CN110998940B - 燃料电池的单元构造和燃料电池的单元构造的控制方法 - Google Patents

燃料电池的单元构造和燃料电池的单元构造的控制方法 Download PDF

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Abstract

燃料电池的单元构造具有：多个发电电池、多个分隔件、包括形成在所述多个分隔件之间且向所述多个发电电池供给气体的多个流路的流路部、供所述气体向所述流路部流入的气体流入口、供所述气体自所述流路部流出的气体流出口、以及调整在所述多个流路内流动的所述气体的量的调整部。所述调整部具有第1辅助流路，所述第1辅助流路设于在同一平面上相对地配置的所述多个发电电池之间，所述第1辅助流路设为延伸设置方向成为所述多个气体流入口中的一个气体流入口位于其延长线上的朝向。

Description

燃料电池的单元构造和燃料电池的单元构造的控制方法
技术领域
本发明涉及燃料电池的单元构造和燃料电池的单元构造的控制方法。
背景技术
以往，在燃料电池的情况下，通过向发电电池供给气体来进行发电，该发电电池是利用燃料极和氧化剂极夹着电解质而构成的。在燃料电池的情况下，期望向发电电池均等地供给气体以提高发电效率。因此，已知有这样的技术：通过使气体的流入口和流出口相对于发电电池偏移，从而向发电电池的整个面供给气体(例如，参照专利文献1。)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2015－109225号公报
发明内容
发明要解决的问题
在专利文献1所记载的结构的情况下，向发电电池的整个面供给气体，但例如难以减小在发电电池的中央部流动的气体的流量与在发电电池的端部流动的气体的流量的偏差。因而，难以充分地提高发电效率。
本发明的目的在于提供能够充分地提高发电效率的燃料电池的单元构造和燃料电池的控制方法。
用于解决问题的方案
用于达到上述目的的本发明的燃料电池的单元构造具有发电电池、分隔件、流路部、多个气体流入口、多个气体流出口以及调整部。所述发电电池利用燃料极和氧化剂极夹着电解质，并利用供给来的气体发电。所述分隔件设在所述发电电池与所述发电电池之间，将相邻的所述发电电池隔开。所述流路部包括形成在所述分隔件与所述分隔件之间且向所述发电电池供给所述气体的多个流路。多个所述气体流入口供所述气体向所述流路部流入。多个所述气体流出口供所述气体自所述流路部流出。所述调整部调整在多个所述流路内流动的所述气体的量。多个所述气体流入口的数量与多个所述气体流出口的数量不同。所述调整部具有通过使多个所述发电电池在同一平面上相对地配置从而在所述多个所述发电电池的相对面之间形成的第1辅助流路。所述调整部调整被形成在多个气体流入口之间或者多个气体流出口之间的、所述流路部的压力损失，从而减小多个所述流路之间的流动的偏差。
对于用于达到上述目的的本发明的燃料电池的单元构造的控制方法，相对于被夹在分隔件之间的发电电池，从气体流入口向形成于所述分隔件的流路部供给气体，并从气体流出口排出所述气体，来进行发电。所述气体流入口的数量与所述气体流出口的数量不同。在该燃料电池的单元构造的控制方法中，将从所述气体流入口供给来的所述气体的流动在所述发电电池的同一平面内分割成在所述分隔件的所述流路部内流动的主流动和在于同一平面上相对地配置的多个所述发电电池之间流动的辅助流动至少这两个流动，调整所述辅助流动的所述气体的压力损失，使所述主流动在同一平面内的所述气体的分配均匀。
附图说明
图1是表示第1实施方式的燃料电池的立体图。
图2是表示将图1的燃料电池分解为盖、电池堆组件以及外部歧管的状态的立体图。
图3是表示将图2的电池堆组件分解为气封件、上部端板、堆以及下部端板的状态的立体图。
图4是表示将图3的堆分解为上部模块单元、多个中间部模块单元以及下部模块单元的状态的立体图。
图5是将图4的上部模块单元分解来图示的立体图。
图6是将图4的中间部模块单元分解来图示的立体图。
图7是将图4的下部模块单元分解来图示的立体图。
图8是将图5～图7的一电池单元分解并且将位于该一电池单元的下方的另一电池单元(除金属支承电池组件以外的结构)分解来图示的立体图。
图9是将图8的金属支承电池组件分解来图示的立体图。
图10是以截面表示图8的金属支承电池组件的侧视图。
图11是表示金属支承电池组件等的剖视图。
图12是从阴极侧(与图8相同地，从上方观察分隔件102的一侧)对图8的分隔件进行图示的立体图。
图13是表示图12的分隔件的局部的立体图。
图14是从阳极侧(与图8不同，从下方观察分隔件102的一侧)对图8的分隔件进行图示的立体图。
图15是表示图14的分隔件的局部的立体图。
图16是表示设置辅助流路作为调整部的构成要素的例子的立体图。
图17表示金属支承电池组件、分隔件以及集电辅助层层叠起来的状态下的中央部分，相当于表示在该中央部分设置辅助流路作为调整部的构成要素的状态的剖视图。
图18A是示意性地表示燃料电池内的阳极气体和阴极气体的流动的立体图。
图18B是示意性地表示燃料电池内的阴极气体的流动的立体图。
图18C是示意性地表示燃料电池内的阳极气体的流动的立体图。
图19是从阴极侧示意性地表示分隔件的主流路内的气体的流动和辅助流路内的气体的流动的俯视图。
图20是从阳极侧示意性地表示分隔件的主流路内的气体的流动和辅助流路内的气体的流动的俯视图。
图21A与第2实施方式的燃料电池相关，是表示设于辅助流路的调整部的例1的立体图。
图21B是表示设于辅助流路的调整部的例1的剖视图。
图22A是表示设于辅助流路的调整部的例2的立体图。
图22B是表示设于辅助流路的调整部的例2的剖视图。
图23A是表示设于辅助流路的调整部的例3的立体图。
图23B是表示设于辅助流路的调整部的例3的剖视图。
图24A是示意性地表示图21A～图23B的调整部设于辅助流路的整个区域(自上游到下游)的结构的俯视图。
图24B是示意性地表示图21A～图23B的调整部设于辅助流路的局部(上游和下游)的结构的俯视图。
图25A与第3实施方式的燃料电池相关，是表示设于分隔件的辅助流路的调整部的例1的立体图。
图25B是表示设于分隔件的辅助流路的调整部的例2的立体图。
图25C是表示设于分隔件的辅助流路的调整部的例3的立体图。
图25D是表示设于分隔件的辅助流路的调整部的例4的立体图。
图26A是示意性地表示图25A～图25D的调整部设于辅助流路的整个区域(自上游到下游)的结构的俯视图。
图26B是示意性地表示图25A～图25D的调整部设于辅助流路的局部(上游和下游)的结构的俯视图。
图27A与第4实施方式的燃料电池相关，是示意性地表示设于分隔件的流路部和供给部的配置例1的俯视图。
图27B是示意性地表示设于分隔件的流路部和供给部的配置例2的俯视图。
图28A是示意性地表示分隔件的流路部和供给部(流入口和流出口)的配置例1、主流路和辅助流路的俯视图。
图28B是示意性地表示分隔件的流路部和供给部(流入口和流出口)的配置例2、主流路和辅助流路的俯视图。
图28C是示意性地表示分隔件的流路部和供给部(流入口和流出口)的配置例3、主流路和辅助流路的俯视图。
图28D是示意性地表示分隔件的流路部和供给部(流入口和流出口)的配置例4、主流路和辅助流路的俯视图。
具体实施方式
以下，边参照附加的附图，边说明本发明的第1实施方式～第5实施方式。在附图中，对同一构件标注同一附图标记，省略重复的说明。在附图中，为了便于理解第1实施方式～第5实施方式，存在各构件的大小、比例被夸大而与实际的大小、比例不同的情况。
在各图中，利用X、Y以及Z所表示的箭头表示构成燃料电池的构件的方位。由X表示的箭头的方向表示燃料电池的宽度方向X。由Y表示的箭头的方向表示燃料电池的长度方向Y。由Z表示的箭头的方向表示燃料电池的层叠方向Z。
(第1实施方式)
(燃料电池100的结构)
图1是表示第1实施方式的燃料电池100的立体图。图2是表示将图1的燃料电池100分解为盖112、电池堆组件100M以及外部歧管111的状态的立体图。图3是表示将图2的电池堆组件100M分解为气封件110、上部端板109、堆100S以及下部端板108的状态的立体图。图4是表示将图3的堆100S分解为上部模块单元100P、多个中间部模块单元100Q以及下部模块单元100R的状态的立体图。图5是将图4的上部模块单元100P分解来图示的立体图。图6是将图4的中间部模块单元100Q分解来图示的立体图。图7是将图4的下部模块单元100R分解来图示的立体图。图8是将图5～图7的一电池单元100T分解并且将位于该一电池单元100T的下方的另一电池单元100T(除金属支承电池组件101以外的结构)分解来图示的立体图。
