CN111902989A - 电化学模块、电化学模块的组装方法、电化学装置和能源系统 - Google Patents

电化学模块、电化学模块的组装方法、电化学装置和能源系统 Download PDF

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Abstract

目的在于，提供即使在层叠体膨胀时、也能够将层叠体适当紧固的小型且轻质的电化学模块等。电化学模块M具有：电化学元件层叠体S，其中，沿着基板形成有电解质层和在前述电解质层的两侧分别配置的第1电极和第2电极的多个电化学元件在规定的层叠方向层叠；具有弹性的平板状构件220，其沿着电化学元件层叠体S的第1平面和第2平面中的至少一者配置；和，夹持体230，其在层叠方向上，包含沿着第1平面的第1夹持体230T、和沿着第2平面的第2夹持体230B，经由平板状构件220而夹持电化学元件层叠体S。

Description

电化学模块、电化学模块的组装方法、电化学装置和能源系统
技术领域
本发明涉及电化学模块、电化学模块的组装方法、电化学装置和能源系统。
背景技术
专利文献1、2的燃料电池堆中，通过层叠多个发电单元从而构成层叠体。该层叠体被配置在其层叠方向的两端的一对长方形的端板夹持。在一对端板间，配置有支撑一对端板周缘的4个部位的在层叠体的层叠方向上延伸的连结棒。并且，连结棒的两个端部通过螺栓而固定在一对端板各自上。因此，一对端板通过在其周围之中的4个部位的固定有连结棒的部分而被支撑固定，将在一对端板间夹持的层叠体紧固。由此，对层叠体赋予层叠方向的紧固压力，抑制内部电阻的增大，和抑制反应气体的密封性的降低，将多个发电单元构成为一体的层叠体。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2015-153679号公报
专利文献2：日本特开2016-62852号公报。
发明内容
发明要解决的课题
专利文献1、2的燃料电池堆在发电时达到高温，由此层叠有多个发电单元的层叠体在例如层叠方向上膨胀。此外，一对端板彼此通过连结棒而将层叠体在层叠方向上紧固夹持，但连结棒也因发电时的高温而在层叠方向上膨胀。
因此，层叠体与端板之间的间隔变大，层叠体的紧固压力变得不充分，有时导致层叠体的内部电阻的增大和反应气体的密封性降低。
因此，采用增厚夹持层叠体的一对端板，通过厚的端板来承受层叠体的膨胀的构成。进一步，将一对厚的端板的周边之中4个角的部分用连结棒支撑，同时通过利用弹簧的大型的紧固螺栓来承受因膨胀而导致的变化。
然而，上述构成中，一对端板厚，而且使用将厚端板紧固的利用弹簧的大型紧固螺栓而形成燃料电池堆。因此，无法避免燃料电池堆的大型化和重量化等。
因此，本发明鉴于上述课题而进行，目的在于，提供在层叠体膨胀时也能够将层叠体适当紧固的小型且轻质的电化学模块和电化学模块的组装方法等。
用于解决课题的手段
[构成]
本发明所涉及的电化学模块的特征构成在于，具有：
层叠体，其中，沿着基板形成有电解质层和在前述电解质层的两侧分别配置的第1电极和第2电极的多个电化学元件在规定的层叠方向层叠；
具有弹性的平板状构件，其沿着前述层叠方向上的前述层叠体的第1平面、和同前述第1平面相反的第2平面中的至少一者配置；和
夹持体，其在前述层叠方向上包含沿着前述第1平面配置的平板状的第1夹持体、和沿着前述第2平面配置的平板状的第2夹持体，经由前述平板状构件而夹持前述层叠体。
根据本特征构成，在层叠体的层叠方向的第1平面与第1夹持体之间、以及同第1平面相反的第2平面与第2夹持体之间中的至少一者，沿着层叠体的平面和夹持体的平面配置平板状构件。即，层叠体的至少一个平面侧中，具有弹性的平板状构件沿着层叠体的平面和夹持体的平面配置。
在此，在层叠体和夹持体中的至少任一者膨胀的情况下，层叠体与夹持体的间隔有可能在层叠体等的膨胀前后变动。平板状构件具有弹性力，因此即使在层叠体与夹持体的间隔变动的情况下，也通过其弹性力而在一对夹持体之间弹性夹持层叠体。
更具体而言，如果层叠体与夹持体的间隔因层叠体和夹持体中的至少任一者的膨胀而变动，则因该间隔的变动而导致对平板状构件负载的挤压力也变动。该变动的挤压力通过平板状构件，以沿着层叠体的平面和夹持体的平面的大致整体被大致均匀地分散的接触部位而被弹性地承受。
因此，即使层叠体和夹持体等的间隔因层叠体等的膨胀而变动，也能够通过平板状构件，沿着层叠体的平面大致均匀地赋予层叠方向的适度的紧固压力。
像这样，通过在层叠体的第1平面和第2平面中的至少一者与夹持体的平面之间，沿着层叠体和夹持体的平面配置平板状构件的简单构成，能够构成考虑了层叠体等的膨胀的电化学模块。因此，能够提供即使在层叠体等膨胀时、也能够将层叠体等适当紧固的小型且轻质的电化学模块。
应予说明，在电解质层的两侧分别配置第1电极和第2电极的构成中，包括第1电极与电解质层接触配置的情况、和第1电极经由夹层而面向电解质层配置的情况中的任一构成。第2电极与电解质层的关系也同样。作为夹层，包括例如防反应层和中间层等。
[构成]
本发明所涉及的电化学模块的进一步的特征构成在于，前述平板状构件是通过热而膨胀的热膨胀构件。
例如层叠体和夹持体等如果从电化学元件未发电的低温(例如室温下为约20℃等)的状态达到发电时的高温(例如约650℃~约950℃等)的状态，则膨胀。此时，如果在层叠体的热膨胀与夹持体的热膨胀之间产生热膨胀差，则层叠体与夹持体之间的间隔在发电时(高温时)与未发电时(低温时)不同。
根据本特征构成，平板状构件为热膨胀构件，因此平板状构件也因在电化学元件发电时达到高温而热膨胀。因此，即使在层叠体与夹持体之间的间隔因热膨胀变动的情况下，平板状构件也利用因平板状构件本身的热膨胀而产生的弹性力的变动，以夹持体作为挤压面而对层叠体负载适当的紧固压力。
即，通过因平板状构件的热膨胀而产生的变动来补偿因热膨胀而产生的层叠体与夹持体之间的间隔的变动，由此即使在前述的间隔变动后，也对层叠体负载适当的紧固压力。
并且，平板状构件沿着层叠体的平面和夹持体的平面配置，因此即使在前述的间隔变动后，也沿着层叠体的平面大致均匀地赋予适当的紧固压力。因此，在电化学模块中，能够抑制内部电阻的增大，和抑制反应气体的密封性的降低。
[构成]
本发明所涉及的电化学模块的进一步的特征构成在于，前述平板状构件与前述层叠体的平面和前述夹持体的平面中的至少一者在分散的多个部位接触。
根据本特征构成，平板状构件在层叠体的平面与夹持体的平面之间沿着这些平面配置。并且，平板状构件与层叠体的平面和夹持体的平面中的至少一者在分散的多个部位接触。
在此，如果层叠体与夹持体的间隔因层叠体和夹持体中的至少任一者的膨胀而变动，则因该间隔的变动而导致对平板状构件负载的挤压力也变动。该变动的挤压力经由平板状构件，以沿着层叠体的平面和夹持体的平面的大致整体被大致均匀地分散的状态而被弹性地承受。其理由在于，平板状构件与层叠体的平面和夹持体的平面中的至少一者在分散的多个部位接触。进一步，在平板状构件热变动的情况下，通过平板状构件的热变动而在前述的多个部位承受层叠体与夹持体的间隔的变动。
因此，即使层叠体和夹持体等的间隔因层叠体等的膨胀而变动，也能够通过平板状构件，沿着层叠体的平面大致均匀地赋予层叠方向的适度的紧固压力。因此，在电化学模块中，能够抑制内部电阻的增大，和抑制反应气体的密封性的降低，同时能够实现小型化和轻质化。
[构成]
本发明所涉及的电化学模块的进一步的特征构成在于，
前述平板状构件通过其弹性力承受前述电化学元件发电时与前述电化学元件未发电时的前述层叠体和前述夹持体间的热膨胀差。
例如层叠体和夹持体等如果从电化学元件未发电的低温(例如室温下为约20℃等)的状态达到发电时的高温(例如约650℃~约950℃等)的状态，则膨胀。此时，如果在层叠体的热膨胀与夹持体的热膨胀之间产生热膨胀差，则层叠体与夹持体之间的间隔在发电时(高温时)与未发电时(低温时)不同。
根据本特征构成，平板状构件利用其弹性力，补偿因热膨胀而导致的层叠体与夹持体之间的间隔的变动。
例如，在平板状构件为热膨胀构件的情况下，平板状构件通过平板状构件本身的热膨胀来补偿因热膨胀而导致的层叠体与夹持体之间的间隔的变动。
此外，即使是例如平板状构件的热膨胀率小的情况，也将层叠体、平板状构件和夹持体等通过大的紧固压力而预先组装。在该情况下，在平板状构件中产生大的排斥力。因此，即使层叠体与夹持体之间的间隔拓宽，平板状构件的排斥力也一定程度残留，补偿前述的间隔的拓宽。
由此，平板状构件即使在前述的间隔变动后，也沿着层叠体的平面大致均匀地负载适当的紧固压力。因此，在电化学模块中，能够抑制内部电阻的增大，和抑制反应气体的密封性的降低。
[构成]
本发明所涉及的电化学模块的进一步的特征构成在于，
以能够确保在前述电化学元件发电时所需的前述平板状构件对前述层叠体给予的紧固压力的程度，预先给予在前述电化学元件未发电时前述平板状构件对前述层叠体给予的紧固压力。
如果从电化学元件未发电的低温时变化为电化学元件发电的高温时，则层叠体和夹持体等膨胀，层叠体与夹持体之间的间隔变动。
根据本特征构成，平板状构件以在电化学元件未发电的低温时相对于发电的高温时对层叠体负载相同程度以上的紧固压力的方式组装。因此，即使在层叠体与夹持体之间的间隔因热膨胀而产生变动的情况下，平板状构件也沿着层叠体的平面大致均匀地负载适当的紧固压力。因此，能够抑制内部电阻的增大，和抑制反应气体的密封性的降低。
[构成]
本发明所涉及的电化学模块的进一步的特征构成在于，前述平板状构件的热膨胀率大于构成前述夹持体的构件的热膨胀率。
例如，在平板状构件的热膨胀量小于夹持体的热膨胀量的情况下，如果层叠体与夹持体之间的间隔因热膨胀而变大，则平板状构件即使利用其膨胀也有时无法对层叠体赋予适当的紧固压力。
根据本特征构成，平板状构件的热膨胀率大于夹持体。因此，能够通过平板状构件的热膨胀来补偿特别是因夹持体的膨胀而扩大的层叠体与夹持体的间隔。即，即使在层叠体与夹持体之间的间隔因热膨胀而在大幅拓宽的方向上变动的情况下，通过更大地热膨胀的平板状构件，能够对层叠体负载适当的紧固压力。
[构成]
本发明所涉及的电化学模块的进一步的特征构成在于，前述夹持体由铁素体系不锈钢、马氏体系不锈钢、或它们与陶瓷的复合体形成。
根据本特征构成，夹持体中使用的上述材料的热膨胀率较小。因此，通过由上述材料形成夹持体，在例如发电时达到高温的情况下，能够将夹持体的热膨胀量抑制为小。由此，能够将因热膨胀而导致的层叠体与夹持体之间的间隔的拓宽抑制为小。因此，即使在平板状构件的热膨胀率比较不大的情况下，在前述的间隔变动后也能够对层叠体负载适当的紧固压力。
此外，夹持体的热膨胀量小，因此能够通过夹持体的膨胀而抑制电化学元件的基板等的位置偏移和破损等。
[构成]
本发明所涉及的电化学模块的进一步的特征构成在于，前述平板状构件由奥氏体系不锈钢形成。
根据本特征构成，平板状构件中使用的上述材料的热膨胀率较大。因此，即使在层叠体与夹持体之间的间隔因热膨胀而变动的情况下，也能够通过更大地热膨胀的平板状构件，补偿前述的间隔的变动，对层叠体负载适当的紧固压力。
[构成]
本发明所涉及的电化学模块的进一步的特征构成在于，前述平板状构件在与前述层叠体的层叠方向交叉的方向上观察为波板形状。
根据本特征构成，平板状构件为波型形状，因此能够使平板状构件具有适度的弹性力。此外，平板状构件与层叠体和夹持体在分散的多个部位接触，因此能够以大致均匀地分散的状态对层叠体负载紧固压力。
[构成]
本发明所涉及的电化学模块的进一步的特征构成在于，前述第1夹持体和前述第2夹持体中的至少一者是包围前述层叠体的壳体的一部分。
根据本特征构成，第1和第2夹持体中的至少一者为壳体的一部分，因此能够包围层叠体的至少一者而容易地构成为一体的电化学模块。
[构成]
本发明所涉及的电化学模块的进一步的特征构成在于，前述电化学元件是固体氧化物型燃料电池。
根据本特征构成，电化学元件是固体氧化物型燃料电池，在发电时达到例如约650℃~约950℃等的高温。因此，层叠体和夹持体等因暴露于高温而膨胀。此时，如果在层叠体的热膨胀与夹持体的热膨胀之间产生热膨胀差，则层叠体与夹持体之间的间隔在发电时与未发电时不同。
平板状构件利用其弹性力，即使在层叠体与夹持体的间隔因热膨胀而变动的情况下，也在夹持体之间对层叠体赋予适当的紧固压力。由此，在电化学模块中，能够抑制内部电阻的增大，和抑制反应气体的密封性的降低。
[构成]
本发明所涉及的电化学模块的进一步的特征构成在于，前述电化学元件是固体氧化物型电解单元。
根据上述特征构成，耐久性·可靠性和性能优异的电化学元件能够作为固体氧化物型电解单元而进行利用电解反应的气体的生成，因此能够得到高耐久·高性能的固体氧化物型电解单元。
[构成]
本发明所涉及的电化学模块的组装方法的特征构成在于，
在层叠体中，沿着前述层叠方向的第1平面和同前述第1平面相反的第2平面中的至少一者配置平板状构件，所述层叠体中，沿着基板形成有电解质层和在前述电解质层的两侧分别配置的第1电极和第2电极的多个电化学元件在规定的层叠方向层叠；
沿着前述第1平面配置平板状的第1夹持体，沿着前述第2平面配置平板状的第2夹持体，
以在前述电化学元件未发电时前述平板状构件对前述层叠体给予的紧固压力相对于在前述电化学元件未发电时前述平板状构件对前述层叠体给予的紧固压力达到相同程度以上的方式，将前述第1夹持体与前述第2夹持体在前述层叠方向上紧固。
根据本特征构成，平板状构件以在电化学元件未发电的低温时相对于发电的高温时对层叠体负载相同程度以上的紧固压力的方式组装。因此，即使在层叠体与夹持体之间的间隔因热膨胀而产生变动的情况下，平板状构件也沿着层叠体的平面大致均匀地负载适当的紧固压力。因此，能够抑制内部电阻的增大，和抑制反应气体的密封性的降低。
应予说明，在电解质层的两侧分别配置第1电极和第2电极的构成中，包括第1电极与电解质层接触配置的情况、和第1电极经由夹层而面向电解质层配置的情况中的任一构成。第2电极与电解质层的关系也同样。作为夹层，包括例如防反应层和中间层等。
[构成]
本发明所涉及的电化学装置的特征构成在于，
至少具有上述电化学模块和燃料转换器，具有对前述电化学模块流通来自燃料转换器的还原性成分气体、或者从前述电化学模块向燃料转换器流通还原性成分气体的燃料供给部。
根据上述特征构成，具有电化学模块和燃料转换器，具有在电化学模块与燃料转换器之间流通含有还原性成分的气体的燃料供给部，因此在使电化学模块作为燃料电池而工作的情况下，如果设为由使用市政燃气等现有的原燃料供给基础设施而供给的天然气体等通过重整器等燃料转换器而生成氢气的构成，则能够实现具有耐久性·可靠性和性能优异的电化学模块的电化学装置。此外，容易构筑将从电化学模块排放的未利用的燃料气体再回收的系统，因此能够实现高效率的电化学装置。
