JP6121793B2

JP6121793B2 - 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

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Publication number: JP6121793B2
Application number: JP2013102237A
Authority: JP
Inventors: 亨祐山内
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2013-05-14
Filing date: 2013-05-14
Publication date: 2017-04-26
Anticipated expiration: 2033-05-14
Also published as: JP2014222636A

Description

本発明は、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に関する。

近年、次世代エネルギーとして、燃料ガス（水素含有ガス）と酸素含有ガス（空気）とを用いて電力を得ることができる燃料電池セルを収納容器内に収納してなる燃料電池モジュールや、燃料電池モジュールを外装ケース内に収納してなる燃料電池装置が種々提案されている（例えば、特許文献１参照。）。

このような燃料電池装置においては、燃料電池セルを複数個配列してなるセルスタックを、燃料電池セルを枠体の内側に固定して、燃料電池セルにガスを供給する開口部を有するガスケースに接続することでセルスタック装置が構成されている。

なお、燃料電池セルと枠体、枠体とガスケースのそれぞれは、ガラス等の絶縁性接着材で固定されており、この接着材の上面が、被固定材側が高い位置となるように設けられている例が提案されている（例えば、特許文献２参照。）。

特開２００７−５９３７７号公報特開２００５−１８３３７６号公報

ところで、このような接着材においてクラック等が生じる場合がある。特に、例えば特許文献２に記載されたように被固定材との接着材の接着が、被固定材側が高い位置となるように設けられている場合においては、このクラックがさらに進展した場合に、被固定材側にクラックの進展が進み、場合によっては被固定材がはがれるおそれがあるという問題があった。

それゆえ、本発明の目的は、被固定材の固定を強固とし、長期信頼性が向上したセルスタック装置、それを備える燃料電池モジュール並びに燃料電池装置を提供することにある。

本発明のセルスタック装置は、一端から他端へ貫通するガス流路を内部に有する柱状の電気化学セルを複数個配列してなるセルスタックと、該セルスタックの一端部を囲み、内側が前記セルスタックの一端部が挿入されて接着材にて固定された第１固定部を有する枠体と、上面に開口部を有するとともに、該開口部の周囲に設けられた溝部に、前記枠体の一端部が挿入されて接着材にて固定された第２固定部を有するガスケースとを具備し、該ガスケースの内部と前記電気化学セルのガス流路とが連通しているとともに、前記電気化学セルの配列方向に対して垂直な方向での断面視において、前記第２固定部における前記接着材の上面が、前記溝部の側壁と、該側壁と隣接する前記枠体との間において、前記枠体から前記側壁に向けて高くなっていることを特徴とする。

また、本発明の燃料電池モジュールは、上記前記電気化学セルが燃料電池セルであり、収納容器内に上記セルスタック装置を収納してなることを特徴とする。

さらに、本発明の燃料電池装置は、外装ケース内に、上記の燃料電池モジュールと、該燃料電池モジュールの運転を行なうための補機とを収納してなることを特徴とする。

本発明のセルスタック装置は、電気化学セルの配列方向に対して垂直な方向での断面視において、第２固定部における接着材の上面が、溝部の側壁と、該側壁と隣接する枠体との間において、枠体から側壁に向けて高くなっていることから、接着材の上面側に生じたクラックが枠体に向けて進展することを抑制できる。それにより、枠体がはがれることを抑制でき、長期信頼性の向上したセルスタック装置とすることができる。

また、本発明の燃料電池モジュールは、上記したセルスタック装置を収納容器内に収納してなることから、長期信頼性の向上した燃料電池モジュールとすることができる。

さらに、本発明の燃料電池装置は、上記した燃料電池モジュールと、該燃料電池モジュールの運転を行なうための補機とを収納してなることから、長期信頼性の向上した燃料電池装置とすることができる。

