JP6438179B1 - セルスタック装置、モジュールおよびモジュール収容装置 - Google Patents

セルスタック装置、モジュールおよびモジュール収容装置 Download PDF

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Abstract

内部にガス流路を有する柱状のセル3を複数個立設させた状態で配列して電気的に接続してなるセルスタック5と、セル3の下端を固定するとともにセル3のガス流路にガスを供給するためのマニホールド4と、ガスをマニホールド4に供給するためのガス供給管9とを備え、該ガス供給管9は、一端がガス供給部6に接続されるとともに、他端がマニホールド4に設けられた第1貫通孔14に挿入されてマニホールド4に第1接合部17を介して接合されており、ガス供給管9の挿入方向に沿った任意の断面において、ガス供給管9は、第1接合部17に対応する位置において、ガス供給管9の内側に向けて突出する第1凸部19を有する。

Description

本開示は、セルスタック装置、モジュールおよびモジュール収容装置に関する。
近年、次世代エネルギーとして、例えば、特許第5766132号公報(以下、特許文献1という。)には、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セルの1種である燃料電池セルがマニホールドに複数配列されてなるセルスタック装置が提案されている。
また、例えば、特許第5873949号公報(以下、特許文献2という。)には、マニホールドには、その内部空間にガスを導入するための導入管が設けられており、該導入管の一端部が、マニホールドに設けられた貫通孔に挿入され、導入管とマニホールドとが接合部を介して接合されているものが提案されている。
本開示のセルスタック装置は、内部にガス流路を有する柱状のセルを複数個立設させた状態で配列して電気的に接続してなるセルスタックと、前記セルの下端を固定するとともに前記セルの前記ガス流路にガスを供給するためのマニホールドと、前記ガスを前記マニホールドに供給するためのガス供給管とを備え、該ガス供給管は、一端がガス供給部に接続されるとともに、他端が前記マニホールドに設けられた第1貫通孔に挿入されて前記マニホールドに第1接合部を介して接合されており、前記ガス供給管の挿入方向に沿った任意の断面において、前記ガス供給管は、前記第1接合部に対応する位置において、前記ガス供給管の内側に向けて突出する第1凸部を有する。
本開示のモジュールは、収納容器内に上記セルスタック装置を収納してなる。
本開示のモジュール収容装置は、モジュールと、該モジュールを作動させるための補機とを、外装ケース内に収納してなる。
本実施形態のセルスタック装置の一例を示す側面図および部分断面図である。 図2Aは図1のA部の一例を示す拡大した垂直方向の断面図であり、図2Bは、図2AのX−X線で切断した水平方向の断面図である。 図2Bの他の例を示す水平方向の断面図である。 図2Bの他の例を示す水平方向の断面図である。 図2Bの他の例を示す水平方向の断面図である。 図1のA部の他の例を示す拡大した垂直方向の断面図である。 図1のA部の他の例を示す拡大した垂直方向の断面図である。 本実施形態のセルスタック装置の他の例を示す外観斜視図である。 図6Aで示したセルスタック装置の一部を省略した平面図である。 図6BのY−Y断面図で一部は側面図である。 図8Aは、図7のB部の一例を示す拡大した垂直方向の断面部であり、図8Bは、図8AのZ−Z線で切断した水平方向の断面図である。 図8Bの他の例を示す水平方向の断面図である。 図8Bの他の例を示す水平方向の断面図である。 図8Bの他の例を示す水平方向の断面図である。 図7のB部の他の例を示す拡大した垂直方向の断面図である。 図7のB部の他の例を示す拡大した垂直方向の断面図である。 本実施形態のモジュールの一例を示す外観斜視図である。 本実施形態のモジュール収納装置の一例を、一部を省略して示す斜視図である。
図1〜図13を用いて、本開示のセルスタック装置、モジュールおよびモジュール収容装置の一例について説明する。
図1は本実施形態のセルスタック装置の一例を示す側面図であり、一部は分かりやすくするために部分断面図としている。また図2Aは図1のA部の一例を示す拡大した垂直方向の断面図であり、図2Bは図2AのX−X線で切断した水平方向の断面図である。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。
