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JP2023081744A - Electrochemical reaction module and method for manufacturing electrochemical reaction module - Google Patents

Electrochemical reaction module and method for manufacturing electrochemical reaction module Download PDF

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JP2023081744A JP2021195699A JP2021195699A JP2023081744A JP 2023081744 A JP2023081744 A JP 2023081744A JP 2021195699 A JP2021195699 A JP 2021195699A JP 2021195699 A JP2021195699 A JP 2021195699A JP 2023081744 A JP2023081744 A JP 2023081744A
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Abstract

【課題】燃料極に供給されるガスが流通するガス流路を構成する特定部材に含まれるMnが燃料室に飛散することを抑制する。【解決手段】電気化学反応モジュールは、固体酸化物を含む電解質層と、電解質層を挟んで互いに対向する空気極および燃料極と、を含む電気化学反応単セルを有する電気化学反応装置を備え、かつ、燃料極に供給されるガスが流通する特定ガス流路が形成されている。特定ガス流路を画定すると共にMnを含む部材である特定部材の表面の少なくとも一部に、特定ガス流路に面し、かつ、Mnと、Si,Al,TiおよびSから選択される少なくとも1つの元素である特定元素と、の化合物である特定化合物を含む酸化被膜が形成されている。【選択図】図8An object of the present invention is to suppress scattering of Mn contained in a specific member forming a gas flow path through which gas supplied to a fuel electrode flows into a fuel chamber. An electrochemical reaction module includes an electrochemical reaction device having an electrochemical reaction unit cell including an electrolyte layer containing a solid oxide, and an air electrode and a fuel electrode facing each other with the electrolyte layer interposed therebetween, Further, a specific gas flow path is formed through which the gas supplied to the fuel electrode flows. At least part of the surface of the specific member, which is a member that defines the specific gas flow path and contains Mn, faces the specific gas flow path and is at least one selected from Mn and Si, Al, Ti and S An oxide film containing a specific element that is two elements and a specific compound that is a compound of two is formed. [Selection drawing] Fig. 8

Description

本明細書によって開示される技術は、電気化学反応モジュール、および電気化学反応モジュールの製造方法に関する。 TECHNICAL FIELD The technology disclosed by this specification relates to an electrochemical reaction module and a method for manufacturing the electrochemical reaction module.

水素と酸素との電気化学反応を利用して発電を行う燃料電池の種類の1つとして、固体酸化物形の燃料電池(以下、「SOFC」という。)が知られている。SOFCは、例えば、燃料電池スタックと、その他の装置とを備える燃料電池モジュールの形態で利用される(例えば、特許文献1参照)。その他の装置は、例えば、燃料電池スタックに供給されるガス(燃料ガス)を生成するための燃焼器や改質器である。 A solid oxide fuel cell (hereinafter referred to as "SOFC") is known as one type of fuel cell that generates power using an electrochemical reaction between hydrogen and oxygen. SOFCs are used, for example, in the form of fuel cell modules that include a fuel cell stack and other devices (see, for example, Patent Document 1). Other devices are, for example, combustors and reformers for generating gas (fuel gas) to be supplied to the fuel cell stack.

燃料電池スタックは、複数の発電単位を備える構造体である。各発電単位は、電解質層と、電解質層を挟んで互いに対向する空気極および燃料極とを含む燃料電池単セル(以下、単に「単セル」という。)を有する。また、燃料電池モジュールには、燃料極に供給されるガスが流通するガス流路(以下、「特定ガス流路」という。)が形成されている。特定ガス流路および上記のその他の装置を介して燃料電池スタックに導入されたガスは燃料極に供給される。 A fuel cell stack is a structure comprising multiple power generating units. Each power generation unit has a fuel cell single cell (hereinafter simply referred to as "single cell") including an electrolyte layer and an air electrode and a fuel electrode facing each other with the electrolyte layer interposed therebetween. Further, the fuel cell module is formed with a gas channel (hereinafter referred to as a "specific gas channel") through which gas supplied to the fuel electrode flows. A gas introduced into the fuel cell stack via the specific gas flow path and other devices described above is supplied to the anode.

特開2019‐091683号公報JP 2019-091683 A

燃料極に供給されるガスが流通するガス流路である特定ガス流路(例えば、改質器と燃料電池スタックとを接続する燃料極側ガス供給流路)を構成(画定)する部材として、Mn(マンガン)を含む部材が用いられることがある。このように特定ガス流路がMnを含む構成においては、特定ガス流路に含まれるMnがガスと共にガス流路を流れ、ひいては燃料室に飛散し、これにより、燃料極が面する空間である燃料室におけるMn蒸気圧が上昇し、ひいては電解質層にクラックが発生するなど、単セル(ひいては燃料電池スタック)の性能に悪影響を及ぼすことがある。 As a member that configures (defines) a specific gas flow path (for example, a fuel electrode-side gas supply flow path that connects a reformer and a fuel cell stack), which is a gas flow path through which gas supplied to the fuel electrode flows, A member containing Mn (manganese) may be used. In such a configuration in which the specific gas flow path contains Mn, the Mn contained in the specific gas flow path flows together with the gas in the gas flow path and eventually scatters into the fuel chamber, thereby creating a space facing the fuel electrode. The Mn vapor pressure in the fuel chamber increases, which can adversely affect the performance of the single cell (and thus the fuel cell stack), such as cracking of the electrolyte layer.

なお、このような課題は、水の電気分解反応を利用して水素の生成を行う電解セル(以下、「SOEC」という。)の一形態である電解セルスタックを備える電解モジュールにも共通の課題である。なお、電解セルスタックは、それぞれ電解単セルを有する複数の電解セル単位が所定の方向に並べて配置された構造体である電解ブロックを備える構造体である。本明細書では、燃料電池単セルと電解単セルとをまとめて電気化学反応単セルと呼び、燃料電池発電単位と電解セル単位とをまとめて電気化学反応単位と呼び、燃料電池スタックと電解セルスタックとをまとめて電気化学反応セルスタックと呼び、燃料電池モジュールと電解モジュールとをまとめて電気化学反応モジュールと呼ぶ。また、このような課題は、SOFCやSOECに限らず、他のタイプの電気化学反応セルスタック、およびそのような電気化学反応セルスタックを備える電気化学反応モジュールにも共通の課題である。 Note that such a problem is also common to an electrolytic module provided with an electrolytic cell stack, which is one form of an electrolytic cell (hereinafter referred to as "SOEC") that generates hydrogen using an electrolysis reaction of water. is. The electrolysis cell stack is a structure provided with an electrolysis block, which is a structure in which a plurality of electrolysis cell units each having a single electrolysis cell are arranged side by side in a predetermined direction. In this specification, a fuel cell single cell and an electrolysis single cell are collectively referred to as an electrochemical reaction single cell, a fuel cell power generation unit and an electrolysis cell unit are collectively referred to as an electrochemical reaction unit, and a fuel cell stack and an electrolysis cell are collectively referred to as an electrochemical reaction unit. The stack is collectively called an electrochemical reaction cell stack, and the fuel cell module and the electrolysis module are collectively called an electrochemical reaction module. Moreover, such problems are not limited to SOFCs and SOECs, but are common to other types of electrochemical reaction cell stacks and electrochemical reaction modules including such electrochemical reaction cell stacks.

本明細書では、上述した課題を解決することが可能な技術を開示する。 This specification discloses a technology capable of solving the above-described problems.

本明細書に開示される技術は、例えば、以下の形態として実現することが可能である。 The technology disclosed in this specification can be implemented, for example, in the following forms.

(1)本明細書に開示される電気化学反応モジュールは、固体酸化物を含む電解質層と、前記電解質層を挟んで互いに対向する空気極および燃料極と、を含む電気化学反応単セルを有する電気化学反応装置を備え、かつ、前記燃料極に供給されるガスが流通する特定ガス流路が形成された、電気化学反応モジュールにおいて、前記特定ガス流路を画定すると共にMnを含む部材である特定部材の表面の少なくとも一部に、前記特定ガス流路に面し、かつ、Mnと、Si,Al,TiおよびSから選択される少なくとも1つの元素である特定元素と、の化合物である特定化合物を含む酸化被膜が形成されている。 (1) The electrochemical reaction module disclosed in this specification has an electrochemical reaction unit cell including an electrolyte layer containing a solid oxide, and an air electrode and a fuel electrode facing each other with the electrolyte layer interposed therebetween. A member that defines the specific gas flow path and contains Mn in an electrochemical reaction module that includes an electrochemical reaction device and in which a specific gas flow path through which a gas supplied to the fuel electrode flows is formed. A specific element that is a compound of Mn and at least one element selected from Si, Al, Ti and S, facing the specific gas flow path, on at least a part of the surface of the specific member An oxide film containing a compound is formed.

本電気化学反応モジュールは、上述したように、特定ガス流路を画定すると共にMnを含む部材である特定部材の表面の少なくとも一部に、特定ガス流路に面し、かつ、Mnと、Si,Al,TiおよびSから選択される少なくとも1つの元素である特定元素と、の化合物である特定化合物を含む酸化被膜が形成されている。そのため、本電気化学反応モジュールにおいては、特定ガス流路を画定する特定部材がMnを含むものでありながら、特定部材に含まれるMnがガス中に飛散することが抑制される。これは、Mnが特定化合物(Mnと特定元素との化合物)となることにより、ガス中に飛散しにくくなるからである。従って、本電気化学反応モジュールによれば、上記従来技術と比較して、燃料室におけるMn蒸気圧の上昇を抑制することができ、これにより電気化学反応単セルの性能を向上させることができる。 As described above, the present electrochemical reaction module has at least a portion of the surface of the specific member, which is a member that defines the specific gas flow path and contains Mn, facing the specific gas flow path, Mn and Si , Al, Ti, and S, and a specific compound, which is a compound of the specific element, is formed. Therefore, in this electrochemical reaction module, even though the specific member defining the specific gas flow path contains Mn, scattering of Mn contained in the specific member into the gas is suppressed. This is because Mn becomes a specific compound (a compound of Mn and a specific element) and is less likely to scatter in the gas. Therefore, according to the present electrochemical reaction module, it is possible to suppress an increase in the Mn vapor pressure in the fuel chamber as compared with the conventional technology, thereby improving the performance of the electrochemical reaction single cell.

(2)上記電気化学反応モジュールにおいて、前記酸化被膜は、X線回析法によってMnOが同定されない構成としてもよい。本電気化学反応モジュールにおいては、酸化被膜がX線回析法によってMnOが同定される構成と比較して、特定部材に含まれるMnがガス中に飛散することが生じにくい。従って、本電気化学反応モジュールによれば、より効果的に、燃料室におけるMn蒸気圧の上昇を抑制することができ、これにより電気化学反応単セルの性能を向上させることができる。 (2) In the above electrochemical reaction module, the oxide film may have a structure in which MnO is not identified by X-ray diffraction. In this electrochemical reaction module, Mn contained in the specific member is less likely to scatter into the gas, compared to a configuration in which MnO is identified in the oxide film by X-ray diffraction. Therefore, according to this electrochemical reaction module, it is possible to more effectively suppress an increase in the Mn vapor pressure in the fuel chamber, thereby improving the performance of the electrochemical reaction single cell.

(3)上記電気化学反応モジュールにおいて、前記特定部材は、Crを含む構成としてもよい。本電気化学反応モジュールでは、特定部材の表面にCrが形成される。そのため、特定部材の表面に形成されるMnと特定元素の化合物を核として、Mn蒸気圧が低いMnとCrの化合物((Cr、Mn)等)を形成され、これにより、Mnが燃料室に飛散することが更に抑制される。従って、本電気化学反応モジュールによれば、より効果的に、燃料室におけるMn蒸気圧の上昇を抑制することができ、これにより電気化学反応単セルの性能を向上させることができる。 (3) In the above electrochemical reaction module, the specific member may contain Cr. In this electrochemical reaction module, Cr 2 O 3 is formed on the surface of the specific member. Therefore, a compound of Mn and a specific element formed on the surface of a specific member is used as a nucleus to form a compound of Mn and Cr ((Cr, Mn) 3 O 4 etc.) having a low vapor pressure of Mn. Scattering into the fuel chamber is further suppressed. Therefore, according to this electrochemical reaction module, it is possible to more effectively suppress an increase in the Mn vapor pressure in the fuel chamber, thereby improving the performance of the electrochemical reaction single cell.

(4)上記電気化学反応モジュールにおいて、前記特定元素は、Siであり、前記特定化合物は、MnSiO,またはMnSiOに含まれるMnとSiの少なくとも一方の一部が他の元素で置換された化合物である構成としてもよい。SiはMnとの反応性が特に良いため、本電気化学反応モジュールによれば、Siでない特定元素(例えば、Ti、Al、S)のみを含む構成と比較して、より効果的に、燃料室におけるMn蒸気圧の上昇を抑制することができ、これにより電気化学反応単セルの性能を向上させることができる。 (4) In the above electrochemical reaction module, the specific element is Si, and the specific compound is Mn 2 SiO 4 , or a part of at least one of Mn and Si contained in Mn 2 SiO 4 is another element. It is good also as a structure which is a compound substituted with. Since Si has particularly good reactivity with Mn, according to this electrochemical reaction module, compared with a configuration containing only specific elements other than Si (for example, Ti, Al, S), the fuel chamber can be more effectively can suppress an increase in the Mn vapor pressure in , thereby improving the performance of the electrochemical reaction single cell.

(5)上記電気化学反応モジュールにおいて、前記電気化学反応単セルは燃料電池単セルであり、前記電気化学反応モジュールは、前記特定ガス流路に連通する空間が形成された改質器であって、前記電気化学反応装置に供給されるガスを改質する改質器を備え、前記特定ガス流路のうち、前記改質器と前記電気化学反応装置との間の部分を画定する前記Mnを含む特定部材の表面の少なくとも一部に、前記特定化合物を含む酸化被膜が形成されている構成としてもよい。 (5) In the above electrochemical reaction module, the electrochemical reaction single cell is a fuel cell single cell, and the electrochemical reaction module is a reformer having a space communicating with the specific gas flow path. , a reformer for reforming the gas supplied to the electrochemical reactor, wherein the Mn defining a portion between the reformer and the electrochemical reactor in the specific gas flow path is An oxide film containing the specific compound may be formed on at least part of the surface of the specific member containing the specific compound.

改質器では改質のために高温(例えば500~700℃)が必要である。従って、高温である改質器を通り、特定ガス流路のうち、改質器と電気化学反応装置との間の部分を流れるガスは高温となる。また、ガスの温度が高いほど、特定部材の特定表面からガスにMnが飛散しやすくなる。そのため、特定ガス流路のうち、改質器と電気化学反応装置とを接続する部分である特定部材の特定表面に含まれるMn(の全て)が特定化合物でない状態で存在する従来の構成においては、特定部材の特定表面からガスにMnが特に飛散しやすい。 A reformer requires a high temperature (eg, 500 to 700° C.) for reforming. Therefore, the temperature of the gas passing through the high-temperature reformer and flowing through the portion between the reformer and the electrochemical reaction device in the specific gas flow path is high. Also, the higher the temperature of the gas, the easier it is for Mn to scatter from the specific surface of the specific member into the gas. Therefore, in the conventional configuration in which (all of) Mn contained in the specific surface of the specific member, which is the portion connecting the reformer and the electrochemical reaction device in the specific gas flow path, exists in a state where it is not a specific compound , Mn is particularly likely to scatter from the specific surface of the specific member into the gas.

本電気化学反応モジュールでは、このようにMnがガスに特に飛散しやすい構成において、上記のように、特定ガス流路を画定すると共にMnを含む部材である特定部材の特定表面に特定化合物を含む酸化被膜が形成されていることにより、特定部材に含まれるMnがガス中に飛散することが抑制されるため、特に好適である。 In the present electrochemical reaction module, in such a configuration in which Mn is particularly likely to scatter in the gas, the specific compound is included on the specific surface of the specific member that defines the specific gas flow path and contains Mn as described above. The formation of the oxide film is particularly preferable because Mn contained in the specific member is suppressed from scattering into the gas.

