(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも一つの反応部を備えるセルスタックと、
金属元素を含むバインダ成分を含有し、前記反応部を少なくとも部分的に囲むとともに、前記セルスタック上に設けられた絶縁膜に対向するように配置された断熱体と、
前記断熱体から前記絶縁膜に向けて前記金属元素に起因する金属イオンが移動することを抑制するように構成された金属イオン移動抑制手段と、
を備える、高温反応部の断熱構造。
【請求項２】
前記金属イオン移動抑制手段は、前記断熱体に対する前記セルスタックの電位を閾値以下に抑制するように、前記セルスタックと前記断熱体とを電気的に接続する接続線を含む、請求項１に記載の高温反応部の断熱構造。
【請求項３】
前記少なくとも一つのセルスタックは、中間接続線によって互いに電気的に接続された複数のセルスタックを含み、
前記接続線は、前記中間接続線を前記断熱体に接続する、請求項２に記載の高温反応部の断熱構造。
【請求項４】
前記金属イオン移動抑制手段は、前記接続線上に設けられた可変抵抗器を含む、請求項２又は３に記載の高温反応部の断熱構造。
【請求項５】
前記金属イオン移動抑制手段は、前記接続線上に設けられた固定抵抗器と、前記固定抵抗器に直流電力を供給可能な直流電源とを含む、請求項２又は３に記載の高温反応部の断熱構造。
【請求項６】
前記金属イオン移動抑制手段は、前記絶縁膜の温度を許容温度閾値以下になるように制御するための温度制御部を備える、請求項１から５のいずれか一項に記載の高温反応部の断熱構造。
【請求項７】
前記金属イオン移動抑制手段は、前記セルスタックに対する燃料ガス及び酸化性ガスの供給量比、又は、前記酸化性ガスの供給温度を調整することにより、前記絶縁膜の温度を制御する、請求項６に記載の高温反応部の断熱構造。
【請求項８】
前記金属イオン移動抑制手段は、前記絶縁膜及び前記断熱体との間のクリアランスに冷却媒体を供給するように構成された冷却媒体供給部を含む、請求項１から７のいずれか一項に記載の高温反応部の断熱構造。
【請求項９】
前記金属イオン移動抑制手段は、前記絶縁膜と前記断熱体とが対向する領域において、前記絶縁膜又は前記断熱体の少なくとも一方の表面に設けられた絶縁部材である、請求項１から８のいずれか一項に記載の高温反応部の断熱構造。
【請求項１０】
前記絶縁部材は、前記絶縁膜より電気伝達率が低い材料から構成される、請求項９に記載の高温反応部の断熱構造。
【請求項１１】
前記バインダ成分は、コロイダルシリカに安定剤として前記金属元素を含む、請求項１から１０のいずれか一項に記載の高温反応部の断熱構造。
【請求項１２】
前記金属元素はアルカリ金属である、請求項１から１１のいずれか一項に記載の高温反応部の断熱構造。
【請求項１３】
前記断熱体は前記セルスタックが挿通可能な孔を有し、
前記絶縁膜は前記セルスタックが前記孔に挿通された際に前記断熱体に対向する、請求項１から１２のいずれか一項に記載の高温反応部の断熱構造。
【請求項１４】
前記セルスタックは、前記反応部が発電部である固体酸化物燃料電池とする、請求項１から１３のいずれか一項に記載の高温反応部の断熱構造。
【請求項１５】
前記セルスタックは、前記反応部が水素発生部である固体酸化物電解セルである、請求項１から１３のいずれか一項に記載の高温反応部の断熱構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、高温反応部の断熱構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
電気化学反応による発電方式を利用した発電装置の一つとして、優れた発電効率及び環境対応等の特性を有する燃料電池が知られている。このうち、固体酸化物形燃料電池（ＳＯＦＣ：Ｓｏｌｉｄ  Ｏｘｉｄｅ  Ｆｕｅｌ  Ｃｅｌｌ）は、電解質としてジルコニアセラミックスなどのセラミックスが用いられ、都市ガス、天然ガス、石炭ガス化ガスなどの燃料を改質して生成される水素及び一酸化炭素を用いて発電を行う。また固体酸化物形燃料電池は、イオン伝導率を高めるために約７００〜１１００℃程度と高い作動温度に達する反応部（発電室）を備え、用途の広い高効率な高温型燃料電池として知られている。
【０００３】
例えば特許文献１には、この種の固体酸化物形燃料電池の一例が開示されており、燃料極と空気極とを有する筒状のセルスタック（セルチューブ）の内部と外部とに供給される燃料ガスと酸化剤ガスとを反応させることにより電力を発生させるための構成が示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１６−１１５６２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
前述のように固体酸化物形燃料電池は高い作動温度を有する反応部を備えることから、起動時に迅速に昇温したり、高温の作動温度を効率的に維持するために、燃料電池セルが設けられる反応部を断熱体で少なくとも部分的に囲むことがある。一方で、反応部で発電した電力を外部に取り出すためには、反応部内の燃料電池セルを有するセルスタックの端部近傍を、断熱体の外部に至るまで伸ばす必要がある。そのため、断熱体にはセルスタックの端部近傍が挿通可能に形成された貫通孔が設けられる。
【０００６】
このような貫通孔の近傍では、貫通孔に挿通されるセルスタックの表面と断熱体の表面との間には少なからずクリアランスが確保されるように設計されるが、実際には設計誤差などの要因によって、セルスタックの表面が断熱体の表面に接触してしまうことがある。このようにセルスタックと断熱体とが接触した際に、セルスタックを保護するためにセルスタックの表面には絶縁性材料からなる絶縁膜が設けられる。
【０００７】
