JP2021163520A - Method for repairing seal member and fuel cell system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、シール部材の修復方法及び燃料電池システムに関する。 The present invention relates to a method for repairing a seal member and a fuel cell system.
特許文献1の燃料電池システムは、燃料ガスを供給するマニホールドと、マニホールドから燃料ガスの供給を受けるセルスタックとを備えている。セルスタックは、長手方向に延びる楕円形の筒状の複数のセルが、マニホールドに対して長手方向が突出するように、かつ、平行に立設して構成されている。セルは、マニホールドからの燃料ガスの供給と、空気の供給とを受けて電気化学反応によって発電を行う。 The fuel cell system of Patent Document 1 includes a manifold for supplying fuel gas and a cell stack for receiving fuel gas from the manifold. The cell stack is configured such that a plurality of elliptical cylindrical cells extending in the longitudinal direction are erected in parallel with each other so as to project in the longitudinal direction with respect to the manifold. The cell receives the supply of fuel gas from the manifold and the supply of air to generate electricity by an electrochemical reaction.
特許文献1では、マニホールドに設けられた挿入口にセルの長手方向の一端が挿入されて接合され、シール部材で封止される。また、隣接するセルの一端どうしもシール部材によって封止されている。特許文献1のシール部材は、表層部の緻密部と、緻密部の下部の多孔質部と、その他の部分とから構成されている。多孔質部の下端はシール部材の下端にまで達している。このようなシール部材の構成により、シール部材内部の熱収縮による応力を緩和することができ、シール部材の表層部にまでシール部材の剥離が進むことを抑制できるとされている。よって、セルとマニホールドとの接合部分、セル間の接合部分などのシール部材が設けられた箇所におけるシール部材の剥離を抑制できるとされている。 In Patent Document 1, one end of the cell in the longitudinal direction is inserted into an insertion port provided in the manifold to be joined, and the cell is sealed with a sealing member. Further, one ends of adjacent cells are also sealed by a sealing member. The seal member of Patent Document 1 is composed of a dense portion of a surface layer portion, a porous portion below the dense portion, and other portions. The lower end of the porous portion reaches the lower end of the sealing member. It is said that such a configuration of the seal member can alleviate the stress due to heat shrinkage inside the seal member and suppress the peeling of the seal member from proceeding to the surface layer portion of the seal member. Therefore, it is said that peeling of the seal member can be suppressed at a place where the seal member is provided, such as a joint portion between the cell and the manifold and a joint portion between the cells.
しかし、接合部分のシール部材に急激な温度変化が生じた場合、運搬及び地震等の振動により許容値以上の応力が接合部分のシール部材にかかった場合等には、シール部材に破損が生じる可能性がある。そうすると、破損部分から燃料ガス等が漏洩する。現状では、シール部材に破損が生じると、燃料電池セルの使用が困難である。 However, if a sudden temperature change occurs in the seal member of the joint portion, or if stress exceeding the allowable value is applied to the seal member of the joint portion due to vibration such as transportation or an earthquake, the seal member may be damaged. There is sex. Then, fuel gas or the like leaks from the damaged portion. At present, it is difficult to use a fuel cell if the seal member is damaged.
そこで、本発明は上述の課題に鑑みてなされたものであり、燃料電池システムに用いるシール部材の修復方法及びシール部材の修復方法を実行可能な燃料電池システムを提供することを目的とする。 Therefore, the present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and an object of the present invention is to provide a fuel cell system capable of performing a method for repairing a seal member used in a fuel cell system and a method for repairing the seal member.
本発明に係るシール部材の修復方法は、
燃料電池セルを有し、構成部材どうしを接合する接合部分に適用されるシール部材で前記構成部材どうしが接合されている燃料電池モジュールと、前記燃料電池セルの運転を制御する運転制御部とを備える燃料電池システムにおける前記シール部材の修復方法であって、その特徴構成は、
前記シール部材は、前記燃料電池セルの通常の運転温度より高温の運転温度において溶融し、第1軟化点温度を有する材料からなる第1部材を含み、
前記運転制御部は、
通常の運転温度で前記燃料電池セルを運転するように制御する第1運転モードを実行可能であり、
前記第1部材に、前記燃料電池セルの前記通常の運転温度より高温の運転温度において溶融し、かつ、前記第1部材の前記第1軟化点温度より低い第2軟化点温度を有する材料からなる第2部材が適用され、前記第1部材及び前記第2部材を含む複合部材が形成された状態で、前記燃料電池セルの前記通常の運転温度より高温の運転温度であり、かつ、前記第2軟化点温度以上前記第1軟化点温度未満で前記シール部材を加熱可能に前記燃料電池セルを運転するように制御する第2運転モードを実行する点にある。
The method for repairing the seal member according to the present invention is as follows.
A fuel cell module having a fuel cell and having the components joined to each other by a seal member applied to a joining portion for joining the components, and an operation control unit for controlling the operation of the fuel cell. A method for repairing the seal member in a fuel cell system to be provided, wherein the characteristic configuration thereof is as follows.
The sealing member includes a first member made of a material that melts at an operating temperature higher than the normal operating temperature of the fuel cell and has a first softening point temperature.
The operation control unit
It is possible to execute a first operation mode that controls the fuel cell to operate at a normal operating temperature.
The first member is made of a material that melts at an operating temperature higher than the normal operating temperature of the fuel cell and has a second softening point temperature lower than the first softening point temperature of the first member. In a state where the second member is applied and the first member and the composite member including the second member are formed, the operating temperature is higher than the normal operating temperature of the fuel cell and the second member is formed. The point is to execute a second operation mode for controlling the fuel cell to operate the seal member so as to be able to heat the seal member at a temperature equal to or higher than the softening point temperature and lower than the first softening point temperature.
上記特徴構成によれば、シール部材は第1部材を含んで構成されている。この第1部材からなるシール部材に、第2部材が適用されて第1部材及び第2部材を含む複合部材が形成された状態となる。例えば、第1部材にひび剥がれ等の破損が生じた場合に、第1部材に第2部材が適用されて複合部材が形成された状態となる。
第1部材は燃料電池セルの通常の運転温度より高温の運転温度において溶融し、第1軟化点温度を有し、第2部材は燃料電池セルの通常の運転温度より高温の運転温度において溶融し、かつ、第1軟化点温度より低い第2軟化点温度を有する。上記の複合部材が形成された状態で、運転制御部が、第2軟化点温度以上第1軟化点温度未満でシール部材を加熱可能に燃料電池セルを運転する第2運転モードを実行すると、第1部材は溶融せずそのままの形状を維持するが、第2部材が溶融して流動状態となる。よって、第1部材に破損が生じている場合には、第2部材が第1部材の破損部分に埋め込まれてシール部材が修復される。これにより、シール部材が破損した場合であっても修復することで、接合部分を封止して燃料ガス等の漏洩を抑制することができる。また、シール部材の修復を燃料電池セルの運転温度を調整することで行うことができる。
According to the above characteristic configuration, the seal member is configured to include the first member. The second member is applied to the seal member made of the first member to form a composite member including the first member and the second member. For example, when the first member is damaged such as cracked, the second member is applied to the first member to form a composite member.
The first member melts at an operating temperature higher than the normal operating temperature of the fuel cell and has a first softening point temperature, and the second member melts at an operating temperature higher than the normal operating temperature of the fuel cell. And has a second softening point temperature lower than the first softening point temperature. When the operation control unit executes the second operation mode in which the fuel cell is operated so that the seal member can be heated at the temperature equal to or higher than the second softening point temperature and lower than the temperature of the first softening point in the state where the above-mentioned composite member is formed, the second operation mode is executed. The first member does not melt and maintains its shape as it is, but the second member melts and becomes in a flowing state. Therefore, when the first member is damaged, the second member is embedded in the damaged portion of the first member to repair the seal member. As a result, even if the seal member is damaged, it can be repaired to seal the joint portion and suppress leakage of fuel gas or the like. Further, the seal member can be repaired by adjusting the operating temperature of the fuel cell.
本発明に係るシール部材の修復方法は、
燃料電池セルを有し、構成部材どうしを接合する接合部分に適用されるシール部材で前記構成部材どうしが接合されている燃料電池モジュールと、前記燃料電池セルの運転を制御する運転制御部とを備える燃料電池システムにおける前記シール部材の修復方法であって、その特徴構成は、
前記シール部材は、前記燃料電池セルの通常の運転温度より高温の運転温度において溶融し、第1軟化点温度を有する材料からなる第1部材を含み、
前記第1部材に、前記燃料電池セルの前記通常の運転温度より高温の運転温度において溶融し、かつ、前記第1部材の前記第1軟化点温度より低い第2軟化点温度を有する材料からなる第2部材を適用し、前記第1部材及び前記第2部材を含む複合部材を形成する工程と、
前記複合部材が形成された状態で、前記燃料電池セルの前記通常の運転温度より高温の運転温度であり、かつ、前記第2軟化点温度以上前記第1軟化点温度未満で前記シール部材を加熱可能に前記燃料電池セルを運転する工程と、を備える点にある。
The method for repairing the seal member according to the present invention is as follows.
A fuel cell module having a fuel cell and having the components joined to each other by a seal member applied to a joining portion for joining the components, and an operation control unit for controlling the operation of the fuel cell. A method for repairing the seal member in a fuel cell system to be provided, wherein the characteristic configuration thereof is as follows.
The sealing member includes a first member made of a material that melts at an operating temperature higher than the normal operating temperature of the fuel cell and has a first softening point temperature.
