CN1406400A - 燃料电池组件、其上所用的分配器构造以及燃料电池的气体供给构造 - Google Patents

燃料电池组件、其上所用的分配器构造以及燃料电池的气体供给构造 Download PDF

Info

Publication number
CN1406400A
CN1406400A CN01805716A CN01805716A CN1406400A CN 1406400 A CN1406400 A CN 1406400A CN 01805716 A CN01805716 A CN 01805716A CN 01805716 A CN01805716 A CN 01805716A CN 1406400 A CN1406400 A CN 1406400A
Authority
CN
China
Prior art keywords
fuel
separator
oxidant
mentioned
air
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN01805716A
Other languages
English (en)
Other versions
CN1272866C (zh
Inventor
秋草顺
星野孝二
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Materials Corp
Original Assignee
Mitsubishi Materials Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from JP2001075147A external-priority patent/JP2002280008A/ja
Priority claimed from JP2001075148A external-priority patent/JP2002280009A/ja
Priority claimed from JP2001360333A external-priority patent/JP3925172B2/ja
Priority claimed from JP2001360334A external-priority patent/JP2002343407A/ja
Application filed by Mitsubishi Materials Corp filed Critical Mitsubishi Materials Corp
Publication of CN1406400A publication Critical patent/CN1406400A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN1272866C publication Critical patent/CN1272866C/zh
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/24—Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04082—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration
    • H01M8/04089—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration of gaseous reactants
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/02—Details
    • H01M8/0202—Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors
    • H01M8/0204—Non-porous and characterised by the material
    • H01M8/0223—Composites
    • H01M8/0228—Composites in the form of layered or coated products
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/02—Details
    • H01M8/0202—Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors
    • H01M8/023—Porous and characterised by the material
    • H01M8/0241—Composites
    • H01M8/0245—Composites in the form of layered or coated products
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/02—Details
    • H01M8/0202—Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors
    • H01M8/0247—Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors characterised by the form
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/02—Details
    • H01M8/0202—Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors
    • H01M8/0258—Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors characterised by the configuration of channels, e.g. by the flow field of the reactant or coolant
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/02—Details
    • H01M8/0202—Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors
    • H01M8/0267—Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors having heating or cooling means, e.g. heaters or coolant flow channels
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04007—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids related to heat exchange
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04007—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids related to heat exchange
    • H01M8/04037—Electrical heating
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04082—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration
    • H01M8/04201—Reactant storage and supply, e.g. means for feeding, pipes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/06—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues
    • H01M8/0606—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues with means for production of gaseous reactants
    • H01M8/0612—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues with means for production of gaseous reactants from carbon-containing material
    • H01M8/0625—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues with means for production of gaseous reactants from carbon-containing material in a modular combined reactor/fuel cell structure
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/24—Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells
    • H01M8/241—Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells with solid or matrix-supported electrolytes
    • H01M8/2425—High-temperature cells with solid electrolytes
    • H01M8/2432—Grouping of unit cells of planar configuration
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/24—Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells
    • H01M8/2457—Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells with both reactants being gaseous or vaporised
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/24—Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells
    • H01M8/2465—Details of groupings of fuel cells
    • H01M8/247—Arrangements for tightening a stack, for accommodation of a stack in a tank or for assembling different tanks
    • H01M8/2475—Enclosures, casings or containers of fuel cell stacks
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/24—Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells
    • H01M8/2465—Details of groupings of fuel cells
    • H01M8/2483—Details of groupings of fuel cells characterised by internal manifolds
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/24—Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells
    • H01M8/2465—Details of groupings of fuel cells
    • H01M8/2484—Details of groupings of fuel cells characterised by external manifolds
    • H01M8/2485—Arrangements for sealing external manifolds; Arrangements for mounting external manifolds around a stack
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/10—Fuel cells with solid electrolytes
    • H01M8/12—Fuel cells with solid electrolytes operating at high temperature, e.g. with stabilised ZrO2 electrolyte
    • H01M2008/1293—Fuel cells with solid oxide electrolytes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2250/00—Fuel cells for particular applications; Specific features of fuel cell system
    • H01M2250/40—Combination of fuel cells with other energy production systems
    • H01M2250/402—Combination of fuel cell with other electric generators
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2250/00—Fuel cells for particular applications; Specific features of fuel cell system
    • H01M2250/40—Combination of fuel cells with other energy production systems
    • H01M2250/407—Combination of fuel cells with mechanical energy generators
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/02—Details
    • H01M8/0202—Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors
    • H01M8/0204—Non-porous and characterised by the material
    • H01M8/0206—Metals or alloys
    • H01M8/0208—Alloys
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/02—Details
    • H01M8/0202—Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors
    • H01M8/023—Porous and characterised by the material
    • H01M8/0232—Metals or alloys
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/02—Details
    • H01M8/0271—Sealing or supporting means around electrodes, matrices or membranes
    • H01M8/028—Sealing means characterised by their material
    • H01M8/0282—Inorganic material
