单元堆装置、模块以及模块收容装置制造方法及图纸

本公开中的单元堆装置具备：将多个单元排列而成的单元堆；以及借助密封材料固定有多个单元的一端部、且用于向多个单元供给反应气体的歧管。单元具有：具有长度方向的支承基板；层叠于支承基板上且由燃料极、固体电解质层以及空气极构成的元件部；以及位于固体电解质层与空气极之间且延伸至单元的一端部、具有比固体电解质层高的气孔率的中间层。在单元的一端部处，中间层具有从空气极露出的露出部，在露出部上设有密封材料。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】单元堆装置、模块以及模块收容装置
本公开涉及单元堆装置、模块以及模块收容装置。
技术介绍
近年来，作为下一代能源，提出有各种燃料电池模块、将燃料电池模块收纳在外装壳体内而成的燃料电池装置，该燃料电池模块通过将燃料电池单元堆装置收纳在收纳容器内而成，该燃料电池单元堆装置通过将能够使用燃料气体(含氢气体)和含氧气体(空气)而得到电力的单元的一种即燃料电池单元排列多个而成(例如，参照专利文献1)。在先技术文献专利文献专利文献1：日本特开2007-59377号公报
技术实现思路
本公开的单元堆装置具备：单元堆，其通过将多个单元排列而成；以及歧管，其借助密封材料固定有所述多个单元的一端部，且用于向所述多个单元供给反应气体。所述单元具有：具有长度方向的支承基板；元件部，其层叠于该支承基板上，且由燃料极、固体电解质层以及空气极构成；以及中间层，其位于所述固体电解质层与所述空气极之间，并且延伸至所述单元的一端部，所述中间层具有比所述固体电解质层高的气孔率。在所述单元的一端部处，所述中间层具有从所述空气极露出的露出部，在该露出部上设有所述密封材料。另外，本公开的模块通过在收纳容器内收纳上述记载的单元堆装置而成。此外，本公开的模块收容装置通过在外装壳体内收纳上述记载的模块和用于进行该模块的运转的辅机而成。附图说明图1示出本实施方式的单元的一例，(a)是横向剖视图，(b)是侧视图。图2是图1所示的单元的纵向剖视图。图3是示出本实施方式的单元堆装置的一例的立体图。图4中，(a)是本实施方式的单元堆装置的一例的剖视图，(b)是将(a)所示的剖视图的一部分放大后的放大剖视图。图5是插入孔与单元的一端部的接合部的放大剖视图。图6是示出具备本实施方式的单元堆装置的一例的模块的外观立体图。图7是简要示出本实施方式的模块收容装置的一例的分解立体图。图8是示出本实施方式的支承体的另一例的立体图。图9中，(a)是示出本实施方式的支承体的另一例的立体图，(b)是具备(a)所示的支承体的单元堆装置的放大剖视图。图10是示出本实施方式的单元堆装置的另一例的立体图。图11是示出本实施方式的单元堆装置的另一例的立体图。具体实施方式使用图1～11，对单元、单元堆装置、模块以及模块收容装置进行说明。(单元)以下，作为构成单元堆的单元，使用固体氧化物形态的燃料电池单元的例子而进行说明。图1示出单元的实施方式的一例，(a)是横向剖视图，(b)是侧视图。图2是图1所示的单元的纵向剖视图。需要说明的是，在两个附图中，将单元1的各构成的一部分放大示出。在图1所示的例子中，单元1为中空平板型且呈细长的板状。如图1(b)所示，从侧面观察单元1的整体的形状例如为，长度方向L的边的长度为5～50cm、与该长度方向正交的宽度方向W的长度为1～10cm的长方形。该单元1的整体厚度为1～5mm。如图1所示，单元1在具有一对对置的平坦面n1、n2的柱状(中空平板状等)的导电性支承基板2(以下，有时省略为支承基板2)的一方的平坦面n1上具有将燃料极3、固体电解质层4以及空气极5层叠而成的元件部a。另外，在图1所示的例子中，在单元1的另一方的平坦面n2上设有互连器6。如图2所示，中间层21位于固体电解质层4与空气极5之间，并且延伸至单元1的一端部(下端部)。在该单元1的一端部处，中间层21从空气极5露出。以下，对构成单元1的各构成构件进行说明。该支承基板2在内部设有供气体流通的气体流路2a，图1示出设有六个气体流路2a的例子。作为支承基板2，为了使燃料气体透过至燃料极3而具有透气性，此外，为了经由互连器6进行集电而具有导电性。支承基板2例如由铁族金属成分和无机氧化物构成。例如，铁族金属成分为Ni和/或NiO，无机氧化物为特定的稀土类氧化物。特定的稀土类氧化物为了使支承基板2的热膨胀系数接近固体电解质层4的热膨胀系数而使用，例如，使用包含从由Y、Lu、Yb、Tm、Er、Ho、Dy、Gd、Sm、Pr构成的组中选择的至少一种元素的稀土类氧化物。作为这样的稀土类氧化物的具体例，能够例示出Y2O3、Lu2O3、Yb2O3、Tm2O3、Er2O3、Ho2O3、Dy2O3、Gd2O3、Sm2O3、Pr2O3。另外，在本实施方式中，在维持支承基板2的良好的导电率、并且使热膨胀系数近似于固体电解质层4这方面出发，以Ni和/或NiO∶稀土类氧化物＝35∶65～65∶35的体积比存在。另外，在图1所示的单元1中，柱状(中空平板状)的支承基板2为沿立设方向细长地延伸的板状体，具有平坦的两面n1、n2和半圆形状的两侧面m。另外，对于支承基板2，为了具备透气性而能够将开气孔率设为30％以上，尤其为35～50％的范围。另外，导电率能够设为300S/cm以上，尤其为440S/cm以上。燃料极3可以使用通常公知的材料，能够使用多孔质的导电性陶瓷、例如固溶有稀土类元素氧化物的ZrO2(称作稳定化氧化锆，也包括部分稳定化的情况)和Ni及/者NiO。作为该稀土类氧化物而使用例如Y2O3等。固体电解质层4在具有作为进行燃料极3、空气极5间的电子桥接的电解质的功能的同时，为了防止燃料气体和含氧气体的泄漏而具有气体遮挡性，例如由固溶有3～15摩尔％的稀土类元素氧化物的ZrO2形成。作为该稀土类氧化物，使用例如Y2O3等。需要说明的是，只要具有上述特性，也可以使用其他的材料等。空气极5只要是通常使用的材料，并没有特别地限制，例如，能够使用由所谓的ABO3型的钙钛矿型氧化物构成的导电性陶瓷。例如，可以是A部位共存Sr和La的复合氧化物。作为例子，举出LaxSr1-xCoyFe1-yO3、LaxSr1-xMnO3、LaxSr1-xFeO3、LaxSr1-xCoO3等。需要说明的是，x为0＜x＜1，y为0＜y＜1。空气极5具有透气性，开气孔率为20％以上，尤其为30～50％的范围。互连器6可以使用例如铬酸镧系的钙钛矿型氧化物(LaCrO3系氧化物)、或者镧锶钛系的钙钛矿型氧化物(LaSrTiO3系氧化物)。这些材料具有导电性，并且即便与燃料气体(含氢气体)以及含氧气体(空气等)接触也不被还原氧化。另外，互连器6为了防止在形成于支承基板2的气体流路2a中流通的燃料气体、以及在支承基板2的外侧流通的含氧气体的泄漏而为致密质，具有93％以上、尤其是95％以上的相对密度。作为中间层21，由含有Ce以外的其他稀土类元素氧化物的CeO2系烧结体构成，例如，优选具有由(CeO2)1-x(REO1.5)x(式中，RE为Sm、Y、Yb、Gd的至少一种，x为满足0＜x≤0.3的数)表示的组成。中间层21具有在固体电解质层4与空气极5之间抑制固体电解质层4的成分与空气极5的成分发生反应而形成电阻高的反应层这样的作为反应防止层的作用。例如，具有抑制空气极5中的Sr与固体电解质层4中的Zr发生反应的作用。此外，从减小电阻这方面出发，作为RE而优选使用Sm、Gd，可以使用例如固溶有10～20摩尔％的SmO1.5或者GdO1.5的CeO2。需要说明的是，也可以将中间层9设为两层结构。(单元堆装置)接下来，使用图3、图4，对使用有上述单元的本公开的实施方式所涉及的单元堆装置进行说明。图3是示出本实施方式的单元堆装置的一例的立体图。图4(a)是本实施方式的单元本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种单元堆装置，其特征在于，所述单元堆装置具备：单元堆，其通过将多个单元排列而成；以及歧管，其借助密封材料固定有所述多个单元的一端部，且用于向所述多个单元供给反应气体，所述单元具有：具有长度方向的支承基板；元件部，其层叠于该支承基板上，且由燃料极、固体电解质层以及空气极构成；以及中间层，其位于所述固体电解质层与所述空气极之间，并且延伸至所述单元的一端部，所述中间层具有比所述固体电解质层高的气孔率，在所述单元的一端部处，所述中间层具有从所述空气极露出的露出部，在该露出部上设有所述密封材料。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.07.29 JP 2015-1497391.一种单元堆装置，其特征在于，所述单元堆装置具备：单元堆，其通过将多个单元排列而成；以及歧管，其借助密封材料固定有所述多个单元的一端部，且用于向所述多个单元供给反应气体，所述单元具有：具有长度方向的支承基板；元件部，其层叠于该支承基板上，且由燃料极、固体电解质层以及空气极构成；以及中间层，其位于所述固体电解质层与所述空气极之间，并且延伸至所述单元的一端部，所述中间层具有比所述固体电解质层高的气孔率，在所述单元的一端部处，所述中间层具有从所述空气极露出的露出部，在该露出部上设有所述密封材料。2....

【专利技术属性】
技术研发人员：今仲和也，
申请(专利权)人：京瓷株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP