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CN107925097B - 单体、单体堆装置、模块及模块收纳装置 - Google Patents

单体、单体堆装置、模块及模块收纳装置 Download PDF

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CN107925097B CN201680047604.9A CN201680047604A CN107925097B CN 107925097 B CN107925097 B CN 107925097B CN 201680047604 A CN201680047604 A CN 201680047604A CN 107925097 B CN107925097 B CN 107925097B
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Abstract

本公开的单体具有：支承体，其具有长度方向，且具有一对主面；以及元件部，其通过在支承体的一主面上按顺序层叠第一电极、以含有稀土类元素氧化物的氧化物为主成分的固体电解质层及第二电极而成。并且，所述单体还具有第一层，该第一层设置于支承体中的长度方向的一端部的另一主面上，且包含与固体电解质层的主成分相同且稀土类元素氧化物的含量不同的氧化物作为主成分，且所述第一层的强度比固体电解质层的强度高。在第一层与支承体之间设置有第二层，第二层中的与支承体所含有的成分相同的成分的含量比第一层中的与支承体所含有的成分相同的成分的含量高，且所述第二层包含与所述第一层相同的成分。

Description

单体、单体堆装置、模块及模块收纳装置
技术领域
本公开涉及单体、单体堆装置、模块及模块收纳装置。
背景技术
近年来，作为下一代能量，提出了各种在收纳容器内收容有单体堆装置的燃料电池装置，该单体堆装置通过电串联地连接多个作为单体的一种的固体氧化物型燃料电池单体(以下，有时仅称作单体)而成。
这样的单体具有由燃料极和氧极夹着固体电解质层的构造。单体通过使燃料气体流向燃料极、使含氧气体流向氧极并进行加热来发电(例如参照专利文献1)。
另外，在专利文献1中记载了：为了提高单体的强度，在支承体上设置有强度比固体电解质层的强度高的第一层。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：国际公开第2014/208730号
发明内容
本公开的单体具有：支承体，其具有长度方向，且具有一对主面；以及元件部，其通过在该支承体的一主面上按顺序层叠第一电极、以含有稀土类元素氧化物的氧化物为主成分的固体电解质层及第二电极而成。并且，本公开的单体还具有第一层，该第一层设置于所述支承体中的所述长度方向的一端部的另一主面上，且包含与所述固体电解质层的主成分相同且稀土类元素氧化物的含量不同的氧化物作为主成分，且所述第一层的强度比所述固体电解质层的强度高。在所述第一层与所述支承体之间设置有第二层，该第二层中的与所述支承体所含有的成分相同的成分的含量比所述第一层中的与所述支承体所含有的成分相同的成分的含量高，且该第二层包含与所述第一层相同的成分。
本公开的单体堆装置具备多个上述的单体，并且通过将多个该单体电连接而成。
本公开的模块通过在收纳容器内收纳上述的单体堆装置而成。
本公开的模块收纳装置通过在外包装壳体内收纳上述的模块、以及用于使该模块工作的辅助设备而成。
附图说明
