CN107408711A - 燃料电池堆 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种在燃料电池堆的电力输出构造中能够降低电压损耗提高燃料电池堆的性能的燃料电池堆。在燃料电池堆(1)中，集电板(9)的突出部(67)和第2输出端子(15)电连接的连接区域(SR)形成于同一个通孔(10c)的外周相切的第1切线(L1)与同另一个通孔(10d)的外周相切的第2切线(L2)之间的带状的范围(即可连接范围(SKH))内。因而，由燃料电池堆(1)发电产生的电力(电流)的流动不易受到通孔(10)的妨碍，因此，该电力(电流)易于自集电板(9)的集电部(65)经由突出部(67)供给至第2输出端子(15)。因此，电压损耗较少，能够提高燃料电池堆(1)的性能。

Description

燃料电池堆
技术领域
本发明涉及一种包括多个燃料电池单电池的燃料电池堆，该燃料电池单电池在固体电解质具有空气极和燃料极。
背景技术
以往，作为燃料电池，例如，公知有一种使用固体电解质(固体氧化物)的固体氧化物型燃料电池(SOFC)。
在该固体氧化物型燃料电池中，例如，使用在平板状的固体电解质的一侧设有与燃料气体相接触的平板状的燃料极且在平板状的固体电解质的另一侧设有与氧化剂气体(例如空气)相接触的平板状的氧化剂极(空气极)的平板型的燃料电池单电池。
并且，近年来，为了获得期望的电压，开发出一种将多个燃料电池单电池隔着互连器和集电体层叠起来而成的燃料电池堆。
在这种燃料电池堆中提出如下一种构造：在燃料电池单电池的层叠方向上的两端配置具有导电性的端板，将这些端板作为燃料电池堆的正极和负极来输出电力。
作为这样的燃料电池堆的电力输出构造，公开了：利用将构成燃料电池堆的各构件紧固起来的紧固螺栓来使输出构件进行面接触而输出电力，以及利用在紧固螺栓的位置处与端板一体化了的输出构件来输出电力(参照专利文献1)。
另外，除此之外，提出一种为了防止燃料电池堆与各种辅助器(BOP)之间的短路而将燃料电池单电池等层叠部分(电池堆主体)和端板电绝缘的技术(参照专利文献2)。
在该技术中，在电池堆主体与端板之间，配置了由云母等制成的绝缘板以进行电绝缘。另外，为了自电池堆主体输出电力，在绝缘板的内侧(电池堆主体侧)配置了集电板。并且，在该集电板上，为了与外部的输出端子相连接而设有自燃料电池堆的侧面向外周侧突出的突出部。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2011－76890号公报
专利文献2：国际公开第2006/009277号
发明内容
发明要解决的问题
然而，在上述以往技术中，对于输出构件的结构的研究并不充分，在向外部输出电力时，有时产生电压损耗。
也就是说，根据输出构件的配置、形状等的结构，电压损耗有时会变大，在该情况下，存在燃料电池堆的性能降低这样的问题。
本发明是鉴于这样的问题而做出的，其目的在于，提供一种在燃料电池堆的电力输出构造中能够降低电压损耗提高燃料电池堆的性能的燃料电池堆。
用于解决问题的方案
(1)本发明的第1技术方案提供一种燃料电池堆，其具备：发电单元，其包括具有燃料极、空气极以及固体电解质的燃料电池单电池；以及集电板，其借助集电体对由所述燃料电池单电池发电产生的电力进行集电，连续地配置有多个所述发电单元，且所述集电板配置在所述发电单元相连续的第1方向上，其中，在自所述第1方向看的情况下，所述集电板包括配置于所述发电单元相叠合的区域的集电部和自所述集电部突出的突出部，所述集电部具有配置有所述集电体的集电区域和包含相邻的第1通孔和第2通孔的多个通孔，所述突出部具有电连接有输出端子的连接区域，该输出端子用于将由所述燃料电池堆发电产生的电向该燃料电池堆外部输送，所述连接区域存在于第1切线与第2切线之间，该第1切线与将所述第1通孔的图形中心和所述第2通孔的图形中心连结起来的线段垂直地交叉且与所述第1通孔的外周相切，该第2切线与所述线段垂直地交叉且与所述第2通孔的外周相切。
在本第1技术方案中，集电板的集电部具有配置有集电体的集电区域和包含相邻的第1通孔和第2通孔的多个通孔。另外，突出部具有电连接有输出端子的连接区域，该输出端子用于将由燃料电池堆发电产生的电向燃料电池堆外部输送。