The first member is made of a material that melts at an operating temperature higher than the normal operating temperature of the fuel cell and has a second softening point temperature lower than the first softening point temperature of the first member. A step of applying the second member to form the first member and a composite member including the second member, and
In the state where the composite member is formed, the seal member is heated at an operating temperature higher than the normal operating temperature of the fuel cell and at a temperature equal to or higher than the second softening point temperature and lower than the first softening point temperature. The point is that the process of operating the fuel cell can be provided.
本発明に係る燃料電池システムは、
燃料電池セルを有し、構成部材どうしを接合する接合部分に適用されるシール部材で前記構成部材どうしが接合されている燃料電池モジュールと、前記燃料電池セルの運転を制御する運転制御部とを備える燃料電池システムであって、その特徴構成は、
前記シール部材は、前記燃料電池セルの通常の運転温度より高温の運転温度において溶融し、第1軟化点温度を有する材料からなる第1部材を含み、
前記運転制御部は、
通常の運転温度で前記燃料電池セルを運転するように制御する第1運転モードを実行可能であり、
前記第1部材に、前記燃料電池セルの前記通常の運転温度より高温の運転温度において溶融し、かつ、前記第1部材の前記第1軟化点温度より低い第2軟化点温度を有する材料からなる第2部材が適用され、前記第1部材及び前記第2部材を含む複合部材が形成された状態で、前記燃料電池セルの前記通常の運転温度より高温の運転温度であり、かつ、前記第2軟化点温度以上前記第1軟化点温度未満で前記シール部材を加熱可能に前記燃料電池セルを運転するように制御する第2運転モードを実行する点にある。
The fuel cell system according to the present invention
A fuel cell module having a fuel cell and having the components joined to each other by a seal member applied to a joining portion for joining the components, and an operation control unit for controlling the operation of the fuel cell. It is a fuel cell system equipped with, and its characteristic configuration is
The sealing member includes a first member made of a material that melts at an operating temperature higher than the normal operating temperature of the fuel cell and has a first softening point temperature.
The operation control unit
It is possible to execute a first operation mode that controls the fuel cell to operate at a normal operating temperature.
The first member is made of a material that melts at an operating temperature higher than the normal operating temperature of the fuel cell and has a second softening point temperature lower than the first softening point temperature of the first member. In a state where the second member is applied and the first member and the composite member including the second member are formed, the operating temperature is higher than the normal operating temperature of the fuel cell and the second member is formed. The point is to execute a second operation mode for controlling the fuel cell to operate the seal member so as to be able to heat the seal member at a temperature equal to or higher than the softening point temperature and lower than the first softening point temperature.
本発明に係るシール部材の修復方法は、
燃料電池セルを有し、構成部材どうしを接合する接合部分に適用されるシール部材で前記構成部材どうしが接合されている燃料電池モジュールと、加熱部とを備える燃料電池システムにおける前記シール部材の修復方法であって、
前記シール部材は、前記燃料電池セルの通常の運転温度より高温の運転温度において溶融し、第1軟化点温度を有する材料からなる第1部材を含み、その特徴構成は、
前記第1部材に、前記燃料電池セルの前記通常の運転温度より高温の運転温度において溶融し、かつ、前記第1部材の前記第1軟化点温度より低い第2軟化点温度を有する材料からなる第2部材が適用され、前記第1部材及び前記第2部材を含む複合部材が構成された状態で、前記加熱部は、前記第2軟化点温度以上前記第1軟化点温度未満で前記複合部材を加熱する点にある。
The method for repairing the seal member according to the present invention is as follows.
Repair of the seal member in a fuel cell system including a fuel cell module having a fuel cell and a seal member applied to a joint portion for joining the constituent members to which the constituent members are joined, and a heating portion. It ’s a method,
The sealing member includes a first member made of a material that melts at an operating temperature higher than the normal operating temperature of the fuel cell and has a first softening point temperature, and its characteristic configuration is as follows.
The first member is made of a material that melts at an operating temperature higher than the normal operating temperature of the fuel cell and has a second softening point temperature lower than the first softening point temperature of the first member. In a state where the second member is applied and the first member and the composite member including the second member are configured, the heating unit is the composite member at a temperature equal to or higher than the second softening point temperature and lower than the first softening point temperature. Is at the point of heating.
加熱部が、第2軟化点温度以上第1軟化点温度未満で複合部材を加熱すると、第1部材は溶融せずそのままの形状を維持するが、第2部材が溶融して流動状態となる。よって、第1部材に破損が生じている場合には、第2部材が第1部材の破損部分に埋め込まれてシール部材が修復される。これにより、シール部材が破損した場合であっても修復することで、接合部分を封止して燃料ガス等の漏洩を抑制することができる。 When the heating unit heats the composite member at a temperature equal to or higher than the second softening point temperature and lower than the first softening point temperature, the first member does not melt and maintains its original shape, but the second member melts and becomes in a flowing state. Therefore, when the first member is damaged, the second member is embedded in the damaged portion of the first member to repair the seal member. As a result, even if the seal member is damaged, it can be repaired to seal the joint portion and suppress leakage of fuel gas or the like.
〔実施形態〕
以下に、本発明の実施形態に係るシール部材の修復方法について、図1を用いて説明する。
[Embodiment]