图1是表示中空平板型的单体的图，(a)是横剖视图，(b)是从互连器侧观察到的侧视图。
图2是图1的单体的纵剖视图。
图3是另一实施方式的单体的纵剖视图。
图4是另一实施方式的单体的放大纵剖视图。
图5表示单体堆装置的一例，(a)是简要地表示单体堆装置的侧视图，(b)是将(a)的单体堆装置的虚线所包围的部分局部放大示出的剖视图。
图6是表示模块的一例的外观立体图。
图7是以省略模块收纳装置的一部分的方式示出的立体图。
图8是表示本实施方式的单体堆装置的另一例的立体图。
图9是表示本实施方式的单体的另一例的图，是从互连器侧观察到的侧视图。
具体实施方式
使用图1～9来说明单体、单体堆装置、模块及模块收纳装置。
以下，作为构成单体堆的单体，使用固体氧化物型的燃料电池单体的例子来说明。需要说明的是，对相同结构使用相同附图标记。
图1是表示中空平板型的单体1的一例的图，(a)是其横剖视图，(b)是从互连器侧观察到的侧视图。图2是图1的单体的纵剖视图。
图1、图2所示的单体1具备导电性的支承体2，该支承体2为中空平板型，截面为扁平状且整体观察时形成为椭圆筒状体(换言之为椭圆柱状)。在支承体2的内部以适当的间隔沿着单体1的长边方向L贯穿有多条气体通路2a，单体1具有在该支承体2上设置有各种构件的构造。
在图1所示的单体1中，根据图1的(a)所示的形状可知，支承体2包括彼此平行的一对平坦面n和将一对平坦面n分别连接的弧状面(侧面)m。平坦面n的两面彼此大致平行，以覆盖一平坦面n(一主面：图1的(a)中的下侧的面)和单体1的宽度方向W的两侧的弧状面m的方式配置有多孔质的燃料极(第一电极)3，而且，以覆盖该燃料极3的方式配置有固体电解质层4。固体电解质层4由具有气体阻隔性的陶瓷构成，从发电性能提高这点出发，厚度可以设为40μm以下、尤其设为20μm以下、进一步设为15μm以下。
在未层叠氧极6的另一平坦面n(另一主面：图1的(a)中的上侧的面)上，设置有由具有气体阻隔性的导电性陶瓷构成的互连器(interconnector)8。
即，在单体1中，燃料极3及固体电解质层4从一平坦面(一主面)经由两端的弧状面m而设置到另一平坦面n(另一主面)，互连器8的宽度方向W(图1的(b)中的左右)的两端部层叠并接合在固体电解质层4的宽度方向W的两端部上。固体电解质层4在一主面上整面设置。
另外，由具有气体阻隔性的固体电解质层4和互连器8包围支承体2，构成为避免在内部流通的燃料气体向外部漏出。换言之，由固体电解质层4和互连器8形成具有气体阻隔性的椭圆筒状体，该椭圆筒状体的内部形成燃料气体流路，向燃料极3供给的燃料气体和向氧极6供给的含氧气体由椭圆筒状体阻隔。
以下进行具体说明，虽然没有图示，俯视形状为矩形形状的氧极6以除了支承体2的上下端部的方式设置于支承体2的一主面n，另一方面，如图1的(b)、图2所示，互连器8以除了支承体2的下端部的方式从上端朝向下端侧地延伸设置。
在此，单体1中的由燃料极3和氧极6隔着固体电解质层4而面对的部分作为发电的元件部发挥功能。即，使空气等含氧气体流向氧极6的外侧，且使燃料气体(含氢气体)流向支承体2内的气体通路2a，并加热到规定的工作温度来进行发电。然后，通过该发电而生成的电流经由设置于支承体2的互连器8而被收集。
在该单体1中，如图1、图2所示，在支承体2中的长度方向的一端部(下端部)的另一主面上设置有第一层7。在图1所示的例子中，第一层7的宽度方向W的两端部设置于固体电解质层4的宽度方向W的两端部上。在支承体2的一端部中的未设置互连器8的部分，由该第一层7和固体电解质层4形成具有气体阻隔性的椭圆筒状体。
