专利名称：燃料电池的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种通过在壳体中容纳由多个固体氧化物燃料电池单元相互堆叠形成的堆叠结构而组成的燃料电池。
背景技术：
以前，在美国专利No.6,344,290中公开了一种包括通过堆叠多个固体氧化物燃料电池单元而形成的堆叠结构的燃料电池。
在该燃料电池的情况中，燃料气体和空气二者从电池板的中心部分向燃料电池供给，并从该电池板的外周部分排出。因此，不能收集未燃气体。结果，当燃料气体在瞬态操作(transientoperation)下时气流改变时，燃料利用率下降，其系数减小。另外，燃料在外周部分的燃烧变得不稳定。因此，存在以下担心局部热应力施加到每个单电池(single cell)，导致单电池破损。
与之有关地，在日本特开No.2004-207028中说明了一种为了解决上述担忧而构想出的燃料电池。
发明内容
在日本特开No.2004-207028中所说明的燃料电池中，集流器布置在相互堆叠的固体氧化物燃料电池单元之间，集流器和单电池相互接触。因此，产生的电力能从燃料电池有效地输出。然而，当在壳体和堆叠结构之间存在空隙时，从空隙流过的气体比从集流器的部分流过的气体多。因此，有这样一个问题，气体到达单电池变得困难，可能引起不能产出足够电力的情况。
而且，上述的燃料电池包括通过将相互堆叠的多个燃料电池单元的各自的中心部分紧固(fasten)而组成的堆叠结构。因此，燃料电池单元各自的外周缘没有固定，而以自由状态放置。因此，燃料电池具有对抗由快速加热等引起的热冲击而较不易碎的结构。然而，当象燃料电池安装在车辆上的情况那样机械振动完全施加到燃料电池上时，会有如下担心燃料电池单元各自的外周缘发生共振，施加机械应力到单电池，导致例如裂缝等故障。
考虑上述的背景技术中固有的问题而作出本发明。本发明的一个目的是提供一种燃料电池，即使在壳体和堆叠结构之间存在空隙，也能产生足够的电力，另外，还能增强其对机械振动的耐久性。
根据本发明的一个方面，设置的燃料电池包括堆叠结构，通过隔着集流器地堆叠多个固体氧化物燃料电池单元而构成该堆叠结构，每个该燃料电池单元包括电池板，其保持单电池，在该电池板的中心部分具有用于导入燃料气体和空气中的一种气体的气体导入孔和排出所述一种气体的气体排出孔；分隔板，在该分隔板的中心部分具有用于导入燃料气体和空气中的该一种气体的气体导入孔和排出所述一种气体的气体排出孔，该分隔板的外周缘与该电池板的外周缘相结合；壳体，其容纳该堆叠结构，该壳体包括气体导入部和气体排出部，该壳体将燃料气体和空气中的另一种气体从该气体导入部导入该壳体，使该另一种气体流到该气体排出部；以及气流调节构件，其设置在该壳体和该堆叠结构之间的空隙中，以使该另一种气体通过位于该燃料电池单元之间的该集流器流到该气体排出部。
现在，将参考
本发明，其中图1A是示出根据本发明的燃料电池的实施例的透视图。
图1B是示出在根据本发明的燃料电池的实施例中壳体的上表面和最上面的集流器被移走的状态的平面图。
图1C是示出图1A的燃料电池沿图1B的线IC-IC截取的剖视图。
图2是示出构成图1A中燃料电池的堆叠结构的燃料电池单元的分解透视图。
图3是示出图1A中燃料电池的燃料电池单元的局部剖视图。
图4A是电池板的平面图，示出图1A中燃料电池的单电池的布置图案。
图4B是示出电解质支撑型电池的例子的剖视图。
图4C是示出电极支撑型电池的例子的剖视图。
图4D是示出多孔材料支撑型电池的例子的剖视图。
图5是示出图1A的燃料电池中燃料电池单元的另一结构的局部剖视图。
图6A和图6B是电池板的平面图，示出图1A的燃料电池中单电池的另一布置图案。
图7是壳体的上表面和最上面的集流器被移走的状态的平面图，示出图1A中燃料电池的壳体的变形例。
图8是壳体的上表面和最上面的集流器被移走的状态的平面图，示出图1A中的燃料电池的气流调节构件的布置例子。
图9是壳体的上表面和最上面的集流器被移走的状态的平面图，示出壳体的另一变形例。
图10是壳体的上表面和最上面的集流器被移走的状态的平面图，示出多个堆叠结构容纳在壳体中的状态。
图11是壳体的上表面和最上面的集流器被移走的状态的平面图，示出根据本发明的燃料电池的另一实施例。
图12是示出另一实施例的燃料电池沿图11的线XII-O截取的剖视图。
图13A是示出图11的燃料电池的部分的透视图。
图13B是示出分隔壁的前视图。
图14是示出图11中燃料电池的部分的剖视图。
图15A和15B是示出分隔壁的变形例的示意图。
图16A是壳体的上表面和最上面的集流器被移走的状态的平面图，示出根据本发明的燃料电池的又一实施例。
图16B是示出又一实施例的燃料电池沿图16A的线XVIB-XVIB截取的剖视图。
图17是示出作为图16A的燃料电池中的气流调节构件的成型体的有机成分被烧掉之后的状态的局部剖视图。
图18是示出图16A的燃料电池的另一变形例的局部剖视图。
图19是示出图16A的燃料电池的又一变形例的局部剖视图。
图20是壳体的上表面和最上面的集流器被移走的状态的平面图，示出图16A的燃料电池的另一变形例。
图21是示出图16A的燃料电池的再一变形例的局部剖视图。
图22是示出图16A的燃料电池的又一变形例的局部剖视图。
图23是示出图16A的燃料电池的另一变形例的局部剖视图。
图24是示出根据本发明的燃料电池的又一实施例的局部剖视图。
图25是示出根据本发明的燃料电池的又一实施例的局部剖视图。
图26是示出图25的燃料电池的另一变形例的局部剖视图。
图27是示出图25的燃料电池的又一变形例的局部剖视图。
具体实施例方式
在下文中，将参考附图对本发明实施例进行说明。
根据本发明的燃料电池包括固体氧化物燃料电池单元。每个固体氧化物燃料电池单元包括电池板，其保持单电池，在其中心部分具有用于燃料气体和空气中的一种气体的气体导入孔；分隔板，在其中心部分具有用于燃料气体和空气中的一种气体的气体导入孔，并使其外周缘与电池板的外周缘相结合。而且，多个上述燃料电池单元介有集流器地相互堆叠，由此形成堆叠结构。