Hereinafter, a method for repairing the seal member according to the embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
(1)燃料電池システムの構成
(1−1)全体構成
燃料電池システム100は、図1に示すように、燃料電池発電装置1を備えている。また、燃料電池システム100は、燃料電池発電装置1に燃料ガス、改質水及び酸化剤ガスを供給するために、燃料ガス供給用の燃料ガス用ポンプ2と、昇圧ポンプ5と、脱硫器3と、改質水供給用の改質水タンク9と、酸化剤ガス供給用の空気ブロア15とを備えている。また、燃料電池システム100は、燃料電池発電装置1から排出される熱を再利用する排熱利用部としての熱交換器17と、熱交換器17との間で循環させる水等の熱媒を収容する貯湯タンク19とを備えている。また、燃料電池システム100は、燃料電池システム100の運転を制御する運転制御部71を備えている。
(1) Configuration of Fuel Cell System (1-1) Overall Configuration The
本実施形態の運転制御部71は、通常の運転温度よりも高温で後述の燃料電池セルAを運転するように制御する第2運転モードを実行する。これによりシール部材を補修し、燃料ガス及び酸化剤ガス等の各種ガス(以下、単に燃料ガス等という場合もある)の漏洩を抑制する。この点については後述する。
The
都市ガス(例えば、都市ガス13A)等の炭化水素系の原燃料は、燃料ガス用ポンプ2により所定流量の出力が制御されて昇圧ポンプ5に供給される。さらに、原燃料は、昇圧ポンプ5の作動により原燃料供給路41を通して脱硫器3に供給される。
A hydrocarbon-based raw material fuel such as city gas (for example, city gas 13A) is supplied to the
脱硫器3は、原燃料に含まれる硫黄化合物成分を除去(脱硫)する。原燃料中に硫黄化合物が含有される場合、脱硫器3を備えることにより、硫黄化合物による改質器28あるいは燃料電池発電装置1に対する影響を抑制することができる。
The desulfurizer 3 removes (desulfurizes) the sulfur compound component contained in the raw material fuel. When the raw material and fuel contain a sulfur compound, the desulfurization device 3 can be provided to suppress the influence of the sulfur compound on the
改質水タンク9からは、改質水ポンプ7の作動により改質水供給路43を通して燃料電池発電装置1に改質水が供給される。
From the reforming water tank 9, reforming water is supplied to the fuel cell power generation device 1 through the reforming
改質水タンク9は、後述の触媒燃焼排ガスから凝縮水を回収する。また、改質水タンク9に供給される凝縮水を水精製器(図示せず)により精製するようになっている。具体的には、熱交換器17の出口から排出路51を介して排出される後述の触媒燃焼排ガスから、凝縮水回収路45を介して凝縮水を水精製器(図示せず)に回収する。そして、水精製器(図示せず)により精製された凝縮水が改質水タンク9に回収される。
The reforming water tank 9 recovers condensed water from the catalyst combustion exhaust gas described later. Further, the condensed water supplied to the reformed water tank 9 is purified by a water purifier (not shown). Specifically, the condensed water is recovered from the catalyst combustion exhaust gas, which will be described later, discharged from the outlet of the
また、改質水タンク9には、凝縮水とは独立に、水供給部13から水を供給可能になっている。
Further, water can be supplied to the reformed water tank 9 from the
燃料電池発電装置1は、収納容器40内に収納されており、燃料電池モジュール23、気化器27、改質器28及び燃焼部29を備えている。
The fuel cell power generation device 1 is housed in a
気化器27には、改質水供給路43を介して改質水タンク9から改質水が供給され、原燃料供給路41を介して脱硫された原燃料が供給される。原燃料供給路41は脱硫器3よりも下流側の部位で、改質水供給路43に合流されており、収納容器40外にて合流された改質水と原燃料とが気化器27に供給される。改質水及び原燃料が供給された気化器27は、改質水から水蒸気を生成する。気化器27にて生成された水蒸気を含む原燃料は、水蒸気含有原燃料供給路31を通して改質器28に供給される。
The
改質器28は、気化器27にて生成された水蒸気を用いて、脱硫器3において脱硫された原燃料を水蒸気改質して、水素ガスを主成分とする燃料ガス(還元性成分を有するガス)を生成する。このとき、改質器28は、後述の燃焼部29での燃料成分ガスを含む未燃ガスの燃焼により発生する燃焼熱を用いて原燃料の水蒸気改質を行う。
The
改質器28にて生成された燃料ガスは、燃料ガス供給路33を通して燃料電池モジュール23に供給される。燃料ガスは、燃料電池モジュール23を構成する複数の燃料電池セルAに対して分配されて供給される。各燃料電池セルAは、燃料ガスが供給されるアノードと、空気ブロア15を通じて酸化剤ガスが供給されるカソードと、アノードとカソードとの間の電解質とを有しており、燃料ガス及び酸化剤ガスを反応させて発電する。
The fuel gas generated by the
インバータ39は、燃料電池モジュール23において発電された出力電圧を調整し、商用系統(図示せず)から受電する電力と同じ電圧及び同じ周波数にする。
The
燃焼部29には、燃料電池モジュール23における発電反応に用いられずに排出される燃料成分ガスを含む未燃ガスが供給される。燃焼部29は、供給された未燃ガスを燃焼する。燃焼部29からは、未燃ガスの燃焼により生じたセル燃焼排ガス(燃焼排ガスの一例)が排出される。
The
セル燃焼排ガスは改質器28に供給されるとともに、燃焼触媒部35を介してガス出口37から収納容器40の外部に排出される。改質器28は、前述の通り、セル燃焼排ガスの熱、つまり燃料成分ガスの燃焼により生じた燃焼熱を用いて水蒸気改質を行う。
The cell combustion exhaust gas is supplied to the
ガス出口37には、燃焼触媒部35が配置され、セル燃焼排ガスに含有される一酸化炭素や水素等の還元性成分である未燃ガスを燃焼除去する。燃焼触媒部35は、例えば、白金系触媒等から構成されている。
A
ガス出口37からは、燃焼触媒部35での未燃ガスの燃焼により生じた触媒燃焼排ガス(燃焼排ガスの一例)が排出される。触媒燃焼排ガスは、排出路52を介して熱交換器17に送られる。
From the
燃料電池発電装置1の各部には温度及び電圧を検出するための各種検出部が設けられてる。本実施形態では、燃料電池セルAにおける温度を検出するためのセル温度検出部T1と、燃焼部29におけるセル燃焼排ガスの温度を検出するための燃焼部温度検出部T2と、燃焼触媒部35における触媒燃焼排ガスの温度を検出するための触媒温度検出部T3と、燃料電池セルAにおける発電電圧を検出するための電圧検出部Vとを備えている。これらの検出部の検出結果は、運転制御部71に送信される。
Each part of the fuel cell power generation device 1 is provided with various detection parts for detecting temperature and voltage. In the present embodiment, the cell temperature detection unit T1 for detecting the temperature in the fuel cell A, the combustion unit temperature detection unit T2 for detecting the temperature of the cell combustion exhaust gas in the
熱交換器17では、ガス出口37から排出される触媒燃焼排ガスと、貯湯タンク19から排出される熱媒との間で熱交換が行われる。例えば、熱媒が水である場合、触媒燃焼排ガスと水との間で熱交換が行われ温水が生成され、貯湯タンク19に収容される。触媒燃焼排ガスは、水との熱交換により温度が低下した状態で排出路51に排出される。熱交換器17を出た熱媒は、熱媒循環路61に排出され貯湯タンク19に導入される。さらに、貯湯タンク19を出た熱媒循環路61を通流して再び熱交換器17に導入される。よって、熱媒循環路61によって、熱交換器17と貯湯タンク19との間で熱媒が循環する。
In the
なお、貯湯タンク19には、貯湯タンク19中の湯水を出湯するための出湯路19a、及び、湯水の出湯に応じて貯湯タンク19に給水するための給水路19bが設けられている。貯湯タンク19に収容された温水は、お風呂及び洗面等への供給に用いることが可能であり、燃料電池発電装置1からの触媒燃焼排ガスの排熱を再利用することができる。
The hot
また、熱媒循環路61には、循環ポンプ63と、ラジエータ65とが備えられている。循環ポンプ63は、回転数を制御し、所望の回転数で貯湯タンク19からの熱媒を熱交換器17に供給する。ラジエータ65は、熱媒循環路61を通流する熱媒の熱を放熱させるための放熱ファン65aと、図示しない温度センサとを有する。
Further, the heat
(1−2)燃料電池モジュールの構成とシール部材
次に、燃料電池モジュール23の構成について説明する。以下では、燃料電池モジュール23として、円筒平板型の燃料電池モジュール、平板型の燃料電池モジュール及び円筒型の燃料電池モジュールを例に挙げて説明する。
また、燃料電池モジュール23には、燃料ガス及び酸化剤ガス等の各種ガスの漏洩を防ぐためのシール部材が設けられているが、各燃料電池モジュールの構成の説明とともにシール部材の構成についても説明する。
(1-2) Configuration of Fuel Cell Module and Seal Member Next, the configuration of the
Further, although the
(a)円筒平板型の燃料電池モジュール
円筒平板型の燃料電池モジュール23について図2〜図5を用いて説明する。
円筒平板型の燃料電池モジュール23は、複数の円筒平板型の燃料電池セルAと、集電部材213と、導電部材214と、電流引き出し部215と、燃料ガスが導入されるマニホールドMとを有している。複数の円筒平板型の燃料電池セルAは、集電部材213を介して互いに平行に配置されており、マニホールドMから立設するように設けられている。導電部材214は、複数の燃料電池セルA及び集電部材213を挟持するように、燃料電池セルAの配置方向の両端に設けられている。電流引き出し部215は導電部材214に接続されており、燃料電池セルAの発電により生じる電流を取り出す。
