[发明专利]固体氧化物燃料电池装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种固体氧化物燃料电池装置，更详细地讲，本发明 涉及一种将多个单体固体氧化物燃料电池进行电连接的燃料电池装 置的结构。

背景技术

作为燃料电池装置，人们对工作温度较高(700～1000℃)、高效 率的固体氧化物燃料电池装置寄予厚望。在一般情况下，人们将固 体氧化物燃料电池装置制成如下结构之后再使用：首先，将多个单 体固体氧化物燃料电池以串联和/或并联的方式进行电连接，通过捆 扎后使之呈所谓的“堆栈”结构，之后以串联和/或并联的方式使燃 料电池堆进行电连接，使之呈所谓的“模块”结构(下面，将一个 燃料电池单元称为“单体燃料电池”，将同样的单体燃料电池进行 电连接的部件称为“导电部件”)。

燃料电池堆的制成方法如下：将以并联的方式电连接的多个单体 燃料电池置于截面呈日文字母“コ”字形的可导电的保持部件上并 将之固定，以形成并联连接的多个单体燃料电池单元，之后将这些 单元堆积并在规定温度下进行热处理而制成燃料电池堆，其中，在 串联连接的连接体和燃料极，或并联连接的两个燃料极之间设置有 镍毡。(例如参照日本发明专利公报特许第3281821号的4～6项、 图2～图4)。

但是，具有上述结构的燃料电池堆有以下技术问题：由于在制成 燃料电池堆时，必须要有在空气极一侧为氧化环境、燃料极一侧为 还原环境且在规定的温度下进行热处理的烧成工序，所以，无法对 其进行工业化大批量生产。

此外，具有上述结构的燃料电池堆还有以下技术问题：由于单体 燃料电池和导电部件之间的连接只通过单体燃料电池和镍毡来进 行，当组装或运送燃料电池模块时，因电池堆之间的连接或运送等 情况下受到冲击的影响，容易使单体燃料电池与镍毡剥离。

此外，在燃料电池装置发电前后，由于燃料电池模块要允许因各 个单体燃料电池的温度分布不同而产生的热应力的偏差，并要保持 多个燃料电池堆的单体燃料电池和导电部件中的集电，所以，燃料 电池模块通过在多个燃料电池堆的周围按隔热材、内侧燃料电池容 器、隔热材和外侧燃料电池容器的顺序设置上述部件而制成(例如 参照日本发明专利公开公报特开平1-248479号的5、6项和图1、图 2)。

但是，具有上述结构的燃料电池模块有以下技术问题：在发电前 后，由包围在多个燃料电池堆周围的隔热材，因燃料电池装置附近 和内侧燃料电池容器附近之间存在温差而在内侧燃料电池容器上产 生热形变，因而易于在位于内侧燃料电池容器附近的隔热材和内侧 燃料电池容器之间产生间隙。此外，相比上述隔热材的燃料电池装 置附近而言，由于在上述隔热材的内侧燃料电池容器附近有高密度 的气体燃料通过，所以无助于燃料电池装置发电的气体燃料就会增 多，从而导致燃料电池装置的发电性能的下降。

而且，具有该结构的燃料电池模块还有以下技术问题：单体燃料 电池有时在每1m长度上有2mm左右的翘曲，当发电时，因燃料电 池装置的温度分布不同而对各个单体燃料电池施加热应力，因而易 于使单体燃料电池和导电部件之间出现接触不良的情况。为了防止 因翘曲而产生的接触不良，使单体燃料电池和导电部件之间保持良 好的接触状态，至少要在电连接的串联方向上另外设置燃料电池堆 的推压机构，从而会导致燃料电池模块结构复杂化。

发明内容

鉴于上述技术问题的存在，本发明的目的在于提供一种燃料电池 装置，其可简化燃料电池堆的制造工序，并可以大量工业化生产燃 料电池堆，能通过高效地向燃料电池装置提供气体燃料而提高燃料 电池装置的发电性能。

为了实现上述目的，在本发明的第一实施方式中，固体氧化物燃 料电池装置包括：燃料电池堆，其包括多个呈筒状的单体燃料电池 和使该单体燃料电池进行电连接的导电部件；保持部件，其用来包 围上述燃料电池堆。上述保持部件包括：推压部，其作用是朝向电 连接的串联方向推压燃料电池堆；固定部，其用来固定上述保持部 件。

在本发明实施方式中，优选的上述保持部件的特征在于包括：燃 料极一侧保持部件，其设置在上述燃料电池堆的燃料极一侧的端部； 空气极一侧保持部件，其设置在空气极一侧的端部；侧面保持部件， 其用来连结上述燃料极一侧保持部件和上述空气极一侧保持部件； 绝缘部，其使上述燃料极一侧保持部件和/或上述空气极一侧保持部 件与上述侧面保持部件绝缘。