JP4942335B2 - Fuel cell stack and fuel cell - Google Patents

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Description

本発明は、電極反応により発電を行うための発電素子が一方側主面に形成され、発電した電気が導電するインターコネクタが対向する他方側主面に形成された燃料電池セルを前記一方側および他方側主面が対向するように複数積層した燃料電池セルスタック並びに燃料電池に関する。   According to the present invention, a fuel cell formed on a main surface on one side, on which a power generation element for generating power by electrode reaction is formed on one side main surface, and an interconnector through which generated electricity is conducted is opposed to the one side and The present invention relates to a fuel cell stack and a fuel cell in which a plurality of layers are stacked so that the other main surface is opposed.

次世代エネルギーとして、近年、複数の燃料電池セルからなるスタックを収納容器内に収容した燃料電池が種々提案されている。   In recent years, various fuel cells in which a stack of a plurality of fuel battery cells is housed in a container have been proposed as next-generation energy.

図8は従来の中空平板型の固体電解質形燃料電池セルのセルスタックを示すもので、このセルスタックは、複数の燃料電池セル223(223a、223b)を集合させ、一方の燃料電池セル223aと他方の燃料電池セル223bとの間に、金属部材などからなる集電部材225を介在させ、一方の燃料電池セル223aの外側電極(酸素極層)228と他方の燃料電池セル223bのインターコネクタ230とを電気的に接続して構成されていた。   FIG. 8 shows a cell stack of a conventional hollow plate type solid oxide fuel cell. This cell stack aggregates a plurality of fuel cells 223 (223a, 223b), and one fuel cell 223a A current collecting member 225 made of a metal member or the like is interposed between the other fuel battery cell 223b, and an outer electrode (oxygen electrode layer) 228 of one fuel battery cell 223a and an interconnector 230 of the other fuel battery cell 223b. And was electrically connected.

燃料電池セル223(223a、223b)は、扁平状の内側電極227の外周面に、固体電解質層229、外側電極228を順次設けて構成されており、固体電解質層229、外側電極228から露出した内側電極227には、外側電極228に接続しないようにインターコネクタ230が設けられている。内側電極227内にはガス流路を構成する複数のガス通過孔232が形成されている。   The fuel cell 223 (223a, 223b) is configured by sequentially providing a solid electrolyte layer 229 and an outer electrode 228 on the outer peripheral surface of the flat inner electrode 227, and is exposed from the solid electrolyte layer 229 and the outer electrode 228. The inner electrode 227 is provided with an interconnector 230 so as not to be connected to the outer electrode 228. In the inner electrode 227, a plurality of gas passage holes 232 constituting a gas flow path are formed.

一方の燃料電池セル223aと他方の燃料電池セル223bとの電気的接続は、他方の燃料電池セル223bの内側電極227を、該内側電極227に設けられたインターコネクタ230、集電部材225を介して、一方の燃料電池セル223aの外側電極228に接続することにより行われていた(例えば特許文献1、2参照)。   The electrical connection between one fuel cell 223a and the other fuel cell 223b is made by connecting the inner electrode 227 of the other fuel cell 223b via the interconnector 230 and the current collecting member 225 provided on the inner electrode 227. This is done by connecting to the outer electrode 228 of one fuel cell 223a (see, for example, Patent Documents 1 and 2).

特開平1−169878号公報JP-A-1-169878 特開2003−282101号公報JP 2003-282101 A

しかしながら、上述のような従来技術における燃料電池セルでは、燃料電池セルを複数積層して構成した燃料電池セルスタックにおいて、集電部材にて一方の燃料電池セルの外側電極、即ち、酸素極と他方の燃料電池セルのインターコネクタが接続され、集電部材が直接酸素極と接合されているようになっているが、この酸素極自身は電気を導電する以外に、電極反応を起こさせ水素等の燃料と反応する酸素を取り込む必要があるため、酸素極の材料に通気孔が設けられたり、多孔質の材料等を用いたりしており中実な材料と比較してもその強度が十分ではなく、結果的に集電部材と酸素極もしくは燃料電池セルとの接合強度が不十分であった。このことは、燃料電池セルの製造工程や発電中に、発生する熱によって酸素極でしばしば反りや傾斜が発生したり、発電中の熱膨張の差による変位等により、集電部材の酸素極からの剥離等が発生し、集電部材がセルから剥離してしまい、燃料電池の電圧劣化の原因となっていた。   However, in the fuel cell in the prior art as described above, in the fuel cell stack formed by stacking a plurality of fuel cells, the outer electrode of one fuel cell in the current collecting member, that is, the oxygen electrode and the other The fuel cell interconnector is connected, and the current collector is directly joined to the oxygen electrode. In addition to conducting electricity, the oxygen electrode itself causes an electrode reaction to generate hydrogen, etc. Since it is necessary to take in oxygen that reacts with the fuel, the oxygen electrode material is provided with a vent or a porous material, etc., and its strength is not sufficient compared to a solid material As a result, the bonding strength between the current collecting member and the oxygen electrode or the fuel battery cell was insufficient. This is because, during the fuel cell manufacturing process or during power generation, the oxygen electrode often warps or tilts due to the generated heat, or due to displacement due to the difference in thermal expansion during power generation, etc., from the oxygen electrode of the current collecting member. And the like, and the current collecting member was peeled off from the cell, causing the voltage deterioration of the fuel cell.

本発明は、以上の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、燃料電池セルおよび集電部材間の接合強度を向上させ、電圧劣化のない、信頼性の高い燃料電池セルスタック並びに燃料電池を提供することにある。   The present invention has been made in view of the above-described problems, and an object of the present invention is to improve the bonding strength between the fuel cell and the current collecting member, and to have a high reliability without any voltage degradation. The object is to provide a cell stack and a fuel cell.

上記目的を達成するために、請求項1に係る発明は、平坦な両側の主面を有する柱状の電極支持基板の一方側主面に内側電極層、固体電解質層及び外側電極層を順次積層してなる発電素子が形成されかつ他方側主面にインターコネクタが形成された燃料電池セルを、隣接する一方の燃料電池セルの前記一方側主面と他方の燃料電池セルの前記他方側主面が対向するように複数配置し、隣接する一方の燃料電池セルの前記外側電極他方の燃料電池セルの前記インターコネクタとを電気的に接続する集電部材を備えた燃料電池セルスタックにおいて、接する一方の燃料電池セルの前記外側電極以外の部分と前記集電部材とを接続する第1の接続部材を備えたことを特徴とする。 In order to achieve the above object, the invention according to claim 1 is directed to sequentially laminating an inner electrode layer, a solid electrolyte layer, and an outer electrode layer on one main surface of a columnar electrode support substrate having flat main surfaces on both sides. the fuel cell power generating element that is formed and the interconnector on the other side main surface is made form comprising Te, the other side main surface of the one side main surface and the other fuel cell adjacent one of the fuel cell A plurality of fuel cell stacks arranged so as to face each other, and a current collecting member that electrically connects the outer electrode layer of one adjacent fuel cell and the interconnector of the other fuel cell , characterized by comprising a first connecting member for connecting said portions other than the outer electrode layer of the adjacent contact one of the fuel cells and the current collector member.

また、請求項2に係る発明は、請求項1に記載の燃料電池セルスタックにおいて、接する他方の燃料電池セルのインターコネクタと前記集電部材とを電気的に接続する第2の接続部材を備えたことを特徴とする。 The invention according to claim 2 is the fuel cell stack according to claim 1, the second connecting member electrically connecting the current collecting member and an interconnector next contact the other of the fuel cell It is characterized by having.

請求項に係る発明は、請求項1または2に記載の燃料電池セルスタックにおいて、前記第1の接続部材は、ガラス材料であることを特徴とする。 The invention according to claim 3 is the fuel cell stack according to claim 1 or 2 , wherein the first connecting member is a glass material.

請求項に係る発明は、請求項1乃至のいずれかに記載の燃料電池セルスタックにおいて、前記第1の接続部材は、前記燃料電池セルの長さ方向に連続する平板状ガラス材料であることを特徴とする。 According to a fourth aspect of the present invention, in the fuel cell stack according to any one of the first to third aspects, the first connecting member is a flat glass material continuous in the length direction of the fuel cell. It is characterized by that.

請求項に係る発明は、請求項1乃至のいずれかに記載の燃料電池セルスタックを備えたことを特徴とする燃料電池である。 An invention according to claim 5 is a fuel cell comprising the fuel cell stack according to any one of claims 1 to 4 .

請求項1に係る発明では、隣接する一方の燃料電池セルの外側電極以外の部分と集電部材とを接続する第1の接続部材を備えることによって、従来では燃料電池セル間の接続は、集電部材と呼ばれるセル構成材料とは別種の金属部材を、直接導電性ペーストを塗布して焼き付けることで一体化して接合していたが、特に酸素極の強度が低いことに起因して、集電部材の剥離等が発生しやすかったが、第1の接続部材が一方の燃料電池セルの外側電極以外の部分と集電部材を接続するため燃料電池セルおよび集電部材間の接続部分が補強されて接合強度が向上し、出力劣化のない、信頼性の高い燃料電池セルスタックを実現できる。   According to the first aspect of the present invention, the connection between the fuel cells is conventionally achieved by providing the first connecting member that connects the current collecting member and the portion other than the outer electrode of one of the adjacent fuel cells. A metal member different from the cell constituent material called an electric member was joined and joined by directly applying and baking a conductive paste. Although peeling of the member or the like was likely to occur, the connection portion between the fuel cell and the current collecting member was reinforced because the first connecting member connects the current collecting member and the portion other than the outer electrode of one fuel cell. As a result, it is possible to realize a highly reliable fuel cell stack with improved bonding strength and no deterioration in output.

請求項2に係る発明では、隣接する他方の燃料電池セルのインターコネクタと集電部材とを電気的に接続する第2の接続部材を備えているため、集電部材以外からも発電された電気が導電して、効率的に集電を行うことができ出力劣化のない、信頼性の高い燃料電池セルスタックを実現できる。   In the invention according to claim 2, since the second connecting member for electrically connecting the interconnector of the other adjacent fuel battery cell and the current collecting member is provided, the electric power generated from other than the current collecting member is also provided. Therefore, it is possible to achieve a highly reliable fuel cell stack that can conduct electricity efficiently and collect power efficiently without causing output deterioration.

請求項3に係る発明では、隣接する一方の燃料電池セルの外側電極以外の部分と他方の燃料電池セルのインターコネクタとを接続する第1の接続部材を備えているため、各燃料電池セル間の接続部分が補強され燃料電池セル間の開きによる変形を低減することができ、隣接する燃料電池セル間の外側電極およびインターコネクタを接続して各燃料電池セル間を接続している集電部材への負担が軽減し、集電部材が剥離することがなく出力劣化のない、信頼性の高い燃料電池セルスタックを実現できる。   In the invention according to claim 3, since the first connecting member for connecting the portion other than the outer electrode of one of the adjacent fuel cells and the interconnector of the other fuel cell is provided, between the fuel cells The current collecting member is connected to each other by connecting the outer electrode and the interconnector between adjacent fuel cells by reinforcing the connecting portion of the fuel cell and reducing deformation due to the opening between the fuel cells. Thus, a highly reliable fuel cell stack in which the current collecting member is not peeled off and the output is not deteriorated can be realized.