(6)上記電気化学反応モジュールの製造方法において、前記特定ガス流路を画定すると共にMnを含む部材の材料である第1材料と、前記特定元素を含む材料である第2材料とを準備する、準備工程と、前記第1材料と前記第2材料とを焼成炉内の同一の空間に配置した状態で、前記第1材料および前記第2材料を焼成することにより、前記第1材料のうち、前記特定ガス流路を画定する表面の少なくとも一部である特定表面に前記酸化被膜を形成すると共に、前記第1材料の表面のうち、前記特定表面以外の部分に熱処理を施す、焼成工程と、を備える構成としてもよい。本製造方法によれば、第1材料の特定表面に酸化被膜を形成する工程と、第1材料の表面のうち、特定表面以外の部分に熱処理を施す工程とを別々に行う製造方法と比較して効率的に、上記電気化学反応モジュールを製造することができる。 (6) In the above method for manufacturing an electrochemical reaction module, a first material that is a material of a member that defines the specific gas flow path and contains Mn, and a second material that is a material containing the specific element are prepared. , a preparation step, and firing the first material and the second material in a state in which the first material and the second material are arranged in the same space in a firing furnace, thereby a firing step of forming the oxide film on a specific surface that is at least part of the surface defining the specific gas flow path, and subjecting a portion of the surface of the first material other than the specific surface to a heat treatment; , may be provided. According to this manufacturing method, compared to a manufacturing method in which the step of forming an oxide film on the specific surface of the first material and the step of heat-treating the portion other than the specific surface of the surface of the first material are performed separately. Therefore, the electrochemical reaction module can be manufactured efficiently.

(7)上記電気化学反応モジュールの製造方法において、前記焼成工程は、大気雰囲気中で焼成を行う工程である構成としてもよい。本製造方法によれば、効率的に、上記電気化学反応モジュールを製造することができる。 (7) In the method for manufacturing an electrochemical reaction module, the firing step may be a step of performing firing in an air atmosphere. According to this manufacturing method, the electrochemical reaction module can be manufactured efficiently.

(8)上記電気化学反応モジュールの製造方法において、前記焼成工程は、不活性雰囲気中、または水素を含む雰囲気中で焼成を行う工程である構成としてもよい。本製造方法によれば、効率的に、上記電気化学反応モジュールを製造することができる。 (8) In the above method for manufacturing an electrochemical reaction module, the firing step may be a step of performing firing in an inert atmosphere or in an atmosphere containing hydrogen. According to this manufacturing method, the electrochemical reaction module can be manufactured efficiently.

なお、本明細書に開示される技術は、種々の形態で実現することが可能であり、例えば、電気化学反応モジュールおよびその製造方法等の形態で実現することが可能である。 The technology disclosed in this specification can be implemented in various forms, for example, in the form of an electrochemical reaction module and its manufacturing method.

第1実施形態における燃料電池モジュール10の構成を模式的に示す説明図Explanatory drawing schematically showing the configuration of the fuel cell module 10 in the first embodiment. 図1に示す燃料電池スタック100の外観構成を示す斜視図FIG. 2 is a perspective view showing the external configuration of the fuel cell stack 100 shown in FIG. 1; 図2のIII-IIIの位置における燃料電池スタック100のXZ断面構成を示す説明図Explanatory drawing showing the XZ cross-sectional configuration of the fuel cell stack 100 at the position III-III in FIG. 図2のIV-IVの位置における燃料電池スタック100のXZ断面構成を示す説明図Explanatory diagram showing the XZ cross-sectional configuration of the fuel cell stack 100 at the position IV-IV in FIG. 図2のV-Vの位置における燃料電池スタック100のYZ断面構成を示す説明図Explanatory drawing showing the YZ cross-sectional configuration of the fuel cell stack 100 at the position of VV in FIG. 図3に示す断面と同一の位置における互いに隣接する2つの発電単位102のXZ断面構成を示す説明図Explanatory diagram showing the XZ cross-sectional configuration of two power generation units 102 adjacent to each other at the same position as the cross section shown in FIG. 図4に示す断面と同一の位置における互いに隣接する2つの発電単位102のXZ断面構成を示す説明図Explanatory diagram showing the XZ cross-sectional configuration of two power generation units 102 adjacent to each other at the same position as the cross section shown in FIG. 燃料電池モジュール10の一部分(図1のX部)のXY断面構成を拡大して示す説明図である。FIG. 2 is an explanatory diagram showing an enlarged XY cross-sectional configuration of a portion (X section in FIG. 1) of the fuel cell module 10; 第1実施形態における燃料電池モジュール10の製造方法を示すフローチャートである。4 is a flow chart showing a method for manufacturing the fuel cell module 10 according to the first embodiment; 第2実施形態における燃料電池モジュール10Aが備える燃料電池スタック100Aの一部分(図6や図7の一部に対応する部分)のXZ断面構成を拡大して示す説明図である。FIG. 8 is an explanatory diagram showing an enlarged XZ cross-sectional configuration of a portion of a fuel cell stack 100A provided in a fuel cell module 10A according to the second embodiment (portion corresponding to a portion of FIGS. 6 and 7).

A.第1実施形態:
A-1.燃料電池モジュール10の構成:
図1は、第1実施形態における燃料電池モジュール10の構成を模式的に示す説明図である。燃料電池モジュール10は、燃料電池スタック100と、他の装置(後述する改質・加熱器330等)とを備える。以下では、まず燃料電池スタック100の構成について説明し、その後、燃料電池モジュール10を構成する他の装置の構成について説明する。なお、燃料電池モジュール10は特許請求の範囲における電気化学反応モジュールの一例であり、燃料電池スタック100は特許請求の範囲における電気化学反応装置の一例である。
A. First embodiment:
A-1. Configuration of fuel cell module 10:
FIG. 1 is an explanatory diagram schematically showing the configuration of a fuel cell module 10 according to the first embodiment. The fuel cell module 10 includes a fuel cell stack 100 and other devices (such as a reformer/heater 330, which will be described later). In the following, the configuration of the fuel cell stack 100 will be described first, and then the configuration of other devices that constitute the fuel cell module 10 will be described. The fuel cell module 10 is an example of an electrochemical reaction module in the claims, and the fuel cell stack 100 is an example of an electrochemical reaction device in the claims.

A-2.燃料電池スタック100の構成:
図2は、図1に示す燃料電池スタック100の外観構成を示す斜視図である。図3は、図2のIII-IIIの位置における燃料電池スタック100のXZ断面構成を示す説明図である。図4は、図2のIV-IVの位置における燃料電池スタック100のYZ断面構成を示す説明図である。図5は、図2のV-Vの位置における燃料電池スタック100のYZ断面構成を示す説明図である。各図には、方向を特定するための互いに直交するXYZ軸が示されている(図6以降においても同様)。本明細書では、便宜的に、Z軸正方向を上方向と呼び、Z軸負方向を下方向と呼ぶものとするが、燃料電池スタック100は実際にはそのような向きとは異なる向きで設置されてもよい。なお、燃料電池モジュール10の設置向きや燃料電池スタック100以外の装置の設置向きを変えずに燃料電池スタック100の設置向きを変えてもよい(例えば、発電単位102の配列方向をY軸方向とする)。
A-2. Configuration of fuel cell stack 100:
FIG. 2 is a perspective view showing the external configuration of the fuel cell stack 100 shown in FIG. FIG. 3 is an explanatory diagram showing the XZ cross-sectional configuration of the fuel cell stack 100 at the position III-III in FIG. FIG. 4 is an explanatory diagram showing the YZ cross-sectional configuration of the fuel cell stack 100 at the position IV-IV in FIG. FIG. 5 is an explanatory view showing the YZ cross-sectional configuration of the fuel cell stack 100 at the position of VV in FIG. Each figure shows mutually orthogonal XYZ axes for specifying the direction (the same applies to FIG. 6 and subsequent figures). In this specification, for the sake of convenience, the positive Z-axis direction is referred to as the upward direction, and the negative Z-axis direction is referred to as the downward direction. may be installed. Note that the installation orientation of the fuel cell stack 100 may be changed without changing the installation orientation of the fuel cell module 10 or the installation orientation of devices other than the fuel cell stack 100 (for example, the arrangement direction of the power generation units 102 may be the Y-axis direction). do).

図2から図5に示すように、燃料電池スタック100は、所定の配列方向(本実施形態では上下方向(Z軸方向))に積層されてなる複数の(本実施形態では7つの)燃料電池発電単位(以下、単に「発電単位」という。)102と、下端用セパレータ189と、一対のエンドプレート104,106とを備える。7つの発電単位102は、所定の配列方向(本実施形態では上下方向)に並べて配置されている。一対のエンドプレート104,106のうちの一方(以下、「上側エンドプレート104」という。)は、7つの発電単位102からなる発電ブロック103と下端用セパレータ189とから構成される集合体の上側に配置されており、一対のエンドプレート104,106のうちの他の(以下、「下側エンドプレート106」という。)は、発電ブロック103の下側に配置された下端用セパレータ189の下側に配置されている。一対のエンドプレート104,106は、発電ブロック103および下端用セパレータ189を上下から挟むように配置されている。なお、上記配列方向(上下方向)は、特許請求の範囲における第1の方向に相当する。 As shown in FIGS. 2 to 5, the fuel cell stack 100 includes a plurality of (seven in this embodiment) fuel cells stacked in a predetermined arrangement direction (vertical direction (Z-axis direction) in this embodiment). It has a power generation unit (hereinafter simply referred to as “power generation unit”) 102 , a lower end separator 189 and a pair of end plates 104 and 106 . The seven power generation units 102 are arranged side by side in a predetermined arrangement direction (vertical direction in this embodiment). One of the pair of end plates 104 and 106 (hereinafter referred to as the "upper end plate 104") is located above the assembly composed of the power generation block 103 consisting of seven power generation units 102 and the lower end separator 189. The other of the pair of end plates 104 and 106 (hereinafter referred to as the “lower end plate 106”) is below the lower end separator 189 arranged below the power generation block 103. are placed. The pair of end plates 104 and 106 are arranged to sandwich the power generation block 103 and the lower end separator 189 from above and below. The arrangement direction (vertical direction) corresponds to the first direction in the scope of claims.

燃料電池スタック100を構成する各層(上側エンドプレート104、各発電単位102、下端用セパレータ189)のZ軸方向回りの外周の4つの角部付近には、各層を上下方向に貫通する孔が形成されており、下側エンドプレート106のZ軸方向回りの外周の4つの角部付近における上側の表面には、孔(ネジ孔)が形成されている。これらの各層に形成され互いに対応する孔同士が上下方向に連通して、上下方向に延びるボルト孔109を構成している。以下の説明では、ボルト孔109を構成するために燃料電池スタック100の各層に形成された孔も、ボルト孔109と呼ぶ場合がある。 Holes penetrating vertically through each layer are formed near the four corners of the outer periphery around the Z-axis direction of each layer (upper end plate 104, each power generating unit 102, lower separator 189) that constitutes the fuel cell stack 100. Holes (screw holes) are formed in the upper surface of the lower end plate 106 in the vicinity of four corners of the outer periphery around the Z-axis direction. Corresponding holes formed in each layer communicate with each other in the vertical direction to form bolt holes 109 extending in the vertical direction. In the following description, the holes formed in each layer of the fuel cell stack 100 to constitute the bolt holes 109 may also be referred to as the bolt holes 109 .

各ボルト孔109にはボルト22が挿入されている。各ボルト22の下端部は下側エンドプレート106に形成されたネジ孔に螺号しており、各ボルト22の上端部にはナット24が嵌められている。ナット24の下側の表面は、絶縁シート26を介してエンドプレート104の上側の表面に当接している。このような構成のボルト22およびナット24により、燃料電池スタック100の各層が一体に締結されている。なお、絶縁シート26は、例えばマイカシートや、セラミック繊維シート、セラミック圧粉シート、ガラスシート、ガラスセラミック複合剤等により構成される。 A bolt 22 is inserted into each bolt hole 109 . The lower end of each bolt 22 is screwed into a screw hole formed in the lower end plate 106, and the upper end of each bolt 22 is fitted with a nut 24. As shown in FIG. The lower surface of nut 24 abuts the upper surface of end plate 104 via insulating sheet 26 . Each layer of the fuel cell stack 100 is integrally fastened by the bolts 22 and nuts 24 configured in this way. The insulating sheet 26 is made of, for example, a mica sheet, a ceramic fiber sheet, a ceramic powder sheet, a glass sheet, a glass-ceramic composite, or the like.

また、図2から図4に示すように、燃料電池スタック100を構成する各層(各発電単位102、下端用セパレータ189、下側エンドプレート106)のZ軸方向回りの周縁部には、各層を上下方向に貫通する4つの孔が形成されており、各層に形成され互いに対応する孔同士が上下方向に連通して、最上部の発電単位102から下側エンドプレート106にわたって上下方向に延びる連通孔108を構成している。以下の説明では、連通孔108を構成するために燃料電池スタック100の各層に形成された孔も、連通孔108と呼ぶ場合がある。 In addition, as shown in FIGS. 2 to 4, each layer (each power generation unit 102, lower end separator 189, lower end plate 106) constituting the fuel cell stack 100 has a peripheral portion around the Z-axis direction. Four vertically penetrating holes are formed, the corresponding holes formed in each layer are vertically communicated with each other, and the communicating hole extends vertically from the uppermost power generating unit 102 to the lower end plate 106. 108. In the following description, the holes formed in each layer of the fuel cell stack 100 to form the communication holes 108 may also be referred to as the communication holes 108 .

図2および図3に示すように、燃料電池スタック100のZ軸方向回りの外周を構成する1つの辺(Y軸に平行な2つの辺の内のX軸正方向側の辺)の付近に位置する1つの連通孔108は、燃料電池スタック100の外部から酸化剤ガスOGが導入され、その酸化剤ガスOGを各発電単位102の後述する空気室166に供給するガス流路である空気極側供給マニホールド161として機能し、該辺の反対側の辺(Y軸に平行な2つの辺の内のX軸負方向側の辺)の付近に位置する1つの連通孔108は、各発電単位102の空気室166から排出されたガスである酸化剤オフガスOOGを燃料電池スタック100の外部へ排出するガス流路である空気極側排出マニホールド162として機能する。酸化剤ガスOGとしては、例えば空気が使用される。 As shown in FIGS. 2 and 3, in the vicinity of one side (one of the two sides parallel to the Y-axis, the side on the positive side of the X-axis) that constitutes the outer circumference of the fuel cell stack 100 around the Z-axis direction. One communication hole 108 positioned is an air electrode, which is a gas flow path through which an oxidizing gas OG is introduced from the outside of the fuel cell stack 100 and which supplies the oxidizing gas OG to an air chamber 166 of each power generation unit 102, which will be described later. One communication hole 108 that functions as a side supply manifold 161 and is located near the side opposite to the side (the side on the negative side of the X-axis among the two sides parallel to the Y-axis) is connected to each power generation unit. It functions as an air electrode side discharge manifold 162 which is a gas flow path for discharging the oxidant offgas OOG, which is the gas discharged from the air chamber 166 of the fuel cell stack 102 , to the outside of the fuel cell stack 100 . Air, for example, is used as the oxidant gas OG.

