プレーナ式固体酸化物型燃料電池のスタックフローパス

【課題】燃料と発電基板との直接接触や作用が増加されるため、有効的にスタックの反応効率が向上されるプレーナ式固体酸化物型燃料電池のスタックフローパスを提供する。
【解決手段】連接板があり、連接板の上方に、電流を収集して伝達する金属網が設けられ、該連接板の上下両面に、燃料と空気の入力穴と出力穴が設けられる他に、分流区や集流区及び中間部分のチャンネル領域が設けられ、同方向と逆方向に流れる設計によると、一つの発電基板だけでは、直接に、連接板と連接して、独自に機能を発揮することが難しく、通常、発電基板を支持して、分流区と集流区に位置する陰陽両極のワーク流体を隔離するフレームが必要とし、その後、連接板と連接し、これにより、連接板の上下両面にある燃料と空気の入力穴や出力穴、分流区、集流区及びチャンネル領域が、機能を発揮できる。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プレーナ式ＳＯＦＣスタックのフローパス設計に関し、特に、燃料が、金属網を介して、発電基板の陽極面を流れて反応することにより、効果を向上でき、スタック素子数を低減できるものに関する。
【背景技術】
【０００２】
また、一般の、従来の燃料電池は、図７のように、少なくとも、第一と第二の連接板５、５ａが含まれ、該第一と第二の連接板５、５ａとの間に、フレーム６があり、該フレーム６の中央に、互いに重ね合う金属網７と発電基板８が設けられ、これにより、燃料が、フレーム板５を介して連接板５ａと金属網７を流れ、そのため、該燃料が、拡散するように、金属網７と発電基板８と反応して電気エネルギーガ得られる。
【０００３】
上記の従来の燃料電池は、燃料が、拡散するように金属網７と発電基板８と反応して電気エネルギーが得られるが、該燃料が、該金属網７を介して、拡散するように、発電基板８と反応するため、反応効率が低くなる場合がある。また、素子材料を選択する時、それぞれの機能を重視する材料を選択するため、スタックの素子数を低下することができず、スタックの組み立て工程が難しくなる。上記の従来の燃料電池は、改善すべくところがあるため、実用的とは言えない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の主な目的は、第一と第二連接板上に設置された発電基板と金属網を利用して、格別の設計により、燃料が金属網を介して発電基板の反応面へ流れ、これにより、効果が向上され、また、素子材料を選択することにより、スタックの素子数が低減されるプレーナ式固体酸化物型燃料電池のスタックフローパスを提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、上記の目的を達成するため、平板式ＳＯＦＣスタックのフローパスであり、燃料入力パイプと空気入力パイプが設けられる上端板と、上端板の一面に対応し、燃料出力パイプと空気出力パイプが設けられる下端板と、上下端間に位置し、発電基板が設けられ、また、上側にフローパス部により発電基板と連通する空気出入口部が設けられる複数のフレーム板と、各フレーム板の間に位置し、それぞれに、発電基板に対応する金属網が設けられ、また、上側に、フローパス部により金属網板と連通する燃料出入口部が設けられる複数のの連接板とが含有される。スタックの素子材料を選択する場合、発電基板の支持やユニット電池同士間の絶縁及びスタックのシールの三つの機能が得られる材料を選択すると、スタック素子数を低減でき、また、スタック組み立ての簡素化も可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
図１と図２は、それぞれ、本発明の立体分解概念図と、本発明の他の角度から見る時の立体分解概念図である。図のように、本発明は、プレーナ式固体酸化物型燃料電池のスタックフローパスであり、上端板１と、下端板２と、複数のフレーム板３と、複数の連接板４とから構成され、該上端板１と該フレーム板３の上に設置された発電基板３２と金属網４２により、また、連接板４に合わせて、燃料が、該金属網４２を介して流れ、これにより、反応効果が向上される。
【０００７】
上記の上端板１は、一面に、チャンネル領域１１が設置され、該チャンネル領域１１は、全面に凹み槽領域１１１が設けられ、空気が、左から右へ流れて、該凹み槽領域１１１を流れ、また、該上端板１が、発電基板３２に接触する一面は、発電基板３２の陰極である。該上端板１は、もう一面に、チャンネル領域２１、１１と連通する燃料入力パイプ１３と空気入力パイプ１４が設けられる。
