(57)【要約】  本発明は、改善された金属支持式の固体酸化物燃料電池ユニット、燃料電池スタック、燃料電池スタックアセンブリ、および、製造の方法に関する。
2020532047.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
a)  複数の金属基板プレート70a、70bおよび少なくとも2つのブランキングプレート50a、50bであって、それぞれの金属基板プレート70a、70bは、第1および第2の互いに反対側の表面71、72を画定し、それぞれのブランキングプレート50a、50bは、第1および第2の互いに反対側の表面51、52を画定し、少なくとも1つの固体酸化物燃料電池79が、それぞれの金属基板プレート70a、70bの前記第2の表面72の上に配設されている、複数の金属基板プレート70a、70bおよび少なくとも2つのブランキングプレート50a、50bと、
b)  金属スペーサー30であって、第1および第2の互いに反対側の表面31、32を画定し、前記金属スペーサー30は、外周部33および複数のカットアウト内周部39a、39bを含み、それぞれのカットアウト内周部39a、39bは、カットアウト40を画定し、それぞれの金属基板プレート70a、70bの前記第1の表面71、および、それぞれのブランキングプレート50a、50bの前記第1の表面51は、前記金属スペーサー30の前記第2の表面32に取り付けられており、前記金属スペーサー30のそれぞれのカットアウト内周部39a、39bは、全体に金属基板プレート70a、70bが重なっている、金属スペーサー30と、
c)  第1および第2の互いに反対側の表面21、22を画定する金属相互接続プレート20であって、前記金属相互接続プレート20の前記第2の表面22は、前記金属スペーサー30の前記第1の表面31に密封して取り付けられている、金属相互接続プレート20と
を含む、金属支持式の固体酸化物燃料電池ユニット1。
【請求項２】
前記金属支持式の固体酸化物燃料電池ユニット1は、金属支持式の固体酸化物燃料電池スタック層である、請求項1に記載の金属支持式の固体酸化物燃料電池ユニット1。
【請求項３】
それぞれの金属基板プレート70a、70bは、カットアウト内周部39a、39bと前記外周部33との間で、前記金属スペーサー30に取り付けられている、請求項1または2に記載の金属支持式の固体酸化物燃料電池ユニット1。
【請求項４】
それぞれの金属基板プレート70a、70bは、非多孔性の領域78bによって取り囲まれている多孔性の領域78を含み、それぞれの金属基板プレート70a、70bの前記非多孔性の領域78bは、前記金属スペーサー30に取り付けられている、請求項3に記載の金属支持式の固体酸化物燃料電池ユニット1。
【請求項５】
前記金属相互接続プレート20は、前記金属スペーサー30の前記外周部33と前記金属スペーサー30の前記複数のカットアウト内周部39a、39bとの間で、前記金属スペーサー30の前記第1の表面31に密封して取り付けられている、請求項1から4のいずれか一項に記載の金属支持式の固体酸化物燃料電池ユニット1。
【請求項６】
それぞれの金属基板プレート70a、70bは、溶接によって前記金属スペーサー30に取り付けられている、請求項1から5のいずれか一項に記載の金属支持式の固体酸化物燃料電池ユニット1。
【請求項７】
前記少なくとも2つのブランキングプレート50a、50bおよび前記複数の金属基板プレート70a、70bは、前記金属スペーサー30に取り付けられている、請求項1から6のいずれか一項に記載の金属支持式の固体酸化物燃料電池ユニット1。
【請求項８】
前記金属支持式の固体酸化物燃料電池ユニット1は、少なくとも1つの組み合わせられた金属基板プレート170a、170bを含み、それぞれの組み合わせられた金属基板プレート170a、170bは、ブランキングプレート50a、50bおよび少なくとも1つの金属基板プレート70a、70bを含む、請求項1から7のいずれか一項に記載の金属支持式の固体酸化物燃料電池ユニット1。
【請求項９】
請求項1から8のいずれか一項に記載の複数の金属支持式の固体酸化物燃料電池ユニット1を含む、固体酸化物燃料電池スタック。
【請求項１０】
ベースプレートと、端部プレートと、請求項9に記載の固体酸化物燃料電池スタックと、前記ベースプレートおよび前記端部プレートに取り付けられているスカートとを含む、固体酸化物燃料電池スタックアセンブリであって、前記固体酸化物燃料電池スタックアセンブリは、前記スカートと、前記ベースプレートと、前記端部プレートとの間のボリュームを画定し、前記ボリュームの中に前記燃料電池スタックが収容されている、固体酸化物燃料電池スタックアセンブリ。
【請求項１１】
金属支持式の固体酸化物燃料電池ユニット1の組み立ての方法であって、前記金属支持式の固体酸化物燃料電池ユニット1は、
a)  複数の金属基板プレート70a、70bおよび少なくとも2つのブランキングプレート50a、50bであって、それぞれの金属基板プレート70a、70bは、第1および第2の互いに反対側の表面71、72を画定し、それぞれのブランキングプレート50a、50bは、第1および第2の互いに反対側の表面51、52を画定し、少なくとも1つの固体酸化物燃料電池79が、それぞれの金属基板プレート70a、70bの前記第2の表面72の上に配設されている、複数の金属基板プレート70a、70bおよび少なくとも2つのブランキングプレート50a、50bと、
b)  金属スペーサー30であって、第1および第2の互いに反対側の表面31、32を画定し、前記金属スペーサー30は、外周部33および複数のカットアウト内周部39a、39bを含み、それぞれのカットアウト内周部39a、39bは、カットアウト40を画定している、金属スペーサー30と、
c)  第1および第2の互いに反対側の表面21、22を画定する金属相互接続プレート20と
を含み、
前記組み立ての方法は、
(i)  それぞれの金属基板プレート70a、70bの前記第1の表面71、および、それぞれのブランキングプレート50a、50bの前記第1の表面51を、前記金属スペーサー30の前記第2の表面32に取り付けるステップであって、前記金属スペーサー30のそれぞれのカットアウト内周部39a、39bは、全体に金属基板プレート70a、70bが重なっている、ステップと、
(ii)  前記金属相互接続プレート20の前記第2の表面22を前記金属スペーサー30の前記第1の表面31に密封して取り付けるステップと
を含む、金属支持式の固体酸化物燃料電池ユニット1の組み立ての方法。
【請求項１２】
ステップ(i)は、前記金属スペーサー30を前記少なくとも2つのブランキングプレート50a、50bおよび前記複数の金属基板プレート70a、70bにクランプするステップと、前記金属スペーサー30を前記少なくとも2つのブランキングプレート50a、50bおよび前記複数の金属基板プレート70a、70bに取り付けるステップとを含む、請求項11に記載の金属支持式の固体酸化物燃料電池ユニット1の組み立ての方法。
【請求項１３】
ステップ(ii)は、前記金属相互接続プレート20を前記金属スペーサー30にクランプするステップと、前記金属相互接続プレート20を前記金属スペーサー30に取り付けるステップとを含む、請求項11または12に記載の金属支持式の固体酸化物燃料電池ユニット1の組み立ての方法。
【請求項１４】
ステップ(i)およびステップ(ii)のうちの少なくとも1つは、溶接によって取り付けるステップを含む、請求項12または13に記載の金属支持式の固体酸化物燃料電池ユニット1の組み立ての方法。
【請求項１５】