另外，如图1、图2所示，在第一层7与支承体2之间设置有第二层9。如图1、图2所示的例子那样，第二层9设置于支承体2中的长度方向的一端部。另外，如图1所示的例子那样，第二层9的宽度方向W的两端部与固体电解质层4的宽度方向W的两端部的表面接合。由固体电解质层4的宽度方向W的两端部和第一层7的宽度方向W的两端部夹着第二层9的宽度方向W的两端部。需要说明的是，在图1所示的例子中，第一层7的左右两端部延伸到比第二层9的左右两端部靠单体1的宽度方向W上的外侧的位置。
以下，使用单体1来说明构成本实施方式的单体的各构件。
支承体2要求具有透气性以使燃料气体透过而到达燃料极3，并且要求具有导电性以经由互连器8进行集电，因此例如由Ni和/或NiO、以及无机氧化物例如特定的稀土类元素氧化物构成。
特定的稀土类元素氧化物是为了使支承体2的热膨胀系数接近固体电解质层4的热膨胀系数而使用的物质，可以将包含从由Y、Lu、Yb、Tm、Er、Ho、Dy、Gd、Sm、Pr构成的组中选择出的至少一种元素在内的稀土类元素氧化物以与Ni和/或NiO组合的方式使用。作为这样的稀土类元素氧化物的具体例，可以例示Y2O3、Lu2O3、Yb2O3、Tm2O3、Er2O3、Ho2O3、Dy2O3、Gd2O3、Sm2O3、Pr2O3。从几乎不与Ni和/或NiO发生固溶、反应、另外热膨胀系数为与固体电解质层4同等程度、且廉价这样的点出发，可以使用Y2O3、Yb2O3。
另外，在本实施方式中，在使支承体2形成为导电性的支承体2时，在维持良好的电导率、且使热膨胀系数与固体电解质层4近似这样的点上，以Ni和/或NiO∶稀土类元素氧化物＝35∶65～65∶35的体积比存在。
需要说明的是，在支承体2中，只要在不损害要求的特性的范围内，则也可以含有其他金属成分、氧化物成分。
另外，支承体2需要具有燃料气体透过性，因此为多孔质，通常，开气孔率可以设为30％以上，尤其是设为35～50％的范围。另外，支承体2的电导率可以设为300S/cm以上，尤其设为440S/cm以上。
需要说明的是，支承体2的平坦面n的长度(支承体2的宽度方向W的长度)例如为15～35mm，弧状面m的长度(弧的长度)为2～8mm，支承体2的厚度(平坦面n间的厚度)为1.5～5mm。支承体2的长度例如设为100～300mm。
燃料极3是产生电极反应的构件，其自身可以使用公知的多孔质的导电性陶瓷。例如，可以使用固溶有稀土类元素氧化物的ZrO2或固溶有稀土类元素氧化物的CeO2、以及Ni和/或NiO。需要说明的是，作为稀土类元素，可以使用在支承体2中例示的稀土类元素，例如可以使用固溶有Y2O3的ZrO2(YSZ)以及Ni和/或NiO。
燃料极3中的固溶有稀土类元素氧化物的ZrO2或固溶有稀土类元素氧化物的CeO2的含量可以设为35～65体积％的范围。另外，Ni或NiO的含量可以设为65～35体积％的范围。而且，该燃料极3的开气孔率可以设为15％以上，尤其设为20～40％的范围，其厚度可以设为1～30μm。
另外，燃料极3设置于与氧极6面对的位置即可，因此例如也可以仅在设置有氧极6的支承体2的下侧的平坦面n设置燃料极3。即，也可以是如下构造：燃料极3仅设置于支承体2的下侧的平坦面n，固体电解质层4设置于燃料极3表面、支承体2的两弧状面m表面及未设置燃料极3的支承体2的上侧的平坦面n上。
