JP5569868B2 - Fuel cell body, fuel cell unit, fuel cell stack, and fuel cell including them - Google Patents
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Description
本発明は、固体酸化物形燃料電池(SOFC)に使用される燃料電池セル体、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に関し、更に詳細には、管状の燃料電池セルを有する燃料電池セル体、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に関する。 The present invention relates to a fuel cell body used in a solid oxide fuel cell (SOFC), a fuel cell unit, a fuel cell stack, and a fuel cell including them, and more particularly, a tubular fuel cell. The present invention relates to a fuel cell unit having cells, a fuel cell unit, a fuel cell stack, and a fuel cell including them.
従来から、管状の燃料電池セルを有する燃料電池セルユニットが知られている(例えば、特許文献1参照)。特許文献1で開示された燃料電池セルユニットは、燃料電池セルの端部に金属からなる集電端子を有しており、導電性のシール材、即ち金属ロウ材が、内側電極の露出集面(16a)と集電端子とを接続するよう配置された構造となっている。
Conventionally, a fuel cell unit having a tubular fuel cell is known (see, for example, Patent Document 1). The fuel cell unit disclosed in
このような場合、セル端部側面の電極と集電端子とをロウ付けにて接続する際、セル端部側面と集電端子の内面との間のみに金属ロウ材を介在させた状態で集電端子を取付け、その後加熱によりロウ付けしていた。 In such a case, when the electrode on the side surface of the cell end and the current collecting terminal are connected by brazing, the current is collected with a metal brazing material interposed only between the side surface of the cell end and the inner surface of the current collecting terminal. Electrical terminals were attached and then brazed by heating.
しかし、内部電極はセラミックであるため、一般に金属ロウ材の濡れ性が悪い。このため、ロウ付けの過程で「ヒケ」という現象が発生し、セル端部側面の電極の一部がロウ材に濡れず、ロウ材が電極の露出部上から移動してしまう場合が生じていた。ロウ材の「ヒケ」が発生すると、電極と集電端子との電気的な接触面積がばらついて集電性能が悪化してしまうし、最悪の場合は電気的接続の遮断、ガスリークが生じる可能性もあった。 However, since the internal electrode is ceramic, the wettability of the metal brazing material is generally poor. For this reason, a phenomenon called “sink” occurs in the brazing process, and a part of the electrode on the side surface of the cell edge does not get wet with the brazing material, and the brazing material may move from the exposed portion of the electrode. It was. If the “sinking” of the brazing material occurs, the electrical contact area between the electrode and the current collecting terminal varies and the current collecting performance deteriorates. In the worst case, the electrical connection may be interrupted and gas leakage may occur. There was also.
そこで、本発明は、集電端子を確実にロウ付け固定できる燃料電池セル体、燃料電池セルユニット、燃料電池スタック及びそれらを含む燃料電池を提供することにある。 SUMMARY OF THE INVENTION The present invention provides a fuel cell unit, a fuel cell unit, a fuel cell stack, and a fuel cell including them, in which a current collecting terminal can be securely brazed and fixed.
上記目的を達成するために、燃料電池に使用される本発明による燃料電池セルユニットは、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した。 In order to achieve the above object, a fuel cell unit according to the present invention used for a fuel cell is arranged in a tubular shape so as to cover a tubular inner electrode layer that forms a fuel gas flow path therein and the inner electrode layer. An outer electrode layer, and an electrolytic layer disposed in a tubular shape between the inner electrode layer and the outer electrode layer, and an end portion of the inner electrode layer is formed with respect to the electrolytic layer and the outer electrode layer. and the outer peripheral surface of the exposed tubular fuel cell of the tubular and a end face of the axial direction of the tubular, both the covering Utotomoni said end face of said outer peripheral surface and the end surface of the inner electrode layer In the fuel cell unit comprising a flow path communicating with the fuel gas flow path in the center and a current collecting terminal joined to the outer peripheral surface of the inner electrode layer by brazing, the brazing is , Electricity between the inner electrode layer and the current collecting terminal It is made of a brazing material of a metal material that secures connection and prevents leakage of fuel gas between the inner electrode layer and the current collecting terminal, and the brazing material is the current collecting terminal and the outer peripheral surface. Between the current collector and the current collector terminal and the end face .