本実施形態のセルスタック装置の一例を備える燃料電池モジュールを示す外観斜視図である。図１に示す燃料電池モジュールの断面図である。本実施形態のセルスタック装置の一例を示し、（ａ）平面図、（ｂ）（ａ）の点線枠で囲った部分の一部拡大平面図、（ｃ）（ａ）のＢ−Ｂ断面図である。（ａ）は図３に示すセルスタック装置を、燃料電池セルの配列方向に垂直な方向で切断した斜視図であり、（ｂ）は燃料電池セルとマニホールドとの接続部付近の拡大断面図（図３（ａ）のＡ−Ａ断面図）である。本実施形態のセルスタック装置の他の一例を示し、燃料電池セルとマニホールドとの接続部付近の拡大断面図である。本実施形態のセルスタック装置のさらに他の一例を示し、燃料電池セルの配列方向に沿った断面を一部抜粋して示す断面図である。本実施形態の燃料電池装置の一例を概略的に示す分解斜視図である。

図１は、本実施形態の燃料電池モジュール（以下、モジュールという場合がある。）の一例を示す外観斜視図であり、図２は図１の断面図である。なお、以降の図において同一の部材については同一の番号を付するものとする。また、以下の説明において、電気化学セルとして燃料電池セルとした例を用いて説明する。

図１に示すモジュール１においては、収納容器２の内部に、内部を燃料ガスが一端から他端に流通するガス流路（図示せず）を有する電気化学セルである燃料電池セル３を立設させた状態で一列に配列し、隣接する燃料電池セル３間が集電部材（図１においては図示せず）を介して電気的に直列に接続されているとともに、燃料電池セル３の下端をガラスシール材等の絶縁性接着材（図示せず）でマニホールド４に固定してなるセルスタック５を２つ備えるセルスタック装置１２を収納してなる。また、セルスタック５の上方には、燃料電池セル３に供給する燃料ガスを生成するための改質器６が配置されている。なお、セルスタック５の両端部には、セルスタック４（燃料電池セル３）の発電により生じた電気を集電して外部に引き出すための、電気引き出し部を有する導電部材が配置されている（図示せず）。なお、図１においては、セルスタック装置１２が２つのセルスタック５を備えている場合を示しているが、適宜その個数は変更することができ、例えばセルスタッ
ク５を１つだけ備えていてもよい。また、セルスタック装置１２を、改質器６を含むものとすることもできる。

なお、後述するが、マニホールド４は燃料電池セル３に供給する燃料ガスを貯留し、開口部を上面に有するガスケースと、内側に燃料電池セル３を固定するとともに、ガスケースに固定される枠体とを備えている。

また、図１においては、燃料電池セル３として、内部を燃料ガスが長手方向に流通する燃料ガス流路を複数有する中空平板型で、燃料ガス流路を有する支持体の表面に、燃料極層、固体電解質層および酸素極層を順に積層してなる固体酸化物形の燃料電池セル３を例示している。なお、燃料電池セル３の間に酸素含有ガスが流通する。燃料電池セル３の構成については後述する。

また、本実施形態の燃料電池装置においては、燃料電池セル３は、例えば平板型や円筒型とすることもでき、あわせて収納容器２の形状も適宜変更することができる。

また、図１に示す改質器６においては、原燃料供給管１０を介して供給される天然ガスや灯油等の原燃料を改質して燃料ガスを生成する。なお、改質器６は、効率のよい改質反応である水蒸気改質を行うことができる構造とすることが好ましく、水を気化させるための気化部７と、原燃料を燃料ガスに改質するための改質触媒（図示せず）が配置された改質部８とを備えている。そして、改質器６で生成された燃料ガスは、燃料ガス流通管９を介してマニホールド４に供給され、マニホールド４より燃料電池セル３の内部に設けられた燃料ガス流路に供給される。

また図１においては、収納容器２の一部（前後面）を取り外し、内部に収納されるセルスタック装置１２を後方に取り出した状態を示している。ここで、図１に示したモジュール１においては、セルスタック装置１２を、収納容器２内にスライドして収納することが可能である。

なお、収納容器２の内部には、マニホールド４に並置されたセルスタック５の間に配置され、酸素含有ガスが燃料電池セル３の側方を下端部から上端部に向けて流れるように、酸素含有ガス導入部材１１が配置されている。