前記複数の金属基板プレート70a、70bおよび前記複数のブランキングプレート50a、50bは、前記金属スペーサー30と位置合わせされているとともに、前記金属相互接続プレート20と位置合わせされている、請求項11から14のいずれか一項に記載の金属支持式の固体酸化物燃料電池ユニット1の組み立ての方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、改善された金属支持式の固体酸化物燃料電池ユニット、燃料電池スタック、燃料電池スタックアセンブリ、および製造の方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池、燃料電池スタック、燃料電池スタックアセンブリ、および熱交換器システム、配置、および方法の教示は、当業者によく知られており、それは、とりわけ、国際公開第02/35628号、国際公開第03/07582号、国際公開第2004/089848号、国際公開第2005/078843号、国際公開第2006/079800号、国際公開第2006/106334号、国際公開第2007/085863号、国際公開第2007/110587号、国際公開第2008/001119号、国際公開第2008/003976号、国際公開第2008/015461号、国際公開第2008/053213号、国際公開第2008/104760号、国際公開第2008/132493号、国際公開第2009/090419号、国際公開第2010/020797号、国際公開第2010/061190号、国際公開第2015/004419号、国際公開第2015/136295号、国際公開第2016/124929号、国際公開第2016/124928号、国際公開第2016/128721号、および国際公開第2016/083780号を含む。本明細書で参照されているすべての刊行物およびそれらの参照文献は、それらの全体が参照により本明細書に組み込まれている。本明細書で使用されている用語の定義は、必要に応じて上記の刊行物の中に見出され得る。
【０００３】
燃料電池スタック、燃料電池スタックアセンブリ、燃料電池ユニット(燃料電池スタック層を含む)、ならびに、燃料電池スタックユニットおよび燃料電池スタック層の中の燃料電池の配置が、よく知られている。
【０００４】
燃料電池ユニットの要求されるパワー出力が増加するにつれて、燃料電池ユニット、および、それらの中の1つまたは複数の燃料電池のサイズを増加させる必要性が存在する。しかし、燃料電池ユニット(たとえば、燃料電池スタック層)のサイズを増加させることは、結果として機械的な不安定性を生じさせる可能性がある。燃料電池スタックユニットの移動(とりわけ、屈曲)は、結果として、それらの中の燃料電池の機械的な損傷、ならびに、効率/パワー出力および動作寿命の減少を生じさせる可能性がある。また、この移動/屈曲は、燃料電池ユニット/燃料電池スタック層の周りのガスシールを低減させる可能性があり、とりわけ、個々の燃料電池ユニットとコンポーネント(それらがそれとともに電気回路を形成する)との間の電気伝導性を低減させる可能性がある。
【０００５】
これらの問題は、燃料電池スタック層の形態の複数の燃料電池ユニットを含む燃料電池スタックアセンブリにおいて増加する。燃料電池スタック層の数を増加させることによって、または、個々の燃料電池スタック層のサイズを増加させることによって、燃料電池スタックアセンブリのパワー出力を増加させることが望まれる場合、問題が生じる可能性がある。これらの問題は、気密シールを保持するために、および、燃料電池スタック層と隣接するコンポーネントとの間に許容可能な電気抵抗を実現するために、スタックの全体を通して均一な圧縮を維持することを含むことが可能である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】国際公開第02/35628号
【特許文献２】国際公開第03/07582号
【特許文献３】国際公開第2004/089848号
【特許文献４】国際公開第2005/078843号
【特許文献５】国際公開第2006/079800号
【特許文献６】国際公開第2006/106334号
【特許文献７】国際公開第2007/085863号
【特許文献８】国際公開第2007/110587号
【特許文献９】国際公開第2008/001119号
【特許文献１０】国際公開第2008/003976号
【特許文献１１】国際公開第2008/015461号
【特許文献１２】国際公開第2008/053213号
【特許文献１３】国際公開第2008/104760号
【特許文献１４】国際公開第2008/132493号
【特許文献１５】国際公開第2009/090419号
【特許文献１６】国際公開第2010/020797号
【特許文献１７】国際公開第2010/061190号
【特許文献１８】国際公開第2015/004419号
【特許文献１９】国際公開第2015/136295号
【特許文献２０】国際公開第2016/124929号
【特許文献２１】国際公開第2016/124928号
【特許文献２２】国際公開第2016/128721号
【特許文献２３】国際公開第2016/083780号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、先行技術を改善することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の第1の態様によれば、
a)  複数の金属基板プレートおよび少なくとも2つのブランキングプレートであって、それぞれの金属基板プレートは、第1および第2の互いに反対側の表面を画定し、それぞれのブランキングプレートは、第1および第2の互いに反対側の表面を画定し、少なくとも1つの固体酸化物燃料電池が、それぞれの金属基板プレートの前記第2の表面の上に配設されている、複数の金属基板プレートおよび少なくとも2つのブランキングプレートと、
b)  金属スペーサーであって、第1および第2の互いに反対側の表面を画定し、前記金属スペーサーは、外周部および複数のカットアウト内周部を含み、それぞれのカットアウト内周部は、カットアウトを画定し、それぞれの金属基板プレートの前記第1の表面、および、それぞれのブランキングプレートの前記第1の表面は、前記金属スペーサーの前記第2の表面に取り付けられており、前記金属スペーサーのそれぞれのカットアウト内周部は、全体に金属基板プレートが重なっている、金属スペーサーと、
c)  第1および第2の互いに反対側の表面を画定する金属相互接続プレートであって、前記金属相互接続プレートの前記第2の表面は、前記金属スペーサーの前記第1の表面に密封して取り付けられている、金属相互接続プレートと
を含む、金属支持式の固体酸化物燃料電池ユニットが提供される。
【０００９】
「〜の上に配設されている」および「〜に取り付けられている」という用語は、本明細書で相互交換可能に使用されている。
【００１０】
好ましくは、金属支持式の固体酸化物燃料電池ユニットは、燃料電池スタック層であり、より好ましくは、金属支持式の固体酸化物燃料電池スタック層である。したがって、複数の燃料電池ユニットが、固体酸化物燃料電池スタックを形成するために組み立てられ得る。
【００１１】
好ましくは、それぞれの金属基板プレート(「燃料電池プレート」とも称される)は、少なくとも1つの多孔性の領域を含む。好ましくは、少なくとも1つの多孔性の領域が、非多孔性の領域によって取り囲まれている。より好ましくは、それぞれの金属基板プレートは、1つの多孔性の領域を含む。より好ましくは、それぞれの金属基板領域は、非多孔性の領域によって取り囲まれた多孔性の領域を含む。より好ましくは、前記またはそれぞれの多孔性の領域は、穿孔された領域である。好ましくは、それは、(すなわち、第1の表面と第2の表面との間に)第1の表面から第2の表面へ延在する複数の穿孔部を含む(すなわち、それによって画定されている)。より好ましくは、穿孔部は、レーザードリル加工された穿孔部である。好ましくは、それぞれの金属基板プレートの非多孔性の領域は、金属スペーサーに取り付けられている。
