WO2016104361A1 - モジュールおよびモジュール収容装置 - Google Patents

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栄造 松井
孝 小野
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    • Y02E60/50—Fuel cells

Definitions

  • the present invention relates to a module and a module housing device.
  • next-generation energy for example, JP, 2007-59377, A.
  • a flow path for supplying oxygen-containing gas to the fuel battery cell and a flow path for discharging exhaust gas discharged from the fuel battery cell to the outside of the storage container are provided.
  • the module in order to improve the power generation efficiency or the electrolysis efficiency, it has a flow path structure that allows the gas supplied into the storage chamber for storing the cell and the gas discharged from the cell to flow efficiently. It is required to be.
  • the module of one embodiment of the present invention stores a cell stack device including a cell stack formed by arranging a plurality of cells in a storage container, and the storage container stores a storage chamber in which the cell stack device is stored. And a first gas introduction part for introducing a first gas to be supplied into the storage chamber provided below the storage chamber, and the first gas introduction provided on the side of the storage chamber.
  • a first gas circulation part connected to the cell, and a width of the first gas circulation part is narrower than a width of the first gas introduction part in a cross section perpendicular to the arrangement direction of the cells.
  • a module housing apparatus of one embodiment of the present invention includes the above-described module, an auxiliary machine for operating the module, and an exterior case that houses the module and the auxiliary machine.
  • FIG. 2 shows the cell stack device shown in FIG. 1, (a) a side view, and (b) a partially enlarged plan view of a part surrounded by a dotted line frame in (a).
  • FIG. 2 shows the cell stack device shown in FIG. 1, (a) a side view, and (b) a partially enlarged plan view of a part surrounded by a dotted line frame in (a).
  • FIG. 5 shows the cell stack device shown in FIG. 1
  • FIG. 5 shows the cell stack device shown in FIG. 1
  • FIG. 5 shows the cell stack device shown in FIG. 1
  • FIG. 5 shows the cell stack device shown in FIG. 1
  • FIG. 5 shows the cell stack device shown in FIG. 1
  • FIG. 5 shows the cell stack device shown in FIG. 1
  • FIG. 5 shows the cell stack device shown in FIG. 1
  • FIG. 5 shows the cell stack device shown in FIG. 1
  • FIG. 5 shows the cell stack device shown in FIG. 1
  • FIG. 5 shows the cell stack device shown in FIG. 1
  • FIG. 1 is an external perspective view showing an example of a cell stack device constituting the module of the present embodiment
  • FIG. 2 shows the cell stack device shown in FIG. 1
  • (a) is a plan view
  • (b) is a plan view.
  • It is sectional drawing which expands and shows a part of part enclosed with the dotted-line frame of (a).
  • the description will be given mainly using the solid oxide fuel cell as the cell, and in the case of using the electrolytic cell capable of generating hydrogen as the cell, only the configuration different from the fuel cell This will be explained separately.
  • the fuel cell 3 having the gas flow path 15 through which the fuel gas flows from one end to the other end is arranged in a row (in FIG. 1).
  • the adjacent fuel cells 3 are electrically connected in series via the conductive members 6 and the lower ends of the fuel cells 3 are fixed to the manifold 4 with an insulating adhesive 9.
  • Two cell stacks 2 are provided.
  • water vapor is allowed to flow through the gas flow path 15 and the upper end of the cell is also connected to the manifold with an insulating adhesive such as a glass sealing material in order to recover hydrogen generated by the electrolytic reaction. It is fixed.
  • the fuel cell 3 is a hollow flat plate type having a plurality of gas flow paths through which fuel gas flows in the longitudinal direction.
  • the fuel electrode layer is formed on the surface of the support having the gas flow paths.
  • 1 illustrates a solid oxide fuel cell 3 in which a solid electrolyte layer and an oxygen electrode layer are sequentially laminated. An oxygen-containing gas flows between the fuel cells 3.
  • the configuration of the fuel cell 3 will be described later.
  • the fuel cell 3 can be, for example, a flat plate type or a cylindrical type, and the shape of the cell stack device 1 can be changed as appropriate.
  • a cell stack support member 7 (hereinafter sometimes abbreviated as stack support member 7) electrically connected to the fuel cell 3 located on the outermost side of the cell stack 2 via a conductive member 6 is provided. It has been.
  • a protective cover may be provided outside the stack support member 7. The protective cover protects the stack support member 7 and the cell stack 2 against contact with a heat insulating material arranged around the cell stack 2 or impact from the outside.
  • the stack support member 7 is connected to a conductive portion 8 that protrudes outside the cell stack 2.
  • the cell stack apparatus 1 and 2 show the case where the cell stack apparatus 1 includes two cell stacks 2, the number can be changed as appropriate.
  • the cell stack apparatus 1 includes only one cell stack 2. May be.
  • the cell stack apparatus 1 can also include a reformer described later.
  • the manifold 4 stores a fuel gas to be supplied to the fuel cell 3 and includes a gas case having an opening on the upper surface, and a frame body that fixes the fuel cell 3 inside and is fixed to the gas case. ing.
  • One end of the fuel cell 3 (lower end in FIG. 2) is surrounded by a frame, and the outer periphery of the lower end of the fuel cell 3 is fixed by an insulating adhesive 9 filled inside the frame. Yes. That is, the cell stack 2 accommodates the plurality of fuel cells 3 side by side inside the frame and is bonded to the frame by the insulating adhesive 9.
  • the insulating adhesive 9 can be made of a material such as glass and added with a predetermined filler in consideration of the thermal expansion coefficient.
  • a gas flow pipe 8 through which fuel gas generated by a reformer described later flows is connected to the upper surface of the manifold 4.
  • steam can be flowed in this gas distribution pipe 8.
  • fuel gas or water vapor is supplied to the manifold 4 through the gas flow pipe 8 and is supplied from the manifold 4 to the gas flow path 15 provided inside the fuel cell 3.
  • the fuel cell 3 has one flat surface of a columnar conductive support substrate 14 (hereinafter sometimes abbreviated as the support substrate 14) having a pair of opposed flat surfaces. It consists of columnar shape (hollow flat plate shape etc.) which laminates
  • An interconnector 13 is provided on the other flat surface of the fuel cell 3, and a P-type semiconductor layer 16 is provided on the outer surface (upper surface) of the interconnector 13.
  • the contact between the two becomes an ohmic contact, and it is possible to reduce the potential drop and effectively avoid the decrease in the current collecting performance.
  • the conductive member 6 and the stack support member 7 are not shown.
  • the support substrate also serves as a fuel-side electrode layer, and a cell can be formed by sequentially laminating a solid electrolyte layer and an air-side electrode layer on the surface thereof.
  • porous conductive ceramics for example, ZrO 2 in which a rare earth element oxide is dissolved (referred to as stabilized zirconia, partially stabilized). And Ni and / or NiO.
  • the solid electrolyte layer 11 has a function as an electrolyte that bridges electrons between the fuel-side electrode layer 10 and the air-side electrode layer 12, and at the same time, in order to prevent leakage of fuel gas and oxygen-containing gas It is required to have a gas barrier property, and is formed from ZrO 2 in which 3 to 15 mol% of a rare earth element oxide is dissolved. In addition, as long as it has the said characteristic, you may form using another material etc.
  • the air-side electrode layer 12 is not particularly limited as long as it is generally used.
  • the air-side electrode layer 12 can be formed of a conductive ceramic made of a so-called ABO 3 type perovskite oxide.
  • the air-side electrode layer 12 needs to have gas permeability, and the open porosity is preferably 20% or more, particularly preferably in the range of 30 to 50%.
  • the support substrate 14 is required to be gas permeable in order to permeate the fuel gas to the fuel-side electrode layer 10 and to be conductive in order to conduct through the interconnector 13. Accordingly, conductive ceramics or cermets can be used as the support substrate 14.
  • the support substrate 14 is formed from an iron group metal component and a specific rare earth oxide. Preferably formed.
  • the columnar (hollow flat plate) support substrate 14 is a plate-like piece elongated in the standing direction (Y direction shown in FIG. 1). It has circular side surfaces.
  • the support substrate 14 preferably has an open porosity of 30% or more, particularly 35 to 50% in order to have gas permeability, and its conductivity is 300 S / cm or more, particularly 440S. / Cm or more is preferable.
  • the shape of the support substrate 14 should just be columnar, and may be cylindrical.
  • An example of the P-type semiconductor layer 16 is a layer made of a transition metal perovskite oxide. Specifically, a material having higher electronic conductivity than the material constituting the interconnector 13, for example, LaMnO 3 -based oxide, LaFeO 3 -based oxide, LaCoO 3 -based oxide in which Mn, Fe, Co, etc. exist at the B site. P-type semiconductor ceramics made of at least one oxide or the like can be used. In general, the thickness of the P-type semiconductor layer 16 is preferably in the range of 30 to 100 ⁇ m.
  • lanthanum chromite-based perovskite oxide LaCrO 3 -based oxide
  • LaSrTiO 3 -based oxide lanthanum strontium titanium-based perovskite-type oxide
  • the interconnector 13 must be dense to prevent leakage of the fuel gas flowing through the gas flow path 11 formed in the support substrate 14 and the oxygen-containing gas flowing outside the support substrate 14, It is preferable to have a relative density of 93% or more, particularly 95% or more.
  • the conductive member and the cell stack support member 7 that are interposed to electrically connect the fuel cells 3 are a surface required for a member made of an elastic metal or alloy or a felt made of metal fiber or alloy fiber. It can comprise from the member which processed.
  • FIG. 3 is an external perspective view showing an example of a module (fuel cell module) including the cell stack device 18 of the present embodiment
  • FIG. 4 is a cross-sectional view of FIG.
  • the sectional view means a sectional view orthogonal to the arrangement direction of the fuel cells 3.
  • the cell stack device 18 of the present embodiment is stored inside the storage container 19.
  • a reformer 20 for generating fuel gas to be supplied to the fuel cell 3 is disposed above the cell stack device 18.
  • the reformer 20 preferably has a structure capable of performing steam reforming, which is a reforming reaction with high reforming efficiency.
