JP5487503B2 - 電気化学セル評価用ホルダ - Google Patents
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Description
本発明は、平板型セルを用いた固体酸化物形燃料電池（ＳＯＦＣ）の性能特性を評価するための電気化学セル評価ホルダに関するものである。
固体酸化物形燃料電池(Solid Oxide Fuel Cell：ＳＯＦＣ) は、電解質としてイオン導電性固体電解質を使用した燃料電池あり、燃料と酸化剤の２種類のガスをそれぞれ酸素イオン導電性固体電解質によって隔てられた燃料極と空気極に供給して、それぞれの電極で電気化学反応を進行させることで外部に電力を取り出す電池である。
この固体酸化物形燃料電池は、低公害・高効率な発電方式として、作動温度が高温で出力密度が高いため装置の小型化が可能、電解質が固体であるため取り扱いが容易、高温の排出ガスを利用することで全体の高効率化（コジェネレーション）を図れる等の利点から、例えば大規模発電システムや分散定置型電源として実用化するべく研究開発が進められている。
そして、このような固体酸化物形燃料電池の研究開発に伴い、燃料電池の性能を評価するための、例えば引用文献１に示すような燃料電池評価用ホルダが開発されている。
そして、このような固体酸化物形燃料電池の研究開発に伴い、燃料電池の性能を評価するための、例えば引用文献１に示すような燃料電池評価用ホルダが開発されている。
図８は、固体酸化物型燃料電池単セルを評価するために使用される一般的な三重管構造の高温電気化学セル評価用ホルダの概略構成を示す断面図である。
図示のように、電気炉２００内に設置される保護管１０１の内側には、セル１０２の燃料極側を支持するための燃料極側セル支持管１０３と、空気極側を支持するための空気極側セル支持管１０４、燃料ガス、空気ガスそれぞれを導入するための燃料ガス導入管１０５と空気ガス導入管１０６がバネ１０５ａ、１０６ａの付勢力を利用してそれぞれ上下２つに分かれて配管経路内に配設されている。そして、燃料ガス、空気ガスをそれぞれシール固定するための燃料ガスシール部材１０９と空気ガスシール部材１１０が設置され、設置スタンド（不図示）に固定される。そして、空気極（カソード）に空気ガス、燃料極（アノード）に燃料ガスをそれぞれ供給し、両側の酸素分圧差により酸化物イオンが高酸素分圧側から低酸素分圧側に電解質を透過し、燃料ガスを電気化学的に反応させて空気極１０７ａ、燃料極１０７ｂに接続された空気極用リード線１０８ａ、燃料極用リード線１０８ｂを介してそれぞれ電力を得ている。（非特許文献１又は非特許文献２）
図示のように、電気炉２００内に設置される保護管１０１の内側には、セル１０２の燃料極側を支持するための燃料極側セル支持管１０３と、空気極側を支持するための空気極側セル支持管１０４、燃料ガス、空気ガスそれぞれを導入するための燃料ガス導入管１０５と空気ガス導入管１０６がバネ１０５ａ、１０６ａの付勢力を利用してそれぞれ上下２つに分かれて配管経路内に配設されている。そして、燃料ガス、空気ガスをそれぞれシール固定するための燃料ガスシール部材１０９と空気ガスシール部材１１０が設置され、設置スタンド（不図示）に固定される。そして、空気極（カソード）に空気ガス、燃料極（アノード）に燃料ガスをそれぞれ供給し、両側の酸素分圧差により酸化物イオンが高酸素分圧側から低酸素分圧側に電解質を透過し、燃料ガスを電気化学的に反応させて空気極１０７ａ、燃料極１０７ｂに接続された空気極用リード線１０８ａ、燃料極用リード線１０８ｂを介してそれぞれ電力を得ている。（非特許文献１又は非特許文献２）