【００１２】
好ましくは、少なくとも1つの多孔性の領域は、金属基板の対応するカットアウト内周部と一致しており(すなわち、それへ延在しているか、または、それに重なり合っている)、すなわち、カットアウト内周部の境界部へ延在している。これは、金属基板プレートが単一の多孔性の領域を含む実施形態において、とりわけ好適である。
【００１３】
好ましくは、金属基板プレートの上に配設されているそれぞれの固体酸化物燃料電池は、金属基板プレートの多孔性の領域の上に堆積された(結合された)アノード層と、アノード層の上に堆積された(結合された)電解質層と、電解質層の上に堆積されたカソード層とを含む。より好ましくは、電解質層は、アノードの上に延在し、アノードを取り囲む金属基板プレートの非多孔性の領域に密封して取り付けられている。
【００１４】
金属スペーサーに取り付けられている少なくとも2つのブランキングプレートおよび複数の金属基板プレートは、金属スペーサーに取り付けられている金属基板(「基板層」または「金属基板層」とも称される)を一緒に画定している。したがって、それぞれの燃料電池ユニットは、金属基板と、金属スペーサーと、金属相互接続プレートとを含む。
【００１５】
金属基板プレートは、好ましくは、ブランキングプレート同士の間に、および、ブランキングプレートと同じ平面の上に配設されている。ブランキングプレートは、好ましくは、概して長方形の形状のものである。好ましくは、それぞれのブランキングプレートは、燃料ポートを画定する、すなわち、少なくとも1つの燃料ポートを画定する少なくとも1つの内周部(「燃料ポート内周部」)を含む。より好ましくは、それぞれのブランキングプレートは、2つの燃料ポートを画定している。
【００１６】
好ましくは、金属基板プレートおよびブランキングプレートは、互いに接触しておらず、すなわち、互いに当接していない。したがって、好ましくは、ブランキングプレート(たとえば、第1のブランキングプレートなど)は、隣接する金属基板プレート(たとえば、第1の金属基板プレートなど)に当接または接触していない。したがって、好ましくは、隣接する金属基板プレート同士は、互いに当接または接触していない。したがって、好ましくは、第2のブランキングプレートは、隣接する第2の金属基板プレートに当接または接触していない。
【００１７】
ブランキングプレートおよび金属基板プレートを金属スペーサーに取り付けられた状態にすることによって、ならびに、それらを互いに当接または接触した状態にはしないことによって、これは、「トレランスギャップ」がそれらの間に画定されることを可能にし、また、製造プロセスの間のコンポーネントの位置決めの可変性を可能にする。これは、製造プロセスの観点から重要な技術的な利点を提供し、たとえば、製造プロセススピードの増加、コストの低減、燃料電池ユニットの信頼性の増加、および/または、燃料電池ユニットの寿命の増加を支援することが可能である。
【００１８】
好ましくは、ブランキングプレートは、金属ブランキングプレートである。より好ましくは、ブランキングプレートは、金属基板プレートと同じ金属から作製されている。好ましくは、ブランキングプレートは、金属基板プレートに等しい厚さのものである。
【００１９】
好ましくは、金属スペーサーは、燃料ポートをそれぞれ画定する少なくとも2つの内周部を含む。より好ましくは、それぞれの金属スペーサーは、第1の端部(好ましくは、燃料入口部端部)において2つの燃料ポートを画定し、また、第2の端部(好ましくは、排気燃料出口部端部)において2つの燃料ポートを画定する。カットアウトを画定する内周部は、第1のセットの内周部であると考えられ得、燃料ポートを画定する内周部は、第2のセットの内周部であると考えられ得る。
【００２０】
それぞれの金属基板プレートは、カットアウトを画定する内周部に全体的に重なり合って、すなわち、カットアウトの上および上方に取り付けられている。したがって、それぞれの金属基板プレートは、カットアウトをカバーしている。それぞれの金属基板プレートは、カットアウトを画定する少なくとも1つのカットアウト内周部と金属スペーサーの外周部との間で、金属スペーサーに取り付けられている。より好ましくは、それぞれの金属基板プレートは、カットアウトを画定するカットアウト内周部(すなわち、前記カットアウト内周部のうちの1つ)と金属スペーサーの外周部との間で、金属スペーサーに取り付けられている。
【００２１】
好ましくは、少なくとも2つのブランキングプレートおよび複数の金属基板プレートは、溶接によって金属スペーサーに取り付けられている。より好ましくは、それらは、ライン溶接によって金属スペーサーに取り付けられている。
【００２２】
好ましくは、それぞれの金属基板プレートは、カットアウトを画定する少なくとも1つのカットアウト内周部と金属スペーサーの外周部との間で、金属スペーサーに取り付けられている。より好ましくは、それぞれの金属基板プレートは、カットアウトを画定するカットアウト内周部(すなわち、前記カットアウト内周部のうちの1つ)と金属スペーサーの外周部との間で、金属スペーサーに取り付けられている。
【００２３】
好ましくは、金属相互接続プレートは、溶接によって金属スペーサーに密封して取り付けられている。
【００２４】
好ましくは、金属相互接続プレートは、(a)金属スペーサーの外周部と(b)金属スペーサーの複数のカットアウト内周部との間に配設されているラインに沿って、金属スペーサーに密封して取り付けられている。好ましくは、ラインは、金属スペーサーの外周部の近位にある。より好ましくは、ラインは、金属スペーサーの外周部に隣接している。より好ましくは、ラインは、金属スペーサーの外周部の10mm以内にあり、より好ましくは、5mm以内にあり、より好ましくは、4mm以内にあり、より好ましくは、3mm以内にあり、より好ましくは、2mm以内にある。
【００２５】
より好ましくは、少なくとも2つのブランキングプレートおよび複数の金属基板プレートを金属スペーサーに取り付ける溶接、ならびに、金属相互接続プレートを金属スペーサーに密封して取り付ける溶接は、重なり合っていない。
【００２６】
好ましくは、それぞれの金属基板プレートの第1の表面、および、それぞれのブランキングプレートの第1の表面は、金属スペーサーの第2の表面の上に配設されており、それに取り付けられている。
【００２７】
好ましくは、金属相互接続プレートの第2の表面は、金属スペーサーの第1の表面の上に配設されており、それに密封して取り付けられている。
【００２８】
好ましくは、合計で2つのブランキングプレートが存在している。
【００２９】
好ましくは、金属相互接続プレートは、第2の表面から離れるように第1の表面から外向きに延在する複数のディンプルを含む。
【００３０】
好ましくは、金属相互接続プレートは、
第2の表面から離れるように第1の表面から外向きに延在する複数のディンプルと、
第1の表面から離れるように第2の表面から外向きに延在する複数のディンプルと
を含む。
【００３１】
より好ましくは、ディンプルは、交互になっている。
【００３２】
