特開 2024-123648 固体酸化物形燃料電池システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024123648

(43)【公開日】2024-09-12

(54)【発明の名称】固体酸化物形燃料電池システム

(51)【国際特許分類】

   H01M 8/0267 20160101AFI20240905BHJP

   H01M 8/12 20160101ALI20240905BHJP

   H01M 8/0258 20160101ALI20240905BHJP

   H01M 8/0432 20160101ALI20240905BHJP

   H01M 8/04746 20160101ALI20240905BHJP

【ＦＩ】

H01M8/0267

H01M8/12 102A

H01M8/0258

H01M8/0432

H01M8/04746

H01M8/12 101

【審査請求】未請求

【請求項の数】7

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023031246

(22)【出願日】2023-03-01

(71)【出願人】

【識別番号】000000284

【氏名又は名称】大阪瓦斯株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001818

【氏名又は名称】弁理士法人Ｒ＆Ｃ

(72)【発明者】

【氏名】佐々木 雅也

(72)【発明者】

【氏名】野田 航平

【テーマコード（参考）】

5H126

5H127

【Ｆターム（参考）】

5H126AA11

5H126BB06

5H126EE29

5H126EE33

5H126JJ02

5H127AA07

5H127AC05

5H127AC06

5H127BA02

5H127BB02

5H127CC02

5H127DB47

5H127DB95

5H127DC73

5H127DC76

5H127EE03

5H127EE12

5H127EE14

5H127EE18

5H127EE27

(57)【要約】

【課題】空気極側空間の出口側で比較的高温となる部位を効果的に冷却して、燃料電池セルでの温度分布が拡大することを抑制して熱応力による燃料電池セルの破損を防止する。
【解決手段】燃料極７の表面とインターコネクタ１２の燃料極７の側の表面との間には、燃料極７へ供給される燃料が通流する燃料極側空間３２が形成されると共に、空気極８の表面とインターコネクタ１２の空気極８の側の表面との間には、空気極８へ供給される空気Ａ１が通流する空気極側空間２２が形成され、固体電解質層９の面に沿う方向に冷却用空気Ａ２を通流する冷却用空気流路４２が、空気極側空間２２とは別に備えられ、冷却用空気流路４２が、冷却用空気Ａ２の通流方向を空気極側空間２２を通流する空気Ａ２の通流方向と異なる方向となる形態で形成されている。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

固体電解質層の一方側の面に相対して燃料極を設け、他方側の面に相対して空気極を設けて構成される固体酸化物形の燃料電池セルを前記燃料電池セル同士の間にインターコネクタを介在させた状態で複数積層して形成されるセルスタックを備え、
前記燃料極の表面と前記インターコネクタの前記燃料極の側の表面との間には、前記燃料極へ供給される燃料が通流する燃料極側空間が形成されると共に、前記空気極の表面と前記インターコネクタの前記空気極の側の表面との間には、前記空気極へ供給される空気が通流する空気極側空間が形成される固体酸化物形燃料電池システムであって、
前記固体電解質層の面に沿う方向に冷却用空気を通流する冷却用空気流路が、前記空気極側空間とは別に備えられ、
前記冷却用空気流路が、冷却用空気の通流方向を前記空気極側空間を通流する空気の通流方向と異なる方向となる形態で、形成されている固体酸化物形燃料電池システム。

【請求項2】

前記固体電解質層の面に直交する方向視において、
前記冷却用空気流路は、前記空気極側空間への空気の入口である空気入口側領域よりも前記空気極側空間からの空気の出口である空気出口側領域において前記冷却用空気による冷却効果が高くなる形態で形成されている請求項１に記載の固体酸化物形燃料電池システム。

【請求項3】

前記固体電解質層の面に直交する方向視において、
前記冷却用空気流路は、前記冷却用空気流路を通流する冷却用空気の通流方向と前記空気極側空間を通流する空気の通流方向とが互いに対向流となる形態で、形成されている請求項１又は２に記載の固体酸化物形燃料電池システム。

【請求項4】

前記固体電解質層の面に直交する方向視において、
前記冷却用空気流路は、前記空気出口側領域と重畳する流路部位を通流する冷却用空気の流量が前記空気入口側領域と重畳する流路部位を通流する冷却用空気の流量よりも多くなる形態で、形成されている請求項２に記載の固体酸化物形燃料電池システム。

