【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、平板状固体電解質型燃料電池のガス封止を改善するための技術分野に属する。
【０００２】
【従来の技術】
燃料電池は、炭化水素等の燃料ガスと空気等の酸化剤ガスの持つ化学エネルギーを電気化学的な反応によって直接、電気エネルギーに変換する装置であり、そのうち、固体電解質型燃料電池は、電解質が常態または作動条件下で液状となるリン酸型や溶融炭酸塩型と異なり、電解質による周辺材料の腐食、電解質自体の分解、蒸発等がなく電池構造を簡素化でき、また、動作温度が１０００℃程度と高いため、燃料として水素の他、メタンや天然ガスを改質することなくそのまま使用することができると共に、排熱をガスタービンや蒸気タービンに導くことにより、高いエネルギー利用効率を得ることができる。固体電解質型燃料電池は、構造の違いにより円筒型、モノリシック型（またはハニカム型）及び平板型に大別され、このうち平板型は、高出力密度、低コスト、コンパクト化の観点から注目されている。
【０００３】
ところで、従来の平板状固体電解質型燃料電池においては、電池本体にガスを供給、排気するマニホールドを接続する場合、電池本体とマニホールド間にアルミナ製の封止部材を設け、封止部材と電池本体及びマニホールド間には、作動温度（約１０００℃）で軟化するガラスを挟み込んで封止している。この場合、電池本体とマニホールド及び封止部材は、熱膨張差により応力が生じないように、各部材間に熱膨張量の差だけの隙間を空ける必要があるが、この間隔の幅を予め正確に設定することは困難であり、その結果、この隙間が局所的なガスリークの原因となり、電池出力が低下するという問題を有している。
【０００４】
この問題を解決するために特開平７−２２０５８号公報においては電池本体とマニホールド間の熱膨張差により発生する応力を吸収させる方式を提案している。これを図７により説明すると、電池本体５１の４側面には、燃料ガスの入口・出口及び酸化剤ガスの入口・出口を構成する箱型状のマニホールド５２がそれぞれ装着される。電池本体５１とマニホールド５２は、ガラスシール５３を介してベース部材５４に固定されると共に、電池本体５１とマニホールド５２の間はガスケット５５でガスシールされる。各マニホールド５２には、ベース部材５４を貫通してガス供給管５６とガス排出管５７が接続されている。各マニホールド５２の外周には、押さえ部材５８が立設され、この押さえ部材５８と各マニホールド５２との間には、弾性部材５９が配設されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記特開平７−２２０５８号公報においては、マニホールド５２がベース部材５４に対して移動する構造となるため、マニホールド５２とガス配管５６、５７との接続部分に大きな力が作用し、シール５３が破壊しガスがリークしてしまう結果、接続部の耐圧性が低下してしまうという問題を有している。
【０００６】
また、マニホールド５２とベース部材５４間はガラスシール５３により封止されているが、マニホールド５２の設置の際、或いは運転中、マニホールド５２の自重だけでは底面の封止状態が良好ではなく、また、設置時には良好でも運転中はガラスシール５３が収縮或いは溶解することによって隙間が発生し、マニホールド５２の底面からガスがリークし、そのリークガスの燃焼に伴う熱によりマニホールド５２が破損してしまうという問題を有している。
【０００７】
本発明は、上記問題を解決するものであって、第１の目的は、マニホールドと電池本体及びガス配管の間のガスリークを防止し、マニホールドとガス配管との接続部の耐圧性を向上させることであり、第２の目的は、マニホールド底面からのガスリークを防止し、リークガスの燃焼に伴うマニホールドの破損を防止することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記第１の目的を達成するために、
（１）本発明の請求項１記載の平板状固体電解質型燃料電池は、固体電解質板をセパレータを介して複数積層してなる電池本体と、該電池本体を支持するベース部材と、前記電池本体の外周側面に装着されたマニホールドと、前記電池本体とマニホールド間に設けられたガスケットと、前記マニホールドの外周にベース部材上に立設された支持壁と、該支持壁と前記マニホールド間に設けられた弾性部材と、前記マニホールドの底部に形成され作動ガスを給排するための開口と、該開口に対向して前記ベース部材に形成された開口と、前記ベース部材の開口周縁とマニホールドの開口周縁との間に介在されたリング状の球面軸受とを備えたことを特徴とする。なお、マニホールドと球面軸受の当接面及び球面軸受とベース部材の当接面に、電池の作動温度で軟化する封止材を介在させてもよい。
【０００９】
また、上記第２の目的を達成するために、
（２）本発明の請求項２記載の平板状固体電解質型燃料電池は、固体電解質板をセパレータを介して複数積層してなる電池本体と、該電池本体を支持するベース部材と、前記電池本体の外周側面に装着されたマニホールドと、前記ベース部材とマニホールド間に設けられた封止材と、前記マニホールドの底部に接続されたガス配管と、対向する一対のマニホールドの外側に配設された押さえ部材と、該押さえ部材に形成され前記マニホールドの上面に係止させた係止片と、前記対向する押さえ部材の上下を貫通するシャフトと、該シャフトの両端で押さえ部材を締め付けるための弾性部材及びナットとを備えたことを特徴とする。
【００１０】
さらに上記第２の目的を達成するために、
（３）本発明の請求項３記載の平板状固体電解質型燃料電池は、固体電解質板をセパレータを介して複数積層してなる電池本体と、該電池本体を支持するベース部材と、前記電池本体の外周側面に装着されたマニホールドと、前記ベース部材とマニホールド間に設けられた封止材と、前記マニホールドの底部に接続されたガス配管と、対向する一対のマニホールドの外側に配設された押さえ部材と、該対向する押さえ部材の上下を貫通するシャフトと、該シャフトの両端で押さえ部材を締め付けるための弾性部材及びナットと、前記マニホールドの上面に３本の支柱を介して上段方向に間隔をもって支持させた複数の重りとを備え、それぞれの重りには上段の重りを支持する支柱を貫通させるための開口が形成され、各重りと支柱の荷重がそれぞれ分割、独立して各マニホールドの上面に載荷され、マニホールドに均一に荷重を作用させることを特徴とする。
