(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
セルスタック（１３）として配置された燃料電池セル（１１）と、
前記燃料電池セル（１１）の作動のためにガスを供給するためのガス供給システム（４０）とを備える燃料電池モジュールであって、
前記燃料電池セル（１１）が、軸線方向（１２）に積層され、第１のアキュムレータ（１６）が、前記セルスタック（１３）の第１の軸線方向端部に配置され、第２のアキュムレータ（１７）が、前記セルスタック（１３）の第２の軸線方向端部に配置され、
前記第２のアキュムレータ（１７）に導電接続された電力接続部（２３）が、前記ガス供給システム（４０）に配置され、
前記セルスタック（１３）が、断熱被覆（２８）内に配置され、前記ガス供給システム（４０）が、前記断熱被覆（２８）の外側に一部分配置され、前記電力接続部（２３）が前記断熱被覆（２８）の外側に配置され、
前記ガス供給システム（４０）が、ガス供給ライン（２０）と、前記ガス供給ライン（２０）に配置されたガス接続部（２１）とを有し、前記ガス供給ライン（２０）が、前記断熱被覆（２８）の外側に一部分配置された、燃料電池モジュールにおいて、
前記電力接続部（２３）が、前記断熱被覆（２８）の外部に配置された前記ガス供給ライン（２０）の一部、又は前記ガス接続部（２１）に配置されることを特徴とする、燃料電池モジュール。
【請求項２】
前記ガス供給システム（４０）が、導電性材料から少なくとも一部分形成され、前記導電接続が、前記ガス供給システム（４０）を介して確立されることを特徴とする、請求項１に記載された燃料電池モジュール。
【請求項３】
前記第２のアキュムレータ（１７）及び前記ガス供給システム（４０）が、一体に構成されることを特徴とする、請求項１または請求項２に記載された燃料電池モジュール。
【請求項４】
改質器（２２）が、前記ガス供給システム（４０）内に配置されることを特徴とする、請求項１から請求項３までのいずれか一項に記載された燃料電池モジュール。
【請求項５】
前記第２のアキュムレータ（１７）、及び特に前記第１のアキュムレータ（１６）も、前記燃料電池セル（１１）と同じ外形を有することを特徴とする、請求項１から請求項４までのいずれか一項に記載された燃料電池モジュール。
【請求項６】
テンショニング部材（３５）によって、前記第１のアキュムレータ（１６）及び前記第２のアキュムレータ（１７）が、少なくとも間接的に押圧され、前記テンショニング部材（３５）が、前記第１のアキュムレータ（１６）に導電接続されることを特徴とする、請求項１から請求項５までのいずれか一項に記載された燃料電池モジュール。
【請求項７】
前記ガス供給システム（４０）が、断熱材料から形成される燃料電池セル基体（４１）に少なくとも一部分配置されることを特徴とする、請求項１から請求項６までのいずれか一項に記載された燃料電池モジュール。
【請求項８】
前記燃料電池セル基体（４１）が、前記燃料電池セル（１１）と同じ外形を有することを特徴とする、請求項７に記載された燃料電池モジュール。
【請求項９】
前記燃料電池セル基体（４１）が、２つの異なる断熱材料から形成されることを特徴とする、請求項７又は請求項８に記載された燃料電池モジュール。
【請求項１０】
前記燃料電池セル基体（４１）が、第１の断熱材料から構成される内側部分（４４）と、第２の断熱材料から構成される外側部分（４３）とを有し、前記第１の断熱材料が、前記第２の断熱材料より大きい強度及び／又は小さい断熱効果を有することを特徴とする、請求項９に記載された燃料電池モジュール。
【請求項１１】
前記燃料電池セル基体（４１）が、少なくとも１つの排ガス流路（４６）を有することを特徴とする、請求項７から請求項１０までのいずれか一項に記載された燃料電池モジュール。
【請求項１２】
前記燃料電池セル基体（４１）が、第１の断熱材料から構成される内側部分（４４）と、第２の断熱材料から構成される外側部分（４３）とを有し、前記第１の断熱材料が、前記第２の断熱材料より大きい強度及び／又は小さい断熱効果を有し、前記燃料電池セル基体（４１）が、少なくとも１つの排ガス流路（４６）を有することを特徴とする、請求項９に記載された燃料電池モジュール。