【請求項5】

前記固体電解質層の面に直交する方向視において、
前記冷却用空気流路は、前記空気出口側領域と重畳する流路部位を通流する冷却用空気の流路面積が前記空気入口側領域と重畳する流路部位を通流する冷却用空気の流路面積よりも多くなる形態で、形成されている請求項２に記載の固体酸化物形燃料電池システム。

【請求項6】

前記冷却用空気流路は、前記インターコネクタのうち、前記インターコネクタの前記燃料極の側の表面及び前記インターコネクタの前記空気極の側の表面を除く部位に、形成されている請求項１又は２に記載の固体酸化物形燃料電池システム。

【請求項7】

前記燃料電池セルの雰囲気温度を計測可能な温度計測部を備え、
運転を制御する制御装置が、前記温度計測部にて計測される計測温度が、予め決定される温度上限閾値を超える場合に、前記計測温度の前記温度上限閾値からの乖離幅が大きいほど、前記冷却用空気流路を通流する前記冷却用空気の流量を増加する冷却用空気流量調整制御を実行する請求項１又は２に記載の固体酸化物形燃料電池システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、固体電解質層の一方側の面に相対して燃料極を設け、他方側の面に相対して空気極を設けて構成される固体酸化物形の燃料電池セルを前記燃料電池セル同士の間にインターコネクタを介在させた状態で複数積層して形成されるセルスタックを備え、前記燃料極の表面と前記インターコネクタの前記燃料極の側の表面との間には、前記燃料極へ供給される燃料が通流する燃料極側空間が形成されると共に、前記空気極の表面と前記インターコネクタの前記空気極の側の表面との間には、前記空気極へ供給される空気が通流する空気極側空間が形成される固体酸化物形燃料電池システムに関する。

【背景技術】

【0002】

一般的に燃料電池のセルスタックを長期運転すると、徐々に劣化が進み、その分セルスタック内部での発熱量（抵抗発熱）が増える。燃料電池は高温ほど劣化の進行速度が速くなるため、長期運転のためには温度制御（冷却）をする必要がある。
固体酸化物形燃料電池の温度制御の方法として、特許文献１では、出力を抑制する、或いは空気流量を増加する方法が示されている。
他の温度制御方法として、特許文献２では、燃料利用率を上げ、余剰燃料を減らすことで温度上昇を抑える方法も示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００７－２７３２５２号公報

【特許文献2】特開２０１３－１６４９２８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

上記特許文献１に開示の技術の如く、出力を抑制する場合、得られる発電量が減るという経済的な問題があり、上記特許文献２に開示の技術の如く、燃料利用率を上昇させる場合、燃料極の酸化リスクが上がるという問題があった。

【0005】

更に、特許文献１に開示の技術の如く、空気流量を増加する場合、平板型のセルスタックにおいては、セルスタックの面方向に空気を流す構造が採用される。当該構造においては、一般的に空気極側空間の入口側から出口側へ向かって温度が上昇し、最高温度部は出口側に位置する。これは、燃料ガスと空気とが並行流、対向流、直交流のいずれのセルスタックで同様の傾向となる。
当該構造において、空気流量の増加を行った場合、空気極側空間の入口側ばかり冷却され、出口側の最高温度部位を効果的に冷やすことができない。これにより、面方向での温度分布（最低温度と最高温度との差）が拡大し、熱応力による破損リスクが増大したり、空気流量を増やすために大型のブロアが必要となったりするなどの問題が生じる。

【0006】

本発明は、上述の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、空気極側空間の出口側で比較的高温となる部位を効果的に冷却して、燃料電池セルでの温度分布が拡大することを抑制して熱応力による燃料電池セルの破損を防止しつつ、安定して長期運転（温度制御）できる固体酸化物形燃料電池システムを提供する点にある。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記目的を達成するための固体酸化物形燃料電池システムは、
固体電解質層の一方側の面に相対して燃料極を設け、他方側の面に相対して空気極を設けて構成される固体酸化物形の燃料電池セルを前記燃料電池セル同士の間にインターコネクタを介在させた状態で複数積層して形成されるセルスタックを備え、
前記燃料極の表面と前記インターコネクタの前記燃料極の側の表面との間には、前記燃料極へ供給される燃料が通流する燃料極側空間が形成されると共に、前記空気極の表面と前記インターコネクタの前記空気極の側の表面との間には、前記空気極へ供給される空気が通流する空気極側空間が形成される固体酸化物形燃料電池システムであって、その特徴構成は、
前記固体電解質層の面に沿う方向に冷却用空気を通流する冷却用空気流路が、前記空気極側空間とは別に備えられ、
前記冷却用空気流路が、冷却用空気の通流方向を前記空気極側空間を通流する空気の通流方向と異なる方向となる形態で、形成されている点にある。