图9是将图8的金属支承电池组件101分解来图示的立体图。图10是以截面表示图8的金属支承电池组件101的侧视图。图11是表示金属支承电池组件101等的剖视图。图12是从阴极侧(与图8相同地，从上方观察分隔件102的一侧)对图8的分隔件102进行图示的立体图。图13是表示图12的分隔件102的局部的立体图。图14是从阳极侧(与图8不同，从下方观察分隔件102的一侧)对图8的分隔件102进行图示的立体图。图15是表示图14的分隔件102的局部的立体图。图16是表示设于辅助流路的调整部200的例子的剖视图。图17相当于在金属支承电池组件101、分隔件102以及集电辅助层103层叠起来的状态下局部地(横穿两个金属支承电池组件等)示出金属支承电池组件101、分隔件102以及集电辅助层103的剖视图。
如图1和图2所示，通过利用从外部供给气体的外部歧管111和保护电池堆组件100M的盖112从上下夹入电池堆组件100M来构成燃料电池100的单元构造。
在燃料电池100的单元构造中，如图2和图3所示，电池堆组件100M是通过利用下部端板108和上部端板109从上下夹入堆100S，并由密封阴极气体CG的气封件(日文：エアーシェルター)110来覆盖而构成的。如图3和图4所示，堆100S是通过将上部模块单元100P、多个中间部模块单元100Q和下部模块单元100R层叠起来而构成的。
在燃料电池100的单元构造中，如图5所示，上部模块单元100P是通过利用上部集电板106和与端板相当的模块端部105从上下夹入所层叠的多个电池单元100T而构成的，上部集电板106向外部输出由电池单元100T产生的电力。如图6所示，中间部模块单元100Q是通过利用一对模块端部105从上下夹入所层叠的多个电池单元100T而构成的。如图7所示，下部模块单元100R是通过利用模块端部105和下部集电板107从上下夹入所层叠的多个电池单元100T而构成的。
在燃料电池100的单元构造中，如图8所示，电池单元100T包括：金属支承电池组件101，其设有利用供给来的气体发电的发电电池101M；分隔件102，其将沿着层叠方向Z相邻的金属支承电池组件101的发电电池101M隔开；集电辅助层103，其在金属支承电池组件101的发电电池101M与分隔件102之间形成供气体通过的空间并且使面压均等；以及密封构件104，其密封金属支承电池组件101和分隔件102的歧管的部分的缘，而限制气体的流动。集电辅助层103和密封构件104在构造上配置在沿着层叠方向Z相邻的金属支承电池组件101与分隔件102之间。
在此，燃料电池100的制造方法上，如图8的中央所示，金属支承电池组件101的外缘和分隔件102的外缘沿着接合线V呈环状接合起来而构成接合体100U。因此，设为这样的结构：在沿着层叠方向Z相邻的接合体100U(金属支承电池组件101和分隔件102)之间配置集电辅助层103和密封构件104。即，如图8的下方所示，集电辅助层103和密封构件104配置在一接合体100U的金属支承电池组件101同与一接合体100U沿着层叠方向Z相邻的另一接合体100U的分隔件102之间。
以下，按照结构对燃料电池100进行说明。
如图9和图10所示，金属支承电池组件101设有利用供给来的气体发电的发电电池101M。
如图9所示，金属支承电池组件101包括沿着长度方向Y排列配置有两个的金属支承电池101N和从金属支承电池101N的周围保持金属支承电池101N的电池框架101W。
金属支承电池101N包括发电电池101M和从一侧支承发电电池101M的支承金属件101V。在金属支承电池组件101中，如图9和图10所示，发电电池101M是通过利用阳极101T和阴极101U夹入电解质101S而构成的。
如图9和图10所示，阳极101T是燃料极，通过使阳极气体AG(例如氢)与氧化物离子发生反应，而生成阳极气体AG的氧化物并且取出电子。阳极101T对还原气氛具有耐性，允许阳极气体AG透过，电导率较高，具有使阳极气体AG与氧化物离子发生反应的催化作用。阳极101T由比电解质101S小的长方体形状形成。阳极101T由例如混合有镍等金属、氧化钇稳定氧化锆等氧化物离子导体的超硬质合金形成。如图9和图10所示，阳极101T为薄板状，由长方形形状形成。
如图9和图10所示，电解质101S允许氧化物离子从阴极101U朝向阳极101T透过。电解质101S允许氧化物离子通过，但不允许气体和电子通过。电解质101S由长方体形状形成。电解质101S由例如固溶有氧化钇、氧化钕、氧化钐、氧化钆、氧化钪等的稳定氧化锆等固体氧化物陶瓷形成。如图9和图10所示，电解质101S为薄板状，由比阳极101T稍大的长方形形状形成。如图10所示，电解质101S的外缘朝向阳极101T侧弯折，与阳极101T的沿着层叠方向Z的侧面接触。电解质101S的外缘的顶端与支承金属件101V接触。
如图9和图10所示，阴极101U是氧化剂极，使阴极气体CG(例如空气中含有的氧)与电子发生反应，将氧分子转换成氧化物离子。阴极101U对氧化气氛具有耐性，允许阴极气体CG透过，电导率较高，具有将氧分子转换成氧化物离子的催化作用。阴极101U由比电解质101S小的长方体形状形成。阴极101U由例如镧、锶、锰、钴等的氧化物形成。如图9和图10所示，阴极101U与阳极101T同样地为薄板状，由长方形形状形成。阴极101U隔着电解质101S与阳极101T相对。电解质101S的外缘向阳极101T侧弯折，因此阴极101U的外缘不与阳极101T的外缘接触。
如图9和图10所示，支承金属件101V从阳极101T侧支承发电电池101M。支承金属件101V具有透气性，电导率较高，具有足够的强度。支承金属件101V由相比于阳极101T而言足够大的长方体形状形成。支承金属件101V由例如含有镍、铬的耐腐蚀合金、耐腐蚀钢、不锈钢形成。
如图9和图10所示，电池框架101W从金属支承电池101N的周围保持金属支承电池101N。电池框架101W由较薄的长方形形状形成。在电池框架101W，沿着长度方向Y设有一对开口部101k。电池框架101W的一对开口部101k均由长方形形状的贯通口形成，比支承金属件101V的外形小。电池框架101W由金属形成，利用绝缘件或涂层绝缘。绝缘件例如是通过使氧化铝固着于电池框架101W而构成的。通过使支承金属件101V的外缘接合于电池框架101W的开口部101k的内缘，从而将金属支承电池101N接合于电池框架101W。
如图9和图10所示，在电池框架101W设有自沿着长度方向Y的一边的右端、中央以及左端沿着面方向延伸的圆形的延伸部(第1延伸部101p、第2延伸部101q和第3延伸部101r)。在电池框架101W设有自沿着长度方向Y的另一边的与该边的中央隔有间隔的两个部位沿着面方向延伸的圆形的延伸部(第4延伸部101s和第5延伸部101t)。在电池框架101W，第1延伸部101p、第2延伸部101q及第3延伸部101r与第4延伸部101s及第5延伸部101t位于隔着一对开口部101k且沿着长度方向Y交替的位置。
如图9和图10所示，在电池框架101W，供阳极气体AG通过(流入)的阳极侧第1流入口101a、阳极侧第2流入口101b、阳极侧第3流入口101c分别设于第1延伸部101p、第2延伸部101q以及第3延伸部101r。在电池框架101W，供阳极气体AG通过(流出)的阳极侧第1流出口101d和阳极侧第2流出口101e分别设于第4延伸部101s和第5延伸部101t。阳极气体AG的阳极侧第1流入口101a、阳极侧第2流入口101b、阳极侧第3流入口101c、阳极侧第1流出口101d以及阳极侧第2流出口101e是所谓的歧管。
如图9所示，在电池框架101W，供阴极气体CG通过(流入)的阴极侧第1流入口101f设在第1延伸部101p与第2延伸部101q之间的空间。在电池框架101W，供阴极气体CG通过(流入)的阴极侧第2流入口101g设在第2延伸部101q与第3延伸部101r之间的空间。在电池框架101W，供阴极气体CG通过(流出)的阴极侧第1流出口101h设在比第4延伸部101s靠图9中的右侧的位置。在电池框架101W，供阴极气体CG通过(流出)的阴极侧第2流出口101i设在第4延伸部101s与第5延伸部101t之间的空间。在电池框架101W，供阴极气体CG通过(流出)的阴极侧第3流出口101j设在比第5延伸部101t靠图9中的左侧的位置。在电池框架101W，阴极侧第1流入口101f、阴极侧第2流入口101g、阴极侧第1流出口101h、阴极侧第2流出口101i以及阴极侧第3流出口101j同电池框架101W的外周面与气封件110的内侧面之间的空间相当。