【０００８】
該下端板２は、上記の上端板１に接触する一面に、チャンネル領域２１が設置され、該チャンネル領域２１は、全面において、突出２１１が設けられ、また、該チャンネル領域２１に、金属網２２があり、また、該下端板２のもう一面に、チャンネル領域２１、１１と連通する燃料出力パイプ２３と空気出力パイプ２４が設けられ、また、金属網２２が、発電基板３２に接触する一面が、発電基板３２の陽極である。
【０００９】
各フレーム板３は、上記の上下端板１、２の間に位置し、また、各フレーム板３の中央に、階段貫通穴３１が形成され、該階段貫通穴３１に、発電基板３２が設けられ、また、フレーム板３の両側に、それぞれ、空気入口部３３と空気出口部３４が設けられる、また、該空気出入口部３３、３４は、凹み槽領域１１１により発電基板３２と連通する。
【００１０】
各連接板４は、上記の各フレーム板３の間に位置し、また、各連接板４の中央に、チャンネル領域４１があり、該チャンネル領域４１の上方に、発電基板３２に対応する金属網４２が設けられ、また、連接板４の両側に、それぞれ、燃料入口部４３と燃料出口部４４が設けられ、該燃料出入口部４３、４４は、チャンネル領域４１を介して金属網４２と連通する。このように、上記の構造により、新規のプレーナ式固体酸化物型燃料電池のスタックフローパスが構成される。
【００１１】
また、図３と４及び５は、それぞれ、本発明に係わる下端板や連接板に位置するチャンネル領域の他の実施形態概念図と更に他の実施形態概念図及び更に他の実施形態概念図である。図のように、該下端板２や連接板４のチャンネル領域２１は、図１のように、全面的に設置された突出２１１の他に、該下端板２や連接板４のチャンネル領域２１において、適当な位置に横方向に長尺突出２１２が設けられてもいいし（図３のように）、或いは、横方向に、流体入口側の中間点突出により形成された三角や半楕円形状である長尺突出２１２ａが設けられても良く（図４のように）、また、チャンネル領域２１の適当な位置に、散在するように凸出２１３が設けられるようにして（図５のように）、フローパスの流体が上へ流れるように強制される。
【００１２】
図６は、本発明の使用状態の断面概念図である。図のように、そして、図１を参照しながら、本発明は、使用する時、該燃料が、上端板１の燃料入力パイプ１３から入り、それと同時に、空気入力パイプ１４を介して外部氣体を導入し、該外部氣体が、各フレーム板３の空気出入口部３３、３４を流れ、この時、該燃料が、各連接板４の燃料出入口部４３、４４を流れ、また、該燃料が、連接板４の燃料入口部４３から燃料出口部４４まで流れると、チャンネル領域４１の案内により、直接に、金属網４２へ流れ、そのため、該燃料が、金属網４２を通した後、燃料出口部４４から次のフレーム板３へ流れ、燃料流体は、上記の方式に従って、各連接板４の上方にある金属網４２を通して直接に、フレーム板３の発電基板３２と反応し、そのため、該燃料が、金属網４２へ流れて反応面へ向かって流れ、燃料と発電基板３２の反応効果が向上されるため、発電効果が向上される。
【００１３】
スタック（ｓｔａｃｋ）の素子材料を選択する時、既存のフレーム板３や連接板４は、一般として、金属やセラミック材料を選択し、また、フレーム板３と連接板４との間に、電気の伝達を防止するため、絶縁材料出なければならなく、また、両者の間に、ワーク流体を外部へ漏れないため、シールしなければならないため、そこに用いられるシールや絶縁のための材料は、主として、雲母やセラミックガラスセメントであるが、雲母のシール性が、セラミックガラスセメントより悪いため、フレーム材料は、雲母とセラミックガラスセメントの結合物を選択し、これにより、発電基板の支持やユニット電池間の絶縁及びスタックのシールの三つの機能が同時に成立でき、また、該雲母とガラスやセラミックガラスを混合する方法は、キャストや粉末混合混練成形或いは同じ機能を達成できる他の複合材料工程であり、これにより、スタック素子数を低下でき、また、スタックの組み立てを簡素化できる。
【００１４】
以上のように、本発明は、プレーナ式固体酸化物型燃料電池のスタックフローパスであり、有効的に従来の諸欠点を改善でき、フレーム板や連接板上に設置された発電基板と金属網により、燃料が、金属網へ流れてから発電基板の陽極反応面へ流れ、これにより、反応効果が向上され、スタックの組み立てが簡素化されるため、本発明は、より進歩的かつより実用的で、法に従って特許請求を出願する。
【００１５】
以上は、ただ、本発明のより良い実施例であり、本発明は、それによって制限されることが無く、本発明に係わる特許請求の範囲や明細書の内容に基づいて行った等価の変更や修正は、全てが、本発明の特許請求の範囲内に含まれる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の立体分解概念図
【図２】本発明の他の角度から見る時の立体分解概念図
【図３】本発明に係わる上端板にあるチャンネル領域の他の実施形態概念図
【図４】本発明に係わる上端板にあるチャンネル領域の更に他の実施形態概念図
【図５】本発明に係わる上端板にあるチャンネル領域の更に他の実施形態概念図
【図６】本発明の基本型の使用状態の断面概念図
【図７】従来の使用状態の断面概念図
【符号の説明】
【００１７】
（本発明部分）
１上端板
１１チャンネル領域
１１１凹み槽領域
１３燃料入力パイプ
１４空気入力パイプ
２下端板
２１チャンネル領域
２１１突出
２１２長尺突出
２１２ａ長尺突出
２１３凸出
２２金属網
２３燃料出力パイプ
２４空気出力パイプ
３フレーム板
３１階段貫通穴
３２発電基板
３３空気入口部
３４空気出口部
４連接板
４１チャンネル領域
４２金属網
４３燃料入口部
４４燃料出口部
（従来部分）
５連接板
５ａ連接板
６フレーム板
７金属網
８発電基板

【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも、
一面に、チャンネル領域が設置され、もう一面の両側に、それぞれ、チャンネル領域と連通する燃料入力パイプと空気入力パイプが設けられる上端板と、
上記の上端板の一面に対応するように設けられ、一面に、チャンネル領域が設置され、該チャンネル領域に、金属網があり、もう一面の両側に、それぞれ、チャンネル領域と連通する燃料出力パイプと空気出力パイプが設けられる下端板と、
上記の上下端板の間に位置し、また、各フレーム板の中央に、発電基板と金属網が設けられ、そして、フレーム板の両側に、それぞれ、空気入口部と空気出口部が設けられ、該空気出入口部が、フローパス部を介して発電基板と連通する複数のフレーム板と、
上記の各フレーム板の間に設置され、各連接板上に、発電基板に対応する金属網が設けられ、また、連接板の両側に、それぞれ、燃料入口部と燃料出口部が設けられ、また、該燃料出入口部が、フローパス部を開始して金属網と連通する複数の連接板と、
が含有される、ことを特徴とするプレーナ式固体酸化物型燃料電池のスタックフローパス。
【請求項２】
該フレーム板の材料は、金属やセラミックであることを特徴とする請求項１に記載のプレーナ式固体酸化物型燃料電池のスタックフローパス。
【請求項３】
該フレーム板の材料は、雲母であり、発電基板を支持し、ユニット電池間の絶縁とスタックシール機能を提供することを特徴とする請求項１に記載のプレーナ式固体酸化物型燃料電池のスタックフローパス。
【請求項４】
該雲母は、ガラスやセラミックガラスを合わせて、そのシール機能特性が強化されることを特徴とする請求項３に記載のプレーナ式固体酸化物型燃料電池のスタックフローパス。
【請求項５】
該雲母とガラス或いはセラミックガラスを混合する方法は、キャストや粉末混合混練成形或いは同じ機能を達成できる他の複合材料工程であることを特徴とする請求項４に記載のプレーナ式固体酸化物型燃料電池のスタックフローパス。
【請求項６】
該連接板と該下端板のチャンネル領域に、全面式の突出が設けられることを特徴とする請求項１に記載のプレーナ式固体酸化物型燃料電池のスタックフローパス。
【請求項７】
該連接板と該下端板のチャンネル領域において、適当な位置に、横方向に一つや一つ以上の長尺突出が設けられることを特徴とする請求項１に記載のプレーナ式固体酸化物型燃料電池のスタックフローパス。
【請求項８】
該連接板と該下端板のチャンネル領域において、適当な位置に、横方向に、流体入口側の中間点突出により形成された三角や半楕円形状である長尺突出が設けられることを特徴とする請求項１に記載のプレーナ式固体酸化物型燃料電池のスタックフローパス。
【請求項９】
該連接板と該下端板のチャンネル領域において、適当な位置に、散在するように凸出が設けられることを特徴とする請求項１に記載のプレーナ式固体酸化物型燃料電池のスタックフローパス。
【請求項１０】
該フレーム板の中央に、フローパス部と連通する貫通穴が形成され、該貫通穴により、発電基板と金属網が設置されることを特徴とする請求項１に記載のプレーナ式固体酸化物型燃料電池のスタックフローパス。

【図１】