  • the reformer 20 has a vaporization section 21 for vaporizing water, and raw fuel is used as fuel gas. And a reforming unit 22 in which a reforming catalyst (not shown) for reforming is disposed.
  • FIG. 3 shows a state where a part (front and rear surfaces) of the storage container 19 is removed and the cell stack device 18 stored inside is taken out rearward.
  • the cell stack device 18 can be slid and stored in the storage container 19.
  • an oxygen-containing gas supply member 24 as a first gas supply unit is disposed.
  • the storage container 19 constituting the module 17 has a double structure having an inner wall 25 and an outer wall 26, and an outer frame of the storage container 19 is formed by the outer wall 26.
  • a storage chamber 27 for storing the cell stack device 18 is formed.
  • the storage container 19 includes an oxygen-containing gas introduction portion 28 that is a first gas introduction portion for introducing an oxygen-containing gas introduced from the outside into the storage chamber 27.
  • the oxygen-containing gas introduced into the oxygen-containing gas introduction part 28 is provided by the inner wall 25 and the outer wall 26 on the side of the storage chamber 27, and is an oxygen-containing gas that is a first gas circulation part connected to the oxygen-containing gas introduction part 28.
  • the distribution part 29 flows upward. Subsequently, the gas flows through an oxygen-containing gas distribution section 30 that is a first gas distribution section provided with an inner wall 25 and an outer wall 26 above the storage chamber 27 and connected to the oxygen-containing gas circulation section 29.
  • the oxygen-containing gas distribution unit 30 includes an oxygen-containing gas inlet (not shown) through which oxygen-containing gas flows into the upper end side and a flange portion 31, and a lower end portion of the fuel cell 3 at the lower end portion.
  • a heat insulating member 33 is disposed between the flange portion 31 and the inner wall 25.
  • the oxygen-containing gas supply member 24 is arranged so as to be positioned between two cell stacks 2 juxtaposed inside the storage container 19, but according to the number of cell stacks 2, It can arrange
  • two oxygen-containing gas supply members 24 can be provided so as to sandwich the cell stack 2 from both side surfaces.
  • the temperature in the module 17 is maintained at a high temperature so that the heat in the module 17 is extremely dissipated and the temperature of the fuel cell 3 (cell stack 2) is lowered and the power generation amount is not reduced.
  • a heat insulating member 33 is appropriately provided.
  • the heat insulating member 33 is preferably disposed in the vicinity of the cell stack 2.
  • the heat insulating member 33 is disposed on the side of the cell stack 2 along the arrangement direction of the fuel cells 3, and the fuel cell on the side of the cell stack 2. It is preferable to arrange the heat insulating member 33 having a width equal to or greater than the width along the three arrangement directions. In addition, it is preferable to arrange the heat insulating members 33 on both side surfaces of the cell stack 2. Thereby, it can suppress effectively that the temperature of the cell stack 2 falls.
  • the oxygen-containing gas introduced from the oxygen-containing gas supply member 24 can be prevented from being discharged from the side surface side of the cell stack 2, and the flow of the oxygen-containing gas between the fuel cells 3 constituting the cell stack 2. Can be promoted.
  • the flow of the oxygen-containing gas supplied to the fuel cell 3 is adjusted, and the longitudinal direction of the cell stack 2 and the arrangement direction of the fuel cell 3 are adjusted.
  • An opening 34 is provided to reduce the temperature distribution at.
  • An exhaust gas inner wall 35 is provided inside the inner wall 25 along the arrangement direction of the fuel cells 3, and the space between the inner wall 25 and the exhaust gas inner wall 35 on the side of the storage chamber 27 is the storage chamber.
  • 27 is an exhaust gas circulation part 36 in which the exhaust gas in 27 flows downward from above.
  • an exhaust gas collecting unit 37 connected to the exhaust gas circulation unit 36 is provided below the storage chamber 27 and above the oxygen-containing gas introduction unit 28.
  • the exhaust gas collecting unit 37 communicates with an exhaust hole 38 provided at the bottom of the storage container 19.
  • a heat insulating member 33 is also provided on the exhaust gas inner wall 35 on the cell stack 2 side.
  • the exhaust gas generated with the operation of the module 17 flows through the exhaust gas circulation section 36 and the exhaust gas collection section 37 and is then exhausted from the exhaust hole 38.
  • the exhaust hole 38 may be formed by cutting out a part of the bottom of the storage container 19 or may be formed by providing a tubular member.
  • thermocouple 39 for measuring the temperature in the vicinity of the cell stack 2 is provided inside the oxygen-containing gas supply member 24, and the temperature measuring unit 40 is the central portion in the longitudinal direction of the fuel cell 3 and the fuel cell. 3 are arranged so as to be located at the center in the arrangement direction.
  • the fuel gas and the oxygen-containing gas that have not been used for power generation discharged from the gas flow path 15 in the fuel cell 3 are transferred to the upper end of the fuel cell 3,
  • the temperature of the fuel cell 3 can be raised and maintained by burning between the two.
  • the reformer 20 disposed above the fuel cell 3 (cell stack 2) can be warmed, and the reformer 20 can efficiently perform the reforming reaction.
  • the temperature in the module 17 becomes about 500 to 800 ° C. with the combustion and power generation of the fuel cell 3.
  • each flow path through which the oxygen-containing gas flows has a structure in which the oxygen-containing gas flows efficiently. That is, in the module 17 shown in FIG. 4, it is introduced into the oxygen-containing gas introduction section 28, flows on both sides of the storage chamber 27, and is introduced into the oxygen-containing gas supply member 24 through the oxygen-containing gas distribution chamber 30. It is preferable to have a structure in which the oxygen-containing gas flows efficiently and is evenly distributed.
  • the width W1 of the oxygen-containing gas introduction portion 28 when the width W1 of the oxygen-containing gas introduction portion 28 is first compared with the width W2 of the oxygen-containing gas circulation portion 29 in the cross section orthogonal to the arrangement direction of the fuel cells 3. Moreover, the width W2 of the oxygen-containing gas flow part 29 is narrower than the width W1 of the oxygen-containing gas introduction part 28. Thereby, the oxygen-containing gas introduced into the oxygen-containing gas introduction unit 28 can be efficiently flowed to the oxygen-containing gas circulation unit 29.
  • the width W2 of the oxygen-containing gas circulation part 29 is preferably set to a width that does not block even if the inner wall 25 and the outer wall 26 are deformed due to deterioration with time of the storage container 19, and the width W1 of the oxygen-containing gas introduction part 28 is In comparison, it can be in the range of 1/3 to 1/30.
  • the width W1 of the oxygen-containing gas introduction part 28 is not particularly limited, but if it is too large, there is a problem that the module becomes large.
  • the width W2 of the oxygen-containing gas circulation part 29 located on each side of the storage chamber 27 is within a range of ⁇ 10% when compared with each other.
  • the oxygen-containing gas introduced into the oxygen-containing gas introduction portion 28 flows in substantially the same amount to the respective sides of the storage chamber 27.
  • the width W4 of the oxygen-containing gas supply member 24 is equal to the width W4 of the oxygen-containing gas supply member 24. It is narrower than the width W3. Thereby, the oxygen-containing gas introduced into the oxygen-containing gas distribution unit 30 can be efficiently flowed to the oxygen-containing gas supply member 24.
  • the width W4 of the oxygen-containing gas supply member 24 is preferably set to a width that does not block even when the oxygen-containing gas supply member 24 is deformed due to deterioration over time, and is compared with the width W3 of the oxygen-containing gas distribution unit 30. , 1/2 to 1/30.
  • the width W3 of the oxygen-containing gas distribution unit 30 is not particularly limited, but if it is too large, there is a problem that the module becomes large. In determining the width, it is preferable to consider the pressure loss of the oxygen-containing gas outlet 32.
  • the oxygen-containing gas introduction part 28, the oxygen-containing gas circulation part 29, and the oxygen-containing gas distribution part 30 preferably have the same depth (the arrangement direction X of the fuel cells 3). Further, the depth of the oxygen-containing gas supply member 24 may be shorter than that of the oxygen-containing gas distributor 30, but may be set within a range in which the above effect can be obtained.
  • exhaust gas such as a fuel gas and an oxygen-containing gas that have not been used for power generation, a combustion gas generated by burning the fuel gas, and the like are generated.
  • This exhaust gas is also efficiently discharged outside the storage container 19, and as a result, the oxygen-containing gas is efficiently supplied to the fuel cell 3.
  • the width W5 of the exhaust gas circulation part 36 provided on the side of the storage chamber 27 and the width W6 of the exhaust gas collection part 37 provided below the storage chamber 27 are compared.
  • the width W5 of the exhaust gas circulation part 36 is narrower than the width W6 of the exhaust gas collection part 37.
  • the width W5 of the exhaust gas circulation section 36 is preferably set to a width that does not block even if the exhaust gas circulation section 36 is deformed due to deterioration with time. Compared with the width W6 of the exhaust gas collection section 37, 1/3 to 1 / 30 range.
  • the width W6 of the exhaust gas collecting unit 36 is not particularly limited, but if it is too large, there is a problem that the module becomes large.
  • the width W5 of the exhaust gas circulation portion 36 located on each side of the storage chamber 27 is within a range of ⁇ 10% when compared with each other. Thereby, almost the same amount of exhaust gas in the storage chamber 27 flows to each side of the storage chamber 27.
  • the length of the depth (arrangement direction X of the fuel cells 3) of the exhaust gas circulation part 36 and the exhaust gas collection part 37 is approximately the same.
  • an electrolytic module in which an electrolytic cell stack device in which electrolytic cells capable of generating hydrogen by applying steam and voltage as cells are arranged in the storage chamber 27 of the module 17 is stored.
  • oxygen is discharged from the electrolysis cell as a by-product when hydrogen is generated from water vapor.
  • high-concentration oxygen is present in the storage chamber 27, there is a risk of ignition due to some impact or the like, and the electrolytic cell itself may deteriorate due to oxidation.
  • an electrolytic module including an electrolytic cell stack device can be a module with good efficiency (electrolytic efficiency).