如图8、图11以及图12所示，分隔件102设在层叠的金属支承电池组件101各自的发电电池101M与发电电池101M之间，将相邻的发电电池101M隔开。
分隔件102与金属支承电池组件101相对地配置。分隔件102由与金属支承电池组件101同样的外形形状形成。分隔件102由金属形成，除与发电电池101M相对的区域(流路部102L)之外，利用绝缘件或涂层绝缘。绝缘件例如是通过使氧化铝固着于分隔件102而构成的。在分隔件102，流路部102L以与发电电池101M相对的方式沿着长度方向Y排列设置。
如图8、图11以及图12所示，在分隔件102，流路部102L是通过使沿着气体流动的方向(宽度方向X)延伸的流路沿着与气体流动的方向(宽度方向X)正交的方向(长度方向Y)排列而形成的。如图11～图15所示，在流路部102L，凸状的阳极侧突起102y以自在长度方向Y和宽度方向X的面内平坦的平坦部102x向下方突出的方式以恒定的间隔设置。阳极侧突起102y沿着气体流动的方向(宽度方向X)延伸。阳极侧突起102y自分隔件102的下端朝向下方突出。如图11～图15所示，在流路部102L，凸状的阴极侧突起102z以自平坦部102x向上方突出的方式以恒定的间隔设置。阴极侧突起102z沿着气体流动的方向(宽度方向X)延伸。阴极侧突起102z自分隔件102的上端朝向上方突出。在流路部102L，阳极侧突起102y和凸状的阴极侧突起102z隔着平坦部102x且沿着长度方向Y交替设置。
对于分隔件102，如图11和图17所示，流路部102L与位于该流路部102L的下方的金属支承电池组件101之间的间隙构成为阳极气体AG的流路。阳极气体AG从图14所示的分隔件102的阳极侧第2流入口102b等经由图14和图15所示的多个槽102q向流路部102L的阳极侧的部分流入。在分隔件102，如图14和图15所示，多个槽102q自阳极侧第1流入口102a、阳极侧第2流入口102b、阳极侧第3流入口102c分别朝向流路部102L的阳极侧的部分呈放射状形成。对于分隔件102，如图11和图17所示，流路部102L与位于该流路部102L的上方的金属支承电池组件101之间的间隙构成为阴极气体CG的流路。阴极气体CG从图12所示的分隔件102的阴极侧第1流入口102f和阴极侧第2流入口102g越过图12和图13所示的分隔件102的阴极侧的外缘102p而流入流路部102L的阴极侧的部分。在分隔件102，如图13所示，阴极侧的外缘102p形成为比其他部分薄。
如图8、图12以及图14所示，在分隔件102，以分隔件102与金属支承电池组件101沿着层叠方向Z相对的位置相匹配的方式设有供阳极气体AG通过的阳极侧第1流入口102a、阳极侧第2流入口102b、阳极侧第3流入口102c、阳极侧第1流出口102d以及阳极侧第2流出口102e。在分隔件102，以分隔件102与金属支承电池组件101沿着层叠方向Z相对的位置相匹配的方式设有供阴极气体CG通过的阴极侧第1流入口102f、阴极侧第2流入口102g、阴极侧第1流出口102h、阴极侧第2流出口102i以及阴极侧第3流出口102j。在分隔件102，阴极气体CG的阴极侧第1流入口102f、阴极侧第2流入口102g、阴极侧第1流出口102h、阴极侧第2流出口102i以及阴极侧第3流出口102j同分隔件102的外周面与气封件110的内侧面之间的空间相当。
如图8所示，集电辅助层103在发电电池101M与分隔件102之间形成供气体通过的空间并且使面压均等，集电辅助层103辅助发电电池101M与分隔件102之间的电接触。
集电辅助层103是所谓的金属板网。集电辅助层103配置在发电电池101M与分隔件102的流路部102L之间。集电辅助层103由与发电电池101M同样的外形形状形成。集电辅助层103由呈格子状设置菱形等的开口的金属丝网状形成。
如图8所示，密封构件104将金属支承电池组件101与分隔件102之间的间隙局部地密封而限制气体的流动。
密封构件104具有间隔件和密封件的功能，是所谓的垫片。密封构件104用于防止阳极气体AG从分隔件102的阳极侧流入口(例如阳极侧第1流入口102a)和阳极侧流出口(例如阳极侧第1流出口102d)朝向分隔件102的阴极侧的流路混入。密封构件104形成为环状。密封构件104接合于分隔件102的阳极侧流入口(例如阳极侧第1流入口102a)的面朝阴极侧的面的内周缘和阳极侧流出口(例如阳极侧第1流出口102d)的面朝阴极侧的面的内周缘。密封构件104由例如具有耐热性和密封性的高温固力特(日文：サーミキュライト)形成。
如图5～图7所示，模块端部105是保持所层叠的多个电池单元100T的下端或上端的板。
模块端部105配置于所层叠的多个电池单元100T的下端或上端。模块端部105由与电池单元100T同样的外形形状形成。模块端部105由不透气的导电性材料形成，除与发电电池101M和另一模块端部105相对的局部区域之外，利用绝缘件或涂层绝缘。绝缘件例如是通过使氧化铝固着于模块端部105而构成的。
在模块端部105，以模块端部105与电池单元100T沿着层叠方向Z相对的位置相匹配的方式设有供阳极气体AG通过的阳极侧第1流入口105a、阳极侧第2流入口105b、阳极侧第3流入口105c、阳极侧第1流出口105d以及阳极侧第2流出口105e。在模块端部105，以模块端部105与电池单元100T沿着层叠方向Z相对的位置相匹配的方式设有供阴极气体CG通过的阴极侧第1流入口105f、阴极侧第2流入口105g、阴极侧第1流出口105h、阴极侧第2流出口105i以及阴极侧第3流出口105j。在模块端部105，阴极侧第1流入口105f、阴极侧第2流入口105g、阴极侧第1流出口105h、阴极侧第2流出口105i以及阴极侧第3流出口105j同模块端部105的外周面与气封件110的内侧面之间的空间相当。
上部集电板106在图5中进行了图示，用于向外部输出由电池单元100T产生的电力。
如图5所示，上部集电板106配置于上部模块单元100P的上端。上部集电板106由与电池单元100T同样的外形形状形成。在上部集电板106设有用于与外部的通电构件连接的端子(未图示)。上部集电板106由不透气的导电性材料形成，除与电池单元100T的发电电池101M相对的区域以及端子的部分之外，利用绝缘件或涂层绝缘。绝缘件例如是通过使氧化铝固着于上部集电板106而构成的。
下部集电板107在图7中进行了图示，用于向外部输出由电池单元100T产生的电力。
如图7所示，下部集电板107配置于下部模块单元100R的下端。下部集电板107由与上部集电板106同样的外形形状形成。在下部集电板107设有用于与外部的通电构件连接的端子(未图示)。下部集电板107由不透气的导电性材料形成，除与电池单元100T的发电电池101M相对的区域以及端子的部分之外，利用绝缘件或涂层绝缘。绝缘件例如是通过使氧化铝固着于下部集电板107而构成的。
在下部集电板107，以下部集电板107与电池单元100T沿着层叠方向Z相对的位置相匹配的方式设有供阳极气体AG通过的阳极侧第1流入口107a、阳极侧第2流入口107b、阳极侧第3流入口107c、阳极侧第1流出口107d以及阳极侧第2流出口107e。在下部集电板107，以下部集电板107与电池单元100T沿着层叠方向Z相对的位置相匹配的方式设有供阴极气体CG通过的阴极侧第1流入口107f、阴极侧第2流入口107g、阴极侧第1流出口107h、阴极侧第2流出口107i以及阴极侧第3流出口107j。在下部集电板107，阴极侧第1流入口107f、阴极侧第2流入口107g、阴极侧第1流出口107h、阴极侧第2流出口107i以及阴极侧第3流出口107j同下部集电板107的外周面与气封件110的内侧面之间的空间相当。
如图2和图3所示，下部端板108从下方保持堆100S。
下部端板108配置于堆100S的下端。对于下部端板108，除局部之外，由与电池单元100T同样的外形形状形成。下部端板108形成为沿着长度方向Y的两端呈直线状伸长，以形成阴极气体CG的流入口和排出口。下部端板108形成为相比于电池单元100T而言足够厚。下部端板108由例如金属形成，与下部集电板107接触的上表面利用绝缘件或涂层绝缘。绝缘件例如是通过使氧化铝固着于下部端板108而构成的。