在使电化学模块作为电解单元而工作的情况下，在电极层中流通含有水蒸气、二氧化碳的气体，在电极层与对电极层之间施加电压。由此，电极层中电子e-与水分子H2O、二氧化碳分子CO2反应，形成氢分子H2、一氧化碳CO和氧离子O2-。氧离子O2-通过电解质层而向对电极层移动。对电极层中氧离子O2-释放电子而形成氧分子O2。通过以上的反应，将水分子H2O电解为氢气H2和氧气O2，在流通含有二氧化碳分子CO2的气体的情况下，电解为一氧化碳CO和氧气O2。
在流通含有水蒸气和二氧化碳分子CO2的气体的情况下，可以设置由通过上述电解而在电化学模块中生成的氢气和一氧化碳等合成烃等各种化合物的燃料转换器。通过燃料供给部，该燃料转换器所生成的烃等在电化学模块中流通，或取出至本系统·装置外，从而能够用作另的用途的燃料、化学原料。
[构成]
本发明所涉及的电化学装置的特征构成在于，
至少具有上述电化学模块、和从前述电化学模块提取电力或者向前述电化学模块流通电力的电力转换器。
根据上述特征构成，电力转换器提取电化学模块所发的电力、或者向电化学模块流通电力。由此，如上所述地电化学模块作为燃料电池而工作、或者作为电解单元而工作。因此，根据上述构成，可以提供能够提高将燃料等化学能转换为电能、或者将电能转换为燃料等化学能的效率的电化学模块等。
应予说明，在例如作为电力转换器而使用逆变器的情况下，能够将由耐久性·可靠性和性能优异的电化学模块得到的电输出通过逆变器而升压，或者将直流转换为交流，因此容易利用电化学模块中得到的电输出，故而优选。
[构成]
本发明所涉及的能源系统的特征构成在于，
具有上述电化学装置、和将从前述电化学装置或燃料转换器排放的热再利用的排热利用部。
根据上述特征构成，具有电化学装置、和将从电化学装置或燃料转换器排放的热再利用的排热利用部，因此能够实现耐久性·可靠性和性能优异、且能量效率也优异的能源系统。应予说明，与利用从电化学装置或燃料转换器排放的未利用的燃料气体的燃烧热来发电的发电系统组合，也能够实现能量效率优异的混合系统。
附图说明
图1是电化学模块的截面图。
图2是电化学模块的顶视图。
图3是电化学模块的侧视图。
图4是电化学模块的概略图。
图5是另一方式1所涉及的电化学模块的截面图。
图6是另一方式2所涉及的电化学模块的截面图。
图7是图6的电化学模块的顶视图。
图8是图6的电化学模块的侧视图。
图9是电化学元件的概略图。
图10是图9中的X-X截面图。
图11是图9中的XI-XI面图。
图12是图9中的XII-XII截面图。
图13是图9中的XIII-XIII截面图。
图14是图9中的XIV-XIV截面图。
图15是图9中的XV-XV截面图。
图16是图9中的XVI-XVI截面图。
图17是图9中的XVII-XVII截面图。
图18是电化学反应部的关键部位放大图。
图19是能源系统的概略图。
图20是另一方式所涉及的电化学模块的说明图。
图21是另一能源系统的概略图。
图22是另一电化学元件的概略图。
图23是图22中的XXIII-XXIII截面图。
图24是图22中的XXIV-XXIV面图。
图25是图22中的XXV-XXV截面图。
图26是图22中的XXVI-XXVI截面图。
图27是图22中的XXVII-XXVII截面图。
图28是图22中的XXVIII-XXVIII截面图。
图29是图22中的XXIV-XXIV截面图。
图30是图22中的XXX-XXX截面图。
图31是图22中的XXXI-XXXI截面图。
图32是图22中的XXXII-XXXII截面图。
图33是图22中的XXXIII-XXXIII截面图。
图34是图22中的XXXIV-XXXIV截面图。
图35是图22中的XXXV-XXXV截面图。
图36是图22中的XXXVI-XXXVI截面图。
图37是图22中的XXXVII-XXXVII截面图。
图38是电化学反应部的关键部位放大图。
图39是供给结构体和排放结构体的说明图。
具体实施方式
[实施方式]
以下，针对本发明的实施方式所涉及的电化学模块M和电化学模块M的组装方法进行说明。应予说明，在表示层的位置关系等时，将例如从电极层观察的电解质层一侧称为“上”“上侧”、第一板状体一侧称为“下”“下侧”等。此外，本发明即使将电化学模块M设置为垂直或者水平方向也得到相同效果，因此“上”“下”可以各自替换为“左”“右”。
(1)电化学模块M的整体构成
以下，说明电化学模块M的整体构成。如图1所示，电化学模块M具有电化学元件层叠体(层叠体)S、和内装有电化学元件层叠体S的大致长方体状的容器(壳体、第1夹持体、第2夹持体)200。电化学元件A(图4)是进行发电的元件，形成为图1的截面图中从纸面前沿着纸面内方向延伸的板状。并且，电化学元件层叠体S将多个平板状的电化学元件A在图1的截面图中在上下的层叠方向上层叠而构成。本实施方式中，作为电化学元件A，举出SOFC(SolidOxide Fuel Cell，固体氧化物燃料电池)为例进行说明。
此外，电化学模块M具有从容器200的外部向电化学元件层叠体S供给第一气体的第一气体供给部61、和排放在电化学元件层叠体S中反应后的第一气体的第一气体排放部62。
容器200中，如图1~图3所示，设置有第二气体供给部71，从容器200的外部向电化学元件层叠体S供给第二气体。在电化学元件层叠体S中反应后的第二气体从设置于容器200的第二气体排放部72向外部排放。
在此，第一气体是例如燃料气体等还原性成分气体，第二气体是空气等氧化性成分气体。
此外，电化学模块M在图1的截面图中，在电化学元件层叠体S的两个侧面具有带开口的板构件240。带开口的板构件240与电化学元件层叠体S的两个侧面对应，是沿着电化学元件A的层叠方向延伸的板状构件，为了防止电化学模块M中的电短路(短路)，优选为云母等绝缘材料。带开口的板构件240中，形成有沿着电化学元件层叠体S的平面方向贯穿的多个开口240a。
因此，电化学元件层叠体S从第一气体供给部61接受燃料气体的供给，从第二气体供给部71经由带开口的板构件240的开口240a而接受空气的供给，使燃料气体和空气中的氧气发生电化学反应而发电。电化学反应后的燃料气体从第一气体排放部62向外部排放。此外，电化学反应后的空气经由带开口的板构件240的开口240a而导入第二气体排放部72，从第二气体排放部72向外部排放。
应予说明，在此，与电化学元件层叠体S的两个侧面相邻而设置有带开口的板构件240，但其不是必须的，可以设置任一者，也可以省略两者。
此外，电化学模块M在电化学元件层叠体S的上部从电化学元件层叠体S侧向外侧按顺序具有上部绝缘体210T、上部平板状构件220T、上部板(第1夹持体)230T。同样地，电化学模块M在电化学元件层叠体S的下部从电化学元件层叠体S侧向外侧按顺序具有下部绝缘体210B、下部平板状构件220B、下部板(第2夹持体)230B。
针对电化学元件层叠体S，后文详细说明。
(2)绝缘体、平板状构件、板和容器
以下，针对绝缘体(上部和下部绝缘体210T和210B)210、平板状构件(上部和下部平板状构件220T和220B)220、板(上部和下部板230T和230B)230、容器200，进一步说明。
上部绝缘体210T是板状构件，以覆盖电化学元件层叠体S的上部平面(第1平面)的方式配置。上部绝缘体210T由例如硬质云母形成，将电化学元件层叠体S与外部进行电绝缘。
上部平板状构件220T配置在上部绝缘体210T的上部。上部平板状构件220T是具有弹性的构件，在本实施方式中，形成为例如图1的截面图中波形的形状。波形沿着电化学元件层叠体S的平面延伸。因此，上部平板状构件220T以波形的顶部220Ta与上部绝缘体210T接触的方式配置。
波形形状的上部平板状构件220T的板厚不限于此，但例如是0.1mm~1mm左右。此外，波形的振幅(高度)不限于此，但例如是1mm~10mm左右。
针对上部平板状构件220T的功能，如后所述。
上部板230T是板状构件，配置在上部平板状构件220T的上部，由高温下的弯曲强度高的陶瓷系材料、例如99氧化铝形成。上部板230T与上部平板状构件220T的至少一部分接触。本实施方式中，上部平板状构件220T的波形的顶部220Tb与上部板230T接触。
上部板230T与下部板230B一起，从容器200接受规定的紧固压力，夹持电化学元件层叠体S、一对上部和下部绝缘体210T和210B、以及上部和下部平板状构件220T和220B。在此，紧固压力是指例如平均1mm2等的单位面积的压力。
下部绝缘体210B以覆盖电化学元件层叠体S的下部平面(第2平面)的方式配置。下部平板状构件220B配置在下部绝缘体210B的下部，下部板230B配置在下部平板状构件220B的下部。下部绝缘体210B、下部平板状构件220B和下部板230B各自与上部绝缘体210T、上部平板状构件220T和上部板230T相同。应予说明，下部平板状构件220B的波形的顶部220Ba与下部板230B接触，顶部220Bb与下部绝缘体210B接触。
内装有电化学元件层叠体S的容器200如图1~图3所示，是大致长方体状的容器。容器200包括下方开口的箱状的上盖(第1夹持体)201、和上方开口的下盖(第2夹持体)203。在上盖201的与下盖203相对的端面上，设置有连结部202，在下盖203的与上盖201相对的端面上，设置有连结部205。连结部202与连结部205通过例如焊接，将上盖201和下盖203连结，在内部形成长方体状的空间。
本实施方式中，如图1所示，下盖203的上下方向(电化学元件A的层叠方向)的深度比上盖201的深度深。但是，上盖201和下盖203只要能够一体地在内部形成空间即可，深度的关系不限于此。例如，上盖201的深度也可以比下盖203的深。
如图1~图3所示，在容器200的上下方向的中央部、在下盖203的相对的一对侧壁各自上形成有第二气体供给部71和第二气体排放部72。
应予说明，在此，在下盖203上形成有第二气体供给部71和第二气体排放部72。然而，第二气体供给部71和第二气体排放部72的形成位置不限于此，可以形成在容器200的任意位置。第二气体供给部71和第二气体排放部72可以形成在例如上盖201上。
上盖201如图1、图2所示，具有与上盖201的外缘相比小一圈的开口201c。并且，在图1的截面图中，与开口201c相邻地，面向电化学元件层叠体S的内侧的端部分支为第1端部201a和第2端部201b。并且，第1端部201a朝向容器200的内方向在平面方向上以规定长度延伸，第2端部201b从第1端部201a分支而向容器200的下方以规定长度延伸。第1端部201a与第2端部201b在截面图中形成大致90°，构成L字状的角部。该L字的角部在图2所示的上盖201的顶视图的外缘的内侧沿着外缘形成。由此，通过第1端部201a的终端，如图1、图2所示，如前所述与上盖201的外缘相比小一圈的开口201c形成在上盖201的上表面上。
下盖203与上盖201同样地，在图1所示的截面图中，具有构成形成大致90°的L字状的角部的第1端部203a和第2端部203b。并且，通过第1端部203a的终端，如图1所示，形成有与下盖203的外缘相比小一圈的开口203c。
如图1所示，在上盖201的第1端部201a和第2端部201b所形成的L字的角部，嵌入一对带开口的板构件240的上端、上部绝缘体210T、上部平板状构件220T、和上部板230T。具体而言，沿着电化学元件层叠体S的平面方向的上部板230T中，其外周端部的上表面与第1端部201a的下表面(L字的角部的内表面的一部分)接触而被支撑。此外，沿着电化学元件层叠体S的侧面的带开口的板构件240中，其上端的外面与第2端部201b的内侧面(L字的角部的内表面的一部分)接触而被支撑。上部平板状构件220T和上部绝缘体210T经由上部板230T和带开口的板构件240，被由第1端部201a和第2端部203b形成的L字的角部支撑。
同样地，在与下盖203的平面方向相对的一对L字的角部，嵌入一对带开口的板构件240的下端、下部绝缘体210B、下部平板状构件220B、和下部板230B。
并且，电化学元件层叠体S中，其上表面经由上部板230T、上部平板状构件220T和上部绝缘体210T而被上盖201支撑。此外，电化学元件层叠体S中，其下表面经由下部板230B、下部平板状构件220B和下部绝缘体210B而被下盖203支撑。
这样的构成中，上盖201和下盖203在由上部和下部夹持电化学元件层叠体S、上部和下部绝缘体210T和210B、上部和下部平板状构件220T和220B、上部和下部板230T和230B等的状态下，将连结部202和连结部205例如焊接而连结。该连结时，上盖201和下盖203对电化学元件层叠体S等负载规定的紧固压力而连结。即，在将上盖201和下盖203连结的状态下，对电化学元件层叠体S、上部和下部绝缘体210T和210B、上部和下部平板状构件220T和220B、上部和下部板230T和230B，负载规定的紧固压力。
应予说明，如图3所示，在下盖203的侧面，形成开口203e。因此，从开口203e，露出电化学元件层叠体S的侧面的一部分。并且，通过在容器200上形成前述的开口201c、203c、以及开口203e，能够将容器200轻质化，削减容器200所需的材料。应予说明，在因电化学元件层叠体S的侧面与上盖201或者下盖203或两者接触而有可能导致电短路(短路)的情况下，由云母等材料构成的侧面绝缘体245设置在电化学元件层叠体S与上盖201或者下盖203的侧面之间。
(3)平板状构件和与其关联的构件的构成和作用
接着，针对平板状构件(上部和下部平板状构件220T和220B)220和与其关联的构件的构成和作用，进一步说明。
如上所述，在将上盖201和下盖203连结的状态下，电化学元件层叠体S以及上部和下部绝缘体210T和210B经由上部和下部平板状构件220T和220B而负载规定的紧固压力，从而被上部和下部板230T和230B夹持。
(3-1)平板状构件和与其关联的构件的构成
平板状构件220在本实施方式中，由通过热而膨胀的热膨胀构件形成。平板状构件220的热膨胀率如果大于构成电化学元件层叠体S和容器200等的构件的热膨胀率，则是优选的。作为这样的平板状构件220的材料，可以举出例如奥氏体系不锈钢。
奥氏体系不锈钢的热膨胀率较大。例如，相对于铝的热膨胀率为约23.8×10-6/℃，奥氏体系不锈钢的热膨胀率与铝的热膨胀率等为相同程度大。对于奥氏体系不锈钢的热膨胀率，SUS303和SUS304为约17.3×10-6/℃，SUS316为约16×10-6/℃。但是，平板状构件220的材料不限于此，如果选择热膨胀率大于容器200等、且耐腐蚀性优异的构件，则是优选的。
此外，容器200的热膨胀率如果小于平板状构件220的热膨胀率，则是优选的。容器200经由板230而与平板状构件220相邻地配置。并且，对于容器200的下盖203与上盖201，通过将它们结合，经由平板状构件220而对电化学元件层叠体S负载紧固压力。作为这样的容器200的材料，可以举出例如铁素体系不锈钢、马氏体系不锈钢、或它们与陶瓷的复合体等。这些材料与奥氏体系不锈钢相比热膨胀率小，对于铁素体系不锈钢的热膨胀率，SUS430为约11×10-6/℃。此外，对于马氏体系不锈钢的热膨胀率，SUS403和SUS420J1为约10.4×10-6/℃，SUS410和SUS440C为约10.1×10-6/℃。但是，容器200不限于此，如果选择热膨胀率小于平板状构件220、且耐腐蚀性优异的材料，则是优选的。