請求項4に係る発明では、第1の接続部材が強度が高いガラス材料であるため、集電部材が剥離することがなく出力劣化のない、信頼性の高い燃料電池セルスタックを実現できる。   In the invention according to claim 4, since the first connecting member is a glass material having high strength, it is possible to realize a highly reliable fuel cell stack in which the current collecting member is not peeled off and the output is not deteriorated.

請求項5に係る発明では、第1の接続部材が燃料電池セルの長さ方向に連続する強度が高い平板状ガラス材料であるため、燃料電池セルおよび集電部材間または燃料電池セル間の接続部分が補強されて効果的に接合強度が向上し、出力劣化のない、信頼性の高い燃料電池セルスタックを実現できる。   In the invention which concerns on Claim 5, since the 1st connection member is a flat glass material with the high intensity | strength continuous in the length direction of a fuel cell, connection between a fuel cell and a current collection member or between fuel cells The portion is reinforced, the joint strength is effectively improved, and a highly reliable fuel cell stack without output deterioration can be realized.

請求項6に係る発明では、請求項1乃至5に記載の燃料電池セルスタックを備えることにより、出力劣化のない、信頼性の高い燃料電池を実現できる。   In the invention according to claim 6, by providing the fuel cell stack according to any one of claims 1 to 5, a highly reliable fuel cell free from output deterioration can be realized.

(第1の実施の形態)
以下、本発明の燃料電池を実施するための最良の形態について説明する。まず第1の実施の形態について、図1〜5に示す構成図を用いて説明する。図1は燃料電池の断面図、図2は燃料電池の上方平面図、図3は燃料電池内に収容される発電ユニット集合体を示す斜面図、図4は発電ユニット集合体を構成する燃料電池セルの構成を示す説明図、図5はこの燃料電池セルを複数積層した燃料電池セルスタック構成を示す説明図である。
(First embodiment)
Hereinafter, the best mode for carrying out the fuel cell of the present invention will be described. First, a first embodiment will be described with reference to the configuration diagrams shown in FIGS. 1 is a cross-sectional view of a fuel cell, FIG. 2 is an upper plan view of the fuel cell, FIG. 3 is a perspective view showing a power generation unit assembly housed in the fuel cell, and FIG. 4 is a fuel cell constituting the power generation unit assembly. FIG. 5 is an explanatory diagram showing a fuel cell stack configuration in which a plurality of fuel cells are stacked.

本発明の燃料電池は略直方体形状のハウジング(収納容器)2を具備している。このハウジング2の6個の壁面には適宜の断熱材料から形成された断熱壁、即ち上断熱壁4、下断熱壁6、右側断熱壁8、左側断熱壁9、前断熱壁10及び後断熱壁11が配設されている。ハウジング2内には発電・燃焼室12が規定されている。   The fuel cell of the present invention includes a substantially rectangular parallelepiped housing (storage container) 2. The six wall surfaces of the housing 2 are heat insulating walls formed of an appropriate heat insulating material, that is, an upper heat insulating wall 4, a lower heat insulating wall 6, a right heat insulating wall 8, a left heat insulating wall 9, a front heat insulating wall 10, and a rear heat insulating wall. 11 is disposed. A power generation / combustion chamber 12 is defined in the housing 2.

前断熱壁10及び/又は後断熱壁11は着脱自在或いは開閉自在に装着されており、前断熱壁10及び/又は後断熱壁11を離脱或いは開動せしめることによって発電・燃焼室12内にアクセスし、作業者が後述する発電ユニットa〜d等の設置や交換作業などを行うことができる。所望ならば、各断熱壁の外面に金属板製でよい外壁を配設することができる。   The front heat insulation wall 10 and / or the rear heat insulation wall 11 are detachably or removably mounted, and the front heat insulation wall 10 and / or the rear heat insulation wall 11 is detached or opened to access the power generation / combustion chamber 12. An operator can perform installation, replacement work, and the like of power generation units a to d described later. If desired, an outer wall, which may be made of a metal plate, can be disposed on the outer surface of each heat insulating wall.

ハウジング2内の上端部には空気室(ガス室)16が配設されている。空気室16は上下方向寸法が比較的小さい直方体形状のケース17内に規定されている。空気室16には、発電・燃焼室12に向かって空気(酸素含有ガス)を送り込むための空気導入管(ガス供給手段)22が連通している。空気導入管22は複数本あり、その形状は円筒や中空板構造などが考えられる。空気導入管22は後述するセルスタック間に所定の間隔で配置されており、セルの下端部において開口し、この開口部から空気が噴出する構造となっている。空気導入管22はセラミックスなどの耐熱性の高い材料で作製するのが好適である。   An air chamber (gas chamber) 16 is disposed at the upper end of the housing 2. The air chamber 16 is defined in a rectangular parallelepiped case 17 having a relatively small vertical dimension. An air introduction pipe (gas supply means) 22 for sending air (oxygen-containing gas) toward the power generation / combustion chamber 12 communicates with the air chamber 16. There are a plurality of air introduction pipes 22 and the shape thereof may be a cylinder or a hollow plate structure. The air introduction pipes 22 are arranged at predetermined intervals between cell stacks to be described later, and have an opening at the lower end of the cell, and air is ejected from the opening. The air introduction tube 22 is preferably made of a material having high heat resistance such as ceramics.

また、空気室16には、低温ガス供給管18からなる低温ガス供給手段が設けられており、この低温ガス供給管18は、上断熱壁4を貫通し、外部に延設されている。   The air chamber 16 is provided with a low-temperature gas supply means including a low-temperature gas supply pipe 18. The low-temperature gas supply pipe 18 penetrates the upper heat insulating wall 4 and extends to the outside.

この低温ガス供給管18は、空気室16内に供給されるガスと同一種、即ち、低温の空気を空気室16内に供給するものであり、低温ガス供給管18により供給される空気は、予熱された空気の温度よりも低温である必要がある。特には、例えば16℃〜15℃等の室温程度が望ましい。   The low-temperature gas supply pipe 18 supplies the same type of gas as that supplied into the air chamber 16, that is, low-temperature air, into the air chamber 16. The air supplied through the low-temperature gas supply pipe 18 is It must be cooler than the temperature of the preheated air. In particular, a room temperature of about 16 to 15 ° C. is desirable.

低温ガス供給管18は、図2に示すように、発電ユニット56a、56b、56c及び56d、即ち、燃料電池セル集合体の中央部を冷却するような空気室16の位置に接続されている。   As shown in FIG. 2, the low temperature gas supply pipe 18 is connected to a position of the air chamber 16 that cools the power generation units 56a, 56b, 56c, and 56d, that is, the central portion of the fuel cell assembly.

ハウジング2の両側部、更に詳しくは右側断熱壁8の内側及び左側断熱壁9の内側には、全体として平板形状である熱交換器24が配設されている。熱交換器24の各々は実質上鉛直に延在する中空平板形態のケース26から構成されている。   A heat exchanger 24 having a flat plate shape as a whole is disposed on both sides of the housing 2, more specifically, inside the right heat insulating wall 8 and inside the left heat insulating wall 9. Each of the heat exchangers 24 is constituted by a case 26 having a hollow flat plate shape extending substantially vertically.

かかるケース26内にはその横方向中間に位置する仕切板28が配設されており、ケース26内は内側に位置する排出路30と外側に位置する流入路32とに区画されている。排出路30内には上下方向に間隔をおいて3枚の仕切壁34及び36が配置されている。更に詳述すると、排出路30内には、その前縁はケース26の前壁(図示していない)から後方に離隔して位置するがその後縁はケース26の後壁(図示していない)に接続されている形態の仕切壁34と、その前縁はケース26の前壁に接続されているがその後縁はケース26の後壁から前方に離隔して位置せしめられている仕切壁36とが交互に配置されており、かくして燃焼ガス排出路30はジグザグ形態にせしめられている。なお、所望ならばジグザグ形態の流路以外の形態でも良い。   A partition plate 28 located in the middle in the lateral direction is disposed in the case 26, and the inside of the case 26 is partitioned into a discharge path 30 positioned on the inner side and an inflow path 32 positioned on the outer side. Three partition walls 34 and 36 are arranged in the discharge path 30 at intervals in the vertical direction. More specifically, in the discharge passage 30, the front edge is located rearwardly away from the front wall (not shown) of the case 26, but the rear edge is the rear wall (not shown) of the case 26. And a partition wall 36 whose front edge is connected to the front wall of the case 26 but whose rear edge is spaced forward from the rear wall of the case 26. Are alternately arranged, and thus the combustion gas discharge passage 30 is zigzag-shaped. If desired, a form other than the zigzag flow path may be used.

同様に、流入路32内にも上下方向に間隔をおいて3枚の仕切壁38及び40、即ちその前縁はケース26の前壁(図示していない)から後方に離隔して位置するがその後縁はケース26の後壁(図示していない)に接続されている形態の仕切壁38と、その前縁はケース26の前壁に接続されているがその後縁はケース26の後壁から前方に離隔して位置せしめられている仕切壁40とが交互に配置されており、かくして流入路32もジグザグ形態にせしめられている。なお、所望ならばジグザグ形態の流路以外の形態でも良い。   Similarly, the three partition walls 38 and 40, that is, the front edges thereof are also spaced apart from the front wall (not shown) of the case 26 in the inflow path 32 with a space in the vertical direction. The rear wall is connected to the rear wall (not shown) of the case 26, and the front edge of the partition wall 38 is connected to the front wall of the case 26. The partition walls 40 spaced apart from the front are alternately arranged, and thus the inflow passage 32 is also zigzag-shaped. If desired, a form other than the zigzag flow path may be used.

ケース26の内側壁の上端部には排出開口42が形成されており、排出路30は排出開口42を介して発電・燃焼室12と連通せしめられている。図示の実施形態においては、熱交換器24の各々と発電・燃焼室12との間には断熱部材44が配設されているが、かかる断熱部材44の上端は排出開口42の下縁と実質上同高乃至これより幾分下方に位置せしめられており、排出開口42は断熱部材44の上方に残留せしめられている空間を通して発電・燃焼室12に連通せしめられている。   A discharge opening 42 is formed at the upper end of the inner wall of the case 26, and the discharge path 30 is communicated with the power generation / combustion chamber 12 through the discharge opening 42. In the illustrated embodiment, a heat insulating member 44 is disposed between each of the heat exchangers 24 and the power generation / combustion chamber 12, and the upper end of the heat insulating member 44 is substantially the same as the lower edge of the discharge opening 42. The discharge opening 42 is communicated with the power generation / combustion chamber 12 through a space remaining above the heat insulating member 44.