  • FIG. 5 is a cross-sectional view showing another example of the module of the present embodiment.
  • the module 41 shown in FIG. 5 includes four cell stack devices 43 in the storage chamber 42, and an exhaust gas circulation member 44 is provided between the cell stack devices 43. 6 in that one reformer 45 is provided above the four cell stacks as shown in FIG.
  • the exhaust gas circulation section positioned on the side of the storage chamber 42 from the fuel cell 3 in the cell stack device 43 positioned on the center portion side.
  • the distance to 36 becomes long, and it may be difficult to efficiently discharge the exhaust gas discharged from the fuel cell 3 in the cell stack device 43 located on the center side.
  • the fuel cell device configured to burn the fuel gas not used for power generation on the upper end side of the fuel cell 3 and maintain the temperature of the fuel cell 3 at a high temperature by the combustion heat
  • the temperature of the fuel cell does not increase or cannot be maintained at a high temperature, and as a result, the power generation amount of the fuel cell 3 (cell stack device 43) may decrease. There is.
  • a member 44 is provided.
  • This exhaust gas circulation member 44 is formed of a cylindrical container, and has an exhaust gas inlet 46 communicating with the storage chamber 42 on both sides at the upper end, and a discharge port 47 as a lower end is provided below the storage chamber 42. It communicates with the exhaust gas collecting part 37.
  • FIG. 5 although the example which formed the waste gas distribution
  • either the exhaust gas circulation part 36 or the exhaust gas circulation member 44 is arranged on the side of each cell stack device 43, and the exhaust gas that has not been used for power generation constitutes each cell stack device 43.
  • the gas flows efficiently to the exhaust gas circulation part 36 or the exhaust gas circulation member 44 on the side close to the cell stack 2.
  • the module 41 with improved power generation can be obtained.
  • the width W7 of the exhaust gas circulation member 44 is compared with the width W6 of the exhaust gas collection part 37 provided below the storage chamber 42, the width W7 of the exhaust gas circulation member 44 is equal to the width W6 of the exhaust gas collection part 37. It is narrower than. As a result, the exhaust gas flowing through the exhaust gas circulation member 44 is efficiently mixed in the exhaust gas collecting unit 37 and discarded to the outside through the exhaust hole 38.
  • the width W7 of the exhaust gas circulation member 44 can be set to a range of 1/3 to 1/30 compared with the width W6 of the exhaust gas collection unit 37.
  • the width W6 of the exhaust gas collecting unit 37 is not particularly limited, but if it is too large, there is a problem that the module becomes large.
  • each exhaust gas circulation member 44 is preferably within a range of ⁇ 10% when compared with each other. As a result, substantially the same amount of exhaust gas flows through each exhaust gas circulation member 44.
  • the exhaust gas circulation member 44 is constituted by a cylindrical container, it is preferable that the exhaust gas circulation member 44 and the exhaust gas collection part 37 have the same depth (the arrangement direction X of the fuel cells 3). .
  • FIG. 6 is a perspective view showing the reformer housed in the module shown in FIG. 5 and FIG. 7 shows a configuration in which the reformer shown in FIG. 6 is provided above the cell stack device of this embodiment. It is a side view which shows an example.
  • the reformer 45 vaporizes water to produce steam, and steam is generated from the raw fuel using steam generated in the vaporizer 45a. And a reforming portion 45b for quality improvement.
  • the vaporizer 45a includes a vaporizer forward path 45a1 in which water vapor flows from one end to the other end, and a vaporizer return path 45a2 in which water vapor flows from the other end to the one end.
  • the vaporization part forward path 45a1 includes a cylindrical part 48a that protrudes from one end along the vaporization part forward path 45a1, and a water supply part 48b that is connected to the one end part and supplies water to the cylindrical part 48a. I have.
  • the cylindrical portion 48a is provided so as to protrude inward from the tube constituting the vaporizing portion, and a water supply pipe that is a water supply portion 48b is connected to the cylindrical portion 48a.
  • a configuration may be employed in which a certain water supply pipe is inserted from the outside into the inside, and a part of the water supply pipe becomes the cylindrical portion 48a.
  • description will be made using a configuration in which the water supply pipe 46 is inserted from the outside into the inside.
  • the reforming unit 45b is a reforming unit forward path 45b1 in which reformed gas generated by reforming the raw fuel supplied from the raw fuel supply pipe 23 which is a raw fuel supply unit flows from one end side to the other end side. And a reforming part return path 45b2 in which the reformed gas flows from the other end side to the one end side.
  • a reformed gas outlet pipe 49 for leading the reformed gas is connected to the reforming part return path 45b2. ing.
  • the water supply pipe 48, the raw fuel supply pipe 23 and the reformed gas outlet pipe 49 are connected to one side of the reformer 45.
  • the other end side of the vaporization section forward path 45a1 and the other end side of the vaporization section return path 45a2 are connected by a connection path (hereinafter referred to as a vaporization section connection path) 45c1, and one end of the vaporization section return path 45a2.
  • a connection path hereinafter referred to as a vaporization section connection path
  • the one end side of the reforming section forward path 45b1 are connected by a coupling path (hereinafter referred to as a vaporization reforming section coupling path) 45c2, and the other end side of the reforming section outbound path 45b1 and the other end side of the reforming section return path 45b2.
  • a connecting path (hereinafter referred to as a reforming section connecting path) 45c3
  • the vaporizing section forward path 45a1, the vaporizing section return path 45a2, the reforming section outbound path 45b1, and the reforming section return path 45b2 are connected to the side. They are juxtaposed so that they face each other.
  • the water supplied to the vaporization unit forward path 45a1 becomes water vapor, and sequentially flows through the vaporization unit connection path 45c1, the vaporization unit return path 45a2, the vaporization reforming unit connection path 45c2, and the reforming unit forward path 45b1.
  • the raw fuel is supplied from the raw fuel supply pipe 23, which is the raw fuel supply unit 23b, and is mixed with steam in the vaporization reforming unit connection path 45c2, and the reforming unit forward path 45b1 and the reforming unit are connected.
  • the reformed gas (fuel gas) containing hydrogen is reformed while flowing through the path 45c3 and the reforming part return path 45b2, and is led out from the reformed gas outlet pipe 49.
  • the vaporization section forward path 45a1, the vaporization section return path 45a2, the reforming section forward path 45b1, the reforming section return path 45b2, the vaporization section connection path 45c1, the vaporization reforming section connection path 45c2, and the reforming section connection path 45c3 have a rectangular cross section. It consists of a tube.
  • partition plates 45a11 and 45a21 are respectively provided in the vaporization section forward path 45a1 and the vaporization section return path 45a2, and a space between these partition plates 45a11 and 45a21 serves as a vaporization chamber, and a tip end portion (tubular shape) of the water supply pipe 48 is provided. Part) is located on the upstream side of the partition plate 45a11 and supplies water to a position in front of the vaporization chamber. Ceramic balls are accommodated in the vaporizing chamber to promote vaporization, and the partition plates 45a11 and 45a21 are formed so that water vapor passes but ceramic balls do not pass.
  • the arrangement of the partition plates 45a11 and 45a21 can be appropriately changed according to the structure of the reformer, the structure of the cell stack described later, and the like.
  • partition plates 45b11 and 45b21 are also arranged in the reforming unit forward path 45b1 and the reforming unit return path 45b2, respectively, and the reforming unit forward path 45b1, the reforming unit connection path 1c3, the reforming part located between the partition plates 45b11 and 45b21,
  • the mass part return path 45b2 serves as a reforming chamber, and a reforming catalyst is accommodated in the reforming chamber.
  • the partition plates 45b11 and 45b21 are configured so that gas such as water vapor, raw fuel, and reformed gas can pass but the reforming catalyst cannot pass.
  • the arrangement of the partition plates 45b11 and 45b21 can be appropriately changed according to the structure of the reformer, the structure of the cell stack described later, and the like.
  • a raw fuel supply pipe 23 which is a raw fuel supply part 23b for supplying raw fuel, to a vaporization reforming part connection path 45c2 between the vaporization part 45a and the reforming part 45b. It is connected.
  • the raw fuel supply pipe 23 is connected to the vaporization reforming part connection path 45c2 on the downstream side of the vaporization part forward path 45a1 to which the water supply pipe 48 is connected.
  • the point where the fuel is supplied and the point where the raw fuel is supplied are via a space between the tube constituting the vaporization part forward path 45a1 and the pipe constituting the vaporization part return path 45a2, and the flow direction of water vapor
  • the length in the flow direction is long.
  • water supply pipe 48 and the raw fuel supply pipe 23 may have a double pipe structure, and each may be connected to the vaporization section forward path 45a1.
  • the reformed gas (fuel gas) generated by the reformer 45 is supplied to the two manifolds 4 by the reformed gas outlet pipe 49, and the fuel battery cell 3 is passed through the manifold 4. Is supplied to a gas flow path provided in the interior.
  • the reformed gas generated by the reformer 45 is supplied from the reformed gas outlet pipe 49 to the two manifolds 4 via the distributor 50 as shown in FIG.
  • the reformed gas outlet pipe 49 has a U-shaped first reformed gas outlet pipe 49a from the reformer 45 to the distributor 50 and a second modified gas extending from the distributor 50 to the two lower manifolds 4 respectively.
  • a quality gas outlet pipe 49b a quality gas outlet pipe 49b.
  • the lengths of the first reformed gas outlet pipe 49a and the second reformed gas outlet pipe 49b are set to the same length (pressure loss) so as to supply the reformed gas to the manifold 4 evenly.
  • each of the vaporization section forward path 45a1, the vaporization section return path 45a2, the reforming section forward path 45b1, and the reforming section return path 45b2 is arranged above the cell stack in correspondence with one cell stack. . Thereby, each of the vaporization part going path 45a1, the vaporization part return path 45a2, the reforming part going path 45b1, and the reforming part return path 45b2 can be efficiently heated.
  • FIG. 8 is a cross-sectional view showing still another example of the fuel cell module of the present embodiment.
  • the module 50 shown in FIG. 8 does not have the exhaust gas circulation member 44 disposed between the cell stack devices, and the fuel cell 3 is located above the storage chamber 42.