(A) Cylindrical flat plate type fuel cell module The cylindrical flat plate type
The cylindrical flat plate type
燃料電池セルAは、円筒平板形状に形成されており、導電性部材201と、燃料極層203と、電解質層204と、中間層205と、空気極層206と、密着層207と、インターコネクタ208とを有する。導電性部材201には、燃料電池セルAの立設している方向に沿って導電性部材201を貫通する燃料ガス流路202が設けられている。燃料ガス流路202には、マニホールドMから供給される燃料ガスが通流する。
The fuel cell A is formed in a cylindrical flat plate shape, and has a
隣接する燃料電池セルAの一方側には、導電性部材201から外側に向かって、燃料極層203、電解質層204、中間層205、空気極層206が順に積層されている。燃料極層203及び電解質層204は、隣接する燃料電池セルAの他方側の一部にまで延びて形成されている。そして、隣接する燃料電池セルAの他方側における燃料極層203及び電解質層204が形成されていない部分には、密着層207を介してインターコネクタ208が形成されている。
On one side of the adjacent fuel cell A, the
以上のような円筒平板型の燃料電池モジュール23において、シール部材80は、例えば図4、図5に示すように、マニホールドMに連通するように立設された燃料電池セルAとマニホールドMとの接合部分に塗布されている。図4、図5の例では、マニホールドMの上面にシール部材80が塗布されており、燃料電池セルAとマニホールドMとの接合部分がシール部材80により封止されている。このように燃料電池セルAとマニホールドMとの接合部分にシール部材80を配置することで、燃料ガス等の漏洩を抑制することができる。
In the cylindrical flat plate type
本実施形態のシール部材80は、図5に示すように、第1部材81により構成されている。第1部材81は、燃料電池セルAの通常の運転時の第1部材81のシール温度(後述の第1運転モードでの例えば500〜650℃のシール温度)より高温であり、かつ後述の第2部材83の第2軟化点温度よりも高い第1軟化点温度を有する材料からなる。つまり、例えば、燃料電池セルAの通常の運転温度は700〜750℃であるが、通常の運転時の第1部材81のシール温度は500〜650℃になっている。そして、燃料電池セルAが通常の運転温度(例えば700〜750℃)より高温の運転温度(例えば780〜900℃)に制御された場合、第1部材81のシール温度は700℃以上となる。第1軟化点温度は、燃料電池セルAが高温(例えば780〜900℃)に制御された場合においても第1部材81が溶融しない温度である。なお、第1軟化点温度以上とは、例えば900℃を超える温度である。
よって、燃料電池セルAが通常の運転温度で運転されている場合においては第1部材81は溶融しない。そのため、燃料電池セルAが通常の運転で発電を行っている場合はシール部材80は溶融せず形状等を保持しており、燃料ガス等の漏洩を抑制する。
As shown in FIG. 5, the
Therefore, when the fuel cell A is operated at a normal operating temperature, the
例えば、円筒平板型の燃料電池モジュール23において、図6に示すように燃料電池セルAとマニホールドMとの接合部分のシール部材80を構成する第1部材81に破損部分85が生じたとする。この場合、マニホールドMから燃料ガスが漏洩する。そこで、本実施形態では、図7に示すように、第1部材81の上方に滴下等により第2部材83を配置させる。第2部材83は、燃料電池セルAの通常の運転時の第2部材83のシール温度(後述の第1運転モードでの例えば500〜650℃のシール温度)より高温(例えば700℃以上)である第2軟化点温度を有する材料からなる。つまり、例えば、燃料電池セルAの通常の運転温度は700〜750℃であるが、通常の運転時の第2部材83のシール温度は500〜650℃になっている。そして、燃料電池セルAが通常の運転温度(例えば700〜750℃)より高温の運転温度(例えば780〜900℃)に制御された場合、第2部材83のシール温度は700℃以上となり第2部材83は溶融可能となる。このように第2軟化点温度は、燃料電池セルAが高温(例えば780〜900℃)に制御された場合において第2部材83が溶融可能な温度である。なお、第1部材81は、前述の通り第2軟化点温度より高温である第1軟化点温度(例えば900℃を超える温度)を有する材料からなる。
For example, in the cylindrical flat plate type
このような第1部材81に第2部材83を配置した後、通常の運転温度(第1運転モードでの通常の運転温度)よりも高温(第2運転モードでの高温)で燃料電池セルAを運転し、第2軟化点温度以上第1軟化点温度未満(例えば650〜850℃)で第1部材81及び第2部材83を加熱する。この場合、第1部材81及び第2部材83のシール温度は第1軟化点温度未満であるため、第1部材81は溶融しない。一方、第1部材81及び第2部材83のシール温度は第2軟化点温度以上であるため、第2部材83は溶融する。よって、第1部材81にひび及び剥がれ等の破損が生じた場合、前述のように加熱することで第1部材81は溶融せずそのままの形状を維持するが、図8に示すように第2部材83が溶融して第1部材81の破損部分85を埋め合わせて修復する。図7、図8では、溶融する第2部材83が第1部材81の上方に配置されているため、第1部材81及び第2部材83を前述のように加熱することで第1部材81の上方の第2部材83が溶融して重力により第1部材81の破損部分85に入り込む。これにより、第1部材81の破損部分85が第2部材83により埋め合わされて修復できる。よって、第1部材81が破損した場合であっても修復することで、接合部分を封止して燃料ガス等の漏洩を抑制することができる。
After arranging the
上記の通り第1部材81に破損が生じた場合、第1部材81に第2部材83を適用し、第1部材81及び第2部材83のシール温度が第2軟化点温度以上第1軟化点温度未満となるように高温(第2運転モードの高温)で燃料電池セルAを運転することで、第1部材81は溶融させず第2部材83を溶融して流動状態とすることで第1部材81の破損部分85を修復する。この場合、燃料電池セルAを高温にすることで第2部材83を溶融してある程度流動状態にするものの、第2部材83の溶融が進み過ぎて接合部分から流れ出してしまうことや、材料の一部が揮発してしまうことを抑制する必要がある。これらの点を考慮して、第1部材81及び第2部材83の材料を適宜選択するのが好ましい。
When the
例えば、第1部材81の第1軟化点温度及び第2部材83の第2軟化点温度は、通常の運転温度(例えば700〜750℃)における第1部材81及び第2部材83のシール温度よりも30℃以上高いと好ましく、100℃以上高いとさらに好ましい。これにより、第1部材81は燃料電池セルAの通常の運転温度では溶融せず形状を維持でき封止機能を安定的に提供する。第2部材83は、通常の運転温度では溶融しないため、第2軟化点温度以上の運転温度とすることで第2部材83の溶融を制御することができる。
For example, the first softening point temperature of the
また、第1部材81の第1軟化点温度は第2部材83の第2軟化点温度よりも60℃以上高いと好ましく、150℃以上高いとさらに好ましい。これにより、第1部材81及び第2部材83が第2軟化点温度以上第1軟化点温度未満となる温度で燃料電池セルAを運転することで、第1部材81の形状を維持したままで第2部材83を溶融させ、溶融した第2部材83により第1部材81の破損部分85を埋め合わせて修復できる。
Further, the first softening point temperature of the
また、第1部材81の材料は等方性材料であるのが好ましい。これにより、シール部材80の異方的な熱膨張によって生じる応力を抑制でき、また応力のかかる方位による強度ばらつきも抑えられるため、第1部材81の強度が部分的に小さくなることを抑制でき、接合部分を強固に封止できるなど安定なシール部材80を得ることができる。また、第2部材83の材料も等方性材料であるのが好ましい。第1部材81の破損部分85を等方性材料の第2部材83で修復できるため部分的に強度が小さくなることを抑制できる。
Further, the material of the
このようなシール部材80に用いることができる材料としては、例えばSiO2−B2O3系、SiO2−CaO系、MgO−B2O3系等の非晶質ガラス及び結晶化ガラス、α−アルミナに代表されるような耐熱セラミックス粒子などのフィラーによって形状保持させたガラス等を用いることができる。第1部材81としては、これらの材料等から第1軟化点温度を満たす材料が選択される。同様に、第2部材83としては、これらの材料等から第2軟化点温度を満たす材料が選択される。
なお、結晶化ガラスとは、例えば、全体積に対して、結晶相が占める体積が60%以上であり、非晶質相等が占める体積が40%未満のガラスである。
Materials that can be used for such a sealing
The crystallized glass is, for example, a glass in which the volume occupied by the crystal phase is 60% or more and the volume occupied by the amorphous phase or the like is less than 40% with respect to the total volume.
(b)平板型の燃料電池モジュール
平板型の燃料電池モジュール23について図9〜図11を用いて説明する。
平板型の燃料電池モジュール23は、燃料電池セルAを収容する第1セパレータ101と、燃料ガス及び酸化剤ガスを燃料電池セルAの平面に供給するための溝103a、103bが形成された第2セパレータ103とが、交互にZ方向に積層されて構成されている。
(B) Flat plate type fuel cell module The flat plate type
The flat plate type
燃料電池セルAは、第1セパレータ101の中央部に収容されている。燃料電池セルAは、Z方向の下方から上方に向かって空気極層115、電解質層113及び燃料極層111が順に積層されるともに、燃料極層111上に集電部材117が積層されて形成されている。第1セパレータ101は、この燃料電池セルAの上面及び下面を露出するように中央部に開口が形成されている。
The fuel cell A is housed in the central portion of the
第2セパレータ103は、第1セパレータ101において燃料電池セルAが配置されている中央部に対応する位置に、溝103a及び溝103bを有する。溝103aは、燃料ガスを燃料電池セルAの燃料極層111に供給するために、第2セパレータ103の下面に形成されている。つまり、図9によると、第1セパレータ101の燃料極層111側に対向する第2セパレータ103において、その下面の溝103aが燃料極層111に対応している。本実施形態では、溝103aは、図9中のX方向に沿って延びて形成されている。また、溝103aは、Y方向に離隔して4本形成されている。
