JP2021118067A - 燃料電池カートリッジ、及び、燃料電池モジュール - Google Patents
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Abstract
Description
セルスタックを構成する燃料電池セルを含む発電室と、
前記発電室を少なくとも部分的に画定する断熱部材と、
前記発電室から見て前記断熱部材の外側に設けられる導電部材と、
常温より高温域において前記断熱部材より高い絶縁性を有し、前記セルスタックのリード部が前記断熱部材に接触した際に、前記リード部と前記導電部材との間に形成される導電経路を少なくとも部分的に遮断するように構成された絶縁部材と、
を備える。
固体酸化物形燃料電池の燃料極109に供給し利用できる燃料ガスとしては、水素(H2)および一酸化炭素(CO)、メタン(CH4)などの炭化水素系ガス、都市ガス、天然ガスのほか、石油、メタノール、及び石炭などの炭素含有原料をガス化設備により製造したガス化ガスなどが挙げられる。
空気極113は2層構成とすることもできる。この場合、固体電解質膜111側の空気極層(空気極中間層)は高いイオン導電性を示し、触媒活性に優れる材料で構成される。空気極中間層上の空気極層(空気極導電層)は、Sr及びCaドープLaMnO3で表されるペロブスカイト型酸化物で構成されても良い。こうすることにより、発電性能をより向上させることができる。
酸化性ガスとは,酸素を略15%〜30%含むガスであり、代表的には空気が好適であるが、空気以外にも燃焼排ガスと空気の混合ガスや、酸素と空気の混合ガスなどが使用可能である。
尚、図2では燃料電池モジュールの内部構成をわかりやすく示すために、図3に示す断熱部材の一部が部分的に省略して示されている。
セルスタック(例えば上記実施形態のセルスタック101)を構成する燃料電池セルを含む発電室(例えば上記実施形態の発電室215)と、
前記発電室を少なくとも部分的に画定する断熱部材(例えば上記実施形態の断熱部材227)と、
前記発電室から見て前記断熱部材の外側に設けられる導電部材(例えば上記実施形態の外殻ケーシング250)と、
常温より高温域において前記断熱部材より高い絶縁性を有し、前記セルスタックのリード部(例えば上記実施形態のリード部252)が該高温域にあるときに前記断熱部材に接触すると、前記リード部と前記導電部材との間に形成される導電経路を少なくとも部分的に遮断するように構成された絶縁部材(例えば上記実施形態の絶縁部材260)と、
を備える。
前記絶縁部材は、前記リード部が前記断熱部材に接触した際に、前記リード部と前記導電部材との間に設けられる。
前記絶縁部材は、前記導電部材と前記断熱部材との間に設けられる。
前記導電部材は、前記燃料電池カートリッジの外殻を規定する外殻ケーシングであり、
前記絶縁部材は前記外殻ケーシングの内壁面に沿って形成される。
前記絶縁部材は、前記断熱部材を構成する複数の断熱体の間に設けられる。
前記複数の断熱体は、
前記セルスタックの延在方向に対して前記発電室の側方に設けられる第1側方断熱体(例えば上記実施形態の第1側方断熱体227e)と、
前記発電室から見て前記第1側方断熱体より外側に配置された第2側方断熱体(例えば上記実施形態の第2側方断熱体227f)と、
を含み、
前記絶縁部材は、前記第1側方断熱体と前記第2側方断熱体との間に設けられる。
前記複数の断熱体は、
前記セルスタックの延在方向に対して前記発電室の側方に設けられる第1側方断熱体(例えば上記実施形態の第1側方断熱体227e)と、
前記セルスタックの延在方向に交差するように前記発電室の上方に設けられる第1上部断熱体(例えば上記実施形態の第1上部断熱体227a)と、
前記セルスタックの延在方向に交差するように前記発電室の下方に設けられる第1下部断熱体(例えば上記実施形態の第1下部断熱体227c)と、
を含み、
前記絶縁部材は、前記第1側方断熱体と前記第1上部断熱体又は前記第1下部断熱体との間に設けられる。
前記第1側方断熱体と前記第1上部断熱体又は前記第1下部断熱体との連結部(例えば上記実施形態の上部連結部272a又は下部連結部272b)は、前記セルスタックの延在方向に沿った前記発電室の中心軸を通る断面において略L字形状を有し、
前記絶縁部材は前記連結部に沿って設けられる。
前記導電部材は、前記燃料電池カートリッジの外殻を規定するケーシング(例えば上記実施形態の外殻ケーシング250)であり、
前記絶縁部材は、前記ケーシングの下面(例えば上記実施形態の下面251)を覆うように形成される。
前記絶縁部材は、前記セルスタックに燃料ガスを供給するための燃料ガス供給孔に接続される燃料ガス供給枝管(例えば上記実施形態の燃料ガス供給枝管207a)、前記セルスタックから前記燃料ガスを排出するための燃料ガス排出孔に接続される燃料ガス排出枝管(例えば上記実施形態の燃料ガス排出枝管209a)、前記セルスタクに酸化性ガスを供給するための酸化性ガス供給孔に接続される酸化性ガス供給枝管(例えば上記実施形態の酸化性ガス供給枝管211a)、又は、前記セルスタックから前記酸化性ガスを排出するための酸化性ガス排出孔に接続される酸化性ガス排出枝管(例えば上記実施形態の酸化性ガス排出枝管211b)の少なくとも一つに設けられる。
