JP6001800B2 - 燃料電池のスタック構造体 - Google Patents
燃料電池のスタック構造体 Download PDFInfo
- Publication number
- JP6001800B2 JP6001800B2 JP2016041855A JP2016041855A JP6001800B2 JP 6001800 B2 JP6001800 B2 JP 6001800B2 JP 2016041855 A JP2016041855 A JP 2016041855A JP 2016041855 A JP2016041855 A JP 2016041855A JP 6001800 B2 JP6001800 B2 JP 6001800B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- fuel
- stack structure
- fuel cell
- cell
- fuel gas
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/50—Fuel cells
Landscapes
- Fuel Cell (AREA)
Description
本発明は、燃料電池のスタック構造体に関する。
従来より、「スタック状に整列した複数の燃料電池セルの燃料ガス流入側端部が燃料マニホールドの上壁に接合・支持された燃料電池のスタック構造体」が広く知られている(例えば、特許文献1を参照)。このスタック構造体は、片持ちスタック構造体とも呼ばれる。
通常、上記スタック構造体の燃料マニホールドに供給される燃料ガスは、改質器から供給される。改質器は、供給された被改質ガスを改質して燃料ガスを生成するとともに、前記生成された燃料ガスを燃料マニホールドに供給する装置である。
上記スタック構造体の定常運転状態(定常的な発電状態、定格運転状態)では、セルに所望の出力を安定して発生させるため、セルの温度をセルの作動温度(セルの定常運転状態に対応する温度)近傍に維持するとともに、改質器に被改質ガスを改質する機能を安定して発揮させるため、改質器の温度を改質器の作動温度(改質器の定常運転状態に対応する温度)近傍に維持する必要がある。
ここで、上記定常運転状態では、改質器の内部にて、「被改質ガスの改質反応」(典型的には、水蒸気改質反応)が発生しており、セルの内部にて、「改質器にて生成された燃料ガスと、空気(酸素)と、による発電反応」が発生している。前記発電反応は発熱反応であるので、セルは前記発電反応の反応熱によって加熱され得る。従って、上記定常運転状態にて、セルの温度をセルの前記作動温度近傍に維持するためにセルを外部から加熱する機構を特別に設ける必要がない。一方、前記改質反応は吸熱反応であるので、改質器は前記改質反応の吸熱によって吸熱される。従って、上記定常運転状態にて、改質器の温度を改質器の前記作動温度近傍に維持するために改質器を外部から加熱する機構を設ける必要がある。
この点に関し、上記文献に記載の装置では、改質器が、スタック状に整列する複数のセルの燃料ガス排出側の端部(片持ち構造の自由端部)と対向するように、同端部の近傍にて同端部から離れて配置されている。前記各セルの燃料ガス排出側端部から排出されたガス(以下、単に「排ガス」と呼ぶ)は、雰囲気に存在する空気(酸素)と反応して燃焼する。従って、改質器の外壁は「排ガス」の燃焼炎に曝される。この燃焼炎に基づく熱を受けて改質器が加熱されることによって、上記定常運転状態にて、改質器の温度が改質器の前記作動温度近傍に維持され得る。
しかしながら、上記文献に記載の装置では、各セルの燃料ガス流路の燃料ガス排出側端部から排出された排ガスは、それぞれのガス流路の延長線に沿って離散的に移動する。換言すれば、前記燃焼炎も、それぞれのガス流路の延長線に沿って離散的に発生する。従って、これらの燃焼炎に曝される改質器の外壁が離散的に加熱されるので、改質器の外壁の温度が不均一となり易い、という問題があった。
本発明は、上記問題に対処するためになされたものであり、その目的は、燃料電池のスタック構造体であって、複数のセルの燃料ガス排出側端部の近傍にて同近傍から離れて配置された改質器の外壁にて温度が不均一となり難いもの、を提供することを目的とする。
本発明の第1側面に係る燃料電池のスタック構造体は、上述した「複数の燃料電池セル」と、上述した「燃料マニホールド」と、を備える。このスタック構造体では、上述した「改質器」が、スタック状に整列する複数のセルの燃料ガス排出側端部と対向するように、同端部の近傍にて同端部から離れて配置される。
