【手続補正書】
【提出日】平成21年3月6日(2009.3.6)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
固体電解質層の一方の面側に配置されて気体燃料が供給される燃料供給空間を有する燃料電池において、
前記固体電解質層を通じた発電に伴って前記燃料供給空間に形成される気体燃料の流れの下流側で前記燃料供給空間に接続されたバッファ空間を有し、
前記バッファ空間は、前記燃料供給空間の外側に配置されて、前記燃料供給空間で発電に伴って前記下流側に濃縮される不純物ガスを蓄積するための空間であることを特徴とする燃料電池。
【請求項２】
固体電解質層の一方の面側に配置されて気体燃料が供給される複数の燃料供給空間を直列に接続して配置した燃料電池において、
前記固体電解質層を通じた発電に伴って前記複数の燃料供給空間に形成される気体燃料の流れの下流側で前記複数の燃料供給空間に接続されたバッファ空間を有し、
前記バッファ空間は、前記燃料供給空間の外側に配置されて、前記複数の燃料供給空間で発電に伴って前記下流側に濃縮される不純物ガスを蓄積するための空間であることを特徴とする燃料電池。
【請求項３】
前記バッファ空間の容量は、接続された前記燃料供給空間の出口から前記バッファ空間の入り口までの容積よりも大きく、
前記バッファ空間における前記不純物ガスの流れと垂直な断面積は、前記燃料供給空間に前記バッファ空間を接続する流路の断面積よりも大きいことを特徴とする請求項１または２記載の燃料電池。
【請求項４】
前記バッファ空間を接続した前記燃料供給空間は、燃料供給側から前記バッファ空間との接続側に至る流路構造によって構成されるとともに、別の前記燃料供給空間に対して並列接続されていないことを特徴とする請求項１乃至３いずれか１項記載の燃料電池。
【請求項５】
前記バッファ空間の不純物ガスを追い出す際に開かれる開閉弁を、前記燃料供給空間との接続側の反対側で前記バッファ空間に接続したことを特徴とする請求項１乃至４いずれか１項記載の燃料電池。
【請求項６】
接続された前記燃料供給空間に対する接続位置から前記開閉弁までの直線距離よりも長い流路構造によって、前記バッファ空間を構成したことを特徴とする請求項５記載の燃料電池。
【請求項７】
相互に並列接続された前記燃料供給空間の数を下流側へ向かって次第に減少させて直列に接続するカスケード方式で複数の前記燃料供給空間が配置されていることを特徴とする請求項１乃至６いずれか１項記載の燃料電池。
【請求項８】
複数の前記燃料供給空間が平面を揃えて積み重ねられ、前記バッファ空間は、前記燃料供給空間に平面を揃えて積み重ねた板状部材に形成された凹所であることを特徴とする請求項１乃至７いずれか１項記載の燃料電池。
【請求項９】
複数の前記燃料供給空間が共通の基板部材上の異なる平面位置に配置され、前記バッファ空間は、前記共通の基板部材に形成された凹所であることを特徴とする請求項１乃至７いずれか１項記載の燃料電池。
【請求項１０】
複数の前記燃料供給空間の合計容積をＶ１、前記バッファ空間の容積をＶ２、燃料供給前における前記燃料供給空間の圧力をＰ１、燃料供給時の圧力をＰ２としたとき、Ｐ１／Ｐ２＜Ｖ２／（Ｖ１＋Ｖ２）であることを特徴とする請求項１乃至９いずれか１項記載の燃料電池。
【請求項１１】
前記バッファ空間は、内圧に応じて容積を膨張／収縮させて前記バッファ空間の内圧変化を緩和する膨張部材を有することを特徴とする請求項１乃至９いずれか１項記載の燃料電池。
【請求項１２】
不活性ガスもしくは大気が充填された前記燃料供給空間に対して発電開始前の前記燃料供給空間の圧力よりも高い燃料供給圧力で前記燃料供給空間に気体燃料を供給して、パージ動作を伴うことなく前記燃料供給空間の不活性ガスを前記バッファ空間に移動させる燃料タンクを備えたことを特徴とする請求項１０または１１記載の燃料電池。