【００１１】
さらに、本発明の好ましい実施の態様として、
（４）球面軸受としてＮｉ基合金を用いた（１）項記載の平板状固体電解質型燃料電池、
（５）Ｎｉ基合金としてＮｉ−Ｃｒ−Ｃｏ−Ｆｅ−Ｍｏ系合金を用いた（４）項記載の平板状固体電解質型燃料電池、
（６）球面軸受としてアルミナ、ムライトから選ばれる材料を用いた（１）項記載の平板状固体電解質型燃料電池、
（７）保持板と押さえ部材が一体に形成されている（２）項記載の平板状固体電解質型燃料電池、
が挙げられる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。
【００１３】
【実施の形態その１】
先ず、請求項１に記載された発明の実施の形態について説明する。図１及び図２は、本発明における平板状固体電解質型燃料電池の１例を示し、図１（Ａ）は全体構造を示す断面図、図１（Ｂ）は図１（Ａ）の平面図、図２は図１（Ａ）の主要部の拡大断面図、図３は、本発明が適用される平板状固体電解質型燃料電池の単位セルを示す分解斜視図である。
【００１４】
図３において、固体電解質板１の上面及び下面には、電極としてのカソード２及びアノード３が一体形成されており、この固体電解質板１の複数をセパレータ４を介して接合積層し、上下端に端子板５、６を積層して構成されている。電解質板１、セパレータ４を積層して組み立てるときには、電解質板１とセパレータ４の間でガスリークしないように封止材にてガスシールされる。セパレータ４の上下面にはそれぞれ燃料ガス通路７及び酸化剤ガス通路８が形成され、また、上部端子板５及び下部端子板６の片面には、それぞれ酸化剤ガス通路８と燃料ガス通路７が形成され、固体電解質板１とこの固体電解質板１を挟む燃料ガス通路７と酸化剤ガス通路８とにより燃料電池の単位セル９が構成されている。
【００１５】
そして、このような単位セル９を多数直列に積層して電池本体を構成し、燃料ガス通路７に燃料ガスを供給し、酸化剤ガス通路８に空気を供給し、上部及び下部端子板５、６を図示しない外部回路に接続すると、酸素は燃料ガスと反応しイオン化して固体電解質板１を通して流れ、このとき、カソード２側では酸素が電子を取り込んで酸素イオンとなり、アノード３側ではこの酸素イオンと燃料ガスが反応して電子を放出するので、外部回路にはカソードを正極、アノードを負極として下部端子板６から上部端子板５へ電流が流れる。
【００１６】
図１には、このようにして組み立てた電池本体１１が示されている。電池本体１１はベース部材１２に載置、固定され、電池本体１１の外周４側面には、燃料ガスの供給及び排気用、酸化剤ガスの供給及び排気用の合計４つの箱型状のマニホールド１３が装着される。マニホールド１３の材料としては、セラミックス、合金を用い、合金としてはＮｉ−Ｃｒ合金等が挙げられる。電池本体１１とマニホールド１３との間はガスケット１４でガスシールされる。ガスケット１４としては、例えばアルミナを主成分とした無機質紙、電気炉の断熱材として通常使用されているものを０．１〜２．０ｍｍ程度の厚さにスライスしたもの、電池の作動温度（９００〜１０００℃）では十分に軟化するガラス或いはこれらを組み合わせて使用する。
【００１７】
各マニホールド１３の底部には開口１５が形成され、ベース部材１２には、前記開口１５に対向して開口１６が形成されている。そして、ベース部材１２の開口１６周縁とマニホールド１３の開口１５周縁との間に、リング状の球面軸受１７を介在させている。また、ベース部材１２の開口１６に連通するようにガス供給用のガス配管１９とガス排出用のガス配管２０が連結されている。さらに、各マニホールド１３の外周には、ベース部材１２上に支持壁２１が立設されており、この支持壁２１と各マニホールド１３との間には、スプリングからなる弾性部材２２が配設されている。
【００１８】
この弾性部材２２としては、高温型燃料電池の作動温度でもバネ機能に劣化がない例えば窒化珪素バネを用いることが好ましいが、スプリングの代わりに耐熱性弾性材を用いることも可能である。この耐熱性弾性材としては、高温における酸化および還元雰囲気において安定である材料、例えばインコネルのようなＮｉ基耐熱合金、アルミナ、シリカ、アルミナ−シリカ、炭化珪素、窒化珪素等のセラミックス、これら合金とセラミックスの複合材などが挙げられ、このような材料をスポンジ状やフェルト状構造にして用いる。
【００１９】
従って、電池本体１１内の各部材とマニホールド１３との熱膨張差による応力が発生し、電池本体１１又はマニホールド１３が移動しても、弾性部材２２がこれを吸収し、ガスケット１４が破れることがないので、予め熱膨張差を見込んだ間隙を設ける必要がなく、マニホールド１３を電池本体１１に対して常温で間隙を設けずに組立が可能になると共に、電池本体１１とマニホールド１３間のガスリークを防止し、高い燃料利用率で電池出力を向上させることができる。
【００２０】
次に、図２により本発明の詳細について説明する。前述の如くベース部材１２の開口１６周縁とマニホールド１３の開口１５周縁との間に、リング状の球面軸受１７を介在させている。リング状の球面軸受１７は、下面が平坦で、上面が中心Ｏ、半径Ｒとした球面に形成されており、この球面に接するように、マニホールド１３の開口１５周縁も同形状の球面に形成されている。そして、球面軸受１７の下面はベース部材１２に形成された凹部２３に載置され、球面軸受１７の上面はマニホールド１３の開口１５周縁を移動可能に支持する構造となっている。
【００２１】
前記球面軸受１７の材質としては、電池の作動温度（９００〜１０００℃）で十分に耐熱性を有し、且つ、マニホールド１３の材質であるセラミックス及びベース部材１２の材質であるニッケルクロム合金に対して凝着、焼結しない材料として、アルミナ、ムライト又はＮｉ基合金を採用する。このうちＮｉ基合金が耐衝撃性に優れる点で好ましく、最も好ましいものはＮｉ基合金のうちＮｉ−Ｃｒ−Ｃｏ−Ｆｅ−Ｍｏ系合金であり、高温における非凝縮性に優れている点で好ましい。
【００２２】
従って、マニホールド１３が移動してもマニホールド１３は球面軸受１７に沿って移動するため、マニホールド１３とベース部材１２間のガスリークを防止することができると共に、マニホールド１３とガス配管１９、２０との接続部の耐圧性を向上させることができる。
【００２３】
