JP4389493B2

JP4389493B2 - Fuel cell

Info

Publication number: JP4389493B2
Application number: JP2003165953A
Authority: JP
Inventors: 直也村上; 順秋草; 昭宏長谷川; 隆宮沢
Original assignee: Kansai Electric Power Co Inc; Mitsubishi Materials Corp
Current assignee: Kansai Electric Power Co Inc; Mitsubishi Materials Corp
Priority date: 2003-06-11
Filing date: 2003-06-11
Publication date: 2009-12-24
Anticipated expiration: 2023-06-11
Also published as: JP2005005074A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、発電セルとセパレータを交互に積層した構造を有する燃料電池に関し、特に、燃料電池スタックの積層方向の温度分布を均一化することにより発電の効率化を図った燃料電池に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
固体酸化物形燃料電池は、第三世代の発電用燃料電池として開発が進んでいる。現在、この固体酸化物形燃料電池は、円筒型、モノリス型、および平板積層型の３種類が提案されており、何れも酸化物イオン伝導体から成る固体電解質を空気極層と燃料極層との間に挟んだ積層構造を有する。この積層体から成る発電セルとセパレータを交互に積層することにより所定出力の燃料電池スタックが構成できる。
【０００３】
発電セルには、空気極側に酸化剤ガスとしての酸素（空気）が、燃料極側に燃料ガス（Ｈ₂、ＣＯ、ＣＨ₄ 等）が供給される。空気極と燃料極は、ガスが固体電解質との界面に到達することができるように、いずれも多孔質とされている。空気極側に供給された酸素は、空気極層内の気孔を通って固体電解質層との界面近傍に到達し、この部分で、空気極から電子を受け取って酸化物イオン（Ｏ^2-）にイオン化される。この酸化物イオンは、燃料極の方向に向かって固体電解質層内を拡散移動する。燃料極との界面近傍に到達した酸化物イオンは、この部分で、燃料ガスと反応して反応生成物（Ｈ₂Ｏ、ＣＯ₂等）を生じ、燃料極に電子を放出する。
【０００４】
燃料に水素を用いた場合の電極反応は次のようになる。
空気極：１／２Ｏ₂＋２ｅ^- → Ｏ^2-
燃料極：Ｈ₂＋Ｏ^2- → Ｈ₂Ｏ＋２ｅ^-
全体：Ｈ₂＋１／２Ｏ₂ → Ｈ₂Ｏ
【０００５】
ところで、特に平板積層型の燃料電池スタックでは、その積層方向の温度分布をみると、発電セルの積層方向において燃料電池スタック両端付近の温度が中段部分に比べて極端に低下するという傾向が見られる（図３参照）。これは、燃料電池スタックの両端を除く部分は各発熱体（発電セル）が別の発熱体により上下で挟まれる構造であるため、運転時の発電セルのジュール熱が外に発散し難く、一方、燃料電池スタック両端部の発電セルはモジュール内雰囲気に直接接触しているためジュール熱が発散し易いことに起因している。温度が低い部分の発電セルは、高温部分の発電セルに比べて電極反応が活発に行われないため発電性能（電流密度）が低下している。
【０００６】
燃料電池スタックの積層方向における温度分布の均一化を図るための技術として特許文献１が開示されている。
【０００７】
【特許文献１】
特開昭６０−２５４５６８号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
複数の発電セルを直列に接続して構成される燃料電池スタックでは、燃料電池スタックの積層方向に上記したような両肩下がりの温度分布が生じていると、燃料電池全体の発電性能が低温部の発電セルの発電性能で制限されることになり、よって、燃料電池スタック中段部分の発電セルに高い発電性能が得られていても総合的にみると性能向上に与らない全く無意味な発電になってしまう。
【０００９】
そこで、本発明は、燃料電池スタックの積層方向の温度分布を均一化することにより、発電の効率化を図った燃料電池を提供することを目的としている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