而且，上述的燃料电池包括壳体。壳体包括气体导入部和气体排出部，在壳体内容纳堆叠结构的状态下，该壳体将燃料气体和空气中的一种气体从气体导入部导入壳体，使气体中的另一种气体流到气体排出部。
在上述的燃料电池中，燃料气体和空气中的一种气体从电池板和分隔板的各自的气体导入孔供应到燃料电池单元。可以通过在燃料电池单元的中心部分形成气体排出孔而使供应到燃料电池单元的一种气体从单元中心排出，或者可以通过在燃料电池单元的外周缘上形成用于排气的槽口而使该气体从单元的外周排出。
而且，本发明的特征在于，在壳体和堆叠结构之间的空隙中设置气流调节构件，以使从气体导入部导入到壳体的另一种气体通过位于堆叠结构的燃料电池单元之间的集流器流到气体排出部。在设置气流调节构件的情况下，对于从壳体的气体导入部导入的另一种气体，从在堆叠结构中相互堆叠的燃料电池单元之间的集流器的部分流过比从壳体和堆叠结构之间的空隙流过更容易。因此，供应到被电池板保持的单电池的另一种气体的供应量将增加到很大的程度，导致可以产生足够的电力。
在将供应到燃料电池单元中的一种气体从燃料电池单元的外周缘排出的一种燃料电池中，可由气流调节构件限制该一种气体从壳体的气体排出部排出。因此，可以在燃料气体在瞬态操作下时，防止到燃料电池单元的逆火(backfire)。结果，可执行稳定的操作和避免热冲击。
而且，在本发明中，使每个燃料电池单元的中心部分的厚度比每个燃料电池单元的安装单电池的区域的厚度大，由此对中心部分起到隔离物的作用。因此，在堆叠的燃料电池单元之间形成气流通道，燃料气体和空气中的另一种流过该气流通道。
通过将电池板和分隔板各自的外周缘相互结合而组成根据本发明的燃料电池中的各燃料电池单元。具体地，在电池板和分隔板的至少一个中沿着外周缘设置台阶(step)，此后，外周缘相互结合。因此，在电池板和分隔板之间形成有间隔，燃料气体和空气中的一种流过该间隔。
注意，如果在电池板和分隔板上都形成上述台阶以在二者之间建立对称关系，那么可能会限制应力集中。然而，即使两个台阶的尺寸相互(mutually)改变，也可以期待通过设置台阶来提高电池板和分隔板的强度。而且，在电池板和分隔板中的一个上形成台阶的情况中，可增加单电池的安装面积。如上所述，可根据例如抗热冲击性的增强和输出密度的增大等被认为重要的特征来改变电池板和分隔板的形状。
在本发明中，理想的是通过压力加工(press work)形成设置在燃料电池单元的电池板和分隔板上的台阶。此外，为了将电池板和分隔板各自的外周缘相互结合，不仅能使用焊接和铜焊，而且能使用超声焊等。
在本发明中，燃料电池单元的单电池的安装位置可设置在电池板的中心部分和外周缘之间形成环形的区域中。可在形成环形的区域中固定一个或多个单电池。例如，当单电池形成小直径盘状时，理想的是绕电池板的中心规则地排列单电池。而且，当单电池形成环形时，理想的是已经经过压力加工的内环和外环分别结合到单电池的内外周缘。而且，内环和外环可相互连接(couple)以形成框架形状，也可将扇形的单电池安装到该框架。
而且，在本发明中，通过堆叠多个燃料电池单元构成堆叠结构，气密结合层介于相互堆叠的燃料电池单元的各中心部分之间。在该情况下，作为气密结合层，例如，当单电池形成环形时，不仅能使用诸如具有电绝缘性的陶瓷基粘合剂和玻璃基粘合剂等无机结合材料，也能使用混合有铜焊材料和金属粉末的导电结合材料以及密封垫片层。
此外，在堆叠结构中，单元间集流器介于燃料电池单元的各个单电池区域之间。作为单元间集流器，可使用导电的多孔体。例如，不仅能使用金属丝网和发泡金属，也能使用由金属或者电极材料制成的纤维织物和毡。
而且，在将供应到燃料电池单元中的一种气体从燃料电池单元的中心排出的一种燃料电池中，以如下方式形成堆叠结构包括将一种气体供应到燃料电池单元中的导入管的凸缘(flange)，和包括将一种气体从燃料电池单元排出的排气管的凸缘，安装在堆叠的燃料电池单元之上和之下。
在本发明中，形成堆叠结构的燃料电池单元的平面形状和容纳堆叠结构的壳体的开口形状不限于圆形，例如，可以是四边形、多边形和不规则形(cloudy shape)。
而且，当堆叠结构和壳体形成筒状(cylindrical shape)时，壳体的气体导入部和气体排出部能朝着堆叠结构的侧面布置，能朝着堆叠结构的上表面和下表面布置。
在本发明中，容纳在壳体中的堆叠结构的数目不限于一个，可采用容纳多个堆叠结构的构造。而且，壳体的每个气体导入部和气体排出部的数目不限于一个，而可安装多个。
而且，对于上述的气流调节构件，可使用包括熔铸耐火材料、诸如波特兰水泥、氧化铝水泥、磷酸盐水泥和硅酸盐水泥等耐火发泡水泥，耐火灰泥、生石膏、陶瓷粘合剂和气泡玻璃等的不定型材料；片状材料或者包括主要由玻璃纤维、陶瓷纤维和金属纤维组成的毡、织物和针织品的成型体，其复合材料以及金属箔。气流调节构件并不限于以上任何一个。
注意，为了提高气流调节构件的导热性和改善从壳体的热辐射，可用通过将导热性好的金属或者陶瓷所制成的颗粒状、纤维状和碎片状等的填充物混合进去而获得的复合材料来形成上述的气流调节构件。
同时，为了提高气流调节构件的热绝缘性，限制从壳体的热辐射，调整气流调节构件的多孔性，也可由通过混合进和成型有机材料和碳填充物继以烧制得到的多孔体组成气流调节构件。
在本发明中，当堆叠结构和壳体形成筒状时，气流调节构件的安装位置取决于堆叠规格，例如壳体的气体导入部和气体排出部的数目、燃料电池单元的外径和其中心部分的直径的比率、燃料电池单元之间的间隔、壳体的气体导入部和气体排出部的开口宽度、单元间集流器和气流调节构件的多孔性的比率、以及单电池的输出密度。除了以上，上述的安装位置还取决于诸如气流速率和操作温度等操作条件。然而，在本发明中，可采用气流调节构件仅布置在壳体的气体导入部附近和壳体的气体排出部附近的结构。在该情况下，如图8所示，优选地，由将壳体12的气体导入部12a(气体排出部12b)的中心X和燃料电池单元1的中心O相互连接的线X-O和将燃料电池单元1的中心O和布置的气流调节构件16的终端连接的线O-Y形成的角度R是15°或者以上。当角度R小于15°时，有时会发生大量气体从壳体12和堆叠结构11之间的空隙流过的情况，减少了气体利用率，因此损害了发电效率。注意，当然，气流调节构件16布置在空隙的不包括气体导入部12a和气体排出部12b的整个周上。