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04223—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids during start-up or shut-down; Depolarisation or activation, e.g. purging; Means for short-circuiting defective fuel cells
    • H01M8/04268—Heating of fuel cells during the start-up of the fuel cells
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B90/00—Enabling technologies or technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02B90/10—Applications of fuel cells in buildings
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30—Hydrogen technology
    • Y02E60/50—Fuel cells

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Composite Materials (AREA)
  • Fuel Cell (AREA)

Abstract

在第i号的发电电池的燃料极层和与该燃料极层相邻的第(i+1)号的发电电池的氧化剂极层之间，各插装1块具有导电性且为板状的隔离件。在这些隔离件的一侧面上形成燃料供给通道使燃料气体从燃料极层的大致中心向外周缘放射状流动；在另一侧面上，形成氧化剂供给通道使氧化剂气体向氧化剂极层簇射状大致均匀喷出。这样，可使发电电池的全部表面都用于发电，增加燃料气体与燃料极层的冲撞次数和氧化剂气体与氧化剂极层的冲撞次数，提高发电效率。又，在隔离件用基板的一侧面上形成构成燃料通道的燃料凹槽并用燃料盖体覆盖该燃料凹槽，在另一侧面上形成构成氧化剂通道的氧化剂凹槽并用氧化剂盖体覆盖该氧化剂凹槽，采用这样的构造，可使隔离件的厚度变薄。又，用燃料薄板和氧化剂薄板夹住形成有构成燃料通道的燃料槽和构成氧化剂通道的氧化剂槽的带槽薄板的两侧，采用这种构造也可使隔离件的厚度变薄。还提供了向燃料供给通道提供燃料气体、向氧化剂供给通道提供氧化剂气体的分配器构造。该分配器构造具有，箱状的由金属材料形成的分配器本体，和封闭燃料侧或空气侧开口部的由电绝缘材料形成的单一板状的盖体。在盖体上直接连接多根燃料用短管或氧化剂用短管。这样，可使连接在分配器上的各隔离件电绝缘。

Description

燃料电池组件、其上所用的分配器构造 以及燃料电池的气体供给构造
技术领域
本发明涉及具有用燃料极层以及氧化剂极层夹住电解质层构成的发电电池(cell)的固体氧化物型燃料电池组件。
又，本发明涉及在具有用燃料极层以及氧化剂极层夹住电解质层构成的发电电池的燃料电池上，用于向燃料极层提供燃料气体、向氧化剂极层提供氧化剂气体的构造。
又，本发明涉及用于向燃料电池组件的发电电池提供燃料气体或者氧化剂气体的分配器的构造。
技术背景
过去，作为这种燃料电池，公开的有特开平6-13088号公报上所述的固体电解质型燃料电池。所述的情况是在该固体电解质型燃料电池上，将由阳极、固体电解质体以及阴极的层叠体构成的集合体，与设置有反应气体供给管的隔离件交替层叠，并在隔离件的一侧面形成燃料气体流通的槽，在隔离件另一侧面形成氧化剂气体流通的槽。在该燃料电池上，反应气体供给管由至少一部分为氧化铝瓷管等陶瓷管形成的燃料气体供给管和氧化剂供给管构成。构成使燃料气体供给管连接在隔离件的侧面上与燃料气体流过的槽连通，使氧化剂供给管连接在隔离件的侧面上与氧化剂气体流过的槽连通。又，燃料气体供给管连接在由陶瓷形成的燃料气体分配器上，氧化剂供给管连接在由陶瓷形成的氧化剂气体分配器上。
在这样构成的固体氧化物型燃料电池上，由于反应气体供给管单独与各隔离件连接，因此，可以不必有密封集合体以及隔离件上形成的圆形的气体集流处的圆形的玻璃环，同时，可以不必有对集合体与隔离件间的外周进行密封的四方形的玻璃环。
但是，在上述传统的特开平6-13088号公报所示的固体电解质型燃料电池上，因为隔板的带棱多孔质基体上形成了将反应气体向既定方向引导的棱，所以，用于发电的发电电池的表面积减少到只有棱与阳极或者阴极的接触面积部分，存在发电效率低的问题。
又，在上述传统的特开平6-13088号公报所示的固体电解质型燃料电池上，由于阳极以及阴极与带棱多孔质基板只在棱部接触，因此，阳极以及阴极的与隔板之间的电子传导性下降，只在阳极以及阴极与棱接触的部分近旁容易产生反应。即，还存在因为在上述棱之间的槽中心部分不与阳极以及阴极接触，所以，反应产生的电子在到达棱之前，由于阳极以及阴极的电阻而消失，反应难以在发电电池全部表面上进行的问题。
又，在上述传统的特开平6-13088号公报所示的固体电解质型燃料电池上，由于反应气体供给管的一部分或全部由比较脆的陶瓷管形成，所以，其安装作业必须小心进行，安装作业时间延长，并且由于燃料电池的反复发热和冷却使反应气体供给管受到热应力作用，存在损坏反应气体供给管的危险。
因此，本发明的第1实施形式的目的在于：通过将用于发电的发电电池的表面全部用于发电，提供可提高发电效率的燃料电池组件；通过使氧化剂气体大致均匀地流过氧化剂极层的所有地方，提供可使发电电池均匀加热·冷却的燃料电池组件；通过控制燃料气体在燃料极层内的流动，增加燃料气体与燃料极层的冲撞次数，提供可提高发电效率的燃料电池组件；提供可缩短启动时的升温时间，同时利用均匀的升温防止发电电池损坏的燃料电池组件；通过将燃料气体以及氧化剂气体以适合发电的温度提供给各发电电池，提供可提高发电效率的燃料电池组件；通过在不锈钢制成的隔离件、氧化剂用端板以及燃料用端板上接合燃料极集电体或者氧化剂极集电体的任何一方或双方，并溶敷接合部分以防止该接合部分的氧化，提供隔离件、氧化剂用端板或燃料用端板与燃料极集电体或氧化剂极集电体之间能长期保持电导通的燃料电池组件；又，通过去掉用于燃料气体重整的重整器，提供可减少构件数量并可望小型化的燃料电池组件。
另外，作为传统技术，公开的燃料电池用隔离件(特开昭63-266776号)，是通过将中心部分可容纳电极的平面的且周边部在单面侧隆起地弯曲的2块薄的隔板结合为一体，形成使周边部内构成空洞的壳体构造。在该燃料电池用隔离件上，在上述2块隔板的周边部上，设计有燃料气体的给排用流通孔和氧化剂气体的给排用流通孔。并且设计成在一方的隔板上燃料气体在中心部分的平面上流过，在另一方的隔板上氧化剂气体在中心部分的平面上流过。在这样构成的燃料电池用隔离件上，利用薄板的冲压成型，可制作2块隔板，通过将这些隔板作为一组一体化形成隔离件，因此，可望轻量化。又，因为隔离件的周边部为壳体构造，所以，容易大量生成，可吸收电极尺寸的误差，并且可提高燃料气体以及氧化剂气体的密封性。
但是，在上述传统的特开昭63-266776号所示的燃料电池用隔离件上，因为隔离件的周边部为具有空洞的壳体构造，所以，存在隔离件的厚度变厚的缺点。
因此，本发明的第2以及第3实施形式的目的在于：通过使隔离件的厚度变薄，提供可使燃料电池在发电电池的层叠方向小型化的用于向燃料电池供给气体的构造；并且，提供可将供给发电电池的燃料气体和氧化剂气体控制在最适合发电的温度的用于向燃料电池提供气体的构造。
又，作为传统的技术，公开的固体电解质型燃料电池(特开平5-182680号)，是在固体电解质膜的两面分别设计燃料极以及空气极，分配器由利用与固体电解质膜同一组成的材料制成的基体部和设在基体部表面的利用导电性材料制成的导电部构成，固体电解质膜通过基体部与内接件连接，并且空气极以及燃料极通过导电部与内接件电连接。
在这样构成的固体电解质型燃料电池上，因为分配器的基体部显示与固体电解质膜同样产生收缩，因此，对于一同烧结时或运转时的升降温，可防止分配器从固体电解质膜上脱落，可防止分配器相对固体电解质膜翘曲。又，因为上述基体部可采用与固体电解质膜的材料同样的以氧化锆为主要成分的材料，所以，为电绝缘体。其结果，使分配器的内外的导通通过导电部进行。
但是，在上述传统的固体电解质型燃料电池上，由于不用于发电的分配器的基体部连接在固体电解质膜上，因此，用于发电的固体电解质膜的表面积狭窄，存在发电效率低的缺点。
为了克服该缺点，公开的固体电解质型燃料电池(特开平6-13088号)，将由阳极、固体电解质体以及阴极的层叠体构成的集合体，与设置有反应气体供给管的隔离件交替层叠，并在隔离件的一侧面上形成燃料气体流通的槽，在另一侧面上形成氧化剂气体流通的槽。在该燃料电池上，反应气体供给管由至少一部分为氧化铝瓷管等陶瓷管形成的燃料气体供给管和氧化剂供给管构成。构成使燃料气体供给管连接在隔离件的侧面上与燃料气体流过的槽连通，使氧化剂供给管连接在隔离件的侧面上与氧化剂气体流通的槽连通。或者，燃料气体供给管连接在由陶瓷形成的燃料气体分配器上，氧化剂供给管连接在由陶瓷形成的氧化剂气体分配器上。
在这样构成的固体氧化物型燃料电池上，由于反应气体供给管分别与各隔离件连接，因此，可以不必有密封集合体以及隔离件上形成的圆形的气体集流处的圆形的玻璃环，同时，可以不必有对集合体与隔离件间进行密封的四方形的玻璃环。
但是，在上述传统的特开平6-13088号公报所示的固体氧化物型燃料电池上，由于反应气体供给管的一部分或全部由比较脆的陶瓷管形成，因此其安装作业必须小心进行，安装作业时间延长，并且由于燃料电池的反复发热和冷却使反应气体供给管上受到热应力作用，存在反应气体供给管损坏的危险。
并且，在上述传统的固体氧化物型燃料电池上，燃料气体分配器以及氧化剂气体分配器用陶瓷制作非常困难，并且耐热膨胀和热冲击性差，也存在容易破损的问题。
因此，本发明的第4实施形式的目的在于：提供可将发电电池的表面全部用于发电，可以以比较简单的构造将连接在分配器上的各隔离件分别进行电绝缘，并可防止延长燃料用短管以及氧化剂用短管的组装作业时间，同时可防止燃料用短管等因热应力而损坏的燃料电池组件的分配器构造。
发明介绍
本发明的第1实施形式的燃料电池组件，是如方案1～25所述的发明。
即，方案1涉及的发明如图1以及图2所示那样，是一种燃料电池组件，其特征在于：是由电解质层12a和配置在该电解质层12a的两面的燃料极层12b以及氧化剂极层12c构成的发电电池12层叠(n+1)个(n为正的整数)的燃料电池；在第i号(i＝1，2，……，n)的发电电池12的燃料极层12b和与该燃料极层12b相邻的第(i+1)号的发电电池12的氧化剂极层12c之间，各插装1块由导电性材料形成板状的隔离件16，总计插装n块；在第i号的发电电池12的燃料极层12b与第j号(j＝1，2，……，n)的隔离件16之间插装具有导电性的多孔质的燃料极集电体17；在第(i+1)号的发电电池12的氧化剂极层12c与第j号的隔离件16之间插装具有导电性的多孔质的氧化剂极集电体18；在第1号的发电电池12的氧化剂极层12c上隔着氧化剂极集电体18层叠由导电性材料形成板状的单一氧化剂用端板21；在第(n+1)号的发电电池12的燃料极层12b上隔着燃料极集电体17层叠由导电性材料形成板状的单一燃料用端板22；n块隔离件16分别具有将燃料气体从隔离件16外周面导入并从隔离件16的大致中心向燃料极集电体17喷出的燃料供给通道23，和将氧化剂气体从隔离件16外周面导入并从隔离件16的与氧化剂极集电体18相对的面喷出的氧化剂供给通道24；单一氧化剂用端板21，具有将氧化剂气体从氧化剂用端板21的与氧化剂极集电体18相对的面喷出的氧化剂供给通道27；单一燃料用端板22具有将燃料气体从燃料用端板22的大致中心向燃料极集电体18喷出的燃料供给通道26；分别向燃料供给通道23、26提供燃料气体的燃料用分配器13设计在燃料电池11的近旁；分别向氧化剂供给通道24、27提供氧化剂气体的氧化剂用分配器14设计在燃料电池11的近旁；在氧化剂用端板21以及燃料用端板22上分别电连接一对电极端子41、42。
在该方案1所述的燃料电池组件中，在将燃料气体导入燃料用分配器13时，燃料气体通过隔离件16以及燃料用端板22的燃料供给通道23、26，从隔离件16以及燃料用端板22的大致中心向燃料极集电体17的中心喷出。该喷出的燃料穿过燃料极集电体17内从燃料极层12b的大致中心向外周缘流动。同时，在将氧化剂气体导入燃料用分配器13时，氧化剂气体通过隔离件16以及氧化剂用端板21的氧化剂供给通道24、27，从隔离件16以及氧化剂用端板21的大致中心向氧化剂极集电体18的中心喷出。该喷出的氧化剂气体穿过氧化剂极集电体18内并在氧化剂极层12c内沿固体电解质层11a流动。
氧化剂气体接受来自与跨越发电电池12的整面的氧化剂极集电体18相接的部分的氧化剂极层12c的电子而离子化成为氧化物离子，该氧化物离子在固体电解质层12a内扩散移动到达与燃料极层12b的界面近旁。这样，氧化物离子与燃料气体反应生成反应物，因为在燃料极层12b上释放电子，所以，通过从燃料极集电体17的整面获取该电子而产生大电流，获得电力。因为(n+1)个发电电池12通过由导电性材料形成的隔离件16、燃料极集电体17以及空气极集电体18串联连接，且在两端设计由导电性材料形成的氧化剂用端板21以及燃料用端板22，所以，可从一对电极端子41、42获得大的电力。
方案2涉及的发明，是方案1涉及的发明，其特征在于：并且如图1～图3所示那样，构成使在n块隔离件16上形成的各氧化剂供给通道24将氧化剂气体从隔离件16外周面导入并从隔离件16的与氧化剂极集电体18相对的面簇射(喷淋)状大致均匀喷出；构成使在单一氧化剂用端板21上形成的氧化剂供给通道27将氧化剂气体从氧化剂用端板21的与氧化剂极集电体18相对的面簇射状大致均匀喷出。
在该方案2所述的燃料电池上，因为氧化剂气体从氧化剂供给通道24、27簇射状地向氧化剂极集电体18大致均匀喷出，所以，可利用该氧化剂气体将发电电池12均匀加热·冷却。并且，当因燃料电池11在发电的过程中产生焦耳热，使发电电池12被加热到设定温度以上时，可通过从上述氧化剂供给通道24、27喷出温度比设定温度低的氧化剂气体，均匀冷却发电电池12，所以，可防止发电电池12的因局部加热或冷却引起的损坏。
方案3涉及的发明，是方案1或2涉及的发明，其特征在于：并且如图2以及图3所示那样，在n块隔离件16、单一氧化剂用端板21或单一燃料用端板22的任何1个或2个以上，不与燃料供给通道23、26及氧化剂供给通道24、27的任何一方连通地形成多个插入孔16a，第1加热器31或温度传感器的任何一方或双方插入多个插入孔16a内。
在该方案3所述的燃料电池组件上，在燃料电池11启动时，通过向第1加热器31通电，可使发电电池12快速升温，所以，可缩短升温时间。并且，因为发电电池12均匀升温，发电电池12的中心与外周缘之间的温度差消失而均匀地产生热膨胀，所以，可防止发电电池12损坏。并且，如果根据温度传感器的检测输出控制第1加热器，则可更精确地控制隔离件等的温度。
方案4涉及的发明，是方案1或2涉及的发明，其特征在于：并且在n块隔离件16、单一氧化剂用端板21或单一燃料用端板22的任何1个或2个以上，不与燃料供给通道及氧化剂供给通道的任何一方连通地形成多个轻量化孔。
在该方案4所述的燃料电池上，由于轻量化孔的形成可减轻隔离件、氧化剂用端板或燃料用端板的重量，所以，可望使燃料电池轻量化。
方案5涉及的发明，是方案1到4中任何一项涉及的发明，其特征在于：并且如图2以及图4所示那样，在n块隔离件16的与燃料极集电体17的相对面以及单一燃料用端板22的与燃料极集电体17的相对面上，分别形成从各隔离件16以及燃料用端板22的中心涡漩状延伸的多条切槽16b、22b。
在该方案5所述的燃料电池上，因为在隔离件16的与燃料极集电体17的相对面以及燃料用端板22的与燃料极集电体17的相对面上分别涡漩状形成多条切槽16b、22b，所以，燃料气体沿切槽16b、22b涡漩状地流动，延长了燃料气体的反应通道。其结果，增加了燃料气体与燃料极层12b之间的冲撞次数，可提高燃料电池11的输出功率。
方案6涉及的发明，是方案1到5中任何一项涉及的发明，其特征在于：并且如图1所示那样，燃料用短管28通过燃料用绝缘管36插在燃料用分配器13上，燃料用绝缘管36以及燃料用短管28的插入部的间隙用具有电绝缘性的燃料用密封件37密封；氧化剂用短管29通过氧化剂用绝缘管38插在氧化剂用分配器14上，氧化剂用绝缘管38以及氧化剂用短管29的插入部的间隙用具有电绝缘性的氧化剂用密封件39密封。
在该方案6所述的燃料电池组件上，可将发电电池12与燃料用分配器13以及氧化剂用分配器14进行电绝缘，同时，可防止燃料气体从上述燃料用分配器13泄漏，防止氧化剂气体从氧化剂用分配器14泄漏。
方案7涉及的发明，是方案1到6中任何一项涉及的发明，其特征在于：并且如图1所示那样，向燃料用分配器13提供燃料气体的燃料预热管43卷绕在燃料电池11的外周面上，向氧化剂用分配器14提供氧化剂气体的氧化剂预热管44卷绕在燃料电池11的外周面上，燃料电池11与燃料预热管43以及氧化剂预热管44一起装在内壳46内，将从发电电池12排出的燃料气体以及氧化剂气体排到内壳46外的排气管51连接在内壳46上。
