[发明专利]燃料电池模块以及发电系统

说明书

一实施方式的燃料电池模块具备：至少一个电池堆，其具备被供给燃料气体及氧化性气体而进行发电的多个燃料电池单体；具有密封性的壳体，其收纳所述至少一个电池堆而在内部形成有发电室；压力容器，其收容该壳体；以及氧化性气体供给管，其向所述电池堆供给氧化性气体，在所述壳体形成有用于使所述壳体的内外连通的至少一个均压开口，所述至少一个均压开口仅包括一个均压开口，或者，所述至少一个均压开口包括在所述壳体的高度为H时位于最高处的均压开口与位于最低处的均压开口之间的间隔设置在0.1H以内的范围的多个均压开口。

技术领域

本发明涉及燃料电池模块以及发电系统。

背景技术

作为下一代能源，已知有一种燃料电池，该燃料电池将由燃料侧电极、电解质以及氧侧电极构成的燃料电池单体作为最小单位，且通过使向燃料侧电极供给的燃料气体与向氧侧电极供给的氧化性气体发生化学反应来进行发电。

其中，固体氧化物型燃料电池(SOFC)(Solid Oxide Fuel Cell)是将氧化锆陶瓷等陶瓷用作电解质，且将城市煤气、天然气、石油、甲醇、煤气化气体等作为燃料来进行运转的燃料电池。这样的SOFC已知为为了提高离子传导率而使工作温度高达约700～1000℃的程度且用途广泛、高效率的高温型燃料电池。SOFC例如与燃气轮机、微型燃气轮机以及涡轮增压器等旋转设备组合而提高运转压力，由此能够进行更高效率的发电。在这样的加压发电系统中，将从压缩机喷出的压缩空气作为氧化性气体向SOFC的氧侧电极供给，并且将从SOFC排出的高温的燃料废气向燃气轮机等旋转设备入口的燃烧器供给而进行燃烧，且利用在燃烧器产生的高温的燃烧气体来使旋转设备旋转，由此能够实现动力的回收。

燃料电池模块例如构成为，由多个燃料电池单体形成电池堆，且由在容器内收纳的多个电池堆形成发电室。燃料电池单体在内部具有燃料气体通路和氧化性气体通路，将燃料气体从燃料气体供给管向该燃料气体通路供给，并将氧化性气体(例如空气)从氧化性气体供给管向该氧化性气体通路供给。

在专利文献1以及2中公开了一种加压系统，该加压系统将收纳有电池堆的容器收纳于压力容器的内部，且向燃料电池单体供给加压了的燃料气体以及氧化性气体，由此提升发电效率。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2016-91968号公报

专利文献2：日本特开2018-139193号公报

发明内容

发明要解决的课题

电池堆由于发电而发热并升温，但发电性能会根据工作温度而变动，因此需要对温度进行调节。作为温度调节机构，专利文献1所公开的加压系统在压力容器的内部形成对流，该对流经由在收纳有电池堆的容器的隔壁形成的流路而在容器的内外进行循环，且通过调整对流的流量来进行电池堆的温度调整。对于该温度调整机构而言，由于对流气体在容器的内外进行循环，因此从收纳容器内向收纳容器外的散热量变多，因此，向压力容器外的散热量也必然变多，因此存在热损失增加这样的问题。

在专利文献2所公开的加压系统中，为了抑制向压力容器外的散热量，而对电池堆的收纳容器赋予了密封性。在该情况下，由于收纳容器内被密闭，因此收纳容器内容易升压，有可能在过度升压时产生收纳容器的变形或者损伤。

本发明的一实施方式的目的在于，消除专利文献1以及2所记载的加压发电系统的问题。即，目的在于，在能够进行电池堆的温度调节的同时，抑制向压力容器外的热散出，并且防止对电池堆进行收纳的容器的变形或者损伤。

用于解决课题的方案

(1)一实施方式的燃料电池模块具备：

至少一个电池堆，其具备被供给燃料气体及氧化性气体而进行发电的多个燃料电池单体；