专利名称：管状燃料电池模块的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种管状燃料电池模块，更具体地，涉及其中燃料电池的 集电电极还用作燃料电池之间的隔离件的管状燃料电池^t块。
背景技术：
如图12所示管沿着长度方向的截面图所示，传统的管状燃料电池包括 内部电极IO、第一催化剂层12、电解质层14、第二催化剂层16以及树脂 密封件20。图13示出沿着图12所示线A-A的截面图。如图13所示，内 部电极IO、第一催化剂层12、电解质层14和第二催化剂层16从内向外依 次层叠，并形成为基本同心的圆筒状。在这类管状燃料电池中，如图12和13所示，表现出导电性的外部线 圏18通常在基本没有间隙的情况下绕第二催化剂层16的外周巻绕，而内 部电极10和外部线圏18经由外部电路电连接。例如，日本国家阶段未审 定公报No. Hei 08-507896公开了 一种包括绕外侧电极的外周螺旋巻绕的导 线的管状燃料电池，其中该导线电连接到任意外部电路。传统上，当组合多个管状燃料电池来形成模块时，为了确保尽可能均 匀地将燃料气体或氧化气体供应到各个电池，并确保反应期间所产生的热 能够有效冷却，优选各个电池定位成与相邻电池具有预定间隔，同时模块 内多个电池的内部电极和外部线圏必须使用电流收集线分别并联连接。为了满足连接电流收集线的要求，日本专利未审定公报No. 2002-313374公开了 一种技术，其中在排出侧金属管板中形成稍小于电池管 直径的孔，使得当电池管穿过孔时，孔的内周变形而固定该管。另外，日 本专利未审定公报No. 2004-356014公开了 一种模块化方法，其中多个单电5池的端部(内部电极)使用接合和焊接的组合而连接到单个金属板，由此 实现电流收集，而外部电极的电流收集通过与圆柱形电流收集部件(集电 部件)接触而实现。但是，对于这些传统技术，在连接管状燃料电池单电池和电流收集器 期间，尽管不用费劲通过焊接等进行导电连接，但是由于完成连接和相关 处理所需的部件数量和努力的增加，总的结果并不一定是成本的降低，而 是对燃料电池模块的低成本制造的阻碍。另一方面，如果使用圆柱形电流收集部件等来免除与使用电流收集线 等相关联的努力，则有使装置的尺寸显著增大的危险。特别是在将几千到几万个直径几毫米的极细的管状燃料电池以电池之 间几毫米的间距集合到一起并模块化的情况下，使用电流收集线等在模块 化的电池之间进行电连接需要非常精确的处理技术以及大量时间。结果， 燃料电池模块的制造工艺复杂且困难，导致制造成本的显著增加。发明内容本发明的一种管状燃料电池模块包括多个管状燃料电池，每个管状 燃料电池都包括层叠到筒形内部电极的外周表面上的催化剂层和电解质 层；以及电流收集部件，所述电流收集部件表现出导电性且还用作所述管 状燃料电池的隔离件。另外，本发明的一种管状燃料电池模块包括多个管状燃料电池，每 个管状燃料电池都包括表现出导电性的筒形内部电极，依次层叠到所述内 部电极的外周表面上的第一催化剂层、电解质层和第二催化剂层，以及外 部线圏，所述外部线圏表现出导电性并且绕所述第二催化剂层的外周表面 巻绕，使得具有疏松巻绕节距的第一线圏段夹在具有紧密巻绕节距的第二 线圏段之间；以及电流收集部件，所述电流收集部件表现出导电性并且设 有供所述管状燃料电池插入的多个开口，其中所述第一线圏段和所述开口 配合(嵌合/装配，fit)到一起。另外，本发明的一种管状燃料电池模块包括多个管状燃料电池，每个管状燃料电池都包括表现出导电性的筒形内部电极，依次层叠到所述内 部电极的外周表面上的第一催化剂层、电解质层和第二催化剂层，以及外 部线圏，所述外部线圏表现出导电性并且绕所述第二催化剂层的外周表面 巻绕，使得具有第一外周直径的第一线圈段夹在具有第二外周直径的第二线圏段之间，所述第二外周直径大于所述第一外周直径；以及电流收集部 件，所述电流收集部件表现出导电性且设有供所述管状燃料电池插入的多 个开口，其中所述第一线圏段和所述开口配合到一起。