而且，在本发明中，采用气流调节构件和堆叠结构的各燃料电池单元互相可移动地彼此接触的结构。当气流调节构件和燃料电池单元完全附着到彼此上时，由于构成各构件的材料之间的热膨胀系数不同，在其结合部有时会发生变形。然而，如果采用上述的结构，则燃料电池单元对应温度上升和下降地释放其外周缘的应力变得容易。结果，燃料电池单元将提高其抗热冲击性，并使本身更薄。此外，能获得在启动容易性和响应性方面良好、具有低热容量的堆叠结构。
在本发明中，气流调节构件能由注入或涂入壳体和堆叠结构之间的空隙的填充材料组成。在该情况下，如果预先在燃料电池单元侧上涂油基材料或脱模剂，那么作为气流调节构件的填充材料可在不附着到燃料电池单元上的情况下布置在预定位置。当采用该结构时，仅通过进行简单工作就能增加到单电池的部分的气体供应量，由此增大输出密度。
而且，可由与壳体和堆叠结构之间的空隙的形状匹配的成型体组成气流调节构件。在该情况下，对于成型体，可使用不规则材料、毡、织物和针织品的复合材料。在燃料电池单元的堆叠阶段中，在燃料电池单元之间布置上述成型体的同时，其它部件相互堆叠，由此形成堆叠结构。气流调节构件由与壳体和堆叠结构之间的空隙的形状匹配的成型体组成，因此使得可以恒定地保持堆叠的燃料电池单元之间的间隔。结果，可使导入壳体的气体均匀地流过燃料电池单元的各层，因此，增大了输出密度。
此外，能通过将位于堆叠结构侧的片状材料和注或涂到壳体侧上的填充材料组合而构成上述的气流调节构件。而且，能通过将片状材料和与壳体和堆叠结构之间的空隙的形状匹配的成型体组合而构成上述的气流调节构件。此外，能通过将位于堆叠结构侧、能保持在燃料电池单元之间的间隔的隔离物和注或涂到壳体侧上的填充材料组合而构成上述的气流调节构件。
当通过将位于堆叠结构侧的片状材料和注或涂到壳体侧上的填充材料组合而构成上述的气流调节构件时，主要包括陶瓷纤维以作为主成分的毡薄片可作为片状材料布置在填充材料和堆叠结构之间。因此，阻止填充材料和燃料电池单元相互附着和熔合(fuse)，将提高燃料电池单元的抗热冲击性。而且，在该情况下，作为片状材料，可布置缠绕(wrap)单元间集流器的周的陶瓷毡、金属箔等。在该结构下，在注或涂填充材料的时候，可以阻止填充材料进入集流器的孔(pore)。
同时，当通过将片状材料和与壳体和堆叠结构之间的空隙的形状匹配的成型体组合而构成上述的气流调节构件时，成型体所组合的片状材料可形成为缠绕堆叠结构和容纳在壳体中。因此，可以简单地形成气流调节构件和简单地将气流调节构件安装在堆叠结构上。
而且，当通过将能保持在燃料电池单元之间的间隔的隔离物和填充材料组合而构成上述的气流调节构件时，可由作为恒定地保持单元间的间隔的隔板(spacer)的波状薄板和填充材料形成气流调节构件。在该情况下，可保持燃料电池单元之间的间隔。因此，可防止燃料电池单元的周缘部对于燃料电池的机械振动很大程度地共振。因此，使燃料电池具有良好的耐久性。
在本发明中，能采用气流调节构件的气孔率设定得比位于燃料电池单元之间的集流器的气孔率小的结构。当采用该结构时，将进一步增加向燃料电池单元的单电池供给的燃料气体和空气中的另一种气体的供应量。具体地，当燃料电池在产生高热量的操作模式下稳定地操作时，例如高负载操作的时候，可采用以下结构用于阴极的气流通道设置在壳体的外侧，导入的空气被预热，堆叠结构被冷却。在该情况下，降低了气流调节构件的气孔率，因此促进了从堆叠结构到壳体的热传导，热量能有效地辐射到壳体外部。而且，为了促进从堆叠结构到壳体的热传导，为了促进来自壳体的热传导，可用通过将导热性好的金属或者陶瓷的填充物混合进去而获得的复合材料来组成上述的气流调节构件。
而且，在本发明中，可采用气流调节构件的气孔率部分地改变的结构。具体地，在气流调节构件中，导热率高、重量大、气孔率小的区域被限制在最小必要量。因此，将实现燃料电池中的重量减轻和热容量下降。另外，由于从壳体的热辐射被限制，因此使得可改善壳体的热绝缘性。因此，堆叠结构保持温暖变得容易，将提高发电效率。
在该情况下，优选地，采用气流调节构件的位于壳体侧的部分的气孔率设成比位于堆叠结构侧的部分的气孔率大。例如，如图20所示，具有小气孔率的导流(baffle)构件47b布置在壳体12的气体导入部12a附近和壳体12的气体排出部12b附近。此外，由将气体导入部12a(气体排出部12b)的中心X和燃料电池单元的中心O相互连接的线X-O和将燃料电池单元1的中心O和气流调节构件的导流构件47b的终端相互连接的线O-Y形成的角度R设为至少15°。而且，具有小气孔率的导流构件47b与单元间集流器15接触，使包括导流构件47b的分隔壁47面对气体导入部12a(气体排出部12b)。
而且，如上所述，当通过将位于堆叠结构侧的片状材料和注或涂到壳体侧上的填充材料组合而构成气流调节构件时，具有小气孔率的构件，例如陶瓷毡薄片、金属箔、金属丝网，可用作片状材料。在该情况下，可增加填充材料的气孔率，将实现热绝缘性的提高和重量的减轻。另外，填充材料对于热冲击难以出现裂缝，即使出现裂缝，也能避免气流调节性能的下降。
此外，如上所述，当能由与壳体和堆叠结构之间的空隙的形状匹配的成型体组成气流调节构件时，陶瓷基粘合剂涂在成型体的外周面上，随后固化，由此形成具有小气孔率的致密的表面层。然后，将实现重量的减轻和热容量的下降。
而且，作为气流调节构件的气孔率部分地改变的结构，可采用以下结构通过将填充材料涂在片状材料上而形成的构件缠绕堆叠结构的周，上述构件被固化，然后堆叠结构容纳在壳体中。在该情况下，例如，如果通过在片状材料上使多层气孔率相互不同的填充材料形成图案和在其上涂填充材料而形成构件，然后可以简单地控制气流调节构件的气孔率。如上所述，如果气孔率相互不同的填充材料通过印刷技术(printing technology)堆叠成理想的图案，则可处理堆叠结构的复杂的周形。
