JPH0547408A - 固体電解質型燃料電池 - Google Patents
固体電解質型燃料電池Info
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- JPH0547408A JPH0547408A JP3199663A JP19966391A JPH0547408A JP H0547408 A JPH0547408 A JP H0547408A JP 3199663 A JP3199663 A JP 3199663A JP 19966391 A JP19966391 A JP 19966391A JP H0547408 A JPH0547408 A JP H0547408A
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- Japan
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- box
- fuel cell
- end plate
- solid oxide
- oxide fuel
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/24—Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells
- H01M8/249—Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells comprising two or more groupings of fuel cells, e.g. modular assemblies
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/50—Fuel cells
Landscapes
- Fuel Cell (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】固体電解質型燃料電池のモジュールを得る。
【構成】複数個のセルスタックと、端板と、函体とを有
し、端板は導電性の板でこの上に複数個のセルスタック
が並列的に載置されるものであり、函体は断熱性の容器
で端板とともにあるいは単独で前記セルスタックを収納
するものである。
し、端板は導電性の板でこの上に複数個のセルスタック
が並列的に載置されるものであり、函体は断熱性の容器
で端板とともにあるいは単独で前記セルスタックを収納
するものである。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は固体電解質型燃料電池
のモジュールに係り特に構造簡易で信頼性に優れる固体
電解質型燃料電池のモジュール構造に関する。
のモジュールに係り特に構造簡易で信頼性に優れる固体
電解質型燃料電池のモジュール構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】ジルコニァなどの酸化物固体電解質を用
いる燃料電池は、その作動温度が８００〜１０００℃と
高温であるため、発電効率が高い上に、貴金属触媒が不
要であり、また、電解質が固体であるため、他の燃料電
池のような電解質マネージメントが不要なため取扱いが
容易であるなどの特徴を有し、第三世代の燃料電池とし
て期待されている。
いる燃料電池は、その作動温度が８００〜１０００℃と
高温であるため、発電効率が高い上に、貴金属触媒が不
要であり、また、電解質が固体であるため、他の燃料電
池のような電解質マネージメントが不要なため取扱いが
容易であるなどの特徴を有し、第三世代の燃料電池とし
て期待されている。
【０００３】しかしながら、固体電解質型燃料電池はセ
ラミックスが主要な構成材料であるために、熱的に破損
しやすい。しかもガスシールのためにセラミック接着剤
などで電池全体をかためると熱応力が発生し、電池の実
現が困難であった。しかし、円筒型のセルが考え出さ
れ、熱応力とガスシールの問題を解決し、電池の運転試
験に成功している例もあるが、電池単位体積当たりの発
電密度が低く、経済的に有利なものが得られる見通しは
まだない。発電密度を高めるには平板型にする必要があ
る。
ラミックスが主要な構成材料であるために、熱的に破損
しやすい。しかもガスシールのためにセラミック接着剤
などで電池全体をかためると熱応力が発生し、電池の実
現が困難であった。しかし、円筒型のセルが考え出さ
れ、熱応力とガスシールの問題を解決し、電池の運転試
験に成功している例もあるが、電池単位体積当たりの発
