JP2012521619A - 燃料電池スタック又は電解質セルスタックにおける燃料電池又は電解質セルのための圧縮配置 - Google Patents
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Abstract
Description
− より多くの構成部材が圧縮システムに含まれていればいるほど、製造費が益々高価になり、そして材料費が益々高くなる。更に、構成部材の数が増加するのに伴って一般に機能不全の危険性が増大する。
− スタックを圧縮するための機械ばねへの依存が費用を増大させ、そして特に熱にさらされると機械ばねはクリープする傾向があり、それ故、経時的にばねの特性が変化する。
− スタックを圧縮するための外部圧縮空気源の使用は、そのような外部空気源及び管接続を必要とし、それらはシステムの複雑さを増大させ、そして費用及び運転損失を増大させる。
1. 複数のセルからなる燃料電池スタック又は電解質セルスタックのための圧縮配置であって、該セルスタックは、
・ それぞれがシール領域及び電気化学的活性領域を有する、複数のスタックされたセル
・ 底部プレート
・ 頂部プレート
・ 少なくとも一つの弾性プレート
・ 中央開口部を有する少なくとも一つの枠部
・ 該セルのガスインレット側と流体的に連通している少なくとも一つのガスインレットチャンネル
・ 該セルのガスアウトレット側と流体的に連通している少なくとも一つのガスアウトレットチャンネル
を含み、
少なくとも一つの圧縮チャンバーが、前記プレートによって両側部において閉じられた前記枠部の開口部によって形成されるように、
− 前記頂部プレートと前記弾性プレートとの間
− 前記底部プレートと前記弾性プレートとの間
− 前記スタック内に配置された前記弾性プレート二つの間
のうちの少なくとも一つの間を気密に接続して前記少なくとも一つの枠部が配置され、
前記圧縮チャンバーが、前記ガスインレットチャンネルから前記圧縮チャンバーまで接続された圧チャンネルによって前記インレットガスと流体的に連通しており、
ここで、前記圧縮チャンバーの断面積が、前記セルの電気化学的活性領域に実質的に相当する、上記の圧縮配置。
2. 前記セルスタックが、固体酸化物形燃料電池スタック又は固体酸化物形電解質セルスタックである、上記の1に記載のセルスタックのための圧縮配置。
3. 前記インレットガスがカソードガスである、上記の1又は2に記載のセルスタックのための圧縮配置。
4. 前記インレットガスがアノードガスである、上記の1又は2に記載のセルスタックのための圧縮配置。
5. 前記圧縮配置が、該圧縮配置の各側部に実質的に同数配置されたセルを有する該スタックの中央に配置される、上記の1〜4のいずれか一つに記載のセルスタックのための圧縮配置。
6. 前記圧縮配置が、該圧縮配置の一方の側に配置されたセルと、他方の側に配置されたセルとでは数が異なるセルを有するスタック内に配置される、上記の1〜4のいずれか一つに記載のセルスタックのための圧縮配置。
7. 第一の圧縮配置が前記スタックの頂部に配置され、第一の圧縮チャンバーが前記頂部プレート及び第一の弾性プレートによって両側を閉じられた第一の枠部の開口部によって形成され、そして第二の圧縮配置が前記スタックの底部に配置され、第二の圧縮チャンバーが前記底部プレート及び第二の弾性プレートによって両側が閉じられた第二の枠部の開口部によって形成される、上記の1〜4のいずれか一つに記載のセルスタックのための圧縮配置。
8. 第一の圧縮配置が前記スタックの頂部に配置され、第一の圧縮チャンバーが前記頂部プレート及び第一の弾性プレートによって両側を閉じられた第一の枠部の開口部によって形成され、そして第二の圧縮配置が前記スタックの底部に配置され、第二の圧縮チャンバーが前記底部プレート及び第二の弾性プレートによって両側が閉じられた第二の枠部の開口部によって形成され、そして一つ又はより多くの更なる圧縮配置が、更なる弾性プレートによって両側を閉じられた一つ又はより多くの更なる枠部の開口部によって形成された圧縮チャンバーを有する前記スタック内部に配置される、上記の1〜4のいずれか一つに記載のセルスタックのための圧縮配置。
9. 前記ガスアウトレットチャンネルにおける圧力と比較した前記圧縮チャンバーにおける過圧が、20〜1000ミリバール、好ましくは40〜500ミリバール、特に好ましくは60〜300ミリバールである、上記の1〜8のいずれか一つに記載のセルスタックのための圧縮配置。
