JP5529946B2 - Single cell stack of solid oxide fuel cell - Google Patents
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Description
本発明は、空気極側のインターコネクタ板，燃料極側のインターコネクタ板，および単セルから構成される固体酸化物形燃料電池の単セルスタックに関する。 The present invention relates to a single cell stack of a solid oxide fuel cell including an interconnector plate on the air electrode side, an interconnector plate on the fuel electrode side, and a single cell.
従来より、固体酸化物からなる平板状の電解質層と、電解質層の一方の面に形成した空気極と、電解質層の他方の面に形成した燃料極とで単セルを形成した固体酸化物形燃料電池（Solid Oxide Fuel Cells：ＳＯＦＣ）が知られている。このような燃料電池では、燃料極に燃料ガスを供給し、空気極に酸化剤ガスを供給して酸化還元反応を行わせることにより、水の電気分解の逆の反応を利用して発電している。固体酸化物形燃料電池は、高いエネルギー変換効率を有するとともに、二酸化炭素の排出を抑えた発電が行えるため、多くの研究機関で開発が盛んに行われている。 Conventionally, a solid oxide form in which a single cell is formed by a flat electrolyte layer made of a solid oxide, an air electrode formed on one surface of the electrolyte layer, and a fuel electrode formed on the other surface of the electrolyte layer A fuel cell (Solid Oxide Fuel Cells: SOFC) is known. In such a fuel cell, a fuel gas is supplied to the fuel electrode, an oxidant gas is supplied to the air electrode, and an oxidation-reduction reaction is performed, thereby generating power using the reverse reaction of water electrolysis. Yes. Solid oxide fuel cells have high energy conversion efficiency and can generate power with reduced carbon dioxide emissions. Therefore, many research institutions are actively developing them.
固体酸化物形燃料電池を実際に動作させる際には、実用上十分な発電量を得るために単セルを積み重ねてスタック化して直列接続している。このようなスタック構造では、燃料極側を還元雰囲気に、空気極側を酸化雰囲気に保つとともに、十分な発電効率を得るために電解質のイオン伝導性を確保して容易に電気化学反応が起こる８００−１０００℃程度の高温に燃料電池本体を保つ必要がある。これを実現するために、隣り合う単セル間で互いに異なる雰囲気に晒される燃料極と空気極との間を、ガス不透過でかつ電気伝導性のある部品で電気的に接続し、各電極に燃料ガスおよび酸化剤ガスを適正に分配および供給する目的で、各単セル間に金属で作られたインターコネクタ（セパレータ）が配置される。また、単セルとインターコネクタとの間には、これらの電気的な接続を確実にするために金属からなる集電部材が配設されている。 When a solid oxide fuel cell is actually operated, unit cells are stacked and connected in series in order to obtain a practically sufficient power generation amount. In such a stack structure, the fuel electrode side is maintained in a reducing atmosphere and the air electrode side is maintained in an oxidizing atmosphere, and in order to obtain sufficient power generation efficiency, the ionic conductivity of the electrolyte is ensured and an electrochemical reaction occurs easily 800 It is necessary to keep the fuel cell body at a high temperature of about -1000 ° C. In order to achieve this, the fuel electrode and the air electrode exposed to different atmospheres between adjacent single cells are electrically connected with gas-impermeable and electrically conductive parts, and each electrode is connected. An interconnector (separator) made of metal is disposed between each single cell for the purpose of properly distributing and supplying fuel gas and oxidant gas. In addition, a current collecting member made of metal is disposed between the single cell and the interconnector to ensure the electrical connection between them.
単セルと、この単セルを収容するインターコネクタと、単セルとインターコネクタとの間に配設される集電部材とを備えた単セルスタックを積み重ね、インターコネクタを介してマニホールドから供給される燃料ガスおよび酸化剤ガスを各単セルに供給する。この状態で、スタックの一端および他端のインターコネクタを端子とする電池の電気回路を構成することにより、固体酸化物形燃料電池は、所定のレベルの電圧を生成することができる。 A single cell stack including a single cell, an interconnector that accommodates the single cell, and a current collecting member disposed between the single cell and the interconnector is stacked, and is supplied from the manifold via the interconnector. Fuel gas and oxidant gas are supplied to each unit cell. In this state, the solid oxide fuel cell can generate a voltage at a predetermined level by configuring an electric circuit of the battery using the interconnector at one end and the other end of the stack as terminals.
上述した固体酸化物形燃料電池で用いられるインターコネクタには、セラミックの作製工程で生じる単セルの微妙な形状の差異によることなく燃料ガスを単セルの反応界面まで均一に供給するために、集電部材や接触する面に複数個の溝や柱状の突起物が形成されている。この面に導かれた燃料ガスは、形成されている溝や突起物の配置に沿ってインターコネクタと集電部材との間を流れていくことにより、面内に一様に広がる。このように一様に広がった後、燃料ガスや酸化剤ガスは、集電部材を透過して単セルに到達する。これにより、燃料ガスまたは酸化剤ガスは、単セルの燃料極または空気極に対して均一に供給されることとなる。 The interconnector used in the above-described solid oxide fuel cell is a collection device for uniformly supplying fuel gas to the reaction interface of the single cell without depending on the subtle shape difference of the single cell generated in the ceramic manufacturing process. A plurality of grooves and columnar protrusions are formed on the electric member and the contacting surface. The fuel gas guided to this surface spreads uniformly in the surface by flowing between the interconnector and the current collecting member along the arrangement of the formed grooves and protrusions. After spreading uniformly in this way, the fuel gas and the oxidant gas pass through the current collecting member and reach the single cell. As a result, the fuel gas or the oxidant gas is uniformly supplied to the fuel electrode or air electrode of the single cell.
また、インターコネクタのガス流路に燃料ガスまたは酸化剤ガスを供給するには、燃料ガスまたは酸化剤ガスを供給する配管を、使用する単セルと同数分岐し、また、分岐した配管とインターコネクタのガス流路溝とを接続する配管部品が必要となる。この部品は、マニホールドと呼ばれ、上述したように燃料ガスまたは酸化剤ガスの供給配管を直接溝に連結するタイプを外部マニホールドと呼ぶ。 Also, in order to supply fuel gas or oxidant gas to the gas flow path of the interconnector, the same number of pipes for supplying fuel gas or oxidant gas as the single cell to be used are branched. Piping parts for connecting the gas flow channel grooves are required. This part is called a manifold, and the type in which the fuel gas or oxidant gas supply pipe is directly connected to the groove as described above is called an external manifold.
また、マニホールドには、構造をより簡単にした内部マニホールドと呼ぶ形式のものがある。内部マニホールドは、ガス流路を形成したインターコネクタに貫通した孔を設け、ガス流路の出入り口をこの孔に連結し、この孔から反応ガスを供給し、生成ガスを排出するものである。 In addition, there is a type of manifold called an internal manifold with a simplified structure. The internal manifold is provided with a hole penetrating through the interconnector in which the gas flow path is formed, connecting the inlet / outlet of the gas flow path to this hole, supplying the reaction gas from this hole, and discharging the generated gas.