すなわち、請求項１に記載の本発明は、ハウジング内に、発電セルとセパレータを交互に積層した燃料電池スタックを設け、前記セパレータに各発電セルに酸化剤ガスを供給する酸化剤通路を形成してなる燃料電池において、前記燃料電池スタックの前記積層方向に延在するとともに、各々の前記酸化剤通路に接続管を通して前記酸化剤ガスを供給する酸化剤用マニホールドを設け、この酸化剤用マニホールドの前記積層方向の中央部に、前記ハウジングの外部から前記酸化剤ガスを導入し、かつ前記酸化剤用マニホールドの両端に、それぞれ前記ハウジング内に収容されて外部からの前記酸化剤用ガスを予熱する酸化剤ガス予熱管の下流側端部を接続したことを特徴としている。
【００１１】
通常、燃料電池においては、反応用ガス（燃料ガス、および酸化剤ガスとしての空気）は発電セルの積層方向に延設した各マニホールドを介して各発電セルに供給されるように構成されている。従って、上記構成では、燃料電池スタック中段部の発電セルは冷空気により冷却されると共に、スタック両端部の発電セルは冷空気がマニホールドの中央から端部に流通する過程で暖められた温空気により暖められる。その結果、燃料電池スタックにおける積層方向の温度分布は均一化され、効率的な発電が可能となる。
【００１３】
更に、マニホールドの両端部より予熱した温空気が導入されるため、スタック両端部の昇温効果が向上し、燃料電池スタックの温度分布はより一層均一化できる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、図１、図２に基づいて本発明の実施形態を説明する。
図１は本発明が適用された固体酸化物形燃料電池の内部概略構成を示し、図２は燃料電池スタックの要部概略構成を示している。
【００１７】
図１において、符号１は固体酸化物形燃料電池、符号２は内壁に断熱材２１を層状に付装した円筒状のハウジング、符号３は積層方向を縦にしてハウジング２内の中央に配置された円筒状の燃料電池スタックである。図２に示すように、この燃料電池スタック３は、固体電解質層４の両面に燃料極層５および空気極層（酸化剤極層）６を配した発電セル７と、燃料極層５の外側の燃料極集電体８と、空気極層６の外側の空気極集電体（酸化剤極集電体）９と、各集電体８、９の外側のセパレータ１０を順番に積層した構造を有する。
【００１８】
ここで、固体電解質層４はイットリアを添加した安定化ジルコニア（ＹＳＺ）等で構成され、燃料極層５はＮｉ、Ｃｏ等の金属あるいはＮｉ−ＹＳＺ、Ｃｏ−ＹＳＺ等のサーメットで構成され、空気極層６はＬａＭｎＯ₃、ＬａＣｏＯ₃等で構成され、燃料極集電体８はＮｉ基合金等のスポンジ状の多孔質焼結金属板で構成され、空気極集電体９はＡｇ基合金等のスポンジ状の多孔質焼結金属板で構成され、セパレータ１０はステンレス等で構成されている。
【００１９】
また、燃料電池スタック３の側方には、各セパレータ１０の燃料通路２６に接続管１１を通して燃料ガスを供給する燃料用マニホールド１３と、各セパレータ１０の酸化剤通路２５に接続管１２を通して酸化剤ガスとしての空気を供給する酸化剤用マニホールド１４とが、発電セル７の積層方向に延在して設けられている。
【００２０】
また、マニホールド１３、１４の外周側には、燃料ガス予熱管１５および酸化剤ガス予熱管１６が一定の間隔で螺旋状に配設されている。これら予熱管１５、１６は、ハウジング２の内部に収容されており、ハウジング２内の各予熱管１５、１６に対して外部の燃料ガス供給管１７、酸化剤ガス供給管１８がそれぞれ接続されている。
【００２１】
また、この固体酸化物形燃料電池１は、発電セル７の外周部にガス漏れ防止シールを設けないシールレス構造とされており、運転時には、図２に示すように、燃料通路２６および酸化剤通路２５を通してセパレータ１０の略中心部から発電セル７に向けて供給される燃料ガスおよび酸化剤ガス（空気）を、発電セル７の外周方向に拡散させながら燃料極層５および空気極層６の全面に良好な分布で行き渡らせて発電反応を生じさせると共に、発電反応で消費されなかった残余のガスを発電セル７の外周部から外側に自由に放出するようになっている。
【００２２】
ところで、本実施形態では、酸化剤ガス供給管１８は、ハウジング内において酸化剤ガス予熱管１６に接続され、その下流側の端部が酸化剤用マニホールド１４の両端に接続されており、且つ、酸化剤用マニホールド１４の長手中央部には外部からの冷却用空気配管２２が接続されている。
【００２３】