【請求項１３】
前記排ガス流路（４６）が、前記燃料電池セル基体（４１）の前記内側部分（４４）内に少なくとも一部分形成されることを特徴とする、請求項１２に記載された燃料電池モジュール。
【請求項１４】
熱交換器（５０）が、前記燃料電池セル基体（４１）に直接隣接して配置されることを特徴とする、請求項７から請求項１３までのいずれか一項に記載された燃料電池モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１の前文に記載された燃料電池モジュールに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池は、エネルギー変換により燃料のエネルギーの利用を可能とするものである。この点、電気化学プロセスに基づいて生成される電気エネルギー、および高温の排ガスという形で生じる熱エネルギーの両方が利用できる。２種類の反応物質であるガス流体が、この目的のためにセルに別々に流される。環境空気、すなわち空気そのものという形の第１の反応物質は、酸化性成分を含み、第２の反応物質が還元成分を含む。とりわけメタンを含む燃焼ガス（例えば天然ガス）が第２の反応物として使用され、セルへの流入の前に改質器に送られ、そこで水素及び一酸化炭素からなる還元成分、いわゆるプロセスガスに変換される。以後、第２の反応物については、燃焼ガス又は天然ガスと称するが、これは還元成分を有する他の適当なガスであってもよいと理解されたい。
【０００３】
燃料電池モジュールは、いわゆるセルスタックとして配置される複数の燃料電池セルを有する。次いで個々の燃料電池セルは、軸線方向に積層され、ガス供給システムから天然ガスという形の燃焼ガスを共通に供給される。第１のアキュムレータがセルスタックの第１の軸線方向端部に配置され、第２のアキュムレータがセルスタックの第２の軸線方向端部に配置される。燃料電池セルによって生成された電気エネルギーは、２つのアキュムレータにより集められて導出できる。こうした燃料電池モジュールについては、例えば、欧州特許第１８６４３４７号（Ｂ１）で説明されている。
【０００４】
同様に、米国特許出願公開第２００１／０４６６１９号（Ａ１）は、電力接続部がガス供給システムに配置され、第２のアキュムレータに導電接続された燃料電池モジュールについて説明している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】欧州特許第１８６４３４７号明細書
【特許文献２】米国特許出願公開第２００１／０４６６１９号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、特に、簡単な設計が可能である燃料電池モジュールを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この目的は、本発明によれば、請求項１の構成を有する燃料電池モジュールによって満足される。
燃料電池モジュールは、セルスタックとして配置された燃料電池セルと、燃料電池セルの作動のためにガスを供給するためのガス供給システムとを有する。これに関しては、ガスは、特に天然ガスとしての燃焼ガスか、特に空気としての酸化性成分のどちらかとして構成できる。以後、燃焼ガスは、所定のガス供給システムから供給されることを想定する。燃料電池セルは、軸線方向に積層される。第１のアキュムレータが、セルスタックの第１の軸線方向端部に配置され、第２のアキュムレータが、セルスタックの第２の軸線方向端部に配置される。燃料電池セルによって生成される電気エネルギーは、２つのアキュムレータを介して集められ導出できる。これに関しては、セルスタックの第１及び第２の軸線方向端部が、軸線方向に互いに対向する位置に配置される。
【０００８】
