JP6638039B1 - マニホールド、及びセルスタック装置 - Google Patents
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Abstract
Description
図1に示すように、セルスタック装置100は、マニホールド2と、複数の燃料電池セル10とを備えている。
マニホールド2は、燃料電池セル10にガスを供給するように構成されている。また、マニホールド2は、燃料電池セル10から排出されたガスを回収するように構成されている。
なお、天板231は、燃料電池セル10を本実施形態のように直接的に支持してもよいし、燃料電池セル10との間に別の部材を介して燃料電池セル10を間接的に支持していてもよい。
図2に示すように、ガス供給管12は、ガス供給室21にガスを供給するように構成されている。ガス供給管12は、ガス供給室21と連通している。詳細には、ガス供給管12は、燃料電池セル10の配列方向(z軸方向)において、マニホールド2の中心Cよりも第1端部201側において、ガス供給室21と連通している。
ガス回収管13は、ガス回収室22からガスを回収するように構成されている。ガス回収管13は、ガス回収室22と連通している。ガス回収管13は、燃料電池セル10の配列方向において、マニホールド2の中心Cよりも第2端部202側においてガス回収室22と連通している。
図4に示すように、燃料電池セル10は、マニホールド2から上方に延びている。詳細には、燃料電池セル10は、基端部101がマニホールド2に取り付けられている。本実施形態では、燃料電池セル10の基端部101は下端部を意味し、燃料電池セル10の先端部102は上端部を意味する。
支持基板4は、マニホールド2から上下方向に延びている。詳細には、支持基板4は、マニホールド2から上方に延びている。支持基板4は、扁平状であり、基端部41と先端部42とを有している。基端部41及び先端部42は、支持基板4の長さ方向(x軸方向)における両端部である。本実施形態では、支持基板4の基端部41は下端部を意味し、支持基板4の先端部42は上端部を意味する。
複数の発電素子部5が、支持基板4の第1主面45及び第2主面46に支持されている。各発電素子部5は、支持基板4の長さ方向(x軸方向)に配列されている。詳細には、各発電素子部5は、支持基板4上において、基端部41から先端部42に向かって互いに間隔をあけて配置されている。すなわち、各発電素子部5は、支持基板4の長さ方向(x軸方向)に沿って、間隔をあけて配置されている。なお、各発電素子部5は、後述する電気的接続部9によって、互いに直列に接続されている。
電気的接続部9は、隣り合う発電素子部5を電気的に接続するように構成されている。電気的接続部9は、インターコネクタ91及び空気極集電膜92を有する。インターコネクタ91は、第2凹部612内に配置されている。詳細には、インターコネクタ91は、第2凹部612内に埋設(充填)されている。インターコネクタ91は、電子伝導性を有する緻密な材料から構成される焼成体である。インターコネクタ91は、支持基板4よりも緻密である。例えば、インターコネクタ91の気孔率は、0〜7%程度である。インターコネクタ91は、例えば、LaCrO3(ランタンクロマイト)から構成され得る。或いは、(Sr,La)TiO3(ストロンチウムチタネート)から構成されてもよい。インターコネクタ91の厚さは、例えば、10〜100μmである。
図4に示すように、連通部材3は、支持基板4の先端部42に取り付けられている。そして、連通部材3は、第1ガス流路43と第2ガス流路44とを連通させる連通流路30を有している。詳細には、連通流路30は、各第1ガス流路43と各第2ガス流路44とを連通する。連通流路30は、各第1ガス流路43から各第2ガス流路44まで延びる空間によって構成されている。連通部材3は、支持基板4に接合されていることが好ましい。また、連通部材3は、支持基板4と一体的に形成されていることが好ましい。連通流路30の数は、第1ガス流路43の数よりも少ない。本実施形態では、一本の連通流路30のみによって、複数の第1ガス流路43と複数の第2ガス流路44とが連通されている。
上述したように構成されたセルスタック装置100では、マニホールド2のガス供給室21に水素ガスなどの燃料ガスを供給するとともに、燃料電池セル10を空気などの酸素を含むガスに曝す。すると、空気極8において下記(1)式に示す化学反応が起こり、燃料極6において下記(2)式に示す化学反応が起こり、電流が流れる。
(1/2)・O2+2e−→O2− …(1)
H2+O2−→H2O+2e− …(2)
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。
上記実施形態では、仕切板24は、天板231側の端部がガス回収室22側の第1側板233aに近付くように傾斜しているが、これに限定されない。例えば、図8に示すように、仕切板24は、天板231側の端部がガス供給室21側の第1側板233aに近付くように傾斜してもよい。
上記実施形態では、仕切板24は、天板231、底板232、及び側板233よりも薄く構成されているが、これに限定されない。例えば、仕切板24は、天板231、底板232、及び側板233と同じ厚さでもよいし、天板231、底板232、及び側板233よりも厚くてもよい。なお、仕切板24が天板231、底板232、及び側板233よりも薄く構成されている場合、仕切板24は、傾斜していなくてもよい。
