燃料電池模塊以及燃料電池裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及燃料電池模塊以及燃料電池裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，作為下一代能源，提出各種能使用燃料氣體(含氫氣體)和含氧氣體(空氣)來獲得電力的燃料電池單元。進(jìn)而提出各種將排列多個(gè)燃料電池單元而成的單元堆裝置收納在收納容器內(nèi)而成的燃料電池模塊、和將燃料電池模塊收納在封裝殼體內(nèi)而成的燃料電池裝置。
[0003]作為現(xiàn)有的燃料電池模塊，例如提出在收納容器內(nèi)具備4個(gè)單元堆裝置而成的燃料電池模塊(例如參考專利文獻(xiàn)I)。
[0004]先行技術(shù)文獻(xiàn)
[0005]專利文獻(xiàn)
[0006]專利文獻(xiàn)1:JP特開2006-331977號公報(bào)
[0007]發(fā)明的概要
[0008]發(fā)明要解決的課題
[0009]然而，在專利文獻(xiàn)I記載的燃料電池模塊中，用于使不在燃料電池單元的發(fā)電中使用的廢氣流到外部的廢氣排出路僅設(shè)置在沿著單元堆裝置的排列方向的兩端側(cè)。為此，特別在收納容器內(nèi)收納多個(gè)單元堆裝置而成的燃料電池裝置中，難以效率良好地將不在燃料電池單元的發(fā)電中使用的廢氣排出，與此相伴，存在發(fā)電量降低或者發(fā)電量不提升的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]為此，本發(fā)明目的在于，提供能效率良好地將未在燃料電池單元的發(fā)電中使用的廢氣排出、能提升發(fā)電量的燃料電池模塊以及燃料電池裝置。
[0011]用于解決課題的手段
[0012]本發(fā)明的燃料電池模塊的特征在于，在收納容器內(nèi)排列多個(gè)單元堆裝置而成，并且所述單元堆裝置具備排列多個(gè)以燃料氣體和含氧氣體進(jìn)行發(fā)電的燃料電池單元而成的單元堆，在所述單元堆裝置之間設(shè)置用于將來自所述燃料電池單元的廢氣排出的廢氣排出構(gòu)件。
[0013]另外，本發(fā)明的燃料電池裝置的特征在于，在封裝殼體內(nèi)收納上述的燃料電池模塊、和用于進(jìn)行該燃料電池模塊的運(yùn)轉(zhuǎn)的輔助設(shè)備而成。
[0014]發(fā)明的效果
[0015]本發(fā)明的燃料電池模塊由于在收納容器內(nèi)排列多個(gè)單元堆裝置而成，并且在單元堆裝置之間設(shè)置用于將來自燃料電池單元的廢氣排出的廢氣排出構(gòu)件，因此能效率良好地將廢氣排氣，能提升發(fā)電量。
[0016]另外，本發(fā)明的燃料電池裝置由于收納上述的燃料電池模塊、和用于進(jìn)行該燃料電池模塊的運(yùn)轉(zhuǎn)的輔助設(shè)備而成，因此能提供提升了發(fā)電量的燃料電池裝置。
【附圖說明】
[0017]圖1是表示構(gòu)成本實(shí)施方式的燃料電池模塊的單元堆裝置的一例的外觀立體圖。
[0018]圖2部分地示出圖1所示的單元堆裝置，(a)是俯視圖，(b)是以(a)的虛線包圍的部分的局部放大俯視圖，(C)是(a)的B-B截面圖。
[0019]圖3是表示本實(shí)施方式的燃料電池模塊的一例的縱截面圖。
[0020]圖4是表示本實(shí)施方式的燃料電池模塊的其它一例的縱截面圖。
[0021]圖5(a)是表示圖4的燃料電池模塊的廢氣排出路和單元堆裝置的關(guān)系的說明圖，(b)是表示中空平板狀的廢氣排出構(gòu)件的立體圖。
