JP2009110852A - Fuel cell module - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、固体酸化物形燃料電池の燃料電池モジュールに関する。 The present invention relates to a fuel cell module of a solid oxide fuel cell.
従来、燃料の化学エネルギを直接電気エネルギに変換して発電を行う燃料電池が知られている。この燃料電池は、燃料側の電極である燃料極と、空気側の電極である空気極と、これらの間にありイオンのみを通す電解質とにより構成されており、電解質の種類によって様々な形式が開発されている。
このうち、固体酸化物形燃料電池(Solid Oxide Fuel Cell:以下「SOFC」と呼ぶ)は、電解質としてジルコニアセラミクッスなどのセラミックスが用いられ、天然ガス,石油,メタノール,石炭ガス化ガスなどを燃料として運転される燃料電池である。このSOFCは、イオン伝導率を高めるために作動温度が約900〜1000℃程度と高く、用途の広い高効率な高温型燃料電池として知られている
2. Description of the Related Art Conventionally, fuel cells that generate electricity by directly converting chemical energy of fuel into electrical energy are known. This fuel cell is composed of a fuel electrode that is an electrode on the fuel side, an air electrode that is an electrode on the air side, and an electrolyte that passes only ions between them, and there are various types depending on the type of electrolyte. Has been developed.
Among these, solid oxide fuel cells (hereinafter referred to as “SOFC”) use ceramics such as zirconia ceramics as an electrolyte, and fuel natural gas, petroleum, methanol, coal gasification gas, etc. The fuel cell is operated as This SOFC is known as a high-efficiency, high-efficiency high-temperature fuel cell with a wide range of applications, with an operating temperature as high as about 900 to 1000 ° C. in order to increase ionic conductivity.
図2は、燃料電池モジュールにおける集電構造の従来構造を示す図であり、発電室1内に配設された複数のセルチューブ2は、セルチューブ2内の燃料電池セル(不図示)により発電された電力を集電して正負一対の集電電極3に供給するため、セルチューブ2の上端部及び下端部に集電キャップ4を備えている。なお、下端部の集電キャップ4については図示が省略されている。
上端部の集電キャップ4は、発電室1の上部を管板1aで区画した非発電領域11に位置している。また、下端部の集電キャップ4は、発電室1の下部を管板(不図示)で区画した非発電領域(不図示)に位置している。
集電キャップ4は、アルミナ製碍子等で絶縁した集電線5の一端をセルチューブ2に保持している。集電線5の他端は、集電電極3が連結された集電用ブスバー6の集電用端子7に接続されている。また、集電用ブスバー6,集電用端子7及び集電電極3の一部については、絶縁部材8により覆われている。なお、図中の符号9はシールリングである。
FIG. 2 is a diagram showing a conventional structure of a current collecting structure in a fuel cell module. A plurality of
The current collecting
The current collecting
上述した燃料電池モジュールの関連技術としては、燃料電池セル管と管板とを結合する部分のシール性を向上させたものが提案されている。(たとえば、特許文献1参照)
また、円筒型固体電解質燃料電池セルにおいて、集電部材及び集電棒の構成とともに、製造工程を短縮できるセル構造として、リード線の一端をリード膜に巻き付け、リード線の他端を集電板に接続した構成が開示されている。(たとえば、特許文献2参照)
また、円筒型固体電解質燃料電池からリード線を用いて集電する集電部に集電キャップを用いた構造が開示されている。(たとえば、特許文献3参照)
また、固体電解質形燃料電池スタック構造体に関する従来技術であり、集電板を用いた構成が開示されている。
In addition, in the cylindrical solid electrolyte fuel cell, as a cell structure that can shorten the manufacturing process as well as the configuration of the current collecting member and current collecting rod, one end of the lead wire is wound around the lead film and the other end of the lead wire is used as the current collector plate A connected configuration is disclosed. (For example, see Patent Document 2)
Also disclosed is a structure in which a current collecting cap is used in a current collecting part for collecting current from a cylindrical solid electrolyte fuel cell using a lead wire. (For example, see Patent Document 3)
Moreover, it is a prior art regarding a solid oxide fuel cell stack structure, and a configuration using a current collector plate is disclosed.
