JP5569868B2 - 燃料電池セル体、燃料電池セルユニット、燃料電池セルスタック及びそれらを含む燃料電池 - Google Patents
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Description
図1は、本発明の第1実施形態による固体電解質型燃料電池(SOFC)を示す全体構成図である。この図1に示すように、本発明の第1実施形態による固体電解質型燃料電池(SOFC)1は、燃料電池モジュール2と、補機ユニット4を備えている。
また、この燃焼室18の上方には、燃料ガスを改質する改質器20が配置され、残余の燃料ガスの燃焼熱によって改質器20を改質反応が可能な温度となるように加熱している。さらに、この改質器20の上方には、燃焼熱を受けて発電用空気を加熱するための空気用熱交換器22が配置されている。
また、燃料電池モジュール2には、燃料ガスの供給量等を制御するための制御ボックス52が取り付けられている。
さらに、燃料電池モジュール2には、燃料電池モジュールにより発電された電力を外部に供給するための電力取出部(電力変換部)であるインバータ54が接続されている。
図2及び図3に示すように、燃料電池モジュール2のハウジング6内の密閉空間8には、上述したように、下方から順に、燃料電池セル集合体12、改質器20、空気用熱交換器22が配置されている。
空気分配室72のそれぞれには、空気導入管76が接続され、この空気導入管76は、下方に延び、その下端側が、発電室10の下方空間に連通し、発電室10に余熱された空気を導入する。
図3に示すように、燃料ガスと空気との燃焼を開始するための点火装置83が、燃焼室18に設けられている。
図4に示すように、燃料電池セルユニット16は、燃料電池セル84と、この燃料電池セル84の上下方向端部にそれぞれ接続された集電端子86とを備えている。
燃料電池セル84は、上下方向に延びる管状構造体であり、内部に燃料ガス流路88を形成する円筒形の内側電極層90と、円筒形の外側電極層92と、内側電極層90と外側電極層92との間にある電解層94とを備えている。この内側電極層90は、燃料ガスが通過する燃料極であり、(−)極となり、一方、外側電極層92は、空気と接触する空気極であり、(+)極となっている。
このような状態では、燃料ガス流路88を通過する燃料ガスが外部に流出する経路ができてしまう可能性があることに加え、内側電極層90と集電端子86との電気的接続がセル毎にばらつくこととなってしまう。尚、内側電極層90は、その端面90cと直接接触することによっても電気的に接続されてはいるが、その接続状態は不安定であり、ロウ付けの過程において非接続の状態となってしまう場合もある。その結果、図7に示すように、金属ロウ材の「ヒケ」が全周に渡り生じて、内側電極層90と集電端子86との電気的接続が確保できない場合すら生じていた。
2 燃料電池モジュール
4 補機ユニット
6 ハウジング
6a 前面
6b 後面
8 密封空間
10 発電室
12 燃料電池セル集合体
14 燃料電池セルスタック
16 燃料電池セルユニット
18 燃焼室
20 改質器
20a 蒸発部
20b 改質部
22 空気用熱交換器
24 水供給源
26 純水タンク
28 水流量調整ユニット
30 燃料供給源
32 遮断弁
36 脱硫器
38 燃料流量調整ユニット
40 空気供給源
42 電磁弁
44 改質用空気流量調整ユニット
45 発電用空気流量調整ユニット
46 第1ヒータ
48 第2ヒータ
50 温水製造装置
52 制御ボックス
54 インバータ
60 純水導入管
62 被改質ガス導入管
64 燃料ガス供給管
64a 水平部
64b 燃料供給孔
66 マニホールド
70 空気集約室
72 空気分配室
74 空気流路管
76 空気導入管
78 排気ガス室
80 排気ガス通路
82 排気ガス排出管
83 点火装置
84 燃料電池セル
86 集電端子
86a 筒状部分
86b 平坦面
88 燃料ガス流路
90 内側電極層
90a 端部
90b 外周面
90c 端面
92 外側電極層
94 電解層
96 金属ロウ材
96a ペースト状の金属ロウ材(第一のロウ材)
96b 板状の金属ロウ材(第二のロウ材)
98 燃料ガス流路
100 角部
Claims (3)
- 内部に燃料ガス流路を形成する管状の内側電極層と、
前記内側電極層を覆うよう管状に配置された外側電極層と、
前記内側電極層と前記外側電極層との間に管状に配置された電解層とを備え、
前記内側電極層の端部は、前記電解層と前記外側電極層に対して露出された管状の外周面と、前記管状の軸方向の端面とを備えている管状の燃料電池セルと、
前記内側電極層の前記外周面と前記端面との両方を覆うと共に前記端面側の中央に前記燃料ガス流路と連通する流路を備え、前記内側電極層の前記外周面に対してロウ付けにて接合された集電端子と、からなる燃料電池セルユニットにおいて、
前記ロウ付けは、前記内側電極層と前記集電端子との電気的接続を確保し、且つ前記内側電極層と前記集電端子との間における燃料ガスの漏洩を防止する金属材料のロウ材で行われるものであり、前記ロウ材は前記集電端子と前記外周面との間から前記集電端子と前記端面との間にかけて一体となった状態で配置されていることを特徴とする、燃料電池セルユニット。 - 前記ロウ材は前記端面の全周に配置されていることを特徴とする、請求項1に記載の燃料電池セルユニット。
- 請求項1又は2に記載の燃料電池セルユニットを含む燃料電池。
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