该连接区域存在于第1切线与第2切线之间，该第1切线与将第1通孔的图形中心和第2通孔的图形中心连结起来的线段垂直地交叉且与第1通孔的外周相切，该第2切线与所述线段垂直地交叉且与第2通孔的外周相切。
也就是说，在本第1技术方案中，突出部和输出端子电连接的连接区域形成于同第1通孔的外周相切的第1切线与同第2通孔的外周相切的第2切线之间的范围(即后述的可连接范围)内。即，连接区域被设定为，集电区域与连接区域之间的电流的流动不易受到通孔的妨碍。
这样，在本第1技术方案中，由于由燃料电池堆发电产生的电力(也就是电流)的流动不易受到通孔的妨碍，因此能够将该电力自集电板的集电部高效地供给至输出端子。因此，电压损耗较少，发挥能够提高燃料电池堆的性能这样的显著的效果。
另外，由于具有如上述那样设定的连接区域的突出部能够紧凑地构成，因此，具有能够抑制自连续地配置有发电单元的部分(例如电池堆主体)吸热这样的优点。
(2)在本发明的第2技术方案中，所述输出端子由电阻比所述集电板的电阻小的构件形成。
在连接有电阻比集电板的电阻低的输出端子的情况下，电流会朝向该连接部位流动。在本第2技术方案中，由于输出端子的电阻小于集电板的电阻(电阻较低)，因此，电压损耗较少，能够提高燃料电池堆的性能。
(3)在本发明的第3技术方案中，在自所述第1方向看的情况下，整个所述连接区域配置在所述第1切线与所述第2切线之间。
在本第3技术方案中，由于整个连接区域配置在第1切线与第2切线之间，因此，电流更易于自集电部流动至输出端子。因此，电压损耗较少，能够提高燃料电池堆的性能。
(4)在本发明的第4技术方案中，在自所述第1方向看的情况下，所述突出部的突出方向上的根部侧的宽度大于所述突出部的突出方向上的顶端侧的宽度。
在本第4技术方案中，由于突出部的突出方向上的根部侧的宽度大于突出部的突出方向上的顶端侧的宽度，因此，电流易于自集电部流动至突出部。进而，电流易于流动至输出端子。另外，还具有突出部的根部侧的强度较大而不易破损这样的优点。
(5)在本发明的第5技术方案中，在自所述第1方向看的情况下，所述突出部的宽度朝向所述根部侧去逐渐变大。
在本第5技术方案中，对于突出部，由于突出部的宽度朝向根部侧去逐渐变大，因此，电流易于自集电部流动至突出部。进而，电流易于流动至输出端子。另外，还具有突出部的根部侧的强度更大而更不易破损这样的优点。
接下来，说明本发明的燃料电池堆的各结构
·所述图形中心指的是平面图形中的重心(面积中心)。
·作为集电板的材料，能够采用不锈钢、镍、镍合金等。
·作为输出端子的材料，能够采用不锈钢、镍、镍合金等。
·作为燃料电池单电池和发电单元，其只要为平板形状、扁平形状等能够堆叠(日文：スタック化)的形状(即能够以叠合的方式进行配置的形状)即可，并不特别限定。
·发电单元是使用燃料电池单电池进行发电的基本单位。作为该发电单元，可列举出除了燃料电池单电池以外还包括自燃料电池单电池输出电力的结构(例如空气极集电体、燃料极集电体、互连器等)、用于限定氧化剂气体的流路和燃料气体的流路的构件等在内的发电单元。
·作为集电区域，在集电体为单体的情况下，可列举出在自第1方向看的情况下的集电体的投影区域。另外，在集电体为多个的情况下，可列举出以将自第1方向看的情况下的各集电体的投影区域的外周连接起来的方式所包围的范围。例如，可列举出利用细绳自外周将所有的集电体的投影区域圈起来的范围。
·作为通孔的配置范围，可列举出以例如环状包围集电区域的外周的范围(即集电板的框状的外周缘部)。
·作为连接区域中的输出端子的顶端部分的形状(自第1方向看的形状：俯视)，可列举出长方形的短边侧那样的多边形的形状、平滑的圆形等的形状。
·作为将突出部和输出端子电连接的方法，可列举出利用螺栓和螺母等固定构件将突出部和输出端子连接起来的方法、利用焊接等将突出部和输出端子接合而连接起来的方法。
·作为利用燃料电池堆来进行发电的情况下的原料，可列举出燃料气体、氧化剂气体。燃料气体表示含有作为燃料的还原剂(例如氢气)的气体，氧化剂气体表示含有氧化剂(例如氧气)的气体(例如空气)。
·在使用燃料电池堆来进行发电的情况下，向燃料极侧导入燃料气体，向空气极侧导入氧化剂气体。
