固體氧化物型電解單元、電池堆裝置及電解模塊以及電解裝置的制造方法
【技術領域】
[0001] 本發明設及固體氧化物型電解單元、電池堆裝置及電解模塊W及電解裝置。
【背景技術】
[0002] W往，已知有具有利用燃料極層和氧極層夾著固體電解質層而構成的發電元件部 的固體氧化物型燃料電池單元。
[0003] 作為固體氧化物型燃料電池單元（W下，有時簡稱為燃料電池單元或單元），例 如，已知有將如上所述的發電元件部配置于在內部具備氣體通路的導電性多孔質基板上而 成的所謂的中空平板型單元。運樣的中空平板型燃料電池單元中，在多孔質基板內部的氣 體通路中流有燃料氣體（例如含氨氣體），由此經由多孔質基板內部的氣體流路向固體電 解質層的燃料極層側供給氨，同時在燃料電池單元的外側流有空氣等含氧氣體，由此向固 體電解質層的氧極層側供給氧，利用W燃料極層和氧極層夾持固體電解質層的發電元件部 進行發電，借助設置于多孔質基板上的連接體層提取發出的電流（例如參見專利文獻1)。
[0004] 現有技術文獻 陽00引專利文獻
[0006] 專利文獻1:日本特開2004-146334號公報
【發明內容】
[0007] 發明所要解決的問題
[0008] 但是，對于現有的專利文獻1的固體氧化物型燃料電池單元而言，端部被賦W某 種沖擊或者在端部產生應力集中時，單元端部有可能發生破損。
[0009] 本發明的目的在于提供能夠降低端部處的破損的固體氧化物型電解單元、電池堆 裝置及電解模塊W及電解裝置。
[0010] 用于解決問題的手段
[0011] 本發明的固體氧化物型電解單元的特征在于，其具有長條狀多孔質基板和電解元 件部，其中，所述長條狀多孔質基板具有對向的一對第一、第二主面、和將該第一、第二主面 彼此連接的對向的一對第一、第二側面，且沿著上述第一、第二主面在長度方向上具有氣體 流路；所述電解元件部設置于該多孔質基板的第一主面，且具有第一電極層、固體電解質層 W及第二電極層，并且，上述多孔質基板的上述長度方向上的兩端部的厚度比上述長度方 向上的中央部的厚度厚。
[0012] 另外，本發明的固體氧化物型電解單元的特征在于，其具有作為長條狀第一電極 層的多孔質基板W及在該多孔質基板的第一主面設置的固體電解質層和第二電極層，其 中，所述多孔質基板具有對向的一對第一、第二主面、和將該第一、第二主面彼此連接的對 向的一對第一、第二側面，且沿著上述第一、第二主面在長度方向上具有氣體流路，并且，上 述多孔質基板的上述長度方向上的兩端部的厚度比上述長度方向上的中央部的厚度厚。
[0013] 本發明的電池堆裝置的特征在于，將多個上述固體氧化物型電解單元電連接而成 的電池堆與氣體罐接合，上述氣體罐的內部空間與上述固體氧化物型電解單元的氣體流路 連通。
[0014] 本發明的電解模塊的特征在于，其是在收納容器內收納有上述固體氧化物型電解 單元而成的。
[0015] 本發明的電解裝置的特征在于，其是在外部安裝殼內收納有上述電解模塊和用于 使該電解模塊工作的輔助設備而成的。
[0016] 發明效果
[0017] 本發明的固體氧化物型電解單元由于多孔質基板的長度方向上的中央部的厚度 T2薄，因此穿過多孔質基板的氣體流路的氣體容易供給至固體電解質層表面，能夠提高固 體氧化物型電解單元的效率，并且由于多孔質基板的長度方向上的兩端部的厚度比中央部 的厚度厚，因此能夠提高固體氧化物型電解單元的兩端部處的強度，能夠降低破損。由此， 可W提供性能高、可靠性高的電池堆裝置、電解模塊、電解裝置。
【附圖說明】
[0018] 圖1表示固體氧化物型燃料電池單元的一個方式，其中，（a)為橫截面圖、化）為縱 截面圖。
[0019] 圖2中，（a)為圖1所示的固體氧化物型燃料電池單元的側視圖、化）為多孔質基 板的前視圖、（C)為多孔質基板的側視圖。
[0020] 圖3表示燃料電池電池堆裝置的一個方式，其中，（a)為示意性表示燃料電池電池 堆裝置的側視圖、化）是將（a)的燃料電池電池堆裝置的W虛線圍成的部分的一部分放大 后的橫截面圖。
[0021] 圖4是圖3所示的燃料電池電池堆裝置的局部縱截面圖。
[0022] 圖5是表示燃料電池模塊的一個方式的外觀立體圖。
[0023] 圖6是表示燃料電池裝置的一個方式的分解立體圖。
【具體實施方式】
[0024] 圖1是表示將本發明的固體氧化物型電解單元應用于固體氧化物型燃料電池單 元（W下，有時簡稱為燃料電池單元或單元）10時的一個方式的圖，（a)為其橫截面圖、化） 為（a)的縱截面圖。需要說明的是，兩圖中，將燃料電池單元10的各構成進行局部放大后 表不。
