池セル管３上の両端部の近傍において、管板と共に酸化剤ガス２の流路を形成し、その流通を制限している。また、燃料電池セル管３の発電部２１（後述）側の熱を遮断し、管板Ａ１４及び管板Ｂ１５、あるいは、第１嵌合部及び第２嵌合部を、熱的に保護する。材料としては、多孔質シリカ、多孔質アルミナ、シリカ、アルミナ、マグネシアなどを主成分とする断熱材などである。
【００３６】
図３（ｂ）に、断熱体１０（断熱体Ａ１０−１及び断熱体Ｂ１０−２）の正面図（図１（断面図）において供給室８側又は排出室９側から見た図）を示す。断熱体１０は、図３に示すように一体の部材である。図３（ｂ）にあるように、断熱体１０は千鳥格子状に燃料電池セル管３用の孔が開口している。その孔の直径は、燃料電池セル管３の直径よりもやや大きい。燃料電池セル管３と断熱体１０の孔との隙間を酸化剤ガス２が通過するためである。
ただし、本発明における燃料電池の燃料電池セル管３の配置及びその本数が、図３（ｂ）に示すような配置に限定されるものではない。
【００３７】
なお、燃料ガス１は、燃料電池セル２１が直接内部改質型の場合には、メタン、プロパン等の炭化水素と水蒸気との混合ガスである。そうでない場合には、水素と水蒸気とを含む混合ガスである。
また、酸化剤ガス２は、酸素、空気、あるいはそれらを含む混合ガスである。
【００３８】
次に、図２を参照して、燃料電池セル管３の第１嵌合部８−２及びその周辺について説明する。図２は、図１の燃料電池セル管３の１本分の第１嵌合部８−２及びその周辺について拡大した図である。本図面においては、集電に関する構成について、省略している。
第１嵌合部８−２は、燃料電池セル２１と発電部２２とリード膜２３とを含む燃料電池セル管３、管板Ａ１４、シール剤２４、第１嵌合リング２６及び充填材２７を備える。その周辺の酸化剤ガス２の流れを断熱体Ａ１０−１が制限している。
【００３９】
燃料電池セル２１は、燃料電池セル管３の外周面上に、燃料極、電解質、空気極を順に少しずつずらして積層（図示せず）した燃料電池のセルである。それぞれの燃料電池セル２１同士は、インターコネクタ膜（図示せず）で直列に接合されている。燃料電池セル管３の内側から拡散してくる燃料ガス１と、燃料電池セル管３の外側から供給される酸化剤ガス２とにより、発電を行う。
発電部２２は、燃料電池セル管３上の燃料電池セル２１が複数ある領域である。ここで、発電がなされ、それと同時に、セルの抵抗損などにより熱が発生し高温になっている。
【００４０】
リード膜２３は、発電部２２で発電された電力を導く一方の極としての導電性の膜である。排出室９側にも同様にあり、両膜から引き出した電極から電力を取り出す。
【００４１】
シール剤２４は、第１嵌合リング２６の外周面側と管板Ａ１４の第１嵌合部８−２の内周面側と間の領域に充填されるガスシール剤である。その隙間を埋め、供給室８の燃料ガス１と、酸化剤ガス供給室７の酸化剤ガス２との間をガスシールする。その周辺の最高使用温度に合わせたシール剤を用いる。
なお、第１嵌合リング２６の表面と管板Ａ１４の第１嵌合部８−２（２５）の内周面とのすり合わせが非常に高精度の場合には、シール剤を用いない場合もある。
【００４２】
第１嵌合リング２６は、その内径が燃料電池セル管３よりもやや大きい円筒状のリングである。その外周面と、管板Ａ１４の第１嵌合部８−２（２５）の内周面とが密接している。燃料電池セル管３の寸法の多少のずれ、表面の凹凸を、この第１嵌合リング２６と充填材２７（後述）とが緩衝材として働き、吸収する。
【００４３】
充填材２７は、第１嵌合リング２６の内周面側と燃料電池セル管３の両端の外周面側と間の領域に充填されるガスシール剤かつ接着材である。その隙間を埋め、供給室８及び排出室９の燃料ガス１と、酸化剤ガス供給室７の酸化剤ガス２との間をガスシールする。また、燃料電池セル管３の寸法の多少のずれを、その変形で吸収する。その周辺の最高使用温度に合わせてハンダを行なう方法、接着剤や樹脂などを埋め込む方法などが使用できる。
【００４４】
断熱体Ａ１０−１については既述の通りなのでその説明を省略する。
【００４５】
管板Ａ１４は、第１嵌合リング２６（及び燃料電池セル管３）を通す孔が、開口している。第１嵌合部８−２の孔の直径は、第１嵌合リング２６の直径より、やや小さい。このようにすることにより、図２で示すように、その孔に第１嵌合リング２６を通した時、管板Ａ１４の孔部の内周部分が、第１嵌合リング２６を通した方向に内側に変形し、第１嵌合リング２６の外周部と管板Ａ１４の孔部の内周部分が密着する。
【００４６】
ここで、管板Ａ１４について更に説明する。
図３に、管板Ａ１４の正面図（図１は、断面図（図３（ａ）のＡＡ’断面）である）を示す。図３（ａ）にあるように、管板Ａ１４は千鳥格子状に第１嵌合リング２６（及び燃料電池セル管３）用の孔３２が開口している。各孔３２の直径は、第１嵌合リング２６の外径よりも小さい。
ただし、本発明における燃料電池の燃料電池セル管３の配置及びその本数が、図３（ａ）に限定されるものではない。その他の配置の例としては、蜂の巣状、正方配列などがある。
【００４７】
管板Ａ１４に第１嵌合リング２６を通して密着させる方法として、深絞り加工や、焼嵌め加工などの締り嵌め加工がある。孔３２は、締り嵌め加工を実施できるように、その直径が第１嵌合リング２６の外径よりも小さい。ただし、第１嵌合リング２６を用いず、直接燃料電池セル管３を通す場合には、燃料電池セル管３の外径よりも小さくする。
【００４８】
管板Ａ１４の孔３２の内周部分は、第１嵌合リング２６と密接する際、締り嵌めによる弾性力により、強く密着し、ガスシール性を発揮する。それと同時に、第１嵌合リング（及びそれに接続している燃料電池セル管３）を強力に保持する。管板Ａ１４およびＡ５は、その間にある燃料電池セル管３によりハニカム構造をとるため、変形することなく複数の燃料電池セル管３を強力に支持することができる。
また、孔３２近傍の管板Ａ１４の弾性変形に伴い、その周辺部に強い反力が発生する。そのため、管板Ａ１４全体として、弾性変形能を有しながらも、管板Ａ１４は燃料電池セル管3に拘束されているので薄板管板の面外変形が抑えられる。すなわち、管板Ａ１４は、セルの拘束力により、大きな荷重（複数の燃料電池セル管３）に対しても、変形することなくその形状を維持することが出来る。そして、複数の第１嵌合リング２６及びそれに接続している複数の燃料電池セル管３を強力に保持することが可能となる。
【００４９】
管板Ａ１４は、第１嵌合部８−２が、燃料電池セル管３を支持する役割があるので、ある程度の強度を有する材料であることが好ましい。また、接合部分（第１嵌合部）８−２が、燃料電池セル管３と管板Ａ１４（のシール剤２４と嵌合リング２６及び充填材２７）との隙間からガスをリークさせないように、且つ、応力などによる位置ずれや振動や衝撃を吸収することが可能なように、金属製の板のような弾性のある部材であることが好ましい。その際、酸化雰囲気で使用することから、耐熱合金などの耐酸化性の部材であることがより好ましい。そのような材料として、鉄系又はインコネル系の金属材料が好ましい。より好ましくは、ＳＵＳ３０４やＳＵＳ３１６のようなオーステナイト系ステンレス鋼である。
【００５０】
また、その厚みの上限は、締り嵌め加工が可能な厚みであることから、また、下限は、燃料電池セル管３を支持することが可能な厚みであることから、それぞれ実験的に決定される。板の材料の種類により異なる。例えば、オーステナイト系ステンレスでは、０．１ｍｍ以上、２ｍｍ以下であることが好ましい。より好ましくは０．２以上、１ｍｍ以下である。
【００５１】
第１嵌合リング２６の表面を滑らかにする、あるいは、シール剤２４を潤滑性（固体）のあるものにすれば、管板Ａ１４の孔の内周面と第１嵌合リング２６の外周面とを、ある大きさ以上の力で、互いに滑らせるようにすることも可能である。力の大きさ及び滑り具合は、第１嵌合リング２６の表面状態、シール剤２４の種類等に基づいて、実験的に決定する。
可動になると、熱膨張係数の違いにより、熱による伸びの相違が発生した場合でも、滑りで吸収することが可能となる。
【００５２】
次に、図４を参照して、燃料電池セル管３の第２嵌合部９−２及びその周辺について説明する。図４は、図１の燃料電池セル管３の１本分の第２嵌合部９−２及びその周辺について拡大した図である。本図面においては、集電に関する構成について、省略している。
第１嵌合部９−２は、燃料電池セル２１と発電部２２とリード膜２３とを含む燃料電池セル管３、管板Ｂ１５、シール剤２４’、第２嵌合リング２６’及び充填材２７’を備える。その周辺の酸化剤ガス２の流れを断熱体Ｂ１０−２が制限している。
【００５３】
燃料電池セル２１と発電部２２とリード膜２３とを含む燃料電池セル管３は、既述の通りなのでその説明を省略する。断熱体Ｂ１０−２、シール剤２４’、第２嵌合リング２６’及び充填材２７’は、断熱体Ａ１０−１、シール剤２４、第１嵌合リング２６及び充填材２７と同様であるので、その説明を省略する。
また、管板Ｂ１５の構成及び機能は、管板Ａ１４と同様であるのでその説明を省略する。
【００５４】
本実施例では、上記図２及び図４のように、第１嵌合リング２６と充填材２７及び第２嵌合リング２６’と充填材２７’を用いている。ただし、それらを用いず、直接、管板Ａ１４と燃料電池セル管３とを第１嵌合部８−２で嵌合、及び管板Ｂ１５と燃料電池セル管３とを第２嵌合部９−２で嵌合することも可能である。
図５に、嵌合リングを用いない場合の第１嵌合部及びその周辺の拡大図を示す。各符号の意味は図２と同様であるので、その説明を省略する。燃料電池セル管３の寸法精度及び表面仕上げの状態によって嵌合リングを用いなくても良い。その場合、部材の点数が減称するので部品コストや製造コストを低減できる。