また、この種の固体酸化物型燃料電池の単セル評価装置としては、例えば特許文献１に開示されるようなものも公知である。
社団法人 電気化学協会編「電気化学測定法」、社団法人 電気化学協会（１９７２）、１５４〜１５５頁
ＳＯＦＣ研究会編「第１２回ＳＯＦＣ研究発表会講演要旨集」、（２００３）、９４〜９５頁
ところで、ＳＯＦＣは作動温度が約１０００℃であるため、一酸化炭素やメタン等の炭化水素も内部改質することができる。本願発明者等は、これに基づき炭化水素燃料（例えば石炭やバイオマス、アンモニア等のＨ2 を多く含む原料）を燃料ガスとして用いた電気化学セルの評価、及び石炭ガスに含まれる吸着性不純物としてタール分やＣＯＳ、低沸点物質としてフェノールやナフタレン等や微量重金属蒸気等の不純物が電気化学セルに与える影響について研究を行っている。
しかしながら、炭化水素燃料には上記のような有機物や金属等の不純物が含まれているため、評価試験に際し、これらの不純物が燃料ガスの配管経路に付着して正確な試験結果が得られないという問題があった。
従って、再度評価試験を行う場合や他の燃料ガスを用いて評価する場合、試験の精度を高めるために試験が終了する度に燃料ガスの配管経路の配管を取り外して洗浄する必要があるが、特許文献１に開示される評価ホルダを用いて不純物が付着する燃料ガス導入管や燃料ガスの排気系を取り外す場合、一度評価ホルダを設置スタンドから取り外し、燃料ガスシール部材と空気ガスシール部材を取り外してから燃料ガス導入管を取り外さなければならず交換作業が非常に煩雑であり、さらに平板型セルを評価するのに手間が掛かるという問題があった。
そこで、本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、炭化水素燃料を用いた電気化学セルの評価試験に際し、燃料ガスの配管経路であるガス導入管やガス排気口に付着した不純物の洗浄が簡便に行える電気化学セル評価ホルダを提供することを目的とするものである。
上記した目的を達成するために、請求項１記載の電気化学セル評価ホルダは、各構成部品を装着固定するための基台となるベース治具と、
電解質からなる平板型セルの一方にある空気極側を支持する空気ガス側支持管を備え、前記空気極に空気ガスを供給する配管経路を構成する空気ガス配管系と、
前記セルの他方にある燃料極側を支持する燃料ガス側支持管を備え、前記燃料極に燃料ガスを供給する配管経路を構成する燃料ガス配管系と、
前記平板型セルと前記燃料ガス側支持管を水平方向から装入するための開口窓を備え、前記空気ガス側支持管及び前記燃料ガス配管系の鉛直方向への移動をガイドするガイド管と、
で構成される固体酸化物型燃料電池用セルの性能評価を行う電気化学セル評価ホルダであって、
前記燃料ガス側支持管は前記ガイド管と係止するための鍔部が設けられ、前記ガイド管は前記燃料極側支持管と係止するための係止片が設けられ、
前記空気極側支持管上にくるよう前記平板型セル及び前記燃料極側支持管を前記開口窓から装入し、前記係止片と前記鍔部とが係止された状態で前記ガイド管を鉛直方向下方に移動した際に、前記ガイド管の移動に伴い鉛直方向下方に移動する前記燃料極側支持管と、前記空気極側支持管を装着固定する前記ベース治具に設けられた支持管用圧縮バネの付勢力によって押し上げられる前記空気極側支持管とで前記セルを挟持することを特徴とする。