ケース26の上壁における外側部には流入開口48が形成されており、流入路32はかかる流入開口48を介して空気室16に連通せしめられている。熱交換器24の各々の後方には上下方向に細長く延びる二重筒体50(図1にその上端部のみを図示している)が配設されており、かかる二重筒体50は外側筒部材52と内側筒部材54とから構成されている。排出路30の下端部は外側筒部材52と内側筒部材54との間に規定されている排出路の下端部に接続されており、流入路32の下端部は内側筒部材54内に規定されている流入路に接続されている。   An inflow opening 48 is formed on the outer side of the upper wall of the case 26, and the inflow path 32 is communicated with the air chamber 16 through the inflow opening 48. A double cylinder 50 (only the upper end portion thereof is shown in FIG. 1) extending in the vertical direction is disposed behind each of the heat exchangers 24. The double cylinder 50 is an outer cylinder. The member 52 and the inner cylinder member 54 are configured. The lower end of the discharge path 30 is connected to the lower end of the discharge path defined between the outer cylinder member 52 and the inner cylinder member 54, and the lower end of the inflow path 32 is defined in the inner cylinder member 54. Connected to the inflow channel.

上述した発電・燃焼室12の下部には4個の発電ユニット56a、56b、56c及び56dが配置されている。発電ユニット56a、56b、56c及び56dは、夫々、上述した空気導入管22間に位置せしめられている。図1、2と共に、図3を参照して説明を続けると、発電ユニット56aは前後方向(図1において紙面に垂直な方向)に細長く延びる直方体形状の燃料ガスケース58aを具備している。   Four power generation units 56a, 56b, 56c and 56d are arranged in the lower part of the power generation / combustion chamber 12 described above. The power generation units 56a, 56b, 56c, and 56d are respectively positioned between the air introduction pipes 22 described above. 3 together with FIGS. 1 and 2, the power generation unit 56a includes a rectangular parallelepiped fuel gas case 58a extending in the front-rear direction (direction perpendicular to the paper surface in FIG. 1).

燃料ガス室を規定している燃料ガスケース58aの上面上にはセルスタック60aが装着されている。セルスタック60aは上下方向に細長く延びる板状でかつ柱状の直立セル62を燃料ガスケース58aの長手方向(即ち図1では紙面に垂直な方向)に複数個縦列配置して構成されている。   A cell stack 60a is mounted on the upper surface of the fuel gas case 58a that defines the fuel gas chamber. The cell stack 60a is configured by arranging a plurality of plate-like and column-like upright cells 62 extending vertically in the vertical direction in the longitudinal direction of the fuel gas case 58a (that is, the direction perpendicular to the paper surface in FIG. 1).

燃料電池セル62は、図4に示すように、電極支持基板64、内側電極層である燃料極層66、固体電解質層68、固体電解質層68を燃料極層66とで挟持し、内側電極層と併せて発電素子を形成する外側電極層である酸素極層70、及びインターコネクタ72を具備して構成されている。   As shown in FIG. 4, the fuel cell 62 includes an electrode support substrate 64, a fuel electrode layer 66 that is an inner electrode layer, a solid electrolyte layer 68, and a solid electrolyte layer 68 sandwiched between the fuel electrode layer 66, and an inner electrode layer. And an oxygen electrode layer 70 that is an outer electrode layer that forms a power generation element, and an interconnector 72.

電極支持基板64は細長く延びる柱状(薄板柱状片)であり、平坦な両面と半円形状の両側面を有する。電極支持基板64にはこれを軸長方向に貫通する複数個(図示の場合は6個)の燃料ガス通路74が形成されている。電極支持基板64の各々は燃料ガスケース58aの上壁上に、例えば耐熱性に優れたセラミック接着剤によって接合される。   The electrode support substrate 64 has an elongated columnar shape (thin plate columnar piece), and has both flat surfaces and semicircular side surfaces. The electrode support substrate 64 is formed with a plurality (six in the illustrated example) of fuel gas passages 74 penetrating the electrode support substrate 64 in the axial direction. Each of the electrode support substrates 64 is bonded to the upper wall of the fuel gas case 58a by, for example, a ceramic adhesive having excellent heat resistance.

燃料ガスケース58aの上壁には図1において紙面に垂直な方向に間隔をおいて左右方向に延びる複数個のスリット(図示していない)が形成されており、電極支持基板64の各々に形成されている燃料ガス通路74がスリットの各々に従って燃料ガス室に連通せしめられる。   On the upper wall of the fuel gas case 58a, a plurality of slits (not shown) extending in the left-right direction are formed at intervals in a direction perpendicular to the paper surface in FIG. A fuel gas passage 74 is communicated with the fuel gas chamber according to each of the slits.

固体電解質層68は燃料極層66の全体を覆うように配設され、その両端はインターコネクタ72の両端に接合せしめられている。酸素極層70は、燃料極層66と共に固体電解質層68を挟持するように燃料電池セル62の一方側の主面上に形成されており、固体電解質層68の主部上、即ち電極支持基板64の他面を覆う部分上に配置され、電極支持基板板64を挟んでインターコネクタ72に対向して位置せしめられている。インターコネクタ72は、酸素極層70側と対向する他方側主面上に形成されており、電極支持基板64の片面上に配設されている。燃料極層66は電極支持基板64の他面及び両側面に配設されており、その両端はインターコネクタ72の両端に接合せしめられている。   The solid electrolyte layer 68 is disposed so as to cover the entire fuel electrode layer 66, and both ends thereof are joined to both ends of the interconnector 72. The oxygen electrode layer 70 is formed on the main surface on one side of the fuel cell 62 so as to sandwich the solid electrolyte layer 68 together with the fuel electrode layer 66, and is on the main part of the solid electrolyte layer 68, that is, the electrode support substrate. 64 is disposed on a portion covering the other surface of the 64 and is positioned to face the interconnector 72 with the electrode support substrate plate 64 interposed therebetween. The interconnector 72 is formed on the other main surface facing the oxygen electrode layer 70 side, and is disposed on one surface of the electrode support substrate 64. The fuel electrode layer 66 is disposed on the other surface and both side surfaces of the electrode support substrate 64, and both ends thereof are joined to both ends of the interconnector 72.

燃料電池セルスタック60aにおける隣接する燃料電池セル62間には集電部材76が配設されており、一方の燃料電池セル62のインターコネクタ72と他方の燃料電池セル62の酸素極層70とを接続している。燃料電池セルスタック60aの両端、即ち図4において上端及び下端に位置する燃料電池セル62の片面及び他面にも集電部材76が配設され、燃料電池セルスタック60aの両端に位置する集電部材76には導電部材が接続され、かかる導電部材により、燃料電池セルスタック60a、60b、60c及び60dは相互に直列接続されている。   A current collecting member 76 is disposed between adjacent fuel cells 62 in the fuel cell stack 60a, and the interconnector 72 of one fuel cell 62 and the oxygen electrode layer 70 of the other fuel cell 62 are connected. Connected. Current collecting members 76 are disposed at both ends of the fuel cell stack 60a, that is, one surface and the other surface of the fuel cell 62 positioned at the upper end and the lower end in FIG. 4, and current collectors positioned at both ends of the fuel cell stack 60a. A conductive member is connected to the member 76, and the fuel cell stacks 60a, 60b, 60c, and 60d are connected in series to each other by the conductive member.

燃料電池セル62について更に詳述すると、図4に示すように、電極支持基板64は燃料ガスを燃料極層66まで透過させるためにガス透過性であること、そしてまたインターコネクタ72を介して集電するために導電性であることが要求され、かかる要求を満足する多孔質の導電性セラミック(若しくはサーメット)から形成することができる。   The fuel cell 62 will be described in more detail. As shown in FIG. 4, the electrode support substrate 64 is gas permeable to allow the fuel gas to permeate to the fuel electrode layer 66, and is also collected via the interconnector 72. It is required to be conductive in order to conduct electricity, and can be formed from a porous conductive ceramic (or cermet) that satisfies such a requirement.

燃料極層66及び/又は固体電解質層68との同時焼成によりセル62を製造するためには、鉄属金属成分と特定希土類酸化物とから電極支持基板64を形成することが好ましい。所要ガス透過性を備えるために開気孔率が30%以上、特に35乃至50%の範囲にあるのが好適であり、そしてまたその導電率は300S/cm以上、特に440S/cm以上であるのが好ましい。   In order to manufacture the cell 62 by co-firing with the fuel electrode layer 66 and / or the solid electrolyte layer 68, it is preferable to form the electrode support substrate 64 from the iron group metal component and the specific rare earth oxide. In order to provide the required gas permeability, it is preferred that the open porosity is in the range of 30% or more, in particular 35 to 50%, and the conductivity is also 300 S / cm or more, in particular 440 S / cm or more. Is preferred.

燃料極層66は多孔質の導電性セラミック、例えば希土類元素が固溶しているZrO(安定化ジルコニアを称されている)とNi及び/又はNiOとから形成することができる。 The fuel electrode layer 66 can be formed of a porous conductive ceramic, for example, ZrO 2 (referred to as stabilized zirconia) in which a rare earth element is dissolved and Ni and / or NiO.

固体電解質層68は、電極間の電子の橋渡しをする電解質としての機能を有していると同時に、燃料ガスと空気とのリークを防止するためにガス遮断性を有するものであることが必要であり、通常、3〜15モル%の希土類元素が固溶したZrOから形成されている。 The solid electrolyte layer 68 has a function as an electrolyte for bridging electrons between electrodes, and at the same time needs to have a gas barrier property in order to prevent leakage between fuel gas and air. In general, it is formed from ZrO 2 in which 3 to 15 mol% of a rare earth element is dissolved.

酸素極層70は、所謂ABO型のペロブスカイト型酸化物からなる導電性セラミックから形成することができる。酸素極層70はガス透過性を有していることが必要であり、開気孔率が20%以上、特に30〜50%の範囲にあることが好ましい。 The oxygen electrode layer 70 can be formed of a conductive ceramic made of a so-called ABO 3 type perovskite oxide. The oxygen electrode layer 70 is required to have gas permeability, and the open porosity is preferably 20% or more, particularly preferably in the range of 30 to 50%.

インターコネクタ72は導電性セラミックから形成することができるが、水素ガスでよい燃料ガス及び空気と接触するため、耐還元性及び耐酸化性を有することが必要であり、このためにランタンクロマイト系のペロブスカイト型酸化物(LaCrO系酸化物)が好適に使用される。インターコネクタ72は電極支持基板64に形成された燃料ガス通路74を通る燃料ガス及び電極支持基板64の外側を流動する空気のリークを防止するために緻密質でなければならず、93%以上、特に95%以上の相対密度を有していることが望まれる。このインターコネクタ72上には、酸素極層70と同様の材料からなるP型半導体層72aが外側に形成されている。 Although the interconnector 72 can be formed from a conductive ceramic, it needs to have a reduction resistance and an oxidation resistance in order to come into contact with a fuel gas and air that may be hydrogen gas. A perovskite oxide (LaCrO 3 oxide) is preferably used. The interconnector 72 must be dense in order to prevent leakage of fuel gas passing through the fuel gas passage 74 formed in the electrode support substrate 64 and air flowing outside the electrode support substrate 64, and is 93% or more. In particular, it is desired to have a relative density of 95% or more. On the interconnector 72, a P-type semiconductor layer 72a made of the same material as that of the oxygen electrode layer 70 is formed outside.