【００５５】
また、本実施例では、図１のように断熱体１０を用いて酸化剤ガス２の流路を限定している。ただし、流路を限定しなくても良い。
図６は、流路を限定しない場合の本発明である燃料電池モジュールの他の実施の形態の構成を示す図（断面図）である。この燃料電池モジュール３３’の各符号の意味は図１と同様であるので、その説明を省略する。酸化剤ガス２を予め予熱することにより、流路を限定せずに実施できる。なお、断熱体１０を用いても良い。
【００５６】
次に、本発明である燃料電池モジュールの実施の形態の動作に関して、図１（図２、図４）を参照して説明する。
【００５７】
燃料ガス１について説明する。
図１において、供給室８内に水素と水蒸気とを含むの燃料ガス１が、燃料ガス供給口８−１から供給される。燃料ガス１は、予熱されている（例えば、２５０℃程度）。その後、燃料ガス１は、燃料電池セル管３の一端部から、ばらつきの無い流量で流入する。
発電部２２において、燃料ガス１は、燃料電池セル２１に供給され、発電に寄与する。その際、燃料電池セル２１は発熱するが、その熱は、燃料電池セル管３の外周部を流れる酸化剤ガス２により持ち去られるので、燃料電池セル２１の温度は９００℃〜１０００℃に保持される。そして、燃料ガス１も、温度が上昇しない。燃料ガス１のうち、発電に用いられなかった燃料ガス１及び発電により発生した水蒸気は、燃料電池セル管３の排出室９側の他端部（左側）から排出室９へ送出される。
送出された使用済みの燃料ガス１は、排出室９で混合され、燃料ガス排出口９−１から排出される。
【００５８】
次に、酸化剤ガス２について説明する。
図１において、酸素を含む酸化剤ガス２が、酸化剤ガス供給口７−１から酸化剤ガス供給室７に入る。そして、断熱体Ｂ１０−２と管板Ｂ１５とに挟まれ形成される空間を、管板Ｂ１５に沿って移動する。排出室９側の燃料電池セル管３に達した酸化剤ガス２は、断熱体Ｂ１０−２と燃料電池セル管３の外周部との間の空間に入る。そして、概ね燃料電池セル管３の外周部を、その排出室９側の他端部（左側）から供給室８の方向へ進む。
発電部１４において、酸化剤ガス２は、燃料電池セル２１に供給され、発電に寄与する。その際、燃料電池セル２１は発熱するが、その熱は、酸化剤ガス２により持ち去られるので、燃料電池セル２１の温度は９００℃〜１０００℃に保持される。また、酸化剤ガス２は、燃料電池セル２１から発電によって生じた熱量を奪いながら温度を上昇させていく。そして、発電に用いられなかった酸化剤ガス２は、燃料電池セル管３の内側を対向して流れる燃料ガス１へ熱量を、燃料電池セル管３の側面（壁面）を介して放出し、温度を下降させていく。そして、燃料電池セル管３の外周部の供給室８側の一端部（右側）へ達する。その後、断熱体Ａ１０−１と管板Ａ１４との空間を進む。
使用済みの酸化剤ガス２は、断熱体Ａ１０−１と管板Ａ１４とに挟まれて形成された空間に沿って移動し、酸化剤ガス供給室７の酸化剤ガス排出口７−２から外部へ排出される。
【００５９】
管板Ａ１４及び管板Ｂ１５と燃料電池セル管３との嵌合（締り嵌め）に伴う各管板の弾性力より、燃料電池セル管３が強固に保持される。そして、管板Ａ１４及び管板Ｂ１５と、それらに強固に保持された複数の燃料電池セル管３とが構成するハニカム構造により、供給室８及び排出室９、供給室８と排出室９との間に配設された酸化剤ガス供給室７を備える燃料電池モジュール３３の構造が保持（維持）される。それにより、構造を維持するための枠あるいは骨組のような構造材を用いる必要が無くなる。すなわち、設備の容積及び設置面積の増加を招くことなく、構造を保持（支持）することが可能となる。
【００６０】
また、本発明においては、従来の部材の他に特別な部材を用いず、管板と燃料電池セル管との接合による簡潔な方法で構造を保持（支持）することが可能となる。
その際、特別に高価な材料や、多量の材料、手間をかけていないので、低コストで構造を保持（支持）することが可能である。
【００６１】
なお、図１において、供給室８−燃料電池セル管３−排気室９内に燃料ガス１、酸化剤ガス供給室７に酸化剤ガス２を流している。しかし、燃料電池２１の積層方法を逆（図１、図２の場合、燃料電池セル管３の表面に近い側から順にアノード電極／電解質／カソード電極と積層）にした場合には、供給室８−燃料電池セル管３−排気室９内に酸化剤ガス２、酸化剤ガス供給室７に燃料ガス１を流すことにより、上記実施例と同様に発電を行える。そして、本発明の効果を同様に得ることが出来る。
【００６２】
本発明においては、図１に示すような燃料電池セル管３を竪置きした場合だけでなく、横置きした場合（図１の燃料電池モジュール３３を横に９０度倒した形）でも実施可能である。
また、燃料電池セル管３を両端で支持している。そのため、燃料電池セル管３の構造が簡単となりメンテナンスがし易く、コストも低減する。
【００６３】
【発明の効果】
本発明により、燃料電池モジュールにおいて、設備の容積及び設置面積の増加を招くことなく、構造を保持（支持）することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明である燃料電池モジュールの実施の形態の構成を示す図（断面図）である。
【図２】燃料電池セル管の１本分の第１嵌合部及びその周辺の拡大図である。
【図３】（ａ）本発明である燃料電池モジュールの実施の形態における管板の正面図である。
（ｂ）本発明である燃料電池モジュールの実施の形態における断熱体の正面図である。
【図４】燃料電池セル管の１本分の第２嵌合部及びその周辺の拡大図である。
【図５】嵌合リングを用いない場合の第１嵌合部及びその周辺の拡大図である。
【図６】本発明である燃料電池モジュールの他の実施の形態の構成を示す図（断面図）である。
【図７】従来の円筒型固体電解質燃料電池モジュールの概略構成の一例をに示す図である。
【符号の説明】
１燃料ガス
２酸化剤ガス
３燃料電池セル管
７酸化剤ガス供給室
７−１酸化剤ガス供給口
７−２酸化剤ガス排出口
８供給室
８−１燃料ガス供給口
８−２第１嵌合部
９排出室
９−１燃料ガス排出口
９−２第２嵌合部
１０断熱体
１０−１断熱体Ａ
１０−２断熱体Ｂ
１０−３孔
１２側板
１３側板
１４管板Ａ
１５管板Ｂ
１６側板
１７側板
２１燃料電池セル
２２発電部
２３（’）リード膜
２４（’）シール剤
２６第１嵌合リング
２６’ 第２嵌合リング
２７（’）充填材
３１側板
３２孔
３３（’）燃料電池モジュール
１００燃料電池モジュール
１０３燃料電池セル管
１０４外管
１０５内管
１０７酸化剤ガス供給室
１０８供給室
１０９排出室
１１０燃料ガス供給部
１１２上面板
１１３側板
１１４管板
１１６側板
１１７管板
１２１側板
１２２底面板[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a fuel cell, and more particularly to a fuel cell module having a cylindrical structure.
[0002]
[Prior art]
An example of a schematic configuration of a conventional cylindrical solid electrolyte fuel cell module 100 is shown in FIG. In FIG. 7, the portion related to collecting the generated power is omitted.
[0003]
Referring to FIG. 7, the fuel cell module 100 includes a fuel gas supply unit 110, an oxidant gas supply chamber 107, and a fuel cell cell tube 103 that is a power generation unit. The fuel gas supply unit 110 includes a supply chamber 108 and a discharge chamber 109. The fuel cell tube 103 has an outer tube 104 and an inner tube 105. The oxidant gas supply chamber 107 includes a side plate 121 and a bottom plate 122.
[0004]
A supply chamber 108 configured by the upper surface plate 112, the side plate 113, and the tube plate 114 supplies the fuel gas 1 to the fuel cell tube 103. A discharge chamber 109 composed of the tube plate 114, the side plate 116, and the tube plate 117 discharges unused fuel gas 1 in the fuel cell tube 103.