いくつかの実施形態では、燃料電池ユニットは、少なくとも1つの組み合わせられた金属基板プレートを含み、それぞれの組み合わせられた金属基板プレートは、(組み合わせられた)ブランキングプレートおよび少なくとも1つの金属基板プレートを含む。したがって、ベースプレートおよび少なくとも1つの金属基板プレートは、組み合わせられた金属基板プレートが金属スペーサーに取り付けられる前に、単一のコンポーネント(組み合わせられた金属基板プレート)を形成するように互いに取り付けられるか、または、最初から単一のコンポーネントとして一体的に形成されている。より好ましくは、燃料電池ユニットは、2つの組み合わせられた金属基板プレートを含む。より好ましくは、燃料電池ユニットは、組み合わせられた金属基板プレート、少なくとも1つの金属基板プレート、およびブランキングプレートを含む。代替的に、燃料電池ユニットは、2つの組み合わせられた金属基板プレート、および、少なくとも1つの金属基板プレートを含む。
【００３３】
少なくとも1つの組み合わせられた金属基板プレートを含む実施形態では、組み合わせられた金属基板プレートは、好ましくは、隣接する金属基板プレートまたは組み合わせられた金属基板プレートに当接または接触していない。
【００３４】
ブランキングプレート同士の間に2x1直列(線形)配置で金属基板プレートを提供することと同様に、他の配置および数の金属基板プレートも提供され得る。たとえば、金属基板プレートは、ブランキングプレート同士の間に1x2(並列)配置で提供され得る。代替的に、金属基板プレートは、2x2、3x2、または4x2配置で提供され得、同じブランキングプレートが、さまざまな配置とともに使用され得る。同様に、燃料電池ユニットは、同じブランキングプレートを使用して、2x3、3x3、または4x3配置で、金属基板プレートとともに提供され得る。ブランキングプレートは、適宜、寸法決定される。他の配置も容易に明らかになろう。
【００３５】
複数の金属基板プレートの使用は、金属基板プレートをモジュール様式で組み合わせて、求められる所定の範囲の燃料電池ユニットサイズ、および、所定の範囲のパワー出力を取得することを可能にし、それは、たとえば、より大きい燃料電池ユニットサイズ、ひいては、より大きいパワー出力を含む。また、金属スペーサーへの金属基板プレートの取り付けは、燃料電池ユニットの中で燃料電池が曲がる可能性を低減させることが可能であり、したがって、燃料電池が曲がった場合に起こり得る電気伝導性の低減およびガスシーリングの低減のリスクを減少させる。また、金属基板プレートの使用は、所与の金属基板プレートが製造され、複数の異なる燃料電池ユニット製品の中で使用され得るということを意味している。したがって、たとえば、それは、2つのみの金属基板プレートを収容した燃料電池ユニットの中で使用され得る。代替的に、それは、4個、6個、8個、9個、10個、または12個の金属基板プレートを有するものなどのより大きい燃料電池ユニットの中で使用され得る。これは、コストを低減させるように、ならびに、金属基板プレート(および、その燃料電池)の製造のスピード、品質、および信頼性を増加させるように作用することが可能である。
【００３６】
さまざまな実施形態では、2つのブランキングプレートが提供され、(金属スペーサーに取り付けられているときに)1つが金属基板のいずれかの端部にある状態で配置されており、すなわち、一方が金属基板の第1の端部にあり、他方が金属基板の第2の端部にある状態で配置されている。他の実施形態では、ブランキングプレートは、第1および第2の部分へ、すなわち、第1のブランキングプレート部分および第2のブランキングプレート部分へと区分され得る。したがって、第1のブランキングプレートは、第1のブランキングプレート部分および第2のブランキングプレート部分を含むことが可能である。同様に、第2のブランキングプレートは、第1のブランキングプレート部分および第2のブランキングプレート部分を含むことが可能であり、それぞれのブランキングプレート部分が、金属スペーサーに取り付けられている。
【００３７】
燃料電池ユニットは、内部燃料マニホールディング(manifoldling)を有している。複数の燃料電池ユニットがスタックとして組み立てられるときに、オープンマニホールド形の(open manifolded)酸化剤(空気)フロー通路が、(a)第1の燃料電池ユニットの金属相互接続プレートの第1の表面21と、(b)隣接する第2の燃料電池ユニットの少なくとも2つのブランキングプレートおよび複数の金属基板プレートの第2の表面との間に画定される。好ましくは、金属相互接続プレートは、第2の表面から離れるように第1の表面から外向きに延在する複数のディンプルを含む。好ましくは、第1の燃料電池ユニットの相互接続プレートの外向きに延在するディンプルは、隣接する第2の燃料電池ユニットの燃料電池のカソード層に当接し、電流コレクターとして作用する。
【００３８】
上記の任意選択的な特徴および好適な特徴は、下記に詳述されている本発明の他の態様に等しく適用可能である。
【００３９】
また、本発明にしたがって、本発明による複数の金属支持式の固体酸化物燃料電池ユニットを含む固体酸化物燃料電池スタックも提供される。
【００４０】
また、本発明にしたがって固体酸化物燃料電池スタックアセンブリも提供され、固体酸化物燃料電池スタックアセンブリは、ベースプレートと、端部プレートと、本発明による固体酸化物燃料電池スタックと、ベースプレートおよび端部プレートに取り付けられているスカートとを含み、固体酸化物燃料電池スタックアセンブリは、スカートと、ベースプレートと、端部プレートとの間のボリュームを画定し、ボリュームの中に燃料電池スタックが収容されている、固体酸化物燃料電池スタックアセンブリである。
【００４１】
また、本発明にしたがって、金属支持式の固体酸化物燃料電池ユニットの組み立ての方法も提供され、金属支持式の固体酸化物燃料電池ユニットは、
a)  複数の金属基板プレートおよび少なくとも2つのブランキングプレートであって、それぞれの金属基板プレートは、第1および第2の互いに反対側の表面を画定し、それぞれのブランキングプレートは、第1および第2の互いに反対側の表面を画定し、少なくとも1つの固体酸化物燃料電池が、それぞれの金属基板プレートの第2の表面の上に配設されている、複数の金属基板プレートおよび少なくとも2つのブランキングプレートと、
b)  金属スペーサーであって、第1および第2の互いに反対側の表面を画定し、金属スペーサーは、外周部および複数のカットアウト内周部を含み、それぞれのカットアウト内周部は、カットアウトを画定している、金属スペーサーと、
c)  第1および第2の互いに反対側の表面を画定する金属相互接続プレートと
を含み、
前記組み立ての方法は、
(i)  それぞれの金属基板プレートの第1の表面、および、それぞれのブランキングプレートの第1の表面を、金属スペーサーの第2の表面に取り付けるステップであって、金属スペーサーのそれぞれのカットアウト内周部は、全体に金属基板プレートが重なっている、ステップと、
(ii)  金属相互接続プレートの前記第2の表面を前記金属スペーサーの第1の表面に密封して取り付けるステップと
を含む、金属支持式の固体酸化物燃料電池ユニットの組み立ての方法である。
【００４２】
好ましくは、ステップ(i)は、金属スペーサーを少なくとも2つのブランキングプレートおよび複数の金属基板プレートにクランプするステップと、金属スペーサーを少なくとも2つのブランキングプレートおよび複数の金属基板プレートに取り付けるステップとを含む。
【００４３】
好ましくは、ステップ(ii)は、金属相互接続プレートを金属スペーサーにクランプするステップと、金属相互接続プレートを金属スペーサーに取り付けるステップとを含む。
【００４４】
好ましくは、ステップ(i)およびステップ(ii)のうちの少なくとも1つは、溶接によって取り付けるステップを含む。より好ましくは、両方のステップ(i)および(ii)は、溶接によって取り付けるステップを含む。