集電部材76は弾性を有する金属又は合金から形成された適宜の形状の部材或いは金属繊維又は合金繊維から成るフェルトに所要表面処理を加えた部材から構成できる。   The current collecting member 76 can be constituted by a member having an appropriate shape formed from a metal or alloy having elasticity, or a member obtained by adding a required surface treatment to a felt made of metal fiber or alloy fiber.

本発明の燃料電池セルスタックは、図5(b)に示すように、上記した本発明の燃料電池セル62を、酸素極層70が形成された一方側、および、インターコネクタ72が形成された他方側主面が、相互に対向するように、複数所定間隔を置いて積層させて配置し、隣接する燃料電池セル62間の一方の燃料電池セルのインターコネクタ72と、隣設する他方の燃料電池セル62の酸素極層70を、一方の燃料電池セルと他方の燃料電池セル間の集電部材76を介して電気的に接続して構成されている。即ち、断面矩形状の棒状集電部材76を、酸素極70とインターコネクタ72との間に介装し、これを導電性ペーストにより接合することにより構成されている。   In the fuel cell stack of the present invention, as shown in FIG. 5B, the fuel cell 62 of the present invention described above is formed on one side where the oxygen electrode layer 70 is formed and the interconnector 72 is formed. A plurality of layers are arranged at predetermined intervals so that the other main surface faces each other, and the interconnector 72 of one fuel cell between adjacent fuel cells 62 and the other fuel adjacent to each other are disposed. The oxygen electrode layer 70 of the battery cell 62 is electrically connected via a current collecting member 76 between one fuel battery cell and the other fuel battery cell. That is, the rod-shaped current collecting member 76 having a rectangular cross section is interposed between the oxygen electrode 70 and the interconnector 72, and this is joined by a conductive paste.

この図5(b)では、集電部材76を、Ag等を含有する導電性ペーストを用いて酸素極70及びインターコネクタ72に接合する場合を示すもので、接合は、例えばAgペーストを酸素極70、インターコネクタ72の表面に塗布し、このAgペーストが塗布された部分に集電部材76が押圧固定されるように介装し、この状態で熱処理することにより、集電部材76を酸素極層70、インターコネクタ72に接合することができる。   FIG. 5B shows a case where the current collecting member 76 is joined to the oxygen electrode 70 and the interconnector 72 using a conductive paste containing Ag or the like. 70, which is applied to the surface of the interconnector 72, and is interposed so that the current collecting member 76 is pressed and fixed to the portion where the Ag paste is applied. In this state, the current collecting member 76 is heat-treated. It can be joined to the layer 70 and the interconnector 72.

そして、本実施の形態に係る燃料電池においては、各燃料電池セルスタック60a、60b、60c、60d内の隣接する燃料電池セル62間には集電部材76に加えて、図5(a)、(b)に示すように、各燃料電池セル62および集電部材76の接続部分を補強するための接続部材100、101が取り付けられている。この第1の接続部材101は、隣接する燃料電池セル62間の酸素極層70上の所定の複数の箇所に設けられた切欠部に嵌め込まれ、酸素極層70以外の燃料電池セル62表面、即ち固体電解質層68および集電部材76を機械的に接続することにより、燃料電池セル62および集電部材76の接続部分を補強し接合強度を向上させている。また、第2の接続部材100は、インターコネクタ72上に形成されたP型半導体層72aの所定の複数の箇所に取り付けられ、インターコネクタ72および集電部材76を電気的に接続することにより、集電部材76での集電効果を向上させるようになっている。   In the fuel cell according to the present embodiment, in addition to the current collecting member 76, the fuel cell stacks 60a, 60b, 60c, and 60d in each fuel cell stack 60a, in addition to the current collecting member 76, FIG. As shown in (b), connecting members 100 and 101 for reinforcing the connecting portion between each fuel cell 62 and the current collecting member 76 are attached. The first connecting member 101 is fitted into notches provided at a plurality of predetermined locations on the oxygen electrode layer 70 between the adjacent fuel cells 62, and the surface of the fuel cell 62 other than the oxygen electrode layer 70, That is, the solid electrolyte layer 68 and the current collecting member 76 are mechanically connected to reinforce the connecting portion between the fuel cell 62 and the current collecting member 76 to improve the bonding strength. The second connecting member 100 is attached to a plurality of predetermined locations on the P-type semiconductor layer 72a formed on the interconnector 72, and electrically connects the interconnector 72 and the current collecting member 76. The current collecting effect at the current collecting member 76 is improved.

この第1の接続部材101は、例えば酸素極層70よりも引っ張り強度が高いガラス材料を用いて酸素極層70上の所定の複数の箇所に設けられた切欠部に嵌め込まれ、燃料電池セル62および集電部材76の接続部分のうち、特に酸素極層70および集電部材76の接続部分が補強されて接合強度が向上されている。第2の接続部材100は、インターコネクタ72と同様の材料、例えば導電性セラミック等の導電性材料を形成したものであり、集電部材76での集電効果を向上させるようになっている。   The first connecting member 101 is fitted into notches provided at a plurality of predetermined locations on the oxygen electrode layer 70 using, for example, a glass material having a higher tensile strength than the oxygen electrode layer 70, and the fuel cell 62. Among the connecting portions of the current collecting member 76, the connecting portion of the oxygen electrode layer 70 and the current collecting member 76 is reinforced, and the bonding strength is improved. The second connection member 100 is formed of a material similar to that of the interconnector 72, for example, a conductive material such as a conductive ceramic, and improves the current collection effect of the current collection member 76.

図3を参照して説明を続けると、発電ユニット56aは、セルスタック60aの上方を前後方向に細長く延びる長方体形状(或いは円筒形状)であるのが好都合である改質ケース78aも具備している。改質ケース78aの前面には燃料ガス送給管80aの一端即ち上端が接続されている。   Continuing the description with reference to FIG. 3, the power generation unit 56 a also includes a reforming case 78 a that is preferably a rectangular shape (or a cylindrical shape) that is elongated in the front-rear direction above the cell stack 60 a. ing. One end, that is, the upper end of the fuel gas supply pipe 80a is connected to the front surface of the reforming case 78a.

燃料ガス送給管80aは下方に延び、次いで湾曲して後方に延び、燃料ガス送給管80aの他端は上記燃料ガスケース58aの前面に接続されている。改質ケース78aの後面には被改質ガス供給管82aの一端が接続されている。被改質ガス供給管82aは改質ケースから下方に延び、ハウジング2の下を通ってハウジング2外に延出している。   The fuel gas supply pipe 80a extends downward, then curves and extends rearward, and the other end of the fuel gas supply pipe 80a is connected to the front surface of the fuel gas case 58a. One end of a reformed gas supply pipe 82a is connected to the rear surface of the reforming case 78a. The to-be-reformed gas supply pipe 82 a extends downward from the reforming case, and extends under the housing 2 and out of the housing 2.

被改質ガス供給管82aは都市ガス等の炭化水素ガスでよい被改質ガス供給源(図示していない)に接続されており、被改質ガス供給管82aを介して改質ケース78aに被改質ガスが供給される。改質ケース78a内には燃料ガスを水素リッチな燃料ガスに改質するための適宜の改質触媒が収容されている。   The to-be-reformed gas supply pipe 82a is connected to a to-be-reformed gas supply source (not shown) which may be a hydrocarbon gas such as city gas, and is connected to the reforming case 78a through the to-be-reformed gas supply pipe 82a. A gas to be reformed is supplied. An appropriate reforming catalyst for reforming the fuel gas into a hydrogen-rich fuel gas is accommodated in the reforming case 78a.

図示の実施形態においては、改質ケース78aは燃料ガス送給管80aを介して燃料ガスケース58aに接続され、これによって所要位置に保持されているが、所要ならば、図3に一点鎖線で図示する如く、例えば上記被改質ガス供給管82aの下面と燃料ガスケース58aの後端部下面或いは後面との間に適宜の支持部材84aを付設することもできる。   In the illustrated embodiment, the reforming case 78a is connected to the fuel gas case 58a via the fuel gas supply pipe 80a, and is thereby held in a required position. As shown in the figure, for example, an appropriate support member 84a can be provided between the lower surface of the reformed gas supply pipe 82a and the lower surface or rear surface of the rear end portion of the fuel gas case 58a.

図3において説明すると、発電ユニット56cは上述した発電ユニット56aと実質上同一であり、発電ユニット56b及び56dは、発電ユニット56a及び56cに対して前後方向が逆に配置されていること、従って改質ケース78b及び78dと燃料ガスケース58b及び58dとを接続する燃料ガス送給管(図示していない)が後側に配置され、被改質ガス供給管82b及び82dが改質ケースから下方に延び、ハウジング2の下を通ってハウジング2外に延出している。   Referring to FIG. 3, the power generation unit 56c is substantially the same as the power generation unit 56a described above, and the power generation units 56b and 56d are disposed in the front-rear direction opposite to the power generation units 56a and 56c. Fuel gas supply pipes (not shown) connecting the quality cases 78b and 78d and the fuel gas cases 58b and 58d are arranged on the rear side, and the reformed gas supply pipes 82b and 82d are located downward from the reforming case. It extends under the housing 2 and extends out of the housing 2.

続いて、上述のような構成を有する本実施の形態における燃料電池の作用効果について説明する。この燃料電池組立体においては、被改質ガスが被改質ガス供給管82a、82b、82c、82dを介して改質ケース78a、78b、78c及び78dに供給され、改質ケース78a、78b、78c及び78d内において水素リッチな燃料ガスに改質された後に、燃料ガス送給管80a、80b、80c、80dを通して燃料ガスケース58a、58b、58c及び58d内に規定されている燃料ガス室に供給され、次いで燃料電池セルスタック60a、60b、60c及び60dに供給される。   Then, the effect of the fuel cell in this Embodiment which has the above structures is demonstrated. In this fuel cell assembly, the reformed gas is supplied to the reforming cases 78a, 78b, 78c and 78d via the reformed gas supply pipes 82a, 82b, 82c and 82d, and the reforming cases 78a, 78b, After reforming into hydrogen-rich fuel gas in 78c and 78d, the fuel gas chambers defined in the fuel gas cases 58a, 58b, 58c and 58d are passed through the fuel gas feed pipes 80a, 80b, 80c and 80d. And then supplied to the fuel cell stacks 60a, 60b, 60c and 60d.