The
一方、溝103bは、空気極層115に酸化剤ガスを供給するために、第2セパレータ103の上面に形成されている。つまり、図9によると、第1セパレータ101の空気極層115側に対向する第2セパレータ103において、その上面の溝103bが空気極層115に対応している。本実施形態では、溝103bは、図9中のY方向に沿って延びて形成されている。また、溝103bは、X方向に離隔して4本形成されている。なお、溝103aと溝103bとは互いに所定の間隔をおいて隔離して形成されている。
On the other hand, the
第2セパレータ103の溝103a及び溝103bそれぞれに燃料ガス及び酸化剤ガスを通流させるために、積層された第1セパレータ101及び第2セパレータ103を貫通する開口が周縁に形成されている。この開口には、燃料ガスを供給するための開口と、酸化剤ガスを供給するための開口とが含まれる。具体的に、開口としては、燃料ガスを燃料電池セルAに供給するための燃料ガス供給路121inと、燃料電池セルAで発電に用いられなかった燃料ガスを排出する燃料ガス排出路121outと、酸化剤ガスを燃料電池セルAに供給するための酸化剤ガス供給路123inと、燃料電池セルAで発電に用いられなかった酸化剤ガスを排出する酸化剤ガス排出路123outとが設けられている。
In order to allow the fuel gas and the oxidant gas to flow through the
燃料ガス供給路121in及び燃料ガス排出路121outは、X方向に対向するように第1セパレータ101及び第2セパレータ103の周縁に形成されている。また、燃料ガス供給路121inと燃料ガス排出路121outとは溝103aを介して連通している。そして、燃料ガスは、燃料電池モジュール23の下方から供給され、燃料ガス供給路121inをZ方向の上方に向かって通流するとともに(図9、図10中のFGin)、溝103a内にも供給される。これにより、燃料極層111に燃料ガスが供給される。燃料電池セルAで発電に用いられなかった燃料ガスは、溝103aを通って燃料ガス排出路121outに導入される。排出された燃料ガスは、燃料ガス排出路121outをZ方向の下方に向かって通流し(図9、図10中のFGout)、燃料電池モジュール23の外部に排出される。
The fuel gas supply path 121in and the fuel gas discharge path 121out are formed on the peripheral edges of the
酸化剤ガス供給路123in及び酸化剤ガス排出路123outは、Y方向に対向するように第1セパレータ101及び第2セパレータ103の周縁に形成されている。また、酸化剤ガス供給路123inと酸化剤ガス排出路123outとは溝103bを介して連通している。そして、酸化剤ガスは、燃料電池モジュール23の下方から供給され、酸化剤ガス供給路123inをZ方向の上方に向かって通流するとともに(図9、図11中のOGin)、溝103a内にも供給される。これにより、空気極層115に酸化剤ガスが供給される。燃料電池セルAで発電に用いられなかった酸化剤ガスは、溝103bを通って酸化剤ガス排出路123outに導入される。排出された酸化剤ガスは、酸化剤ガス排出路123outをZ方向の下方に向かって通流し(図9、図11中のOGout)、燃料電池モジュール23の外部に排出される。
The oxidant gas supply path 123in and the oxidant gas discharge path 123out are formed on the peripheral edges of the
以上のような平板型の燃料電池モジュール23において、シール部材80は、例えば図10、図11に示すように、燃料電池セルAと第1セパレータ101との接合部分(シール部材80a)、第1セパレータ101と第2セパレータとの接合部分(シール部材80b)に配置されている。このようにシール部材80を配置することで、燃料ガス等の漏洩を抑制することができる。
In the flat plate type
図12は、燃料電池セルAと第1セパレータ101との接合部分に配置されたシール部材80aを示す拡大図である。本実施形態のシール部材80は、図12等に示すように、第1部材81により構成されている。第1部材81の材料は、上述したシール部材80と同様である。
FIG. 12 is an enlarged view showing a
例えば、平板型の燃料電池モジュール23において、図13に示すように第1部材81に破損部分85が生じたとする。この場合、燃料電池モジュール23の外に燃料ガスが漏洩する。本実施形態では、図14に示すように、第1部材81の破損部分85に、小型カメラ151付きの注射器150等による注入や、燃料ガス・空気ガス経路からの噴霧等により第2部材83を配置させる。第2部材83の材料は上述と同様である。このように第1部材81に第2部材83を配置した後、通常の運転温度(第1運転モードでの通常の運転温度)よりも高温(第2運転モードでの高温)の運転温度において燃料電池セルAを運転することで、第1部材81及び第2部材83が第2軟化点温度以上第1軟化点温度未満となる。この場合、第1部材81及び第2部材83のシール温度は第1軟化点温度未満であるため、第1部材81は溶融しない。一方、第1部材81及び第2部材83のシール温度は第2軟化点温度以上であるため、第2部材83は溶融する。よって、第1部材81にひび及び剥がれ等の破損が生じた場合、前述のように加熱することで第1部材81は溶融せずそのままの形状を維持するが、図15に示すように第2部材83が溶融して第1部材81の破損部分85を埋め合わせて修復する。これにより、第1部材81が破損した場合であっても、第1部材81を修復することで燃料ガス等の漏洩を抑制することができる。
For example, in the flat plate type
なお、上記の図13〜図15では、シール部材80aの破損の修復について説明したが、シール部材80bの破損についても同様に修復可能である。
Although the repair of the damage of the
(c)円筒型の燃料電池モジュール
円筒型の燃料電池モジュール23について図16〜図17を用いて説明する。
円筒型の燃料電池モジュール23は、円筒状の燃料電池セルAと、集電部材319と、燃料極側端子321と、空気極側端子325とを有している。燃料電池セルAは、円筒状の内部から順に燃料極層311、電解質層313、空気極層315が順に積層されている。燃料電池セルAの最も内面の燃料極層311は燃料ガスが通流する燃料ガス通流部317を構成している。集電部材319は、空気極層315の外面に接して設けられており、酸化剤ガスの供給を受ける。
(C) Cylindrical Fuel Cell Module The cylindrical
The cylindrical
電解質層313及び燃料極層311は、軸心方向において燃料電池セルAから突出して形成されている。この突出した電解質層313及び燃料極層311に、燃料極側端子321が取り付けられている。一方、空気極層315の外面に設けられた集電部材319に、空気極側端子325が取り付けられている。燃料極側端子321には貫通孔321aが設けられており、空気極側端子325には貫通孔325aが設けられている。貫通孔321a、燃料ガス通流部317及び貫通孔325aが連通しており、燃料ガスが通流する。
The
以上のような円筒平板型の燃料電池モジュール23において、シール部材80は、例えば図16、図17に示すように燃料極側端子321と燃料電池セルAから突出している電解質層313及び燃料極層311との接合部分、図16に示すように空気極側端子325と空気極層315との接合部分に配置されている。このように燃料電池セルAと端子との接合部分にシール部材80を配置することで、燃料ガス等の漏洩を抑制することができる。本実施形態のシール部材80は、図16、図17に示すように、第1部材81により構成されている。第1部材81の材料は、上述したシール部材80と同様である。
In the cylindrical flat plate type
例えば円筒型の燃料電池モジュール23において、図18に示すように燃料電池セルAと燃料極側端子321との接合部分の第1部材81に破損部分85が生じたとする。この場合、燃料電池モジュール23の外に燃料ガスが漏洩する。本実施形態では、図19に示すように、第1部材81の破損部分85に、小型カメラ151付きの注射器150等による注入や、燃料ガス・空気ガス経路からの噴霧等により第2部材83を配置させる。第2部材83の材料は上述と同様である。このような第1部材81に第2部材83を配置した後、通常の運転温度(第1運転モードでの通常の運転温度)よりも高温(第2運転モードでの高温)の運転温度において燃料電池セルAを運転することで、第1部材81及び第2部材83が第2軟化点温度以上第1軟化点温度未満となる。この場合、第1部材81及び第2部材83のシール温度は第1軟化点温度未満であるため、第1部材81は溶融しない。一方、第1部材81及び第2部材83のシール温度は第2軟化点温度以上であるため、第2部材83は溶融する。よって、第1部材81にひび及び剥がれ等の破損が生じた場合、前述のように加熱することで第1部材81は溶融せずそのままの形状を維持するが、図20に示すように第2部材83が溶融して第1部材81の破損部分85を埋め合わせて修復する。これにより、第1部材81が破損した場合であっても、第1部材81を修復することで燃料ガス等の漏洩を抑制することができる。
For example, in the cylindrical
(2)運転制御部が実行するシール部材の修復方法
上記の燃料電池システム100の運転制御部71は、シール部材80を構成する第1部材81が破損した場合に修復を行うための修復方法を実行する。
(2−1)修復方法の全体の流れ
まず、第1部材81の修復方法の全体の流れについて説明する。
運転制御部71は、通常の運転温度で燃料電池セルAを運転するように制御する第1運転モードと、通常の運転温度よりも高温で燃料電池セルAを運転するように制御する第2運転モードとを実行可能であり、所定のタイミングで第2運転モードを実行する。
(2) Repair Method of Seal Member Executed by Operation Control Unit The
(2-1) Overall Flow of Repair Method First, the overall flow of the repair method of the
The
第1運転モードは、例えば、燃料電池システム100で発電された発電電力を負荷等に供給している通常運転を意味する。第1運転モードにおける通常の運転温度とは、通常運転の場合の燃料電池セルAの温度である。通常の運転温度は、これに限定されないが、例えば700〜750℃である。
The first operation mode means, for example, a normal operation in which the generated power generated by the
そして、運転制御部71は、燃料ガス用ポンプ2を制御することによる燃料ガス供給量の制御、空気ブロア15を制御することによる酸化剤ガス供給量の制御、改質水ポンプ7を制御することによる水蒸気量の制御等によって燃料電池セルAの温度を制御する。なお、運転制御部71は、セル温度検出部T1、燃焼部温度検出部T2、触媒温度検出部T3及び電圧検出部V等が検出した各種温度及び電圧等を参照し、燃料電池セルAの温度を制御する。
Then, the