One end of the outer tube 104 of the fuel cell tube 103 is opened and connected (communication) to the tube plate 117, and the other end is extended to the oxidant gas supply chamber 107 and closed. The outer tube 104 is fixed to and supported by the tube plate 117 by a fixing jig. One end of the inner tube 105 is opened and connected (communication) to the tube plate 114, and the other end is extended to the vicinity of the other end of the outer tube 104 and opened. The inner tube 105 is fixed to and supported by the tube plate 114 by a fixing jig.
The oxidant gas supply chamber 107 including the tube plate 117, the side plate 121, and the bottom plate 122 includes the fuel cell tube 103 and supplies the oxidant gas 2 to the fuel cell tube 103.
[0005]
In order to maintain the above structure, it is important to introduce a structural material.
For example, the structural material is joined to the outside of the fuel gas supply unit 110 by a method such as welding. Then, the fuel gas supply unit 110 and the fuel battery cell tube 103 are held (supported) via the structural material. Alternatively, a strong material is used for the side plate 121 and the bottom plate 122. By doing so, they are made to function as structural materials, and the fuel gas supply unit 110 and the fuel cell tube 103 are held (supported). Alternatively, the structural material is joined to the side plate 121 and the structural material holds (supports) the fuel gas supply unit 110 and the fuel cell tube 103 via the side plate 121.
[0006]
These methods require the use of additional structural materials in addition to the fuel cell module 100, leading to an increase in equipment volume and installation area, an increase in weight, an increase in cost, and the like.
There is a need for a technique that can maintain (support) the structure of the fuel cell module without increasing the capacity and installation area of the equipment. There is a demand for a technique that uses few members and can hold (support) the structure of the fuel cell module in a simple manner. A technique capable of holding (supporting) the structure of the fuel cell module at low cost is desired.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
Accordingly, an object of the present invention is to provide a fuel cell module capable of holding (supporting) a structure without increasing the capacity and installation area of equipment.
[0008]
Another object of the present invention is to provide a fuel cell module that can hold (support) the structure in a simple manner without using unnecessary members.
[0009]
Still another object of the present invention is to provide a fuel cell module capable of holding (supporting) a structure at a low cost.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
Hereinafter, means for solving the problem will be described using the numbers and symbols used in the embodiments of the present invention. These numbers and symbols are added in parentheses in order to clarify the correspondence between the description of [Claims] and [Embodiments of the Invention]. However, these numbers and symbols should not be used for the interpretation of the technical scope of the invention described in [Claims].
[0011]
Therefore, in order to solve the above problems, the fuel cell module of the present invention includes a plurality of fuel cell pipes (3), a first fuel chamber (8), a second fuel chamber (9), an air chamber ( 7). The plurality of fuel battery cell tubes (3) are formed with fuel battery cells (21) on the surface. The first fuel chamber (8) supplies the fuel gas (1) into the plurality of fuel battery cell tubes (3). The second fuel chamber (9) discharges the spent fuel gas (1) in the plurality of fuel cell pipes (3). The air chamber (7) is installed between the first fuel chamber (8) and the second fuel chamber (9), includes a plurality of fuel cell tubes (3), and the fuel cell (21) has an oxidant. Supply gas (2). In the first fuel chamber (8), one end portions of the plurality of fuel battery cell tubes (3) are opened and fitted to the first tube plate (14) as one side surface of the first fuel chamber (8). A plurality of first fitting portions (8-2). The second fuel chamber (9) is fitted with the other end of the plurality of fuel cell pipes (3) opened to the second tube plate (15) as one side surface of the second fuel chamber (9). A plurality of second fitting portions (9-2).
