[发明专利]电化学反应单位和电化学反应电池组

说明书

本发明抑制空气室中的气体的不足导致的单体电池的性能的降低。电化学反应单位具备单体电池、空气极侧构件以及燃料极侧构件。电化学反应单位的空气室的供给侧和排出侧中的至少一者满足以下的条件。条件：由空气极侧连通流路的开口构成的空气极侧开口组的两端点的中点与由燃料极侧供给连通流路的开口构成的燃料极侧供给开口组的两端点的中点(特定点)之间的、在与空气室孔的内周面平行的方向上的距离比空气极侧气体流路用孔的矩心与上述特定点之间的、在与空气室孔的内周面平行的方向上的距离短。

技术领域

本说明书公开的技术涉及一种电化学反应单位。

背景技术

作为利用氢与氧之间的电化学反应而进行发电的燃料电池的一种，公知有固体氧化物形的燃料电池(以下称为“SOFC”)。作为SOFC的构成单位的燃料电池发电单位(以下，称作“发电单位”)具备燃料电池单体电池(以下，称作“单体电池”)。单体电池包含电解质层以及隔着电解质层在预定方向(以下，称作“第1方向”)上彼此相对的空气极和燃料极(例如参照专利文献1)。

另外，发电单位具备形成有空气室用孔的空气极侧构件(以下，称作“空气极侧框架”)，该空气室用孔构成面对空气极的空气室。在空气极侧框架形成有：空气极侧供给气体流路用孔，其构成供向空气室供给的气体(以下，称作“氧化剂气体”)通过的空气极侧供给气体流路(以下，称作“氧化剂气体导入歧管”)；以及空气极侧排出气体流路用孔，其构成供自空气室排出的气体(以下，称作“氧化剂废气”)通过的空气极侧排出气体流路(以下，称作“氧化剂气体排出歧管”)。在空气极侧框架还形成有：空气极侧供给连通流路，其与上述空气极侧供给气体流路用孔相连通且在空气室用孔的一内周面开口；以及空气极侧排出连通流路，其与上述空气极侧排出气体流路用孔相连通且在与空气室用孔的另一内周面(是在与第1方向正交的方向上同上述一内周面相对的面)开口。经由氧化剂气体导入歧管和空气极侧供给连通流路向发电单位的空气室供给氧化剂气体。另外，自空气室排出的氧化剂废气经由空气极侧排出连通流路和氧化剂气体排出歧管向外部排出。

同样地，发电单位具备形成有燃料室用孔的燃料极侧构件(以下，称作“燃料极侧框架”)，该燃料室用孔构成面对燃料极的燃料室。在燃料极侧框架形成有：燃料极侧供给气体流路用孔，其构成供向燃料室供给的气体(以下，称作“燃料气体”)通过的燃料极侧供给气体流路(以下，称作“燃料气体导入歧管”)；以及燃料极侧排出气体流路用孔，其构成供自燃料室排出的气体(以下，称作“燃料废气”)通过的燃料极侧排出气体流路(以下，称作“燃料气体排出歧管”)。在燃料极侧框架还形成有：燃料极侧供给连通流路，其与上述燃料极侧供给气体流路用孔相连通且在燃料室用孔的一内周面开口；以及燃料极侧排出连通流路，其与上述燃料极侧排出气体流路用孔相连通且在燃料室用孔的另一内周面(是在与第1方向正交的方向上同上述一内周面相对的面)开口。经由燃料气体导入歧管和燃料极侧供给连通流路向发电单位的燃料室供给燃料气体。另外，自燃料室排出的燃料废气经由燃料极侧排出连通流路和燃料气体排出歧管向外部排出。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2016－207270号公报

发明内容

发明要解决的问题

通常，在SOFC的运转时，为了提高燃料气体的利用效率，具有燃料气体的供给量少于氧化剂气体的供给量的倾向。因此，在以往的结构的发电单位中，在沿上述第1方向观察时，发电反应集中于单体电池中的、靠近燃料极侧供给连通流路的开口的区域中，在该区域中，氧化剂气体被大量地消耗而使氧化剂气体不足，其结果，有可能使单体电池的发电性能降低。此外，也能够想到通过例如对氧化剂气体导入歧管、氧化剂气体排出歧管的位置进行调整来解决这样的问题，但对于各歧管的位置，由于例如存在避免与紧固构件之间的干扰这样的限制，因此设计自由度较低，在大多数情况下，无法通过各歧管的位置的调整来解决问题。