JP7202359B2 - 金属支持式の固体酸化物燃料電池ユニットおよびその製造の方法 - Google Patents
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Description
a) 複数の金属基板プレートおよび少なくとも2つのブランキングプレートであって、それぞれの金属基板プレートは、第1および第2の互いに反対側の表面を画定し、それぞれのブランキングプレートは、第1および第2の互いに反対側の表面を画定し、少なくとも1つの固体酸化物燃料電池が、それぞれの金属基板プレートの前記第2の表面の上に配設されている、複数の金属基板プレートおよび少なくとも2つのブランキングプレートと、
b) 金属スペーサーであって、第1および第2の互いに反対側の表面を画定し、前記金属スペーサーは、外周部および複数のカットアウト内周部を含み、それぞれのカットアウト内周部は、カットアウトを画定し、それぞれの金属基板プレートの前記第1の表面、および、それぞれのブランキングプレートの前記第1の表面は、前記金属スペーサーの前記第2の表面に取り付けられており、前記金属スペーサーのそれぞれのカットアウト内周部は、全体に金属基板プレートが重なっている、金属スペーサーと、
c) 第1および第2の互いに反対側の表面を画定する金属相互接続プレートであって、前記金属相互接続プレートの前記第2の表面は、前記金属スペーサーの前記第1の表面に密封して取り付けられている、金属相互接続プレートと
を含む、金属支持式の固体酸化物燃料電池ユニットが提供される。
第2の表面から離れるように第1の表面から外向きに延在する複数のディンプルと、
第1の表面から離れるように第2の表面から外向きに延在する複数のディンプルと
を含む。
a) 複数の金属基板プレートおよび少なくとも2つのブランキングプレートであって、それぞれの金属基板プレートは、第1および第2の互いに反対側の表面を画定し、それぞれのブランキングプレートは、第1および第2の互いに反対側の表面を画定し、少なくとも1つの固体酸化物燃料電池が、それぞれの金属基板プレートの第2の表面の上に配設されている、複数の金属基板プレートおよび少なくとも2つのブランキングプレートと、
b) 金属スペーサーであって、第1および第2の互いに反対側の表面を画定し、金属スペーサーは、外周部および複数のカットアウト内周部を含み、それぞれのカットアウト内周部は、カットアウトを画定している、金属スペーサーと、
c) 第1および第2の互いに反対側の表面を画定する金属相互接続プレートと
を含み、
前記組み立ての方法は、
(i) それぞれの金属基板プレートの第1の表面、および、それぞれのブランキングプレートの第1の表面を、金属スペーサーの第2の表面に取り付けるステップであって、金属スペーサーのそれぞれのカットアウト内周部は、全体に金属基板プレートが重なっている、ステップと、
(ii) 金属相互接続プレートの前記第2の表面を前記金属スペーサーの第1の表面に密封して取り付けるステップと
を含む、金属支持式の固体酸化物燃料電池ユニットの組み立ての方法である。
金属支持式の固体酸化物燃料電池ユニット1の製作が、図に図示されている。金属支持式の固体酸化物燃料電池ユニット1は、固体酸化物燃料電池スタック層として使用するためのものである。
(1) 燃料ポート34a、34bの燃料ダクト領域44aから、
(2) 燃料ポート34a、34bの燃料スロート領域44bへ、
(3) 燃料ポート34a、34bの燃料分配チャネル領域44cへ、
(4) 燃料電池ユニット1の第1の端部2における細長いディンプル120へ、
(5) 金属基板プレート70aの第1の表面71、金属スペーサー30のカットアウト内周部39a、および、金属相互接続プレート20の第2の表面22の間に画定されている第2のボリュームへ、
(6) 細長いディンプル121へ、
(7) 金属基板プレート70bの第1の表面71、金属スペーサー30のカットアウト内周部39b、および、金属相互接続プレート20の第2の表面22の間に画定されている第3のボリュームへ、
(8) 燃料ポート34c、34dの燃料分配チャネル領域44cへ、
(9) 燃料ポート34c、34dの燃料スロート領域44bへ、
(10) 燃料ポート34c、34dの燃料ダクト領域44aへ
画定されている。
図10に示されているように、実施形態2は、以下のことを除いて、実施形態1の通りである。金属支持式の固体酸化物燃料電池ユニット1において、