電密度が低く、経済的に有利なものが得られる見通しは
まだない。発電密度を高めるには平板型にする必要があ
る。
【０００４】図５は従来の平板型の固体電解質型燃料電
池を示し、図５（ａ）は横断面図、図５（ｂ）は縦断面
図である。単セル１１３とセパレート板１０４が交互に
積層される。積層されたものはセルスタックと称され
る。単セルは図示しない固体電解質体の両主面に図示し
ないアノードとカソードが配される。酸化剤ガスと燃料
ガスはそれぞれ酸化剤ガス導入管１０６、燃料ガス導入
管１０５により供給され、セパレート板１０４に設けら
れた案内羽１０８によりそれぞれ単セル１１３のカソー
ドとアノードに送られる。セパレート板１０４は燃料ガ
スと酸化剤ガスを分離する。固体電解質体の内部では酸
素イオンが流れる。固体電解質型燃料電池は１０００℃
で運転されるために材料は全てセラミックスで調製され
る。
池を示し、図５（ａ）は横断面図、図５（ｂ）は縦断面
図である。単セル１１３とセパレート板１０４が交互に
積層される。積層されたものはセルスタックと称され
る。単セルは図示しない固体電解質体の両主面に図示し
ないアノードとカソードが配される。酸化剤ガスと燃料
ガスはそれぞれ酸化剤ガス導入管１０６、燃料ガス導入
管１０５により供給され、セパレート板１０４に設けら
れた案内羽１０８によりそれぞれ単セル１１３のカソー
ドとアノードに送られる。セパレート板１０４は燃料ガ
スと酸化剤ガスを分離する。固体電解質体の内部では酸
素イオンが流れる。固体電解質型燃料電池は１０００℃
で運転されるために材料は全てセラミックスで調製され
る。
【０００５】カソードでは（１）式の反応が起こる。 Ｏ2 ＋４ｅ＝２Ｏ2- … （１） アノードでは（２）式の反応が起こる。 ２Ｈ2 ＋２Ｏ2-＝２Ｈ2 Ｏ＋４ｅ … （２） 全反応が（３）式で示される。 ２Ｈ2 ＋Ｏ2 ＝２Ｈ2 Ｏ … （３）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】固体電解質型燃料電池
は前記のようなセルスタックが単独に用いられるもので
はなく、並列化してさらにはそれらが直列化して用いら
れるため、発電の基本単位としてモジュール化が図られ
る必要がある。しかしながら固体電解質型燃料電池のモ
ジュールはまだ知られていない。この発明は上述の点に
鑑みてなされその目的は構造簡単で信頼性に優れる固体
電解質型燃料電池のモジュールを提供することにある。
は前記のようなセルスタックが単独に用いられるもので
はなく、並列化してさらにはそれらが直列化して用いら
れるため、発電の基本単位としてモジュール化が図られ
る必要がある。しかしながら固体電解質型燃料電池のモ
ジュールはまだ知られていない。この発明は上述の点に
鑑みてなされその目的は構造簡単で信頼性に優れる固体
電解質型燃料電池のモジュールを提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上述の目的はこの発明に
よれば複数個のセルスタックと、端板と、函体とを有
し、端板は導電性の板でこの上に複数個のセルスタック
が並列的に載置されるものであり、函体は断熱性の容器
で端板とともにあるいは単独で前記セルスタックを収納
するものであるとすることにより達成される。
よれば複数個のセルスタックと、端板と、函体とを有
し、端板は導電性の板でこの上に複数個のセルスタック
が並列的に載置されるものであり、函体は断熱性の容器
で端板とともにあるいは単独で前記セルスタックを収納
するものであるとすることにより達成される。
【０００８】
【作用】導電性の端板の上にセルスタックが載置される
のでセルスタックの並列化が容易に行える。
のでセルスタックの並列化が容易に行える。
【０００９】
【実施例】次にこの発明の実施例を図面に基づいて説明
する。図１はこの発明の実施例に係る固体電解質型燃料
電池のモジュールを示す透視斜視図である。六個のセル
スタック２が厚さ５０ｍｍの耐熱合金製の端板３の上に
載置される。端板３には燃料ガス供給用流路４と酸化剤
ガス供給用流路５が穿設されており主流路６から各スタ
ックに枝流路７が分岐される。反応ガスの流路が端板の
内部に設けられるので配管の必要がなく固体電解質型燃
料電池の構造が簡易化される。
する。図１はこの発明の実施例に係る固体電解質型燃料
電池のモジュールを示す透視斜視図である。六個のセル
スタック２が厚さ５０ｍｍの耐熱合金製の端板３の上に
載置される。端板３には燃料ガス供給用流路４と酸化剤
ガス供給用流路５が穿設されており主流路６から各スタ
ックに枝流路７が分岐される。反応ガスの流路が端板の