在该方案7所述的燃料电池组件上，流过燃料预热管43内的燃料气体被从发电电池12排出的高温排气(由燃料气体以及氧化剂气体反应生成的水蒸气以及CO2)加热提供给燃料用分配器13；流过氧化剂预热管44内的氧化剂气体也被从发电电池12排出的上述高温排气加热提供给氧化剂分配器44。因此，由于燃料气体以及氧化剂气体以适合发电的温度提供给各发电电池12，所以，可提高发电效率。
方案8涉及的发明，是方案7涉及的发明，其特征在于：并且如图1所示那样，氧化剂预热管44连接在氧化剂用分配器14的纵向的大致中心处。
在该方案8所述的燃料电池组件上，在发电过程中，由于燃料电池11的内部电阻而产生焦耳热，使燃料电池11的层叠方向的中心部分最热，因此，通过氧化剂预热管44以及氧化剂用分配器14向该部分提供温度较低的氧化剂气体，可保证发电电池12的热均匀。
方案9涉及的发明，是方案7或8涉及的发明，其特征在于：并且如图1所示那样，还具有卷绕在燃料电池11的外周面上且收在内壳46内的第2加热器32。
在该方案9所述的燃料电池组件上，流过燃料预热管43内的燃料气体利用从发电电池12排出的高温的排气或第2加热器32加热，提供给燃料用分配器13；流过氧化剂预热管44内的氧化剂气体也利用从发电电池12排出的上述高温的排气或第2加热器32加热，提供给氧化剂用分配器14。因此，由于燃料气体以及氧化剂气体以适合发电的温度提供给各发电电池12，所以，可提高发电效率。
方案10涉及的发明，是方案7到9中任何一项涉及的发明，其特征在于：并且如图1所示那样，内壳46的至少内表面上镀银、隔着镍镀底层镀银或镀铂。
在该方案10所述的燃料电池组件上，通过在燃料电池11的运行过程中利用发电电池12产生的辐射热，可进一步提高发电电池12以及隔离件16的保温效果。
方案11涉及的发明，是方案7到10中任何一项涉及的发明，其特征在于：并且如图1所示那样，内壳46的外面被隔热材料47覆盖，同时，在内壳46的外周面上卷绕燃料预热管43、氧化剂预热管44以及排气管51；并且，内壳46与燃料预热管43、氧化剂预热管44以及排气管51一起收在外壳48内。在该方案11所述的燃料电池组件上，燃料预热管43内的燃料气体以及氧化剂预热管44内的氧化剂气体在导入内壳46内之前，被通过环卷绕在内壳46的外周面上的排气管51内的高温的排气加热。这样，因为燃料气体以及氧化剂气体在进入内壳46内预热之前还被预热，所以，可进一步提高发电效率。
方案12涉及的发明，是方案11涉及的发明，其特征在于：并且如图1所示那样，外壳48的至少内面上镀银、隔着镍镀底层镀银或镀铂。
在该方案12所述的燃料电池组件上，通过在燃料电池11的运行过程中利用发电电池12产生的辐射热，可进一步提高发电电池12以及隔离件16的保温效果。
方案13涉及的发明，是方案7到12中任何一项涉及的发明，其特征在于：并且在燃料预热管内以燃料气体可通过的密度填充重整粒子。
在该方案13所述的燃料电池组件上，因为燃料气体在燃料预热管内利用重整粒子重整，所以，不需要传统上在燃料电池组件外部设置的重整(改质)器。
又，上述重整粒子最好由包含从Ni、NiO、Al2O3、SiO2、MgO、CaO、Fe2O3、Fe3O4、V2O3、NiAl2O4、ZrO2、SiC、Cr2O3、ThO2、Ce2O3、B2O3、MnO2、ZnO、Cu、BaO以及TiO2之中选出的1种或2种以上的元素或氧化物形成。
方案15涉及的发明，是方案1到14中任何一项涉及的发明，其特征在于：并且如图2所示那样，燃料极集电体17是由镀镍、镀银、隔着镍镀底层镀银或镀铜的不锈钢、镍基合金或铬基合金、或者镍、银、银合金、铂或铜形成；n块隔离件16以及燃料用端板22分别由不锈钢、镍基合金或铬基合金的任何一种形成；燃料极集电体17分别接合在各隔离件16以及燃料用端板22上。
在该方案15所述的燃料电池上，可通过上述接合部分长期保持隔离件16以及燃料极集电体18的电导通，和燃料用端板22以及燃料极集电体17的电导通。并且，因为预先将燃料极集电体17分别接合在各隔离件16以及燃料用端板22上，所以，可缩短燃料电池11的组装作业时间，提高组装作业性。
方案16涉及的发明，是方案1到14中任何一项涉及的发明，其特征在于：并且如图2所示那样，氧化剂极集电体18是由镀银、隔着镍镀底层镀银或镀铂的不锈钢、镍基合金或铬基合金、或者银、银合金或铂形成；n块隔离件16以及氧化剂用端板21分别由不锈钢、镍基合金或铬基合金的任何一种形成；氧化剂极集电体18分别接合在各隔离件16以及氧化剂用端板21上。
在该方案16所述的燃料电池上，即使隔离件16以及氧化剂用端板21在高温下暴露在氧化剂气体(高温氧化性气氛)中，因为隔离件16与氧化剂极集电体18的接合部分和氧化剂用端板21与氧化剂极集电体18的溶敷的接合部分被溶敷，所以可防止这些接合部分的氧化。其结果，可通过上述接合部长期保持隔离件16以及氧化剂极集电体18的电导通和氧化剂用端板21以及氧化剂极集电体18的电导通。并且，因为预先将氧化剂极集电体18分别接合在各隔离件16以及燃料用端板22上，所以，可缩短燃料电池11的组装作业时间，提高组装作业性。
方案17涉及的发明，是方案1到16中任何一项涉及的发明，其特征在于：并且如图1所示那样，n块隔离件16、单一氧化剂用端板21或单一燃料用端板22的任何1个的表面或2个以上的表面分别被镀镍、镀铬、镀银或隔着镍镀底层镀银。
在该方案17所述的燃料电池上，可更长期地保持隔离件16、氧化剂用端板21或燃料用端板22与燃料极集电体17或氧化剂极集电体18之间的电导通。
方案18涉及的发明，是方案1到17中任何一项涉及的发明，其特征在于：并且如图1所示那样，燃料预热管43、燃料用分配器13、燃料用短管28、氧化剂预热管44、氧化剂用分配器14或氧化剂用短管27的任何1个或2个以上由不锈钢、镍基合金或铬基合金中的任何一种形成，并在内面上镀银、隔着镍镀底层镀银或镀铂。
在该方案18所述的燃料电池组件上，氧化剂预热管44、氧化剂用分配器14以及氧化剂用短管27的内部不会被氧化，可抑制氧化层(粉状的氧化物)的生成。另一方面，为还原性气氛的燃料预热管43、燃料用分配器13以及燃料用短管28的内部虽然存在水蒸气，但可抑制因该水蒸气产生的氧化层。
方案19涉及的发明，是方案1到17中任何一项涉及的发明，其特征在于：并且如图1所示那样，燃料预热管43、燃料用分配器13、燃料用短管28、氧化剂预热管44、氧化剂用分配器14或氧化剂用短管27的任何1个或2个以上由不锈钢、镍基合金或铬基合金中的任何一种形成，并在外面上镀银、隔着镍镀底层镀银或镀铂。
在该方案19所述的燃料电池组件上，通过在燃料电池11的运行过程中利用发电电池12产生的辐射热，可进一步提高发电电池12以及隔离件16的保温效果。
方案20涉及的发明，是方案1到17中任何一项涉及的发明，其特征在于：并且如图1所示那样，在燃料预热管43、燃料用分配器13以及燃料用短管28的内面上镀镍。
在该方案20所述的燃料电池组件上，在燃料预热管43、燃料用分配器13以及燃料用短管28的内部可进行碳氢化合物的重整反应。
方案21涉及的发明，是方案7到20中任何一项涉及的发明，其特征在于：并且将供水管的前端插入燃料预热管的上部，在供水管的基端连接喷雾器或泵。
在该方案21所述的燃料电池组件上，提供给燃料预热管的水在顺着燃料预热管流下时被气化。其结果，可不需要向燃料预热管提供水蒸气的气化器。
方案22涉及的发明，是方案7到21中任何一项涉及的发明，其特征在于：并且如图1所示那样，在燃料预热管43的最下端连接水分离器53。
在该方案22所述的燃料电池组件上，当燃料电池组件10停止运行，温度下降，水蒸气液化变成水的时候，该水驻留在水分离器53中。其结果，即使再次启动燃料电池组件10，因为水不会在液体状态下就提供给发电电池12，所以，发电电池12的性能不会下降，发电电池12不会破损。
方案23涉及的发明，是方案11到22中任何一项涉及的发明，其特征在于：并且如图1所示那样，将从发电电池12排出的燃料气体以及氧化剂气体引导到内壳46以及外壳48外的排气管51、52，连接在水蒸汽汽轮机上。
在该方案23所述的燃料电池组件上，利用从燃料电池组件10排出的高温的排气加热水，产生压缩水蒸气，将该压缩水蒸气喷射到汽轮机中用于驱动，这样，驱动发电机将热能转换为电能。该燃料电池-水蒸汽汽轮机的联合系统发电效率高于燃料电池单独发电系统。
方案24或25涉及的发明，如图2以及3所示那样，是隔离件或氧化剂用端板，构成使氧化剂供给通道24、27将氧化剂气体从外周面导入并从与氧化剂极集电体18相对的面簇射状大致均匀喷出。
在该方案24或25涉及的隔离件或氧化剂用端板上，因为氧化剂气体从氧化剂供给通道24、27向氧化剂极集电体18簇射状大致均匀喷出，所以，可利用该氧化剂气体均匀加热·冷却发电电池12。并且，当由于燃料电池11的发电过程中产生的焦耳热，使发电电池12被加热到超过设定温度时，因为可通过从上述氧化剂供给通道24、27喷出温度比该设定温度稍低的氧化剂气体，使发电电池12均匀冷却，所以，可防止发电电池12的因局部加热或冷却引起的损坏。
本发明的第2实施形式的燃料电池的气体供给构造，是如方案26～33所述的发明。
即，方案26涉及的发明，如图5以及6所示那样，是一种用于向燃料电池提供气体的构造，其特征在于：燃料电池由固体电解质层111a与配置在该固体电解质层111a的两面的燃料极层111b以及氧化剂极层111c构成的发电电池111层叠(n+1)个(n为正的整数)，在第i号(i＝1，2，……，n)的发电电池111的燃料极层111b和与该燃料极层111b相邻的第(i+1)号的发电电池111的氧化剂极层111c之间，各插装1块由导电性材料形成板状的隔离件112，总计插装n块；n块隔离件112分别具有将燃料气体从隔离件112外周面上形成的隔离件用燃料导入孔118a导入并通过在112内形成的隔离件用燃料连通孔118c从在隔离件112的与燃料极层111b的相对面上形成的隔离件用燃料喷出孔118b喷出的隔离件用燃料通道118，和将氧化剂气体从隔离件112外周面上形成的隔离件用氧化剂导入孔119a导入并通过隔离件112内形成的隔离件用氧化剂连通孔119c从在隔离件112的与氧化剂极层111c的相对面上形成的隔离件用氧化剂喷出孔219b喷出的隔离件用氧化剂通道119；隔离件112具有，在一侧面上形成构成隔离件用燃料导入孔118a以及隔离件用燃料连通孔118c的隔离件用燃料凹槽121a、在另一侧面上形成构成隔离件用氧化剂导入孔119a以及隔离件用氧化剂连通孔119c的隔离件用氧化剂凹槽121b的隔离件用基板121，和覆盖隔离件用燃料凹槽121a同时形成隔离件用燃料喷出孔118b的隔离件用燃料盖体122，以及覆盖隔离件用氧化剂凹槽121b同时形成隔离件用氧化剂喷出孔219b的隔离件用氧化剂盖体123。
在方案26所述的用于向燃料电池提供气体的构造中，通过使隔离件用燃料盖体122以及隔离件用氧化剂盖体123分别覆盖隔离件用基板121的隔离件用燃料凹槽121a以及隔离件用氧化剂凹槽121b，分别形成燃料气体通过的隔离件用燃料通道118以及氧化剂气体通过的隔离件用氧化剂通道119。因此，由于可使各隔离件112的厚度极薄，所以，可使燃料电池110在发电电池111的层叠方向小型化。
方案27涉及的发明，是方案26涉及的发明，其特征在于：并且如图5以及图6所示那样，隔离件用燃料喷出孔118b位于隔离件用基板121的中心地在隔离件用燃料盖体122上形成，隔离件用氧化剂喷出孔219b在隔离件用氧化剂盖体123上形成，使氧化剂气体向与隔离件用基板121相对的氧化剂极层111c簇射状大致均匀喷出。
方案28涉及的发明，是方案26或27涉及的发明，其特征在于：并且如图5以及图6所示那样，在隔离件112的与燃料极层111b相对的面上分别形成从隔离件用燃料喷出孔118b涡漩状延伸的多条切槽。
在该方案27或28所述的用于向燃料电池提供气体的构造中，当燃料气体导入隔离件用燃料通道118时，燃料气体从隔离件用燃料喷出孔118b向燃料极层111b的中心喷出，从燃料极层111b的中心沿切槽涡漩状流动。这样，燃料气体的反应通道延长，增加了燃料气体与燃料极层111b的冲撞次数，可提高燃料电池的输出功率。同时，当氧化剂气体导入隔离件用氧化剂通道119时，氧化剂气体从隔离件用氧化剂喷出孔119b向氧化剂极层111c簇射状大致均匀喷出，在氧化剂极层111c内沿固体电解质层111a流动。这样，发电电池111可被氧化剂气体均匀加热·冷却，可防止发电电池111的因局部加热或冷却而损坏。
方案29涉及的发明，是方案26或28涉及的发明，其特征在于：并且隔离件用燃料喷出孔位于隔离件用基板的中心地在隔离件用燃料盖体上形成；隔离件用氧化剂喷出孔位于隔离件用基板的中心地在隔离件用氧化剂盖体上形成。
方案30涉及的发明，是方案29涉及的发明，其特征在于：并且在隔离件的与氧化剂极层相对的面上分别形成从隔离件用氧化剂喷出孔涡漩状延伸的多条切槽。
在该方案29或30所述的用于向燃料电池提供气体的构造中，当燃料气体导入隔离件用燃料通道时，燃料气体从隔离件用燃料喷出孔向各燃料极层的中心喷出，从燃料极层的中心沿切槽涡漩状流动。这样，燃料气体的反应通道延长，增加了燃料气体与燃料极层的冲撞次数。同时，当氧化剂气体导入隔离件用氧化剂通道时，氧化剂气体从隔离件用氧化剂喷出孔向氧化剂极层的中心喷出，从氧化剂极层的中心沿切槽涡漩状流动。这样，氧化剂气体的反应通道延长，增加了氧化剂气体与氧化剂极层的冲撞次数。其结果，可提高燃料电池的输出功率。
并且，隔离件112由不锈钢、镍基合金或铬基合金中的任何一种形成，最好在隔离件112的表面采用镀镍或镀银的任何一种或两种。
并且，还可在隔离件用燃料通道118内以燃料气体可通过的密度填充重整粒子。
方案33涉及的发明，是方案26涉及的发明，其特征在于：并且如图6所示那样，在隔离件用基板121上分别形成可插入热电偶136的热电偶插入槽121g以及可插入加热器137的加热器插入槽121h。
在该方案33所述的用于向燃料电池提供气体的构造中，通过在燃料电池110启动时开启加热器137，加热隔离件112使燃料电池110升温到启动温度。当燃料电池达到启动温度时，根据检测该启动温度的热电偶136的检测输出关闭加热器137。并且在燃料电池110的发电过程中，当由于在燃料电池110上因产生焦耳热而使燃料电池110的温度上升时，可根据热电偶136的检测输出提供温度比燃料电池110的工作温度稍低的氧化剂气体。这样，可进行隔离件112的温度调节。
本发明的第3实施形式的燃料电池的气体供给构造，是方案34～41所述的发明。
即，方案34涉及的发明，如图12所示那样，是一种燃料电池的气体供给构造，其特征在于：燃料电池210，是在固体电解质层211a与配置在该固体电解质层211a的两面的燃料极层211b以及氧化剂极层211c构成的发电电池211层叠(n+1)个(n为正的整数)，在第i号(i＝1，2，……，n)的发电电池211的燃料极层211b和与该燃料极层211b相邻的第(i+1)号的发电电池211的氧化剂极层211c之间，各插装1块由导电性材料形成板状的隔离件212，总计插装n块；n块隔离件212分别具有将燃料气体从隔离件212外周面上形成的隔离件用燃料导入孔218a导入并从在隔离件212的与燃料极层211b的相对面上形成的隔离件用燃料喷出孔218b喷出的隔离件用燃料通道218，和将氧化剂气体从隔离件212外周面上形成的隔离件用氧化剂导入孔219a导入并从在隔离件212的与氧化剂极层211c的相对面上形成的隔离件用氧化剂喷出孔219b喷出的隔离件用氧化剂通道219；隔离件212具有，形成隔离件用燃料喷出孔218b的隔离件用燃料薄板221，和形成隔离件用氧化剂喷出孔219b的隔离件用氧化剂薄板222，以及被隔离件用燃料薄板221和隔离件用氧化剂薄板222夹住形成构成隔离件用燃料通道218的隔离件用燃料槽223c以及构成隔离件用氧化剂通道219的隔离件用氧化剂槽223d的隔离件用带槽薄板223。
在该方案34所述的燃料电池的气体供给构造中，通过用形成隔离件用燃料喷出孔218b的隔离件用燃料薄板221和形成隔离件用氧化剂喷出孔219b的隔离件用氧化剂薄板222夹住形成隔离件用燃料槽223c以及隔离件用氧化剂槽223d的隔离件用带槽薄板223，分别形成燃料气体通过的隔离件用燃料通道218以及氧化剂气体通过的隔离件用氧化剂通道219。因此，由于各隔离件212的厚度可以极薄，所以，可使燃料电池210在发电电池211的层叠方向小型化。
方案35涉及的发明，是方案34涉及的发明，其特征在于：并且如图12以及图13所示那样，隔离件用燃料喷出孔218b在隔离件用燃料薄板221的中心形成，隔离件用氧化剂喷出孔219b在隔离件用氧化剂薄板222的中心形成。
方案36涉及的发明，是方案34或35涉及的发明，其特征在于：并且如图12以及图13所示那样，在隔离件用燃料薄板221的表面分别形成从隔离件用燃料喷出孔218b涡漩状延伸的多条切槽。
方案37涉及的发明，是方案34或35所述的发明，其特征在于：并且如图12以及图13所示那样，在隔离件用氧化剂薄板222的表面分别形成从隔离件用氧化剂喷出孔219b涡漩状延伸的多条切槽。