図1で示すセルスタック装置1は、内部をガスが一端から他端に流通するガス流路(図示せず)を有するセル3を立設させた状態で一列に配列し、隣接するセル3間が導電部材(図示せず)を介して電気的に直列に接続されている。さらに、図1で示すセルスタック装置1は、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1つ備えている。
また、セルスタック5の上方には、セル3に供給するガスを生成するためのガス供給部としての改質器6が配置されている。なお、以降の説明において、特に断りのない限り、ガス供給部を改質器6として説明する。
また、セルスタック5の端部には、セルスタック5(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、導電部12を有する端部導電部材11が配置されている。
なお、セルスタック装置1を、改質器6を含むものとすることもできる。
また、図1においては、セル3として、内部をガスが長手方向に流通するガス流路を複数有する中空平板型で、ガス流路を有する支持体の表面に、内側電極層、固体電解質層及び外側電極層を順に積層してなる固体酸化物形のセル3を例示している。なお、以降の説明において、特に断りのない限り、内側電極層を燃料極層とし、外側電極層を酸素極層として説明する。
ここで、セル3は、燃料極層と酸素極層とが固体電解質層を介して対面している部分が発電の素子部として機能する。即ち、酸素極層の外側に空気等の酸素含有ガスを流し、且つ支持体内のガス通路に燃料ガス(水素含有ガス)を流し、所定の作動温度まで加熱することにより発電する。そして、かかる発電によって生成した電流は、上述した端部導電部材11を介して集電される。
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でき、水を気化させるための気化部7と、原燃料を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で生成されたガスは、ガス供給管9を介してマニホールド4に供給され、マニホールド4よりセル3の内部に設けられたガス流路に供給される。
なお、図1においてガス供給管9およびマニホールド4は断面図で示し、それ以外は側面図で示している。
また、本実施形態においては、ガス供給管9は、一端が改質器6に接続されるとともに、他端がマニホールド4に設けられた第1貫通孔14に挿入されてマニホールド4に第1接合部17を介して接合されている。
ところで、セルスタック装置1において、燃料電池の発電時に発生する熱によりガス供給管9が変形したり動いたりする場合に、ガス供給管9の形状によっては、ガス供給管9とマニホールド4との第1接合部17に疲労破壊等によるクラックや割れが発生するおそれがある。それゆえ、ガス供給管9とマニホールド4との接合を強固なものとするにあたり、改善の余地があった。
そこで、本実施形態においては、図2Aに示すように、ガス供給管9は、第1接合部17に対応する位置において、ガス供給管9の内側に向けて突出する第1凸部19を有する。それにより、ガス供給管9が変形したり動いたりしても、第1凸部19により、第1接合部17に対応する位置において、第1凸部19におけるガス供給管9の厚みt1が肉厚になることで、ガス供給管9の断面積が増加し、このガス供給管9が接合する第1接合部17に、疲労破壊等によるクラックや割れが発生することを抑制できる。それにより、ガス供給管9とマニホールド4とを強固に接合することができ、その結果、ガス供給管9とマニホールド4との接合信頼性を向上することができる。
ここで、第1凸部19におけるガス供給管9の厚みt1は、図2A、図2Bに示すように、ガス供給管9そのものの厚みt11に、第1凸部19の最も厚い厚みt12を加えた厚みである。
図2Bに示すように、第1凸部19は、ガス供給管9の断面積を増加させる観点から、ガス供給管9の内面の全周にわたって設けることができる。これにより、ガス供給管9が接合する第1接合部17に、疲労破壊等によるクラックや割れが発生することを抑制できる。
図3A、図3B、図3Cは、図2Bの他の例を示す水平方向の断面図である。
図3A、図3Bには、第1凸部19におけるガス供給管9の厚みが全周にわたって不均一である例を示している。
