JP6182289B1 - Fuel cell stack - Google Patents
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Abstract
【課題】加熱対象部材を十分に加熱することのできる燃料電池スタックを提供する。【解決手段】燃料電池スタック100は、燃料マニホールド1と、燃料電池セル2と、多孔質部材3と、を備えている。燃料電池セル2は、燃料マニホールド1から上方に延びている。燃料電池セル2は、支持基板、支持基板内を上下方向に延びるガス流路22、及び支持基板上に配置される発電素子部を有している。多孔質部材3は、ガス流路22の排出側端部を覆うように燃料電池セル2の上方に配置されている。多孔質部材3は、側面部が内部よりも緻密である。【選択図】図6A fuel cell stack capable of sufficiently heating a member to be heated is provided. A fuel cell stack includes a fuel manifold, a fuel cell, and a porous member. The fuel cell 2 extends upward from the fuel manifold 1. The fuel battery cell 2 includes a support substrate, a gas flow path 22 extending in the vertical direction in the support substrate, and a power generation element unit disposed on the support substrate. The porous member 3 is disposed above the fuel cell 2 so as to cover the discharge side end of the gas flow path 22. As for the porous member 3, a side part is denser than an inside. [Selection] Figure 6
Description
本発明は、燃料電池スタックに関する。 The present invention relates to a fuel cell stack.
燃料電池スタックは、燃料マニホールドと、燃料マニホールドから上方に延びる複数の燃料電池セルとを備えている(特許文献1参照)。燃料マニホールドは、各燃料電池セルに燃料ガスを分配する。 The fuel cell stack includes a fuel manifold and a plurality of fuel cells extending upward from the fuel manifold (see Patent Document 1). The fuel manifold distributes fuel gas to each fuel cell.
各燃料電池セルに供給された燃料ガスの一部は、各燃料電池セルから未反応の状態で排出される。この排出された燃料ガスを燃焼させることによって、例えば、改質器や、周りを流れる空気などのような加熱対象部材を加熱することができる。 Part of the fuel gas supplied to each fuel cell is discharged from each fuel cell in an unreacted state. By burning the discharged fuel gas, for example, a reformer or a member to be heated such as air flowing around can be heated.
上述したように構成された燃料電池スタックにおいて、燃料ガスの利用効率を向上させると、各燃料電池セルの上端部から排出される燃料ガスが少なくなり、加熱対象部材を十分に加熱できなくなるという問題があった。 In the fuel cell stack configured as described above, if the fuel gas utilization efficiency is improved, the fuel gas discharged from the upper end of each fuel cell decreases, and the member to be heated cannot be heated sufficiently. was there.
そこで、本発明の課題は、加熱対象部材を十分に加熱することのできる燃料電池スタックを提供することにある。 Then, the subject of this invention is providing the fuel cell stack which can fully heat the member to be heated.
本発明のある側面に係る燃料電池スタックは、燃料マニホールドと、燃料電池セルと、多孔質部材と、を備えている。燃料電池セルは、燃料マニホールドから上方に延びている。燃料電池セルは、支持基板、支持基板内を上下方向に延びるガス流路、及び支持基板上に配置される発電素子部を有している。多孔質部材は、ガス流路の排出側端部を覆うように燃料電池セルの上方に配置されている。多孔質部材は、側面部が内部よりも緻密である。 A fuel cell stack according to an aspect of the present invention includes a fuel manifold, a fuel cell, and a porous member. The fuel cell extends upward from the fuel manifold. The fuel cell includes a support substrate, a gas flow path extending in the vertical direction in the support substrate, and a power generation element unit disposed on the support substrate. The porous member is disposed above the fuel cell so as to cover the discharge side end of the gas flow path. As for a porous member, a side part is denser than an inside.