在上述管状燃料电池模块中，当所述管状燃料电池已配合在所述开口 内时，所述开口的内周直径优选大于所述第二催化剂层的外周直径，但小 于所述第二线圏段的外周直径。另外，在上述管状燃料电池模块中，所述电流收集部件优选包括插入 部分，所述插入部分具有在面内方向上从中心部分沿径向向外延伸的多个 缝隙，并且所述管状燃料电池以使得所述插入部分的所述多个缝隙弯曲或 屈曲的方式插入，由此将所述管状燃料电池固定到所述电流收集部件。在上述管状燃料电池模块中，所述电流收集部件优选是设有多个插入 部分的柔性部件，并且所述内部电极的末端优选通过插入所述插入部分中 而固定。另外，在本发明的管状燃料电池模块中，通过插入所述管状燃料电池， 设置在所述插入部分中的所述多个缝隙优选经历变形，由此形成所述开口 。另外，在上迷管状燃料电池模块中，所述插入部分优选#:设置成使得 至少所述多个管状燃料电池的所述第二催化剂层不会彼此接触。
图1是示出根据本发明一个实施例的管状燃料电池模块100的结构概 况的侧^L图。图2是示出图1所示管状燃料电池的结构概况的视图。图3是沿着图2所示管状燃料电池的管的长度方向的截面图。图4是图3所示管状燃料电池沿着线B-B的截面图。图5是图3所示管状燃料电池沿着线C-C的截面图。图6是示出设有插入部分46a的板状电流收集部件22的一组视图，其 中(a)表示板平面内看到的示意性表示，而(b)表示示出管状燃料电池 50插入到插入部分中的状态的截面图。
图7是示出设有插入部分46b的板状电流收集部件22的一组视图，其 中(a)表示板平面内看到的示意性表示，而(b)表示示出管状燃料电池 50插入到插入部分中的状态的截面图。
图8是示出设有插入部分46c的板状电流收集部件22的一组视图，其 中(a)表示板平面内看到的示意性表示，而(b)表示示出管状燃料电池 50插入到插入部分中的状态的截面图。
图9是示出根据本发明另一实施例的管状燃料电池模块200的结构概 况的^L图。
图IO是示出图9所示管状燃料电池的结构概况的^L图。 图11是示出根据本发明另 一实施例的管状燃料电池模块300的结构概 况的4见图。
图12是传统管状燃料电池沿着管的长度方向的截面图。 图13是图12所示管状燃料电池沿着线A-A的截面图。
具体实施例方式
下面是基于附图对本发明实施例的说明。
为了将多个管状燃料电池集成到一起形成管状燃料电池模块，必须通 过分别将所有的外部线圏和所有的内部电极连接到 一起来进行电流收集。 在以下说明中，分别处理来自外部线圈的电流收集和来自内部电极的电流 收集。
图1是示出根据本发明一个实施例的管状燃料电池模块100的结构概 况的侧视图，该管状燃料电池模块100使用多个管状燃料电池50以及电流 收集部件22和24形成。
图2是示出图l所示管状燃料电池50的结构概况的视图。另外，图3 是沿着图2所示管状燃料电池50的管的长度方向的截面图。除了用外部线圏28代替外部线圏18外，此燃料电池的结构与图12和13所示传统管状 燃料电池的结构基本上相同。
外部线圏28包括具有紧密巻绕节距的段280和282、以及具有疏松巻 绕节距的段284,并且具有疏松巻绕节距的段284夹在具有紧密巻绕节距 的段280和282之间。图4示出沿着通过图3中具有紧密巻绕节距的段280 的线B-B的截面图，而图5示出沿着通过图3中具有疏松巻绕节距的段284 的线C-C的截面图。
如图4和图5所示，内部电极IO、第一催化剂层12、电解质层14和 第二催化剂层16从内向外以基本同心的圆筒形式依次层叠，然后外部线圏 28绕第二催化剂层16的外周表面巻绕。如图5所示，在具有疏松巻绕节 距的段284的至少一部分中，在第二催化剂层16的外周表面上不存在外部 线圏28，这意味着第二催化剂层16的一部分被露出。结果，其中露出第 二催化剂层16的该部分在具有疏松巻绕节距的段284内的外径小于在具有 紧密巻绕节距的段280和282内的外径。换言之，如图2和图3所示，具 有疏松巻绕节距的段284的至少一部分相对于具有紧密巻绕节距的段280 和282是凹入的。
在本发明的一个实施例中，外部线圏28优选由诸如金、铂、铜、不锈 钢、钛或包含这些金属的合金之类的材料形成。为了减小接触阻抗，线圉 还可以涂有合适的金镀层等。外部线圏28的厚度允许绕管状燃料电池巻 绕。例如，直径约是第二催化剂层16外径的10%到30%的外部线圏28 是理想的。更具体而言，外部线圏28的直径优选在从0.5mm到5mm的范 围内，更优选在从l.Omm到2.0mm的范围内。
电流收集部件22和24主要由表现出良好导电性的材料形成。可以使 用的该材料的示例包括金、铂、铜、不锈钢、钛或包含这些金属的合金。 另外，电流收集部件22和24的表面优选进行诸如镀金之类的镀层处理， 以进一步提高导电性。另外，尽管电流收集部件22和24可以是相同或不 同的，但是为了限制部件数量，优选使用相同的部件。
电流收集部件22和24是从图1中的纸面垂直延伸的柔性板状部件。另外，电流收集部件22和24包括多个开口 26，管状燃料电池50能够插 入这些开口中。
电流收集部件22和24还必须具有形成管状燃料电池^=莫块100所需的 必要刚性。具体地，电流收集部件22和24的厚度优选按照例如所支持的 管状燃料电池的尺寸、数量和重量等因素进行调节。优选在仔细考虑部件 的平面部分中所需刚性和使这些部分弯曲或屈曲所需的柔性之间的平衡的 情况下调节电流收集部件22和24的厚度。
例如，电流收集部件22和24的厚度优选设定在外部线圈28的外周直 径D2的从0.1到2.0倍范围内。更具体地，在外部线圈28的外周直径D2 在从约几毫米到几厘米的范围内，并且用于形成单个模块的管状燃料电池 的数量在从约10到50个单电池的范围内的情况下，电流收集部件22和 24的厚度优选设定成外部线圏28的外周直径D2的值的0.1到2.0倍的值。 例如，如果外部线圏28的外周直径D2在从约l.Omm到3.0mm的范围内， 则电流收集部件22和24的厚度优选在从约O.lmm到6.0mm的范围内。
电流收集部件22和24定位成平行布置，其中两个部件从图1中的纸 面垂直延伸。当电流收集部件22和24彼此面对定位时，电流收集部件22 和24中的开口 26设置在对齐(line up)的位置中。通过将管状燃料电池 50在相对于电流收集部件22和24的平面基本垂直的方向上穿过电流收集 部件22和24中设置的开口 26插入，以外部线圏28和开口 26的边缘部分 30进行电接触的方式支承燃料电池。因此，可以收集由各个管状燃料电池 50产生的电力。
如图1所示，当将管状燃料电池50配合在电流收集部件22和24的开 口 26内时，开口 26的内周直径山稍大于第二催化剂层16的外周直径D^ 在一种优选构造中，内周直径ch大于第二催化剂层16的外周直径D"但 小于外部线圏28的外周直径D2。结果，相对于电流收集部件22和24以 稳定的方式支承管状燃料电池50。在此说明书中，表述"外部线圏28的 外周直径D2，，指在外部线圏28绕电池巻绕时跨过图3所示管状燃料电池 50的截面图的最大尺寸，而在圆筒形管状燃料电池的情况下，指包括外部线圏28的厚度在内的管状燃料电池50的横截面的直径。
优选如图1所示弯曲或屈曲开口 26的边缘部分30，因为这使得能够 增大外部线圏28与电流收集部件22和24之间的接触表面积，从而提高了 电流收集性能并使得能够以更稳定的方式支承管状燃料电池50。另外，因 为管状燃料电池50配合在边缘部分30上，所以至少电流收集部件22和 24的边缘部分30应该优选表现出柔性。
例如，通过制备具有图6所示类型的插入部分46a的板状电流收集部 件22和24，可以获得包括具有合适柔性的边缘部分30的开口 26。图6 示出当^目对于板状电流收集部件22和24的平面基本垂直的方向即^ 的顶表面或后表面观察时的插入部分46a的形状。
图6 (a)所示插入部分46每个都包括多个缝隙54a，这些缝隙从顶表 面到后表面贯穿电流收集部件22或24,并在电流收集部件22或24的面 内方向上从中心部分52a沿径向向外延伸。通过穿过电流收集部件22和 24的插入部分46a插入管状燃料电池50,多个缝隙54a弯曲或屈曲，由此 形成开口 26。如果随后继续插入管状燃料电池50,则如图6 (b)所示， 设置在管状燃料电池50上的外部线圏内的那些具有疏松巻绕节距的段 284a配合开口 26a的边缘部分30a。此配合使得多个管状燃料电池50能够 固定到电流收集部件22和24。