図3Aのように、厚みの薄い部分と厚みの厚い部分が線対称になっていてもよいし、また図3Bのように、厚みの薄い部分と厚みの厚い部分とが偏っていてもよい。このように、第1凸部19におけるガス供給管9の厚みが全周にわたって不均一であっても、ガス供給管9が肉厚になることに変わりなく、その部分でもってクラックや割れが発生することを抑制できる。
一方、第1凸部19は必ずしも全周に渡って設けられている必要はなく、図3Cのように、第1凸部19が一部のみに設けられていてもよい。このように、第1凸部19が一部のみに設けられている場合であっても、ガス供給管9が肉厚になる部分でもってクラックや割れが発生することを抑制できる。
ガス供給管9の厚みは例えば0.5mm〜1.0mmであり、第1凸部19の厚みは例えば0.1mm〜0.5mmとすることができる。
図4および図5は、図1のA部の他の例を示す拡大した垂直方向の断面図である。
図4に示す例においては、マニホールド4における第1貫通孔14の外周部に、ガス供給管9に沿って改質器6側に延びた第1折り曲げ部4cを有し、該第1折り曲げ部4cの上端部とガス供給管9とが第1接合部17を介して接合されている。マニホールド4が第1折り曲げ部4cを有することで、マニホールド4とガス供給管9とが接合しやすくなり、また第1貫通孔14にガス供給管9を挿入しやすくなる。なお、第1の折り曲げ部4cの高さH1は、例えば2mm〜5mmとすることができる。
図5に示す例においては、第1折り曲げ部4cの上端部の厚みt3は、第1折り曲げ部4cの中央部の厚みt4よりも厚く、かつ第1折り曲げ部4cの下端部の厚みt5よりも薄い。言い換えれば、第1折り曲げ部4cは、上端部に対して中央部が凹み、下端部が広がっている形状である。これにより、第1折り曲げ部4cの上端部の断面積が大きくなるので、第1折り曲げ部4cの上端部とガス供給管9とが第1接合部17を介して強固に接合される。さらに、第1折り曲げ部4cの上端部に対して中央部が凹んでいることで、中央部の厚みt4は、厚みt3、厚みt4、厚みt5の内で、いちばん厚みが薄いものとなり、ガス供給管9が変形したり動いたりした際に発生する応力を、この厚みの薄い中央部で緩和することができる。これにより、ガス供給管9とマニホールド4とを強固に接合することができる。またさらに、第1折り曲げ部4cの下端部が広がっていることにより、第1折り曲げ部4cとマニホールド4との間が鈍角となりなだらかな形状となるので、ガス供給管9が変形したり動いたりした際に発生する応力を緩和できる。その結果、第1折り曲げ部4cとマニホールド4との間にクラックや割れが発生することを抑制できる。
第1折り曲げ部4cにおいて、厚みt3は例えば0.6mm〜0.8mmで、厚みt4は例えば0.5mm〜0.6mmで、厚みt5は例えば0.9mm〜1.2mmとすることができる。
図6Aは本実施形態のセルスタック装置の他の例を示す外観斜視図であり、図6Bは図6Aで示したセルスタック装置の一部を省略した平面図である。また、図7は、図6BのY−Y線断面図でガス供給管9、マニホールド4および整流板16を断面図で示しており、それ以外は側面図で示している。
図6A、図6Bおよび図7で示すセルスタック装置111におけるマニホールド4は、ガス流路と連通している空間を有する本体部4aと本体部4aから突出した鍔部4bとを有しており、本体部4aの空間を介して、セル3にガスを供給する。ガス供給管9の他端は、鍔部4bを貫通して設けられた第1貫通孔14に第1面n1側より挿入されてマニホールド4に接合され、さらに本体部4aを貫通して設けられた第2貫通孔15に第2面n2側より挿入されてマニホールド4に接合されている。そして、マニホールド4は、ガス供給管9の他端と離間してかつ該他端を覆う整流板16を有している。言い換えれば、整流板16は、流配分率向上のため、第2貫通孔15から流出するガスの流出方向に対し垂直に設けられている。また、整流板16は開口部を有している。該開口部は、セルスタック5のうち整流板16から離れた端部のセル3に向かってガスが流出するように設けられていてもよい。なお、第1面n1および第2面n2とは、マニホールド4において、セルスタック5が接合され搭載される側の面を第1面n1とし、該第1面と反対側の面を第2面n2とする。