一方、第2運転モードは、第1運転モードとは異なり、第1部材81の修復を行うための修復方法を実行する際の運転を意味する。第2運転モードにおける燃料電池セルAの温度は、第1運転モードにおける通常の運転温度よりも高く、第2軟化点温度以上第1軟化点温度未満で第1部材81及び第2部材83を加熱可能であり、第1部材81の修復のために配置された第2部材83を溶融して第1部材81を修復可能な温度である。第2運転モードの運転温度は、これに限定されないが、例えば780〜900℃である。第2運転モードにおける運転温度の制御方法については後述する。
On the other hand, the second operation mode, unlike the first operation mode, means an operation when executing a repair method for repairing the
運転制御部71は、上記の第1部材81を修復するための第2運転モードを、所定のタイミングで実行する。所定のタイミングとは、任意のタイミングで第1部材81に第2部材83を適用したタイミングであってもよいし、定期的なタイミングで第1部材81に第2部材83を適用したタイミングであってもよい。その他、運転制御部71は、燃料ガス等の漏洩が検出されたタイミングで第1部材81に第2部材83を適用したタイミングで第2運転モードを実行してもよい。第2運転モードを開始するタイミングについては後述する。
The
第2運転モードを開始した後、運転制御部71は、任意のタイミングで第2運転モードを終了してもよいし、第2運転モードを所定期間実行した後に終了してもよい。その他、後述の通り燃料電池システム100の状態に基づいて第2運転モードを終了してもよい。
After starting the second operation mode, the
以上のように第2運転モードの実行によって、第1部材81に適用した第2部材83が溶融して、第1部材81の破損部分85が第2部材83により埋め合わされることで第1部材81が修復される。これにより、シール部材80を構成する第1部材81が破損した場合であっても、第1部材81を修復することで燃料ガス等の漏洩を抑制することができる。よって、燃料ガス等の漏洩による燃料電池セルAにおける発電性能の低下を抑制でき、また、環境への悪影響も抑制できる。また、シール部材80の修復を燃料電池セルの運転温度を調整することで行うことができる。
As described above, by executing the second operation mode, the
(2−2)第2運転モードにおける温度制御の例
第2運転モードでは、運転制御部71は、第1運転モードでの通常の運転温度よりも高温であり、第1部材81及び第2部材83が第2軟化点温度以上第1軟化点温度未満となるように燃料電池セルAの運転を制御する。以下では、第2運転モードにおける燃料電池セルAを高温での運転に制御する方法の一例について説明する。
(2-2) Example of Temperature Control in Second Operation Mode In the second operation mode, the
運転制御部71は、第2運転モードにおいて、燃料ガス用ポンプ2を制御して燃料ガスの供給量を第1運転モードよりも増加させ、燃料電池セルAの温度を上昇させる。燃料ガスの供給量の増加分に応じて燃焼量が増加する。これにより、燃料電池セルAの温度を上昇させて高温で運転させることができる。
In the second operation mode, the
運転制御部71は、第2運転モードにおいて、空気ブロア15を制御して酸化剤ガスの供給量を第1運転モードよりも減少させ、燃料電池セルAの温度を上昇させる。酸化剤ガスの供給量を減少させると、燃料電池セルAの冷却が抑制される。これにより、燃料電池セルAの温度を上昇させて高温で運転させることができる。
In the second operation mode, the
なお、運転制御部71は、前述のように温度を上昇させるように制御した場合、セル温度検出部T1が検出する燃料電池セルAの温度を監視しておき、所定の高温(第1部材81及び第2部材83が第2軟化点温度以上第1軟化点温度未満となる温度)まで温度を上昇させる制御を行う。そして、所定の高温まで燃料電池セルAの温度が上昇すると、運転制御部71は温度をさらに上昇させる制御を停止させることができる。
When the
また、運転制御部71は、前述のように高温に制御する場合に、当該高温まで徐々に温度を上げるように制御することができる。これにより、急激な温度上昇による急激な熱応力の発生等による燃料電池セルAの変形及び割れ等を抑制できる。
Further, when the
また、運転制御部71は、燃料電池セルAの発電性能が回復したか否かを見ながら徐々に温度を上昇させることができる。シール部材80を構成する第1部材81の破損によって燃料ガス等が漏洩している場合、燃料電池セルAへの燃料ガス等の供給量が減り発電性能が低下する。そこで、運転制御部71は、温度を所定の温度だけ上昇させたにも関わらず燃料電池セルAの発電性能が低下したままで回復していない場合は、シール部材80(第1部材81)の破損が修復されていないとして、さらに温度を上昇させシール部材80を溶融して修復可能なように制御する。この場合であっても、所定の高温(例えば900℃)までで温度の上昇を停止させるのが、燃料電池セルAの変形及び割れ等を防ぐ観点から好ましい。なお、運転制御部71は、電圧検出部Vで検出される発電電圧が通常運転での発電電圧よりも低い場合、燃焼部温度検出部T2が検出したセル燃焼排ガスの温度が通常運転の場合よりも高いままである場合、触媒温度検出部T3が検出した触媒燃焼排ガスの温度が通常運転の場合よりも高いままである場合等には、シール部材80の破損が修復されておらず、発電性能が回復していないと判断する。
Further, the
一方、運転制御部71は、温度を所定の温度だけ上昇させたことで燃料電池セルAの発電性能が回復した場合は、さらなる温度の上昇を停止させるか、通常運転の温度に戻すように制御する。なお、運転制御部71は、電圧検出部Vで検出される発電電圧が通常運転での発電電圧と同程度かそれ以上の場合、燃焼部温度検出部T2が検出したセル燃焼排ガスの温度が通常運転の場合と同程度となった場合、触媒温度検出部T3が検出した触媒燃焼排ガスの温度が通常運転の場合と同程度となった場合等には、シール部材80(第1部材81)の破損が修復されて発電性能が回復していると判断する。
On the other hand, when the power generation performance of the fuel cell A is restored by raising the temperature by a predetermined temperature, the
なお、運転制御部71は、徐々に温度を上昇させつつ燃料電池セルAの発電性能を確認するにあたっては、例えば900℃の高温で燃料電池セルAを運転してシール部材80(第1部材81)を修復し、その後、一旦通常の運転温度に戻して燃料電池セルAを運転し、通常の運転温度で燃料電池セルAの発電性能を確認するのが好ましい。発電性能が確認できた後、発電性能が回復していない場合は、運転制御部71は、先の温度よりも高温の例えば920℃の高温で燃料電池セルAを運転させる。発電性能が回復している場合は、運転制御部71は、通常の運転温度で燃料電池セルAを運転する。
In order to confirm the power generation performance of the fuel cell A while gradually increasing the temperature, the
(2−3)第2運転モードの開始条件の例
第2運転モードは、第1部材81の破損が生じ得るタイミングにおいて、第1部材81に第2部材83を適用した後に実行される。第1部材81の破損が生じ得るタイミングとしては、例えば、任意のタイミング、定期的なタイミング、燃料ガス等の漏洩が検出されたタイミング等に設定されている。
(2-3) Example of Start Condition of Second Operation Mode The second operation mode is executed after applying the
まず、第1部材81に第2部材83を適用するタイミングとして、任意のタイミング、定期的なタイミング、燃料ガス等の漏洩が検出されたタイミングで、運転制御部71は、第1部材81に第2部材83を適用するようにユーザ等に報知する。報知は、例えば音声、画像等によって行われる。ユーザは、報知に基づいて、第1部材81の破損部分85に滴下、注入等の方法により第2部材83を適用する。
First, as the timing for applying the
あるいは、運転制御部71は、任意のタイミング、定期的なタイミング、燃料ガス等の漏洩が検出されたタイミングで第1部材81に第2部材83を適用するように、図示しない補修装置に指令してもよい。補修装置は、例えば収納容器40内に設けられており、燃料電池モジュール23に対して自在に移動可能に構成されている。補修装置は、燃料電池モジュール23において第1部材81の配置位置を予め取得しており、任意のタイミング、定期的なタイミング、燃料ガス等の漏洩が検出されたタイミングで、予め取得している第1部材81配置位置に基づいて、滴下、注入等の方法により第2部材83を適用する。
Alternatively, the
次に、第1部材81に第2部材83が適用されると、第2運転モードが実行される。
ユーザによる第1部材81への第2部材83の適用が完了すると、ユーザは完了を運転制御部71に通知する。例えば、ユーザが完了の際に図示しない完了ボタンを押圧すると、運転制御部71は、第1部材81への第2部材83の適用が完了したことを把握できる。
また、補修装置が第1部材81への第2部材83の適用を完了したことに応じて完了信号を運転制御部71に送信すると、運転制御部71は第1部材81への第2部材83の適用が完了したことを把握できる。
運転制御部71は、完了ボタンの押圧を検出するか、また、補修装置からの完了信号を受信すると、第2運転モードを実行する。
Next, when the
When the application of the
Further, when the repair device transmits a completion signal to the
When the
上記において、任意のタイミング、定期的なタイミング、燃料ガス等の漏洩が検出されたタイミングで第1部材81への第2部材83の適用を実行し、その後、第2運転モードが実行されるとした。以下では、燃料ガス等の漏洩が検出されたタイミングで第1部材81に第2部材83を適用し、その後、第2運転モードを開始する構成についてさらに説明する。
In the above, when the application of the
運転制御部71は、燃焼部温度検出部T2が検出したセル燃焼排ガスの温度が開始用燃焼温度閾値よりも大きくなると、第1部材81に第2部材83を適用するようにユーザ及び補修装置等に報知する。運転制御部71は、第1部材81に第2部材83が適用されたことを検出すると、その後、第2運転モードを実行する。燃焼部29から排出されるセル燃焼排ガスの温度が開始用燃焼温度閾値よりも大きくなった場合とは、燃料ガスと酸化剤ガスとを用いた燃料電池セルAでの発電性能が低下し、燃焼部29での未燃ガスの燃焼が増加してセル燃焼排ガスの温度が上昇している場合である。この場合、シール部材80を構成している第1部材81が破損して燃料ガス及び酸化剤ガス等が漏洩し、発電性能の低下が生じているとして、運転制御部71は第1部材81の破損を第2部材83により修復するための第2運転モードを実行する。なお、開始用燃焼温度閾値は、例えば、通常運転での燃焼部29におけるセル燃焼排ガスの温度より高い温度に設定されている。