[0012]
In the fuel cell module of the present invention, the plurality of first fitting portions (8-2) are interference fits between the first tube plate (14) and the plurality of fuel cell tube (3).
[0013]
In the fuel cell module of the present invention, the plurality of second fitting portions (9-2) are interference fits between the second tube plate (15) and the plurality of fuel cell tube (3).
[0014]
In addition, the fuel cell module of the present invention includes the first tube plate (14) and the plurality of fuel cell tube (3), and the second tube plate (15) and the plurality of fuel cell tube (3). A gas sealant (24) is included in at least one of the two.
[0015]
Moreover, the fuel cell module of this invention is provided with the some 1st fitting ring (26) with which the some 1st fitting part (8-2) fitted to the 1st tube sheet (14). The plurality of fuel battery cell tubes (3) are coupled to the inside of the plurality of first fitting rings (26).
[0016]
Further, in the fuel cell module of the present invention, the plurality of first fitting portions (8-2) are interference fits by the first tube plate (14) and the plurality of first fitting rings (26).
[0017]
Furthermore, the fuel cell module of the present invention includes a gas sealant (24) between the first tube plate (14) and the plurality of first fitting rings (26).
[0018]
Furthermore, the fuel cell module of the present invention includes a plurality of second fitting rings (26 ′) in which the plurality of second fitting portions (9-2) are fitted to the second tube sheet (15). The plurality of fuel cell pipes (3) are coupled to the inside of the plurality of second fitting rings (26 ′).
[0019]
Further, in the fuel cell module of the present invention, the plurality of second fitting portions (9-2) are interference fits by the second tube sheet (15) and the plurality of second fitting rings (26 ′).
[0020]
Furthermore, the fuel cell module of the present invention includes a gas sealant (24 ′) between the second tube sheet (15) and the plurality of second fitting rings (26 ′).
[0021]
Furthermore, the fuel cell module of the present invention includes a plurality of fuel cell pipes (3), a first air chamber (8), a second air chamber (9), and a fuel chamber (7). The plurality of fuel battery cell tubes (3) have fuel battery cells (21) formed on the surface. The first air chamber (8) supplies the oxidant gas (2) into the plurality of fuel battery cell tubes (3). The second air chamber (9) discharges the oxidant gas (2) that has been used in the plurality of fuel battery cell tubes (3). The fuel chamber (7) is installed between the first air chamber (8) and the second air chamber (9), includes a plurality of fuel cell pipes (3), and fuel gas is supplied to the fuel cell (21). Supply (1). In the first air chamber (8), one end portions of the plurality of fuel battery cell tubes (3) are opened and fitted into a third tube plate (14) as one side surface of the first air chamber (8). A plurality of third fitting portions (8-2). The second air chamber (9) is fitted with the other end of the plurality of fuel battery cell tubes (3) opened to the fourth tube plate (15) as one side surface of the second air chamber (9). And a plurality of fourth fitting portions (9-2).
[0022]
Furthermore, in the fuel cell module of the present invention, the plurality of third fitting portions (8-2) are interference fits by the third tube plate (14) and the plurality of fuel cell tube (3), The fourth fitting portion (9-2) is an interference fit formed by the fourth tube plate (15) and the plurality of fuel cell tubes (3).
[0023]
Furthermore, the fuel cell module of the present invention includes a plurality of third fitting rings (26) in which the plurality of third fitting portions (8-2) are fitted to the third tube plate (14). And several 4th fitting part (9-2) is provided with several 4th fitting ring (26 ') fitted to the 4th tube sheet (15). The plurality of fuel battery cell tubes (3) are coupled to the inside of the plurality of third fitting rings (26) and the inside of the plurality of fourth fitting rings (26 ′).
[0024]
Further, in the fuel cell module of the present invention, the plurality of third fitting portions (8-2) are interference fits by the third tube plate (14) and the plurality of third fitting rings (26). And a some 4th fitting part (9-2) is an interference fit by a 4th tube sheet (15) and a some 4th fitting ring (26 ').
[0025]
Furthermore, the fuel cell module of the present invention includes a plurality of fuel cell pipes (3), a first fuel chamber (8), a second fuel chamber (9), and an air chamber (7). The plurality of fuel battery cell tubes (3) have fuel battery cells (21) formed on the surface. The first fuel chamber (8) supplies the fuel gas (1) into the plurality of fuel battery cell tubes (3). The second fuel chamber (9) discharges the spent fuel gas (1) in the plurality of fuel cell pipes (3). The air chamber (7) is installed between the first fuel chamber and (8) the second fuel chamber (9), and includes a plurality of fuel cell tubes (3), and the fuel cell (21) has an oxidant. Supply gas (2). The plurality of fuel cell pipes (3) have one end opened and fitted to the first tube plate (14) as one side of the first fuel chamber (8), and the other end is the second fuel. Opened and fitted to a second tube plate as one side of the chamber (9), the structure of the plurality of fuel cell tube (3), the first fuel chamber (8) and the second fuel chamber (9) It is a structural material to hold.
[0026]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of a fuel cell module according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
In the present embodiment, an example of a cylindrical fuel cell module among cylindrical types will be described. However, the present invention can also be applied to fuel cells having other cylindrical structures. In each embodiment, the same or equivalent parts will be described with the same reference numerals.
[0027]
FIG. 1 is a diagram (sectional view) showing a configuration of an embodiment of a fuel cell module according to the present invention. The fuel cell module 33 includes a plurality of fuel cell tubes 3, an oxidant gas supply chamber 7 as an air chamber, a supply chamber 8 as a first fuel chamber, a discharge chamber 9 as a second fuel chamber, and a heat insulator 10 (- 1-2).
The supply chamber 8 as the first fuel chamber includes a side plate 12, a side plate 13, a tube plate A14 which is a first tube plate (or a third tube plate) as one side surface of the first fuel chamber, and a fuel gas supply port 8-1. And (a plurality of) first fitting portions 8-2.
The discharge chamber 9 as the second fuel chamber includes a side plate 17, a side plate 16, a tube plate B15 which is a second tube plate (or a fourth tube plate) as one side surface of the second fuel chamber, and a fuel gas discharge port 9-1. And (a plurality of) second fitting portions 9-2.
The oxidant gas supply chamber 7 includes a side plate 31, a tube plate A14, a tube plate B15, an oxidant gas supply port 7-1 and an oxidant gas discharge port 7-2.
Note that the configuration of FIG. 1 is omitted for the configuration related to current collection in this drawing.
[0028]
In the present invention, the plurality of fuel battery cell tubes 3 are joined to the tube plate A14 of the supply chamber 8 at one end thereof by an interference fit (first fitting portion 8-2). And it is firmly hold | maintained in the supply chamber 8 side by the clamping force of tube sheet A14. Similarly, the plurality of fuel battery cell tubes 3 are joined to the tube plate B15 of the discharge chamber 9 at the other end by an interference fit (second fitting portion 9-2). And it is firmly hold | maintained in the discharge chamber 9 side by the clamping force of tube sheet B15. The supply chamber 8, the fuel cell tube 3, and the discharge chamber 9 are integrated by the force of holding both ends by the tube plate A 14 and the tube plate B 15 and the strength of the fuel cell tube 3. The structure is strongly held (supported and maintained). As a result, the structure of the fuel cell module 33 can be retained without using a structural material for maintaining the structure.
