[发明专利]金属支承型燃料电池和燃料电池模块

说明书

获得下述金属支承型燃料电池，其具备利用金属支承体支承燃料电池单元而成的构成，即便使燃料电池单元所具备的阳极电极层为数十微米数量级，也能够合理且有效地利用内部改性反应。燃料电池单元R在金属支承体1上形成为薄层状，在单元组件U内具备通过水蒸气改性反应由原燃料气体生成氢气的内部改性催化剂层D，设置将通过发电反应而产生的水蒸气从阳极电极层A排出并导入内部改性催化剂层D，且将生成的氢气导入阳极电极层A的内部改性燃料供给通路L3(L3a、L3b)。

技术领域

本发明涉及具备隔着电解质层而形成有阳极电极层和阴极电极层的燃料电池单元、向阳极电极层供给含有氢气的气体的还原性气体供给通路、以及向阴极电极层供给含有氧气的气体的氧化性气体供给通路的燃料电池。

背景技术

燃料电池单元通过向两个电极层供给所需的气体(还原性气体、氧化性气体)而以自身进行发电。本说明书中，将具备该燃料电池单元、还原性气体供给通路和氧化性气体供给通路而构成的组件称为“燃料电池单独单元组件”。并且，这些燃料电池单独单元组件沿着规定的方向层叠多个而构筑本发明所述的燃料电池模块。该燃料电池模块成为本发明中提及的燃料电池装置的核心。

作为这种燃料电池的相关背景技术，可列举出专利文献1、2、3中记载的技术。

专利文献1所公开的技术的目的在于，提供能够同时防止在发电中变得过度高温和发生温度不均而不牺牲发电性能的燃料电池，其具备用于向燃料极(相当于本发明的“阳极电极层”)112供给燃料气体(相当于本发明的“含有氢气的气体”)的流路、即燃料供给流路(相当于本发明的“还原性气体供给通路”)(210、125)。并且，在该燃料供给流路中，将用于发生水蒸气改性反应的改性催化剂部PR1设置在远离燃料极112且面对燃料极112的面。

该文献1所公开的技术中，向燃料极中导入被改性催化剂部PR1改性后的改性气体。并且，改性气体被燃料极消耗，并从燃料供给流路的出口排出。该技术中，利用水蒸气改性反应为吸热反应(需要供热)而防止燃料电池单元的高温化。此处，设置改性催化剂部PR1的部位是与燃料极相比成为燃料气体供给的上游侧的部位，电池反应结束后的排气从与设置有改性催化剂部PB1的流路不同的排气流路中排出。本说明书的图19(c)示意性地示出该结构。

进而，根据附图等进行判断，文献1所公开的燃料电池从其结构来看成为所谓的阳极电极支承型燃料电池。

另一方面，本发明人等在专利文献2、3中提出了在金属支承体的一面将燃料电池单元设置成薄层状。

专利文献2所公开的技术中，将电化学元件制成平板状，专利文献3所公开的技术中，将电化学元件制成圆盘状。

这些专利文献所公开的技术涉及电化学元件、电化学模块、电化学装置，但电化学元件在接受含有氢气的气体和含有氧气的气体的供给并进行发电的情况下，电化学元件成为燃料电池单元，电化学模块成为燃料电池模块，电化学装置成为燃料电池装置。

专利文献2、3所公开的技术通过利用金属支承体来进行燃料电池单元的支承，从而还能够使构成在金属支承体的一面形成的燃料电池单元的各层(至少为阳极电极层、电解质层和阴极电极层)为微米数量级~数十微米数量级的非常薄的薄层。自不用说，也可以具备数毫米左右的厚度。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2017-208232号公报

专利文献2：日本特开2016-195029号公报

专利文献3：日本特开2017-183177号公报。

发明内容

发明所要解决的问题