本発明に係るスタック構造体の特徴は、「前記複数のセルの前記燃料ガス流路の燃料ガス排出側端部を覆うように、前記複数のセルの燃料ガス排出側端部に載置された、多孔質材料で構成される物体」を備えたことにある。
これによれば、各セルの燃料ガス流路の燃料ガス排出側端部からそれぞれ排出された排ガスは、前記物体の内部の多数の気孔を介して、改質器の外壁に向けて移動・拡散していく。従って、排ガスは、十分に拡散・均一化された状態で改質器の外壁に到達し得る。従って、排ガスが雰囲気中の酸素と反応して発生する燃焼炎も、改質器の外壁の近傍では均一に発生し得る。この結果、改質器の外壁の温度が不均一となり難くなる。
また、燃料ガス流路から排出された残燃料ガスと、各セル間を流れる空気とが、多孔質材料で構成される物体の内部で混合されて燃焼するため、安定的な燃焼領域が形成される。このため、例えば80%以上での高燃料利用率で運転している時の失火を防止できる。
本発明の第2側面に係る燃料電池のスタック構造体は、燃料マニホールドと、燃料電池セルと、多孔質材料で構成された物体と、を備えている。燃料電池セルは、マニホールドから上方に延びる。燃料電池セルは、支持基板、燃料ガス流路、及び発電素子部を有している。燃料ガス流路は、支持基板内を上下方向に延びる。発電素子部は、支持基板上に配置される。多孔質の物体は、燃料ガス流路の燃料ガス排出側端部を覆うように配置されている。この構成によっても、上述した効果と同様の効果を得ることができる。
前記物体としては、例えば、多孔質のセラミックス材料で構成された所謂スポンジ状の物体(バルク体)が使用され得る。しかしながら、この場合、排ガスが物体の内部に流入する際の抵抗が大きいので、排ガスの一部が物体の内部に流入せずに、物体の外部に漏れ易くなる。この結果、改質器の外壁に到達する排ガスの量が少なくなって(即ち、改質器の外壁を加熱する燃焼エネルギーが小さくなって)、改質器が十分に加熱され難くなる可能性がある。
これに対し、前記物体の内部にて、上下方向に沿って互いに平行に延びる複数の内部流路であって隣接する流路が多孔質材料で構成された壁で仕切られた複数の内部流路、が形成されることが好適である。この場合、例えば、前記物体は、多孔質のセラミックス材料で構成されたハニカム構造を有し得る。多孔質のセラミックス材料としては、例えば、SiCやコージェライト(2MgO・2Al2O3・5SiO2)などが挙げられる。
上記構成では、物体の内部にて複数の内部流路が形成されているので、物体が上記バルク体である場合と比べて、複数の内部流路を介して排ガスが物体の内部に流入し易い。即ち、排ガスが物体の外部に漏れる量が少なくなるので、改質器が十分に加熱され難くなる、という問題が発生し難い。
加えて、隣接する内部流路間が多孔質材料で構成された壁で仕切られているので、隣接する内部流路間にて排ガス及び空気(酸素)が自由に往来できる。この結果、燃焼炎も、複数の内部流路のそれぞれの延長線に沿って離散的に発生することなく、改質器の外壁の近傍にて均一に発生し得る。
上記物体は、下方に開口する凹部を有していてもよい。この凹部に、セルの上端部が嵌合することによって、物体をセルに取り付けることができる。
(スタック構造体に使用されるセルの構成の一例)
先ず、本発明に係る燃料電池のスタック構造体の実施形態(以下、「本実施形態」とも呼ぶ)に使用される固体酸化物形燃料電池(SOFC)のスタック構造体を構成する1つのセル100の一例について、図1〜図2を参照しながら説明する。
先ず、本発明に係る燃料電池のスタック構造体の実施形態(以下、「本実施形態」とも呼ぶ)に使用される固体酸化物形燃料電池(SOFC)のスタック構造体を構成する1つのセル100の一例について、図1〜図2を参照しながら説明する。
図1に示すセル100は、長手方向(x軸方向)を有する平板状の支持基板10の上下面(互いに平行な両側の主面(平面))のそれぞれに、電気的に直列に接続された複数(本例では、4つ)の発電素子部Aが長手方向において所定の間隔をおいて配置された、所謂「横縞型」と呼ばれる構成を有する。
このセル100の全体を上方からみた形状は、例えば、長手方向(x軸方向)の辺の長さが50〜500mmで長手方向に直交する幅方向(y軸方向)の長さが10〜100mmの長方形である。このセル100の厚さ(z軸方向の距離)は、1〜5mmである。
このセル100は支持基板10を備える。支持基板10は、電子伝導性を有さない多孔質の材料からなる平板状の焼成体である。支持基板10の内部には、長手方向に延びる複数(本例では、6本)の燃料ガス流路11(貫通孔)が幅方向において所定の間隔をおいて形成されている。支持基板10は、例えば、CSZ(カルシア安定化ジルコニア)で構成され得る。