在下部端板108，以下部端板108与电池单元100T沿着层叠方向Z相对的位置相匹配的方式设有供阳极气体AG通过的阳极侧第1流入口108a、阳极侧第2流入口108b、阳极侧第3流入口108c、阳极侧第1流出口108d以及阳极侧第2流出口108e。在下部端板108，以下部端板108与电池单元100T沿着层叠方向Z相对的位置相匹配的方式设有供阴极气体CG通过的阴极侧第1流入口108f、阴极侧第2流入口108g、阴极侧第1流出口108h、阴极侧第2流出口108i以及阴极侧第3流出口108j。
如图2和图3所示，上部端板109从上方保持堆100S。
上部端板109配置于堆100S的上端。上部端板109由与下部端板108同样的外形形状形成。上部端板109与下部端板108不同，没有设置气体的流入口和排出口。上部端板109由例如金属形成，与上部集电板106接触的下表面利用绝缘件或涂层绝缘。绝缘件例如是通过使氧化铝固着于上部端板109而构成的。
如图2和图3所示，气封件110在其与堆100S之间形成阴极气体CG的流路。
如图2和图3所示，气封件110从上方覆盖由下部端板108和上部端板109夹入的堆100S。气封件110利用气封件110的内侧面与堆100S的侧面之间的间隙部分形成堆100S的构成构件的阴极气体CG的流入口和流出口。气封件110由箱状形成，整个下部和侧部的局部开口。气封件110由例如金属形成，内侧面利用绝缘件或涂层绝缘。绝缘件例如是通过使氧化铝固着于气封件110而构成的。
如图1和图2所示，外部歧管111用于从外部向多个电池单元100T供给气体。
外部歧管111配置于电池堆组件100M的下方。外部歧管111由将下部端板108的形状简化后的外形形状形成。外部歧管111形成为相比于下部端板108而言足够厚。外部歧管111由例如金属形成。
在外部歧管111，以外部歧管111与电池单元100T沿着层叠方向Z相对的位置相匹配的方式设有供阳极气体AG通过的阳极侧第1流入口111a、阳极侧第2流入口111b、阳极侧第3流入口111c、阳极侧第1流出口111d以及阳极侧第2流出口111e。在外部歧管111，以外部歧管111与电池单元100T沿着层叠方向Z相对的位置相匹配的方式设有供阴极气体CG通过的阴极侧第1流入口111f、阴极侧第2流入口111g、阴极侧第1流出口111h、阴极侧第2流出口111i以及阴极侧第3流出口111j。
如图1和图2所示，盖112用于覆盖并保护电池堆组件100M。
盖112与外部歧管111一起从上下夹入电池堆组件100M。盖112由箱状形成，下部开口。盖112由例如金属形成，内侧面利用绝缘件绝缘。
(设于燃料电池100的调整部200的结构)
图16是表示设置辅助流路T11、T12作为调整部200的构成要素的例子的立体图。图17表示金属支承电池组件101、分隔件102以及集电辅助层103层叠起来的状态下的中央部分，相当于表示在该中央部分设置辅助流路T11作为调整部200的构成要素的状态的剖视图。
对于调整部200，作为一例，包括由空间(空隙)形成的辅助流路T11、T12。除图16和图17之外也如图12～图15所示那样，作为调整部200的构成要素的辅助流路T11等设于分隔件102。图16中的位于左侧的流路部102L的右端的辅助流路T11是与对应的发电电池101M的端部(右端)相对的流路，与相对靠近阳极侧第2流入口102b、阴极侧第2流出口102i的流路相当。图16中的位于左侧的流路部102L的左端的辅助流路T12是与对应的发电电池101M的端部(左端)相对的流路，与相对靠近阳极侧第3流入口102c、阴极侧第3流出口102j的流路相当。图16中的位于右侧的流路部102L的右端的辅助流路T12是与对应的发电电池101M的端部(右端)相对的流路，与相对靠近阳极侧第1流入口102a、阴极侧第1流出口102h的流路相当。图16中的位于右侧的流路部102L的左端的辅助流路T11是与对应的发电电池101M的端部(左端)相对的流路，与相对靠近阳极侧第2流入口102b、阴极侧第2流出口102i的流路相当。
(燃料电池100内的气体的流动)
图18A是示意性地表示燃料电池100内的阳极气体AG和阴极气体CG的流动的立体图。图18B是示意性地表示燃料电池100内的阴极气体CG的流动的立体图。图18C是示意性地表示燃料电池100内的阳极气体AG的流动的立体图。
阳极气体AG经过外部歧管111、下部端板108、模块端部105、分隔件102以及金属支承电池组件101各自的流入口向各发电电池101M的阳极101T供给。即，向设置于分隔件102和金属支承电池组件101之间的间隙的阳极侧的流路分配、供给阳极气体AG，分隔件102和金属支承电池组件101自外部歧管111交替层叠至末端的上部集电板106。之后，阳极气体AG在发电电池101M发生反应，经过上述的各构成构件各自的流出口以废气状态排出。
如图18A所示，阳极气体AG以隔着分隔件102与阴极气体CG相交叉的方式向流路部102L供给。在图18C中，阳极气体AG经过图18C中的位于下方的分隔件102的阳极侧第1流入口102a、阳极侧第2流入口102b以及阳极侧第3流入口102c，并经过金属支承电池组件101的阳极侧第1流入口101a、阳极侧第2流入口101b以及阳极侧第3流入口101c之后，向图18C中的位于上方的分隔件102的流路部102L流入，而向金属支承电池组件101的发电电池101M的阳极101T供给。在阳极101T发生反应后的阳极气体AG以废气状态从图18C中的位于上方的分隔件102的流路部102L流出，经过金属支承电池组件101的阳极侧第1流出口101d和阳极侧第2流出口101e，并经过图18C中的位于下方的分隔件102的阳极侧第1流出口102d和阳极侧第2流出口102e向外部排出。
阴极气体CG经过外部歧管111、下部端板108、模块端部105、分隔件102以及金属支承电池组件101各自的流入口，向发电电池101M的阴极101U供给。即，向设置于金属支承电池组件101和分隔件102之间的间隙的阴极侧的流路分配、供给阴极气体CG，金属支承电池组件101和分隔件102自外部歧管111交替层叠至末端的上部集电板106。之后，阴极气体CG在发电电池101M发生反应，经过上述的各构成构件各自的流出口以废气状态排出。上述的各构成构件的阴极气体CG的流入口和流出口由各构成构件的外周面与气封件110的内侧面之间的间隙构成。
在图18B中，阴极气体CG经过图18B中的位于下方的分隔件102的阴极侧第1流入口102f和阴极侧第2流入口102g，向该分隔件102的流路部102L流入，而向金属支承电池组件101的发电电池101M的阴极101U供给。在阴极101U发生反应后的阴极气体CG以废气状态从图18B中的位于下方的分隔件102的流路部102L流出，经过该分隔件102的阴极侧第1流出口102h、阴极侧第2流出口102i以及阴极侧第3流出口102j向外部排出。
对以上说明的第1实施方式的作用效果进行说明。
燃料电池100的单元构造具有发电电池101M、分隔件102、流路部102L、多个气体流入口、多个气体流出口以及调整部200。发电电池101M利用阳极101T和阴极101U夹着电解质101S，并利用供给来的气体发电。分隔件102设在发电电池101M与发电电池101M之间，将相邻的发电电池101M隔开。流路部102L由形成在分隔件102与分隔件102之间且向发电电池101M供给气体的多个流路形成。多个气体流入口(例如，阳极侧第1流入口102a、阳极侧第2流入口102b以及阳极侧第3流入口102c)供气体向流路部102L流入。多个气体流出口(例如，阳极侧第1流出口102d和阳极侧第2流出口102e)供气体自流路部流出。调整部200用于调整在多个流路流动的气体的量。调整部200调整被形成在多个气体流入口之间或者多个气体流出口之间的、流路部的压力损失，从而减小多个流路之间的流动的偏差。
在燃料电池100的单元构造的控制方法中，相对于被夹在分隔件102之间的发电电池101M，从气体流入口(例如，阳极侧第1流入口102a、阳极侧第2流入口102b以及阳极侧第3流入口102c)向形成于分隔件102的流路部102L供给气体，并从气体流出口(例如，阳极侧第1流出口102d和阳极侧第2流出口102e)排出气体，来进行发电。在该燃料电池100的单元构造的控制方法中，将从气体流入口供给来的气体的流动在发电电池101M的同一平面内分割成在分隔件102的流路部102L流动的主流动和在多个发电电池101M之间流动的辅助流动至少这两个流动，对辅助流动中的气体的压力损失进行调整，使主流动在同一平面内的气体的分配均匀。