この構成によれば、燃料電池セルのガス流路から排出された燃料ガスと、各燃料電池セルの外側面を流れる空気とが多孔質部材内に供給される。そして、この燃料ガスと空気とが、多孔質部材内において混合されるため、燃料ガスの燃焼は予混合燃焼となる。このため、本発明に係る燃料電池スタックは、従来の拡散燃焼に比べて燃焼の安定性が向上し、加熱対象部材を十分に加熱することができる。また、多孔質部材の側面部が内部よりも緻密であるため、多孔質部材内に供給された燃料ガス及び空気が多孔質部材の側方へと漏れることを防止できる。このため、より効率的に加熱対象部材を加熱することができる。 According to this structure, the fuel gas discharged | emitted from the gas flow path of a fuel cell and the air which flows through the outer surface of each fuel cell are supplied in a porous member. And since this fuel gas and air are mixed in a porous member, combustion of fuel gas turns into premixed combustion. For this reason, the fuel cell stack according to the present invention has improved combustion stability compared to conventional diffusion combustion, and can sufficiently heat the member to be heated. Further, since the side surface portion of the porous member is denser than the inside, it is possible to prevent the fuel gas and air supplied into the porous member from leaking to the side of the porous member. For this reason, the member to be heated can be heated more efficiently.
好ましくは、多孔質部材は、上下方向に延びる複数の流路と、各流路を仕切る多孔質の隔壁と、一部の流路内に配置されて上方に流れるガスの流れの抵抗となる抵抗部と、を有する。この構成によれば、多孔質部材の流路に供給されたガスが抵抗部に到達すると、隔壁を介して隣の流路へと流れる。この結果、多孔質部材内での燃料ガスと空気との混合が促進され、より安定した燃焼とすることができる。 Preferably, the porous member includes a plurality of flow paths extending in the vertical direction, a porous partition wall that partitions each flow path, and a resistance that is disposed in a part of the flow paths and serves as a resistance to a gas flow that flows upward. Part. According to this configuration, when the gas supplied to the flow path of the porous member reaches the resistance portion, it flows to the adjacent flow path via the partition wall. As a result, mixing of fuel gas and air in the porous member is promoted, and more stable combustion can be achieved.
例えば、上述した抵抗部の気孔率は、隔壁の気孔率よりも低いような構成とすることができる。 For example, it can be set as the structure where the porosity of the resistance part mentioned above is lower than the porosity of a partition.
好ましくは、多孔質部材は、多孔質部材の内部を上方に流れるガスの流れの抵抗となる抵抗部を有する。この構成によれば、多孔質部材内を上方に流れる燃料ガス又は空気が抵抗部に到達すると、抵抗部を避けるように燃料ガス又は空気の流れ方向が変更される。この結果、燃料ガスと空気との混合が促進され、より安定した燃焼とすることができる。 Preferably, the porous member has a resistance portion that serves as a resistance to the flow of gas flowing upward inside the porous member. According to this configuration, when the fuel gas or air flowing upward in the porous member reaches the resistance portion, the flow direction of the fuel gas or air is changed so as to avoid the resistance portion. As a result, mixing of fuel gas and air is promoted, and more stable combustion can be achieved.
例えば、抵抗部の気孔率は、多孔質部材の他の部分の気孔率よりも低いような構成とすることができる。 For example, it can be set as the structure where the porosity of a resistance part is lower than the porosity of the other part of a porous member.
好ましくは、多孔質部材は、加熱対象部材の下方に配置される。多孔質部材の上面は、加熱対象部材と対向する対向領域と、対向領域の外側に配置される外側領域とを有する。外側領域は、対向領域よりも緻密とすることが好ましい。この構成によれば、より効率的に加熱対象部材を加熱することができる。 Preferably, the porous member is disposed below the member to be heated. The upper surface of the porous member has a facing region that faces the member to be heated and an outer region that is disposed outside the facing region. The outer region is preferably denser than the opposing region. According to this configuration, the member to be heated can be heated more efficiently.
多孔質部材は、燃料電池セルの上面に載置されていてもよい。 The porous member may be placed on the upper surface of the fuel battery cell.
多孔質部材は、燃料電池セルの上面と間隔をあけて配置されていてもよい。 The porous member may be disposed at a distance from the upper surface of the fuel cell.
