JP7229407B2 - 燃料電池スタックアセンブリ - Google Patents
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Description
(a)(i)金属ベースプレート、
(ii)金属ベースプレート上に取り付けられた少なくとも1つの燃料電池スタック、および
(iii)金属エンドプレートをアセンブルするステップであって、
各少なくとも1つの燃料電池スタックは、前記ベースプレートと前記エンドプレートとの間に取り付けられて配置され、少なくとも1つの燃料電池スタック層を備え、各少なくとも1つの燃料電池スタック層は、少なくとも1つの燃料電池および少なくとも1つの電気絶縁性圧縮ガスケットを備える、ステップと、
(b)圧縮手段を使用して少なくとも1つの燃料電池スタックを通って圧縮力を印加するステップと、
(c)スタックを封入するためにスカートをベースプレートおよびエンドプレートにかつベースプレートとエンドプレートとの間に付着するステップと、
(d)少なくとも1つの燃料電池スタックへの圧縮荷重が、スカート内の張力を通じて維持されるように、圧縮手段を除去するステップとを含む金属担持固体酸化物燃料電池スタックアセンブリを形成する方法が、提供される。
(a)(i)金属ベースプレート、
(ii)ベースプレート上に取り付けられた少なくとも1つの燃料電池スタック、および
(iii)金属エンドプレートをアセンブルするステップであって、
各少なくとも1つの燃料電池スタックは、前記ベースプレートと前記エンドプレートとの間に取り付けられて配置され、少なくとも1つの燃料電池スタック層を備え、各少なくとも1つの燃料電池スタック層は、少なくとも1つの燃料電池および少なくとも1つの電気絶縁性圧縮ガスケットを備える、ステップと、
(b)少なくも1つの燃料電池スタックを通って第1の圧縮力を印加するステップと、
(c)少なくとも1つの燃料電池スタックを封入するためにスカートをベースプレートおよびエンドプレートにかつベースプレートとエンドプレートとの間に付着するステップと、
(d)第1の圧縮力を除去するステップであって、それによって少なくとも1つの燃料電池スタックへの圧縮荷重(例えば第2の圧縮力)が、スカート内の張力を通じて維持される、ステップとを含む金属担持固体酸化物燃料電池スタックアセンブリを形成する方法が、さらに提供される。
(i)金属ベースプレートと、
(ii)ベースプレート上に取り付けられた少なくとも1つの燃料電池スタックと、
(iii)金属エンドプレートとを備える金属担持固体酸化物燃料電池スタックアセンブリであって、
各少なくとも1つの燃料電池スタックは、前記ベースプレートと前記エンドプレートとの間に取り付けられて配置され、少なくとも1つの燃料電池スタック層を備え、各少なくとも1つの燃料電池スタック層は、少なくとも1つの燃料電池および少なくとも1つの電気絶縁性圧縮ガスケットを備え、
スカートが、少なくとも1つの燃料電池スタックを封入するためにベースプレートおよびエンドプレートにかつベースプレートとエンドプレートとの間に付着され、少なくとも1つの燃料電池スタックを通る圧縮力を維持するためにベースプレートおよびエンドプレートへのかつベースプレートとエンドプレートとの間の張力下にあることを特徴とする、金属担持固体酸化物燃料電池スタックアセンブリも、提供される。
この実施形態では、固体酸化物燃料電池スタックアセンブリ10は、図1に示されるように、燃料電池スタック30がその上に取り付けられる金属ベースプレート20、および金属エンドプレート40を備える。燃料電池スタック30は、複数の燃料電池スタック層50を備える。
この実施形態(図3を参照)では、固体酸化物燃料電池スタックアセンブリ200の構築およびアセンブリは、全体的に第1の実施形態の通りである。しかしながら、固体酸化物燃料電池スタックアセンブリ10はさらに、膨張板181、182を備える。第1の膨張板181は、ベースプレート20とサーミキュライトガスケット160との間に位置し、第2の膨張板182は、エンドプレート40とサーミキュライトガスケット160との間に位置する。
この実施形態(図4を参照)では、固体酸化物燃料電池スタックアセンブリ300は、第1および第2の燃料電池スタック171、172の背中合わせの配置を備える。構築およびアセンブリは、全体的に第2の実施形態の通りである。しかしながら、第1の実施形態では、正電力取り出しプレート150は、サーミキュライトガスケット160と接する、すなわち、
(a)燃料電池スタック層50の第1の燃料電池101、第2の燃料電池102およびサーミキュライトガスケット110と、
(b)サーミキュライトガスケット160との間に挟まれる。
(a)第1の燃料電池スタック171と
(b)第2の燃料電池スタック172との間に挟まれる。
(a)第1の燃料電池スタック171の燃料電池スタック層50の第1の燃料電池101、第2の燃料電池102およびサーミキュライトガスケット110と、
(b)第2の燃料電池スタック172の燃料電池スタック層50の第1の燃料電池101、第2の燃料電池102およびサーミキュライトガスケット110との間に挟まれる。