在方案35～37所述的燃料电池的气体供给构造中，当燃料气体导入隔离件用燃料通道218时，燃料气体从隔离件用燃料喷出孔218b向各燃料极层211b的中心喷出，并从燃料极层211b的中心沿切槽涡漩状流动。这样，燃料气体的反应通道延长，增加了燃料气体与燃料极层211b的冲撞次数。同时，当氧化剂气体导入隔离件用氧化剂通道219时，氧化剂气体从隔离件用氧化剂喷出孔219b向各氧化剂极层211c的中心喷出，从氧化剂极层211c的中心沿切槽涡漩状流动。这样，氧化剂气体的反应通道延长，增加了氧化剂气体与氧化剂极层211c的冲撞次数。其结果，可提高燃料电池210的输出功率。
方案38涉及的发明，是方案34到36中任何一项涉及的发明，其特征在于：并且隔离件用燃料喷出孔在隔离件用燃料薄板的中心形成，隔离件用氧化剂喷出孔在隔离件用氧化剂薄板上形成使氧化剂气体向与隔离件用氧化剂薄板相对的氧化剂极层簇射状大致均匀喷出。
在方案38所述的燃料电池的气体供给构造中，当燃料气体导入隔离件用燃料通道时，燃料气体从隔离件用燃料喷出孔向各燃料极层的中心喷出，从燃料极层的中心沿切槽涡漩状流动。这样，燃料气体的反应通道延长，增加了燃料气体与燃料极层的冲撞次数，可提高燃料电池的输出功率。同时，当氧化剂气体导入隔离件用氧化剂通道时，氧化剂气体从隔离件用氧化剂喷出孔向氧化剂极层簇射状大致均匀喷出，在氧化剂极层内沿固体电解质层流动。这样，发电电池可被氧化剂气体均匀加热·冷却，可防止发电电池因局部加热或冷却而损坏。
又，隔离件212分别由不锈钢、镍基合金或铬基合金中的任何一种形成，并最好在隔离件212的表面采用镀镍或镀银中的任何一种或两种。
又，还可在隔离件用燃料通道218内以燃料气体可通过的密度填充重整粒子。
方案41涉及的发明，是方案34涉及的发明，其特征在于：并且如图13所示那样，在隔离件用带槽薄板223上分别形成可插入热电偶236的热电偶插入槽223e以及可插入加热器237的加热器插入槽223f。
在该方案41所述的燃料电池的气体供给构造中，通过在燃料电池210启动时开启加热器237，加热隔离件212使燃料电池210升温到启动温度。当燃料电池达到启动温度时，根据检测该启动温度的热电偶236的检测输出关闭加热器237。并且在燃料电池210的发电过程中，当由于在燃料电池210上产生焦耳热而使燃料电池210的温度上升时，根据热电偶236的检测输出提供温度比燃料电池210的工作温度稍低的氧化剂气体。这样，进行隔离件212的温度调节。
本发明的第4实施形式的燃料电池组件的分配器构造，是方案42～53所述的发明。
即，方案42涉及的发明，如图16以及图17所示那样，是一种燃料电池组件的改进，该燃料电池组件配置有：具有发电电池311和可向该发电电池311提供燃料气体的燃料供给通道318、322以及可向发电电池311提供氧化剂气体的隔离件用氧化剂通道319、321的燃料电池310，和设置在该燃料电池310近旁通过燃料用短管331向燃料供给通道318、322提供燃料气体的燃料用分配器323，以及设置在燃料电池310近旁通过氧化剂用短管332向氧化剂供给通道319、321提供氧化剂气体的氧化剂用分配器324。
其具有特征的构成在于：燃料用分配器323具有，箱状或筒状的由金属材料形成的燃料用分配器本体326，和封闭该燃料用分配器本体326的燃料侧开口部326a同时直接连接多个燃料用短管331且由电绝缘材料形成的一个板状的燃料用盖体327；氧化剂用分配器324具有，箱状或筒状的由金属材料形成的氧化剂用分配器本体328，和封闭该氧化剂用分配器本体328的氧化剂侧开口部328a同时直接连接多个氧化剂用短管332且由电绝缘材料形成的一个板状的氧化剂用盖体329。
在该方案42所述的燃料电池的分配器构造中，因为燃料用分配器323中连接燃料用短管331的燃料用盖体327是由电绝缘材料形成的，所以，各隔离件312不会因为燃料用分配器323短路。并且，燃料用分配器323，只要利用由电绝缘材料形成的燃料用盖体327封闭由金属材料形成的燃料用分配器本体326的燃料侧开口部326a就可以了，所以，构造简单，可减少组装工序。
另一方面，因为氧化剂用分配器324中连接氧化剂用短管332的氧化剂用盖体329是由电绝缘材料形成的，所以，各隔离件312不会因为氧化剂用分配器324短路。并且，氧化剂用分配器324，只要利用电绝缘材料形成的氧化剂用盖体329封闭由金属材料形成的氧化剂用分配器本体328的氧化剂侧开口部328a就可以了，所以，构造简单，可减少组装工序。
方案43涉及的发明，是方案42所述的发明，其特征在于：如图16以及图17所示那样，发电电池311由固体电解质层311a与配置在该固体电解质层311a的两面的燃料极层311b以及氧化剂极层311c构成，燃料电池310是由发电电池311层叠(n+1)个(n为正的整数)构成，在第i号(i＝1，2，……，n)的发电电池311的燃料极层311b和与该燃料极层311b相邻的第(i+1)号的发电电池311的氧化剂极层311c之间，各插装1块由金属材料形成板状的隔离件312，总计插装n块，n块隔离件312分别具有将燃料气体从隔离件312外周面导入并向端板用氧化剂通道321的与燃料极集电体313相对的面喷出的燃料供给通道318，和将氧化剂气体从隔离件312外周面导入并从隔离件312的与氧化剂极集电体314相对的面喷出的隔离件用氧化剂通道319；燃料用分配器323沿发电电池的层叠方向延伸设计，氧化剂用分配器324沿发电电池311的层叠方向延伸设计。
在该方案43所述的燃料电池组件的分配器构造中，因为在发电电池与隔离件交替层叠的固体氧化物型燃料电池的侧方，沿燃料电池的层叠方向延伸设计燃料用分配器以及氧化剂用分配器，所以，可使燃料用分配器以及氧化剂用分配器简单且紧凑构成。
方案44涉及的发明，是方案42或43涉及的发明，其特征在于：并且如图17所示那样，在燃料用分配器本体326上形成燃料侧螺纹孔326b，在燃料用盖体327上形成燃料侧通孔327b，通过将穿过燃料侧通孔327b的燃料侧固定螺钉333拧在燃料侧螺纹孔326b上，将燃料用盖体327固定在燃料用分配器本体326上，并且，燃料侧通孔327b的孔径形成得比燃料侧固定螺钉333大，使得可以吸收燃料用分配器本体326以及燃料用盖体327的因热膨胀以及热收缩引起的变形量的差。
在该方案44所述的燃料电池组件的分配器构造中，虽然因发电运行反复启动和停止所带来的温差大的热循环作用在燃料用分配器323上，但因为燃料侧通孔327b的孔径形成得比燃料侧固定螺钉333大，所以，燃料用分配器本体326以及燃料用盖体327的因热膨胀以及热收缩引起的变形量的差，可以分别被上述燃料侧通孔327b与燃料侧固定螺钉333之间形成的较大的间隙吸收，其结果，燃料用盖体327上不会受到大的力作用，燃料用盖体327不会破损。
方案45涉及的发明，是方案42到44中任何一项涉及的发明，其特征在于：并且如图17所示那样，在氧化剂用分配器本体328上形成氧化剂侧螺纹孔328b，在氧化剂用盖体329上形成氧化剂侧通孔329b，通过将穿过氧化剂侧通孔329b的氧化剂侧固定螺钉334拧在氧化剂侧螺纹孔328b上，将氧化剂用盖体329固定在氧化剂用分配器本体328上，并且，氧化剂侧通孔329b的孔径形成得比氧化剂侧固定螺钉334大，使得可以吸收氧化剂用分配器本体328以及氧化剂用盖体329的因热膨胀以及热收缩引起的变形量的差。
在该方案45所述的燃料电池组件的分配器构造中，虽然因发电运行反复启动和停止所带来的温差大的热循环作用在氧化剂用分配器324上，但因为氧化剂侧通孔329b的孔径形成得比氧化剂侧固定螺钉334大，所以，氧化剂用分配器本体328以及氧化剂用盖体329的因热膨胀以及热收缩引起的变形量的差，可以分别被氧化剂侧通孔329b与氧化剂侧固定螺钉334之间形成的较大的间隙吸收，其结果，氧化剂用盖体329上不会受到大的力作用，氧化剂用盖体329不会破损。
方案46涉及的发明，是方案42或43涉及的发明，其特征在于：并且如图19所示那样，在燃料用分配器本体376上形成燃料侧贯通孔376b，在燃料用盖体327上形成燃料侧通孔327b，通过将穿过燃料侧通孔327b以及燃料侧贯通孔376b的燃料侧固定螺钉383拧在燃料侧螺母386上，将燃料用盖体327固定在燃料用分配器本体376上，并且，燃料侧通孔327b或燃料侧贯通孔376b的孔径形成得比燃料侧固定螺钉383大，使得可以吸收燃料用分配器本体376以及燃料用盖体327的因热膨胀以及热收缩引起的变形量的差。
在该方案46所述的燃料电池组件的分配器构造中，虽然因发电运行反复启动和停止所带来的温差大的热循环作用在燃料用分配器373上，但因为燃料侧通孔327b或燃料侧贯通孔376b的孔径形成得比燃料侧固定螺钉383大，所以，燃料用分配器本体376以及燃料用盖体327的因热膨胀以及热收缩引起的变形量的差，可以分别被上述燃料侧通孔327b或燃料侧贯通孔376b与燃料侧固定螺钉383之间形成的较大的间隙吸收，其结果，燃料用盖体327上不会受到大的力作用，燃料用盖体327不会破损。
方案47涉及的发明，是方案42到44中任何一项涉及的发明，其特征在于：并且如图19所示那样，在氧化剂用分配器本体378上形成氧化剂侧贯通孔378b，在氧化剂用盖体329上形成氧化剂侧通孔329b，通过将穿过氧化剂侧通孔329b以及氧化剂侧贯通孔378b的氧化剂侧固定螺钉384拧在氧化剂侧螺母387上，将氧化剂用盖体329固定在氧化剂用分配器本体378上，并且，氧化剂侧通孔329b或氧化剂侧贯通孔378b的孔径形成得比氧化剂侧固定螺钉384大，使得可以吸收氧化剂用分配器本体378以及氧化剂用盖体329的因热膨胀以及热收缩引起的变形量的差。
在该方案47所述的燃料电池组件的分配器构造中，虽然因发电运行反复启动和停止所带来的温差大的热循环作用在氧化剂用分配器374上，但因为氧化剂侧通孔329b或氧化剂侧贯通孔378b的孔径形成得比氧化剂侧固定螺钉384大，所以，氧化剂用分配器本体378以及氧化剂用盖体329的因热膨胀以及热收缩引起的变形量的差，可以分别被上述氧化剂侧通孔329b或氧化剂侧贯通孔378b与氧化剂侧固定螺钉384之间形成的较大的间隙吸收，其结果，氧化剂用盖体329上不会受到大的力作用，氧化剂用盖体329不会破损。
方案48涉及的发明，是方案42、43、44或46中任何一项涉及的发明，其特征在于：并且在燃料用分配器本体的燃料侧开口部周缘与燃料用盖体的周缘之间，填充玻璃制或胶合剂制的燃料用密封件。
在该方案48所述的燃料电池组件的分配器构造中，燃料用分配器内的燃料气体的密封效果好。
方案49涉及的发明，是方案42、43、45或47中任何一项涉及的发明，其特征在于：并且在氧化剂用分配器本体的氧化剂侧开口部周缘与氧化剂用盖体的周缘之间，填充玻璃制或胶合剂制的氧化剂用密封件。
在该方案49所述的燃料电池组件的分配器构造中，氧化剂用分配器内的氧化剂气体的密封效果好。
方案50涉及的发明，是方案46所述的发明，其特征在于：并且如图19所示那样，在燃料用分配器本体376上形成连通燃料侧贯通孔376b的用于使燃料侧固定螺钉383的螺纹部383a露出的燃料侧切槽376d。
在利用燃料侧固定螺钉383以及燃料侧螺母386将燃料用盖体327固定在燃料用分配器本体376上的状态下，在为了运行燃料电池而使燃料电池以及燃料用分配器373达到高温时，上述燃料侧固定螺钉383以及燃料侧螺母386往往会烧接，燃料侧螺母386不能从燃料侧固定螺钉383上取出。这时，在方案50所述的燃料电池组件的分配器构造中，通过将从燃料侧切槽376d露出的燃料侧固定螺钉383用金工用锯等锯断，可使燃料侧固定螺钉383容易从燃料侧贯通孔376b以及燃料侧通孔327b拔出，所以，可使燃料用盖体327脱离燃料用分配器本体376。
方案51涉及的发明，是方案47涉及的发明，其特征在于：并且如图19所示那样，在氧化剂用分配器本体378上形成连通氧化剂侧贯通孔378b的用于使氧化剂侧固定螺钉384的螺纹部384a露出的氧化剂侧切槽378d。
在利用氧化剂侧固定螺钉384以及氧化剂侧螺母387将氧化剂用盖体329固定在氧化剂用分配器本体378上的状态下，在为了运行燃料电池而使燃料电池以及氧化剂用分配器374达到高温时，上述氧化剂侧固定螺钉384以及氧化剂侧螺母387往往会烧接，氧化剂侧螺母387不能从氧化剂侧固定螺钉384取出。这时，在方案51所述的燃料电池组件的分配器构造中，通过将从氧化剂侧切槽378d露出的氧化剂侧固定螺钉384用金工用锯等锯断，可使氧化剂侧固定螺钉384容易从氧化剂侧贯通孔378b以及氧化剂侧通孔329b拔出，所以，可使氧化剂用盖体329脱离氧化剂用分配器本体378。
方案52涉及的发明，是方案42、43、44、46、48或50中任何一项涉及的发明，其特征在于：并且如图19所示那样，在燃料用分配器本体376的上下面分别形成用于将燃料气体导入燃料用分配器本体376的燃料用透孔326c、326c。
在该方案52所述的燃料电池组件的分配器构造中，可将燃料气体大致均匀地提供给各隔离件。
方案53涉及的发明，是方案42、43、45、47、49或51中任何一项涉及的发明，其特征在于：并且如图19所示那样，在氧化剂用分配器本体378的上下面分别形成用于将氧化剂气体导入氧化剂用分配器本体378的氧化剂用透孔328c、328c。
在该方案53所述的燃料电池组件的分配器构造中，可将氧化剂气体大致均匀地提供给各隔离件。
图面的简单说明
图1是本发明的第1实施形式的燃料电池组件的纵断面图。
图2是该燃料电池的图3中的A-A线断面图。
图3是图2中的B-B线断面图。
图4是图2中的C-C线断面图。
图5是本发明的第2实施形式的燃料电池的纵断面图。
图6是图5中的A-A线断面图。
图7是图6中的B-B线断面图。
图8是图5中的C-C线断面图。
图9是图8中的D-D线断面图。
图10是图5中的E-E线断面图。
图11是图10中的F-F线断面图。
图12是本发明的第3实施形式的燃料电池的纵断面图。
图13是图12中的A-A线断面图。
图14是图12中的B-B线断面图。
图15是图12中的C-C线断面图。
图16是本发明的第4实施形式的燃料电池组件的纵断面图。
图17是该燃料电池组件的燃料用分配器以及空气用分配器的第1实施例的分解立体图。
图18是显示燃料用分配器以及空气用分配器的第2实施例的与图17对应的分解立体图。
图19是显示燃料用分配器以及空气用分配器的第3实施例的与图17对应的分解立体图。
图20是显示燃料用分配器以及空气用分配器的第4实施例的与图17对应的分解立体图。
实施发明的最佳形式
参照图面对本发明的第1实施形式的燃料电池组件进行说明。
如图1所示那样，燃料电池组件10设置有：具有层叠(n+1)个发电电池12的燃料电池11，和在该燃料电池11近旁分别设计的一个燃料用分配器13以及一个空气用分配器14(氧化剂用分配器)。在此，n为正的整数。发电电池12由圆板状的固体电解质层12a、配置在该固体电解质层12a两面的圆板状的燃料极层12b以及空气极层12c(氧化剂极层)构成。在从上数第i号(i＝1，2，……，n)的发电电池12的燃料极层12b和与该燃料极层12b相邻的从上数第(i+1)号的发电电池12的空气极层12c之间，各插入1块由导电性材料形成正方形板状的隔离件16，总计插装n块。并且，在从上数第i号的发电电池12的燃料极层12b与从上数第j(j＝1，2，……，n)号的隔离件16之间，插装形成圆板状且具有导电性的多孔质的燃料极集电体17；在从上数第(i+1)号的发电电池12的空气极层12c与从上数第j号的隔离件16之间，插装形成圆板状且具有导电性的多孔质的空气极集电体18(氧化剂极集电体)。上述第j号的隔离件，代表第i号的发电电池与第(i+1)号的发电电池之间的隔离件。并且，在从上数第1号(最上段)的发电电池12的空气极层12c上隔着空气极集电体18层叠由导电性材料形成正方形板状的单一空气用端板21(氧化剂用端板)，在从上数第(n+1)号(最下段)的发电电池12的燃料极层12b上隔着燃料极集电体17层叠由导电性材料形成正方形板状的单一燃料用端板22。
又，固体电解质层、燃料极层、空气极层、燃料极集电体以及空气极集电体也可以不是圆板状，而形成四边形板状、六边形板状、八边形板状等多边形板状。又，隔离件、空气用端板以及燃料用端板也可以不是正方形板状，而形成圆板状或长方形板状、六边形板状、八边形板状等多边形板状。这时，为了使燃料气体从发电电池12的大致中心向外周方向均匀地流动，后面所述的燃料供给通道23的第2燃料孔23b不限于1个，在大致中心上也可以是2个或3个以上。
又，虽然当发电电池的层叠方向与垂直方向一致地、即各发电电池向水平方向延伸地配置燃料电池的时候，燃料气体最好从隔离件的大致中心喷出，但是，当发电电池的层叠方向与水平方向一致地、即各发电电池向垂直方向延伸地配置燃料电池的时候，燃料气体最好从比隔离件的中心稍微向下错一些的部位喷出。其原因在于，在各发电电池向垂直方向延伸地配置燃料电池的状态下，当从隔离件的中心喷出氢或甲烷的燃料气体的时候，由于重力的影响，氢或甲烷上升，在发电电池的上部电池反应比下部激烈。因此，在各发电电池向垂直方向延伸地配置燃料电池的时候，为了如上述那样在发电电池的全部表面上均匀发电，最好使第2燃料孔的位置比隔离件的中心向下错一些。
又，将后面所述的空气供给通道24的第3空气孔24c形成簇状(在横向纵向并排多个状态)的时候，为了使空气在发电电池11全部表面上均匀流动，最好将第3空气孔24c在隔离件16的中心部分比外周部分形成得多些(密些)。这是因为，将簇状的第3空气孔24c以均匀的间隔形成时，与隔离件16的中心部分相比在外周部分会喷出更多的空气。