このように構成された燃料電池セルユニットでは、ロウ材は集電端子と外周面との間から集電端子と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ので、ロウ付け工程においてロウ溶解時に、液体となったロウ材が、露出した電極上から「ヒケ」によって移動してしまうことが防止される。その結果、電極と集電端子の内面との間の接合を安定的に行うことができ、電気的な接触面積のばらつきや電気的接続の遮断、及びガスリークの発生を防止することができる。 In the fuel cell unit configured as described above, the brazing material is disposed in an integrated state from between the current collecting terminal and the outer peripheral surface to between the current collecting terminal and the end surface . When the wax is melted, the brazing material that has become liquid is prevented from moving from the exposed electrode due to “sink”. As a result, it is possible to stably perform the bonding between the electrode and the inner surface of the current collecting terminal, and it is possible to prevent variations in electrical contact area, electrical connection interruption, and gas leakage.
より詳しくは、ロウ付け工程において、ロウ溶解時に液体となった集電端子と端面との間のロウ材が呼び水として機能し、集電端子と外周面との間に配置され同じく液体となっているロウ材を、セル端部近傍に保持する。その結果、液体となった集電端子と外周面との間のロウ材が、露出した電極上から「ヒケ」によって移動してしまうことが防止される。また、セル端面が電気的な接触面として機能するため安定した集電性能を発揮できる。 More specifically , in the brazing process, the brazing material between the current collecting terminal and the end face that became liquid when the solder was melted functions as priming water, and is disposed between the current collecting terminal and the outer peripheral surface and is also liquid. the Carlo c material, held in the vicinity of the cell edge. As a result, the brazing material between the collector terminal and the outer peripheral surface became liquid, it would move by a "sink" can be prevented from the exposed electrodes. Further, since the cell end surface functions as an electrical contact surface, stable current collecting performance can be exhibited.
また、集電端子と外周面との間のロウ材と集電端子と端面との間のロウ材とが同一材料であるので、ロウ付け工程においてロウ溶解時に、それぞれのロウ材が馴染みやすい性質を発揮する。即ち、ロウ溶解時において、集電端子と外周面との間のロウ材と集電端子と端面との間のロウ材とが一体となりやすく、集電端子と端面との間のロウ材が確実に呼び水として機能するため、「ヒケ」を防止することができる。 In addition, since the brazing material between the current collecting terminal and the outer peripheral surface and the brazing material between the current collecting terminal and the end surface are the same material, each brazing material is easy to become familiar with when brazing in the brazing process. Demonstrate. That is, when the solder is melted, the brazing material between the current collecting terminal and the outer peripheral surface and the brazing material between the current collecting terminal and the end surface are likely to be integrated, and the brazing material between the current collecting terminal and the end surface is surely secured. Since it functions as a priming water, “sinks” can be prevented.
本発明による燃料電池セルユニットの実施形態において、好ましくは、ロウ材は端面の全周に配置されていることを特徴とした。 In the embodiment of the fuel cell unit according to the present invention, preferably, the brazing material is arranged on the entire circumference of the end face.
このように構成された燃料電池セルユニットでは、集電端子と外周面との間のロウ材と集電端子と端面との間のロウ材とが燃料電池セルの端面の全周において接続されているので、集電端子と外周面との間のロウ材がセル端部全周に渡って保持されることとなり、ガスリークの発生を確実に防止することができる。
In the fuel cell unit configured as described above, the brazing material between the current collecting terminal and the outer peripheral surface and the brazing material between the current collecting terminal and the end surface are connected all around the end surface of the fuel cell. Therefore, the brazing material between the current collecting terminal and the outer peripheral surface is held over the entire periphery of the cell end, and the occurrence of gas leak can be reliably prevented .