この実施形態(図5~図7を参照)では、固体酸化物燃料電池スタックアセンブリ400の構築およびアセンブリは、全体的に実施形態2の通りである。しかしながら、第1および第2の燃料電池(実施形態2ではそれぞれ101、102)を備える各燃料電池スタック層50aの代わりに、各燃料電池スタック層50aは、単一の燃料電池410を備える。
この実施形態(図8を参照)では、固体酸化物燃料電池スタックアセンブリ500の構築およびアセンブリは、全体的に実施形態3の通りである。しかしながら、実施形態4のように、各燃料電池スタック層50aは、単一の燃料電池410を備える。さらに、単一の膨張板183だけが、提供される。この膨張板183は、金属エンドプレート40に付着される。
図9および図10は、燃料電池スタック層50および50aの分解斜視図を提供し、それらの中のかつそれらのスタック内の流体流路を例示する。
燃料電池スタック30は、燃料電池スタック層50を金属エンドプレート40上にアセンブルすることによって形成される(図11)。金属ベースプレート20が次いで、燃料電池スタック30の上部に置かれる。
20 金属ベースプレート
30 燃料電池スタック
40 金属エンドプレート
50 燃料電池スタック層
50a 燃料電池スタック層
60 金属相互接続プレート
61 燃料流オリフィス
62 燃料流オリフィス
63 金属相互接続プレート60の第1の(内部)表面
64 金属相互接続プレート60の第2の(外部)表面
65 外向きに延びるくぼみ
70 金属スペーサ
71 燃料流オリフィス
71a 開口部
72 燃料流オリフィス
72a 開口部
73 燃料流スペース
74 燃料流ボイド
80 金属基板
81 燃料流オリフィス
82 燃料流オリフィス
83 金属基板80の第1の(内部)表面
84 金属基板80の第2の(外部)表面
91 レーザドリル穿孔(多孔質)領域
92 レーザドリル穿孔(多孔質)領域
93 レーザドリル穿孔(多孔質)領域
101 第1の燃料電池
102 第2の燃料電池
110 サーミキュライトガスケット
120 マイカガスケット
130 スカート
131 スカート第1の半分
132 スカート第2の半分
133 隅肉溶接
140 負電力取り出しプレート
150 正電力取り出しプレート
160 サーミキュライトガスケット
171 第1の燃料電池スタック
172 第2の燃料電池スタック
181 第1の膨張板
182 第2の膨張板
183 膨張板
190 溶接点
200 固体酸化物燃料電池スタックアセンブリ
300 固体酸化物燃料電池スタックアセンブリ
400 固体酸化物燃料電池スタックアセンブリ
410 燃料電池
500 固体酸化物燃料電池スタックアセンブリ
600 圧縮手段
610 圧縮力
620 張力
700 燃料流体流路
710 酸化剤流体流路
720 燃料入口側
730 排出燃料出口側
740 酸化剤入口側
750 排出酸化剤出口側
Claims (15)
- (i)金属ベースプレート(20)と、
(ii)前記金属ベースプレート(20)上に取り付けられた少なくとも1つの燃料電池スタック(30)と、
(iii)金属エンドプレート(40)と、
を備える金属担持固体酸化物燃料電池スタックアセンブリ(10、200、300、400)であって、
各少なくとも1つの燃料電池スタック(30)は、前記金属ベースプレート(20)と前記金属エンドプレート(40)との間に取り付けられて配置され、少なくとも1つの燃料電池スタック層(50、50a、60)を備え、各少なくとも1つの燃料電池スタック層(50、50a、60)は、少なくとも1つの燃料電池(101、102、410)および少なくとも1つの電気絶縁性圧縮ガスケット(110)を備え、
スカート(130)が、前記少なくとも1つの燃料電池スタック(30)を封入するために前記金属ベースプレート(20)および前記金属エンドプレート(40)に付着され、かつ前記金属ベースプレート(20)と前記金属エンドプレート(40)との間に付着され、前記少なくとも1つの燃料電池スタック(30)を通る圧縮力を維持するために前記金属ベースプレート(20)および前記金属エンドプレート(40)への張力及び前記金属ベースプレート(20)と前記金属エンドプレート(40)との間の張力下にあり、
前記金属担持固体酸化物燃料電池スタックアセンブリ(10、200、300、400)は、前記金属ベースプレート(20)と前記金属エンドプレート(40)との間に位置した少なくとも1つの膨張板(181、182)をさらに備え、
前記少なくとも1つの膨張板(181、182)は、前記スカート(130)の熱膨張係数よりも大きい熱膨張係数を有し、
前記スカート(130)の熱膨張係数は、前記少なくとも1つの燃料電池スタック(30)の熱膨張係数よりも大きいことを特徴とする、金属担持固体酸化物燃料電池スタックアセンブリ(10、200、300、400)。 - 前記少なくとも1つの電気絶縁性圧縮ガスケット(110)は、前記スカート(130)の熱膨張係数より小さい熱膨張係数を有する、請求項1に記載の金属担持固体酸化物燃料電池スタックアセンブリ(10、200、300、400)。