多孔質部材は下方に開口する凹部を有しており、燃料電池セルの上端部は多孔質部材の凹部に嵌合していてもよい。 The porous member has a recess opening downward, and the upper end of the fuel cell may be fitted in the recess of the porous member.
本発明によれば、加熱対象部材を十分に加熱することができる。 According to the present invention, the member to be heated can be sufficiently heated.
[燃料電池スタック]
本発明に係る燃料電池スタックの実施形態について図面を参照しつつ説明する。
[Fuel cell stack]
An embodiment of a fuel cell stack according to the present invention will be described with reference to the drawings.
[燃料電池スタック]
図1に示すように、燃料電池スタック100は、燃料マニホールド1と、複数の燃料電池セル2と、多孔質部材3とを備えている。この燃料電池スタック100の上方には、改質器(図示省略)が配置される。
[Fuel cell stack]
As shown in FIG. 1, the
[燃料マニホールド]
図2に示すように、燃料マニホールド1は、各燃料電池セル2に燃料ガスを供給するように構成されている。燃料マニホールド1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1は、マニホールド本体11と、支持板12とを有している。また、燃料マニホールド1は、外部から燃料マニホールド1の内部空間に燃料ガスを導入するための導入管13を有している。
[Fuel manifold]
As shown in FIG. 2, the
マニホールド本体11は、底板と側板とを備え、上方に開口している。支持板12は、マニホールド本体11上に配置され、マニホールド本体11の上面を塞ぐように構成されている。支持板12は、複数の燃料電池セル2を支持するように構成されている。支持板12は、複数の挿入孔14を有している。各挿入孔14は互いに間隔をあけて支持板12の長手方向(z軸方向)に沿って配置されている。マニホールド本体11、及び支持板12は、例えば、ステンレス鋼等で構成されている。
The
導入管13は、支持板12に対して接合されている。導入管13も、例えば、ステンレス鋼等で構成されている。この導入管13は、例えば、支持板12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12に接合されている。
The
[燃料電池セル]
図1に示すように、各燃料電池セル2は、燃料マニホールド1から上方に延びている。図3に示すように、各燃料電池セル2は、支持基板20、及び複数の発電素子部21を有している。各発電素子部21は、燃料電池セル2の長手方向(x軸方向)に沿って互いに間隔をあけて配置されている。各燃料電池セル2は、いわゆる横縞型の固体酸化物形燃料電池(SOFC)である。
[Fuel battery cell]
As shown in FIG. 1, each
支持基板20は、長手方向(x軸方向)を有する平板状である。支持基板20は、電子伝導性を有さない多孔質の材料で構成される。支持基板20の内部には、長手方向に延びる複数の燃料ガス流路22が形成されている。各燃料ガス流路22は、互いに幅方向(y軸方向)に間隔をおいて配置されている。支持基板20は、例えば、CSZ(カルシア安定化ジルコニア)で構成される。
The
各発電素子部21は、支持基板20の主面のそれぞれに配置されている。各発電素子部21は、燃料極、固体電解質膜、及び空気極が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)で構成される。以下、燃料電池セル2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。起電力発生温度TAは、例えば、350〜400℃である。
Each power
図4に示すように、支持基板20の燃料ガス流路22内に燃料ガス(水素ガス等)を流すとともに、支持基板20の各主面に沿って酸素を含むガス(空気等)を流すと、各発電素子部21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燃料電池セル2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、燃料電池セル2内にて電流が流れる(発電状態)。この発電状態にて、燃料電池セル2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)