在燃料电池100的单元构造的控制方法中，发电电池101M的同一平面内表示多个该发电电池101M排列配置在同一分隔件102上。另外，在燃料电池100的单元构造的控制方法中，使主流动在同一平面内的气体的分配均匀是指减小气体的流量的偏差。减小气体的流量的偏差是指将分隔件102的多个流路中的各气体的流动调整为同一流速、压力、密度等以接近于同一流量。
采用这样的燃料电池100的单元构造和燃料电池100的单元构造的控制方法，能够减小多个流路之间的流动的偏差。即，对于燃料电池100的单元构造，能够向发电电池101M均等地供给气体。因而，对于燃料电池100的单元构造，能够充分地提高发电效率。
特别是，对于这样的燃料电池100的单元构造，在图19所示那样的结构中，能够通过调整向发电电池101M的端部(例如与辅助流路T11、T12相对的部分)供给的气体的量，来抑制向发电电池101M的中央部(例如与主流路S11相对的部分)和发电电池101M的端部(例如与辅助流路T11、T12相对的部分)供给的气体的偏差。即，对于燃料电池100的单元构造，能够通过控制在发电电池101M的端部流动的气体的流动(侧流动)，来使在发电电池101M的中央部流动的气体的流动(主流动)增大/减小，从而控制向发电电池101M的中央部和端部供给的气体的偏差。结果，对于燃料电池100的单元构造，能够向发电电池101M的中央部和端部均等地供给气体。因而，对于燃料电池100的单元构造，能够充分地提高发电效率。
另外，采用这样的燃料电池100的单元构造，能够防止向发电电池101M供给的气体在局部不足，从而能够抑制发电性能降低。因而，对于燃料电池100的单元构造，能够充分地提高发电效率。
另外，采用这样的燃料电池100的单元构造，能够防止向发电电池101M供给的气体在局部过剩，从而能够减少未反应就流出的气体的量。向发电电池101M供给的气体的分配偏差越小，就越能够减少过剩的气体的供给量。通过应用本实施方式的结构，向发电电池101M供给的气体的分配偏差在阳极侧减少大约14％，在阴极侧减少大约12％。因而，对于燃料电池100的单元构造，能够充分地提高发电效率。
另外，采用这样的燃料电池100的单元构造，能够向发电电池101M均等地供给气体，因此，在供给高温的气体的情况下，能够抑制气体的温度分布的偏差。因而，对于燃料电池100的单元构造，能够充分地提高发电效率。
优选的是，在燃料电池100的单元构造中，多个气体流入口的数量与多个气体流出口的数量不同。
采用这样的燃料电池100的单元构造，使流入口(例如，阳极侧第1流入口102a、阳极侧第2流入口102b以及阳极侧第3流入口102c)和流出口(例如，阳极侧第1流出口102d和阳极侧第2流出口102e)偏移地设置，从而能够使在多个流路流动的气体的压力损失均等，抑制在多个流路流动的各气体的偏差。即，对于燃料电池100的单元构造，能够使向发电电池101M的端部(例如与辅助流路T11、T12相对的部分)供给的气体的量和向发电电池101M的中央部(例如与主流路S11相对的部分)供给的气体的量均等。因而，对于燃料电池100的单元构造，能够充分地提高发电效率。
优选的是，在燃料电池100的单元构造中，作为调整部200，通过使多个发电电池101M在同一平面上相对地配置，从而在所述多个发电电池101M的相对面之间形成辅助流路T11。
采用这样的燃料电池100的单元构造，能够利用简便的结构在多个发电电池101M的相对面之间形成辅助流路T11。
优选的是，在燃料电池100的单元构造中，作为调整部200，在至少一发电电池101M的非相对面与电池框架101W端部之间形成辅助流路T12。
采用这样的燃料电池100的单元构造，能够通过调整向发电电池101M的非相对面与电池框架101W端部之间的辅助流路T12供给的气体的量，来向发电电池101M的对发电起到巨大作用的中央部(例如与主流路S11相对的部分)恰到好处地供给气体。因而，对于燃料电池100的单元构造，能够充分地提高发电效率。
优选的是，在燃料电池100的单元构造中，调整部200对流向排列配置的多个发电电池的气体的量分别进行调整。
采用这样的燃料电池100的单元构造，能够将反应区域(日文：アクティブエリア)划分得较小(利用多个发电电池101M构成需要的反应区域)，针对各反应区域抑制气体的偏差。因而，对于燃料电池100的单元构造，能够充分地提高发电效率。
优选的是，在燃料电池100的单元构造中，调整部200调整在相邻的发电电池之间流动的气体的量。
并且，优选的是，在燃料电池100的单元构造中，调整部200调整在相邻的发电电池的至少一侧流动的气体的量。
采用这样的燃料电池100的单元构造，例如，能够通过调整向发电电池101M的端部(例如与辅助流路T11、T12相对的部分)供给的气体的量，来向发电电池101M的对发电电池101M的发电起到巨大作用的中央部恰到好处地供给气体。因而，对于燃料电池100的单元构造，能够充分地提高发电效率。
(第2实施方式)
对于第2实施方式的燃料电池，利用图19～图24B所示的调整部201～203控制反应区域的区域内的气体的流动。
(利用了调整部201～203的气体流动控制)
图19是从阴极侧示意性地表示分隔件102的主流路S11内的气体的流动和辅助流路T11、T12内的气体的流动的俯视图。图20是从阳极侧示意性地表示分隔件102的主流路S11内的气体的流动和辅助流路T11、T12内的气体的流动的俯视图。
如图19和图20所示，分隔件102的一对流路部102L分别设有与一对发电电池101M(未图示)相对的主流路S11和辅助流路T11、T12。
图19中的位于一对流路部102L的中央的各主流路S11同与一对发电电池101M各自的中央部相对的流路相当。
图19中的位于左侧的流路部102L的右端的辅助流路T11是与对应的发电电池101M的端部(右端)相对的流路，与相对靠近阳极侧第2流入口102b、阴极侧第2流出口102i的流路相当。图19中的位于左侧的流路部102L的左端的辅助流路T12是与对应的发电电池101M的端部(左端)相对的流路，与相对靠近阳极侧第3流入口102c、阴极侧第3流出口102j的流路相当。
图19中的位于右侧的流路部102L的右端的辅助流路T12是与对应的发电电池101M的端部(右端)相对的流路，与相对靠近阳极侧第1流入口102a、阴极侧第1流出口102h的流路相当。图19中的位于右侧的流路部102L的左端的辅助流路T11是与对应的发电电池101M的端部(左端)相对的流路，与相对靠近阳极侧第2流入口102b、阴极侧第2流出口102i的流路相当。
图21A与第2实施方式的燃料电池相关，是表示设于辅助流路T11、T12的调整部201的例1的立体图。图21B是表示设于辅助流路T11、T12的调整部201的例1的剖视图。图22A是表示设于辅助流路T11、T12的调整部202的例2的立体图。图22B是表示设于辅助流路T11、T12的调整部202的例2的剖视图。图23A是表示设于辅助流路T11、T12的调整部203的例3的立体图。图23B是表示设于辅助流路T11、T12的调整部203的例3的剖视图。图24A和图24B是示意性地表示调整部201～203设于辅助流路T11、T12的特定的部分的结构的俯视图。
调整部201～203包括例如图21A～图23B所示的结构，调整在多个流路流动的气体的量。调整部201～203调整形成在多个气体流入口之间或多个气体流出口之间的、流路部的压力损失，从而减小多个流路之间的流动的偏差。
如图19等所示，调整部201～203设于流路部102L的辅助流路T11、T12。调整部201～203调整在辅助流路T11、T12流动的气体的量，使在主流路S11流动的气体的量和在辅助流路T11、T12流动的气体的量均等。
在图21A和图21B中示出了调整部201的例1。调整部201设于分隔件102的流路部102L的辅助流路T11、T12的区域。对于调整部201，在辅助流路T11、T12的区域使阳极侧突起102y沿着与气体流动的方向正交的方向(长度方向Y)延长，从而使发电电池101M的阳极101T侧的流路的截面积局部地减少。通过这样，调整部201调整辅助流路T11、T12的阳极侧的流路的截面积。对于调整部201，在阳极侧突起102y与发电电池101M的阴极101U之间的间隙设置密封件113，从而使发电电池101M的阴极101U侧的流路的截面积局部地增大/减小。密封件113由例如沿着流路细长地形成的高温固力特形成。通过这样，调整部201调整辅助流路T11、T12的阴极侧的流路的截面积。对于调整部201，通过所述调整，在分隔件102的流路部102L使在主流路S11流动的气体的量和在辅助流路T11、T12流动的气体的量均等。