本構成では、運転時、一方では、外部からの冷空気が冷却用空気配管２２を通して直接酸化剤用マニホールド１４の長手中央部に導入される。既述したように、酸化剤用マニホールド１４と各発電セル７とは複数の接続管１２を介して個々に接続される構造であるから、燃料電池スタック３の中段部に当たる発電セル７には中央部分の接続管１２を通して冷空気が導入されると共に、スタック両端部の発電セル７には冷空気が酸化剤用マニホールド１４の中央部から末端部に流通する過程で（図１中の矢印参照）排熱と熱交換して暖められた温空気が導入される。
更に、これと併行して、酸化剤ガス供給管１８より供給された冷空気が酸化剤ガス予熱管１６を通して断熱材２１の層内を周回する過程で予熱され、温空気となって酸化剤用マニホールド１４の両端部に導入されているため、燃料電池スタック両端部の昇温効果はより高められている。
【００２４】
このように、燃料電池の運転時、温度の高い燃料電池スタック３の中段部は外部の冷空気により冷却され、温度の低い燃料電池スタック３の両端部は排ガスと熱交換した温空気により昇温される。その結果、燃料電池スタック３における積層方向の温度分布は均一化される。
【００２５】
また、本実施形態では、燃料電池スタック３の両端部の昇温効果を更に高めるため、例えば、図１に示すように、温度の低い燃料電池スタック３の上下端部に対応するハウジング２の部位に排気口１９ａ、１９ｂを設け、発電反応室２０内に放出された高温排ガスが矢印で示すように燃料電池スタック３の端部をなめるように流通してハウジング２の外に排出されるように構成した。
これにより、燃料電池スタック３の両端部が近傍を流通する高温の排ガスにより外側から加熱されることになり、よって、燃料電池スタックの積層方向の温度分布は、より一層均一化されることになる。
【００２６】
図３は運転時の燃料電池スタック３における積層方向の温度分布を示しており、実線は酸化剤用マニホールド１４の長手中央部より酸化剤ガス予熱管１６からの温空気を供給した場合（従来型）、破線は図１に示した本発明の構成によるものである。
図３に示すように、従来型の場合は燃料電池スタック３の積層方向の温度分布が両肩下がりの特性となるが、本発明のように燃料電池スタックの高温部分を冷却し、低温部分を昇温することにより、高温部と低温部の温度差を極力少なくして積層方向の全域に亘ってほぼ均一な温度分布を得ることができ、これにより、発電の効率化が図れる。加えて、破線のように高温部の発電セルの温度を低減することにより、熱応力による燃料極層の剥離等、発電セル７の破損が防止でき、燃料電池の耐久性（熱サイクル特性）が向上する。
【００２７】
以上、本実施形態では、各マニホールド１３、１４を燃料電池スタック３の側方に延設した構造のものについて述べたが、各マニホールド１３、１４を燃料電池スタック３の内部において積層方向に設けた構造のものについても適用できることは勿論である。
また、冷空気の予熱手段として、螺旋状の予熱管を用いたが、高温排ガスを利用した他の公知の熱交換機構を採用することもできる。
【００２８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、燃料電池スタックの中段部に冷空気が供給され両端部に温空気が供給されるように構成したので、燃料電池スタックの積層方向の温度分布を均一化でき、これにより効率的な発電が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明が適用された固体酸化物形燃料電池の内部概略構成を示す断面図。
【図２】燃料電池スタックの要部概略構成図で、運転時のガスの流れを示す。
【図３】燃料電池スタックにおける発電セルの積層方向の温度分布を示す図。
【符号の説明】
１燃料電池（固体酸化物形燃料電池）
３燃料電池スタック
７発電セル
１０セパレータ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a fuel cell having a structure in which power generation cells and separators are alternately stacked, and more particularly, to a fuel cell in which the temperature distribution in the stacking direction of the fuel cell stack is made uniform to improve power generation efficiency. .