[0029]
Each configuration will be described in detail below.
The fuel cell tube 3 is a cylindrical base tube made of porous ceramics. On the outer peripheral surface, there are a fuel cell 21 for generating power and a lead film 23 (described later). One end of the fuel cell tube 3 is opened and fitted to the tube plate A14 of the supply chamber 8. Similarly, the other end is opened and fitted to the tube plate B15 of the discharge chamber 9. The material is stabilized zirconia.
[0030]
The supply chamber 8 as the first fuel chamber is a gas distribution chamber having a shape of a hollow rectangular parallelepiped or a cylinder surrounded by the side plate 12, the side plate 13, and the tube plate A14. Each plate is made of metal such as stainless steel or heat-resistant alloy. A fuel gas supply port 8-1 for receiving the supply of the fuel gas 1 is provided. The tube plate A14 separates the supply chamber 8 and the oxidant gas supply chamber 7. One end of the fuel cell pipe 3 is connected and joined by a first fitting portion 8-2 so that the fuel gas 1 entering the supply chamber 8 is supplied to the fuel cell pipe 3. The fuel gas 1 is uniformly supplied to each of the plurality of fuel battery cell tubes 3. A mechanism such as a rectifying plate may be used to facilitate the arrangement of the gas flow inside. In this embodiment, it has a rectangular parallelepiped shape made of stainless steel.
[0031]
The discharge chamber 9 as the second fuel chamber is a gas distribution chamber having a shape of a hollow rectangular parallelepiped or a cylinder surrounded by the side plate 17, the side plate 16, and the tube plate B15. Each plate is made of metal such as stainless steel or heat-resistant alloy. A fuel gas discharge port 9-1 for discharging the used fuel gas 1 is provided. The tube sheet B15 as one side surface separates the discharge chamber 9 and the oxidant gas supply chamber 7. The other end of the fuel cell tube 3 is connected and joined by a second fitting portion 9-2 so that the spent fuel gas 1 discharged from the fuel cell tube 3 can be collected. A mechanism such as a rectifying plate that facilitates the flow of gas inside may be used. In this embodiment, it has a rectangular parallelepiped shape made of stainless steel.
[0032]
The oxidant gas supply chamber 7 as an air chamber is located between the supply chamber 8 (the tube plate A14) and the discharge chamber 9 (the tube plate B15), is isolated from them, and includes the fuel cell tube 3. Yes. This is a chamber for supplying the oxidant gas 2 to the fuel cell tube 3. An oxidant gas supply port 7-1 for receiving the supply of the oxidant gas 2 and an oxidant gas discharge port 7-2 for discharging the used oxidant gas 2 are provided. The heat insulator 10 (heat insulator A10-1 and heat insulator B10-2) is fixed inside the vicinity of the tube plate A14 and the tube plate B15. It is a chamber made of metal such as stainless steel or heat-resistant alloy.
[0033]
Tube plate A14 which is the first tube plate (or third tube plate) as one side surface of supply chamber 8 (first fuel chamber) has a hole for connecting fuel cell tube 3 (fuel cell tube 3). Is open). And it connects with the one end part of the fuel cell pipe | tube 3 so that gas can go in and out, and it is open | released and joined.
[0034]
The tube plate B15 which is the second tube plate (or the fourth tube plate) as one side surface of the discharge chamber 9 (second fuel chamber) has a hole for connecting the fuel cell tube 3 (fuel cell tube 3). Is open). The other end of the fuel battery cell tube 3 is connected so that gas can enter and exit, and is opened and joined.
[0035]
The heat insulator 10 is fixed in the oxidant gas supply chamber 7 in the vicinity of the tube plate A 14 and the tube plate B 15 and outside the supply chamber 8 and the discharge chamber 9. The tube plate A14 side is the heat insulator A10-1, and the tube plate B15 side is the heat insulator B10-2. And in the vicinity of the both ends on the fuel cell tube 3, a flow path of the oxidant gas 2 is formed together with the tube plate to restrict the flow thereof. Moreover, the heat | fever of the electric power generation part 21 (after-mentioned) side of the fuel cell tube 3 is interrupted | blocked, and the tube sheet A14 and the tube sheet B15 or the 1st fitting part and the 2nd fitting part are protected thermally. Examples of the material include a heat insulating material mainly composed of porous silica, porous alumina, silica, alumina, magnesia and the like.
[0036]
FIG. 3B shows a front view of the heat insulator 10 (the heat insulator A10-1 and the heat insulator B10-2) (a view seen from the supply chamber 8 side or the discharge chamber 9 side in FIG. 1 (cross-sectional view)). . The heat insulator 10 is an integral member as shown in FIG. As shown in FIG. 3B, the heat insulator 10 has holes for the fuel cell pipes 3 in a staggered pattern. The diameter of the hole is slightly larger than the diameter of the fuel battery cell tube 3. This is because the oxidant gas 2 passes through the gap between the fuel cell tube 3 and the hole of the heat insulator 10.
However, the arrangement and the number of the fuel battery cell tubes 3 of the fuel cell according to the present invention are not limited to the arrangement shown in FIG.
[0037]
The fuel gas 1 is a mixed gas of hydrocarbon such as methane and propane and water vapor when the fuel battery cell 21 is of the direct internal reforming type. Otherwise, it is a mixed gas containing hydrogen and water vapor.
The oxidant gas 2 is oxygen, air, or a mixed gas containing them.
[0038]
Next, with reference to FIG. 2, the 1st fitting part 8-2 of the fuel battery cell pipe | tube 3 and its periphery are demonstrated. FIG. 2 is an enlarged view of the first fitting portion 8-2 for one fuel cell tube 3 in FIG. 1 and its periphery. In this drawing, the configuration related to current collection is omitted.
The first fitting portion 8-2 includes the fuel battery cell tube 3 including the fuel cell 21, the power generation portion 22, and the lead film 23, the tube plate A14, the sealing agent 24, the first fitting ring 26, and the filler 27. Prepare. The heat insulator A10-1 restricts the flow of the oxidant gas 2 around it.
[0039]
The fuel battery cell 21 is a fuel battery cell in which the fuel electrode, the electrolyte, and the air electrode are sequentially shifted on the outer peripheral surface of the fuel battery cell tube 3 (not shown). The respective fuel cells 21 are joined in series with an interconnector membrane (not shown). Electric power is generated by the fuel gas 1 diffusing from the inside of the fuel cell tube 3 and the oxidant gas 2 supplied from the outside of the fuel cell tube 3.
The power generation unit 22 is an area where there are a plurality of fuel cells 21 on the fuel cell tube 3. Here, power is generated, and at the same time, heat is generated due to resistance loss of the cell and the like, resulting in a high temperature.
[0040]
The lead film 23 is a conductive film as one pole for guiding the power generated by the power generation unit 22. The same applies to the discharge chamber 9 side, and electric power is taken out from the electrodes drawn from both films.
[0041]
The sealing agent 24 is a gas sealing agent that fills a region between the outer peripheral surface side of the first fitting ring 26 and the inner peripheral surface side of the first fitting portion 8-2 of the tube sheet A14. The gap is filled and a gas seal is provided between the fuel gas 1 in the supply chamber 8 and the oxidant gas 2 in the oxidant gas supply chamber 7. Use a sealant that matches the maximum operating temperature in the surrounding area.
If the surface of the first fitting ring 26 and the inner peripheral surface of the first fitting portion 8-2 (25) of the tube sheet A14 are very highly accurate, a sealant may not be used. is there.
