燃料电池模块制造技术

燃料电池模块(10)包括连接至燃烧器(14)并且沿燃料电池堆(12)向上延伸的燃烧气体通道构件(16)。燃烧气体通道构件(16)具有燃烧气体通道(58a、58b)和燃烧气体喷射孔(60a、60b)。在燃烧器(14)内产生的燃烧气体向上流过燃烧气体通道(58a、58b)，并且燃烧气体喷射孔(60a、60b)连接至燃烧气体通道(58a、58b)，以朝向燃料电池堆(12)的侧面(12a、12b)释放燃烧气体。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种包括燃料电池堆的燃料电池模块，该燃料电池堆设置有用于通过可燃气体和含氧气体的电化学反应而产生电能的多个燃料电池。
技术介绍
一般而言，固体氧化物燃料电池(SOFC)应用固体电解质。该固体电解质为氧离子导体，例如稳定的二氧化锆。该固体电解质插入阳极和阴极之间以形成电解质电极组件(MEA)。该电解质电极组件被夹在分离器(双极板)之间。在使用中，一般地，预定数量的电解质电极组件和分离器堆叠在一起以形成燃料电池堆。与其他类型的燃料电池相比，固体氧化物燃料电池的操作温度相对较高。因此，需要将固体氧化物燃料电池维持在高温(适当的操作温度)下。为此，目前已提出各种建议。例如，已知日本专利申请公开JP2002-280053公开了一种燃料电池发电系统。在该燃料电池发电系统中，每一个都具有带有底部的圆柱形形状的多个固体氧化物燃料电池被置于发电反应室中。由分隔壁划分的废气室形成在发电反应室的上部位置处，并且可燃气体室形成在发电反应室的下部中间位置处。在发电反应室的下部位置处，表面燃烧喷燃器围绕可燃气体室设置。绝热层围绕发电反应室、废气室和可燃气体室。进一步地，模块容器围绕绝热层设置。进一步地，已知日本专利申请公开JP2013-131329公开了一种燃料电池装置。该燃料电池装置具有发电室，该发电室包括容纳在壳体内部中心处的燃料电池堆。发电室由高度绝热层隔开，并且废气通道设置在绝热层的外部，以将在发电室内产生的废气排到外部。进一步地，阴极气体通道设置在废气通道外部，以将阴极气体供给至燃料电池堆的阴极。
技术实现思路
在日本专利申请公开JP2002-280053中，通过操作设置在发电反应室的下部位置处的表面燃烧喷燃器来实施燃烧。因此，发电反应室内的燃料电池由辐射热加热。然而，由于燃料电池仅仅由来自下部位置的辐射热加热，因此不可能在垂直方向上均匀地加热整个燃料电池。进一步地，在日本专利申请公开JP2013-131329中，绝热层、废气通道和阴极气体通道围绕位于中心处的发电室设置在壳体内。因此，壳体整体上具有相当大的直径，并且不可能均匀地加热设置在发电室内的整个燃料电池堆。本专利技术的主要目标是提供一种具有紧凑且简单的结构的燃料电池模块。本专利技术的另一个目标是提供一种其中可以均匀地加热整个燃料电池堆的燃料电池模块。根据本专利技术的燃料电池模块包括燃料电池堆和燃烧器。燃料电池堆包括多个燃料电池，该多个燃料电池被构造为通过可燃气体和含氧气体的电化学反应而产生电能。燃烧器设置在燃料电池堆的下端，并且被构造为产生燃烧气体以加热燃料电池堆。燃料电池模块包括与燃烧器连接并且沿燃料电池堆的侧面向上延伸的通道构件。通道构件包括燃烧气体通道和燃烧气体喷射孔，该燃烧气体通道被构造为允许在燃烧器中产生的燃烧气体向上流动，该燃烧气体喷射孔与燃烧气体通道连接，并且被构造为朝向燃料电池堆的侧面释放燃烧气体。进一步地，优选地，燃料电池堆为包括沿垂直方向堆叠的平面型燃料电池的平板堆叠型燃料电池。