ところで断熱体には、成型性や強度・加工性確保などを目的として、金属元素を含むバインダ成分が用いられることがある。この種のバインダ成分として、例えばコロイダルシリカ（ＳｉＯ２又はその水和物）に対して安定剤としてナトリウムのようなアルカリ金属を含むものが用いられる。このようなバインダ成分を含む断熱体がセルスタックに高温環境下で長時間にわたって接触すると、断熱体の内部で金属元素の濃縮が進むとともに、作動温度領域において溶融相を形成することがある。例えば、前述のようにナトリウムのようなアルカリ金属を含むコロイダルシリカをバインダ成分として含む断熱体は、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）を含む絶縁膜に対して高温環境下で長時間にわたって接触すると、融点が低下し、７９０℃程度で溶融相を形成する可能性がある。このような状況下で、断熱体とセルスタックとの間にある程度大きな負電位が印加されると、濃縮した金属元素がイオン化したものが、断熱体側からセルスタック側に移動し、セルスタック上の絶縁膜の変質や絶縁性低下が生じさせてしまう。これが更に進行すると短絡電流による絶縁破壊を招くおそれがある。
【０００８】
本開示の少なくとも一実施形態は上述の事情に鑑みなされたものであり、高温環境下で長時間にわたってセルスタックが断熱体に接触した際に、絶縁膜の変質や絶縁性低下を防止可能な高温反応部の断熱構造を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本開示の少なくとも一実施形態に係る高温反応部の断熱構造は上記課題を解決するために、
少なくとも一つの反応部を備えるセルスタックと、
金属元素を含むバインダ成分を含有し、前記反応部を少なくとも部分的に囲むとともに、前記セルスタック上に設けられた絶縁膜に対向するように配置された断熱体と、
前記断熱体から前記絶縁膜に向けて前記金属元素に起因する金属イオンが移動することを抑制するように構成された金属イオン移動抑制手段と、
を備える。
【発明の効果】
【００１０】
本開示の少なくとも一実施形態によれば、高温環境下で長時間にわたってセルスタックが断熱体に接触した際に、絶縁膜の変質や絶縁性低下を防止可能な高温反応部の断熱構造を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本開示の一実施形態に係る固体酸化物形燃料電池モジュールの全体構成を示す斜視図である。
【図２】図１の固体酸化物形燃料電池カートリッジの内部構成を示す断面図である。
【図３】図２の酸化性ガス排出隙間近傍の拡大図である。
【図４】固体酸化物形燃料電池カートリッジの内部構成を複数のセルスタックの集電機構とともに示す概略図である。
【図５】図４の第１変形例である。
【図６】図４の第２変形例である。
【図７】他の実施形態に係る金属イオン移動抑制手段が備える温度制御部を示すブロック図である。
【図８】図７の温度制御部による温度制御方法を工程毎に示すフローチャートである。
【図９】他の実施形態に係る金属イオン移動抑制手段を示す概略構成図である。
【図１０】他の実施形態に係る金属イオン移動抑制手段を示す概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、添付図面を参照して本発明の幾つかの実施形態について説明する。ただし、実施形態として記載されている又は図面に示されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、本発明の範囲をこれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
【００１３】
図１は本開示の一実施形態に係る固体酸化物形燃料電池モジュール１００の全体構成を示す斜視図であり、図２は図１の固体酸化物形燃料電池カートリッジ１０２の内部構成を示す断面図である。
【００１４】
固体酸化物形燃料電池モジュール１００は、複数の固体酸化物形燃料電池カートリッジ１０２と、複数の固体酸化物形燃料電池カートリッジ１０２を収納する圧力容器１０４と、を備える。また固体酸化物形燃料電池モジュール１００は、燃料ガス供給管１０６と、複数の燃料ガス供給枝管１０６ａと、を有する。また固体酸化物形燃料電池モジュール１００は、燃料ガス排出管１０８と、複数の燃料ガス排出枝管１０８ａと、を有する。また固体酸化物形燃料電池モジュール１００は、酸化性ガス供給管（図示略  ）と、酸化性ガス供給枝管（図示略）と、を有する。また固体酸化物形燃料電池モジュール１００は、酸化性ガス排出管（図示略）と、複数の酸化性ガス排出枝管（図示略）と、を有する。
【００１５】
燃料ガス供給管１０６は、圧力容器１０４の内部に設けられ、固体酸化物形燃料電池モジュール１００の発電量に対応して所定ガス組成と所定流量の燃料ガスＧを供給する燃料供給系（図示略）に接続されると共に、複数の燃料ガス供給枝管１０６ａに接続されている。この燃料ガス供給管１０６は、燃料供給系（図示略）から供給される所定流量の燃料ガスを、複数の燃料ガス供給枝管１０６ａに分岐して導く。
【００１６】
燃料ガス供給枝管１０６ａは、燃料ガス供給管１０６に接続されると共に、複数の固体酸化物形燃料電池カートリッジ１０２に接続されている。この燃料ガス供給枝管１０６ａは、燃料ガス供給管１０６から供給される燃料ガスを複数の固体酸化物形燃料電池カートリッジ１０２に略均等の流量で導き、複数の固体酸化物形燃料電池カートリッジ１０２の発電性能を略均一化させるものである。
【００１７】
燃料ガス排出枝管１０８ａは、複数の固体酸化物形燃料電池カートリッジ１０２に接続されると共に、燃料ガス排出管１０８に接続されている。この燃料ガス排出枝管１０８ａは、固体酸化物形燃料電池カートリッジ１０２から排出される排燃料ガスを燃料ガス排出管１０８に導くものである。また、燃料ガス排出管１０８は、複数の燃料ガス排出枝管１０８ａに接続されると共に、一部が圧力容器１０４の内部に配置されている。この燃料ガス排出管１０８は、燃料ガス排出枝管１０８ａから略均等の流量で導出される排燃料ガスを圧力容器１０４の外部の燃料ガス排出系（図示略）に導く。
【００１８】
圧力容器１０４は、内部の圧力が０．１ＭＰａ〜約１ＭＰａ、内部の温度が大気温度〜約５５０℃で運用され、耐圧性と酸化性ガス中に含まれる酸素などの酸化剤に対する耐食性を保有する材質が利用される。例えばＳＵＳ３０４などのステンレス系材が好適である。
【００１９】
固体酸化物形燃料電池カートリッジ１０２は、図２に示すように、複数のセルスタック１１０と、反応部１１２（発電部）と、燃料ガス供給室１１４と、燃料ガス排出室１１６と、酸化性ガス供給室１１８と、酸化性ガス排出室１２０とを有する。また固体酸化物形燃料電池カートリッジ１０２は、上部管板１２２ａと、下部管板１２２ｂと、上部断熱体１２４ａと、下部断熱体１２４ｂと、を有する。上部断熱体１２４ａ及び下部断熱体１２４は、反応部１１２の断熱構造の少なくとも一部を構成する。