なお、上記の例においては、マニホールド１３とベース部材１２の間を球面軸受１７のみによりガスシールしているが、マニホールド１３と球面軸受１７の当接面Ｕ及び球面軸受１７とベース部材１２の当接面Ｄに、封止材を介在させてもよく、その場合にはガスシールがさらに改善されることになる。封止材としては、ガスケット１４と同様に例えばアルミナを主成分とした無機質紙、電気炉の断熱材として通常使用されているものを０．１〜２．０ｍｍ程度の厚さにスライスしたもの、電池の作動温度（９００〜１０００℃）では十分に軟化するガラス或いはこれらを組み合わせて使用する。
【００２４】
［実施例］
固体電解質板１には、イットリアを８モルパーセント添加した安定化ジルコニアを用い、寸法２００ｍｍ×２００ｍｍ×０．２ｍｍの板状物とし、その片面にはカソード材料としてＬａ0.8Ｓｒ0.2ＭｎＯ3 粉末を厚さ１００〜２００μｍで塗布し、他面にはアノード材料としてニッケルジルコニアサーメットを厚さ１００〜２００μｍで塗布した。さらに、ガラスを封止材料に用いこれをペースト状にして厚さ０．１ｍｍ、幅３ｍｍで所定端縁部に塗布した。これを２００ｍｍ×２００ｍｍ、厚さ５ｍｍの溝付きランタンクロマイト集電体で挟み単セルとした。
【００２５】
この単セルを１０段集積し、アルミナ製マニホールド１３を図１のように設置した。ベース部材１２には耐熱合金インコネル６００を用い、マニホールド１３とベース部材１２の間にはＮｉ−Ｃｒ−Ｃｏ−Ｆｅ−Ｍｏ系合金製の球面軸受１７を介在させた。
【００２６】
このようにして組み立てた燃料電池を１０００℃まで昇温し、アノード３側に窒素ガス、カソード２側に空気を流し封止性能の測定を行った。アノード側及びカソード側ともに、ガス流量に対する漏れ量の比は０．５％以下であり封止性は良好であった。次に、アノード３側に水素水蒸気の混合気、カソード２側に空気を流し発電を行った。開放電圧は０．９１Ｖ／１段であり、ネルンストの式による電気化学電位の値から推計すると、ガスリークは測定限界以下であり十分封止されていた。また、球面軸受１７としてアルミナ製のものを用いた場合も十分封止されていることを確認した。
【００２７】
［比較例］
セル積層部の構造は図１に従い、ベース部材１２とマニホールド１３間に軸受を設けず、平面同士による接触構造とし、間に厚さ０．１ｍｍのガラス封止材を介在させた。固体電解質板１には、イットリアを８モルパーセント添加した安定化ジルコニアを用い、寸法２００ｍｍ×２００ｍｍ×０．２ｍｍの板状物とし、その片面にはカソード材料としてＬａ0.8Ｓｒ0.2ＭｎＯ3 粉末を厚さ１００〜２００μｍで塗布し、他面にはアノード材料としてニッケルジルコニアサーメットを厚さ１００〜２００μｍで塗布した。さらに、ガラスを封止材料に用いこれをペースト状にして厚さ０．１ｍｍ、幅３ｍｍで所定端縁部に塗布した。これを２００ｍｍ×２００ｍｍ、厚さ５ｍｍの溝付きランタンクロマイト集電体で挟み単セルとした。この単セルを１０段集積しアルミナ製マニホールド１３を図１のように設置した。ベース部材１２には耐熱合金インコネル６００を用いた。
【００２８】
このようにして組み立てた燃料電池を１０００℃まで昇温し、アノード３側に窒素ガス、カソード２側に空気を流し封止性能の測定を行った。アノード側のガス流量に対する漏れ量の比は３％、カソード側は５％であった。
【００２９】
【実施の形態その２】
次に、請求項２及び請求項３に記載された発明の実施の形態について説明する。図４は、本発明の平板状固体電解質型燃料電池の他の例を示し、図４（Ａ）は斜視図、図４（Ｂ）は図４（Ａ）の押さえ部材の側面図である。
【００３０】
電池本体１１の外周４側面には、燃料ガスの入口・出口及び酸化剤ガスの入口・出口を構成する箱型状のマニホールド１３がそれぞれベース部材１２上に装着されている。各マニホールド１３及び電池本体１１とベース部材１２の間には、封止材が設けられている。封止材としては、例えばアルミナを主成分とした無機質紙、電気炉の断熱材として通常使用されているものを０．１〜２．０ｍｍ程度の厚さにスライスしたもの、電池の作動温度で十分に軟化するガラス或いはこれらを組み合わせて使用する。
【００３１】
各マニホールド１３の底部には、ベース部材１２がありそのベース部材１２にガス供給管１９とガス排出管２０が接続されている。対向する一対のマニホールド１３の外側には、複数の押さえ部材２５が配設される。押さえ部材２５は、セラミックス又はＮｉ−Ｃｒ合金等を用い、切削加工により水平方向に突出する係止片２５ａが一体に形成され、また、上部及び下部にシャフト貫通孔２５ｂが形成されている。そして、押さえ部材２５の係止片２５ａをマニホールド１３の上面に引っ掛けて、対向する押さえ部材２５の上下を貫通してシャフト２６を挿入し、シャフト２６の両端では、押さえ部材２５にスプリング（弾性部材）２７をナット２８により締め付け、これにより、対向する一対のマニホールド１３を電池本体１１に締付固定している。なお、本例においては、係止片２５ａを押さえ部材２５と一体に形成しているが、係止片２５ａを接着により押さえ部材２５に固定してもよく、その場合、接着剤としては熱膨張率が同じものを用いる。
【００３２】
上記構造の燃料電池は、押さえ部材２５の係止片２５ａをマニホールド１３の上面に引っ掛ける構造とし、マニホールド１３の底面にその自重と押さえ部材２５との合計重量を作用させるため、マニホールド１３底面とベース部材１２の接触が密になってガスリークが皆無となり、リークガスの燃焼に伴うマニホールド１３の破損を防止することができる。また、押さえ部材２５の係止片２５ａをマニホールド１３の上面に引っ掛けた状態で容易に組み立てることができるため、従来は数人の人手が必要であった押さえ板の位置決め及び組立作業が１人でもできるという利点を有する。さらに、図１に示した燃料電池と比較して、弾性部材２７がマニホールド１３に接触していないため、高温下でのバネ力の劣化が少なくなると共に、狭い隙間にバネをセット（図１（Ａ）参照）するのとは違い、熱膨張差を考慮した上で予めバネ長を決定することにより、バネの最大荷重を利用することができる。
【００３３】
［実施例］
図１の実施例と同様の材料を用い単セルを１０段集積し、アルミナ製マニホールド１３を図４のように設置し、燃料電池を１０００℃まで昇温し、アノード３側に窒素ガス、カソード２側に空気を流し封止性能の測定を行った。アノード側及びカソード側ともに、ガス流量に対する漏れ量の比は０．５％以下であり封止性は良好であった。次に、アノード３側に水素水蒸気の混合気、カソード２側に空気を流し発電を行った。開放電圧は水蒸気が多いため０．７３Ｖ／１段と絶対値は低いが、ネルンストの式による電気化学電位の値から推計すると、ガスリークは測定限界以下であり十分封止されていた。また、リークする箇所に熱電対を配置し測定したところ、その温度は９９９〜１００２℃であり、炉内温度１０００℃と同程度であった。また、実験終了後、その部位からリークがあった跡は見られなかった。
