電池單電池電極的損壞的同時(shí)，能夠確保燃料電池單電池和集電體之間的電連接。
【附圖說(shuō)明】
[0024]圖1是表示本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方式的固體氧化物型燃料電池裝置(SOFC)的整體構(gòu)成圖。
圖2是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方式的固體氧化物型燃料電池裝置中內(nèi)置的燃料電池單電池收容容器的剖視圖。
圖3是分解表示本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方式的固體氧化物型燃料電池裝置中內(nèi)置的燃料電池單電池收容容器的主要構(gòu)件的剖視圖。
圖4是放大表示本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方式的固體氧化物型燃料電池裝置中內(nèi)置的排氣匯集室部分的剖視圖。
圖5是圖2的V-V剖面。 圖6(a)是放大表示下端為負(fù)極的燃料電池單電池的下端部的剖視圖，(b)是放大表示下端為正極的燃料電池單電池的下端部的剖視圖。
圖7是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方式的在固體氧化物型燃料電池裝置中被使用的集電體的說(shuō)明圖。
圖8是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方式的固體氧化物型燃料電池裝置的制造工序中的一個(gè)工序的說(shuō)明圖。
圖9是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方式的固體氧化物型燃料電池裝置的制造工序中的一個(gè)工序的說(shuō)明圖。
圖10是本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的固體氧化物型燃料電池裝置的制造工序中的第I實(shí)施例所涉及的集電體的固定方法的說(shuō)明圖。
圖11是第I實(shí)施例所涉及的集電體的固定方法的流程圖。
圖12是表示在本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方式的固體氧化物型燃料電池裝置中集電體被固定與燃料電池單電池的狀態(tài)的說(shuō)明圖。
圖13是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方式的固體氧化物型燃料電池裝置的制造工序中的第2實(shí)施例所涉及的集電體的固定方法的流程圖。
圖14是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方式的固體氧化物型燃料電池裝置的制造工序中的第3實(shí)施例所涉及的集電體的固定方法的說(shuō)明圖。
圖15是第3實(shí)施例所涉及的集電體的固定方法的流程圖。
圖16是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方式的固體氧化物型燃料電池裝置的制造工序中的第4實(shí)施例所涉及的集電體的固定方法的說(shuō)明圖。
圖17是第4實(shí)施例所涉及的集電體的固定方法的流程圖。
符號(hào)說(shuō)明
1-固體氧化物型燃料電池裝置；2_燃料電池模塊；4_輔助設(shè)備單元；16_燃料電池單電池；16a-單電池；18-排氣匯集室；18a-匯集室上構(gòu)件；18b_匯集室下構(gòu)件；63_第I固定構(gòu)件;80-母線；82-集電體；82A-82B-集電體；83a_83e-集電板;84_安裝孔；84a-彈性片；84b-假想線；97_多孔質(zhì)支撐體；98_燃料極層；99_反應(yīng)抑制層；100_固體電解質(zhì)層；101-空氣極層；102-互連層；103a，103b-電極層；104a，104b_導(dǎo)線膜層；151-粘接劑；151a-粘合劑成分；151b-固體粉末；152-電極保護(hù)層；153_粘接劑；