支持基板10の上下面のそれぞれに配置された各発電素子部Aは、燃料極、固体電解質膜、及び空気極が少なくともこの順に積層された積層焼成体である。燃料極は、例えば、NiO(酸化ニッケル)とYSZ(8YSZ)(イットリア安定化ジルコニア)とで構成され得る。固体電解質膜は、例えば、YSZ(8YSZ)(イットリア安定化ジルコニア)で構成され得る。空気極は、例えば、LSCF=(La,Sr)(Co,Fe)O3(ランタンストロンチウムコバルトフェライト)で構成され得る。以下、セル100が起電力を発生し得る最低温度を、「起電力発生温度TA」と呼ぶ。TAは、例えば、350〜400℃である。
温度がTA以上の図1に示す「横縞型」のセル100に対して、図2に示すように、支持基板10の燃料ガス流路11内に燃料ガス(水素ガス等)を流すとともに、支持基板10の上下面に沿って酸素を含むガス(空気等)を流すことにより、各発電素子部Aにおいて、固体電解質膜の表裏面間に生じる酸素分圧差によって、起電力が発生する(非発電状態)。このように起電力が発生しているセル100を、外部の負荷を含む電気回路(閉回路)に電気的に接続すると、下記(1)、(2)式に示す発電反応が起こり、セル100内にて電流が流れる(発電状態)。この発電状態にて、セル100から電力が取り出される。なお、この発電反応は「発熱反応」である。
(1/2)・O2+2e−→O2 − (於:空気極) …(1)
H2+O2 −→H2O+2e− (於:燃料極) …(2)
(1/2)・O2+2e−→O2 − (於:空気極) …(1)
H2+O2 −→H2O+2e− (於:燃料極) …(2)
なお、セル100の温度がTA近傍である場合、セル100は起電力を発生し得るものの、セル100の内部電気抵抗が大きい。従って、セル100から所望の(十分な)出力を取り出すことができない。セル100の内部電気抵抗は、セル100の温度の上昇に応じて小さくなっていく。セル100が発生する起電力は、温度(TA以上)に応じて(殆ど)変化しない。従って、セル100の温度がTAから上昇するにつれて、セル100から取り出せる出力が大きくなっていく。セル100から所望の(十分な)出力を取り出せるセル100の温度を「作動温度T1」と呼ぶ。T1は、例えば、600〜800℃である。セル100の定常運転状態では、セル100の温度は、作動温度T1近傍に維持されるように制御される。これにより、セル100から所望の出力を安定して取り出すことができる。以上、セルとして、平板状のセルについて述べたが、セルが円筒状であってもよい。この場合、円筒状の支持基板に形成された内部流路(貫通孔)がガス流路として機能する。
(スタック構造体の構成)
次に、上述したセル100を用いた本実施形態(スタック構造体)について説明する。図3に示すように、このスタック構造体は、多数のセル100と、多数のセル100のそれぞれに燃料ガスを供給するためのマニホールドである燃料マニホールド200と、を備えている。燃料マニホールド200は、長手方向(z軸方向)を有する直方体状の筐体である。
次に、上述したセル100を用いた本実施形態(スタック構造体)について説明する。図3に示すように、このスタック構造体は、多数のセル100と、多数のセル100のそれぞれに燃料ガスを供給するためのマニホールドである燃料マニホールド200と、を備えている。燃料マニホールド200は、長手方向(z軸方向)を有する直方体状の筐体である。
燃料マニホールド200は、例えば、「底壁と側壁とを備え且つ上方に向けて開口する基部210」と、「基部210の上に配置され且つ前記開口を塞ぐ平板状の支持板(上壁)220」と、で構成される。支持板220は、多数のセル100を支持する機能を備える。燃料マニホールド200(=基部210+支持板220)は、例えば、ステンレス鋼等で構成されている。
図3、及び図4に示すように、燃料マニホールド200には、外部から燃料マニホールド200の内部空間に燃料ガスを導入するための導入管230が設けられている。図3、及び図4に示す例では、導入管230は、支持板220の四隅部の1つから上方(x軸正方向)に向けて突出するように、支持板220に対して接合・固定されている。導入管230も、例えば、ステンレス鋼等で構成されている。この導入管230は、例えば、支持板220に形成された貫通孔に挿入された状態にて溶接されることによって、支持板220に接合・固定されている。
各セル100が、支持板220から上方(x軸正方向)に向けてそれぞれ突出するように、且つ、複数のセル100が燃料マニホールド200の長手方向(z軸方向)に沿って互いに離れてスタック状に整列するように、各セル100における支持基板10の長手方向(x軸方向)の燃料ガス流入側の端部(一端部)が、支持板220に対して接合材を用いて接合・支持されている。各セル100における支持基板10の長手方向(x軸方向)の燃料ガス排出側の端部(他端部)は、自由端となっている。従って、このスタック構造は、「片持ちスタック構造」と表現することができる。