さらに、同じ単セルの空気極側に配置されるインターコネクタと、燃料極側に配置されるインターコネクタとは、絶縁分離されていることが重要となる。このインターコネクタ間の絶縁方法には、物理的にインターコネクタ同士を離間して配置する方法と、絶縁部材を挟んで配置する方法とがある。前述したようにスタック化する場合には、絶縁部材を用いる方法が一般的である。 Furthermore, it is important that the interconnector disposed on the air electrode side of the same single cell and the interconnector disposed on the fuel electrode side are insulated and separated. Insulation methods between the interconnectors include a method in which the interconnectors are physically separated from each other and a method in which the insulation member is interposed. As described above, when stacking, an insulating member is generally used.
ここで、単セルスタックの構成例について図４を用いて簡単に説明する。図４は、固体酸化物形燃料電池の単セルスタックの構成例を示す斜視図である。単セルスタックは、セルホルダー板４０１，空気極インターコネクタ板４０２，燃料極インターコネクタ板４０３，およびセルホルダー板４０１に収容される単セル４０４から構成されている。セルホルダー板４０１は、絶縁材料の板部材から構成され、空気極インターコネクタ板４０２，燃料極インターコネクタ板４０３は、ステンレス鋼などの金属材料の板部材から構成されている。 Here, a configuration example of a single cell stack will be briefly described with reference to FIG. FIG. 4 is a perspective view showing a configuration example of a single cell stack of a solid oxide fuel cell. The single cell stack includes a cell holder plate 401, an air electrode interconnector plate 402, a fuel electrode interconnector plate 403, and a single cell 404 accommodated in the cell holder plate 401. The cell holder plate 401 is made of a plate member made of an insulating material, and the air electrode interconnector plate 402 and the fuel electrode interconnector plate 403 are made of a plate member made of a metal material such as stainless steel.
単セル４０４は、電解質層４４１，燃料極４４２，空気極４４３から構成され、電解質層４４１の一方の面（図中裏面）に燃料極４４２が形成され、電解質層４４１の他方の面（図中上面）に空気極４４３が形成されている。この例では、燃料極支持型他である。なお、図４では、単セルが収容されたセルホルダー板４０１，空気極インターコネクタ板４０２，および燃料極インターコネクタ板４０３を、各々離間させた状態で示しているが、実際には、積層して用いられる。 The unit cell 404 includes an electrolyte layer 441, a fuel electrode 442, and an air electrode 443. A fuel electrode 442 is formed on one surface (back surface in the drawing) of the electrolyte layer 441, and the other surface (in the drawing) of the electrolyte layer 441. An air electrode 443 is formed on the upper surface. In this example, the fuel electrode support type is used. In FIG. 4, the cell holder plate 401, the air electrode interconnector plate 402, and the fuel electrode interconnector plate 403 in which the single cells are accommodated are shown separated from each other. Used.
セルホルダー板４０１は、第１マニホールド孔４１１ａ，第２マニホールド孔４１１ｂ，第３マニホールド孔４１２ａ，第４マニホールド孔４１２ｂ，およびセル収容開口部４１３を備える。単セル４０４は、セル収容開口部４１３に収容される。また、第１マニホールド孔４１１ａ，第２マニホールド孔４１１ｂ，第３マニホールド孔４１２ａ，第４マニホールド孔４１２ｂは、セル収容開口部４１３の周囲に配置される。 The cell holder plate 401 includes a first manifold hole 411a, a second manifold hole 411b, a third manifold hole 412a, a fourth manifold hole 412b, and a cell accommodating opening 413. The single cell 404 is accommodated in the cell accommodation opening 413. The first manifold hole 411a, the second manifold hole 411b, the third manifold hole 412a, and the fourth manifold hole 412b are disposed around the cell accommodation opening 413.
この例では、第１マニホールド孔４１１ａおよび第３マニホールド孔４１２ａは、セル収容開口部４１３を挟む２つの領域の一方に配置され、第２マニホールド孔４１１ｂおよび第４マニホールド孔４１２ｂは、セル収容開口部４１３を挟む２つの領域の他方に配置されている。また、この例では、セル収容開口部４１３は、平面視矩形であり、単セル４０４も平面視矩形である。 In this example, the first manifold hole 411a and the third manifold hole 412a are arranged in one of two regions sandwiching the cell accommodation opening 413, and the second manifold hole 411b and the fourth manifold hole 412b are the cell accommodation opening. It is arranged on the other of the two regions sandwiching 413. Further, in this example, the cell accommodating opening 413 has a rectangular shape in plan view, and the single cell 404 also has a rectangular shape in plan view.
空気極インターコネクタ板４０２は、第１マニホールド孔４１１ａと同じ領域に形成された第５マニホールド孔４２１ａ、第２マニホールド孔４１１ｂと同じ領域に形成された第６マニホールド孔４２１ｂと、第３マニホールド孔４１２ａと同じ領域に形成された第７マニホールド孔４２２ａ、第４マニホールド孔４１２ｂと同じ領域に形成された第８マニホールド孔４２２ｂを備える。また、空気極インターコネクタ板４０２は、第５マニホールド孔４２１ａから第６マニホールド孔４２１ｂにかけて形成された溝部からなる空気極流路領域４２３を備える。 The air electrode interconnector plate 402 includes a fifth manifold hole 421a formed in the same area as the first manifold hole 411a, a sixth manifold hole 421b formed in the same area as the second manifold hole 411b, and a third manifold hole 412a. And an eighth manifold hole 422b formed in the same region as the fourth manifold hole 412b. In addition, the air electrode interconnector plate 402 includes an air electrode flow path region 423 including a groove portion formed from the fifth manifold hole 421a to the sixth manifold hole 421b.
燃料極インターコネクタ板４０３は、第１マニホールド孔４１１ａ（第５マニホールド孔４２１ａ）と同じ領域に形成された第９マニホールド孔４３１ａ、第２マニホールド孔４１１ｂ（第６マニホールド孔４２１ｂ）と同じ領域に形成された第１０マニホールド孔４３１ｂ、第３マニホールド孔４１２ａ（第７マニホールド孔４２２ａ）と同じ領域に形成された第１１マニホールド孔４３２ａ、第４マニホールド孔４１２ｂ（第８マニホールド孔４２２ｂ）と同じ領域に形成された第１２マニホールド孔４３２ｂを備える。また、燃料極インターコネクタ板４０３は、第９マニホールド孔４３１ａから第１０マニホールド孔４３１ｂにかけて形成された溝部からなる燃料極流路領域４３３を備える。 The fuel electrode interconnector plate 403 is formed in the same region as the ninth manifold hole 431a and the second manifold hole 411b (sixth manifold hole 421b) formed in the same region as the first manifold hole 411a (fifth manifold hole 421a). The tenth manifold hole 431b and the third manifold hole 412a (seventh manifold hole 422a) are formed in the same region as the eleventh manifold hole 432a and the fourth manifold hole 412b (eighth manifold hole 422b). The twelfth manifold hole 432b is provided. The fuel electrode interconnector plate 403 includes a fuel electrode flow path region 433 including a groove formed from the ninth manifold hole 431a to the tenth manifold hole 431b.
