[发明专利]固体氧化物型燃料电池装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种固体氧化物型燃料电池装置，尤其涉及向收容在燃料电池模块内的多个燃料电池单电池供给燃料及氧化剂气体而进行发电的固体氧化物型燃料电池装置。

背景技术

固体氧化物型燃料电池(Solid Oxide Fuel Cell：以下也称为“SOFC”)是将氧化物离子导电性固体电解质用作电解质，在其两侧安装电极，在一侧供给燃料气体，在另一侧供给氧化剂气体(空气、氧等)，并在较高的温度下进行动作的燃料电池。

构成固体氧化物型燃料电池装置的燃料电池模块中通常收容有很多的燃料电池单电池，向这些很多的燃料电池单电池分别分配燃料气体。分配至各燃料电池单电池的燃料气体先被供给至被称为燃料气体分散室的腔室，并从该燃料气体分散室流入各燃料电池单电池。因而，很多的燃料电池单电池分别被固定于燃料气体分散室，与燃料气体分散室的内部连通。而且，由于固体氧化物型燃料电池通常以600～1000℃的高温进行动作，因此需要将各燃料电池单电池固定为可承受这种高温。此外，各燃料电池单电池和燃料气体分散室的接合部必须确保气密性。

因此，各燃料电池单电池相对于燃料气体分散室的接合采用介由金属部件将各燃料电池单电池机械固定于燃料气体分散室之后，通过将膏状玻璃注入接合部来确保气密性等的方法。

另外，在日本国专利第3894860号(专利文献1)、日本国特开平6-215782号(专利文献2)记载的燃料电池中，记载有通过陶瓷粘接剂粘接燃料电池模块内的构成部件的接合部。

专利文献1：日本国专利第3894860号公报

专利文献2：日本国特开平6-215782号公报

但是，在对燃料电池单电池进行机械固定后，通过将膏状玻璃注入接合部来确保气密性时，1个位置的接合需要2个工序，由于针对很多的燃料电池单电池全部需要该工序，因此存在制造成本增大的问题。

此外，如果在燃料电池模块内介由金属部件固定燃料电池单电池，则在被置于高温时，从金属部件蒸发铬成分，其使燃料电池单电池发生铬中毒，存在单电池劣化的问题。而且，如果为了确保接合部的气密性而通过玻璃进行密封，则在被置于高温时，从玻璃蒸发硼，由于附着于单电池而还产生使燃料电池单电池劣化的问题。

另一方面，根据日本国专利第3894860号、日本国特开平6-215782号所记载的使用陶瓷粘接剂的粘接，则可以避免如上所述的燃料电池单电池的劣化。但是，在陶瓷粘接剂的现有接合中存在如下问题，很难在固定燃料电池单电池的同时，进行固定部分的切实的密封。

即，由于陶瓷粘接剂涂布后在固化时水等的溶剂蒸发，从而体积收缩，因此如果无法良好地控制该收缩，则在固化后的陶瓷粘接剂层中产生伴随收缩的剥离或过度的裂纹。在陶瓷粘接剂层中产生上述剥离或裂纹时，即使能够在构成部件间得到足够的粘接强度，也无法确保其接合部的足够的气密性。

从燃料电池单电池的固定部分泄漏燃料气体时，由于所泄漏的燃料气体在空气极侧的不恰当的位置燃烧，因此燃料电池单电池损伤的可能性较高。而且，由于燃料气体泄漏，因而还有可能产生伴随燃料利用率下降的运行成本增加、因未向燃料极侧供给足够的燃料气体所引起的燃料枯竭。

为了弥补该气密性不良，还提出了用玻璃涂覆在粘接后的陶瓷粘接剂层上(日本国专利第3894860号，段落0029)。但是，由于用玻璃涂覆陶瓷粘接剂层时，在制造工序增加的同时，产生从玻璃蒸发硼的问题，因此使用陶瓷粘接剂没有什么优点。

另外，陶瓷粘接剂层的剥离或裂纹容易在使所附着的陶瓷粘接剂急剧干燥时产生。因而，如果使所附着的陶瓷粘接剂以常温慢慢自然干燥，则也能够实质上避免产生剥离或裂纹。但是，使陶瓷粘接剂自然干燥时，接合部得到足够的粘接强度之前需要极长的时间，在此期间无法转入下一个制造工序。因而，尤其在固体氧化物型燃料电池的生产中接合部位较多，制造工序涉及到多次陶瓷粘接剂所进行的粘接，因此，对于自然干燥在工业上完全无法进行实用。