燃料电池模块以及燃料电池装置的制造方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及燃料电池模块以及燃料电池装置。
【背景技术】
[0002]近年来，作为下一代能源，提出各种能使用燃料气体(含氢气体)和含氧气体(空气)来获得电力的燃料电池单元。进而提出各种将排列多个燃料电池单元而成的单元堆装置收纳在收纳容器内而成的燃料电池模块、和将燃料电池模块收纳在封装壳体内而成的燃料电池装置。
[0003]作为现有的燃料电池模块，例如提出在收纳容器内具备4个单元堆装置而成的燃料电池模块(例如参考专利文献I)。
[0004]先行技术文献
[0005]专利文献
[0006]专利文献1:JP特开2006-331977号公报
[0007]发明的概要
[0008]发明要解决的课题
[0009]然而，在专利文献I记载的燃料电池模块中，用于使不在燃料电池单元的发电中使用的废气流到外部的废气排出路仅设置在沿着单元堆装置的排列方向的两端侧。为此，特别在收纳容器内收纳多个单元堆装置而成的燃料电池装置中，难以效率良好地将不在燃料电池单元的发电中使用的废气排出，与此相伴，存在发电量降低或者发电量不提升的问题。
【发明内容】
[0010]为此，本发明目的在于，提供能效率良好地将未在燃料电池单元的发电中使用的废气排出、能提升发电量的燃料电池模块以及燃料电池装置。
[0011]用于解决课题的手段
[0012]本发明的燃料电池模块的特征在于，在收纳容器内排列多个单元堆装置而成，并且所述单元堆装置具备排列多个以燃料气体和含氧气体进行发电的燃料电池单元而成的单元堆，在所述单元堆装置之间设置用于将来自所述燃料电池单元的废气排出的废气排出构件。
[0013]另外，本发明的燃料电池装置的特征在于，在封装壳体内收纳上述的燃料电池模块、和用于进行该燃料电池模块的运转的辅助设备而成。
[0014]发明的效果
[0015]本发明的燃料电池模块由于在收纳容器内排列多个单元堆装置而成，并且在单元堆装置之间设置用于将来自燃料电池单元的废气排出的废气排出构件，因此能效率良好地将废气排气，能提升发电量。
[0016]另外，本发明的燃料电池装置由于收纳上述的燃料电池模块、和用于进行该燃料电池模块的运转的辅助设备而成，因此能提供提升了发电量的燃料电池装置。
【附图说明】
[0017]图1是表示构成本实施方式的燃料电池模块的单元堆装置的一例的外观立体图。
[0018]图2部分地示出图1所示的单元堆装置，(a)是俯视图，(b)是以(a)的虚线包围的部分的局部放大俯视图，(C)是(a)的B-B截面图。
[0019]图3是表示本实施方式的燃料电池模块的一例的纵截面图。
[0020]图4是表示本实施方式的燃料电池模块的其它一例的纵截面图。
[0021]图5(a)是表示图4的燃料电池模块的废气排出路和单元堆装置的关系的说明图，(b)是表示中空平板状的废气排出构件的立体图。
[0022]图6(a)是将构成本实施方式的燃料电池模块的废气贮存室的一例摘取进行表示的俯视图，(b)是表示废气贮存室的其它示例的俯视图。
[0023]图7是概略地示出本实施方式的燃料电池装置的一例的分解立体图。
[0024]图8是表示燃料电池模块的再其它示例的纵截面的说明图。
[0025]图9(a)是表示将具有2个单元堆的单元堆装置并联配置2个的状态的俯视图，(b)是在总管设置2个单元堆的单元堆装置的立体图。
[0026]图10示出改质器，(a)是立体图，(b)是俯视图。
[0027]图11是表示单元堆装置以及其近旁的侧面图。
[0028]图12示出原燃料气体提供管以及其近旁的改质器，(a)是表示横截面的说明图，(b)是表示纵截面的说明图。
[0029]图13(a)是表示原燃料气体提供管未突出到汽化改质部连结路内的形态的改质器的俯视图，(b)是表示使汽化部归路内的分隔板位于比单元堆的燃料电池单元的排列方向中央部更靠原燃料气体提供管侧的位置的改质器的俯视图。
[0030]图14是表示以增强板将汽化部去路和汽化部归路的端面彼此、以及改质部去路和改质部归路的端面彼此连结的改质器的立体图。
[0031]图15是表示以连结板堵塞汽化部归路与改质部去路间的空间的上端部、在该连结板的下方设置低处废气流通路的燃料电池模块的纵截面的说明图。
[0032]图16是表示在汽化部归路与改质部去路间的连结板形成废气流通孔、在该废气流通孔的下方设置低处废气排出路的燃料电池模块的纵截面说明图。