第２のアキュムレータに導電接続された電力接続部は、ガス供給システムに配置される。したがって、第２のアキュムレータへの電気接続は、電力接続部を介して確立できる。したがって、生成された電気エネルギーの導出のために、別個に敷設されなければならない第２のアキュムレータへの電線は必要なく、これにより燃料電池モジュールの設計が特に簡単になる。燃料電池モジュールの動作中に、燃料電池セルは、通常は数百度の高温になるので、通例、燃料電池セルには断熱部材が必要である。断熱部材の開口部をできる限り少なくすれば、効果的に断熱でき、その取付けが簡単になるので有利である。燃焼ガスは、外側から燃料電池モジュールに供給されなければならないので、１つの開口部は、どのような場合でもガス供給システムに必要である。本発明によれば、第２のアキュムレータ用の電力接続部がガス供給システムに配置されるので、断熱部材に第２のアキュムレータへの電気接続用の追加の開口部を設ける必要はない。
【０００９】
本発明によれば、セルスタックが、断熱被覆内に配置され、ガス供給システムは、断熱被覆の外側に一部分配置される。ガス供給システムに配置された電力接続部は、断熱被覆の外側に配置される。したがって、ガス供給システムは、断熱被覆を貫通する。燃料電池モジュールの電力接続部は、燃料電池モジュールの動作前に適切に電気接続されなければならない。本発明の具体例に従って電力接続部が断熱被覆の外側に配置されると、非常に簡単に、ひいては廉価になる可能性がある。
【００１０】
燃料電池セルは、特に、ＳＯＦＣ型（「固体酸化物型燃料電池セル」）の高温型燃料電池セルとして設計される。特に、セルスタックへの供給前にフィルタリングもされ得る環境空気が、当該空気として使用される。燃料電池モジュールの作動状態では、軸線方向が、通常は地面に対して垂直に位置合せされる。以後、「上」及び「下」と称する場合は、燃料電池モジュールの動作状態でのこの説明した向きを示す。
【００１１】
本発明の具体例によれば、ガス供給システムは、導電性材料により少なくとも一部形成される。次いで、ガス供給システムを介して導電接続が確立される。したがって、例えばケーブル式などの、第２のアキュムレータへの別の電線は必要ない。これにより、特に、燃料電池モジュールの簡単で廉価な設計が可能になる。加えて、所定のケーブルが、組立て中に正しく接続されないとか、動作が失敗するというリスクはない。したがって、燃料電池モジュールの信頼性のある動作が可能になる。また、ガス供給システムは、完全に、又は電力接続部の一部分を除いて、導電性材料から形成できる。導電性材料は、例えば鋼とすることができる。
【００１２】
ガス供給システムは、断熱被覆の内側に一部分、外側に一部分配置されるので、実質上、断熱部を通る熱ブリッジを形成する。ガス供給システムの冷却は、電気伝導体としても働くガス供給システム内の断熱部の外側から断熱部の内側へのガスによる貫流に因り起こる。導出された熱は、実質上、再び戻るように導かれる。ガス供給システムは、より頑丈なほど、熱ブリッジとしてより強く作用するが、他方、頑丈な設計であれば電気抵抗が小さくなり電気損失を小さくできる。説明した冷却効果により、ガス供給システムは、電気抵抗ができる限り小さくなるように設計できる。
【００１３】
ガス供給システムは、特に、ガス供給ラインと、そのガス供給ラインに配置されたガス接続部とを有する。ガス供給ラインは、断熱被覆の外側に一部分配置される。したがって、ガス供給ラインは、断熱被覆の内側にも一部分配置され、断熱被覆を貫通する。この例では、電力接続部は、断熱被覆の外側に配置されたガス供給ラインの一部に、又はガス接続部に配置される。これに関しては、ガス接続部は、燃焼ガスの外部供給、例えば天然ガスの公的配送網への、ガス供給システムひいては燃料電池モジュールの接続部として働く。
【００１４】
本発明の一具体例によれば、第２のアキュムレータ及びガス供給システムが、一体に形成される。したがって、アキュムレータ、ガス供給システム及び電力接続部は、単一の構成部品を形成するのみである。したがって、燃料電池モジュールは、少ない個数の個々の部品を有するだけであり、これにより、燃料電池モジュールの組立てが簡単にひいては廉価になる。電力接続部と第２のアキュムレータとの間に電気接続が確立される場合、実質上、導電接続の不要な中断の可能性がないので、一体化設計により、特に安全な電気接続がもたらされる。したがって、特に燃料電池モジュールの信頼できる動作が可能となる。ガス供給システムの一体化設計は、例えば、アキュムレータ、ガス供給ライン及びガス接続部などの個々の構成部品の溶接又はろう付けによって達成できる。所定の構成部品は、同様に、例えば溶接又はろう付けされた個々の部品を備えることができる。