【請求項１３】
請求項５または６記載の燃料電池を搭載した燃料電池装置において、
予め定めた時間間隔ごとに前記開閉弁を開いて前記バッファ空間の不純物ガスを排出させる制御手段を備え、
前記時間間隔をＴ、複数の前記燃料供給空間を連通させた合計容積に対する窒素ガスの時間当たり漏れ量をｖ、前記バッファ空間の容積をＶ２、燃料供給圧力をＰ２、大気圧をＰ０としたとき、Ｔ＜（Ｖ２×Ｐ２）／（ｖ×Ｐ０）であることを特徴とする燃料電池装置。
【請求項１４】
請求項１０または１１記載の燃料電池を用いる燃料電池の運転方法において、
前記燃料供給空間に不活性ガスもしくは大気を満たして保管し、
発電開始に際しては、燃料供給前における前記燃料供給空間の圧力よりも高い燃料供給圧力で前記燃料供給空間に気体燃料を供給して、前記燃料供給空間の不活性ガスを前記バッファ空間に移動させることを特徴とする燃料電池の運転方法。
【請求項１５】
請求項５または６記載の燃料電池を用いる燃料電池の運転方法において、
複数の前記燃料供給空間を連通させた合計容積に対する窒素ガスの時間当たり漏れ量をｖ、前記バッファ空間の容積をＶ２、前記開閉弁を開く時間間隔をＴ、燃料供給圧力をＰ２、大気圧をＰ０としたとき、Ｔ＜（Ｖ×Ｐ２）／（ｖ×Ｐ０）と定めた時間間隔Ｔごとに前記開閉弁を開いて前記バッファ空間の不純物ガスを排出させることを特徴とする燃料電池の運転方法。
【請求項１６】
固体電解質層の一方の面側に配置されて気体燃料が供給される燃料供給空間と、
前記固体電解質層の他方の面側に配置されて酸化剤が供給される酸化剤供給空間と、を備え、
前記固体電解質層を介して前記燃料供給空間と前記酸化剤供給空間とが対峙する発電領域にて気体燃料と酸化剤とを反応させて発電を行う燃料電池の運転方法において、
気体燃料の供給における前記発電領域の最も下流側に、前記発電に伴って濃縮される前記燃料供給空間の不純物ガスを蓄積するバッファ空間を設け、
前記バッファ空間における前記燃料供給空間から最も離れた位置から、前記燃料供給空間の容積よりも少ない体積分の気体を追い出すことにより、前記発電領域の発電性能を回復させることを特徴とする燃料電池の運転方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
本発明の燃料電池は、固体電解質層の一方の面側に配置されて気体燃料が供給される燃料供給空間を有する燃料電池において、前記固体電解質層を通じた発電に伴って前記燃料供給空間に形成される気体燃料の流れの下流側で前記燃料供給空間に接続されたバッファ空間を有し、前記バッファ空間は、前記燃料供給空間の外側に配置されて、前記燃料供給空間で発電に伴って前記下流側に濃縮される不純物ガスを蓄積するための空間であることを特徴とする。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１１】
別の発明の燃料電池は、後述するシリアルパターンやカスケードパターンのように、固体電解質層の一方の面側に配置されて気体燃料が供給される複数の燃料供給空間を直列に接続して配置したものである。すなわち、固体電解質層の一方の面側に配置されて気体燃料が供給される複数の燃料供給空間を直列に接続して配置した燃料電池において、前記固体電解質層を通じた発電に伴って前記複数の燃料供給空間に形成される気体燃料の流れの下流側で前記複数の燃料供給空間に接続されたバッファ空間を有し、前記バッファ空間は、前記燃料供給空間の外側に配置されて、前記複数の燃料供給空間で発電に伴って前記下流側に濃縮される不純物ガスを蓄積するための空間であることを特徴とする。