この単セルスタックでは、まず、第５マニホールド孔４２１ａ−第１マニホールド孔４１１ａ−第９マニホールド孔４３１ａによる連通口（空気供給マニホールド）に供給された空気は、空気極インターコネクタ板４０２の空気極流路領域４２３を流れて空気極４４３に供給される。また、空気極４４３に供給された空気は、第６マニホールド孔４２１ｂに到達し、第６マニホールド孔４２１ｂ−第２マニホールド孔４１１ｂ−第１０マニホールド孔４３１ｂによる連通口（排空気回収マニホールド）に回収される。 In this single cell stack, first, the air supplied to the communication port (air supply manifold) through the fifth manifold hole 421a, the first manifold hole 411a, and the ninth manifold hole 431a is the air pole flow of the air electrode interconnector plate 402. It flows through the road region 423 and is supplied to the air electrode 443. Further, the air supplied to the air electrode 443 reaches the sixth manifold hole 421b and is collected at a communication port (exhaust air collection manifold) by the sixth manifold hole 421b-second manifold hole 411b-tenth manifold hole 431b. The
また、第７マニホールド孔４２２ａ−第３マニホールド孔４１２ａ−第１１マニホールド孔４３２ａによる連通口（燃料ガス供給マニホールド）に供給された燃料ガスは、燃料極インターコネクタ板４０３の燃料極流路領域４３３を流れて燃料極４４２に供給される。このようにして燃料極４４２に供給された燃料ガスは、第８マニホールド孔４２２ｂ−第４マニホールド孔４１２ｂ−第１２マニホールド孔４３２ｂによる連通口（排燃料ガス回収マニホールド）に回収される。 Further, the fuel gas supplied to the communication port (fuel gas supply manifold) formed by the seventh manifold hole 422a, the third manifold hole 412a, and the eleventh manifold hole 432a passes through the fuel electrode flow path region 433 of the fuel electrode interconnector plate 403. It flows and is supplied to the fuel electrode 442. In this way, the fuel gas supplied to the fuel electrode 442 is recovered at a communication port (exhaust fuel gas recovery manifold) formed by the eighth manifold hole 422b, the fourth manifold hole 412b, and the twelfth manifold hole 432b.
ところで、金属部材からなるインターコネクタ同士は、界面がほぼ滑面で、高温下における拡散接合により接合するためにガス気密性も高い。一方で、絶縁部材とインターコネクタとの界面では拡散接合は見込めず、また絶縁部材の表面も粗いため、単に当接して配置する状態では、高いガス気密性が得られない。 By the way, the interconnectors made of metal members have substantially smooth interfaces and are highly gas-tight because they are joined by diffusion bonding at high temperatures. On the other hand, diffusion bonding cannot be expected at the interface between the insulating member and the interconnector, and since the surface of the insulating member is rough, high gas tightness cannot be obtained in a state where the insulating member and the interconnector are simply in contact with each other.
このため、図４に示すように、絶縁部材であるセルホルダー板４０１と空気極インターコネクタ板４０２との間にガラスシール４１６を配置し、セルホルダー板４０１と燃料極インターコネクタ板４０３にガラスシール４１７を配置してガス気密性を得るようにしている。ガラスシール４１６は、燃料ガスが通過する第３マニホールド孔４１２ａおよび第４マニホールド孔４１２ｂの周囲に設ける。また、ガラスシール４１７は、第３マニホールド孔４１２ａおよび第４マニホールド孔４１２ｂから、燃料極流路領域４３３を形成する溝部の周囲に設ける。 For this reason, as shown in FIG. 4, a glass seal 416 is disposed between the cell holder plate 401, which is an insulating member, and the air electrode interconnector plate 402, and the glass seal is placed on the cell holder plate 401 and the fuel electrode interconnector plate 403. 417 is arranged to obtain gas tightness. The glass seal 416 is provided around the third manifold hole 412a and the fourth manifold hole 412b through which the fuel gas passes. Further, the glass seal 417 is provided around the groove portion forming the fuel electrode flow path region 433 from the third manifold hole 412a and the fourth manifold hole 412b.
このようなガラスシールには、７００℃〜９００℃の雰囲気で揮発せず、かつ軟化して弾力性を有する特性が求められる。ガラスシールの成分としては、例えば、二酸化シリコン（ＳｉＯ2）、酸化カリウム（Ｋ2Ｏ）、酸化カルシウム（ＣａＯ）、酸化鉛（ＰｂＯ）、酸化ホウ素（Ｂ2Ｏ3）、酸化ナトリウム（Ｎａ2Ｏ）などが知られている（特許文献１参照）。 Such a glass seal is required to have a property that does not volatilize in an atmosphere of 700 ° C. to 900 ° C., and is softened and has elasticity. Examples of the components of the glass seal include silicon dioxide (SiO 2 ), potassium oxide (K 2 O), calcium oxide (CaO), lead oxide (PbO), boron oxide (B 2 O 3 ), and sodium oxide (Na 2 ). O) and the like are known (see Patent Document 1).
ところで、上述したガラスシールの存在により、例えばランタンニッケル鉄酸化物を用いた空気極の劣化が加速することが確認されている。これは、運転動作時の高温状態でガラスシールより発生するガス成分の影響と考えられる。このため、上述したように、ガラスシールは、燃料ガスが通過する領域の周囲に限定し、空気などの酸化剤ガスの通過する領域や空気極が配置される領域の周囲には配置しないようにしている。 By the way, it has been confirmed that deterioration of an air electrode using, for example, lanthanum nickel iron oxide is accelerated by the presence of the glass seal described above. This is considered to be an influence of the gas component generated from the glass seal in a high temperature state during the operation. For this reason, as described above, the glass seal is limited to the periphery of the region where the fuel gas passes, and is not disposed around the region where the oxidant gas such as air passes or the region where the air electrode is placed. ing.
しかしながら、前述した内部マニホールド型として燃料ガスの通過する領域と酸化剤ガスが通過する領域を同一の板部材に形成した構成では、上述したようにガラスシールを配置しても、空気極を劣化させて固体酸化物形燃料電池の発電性能が維持できない場合あることが発明者らにより確認された。 However, in the configuration in which the region through which the fuel gas passes and the region through which the oxidant gas passes are formed on the same plate member as the above-described internal manifold type, even if the glass seal is disposed as described above, the air electrode is deteriorated. The inventors have confirmed that the power generation performance of the solid oxide fuel cell cannot be maintained.
本発明は、以上のような問題点を解消するためになされたものであり、ガラスシールを用いた内部マニホールド型の単セルスタックによる固体酸化物形燃料電池における空気極の劣化が抑制できるようにすることを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and can suppress deterioration of an air electrode in a solid oxide fuel cell by an internal manifold type single cell stack using a glass seal. The purpose is to do.
本発明に係る固体酸化物形燃料電池の単セルスタックは、電解質層と、電解質層の一方の面に形成された燃料極と、電解質層の他方の面に形成された空気極とから構成されて積み重ねられて用いられる単セルと、単セルの空気極側に配置された空気極インターコネクタ板および単セルの燃料極側に配置された燃料極インターコネクタ板と、単セルを挟んで配置された燃料極インターコネクタ板および空気極インターコネクタ板の間に配置され、セル収容開口部を備えてセル収容開口部に単セルを収容するセルホルダー板と、セルホルダー板のセル収容開口部の周囲に形成された第１マニホールド孔，第２マニホールド孔，第３マニホールド孔，第４マニホールド孔と、第１マニホールド孔，第２マニホールド孔，第３マニホールド孔，および第４マニホールド孔と同じ領域の空気極インターコネクタ板に形成された第５マニホールド孔，第６マニホールド孔，第７マニホールド孔，および第８マニホールド孔と、第１マニホールド孔，第２マニホールド孔，第３マニホールド孔，および第４マニホールド孔と同じ領域の燃料極インターコネクタ板に形成された第９マニホールド孔，第１０マニホールド孔，第１１マニホールド孔，および第１２マニホールド孔と、空気極インターコネクタ板の第５マニホールド孔から第６マニホールド孔にかけて形成された溝部からなる空気極流路領域と、燃料極インターコネクタ板の第９マニホールド孔から第１０マニホールド孔にかけて形成された溝部からなる燃料極流路領域と、セルホルダー板と空気極インターコネクタ板との間に配置され、第３マニホールド孔および第４マニホールド孔の周囲に帯状に設けられた第１ガラスシールと、セルホルダー板と燃料極インターコネクタ板に配置され、第３マニホールド孔および第４マニホールド孔から燃料極流路領域を形成する溝部の周囲に帯状に設けられた第２ガラスシールと、第１マニホールド孔の周囲に設けられてセルホルダー板を貫通して連続した帯状の貫通溝とを備え、貫通溝は、少なくとも第１マニホールド孔と第３マニホールド孔との間から第１マニホールド孔とセル収容開口部との間にかけて形成されている。 A single cell stack of a solid oxide fuel cell according to the present invention includes an electrolyte layer, a fuel electrode formed on one surface of the electrolyte layer, and an air electrode formed on the other surface of the electrolyte layer. A single cell that is stacked and used, an air electrode interconnector plate disposed on the air electrode side of the single cell, a fuel electrode interconnector plate disposed on the fuel electrode side of the single cell, and the single cell. A cell holder plate that is disposed between the fuel electrode interconnector plate and the air electrode interconnector plate and that has a cell accommodating opening and accommodates a single cell in the cell accommodating opening, and is formed around the cell accommodating opening of the cell holder plate First manifold hole, second manifold hole, third manifold hole, fourth manifold hole, first manifold hole, second manifold hole, third manifold hole, and 5th manifold hole, 6th manifold hole, 7th manifold hole, 8th manifold hole, 1st manifold hole, 2nd manifold hole, 3rd formed in air electrode interconnector plate of the same area as 4 manifold holes The ninth manifold hole, the tenth manifold hole, the eleventh manifold hole, and the twelfth manifold hole formed in the manifold electrode and the fuel electrode interconnector plate in the same region as the fourth manifold hole, and the air electrode interconnector plate An air electrode flow path region formed of a groove portion formed from the 5 manifold hole to the sixth manifold hole, and a fuel electrode flow channel region formed of a groove portion formed from the ninth manifold hole to the 10th manifold hole of the fuel electrode interconnector plate; Placed between the cell holder plate and the air electrode interconnector plate A first glass seal provided in a band shape around the third manifold hole and the fourth manifold hole, a cell holder plate and a fuel electrode interconnector plate, and a fuel electrode flow path from the third manifold hole and the fourth manifold hole. A second glass seal provided in a band shape around the groove portion forming the region, and a band-shaped through groove provided around the first manifold hole and continuing through the cell holder plate, At least between the first manifold hole and the third manifold hole and between the first manifold hole and the cell accommodation opening.
上記固体酸化物形燃料電池の単セルスタックにおいて、第１マニホールド孔と第３マニホールド孔との間の部分の一端および第１マニホールド孔とセル収容開口部の間の部分の一端は、セルホルダー板の外周端に到達しているとよい。また、貫通溝は、第１マニホールド孔を囲う状態に形成されているようにしてもよい。 In the single cell stack of the solid oxide fuel cell, one end of a portion between the first manifold hole and the third manifold hole and one end of a portion between the first manifold hole and the cell receiving opening are a cell holder plate. It is good to have reached | attained the outer periphery end. The through groove may be formed so as to surround the first manifold hole.
以上説明したことにより、本発明によれば、 ガラスシールを用いた内部マニホールド型の単セルスタックによる固体酸化物形燃料電池における空気極の劣化が抑制できるようになる。 As described above, according to the present invention, it is possible to suppress the deterioration of the air electrode in the solid oxide fuel cell by the internal manifold type single cell stack using the glass seal.
以下、本発明の実施の形態について図を参照して説明する。図１は、本発明の実施の形態における固体酸化物形燃料電池の単セルスタックの構成を示す斜視図である。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a perspective view showing the configuration of a single cell stack of a solid oxide fuel cell according to an embodiment of the present invention.
単セルスタックは、セルホルダー板１０１，空気極インターコネクタ板１０２，燃料極インターコネクタ板１０３，およびセルホルダー板１０１に収容される単セル１０４から構成されている。セルホルダー板１０１は、絶縁材料の板部材から構成され、空気極インターコネクタ板１０２，燃料極インターコネクタ板１０３は、ステンレス鋼などの金属材料の板部材から構成されている。 The single cell stack includes a cell holder plate 101, an air electrode interconnector plate 102, a fuel electrode interconnector plate 103, and a single cell 104 accommodated in the cell holder plate 101. The cell holder plate 101 is composed of a plate member made of an insulating material, and the air electrode interconnector plate 102 and the fuel electrode interconnector plate 103 are composed of a plate member made of a metal material such as stainless steel.
単セル１０４は、電解質層１４１，燃料極１４２，空気極１４３から構成され、電解質層１４１の一方の面（図中裏面）に燃料極１４２が形成され、電解質層１４１の他方の面（図中上面）に空気極１４３が形成されている。この例では、燃料極支持型他である。なお、図１では、単セルが収容されたセルホルダー板１０１，空気極インターコネクタ板１０２，および燃料極インターコネクタ板１０３を、各々離間させた状態で示しているが、実際には、積層して用いられる。また、ここでは、燃料極１４２および空気極１４３は、表面に形成される集電層や金属メッシュなどの集電体などを含んだ電極構造体を示している。 The unit cell 104 includes an electrolyte layer 141, a fuel electrode 142, and an air electrode 143. The fuel electrode 142 is formed on one surface (the back surface in the figure) of the electrolyte layer 141, and the other surface (the figure shows in the figure). An air electrode 143 is formed on the upper surface. In this example, the fuel electrode support type is used. In FIG. 1, the cell holder plate 101, the air electrode interconnector plate 102, and the fuel electrode interconnector plate 103 in which the single cells are accommodated are shown separated from each other. Used. Here, the fuel electrode 142 and the air electrode 143 are electrode structures including a current collector formed on the surface and a current collector such as a metal mesh.