在图22A和图22B中示出了调整部202的例2。调整部202设于分隔件102的流路部102L的辅助流路T11、T12的区域。对于调整部202，在辅助流路T11、T12的区域没有形成阳极侧突起102y，而是使平坦部102x延长，而且在该平坦部102x与发电电池101M的阳极101T之间的间隙设置密封件114，从而使发电电池101M的阳极101T侧的流路的截面积局部地减少。密封件114由例如沿着流路细长地形成的高温固力特形成。通过这样，调整部202调整辅助流路T11、T12的阳极侧的流路的截面积。对于调整部202，在上述的平坦部102x与发电电池101M的阴极101U之间的间隙设置密封件115，从而使发电电池101M的阴极101U侧的流路的截面积局部地增大/减小。密封件115由例如沿着流路细长地形成的高温固力特形成。通过这样，调整部202调整辅助流路T11、T12的阴极侧的流路的截面积。对于调整部202，通过所述调整，在分隔件102的流路部102L使在主流路S11流动的气体的量和在辅助流路T11、T12流动的气体的量均等。
在图23A和图23B中示出了调整部203的例3。调整部203设于分隔件102的流路部102L的辅助流路T11、T12的区域。对于调整部203，在辅助流路T11、T12的区域没有形成阴极侧突起102z，而是使平坦部102x延长，而且在该平坦部102x与发电电池101M的阴极101U之间的间隙设置弹簧构件116，从而使发电电池101M的阴极101U侧的流路的截面积局部地增大/减小。弹簧构件116由薄板状的金属形成。弹簧构件116包括平坦的基材116a和形成为自该基材116a以成为悬臂梁的方式立起的能够弹性变形的多个立起片116b。对于调整部203，设定弹簧构件116的立起片116b的形状及间隔，从而调整阴极侧的流路的截面积。通过这样，调整部203调整辅助流路T11、T12的阴极侧的流路的截面积。对于调整部203，通过所述调整，在分隔件102的流路部102L使在主流路S11流动的气体的量和在辅助流路T11、T12流动的气体的量均等。
以气体的压力损失成为期望的值的方式决定在分隔件102的辅助流路T11、T12设置调整部201～203的范围。
如图24A所示，调整部201～203能够设于分隔件102的辅助流路T11、T12的整个区域(自上游至下游)。这样的结构适应于需要在分隔件102的辅助流路T11、T12相对地增大气体的压力损失的情况。
如图24B所示，调整部201～203能够设于分隔件102的辅助流路T11、T12的局部(上游和下游、仅上游或者仅下游)。这样的结构适应于需要在分隔件102的辅助流路T11、T12相对地减小气体的压力损失的情况。
对以上说明的第2实施方式的作用效果进行说明。
在燃料电池100的单元构造中，调整部201～203包括用于调整辅助流路T11、T12的气体的量的独立的控制机构。
控制机构控制气体，以使辅助流路T11、T12的气体的压力损失增加或减少。
采用这样的燃料电池100的单元构造，使用构成燃料电池100的独立的构件，任意地控制辅助流路T11、T12的气体的量是非常容易的。调整部201～203是一例，能够构成各种形态的控制机构。
优选的是，在燃料电池100的单元构造中，调整部201～203设于发电电池101M的沿着气体的流动的端部。
采用这样的燃料电池100的单元构造，例如，能够通过调整向发电电池101M的端部(例如与辅助流路T11、T12相对的部分)供给的气体的量，来向发电电池101M的对发电起到巨大作用的中央部(例如与主流路S11相对的部分)恰到好处地供给气体。因而，对于燃料电池100的单元构造，能够充分地提高发电效率。
优选的是，在燃料电池100的单元构造中，调整部201～203构成为：使在与发电电池101M的阳极101T相对的多个流路中的、至少相对靠近流入口(例如，阳极侧第1流入口102a、阳极侧第2流入口102b以及阳极侧第3流入口102c)的一部分流路(辅助流路T11、T12)内流动的气体的压力损失大于在除该一部分流路(辅助流路T11、T12)以外的流路(主流路S11)内流动的气体的压力损失。
采用这样的燃料电池100的单元构造，能够调整为向发电电池101M的端部(例如与辅助流路T11、T12相对的部分)供给的气体的量不会过剩，从而能够向发电电池101M的中央部(例如与主流路S11相对的部分)和发电电池101M的端部(例如与辅助流路T11、T12相对的部分)均等地供给气体。因而，对于燃料电池100的单元构造，能够充分地提高发电效率。
优选的是，在燃料电池100的单元构造中，调整部201～203构成为：至少相对靠近流入口(例如，阳极侧第1流入口102a、阳极侧第2流入口102b以及阳极侧第3流入口102c)的一部分流路(辅助流路T11、T12)的截面积小于除该一部分流路(辅助流路T11、T12)以外的流路(主流路S11)的截面积。
采用这样的燃料电池100的单元构造，能够利用调整流路的截面积的非常简便的结构调整为向发电电池101M的端部(例如与辅助流路T11、T12相对的部分)供给的气体的量不会过剩，从而能够向发电电池101M的中央部(例如与主流路S11相对的部分)和发电电池101M的端部(例如与辅助流路T11、T12相对的部分)均等地供给气体。因而，对于燃料电池100的单元构造，能够充分地提高发电效率。
(第3实施方式)
在第3实施方式的燃料电池的情况下，利用图25A～图25D所示的调整部401～404对远离与发电电池101M的区域相当的反应区域的区域内的气体的流动进行控制，在这一点上，与上述的第2实施方式的燃料电池不同。在上述的第2实施方式中，利用图21A～图23B所示的调整部201～203对反应区域的区域的气体的流动进行控制。
图25A～图25D所示的调整部401～404是通过在位于分隔件301的一对流路部301L之间的区域(图26A和图26B所示的辅助流路T63～T93)设置凸状部301s～304s而构成的。即，调整部401～404设于分隔件301～304的不与发电电池101M相对的部分。图26A和图26B所示的辅助流路T63～T93同与发电电池101M的阴极101U相对的多个流路中的、至少相对靠近流入口(例如阴极侧第1流入口和阴极侧第2流入口)的一部分流路相当。调整部401～404在远离存在发电电池101M的反应区域的区域、即图26A和图26B所示的辅助流路T63～T93主要控制阴极气体CG的流动。
在图25A中示出了设于分隔件301的辅助流路T63的调整部401的例1。调整部401包括在位于分隔件301的一对流路部301L之间的区域(辅助流路T63)形成的凸状部301s。凸状部301s是通过使矩形形状的突起沿着与气体流动的方向(宽度方向X)正交的方向(长度方向Y)以半个节距交替地错开并沿着宽度方向X相连而形成的，该矩形形状的突起具有沿着气体流动的方向的贯通孔。凸状部301s沿着与气体流动的方向正交的方向(长度方向Y)设置有一对。在凸状部301s的情况下，能够通过调整形状来任意地设定辅助流路T63的气体的压力损失。对于调整部401，也可以是，将凸状部301s构成为相对于分隔件301独立的构件，并接合于分隔件301的辅助流路T63。
在图25B中示出了设于分隔件302的辅助流路T73的调整部402的例2。调整部402包括在位于分隔件302的一对流路部302L之间的区域(辅助流路T73)形成的凸状部302s。凸状部302s由沿着气体流动的方向(宽度方向X)细长的长方体形状形成。对于凸状部302s，能够通过调整形状来任意地设定辅助流路T73的气体的压力损失。凸状部302s容易通过冲压加工等成形于分隔件302。对于调整部402，也可以是，将凸状部302s构成为相对于分隔件302独立的构件，并接合于分隔件302的辅助流路T73。