在该情况下，优选地，被构造为固定燃料电池的端板分别设置在燃料电池堆的上端和下端，并且上燃烧气体喷射端口设置在通道构件的上部位置处，并且被构造为朝向燃料电池堆上方的区域释放燃烧气体。设置在燃料电池堆的下端的端板由来自燃烧室的燃烧热加热，并且设置在燃料电池堆的上端的端板由从上燃烧气体喷射端口喷射的燃烧气体加热。尽管通常燃料电池在所述端板(在两端)附近处的温度趋向于变低，但是在本专利技术中燃料电池温度的过度降低不会发生。因此，可以保持燃料电池的所需的发电性能。进一步地，燃料电池模块优选地包括至少容纳燃料电池堆、燃烧器和通道构件的壳体，并且所述壳体包括密封地封闭的上端。在该结构中，可以可靠地将释放进所述壳体中的燃烧气体供给至燃料电池堆上方的区域，并且可以有效地利用燃烧气体的燃烧热。进一步地，在壳体中，优选地，所述壳体包括燃烧气体排放端口，该燃烧气体排放端口被构造为将从通道构件释放的燃烧气体排放到壳体外部，并且燃烧气体排放端口设置在壳体的下部位置处。在该结构中，可以延长燃烧气体呆在壳体内的时间，并且可以可靠地加热燃料电池堆。进一步地，优选地，所述壳体包括多个面板。在多个面板中，一个面板包括被构造为将含氧气体从壳体外部引入壳体内部的含氧气体引入端口。与所述一个面板相反定位的另一个面板包括被构造为将含氧气体供给至燃料电池堆的含氧气体供给端口。在该结构中，优选地，含氧气体供给通道形成在多个面板内部，该含氧气体供给通道被构造为将通过含氧气体引入端口引入的含氧气体从含氧气体供给端口供给至燃料电池堆，并且被构造为从燃烧气体接收热量以加热含氧气体。在该结构中，含氧气体供给通道的流场变长，并且可以通过与燃烧气体的热交换可靠地加热含氧气体。进一步地，不需要专门的换热器来加热含氧气体。进一步地，可以适当地抑制来自燃料电池模块的热辐射。进一步地，优选地，从燃料电池堆排放的可燃废气和含氧废气被供给至燃烧器。在该结构中，燃烧器可以同时具有作为启动燃烧器的功能和在稳定操作期间作为废气燃烧器的功能。此外，优选地，燃烧器包括燃烧室，并且燃烧室的两端均是敞开的。在该结构中，优选地，通道构件包括中空的矩形的第一壳体构件和中空的矩形的第二壳体构件。第一壳体构件连接至燃烧室的一端并且沿燃料电池堆的一个侧面向上延伸。第二壳体构件连接至燃烧室的另一端并且沿燃料电池堆的另一侧面向上延伸。因此，由燃烧器产生的燃烧气体可以有效地用作热源以加热燃料电池堆，并且可以迅速地启动燃料电池堆的操作。进一步地，优选地，转化器设置在燃烧器的底部，并且被构造为转化主要含有碳氢化合物的原燃料以产生供给至燃料电池堆的可燃气体。在该结构中，转化器可以容易地被来自燃烧器的热量加热，并且实现了热效率的提高。在本专利技术中，燃料电池堆被来自燃烧器的热量从下端至上端地加热，并且燃料电池堆被从燃烧气体喷射孔释放的燃烧气体从侧面加热。因此，燃料电池堆从其下端和侧面被加热。因此，通过紧凑且简单的结构，可以均匀且迅速地加热整个燃料电池堆。通过下面的结合附图的描述，本专利技术的上述和其它目的、特征和优点将变得更明显，在所述附图中，本专利技术的优选实施例通过说明性的示例示出。附图说明图1是示意性地示出根据本专利技术的实施例的燃料电池模块的透视图；图2是示出燃料电池模块的主要部件的分解透视图；图3是示出沿图1的线III-III截取的燃料电池模块的截面图；图4是沿图1的线IV-IV截取的截面图；和图5是示出燃料电池模块的主要部件的分解透视图。具体实施方式根据图1和2所示的本专利技术的实施例的燃料电池模块10用于各种应用，包括静止的和移动的应用。例如，燃料电池模块10安置在车辆上。燃料电池模块10包括燃料电池堆12、燃烧器14、燃烧气体通道构件16和转化器18以及容纳燃料电池堆12、燃烧器14、燃烧气体通道构件16和转化器18的壳体20。尽管燃料电池堆12在图示的实施例中具有矩形形状，但该燃料电池堆12可具有方形形状。如图3和4所示，燃料电池堆12包括多个燃料电池22，用于通过可燃气体(氢气与甲烷和一氧化碳的混合气体)与含氧气体(空气)的电化学反应而产生电能。每个燃料电池22为平板型固体氧化物燃料电池。燃料电池22沿箭头A示出的垂直方向堆叠在一起，以形成平板堆叠型燃料电池堆。燃料电池22本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种燃料电池模块(10)，包括：包括多个燃料电池(22)的燃料电池堆(12)，所述多个燃料电池被构造为通过可燃气体和含氧气体的电化学反应产生电能；燃烧器(14)，该燃烧器设置在燃料电池堆(12)下端并且被构造为产生燃烧气体以加热燃料电池堆(12)；通道构件(16)，该通道构件连接至燃烧器(14)并且沿燃料电池堆(12)的侧面(12a、12b)向上延伸；其中，通道构件(16)包括燃烧气体通道(58a、58b)，该燃烧气体通道被构造为允许产生在燃烧器(14)内的燃烧气体向上流动；和燃烧气体喷射孔(60a、60b)，该燃烧气体喷射孔连接至燃烧气体通道(58a、58b)，并且被构造为朝向燃料电池堆(12)的侧面(12a、12b)释放燃烧气体。

【技术特征摘要】
2015.09.03 JP 2015-1734151.一种燃料电池模块(10)，包括：包括多个燃料电池(22)的燃料电池堆(12)，所述多个燃料电池被构造为通过可燃气体和含氧气体的电化学反应产生电能；燃烧器(14)，该燃烧器设置在燃料电池堆(12)下端并且被构造为产生燃烧气体以加热燃料电池堆(12)；通道构件(16)，该通道构件连接至燃烧器(14)并且沿燃料电池堆(12)的侧面(12a、12b)向上延伸；其中，通道构件(16)包括燃烧气体通道(58a、58b)，该燃烧气体通道被构造为允许产生在燃烧器(14)内的燃烧气体向上流动；和燃烧气体喷射孔(60a、60b)，该燃烧气体喷射孔连接至燃烧气体通道(58a、58b)，并且被构造为朝向燃料电池堆(12)的侧面(12a、12b)释放燃烧气体。2.根据权利要求1所述的燃料电池模块(10)，其中燃料电池堆(12)为平板堆叠型燃料电池堆(12)，该平板堆叠型燃料电池堆包括沿垂直方向堆叠的平面型燃料电池(22)；被构造为固定燃料电池(22)的端板(24d、24u)分别设置在燃料电池堆(12)的上端和下端；并且上燃烧气体喷射端口(62a、62b)设置在通道构件(16)的上部位置处，并且被构造为朝向燃料电池堆(12)上方的区域释放燃烧气体。3.根据权利要求2所述的燃料电池模块(10)，包括至少容纳燃料电池堆(12)、燃烧器(14)和通道构件(16)的壳体(20)，其中该壳体(20)包括密封地封闭的上端。4.根据权利要求3所述的燃料电池模块(10)，其中所述壳体(20)包括燃烧气体排放端口(74)，该燃烧气体排放端口被构造为将从通道构件(16)释放的燃烧气体排放至壳体(20)外部；并且燃烧...

【专利技术属性】
技术研发人员：本间弘树，塚本启司，
申请(专利权)人：本田技研工业株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP