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公開番号2025097628
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-07-01
出願番号2023213926
出願日2023-12-19
発明の名称電気化学スタック、ホットモジュール及び水素製造装置
出願人日本特殊陶業株式会社
代理人弁理士法人真明センチュリー
主分類C25B 9/00 20210101AFI20250624BHJP(電気分解または電気泳動方法;そのための装置)
要約【課題】スタックの熱を利用できる電気化学スタック、ホットモジュール及び水素製造装置を提供する。
【解決手段】電気化学スタックは、2つの電極を隔離する固体酸化物形の電解質を含むセルが複数直列に接続されるスタックと、スタックに配置され電極に電気的に接続される端子と、スタックに供給されるガスが流れる管と、スタックに設けられた通路と、を備える。通路はセルと管とにつながり、端子は一部が中空であり、管および通路は、端子の中空の部分につながっている。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
２つの電極を隔離する固体酸化物形の電解質を含むセルが、複数直列に接続されるスタックと、
前記スタックに配置され前記電極に電気的に接続される端子と、
前記スタックに供給されるガスが流れる管と、
前記スタックに設けられた通路と、を備え、
前記通路は前記セルと前記管とにつながる電気化学スタックであって、
前記端子は一部が中空であり、
前記管および前記通路は、前記端子の前記中空の部分につながっている電気化学スタック。
続きを表示（約 790 文字）【請求項２】
前記スタックは、平板形の前記セルが積層され、
前記端子は、前記電解質によって隔離された２つの前記電極にそれぞれつながる第１の導体と第２の導体とを含み、
前記通路は、前記セルの積層方法に沿って延びる第１部と、
前記第１部から分岐して前記セルにつながる複数の第２部と、
前記セルの積層方法に沿って延びる第３部と、
前記第３部から分岐して前記セルにつながる複数の第４部と、を含み、
前記第３部および前記第４部は、前記第１部および前記第２部と接続されておらず、
前記第１の導体は、前記第１部につながる第１の空洞と、
前記第１の空洞から分岐して前記第２部につながる第２の空洞と、を含み、
前記第２の導体は、前記第３部につながる第３の空洞を含む請求項１記載の電気化学スタック。
【請求項３】
前記スタックは、平板形の前記セルが積層された積層体を含み、
前記端子のうち前記セルの積層方向に前記積層体と重なる部分の厚さは、前記積層体を構成する部材の厚さより厚い請求項１記載の電気化学スタック。
【請求項４】
前記セルは、電解セルの機能をもつ請求項１から３のいずれかに記載の電気化学スタック。
【請求項５】
請求項４記載の電気化学スタックと、
前記電気化学スタックに供給される水蒸気を生成する気化器と、
前記電気化学スタックに供給されるガスと熱交換を行う熱交換器と、
前記電気化学スタックを加熱するためのヒータと、
前記電気化学スタック、前記気化器、前記熱交換器および前記ヒータが内部に配置される断熱材と、を備えるホットモジュール。
【請求項６】
請求項５記載のホットモジュールを備える水素製造装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は固体電解質形の電気化学スタック、ホットモジュール及び水素製造装置に関する。
続きを表示（約 1,300 文字）【背景技術】
【０００２】
２つの電極を隔離する電解質を含むセルが複数直列に接続された固体電解質形のスタックと、電極に電気的に接続される端子と、を備える電気化学スタックは、水素や炭化水素等のエネルギーキャリアを製造する電解装置や燃料電池に利用される。燃料電池に係る特許文献１に開示された先行技術は、端子の付近のセルの温度低下を低減するため、スタックから排出される酸化剤ガスを端子に当てる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０２０－１９４７５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
先行技術は、端子に当てる酸化剤ガスの温度が端子の温度よりも低い場合は端子を加熱できないため、スタックの熱を利用できないという問題点がある。
【０００５】
本発明はこの要求に応えるためになされたものであり、スタックの熱を利用できる電気化学スタック、ホットモジュール及び水素製造装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この目的を達成するための第１の態様は電気化学スタックであって、２つの電極を隔離する固体酸化物形の電解質を含むセルが複数直列に接続されるスタックと、スタックに配置され電極に電気的に接続される端子と、スタックに供給されるガスが流れる管と、スタックに設けられた通路と、を備える。通路はセルと管とにつながり、端子は一部が中空であり、管および通路は、端子の中空の部分につながっている。
【０００７】
第２の態様は、第１の態様において、スタックは平板形のセルが積層され、端子は、電解質によって隔離された２つの電極にそれぞれつながる第１の導体と第２の導体とを含み、通路は、セルの積層方法に沿って延びる第１部と、第１部から分岐してセルにつながる複数の第２部と、セルの積層方法に沿って延びる第３部と、第３部から分岐してセルにつながる複数の第４部と、を含み、第３部および第４部は、第１部および第２部と接続されておらず、第１の導体は、第１部につながる第１の空洞と、第１の空洞から分岐して第２部につながる第２の空洞と、を含み、第２の導体は、第３部につながる第３の空洞を含む。
【０００８】
第３の態様は、第１又は第２の態様において、スタックは、平板形のセルが積層された積層体を含み、端子のうちセルの積層方向に積層体と重なる部分の厚さは、積層体を構成する部材の厚さより厚い。
【０００９】
第４の態様は、第１から第３の態様のいずれかにおいて、セルは電解セルの機能をもつ。
【００１０】
第５の態様はホットモジュールであって、第４の態様における電気化学スタックと、電気化学スタックに供給される水蒸気を生成する気化器と、電気化学スタックに供給されるガスと熱交換を行う熱交換器と、電気化学スタックを加熱するためのヒータと、電気化学スタック、気化器、熱交換器およびヒータが内部に配置される断熱材と、を備える。
（【００１１】以降は省略されています）

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