【具體實(shí)施方式】
[0025]下面，參照【附圖說(shuō)明】本發(fā)明實(shí)施方式的固體氧化物型燃料電池裝置(SOFC)。
圖1是表示本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方式的固體氧化物型燃料電池裝置(SOFC)的整體構(gòu)成圖。如該圖1所示，本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方式的固體氧化物型燃料電池裝置(SOFC)I具備燃料電池模塊2和輔助設(shè)備單元4。
[0026]燃料電池模塊2具備殼體6，在該殼體6內(nèi)部隔著絕熱材料7配置有燃料電池單電池收容容器8。在該燃料電池單電池收容容器8內(nèi)的內(nèi)部構(gòu)成有發(fā)電室10，在該發(fā)電室10中以同心圓狀配置有多個(gè)燃料電池單電池16，通過(guò)這些燃料電池單電池16，進(jìn)行燃料氣體和氧化劑氣體即空氣的發(fā)電反應(yīng)。
[0027]在各燃料電池單電池16的上端部安裝有排氣匯集室18。在各燃料電池單電池16中未使用于發(fā)電反應(yīng)而殘余的殘余燃料(剩余氣體)匯聚在安裝于上端部的排氣匯集室18中，從設(shè)置在該排氣匯集室18的頂棚面上的多個(gè)噴出口流出。所流出的燃料通過(guò)在發(fā)電室10內(nèi)未使用于發(fā)電而殘余的空氣而燃燒，生成排放氣體。
[0028]接下來(lái)，輔助設(shè)備單元4具備:純水箱26，貯存來(lái)自水管等供水源24的水并通過(guò)過(guò)濾器使其成為純水；及供水裝置即水流量調(diào)節(jié)單元28 (由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的“水泵”等)，調(diào)節(jié)從該純水箱供給的水的流量。另外，輔助設(shè)備單元4具備燃料供給裝置即燃料鼓風(fēng)機(jī)38 (由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的“燃料泵”等)，調(diào)節(jié)從城市煤氣等的燃料供給源30供給的烴類原燃料氣體的流量。
[0029]另外，流經(jīng)燃料鼓風(fēng)機(jī)38的原燃料氣體介由配置在燃料電池模塊2內(nèi)的脫硫器36以及換熱器34、電磁閥35而被導(dǎo)入燃料電池單電池收容容器8的內(nèi)部。脫硫器36以環(huán)狀配置在燃料電池單電池收容容器8的周圍，從原燃料氣體除去硫。另外，換熱器34被設(shè)置為用于防止在脫硫器36中溫度上升后的高溫原燃料氣體直接流入電磁閥35而導(dǎo)致電磁閥35劣化。電磁閥35被設(shè)置為用于停止向燃料電池單電池收容容器8內(nèi)供給原燃料氣體。
[0030]輔助設(shè)備單元4具備氧化劑氣體供給裝置即空氣流量調(diào)節(jié)單元45 (由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的“空氣鼓風(fēng)機(jī)”等)，調(diào)節(jié)從空氣供給源40供給的空氣的流量。
[0031]而且，輔助設(shè)備單元4中具備溫水制造裝置50，其用于回收來(lái)自燃料電池模塊2的排放氣體的熱量。該溫水制造裝置50被供給自來(lái)水，該自來(lái)水由于排放氣體的熱量而成為溫水，并被供給至未圖示的外部供熱水器的貯熱水箱。
而且，在燃料電池模塊2上連接有電力導(dǎo)出部(電力轉(zhuǎn)換部)即逆變器54，其用于向外部供給由燃料電池模塊2發(fā)出的電力。
[0032]下面，根據(jù)圖2及圖3，說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施方式的固體氧化物型燃料電池裝置(SOFC)的燃料電池模塊中內(nèi)置的燃料電池單電池收容容器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。