しかしながら、上述した従来構造の燃料電池モジュールにおいては、次のような問題が指摘されている。
すなわち、セルチューブ2の端部から集電電極3までの集電構造が複雑であり、絶縁部材8を含めて部品点数が多いという問題を有している。このように複雑で部品点数の多い集電構造は、組立工数が増大するだけでなく、品質管理や信頼性確保を困難にする。このため、簡単な構造で部品点数を低減できる集電構造を有する燃料電池モジュールが望まれている。
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、簡単な構造で部品点数を低減できる集電構造の燃料電池モジュールを提供することにある。
However, the following problems have been pointed out in the fuel cell module having the conventional structure described above.
That is, the current collecting structure from the end of the
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a fuel cell module having a current collecting structure capable of reducing the number of parts with a simple structure.
本発明は、上記の課題を解決するため、下記の手段を採用した。
本発明に係る燃料電池モジュールは、発電室内に配列された複数のセルチューブが燃料及び空気の供給を受けて発電する固体酸化物形の燃料電池モジュールにおいて、前記セルチューブで発電した電力を集電電極に集める集電が、前記発電室から分割された非発電領域内に位置している前記セルチューブの端部に被せた集電キャップと、前記集電電極に連結された少なくとも一以上からなる集電板との間を少なくとも1本以上の集電線で接続してなされ、
前記集電線の一端が少なくとも一以上からなる前記セルチューブに保持された前記集電キャップに接続され、かつ、前記集電線の他端が前記集電板に固定されていることを特徴とするものである。
In order to solve the above problems, the present invention employs the following means.
A fuel cell module according to the present invention is a solid oxide fuel cell module in which a plurality of cell tubes arranged in a power generation chamber are supplied with fuel and air to generate power, and collects power generated by the cell tubes. A current collecting collected on the electrode is composed of a current collecting cap placed on an end of the cell tube located in a non-power generation region divided from the power generation chamber, and at least one connected to the current collecting electrode. It is made by connecting at least one current collector between the current collector plates,
One end of the current collecting wire is connected to the current collecting cap held by the cell tube made of at least one or more, and the other end of the current collecting wire is fixed to the current collecting plate. It is.
このような燃料電池モジュールによれば、セルチューブで発電した電力を集電電極に集める集電が、発電室から分割された非発電領域内に位置しているセルチューブの端部に被せた集電キャップと、集電電極に連結された少なくとも一以上からなる集電板との間を少なくとも1本以上の集電線で接続してなされ、集電線の一端が少なくとも一以上からなるセルチューブに保持された集電キャップに接続され、かつ、集電線の他端が集電板に固定されているので、セルチューブからの集電構造を簡素化することができる。すなわち、従来構造の集電用端子、ブスバー及び絶縁管が不要になるか、あるいは必要数が減少するので、部品点数を低減した簡素な集電構造となる。 According to such a fuel cell module, the current collecting that collects the electric power generated by the cell tube at the current collecting electrode covers the end of the cell tube located in the non-power generation region divided from the power generation chamber. At least one current collector is connected between the current cap and at least one current collector plate connected to the current collector electrode, and one end of the current collector is held by at least one cell tube Since the other end of the current collector is connected to the current collector cap and the other end of the current collector is fixed to the current collector plate, the current collection structure from the cell tube can be simplified. That is, since the current collecting terminals, bus bars and insulating pipes of the conventional structure are not required or the required number is reduced, a simple current collecting structure with a reduced number of parts is obtained.
上述した本発明の燃料電池モジュールによれば、簡単な構造で部品点数を低減した集電構造の燃料電池モジュールを提供することができる。このため、本発明の燃料電池モジュールは、集電構造の組立工数が減少するだけでなく、品質管理や信頼性確保も容易になるという顕著な効果が得られる。 According to the fuel cell module of the present invention described above, it is possible to provide a fuel cell module having a current collecting structure with a simple structure and a reduced number of parts. For this reason, the fuel cell module of the present invention not only reduces the number of assembly steps of the current collecting structure, but also has a remarkable effect that quality control and reliability are facilitated.
以下、本発明に係る燃料電池モジュールの一実施形態を図面に基づいて説明する。
図1に示す実施形態において、燃料電池モジュール10は、発電室1内に並列に設置された複数のセルチューブ2が燃料(天然ガス、石油、メタノール、石炭ガス化ガス等)及び空気の供給を受けて発電する固体酸化物形燃料電池(SOFC)である。
燃料電池モジュール10の集電構造は、管板1aにより仕切られて発電室1の上部に形成された非発電領域11に配置されている。この集電構造は、複数あるセルチューブ2内の燃料電池セル(不図示)により発電された電力を、正負一対の集電電極3に集めて外部に供給するためのものである。
Hereinafter, an embodiment of a fuel cell module according to the present invention will be described with reference to the drawings.
In the embodiment shown in FIG. 1, in the
The current collecting structure of the
セルチューブ2の上端部には、集電線5の一端を通電可能に保持する集電キャップ4を備えている。この集電キャップ4は、発電室1から非発電領域11に突出するセルチューブ2の上端部に被せて取り付けられている。
集電線5の他端は、集電電極3に通電可能に連結された集電板20に固定されている。この集電板20としては、水蒸気酸化等に対して可逆的な特性を示し、酸化皮膜が形成されて抵抗が増大することが少ない、たとえばニッケルやニッケルクラッド材からなる板が好適である。
The upper end of the
The other end of the
ここで、集電板20と集電電極3との連結構造について、一例を示して説明する。
図示の連結構造は、集電電極3の下端部側にネジ部3aが設けられている。集電板20に集電電極3を固定する部分は、集電板20の両面をニッケル材の補助部材3bで挟持した状態とし、3部材に連通する貫通孔に集電電極3のネジ部3aを通した後にナット3cを締め込んで固定する。なお、図中の符号8は、上述した連結構造部の上方を覆う筒状の絶縁材である。
Here, a connection structure between the
In the illustrated connecting structure, a
上述した構成の集電構造は、集電板20を介して各セルチューブ2から集電するので、従来の集電構造と比較して部品点数を低減した簡素な構造となる。具体的には、図2に示す従来構造の集電用ブスバー6、集電用端子7をなくすとともに、絶縁材料8の部品点数を低減して簡素化した構造となり、従って、集電構造の組立工数を低減できるとともに、品質管理や信頼性確保が容易になる。
Since the current collecting structure having the above-described configuration collects current from each
このように、本発明の燃料電池モジュール10は、簡単な構造で部品点数を低減した集電構造となるので、集電構造の組立工数が減少するとともに、品質管理や信頼性確保も容易になる。
なお、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において適宜変更することができる。
As described above, the
In addition, this invention is not limited to embodiment mentioned above, In the range which does not deviate from the summary of this invention, it can change suitably.
1 発電室
2 セルチューブ
3 集電電極
4 集電キャップ
5 集電線
10 燃料電池モジュール
11 非発電領域
20 集電板
21 端子
22 押圧板
DESCRIPTION OF
Claims (1)
前記セルチューブで発電した電力を集電電極に集める集電が、前記発電室から分割された非発電領域内に位置している前記セルチューブの端部に被せた集電キャップと、前記集電電極に連結された少なくとも一以上からなる集電板との間を少なくとも1本以上の集電線で接続してなされ、
前記集電線の一端が少なくとも一以上からなる前記セルチューブに保持された前記集電キャップに接続され、かつ、前記集電線の他端が前記集電板に固定されていることを特徴とする燃料電池モジュール。 In a solid oxide fuel cell module in which a plurality of cell tubes arranged in a power generation chamber are supplied with fuel and air to generate power,
A current collecting cap that collects power generated by the cell tube at a current collecting electrode is placed in an end portion of the cell tube located in a non-power generation region divided from the power generation chamber, and the current collecting It is made by connecting at least one current collector between at least one current collector plate connected to the electrode,
One end of the current collector is connected to the current collecting cap held by the cell tube made of at least one or more, and the other end of the current collector is fixed to the current collector plate Battery module.
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