燃料电池发电单元和燃料电池堆制造技术

本发明专利技术能够在抑制发电效率降低的同时、抑制由焊接部的突起部的存在引起气密构件的气密性下降。燃料电池发电单元包括单元电池、第1互连件、第2互连件、分隔件、配置在分隔件和第1互连件之间金属制的框架构件、以及具有与分隔件的表面和第2互连件的表面接触并密封空气室或者燃料室的接触部的气密构件。在燃料电池发电单元的在第1方向上与接触部重叠的部分即接触重复部分存在气密构件、分隔件、框架构件、第1互连件和第2互连件。在就距单元电池的外周部的距离而言比接触重复部分远的位置，形成有将分隔件和框架构件之间密封的第1焊接部及将框架构件和第1互连件之间密封的第2焊接部中的至少一者。

Fuel cell power unit and fuel cell reactor

The invention can reduce the efficiency of power generation and suppress the air tightness of the gas tightness component by restraining the presence of the protuberance part of the welding part. The fuel cell power generation unit includes a unit cell, first interconnection, second interconnection, separator, configuration in the separation between member and the first metal interconnection frame member, and has a contact section and surface and second interconnection surface contact spacer and sealed air chamber or the fuel chamber air component. In the first direction of the fuel cell power generation unit, there are overlapped parts with the contact part, that is, the contact repetition parts include air tight components, partitions, frame components, first interconnections and second interconnections. At the distance from the outer part of the unit battery to the far side of the contact part, there is at least one first welding part sealed between the partition member and the frame member and the second welding part sealed between the frame component and the first interconnect part.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】燃料电池发电单元和燃料电池堆
由本说明书公开的技术涉及燃料电池发电单元和燃料电池堆。
技术介绍
作为燃料电池的种类之一，已知有固体氧化物型燃料电池(以下也称作“SOFC”)。作为SOFC的发电的最小单位的燃料电池发电单元(以下也简称作“发电单元”)例如包括单元电池、金属制的分隔件、第1互连件、第2互连件、金属制的框架构件、以及气密构件。单元电池包含电解质层和隔着电解质层在规定的方向(以下称作“第1方向”)上彼此相对的空气极和燃料极。分隔件是形成有通孔的框架状的构件，分隔件的包围通孔的部分与单元电池的周缘部相接合。利用该结构的分隔件划分出面向空气极的空气室和面向燃料极的燃料室。第1互连件和第2互连件是以隔着单元电池在第1方向上彼此相对的方式配置的平板状的构件。框架构件是配置在分隔件和第1互连件之间且形成有构成燃料室的通孔的框架状的构件。气密构件配置在分隔件和第2互连件之间，其具有与分隔件的靠第2互连件侧的表面和第2互连件的靠分隔件侧的表面这两者接触并将空气室密封的接触部。在发电单元中，有时利用例如激光焊接等形成将分隔件和框架构件之间密封的焊接部。在该结构中，因形成在焊接部的焊道等突起部而无法保持分隔件的表面的平坦性，阻碍了气密构件良好地与分隔件的表面接触，由气密构件实现的空气室的气密性有可能下降。以往已知有一种这样的技术：将框架构件设为由薄板部和在与第1方向正交的第2方向上配置在薄板部的外侧(距单元电池的外周部的距离较远的一侧)的厚板部构成的带台阶的形状，通过将分隔件焊接于框架构件的薄板部，从而确保收容焊接部的突起部的空间，抑制由于突起部的存在引起的、由气密构件实现的空气室的气密性的下降(例如参照专利文献1)。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开2012－230875号公报