As shown in FIG. 4, when a fuel gas (hydrogen gas or the like) is caused to flow in the fuel
(1/2) · O 2 + 2e − → O 2− (where: air electrode) (1)
H 2 + O 2− → H 2 O + 2e − (in the fuel electrode) (2)
なお、燃料電池セル2の温度が起電力発生温度TA近傍である場合、燃料電池セル2は起電力を発生し得るものの、燃料電池セル2の内部電気抵抗が大きい。従って、燃料電池セル2から十分な出力を取り出すことができない。燃料電池セル2の内部電気抵抗は、燃料電池セル2の温度の上昇に応じて小さくなっていく。また、燃料電池セル2が発生する起電力は、温度に応じてほとんど変化しない。したがって、燃料電池セル2の温度が起電力発生温度TAから上昇するにつれて、燃料電池セル2から取り出せる出力が大きくなっていく。燃料電池セル2から十分な出力を取り出せる燃料電池セル2の温度を作動温度T1と呼ぶ。作動温度T1は、例えば、600〜800℃である。燃料電池セル2の運転状態では、燃料電池セル2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、燃料電池セル2から所望の出力を安定して取り出すことができる。以上、燃料電池セルとして、平板状の燃料電池セルについて述べたが、燃料電池セルが円筒状などの他のタイプの燃料電池セルであってもよい。
When the temperature of the
図5に示すように、各燃料電池セル2の下端部は、支持板12の挿入孔14に挿入されている。すなわち、各燃料電池セル2は、支持板12から上方(x軸正方向)に延びている。各燃料電池セル2は、燃料マニホールド1の長手方向(z軸方向)に沿って互いに間隔をあけて配置されている。各燃料電池セル2の上端部は、自由端となっている。
As shown in FIG. 5, the lower end portion of each
各燃料電池セル2は、第1接合材4によって支持板12に接合されている。第1接合材4は、燃料電池セル2の根元部に沿って環状に延びている。第1接合材4は、ガスシール機能を有している。すなわち、燃料電池セル2と支持板12との隙間から、燃料マニホールド1内の燃料ガスが漏れないように第1接合材4がシールしている。なお、燃料電池セル2の燃料ガス流路22は、燃料マニホールド1内と連通している。
Each
第1接合材4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。
The
隣り合う燃料電池セル2の間には、集電部材5が配置されている。詳細には、集電部材5は、燃料電池セル2の下端部に配置されている。集電部材5は、隣り合う燃料電池セル2を電気的に接続している。詳細には、集電部材5は、一方の燃料電池セル2の燃料極と他方の燃料電池セル2の空気極とを電気的に接続している。集電部材5は、各燃料電池セル2と第2接合材6を介して接合されている。
A current collecting member 5 is disposed between
集電部材5は、導電性であり、例えば、酸化物セラミックスの焼成体で構成されている。このような酸化物セラミックスとしては、例えば、ペロブスカイト酸化物、又はスピネル酸化物などが挙げられる。ペロブスカイト酸化物としては、例えば、(La,Sr)MnO3、又は(La,Sr)(Co,Fe)O3等が挙げられる。スピネル酸化物としては、例えば、(Mn,Co)3O4、又は(Mn,Fe)3O4等が挙げられる。この集電部材302は、例えば、可撓性を有していない。なお、集電部材5は、例えば、金属メッシュ等で構成されていてもよい。 The current collecting member 5 is conductive and is made of, for example, a sintered body of oxide ceramics. Examples of such oxide ceramics include perovskite oxide and spinel oxide. Examples of the perovskite oxide include (La, Sr) MnO 3 , (La, Sr) (Co, Fe) O 3, and the like. Examples of the spinel oxide include (Mn, Co) 3 O 4 , (Mn, Fe) 3 O 4, and the like. For example, the current collecting member 302 does not have flexibility. In addition, the current collection member 5 may be comprised with the metal mesh etc., for example.