[0033]图17是表示燃料电池模块的再其它示例的纵截面的说明图。
[0034]图18示出图17的改质器，(a)是立体图，(b)是俯视图。
[0035]图19是表示以连结板堵塞汽化部归路与改质部去路间的空间的上端部、在该连结板的废气流通孔连结废气排出路的燃料电池模块的纵截面的说明图。
[0036]图20是表示不使废气通过设于废气流通路的两侧的隔热件、与其上方的改质器间而设置阻止构件的燃料电池模块的纵截面的说明图。
【具体实施方式】
[0037]图1是表示构成本实施方式的燃料电池模块(以下有称作模块的情况)的单元堆装置的一例的外观立体图，图2是部分地示出图1所示的单元堆装置，(a)是俯视图，(b)是放大表示以(a)的虚线包围的部分的一部分的截面图，(C)是(a)的B-B截面图。另外，以后的图中对同一构件标注同一标号。
[0038]图1、图2所示的单元堆装置I具备2个单元堆3，在使燃料电池单元2立设的状态下将其排列成一列，经由集电构件18将相邻的燃料电池单元2间串联电连接，来构成这些单元堆3。燃料电池单元2具有在内部使燃料气体从一端流通到另一端的气体流路11，以玻璃密封件等的绝缘性接合件19将燃料电池单元2的下端部固定在总管(manifold)4而构成单元堆装置I。在单元堆3的上方配置用于生成提供给燃料电池单元2的燃料气体的改质器5。
[0039]在图1、2中，作为燃料电池单元2，例示了是具有多个在内部使燃料气体在长边方向上流通的气体流路11的中空平板型，且在具有气体流路11的导电性支承基板12的表面依次层叠燃料极层13、固体电解质层14以及氧极层15而成的固体氧化物形态的燃料电池单元2。含氧气体(空气)在燃料电池单元2间流通。关于燃料电池单元2的构成在后面叙述。
[0040]另外，在本实施方式的燃料电池模块中，燃料电池单元2例如能设为平板型或圆筒型，也能与此配合地适宜变更单元堆装置I的形状。
[0041]另外，在位于单元堆3的最外侧的燃料电池单元2粘结端部集电构件18b，在该端部集电构件18b的外侧存在粘结于端部集电构件18b并与其电连接的单元堆支承构件21 (以下略称作堆支承构件21)。在堆支承构件21的外侧有保护外罩22。保护外罩22针对与配置于单元堆3的周围的隔热件的接触、来自外部的撞击来保护堆支承构件21以及单元堆3。另外，在堆支承构件21连接向单元堆3的外侧突出的电流引出部23。
[0042]另外，在图1、2中示出了单元堆装置I具备2个单元堆3的情况，但能适宜变更其个数，例如也可以仅具备I个单元堆3。另外，还能使单元堆装置I包含改质器5。
[0043]另外，总管4贮存提供给燃料电池单元2的燃料气体，其具备:在上面具有开口部的气体盒24 ;和在内侧固定燃料电池单元2并固定于气体盒24的框体20。
[0044]燃料电池单元2的一端部(图2 (a)的下端部)由框体20包围，以填充在框体20的内侧的绝缘性接合件19固定燃料电池单元2的下端部的外周。S卩，单元堆3在框体20的内侧并排收容多个燃料电池单元2的下端部，以绝缘性接合件19粘结在框体20。另外，绝缘性接合件19由玻璃等的材料构成，能使用加进热膨胀系数而添加给定的填料的材料。
[0045]构成总管4的气体盒24在上面具有开口部25，将环状的框体20的一端部插入到包围气体盒24的开口部25而形成的槽部26，并固定，使得粘结在框体20内的单元堆3堵塞开口部25。并且，框体20的一端部以埋设在气体盒24的槽部26内的绝缘性接合件29的状态被粘结，将燃料电池单元2的气体流路11以外的部分气密密封。另外，槽部26形成为环状以包围气体盒24的开口部25 (换言之框体20)。
[0046]在该构成中，在将单元堆3粘结在气体盒24前，另外以绝缘性接合件19将燃料电池单元2的一端部粘结在框体20，之后以绝缘性接合件29将框体20粘结在气体盒24，从而能进行密封。
[0047]另外，在图1所示的U字状的改质器5中，对经由原燃料气体提供管9提供的天然气、灯油等的原燃料改质来生成燃料气体。另外，改质器5优选设为能进行效率良好的改质反应即水蒸气改质的结构，其具备:用于使水汽化的汽化部6 ;和配置用于使原燃料改质为燃料气体的改质触媒(未图示)的改质部7。并且，将在改质器5生成的燃料气体经由改质气体导出管8提供给总管4，由总管4提供给设于燃料电池单元2的内部的气体流路11。
[0048]另外，图1、2所示的单元堆装置I能滑动地收纳在后述的收纳容器内。
[0049]在此，燃料电池单元2如图2(b