JP5959404B2 - 燃料電池セルスタックユニット - Google Patents
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Description
該支持基材の一方表面に形成されており、アノード層、固体電解質層およびカソード層が上記支持基材側から順に積層されている複数個の第1発電セルと該複数個の第1発電セル間を直列に接続する第1セル間インターコネクタとを有する第1セルスタック部と、
該第1セルスタック部と略平行かつ離間した状態で上記支持基材の一方表面に形成されており、アノード層、固体電解質層およびカソード層が上記支持基材側から順に積層されている複数個の第2発電セルと該複数個の第2発電セル間を直列に接続する第2セル間インターコネクタとを有する第2セルスタック部と、
上記第1セルスタック部の一方端部に電気的に接続されており、電流を取り出すために用いられる第1電極と、
上記第2セルスタック部の一方端部に電気的に接続されており、上記電流とは正負が異なる電流を取り出すために用いられる第2電極と、
上記第1セルスタック部および上記第2セルスタック部の他方端部間を直列に接続する第1スタック間インターコネクタとを有する燃料電池セルスタックを備え、
該燃料電池セルスタックが上記支持基材の厚み方向に沿って複数積層され、上記各燃料電池セルスタック間が電気的に接続されているユニット構造を有しており、
上記ユニット構造は、
上記各燃料電池セルスタックに対応して複数設けられ、上記第1電極と電気的に接続する第1端子片を少なくとも備える第1電流取り出し端子と、
上記各燃料電池セルスタックに対応して複数設けられ、上記第2電極と電気的に接続する第2端子片を少なくとも備える第2電流取り出し端子とを有しており、かつ、
各第1電流取り出し端子同士および各第2電流取り出し端子同士が、互いに電気的に接続されており、
上記第1電極と上記第1端子片との間、上記第2電極と上記第2端子片との間には、それぞれ導電性酸化物層が介在していることを特徴とする燃料電池セルスタックユニットにある。
該支持基材の一方表面に形成されており、アノード層、固体電解質層およびカソード層が上記支持基材側から順に積層されている複数個の第1発電セルと該複数個の第1発電セル間を直列に接続する第1セル間インターコネクタとを有する第1セルスタック部と、
該第1セルスタック部と略平行かつ離間した状態で上記支持基材の一方表面に形成されており、アノード層、固体電解質層およびカソード層が上記支持基材側から順に積層されている複数個の第2発電セルと該複数個の第2発電セル間を直列に接続する第2セル間インターコネクタとを有する第2セルスタック部と、
上記第1セルスタック部の一方端部に電気的に接続されており、電流を取り出すために用いられる第1電極と、
上記第2セルスタック部の一方端部に電気的に接続されており、上記電流とは正負が異なる電流を取り出すために用いられる第2電極と、
上記第1セルスタック部および上記第2セルスタック部の他方端部間を直列に接続する第1スタック間インターコネクタと、
上記支持基材の一方表面と対向する他方表面に上記第1セルスタック部と対向させて形成されており、アノード層、固体電解質層およびカソード層が上記支持基材側から順に積層されている複数個の第3発電セルと該複数個の第3発電セル間を直列に接続する第3セル間インターコネクタとを有する第3セルスタック部と、
該第3セルスタック部と略平行かつ離間した状態で上記支持基材の他方表面に上記第2セルスタック部と対向させて形成されており、アノード層、固体電解質層およびカソード層が上記支持基材側から順に積層されている複数個の第4発電セルと該複数個の第4発電セル間を直列に接続する第4セル間インターコネクタとを有する第4セルスタック部と、
上記第3セルスタック部の一方端部に電気的に接続されており、電流を取り出すために用いられる第3電極と、
上記第4セルスタック部の一方端部に電気的に接続されており、上記電流とは正負が異なる電流を取り出すために用いられる第4電極と、
上記第3セルスタック部および上記第4セルスタック部の他方端部間を直列に接続する第2スタック間インターコネクタとを有する燃料電池セルスタックを備え、
該燃料電池セルスタックが上記支持基材の厚み方向に沿って複数積層され、上記各燃料電池セルスタック間が電気的に接続されているユニット構造を有しており、
上記ユニット構造は、
上記各燃料電池セルスタックに対応して複数設けられ、上記第1電極と電気的に接続する第1端子片および上記第3電極と電気的に接続する第3端子片を少なくとも備える第1電流取り出し端子と、