此外，作为气流调节构件的气孔率部分地改变的该结构，采用均具有大气孔率的成型体和填充材料布置在均具有小气孔率的成型体和填充材料的外侧的结构。在该情况下，从壳体的热辐射被限制，因此使得容易使堆叠结构保持温暖。结果，将提高发电效率。
在本发明中，构成燃料电池单元的构件的周缘部，例如分隔板和电池板，能由诸如金属等导电材料形成。在该情况下，理想的是电绝缘层布置在气流调节构件的与至少燃料电池单元接触的部分上。此外，理想的是对气流调节构件的与燃料电池单元接触的该部分执行电绝缘处理。如上所述，当采用气流调节构件和燃料电池单元相互电绝缘的结构时，可通过气流调节构件改善燃料电池单元之间或者燃料电池单元和壳体之间的电绝缘性。结果，限制了泄漏损失，导致发电效率的提高。
作为上述的电绝缘层，可使用主要由玻璃纤维或者陶瓷纤维形成的毡、织物或针织品的电绝缘薄片。在该情况下，通过在绝缘薄片的前面和背面的任一上形成陶瓷粘合剂层随后被固化而获得的电绝缘薄片能位于其上，在表面上可形成玻璃涂层、珐琅层等。另外，作为填充材料，可使用尽管在高温下电绝缘性差但在诸如快速干燥性和气孔率可控性等性质上很好的材料。
在本发明中，可采用如下结构位于燃料电池单元之间的集流器的壳体侧部形成为能够保持燃料电池单元之间的间隔的气流调节构件，电绝缘构件介于气流调节构件和燃料电池单元之间。具体地，对于多孔的集流器，预先形成具有小气孔率的气流调节构件。然后，在燃料电池单元的堆叠阶段的时候，在电绝缘层布置在每个气流调节构件的前后作为集流器的同时，燃料电池单元在夹着集流器的状态下相互堆叠，由此形成堆叠结构。此后，堆叠结构容纳在壳体中。在该情况下，可以容易地保持燃料电池单元之间的间隔，因此，燃料电池的组装工作变得容易。
在本发明中，分隔构件可设置于气体导入部和气流调节构件的邻近气体导入部的端面。此外，分隔构件可设置于气体排出部和气流调节构件的邻近气体排出部的端面。因此，当气流调节构件以填充材料或者成型体形成时，可以避免气流调节构件挂出到气体导入部和气体排出部，从而阻碍气体流动。
而且，分隔壁可设置为分隔构件。此外，在气体导入部侧的分隔壁上，第一导流构件使从气体导入部导入的另一种气体流到燃料电池单元之间的集流器。另外，在气体排出部侧的分隔壁上，第二导流构件可与该分隔壁一体地设置。第二导流构件将已经通过集流器的另一种气体引导到气体排出部。在该情况下，可以容易地区分期望压力损失减少的气体导入部和气体排出部、以及期望压力损失增加的具有小气孔率的区域。
在本发明中，可在壳体中设置将堆叠结构定位和保持在壳体中的预定区域的定位/保持结构。定位/保持结构可形成在壳体的部分上。定位/保持结构可形成在整个壳体上。可选择地，可在堆叠结构的每个多燃料电池单元形成定位/保持结构。
具体地，定位/保持结构可由棘齿状台阶、波状台阶和楔形槽组成。而且，当壳体和堆叠结构形成筒形，定位/保持结构能由设置在壳体的适当位置的槽口形成。如上所述，当定位/保持结构设置在壳体中，可以阻止燃料电池单元的周缘部由于燃料电池的机械振动而很大程度地共振。因此，获得很好的耐久性。
下面将根据实施例更加详细地说明本发明。然而，本发明不限于以下说明的实施例。
图1A到图4A示出根据本发明的燃料电池的实施例。如图1A到图1C所示，燃料电池10包括通过利用集流器15堆叠多个固体氧化物燃料电池单元1而组成的堆叠结构11。而且，燃料电池10包括形成筒状的壳体12。壳体12包括气体导入部12a和气体排出部12b。在壳体12中，在堆叠结构11容纳在其中的状态下，空气从气体导入部12a导入，然后流到气体排出部12b。
如图2所示，燃料电池单元1包括形成盘状薄板形且在中心部分具有气体导入孔21和气体排出孔22的金属制电池板2。此外，燃料电池单元1包括形成盘状薄板形且以与电池板2相同的方式在中心部分具有气体导入孔31和气体排出孔32的金属制分隔板3。而且，如图3所示，电池板2和分隔板3各自的外周缘以电池板2和分隔板3彼此相对的状态相互结合。在电池板2和分隔板3之间形成的袋部(空间)S中容纳集流器4。
同样如图2和图3所示，在电池板2和分隔板3的中心部分，分别通过压力加工形成环形突出台阶部23和33。台阶部23和33与电池板2和分隔板3的外周缘形成同心形状，沿相互分离的方向突出，由此用作将在下文说明的隔板。而且，在电池板2和分隔板3的外周缘，分别通过压力加工形成环形台阶24和34。环形台阶24和34与各外周缘形成同心形状，沿相互靠近的方向突出，由此形成空间S。气体导入孔21和31以及气体排出孔22和32布置在电池板2和分隔板3各自的台阶部23和33中。
如图4A所示，在电池板2的中心部分和外周缘之间形成环形的区域上固定均形成圆形的多个单电池6。每个单电池6可以是图4B所示的电解质支撑型电池、图4C所示的电极支撑型电池、图4D所示的多孔材料支撑型电池中的任意一种。具体地，作为电解质支撑型电池，能使用如下电池阴极6a和阳极6c设置在固体电解质6b的两个表面上，阴极6a和阳极6c被固体电解质6b支撑。而且，作为电极支撑型电池，能使用如下电池固体电解质6b和阴极6a设置在阳极6c上，阴极6a和固体电解质6b被阳极6c支撑。此外，作为多孔材料支撑型电池，能使用如下电池阴极6a、固体电解质6b和阳极6c设置在多孔板6d上，阴极6a、固体电解质6b和阳极6c被多孔板6d支撑。
此外，如图2所示，在分隔板3的台阶部33中，容纳有包括连通气体导入孔31以及供应燃料气体到空间S中的气体导入流路51的流路部分5a。而且，在电池板2的台阶部23中，容纳有包括连通气体排出孔22以及从空间S排出燃料气体的气体排出流路52的流路部分5b。如稍后将说明的，流路部分5a和5b仅在燃料电池单元1相互堆叠以形成堆叠结构11的状态下通过整个堆叠结构11的压力而相互紧密接触。