固体电解质层12a由氧化物离子导电体形成。具体地说，是用通式(1)：Ln1 A Ga B1 B2 B3 O表示的氧化物离子导电体。但是，在上述通式(1)中，Ln1是从La、Ce、Pr、Nd以及Sm中选出的1种或2种以上的元素，重量百分比为43.6％～51.2％；A是从Sr、Ca以及Ba中选出的1种或2种以上的元素，重量百分比为5.4％～11.1％；Ga的重量百分比为20.0％～23.9％；B1是从Mg、Al以及In中选出的1种或2种以上的元素；B2是从Co、Fe、Ni以及Cu中选出的1种或2种以上的元素；B3是从Al、Mg、Co、Ni、Fe、Cu、Zn、Mn以及Zr中选出的1种或2种以上的元素；当B1与B3或B2与B3分别为不同元素的时候，B1的重量百分比为1.21％～1.76％，B2的重量百分比为0.84％～1.26％，B3的重量百分比为0.23％～3.08％；当B1与B3或B2与B3分别为同一元素的时候，B1与B3的重量百分比合计为1.41％～2.70％，B2与B3的重量百分比合计为1.07％～2.10％。
又，固体电解质层12a也可由以通式(2)：Ln11-xAxGa1-y-z-wB1yB2zB3wO3-d表示的氧化物离子导电体形成。但是，在上述通式(2)中，Ln1是从La、Ce、Pr、Nd以及Sm中选出的1种或2种以上的元素；A是从Sr、Ca以及Ba中选出的1种或2种以上的元素；B1是从Mg、Al以及In中选出的1种或2种以上的元素；B2是从Co、Fe、Ni以及Cu中选出的1种或2种以上的元素；B3是从Al、Mg、Co、Ni、Fe、Cu、Zn、Mn以及Zr中选出的1种或2种以上的元素；x为0.05～0.3，y为0.025～0.29，z为0.01～0.15，w为0.01～0.15，y+z+w为0.035～0.3以及d为0.04～0.3。通过用上述那样的氧化物离子导电体形成固体电解质层12a，可以不降低燃料电池11的发电效率而使发电运行在650±50℃和较低的低温下运行。
燃料极层12b由Ni等金属构成，或由Ni-YSZ等的金属陶瓷构成，或由Ni与用通式(3)：Ce1-mDmO2表示的化合物的混合物形成多孔质。但是，在上述通式(3)中，D是从Sm、Gd、Y以及Ca中选出的1种或2种以上的元素，m是D元素的原子比，在0.05～0.4的范围，最好在0.1～0.3的范围。
空气极层12c是由用通式(4)：Ln21-xLn3xE1-yCoyO3+d表示的氧化物离子导电体形成多孔质。但是，在上述通式(4)中，Ln2是La或Sm中的任何一方或两方元素，Ln3是Ba、Ca或Sr中的任何一方或两方元素，E是Fe或Cu中任何一种或两种元素。又，x是Ln3的原子比，设定在超过0.5不到1.0的范围。y是Co的原子比，设定在超过0不到1.0的范围，最好设定在超过0.5以上1.0以下的范围。d设定在-0.5以上0.5以下的范围。
下面介绍上述发电电池12的制造方法的一个例子。首先，作为原料粉末，将La2O3、SrCO3、Ga2O3、MgO、CaO的各粉末按La0.8Sr0.2Ga0.8Mg0.15Co0.05O2.8称量混合后，在1100℃下预烧制制成煅烧体，然后，将该煅烧体粉碎后，通过加入既定的粘结剂、溶剂等进行混合调制料浆，将该料浆利用刮浆刀法制成生片。然后，将该生片在空气中进行充分的干燥，切成既定的尺寸之后，在1450℃下烧结，得到固体电解质层12a。在该固体电解质层12a的一侧面上，将NiO粉末和(Ce0.8Sm0.2)O2粉末按Ni与(Ce0.8Sm0.2)O2的体积百分比6∶4混合后，通过将该混合粉末在1100℃下烧接形成燃料极层12b。又，在上述固体电解质层12a的另一侧面上，通过将(Sm0.5Sr0.5)CoO3在1000℃下烧接形成空气极层12c。这样制做发电电池12。
另外，也可利用离子交换树脂膜形成固体电解质层，利用催化剂金属粉末或铂担载碳粉末与聚四氟乙烯和离子交换树脂的混合物形成燃料极层以及空气极层。具有这样构成的发电电池的燃料电池叫做固体高分子电解质型燃料电池。
隔离件16最好由不锈钢、镍基合金或铬基合金中的任何一种形成。例如，可列举出SUS316、SUS430、镍铬铁耐热耐蚀合金600、哈斯特洛依X(Haynes Stellite公司的商品名)、ヘインズアロイ214等。又，在隔离件16上形成燃料供给通道23、空气供给通道24(氧化剂供给管通道)以及多个插入孔16a(图2以及图3)。燃料供给通道23具有从隔离件16的外周面朝向大致中心的第1燃料孔23a，和连通第1燃料孔23a并从隔离件16的大致中心面对燃料极集电体17的第2燃料孔23b。又，空气供给通道24具有，在与隔离件16的厚度方向垂直的方向延伸形成、基端在隔离件16外周面上开口并且前端封闭的大致T字形的第1空气孔24a，和在与隔离件16的厚度方向垂直的方向延伸且相距既定间隔地形成、连通第1空气孔24a且两端封闭的多个第2空气孔24b，以及在隔离件16的相对空气极集电体18的面上相距既定间隔且连通第2空气孔24b地形成的多个第3空气孔24c。
第1空气孔24a由与第1燃料孔23a在同一轴线上的基孔24d、连通该基孔24d同时连通多个第2空气孔24b且两端封闭的分配孔24e构成。分配孔24e，是从与形成基孔24d的基端的隔离件16的一侧面相邻的侧面、与基孔24d垂直相交地形成，之后，通过在该相邻的侧面接合密封板25将两端封闭的长孔。又，多个第2空气孔24b，是从与基孔24d的基端形成的隔离件16的一侧面、与基孔24d平行地形成，之后，通过在该侧面接合密封板25构成两端封闭的多个长孔。多个插入孔16a不与燃料供给通道23以及空气供给通道24中任何一方连通地与第1燃料孔23a以及第2空气孔24b平行形成，在这些插入孔16a上分别插入第1加热器31(图3)。又，在隔离件16的与燃料极集电体17相向的面上，从隔离件16的大致中心分别形涡漩状的3条切槽16b(图4)，这些切槽16b的深度在整个长度上相同。另外，上述切槽也可以不是3条，而是2条或4条。又，切槽的深度也可以是从隔离件的中心向外逐渐由浅变深或由深变浅。
回到图2，燃料极集电体17由不锈钢、镍基合金或铬基合金、或者镍、银、银合金、铂或铜形成多孔质，当由不锈钢、镍基合金或铬基合金形成的时候，最好镀镍、镀银、隔着镍镀底层镀银或镀铜。空气极集电体18由镀银、隔着镍镀底层镀银或镀铂的不锈钢、镍基合金或铬基合金、或者银、银合金或铂形成多孔质，当由不锈钢、镍基合金或铬基合金形成的时候，最好镀银、隔着镍镀底层镀银或镀铂。另外，当采用碳氢化合物作为燃料气体时，燃料极集电体采用镀镍的不锈钢、镍基合金或铬基合金、或者镍形成；在采用氢作为燃料气体时，燃料极集电体采用镀银、隔着镍镀底层镀银或镀铜的不锈钢、镍基合金或铬基合金、或者银、银合金、铂或铜形成。下面介绍上述燃料极集电体17的制造方法的一个例子。首先，将不锈钢等的粉化粉末与HPMC(水溶性树脂沾合剂)混合之后，加入蒸馏水以及添加剂(n-乙烷(有机溶剂)、DBS(表面活性剂)、丙三醇(可塑剂)等)混合调制混合浆料。然后，将该混合浆料利用刮浆刀法制成成型体，之后，在既定条件下发泡、脱脂以及烧结得到多孔质板。并且，将该多孔质板切成既定尺寸制作成燃料极集电体17。另外，在采用不锈钢等的粉化粉末的时候，在表面镀镍、镀铬、镀银、隔着镍镀底层镀银。又，上述空气极集电体18也与燃料极集电体17大致同样制作。
空气用端板21以及燃料用端板22用与隔离件16同样的材料形成同样的形状(正方形板状)。在空气用端板21上形成空气供给通道27以及多个插入孔(图中未画)，在燃料用端板22上形成燃料供给通道26以及多个插入孔(图中未画)。空气供给通道27与空气供给通道23同样形成，具有沿与空气用端板21的厚度方向正交的方向延伸形成、基端在空气用端板21外周面开口且前端封闭的T字形的第1空气孔27a，和沿与空气用端板21的厚度方向正交的方向延伸且相距既定间隔地形成、连通第1空气孔27a且两端封闭的多个第2空气孔(图中未画)，以及在空气用端板21的相对空气极集电体18的面上相距既定间隔且连通第2空气孔地形成的多个第3空气孔(图中未画)。又，燃料供给通道26与燃料供给通道23同样形成，具有从燃料用端板22的外周面接近大致中心的第1燃料孔26a，和连通第1燃料孔26a且从燃料用端板22的大致中心面对燃料极集电体17的第2燃料孔26b。
在空气用端板21上形成的第1空气孔27a由基孔27d、和连通该基孔27d同时连通多个第2空气孔且两端封闭的分配孔27e构成。分配孔27e，是从与基孔27d的基端形成的空气用端板21的一侧面相邻的侧面与基孔27d正交地形成之后，通过在该相邻的侧面接合密封板25构成两端封闭的长孔。多个第2空气孔，是从基孔27d的基端形成的空气用端板21的一侧面与基孔27d平行地形成之后，通过在该侧面接合密封板构成两端封闭的多个长孔。又，空气用端板21的多个插入孔不与空气供给通道27连通地与第2空气孔平行形成，在这些插入孔上分别插入加热器(图中未画)。燃料用端板22的多个插入孔不与燃料供给通道26连通地与第1燃料孔26a平行形成，在这些插入孔上分别插入加热器(图中未画)。在燃料用端板22的上面，即燃料用端板22的与燃料极集电体17的相对面上，从燃料用端板22的大致中心分别形成涡漩状的3条切槽22b(图2)，这些切槽22b的深度在整个长度上相同。另外，上述切槽也可以不是3条，而是2条或4条。又，切槽的深度也可以是从隔离件的中心向外逐渐由浅变深或由深变浅。
并且，在隔离件16、空气用端板21以及燃料用端板22的四角上形成螺栓(图中未画)可以穿过的通孔16c(图3以及图4)。在将(n+1)个发电电池12、n块隔离件16、(n+1)个燃料极集电体17、(n+1)个空气极集电体18、单一空气用端板21、单一燃料用端板22层叠的时候，将螺栓分别插入上述隔离件16、空气用端板21以及燃料用端板22的四角上形成的通孔16c之后，在这些螺栓的前端分别拧上螺帽，这样使燃料电池11以上述层叠的状态固定下来。
回到图1，燃料用分配器13以及空气用分配器14分别沿发电电池12的层叠方向延伸设计，形成两端封闭的筒状。燃料用分配器13分别通过(n+1)根燃料用短管28与n块隔离件16的燃料供给通道23的第1燃料孔23a以及单一燃料用端板22的燃料供给通道26a的第1燃料孔26a连通连接，空气用分配器14分别通过(n+1)根空气用短管29与n块隔离件16的空气供给通道24的第1空气孔24a以及单一空气用端板21的空气供给通道27的第1空气孔27a连通连接。在该实施形式中，燃料用分配器13、空气用分配器14、燃料用短管28以及空气用短管29由不锈钢、镍基合金或铬基合金等导电性材料形成。
为了确保燃料用短管28与燃料用分配器13之间的电绝缘，在燃料用短管28与燃料用分配器13之间插装由氧化铝等电绝缘性材料形成的燃料用绝缘管36，它们的间隙用玻璃或胶合剂等具有电绝缘性的燃料用密封件37密封。另外，为了确保空气用短管29与空气用分配器14之间的电绝缘，在空气用短管29与空气用分配器14之间插入由氧化铝等电绝缘性材料形成的空气用绝缘管38，它们的间隙用玻璃或胶合剂等具有电绝缘性的空气用密封件39密封。
在空气用端板21的上面中心以及燃料用端板22的下面中心分别电连接一对电极端子41、42(在该实施形式中为电极棒)。在燃料用分配器13的上部外周面上连接燃料预热管43，该燃料预热管43与燃料电池11的外周面相距既定间隔地且以一对电极端子41、42的轴线为中心地卷绕成螺旋状。另外，在空气用分配器14的外周面上连接空气预热管44(氧化剂预热管)，该空气预热管44与燃料电池11的外周面相距既定间隔地且以一对电极端子41、42的轴线为中心地卷绕成螺旋状。并且，在燃料电池11的外周面上，第2加热器32与燃料电池11的外周面相距既定间隔地且以一对电极端子41、42的轴线为中心地卷绕成螺旋状。上述燃料预热管43的螺旋半径比上述空气预热管44的螺旋半径小，第2加热器32的螺旋半径是燃料预热管43的螺旋半径与空气预热管44的螺旋半径的中间值。
在该实施形式中，燃料预热管43以及空气预热管44由不锈钢、镍基合金或铬基合金等形成。并且，空气预热管44连接在空气用分配器14的纵向的大致中心处。这是因为在发电过程中，由于燃料电池11的内部阻抗产生焦耳热，使燃料电池11的层叠方向的中心部分最热，在该部分，通过经空气预热管44以及空气用分配器14提供温度比较低的氧化剂气体，保持发电电池12的热均匀。
上述燃料电池11与螺旋状的燃料预热管43、螺旋状的空气预热管44以及螺旋状的第2加热器32一起被装在内壳46中。在该内壳46的下部外周面以及上面分别连接将从发电电池12排出的燃料气体以及空气导出内壳46外的第1排气管51以及第2排气管52。又，内壳46的外面被隔热材料47覆盖，同时，在内壳46的外周面上，分别螺旋状卷绕燃料预热管43、空气预热管44以及第1排气管51。在该实施形式中，第1排气管51的直径形成得比燃料预热管43以及空气预热管44大，在将燃料预热管43以及空气预热管44松插在内部的状态与内壳46的外周面相距既定间隔地螺旋状卷绕。另外，也可不将燃料预热管以及空气预热管松插到第1排气管的内部，而以紧靠着第1排气管的外周面的状态螺旋状卷绕在内壳的外周面上。
上述内壳46与螺旋状的第1排气管51、松插在该第1排气管51内的燃料预热管43、空气预热管44以及隔热材料47一起收在外壳48内。上述第1排气管51，与松插在该第1排气管51上的燃料预热管43以及空气预热管44一起从外壳48的上部外周面向外壳48外突出，燃料预热管43以及空气预热管44从该突出的部分向第1排气管51外突出。在从第1排气管51突出的燃料预热管43上，插入用于向该燃料预热管43内的燃料气体中混入水蒸气的供水管49的前端，在该供水管49上连接喷雾器(图中未画出)。上述供水管49的前端最好位于外壳48内。另外，作为燃料气体，可列举甲烷气体(CH4)。又，虽然图中未画，但构成使从上述喷雾器喷出的雾状的水，利用流过第2排气管52内的排气的热量气化变成水蒸气。在燃料预热管43内以燃料气体能通过的密度填充重整粒子(图中未画出)。该重整粒子最好由包含从Ni、NiO、Al2O3、SiO2、MgO、CaO、Fe2O3、Fe3O4、V2O3、NiAl2O4、ZrO2、SiC、Cr2O3、ThO2、Ce2O3、B2O3、MnO2、ZnO、Cu、BaO以及TiO2之中选出的1种或2种以上的元素或氧化物形成。
在螺旋状卷绕在燃料电池11上的燃料预热管43位于内壳46内的最下端，连接水分离器53。此构成使燃料电池组件10停止运行而温度下降、水蒸气液化变成水的时候，该水贮留在水分离器53内。其结果，即使再次启动燃料电池组件10，水也不会在液体状态下提供给发电电池12，所以，不会降低发电电池12的性能，不会使发电电池12破损。另外，上述水分离器也可连接在内壳外的燃料预热管上。
在螺旋状卷绕在燃料电池11上的空气预热管44位于内壳46内的上端，连接将冷却空气(冷却氧化剂气体)提供给空气预热管44的冷却管56。并且，在空气预热管44上，与冷却管56的连接部和与空气用分配器14的连接部之间，连接将空气预热管44内的空气与冷却管56内的冷却空气进行混合的混合部。在该混合部，虽然图中未画出，但为了混合上述空气以及冷却空气，内装挡板或搅拌器等。又，在燃料电池11上插入用于检测该燃料电池11的温度的温度传感器58，在冷却管56上设计用于调节冷却空气的流量的流量调节阀59。温度传感器58的检测输出连接控制器(图中未画出)的控制输入，控制器的控制输出连接温度调节阀59。另外，图1中的符号54表示用于将内壳46以及外壳48与一对电极端子41、42进行电绝缘的绝缘圈。
对这样构成的燃料电池组件10的工作进行说明。将燃料气体(例如甲烷气体(CH4))提供给燃料预热管43，从供水管49向上述燃料预热管43提供水(H2O)产生水蒸气，将该水蒸气混合在上述燃料气体中。另一方面，向空气预热管44提供空气(氧化剂气体)。含有上述水蒸气的燃料气体在插入第1排气管51的燃料预热管43内一边沿内壳46的外周面螺旋状环流，一边与高温排气(从发电电池12排出的燃料气体以及氧化剂气体的混合气体)进行热交换被加热；上述空气在插入第1排气管51的空气预热管44内一边沿内壳46的外周面旋转流动，一边与高温排气进行热交换被加热。又，因为松插燃料预热管43以及空气预热管44的第1排气管51被隔热材料47覆盖，所以，流过上述第1排气管51内的排气不易冷却。
一边沿内壳46的外周面螺旋转环流一边被加热的燃料气体以及空气，在进入内壳46内的时候，从第1排气管51出来沿燃料电池11的外周面螺旋状环流。这时，流过燃料预热管43内的燃料气体被从发电电池12排出的高温排气以及第2加热器32加热。因为上述燃料预热管43内填充有重整粒子，所以，通过如上所述那样加热含有水蒸气的燃料气体，该含有水蒸气的燃料气体利用重整粒子重整(例如重整为氢气(H2))，提供给燃料用分配器13。另外，流过空气预热管44内的空气也被上述高温排气以及第2加热器32加热，提供给空气用分配器14。