図２に示すように、モジュール１を構成する収納容器２は、内壁１３と外壁１４とを有する二重構造で、外壁１４により収納容器２の外枠が形成されるとともに、内壁１３によりセルスタック装置１２を収納する発電室１５が形成されている。さらに収納容器２においては、内壁１３と外壁１４との間を、燃料電池セル３に導入する酸素含有ガスが流通する酸素含有ガス流路２１としている。

ここで、収納容器２内には、収納容器２の上部より、上端側に酸素含有ガスが流入するための酸素含有ガス流入口（図示せず）とフランジ部２５とを備え、下端部に燃料電池セル３の下端部に酸素含有ガスを導入するための酸素含有ガス流出口１６が設けられてなる酸素含有ガス導入部材１１が、内壁１３を貫通して挿入されて固定されている。なお、フランジ部２５と内壁１３との間には断熱部材１７が配置されている。

なお、図２においては、酸素含有ガス導入部材１１が、収納容器２の内部に並置された２つのセルスタック５間に位置するように配置されているが、セルスタック５の数により、適宜配置することができる。例えば、収納容器２内にセルスタック５を１つだけ収納する場合には、酸素含有ガス導入部材１１を２つ設け、セルスタック５を両側面側から挟み込むように配置することができる。

また発電室１５内には、モジュール１内の熱が極端に放散され、燃料電池セル３（セルスタック５）の温度が低下して発電量が低減しないよう、モジュール１内の温度を高温に維持するための断熱部材１７が適宜設けられている。

断熱部材１７は、セルスタック５の近傍に配置することが好ましく、特には、燃料電池セル３の配列方向に沿ってセルスタック５の側面側に配置するとともに、セルスタック５の側面における燃料電池セル３の配列方向に沿った幅と同等またはそれ以上の幅を有する断熱部材１７を配置することが好ましい。なお、セルスタック５の両側面側に断熱部材１７を配置することが好ましい。それにより、セルスタック５の温度が低下することを効果的に抑制できる。さらには、酸素含有ガス導入部材１１より導入される酸素含有ガスが、セルスタック５の側面側より排出されることを抑制でき、セルスタック５を構成する燃料電池セル３間の酸素含有ガスの流れを促進することができる。なお、セルスタック５の両側面側に配置された断熱部材１７においては、燃料電池セル３に供給される酸素含有ガスの流れを調整し、セルスタック５の長手方向および燃料電池セル３の積層方向における温度分布を低減するための開口部１８が設けられている。

また、燃料電池セル３の配列方向に沿った内壁１３の内側には、排ガス用内壁１９が設けられており、内壁１３と排ガス用内壁１９との間が、発電室１５内の排ガスが上方から下方に向けて流れる排ガス流路２２とされている。なお、排ガス流路２２は、収納容器２の底部に設けられた排気孔２０と通じている。また、排ガス用内壁１９のセルスタック５側にも断熱部材１７が設けられている。

それにより、モジュール１の稼動（起動処理時、発電時、停止処理時）に伴って生じる排ガスは、排ガス流路２２を流れた後、排気孔２０より排気される構成となっている。なお、排気孔２０は収納容器２の底部の一部を切り欠くようにして形成してもよく、また管状の部材を設けることにより形成してもよい。

なお、酸素含有ガス導入部材１１の内部には、セルスタック５近傍の温度を測定するための熱電対２４が、その測温部２３が燃料電池セル３の長手方向の中央部でかつ燃料電池セル３の配列方向における中央部に位置するように配置されている。

また、上述の構成のモジュール１においては、燃料電池セル３における燃料ガス流路より排出される発電に使用されなかった燃料ガスと酸素含有ガスとを燃料電池セル３の上端と改質器６との間で燃焼させることにより、燃料電池セル３の温度を上昇・維持させることができる。あわせて、燃料電池セル３（セルスタック５）の上方に配置された改質器６を温めることができ、改質器６で効率よく改質反応を行なうことができる。なお、通常発電時においては、上記燃焼や燃料電池セル３の発電に伴い、モジュール１内の温度は５００〜８００℃程度となる。

図３は、本実施形態のセルスタック装置の一例を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）の点線枠で囲った部分の一部を拡大して示す断面図、（ｃ）は（ａ）のＢ−Ｂ断面図である。

