[发明专利]固体氧化物型燃料电池装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种通过燃料气体和氧化剂气体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），并在较高的温度下发生发电反应从而进行发电的燃料电池装置。

具体而言，SOFC通常具备燃料电池单电池集合体（燃料电池电堆），其具有多个在燃料极（正极）层和空气极（负极）层之间夹持固体电解质层而构成的管状燃料电池单电池，燃料气体和氧化剂气体（空气、氧等）从该燃料电池单电池的一端侧流向另一端侧，由此进行工作。其构成为从SOFC的外部供给原料气体即被重整气体（城市煤气等），将该被重整气体导入收纳有重整催化剂的重整器，在被重整为富氢的燃料气体后，将其供给至燃料电池单电池集合体。

另外，SOFC构成为在起动工序中，经由在重整器中对燃料气体进行重整的多个工序，即部分氧化重整（Partial Oxidation Reforming：POX）反应工序、自热重整（Auto Thermal Reforming：ATR）反应工序及水蒸气重整（Steam Reforming：SR）反应工序，而转入发电工序。在SOFC中，通过依次执行上述工序，从而能够使重整器、燃料电池电堆等升温至动作温度。

在上述SOFC中，通常应隔离燃料气体侧和氧化剂气体侧，设置有用于隔绝上述的燃料气体流路和氧化剂气体流路的气封。作为该气封研讨了各种物质，例如从致密性（非透气性）优异且在SOFC的燃料电池单电池的通常运行时温度（500℃～700℃左右）下极难因氧化等而产生变性的观点出发，优选使用银（Ag）或以银为主成分的密封材料。另外，这种银密封材料可以通过在设置对象部位上使焊料烧结而形成，银在此时的烧结温度（1000℃左右）下也不会被氧化。

然而，例如像非专利文献1记载的那样，当银被置于还原气氛及氧化气氛时，则在升温至500℃左右的状态下，可能会在银块体整体的大范围内生成空穴（孔隙）。该空穴是由扩散在银中的氢和氧结合而生成的水（水蒸气）所诱发的，由于主要沿银的晶界形成，因此会因它们连接而生成龟裂以及引起其发展。如此，银随时间而变性时，该部分膨胀或胀满（即发生“膨胀多孔化”），同时燃料气体及氧化剂气体泄漏（leak），由于两者混合而生成水从而消耗这些气体，因此有可能导致发电效率显著下降。

非专利文献1：P.Singh et al.,JMEPEG,2004,13.pp.287-294

如此，虽然在SOFC中作为用于隔离燃料气体侧和氧化剂气体侧的气封而使用银密封材料可能存在阻碍因素，但是如上所述，由于银原本所具有的优异特性，如果可能，则还是期望使用银密封材料。

发明内容

于是，本发明是鉴于上述课题而进行的，其目的在于提供一种固体氧化物型燃料电池装置，即使在作为用于隔离发生氧化反应一侧和发生还原反应一侧的气封而使用银材料时，也可以抑制其劣化、变性等，由此，可以防止燃料气体和氧化剂气体的泄漏及接触从而较高地保持发电效率及输出。

为了解决上述课题，本发明的固体氧化物型燃料电池（SOFC）装置是通过燃料气体和氧化剂气体进行发电的固体氧化物型燃料电池装置，其特征在于，具备燃料电池单电池集合体，其具有多个燃料电池单电池，该燃料电池单电池具有被供给燃料气体的燃料极层、被供给氧化剂气体的空气极层、及设置在燃料极层和空气极层之间的固体电解质层，燃料电池单电池具有：银密封部，隔离燃料气体侧和氧化剂气体侧；及致密体，形成为覆盖该银密封部的位于燃料气体侧的部位及位于氧化剂气体侧的部位中至少任意一方的至少一部分。

在如此构成的SOFC装置中，由于燃料电池单电池具有用于隔离燃料气体侧和氧化剂气体侧的银密封部，因此该部位的致密性（非透气性）提高，并且在燃料电池单电池的运行时也极难产生因氧化等而引起的变性，而且，在进行烧结形成时也能防止因氧化而引起的性状劣化。