电化学元件层叠体S的材料优选为与容器200相同的材料。换言之，电化学元件层叠体S和容器200的材料优选为与容器200相同程度的热膨胀率。在该情况下，电化学元件层叠体S的基板、容器200例如在电化学元件A达到高温的发电时以相同程度热膨胀。因此，例如能够将电化学元件A的基板与容器200的热膨胀差抑制为小，能够抑制基板破损等。
(3-2)电化学模块M的组装方法和组装时的平板状构件的压缩位移
(a)电化学模块M的组装方法
接着，针对上述电化学模块M的组装方法，进行说明。
将多个电化学元件A层叠而准备电化学元件层叠体S。针对电化学元件层叠体S的构成和制造方法，如后所述。
此外，准备用于容纳电化学元件层叠体S的容器200。容器200虽然不限于此，但可以使用例如失蜡铸造法而制造。在使用失蜡铸造法的情况下，通过例如包含蜂蜡、松脂等的热塑性物质制造与容器200的外形对应的空洞模具。将该模具用包含硅砂、石灰粉末等的耐火材料覆盖。其后，将被耐火材料覆盖的模具加热，由热塑性物质构成的模具溶出。由此，在耐火材料内部，形成与模造容器200的形状的模具对应的空洞。向该空洞中注入容器200的材料，固化后，移除耐火材料。由此，通过失蜡铸造法，制造具有上盖201和下盖203的容器200。应予说明，上盖201和下盖203可以分别制造。
接着，例如一对带开口的板构件240配置在电化学元件层叠体S的两个侧面，绝缘体210、平板状构件220和板230在电化学元件层叠体S的上部平面和下部平面上以按顺序配置的状态容纳在下盖203内。该下盖203被上盖201覆盖，以对电化学元件层叠体S负载规定的紧固压力的方式进行位置调整，将下盖203和上盖201焊接等而结合。由此，组装电化学模块M。
如上所述，在使用失蜡铸造法制造容器200的情况下，能够通过薄壁化、精密化和量产化而实现低成本化。
此外，通过形成箱状的容器200，在本实施方式中，可以设置从第二气体供给部71向电化学元件层叠体S供给的空气的管线的空间。
(b)组装时的平板状构件的压缩位移
在上述电化学模块M的组装时，在将下盖203与上盖201结合时，对电化学元件层叠体S负载规定的紧固压力。该紧固压力通过对平板状构件220给予规定的压缩位移L从而负载。
以下，针对该压缩位移L，进行说明。
以下，容器200使用规定的材料A形成，电化学元件层叠体S中，基板等主要部位使用规定的材料B形成，平板状构件220使用规定的材料C形成。材料C的热膨胀率大于材料A和材料B的热膨胀率。
在此，平板状构件220在室温(20℃)下弹簧常数为K20。弹簧常数K20使用平板状构件220的例如板厚、波形形状的振幅(高度)和波的间距等而算出。
此外，利用电化学元件A发电时的温度(例如700℃)下弹簧常数为K700。应予说明，K700是K20的例如约75%。
在此，电化学元件层叠体S在发电时(例如700℃)所需的单位面积的紧固压力记作P。在此，P不限于此，但例如为约1~3kgf/cm2。如果将电化学元件层叠体S的面积记作SB，则加重力F为F=P×SB。
此外，在温度从室温(20℃)上升至发电时的高温(例如700℃)的情况下，在加重方向(在此为电化学元件A的层叠方向)上，将容器200的热膨胀长度记作LA，将电化学元件层叠体S的热膨胀长度记作LB，将平板状构件220的热膨胀长度记作LC。
容器200与电化学元件层叠体S的热膨胀长度的差值ΔG为ΔG=LA-LB。在此，作为热膨胀长度的差值ΔG，可以算出容器200、电化学元件层叠体S和平板状构件220的热膨胀长度的差值。在该情况下，ΔG=LA-(LB+LC)。以下，通过假定平板状构件220不热膨胀，以在容器200等热膨胀后也能够更切实地通过组装时的平板状构件220的压缩位移L而负载适当的紧固压力的方式，使用ΔG=LA-LB。
在此，在发电时的高温(例如700℃)下，为了维持单位面积的紧固压力P，平板状构件220的室温(20)下的压缩位移L通过以下的数式算出。
L=P×SB/(K700)+ΔG
根据以上，在电化学元件层叠体S和平板状构件220等容纳在容器200内后，下盖203与上盖201以对平板状构件220给予上述算出的压缩位移L的方式，调整结合距离等，通过焊接等而被密封。由此，能够对电化学元件层叠体S负载规定的紧固压力。
(3-3)平板状构件的作用
如上所述，由热膨胀构件形成的平板状构件220配置在电化学元件层叠体S的上部平面和下部平面上，从上部和下部板230负载规定的紧固压力，弹性地支撑电化学元件层叠体S。
在此，例如电化学元件层叠体S和容器200等至少任一者如果从电化学元件A未发电的低温(例如室温下为约20℃等)的状态达到电化学元件A发电时的高温(例如约650℃~约950℃等)的状态，则膨胀。此时，如果在电化学元件层叠体S和容器200间产生热膨胀差，则电化学元件层叠体S与容器200之间的间隔在发电时(高温时)与未发电时(低温时)不同。
根据上述构成，平板状构件220为热膨胀构件，因此平板状构件220也由于电化学元件A在发电时达到高温而热膨胀。因此，即使电化学元件层叠体S与容器200之间的间隔因热膨胀而变动的情况下，平板状构件220也利用因平板状构件220本身的热膨胀而产生的弹性力、和由预先给予的压缩位移L产生的弹性力，使板230作为挤压面，对电化学元件层叠体S负载适当的紧固压力。
即，能够通过因平板状构件220的热膨胀而导致的变动来补偿因热膨胀而导致的电化学元件层叠体S与容器200之间的间隔的变动。因此，即使在前述的间隔变动后，也对电化学元件层叠体S负载适当的紧固压力。例如，通过平板状构件220热膨胀而补偿因热膨胀而变大的电化学元件层叠体S与容器200之间的间隔，对电化学元件层叠体S负载适当的紧固压力。
并且，平板状构件220沿着电化学元件层叠体S的平面和板230的平面配置，因此即使在前述的间隔变动后，也沿着电化学元件层叠体S的平面大致均匀地赋予适当的紧固压力。因此，在电化学模块M中，能够抑制电化学元件A彼此的接触面积的降低，降低内部电阻。此外，能够使电化学元件A间适度接触而保持密闭性，因此能够抑制燃料气体等向电化学元件A的外部漏出，能够抑制反应气体的密封性的降低。
以这样的方式，可以实现在电化学元件层叠体S等膨胀时，也能够适当紧固电化学元件层叠体S等的小型、轻质且低成本的电化学模块。
特别地，在上述实施方式中，平板状构件220的热膨胀率大于构成容器200的构件的热膨胀率。为了实现该关系，作为平板状构件220的材料，例如采用奥氏体系不锈钢，作为容器200的材料，采用铁素体系不锈钢、马氏体系不锈钢、或它们与陶瓷的复合体等。此外，作为电化学元件层叠体S的材料，可以采用与容器200的材料相同的材料。
在此，如前述那样，在电化学元件层叠体S中，如果从未发电的低温的状态达到发电时的高温的状态，则电化学元件层叠体S和容器200中的至少任一者热膨胀，产生电化学元件层叠体S的热膨胀量与容器200的热膨胀量之差。如此，高温时的电化学元件层叠体S与容器200的间隔与低温时相比扩大。例如，在容器200的热膨胀量较大的情况下，电化学元件层叠体S与容器200的间隔进一步扩大。
在本实施方式中，如前述那样，平板状构件220的热膨胀率大于构成容器200的构件的热膨胀率。因此，特别地，能够通过平板状构件220的热膨胀来补偿因容器200的膨胀而扩大的电化学元件层叠体S与容器200的间隔。即，即使在电化学元件层叠体S与容器200之间的间隔因热膨胀而在显著拓宽方向上变动的情况下，也能够通过更大地热膨胀的平板状构件220补偿前述的间隔。因此，即使在该间隔变动后，通过利用对平板状构件220预先给予的压缩位移的弹性力、和因平板状构件220自身的热膨胀而产生的弹性力，能够沿着电化学元件层叠体S的平面大致均匀地负载适当的紧固压力。
应予说明，在容器200的热膨胀率较小的情况下，例如在发电时达到高温的情况下，能够将容器200的热膨胀量抑制为小。由此，能够将因热膨胀而导致的电化学元件层叠体S与容器200之间的间隔的拓宽抑制为小。因此，即使在平板状构件220的热膨胀率较小的情况下，在前述的间隔变动后，也能够沿着电化学元件层叠体S的平面大致均匀地负载适当的紧固压力。
此外，在容器200的热膨胀量小的情况下，能够通过容器200的膨胀而抑制电化学元件A的基板等的位置偏移和破损等。
此外，在上述实施方式中，平板状构件220形成为波形形状。因此，平板状构件220的波形的顶部交替地与板230的平面、经由绝缘体210与电化学元件层叠体S的平面在分散的多个部位接触。
在此，如果因电化学元件层叠体S和容器200中的至少任一者的膨胀而导致电化学元件层叠体S与容器200的间隔变动，则因该间隔的变动而导致对平板状构件220负载的挤压力也变动。该变动的挤压力在经由平板状构件220而沿着电化学元件层叠体S的平面和板230的平面的大致整体大致均匀地分散的状态下被弹性地承受。其理由在于，如前述那样，平板状构件220与电化学元件层叠体S的平面和板230的平面在分散的多个部位接触。此外，在平板状构件220热变动的情况下，通过平板状构件220自身的热膨胀和弹性而在前述的多个部位承受电化学元件层叠体S与容器200的间隔的变动。
因此，即使电化学元件层叠体S和容器200的间隔因电化学元件层叠体S等的膨胀而变动，也能够通过平板状构件220，沿着电化学元件层叠体S的平面大致均匀地赋予层叠方向的适度的紧固压力。由此，在电化学模块M中，能够抑制内部电阻的增大、和抑制反应气体的密封性的降低，同时能够实现小型化和轻质化。
此外，在本实施方式中，电化学元件层叠体S由作为电化学元件的SOFC构成。SOFC的发电时的温度达到约650℃~约950℃等这一高温。因此，电化学元件层叠体S和容器200等的膨胀量通过从非发电时的低温(例如室温下为约20℃等)的状态达到发电时的高温(例如约650℃~约950℃等)的状态，从而变大。在本实施方式中，平板状构件220利用因平板状构件220本身的热膨胀而产生的弹性力的变动，能够将板230作为挤压面而对电化学元件层叠体S负载适当的紧固压力。因此，在高温区域中进行发电的SOFC等中，也能够应用本实施方式而对电化学元件层叠体S负载适当的紧固压力。
针对电化学模块M的小型化进一步说明。例如，在将一对厚的夹持板的周边紧固而对电化学元件层叠体S负载紧固压力的构成的情况下，作为紧固构件，需要在电化学模块M的外部配置利用弹簧的大型的紧固螺栓。然而，在上述实施方式中，仅在电化学模块M的内部配置平板状构件220即可，能够将电化学模块M小型化。
此外，在大型的紧固螺栓等突起体配置在电化学模块M的外部的情况下，通过这样的电化学模块M的突起体，容易在发电时放热。本实施方式的平板状构件220配置在电化学模块M的内部，因此能够减少放热面，能够提高电化学模块M的发电效率。
此外，在本实施方式中，通过平板状构件220而调整紧固压力，因此与使用大型的多个紧固螺栓等而调整电化学元件层叠体S的紧固压力的情况相比，能够大幅削减紧固压力的调整所需要的劳力。例如，在使用大型的多个紧固螺栓而将电化学元件层叠体S紧固的情况下，需要在管理多个螺栓的扭矩的同时，进行压力的调整。然而，在使用本实施方式的平板状构件220的情况下，平板状构件220对电化学元件层叠体S的平面大致均匀地负载紧固压力，因此不需要前述那样的复杂的扭矩管理。
(4)电化学模块M的具体的构成
接着，使用图1和图4，针对电化学模块M的具体的构成进行说明。图1的电化学元件层叠体S的详细示于图1。
如图1和图4所示，电化学模块M具有：容器200(上盖201和下盖203)，其内装电化学元件层叠体S；第一气体供给部61，其从容器200的外部经由供给路4而向内部流路A1供给第一气体；第一气体排放部62，其排放反应后的第一气体；第二气体供给部71，其从容器200的外部向流通部A2供给第二气体；第二气体排放部72，其排放反应后的第二气体；和，输出部8，其得到与电化学反应部3中的电化学反应相伴的输出；
在容器200内，具有将从第二气体供给部71供给的第二气体分配供给至流通部A2的分配室9。
分配室9是相对于电化学元件层叠体S位于向该电化学元件层叠体S供给第二气体一侧的空间，
流通部A2在空间侧形成开口而与该空间连通。
电化学元件层叠体S相对于容器200，以被一对集电体81、82夹持的状态内装，在该集电体81、82上延伸设置输出部8，与容器200外部的电力供给对象电力供给自由地连接，同时集电体81,82相对于容器200，至少一者电绝缘，且以第一气体相对于容器200达到气密的方式被容纳。
由此，电化学模块M从第一气体供给部61供给燃料气体，同时从第二气体供给部71供给空气，由此燃料气体如图1、4虚线箭头所示那样进入，空气如实线箭头所示那样进入。
从第一气体供给部61供给的燃料气体从电化学元件层叠体S的最上部的电化学元件A的第一贯穿部41被引导至供给路4，从被第一环状密封部42区隔的供给路4，向所有电化学元件A的内部流路A1中流通。此外，从第二气体供给部71供给的空气在暂时流入分配室9中后，向在各电化学元件A间形成的流通部A2中流通。
而且，如果以第二板状体2(板状支撑体10的一部分)作为基准，则在波板状的第二板状体2部分从第一板状体1(板状支撑体10的一部分)膨出的部分，在第一板状体1与第二板状体2之间形成内部流路A1，同时与相邻的电化学元件A的电化学反应部3接触而能够电连接。另一方面，波板状的第二板状体2与第一板状体1接触的部分与第一板状体1电连接，在与和第二板状体2相邻的电化学元件A的电化学反应部3之间形成流通部A2。
在图18的一部分中存在将出现包括内部流路A1的截面的电化学元件A、和出现包括流通部A2的截面的电化学元件A为了方便而并列显示的部分，但从第一气体供给部61供给的燃料气体到达分配部A12(参照图9,12,15)，经由分配部A12而沿着一个端部侧的宽度方向拓宽而流动，到达内部流路A1之中各副流路A11(参照图9,图11,图15)。在该情况下，能够从分配部A12在多个副流路A11中均等地分配第一气体，能够在各电化学元件中均等地生成电化学输出。
如此，进入内部流路A1中的燃料气体能够经由气体流通允许部1A而进入电极层31、电解质层32中。此外，燃料气体与结束电化学反应的燃料气体一起进一步在内部流路A1中前进，经由合流部A13、第二贯穿部51，在由第二环状密封部52形成的排放路5中前进，与来自其他电化学元件A的结束电化学反应的燃料气体一起从第一气体排放部62向容器200外排放。
另一方面，从第二气体供给部71供给的空气经由分配室9而进入流通部A2中，能够进入对电极层33、电解质层32中。此外，空气与结束电化学反应的空气一起，进一步沿着电化学反应部3而在流通部A2中前进，从第二气体排放部72向容器200外排放。
按照该燃料气体和空气的流动，在电化学反应部3中产生的电力通过相邻的电化学元件A的电化学反应部3与第二板状体2的接触而在集电体81,82彼此之间串联连接，形成从输出部8提取合成输出的形态。