在本实施例中，对于每个电池板2和分隔板3，使用具有0.1mm厚度的不锈钢(SUS430)的轧制钢板。然后，轧制钢板设在装备有由模具钢SKD11制成的超硬金属模具的压力机上，被施加80吨的压力载荷，由此经受压力加工。
通过压力加工而获得的电池板2和分隔板3的外径是125mm。随后，通过使用激光焊接将电池板2和分隔板3的各自外周缘相互结合，因此形成具有1.5mm厚度的燃料电池单元1。而且，对于容纳在电池板2和分隔板3之间的空间S中的集流器4，使用由铬镍铁合金制成的金属丝网形成的集流器，其周缘部通过激光焊接结合到电池板2和分隔板3。
同时，也对流路部分5a和5b使用SUS430。流路部分5a和5b在结合温度设定在1000℃或者更低的情况下通过真空扩散结固定到电池板2和分隔板3，由此防止了结合时的变形。注意，也可以通过使用YAG激光的激光焊接代替扩散结来结合流路部分5a和5b。在该情况下，每个电池板2和分隔板3形成薄板形状，因此，流路部分5a和5b也能通过将激光从电池板2和分隔板3照射到其上而结合到电池板2和分隔板3。而且，不仅可通过蚀刻、研磨处理和激光处理，还可通过堆叠和结合蚀刻部件来形成流路部分5a和5b的流路图案。
在本实施例中，通过以1.5mm的间距将上述的燃料电池单元1堆叠40层而构成堆叠结构11。注意，图1C示出将层省略到5层的堆叠结构11。而且，多个燃料电池单元1被凸缘13和14垂直地夹在中间。具体地，多个双头螺栓(未示出)被分别插入形成在电池板2和分隔板3各自的气体导入口21和31周围的多个气体排出口22和32。然后，各双头螺栓的一端部被旋入上凸缘13。同时，螺母与盘状弹簧一起被旋入各双头螺栓的从下凸缘14向外突出的另一端部。因此，相互堆叠的燃料电池单元1相互紧固。注意，上凸缘13包括用于燃料气体的导入管13a，下凸缘14包括用于燃料气体的排出管14a。
在该情况下，在燃料电池单元1的各中心部分，以双环形涂覆作为密封结合材料的陶瓷基粘合剂17。注意，作为密封结合材料，也能使用玻璃基粘合剂和通过向玻璃添加陶瓷纤维和填充物而成型的垫片。而且，当单电池6如稍后所述地形成环形时，可以使用混合有金属粉末的糊状粘合剂、垫片状铜焊材料以及金属垫片。
在燃料电池10中，上述的堆叠结构11装入SUS430制成的垂直分开的壳体12。气体导入部12a和气体排出部12b各焊接到壳体12，这样，堆叠结构11容纳在壳体12中。在该情况下，在堆叠结构11和壳体12之间的空隙中，设置由耐火发泡水泥制成的作为气流调节构件的填充材料16。因此，使从气体导入部12a导入的空气通过位于堆叠结构11中的燃料电池单元1之间的集流器15流到气体排出部12b。
在该实施例中，在堆叠结构11容纳在壳体12中之前，在堆叠结构11的外周缘上涂覆填充材料16。在该情况下，预先喷洒用作脱模剂的氮化硼到堆叠结构11的外周缘，由此允许填充材料16和堆叠结构11之间的相互运动。
在燃料电池10中，如图1A到图1C所示，当空气从气体导入部12a导入到壳体12时，空气在堆叠结构11的燃料电池单元1之间流动，也就是，流到位于阴极侧的集流器15。然后，空气从气体排出部12b排出。同时，燃料气体通过凸缘13的导入管13a和燃料电池单元1的各气体导入孔21和31导入到各空间S。然后，燃料气体流过空间S。随后，燃料气体通过各气体排出孔22和32以及凸缘14的排出管14a排出。
在上述的燃料电池10中，由发泡水泥制成的用作气流调节构件的填充材料16，设置在堆叠结构11和壳体12之间的空隙中。因此，对于从气体导入部12a导入的空气，流过集流器15比流过壳体12和堆叠结构11之间的空隙更为容易。因此，到被电池板2保持的单电池6的空气供应量将增加到很大的程度，导致能产生足够的电力。
而且，在上述的燃料电池10中，燃料气体仅从在燃料电池单元1的电池板2和分隔板3之间形成的空间S流过，因此，可以收集未燃气体。因此，即使在燃料电池在瞬态操作下时气流变化，燃料利用率也不下降。另外，局部热应力施加到单电池6而导致故障的可能性降低。
此外，在上述的燃料电池10中，在堆叠结构11的外周缘上涂覆由发泡水泥制成的填充材料16，因此形成气流调节构件。另外，预先喷洒用作脱模剂的氮化硼到堆叠结构11的外周缘，由此对其进行表面处理。因此，填充材料16能放置在预定位置而不附着到燃料电池单元1上。结果，仅通过简单的工作，即可增加供应到单电池6的气体供应量。另外，对于燃料电池单元1，释放其外周缘由于温度升降产生的应力变得容易，燃料电池单元1提高了其抗热冲击性，并使自身更薄。
在该实施例的每个燃料电池单元1中，电池板2和分隔板3形成为相互相同的形状，然而，本发明不限于此。例如，如图5所示，单电池6所安装到的电池板2可以形成为仅具有台阶部23的形状，分隔板3可以形成为具有环形台阶34的形状，该环形台阶34的高度大约是图3中壳体高度的两倍。
而且，该实施例示出单电池6形成为小直径盘状的壳体，然而，本发明不限于此。例如，如图6A所示，当单电池6A形成环形时，已经经受压力加工的内环7和外环8能分别结合到其内外周缘。内环7和外环8能结合到分隔板3。在此情况下，如图6B所示，考虑结合时的可加工性，内环7和外环8可以通过棒9相互连接以形成框架。也可将扇形的单电池6B安装到框架。
该实施例示出壳体12的开口形状形成为圆形的壳体，然而，本发明不限于此。例如，如图7所示，壳体12的开口形状可以形成为六边形。
而且，在该实施例中，填充材料16布置在壳体12和堆叠结构11之间的空隙中、除气体导入部12a和气体排出部12b之外的整个圆周上。然而，填充材料16可仅设置在空隙中的气体导入部12a附近和气体排出部12b附近。在该情况下，如图8所示，优选地，由将气体导入部12a(气体排出部12b)的中心X和燃料电池单元1的中心O相互连接的线X-O和将燃料电池单元1的中心O和布置的填充材料16的终端相互连接的线O-Y形成的角度R是15°或者以上。当角度R小于15°时，有时会发生大量气体从壳体12和堆叠结构11之间的空隙流过的情况，减少了气体利用率，因此损害了发电效率。