(i) ブランキングプレート50aおよび金属基板プレート70aは、組み合わせられた金属基板プレート170aとして形成されており、
(ii) ブランキングプレート50bおよび金属基板プレート70bは、組み合わせられた金属基板プレート170bとして形成されている。
国際公開第2015/136295によれば、燃料電池スタックアセンブリは、複数の燃料電池ユニット1を使用して形成されている。より詳細には、燃料電池ユニット1のスタックは、金属ベースプレート(フェライト系ステンレス鋼3CR12)の上に組み立てられており、Thermiculite 866ガスケットが、隣接する燃料電池ユニット1からベースプレートを電気的に絶縁した状態になっており、および、パワーテイクオフが、Thermiculite 866ガスケットと隣接する燃料電池ユニット1との間に位置付けされる状態になっている。Thermiculite 866ガスケットは、隣接する燃料電池ユニット1の第1の端部2同士の間に、および、隣接する燃料電池ユニットの第2の端部3同士の間に位置付けされている。パワーテイクオフが、次いで、(すなわち、露出された)燃料電池ユニット1の上に位置決めされており、Thermiculite 866ガスケットが、次いで、パワーテイクオフの上に設置されており、金属端部プレート(フェライト系ステンレス鋼3CR12)が、Thermiculiteガスケットの上に設置されている。次いで、ベースプレートおよび端部プレートと、ベースプレートおよび端部プレートに取り付けられているスカートとの間に、圧縮手段によって圧縮力がかけられて、それらの間に所定のボリュームを画定し、その中に燃料電池スタックおよびその燃料電池ユニットが収容される。
図11に示されているように、燃料電池ユニット1は、実施形態1の通りに製作されている。この実施形態では、合計で6つの金属基板プレート70、および、6つの対応するカットアウト40が存在している。
2 第1の端部
3 第2の端部
20 金属相互接続プレート
21 (金属相互接続プレート20の)第1の表面
22 (金属相互接続プレート20の)第2の表面
23 (金属相互接続プレート20の)外周部
24 (金属相互接続プレート20の)燃料ポート
27 (金属相互接続プレート20の)第1の縁部
28 (金属相互接続プレート20の)第2の縁部
30 金属スペーサー
31 (金属スペーサー30の)第1の表面
32 (金属スペーサー30の)第2の表面
33 (金属スペーサー30の)外周部
33a 燃料入口部内周部
33b 燃料入口部内周部
33c 燃料出口部内周部
33d 燃料出口部内周部
34a 燃料ポート
34b 燃料ポート
34c 燃料ポート
34d 燃料ポート
35a 燃料入口部ポートボリューム
35b カットアウトボリューム
35c 燃料出口部ポートボリューム
37 (金属スペーサー30の)第1の細長い縁部
38 (金属スペーサー30の)第2の細長い縁部
39a カットアウト内周部
39b カットアウト内周部
40 カットアウト
40a カットアウト
40b カットアウト
41 クロス部材
44a 燃料ダクト領域
44b 燃料スロート領域
44c 燃料分配チャネル領域
50a ブランキングプレート
50b ブランキングプレート
51 (ブランキングプレートの)第1の表面
52 (ブランキングプレートの)第2の表面
54 (ブランキングプレートの)燃料ポート
55 (ブランキングプレートの)湾曲した縁部
57 (ブランキングプレートの)第1の縁部
58 (ブランキングプレートの)第2の縁部
59 (ブランキングプレートの)内側縁部
65 金属基板
70 金属基板プレート
70a 金属基板プレート
70b 金属基板プレート
71 (金属基板プレートの)第1の表面
72 (金属基板プレートの)第2の表面
74 (金属基板プレートの)第1の短い側部
75 (金属基板プレートの)第2の短い側部
76 (金属基板プレートの)長い外側側部
77 (金属基板プレートの)長い内側側部
78 (金属基板プレートの)多孔性の領域
78a 穿孔部
78b (金属基板プレートの)非多孔性の領域
79 固体酸化物燃料電池
80 アセンブリベースプレート
81 データム縁部
82a トレランスギャップ
82b トレランスギャップ
82c トレランスギャップ
83a 固定式ダウエル