When the temperature of the cell combustion exhaust gas detected by the combustion unit temperature detection unit T2 becomes larger than the start combustion temperature threshold value, the
運転制御部71は、触媒温度検出部T3が検出した触媒燃焼排ガスの温度が開始用触媒温度閾値よりも大きくなると、第1部材81に第2部材83を適用するようにユーザ及び補修装置等に報知する。運転制御部71は、第1部材81に第2部材83が適用されたことを検出すると、その後、第2運転モードを実行する。燃焼触媒部35から排出される触媒燃焼排ガスの温度が開始用触媒温度閾値よりも大きくなった場合とは、燃料ガスと酸化剤ガスとを用いた燃料電池セルAでの発電性能が低下し、燃焼触媒部35での未燃ガスの燃焼が増加し触媒燃焼排ガスの温度が上昇した場合である。この場合、シール部材80を構成している第1部材81が破損して燃料ガス及び酸化剤ガス等が漏洩し、発電性能の低下が生じているとして、運転制御部71は第1部材81の破損を第2部材83により修復するための第2運転モードを実行する。なお、開始用触媒温度閾値は、例えば、通常運転での燃焼触媒部35における触媒燃焼排ガスの温度より高い温度に設定されている。
When the temperature of the catalyst combustion exhaust gas detected by the catalyst temperature detection unit T3 becomes higher than the starting catalyst temperature threshold value, the
運転制御部71は、電圧検出部Vが検出した発電電圧が開始用電圧閾値よりも小さくなると、第1部材81に第2部材83を適用するようにユーザ及び補修装置等に報知する。運転制御部71は、第1部材81に第2部材83が適用されたことを検出すると、その後、第2運転モードを実行する。電圧検出部Vが検出した燃料電池セルAの発電電圧が開始用電圧閾値よりも小さくなった場合とは、燃料ガスと酸化剤ガスとを用いた燃料電池セルAでの発電性能が低下した場合である。この場合、シール部材80を構成している第1部材81が破損して燃料ガス及び酸化剤ガス等が漏洩し、発電性能の低下が生じているとして、運転制御部71は第1部材81の破損を第2部材83によりを修復するための第2運転モードを実行する。なお、開始用電圧閾値は、例えば、通常運転での燃料電池セルAにおける発電電圧より低い電圧に設定されている。
When the generated voltage detected by the voltage detection unit V becomes smaller than the starting voltage threshold value, the
(2−4)第2運転モードの終了条件の例
運転制御部71は、第2運転モードを開始した後、任意のタイミング、第2運転モードを所定期間実行した後のタイミング、燃料電池システム100の状態に基づいたタイミング等の所定のタイミングで第2運転モードを終了する。ここでは、燃料電池システム100の状態に基づいたタイミングでの第2運転モードの終了について説明する。
(2-4) Example of Termination Condition of Second Operation Mode The
燃焼部29から排出されるセル燃焼排ガスの温度が停止用燃焼温度閾値よりも小さくなった場合、運転制御部71は第2運転モードの実行を停止する。なお、燃焼部29から排出されるセル燃焼排ガスの温度が停止用燃焼温度閾値よりも小さくなった場合とは、燃料ガスと酸化剤ガスとを用いた燃料電池セルAでの発電性能が向上し、燃焼部29での未燃ガスの燃焼が減り燃焼部29の温度が低下した場合である。この場合、運転制御部71は、第1部材81の破損が第2部材83により修復されて燃料ガス及び酸化剤ガス等の漏洩が抑制され、発電性能の低下が抑制されたとして、第2運転モードの実行を停止する。
なお、停止用燃焼温度閾値は、例えば、通常運転での燃焼部29におけるセル燃焼排ガスの温度に設定されている。
When the temperature of the cell combustion exhaust gas discharged from the
The stop combustion temperature threshold is set to, for example, the temperature of the cell combustion exhaust gas in the
燃焼触媒部35から排出される触媒燃焼排ガスの温度が停止用触媒温度閾値よりも小さくなった場合、運転制御部71は第2運転モードの実行を停止する。なお、燃焼触媒部35から排出される触媒燃焼排ガスの温度が停止用触媒温度閾値よりも小さくなった場合とは、燃料ガスと酸化剤ガスとを用いた燃料電池セルAでの発電性能が向上し、燃焼触媒部35での未燃ガスの燃焼が減り温度が低下した場合である。この場合、運転制御部71は、第1部材81の破損が第2部材83により修復されて燃料ガス及び酸化剤ガス等の漏洩が抑制され、発電性能の低下が抑制されたとして、第2運転モードの実行を停止する。
なお、停止用触媒温度閾値は、例えば、通常運転での燃焼触媒部35における触媒燃焼排ガスの温度に設定されている。
When the temperature of the catalyst combustion exhaust gas discharged from the
The stop catalyst temperature threshold is set to, for example, the temperature of the catalyst combustion exhaust gas in the
電圧検出部Vが検出した燃料電池セルAの発電電圧が停止用電圧閾値よりも大きくなった場合、運転制御部71は第2運転モードの実行を停止する。なお、電圧検出部Vが検出した発電電圧が停止用電圧閾値よりも大きくなった場合とは、燃料ガスと酸化剤ガスとを用いた燃料電池セルでの発電性能が向上して発電電圧が上昇した場合である。この場合、運転制御部71は、第1部材81の破損が第2部材83により修復されて燃料ガス及び酸化剤ガス等の漏洩が抑制され、発電性能の低下が抑制されたとして、第2運転モードの実行を停止する。
なお、停止用電圧閾値は、例えば、通常運転での燃料電池セルAの発電電圧に設定されている。
When the generated voltage of the fuel cell A detected by the voltage detection unit V becomes larger than the stop voltage threshold value, the
The stop voltage threshold value is set to, for example, the generated voltage of the fuel cell A in normal operation.
〔実験例〕
図2〜図5に示す円筒平板型の燃料電池モジュール23において、図6に示すようにシール部材80に破損部分85を形成した。第1部材81は、Si、Al等の成分を含むガラス材料で形成されている。
また、第2部材83は、B、Mg、Ca、Ba等の成分を含むガラスフリットA〜Cを用いて形成されている。ガラスフリットA〜Cの非晶質ガラス以外の組成は次の通りである。ガラスフリットA〜Cそれぞれは、テルピネオールを分散媒としたペーストに生成され、第1部材81の上部に第2部材83として塗布されている。
ガラスフリットA:B6%、Mg12%、Al4%、Si6%、Ca3%、Zn10%、Ba19%
ガラスフリットB:B5%、Mg9%、Al3%、Si5%、Zn5%、Ba10%、La30%
ガラスフリットC:B5%、Mg12%、Al3%、Si5%、Ca5%、La33%
[Experimental example]
In the cylindrical flat plate type
Further, the
Glass frit A: B6%, Mg12%, Al4%, Si6%, Ca3%, Zn10%, Ba19%
Glass frit B: B5%, Mg9%, Al3%, Si5%, Zn5%, Ba10%, La30%
Glass frit C: B5%, Mg12%, Al3%, Si5%, Ca5%, La33%
上記の組成の第1部材81及び第2部材83から形成されたシール部材80を燃料電池セルAとマニホールドMとの接合部分に塗布し、円筒平板型の燃料電池モジュール23を作成した。燃料電池セルAに燃料ガス及び酸化剤ガスを供給しつつ、790℃まで温度を上昇させて2時間運転を継続した。2時間運転前のシール部近傍のHeガスリーク濃度及び2時間運転後のシール部近傍のHeガスリーク濃度をそれぞれHeリークディテクターにて測定した。測定結果は以下の通りである。
Ts:軟化点温度であり、マクロな流動性が出てくる温度
Tc:結晶化温度であり、ガラスの結晶化発熱が最大となる温度
The
上記の結果に示す通り、第2部材83にガラスフリットA〜Cを用いて燃料電池セルAを790℃で運転した場合、いずれもHeガスのリーク量が運転前よりも運転後の方が減少している。一方、第2部材83を含まず第1部材81のみでシール部材80が形成されている場合には、運転前より運転後の方がリーク量が増加している。これは、第1部材81の破損部分85が修復されておらず、Heガスがリークしていることを意味する。
この結果から、第1部材81の破損部分85が、第2部材83が溶融して入りこむことによって修復されていることが分かる。
As shown in the above results, when the fuel cell A is operated at 790 ° C. using the glass frits A to C for the
From this result, it can be seen that the damaged
〔他の実施形態〕
なお上述の実施形態(他の実施形態を含む、以下同じ)で開示される構成は、矛盾が生じない限り、他の実施形態で開示される構成と組み合わせて適用することが可能であり、また、本明細書において開示された実施形態は例示であって、本発明の実施形態はこれに限定されず、本発明の目的を逸脱しない範囲内で適宜改変することが可能である。
[Other Embodiments]
The configurations disclosed in the above-described embodiments (including other embodiments, the same shall apply hereinafter) can be applied in combination with the configurations disclosed in the other embodiments as long as there is no contradiction. , The embodiments disclosed in the present specification are examples, and the embodiments of the present invention are not limited thereto, and can be appropriately modified without departing from the object of the present invention.