セルホルダー板１０１は、第１マニホールド孔１１１ａ，第２マニホールド孔１１１ｂ，第３マニホールド孔１１２ａ，第４マニホールド孔１１２ｂ，およびセル収容開口部１１３を備える。単セル１０４は、セル収容開口部１１３に収容される。また、第１マニホールド孔１１１ａ，第２マニホールド孔１１１ｂ，第３マニホールド孔１１２ａ，第４マニホールド孔１１２ｂは、セル収容開口部１１３の周囲に配置される。 The cell holder plate 101 includes a first manifold hole 111a, a second manifold hole 111b, a third manifold hole 112a, a fourth manifold hole 112b, and a cell accommodation opening 113. The single cell 104 is accommodated in the cell accommodation opening 113. The first manifold hole 111a, the second manifold hole 111b, the third manifold hole 112a, and the fourth manifold hole 112b are disposed around the cell accommodation opening 113.
この例では、第１マニホールド孔１１１ａおよび第３マニホールド孔１１２ａは、セル収容開口部１１３を挟む２つの領域の一方に配置され、第２マニホールド孔１１１ｂおよび第４マニホールド孔１１２ｂは、セル収容開口部１１３を挟む２つの領域の他方に配置されている。また、この例では、セル収容開口部１１３は、平面視矩形であり、単セル１０４も平面視矩形である。 In this example, the first manifold hole 111a and the third manifold hole 112a are arranged in one of two regions sandwiching the cell accommodation opening 113, and the second manifold hole 111b and the fourth manifold hole 112b are arranged in the cell accommodation opening. It is arranged in the other of the two regions sandwiching 113. In this example, the cell accommodating opening 113 is rectangular in plan view, and the single cell 104 is also rectangular in plan view.
空気極インターコネクタ板１０２は、第１マニホールド孔１１１ａと同じ領域に形成された第５マニホールド孔１２１ａ、第２マニホールド孔１１１ｂと同じ領域に形成された第６マニホールド孔１２１ｂと、第３マニホールド孔１１２ａと同じ領域に形成された第７マニホールド孔１２２ａ、第４マニホールド孔１１２ｂと同じ領域に形成された第８マニホールド孔１２２ｂを備える。また、空気極インターコネクタ板１０２は、第５マニホールド孔１２１ａから第６マニホールド孔１２１ｂにかけて形成された溝部からなる空気極流路領域１２３を備える。 The air electrode interconnector plate 102 includes a fifth manifold hole 121a formed in the same area as the first manifold hole 111a, a sixth manifold hole 121b formed in the same area as the second manifold hole 111b, and a third manifold hole 112a. A seventh manifold hole 122a formed in the same region as the first manifold hole 122b and an eighth manifold hole 122b formed in the same region as the fourth manifold hole 112b. Further, the air electrode interconnector plate 102 includes an air electrode flow path region 123 formed of a groove formed from the fifth manifold hole 121a to the sixth manifold hole 121b.
燃料極インターコネクタ板１０３は、第１マニホールド孔１１１ａ（第５マニホールド孔１２１ａ）と同じ領域に形成された第９マニホールド孔１３１ａ、第２マニホールド孔１１１ｂ（第６マニホールド孔１２１ｂ）と同じ領域に形成された第１０マニホールド孔１３１ｂ、第３マニホールド孔１１２ａ（第７マニホールド孔１２２ａ）と同じ領域に形成された第１１マニホールド孔１３２ａ、第４マニホールド孔１１２ｂ（第８マニホールド孔１２２ｂ）と同じ領域に形成された第１２マニホールド孔１３２ｂを備える。また、燃料極インターコネクタ板１０３は、第９マニホールド孔１３１ａから第１０マニホールド孔１３１ｂにかけて形成された溝部からなる燃料極流路領域１３３を備える。 The fuel electrode interconnector plate 103 is formed in the same region as the ninth manifold hole 131a and the second manifold hole 111b (sixth manifold hole 121b) formed in the same region as the first manifold hole 111a (fifth manifold hole 121a). In the same region as the eleventh manifold hole 132a and fourth manifold hole 112b (eighth manifold hole 122b) formed in the same region as the tenth manifold hole 131b and third manifold hole 112a (seventh manifold hole 122a) formed The twelfth manifold hole 132b is provided. Further, the fuel electrode interconnector plate 103 includes a fuel electrode flow path region 133 formed of a groove formed from the ninth manifold hole 131a to the tenth manifold hole 131b.
この単セルスタックでは、まず、第５マニホールド孔１２１ａ−第１マニホールド孔１１１ａ−第９マニホールド孔１３１ａによる連通口（空気供給マニホールド）に供給された空気は、空気極インターコネクタ板１０２の空気極流路領域１２３を流れて空気極１４３に供給される。また、空気極１４３に供給された空気は、第６マニホールド孔１２１ｂに到達し、第６マニホールド孔１２１ｂ−第２マニホールド孔１１１ｂ−第１０マニホールド孔１３１ｂによる連通口（排空気回収マニホールド）に回収される。 In this single cell stack, first, the air supplied to the communication port (air supply manifold) formed by the fifth manifold hole 121a, the first manifold hole 111a, and the ninth manifold hole 131a is the air current of the air electrode interconnector plate 102. It flows through the road region 123 and is supplied to the air electrode 143. Further, the air supplied to the air electrode 143 reaches the sixth manifold hole 121b and is collected at a communication port (exhaust air recovery manifold) by the sixth manifold hole 121b, the second manifold hole 111b, and the tenth manifold hole 131b. The
また、第７マニホールド孔１２２ａ−第３マニホールド孔１１２ａ−第１１マニホールド孔１３２ａによる連通口（燃料ガス供給マニホールド）に供給された燃料ガスは、燃料極インターコネクタ板１０３の燃料極流路領域１３３を流れて燃料極１４２に供給される。このようにして燃料極１４２に供給された燃料ガスは、第８マニホールド孔１２２ｂ−第４マニホールド孔１１２ｂ−第１２マニホールド孔１３２ｂによる連通口（排燃料ガス回収マニホールド）に回収される。 The fuel gas supplied to the communication port (fuel gas supply manifold) through the seventh manifold hole 122a, the third manifold hole 112a, and the eleventh manifold hole 132a passes through the fuel electrode flow path region 133 of the fuel electrode interconnector plate 103. It flows and is supplied to the fuel electrode 142. The fuel gas supplied to the fuel electrode 142 in this manner is recovered at a communication port (exhaust fuel gas recovery manifold) by the eighth manifold hole 122b, the fourth manifold hole 112b, and the twelfth manifold hole 132b.