図8Aは図7のB部の一例を示す拡大した垂直方向の断面図であり、図8Bは図8AのZ−Z線で切断した水平方向の断面図である。本実施形態においては、ガス供給管9の他端とマニホールド4とは第2接合部18を介して接合されている。ここで、本実施形態においては、図8Aに示すように、ガス供給管9は、第2接合部18に対応する位置において、ガス供給管9の内側に向けて突出する第2凸部20を有する。それにより、ガス供給管9が変形したり動いたりしても、第2凸部20により、第2接合部18に対応する位置において、第2凸部20におけるガス供給管9の厚みt2が肉厚になることで、ガス供給管9の断面積が増加し、このガス供給管9が接合する第2接合部18に疲労破壊等によるクラックや割れが発生することを抑制できる。それにより、ガス供給管9とマニホールド4とを強固に接合することができ、その結果、ガス供給管9とマニホールド4との接合信頼性を向上することができる。
ここで、第2凸部20におけるガス供給管9の厚みt2は、図8A、図8Bに示すように、ガス供給管9そのものの厚みt21に、第2凸部20の最も厚い厚みt22を加えた厚みである。
図8Bに示すように、第2凸部20は、ガス供給管9の断面積を増加させる観点から、ガス供給管9の内面の全周にわたって設けることができる。これにより、ガス供給管9が接合する第1接合部17に、疲労破壊等によるクラックや割れが発生することを抑制できる。
図9A、図9B、図9Cは、図8Bの他の例を示す水平方向の断面図である。
図9A、図9Bには、第2凸部20におけるガス供給管9の厚みが全周にわたって不均一である例を示している。
図9Aのように、厚みの薄い部分と厚みの厚い部分が線対称になっていてもよいし、また図9Bのように、厚みの薄い部分と厚みの厚い部分とが偏っていてもよい。このように、第2凸部20におけるガス供給管9の厚みが全周にわたって不均一であっても、ガス供給管9が肉厚になることに変わりなく、その部分でもってクラックや割れが発生することを抑制できる。
一方、第2凸部20は必ずしも全周に渡って設けられている必要はなく、図9Cのように、第2凸部20が一部のみに設けられていてもよい。このように、第2凸部20が一部のみに設けられている場合であっても、ガス供給管9が肉厚になる部分でもってクラックや割れが発生することを抑制できる。
ガス供給管9の厚みは例えば0.5mm〜1.0mmであり、第2凸部20の厚みは例えば0.1mm〜0.5mmとすることができる。
図10および図11は、図7のB部の他の例を示す拡大した垂直方向の断面図である。
図10に示す例においては、マニホールド4における第2貫通孔15の外周部に、ガス供給管9に沿って改質器6側に延びた第2折り曲げ部4dを有し、該第2折り曲げ部4dの上端部とガス供給管9とが第2接合部18を介して接合されている。マニホールド4が第2折り曲げ部4dを有することで、マニホールド4とガス供給管9とが接合しやすくなり、また第2貫通孔15にガス供給管9を挿入しやすくなる。なお、第2の折り曲げ部4dの高さH2は、例えば2mm〜5mmとすることができる。
図11に示す例においては、第2折り曲げ部4dの上端部の厚みt6は、第2折り曲げ部4dの中央部の厚みt7よりも厚く、かつ第2折り曲げ部4dの下端部の厚みt8よりも薄い。言い換えれば、第2折り曲げ部4dは、上端部に対して中央部が凹み、下端部が広がっている形状である。これにより、第2折り曲げ部4dの上端部の断面積が大きくなるので、第2折り曲げ部4dの上端部とガス供給管9とが第2接合部18を介して強固に接合される。さらに、上端部に対して中央部が凹んでいることで、中央部の厚みt7は、厚みt6、厚みt7、厚みt8の内で、いちばん厚みが薄いものとなり、ガス供給管9が変形したり動いたりした際に発生する応力を、この厚みの薄い中央部で緩和することができる。これにより、ガス供給管9とマニホールド4とを強固に接合することができる。またさらに、第2折り曲げ部4dの下端部が広がっていることにより、第2折り曲げ部4dとマニホールド4との間が鈍角となりなだらかな形状となるので、ガス供給管9が変形したり動いたりした際に発生する応力を緩和できる。その結果、第2折り曲げ部4dとマニホールド4との間にクラックや割れが発生することを抑制できる。
第2折り曲げ部4dにおいて、厚みt6は例えば0.6mm〜0.8mmで、厚みt7は例えば0.5mm〜0.6mmで、厚みt8は例えば0.9mm〜1.2mmとすることができる。
以上説明した本実施形態のマニホールド4の作製方法の一例について説明する。例えば図7に示すような、第1貫通孔14が鍔部4bに形成され、第2貫通孔15が本体部4aに形成されているマニホールド4の作製方法について以下に詳述する。