如上所述，固体电解质层4可以含有固溶有3～15摩尔％的Y、Sc、Yb等的稀土类元素氧化物的部分稳定化或者稳定化ZrO2作为主成分。另外，作为稀土类元素，从廉价这点出发，可以使用Y。固体电解质层4并不限定于由部分稳定化或者稳定化ZrO2构成的陶瓷，当然，也可以是以往公知的例如固溶有Gd、Sm等稀土类元素的二氧化铈系、镓酸镧系的固体电解质层。
作为氧极6，可以使用由所谓的ABO3型的钙钛矿型氧化物构成的导电性陶瓷。作为该钙钛矿型氧化物，可以使用含有La的过渡金属钙钛矿型氧化物、尤其是在A位点共存Sr和La的LaMnO3系氧化物、LaFeO3系氧化物、LaCoO3系氧化物中的至少一种。从600～1000℃程度的工作温度下的电传导性高这点出发，可以使用LaCoO3系氧化物。需要说明的是，在上述钙钛矿型氧化物中，也可以在B位点处与Co一起存在有Fe、Mn。
另外，氧极6需要具有透气性，因此，形成氧极6的导电性陶瓷(钙钛矿型氧化物)的开气孔率可以设为20％以上，尤其设为30～50％的范围。而且，从集电性这点出发，氧极6的厚度可以设为30～100μm。
互连器8由导电性陶瓷形成。互连器8与燃料气体(含氢气体)及含氧气体接触，因此需要具有耐还原性、耐氧化性。因此，作为具有耐还原性、耐氧化性的导电性陶瓷，例如可以使用铬酸镧系的钙钛矿型氧化物(LaCrO3系氧化物)。尤其是从接近支承体2及固体电解质层4的热膨胀系数的目的出发，使用在B位点存在Mg的LaCrMgO3系氧化物。互连器8材料为导电性陶瓷即可，并不特别限定。
另外，互连器8的厚度从防止气体泄漏和电阻这样的点出发，可以设为10～60μm。若处于该范围内，则能够防止气体的泄漏，并且能够减小电阻。
并且，在图1、图2所示的本实施方式的单体1中，在支承体2中的长度方向的一端部(下端部)的另一主面上设置有第一层7。如后所述，单体1的一端部成为与气罐接合的根部。因而，通过利用第一层7强化单体1的根部，从而即使在与气罐接合的情况下，也能够抑制裂纹等的产生。
第一层7包含与固体电解质层4的主成分相同且稀土类元素氧化物的含量不同的氧化物作为主成分，并且，第一层7的强度比固体电解质层4的强度高。构成第一层7的材料例如可以使用含有稀土类元素氧化物的氧化锆系氧化物、含有稀土类元素氧化物的二氧化铈系氧化物、镓酸镧系氧化物等。
在此，例如在构成固体电解质层4的材料以含有稀土类元素氧化物的ZrO2为主成分的情况下，第一层7的稀土类元素氧化物的含量比固体电解质层4的稀土类元素氧化物的含量少为好。另一方面，例如在构成固体电解质层4的材料以含有稀土类元素氧化物的CeO2为主成分的情况下，第一层7的稀土类元素氧化物的含量比固体电解质层4的稀土类元素氧化物的含量多为好。通过形成这样的结构，从而能够使第一层7的强度比固体电解质层4高，在从外部施加了冲击时，能够抑制固体电解质层4被施加冲击，由此能够抑制固体电解质层4损伤。在此，主成分是指构成固体电解质层4或第一层7的元素中的占90体积％以上的成分。
需要说明的是，固体电解质层4及第一层7中的哪一方的强度较高例如可以通过如下方式来判别：使用超级显微硬度计将压头以相同的载荷压入被割断而呈现镜面的单体1中的露出固体电解质层4及第一层7的部分，并测定此时的最大压入深度。
尤其是，从发电性能提高这点出发，固体电解质层4可以以部分稳定化氧化锆、例如固溶有7～9摩尔％的Y2O3的ZrO2为主成分。另外，作为第一层7，就稀土类元素氧化物的含量而言，例如可以以固溶有3～5摩尔％的Y2O3的ZrO2为主成分。
