燃料电池套管、燃料电池模块及复合发电系统技术方案

燃料电池套管具备多个电池组，所述多个电池组包含形成固体氧化物燃料电池的多个电池单元。由多个电池组构成的电池组群包括配置于电池单元配置区域的内侧区域的内侧电池组群和配置于外侧区域的外侧电池组群。构成为内侧电池组群和外侧电池组群彼此串联连接，外侧电池组群的电流密度大于内侧电池组群的电流密度。度。度。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】燃料电池套管、燃料电池模块及复合发电系统


[0001]本专利技术涉及固体氧化物燃料电池的燃料电池套管、燃料电池模块及复合发电系统。

技术介绍

[0002]已知一种燃料电池，其是利用了基于电化学反应的发电方式的发电装置，具有优异的发电效率和环境应对等特性。其中，固体氧化物燃料电池(SOFC：Solid Oxide Fuel Cell)使用氧化锆陶瓷等陶瓷作为电解质，使用将城市燃气、天然气、煤气化气体等燃料改性而生成的氢和一氧化碳进行发电。在固体氧化物燃料电池中，为了提高离子传导率，工作温度高达约700～1100℃左右，作为用途广泛的高效率的高温型燃料电池是已知的。固体氧化物燃料电池例如通过使向具有空气极和燃料极的筒状的电池组(电池筒)的内部和外部供给的燃料气体与氧化剂气体发生反应而产生电力。
[0003]SOFC与例如燃气轮机、微型燃气轮机和涡轮增压器等旋转设备组合而提高运转压力，能够进行更高效率的发电。另外，在这样的加压系统中，将从压缩机的排出的压缩空气作为氧化性气体向SOFC的空气极供给，并且将从SOFC排出的高温的排放燃料气体向旋转设备入口的燃烧器供给并使其燃烧，利用在燃烧器中产生的高温的燃烧气体使旋转设备旋转，由此能够实现动力的回收。
[0004]在专利文献1中公开了一种燃料电池装置，其通过利用导电性的集电构件将构成燃料电池的多个电池组电连接，从而使布线作业变得容易。在这样的多个电池组中，在运用时产生很大的温度分布，各电池组的内部电阻依赖于温度。即，温度越高的电池组，内部电阻越小，电流越容易流动，因此，如果以并联连接的各电池组的电压相等的方式向各电池组分配电流，则产生在各电池组中流动的电流的不平衡。在专利文献1中，为了抑制这样的电流的不平衡，提出了如下结构：将多个电池组分类为高温区域和低温区域，将分别通过被分割的集电构件而电连接的电池组彼此串联连接。
[0005]现有技术文献
[0006]专利文献
[0007]专利文献1：日本特开2016
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81647号公报

技术实现思路

[0008]专利技术要解决的课题
[0009]在专利文献1中，以与基于温度分布判断出的高温区域和低温区域对应的方式对多个电池组进行分类，并利用被分割的集电构件将各个电池组电连接。然而，根据由各集电构件连接的电池组的数量，高温区域中的电池组的数量成为低温区域中的电池组的数量以下，由此有时高温区域中的电流密度比低温区域中的电流密度大。这意味着，高温区域中的发热量比低温区域中的发热量大，在促进温度分布的偏移的方向上发挥作用。因此，在专利文献1中，有可能无法使成为电流的不平衡的主要原因的多个电池组间的温度分布充分地
均衡化。
[0010]本专利技术的至少一个实施方式是鉴于上述情况而完成的，其目的在于提供能够使多个电池组间的温度分布均衡化的燃料电池套管、燃料电池模块及复合发电系统。
[0011]用于解决课题的手段
[0012](1)为了解决上述课题，本专利技术的至少一个实施方式的燃料电池套管如下构成：具备多个电池组，所述多个电池组包含形成固体氧化物燃料电池的多个电池单元，
[0013]由上述多个电池组构成的电池组群包括：
[0014]内侧电池组群，所述内侧电池组群被配置于配置上述多个电池组的电池单元配置区域中的内侧区域中；以及
[0015]外侧电池组群，所述外侧电池组群被配置于与上述电池单元配置区域中与上述内侧区域相比位于外侧的外侧区域，
[0016]上述内侧电池组群和上述外侧电池组群与外部负载彼此串联连接，
[0017]上述外侧电池组群的电流密度大于上述内侧电池组群的电流密度。
[0018]根据上述(1)的构成，由燃料电池套管所具备的多个电池组构成的电池组群包括内侧电池组群和与内侧电池组相比配置于外侧的外侧电池组群。构成为，内侧电池组群和外侧电池组群相对于外部负载彼此串联连接，在通电时，外侧电池组群的电流密度大于内侧电池组群的电流密度。因此，与内侧电池组群和外侧电池组群的电流密度相等的情况相比，外侧电池组群中的发热量相对于内侧电池组群相对地增加。其结果是，能够使散热量比内侧电池组群大的外侧电池组群与散热量比外侧电池组群小的内侧电池组群之间的温度分布均衡化。
[0019](2)在几个实施方式中，在上述(1)的构成的基础上，
[0020]上述多个电池组分别具有彼此相等的导电面积，
[0021]上述外侧电池组群包括数量比上述内侧电池组群少的上述电池组。
[0022]根据上述(2)的构成，构成燃料电池套管的各电池组具有彼此相等的导电面积。通过使外侧电池组群中所含的电池组数少于内侧电池组群中所含的电池组数，从而在通电时内侧电池组群和外侧电池组群相对于外部负载彼此串联连接时，能够使外侧电池组群的电流密度大于内侧电池组群的电流密度。
[0023](3)在几个实施方式中，在上述(1)或(2)的构成的基础上，
[0024]构成上述内侧电池组群的上述电池组和构成上述外侧电池组群的上述电池组通过彼此独立的集电构件电连接。
[0025]根据上述(3)的构成，构成内侧电池组群和外侧电池组群的电池组分别通过彼此独立的集电构件电连接。由此，无需对排列多个电池组而构成的以往的燃料电池套管的构成进行大幅变更，就能够以有效的布局来实现上述构成。
[0026](4)在几个实施方式中，在上述(1)～(3)中任一构成的基础上，
[0027]上述外侧电池组群在全周范围包围上述内侧电池组群。
[0028]根据上述(4)的构成，由于内侧电池组群在全周范围被外侧电池组群包围，所以与外侧电池组群相比，散热量容易变小，容易成为高温，但通过使外侧电池组群的电流密度大于内侧电池组群，能够使温度分布均衡化。
[0029](5)在几个实施方式中，上述(1)～(3)中任一构成的基础上，
[0030]上述外侧电池组群分别配置于上述内侧电池组群的两侧。
[0031]根据上述(5)的构成，通过采用在内侧电池组群的两侧配置有外侧电池组群的构成，从而即使在排列多个该燃料电池套管进行扩展时，也能够使温度分布均衡化。
[0032](6)在几个实施方式中，在上述(1)～(5)中任一构成的基础上，
[0033]上述内侧电池组群包括相邻的第一内侧电池组群和第二内侧电池组群，
[0034]上述第一内侧电池组群和第二内侧电池组群彼此串联连接。
[0035]根据上述(6)的构成，内侧电池组群被进一步细分为彼此相邻的第一内侧电池组群和第二内侧电池组群。通过第一内侧电池组群和内侧电池组群彼此串联连接，能够使内侧电池组群内的温度分布进一步均衡化。
[0036](7)在几个实施方式中，在上述(1)～(6)中任一构成的基础上，
[0037]上述电池组具有多个燃料电池电池单元电串联连接的圆筒水平条纹形状。
[0038]根据上述(7)的构成，上述构成能够适当地应用于由具有圆筒水平条纹本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种燃料电池套管，其具备多个电池组，所述多个电池组包含形成固体氧化物燃料电池的多个电池单元，由所述多个电池组构成的电池组群包括：内侧电池组群，所述内侧电池组群配置于配置所述多个电池组的电池单元配置区域中的内侧区域；以及外侧电池组群，所述外侧电池组群配置于所述电池单元配置区域中与所述内侧区域相比位于外侧的外侧区域，所述内侧电池组群和所述外侧电池组群相对于外部负载彼此串联连接，并且，以所述外侧电池组群的电流密度大于所述内侧电池组群的电流密度的方式构成。2.根据权利要求1所述的燃料电池套管，其中，所述多个电池组分别具有彼此相等的导电面积，所述外侧电池组群包含数量比所述内侧电池组群少的所述电池组。3.根据权利要求1或2所述的燃料电池套管，其中，构成所述内侧电池组群的所述电池组与构成所述外侧电池组群的所述电池组通过彼此独立的集电构件电连接。4.根据权利要求1～3中任一项所述的燃料电池套管，其中，所述外侧电池组群在全周范围包围所述内侧电池组群。5.根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员：森龙太郎，真竹德久，水原昌弘，小林大悟，久留长生，
申请(专利权)人：三菱动力株式会社，
类型：发明
国别省市：