JP7002951B2 - 燃料電池セルスタック装置 - Google Patents
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Description
上記構成の本発明によれば、燃料電池セルスタック装置の組み立て時に、予め、枠体に燃料電池セルに固定しておき、燃料電池セルが固定された枠体を筐体に固定することにより、第1のマニホールドに燃料電池セルを固定することができる。これにより、第1のセルスタックの燃料電池セルを第1のマニホールドに固定する際の固定位置の微調整が可能になる。
上記構成の本発明によれば、筐体と枠体との位置関係を調整することにより、第1のマニホールドと一体となった改質器を最適な位置に配置することができる。
上記構成の本発明によれば、中空の板状構造体が第1のマニホールドと燃焼部との間を延びているため、燃焼部の熱が第1のマニホールドと第1のセルスタックの燃料電池セルとの接合部へ伝達されるのを抑止できる。
燃料電池セル1aは、一対の対向する平坦面を有する柱状の導電性支持基板34と、支持基板34の一方の平坦面上に形成された燃料側電極層36と、燃料側電極層36の外面に形成された固体電解質層38と、固体電解質層38の外面に形成された空気側電極層40と、からなる。また、燃料電池セル1aの他方の平坦面上にはインターコネクタ42が設けられている。
なお、集電部材30は、Fe-Cr系やFe-Ni系等の合金材料を用いることができ、所定の弾性を確保するために、厚みを例えば0.2~1.0mmとすると良い。
図11は、接合部材の塑性変形量を測定するための装置を示す構成図である。接合部材の塑性変形量を測定する際には、熱機械分析装置を用いる。熱機械分析装置とは、試料の温度を一定のプログラムによって変化させながら、圧縮、引張り、曲げなどの非振動的荷重を加えてその物質の変形を温度又は時間の関数として測定する装置であり、市販の装置を用いることができる。
原料ガス及び水(水蒸気)は、燃料電池セルスタック装置100に供給管13A,13Bを通じて外部から改質器12に供給される。改質器12に供給された水は改質器12の蒸発部12Aにおいて燃焼部18の熱により蒸発される。そして、原料ガス及び水蒸気は改質部12Bへ送られる。原料ガス及び水蒸気は、改質部12Bにおいて燃焼部18の熱により、水素を含む燃料ガスに改質される。
本実施形態では、第1のマニホールド2aの下面は、第2のセルスタック10bの上端よりも下方に位置するように配置されている。このため、燃焼部18の熱は、第1のセルスタック10aの燃料電池セル1aと第1のマニホールド2aとの接合箇所まで、第1のマニホールド2aの下方を回り込んで伝わることになる。このため、熱伝導距離が長くなり、燃焼部18から第1のセルスタック10aの燃料電池セル1aと第1のマニホールド2aとの接合箇所まで伝達される熱量が少なくなり、第1のセルスタック10aの燃料電池セル1aと第1のマニホールド2aとを接合する第1の接合部材24の劣化、破損を抑制できる。
図12に示すように、第2実施形態の燃料電池セルスタック装置101において、第1のマニホールド102aは、筐体部材122と、枠体124と、を備える。第1実施形態と同様に、第1のマニホールド102aは改質器12と一体に形成されている。筐体部材122は、略長方形状の天板122aと、天板122aの周囲に立設された側板122bと、側板122bの下方を塞ぐ下板122cとを備える。下板122cには、幅方向両側に長手方向に延びるように開口122dが形成されている。また、下板122cには開口122dの両側に凹部122eが形成されており、開口122dの縁には下方に延びる折り返し部122fが形成されている。
1b 第2の燃料電池セル
2a 第1のマニホールド
2b 第2のマニホールド
10a 第1のセルスタック
10b 第2のセルスタック
12A 蒸発部
12B 改質部
13A 供給管
14 接続部
18 燃焼部
22 筐体
22A 開口
22B 折り返し部
24 第1の接合部材
25 第2の接合部材
30 集電部材
30a 側板
30b1 第1の突出部材
30b2 第2の突出部材
30c 隙間
30d 酸化剤ガス通路
31 集電部材
31a 端部集電部材
31b 端部集電部材
32 連結集電部材
34 支持基板
34 導電性支持基板
34A ガス流路
36 燃料側電極層