また、図2および図4に示すように、燃料電池スタック100のZ軸方向回りの外周を構成する辺の内、上述した空気極側供給マニホールド161として機能する連通孔108に最も近い辺の付近に位置する他の1つの連通孔108は、燃料電池スタック100の外部から燃料ガスFGが導入され、その燃料ガスFGを各発電単位102の後述する燃料室176に供給するガス流路である燃料極側供給マニホールド171として機能し、上述した空気極側排出マニホールド162として機能する連通孔108に最も近い辺の付近に位置する他の1つの連通孔108は、各発電単位102の燃料室176から排出されたガスである燃料オフガスFOGを燃料電池スタック100の外部へ排出するガス流路である燃料極側排出マニホールド172として機能する。燃料ガスFGとしては、例えば都市ガスを改質した水素リッチなガスが使用される。 2 and 4, among the sides forming the outer circumference of the fuel cell stack 100 around the Z-axis direction, the vicinity of the side closest to the communication hole 108 functioning as the air electrode side supply manifold 161 described above. Another communication hole 108 located in the fuel cell stack 100 is a gas flow path for introducing the fuel gas FG from the outside of the fuel cell stack 100 and supplying the fuel gas FG to a fuel chamber 176 of each power generation unit 102, which will be described later. Another communication hole 108 located near the side closest to the communication hole 108 functioning as the pole-side supply manifold 171 and functioning as the cathode-side exhaust manifold 162 described above is connected to the fuel chamber 176 of each power generation unit 102. It functions as the fuel electrode side discharge manifold 172 which is a gas flow path for discharging the fuel off-gas FOG, which is the discharged gas, to the outside of the fuel cell stack 100 . As the fuel gas FG, for example, hydrogen-rich gas obtained by reforming city gas is used.

図3および図4に示すように、燃料電池スタック100には、4つのガス通路部材27が設けられている。各ガス通路部材27は、中空筒状の本体部28と、本体部28の側面から分岐した中空筒状の分岐部29とを有している。分岐部29の孔は本体部28の孔と連通している。各ガス通路部材27の分岐部29には、ガス配管(図示せず)が接続される。図3に示すように、空気極側供給マニホールド161の位置に配置されたガス通路部材27の本体部28の孔は、空気極側供給マニホールド161に連通しており、空気極側排出マニホールド162の位置に配置されたガス通路部材27の本体部28の孔は、空気極側排出マニホールド162に連通している。また、図4に示すように、燃料極側供給マニホールド171の位置に配置されたガス通路部材27の本体部28の孔は、燃料極側供給マニホールド171に連通しており、燃料極側排出マニホールド172の位置に配置されたガス通路部材27の本体部28の孔は、燃料極側排出マニホールド172に連通している。なお、各ガス通路部材27と下側エンドプレート106の表面との間には、絶縁シート26が介在している。 As shown in FIGS. 3 and 4, the fuel cell stack 100 is provided with four gas passage members 27 . Each gas passage member 27 has a hollow tubular body portion 28 and a hollow tubular branch portion 29 branched from a side surface of the main body portion 28 . A hole in the branch portion 29 communicates with a hole in the main body portion 28 . A gas pipe (not shown) is connected to the branch portion 29 of each gas passage member 27 . As shown in FIG. 3, the hole of the main body portion 28 of the gas passage member 27 arranged at the position of the air electrode side supply manifold 161 communicates with the air electrode side supply manifold 161, and the air electrode side discharge manifold 162 is connected. The hole of the body portion 28 of the gas passage member 27 arranged at the position communicates with the air electrode side discharge manifold 162 . Further, as shown in FIG. 4, the hole of the main body portion 28 of the gas passage member 27 arranged at the position of the fuel electrode side supply manifold 171 communicates with the fuel electrode side supply manifold 171 and the fuel electrode side discharge manifold. A hole in the body portion 28 of the gas passage member 27 arranged at the position 172 communicates with the fuel electrode side discharge manifold 172 . An insulating sheet 26 is interposed between each gas passage member 27 and the surface of the lower end plate 106 .

(エンドプレート104,106の構成)
図3から図5に示すように、一対のエンドプレート104,106は、Z軸方向視での外形が略矩形の平板状の部材であり、例えばステンレス等の導電材料により形成されている。一対のエンドプレート104,106の中央付近には、それぞれ、Z軸方向に貫通する孔32,34が形成されている。Z軸方向視で、一対のエンドプレート104,106のそれぞれに形成された孔32,34の内周線は、後述する各単セル110を内包している。そのため、各ボルト22およびナット24による締結によって生じるZ軸方向の圧縮力は、主として各発電単位102の周縁部(後述する各単セル110より外周側の部分)に作用する。また、本実施形態では、上側エンドプレート104は、燃料電池スタック100のプラス側の出力端子として機能し、下側エンドプレート106は、燃料電池スタック100のマイナス側の出力端子として機能する。
(Configuration of end plates 104, 106)
As shown in FIGS. 3 to 5, the pair of end plates 104 and 106 are plate-like members having a substantially rectangular outer shape when viewed in the Z-axis direction, and are made of a conductive material such as stainless steel. Holes 32 and 34 penetrating in the Z-axis direction are formed near the center of the pair of end plates 104 and 106, respectively. As viewed in the Z-axis direction, the inner peripheral lines of the holes 32, 34 formed in the pair of end plates 104, 106 respectively include the unit cells 110, which will be described later. Therefore, the compressive force in the Z-axis direction generated by fastening with each bolt 22 and nut 24 acts mainly on the peripheral edge portion of each power generation unit 102 (portion on the outer peripheral side from each unit cell 110 described later). Further, in this embodiment, the upper end plate 104 functions as a positive output terminal of the fuel cell stack 100 , and the lower end plate 106 functions as a negative output terminal of the fuel cell stack 100 .

(下端用セパレータ189の構成)
図3から図5に示すように、下端用セパレータ189は、Z軸方向視での外形が略矩形の平板状の部材であり、例えば金属により形成されている。下端用セパレータ189の周縁部は、発電ブロック103と下側エンドプレート106との間に挟み込まれた状態で、下側エンドプレート106と例えば溶接により接合されており、下側エンドプレート106と電気的に接続されている。
(Structure of Lower End Separator 189)
As shown in FIGS. 3 to 5, the bottom separator 189 is a plate-like member having a substantially rectangular outer shape when viewed in the Z-axis direction, and is made of metal, for example. The peripheral edge portion of the lower end separator 189 is sandwiched between the power generation block 103 and the lower end plate 106 and is joined to the lower end plate 106 by, for example, welding. It is connected to the.

(発電単位102の構成)
図6は、図3に示す断面と同一の位置における互いに隣接する2つの発電単位102のXZ断面構成を示す説明図であり、図7は、図4に示す断面と同一の位置における互いに隣接する2つの発電単位102のXZ断面構成を示す説明図である。
(Configuration of power generation unit 102)
6 is an explanatory diagram showing the XZ cross-sectional configuration of two power generation units 102 adjacent to each other at the same position as the cross section shown in FIG. 3, and FIG. FIG. 3 is an explanatory diagram showing an XZ cross-sectional configuration of two power generation units 102;

図6および図7に示すように、発電単位102は、燃料電池単セル(以下、「単セル」という。)110と、単セル用セパレータ120と、発電単位102の最上層および最下層を構成する一対のインターコネクタ190と、インターコネクタ用セパレータ191と、空気極側フレーム130と、燃料極側フレーム140と、燃料極側集電部144と、を備えている。単セル用セパレータ120、空気極側フレーム130、燃料極側フレーム140、インターコネクタ用セパレータ191におけるZ軸方向回りの周縁部には、各マニホールド161,162,171,172として機能する各連通孔108を構成する孔と、各ボルト孔109を構成する孔とが形成されている。 As shown in FIGS. 6 and 7, the power generation unit 102 includes a fuel cell single cell (hereinafter referred to as "single cell") 110, a single cell separator 120, and the top and bottom layers of the power generation unit 102. A pair of interconnectors 190 , an interconnector separator 191 , an air electrode-side frame 130 , a fuel electrode-side frame 140 , and a fuel electrode-side collector 144 are provided. Communicating holes 108 functioning as manifolds 161, 162, 171, 172 are formed in the periphery of the unit cell separator 120, the air electrode side frame 130, the fuel electrode side frame 140, and the interconnector separator 191 around the Z-axis direction. and holes forming each bolt hole 109 are formed.

単セル110は、電解質層112と、電解質層112を挟んでZ軸方向に互いに対向する空気極114および燃料極116と、電解質層112と空気極114との間に配置された反応防止層118とを備える燃料電池単セルである。なお、本実施形態の単セル110は、燃料極116で単セル110を構成する他の層(電解質層112、空気極114、反応防止層118)を支持する燃料極支持形の単セルである。単セル110は、特許請求の範囲における電気化学反応単セルの一例である。 The unit cell 110 includes an electrolyte layer 112, an air electrode 114 and a fuel electrode 116 facing each other in the Z-axis direction with the electrolyte layer 112 interposed therebetween, and a reaction prevention layer 118 disposed between the electrolyte layer 112 and the air electrode 114. and a single fuel cell. The single cell 110 of this embodiment is a fuel electrode supporting type single cell in which the fuel electrode 116 supports the other layers (electrolyte layer 112, air electrode 114, reaction prevention layer 118) that constitute the single cell 110. . The single cell 110 is an example of an electrochemical reaction single cell in the claims.

電解質層112は、Z軸方向視で略矩形の平板形状部材であり、固体酸化物(例えば、YSZ(イットリア安定化ジルコニア))を含むように構成されている。すなわち、本実施形態の単セル110は、電解質として固体酸化物を用いる固体酸化物形燃料電池(SOFC)である。空気極114は、Z軸方向視で電解質層112より小さい略矩形の平板形状部材であり、例えばペロブスカイト型酸化物(例えば、LSCF(ランタンストロンチウムコバルト鉄酸化物))を含むように構成されている。燃料極116は、Z軸方向視で電解質層112と略同じ大きさの略矩形の平板形状部材であり、例えば、Ni(ニッケル)、Niとセラミック粒子からなるサーメット、Ni基合金等により形成されている。反応防止層118は、Z軸方向視で空気極114と略同じ大きさの略矩形の平板形状部材であり、例えばGDC(ガドリニウムドープセリア)とYSZとを含むように構成されている。反応防止層118は、空気極114から拡散した元素(例えば、Sr)が電解質層112に含まれる元素(例えば、Zr)と反応して高抵抗な物質(例えば、SrZrO3)が生成されることを抑制する機能を有する。 The electrolyte layer 112 is a substantially rectangular plate-shaped member when viewed in the Z-axis direction, and is configured to contain a solid oxide (for example, YSZ (yttria-stabilized zirconia)). That is, the single cell 110 of this embodiment is a solid oxide fuel cell (SOFC) using a solid oxide as an electrolyte. The air electrode 114 is a substantially rectangular plate-shaped member smaller than the electrolyte layer 112 when viewed in the Z-axis direction, and is configured to contain, for example, a perovskite oxide (for example, LSCF (lanthanum strontium cobalt iron oxide)). . The fuel electrode 116 is a substantially rectangular plate-shaped member having substantially the same size as the electrolyte layer 112 when viewed in the Z-axis direction, and is formed of, for example, Ni (nickel), a cermet made of Ni and ceramic particles, a Ni-based alloy, or the like. ing. The reaction prevention layer 118 is a substantially rectangular plate-shaped member having substantially the same size as the air electrode 114 when viewed in the Z-axis direction, and is configured to contain, for example, GDC (gadolinium-doped ceria) and YSZ. The reaction prevention layer 118 prevents an element (eg, Sr) diffused from the air electrode 114 from reacting with an element (eg, Zr) contained in the electrolyte layer 112 to produce a high-resistance substance (eg, SrZrO3). It has a suppressing function.

単セル用セパレータ120は、中央付近に上下方向に貫通する略矩形の貫通孔121が形成されたフレーム状の部材であり、例えば、金属により形成されている。単セル用セパレータ120における貫通孔121を取り囲む部分(以下、「貫通孔周囲部」という。)は、単セル110(電解質層112)の周縁部における上側の表面に対向している。単セル用セパレータ120は、その対向した部分に配置されたロウ材(例えばAgロウ)により形成された接合部124により、単セル110(電解質層112)と接合(接続)されている。単セル用セパレータ120により、空気極114に面する空気室166と燃料極116に面する燃料室176とが区画され、単セル110の周縁部における一方の電極側から他方の電極側へのガスのリーク(クロスリーク)が抑制される。 The single-cell separator 120 is a frame-shaped member having a substantially rectangular through-hole 121 penetrating vertically in the vicinity of the center thereof, and is made of metal, for example. A portion of the single-cell separator 120 surrounding the through-hole 121 (hereinafter referred to as a “through-hole surrounding portion”) faces the upper surface of the peripheral portion of the single-cell 110 (electrolyte layer 112 ). The unit cell separator 120 is joined (connected) to the unit cell 110 (electrolyte layer 112) by a joining portion 124 formed of a brazing material (for example, Ag brazing) arranged at the opposing portion. An air chamber 166 facing the air electrode 114 and a fuel chamber 176 facing the fuel electrode 116 are partitioned by the single cell separator 120, and gas flows from one electrode side to the other electrode side in the peripheral portion of the single cell 110. leak (cross leak) is suppressed.

単セル用セパレータ120における貫通孔121付近には、ガラスを含むガラスシール部125が配置されている。ガラスシール部125は、接合部124に対して空気室166側に位置しており、単セル用セパレータ120の貫通孔周囲部の表面と、単セル110(本実施形態では電解質層112)の表面との両方に接触するように形成されている。ガラスシール部125により、単セル110の周縁部における一方の電極側から他方の電極側へのガスのリーク(クロスリーク)が効果的に抑制される。 A glass seal portion 125 containing glass is arranged near the through hole 121 in the single cell separator 120 . The glass seal portion 125 is positioned on the air chamber 166 side with respect to the joint portion 124, and the surface of the unit cell separator 120 around the through hole and the surface of the unit cell 110 (the electrolyte layer 112 in this embodiment) is formed to contact both the The glass seal portion 125 effectively suppresses gas leak (cross leak) from one electrode side to the other electrode side in the peripheral portion of the unit cell 110 .

インターコネクタ190は、略矩形の平板形状の平板部150と、平板部150から空気極114側に突出した複数の略柱状の空気極側集電部134と、を有する導電性の部材であり、MnとCrを含む金属(例えば、フェライト系ステンレス)により形成されている。本実施形態では、インターコネクタ190の表面(空気室166に面する表面)に、例えばスピネル型酸化物により構成された導電性の被覆層194が形成されている。以下では、被覆層194に覆われたインターコネクタ190を、単にインターコネクタ190という。各発電単位102において、上側のインターコネクタ190は、単セル110に対して空気室166を挟んで上側(空気極114に対してZ軸方向の電解質層112とは反対側)に配置されている。上側のインターコネクタ190(の各空気極側集電部134)は、例えばスピネル型酸化物により構成された導電性接合材196を介して、単セル110の空気極114に接合されており、これにより単セル110の空気極114に電気的に接続されている。また、各発電単位102において、下側のインターコネクタ190は、単セル110に対して燃料室176を挟んで下側に配置されており、後述する燃料極側集電部144を介して、単セル110の燃料極116に電気的に接続されている。インターコネクタ190は、発電単位102間の電気的導通を確保すると共に、発電単位102間での反応ガスの混合を抑制する。なお、本実施形態では、2つの発電単位102が隣接して配置されている場合、1つのインターコネクタ190は、隣接する2つの発電単位102に共有されている。すなわち、ある発電単位102における上側のインターコネクタ190は、その発電単位102の上側に隣接する他の発電単位102における下側のインターコネクタ190と同一部材である。また、燃料電池スタック100は下端用セパレータ189を備えているため、燃料電池スタック100において最も下側に位置する発電単位102は下側のインターコネクタ190を備えていない(図3から図5参照)。 The interconnector 190 is a conductive member having a substantially rectangular flat plate-shaped flat plate portion 150 and a plurality of substantially columnar air electrode side current collectors 134 projecting from the flat plate portion 150 toward the air electrode 114 side, It is made of a metal containing Mn and Cr (for example, ferritic stainless steel). In this embodiment, the surface of the interconnector 190 (the surface facing the air chamber 166) is formed with a conductive coating layer 194 made of, for example, spinel oxide. Below, the interconnector 190 covered with the covering layer 194 is simply referred to as the interconnector 190 . In each power generation unit 102, the upper interconnector 190 is arranged above the single cell 110 with the air chamber 166 interposed therebetween (on the opposite side of the air electrode 114 from the electrolyte layer 112 in the Z-axis direction). . The upper interconnector 190 (each air electrode side current collector 134) is joined to the air electrode 114 of the unit cell 110 via a conductive joint material 196 made of, for example, spinel oxide. is electrically connected to the air electrode 114 of the single cell 110 by . In addition, in each power generation unit 102, the lower interconnector 190 is arranged below the unit cell 110 with the fuel chamber 176 interposed therebetween. It is electrically connected to the anode 116 of the cell 110 . The interconnector 190 ensures electrical continuity between the power generation units 102 and suppresses mixing of reaction gases between the power generation units 102 . In addition, in this embodiment, when two power generation units 102 are arranged adjacently, one interconnector 190 is shared by the two adjacent power generation units 102 . That is, the upper interconnector 190 in one power generation unit 102 is the same member as the lower interconnector 190 in another power generation unit 102 adjacent to the upper side of the power generation unit 102 . In addition, since the fuel cell stack 100 includes the lower end separator 189, the lowermost power generation unit 102 in the fuel cell stack 100 does not include the lower interconnector 190 (see FIGS. 3 to 5). .