[00巧]該燃料電池單元10為中空平板型燃料電池單元10,其具備含有Ni而成的導電性 且截面為扁平狀的長條狀多孔質基板1。在多孔質基板1的內部，多個氣體流路2從多孔質 基板1的長度方向L的一側（下端側）延伸至另一側（上端側），燃料電池單元10具有在 該多孔質基板1上設置有各種部件的結構。在多孔質基板1的寬度方向B上隔著規定間隔 形成有多個氣體流路2,氣體流路2在多孔質基板1的長度方向L上貫通。長條狀多孔質基 板1是指長度方向L的長度比寬度長的多孔質基板1。
[00%] 根據圖1所示的形狀可W理解，多孔質基板1具有彼此相對的一對第一、第二主面 (平坦面）nl、n2、和分別連接一對第一、第二主面nl、n2的一對第一、第二側面（弧狀面） ml、m2。所形成的第一主面nl和第二主面n2相互大致平行，W覆蓋第一主面nl(下表面） 和一對第一、第二側面ml、m2的方式設置有多孔質的燃料極層（第一電極層）3,進一步，W 覆蓋該燃料極層3的方式層疊有致密的固體電解質層4。另外，在固體電解質層4之上，隔 著防反應層5W與燃料極層3相面對的方式層疊有多孔質的氧極層6 (第二電極層）。另 夕F，在未層疊燃料極層3和固體電解質層4的第二主面n2 (上表面）上，隔著中間層7形成 有致密的連接體層8。利用燃料極層3和氧極層6夾著固體電解質層4而構成的發電元件 部9主要形成于多孔質基板1的第一主面nl的長度方向中央部。第一、第二主面nl、n2的 面積遠大于第一、第二側面ml、m2的面積。
[0027] 換言之，在多孔質基板1的第一主面nl設置有利用燃料極層3、氧極層6夾著固體 電解質層4而構成的發電元件部9,在第二主面n2形成有中間層7、連接體層8。
[0028] 連接體層8與多孔質基板1之間的中間層7具有與燃料極層3同樣的組成，例如 含有Ni和陶瓷材料（例如YS幻。還可W為具有上述成分和Y203的組成。
[0029] 燃料極層3和固體電解質層4從第一主面nl經由第一、第二側面ml、m2形成至第 二主面n2 (上表面），W連接體層8的兩端位于固體電解質層4的兩端的方式進行層疊，利 用致密的固體電解質層4和連接體層8包圍多孔質基板1的周圍，構成為使得在致密的筒 狀體的內部流通的燃料氣體不會漏出至外部。
[0030] 并且，如圖2化）所示，對于多孔質基板1而言，與長度方向L上的中央部的厚度T2 相比，兩端部的厚度T1UT12形成得更厚。另外，與長度方向L上的中央部的寬度B2相比， 兩端部的寬度B1UB12形成得更寬。需要說明的是，圖2(b)、（C)將寬度、厚度放大后表示。
[0031] 如圖2(b)所示，多孔質基板1的長度方向L上的兩端部、即長度方向L的一側的 端部（下端部）的厚度Tll和另一側的端部（上端部）的厚度T12優選為中央部的厚度T2 的1.03倍W下。另外，兩端部的厚度T1UT12優選為厚度T2的1.005倍W上、進一步優選 為1.Ol倍W上。特別是，兩端部的厚度T1UT12優選為中央部的厚度T2的1.Ol倍W上且 1.02倍W下。兩端部的厚度T11、T12為在寬度方向B的中央且自多孔質基板1的長度方 向L的兩端起5mm的位置的厚度，中央部的厚度T2為在多孔質基板1的長度方向L的中央 且寬度方向B的中央處的厚度。多孔質基板1的厚度可W從中央部向兩端階段性變厚，也 可W逐漸變厚。圖2(b)中記載了向兩端逐漸變厚的的情況。
[0032] 多孔質基板1的長度方向L上的兩端部的寬度B11、B12優選為中央部的寬度B2 的1.02倍W下。特別是，兩端部的寬度B11、B12優選為中央部的寬度B2的1.005倍W上 且1.Ol倍W下。兩端部的寬度B11、B12為自多孔質基板1的長度方向L的兩端起5mm的 位置處的寬度，中央部的寬度B2為多孔質基板1的長度方向L的中央處的寬度。多孔質基 板1的寬度可W從中央部向兩端階段性變寬，也可W逐漸變寬。圖2(c)中記載了向兩端逐 漸變寬的情況。
[0033] 多孔質基板1的厚度T11、T12、T2為第一主面nl與第二主面n2之間的距離，多孔 質基板1的寬度Bll、B12、B2為第一側面ml與第二側面m2之間的距離。
[0034] 多孔質基板1中，由于需要將流經內部氣體通路2的燃料氣體向固體電解質層4 的燃料極層3側供給，因此從氣體流路2至固體電解質層4的距離優選較短。另外，多孔質 基板1具有導電性，電流W直線的方式沿厚