(1)上記実施形態の図7等では、溶融する第2部材83が第1部材81の上方に配置されている。しかし、第1部材81と第2部材83との配置関係はこれに限定されない。図21に示すように、第1部材81が第2部材の上方に配置されても良いし、第1部材81と第2部材83とが左右方向に並ぶように配置されてもよい。また、第1部材81が第2部材83により挟持されるようにシール部材80が構成されてもよい。また、第2部材83により第1部材81の破損部分85を修復できればよく、第1部材81と第2部材83との間に別途の介在層が配置されていてもよい。
また、第2部材83は第1部材81の表面全体を覆っている必要はなく、第1部材81の表面の一部を覆っていてもよい。
(1) In FIG. 7 and the like of the above embodiment, the melting
Further, the
(2)上記実施形態では、運転制御部71が、通常の運転温度よりも高温の運転温度において燃料電池セルAを運転することで、第2部材83を第2軟化点温度以上第1軟化点温度未満として第1部材81を修復している。しかし、第2部材83を第2軟化点温度以上第1軟化点温度未満に加熱できればよく、第1部材81の修復にあたって燃料電池セルAの運転状態を変更する必要はない。例えば、図22に示すように、燃料電池発電装置1の収納容器40内にヒータ(加熱部)75を配置し、ヒータ75によりシール部材80を加熱してもよい。この場合、加熱部制御部73は、上述したのと同様に任意のタイミング、定期的なタイミング、燃料ガス等の漏洩が検出されたタイミングでヒータ75を加熱し、第2軟化点温度以上第1軟化点温度未満でシール部材80を加熱するように制御する。
(2) In the above embodiment, the
(3)上記実施形態では、溶融した第2部材83が第1部材81の破損部分85に入り込む方法の一例として、第1部材81の上方に配置され流動状態となった第2部材83が重力により第1部材81の破損部分85に入りこむ態様を説明した。しかし、流動状態の第2部材83が第1部材81の破損部分85に入り込む態様としては、破損部分85側からの圧力の吸引力による場合もあり得る。その他の入り込む態様として、毛細管現象等も挙げられる。
(3) In the above embodiment, as an example of a method in which the melted
(4)上記実施形態では、第1運転モードにおける通常の運転温度を700〜750℃とし、第2運転モードにおける運転温度を780〜900℃とした。そして、第2部材83の第2軟化点温度を700℃以上とし、第1部材81の第1軟化点温度を900℃以上とした。しかし、第2運転モードにおける第1部材81及び第2部材83のシール温度が、通常の運転温度における第1部材81及び第2部材83のシール温度以上であり、かつ、第2軟化点温度以上第1軟化点温度未満との条件を満たすのであれば、通常の運転温度、第2運転モードにおける運転温度、第1軟化点温度、第2軟化点温度はこれに限定されない。
(4) In the above embodiment, the normal operating temperature in the first operating mode is 700 to 750 ° C, and the operating temperature in the second operating mode is 780 to 900 ° C. Then, the second softening point temperature of the
23 :燃料電池モジュール
71 :運転制御部
73 :加熱部制御部
75 :ヒータ
80 :シール部材
81 :第1部材
83 :第2部材
85 :破損部分
100 :燃料電池システム
A :燃料電池セル
M :マニホールド
23: Fuel cell module 71: Operation control unit 73: Heating unit control unit 75: Heater 80: Seal member 81: First member 83: Second member 85: Damaged part 100: Fuel cell system A: Fuel cell M: Manifold
Claims (4)
前記シール部材は、前記燃料電池セルの通常の運転温度より高温の運転温度において溶融し、第1軟化点温度を有する材料からなる第1部材を含み、
前記運転制御部は、
通常の運転温度で前記燃料電池セルを運転するように制御する第1運転モードを実行可能であり、
前記第1部材に、前記燃料電池セルの前記通常の運転温度より高温の運転温度において溶融し、かつ、前記第1部材の前記第1軟化点温度より低い第2軟化点温度を有する材料からなる第2部材が適用され、前記第1部材及び前記第2部材を含む複合部材が形成された状態で、前記燃料電池セルの前記通常の運転温度より高温の運転温度であり、かつ、前記第2軟化点温度以上前記第1軟化点温度未満で前記シール部材を加熱可能に前記燃料電池セルを運転するように制御する第2運転モードを実行する、シール部材の修復方法。 A fuel cell module having a fuel cell and having the components joined to each other by a seal member applied to a joining portion for joining the components, and an operation control unit for controlling the operation of the fuel cell. A method for repairing the seal member in a fuel cell system provided.
The sealing member includes a first member made of a material that melts at an operating temperature higher than the normal operating temperature of the fuel cell and has a first softening point temperature.
The operation control unit
It is possible to execute a first operation mode that controls the fuel cell to operate at a normal operating temperature.
The first member is made of a material that melts at an operating temperature higher than the normal operating temperature of the fuel cell and has a second softening point temperature lower than the first softening point temperature of the first member. In a state where the second member is applied and the first member and the composite member including the second member are formed, the operating temperature is higher than the normal operating temperature of the fuel cell and the second member is formed. A method for repairing a seal member, which executes a second operation mode for controlling the fuel cell to operate the fuel cell so that the seal member can be heated at a temperature equal to or higher than the softening point temperature and lower than the first softening point temperature.
前記シール部材は、前記燃料電池セルの通常の運転温度より高温の運転温度において溶融し、第1軟化点温度を有する材料からなる第1部材を含み、
前記第1部材に、前記燃料電池セルの前記通常の運転温度より高温の運転温度において溶融し、かつ、前記第1部材の前記第1軟化点温度より低い第2軟化点温度を有する材料からなる第2部材を適用し、前記第1部材及び前記第2部材を含む複合部材を形成する工程と、
前記複合部材が形成された状態で、前記燃料電池セルの前記通常の運転温度より高温の運転温度であり、かつ、前記第2軟化点温度以上前記第1軟化点温度未満で前記シール部材を加熱可能に前記燃料電池セルを運転する工程と、を備えるシール部材の修復方法。 A fuel cell module having a fuel cell and having the components joined to each other by a seal member applied to a joining portion for joining the components, and an operation control unit for controlling the operation of the fuel cell. A method for repairing the seal member in a fuel cell system provided.
The sealing member includes a first member made of a material that melts at an operating temperature higher than the normal operating temperature of the fuel cell and has a first softening point temperature.
The first member is made of a material that melts at an operating temperature higher than the normal operating temperature of the fuel cell and has a second softening point temperature lower than the first softening point temperature of the first member. A step of applying the second member to form the first member and a composite member including the second member, and
In the state where the composite member is formed, the seal member is heated at an operating temperature higher than the normal operating temperature of the fuel cell and at a temperature equal to or higher than the second softening point temperature and lower than the first softening point temperature. A method of repairing a seal member comprising a step of operating the fuel cell as possible.
前記シール部材は、前記燃料電池セルの通常の運転温度より高温の運転温度において溶融し、第1軟化点温度を有する材料からなる第1部材を含み、
前記運転制御部は、
通常の運転温度で前記燃料電池セルを運転するように制御する第1運転モードを実行可能であり、
前記第1部材に、前記燃料電池セルの前記通常の運転温度より高温の運転温度において溶融し、かつ、前記第1部材の前記第1軟化点温度より低い第2軟化点温度を有する材料からなる第2部材が適用され、前記第1部材及び前記第2部材を含む複合部材が形成された状態で、前記燃料電池セルの前記通常の運転温度より高温の運転温度、かつ、前記第2軟化点温度以上前記第1軟化点温度未満で前記シール部材を加熱可能に前記燃料電池セルを運転するように制御する第2運転モードを実行する、燃料電池システム。 A fuel cell module having a fuel cell and having the components joined to each other by a seal member applied to a joining portion for joining the components, and an operation control unit for controlling the operation of the fuel cell. It is a fuel cell system equipped
The sealing member includes a first member made of a material that melts at an operating temperature higher than the normal operating temperature of the fuel cell and has a first softening point temperature.
The operation control unit
It is possible to execute a first operation mode that controls the fuel cell to operate at a normal operating temperature.
The first member is made of a material that melts at an operating temperature higher than the normal operating temperature of the fuel cell and has a second softening point temperature lower than the first softening point temperature of the first member. In a state where the second member is applied and the first member and the composite member including the second member are formed, the operating temperature is higher than the normal operating temperature of the fuel cell and the second softening point is formed. A fuel cell system that executes a second operation mode that controls the fuel cell to operate so that the seal member can be heated at a temperature equal to or higher than the temperature of the first softening point.
前記シール部材は、前記燃料電池セルの通常の運転温度より高温の運転温度において溶融し、第1軟化点温度を有する材料からなる第1部材を含み、
前記第1部材に、前記燃料電池セルの前記通常の運転温度より高温の運転温度において溶融し、かつ、前記第1部材の前記第1軟化点温度より低い第2軟化点温度を有する材料からなる第2部材が適用され、前記第1部材及び前記第2部材を含む複合部材が構成された状態で、前記加熱部は前記第2軟化点温度以上前記第1軟化点温度未満で前記複合部材を加熱する、シール部材の修復方法。
Repair of the seal member in a fuel cell system including a fuel cell module having a fuel cell and a seal member applied to a joint portion for joining the constituent members to which the constituent members are joined, and a heating portion. It ’s a method,
The sealing member includes a first member made of a material that melts at an operating temperature higher than the normal operating temperature of the fuel cell and has a first softening point temperature.
The first member is made of a material that melts at an operating temperature higher than the normal operating temperature of the fuel cell and has a second softening point temperature lower than the first softening point temperature of the first member. In a state where the second member is applied and the first member and the composite member including the second member are configured, the heating unit holds the composite member at a temperature equal to or higher than the second softening point temperature and lower than the first softening point temperature. A method of repairing a sealing member by heating.
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---|---|---|---|---|
JP2010003669A (en) * | 2008-05-22 | 2010-01-07 | National Institute Of Advanced Industrial & Technology | Electrochemical reactor unit, and electrochemical reactor module and electrochemical reaction system composed of them |
JP2012142243A (en) * | 2011-01-06 | 2012-07-26 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | Gas sealing material |
JP2014043370A (en) * | 2012-08-27 | 2014-03-13 | Tohoku Univ | Tin-zinc-silica phosphate-based glass and glass sealing material for high temperature environment |
JP2015529621A (en) * | 2012-07-23 | 2015-10-08 | モー−サイ・コーポレイションMo−Sci Corporation | Viscous sealing glass for solid oxide fuel cells |
WO2017191787A1 (en) * | 2016-05-06 | 2017-11-09 | 住友精密工業株式会社 | Method for manufacturing fuel cell, and fuel cell |
-
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Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2010003669A (en) * | 2008-05-22 | 2010-01-07 | National Institute Of Advanced Industrial & Technology | Electrochemical reactor unit, and electrochemical reactor module and electrochemical reaction system composed of them |
JP2012142243A (en) * | 2011-01-06 | 2012-07-26 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | Gas sealing material |
JP2015529621A (en) * | 2012-07-23 | 2015-10-08 | モー−サイ・コーポレイションMo−Sci Corporation | Viscous sealing glass for solid oxide fuel cells |
JP2014043370A (en) * | 2012-08-27 | 2014-03-13 | Tohoku Univ | Tin-zinc-silica phosphate-based glass and glass sealing material for high temperature environment |
WO2017191787A1 (en) * | 2016-05-06 | 2017-11-09 | 住友精密工業株式会社 | Method for manufacturing fuel cell, and fuel cell |
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