该实施例示出气体导入部12a和气体排出部12b的数目均设定为一的壳体，然而，本发明不限于此。例如，如图9所示，在壳体12上可以布置两个气体导入部12a和两个气体排出部12b。而且，该实施例示出容纳的堆叠结构11的数目是一的壳体，然而，本发明也不限于此。例如，如图10所示，可以采用如下结构三个堆叠结构11容纳在形成为大致三角形且具有三个气体导入部12a和一个气体排出部12b的壳体12中。
图11到图13B示出根据本发明的燃料电池的另一实施例。如图12所示，在该实施例的燃料电池10中，通过在由毡片制成的片状材料46上涂覆由发泡水泥制成的填充材料16而组成气流调节构件。片状材料46位于堆叠结构11侧，主要包括玻璃纤维，具有电绝缘性，具有0.1mm的厚度。而且，片状材料46和填充材料16仅设置在空隙中气体导入部12a附近和气体排出部12b附近。
而且，如图11所示，燃料电池10的壳体12包括在其外周壁的四个位置处朝堆叠结构11侧的凹部(定位/保持结构)12c。此外，如图13A和图13B所示，壳体12包括位于气体导入部12a(气体排出部12b)和堆叠结构11之间的分隔壁(分隔构件)47。分隔壁47具有与堆叠结构11的外周接合的不规则部47a。
每个凹部12c布置在如下区域由将凹部12c和燃料电池单元1的中心O相互连接的线O-Y和将气体导入部12a(气体排出部12b)的中心X和燃料电池单元1的中心O相互连接的线X-O形成的角度R是大约45°。而且，上述的片状材料46和填充材料16仅设置在凹部12c和分隔壁46之间。
在该实施例的燃料电池10中，用作气流调节构件的片状材料46和填充材料16设置在堆叠结构11和壳体12之间。因此，对于从气体导入部12a导入的空气，流过燃料电池单元1之间的集流器15流过比流过壳体12和堆叠结构11之间的空隙更容易。因此，供应到被电池板2保持的单电池6的气体供应量将增加到很大的程度。因此，能产生足够的电力。
在上述的燃料电池10中，通过在位于堆叠结构11侧且具有电绝缘性的片状材料46上涂覆由发泡水泥制成的填充材料16而组成气流调节构件。因此，填充材料16和燃料电池单元1被阻止相互附着和熔合，将提高燃料电池单元1的抗热冲击性。另外，可能提高燃料电池单元1之间或者在燃料电池单元1和壳体12之间的电绝缘性。结果，限制了泄漏损失，导致发电效率的提高。
而且，在上述的燃料电池10中，由具有小气孔率的毡片制成的片状材料46仅设置在气体导入部12a附近和气体排出部12b附近。具体地，导热率高、重量大的片状材料46被限制性地以最小必要量布置。因此，可实现在燃料电池10中的重量减轻和热容量下降。另外，由于少量布置片状材料46，从壳体12的热辐射被限制，因此使得可能改善其热绝缘性。因此，使堆叠结构11保持温暖变得更容易，发电效率将得到进一步提高。
此外，在上述的燃料电池10中，分隔壁47设置在气体导入部12a(气体排出部12b)和堆叠结构11之间。因此，可避免填充材料16挂在气体导入部12a(气体排出部12b)侧并由此阻碍气体流动。
在该实施例的燃料电池10中，通过在位于堆叠结构11侧且具有电绝缘性的由毡片制成的片状材料46上涂覆由发泡水泥制成的填充材料16而组成气流调节构件。然而，本发明不限于此。例如，如图14所示，气流调节构件可以用如下方式组成燃料电池单元1之间的每个集流器15的外周被由金属箔制成的片状材料56覆盖，填充材料16涂覆在每个片状材料56上。在该结构下，在填充材料16填充在壳体12和堆叠结构11之间的情况下，可阻止填充材料16进入集流器15的孔隙。另外，如上所述，如果具有小气孔率的构件，例如陶瓷毡片和金属箔，被用作位于堆叠结构11侧的片状材料，那么能够增加注入或涂在壳体12和堆叠结构11之间的填充材料的气孔率。因此，提高了热绝缘性，减轻了重量。另外，填充材料对于热冲击难以出现裂缝，即使出现裂缝，也能避免气流调节性能的下降。
而且，在该实施例的燃料电池10中，在气体导入部12a(气体排出部12b)和堆叠结构11之间设置分隔壁47。然而，例如，如图15A所示，导流构件47b可与每个分隔壁47一体地设置。此外，如图15B所示，可通过弯曲每个分隔壁47来设置导流部47c。
当导流构件47b与分隔壁47一体地设置时，在气体导入部12a侧，从该处导入的空气能平稳地流过集流器15。而且，在气体排出部12b侧，已通过集流器15的空气能平稳地引导到气体排出部12b。结果，可以容易地区分期望压力损失减少的气体导入部12a和气体排出部12b、以及期望压力损失增加的具有小气孔率的区域。
同时，当导流部47c设置在分隔壁47上时，可吸收燃料电池单元1的由于燃料电池10的机械振动而产生的周缘部的大共振，因此，能获得良好的耐久性。
图16A和图16B示出根据本发明的燃料电池的另一实施例。如图16A和16B所示，作为设置在堆叠结构11和壳体12之间的空隙中的气流调节构件，使用与空隙的形状匹配的成型体66。通过对毡执行印模(stamp molding)以形成半圆形以使毡可与燃料电池单元1的外径匹配而组成成型体66。在该情况下，通过将有机粘合剂混合入作为主要成分的氧化铝纤维和云母粉末中而形成毡。成型体66具有各厚度均与燃料电池单元1之间的间距相等的台阶。该台阶通过热压机形成以与燃料电池单元1的外周缘匹配。
而且，在燃料电池10中，壳体12形成具有固定到其底部的凸缘14和在其上端开口的筒状，气体导入部12a和气体排出部12b位于上端的开口部。而且，堆叠结构11以形成为半圆形的成型体66设置在燃料电池单元1之间的状态从其上端开口插入壳体12。通过将凸缘13和顶盖焊接到上端开口而密封该容纳堆叠结构11的壳体12。
在此实施例中，在将空气引导到壳体12的同时对燃料电池10执行热处理，由此烧掉设置在燃料电池单元1之间的环形中的成型体66的有机成分。因此，构成成型体66的毡的弹性恢复，如图17所示，由燃料电池单元1、集流器15和壳体12包围的空隙被填满。