また、上記目的を達成するために、本発明による燃料電池は、上述した燃料電池セルユニットを含む。 In order to achieve the above object, a fuel cell according to the present invention includes the above-described fuel cell unit.
以上説明した通り、本発明による燃料電池セル体、燃料電池セルユニット、燃料電池スタック及びそれらを含む燃料電池によれば、安定した集電性能を維持しつつ、信頼性の高い燃料電池を提供することができる。 As described above, the fuel cell body, the fuel cell unit, the fuel cell stack and the fuel cell including them according to the present invention provide a highly reliable fuel cell while maintaining stable current collecting performance. be able to.
次に、添付図面を参照して、本発明の実施形態による固体電解質型燃料電池(SOFC)及びこのSOFCに使用される燃料電池セル集合体を説明する。
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。
Next, a solid oxide fuel cell (SOFC) according to an embodiment of the present invention and a fuel cell assembly used in the SOFC will be described with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 is an overall configuration diagram showing a solid oxide fuel cell (SOFC) according to a first embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, a solid oxide fuel cell (SOFC) 1 according to a first embodiment of the present invention includes a
燃料電池モジュール2は、ハウジング6を備え、このハウジング6内部には、断熱材(図示せず)を介して密封空間8が形成されている。なお、断熱材は設けないようにしても良い。この密閉空間8の下方部分である発電室10には、燃料ガスと酸化剤(空気)とにより発電反応を行う燃料電池セル集合体12が配置されている。この燃料電池セル集合体12は、10個の燃料電池セルスタック14を備え、この燃料電池セルスタック14は、16本の燃料電池セルユニット16から構成されている。このように、燃料電池セル集合体12は、160本の燃料電池セルユニット16を有し、これらの燃料電池セルユニット16の全てが直列接続されている。
The
燃料電池モジュール2の密封空間8の上述した発電室10の上方には、燃焼室18が形成され、この燃焼室18で、発電反応に使用されなかった残余の燃料ガスと残余の酸化剤(空気)とが燃焼し、排気ガスを生成するようになっている。
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。
A combustion chamber 18 is formed above the above-described
Further, a
次に、補機ユニット4は、水道等の水供給源24からの水を貯水してフィルターにより純水とする純水タンク26と、この貯水タンクから供給される水の流量を調整する水流量調整ユニット28(モータで駆動される「水ポンプ」等)を備えている。また、補機ユニット4は、都市ガス等の燃料供給源30から供給された燃料ガスを遮断するガス遮断弁32と、燃料ガスから硫黄を除去するための脱硫器36と、燃料ガスの流量を調整する燃料流量調整ユニット38(モータで駆動される「燃料ポンプ」等)を備えている。さらに、補機ユニット4は、空気供給源40から供給される酸化剤である空気を遮断する電磁弁42と、空気の流量を調整する改質用空気流量調整ユニット44(モータで駆動される「空気ブロア」等)及び発電用空気流量調整ユニット45(モータで駆動される「空気ブロア」等)と、改質器20に供給される改質用空気を加熱する第1ヒータ46と、発電室に供給される第発電用空気を加熱する第2ヒータ48とを備えている。これらの第1ヒータ46と第2ヒータ48は、起動時の昇温を効率よく行うために設けられているが、省略しても良い。
Next, the
次に、燃料電池モジュール2には、排気ガスが供給される温水製造装置50が接続されている。この温水製造装置50には、水供給源24から水道水が供給され、この水道水が排気ガスの熱により温水となり、図示しない外部の給湯器の貯湯タンクへ供給されるようになっている。
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。
Next, a hot water production apparatus 50 to which exhaust gas is supplied is connected to the
The
Furthermore, the
次に、図2及び図3により、本発明の実施形態による固体電解質型燃料電池(SOFC)の燃料電池モジュールの内部構造を説明する。図2は、本発明の実施形態による固体電解質型燃料電池(SOFC)の燃料電池モジュールを示す断面図であり、図3は、図2のIII-III線に沿った断面図である。
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。
Next, the internal structure of a solid oxide fuel cell (SOFC) fuel cell module according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 2 is a cross-sectional view showing a fuel cell module of a solid oxide fuel cell (SOFC) according to an embodiment of the present invention, and FIG. 3 is a cross-sectional view taken along line III-III in FIG.