在此，第一层7的宽度(单体1的宽度方向W的长度)可以适当设定，但从气密性的观点出发，优选比固体电解质层4的两端部间的距离宽。另外，可以如图1所示的例子那样，例如比支承体2的平坦面n的宽度小。另外，虽然没有图示，也可以设为与支承体2的平坦面n的宽度相同。另一方面，第一层7的长度取决于单体1的长度，从确保发电区域并提高单体1的强度的观点出发，例如可以设为支承体2的长度的3～10％这样的程度。
另外，从进一步提高强度的观点出发，第一层7的厚度可以设为比固体电解质层4的厚度厚。因此，例如固体电解质层4的厚度比30μm薄，相对于此，第一层7的厚度可以设为30～100μm。
在本实施方式中，在第一层7与支承体2之间设置有第二层9，第二层9中的与支承体2所含有的成分相同的成分的含量比第一层7中的与支承体2所含有的成分相同的成分的含量高，并且，第二层9包含与第一层7相同的成分而成。即，第二层9与支承体2包含相同的成分，因此第二层9较牢固地接合于支承体2，能够抑制第二层9从支承体2剥离。另一方面，第二层9与第一层7包含相同的成分，因此第二层9与第一层7较牢固地接合。因此，也能够抑制与第二层9接合的第一层7从支承体2剥离，因此能够维持固体电解质层4的保护功能，并且能够抑制支承体2内部的气体的漏出，因此能够提高单体1的长期可靠性。
更详细而言，如前述那样，第二层9中的与支承体2所含有的成分相同的成分的含量比第一层7中的与支承体2所含有的成分相同的成分的含量高。例如，在支承体2由Ni和/或NiO、以及Y2O3等稀土类元素氧化物构成的情况下，第二层9中的Ni和/或NiO的含量比第一层7中的Ni和/或NiO的含量高即可。另外，在第一层7由固溶有稀土类元素氧化物的ZrO2构成的情况下，第二层9也包含固溶有稀土类元素氧化物的ZrO2即可。
例如支承体2中的Y2O3等稀土类元素氧化物与Ni和/或NiO按体积比计处于40∶60～60∶40的范围内的情况下，第二层9中的Ni和/或NiO与固溶有稀土类元素氧化物的ZrO2的体积比处于40∶60～60∶40的范围内，另外第一层7中的Ni和/或NiO的体积比率比第二层9中的Ni和/或NiO的体积比率低，或者第一层7不含有Ni及NiO。
需要说明的是，为了算出Ni及NiO的含量而算出体积比率即可。为了算出Ni及NiO的体积比率，对支承体2、第一层7及第二层9的截面分别进行研磨，并在该截面上进行波长分散型X线分析(WDS)而得到Ni的半定量值即可。
另外，在前述的例子中，说明了在支承体2由Ni和/或NiO、以及Y2O3等稀土类元素氧化物构成的情况下，第二层9中的Ni和/或NiO的体积比率比第一层7中的Ni和/或NiO的体积比率高的例子，但也可以形成为第二层9中的Y2O3等稀土类元素氧化物的含量比第一层7中的Y2O3等稀土类元素氧化物的含量高的结构。
另外，也可以如图1的(b)、图2所示的例子那样，第二层9延伸到比第一层7靠长度方向上的另一端部侧的位置。在该情况下，在第一层7的另一端部侧，不存在第一层7与支承体2直接接触的部分。因而，第一层7经由第二层9而牢固地接合于支承体2，能够抑制第一层7在另一端部侧从支承体2剥离。
图3是另一实施方式的单体的纵剖视图。也可以如图3所示的例子的单体100那样，第二层90不延伸到比第一层70靠长度方向上的另一端部侧的位置。在该情况下，第一层70的长度方向上的另一端部与支承体2的主面直接接触，但其一部分与第二层90接触，因此能够抑制第一层70从支承体2剥离。
优选如图1～3所示的例子那样，以覆盖第一层7、70的长度方向上的另一端部的方式设置有互连器8，在支承体2的另一主面上的另一端部侧存在未设置第二层9的区域，在该区域中互连器8与支承体2抵接并接合。根据该结构，互连器8与支承体2的电连接的电阻变小。