インターコネクタ用セパレータ191は、中央付近に上下方向に貫通する略矩形の貫通孔181が形成されたフレーム状の部材であり、例えば、金属により形成されている。インターコネクタ用セパレータ191における貫通孔181を取り囲む部分(以下、「貫通孔周囲部」という。)は、インターコネクタ190の周縁部における上側の表面に例えば溶接により接合されている。ある発電単位102に含まれる一対のインターコネクタ用セパレータ191のうち、上側のインターコネクタ用セパレータ191は、該発電単位102の空気室166と、該発電単位102に対して上側に隣り合う他の発電単位102の燃料室176とを区画する。また、ある発電単位102に含まれる一対のインターコネクタ用セパレータ191のうち、下側のインターコネクタ用セパレータ191は、該発電単位102の燃料室176と、該発電単位102に対して下側に隣り合う他の発電単位102の空気室166とを区画する。このように、インターコネクタ用セパレータ191により、発電単位102の周縁部における発電単位102間のガスのリークが抑制される。なお、燃料電池スタック100において最も上側に位置する発電単位102の上側のインターコネクタ190に接合されたインターコネクタ用セパレータ191は、上側エンドプレート104に電気的に接続されている。 The interconnector separator 191 is a frame-like member in which a substantially rectangular through-hole 181 penetrating in the vertical direction is formed near the center, and is made of metal, for example. A portion of the interconnector separator 191 surrounding the through-hole 181 (hereinafter referred to as “through-hole surrounding portion”) is joined to the upper surface of the peripheral portion of the interconnector 190 by welding, for example. Of the pair of interconnector separators 191 included in a certain power generation unit 102, the upper interconnector separator 191 is connected to the air chamber 166 of the power generation unit 102 and the other power generation unit adjacent to the power generation unit 102 on the upper side. It separates the fuel chamber 176 of the unit 102 . Further, of the pair of interconnector separators 191 included in a given power generation unit 102, the lower interconnector separator 191 is adjacent to the fuel chamber 176 of the power generation unit 102 and the power generation unit 102 on the lower side. It separates the air chambers 166 of other power generating units 102 to which it fits. In this manner, the interconnector separator 191 suppresses gas leakage between the power generation units 102 at the periphery of the power generation units 102 . The interconnector separator 191 joined to the upper interconnector 190 of the power generating unit 102 located at the uppermost position in the fuel cell stack 100 is electrically connected to the upper end plate 104 .

空気極側フレーム130は、中央付近に上下方向に貫通する略矩形の孔131が形成されたフレーム状の部材であり、例えば、マイカ等の絶縁体により形成されている。空気極側フレーム130の孔131は、空気極114に面する空気室166を構成する。空気極側フレーム130は、単セル用セパレータ120の周縁部における上側の表面と、上側のインターコネクタ用セパレータ191の周縁部における下側の表面とに接触しており、両者の間のガスシール性(すなわち、空気室166のガスシール性)を確保するシール部材として機能する。また、空気極側フレーム130によって、発電単位102に含まれる一対のインターコネクタ用セパレータ191間(すなわち、一対のインターコネクタ190間)間が電気的に絶縁される。空気極側フレーム130には、空気極側供給マニホールド161と空気室166とを連通する空気極側供給連通流路132と、空気室166と空気極側排出マニホールド162とを連通する空気極側排出連通流路133とが形成されている。 The air electrode side frame 130 is a frame-shaped member having a substantially rectangular hole 131 penetrating vertically in the vicinity of the center thereof, and is made of an insulator such as mica, for example. A hole 131 in the cathode-side frame 130 constitutes an air chamber 166 facing the cathode 114 . The air electrode side frame 130 is in contact with the upper surface of the periphery of the single cell separator 120 and the lower surface of the periphery of the upper interconnector separator 191, and the gas sealing property between them is maintained. (that is, the gas sealing property of the air chamber 166). In addition, the air electrode side frame 130 electrically insulates between the pair of interconnector separators 191 included in the power generation unit 102 (that is, between the pair of interconnectors 190). The air electrode side frame 130 includes an air electrode side supply communication passage 132 that communicates the air electrode side supply manifold 161 and the air chamber 166, and an air electrode side discharge passage that communicates the air chamber 166 and the air electrode side discharge manifold 162. A communication channel 133 is formed.

燃料極側フレーム140は、中央付近に上下方向に貫通する略矩形の孔141が形成されたフレーム状の部材であり、例えば、金属により形成されている。燃料極側フレーム140の孔141は、燃料極116に面する燃料室176を構成する。燃料極側フレーム140は、単セル用セパレータ120の周縁部における下側の表面と、下側のインターコネクタ用セパレータ191の周縁部における上側の表面とに接触している。燃料極側フレーム140には、燃料極側供給マニホールド171と燃料室176とを連通する燃料極側供給連通流路142と、燃料室176と燃料極側排出マニホールド172とを連通する燃料極側排出連通流路143とが形成されている。 The fuel electrode-side frame 140 is a frame-shaped member having a substantially rectangular hole 141 penetrating vertically in the vicinity of the center thereof, and is made of metal, for example. A hole 141 in the anode-side frame 140 constitutes a fuel chamber 176 facing the anode 116 . The fuel electrode-side frame 140 is in contact with the lower surface of the periphery of the single cell separator 120 and the upper surface of the periphery of the lower interconnector separator 191 . The fuel electrode side frame 140 has a fuel electrode side supply communication passage 142 that communicates the fuel electrode side supply manifold 171 and the fuel chamber 176, and a fuel electrode side discharge passage that communicates the fuel chamber 176 and the fuel electrode side discharge manifold 172. A communication channel 143 is formed.

燃料極側集電部144は、燃料室176内に配置されている。燃料極側集電部144は、インターコネクタ対向部146と、電極対向部145と、電極対向部145とインターコネクタ対向部146とをつなぐ連接部147とを備えており、例えば、ニッケルやニッケル合金、ステンレス等により形成されている。電極対向部145は、燃料極116の下側の表面に接触しており、インターコネクタ対向部146は、インターコネクタ190の上側の表面に接触している。ただし、上述したように、燃料電池スタック100において最も下側に位置する発電単位102は下側のインターコネクタ190を備えていないため、該発電単位102における燃料極側集電部144のインターコネクタ対向部146は、下端用セパレータ189に接触している。燃料極側集電部144は、このような構成であるため、燃料極116とインターコネクタ190(または下端用セパレータ189)とを電気的に接続する。なお、燃料極側集電部144の電極対向部145とインターコネクタ対向部146との間には、例えばマイカにより形成されたスペーサー149が配置されている。そのため、燃料極側集電部144が温度サイクルや反応ガス圧力変動による発電単位102の変形に追随し、燃料極側集電部144を介した燃料極116とインターコネクタ190(または下端用セパレータ189)との電気的接続が良好に維持される。 The fuel electrode side collector 144 is arranged in the fuel chamber 176 . The fuel electrode-side collector 144 includes an interconnector-facing portion 146, an electrode-facing portion 145, and a connecting portion 147 that connects the electrode-facing portion 145 and the interconnector-facing portion 146. For example, nickel or a nickel alloy is used. , stainless steel or the like. The electrode facing portion 145 is in contact with the lower surface of the fuel electrode 116 , and the interconnector facing portion 146 is in contact with the upper surface of the interconnector 190 . However, as described above, since the power generation unit 102 located on the lowest side in the fuel cell stack 100 does not have the lower interconnector 190, the fuel electrode side current collector 144 in the power generation unit 102 faces the interconnector. The portion 146 is in contact with the bottom separator 189 . Since the fuel electrode side current collector 144 has such a configuration, it electrically connects the fuel electrode 116 and the interconnector 190 (or the lower end separator 189). A spacer 149 made of mica, for example, is arranged between the electrode-facing portion 145 and the interconnector-facing portion 146 of the fuel electrode-side collector portion 144 . Therefore, the fuel electrode side current collector 144 follows the deformation of the power generation unit 102 due to the temperature cycle and reaction gas pressure fluctuation, and the fuel electrode 116 and the interconnector 190 (or the lower end separator 189) through the fuel electrode side current collector 144. ) is well maintained.

A-3.燃料電池モジュール10における燃料電池スタック100以外の装置の構成:
次に、燃料電池モジュール10における燃料電池スタック100以外の装置の構成について説明する。図1に示すように、燃料電池モジュール10は、蒸発器310および改質・加熱器330を含む補助器300と、各装置間を結ぶ各種流路とを備える。各装置(燃料電池スタック100、補助器300)は、断熱材350によって囲まれた断熱空間351に収容されている。なお、図1では、便宜的に、断熱材350は全装置の周囲を覆う単純な四角形状をなすものとしてあるが、実際には、全装置の周囲を覆い、かつ、各装置の周囲を覆っている。図1では、燃料極側のガス(原燃料ガスRFG、燃料ガスFG、および燃料オフガスFOGを含む)の流れを一点鎖線で示し、空気極側のガス(酸化剤ガスOGおよび酸化剤オフガスOOGを含む)の流れを実線で示し、排ガスEGの流れを破線で示し、水の流れを二点鎖線で示している。
A-3. Configuration of devices other than fuel cell stack 100 in fuel cell module 10:
Next, configurations of devices other than the fuel cell stack 100 in the fuel cell module 10 will be described. As shown in FIG. 1, the fuel cell module 10 includes an auxiliary device 300 including an evaporator 310 and a reformer/heater 330, and various flow paths connecting each device. Each device (fuel cell stack 100 , auxiliary device 300 ) is housed in a heat insulating space 351 surrounded by a heat insulating material 350 . In FIG. 1, the heat insulating material 350 is assumed to have a simple rectangular shape that covers the entire device for the sake of convenience. ing. In FIG. 1, the flow of the gas on the fuel electrode side (including raw fuel gas RFG, fuel gas FG, and fuel offgas FOG) is indicated by a dashed line, and the gas on the air electrode side (oxidant gas OG and oxidant offgas OOG) is indicated by a dashed line. ) are indicated by solid lines, the flow of exhaust gas EG is indicated by dashed lines, and the flow of water is indicated by chain double-dashed lines.

蒸発器310は、内部に空間が形成された箱形部材であり、例えば金属により形成されている。蒸発器310は、水WAを蒸発させて水蒸気を生成するための装置である。蒸発器310には、水WAを導入するための純水導入流路251が接続されている。純水導入流路251は、主として配管により構成されており、純水導入流路251上には、イオン交換樹脂(図示せず)と、浄水タンク・フロート(図示せず)と、流量制御機構(図示せず)とが設けられている。給水源(図示せず)から純水導入流路251に供給された水WAは、イオン交換樹脂においてカルシウムイオン等の除去が行われ、浄水タンク・フロートにおいて浄化・貯留され、流量制御機構により制御された流量で、純水として蒸発器310に導入される。 The evaporator 310 is a box-shaped member with a space formed therein, and is made of metal, for example. The evaporator 310 is a device for evaporating the water WA to generate steam. A pure water introduction passage 251 for introducing water WA is connected to the evaporator 310 . The pure water introduction channel 251 is mainly composed of a pipe, and on the pure water introduction channel 251, there are an ion exchange resin (not shown), a purified water tank float (not shown), and a flow rate control mechanism. (not shown) are provided. Water WA supplied from a water supply source (not shown) to the pure water introduction channel 251 is subjected to removal of calcium ions and the like in the ion exchange resin, purified and stored in the purified water tank/float, and controlled by the flow rate control mechanism. It is introduced into the evaporator 310 as pure water at the set flow rate.

また、蒸発器310には、原燃料ガスRFGを導入するための原燃料ガス導入流路261が接続されている。原燃料ガス導入流路261は、主として配管により構成されており、原燃料ガス導入流路261上には、流量制御機構(図示せず)と、水素添加脱硫器(図示せず)とが設けられている。ガス源から原燃料ガス導入流路261に供給された原燃料ガスRFGは、水素添加脱硫器において硫黄成分を除去された状態で、流量制御機構により制御された流量で蒸発器310に導入される。 A raw fuel gas introduction passage 261 for introducing the raw fuel gas RFG is connected to the evaporator 310 . The raw fuel gas introduction channel 261 is mainly composed of a pipe, and a flow rate control mechanism (not shown) and a hydrogen addition desulfurizer (not shown) are provided on the raw fuel gas introduction channel 261. It is The raw fuel gas RFG supplied from the gas source to the raw fuel gas introduction passage 261 is introduced into the evaporator 310 at a flow rate controlled by the flow rate control mechanism in a state where the sulfur component is removed in the hydrodesulfurizer. .

また、蒸発器310には、改質・加熱器330のハウジング335(後述)から蒸発器310へ排ガスEGを送り出すための排ガス中継流路226と、蒸発器310から改質・加熱器330の改質器331(後述)へ混合ガスを送り出すための混合ガス流路228と、蒸発器310から排ガスEGを排出するための排ガス排出流路(図示せず)とが接続されている。これらの流路は、主として配管により構成されている。 Further, the evaporator 310 includes an exhaust gas relay passage 226 for sending the exhaust gas EG from a housing 335 (described later) of the reformer/heater 330 to the evaporator 310, A mixed gas passage 228 for sending mixed gas to a qualityr 331 (described later) and an exhaust gas discharge passage (not shown) for discharging exhaust gas EG from the evaporator 310 are connected. These flow paths are mainly composed of pipes.