燃料電池セルスタック60a、60b、60c及び60dの各々においては、酸素極70において、
1/2O+2e→O2−(固体電解質)
の電極反応が生成され、燃料極66において、
2−(固体電解質)+H→HO+2e
の電極反応が生成されて発電される。
In each of the fuel cell stacks 60a, 60b, 60c and 60d, in the oxygen electrode 70,
1 / 2O 2 + 2e → O 2− (solid electrolyte)
Of the electrode reaction, and at the anode 66,
O 2− (solid electrolyte) + H 2 → H 2 O + 2e
The electrode reaction is generated and power is generated.

そして、各燃料電池セルスタック60a、60b、60c及び60dで発電された電気は、酸素極層70およびインターコネクタ72から集電部材76を導電して、集電部材76に接続された導電部材に集電され、燃料電池外部において電化製品等の電力を必要とする機器等に対して供給される。このとき、各燃料電池セルスタック60a、60b、60c及び60dにおいて、発電の電極反応により、高温の熱が発生して各燃料電池セルスタック60a、60b、60c及び60d自体が高温となっても、内部の燃料電池セル62および集電部材76間を接続している接続部分は、酸素極層70よりも引っ張り強度が高いガラス材料の第1の接続部材101によって補強され接合強度が高められているため、酸素極層70が熱を受けても、反りや傾斜の発生が抑制され、また、発電中の熱膨張の差による変位等が生じても、集電部材76が酸素極層70から剥離等することがなく、安全性、信頼性の向上を実現した状態で発電が行われる。結果として、燃料電池全体の電圧劣化が防止される。また、集電部材76は、集電部材76およびインターコネクタ72を電気的に接続する第2の接続材料100によって、その集電効果が高められ、より効率的に燃料電池セル62で発電した電気を集電して燃料電池全体の出力電圧の向上を図ることができる。また、第2の接続材料100によって、集電部材76のインターコネクタ72への機械的接合強度も向上できる。   The electricity generated by each fuel cell stack 60a, 60b, 60c, and 60d conducts the current collecting member 76 from the oxygen electrode layer 70 and the interconnector 72, and then becomes a conductive member connected to the current collecting member 76. The current is collected and supplied to devices that require electric power such as electrical appliances outside the fuel cell. At this time, in each fuel cell stack 60a, 60b, 60c and 60d, even if high temperature heat is generated by the electrode reaction of power generation and each fuel cell stack 60a, 60b, 60c and 60d itself becomes high temperature, The connecting portion connecting the internal fuel cell 62 and the current collecting member 76 is reinforced by the first connecting member 101 made of a glass material having a tensile strength higher than that of the oxygen electrode layer 70, and the bonding strength is increased. Therefore, even if the oxygen electrode layer 70 receives heat, the occurrence of warpage or inclination is suppressed, and even if a displacement or the like due to the difference in thermal expansion during power generation occurs, the current collecting member 76 peels from the oxygen electrode layer 70. Power generation is performed in a state where safety and reliability are improved. As a result, voltage degradation of the entire fuel cell is prevented. In addition, the current collecting member 76 has its current collecting effect enhanced by the second connecting material 100 that electrically connects the current collecting member 76 and the interconnector 72, and the electric power generated by the fuel cell 62 more efficiently. To improve the output voltage of the entire fuel cell. The second connecting material 100 can also improve the mechanical strength of the current collecting member 76 to the interconnector 72.

発電に使用されることなくセルスタック60a、60b、60c及び60dから上方に流動した燃料ガス及び空気は、起動時に発電・燃焼室12内に配設されている点火手段(図示していない)によって点火されて燃焼される。周知の如く、セルスタック60a、60b、60c及び60dにおける発電に起因して、そしてまた燃料ガスと空気との燃焼に起因して発電・燃焼室12内は例えば1000℃程度の高温になる。改質ケース78a、78b、78c及び78dは発電・燃焼室12内に配設され、セルスタック60a、60b、60c及び60dの直ぐ上方に位置せしめられており、燃焼炎によって直接的にも加熱され、かくして発電・燃焼室12内に生成される高温が被改質ガスの改質に効果的に利用される。   Fuel gas and air that have flown upward from the cell stacks 60a, 60b, 60c and 60d without being used for power generation are ignited by an ignition means (not shown) disposed in the power generation / combustion chamber 12 at the time of startup. It is ignited and burned. As is well known, the power generation / combustion chamber 12 has a high temperature of, for example, about 1000 ° C. due to power generation in the cell stacks 60a, 60b, 60c and 60d, and also due to combustion of fuel gas and air. The reforming cases 78a, 78b, 78c and 78d are disposed in the power generation / combustion chamber 12, and are positioned immediately above the cell stacks 60a, 60b, 60c and 60d, and are directly heated by the combustion flame. Thus, the high temperature generated in the power generation / combustion chamber 12 is effectively used for reforming the reformed gas.

発電・燃焼室12内に生成された燃焼ガスは熱交換器24に形成されている排出開口42から排出路30に流入し、ジグザグ状に延在する排出路30を流動した後に二重筒体50の外側筒部材52と内側筒部材54との間に規定されている排出路を通して排出される。燃焼ガスが二重筒体50における排出路を流動する際には、二重筒体50における流入路を空気が流動し、燃焼ガスと空気との間で熱交換が行われる。   The combustion gas generated in the power generation / combustion chamber 12 flows into the discharge passage 30 from the discharge opening 42 formed in the heat exchanger 24, and flows through the discharge passage 30 extending in a zigzag shape. 50 is discharged through a discharge passage defined between the outer cylinder member 52 and the inner cylinder member 54. When the combustion gas flows through the discharge path in the double cylinder 50, air flows through the inflow path in the double cylinder 50, and heat exchange is performed between the combustion gas and air.

そしてまた、燃焼ガスが熱交換器24の排出路30をジグザグ状に流動せしめられる際には、空気が熱交換器24の流入路32をジグザグ状に流動せしめられる。かくして燃焼ガスと空気との間で効果的に熱交換されて空気が予熱される。   Further, when the combustion gas is caused to flow in the exhaust passage 30 of the heat exchanger 24 in a zigzag manner, the air is caused to flow in the inflow passage 32 of the heat exchanger 24 in a zigzag manner. Thus, heat is effectively exchanged between the combustion gas and air to preheat the air.

長期間に渡って発電を遂行することによってセルスタック60a、60b、60c及び60dの一部或いは全部が劣化した場合には、ハウジング2の前壁10或いは後壁11を離脱或いは開動せしめ、発電ユニット56a、56b、56c及び56dの一部或いは全部をハウジング2内から取り出す。   When a part or all of the cell stacks 60a, 60b, 60c and 60d deteriorates by performing power generation over a long period of time, the front wall 10 or the rear wall 11 of the housing 2 is detached or opened, and the power generation unit Part or all of 56a, 56b, 56c and 56d is taken out from the housing 2.

そして、発電ユニット56a、56b、56c及び56dの一部或いは全部を新しいものに交換して、或いは発電ユニット56a、56b、56c及び56dの一部或いは全部におけるセルスタック60a、60b、60c及び60dのみを新しいものに交換して、再びハウジング2内の所要位置に装着すればよい。発電ユニット56a、56b、56c及び56dの一部あるいは全部における改質ケース78a、78b、78c及び78d内に収容されている改質触媒を交換することが必要な場合にも、発電ユニット56a、56b、56c及び56dの一部或いは全部をハウジング2内から取り出し、発電ユニット56a、56b、56c及び56dの一部或いは全部における改質ケース78a、78b、78c及び78d自体を新しいものに或いは改質ケース78a、78b、78c及び78d内の改質触媒のみを新しいものに交換すればよい。   Then, replace some or all of the power generation units 56a, 56b, 56c and 56d with new ones, or only the cell stacks 60a, 60b, 60c and 60d in some or all of the power generation units 56a, 56b, 56c and 56d. May be replaced with a new one and mounted again at a required position in the housing 2. Even when it is necessary to replace the reforming catalyst accommodated in the reforming cases 78a, 78b, 78c and 78d in some or all of the power generation units 56a, 56b, 56c and 56d, the power generation units 56a, 56b , 56c and 56d are removed from the housing 2, and the reforming cases 78a, 78b, 78c and 78d themselves in the power generation units 56a, 56b, 56c and 56d are replaced with new ones or reforming cases. Only the reforming catalyst in 78a, 78b, 78c and 78d may be replaced with a new one.

改質ケース78a、78b、78c及び78d内の改質触媒の交換を充分容易に遂行し得るようになすために、所望ならば改質ケース78a、78b、78c及び78dの一部を開閉自在な扉にせしめることができる。   In order to be able to perform the replacement of the reforming catalyst in the reforming cases 78a, 78b, 78c and 78d sufficiently easily, a part of the reforming cases 78a, 78b, 78c and 78d can be opened and closed if desired. It can be put on the door.

一方、空気は二重筒体50の内側筒部材54内に規定されている流入路を通して熱交換器24の流入路32に供給され、熱交換器24を通過して予熱(加熱)された空気は、空気室16に一旦貯留され、空気導入管22を通って燃焼・発電室12のセルスタック間に供給される。この際、空気導入管22はセルスタック60の燃料電池セル62の上端の燃料ガス通路74近傍で燃焼する燃焼ガス雰囲気中を通過する。従って、空気室16の予熱空気はセルスタック60a、60b、60c及び60d上部の燃焼領域でさらに加熱され、高温に暖められた空気がセルに供給される。   On the other hand, air is supplied to the inflow path 32 of the heat exchanger 24 through the inflow path defined in the inner cylinder member 54 of the double cylinder 50, and is preheated (heated) through the heat exchanger 24. Is temporarily stored in the air chamber 16 and supplied between the cell stacks of the combustion / power generation chamber 12 through the air introduction pipe 22. At this time, the air introduction pipe 22 passes through the combustion gas atmosphere that burns in the vicinity of the fuel gas passage 74 at the upper end of the fuel cell 62 of the cell stack 60. Accordingly, the preheated air in the air chamber 16 is further heated in the combustion region above the cell stacks 60a, 60b, 60c and 60d, and the air heated to a high temperature is supplied to the cells.

通常運転時は前記熱交換器24で予熱された空気が空気室16に導入され、この空気室16から空気導入管22を用いて燃焼・発電室12へ空気が導入されるが、発電室の温度が想定以上に上昇した場合は、前記熱交換器24を通らない低温ガス供給管18を通ってきた低温の空気が空気室16に導入され、熱交換器24を通過して予熱された空気と混合されて、空気室16の空気温度がある程度低下する。この空気を発電室12、即ち、セルスタック間に供給することにより、通常運転時より温度の低い空気がセルスタック間に導入されるので、発電室12、即ち燃料電池セルの過度に上昇した温度が低下されるので、発電室内の温度を適宜にコントロールできる良好な燃料電池組立体が提供される。   During normal operation, air preheated by the heat exchanger 24 is introduced into the air chamber 16, and air is introduced from the air chamber 16 into the combustion / power generation chamber 12 using the air introduction pipe 22. When the temperature rises more than expected, the low-temperature air that has passed through the low-temperature gas supply pipe 18 that does not pass through the heat exchanger 24 is introduced into the air chamber 16 and preheated through the heat exchanger 24. And the air temperature of the air chamber 16 is reduced to some extent. By supplying this air between the power generation chambers 12, that is, between the cell stacks, air having a lower temperature than that during normal operation is introduced between the cell stacks. Therefore, a good fuel cell assembly that can appropriately control the temperature in the power generation chamber is provided.