電解質からなる平板型セルの一方にある空気極側を支持する空気ガス側支持管を備え、前記空気極に空気ガスを供給する配管経路を構成する空気ガス配管系と、
前記セルの他方にある燃料極側を支持する燃料ガス側支持管を備え、前記燃料極に燃料ガスを供給する配管経路を構成する燃料ガス配管系と、
前記平板型セルと前記燃料ガス側支持管を水平方向から装入するための開口窓を備え、前記空気ガス側支持管及び前記燃料ガス配管系の鉛直方向への移動をガイドするガイド管と、
で構成される固体酸化物型燃料電池用セルの性能評価を行う電気化学セル評価ホルダであって、
前記燃料ガス側支持管は前記ガイド管と係止するための鍔部が設けられ、前記ガイド管は前記燃料極側支持管と係止するための係止片が設けられ、
前記空気極側支持管上にくるよう前記平板型セル及び前記燃料極側支持管を前記開口窓から装入し、前記係止片と前記鍔部とが係止された状態で前記ガイド管を鉛直方向下方に移動した際に、前記ガイド管の移動に伴い鉛直方向下方に移動する前記燃料極側支持管と、前記空気極側支持管を装着固定する前記ベース治具に設けられた支持管用圧縮バネの付勢力によって押し上げられる前記空気極側支持管とで前記セルを挟持することを特徴とする。
請求項２記載の電気化学セル評価ホルダは、請求項１記載の電気化学セル評価ホルダにおいて、前記燃料ガス側支持管の内壁には、前記燃料極に燃料ガスを供給するための燃料ガス導入管を挿入した際に、当該燃料ガス側導入管が前記燃料極側支持管の同心軸と一致するようにガイドするガイド部材が設けられていることを特徴とする。
本発明の電気化学セル評価ホルダによれば、ガイド管に形成された開口窓から燃料極側支持管を水平方向から装入することができるため、炭化水素燃料を燃料ガスとして用いた場合であっても、容易に燃料ガス配管系の洗浄を行うことができる。また、ガイド管の開口窓から平板型セルを平板型評価ホルダに設置することができるため、平板型セルが設置し易いという効果を奏する。
さらに、燃料極側支持管の内壁に設けられたガイド部材が、燃料ガス導入管の挿入をガイドすることにより、燃料ガス導入管を燃料極側支持管の同心軸と一致するように挿入することが容易となり、電気化学セル評価ホルダの組立の効率化が図れる。
以下、本発明を実施するための形態について、添付した図面を参照しながら詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではなく、この形態に基づいて当業者等によりなされる実施可能な他の形態、実施例及び運用技術等はすべて本発明の範疇に含まれる。
まず、本発明の電気化学セル評価ホルダにおける各構成について、図１を参照しながら詳細に説明する。
図１に示すように、本例の電気化学セル評価ホルダ１は、電気化学セル評価ホルダの試験対象となるセルを含む装入部品１０と、空気ガスの供給路及び排気路となる空気ガス配管系２０と、燃料ガスの供給路及び排気路となる燃料ガス配管系３０と、装入部品１０を空気ガス配管系２０と燃料ガス配管系３０との間で挟持する際に、挟持位置をガイドするガイド管４０と、各構成部品が装着されるベース治具５０と、燃料ガス配管系を固定する蓋部材６０とで概略構成される。
装入部品１０は、例えばＹＳＺ／Ｎｉサーメット等の燃料極と、例えば（Ｌａ，Ｓｒ）ＭｎＯ等の空気極と、例えばＹＳＺ（イットリア安定化ジルコニア）やＳｃＳＺ（スカンジア安定化ジルコニア）等の電解質とで構成され平板型セル１１と、ガス漏れを防止するためのほう珪酸ガラス製のガラスＯ−リング１２と、供給される燃料ガスを拡散して平板型セル１１の燃料極に均等に供給するための集電体を含む燃料ガス拡散板１３とで構成される。