上記各燃料電池セルスタックに対応して複数設けられ、上記第2電極と電気的に接続する第2端子片および上記第4電極と電気的に接続する第4端子片を少なくとも備える第2電流取り出し端子とを有しており、かつ、
各第1電流取り出し端子同士および各第2電流取り出し端子同士が、互いに電気的に接続されており、
上記第1電極と上記第1端子片との間、上記第3電極と上記第3端子片との間、上記第2電極と上記第2端子片との間、上記第4電極と上記第4端子片との間には、それぞれ導電性酸化物層が介在していることを特徴とする燃料電池セルスタックユニットにある。
上記燃料電池セルスタックは、一方端部から他方端部に向かって燃料ガスを流すための燃料ガス流路を有する電気絶縁性かつ多孔性の支持基材と、該支持基材の一方表面に形成されており、アノード層、固体電解質層およびカソード層が上記支持基材側から順に積層されている複数個の第1発電セルと該複数個の第1発電セル間を直列に接続する第1セル間インターコネクタとを有する第1セルスタック部と、該第1セルスタック部と略平行かつ離間した状態で上記支持基材の一方表面に形成されており、アノード層、固体電解質層およびカソード層が上記支持基材側から順に積層されている複数個の第2発電セルと該複数個の第2発電セル間を直列に接続する第2セル間インターコネクタとを有する第2セルスタック部(32)と、上記第1セルスタック部の一方端部に電気的に接続されており、電流を取り出すために用いられる第1電極と、上記第2セルスタック部の一方端部に電気的に接続されており、上記電流とは正負が異なる電流を取り出すために用いられる第2電極と、上記第1セルスタック部および上記第2セルスタック部の他方端部間を直列に接続する第1スタック間インターコネクタとを有している。
上記燃料電池セルスタックにおいて、支持基材は、例えば、平板状、管状などの形状とすることができる。支持基材は、好ましくは、平板状の形状から構成することができる。この場合は、平らな同一面上に各電極を配置することができるので、セルスタックを複数接続してユニット化する際に各電流取り出し端子と電気的な接続を行いやすく、電気的接続の信頼性を向上させるのに有利である。また、支持基材は、長手方向を有する構成とすることができる。この場合は、支持基材の長手方向に沿って各セルスタック部を略平行に配置しやすいので、高電圧化を図りやすくなる利点がある。支持基材の材質としては、例えば、アルミナ、マグネシア、カルシア安定化ジルコニアなどを用いることができる。支持基材の厚みは、具体的には、例えば0.5mm〜20mm程度とすることができる。
上記燃料電池セルスタックユニットにおいて、複数の燃料電池セルスタックは、具体的には、互いに離間させた状態で積層された構成とすることができる。これにより、隣り合う燃料電池セルスタックが互いに接触することがなくなる。また、酸化剤ガスを流すための酸化剤ガス流路として、各燃料電池セルスタック間の隙間を使用することができる。なお、各燃料電池セルスタック間の隙間は、絶縁体などを介在させることによって形成することができる。
実施例3の燃料電池セルスタックユニットに用いられる、例1の燃料電池セルスタックについて、図1〜図6を用いて説明する。図1〜図6に示すように、燃料電池セルスタック1は、支持基材2と、第1セルスタック部31と、第2セルスタック部32と、第1電極41と、第2電極42と、第1スタック間インターコネクタ51とを有している。
実施例4の燃料電池セルスタックユニットに用いられる、例2の燃料電池セルスタックについて、図7〜図12を用いて説明する。図7〜図12に示すように、本例の燃料電池セルスタック1は、支持基材2の一方表面側の構成は、例1の燃料電池セルスタック1と同構成であるので説明は省略する。本例の燃料電池セルスタック1は、支持基材2の他方表面側にも、支持基材2の一方表面側と同様の発電要素が形成されており、支持基材2の両面で発電することができる点において、例1の燃料電池セルスタック1と異なっている。
実施例3の燃料電池セルスタックユニットについて、図13〜図15を用いて説明する。図13〜図15に示すように、本例の燃料電池セルスタックユニット7は、例1の燃料電池セルスタック1を複数用いて構成されている。すなわち、本例の燃料電池セルスタックユニット7は、例1の燃料電池セルスタック1がその支持基材3の厚み方向に沿って4つ積層されており、各燃料電池セルスタック1間が電気的に接続されているユニット構造を有している。なお、図14中、実施例1の燃料電池セルスタック1は簡略化して示してある。また、図15は、最上段の燃料電池セルスタック1のみ示してある。また、第2セルスタック部32の長手方向に沿った断面は、基本的に図14と同様であるので省略してある。