  • An exhaust gas recovery unit 51 that recovers exhaust gas discharged from the exhaust gas is provided, and the exhaust gas recovery unit 51 and the exhaust gas circulation unit 36 are connected to each other.
  • the module 41 shown in FIG. 5 has an advantage that the exhaust gas discharged from the fuel cell 3 can be efficiently discharged to the outside, but the exhaust gas flowing through the exhaust gas circulation member 44 is an oxygen-containing gas supplied from the outside. Therefore, there is room for improvement in terms of heat exchange between the oxygen-containing gas supplied from the outside and the exhaust gas discharged from the fuel cell 3.
  • an exhaust gas recovery part 51 that recovers the exhaust gas discharged from the fuel cell 3 is provided above the storage chamber 42, and the exhaust gas recovery part 51 and the exhaust gas circulation part 36 are connected to each other. Therefore, the entire amount of exhaust gas discharged from the fuel cell 3 can exchange heat with the oxygen-containing gas supplied from the outside. As a result, the oxygen-containing gas whose temperature has risen can be supplied to the fuel cell 3 and the power generation efficiency can be improved.
  • the exhaust gas recovered in the exhaust gas recovery unit 51 is configured to efficiently flow into the exhaust gas circulation unit 36. Therefore, in the module 50 of the present embodiment, when the width W5 of the exhaust gas circulation part 36 provided on the side of the storage chamber 42 is compared with the width W8 of the exhaust gas recovery part 51, the exhaust gas circulation part 36 The width W5 is narrower than the width W8 of the exhaust gas recovery unit 51. As a result, the exhaust gas recovered in the exhaust gas recovery part 51 efficiently flows to the exhaust gas circulation part 36 on each side of the storage chamber 42. Thereby, heat exchange with the oxygen-containing gas is improved, and power generation efficiency can be improved.
  • the width W5 of the exhaust gas circulation part 36 can be set to a range of 1/3 to 1/30 compared with the width W8 of the exhaust gas recovery part 51.
  • the width W8 of the exhaust gas recovery unit 51 is not particularly limited, but if it is too large, there is a problem that the module becomes large.
  • the exhaust gas circulation part 36 and the exhaust gas recovery part 51 preferably have the same depth (the arrangement direction X of the fuel cells 3).
  • a recovery hole 52 connected to the storage chamber 42 is provided on the bottom surface of the exhaust gas recovery unit 51. As a result, the exhaust gas discharged into the storage chamber 42 flows into the exhaust gas recovery part 51 through the recovery hole 52.
  • FIG. 9 is a plan view showing a part of the bottom surface of the exhaust gas recovery unit 51.
  • the reformer 45 is indicated by a broken line so that the positional relationship with the reformer 45 can be understood.
  • the recovery holes 52 provided on the bottom surface of the exhaust gas recovery part 51 preferably all the recovery holes 52 are provided facing the reformer 45.
  • the reforming efficiency can be improved by heating the reformer 45 with the combustion heat generated by burning the exhaust gas discharged from the fuel cell 3. Therefore, it is preferable that the exhaust gas (combustion exhaust gas) discharged from the fuel cell 3 flows to the exhaust gas recovery unit 51 after flowing around the reformer 45.
  • FIG. 9 shows an example in which all the recovery holes 52 are provided facing the reformer 45. Accordingly, the exhaust gas (combustion exhaust gas) discharged from the fuel battery cell 3 efficiently flows around the reformer 45 and then flows to the exhaust gas recovery unit 51. Thereby, the temperature of the reformer 45 can be improved efficiently, and the reforming efficiency can be improved.
  • FIG. 9 an example in which the same number of recovery holes 51 are provided facing each of the vaporization section forward path 45 a 1, the vaporization section return path 45 a 2, the reforming section forward path 45 b 1, and the reforming section return path 45 b 2 in the reformer 45.
  • the number of the recovery holes 51 is not limited to this.
  • the temperature of the vaporization section forward path 45a1 is lowered due to an endothermic reaction accompanying the vaporization of water, and as a result, the temperature of the cell stack 2 located therebelow may also be lowered.
  • the number of the recovery holes 51 facing the vaporization part forward path 45a1 may be increased.
  • recovery holes 51 can be set suitably.
  • FIG. 10 is an exploded perspective view showing an example of a fuel cell device in which any one of the modules 17, 41 and 50 and an auxiliary machine for operating each module are housed in the outer case. In FIG. 10, a part of the configuration is omitted.
  • a fuel cell device 53 shown in FIG. 10 divides the interior of an outer case composed of a column 54 and an outer plate 55 by a partition plate 56, and the upper side serves as a module storage chamber 57 for storing the above-described modules.