[0002]
[Prior art]
Solid oxide fuel cells are being developed as third-generation fuel cells for power generation. At present, three types of solid oxide fuel cells have been proposed: a cylindrical type, a monolith type, and a flat plate type, all of which include a solid electrolyte composed of an oxide ion conductor as an air electrode layer, a fuel electrode layer, and a fuel electrode layer. It has a laminated structure sandwiched between. A fuel cell stack having a predetermined output can be configured by alternately laminating power generation cells and separators made of this laminate.
[0003]
The power generation cell is supplied with oxygen (air) as an oxidant gas on the air electrode side and fuel gas (H ₂ , CO, CH _4, etc.) on the fuel electrode side. The air electrode and the fuel electrode are both porous so that the gas can reach the interface with the solid electrolyte. Oxygen supplied to the air electrode side passes through the pores in the air electrode layer and reaches the vicinity of the interface with the solid electrolyte layer. At this part, it receives electrons from the air electrode and converts them into oxide ions (O ²⁻ ). Ionized. The oxide ions diffuse and move in the solid electrolyte layer toward the fuel electrode. Oxide ions that have reached the vicinity of the interface with the fuel electrode react with the fuel gas at this portion to generate reaction products (H ₂ O, CO _2, etc.), and emit electrons to the fuel electrode.
[0004]
The electrode reaction when hydrogen is used as the fuel is as follows.
Air electrode: 1/2 O ₂ + 2e ⁻ → O ^2-
Fuel electrode: H ₂ + O ²⁻ → H ₂ O + 2e ⁻
Overall: H ₂ +1/2 O ₂ → H ₂ O
[0005]
By the way, in particular, in the flat plate type fuel cell stack, when looking at the temperature distribution in the stacking direction, the temperature near the both ends of the fuel cell stack in the stacking direction of the power generation cells tends to be extremely lower than that in the middle part. (See FIG. 3). This is because the structure excluding both ends of the fuel cell stack is such that each heating element (power generation cell) is sandwiched between different heating elements, so the Joule heat of the power generation cell during operation is difficult to dissipate outside. This is because the power generation cells at both ends of the fuel cell stack are in direct contact with the atmosphere in the module, and thus Joule heat is easily dissipated. The power generation cell (current density) in the power generation cell at the low temperature portion is lowered because the electrode reaction is not actively performed as compared with the power generation cell at the high temperature portion.
[0006]
Patent Document 1 is disclosed as a technique for achieving a uniform temperature distribution in the stacking direction of the fuel cell stack.
[0007]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Laid-Open No. 60-254568
[Problems to be solved by the invention]
In a fuel cell stack configured by connecting a plurality of power generation cells in series, if the temperature distribution with both shoulders down as described above occurs in the stacking direction of the fuel cell stack, the power generation performance of the entire fuel cell is reduced to a low temperature part. Therefore, even if high power generation performance is obtained in the power generation cells in the middle part of the fuel cell stack, it is totally meaningless power generation that does not contribute to improvement in performance. Become.
[0009]
Accordingly, an object of the present invention is to provide a fuel cell in which the temperature distribution in the stacking direction of the fuel cell stack is made uniform to improve the efficiency of power generation.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
That is, according to the first aspect of the present invention, a fuel cell stack in which power generation cells and separators are alternately stacked is provided in a housing, and an oxidant passage for supplying an oxidant gas to each power generation cell is formed in the separator. The fuel cell stack is provided with an oxidant manifold that extends in the stacking direction of the fuel cell stack and supplies the oxidant gas to each oxidant passage through a connecting pipe. The oxidant gas is introduced from the outside of the housing into the central portion in the stacking direction, and the oxidant gas from the outside is preheated by being accommodated in the housing at both ends of the oxidant manifold. The downstream end of the oxidant gas preheating pipe is connected .
[0011]
Usually, a fuel cell is configured such that a reaction gas (fuel gas and air as an oxidant gas) is supplied to each power generation cell via each manifold extending in the stacking direction of the power generation cells. . Therefore, in the above configuration, the power generation cells in the middle stage of the fuel cell stack are cooled by the cold air, and the power generation cells at both ends of the stack are heated by the warm air heated in the course of the cold air flowing from the center to the end of the manifold. Warmed. As a result, the temperature distribution in the stacking direction in the fuel cell stack is made uniform, and efficient power generation becomes possible.