针对电化学元件层叠体S的构成，在后详细描述。
(5)平板状构件的变形例
(a)上述中，平板状构件220是因热而膨胀的热膨胀构件。然而，平板状构件220只要是在电化学元件层叠体S和容器200等的膨胀和收缩时等，能够对电化学元件层叠体S的平面大致均匀地负载紧固压力的构件即可，不限于热膨胀构件。例如，平板状构件220可以是热膨胀率小、但具有一定程度的弹性的构件。
具有弹性的平板状构件220在电化学元件层叠体S的上部平面和下部平面上沿着其平面配置。并且，平板状构件220从容器200经由上部和下部板230而负载规定的紧固压力，弹性地支撑电化学元件层叠体S。
在此，在电化学元件层叠体S和容器200中的至少任一者膨胀时，电化学元件层叠体S与容器200的间隔有可能在电化学元件层叠体S等的膨胀前后变动。平板状构件220具有弹性力，因此即使在电化学元件层叠体S与容器200的间隔变动的情况下，通过其弹性力而在容器200内弹性夹持电化学元件层叠体S。即，平板状构件220从容器200接受紧固压力而在一对板230之间弹性夹持电化学元件层叠体S。
更具体而言，如果电化学元件层叠体S与容器200的间隔因电化学元件层叠体S和容器200中的至少任一者的膨胀而变动，则因该间隔的变动而导致对平板状构件220负载的挤压力也变动。该变动的挤压力通过沿着电化学元件层叠体S的平面和板230的平面而配置的平板状构件220，在沿着电化学元件层叠体S的平面和板230的平面的大致整体大致均匀地分散的状态下被弹性地承受。
因此，即使电化学元件层叠体S和容器200的间隔因电化学元件层叠体S等的膨胀而变动，也能够通过平板状构件220，沿着电化学元件层叠体S的平面大致均匀地赋予层叠方向的适度的紧固压力。
像这样，通过在电化学元件层叠体S的平面与板230的平面之间，沿着电化学元件层叠体S和板230的平面配置平板状构件220，并收纳在容器200中这一简单的构成，能够构成考虑了电化学元件层叠体S等的膨胀的电化学模块M。
应予说明，在平板状构件220为热膨胀率小的构件的情况下，在容器200中容纳平板状构件220和电化学元件层叠体S等而组装时，与平板状构件220为热膨胀率大的构件的情况相比，优选增大紧固压力。在该情况下，在组装时，通过大紧固压力而在平板状构件220中产生大的排斥力。因此，电化学元件层叠体S和容器200的间隔因电化学元件层叠体S等的膨胀而拓宽，即使紧固压力一定程度变小，也能够对电化学元件层叠体S给予适度的紧固压力。
(b)上述中，设置上部和下部平板状构件220T、220B，但也可以仅设置任一平板状构件220。但是，在设置上部和下部平板状构件220T、220B的情况下，能够对电化学元件层叠体S从上部和下部通过平板状构件220而负载紧固压力，因此能够对电化学元件层叠体S的平面更均匀地负载紧固压力，故而优选。
(c)上述中，平板状构件220为波形形状，但不限于此，也能够采用与电化学元件层叠体S和板230等在多个部位分散地接触的其他构成。例如，平板状构件220可以为金属蜂窝形状。
此外，平板状构件220也可以仅与电化学元件层叠体S的平面和板230的平面中的任一者在分散的多个部位接触。
例如，平板状构件220也可以与电化学元件层叠体S的平面在分散的多个部位接触，与板230的平面面接触。在该情况下，平板状构件220在与电化学元件层叠体S接触的部分将因电化学元件层叠体S等的膨胀而产生的负载力分散而承受。
此外，例如平板状构件220也可以与电化学元件层叠体S的平面面接触，与板230的平面在多个部位接触。在该情况下，平板状构件220在与板230的平面接触的部分将因电化学元件层叠体S等的膨胀而产生的负载力分散而承受。
(d)上述中，平板状构件220的热膨胀率大于构成容器200的构件的热膨胀率。然而，只要能够通过平板状构件220的膨胀来补偿因热膨胀而产生的电化学元件层叠体S与容器200之间的间隔即可，但不限于这样的热膨胀率的关系。
例如，平板状构件220的热膨胀率可以与构成容器200的构件的热膨胀率为相同程度，或者也可以更小。
(e)上述中，对于平板状构件220，针对调整因膨胀而导致的电化学元件层叠体S和容器200间的间隔的变动的情况进行了说明。然而，针对因收缩而导致的电化学元件层叠体S和容器200间的间隔的变动，也能够采用平板状构件220。
(f)上述中，平板状构件220还能够承受不仅因伴随发电的温度变化、而且因例如对电化学模块M施加的振动、外压、湿度和外部气温等变化而产生的电化学元件层叠体S和容器200等的膨胀和收缩。
(g)上述中，电化学模块M设置具有绝缘性的绝缘体210等功能层。电化学模块M除了上述所示的功能层，或者替代其，可以设置另外的功能层。
(h)上述中，下盖203与上盖201通过焊接结合。然而，下盖203与上盖201的结合不限于焊接，可以例如通过螺栓等结合。
(6)另一方式的电化学模块M
以下，针对与上述实施方式的电化学模块M不同的形态的电化学模块M，举出另一方式1和另一方式2为例进行说明。
(6-1)另一方式1
针对另一方式1所涉及的电化学模块M1，使用图5来说明。另一方式1所涉及的电化学模块M1与图1的电化学模块M，在除了平板状构件220之外，还设置平板状构件320方面不同。即，在另一方式1所涉及的电化学模块M1中，设置2个平板状构件220、320。
如图5所示，电化学模块M1在电化学元件层叠体S的上部，从电化学元件层叠体S侧向外侧按顺序具有上部绝缘体210T、上部平板状构件320T、上部平板状构件220T、上部板230T。同样地，电化学模块M1在电化学元件层叠体S的下部，从电化学元件层叠体S侧向外侧按顺序具有下部绝缘体210B、下部平板状构件320B、下部平板状构件220B、下部板230B。
图5中，平板状构件320(上部和下部平板状构件320T和320B)是例如金属蜂窝形状的平板状构件。另一方面，平板状构件220(上部和下部平板状构件220T和220B)是例如波形形状的平板状构件。电化学模块M1具有平板状构件320和平板状构件220的作用效果与图1的电化学模块M相同。此外，电化学模块M1的其他构成与图1的电化学模块M相同，因此省略说明。
应予说明，图5的电化学模块M1中，可以使平板状构件320为波形形状的平板状构件，使平板状构件220为金属蜂窝形状的平板状构件。
(6-2)另一方式2
针对另一方式2所涉及的电化学模块M2，使用图6来说明。另一方式2所涉及的电化学模块M2与图5的电化学模块M，主要在容器200中设置上表面部201d和下表面部203d方面、省略上部和下部板230T和230B方面不同。
进一步，电化学模块M2中，如图7和图8所示，在下盖203与上盖201通过螺栓结合方面与图5的电化学模块M不同。具体而言，下盖203的缘部与上盖201的缘部相对，在缘部的多个部位将多个缔结构件250缔结。缔结构件250由具有头部和轴部的螺栓251和螺帽253构成。螺栓251的轴部在下盖203的缘部和上盖201的缘部的贯穿孔中插穿，螺帽253与螺栓251缔结。由此，下盖203的缘部与上盖201结合。
但是，下盖203和上盖201可以与图5同样地通过焊接而结合。
如果针对图6进一步说明，则上盖201具有沿着电化学元件层叠体S的平面方向的上表面部201d。此外，上盖201与图5的上盖201同样地，具有第1端部201a和第2端部201b。并且，上表面部201d从第1端部201a的内侧的终端连续地延伸。在第1端部201a与上表面部201d之间的规定部位，如图6~图8所示，设置各自构成第一气体供给部61和第一气体排放部62的筒状部201e。图6的上盖201的其他构成与图5的上盖201相同。
另一方面，下盖203具有沿着电化学元件层叠体S的平面方向的下表面部203d。图8的下盖203的其他构成与图7的下盖203相同。
此外，电化学模块M2在电化学元件层叠体S的上部，从电化学元件层叠体S侧向外侧按顺序，具有上部绝缘体210T、例如金属蜂窝形状的上部平板状构件320T、例如波形形状的上部平板状构件220T。在该情况下，在被筒状部201e、第1端部201a和上表面部201d包围的空间中，未配置上部绝缘体210T、上部平板状构件320T和上部平板状构件220T。
此外，电化学模块M2在电化学元件层叠体S的下部，从电化学元件层叠体S侧向外侧按顺序具有下部绝缘体210B、例如金属蜂窝形状的下部平板状构件320B、例如波形形状的下部平板状构件220B。
上盖201的上表面部201d与电化学元件层叠体S的上部平面相对，下盖203的下表面部203d与电化学元件层叠体S的下部平面相对。并且，通过将上盖201和下盖203结合，电化学元件层叠体S沿着其平面大致均匀地经由平板状构件220、320而从上表面部201d和下表面部203d接受紧固压力。
应予说明，也可以是设置上部和下部平板状构件320与上部和下部平板状构件220中的至少任一者的构成。此外，在被筒状部201e、第1端部201a和上表面部201d包围的空间中，也可以配置上部绝缘体210T、上部平板状构件320T和上部平板状构件220T。
(7)电化学元件层叠体S的具体的构成
接着，说明电化学元件层叠体S的具体的构成。电化学元件层叠体S将多个电化学元件A层叠而形成。
使用图9~图18，针对电化学元件A进行说明。
(电化学元件)
如图9~图17所示，电化学元件A具有板状支撑体10，所述板状支撑体10具有在导电性的第一板状体1与导电性的第二板状体2的相对面间形成的内部流路A1，
板状支撑体10具有：气体流通允许部1A，其在构成该板状支撑体10的第一板状体1和第二板状体2的至少一部分中，能够跨该板状支撑体10的内侧、即内部流路A1与外侧透过气体；和，电化学反应部3，其在覆盖气体流通允许部1A的全部或一部分的状态下，按记载顺序具有膜状的电极层31、膜状的电解质层32和膜状的对电极层33(参照图13~图17)。此外，在板状支撑体10中，在一个端部侧具有第一贯穿部41，其形成从表面贯穿方向外侧向内部流路A1供给例如燃料气体等还原性成分气体和例如空气等氧化性成分气体之中的一者、即第一气体的供给路4，在另一个端部侧具有第二贯穿部51，其形成将在内部流路A1中流通的第一气体向板状支撑体的表面贯穿方向外侧排放的排放路5(参照图9、图11,图16,图17，应予说明，供给路4等与排放路5等也可以理解为以对称形式相同的结构)。
(板状支撑体)
第一板状体1支撑具有电极层31、电解质层32和对电极层33的电化学反应部3，承担保持电化学元件A的强度的功能。作为第一板状体1的材料，使用电子传导性、耐热性、耐氧化性和耐腐蚀性优异的材料。例如，使用铁素体系不锈钢、奥氏体系不锈钢、镍基合金等。特别地，适合使用包含铬的合金。本实施方式中，第一板状体1使用含有18质量%以上且25质量%以下的Cr的Fe-Cr系合金，如果是含有0.05质量%以上的Mn的Fe-Cr系合金、含有0.15质量%以上且1.0质量%以下的Ti的Fe-Cr系合金、含有0.15质量%以上且1.0质量%以下的Zr的Fe-Cr系合金、含有Ti和Zr且Ti与Zr的总计含量为0.15质量%以上且1.0质量%以下的Fe-Cr系合金、含有0.10质量%以上且1.0质量%以下的Cu的Fe-Cr系合金，则是特别适合的。
第二板状体2在与第一板状体1重叠的状态下，将周缘部1a焊接一体化，构成板状支撑体10(参照图10~图17)。第二板状体2可以相对于第一板状体1分割为多个，相反，也可以为第一板状体1相对于第二板状体2分割为多个的状态。此外，在一体化时，替代焊接，可以采用粘接、嵌合等其他手段，只要能够将内部流路与外部区隔形成，则也可以在除了周缘部1a之外的部分一体化。
第一板状体1具有气体流通允许部1A，气体流通允许部1A是设置多个贯穿正面侧的面和背面侧的面的多个贯穿孔11而成(参照图13~图17)。应予说明，例如贯穿孔11可以通过激光加工等而设置在第一板状体1中。贯穿孔11具有使气体从第一板状体1的背面侧的面透过至正面侧的面的功能。气体流通允许部1A优选设置在比与第一板状体1的设置有电极层31的区域小的区域。
在第一板状体1中，在其表面上设置作为扩散抑制层的金属氧化物层12(后述，参照图18)。即，在第一板状体1与后述的电极层31之间，形成扩散抑制层。金属氧化物层12不仅设置在第一板状体1的露出在外部的面，也设置在与电极层31接触的面(界面)。此外，也可以设置在贯穿孔11的内侧的面。通过该金属氧化物层12，能够抑制第一板状体1与电极层31之间的元素相互扩散。例如，在作为第一板状体1而使用含有铬的铁素体系不锈钢的情况下，金属氧化物层12主要成为铬氧化物。并且，以铬氧化物作为主成分的金属氧化物层12抑制第一板状体1的铬原子等扩散至电极层31、电解质层32。金属氧化物层12的厚度只要是能够兼顾扩散防止性能高与电阻低的厚度即可。
金属氧化物层12能够通过各种手段形成，适合地利用使第一板状体1的表面氧化而制成金属氧化物的方法。此外，在第一板状体1的表面上，可以通过喷涂法(喷镀法、气溶胶沉积法、气溶胶气相沉积法、粉末喷射沉积法、颗粒喷射沉积法、冷喷涂法等方法)、溅射法、PLD法等PVD法、CVD法等而形成金属氧化物层12，也可以通过镀敷和氧化处理而形成。进一步，金属氧化物层12可以包含导电性高的尖晶石相等。
在作为第一板状体1而使用铁素体系不锈钢材的情况下，与作为电极层31、电解质层32的材料的YSZ(氧化钇稳定化氧化锆)、GDC(也称为钆掺杂氧化铈、CGO)等热膨胀系数接近。因此，在反复进行低温和高温的温度循环的情况下，电化学元件A也难以受到损伤。因此，能够实现长期耐久性优异的电化学元件A，故而优选。应予说明，第一板状体1具有贯穿正面侧的面和背面侧的面而设置的多个贯穿孔11。应予说明，例如贯穿孔11可以通过机械、化学或者光学穿孔加工等而设置于第一板状体1。贯穿孔11具有使气体从第一板状体1的背面侧的面透过至正面侧的面的功能。为了使第一板状体1具有气体透过性，还能够使用多孔质金属。例如，第一板状体1还能够使用烧结金属、发泡金属等。
第二板状体2在第一板状体1的与气体流通允许部1A相对的区域中，形成为波板状，所述波板状形成从一个端部侧向另一个端部侧的具有多个副流路A11、A11………的内部流路A1(参照图9,图13)。此外，第二板状体2在正反两面均形成为波板状，区隔形成内部流路A1的面的相反面与相邻的电化学元件A的电化学反应部3电连接，在波型形状的第二板状体2与第一板状体1接触的部分的附近形成的通路作为流通部A2而发挥功能。该副流路A11沿着形成为长方形的板状支撑体10的长边平行设置多个，构成从在一个端部设置的供给路4至到达在另一个端部设置的排放路5的内部流路A1。此外，具有分配部A12，其是使第一贯穿部41与内部流路A1的连接部位从与第一板状体1的接触部分向下方膨出而成，将从第一贯穿部41供给的第一气体分配至各副流路A11(参照图9)，具有合流部A13，其是使第二贯穿部51与内部流路A1的连接部位从与第一板状体1的接触部分向下方膨出而成，将在各副流路A11中流通的第一气体汇集而导入第二贯穿部51(参照图9,图11,图12,图14~图17，应予说明，供给路4等与排放路5等也可以理解为以对称形式而相同的结构)。此外，针对第二板状体2的材料，优选为耐热性的金属，从减少与第一板状体1的热膨胀差、确保焊接等接合性的可靠性的观点出发，如果是与第一板状体1相同的材料，则更优选。