【００４５】
好ましくは、複数の金属基板プレートおよび複数のブランキングプレートは、金属スペーサーと位置合わせされており、また、金属相互接続プレートと位置合わせされている。
【００４６】
好ましくは、位置付け手段(位置決め手段とも称される)が、組み立てプロセスの間にさまざまなコンポーネントを位置付けするために使用される。適切な位置付け手段は、データム縁部、固定式ダウエル、およびスプリング荷重式ダウエルを含む。他の位置付け手段も、当業者に容易に明らかになろう。
【００４７】
好ましくは、固体酸化物燃料電池ユニットは、金属基板プレートおよびブランキングプレートを金属スペーサーに取り付けることによって組み立てられ、それぞれの金属基板プレートが、金属スペーサーの中のカットアウトの上方に取り付けられるようになっている。少なくとも2つのブランキングプレートおよび複数の金属基板プレート、ならびに、金属スペーサーは、好ましくは、第1のクランピングプレートを使用して一緒にクランプされる。好ましくは、少なくとも2つのブランキングプレートおよび複数の金属基板プレートは、ベースプレートの上に位置決めされており、金属スペーサープレートは、それらの上方に位置決めされる。好ましくは、第1のクランピングプレートは、金属スペーサーの上方に位置決めされる。より好ましくは、クランピング手段は、ベースプレートと第1のクランピングプレートとの間に、少なくとも2つのブランキングプレートおよび複数の金属基板プレート、ならびに金属スペーサーをクランプする。より好ましくは、第1のクランピングプレートは、溶接スロットを画定し、溶接スロットを通して、ブランキングプレートおよび金属基板プレートは、金属スペーサーに溶接される。
【００４８】
好ましくは、金属相互接続プレートは、溶接によって金属スペーサーに取り付けられる。好ましくは、金属相互接続プレートは、金属基板プレートおよびブランキングプレートがすでに取り付けられている金属スペーサーの上方に設置される。好ましくは、第2のクランピングプレートは、金属相互接続プレートの上方に位置決めされる。より好ましくは、クランピング手段は、ベースプレートと第2のクランピングプレートとの間に、少なくとも2つのブランキングプレートおよび複数の金属基板プレート、金属スペーサー、ならびに金属相互接続プレートをクランプする。好ましくは、第2のクランピングプレートは、開口部を画定している。より好ましくは、金属相互接続プレートは、開口部を通して金属基板に溶接される。好ましくは、溶接は、金属基板および金属相互接続プレートの外周部と、金属スペーサーの内周部との間にある。より好ましくは、溶接は、金属相互接続プレートを通って延在し、金属基板を通って延在し、また、少なくとも2つのブランキングプレートおよび複数の金属基板プレートまで通って延在している。
【００４９】
金属スペーサーに取り付けられている少なくとも2つのブランキングプレートおよび複数の金属基板プレートは、金属基板を一緒に画定している。
【００５０】
好ましくは、少なくとも2つのブランキングプレート、複数の金属基板プレート、金属スペーサー、および金属相互接続プレートは、データム縁部によって、組み立ての間に位置合わせされる。
【００５１】
当業者への本発明の実施可能な開示が本明細書で提供される。ここで、本発明の実施形態が詳細に参照され、その1つまたは複数の例が下記に記述されている。それぞれの例は、本発明の説明として提供されており、本発明の限定として提供されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】実施形態1の燃料電池ユニットコンポーネントの分解斜視図である。
【図２】アセンブリベースプレートの上に位置付けされている金属基板コンポーネントの上面図である。
【図３】図2の金属基板コンポーネントの上に位置決めされている金属スペーサーの上面図である。
【図４】溶接目的のために図3の金属スペーサーの上に位置決めされている第1のクランピングプレートの上面図である。
【図５】溶接および第1のクランピング手段の除去の後の図3の金属スペーサーの上面図である。
【図６】図5の金属スペーサーの上に位置決めされている金属相互接続プレートの上面図である。
【図７】溶接目的のために図6の金属相互接続プレートの上に位置決めされている第2のクランピングプレートの上面図である。
【図８】溶接および第2のクランピング手段の除去、ならびに、アセンブリベースプレートからの除去の後の図6の金属相互接続プレートの上面図である。
【図９】金属基板プレートを通る断面を示す図である。
【図１０】実施形態2の燃料電池ユニットコンポーネントの分解斜視図である。
【図１１】実施形態4の燃料電池ユニットのコンポーネントパーツを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００５３】
本明細書で使用されている参照記号のリストが、具体的な実施形態の終わりに与えられている。本明細書および図面の中の参照符号の繰り返しの使用は、同じまたは同様の特徴またはエレメントを表すことが意図されている。
【００５４】
添付の特許請求の範囲から逸脱することなく、さまざまな修正例および変形例が本発明において作製され得るということが当業者には明らかであろう。たとえば、1つの実施形態の一部として説明されている特徴が別の実施形態で使用されて、さらに他の実施形態を生み出すことが可能である。したがって、本発明は、添付の特許請求の範囲およびそれらの均等物の中に入るものとして、そのような修正例および変形例をカバーすることが意図されている。
【００５５】
本発明の他の目的、特徴、および態様が、本明細書の残りの部分に開示されている。本議論は、単なる例示的な実施形態の説明に過ぎず、本発明のより広範な態様を限定するものとして意図されているわけではなく、そのより広範な態様は、例示的な構成で具現化されるということが当業者によって理解されるべきである。
【００５６】
実施形態1
金属支持式の固体酸化物燃料電池ユニット1の製作が、図に図示されている。金属支持式の固体酸化物燃料電池ユニット1は、固体酸化物燃料電池スタック層として使用するためのものである。
【００５７】
この実施形態では、金属支持式の固体酸化物燃料電池ユニット1は、金属基板65(「基板層」または「金属基板層」とも称される)と、金属スペーサー30と、金属相互接続プレート20とを含むように製作されている。
【００５８】
金属基板プレート70aおよび70bは、第1の表面71と第2の表面72との間に延在するレーザードリル加工された穿孔部78aによって画定された多孔性の領域78をそれぞれ含む。燃料電池79は、金属基板プレート70aおよび70bの第2の表面72の上の多孔性の領域78の上に堆積されており、また、金属基板プレート70a、70bの多孔性の領域78の上に堆積された(結合された)アノード層と、アノード層の上に堆積された(結合された)電解質層と、電解質層の上に堆積されたカソード層とを含む。多孔性の領域78は、非多孔性の領域78bによって取り囲まれている。
【００５９】
図2に示されているように、アセンブリベースプレート80は、固定式ダウエル83a、83b、83c、83d、83e、83f、83g、およびスプリング荷重式ダウエル84a、84b、84c、84d、84e、84f、84gを含む。また、アセンブリベースプレート80は、データム縁部81を画定している(データム縁部81を含む)。
【００６０】
金属基板プレート70aおよび70b、ならびに、ブランキングプレート50aおよび50bは、アセンブリベースプレート80の上に位置合わせされており、アライメントが、固定式ダウエル83a、83b、83c、83d、83e、83f、83g、スプリング荷重式ダウエル84a、84b、84c、84d、84e、84f、84g、およびデータム縁部81によって実現される。