図4に示すように、支持板220(燃料マニホールド200の上壁)には、燃料マニホールド200の内部空間と連通する多数の挿入孔221が、z軸方向において同じ間隔をおいて形成されている。図5に示すように、各挿入孔221には、対応するセル100の前記一端部がそれぞれ挿入され、各セル100が挿入された状態にて、接合材300が各挿入孔221を塞ぐように充填されている。
これにより、接合材300によって、各セル100の前記一端部が支持板220と接合・固定されている。各セル100のガス流路11の前記一端部は、燃料マニホールド200の内部空間と連通している。接合材300は、例えば、結晶化ガラスで構成される。結晶化ガラスとしては、例えば、SiO2−B2O3系、SiO2−CaO系、MgO−B2O3系が採用され得るが、SiO2−MgO系のものが最も好ましい。
また、図5に示すように、隣接するセル100、100の間には、隣接するセル100、100の間(より詳細には、一方のセル100の燃料極と他方のセル100の空気極)を電気的に直列に接続するための集電部材400が介在している。集電部材400は、例えば、金属メッシュ等で構成される。加えて、各セル100について表側と裏側とを電気的に直列に接続するための集電部材500も設けられている。このように集電部材400、500が設けられることによって、スタック構造体に含まれる複数のセル100が電気的に接続され、電気回路が構成される。この電気回路には、同回路の開状態と閉状態とを選択的に実現するスイッチ(図示せず)が設けられている。
以上、説明した燃料電池の片持ちスタック構造を稼働させる際には、図6に示すように、高温(例えば、600〜800℃)の燃料ガス(水素等)及び「酸素を含むガス(空気等)」を流通させる。導入管230から導入された燃料ガスは、燃料マニホールド200の内部空間へと移動し、その後、各挿入孔221を介して対応するセル100のガス流路11にそれぞれ導入される。各ガス流路11を通過した燃料ガスは、その後、各ガス流路11の他端(自由端)から外部に排出される。空気は、スタック構造の内部における隣接するセル100間の空間を、セル100の幅方向(y軸方向)に沿って流される。この状態にて(更には、各セル100の温度が、起電力発生温度TA以上又は作動温度T1以上である場合)、上述した電気回路を開状態から閉状態へと変更することによって、各セル100が上述した発電状態となり、各セル100(従って、スタック構造体)から電力が取り出される。
(本実施形態の全体構成、及び、作動)
次に、本実施形態が使用されるシステムの全体構成について、図7を参照しながら説明する。図7に示すように、このシステムでは、上述した「複数のセル100と燃料マニホールド200とで構成されるスタック構造体」に加えて、改質器600が設けられる。なお、実際には、スタック構造体と改質器600とは、図示しない耐熱容器に収容されている。
次に、本実施形態が使用されるシステムの全体構成について、図7を参照しながら説明する。図7に示すように、このシステムでは、上述した「複数のセル100と燃料マニホールド200とで構成されるスタック構造体」に加えて、改質器600が設けられる。なお、実際には、スタック構造体と改質器600とは、図示しない耐熱容器に収容されている。
改質器600は、入口管610と、出口管620とを備える。出口管620は、燃料マニホールド200の上記導入管230(図3、及び図6を参照)と接続されている。改質器600の本体、入口管610、及び、出口管620は、耐熱性金属で構成されている。改質器600の内部には、被改質ガスを改質する反応を促進させるための貴金属触媒、及び、卑金属触媒等が収容されている。
上記貴金属触媒等の存在によって、改質器600内では、具体的には、被改質ガス(メタンCH4)の水蒸気改質反応(下記(3)式を参照)が発生し得る。この反応によって、改質器600内にて、セル100の燃料として使用される燃料ガス(水素ガスH2)が生成され得る。
CH4+(2)H2O→CO2+4H2 …(3)
CH4+(2)H2O→CO2+4H2 …(3)
以下、水蒸気改質反応が発生し得る最低温度を「改質温度T2」と呼ぶ。改質器600の温度がT2以上の場合に限り、改質器600内にて上記水蒸気改質反応が発生し得る。上記水蒸気改質反応は「吸熱反応」である。従って、水蒸気改質反応が発生すると、改質器600が吸熱され得る。