【００３４】
［比較例］
図１の比較例の燃料電池について、リークするであろう数カ所に熱電対を配置し測定したところ、その温度は１０３０〜１０５０℃であり、炉内温度１０００℃以上であったことから、リークが発生していると考えられる。また、実験終了後、その部位からリークがあったらしい跡が見られた。
【００３５】
図５は、本発明の平板状固体電解質型燃料電池の他の例を示し、図５（Ａ）は荷重載荷構造を示す分解斜視図、図５（Ｂ）は図５（Ａ）で重りを除いた平面図、図５（Ｃ）は組立状態を示す斜視図である。本例は、マニホールド１３及び電池本体１１に別部材からなる荷重を載荷するものであるが、電池本体１１及びマニホールド１３の上面には複数本のシャフト２６が交差しており、重りを載せることが困難な構造となっているため、特別の工夫をする必要がある。
【００３６】
電池本体１１及びマニホールド１３の上面には、３本の支柱ａ〜ｉによって複数の重りＡ〜Ｉが上段方向に間隔をもって支持される。図５（Ａ）は荷重の掛かり具合を見やすくするために支柱を切って示している。それぞれの重りには上段の重りを支持する支柱を貫通させるための開口２９が形成されている。重りＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄは、それぞれ３本の支柱ａ、ｂ、ｃ、ｄにより三点支持され（図５（Ｂ）において三点支持の状態をハッチングで示している）、４つのマニホールド１３に荷重を掛けている。また、重りＥ、Ｆ、Ｇ、Ｈ、Ｉは、それぞれ中央の支柱ｅと３本の支柱ｆ、ｇ、ｈ、ｉにより三点支持され、電池本体１１に荷重を掛けている。各重りＡ〜Ｉ同士の間隔は、熱膨張による接触を避けながら可能な限り狭くすることが望ましい（例えば１ｍｍ〜１０ｍｍ）。このようにして、電池本体１１及びマニホールド１３の上面には、９組の支柱ａ〜ｉによって９枚の重りＡ〜Ｉが支持されることになる。なお、図示しないが各重りＡ〜Ｉの外周には移動を防止するための機構が設けられる。
【００３７】
本例においては、重りＡと支柱ａの荷重、重りＢと支柱ｂの荷重、重りＣと支柱ｃの荷重、重りＤと支柱ｄの荷重がそれぞれ分割、独立して４つのマニホールド１３の上面に載荷される構造となり、マニホールド１３に均一に荷重を作用させることにより、マニホールド１３底面とベース部材１２の接触が密になってガスリークが皆無となり、リークガスの燃焼に伴うマニホールド１３の破損を防止することができる。
【００３８】
また、重りＥと支柱ｅの荷重、重りＦと支柱ｆの荷重、重りＧと支柱ｇの荷重、重りＨと支柱ｈの荷重、重りＩと支柱ｉの荷重がそれぞれ分割、独立して電池本体１１の上面に載荷される構造となり、セルに均一に荷重を作用させることにより、接触抵抗のバラツキを低減させ、電流集中による温度差の影響によるセルの破損を防止することができる。
【００３９】
なお、本発明は上記の例に限定されるものではなく、種々の変更が可能である。例えば、重りは２枚以上であれば何枚でもよく、また、支柱の数は限定されるものではない。
【００４０】
図６は、図５の平板状固体電解質型燃料電池の変形例を示し、図６（Ａ）は荷重載荷構造を示す模式図、図６（Ｂ）は図６（Ａ）で重りを除いた平面図である。本例においては、電池本体１１及びマニホールド１３の上面にシャフト２６を避けながら複数の支柱ｐを配置し、支柱ｐ上に弾性部材３０を装着し、弾性部材３０上に一つの重りＡを支持するようにしている。
【００４１】
なお、図５及び図６の例は、図１に示した燃料電池或いは電池本体を円筒形のマニホールド内に装着するタイプの燃料電池に適用してもよいことは勿論である。
【００４２】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、請求項１記載の発明によれば、マニホールドが移動してもマニホールドは球面軸受に沿って移動するため、マニホールドとベース部材間のガスリークを防止することができると共に、マニホールドとガス配管との接続部の耐圧性を向上させることができる。
【００４３】
また、請求項２及び請求項３記載の発明によれば、マニホールドに荷重を掛けることにより、マニホールド底面からのガスリークを防止し、リークガスの燃焼に伴うマニホールドの破損を防止することができる。さらに、係止板と押さえ部材を一体化させて形成することにより、大型セル組立時での作業性が大幅に向上し、一人でも作業が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明における平板状固体電解質型燃料電池の１例を示し、図１（Ａ）は全体構造を示す断面図、図１（Ｂ）は図１（Ａ）の平面図である。
【図２】図１（Ａ）の主要部の拡大断面図である。
【図３】本発明が適用される平板状固体電解質型燃料電池の単位セルを示す分解斜視図である。
【図４】本発明の平板状固体電解質型燃料電池の他の例を示し、図４（Ａ）は斜視図、図４（Ｂ）は図４（Ａ）の押さえ部材の側面図である。
【図５】本発明の平板状固体電解質型燃料電池の他の例を示し、図５（Ａ）は荷重載荷構造を示す分解斜視図、図５（Ｂ）は図５（Ａ）で重りを除いた平面図、図５（Ｃ）は組立状態を示す斜視図である。
【図６】図５の平板状固体電解質型燃料電池の変形例を示し、図６（Ａ）は荷重載荷構造を示す模式図、図６（Ｂ）は図６（Ａ）で重りを除いた平面図である。
【図７】従来の平板状固体電解質型燃料電池の例を示す断面図である。
【符号の説明】
１…固体電解質板、４…セパレータ、１１…電池本体、１２…ベース部材
１３…マニホールド、１５、１６…開口、１７…球面軸受、２２…弾性部材
２５…押さえ部材、２５ａ…係止片、２６…シャフト、２７…弾性部材
２８…ナット、Ａ〜Ｉ…重り、ａ〜ｉ、ｐ…支柱[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention belongs to the technical field for improving gas sealing of a planar solid oxide fuel cell.