空気ガス配管系２０は、空気ガスを平板型セル１１の空気極に供給する供給路となる空気ガス導入管２１と、平板型セル１１の空気極側を支持し空気ガスの排気路となる空気極側支持管２２と、供給される空気ガスを拡散して平板型セル１１の空気極に均等に供給するための集電体を含む空気ガス拡散板２３で構成され、平板型セル１１の空気極側に空気ガスを供給・排気するための配管経路を形成している。
空気ガス導入管２１は、空気ガスを空気極へ導入するため、例えばアルミナや石英等の耐熱性部材からなる円筒形状の管で形成される。空気ガス導入管２１は、後述するベース治具５０の空気ガス供給口５１に装着され、空気ガス供給口５１から供給された空気ガスを平板型セル１１の空気極へ供給するための供給路となる。
空気極側支持管２２は、例えばアルミナや石英等の耐熱性部材からなる円筒形状の管で構成される。空気極側支持管２２は、後述するベース治具５０の支持管装着口５４に装着され、空気極側支持管２２の上端には装入部品１０が設置される。空気極側支持管２２は、平板型セル１１に供給された空気ガスを後述する空気ガス排気口５２を介して排気するための排気路となる。
燃料ガス配管系３０は、燃料ガスを平板型セル１１の燃料極に供給する供給路となる燃料ガス導入管３１と、平板型セル１１の燃料極側を支持する燃料極側支持管３２とで構成され、平板型セル１１の燃料極側に燃料ガスを供給・排気するための配管経路を形成している。
燃料ガス導入管３１は、燃料ガスを燃料極へ導入するため、例えばアルミナやムライト等の耐熱性部材からなる燃料ガス供給口３１ａを有する略円筒形状の管で形成される。燃料ガス導入管３１は、燃料ガス側支持管３２へ挿入した際に、後述する蓋部材６０の第２パッキング６３によって固定される。燃料ガス導入管３１は、燃料ガス供給口３１ａから供給された燃料ガスを平板型セル１１の燃料極へ供給するための供給路となる。
燃料極側支持管３２は、例えばアルミナやムライト等の耐熱性部材からなり、燃料ガス排気口３１ａを備えた略円筒形状の管で構成され、平板型セル１１の燃料極へ供給された燃料ガスを燃料ガス排気口３２ｃから排気するための排気路となる。また、燃料極側支持管３２におけるガイド管４０への装入部分外周には、ガイド管４０と係止するための鍔部３２ｂが設けられている。さらに、燃料極側支持管３２の内壁には、燃料ガス導入管３１を挿入する際に、燃料ガス側導入管３１を燃料極側支持管３２の同心軸と一致する挿入位置にガイドするガイド部材３２ｃが設けられている。
なお、本形態の燃料ガス導入管３１と燃料極側支持管３２の部材としてアルミナやムライトを使用しているが、これは石炭をガス化した燃料ガスを使用するため、例えば砒素、ナトリウム、マグネシウム、カリウム、カルシウム等のアルカリ金属やアルカリ土類金属を含んでおり、このような不純物は高温下でガラスや石英を変質させてしまうためである。従って、アルミナを使用することで変質や破損を防止する効果を奏することができる。また、燃料ガス導入管３１及び燃料極側支持管３２の全てをアルミナにすることは大幅にコストが嵩んでしまうため、使用時に熱がかかりアルカリ金属による影響を受けやすい箇所にのみアルミナを使用することが好ましい。
ガイド部材３２ｃは、燃料極側支持管３２の内壁において等間隔（例えば１２０度間隔）で形成した突起部材からなり、３点で燃料ガス導入管３１が燃料極側支持管３２の同心軸と一致するように挿入位置をガイドしている。なお、ガイド部材３２ｃの設置数や設置位置は、燃料ガス導入管３１が燃料極側支持管３２の同心軸と一致するようにガイドすることができればよいため、上記構成には限定されない。