  • the lower side is configured as an auxiliary machine storage chamber 58 for storing auxiliary machines for operating each module. Auxiliaries stored in the auxiliary machine storage chamber 58 are not shown.
  • the partition plate 56 is provided with an air circulation port 59 for flowing the air in the auxiliary machine storage chamber 58 toward the module storage chamber 57, and a part of the exterior plate 57 constituting the module storage chamber 57 An exhaust port 60 for exhausting air in the module storage chamber 57 is provided.
  • the mode including the cell stack device in which one reformer 45 is disposed above the four cell stacks 2 has been described.
  • a cell stack apparatus in which one reformer is disposed above the cell stack 2 may be used, and a cell stack apparatus in which one reformer is disposed above five or more cell stacks may be used.
  • the shape of the reformer may be changed as appropriate.
  • one cell stack may be arranged in one manifold, and three or more in one manifold.
  • the cell stack may be arranged.
  • the fuel cell 3 called a so-called vertical stripe type has been described.
  • a horizontal stripe type fuel cell in which a plurality of power generation element portions generally called a horizontal stripe type are provided on a support may be used. it can.
  • the fuel cell 3 the fuel cell stack device 1, the modules 17, 41, 50 and the fuel cell device 53 have been described in the above embodiment, water vapor and water are applied to the cells to electrolyze water vapor (water).
  • the present invention can also be applied to an electrolysis cell (SOEC) that generates hydrogen and oxygen (O 2 ), an electrolysis cell stack device including the electrolysis cell, an electrolysis module, and an electrolysis device.
  • SOEC electrolysis cell
  • O 2 hydrogen and oxygen

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Abstract

　本発明のモジュール１７、４１、５０は、収納容器１９内に、複数個のセル３を配列してなるセルスタック２を備えるセルスタック装置１、４３を収納してなるモジュール１７、４１、５０であって、収納容器１９は、セルスタック装置１、４３を収納する収納室１７、４２と、収納室１７、４２の下方に設けられ、収納室１７、４２内に供給する第１のガスを導入するための第１ガス導入部２８と、収納室１７、４２の側方に設けられ、第１ガス導入部２８とつながる第１ガス流通部２９とを備えるとともに、第１ガス流通部２９の幅が、第１ガス導入部２８の幅よりも狭いことを特徴とする。

Description

モジュールおよびモジュール収容装置
　本発明は、モジュールおよびモジュール収容装置に関する。
　近年、次世代エネルギーとして、セルの１種である燃料電池セルを複数個配列してなるセルスタックを備えるセルスタック装置を収納容器内に収納してなる燃料電池モジュールが種々提案されている（例えば、特開２００７－５９３７７号公報参照）。
　上記の収納容器においては、燃料電池セルに酸素含有ガスを供給するための流路、および燃料電池セルから排出される排ガスを収納容器の外部に排出するための流路が設けられている。
　また、近年、セルの１種として、固体酸化物形の電解質膜を備える電解セル（ＳＯＥＣ）を用いる高温水蒸気電解法も提唱されている。
　ところで、上述のモジュールにおいては、発電効率または電解効率を向上すべく、セルを収納する収納室内に供給されるガスおよびセルから排出されるガスが、効率よく流れることができる流路構造を有していることが求められている。
　本発明の一態様のモジュールは、収納容器内に、複数個のセルを配列してなるセルスタックを備えるセルスタック装置を収納してなり、前記収納容器は、前記セルスタック装置を収納する収納室と、該収納室の下方に設けられた、前記収納室内に供給する第１のガスを導入するための第１ガス導入部と、前記収納室の側方に設けられた、前記第１ガス導入部につながる第１ガス流通部とを備えるとともに、前記セルの配列方向に直交する断面において、前記第１ガス流通部の幅が、前記第１ガス導入部の幅よりも狭い。
　また、本発明の一態様のモジュール収容装置は、上記のモジュールと、該モジュールを作動させるための補機と、これらモジュールおよび補機を収容する外装ケースとを備える。
本実施形態のモジュールに収納されるセルスタック装置の一例を示す斜視図である。 図１に示すセルスタック装置を示し、（ａ）側面図、（ｂ）（ａ）の点線枠で囲った部分の一部拡大平面図である。 本実施形態のモジュールの一例を示す斜視図である。 図３に示すモジュールの断面図である。 本実施形態のモジュールの他の一例を示す断面図である。 図５に示すモジュールに収納された改質器を抜粋して示し、（ａ）は斜視図、（ｂ）は平面図である。 本実施形態のセルスタック装置の上方に、図６に示す改質器を備える構成の一例を示す側面図である。 本実施形態のモジュールのさらに他の一例を示す断面図である。 本実施形態のモジュールの排ガス回収部の底面を一部抜粋して示す平面図である。 本実施形態の燃料電池装置の一例を概略的に示す分解斜視図である。
　以下、図面を用いて本実施形態のモジュールおよびモジュール収容装置について説明する。なお、異なる図中の共通の構成要素については、同一の符号を付与するものとする。
　図１は、本実施形態のモジュールを構成するセルスタック装置の一例を示す外観斜視図であり、図２は、図１に示すセルスタック装置を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）の点線枠で囲った部分の一部を拡大して示す断面図である。また、以降の図において、セルとして主に固体酸化物形の燃料電池セルを用いて説明し、セルとして水素を生成することが可能な電解セルを用いる場合において、燃料電池セルと異なる構成についてのみ、別途説明するものとする。
　図１、図２に示すセルスタック装置１においては、内部を燃料ガスが一端から他端に流通するガス流路１５を有する燃料電池セル３を立設させた状態で一列に配列（図１で示すＸ方向）し、隣接する燃料電池セル３間が導電部材６を介して電気的に直列に接続されているとともに、燃料電池セル３の下端を絶縁性接着材９でマニホールド４に固定してなるセルスタック２を２つ備えている。
　なお、セルとして電解セルを用いる場合には、ガス流路１５に水蒸気を流し、また電解反応で生じた水素を回収すべく、セルの上端もガラスシール材等の絶縁性接着材にてマニホールドに固定されている。
　なお、図１、２においては、燃料電池セル３として、内部を燃料ガスが長手方向に流通するガス流路を複数有する中空平板型で、ガス流路を有する支持体の表面に、燃料極層、固体電解質層および酸素極層を順に積層してなる固体酸化物形の燃料電池セル３を例示している。なお、燃料電池セル３の間に酸素含有ガスが流通する。燃料電池セル３の構成については後述する。なお、本実施形態の燃料電池装置においては、燃料電池セル３は、例えば平板型または円筒型とすることもでき、あわせてセルスタック装置１の形状も適宜変更することができる。
　また、セルスタック２の最も外側に位置する燃料電池セル３に導電部材６を介して電気的に接続されたセルスタック支持部材７（以下、スタック支持部材７と略することがある。）が設けられている。スタック支持部材７の外側には保護カバーを設けることもできる。保護カバーは、セルスタック２の周囲に配置された断熱材との接触または外部からの衝撃に対して、スタック支持部材７およびセルスタック２を保護する。また、スタック支持部材７にはセルスタック２の外側に突出する導電部８が接続されている。
　なお、図１、２においては、セルスタック装置１が２つのセルスタック２を備えている場合を示しているが、適宜その個数は変更することができ、例えばセルスタック２を１つだけ備えていてもよい。また、セルスタック装置１を、後述する改質器を含むものとすることもできる。
　また、マニホールド４は燃料電池セル３に供給する燃料ガスを貯留し、開口部を上面に有するガスケースと、内側に燃料電池セル３を固定するとともに、ガスケースに固定される枠体とを備えている。
　燃料電池セル３の一端部（図２の下端部）は枠体で囲まれており、枠体の内側に充填された絶縁性接着材９で燃料電池セル３の下端部の外周が固定されている。つまり、セルスタック２は、枠体の内側に複数の燃料電池セル３を並べて収容し、絶縁性接着材９で枠体に接着されている。なお、絶縁性接着材９は、ガラス等の材料からなり、熱膨張係数を加味して所定のフィラーを添加したものを用いることができる。
　また、マニホールド４の上面には、後述する改質器にて生成された燃料ガスが流通するガス流通管８が接続されている。なお、セルを電解セルとして用いる場合には、このガス流通管８内に水蒸気を流すことができる。これら燃料ガスまたは水蒸気は、ガス流通管８を介してマニホールド４に供給され、マニホールド４から燃料電池セル３の内部に設けられたガス流路１５に供給される。
　ここで、燃料電池セル３は、図２（ｂ）に示すように、一対の対向する平坦面をもつ柱状の導電性支持基板１４（以下、支持基板１４と略す場合がある）の一方の平坦面上に燃料側電極層１０、固体電解質層１１及び空気側電極層１２を順次積層してなる柱状（中空平板状等）からなる。また、燃料電池セル３の他方の平坦面上にはインターコネクタ１３が設けられており、インターコネクタ１３の外面（上面）にはＰ型半導体層１６が設けられている。Ｐ型半導体層１６を介して、導電部材６をインターコネクタ１３に接続させることで、両者の接触がオーム接触となり、電位降下を少なくし集電性能の低下を有効に回避することが可能となる。なお、図１では導電部材６、スタック支持部材７の記載を省略している。また、支持基板は燃料側電極層を兼ねるものとし、その表面に固体電解質層および空気側電極層を順次積層してセルを構成することもできる。
　燃料側電極層１０は、一般的に公知のものを使用することができ、多孔質の導電性セラミックス、例えば希土類元素酸化物が固溶しているＺｒＯ２（安定化ジルコニアと称し、部分安定化も含むものとする）とＮｉおよび／またはＮｉＯとから形成することができる。
　固体電解質層１１は、燃料側電極層１０、空気側電極層１２間の電子の橋渡しをする電解質としての機能を有していると同時に、燃料ガスと酸素含有ガスとのリークを防止するためにガス遮断性を有することが必要とされ、３～１５モル％の希土類元素酸化物が固溶したＺｒＯ２から形成される。なお、上記特性を有する限りにおいては、他の材料等を用いて形成してもよい。
　空気側電極層１２は、一般的に用いられるものであれば特に制限はなく、例えば、いわゆるＡＢＯ３型のペロブスカイト型酸化物からなる導電性セラミックスから形成することができる。空気側電極層１２はガス透過性を有していることが必要であり、開気孔率が２０％以上、特に３０～５０％の範囲にあることが好ましい。
　支持基板１４としては、燃料ガスを燃料側電極層１０まで透過するためにガス透過性であること、さらには、インターコネクタ１３を介して導電するために導電性であることが要求される。したがって、支持基板１４としては、導電性セラミックスまたはサーメット等を用いることができる。燃料電池セル３を作製するにあたり、燃料側電極層１０または固体電解質層１１との同時焼成にて支持基板１４を作製する場合においては、鉄族金属成分と特定希土類酸化物とから支持基板１４を形成することが好ましい。また、図２に示した燃料電池セル３において、柱状（中空平板状）の支持基板１４は、立設方向（図１に示すＹ方向）に細長く延びる板状片であり、平坦な両面と半円形状の両側面を有する。また、支持基板１４は、ガス透過性を備えるために開気孔率が３０％以上、特に３５～５０％の範囲にあるのが好適であり、そしてまたその導電率は３００Ｓ／ｃｍ以上、特に４４０Ｓ／ｃｍ以上であるのが好ましい。また、支持基板１４の形状は柱状であれば良く、円筒状であってもよい。
　Ｐ型半導体層１６としては、遷移金属ペロブスカイト型酸化物からなる層を例示することができる。具体的には、インターコネクタ１３を構成する材料よりも電子伝導性が大きいもの、例えば、ＢサイトにＭｎ、Ｆｅ、Ｃｏなどが存在するＬａＭｎＯ３系酸化物、ＬａＦｅＯ３系酸化物、ＬａＣｏＯ３系酸化物などの少なくとも一種からなるＰ型半導体セラミックスを使用することができる。このようなＰ型半導体層１６の厚みは、一般に、３０～１００μｍの範囲にあることが好ましい。
　インターコネクタ１３は、上述したとおり、ランタンクロマイト系のペロブスカイト型酸化物（ＬａＣｒＯ３系酸化物）、もしくは、ランタンストロンチウムチタン系のペロブスカイト型酸化物（ＬａＳｒＴｉＯ３系酸化物）が好適に使用される。これらの材料は、導電性を有し、かつ燃料ガス（水素含有ガス）および酸素含有ガス（空気等）と接触しても還元も酸化もされない。また、インターコネクタ１３は支持基板１４に形成されたガス流路１１を流通する燃料ガス、および支持基板１４の外側を流通する酸素含有ガスのリークを防止するために緻密質でなければならず、９３％以上、特に９５％以上の相対密度を有していることが好ましい。
　そして、燃料電池セル３を電気的に接続するために介装される導電部材およびセルスタック支持部材７は、弾性を有する金属または合金からなる部材あるいは金属繊維または合金繊維から成るフェルトに所要の表面処理を加えた部材から構成することができる。
　図３は、本実施形態のセルスタック装置１８を備えてなるモジュール（燃料電池モジュール）の一例を示す外観斜視図であり、図４は図３の断面図である。なお以降の説明において、断面図とは、燃料電池セル３の配列方向に直交する断面図を意味している。
　図３に示すモジュール１７においては、収納容器１９の内部に、本実施形態のセルスタック装置１８が収納されている。なお、セルスタック装置１８の上方には、燃料電池セル３に供給する燃料ガスを生成するための改質器２０が配置されている。
　また、図３に示す改質器２０においては、原燃料供給管２３を介して供給される天然ガスまたは灯油等の原燃料を改質して燃料ガスを生成する。なお、改質器２０は、改質効率のよい改質反応である水蒸気改質を行うことができる構造とすることが好ましく、水を気化させるための気化部２１と、原燃料を燃料ガスに改質するための改質触媒（図示せず）が配置された改質部２２とを備えている。
　また図３においては、収納容器１９の一部（前後面）を取り外し、内部に収納されるセルスタック装置１８を後方に取り出した状態を示している。ここで、図３に示したモジュール１７においては、セルスタック装置１８を、収納容器１９内にスライドして収納することが可能である。
　なお、収納容器１９の内部には、マニホールド４に並置されたセルスタック２の間に配置され、第１ガスである酸素含有ガスが燃料電池セル３間を下端部から上端部に向けて流れるように、第１ガス供給部である酸素含有ガス供給部材２４が配置されている。
　図４に示すように、モジュール１７を構成する収納容器１９は、内壁２５と外壁２６とを有する二重構造で、外壁２６にて収納容器１９の外枠が形成されるとともに、内壁２５にてセルスタック装置１８を収納する収納室２７が形成されている。
　ここで、収納容器１９は、外部から導入される酸素含有ガスを収納室２７に導入するための第１ガス導入部である酸素含有ガス導入部２８を備えている。酸素含有ガス導入部２８に導入された酸素含有ガスは、収納室２７の側方における内壁２５と外壁２６とで設けられ、酸素含有ガス導入部２８とつながる第１ガス流通部である酸素含有ガス流通部２９を上方に向けて流れる。続いて収納室２７の上方における内壁２５と外壁２６とで設けられ、酸素含有ガス流通部２９とつながる第１ガス分配部である酸素含有ガス分配部３０を流れる。そして、酸素含有ガス分配部３０には、上端側に酸素含有ガスが流入するための酸素含有ガス流入口（図示せず）とフランジ部３１とを備え、下端部に燃料電池セル３の下端部に酸素含有ガスを導入するための酸素含有ガス流出口３２が設けられてなる酸素含有ガス供給部である酸素含有ガス供給部材２４が、内壁２５を貫通して挿入されて固定されている。それにより、酸素含有ガス分配部３０と酸素含有ガス供給部材２４とがつながっている。なお、フランジ部３１と内壁２５との間には断熱部材３３が配置されている。
　なお、図４においては、酸素含有ガス供給部材２４が、収納容器１９の内部に並置された２つのセルスタック２間に位置するように配置されているが、セルスタック２の数にあわせて、適宜配置することができる。例えば、収納容器１９内にセルスタック２を１つだけ収納する場合には、酸素含有ガス供給部材２４を２つ設け、セルスタック２を両側面側から挟み込むように配置することができる。
　また収納室２７内には、モジュール１７内の熱が極端に放散され、燃料電池セル３（セルスタック２）の温度が低下して発電量が低減しないよう、モジュール１７内の温度を高温に維持するための断熱部材３３が適宜設けられている。
　断熱部材３３は、セルスタック２の近傍に配置することが好ましく、特には、燃料電池セル３の配列方向に沿ってセルスタック２の側面側に配置するとともに、セルスタック２の側面における燃料電池セル３の配列方向に沿った幅と同等またはそれ以上の幅を有する断熱部材３３を配置することが好ましい。なお、セルスタック２の両側面側に断熱部材３３を配置することが好ましい。それにより、セルスタック２の温度が低下することを効果的に抑制できる。さらには、酸素含有ガス供給部材２４から導入される酸素含有ガスが、セルスタック２の側面側から排出されることを抑制でき、セルスタック２を構成する燃料電池セル３間の酸素含有ガスの流れを促進することができる。なお、セルスタック２の両側面側に配置された断熱部材３３においては、燃料電池セル３に供給される酸素含有ガスの流れを調整し、セルスタック２の長手方向および燃料電池セル３の配列方向における温度分布を低減するための開口部３４が設けられている。
　また、燃料電池セル３の配列方向に沿った内壁２５の内側には、排ガス用内壁３５が設けられており、収納室２７の側方における内壁２５と排ガス用内壁３５との間が、収納室２７内の排ガスが上方から下方に向けて流れる排ガス流通部３６とされている。
　また、収納室２７の下方であって、酸素含有ガス導入部２８の上方には、排ガス流通部３６とつながる排ガス収集部３７が設けられている。排ガス収集部３７は、収納容器１９の底部に設けられた排気孔３８と通じている。また、排ガス用内壁３５のセルスタック２側にも断熱部材３３が設けられている。
　それにより、モジュール１７の稼動（起動処理時、発電時、停止処理時）に伴って生じる排ガスは、排ガス流通部３６、排ガス収集部３７を流れた後、排気孔３８から排気される構成となっている。なお、排気孔３８は収納容器１９の底部の一部を切り欠くようにして形成してもよく、また管状の部材を設けて形成してもよい。
　また、酸素含有ガス供給部材２４の内部には、セルスタック２近傍の温度を測定するための熱電対３９が、その測温部４０が燃料電池セル３の長手方向の中央部でかつ燃料電池セル３の配列方向における中央部に位置するように配置されている。
　また、上述の構成のモジュール１７においては、燃料電池セル３におけるガス流路１５から排出される発電に使用されなかった燃料ガスと酸素含有ガスとを燃料電池セル３の上端と改質器２０との間で燃焼させることで、燃料電池セル３の温度を上昇・維持させることができる。あわせて、燃料電池セル３（セルスタック２）の上方に配置された改質器２０を温めることができ、改質器２０で効率よく改質反応を行なうことができる。なお、通常発電時においては、上記燃焼および燃料電池セル３の発電に伴い、モジュール１７内の温度は５００～８００℃程度となる。
　ここで、燃料電池セル３の発電効率を向上するにあたり、酸素含有ガスが流れる各流路は、酸素含有ガスが効率よく流れる構造とすることが好ましい。すなわち、図４に示すモジュール１７においては、酸素含有ガス導入部２８に導入され、収納室２７の両側方を流れて、酸素含有ガス分配室３０を介して酸素含有ガス供給部材２４に導入される酸素含有ガスが効率よく流れ、かつ均等に分配されるような構造とすることが好ましい。
　従って、本実施形態のモジュール１７においては、燃料電池セル３の配列方向に直交する断面において、まず酸素含有ガス導入部２８の幅Ｗ１と、酸素含有ガス流通部２９の幅Ｗ２とを比較した場合に、酸素含有ガス流通部２９の幅Ｗ２が、酸素含有ガス導入部２８の幅Ｗ１よりも狭くなっている。それにより、酸素含有ガス導入部２８に導入された酸素含有ガスを、効率よく酸素含有ガス流通部２９に流すことができる。
　ここで、酸素含有ガス流通部２９の幅Ｗ２は、収納容器１９の経時劣化により内壁２５および外壁２６が変形しても閉塞されない幅とすることが好ましく、酸素含有ガス導入部２８の幅Ｗ１と比較して、１／３～１／３０の範囲とすることができる。なお、酸素含有ガス導入部２８の幅Ｗ１については特に制限はないが、大きすぎるとモジュールが大型化する問題がある。
　なお、収納室２７のそれぞれの側方に位置する酸素含有ガス流通部２９の幅Ｗ２は、それぞれを比較した場合に±１０％の範囲内とすることが好ましい。それにより、酸素含有ガス導入部２８に導入された酸素含有ガスは、収納室２７のそれぞれの側方にほぼ同じ量が流れることとなる。