第1貫通孔14は、パンチング加工等の加工法にて鍔部4bを貫通させて形成される。第2貫通孔15も同様に、パンチング加工等の加工法にて本体部4aを貫通させて形成される。
ガス供給管9とマニホールド4とが接合された第1接合部17および第2接合部18は、冶金的接合法を用いてマニホールド4の外側表面とガス供給管9とを接合することにより設けることができる。冶金的接合法とは、融接、圧接又はろう接によって接合する方法である。融接の例としては、レーザー溶接、プラズマアーク溶接、イナートガスアーク溶接、マグ溶接又はガス溶接などが挙げられる。また、圧接の例としては、超音波溶接、摩擦溶接又は爆発溶接などが挙げられる。
また、マニホールド4において、第1折り曲げ部4c、第2折り曲げ部4dをそれぞれ第1貫通孔14および第2貫通孔15の外周部に一体的に設けるには、第1折り曲げ部4c、第2折り曲げ部4dの形状の金型を用い、プレス加工等の加工法で作製することができる。また、第1折り曲げ部4c、第2折り曲げ部4dをそれぞれ第1貫通孔14および第2貫通孔15の外周部に別体で設ける場合には、第1折り曲げ部4c、第2折り曲げ部4dの形状の部材を準備し、第1貫通孔14および第2貫通孔15の外周部に、それぞれの部材を上記した冶金的接合法で接合すればよい。
図12は、セルスタック装置111を収納容器内に収納してなるモジュールである燃料電池モジュールの一例を示す外観斜視図であり、直方体状の収納容器22の内部に、図6Aに示したセルスタック装置111を収納して構成されている。
なお、セル3にて使用する燃料ガスを得るために、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ための改質器6をセルスタック5の上方に配置している。そして、改質器6で生成された燃料ガスは、ガス供給管9を介してマニホールド4に供給され、マニホールド4を介してセル3の内部に設けられたガス通路に供給される。
なお、図12においては、収納容器22の一部(前後面)を取り外し、内部に収納されているセルスタック装置111および改質器6を後方に取り出した状態を示している。図12に示したモジュール30においては、セルスタック装置111を、収納容器22内にスライドして収納することが可能である。なお、セルスタック装置111は、改質器6を含むものとしても良い。
さらに、本実施形態のモジュール30では、上述したセルスタック装置111を収納容器22内に収納してなることから、耐久性が向上したモジュール30とすることができる。
図13は、外装ケース内に図12で示したモジュール30と、セルスタック装置111を動作させるための補機とを収納してなるモジュール収納装置である燃料電池装置の一例を示す斜視図である。なお、図13においては一部構成を省略して示している。
図13に示すモジュール収納装置40は、支柱41と外装板42とから構成される外装ケース内を仕切板43により上下に区画し、その上方側を上述したモジュール30を収納するモジュール収納室44とし、下方側をモジュール30を動作させるための補機類を収納する補機収納室45として構成されている。なお、補機収納室45に収納する補機類は省略して示している。
また、仕切板43には、補機収納室45の空気をモジュール収納室44側に流すための空気流通口46が設けられており、モジュール収納室44を構成する外装板42の一部に、モジュール収納室44内の空気を排気するための排気口47が設けられている。
このようなモジュール収納装置40においては、上述したように、耐久性が向上したモジュール30をモジュール収納室44に収納して構成されることにより、耐久性が向上したモジュール収納装置40とすることができる。
なお、例えば、上記形態ではいわゆる縦縞型と呼ばれるセル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基板上に設けてなる横縞型のセル又はいわゆる円筒型のセルを用いることもできる。
1、111:セルスタック装置
3:セル
4:マニホールド
4a:本体部
4b:鍔部
4c:第1折り曲げ部
4d:第2折り曲げ部
5:セルスタック
6:ガス供給部(改質器)
9:ガス供給管
14:第1貫通孔
15:第2貫通孔
17:第1接合部
18:第2接合部
19:第1凸部
20:第2凸部
30:モジュール(燃料電池モジュール)
40:モジュール収納装置(燃料電池装置)
t1:第1凸部におけるガス供給管の厚み