【００２０】
反応部１１２は、各セルスタック１１０が備える複数の燃料電池セル１２６が配置され、燃料ガスと酸化性ガスとを電気化学的に反応させて発電を行う領域である。反応部１１２のセルスタック１１０長手方向の中央部付近での温度は、固体酸化物形燃料電池モジュール１００の定常運転時に、およそ７００℃〜１１００℃の高温雰囲気となる。このような反応部１１２の高温雰囲気を保持するために、反応部１１２は上部断熱体１２４ａと下部断熱体１２４ｂとの間に形成されることで、上部断熱体１２４ａ及び下部断熱体１２４ｂによって部分的に囲まれている。
【００２１】
燃料ガス供給室１１４は、固体酸化物形燃料電池カートリッジ１０２の上部ケーシング１２８ａと上部管板１２２ａとに囲まれた領域である。また、燃料ガス供給室１１４は、上部ケーシング１２８ａに備えられた燃料ガス供給孔１３０ａによって、燃料ガス供給枝管１０６ａ（図１を参照）と連通されている。また、燃料ガス供給室１１４には、セルスタック１１０の一方の端部が、セルスタック１１０の基体管１３２の内部が燃料ガス供給室１１４に対して開放して配置されている。この燃料ガス供給室１１４は、燃料ガス供給枝管１０６ａ（図示略）から燃料ガス供給孔１３０ａを介して供給される燃料ガスを、複数のセルスタック１１０の基体管１３２の内部に略均一流量で導き、複数のセルスタック１１０の発電性能を略均一化させる。
【００２２】
燃料ガス排出室１１６は、固体酸化物形燃料電池カートリッジ１０２の下部ケーシング１２８ｂと下部管板１２２ｂとに囲まれた領域である。また、燃料ガス排出室１１６は、下部ケーシング１２８ｂに備えられた燃料ガス排出孔１３０ｂによって、燃料ガス排出枝管１０８ａ（図１を参照）と連通されている。また、燃料ガス排出室１１６には、セルスタック１１０の他方の端部が、セルスタック１１０の基体管１３２の内部が燃料ガス排出室１１６に対して開放して配置されている。この燃料ガス排出室１１６は、複数のセルスタック１１０の基体管１３２の内部を通過して燃料ガス排出室１１６に供給される排燃料ガスを集約して、燃料ガス排出孔１３０ｂを介して燃料ガス排出枝管１０８ａ（図示略）に導く。
【００２３】
酸化性ガス供給室１１８は、固体酸化物形燃料電池カートリッジ１０２の下部ケーシング１２８ｂと下部管板１２２ｂと下部断熱体１２４ｂとに囲まれた領域である。また、酸化性ガス供給室１１８は、下部ケーシング１２８ｂに備えられた酸化性ガス供給孔１３４ａによって、酸化性ガス供給枝管（図１を参照）と連通されている。この酸化性ガス供給室１１８は、酸化性ガス供給枝管（図１を参照）から酸化性ガス供給孔１３４ａを介して供給される所定流量の酸化性ガスを、後述する酸化性ガス供給隙間１３８ａを介して反応部１１２に導く。
尚、酸化性ガスのガス組成及び供給量は、固体酸化物形燃料電池モジュール１００の発電量に対応して決定される。
【００２４】
酸化性ガス排出室１２０は、固体酸化物形燃料電池カートリッジ１０２の上部ケーシング１２８ａと上部管板１２２ａと上部断熱体１２４ａとに囲まれた領域である。また、酸化性ガス排出室１２０は、上部ケーシング１２８ａに備えられた酸化性ガス排出孔１３４ｂによって、酸化性ガス排出枝管（図１を参照）と連通されている。この酸化性ガス排出室１２０は、反応部１１２から、後述する酸化性ガス排出隙間１３８ｂを介して酸化性ガス排出室１２０に排出される排酸化性ガスを、酸化性ガス排出孔１３４ｂを介して酸化性ガス排出枝管（図１を参照）に導く。
【００２５】
上部管板１２２ａは、上部ケーシング１２８ａの天板と上部断熱体１２４ａとの間に、上部ケーシング１２８ａの天板及び上部断熱体１２４ａに対して略平行になるように、上部ケーシング１２８ａの側板に固定されている。また上部管板１２２ａは、固体酸化物形燃料電池カートリッジ１０２に備えられるセルスタック１１０の本数に対応した複数の貫通孔を有し、該貫通孔にはセルスタック１１０が夫々挿入されている。この上部管板１２２ａは、複数のセルスタック１１０の一方の端部を、不図示のシール部材及び接着部材のいずれか一方又は両方を介して気密に支持すると共に、燃料ガス供給室１１４と酸化性ガス排出室１２０とを隔離する。
【００２６】
下部管板１２２ｂは、下部ケーシング１２８ｂの底板と下部断熱体１２４ｂとの間に、下部ケーシング１２８ｂの底板及び下部断熱体１２４ｂに対して略平行になるように下部ケーシング１２８ｂの側板に固定されている。また下部管板１２２ｂは、固体酸化物形燃料電池カートリッジ１０２に備えられるセルスタック１１０の本数に対応した複数の貫通孔を有し、該貫通孔にはセルスタック１１０が夫々挿入されている。この下部管板１２２ｂは、複数のセルスタック１１０の他方の端部を、不図示のシール部材及び接着部材のいずれか一方又は両方を介して気密に支持すると共に、燃料ガス排出室１１６と酸化性ガス供給室１１８とを隔離する。
【００２７】
上部断熱体１２４ａは、反応部１１２を少なくとも部分的に囲むように、上部ケーシング１２８ａの下端部に、上部ケーシング１２８ａの天板及び上部管板１２２ａに対して略平行になるように配置され、上部ケーシング１２８ａの側板に固定されている。また、上部断熱体１２４ａには、固体酸化物形燃料電池カートリッジ１０２に備えられるセルスタック１１０の本数に対応して、複数の貫通孔が設けられている。この貫通孔の直径はセルスタック１１０の外径よりも大きく設定されている。上部断熱体１２４ａは、この貫通孔の内面と、上部断熱体１２４ａに挿通されたセルスタック１１０の外面との間に形成された酸化性ガス排出隙間１３８ｂを有する。
【００２８】
この上部断熱体１２４ａは、反応部１１２と酸化性ガス排出室１２０とを仕切るものであり、上部管板１２２ａの周囲の雰囲気が高温化し強度低下や酸化性ガス中に含まれる酸化剤による腐食が増加することを抑制する。上部管板１２２ａ等はインコネルなどの高温耐久性のある金属材料からなるが、上部管板１２２ａ等が反応部１１２内の高温に晒されて上部ケーシング１２８ａとの温度差が大きくなることで熱変形することを防ぐものである。また、上部断熱体１２４ａは、反応部１１２を通過して高温に晒された排酸化性ガスを、酸化性ガス排出隙間１３８ｂを通過させて酸化性ガス排出室１２０に導くものである。