スタック構造体の定常運転状態(即ち、スタック構造体の温度が作動温度T1近傍に維持される状態)では、改質器600は、「T2より高くT1より低い或る温度」(以下、「作動温度T3」と呼ぶ)の近傍に維持されるように制御される。これにより、改質器600が上記水蒸気改質反応を安定して発生することができる。
改質器600の入口管610から供給された流体は、改質器600の本体、出口管620、導入管230、燃料マニホールド200の内部空間を経て、各セル100のガス流路11に移動する。各ガス流路11を通過した燃料ガスは、各ガス流路11の他端(自由端)から排出される。
図7に示すように、改質器600は、スタック構造体における複数のセル100の燃料ガス排出側の端部に面するように、同端部の近傍にて同端部から離れて配置されている。この結果、改質器600の本体の側面は、複数のセル100のそれぞれのガス流路11から排出されたガス(以下、単に「排ガス」と呼ぶ)に曝されるようになっている。
このシステムでは、更に、着火装置(図示せず)が設けられている。この着火装置の作動によって、図8に示すように、「排ガス」が着火させられるようになっている。この「排ガス」の着火によって、「排ガス」が拡散燃焼し得る。この結果、「排ガス」の燃焼炎を受けて、改質器600が加熱される。この「排ガスの燃焼炎」に起因する加熱と、上記水蒸気改質反応に起因する吸熱と、のバランスによって、定常運転状態にて改質器600は、上記作動温度T3の近傍に維持されるように制御される。
(排ガスの燃焼炎による改質器の加熱の均一化)
図7に示すように、改質器600の外壁と、スタック構造体における複数のセル100の燃料ガス排出側の端面と、の間に何等かの物体が介在しない場合、各セル100のガス流路11の燃料ガス排出側端部から排出された排ガスは、それぞれのガス流路11の延長線に沿って離散的に移動する(図7を参照)。従って、図8に示すように、排ガスの燃焼炎も、それぞれのガス流路11の延長線に沿って離散的に発生する。従って、これらの燃焼炎に曝される改質器600の外壁が離散的に加熱されるので、改質器600の外壁の温度が不均一となり易い、という問題があった。
図7に示すように、改質器600の外壁と、スタック構造体における複数のセル100の燃料ガス排出側の端面と、の間に何等かの物体が介在しない場合、各セル100のガス流路11の燃料ガス排出側端部から排出された排ガスは、それぞれのガス流路11の延長線に沿って離散的に移動する(図7を参照)。従って、図8に示すように、排ガスの燃焼炎も、それぞれのガス流路11の延長線に沿って離散的に発生する。従って、これらの燃焼炎に曝される改質器600の外壁が離散的に加熱されるので、改質器600の外壁の温度が不均一となり易い、という問題があった。
そこで、本実施形態では、図9に示すように、各セル100のガス流路11の燃料ガス排出側端部を覆うように、物体700が、各セル100の燃料ガス排出側端面に載置されている。換言すれば、各セル100のガス流路11の燃料ガス排出側端部と、改質器600の外壁と、の間に、物体700が介在している。物体700は、各セル100の燃料ガス排出側端面に対して固定されていても、固定されていなくてもよい。
各セル100の燃料ガス排出側端面に載置された状態にある物体700を上方(x軸正方向)からみた図10に示すように、物体700は、例えば、多孔質のセラミックス材料で構成されたスポンジ状のバルク体である。セラミックス材料としては、例えば、ジルコニア、アルミナ、コージェライト等が挙げられる。多孔質のセラミックス材料の気孔率は、20〜80体積%である。物体700の厚さ(x軸方向の寸法)は、例えば、5〜100mmであり、好ましくは、3〜30mmである。
このように、物体700を介在させることによって、各セル100のガス流路11の燃料ガス排出側端部からそれぞれ排出された排ガスは、物体700の内部の多数の気孔を介して、改質器600の外壁に向けて移動・拡散していく。従って、排ガスは、十分に拡散・均一化された状態で改質器600の外壁に到達し得る。従って、図9に示すように、排ガスが雰囲気中の酸素と反応して発生する燃焼炎も、改質器600の外壁の近傍では均一に発生し得る。この結果、改質器600の外壁の温度が不均一となり難くなる。
[変形例]
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。
上記実施形態において、物体700として、多孔質のセラミックス材料で構成されたスポンジ状のバルク体が使用されているが、物体700の構成はこれに限定されない。例えば、物体700として、上述したように多孔質のセラミックス材料で構成されたスポンジ状のバルク体が使用された場合、排ガスが物体700の内部に流入する際の抵抗が大きくなる。従って、排ガスの一部が物体700の内部に流入せずに、物体700の外部に漏れ易くなる。この結果、改質器600の外壁に到達する排ガスの量が少なくなって(即ち、改質器600の外壁を加熱する燃焼エネルギーが小さくなって)、改質器600が十分に加熱され難くなる可能性がある。