(电化学反应部)((电极层))
电极层31如图13~18所示，可以在作为第一板状体1的正面侧的面且与设置有贯穿孔11的区域相比大的区域中，以薄层的状态设置。在设为薄层的情况下，可以将其厚度设为例如1μm~100μm左右、优选5μm~50μm。如果设为这样的厚度，则能够在减少昂贵的电极层材料的使用量而实现成本降低的同时，确保充分的电极性能。设置有贯穿孔11的区域的整体被电极层31覆盖。即，贯穿孔11在第一板状体1的形成有电极层31的区域的内侧形成。换言之，所有贯穿孔11面向电极层31设置。
电极层31为了具有气体透过性，在其内部和表面具有多个微孔。
即，电极层31形成为多孔质的层。电极层31例如以其致密度达到30%以上且低于80%的方式形成。微孔的尺寸可以适当选择适合于在进行电化学反应时顺畅地进行反应的尺寸。应予说明，致密度是指构成层的材料在空间中所占的比例，可以表示为(1-空孔率)，此外，与相对密度相同。
作为电极层31的材料，可以使用例如NiO-GDC、Ni-GDC、NiO-YSZ、Ni-YSZ、CuO-CeO2、Cu-CeO2等复合材料。这些例子中，可以将GDC、YSZ、CeO2称为复合材料的骨材。应予说明，电极层31优选通过低温煅烧法(例如使用不进行高于1100℃的高温区域中的煅烧处理的低温区域中的煅烧处理的湿式法)、喷涂法(喷镀法、气溶胶沉积法、气溶胶气相沉积法、粉末喷射沉积法、颗粒喷射沉积法、冷喷涂法等方法)、PVD法(溅射法、脉冲激光沉积法等)、CVD法等而形成。通过这些能够在低温区域下使用的工艺，不使用例如在高于1100℃的高温区域下的煅烧而得到良好的电极层31。因此，不损伤第一板状体1，此外，能够抑制第一板状体1与电极层31的元素相互扩散，能够实现耐久性优异的电化学元件A，故而优选。进一步，如果使用低温煅烧法，则原材料的处理变得容易，故而进一步优选。
(中间层)
中间层34，能够以覆盖电极层31的状态在电极层31上以薄层的状态形成。在设为薄层的情况下，可以将其厚度设为例如1μm~100μm左右、优选为2μm~50μm左右、更优选为4μm~25μm左右。如果设为这样的厚度，则能够在减少昂贵的中间层34的材料的使用量而实现成本降低的同时，确保充分的性能。作为中间层34的材料，可以使用例如YSZ(氧化钇稳定化氧化锆)、SSZ(钪稳定化氧化锆)、GDC(钆掺杂的氧化铈)、YDC(钇掺杂的氧化铈)、SDC(钐掺杂的氧化铈)等。特别适合使用氧化铈系的陶瓷。
中间层34优选通过低温煅烧法(例如使用不进行高于1100℃的高温区域中的煅烧处理的低温区域中的煅烧处理的湿式法)、喷涂法(喷镀法、气溶胶沉积法、气溶胶气相沉积法、粉末喷射沉积法、颗粒喷射沉积法、冷喷涂法等方法)、PVD法(溅射法、脉冲激光沉积法等)、CVD法等而形成。通过这些能够在低温区域下使用的成膜工艺，不使用例如在高于1100℃的高温区域下的煅烧而得到中间层34。因此，不损伤第一板状体1，能够抑制第一板状体1与电极层31的元素相互扩散，能够实现耐久性优异的电化学元件A。此外，如果使用低温煅烧法，则原材料的处理变得容易，故而进一步优选。
作为中间层34，优选具有氧离子(氧化物离子)传导性。此外，如果具有氧离子(氧化物离子)与电子的混合传导性，则是进一步优选的。具有这些性质的中间层34适合应用于电化学元件A。
((电解质层))
如图13~图18所示，电解质层32以覆盖电极层31和中间层34的状态，在前述中间层34上以薄层的状态形成。此外，还能够以厚度为10μm以下的薄膜的状态形成。详细而言，电解质层32跨(跨过)中间层34上与第一板状体1上设置。像这样构成，将电解质层32与第一板状体1接合，由此能够制成作为电化学元件整体而牢固性优异的构成。
此外，电解质层32如图13所示，可以在作为第一板状体1的正面侧的面且与设置有贯穿孔11的区域相比更大的区域中设置。即，贯穿孔11在第一板状体1的形成有电解质层32的区域的内侧形成。
此外，在电解质层32的周围，可以抑制气体从电极层31和前述中间层(未图示)的泄露。若加以说明，则在将电化学元件A用作SOFC的构成要素的情况下，在SOFC工作时，从第一板状体1的背面侧通过贯穿孔11而向电极层31供给气体。在电解质层32与第一板状体1接触的部位处，可以不设置垫片等另外的构件而抑制气体的泄露。应予说明，本实施方式中，通过电解质层32完全覆盖电极层31的周围，但也可以设为在电极层31和前述中间层34的上部设置电解质层32，在周围设置垫片等的构成。
作为电解质层32的材料，可以使用YSZ(氧化钇稳定化氧化锆)、SSZ(钪稳定化氧化锆)、GDC(钆掺杂的氧化铈)、YDC(钇掺杂的氧化铈)、SDC(钐掺杂的氧化铈)、LSGM(添加锶·镁的镓酸镧)等传导氧离子的电解质材料、钙钛矿型氧化物等传导氢离子的电解质材料。特别适合使用氧化锆系的陶瓷。如果将电解质层32设为氧化锆系陶瓷，则可以将使用电化学元件A的SOFC的运行温度设为与氧化铈系陶瓷、各种氢离子导电性材料相比更高。例如，在将电化学元件A用于SOFC的情况下，如果设为作为电解质层32的材料使用YSZ那样的在650℃左右以上的高温区域下也能够发挥出高电解质性能的材料，系统的原燃料使用市政燃气、LPG等烃系的原燃料，将原燃料通过水蒸气重整等而制成SOFC的阳极气体的系统构成，则能够构建将SOFC的单元堆叠中产生的热用于原燃料气体的重整的高效率的SOFC系统。
电解质层32优选通过低温煅烧法(例如使用不进行大于1100℃的高温区域中的煅烧处理的低温区域中的煅烧处理的湿式法)、喷涂法(喷镀法、气溶胶沉积法、气溶胶气相沉积法、粉末喷射沉积法、颗粒喷射沉积法、冷喷涂法等方法)、PVD法(溅射法、脉冲激光沉积法等)、CVD(化学气相成长)法等而形成。通过这些能够在低温区域下使用的成膜工艺，不使用例如在高于1100℃的高温区域下的煅烧而得到致密且气密性和气体阻隔性高的电解质层32。因此，能够抑制第一板状体1的损伤，此外，能够抑制第一板状体1与电极层31的元素相互扩散，能够实现性能·耐久性优异的电化学元件A。特别地，如果使用低温煅烧法、喷涂法等，则能够实现低成本的元件，故而优选。进一步，如果使用喷涂法，则在低温区域中容易得到致密且气密性和气体阻隔性高的电解质层，故而进一步优选。
电解质层32为了阻断阳极气体、阴极气体的气体泄露、且表现出高离子导电性，致密地构成。电解质层32的致密度优选为90%以上，如果为95%以上则是更优选的，如果为98%以上则是进一步优选的。电解质层32在为均匀的层的情况下，其致密度如果为95%以上则是优选的，如果为98%以上则是更优选的。此外，在电解质层32构成为多个层状那样的情况下，其中的至少一部分如果包含致密度为98%以上的层(致密电解质层)则是优选的，如果包含为99%以上的层(致密电解质层)则是更优选的。其理由在于，如果这样的致密电解质层包含在电解质层的一部分中，则即使在电解质层构成为多个层状的情况下，也能够容易地形成致密且气密性和气体阻隔性高的电解质层。
(防反应层)
防反应层35可以在电解质层32上以薄层的状态形成。在设为薄层的情况下，可以将其厚度设为例如1μm~100μm左右、优选为2μm~50μm左右、更优选为3μm~15μm左右。如果设为这样的厚度，则能够在减少昂贵的防反应层材料的使用量而实现成本降低的同时，确保充分的性能。作为前述防反应层的材料，只要是能够防止电解质层32的成分与对电极层33的成分之间的反应的材料即可，例如使用氧化铈系材料等。此外，作为防反应层35的材料，适合使用含有选自Sm、Gd和Y中的元素之中至少1种的材料。应予说明，可以含有选自Sm、Gd和Y中的元素之中至少1种，这些元素的含有率的总计为1.0质量%以上且10质量%以下。通过将防反应层35导入电解质层32与对电极层33之间，有效地抑制对电极层33的构成材料与电解质层32的构成材料的反应，能够提高电化学元件A的性能的长期稳定性。防反应层35的形成如果适当使用能够在1100℃以下的处理温度下形成的方法，则能够抑制第一板状体1的损伤，此外，能够抑制第一板状体1与电极层31的元素相互扩散，能够实现性能·耐久性优异的电化学元件A，故而优选。例如，可以适当使用低温煅烧法(例如使用不进行大于1100℃的高温区域中的煅烧处理的低温区域中的煅烧处理的湿式法)、喷涂法(喷镀法、气溶胶沉积法、气溶胶气相沉积法、粉末喷射沉积法、颗粒喷射沉积法、冷喷涂法等方法)、PVD法(溅射法、脉冲激光沉积法等)、CVD法等而进行。特别地，如果使用低温煅烧法、喷涂法等，则能够实现低成本的元件，故而优选。进一步，如果使用低温煅烧法，则原材料的处理变得容易，故而进一步优选。
((对电极层))
如图13~图18所示，对电极层33可以在电解质层32或防反应层35上以薄层的状态形成。在设为薄层的情况下，可以将其厚度设为例如1μm~100μm左右、优选5μm~50μm。如果设为这样的厚度，则能够在减少昂贵的对电极层材料的使用量而实现成本降低的同时，确保充分的电极性能。作为对电极层33的材料，可以使用例如LSCF、LSM等复合氧化物、氧化铈系氧化物和它们的混合物。特别地，对电极层33优选包含含有选自La、Sr、Sm、Mn、Co和Fe中的2种以上元素的钙钛矿型氧化物。使用以上的材料构成的对电极层33作为阴极而发挥功能。
应予说明，对电极层33的形成如果适当使用能够在1100℃以下的处理温度下形成的方法进行，则能够抑制第一板状体1的损伤，此外，能够抑制第一板状体1与电极层31的元素相互扩散，能够实现性能·耐久性优异的电化学元件A，故而优选。例如，可以适当使用低温煅烧法(例如使用不进行大于1100℃的高温区域中的煅烧处理的低温区域中的煅烧处理的湿式法)、喷涂法(喷镀法、气溶胶沉积法、气溶胶气相沉积法、粉末喷射沉积法、颗粒喷射沉积法、冷喷涂法等方法)、PDV法(溅射法、脉冲激光沉积法等)、CVD法等进行。特别地，如果使用低温煅烧法、喷涂法等，则能够实现低成本的元件，故而优选。进一步，如果使用低温煅烧法，则原材料的处理变得容易，故而进一步优选。
通过构成这样的电化学反应部3，在使电化学反应部3作为燃料电池(电化学发电单元)而发挥功能的情况下，可以将电化学元件A用作固体氧化物型燃料电池的发电单元。例如，从第一板状体1的背面侧的面通过贯穿孔11而将包含作为第一气体的氢气的燃料气体供给至电极层31，向成为电极层31的对电极的对电极层33供给作为第二气体的空气，维持为例如700℃左右的工作温度。如此，对电极层33中空气中包含的氧气O2与电子e-反应而生成氧离子O2-。该氧离子O2-通过电解质层32而向电极层31移动。电极层31中，所供给的燃料气体中包含的氢气H2与氧离子O2-反应，生成水H2O和电子e-。
在电解质层32中使用传导氢离子的电解质材料的情况下，在电极层31中流通的燃料气体中包含的氢气H2释放电子e-而生成氢离子H+。该氢离子H+通过电解质层32而向对电极层33移动。在对电极层33中空气中包含的氧气O2与氢离子H+、电子e-反应，生成水H2O。
通过以上的反应，在电极层31与对电极层33之间，作为电化学输出而产生电动势。该情况下，电极层31作为燃料电池的燃料极(阳极)而发挥功能，对电极层33作为空气极(阴极)而发挥功能。
此外，图13~图17中进行了省略，如图18所示，在本实施方式中，电化学反应部3在电极层31与电解质层32之间具有中间层34。进一步，在电解质层32与对电极层33之间设置防反应层35。
(电化学反应部的制造方法)
接着，针对电化学反应部3的制造方法进行说明。应予说明，在图13~图17中，省略了下述中间层34和防反应层35的记叙，因此在此主要使用图18来说明。
(电极层形成步骤)
电极层形成步骤中，在与第一板状体1的正面侧的面的设置有贯穿孔11的区域相比更宽的区域中，以薄膜的状态形成电极层31。第一板状体1的贯穿孔11可以通过激光加工等而设置。电极层31的形成如上述那样，可以使用低温煅烧法(进行1100℃以下的低温区域中的煅烧处理的湿式法)、喷涂法(喷镀法、气溶胶沉积法、气溶胶气相沉积法、粉末喷射沉积法、颗粒喷射沉积法、冷喷涂法等方法)、PVD法(溅射法、脉冲激光沉积法等)、CVD法等方法。在使用任一方法的情况下，为了抑制第一板状体1的劣化，均期望在1100℃以下的温度下进行。
在通过低温煅烧法进行电极层形成步骤的情况下，具体而言如以下的例子那样进行。首先，将电极层31的材料粉末与溶剂(分散介质)混合而制作材料糊剂，在第一板状体1的正面侧的面上涂布，在800℃~1100℃下煅烧。
(扩散抑制层形成步骤)
在上述电极层形成步骤中的煅烧步骤时，在第一板状体1的表面上形成金属氧化物层12(扩散抑制层)。应予说明，上述煅烧步骤中，如果包括将煅烧氛围设为氧气分压低的氛围条件的煅烧步骤，则元素的相互扩散抑制效果高，形成电阻值低的优质的金属氧化物层12(扩散抑制层)，故而优选。包括将电极层形成步骤设为不进行煅烧的涂布方法的情况在内，也可以包括另外的扩散抑制层形成步骤。在任一情况下，均期望在能够抑制第一板状体1的损伤的1100℃以下的处理温度下实施。
(中间层形成步骤)
中间层形成步骤中，以覆盖电极层31的形态，在电极层31上以薄层的状态形成中间层34。中间层34的形成如上述那样，可以使用低温煅烧法(进行1100℃以下的低温区域中的煅烧处理的湿式法)、喷涂法(喷镀法、气溶胶沉积法、气溶胶气相沉积法、粉末喷射沉积法、颗粒喷射沉积法、冷喷涂法等方法)、PVD法(溅射法、脉冲激光沉积法等)、CVD法等方法。在使用任一方法的情况下，为了抑制第一板状体1的劣化，均期望在1100℃以下的温度下进行。
在通过低温煅烧法进行中间层形成步骤的情况下，具体而言如以下的例子那样进行。
首先，将中间层34的材料粉末和溶剂(分散介质)混合而制作材料糊剂，涂布在第一板状体1的正面侧的面上。并且，将中间层34压缩成型(中间层平滑化步骤)，在1100℃以下的温度下煅烧(中间层煅烧步骤)。中间层34的压延可以通过例如CIP(Cold IsostaticPressing、冷等静压加工)成型、辊加压成型、RIP(Rubber Isostatic Pressing，橡胶等静压加工)成型等进行。此外，中间层34的煅烧如果在800℃以上且1100℃以下的温度下进行则是适合的。其理由在于，如果为这样的温度，则能够在抑制第一板状体1的损伤·劣化的同时，形成强度高的中间层34。此外，中间层34的煅烧如果在1050℃以下进行则是更优选的，如果在1000℃以下进行则是进一步优选的。其理由在于，越降低中间层34的煅烧温度，则越能够在进一步抑制第一板状体1的损伤·劣化的同时，形成电化学元件A。此外，中间层平滑化步骤和中间层煅烧步骤的顺序也可以替换。