圖2是燃料電池單電池收容容器的剖視圖，圖3是分解表示燃料電池單電池收容容器的主要構(gòu)件的剖視圖。
如圖2所示，在燃料電池單電池收容容器8內(nèi)的空間中以同心圓狀排列有多個(gè)燃料電池單電池16，以包圍其周圍的方式依次以同心圓狀形成有燃料流路即燃料氣體供給流路20、排氣排出流路21、氧化劑氣體供給流路22。在此，排氣排出流路21及氧化劑氣體供給流路22作為供給/排出氧化劑氣體的氧化劑氣體流路而發(fā)揮作用。
[0033]首先，如圖2所示，燃料電池單電池收容容器8是大致圓筒狀的密閉容器，在其側(cè)面連接有供給發(fā)電用空氣的氧化劑氣體流入口即氧化劑氣體導(dǎo)入管56以及排出排放氣體的排氣排出管58。而且，點(diǎn)火加熱器62從燃料電池單電池收容容器8的上端面突出，用于對(duì)從排氣匯集室18流出的殘余氣體進(jìn)行點(diǎn)火。
[0034]如圖2及圖3所示，在燃料電池單電池收容容器8的內(nèi)部以包圍燃料電池單電池16周圍的方式，從內(nèi)側(cè)依次配置有發(fā)電室構(gòu)成構(gòu)件即內(nèi)側(cè)圓筒構(gòu)件64、外側(cè)圓筒構(gòu)件66、內(nèi)側(cè)圓筒容器68、外側(cè)圓筒容器70。上述的燃料氣體供給流路20、排氣排出流路21及氧化劑氣體供給流路22是各自構(gòu)成在這些圓筒構(gòu)件及圓筒容器之間的流路，在相鄰的流路之間進(jìn)行熱交換。
即，排氣排出流路21被配置為包圍燃料氣體供給流路20，氧化劑氣體供給流路22被配置為包圍排氣排出流路21。另外，燃料電池單電池收容容器8下端側(cè)的開(kāi)放空間被大致圓形的分散室基底構(gòu)件72封閉，該分散室基底構(gòu)件72構(gòu)成使燃料分散至各燃料電池單電池16的燃料氣體分散室76的底面。
[0035]內(nèi)側(cè)圓筒構(gòu)件64是大致圓筒狀的中空體，其上端及下端開(kāi)放。而且，在內(nèi)側(cè)圓筒構(gòu)件64的內(nèi)壁面上氣密地焊接有分散室形成板即圓形的第I固定構(gòu)件63。通過(guò)該第I固定構(gòu)件63的下面、內(nèi)側(cè)圓筒構(gòu)件64的內(nèi)壁面及分散室基底構(gòu)件72的上面而劃分出燃料氣體分散室76。另外，在第I固定構(gòu)件63上形成有使各個(gè)燃料電池單電池16插通的多個(gè)插通孔63a，各燃料電池單電池16在插通于各插通孔63a的狀態(tài)下，通過(guò)陶瓷粘接劑而粘接于第I固定構(gòu)件63。如此，在本實(shí)施方式的固體氧化物型燃料電池裝置I中，在構(gòu)成燃料電池模塊2的構(gòu)件之間相互的接合部填充陶瓷粘接劑，通過(guò)使其固化，從而各構(gòu)件相互氣密地接合。
[0036]外側(cè)圓筒構(gòu)件66是配置在內(nèi)側(cè)圓筒構(gòu)件64周圍的圓筒狀管，其形成為與內(nèi)側(cè)圓筒構(gòu)件64大致相似的形狀，與內(nèi)側(cè)圓筒構(gòu)件64之間形成圓環(huán)狀流路。進(jìn)而，在內(nèi)側(cè)圓筒構(gòu)件64和外側(cè)圓筒構(gòu)件66之間配置有中間圓筒構(gòu)件65。中間圓筒構(gòu)件65是配置在內(nèi)側(cè)圓筒構(gòu)件64和外側(cè)圓筒構(gòu)件66之間的圓筒狀管，在內(nèi)側(cè)圓筒構(gòu)件64的外周面和中間圓筒構(gòu)件65的內(nèi)周面之間構(gòu)成有重整部94。而且，中間圓筒構(gòu)件65的外周面和外側(cè)圓筒構(gòu)件66的內(nèi)周面之間的圓環(huán)狀空間作為燃料氣體供給流路20而發(fā)揮作用。因此，重整部94及燃料氣體供給流路20通過(guò)燃料電池單電池16的發(fā)熱以及排氣匯集室18上端的殘余燃料的燃燒而獲得熱量。另外，內(nèi)側(cè)圓筒構(gòu)件64的上端部和外側(cè)圓筒構(gòu)件66的上端部通過(guò)焊接而氣密地接合，燃料氣體供給流路20的上端被封閉。另外，中間圓筒構(gòu)件65的下端和內(nèi)側(cè)圓筒構(gòu)件64的外周面通過(guò)焊接而氣密地接合。