セルスタック装置１は、図３に示すように、燃料電池セル３の複数個が整列した状態で立設しているとともに、隣接する燃料電池セル３間に集電部材２６ａを介して電気的に直列に接続したセルスタック５を有している。

燃料電池セル３の内部には、一端部から他端部へ長さ方向Ｌに貫通するガス流路３３を有しており、燃料電池セル３の一端部（図３の下端部）は枠体２７で囲まれており、枠体
２７の内側に充填された接着材２８で燃料電池セル３の下端部の外周が固定されている。つまり、セルスタック５は、枠体２７の内側に複数の燃料電池セル３を並べて収容し、接着材２８で枠体２７に接着されており、この枠体２７の内側が第１固定部４１となる。なお、接着材２８は、ガラス等の材料からなり、熱膨張係数を加味して所定のフィラーを添加したものを用いることができる。

また、セルスタック５の最も外側に位置する燃料電池セル３ａに端部集電部材２６ｂが接着されており、この端部集電部材２６ｂの外側には、端部集電部材２６ｂに接着して電気的に接続されたセルスタック支持部材２９（以下、スタック支持部材２９と略することがある。）が存在する。スタック支持部材２９の外側には保護カバー３０がある。保護カバー３０は、セルスタック５の周囲に配置された断熱材との接触や外部からの衝撃に対して、スタック支持部材２９およびセルスタック５を保護する。また、スタック支持部材２９にはセルスタック５の外側に突出する電流引き出し部３１が接続されている。

一方、マニホールド４を構成するガスケース３２は、燃料電池セル３のガス流路３３にガスを供給する開口部３４を上面に有して、セルスタック５が開口部３４を塞ぐように環状の枠体２７の一端部が、ガスケース３２の開口部３４を取り囲むように形成された溝部３５に差し込まれて、この部位が第２固定部４２となっている。そして、枠体２７の一端部がガスケース３２に溝部３５内の接着材２８に埋設された状態で接着されており、燃料電池セル３のガス流路３３以外の部分が気密に封止されている。なお、溝部３５は、ガスケース３２の開口部３４（言い換えれば枠体２７）を取り囲むように環状に形成されている。

この構成では、セルスタック５をガスケース３２に接続する前に、別途、燃料電池セル３の一端部を接着材２８で枠体２７に接着し、その後で枠体２７をガスケース３２に接着して封止することが可能である。

ここで、燃料電池セル３は、図３（ｂ）に示すように、一対の対向する平坦面をもつ柱状の導電性支持基板３６（以下、支持基板３６と略す場合がある）の一方の平坦面上に燃料側電極層３７、固体電解質層３８及び空気側電極層３９を順次積層してなる柱状（中空平板状等）からなる。また、燃料電池セル３の他方の平坦面上にはインターコネクタ４０が設けられており、インターコネクタ４０の外面（上面）にはＰ型半導体層４１が設けられている。Ｐ型半導体層４１を介して、集電部材２６ａをインターコネクタ４０に接続させることにより、両者の接触がオーム接触となり、電位降下を少なくし集電性能の低下を有効に回避することが可能となる。なお、図３（ａ）では集電部材２６ａ、端部集電部材２６ｂの記載を省略している。また、支持基板は燃料側電極層を兼ねるものとし、その表面に固体電解質層および空気側電極層を順次積層してセルを構成することもできる。

燃料側電極層３７は、一般的に公知のものを使用することができ、多孔質の導電性セラミックス、例えば希土類元素が固溶しているＺｒＯ_２（安定化ジルコニアと称し、部分安定化も含むものとする）とＮｉおよび／またはＮｉＯとから形成することができる。

固体電解質層３８は、燃料側電極層３７、空気側電極層３９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、燃料ガスと酸素含有ガスとのリークを防止するためにガス遮断性を有することが必要とされ、３〜１５モル％の希土類元素が固溶したＺｒＯ_２から形成される。なお、上記特性を有する限りにおいては、他の材料等を用いて形成してもよい。

空気側電極層３９は、一般的に用いられるものであれば特に制限はなく、例えば、いわゆるＡＢＯ_３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スから形成すること
ができる。空気側電極層３９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。