应予说明，中间层平滑化步骤还可以通过实施张拉成型、流平处理、表面的切削·研磨处理等而进行。
(电解质层形成步骤)
电解质层形成步骤中，在覆盖电极层31和中间层34的状态下，电解质层32在中间层34上以薄层的状态形成。此外，也能够以厚度为10μm以下的薄膜的状态形成。电解质层32的形成如上述那样，可以使用低温煅烧法(进行1100℃以下的低温区域中的煅烧处理的湿式法)、喷涂法(喷镀法、气溶胶沉积法、气溶胶气相沉积法、粉末喷射沉积法、颗粒喷射沉积法、冷喷涂法等方法)、PVD法(溅射法、脉冲激光沉积法等)、CVD法等方法。在使用任一方法的情况下，为了抑制第一板状体1的劣化，均期望在1100℃以下的温度下进行。
为了在1100℃以下的温度区域中形成致密且气密性和气体阻隔性能高的优质的电解质层32，期望通过喷涂法进行电解质层形成步骤。在该情况下，将电解质层32的材料朝向第一板状体1上的中间层34喷射，形成电解质层32。
(防反应层形成步骤)
防反应层形成步骤中，防反应层35在电解质层32上以薄层的状态形成。防反应层35的形成如上述那样，可以使用低温煅烧法(进行1100℃以下的低温区域中的煅烧处理的湿式法)、喷涂法(喷镀法、气溶胶沉积法、气溶胶气相沉积法、粉末喷射沉积法、颗粒喷射沉积法、冷喷涂法等方法)、PVD法(溅射法、脉冲激光沉积法等)、CVD法等方法。在使用任一方法的情况下，为了抑制第一板状体1的劣化，均期望在1100℃以下的温度下进行。应予说明，为了使防反应层35上侧的面变得平坦，可以在例如防反应层35的形成后实施流平处理、对表面实施切削·研磨处理，或者在湿式形成后且煅烧前实施加压加工。
(对电极层形成步骤)
对电极层形成步骤中，对电极层33在防反应层35上以薄层的状态形成。对电极层33的形成如上述那样，可以使用低温煅烧法(进行1100℃以下的低温区域中的煅烧处理的湿式法)、喷涂法(喷镀法、气溶胶沉积法、气溶胶气相沉积法、粉末喷射沉积法、颗粒喷射沉积法、冷喷涂法等方法)、PVD法(溅射法、脉冲激光沉积法等)、CVD法等方法。在使用任一方法的情况下，为了抑制第一板状体1的劣化，均期望在1100℃以下的温度下进行。
以上述方式，可以制造电化学反应部3。
应予说明，在电化学反应部3中，也可以设为不具有中间层34与防反应层35中任一者或两者的形态。即，也可以是电极层31与电解质层32接触而形成的形态、或者电解质层32与对电极层33接触而形成的形态。在该情况下，上述制造方法中，省略中间层形成步骤、防反应层形成步骤。应予说明，也可以追加形成其他层的步骤、或将同种的层层叠多个，在任一情况下，均期望在1100℃以下的温度下进行。
(电化学元件层叠体)
如图4所示那样，电化学元件层叠体S具有多个电化学元件A，关于相邻的电化学元件A，以构成一个电化学元件A的板状支撑体10与构成另一个电化学元件A的板状支撑体10相对的形态，且以构成一个电化学元件A的板状支撑体10中的与配置有电化学反应部3的第一板状体1不同的第二板状体2的外面与构成另一个电化学元件A的板状支撑体10中的第一板状体1的外面电连接的形态，且以在这两个外面彼此的相邻空间沿着该两个外面形成第二气体流通的流通部A2的形态，将多个电化学元件A层叠配置。为了电连接，除了使导电性表面部彼此单纯接触之外，还可以采用对接触面施加面压，或介由高导电性的材料降低接触电阻的方法等。具体而言，长方形的各电化学元件以一个端部的第一贯穿部41与另一个端部的第二贯穿部51对齐的状态，在各电化学元件的电化学反应部朝上的状态下排列，在各第一贯穿部41、第二贯穿部51彼此之间介由第一环状密封部、第二环状密封部层叠，由此形成上述构成。
在板状支撑体10中，在长方形的板状支撑体10的长度方向一个端部侧具有第一贯穿部41，其形成从表面贯穿方向外侧向内部流路A1供给作为还原性成分气体和氧化性成分气体之中的一者的第一气体的供给路4；在流通部A2内，具有作为环状密封部的第一环状密封部42，其将在板状支撑体10的两个外面各自形成的第一贯穿部41与流通部A2进行区隔；通过第一贯穿部41和第一环状密封部42，形成将第一气体向内部流路A1供给的供给路4。应予说明，在第一板状体1的与第一环状密封部42相接的部位的周围，在第一板状体1的与前述内部流路A1相反侧面设置环状的膨出部a，使第一环状密封部42的沿着第一板状体1的面的方向上的定位变得容易。
此外，板状支撑体10在另一个端部侧具有第二贯穿部51，其形成将在内部流路A1中流通的第一气体向板状支撑体10的表面贯穿方向外侧排放的排放路5；第二贯穿部51是在与第二气体区隔的状态下使第一气体流通的构成，在流通部A2内，具有作为环状密封部的第二环状密封部52，其将在板状支撑体10的两个外面各自形成的第二贯穿部51与流通部A2进行区隔；通过第二贯穿部51和第二环状密封部52，形成将在内部流路A1中流通的第一气体排放的排放路5。
第一、第二环状密封部42,52包含氧化铝等陶瓷材料、云母、或被覆了它们的金属等绝缘性材料，作为将相邻的电化学元件彼此电绝缘的绝缘密封部而发挥功能。
(8)能源系统、电化学装置
接着，针对能源系统、电化学装置，使用图19进行说明。
能源系统Z具有电化学装置100、和将从电化学装置100排放的热再利用的作为排热利用部的热交换器190。
电化学装置100具有电化学模块M、以及包含脱硫器101和重整器102的燃料转换器，具有对电化学模块M供给含有还原性成分的燃料气体的燃料供给部103、以及从电化学模块M提取电力的作为输出部8的逆变器(电力转换器的一例)104。
详细而言，电化学装置100具有脱硫器101、重整水箱105、气化器106、重整器102、鼓风机107、燃烧部108、逆变器104、控制部110和电化学模块M。
脱硫器101将市政燃气等烃系的原燃料中包含的硫化合物成分去除(脱硫)。在原燃料中含有硫化合物的情况下，通过具有脱硫器101，能够抑制因硫化合物而导致的对重整器102或者电化学元件A的负面影响。气化器106由从重整水箱105供给的重整水生成水蒸气。重整器102使用通过气化器106生成的水蒸气而对通过脱硫器101进行了脱硫的原燃料进行水蒸气重整，生成包含氢气的重整气体。
电化学模块M使用从重整器102供给的重整气体、和从鼓风机107供给的空气，进行电化学反应而发电。燃烧部108使从电化学模块M排放的反应排气和空气混合，使反应排气中的可燃成分燃烧。
逆变器104调整电化学模块M的输出电力，制成与从商用系统(省略图示)接收的电力相同的电压和相同的频率。控制部110控制电化学装置100和能源系统Z的运转。
重整器102使用通过燃烧部108中的反应排气的燃烧而产生的燃烧热而进行原燃料的重整处理。
原燃料通过升压泵111的工作而通过原燃料供给路112向脱硫器101供给。重整水箱105的重整水通过重整水泵113的工作而通过重整水供给路114向气化器106供给。并且，原燃料供给路112在与脱硫器101相比更靠下游侧的部位与重整水供给路114合流，将在容器200外合流的重整水与原燃料向气化器106供给。
重整水通过气化器106而气化，形成水蒸气。通过气化器106而生成的包含水蒸气的原燃料通过含有水蒸气的原燃料供给路115而向重整器102供给。通过重整器102而对原燃料进行水蒸气重整，生成以氢气作为主成分的重整气体(具有还原性成分的第一气体)。通过重整器102而生成的重整气体通过燃料供给部103而向电化学模块M供给。
反应排气在燃烧部108中燃烧，形成燃烧排气而从燃烧排气排放路116向热交换器190输送。在燃烧排气排放路116中，配置燃烧催化部117(例如铂系催化剂)，将燃烧排气中含有的一氧化碳、氢气等还原性成分燃烧去除。
热交换器190使燃烧部108中的燃烧产生的燃烧排气与所供给的冷水进行热交换，生成温水。即，热交换器190作为将从电化学装置100排放的热再利用的排热利用部而进行工作。
应予说明，替代排热利用部，也可以设置利用从电化学模块M(未经燃烧)排放的反应排气的反应排气利用部。此外，也可以使从第一气体排放部62向容器200外流通的反应排气中的至少一部分在图19中的100,101,103,106,112,113,115的任一部位合流，再利用。反应排气中，包含在电化学元件A中未用于反应的残余的氢气。在反应排气利用部中，利用残余的氢气，进行利用燃烧的热利用、利用燃料电池等的发电，进行能量的有效利用。
[其他实施方式]
应予说明，上述实施方式(包括其他实施方式，以下相同)中公开的构成在不发生矛盾的情况下，可以与其他实施方式中公开的构成组合应用，此外，本说明书中公开的实施方式是例示，本发明的实施方式不限于此，在不脱离本发明的目的的范围内，可以适当改变。
(1)上述实施方式中，在电化学元件A为SOFC的电化学模块M中应用平板状构件220。然而，上述平板状构件220也可以应用于SOEC(Solid Oxide Electrolyzer Cell，固体氧化物电解电池)和二次电池等。
(2)上述实施方式中，将电化学元件A用于作为电化学装置100的固体氧化物型燃料电池，但电化学元件A也可以用于固体氧化物型电解单元、利用固体氧化物的氧传感器等。此外，电化学元件A不限于作为电化学元件层叠体S、电化学模块M而组合多个使用，也可以单独使用。
即，上述实施方式中，针对能够提高将燃料等化学能转换为电能的效率的构成进行了说明。
即，上述实施方式中，使电化学元件A和电化学模块M作为燃料电池工作，向电极层31中流通氢气，向对电极层33中流通氧气。如此，对电极层33中氧分子O2与电子e-反应而生成氧离子O2-。该氧离子O2-通过电解质层32而向电极层31移动。电极层31中，氢分子H2与氧离子O2-反应，生成水H2O和电子e-。通过以上的反应，在电极层31与对电极层33之间产生电动势，进行发电。
另一方面，在使电化学元件A和电化学模块M作为电解单元工作的情况下，在电极层31中流通含有水蒸气、二氧化碳的气体，在电极层31与对电极层33之间施加电压。如此，电极层31中电子e-与水分子H2O、二氧化碳分子CO2反应，形成氢分子H2、一氧化碳CO和氧离子O2-。氧离子O2-通过电解质层32而向对电极层33移动。对电极层33中氧离子O2-释放电子而形成氧分子O2。通过以上的反应，将水分子H2O电解为氢气H2和氧气O2，在流通含有二氧化碳分子CO2的气体的情况下，电解为一氧化碳CO和氧气O2。
在流通含有水蒸气和二氧化碳分子CO2的气体的情况下，可以设置由通过上述电解而在电化学元件A和电化学模块M中生成的氢气和一氧化碳等合成烃等各种化合物等的燃料转换器25(图21)。通过燃料供给部(未图示)，能够将该燃料转换器25生成的烃等在电化学元件A和电化学模块M中流通、或提取至本系统·装置外而用作另外的用途的燃料、化学原料。
图21中，示出使电化学反应部3作为电解单元而进行工作的情况的能源系统Z和电化学装置100的一例。本系统中供给的水和二氧化碳在电化学反应部3中被电解，生成氢气和一氧化碳等。进一步，在燃料转换器25中合成烃等。使图21的热交换器24作为使通过在燃料转换器25中引起的反应而产生的反应热与水进行热交换、气化的排热利用部而工作，同时使图21中的热交换器23作为通过电化学元件A而产生的排热与水蒸气和二氧化碳进行热交换、预热的排热利用部而工作，通过设为上述构成，能够提高能量效率。
此外，电力转换器93向电化学元件A中流通电力。由此，如上所述电化学元件A作为电解单元而发挥作用。
因此，根据上述构成，可以提供能够提高将电能转换为燃料等化学能的效率的电化学装置100和能源系统Z等。
(3)上述实施方式中，作为电极层31的材料，使用例如NiO-GDC、Ni-GDC、NiO-YSZ、Ni-YSZ、CuO-CeO2、Cu-CeO2等复合材，作为对电极层33的材料，使用例如LSCF、LSM等复合氧化物。像这样构成的电化学元件A中，向电极层31供给氢气而设为燃料极(阳极)，向对电极层33供给空气而设为空气极(阴极)，能够用作固体氧化物型燃料电池单元。也可以变更该构成，以能够将电极层31作为空气极、将对电极层33作为燃料极的方式，构成电化学元件A。即，作为电极层31的材料而使用例如LSCF、LSM等复合氧化物，作为对电极层33的材料而使用例如NiO-GDC、Ni-GDC、NiO-YSZ、Ni-YSZ、CuO-CeO2、Cu-CeO2等复合材料。如果是像这样构成的电化学元件A，则向电极层31供给空气而作为空气极，向对电极层33供给氢气而作为燃料极，能够将电化学元件A用作固体氧化物型燃料电池单元。
(4)上述实施方式中，在第一板状体1与电解质层32之间设置电极层31，从电解质层32观察在与第一板状体1相反侧配置对电极层33。也可以是将电极层31与对电极层33相反配置的构成。即，也可以是在第一板状体1与电解质层32之间配置对电极层33，从电解质层32观察在与第一板状体1相反侧配置电极层31的构成。在该情况下，针对气体向电化学元件A的供给，也需要变更。
即，针对电极层31和对电极层33的顺序、第一气体、第二气体中任一者是否为还原性成分气体和氧化性成分气体中的一者或另一者，只要配置为以在电极层31和对电极层33中第一气体、第二气体适当反应的形态供给，则可以采用各种形态。
(5)此外，上述实施方式中，覆盖气体流通允许部1A而将电化学反应部3设置在第一板状体1的与第二板状体2相反侧，但也可以设置在第一板状体1的第二板状体2侧。即，电化学反应部3即使是配置在内部流路A1中的构成，本发明也成立。
(6)上述实施的形态中，设为将第一贯穿部41、第二贯穿部51在长方形的板状支撑体的两个端部设置一对的形态，但不限于在两个端部设置的形态，此外，也可以是设置2对以上的形态。此外，第一贯穿部41、第二贯穿部51不需要成对设置。因此，第一贯穿部41、第二贯穿部51各自可以设置1个以上。
进一步，板状支撑体不限于长方形，也可以采用正方形、圆形等各种形态。
(7)第一、第二环状密封部42,52只要是使第一、第二贯穿部41、51彼此连通而能够防止气体的泄露的构成，则不论形状如何都可。即，第一、第二环状密封部42,52只要是通过具有在内部与贯穿部连通的开口部的无端状的构成，将相邻的电化学元件A彼此之间密封的构成即可。第一、第二环状密封部42,52是例如环状。环状中，也可以是圆形、椭圆形、方形、多边形等任意形状。
(8)上述中，板状支撑体10由第一板状体1和第二板状体2构成。在此，第一板状体1与第二板状体2可以由不同的板状体构成，也可以如图20所示那样由一个板状体构成。在图20的情况下，通过将一个板状体弯折，第一板状体1与第二板状体2重叠。并且，通过将周缘部1a焊接等，将第一板状体1与第二板状体2一体化。应予说明，第一板状体1与第二板状体2可以由一系列无接缝的板状体构成，也可以通过将一系列板状体弯折，如图20那样成型。
此外，如后述那样，第二板状体2可以由一个构件构成，也可以由2个以上的构件构成。同样地，第一板状体1可以由一个构件构成，也可以由2个以上的构件构成。