在插入部分46a中，包括在面内方向上从中心部分52a沿径向向外延 伸的多个缝隙54a在内的部分应该具有足够的尺寸，以使得管状燃料电池 50能够插入。换言之，包括缝隙54a的部分的直径优选大于图1所示外部 线圏28的外周直径D2。在插入管状燃料电池50时，缝隙54a的柔性使得 开口 26a的边缘部分30a内周直径^扩展到大于第二催化剂层16的外周 直径Dd旦小于外部线圏28的外周直径D2的尺寸。另外，相邻的插入部分 46a应该分隔开一定距离，该距离确保相邻固定的管状燃料电池50不会彼 此接触。
在此实施例中，缝隙54a形成为八个等间距的缝隙，其中相邻缝隙之 间成45度角。但是本发明并不限于此构造，三个以上的任意数量的缝隙都是可以接受的。另外，尽管缝隙不一定要形成为在相邻缝隙之间具有等间 距，但是在缝隙之间具有近似均匀的角度来形成缝隙是优选的，因为这使得能够将更加均匀的力施加到管状燃料电池50。此外，缝隙54a的长度还 可以按照管状燃料电池50的外形进行适当调节。例如，在管状燃料电池 50的第二催化剂层16具有椭圆形横截面的情况下，缝隙54a的长度不需 要相等，而优选按照电池的横截面形状设定。另外，图7和图8中示出插入部分的修改示例。以类似于图6的方式， 图7和图8分别示出当从相对于板状电流收集部件22和24的平面基本垂 直的方向即从板的顶表面或后表面观察时的插入部分46b和46c的形状。图7 (a)所示插入部分46b类似于图6(a)所示插入部分46a，即各 部分包括从中心部分52b沿径向向外延伸的多个缝隙54b，但是当形成插 入部分46b时，还在电流收集部件22和24的顶表面和/或后表面中设置辅 助屈曲的一系列凹槽56b。如图7(a)所示，多个这些凹槽56b优选绕中 心部分52b同心设置。通过这样设置凹槽56b，电流收集部件22和24内 的插入部分46b可以容易地屈曲。所以，管状燃料电池50可以容易地穿过 插入部分46b插入。图8 (a)所示插入部分46c类似于图6(a)所示插入部分46a，即各 部分包括从中心部分52c沿径向向外延伸的多个缝隙54c，但是不同的是 在缝隙交叉处的中心部分52c处设置孔58。如果边缘部分30c在管状燃料 电池50的插入方向上的高度L设定成与由具有疏松巻绕节距的段284c所 产生的凹部的宽度基^目等的值，则缝隙54c将绕管状燃料电池50的外周 表面屈曲，由此提高电流收集部件22和管状燃料电池50之间的接触的封 闭性并加强其配合。孑L 58的形状不一定是诸如正八边形等之类的正多边 形，而还可以是圓形。图9是示出根据本发明另一实施例的管状燃料电池模块200的结构概 况的侧视图，该管状燃料电池模块200使用多个管状燃料电池150以及电 流收集部件32和34形成。除了用多个管状燃料电池150以及电流收集部 件32和34分别代替管状燃料电池50以及电流收集部件22和24外，此实施例的结构基本上与图1所示管状燃料电池模块100的结构相同。图IO是示出图9所示管状燃料电池150的结构概况的视图，其中该视 图的左侧示出沿着管状燃料电池150的管的长度方向的截面图。除了用外 部线圏38代替外部线圈28外，此管状燃料电池150的结构基本上与图2 和3所示管状燃料电池50的结构相同。如图10所示，管状燃料电池150包括具有第一线圏段380以及第二线 圏段382和384的紧密巻绕外部线圈38,并且这些第二线圏段382和384 定位成将第 一线圏段380夹在中间。通过改变外部线圏38在这些第 一线圏 段380以及第二线圏段382和384内的圈数，形成具有第一外周直径D3 的第一线圏段380以及具有第二外周直径D4的第二线圈段382和384，该 第二外周直径D4大于第一外周直径D3。可以通过将管状燃料电池150的 第一线圏段380与电流收集部件32和34内以预定间距形成的开口 36配合 到一起，来形成管状燃料电池模块200。