t11:ガス供給管そのものの厚み
t12:第1凸部の最も厚い厚み
t2:第2凸部におけるガス供給管の厚み
t21:ガス供給管そのものの厚み
t22:第2凸部の最も厚い厚み

Claims (12)

  1. 内部にガス流路を有する柱状のセルを複数個立設させた状態で配列して電気的に接続してなるセルスタックと、
    前記セルの下端を固定するとともに前記セルの前記ガス流路にガスを供給するためのマニホールドと、
    前記ガスを前記マニホールドに供給するためのガス供給管とを備え、
    該ガス供給管は、一端がガス供給部に接続されるとともに、他端が前記マニホールドに設けられた第1貫通孔に挿入されて前記マニホールドに第1接合部を介して接合されており、
    前記ガス供給管の挿入方向に沿った任意の断面において、前記ガス供給管は、前記第1接合部に対応する位置において、前記ガス供給管の内側に向けて突出する第1凸部を有するセルスタック装置。
  2. 前記第1凸部は、前記ガス供給管の内面の全周にわたって設けられている請求項1に記載のセルスタック装置。
  3. 前記第1凸部における前記ガス供給管の厚みが全周にわたって不均一である請求項2に記載のセルスタック装置。
  4. 前記マニホールドにおける前記第1貫通孔の外周部に、前記ガス供給管に沿ってガス供給部側に延びた第1折り曲げ部を有し、該第1折り曲げ部の上端部と前記ガス供給管とが前記第1接合部を介して接合されている請求項1乃至請求項3のいずれかに記載のセルスタック装置。
  5. 前記第1折り曲げ部の上端部の厚みは、前記第1折り曲げ部の中央部の厚みよりも厚く、かつ前記第1折り曲げ部の下端部の厚みよりも薄い請求項4に記載のセルスタック装置。
  6. 前記マニホールドは、前記ガス流路と連通している空間を有する本体部と本体部から突出した鍔部とを有しており、該鍔部が前記第1貫通孔を有し、前記本体部は第2貫通孔を有しており、
    該第2貫通孔に前記ガス供給管の他端が挿入されて、該他端と前記マニホールドとが第2接合部を介して接合されており、
    前記ガス供給管の挿入方向に沿った任意の断面において、
    前記ガス供給管は、前記第2接合部に対応する位置において、前記ガス供給管の内側に向けて突出する第2凸部を有する請求項1乃至請求項5のいずれかに記載のセルスタック装置。
  7. 前記第2凸部は、前記ガス供給管の内面の全周にわたって設けられている請求項6に記載のセルスタック装置。
  8. 前記第2凸部における前記ガス供給管の厚みが全周にわたって不均一である請求項7に記載のセルスタック装置。
  9. 前記マニホールドにおける前記第2貫通孔の外周部に、前記ガス供給管に沿って前記ガス供給部側に延びた第2折り曲げ部を有し、
    該第2折り曲げ部の上端部と前記ガス供給管とが接合されている請求項6乃至請求項8のいずれかに記載のセルスタック装置。
  10. 前記第2折り曲げ部の上端部の厚みは、前記第2折り曲げ部の中央部の厚みよりも厚く、かつ前記第2折り曲げ部の下端部の厚みよりも薄い請求項9に記載のセルスタック装置。
  11. 収納容器内に請求項1乃至請求項10のいずれかに記載のセルスタック装置を収納してなるモジュール。
  12. 請求項11に記載のモジュールと、該モジュールを作動させるための補機とを、外装ケース内に収納してなるモジュール収容装置。
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Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005158531A (ja) * 2003-11-26 2005-06-16 Kyocera Corp 燃料電池スタック及びその製法並びに燃料電池
JP2006179302A (ja) * 2004-12-22 2006-07-06 Kyocera Corp 燃料改質器収納用容器および燃料改質装置
JP2007157351A (ja) * 2005-11-30 2007-06-21 Kyocera Corp 燃料電池スタック及び燃料電池
JP2014056737A (ja) * 2012-09-13 2014-03-27 Jx Nippon Oil & Energy Corp 燃料電池モジュール
JP2016081912A (ja) * 2014-10-21 2016-05-16 日本碍子株式会社 燃料マニホールド