在该实施例的燃料电池10中，在堆叠结构11和壳体12之间的空隙中，设置了与空隙形状匹配的成型体66。因此，对于从气体导入部12a导入的空气，从集流器15流过比从空隙流过更容易。因此，供应到被电池板2保持的单电池6的气体供应量将增加到很大的程度，导致可以获得足够的发电。而且，在该实施例的燃料电池10中，与空隙形状匹配的成型体66用作气流调节构件。因此，可恒定地保持在燃料电池单元1之间的间隔。结果，可使导入到壳体12的空气均匀地流过燃料电池单元1的各层，导致输出密度的增大。
在该实施例中，形成为半圆形的成型体66设在燃料电池单元1之间。然而，如图18所示，使用堆叠在毡片75上且后来与该毡片75成为一体的毡垫74作为气流调节构件。由毡垫74和毡片75组成的整体的片状材料76具有通过对毡垫74的部分压模(press-molding)而形成的水平条纹状不规则性，以使该部分能与燃料电池单元1的外周缘形状匹配。在该情况下，整体的片状材料76可形成为缠绕堆叠结构11的外周部且容纳在壳体12中。因此，可简单地形成气流调节构件和将气流调节构件简单地安装在堆叠结构11上。
在该情况下，可以在整体的片状材料76的水平条纹状不规则处涂覆室温固化型的陶瓷粘合剂，单元间集流器15与之接触，随后固化。通过设置陶瓷粘合剂，可在毡垫74和集流器15的表面相互接触的位置形成具有更小气孔率的层。
而且，在该实施例中，形成为半圆形的成型体66设在燃料电池单元1之间，由此恒定地保持堆叠的燃料电池单元1之间的间隔。然而，如图19所示，可采用另一结构可由用于恒定地保持燃料单元1之间的间隔的波状薄板(隔板)86和填充材料87形成气流调节构件。在该情况下，可保持燃料电池单元1之间的间隔。因此，可防止燃料电池单元1的外周缘部对于燃料电池10的机械振动产生很大程度地共振。因此，带来良好的耐久性。
此外，在该实施例中，在堆叠结构11的燃料电池单元1之间在整个圆周上设置成型体66。然而，如图20所示，一体地具有作为气流调节构件的较少孔部的导流构件47b的分隔壁47(参考图15A)能布置在气体导入部12a附近和气体排出部12b附近。
在该情况下，优选地，由将气体导入部12a(气体排出部12b)的中心X和燃料电池单元1的中心O相互连接的线X-O和将燃料电池单元1的中心O和各分隔壁47的导流构件47b的终端连接的线O-Y形成的角度R设定为至少15°。而且，优选地，导流构件47b与集流器15相接触，使分隔壁47与气体导入部12a(气体排出部12b)相邻。因此，导电性高且重的导流构件47b被限制在最小必要量，在燃料电池10中将实现重量减小和热容量下降。另外，从壳体12的热辐射被限制，因此使得可能增强其热绝缘性。因此，使堆叠结构11保持温暖变得容易，发电效率将得到提高。
而且，优选地，位于壳体12侧的气流调节构件的部分的气孔率设定得比位于堆叠结构11侧的部分的气孔率大。如图21所示，优选地，以以下方式形成具有小气孔率的致密表面层66a当与壳体12和堆叠结构11之间的空隙的形状匹配的成型体66被用作气流调节构件时，在成型体66的外表面上涂覆陶瓷基粘合剂，随后固化。因此，将实现燃料电池10的重量减轻和热容量下降。
此外，如图22所示，可以如下方式组成部分地改变气流调节构件的气孔率的结构例子涂覆有凝胶填充材料97的片状材料96缠绕堆叠结构11，填充材料97被固化，然后堆叠结构11容纳在壳体12中。在该情况下，可以组成该结构以堆叠具有比其上的片状材料96的填充材料97的气孔率更小的气孔率的填充材料98。如果通过在片状材料96上使气孔率相互不同的多层填充材料形成图案而组成结构，则可以简单地控制气流调节构件的气孔率。如上所述，如果气孔率相互不同的填充材料通过印刷技术堆叠成期望的图案，则可处理堆叠结构的复杂的周缘形状。
而且，如图23所示，可组成部分地改变气流调节构件的气孔率的结构例子，以在具有小气孔率的成型体106的外侧布置具有大气孔率的成型体107。在该情况下，从壳体12的热辐射被限制，使得容易使堆叠结构11保持温暖。结果，将提高发电效率。注意，也可以填充材料代替上述成型体106和107中的二者或者任一。
图24示出根据本发明的燃料电池的又一实施例。如图24所示，在本实施例的燃料电池10中，壳体12侧的各集流器115的部分形成为具有小气孔率的致密部分(气流调节构件)116。致密部能保持燃料电池单元1之间的间隔。而且，由玻璃纤维制成的毡片形成的电绝缘构件117介于致密部116和燃料电池单元1之间以及致密部116和壳体12之间。注意，致密部116不形成在与气体导入部12a和气体排出部12b相对的集流器115的部分上。
在该情况下，由金属纤维制成且排列成环形的针织带通过热压制模(hot-press molding)而形成期望的厚度，由此形成集流器115。而且，在针织带排列成环形的阶段，比起单电池6与之接触的中心部分，针织带更多地堆叠和布置在集流器115的外周部上。因此，具有小气孔率的致密部116一体地形成在集流器115的外周部上。
而且，在燃料电池10中，在堆叠燃料电池单元1的阶段，电绝缘构件117布置在集流器115的致密部116的表面和外周部二者上。随后，将集流器115插入燃料电池单元1之间将燃料电池单元1相互堆叠以形成堆叠结构11，然后在壳体12中容纳堆叠结构11。因此，在燃料电池10中，可通过集流器115的致密部116保持燃料电池单元1之间的间隔，因此，装配工作变得容易。
在该实施例的燃料电池10中，与集流器115一体地形成的致密部116布置在堆叠结构11和壳体12之间的空隙中。因此，对于从气体导入部12a导入的空气，从集流器115的中心部分流过比从壳体12和堆叠结构11之间的空隙流过更容易。因此，供应到由电池板2保持的单电池6的空气供应量将增加到很大的程度，结果是，能产生足够的电力。
图25示出根据本发明的燃料电池的又一实施例。如图25所示，在该实施例的燃料电池10中，在壳体12中设置棘齿状台阶12d作为定位/保持结构。棘齿状台阶12d在壳体12中的预定区域定位和保持堆叠结构11。其它结构与图1所示的在先实施例的燃料电池10的结构相同。
在该实施例的燃料电池10中，可以阻止燃料电池单元1的外周缘部由于燃料电池10的机械振动而很大程度地共振。因此，带来很好的耐久性。