また、燃料極側支持管３２は、空気極側支持管２２上に燃料ガス導入管３１から供給された燃料ガスが燃料ガス排気口３２ａ以外から外部に漏れないように、後述する蓋部材６０の燃料極側支持管パッキング６４によってシール固定して装着するとともに、電気炉による加熱の際に空気ガス側支持管２２の上端に装入された装入部品１０におけるガラスＯ−リング１２と溶着して固定している。
ガイド管４０は、略円筒形状の管で構成され、装入部品１０と燃料ガス側支持管３２を水平方向から装入するための開口窓４０ａと、燃料極側支持管３２の鍔部３２ｂと係止するための係止片４０ｂが形成されている。ガイド管４０は、係止片４０ｂと鍔部３２ｂが係止された状態で鉛直方向下方に押し下げ、後述するベース治具５０のガイド管装着口５７に装着固定することで、空気極側支持管２２と燃料極側支持管３２との間に装入された装入部品１０を挟持した状態で位置固定している。
ベース治具５０は、電気化学セル評価用ホルダ１を構成する部品を装着固定するための基台であり、空気ガス導入管２１を挿入して空気ガスを供給するための空気ガス供給口５１と、空気ガスを排出するための空気ガス排出口５２が設けられている。また、空気ガス導入管２１がガイド管４０の略中心となる位置で空気極側支持管２２を装着固定する支持管装着口５４と、ガイド管４０を装着固定するガイド管装着口５７を備えている。
空気ガス供給口５１は、空気ガスを供給するための供給口であり、空気ガス導入管２１を鉛直方向に摺動した際に上昇方向の付勢力を付与する空気ガス導入管用圧縮バネ５３を備えている。空気ガス導入管用圧縮バネ５３は、空気ガス導入管２１の摺動量に応じて上昇方向への付勢力を付与し、空気ガス導入管２１の鉛直方向への摺動位置調整して空気ガス用拡散板２３と平板型セル１１の空気極とを適切な押し付け具合にしている。
空気ガス排気口５２は、平板型セル１１の空気極に供給され空気極側支持管２２内に充満する空気ガスを排気する排気口であり、平板型セル１１の空気極に供給された空気ガスを、空気極側支持管２２を介して排出している。
支持管用装着口５４は、例えばコイルバネ等の伸縮自在な支持管用圧縮バネ５５と、空気極側支持管２２をシール固定して装着するための固定用リング５６ａとＯ−リング５６ｂとからなる支持管パッキング５６を備えている。支持管用装着口５４は、装着した空気極側支持管２２を支持管用圧縮バネ５５の付勢力によって鉛直方向上方へ押し上げることで、装入部品１０を燃料極側支持管３２とで挟持している。また、固定用リング５６ａを所定方向に回動することで、Ｏ−リング５６ｂが空気極側支持管２２を締め付けられ、空気極側支持管２２内の空気ガスが空気ガス排出口５２以外から外部に漏れないように空気極側支持管２２をシール固定している。
ガイド管用装着口５７は、ガイド管４０を固定するためのガイド管用固定ネジ５８を備えおり、ガイド管４０を装着した際に、ガイド管用固定ネジ５８を締めることでガイド管４０を固定している。また、ガイド管用固定ネジ５８は、ガイド管４０を装着する際にガイド管用固定ネジを５８を予め締めておくことで、ガイド管４０をガイド管用固定ネジを載置して仮設することができる。
さらに、ベース治具５０に付属する部品構成としては、リード線等の配線部材７１（空気極用配線部材７１ａ、燃料極用配線部材７１ｂ）を介して平板型セル１１の発電量に応じた電力を取り出す配線端子７２（空気極用配線端子７２ａ、燃料極用配線端子７２ｂ）、平板型セル１１近傍の温度をモニタリングする温度センサ７３ａと接続する温度センサ端子７３ｂからなる温度測定部材７３を備えている。
