[发明专利]固体氧化物燃料电池

说明书

相关申请的交叉引用

本国际申请要求2010年5月26日在日本专利局提交的日本专利申请第2010-120839号的权益，日本专利申请第2010-120839号的全部公开内容通过引用并入本文。

技术领域

本发明涉及固体氧化物燃料电池，该固体氧化物燃料电池包括燃料电极、氧化剂电极和固体氧化物。

背景技术

作为燃料电池，已熟知使用固体电解质（固体氧化物）的固体氧化物燃料电池（下文中也称为SOFC）。

在SOFC中，用作电力产生单元的是发电单元（燃料电池单元），其中，例如在固体氧化物层的一侧中设置与燃料气体接触的燃料电极，并且在固体氧化物层的另一侧中设置与氧化剂气体（大气）接触的氧化剂电极（空气电极）。此外，为了获得期望电压，已研制出堆叠（燃料电池堆），在该堆叠中多个燃料电池单元通过内部连接器堆叠分层。将上述燃料电池堆构造成使得从与燃料电池单元的堆叠方向垂直的横向方向供应用于发电的燃料气体或空气。然后，燃料气体或空气沿燃料电极和空气电极的表面流动。其后，从横向方向排出已使用的燃料气体或空气。

此外，传统上，为了将燃料气体或空气引入燃料电池单元的内部（与燃料电极和空气电极接触的内部空间），在组成燃料电池单元的金属框架或内部连接器中设置气体引入孔（或气体排出孔）和与该气体引入孔连通的气体流径（参见专利文献1至3）。

在上述传统技术中，平板式堆叠型的燃料电池堆需要包括：气体流径（第一气体流径），该气体流径沿燃料电池堆的堆叠方向穿透燃料电池单元，以向每个燃料电池单元供应空气或燃料气体；以及流径（第二气体流径），该流径沿燃料电池单元的平面方向（即，垂直于堆叠方向）延伸，以将来自第一空气流径的相应的气体供应到每个燃料电池单元的平板式电极（燃料电极和空气电极）。通常，第二气体流径形成在内部连接器或保持燃料电池单元的金属框架上。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本未审专利申请公开特开2009-93835

专利文献2：日本未审专利申请公开特开11-26007

专利文献3：日本未审专利申请公开特开2004-319291

发明内容

本发明将解决的问题

然而，在平板式电极的整个电极平面上均匀供应气体的情况下，如果第二气体流径具有简单构造，则气体就不在电极平面内均匀流动，因此降低空气或燃料气体的利用率。因而，形成具有复杂几何形状的第二气体流径是必要的。

然而，当具有复杂几何形状的流径（第二气体流径）由例如金属框架形成时，可考虑使用堆叠金属框架的方法或蚀刻金属框架的方法。然而，为了不降低燃料电池堆的强度，使金属框架的厚度增加一个与流径的厚度对应的厚度是必要的。此外，当在内部连接器中形成流径（复杂流径，诸如第二气体流径）时，上述相同问题也存在。

因此，发生如下问题：其中由于燃料电池堆的厚度增大，所以当发电时，燃料电池堆的中央部分和端部部分（外周侧）或沿燃料电池堆的堆叠方向的两端部分之间的温度差变得更大；因此，操作控制变得效率低，并且在一些情况下，趋向发生故障。此外，由于热容量随着燃料电池堆的重量增大而增大，所以也存在诸如延迟的预热时间或成本增加的问题。

此外，在堆叠金属框架等以形成流径的情况下，需要铜焊步骤。在执行蚀刻工艺的情况下，需要蚀刻工艺。因此，在任一上述情况下，都存在工作步骤变得复杂，导致成本增加的问题。

考虑到上述问题作出本发明。本发明的目标是提供一种固体氧化物燃料电池，通过该固体氧化物燃料电池能够降低燃料电池堆的厚度，并且能够简化制造步骤。

解决问题的手段