附图说明
图1是实施例1的燃料电池堆的立体图。
图2是将实施例1的燃料电池堆的一部分拆开并沿层叠方向剖开后进行示意性表示的剖视图。
图3是将实施例1的燃料电池堆的发电单元拆开表示的立体图。
图4是表示实施例1的互连器的形成有空气极集电体的表面的俯视图。
图5是将实施例1的燃料极集电体和其主要部分放大表示的立体图。
图6的(a)是表示实施例1的集电板的俯视图，图6的(b)是表示在该集电板上连接有第2输出端子的状态的说明图。
图7是在实施例1的燃料电池堆的一部分中表示在集电板的突出部连接有第2输出端子的状态的主视图。
图8是在实施例1的集电板的一部分中俯视表示连接区域等范围的说明图。
图9的(a)是表示实施例2的集电板的一部分的俯视图，图9的(b)是表示实施例2的集电板的变形例的一部分的俯视图，图9的(c)是表示与实施例3的集电板相连接的第2输出端子的一部分的俯视图，图9的(d)是表示与实施例3的集电板相连接的第2输出端子的变形例的一部分的俯视图。
图10的(a)是表示实施例4的集电板的一部分的俯视图，图10的(b)是表示实施例4的集电板的变形例的一部分的俯视图。
图11是将实施例5的燃料电池堆的一部分拆开并沿层叠方向剖开后进行示意性表示的剖视图。
图12是在实施例6的燃料电池堆的一部分中表示在集电板的突出部连接有第2输出端子的状态的主视图。
图13是将另一燃料电池堆的一部分拆开并进行示意性表示的立体图。
图14是表示在又一燃料电池堆的集电板上连接有第2输出端子的状态的俯视图。
具体实施方式
以下，作为应用有本发明的燃料电池堆，举例说明固体氧化物型燃料电池堆。
实施例1
a)首先，说明本实施例1的燃料电池堆的概略结构。
如图1所示，本实施例1的固体氧化物型燃料电池堆(以下，仅称作“燃料电池堆”)1是接受燃料气体(例如氢气)和氧化剂气体(例如空气、详细地讲为空气中的氧气)的供给来进行发电的装置。
此外，在附图中，利用“O”来表示氧化剂气体，利用“F”来表示燃料气体。另外，“IN”表示导入气体，“OUT”表示排出气体。此外，为了方便，在燃料电池堆1中，上下表示图1和图2中的上下方向，但并不决定燃料电池堆1的方向性。
本实施例1中的燃料电池堆1是由配置于图1的上下方向(层叠方向：第1方向)的两端(即上下两端)的第1端板3和第2端板5、配置在第1端板3与第2端板5之间的平板状的多个(例如20层)发电单元7以及后述的集电板9等层叠而成的燃料电池堆。
在上下两端的端板3、端板5、各发电单元7以及集电板9等上设有沿层叠方向贯穿它们的多个(例如8个)通孔10。利用配置于该通孔10的各螺栓11a、11b、11c、11d、11e、11f、11g、11h(总称为11)和螺纹接合于各螺栓11的各螺母12将端板3、端板5、各发电单元7以及集电板9等隔着绝缘体8(参照图7)固定成一体。
另外，在螺栓11中的特定(4根)螺栓11b、11d、11f、11h内，沿着轴向(图1的上下方向)形成有供氧化剂气体或燃料气体流动的内部流路14。此外，螺栓11b用于排出燃料气体，螺栓11d用于排出氧化剂气体，螺栓11f用于导入燃料气体，螺栓11h用于导入氧化剂气体。
并且，为了自燃料电池堆1输出电力，如后面详细叙述那样，在上方的第1端板3上连接有第1输出端子13，在下方的集电板9上连接有第2输出端子15。
此外，以下，将发电单元7层叠而成的部分称作电池堆主体20。
b)接下来，详细说明发电单元7等的结构。
此外，在图2～图5中，为了易于理解燃料电池堆1的结构，适当设定了纵尺寸、横尺寸，还适当设定了各构件的个数等。
如在图2和图3示意性表示那样，发电单元7在燃料电池单电池17的厚度方向(图2的上下方向)上的两侧具有互连器19a、19b(总称为19)等。此外，燃料电池堆1的靠第2端板5侧(图2的下端侧)的发电单元7的结构与其他发电单元7稍有不同，因此，在后面详细说明。
详细而言，(下端以外的)各发电单元7是由金属制的互连器19a、空气极绝缘框架23、金属制的分隔件25、金属制的燃料极框架27以及金属制的互连器19b等层叠而成的。此外，在燃料电池堆1中，相邻的发电单元7共用配置在彼此之间的互连器19。另外，在层叠起来的各构件19、23～27上形成有供各螺栓11贯穿的各通孔10。
