燃料电池单元和燃料电池堆的制作方法_4

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]然而,在图9的放大图中,电池抵接部19b成为自位于左角部的部分朝向右侧分阶段地弯曲的状态,但这仅是为了专门说明加工步骤而画的,既可以同时对全部电池抵接部19b进行弯曲加工,也可以从加工较方便的部分开始按顺序进行。
[0114]苧气宰
[0115]如图3?图6所示,上述空气室16由具有导电性的薄金属制的分隔件23和边框形态的空气电极气体流路形成用绝缘框架(以下,也称为“空气电极绝缘框架”。)24形成为四边形的室状,该分隔件23为四边形的边框形态且在下表面安装有上述电解质层2,该空气电极绝缘框架24设置于该分隔件23和上方的互连器12之间且将集电构件18的周围包围起来。
[0116]空气室侧的集电构件
[0117]空气室16侧的集电构件18由呈细长的角材形状的致密的导电构件、例如不锈钢材料形成,多个集电构件18以与电解质层2的上表面的空气电极层14和上方的互连器12的下表面(内表面)相抵接的状态,彼此平行且彼此之间隔开恒定间隔地配置。
[0118]如图5所示,该空气室16侧的集电构件18的至少一部分成为俯视时在间隔件58与电池抵接部19b相抵接且间隔件58与连接器抵接部19a相抵接的区域内与空气电极层14抵接的配置。由此,间隔件58与电池抵接部19b的抵接部分、间隔件58与连接器抵接部19a的抵接部分以及集电构件18的与空气电极层14相对应的抵接部分在一条直线上排列,因此,使可能成为单体电池20的破损原因的有害的、表面方向上的弯矩几乎不发生作用而能够使压接有效地作用于各抵接部分。
[0119]如上所述,燃料电池单元3利用下方的互连器13、燃料电极绝缘框架21、燃料电极框架22、分隔件23、空气电极绝缘框架24以及上方的互连器12的组合而形成燃料室17和空气室16。另外,燃料电池单元3利用电解质层2将该燃料室17和空气室16分隔从而使它们相互独立,而且,利用燃料电极绝缘框架21和空气电极绝缘框架24将燃料电极层15侧与空气电极层14侧电绝缘。
[0120]另外,燃料电池单元3包括有:空气供给部25,其包含用于向空气室16的内部供给空气的空气供给流路4 ;空气排出部26,其包含用于自空气室16将空气向外部排出的空气排出流路5 ;燃料供给部27,其包含用于向燃料室17的内部供给燃料气体的燃料供给流路6 ;以及燃料排出部28,其包含用于自燃料室17将燃料气体向外部排出的燃料排出流路?。
[0121]空气供给部
[0122]如图7所示,空气供给部25包括有:空气供给通孔29,其在四边形的燃料电池I的一边侧且是在靠角部的位置沿上下方向开孔设置;空气供给连通室30,其为长孔状,以与该空气供给通孔29连通的方式开孔设置于空气电极绝缘框架24 ;空气供给连通部32,其以使将该空气供给连通室30与空气室16之间分隔开的分隔壁31的上表面等间隔地凹陷的方式形成有多个;以及上述空气供给流路4,其贯穿于上述空气供给通孔29且能够自外部向上述空气供给连通室30供给空气。
[0123]苧气棑出部
[0124]空气排出部26包括有:空气排出通孔33,其在燃料电池I的空气供给部25的相反侧的一边侧且是在靠角部的位置沿上下方向开孔设置;空气排出连通室34,其为长孔状,以与该空气排出通孔33连通的方式开孔设置于空气电极绝缘框架24 ;空气排出连通部36,其以使将该空气排出连通室34与空气室16之间分隔开的分隔壁35的上表面等间隔地凹陷的方式形成有多个;以及上述空气排出流路5,其为管状,贯穿于上述空气排出通孔33且能够自空气排出连通室34向外部将空气排出。
[0125]燃料供给部
[0126]如图8所示,燃料供给部27包括有:燃料供给通孔37,其在四边形的燃料电池I的与上述空气供给部25相同的一边侧且是在靠与上述空气供给通孔29相反侧的角部的位置沿上下方向开孔设置;燃料供给连通室38,其为长孔状,以与该燃料供给通孔37连通的方式开孔设置于燃料电极绝缘框架21 ;燃料供给连通部40,其以使将该燃料供给连通室38与燃料室17之间分隔开的分隔壁39的上表面等间隔地凹陷的方式形成有多个;以及上述燃料供给流路6,其为管状,贯穿于上述燃料供给通孔37且能够自外部向上述燃料供给连通室38供给燃料气体。
[0127]燃料排出部