在图25C中示出了设于分隔件303的辅助流路T83的调整部403的例3。调整部403包括在位于分隔件303的一对流路部303L之间的区域(辅助流路T83)形成的凸状部303s。凸状部303s由沿着与气体流动的方向正交的方向(长度方向Y)细长的长方体形状形成。凸状部303s沿着气体流动的方向(宽度方向X)以恒定的间隔设有多个。对于凸状部303s，能够通过调整个数、间隔以及形状来任意地设定辅助流路T83的气体的压力损失。凸状部303s在分隔件303为高温时容易保持形状。对于调整部403，也可以是，将凸状部303s构成为相对于分隔件303独立的构件，并接合于分隔件303的辅助流路T83。
在图25D中示出了设于分隔件304的辅助流路T93的调整部404的例4。调整部404包括在位于分隔件304的一对流路部304L之间的区域(辅助流路T93)形成的凸状部304s。凸状部304s由圆柱形状形成。多个凸状部304s沿着气体流动的方向(宽度方向X)呈格子状形成。对于凸状部304s，能够通过调整个数、间隔以及形状来任意地设定辅助流路T93的气体的压力损失。凸状部304s在分隔件304为高温时容易保持形状。对于凸状部304s，容易在分隔件304的阳极侧和阴极侧由不同的结构(个数、间隔以及形状)形成。对于调整部404，也可以是，将凸状部304s构成为相对于分隔件304独立的构件，并接合于分隔件304的辅助流路T93。
以气体的压力损失成为期望的值的方式决定在分隔件301～304的辅助流路T63、T73、T83、T93设置图25A～图25D所示的调整部401～404的范围。
如图26A所示，调整部401～404能够设于分隔件301～304的辅助流路T63、T73、T83、T93的整个区域(自上游至下游)。这样的结构适应于需要在分隔件301～304的辅助流路T63、T73、T83、T93相对地增大气体的压力损失的情况。
如图26B所示，调整部401～404能够设于分隔件301～304的辅助流路T63、T73、T83、T93的局部(上游和下游、仅上游或者仅下游)。这样的结构适应于需要在分隔件301～304的辅助流路T63、T73、T83、T93相对地减小气体的压力损失的情况。
对以上说明的第3实施方式的作用效果进行说明。
对于燃料电池的单元构造，例如在分隔件301的与发电电池101M的阴极101U相对的多个流路中的、至少相对靠近流入口(例如阴极侧第1流入口和阴极侧第2流入口)的一部分流路(辅助流路T63)内流动的气体的压力损失大于在除该一部分流路(辅助流路T63)以外的流路(主流路)内流动的气体的压力损失的情况下，优选如以下那样构成例如调整部401。即，调整部401使至少相对靠近流入口(例如阴极侧第1流入口和阴极侧第2流入口)的一部分流路(辅助流路T63)的截面积大于除该一部分流路(辅助流路T63)以外的流路(主流路)的截面积。
采用这样的燃料电池的单元构造，能够使向发电电池101M的阴极101U的端部供给的阴极气体CG的量与向发电电池101M的阴极101U的中央部供给的阴极气体CG的量均等。因此，对于燃料电池的单元构造，能够缓和在对向发电电池101M的阴极101U供给的阴极气体CG加热而进行快速启动(暖气)时发电电池101M的阴极101U的端部的阴极气体CG的温度梯度(防止产生过度的热应力)。因而，对于燃料电池的单元构造，能够抑制伴随暖气而发生的热应力对构成构件的影响并且高效地快速启动(暖气)，并且能够充分地提高发电效率。
对于燃料电池的单元构造，例如在分隔件301的与发电电池101M的阴极101U相对的多个流路中的、至少相对靠近流入口(例如阴极侧第1流入口和阴极侧第2流入口)的一部分流路(辅助流路T63)内流动的气体的压力损失小于在除该一部分流路(辅助流路T63)以外的流路(主流路)内流动的气体的压力损失的情况下，优选如以下那样构成例如调整部401。即，调整部401使至少相对靠近流入口(例如阴极侧第1流入口和阴极侧第2流入口)的一部分流路(辅助流路T63)的压力损失大于除该一部分流路(辅助流路T63)以外的流路(主流路)内流动的气体的压力损失。
采用这样的燃料电池的单元构造，能够使向发电电池101M的阴极101U的端部供给的阴极气体CG的量与向发电电池101M的阴极101U的中央部供给的阴极气体CG的量均等。因而，对于燃料电池的单元构造，能够抑制伴随暖气而发生的热应力对构成构件的影响并且高效地快速启动(暖气)，并且能够充分地提高发电效率。
(第4实施方式)
在第4实施方式的燃料电池的单元构造中，设于分隔件的流路部和供给部(流入口和流出口)的配置与上述的第1实施方式及第3实施方式的燃料电池的不同。
在图27A中示出了设于分隔件501的流路部501L和供给部(流入口和流出口)的配置例1。在图27A的结构中，在左右排列的两组流路部501L(分别与未图示的发电电池101M相对)的上游侧交替地设有4个阳极侧流入口501r和3个阴极侧流入口501t。并且，在左右排列的两组流路部501L的下游侧交替地设有4个阴极侧流出口501u和3个阳极侧流出口501s。分隔件501构成为阳极侧流出口501s的数量为奇数，阳极侧流入口501r的数量为偶数。在分隔件501，与一发电电池101M的阳极101T相对应的阳极侧流入口501r及阳极侧流出口501s同与另一发电电池101M的阴极101U相对应的阴极侧流入口501t及阴极侧流出口501u被设为隔着流路部501L交替地相邻。
在图27B中示出了设于分隔件502的流路部502L和供给部(流入口和流出口)的配置例2。在图27B的结构中，在左右排列的3组流路部502L(分别与未图示的发电电池101M相对)的上游侧交替地设有4个阳极侧流入口502r和3个阴极侧流入口502t。并且，在左右排列的3组流路部502L的下游侧交替地设有4个阴极侧流出口502u和3个阳极侧流出口502s。分隔件502的外形与分隔件501的外形相同。与分隔件501的流路部501L相比，分隔件502的流路部502L的长度方向Y上的宽度缩短。
对以上说明的第4实施方式的作用效果进行说明。
在燃料电池的单元构造中，对于设于例如分隔件501的供给部，优选的是，在例如阳极侧，阳极侧流入口501r和阳极侧流出口501s中的一者(阳极侧流出口501s)的数量为奇数，阳极侧流入口501r和阳极侧流出口501s中的另一者(阳极侧流入口501r)的数量为偶数。
采用这样的燃料电池的单元构造，例如阳极侧流入口501r和阳极侧流出口501s隔着流路部501L地交替设置，从而能够使在多个流路流动的气体的压力损失均等，抑制在多个流路流动的各气体的偏差。即，对于燃料电池的单元构造，能够使向发电电池101M的端部供给的气体的量与向发电电池101M的中央部供给的气体的量均等。因而，对于燃料电池的单元构造，能够充分地提高发电效率。
优选的是，在燃料电池的单元构造中，在例如分隔件501，与一发电电池101M的阳极101T相对应的供给部的阳极侧流入口501r及阳极侧流出口501s同与另一发电电池101M的阴极101U相对应的供给部的阴极侧流入口501t及阴极侧流出口501u交替地相邻。
采用这样的燃料电池的单元构造，阳极侧的流入口以及流出口和阴极侧的流入口以及流出口交替地设置，从而能够使在多个流路流动的气体的压力损失均等，抑制在多个流路流动的各气体的偏差。即，对于燃料电池的单元构造，能够使向发电电池101M的端部供给的气体的量与向发电电池101M的中央部供给的气体的量均等。因而，对于燃料电池的单元构造，能够充分地提高发电效率。
(第5实施方式)
在第5实施方式的燃料电池的单元构造中，设于分隔件的流路部和供给部(流入口和流出口)的配置与上述的第1实施方式～第4实施方式的燃料电池的不同。
如图28A～图28D所示，调整部201～203能够应用于通过各种配置构成流路部和供给部(流入口和流出口)的分隔件。
在图28A中示出了分隔件602的流路部602L和供给部(流入口602p和流出口602q)的配置例1。流入口602p和流出口602q包含于将流路部602L的流路延长而成的区域，设在流路部602L的上游侧和下游侧的对角线上。在图28A中示出了配置例1的主流路S21和辅助流路T21、T22。调整部调整在多个流路中的、相对靠近流入口602p和流出口602q的一部分流路(辅助流路T21、T22)内流动的气体的量，从而抑制在各流路内流动的气体的偏差。
在图28B中示出了分隔件612的流路部612L和供给部(流入口612p和流出口612q)的配置例2。流入口612p和流出口612q以自将流路部612L的流路延长而成的区域隔有间隔的状态设在流路部612L的上游侧和下游侧的对角线上。在图28B中示出了配置例2的主流路S31和辅助流路T31、T32。调整部调整在多个流路中的、相对靠近流入口612p和流出口612q的一部分流路(辅助流路T31、T32)内流动的气体的量，从而抑制在各流路内流动的气体的偏差。