【００１５】
本発明の一具体例によれば、改質器がガス供給システム内に配置される。改質器は、燃焼ガスに存在するメタンを水素及び一酸化炭素の還元成分に変換するように働く。したがって、改質器が、省スペース様式で収容できること、さらに、事前組立て物の一部としてガス供給システム内に置かれることが可能になり、これにより、燃料電池モジュールの簡単で廉価な組立てが可能となる。改質器は、特に、この目的のために特殊な被覆を有することができるガス供給ラインに配置される。これに関しては、改質器は、ガス供給システムの一部とはみなされない。
【００１６】
本発明の一具体例によれば、第２のアキュムレータ、及び特に第１のアキュムレータも、燃料電池セルと同じ外形を有する。したがって、燃料電池モジュールの効果的動作と、同時にコンパクトな設計が可能になる。燃料電池セルひいては特にアキュムレータも、軸線方向に対して円形の横断面を有する。ただし、楕円形、長方形又は正方形などの異なる断面も有することができる。ここで、外形とは、軸線方向に対して垂直な平面での輪郭として理解されたい。
【００１７】
本発明の一具体例によれば、燃料電池モジュールが、テンショニング部材を有し、このテンショニング部材によって、第１及び第２のアキュムレータひいてはセルスタックが、少なくとも間接的に押圧できる。テンショニング部材により第１のアキュムレータの必要な電気接触が行われるように、テンショニング部材は、第１のアキュムレータに導電接続される。したがって、燃料電池モジュールの特に簡単で廉価な設計が可能となる。
【００１８】
セルスタックの押圧については、例えば欧州特許第１８６４３４７号で説明されている。
【００１９】
テンショニング部材は、カバー又はいわゆるテンショニングブレースを介して第１のアキュムレータに直接又は間接的に接続できる。
【００２０】
これに関しては、第１のアキュムレータの上記説明した接触が、請求項１に従ってガス供給システムに電力接続部を配置することとは無関係に実施できる。
【００２１】
本発明の一具体例によれば、ガス供給システムは、断熱材料から形成された燃料電池セル基体に少なくとも一部分配置される。したがって、セルスタックの断熱も、ガス供給システムの領域で達成される。ガス供給システムは、特に、軸線方向に燃料電池セルから遠隔にある側のガス供給ラインが第２のアキュムレータに通じるように設計される。したがって、同様に、燃料電池セル基体は、燃料電池セルから遠隔にある第２のアキュムレータ側に配置され、軸線方向のセルスタックの断熱を実現する。加えて、燃料電池セル基体は、通常は燃料電池モジュールの作動状態においてセルスタックの下に配置され、したがって、その安全な支持及び実質上全燃料電池モジュールの基体として働く。
【００２２】
本発明の一具体例によれば、燃料電池セル基体は、燃料電池セルと同じ外形を有する。したがって、燃料電池モジュールの特にコンパクトな設計が可能となる。
【００２３】
本発明の一具体例によれば、燃料電池セル基体は、２つの異なる断熱材料から形成される。特に、燃料電池セル基体は、第１の断熱材料から構成される内側部分と、第２の断熱材料から構成される外側部分とを有する。これに関しては、燃料電池セル基体が、軸線方向でのその全体的な範囲にわたって、２つの異なる断熱材料から形成されることは必要ではない。燃料電池セル基体は、２つよりも多くの異なる断熱材料からなることもできる。
【００２４】