[0042]
The first fitting ring 26 is a cylindrical ring whose inner diameter is slightly larger than that of the fuel cell tube 3. The outer peripheral surface and the inner peripheral surface of the first fitting portion 8-2 (25) of the tube sheet A14 are in close contact. The first fitting ring 26 and a filler 27 (described later) act as a cushioning material and absorb the slight deviation in the dimensions of the fuel cell tube 3 and the surface irregularities.
[0043]
The filler 27 is a gas sealant and an adhesive that fills a region between the inner peripheral surface side of the first fitting ring 26 and the outer peripheral surface sides of both ends of the fuel cell unit tube 3. The gap is filled and a gas seal is provided between the fuel gas 1 in the supply chamber 8 and the discharge chamber 9 and the oxidant gas 2 in the oxidant gas supply chamber 7. Further, a slight shift in the dimensions of the fuel cell tube 3 is absorbed by the deformation. A method of soldering in accordance with the maximum operating temperature in the surrounding area, a method of embedding an adhesive or resin, and the like can be used.
[0044]
Since the heat insulator A10-1 is as described above, the description thereof is omitted.
[0045]
In the tube sheet A14, a hole through which the first fitting ring 26 (and the fuel cell tube 3) passes is opened. The diameter of the hole of the first fitting portion 8-2 is slightly smaller than the diameter of the first fitting ring 26. In this way, as shown in FIG. 2, when the first fitting ring 26 is passed through the hole, the inner peripheral portion of the hole portion of the tube sheet A14 passes through the first fitting ring 26. The inner peripheral portion of the first fitting ring 26 and the inner peripheral portion of the hole portion of the tube sheet A14 are in close contact with each other.
[0046]
Here, the tube sheet A14 will be further described.
FIG. 3 is a front view of the tube sheet A14 (FIG. 1 is a cross-sectional view (AA ′ cross section in FIG. 3A)). As shown in FIG. 3A, the tube plate A14 has holes 32 for the first fitting ring 26 (and the fuel cell tube 3) opened in a staggered pattern. The diameter of each hole 32 is smaller than the outer diameter of the first fitting ring 26.
However, arrangement | positioning and the number of the fuel battery cell pipe | tube 3 of the fuel cell in this invention are not limited to Fig.3 (a). Examples of other arrangements include a honeycomb and a square arrangement.
[0047]
As a method of bringing the tube sheet A14 into close contact with the first fitting ring 26, there is an interference fitting process such as a deep drawing process or a shrink fitting process. The diameter of the hole 32 is smaller than the outer diameter of the first fitting ring 26 so that the interference fitting process can be performed. However, when the fuel cell tube 3 is passed directly without using the first fitting ring 26, the outer diameter of the fuel cell tube 3 is made smaller.
[0048]
When the inner peripheral portion of the hole 32 of the tube sheet A14 is in close contact with the first fitting ring 26, the inner peripheral portion strongly adheres due to the elastic force caused by the interference fit and exhibits gas sealing properties. At the same time, the first fitting ring (and the fuel cell pipe 3 connected thereto) is strongly held. Since the tube plates A14 and A5 have a honeycomb structure with the fuel cell tubes 3 between them, the plurality of fuel cell tubes 3 can be strongly supported without being deformed.
Further, along with the elastic deformation of the tube sheet A14 in the vicinity of the hole 32, a strong reaction force is generated in the peripheral portion. Therefore, the tube sheet A14 as a whole has elastic deformability, but the tube sheet A14 is restrained by the fuel cell tube 3, so that the out-of-plane deformation of the thin plate tube sheet is suppressed. That is, the shape of the tube sheet A14 can be maintained without being deformed even by a large load (a plurality of fuel cell tubes 3) due to the binding force of the cells. And it becomes possible to hold | maintain strongly the some 1st fitting ring 26 and the some fuel cell pipe | tube 3 connected to it.
[0049]
The tube plate A14 is preferably made of a material having a certain degree of strength because the first fitting portion 8-2 has a role of supporting the fuel cell tube 3. Further, the joining portion (first fitting portion) 8-2 does not leak gas from the gap between the fuel cell tube 3 and the tube plate A14 (the sealing agent 24, the fitting ring 26, and the filler 27). And it is preferable that it is an elastic member like a metal board so that it can absorb the position shift by vibration etc., a vibration, and an impact. At that time, since it is used in an oxidizing atmosphere, an oxidation resistant member such as a heat resistant alloy is more preferable. As such a material, an iron-based or inconel-based metal material is preferable. More preferred is an austenitic stainless steel such as SUS304 or SUS316.
[0050]
Moreover, since the upper limit of the thickness is a thickness that allows an interference fit process, and the lower limit is a thickness that can support the fuel cell tube 3, it is determined experimentally. . Depends on the type of plate material. For example, in austenitic stainless steel, it is preferably 0.1 mm or more and 2 mm or less. More preferably, it is 0.2 or more and 1 mm or less.
[0051]
If the surface of the first fitting ring 26 is made smooth or the sealing agent 24 is made of a lubricant (solid), the inner peripheral surface of the hole in the tube sheet A14 and the outer peripheral surface of the first fitting ring 26 are used. Can be slid on each other with a force of a certain magnitude or more. The magnitude of the force and the degree of sliding are experimentally determined based on the surface state of the first fitting ring 26, the type of the sealant 24, and the like.
When it becomes movable, even if a difference in elongation due to heat occurs due to a difference in thermal expansion coefficient, it can be absorbed by sliding.
[0052]
Next, with reference to FIG. 4, the 2nd fitting part 9-2 of the fuel battery cell pipe | tube 3 and its periphery are demonstrated. FIG. 4 is an enlarged view of the second fitting portion 9-2 for one fuel cell tube 3 in FIG. 1 and its periphery. In this drawing, the configuration related to current collection is omitted.
The first fitting portion 9-2 includes the fuel cell unit 3 including the fuel cell 21, the power generation unit 22, and the lead film 23, the tube sheet B15, the sealing agent 24 ', the second fitting ring 26', and the filler. 27 '. The heat insulator B10-2 restricts the flow of the oxidant gas 2 in the vicinity thereof.
[0053]
Since the fuel cell unit 3 including the fuel cell 21, the power generation unit 22, and the lead film 23 is as described above, the description thereof is omitted. The heat insulator B10-2, the sealing agent 24 ′, the second fitting ring 26 ′, and the filler 27 ′ are the same as the heat insulator A10-1, the sealing agent 24, the first fitting ring 26, and the filler 27. The description is omitted.
Moreover, since the structure and function of tube sheet B15 are the same as that of tube sheet A14, the description is omitted.
[0054]
In the present embodiment, as shown in FIGS. 2 and 4, the first fitting ring 26 and the filler 27 and the second fitting ring 26 ′ and the filler 27 ′ are used. However, without using them, the tube plate A14 and the fuel cell tube 3 are directly fitted by the first fitting portion 8-2, and the tube plate B15 and the fuel cell tube 3 are directly fitted by the second fitting portion 9. -2 can also be fitted.
FIG. 5 shows an enlarged view of the first fitting portion and its surroundings when no fitting ring is used. The meaning of each symbol is the same as in FIG. The fitting ring may not be used depending on the dimensional accuracy of the fuel cell tube 3 and the surface finish. In that case, since the number of members is reduced, the component cost and the manufacturing cost can be reduced.
[0055]
Further, in this embodiment, the flow path of the oxidant gas 2 is limited using the heat insulator 10 as shown in FIG. However, the channel need not be limited.
FIG. 6 is a diagram (sectional view) showing the configuration of another embodiment of the fuel cell module according to the present invention when the flow path is not limited. The meaning of each symbol of the fuel cell module 33 ′ is the same as that in FIG. By preheating the oxidant gas 2 in advance, the flow path can be limited without limitation. Insulator 10 may be used.
[0056]
Next, the operation of the embodiment of the fuel cell module according to the present invention will be described with reference to FIG. 1 (FIGS. 2 and 4).
[0057]
The fuel gas 1 will be described.
In FIG. 1, a fuel gas 1 containing hydrogen and water vapor is supplied into a supply chamber 8 from a fuel gas supply port 8-1. The fuel gas 1 is preheated (for example, about 250 ° C.). Thereafter, the fuel gas 1 flows from one end of the fuel battery cell tube 3 at a uniform flow rate.
In the power generation unit 22, the fuel gas 1 is supplied to the fuel battery cell 21 and contributes to power generation. At that time, the fuel cell 21 generates heat, but the heat is carried away by the oxidant gas 2 flowing around the outer periphery of the fuel cell tube 3, so that the temperature of the fuel cell 21 is maintained at 900 ° C to 1000 ° C. The Also, the temperature of the fuel gas 1 does not increase. Of the fuel gas 1, the fuel gas 1 that was not used for power generation and the water vapor generated by the power generation are sent to the discharge chamber 9 from the other end (left side) of the fuel cell tube 3 on the discharge chamber 9 side.
The sent out spent fuel gas 1 is mixed in the discharge chamber 9 and discharged from the fuel gas discharge port 9-1.
[0058]
Next, the oxidant gas 2 will be described.
In FIG. 1, the oxidant gas 2 containing oxygen enters the oxidant gas supply chamber 7 from the oxidant gas supply port 7-1. And the space formed between heat insulator B10-2 and tube sheet B15 moves along tube sheet B15. The oxidant gas 2 that has reached the fuel cell tube 3 on the discharge chamber 9 side enters the space between the heat insulator B10-2 and the outer periphery of the fuel cell tube 3. Then, the outer peripheral portion of the fuel battery cell tube 3 is advanced from the other end portion (left side) on the discharge chamber 9 side toward the supply chamber 8.
In the power generation unit 14, the oxidant gas 2 is supplied to the fuel cell 21 and contributes to power generation. At that time, the fuel cell 21 generates heat, but the heat is carried away by the oxidant gas 2, so that the temperature of the fuel cell 21 is maintained at 900 ° C. to 1000 ° C. Further, the oxidant gas 2 increases the temperature while taking away the amount of heat generated by the power generation from the fuel cell 21. The oxidant gas 2 that has not been used for power generation releases the amount of heat to the fuel gas 1 that flows facing the inside of the fuel cell tube 3 through the side surface (wall surface) of the fuel cell tube 3, and the temperature Is going down. Then, it reaches one end (right side) of the outer periphery of the fuel cell pipe 3 on the supply chamber 8 side. Then, it advances through the space between the heat insulator A10-1 and the tube sheet A14.
The used oxidant gas 2 moves along a space formed between the heat insulator A10-1 and the tube plate A14, and passes through the oxidant gas discharge port 7-2 of the oxidant gas supply chamber 7 to the outside. Is discharged.
[0059]
The fuel cell tube 3 is firmly held by the elastic force of each tube plate accompanying the fitting (tight fit) between the tube plate A14 and the tube plate B15 and the fuel cell tube 3. And by the honeycomb structure which tube sheet A14 and tube sheet B15 and the some fuel cell cell pipe | tube 3 firmly hold | maintained to them comprise, supply chamber 8 and discharge chamber 9, supply chamber 8, and discharge chamber 9 The structure of the fuel cell module 33 including the oxidant gas supply chamber 7 disposed therebetween is maintained (maintained). Thereby, it is not necessary to use a structural material such as a frame or a frame for maintaining the structure. That is, the structure can be held (supported) without increasing the capacity and installation area of the equipment.
[0060]
Further, in the present invention, the structure can be held (supported) by a simple method by joining the tube plate and the fuel cell tube without using a special member in addition to the conventional members.
At that time, since a particularly expensive material, a large amount of material, and labor are not required, the structure can be held (supported) at low cost.
[0061]
In FIG. 1, the fuel gas 1 flows in the supply chamber 8 -the fuel cell tube 3 -the exhaust chamber 9 and the oxidant gas 2 flows in the oxidant gas supply chamber 7. However, when the stacking method of the fuel cells 21 is reversed (in the case of FIGS. 1 and 2, the anode electrode / electrolyte / cathode electrode is stacked in order from the side closer to the surface of the fuel cell tube 3), the supply chamber 8 -Fuel cell pipe 3-By flowing the oxidant gas 2 into the exhaust chamber 9 and the fuel gas 1 into the oxidant gas supply chamber 7, electric power can be generated in the same manner as in the above embodiment. And the effect of this invention can be acquired similarly.
[0062]
The present invention can be implemented not only when the fuel battery cell tube 3 as shown in FIG. 1 is laid down but also when it is placed horizontally (the fuel cell module 33 of FIG. 1 is tilted 90 degrees horizontally). is there.
Further, the fuel cell tube 3 is supported at both ends. Therefore, the structure of the fuel battery cell tube 3 is simplified, maintenance is easy, and the cost is reduced.
[0063]
【The invention's effect】
According to the present invention, in the fuel cell module, the structure can be held (supported) without increasing the capacity and installation area of the equipment.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram (sectional view) showing a configuration of an embodiment of a fuel cell module according to the present invention.
FIG. 2 is an enlarged view of a first fitting portion for one fuel cell tube and its surroundings.
FIG. 3 (a) is a front view of a tube plate in an embodiment of a fuel cell module according to the present invention.
(B) It is a front view of the heat insulating body in embodiment of the fuel cell module which is this invention.
FIG. 4 is an enlarged view of a second fitting portion for one fuel cell tube and its surroundings.
FIG. 5 is an enlarged view of a first fitting portion and its surroundings when no fitting ring is used.
FIG. 6 is a diagram (sectional view) showing a configuration of another embodiment of the fuel cell module according to the present invention.
FIG. 7 is a diagram showing an example of a schematic configuration of a conventional cylindrical solid electrolyte fuel cell module.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Fuel gas 2 Oxidant gas 3 Fuel cell cell pipe 7 Oxidant gas supply chamber 7-1 Oxidant gas supply port 7-2 Oxidant gas discharge port 8 Supply chamber 8-1 Fuel gas supply port 8-2 First fitting Joint portion 9 Discharge chamber 9-1 Fuel gas discharge port 9-2 Second fitting portion 10 Heat insulator 10-1 Heat insulator A
10-2 Thermal insulation B
10-3 hole 12 side plate 13 side plate 14 tube plate A
15 Tube sheet B
16 Side plate 17 Side plate 21 Fuel cell 22 Power generation unit 23 (') Lead film 24 (') Sealant 26 First fitting ring 26 'Second fitting ring 27 (') Filler 31 Side plate 32 Hole 33 (') Fuel cell module 100 Fuel cell module 103 Fuel cell cell tube 104 Outer tube 105 Inner tube 107 Oxidant gas supply chamber 108 Supply chamber 109 Discharge chamber 110 Fuel gas supply unit 112 Top plate 113 Side plate 114 Tube plate 116 Side plate 117 Tube plate 121 Side plate 122 Bottom plate

Claims

A plurality of fuel cell tubes having fuel cells formed on the surface;
A first fuel chamber for supplying fuel gas into the plurality of fuel battery cell tubes;
A second fuel chamber for discharging the spent fuel gas in the plurality of fuel battery cell tubes;
An air chamber that is installed between the first fuel chamber and the second fuel chamber, includes the plurality of fuel cell tubes, and supplies an oxidant gas to the fuel cells;
Comprising
The first fuel chamber is
A first tube plate as one side surface including a plurality of first fitting portions into which one end portions of the plurality of fuel battery cell tubes are fitted;
A first lid plate as one side surface facing the first tube plate;
A first side plate as a remaining side surface of the first fuel chamber, formed of a member different from the first tube plate,
The second fuel chamber is
A second tube plate as one side surface including a plurality of second fitting portions fitted with the other end portions of the plurality of fuel battery cell tubes;
A second lid plate as one side surface facing the second tube plate;
A second side plate as a remaining side surface of the second fuel chamber, formed of a member different from the second tube plate,
The plurality of first fitting portions are interference fits by the first tube plate and the plurality of fuel battery cell tubes,
The plurality of second fitting portions are interference fits between the second tube sheet and the plurality of fuel battery cell tubes,
The plurality of fuel battery cell tubes, the first tube plate, and the second tube plate integrally hold a load,
Ru structural material der wherein the plurality of fuel cells pipe and the first fuel chamber and the second fuel chamber is structurally retains its structure becomes integral
Fuel cell module.

Wherein between said plurality of fuel cells pipe and the first tube sheet, and including a gas sealing agent on at least one of between the second tube sheet and said plurality of fuel cells pipe
Fuel cell module according to 請 Motomeko 1.

A plurality of fuel cell tubes having fuel cells formed on the surface;
A first fuel chamber for supplying fuel gas into the plurality of fuel battery cell tubes;
A second fuel chamber for discharging the spent fuel gas in the plurality of fuel battery cell tubes;
An air chamber that is installed between the first fuel chamber and the second fuel chamber, includes the plurality of fuel cell tubes, and supplies an oxidant gas to the fuel cells;
Comprising
The first fuel chamber is
A first tube plate as one side surface including a plurality of first fitting portions into which one end portions of the plurality of fuel battery cell tubes are fitted;
A first lid plate as one side surface facing the first tube plate;
A first side plate formed of a member different from the first tube plate, and serving as a remaining side surface of the first fuel chamber;
With
The second fuel chamber is
A second tube plate as one side surface including a plurality of second fitting portions fitted with the other end portions of the plurality of fuel battery cell tubes ;
A second lid plate as one side surface facing the second tube plate;
A second side plate that is formed of a member different from the second tube plate, and serves as a remaining side surface of the second fuel chamber;
With
Each of the plurality of first fitting portions includes:
A first fitting ring that fits into the first tube sheet and passes the fuel cell pipe inward;
And bonding the fuel cell tube and the first mating ring, e Bei a filler filling the gap between the first fitting ring and the fuel cell tube,
Each of the plurality of second fitting portions is
A second fitting ring that fits into the second tube sheet and passes the fuel cell pipe inward;
A filler that joins the second fitting ring and the fuel cell tube and fills a gap between the second fitting ring and the fuel cell tube;
With
The plurality of first fitting portions are interference fits by the first tube sheet and the plurality of first fitting rings,
The plurality of second fitting portions are interference fits by the second tube sheet and the plurality of second fitting rings,
The plurality of fuel battery cell tubes, the first tube plate, and the second tube plate integrally hold a load,
The plurality of fuel battery cell tubes, the first fuel chamber, and the second fuel chamber are structurally integrated to hold the structure.
Fuel cell module.

A gas sealant is included between at least one of the first tube sheet and the plurality of first fitting rings and between the second tube sheet and the plurality of second fitting rings .
The fuel cell module according to claim 3 .

A plurality of fuel cell tubes having fuel cells formed on the surface;
A first air chamber for supplying an oxidant gas into the plurality of fuel battery cell tubes;
A second air chamber for discharging the used oxidant gas in the plurality of fuel battery cell tubes;
A fuel chamber that is installed between the first air chamber and the second air chamber, includes the plurality of fuel cell tubes, and supplies fuel gas to the fuel cells;
Comprising
The first air chamber is
A first tube plate as one side surface including a plurality of third fitting portions into which one end portions of the plurality of fuel battery cell tubes are fitted;
A first lid plate as one side surface facing the first tube plate;
The first tube plate is formed of a member different from the first tube plate, and includes a first side plate as a remaining side surface of the first air chamber,
The second air chamber is
A second tube plate as one side surface including a plurality of fourth fitting portions fitted with the other ends of the plurality of fuel battery cell tubes;
A second lid plate as one side surface facing the second tube plate;
The second tube plate is formed of a member different from the second tube plate, and includes a second side plate as a remaining side surface of the second air chamber,
The plurality of third fitting portions are interference fits by the third tube plate and the plurality of fuel battery cell tubes,
The plurality of fourth fitting portions are interference fits by the fourth tube sheet and the plurality of fuel battery cell tubes,
The plurality of fuel battery cell tubes, the first tube plate, and the second tube plate integrally hold a load,
The fuel cell module, wherein the plurality of fuel battery cell tubes, the first air chamber, and the second air chamber are structurally integrated and hold the structure.

A plurality of fuel cell tubes having fuel cells formed on the surface;
A first air chamber for supplying an oxidant gas into the plurality of fuel battery cell tubes;
A second air chamber for discharging the used oxidant gas in the plurality of fuel battery cell tubes;
A fuel chamber that is installed between the first air chamber and the second air chamber, includes the plurality of fuel cell tubes, and supplies fuel gas to the fuel cells;
Comprising
The first air chamber is
A first tube plate as one side surface including a plurality of third fitting portions into which one end portions of the plurality of fuel battery cell tubes are fitted;
A first lid plate as one side surface facing the first tube plate;
A first side plate formed of a member different from the first tube plate, and serving as the remaining side surface of the first air chamber;
With
The second air chamber is
A second tube plate as one side surface including a plurality of fourth fitting portions fitted with the other ends of the plurality of fuel battery cell tubes;
A second lid plate as one side surface facing the second tube plate;
A second side plate as a remaining side surface of the second air chamber, formed of a member different from the second tube plate;
With
Each of the plurality of third fitting portions is
A third fitting ring that fits into the third tube plate and passes the fuel cell pipe inward;
A filler that joins the third fitting ring and the fuel cell pipe and that fills a gap between the third fitting ring and the fuel cell pipe;
Each of the plurality of fourth fitting portions is
A fourth fitting ring that fits into the fourth tube sheet and passes the fuel cell pipe inward;
And bonding the fuel cell tube and the fourth mating ring, e Bei a filler filling the gap between the fourth fitting ring and the fuel cell tube,
The plurality of third fitting portions are interference fits by the third tube sheet and the plurality of third fitting rings,
The plurality of fourth fitting portions are interference fits by the fourth tube sheet and the plurality of fourth fitting rings,
The plurality of fuel battery cell tubes, the first tube plate, and the second tube plate integrally hold a load,
The plurality of fuel battery cell tubes, the first air chamber, and the second air chamber are structural members that are structurally integrated and hold the structure.
Fuel cell module.