JP2017037837A (ja) * 2015-08-11 2017-02-16 日本碍子株式会社 燃料電池のスタック構造体

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4032383B2 (ja) * 2002-09-25 2008-01-16 臼井国際産業株式会社 燃料レール及び燃料レール用主管並びにこれらの製造方法
US20060204826A1 (en) * 2005-03-09 2006-09-14 Ion America Corporation Geometric feature driven flow equalization in fuel cell stack gas flow separator
JP5334456B2 (ja) * 2008-05-28 2013-11-06 京セラ株式会社 セルスタック装置および燃料電池モジュールならびに燃料電池装置
JP5334732B2 (ja) * 2009-07-29 2013-11-06 京セラ株式会社 セルスタック装置および燃料電池モジュールならびに燃料電池装置
CN201875308U (zh) * 2010-12-13 2011-06-22 张宇 一种管接头
JP5766132B2 (ja) 2012-01-30 2015-08-19 京セラ株式会社 セルスタック装置および燃料電池装置
CN104335404B (zh) * 2012-06-04 2016-11-09 本田技研工业株式会社 燃料电池堆中的气体出口区域的断水结构
DE102012219014A1 (de) * 2012-10-18 2014-04-24 Tyco Electronics Austria Gmbh Elektrische Schaltvorrichtung
DE102012219104A1 (de) 2012-10-19 2014-05-08 Robert Bosch Gmbh Elektrochemische Zelle mit tubularem Trägergitter
CN103996868B (zh) * 2013-02-18 2016-06-15 本田技研工业株式会社 燃料电池堆
CN103363245A (zh) * 2013-06-25 2013-10-23 洛阳凯诺知识产权咨询服务有限公司 一种管道薄弱处的增强结构
CN105308215B (zh) * 2013-06-28 2017-10-20 京瓷株式会社 电池单元、电池堆装置、电池单元装置以及模块
KR101848337B1 (ko) * 2013-08-31 2018-04-12 쿄세라 코포레이션 셀, 셀 스택 장치, 모듈 및 모듈 수용 장치
JP5791854B1 (ja) * 2013-11-28 2015-10-07 京セラ株式会社 セルスタック装置、モジュールおよびモジュール収容装置
JP6243519B2 (ja) * 2014-04-21 2017-12-06 京セラ株式会社 セルスタック装置、モジュールおよびモジュール収容装置
JP6893308B2 (ja) * 2016-04-26 2021-06-23 パナソニックIpマネジメント株式会社 燃料電池装置

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005158531A (ja) * 2003-11-26 2005-06-16 Kyocera Corp 燃料電池スタック及びその製法並びに燃料電池
JP2006179302A (ja) * 2004-12-22 2006-07-06 Kyocera Corp 燃料改質器収納用容器および燃料改質装置
JP2007157351A (ja) * 2005-11-30 2007-06-21 Kyocera Corp 燃料電池スタック及び燃料電池
JP2014056737A (ja) * 2012-09-13 2014-03-27 Jx Nippon Oil & Energy Corp 燃料電池モジュール
JP2016081912A (ja) * 2014-10-21 2016-05-16 日本碍子株式会社 燃料マニホールド
JP2017037837A (ja) * 2015-08-11 2017-02-16 日本碍子株式会社 燃料電池のスタック構造体

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