图4是另一实施方式的单体的放大纵剖视图。优选如图4所示的例子的单体200那样，第二层900的长度方向上的另一端部在剖视下成为尖细形状。换言之，第二层900的厚度随着趋向长度方向上的另一端部而逐渐变薄。因而，在互连器8含有La的情况下，La经由第二层900向支承体2扩散的量随着趋向另一端部而逐渐变多。这样，在第二层900的另一端部附近，La扩散量逐渐变化，由此支承体2的由La扩散引起的收缩量也在另一端部附近逐渐变化。因此，能够抑制在支承体2中的由第二层900覆盖的区域和未由第二层900覆盖的区域的分界处支承体2的收缩量产生大的差异。因此，能够抑制在支承体2中在上述的分界产生因收缩量的差异而引起的裂纹。
另外，优选如图4所示的例子那样，第一层700的长度方向上的另一端部在剖视下成为尖细形状，即第二层900的厚度随着趋向长度方向上的另一端部而逐渐变薄。根据该结构，La向位于第一层700的正下方的第二层900的扩散量在第一层700的另一端部附近逐渐变化。因此，能够抑制在第二层900中在因La的扩散而收缩的部分与不收缩的部分的分界产生裂纹。因而，能够抑制在第二层900产生的裂纹向支承体2传播而在支承体2产生裂纹。
说明以上说明的本实施方式的单体1的制作方法的一例。
首先，例如，将Ni和/或NiO粉末、Y2O3等稀土类元素氧化物的粉末、有机粘结剂、以及溶剂混合而调制坏土，使用该坏土通过挤压成形来制作支承体成形体，并对其进行干燥。需要说明的是，作为支承体成形体，也可以使用将支承体成形体在900～1000℃下预烧2～6小时而成的预烧体。
接着，例如按照规定的调配组成来称量、混合NiO和固溶有Y2O3的ZrO2(YSZ)的原材料。之后，向混合后的粉状体混合有机粘结剂及溶剂而调制燃料极用浆料。
并且，通过刮板等方法对向固溶有稀土类元素氧化物的ZrO2粉末添加甲苯、粘结剂粉末(见下述，比附着于ZrO2粉末的粘结剂粉末高分子，例如是丙烯酸系树脂)、市售的分散剂等并使之浆料化的物质进行成形，从而制作片状的固体电解质层成形体。
向所得到的片状的固体电解质层成形体上涂布燃料极用浆料并使之干燥而形成燃料极成形体，形成片状的层叠成形体。将由该燃料极成形体及固体电解质层成形体层叠而成的片状的层叠成形体的燃料极成形体侧的面向支承体成形体层叠，形成成形体。
接着，将上述的层叠成形体在800～1200℃下预烧2～6小时。
接着，例如将固溶有Y2O3的ZrO2和NiO以按体积比计处于40∶60～60∶40的范围内的方式混合并进行干燥，添加有机粘结剂等来调制第二层用浆料，向电解质层成形体的两端部间的支承体成形体涂布而形成第二层成形体。
接着，使用与上述的固体电解质层成形体用的浆料相比稀土类元素氧化物的固溶量少的ZrO2粉末和粘结剂粉末等来制作第一层用的浆料，将该浆料以图1所示那样的形状涂布于第二层成形体(预烧体)并使之干燥。
接着，将互连器材料(例如LaCrMgO3系氧化物粉末)、有机粘结剂及溶剂混合而制作浆料，以在固体电解质成形体(预烧体)的两端部上层叠互连器用成形体的两端部、且在第一层成形体及第二层成形体的另一端部层叠互连器用成形体的一端部的方式涂布互连器用浆料，制作层叠成形体。
接下来，对上述的层叠成形体进行脱粘结剂处理，在含氧气氛中在1400～1450℃下同时烧结(同时烧成)2～6小时。
而且，将含有氧极用材料(例如LaCoO3系氧化物粉末)、溶剂及增孔剂的浆料通过浸渍等而涂布于中间层上，并在1000～1300℃下烧接2～6小时，由此能够制造图1～4所示的构造的本实施方式的单体1。