83b 固定式ダウエル
83c 固定式ダウエル
83d 固定式ダウエル
83e 固定式ダウエル
83f 固定式ダウエル
83g 固定式ダウエル
84a スプリング荷重式ダウエル
84b スプリング荷重式ダウエル
84c スプリング荷重式ダウエル
84d スプリング荷重式ダウエル
84e スプリング荷重式ダウエル
84f スプリング荷重式ダウエル
84g スプリング荷重式ダウエル
84h スプリング荷重式ダウエル
90 第1のクランピングプレート
91a 溶接スロット
91b 溶接スロット
91c 溶接スロット
92a オリフィス
92b オリフィス
95 第2のクランピングプレート
96 内側周囲部
96a 開口部
98a オリフィス
98b オリフィス
100a ライン溶接シーム
100b ライン溶接シーム
100c ライン溶接シーム
100d ライン溶接シーム
100e ライン溶接シーム
100f ライン溶接シーム
101 周囲部溶接シーム
110 ディンプル
120 細長いブリッジディンプル
121 細長いブリッジディンプル
130 燃料ダクト
170a 組み合わせられた金属基板プレート
170b 組み合わせられた金属基板プレート
Claims (15)
- a) 複数の金属基板プレート70a、70bおよび少なくとも2つのブランキングプレート50a、50bであって、それぞれの金属基板プレート70a、70bは、第1および第2の互いに反対側の表面71、72を画定し、それぞれのブランキングプレート50a、50bは、第1および第2の互いに反対側の表面51、52を画定し、少なくとも1つの固体酸化物燃料電池79が、それぞれの金属基板プレート70a、70bの前記第2の表面72の上に配設されている、複数の金属基板プレート70a、70bおよび少なくとも2つのブランキングプレート50a、50bと、
b) 金属スペーサー30であって、第1および第2の互いに反対側の表面31、32を画定し、前記金属スペーサー30は、外周部33および複数のカットアウト内周部39a、39bを含み、それぞれのカットアウト内周部39a、39bは、カットアウト40を画定し、それぞれの金属基板プレート70a、70bの前記第1の表面71、および、それぞれのブランキングプレート50a、50bの前記第1の表面51は、前記金属スペーサー30の前記第2の表面32に取り付けられており、前記金属スペーサー30のそれぞれのカットアウト内周部39a、39bは、全体に金属基板プレート70a、70bが重なっている、金属スペーサー30と、
c) 第1および第2の互いに反対側の表面21、22を画定する金属相互接続プレート20であって、前記金属相互接続プレート20の前記第2の表面22は、前記金属スペーサー30の前記第1の表面31に密封して取り付けられている、金属相互接続プレート20と
を含む、金属支持式の固体酸化物燃料電池ユニット1。 - 前記金属支持式の固体酸化物燃料電池ユニット1は、金属支持式の固体酸化物燃料電池スタック層である、請求項1に記載の金属支持式の固体酸化物燃料電池ユニット1。
- それぞれの金属基板プレート70a、70bは、カットアウト内周部39a、39bと前記外周部33との間で、前記金属スペーサー30に取り付けられている、請求項1または2に記載の金属支持式の固体酸化物燃料電池ユニット1。
- それぞれの金属基板プレート70a、70bは、非多孔性の領域78bによって取り囲まれている多孔性の領域78を含み、それぞれの金属基板プレート70a、70bの前記非多孔性の領域78bは、前記金属スペーサー30に取り付けられている、請求項3に記載の金属支持式の固体酸化物燃料電池ユニット1。
- 前記金属相互接続プレート20は、前記金属スペーサー30の前記外周部33と前記金属スペーサー30の前記複数のカットアウト内周部39a、39bとの間で、前記金属スペーサー30の前記第1の表面31に密封して取り付けられている、請求項1から4のいずれか一項に記載の金属支持式の固体酸化物燃料電池ユニット1。
- それぞれの金属基板プレート70a、70bは、溶接によって前記金属スペーサー30に取り付けられている、請求項1から5のいずれか一項に記載の金属支持式の固体酸化物燃料電池ユニット1。
- 前記少なくとも2つのブランキングプレート50a、50bおよび前記複数の金属基板プレート70a、70bは、前記金属スペーサー30に取り付けられている、請求項1から6のいずれか一項に記載の金属支持式の固体酸化物燃料電池ユニット1。