【0008】

上記特徴構成によれば、固体電解質層の面に沿う方向に冷却用空気を通流する冷却用空気流路が、空気極側空間とは別に備えられているから、出力に直接的に関係する空気極側空間へ導かれる空気及び燃料極側空間へ導かれる燃料ガスの流量を変化することなく、冷却用空気流路へ導かれる冷却用空気の流量を調整することで、燃料電池セルを良好に冷却できる。即ち、出力を変更することなく、燃料電池セルの冷却の程度を調整できる。
更には、冷却用空気流路が、冷却用空気の通流方向を空気極側空間を通流する空気の通流方向と異なる方向となる形態で形成されているから、例えば、冷却用空気流路を、空気極側空間への空気の入口である空気入口側領域よりも空気極側空間からの空気の出口である空気出口側領域において冷却用空気による冷却効果が高くなる形態で形成することで、従来のように空気極側空間に導かれる空気流量を調整して燃料電池セルを冷却する構成に比べ、冷却され難い空気極側空間の空気の出口側を積極的に冷却できる。これにより、燃料電池セルの空気極側空間の空気の流れ方向での温度分布を低減して熱応力を抑制でき、当該熱応力による燃料電池セルの損傷の発生を抑制できる。
以上より、空気極側空間の出口側で比較的高温となる部位を効果的に冷却して、燃料電池セルでの温度分布が拡大することを抑制して熱応力による燃料電池セルの破損を防止できる固体酸化物形燃料電池システムを実現できる。

【0009】

固体酸化物形燃料電池システムの更なる特徴構成は、
前記固体電解質層の面に直交する方向視において、
前記冷却用空気流路は、前記空気極側空間への空気の入口である空気入口側領域よりも前記空気極側空間からの空気の出口である空気出口側領域において前記冷却用空気による冷却効果が高くなる形態で形成されている点にある。

【0010】

上記特徴構成によれば、冷却用空気流路は、空気極側空間への空気の入口である空気入口側領域よりも空気極側空間からの空気の出口である空気出口側領域において冷却用空気による冷却効果が高くなる形態で形成されているから、比較的冷却効果が表れ難い空気出口側領域を、冷却用空気により積極的に冷却することができる。これにより、燃料電池セルの空気極側空間の空気の流れ方向での温度分布を低減して熱応力を抑制でき、当該熱応力による燃料電池セルの損傷の発生を抑制できる。

【0011】

固体酸化物形燃料電池システムの更なる特徴構成は、
前記固体電解質層の面に直交する方向視において、
前記冷却用空気流路は、前記冷却用空気流路を通流する冷却用空気の通流方向と前記空気極側空間を通流する空気の通流方向とが互いに対向流となる形態で、形成されている点にある。

【0012】

上記特徴構成によれば、未だ燃料電池セルにて熱交換がなされておらず比較的低温の冷却用空気を、空気極側空間を通流する空気の出口側に通流させることができるから、冷却され難い空気極側空間の空気の出口側を積極的に冷却することができる。これにより、燃料電池セルの空気極側空間の空気の流れ方向での温度分布を低減して熱応力を抑制でき、当該熱応力による燃料電池セルの損傷の発生を抑制できる。

【0013】

固体酸化物形燃料電池システムの更なる特徴構成は、
前記固体電解質層の面に直交する方向視において、
前記冷却用空気流路は、前記空気出口側領域と重畳する流路部位を通流する冷却用空気の流量が前記空気入口側領域と重畳する流路部位を通流する冷却用空気の流量よりも多くなる形態で、形成されている点にある。
換言すれば、前記冷却用空気流路は、前記空気出口側領域と重畳する流路部位を通流する冷却用空気の流路面積が前記空気入口側領域と重畳する流路部位を通流する冷却用空気の流路面積よりも多くなる形態で、形成されている点にある。