此构造特别有利，因为边缘部分 40的几乎整个周边都可以接触外部线圏38。电流收集部件32和34具有与上一实施例中所述电流收集部件22和 24相同的结构。如图9所示，当将管状燃料电池150配合在电流收集部件 32和34的开口 36内时，开口 36的内周直径d2稍大于第一线圏段380的 外周直径D3。在一种优选构造中，内周直径(12大于第一线圏段380的外 周直径D3，但小于第二线圏段382和384的外周直径D4。结果，相对于 电流收集部件32和34以稳定的方式支承管状燃料电池150。在此实施例中，外部线圈38在第一线圏段380内巻绕一次，而在第二 线圏段382和384内巻绕两次，但是本发明并不限于此构造，例如为了进 一步加强电流收集部件32和34与管状燃料电池之间的配合，可以在第二 线圏段382和384的一部分内提供外部线圏38的附加巻绕。在本发明的此实施例中，电流收集部件32和34以及外部线圏38的理 想材料的示例包括与图1所示电流收集部件22和24以及外部线圏28相同 的材料。另外，电流收集部件32和34的厚度可以以类似于对电流收集部 件22和24的厚度所述的方式适当设定。另外，尽管电流收集部件32和1334可以是相同或不同的，但是为了限制部件数量，优选使用相同材料和相 同形状的部件。这样，通过将多个管状燃料电池穿过包括其间具有预定间距的多个开 口的电流收集部件插入，并将外部线圏配合在电流收集部件的开口内，可 以容易地在保持电池之间的预定位置关系的情况下将多个管状燃料电池固 定到电流收集部件，从而能够形成模块。接着描述本发明的另一实施例。图ll是示出根据本发明另一实施例的 管状燃料电池模块300的结构概况的侧视图，该管状燃料电池模块300使 用多个管状燃料电池250以及电流收集部件22、 24、 42和44形成。除了 增加电流收集部件42和44外，此实施例的结构基本上与图1所示管状燃 料电池模块100的结构相同。如图ll所示，每个管状燃料电池250的内部电极10具有在外部露出 的末端部分48和49，并且通过将末端部分48和49插入以预定间距"i殳置 在电流收集部件42和44内的开口 66和76中来固定每个管状燃料电池 250。包括末端部分48和49的内部电极IO的理想材料包括金、铂、铜、不 锈钢、钛或包含这些金属的合金。为了减小接触阻抗，内部电极还可以涂 有合适的金镀层等。内部电极10的厚度优选按照管状燃料电池250的尺寸 进行适当调节。例如，内部电极IO的外周直径Ds优选设定成在管状燃料 电池250的外部线圏28的外周直径的从0.5到0.95倍范围内。例如，在外 部线圏28的外周直径在从约几mm到几cm的范围内的情况下，内部电极 10的外周直径Ds优选i殳定在从0.5mm到5.0mm的范围内。电流收集部件42和44主要由表现出有利导电性的材料形成。可以使 用的该材料的示例包括金、铂、铜、不锈钢、钛或包含这些金属的合金。 另外，电流收集部件42和44的表面优选进行诸如镀金之类的镀层处理， 以进一步提高导电性。另外，尽管电流收集部件42和44可以是相同或不 同的，但是为了限制部件数量，优选使用相同的部件，更加期望的是使用 与电流收集部件22和24相同材料的部件。电流收集部件42和44还必须具有形成管状燃料电池模块300所需的 必要刚性。具体地，电流收集部件42和44的厚度优选按照例如所支持的 管状燃料电池的尺寸、数量和重量等因素进行调节。优选在仔细考虑部件 的平面部分中所需刚性和使这些部分弯曲或屈曲所需的柔性之间的平衡的 情况下，调节电流收集部件42和44的厚度。例如，如果包括末端部分48和49的内部电极10的外周直径约为 l.Omm，且单个电池模块内使用的管状燃料电池的数量约为10到50，则 电流收集部件42和44的厚度优选在内部电极10的外周直径D5的0.1到2 倍范围内。例如，如果内部电极10的外周直径Ds在从约l.Omm到3.0mm 的范围内，则电流收集部件42和44的厚度优选在从约O.lmm到6.0mm 的范围内。