As shown in FIGS. 2 and 3, in the sealed
改質器20は、その上流端側に純水を導入するための純水導入管60と改質される燃料ガスと改質用空気を導入するための被改質ガス導入管62が取り付けられ、また、改質器20の内部には、上流側から順に、蒸発部20aと改質部20bを形成され、改質部20bには改質触媒が充填されている。この改質器20に導入された水蒸気(純水)が混合された燃料ガス及び空気は、改質器20内に充填された改質触媒により改質される。改質触媒としては、アルミナの球体表面にニッケルを付与したものや、アルミナの球体表面にルテニウムを付与したものが適宜用いられる。
The
この改質器20の下流端側には、燃料ガス供給管64が接続され、この燃料ガス供給管64は、下方に延び、さらに、燃料電池セル集合体12の下方に形成されたマニホールド66内で水平に延びている。燃料ガス供給管64の水平部64aの下方面には、複数の燃料供給孔64bが形成されており、この燃料供給孔64bから、改質された燃料ガスがマニホールド66内に供給される。
A fuel gas supply pipe 64 is connected to the downstream end side of the
このマニホールド66の上方には、上述した燃料電池セルスタック14を支持するための貫通孔を備えた下支持板68が取り付けられており、マニホールド66内の燃料ガスが、燃料電池セルユニット16内に供給される。
A lower support plate 68 having a through hole for supporting the fuel cell stack 14 described above is attached above the manifold 66, and the fuel gas in the manifold 66 flows into the
次に、改質器20の上方には、空気用熱交換器22が設けられている。この空気用熱交換器22は、上流側に空気集約室70、下流側に2つの空気分配室72を備え、これらの空気集約室70と空気分配室72は、6個の空気流路管74により接続されている。ここで、図3に示すように、3個の空気流路管74が一組(74a,74b,74c,74d,74e,74f)となっており、空気集約室70内の空気が各組の空気流路管74からそれぞれの空気分配室72へ流入する。
Next, an air heat exchanger 22 is provided above the
空気用熱交換器22の6個の空気流路管74内を流れる空気は、燃焼室18で燃焼して上昇する排気ガスにより予熱される。
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。
The air flowing through the six air
An
次に、マニホールド66の下方には、排気ガス室78が形成されている。また、図3に示すように、ハウジング6の長手方向に沿った面である前面6aと後面6bの内側には、上下方向に延びる排気ガス通路80が形成され、この排気ガス室通路80の上端側は、空気用熱交換器22が配置された空間と連通し、下端側は、排気ガス室78と連通している。また、排気ガス室78の下面のほぼ中央には、排気ガス排出管82が接続され、この排気ガス排出管82の下流端は、図1に示す上述した温水製造装置50に接続されている。
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。
Next, an
As shown in FIG. 3, an
次に図4により燃料電池セルユニット16について説明する。図4は、従来の形態に係る固体電解質型燃料電池(SOFC)の燃料電池セルユニットを示す部分断面図である。
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。
Next, the
As shown in FIG. 4, the
The fuel cell 84 is a tubular structure extending in the vertical direction, and includes a cylindrical
燃料電池セルユニット16の上端側と下端側に取り付けられた集電端子86は、同一構造であるため、ここでは、上端側に取り付けられた集電端子86について具体的に説明する。内側電極層90の端部90aは、電解層94と外側電極層92に対して露出された外周面90bと端面90cとを備えている。即ち、燃料電池セルユニット16の端部側面である外周面90b、及び端面90cにおいて、それぞれ内側電極層90が露出した構造となっている。集電端子86は、金属ロウ材96を介して内側電極層90の外周面90bと接続され、さらに、内側電極層90の端面90cとは直接接触することにより、内側電極層90と電気的に接続されている。また、集電端子86は、突出した筒状部分86aと平坦面86bを備え、筒状部分86aの内部には、内側電極層90の燃料ガス流路88と連通する燃料ガス流路98が形成されている。
Since the
内側電極層90は、例えば、Niと、CaやY、Sc等の希土類元素から選ばれる少なくとも一種をドープしたジルコニアとの混合体、Niと、希土類元素から選ばれる少なくとも一種をドープしたセリアとの混合体、Niと、Sr、Mg、Co、Fe、Cuから選ばれる少なくとも一種をドープしたランタンガレードとの混合体、の少なくとも一種から形成される。
The
電解層94は、例えば、Y、Sc等の希土類元素から選ばれる少なくとも一種をドープしたジルコニア、希土類元素から選ばれる少なくとも一種をドープしたセリア、Sr、Mgから選ばれる少なくとも一種をドープしたランタンガレート、の少なくとも一種から形成される。
The
外側電極層92は、例えば、Sr、Caから選ばれた少なくとも一種をドープしたランタンマンガナイト、Sr、Co、Ni、Cuから選ばれた少なくとも一種をドープしたランタンフェライト、Sr、Fe、Ni、Cuから選ばれた少なくとも一種をドープしたランタンコバルタイト、銀、などの少なくとも一種から形成される。
The
