JP6847401B2 - セルユニット - Google Patents
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Description
図1に示す燃料電池FCは、例えば、固体酸化物型の燃料電池であり、その内部に、発電要素を構成するセルユニットCUを備えている。この燃料電池FCは、セルユニットCUと、セルユニットCUのアノード側及びカソード側に夫々配置したセパレータS1,S2と、セルユニットCUのフレーム3及びセパレータS1,S2の外周端部同士の間を気密的に封止するシール部SLとを備えている。各セパレータS1,S2は、ステンレス等の金属から成るもので、セルユニットCUとの間に、アノード側及びカソード側のガス流路G1,G2を形成する。
図5は本発明に係わるセルユニットの第2実施形態を説明する図である。先述の第1実施形態のセルユニットCUは、支持板2の反電極側の面と、フレーム3の電池構造体1側の面とを接合した。これに対して、この実施形態のセルユニットCUは、支持板2の外周部2Bにおける電極側の面(図中で上面)と、フレーム3の開口部3Aの周縁部における電池構造体1側の面(図中で下面)とを接合している。これにより、図示のセルユニットCUは、支持板2とフレーム3との間に、電解質層5が介在した構造である。
図6は本発明に係わるセルユニットの第3実施形態を説明する図である。第1実施形態のセルユニットCUは、フレーム3の電池構造体1側の面に、フレーム3の熱膨張率よりも小さい熱膨張率を有する変位誘導部7を配置した。これに対して、この実施形態のセルユニットCUは、フレーム3の電池構造体1を配置した側の反対面(図中で下面)に、フレームの熱膨張率よりも大きい熱膨張率を有する変位誘導部17を配置している。
図7は本発明に係わるセルユニットの第4実施形態を説明する図である。図示のセルユニットCUは、第3実施形態と同様の基本構成を備えたものであるが、支持板2の電極側の面(図中で上面)と、フレーム3の電池構造体1側の面(図中で下面)とを接合している点で相違する。
図8は本発明に係わるセルユニットの第5実施形態を説明する図である。図示のセルユニットCUは、フレーム3の電池構造体1側の面(図中で上面)に、フレーム3の熱膨張率よりも小さい熱膨張率を有する変位誘導部7が配置してある。そして、セルユニットCUは、フレーム3の電池構造体1を配置した側の反対面(図中で下面)に、フレームの熱膨張率よりも大きい熱膨張率を有する変位誘導部17が配置してある。つまり、この実施形態のセルユニットCUは、フレーム3の両面に変位誘導部7,17を備えている。
図9は本発明に係わるセルユニットの第6実施形態を説明する図である。この実施形態のセルユニットCUは、第5実施形態と同等の基本構成を備えると共に、支持板2の電極側の面(図中で上面)と、フレーム3の電池構造体1側の面(図中で下面)とを接合している。
図10は本発明に係わるセルユニットの第7実施形態を説明する図である。図示のセルユニットCUは、第5実施形態(図8)と同等の基本構成を備えると共に、変位誘導部7,17が、フレーム3の外周端部を含む範囲に配置してある。この場合、図10(A)に示す燃料電池FCでは、シール部SLとフレーム3との間に一方の変位誘導部7が介在している。
図11は本発明に係わるセルユニットの第8実施形態を説明する図である。図示のセルユニットCUは、第7実施形態と同様の基本構成を備えたものであるが、支持板2の電極側の面(図中で上面)と、フレーム3の電池構造体1側の面(図中で下面)とを接合している点で相違する。
図12は本発明に係わるセルユニットの第9実施形態を説明する図である。図示のセルユニットCUは、第8実施形態(図11)と同等の基本構成を備えているが、変位誘導部7,17を配置した範囲が、フレーム3の内周端部を含む範囲である点で相違する。
図13は本発明に係わるセルユニットの第10実施形態を説明する図である。図示のセルユニットCUは、第9実施形態と同様の基本構成を備えたものであるが、支持板2の電極側の面(図中で上面)と、フレーム3の電池構造体1側の面(図中で下面)とを接合している点で相違する。
FC 燃料電池
S1 アノード側セパレータ
S2 カソード側セパレータ
SL シール部
1 電池構造体
2 支持板
3 フレーム
4 アノード電極層
5 電解質層
6 カソード電極層
7 変位誘導部
17 変位誘導部
Claims (8)
- アノード電極層、電解質層及びカソード電極層を順に積層して成る電池構造体と、
前記電池構造体の片側面に配置した金属製の支持板と、
前記支持板の外周部を保持するフレームとを備え、
前記フレームが、少なくとも前記フレームの片側面に、当該フレームの熱膨張率と異なる熱膨張率を有し且つ熱膨張に伴って前記電池構造体が凹面となるように当該フレームを湾曲させる変位誘導部を備えていることを特徴とするセルユニット。 - 前記変位誘導部が、前記フレームの熱膨張率よりも小さい熱膨張率を有すると共に、前記フレームの前記電池構造体を配置した側の面に設けてあることを特徴とする請求項1に記載のセルユニット。
- 前記変位誘導部が、前記フレームの熱膨張率よりも大きい熱膨張率を有すると共に、前記フレームの前記電池構造体を配置した側の反対面に設けてあることを特徴とする請求項1又は2に記載のセルユニット。
- 前記変位誘導部が、前記フレームの外周端部を含む範囲に配置してあることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載のセルユニット。
- 前記変位誘導部が、前記フレームの内周端部を含む範囲に配置してあることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載のセルユニット。
- 前記変位誘導部が、絶縁性の酸化物から成る材料で形成してあることを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載のセルユニット。
- 前記変位誘導部を備えた前記フレームの熱膨張時の変位量が、前記電池構造体を備えた前記支持板の熱膨張時の変位量以下であることを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に記載のセルユニット。
- 請求項1〜7のいずれか1項に記載のセルユニットと、前記セルユニットのアノード側及びカソード側に夫々配置したセパレータと、前記セルユニットのフレーム及び前記セパレータの外周端部同士の間を気密的に封止するシール部とを備えたことを特徴とする燃料電池。
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