【0014】

上記特徴構成によれば、固体電解質層の面に直交する方向視において、空気出口側領域に重畳する冷却用空気流路の流路部位と空気入口側領域に重畳する冷却用空気流路の流路部位との双方に、同じ温度の冷却用空気が導かれる条件であれば、冷却され難い空気極側空間の空気の出口側を積極的に冷却することができる。これにより、燃料電池セルの空気極側空間の空気の流れ方向での温度分布を低減して熱応力を抑制でき、当該熱応力による燃料電池セルの損傷の発生を抑制できる。
当該構成は、例えば、図６に示すように、固体電解質層の面に直交する方向視において、冷却用空気の通流方向を空気極側空間へ導かれる空気と直交流とし、当該冷却用空気通流路（図６で４２）を、水平方向で複数に分割し、空気出口側領域に近い流路ほど流路面積が大きくような構成とすることで実現できる。

【0015】

固体酸化物形燃料電池システムの更なる特徴構成は、
前記冷却用空気流路は、前記インターコネクタのうち、前記インターコネクタの前記燃料極の側の表面及び前記インターコネクタの前記空気極の側の表面を除く部位に、形成されている点にある。

【0016】

上記特徴構成によれば、冷却用空気流路を、空気極側空間及び燃料極側空間に干渉することなく、インターコネクタに形成できるから、セルスタック（燃料電池セル）の積層構造を成す構成部品を増加させることがなく、換言すれば、部品点数を増加することなく、冷却用空気流路を良好に形成できる。

【0017】

固体酸化物形燃料電池システムの更なる特徴構成は、
前記燃料電池セルの雰囲気温度を計測可能な温度計測部を備え、
運転を制御する制御装置が、前記温度計測部にて計測される計測温度が、予め決定される温度上限閾値を超える場合に、前記計測温度の前記温度上限閾値からの乖離幅が大きいほど、前記冷却用空気流路を通流する前記冷却用空気の流量を増加する冷却用空気流量調整制御を実行する点にある。

【0018】

上記特徴構成によれば、燃料電池セルの雰囲気温度（例えば、燃料電池セル自体の温度）を、温度上限閾値以下の温度に良好に維持することができる。
特に、温度計測部にて計測される計測温度が、予め決定される温度上限閾値を超える場合に、計測温度の温度上限閾値からの乖離幅が大きいほど、冷却用空気流路を通流する冷却用空気の流量を増加するから、燃料電池セルの温度が高くなり過ぎて劣化リスクが大きい場合ほど、冷却の程度を大きくして、良好に劣化リスクを低減することができる。

【図面の簡単な説明】

【0019】

【図1】本発明の実施形態に係る固体酸化物形燃料電池システムの概略構成図である。

【図2】セルスタックの一部断面図を含む概略構成図である。

【図3】インターコネクタを含む燃料電池セルの斜視図である。

【図4】燃料極空間を通流する空気の流れ方向での温度分布を示すグラフ図であって、（ａ）は従来技術に係るグラフ図であり、（ｂ）は実施形態に係るグラフ図である。

【図5】冷却用空気流量制御に係る制御フローである。

【図6】別実施形態に係る燃料電池セル（インターコネクタを含む）の斜視図である。

【発明を実施するための形態】

【0020】

本発明の実施形態に係る固体酸化物形燃料電池システムは、空気極側空間の出口側で比較的高温となる部位を効果的に冷却して、燃料電池セルでの温度分布が拡大することを抑制して熱応力による燃料電池セルの破損を防止しつつ、安定して長期運転（温度制御）できるものに関する。

【0021】

以下、図１～５に基づいて、実施形態に係る固体酸化物形燃料電池システムについて説明する。
図１、２に示すように、固体酸化物形燃料電池システム１００は、平板状の固体電解質層９の一方の平面に相対して燃料極７を設け、他方の平面に相対して空気極８を設けて構成される平板型の固体酸化物形の燃料電池セルＣを、燃料電池セルＣ同士の間にインターコネクタ１２を介在させた状態で複数積層して形成されるセルスタック６を備える。加えて、本実施形態の固体酸化物形燃料電池システム１００は、脱硫部１と、気化部３と、改質部４と、燃焼部５と、熱交換部１０とを備える。このうち、容器２の内部に、気化部３と、改質部４と、燃焼部５と、熱交換部１０と、セルスタック６とが収容され、容器２の内部が高温に保たれている。
因みに、容器２の内部には、セルスタック６を構成する燃料電池セルＣの雰囲気温度（燃料電池セルＣ自体の温度を含む温度）を測定可能な温度センサＴ（温度計測部の一例）が設けられており、制御装置Ｓは、当該温度センサＴにて計測される温度に基づいて、後述する各種制御を実行可能に構成されている。