- 前記少なくとも1つの膨張板(181、182)は、前記金属エンドプレート(40)と隣接する前記燃料電池スタック層(50、50a、60)との間に、又は、前記金属ベースプレートと隣接する前記燃料電池スタック層(50、50a、60)との間に位置する、請求項1または2に記載の金属担持固体酸化物燃料電池スタックアセンブリ(10、200、300、400)。
- 複数の燃料電池スタック層(50、50a、60)が設けられ、
前記少なくとも1つの膨張板(181、182)は、前記複数の燃料電池スタック層(50、50a、60)の間に位置する、請求項1または2に記載の金属担持固体酸化物燃料電池スタックアセンブリ(10、200、300、400)。 - 前記スカート(130)は、金属スカート(130)である、請求項1から4のいずれか一項に記載の金属担持固体酸化物燃料電池スタックアセンブリ(10、200、300、400)。
- 前記スカート(130)は、溶接によって、前記金属ベースプレート(20)および前記金属エンドプレート(40)に付着され、かつ前記金属ベースプレート(20)と前記金属エンドプレート(40)との間に付着される、請求項1から5のいずれか一項に記載の金属担持固体酸化物燃料電池スタックアセンブリ(10、200、300、400)。
- 前記スカート(130)、前記少なくとも1つの燃料電池スタック(30)、及び前記少なくとも1つの膨張板(181、182)は、前記金属ベースプレート(20)と前記金属エンドプレート(40)との間に規定された縦方向に沿って膨張しており、
前記少なくとも1つの膨張板(181、182)は、前記縦方向における前記少なくとも1つの燃料電池スタック(30)の膨張と比較して、前記縦方向における前記スカート(130)の膨張の少なくとも50%だけ前記縦方向に膨張する、請求項1から6のいずれか一項に記載の金属担持固体酸化物燃料電池スタックアセンブリ(10、200、300、400)。 - (a)(i)金属ベースプレート(20)、
(ii)前記金属ベースプレート(20)上に取り付けられた少なくとも1つの燃料電池スタック(30)、
(iii)少なくとも1つの膨張板(181、182)、および
(iv)金属エンドプレート(40)をアセンブルするステップであって、
前記少なくとも1つの膨張板(181、182)は、前記金属ベースプレート(20)と前記金属エンドプレート(40)との間に配置されており、各少なくとも1つの燃料電池スタック(30)は、前記金属ベースプレート(20)と前記金属エンドプレート(40)との間に取り付けられて配置され、少なくとも1つの燃料電池スタック層(50、50a、60)を備え、各少なくとも1つの燃料電池スタック層(50、50a、60)は、少なくとも1つの燃料電池(101、102、410)および少なくとも1つの電気絶縁性圧縮ガスケット(110)を備える、ステップと、
(b)前記少なくとも1つの燃料電池スタック(30)を通って第1の圧縮力を印加するステップと、
(c)前記少なくとも1つの燃料電池スタック(30)を封入するためにスカート(130)を前記金属ベースプレート(20)および前記金属エンドプレート(40)に付着し、かつ前記金属ベースプレート(20)と前記金属エンドプレート(40)との間に付着するステップと、
(d)前記少なくとも1つの燃料電池スタック(30)への圧縮荷重が、前記スカート(130)内の張力を通じて維持されるように、前記第1の圧縮力を除去するステップと、
を含み、
前記少なくとも1つの膨張板(181、182)は、前記スカート(130)の熱膨張係数よりも大きい熱膨張係数を有し、
前記スカート(130)の熱膨張係数は、前記少なくとも1つの燃料電池スタック(30)の熱膨張係数よりも大きい、金属担持固体酸化物燃料電池スタックアセンブリ(10、200、300、400)を形成する方法。 - 前記少なくとも1つの電気絶縁性圧縮ガスケット(110)は、前記スカート(130)の熱膨張係数より小さい熱膨張係数を有する、請求項8に記載の方法。
- 前記スカート(130)は、複数のスカートセクションを備える、請求項8または9に記載の方法。
- 前記スカート(130)は、金属スカートである、請求項8から10のいずれか一項に記載の方法。
- 前記スカート(130)は、溶接によって、前記金属ベースプレート(20)および前記金属エンドプレート(40)に付着され、かつ前記金属ベースプレート(20)と前記金属エンドプレート(40)との間に付着される、請求項8から11のいずれか一項に記載の方法。
- 前記少なくとも1つの膨張板(181、182)は、前記金属エンドプレート(40)と隣接する前記燃料電池スタック層(50、50a、60)との間に、又は、前記金属ベースプレート(20)と隣接する前記燃料電池スタック層(50、50a、60)との間に位置する、請求項8から12のいずれか一項に記載の方法。
- 複数の燃料電池スタック層(50、50a、60)が設けられ、
前記少なくとも1つの膨張板(181、182)は、前記複数の燃料電池スタック層(50、50a、60)の間に位置する、請求項8から12のいずれか一項に記載の方法。 - 前記圧縮力は、圧縮手段を使用して前記少なくとも1つの燃料電池スタック(30)を通して印加される、請求項8から14のいずれか一項に記載の方法。
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