支持基板３６としては、燃料ガスを燃料側電極層３７まで透過するためにガス透過性であること、さらには、インターコネクタ４０を介して集電するために導電性であることが要求される。したがって、支持基板３６としては、導電性セラミックスやサーメット等を用いることができる。セル３を作製するにあたり、燃料側電極層３７または固体電解質層３８との同時焼成により支持基板３６を作製する場合においては、鉄族金属成分と特定希土類酸化物とから支持基板３６を形成することが好ましい。また、図３に示した燃料電池セル３において、柱状（中空平板状）の支持基板３６は、立設方向に細長く延びる板状片であり、平坦な両面と半円形状の両側面を有する。また、支持基板３６は、ガス透過性を備えるために開気孔率が３０％以上、特に３５〜５０％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。また、支持基板３６の形状は柱状であれば良く、円筒状であってもよい。

Ｐ型半導体層４１としては、遷移金属ペロブスカイト型酸化物からなる層を例示することができる。具体的には、インターコネクタ４０を構成する材料よりも電子伝導性が大きいもの、例えば、ＢサイトにＭｎ、Ｆｅ、Ｃｏなどが存在するＬａＭｎＯ_３系酸化物、ＬａＦｅＯ_３系酸化物、ＬａＣｏＯ_３系酸化物などの少なくとも一種からなるＰ型半導体セラミックスを使用することができる。このようなＰ型半導体層４１の厚みは、一般に、３０〜１００μｍの範囲にあることが好ましい。

インターコネクタ４０は、上述したとおり、ランタンクロマイト系のペロブスカイト型酸化物（ＬａＣｒＯ_３系酸化物）、もしくは、ランタンストロンチウムチタン系のペロブスカイト型酸化物（ＬａＳｒＴｉＯ_３系酸化物）が好適に使用される。これらの材料は、導電性を有し、かつ燃料ガス（水素含有ガス）および酸素含有ガス（空気等）と接触しても還元も酸化もされない。また、インターコネクタ４０は支持基板３６に形成されたガス流路３３を流通する燃料ガス、および支持基板３６の外側を流通する酸素含有ガス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好ましい。

そして、燃料電池セル３を電気的に接続するために介装される集電部材２６ａおよび端部集電部材２６ｂは、弾性を有する金属または合金からなる部材あるいは金属繊維または合金繊維から成るフェルトに所要の表面処理を加えた部材から構成することができる。

図４（ａ）は図３に示すセルスタック装置１２を、燃料電池セル３の配列方向に垂直な方向で切断した斜視図であり、（ｂ）は燃料電池セル３とマニホールド４との接続部付近の拡大断面図（図３（ａ）のＡ−Ａ断面図）である。なお、第２固定部４２の１つを破線で示している。

上述したように、本実施形態のセルスタック装置１においては、枠体２７の一端部がガスケース３２の溝部３５に接着材にて固定されている。

ここで、枠体２７を、溝部３５に接着材２８にて固定するにあたり、接着材２８にクラック等が生じる場合がある。そして、燃料電池装置の運転時の温度変化に伴って応力が生じ、このクラックが進展するおそれがある。特にクラックは、接着材２８の面に対して垂直な方向に進展する場合が多く、例えば枠体２７と溝部３５の側壁との間において、枠体２７側が溝部の側壁側よりも高い位置となるように設けられている場合においては、このクラックは枠体２７側に進展し、その後枠体２７に沿ってクラックが進展することとなり、結果として枠体２７が第２固定部３５からはがれるおそれがある。

それゆえ、本実施形態のセルスタック装置１２においては、図４（ｂ）に示しているように、第２固定部４２における接着材２８の上面が、溝部３５の側壁と、該側壁と隣接する枠体２７との間において、枠体２７から溝部３５の側壁に向けて高くなっている。

枠体２７と溝部３５との間における固定構造を上述の構造とすることにより、例えば接着材２８にクラック等が生じて進展した場合であっても、クラックは溝部３５の側壁側に進展することとなる。それにより、クラックが枠体２７に沿って進展することを抑制でき、枠体２７と溝部３５とがはがれることが抑制できることから、長期信頼性の向上したセルスタック装置１２とすることができる。

なお、この場合において、第２固定部４２における接着材２８の上面は、溝部３５の側壁と、該側壁と隣接する枠体２７との間において、枠体２７から溝部３５の側壁に向けて高くなっていればよいが、その高さの差は、枠体２７と溝部３５との接着強度を考慮して適宜設定すればよい。

このように、第２固定部４２における接着材２８の上面を、溝部３５の側壁と、該側壁と隣接する枠体２７との間において、枠体２７から溝部３５の側壁に向けて高くするにあたっては、以下の方法で作製することができる。

まず、溝部３５にペースト状のガラス等の接着材を挿入する。続いてこの接着材を乾燥させることで、接着材が固化される。固化された接着材上に、枠体２７の一端部を載置する。この状態で接着材の軟化点以上温度で加熱する。それに伴って、枠体２７の一端部が接着材に沈み込むとともに、接着材が溝部３５の側壁側に盛り上がる形となる。その後冷却して、再度接着材を固化することにより、図４（ｂ）に示すように、第２固定部４２における接着材２８の上面が、溝部３５の側壁と、該側壁と隣接する枠体２７との間において、枠体２７から溝部３５の側壁に向けて高くなっているセルスタック装置１２を容易に作製することができる。

図５は、本実施形態のセルスタック装置の他の一例を示し、燃料電池セル３とマニホールド４との接続部付近の拡大断面図である。

図５に示すセルスタック装置４３においては、図４（ｂ）に示すセルスタック装置１２と比較して、２つのセルスタック５の間において、１つの溝部３５に２つの枠体２７の一端部が固定されて第２固定部４２とされており、これら２つの枠体２７間における接着材２８の上面が、一方の枠体２７側から他方の枠体２７側に向けて上方に突出した形状となっている。なお、図５においては、上記の第２固定部４２を破線で示している。

このように、１つの溝部３５に２つの枠体２７の一端部を固定するにあたり、２つの枠体２７間における接着材の上面を、一方の枠体２７側から他方の枠体２７側に向けて上方に突出した形状とすることによって、接着材２８にクラック等が生じて進展した場合であっても、クラックは接着材の中央部側に進展することとなる。それにより、クラックが枠体２７に沿って進展することを抑制でき、枠体２７と溝部３５とがはがれることが抑制できることから、長期信頼性の向上したセルスタック装置４３とすることができる。

なお、図５においては、２つの枠体２７間における接着材２８の上面が、一方の枠体２７側から他方の枠体２７側に向けて山なり状となっている例を示したが、例えば階段状など、一方の枠体２７側から他方の枠体２７側に向けて上方に突出した形状となっていればよい。

図６は、本実施形態のセルスタック装置のさらに他の一例を示し、燃料電池セルの配列方向に沿った断面を一部抜粋して示す断面図である。なお、図においては集電部材２６ａ、ｂを省略して抜粋している。

図６に示すセルスタック装置４４においては、枠体２７の内部である第１固定部４１において、隣り合う燃料電池セル３が接着材２８によって固定されており、この接着材２８の上面が、一方の燃料電池セル３側から他方の燃料電池セル３側に向けて上方に突出している。

それにより、燃料電池セル３間における接着材２８にクラック等が生じて進展した場合であっても、クラックは接着材の中央部側に進展することとなる。それにより、クラックが燃料電池セル３に沿って進展することを抑制でき、それにより枠体２７と燃料電池セル３とがはがれることが抑制できることから、長期信頼性の向上したセルスタック装置４２とすることができる。

なお、燃料電池セル３間における接着材２８の上面を、一方の燃料電池セル３側から他方の燃料電池セル３側に向けて上方に突出するようにしたセルスタック装置４２を作製するにあたっては、まず枠体２７内にペースト状のガラス等の接着材を挿入する。続いてこの接着材を乾燥させることで、接着材が固化される。固化された接着材上に、接着材の軟化点より高い温度で揮発する組成からなるシート等を載置し、さらにその上に燃料電池セル３を載置して、該シートの揮発温度よりも高い温度にて焼成することで作製することができる。

図７は、外装ケース内に図１で示した燃料電池モジュール１と、燃料電池モジュール１を動作させるための補機（図示せず）とを収納してなる本実施形態の燃料電池装置の一例を示す分解斜視図である。なお、図７においては一部構成を省略して示している。

図７に示す燃料電池装置４５は、支柱４６と外装板４７から構成される外装ケース内を仕切板４８により上下に区画し、その上方側を上述した燃料電池モジュール１を収納するモジュール収納室４９とし、下方側を燃料電池モジュール１を動作させるための補機を収納する補機収納室５０として構成されている。なお、補機収納室５０に収納する補機を省略して示している。

また、仕切板４８には、補機収納室５０の空気をモジュール収納室４９側に流すための空気流通口５１が設けられており、モジュール収納室４９を構成する外装板４７の一部に、モジュール収納室４９内の空気を排気するための排気口５２が設けられている。

このような燃料電池装置４５においては、上述したように、長期信頼性の向上した燃料電池モジュール１をモジュール収納室４９に収納し、燃料電池モジュール１を動作させるための補機を補機収納室５０に収納して構成されることにより、長期信頼性の向上した燃料電池装置４５とすることができる。

以上、本発明について詳細に説明したが、本発明は上述の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々の変更、改良等が可能である。

上述の例ではいわゆる縦縞型と呼ばれる燃料電池セル３を用いて説明したが、一般に横縞型と呼ばれる複数の発電素子部を支持体上に設けてなる横縞型の燃料電池セルを用いることもできる。

また、上述の例では燃料電池セル３としてガス流路１３に燃料ガスを流す構成の燃料電池セル３を用いて説明したが、ガス流路が酸素含有ガスを流す構成の燃料電池セルであっても同様とすることができる。

さらに、上述の例では電気化学セルとして燃料電池セル３を用いた例を示したが、例えば電気化学セルとして電解セルとし、ガス流路に水蒸気を含むガスを流して、電解セルに電圧を与えることにより水素含有ガスを生成するセルスタック装置（いわゆるＳＯＥＣ用のセルスタック装置）とすることもできる。

１：燃料電池モジュール
２：収納容器
３：燃料電池セル
４：マニホールド
５：セルスタック
１２、４３、４４：セルスタック装置
２７：枠体
２８：接着材
３２：ガスケース
３５：溝部
４１：第１固定部
４２：第２固定部
４５：燃料電池装置

Claims

一端から他端へ貫通するガス流路を内部に有する柱状の電気化学セルを複数個配列してなるセルスタックと、
該セルスタックの一端部を囲み、内側が前記セルスタックの一端部が挿入されて接着材にて固定された第１固定部を有する枠体と、
上面に開口部を有するとともに、該開口部の周囲に設けられた溝部に、前記枠体の一端部が挿入されて接着材にて固定された第２固定部を有するガスケースとを具備し、該ガスケースの内部と前記電気化学セルのガス流路とが連通しているとともに、
前記電気化学セルの配列方向に対して垂直な方向での断面視において、前記第２固定部における前記接着材の上面が、前記溝部の側壁と、該側壁と隣接する前記枠体との間において、前記枠体から前記側壁に向けて高くなっていることを特徴とするセルスタック装置。
前記電気化学セルの配列方向に対して垂直な方向での断面視において、前記溝部に複数の前記枠体の一端部が挿入されて前記接着材にて固定されており、該複数の前記枠体間における前記接着材の上面が、一方の前記枠体側から他方の前記枠体側に向けて上方に突出していることを特徴とする請求項１に記載のセルスタック装置。
前記電気化学セルの配列方向に沿った断面視において、前記第１固定部の前記電気化学セル間における前記接着材の上面が、一方の前記電気化学セル側から他方の前記電気化学セル側に向けて上方に突出していることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のセルスタック装置。
前記電気化学セルが燃料電池セルであり、収納容器内に請求項１乃至請求項３のうちいずれかに記載のセルスタック装置を収納してなることを特徴とする燃料電池モジュール。
外装ケース内に、請求項４に記載の燃料電池モジュールと、該燃料電池モジュールの運転を行なうための補機とを収納してなることを特徴とする燃料電池装置。