该实施例示出棘齿状台阶12d用作定位/保持结构的壳体。然而，本发明并不限于此。如图26所示，可采用波状台阶12e被作为定位/保持结构的另一结构，以及如图27所示，还能采用楔形槽12f用作定位/保持结构的又一结构。
而且，该实施例示出形成棘齿状台阶12d、波状台阶12e和楔形槽12f以对应所有的燃料电池单元1的壳体。具体地，棘齿状台阶12d、波状台阶12e和楔形槽12f可以部分地或者整体地形成在壳体12的外周上，或者可以形成到多个燃料电池单元1中的每个上。
如上所述，根据本发明的燃料电池的特征在于气流调节构件设置在壳体和堆叠结构之间的空隙中。而且，气流调节构件由高多孔材料形成，因此使得可以增强堆叠结构的热保持性。然而，气流调节构件能以具有高热辐射性的材料形成。在该情况下，即使堆叠结构处于不正常的高温状态，也能有效地冷却堆叠结构。作为此材料，可使用具有高辐射效率的材料和具有高传热效率的材料。
于2005年11月22日提交的日本专利中请No.P2005-337230的全部内容整体引用于此以供参考。
虽然本发明已通过参考本发明的一些实施例说明如上，但是本发明并不限于以上说明的实施例，考虑到本文的示教作用，变形例对于本领域技术人员来说是明显的。本发明的范围由所附的权利要求来定义。
权利要求
1.一种燃料电池，其包括堆叠结构(11)，通过隔着集流器(15)堆叠多个固体氧化物燃料电池单元(1)而构成所述堆叠结构，每个所述燃料电池单元(1)包括电池板(2)，其保持单电池(6)，在所述电池板(2)的中心部分具有用于导入燃料气体和空气中的一种气体的气体导入孔(21)和排出所述一种气体的气体排出孔(22)；分隔板(3)，在所述分隔板(3)的中心部分具有用于导入所述一种气体的气体导入孔(31)和排出所述一种气体的气体排出孔(32)，所述分隔板(3)的外周缘与所述电池板(2)的外周缘相结合；壳体(12)，其容纳所述堆叠结构(11)，所述壳体(12)包括气体导入部(12a)和气体排出部(12b)，所述壳体将燃料气体和空气中的另一种气体从所述气体导入部(12a)导入所述壳体(12)，使所述另一种气体流到所述气体排出部(12b)；以及气流调节构件(16)，其设置在所述壳体(12)和所述堆叠结构(11)之间的空隙中，以使所述另一种气体通过位于所述燃料电池单元(1)之间的所述集流器(4)流到所述气体排出部(12b)。
2.根据权利要求1所述的燃料电池，其特征在于，所述气流调节构件仅设置在所述壳体的所述气体导入部周围和所述壳体的所述气体排出部周围。
3.根据权利要求1所述的燃料电池，其特征在于，所述气流调节构件和所述燃料电池单元可相互移动地相互接触。
4.根据权利要求1所述的燃料电池，其特征在于，所述气流调节构件由注入或涂入所述壳体和所述堆叠结构之间的所述空隙中的填充材料构成。
5.根据权利要求1所述的燃料电池，其特征在于，所述气流调节构件由与所述壳体和所述堆叠结构之间的所述空隙的形状匹配的成型体构成。
6.根据权利要求1所述的燃料电池，其特征在于，所述气流调节构件通过组合位于所述堆叠结构侧的片状材料和注入或涂到所述壳体侧的填充材料而构成。
7.根据权利要求1所述的燃料电池，其特征在于，所述气流调节构件通过组合片状材料和与所述壳体和所述堆叠结构之间的所述空隙的形状匹配的成型体而构成。
8.根据权利要求1所述的燃料电池，其特征在于，所述气流调节构件通过组合能保持所述燃料电池单元之间的间隔的隔板和填充材料而构成。
9.根据权利要求1所述的燃料电池，其特征在于，所述气流调节构件的气孔率设定得比所述集流器的气孔率小。
10.根据权利要求9所述的燃料电池，其特征在于，所述气流调节构件的气孔率局部地改变。
11.根据权利要求10所述的燃料电池，其特征在于，所述气流调节构件的位于所述壳体侧的部分的气孔率设定得比位于所述堆叠结构侧的部分的气孔率大。
12.根据权利要求1所述的燃料电池，其特征在于，所述气流调节构件和所述燃料电池单元相互电绝缘。
13.根据权利要求12所述的燃料电池，其特征在于，所述集流器的壳体侧部分形成为能够保持所述燃料电池单元之间的间隔的所述气流调节构件，以及电绝缘构件介于所述气流调节构件和所述燃料电池单元之间。
14.根据权利要求1所述的燃料电池，其特征在于，所述燃料电池还包括分隔构件，其设置于所述气体导入部和所述气流调节构件的邻近所述气体导入部的端面，或者设置于所述气体排出部和所述气流调节构件的邻近所述气体排出部的端面。
15.根据权利要求14所述的燃料电池，其特征在于，所述燃料电池还包括第一导流构件，其使所述另一种气体流到所述集流器，所述第一导流构件与设置于所述气体导入部的所述分隔构件一体地设置，以及第二导流构件，其将已通过所述集流器的所述另一种气体引导到所述气体排出部，所述第二导流构件与设置于所述气体排出部的所述分隔构件一体地设置。
16.根据权利要求1所述的燃料电池，其特征在于，所述燃料电池还包括定位/保持结构，其设置在所述壳体中，在所述壳体中的预定区域定位和保持所述堆叠结构。
全文摘要
本发明提供一种燃料电池，该燃料电池包括通过堆叠多个具有集流器的固体氧化物燃料电池单元而组成的堆叠结构。每个燃料电池单元包括保持单电池的电池板，在其中心部分具有用于燃料气体和空气中的一种气体的气体导入孔；分隔板，在其中心部分具有用于燃料气体和空气中的一种气体的气体导入孔，使其外周缘整体地结合到电池板的外周缘。该燃料电池还包括壳体，其容纳堆叠结构，包括气体导入部和气体排出部，将燃料气体和空气中的另一种气体从气体导入部导入壳体，使另一种气体流到气体排出部。该燃料电池还包括气流调节构件，其设置在壳体和堆叠结构之间的空隙中，以使另一种气体通过位于燃料电池单元之间的集流器流到气体排出部。
文档编号H01M8/24GK1971989SQ200610145609
公开日2007年5月30日 申请日期2006年11月22日 优先权日2005年11月22日
发明者櫛引圭子, 矢口竜也, 井深重夫, 小松宽和, 中岛靖志 申请人:日产自动车株式会社