[0128]燃料排出部28包括有:燃料排出通孔41,其在燃料电池I的燃料供给部27的相反侧的一边侧靠近角部的位置沿上下方向开孔设置;燃料排出连通室42,其为长孔状,以与该燃料排出通孔41连通的方式开孔设置于燃料电极绝缘框架21 ;燃料排出连通部44,其以使将该燃料排出连通室42与燃料室17之间分隔开的分隔壁43的上表面等间隔地凹陷的方式形成有多个;以及燃料排出流路7,其为管状,贯穿于上述燃料排出通孔41且能够自燃料排出连通室42向外部将燃料气体排出。
[0129]燃料电池堆
[0130]如图1所示,燃料电池堆8构成为通过将上述燃料电池单元3多组层叠而构成电池组,并利用固定构件9将该电池组固定。另外,在将燃料电池单元3多组层叠的情况下,位于下方的燃料电池单元3的上方的互连器12与搭载在其上方的燃料电池单元3的下方的互连器13成为一体,而该一个互连器由上下的燃料电池单元3、3彼此共用。
[0131]上述固定构件9由一对端板45a、45b和六组紧固构件46a?46f组合而成,其中,一对端板45a、45b上下夹住燃料电池堆8,六组紧固构件46a?46f使螺栓穿过端板45a、45b的紧固孔(未图示)和燃料电池堆8的上述紧固通孔47并利用螺母紧固该端板45a、45b和燃料电池堆8。紧固构件46a?46f的材质例如为因科镍合金601。
[0132]上述空气供给流路4以沿上下方向贯穿端板45a、45b的通孔(未图示)、和上述空气供给通孔29的状态安装于该燃料电池I的燃料电池堆8。另外,如图7所示,通过将管状流路的端部封闭且与每个上述空气供给连通室30相对应地设置横孔48,从而经由该横孔48向空气供给连通室30内供给空气。
[0133]同样,空气排出流路5自与每个空气排出连通室34相对应的横孔49将空气吸入并向外部排出,如图8所示,燃料供给流路6自与每个燃料供给连通室38相对应的横孔50供给燃料气体,燃料排出流路7自与每个燃料排出连通室42相对应的横孔51将燃料气体吸入并向外部排出。
[0134]
[0135]用于容纳燃料电池堆8的容器10为耐热且密闭的构造,如图1所示,其是将在开口部具有凸缘52a、52b的两个半开体53a、53b以彼此相面对的方式接合而成的。上述紧固构件46a?46f的螺栓自该容器10的顶部向外部突出,使螺母54螺纹接合于该紧固构件46a?46f的突出部分,从而将燃料电池堆8固定在容器10内。另外,上述空气供给流路4、空气排出流路5、燃料供给流路6、燃料排出流路7也自容器10的顶部向外部突出,在该突出部分连接有空气,燃料气体的供给源等。
[0136]输出构件
[0137]用于输出由燃料电池I发电而产生的电力的输出构件11是燃料电池堆8的角部分的上述紧固构件46a?46d和上述端板45a、45b。具体而言,将在对角线上相对的一对紧固构件46a、46c与作为正极的上方的端板45a电连接,另外,将另一对紧固构件46b、46d与作为负极的下方的端板45b电连接。当然,与正极连接的紧固构件46a、46d以及与负极连接的紧固构件46b、46c借助绝缘垫圈55 (参照图1)相对于另一极的端板45a(45b)绝缘,另外,通过在紧固构件46a?46d与紧固通孔47之间设置间隙等而使紧固构件46a?46d相对于燃料电池堆8绝缘。由此,固定构件9的紧固构件46a、46c还作为与上方的端板45a相连接的正极的输出端子发挥功能,另外,其他的紧固构件46b、46d还作为与下方的端板45b相连接的负极的输出端子发挥功能。
[0138]发虫
[0139]在向上述燃料电池I的空气供给流路4供给空气时,该空气自图7的上侧向下侧流动,通过空气供给部25向空气室16供给,穿过该空气室16的集电构件18彼此之间的气体流路56,进一步通过空气排出部26向外部排出,上述空气供给部25包括上侧的空气供给流路4、空气供给连通室30、空气供给连通部32,上述空气排出部26包括空气排出连通部36、空气排出连通室34、空气排出流路5。
[0140]在同时向燃料电池I的燃料供给流路6供给例如氢气作为燃料气体时,该燃料气体自图8的上侧向下侧流动,通过燃料供给部27向燃料室17供给,在该燃料室17的集电构件19的气体流路57内扩散并穿过该气体流路57,进一步通过燃料排出部28向外部排出,上述燃料供给部27包括上侧的燃料供给流路6、燃料供给连通室38、燃料供给连通部40,上述燃料排出部28包括燃料排出连通部44、燃料排出连通室42、燃料排出流路7。
[0141]在进行这样的空气和燃料气体的供给/排出的同时,使上述容器10内的温度上升至700°C?1000°C时,借助空气电极14和电解质层2以及燃料
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