在将加热到最适合发电的温度且重整后的燃料气体导入燃料用分配器13时，该燃料气体通过燃料用短管28以及燃料供给通道23、26，从隔离件16以及燃料用端板22的大致中心向燃料极集电体17的中心喷出。这样，燃料气体通过燃料极集电体17内的气孔快速提供给燃料极层12b的大致中心，并且，利用切槽16b、22b引导，从燃料极层12b的大致中心向外周缘涡漩状流动。同时，在将加热到最适合发电的温度的空气导入空气用分配器14时，该空气通过空气用短管29以及空气供给通道24、27，从隔离件16的多个第3空气孔24c以及空气用端板21的多个第3空气孔簇射状向空气极集电体18喷出。这样，空气通过空气极集电体18内的气孔大致均匀地提供给空气极层12c。
提供给空气极层12c的空气通过空气极层12c内的气孔到达与固体电解质层12a的界面近旁，在该部分，空气中的氧元素获取来自空气极层12c的电子，离子化生成氧化物离子(O2-)。该氧化物离子在固体电解质层12a内向燃料极层12b的方向扩散移动，当到达与燃料极层12b的界面近旁时，在该部分与燃料气体反应，生成反应生成物(例如，H2O)，并向燃料极层12b释放电子。利用燃料极集电体17获取该电子产生电流，获得电力。上述那样，因为燃料气体从隔离件16的大致中心以及燃料用端板22的大致中心喷出，并利用切槽16b、22b引导，所以，燃料气体的反应通道延长。其结果，在燃料气体达到隔离件16以及燃料用端板22的外周缘之前，因为燃料气体与燃料极层12b发生了很多冲撞，所以，上述反应次数增加，可望提高燃料电池11的性能。因此，越是增大隔离件16以及燃料用端板22的外径，越是延长了燃料气体的反应通道，随之增加了反应次数，提高了燃料电池11的输出功率。另外，因为(n+1)个的发电电池12，隔着由导电性材料形成的隔离件16、燃料极集电体17以及空气极集电体18串联连接，并在燃料电池11的两端的空气用端板21以及燃料用端板22上设计一对电极端子41、42，所以，可从这些电极端子41、42获取大的电力。
又，与传统的燃料电池，即只在阳极和阴极接触的部分的近旁产生反应、发电效率低的、没有空气极集电体以及燃料极集电体的构造的燃料电池比较，在本发明的燃料电池组件10中，因为发电电池12的表面全部用于发电，所以，提高了发电效率。又，在燃料电池组件10启动时，因为可通过向第1加热器31通电而使发电电池12快速升温，所以，可缩短升温时间，同时，由于发电电池12均匀升温，发电电池12的中心与外周缘之间无温差地均匀膨胀，因此，可防止发电电池12的损坏。另外，在没有将加热器插入插入孔的时候，即，将插入孔作为轻量化孔的时候，因为可减轻隔离件、空气用端板以及燃料用端板的重量，所以，可望使燃料电池轻量化。
又，最好在内壳46的两面以及外壳48的内面镀银、隔着镍镀底层镀银或镀铂，并且，在燃料用短管28、燃料用分配器13、燃料预热管43、空气用短管29、空气用分配器14以及空气预热管44的外面镀银、隔着镍镀底层镀银或镀铂。这样，可将燃料电池11运行中发电电池12产生的辐射热用于燃料预热管43以及氧化剂预热管44的保温，可提高发电电池12以及隔离件16的保温效果。又，燃料预热管43、燃料用分配器13、燃料用短管28、氧化剂预热管44、氧化剂用分配器14以及氧化剂供给通道27由不锈钢、镍基合金或铬基合金的任何一种形成且最好在内面上镀银、隔着镍镀底层镀银或镀铂。这样，氧化剂预热管44、氧化剂用分配器14以及氧化剂供给通道27的内部不会被氧化，可抑制氧化层(粉状的氧化物)的生成。另一方面，即使为还原性气氛的燃料预热管43、燃料用分配器13以及燃料用短管28的内部存在水蒸汽，也可抑制该水蒸汽产生的氧化层。又，最好在燃料预热管43、燃料用分配器13以及燃料用短管28的内面上镀镍。这样，在燃料预热管43、燃料用分配器13以及燃料用短管28的内部可进行碳氢化合物的重整反应。
另一方面，由于在隔离件16的下面以及空气用端板21的下面相距既定间隔地并排形成多个第3空气孔24c，因此，空气从隔离件16的下面以及空气用端板21的下面大致均匀地喷出。其结果，可利用空气均匀加热·冷却发电电池12。特别是，由于燃料电池组件10在发电过程中产生的焦耳热，发电电池12被加热到超过设定温度(例如650℃)的时候，通过将比该设定温度低的温度(例如630℃)的空气从上述空气供给通道24、27喷出，可均匀冷却发电电池12，所以，可防止发电电池12的因局部加热或冷却引起的损坏。又，上述燃料电池11的温度控制，可根据温度传感器58的检测输出，利用控制器的温度调节阀59的控制进行。即，在燃料电池11的运行中，当温度传感器58检测出燃料电池11超过了设定温度(例如650℃)时，控制器根据温度传感器58的检测输出改变温度调节阀59的开度，在流过空气预热管44的空气中混入流过冷却管56的冷却空气，将温度比设定温度低(例如630℃)的空气提供给燃料电池11。
又，如果在由不锈钢、镍基合金或铬基合金形成的隔离件16以及燃料用端板22的上面，分别接合由镀镍、镀银、隔着镍镀底层镀银或镀铜的不锈钢、镍基合金或铬基合金、或者镍、银、银合金、铂或铜制成的燃料极集电体17，在由不锈钢、镍基合金或铬基合金制成的隔离件16以及燃料用端板22的下面，分别接合由镀银、隔着镍镀底层镀银或镀铂的不锈钢、镍基合金或铬基合金、或者银、银合金或铂制成的空气极集电体18，则即使隔离件16以及空气用端板21在高温下暴露在空气中，即，隔离件16以及空气用端板21即使暴露在高温氧化性气氛中，由于隔离件16与空气极集电体18的接合部分，和空气用端板22与空气极集电体18的溶敷的接合部分被溶敷，所以，可防止这些接合部分的氧化。其结果，不仅隔离件16以及燃料极集电体17的电导通和燃料用端板22以及燃料极集电体17的电导通，而且隔离件16以及空气极集电体18的电导通和空气用端板21以及空气极集电体18的电导通，通过上述连接部分都可长期保持，同时，利用上述接合可缩短燃料电池组件10的组装作业时间，提高组装作业性。另外，作为上述接合方法，可列举出银焊、电焊或激光焊等。又，如果在由不锈钢、镍基合金或铬基合金制成的上述隔离件16、空气用端板21以及燃料用端板22上镀镍、镀铬、镀银、隔着镍镀底层镀银，则可更长期地保持隔离件16、空气用端板21以及燃料用端板22与燃料极集电体17以及空气极集电体18的电导通。
另外，在上述实施形式中，虽然是采用空气作为氧化剂，但也可采用氧或其它氧化气体。
又，在上述实施形式中，作为燃料电池，列举的是发电电池是用燃料极层以及空气极层(氧化剂极层)夹住固体电解质层构成的固体氧化物型燃料电池，但也可是固体高分子型燃料电池或碳酸熔融盐型燃料电池或磷酸型燃料电池等。又，在上述实施形式中，虽然隔离件由不锈钢、镍基合金或铬基合金中的任何一种形成，但也可利用镧铬铁矿(La0.9Sr0.1CrO3)等具有导电性的陶瓷形成。
又，在上述实施形式中，虽然在隔离件、空气用端板以及燃料用端板的插入孔内分别插入第1加热器，但也可交替插入第1加热器和温度传感器(温度测定用热电偶)。这时，根据温度传感器的检测输出控制第1加热器，可非常精确地控制隔离件等的温度。
又，在上述实施形式中，虽然是将供水管的前端插入燃料预热管，将喷雾器连接在该供水管上，但也可将供水管的前端插入燃料预热管的上部，在该供水管的基端连接泵。这时，供给燃料预热管的水利用流过第2排气管的排气的热，在沿燃料预热管向下流的过程中被气化。并且，将从发电电池12排出的燃料气体以及氧化剂气体排到内壳46以及外壳48外的排气管51、52也可连接在水蒸气汽轮机上。这时，利用从燃料电池组件10排出的高温的排气加热水，产生压缩水蒸汽，通过将该压缩水蒸汽喷射给汽轮机进行驱动，可驱动发电机将热能转变为电能。
根据图面对作为本发明的第2实施形式的燃料电池的气体供给构造进行说明。
图5所示的燃料电池110，与图1所示的燃料电池11一样，通过层叠(n+1)个发电电池111构成，固体电解质层111a、燃料极层111b、空气极层(氧化剂极层)111c、隔离件112、燃料极集电体113、空气极集电体(氧化剂极集电体)114、空气用端板(氧化剂用端板)116、燃料用端板117分别如图1中的固体电解质层12a、燃料极层12b、空气极层(氧化剂极层)12c、隔离件16、燃料极集电体17、空气极集电体(氧化剂极集电体)18、空气用端板(氧化剂用端板)21、燃料用端板22同样层叠。上述隔离件112、空气用端板116以及燃料用端板117分别形成以燃料极层111b等的直径为边长的正方形板状。另外，固体电解质层，燃料极层、空气极层、燃料极集电体以及空气极集电体也可以不是圆板状，而形成四边形板状、六边形板状、八边形板状等多边形板状。并且，隔离件、空气用端板以及燃料用端板也可不是正方形板状，而形成圆板状、或长方形板状、六边形板状、八边形板状等多边形板状。
固体电解质层111a、燃料极层111b以及空气极层111c，利用与上述的本发明的第1实施形式中同样的材料形成。
隔离件112、空气用端板116以及燃料用端板117最好由不锈钢、镍基合金或铬基合金形成。又，燃料极集电体113由不锈钢、镍基合金或铬基合金、或者镍、银或铜形成多孔质，空气极集电体114由不锈钢、镍基合金或铬基合金、或者银或铂形成多孔质。
在隔离件112上，形成燃料气体从隔离件112外周面导入并从隔离件112的与燃料极集电体113的相对面喷出的隔离件用燃料通道118，和将空气(氧化剂气体)从隔离件112导入并从隔离件112的与空气极集电体114的相对面喷出的隔离件用空气通道119(隔离件用氧化剂通道)(图5～图7)。隔离件用燃料通道118具有，在隔离件112外周面上形成的一个隔离件用燃料导入孔118a，和在隔离件112的与燃料极集电体113的相对面中心形成的一个隔离件用燃料喷出孔118b，以及在隔离件112内形成的连通隔离件用燃料导入孔118a以及隔离件用燃料喷出孔118b的隔离件用燃料连通孔118c。又，隔离件用空气通道119具有，在隔离件112外周面上形成的一个隔离件用空气导入孔119a(隔离件用氧化剂导入孔)，和在隔离件112的与空气极集电体114的相对面上相距既定间隔地形成的多个隔离件用空气喷出孔219b(隔离件用氧化剂喷出孔)，以及在隔离件112内形成的连通隔离件用空气导入孔119a以及隔离件用空气喷出孔219b的隔离件用空气连通孔119c(隔离件用氧化剂连通孔)。
另一方面，隔离件112具有，在上面形成隔离件用燃料凹槽121a且在下面形成隔离件用空气凹槽121b(隔离件用氧化剂凹槽)的隔离件用基板121，和覆盖隔离件用燃料凹槽121a的隔离件用燃料盖体122，以及覆盖隔离件用空气凹槽121b的隔离件用空气盖体123(隔离件用氧化剂盖体)。隔离件用燃料凹槽121a从隔离件用基板121的一方的角部向中心直线状形成，隔离件用燃料盖体122对应上述隔离件用燃料凹槽121a的直线状形成。又，隔离件用燃料凹槽121a通过被隔离件用燃料盖体122覆盖，构成隔离件用燃料导入孔118a以及隔离件用燃料连通孔118c，在隔离件用燃料盖体122上位于隔离件用基板121的中心地形成上述一个隔离件用燃料喷出孔118b。
隔离件用空气凹槽121b形成从隔离件用基板121的另一方的角部向上述一方的角部延伸的叶脉状，隔离件用空气盖体123形成对应上述隔离件用空气凹槽121b的叶脉状。又，隔离件用空气凹槽121b通过被隔离件用空气盖体123覆盖，构成隔离件用空气导入孔119a以及隔离件用空气连通孔119c，在隔离件用空气盖体123上相距既定间隔地形成上述多个隔离件用空气喷出孔119b。另外，在隔离件用基板121上固定隔离件用燃料盖体122以及隔离件用空气盖体123，是首先在隔离件用燃料凹槽121a的阶梯部121c(图7)插入隔离件用燃料盖体122，在隔离件用空气凹槽121b的阶梯部121d(图7)插入隔离件用空气盖体123，在该状态下，将上述盖体122、123分别用点焊焊接在阶梯部121c、121d上。然后，在固定上述隔离件用燃料盖体122以及隔离件用空气盖体123的隔离件用基板121上镀Ag。这样，可利用比较简单的作业，将隔离件用燃料盖体122以及隔离件用空气盖体123固定在隔离件用基板121上。又，在隔离件用基板121上相互不连通地分别形成上述隔离件用燃料凹槽121a和隔离件用空气凹槽121b。
如图6详细说明的那样，在形成隔离件用燃料导入孔118a的隔离件112的一方的角部形成一对燃料用切口121e、121e，利用这些切口121e、121e构成使上述隔离件112的一方的角部可插入图中未画出的燃料用分配器的燃料出口。又，在形成隔离件用空气导入孔119a的隔离件112的另一方的角部形成一对空气用切口121f、121f，利用这些切口121f、121f构成使上述隔离件112的另一方的角部可插入图中未画出的空气用分配器的空气出口。上述燃料用分配器被设计为在燃料电池110近旁向其层叠方向延伸，并可将燃料气体提供给各隔离件112以及燃料用端板117。又，上述空气用分配器设计为相对燃料电池110在与燃料用分配器相反侧向燃料电池110的层叠方向延伸，并可将空气提供给各隔离件112以及空气用端板116。
在燃料用端板117上，形成将燃料气体从燃料用端板117外周面导入并从燃料用端板117的与燃料极集电体113的相对面喷出的端板用燃料通道126(图5、图8以及图9)。端板用燃料通道126具有，在燃料用端板117外周面上形成的一个端板用燃料导入孔126a，和在燃料用端板117的与燃料极集电体113的相对面中心形成的一个端板用燃料喷出孔126b，以及在燃料用端板117内形成并连通端板用燃料导入孔126a以及端板用燃料喷出孔126b的端板用燃料连通孔126c。
另一方面，燃料用端板117具有，在上面形成端板用燃料凹槽127a的端板用燃料基板127、和覆盖该端板用燃料凹槽127a的端板用燃料盖体128。端板用燃料凹槽127a从端板用燃料基板127的一方的角部向中心形成直线状，端板用燃料盖体128形成与上述端板用燃料凹槽127a对应的直线状。又，端板用燃料凹槽127a通过被端板用燃料盖体128覆盖构成端板用燃料导入孔126a以及端板用燃料连通孔126c，在端板用燃料盖体128上，位于端板用燃料基板127的中心地形成上述一个端板用燃料喷出孔126b。另外，在端板用燃料基板127上固定端板用燃料盖体128，是首先在端板用燃料凹槽127a的阶梯部127c(图9)插入端板用燃料盖体128，在该状态下，将上述盖体128用点焊焊接在阶梯部127c上。然后，在固定上述端板用燃料盖体128的端板用基板127上镀Ag。这样，利用比较简单的作业，将端板用燃料盖体128固定在端板用燃料基板127上。又，如图8详细显示的那样，在形成端板用燃料导入孔126a的燃料用端板117的一方的角部形成一对燃料用切  127e、127e，利用这些切  127e、127e构成使上述燃料用端板117的一方的角部可插入上述燃料用分配器的燃料出口。
在空气用端板116上，形成将空气从空气用端板116外周面导入并从空气用端板116的与空气极集电体114的相对面喷出的端板用空气通道131(端板用氧化剂通道)(图5、图10以及图11)。端板用空气通道131具有，在空气用端板116外周面上形成的一个端板用空气导入孔131a(端板用氧化剂导入孔)，和在空气用端板116的与空气极集电体114的相对面相距既定间隔地形成的多个端板用空气喷出孔131b(端板用氧化剂喷出孔)，以及在空气用端板116内形成的连通端板用空气导入孔131a以及端板用空气喷出孔131b的端板用空气连通孔131c(端板用氧化剂连通孔)。
另一方面，空气用端板116具有，在下面形成端板用空气凹槽132a(端板用氧化剂凹槽)的端板用空气基板132(端板用氧化剂基板)，和覆盖端板用空气凹槽132a的端板用空气盖体133(端板用氧化剂盖体)。端板用空气凹槽132a形成从端板用空气基板132的另一方的角部向上述一方的角部分支的叶脉状，端板用空气盖体133形成对应上述端板用空气凹槽132a的叶脉状。又，端板用空气凹槽132a通过被端板用空气盖体133覆盖，构成端板用空气导入孔131a以及端板用空气连通孔131c，并在端板用空气盖体133上相距既定间隔地形成上述多个端板用空气喷出孔131b。另外，在端板用空气基板132上固定端板用空气盖体133，是首先在端板用空气凹槽132a的阶梯部132d(图11)插入端板用空气盖体133，在该状态下，将上述盖体133用点焊焊接在阶梯部132d上。然后，在固定上述端板用空气盖体133的端板用空气基板132上镀Ag。这样，利用比较简单的作业，将端板用空气盖体133固定在端板用空气基板132上。又，如图10详细显示的那样，在形成端板用空气导入孔131a的空气用端板116的另一方的角部形成一对空气用切口132f、132f，利用这些切口132f、132f构成使上述空气用端板116的另一方的角部可插入上述空气用分配器的空气出口。
在隔离件112的与燃料极集电体113相对的面上，分别形成从一个隔离件用燃料喷出孔118b涡漩状延伸的多条切槽(参照图4)；在燃料用端板117的与燃料极集电体113相对的面上，分别形成从一个端板用燃料喷出孔126b涡漩状延伸的多条切槽(参照图4)。又，最好在隔离件用燃料通道118的隔离件用燃料连通孔118c以及端板用燃料通道126的端板用燃料连通孔126c内以燃料气体可以通过的密度填充重整粒子(图中未画出)。作为该重整粒子，可使用与前面所述的本发明的第1实施形式中的重整粒子同样的元素或氧化物。