图5是将多个上述的单体1经由导电构件13电串联连接而构成的单体堆装置的一例的图，(a)是简要地表示单体堆装置的侧视图，(b)是(a)的单体堆装置的局部放大剖视图，将(a)所示的虚线所包围的部分摘出地示出。需要说明的是，在(b)中，为了使与(a)所示的虚线所包围的部分对应的部分明确，用箭头示出。
需要说明的是，在单体堆装置11中，将各单体1经由导电构件13排列而构成单体堆12，各单体1的下端部通过玻璃密封件等绝缘性的接合件17而固定于用于向单体1供给燃料气体的气罐16。另外，由下端部固定于气罐16的能够进行弹性变形的端部导电构件14从单体1的排列方向的两端夹持单体堆12。
另外，在图5所示的端部导电构件14上设置有电流引出部15，该电流引出部15形成为沿着单体1的排列方向朝向外侧延伸的形状，用于引出通过单体堆12(单体1)的发电而产生的电流。
图6是表示将单体堆装置11收纳于收纳容器内而成的模块即燃料电池模块18的一例的外观立体图，燃料电池模块18通过在长方体状的收纳容器19的内部收纳图5所示的单体堆装置而构成。
需要说明的是，为了得到在单体1中使用的燃料气体，在单体堆12的上方配置有改性器20，该改性器20用于对天然气、灯油等原始燃料进行改性而生成燃料气体。然后，由改性器20生成的燃料气体经由气体流通管21而向气罐16供给，经由气罐16而向设置于单体1的内部的气体通路2a供给。
需要说明的是，在图6中，示出了将收纳容器19的一部分(前后表面)取下并将收纳于内部的单体堆装置及改性器20向后方取出后的状态。在图5所示的燃料电池模块18中，能够将单体堆装置11滑动收纳于收纳容器19内。需要说明的是，单体堆装置11也可以包括改性器20。
另外，设置于收纳容器19的内部的含氧气体导入构件22配置于图6中并排配置于气罐16的一对单体堆12之间，并且以使含氧气体对应燃料气体的流动而在单体1的侧方从下端部朝向上端部流动的方式，向单体1的下端部供给含氧气体。并且，通过使从单体1的气体通路2a排出的燃料气体与含氧气体反应而使之在单体1的上端部侧燃烧，能够使单体1的温度上升，能够加快单体堆装置的起动。另外，通过在单体1的上端部侧使从单体1的气体通路2a排出的燃料气体与含氧气体燃烧，能够对配置于单体1(单体堆12)的上方的改性器20进行加热。由此，能够利用改性器20效率良好地进行改性反应。
而且，在本实施方式的燃料电池模块18中，将使用了上述的单体1的单体堆装置11收纳于收纳容器19内，因此能够形成长期可靠性提高的燃料电池模块18。
图7是表示在外包装壳体内收纳图6所示的燃料电池模块18和用于使单体堆装置进行动作的辅助设备而成的模块收纳装置即燃料电池装置的一例的立体图。需要说明的是，在图7中以省略一部分结构的方式进行图示。
图7所示的燃料电池装置23构成为，利用分隔板26对由支柱24和外包装板25构成的外包装壳体内进行上下划分，使其上方侧为收纳上述的燃料电池模块18的模块收纳室27，使下方侧为收纳用于使燃料电池模块18进行动作的辅助设备类的辅助设备收纳室28。需要说明的是，以将收纳于辅助设备收纳室28的辅助设备类省略的方式进行图示。
另外，在分隔板26上设置有用于使辅助设备收纳室28的空气向模块收纳室27侧流动的空气流通口29，在构成模块收纳室27的外包装板25的一部分设置有用于排出模块收纳室27内的空气的排气口30。
在这样的燃料电池装置23中，如上所述，通过构成为将能够提高长期可靠性的燃料电池模块18收纳于模块收纳室27，由此能够形成长期可靠性提高的燃料电池装置23。
需要说明的是，除了上述的例子以外，例如还可以是在支承体上配置有氧极6、固体电解质层4、燃料极3的单体。