改質・加熱器330は、改質器331と、燃焼器333と、ハウジング335とを備える。ハウジング335は、例えば金属により形成された密閉型の容器であり、改質器331と燃焼器333とを収容している。ハウジング335は、内壁336と外壁337とを有する二重壁構造に構成されており、内壁336と外壁337との間に形成された空気流路338には、伝熱用フィン339が配置されている。なお、図1では、伝熱用フィン339の一部の図示が省略されている。ハウジング335には、酸化剤ガスOG(空気)を導入するための空気導入流路271が接続されている。空気導入流路271は、主として配管により構成されており、空気導入流路271上には流量制御機構(図示せず)が設けられている。空気導入流路271に供給された酸化剤ガスOGは、流量制御機構により制御された流量でハウジング335の空気流路338に導入される。また、ハウジング335には、燃料電池スタック100の空気極側供給マニホールド161(後述)に向けて酸化剤ガスOGを送り出すための空気極側ガス供給流路61が接続されている。空気極側ガス供給流路61は、主として配管により構成されている。 The reformer/heater 330 includes a reformer 331 , a combustor 333 and a housing 335 . The housing 335 is a closed container made of metal, for example, and accommodates the reformer 331 and the combustor 333 . The housing 335 has a double wall structure having an inner wall 336 and an outer wall 337, and heat transfer fins 339 are arranged in an air flow path 338 formed between the inner wall 336 and the outer wall 337. there is 1, illustration of a portion of the heat transfer fins 339 is omitted. An air introduction channel 271 for introducing an oxidant gas OG (air) is connected to the housing 335 . The air introduction channel 271 is mainly configured by piping, and a flow rate control mechanism (not shown) is provided on the air introduction channel 271 . The oxidant gas OG supplied to the air introduction channel 271 is introduced into the air channel 338 of the housing 335 at a flow rate controlled by the flow control mechanism. Further, the housing 335 is connected to an air electrode side gas supply passage 61 for sending out the oxidant gas OG toward an air electrode side supply manifold 161 (described later) of the fuel cell stack 100 . The cathode-side gas supply channel 61 is mainly configured by piping.

改質器331は、内部に空間が形成された箱形部材であり、例えば金属により形成されている。改質器331は、原燃料ガスRFGを改質(水蒸気改質)して燃料ガスFGを生成するための装置である。改質器331内には、改質反応を促進させる触媒が配置されている。上述したように、改質器331には、蒸発器310から改質器331へ混合ガスを送り出すための混合ガス流路228が接続されている。また、改質器331には、燃料電池スタック100の燃料極側供給マニホールド171(後述)に向けて燃料ガスFGを送り出すための燃料極側ガス供給流路71が接続されている。燃料極側ガス供給流路71は、主として配管により構成されている。 The reformer 331 is a box-shaped member having a space inside, and is made of metal, for example. The reformer 331 is a device for reforming (steam reforming) the raw fuel gas RFG to generate the fuel gas FG. A catalyst that accelerates the reforming reaction is arranged in the reformer 331 . As described above, the reformer 331 is connected to the mixed gas flow path 228 for sending the mixed gas from the evaporator 310 to the reformer 331 . Further, the reformer 331 is connected to a fuel electrode side gas supply passage 71 for delivering the fuel gas FG toward a fuel electrode side supply manifold 171 (described later) of the fuel cell stack 100 . The fuel electrode side gas supply channel 71 is mainly configured by a pipe.

燃焼器333は、内部に空間が形成された箱形部材であり、例えば金属により形成されている。燃焼器333は、酸化剤オフガスOOGおよび燃料オフガスFOGを燃焼させるための装置である。燃焼器333内には、酸化剤オフガスOOGおよび燃料オフガスFOGの燃焼を促進させる触媒が配置されていてもよい。燃焼器333には、燃料電池スタック100の空気極側排出マニホールド162から酸化剤オフガスOOGが送り出される空気極側ガス排出流路240と、燃料電池スタック100の燃料極側排出マニホールド172から燃料オフガスFOGが送り出される燃料極側ガス排出流路230とが接続されている。これらの流路は、主として配管により構成されている。 The combustor 333 is a box-shaped member with a space formed therein, and is made of metal, for example. The combustor 333 is a device for burning the oxidant offgas OOG and the fuel offgas FOG. A catalyst may be placed in the combustor 333 to promote combustion of the oxidant off-gas OOG and the fuel off-gas FOG. The combustor 333 includes an air electrode side gas discharge passage 240 through which the oxidant offgas OOG is sent from the air electrode side discharge manifold 162 of the fuel cell stack 100 and a fuel offgas FOG from the fuel electrode side discharge manifold 172 of the fuel cell stack 100 . is connected to the fuel electrode side gas discharge channel 230 through which the gas is delivered. These flow paths are mainly composed of pipes.

A-4.燃料電池モジュール10の動作:
次に、燃料電池モジュール10の動作について説明する。図1に示すように、酸化剤ガスOGは、空気導入流路271を流れ、改質・加熱器330のハウジング335に形成された空気流路338内に導入される。空気流路338内に導入された酸化剤ガスOGは、燃焼器333によって生成された燃焼熱(排ガスEG)によって加熱されつつ空気流路338内を流れ、空気極側ガス供給流路61を介して燃料電池スタック100の空気極側供給マニホールド161に供給される。図3および図5に示すように、空気極側供給マニホールド161に供給された酸化剤ガスOGは、空気極側供給マニホールド161から、各発電単位102の空気極側供給連通流路132を介して空気室166に供給される。また、図1に示すように、原燃料ガス導入流路261を介して蒸発器310に原燃料ガスRFGが供給されると共に、純水導入流路251を介して蒸発器310に水WAが供給されると、蒸発器310において、排ガス中継流路226を介して導入された排ガスEGの熱を利用して水WAを蒸発させることにより水蒸気が生成されると共に、この水蒸気が原燃料ガスRFGと混合される。水蒸気と混合された原燃料ガスRFGは、混合ガス流路228を介して蒸発器310から改質器331に導入され、改質器331において水蒸気改質され、その結果、水素リッチな燃料ガスFGが生成される。生成された燃料ガスFGは、燃料極側ガス供給流路71を介して燃料電池スタック100の燃料極側供給マニホールド171に供給される。図4および図6に示すように、燃料極側供給マニホールド171に供給された燃料ガスFGは、燃料極側供給マニホールド171から、各発電単位102の燃料極側供給連通流路142を介して燃料室176に供給される。
A-4. Operation of fuel cell module 10:
Next, operation of the fuel cell module 10 will be described. As shown in FIG. 1 , the oxidant gas OG flows through the air introduction channel 271 and is introduced into the air channel 338 formed in the housing 335 of the reformer/heater 330 . The oxidant gas OG introduced into the air flow path 338 flows through the air flow path 338 while being heated by combustion heat (exhaust gas EG) generated by the combustor 333, and passes through the air electrode side gas supply flow path 61. and supplied to the air electrode side supply manifold 161 of the fuel cell stack 100 . As shown in FIGS. 3 and 5, the oxidant gas OG supplied to the air electrode side supply manifold 161 is supplied from the air electrode side supply manifold 161 through the air electrode side supply communication channel 132 of each power generation unit 102. Air chamber 166 is supplied. Further, as shown in FIG. 1, the raw fuel gas RFG is supplied to the evaporator 310 through the raw fuel gas introduction passage 261, and the water WA is supplied to the evaporator 310 through the pure water introduction passage 251. Then, in the evaporator 310, the heat of the exhaust gas EG introduced through the exhaust gas relay passage 226 is used to evaporate the water WA, thereby generating steam, which is combined with the raw fuel gas RFG. mixed. The raw fuel gas RFG mixed with steam is introduced from the evaporator 310 into the reformer 331 through the mixed gas flow path 228 and steam-reformed in the reformer 331, resulting in a hydrogen-rich fuel gas FG. is generated. The generated fuel gas FG is supplied to the fuel electrode side supply manifold 171 of the fuel cell stack 100 through the fuel electrode side gas supply channel 71 . As shown in FIGS. 4 and 6, the fuel gas FG supplied to the fuel electrode side supply manifold 171 flows from the fuel electrode side supply manifold 171 through the fuel electrode side supply communication channel 142 of each power generation unit 102. chamber 176 is supplied.

各発電単位102の空気室166に酸化剤ガスOGが供給され、燃料室176に燃料ガスFGが供給されると、各発電単位102の単セル110において酸化剤ガスOGに含まれる酸素と燃料ガスFGに含まれる水素との電気化学反応による発電が行われる。この発電反応は発熱反応である。各発電単位102において、単セル110の空気極114は空気極側集電部134を介して一方のインターコネクタ190に電気的に接続され、燃料極116は燃料極側集電部144を介して他方のインターコネクタ190に電気的に接続されている。また、燃料電池スタック100に含まれる複数の発電単位102は、電気的に直列に接続されている。そのため、燃料電池スタック100の出力端子として機能するエンドプレート104,106から、各発電単位102において生成された電気エネルギーが取り出される。なお、SOFCは、比較的高温(例えば700℃から1000℃)で発電が行われる。 When the oxidant gas OG is supplied to the air chamber 166 of each power generation unit 102 and the fuel gas FG is supplied to the fuel chamber 176, the oxygen contained in the oxidant gas OG and the fuel gas in the single cell 110 of each power generation unit 102 Electricity is generated by an electrochemical reaction with hydrogen contained in the FG. This power generation reaction is an exothermic reaction. In each power generation unit 102, the air electrode 114 of the single cell 110 is electrically connected to one interconnector 190 through the air electrode side current collector 134, and the fuel electrode 116 is electrically connected through the fuel electrode side current collector 144. It is electrically connected to the other interconnector 190 . Also, the plurality of power generation units 102 included in the fuel cell stack 100 are electrically connected in series. Therefore, the electrical energy generated in each power generation unit 102 is taken out from the end plates 104 and 106 that function as output terminals of the fuel cell stack 100 . Note that the SOFC generates power at a relatively high temperature (for example, 700° C. to 1000° C.).

図1、図3および図6に示すように、各発電単位102の空気室166から空気極側排出連通流路133を介して空気極側排出マニホールド162に排出された酸化剤オフガスOOGは、空気極側ガス排出流路240を介して燃焼器333に導入される。また、図1、図4および図7に示すように、各発電単位102の燃料室176から燃料極側排出連通流路143を介して燃料極側排出マニホールド172に排出された燃料オフガスFOGは、燃料極側ガス排出流路230を介して燃焼器333に導入される。燃焼器333に導入された酸化剤オフガスOOGおよび燃料オフガスFOGは、燃焼器333において混合されて燃焼され、その後、排ガスEGとして排ガス中継流路226を介して蒸発器310へと排出される。なお、燃焼器333において発生する熱により、改質器331における改質反応が促進されると共に、燃料電池スタック100が加熱される。 As shown in FIGS. 1, 3 and 6, the oxidant offgas OOG discharged from the air chamber 166 of each power generation unit 102 to the air electrode side discharge manifold 162 through the air electrode side discharge communication passage 133 is It is introduced into the combustor 333 via the pole-side gas discharge channel 240 . Further, as shown in FIGS. 1, 4 and 7, the fuel off-gas FOG discharged from the fuel chamber 176 of each power generation unit 102 to the fuel electrode side discharge manifold 172 through the fuel electrode side discharge communication passage 143 is It is introduced into the combustor 333 via the fuel electrode side gas discharge channel 230 . The oxidant offgas OOG and the fuel offgas FOG introduced into the combustor 333 are mixed and burned in the combustor 333 and then discharged as exhaust gas EG to the evaporator 310 via the exhaust gas relay passage 226 . The heat generated in the combustor 333 accelerates the reforming reaction in the reformer 331 and heats the fuel cell stack 100 .

A-5.燃料極側ガス供給流路71とその周辺の詳細構成:
燃料極側ガス供給流路71は、上述したように、改質器331から燃料電池スタック100の燃料極側供給マニホールド171に向けて燃料ガスFGを送り出すための流路であり(図1を参照)、図8に示すように、主として配管により構成されている。以下、燃料極側ガス供給流路71を構成(画定)する部材を特定配管部材71Pという。特定配管部材71Pは、特許請求の範囲における特定部材の一例である。
A-5. Detailed configuration of fuel electrode side gas supply channel 71 and its surroundings:
As described above, the fuel electrode side gas supply channel 71 is a channel for sending out the fuel gas FG from the reformer 331 toward the fuel electrode side supply manifold 171 of the fuel cell stack 100 (see FIG. 1). ), and as shown in FIG. Hereinafter, a member that configures (defines) the fuel electrode-side gas supply channel 71 is referred to as a specific piping member 71P. The specific piping member 71P is an example of a specific member in the claims.

図8は、燃料電池モジュール10の一部分(図1のX部)のXY断面構成を拡大して示す説明図である。図8には、燃料極側ガス供給流路71を構成(画定)する特定配管部材71PのXY断面構成が示されている。なお、図8では、特定配管部材71Pの一部のみが示されており、その他の部分の図示は省略されている。 FIG. 8 is an explanatory view showing an enlarged XY cross-sectional configuration of a portion (X section in FIG. 1) of the fuel cell module 10. As shown in FIG. FIG. 8 shows the XY cross-sectional configuration of the specific piping member 71P that configures (defines) the fuel electrode-side gas supply channel 71. As shown in FIG. In addition, in FIG. 8, only a part of the specific piping member 71P is shown, and illustration of other parts is omitted.

なお、燃料電池モジュール10に形成された原燃料ガス導入流路261と、混合ガス流路228と、燃料極側ガス供給流路71と、燃料電池スタック100内において燃料ガスFGが通る流路(燃料極側供給マニホールド171、燃料室176等)と、これらの流路間に備えられる各装置(改質器331等)内の流路と、からなる一連のガス流路(以下、「特定ガス流路」という。)400は、燃料極116に供給されるガスが流通するガス流路であると言える。このとき、燃料極側ガス供給流路71は、特定ガス流路400の一部であると言え、また、特定ガス流路400のうち、改質器331と燃料電池スタック100とを接続する部分であると言える。 The raw fuel gas introduction channel 261 formed in the fuel cell module 10, the mixed gas channel 228, the fuel electrode side gas supply channel 71, and the channel through which the fuel gas FG passes in the fuel cell stack 100 ( A series of gas flow paths (hereinafter referred to as "specific gas ) 400 can be said to be a gas flow path through which the gas supplied to the fuel electrode 116 flows. At this time, the fuel electrode-side gas supply channel 71 can be said to be a part of the specific gas channel 400 , and the portion of the specific gas channel 400 that connects the reformer 331 and the fuel cell stack 100 . It can be said that

図8に示すように、特定配管部材71Pは、内部にガス流路が形成された筒状の部材である。特定配管部材71Pは、Mn(マンガン)およびCr(クロム)を含む部材(例えば金属)により形成されている。 As shown in FIG. 8, the specific piping member 71P is a tubular member having a gas flow path formed therein. The specific piping member 71P is made of a member (for example, metal) containing Mn (manganese) and Cr (chromium).

特定配管部材71Pの表面(燃料極116に流れるガスが通る流路を画定する表面)の少なくとも一部(以下、「特定表面」という。)71Sに、MnとSi(シリコン)との化合物を含む酸化被膜OC1が形成されている。Siは、Si,Al(アルミニウム),Ti(チタン)およびS(硫黄)から選択される少なくとも1つの元素(以下、「特定元素」という。)に該当する。また、MnとSiとの化合物は、MnSiO(珪酸マンガン)、またはMnSiOに含まれるMnとSiの少なくとも一方の一部が他の元素で置換された化合物である。なお、Siは特許請求の範囲における特定元素の一例であり、MnとSiとの化合物は特許請求の範囲における特定化合物の一例である。 At least a portion (hereinafter referred to as “specific surface”) 71S of the surface of the specific piping member 71P (the surface defining the flow path through which the gas flowing to the fuel electrode 116 passes) contains a compound of Mn and Si (silicon). An oxide film OC1 is formed. Si corresponds to at least one element (hereinafter referred to as "specific element") selected from Si, Al (aluminum), Ti (titanium) and S (sulfur). Also, the compound of Mn and Si is Mn 2 SiO 4 (manganese silicate) or a compound in which at least one of Mn and Si contained in Mn 2 SiO 4 is partly replaced with another element. Incidentally, Si is an example of a specific element in the scope of claims, and a compound of Mn and Si is an example of a specific compound in the scope of claims.