第１の断熱材料は、特に、第２の断熱材料よりも大きい強度及び／又は小さい断熱効果を有する。したがって、特に、燃料電池セル・ケースの断熱効果及び支持効果は、所与の要件に容易に適合することができる。したがって、内部の高い機械負荷容量を有するように、また、外部に特に良好な断熱性を有するように、燃料電池セル基体を設計することが可能である。第１の断熱材料は、例えば、カルシウム及び／又はマグネシウム及び／又はケイ酸アルミニウムを基にしたセラミックの断熱材料からなることができ、さらに、酸化鉄及び／又は酸化チタン及び／又は酸化カリウム及び／又は酸化ナトリウムを含むことができる。第２の断熱材料は、例えば、赤外線乳白剤を用いてシリカを基にした無機材料により形成できる。こうした断熱材料は、市販のもので問題ない。
【００２５】
本発明の一具体例によれば、燃料電池セル基体は、特に、燃料電池セル基体の内側部分に少なくとも一部分配置される少なくとも１つの排ガス流路を有する。導出しなければならない、特に排気筒に導かなければならない高温排ガスは、燃料電池セルの電磁気反応中及びいわゆる後燃焼中に生じる。燃料電池セル基体中の排ガス流路の配置により、燃料電池モジュールの特にコンパクトな設計が可能になる。加えて、排ガスの断熱は、このように燃料電池モジュールの他の構成部品に関しても達成される。燃料電池セル基体は、特に、複数の排ガス流路、具体的には４つの排ガス流路を有する。
【００２６】
本発明の一具体例によれば、燃料電池モジュールは、燃料電池セル基体に直接隣接する、特に燃料電池セル基体の下に配置された熱交換器を有する。この熱交換器では、熱エネルギーが、排ガスから取り出され、例えば、加熱回路の水に供給される。したがって、熱交換器は、燃料電池モジュール用のヒートシンクとして作用する。したがって、ガス供給システムひいてはガス供給システムに配置された電力接続部も、熱を取り出す形で熱交換器に少なくとも間接的に接続される。したがって、電力接続部も、燃料電池モジュールの作動中に、例えば常に最高値の１００度などの高い温度でなくてもよくなり、したがって非常に高い温度に適した例えばプラグイン接続などの特殊な電気素子を使用する必要がない。これにより、電力接続部ひいては燃料電池モジュールの廉価な設計が可能になる。
【００２７】
本発明の他の利点、構成及び詳細は、以降の説明を参照し、図面を参照して示される。図面中の同じ要素又は同じ機能を有する要素には、同一の符号が付されている。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】燃料電池モジュールの縦断面図。
【図２】燃料電池モジュールの横断面図。
【図３】燃料電池モジュールのガス接続部の図。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
図１によれば、燃料電池モジュール１０が、軸線方向１２に積層され、ひいてはセルスタック１３を形成する複数の燃料電池セル１１を有する。個々の燃料電池セル１１は、セルスタック１３が円筒状基本形状を有するように、円形の横断面（図２参照）ひいては軸線方向１２に対して横断する又は垂直な円形の外形をもつ円板状基本形状を有する。ただし、燃料電池セルは、楕円形、長方形又は正方形などの異なる横断面も有することができる。
【００３０】
燃料電池セル１１は、円筒形分配チャネル１５が、セルスタック１３に形成され、セルスタック１３から分配チャネル天然ガスが、燃料電池セル１１内で起こる電気化学反応のために各燃料電池セル１１に供給されるように、軸線方向１２で中央に（図２参照）内部開口部１４を有する。
【００３１】
セルスタック１３は、上部の第１のアキュムレータ１６によって上方で終端される。上部アキュムレータ１６は、燃料電池セル１１と同一の基本形状を有するが、内部開口部はもたない。したがって、これは、燃料電池セル１１と同じ外形を有する。上部アキュムレータ１６は、セルスタック１３によって生成される電圧のアノードを形成する。上部アキュムレータ１６は、円筒形カバー３４と接触し、それに導電接続される。カバー３４は、図２にのみ示す主に２つの円筒形テンショニング部材３５によってベースプレート５１と共に押圧される。この目的のためにテンショニング部材３５は、セルスタック１３に沿って延在する。上部アキュムレータ１６の必要な電気接触が、２つのテンショニング部材３５のうちの少なくとも１つを介して生じるように、２つのテンショニング部材のうちの少なくとも１つは、カバー３４に導電接続される。