在隔离件用基板121上，不连通隔离件用燃料凹槽121a以及隔离件用空气凹槽121b地分别形成可插入热电偶136的热电偶插入槽121g和可插入加热器137的加热器插入槽121h(图6以及图7)。又，在端板用燃料基板127上，不连通端板用燃料凹槽127a地分别形成可插入热电偶136的热电偶插入槽127g和可插入加热器137的加热器插入槽127h(图8)。又，在端板用空气基板132上，不连通端板用空气凹槽132a地分别形成可插入热电偶136的热电偶插入槽132g和可插入加热器137的加热器插入槽132h(图10以及图11)。上述热电偶136的检测输出连接图中未画出的控制器的控制输入，上述控制器的控制输出连接加热器137。
对这样构成的燃料电池110的工作进行说明。当启动燃料电池110的时候，控制器打开加热器137。这样，隔离件112、燃料用端板117以及空气用端板116利用加热器137加热，燃料电池110温度上升到启动温度。当燃料电池110达到启动温度的时候，因为热电偶136检测到该启动温度，所以，控制器根据该热电偶136的检测输出关闭加热器137。在该状态下，当燃料气体(例如甲烷气体(CH4))与水蒸气(H2O)一同被导入隔离件用燃料导入孔118a以及端板用燃料导入孔126a时，燃料气体以及水蒸气分别穿过隔离件用燃料连通孔118c以及端板用燃料连通孔126c内向隔离件用燃料喷出孔118b以及端板用燃料喷出孔126b流去。因为运行中的燃料电池110是高温，所以，上述燃料气体在穿过隔离件用燃料连通孔118c以及端板用燃料连通孔126c的期间吸收来自隔离件112以及燃料用端板117的热，在达到最适合燃料极层111b的反应温度，同时，利用填充在隔离件用燃料连通孔118c以及端板用燃料连通孔126c内的重整粒子重整(例如重整为氢(H2))。
该重整后的燃料气体分别从隔离件用燃料喷出孔118b以及端板用燃料喷出孔126b向各燃料极集电体113的中心喷出，穿过各燃料极集电体113内的气孔很快提供给各燃料极层111b的中心，并且分别被隔离件用基板121的与燃料极集电体113的相对面以及端板用燃料基板127的与燃料极集电体113的相对面上形成的切槽引导从各燃料极层11b的中心向外周缘涡漩状流动。同时，在将空气导入隔离件用空气导入孔119a以及端板用空气导入孔131a时，空气通过隔离件用空气连通孔119c以及端板用空气连通孔131c从隔离件用空气喷出孔119b以及端板用空气喷出孔131b分别向各空气极层111c簇射状大致均匀喷出，并且在各空气极层111c内沿固体电解质层111a流动。
燃料气体和空气中的氧在燃料极层111b、空气极层111c以及固体电解质层111a上移动、反应获得电力的原理，与前面所述的本发明的第1实施形式相同。
因为如上述那样燃料气体分别被隔离件用基板121的与燃料极集电体113的相对面以及端板用燃料基板127的与燃料极集电体113的相对面上形成的切槽引导从各燃料极层111b的中心向外周缘涡漩状流动，所以，燃料气体的反应通道延长，燃料气体与各燃料极层111b的冲撞次数增加。又因为空气从隔离件用空气喷出孔119b以及端板用空气喷出孔131b分别向各空气极层111c簇射状大致均匀喷出，所以，各发电电池111可被空气均匀加热·冷却，可防止发电电池111的因局部加热或冷却引起的损坏。
因为隔离件112是通过隔离件用燃料盖体122覆盖隔离件用基板121的隔离件用燃料凹槽121a、隔离件用空气盖体123覆盖隔离件用空气凹槽121b而形成，燃料用端板117是通过端板用燃料盖体128覆盖端板用燃料基板127的端板用燃料凹槽127a而形成，又，空气用端板116是通过端板用空气盖体133覆盖端板用空气基板132的端板用空气凹槽132a而形成，所以，隔离件112、燃料用端板117以及空气用端板116的厚度可分别设计得极薄。其结果，可使燃料电池110在发电电池111的层叠方向小型化。
又，在燃料电池110的发电过程中，因为燃料电池110上产生焦耳热使燃料电池110的温度上升，控制器根据热电偶136的检测输出分别向隔离件用空气通道119以及端板用空气通道131提供温度比燃料电池110的工作温度稍低的空气。这样进行隔离件112以及空气用端板116的温度调节。
另一方面，即使隔离件用燃料盖体122的一部分从隔离件用基板121上脱落，或端板用燃料盖体128的一部分从端板用燃料基板127上脱落，流过隔离件用燃料通道118或端板用燃料通道126的燃料气体也不会与空气混合，而提供给各发电电池111的燃料极层111b。又，即使隔离件用空气盖体123的一部分从隔离件用基板121上脱落，或端板用空气盖体133的一部分从端板用空气基板132上脱落，流过隔离件用空气通道119或端板用空气通道131的空气也不会与燃料气体混合，而提供给各发电电池111的空气极层111c。
并且，最好在隔离件112的上面以及燃料用端板117的上面，分别接合由镀镍、镀银或镀铜的不锈钢、镍基合金或铬基合金、或者镍、银或铜制成的燃料极集电体113；在隔离件112的下面以及空气用端板116的下面，分别接合由镀银或镀铂的不锈钢、镍基合金或铬基合金、或者银或铂制成的空气极集电体114。
又，在上述隔离件112、燃料用端板117以及空气用端板116上，如果采用镀镍或镀银的一种或两种(在镀银的时候，必须以镀镍为底层)，可更长期地保持隔离件112、燃料用端板117以及空气用端板116与燃料极集电体113以及空气极集电体114的电导通。又，在该实施形式中，是采用空气作为氧化剂气体，但也可用氧或其它氧化剂气体。
又，也可在隔离件用燃料盖体上形成隔离件用燃料喷出孔118b并使其位于隔离件用基板121的中心，在隔离件用空气盖体上形成隔离件用空气喷出孔并使其位于隔离件用基板的中心，在隔离件的与空气极层相对的面上分别形成从隔离件用空气喷出孔涡漩状延伸的多条切槽。这时，因为燃料气体从燃料极层的中心沿切槽涡漩状流动，所以，延长了燃料气体的反应通道，增加了燃料气体与各燃料极层的冲撞次数。又因为空气从空气极层的中心沿切槽涡漩状流动，所以，延长了空气的反应通道，增加了空气与空气极层的冲撞次数。其结果，可提高燃料电池的输出功率。
参照图面对本发明的第3实施形式的燃料电池的气体供给构造进行说明。
图12所示的燃料电池210，与图1所示的燃料电池11一样，通过层叠(n+1)个发电电池211构成，固体电解质层211a、燃料极层211b、空气极层(氧化剂极层)211c、隔离件212、燃料极集电体213、空气极集电体(氧化剂极集电体)214、空气用端板(氧化剂用端板)216、燃料用端板217分别如图1中的固体电解质层12a、燃料极层12b、空气极层(氧化剂极层)12c、隔离件16、燃料极集电体17、空气极集电体(氧化剂极集电体)18、空气用端板(氧化剂用端板)21、燃料用端板22同样层叠。上述隔离件212、空气用端板216以及燃料用端板217分别形成与燃料极层211b等大致同样外径的圆板。另外，固体电解质层，燃料极层、空气极层、隔离件、燃料极集电体、空气极集电体、空气用端板以及燃料用端板，也可以不是圆板状，而形成四边形板状、六边形板状、八边形板状等多边形板状。
固体电解质层211a、燃料极层211b以及空气极层211c，利用与上述的本发明的第1实施形式中的同样的材料形成。
隔离件212、空气用端板216以及燃料用端板217最好由不锈钢、镍基合金或铬基合金形成。又，燃料极集电体113由不锈钢、镍基合金或铬基合金、或者镍、银或铜形成多孔质，空气极集电体214由不锈钢、镍基合金或铬基合金、或者银或铂形成多孔质。
在隔离件212上，形成将燃料气体从隔离件212外周面导入并从隔离件212的与燃料极集电体213的相对面喷出的隔离件用燃料通道218，和将空气(氧化剂气体)从隔离件212外周面导入并从隔离件212的与空气极集电体214的相对面喷出的隔离件用空气通道219(隔离件用氧化剂通道)(图12以及图13)。隔离件用燃料通道218具有，在隔离件212外周面上形成的一个隔离件用燃料导入孔218a，和在隔离件212的与燃料极集电体213的相对面中心形成的一个隔离件用燃料喷出孔218b，以及在隔离件212内形成的连通隔离件用燃料导入孔218a以及隔离件用燃料喷出孔218b的隔离件用燃料连通孔218c。又，隔离件用空气通道219具有，在隔离件212外周面上形成的一个隔离件用空气导入孔219a(隔离件用氧化剂导入孔)，和在隔离件212的与空气极集电体214的相对面上形成的4个隔离件用空气喷出孔219b(隔离件用氧化剂喷出孔)，以及在隔离件212内形成的连通隔离件用空气导入孔219a以及隔离件用空气喷出孔219b的隔离件用空气连通孔219c。
另一方面，隔离件212具有，在中心形成上述一个隔离件用空气喷出孔219b且在外周缘上相向地形成隔离件用燃料突起221a以及隔离件用空气突起221b的隔离件用燃料薄板221，和在中心形成上述4个隔离件用空气喷出孔219b且在外周缘上相向地形成隔离件用燃料突起222a以及隔离件用空气突起222b的隔离件用空气薄板222(隔离件用氧化剂薄板)，以及被隔离件用燃料薄板221以及隔离件用空气薄板222夹住且在外周缘上相向地形成隔离件用燃料突起223a以及隔离件用空气突起223b的隔离件用带槽薄板223。即，隔离件212通过层叠接合隔离件用燃料薄板221、隔离件用带槽薄板223以及隔离件用空气薄板222形成。这些薄板221～223的层叠接合可利用点焊或热压接进行，在热压接的时候，最好热压接前在各薄板221～223上镀Ni，热压接后镀Ag。
又，在隔离件用带槽薄板223上，从隔离件用燃料突起223a到中心形成蛇行的隔离件用燃料槽223c，该隔离件用燃料槽223c，通过在隔离件用带槽薄板223上层叠接合隔离件用燃料薄板221以及隔离件用空气薄板222，构成隔离件用燃料通道218上的隔离件用燃料导入孔218a以及隔离件用燃料连通孔218c。又，在隔离件用带槽薄板223上，从隔离件用空气突起223b到中心形成蛇行的隔离件用空气槽223d，该隔离件用空气槽223d，通过在隔离件用带槽薄板223上层叠接合隔离件用燃料薄板221以及隔离件用空气薄板222，构成隔离件用空气通道219上的隔离件用空气导入孔219a以及隔离件用空气连通孔219c。上述隔离件用燃料槽223c以及隔离件用空气槽223d是相互不连通地形成的，即，隔离件用带槽薄板223，即使形成上述槽223c、223d之后，也是不分开的1块。
在燃料用端板217上，形成将燃料气体从燃料用端板217外周面导入并从燃料用端板217的与燃料极集电体213的相对面喷出的端板用燃料通道226(图12以及图14)。端板用燃料通道226具有，在燃料用端板217外周面上形成的一个端板用燃料导入孔226a，和在燃料用端板217的与燃料极集电体213的相对面中心形成的一个端板用燃料喷出孔226b，以及在燃料用端板217内形成且连通端板用燃料导入孔226a以及端板用燃料喷出孔226b的端板用燃料连通孔226c。
另一方面，燃料用端板217具有，在中心形成上述一个端板用燃料喷出孔226b且在外周缘上形成端板用燃料突起227a的端板用燃料薄板227，和在外周缘上形成端板用燃料突起228a的燃料用封堵薄板228，以及被端板用燃料薄板227以及燃料用封堵薄板228夹住且形成端板用燃料突起229a的端板用燃料带槽板229。即，通过层叠接合端板用燃料薄板227、端板用燃料带槽板229以及燃料用封堵薄板228形成。这些薄板227～229的层叠接合可利用点焊或热压接进行，最好热压接前在各薄板227～229上镀Ni，热压接后镀Ag。又，在端板用燃料带槽板229上，从端板用燃料突起229a到中心形成蛇行的端板用燃料槽229c，该端板用燃料槽229c，通过在端板用燃料带槽板229上层叠接合端板用燃料薄板227以及燃料用封堵薄板228，构成端板用燃料通道226上的端板用燃料导入孔226a以及端板用燃料连通孔226c。
在空气用端板216上，形成将空气从空气用端板216外周面导入并从空气用端板216的与空气极集电体214的相对面喷出的端板用空气通道231(端板用氧化剂通道)(图12以及图15)。端板用空气通道231具有，在空气用端板216外周面上形成的一个端板用空气导入孔231a(端板用氧化剂导入孔)，和在空气用端板216的与空气极集电体214的相对面中心形成的4个端板用空气喷出孔231b(端板用氧化剂喷出孔)，以及在空气用端板216内形成且连通端板用空气导入孔231a以及端板用空气喷出孔231b的端板用空气连通孔231c。
另一方面，空气用端板216具有，在中心形成上述4个端板用燃料喷出孔231b且在外周缘上形成端板用空气突起232b的端板用空气薄板232(端板用氧化剂薄板)，和在外周缘上形成端板用空气突起233b的空气用封堵薄板233(氧化剂用封堵薄板)，以及被端板用空气薄板232以及空气用封堵薄板233夹住且在外周缘上形成端板用空气突起234b的端板用空气带槽薄板234(端板用氧化剂带槽薄板)(图12以及图15)。即，空气用端板216是通过层叠接合端板用空气薄板232、端板用空气带槽薄板234以及空气用封堵薄板233形成。这些薄板232～234的层叠接合可利用点焊或热压接进行，在热压接的时候，最好热压接前在各薄板232～234上镀Ni，热压接后镀Ag。又，在端板用空气带槽薄板234上，从端板用空气突起234b到中心形成蛇行的端板用空气槽234d，该端板用空气槽234d，通过在端板用空气带槽薄板234上层叠接合端板用空气薄板232以及空气用封堵薄板233，构成端板用空气通道231上的端板用空气导入孔231a以及端板用空气连通孔231c。
在隔离件用燃料薄板221的表面上，即隔离件用燃料薄板221的相对燃料极集电体213的面上，分别形成从一个隔离件用燃料喷出孔218b涡漩状延伸的多条切槽(参照图4)，在隔离件用空气薄板222的表面上，即隔离件用空气薄板222的相对空气极集电体214的面上，分别形成从4个隔离件用空气喷出孔219b涡漩状延伸的多条切槽(图中未画出)。又，在端板用燃料薄板227的表面上，即端板用燃料薄板227的相对燃料极集电体213的面上，分别形成从一个端板用燃料喷出孔226b涡漩状延伸的多条切槽(参照图4)，在端板用空气薄板232的表面上，即端板用空气薄板232的相对空气极集电体214的面上，分别形成从4个端板用空气喷出孔231b涡漩状延伸的多条切槽(图中未画出)。另外，最好在隔离件用燃料通道218的隔离件用燃料连通孔218c以及端板用燃料通道226的端板用燃料连通孔226c内以燃料气体可以通过的密度填充重整粒子(图中未画出)。作为该重整粒子，可使用与前面所述的本发明的第1实施形式中的重整粒子同样的元素或氧化物。
在隔离件用带槽薄板223上，不连通隔离件用燃料槽223c以及隔离件用空气槽223d地分别形成可插入热电偶236的热电偶插入槽223e和可插入加热器237的加热器插入槽223f(图13)。又，在端板用燃料带槽板229上，不连通端板用燃料槽229c地分别形成可插入热电偶236的热电偶插入槽229e和可插入加热器237的加热器插入槽229f(图14)。又，在端板用空气带槽薄板234上，不连通端板用空气槽234d地分别形成可插入热电偶236的热电偶插入槽234e和可插入加热器237的加热器插入槽234f(图15)。上述热电偶236的检测输出连接图中未画出的控制器的控制输入，控制器的控制输出连接加热器237。另外，如果上述隔离件用带槽薄板是在重叠多张板材的状态下利用放电成形法制作的，则可减少加工工序数。并且，如果端板用燃料带槽薄板以及端板用空气带槽薄板也分别与上述相同地制作，可减少加工工序数。
对这样构成的燃料电池210的工作进行说明。当启动燃料电池210的时候，控制器打开加热器237。这样，隔离件212、燃料用端板217以及空气用端板216利用加热器237加热，燃料电池210温度上升到启动温度。当燃料电池210达到启动温度的时候，因为热电偶236检测到该启动温度，所以，控制器根据该热电偶236的检测输出关闭加热器237。在该状态下，当燃料气体(例如甲烷气体(CH4))与水蒸气(H2O)一同被导入隔离件用燃料导入孔218a以及端板用燃料导入孔226a时，燃料气体以及水蒸气分别沿隔离件用燃料连通孔218c以及端板用燃料连通孔226c内一边蛇行一边流向隔离件用燃料喷出孔218b以及端板用燃料喷出孔226b。因为运行中的燃料电池210是高温，所以，上述燃料气体在穿过隔离件用燃料连通孔218c以及端板用燃料连通孔226c的期间吸收来自隔离件212以及燃料用端板217的热，达到最适合燃料极层211b的反应温度，同时，利用填充在隔离件用燃料连通孔218c以及端板用燃料连通孔226c中的重整粒子重整(例如重整为氢(H2))。
该重整后的燃料气体分别从隔离件用燃料喷出孔218b以及端板用燃料喷出孔226b向各燃料极集电体213的中心喷出，穿过各燃料极集电体213内的气孔很快提供给各燃料极层211b的中心，并且分别被隔离件用燃料薄板221的表面以及端板用燃料薄板227的表面上形成的切槽引导从各燃料极层211b的中心向外周缘涡漩状流动。同时，在将空气导入隔离件用空气导入孔219a以及端板用空气导入孔231a时，空气通过蛇行的隔离件用空气连通孔219c以及端板用空气连通孔231c从隔离件用空气喷出孔219b以及端板用空气喷出孔231b分别向空气极集电体214的中心喷出，穿过各空气极集电体214内的气孔很快提供给各空气极层211c的中心，并且分别被隔离件用空气薄板222的表面以及端板用空气薄板232的表面上形成的切槽引导从各空气极层211c的中心向外周缘涡漩状流动。