また、絶縁材料から構成されたセルホルダー板１０１と、金属部材からなる空気極インターコネクタ板１０２および燃料極インターコネクタ板１０３との間で高いガス気密性を得るために、ガラスシール１１６およびガラスシール１１７を形成している。ガラスシール１１６は、セルホルダー板１０１と空気極インターコネクタ板１０２との間に配置している。また、ガラスシール１１７は、セルホルダー板１０１と燃料極インターコネクタ板１０３に配置している。 In order to obtain high gas tightness between the cell holder plate 101 made of an insulating material and the air electrode interconnector plate 102 and the fuel electrode interconnector plate 103 made of a metal member, the glass seal 116 and the glass seal 117 is formed. The glass seal 116 is disposed between the cell holder plate 101 and the air electrode interconnector plate 102. The glass seal 117 is disposed on the cell holder plate 101 and the fuel electrode interconnector plate 103.
ガラスシール１１６は、燃料ガスが通過する第３マニホールド孔１１２ａおよび第４マニホールド孔１１２ｂの周囲に帯状に設けている。また、ガラスシール１１７は、第３マニホールド孔１１２ａおよび第４マニホールド孔１１２ｂから、燃料極流路領域１３３を形成する溝部の周囲に帯状に設けている。なお、説明の便宜上、図１では、ガラスシール１１６をセルホルダー板１０１の上に配置し、ガラスシール１１７を燃料極インターコネクタ板１０３の上に配置した状態で示している。 The glass seal 116 is provided in a band shape around the third manifold hole 112a and the fourth manifold hole 112b through which the fuel gas passes. Further, the glass seal 117 is provided in a band shape around the groove portion forming the fuel electrode flow path region 133 from the third manifold hole 112a and the fourth manifold hole 112b. For convenience of explanation, FIG. 1 shows a state in which the glass seal 116 is disposed on the cell holder plate 101 and the glass seal 117 is disposed on the fuel electrode interconnector plate 103.
加えて、実施の形態における単セルスタックは、第１マニホールド孔１１１ａの周囲に設けられ連続した帯状のスリットである貫通溝１１０を備える。貫通溝１１０は、セルホルダー板１０１を貫通している。ここで、貫通溝１１０は、少なくとも第１マニホールド孔１１１ａと第３マニホールド孔１１２ａとの間から、第１マニホールド孔１１１ａとセル収容開口部１１３との間にかけて形成されていることが重要である。 In addition, the single cell stack in the embodiment includes a through groove 110 that is a continuous strip-shaped slit provided around the first manifold hole 111a. The through groove 110 passes through the cell holder plate 101. Here, it is important that the through groove 110 is formed at least from between the first manifold hole 111a and the third manifold hole 112a to between the first manifold hole 111a and the cell housing opening 113.
図１に示す例では、貫通溝１１０は、第１マニホールド孔１１１ａと第３マニホールド孔１１２ａとの間の部分の一端、および第１マニホールド孔１１１ａとセル収容開口部１１３の間の部分の一端が、セルホルダー板１０１の外周端に到達している。従って、第１マニホールド孔１１１ａが形成されている部分１０５は、セルホルダー板１０１の本体より分離した状態となっている。 In the example shown in FIG. 1, the through groove 110 has one end of a portion between the first manifold hole 111 a and the third manifold hole 112 a and one end of a portion between the first manifold hole 111 a and the cell accommodating opening 113. The cell holder plate 101 has reached the outer peripheral end. Therefore, the portion 105 where the first manifold hole 111 a is formed is in a state separated from the main body of the cell holder plate 101.
この単セルスタックを積み重ねて用いることで、実用上十分な発電量が得られる状態とする。例えば、セルホルダー板１０１のセル収容開口部１１３に未焼成の状態の複数の単セル１０４を収容し、セルホルダー板１０１にガラスシール１１６およびガラスシール１１７となる部分にガラスシール材を塗布し、これらを空気極インターコネクタ板１０２および燃料極インターコネクタ板１０３に挟む。用いるガラスシール材は、例えば、軟化点が７００℃以上であればよい。このように組み立てた状態の所定数の単セルスタックを積み重ねてスタック構造とし、これを燃料電池システム構造体に組み込み、動作時と同様の温度状態（７５０〜９００℃の雰囲気）として単セル１０４をおよびガラスシール材を焼成して固体酸化物形燃料電池とすればよい。 By stacking and using this single cell stack, a power generation amount sufficient for practical use can be obtained. For example, a plurality of unsintered single cells 104 are accommodated in the cell accommodating opening 113 of the cell holder plate 101, and a glass sealant is applied to the cell holder plate 101 on the portions that become the glass seal 116 and the glass seal 117, These are sandwiched between the air electrode interconnector plate 102 and the fuel electrode interconnector plate 103. The glass sealing material to be used may have a softening point of 700 ° C. or higher, for example. A predetermined number of single cell stacks assembled in this manner are stacked to form a stack structure, which is incorporated into the fuel cell system structure, and the single cell 104 is placed in the same temperature state (750 to 900 ° C. atmosphere) as during operation. The glass sealing material may be fired to obtain a solid oxide fuel cell.
熱処理により、異なる単セル間の空気極インターコネクタ板１０２と燃料極インターコネクタ板１０３とは、各々の接触部分が拡散接合して一体となる。また、セルホルダー板１０１と空気極インターコネクタ板１０２は、燃料ガスが通過する領域の接続部分が、ガラスシール１１６によりシールされる。また、セルホルダー板１０１と燃料極インターコネクタ板１０３は、燃料ガスが通過する領域の接続部分が、ガラスシール１１７によりシールされる。 By the heat treatment, the air electrode interconnector plate 102 and the fuel electrode interconnector plate 103 between different single cells are joined together by diffusion bonding at respective contact portions. In addition, the cell holder plate 101 and the air electrode interconnector plate 102 are sealed by a glass seal 116 at a connection portion in a region through which the fuel gas passes. In addition, the cell holder plate 101 and the fuel electrode interconnector plate 103 are sealed by a glass seal 117 at a connection portion in a region through which the fuel gas passes.
ここで、実施の形態によれば、貫通溝１１０を設けているので、ガラスシール１１６およびガラスシール１１７が溶融した流体は、貫通溝１１０に貯留されて第１マニホールド孔１１１ａに到達することが抑制されるようになる。 Here, according to the embodiment, since the through groove 110 is provided, the fluid in which the glass seal 116 and the glass seal 117 are melted is suppressed from being stored in the through groove 110 and reaching the first manifold hole 111a. Will come to be.
発明者らの検討により、燃料ガスの通過する領域と酸化剤ガスが通過する領域を同一の板部材に形成した内部マニホールド型では、ガラスシール１１６およびガラスシール１１７を燃料ガスが通過する領域に限定して形成して場合においても、空気極１４３を劣化させ、固体酸化物形燃料電池の発電性能が維持できない場合あることを確認した。これば、空気極１４３が、ランタンニッケル鉄酸化物を含んで構成されている場合に顕著である。 According to the study by the inventors, in the internal manifold type in which the region through which the fuel gas passes and the region through which the oxidant gas passes are formed on the same plate member, the glass seal 116 and the glass seal 117 are limited to the region through which the fuel gas passes. Even when formed, the air electrode 143 was deteriorated, and it was confirmed that the power generation performance of the solid oxide fuel cell could not be maintained. This is remarkable when the air electrode 143 includes lanthanum nickel iron oxide.