これに対し、図10に対応する図11に示すように、物体700として、物体700の内部にて、上下方向(x軸方向)に沿って互いに平行に延びる複数の内部流路が形成されることが好適である。隣接する内部流路は、多孔質のセラミックス材料で構成された壁で仕切られる。この場合、例えば、物体700は、多孔質のセラミックス材料で構成されたハニカム構造を有していてもよい。多孔質のセラミックス材料としては、例えば、SiCが挙げられる。この場合の多孔質のセラミックス材料の気孔率は、20〜80体積%である。各内部流路の流路面積は、例えば、1〜25mm2であり、隣接する流路の間隔(ピッチ)は、1〜10mmである。
図11に示す構成では、物体700の内部にて複数の内部流路が形成されているので、物体700が上記スポンジ状のバルク体である場合と比べて、複数の内部流路を介して排ガスが物体700の内部に流入し易い。即ち、排ガスが物体700の外部に漏れる量が少なくなるので、改質器600が十分に加熱され難くなる、という問題が発生し難い。
加えて、隣接する内部流路間が多孔質材料で構成された壁で仕切られているので、隣接する内部流路間にて排ガス及び空気(酸素)が自由に往来できる。この結果、燃焼炎も、複数の内部流路のそれぞれの延長線に沿って離散的に発生することなく、改質器600の外壁の近傍にて均一に発生し得る。
また、上記実施形態において、物体700は各燃料電池セル100の燃料ガス排出側端面に載置されているが、物体700の配置方法はこれに限定されない。例えば、図12に示すように、物体700は、複数の凹部701を有していてもよい。各凹部701は、下方に開口している。この各凹部701に、各セル100の上端部が嵌合する。
10…支持基板、11…ガス流路、A…発電素子部、100…セル、200…燃料マニホールド、600…改質器、700…物体
Claims (4)
- 改質器の下方に配置される燃料電池のスタック構造体であって、
それぞれが、長手方向を有し且つその内部に前記長手方向に沿う燃料ガス流路が形成された支持基板と、前記支持基板の表面に設けられ且つ少なくとも燃料極、固体電解質、及び空気極が積層されてなる発電素子部と、を含む複数の燃料電池セルと、
燃料ガスが導入される内部空間を有する燃料マニホールドであって、前記長手方向が上下方向と一致するように前記各燃料電池セルが燃料マニホールドの上壁から上方に向けてそれぞれ突出し、且つ、前記複数の燃料電池セルが互いに離れてスタック状に整列し、且つ、前記内部空間と前記各燃料電池セルの前記燃料ガス流路の燃料ガス流入側端部とが連通するように、前記各燃料電池セルの燃料ガス流入側端部を前記上壁に対して接合・支持する燃料マニホールドと、
前記複数の燃料電池セルの前記燃料ガス流路の燃料ガス排出側端部を覆うように、前記複数の燃料電池セルの燃料ガス排出側端部に載置された、多孔質材料で構成される物体と、
を備えた燃料電池のスタック構造体。 - 改質器の下方に配置される燃料電池のスタック構造体であって、
燃料マニホールドと、
支持基板、前記支持基板内を上下方向に延びる燃料ガス流路、及び前記支持基板上に配置される発電素子部、を有し、前記燃料マニホールドから上方に延びる燃料電池セルと、
前記燃料ガス流路の燃料ガス排出側端部を覆うように配置され、多孔質材料で構成される物体と、
を備えた燃料電池のスタック構造体。 - 請求項1または2に記載の燃料電池のスタック構造体において、
前記物体の内部にて、上下方向に沿って互いに平行に延びる複数の内部流路であって隣接する流路が多孔質材料で構成された壁で仕切られた複数の内部流路、が形成された、燃料電池のスタック構造体。 - 請求項1から3のいずれかに記載の燃料電池のスタック構造体において、
前記物体は、下方に開口する凹部を有し、
前記燃料電池セルの上端部は、前記物体の凹部に嵌合する、
燃料電池のスタック構造体。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2015049097 | 2015-03-12 | ||
JP2015049097 | 2015-03-12 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2016171072A JP2016171072A (ja) | 2016-09-23 |
JP6001800B2 true JP6001800B2 (ja) | 2016-10-05 |
Family
ID=56984017