电流收集部件42和44定位成平行布置，其中两个部件从图11中的纸 面垂直延伸。当电流收集部件42和44彼此面对定位时，电流收集部件42 和44中的开口 66和76设置在对齐的位置中。通过将管状燃料电池250 在相对于电流收集部件42和44的平面基本垂直的方向上穿过电流收集部 件42和44中i殳置的开口 66和76插入，以末端部分48和49与开口 66 和76中的边缘部分45和47电连接的方式支承燃料电池。因此，可以收集 由各个管状燃料电池250产生的电力。对于图ll所示形状的电流收集部件 42和44，如果电流收集部件42和44的相对位置预先确定，则将管状燃料 电池250插入开口 66和76中可能是困难的，结果电流收集部件42和44 优选分别从末端部分48和49的两侧配合。如图ll所示，当将管状燃料电池250插入电流收集部件42和44的开 口 66和76内时，电流收集部件42和44的柔性使得开口 66和76的边缘 部分45和47能够紧紧配合在内部电极10的外周周围。结果，管状燃料电 池250由电流收集部件42和44的边缘部分45和47以物理和电稳定的方 式支承。电流收集部件42和44可以使用与电流收集部件22和24相似的 部件，而且可以在电流收集部件42和44中形成其间具有预定间距的图6 (a)所示形状的插入部分46，该间距确保相邻固定的管状燃料电池250的外侧上的催化剂层不会彼此接触。在此实施例中，电流收集部件42和44可以电连接以辅助电流收集， 但必须小心确保不会与电流收集部件22和24( 32和34 )发生接触和短路。 另外在此实施例中，使用四个电流收集部件22、 24、 42和44形成管状燃 料电池模块300以固定和定位管状燃料电池250,但是只需要这些电流收 集部件中的两个来固定和定位管状燃料电池250,例如该结构可以只包括 电流收集部件42和44。但是，优选的构造使用四个电流收集部件22、 24 (32、 34) 、 42和44。在图11中，电流收集部件42和44定位成与树脂密封件20紧密接触， 但不一定要这样紧密接触。另外，电流收集部件42和44优选配合成使得 燃料气体或氧化气体不会通过开口 66和76的边缘部分45和47与末端部 分48和49之间的界面泄漏。边缘部分45和47的末端通常是尖锐的，为 了确保这些末端不会与图中未示出的附近部件接触而损坏或刮伤，这些末 端优选设计成不会伸出超过末端部分48和49的端部。这样，通过将多个管状燃料电池穿过包括其间具有预定间距的多个开 口的电流收集部件插入，可以容易地在保持电池之间的预定位置关系的情 况下将多个管状燃料电池固定到电流收集部件，从而能够形成多个电池才莫 块。本发明可以有利地在使用多个管状燃料电池形成管状燃料电池模块的 情况下使用。 一般而言，管状指中空的圆筒形，但是在此说明中简单地指 筒形，其可以是诸如三角筒形、正方筒形、五边筒形或六边筒形之类的多 边筒形或者椭圆筒形，但通常是圆筒形。如上所述，根据本发明的实施例或其修改，可以容易地形成使用多个 管状燃料电池的管状燃料电池模块。
权利要求
1.一种管状燃料电池模块，包括多个管状燃料电池，每个管状燃料电池都包括层叠到筒形内部电极的外周表面上的催化剂层和电解质层，以及电流收集部件，所述电流收集部件表现出导电性并且还用作所述管状燃料电池的隔离件。
2. —种管状燃料电池模块，包括 多个管状燃料电池，每个管状燃料电池都包括表现出导电性的筒形内部电极，依次层叠到所述内部电极的外周表面上的第一催化剂层、电解质 层和第二催化剂层，以及外部线圏，所述外部线圏表现出导电性并且绕所述第二催化剂层 的外周表面巻绕，使得具有疏松巻绕节距的第一线圏段夹在具有紧密 巻绕节距的第二线圏段之间；以及电流收集部件，所述电流收集部件表现出导电性并且设有多个开口 ， 所述管状燃料电池能够插入所述开口，其中 所述第 一线圈段和所述开口配合到 一起。