　次に、酸素含有ガス分配部３０の幅Ｗ３と酸素含有ガス供給部材２４の幅（内幅）Ｗ４とを比較した場合に、酸素含有ガス供給部材２４の幅Ｗ４が、酸素含有ガス分配部３０の幅Ｗ３よりも狭くなっている。それにより、酸素含有ガス分配部３０に導入された酸素含有ガスを、効率よく酸素含有ガス供給部材２４に流すことができる。
　ここで、酸素含有ガス供給部材２４の幅Ｗ４は、経時劣化により酸素含有ガス供給部材２４が変形しても閉塞されない幅とすることが好ましく、酸素含有ガス分配部３０の幅Ｗ３と比較して、１／２～１／３０の範囲とすることができる。なお、酸素含有ガス分配部３０の幅Ｗ３については特に制限はないが、大きすぎるとモジュールが大型化する問題がある。なお上記幅を決定するにあたっては、酸素含有ガス流出口３２の圧損も考慮することが好ましい。
　なお、上記の酸素含有ガス導入部２８、酸素含有ガス流通部２９、酸素含有ガス分配部３０はそれぞれ奥行き（燃料電池セル３の配列方向Ｘ）の長さが同程度であるのが好ましい。また酸素含有ガス供給部材２４の奥行きは、酸素含有ガス分配部３０よりも短くてもよいが、上記効果を得ることができる範囲内にて設定すればよい。
　一方、収納室２７においては、発電に利用されなかった燃料ガスおよび酸素含有ガス、その燃料ガスを燃焼して生じる燃焼ガス等の排ガス等が生じる。この排ガスについても、効率よく収納容器１９の外部に排出することで、結果的に燃料電池セル３に効率よく酸素含有ガスが供給されることとなる。
　それゆえ、本実施形態のモジュール１７においては、収納室２７の側方に設けられた排ガス流通部３６の幅Ｗ５と、収納室２７の下方に設けられた排ガス収集部３７の幅Ｗ６とを比較した場合に、排ガス流通部３６の幅Ｗ５が、排ガス収集部３７の幅Ｗ６よりも狭くなっている。それにより、収納室２７のそれぞれの側方における排ガス流通部３６を流れた排ガスが、排ガス収集部３７にて効率よく混合され、排気孔３８を介して外部に効率よく廃棄されることとなる。
　ここで、排ガス流通部３６の幅Ｗ５は、経時劣化により排ガス流通部３６が変形しても閉塞されない幅とすることが好ましく、排ガス収集部３７の幅Ｗ６と比較して、１／３～１／３０の範囲とすることができる。なお、排ガス収集部３６の幅Ｗ６については特に制限はないが、大きすぎるとモジュールが大型化する問題がある。
　なお、収納室２７のそれぞれの側方に位置する排ガス流通部３６の幅Ｗ５は、それぞれを比較した場合に±１０％の範囲内とすることが好ましい。それにより、収納室２７における排ガスが、収納室２７のそれぞれの側方にほぼ同じ量が流れることとなる。
　なお、上記の排ガス流通部３６、排ガス収集部３７はそれぞれ奥行き（燃料電池セル３の配列方向Ｘ）の長さが同程度であるのが好ましい。
　また、上記モジュール１７の収納室２７にセルとして水蒸気と電圧を加えることで水素を生成することができる電解セルを配列してなる電解セルスタック装置を収納してなる電解モジュールとすることもできる。この場合、水蒸気から水素が生成される際の副産物として酸素が電解セルから排出される。しかしながら、収納室２７に高濃度の酸素が存在すると、何らかの衝撃等により発火するおそれや、また電解セル自身が酸化により劣化するおそれがある。
　それゆえ、この場合において、第１ガスとして空気を用い、収納室２７内を空気でパージする（言い換えれば高濃度の酸素と入れ替える）ことで、発火のおそれや、電解セルの劣化を抑制することができる。すなわち、この場合においては、高濃度の酸素を含むガスが排ガスとなる。このように、電解セルスタック装置を備える電解モジュールにおいても、効率（電解効率）のよいモジュールとすることができる。
　図５は、本実施形態のモジュールの他の一例を示す断面図である。
　図５に示すモジュール４１は、図４に示すモジュール１７と比較して、収納室４２内に４つのセルスタック装置４３を備える点、各セルスタック装置４３の間に排ガス流通部材４４が設けられている点、図６に示すように４つのセルスタックの上方に１つの改質器４５が設けられている点で異なっている。なお、図４に示すモジュール１７と同じ構成については同じ符号を用い、説明は省略する。
　収納室４２内に複数のセルスタック装置４３を収納してなる場合には、特に中央部側に位置するセルスタック装置４３における燃料電池セル３から、収納室４２の側方に位置する排ガス流通部３６までの距離が長くなってしまい、中央部側に位置するセルスタック装置４３における燃料電池セル３から排出される排ガスを、効率よく外部に排出することが難しい場合がある。
　特に燃料電池セル３の上端側で、発電に使用されなかった燃料ガスを燃焼させて、その燃焼熱によって燃料電池セル３の温度を高温に維持する構成の燃料電池装置では、燃料電池セル３の上端側に排ガスが滞留することで、発電に使用されなかった燃料ガスをうまく燃焼させることができず、失火するおそれがある。特に失火を生じた場合には、燃料電池セルの温度が上昇せず、もしくは高温に維持することができず、結果として燃料電池セル３（セルスタック装置４３）の発電量が低下してしまうおそれがある。
　それゆえ、図５に示す本実施形態のモジュール４１においては、上記の排ガス流通部３６に加えて、隣接するセルスタック装置４３の間に、発電に使用されなかった排ガスを排出するための排ガス流通部材４４が設けられている。
　この排ガス流通部材４４は、筒状の容器からなり、上端部に収納室４２と連通する排ガス流入口４６を両側方に備えるとともに、下端である排出口４７が収納室４２の下方に設けられた排ガス収集部３７と連通している。なお、図５においては、直方体状でかつ筒状の容器にて排ガス流通部材４４を形成した例を示しているが、円筒状の容器を複数配列した構成としてもよい。
　すなわち、それぞれのセルスタック装置４３の側方には、排ガス流通部３６もしくは排ガス流通部材４４のいずれかが配置されており、発電で使用されなかった排ガスは、それぞれのセルスタック装置４３を構成するセルスタック２にとって近い側の排ガス流通部３６、または排ガス流通部材４４に効率よく流れることとなる。
　それにより、燃料電池セル３の上端側に排ガスが滞留することを抑制でき、排ガスを効率よく排気することができるとともに、燃料電池セル３の上方で燃焼させる構成のセルスタック装置４３においては、失火を抑制することができることから、発電量が向上したモジュール４１とすることができる。
　なお、排ガス流通部材４４の幅Ｗ７と、収納室４２の下方に設けられた排ガス収集部３７の幅Ｗ６とを比較した場合に、排ガス流通部材４４の幅Ｗ７が、排ガス収集部３７の幅Ｗ６よりも狭くなっている。それにより、排ガス流通部材４４を流れた排ガスが、排ガス収集部３７にて効率よく混合され、排気孔３８を介して外部に廃棄されることとなる。
　具体的には、排ガス流通部材４４の幅Ｗ７は、排ガス収集部３７の幅Ｗ６と比較して１／３～１／３０の範囲とすることができる。なお、排ガス収集部３７の幅Ｗ６については特に制限はないが、大きすぎるとモジュールが大型化する問題がある。
　なお、それぞれの排ガス流通部材４４の幅Ｗ７は、それぞれを比較した場合に±１０％の範囲内とすることが好ましい。それにより、それぞれの排ガス流通部材４４にほぼ同じ量の排ガスが流れることとなる。
　また、排ガス流通部材４４を筒状の容器から構成する場合は、排ガス流通部材４４、排ガス収集部３７はそれぞれ奥行き（燃料電池セル３の配列方向Ｘ）の長さが同程度であるのが好ましい。
　図６は図５に示すモジュールに収納された改質器を抜粋して示す斜視図であり、図７は、本実施形態のセルスタック装置の上方に図６に示す改質器を備える構成の一例を示す側面図である。
　図５のモジュール４１においては、４つのセルスタック２の上方に、図６に示すＷ字状（ミアンダ形状）の改質器４５を備えている。
　改質器４５は、図６（ａ）、（ｂ）に示したように、水を気化して水蒸気を生成する気化部４５ａと該気化部４５ａで発生した水蒸気を用いて原燃料を水蒸気改質する改質部４５ｂとを具備している。
　気化部４５ａは、水蒸気が一端側から他端側に流れる気化部往路４５ａ１と、水蒸気が他端側から一端側に流れる気化部復路４５ａ２とを備えている。また、気化部往路４５ａ１には、内部に一端部から気化部往路４５ａ１に沿って突出する筒状部４８ａと、一端部に接続され、筒状部４８ａに水を供給する水供給部４８ｂとを備えている。なお、筒状部４８ａは、気化部を構成する管体から内側に突出するように設けて、この筒状部４８ａに水供給部４８ｂである水供給管を接続するほか、水供給部４８ｂである水供給管を外部から内部に挿入して、水供給管の一部が筒状部４８ａとなる構成であってもよい。以下の説明においては、水供給管４６が外部から内部に挿入した構成を用いて説明する。
　また、改質部４５ｂは、原燃料供給部である原燃料供給管２３から供給された原燃料を改質して生成された改質ガスが一端側から他端側に流れる改質部往路４５ｂ１と、改質ガスが他端側から一端側に流れる改質部復路４５ｂ２とを備えており、改質部復路４５ｂ２には、改質ガスを導出するための改質ガス導出管４９が接続されている。図６に示す改質器４５において、水供給管４８、原燃料供給管２３および改質ガス導出管４９は、改質器４５の一方側に接続されている。
　さらに改質器４５においては、気化部往路４５ａ１の他端側と気化部復路４５ａ２の他端側とが連結路（以下、気化部連結路という。）４５ｃ１で連結され、気化部復路４５ａ２の一端側と改質部往路４５ｂ１の一端側とが連結路（以下、気化改質部連結路という。）４５ｃ２で連結され、改質部往路４５ｂ１の他端側と改質部復路４５ｂ２の他端側とが連結路（以下、改質部連結路という。）４５ｃ３で連結されており、気化部往路４５ａ１と、気化部復路４５ａ２と、改質部往路４５ｂ１と、改質部復路４５ｂ２とが、側方が対向するように並置されている。
　改質器４５では、気化部往路４５ａ１に供給された水が水蒸気となり、気化部連結路４５ｃ１、気化部復路４５ａ２、気化改質部連結路４５ｃ２、改質部往路４５ｂ１を順に流れ、また、気化改質部連結路４５ｃ２では、原燃料供給部２３ｂである原燃料供給管２３から原燃料が供給され、気化改質部連結路４５ｃ２で水蒸気と混合され、改質部往路４５ｂ１、改質部連結路４５ｃ３、改質部復路４５ｂ２を流れる間に改質され、水素を含む改質ガス（燃料ガス）が生成され、改質ガス導出管４９から導出される。
　気化部往路４５ａ１、気化部復路４５ａ２、改質部往路４５ｂ１、改質部復路４５ｂ２、気化部連結路４５ｃ１、気化改質部連結路４５ｃ２、改質部連結路４５ｃ３は、横断面が矩形状の管体から構成されている。
　また、気化部往路４５ａ１および気化部復路４５ａ２内に、仕切板４５ａ１１、４５ａ２１がそれぞれ設けられ、これらの仕切板４５ａ１１、４５ａ２１間が気化室とされており、水供給管４８の先端部（筒状部）は仕切板４５ａ１１の上流側に位置し、気化室手前の位置に水を供給している。気化室内には、気化を促進するためセラミックボールが収納されており、仕切板４５ａ１１、４５ａ２１は、水蒸気は通過するが、セラミックボールは通過しないように形成されている。なお、これら仕切板４５ａ１１、４５ａ２１は、改質器の構造や、後述するセルスタックの構造等に応じて適宜配置を変更することができる。
　さらに、改質部往路４５ｂ１および改質部復路４５ｂ２内にも、それぞれ仕切板４５ｂ１１、４５ｂ２１が配置され、仕切板４５ｂ１１、４５ｂ２１間に位置する改質部往路４５ｂ１、改質部連結路１ｃ３、改質部復路４５ｂ２が改質室とされ、この改質室には改質触媒が収納されている。仕切板４５ｂ１１、４５ｂ２１は、水蒸気、原燃料、改質ガス等のガスは通過できるが、改質触媒は通過できないように構成されている。なお、これら仕切板４５ｂ１１、４５ｂ２１は、改質器の構造や、後述するセルスタックの構造等に応じて適宜配置を変更することができる。