このようなガラスシール１１６およびガラスシール１１７を燃料ガスが通過する領域に限定して形成している場合にも発生する空気極１４３の劣化は、ガラスシール１１６およびガラスシール１１７が溶融した流体が、第１マニホールド孔１１１ａに到達するために発生しているものと考えられる。第１マニホールド孔１１１ａに到達したガラスシール材は、第１マニホールド孔１１１ａより構成される空気供給マニホールドを通過する酸化剤ガスに接触可能な状態となる。この状態では、動作時の高温状態で発生するガラスシール材の成分の気体が、空気極１４３に到達することになる。この結果、上述した空気極１４３の劣化が発生しているものと考えられる。 The deterioration of the air electrode 143 that occurs even when the glass seal 116 and the glass seal 117 are formed only in the region through which the fuel gas passes is caused by the fluid in which the glass seal 116 and the glass seal 117 are melted. It is considered that this occurs to reach the first manifold hole 111a. The glass sealing material that has reached the first manifold hole 111a is in a state in which it can come into contact with the oxidant gas that passes through the air supply manifold constituted by the first manifold hole 111a. In this state, the gas component of the glass sealing material generated in a high temperature state during operation reaches the air electrode 143. As a result, it is considered that the air electrode 143 described above is deteriorated.
これに対し、貫通溝１１０を設けることで、ガラスシール１１６およびガラスシール１１７が溶融した流体の第１マニホールド孔１１１ａへの到達を抑制すれば、第１マニホールド孔１１１ａより構成される空気供給マニホールドを通過する酸化剤ガスへのガラスシール材の接触が防止できるようになる。この結果、空気極１４３の劣化が防止できるようになる。 On the other hand, if the through groove 110 is provided to prevent the fluid in which the glass seal 116 and the glass seal 117 are melted from reaching the first manifold hole 111a, the air supply manifold constituted by the first manifold hole 111a is provided. It becomes possible to prevent the glass sealing material from contacting the oxidant gas passing therethrough. As a result, deterioration of the air electrode 143 can be prevented.
ここで、実際に作製した単セルスタックを用いた連続発電実験による出力電圧の経時変化を測定した結果を図２に示す。図２において、実線（ａ）は、実施の形態１における単セルスタックの結果を示し、点線（ｂ）は、図４を用いて説明した単セルスタックの結果（比較例）を示している。比較例では、電圧低下が顕著であるが、実施の形態の単セルスタックでは、初期発電開始後の４０時間の電圧降下が１％以内と安定した発電性能を示している。 Here, FIG. 2 shows a result of measuring a change in output voltage with time in a continuous power generation experiment using a single cell stack actually manufactured. In FIG. 2, the solid line (a) indicates the result of the single cell stack in the first embodiment, and the dotted line (b) indicates the result of the single cell stack described with reference to FIG. 4 (comparative example). In the comparative example, the voltage drop is significant, but the single cell stack of the embodiment shows stable power generation performance with a voltage drop of 40 hours within 1% after the start of initial power generation.
以上に説明したように、本発明によれば、セルホルダー板のセル収容開口部の周囲に形成された酸化剤ガスが通過するマニホールドとなる第１マニホールド孔の周囲に帯状の貫通溝を設けるようにしたので、第１マニホールド孔へのガラスシール材の到達が抑制できるようになる。この結果、ガラスシールを用いた内部マニホールド型の単セルスタックによる固体酸化物形燃料電池における空気極の劣化が抑制できるようになる。 As described above, according to the present invention, a band-shaped through groove is provided around the first manifold hole serving as a manifold through which the oxidant gas formed around the cell receiving opening of the cell holder plate passes. Therefore, it is possible to suppress the arrival of the glass sealing material to the first manifold hole. As a result, it is possible to suppress deterioration of the air electrode in the solid oxide fuel cell by the internal manifold type single cell stack using the glass seal.
なお、本発明は以上に説明した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想内で、当分野において通常の知識を有する者により、多くの変形および組み合わせが実施可能であることは明白である。例えば、図３の（ａ）に示すように、セルホルダー板１０１の外周端に到達しない状態の貫通孔１１０ａを、セルホルダー板１０１の第１マニホールド孔１１１ａの周囲に設けるようにしてもよい。また、図３の（ｂ）に示すように、第１マニホールド孔１１１ａを囲う状態の貫通溝１１０ｂを形成してもよい。 The present invention is not limited to the embodiment described above, and many modifications and combinations can be implemented by those having ordinary knowledge in the art within the technical idea of the present invention. It is obvious. For example, as shown in FIG. 3A, a through hole 110 a that does not reach the outer peripheral end of the cell holder plate 101 may be provided around the first manifold hole 111 a of the cell holder plate 101. Further, as shown in FIG. 3B, a through groove 110b that surrounds the first manifold hole 111a may be formed.
ただし、図１に示したように、貫通溝１１０の、第１マニホールド孔１１１ａと第３マニホールド孔１１２ａとの間の部分の一端、および第１マニホールド孔１１１ａとセル収容開口部１１３の間の部分の一端を、セルホルダー板１０１の外周端に到達している状態とすることで、貫通溝１１０に到達したガラスシールが溶融した流体を、貫通溝１１０に沿ってセルホルダー板１０１の外に排出することが可能となる。この状態であれば、貫通溝１１０に到達した流体で、貫通溝１１０が埋まることがなくなり、流体が貫通溝１１０よりあふれて第１マニホールド孔１１１ａの側に侵入することがほぼ完全に防止できるようになる。 However, as shown in FIG. 1, one end of a portion of the through groove 110 between the first manifold hole 111 a and the third manifold hole 112 a and a portion between the first manifold hole 111 a and the cell accommodation opening 113. 1 is in a state of reaching the outer peripheral edge of the cell holder plate 101, the fluid in which the glass seal that has reached the through groove 110 is melted is discharged out of the cell holder plate 101 along the through groove 110. It becomes possible to do. In this state, the through-groove 110 is not filled with the fluid that has reached the through-groove 110, and it is possible to almost completely prevent the fluid from overflowing the through-groove 110 and entering the first manifold hole 111a. become.
また、単セルは、平面視矩形の場合に限るものではなく、平面視円形の単セルであっても同様である。また、単セルは、燃料極支持型に限らず、例えば、電解質支持型であっても同様である。また、上述では、スタックの構成を単セルの外周からガスを供給する方法（サイドフロー）を例に説明したが、インターコネクタの中心部より、燃料極に燃料を供給し、空気極に酸化剤を供給する中心吹き出し構造としてもよい（特許文献２参照）。 The single cell is not limited to a rectangular shape in plan view, and the same applies to a single cell having a circular shape in plan view. Further, the single cell is not limited to the fuel electrode support type, and for example, the same applies to an electrolyte support type. In the above description, the stack configuration is described by taking the method of supplying gas from the outer periphery of the single cell (side flow) as an example. It is good also as a center blowing structure which supplies (refer patent document 2).