其中，在分隔件25上，如后述那样，接合有燃料电池单电池17。在空气极绝缘框架23的框内的流路(供氧化剂气体流动的空气流路)31内配置有与互连器19一体的凸状的空气极集电体33(参照图2)。在燃料极框架27的框内的流路(供燃料气体流动的燃料流路)35内配置有燃料极集电体37。
此外，在燃料电池堆1中，相邻的发电单元7共用彼此之间的互连器19。
以下，进一步详细说明各结构。
互连器19
互连器19由具有导电性的板材(例如SUS430等不锈钢等的金属板)制成。该互连器19用于确保燃料电池单电池17之间的导通且防止燃料电池单电池17之间(也就是发电单元7之间)的气体混合。此外，在互连器19配置于相邻的燃料电池单电池17之间的情况下，只要配置1个互连器19即可。
如图4所示，该互连器19包括：板状部41，其是方形的板材；以及多个空气极集电体33，该多个空气极集电体33形成于板状部41的一个面、详细而言形成于板状部41的与空气极55(参照图2)相对的面。
该空气极集电体33为块状(长方体形状)，其以自板状部41朝向空气极55突出的方式呈格子状沿纵横方向配置有多列。
空气极绝缘框架23
返回图3，空气极绝缘框架23是具有电绝缘性的方框状的板材，是由软质云母制成的云母框架。在该空气极绝缘框架23(在从厚度方向看的俯视时)的中央部形成有构成空气流路31的方形的开口部23a。
另外，在空气极绝缘框架23的设有相对的一对通孔10(10d、10h)的各边的框部分上，以与各通孔10相连通的方式分别设有长条的连通孔43d、43h。并且，在空气极绝缘框架23上，以使各连通孔45d、45h和开口部23a相连通的方式设有作为供空气通过的部分(连通部)的多个槽47d、47h。
分隔件25
分隔件25是方框状的、具有导电性的板材(例如SUS430等不锈钢等的金属板)。燃料电池单电池17的外周缘部(上表面侧)钎焊接合于该分隔件25的沿着其中央部的方形的开口部25a延伸的内周缘部(下表面侧)。也就是说，燃料电池单电池17以将分隔件25的开口部25a闭塞的方式进行接合。
燃料极框架27
燃料极框架27是由具有导电性的例如SUS430等不锈钢等制成的方框状的板材。在该燃料极框架27(俯视)的中央部形成有构成燃料流路35的方形的开口部27a。
另外，在燃料极框架27上，相对的一对通孔10(10b、10f)形成为长孔，以使该长孔和开口部27a相连通的方式设有各连通孔57b、57f。
燃料极集电体37
如图5所示，燃料极集电体37是由作为云母制的芯材的间隔件61和作为导电构件的金属制的导电板(例如镍制的平板形状的箔)63组合而成的公知的格子状的构件(例如参照日本特开2013－55042号公报所记载的集电构件19)。
详细而言，燃料极集电体37包括：间隔件(梯形云母)61，在该间隔件61上平行地开设有多个长孔61a；以及导电板63，通过将导电板63本身的各接合片63a折弯而将该导电板63安装于间隔件61。
燃料电池单电池17
返回图2，燃料电池单电池17具有所谓的燃料极支承膜形类型的构造，其是由薄膜的固体电解质(固体电解质层)51、形成于该固体电解质51的一侧(图2的下方)的燃料极(阳极)53、形成于该固体电解质51的另一侧(图2的上方)的薄膜的空气极(阴极)55层叠为一体而成的。
另外，由于分隔件25接合于固体电解质层51的外周缘部的上表面，因此，利用该分隔件25使空气流路31和燃料流路35分离，从而使得氧化剂气体和燃料气体不会在发电单元7的内部发生混合。
此外，在燃料电池单电池17的空气极55侧设有空气流路31，在燃料电池单电池17的燃料极53侧设有燃料流路35，空气流路31中的空气的流动方向是图2的左右方向，燃料流路35中的燃料气体的流动方向是与纸面垂直的方向。
在此，进一步详细说明燃料电池单电池17的构造。
空气极55是氧化剂气体能够通过的多孔质的层。
作为构成该空气极55的材料，能够举出金属、金属的氧化物、金属的复合氧化物。作为金属，可列举出Pt、Au、Ag、Pd、Ir、Ru等金属，以及它们的合金。作为金属的氧化物，可列举出La、Sr、Ce、Co、Mn、Fe等的氧化物，例如La2O3、SrO、Ce2O3、Co2O3、MnO2、FeO。
作为复合氧化物，能够使用含有La、Pr、Sm、Sr、Ba、Co、Fe、Mn等的复合氧化物(La1－ xSrxCoO3系复合氧化物、La1－xSrxFeO3系复合氧化物、La1－xSrxCo1－yFeyO3系复合氧化物、La1－ xSrxMnO3系复合氧化物、Pr1－xBaxCoO3系复合氧化物、Sm1－xSrxCoO3系复合氧化物)等。
固体电解质层51是由固体氧化物制成的致密的层，其具有在燃料电池堆1运转时(发电时)能够使导入到空气极55的氧化剂气体(氧气)以离子的形式移动的离子传导性。
作为构成固体电解质层51的材料，可列举出例如氧化锆系、氧化铈系、钙钛矿系的电解质材料。在氧化锆系材料中，能够举出氧化钇稳定化氧化锆(YSZ)、氧化钪稳定化氧化锆(ScSZ)以及氧化钙稳定化氧化锆(CaSZ)，通常，使用氧化钇稳定化氧化锆(YSZ)的例子较多。在氧化铈系材料中，使用所谓的添加有稀土类元素的氧化铈，在钙钛矿系材料中，使用含有镧元素的钙钛矿型复合氧化物。
燃料极53是燃料气体能够通过的多孔质的层。
作为构成该燃料极53的材料，例如，可列举出Ni和Fe等金属与下述的陶瓷的混合物，所述陶瓷为通过Sc、Y等稀土类元素中的至少一种元素而实现稳定化的氧化锆等ZrO2系陶瓷、CeO系陶瓷等。另外，能够使用Ni等金属，或Ni与所述陶瓷的金属陶瓷、Ni基合金。
c)接下来，说明燃料电池堆1的层叠方向上的端部的用于自燃料电池堆1输出电力的结构。
第1端板3侧的结构
如图2所示，在燃料电池堆1的最上层的发电单元7中，在该发电单元7的上部的互连器19a的上表面上，配置有作为平面形状的板材的第1端板3，在俯视时，该第1端板3的外周形状与互连器19a的外周形状相同。此外，第1端板3由与互连器19相同的材料制成。
并且，如所述图1所示，第1输出端子(+电极的输出端子)13通过螺栓60固定于第1端板3的上表面。
详细而言，第1输出端子13是顶端部13a和伸出部13b被弯折成彼此垂直的L字状的板材，该顶端部13a通过螺栓60固定于第1端板3。
该第1输出端子13由电阻比互连器19a和第1端板3的电阻低的材料、例如镍或镍合金制成。
由此，上端的互连器19a、第1端板3以及第1输出端子13电连接。
第2端板5侧的结构
如图2所示，在燃料电池堆1的最下层的发电单元7中，未设有上述互连器19b，而是以与燃料极框架27的下表面和燃料极集电体37的下表面相接触的方式配置有集电板9。
另外，在集电板9的下方层叠有端部绝缘板64，在端部绝缘板64的下方层叠有第2端板5。
其中，端部绝缘板64由与空气极绝缘框架23相同的云母制成，其是在俯视时外周形状与互连器19的外周形状相同的平面形状的板材。另外，第2端板5是由与第1端板3相同的材料制成的、与第1端板3相同的平面形状的构件。
另外，如图6的(a)所示，上述集电板9包括与电池堆主体20的平面形状相同形状(方形)的集电部65和自集电部65的外周(也就是俯视自电池堆主体20的外周)向外侧突出的突出部67。此外，集电板9由与互连器19相同的材料制成。
在该集电部65中的、构成外周的方框状的边缘部69，与其他的燃料极框架27等同样地，等间隔地在8处(即在与边缘部69的四角和各边的中点相对应的位置)形成有供所述螺栓11贯穿的通孔10。
也就是说，俯视时，集电部65配置于发电单元7相叠合的区域，在集电部65的边缘部69的内侧形成有配置有燃料极集电体37的方形的集电区域70(图6的斜线部分)。
另外，如图6的(b)所示，突出部67形成为，在与边缘部69的1个边(右边)相对应的部分处自配置有相邻的一对通孔10(例如通孔10c、10d)的边缘部69的外周向外侧突出。即，突出部67形成为，自通孔10c、10d之间的边缘部69的外周的右边相对于右边垂直地向外侧突出。此外，在突出部67的顶端侧形成有突出部通孔71。
并且，如图7所示，突出部67和第2输出端子15通过螺栓75和螺母77连接起来。
该第2输出端子15是顶端部15a和伸出部15b被弯折成彼此垂直的L字状的板材，在顶端部15a开设有与突出部通孔71相同形状的端子通孔73。此外，第2输出端子15由例如不锈钢等导电材料制成。作为该第2输出端子15的材料，也可以使用电阻比集电板9的电阻低的材料(例如镍或镍合金)。