【００３２】
押圧ひいては説明した接触は、円筒形カバーによる代わりに主に平行六面体ヨークによっても可能である。
【００３３】
ただし、上部アキュムレータの電気接触は異なる方式でも形成できる。
【００３４】
セルスタック１３は、下部第２のアキュムレータ１７によって下方で終端され、第２のアキュムレータ１７は、セルスタック１３によって生成される電圧のカソードを形成する。したがって、テンショニング部材３５は、間接的に上部アキュムレータ１６及び下部アキュムレータ１７を押圧する。下部アキュムレータ１７は、同様に燃料電池セル１１と同一の基本形状を有し、円形内部開口部１８を有する。したがって、これは、燃料電池セル１１と同じ外形を有する。下部アキュムレータ１７は、ガス接続部２１が配置されるガス供給ライン２０の一部である中空の円筒形被覆１９に溶接される。したがって、プロセスガスが、ガス接続部２１、ガス供給ライン２０、被覆１９及び下部アキュムレータ１７の内部開口部１８を介してセルスタック１３の分配チャネル１５に供給できる。したがって、ガス接続部２１及び被覆１９をもつガス供給ライン２０は、セルスタック１３に燃焼ガスを供給するためのガス供給システム４０を形成する。改質器２２が、被覆１９内に配置され、その中で供給された天然ガス中に存在するメタンガスが、分配チャネル１５への供給前に水素及び一酸化炭素ひいてはプロセスガスに変換される。第２のアキュムレータ１７、被覆１９、ガス供給ライン２０及びガス接続部２１は、ガス接続部２１がアキュムレータ１７に導電接続されるように、鋼の形の導電性材料から形成される。したがって、全ガス供給システム４０は、導電性材料から形成される。ガス供給システム４０及び下部アキュムレータ１７が一体に形成されるように、ガス供給システム４０及び下部アキュムレータ１７の個々の部品は、互いに溶接される。
【００３５】
図３によれば、概略的に示す電力接続部２３が、ガス接続部２１に配置され、下部アキュムレータ１７への電気接続部が、それを介してガス接続部２１及びガス供給ライン２０を介して確立できる。電力接続部は、例えば、プラグイン電気接続として形成できる。ただし、同様に、電力接続部がクランプを有し、ケーブルが、ねじによってそのクランプに固く締めることが可能である。
【００３６】
燃料電池セル１１で起こる電気化学反応に必要な空気は、外側からセルスタック１３に供給される。これについては、図２を参照して説明する。４つの同一の排ガス流路２５は、セルスタック１３ひいては燃料電池セル１１の円形の外形２４に均等に分配されるように配置される。ギャップ２６が、排ガス流路２５の間に作られ、そのギャップを介して、空気が燃料電池セル１１に供給できる。燃料電池セル１１は、分配チャネル１５の方向でギャップ２６から延在する空気ガイド要素２７を有する。したがって、空気は、ギャップ２６から始まり、分配流路１５の方向で空気ガイド要素２１を介して、そこから再び上方へ流動することができ、水素及び一酸化炭素との電気化学反応が起こり得る。電気化学反応の排ガス、及び未だ未反応の成分が、排ガス流路２５中に移動し、未反応水素及び一酸化炭素の酸化であるいわゆる後燃焼も起こる。排ガスは、排ガス流路２５を介して下部アキュムレータ１７の方向に導出される。
【００３７】
中空の円筒形断熱被覆２８は、セルスタック１３が断熱被覆２８内に配置されるように、セルスタック１３の周囲に配置される。断熱被覆２８は、セラミック材料から形成され、外側から内側まで導かれる流路開口部２９を有し、４つの流路開口部２９は、図２の断面に配置される。空気は、流路開口部２９を介して、外方へ形成された供給空間３０からセルスタック１３と断熱被覆２８との間に形成された空気分配空間３１に供給できる。これに関しては、流路開口部２９が、排ガス流路２５に空気を直接送るように配置される。次いで、空気は、次に説明するように分配流路１５の方向で流れるために、排ガス流路２５に沿って周方向で上述のギャップ２６に主に流れる。したがって、供給された空気は、排ガス流路２５を冷却し、次いでそれが対流してセルスタック１３を冷却する。空気は、燃料電池セル１１に到達するためにも軸線方向にも部分的に流動し、流路開口部は、燃料電池セル１１の軸線方向位置に直接配置されない。燃料電池セル１１に流入するときの圧力損失は、比較的大きいので、全ての燃料電池セル１１が均等に空気を供給されるように、空気は、分配空間３１の軸線方向に分配される。
