[发明专利]燃料电池单元、燃料电池单元装置和燃料电池模块以及燃料电池装置

说明书

技术领域

本发明涉及燃料电池单元、将多个燃料电池单元电串联连接而成的燃料电池单元装置及在收纳容器内收纳燃料电池单元装置而成的燃料电池模块以及具备该燃料电池模块的燃料电池装置。

背景技术

近年来，作为可再生能源，已知有将能够使用燃料气体(含氢气体)和空气(含氧气体)获得电力的燃料电池单元排列多个而成的电池组。并且，将电池组收纳于收纳容器内而成的燃料电池模块、将燃料电池模块收纳于外装壳体内而成的燃料电池装置被提出各种提案。

这种燃料电池单元如下构成：在含有Ni(NiO)、具有一对主面且在内部具有气体流路的支承体的一个主面上依次设有含有Ni(NiO)而成的燃料极层、固体电解质层及空气极层，在另一主面上设有在还原气氛下膨胀或收缩的中间连接器。

在这种燃料电池单元中，为了将在支承体和燃料极层中含有的NiO还原为Ni，需要向支承体所具有的气体流路供给含氢气体而进行还原处理。

然而，已知当作为中间连接器使用以亚铬酸镧系的烧结体为主体的材料时，产生伴随还原处理而膨胀的变形(以下称为还原膨胀)，有时由于中间连接器的还原膨胀，产生中间连接器侧成为背部的弓形状的变形。另外，已知作为中间连接器使用以钛酸锶系的烧结体为主体的材料时，产生伴随还原处理而收缩的变形(以下称为还原收缩)，有时产生中间连接器侧成为腹部的弓形状的变形。因此，提出了以抑制燃料电池单元的变形为目的，将金属元素固溶于中间连接器的燃料电池单元、使中间连接器相对于支承体的面积变小的燃料电池单元、在中间连接器上设置由固体电解质层材料构成的加强层的燃料电池单元和固体电解质层以及中间连接器利用在还原气氛下膨胀的材料制作的燃料电池单元(例如，参照专利文献1～专利文献4)。

[在先技术文献]

[专利文献]

[专利文献1]日本特开2007-12423号公报

[专利文献2]日本特开2007-35451号公报

[专利文献3]日本特开2007-123005号公报

[专利文献4]日本特开2007-200761号公报

发明内容

[发明要解决的课题]

在此，上述专利文献1～专利文献4所示的燃料电池单元能够抑制燃料电池单元的变形，但还有进一步改善的余地。

因此，本发明的目的在于提供一种能够抑制伴随还原处理的变形的燃料电池单元、燃料电池单元装置及燃料电池模块以及燃料电池装置。

[用于解决课题的手段]

本发明的燃料电池单元具有：设置在固体电解质层上的燃料极层；设置在燃料极层上的、在还原气氛下膨胀的中间连接器及在还原气氛下收缩的调整层、或者在还原气氛下收缩的中间连接器及在还原气氛下膨胀的调整层。

另外，本发明的燃料电池单元装置通过将多个上述燃料电池单元电串联连接而成。

另外，本发明的燃料电池模块通过将上述的燃料电池单元装置收纳于收纳容器内而成。

另外，本发明的燃料电池装置通过将上述燃料电池模块和用于使燃料电池模块动作的辅机收纳于外装壳体内而成。

[发明效果]

根据本发明，由于设有在还原气氛下与中间连接器变形不同的调整层，因此，即使在中间连接器还原膨胀或还原收缩的情况下，也能够降低中间连接器的变形，从而能够抑制燃料电池单元的变形。

附图说明

图1是表示本发明的燃料电池单元的一实施方式的图，(a)是横向剖视图，(b)是将一部分剖开的燃料电池单元的立体图。

图2(a)是表示本发明的燃料电池单元的另一实施方式的横向剖视图，(b)是表示本发明的燃料电池单元的又一实施方式的横向剖视图。

图3(a)是省略图1所示的燃料电池单元的中间连接器而示出的俯视图，(b)是省略图2所示的燃料电池单元的中间连接器而示出的俯视图。

图4表示本发明的电池组装置的一实施方式，(a)是简要地表示电池组装置的侧视图，(b)是将(a)的电池组装置的虚线框包围的部分的一部分放大的俯视图。

图5是表示本发明的燃料电池模块的一实施方式的外观立体图。

图6是局部省略本发明的燃料电池装置的一实施方式而示出的分解立体图。

图7是用于说明燃料电池单元的变形的示意图。

图8是表示燃料电池单元的翘曲量的测定方法的概念图，(a)是表示还原处理前的翘曲的曲线，(b)是表示还原处理后的翘曲的曲线，(c)是表示还原处理前后的翘曲的曲线的两端重叠而成的图。