技术实现思路
专利技术要解决的问题在上述以往的技术中，由于气密构件中的与框架构件的厚板部相接触的部分成为承担对空气室的密封功能的接触部，因此接触部位于比形成在框架构件的薄板部位置的焊接部靠外侧的位置。因此，在接触部的内侧，上述收容焊接部的突起部的空间与空气室相连通，该空间成为氧化剂气体的迂回路径，一部分氧化剂气体无助于发电直接从空气室排出，发电效率有可能降低。另外，对于在框架构件上形成有构成空气室的通孔且气密构件的接触部将燃料室密封的结构，也存在与这样的问题同样的问题。此外，这样的问题并不限于形成有将分隔件和框架构件之间密封的焊接部的结构，形成有将框架构件和第1互连件之间密封的焊接部的结构也存在同样的问题。此外，这样的问题并不限于SOFC，其他类型的燃料电池也存在同样的问题。在本说明书中，公开了能够解决上述问题的技术。用于解决问题的方案本说明书中公开的技术例如能够作为以下的方式来实现。(1)本说明书中公开的燃料电池发电单元包括：单元电池，其包含电解质层和隔着所述电解质层在第1方向上彼此相对的空气极及燃料极；金属制的第1互连件和第2互连件，该第1互连件和第2互连件隔着所述单元电池在所述第1方向上彼此相对；金属制的分隔件，其形成有通孔，该分隔件的包围所述通孔的部分与所述单元电池的周缘部相接合，该分隔件划分出面向所述空气极的空气室和面向所述燃料极的燃料室；金属制的框架构件，其配置在所述分隔件和所述第1互连件之间，形成有构成所述燃料室和所述空气室中的一者即第1室的通孔；以及气密构件，其配置在所述分隔件和所述第2互连件之间，具有与所述分隔件的靠所述第2互连件侧的表面和所述第2互连件的靠所述分隔件侧的表面这两者接触并将所述燃料室和所述空气室中的另一者即第2室密封的接触部，该燃料电池发电单元的特征在于，在所述燃料电池发电单元的一部分且是在所述第1方向上与所述接触部重叠的部分即接触重复部分，存在所述气密构件、所述分隔件、所述框架构件、所述第1互连件和所述第2互连件，在就与所述第1方向正交的第2方向上的距所述单元电池的外周部的距离而言比与所述接触部中的、配置在最接近所述单元电池的位置的所述接触部相对应的所述接触重复部分远的位置，形成有将所述分隔件和所述框架构件之间密封的第1焊接部及将所述框架构件和所述第1互连件之间密封的第2焊接部中的至少一者。采用本燃料电池发电单元，由于在就与第1方向正交的第2方向上的距单元电池的外周部的距离而言比在第1方向上与气密构件的接触部重叠的接触重复部分远的位置，形成有第1焊接部和第2焊接部中的至少一者，因此不受形成于焊接部的突起部的影响，能够利用气密构件的接触部良好地密封第2室。并且，采用本燃料电池发电单元，由于利用接触部阻碍了与焊接部重叠的空间同第2室在第2方向上相连通，因此能够抑制以下情况：该空间成为气体的迂回路径而使发电效率降低。(2)也可以是，在上述燃料电池发电单元中，其特征在于，在所述燃料电池发电单元的一部分且是在所述第1方向上与所述第1焊接部和所述第2焊接部中的至少一者重叠的部分即焊接重复部分中的、在所述第2方向上与所述气密构件重叠的范围存在空间。采用本燃料电池发电单元，由于仅通过调整气密构件的形状就能够获得上述效果，因此例如与对互连件等金属制构件进行槽加工等情况相比较，能够实现制造工序的容易化、高效化。(3)也可以是，在上述燃料电池发电单元中，其特征在于，在所述燃料电池发电单元的一部分且是在所述第1方向上与所述第1焊接部和所述第2焊接部中的至少一者重叠的部分即焊接重复部分中的、在所述第2方向上与所述第1互连件和所述第2互连件中的至少一者重叠的范围存在空间。采用本燃料电池发电单元，由于不会出于在焊接重复部分确保空间的目的而制约气密构件的形状，因此通过使气密构件的外形与分隔件、框架构件的外形相配合而使对位容易化，从而能够提高组装精度。(4)也可以是，在上述燃料电池发电单元中，其特征在于，所述气密构件在就所述第2方向上的距所述单元电池的外周部的距离而言比所述第1焊接部和所述第2焊接部远的位置具有第2接触部，该第2接触部与所述分隔件的靠所述第2互连件侧的表面和所述第2互连件的靠所述分隔件侧的表面这两者接触并进行密封。采用本燃料电池发电单元，由于因第2接触部的存在而使形成于焊接重复部分的空间成为封闭空间，因此能够容易在空间内配置玻璃密封件等密封材料，能够进一步提高气密性。(5)也可以是，在上述燃料电池发电单元中，其特征在于，所述气密构件在所述第1方向上与所述框架构件和所述单元电池之间的空间重叠。采用本燃料电池发电单元，由于气密构件延伸到第2方向的更内侧，因此能够进一步减小第2室中的供无助于发电的气体流动的空间的容积，能够更有效地抑制发电效率降低。(6)本说明书中公开的燃料电池堆包括在第1方向上排列配置的多个燃料电池发电单元和隔着所述多个燃料电池发电单元在所述第1方向上彼此相对的金属制的第1端板和第2端板，该燃料电池堆的特征在于，各所述燃料电池发电单元包括：单元电池，其包含电解质层和隔着所述电解质层在所述第1方向上彼此相对的空气极及燃料极；金属制的第1互连件和第2互连件，该第1互连件和第2互连件在所述第1方向上与所述单元电池相对；金属制的分隔件，其形成有通孔，该分隔件的包围所述通孔的部分与所述单元电池的周缘部相接合，该分隔件划分出面向所述空气极的空气室和面向所述燃料极的燃料室；金属制的框架构件，其配置在所述分隔本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种燃料电池发电单元，其包括：单元电池，其包含电解质层和隔着所述电解质层在第1方向上彼此相对的空气极及燃料极；金属制的第1互连件和第2互连件，该第1互连件和第2互连件隔着所述单元电池在所述第1方向上彼此相对；金属制的分隔件，其形成有通孔，该分隔件的包围所述通孔的部分与所述单元电池的周缘部相接合，该分隔件划分出面向所述空气极的空气室和面向所述燃料极的燃料室；金属制的框架构件，其配置在所述分隔件和所述第1互连件之间，形成有构成所述燃料室和所述空气室中的一者即第1室的通孔；以及气密构件，其配置在所述分隔件和所述第2互连件之间，具有与所述分隔件的靠所述第2互连件侧的表面和所述第2互连件的靠所述分隔件侧的表面这两者接触并将所述燃料室和所述空气室中的另一者即第2室密封的接触部，该燃料电池发电单元的特征在于，在所述燃料电池发电单元的一部分且是在所述第1方向上与所述接触部重叠的部分即接触重复部分，存在所述气密构件、所述分隔件、所述框架构件、所述第1互连件和所述第2互连件，在就与所述第1方向正交的第2方向上的距所述单元电池的外周部的距离而言比与所述接触部中的、配置在最接近所述单元电池的位置的所述接触部相对应的所述接触重复部分远的位置，形成有将所述分隔件和所述框架构件之间密封的第1焊接部及将所述框架构件和所述第1互连件之间密封的第2焊接部中的至少一者。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.05.01 JP 2015-0938721.一种燃料电池发电单元，其包括：单元电池，其包含电解质层和隔着所述电解质层在第1方向上彼此相对的空气极及燃料极；金属制的第1互连件和第2互连件，该第1互连件和第2互连件隔着所述单元电池在所述第1方向上彼此相对；金属制的分隔件，其形成有通孔，该分隔件的包围所述通孔的部分与所述单元电池的周缘部相接合，该分隔件划分出面向所述空气极的空气室和面向所述燃料极的燃料室；金属制的框架构件，其配置在所述分隔件和所述第1互连件之间，形成有构成所述燃料室和所述空气室中的一者即第1室的通孔；以及气密构件，其配置在所述分隔件和所述第2互连件之间，具有与所述分隔件的靠所述第2互连件侧的表面和所述第2互连件的靠所述分隔件侧的表面这两者接触并将所述燃料室和所述空气室中的另一者即第2室密封的接触部，该燃料电池发电单元的特征在于，在所述燃料电池发电单元的一部分且是在所述第1方向上与所述接触部重叠的部分即接触重复部分，存在所述气密构件、所述分隔件、所述框架构件、所述第1互连件和所述第2互连件，在就与所述第1方向正交的第2方向上的距所述单元电池的外周部的距离而言比与所述接触部中的、配置在最接近所述单元电池的位置的所述接触部相对应的所述接触重复部分远的位置，形成有将所述分隔件和所述框架构件之间密封的第1焊接部及将所述框架构件和所述第1互连件之间密封的第2焊接部中的至少一者。2.根据权利要求1所述的燃料电池发电单元，其特征在于，在所述燃料电池发电单元的一部分且是在所述第1方向上与所述第1焊接部和所述第2焊接部中的至少一者重叠的部分即焊接重复部分中的、在所述第2方向上与所述气密构件重叠的范围存在空间。3.根据权利要求1所述的燃料电池发电单元，其特征在于，在所述燃料电池发电单元的一部分且是在所述第1方向上与所述第1焊接部和所述第2焊接部中的至少一者重叠的部分即焊接重复部分中的、在所述第2方向上与所述第1互连件和所述第2互连件中的至少一者重叠的范围存在空间。4.根据权利要求1～3中任一项所述的燃料电池发电单元，其特征在于，所述气密构件在就所述第2方向上的距所述单元电池的外周部的距离而言比所述第1焊接部和所述第2焊接部远的位...

【专利技术属性】
技术研发人员：森川哲也，
申请(专利权)人：日本特殊陶业株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP