JP7305752B2 - セルスタック装置、モジュール及びモジュール収容装置 - Google Patents
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Description
セルスタックを構成するセルの例の1つとして、固体酸化物形の燃料電池セルについて説明する。図1は、セルの例の1つを示す横断面図、図2は図1の下面図、図3は図1の上面図である。これらの図面において、セル1の一部の部材の厚さを、実際の厚さより拡大して示している。
図4はセルスタック装置の例の1つを示す斜視図である。図5は図4のv-v線断面図である。セルスタック装置10は、セルスタック11、固定部材7、及びガスタンク8を備える。セルスタック11は、セル1の厚み方向Tに配列または積層された複数のセル1と、隣り合うセル1同士を電気的に直列に接続する導電部材9aと、セル1の配列方向すなわち厚み方向Tの両端に配置された一対の端部導電部材9bとを備えている。固定部材7は、第1接合部材7a及び支持部材7bを有する。
クラック含有層7b2及びクラック7bcの有無は、例えば固定部材7の第1接合部材7aと支持部材7bとを含み、第2方向yに沿う断面、すなわち固定部材7の縦断面を、走査型電子顕微鏡(SEM)で観察することで確認できる。固定部材7の縦断面は、第1方向x及び第2方向yに沿う断面でもよい。固定部材7が、第1接合部材7aと支持部材7bとの境界付近にクラック7bcを有していれば、支持部材7bがクラック含有層7b2を有すると判断する。第1接合部材7aと支持部材7bとの境界付近とは、支持部材本体7b1と第1接合部材7aとの境界からの距離が概ね100μm以下、さらには50μm以下の領域である。第1接合部材7aの第2方向yの高さh、及びクラック7bcの最大長さlは、例えば固定部材7の10か所の縦断面の画像を用いて、各画像におけるh及び最大のクラック7bcの第2方向yの長さを測定し、hの平均値とクラック7bcの最大長さlを算出すればよい。
クラック含有層7b2を有する支持部材7bは、以下のような方法で作製できる。支持部材本体7b1の第1接合部材7aと接合される部位に、例えば溶射法、蒸着法、電着法、スパッタリング法などの方法で無機酸化物膜を形成する。特に溶射法では、膜形成時の温度変化が急峻なため、無機酸化物膜中にマイクロクラックが形成されやすい。マイクロクラックとは、10μm以下の幅を有するクラックとする。ここでクラックの幅とは、クラックを挟んで向かい合うクラック内面の距離である。マイクロクラックは、例えば支持部材本体7b1の線熱膨張係数と、無機酸化物膜の線熱膨張係数との差から生じる応力により形成される場合もある。
図10は、セルスタック装置を備えるモジュールの例の1つを示す外観斜視図である。
図11は、モジュール収容装置の例の1つを示す分解斜視図である。なお、図11においては一部の構成を省略して示している。モジュール収容装置は、外装ケースと、外装ケース内に収容されたモジュール及びモジュールを運転する補機とを備えている。
2:支持基板
2a:ガス流路
3:燃料極
4:固体電解質層
5:空気極
6:インターコネクタ、金属層
7:固定部材
7a:第1接合部材
7b、7c:支持部材
7b1:支持部材本体
7b2:クラック含有層
7bc:クラック含有層のクラック
7b3:内部に接合材を含むクラック
7b4:クラックを含まない界面、第1部位
8:ガスタンク
8a:第2接合部材
8b:凹溝
10:セルスタック装置
11:セルスタック
12:挿入孔
13:ガス流通管
20:モジュール
21:収容容器
30:モジュール収容装置
Claims (8)
- 複数のセルと、支持部材と、前記セルと前記支持部材とを接合する接合部材と、を備え、
前記支持部材は、支持部材本体、及び該支持部材本体と前記接合部材との間に位置しクラックを含むクラック含有層、を有し、
前記接合部材は、第1ガスに接する第1端部、及び前記第1ガスとは異なる第2ガスに接する第2端部を有し、
前記支持部材と前記接合部材との界面に垂直な方向を第1方向とし、前記接合部材の前記第1端部から前記第2端部に向かう方向を第2方向としたとき、該第2方向において、前記クラックの最大長さが、前記接合部材の長さより小さく、
前記クラック含有層は、
前記接合部材に含まれる接合材より導電率の低い、または絶縁性の無機酸化物を含み、
前記クラックは、前記無機酸化物のクラックであり、
前記接合部材に接する部位に位置する前記クラックの内部に、前記無機酸化物とは異なるガラスを含む前記接合材を含む前記クラックを有する、セルスタック装置。 - 前記第1方向及び前記第2方向に沿う断面において、前記クラックの最大長さが、前記接合部材の第2方向の長さの2/3以下である、請求項1に記載のセルスタック装置。
- 前記支持部材本体が、前記第2方向の一部に、前記接合部材と直接接する第1部位を有する、請求項1または2に記載のセルスタック装置。
- 前記第1部位は、前記支持部材本体の前記第2方向における2つの端部のうち少なくともいずれか一方の端部に位置する、請求項3に記載のセルスタック装置。
- 前記クラック含有層が、アルミナおよび/またはフォルステライトを含む、請求項1~4のいずれか1つに記載のセルスタック装置。
- 前記支持部材の前記クラック含有層を有する面の算術平均粗さが、前記クラック含有層を有さない面の算術平均粗さより大きい、請求項1~5のいずれか1つに記載のセルスタック装置。
- 収容容器、及び該収容容器内に収容された請求項1~6のいずれか1つに記載のセルスタック装置を備える、モジュール。
- 外装ケースと、該外装ケース内に収容された、請求項7に記載のモジュール及び該モジュールを運転する補機と、を備える、モジュール収容装置。
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