図5は、従来の形態に係る固体電改質型燃料電池(SOFC)において、内側電極層90と集電端子86との接続が、金属ロウ材96によって理想的に行われた状態を示す断面図である。同図においては、内側電極層90の外周面90b全体が金属ロウ材96に濡れた状態で、集電端子86に接合されている。このような状態で接合されていれば、内側電極層90と集電端子86との電気的接続は安定かつ均一になされており、また燃料ガス流路88を通過する燃料ガスが外部に流出する経路を確実に遮断することができる。
FIG. 5 is a cross-sectional view showing a state in which the connection between the
しかしながら、従来の燃料電池セルユニット16においては、図5に示したような理想的な接続が行われることは稀であった。実際には図6に示したように、金属ロウ材による接合の過程において生じる金属ロウ材のヒケに起因し、金属ロウ材が内側電極相90の端面90cの角部100から離れるように移動し、外周面90bの一部、又は全部が、金属ロウ材と濡れていない状態で集電端子86と接合された状態となることが多い。
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。
However, in the conventional
In such a state, in addition to the possibility that the fuel gas passing through the fuel gas flow path 88 flows out to the outside, there is a possibility that the electrical connection between the
以下より、図8から図12を参照しながら、本発明の実施形態に係る燃料電池セルユニット16の構造を説明する。図8に示したのは、本発明の実施形態に係る燃料電池セルユニット16において、集電端子86装着前の状態を示す断面図である。燃料電池セルユニット16の端部90a側面において、集電端子86の内周面と対向する部分に対しペースト状の金属ロウ材96a(第一のロウ材)を塗布してあり、この点については従来の構成に係る燃料電池セルユニット16と同様である。
Hereinafter, the structure of the
従来は、図8に示した状態の燃料電池セルユニット16に対し、集電端子86を装着してロウ付け処理を行っていた。それに対し本実施形態においては、図9及び図10に示したように、中央に貫通穴を形成し円盤状に加工された板状の金属ロウ材96b(第二のロウ材)を集電端子86内に配置した後、係る集電端子86を、図8に示した燃料電池セルユニット16に装着する点が異なっている。その結果、図11に示したように、集電端子86と外周面90bとが対向する面のみならず、集電端子86と端面90cとが対向する面においても、金属ロウ材を配置した状態となる。
Conventionally, the
その状態で加熱によるロウ付け処理を行うと、図12に示すように、ペースト状の金属ロウ材96a(第一のロウ材)と板状の金属ロウ材96b(第二のロウ材)が溶解して一体となる。このとき、ペースト状の金属ロウ材96a(第一のロウ材)は、板状の金属ロウ材96b(第二のロウ材)が溶解して「呼び水」となることにより、端面90cの角部100において全体(全周)に渡り保持された状態となるため、金属ロウ材とセラミックス表面との濡れ性の悪さに起因する「ヒケ」の発生が防止される。
When brazing processing by heating is performed in this state, as shown in FIG. 12, the paste-like metal brazing material 96a (first brazing material) and the plate-like metal brazing material 96b (second brazing material) are dissolved. And become one. At this time, the paste-like metal brazing material 96a (first brazing material) is dissolved in the plate-like metal brazing material 96b (second brazing material) to become “priming water”, whereby the corner portion of the
その結果、図12に示すように、ペースト状の金属ロウ材96a(第一のロウ材)と板状の金属ロウ材96b(第二のロウ材)が一体となった状態のまま、ロウ付け処理が完了する。従って、「ヒケ」の発生は生じることが無く、内側電極層90と集電端子86との電気的接続は確実に確保され、且つ燃料ガスの漏洩も確実に防止される。
As a result, as shown in FIG. 12, the paste-like metal brazing material 96a (first brazing material) and the plate-like metal brazing material 96b (second brazing material) are integrally brazed. Processing is complete. Therefore, the occurrence of “sinking” does not occur, the electrical connection between the