内部に設けられるので配管の必要がなく固体電解質型燃
料電池の構造が簡易化される。
【００１０】図２はこの発明の実施例に係る固体電解質
型燃料電池のモジュールを示す断面図である。モジュー
ル１は断熱性の函体８で覆われており各スタック２の締
めつけは断熱性の函体を貫通するボルト１０を介して函
体外から皿バネ１１で締めつけられる。また各スタック
２からの電流取り出しは一つは端板３に接続されたリー
ド線１２であり他方は各スタックの上部板１３に接続さ
れた電流取り出しバー１４が函体８を貫いており函体外
でリード線１５で並列接続されて取り出される。函体の
内部では排出された反応ガスが燃焼して酸化性の高温ガ
スとなっているが皿バネ１１やリード線１５の接続部は
函体外にあるので酸化腐食することがなく固体電解質型
燃料電池の信頼性が高まる。セルスタックは反応ガスの
燃焼により必要な高温度に維持される。上述の例では函
体内で排出反応ガスを燃焼させているが端板内に排出反
応ガス用の流路を穿設して函体外で反応ガスを燃焼させ
ることもできる。
型燃料電池のモジュールを示す断面図である。モジュー
ル１は断熱性の函体８で覆われており各スタック２の締
めつけは断熱性の函体を貫通するボルト１０を介して函
体外から皿バネ１１で締めつけられる。また各スタック
２からの電流取り出しは一つは端板３に接続されたリー
ド線１２であり他方は各スタックの上部板１３に接続さ
れた電流取り出しバー１４が函体８を貫いており函体外
でリード線１５で並列接続されて取り出される。函体の
内部では排出された反応ガスが燃焼して酸化性の高温ガ
スとなっているが皿バネ１１やリード線１５の接続部は
函体外にあるので酸化腐食することがなく固体電解質型
燃料電池の信頼性が高まる。セルスタックは反応ガスの
燃焼により必要な高温度に維持される。上述の例では函
体内で排出反応ガスを燃焼させているが端板内に排出反
応ガス用の流路を穿設して函体外で反応ガスを燃焼させ
ることもできる。
【００１１】図３はこの発明の異なる実施例に係る固体
電解質型燃料電池を示す断面図である。セルスタツク２
が端板１６の上に載置されることは前述のモジュールと
同じであるが、金属である端板１６は函体１７の中に収
納される。函体の内部は仕切り板２１により分割され燃
料ガスと酸化剤ガスの混合を防ぐ。排出反応ガスの燃焼
はセルスタツクの存在しない函体外部で行われる。 函
体１７の内部で排出反応ガスの燃焼を行わない場合は基
板１６を函体１７の内部に収納して端板による熱損失を
低減させることができる。函体外部で排出反応ガスの燃
焼が行われるので端板１６の酸化腐食が防止され、安定
した固体電解質型燃料電池の運転が可能となる。反応ガ
ス管は端板１６の下部に配管される。
電解質型燃料電池を示す断面図である。セルスタツク２
が端板１６の上に載置されることは前述のモジュールと
同じであるが、金属である端板１６は函体１７の中に収
納される。函体の内部は仕切り板２１により分割され燃
料ガスと酸化剤ガスの混合を防ぐ。排出反応ガスの燃焼
はセルスタツクの存在しない函体外部で行われる。 函
体１７の内部で排出反応ガスの燃焼を行わない場合は基
板１６を函体１７の内部に収納して端板による熱損失を
低減させることができる。函体外部で排出反応ガスの燃
焼が行われるので端板１６の酸化腐食が防止され、安定
した固体電解質型燃料電池の運転が可能となる。反応ガ
ス管は端板１６の下部に配管される。
【００１２】図４はこの発明のさらに異なる実施例に係
る固体電解質型燃料電池を示す断面図である。函体１７
のなかにセルスタック２と端板２２とが収納されてい
る。セルスタック２は上部板１３と下部板１３Ｂとを有
している。上部板１３と下部板１３Ｂはともに耐蝕性の
金属である。セルスタック２は下部板１３Ｂにはめこま
れる。下部板１３Ｂとセルスタック２との間にはその電
気的接触性を良好に保つために函体の内部が酸化性の雰
囲気の場合はランタンマンガナイト（ＬａＭｎＯ3 ）、
ランタンクロマイト（ＬａＣｒＯ3 ）、ランタンコバル
タイト（ＬａＣｏＯ3 ）などの導電性セラミックス粉末
を３００μｍの厚さにしたものが挟まれる。これらの粉
末は１４００℃で焼成され多孔質で柔らかい状態で使用
される。上部板１３と下部板１３Ｂとは溶接により固定
される。
る固体電解質型燃料電池を示す断面図である。函体１７
のなかにセルスタック２と端板２２とが収納されてい
る。セルスタック２は上部板１３と下部板１３Ｂとを有
している。上部板１３と下部板１３Ｂはともに耐蝕性の
金属である。セルスタック２は下部板１３Ｂにはめこま
れる。下部板１３Ｂとセルスタック２との間にはその電
気的接触性を良好に保つために函体の内部が酸化性の雰
囲気の場合はランタンマンガナイト（ＬａＭｎＯ3 ）、
ランタンクロマイト（ＬａＣｒＯ3 ）、ランタンコバル
タイト（ＬａＣｏＯ3 ）などの導電性セラミックス粉末
を３００μｍの厚さにしたものが挟まれる。これらの粉
末は１４００℃で焼成され多孔質で柔らかい状態で使用
される。上部板１３と下部板１３Ｂとは溶接により固定
される。
【００１３】函体１３の内部は反応ガス管の選択により
還元性に保つことができる。還元性に維持されるときは
ニッケル粉末を導電性セラミックスに代えて使用するこ
とができる。
還元性に保つことができる。還元性に維持されるときは
ニッケル粉末を導電性セラミックスに代えて使用するこ
とができる。
【００１４】
【発明の効果】この発明によれば複数個のセルスタック
と、端板と、函体とを有し、端板は導電性の板でこの上
に複数個のセルスタックが並列的に載置されるものであ
り、函体は断熱性の容器で端板とともにあるいは単独で
前記セルスタックを収納するものであるのでセルスタッ
クの並列化が容易である上、構造簡単であり信頼性に優
れる固体電解質型燃料電池のモジュールが得られる。
と、端板と、函体とを有し、端板は導電性の板でこの上
に複数個のセルスタックが並列的に載置されるものであ
り、函体は断熱性の容器で端板とともにあるいは単独で
前記セルスタックを収納するものであるのでセルスタッ
クの並列化が容易である上、構造簡単であり信頼性に優
れる固体電解質型燃料電池のモジュールが得られる。
【図１】この発明の実施例に係る固体電解質型燃料電池
のモジュールを示す透視斜視図
のモジュールを示す透視斜視図
【図２】この発明の実施例に係る固体電解質型燃料電池
のモジュールを示す要部断面図
のモジュールを示す要部断面図
【図３】この発明の異なる実施例に係る固体電解質型燃
料電池を示す断面図
料電池を示す断面図
【図４】この発明のさらに異なる実施例に係る固体電解
質型燃料電池を示す断面図
質型燃料電池を示す断面図
【図５】従来の平板型の固体電解質型燃料電池を示し、
図５（ａ）は横断面図、図５（ｂ）は縦断面図
図５（ａ）は横断面図、図５（ｂ）は縦断面図
１ モジュール ２ セルスタック ３ 端板 ４ 燃料ガス供給用流路 ５ 酸化剤ガス供給用流路 ６ 主流路 ７ 枝流路 ８ 函体 １０ ボルト １１ 皿バネ １２ リード線 １３ 上部板 １３Ｂ 下部板 １４ 電流取り出しバー １５ リード線 １６ 端板 １７ 函体 １８ 締めつけリング １９ リード線 ２０ リード線 ２１ 仕切り板 ２２ 端板
Claims (4)
- 【請求項１】複数個のセルスタックと、端板と、函体と
を有し、 端板は導電性の板でこの上に複数個のセルスタックが並
列的に載置されるものであり、 函体は断熱性の容器で端板とともにあるいは単独で前記
セルスタックを収納するものであることを特徴とする固
体電解質型燃料電池。 - 【請求項２】請求項１記載の固体電解質型燃料電池にお
いて、端板は反応ガスの流路が穿設されてなることを特
徴とする固体電解質型燃料電池。 - 【請求項３】請求項１記載の固体電解質型燃料電池にお
いて、函体外から締めつけるセルスタック用の締めつけ
ボルトが函体を貫通してなることを特徴とする固体電解
質型燃料電池。 - 【請求項４】請求項１記載の固体電解質型燃料電池にお
いて、函体外で並列接続される複数の電流取り出しバー
が函体を貫通してなることを特徴とする固体電解質型燃
料電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3199663A JPH0547408A (ja) | 1991-08-09 | 1991-08-09 | 固体電解質型燃料電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3199663A JPH0547408A (ja) | 1991-08-09 | 1991-08-09 | 固体電解質型燃料電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0547408A true JPH0547408A (ja) | 1993-02-26 |
Family
ID=16411564
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3199663A Pending JPH0547408A (ja) | 1991-08-09 | 1991-08-09 | 固体電解質型燃料電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0547408A (ja) |