并且，第2输出端子15的顶端部15a叠合在突出部67之上，螺栓75的杆部75a穿过端子通孔73和突出部通孔71，以螺纹接合于该杆部75a的方式安装有螺母77。由此，突出部67和第2输出端子15被固定成一体，从而集电板9和第2输出端子15电连接。
尤其是在本实施例1中，如图8所示，设定有突出部67和第2输出端子15的顶端部15a相叠合的范围等。
详细而言，突出部67和第2输出端子15相接触而进行电连接的部分(包含突出部通孔71和端子通孔73)被设定为连接区域SR(图8的斜线部分)。
该连接区域SR被设定为存在于第1切线L1与第2切线L2之间，该第1切线L1与将一个通孔10c的图形中心和另一个通孔10d的图形中心连结起来的线段SB垂直地交叉且与一个通孔10c的外周相切，该第2切线L2与所述线段SB垂直地交叉且与另一个通孔10d的外周相切。
也就是说，突出部67和第2输出端子15电连接的连接区域SR形成在与一个通孔10c的外周相切的第1切线L1和与另一个通孔10d的外周相切的第2切线L2之间的带状的范围内、即平行的线L1、L2之间的可连接范围SKH内。
另外，第2输出端子15的短边中的至少一边(在此为作为长方形的短边的、顶端部15a的顶端的边)配置在可连接范围SKH内。
并且，整个连接区域SR配置在可连接范围SKH内。
而且，俯视时，与突出部67的突出方向上的顶端侧相比，突出部67的突出方向上的根部侧的宽度逐渐地变大。也就是说，突出部67的根部侧的宽度方向上的两侧以描绘圆弧的方式平缓地弯曲并扩展，使得突出部67的根部侧的宽度大于顶端侧的宽度。在此，宽度方向是自第1方向看的情况下的、与突出部67突出的方向垂直的方向。
d)接下来，简单地说明燃料电池堆1的制造方法。
各构件的制造工序
首先，对由例如SUS430制成的各板材(即具有所需厚度的各板材)进行冲切，制作了端板3、端板5、集电板9、互连器19、燃料极框架27、分隔件25以及燃料极集电体37的导电板63。
此外，在互连器19的一个表面上，通过切削加工而形成了空气极集电体33。
另外，通过对云母片实施冲孔加工等，从而制作了空气极绝缘框架23、端部绝缘板64。
并且，通过对云母片实施冲孔加工，从而制作了间隔件61，在导电板63上设置缺口，将该导电板63安装于间隔件61，从而制作了燃料极集电体37。
燃料电池单电池17的制造工序
按照通用方法制造了燃料电池单电池17。
具体而言，首先，为了形成燃料极53，例如，使用由氧化钇稳定化氧化锆(YSZ)粉末、氧化镍粉末以及粘合剂溶液制成的材料制作了燃料极糊剂。然后，使用该燃料极糊剂并利用公知的刮刀法制作了燃料极生坯片。
另外，为了制作固体电解质层51，例如，使用由YSZ粉末和粘合剂溶液制成的材料制作了固体电解质糊剂。然后，使用该固体电解质糊剂并利用刮刀法制作了固体电解质生坯片。
接下来，将固体电解质生坯片层叠在燃料极生坯片上。然后，以规定温度对该层叠体进行加热而使其烧结，形成了烧结层叠体。
另外，为了形成空气极55，例如，使用由La1－xSrxCo1－yFeyO3粉末和粘合剂溶液制成的材料制作了空气极糊剂。
接下来，在所述烧结层叠体中的固体电解质层51的表面印刷了空气极糊剂。然后，为了不使该印刷后的空气极糊剂因烧制而成为致密，以规定温度对该印刷后的空气极糊剂进行烧制，形成了空气极55。
由此，完成了燃料电池单电池17。此外，对于燃料电池单电池17，通过钎焊将其固定于分隔件25。
燃料电池堆1的制造工序
接下来，将上述各构件按照所述图2所示的顺序组合而构成了层叠体，将螺栓11嵌入该层叠体的通孔10且使螺母12螺纹接合于各螺栓11并进行紧固，按压层叠体，使层叠体一体化并固定在一起。
由此，完成了本实施例1的燃料电池堆1。
e)接下来，说明本实施例1的效果。
在本实施例1中，集电板9的突出部67和第2输出端子15电连接的连接区域SR形成于同一个通孔10c的外周相切的第1切线L1与同另一个通孔10d的外周相切的第2切线L2之间的带状的范围(即可连接范围SKH)内。
因而，由燃料电池堆1发电产生的电力(电流)的流动不易受到通孔10的妨碍(即电阻较低)，因此，该电力(电流)易于自集电板9的集电部65经由突出部67供给至第2输出端子15。因此，电压损耗较少，发挥能够提高燃料电池堆1的性能这样的显著的效果。