【００３８】
供給空間３０は、供給要素３２によって外方との境界を作られる。供給要素３２は、断熱被覆２８の周りに円形状に配置される。空気は、空気供給部３３を介して供給空間３０にのみ供給される。これに関しては、この空気が、動作及び冷却に必要とされる空気である。非常に大量の空気が空気供給部３３を介して供給されるので、実質上一定の圧力が供給空間３０内に形成される。
【００３９】
図１に示すように、ガス接続部２１ひいては電力接続部２３も、断熱被覆２８の外側に配置される。ガス供給ライン２０も、断熱被覆２８を貫通し、したがって、断熱被覆２８の内側に一部分、断熱被覆２８の外側に一部分が配置される。
【００４０】
燃料電池セル基体４１は、下部アキュムレータ１７の下に配置され、下部アキュムレータ１７と、ひいてはセルスタック１３及び上部アキュムレータ１６とも同じ外形を有する。したがって、ガス供給システム４０の一部、すなわち被覆１９をもつ供給ライン２０の一部も、燃料電池セル基体４１内に配置される。燃料電池セル基体４１は、下部アキュムレータ１７に隣接する上側部分４２を有し、下部アキュムレータ１７と同じ外形も有する。燃料電池セル基体４１の上側部分４２は、複数の部品を備えるが、正確には図１に表示しない。燃料電池セル基体４１の外側部分４３は、外側に向かって放射状の領域で、燃料電池セル基体４１の上側部分４２に下方で隣接する。燃料電池セル基体４１の外側部分４３は、下部アキュムレータ１７と実質的に同じ外形を有する中空の円筒形基本形状を有する。燃料電池セル基体４１の内側部分４４は、燃料電池セル基体４１の外側部分４３内に配置され、これよりさらに下がり始めるだけである。この内側部分４４は、円筒形基本形状を有する。内側部分４４は、その下部側に円筒形凹部４５を有する。
【００４１】
燃料電池セル基体４１は、２つの異なる断熱材料を備える。内側部分４４及び上側部分４２は、非常に大きな強度を有するケイ酸カルシウム基のセラミック断熱材料を含む。外側部分４３は、第１の断熱材料に比較して、強度がより小さく断熱効果がより大きいシリカ基の無機断熱材料を含む。
【００４２】
４つの排ガス流路４６の全体は、燃料電池セル１１の排ガスを導出するために、燃料電池セル基体４１内に設けられるが、明瞭化のためにそれらのうち１つのみ図１に示す。排ガス流路４６は、燃料電池セル基体４１の上側部分４２の排ガス流路上側部分４７、及び燃料電池セル基体４１の内側部分４４の排ガス流路下側部分４８から構成される。排ガス流路上側部分４７は、最初に外側から放射状に内方へ、その後直接下方へ延在する。燃料電池セル１１から放出される排ガスが、排ガス流路２５を介して排ガス流路上側部分４７に流入できるように、排ガス流路上側部分４７は排ガス流路２５に外方に接続される。他の３つの排ガス流路は、図示しないが、同様に排ガス流路２５にそれぞれが関連する。排ガス流路下側部分４８は、燃料電池セル基体４１の内側部分４４の凹部４５で終了となり、排ガス流路上側部分４７に位置合せして隣接する。排気マニホルド４９は、凹部４５に配置され、４つの排ガス流路４６の排ガスを集め、燃料電池セル基体４１の下に直接配置された熱交換器５０を通してそれらを送る。したがって、熱交換器５０は、燃料電池セル基体４１に直接隣接して配置され、ベースプレート５１が、燃料電池セル基体４１と熱交換器との間に配置される。
【００４３】
図示しないが、前記排ガスが排気筒を介して環境に導出される前に、熱交換器５０中の排ガスから熱が取り出される。この目的のために、熱搬送媒体は、図示しないが、熱交換器５０中で循環し、次に暖房装置に熱を出力することができ、又は処理水を加熱するために利用することができる。
【図１】
0006663694.tif 000002
【図２】
0006663694.tif 000003
【図３】
0006663694.tif 000004