上記(1)から(10)のいずれか一態様の燃料電池カートリッジを少なくとも一つ備える。
103 基体管
105 燃料電池セル
107 インターコネクタ
109 燃料極
111 固体電解質膜
113 空気極
115 リード膜
201 燃料電池モジュール
203 燃料電池カートリッジ
205 圧力容器
207 燃料ガス供給管
207a 燃料ガス供給枝管
209 燃料ガス排出管
209a 燃料ガス排出枝管
211a 酸化性ガス供給枝管
211b 酸化性ガス排出枝管
215 発電室
217 燃料ガス供給ヘッダ
219 燃料ガス排出ヘッダ
221 酸化性ガス供給ヘッダ
221 供給ヘッダ
223 酸化性ガス排出ヘッダ
227 断熱部材
227a 第1上部断熱体
227b 第2上部断熱体
227c 第1下部断熱体
227d 第2下部断熱体
227e 第1側方断熱体
227f 第2側方断熱体
229b 下部ケーシング
229a 上部ケーシング
231a 燃料ガス供給孔
231b 燃料ガス排出孔
233a 酸化性ガス供給孔
233b 酸化性ガス排出孔
235a 酸化性ガス供給隙間
235b 酸化性ガス排出隙間
237a,237b シール部材
250 外殻ケーシング
251 下面
252 リード部
254 導電経路
260 絶縁部材
270 架台
272a 上部連結部
272b 下部連結部
Claims (11)
- セルスタックを構成する燃料電池セルを含む発電室と、
前記発電室を少なくとも部分的に画定する断熱部材と、
前記発電室から見て前記断熱部材の外側に設けられる導電部材と、
常温より高温域において前記断熱部材より高い絶縁性を有し、前記セルスタックのリード部が該高温域にあるときに前記断熱部材に接触すると、前記リード部と前記導電部材との間に形成される導電経路を少なくとも部分的に遮断するように構成された絶縁部材と、
を備える、燃料電池カートリッジ。 - 前記絶縁部材は、前記リード部が前記断熱部材に接触した際に、前記リード部と前記導電部材との間に設けられる、請求項1に記載の燃料電池カートリッジ。
- 前記絶縁部材は、前記導電部材と前記断熱部材との間に設けられる、請求項1又は2に記載の燃料電池カートリッジ。
- 前記導電部材は、前記燃料電池カートリッジの外殻を規定する外殻ケーシングであり、
前記絶縁部材は前記外殻ケーシングの内壁面に沿って形成される、請求項3に記載の燃料電池カートリッジ。 - 前記絶縁部材は、前記断熱部材を構成する複数の断熱体の間に設けられる、請求項1又は2に記載の燃料電池カートリッジ。
- 前記複数の断熱体は、
前記セルスタックの延在方向に対して前記発電室の側方に設けられる第1側方断熱体と、
前記発電室から見て前記第1側方断熱体より外側に配置された第2側方断熱体と、
を含み、
前記絶縁部材は、前記第1側方断熱体と前記第2側方断熱体との間に設けられる、請求項5に記載の燃料電池カートリッジ。 - 前記複数の断熱体は、
前記セルスタックの延在方向に対して前記発電室の側方に設けられる第1側方断熱体と、
前記セルスタックの延在方向に交差するように前記発電室の上方に設けられる第1上部断熱体と、
前記セルスタックの延在方向に交差するように前記発電室の下方に設けられる第1下部断熱体と、
を含み、
前記絶縁部材は、前記第1側方断熱体と前記第1上部断熱体又は前記第1下部断熱体との間に設けられる、請求項5に記載の燃料電池カートリッジ。 - 前記第1側方断熱体と前記第1上部断熱体又は前記第1下部断熱体との連結部は、前記セルスタックの延在方向に沿った前記発電室の中心軸を通る断面において略L字形状を有し、
前記絶縁部材は前記連結部に沿って設けられる、請求項7に記載の燃料電池カートリッジ。 - 前記導電部材は、前記燃料電池カートリッジの外殻を規定するケーシングであり、
前記絶縁部材は、前記ケーシングの下面を覆うように形成される、請求項1から8のいずれか一項に記載の燃料電池カートリッジ。 - 前記絶縁部材は、前記セルスタックに燃料ガスを供給するための燃料ガス供給孔に接続される燃料ガス供給枝管、前記セルスタックから前記燃料ガスを排出するための燃料ガス排出孔に接続される燃料ガス排出枝管、前記セルスタクに酸化性ガスを供給するための酸化性ガス供給孔に接続される酸化性ガス供給枝管、又は、前記セルスタックから前記酸化性ガスを排出するための酸化性ガス排出孔に接続される酸化性ガス排出枝管の少なくとも一つに設けられる、請求項1から9のいずれか一項に記載の燃料電池カートリッジ。
- 請求項1から10のいずれか一項に記載の燃料電池カートリッジを少なくとも一つ備える、燃料電池モジュール。
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