【００２９】
本実施形態によれば、上述した固体酸化物形燃料電池カートリッジ１０２の構造により、燃料ガスと酸化性ガスとがセルスタック１１０の内側と外側とを対向して流れるものとなっている。このことにより、排酸化性ガスは、基体管１３２の内部を通って反応部１１２に供給される燃料ガスとの間で熱交換がなされ、金属材料からなる上部管板１２２ａ等が座屈などの変形をしない温度に冷却されて酸化性ガス排出室１２０に供給される。また、燃料ガスは、反応部１１２から排出される排酸化性ガスとの熱交換により昇温され、反応部１１２に供給される。その結果、ヒータ等を用いることなく発電に適した温度に予熱昇温された燃料ガスを反応部１１２に供給することができる。
【００３０】
下部断熱体１２４ｂは、反応部１１２を少なくとも部分的に囲むように、下部ケーシング１２８ｂの上端部に、下部ケーシング１２８ｂの底板及び下部管板１２２ｂに対して略平行になるように配置され、上部ケーシング１２８ａの側板に固定されている。また、下部断熱体１２４ｂには、固体酸化物形燃料電池カートリッジ１０２に備えられるセルスタック１１０の本数に対応して、複数の貫通孔が設けられている。この貫通孔の直径はセルスタック１１０の外径よりも大きく設定されている。下部断熱体１２４ｂは、この貫通孔の内面と、下部断熱体１２４ｂに挿通されたセルスタック１１０の外面との間に形成された酸化性ガス供給隙間１３８ａを有する。
【００３１】
この下部断熱体１２４ｂは、反応部１１２と酸化性ガス供給室１１８とを仕切るものであり、下部管板１２２ｂの周囲の雰囲気が高温化し強度低下や酸化性ガス中に含まれる酸化剤による腐食が増加することを抑制する。下部管板１２２ｂ等はインコネルなどの高温耐久性のある金属材料から成るが、下部管板１２２ｂ等が高温に晒されて下部ケーシング１２８ｂとの温度差が大きくなることで変形することを防ぐものである。また、下部断熱体１２４ｂは、酸化性ガス供給室１１８に供給される酸化性ガスを、酸化性ガス供給隙間１３８ａを通過させて反応部１１２に導くものである。
【００３２】
本実施形態によれば、上述した固体酸化物形燃料電池カートリッジ１０２の構造により、燃料ガスと酸化性ガスとがセルスタック１１０の内側と外側とを対向して流れるものとなっている。このことにより、基体管１３２の内部を通って反応部１１２を通過した排燃料ガスは、反応部１１２に供給される酸化性ガスとの間で熱交換がなされ、金属材料から成る下部管板１２２ｂ等が座屈などの変形をしない温度に冷却されて燃料ガス排出室１１６に排出される。また、酸化性ガスは排燃料ガスとの熱交換により昇温され、反応部１１２に供給される。その結果、ヒータ等を用いることなく発電に必要な温度に昇温された酸化性ガスを反応部１１２に供給することができる。
【００３３】
ここで図３は図２の酸化性ガス排出隙間１３８ｂ近傍の拡大図である。反応部１１２で発電された直流電力は、複数の燃料電池セル１２６（図２を参照）に接続されるＮｉ／ＹＳＺ等からなるリード膜である集電体１４０によりセルスタック１１０の端部付近まで導出した後に、後述する固体酸化物形燃料電池カートリッジ１０２の集電機構１４２によって集電し、各固体酸化物形燃料電池カートリッジ１０２の外部へと取り出される。図３に示すように、集電体１４０は基体管１３２上に設けられ、その更に上層側は、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）等の絶縁性材料からなるシール絶縁膜１４４によって覆われている。
【００３４】
尚、図示しない酸化性ガス供給隙間１３８ａ近傍の構成も図３に示す酸化性ガス排出隙間１３８ｂ近傍の構成と略同等である。また本明細書において、図３に示す酸化性ガス排出隙間１３８ｂ近傍の構成に関する事項は、特段の記載がない限りにおいて、酸化性ガス供給隙間１３８ａ近傍に対しても適用可能である。
【００３５】
図４は固体酸化物形燃料電池カートリッジ１０２の内部構成を複数のセルスタック１１０の集電機構１４２とともに示す概略図である。図４では、図示をわかりやすくするために、図２に示す固体酸化物形燃料電池カートリッジ１０２の詳細構成の一部が省略されている。
【００３６】
固体酸化物形燃料電池カートリッジ１０２が備える複数のセルスタック１１０は、各セルスタック１１０で発電した電力を上部断熱体１２４ａ及び下部断熱体１２４ｂの外側で集電するために、各端部の近傍が上部断熱体１２４ａ及び下部断熱体１２４ｂに至るまで延びており、各セルスタック１１０の端部近傍が互いに電気的に接続されている（図４では詳細な図示を省略しているが、実際には、各セルスタック１１０の集電体１４０（図２を参照）が互いに電気的に接続されている）。
【００３７】
図４の例では、各セルスタック１１０は集電機構１４２によって互いに直列的に接続されることで、各セルスタック１１０から導出された電力を、固体酸化物形燃料電池カートリッジ１０２の外部に導出している。このような集電機構１４２は、固体酸化物形燃料電池カートリッジ１０２の正極及び負極として外部に導出される正極導電線１４４ａ及び負極導電線１４４ｂと、各セルスタック１１０間を接続する中間導電線１４６ａ、１４６ｂ、・・・１４６ｅと、を含む。
【００３８】
集電機構１４２の正極導電線１４４ａ及び負極導電線１４４ｂは、固体酸化物形燃料電池カートリッジ１０２の外部において他の固体酸化物形燃料電池カートリッジ１０２の集電機構１４２に接続されることで、各固体酸化物形燃料電池カートリッジ１０２の発電電力が直列又は並列に接続された上で、固体酸化物形燃料電池モジュール１００の外部へと導出されるように構成される。外部に導出された直流電力は、インバータなどにより所定の交流電力へと変換されて、電力負荷へと供給される。
【００３９】
ところで上部断熱体１２４ａ及び下部断熱体１２４ｂには、成型性や強度・加工性確保などを目的として、金属元素を含むバインダ成分が用いられることがある。この種のバインダ成分として、例えばコロイダルシリカ（ＳｉＯ２又はその水和物）に対して安定剤としてアルカリ金属（Ｌｉ，Ｎａ，Ｋ，Ｒｂ，Ｃｓ）を含むものが用いられる。
【００４０】