また、空気室16内の空気温度は、低温ガス供給管18から供給された外気と、熱交換器24を通過して予熱された空気と混合されるため、室温ほど低温の空気ではないので、熱い燃料電池セル60に供給しても、燃料電池セル60のクラックや熱衝撃破壊を引き起こすなどの不具合を避けることが出来るので、燃料電池発電システム全体の機能劣化が抑えられ寿命を延ばすことができる。   Moreover, since the air temperature in the air chamber 16 is mixed with the outside air supplied from the low temperature gas supply pipe 18 and the air preheated through the heat exchanger 24, the air temperature is not as low as room temperature. Even if the fuel cell 60 is supplied to the hot fuel cell 60, it is possible to avoid problems such as cracking of the fuel cell 60 and thermal shock destruction, so that the deterioration of the function of the entire fuel cell power generation system can be suppressed and the life can be extended. .

以上説明したように、本実施の形態における燃料電池では、各燃料電池セルスタック60a、60b、60c及び60d内において、隣接する燃料電池セル62間に集電部材76に加えて、第1の接続部材101が酸素極層70以外の燃料電池セル62表面、即ち固体電解質層68および集電部材76を接続することにより、燃料電池セル62および電部材76の接続部分を補強し接合強度を向上させている。また、第2の接続部材100がインターコネクタ72および集電部材76を電気的に接続することにより、集電部材76での集電効果を向上させている。   As described above, in the fuel cell according to the present embodiment, in each fuel cell stack 60a, 60b, 60c, and 60d, the first connection is made in addition to the current collecting member 76 between the adjacent fuel cells 62. The member 101 connects the surface of the fuel cell 62 other than the oxygen electrode layer 70, that is, the solid electrolyte layer 68 and the current collecting member 76, thereby reinforcing the connecting portion of the fuel cell 62 and the electric member 76 and improving the bonding strength. ing. Further, the second connecting member 100 electrically connects the interconnector 72 and the current collecting member 76, thereby improving the current collecting effect at the current collecting member 76.

このため、各燃料電池セルスタック60a、60b、60c及び60dにおいて、発電の電極反応により、高温の熱が発生しても、燃料電池セル62の反りや傾斜の発生が抑制され、集電部材76が酸素極層70から剥離等することがなく、安全性、信頼性の向上を実現した状態で発電を行うことが可能である。そして、燃料電池全体の電圧劣化を防止して信頼性の高い燃料電池を実現することができる。また、集電部材76は、第2の接続材料100によって、その集電効果が高められ、より効率的に燃料電池セル62で発電した電気を集電して燃料電池全体の出力電圧の向上を図ることができる。   For this reason, in each fuel cell stack 60a, 60b, 60c, and 60d, even if high-temperature heat is generated by the electrode reaction of power generation, the warp and inclination of the fuel cell 62 are suppressed, and the current collecting member 76 is suppressed. However, it is possible to perform power generation in a state where safety and reliability are improved without peeling from the oxygen electrode layer 70. In addition, it is possible to realize a highly reliable fuel cell by preventing voltage degradation of the entire fuel cell. In addition, the current collection effect of the current collection member 76 is enhanced by the second connection material 100, and the electricity generated by the fuel cell 62 is collected more efficiently to improve the output voltage of the entire fuel cell. Can be planned.

(第2の実施の形態)
以下、第2の実施の形態における燃料電池について説明する。図6は燃料電池セルを複数積層した燃料電池セルスタックの構成を示す説明図である。第2の実施の形態に係る燃料電池においては、各燃料電池セルスタック60a、60b、60c、60d内の隣接する燃料電池セル62間には集電部材76に加えて、図6(a)、(b)に示すように、各燃料電池セル62および集電部材76を接合する接合強度を向上させるための第1の接続部材102が取り付けられている。この第1の接続部材102は、隣接する燃料電池セル62間の酸素極層70上の所定の複数の箇所に設けられた切欠部に、酸素極層70表面からの突出部分の高さが燃料電池セル62間の間隔距離に合致するように嵌め込まれ、対向するインターコネクタ72表面に接続されて、酸素極層70以外の燃料電池セル62表面、即ち固体電解質層68およびインターコネクタ72を機械的に接続することにより、燃料電池セル62および集電部材76の接続部分を補強し接合強度を向上させている。
(Second Embodiment)
Hereinafter, the fuel cell according to the second embodiment will be described. FIG. 6 is an explanatory diagram showing a configuration of a fuel cell stack in which a plurality of fuel cells are stacked. In the fuel cell according to the second embodiment, in addition to the current collecting member 76, the fuel cell stacks 60a, 60b, 60c, and 60d in each fuel cell stack 60a, in addition to the current collecting member 76, FIG. As shown to (b), the 1st connection member 102 for improving the joining strength which joins each fuel cell 62 and the current collection member 76 is attached. The first connecting member 102 has a protruding portion from the surface of the oxygen electrode layer 70 at the height of the notch provided at a plurality of predetermined positions on the oxygen electrode layer 70 between the adjacent fuel cells 62. The battery cell 62 is fitted so as to match the distance between the battery cells 62 and connected to the surface of the opposing interconnector 72, and the surface of the fuel cell 62 other than the oxygen electrode layer 70, that is, the solid electrolyte layer 68 and the interconnector 72 are mechanically connected. By connecting to, the connection part of the fuel cell 62 and the current collection member 76 is reinforced, and the joining strength is improved.

この第1の接続部材102は、例えば酸素極層70よりも引っ張り強度が高いガラス材料を用いて酸素極層70上の所定の複数の箇所に設けられた切欠部に嵌め込まれている。第2の実施の形態における燃料電池のその他の構成については、第1の実施の形態と同様であり説明を省略する。   The first connecting member 102 is fitted into notches provided at a plurality of predetermined locations on the oxygen electrode layer 70 using, for example, a glass material having a higher tensile strength than the oxygen electrode layer 70. Other configurations of the fuel cell according to the second embodiment are the same as those of the first embodiment, and a description thereof will be omitted.

続いて、上述のような構成を有する第2の実施の形態における燃料電池の作用効果について説明する。この燃料電池組立体においても、第1の実施の形態と同様に燃料電池セルスタック60a、60b、60c及び60dの各々で電極反応が生成されて発電される。   Then, the effect of the fuel cell in 2nd Embodiment which has the above structures is demonstrated. Also in this fuel cell assembly, as in the first embodiment, an electrode reaction is generated in each of the fuel cell stacks 60a, 60b, 60c and 60d to generate electric power.

このとき、各燃料電池セルスタック60a、60b、60c及び60dにおいて、発電の電極反応により、高温の熱が発生して各燃料電池セルスタック60a、60b、60c及び60d自体が高温となっても、内部の燃料電池セル62および集電部材76間を接続している接続部分は、酸素極層70よりも引っ張り強度が高いガラス材料の第1の接続部材102によって燃料電池セル62間が固定されて接続されることによって、補強され接合強度が高められているため、安全性、信頼性の向上を実現した状態で発電が行われる。結果として、燃料電池全体の電圧劣化が防止される。   At this time, in each fuel cell stack 60a, 60b, 60c and 60d, even if high temperature heat is generated by the electrode reaction of power generation and each fuel cell stack 60a, 60b, 60c and 60d itself becomes high temperature, The connecting portion connecting the internal fuel cell 62 and the current collecting member 76 is fixed between the fuel cells 62 by the first connecting member 102 made of a glass material having a tensile strength higher than that of the oxygen electrode layer 70. Since connection is reinforced and the bonding strength is increased, power generation is performed in a state where safety and reliability are improved. As a result, voltage degradation of the entire fuel cell is prevented.

以上説明したように、第2の実施の形態における燃料電池では、各燃料電池セルスタック60a、60b、60c及び60d内において、隣接する燃料電池セル62間に集電部材76に加えて、第1の接続部材102が酸素極層70以外の燃料電池セル62表面、即ち固体電解質層68およびインターコネクタ72を接続することにより、燃料電池セル62および電部材76の接続部分を補強し接合強度を向上させている。   As described above, in the fuel cell according to the second embodiment, in each fuel cell stack 60a, 60b, 60c and 60d, in addition to the current collecting member 76 between the adjacent fuel cells 62, the first The connecting member 102 connects the surface of the fuel cell 62 other than the oxygen electrode layer 70, that is, the solid electrolyte layer 68 and the interconnector 72, thereby reinforcing the connecting portion of the fuel cell 62 and the electric member 76 and improving the bonding strength. I am letting.

このため、各燃料電池セルスタック60a、60b、60c及び60dにおいて、発電の電極反応により、高温の熱が発生しても、燃料電池セル62の反りや傾斜の発生が抑制され、集電部材76が酸素極層70から剥離等することがなく、安全性、信頼性の向上を実現した状態で発電を行うことが可能である。そして、燃料電池全体の電圧劣化を防止して信頼性の高い燃料電池を実現することができる。   For this reason, in each fuel cell stack 60a, 60b, 60c, and 60d, even if high-temperature heat is generated by the electrode reaction of power generation, the warp and inclination of the fuel cell 62 are suppressed, and the current collecting member 76 is suppressed. However, it is possible to perform power generation in a state where safety and reliability are improved without peeling from the oxygen electrode layer 70. In addition, it is possible to realize a highly reliable fuel cell by preventing voltage degradation of the entire fuel cell.