[0002]
[Prior art]
A fuel cell is a device that converts the chemical energy of a fuel gas such as hydrocarbon and an oxidant gas such as air directly into electrical energy through an electrochemical reaction. Among them, a solid oxide fuel cell has an electrolyte. Unlike phosphoric acid type and molten carbonate type, which are liquid under normal or operating conditions, the battery structure can be simplified without corrosion of peripheral materials due to the electrolyte, decomposition of the electrolyte itself, evaporation, etc. Also, the operating temperature is 1000 ° C In addition to hydrogen, it can be used as it is without reforming methane and natural gas as fuel, and high energy utilization efficiency can be obtained by introducing exhaust heat to gas turbine and steam turbine. it can. Solid oxide fuel cells are broadly classified into cylindrical, monolithic (or honeycomb) and flat plate types depending on the structure. Of these, flat plate types are attracting attention from the viewpoint of high power density, low cost, and compactness. Yes.
[0003]
By the way, in the conventional flat solid electrolyte fuel cell, when connecting a manifold for supplying and exhausting gas to the battery body, an alumina sealing member is provided between the battery body and the manifold, and the sealing member and the battery body Between the manifolds, glass softened at the operating temperature (about 1000 ° C.) is sandwiched and sealed. In this case, the battery body, the manifold, and the sealing member need to have a gap corresponding to the difference in thermal expansion between each member so that no stress is generated due to the difference in thermal expansion. Therefore, it is difficult to set the gap to a value, and as a result, this gap causes a local gas leak, resulting in a problem that the battery output decreases.
[0004]
In order to solve this problem, Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-22058 proposes a method for absorbing stress generated by a difference in thermal expansion between the battery body and the manifold. This will be described with reference to FIG. 7. On the four side surfaces of the battery main body 51, a box-shaped manifold 52 constituting an inlet / outlet for fuel gas and an inlet / outlet for oxidant gas is mounted. The battery body 51 and the manifold 52 are fixed to the base member 54 via a glass seal 53, and a gas seal is provided between the battery body 51 and the manifold 52 with a gasket 55. A gas supply pipe 56 and a gas discharge pipe 57 are connected to each manifold 52 through the base member 54. On the outer periphery of each manifold 52, a pressing member 58 is erected, and an elastic member 59 is disposed between the pressing member 58 and each manifold 52.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the above-mentioned Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-22058, the manifold 52 is moved with respect to the base member 54. Therefore, a large force acts on the connecting portion between the manifold 52 and the gas pipes 56, 57, and the seal 53 As a result of the breakdown and gas leakage, there is a problem in that the pressure resistance of the connection portion is lowered.
[0006]
Further, the space between the manifold 52 and the base member 54 is sealed with a glass seal 53. However, when the manifold 52 is installed or during operation, the bottom surface is not well sealed only by its own weight. Even if it is good at the time of installation, the glass seal 53 contracts or melts during operation, a gap is generated, gas leaks from the bottom surface of the manifold 52, and the manifold 52 is damaged by the heat generated by the combustion of the leaked gas. Have.
[0007]
The present invention solves the above problem, and a first object is to prevent gas leakage between the manifold, the battery main body, and the gas piping, and to improve the pressure resistance of the connection portion between the manifold and the gas piping. The second object is to prevent gas leakage from the bottom surface of the manifold and to prevent damage to the manifold due to combustion of the leak gas.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the first object,
(1) A flat solid electrolyte fuel cell according to claim 1 of the present invention is a battery main body formed by laminating a plurality of solid electrolyte plates via a separator, a base member supporting the battery main body, and the battery main body. A manifold mounted on the outer peripheral side of the battery, a gasket provided between the battery body and the manifold, a support wall standing on the base member on the outer periphery of the manifold, and provided between the support wall and the manifold. An elastic member, an opening formed at the bottom of the manifold for supplying and discharging working gas, an opening formed in the base member opposite to the opening, an opening periphery of the base member, and an opening periphery of the manifold And a ring-shaped spherical bearing interposed therebetween. A sealing material that softens at the operating temperature of the battery may be interposed between the contact surface of the manifold and the spherical bearing and the contact surface of the spherical bearing and the base member.
[0009]
In order to achieve the second object,
(2) A flat solid electrolyte fuel cell according to claim 2 of the present invention is a battery main body formed by laminating a plurality of solid electrolyte plates via a separator, a base member supporting the battery main body, and the battery main body. A manifold mounted on the outer peripheral side of the base, a sealing material provided between the base member and the manifold, a gas pipe connected to the bottom of the manifold, and a presser disposed outside the pair of opposing manifolds A member, a locking piece formed on the pressing member and locked to the upper surface of the manifold, opposite The shaft includes a shaft penetrating the upper and lower sides of the pressing member, and an elastic member and a nut for fastening the pressing member at both ends of the shaft.
[0010]
Furthermore, in order to achieve the second object,
(3) A flat solid electrolyte fuel cell according to claim 3 of the present invention is a battery body formed by laminating a plurality of solid electrolyte plates with a separator interposed therebetween, a base member supporting the battery body, and the battery body. A manifold mounted on the outer peripheral side of the base, a sealing material provided between the base member and the manifold, a gas pipe connected to the bottom of the manifold, and a presser disposed outside the pair of opposing manifolds Members and the opposite A shaft penetrating the upper and lower sides of the pressing member, an elastic member and a nut for tightening the pressing member at both ends of the shaft, and an upper surface of the manifold Three Through the support With an interval in the upper direction Supported plural With weights Each weight has an opening for penetrating the struts that support the upper weight, and each weight and strut load is divided and loaded independently on the upper surface of each manifold, so that the load is evenly applied to the manifold. Act It is characterized by that.
[0011]
Furthermore, as a preferred embodiment of the present invention,
(4) The flat solid electrolyte fuel cell according to (1), wherein a Ni-based alloy is used as a spherical bearing,
(5) The flat solid electrolyte fuel cell according to (4), wherein a Ni—Cr—Co—Fe—Mo alloy is used as the Ni-based alloy,
(6) The flat solid electrolyte fuel cell according to (1), wherein a material selected from alumina and mullite is used as the spherical bearing;
(7) The flat solid electrolyte fuel cell according to (2), wherein the holding plate and the pressing member are integrally formed;
Is mentioned.