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2016041855A Expired - Fee Related JP6001800B2 (ja) | 2015-03-12 | 2016-03-04 | 燃料電池のスタック構造体 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP6001800B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP6182289B1 (ja) * | 2016-06-08 | 2017-08-16 | 日本碍子株式会社 | 燃料電池スタック |
JP6182290B1 (ja) * | 2016-06-08 | 2017-08-16 | 日本碍子株式会社 | 燃料電池スタック |
JP6275223B1 (ja) * | 2016-10-26 | 2018-02-07 | 日本碍子株式会社 | 燃料電池スタック |
CN113113637B (zh) * | 2020-01-13 | 2022-02-01 | 上海神力科技有限公司 | 用于并列布置的双堆燃料电池的歧管以及双堆燃料电池 |
Family Cites Families (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP5876313B2 (ja) * | 2012-01-31 | 2016-03-02 | アイシン精機株式会社 | 燃料電池装置 |
-
2016
- 2016-03-04 JP JP2016041855A patent/JP6001800B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2016171072A (ja) | 2016-09-23 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6001800B2 (ja) | 燃料電池のスタック構造体 | |
JP5383550B2 (ja) | 燃料電池モジュール | |
JP5580644B2 (ja) | 固体酸化物形燃料電池,および固体酸化物形燃料電池システム | |
JP5319460B2 (ja) | セルスタック装置、燃料電池モジュールおよび燃料電池装置 | |
JP5427568B2 (ja) | 発電装置 | |
JP5377271B2 (ja) | セルスタック装置、燃料電池モジュールおよび燃料電池装置 | |
JP2011134504A (ja) | 発電装置 | |
JP5166723B2 (ja) | 発電装置 | |
JP2010267394A (ja) | 発電装置 | |
JP6001625B2 (ja) | 燃料電池システム | |
JP2011210631A (ja) | 燃料電池モジュール | |
JP6182290B1 (ja) | 燃料電池スタック | |
JP6182289B1 (ja) | 燃料電池スタック | |
JP2017183225A (ja) | 燃料電池スタック | |
JP6394191B2 (ja) | 固体酸化物形燃料電池スタック、固体酸化物形燃料電池モジュールおよび固体酸化物形燃料電池システム | |
JP6731525B2 (ja) | 燃料電池装置、及びセルスタック装置 | |
JP6701419B2 (ja) | 燃料電池装置 | |
JP5552380B2 (ja) | 発電装置 | |
JP5448985B2 (ja) | 固体酸化物形燃料電池用の補助器,固体酸化物形燃料電池,および固体酸化物形燃料電池システム | |
JP6655690B1 (ja) | 燃料電池装置 | |
JP6615299B1 (ja) | 燃料電池装置 | |
JP6692969B2 (ja) | 燃料電池装置 | |
JP6895491B2 (ja) | 燃料電池装置 | |
JP2020064843A (ja) | 燃料電池装置 | |
JP2011204620A (ja) | 燃料電池モジュール |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20160809 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20160901 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6001800 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |