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公開番号2024164480
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-11-27
出願番号2023079980
出願日2023-05-15
発明の名称電気化学反応モジュール
出願人森村SOFCテクノロジー株式会社
代理人弁理士法人アルファ国際特許事務所
主分類H01M 8/04 20160101AFI20241120BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】運転効率の低下を抑制する。
【解決手段】電気化学反応モジュールは、ハウジングと、単セルを複数備える電気化学反応セルスタックと、前記ハウジングの内部にガスを供給するための供給流路と、前記ハウジングと前記電気化学反応セルスタックとを連結し、前記ハウジングと前記電気化学反応セルスタックとの間でガスを流通させる連結流路と、前記ハウジングの内部に配され、ガスを加熱するための熱源と、を備え、前記複数の単セルが第1の方向に並んで配されており、前記ハウジングと前記電気化学反応セルスタックとが、前記第1の方向に対して角度をなす第2の方向に並んで配されており、前記ハウジングと前記電気化学反応セルスタックとに接続されて前記ハウジングを支持する1つまたは複数の支持部材をさらに備え、前記ハウジングの外面が、少なくとも1つの前記支持部材が接する第1領域と、前記第1領域よりも低温の第2領域と、を有する。
【選択図】図3
特許請求の範囲【請求項１】
ハウジングと、
前記ハウジングの外部に配され、空気極と、電解質層と、燃料極とがこの順に重なっている単セルを複数備える電気化学反応セルスタックと、
前記ハウジングの内部にガスを供給するための供給流路と、
前記ハウジングと前記電気化学反応セルスタックとを連結し、前記ハウジングと前記電気化学反応セルスタックとの間でガスを流通させる連結流路と、
前記ハウジングの内部に配され、ガスを加熱するための熱源と、
を備え、
前記複数の単セルが第１の方向に並んで配されており、
前記ハウジングと前記電気化学反応セルスタックとが、前記第１の方向に対して角度をなす第２の方向に並んで配されている、
電気化学反応モジュールであって、
前記ハウジングと前記電気化学反応セルスタックとに接続されて前記ハウジングを支持する１つまたは複数の支持部材をさらに備え、
前記ハウジングの外面が、
少なくとも１つの前記支持部材が接する第１領域と、
前記第１領域よりも低温の第２領域と、
を有する、
電気化学反応モジュール。
続きを表示（約 990 文字）【請求項２】
前記ハウジングが複数の外面を有し、
前記複数の外面のうち一の外面が、前記第１領域と前記第２領域とを有する、
請求項１に記載の電気化学反応モジュール。
【請求項３】
複数の前記支持部材を備える、
請求項１または請求項２に記載の電気化学反応モジュール。
【請求項４】
前記支持部材が絶縁性を有する、
請求項１または請求項２に記載の電気化学反応モジュール。
【請求項５】
前記電気化学反応セルスタックが、前記単セルから電気的に独立した独立部を備え、
前記支持部材が前記独立部に接している、
請求項１または請求項２に記載の電気化学反応モジュール。
【請求項６】
前記電気化学反応セルスタックが、複数の前記単セルを備える反応ブロックを備え、
前記独立部が、前記反応ブロックの外側に配されるエンドプレートであり、
前記反応ブロックと前記エンドプレートとの間に、絶縁性を有する絶縁部材が介在している、
請求項５に記載の電気化学反応モジュール。
【請求項７】
前記電気化学反応セルスタックが、
前記反応ブロックの両側にそれぞれ前記絶縁部材を介して配された２つの前記エンドプレートを備え、
前記支持部材が、
前記ハウジングに接する基部と、
前記基部から延び、２つの前記エンドプレートのそれぞれに接する２つの脚部と、を備える、
請求項６に記載の電気化学反応モジュール。
【請求項８】
前記複数の支持部材が、
前記第１領域に接続される第１支持部材と、
前記第２領域に接続される第２支持部材と、
を備え、
前記第２支持部材が、熱応力を緩和する応力緩和部を備えている、
請求項３に記載の電気化学反応モジュール。
【請求項９】
前記応力緩和部が、屈曲部または湾曲部である、
請求項８に記載の電気化学反応モジュール。
【請求項１０】
前記第２領域は、前記第１領域よりも５０℃以上低温である、
請求項１または請求項２に記載の電気化学反応モジュール。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本明細書に開示される技術は、電気化学反応モジュールに関する。
続きを表示（約 1,600 文字）【背景技術】
【０００２】
燃料電池スタックと、この燃料電池スタックから独立して設けられるハウジングの内部に配された燃焼器および改質器と、を備える燃料電池モジュールが知られている（特許文献１参照）。燃料電池スタックとハウジングとは、発電に使用されるガスが流通する配管により接続されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０２１－８２４６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記の構成の燃料電池モジュールでは、ハウジングの荷重が、配管や、配管とハウジングとの接続部分に集中する。その結果、配管が変形し、ハウジングがセルスタックに近づくように傾いてしまうことが懸念される。このような事態が生じると、燃料電池スタックからハウジングへの放熱量が大きくなり、発電効率（運転効率）が低下するおそれがある。
【０００５】
このような課題は、水の電気分解反応を利用して水素の生成を行う固体酸化物形の電解セル（以下、「ＳＯＥＣ」という。）の構成単位である電解セル単位を複数備える電解セルスタックを備えるモジュールにも共通の問題である。また、このような課題は、ＳＯＦＣやＳＯＥＣに限らず、他のタイプの電気化学反応セルスタックを備えるモジュールにも共通の課題である。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
（１）本明細書によって開示される電気化学反応モジュールは、ハウジングと、前記ハウジングの外部に配され、空気極と、電解質層と、燃料極とがこの順に重なっている単セルを複数備える電気化学反応セルスタックと、前記ハウジングの内部にガスを供給するための供給流路と、前記ハウジングと前記電気化学反応セルスタックとを連結し、前記ハウジングと前記電気化学反応セルスタックとの間でガスを流通させる連結流路と、前記ハウジングの内部に配され、ガスを加熱するための熱源と、を備え、前記複数の単セルが第１の方向に並んで配されており、前記ハウジングと前記電気化学反応セルスタックとが、前記第１の方向に対して角度をなす第２の方向に並んで配されている、電気化学反応モジュールであって、前記ハウジングと前記電気化学反応セルスタックとに接続されて前記ハウジングを支持する１つまたは複数の支持部材をさらに備え、前記ハウジングの外面が、少なくとも１つの前記支持部材が接する第１領域と、前記第１領域よりも低温の第２領域と、を有する。
【０００７】
上記の構成によれば、支持部材によって、ハウジングが電気化学反応セルスタックに近づくように傾くことが抑制され、ハウジングと電気化学反応セルスタックとの間に十分な距離が保たれる。これにより、電気化学反応セルスタックからのハウジングへの放熱が抑制される。また、少なくとも１つの支持部材が、相対的に高温の第１領域に接していることにより、支持部材を介する電気化学反応セルスタックからのハウジングへの放熱量を小さくできる。これらにより、運転効率の低下が抑制される。
【０００８】
（２）上記（１）に記載の電気化学反応モジュールにおいて、前記ハウジングが複数の外面を有し、前記複数の外面のうち一の外面が、前記第１領域と前記第２領域とを有していても構わない。
【０００９】
（３）上記（１）または（２）に記載の電気化学反応モジュールが、複数の前記支持部材を備えていても構わない。
【００１０】
このような構成によれば、支持部材が１つである場合と比較して、ハウジングと電気化学反応セルスタックとの距離が確実に保たれる。これにより、運転効率の低下が効果的に抑制される。
（【００１１】以降は省略されています）

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