第2接合材6は、例えば、導電性であり、(Mn,Co)3O4系の導電性セラミックス、または貴金属によって形成される。具体的には、第2接合材6は、(Mn,Co)3O4、(La、Sr)(Co,Fe)O3、Pt及びAg等よりなる群から選ばれる少なくとも1種によって形成される。
The
各発電素子部21は、電気的接続部(図示省略)によって互いに電気的に接続されている。また、燃料電池セル2の上端部側において、支持基板20の一方面に形成された発電素子部21と他方面に形成された発電素子部21とが第2集電部材7によって電気的に接続されている。なお、各発電素子部21は、直列に接続されている。
The power
[多孔質部材]
図6に示すように、多孔質部材3は、各燃料電池セル2の上端部を覆うように配置されている。詳細には、多孔質部材3は、各燃料電池セル2の燃料ガス流路22の排出側端部を覆うように配置されている。
[Porous member]
As shown in FIG. 6, the
多孔質部材3は、各燃料電池セル2の上方に配置されている。多孔質部材3は、例えば、各燃料電池セル2の上面に載置されている。多孔質部材3は、各燃料電池セル2の上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。この多孔質部材3の上方には、改質器101が配置される。また、この改質器101と燃料電池スタック100は、図示しない耐熱容器内に収容されている。
The
図7及び図8に示すように、多孔質部材3は、上下方向に延びる複数の流路31と、各流路31を仕切る多孔質の隔壁32とを有している。例えば、多孔質部材3は、ハニカム構造を有している。各流路31の流路面積は、燃料電池セル2の各ガス流路22の流路面積よりも小さい。例えば、多孔質部材3の各流路31の流路面積は、1〜25mm2程度であり、隣接する流路31の間隔(ピッチ)は、1〜10mm程度である。多孔質部材3の厚さ(x軸方向の寸法)は、例えば、5〜100mm程度であり、好ましくは、3〜30mm程度である
As shown in FIGS. 7 and 8, the
隔壁32は、例えば、多孔質のセラミックス材料で構成されている。多孔質のセラミックス材料としては、例えば、炭化ケイ素、ジルコニア、アルミナ、又はコージェライト等が挙げられる。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。
The
多孔質部材3の側面部33は、内部よりも緻密である。詳細には、多孔質部材3の側面部33は、隔壁32よりも緻密である。例えば、側面部33は、隔壁32と同じ材料で構成してもよい。この場合、側面部33の気孔率は、隔壁32の気孔率よりも低くなるように形成される。例えば、側面部33の気孔率は、5〜70体積%とすることができる。また、側面部33は、ガラス材料によって構成することもできる。ガラス材料としては、SiO2-MgO系等の結晶化ガラスなどを例示することができる。
The
[作動方法]
図6に示すように、改質器101は、入口管102と、出口管103とを備える。出口管103は、燃料マニホールド1の導入管13と接続されている。改質器101、入口管102、及び、出口管103は、耐熱性金属で構成されている。改質器101の内部には、都市ガスなどの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。
[Method of operation]
As shown in FIG. 6, the
上記貴金属触媒等の存在によって、改質器101内では、具体的には、下記の(3)式のように、メタンの水蒸気改質反応が発生する。この反応によって、改質器101内にて、燃料電池セル2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+H2O→CO+3H2 …(3)
Due to the presence of the noble metal catalyst or the like, specifically, a steam reforming reaction of methane occurs in the
CH 4 + H 2 O → CO + 3H 2 (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101の温度が改質温度T2以上になると、改質器101内にて水蒸気改質反応が発生する。この水蒸気改質反応は吸熱反応である。したがって、水蒸気改質反応が発生すると、改質器101が吸熱される。
Hereinafter, the lowest temperature at which the steam reforming reaction can occur is referred to as the reforming temperature T2. When the temperature of the
燃料電池スタック100が運転状態(すなわち、燃料電池スタック100の温度が作動温度T1近傍に維持される状態)では、改質器101は、改質温度T2より高く作動温度T1より低い温度T3(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101が水蒸気改質反応を安定して発生することができる。
When the
改質器101によって生成された燃料ガスは、導入管13及び燃料マニホールド1を経て、各燃料電池セル2のガス流路22に供給され、各発電素子部21の発電に利用される。そして、各発電素子部21において利用されなかった未反応の燃料ガスは、各ガス流路22の上端から排出される。
The fuel gas generated by the
各燃料電池セル2のガス流路22から排出された燃料ガスは、多孔質部材3の各流路31に導入される。また、各燃料電池セル2の間に供給された空気も多孔質部材3の各流路31に導入される。そして、各流路31内に導入された燃料ガス及び空気は、隔壁32を介して混合される。このため、燃料ガスの燃焼形態は予混合燃焼となり、安定した燃焼とすることができる。この結果、改質器101を十分に加熱することができる。
The fuel gas discharged from the
[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。
[Modification]
As mentioned above, although embodiment of this invention was described, this invention is not limited to these, A various change is possible unless it deviates from the meaning of this invention.
変形例1
上記実施形態では、多孔質部材3の各流路31は上下方向に貫通していたが、特にこれに限定されない。例えば、図9に示すように、多孔質部材3は、複数の抵抗部34を有していてもよい。抵抗部34は、複数の流路31のうち一部の流路31内に配置されている。抵抗部34は、流路31内を上方に流れる燃料ガスの流れの抵抗となるように構成されている。例えば、抵抗部34は、コージェライト、窒化珪素、又は結晶化ガラスなどによって構成されている。抵抗部34の気孔率は、隔壁32の気孔率よりも低い。この構成によれば、抵抗部34が配置された流路31内を流れる燃料ガス又は空気は、抵抗部34に到達すると、隔壁32を介して隣の流路31へと流れる。この結果、燃料ガスと空気との混合をより促進することができる。
In the said embodiment, although each
変形例2
上記実施形態では、多孔質部材3はハニカム構造を有していたが、多孔質部材3の構成はこれに限定されない。例えば、図10に示すように、多孔質部材3は、スポンジ状であってもよい。この場合、燃料ガスは多孔質部材3内を上方に向かって流れる。多孔質部材3は、この上方に向かって流れる燃料ガスの抵抗となる抵抗部34を有していてもよい。例えば、多孔質部材3内の一部の気孔率を他の部分の気孔率よりも低くすることによって、燃料ガスの抵抗部34を構成してもよい。この構成によれば、抵抗部34が配置された流路31内を流れる燃料ガス又は空気は、抵抗部34に到達すると、流れ方向を変える。この結果、燃料ガスと空気との混合をより促進することができる。
In the said embodiment, although the
変形例3
図11に示すように、多孔質部材3の上面は、改質器101と対向する対向領域35と、対向領域35の外側に配置される外側領域36と、を有していてもよい。外側領域36は、改質器101と対向していない。この外側領域36は、対向領域35よりも緻密である。例えば、外側領域36において、緻密膜が形成されており、各流路31が塞がれている。この結果、外側領域36からは燃料ガスや空気が排出されず、対向領域35のみから燃料ガスや空気が排出される。したがって、より効率的に改質器101を加熱することができる。
As shown in FIG. 11, the upper surface of the
変形例4
また、上記実施形態において、多孔質部材3は各燃料電池セル2上に載置されているが、多孔質部材3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、多孔質部材3は、複数の凹部37を有していてもよい。各凹部37は、下方に開口している。この各凹部37に、各燃料電池セル2の上端部が嵌合する。
Moreover, in the said embodiment, although the
また、図13に示すように、多孔質部材3は、燃料電池セル2の上面と間隔をあけて配置されていてもよい。この場合、図示しない支持部材などによって、多孔質部材3が支持されている。
Further, as shown in FIG. 13, the
変形例5
上記実施形態では、燃料電池スタック100は加熱対象部材として改質器101を加熱しているが、燃料電池スタック100の加熱対象部材は改質器101に限定されない。例えば、周囲を流れる空気が燃料電池スタック100の加熱対象部材であってもよい。
Modification 5
In the above embodiment, the
1 :燃料マニホールド
11 :ガス流路
12 :支持基板
2 :燃料電池セル
20 :支持基板
21 :発電素子部
22 :ガス流路
3 :多孔質部材
31 :流路
32 :隔壁
33 :側面部
34 :抵抗部
35 :対向領域
36 :外側領域
100 :燃料電池スタック
101 :改質器
1: Fuel manifold 11: Gas flow path 12: Support substrate 2: Fuel cell 20: Support substrate 21: Power generation element part 22: Gas flow path 3: Porous member 31: Flow path 32: Partition wall 33: Side part 34: Resistor 35: opposing region 36: outer region 100: fuel cell stack 101: reformer
Claims (9)
支持基板、前記支持基板内を上下方向に延びるガス流路、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、
前記ガス流路の排出側端部を覆うように前記燃料電池セルの上方に配置された多孔質部材と、
を備え、
前記多孔質部材は、側面部が内部よりも緻密である、
燃料電池スタック。
A fuel manifold;
A fuel cell having a support substrate, a gas flow path extending in the vertical direction in the support substrate, and a power generation element portion disposed on the support substrate, and extending upward from the fuel manifold;
A porous member disposed above the fuel cell so as to cover the discharge side end of the gas flow path;
With
The porous member has a side portion denser than the inside,
Fuel cell stack.