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6159629A (en) * | 1998-12-17 | 2000-12-12 | Ballard Power Systems Inc. | Volume effecient layered manifold assembly for electrochemical fuel cell stacks |
| EP1443583A2 (en) * | 2002-08-27 | 2004-08-04 | General Electric Company | Fuel cell stack and fuel cell module |
| JP2007095578A (ja) * | 2005-09-29 | 2007-04-12 | Toyota Motor Corp | 燃料電池の締結システム及び締結方法 |
| EP1982364A2 (en) * | 2006-01-23 | 2008-10-22 | Bloom Energy Corporation | Modular fuel cell system |
| JP2009277669A (ja) * | 2009-08-24 | 2009-11-26 | Casio Comput Co Ltd | 燃料電池装置 |
| KR100965436B1 (ko) * | 2006-07-03 | 2010-06-24 | 가시오게산키 가부시키가이샤 | 반응장치 |
| JP2015153499A (ja) * | 2014-02-12 | 2015-08-24 | 株式会社村田製作所 | 燃料電池ユニット |
| US9722273B2 (en) | 2007-08-15 | 2017-08-01 | Bloom Energy Corporation | Fuel cell system components |
| US9755263B2 (en) | 2013-03-15 | 2017-09-05 | Bloom Energy Corporation | Fuel cell mechanical components |
| US10651496B2 (en) | 2015-03-06 | 2020-05-12 | Bloom Energy Corporation | Modular pad for a fuel cell system |
| US10840535B2 (en) | 2010-09-24 | 2020-11-17 | Bloom Energy Corporation | Fuel cell mechanical components |
-
1991
- 1991-08-09 JP JP3199663A patent/JPH0547408A/ja active Pending
Cited By (16)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6159629A (en) * | 1998-12-17 | 2000-12-12 | Ballard Power Systems Inc. | Volume effecient layered manifold assembly for electrochemical fuel cell stacks |
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| EP1443583A3 (en) * | 2002-08-27 | 2004-08-11 | General Electric Company | Fuel cell stack and fuel cell module |
| US6844100B2 (en) | 2002-08-27 | 2005-01-18 | General Electric Company | Fuel cell stack and fuel cell module |
| JP2007095578A (ja) * | 2005-09-29 | 2007-04-12 | Toyota Motor Corp | 燃料電池の締結システム及び締結方法 |
| EP1982364A4 (en) * | 2006-01-23 | 2010-07-07 | Bloom Energy Corp | MODULAR FUEL CELL SYSTEM |
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