【００６１】
ブランキングプレート50aの第2の表面52は、アセンブリベースプレート80の上に配設されている(すなわち、接触している/当接している)。ブランキングプレート50aの第2の縁部58は、固定式ダウエル83gによってデータム縁部81の上に位置合わせされており、ブランキングプレート50aの第1の縁部57は、固定式ダウエル83aおよびスプリング荷重式ダウエル84aに位置合わせされている。ブランキングプレート50aの湾曲した縁部55は、スプリング荷重式ダウエル84gによって位置合わせされている。
【００６２】
ブランキングプレート50bの第2の表面52は、アセンブリベースプレート80の上に配設されている(すなわち、接触している/当接している)。ブランキングプレート50bの第2の縁部58は、固定式ダウエル83cによってデータム縁部81の上に位置合わせされており、ブランキングプレート50bの第1の縁部57は、固定式ダウエル83bおよびスプリング荷重式ダウエル84dに位置合わせされている。ブランキングプレート50bの湾曲した縁部55は、スプリング荷重式ダウエル84eと位置合わせされている。
【００６３】
金属基板プレート70aの第2の表面72は、アセンブリベースプレート80の上に配設されている(すなわち、接触している/当接している)。
【００６４】
金属基板プレート70aおよび70bは、ブランキングプレート50aと50bとの間でアセンブリベースプレート80の上に位置決めされている。金属基板プレート70aの第2の短い側部75は、固定式ダウエル83fおよび83eによってデータム縁部81の上に位置合わせされている。金属基板プレート70aの第1の短い側部74は、スプリング荷重式ダウエル84bによって位置合わせされている。
【００６５】
金属基板プレート70bの第2の短い側部75は、固定式ダウエル83dおよびスプリング荷重式ダウエル84fによってデータム縁部81の上に位置合わせされている。金属基板プレート70bの第1の短い側部74は、スプリング荷重式ダウエル84cによって位置合わせされている。
【００６６】
金属基板プレート70aの長い外側側部76は、ブランキングプレート50aの内側縁部59に対して平行に位置合わせされており、金属基板プレート70aとブランキングプレート50aとの間にトレランスギャップ82aを画定している。
【００６７】
金属基板プレート70bの長い外側側部76は、ブランキングプレート50bの内側縁部59に対して平行に位置合わせされており、金属基板プレート70bとブランキングプレート50bとの間にトレランスギャップ82bを画定している。
【００６８】
トレランスギャップ82cは、金属基板プレート70aの長い内側側部77と金属基板プレート70bの長い内側側部77との間に画定されている。
【００６９】
図3に示されているように、金属スペーサー30は、次いで、ブランキングプレート50a、金属基板プレート70a、金属基板プレート70b、およびブランキングプレート50bの上に設置されている。
【００７０】
金属スペーサー30の第2の表面32は、ブランキングプレート50aの第1の表面51、金属基板プレート70aの第1の表面71、金属基板プレート70bの第1の表面71、および、ブランキングプレート50bの第1の表面51の上に配設されている(すなわち、接触している/当接している)。
【００７１】
金属スペーサー30は、固定式ダウエル83e、スプリング荷重式ダウエル84a、84d、84e、84f、および84g、ならびにデータム縁部81によって、ブランキングプレート50a、金属基板プレート70a、金属基板プレート70b、およびブランキングプレート50bと位置合わせされている。
【００７２】
金属スペーサー30の第2の細長い縁部38は、固定式ダウエル83eおよびスプリング荷重式ダウエル84fを使用して、データム縁部81、ブランキングプレート50aおよび50bの第2の縁部58、ならびに、金属基板プレート70aおよび70bの第2の短い側部75と位置合わせされている。金属スペーサー30の第1の細長い縁部37は、スプリング荷重式ダウエル84aおよび84dを使用して、ブランキングプレート50aおよび50bの第1の縁部57、ならびに、金属基板プレート70aおよび70bの第1の短い側部74と位置合わせされている。
【００７３】
ブランキングプレート50a、金属基板プレート70a、金属基板プレート70b、およびブランキングプレート50bの外周部は、金属スペーサー30の外周部33を越えては延在していない。
【００７４】
金属スペーサー30は、カットアウト内周部39aおよび39bを含み、それぞれの内周部が、それぞれのカットアウト40aおよび40b、ならびに、それらの間のクロス部材41を画定した状態になっている。金属基板プレート70aおよび70bは、金属スペーサー30の内周部39aおよび39bに完全に重なり合っており、すなわち、金属基板プレート70aおよび70bは、カットアウト40aおよび40bを完全にカバーしている。
【００７５】
また、金属スペーサー30は、燃料ポート34a、34b、34cおよび34dを画定する複数の燃料入口部内周部33a、33b、および燃料出口部内周部33c、33dを含む。それぞれの燃料ポートは、複数の領域(燃料ダクト領域44a、燃料スロート領域44b、および燃料分配チャネル領域44c)を含む。
【００７６】
図4に示されているように、第1のクランピングプレート90が、次いで、金属スペーサー30の上に設置されており、すなわち、金属スペーサー30の第1の表面31に接触/当接している。
【００７７】
第1のクランピングプレート90は、オリフィス92aおよび92bを画定している。スプリング荷重式ダウエル84hは、オリフィス92aを通って突き出ており、固定式ダウエル83eは、オリフィス92bを通って突き出ており、第1のクランピングプレート90が金属スペーサー30と位置合わせされる(したがって、ブランキングプレート50a、金属基板プレート70a、金属基板プレート70b、およびブランキングプレート50bとも位置合わせされる)ことを可能にする。
【００７８】
クランピング手段(図示せず)が、第1のクランピングプレート90およびアセンブリベースプレート80をクランプし、すなわち、金属スペーサー30、ブランキングプレート50a、金属基板プレート70a、金属基板プレート70b、およびブランキングプレート50bをクランプする。
【００７９】
また、第1のクランピングプレートは、溶接スロット91a、91b、および91cを画定している。
【００８０】
金属スペーサー30とブランキングプレート50aとの間のライン溶接シーム100a、金属スペーサー30と金属基板プレート70aとの間のライン溶接シーム100bおよび100c、金属スペーサー30と金属基板プレート70bとの間のライン溶接シーム100dおよび100e、ならびに、金属スペーサー30とブランキングプレート50bとの間のライン溶接シーム100fを作り出すために、溶接手段(図示せず)が使用される。
【００８１】
金属基板プレート70a、70bの非多孔性の領域78bが、金属スペーサー30に取り付けられている。
【００８２】
金属スペーサー30に取り付けられているブランキングプレート50a、金属基板プレート70a、金属基板プレート70b、およびブランキングプレート50bは、金属基板65を形成/画定しており、すなわち、金属スペーサー30に取り付けられた金属基板65を形成/画定している。
【００８３】
第1のクランピングプレート90は、次いで、図5に示されているように除去される(固定式ダウエル83e、ならびに、スプリング荷重式ダウエル84a、84d、および84fは示されていない)。
【００８４】
図6に示されているように、金属相互接続プレート20が、次いで、金属スペーサー30の上に設置される。
【００８５】
金属相互接続プレート20の第2の表面22は、金属スペーサー30の第1の表面31の上に配設されている(すなわち、接触/当接している)。
【００８６】
金属相互接続プレート20は、固定式ダウエル83e、スプリング荷重式ダウエル84a、84d、および84f、ならびにデータム縁部81によって、金属スペーサー30と位置合わせされている(したがって、ブランキングプレート50a、金属基板プレート70a、金属基板プレート70b、およびブランキングプレート50bとも位置合わせされている)。スプリング荷重式ダウエル84aおよび84dは、金属相互接続プレート20の第1の縁部27に当接している。金属相互接続プレート20の第2の縁部28は、データム縁部81、固定式ダウエル83e、およびスプリング荷重式ダウエル84fに当接している。
【００８７】
金属相互接続プレート20は、複数のディンプル110および細長いブリッジディンプル120、121を含み、それらは、第1の表面21から外向きに延在しており、すなわち、第2の表面22から離れるように、ならびに、金属スペーサー30および金属スペーサー30に取り付けられた金属基板65から離れるように延在している。
【００８８】
ディンプル110は、金属基板プレート70a、70bの燃料電池79の場所に対応する領域を含む複数の領域の中に形成されており、複数の燃料電池ユニット1をスタックした状態で含む燃料電池スタック配置において、第1の燃料電池ユニット1のディンプル110が、それがともにスタックされる隣接する燃料電池ユニット1の燃料電池79に接触するようになっている。したがって、ディンプル110は、燃料電池79の外側(カソード)表面との電気的な接続を形成し、電流が、金属相互接続プレート20の第1の表面21から、隣接する燃料電池ユニット1の隣接する燃料電池/燃料電池79のカソード層へ流れる。
【００８９】
より詳細に後で説明されるように、細長いブリッジディンプル120、121は、最終的な燃料電池ユニット1の別個のゾーン/エリア/ボリューム同士の間の流体フローブリッジとして作用する。
【００９０】
図7に示されているように、第2のクランピングプレート95が、次いで、金属相互接続プレート20の上に設置され、すなわち、金属相互接続プレート20の第1の表面21に接触/当接している。
【００９１】
第2のクランピングプレート95は、オリフィス98aおよび98bを画定している。スプリング荷重式ダウエル84hは、オリフィス98aを通って突き出ており、固定式ダウエル83eは、オリフィス98bを通って突き出ており、第2のクランピングプレート95が金属相互接続プレート20と位置合わせされる(したがって、金属スペーサー30、ブランキングプレート50a、金属基板プレート70a、金属基板プレート70b、およびブランキングプレート50bとも位置合わせされる)ことを可能にする。
【００９２】
第2のクランピングプレート95は、内側周囲部96を含み、内側周囲部96は、開口部96aを画定している。
【００９３】
クランピング手段(図示せず)が、第2のクランピングプレート95およびアセンブリベースプレート80をクランプし、すなわち、金属相互接続プレート20、金属スペーサー30、ブランキングプレート50a、金属基板プレート70a、金属基板プレート70b、およびブランキングプレート50bをクランプする。
【００９４】
溶接手段(図示せず)が、金属相互接続プレート20、金属スペーサー30と、ブランキングプレート50a、金属基板プレート70a、金属基板プレート70b、およびブランキングプレート50bとの間に、連続的な周囲部溶接シーム101を作り出すために使用される。
【００９５】
第2のクランピングプレート95は、次いで、除去され、完成した金属支持式の固体酸化物燃料電池ユニット1が、アセンブリベースプレート80から除去される。
【００９６】
完成した金属支持式の固体酸化物燃料電池ユニット1において、燃料ダクト130は、燃料ポート24、燃料ポート34a〜dの燃料ダクト領域44aによって画定されており、それらはすべて互いと位置合わせされている。燃料ダクト130は、金属相互接続プレート20の第1の表面21とブランキングプレート50a、50bの第2の表面52との間に延在している。
【００９７】
燃料電池ユニット1の第1の端部2において(たとえば、図3を参照)、第1のボリューム(燃料入口部ポートボリューム35a)が、ブランキングプレート50aの第1の表面51と、金属スペーサー30の燃料入口部内周部33a、33bと、金属相互接続プレート20の第2の表面22との間に画定されている。
【００９８】
第2のボリューム(カットアウトボリューム35b)が、金属基板プレート70aの第1の表面71と、金属スペーサー30のカットアウト内周部39aと、金属相互接続プレート20の第2の表面22との間に画定されている。
【００９９】
第3のボリューム(カットアウトボリューム35b)が、金属基板プレート70bの第1の表面71と、金属スペーサー30のカットアウト内周部39bと、金属相互接続プレート20の第2の表面22との間に画定されている。
【０１００】
燃料電池ユニット1の第2の端部3において、第4のボリューム(燃料出口部ポートボリューム35c)が、ブランキングプレート50bの第1の表面51と、金属スペーサー30の燃料出口部内周部33cおよび33dと、金属相互接続プレート20の第2の表面22との間に画定されている。
【０１０１】
燃料電池ユニット1の第1の端部2において、細長いディンプル120は、第1のボリュームと第2のボリュームとの間の流体フロー通路を画定するように作用しており、すなわち、第1のボリュームと第2のボリュームとの間の流体フローブリッジとして作用する。流体フローブリッジは、細長いディンプル120と金属スペーサー30との間のボリュームである。
【０１０２】
細長いディンプル121は、第2のボリュームと第3のボリュームとの間の(すなわち、隣接するカットアウトボリューム35b同士の間の)流体フロー通路を画定するように作用する。流体フローブリッジは、細長いディンプル121と金属スペーサー30との間のボリュームである。
【０１０３】
燃料電池ユニット1の第2の端部3において、細長いディンプル120は、第3のボリュームと第4のボリュームとの間の流体フロー通路を画定するように作用し、すなわち、第1のボリュームと第2のボリュームとの間の流体フローブリッジとして作用する。流体フローブリッジは、細長いディンプル120と金属スペーサー30との間のボリュームである。
【０１０４】
したがって、流体流路は、(燃料入口部ポートボリューム35a、カットアウトボリューム35b、燃料出口部ポートボリューム35c、および流体フローブリッジを使用して、)
(1)  燃料ポート34a、34bの燃料ダクト領域44aから、
(2)  燃料ポート34a、34bの燃料スロート領域44bへ、
(3)  燃料ポート34a、34bの燃料分配チャネル領域44cへ、
(4)  燃料電池ユニット1の第1の端部2における細長いディンプル120へ、
(5)  金属基板プレート70aの第1の表面71、金属スペーサー30のカットアウト内周部39a、および、金属相互接続プレート20の第2の表面22の間に画定されている第2のボリュームへ、
(6)  細長いディンプル121へ、
(7)  金属基板プレート70bの第1の表面71、金属スペーサー30のカットアウト内周部39b、および、金属相互接続プレート20の第2の表面22の間に画定されている第3のボリュームへ、