請求項1に記載の燃料電池スタック。
The porous member includes a plurality of flow paths extending in the vertical direction, a porous partition wall that divides the flow paths, and a resistance that is disposed in a part of the flow paths and serves as a resistance to a gas flow that flows upward. And having a part,
The fuel cell stack according to claim 1.
請求項2に記載の燃料電池スタック。
The porosity of the resistance portion is lower than the porosity of the partition wall,
The fuel cell stack according to claim 2.
請求項1に記載の燃料電池スタック。
The porous member has a resistance portion that serves as a resistance of a gas flow flowing upward in the porous member.
The fuel cell stack according to claim 1.
請求項4に記載の燃料電池スタック。
The porosity of the resistance portion is lower than the porosity of the other part of the porous member,
The fuel cell stack according to claim 4.
前記多孔質部材の上面は、前記加熱対象部材と対向する対向領域と、前記対向領域の外側に配置される外側領域とを有し、
前記外側領域は、前記対向領域よりも緻密である、
請求項1から5のいずれかに記載の燃料電池スタック。
The porous member is disposed below the member to be heated,
The upper surface of the porous member has a facing region facing the heating target member, and an outer region disposed outside the facing region,
The outer region is denser than the opposing region;
The fuel cell stack according to any one of claims 1 to 5.
請求項1から6のいずれかに記載の燃料電池スタック。
The porous member is placed on the upper surface of the fuel cell.
The fuel cell stack according to any one of claims 1 to 6.
請求項1から6のいずれかに記載の燃料電池スタック。
The porous member is disposed at a distance from the upper surface of the fuel cell.
The fuel cell stack according to any one of claims 1 to 6.
前記燃料電池セルの上端部は、前記多孔質部材の凹部に嵌合する、
請求項1から6のいずれかに記載の燃料電池スタック。 The porous member has a recess opening downward,
The upper end portion of the fuel cell fits into the recess of the porous member,
The fuel cell stack according to any one of claims 1 to 6.
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JP2006127826A (en) * | 2004-10-27 | 2006-05-18 | Kyocera Corp | Cell of fuel cell and fuel cell |
JP2011134542A (en) * | 2009-12-24 | 2011-07-07 | Kyocera Corp | Cell stack device, fuel cell module, and fuel cell device |
JP2015056267A (en) * | 2013-09-11 | 2015-03-23 | 大阪瓦斯株式会社 | Solid oxide type fuel battery |
JP2015185280A (en) * | 2014-03-20 | 2015-10-22 | Jx日鉱日石エネルギー株式会社 | Fuel battery device |
JP2016171072A (en) * | 2015-03-12 | 2016-09-23 | 日本碍子株式会社 | Stack structure of fuel battery |
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Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2004281299A (en) * | 2003-03-18 | 2004-10-07 | Toto Ltd | Fuel cell power generation system |
JP2006127826A (en) * | 2004-10-27 | 2006-05-18 | Kyocera Corp | Cell of fuel cell and fuel cell |
JP2011134542A (en) * | 2009-12-24 | 2011-07-07 | Kyocera Corp | Cell stack device, fuel cell module, and fuel cell device |
JP2015056267A (en) * | 2013-09-11 | 2015-03-23 | 大阪瓦斯株式会社 | Solid oxide type fuel battery |
JP2015185280A (en) * | 2014-03-20 | 2015-10-22 | Jx日鉱日石エネルギー株式会社 | Fuel battery device |
JP2016171072A (en) * | 2015-03-12 | 2016-09-23 | 日本碍子株式会社 | Stack structure of fuel battery |
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