并且，由于具有如上述那样设定的连接区域SR的突出部67能够紧凑地构成，因此，具有能够抑制自发电单元7层叠而成的电池堆主体20吸热这样的优点。
另外，在本实施例1中，由于第2输出端子15的顶端的短边配置在可连接范围SKH内，因此，电流易于自集电部65经由突出部67向第2输出端子15的短边的周围(也就是第2输出端子15本身)流动。因此，电压损耗较少，能够提高燃料电池堆1的性能。
并且，在本实施例1中，由于整个连接区域SR配置在可连接范围SKH内，因此，从该点来看，电流也易于自集电部65流动至突出部67的连接区域SR。因此，电压损耗较少，能够提高燃料电池堆1的性能。
而且，在本实施例1中，在俯视时，与突出部67的突出方向上的顶端侧相比，突出部67的突出方向上的根部侧的宽度逐渐地变大，因此，电流更易于自集电部65流动至突出部67。另外，存在突出部67的根部侧的强度更大而不易破损这样的优点。
实施例2
接下来，说明实施例2，但省略与所述实施例1相同的内容的说明。
在本实施例2中，集电板的结构与实施例1不同，因此说明不同之处。此外，对于与实施例1相同的构件的附图标记，使用相同的附图标记(以下相同)。
具体而言，在本实施例2中，如图9的(a)所示，集电板81包括集电部83和突出部85，其中，突出部85的平面形状为梯形。也就是说，与突出部85的顶端侧相比，突出部85的根部侧的宽度逐渐地变大。
在本实施例2中，也能发挥与所述实施例1相同的效果。
另外，作为其变形例，如图9的(b)所示，也可以使突出部87的平面形状为在自顶端侧起到根部侧为止的范围内宽度恒定的长方形。
实施例3
接下来，说明实施例3，但省略与所述实施例1相同的内容的说明。
在本实施例3中，第2输出端子的结构与实施例1不同，因此说明不同之处。
具体而言，在本实施例3中，如图9的(c)所示，第2输出端子91的顶端为梯形。
在本实施例3中，也能发挥与所述实施例1相同的效果。
另外，作为其变形例，如图9的(d)所示，也可以使第2输出端子93的顶端为半圆形等曲线。
实施例4
接下来，说明实施例4，但省略与所述实施例1相同的内容的说明。
在本实施例4中，通孔的平面形状与实施例1不同，因此说明不同之处。
具体而言，在本实施例4中，如图10的(a)所示，通孔101的平面形状为方形(正方形)。
在该正方形的通孔101的情况下，与所述实施例1同样地，也能够根据第1切线L1和第2切线L1来设定带状的可连接范围SKH。
另外，作为其变形例，如图10的(b)所示，也可以使通孔111的平面形状为其他多边形(例如六边形)。
此外，即使通孔是具有曲线内周的通孔，也能够同样地设定可连接范围SKH，对此没有图示。
实施例5
接下来，说明实施例5，省略与所述实施例1相同的内容的说明。
在本实施例5中，使实施例1的第1端板侧的结构为与第2端板侧相同的结构。
具体而言，在本实施例5中，如图11所示，在燃料电池堆121的最上层的发电单元7中，在上部的互连器19a的上表面层叠有与实施例1相同的集电板123。
并且，在集电板123的上表面层叠有与实施例1相同的端部绝缘板125，在端部绝缘板125的上表面层叠有与实施例1相同的第1端板127。
其中，在集电板123中，与实施例1同样地，俯视时，突出部131自方形的集电部129的外周突出。
此外，在该突出部131，与第2输出端子15同样地连接有第1输出端子13，对此没有图示。
实施例6
接下来，说明实施例6，但省略与所述实施例1相同的内容的说明。
在本实施例6中，燃料电池堆的层叠方向上的端部的结构与实施例1不同，因此说明不同之处。
具体而言，在本实施例6中，如图12所示，在燃料电池堆141的下端侧，省略实施例1的第2端板，将集电板143用作第2端板。
在该情况下，优选使集电板143的厚度为作为第2端板而具有充分强度的厚度(例如为第2端板的厚度以上)。
此外，在此，与实施例1同样地，集电板143隔着绝缘体8地通过螺栓11和螺母12被直接紧固。
另外，作为本实施例6的变形例，也可以省略实施例1的第1端板。也就是说，也可以是，将位于图2的上端的发电单元7的上部的互连器19a用作第1端板，将第1输出端子13安装于该互连器19a。在该情况下，优选使互连器19a的厚度为具有充分强度的厚度(例如为第1端板的厚度以上)。