[0012]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0013]
Embodiment 1
First, an embodiment of the invention described in claim 1 will be described. 1 and 2 show an example of a flat solid oxide fuel cell according to the present invention, FIG. 1A is a sectional view showing the overall structure, and FIG. 1B is a plan view of FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view of the main part of FIG. 1A, and FIG. 3 is an exploded perspective view showing a unit cell of a flat solid electrolyte fuel cell to which the present invention is applied.
[0014]
In FIG. 3, a cathode 2 and an anode 3 as electrodes are integrally formed on an upper surface and a lower surface of a solid electrolyte plate 1, and a plurality of the solid electrolyte plates 1 are joined and laminated via a separator 4, and are formed at upper and lower ends. The terminal boards 5 and 6 are laminated. When the electrolyte plate 1 and the separator 4 are stacked and assembled, gas sealing is performed with a sealing material so that no gas leaks between the electrolyte plate 1 and the separator 4. A fuel gas passage 7 and an oxidant gas passage 8 are respectively formed on the upper and lower surfaces of the separator 4, and an oxidant gas passage 8 and a fuel gas passage 7 are formed on one side of the upper terminal plate 5 and the lower terminal plate 6, respectively. The unit cell 9 of the fuel cell is configured by the solid electrolyte plate 1 formed, the fuel gas passage 7 and the oxidant gas passage 8 sandwiching the solid electrolyte plate 1.
[0015]
A large number of such unit cells 9 are stacked in series to constitute a battery body, fuel gas is supplied to the fuel gas passage 7, air is supplied to the oxidant gas passage 8, and the upper and lower terminal plates 5, 6 is connected to an external circuit (not shown), oxygen reacts with the fuel gas and ionizes to flow through the solid electrolyte plate 1. At this time, oxygen takes in electrons on the cathode 2 side and becomes oxygen ions, and this oxygen on the anode 3 side. Since ions and fuel gas react to emit electrons, current flows from the lower terminal plate 6 to the upper terminal plate 5 in the external circuit with the cathode as the positive electrode and the anode as the negative electrode.
[0016]
FIG. 1 shows the battery body 11 assembled in this manner. The battery body 11 is mounted and fixed on the base member 12, and a total of four box-shaped manifolds 13 for supplying and exhausting fuel gas and for supplying and exhausting oxidant gas are provided on the outer peripheral side surface of the battery body 11. Is installed. As the material of the manifold 13, ceramics or an alloy is used, and examples of the alloy include a Ni—Cr alloy. A gas seal is provided between the battery body 11 and the manifold 13 with a gasket 14. As the gasket 14, for example, an inorganic paper mainly composed of alumina, a material usually used as a heat insulating material for an electric furnace, sliced to a thickness of about 0.1 to 2.0 mm, a battery operating temperature (900 ~ 1000 ° C), a sufficiently softened glass or a combination thereof is used.
[0017]
An opening 15 is formed at the bottom of each manifold 13, and an opening 16 is formed in the base member 12 so as to face the opening 15. A ring-shaped spherical bearing 17 is interposed between the periphery of the opening 16 of the base member 12 and the periphery of the opening 15 of the manifold 13. A gas pipe 19 for supplying gas and a gas pipe 20 for discharging gas are connected so as to communicate with the opening 16 of the base member 12. Further, on the outer periphery of each manifold 13, a support wall 21 is erected on the base member 12, and an elastic member 22 made of a spring is disposed between the support wall 21 and each manifold 13. Yes.
[0018]
As the elastic member 22, it is preferable to use, for example, a silicon nitride spring that does not deteriorate the spring function even at the operating temperature of the high-temperature fuel cell, but a heat-resistant elastic material can be used instead of the spring. Examples of the heat-resistant elastic material include materials that are stable in an oxidizing and reducing atmosphere at high temperatures, such as Ni-based heat-resistant alloys such as Inconel, ceramics such as alumina, silica, alumina-silica, silicon carbide, and silicon nitride, and alloys thereof. Examples include ceramic composite materials, and such materials are used in a sponge-like or felt-like structure.
[0019]
Accordingly, a stress due to a difference in thermal expansion between each member in the battery main body 11 and the manifold 13 is generated, and even if the battery main body 11 or the manifold 13 moves, the elastic member 22 absorbs this and the gasket 14 is torn. Therefore, it is not necessary to provide a gap that allows for a difference in thermal expansion in advance, and the manifold 13 can be assembled to the battery body 11 without providing a gap at room temperature, and gas leakage between the battery body 11 and the manifold 13 can be prevented. The battery output can be improved with a high fuel utilization rate.
[0020]
Next, the details of the present invention will be described with reference to FIG. As described above, the ring-shaped spherical bearing 17 is interposed between the periphery of the opening 16 of the base member 12 and the periphery of the opening 15 of the manifold 13. The ring-shaped spherical bearing 17 is formed in a spherical surface with a flat bottom surface and a top surface having a center O and a radius R, and the periphery of the opening 15 of the manifold 13 is also formed into a spherical surface of the same shape so as to contact this spherical surface. ing. The lower surface of the spherical bearing 17 is placed in a recess 23 formed in the base member 12, and the upper surface of the spherical bearing 17 has a structure that supports the periphery of the opening 15 of the manifold 13 so as to be movable.
[0021]
As the material of the spherical bearing 17, it has sufficient heat resistance at the battery operating temperature (900 to 1000 ° C.), and is made of ceramics which is the material of the manifold 13 and nickel chrome alloy which is the material of the base member 12. As a material that does not adhere and sinter, alumina, mullite, or a Ni-based alloy is adopted. Of these, Ni-based alloys are preferable in terms of excellent impact resistance, and most preferable are Ni-Cr-Co-Fe-Mo alloys among Ni-based alloys, which are preferable in terms of excellent non-condensability at high temperatures. .
[0022]
Therefore, since the manifold 13 moves along the spherical bearing 17 even if the manifold 13 moves, it is possible to prevent gas leakage between the manifold 13 and the base member 12 and to connect the manifold 13 and the gas pipes 19 and 20. The pressure resistance of the part can be improved.
[0023]
In the above example, the gas seal is provided between the manifold 13 and the base member 12 only by the spherical bearing 17. However, the contact surface U between the manifold 13 and the spherical bearing 17 and the contact between the spherical bearing 17 and the base member 12 are not affected. A sealing material may be interposed on the contact surface D, in which case the gas seal is further improved. As the sealing material, similarly to the gasket 14, for example, an inorganic paper mainly composed of alumina, a material that is usually used as a heat insulating material for an electric furnace, sliced to a thickness of about 0.1 to 2.0 mm, Glass that softens sufficiently at the battery operating temperature (900 to 1000 ° C.) or a combination thereof is used.
[0024]
[Example]
The solid electrolyte plate 1 is made of stabilized zirconia to which 8 mole percent of yttria is added, and is a plate having dimensions of 200 mm × 200 mm × 0.2 mm. 0.8 Sr 0.2 MnO Three The powder was applied at a thickness of 100 to 200 μm, and nickel zirconia cermet was applied as the anode material at a thickness of 100 to 200 μm on the other surface. Further, glass was used as a sealing material, which was made into a paste and applied to a predetermined edge portion with a thickness of 0.1 mm and a width of 3 mm. This was sandwiched by a lanthanum chromite current collector with a groove of 200 mm × 200 mm and a thickness of 5 mm to form a single cell.
[0025]
Ten units of this single cell were integrated, and an alumina manifold 13 was installed as shown in FIG. A heat-resistant alloy Inconel 600 was used as the base member 12, and a Ni—Cr—Co—Fe—Mo alloy spherical bearing 17 was interposed between the manifold 13 and the base member 12.
[0026]
The fuel cell thus assembled was heated to 1000 ° C., and nitrogen gas was flowed to the anode 3 side and air was flowed to the cathode 2 side to measure the sealing performance. On both the anode side and the cathode side, the ratio of the leakage amount to the gas flow rate was 0.5% or less, and the sealing performance was good. Next, power generation was performed by flowing a mixture of hydrogen water vapor on the anode 3 side and air on the cathode 2 side. The open circuit voltage was 0.91 V / 1 stage, and when estimated from the value of the electrochemical potential according to the Nernst equation, the gas leak was below the measurement limit and was sufficiently sealed. Further, it was confirmed that the spherical bearing 17 was sufficiently sealed when alumina was used.
[0027]
[Comparative example]
According to FIG. 1, the structure of the cell stack portion was not provided with a bearing between the base member 12 and the manifold 13, but was a contact structure with flat surfaces, and a glass sealing material having a thickness of 0.1 mm was interposed therebetween. The solid electrolyte plate 1 is made of stabilized zirconia to which 8 mole percent of yttria is added, and is a plate having dimensions of 200 mm × 200 mm × 0.2 mm. 0.8 Sr 0.2 MnO Three The powder was applied at a thickness of 100 to 200 μm, and nickel zirconia cermet was applied as the anode material at a thickness of 100 to 200 μm on the other surface. Further, glass was used as a sealing material, which was made into a paste and applied to a predetermined edge portion with a thickness of 0.1 mm and a width of 3 mm. This was sandwiched by a lanthanum chromite current collector with a groove of 200 mm × 200 mm and a thickness of 5 mm to form a single cell. Ten units of this single cell were integrated, and an alumina manifold 13 was installed as shown in FIG. As the base member 12, a heat-resistant alloy Inconel 600 was used.
[0028]
The fuel cell thus assembled was heated to 1000 ° C., and nitrogen gas was flowed to the anode 3 side and air was flowed to the cathode 2 side to measure the sealing performance. The ratio of the amount of leakage to the gas flow rate on the anode side was 3%, and that on the cathode side was 5%.
[0029]
Embodiment 2
Next, an embodiment of the invention described in claims 2 and 3 will be described. FIG. 4 shows another example of the flat solid electrolyte fuel cell of the present invention, FIG. 4 (A) is a perspective view, and FIG. 4 (B) is a side view of the pressing member of FIG. 4 (A).
[0030]
Box-shaped manifolds 13 constituting the inlet / outlet of the fuel gas and the inlet / outlet of the oxidant gas are mounted on the base member 12 on the side surfaces of the outer periphery 4 of the battery body 11. A sealing material is provided between each manifold 13 and the battery body 11 and the base member 12. As the sealing material, for example, an inorganic paper mainly composed of alumina, a material usually used as a heat insulating material for an electric furnace, sliced into a thickness of about 0.1 to 2.0 mm, and a battery operating temperature. A sufficiently softened glass or a combination thereof is used.
[0031]
A base member 12 is provided at the bottom of each manifold 13, and a gas supply pipe 19 and a gas discharge pipe 20 are connected to the base member 12. A plurality of pressing members 25 are disposed outside the pair of opposing manifolds 13. The pressing member 25 is made of ceramics, Ni—Cr alloy or the like, and is integrally formed with a locking piece 25a protruding in the horizontal direction by cutting, and a shaft through hole 25b is formed at the upper and lower portions. Then, the locking piece 25a of the pressing member 25 is hooked on the upper surface of the manifold 13, and the shaft 26 is inserted through the upper and lower sides of the opposing pressing member 25. At both ends of the shaft 26, springs (elastic members) are attached to the pressing member 25. ) 27 is tightened with a nut 28, whereby a pair of opposing manifolds 13 are fastened and fixed to the battery body 11. In this example, the locking piece 25a is formed integrally with the pressing member 25. However, the locking piece 25a may be fixed to the pressing member 25 by bonding. In this case, the adhesive is thermally expanded. Use the same rate.
[0032]
The fuel cell having the above structure has a structure in which the locking piece 25a of the pressing member 25 is hooked on the upper surface of the manifold 13, and the total weight of its own weight and the pressing member 25 is applied to the bottom surface of the manifold 13. The contact of the member 12 becomes dense so that there is no gas leak, and damage to the manifold 13 due to combustion of the leak gas can be prevented. Further, since the locking piece 25a of the pressing member 25 can be easily assembled in a state where it is hooked on the upper surface of the manifold 13, the positioning and assembling work of the pressing plate, which conventionally required several persons, can be performed by one person. It has the advantage of being able to. Further, as compared with the fuel cell shown in FIG. 1, the elastic member 27 is not in contact with the manifold 13, so that the deterioration of the spring force at high temperature is reduced and the spring is set in a narrow gap (FIG. 1 ( Unlike A), the maximum load of the spring can be used by determining the spring length in advance in consideration of the difference in thermal expansion.
[0033]
[Example]
1 are stacked in 10 stages using the same material as in the embodiment of FIG. 1, an alumina manifold 13 is installed as shown in FIG. 4, the temperature of the fuel cell is raised to 1000.degree. C., nitrogen gas and cathode on the anode 3 side. The sealing performance was measured by flowing air to the second side. On both the anode side and the cathode side, the ratio of the leakage amount to the gas flow rate was 0.5% or less, and the sealing performance was good. Next, power generation was performed by flowing a mixture of hydrogen water vapor on the anode 3 side and air on the cathode 2 side. Since the open circuit voltage has a large amount of water vapor, the absolute value is as low as 0.73 V / 1 stage, but when estimated from the value of the electrochemical potential according to the Nernst equation, the gas leak was below the measurement limit and was sufficiently sealed. Moreover, when the thermocouple was arrange | positioned and measured in the location which leaks, the temperature was 999-1002 degreeC and was comparable as the furnace internal temperature 1000 degreeC. In addition, after the experiment was completed, there was no evidence of leakage from the site.
[0034]
[Comparative example]
About the fuel cell of the comparative example of FIG. 1, when the thermocouple was arrange | positioned and measured at several places which would leak, the temperature was 1030-1050 degreeC, and since the furnace temperature was 1000 degreeC or more, leak was It is thought that it has occurred. In addition, after the experiment was completed, there seemed to be a leak from the site.
[0035]
FIG. 5 shows another example of the flat solid oxide fuel cell of the present invention, FIG. 5 (A) is an exploded perspective view showing a load loading structure, and FIG. 5 (B) is a weight in FIG. 5 (A). FIG. 5C is a perspective view showing the assembled state, with the plan view removed. In this example, a load made of a separate member is loaded on the manifold 13 and the battery body 11, but a plurality of shafts 26 intersect with the upper surfaces of the battery body 11 and the manifold 13, and a weight can be placed thereon. Because it is a difficult structure, it is necessary to devise special measures.
[0036]
On the upper surfaces of the battery body 11 and the manifold 13, Three A plurality of weights A to I are provided by the columns a to i. With an interval in the upper direction Supported. FIG. 5A shows the struts cut to make it easier to see how the load is applied. Each weight is formed with an opening 29 through which a column supporting the upper weight is passed. Each of the weights A, B, C, and D is supported at three points by three columns a, b, c, and d (three-point support is shown by hatching in FIG. 5B), and four manifolds A load is applied to 13. Further, the weights E, F, G, H, and I are supported at three points by a central column e and three columns f, g, h, and i, respectively, and apply a load to the battery body 11. The distance between the weights A to I is desirably as narrow as possible while avoiding contact due to thermal expansion (for example, 1 mm to 10 mm). In this manner, nine weights A to I are supported on the upper surfaces of the battery body 11 and the manifold 13 by the nine sets of columns a to i. Although not shown, a mechanism for preventing movement is provided on the outer periphery of each of the weights A to I.
[0037]
In this example, the load of the weight A and the support column a, the load of the weight B and the support column b, the load of the weight C and the support column c, and the load of the weight D and the support column d are divided respectively and independently on the upper surfaces of the four manifolds 13. By having a structure to be loaded and applying a load uniformly to the manifold 13, the bottom surface of the manifold 13 and the base member 12 are in close contact with each other so that there is no gas leak, and damage to the manifold 13 due to leakage gas combustion is prevented. Can do.
[0038]
Also, the load of weight E and strut e, the weight of weight F and strut f, the load of weight G and strut g, the weight of weight H and strut h, the weight of weight I and strut i, respectively, are divided independently and the battery body 11 is loaded onto the top surface of the cell, and the load is applied uniformly to the cell, so that the variation in contact resistance can be reduced and the cell can be prevented from being damaged due to the temperature difference due to current concentration.
[0039]
In addition, this invention is not limited to said example, A various change is possible. For example, the number of weights may be any number as long as it is two or more, and the number of struts is not limited.
[0040]
FIG. 6 shows a modification of the flat solid electrolyte fuel cell of FIG. 5, FIG. 6 (A) is a schematic diagram showing a load-loading structure, and FIG. 6 (B) is a diagram excluding the weight in FIG. 6 (A). It is a top view. In this example, a plurality of columns p are disposed on the upper surfaces of the battery body 11 and the manifold 13 while avoiding the shaft 26, the elastic member 30 is mounted on the column p, and one weight A is supported on the elastic member 30. I am doing so.
[0041]
5 and 6 may be applied to a fuel cell of the type in which the fuel cell shown in FIG. 1 or the battery body is mounted in a cylindrical manifold.
[0042]
【The invention's effect】
As is apparent from the above description, according to the first aspect of the present invention, even if the manifold moves, the manifold moves along the spherical bearing, so that gas leakage between the manifold and the base member can be prevented. The pressure resistance of the connecting portion between the manifold and the gas pipe can be improved.
[0043]
Further, according to the invention described in claim 2 and claim 3, by applying a load to the manifold, gas leakage from the bottom surface of the manifold can be prevented, and damage to the manifold due to combustion of leak gas can be prevented. Furthermore, by forming the locking plate and the pressing member integrally, the workability at the time of assembling the large cell is greatly improved, and one person can work.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 shows an example of a flat solid electrolyte fuel cell according to the present invention, FIG. 1 (A) is a sectional view showing the overall structure, and FIG. 1 (B) is a plan view of FIG. 1 (A).
FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view of a main part of FIG.
FIG. 3 is an exploded perspective view showing a unit cell of a flat solid oxide fuel cell to which the present invention is applied.
4A and 4B show another example of a flat solid electrolyte fuel cell according to the present invention, FIG. 4A is a perspective view, and FIG. 4B is a side view of a pressing member of FIG. 4A.
FIG. 5 shows another example of the flat solid oxide fuel cell of the present invention, FIG. 5 (A) is an exploded perspective view showing a load loading structure, and FIG. 5 (B) is a weight in FIG. 5 (A). FIG. 5C is a perspective view showing the assembled state, with the plan view removed.
6 shows a modified example of the flat solid electrolyte fuel cell of FIG. 5, FIG. 6 (A) is a schematic diagram showing a load-loading structure, and FIG. 6 (B) is a diagram excluding the weight in FIG. 6 (A). It is a top view.
FIG. 7 is a cross-sectional view showing an example of a conventional flat solid electrolyte fuel cell.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Solid electrolyte board, 4 ... Separator, 11 ... Battery main body, 12 ... Base member
DESCRIPTION OF SYMBOLS 13 ... Manifold, 15, 16 ... Opening, 17 ... Spherical bearing, 22 ... Elastic member
25 ... Holding member, 25a ... Locking piece, 26 ... Shaft, 27 ... Elastic member
28 ... Nut, A to I ... Weight, a to i, p ... Post