なお、本例では熱電対を使用するが、例えば測温抵抗体等の他の温度センサを用いてもよい。また、使用する温度センサ７３ａに応じて温度センサ端子７３ｂの形状や種類（例えば温度センサ７３ａとして熱電対を用いた場合は、温度センサ端子７３ｂが熱電対端子となる）によって適宜変更される。
蓋部材６０は、燃料ガス導入管３１を挿入するための燃料ガス導入管挿入口６１と、燃料ガス導入管の鉛直方向に摺動可能にするためのバネ付ボルト６２と、このネジ付ボルト６２を支持固定するためのスタンド支柱６３と、燃料極側支持管３２をシール固定するための固定用リング６４ａとＯ−リング６４ｂを備えた燃料極側支持管パッキング６４と、燃料ガス導入管挿入口６１をシール固定するための固定用リング６５ａとＯ−リング６５ｂを備えた燃料ガス導入管パッキング６５を備えている。
蓋部材６０の取付方法としては、まず燃料極側支持管３２の上端部に載置し、燃料極側支持管パッキング６４によって固定する。そして、この状態から、燃料ガス導入管３１を燃料ガス導入管挿入口６１に挿入し、バネ付ボルト６２によって燃料ガス拡散板１３と平板型セル１１の燃料極との押付具合を調整し、燃料ガス導入管パッキング６５によって固定する。これにより、燃料極側支持管３２が完全にシールされ、燃料ガスは、燃料ガス導入管３１から燃料ガス拡散板１３を介して平板型セル１１の燃料極へ供給され、燃料極側支持管３２を通過して燃料ガス排気口５２より排出される。
次に、図２〜図８を参照しながら、上記構成の電気化学セル評価ホルダ１において装入部品１０を設置するまでの手順について具体的に説明する。
図２に示すように、まず空気ガス供給口５１に空気ガス導入管２１、支持管装着口５４の空気極側支持管用圧縮バネ５３上に空気極側支持管２２をベース治具５０に設置し、ガイド管固定用ネジ５８を予め締めた状態でガイド管４０をガイド管装着口５７に挿入してガイド管４０を仮設する。このように仮設することで、ガイド管４０の位置が空気極側支持管２２に比べて相対的に高くなり、開口窓４０ａが大きく開口して装入部品１０及び燃料極側支持管３２を装入し易くなる。
そして、空気ガス導入管２１の先端に空気ガス拡散板２３を設置し、この状態でベース治具５０の空気極用配線端子７２ａに空気極用配線部材７１ａを接続する。
そして、空気ガス導入管２１の先端に空気ガス拡散板２３を設置し、この状態でベース治具５０の空気極用配線端子７２ａに空気極用配線部材７１ａを接続する。
そして、図３に示すように、空気極側支持管２２の先端部にガラスＯ−リング１２、平板型セル１１、ガラスＯ−リング１２の順に設置する。
次に、図４（ａ）に示すように、ガイド管４０の開口窓４０ａから燃料極側支持管３２を装入し、図４（ｂ）に示すように燃料極側支持管３２を設置する。燃料極側支持管３２を設置する際は、図４（ｂ）に示すようにガイド管４０の同心軸と一致する位置まで燃料極側支持管３２を開口窓４０ａから水平方向（図４（ａ）の装入方向）へ装入し、装入部品１０を空気極側支持管２２との間に挟み込む。
そして、図４（ｃ）及び図５に示すように、ガイド管固定用ネジ５８を緩め、ガイド管４０を押し下げて鉛直方向下方（図４（ｃ）押し下げ方向）に移動させる。このガイド管４０の下方への移動に際し、係止片４０ｂと燃料極側支持管３２の鍔部３２ｂとが係止されることで燃料極側支持管３２が下方に移動する。このとき、支持管用圧縮バネ５５の鉛直方向上方への付勢力によって、空気極側支持管２２と燃料極側支持管３２とで装入部品１０が挟持される。