(9)上述第二板状体2与第一板状体1一起形成内部流路A1。内部流路A1具有分配部A12、多个副流路A11、合流部A13。向分配部A12供给的第一气体如图9所示，向多个副流路A11各自中分配供给，在多个副流路A11的出口处在合流部A13中合流。因此，第一气体从分配部A12沿着朝向合流部A13的气体流动方向流动。
多个副流路A11通过在第二板状体2之中从分配部A12将除了合流部A13之外的部分形成为波板状而构成。并且，如图13所示，多个副流路A11在与第一气体的气体流动方向交叉的流动交叉方向上的截面图中构成为波板状。这样的多个副流路A11沿着图9所示的气体流动方向而延伸形成波板。多个副流路A11可以在分配部A12与合流部A13之间由一系列波状的板状体形成，也可以由2个以上的波状的板状体构成。多个副流路A11例如可以由沿着按照气体流动方向的方向分离的2个以上的波状的板状体构成，也可以由沿着按照流动交叉方向的方向分离的2个以上的波状的板状体构成。
此外，多个副流路A11如图13所示那样通过反复形成相同形状的山和谷而构成为波形。然而，第二板状体2也可以在形成多个副流路A11的区域中具有板状部分。例如，多个副流路A11可以通过交替形成板状部分和突状部分而构成。并且，可以将突状部分设为第一气体等的流体流通的部分。
(10)上述第二板状体2中相当于多个副流路A11的部分不需要整面形成为波板状，只要至少一部分形成为波板状即可。第二板状体2可以例如在分配部A12与合流部A13之间，气体流动方向中的一部分为平板状，其余为波板状。此外，第二板状体2也可以流动交叉方向的一部分为平板状，其余为波板状。
(11)
上述内部流路A1中，可以设置能够提高发电效率的结构体。针对这样的构成，在以下进行说明。与上述实施方式重复的部分将记载简化或省略。
(I)电化学模块M的具体的构成
接着，使用图22~图39等，针对电化学模块M的具体的构成进行说明。电化学模块M中，包含图4所示的电化学元件层叠体S。
在此，如图22~图39等所示，电化学元件层叠体S的层叠方向为+Z方向和-Z方向(Z方向)。此外，在第一板状体1和第二板状体2之间第一气体从第一气体供给部61侧向第一气体排放部62侧流通的方向，同样地在第一板状体1和第二板状体2之间第二气体从第二气体供给部71侧向第二气体排放部72侧流通的方向是与+Z方向和-Z方向(Z方向)交叉的+X方向和-X方向(X方向)。此外，与+Z方向和-Z方向(Z方向)和+X方向和-X方向(X方向)交叉的方向是+Y方向和-Y方向(Y方向)。并且，XZ平面、XY平面与YZ平面彼此大致垂直。
如图4和图22等所示，电化学模块M具有：第一气体供给部61，其经由供给路4向内部流路A1供给第一气体；第一气体排放部62，其将反应后的第一气体排放；第二气体供给部71，其从外部向流通部A2供给第二气体；第二气体排放部72，其将反应后的第二气体排放；和，输出部8，其得到与电化学反应部3中的电化学反应相伴的输出；在容器200内，具有分配室9，其将从第二气体供给部71供给的第二气体向流通部A2分配供给。
由此，电化学模块M从第一气体供给部61供给燃料气体(有时也称为第一气体)，同时从第二气体供给部71供给空气(有时也称为第二气体)，由此燃料气体如图4、22等的虚线箭头所示那样进入，空气如实线箭头所示那样进入。
从第一气体供给部61供给的燃料气体从电化学元件层叠体S的最上部的电化学元件A的第一贯穿部41被引导至供给路4，从被第一环状密封部42区隔的供给路4，向所有电化学元件A的内部流路A1中流通。此外，从第二气体供给部71供给的空气在暂时流入分配室9中后，向在各电化学元件A间形成的流通部A2中流通。本实施方式中，燃料气体在内部流路A1中沿着板状支撑体10的平面流通的流通方向是从+X方向朝向-X方向的方向。同样地，空气在流通部A2中沿着板状支撑体10的平面流通的流通方向是从+X方向朝向-X方向的方向。
而且，如果以第二板状体2(板状支撑体10的一部分)作为基准，则在波板状的第二板状体2部分从第一板状体1(板状支撑体10的一部分)膨出的部分，在第一板状体1与第二板状体2之间形成内部流路A1，同时与相邻的电化学元件A的电化学反应部3接触而能够电连接。另一方面，波板状的第二板状体2与第一板状体1接触的部分与第一板状体1电连接，在与和第二板状体2相邻的电化学元件A的电化学反应部3之间形成流通部A2。
在图38等的一部分中存在将出现包括内部流路A1的截面的电化学元件A、和出现包括流通部A2的截面的电化学元件A为了方便而并列显示的部分，但从第一气体供给部61供给的燃料气体到达分配部A12(参照图22~25等)，经由分配部A12而沿着一个端部侧的宽度方向拓宽而流动，到达内部流路A1之中各副流路A11(参照图22~图25等)。
在此，如图22等所示，内部流路A1具有分配部A12、多个副流路A11、和后述的合流部A13。此外，内部流路A1具有分配部A12与多个副流路A11之间的供给缓冲部144、和多个副流路A11与合流部A13之间的排放缓冲部154。
该内部流路A1由第一板状体1与第二板状体2相对的空间形成。本实施方式中，第一板状体1为平板状，形成后述的气体流通允许部1A。第二板状体2具有相对于层叠方向向上方突出的部分、和向下方凹陷的部分。因此，通过将第一板状体1与第二板状体2相对组合，第二板状体2的向上方突出的部分与第一板状体1抵接。并且，通过第二板状体2的向下方凹陷的部分与第一板状体1，形成将分配部A12、供给缓冲部144、多个副流路A11、排放缓冲部154和合流部A13等各部分隔开的空间。
如后文详细描述，在沿着燃料气体的流通方向的方向(+X方向和-X方向(X方向))上，在分配部A12与多个副流路A11之间设置供给结构体140。供给结构体140使燃料气体在分配部A12中暂时贮留，限制从分配部A12向多个副流路A11的燃料气体供给。
此外，在沿着燃料气体的流通方向的方向上，在多个副流路A11与合流部A13之间设置排放结构体150。排放结构体150限制从多个副流路A11向合流部A13的燃料气体的排放。
燃料气体在第一气体供给部61、第一环状密封部42、第一贯穿部41等中流通，向各电化学元件A的分配部A12供给。向分配部A12供给的燃料气体通过供给结构体140而暂时贮留在分配部A12中。其后，燃料气体从分配部A12导入多个副流路A11。
进入各副流路A11中的燃料气体在各副流路A11中流通的同时，经由气体流通允许部1A而进入电极层31、电解质层32中。此外，燃料气体与结束电化学反应的燃料气体一起，进一步在副流路A11中前进。到达多个副流路A11的流通方向的终端的燃料气体在通过排放结构体150而部分限制向合流部A13的流通的状态下，前进至合流部A13。前进至合流部A13的燃料气体在合流部A13、第二贯穿部51、第二环状密封部52等中流通。并且，与来自其他电化学元件A的结束电化学反应的燃料气体一起，从第一气体排放部62向外排放。
另一方面，从第二气体供给部71供给的空气经由分配室9而进入流通部A2中，能够进入对电极层33、电解质层32中。此外，空气与结束电化学反应的空气一起，进一步沿着电化学反应部3而在流通部A2中前进，从第二气体排放部72向外排放。
按照该燃料气体和空气的流动，在电化学反应部3中产生的电力通过相邻的电化学元件A的电化学反应部3与第二板状体2的接触而在集电体81,82彼此之间串联连接，形成从输出部8提取合成输出的形态。
针对电化学元件层叠体S的构成，在后详细描述。
(II)内部流路和第二板状体的构成
针对第一板状体1与第二板状体2相对形成的内部流路A1的构成，进一步说明。
本实施方式中，平板状的第一板状体1、与以沿着层叠方向向上方(+Z方向)突出的方式、或者沿着层叠方向向下方(-Z方向)凹陷的方式形成为凹凸的第二板状体2彼此相对，在组合得到的内表面上形成内部流路A1。内部流路A1中，包含分配部A12、供给缓冲部144、多个副流路A11、排放缓冲部154和合流部A13。此外，内部流路A1中，还包含第一气体通过的供给通过部141(供给结构体140的一部分)和排放通过部151(排放结构体150的一部分)。
应予说明，设置有第一气体供给部61、第一环状密封部42、第一贯穿部41等的供给路4侧、与设置有第一气体排放部62、第二环状密封部52、第二贯穿部51等的排放路5侧为对称的结构。图23~图25、图27~图30等中，示出设置有第一气体排放部62、第二环状密封部52、第二贯穿部51等的排放路5侧的截面图。另一方面，图31~图37等中，示出设置有第一气体供给部61、第一环状密封部42、第一贯穿部41等的供给路4侧的截面图。并且，在图23~图25、图27~图30等排放路5侧的截面图中，第一气体在从多个副流路A11经过合流部A13而向第二贯穿部51等排放的方向上流通。另一方面，在图31~图37等供给路4侧的截面图中，第一气体经过第一贯穿部41等而在从分配部A12向多个副流路A11供给的方向上流通。
分配部A12与各电化学元件A对应设置。分配部A12设置在供给路4侧，是用于向各电化学元件A供给第一气体的缓冲部。此外，分配部A12在第一气体的流通方向(从+X方向朝向-X方向的方向)上，在内部流路A1之中设置在多个副流路A11的上游侧。如图22、图39等所示，分配部A12中，在与流通方向的交叉方向(+Y方向和-Y方向(Y方向))和流通方向(+X方向和-X方向(X方向))的大致中央部，形成贯穿第二板状体2的第一贯穿部41。第一气体在第一气体供给部61、第一环状密封部42、第一贯穿部41等中流通，向各电化学元件A的分配部A12供给。
第一板状体1与第二板状体2如图23~图37等所示，通过将第一板状体1的缘部与第二板状体2的缘部在周缘部1a焊接从而一体化。分配部A12以与周缘部1a相比向层叠方向的下方(-Z方向)凹陷的方式对第二板状体2进行加工，由此形成。进一步而言，分配部A12以与供给阻止部142(供给结构体140的一部分)在层叠方向上位置不同的方式形成。即，如图34等所示，在层叠方向上，分配部A12的上表面位于与供给阻止部142的上表面相比更靠下方。并且，供给阻止部142的上表面与第一板状体1的下表面抵接。由此，导入分配部A12的第一气体通过向层叠方向的上方突出的供给阻止部142而限制从分配部A12的排放，在形成为凹状的分配部A12中暂时贮留。
此外，分配部A12在顶视图中，如图22等所示那样在+Y方向和-Y方向(Y方向)上长。并且，分配部A12的Y方向的长度与在Y方向上隔有间隔而平行排列配置的多个副流路A11的区域的Y方向的长度对应。
第一气体流通的多个副流路A11如图22~图39等所示，沿着流通方向，即沿着+X方向和-X方向(X方向)延伸。并且，多个副流路A11如前述那样，在Y方向上隔有间隔而平行排列配置。第二板状体2如图22~图39等所示，具有形成多个副流路A11各自的多个副流路形成部160、以及在相邻的副流路形成部160之间设置且将相邻的副流路A11各自隔开的多个分隔部161。如图38等所示，副流路形成部160形成为具有底面的凹状，分隔部161的上表面位于与副流路形成部160的底面相比更靠层叠方向的上方。并且，分隔部161的上表面与第一板状体1的下表面抵接。由此，各副流路A11分离，在各副流路A11内各自第一气体沿着流通方向流通。
应予说明，副流路A11在图22等中，从供给结构体140的附近至排放结构体150的附近沿着流通方向延伸。然而不限于此，副流路A11也可以仅在从供给结构体140的附近至排放结构体150的附近为止的一部分中形成。即，形成副流路A11的副流路形成部160也可以仅配置在从供给结构体140的附近至排放结构体150的附近为止的一部分中。
如图38、图39所示，在+Y方向和-Y方向(Y方向，与流通方向交叉的交叉方向)上，分隔部161的长度L3小于副流路形成部160的长度L4(L3＜L4)。在L3＜L4的情况下，如图38等所示，能够减小分隔部161的上表面与第一板状体1的下表面的抵接面积。即，能够增大朝向形成气体流通允许部1A的第一板状体1的副流路A11的空间，能够增多从副流路A11朝向电化学反应部3的第一气体的量。
第二板状体2如图22、图31~图39等所示，在沿着流通方向的方向(+X方向和-X方向(X方向))上，在分配部A12与多个副流路A11之间具有供给结构体140。供给结构体140使第一气体在分配部A12中暂时贮留，同时限制从分配部A12向多个副流路A11的第一气体的供给。
供给结构体140具有多个供给通过部141和多个供给阻止部142。供给通过部141使第一气体从分配部A12向多个副流路A11通过。供给阻止部142阻止第一气体从分配部A12向多个副流路A11通过。如图33等所示，供给阻止部142的上表面位于与供给通过部141的上表面相比更靠层叠方向的上方，与第一板状体1的下表面抵接。因此，通过供给阻止部142阻止分配部A12内的第一气体向流通方向的流通，另一方面，经由供给通过部141而向流通方向流通，向多个副流路A11流动。
本实施方式中，各供给阻止部142如例如图22、图39等所示，形成为大致长方形。并且，长方形的各供给阻止部142以长边沿着+Y方向和-Y方向(Y方向)的方式沿着Y方向配置。在相邻的供给阻止部142之间设置供给通过部141。即，供给通过部141设置在相邻的供给阻止部142的短边相对的区间中。
如图39所示，在+Y方向和-Y方向(Y方向，与流通方向交叉的交叉方向)上，供给阻止部142的长度L2大于供给通过部141的长度L1(L2＞L1)。此外，供给通过部141的长度L1优选小于分隔部161的长度L3(L1＜L3)。由此，能够使从分配部A12经由供给通过部141挤出的第一气体与分隔部161的+X方向侧的端部冲突，能够在后述的供给缓冲部144中暂时贮留。
L1与L2的关系根据例如向分配部A12单位时间供给的第一气体的量、向多个副流路A11单位时间应当供给的第一气体的量、供给阻止部142的数量、分隔部161的Y方向的长度L3、副流路A11的Y方向的长度L4等而确定。
如上所述，各副流路A11被各分隔部161而分隔。在流通方向(+X方向和-X方向(X方向))上，多个分隔部161之中任一分隔部161与供给通过部141对应配置。
此外，在流通方向上，多个副流路A11之中至少1个副流路A11与供给阻止部142对应配置。
在此，第一气体从分配部A12经由供给通过部141而导入多个副流路A11。根据上述构成，在流通方向上，任一分隔部161与供给通过部141对应配置，因此从分配部A12向供给通过部141挤出的第一气体通过沿着流通方向前进，与向层叠方向的上方突出的分隔部161冲突。通过与分隔部161的冲突，第一气体在与流通方向交叉的交叉方向上前进。即，从分配部A12经过供给通过部141而流通来的第一气体并非立刻导入多个副流路A11，而是在副流路A11的跟前与分隔部161冲突而在交叉方向上前进。进一步，在交叉方向上前进的第一气体通过向层叠方向的上方突出的供给阻止部142而未回到分配部A12，在供给结构体140与多个副流路A11之间暂时贮留。其后，第一气体沿着从分配部A12的挤出，导入多个副流路形成部160所形成的多个副流路A11中。