在图28C中示出了分隔件622的流路部622L和供给部(一对流入口622p以及流出口622q)的配置例3。一对流入口622p包含于将流路部622L的流路延长而成的区域，设于流路部622L的上游侧的两端。流出口622q包含于将流路部622L的流路延长而成的区域，设于流路部622L的下游侧的中央。在图28C中示出了配置例3的主流路S41和辅助流路T41、T42。调整部调整在多个流路中的、相对靠近一对流入口622p的一部分流路(辅助流路T41、T42)内流动的气体的量，从而抑制在各流路内流动的气体的偏差。
在图28D中示出了设于分隔件632的流路部632L和供给部(一对流入口632p以及流出口632q)的配置例4。一对流入口632p以自将流路部632L的流路延长而成的区域隔有间隔的状态设于流路部632L的上游侧的两端。流出口632q包含于将流路部632L的流路延长而成的区域，设于流路部632L的下游侧的中央。在图28D中示出了配置例4的主流路S51和辅助流路T51、T52。调整部调整在多个流路中的、相对靠近一对流入口632p的一部分流路(辅助流路T51、T52)内流动的气体的量，从而抑制在各流路内流动的气体的偏差。
以上说明的第5实施方式的燃料电池的单元构造能够应用于图28A、图28B、图28C以及图28D所示的那样的各种结构。
除此之外，本发明能够基于权利要求书中记载的特征进行各种改变，这些改变也属于本发明的范畴。
在第1实施方式～第5实施方式中，对于燃料电池的单元构造，采用应用于固体氧化物型燃料电池(SOFC，Solid Oxide Fuel Cell)的单元构造进行了说明，但也可以构成为应用于固体高分子膜型燃料电池(PEMFC，Polymer Electrolyte Membrane Fuel Cell)、磷酸型燃料电池(PAFC，Phosphoric Acid Fuel Cell)或者熔融碳酸盐型燃料电池(MCFC，Molten Carbonate Fuel Cell)的单元构造。即，燃料电池的单元构造除固体氧化物型燃料电池(SOFC)之外，还能够应用于固体高分子膜型燃料电池(PEMFC)、磷酸型燃料电池(PAFC)或者熔融碳酸盐型燃料电池(MCFC)的单元构造。
在第1实施方式～第5实施方式中，对于设于流路部的多个流路，采用利用凹凸形状物理地分隔出的多个空间来对各流路进行了说明，但也可以将各流路构成为一个空间而不物理地分隔。
在第1实施方式～第5实施方式中，对于阴极侧的供给部，采用在燃料电池中开放的结构进行了说明，但也可以像阳极侧的供给部那样构成。
也可以是，燃料电池的单元构造是将第1实施方式～第5实施方式的设计适当地组合而构成的。
附图标记说明
100、燃料电池；100M、电池堆组件；100S、堆；100T、电池单元；100U、接合体；100P、上部模块单元；100Q、中间部模块单元；100R、下部模块单元；101、金属支承电池组件；101M、发电电池；101N、金属支承电池；101S、电解质；101T、阳极(燃料极)；101U、阴极(氧化剂极)；101V、支承金属件；101W、电池框架；101k、开口部；101p、第1延伸部；101q、第2延伸部；101r、第3延伸部；101s、第4延伸部；101t、第5延伸部；102、分隔件；102L、流路部；102p、外缘；102q、槽；102x、平坦部；102y、阳极侧突起；102z、阴极侧突起；103、集电辅助层；104、密封构件；105、模块端部；106、上部集电板；107、下部集电板；108、下部端板；109、上部端板；110、气封件；111、外部歧管；101a、102a、105a、107a、108a、111a、阳极侧第1流入口；101b、102b、105b、107b、111b、108b、阳极侧第2流入口；101c、102c、105c、107c、111c、108c、阳极侧第3流入口；101d、102d、108d、107d、111d、105d、阳极侧第1流出口；101e、102e、105e、107e、111e、108e、阳极侧第2流出口；101f、108f、102f、105f、107f、111f、阴极侧第1流入口；101g、102g、105g、107g、108g、111g、阴极侧第2流入口；101h、102h、111h、105h、107h、108h、阴极侧第1流出口；101i、102i、105i、107i、108i、111i、阴极侧第2流出口；101j、102j、105j、107j、108j、111j、阴极侧第3流出口；112、盖；113、114、115、密封件；116、弹簧构件；116a、基材；116b、立起片；200、201、202、203、调整部；301、302、303、304、分隔件；301L、302L、303L、304L、流路部；301s、302s、303s、304s、凸状部；401、402、403、404、调整部；501、502、分隔件；501L、502L、流路部；501r、502r、阳极侧流入口；501s、502s、阳极侧流出口；501t、502t、阴极侧流入口；501u、502u、阴极侧流出口；602、612、622、632、分隔件；602L、612L、622L、632L、流路部；602p、612p、622p、632p、流入口；602q、612q、622q、632q、流出口；S11、S21、S31、S41、S51、主流路；T11、T12、T21、T22、T31、T32、T41、T42、T51、T52、T63、T73、T83、T93、辅助流路；V、接合线；AG、阳极气体；CG、阴极气体；X、(燃料电池的)宽度方向；Y、(燃料电池的)长度方向；Z、(燃料电池的)层叠方向。

Claims (8)

1.一种燃料电池的单元构造，其中，
该燃料电池的单元构造具有：
发电电池，其利用燃料极和氧化剂极夹着电解质，并利用供给来的气体发电；
分隔件，其设在所述发电电池与所述发电电池之间，将相邻的所述发电电池隔开；
流路部，其包括形成在所述分隔件与所述分隔件之间且向所述发电电池供给所述气体的多个流路；
多个气体流入口，其供所述气体向所述流路部流入；
多个气体流出口，其供所述气体自所述流路部流出；以及
调整部，其调整在多个所述流路内流动的所述气体的量，
多个所述气体流入口的数量和多个所述气体流出口的数量不同，
所述调整部具有通过使多个所述发电电池在同一平面上相对地配置从而在所述多个所述发电电池的相对面之间形成的第1辅助流路，
所述调整部调整被形成在多个气体流入口之间或者多个气体流出口之间的、所述流路部的压力损失，从而减小多个所述流路之间的流动的偏差。
2.根据权利要求1所述的燃料电池的单元构造，其中，
所述调整部具有在至少一所述发电电池的非相对面与电池框架端部之间形成的第2辅助流路。
3.根据权利要求1或2所述的燃料电池的单元构造，其中，
所述调整部包括用于调整所述第1辅助流路的所述气体的量的独立的控制机构。
4.根据权利要求2所述的燃料电池的单元构造，其中，
所述调整部包括用于调整所述第2辅助流路的所述气体的量的独立的控制机构。
5.根据权利要求3所述的燃料电池的单元构造，其中，
所述控制机构控制所述气体，以使所述气体的压力损失增加或者减少。
6.根据权利要求1或2所述的燃料电池的单元构造，其中，
所述气体流入口和所述气体流出口中的一者的数量为奇数，所述气体流入口和所述气体流出口中的另一者的数量为偶数。
7.根据权利要求1或2所述的燃料电池的单元构造，其中，
与一所述发电电池的所述燃料极相对应的所述气体流入口及所述气体流出口同与另一所述发电电池的所述氧化剂极相对应的所述气体流入口及所述气体流出口交替地相邻。
8.一种燃料电池的单元构造的控制方法，相对于被夹在分隔件之间的发电电池，从气体流入口向形成于所述分隔件的流路部供给气体，并从气体流出口排出所述气体，来进行发电，其中，
所述气体流入口的数量与所述气体流出口的数量不同，
在该燃料电池的单元构造的控制方法中，将从所述气体流入口供给来的所述气体的流动在所述发电电池的同一平面内分割成在所述分隔件的所述流路部内流动的主流动和在于同一平面上相对地配置的多个所述发电电池之间流动的辅助流动至少这两个流动，调整所述辅助流动的所述气体的压力损失，使所述主流动在同一平面内的所述气体的分配均匀。
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