上記実施形態では、第1ガス流路43と第2ガス流路44とは、連通部材3が有する連通流路30によって連通されていたが、この構成に限定されない。例えば、図9に示すように、支持基板4が、内部に連通流路30を有していてもよい。この場合、セルスタック装置100は、連通部材3を備えていなくてもよい。この支持基板4内に形成された連通流路30によって、第1ガス流路43と第2ガス流路44とが連通されている。
図10に示すように、各燃料電池セル10は、第1燃料電池セル部10aと第2燃料電池セル部10bとに分かれていてもよい。この場合、第1燃料電池セル部10aに第1ガス流路43が形成され、第2燃料電池セル部10bに第2ガス流路44が形成される。
上記実施形態では、支持基板4は、複数の第1ガス流路43を有しているが、1つの第1ガス流路43のみを有していてもよい。同様に、支持基板4は、複数の第2ガス流路44を有しているが、1つの第2ガス流路44のみを有していてもよい。
図11に示すように、天板231は、仕切板24が延びる方向(z軸方向)と交差する方向(y軸方向)に延びる凸部235を有していてもよい。凸部235は、燃料電池セル10の幅方向に延びている。例えば、天板231は、一対の凸部235を有している。一方の凸部235は、第1端部201側に配置され、他方の凸部235は、第2端部202側に配置されている。各凸部235の両端は、天板231の幅方向(y軸方向)の両端と間隔をあけているが、天板231の幅方向において端から端まで延びていてもよい。凸部235は、例えば、天板231の一部をプレス加工したり、別部材を天板231に取り付けることで形成することができる。凸部235は、天板231から上方に突出していてもよいし、下方に突出していてもよい。
上記実施形態では、マニホールド2の天板231が上方を向き、底板232が下方を向くように配置されているが、マニホールド2の配置はこれに限定されない。例えば、マニホールド2の天板231が下方を向き、底板232が上方を向くように配置されていてもよい。この場合、燃料電池セル10は、天板231から下方に延びる。
上記実施形態の燃料電池セル10は、各発電素子部5が支持基板4の長さ方向(x軸方向)に配列されている、いわゆる横縞型の燃料電池セルであるが、燃料電池セル10の構成はこれに限定されない。例えば、燃料電池セル10は、支持基板4の第1主面45に1つの発電素子部5が支持された、いわゆる縦縞型の燃料電池セルであってもよい。この場合、支持基板4の第2主面46に一つの発電素子部5が支持されていてもよいし、支持されていなくてもよい。
上記実施形態では、電気化学セルを固体酸化物形燃料電池セル(SOFC)として用いているが、これに限定されない。例えば、電気化学セルを固体酸化物形電解セル(SOEC)として用いることもできる。
21 ガス供給室
22 ガス回収室
23 マニホールド本体
231 天板
232 底板
233 側板
24 仕切板
10 燃料電池セル
43 第1ガス流路
44 第2ガス流路
Claims (6)
- 基端部から先端部に延び且つ前記先端部で互いに連通する第1及び第2ガス流路を有する電気化学セルにガスを供給するためのマニホールドであって、
前記電気化学セルの基端部を支持する天板、側板、及び底板を有するマニホールド本体と、
前記底板から天板に向かって延び、前記マニホールド本体の内部空間をガス供給室とガス回収室とに仕切る仕切板と、
を備え、
前記仕切板は、前記天板に近付くにつれて前記側板に近付くように傾斜している、
マニホールド。
- 前記仕切板は、前記天板、前記側板、及び前記底板よりも薄い、
請求項1に記載のマニホールド。
- 前記仕切板は、前記天板側の端部が前記ガス供給室側の側板に近付くように傾斜する、
請求項1又は2に記載のマニホールド。
- 前記仕切板は、前記天板側の端部が前記ガス回収室側の側板に近付くように傾斜する、
請求項1又は2に記載のマニホールド。
- 前記天板は、前記仕切板が延びる方向と交差する方向に延びる凸部を有する、
請求項1から4のいずれかに記載のマニホールド。
- 電気化学セルと、
前記電気化学セルの基端部を支持する請求項1から5のいずれかに記載のマニホールドと、
を備え、
前記電気化学セルは、
前記ガス供給室と連通し、前記電気化学セルの基端部から先端部に延びる少なくとも1つの第1ガス流路と、
前記ガス回収室と連通し、前記電気化学セルの基端部から先端部に延びて前記電気化学セルの先端部において前記第1ガス流路と連通する、少なくとも1つの第2ガス流路と、
を有する、
セルスタック装置。
Priority Applications (1)
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JP2018168128A JP6638039B1 (ja) | 2018-09-07 | 2018-09-07 | マニホールド、及びセルスタック装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2019183732A Division JP6719018B2 (ja) | 2019-10-04 | 2019-10-04 | マニホールド、及びセルスタック装置 |
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JP2020042948A JP2020042948A (ja) | 2020-03-19 |
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- 2018-09-07 JP JP2018168128A patent/JP6638039B1/ja active Active
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