次に、装入部品１０の適切な挟持位置でガイド管固定用ネジ５８を締めてガイド管４０を固定し、空気極側支持管２２を空気極側支持管用パッキング５６によってシール固定する。これにより、空気ガス供給口５１から供給された空気ガスは、空気ガス導入管２１を通り、平板型セル１１の空気極に供給され外部に漏れることなく空気極側支持管３２を通過して空気ガス排気口５２から排気される。
そして、図６に示すように、燃料極側支持管３２の上端に蓋部材６０を嵌合し、燃料極側支持管パッキング６４によってシール固定して装着し、燃料ガス導入管３１を燃料ガス導入管挿入口６１より挿入する。
次に、図７に示すように、蓋部材６０のスタンド支柱６４にバネ付ボルト６５を設置し、これを締めて燃料ガス導入管３１の先端に接触した燃料ガス拡散板１３と燃料極との押付具合を調整する。このとき、燃料ガス導入管パッキング６５を燃料ガス導入管３１と嵌合することによって燃料極側支持管３２を完全にシール固定して装着することで、燃料ガス導入管３１から供給された燃料ガスは、平板型セル１１の燃料極に供給され外部に漏れることなく燃料極側支持管３２を通り燃料ガス排気口３２ａから排気される。
そして、最後に平板型セル１１の燃料極用配線端子７２ｂに燃料極用配線部材７１ｂを接続することで、取付作業が終了する。
以上説明したように、上述した電気化学セル評価ホルダ１は、ガイド管４０に装入部品１０と燃料極側支持管３２とを装入するための開口窓４０ａを形成し、開口窓４０ａから燃料極側支持管を水平方向から装入又は取り外すことができるため、燃料ガス導入管３１を洗浄する際に、ベース治具５０やガイド管４０等を取り外すことなく単独で取り外すことができ、交換作業が容易となる。
また、平板型セル１１を支持する空気極側支持管２２と燃料極側支持管３２とで挟み込み、ガイド管４０を鉛直方向下方に押し下げることで、空気極側支持管２２と燃料極側支持管３２との間で平板型セル１１を挟持した状態でベース治具５０に固定する構成であるため、平板型セル１１を装入し設置固定するための操作性が良い。
また、平板型セル１１の燃料極と燃料ガス拡散板１３の押し付けの調整は、燃料ガス導入管３１を外部からバネ付ボルト６２で調整する構造となっているので、不純物が付着した際に燃料ガス導入管３１と燃料極側支持管３２だけを洗浄すればよく、メンテナンス性に優れる。
また、燃料ガス導入管３１や燃料極側支持管３２の部材として、燃料ガスに含まれるアルカリ金属による変質や破損を防止するためにアルミナやムライト等の耐熱性部材を使用する例で説明したが、各部品を使い捨て部品として使用する場合や使用回数を制限して使用する場合等、燃料ガス中に含まれるアルカリ金属の影響を受ける前に部品が交換されるような使用方法であれば、耐熱性部材として例えばガラスや石英等を使用することもできる。
１…電気化学セル評価ホルダ
１０…装入部品
１１…平板型セル
１２…ガラスＯ−リング
１３…燃料ガス拡散板
２０…空気ガス配管系
２１…空気ガス導入管
２２…空気極側支持管
２３…空気ガス拡散板
３０…燃料ガス配管系
３１…燃料ガス導入管（３１ａ…燃料ガス供給口）
３２…燃料極側支持管（３２ａ…燃料ガス排気口、３２ｂ…鍔部、３２ｃ…ガイド部材）
４０…ガイド管（４０ａ…開口窓、４０ｂ…係止片）
５０…ベース治具
５１…空気ガス供給口
５２…空気ガス排気口
５３…空気ガス導入管用圧縮バネ
５４…支持管用装着口
５５…支持管用圧縮バネ
５６…空気極側支持管パッキング（５６ａ…固定用リング、５６ｂ…Ｏ−リング）