１０１…セルホルダー板、１０２…空気極インターコネクタ板、１０３…燃料極インターコネクタ板、１０４…単セル、１０５…部分、１１０…貫通溝、１１１ａ…第１マニホールド孔、１１１ｂ…第２マニホールド孔、１１２ａ…第３マニホールド孔、１１２ｂ…第４マニホールド孔、１１３…セル収容開口部、１１６，１１７…ガラスシール、１２１ａ…第５マニホールド孔、１２１ｂ…第６マニホールド孔、１２２ａ…第７マニホールド孔、１２２ｂ…第８マニホールド孔、１２３…空気極流路領域、１３１ａ…第９マニホールド孔、１３１ｂ…第１０マニホールド孔、１３２ａ…第１１マニホールド孔、１３２ｂ…第１２マニホールド孔、１３３…燃料極流路領域、１４１…電解質層、１４２…燃料極、１４３…空気極。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 101 ... Cell holder plate, 102 ... Air electrode interconnector plate, 103 ... Fuel electrode interconnector plate, 104 ... Single cell, 105 ... Part, 110 ... Through groove, 111a ... First manifold hole, 111b ... Second manifold hole, 112a ... 3rd manifold hole, 112b ... 4th manifold hole, 113 ... Cell accommodation opening part, 116,117 ... Glass seal, 121a ... 5th manifold hole, 121b ... 6th manifold hole, 122a ... 7th manifold hole, 122b ... 8th manifold hole, 123 ... Air electrode flow path region, 131a ... 9th manifold hole, 131b ... 10th manifold hole, 132a ... 11th manifold hole, 132b ... 12th manifold hole, 133 ... Fuel electrode flow path region, 141 ... electrolyte layer, 142 ... fuel electrode, 143 ... air electrode.
Claims (3)
前記単セルの前記空気極側に配置された空気極インターコネクタ板および前記単セルの前記燃料極側に配置された燃料極インターコネクタ板と、
前記単セルを挟んで配置された前記燃料極インターコネクタ板および前記空気極インターコネクタ板の間に配置され、セル収容開口部を備えて前記セル収容開口部に前記単セルを収容するセルホルダー板と、
前記セルホルダー板の前記セル収容開口部の周囲に形成された第１マニホールド孔，第２マニホールド孔，第３マニホールド孔，第４マニホールド孔と、
前記第１マニホールド孔，前記第２マニホールド孔，前記第３マニホールド孔，および第４マニホールド孔と同じ領域の前記空気極インターコネクタ板に形成された第５マニホールド孔，第６マニホールド孔，第７マニホールド孔，および第８マニホールド孔と、
前記第１マニホールド孔，前記第２マニホールド孔，前記第３マニホールド孔，および第４マニホールド孔と同じ領域の前記燃料極インターコネクタ板に形成された第９マニホールド孔，第１０マニホールド孔，第１１マニホールド孔，および第１２マニホールド孔と、
前記空気極インターコネクタ板の前記第５マニホールド孔から前記第６マニホールド孔にかけて形成された溝部からなる空気極流路領域と、
前記燃料極インターコネクタ板の前記第９マニホールド孔から前記第１０マニホールド孔にかけて形成された溝部からなる燃料極流路領域と、
前記セルホルダー板と前記空気極インターコネクタ板との間に配置され、前記第３マニホールド孔および前記第４マニホールド孔の周囲に帯状に設けられた第１ガラスシールと、
前記セルホルダー板と前記燃料極インターコネクタ板に配置され、前記第３マニホールド孔および前記第４マニホールド孔から前記燃料極流路領域を形成する溝部の周囲に帯状に設けられた第２ガラスシールと、
前記第１マニホールド孔の周囲に設けられて前記セルホルダー板を貫通して連続した帯状の貫通溝と
を備え、
前記貫通溝は、少なくとも前記第１マニホールド孔と前記第３マニホールド孔との間から前記第１マニホールド孔と前記セル収容開口部との間にかけて形成されていることを特徴とする固体酸化物形燃料電池の単セルスタック。 A single cell composed of an electrolyte layer, a fuel electrode formed on one surface of the electrolyte layer, and an air electrode formed on the other surface of the electrolyte layer;
An air electrode interconnector plate disposed on the air electrode side of the single cell and a fuel electrode interconnector plate disposed on the fuel electrode side of the single cell;
A cell holder plate that is disposed between the fuel electrode interconnector plate and the air electrode interconnector plate that are disposed with the single cell interposed therebetween, and that has a cell accommodating opening and accommodates the single cell in the cell accommodating opening;
A first manifold hole, a second manifold hole, a third manifold hole, a fourth manifold hole formed around the cell housing opening of the cell holder plate;
A fifth manifold hole, a sixth manifold hole, and a seventh manifold formed in the air electrode interconnector plate in the same region as the first manifold hole, the second manifold hole, the third manifold hole, and the fourth manifold hole. A hole, and an eighth manifold hole;
A ninth manifold hole, a tenth manifold hole, and an eleventh manifold formed in the fuel electrode interconnector plate in the same region as the first manifold hole, the second manifold hole, the third manifold hole, and the fourth manifold hole. A hole and a twelfth manifold hole;
An air electrode flow path region comprising a groove formed from the fifth manifold hole to the sixth manifold hole of the air electrode interconnector plate;
A fuel electrode flow path region comprising a groove formed from the ninth manifold hole to the tenth manifold hole of the fuel electrode interconnector plate;
A first glass seal disposed between the cell holder plate and the air electrode interconnector plate and provided in a band shape around the third manifold hole and the fourth manifold hole;
A second glass seal disposed in the cell holder plate and the fuel electrode interconnector plate and provided in a band shape around a groove portion that forms the fuel electrode flow path region from the third manifold hole and the fourth manifold hole; ,
A belt-shaped through groove provided around the first manifold hole and continuous through the cell holder plate;
The through-groove is formed at least from between the first manifold hole and the third manifold hole to between the first manifold hole and the cell housing opening. Single cell stack of batteries.
前記第１マニホールド孔と前記第３マニホールド孔との間の部分の一端および前記第１マニホールド孔と前記セル収容開口部の間の部分の一端は、セルホルダー板の外周端に到達していることを特徴とする固体酸化物形燃料電池の単セルスタック。 The single cell stack of the solid oxide fuel cell according to claim 1,
One end of a portion between the first manifold hole and the third manifold hole and one end of a portion between the first manifold hole and the cell receiving opening reach the outer peripheral end of the cell holder plate. A single cell stack of a solid oxide fuel cell.
前記貫通溝は、前記第１マニホールド孔を囲う状態に形成されていることを特徴とする固体酸化物形燃料電池の単セルスタック。 The single cell stack of the solid oxide fuel cell according to claim 1,
The single-cell stack of a solid oxide fuel cell, wherein the through groove is formed so as to surround the first manifold hole.
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