【0022】

各燃料電池セルＣの燃料極７には改質部４で生成された水素を主成分とする燃料ガス（燃料の一例）が供給され、空気極８には空気Ａ１（酸素）が供給される。そして、燃料電池セルＣからは、発電反応に用いられなかった水素を含むガス（燃料極排ガス）が排出され、発電反応に用いられなかった空気（空気極排ガス）が排出される。

【0023】

燃料極排ガス及び空気極排ガスは、燃焼部５に供給されて燃焼される。そして、燃焼部５から排出される燃焼排ガスは熱交換部１０に供給され、容器２の内部に導入された空気Ａ１と熱交換した後（即ち、空気極８に供給される空気を加熱した後）で容器２の外部に排気される。

【0024】

脱硫部１では、炭化水素ガスを含む原燃料ガス（例えば、都市ガス等）に含まれる硫黄化合物が取り除かれる。気化部３には、改質用水と脱硫部１を通過した後の原燃料ガスとが供給される。気化部３は、供給される改質用水を、燃焼部５から伝達される燃焼熱を用いて加熱して蒸発させる。気化部３で生成された原燃料ガスと水蒸気との混合ガスは、改質部４に供給される。改質部４にも、燃焼部５で発生した燃焼熱が伝達される。そして、改質部４は、気化部３から供給される混合ガスに含まれる原燃料ガスの改質処理を行うことで、水素を主成分とする燃料ガスＦを生成する。

【0025】

セルスタック６に供給される燃料ガスＦは、燃料ガス通流路３０から、燃料ガス通流支管３１を介して、燃料極７の表面とインターコネクタ１２の燃料極７側の表面との間に形成される燃料極側空間３２へ流入し、燃料極側空間３２を流れている間に燃料極７に供給され、燃料極側空間３２を流れた燃料ガスＦの残部及び反応生成ガス（水蒸気、炭酸ガス）を含む燃料極排ガスは、燃料排ガス流出路３３を介して、燃料極側空間３２の外部へ流出するように構成されている。

【0026】

セルスタック６に供給される空気Ａ１は、空気通流路２０から、空気通流支管２１を介して、空気極８の表面とインターコネクタ１２の空気極８側の表面との間に形成される空気極側空間２２に流入し、空気Ａ１は空気極側空間２２を流れている間に空気極８に供給され、空気極側空間２２を流れた空気Ａ１の残部が、空気流出路２３を介して、空気極側空間２２の外部に流出するように構成されている。
ちなみに、空気Ａ１は、ブロア等により流量が調整される形態で供給される。

【0027】

本実施形態では、燃料極側空間３２を燃料ガスＦが通流する方向と、空気極側空間２２を空気Ａ１が通流する方向とが直交している。つまり、燃料電池セルＣにおいて燃料ガスＦと空気Ａ１とは直交流である。

【0028】

制御装置Ｓは、固体酸化物形燃料電池の動作を制御する。例えば、制御装置Ｓは、脱硫部１に供給される単位時間当たりの原燃料ガスの量、気化部３に供給される単位時間当たりの改質用水の量、セルスタック６から出力される電流などを調節することで、改質部４の温度、セルスタック６での発電反応、燃焼部５の温度などを制御している。図示は省略するが、気化部３の温度、改質部４の温度、燃焼部５の温度、燃料電池セルＣ（セルスタック６）の雰囲気温度などの情報が制御装置Ｓに伝達され、固体酸化物形燃料電池の動作制御に利用される。このような制御装置Ｓは、公知のソフトウェアとハードウェアとの協働により実現される。