本実施形態の酸化被膜OC1は、X線回析法によって、M、nSiO、またはMnSiOに含まれるMnとSiの少なくとも一方の一部が他の元素で置換された化合物が同定され、一方、MnOが同定されないものである。このX線回析法の測定条件は、以下の通りである。すなわち、管球電圧40kV、管球電流20mA、波長CuKα(1.541862Å)である。また、上記の「MnOが同定されない」とは、10°~80°の測定範囲において、MnOに帰属されるピークが2つ以上観察されないことを指す(以下、同様)。 The oxide film OC1 of the present embodiment is a compound in which at least one of Mn and Si contained in M, n 2 SiO 4 , or Mn 2 SiO 4 is partially substituted with another element by an X-ray diffraction method. are identified, while MnO is not. The measurement conditions for this X-ray diffraction method are as follows. That is, the tube voltage is 40 kV, the tube current is 20 mA, and the wavelength is CuKα (1.541862 Å). Moreover, the above-mentioned "MnO is not identified" means that two or more peaks attributed to MnO are not observed in the measurement range of 10° to 80° (the same shall apply hereinafter).

本実施形態の酸化被膜OC1における特定元素(Si)の含有量は、10質量%以上(例えばMnSiOの場合、14質量%)である。なお、酸化被膜OC1における特定元素(Si)の含有量は、硝酸等を用いて酸化被膜OC1(が形成された特定配管部材71P)を溶解させたサンプルについて、ICP発光分析を行うことにより測定することができる。 The content of the specific element (Si) in the oxide film OC1 of this embodiment is 10% by mass or more (for example, 14% by mass in the case of Mn 2 SiO 4 ). The content of the specific element (Si) in the oxide film OC1 is measured by performing ICP emission spectrometry on a sample obtained by dissolving the oxide film OC1 (the specific piping member 71P having the oxide film OC1 formed thereon) using nitric acid or the like. be able to.

A-6.燃料電池モジュール10の製造方法:
図9は、第1実施形態における燃料電池モジュール10の製造方法を示すフローチャートである。燃料電池モジュール10の製造方法は、例えば以下の通りである。
A-6. Manufacturing method of fuel cell module 10:
FIG. 9 is a flow chart showing a method for manufacturing the fuel cell module 10 according to the first embodiment. A method of manufacturing the fuel cell module 10 is, for example, as follows.

まず、特定配管部材71Pの材料である第1材料M1と、特定元素(Si)を含む材料である第2材料M2とを準備する(準備工程S11)。第1材料M1は、MnおよびCrを含む部材(例えば金属)である。第2材料M2は、例えばマイカである。以下において、第1材料M1の表面のうち、MnとSi(シリコン)との化合物を含む酸化被膜OC1を形成する部分を「特定表面71S」という。 First, a first material M1, which is the material of the specific piping member 71P, and a second material M2, which is a material containing a specific element (Si), are prepared (preparation step S11). The first material M1 is a member (for example, metal) containing Mn and Cr. The second material M2 is mica, for example. Hereinafter, of the surface of the first material M1, the portion forming the oxide film OC1 containing the compound of Mn and Si (silicon) is referred to as "specific surface 71S".

次に、第1材料M1と第2材料M2とを焼成炉内の同一の空間に配置した状態で、第1材料M1および第2材料M2を焼成する。これにより、第1材料M1の特定表面71Sに酸化被膜OC1を形成すると共に、第1材料M1の表面のうち、特定表面71S以外の部分に熱処理を施す。具体的には、焼成炉内の同一の空間において、第1材料M1の特定表面71Sに第2材料M2が対向するように第1材料M1および第2材料M2を配置する。焼成方法としては、例えば、酸化被膜の形成による寸法変化が許容できる部材の場合は、大気雰囲気中で焼成を行うとし(焼成温度は、例えば1000℃)、酸化被膜の形成による寸法変化が許容できない部材(例えば、ネジが存在する継手やボルト)の場合は、不活性雰囲気中、または水素を含む雰囲気中で焼成を行う(焼成温度は、例えば900℃)とするとよい。このような処理に換えて、第2材料M2(マイカ)を水と混合し、水素ガスによってバブリングした蒸気を、所定温度(例えば850℃程度)に保持した第1材料M1の内部に所定時間(例えば10時間程度)流通させることにより、第1材料M1の特定表面71SにSiを付着させてもよい。これらの処理を行うことにより、第1材料M1の特定表面71Sに、MnとSiとの化合物であるMnSiO等を含む酸化被膜OC1が形成される。 Next, the first material M1 and the second material M2 are fired while the first material M1 and the second material M2 are placed in the same space in the firing furnace. As a result, an oxide film OC1 is formed on the specific surface 71S of the first material M1, and heat treatment is performed on the surface of the first material M1 other than the specific surface 71S. Specifically, in the same space in the firing furnace, the first material M1 and the second material M2 are arranged such that the second material M2 faces the specific surface 71S of the first material M1. As for the firing method, for example, in the case of a member that can allow dimensional change due to the formation of an oxide film, the firing is performed in an air atmosphere (the firing temperature is, for example, 1000° C.), and the dimensional change due to the formation of an oxide film is not allowed. In the case of members (for example, joints and bolts with screws), firing may be performed in an inert atmosphere or in an atmosphere containing hydrogen (at a firing temperature of 900° C., for example). Instead of such a treatment, the second material M2 (mica) is mixed with water, and the steam bubbling with hydrogen gas is placed inside the first material M1 maintained at a predetermined temperature (for example, about 850° C.) for a predetermined time ( For example, about 10 hours), Si may adhere to the specific surface 71S of the first material M1. By performing these treatments, an oxide film OC1 containing Mn 2 SiO 4 or the like, which is a compound of Mn and Si, is formed on the specific surface 71S of the first material M1.

次に、特定配管部材71Pの組み付けや、その他の装置や流路等の組み付け等の残りの工程を行うことにより(S13)、上述した構成の燃料電池モジュール10の製造が完了する。 Next, the remaining steps such as assembling the specific piping member 71P and assembling other devices, flow paths, etc. are performed (S13), thereby completing the manufacture of the fuel cell module 10 having the configuration described above.

A-7.第1実施形態の効果:
以上説明したように、本実施形態の燃料電池モジュール10は、固体酸化物を含む電解質層112と、電解質層112を挟んで互いに対向する空気極114および燃料極116と、を含む単セル110を有する燃料電池スタック100を備える。燃料電池モジュール10には、燃料極116に供給されるガスが流通する特定ガス流路400が形成されている。特定ガス流路400を画定すると共にMnを含む部材である特定配管部材71Pの表面の少なくとも一部(以下、「特定表面」という。)71Sに、特定ガス流路400に面し、かつ、Mnと特定元素(Si)との化合物である特定化合物を含む酸化被膜OC1が形成されている。
A-7. Effect of the first embodiment:
As described above, the fuel cell module 10 of the present embodiment includes a single cell 110 including an electrolyte layer 112 containing a solid oxide, and an air electrode 114 and a fuel electrode 116 facing each other with the electrolyte layer 112 interposed therebetween. A fuel cell stack 100 is provided. The fuel cell module 10 is formed with a specific gas flow path 400 through which the gas supplied to the fuel electrode 116 flows. At least part of the surface (hereinafter referred to as “specific surface”) 71S of the specific piping member 71P, which is a member that defines the specific gas flow path 400 and contains Mn, faces the specific gas flow path 400 and contains Mn. and a specific element (Si), an oxide film OC1 containing a specific compound is formed.

本実施形態の燃料電池モジュール10は、上述したように、特定ガス流路400を画定すると共にMnを含む部材である特定配管部材71Pの特定表面71Sに、特定ガス流路400に面し、かつ、Mnと特定元素(Si)との化合物である特定化合物を含む酸化被膜OC1が形成されている。そのため、本実施形態の燃料電池モジュール10においては、特定ガス流路400を画定する特定配管部材71PがMnを含むものでありながら、特定配管部材71Pに含まれるMnがガス中に飛散することが抑制される。これは、Mnが特定化合物(Mnと特定元素(Si)との化合物)となることにより、ガス中に飛散しにくくなるからである。従って、本実施形態の燃料電池モジュール10によれば、上記従来技術と比較して、燃料室176におけるMn蒸気圧の上昇を抑制することができ、これにより単セル110の性能を向上させることができる。 As described above, in the fuel cell module 10 of the present embodiment, the specific surface 71S of the specific piping member 71P, which is a member that defines the specific gas flow path 400 and contains Mn, faces the specific gas flow path 400, and , Mn and a specific element (Si). Therefore, in the fuel cell module 10 of the present embodiment, although the specific piping member 71P defining the specific gas flow path 400 contains Mn, Mn contained in the specific piping member 71P may scatter in the gas. Suppressed. This is because Mn becomes a specific compound (a compound of Mn and a specific element (Si)) and is less likely to scatter in the gas. Therefore, according to the fuel cell module 10 of the present embodiment, it is possible to suppress an increase in the Mn vapor pressure in the fuel chamber 176 compared to the conventional technology, thereby improving the performance of the single cell 110. can.

本実施形態の燃料電池モジュール10では、酸化被膜OC1は、X線回析法によってMnOが同定されない。そのため、本実施形態の燃料電池モジュール10においては、酸化被膜OC1がX線回析法によってMnOが同定される構成と比較して、特定配管部材71Pに含まれるMnがガス中に飛散することが生じにくい。従って、本実施形態の燃料電池モジュール10によれば、より効果的に、燃料室176におけるMn蒸気圧の上昇を抑制することができ、これにより単セル110の性能を向上させることができる。 In the fuel cell module 10 of this embodiment, MnO is not identified in the oxide film OC1 by the X-ray diffraction method. Therefore, in the fuel cell module 10 of the present embodiment, Mn contained in the specific piping member 71P is less likely to scatter in the gas, compared to the structure in which MnO is identified in the oxide film OC1 by the X-ray diffraction method. unlikely to occur. Therefore, according to the fuel cell module 10 of this embodiment, it is possible to more effectively suppress the increase in the Mn vapor pressure in the fuel chamber 176, thereby improving the performance of the single cell 110. FIG.

本実施形態の燃料電池モジュール10では、Mnを含む部材である特定配管部材71Pは、Crを含む。そのため、本実施形態の燃料電池モジュール10では、特定配管部材71Pの表面にCrが形成される。そのため、特定配管部材71Pの表面に形成されるMnと特定元素(Si)の化合物を核として、Mn蒸気圧が低いMnとCrの化合物((Cr、Mn)等)を形成され、これにより、Mnが燃料室176に飛散することが更に抑制される。従って、本実施形態の燃料電池モジュール10によれば、より効果的に、燃料室176におけるMn蒸気圧の上昇を抑制することができ、これにより単セル110の性能を向上させることができる。 In the fuel cell module 10 of this embodiment, the specific piping member 71P, which is a member containing Mn, contains Cr. Therefore, in the fuel cell module 10 of this embodiment, Cr 2 O 3 is formed on the surface of the specific piping member 71P. Therefore, a compound of Mn and a specific element (Si) formed on the surface of the specific piping member 71P is used as a nucleus to form a compound of Mn and Cr ((Cr, Mn) 3 O 4 etc.) having a low Mn vapor pressure, This further suppresses scattering of Mn into the fuel chamber 176 . Therefore, according to the fuel cell module 10 of this embodiment, it is possible to more effectively suppress the increase in the Mn vapor pressure in the fuel chamber 176, thereby improving the performance of the single cell 110. FIG.

本実施形態の燃料電池モジュール10では、特定元素(Si,Al,TiおよびSから選択される少なくとも1つの元素)は、Siであり、特定化合物(MnとSiとの化合物)は、MnSiO、またはMnSiOに含まれるMnとSiの少なくとも一方の一部が他の元素で置換された化合物である。SiはMnとの反応性が特に良いため、本実施形態の燃料電池モジュール10によれば、Siでない特定元素(例えば、Ti、Al、S)のみを含む構成と比較して、より効果的に、燃料室176におけるMn蒸気圧の上昇を抑制することができ、これにより単セル110の性能を向上させることができる。 In the fuel cell module 10 of the present embodiment, the specific element (at least one element selected from Si, Al, Ti and S) is Si, and the specific compound (compound of Mn and Si) is Mn 2 SiO. 4 or Mn 2 SiO 4 is a compound in which at least one of Mn and Si contained in Mn 2 SiO 4 is partially substituted with another element. Since Si has particularly good reactivity with Mn, according to the fuel cell module 10 of the present embodiment, compared with a configuration containing only specific elements other than Si (for example, Ti, Al, S), , the increase in the Mn vapor pressure in the fuel chamber 176 can be suppressed, thereby improving the performance of the single cell 110 .

本実施形態の燃料電池モジュール10では、単セル110は燃料電池単セルである。燃料電池モジュール10は、特定ガス流路400に連通する空間が形成された改質器331であって、燃料電池スタック100に供給されるガスを改質する改質器331を備える。特定ガス流路400のうち、改質器331と燃料電池スタック100とを接続する部分(燃料極側ガス供給流路71)に、特定化合物(Mnと特定元素(Si)との化合物)を含む酸化被膜OC1が形成されている。 In the fuel cell module 10 of this embodiment, the single cell 110 is a single fuel cell. The fuel cell module 10 includes a reformer 331 having a space communicating with the specific gas flow path 400 and reforming the gas supplied to the fuel cell stack 100 . A specific compound (a compound of Mn and a specific element (Si)) is contained in a portion (anode-side gas supply channel 71) of the specific gas channel 400 that connects the reformer 331 and the fuel cell stack 100. An oxide film OC1 is formed.

改質器331では改質のために高温(例えば500~700℃)が必要である。従って、高温である改質器331を通り、特定ガス流路400のうち、改質器331と燃料電池スタック100との間の部分を流れるガスは高温となる。また、ガスの温度が高いほど、特定配管部材71Pの特定表面71SからガスにMnが飛散しやすくなる。そのため、特定ガス流路400のうち、改質器331と燃料電池スタック100とを接続する部分である特定配管部材71Pの特定表面71Sに含まれるMn(の全て)が特定化合物でない状態で存在する従来の構成においては、特定表面71SからガスにMnが特に飛散しやすい。 The reformer 331 requires a high temperature (for example, 500 to 700° C.) for reforming. Therefore, the temperature of the gas that passes through the reformer 331, which has a high temperature, and flows through the portion of the specific gas flow path 400 between the reformer 331 and the fuel cell stack 100 becomes high. Also, the higher the temperature of the gas, the easier it is for Mn to scatter from the specific surface 71S of the specific piping member 71P into the gas. Therefore, (all of) Mn contained in the specific surface 71S of the specific piping member 71P, which is the portion connecting the reformer 331 and the fuel cell stack 100 in the specific gas flow path 400, exists in a state where it is not a specific compound. In the conventional configuration, Mn is particularly likely to scatter from the specific surface 71S into the gas.

本実施形態の燃料電池モジュール10では、このようにMnがガスに特に飛散しやすい構成において、上記のように、特定ガス流路400を画定すると共にMnを含む部材である特定配管部材71Pの特定表面71Sに特定化合物を含む酸化被膜OC1が形成されていることにより、特定配管部材71Pに含まれるMnがガス中に飛散することが抑制されるため、特に好適である。 In the fuel cell module 10 of the present embodiment, in such a configuration in which Mn is particularly likely to scatter in the gas, as described above, the specific piping member 71P, which is a member that defines the specific gas flow path 400 and contains Mn, is specified. Formation of the oxide film OC1 containing the specific compound on the surface 71S is particularly preferable because Mn contained in the specific piping member 71P is prevented from scattering into the gas.

本実施形態の燃料電池モジュール10の製造方法は、上述した準備工程S11と焼成工程S12とを備える。準備工程S11は、特定ガス流路400を画定すると共にMnを含む部材である特定配管部材71Pの材料である第1材料M1と、特定元素(Si)を含む材料である第2材料M2とを準備する工程である。焼成工程S12は、第1材料M1と第2材料M2とを焼成炉内の同一の空間に配置した状態で、第1材料M1および第2材料M2を焼成することにより、第1材料M1の特定表面71Sに酸化被膜OC1を形成すると共に、第1材料M1の表面のうち、特定表面71S以外の部分に熱処理を施す工程である。本製造方法によれば、第1材料M1の特定表面71Sに酸化被膜OC1を形成する工程と、第1材料M1の表面のうち、特定表面71S以外の部分に熱処理を施す工程とを別々に行う製造方法と比較して効率的に、上記燃料電池モジュール10を製造することができる。 The manufacturing method of the fuel cell module 10 of this embodiment includes the preparation step S11 and the firing step S12 described above. In the preparation step S11, the first material M1, which is the material of the specific piping member 71P, which defines the specific gas flow path 400 and contains Mn, and the second material M2, which is the material containing the specific element (Si), are prepared. This is the preparation process. In the firing step S12, the first material M1 and the second material M2 are placed in the same space in the firing furnace, and the first material M1 and the second material M2 are fired to specify the first material M1. In this step, an oxide film OC1 is formed on the surface 71S, and a heat treatment is applied to portions of the surface of the first material M1 other than the specific surface 71S. According to this manufacturing method, the step of forming the oxide film OC1 on the specific surface 71S of the first material M1 and the step of heat-treating the portion of the surface of the first material M1 other than the specific surface 71S are performed separately. The fuel cell module 10 can be manufactured more efficiently than the manufacturing method.

本実施形態の燃料電池モジュール10の製造方法において、焼成工程S12は、大気雰囲気中で焼成を行う工程としてもよい。本製造方法によれば、効率的に、上記燃料電池モジュール10を製造することができる。 In the method for manufacturing the fuel cell module 10 of the present embodiment, the firing step S12 may be a step of performing firing in an air atmosphere. According to this manufacturing method, the fuel cell module 10 can be manufactured efficiently.

本実施形態の燃料電池モジュール10の製造方法において、焼成工程S12は、不活性雰囲気中、または水素を含む雰囲気中で焼成を行う工程としてもよい。本製造方法によれば、効率的に、上記燃料電池モジュール10を製造することができる。 In the method of manufacturing the fuel cell module 10 of the present embodiment, the firing step S12 may be a step of performing firing in an inert atmosphere or in an atmosphere containing hydrogen. According to this manufacturing method, the fuel cell module 10 can be manufactured efficiently.

B.第2実施形態:
図10は、第2実施形態における燃料電池モジュール10Aが備える燃料電池スタック100Aの一部分(図6や図7の一部に対応する部分)のXZ断面構成を拡大して示す説明図である。
B. Second embodiment:
FIG. 10 is an explanatory diagram showing an enlarged XZ cross-sectional configuration of a portion of the fuel cell stack 100A provided in the fuel cell module 10A in the second embodiment (portion corresponding to a portion of FIGS. 6 and 7).

第2実施形態の燃料電池モジュール10Aの構成は、燃料電池スタック100Aのインターコネクタ190Aの構成が異なる点以外は第1実施形態の燃料電池モジュール10の構成と基本的に同様である。以下では、第2実施形態の燃料電池モジュール10Aの構成のうち、上述した第1実施形態の燃料電池モジュール10と同一の構成については、同一の符号を付すことによってその説明を適宜省略する。 The configuration of the fuel cell module 10A of the second embodiment is basically the same as the configuration of the fuel cell module 10 of the first embodiment, except that the configuration of the interconnector 190A of the fuel cell stack 100A is different. In the following, among the configurations of the fuel cell module 10A of the second embodiment, the same configurations as those of the fuel cell module 10 of the first embodiment described above are denoted by the same reference numerals, and descriptions thereof will be omitted as appropriate.

図10に示すように、第2実施形態における燃料電池モジュール10Aが備える燃料電池スタック100Aのインターコネクタ190A(より詳細には、平板部150に相当する部分)の表面(燃料極116に流れるガスが通る流路である燃料室176を画定する表面)の少なくとも一部(以下、「特定表面」という。)190Sに、Mnと特定元素(Si)との化合物である特定化合物を含む酸化被膜OC2が形成されている。なお、燃料室176を画定する部材であるインターコネクタ190Aは、燃料極116に供給されるガスが流通するガス流路である特定ガス流路400Aの一部を構成(画定)する部材であり、特許請求の範囲における特定部材に該当する。 As shown in FIG. 10, the surface of the interconnector 190A (more specifically, the portion corresponding to the flat plate portion 150) of the fuel cell stack 100A included in the fuel cell module 10A in the second embodiment (the gas flowing to the fuel electrode 116 is An oxide film OC2 containing a specific compound, which is a compound of Mn and a specific element (Si), is formed on at least a portion (hereinafter referred to as a “specific surface”) 190S of the surface defining the fuel chamber 176, which is a passage through which the fuel chamber 176 passes. formed. The interconnector 190A, which is a member that defines the fuel chamber 176, is a member that configures (defines) a part of the specific gas flow path 400A, which is a gas flow path through which the gas supplied to the fuel electrode 116 flows. It corresponds to a specific member in the scope of claims.

本実施形態の燃料電池モジュール10Aによれば、上述したようにインターコネクタ190Aの特定表面190Sに特定化合物(Mnと特定元素(Si)との化合物)を含む酸化被膜OC2が形成されていることにより、第1実施形態における酸化被膜OC1による効果と同様の効果が得られる。すなわち、本実施形態の燃料電池モジュール10Aによれば、上記従来技術と比較して、燃料室176におけるMn蒸気圧の上昇を抑制することができ、これにより単セル110の性能を向上させることができる。 According to the fuel cell module 10A of the present embodiment, as described above, the oxide film OC2 containing the specific compound (the compound of Mn and the specific element (Si)) is formed on the specific surface 190S of the interconnector 190A. , the same effect as that of the oxide film OC1 in the first embodiment can be obtained. That is, according to the fuel cell module 10A of the present embodiment, it is possible to suppress an increase in the Mn vapor pressure in the fuel chamber 176 compared to the conventional technology, thereby improving the performance of the single cell 110. can.

本実施形態の酸化被膜OC2は、X線回析法によってMnOが同定されない。また、本実施形態のインターコネクタ190Aは、MnおよびCrを含む部材(例えば、フェライト系ステンレス)により形成されている。また、本実施形態の酸化被膜OC2における特定元素(Si)の含有量は、10質量%以上(例えばMnSiOの場合、14質量%)である。これらの構成による効果も基本的には第1実施形態と同様に得られる。 MnO is not identified in the oxide film OC2 of this embodiment by the X-ray diffraction method. Moreover, the interconnector 190A of the present embodiment is formed of a member containing Mn and Cr (for example, ferritic stainless steel). Moreover, the content of the specific element (Si) in the oxide film OC2 of the present embodiment is 10% by mass or more (for example, 14% by mass in the case of Mn 2 SiO 4 ). The effects of these configurations are basically obtained in the same manner as in the first embodiment.

なお、本実施形態において、特定配管部材71Pの特定表面71Sに、第1実施形態のようにMnと特定元素(Si)との化合物を含む酸化被膜OC1が形成されていてもよいが、酸化被膜OC1が形成されていなくてもよい。 In this embodiment, an oxide film OC1 containing a compound of Mn and a specific element (Si) may be formed on the specific surface 71S of the specific piping member 71P as in the first embodiment. OC1 may not be formed.

本実施形態の燃料電池モジュール10Aの製造方法についても基本的には同様であるが、第1材料M1(本実施形態ではインターコネクタ190Aの材料)の特定表面190Sに酸化被膜OC2を形成すると共に、第1材料M1の表面のうち、特定表面190S以外の部分に施す熱処理として、例えば、被覆層194を形成するためのペースト材料をインターコネクタ190Aの表面に焼き付ける処理を行うとしてよい。 The manufacturing method of the fuel cell module 10A of this embodiment is basically the same, but an oxide film OC2 is formed on the specific surface 190S of the first material M1 (material of the interconnector 190A in this embodiment), As the heat treatment performed on the surface of the first material M1 other than the specific surface 190S, for example, a paste material for forming the coating layer 194 may be baked on the surface of the interconnector 190A.

C.変形例:
本明細書で開示される技術は、上述の実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の形態に変形することができ、例えば次のような変形も可能である。
C. Variant:
The technology disclosed in this specification is not limited to the above-described embodiments, and can be modified in various forms without departing from the scope of the invention. For example, the following modifications are possible.

上記実施形態における燃料電池モジュール10の構成や燃料電池モジュール10を構成する各部分の構成は、あくまで一例であり、種々変形可能である。上記実施形態における燃料電池スタック100、100Aの構成や燃料電池スタック100、100Aを構成する各部分の構成も、あくまで一例であり、種々変形可能である。 The configuration of the fuel cell module 10 and the configuration of each part constituting the fuel cell module 10 in the above-described embodiment are merely examples, and various modifications are possible. The configurations of the fuel cell stacks 100 and 100A in the above-described embodiments and the configurations of the parts that constitute the fuel cell stacks 100 and 100A are only examples, and various modifications are possible.

上記実施形態では、特定配管部材71Pの表面(特定表面71S)やインターコネクタ190Aの表面(特定表面190S)に、Mnと特定元素(Siは、Si,Al,TiおよびSから選択される少なくとも1つの元素)との化合物である特定化合物を含む酸化被膜OC1、OC2が形成されているが、燃料極116に供給されるガスが流通する特定ガス流路400、400Aを画定すると共にMnを含む他の部材の表面に特定化合物を含む酸化被膜が形成された構成であってもよい。この構成においては、当該他の部材は特許請求の範囲における特定部材に該当し、当該酸化被膜が形成された当該他の部材の表面(燃料極116に流れるガスが通る流路を画定する表面)は特定表面に該当する。 In the above embodiment, Mn and a specific element (Si is at least one selected from Si, Al, Ti and S) are added to the surface of the specific piping member 71P (specific surface 71S) and the surface of the interconnector 190A (specific surface 190S). The oxide films OC1 and OC2 containing specific compounds which are compounds with one element) are formed, but define the specific gas flow paths 400 and 400A through which the gas supplied to the fuel electrode 116 flows, and also contain Mn. A structure in which an oxide film containing a specific compound is formed on the surface of the member may also be used. In this configuration, the other member corresponds to a specific member in the claims, and the surface of the other member on which the oxide film is formed (the surface that defines the flow path through which the gas flowing to the fuel electrode 116 passes) corresponds to a specific surface.

上記実施形態では、燃料極116に供給されるガスが流通する特定ガス流路400、400Aを画定する部材(71P、190A)の表面に形成された酸化被膜OC1、OC2に含まれる特定元素(Siは、Si,Al,TiおよびSから選択される少なくとも1つの元素)がSiであり、Siは水蒸気と接したときに揮発しやすい点から特に好適であるが、Siに換えて、または加えて、特定元素として、Si以外の元素(例えば、Al、Ti、S)を採用してもよい。 In the above embodiment, the specific element (Si is at least one element selected from Si, Al, Ti and S) is Si, and Si is particularly preferred because it is easily volatilized when it comes into contact with water vapor, but instead of or in addition to Si , an element other than Si (eg, Al, Ti, S) may be employed as the specific element.

上記実施形態では、酸化被膜OC1、OC2は、X線回析法によってMnOが同定されないものであるが、X線回析法によってMnOが同定されるものとしてもよい。 Although MnO is not identified in the oxide films OC1 and OC2 by the X-ray diffraction method in the above embodiment, MnO may be identified by the X-ray diffraction method.

また、第2実施形態では、燃料電池スタック100Aに含まれるすべての発電単位102のインターコネクタ190Aに酸化被膜OC2が形成されているが、必ずしも燃料電池スタック100Aに含まれるすべての発電単位102に酸化被膜OC2が形成されている必要はなく、少なくとも1つの発電単位102に酸化被膜OC2が形成されていればよい。 In the second embodiment, the oxide film OC2 is formed on the interconnectors 190A of all the power generation units 102 included in the fuel cell stack 100A. It is not necessary to form the coating OC2, and it is sufficient that at least one power generation unit 102 is formed with the oxide coating OC2.

燃料極116に供給されるガスが流通する特定ガス流路400、400Aを画定すると共にMnを含む部材(特定配管部材71P、インターコネクタ190A)は、Crを含んでいなくてもよい。 The members that define the specific gas flow paths 400 and 400A through which the gas supplied to the fuel electrode 116 flows and that contain Mn (the specific piping member 71P and the interconnector 190A) may not contain Cr.

また、上記実施形態では、インターコネクタ190は導電性の被覆層194を含んでいるが、インターコネクタ190が該被覆層194を含んでいなくてもよい。また、上記実施形態では、単セル110が反応防止層118を有しているが、単セル110が反応防止層118を有さないとしてもよい。また、上記実施形態において、燃料電池スタック100に含まれる単セル110の個数(発電単位102の個数)は、あくまで一例であり、単セル110の個数は燃料電池スタック100に要求される出力電圧等に応じて適宜決められる。また、上記実施形態における各部材を構成する材料は、あくまで例示であり、各部材が他の材料により構成されていてもよい。 Moreover, although the interconnector 190 includes the conductive coating layer 194 in the above embodiment, the interconnector 190 may not include the coating layer 194 . Further, although the unit cell 110 has the reaction prevention layer 118 in the above embodiment, the unit cell 110 may not have the reaction prevention layer 118 . In the above embodiment, the number of single cells 110 (the number of power generation units 102) included in the fuel cell stack 100 is merely an example, and the number of single cells 110 is the output voltage required for the fuel cell stack 100. can be determined as appropriate. In addition, the materials forming each member in the above-described embodiment are merely examples, and each member may be formed of another material.

インターコネクタ190、190Aは、Crを含んでなくてもよい。 Interconnectors 190 and 190A may not contain Cr.

インターコネクタ190、190Aは、各部(平板部150、空気極側集電部134、被覆層194、酸化被膜OC2)の一部または全体が一つの部材により構成されていてもよい。 In the interconnectors 190, 190A, each part (the flat plate part 150, the air electrode side current collector part 134, the coating layer 194, the oxide film OC2) may be partially or wholly composed of one member.

また、上記実施形態の燃料電池スタック100は、コフロータイプのSOFCであるが、本明細書に開示される技術は、カウンタータイプのSOFCにも同様に適用可能である。また、本明細書に開示される技術は、クロスフロータイプのSOFCにも同様に適用可能である。 Further, the fuel cell stack 100 of the above embodiment is a co-flow type SOFC, but the technique disclosed in this specification is similarly applicable to a counter-type SOFC. Also, the technology disclosed in this specification can be similarly applied to a cross-flow type SOFC.

また、本発明を、特開2018-195414号公報に記載されているような、金属支持型(メタルサポート型)の単セル110を備える構成に適用してもよい。この構成においても、上記実施形態と同様の効果が得られる。 In addition, the present invention may be applied to a configuration including a metal-supported single cell 110 as described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2018-195414. Also in this configuration, the same effect as the above embodiment can be obtained.