また上部断熱体１２４ａ及び下部断熱体１２４ｂが有する貫通孔の近傍（すなわち酸化性ガス供給隙間１３８ａや酸化性ガス排出隙間１３８ｂ）では、貫通孔に挿通されるセルスタック１１０の表面と、上部断熱体１２４ａ及び下部断熱体１２４ｂの表面との間に少なからずクリアランスが確保されるように設計されるが、実際には設計誤差などの要因によって、セルスタック１１０の表面が上部断熱体１２４ａ又は下部断熱体１２４ｂの少なくとも一方の表面に接触してしまうことがある。
【００４１】
このようなバインダ成分を含む上部断熱体１２４ａ又は下部断熱体１２４ｂの少なくとも一方が、セルスタック１１０に高温環境下で長時間にわたって接触すると、上部断熱体１２４ａ又は下部断熱体１２４ｂの少なくとも一方の内部で、前述の金属元素の濃縮が進むとともに、作動温度領域において溶融相を形成することがある。例えば、金属元素としてナトリウムを含むコロイダルシリカをバインダ成分として含む断熱体は、セルスタック１１０上に設けられたアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）を含むシール絶縁膜１４４に対して高温環境下で長時間にわたって接触すると、融点が低下し、７９０℃程度で溶融相を形成する可能性がある。このような状況下で、上部断熱体１２４ａ又は下部断熱体１２４ｂの少なくとも一方とセルスタック１１０との間にある程度大きな負電位が印加されると、濃縮した金属元素がイオン化したものが、上部断熱体１２４ａ又は下部断熱体１２４ｂの少なくとも一方側からセルスタック１１０側に移動し、セルスタック１１０上のシール絶縁膜１４４の変質や絶縁性低下が生じさせてしまう。これが更に進行すると短絡電流による絶縁破壊を招くおそれがある。
【００４２】
このような課題は、以下に説明する金属イオン抑制手段１５０を備えることにより好適に解消される。金属イオン移動抑制手段１５０は、上部断熱体１２４ａ又は下部断熱体１２４ｂの少なくとも一方からシール絶縁膜１４４に向けて金属元素の金属イオンが移動することを抑制するように構成される。このような金属イオン抑制手段１５０を備えることにより、上部断熱体１２４ａ又は下部断熱体１２４ｂの少なくとも一方がセルスタック１１０に対して高温環境下で長時間にわたって接触した場合においても、上部断熱体１２４ａ又は下部断熱体１２４ｂの少なくとも一方に含有されるバインダ成分に起因する金属イオンが、セルスタック１１０側に移動することを効果的に抑制できる。
【００４３】
図４に示す金属イオン移動抑制手段１５０は、上部断熱体１２４ａ及び下部断熱体１２４ｂの少なくとも一方に対するセルスタック１１０の電位を閾値以下に抑制するように、セルスタック１１０と上部断熱体１２４ａ及び下部断熱体１２４ｂとを電気的に接続する接続線１５２を含む。このように接続線１５２によってセルスタック１１０と上部断熱体１２４ａ及び下部断熱体１２４ｂとを電気的に接続することによって、上部断熱体１２４ａ又は下部断熱体１２４ｂの少なくとも一方に対するセルスタック１１０の電位を閾値以下に抑制できる。これにより、上部断熱体１２４ａ又は下部断熱体１２４ｂの少なくとも一方がセルスタック１１０に対して高温環境下で長時間にわたって接触した場合に溶融相が形成されたとしても、陽イオンである金属イオン（Ｎａ＋やＳｉ２＋）が上部断熱体１２４ａ又は下部断熱体１２４ｂの少なくとも一方側からセルスタック１１０側に移動することを抑制できる。その結果、セルスタック１１０に設けられたシール絶縁膜１４４の変質や絶縁性低下を防止することができる。
【００４４】
接続線１５２は、セルスタック１１０に対して電気的に接続された正極導電線１４４ａ、負極導電線１４４ｂ、中間導電線１４６ａ、１４６ｂ、・・・１４６ｅのいずれかと、上部断熱体１２４ａ及び下部断熱体１２４ｂとの間を接続する。接続線１５２の接続先は、閾値の大きさによって決定してもよい。例えば、接続線１５２の接続先を正極導電線１４４ａに近い位置に設定するほど閾値が小さくなり、前述の金属イオンの移動抑制効果も小さくなる。一方、接続線１５２の接続先を負極導電線１４４ｂに近い位置に設定するほど閾値が大きくなり、前述の金属イオンの移動抑制効果も大きくなる。
【００４５】
図４では、中間導電線１４６ｃと上部断熱体１２４ａ及び下部断熱体１２４ｂとの間を接続する接続線１５２が例示されているが、同図で破線で示されるように負極導電線１４４ｂに接続してもよい。負極導電線１４４ｂに接続した場合には、中間導電線１４６ａ、１４６ｂ、・・・１４６ｅに接続した場合に比べて負極側に接続されるため、より大きな金属イオン移動抑制効果を得ることができる。但し、接続線１５２の接続先を負極側に近づけるに従って正極側の電位が高くなるため、その兼ね合いを考慮して接続先を決定されるとよい。
【００４６】
図５は図４の第１変形例である。第１変形例では、金属イオン移動抑制手段１５０は、前述の接続線１５２上に設けられた可変抵抗器１５４を更に含む。可変抵抗器１５４は接続線１５２に対して直列に設けられており、その抵抗値が可変に構成された抵抗器である。接続線１５２上の可変抵抗器１５４の抵抗値を調整することで、上部断熱体１２４ａ及び下部断熱体１２４ｂに対するセルスタック１１０の電位の大きさを任意に調整することができる。これにより、接続線１５２の接続先を固定しながらも、閾値の大きさを調整することで、前述の金属イオン移動抑制効果の大きさを容易に調整することができる。
【００４７】
図６は図４の第２変形例である。第２変形例では、金属イオン移動抑制手段１５０は、前述の接続線１５２上に設けられた固定抵抗器１５６と、固定抵抗器１５６に直流電流を供給可能な直流電源１５８と、を更に含む。図６では、直流電源１５８は固定抵抗器１５６に対して直列に設けられているが、並列に設けられてもよい。接続線１５２上の直流電源１５８の出力を調整することで、固定抵抗器１５６に印加される電位を調整することで、上部断熱体１２４ａ及び下部断熱体１２４ｂに対するセルスタック１１０の電位の大きさを任意に調整することができる。これにより、接続線１５２の接続先を固定しながらも、閾値の大きさを調整することで、前述の金属イオン移動抑制効果の大きさを容易に調整することができる。
【００４８】