(第3の実施の形態)
以下、第3の実施の形態における燃料電池について説明する。図7は燃料電池セルを複数積層した燃料電池セルスタックの構成を示す説明図である。第3の実施の形態に係る燃料電池においては、各燃料電池セルスタック60a、60b、60c及び60dにおける隣接する燃料電池セル62間には、一方の燃料電池セル62のインターコネクタ72上のP型半導体層72aと他方の燃料電池セル62の酸素極層70とを接続する柱状の集電部材103が配設されている。この集電部材103は、酸素極層70と同様の材料を、例えば細柱状に形成したもので導電性を有しており、燃料電池セル62間の酸素極層70およびインターコネクタ72の対向表面上の所定の複数箇所に、例えばマトリクス状に分布するように配設され、燃料電池セル62間を接続するようになっている。そして、これらの集電部材103は導電部材に接続され、かかる導電部材により、燃料電池セルスタック60a、60b、60c及び60dは相互に直列接続されている。なお、この集電部材103は、酸素極層70と同様の材料を、例えば細柱状に形成したものを用いて、隣接する燃料電池セル62間の酸素極層70上の所定の複数の箇所に設けられた切欠部に一端が嵌め込まれ酸素極層70と接続させ、対向するP型半導体層72a上の所定の複数の箇所に設けられた切欠部に他の一端が嵌め込まれインターコネクタ72表面に接続されて、例えばマトリクス状に分布するように配設されていてもよい。この場合には、固体電解質層68およびインターコネクタ72を直接接続することにより、第1、第2の実施の形態における集電部材76と比較して燃料電池セル62同士の機械的接合強度をさらに向上できる。
(Third embodiment)
Hereinafter, a fuel cell according to the third embodiment will be described. FIG. 7 is an explanatory diagram showing a configuration of a fuel cell stack in which a plurality of fuel cells are stacked. In the fuel cell according to the third embodiment, between the adjacent fuel cells 62 in each fuel cell stack 60a, 60b, 60c and 60d, the P type on the interconnector 72 of one fuel cell 62 is provided. A columnar current collecting member 103 that connects the semiconductor layer 72a and the oxygen electrode layer 70 of the other fuel battery cell 62 is disposed. The current collecting member 103 is formed of a material similar to that of the oxygen electrode layer 70, for example, in the shape of a thin column, and has conductivity, and the opposing surface of the oxygen electrode layer 70 and the interconnector 72 between the fuel cells 62. The fuel cells 62 are connected to each other at a plurality of predetermined locations so as to be distributed in a matrix, for example. These current collecting members 103 are connected to conductive members, and the fuel cell stacks 60a, 60b, 60c, and 60d are connected in series to each other by the conductive members. The current collecting member 103 is made of a material similar to that of the oxygen electrode layer 70 formed in, for example, a thin columnar shape, and is formed at a plurality of predetermined locations on the oxygen electrode layer 70 between adjacent fuel cells 62. One end is fitted into the provided notch and connected to the oxygen electrode layer 70, and the other end is fitted into the notch provided at a plurality of predetermined locations on the opposing P-type semiconductor layer 72 a so as to be on the surface of the interconnector 72. For example, they may be connected so as to be distributed in a matrix. In this case, by directly connecting the solid electrolyte layer 68 and the interconnector 72, the mechanical joint strength between the fuel cells 62 is further increased as compared with the current collecting member 76 in the first and second embodiments. It can be improved.

また、各燃料電池セルスタック60a、60b、60c、60d内の隣接する燃料電池セル62間にはこれらの集電部材103に加えて、図7(a)、(b)に示すように、各燃料電池セル62および集電部材103を接合する接合強度を向上させるための第1の接続部材102が取り付けられている。この第1の接続部材102は、隣接する燃料電池セル62間の酸素極層70上の所定の複数の箇所に設けられた切欠部に、酸素極層70表面からの突出部分の高さが燃料電池セル62間の間隔距離に合致するように嵌め込まれ、対向するインターコネクタ72表面に接続されて、酸素極層70以外の燃料電池セル62表面、即ち固体電解質層68およびインターコネクタ72を機械的に接続することにより、燃料電池セル62および集電部材103の接続部分を補強し接合強度を向上させている。   In addition to these current collecting members 103, the fuel cell stacks 60a, 60b, 60c, and 60d are adjacent to each other, as shown in FIGS. 7A and 7B. A first connection member 102 for improving the joining strength for joining the fuel battery cell 62 and the current collecting member 103 is attached. The first connecting member 102 has a protruding portion from the surface of the oxygen electrode layer 70 at the height of the notch provided at a plurality of predetermined positions on the oxygen electrode layer 70 between the adjacent fuel cells 62. The battery cell 62 is fitted so as to match the distance between the battery cells 62 and connected to the surface of the opposing interconnector 72. By connecting to, the connection part of the fuel cell 62 and the current collection member 103 is reinforced, and the joining strength is improved.

この第1の接続部材102は、例えば酸素極層70よりも引っ張り強度が高いガラス材料を用いて酸素極層70上の所定の複数の箇所に設けられた切欠部に嵌め込まれている。第3の実施の形態における燃料電池のその他の構成については、第1の実施の形態と同様であり説明を省略する。   The first connecting member 102 is fitted into notches provided at a plurality of predetermined locations on the oxygen electrode layer 70 using, for example, a glass material having a higher tensile strength than the oxygen electrode layer 70. Other configurations of the fuel cell in the third embodiment are the same as those in the first embodiment, and the description thereof is omitted.

続いて、上述のような構成を有する第3の実施の形態における燃料電池の作用効果について説明する。この燃料電池組立体においても、第1の実施の形態と同様に燃料電池セルスタック60a、60b、60c及び60dの各々で電極反応が生成されて発電される。   Then, the effect of the fuel cell in 3rd Embodiment which has the above structures is demonstrated. Also in this fuel cell assembly, as in the first embodiment, an electrode reaction is generated in each of the fuel cell stacks 60a, 60b, 60c and 60d to generate electric power.

このとき、各燃料電池セルスタック60a、60b、60c及び60dにおいて、発電の電極反応により、高温の熱が発生して各燃料電池セルスタック60a、60b、60c及び60d自体が高温となっても、内部の燃料電池セル62および集電部材103間を接続している接続部分は、酸素極層70よりも引っ張り強度が高いガラス材料の第1の接続部材102によって燃料電池セル62間が固定されて接続されることによって、補強され接合強度が高められているため、安全性、信頼性の向上を実現した状態で発電が行われる。結果として、燃料電池全体の電圧劣化が防止される。   At this time, in each fuel cell stack 60a, 60b, 60c and 60d, even if high temperature heat is generated by the electrode reaction of power generation and each fuel cell stack 60a, 60b, 60c and 60d itself becomes high temperature, The connecting portion connecting the internal fuel cell 62 and the current collector 103 is fixed between the fuel cells 62 by the first connecting member 102 made of a glass material having a higher tensile strength than the oxygen electrode layer 70. Since connection is reinforced and the bonding strength is increased, power generation is performed in a state where safety and reliability are improved. As a result, voltage degradation of the entire fuel cell is prevented.

また、更に、各燃料電池セルスタック60a、60b、60c及び60dにおいて、各燃料電池セル62間は、集電部材76を配設した場合と比較して、マトリクス状に配設された集電部材103の間隙を通して空気の流通に優れた構成となっており、空気導入管2から送り込まれた空気は、集電部材103間を流れて各燃料電池セル62に十分に供給され、発電の電極反応がより促進されて行われ高出力な発電を行う燃料電池を実現することができる。   Further, in each of the fuel cell stacks 60a, 60b, 60c and 60d, the current collecting members arranged in a matrix form in comparison with the case where the current collecting member 76 is arranged between the respective fuel cells 62. The air flow through the gap 103 is excellent, and the air sent from the air introduction pipe 2 flows between the current collecting members 103 and is sufficiently supplied to each fuel cell 62 to generate an electrode reaction for power generation. Therefore, it is possible to realize a fuel cell which is promoted and generates high output power.

以上説明したように、第3の実施の形態における燃料電池では、各燃料電池セルスタック60a、60b、60c及び60d内において、隣接する燃料電池セル62間に集電部材103に加えて、第1の接続部材102が酸素極層70以外の燃料電池セル62表面、即ち固体電解質層68およびインターコネクタ72を接続することにより、燃料電池セル62および集電部材103の接続部分を補強し接合強度を向上させている。   As described above, in the fuel cell according to the third embodiment, in each fuel cell stack 60a, 60b, 60c and 60d, in addition to the current collecting member 103 between the adjacent fuel cells 62, the first The connection member 102 connects the surface of the fuel cell 62 other than the oxygen electrode layer 70, that is, the solid electrolyte layer 68 and the interconnector 72, thereby reinforcing the connection portion of the fuel cell 62 and the current collecting member 103 and increasing the bonding strength. It is improving.

このため、各燃料電池セルスタック60a、60b、60c及び60dにおいて、発電の電極反応により、高温の熱が発生しても、燃料電池セル62の反りや傾斜の発生が抑制され、集電部材103が酸素極層70から剥離等することがなく、安全性、信頼性の向上を実現した状態で発電を行うことが可能である。そして、燃料電池全体の電圧劣化を防止して信頼性の高い燃料電池を実現することができる。   For this reason, in each fuel cell stack 60a, 60b, 60c, and 60d, even if high-temperature heat is generated due to the electrode reaction of power generation, warpage and inclination of the fuel cell 62 are suppressed, and the current collecting member 103 However, it is possible to perform power generation in a state where safety and reliability are improved without peeling from the oxygen electrode layer 70. In addition, it is possible to realize a highly reliable fuel cell by preventing voltage degradation of the entire fuel cell.

(他の実施の形態)
以上、添付図面を参照して本発明の好適実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲を逸脱することなく種々の変形乃至修正が可能であることは多言するまでもない。
(Other embodiments)
The preferred embodiments of the present invention have been described in detail above with reference to the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to such embodiments, and various modifications and corrections can be made without departing from the scope of the present invention. It goes without saying that this is possible.

例えば、燃料電池セルスタック60の上方に特定の改質ケースを備えた燃料電池組立体に関連せしめて本発明を説明したが、改質ケース78が燃料電池セルスタックの上方以外の場合でも、本発明を適用することが出来る。   For example, although the present invention has been described in relation to a fuel cell assembly having a specific reforming case above the fuel cell stack 60, the present invention can be used even when the reforming case 78 is other than above the fuel cell stack. The invention can be applied.

また、上記形態では、空気室に低温ガス供給手段を設け、空気供給管により、燃料電池セルの外面に空気を供給する場合について説明したが、本発明は、空気供給管により燃料電池セルの内部に空気を供給するようにしても良いことは勿論である。尚、この場合、燃料電池セルの内側には酸素極層が、外側には燃料極層が形成されることは言うまでもない。   Further, in the above embodiment, a case has been described in which low temperature gas supply means is provided in the air chamber and air is supplied to the outer surface of the fuel cell by the air supply pipe. However, the present invention provides the inside of the fuel cell by the air supply pipe. Of course, air may be supplied to the air. In this case, it goes without saying that the oxygen electrode layer is formed inside the fuel cell and the fuel electrode layer is formed outside.

さらに、上記形態では、固体電解質層68の外面に酸素極層を設けた場合について説明したが、本発明では、固体電解質層の外面に燃料極層を設けた場合であっても良い。   Further, in the above embodiment, the case where the oxygen electrode layer is provided on the outer surface of the solid electrolyte layer 68 has been described. However, in the present invention, the fuel electrode layer may be provided on the outer surface of the solid electrolyte layer.

また、上記例では、支持基板上に燃料極層、固体電解質層、酸素極層を形成した場合について説明したが、燃料極層が支持体の場合であっても、本発明を適用できる。   In the above example, the case where the fuel electrode layer, the solid electrolyte layer, and the oxygen electrode layer are formed on the support substrate has been described. However, the present invention can be applied even when the fuel electrode layer is a support.