同样地，在所述实施例5中，也可以是，省略第1端板和端部绝缘板，将上端的互连器用作第1端板。
以上，说明了本发明的实施例等，但本发明并不限于所述实施例等，而能够采用各种实施方式。
(1)例如，本发明还能够应用于排列有多个不是所述各实施例那样的板状的发电单元而是图13所示那样在内部设有气体流路151的扁平筒形状的发电单元153的燃料电池堆155等。
具体而言，可列举出如下那样构成的燃料电池堆155：将扁平筒形状的多个发电单元153沿其厚度方向排列并配置，在该配置方向上的两端配置兼作集电板的端板157。在该情况下，只要与所述各实施例同样地在端板157设置自集电部159(在通孔161之间的位置处)向外周侧突出的突出部163即可。
(2)另外，如图14所示，也可以在集电板171设置俯视时宽度(图14的上下方向上的尺寸)比实施例1的突出部67的宽度大的突出部173。例如，也可以将突出部173的宽度设定为比集电板171的宽度小且比集电区域70的宽度大的尺寸。
(3)另外，优选整个突出部处于可连接范内，但也可以使突出部的一部分处于可连接范围外。例如，在突出部的根部侧的宽度较大的情况下，也可以使根部侧的一部分扩展到可连接范围外。
(4)在所述各实施例中，互连器和空气极集电体为一体的结构，但也可以是，利用彼此独立的构件来构成互连器和空气极集电体，并利用钎焊材料等将互连器和空气极集电体接合起来。例如，也可以在平板状的互连器的一个表面接合块状、长条的集电体。
(5)作为燃料极集电体，除了所述各实施例的结构以外，也可以使用不弯曲的多孔质金属等的材料等已知的集电体。
(6)此外，也可以将各实施例的结构适当地应用于其他实施例加以组合。
附图标记说明
1、121、141、155、燃料电池堆；3、5、127、157、端板；7、153、发电单元；9、81、123、143、171、集电板；10、10c、10d、101、111、161、通孔；17、燃料电池单电池；13、15、91、93、输出端子；19、19a、19b、125、互连器；33、空气极集电体；37、燃料极集电体；51、固体电解质层；53、燃料极；55、空气极；65、83、129、159、集电部；67、85、87、131、163、173、突出部；70、集电区域；SR、连接区域。

Claims (5)

1.一种燃料电池堆，其具备：
发电单元，其包括具有燃料极、空气极以及固体电解质的燃料电池单电池；以及
集电板，其借助集电体对由所述燃料电池单电池发电产生的电力进行集电，
连续地配置有多个所述发电单元，且所述集电板配置在所述发电单元相连续的第1方向上，该燃料电池堆的特征在于，
在自所述第1方向看的情况下，
所述集电板包括配置于所述发电单元相叠合的区域的集电部和自所述集电部突出的突出部，
所述集电部具有配置有所述集电体的集电区域和包含相邻的第1通孔和第2通孔的多个通孔，
所述突出部具有电连接有输出端子的连接区域，该输出端子用于将由所述燃料电池堆发电产生的电向该燃料电池堆外部输送，
所述连接区域存在于第1切线与第2切线之间，该第1切线与将所述第1通孔的图形中心和所述第2通孔的图形中心连结起来的线段垂直地交叉且与所述第1通孔的外周相切，该第2切线与所述线段垂直地交叉且与所述第2通孔的外周相切。
2.根据权利要求1所述的燃料电池堆，其特征在于，
所述输出端子由电阻比所述集电板的电阻小的构件形成。
3.根据权利要求1或2所述的燃料电池堆，其特征在于，
在自所述第1方向看的情况下，整个所述连接区域配置在所述第1切线与所述第2切线之间。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的燃料电池堆，其特征在于，
在自所述第1方向看的情况下，所述突出部的突出方向上的根部侧的宽度大于所述突出部的突出方向上的顶端侧的宽度。
5.根据权利要求4所述的燃料电池堆，其特征在于，
在自所述第1方向看的情况下，所述突出部的宽度朝向所述根部侧去逐渐变大。
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