【0029】

当該実施形態に係る固体酸化物形燃料電池システム１００にあっては、図２又は図３に示すように、固体電解質層９の面に沿う方向（図３で矢印Ｘ、Ｙに沿う方向）に冷却用空気Ａ２を通流する冷却用空気流路４２が空気極側空間２２とは別に備えられ、当該冷却用空気流路４２が、冷却用空気Ａ２の通流方向を空気極側空間２２を通流する空気Ａ１の通流方向と異なる方向となる形態で形成されている。
より詳細には、当該実施形態においては、固体電解質層９の面に直交する方向視において、冷却用空気流路４２は、冷却用空気流路４２を通流する冷却用空気Ａ２の通流方向（図３で矢印Ｘの先端から基端への方向）と空気極側空間２２を通流する空気Ａ１の通流方向（図３で矢印Ｘの基端から先端への方向）とが互いに対向する対向流となる形態で形成されている。
これにより、冷却用空気流路４２は、空気極側空間２２への空気Ａ１の入口である空気入口側領域（図３で矢印Ｘの基端側の領域）よりも空気極側空間２２からの空気Ａ１の出口である空気出口側領域（図３で矢印Ｘの先端側の領域）において冷却用空気Ａ２による冷却効果が高くなる形態で形成されることになる。

【0030】

さて、冷却用空気流路４２について、説明を追加すると、当該冷却用空気流路４２は、図３に示すように、インターコネクタ１２のうち、インターコネクタ１２の燃料極７の側の表面及びインターコネクタ１２の空気極８の側の表面を除く部位に形成されている。
説明を追加すると、まずもって、インターコネクタ１２の燃料極７の側の表面には、複数のスリット形状部から成る燃料極側空間３２が形成されており、インターコネクタ１２の空気極８の側の表面には、複数のスリット形状部から成る空気極側空間２２が形成されており、燃料極側空間３２のスリット形状部のスリットに沿う方向（図３で矢印Ｙに沿う方向）と、空気極側空間２２のスリット形状部のスリットに沿う方向（図３で矢印Ｘに沿う方向）とは、直交する状態で形成されている。
冷却用空気流路４２は、インターコネクタ１２のうち、その面に直交する方向（図３で矢印Ｚに沿う方向）で、燃料極側空間３２と空気極側空間２２との間に複数の貫通孔として形成されており、当該複数の貫通孔は、空気極側空間２２のスリット形状部のスリットに沿う方向に並行して形成されている。
このような冷却用空気流路４２は、必ずしも、セルスタック６を構成するすべてのインターコネクタ１２に対して形成する必要はなく、その一部に設けられていてもよい。

【0031】

以上の構成により、燃料電池セルＣを冷却するべく、冷却用空気流路４２に冷却用空気Ａ２を通流する場合、図４（ａ）と図４（ｂ）に示すように、セルスタック６の平均温度を同じになるよう制御したときに、空気入口側領域の温度が、運転開始から所定期間（例えば、数年）経過後の温度分布に関し、当該実施形態に係るプロファイル（曲線Ｌ２）のほうが、従来技術に係る温度プロファイル（曲線Ｌ４）よりも小さくできる。特に、昇温し易く積極的な冷却が望まれる空気出口側領域の温度を、効果的に冷却できる。

【0032】

固体酸化物形燃料電池システム１００に係る燃料電池セルＣ（セルスタック６）の冷却に係る制御を、図５の制御フローに基づいて説明する。
制御装置Ｓは、温度センサＴにて計測される計測温度Ｔｓが、予め決定される温度上限閾値Ｔｎを超えるか否かを常時監視し、超える場合（＃０１でＹｅｓ）、計測温度Ｔｓの温度上限閾値Ｔｎからの乖離幅が大きいほど、冷却用空気流路４２を通流する冷却用空気Ａ２の流量を増加する冷却用空気流量調整制御を実行する（＃０２）。
一方、制御装置Ｓは、温度センサＴにて計測される計測温度Ｔｓが、予め決定される温度上限閾値Ｔｎを超えるか否かを常時監視し、超えない場合（＃０１で Ｎｏ）、冷却用空気流量調整制御は実行しない。
制御装置Ｓは、ステップ＃０１～ステップ＃０２の制御を繰り返し実行する。

【0033】

〔別実施形態〕
（１）燃料極側空間３２を燃料ガスＦが通流する方向と、空気極側空間２２を空気Ａ１が通流する方向は、上記実施形態の如く、直交流であっても構わないし、対向流や並行流であっても構わない。