尚、本実施例に示したペースト状の金属ロウ材96a(第一のロウ材)は、板状の金属ロウ材(第二のロウ材)と同一材料からなるロウ材粒子をバインダー内に多数配置せしめたものである。従って、ロウ付け工程においてロウ材が溶解した際、それぞれのロウ材が馴染みやすい性質を発揮する。即ち、ロウ溶解時において、第一のロウ材と第二のロウ材とが一体となりやすく、第二のロウ材が確実に呼び水として機能する効果を発揮している。 The paste-like metal brazing material 96a (first brazing material) shown in the present embodiment has a lot of brazing material particles made of the same material as the plate-like metal brazing material (second brazing material) in the binder. It has been placed. Therefore, when the brazing material is melted in the brazing process, each brazing material exhibits the property of being easily adapted. In other words, the first brazing material and the second brazing material are likely to be united at the time of melting, and the second brazing material exhibits the effect of reliably functioning as priming water.
本実施例では、第一のロウ材としてペースト状の金属ロウ材を採用し、第二のロウ材として板状の金属ロウ材を採用した例を説明したが、本発明の実施態様としてはこれに限らない。燃料電池セルユニット16の端部90a側面に対し板状の金属ロウ材を巻きつけ、第一のロウ材としても良いし、逆に、ペースト状の金属ロウ材を集電端子86内に配置し、第二のロウ材としても良い。
In the present embodiment, an example in which a paste-like metal brazing material is employed as the first brazing material and a plate-shaped metal brazing material is employed as the second brazing material has been described. Not limited to. A plate-like metal brazing material may be wound around the side surface of the
1 固体電解質型燃料電池(SOFC)
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
1 Solid oxide fuel cell (SOFC)
2
96b Plate-shaped metal brazing material (second brazing material)
98 Fuel
Claims (3)
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。 A tubular inner electrode layer forming a fuel gas flow path therein;
An outer electrode layer disposed in a tubular shape so as to cover the inner electrode layer;
An electrolytic layer disposed in a tubular shape between the inner electrode layer and the outer electrode layer;
An end portion of the inner electrode layer has a tubular outer peripheral surface exposed to the electrolytic layer and the outer electrode layer, and a tubular fuel cell including the tubular axial end surface ;
Comprising a flow path communicating with said fuel gas flow channel in the center of Utotomoni the end face covering both the outer peripheral surface and the end surface of the inner electrode layer, brazed to the outer peripheral surface of the inner electrode layer In a fuel cell unit comprising a current collecting terminal joined at
The brazing is a brazing material made of a metal material that ensures electrical connection between the inner electrode layer and the current collecting terminal and prevents leakage of fuel gas between the inner electrode layer and the current collecting terminal. The brazing material is disposed in an integrated state from between the current collecting terminal and the outer peripheral surface to between the current collecting terminal and the end surface. Battery cell unit.
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