他の実施形態に係る金属イオン移動抑制手段１５０は、上部断熱体１２４ａ、下部断熱体１２４ｂ又はシール絶縁膜１４４の少なくとも一方の温度を許容温度閾値以下になるように制御するための温度制御部１６０を備えてもよい。温度制御部１６０は、互いに接触する可能性がある上部断熱体１２４ａ、下部断熱体１２４ｂ又はシール絶縁膜１４４の少なくとも一方の温度を制御することにより、高温環境下で長時間にわたって接触した場合においても溶融相が生じることを効果的に抑制できる。
【００４９】
図７は他の実施形態に係る金属イオン移動抑制手段１５０が備える温度制御部１６０を示すブロック図であり、図８は図７の温度制御部１６０による温度制御方法を工程毎に示すフローチャートである。
【００５０】
図７に示す温度制御部１６０は、例えばコンピュータのような電子演算装置に対して所定のプログラムがインストールされることにより、図８に示す温度制御方法を実行可能に構成される。温度制御部１６０は、温度検出部１６２と、相関データ記憶部１６４と、パラメータ制御部１６６と、を備える。温度検出部１６２は、温度管理対象となる上部断熱体１２４ａ、下部断熱体１２４ｂ又はシール絶縁膜１４４の少なくとも一方の温度を、例えば熱電対のような温度センサの測定値として検出する。相関データ記憶部１６４は、温度検出部１６２と制御対象となるパラメータとの相関データを予め記憶する。パラメータ制御部１６６は、制御対象となるパラメータを制御する。
【００５１】
このような構成を有する温度制御部１６０では、図８に示すように、まず温度検出部１６２によって温度管理対象となる上部断熱体１２４ａ、下部断熱体１２４ｂ又はシール絶縁膜１４４の少なくとも一方の温度を取得する（ステップＳ１）。そして温度制御部１６０は、相関データ記憶部１６４に記憶された相関に関するデータに基づいて、温度検出部１６２による温度検出値を目標温度（許容温度閾値以下）に調整するためのパラメータ制御量を算出する（ステップＳ２）。そして、パラメータ制御部１６６は、ステップＳ２で算出されたパラメータ制御量に基づいて、パラメータを制御する（ステップＳ３）。これにより、上部断熱体１２４ａ、下部断熱体１２４ｂ又はシール絶縁膜１４４の少なくとも一方の温度を許容温度閾値以下に制御的に抑制することができる。
【００５２】
尚、パラメータ制御部１６６によって取り扱われるパラメータは、例えば、セルスタック１１０に対する酸化ガス供給温度、燃料ガス／酸化ガス供給量比、及び、固体酸化物形燃料電池モジュール１００の冷態始動時に実施される昇温制御での酸化ガスへの燃料添加量などを採用することができる。
【００５３】
図９は他の実施形態に係る金属イオン移動抑制手段１５０を示す概略構成図である。図９に示す金属イオン移動抑制手段１５０は、シール絶縁膜１４４と断熱体（上部断熱体１２４ａ及び下部断熱体１２４ｂ）との間のクリアランス（すなわち酸化性ガス供給隙間１３８ａ及び酸化性ガス排出隙間１３８ｂ）に冷却媒体を供給するように構成された冷却媒体供給部１７０を含む。冷却媒体は例えば酸化性ガスである。
【００５４】
冷却媒体供給部１７０は、各セルスタック１１０に対応する酸化性ガス供給隙間１３８ａや酸化性ガス排出隙間１３８ｂに対してそれぞれ冷却媒体を噴出するための複数のノズル部１７２ａ及び１７２ｂを備える。酸化性ガス供給隙間１３８ａに対応するノズル部１７２ａは、酸化性ガス供給隙間１３８ａを流れる酸化性ガスの流れに沿うように、外側から反応部１１２に向けて冷却媒体が噴出されるように配置される。酸化性ガス排出隙間１３８ｂに対応するノズル部１７２ｂは、酸化性ガス排出隙間１３８ｂを流れる酸化性ガスの流れに沿うように、反応部１１２から外側に向けて冷却媒体が噴出されるように配置される。これにより、冷却媒体供給部１７０から供給される冷却媒体によって酸化性ガス供給隙間１３８ａや酸化性ガス排出隙間１３８ｂの温度を低下させ、溶融相の形成が抑制される。
【００５５】
尚、図９に示す冷却媒体供給部１７０は一態様に過ぎず、酸化性ガス供給隙間１３８ａや酸化性ガス排出隙間１３８ｂに対して冷却媒体を供給する構成を広く採用可能である。
【００５６】
図１０は他の実施形態に係る金属イオン移動抑制手段１５０を示す概略構成図である。金属イオン移動抑制手段１５０は、酸化性ガス排出隙間１３８ｂにおいて、シール絶縁膜１４４と上部断熱体１２４ａとが対向する領域を含むように設けられた絶縁部材１８０を含む。
【００５７】
図１０では、酸化性ガス排出隙間１３８ｂにおいて、セルスタック１１０側のシール絶縁膜１４４上のうち、上部断熱体１２４ａに対向する領域にわたって絶縁部材１８０が設けられている。このように酸化性ガス排出隙間１３８ｂにおいて、上部断熱体１２４ａとシール絶縁膜１４４との間に絶縁部材１８０が介在することにより、上部断熱体１２４ａがシール絶縁膜１４４に直接接触することがなく、セルスタック１１０が上部断熱体１２４ａに接触したとしても、金属イオンがシール絶縁膜１４４に移動することを構造的に防止できる。
【００５８】
このような絶縁部材１８０は、絶縁膜より電気伝達率が低い材料から構成されてもよい。これにより、絶縁部材１８０は比較的薄い膜厚で十分な絶縁性能を発揮することができ、金属イオンの移動を効果的に防止できる。
【００５９】
尚、図１０では絶縁部材１８０がセルスタック１１０側に設けられた場合を示しているが、上部断熱体１２４ａ側に設けられてもよい。この場合も同様に、絶縁部材１８０が介在することで上部断熱体１２４ａがシール絶縁膜１４４に直接接触することがなく、セルスタック１１０が上部断熱体１２４ａに接触したとしても、金属イオンがシール絶縁膜１４４に移動することを構造的に防止できる。
【００６０】
また図１０では絶縁部材１８０がシール絶縁膜１４４に対して別部材として構成されている場合を示しているが、シール絶縁膜１４４と一体的に構成してもよい。この場合、絶縁部材１８０と一体的に構成されているシール絶縁膜１４４は、酸化性ガス排出隙間１３８ｂにおいて上部断熱体１２４ａに対向する領域にわたって少なくとも部分的に膜厚が大きく構成されてもよい。
尚、図１０では酸化性ガス排出隙間１３８ｂに設けられた絶縁部材１８０を示しているが、酸化性ガス供給隙間１３８ａにも絶縁部材１８０を同様に設けてもよい。
【００６１】