[0013]
Furthermore, since preheated warm air is introduced from both ends of the manifold, the temperature rising effect at both ends of the stack is improved, and the temperature distribution of the fuel cell stack can be made more uniform.
[0016]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 and 2.
FIG. 1 shows an internal schematic configuration of a solid oxide fuel cell to which the present invention is applied, and FIG. 2 shows an essential configuration of a fuel cell stack.
[0017]
In FIG. 1, reference numeral 1 is a solid oxide fuel cell, reference numeral 2 is a cylindrical housing in which a heat insulating material 21 is attached in layers on the inner wall, and reference numeral 3 is arranged in the center of the housing 2 with the stacking direction being vertical. A cylindrical fuel cell stack. As shown in FIG. 2, the fuel cell stack 3 includes a power generation cell 7 in which a fuel electrode layer 5 and an air electrode layer (oxidant electrode layer) 6 are disposed on both surfaces of a solid electrolyte layer 4, and an outer side of the fuel electrode layer 5. The fuel electrode current collector 8, the air electrode current collector (oxidant electrode current collector) 9 outside the air electrode layer 6, and the separator 10 outside the current collectors 8, 9 are sequentially stacked. Have
[0018]
Here, the solid electrolyte layer 4 is composed of stabilized zirconia (YSZ) or the like to which yttria is added, and the fuel electrode layer 5 is composed of a metal such as Ni or Co or a cermet such as Ni—YSZ or Co—YSZ, and air. The electrode layer 6 is made of LaMnO ₃ , LaCoO ₃ or the like, the fuel electrode current collector 8 is made of a sponge-like porous sintered metal plate such as a Ni-based alloy, and the air electrode current collector 9 is made of an Ag-based alloy or the like. The separator 10 is made of stainless steel or the like.
[0019]
Further, on the side of the fuel cell stack 3, a fuel manifold 13 for supplying fuel gas to the fuel passage 26 of each separator 10 through the connection pipe 11, and an oxidant through the connection pipe 12 to the oxidant passage 25 of each separator 10. An oxidant manifold 14 for supplying air as gas is provided extending in the stacking direction of the power generation cells 7.
[0020]
A fuel gas preheating pipe 15 and an oxidant gas preheating pipe 16 are spirally arranged at regular intervals on the outer peripheral side of the manifolds 13 and 14. These preheating pipes 15 and 16 are accommodated inside the housing 2, and external fuel gas supply pipes 17 and oxidant gas supply pipes 18 are connected to the respective preheating pipes 15 and 16 in the housing 2. Yes.
[0021]
Further, the solid oxide fuel cell 1 has a sealless structure in which a gas leak prevention seal is not provided on the outer peripheral portion of the power generation cell 7, and during operation, as shown in FIG. While the fuel gas and the oxidant gas (air) supplied from the substantially central portion of the separator 10 to the power generation cell 7 through the passage 25 are diffused in the outer peripheral direction of the power generation cell 7, the fuel electrode layer 5 and the air electrode layer 6 The power generation reaction is caused to spread over the entire surface with a good distribution, and the remaining gas that has not been consumed by the power generation reaction is freely released from the outer periphery of the power generation cell 7 to the outside.
[0022]
By the way, in this embodiment, the oxidant gas supply pipe 18 is connected to the oxidant gas preheating pipe 16 in the housing, and its downstream end is connected to both ends of the oxidant manifold 14, and An external cooling air pipe 22 is connected to the longitudinal center of the oxidant manifold 14.
[0023]
In this configuration, during operation, on the other hand, cold air from the outside is directly introduced into the longitudinal center of the oxidant manifold 14 through the cooling air pipe 22. As described above, since the oxidant manifold 14 and each power generation cell 7 are individually connected via the plurality of connection pipes 12, the power generation cell 7 corresponding to the middle portion of the fuel cell stack 3 has a central portion. While cold air is introduced through the connection pipe 12 of the portion, the cold air flows through the power generation cells 7 at both ends of the stack from the central portion to the end portion of the oxidant manifold 14 (see arrows in FIG. 1). Hot air warmed by heat exchange with exhaust heat is introduced.