また、上記実施形態では、燃料ガスに含まれる水素と酸化剤ガスに含まれる酸素との電気化学反応を利用して発電を行う燃料電池スタック100を対象としているが、本明細書に開示される技術は、水の電気分解反応を利用して水素の生成を行う固体酸化物形電解セル(SOEC)の構成単位である電解単セルを複数備える電解セルスタックにも同様に適用可能である。なお、電解セルスタックの基本的な構成は、例えば特開2016-81813号公報に記載されているように公知であるが、おおよそ以下の通りである。すなわち、電解セルスタックの構成は、上述した実施形態の燃料電池スタック100の構成において、「発電単位」を「電解セル単位」と読み替え、「単セル」を「電解単セル」と読み替え、「酸化剤ガス供給マニホールド」を「空気排出マニホールド」と読み替え、「酸化剤ガス排出マニホールド」を「空気供給マニホールド」と読み替え、「燃料ガス供給マニホールド」を「水素排出マニホールド」と読み替え、「燃料ガス排出マニホールド」を「水蒸気供給マニホールド」と読み替え、「酸化剤ガス供給連通流路」を「空気排出連通流路」と読み替え、「酸化剤ガス排出連通流路」を「空気供給連通流路」と読み替え、「燃料ガス供給連通流路」を「水素排出連通流路」と読み替え、「燃料ガス排出連通流路」を「水蒸気供給連通流路」と読み替えた構成である。 Further, in the above-described embodiment, the target is the fuel cell stack 100 that generates power using the electrochemical reaction between hydrogen contained in the fuel gas and oxygen contained in the oxidant gas, but the present specification discloses The technology is equally applicable to electrolysis cell stacks comprising a plurality of electrolysis single cells, which are the building blocks of a solid oxide electrolysis cell (SOEC) that utilizes the electrolysis reaction of water to produce hydrogen. Note that the basic configuration of the electrolytic cell stack is publicly known as described, for example, in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2016-81813, and is approximately as follows. That is, in the configuration of the fuel cell stack 100 of the embodiment described above, the configuration of the electrolysis cell stack is such that the “power generation unit” is replaced with the “electrolysis cell unit”, the “single cell” is replaced with the “electrolysis single cell”, and the “oxidation "oxygen gas supply manifold" should be read as "air discharge manifold", "oxidant gas discharge manifold" should be read as "air supply manifold", "fuel gas supply manifold" should be read as "hydrogen discharge manifold", and "fuel gas discharge manifold" should be read. ” should be read as “water vapor supply manifold”, “oxidant gas supply communication passage” should be read as “air discharge communication passage”, and “oxidant gas discharge communication passage” should be read as “air supply communication passage”. In this configuration, "fuel gas supply communication channel" is read as "hydrogen discharge communication channel", and "fuel gas discharge communication channel" is read as "steam supply communication channel".

電解セルスタックの運転の際には、空気極114がプラス(陽極)で燃料極(水素極)116がマイナス(陰極)となるように、電解セルスタックに電圧が印加される。また、ガス通路部材27を介して水蒸気供給マニホールドに原料ガスとしての水蒸気が供給される。なお、供給される水蒸気に、水素ガスが含まれていてもよい。水蒸気供給マニホールドに供給された水蒸気は、水蒸気供給マニホールドから各電解セル単位の水蒸気供給連通流路を介して燃料室176に供給され、各電解単セルにおける水の電気分解反応に供される。各電解単セルにおける水の電気分解反応により燃料室176で発生した水素ガスは、余った水蒸気と共に水素排出連通流路を介して水素排出マニホールドに排出され、水素排出マニホールドからガス通路部材27を経て電解セルスタックの外部に取り出される。 During operation of the electrolytic cell stack, a voltage is applied to the electrolytic cell stack such that the air electrode 114 is positive (anode) and the fuel electrode (hydrogen electrode) 116 is negative (cathode). Also, steam as a raw material gas is supplied to the steam supply manifold through the gas passage member 27 . Hydrogen gas may be contained in the water vapor to be supplied. The steam supplied to the steam supply manifold is supplied from the steam supply manifold to the fuel chamber 176 through the steam supply communication channel of each electrolytic cell unit, and subjected to the water electrolysis reaction in each electrolytic single cell. Hydrogen gas generated in the fuel chamber 176 by the electrolysis reaction of water in each electrolysis single cell is discharged to the hydrogen discharge manifold through the hydrogen discharge communication channel together with the surplus water vapor, and is discharged from the hydrogen discharge manifold through the gas passage member 27. It is taken out of the electrolytic cell stack.

また、電解セルスタックの運転の際には、電解セルスタックの温度の制御等のために、必要により空気が電解セルスタックの内部に供給される。この場合には、ガス通路部材27を介して空気供給マニホールドに供給された空気が、空気供給マニホールドから各電解セル単位の空気供給連通流路を介して、空気室166に供給される。空気室166に供給された空気は、空気極114で生成される酸素とともに空気排出連通流路を介して空気排出マニホールドに排出され、空気排出マニホールドからガス通路部材27を経て電解セルスタックの外部に排出される。 Further, during operation of the electrolytic cell stack, air is supplied to the inside of the electrolytic cell stack as necessary in order to control the temperature of the electrolytic cell stack. In this case, the air supplied to the air supply manifold through the gas passage member 27 is supplied to the air chamber 166 from the air supply manifold through the air supply communication channel of each electrolytic cell unit. The air supplied to the air chamber 166 is discharged to the air discharge manifold through the air discharge communication channel together with the oxygen generated at the air electrode 114, and is discharged from the air discharge manifold through the gas passage member 27 to the outside of the electrolytic cell stack. Ejected.

このような構成の電解セルスタックにおいても、上記実施形態における燃料電池スタック100と同様の構成を採用することにより、上記実施形態における燃料電池スタック100の作用効果と同様の作用効果を奏する。 Even in the electrolytic cell stack having such a configuration, by adopting a configuration similar to that of the fuel cell stack 100 in the above embodiment, the same effects as those of the fuel cell stack 100 in the above embodiment can be obtained.

また、上記実施形態では、固体酸化物形燃料電池(SOFC)を例に説明したが、本明細書に開示される技術は、溶融炭酸塩形燃料電池(MCFC)といった他のタイプの燃料電池(または電解セル)にも適用可能である。 Further, in the above embodiments, a solid oxide fuel cell (SOFC) has been described as an example, but the technology disclosed in this specification can be applied to other types of fuel cells (such as a molten carbonate fuel cell (MCFC)). or electrolytic cell).

10、10A:燃料電池モジュール 22:ボルト 24:ナット 26:絶縁シート 27:ガス通路部材 28:(ガス通路部材の)本体部 29:(ガス通路部材の)分岐部 32,34:孔 61:空気極側ガス供給流路 71:燃料極側ガス供給流路 71P:特定部材 71S:(燃料極側ガス供給流路の)特定表面 100、100A:燃料電池スタック 102:発電単位 103:発電ブロック 104:上側エンドプレート 106:下側エンドプレート 108:連通孔 109:ボルト孔 110:単セル 112:電解質層 114:空気極 116:燃料極 118:反応防止層 120:単セル用セパレータ 121:貫通孔 124:接合部 125:ガラスシール部 130:空気極側フレーム 131:孔 132:空気極側供給連通流路 133:空気極側排出連通流路 134:空気極側集電部 140:燃料極側フレーム 141:孔 142:燃料極側供給連通流路 143:燃料極側排出連通流路 144:燃料極側集電部 145:(燃料極側集電部の)電極対向部 146:(燃料極側集電部の)インターコネクタ対向部 147:(燃料極側集電部の)連接部 149:(燃料極側集電部の)スペーサー 150:(インターコネクタの)平板部 161:空気極側供給マニホールド 162:空気極側排出マニホールド 166:空気室 171:燃料極側供給マニホールド 172:燃料極側排出マニホールド 176:燃料室 180:IC用セパレータ 181:貫通孔 189:下端用セパレータ 190、190A:インターコネクタ 190S:(インターコネクタの)特定表面 191:インターコネクタ用セパレータ 194:被覆層 196:導電性接合材 226:排ガス中継流路 228:混合ガス流路 230:燃料極側ガス排出流路 240:空気極側ガス排出流路 251:純水導入流路 261:原燃料ガス導入流路 271:空気導入流路 300:補助器 310:蒸発器 330:改質・加熱器 331:改質器 333:燃焼器 335:ハウジング 336:内壁 337:外壁 338:空気流路 339:伝熱用フィン 350:断熱材 351:断熱空間 400、400A:特定ガス流路 EG:排ガス FG:燃料ガス FOG:燃料オフガス M1:第1材料 M2:第2材料 OC1、OC2:酸化被膜 OG:酸化剤ガス OOG:酸化剤オフガス RFG:原燃料ガス WA:水 10, 10A: fuel cell module 22: bolt 24: nut 26: insulating sheet 27: gas passage member 28: body portion (of gas passage member) 29: branch portion (of gas passage member) 32, 34: hole 61: air Pole-side gas supply channel 71: fuel electrode-side gas supply channel 71P: specific member 71S: specific surface (of fuel electrode-side gas supply channel) 100, 100A: fuel cell stack 102: power generation unit 103: power generation block 104: Upper end plate 106: Lower end plate 108: Communication hole 109: Bolt hole 110: Single cell 112: Electrolyte layer 114: Air electrode 116: Fuel electrode 118: Reaction prevention layer 120: Single cell separator 121: Through hole 124: Joint 125: Glass seal portion 130: Air electrode side frame 131: Hole 132: Air electrode side supply communication channel 133: Air electrode side discharge communication channel 134: Air electrode side current collector 140: Fuel electrode side frame 141: Hole 142: Fuel electrode side supply communication channel 143: Fuel electrode side discharge communication channel 144: Fuel electrode side current collector 145: Electrode facing part (of fuel electrode side current collector) 146: (Fuel electrode side current collector ) Interconnector facing portion 147: Connection portion (of fuel electrode side current collector) 149: Spacer (of fuel electrode side current collector) 150: Flat plate portion (of interconnector) 161: Air electrode side supply manifold 162: Air Pole-side exhaust manifold 166: Air chamber 171: Fuel electrode-side supply manifold 172: Fuel electrode-side exhaust manifold 176: Fuel chamber 180: IC separator 181: Through hole 189: Lower end separator 190, 190A: Interconnector 190S: (inter Specific surface of connector 191: Interconnector separator 194: Coating layer 196: Conductive bonding material 226: Exhaust gas relay channel 228: Mixed gas channel 230: Fuel electrode side gas discharge channel 240: Air electrode side gas discharge flow Path 251: pure water introduction channel 261: raw fuel gas introduction channel 271: air introduction channel 300: auxiliary device 310: evaporator 330: reformer/heater 331: reformer 333: combustor 335: housing 336 : inner wall 337: outer wall 338: air flow path 339: heat transfer fins 350: heat insulating material 351: heat insulating space 400, 400A: specific gas flow path EG: exhaust gas FG: fuel gas FOG: fuel off-gas M1: first material M2: Second material OC1, OC2: Oxide film OG: Oxidant gas OOG: Oxidant off-gas RFG: Raw fuel gas WA: Water

Claims (8)

固体酸化物を含む電解質層と、前記電解質層を挟んで互いに対向する空気極および燃料極と、を含む電気化学反応単セルを有する電気化学反応装置を備え、かつ、
前記燃料極に供給されるガスが流通する特定ガス流路が形成された、電気化学反応モジュールにおいて、
前記特定ガス流路を画定すると共にMnを含む部材である特定部材の表面の少なくとも一部に、前記特定ガス流路に面し、かつ、Mnと、Si,Al,TiおよびSから選択される少なくとも1つの元素である特定元素と、の化合物である特定化合物を含む酸化被膜が形成されている、
ことを特徴とする電気化学反応モジュール。
An electrochemical reactor having an electrochemical reaction unit cell including an electrolyte layer containing a solid oxide, and an air electrode and a fuel electrode facing each other with the electrolyte layer interposed therebetween;
In an electrochemical reaction module in which a specific gas flow path through which a gas supplied to the fuel electrode flows is formed,
At least part of the surface of the specific member, which is a member that defines the specific gas flow path and contains Mn, faces the specific gas flow path and is selected from Mn, Si, Al, Ti and S An oxide film containing a specific element that is at least one element and a specific compound that is a compound of
An electrochemical reaction module characterized by:
請求項1に記載の電気化学反応モジュールであって、
前記酸化被膜は、X線回析法によってMnOが同定されない、
ことを特徴とする電気化学反応モジュール。
The electrochemical reaction module according to claim 1,
The oxide film has no MnO identified by X-ray diffraction,
An electrochemical reaction module characterized by:
請求項1または請求項2に記載の電気化学反応モジュールであって、
前記特定部材は、Crを含む、
ことを特徴とする電気化学反応モジュール。
The electrochemical reaction module according to claim 1 or claim 2,
The specific member contains Cr,
An electrochemical reaction module characterized by:
請求項1から請求項3までのいずれか一項に記載の電気化学反応モジュールであって、
前記特定元素は、Siであり、
前記特定化合物は、MnSiO,またはMnSiOに含まれるMnとSiの少なくとも一方の一部が他の元素で置換された化合物である、
ことを特徴とする電気化学反応モジュール。
The electrochemical reaction module according to any one of claims 1 to 3,
The specific element is Si,
The specific compound is Mn 2 SiO 4 , or a compound in which at least one of Mn and Si contained in Mn 2 SiO 4 is partially substituted with another element.
An electrochemical reaction module characterized by:
請求項1から請求項4までのいずれか一項に記載の電気化学反応モジュールであって、
前記電気化学反応単セルは燃料電池単セルであり、
前記電気化学反応モジュールは、前記特定ガス流路に連通する空間が形成された改質器であって、前記電気化学反応装置に供給されるガスを改質する改質器を備え、
前記特定ガス流路のうち、前記改質器と前記電気化学反応装置との間の部分を画定する前記Mnを含む特定部材の表面の少なくとも一部に、前記特定化合物を含む酸化被膜が形成されている、
ことを特徴とする電気化学反応モジュール。
The electrochemical reaction module according to any one of claims 1 to 4,
The electrochemical reaction single cell is a fuel cell single cell,
The electrochemical reaction module is a reformer having a space communicating with the specific gas flow path, the reformer reforming the gas supplied to the electrochemical reaction device,
An oxide film containing the specific compound is formed on at least part of a surface of the specific member containing Mn defining a portion between the reformer and the electrochemical reaction device in the specific gas channel. ing,
An electrochemical reaction module characterized by:
請求項1から請求項5までのいずれか一項に記載の電気化学反応モジュールの製造方法であって、
前記特定ガス流路を画定すると共にMnを含む部材の材料である第1材料と、前記特定元素を含む材料である第2材料とを準備する、準備工程と、
前記第1材料と前記第2材料とを焼成炉内の同一の空間に配置した状態で、前記第1材料および前記第2材料を焼成することにより、前記第1材料のうち、前記特定ガス流路を画定する表面の少なくとも一部である特定表面に前記酸化被膜を形成すると共に、前記第1材料の表面のうち、前記特定表面以外の部分に熱処理を施す、焼成工程と、を備える、
ことを特徴とする電気化学反応モジュールの製造方法。
A method for manufacturing an electrochemical reaction module according to any one of claims 1 to 5,
a preparation step of preparing a first material that is a material of a member that defines the specific gas flow path and contains Mn, and a second material that is a material containing the specific element;
By firing the first material and the second material in a state where the first material and the second material are arranged in the same space in a firing furnace, the specific gas flow a baking step of forming the oxide film on a specific surface that is at least a part of the surface defining the path, and heat-treating a portion of the surface of the first material other than the specific surface;
A method for manufacturing an electrochemical reaction module, characterized by:
請求項6に記載の電気化学反応モジュールの製造方法であって、
前記焼成工程は、大気雰囲気中で焼成を行う工程である、
ことを特徴とする電気化学反応モジュールの製造方法。
A method for manufacturing the electrochemical reaction module according to claim 6,
The firing step is a step of performing firing in an air atmosphere.
A method for manufacturing an electrochemical reaction module, characterized by:
請求項6に記載の電気化学反応モジュールの製造方法であって、
前記焼成工程は、不活性雰囲気中、または水素を含む雰囲気中で焼成を行う工程である、
ことを特徴とする電気化学反応モジュールの製造方法。
A method for manufacturing the electrochemical reaction module according to claim 6,
The firing step is a step of firing in an inert atmosphere or in an atmosphere containing hydrogen.
A method for manufacturing an electrochemical reaction module, characterized by:
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