以上説明したように上述の各実施形態に係る固体酸化物形燃料電池モジュール１００及び固体酸化物形燃料電池カートリッジ１０２は金属イオン移動抑制手段を備えることにより、高温環境下で長時間にわたってリード膜上に設けられた絶縁膜に断熱体が接触した際に、絶縁膜の変質や絶縁性低下を防止できる。
【００６２】
尚、上述の実施形態では、固体酸化物形燃料電池カートリッジ１０２は、燃料ガス供給室１１４と燃料ガス排出室１１６と酸化性ガス供給室１１８と酸化性ガス排出室１２０とが図２のように配置されることで、燃料ガスと酸化性ガスとがセルスタック１１０の内側と外側とを対向して流れる構造となっているが、他の構造であってもよい。例えば、セルスタック１１０の内側と外側とを平行して流れる、または酸化性ガスがセルスタック１１０の長手方向と直交する方向へ流れるようにしてもよい。
【００６３】
その他、本開示の趣旨を逸脱しない範囲で、上記した実施形態における構成要素を周知の構成要素に置き換えることは適宜可能であり、また、上記した実施形態を適宜組み合わせてもよい。
【００６４】
上記各実施形態に記載の内容は、例えば以下のように把握される。
【００６５】
（１）本開示の一実施形態に係る高温反応部の断熱構造は、
少なくとも一つの燃料電池セル（例えば上記実施形態の燃料電池セル１２６）を含む反応部（例えば上記実施形態の反応部１１２）を備えるセルスタック（例えば上記実施形態のセルスタック１１０）と、
金属元素を含むバインダ成分を含有し、前記反応部を少なくとも部分的に囲むとともに、前記セルスタック上に設けられた絶縁膜（例えば上記実施形態のシール絶縁膜１４４）に対向するように配置された断熱体（例えば上記実施形態の上部断熱体１２４ａ又は下部断熱体１２４ｂ）と、
前記断熱体から前記絶縁膜に向けて前記金属元素に起因する金属イオンが移動することを抑制するように構成された金属イオン移動抑制手段（例えば上記実施形態の金属イオン移動抑制手段１５０）と、
を備える。
【００６６】
上記（１）の構成によれば、固体酸化物形燃料電池カートリッジは金属イオン移動抑制手段を備えることで、断熱体がセルスタックに対して高温環境下で長時間にわたって接触した場合においても、断熱体に含有されるバインダ成分中の金属元素に起因する金属イオンが、セルスタック側の絶縁膜に移動することを抑制できる。
【００６７】
（２）一態様では上記（１）の構成において、
前記金属イオン移動抑制手段は、前記断熱体に対する前記セルスタックの電位を閾値以下に抑制するように、前記セルスタックと前記断熱体とを電気的に接続する接続線（例えば上記実施形態の接続線１５２）を含む。
【００６８】
上記（２）の構成によれば、セルスタックと断熱体とを接続線によって電気的に接続することで、断熱体に対するセルスタックの電位を閾値以下に抑制できる。これにより、断熱体がセルスタックに対して高温環境下で長時間にわたって接触した場合に溶融相が形成されたとしても、断熱体に含有されるバインダ成分に含まれる金属元素に起因する金属イオンが、セルスタック側の絶縁膜に移動することを抑制できる。
【００６９】
（３）一態様では上記（２）の構成において、
前記少なくとも一つのセルスタックは、中間接続線（例えば上記実施形態の中間接続線１４６ａ〜１４６ｅ）によって互いに電気的に接続された複数のセルスタックを含み、
前記接続線は、前記中間接続線を前記断熱体に接続する。
【００７０】
上記（３）の構成によれば、複数のセルスタック間を接続する中間接続線と、断熱体との間に接続線を接続することで、断熱体に対するセルスタックの電位を閾値以下に抑制できる。特に複数の中間接続線を備える場合、接続線を接続する中間接続線を選択することによって、断熱体に対するセルスタックの電位の大きさを任意に調整することができる。
【００７１】
（４）一態様では上記（２）又は（３）の構成において、
前記金属イオン移動抑制手段は、前記接続線上に設けられた可変抵抗器（例えば上記実施形態の可変抵抗器１５４）を含む。
【００７２】
上記（４）の構成によれば、セルスタックと断熱体とを電気的に接続する接続線上に可変抵抗器が設けられる。この場合、可変抵抗器の抵抗値を調整することにより、断熱体に対するセルスタックの電位の大きさを任意に調整することができる。
【００７３】
（５）一態様では上記（２）又は（３）の構成において、
前記金属イオン移動抑制手段は、前記接続線上に設けられた固定抵抗器（例えば上記実施形態の固定抵抗器１５６）と、前記固定抵抗器に直流電力を供給可能な直流電源（例えば上記実施形態の直流電源１５８）とを含む。
【００７４】
上記（５）の構成によれば、セルスタックと断熱体とを電気的に接続する接続線上に固定抵抗器及び直流電源とが設けられる。この場合、直流電源の出力を調整することにより、断熱体に対するセルスタックの電位の大きさを任意に調整することができる。
【００７５】
（６）一態様では上記（１）から（５）のいずれか一構成において、
前記金属イオン移動抑制手段は、前記絶縁膜の温度を許容温度閾値以下になるように制御するための温度制御部（例えば上記実施形態の温度制御部１６０）を備える。
【００７６】
上記（６）の構成によれば、温度制御部によって絶縁膜の温度を許容温度閾値以下になるように制御することで、断熱体がセルスタックに対して高温環境下で長時間にわたって接触した場合においても溶融相が形成されることを効果的に抑制できる。その結果、断熱体に含有されるバインダ成分に起因する金属イオンが、セルスタック側の絶縁膜に移動することを抑制できる。
【００７７】
（７）一態様では上記（６）の構成において、
前記金属イオン移動抑制手段は、前記セルスタックに対する燃料ガス及び酸化性ガスの供給量比、又は、前記酸化性ガスの供給温度を調整することにより、前記絶縁膜の温度を制御する。
【００７８】
上記（７）の構成によれば、これらのパラメータを調整することにより、絶縁膜の温度を許容温度閾値以下になるように制御できる。
【００７９】
（８）一態様では上記（１）から（７）のいずれか一構成において、
前記金属イオン移動抑制手段は、前記絶縁膜及び前記断熱体との間のクリアランス（例えば上記実施形態の酸化性ガス供給隙間１３８ａ又は酸化性ガス排出隙間１３８ｂ）に冷却媒体を供給するように構成された冷却媒体供給部（例えば上記実施形態の冷却媒体供給部１７０）を含む。
【００８０】