38 固体電解質層
40 空気側電極層
42 インターコネクタ
44 P型半導体層
50 筐体
50a 下方筐体
50b 上方筐体
50c 第1の開口
50d 第2の開口
50e 凹部
50f 折り返し部
60 仕切り板
60a 酸化剤ガス供給流路
60b 下端噴出孔
80A 第1の外側酸化剤ガス排出流路
80B 第2の外側酸化剤ガス排出流路
81A 第1の内側酸化剤ガス排出流路
81B 第2の内側酸化剤ガス排出流路
82A、82B 酸化剤ガス誘導部材
0A 第1の断熱材
90B 第2の断熱材
90C 第3の断熱材
92 内側ハウジング
92a 排ガス排出孔
94 外側ハウジング
96 排ガス流路
98 空気流路
100 燃料電池セルスタック装置
101 燃料電池セルスタック装置
102a 第1のマニホールド
102b マニホールド
122 筐体部材
122a 天板
122b 側板
122c 下板
122d 開口
122e 凹部
122f 折り返し部
124 枠体
124a 底部
124b 側板
124c 開口
124d 折り返し部
126a セル接合部材
126b 枠体接合部材
150 筐体部材
150a 底板
150b 側板
150c 天板
150d1 第1の開口
150d2 第2の開口
150e1 第1の凹部
150e2 第2の凹部
150f1 第1の折り返し部
150f2 第2の折り返し部
152 第1の枠体
152a 上部
152b 側板
152c 開口
152d 折り返し部
154 第2の枠体
154a 上部
154b 側板
154c 開口
154d 折り返し部
156a 第1のセル接合部材
156b 第2のセル接合部材
156b1 第1の枠体接合部材
156b2 第2の枠体接合部材
200 試料
201 試料皿
202 プローブ
203 冶具
204 冶具
204A 開口
205 芯材
Claims (6)
- 燃料ガスと酸化剤ガスとの反応により発電する燃料電池セルスタック装置であって、
内部に長手方向に延びるガス流路を有する柱状の複数の燃料電池セルが前記長手方向に直交する方向に並べられた第1のセルスタック及び第2のセルスタックを含む複数のセルスタックと、
前記第1のセルスタックの複数の燃料電池セルのガス流路に燃料ガスを供給するための第1のマニホールドと、
前記第2のセルスタックの複数の燃料電池セルの下端に接続され、前記第1のセルスタックの複数の燃料電池セルのガス流路から排出された燃料ガスを回収するとともに、回収した燃料ガスを、前記第2のセルスタックの複数の燃料電池セルのガス流路に供給するための第2のマニホールドと、
前記第2のセルスタックの複数の燃料電池セルのガス流路の上端から排出される燃料ガスを燃焼させるための、前記第2のセルスタックの直上に位置する燃焼部と、を備え、
前記第1のマニホールドの下面は、前記第2のセルスタックの上端よりも下方に位置するように配置されている、ことを特徴とする燃料電池セルスタック装置。 - 前記第1のセルスタックの燃料電池セルと、前記第2のセルスタックの燃料電池セルとは同一形状であり、
前記第1のセルスタックの燃料電池セルの上端が、前記第1のマニホールドの内部に挿入されている、請求項1に記載の燃料電池セルスタック装置。 - 前記第1のセルスタックの燃料電池セルと前記第1のマニホールドとは、少なくとも一部が前記第1のマニホールドの内部でガラス組成物により固定されている、請求項2に記載の燃料電池セルスタック装置。
- 前記第1のマニホールドは筐体と、枠体とを有し、
前記第1のセルスタックの燃料電池セルは、前記ガラス組成物により前記枠体に固定されている、請求項3に記載の燃料電池セルスタック装置。 - さらに、前記燃焼部の上方に設けられた改質器を備え、
前記改質器は前記第1のマニホールドと一体に形成されている、請求項4に記載の燃料電池セルスタック装置。 - 前記第1のセルスタックと前記第2のセルスタックとの間には上下に延在し、中空の板状構造体が設けられ、
前記中空の板状構造体には、前記第1のセルスタックの下方及び前記第2のセルスタックの下方に酸化剤ガスを供給する酸化剤ガス供給流路が形成され、
前記板状構造体は、前記第1のマニホールドと前記燃焼部との間を延びている、請求項1から5の何れか1項に記載の燃料電池セルスタック装置。
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