　このような改質器４５においては、気化部４５ａと改質部４５ｂとの間である気化改質部連結路４５ｃ２に、原燃料を供給する原燃料供給部２３ｂである原燃料供給管２３が接続されている。このような改質器４５においては、原燃料供給管２３が、水供給管４８が接続された気化部往路４５ａ１よりも下流側の気化改質部連結路４５ｃ２に接続されているため、水が供給される地点と原燃料が供給される地点とが、気化部往路４５ａ１を構成する管体と気化部復路４５ａ２を構成する管体との間の空間を介しており、また、水蒸気の流れ方向で見れば、流れ方向の長さが長い。従って、原燃料が低温であったとしても、原燃料が追加混合される時には、供給された水は殆ど気化しており、改質器４５の一部（気化部往路４５ａ１）における低温化を抑制できる。それにより、改質効率を向上することができる。
　なお、水供給管４８と原燃料供給管２３とを二重配管の構造として、それぞれを気化部往路４５ａ１に接続してもよい。
　そして、図７に示すように、改質器４５で生成された改質ガス（燃料ガス）は、改質ガス導出管４９によって２つのマニホールド４に供給され、マニホールド４を介して燃料電池セル３の内部に設けられたガス流路に供給される。
　なお、改質器４５で生成された改質ガスは、図７に示すように、改質ガス導出管４９から、分配器５０を介して２つのマニホールド４に供給される。すなわち、改質ガス導出管４９は、改質器４５から分配器５０までのＵ字状の第１改質ガス導出管４９ａと、分配器５０から下方の２つのマニホールド４にそれぞれ延びる第２改質ガス導出管４９ｂとを具備している。第１改質ガス導出管４９ａ、第２改質ガス導出管４９ｂの長さは、改質ガスをマニホールド４に均等に供給すべく、同じ長さ（圧力損失）とされている。
　なお、改質器４５において、気化部往路４５ａ１、気化部復路４５ａ２改質部往路４５ｂ１、改質部復路４５ｂ２のそれぞれは、１つのセルスタックと対応して、セルスタックの上方に配置されている。それにより、気化部往路４５ａ１、気化部復路４５ａ２改質部往路４５ｂ１、改質部復路４５ｂ２のそれぞれを効率よく加熱することができる。
　また、他の構成（例えば水供給管４８、仕切板の場所等）は適宜変更可能であり、これらの例に限られるものではない。
　図８は、本実施形態の燃料電池モジュールのさらに他の一例を示す断面図である。
　図８に示すモジュール５０は、図５に示すモジュール４１と比較して、各セルスタック装置の間に配置された排ガス流通部材４４を設けておらず、収納室４２の上方に、燃料電池セル３から排出される排ガスを回収する排ガス回収部５１を備えており、排ガス回収部５１と排ガス流通部３６とがつながっている点で異なっている。
　図５に示すモジュール４１においては、燃料電池セル３から排出される排ガスを効率よく外部に排出することができるメリットはあるものの、排ガス流通部材４４を流れる排ガスは、外部から供給される酸素含有ガスと熱交換されないことから、外部から供給される酸素含有ガスと、燃料電池セル３から排出される排ガスとの熱交換の点で改善の余地がある。
　そこで、図８に示すモジュール５０においては、収納室４２の上方に、燃料電池セル３から排出される排ガスを回収する排ガス回収部５１を設け、該排ガス回収部５１と排ガス流通部３６とがつながっていることで、燃料電池セル３から排出される排ガスの全量が、外部から供給される酸素含有ガスと熱交換することができる。それにより、温度の上昇した酸素含有ガスを燃料電池セル３に供給できることとなり、発電効率を向上させることができる。
　ここで、排ガス回収部５１に回収された排ガスは、効率よく排ガス流通部３６に流れる構成とすることが好ましい。それゆえ、本実施形態のモジュール５０においては、収納室４２の側方に設けられた排ガス流通部３６の幅Ｗ５と、排ガス回収部５１の幅Ｗ８とを比較した場合に、排ガス流通部３６の幅Ｗ５が、排ガス回収部５１の幅Ｗ８よりも狭くなっている。それにより、排ガス回収部５１に回収された排ガスが、収納室４２のそれぞれの側方における排ガス流通部３６に効率よく流れることとなる。それにより、酸素含有ガスとの熱交換が向上し、発電効率を向上することができる。
　ここで、排ガス流通部３６の幅Ｗ５は、排ガス回収部５１の幅Ｗ８と比較して、１／３～１／３０の範囲とすることができる。なお、排ガス回収部５１の幅Ｗ８については特に制限はないが、大きすぎるとモジュールが大型化する問題がある。
　なお、上記の排ガス流通部３６、排ガス回収部５１はそれぞれ奥行き（燃料電池セル３の配列方向Ｘ）の長さが同程度であるのが好ましい。
　また、この排ガス回収部５１の底面には、収納室４２とつながる回収孔５２が設けられている。それにより、収納室４２に排出された排ガスは、回収孔５２を介して排ガス回収部５１に流れることとなる。
　図９は排ガス回収部５１の底面を一部抜粋して示す平面図を示しており、改質器４５との位置関係が分かるように、改質器４５を破線で示している。
　図９に示すように、排ガス回収部５１の底面に設けられた回収孔５２は、少なくとも一部、好ましくはすべての回収孔５２が改質器４５と対向して設けられていることが好ましい。上述したように燃料電池セル３から排出される排ガスを燃焼させて生じる燃焼熱で改質器４５を加熱することで、改質効率を向上することができる。従って、燃料電池セル３から排出される排ガス（燃焼排ガス）は、改質器４５の周囲を流れた後に、排ガス回収部５１に流れることが好ましい。
　そこで、図９においては、全ての回収孔５２を、改質器４５と対向して設けている例を示している。それにより、燃料電池セル３から排出される排ガス（燃焼排ガス）が効率よく改質器４５の周囲を流れた後に、排ガス回収部５１に流れることとなる。それにより、改質器４５の温度を効率よく向上することができ、改質効率を向上することができる。
　なお、図９においては、改質器４５における気化部往路４５ａ１、気化部復路４５ａ２、改質部往路４５ｂ１、改質部復路４５ｂ２のそれぞれに対向して同じ数の回収孔５１を設けた例を示しているが、回収孔５１の数はこれに限られるものではない。
　例えば、改質器４５において、気化部往路４５ａ１は水の気化に伴う吸熱反応により温度が低下し、ひいてはその下方に位置するセルスタック２の温度も低下するおそれがあることから、気化部往路４５ａ１の温度を上昇させるべく、気化部往路４５ａ１に対向する回収孔５１の数を多くしてもよい。なお、回収孔５１の数および配置は適宜設定することができる。
　図１０は、外装ケース内にモジュール１７、４１、５０のいずれかと、各モジュールを動作させるための補機とを収納してなる燃料電池装置の一例を示す分解斜視図である。なお、図１０においては一部構成を省略して示している。
　図１０に示す燃料電池装置５３は、支柱５４と外装板５５とから構成される外装ケース内を仕切板５６により上下に区画し、その上方側を上述した各モジュールを収納するモジュール収納室５７とし、下方側を各モジュールを動作させるための補機類を収納する補機収納室５８として構成されている。なお、補機収納室５８に収納する補機類は省略して示している。
　また、仕切板５６には、補機収納室５８の空気をモジュール収納室５７側に流すための空気流通口５９が設けられており、モジュール収納室５７を構成する外装板５７の一部に、モジュール収納室５７内の空気を排気するための排気口６０が設けられている。
　このような燃料電池装置では、上述したような各モジュールを外装ケース内に収納することにより、発電効率を向上した燃料電池装置５３とすることができる。
　以上、本発明の一態様について詳細に説明したが、上述の実施の形態に限定されるものではなく、種々の変更、改良等が可能である。
　例えば、上記形態のモジュール４１、５０では、４個のセルスタック２の上方に１個の改質器４５を配置したセルスタック装置を具備する形態について説明したが、例えば、２個または３個のセルスタック２の上方に１個の改質器を配置したセルスタック装置でも良く、さらに、５個以上のセルスタックの上方に１個の改質器を配置したセルスタック装置でも良い。この場合、改質器の形状は適宜変更すればよい。
　さらに、１個のマニホールド４に２個のセルスタック２を配置した形態について説明したが、１個のマニホールドに１個のセルスタックを配置しても良く、また、１個のマニホールドに３個以上のセルスタックを配置しても良い。
　さらに、上述の例ではいわゆる縦縞型と呼ばれる燃料電池セル３を用いて説明したが、一般に横縞型と呼ばれる複数の発電素子部を支持体上に設けてなる横縞型の燃料電池セルを用いることもできる。
　例えば、上記形態では燃料電池セル３、燃料電池セルスタック装置１、モジュール１７、４１、５０ならびに燃料電池装置５３について説明したが、セルに水蒸気と電圧とを付与して水蒸気（水）を電気分解することにより、水素と酸素（Ｏ２）を生成する電解セル（ＳＯＥＣ）およびこの電解セルを備える電解セルスタック装置および電解モジュールならびに電解装置にも適用することができる。
１、４３：セルスタック装置
２：セルスタック
３：セル
１７、４１、５０：モジュール
１９：収納容器
２０、４５：改質器
２４：酸素含有ガス供給部
２７、４２：収納室
２８：酸素含有ガス導入部
２９：酸素含有ガス流通部
３０：酸素含有ガス分配部
３６：排ガス流通部
３７：排ガス収集部
４４：排ガス流通部材
５１：排ガス回収部
５２：回収孔
５３：燃料電池装置

Claims (6)

  1. 　収納容器内に、複数個のセルを配列してなるセルスタックを備えるセルスタック装置を収納してなり、
    前記収納容器は、
    前記セルスタック装置を収納する収納室と、該収納室の下方に設けられた、前記収納室内に供給する第１のガスを導入するための第１ガス導入部と、前記収納室の側方に設けられた、前記第１ガス導入部につながる第１ガス流通部とを備えるとともに、
    前記セルの配列方向に直交する断面において、前記第１ガス流通部の幅が、前記第１ガス導入部の幅よりも狭い
    モジュール。
  2. 　前記収納室の上方に、前記第１ガス流通部につながって前記第１ガスを分配するための第１ガス分配部と、該第１ガス分配部につながって前記収納室内に前記第１ガスを供給するための第１ガス供給部とを備え、
    前記セルの配列方向に直交する断面において、前記第１ガス供給部の幅が、前記第１ガス分配部の幅よりも狭い請求項１に記載のモジュール。
  3. 　前記収納室の側方に位置した、前記セルから排出される排ガスが流通する排ガス流通部と、前記収納室の下方に位置した、前記排ガス流通部につながる排ガス収集部とを備え、
    前記セルの配列方向に直交する断面において、前記排ガス流通部の幅が、前記排ガス収集部の幅よりも狭い請求項１または請求項２に記載のモジュール。
  4. 　前記収納室の上方に位置した、前記セルから排出される排ガスを回収するとともに前記排ガス流通部につながる排ガス回収部を備えるとともに、
    前記セルの配列方向に直交する断面において、前記排ガス流通部の幅が、前記排ガス回収部の幅よりも狭い請求項３に記載のモジュール。
  5. 　前記セルが燃料電池セルであり、前記第１のガスが酸素含有ガスであり、
    前記セルスタックの上方に、前記セルに供給する燃料ガスを生成するための改質器を備え、
    前記排ガス回収部の底面に、前記セルから排出される排ガスを回収するための回収孔を備えるとともに、該回収孔の少なくとも一部が前記改質器に対向して設けられている請求項４に記載の燃料電池モジュール。
  6. 　請求項１乃至請求項５のうちいずれかに記載のモジュールと、該モジュールを作動させるための補機と、前記モジュールおよび前記補機を収容する外装ケースとを備えるモジュール収容装置。
     
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