５７…ガイド管装着口
５８…ガイド管固定ネジ
６０…蓋部材
６１…燃料ガス導入管挿入口
６２…バネ付ボルト
６３…スタンド支柱
６４…燃料極側支持管パッキング（６４ａ…固定用リング、６４ｂ…Ｏ−リング）
６５…燃料ガス導入管パッキング（６５ａ…固定用リング、６５ｂ…Ｏ−リング）
７１…配線部材（７１ａ…空気極用配線部材、７１ｂ…燃料極用配線部材）
７２…配線端子（７２ａ…空気極用配線端子、７２ｂ…燃料極用配線端子）
７３…温度測定部材（７３ａ…温度センサ、７３ｂ…温度センサ端子）
１０…装入部品
１１…平板型セル
１２…ガラスＯ−リング
１３…燃料ガス拡散板
２０…空気ガス配管系
２１…空気ガス導入管
２２…空気極側支持管
２３…空気ガス拡散板
３０…燃料ガス配管系
３１…燃料ガス導入管（３１ａ…燃料ガス供給口）
３２…燃料極側支持管（３２ａ…燃料ガス排気口、３２ｂ…鍔部、３２ｃ…ガイド部材）
４０…ガイド管（４０ａ…開口窓、４０ｂ…係止片）
５０…ベース治具
５１…空気ガス供給口
５２…空気ガス排気口
５３…空気ガス導入管用圧縮バネ
５４…支持管用装着口
５５…支持管用圧縮バネ
５６…空気極側支持管パッキング（５６ａ…固定用リング、５６ｂ…Ｏ−リング）
５７…ガイド管装着口
５８…ガイド管固定ネジ
６０…蓋部材
６１…燃料ガス導入管挿入口
６２…バネ付ボルト
６３…スタンド支柱
６４…燃料極側支持管パッキング（６４ａ…固定用リング、６４ｂ…Ｏ−リング）
６５…燃料ガス導入管パッキング（６５ａ…固定用リング、６５ｂ…Ｏ−リング）
７１…配線部材（７１ａ…空気極用配線部材、７１ｂ…燃料極用配線部材）
７２…配線端子（７２ａ…空気極用配線端子、７２ｂ…燃料極用配線端子）
７３…温度測定部材（７３ａ…温度センサ、７３ｂ…温度センサ端子）
Claims (2)
- 各構成部品を装着固定するための基台となるベース治具と、
電解質からなる平板型セルの一方にある空気極側を支持する空気ガス側支持管を備え、前記空気極に空気ガスを供給する配管経路を構成する空気ガス配管系と、
前記セルの他方にある燃料極側を支持する燃料ガス側支持管を備え、前記燃料極に燃料ガスを供給する配管経路を構成する燃料ガス配管系と、
前記平板型セルと前記燃料ガス側支持管を水平方向から装入するための開口窓を備え、前記空気ガス側支持管及び前記燃料ガス配管系の鉛直方向への移動をガイドするガイド管と、
で構成される固体酸化物型燃料電池用セルの性能評価を行う電気化学セル評価ホルダであって、
前記燃料ガス側支持管は前記ガイド管と係止するための鍔部が設けられ、前記ガイド管は前記燃料極側支持管と係止するための係止片が設けられ、
前記空気極側支持管上にくるよう前記平板型セル及び前記燃料極側支持管を前記開口窓から装入し、前記係止片と前記鍔部とが係止された状態で前記ガイド管を鉛直方向下方に移動した際に、前記ガイド管の移動に伴い鉛直方向下方に移動する前記燃料極側支持管と、前記空気極側支持管を装着固定する前記ベース治具に設けられた支持管用圧縮バネの付勢力によって押し上げられる前記空気極側支持管とで前記平板型セルを挟持することを特徴とする電気化学セル評価ホルダ。 - 前記燃料ガス側支持管の内壁には、前記燃料極に燃料ガスを供給するための燃料ガス導入管を挿入した際に、当該燃料ガス側導入管が前記燃料極側支持管の同心軸と一致するようにガイドするガイド部材が設けられていることを特徴とする請求項１記載の電気化学セル評価ホルダ。
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