10. 請求項1〜9のいずれか一つに記載のセルスタックのための圧縮配置を含む、固体酸化物形燃料電池スタック又は固体酸化物形電解質セルスタック。
101: 弾性プレート(頂部)
102: 中央開口部を有する枠部(頂部)
103: 圧縮チャンバー
104: 頂部プレート
105: 底部プレート
106: 圧チャンネル
107: カソードガス内部インレットチムニー
108: カソードガス内部アウトレットチムニー
109: 固体酸化物形燃料電池
110: インターコネクト
カソード流量: 960Nl/h、空気
スタック温度: 760℃
Claims (10)
- 複数のセルからなる燃料電池スタック又は電解質セルスタックのための圧縮配置であって、該セルスタックは、
・ それぞれがシール領域及び電気化学的活性領域を有する、複数のスタックされたセル
・ 底部プレート
・ 頂部プレート
・ 少なくとも一つの弾性プレート
・ 中央開口部を有する少なくとも一つの枠部
・ 該セルのガスインレット側と流体的に連通している少なくとも一つのガスインレットチャンネル
・ 該セルのガスアウトレット側と流体的に連通している少なくとも一つのガスアウトレットチャンネル
を含み、
少なくとも一つの圧縮チャンバーが、前記プレートによって両側部において閉じられた前記枠部の開口部によって形成されるように、
− 前記頂部プレートと前記弾性プレートとの間
− 前記底部プレートと前記弾性プレートとの間
− 前記スタック内に配置された前記弾性プレート二つの間
のうちの少なくとも一つの間を気密に接続して前記少なくとも一つの枠部が配置され、
前記圧縮チャンバーが、前記ガスインレットチャンネルから前記圧縮チャンバーまで接続された圧チャンネルによって前記インレットガスと流体的に連通しており、
ここで、前記圧縮チャンバーの断面積が、前記セルの電気化学的活性領域に実質的に相当する、上記の圧縮配置。 - 前記セルスタックが、固体酸化物形燃料電池スタック又は固体酸化物形電解質セルスタックである、請求項1に記載のセルスタックのための圧縮配置。
- 前記インレットガスがカソードガスである、請求項1又は2に記載のセルスタックのための圧縮配置。
- 前記インレットガスがアノードガスである、請求項1又は2に記載のセルスタックのための圧縮配置。
- 前記圧縮配置が、該圧縮配置の各側部に実質的に同数配置されたセルを有する該スタックの中央に配置される、請求項1〜4のいずれか一つに記載のセルスタックのための圧縮配置。
- 前記圧縮配置が、該圧縮配置の一方の側に配置されたセルと、他方の側に配置されたセルとでは数が異なるセルを有するスタック内に配置される、請求項1〜4のいずれか一つに記載のセルスタックのための圧縮配置。
- 第一の圧縮配置が前記スタックの頂部に配置され、第一の圧縮チャンバーが前記頂部プレート及び第一の弾性プレートによって両側が閉じられた第一の枠部の開口部によって形成され、そして第二の圧縮配置が前記スタックの底部に配置され、第二の圧縮チャンバーが前記底部プレート及び第二の弾性プレートによって両側が閉じられた第二の枠部の開口部によって形成される、請求項1〜4のいずれか一つに記載のセルスタックのための圧縮配置。
- 第一の圧縮配置が前記スタックの頂部に配置され、第一の圧縮チャンバーが前記頂部プレート及び第一の弾性プレートによって両側が閉じられた第一の枠部の開口部によって形成され、そして第二の圧縮配置が前記スタックの底部に配置され、第二の圧縮チャンバーが前記底部プレート及び第二の弾性プレートによって両側が閉じられた第二の枠部の開口部によって形成され、そして一つ又はより多くの更なる圧縮配置が、更なる弾性プレートによって両側を閉じられた一つ又はより多くの更なる枠部の開口部によって形成された圧縮チャンバーを有する前記スタック内部に配置される、請求項1〜4のいずれか一つに記載のセルスタックのための圧縮配置。
- 前記ガスアウトレットチャンネルにおける圧力と比較した前記圧縮チャンバーにおける過圧が、20〜1000ミリバール、好ましくは40〜500ミリバール、特に好ましくは60〜300ミリバールである、請求項1〜8のいずれか一つに記載のセルスタックのための圧縮配置。
- 請求項1〜9のいずれか一つに記載のセルスタックのための圧縮配置を含む、固体酸化物形燃料電池スタック又は固体酸化物形電解質セルスタック。
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