而且，在上述实施方式中说明了燃料电池单体、单体堆装置、燃料电池模块及燃料电池装置，但本发明并不限定于此，也能够适用于向单体施加水蒸气和电压而对水蒸气(水)进行电分解来生成氢和氧(O2)的单体(电解单体、SOEC)及具备该单体的模块及模块收纳装置。
图8中示出了电解单体堆装置的一例。单体300的一端(下端)借助接合件17而与第一气罐16接合，单体300的另一端(上端)借助接合件17而与第二气罐31接合。第一气罐16作为用于供给高温的水蒸气的供给部而发挥功能，第二气罐31作为用于对生成的氢进行回收的回收部而发挥功能。第一气体流通管21供给水蒸气，第二气体流通管32回收氢。
图9是表示本实施方式的单体的另一例的图，是从互连器侧观察到的侧视图。优选图9所示的单体300使用于图8所示的电解单体堆装置。
在图9中，在支承体2中的长度方向的另一端部的另一主面上设置有第三层5。另外，在第三层5与支承体2之间设置有第四层10。在此，第三层5的材料与第一层7同样，第四层10的材料与第二层9同样。
根据该结构，在单体300的另一端部侧，也与一端部侧同样能够抑制第三层5的剥离，因此能够提高长期可靠性。
附图标记说明
2：支承体
2a：气体通路
3：第一电极(燃料极)
4：固体电解质层
6：第二电极(氧极)
7：第一层
8：互连器
9：第二层
11：单体堆装置
18：模块(燃料电池模块)
23：模块收纳装置(燃料电池装置)

Claims (7)

1.一种单体，其特征在于，具备：
支承体，其具有长度方向，且具有一对主面；
元件部，其通过在该支承体的一主面上按顺序层叠第一电极、以含有稀土类元素氧化物的氧化物为主成分的固体电解质层及第二电极而成，所述第一电极及所述固体电解质层从所述支承体的所述一主面经由所述支承体的两端的弧状面而设置到所述支承体的另一主面；以及
第一层，其设置于所述支承体中的所述长度方向的一端部的另一主面上，且包含与所述固体电解质层的主成分相同且稀土类元素氧化物的含量不同的氧化物作为主成分，且所述第一层的强度比所述固体电解质层的强度高，所述第一层的宽度方向的两端部设置于所述固体电解质层的宽度方向的两端部上，
在所述第一层与所述支承体之间设置有第二层，
该第二层中的与所述支承体所含有的成分相同的成分的含量比所述第一层中的与所述支承体所含有的成分相同的成分的含量高，且该第二层包含与所述第一层相同的成分，
以覆盖所述第一层的所述长度方向上的另一端部的方式设置有互连器，
在所述支承体的另一主面上的所述另一端部侧存在未设置所述第二层的区域，
在该区域中，所述互连器与所述支承体抵接并接合。
2.根据权利要求1所述的单体，其特征在于，
所述第二层延伸到比所述第一层靠所述长度方向上的另一端部侧的位置。
3.根据权利要求1或2所述的单体，其特征在于，
所述第二层的所述长度方向上的另一端部成为尖细形状。
4.根据权利要求1或2所述的单体，其特征在于，
所述第一层的所述长度方向上的另一端部成为尖细形状。
5.一种单体堆装置，其特征在于，
所述单体堆装置具备多个权利要求1至4中任一项所述的单体，并且通过将多个该单体电连接而成。
6.一种模块，其特征在于，
所述模块通过在收纳容器内收纳权利要求5所述的单体堆装置而成。
7.一种模块收纳装置，其特征在于，
所述模块收纳装置通过在外包装壳体内收纳权利要求6所述的模块、以及用于使该模块运转的辅助设备而成。
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