In parallel with this, the cold air supplied from the oxidant gas supply pipe 18 is preheated in the process of circulating around the layer of the heat insulating material 21 through the oxidant gas preheating pipe 16 and becomes warm air for the oxidant. Since it is introduced into both ends of the manifold 14, the temperature increasing effect at both ends of the fuel cell stack is further enhanced.
[0024]
Thus, during operation of the fuel cell, the middle part of the high temperature fuel cell stack 3 is cooled by the external cold air, and both ends of the low temperature fuel cell stack 3 are heated by the hot air heat exchanged with the exhaust gas. Is done. As a result, the temperature distribution in the stacking direction in the fuel cell stack 3 is made uniform.
[0025]
Further, in this embodiment, in order to further increase the temperature rising effect at both ends of the fuel cell stack 3, for example, as shown in FIG. 1, the portion of the housing 2 corresponding to the upper and lower ends of the fuel cell stack 3 having a low temperature Are provided with exhaust ports 19a and 19b so that the high-temperature exhaust gas discharged into the power generation reaction chamber 20 circulates so as to lick the end of the fuel cell stack 3 as indicated by the arrows and is discharged out of the housing 2. Configured.
As a result, both end portions of the fuel cell stack 3 are heated from the outside by the high-temperature exhaust gas flowing in the vicinity thereof, and thus the temperature distribution in the stacking direction of the fuel cell stack is made more uniform. .
[0026]
FIG. 3 shows the temperature distribution in the stacking direction in the fuel cell stack 3 during operation, and the solid line shows the case where hot air is supplied from the oxidant gas preheating pipe 16 from the longitudinal center of the oxidant manifold 14 (conventional type). ), The broken line is due to the configuration of the present invention shown in FIG.
As shown in FIG. 3, in the case of the conventional type, the temperature distribution in the stacking direction of the fuel cell stack 3 has a characteristic that both shoulders are lowered. However, as in the present invention, the high temperature portion of the fuel cell stack is cooled and the low temperature portion is reduced. By raising the temperature, the temperature difference between the high temperature part and the low temperature part can be reduced as much as possible, and a substantially uniform temperature distribution can be obtained over the entire region in the stacking direction, thereby improving the efficiency of power generation. In addition, by reducing the temperature of the power generation cell in the high temperature area as shown by the broken line, damage to the power generation cell 7 such as peeling of the fuel electrode layer due to thermal stress can be prevented, and the durability (thermal cycle characteristics) of the fuel cell is improved. improves.
[0027]
As described above, in the present embodiment, the structure in which the manifolds 13 and 14 are extended to the side of the fuel cell stack 3 has been described. However, the manifolds 13 and 14 are provided in the stacking direction inside the fuel cell stack 3. Of course, the present invention can also be applied to a structure.
Further, although a spiral preheating tube is used as a preheating means for cold air, other known heat exchange mechanisms using high-temperature exhaust gas can be employed.
[0028]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, cold air is supplied to the middle part of the fuel cell stack and hot air is supplied to both ends, so the temperature distribution in the stacking direction of the fuel cell stack is uniform. This enables efficient power generation.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a schematic internal configuration of a solid oxide fuel cell to which the present invention is applied.
FIG. 2 is a schematic configuration diagram of a main part of a fuel cell stack, showing a gas flow during operation.
FIG. 3 is a diagram showing a temperature distribution in the stacking direction of power generation cells in a fuel cell stack.
[Explanation of symbols]
1 Fuel cell (solid oxide fuel cell)
3 Fuel cell stack 7 Power generation cell 10 Separator

Claims

In a fuel cell in which a fuel cell stack in which power generation cells and separators are alternately stacked is provided in a housing, and an oxidant passage for supplying an oxidant gas to each power generation cell is formed in the separator .
An oxidant manifold that extends in the stacking direction of the fuel cell stack and supplies the oxidant gas to each of the oxidant passages through a connecting pipe is provided, and a central portion of the oxidant manifold in the stacking direction is provided. In addition, an oxidant gas preheating pipe that introduces the oxidant gas from the outside of the housing and is housed in the housing at both ends of the oxidant manifold and preheats the oxidant gas from the outside. A fuel cell having a downstream end connected thereto.