上述の実施の形態において、接続部材100、101、102は、小片または柱状に形成されているが、これに限られず、燃料電池セル62の長さ方向に連続した長板状に形成されていても良い。このような構成により、燃料電池セル62および集電部材76間、燃料電池セル62および集電部材103間の接合強度を効果的に高めることができると共に、燃料電池セル62間の接続部材間に燃料ガスを供給できる。   In the above-described embodiment, the connection members 100, 101, 102 are formed in small pieces or columns, but are not limited thereto, and are formed in a long plate shape that is continuous in the length direction of the fuel cell 62. Also good. With such a configuration, it is possible to effectively increase the bonding strength between the fuel cell 62 and the current collecting member 76 and between the fuel cell 62 and the current collecting member 103, and between the connection members between the fuel cell 62. Fuel gas can be supplied.

上述の実施の形態において、第2の接続部材100は、例えば酸素極層70よりも引っ張り強度が高いガラス材料を用いてインターコネクタ72上の所定の複数の箇所に取り付けられ、インターコネクタ72および集電部材76の接続部分が補強されて接合強度が向上されるようにしても良い。   In the above-described embodiment, the second connection member 100 is attached to a plurality of predetermined locations on the interconnector 72 using, for example, a glass material having a higher tensile strength than the oxygen electrode layer 70. The connecting portion of the electric member 76 may be reinforced to improve the bonding strength.

上述の実施の形態において、第1の接続部材102は、例えば酸素極層70よりも引っ張り強度が高いガラス材料を用いて酸素極層70上の所定の複数の箇所に設けられた切欠部に嵌め込まれているが、これに限られず、第2の接続部材100と同様の材料、例えば導電性セラミック等の導電性材料で形成したものを用いて、酸素極層70上の所定の複数の箇所に設けられた切欠部に嵌め込まれ酸素極層70と接続させて集電部材76での集電効果を向上させるようになっていても良い。   In the above-described embodiment, the first connecting member 102 is fitted into notches provided at a plurality of predetermined locations on the oxygen electrode layer 70 using, for example, a glass material having a higher tensile strength than the oxygen electrode layer 70. However, the present invention is not limited to this, and a material similar to the second connection member 100, for example, a conductive material such as a conductive ceramic, is used to form a plurality of predetermined locations on the oxygen electrode layer 70. The current collecting effect of the current collecting member 76 may be improved by being fitted into the notched portion provided and connected to the oxygen electrode layer 70.

第1の接続部材101、102は、例えば酸素極層70よりも引っ張り強度が高いガラス材料を用いたものとしたが、これに限られず、酸素極層70よりも引っ張り強度が高いものとして、セラミック等の他の材料を用いても良い。   The first connection members 101 and 102 are made of, for example, a glass material having a higher tensile strength than that of the oxygen electrode layer 70. However, the first connection members 101 and 102 are not limited to this. Other materials such as these may be used.

第1の実施の形態における燃料電池を示す縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view which shows the fuel cell in 1st Embodiment. 第1の実施の形態における燃料電池を示す平面図である。It is a top view which shows the fuel cell in 1st Embodiment. 第1の実施の形態における燃料電池の発電ユニット集合体を示す斜面図である。It is a perspective view which shows the electric power generation unit assembly of the fuel cell in 1st Embodiment. 第1の実施の形態における燃料電池の燃料電池セルを示す斜視図である。セルスタックを示すもので、(a)矩形棒状の集電部材を用いたセルスタック、(b)は導電性板をリボン状に成形した集電部材を用いたセルスタックを示す横断面図。It is a perspective view which shows the fuel cell of the fuel cell in 1st Embodiment. The cell stack which shows a cell stack, (a) The cell stack using a rectangular rod-shaped current collection member, (b) is a cross-sectional view which shows the cell stack using the current collection member which shape | molded the electroconductive board in the ribbon shape. 第1の実施の形態における燃料電池の燃料電池セルスタックを示すもので、(a)隣接する燃料電池セル間を接続する集電部材を用いた燃料電池セルスタック、(b)は燃料電池セルスタックを示す横断面図である。1 shows a fuel cell stack of a fuel cell according to a first embodiment, wherein (a) a fuel cell stack using a current collecting member for connecting adjacent fuel cells, and (b) a fuel cell stack. FIG. 第2の実施の形態における燃料電池の燃料電池セルスタックを示すもので、(a)隣接する燃料電池セル間を接続する集電部材を用いた燃料電池セルスタック、(b)は燃料電池セルスタックを示す横断面図である。1 shows a fuel cell stack of a fuel cell according to a second embodiment, wherein (a) a fuel cell stack using a current collecting member for connecting adjacent fuel cells, (b) a fuel cell stack FIG. 第3の実施の形態における燃料電池の燃料電池セルスタックを示すもので、(a)隣接する燃料電池セル間を接続する集電部材を用いた燃料電池セルスタック、(b)は燃料電池セルスタックを示す横断面図である。3 shows a fuel cell stack of a fuel cell according to a third embodiment, wherein (a) a fuel cell stack using a current collecting member for connecting adjacent fuel cells, and (b) a fuel cell stack. FIG. 従来の燃料電池セルスタックを示す横断面図である。It is a cross-sectional view showing a conventional fuel cell stack.

符号の説明Explanation of symbols

2:ハウジング(収納容器)
60a、60b、60c及び60d:燃料電池セルスタック
62:燃料電池セル
66:燃料極層
68:固体電解質層
70:酸素極層
72:インターコネクタ
76:集電部材
100、101、102:接続部材
103:集電部材















2: Housing (storage container)
60a, 60b, 60c and 60d: Fuel cell stack 62: Fuel cell 66: Fuel electrode layer 68: Solid electrolyte layer 70: Oxygen electrode layer 72: Interconnector 76: Current collecting member 100, 101, 102: Connection member 103 : Current collector















Claims (5)

平坦な両側の主面を有する柱状の電極支持基板の一方側主面に内側電極層、固体電解質層及び外側電極層を順次積層してなる発電素子が形成されかつ他方側主面にインターコネクタが形成された燃料電池セルを、隣接する一方の燃料電池セルの前記一方側主面と他方の燃料電池セルの前記他方側主面が対向するように複数配置し、隣接する一方の燃料電池セルの前記外側電極他方の燃料電池セルの前記インターコネクタとを電気的に接続する集電部材を備えた燃料電池セルスタックにおいて、
接する一方の燃料電池セルの前記外側電極以外の部分と前記集電部材とを接続する第1の接続部材を備えたことを特徴とする燃料電池セルスタック。
Inner electrode layer on one side main surface of the columnar electrode supporting substrate having a flat sides of the main surface, the power generating element formed by sequentially laminating a solid electrolyte layer and the outer electrode layer is formed and is interconnector on the other side main surface the shape made fuel cell, wherein the the other side main surface with a plurality disposed to face the one side main surface and the other fuel cell adjacent the one fuel cell, one of the adjacent fuel cell In the fuel cell stack including a current collecting member that electrically connects the outer electrode layer of the cell and the interconnector of the other fuel cell ,
Fuel cell stack comprising the first connecting member for connecting the portion other than the outer electrode layer of the adjacent contact one fuel cell and with said collector member.
請求項1に記載の燃料電池セルスタックにおいて、
接する他方の燃料電池セルの前記インターコネクタと前記集電部材とを電気的に接続する第2の接続部材を備えたことを特徴とする燃料電池セルスタック。
The fuel cell stack according to claim 1,
Fuel cell stack comprising the second connecting member electrically connecting the current collecting member and the interconnector adjacent contact the other of the fuel cell.
請求項1または2に記載の燃料電池セルスタックにおいて、
前記第1の接続部材は、ガラス材料であることを特徴とする燃料電池セルスタック。
The fuel cell stack according to claim 1 or 2 ,
The fuel cell stack, wherein the first connecting member is a glass material.
請求項1乃至のいずれかに記載の燃料電池セルスタックにおいて、
前記第1の接続部材は、前記燃料電池セルの長さ方向に連続する平板状ガラス材料であることを特徴とする燃料電池セルスタック。
In the fuel cell stack according to any one of claims 1 to 3 ,
The fuel cell stack, wherein the first connecting member is a flat glass material continuous in the length direction of the fuel cell.
請求項1乃至のいずれかに記載の燃料電池セルスタックを備えたことを特徴とする燃料電池。 A fuel cell comprising the fuel cell stack according to any one of claims 1 to 4 .
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Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008251379A (en) * 2007-03-30 2008-10-16 Ngk Insulators Ltd Electrochemical device
JP2009146858A (en) * 2007-12-18 2009-07-02 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> Planar solid oxide fuel cell stack
JP5451423B2 (en) * 2010-01-27 2014-03-26 京セラ株式会社 Cell stack device, fuel cell module and fuel cell device
JP5709670B2 (en) * 2011-06-29 2015-04-30 京セラ株式会社 Fuel cell device
JP4942852B2 (en) * 2011-10-24 2012-05-30 京セラ株式会社 Fuel cell stack and fuel cell
EP3051617A4 (en) * 2013-09-24 2017-06-14 Murata Manufacturing Co., Ltd. Solid oxide fuel cell stack and method for manufacturing same

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4874678A (en) * 1987-12-10 1989-10-17 Westinghouse Electric Corp. Elongated solid electrolyte cell configurations and flexible connections therefor
JPH10134828A (en) * 1996-10-30 1998-05-22 Tokyo Gas Co Ltd Current collecting method between fuel electrode and separator of flat solid electrolyte fuel cell
JPH1116585A (en) * 1997-06-26 1999-01-22 Tokyo Gas Co Ltd Flat solid electrolyte fuel cell and its layering method
JP2000048831A (en) * 1998-07-27 2000-02-18 Tokyo Gas Co Ltd Solid electrolyte fuel cell
JP2001035505A (en) * 1999-07-21 2001-02-09 Mitsui Eng & Shipbuild Co Ltd Fuel cell stack and method and member for joining same
JP4615143B2 (en) * 2001-05-14 2011-01-19 東京瓦斯株式会社 Flat plate solid oxide fuel cell and alloy separator therefor
JP3898539B2 (en) * 2002-03-20 2007-03-28 京セラ株式会社 Fuel cell
JP4443184B2 (en) * 2003-10-22 2010-03-31 京セラ株式会社 Fuel cell
JP4623994B2 (en) * 2003-12-05 2011-02-02 京セラ株式会社 Fuel cell
JP2005190980A (en) * 2003-12-05 2005-07-14 Kyocera Corp Fuel battery
JP4925574B2 (en) * 2004-11-25 2012-04-25 京セラ株式会社 Fuel cell and fuel cell
JP4966522B2 (en) * 2005-07-28 2012-07-04 京セラ株式会社 Current collecting structure in fuel cell stack

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