[0022]圖6(a)是將構(gòu)成本實(shí)施方式的燃料電池模塊的廢氣貯存室的一例摘取進(jìn)行表示的俯視圖，(b)是表示廢氣貯存室的其它示例的俯視圖。
[0023]圖7是概略地示出本實(shí)施方式的燃料電池裝置的一例的分解立體圖。
[0024]圖8是表示燃料電池模塊的再其它示例的縱截面的說明圖。
[0025]圖9(a)是表示將具有2個(gè)單元堆的單元堆裝置并聯(lián)配置2個(gè)的狀態(tài)的俯視圖，(b)是在總管設(shè)置2個(gè)單元堆的單元堆裝置的立體圖。
[0026]圖10示出改質(zhì)器，(a)是立體圖，(b)是俯視圖。
[0027]圖11是表示單元堆裝置以及其近旁的側(cè)面圖。
[0028]圖12示出原燃料氣體提供管以及其近旁的改質(zhì)器，(a)是表示橫截面的說明圖，(b)是表示縱截面的說明圖。
[0029]圖13(a)是表示原燃料氣體提供管未突出到汽化改質(zhì)部連結(jié)路內(nèi)的形態(tài)的改質(zhì)器的俯視圖，(b)是表示使汽化部歸路內(nèi)的分隔板位于比單元堆的燃料電池單元的排列方向中央部更靠原燃料氣體提供管側(cè)的位置的改質(zhì)器的俯視圖。
[0030]圖14是表示以增強(qiáng)板將汽化部去路和汽化部歸路的端面彼此、以及改質(zhì)部去路和改質(zhì)部歸路的端面彼此連結(jié)的改質(zhì)器的立體圖。
[0031]圖15是表示以連結(jié)板堵塞汽化部歸路與改質(zhì)部去路間的空間的上端部、在該連結(jié)板的下方設(shè)置低處廢氣流通路的燃料電池模塊的縱截面的說明圖。
[0032]圖16是表示在汽化部歸路與改質(zhì)部去路間的連結(jié)板形成廢氣流通孔、在該廢氣流通孔的下方設(shè)置低處廢氣排出路的燃料電池模塊的縱截面說明圖。
[0033]圖17是表示燃料電池模塊的再其它示例的縱截面的說明圖。
[0034]圖18示出圖17的改質(zhì)器，(a)是立體圖，(b)是俯視圖。
[0035]圖19是表示以連結(jié)板堵塞汽化部歸路與改質(zhì)部去路間的空間的上端部、在該連結(jié)板的廢氣流通孔連結(jié)廢氣排出路的燃料電池模塊的縱截面的說明圖。
[0036]圖20是表示不使廢氣通過設(shè)于廢氣流通路的兩側(cè)的隔熱件、與其上方的改質(zhì)器間而設(shè)置阻止構(gòu)件的燃料電池模塊的縱截面的說明圖。
【具體實(shí)施方式】
[0037]圖1是表示構(gòu)成本實(shí)施方式的燃料電池模塊(以下有稱作模塊的情況)的單元堆裝置的一例的外觀立體圖，圖2是部分地示出圖1所示的單元堆裝置，(a)是俯視圖，(b)是放大表示以(a)的虛線包圍的部分的一部分的截面圖，(C)是(a)的B-B截面圖。另外，以后的圖中對同一構(gòu)件標(biāo)注同一標(biāo)號。
[0038]圖1、圖2所示的單元堆裝置I具備2個(gè)單元堆3，在使燃料電池單元2立設(shè)的狀態(tài)下將其排列成一列，經(jīng)由集電構(gòu)件18將相鄰的燃料電池單元2間串聯(lián)電連接，來構(gòu)成這些單元堆3。燃料電池單元2具有在內(nèi)部使燃料氣體從一端流通到另一端的氣體流路11，以玻璃密封件等的絕緣性接合件19將燃料電池單元2的下端部固定在總管(manifold)4而構(gòu)成單元堆裝置I。在單元堆3的上方配置用于生成提供給燃料電池單元2的燃料氣體的改質(zhì)器5。