上記（８）の構成によれば、絶縁膜及び断熱体との間のクリアランスに冷却媒体を供給することにより、溶融相が形成されることを効果的に抑制できる。その結果、断熱体に含有されるバインダ成分に起因する金属イオンが、セルスタック側の絶縁膜に移動することを抑制できる。
【００８１】
（９）一態様では上記（１）から（８）のいずれか一構成において、
前記金属イオン移動抑制手段は、前記絶縁膜と前記断熱体とが対向する領域において、前記絶縁膜又は前記断熱体の少なくとも一方の表面に設けられた絶縁部材（例えば上記実施形態の絶縁部材１８０）である。
【００８２】
上記（９）の構成によれば、絶縁膜又は断熱体の少なくとも一方の表面に絶縁部材が設けられる。これにより、断熱体がセルスタックに対して高温環境下で長時間にわたって接触した場合においても、断熱体と絶縁膜との間に絶縁部材が介在することにより、断熱体に含有されるバインダ成分に起因する金属イオンが、セルスタック側の絶縁膜に移動することを構造的に抑制できる。
【００８３】
（１０）一態様では上記（９）の構成において、
前記絶縁部材は、前記絶縁膜より電気伝達率が低い材料から構成される。
【００８４】
上記（１０）の構成によれば、絶縁膜より電気伝達率が低い材料から絶縁部材を構成することで、断熱体がセルスタックに対して高温環境下で長時間にわたって接触した場合においても、断熱体に含有されるバインダ成分に起因する金属イオンが、セルスタック側の絶縁膜に移動することを抑制できる。
【００８５】
（１１）一態様では上記（１）から（１０）のいずれか一構成において、
前記バインダ成分は、コロイダルシリカに安定剤として前記金属元素を含む。
【００８６】
上記（１１）の構成によれば、コロイダルシリカに安定剤として金属元素を含むバインダ成分を用いた断熱体を備える固体酸化物形燃料電池カートリッジにおいて、断熱体がセルスタックに対して高温環境下で長時間にわたって接触した場合においても、断熱体に含有されるバインダ成分に起因する金属イオンが、セルスタック側の絶縁膜に移動することを抑制できる。
【００８７】
（１２）一態様では上記（１）から（１１）のいずれか一構成において、
前記金属元素はアルカリ金属である。
【００８８】
上記（１２）の構成によれば、金属元素としてアルカリ金属を含むバインダ成分を用いた断熱体を備える固体酸化物形燃料電池カートリッジにおいて、断熱体がセルスタックに対して高温環境下で長時間にわたって接触した場合においても、断熱体に含有されるバインダ成分に起因する金属イオンが、セルスタック側の絶縁膜に移動することを抑制できる。
【００８９】
（１３）一態様では上記（１）から（１２）のいずれか一構成において、
前記断熱体は前記セルスタックが挿通可能な貫通孔（例えば上記実施形態の酸化性ガス供給隙間１３８ａ又は酸化性ガス排出隙間１３８ｂ）を有し、
前記絶縁膜は前記セルスタックが前記貫通孔に挿通された際に前記断熱体に対向する。
【００９０】
上記（１３）の構成によれば、断熱体に形成された貫通孔にセルスタックが挿通されてなる固体酸化物形燃料電池カートリッジにおいて、断熱体がセルスタックに対して高温環境下で長時間にわたって接触した場合においても、断熱体に含有されるバインダ成分に起因する金属イオンが、セルスタック側の絶縁膜に移動することを抑制できる。
【００９１】
（１４）一態様では上記（１）から（１３）のいずれか一構成において、
前記セルスタックは、前記反応部が発電部である固体酸化物燃料電池である。
【００９２】
上記（１４）の構成によれば、前述の反応部が発電部である固体酸化物形燃料電池において、断熱体がセルスタックに対して高温環境下で長時間にわたって接触した場合においても、断熱体に含有されるバインダ成分に起因する金属イオンが、セルスタック側の絶縁膜に移動することを抑制できる。
【００９３】
（１５）一態様では上記（１）から（１３）のいずれか一構成において、
前記セルスタックは、前記反応部が水素発生部である固体酸化物電解セルである。
【００９４】
上記（１５）の態様によれば、燃料電池セルカートリッジと同じ構成で電力を印加して水素を製造する固体酸化物電解セル（ＳＯＥＣ）カートリッジに適用することも可能である。その場合、上記実施形態における発電部は発電せずに水素を発生する水素発生部に置き換えればよい。
【符号の説明】
【００９５】
１００  固体酸化物形燃料電池モジュール
１０２  固体酸化物形燃料電池カートリッジ
１０４  圧力容器
１０６  燃料ガス供給管
１０６ａ  燃料ガス供給枝管
１０８  燃料ガス排出管
１０８ａ  燃料ガス排出枝管
１１０  セルスタック
１１２  反応部
１１４  燃料ガス供給室
１１６  燃料ガス排出室
１１８  酸化性ガス供給室
１２０  酸化性ガス排出室
１２２ａ  上部管板
１２２ｂ  下部管板
１２４ａ  上部断熱体
１２４ｂ  下部断熱体
１２６  燃料電池セル
１２８ａ  上部ケーシング
１２８ｂ  下部ケーシング
１３０ａ  燃料ガス供給孔
１３０ｂ  燃料ガス排出孔
１３２  基体管
１３４ａ  酸化性ガス供給孔
１３４ｂ  酸化性ガス排出孔
１３８ａ  酸化性ガス供給隙間
１３８ｂ  酸化性ガス排出隙間
１４２  集電機構
１４４  シール絶縁膜
１４４ａ  正極導電線
１４４ｂ  負極導電線
１４６ａ〜１４６ｅ  中間接続線
１５０  金属イオン移動抑制手段
１５２  接続線
１５４  可変抵抗器
１５６  固定抵抗器
１５８  直流電源
１６０  温度制御部
１６２  温度検出部
１６４  相関データ記憶部
１６６  パラメータ制御部
１７０  冷却媒体供給部
１７２  ノズル部
１８０  絶縁部材
【要約】
【課題】高温環境下で長時間にわたってセルスタックが断熱体に接触した際に、絶縁膜の変質や絶縁性低下を防止する。
【解決手段】高温反応部の断熱構造は、反応部を囲む断熱体を備える。断熱体は、金属元素を含むバインダ成分を含有し、セルスタック上に設けられた絶縁膜に対向するように配置される。金属元素に起因する金属イオンの断熱体から絶縁膜に向かう移動は金属イオン移動抑制手段によって抑制される。
【選択図】図４【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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