実施例4の燃料電池セルスタックユニットについて、図16〜図18を用いて説明する。図16〜図18に示すように、本例の燃料電池セルスタックユニット7は、例2の燃料電池セルスタック1を複数用いて構成されている点で、実施例3の燃料電池セルスタックユニット7と異なっている。また、支持基材2の両面で発電できる例2の燃料電池セルスタック1を用いているので、電流を取り出すための端子7の構成が実施例3の燃料電池セルスタックユニット7と異なっている。なお、図17中、例2の燃料電池セルスタック1は簡略化して示してある。また、図18は、最上段の燃料電池セルスタック1のみ示してある。また、第2セルスタック部32の長手方向に沿った断面は、基本的に図17と同様であるので省略してある。以下、相違点について詳細に説明し、その他の構成は実施例3の燃料電池セルスタックユニット7と同様の構成であるので説明は省略する。
2 支持基材
21 燃料ガス流路
31 第1セルスタック部
311 第1発電セル
312 第1セル間インターコネクタ
32 第2セルスタック部
322 第2発電セル
324 第2セル間インターコネクタ
a アノード層
e 固体電解質層
c カソード層
41 第1電極
42 第2電極
51 第1スタック間インターコネクタ
7 燃料電池セルスタックユニット
Claims (6)
- 一方端部から他方端部に向かって燃料ガスを流すための燃料ガス流路(21)を有する電気絶縁性かつ多孔性の支持基材(2)と、
該支持基材(2)の一方表面に形成されており、アノード層(a)、固体電解質層(e)およびカソード層(c)が上記支持基材(2)側から順に積層されている複数個の第1発電セル(311)と該複数個の第1発電セル(311)間を直列に接続する第1セル間インターコネクタ(312)とを有する第1セルスタック部(31)と、
該第1セルスタック部(31)と略平行かつ離間した状態で上記支持基材(2)の一方表面に形成されており、アノード層(a)、固体電解質層(e)およびカソード層(c)が上記支持基材(2)側から順に積層されている複数個の第2発電セル(322)と該複数個の第2発電セル(322)間を直列に接続する第2セル間インターコネクタ(324)とを有する第2セルスタック部(32)と、
上記第1セルスタック部(31)の一方端部に電気的に接続されており、電流を取り出すために用いられる第1電極(41)と、
上記第2セルスタック部(32)の一方端部に電気的に接続されており、上記電流とは正負が異なる電流を取り出すために用いられる第2電極(42)と、
上記第1セルスタック部(31)および上記第2セルスタック部(32)の他方端部間を直列に接続する第1スタック間インターコネクタ(51)とを有する燃料電池セルスタック(1)を備え、
該燃料電池セルスタック(1)が上記支持基材(2)の厚み方向に沿って複数積層され、上記各燃料電池セルスタック(1)間が電気的に接続されているユニット構造を有しており、
上記ユニット構造は、
上記各燃料電池セルスタック(1)に対応して複数設けられ、上記第1電極(41)と電気的に接続する第1端子片(711)を少なくとも備える第1電流取り出し端子(71)と、
上記各燃料電池セルスタック(1)に対応して複数設けられ、上記第2電極(42)と電気的に接続する第2端子片(722)を少なくとも備える第2電流取り出し端子(72)とを有しており、かつ、
各第1電流取り出し端子(71)同士および各第2電流取り出し端子(72)同士が、互いに電気的に接続されており、
上記第1電極(41)と上記第1端子片(711)との間、上記第2電極(42)と上記第2端子片(722)との間には、それぞれ導電性酸化物層(75)が介在していることを特徴とする燃料電池セルスタックユニット(7)。 - 請求項1に記載の燃料電池セルスタックユニット(7)において、
上記導電性酸化物層(75)を構成する導電性酸化物は、ランタン−ニッケル系酸化物であることを特徴とする燃料電池セルスタックユニット(7)。 - 請求項2に記載の燃料電池セルスタックユニット(7)において、
上記導電性酸化物は、Sr、MnおよびCoから選択される少なくとも1種の元素を含有していることを特徴とする燃料電池セルスタックユニット(7)。 - 一方端部から他方端部に向かって燃料ガスを流すための燃料ガス流路(21)を有する電気絶縁性かつ多孔性の支持基材(2)と、
該支持基材(2)の一方表面に形成されており、アノード層(a)、固体電解質層(e)およびカソード層(c)が上記支持基材(2)側から順に積層されている複数個の第1発電セル(311)と該複数個の第1発電セル(311)間を直列に接続する第1セル間インターコネクタ(312)とを有する第1セルスタック部(31)と、
該第1セルスタック部(31)と略平行かつ離間した状態で上記支持基材(2)の一方表面に形成されており、アノード層(a)、固体電解質層(e)およびカソード層(c)が上記支持基材(2)側から順に積層されている複数個の第2発電セル(322)と該複数個の第2発電セル(322)間を直列に接続する第2セル間インターコネクタ(324)とを有する第2セルスタック部(32)と、
上記第1セルスタック部(31)の一方端部に電気的に接続されており、電流を取り出すために用いられる第1電極(41)と、
上記第2セルスタック部(32)の一方端部に電気的に接続されており、上記電流とは正負が異なる電流を取り出すために用いられる第2電極(42)と、
上記第1セルスタック部(31)および上記第2セルスタック部(32)の他方端部間を直列に接続する第1スタック間インターコネクタ(51)と、
上記支持基材(2)の一方表面と対向する他方表面に上記第1セルスタック部(31)と対向させて形成されており、アノード層(a)、固体電解質層(e)およびカソード層(c)が上記支持基材(2)側から順に積層されている複数個の第3発電セル(333)と該複数個の第3発電セル(333)間を直列に接続する第3セル間インターコネクタ(334)とを有する第3セルスタック部(33)と、
該第3セルスタック部(33)と略平行かつ離間した状態で上記支持基材(2)の他方表面に上記第2セルスタック部(32)と対向させて形成されており、アノード層(a)、固体電解質層(e)およびカソード層(c)が上記支持基材(2)側から順に積層されている複数個の第4発電セル(344)と該複数個の第4発電セル(344)間を直列に接続する第4セル間インターコネクタ(345)とを有する第4セルスタック部(34)と、
上記第3セルスタック部(33)の一方端部に電気的に接続されており、電流を取り出すために用いられる第3電極(43)と、
上記第4セルスタック部(34)の一方端部に電気的に接続されており、上記電流とは正負が異なる電流を取り出すために用いられる第4電極(44)と、
上記第3セルスタック部(33)および上記第4セルスタック部(34)の他方端部間を直列に接続する第2スタック間インターコネクタ(52)とを有する燃料電池セルスタック(1)を備え、
該燃料電池セルスタック(1)が上記支持基材(2)の厚み方向に沿って複数積層され、上記各燃料電池セルスタック(1)間が電気的に接続されているユニット構造を有しており、
上記ユニット構造は、
上記各燃料電池セルスタック(1)に対応して複数設けられ、上記第1電極(41)と電気的に接続する第1端子片(711)および上記第3電極(43)と電気的に接続する第3端子片(713)を少なくとも備える第1電流取り出し端子(71)と、
上記各燃料電池セルスタック(1)に対応して複数設けられ、上記第2電極(42)と電気的に接続する第2端子片(722)および上記第4電極(44)と電気的に接続する第4端子片(724)を少なくとも備える第2電流取り出し端子(72)とを有しており、かつ、
各第1電流取り出し端子(71)同士および各第2電流取り出し端子(72)同士が、互いに電気的に接続されており、
上記第1電極(41)と上記第1端子片(711)との間、上記第3電極(43)と上記第3端子片(713)との間、上記第2電極(42)と上記第2端子片(722)との間、上記第4電極(44)と上記第4端子片(724)との間には、それぞれ導電性酸化物層(75)が介在していることを特徴とする燃料電池セルスタックユニット(7)。 - 請求項4に記載の燃料電池セルスタックユニット(7)において、
上記導電性酸化物層(75)を構成する導電性酸化物は、ランタン−ニッケル系酸化物であることを特徴とする燃料電池セルスタックユニット(7)。 - 請求項5に記載の燃料電池セルスタックユニット(7)において、
上記導電性酸化物は、Sr、MnおよびCoから選択される少なくとも1種の元素を含有していることを特徴とする燃料電池セルスタックユニット(7)。
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