应予说明，第一气体在供给结构体140与多个副流路A11之间暂时贮留的区域是供给缓冲部144。
本实施方式中，在流通方向上，与1个供给通过部141对应地配置1个分隔部161。然而，不限于此，也可以与1个供给通过部141对应地配置多个分隔部161。此外，也可以不与1个供给通过部141对应地配置分隔部161，而与另一个供给通过部141对应地配置分隔部161。
此外，在流通方向上，与第一贯穿部41对应地设置供给阻止部142。由此，能够抑制从第一贯穿部41导入分配部A12的第一气体立刻朝向多个副流路A11。因此，能够在分配部A12中暂时贮留第一气体。
供给阻止部142的数量不限于此，但例如为2个以上。此外，优选根据多个副流路A11的数量来设定供给阻止部142的数量。
此外，供给阻止部142在上文中，在流通方向的交叉方向上配置为一列。然而，只要在分配部A12中暂时贮留第一气体，能够向多个副流路A11大致均匀地供给第一气体，则不限于该配置。例如，多个供给阻止部142可以从交叉方向偏移配置。此外，多个供给阻止部142可以沿着交叉方向、或者从交叉方向偏移配置。
此外，上述中，供给阻止部142为长方形。然而，只要能够从分配部A12向多个副流路A11均匀地供给气体，则供给阻止部142的形状不限于此。例如，供给阻止部142可以形成为正方形、圆形、椭圆形、三角形等各种形状。
此外，不限于此，如图22、图39等上述实施方式所示，优选多个供给阻止部142之中的2个各自设置在与分配部A12的+Y方向的端部和-Y方向的端部对应的位置。第一气体以从分配部A12的第一贯穿部41起在分配部A12的空间拓宽的方式在分配部A12中弥漫，与分配部A12的端面冲突。因此，有时与分配部A12的端面冲突的第一气体在端面处改变方向而朝向多个副流路A11流动。因此，通过在与分配部A12的端部对应的位置处预先设置供给阻止部142，能够抑制第一气体从分配部A12立刻向多个副流路A11流出。由此，如后述那样，能够从分配部A12向各副流路A11大致均匀地供给第一气体。
接着，针对合流部A13和排放结构体150进行说明。合流部A13和排放结构体150各自为与分配部A12和供给结构体140相同的构成。
合流部A13设置在排放路5侧，是用于排放在多个副流路A11中流通的第一气体的缓冲部。合流部A13在第一气体的流通方向上，在内部流路A1之中设置在多个副流路A11的下游侧。如图22、图39等所示，合流部A13中，在流通方向和其交叉方向的大致中央部，形成贯穿第二板状体2的第二贯穿部51。通过多个副流路A11的第一气体被导入合流部A13，经由第二贯穿部51、第二环状密封部52、第一气体排放部62等而向外部排放。
此外，合流部A13以在排放阻止部152(排放结构体150的一部分)中在层叠方向上位置不同的方式形成。即，如图27等所示，在层叠方向上，合流部A13的上表面位于与排放阻止部152的上表面相比更靠下方。并且，排放阻止部152的上表面与第一板状体1的下表面抵接。由此，从多个副流路A11朝向合流部A13的第一气体通过向层叠方向的上方突出的排放阻止部152而限制向合流部A13的排放，暂时贮留在多个副流路A11中。
此外，合流部A13在顶视图中，如图22等所示那样在+Y方向和-Y方向(Y方向)上长。并且，合流部A13的Y方向的长度与在Y方向上隔有间隔而平行排列配置的多个副流路A11的区域的Y方向的长度对应。
第二板状体2如图22、图26~图30、图39等所示，在沿着流通方向的方向(+X方向和-X方向(X方向))上，在多个副流路A11与合流部A13之间具有排放结构体150。排放结构体150限制从多个副流路A11向合流部A13的第一气体的排放。
排放结构体150具有多个排放通过部151和多个排放阻止部152。排放通过部151使第一气体从多个副流路A11向合流部A13通过。排放阻止部152阻止第一气体从多个副流路A11向合流部A13通过。如图27等所示，排放阻止部152的上表面位于与排放通过部151的上表面相比更靠层叠方向的上方，与第一板状体1的下表面抵接。因此，通过排放阻止部152而阻止多个副流路A11内的第一气体向流通方向的流通，另一方面，经由排放通过部151而向流通方向流通，向合流部A13流动。
本实施方式中，排放阻止部152与供给阻止部142同样地，如例如图22、图39等所示那样，形成为大致长方形。并且，长方形的各排放阻止部152以长边沿着+Y方向和-Y方向(Y方向)的方式沿着Y方向配置。在相邻的排放阻止部152之间设置排放通过部151。即，排放通过部151设置在相邻的排放阻止部152的短边相对的区间中。
如图39所示，在+Y方向和-Y方向(Y方向，与流通方向交叉的交叉方向)上，排放阻止部152的长度L12大于排放通过部151的长度L11(L12＞L11)。此外，排放阻止部152的长度L12优选大于副流路形成部160的长度L4(L12＞L3)。由此，能够使从多个副流路A11朝向合流部A13的第一气体与排放阻止部152冲突，能够在后述的排放缓冲部154中暂时贮留、
L11与L12的关系根据例如向多个副流路A11单位时间供给的第一气体的量、从合流部A13单位时间应当排放的第一气体的量、排放阻止部152的数量、分隔部161的Y方向的长度L3、副流路A11的Y方向的长度L4等而确定。
在流通方向上，多个副流路A11之中至少1个副流路A11与排放阻止部152对应配置。
此外，在流通方向上，多个分隔部161之中任一分隔部161与排放通过部151对应配置。
根据上述构成，从多个副流路A11挤出的第一气体通过沿着流通方向前进，与向层叠方向的上方突出的排放阻止部152冲突。通过与排放阻止部152的冲突，第一气体在与流通方向交叉的交叉方向上前进。即，从多个副流路A11流通来的第一气体并非立刻导入合流部A13，而是在合流部A13的跟前与排放阻止部152冲突而在交叉方向上前进。其后，第一气体沿着从多个副流路A11的挤出，通过排放通过部151而导入合流部A13。
应予说明，第一气体在多个副流路A11与排放结构体150之间暂时贮留的区域是排放缓冲部154。
此外，在流通方向上，与第二贯穿部51对应地设置排放阻止部152。由此，能够抑制在多个副流路A11中流通的第一气体立刻导入合流部A13，并从第二贯穿部51排放。因此，在多个副流路A11中能够暂时贮留第一气体。
排放通过部151和排放阻止部152的形状、大小、配置、数量等与供给通过部141和供给阻止部142相同。例如，在图39中、+Y方向和-Y方向(Y方向，与流通方向交叉的交叉方向)上的排放阻止部152的长度L12和排放通过部151的长度L11与上述供给阻止部142的长度L1和供给通过部141的长度L2相同。
但是，排放通过部151和排放阻止部152的形状、大小、配置、数量等也可以与供给通过部141和供给阻止部142不同。例如，也可以使排放通过部151的大小大于供给通过部141。由此，也可以使从多个副流路A11向合流部A13的排放压力比从分配部A12向多个副流路A11供给第一气体时的供给压小。能够从分配部A12向多个副流路A11以一定程度的供给压力供给第一气体，使在多个副流路A11间的流动分布达到恒定，同时在将第一气体排放时，顺畅地导入合流部A13。
(b)供给结构体和排放结构体的作用
(b1)供给结构体的作用
接着，针对供给结构体140的作用进行说明。
上述构成的供给结构体140的供给阻止部142设置在分配部A12与多个副流路A11之间，形成从分配部A12向多个副流路A11的第一气体流动的障壁。因此，从分配部A12向多个副流路A11流通时的第一气体的压力损失变高，导入分配部A12中的第一气体以在分配部A12中充满的方式弥漫，暂时贮留。因此，分配部A12内整体达到大致均匀的压力(均压)。即，分配部A12与多个副流路A11各自的差压达到大致相同。在此基础上，从分配部A12经由供给通过部141向多个副流路A11供给第一气体，因此第一气体以在各副流路A11中大致均压的状态而被供给。由此，在各副流路A11间，沿着流通方向的第一气体的流动分布(流速、流量和压力等)大致均匀。
此外，第一气体从分配部A12分为多个副流路A11而流动。像这样，通过利用分为多个流路而流动的整流作用，第一气体与在未形成多个流路的内部流路中流动的情况相比，流动分布(流速、流量和压力等)大致恒定。
如上所述，在各副流路A11间，沿着流通方向的第一气体的流动分布达到大致均匀。例如，在各副流路A11间观察流通方向的某一位置的情况下，在与该一个位置交叉的交叉方向上，各副流路A11的第一气体的流速、流量和压力等大致恒定。由此，在电化学反应部3中，第一气体不足的部分与第一气体过量流通的部分之差减小，提高电化学元件A整体中的第一气体的利用率，从而能够提高电化学反应的反应效率。
应予说明，在不采用上述分配部A12、多个副流路A11和供给结构体140等构成的情况下，各副流路A11中的第一气体的流动分布不同，有时在某一副流路A11中第一气体的流速快，在另一副流路A11中第一气体的流速慢。第一气体的流速慢的副流路A11中通过电化学反应而消耗了第一气体，第一气体不足。由此，第一气体的浓度降低，电化学反应部3的电极层氧化劣化，有可能导致电极性能、机械强度降低。另一方面，第一气体的流速快的副流路A11中，第一气体在电化学反应中消耗前被排放。即，在第一气体为氢气等燃料气体的情况下，浓度仍高的第一气体被排放，燃料利用率降低。在此，还可以考虑对于第一气体的流速慢的副流路A11中的第一气体的不足，增加向各副流路A11供给的第一气体的供给量。然而，在该情况下，在第一气体的流速快的副流路A11中，在电化学反应中消耗前排放的第一气体的量进一步增加，燃料利用率进一步降低。据此，在各副流路A11中的第一气体的流动分布不同的情况下，电化学反应的反应效率降低，发电效率降低。
(b2)排放结构体的作用
接着，针对排放结构体150的作用，进行说明。
根据上述构成，不仅设置用于从分配部A12向多个副流路A11以大致均匀的流动分布供给第一气体的供给结构体140，还在从多个副流路A11使第一气体在合流部A13合流的部分处设置排放结构体150。多个副流路A11被供给结构体140和排放结构体150夹持，因此能够在使多个副流路A11内的第一气体的流动分布(流速、流量和压力等)大致均匀的同时，提高电化学反应的反应效率。
若更具体说明，则上述构成的排放结构体150的排放阻止部152设置在多个副流路A11与合流部A13之间，形成从副流路A11向合流部A13的第一气体流动的障壁。因此，从多个副流路A11向合流部A13流通时的第一气体的压力损失变高。因此，向多个副流路A11中导入的第一气体难以从多个副流路A11立刻导入合流部A13中，以在多个副流路A11中充满的方式弥漫。由此，在各副流路A11间，能够使沿着流通方向的第一气体的流动分布(流速、流量和压力等)达到大致均匀。此外，第一气体以在多个副流路A11中充满的方式弥漫，因此在多个副流路A11内电化学反应充分进行。由此，能够提高电化学反应的反应效率。
(12)上述实施方式中，电化学装置具有电化学模块M，所述电化学模块M具有多个电化学元件A。然而，上述实施方式的电化学装置还能够应用于具有1个电化学元件的构成。
附图标记说明
31：电极层
32：电解质层
33：对电极层
100：电化学装置
101：脱硫器
102：重整器
103：燃料供给部
104：逆变器
220：平板状构件
230：板
245：侧面绝缘体
320：平板状构件
A：电化学元件
M：电化学模块
S：电化学元件层叠体
Z：能源系统。

Claims (16)

1.电化学模块，其具有：
层叠体，其中，沿着基板形成有电解质层和在前述电解质层的两侧分别配置的第1电极和第2电极的多个电化学元件在规定的层叠方向层叠；
具有弹性的平板状构件，其沿着前述层叠方向的前述层叠体的第1平面、和同前述第1平面相反的第2平面中的至少一者配置；和
夹持体，其在前述层叠方向上包含沿着前述第1平面配置的平板状的第1夹持体、和沿着前述第2平面配置的平板状的第2夹持体，经由前述平板状构件而夹持前述层叠体。
2.根据权利要求1所述的电化学模块，其中，前述平板状构件是因热而膨胀的热膨胀构件。
3.根据权利要求1或2所述的电化学模块，其中，前述平板状构件与前述层叠体的平面和前述夹持体的平面中的至少一者在分散的多个部位接触。
4.根据权利要求1~3中任一项所述的电化学模块，其中，前述平板状构件通过其弹性力而承受前述电化学元件发电时与前述电化学元件未发电时的前述层叠体和前述夹持体间的热膨胀差。
5.根据权利要求4所述的电化学模块，其中，以能够确保在电化学元件发电时所需的紧固压力的程度，预先给予在前述电化学元件未发电时前述平板状构件对前述层叠体给予的前述紧固压力。
6.根据权利要求2所述的电化学模块，其中，前述平板状构件的热膨胀率大于构成前述夹持体的构件的热膨胀率。
7.根据权利要求6所述的电化学模块，其中，前述夹持体由铁素体系不锈钢、马氏体系不锈钢、或它们与陶瓷的复合体形成。
8.根据权利要求6或7所述的电化学模块，其中，前述平板状构件由奥氏体系不锈钢形成。
9.根据权利要求1~8中任一项所述的电化学模块，其中，前述平板状构件在与前述层叠体的层叠方向交叉的方向上观察为波板形状。
10.根据权利要求1~9中任一项所述的电化学模块，其中，前述第1夹持体和前述第2夹持体中的至少一者是包围前述层叠体的壳体的一部分。
11.根据权利要求1~10中任一项所述的电化学模块，其中，前述电化学元件是固体氧化物型燃料电池。
12.根据权利要求1~10中任一项所述的电化学模块，其中，前述电化学元件是固体氧化物型电解单元。
13.电化学模块的组装方法，其中，
沿着层叠体的前述层叠方向中的第1平面和同前述第1平面相反的第2平面中的至少一者配置平板状构件，所述层叠体中，沿着基板形成有电解质层和在前述电解质层的两侧分别配置的第1电极和第2电极的多个电化学元件在规定的层叠方向层叠；
沿着前述第1平面配置平板状的第1夹持体，沿着前述第2平面配置平板状的第2夹持体，
将前述第1夹持体与前述第2夹持体在前述层叠方向上紧固，以使得以能够确保在前述电化学元件发电时所需的前述平板状构件对前述层叠体给予的紧固压力的程度，预先给予在前述电化学元件未发电时前述平板状构件对前述层叠体给予的紧固压力。
14.电化学装置，其至少具有权利要求1~12中任一项所述的电化学模块和燃料转换器，具有对前述电化学模块流通来自燃料转换器的还原性成分气体、或者从前述电化学模块向燃料转换器流通还原性成分气体的燃料供给部。
15.电化学装置，其至少具有权利要求1~12中任一项所述的电化学模块、和从前述电化学模块中提取电力或者向前述电化学模块流通电力的电力转换器。
16.能源系统，其具有权利要求14或15所述的电化学装置、和将从前述电化学装置或燃料转换器排放的热再利用的排热利用部。
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