[0037]內(nèi)側(cè)圓筒容器68是配置在外側(cè)圓筒構(gòu)件66周圍的圓形截面的杯狀構(gòu)件，其側(cè)面形成為與外側(cè)圓筒構(gòu)件66大致相似的形狀，與外側(cè)圓筒構(gòu)件66之間形成大致一定寬度的圓環(huán)狀流路。該內(nèi)側(cè)圓筒容器68配置為覆蓋內(nèi)側(cè)圓筒構(gòu)件64上端的開(kāi)放部。外側(cè)圓筒構(gòu)件66的外周面和內(nèi)側(cè)圓筒容器68的內(nèi)周面之間的圓環(huán)狀空間作為排氣排出流路21 (圖2)而發(fā)揮作用。該排氣排出流路21介由設(shè)置在內(nèi)側(cè)圓筒構(gòu)件64上端部的多個(gè)小孔64a而與內(nèi)側(cè)圓筒構(gòu)件64內(nèi)側(cè)的空間連通。另外，在內(nèi)側(cè)圓筒容器68的下部側(cè)面連接有排氣流出口即排氣排出管58，排氣排出流路21與排氣排出管58連通。
[0038]在排氣排出流路21的下部配置有燃燒催化劑60及用于對(duì)其進(jìn)行加熱的鎧裝加熱器61。
燃燒催化劑60是位于排氣排出管58的上方，被填充在外側(cè)圓筒構(gòu)件66的外周面和內(nèi)側(cè)圓筒容器68的內(nèi)周面之間的圓環(huán)狀空間內(nèi)的催化劑。沿排氣排出流路21下降的排放氣體通過(guò)流經(jīng)燃燒催化劑60而除去一氧化碳，并從排氣排出管58排出。
鎧裝加熱器61是燃燒催化劑60下方的以包圍外側(cè)圓筒構(gòu)件66外周面的方式安裝的電加熱器。在固體氧化物型燃料電池裝置I的起動(dòng)時(shí)，通過(guò)向鎧裝加熱器61通電，從而將燃燒催化劑60加熱至活性溫度。
[0039]外側(cè)圓筒容器70是配置在內(nèi)側(cè)圓筒容器68周圍的圓形截面的杯狀構(gòu)件，其側(cè)面形成為與內(nèi)側(cè)圓筒容器68大致相似的形狀，與內(nèi)側(cè)圓筒容器68之間形成大致一定寬度的圓環(huán)狀流路。內(nèi)側(cè)圓筒容器68的外周面和外側(cè)圓筒容器70的內(nèi)周面之間的圓環(huán)狀空間作為氧化劑氣體供給流路22而發(fā)揮作用。 另外，在外側(cè)圓筒容器70的下部側(cè)面連接有氧化劑氣體導(dǎo)入管56，氧化劑氣體供給流路22與氧化劑氣體導(dǎo)入管56連通。
[0040]分散室基底構(gòu)件72是大致圓形的盤狀構(gòu)件，通過(guò)陶瓷粘接劑而氣密地固定于內(nèi)側(cè)圓筒構(gòu)件64的內(nèi)壁面。由此，在第I固定構(gòu)件63和分散室基底構(gòu)件72之間構(gòu)成燃料氣體分散室76。另外，在分散室基底構(gòu)件72的中央設(shè)置有用于使母線80(圖2)插通的插通管72a。與各燃料電池單電池16電連接的母線80經(jīng)由該插通管72a而被引出至燃料電池單電池收容容器8的外部。另外，插通管72a中填充有陶瓷粘接劑，確保燃料氣體分散室78的氣密性。而且，在插通管72a的周圍配置有絕熱材料72b (圖2)。
[0041]以從內(nèi)側(cè)圓筒容器68的頂棚面垂下的方式安裝有用于噴射發(fā)電用空氣的圓形截面的氧化劑氣體噴射用管74。該氧化劑氣體噴射用管74在內(nèi)側(cè)圓筒容器68的中心軸線上沿鉛垂方向延伸，在其周圍的同心圓上配置各燃料電池單電池16。由于氧化劑氣體噴射用管74的上端安裝在內(nèi)側(cè)圓筒容器68的頂棚面上，從而形成在內(nèi)側(cè)圓筒容器68和外側(cè)圓筒容器70之間的氧化劑氣體供給流路22與氧化劑氣體噴射用管74連通。介由氧化劑氣體供給流路22而供給的空氣從氧化劑氣體噴射用管74的前端向下方噴射，與第I固定構(gòu)件63的上面接觸，從