[0039]在圖1、2中，作為燃料電池單元2，例示了是具有多個(gè)在內(nèi)部使燃料氣體在長邊方向上流通的氣體流路11的中空平板型，且在具有氣體流路11的導(dǎo)電性支承基板12的表面依次層疊燃料極層13、固體電解質(zhì)層14以及氧極層15而成的固體氧化物形態(tài)的燃料電池單元2。含氧氣體(空氣)在燃料電池單元2間流通。關(guān)于燃料電池單元2的構(gòu)成在后面敘述。
[0040]另外，在本實(shí)施方式的燃料電池模塊中，燃料電池單元2例如能設(shè)為平板型或圓筒型，也能與此配合地適宜變更單元堆裝置I的形狀。
[0041]另外，在位于單元堆3的最外側(cè)的燃料電池單元2粘結(jié)端部集電構(gòu)件18b，在該端部集電構(gòu)件18b的外側(cè)存在粘結(jié)于端部集電構(gòu)件18b并與其電連接的單元堆支承構(gòu)件21 (以下略稱作堆支承構(gòu)件21)。在堆支承構(gòu)件21的外側(cè)有保護(hù)外罩22。保護(hù)外罩22針對與配置于單元堆3的周圍的隔熱件的接觸、來自外部的撞擊來保護(hù)堆支承構(gòu)件21以及單元堆3。另外，在堆支承構(gòu)件21連接向單元堆3的外側(cè)突出的電流引出部23。
[0042]另外，在圖1、2中示出了單元堆裝置I具備2個(gè)單元堆3的情況，但能適宜變更其個(gè)數(shù)，例如也可以僅具備I個(gè)單元堆3。另外，還能使單元堆裝置I包含改質(zhì)器5。
[0043]另外，總管4貯存提供給燃料電池單元2的燃料氣體，其具備:在上面具有開口部的氣體盒24 ;和在內(nèi)側(cè)固定燃料電池單元2并固定于氣體盒24的框體20。
[0044]燃料電池單元2的一端部(圖2 (a)的下端部)由框體20包圍，以填充在框體20的內(nèi)側(cè)的絕緣性接合件19固定燃料電池單元2的下端部的外周。S卩，單元堆3在框體20的內(nèi)側(cè)并排收容多個(gè)燃料電池單元2的下端部，以絕緣性接合件19粘結(jié)在框體20。另外，絕緣性接合件19由玻璃等的材料構(gòu)成，能使用加進(jìn)熱膨脹系數(shù)而添加給定的填料的材料。
[0045]構(gòu)成總管4的氣體盒24在上面具有開口部25，將環(huán)狀的框體20的一端部插入到包圍氣體盒24的開口部25而形成的槽部26，并固定，使得粘結(jié)在框體20內(nèi)的單元堆3堵塞開口部25。并且，框體20的一端部以埋設(shè)在氣體盒24的槽部26內(nèi)的絕緣性接合件29的狀態(tài)被粘結(jié)，將燃料電池單元2的氣體流路11以外的部分氣密密封。另外，槽部26形成為環(huán)狀以包圍氣體盒24的開口部25 (換言之框體20)。
[0046]在該構(gòu)成中，在將單元堆3粘結(jié)在氣體盒24前，另外以絕緣性接合件19將燃料電池單元2的一端部粘結(jié)在框體20，之后以絕緣性接合件29將框體20粘結(jié)在氣體盒24，從而能進(jìn)行密封。
[0047]另外，在圖1所示的U字狀的改質(zhì)器5中，對經(jīng)由原燃料氣體提供管9提供的天然氣、燈油等的原燃料改質(zhì)來生成燃料氣體。另外，改質(zhì)器5優(yōu)選設(shè)為能進(jìn)行效率良好的改質(zhì)反應(yīng)即水蒸氣改質(zhì)的結(jié)構(gòu)，其具備:用于使水汽化的汽化部6 ;和配置用于使原燃料改質(zhì)為燃料氣體的改質(zhì)觸媒(未圖示)的改質(zhì)部7。并且，將在改質(zhì)器5生成的燃料氣體經(jīng)由改質(zhì)氣體導(dǎo)出管8提供給總管4，由總管4提供給設(shè)于燃料電池單元2的內(nèi)部的氣體流路11。
[0048]另外，圖1、2所示的單元堆裝置I能滑動(dòng)地收納在后述的收納容器內(nèi)。
[0049]在此，燃料電池單元2如圖2(b