- 前記金属支持式の固体酸化物燃料電池ユニット1は、少なくとも1つの組み合わせられた金属基板プレート170a、170bを含み、それぞれの組み合わせられた金属基板プレート170a、170bは、ブランキングプレート50a、50bおよび少なくとも1つの金属基板プレート70a、70bを含む、請求項1から7のいずれか一項に記載の金属支持式の固体酸化物燃料電池ユニット1。
- 請求項1から8のいずれか一項に記載の複数の金属支持式の固体酸化物燃料電池ユニット1を含む、固体酸化物燃料電池スタック。
- ベースプレートと、端部プレートと、請求項9に記載の固体酸化物燃料電池スタックと、前記ベースプレートおよび前記端部プレートに取り付けられているスカートとを含む、固体酸化物燃料電池スタックアセンブリであって、前記固体酸化物燃料電池スタックアセンブリは、前記スカートと、前記ベースプレートと、前記端部プレートとの間のボリュームを画定し、前記ボリュームの中に前記燃料電池スタックが収容されている、固体酸化物燃料電池スタックアセンブリ。
- 金属支持式の固体酸化物燃料電池ユニット1の組み立ての方法であって、前記金属支持式の固体酸化物燃料電池ユニット1は、
a) 複数の金属基板プレート70a、70bおよび少なくとも2つのブランキングプレート50a、50bであって、それぞれの金属基板プレート70a、70bは、第1および第2の互いに反対側の表面71、72を画定し、それぞれのブランキングプレート50a、50bは、第1および第2の互いに反対側の表面51、52を画定し、少なくとも1つの固体酸化物燃料電池79が、それぞれの金属基板プレート70a、70bの前記第2の表面72の上に配設されている、複数の金属基板プレート70a、70bおよび少なくとも2つのブランキングプレート50a、50bと、
b) 金属スペーサー30であって、第1および第2の互いに反対側の表面31、32を画定し、前記金属スペーサー30は、外周部33および複数のカットアウト内周部39a、39bを含み、それぞれのカットアウト内周部39a、39bは、カットアウト40を画定している、金属スペーサー30と、
c) 第1および第2の互いに反対側の表面21、22を画定する金属相互接続プレート20と
を含み、
前記組み立ての方法は、
(i) それぞれの金属基板プレート70a、70bの前記第1の表面71、および、それぞれのブランキングプレート50a、50bの前記第1の表面51を、前記金属スペーサー30の前記第2の表面32に取り付けるステップであって、前記金属スペーサー30のそれぞれのカットアウト内周部39a、39bは、全体に金属基板プレート70a、70bが重なっている、ステップと、
(ii) 前記金属相互接続プレート20の前記第2の表面22を前記金属スペーサー30の前記第1の表面31に密封して取り付けるステップと
を含む、金属支持式の固体酸化物燃料電池ユニット1の組み立ての方法。 - ステップ(i)は、前記金属スペーサー30を前記少なくとも2つのブランキングプレート50a、50bおよび前記複数の金属基板プレート70a、70bにクランプするステップと、前記金属スペーサー30を前記少なくとも2つのブランキングプレート50a、50bおよび前記複数の金属基板プレート70a、70bに取り付けるステップとを含む、請求項11に記載の金属支持式の固体酸化物燃料電池ユニット1の組み立ての方法。
- ステップ(ii)は、前記金属相互接続プレート20を前記金属スペーサー30にクランプするステップと、前記金属相互接続プレート20を前記金属スペーサー30に取り付けるステップとを含む、請求項11または12に記載の金属支持式の固体酸化物燃料電池ユニット1の組み立ての方法。
- ステップ(i)およびステップ(ii)のうちの少なくとも1つは、溶接によって取り付けるステップを含む、請求項12または13に記載の金属支持式の固体酸化物燃料電池ユニット1の組み立ての方法。
- 前記複数の金属基板プレート70a、70bおよび前記複数のブランキングプレート50a、50bは、前記金属スペーサー30と位置合わせされているとともに、前記金属相互接続プレート20と位置合わせされている、請求項11から14のいずれか一項に記載の金属支持式の固体酸化物燃料電池ユニット1の組み立ての方法。
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