3. —种管状燃料电池模块，包括 多个管状燃料电池，每个管状燃料电池都包括表现出导电性的筒形内部电极，依次层叠到所述内部电极的外周表面上的第一催化剂层、电解质 层和第二催化剂层，以及外部线圏，所述外部线圏表现出导电性并且绕所述第二催化剂层 的外周表面巻绕，使得具有第 一外周直径的第 一线圏段夹在具有第二 外周直径的第二线圏段之间，所述第二外周直径大于所述第一外周直 径；以及电流收集部件，所述电流收集部件表现出导电性且i殳有多个开口，所 述管状燃料电池能够插入所述开口，其中所述第 一线圈段和所述开口配合到 一起。
4. 根据权利要求2所述的管状燃料电池模块，其中当所述管状燃料电池已配合在所述开口内时，所述开口的内周直径大 于所述第二催化剂层的外周直径，但小于所述第二线圏段的外周直径。
5. 根据权利要求3所述的管状燃料电池模块，其中当所述管状燃料电池已配合在所述开口内时，所述开口的内周直径大 于所述第二催化剂层的外周直径，但小于所述第二线圈段的外周直径。
6. 根据权利要求l所述的管状燃料电池模块，其中 所述电流收集部件包括插入部分，所述插入部分具有在面内方向上从中心部分沿径向向外延伸的多个缝隙，以及所述管状燃料电池以使得所述插入部分的所述多个缝隙弯曲或屈曲的 方式插入，由此将所述管状燃料电池固定到所述电流收集部件上。
7. 根据权利要求2所述的管状燃料电池模块，其中 所述电流收集部件包括插入部分，所述插入部分具有在面内方向上从中心部分沿径向向外延伸的多个缝隙，以及所述管状燃料电池以4吏得所述插入部分的所述多个缝隙弯曲或屈曲的 方式插入，由此将所述管状燃料电池固定到所述电流收集部件上。
8. 根据权利要求3所述的管状燃料电池模块，其中 所述电流收集部件包括插入部分，所述插入部分具有在面内方向上从中心部分沿径向向外延伸的多个缝隙，以及所述管状燃料电池以使得所述插入部分的所述多个缝隙弯曲或屈曲的 方式插入，由此将所述管状燃料电池固定到所述电流收集部件上。
9. 根据权利要求l所述的管状燃料电池模块，其中 所述电流收集部件是设有多个插入部分的柔性部件，以及 所述内部电极的末端通过插入所述插入部分中而固定。
10. 根据权利要求6所述的管状燃料电池模块，其中 通过所述管状燃料电池的插入，设置在所述插入部分中的所述多个缝隙经历变形，由此形成所述开口。
11. 根据权利要求7所述的管状燃料电池模块，其中通过所述管状燃料电池的插入，设置在所述插入部分中的所述多个缝 隙经历变形，由此形成所述开口。
12. 根据权利要求8所述的管状燃料电池^t块，其中 通过所述管状燃料电池的插入，设置在所述插入部分中的所述多个缝隙经历变形，由此形成所述开口。
13. 根据权利要求9所述的管状燃料电池模块，其中 通过所述管状燃料电池的插入，设置在所述插入部分中的所述多个缝隙经历变形，由此形成所述开口。
14. 根据权利要求6所述的管状燃料电池模块，其中 所述插入部分被设置成使得至少所述多个管状燃料电池的所述第二催化剂层不会彼此接触。
15. 根据权利要求7所述的管状燃料电池^t块，其中 所述插入部分^皮设置成使得至少所述多个管状燃料电池的所述第二催化剂层不会彼此接触。
16. 根据权利要求8所述的管状燃料电池模块，其中 所述插入部分被i殳置成使得至少所述多个管状燃料电池的所述第二催化剂层不会彼此接触。
17. 根据权利要求9所述的管状燃料电池模块，其中 所述插入部分被设置成使得至少所述多个管状燃料电池的所述第二催化剂层不会彼此接触。
全文摘要
本发明涉及一种燃料电池模块，其包括多个管状燃料电池，每个管状燃料电池都包括表现出导电性的筒形内部电极，依次层叠到内部电极的外周表面上的第一催化剂层、电解质层和第二催化剂层，以及外部线圈，该外部线圈表现出导电性并且绕第二催化剂层的外周表面卷绕，使得具有疏松卷绕节距的第一线圈段夹在具有紧密卷绕节距的第二线圈段之间；以及电流收集部件，该电流收集部件表现出导电性并且设有供管状燃料电池插入的多个开口，其中所述第一线圈段和所述开口配合到一起。
文档编号H01M8/24GK101263623SQ20068003310
公开日2008年9月10日 申请日期2006年9月22日 优先权日2005年9月27日
发明者寺田真树, 滨雄一郎, 片山幸久, 石丸洋一 申请人:丰田自动车株式会社