【0034】

（２）上記実施形態では、炭化水素ガスを含む原燃料ガスを、脱硫・改質して水素を主成分とする燃料ガスを生成し、燃料電池セルＣへ供給する構成を示した。
これに替えて、水素を主成分とする燃料ガスを直接燃料電池セルＣへ供給する構成を採用しても構わない。この場合、固体酸化物形燃料電池システム１００は、脱硫部１、気化部３、及び改質部４を備えない構成のものが好適に採用される。

【0035】

（３）上記実施形態において、燃料極７のインターコネクタ１２側の表面と、インターコネクタ１２の燃料極７側の表面とは直接接触せず、その間に集電体（図示せず）を設ける構成を採用しても構わない。
また、空気極８のインターコネクタ１２側の表面と、インターコネクタ１２の空気極８側の表面とが直接接触せず、その間に集電体（図示せず）を設ける構成を採用しても構わない。
当該集電体としては、ニッケルメッシュや白金メッシュが好適に用いられる。

【0036】

（４）上記実施形態では、固体電解質層９の面に直交する方向視において、空気極側空間２２を通流する空気Ａ１と冷却用空気流路４２を通流する冷却用空気Ａ２とが対向流である構成例を示したが、両者の流れは、並行流以外の通流状態、例えば、図６に示すように、直交流としても本発明の目的を良好に達成できる。
この場合、空気極側空間２２における空気出口側領域での冷却効果を向上するべく、図６に示すように、冷却用空気流路４２は、インターコネクタ１２の面に直交する方向視で、空気出口側領域（図６で矢印Ｘの先端側の領域）に重畳する流路部位を通流する冷却用空気Ａ２の流量が空気入口側領域（図６で矢印Ｘの基端側の領域）に重畳する流路部位を通流する冷却用空気Ａ２の流量よりも多くなる形態で形成することが好ましい。
換言すると、冷却用空気流路４２は、インターコネクタ１２の面に沿う方向で、且つ空気極側空間２２のスリット形状部に直交して形成される複数の貫通孔から成る。更に、冷却用空気流路４２は、インターコネクタ１２の面に直交する方向視で、空気出口側領域（図６で矢印Ｘの先端側の領域）に重畳する貫通孔の流路面積（流路断面積）が空気入口側領域（図６で矢印Ｘの基端側の領域）に重畳する貫通孔の流路面積（流路断面積）よりも多くなる形態で形成されている。

【0037】

尚、ここで、空気極側空間２２を通流する空気Ａ１と冷却用空気流路４２を通流する冷却用空気Ａ２とは、必ずしも直交流でなくても構わず、両者が所定の角度で交差するような構成であれば、本発明の目的を良好に達成することができる。

【0038】

（５）上記実施形態では、冷却用空気流路４２は、インターコネクタ１２の面方向に沿う環通孔を形成されたものを示した。
当該冷却用空気流路４２は、図示は省略するが、一のインターコネクタ１２の一方側面に第１スリットを形成し、他のインターコネクタ１２の他方側面にも第１スリットと同一形状の第２スリットを形成し、一のインターコネクタ１２の一方側面と、他のインターコネクタ１２の他方側面とを対向して接合したときに第１スリットと第２スリットとから得られる空間から形成しても構わない。

【0039】

尚、上記実施形態（別実施形態を含む、以下同じ）で開示される構成は、矛盾が生じない限り、他の実施形態で開示される構成と組み合わせて適用することが可能であり、また、本明細書において開示された実施形態は例示であって、本発明の実施形態はこれに限定されず、本発明の目的を逸脱しない範囲内で適宜改変することが可能である。

【産業上の利用可能性】

【0040】

本発明の固体酸化物形燃料電池システムは、空気極側空間の出口側で比較的高温となる部位を効果的に冷却して、燃料電池セルでの温度分布が拡大することを抑制して熱応力による燃料電池セルの破損を防止できる固体酸化物形燃料電池システムとして、有効に利用可能である。

【符号の説明】

【0041】

６ ：セルスタック
７ ：燃料極
８ ：空気極
９ ：固体電解質層
１２ ：インターコネクタ
２２ ：空気極側空間
３２ ：燃料極側空間
４２ ：冷却用空気流路
１００ ：固体酸化物形燃料電池システム
Ａ１ ：空気
Ａ２ ：冷却用空気
Ｃ ：燃料電池セル
Ｆ ：燃料ガス
Ｓ ：制御装置
Ｔ ：温度センサ
Ｔｎ ：温度上限閾値
Ｔｓ ：計測温度

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】