(8)  燃料ポート34c、34dの燃料分配チャネル領域44cへ、
(9)  燃料ポート34c、34dの燃料スロート領域44bへ、
(10)  燃料ポート34c、34dの燃料ダクト領域44aへ
画定されている。
【０１０５】
したがって、流体流路(すなわち、燃料流路)は、第1の端部2における燃料ダクト130から第2の端部3における燃料ダクト130へ燃料電池ユニット1の中に画定されている。
【０１０６】
さまざまなコンポーネントに関して適切な材料は、以下を含む。
【０１０７】
【表１】
2020532047.tif 000003
【０１０８】
実施形態2
図10に示されているように、実施形態2は、以下のことを除いて、実施形態1の通りである。金属支持式の固体酸化物燃料電池ユニット1において、
(i)  ブランキングプレート50aおよび金属基板プレート70aは、組み合わせられた金属基板プレート170aとして形成されており、
(ii)  ブランキングプレート50bおよび金属基板プレート70bは、組み合わせられた金属基板プレート170bとして形成されている。
【０１０９】
製作および動作は、その他の点において、実施形態1のものと同一である。
【０１１０】
実施形態3
国際公開第2015/136295によれば、燃料電池スタックアセンブリは、複数の燃料電池ユニット1を使用して形成されている。より詳細には、燃料電池ユニット1のスタックは、金属ベースプレート(フェライト系ステンレス鋼3CR12)の上に組み立てられており、Thermiculite 866ガスケットが、隣接する燃料電池ユニット1からベースプレートを電気的に絶縁した状態になっており、および、パワーテイクオフが、Thermiculite 866ガスケットと隣接する燃料電池ユニット1との間に位置付けされる状態になっている。Thermiculite 866ガスケットは、隣接する燃料電池ユニット1の第1の端部2同士の間に、および、隣接する燃料電池ユニットの第2の端部3同士の間に位置付けされている。パワーテイクオフが、次いで、(すなわち、露出された)燃料電池ユニット1の上に位置決めされており、Thermiculite 866ガスケットが、次いで、パワーテイクオフの上に設置されており、金属端部プレート(フェライト系ステンレス鋼3CR12)が、Thermiculiteガスケットの上に設置されている。次いで、ベースプレートおよび端部プレートと、ベースプレートおよび端部プレートに取り付けられているスカートとの間に、圧縮手段によって圧縮力がかけられて、それらの間に所定のボリュームを画定し、その中に燃料電池スタックおよびその燃料電池ユニットが収容される。
【０１１１】
実施形態4
図11に示されているように、燃料電池ユニット1は、実施形態1の通りに製作されている。この実施形態では、合計で6つの金属基板プレート70、および、6つの対応するカットアウト40が存在している。
【０１１２】
さまざまな修正例、適合例、および代替的な実施形態が、添付の特許請求の範囲から逸脱することなく、当業者に容易に明らかになろう。参照記号は、単に特許請求の範囲の理解を容易にするためにその中に組み込まれているに過ぎず、特許請求の範囲を限定しない。
【符号の説明】
【０１１３】
1  金属支持式の固体酸化物燃料電池ユニット
2  第1の端部
3  第2の端部
20  金属相互接続プレート
21  (金属相互接続プレート20の)第1の表面
22  (金属相互接続プレート20の)第2の表面
23  (金属相互接続プレート20の)外周部
24  (金属相互接続プレート20の)燃料ポート
27  (金属相互接続プレート20の)第1の縁部
28  (金属相互接続プレート20の)第2の縁部
30  金属スペーサー
31  (金属スペーサー30の)第1の表面
32  (金属スペーサー30の)第2の表面
33  (金属スペーサー30の)外周部
33a  燃料入口部内周部
33b  燃料入口部内周部
33c  燃料出口部内周部
33d  燃料出口部内周部
34a  燃料ポート
34b  燃料ポート
34c  燃料ポート
34d  燃料ポート
35a  燃料入口部ポートボリューム
35b  カットアウトボリューム
35c  燃料出口部ポートボリューム
37  (金属スペーサー30の)第1の細長い縁部
38  (金属スペーサー30の)第2の細長い縁部
39a  カットアウト内周部
39b  カットアウト内周部
40  カットアウト
40a  カットアウト
40b  カットアウト
41  クロス部材
44a  燃料ダクト領域
44b  燃料スロート領域
44c  燃料分配チャネル領域
50a  ブランキングプレート
50b  ブランキングプレート
51  (ブランキングプレートの)第1の表面
52  (ブランキングプレートの)第2の表面
54  (ブランキングプレートの)燃料ポート
55  (ブランキングプレートの)湾曲した縁部
57  (ブランキングプレートの)第1の縁部
58  (ブランキングプレートの)第2の縁部
59  (ブランキングプレートの)内側縁部
65  金属基板
70  金属基板プレート
70a  金属基板プレート
70b  金属基板プレート
71  (金属基板プレートの)第1の表面
72  (金属基板プレートの)第2の表面
74  (金属基板プレートの)第1の短い側部
75  (金属基板プレートの)第2の短い側部
76  (金属基板プレートの)長い外側側部
77  (金属基板プレートの)長い内側側部
78  (金属基板プレートの)多孔性の領域
78a  穿孔部
78b  (金属基板プレートの)非多孔性の領域
79  固体酸化物燃料電池
80  アセンブリベースプレート
81  データム縁部
82a  トレランスギャップ
82b  トレランスギャップ
82c  トレランスギャップ
83a  固定式ダウエル
83b  固定式ダウエル
83c  固定式ダウエル
83d  固定式ダウエル
83e  固定式ダウエル
83f  固定式ダウエル
83g  固定式ダウエル
84a  スプリング荷重式ダウエル
84b  スプリング荷重式ダウエル
84c  スプリング荷重式ダウエル
84d  スプリング荷重式ダウエル
84e  スプリング荷重式ダウエル
84f  スプリング荷重式ダウエル
84g  スプリング荷重式ダウエル
84h  スプリング荷重式ダウエル
90  第1のクランピングプレート
91a  溶接スロット
91b  溶接スロット
91c  溶接スロット
92a  オリフィス
92b  オリフィス
95  第2のクランピングプレート
96  内側周囲部
96a  開口部
98a  オリフィス
98b  オリフィス
100a  ライン溶接シーム
100b  ライン溶接シーム
100c  ライン溶接シーム
100d  ライン溶接シーム
100e  ライン溶接シーム
100f  ライン溶接シーム
101  周囲部溶接シーム
110  ディンプル
120  細長いブリッジディンプル
121  細長いブリッジディンプル
130  燃料ダクト
170a  組み合わせられた金属基板プレート
170b  組み合わせられた金属基板プレート
【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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【図１１】
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【国際調査報告】
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