燃料气体和空气中的氧在燃料极层211b、空气极层211c以及固体电解质层211a上移动、反应获得电力的原理，与前面所述的本发明的第1实施形式相同。
因为如上述那样燃料气体分别被隔离件用燃料薄板221的表面以及端板用燃料薄板227的表面上形成的切槽引导从各燃料极层211b的中心向外周缘涡漩状流动，所以，燃料气体的反应通道延长，燃料气体与燃料极层211b的冲撞次数增加。又，因为分别利用隔离件用空气薄板222的表面以及端板用空气薄板232的表面上形成的切槽引导从各空气极层211c的中心向外周缘涡漩状流动，所以，氧化剂气体的反应通道延长，氧化剂气体与氧化剂极层211c的冲撞次数增加。其结果，可望提高燃料电池210的性能。
因为隔离件212是由3张薄板221～223层叠接合构成，燃料用端板217是由3张薄板227～229层叠接合形成，空气用端板216是由3张薄板232～234层叠接合形成，所以，隔离件212、燃料用端板217以及空气用端板216的厚度可分别设计得极薄。其结果，可使燃料电池210在发电电池211的层叠方向小型化。
又，在燃料电池210的发电过程中，因为燃料电池210上产生焦耳热使燃料电池210的温度上升，控制器根据热电偶236的检测输出分别向隔离件用空气通道219以及端板用空气通道231提供温度比燃料电池210的工作温度稍低的空气。这样进行隔离件212以及空气用端板216的温度调节。
并且，最好在隔离件212的上面以及燃料用端板217的上面分别接合由镀镍、镀银或镀铜的不锈钢、镍基合金或铬基合金、或者镍、银或铜制成的燃料极集电体213；在隔离件212的下面以及空气用端板216的下面，分别接合由镀银或镀铂的不锈钢、镍基合金或铬基合金、或者银或铂制成的空气极集电体214。
又，在上述隔离件212、燃料用端板217以及空气用端板216上，如果采用镀镍或镀银的一种或两种(在镀银的时候，必须以镀镍为底层)，则可更长期地保持隔离件212、燃料用端板217以及空气用端板216与燃料极集电体213以及空气极集电体214的电导通。并且，在该实施形式中，是采用空气作为氧化剂气体，但也可用氧或其它氧化气体。
又，也可在隔离件用燃料薄板的中心形成隔离件用燃料喷出孔；在隔离件用空气薄板上形成隔离件用氧化喷出孔，使空气向与隔离件用氧化剂薄板相对的氧化剂极层簇射状大致均匀喷出。这时，在将燃料气体导入隔离件用燃料通道时，燃料气体从隔离件用燃料喷出孔向各燃料极层的中心喷出，从燃料极层的中心沿切槽涡漩状流动。这样，燃料气体的反应通道延长，燃料气体与燃料极层的冲撞次数增加，可望提高燃料电池的输出功率。同时，在将空气导入隔离件用空气通道时，空气从隔离件用空气喷出孔向空气极层簇射状大致均匀喷出，在空气极层内沿固体电解质层流动。这样，发电电池可被空气均匀加热·冷却，可防止发电电池的因局部加热或冷却引起的损坏。
参照图面对本发明的第4实施形式的燃料电池组件的分配器构造进行说明。
图16所示的燃料电池310，与图1所示的燃料电池11一样，通过层叠(n+1)个发电电池311构成，固体电解质层311a、燃料极层311b、空气极层(氧化剂极层)311c、隔离件312、燃料极集电体313、空气极集电体(氧化剂极集电体)314、空气用端板(氧化剂用端板)316、燃料用端板317，分别如图1中的固体电解质层12a、燃料极层12b、空气极层(氧化剂极层)12c、隔离件16、燃料极集电体17、空气极集电体(氧化剂极集电体)18、空气用端板(氧化剂用端板)21、燃料用端板22同样层叠。上述隔离件312、空气用端板316以及燃料用端板317分别形成以燃料极层311b等的直径为边长的正方形板状。另外，固体电解质层、燃料极层、空气极层、燃料极集电体以及空气极集电体，也可以不是圆板状，而形成四边形板状、六边形板状、八边形板状等多边形板状。另为，隔离件、空气用端板以及燃料用端板也可以不是正方形板状，而形成圆板状或长方形板状、六边形板状、八边形板状等多边形板状。
固体电解质层311a、燃料极层311b、空气极层311c、隔离件312、空气用端板316、燃料用端板317、燃料极集电体313以及空气极集电体314，利用与上述的本发明的第1实施形式中同样的材料形成。
在隔离件312上，形成将燃料气体从隔离件312外周面导入并从隔离件312的与燃料极集电体313相对的面喷出的隔离件用燃料通道318，和将空气(氧化剂气体)从隔离件312外周面导入并从隔离件312的与空气极集电体314相对的面喷出的隔离件用空气通道319(隔离件用氧化剂通道)。隔离件用燃料通道318具有，朝向隔离件312外周面的隔离件用燃料入口318a，和朝向与隔离件312相邻的燃料极集电体313的中心的隔离件用燃料出口318b，以及设在隔离件312内连通上述隔离件用燃料入口318a以及隔离件用燃料出口318b的隔离件用燃料连通孔318c。又，隔离件用空气通道319具有，朝向隔离件312外周面的隔离件用空气入口319a，和朝向与隔离件312相邻的空气极集电体314的中心的隔离件用空气出口319b，以及设在隔离件312内连通上述隔离件用空气入口319a以及隔离件用空气出口319b的隔离件用空气连通孔319c。并且，构成使隔离件用燃料通道318与隔离件用空气通道319相互不连通。
在空气用端板316上，形成将空气从空气用端板316外周面导入并从空气用端板316的与空气极集电体314相对的面喷出的端板用空气通道321(端板用氧化剂通道)；在燃料用端板317上，形成将燃料气体从燃料用端板317外周面导入并从燃料用端板317的与燃料极集电体313相对的面喷出的端板用燃料通道322。端板用空气通道321具有，朝向空气用端板316外周面的端板用空气入口321a，和朝向与空气用端板316相邻的空气极集电体314的中心的端板用空气出口321b，以及设在空气用端板316内连通端板用空气入口321a以及端板用空气出口321b的端板用空气连通孔321c。又，端板用燃料通道322具有朝向燃料用端板317外周面的端板用燃料入口322a，和朝向与空气用端板317相邻的燃料极集电体313的中心的端板用燃料出口322b，以及设在燃料用端板322内连通上述端板用燃料入口322a以及端板用燃料出口322b的端板用燃料连通孔322c。
另一方面，如图16以及图17所示那样，在层叠的发电电池的侧方，分别向层叠方向延伸并在发电电池311近旁设计燃料用分配器323以及空气用分配器324(氧化剂用分配器)。燃料用分配器323构成使燃料气体通过燃料用短管331分别提供给隔离件用燃料通道318以及端板用燃料通道322；空气用分配器324构成使空气通过空气用短管332(氧化剂用短管)分别提供给隔离件用空气通道319以及端板用空气通道321。
上述燃料用分配器323与燃料用短管331电绝缘。即，燃料用分配器323，在该实施形式中，具有在与发电电池311的相对面上设计有燃料侧开口部326a且由金属材料形成箱状的燃料用分配器本体326、以及封闭燃料侧开口部326a且具有电绝缘性的由陶瓷形成的一个板状的燃料用盖体327。燃料用分配器本体326具有，分别在上述燃料侧开口部326a的周缘角部形成且燃料侧固定螺钉333可拧入的4个燃料侧螺纹孔326b、以及在底壁中心形成且连接燃料供给泵336的燃料用透孔326c。又，燃料用盖体327具有，分别与隔离件用燃料入口318a以及端板用燃料入口322a相对设计并可插入燃料用短管331的燃料用连接孔327a、以及在周缘角部分别相对上述4个燃料侧螺纹孔326b形成且可松插燃料侧固定螺钉333的4个燃料侧通孔327b。另外，燃料侧通孔327b的孔径形成得比燃料侧固定螺钉333的螺纹部333a大，使得可吸收燃料用分配器本体326以及燃料用盖体327的因热膨胀以及热收缩引起的变形量的差。
又，空气用分配器324与空气用短管332电绝缘。即，空气用分配器324，在该实施形式中，具有在与发电电池311的相对面上设计空气侧开口部328a(氧化剂侧开口部)且由金属材料形成箱状的空气用分配器本体328(氧化剂用分配器本体)、和封闭空气侧开口部328a且由具有电绝缘性的陶瓷形成的一个板状的空气用盖体329(氧化剂用盖体)。空气用分配器本体328具有，分别在上述空气侧开口部328a的周缘角部形成且空气侧固定螺钉334(氧化剂侧固定螺钉)可拧入的4个空气侧螺纹孔328b(氧化剂侧螺纹孔)，以及在底壁中心形成且连接空气供给泵337的空气用透孔328c。又，空气用盖体329具有分别与隔离件用空气入口319a以及端板用空气入口321a相对设计并可插入空气用短管332的空气用连接孔329a(氧化剂用连接孔)、以及在周缘角部分别相对上述4个空气侧螺纹孔328b形成且可松插空气侧固定螺钉334的4个空气侧通孔329b(氧化剂侧通孔)。另外，空气侧通孔329b的孔径形成得比空气侧固定螺钉334的螺纹部334a大，可吸收空气用分配器本体328以及空气用盖体329的因热膨胀以及热收缩引起的变形量的差。
燃料用分配器本体326、空气用分配器本体328、燃料用短管331以及空气用短管332由不锈钢、镍基合金或铬基合金等金属材料形成，燃料用盖体327以及空气用盖体329由氧化铝、氧化镁等的陶瓷(电绝缘材料)形成。另外，燃料用分配器本体以及空气用分配器本体也可由陶瓷(电绝缘材料)形成。又，最好在燃料用分配器本体326的燃料侧开口部326a周缘与燃料用盖体327周缘之间插装图中未画出的燃料用密封件；在空气用分配器本体328的空气侧开口部328a周缘与空气用盖体329周缘之间插装图中未画出的空气用密封件(氧化剂用密封件)。作为这些密封件，可列举出氧化铝短纤维的集合体(氧化铝纤维)，或涂敷后硬化的硅溶胶。
在燃料侧固定螺钉333以及空气侧固定螺钉334上，最好采用由比较柔软的氧化铝短纤维的集合体(氧化铝纤维)构成的垫片(图中未画出)。通过采用该垫片，因为燃料侧固定螺钉333的头部333b与燃料用盖体327之间不直接接触，而通过柔软的垫片接触，所以不会损坏脆性的燃料用盖体327；空气侧固定螺钉334的头部334b与空气用盖体329之间不直接接触，而通过柔软的垫片接触，所以不会损坏脆性的空气用盖体329。又，在燃料用短管331与隔离件用燃料入口318a的接触部、燃料用短管331与端板用燃料入口322a的接触部、燃料用短管331与燃料用连接孔327a的接触部、空气用短管332与隔离件用空气入口319a的接触部、空气用短管332与端板用空气入口321a的接触部、空气用短管332与空气用连接孔329a的接触部，最好利用玻璃或胶合剂等的密封件分别进行密封。
对这样构成的燃料电池310的工作进行说明。
在将燃料气体(H2、CO等)通过燃料供给泵336导入燃料用分配器323时，该燃料气体通过燃料用短管331以及隔离件用燃料供给通道318从隔离件用燃料出口318b向燃料极集电体313的中心喷出，同时，通过燃料用短管331以及端板用燃料通道322从端板用燃料出口322b向燃料极集电体313的中心喷出。这样，燃料气体通过燃料极集电体313内的气孔快速提供给燃料极层311b的中心，并且从燃料极层311b的中心向外周缘流动。同时，在将空气通过空气供给泵337导入空气用分配器324时，该空气通过空气用短管332以及隔离件用空气通道319从隔离件用空气出口319b向空气极集电体314的中心喷出，同时，通过空气用短管332以及端板用空气通道321从端板用空气出口321b向空气极集电体314的中心喷出。这样，空气通过空气极集电体314内的气孔快速提供给空气极层311c的中心，并且从空气极层311c的中心向外周缘流动。
燃料气体和空气中的氧在燃料极层311b、空气极层311c以及固体电解质层311a上移动、反应获得电力的原理，与前面所述的本发明的第1实施形式相同。
另一方面，因为利用金属材料形成的各燃料用短管331连接在由电绝缘材料形成的燃料用盖体327上，所以，各隔离件312、空气用端板316以及燃料用端板317不会因燃料用分配器323或空气用分配器324发生电短路。即，在燃料用分配器323上通过燃料用短管331连接的各隔离件312以及燃料用端板317分别被电绝缘，通过空气用短管332连接在空气用分配器324上的各隔离件312以及空气用端板316分别被电绝缘。又，利用由电绝缘材料形成的燃料用盖体327封闭由金属材料形成的燃料用分配器本体326的燃料侧开口部326a，并利用由电绝缘材料形成的空气用盖体329封闭由金属材料形成的空气用分配器本体328的空气侧开口部328a，采用这样比较简单的构造可确保上述电绝缘。
又，上述燃料电池310的发电运行在500℃以上进行时，发电效率提高。因此，在燃料电池310上，因反复启动和停止发电运行，受到从室温到500℃以上的热循环作用。特别是，因为在热膨胀系数大的金属制的燃料用分配器本体326上利用燃料侧固定螺钉333固定热膨胀系数小的陶瓷制的燃料用盖体327，在热膨胀系数大的金属制的空气用分配器本体328上利用空气侧固定螺钉334固定热膨胀系数小的陶瓷制的空气用盖体329，所以，因为上述热循环，燃料用盖体327的燃料侧固定螺钉333周边和空气用盖体329的空气侧固定螺钉334周边分别受到大的力作用。但是，因为燃料侧固定螺钉333的螺纹部333a松插的燃料侧通孔327b的孔径形成得比该螺纹部333a大一圈，且空气侧固定螺钉334的螺纹部334a松插的空气侧通孔329b的孔径形成得比该螺纹部334a大一圈，所以，燃料用分配器本体326以及燃料用盖体327的因热膨胀以及热收缩引起的变形量的差、和空气用分配器本体328以及空气用盖体329的因热膨胀以及热收缩引起的变形量的差，可分别被通孔327b、329b与螺纹部333a、334a之间形成的比较大的间隙吸收。其结果，燃料用盖体326以及空气用盖体329不会受到大的力作用，燃料用盖体327以及空气用盖体329不会破损。
图18所示是本发明的燃料用分配器以及空气用分配器的第2实施例。在图18中，与图17同样的符号表示同样的部件。
在第2实施例中，在燃料用分配器353的燃料用分配器本体356的燃料侧开口部326a上形成可容纳燃料用盖体327的燃料侧阶梯部356a，在空气用分配器354的空气用分配器本体358的空气侧开口部328a上形成可容纳空气用盖体329的空气侧阶梯部358a。最好在燃料用分配器本体356的燃料侧开口部326a周缘与燃料用盖体327周缘之间，插装图中未画出的燃料用密封件；在空气用分配器本体358的空气侧开口部328a周缘与空气用盖体329周缘之间，插装图中未画出的空气用密封件(氧化剂用密封件)。作为这些密封件，可列举出玻璃制或胶合剂制的密封件、氧化铝短纤维的集合体(氧化铝纤维)，或涂敷后硬化的硅溶胶等。上述以外的构成与图17所示的第1实施例相同。
在这样构成的燃料电池上，在将燃料用盖体327嵌装在燃料用分配器本体356的燃料侧阶梯部356a时，因为不仅燃料用盖体327的内面周缘而且燃料用盖体327的侧面也与燃料用分配器本体356接触，所以，提高了燃料用分配器353内的燃料气体的密封效果，在燃料用盖体327与燃料用分配器本体356之间填充玻璃制的密封件等时，可进一步提高燃料用分配器353内的燃料气体的密封效果。在将空气用盖体329嵌装在空气用分配器本体358的空气侧阶梯部358a时，因为不仅空气用盖体329的内面周缘而且空气用盖体329的侧面也与空气用分配器本体358接触，所以，提高了空气用分配器354内的空气的密封效果，在空气用盖体327与空气用分配器本体358之间填充玻璃制的密封件等时，可进一步提高空气用分配器354内的空气的密封效果。上述以外的工作，与第1实施例的工作相同，所以，不再说明。
另外，在将燃料用盖体嵌装在燃料用分配器本体的燃料侧阶梯部的同时在燃料用盖体与燃料用分配器本体之间填充玻璃制或胶合剂制的密封件时，因为这些密封件不仅具有密封功能而且具有粘结功能，所以，不用燃料用固定螺钉就可以。
又，在将空气用盖体嵌装在空气用分配器本体的空气侧阶梯部的同时在空气用盖体与空气用分配器本体之间填充玻璃制或胶合剂制的空气用密封件(氧化剂用密封件)时，因为这些密封件不仅具有密封功能而且具有粘结功能，所以，不用空气用固定螺钉就可以。
图19所示是本发明的燃料用分配器以及空气用分配器的第3实施例。在图19中，与图17同样的符号表示同样的部件。
在第3实施例中，在燃料用分配器本体376上形成燃料侧贯通孔376b，在燃料用盖体327上形成燃料侧通孔327b，并通过将穿过燃料侧通孔327b以及燃料侧贯通孔376b的燃料侧固定螺钉383拧在燃料侧螺母386上，使燃料用盖体327固定在燃料用分配器本体376上。又，在空气用分配器本体378上形成空气侧贯通孔378b(氧化剂侧贯通孔)，在空气用盖体329上形成空气侧通孔329b(氧化剂侧通孔)，并通过将穿过空气侧通孔329b以及空气侧贯通孔378b的空气侧固定螺钉384拧在空气侧螺母387(氧化剂侧螺母)上，使空气用盖体329固定在空气用分配器本体378上。
上述燃料侧通孔327b或燃料侧贯通孔376b的孔径形成得比燃料侧固定螺钉383的螺纹部383a大，使得可吸收燃料用分配器本体376以及燃料用盖体327的固热膨胀以及热收缩引起的变形量的差；空气侧通孔329b或空气侧贯通孔378b的孔径形成得比空气侧固定螺钉384的螺纹部384a大，使得可吸收空气用分配器本体378以及空气用盖体329的因热膨胀以及热收缩引起的变形量的差。又，在燃料用分配器本体376的4个角部分别形成燃料侧切槽376d，用于使穿过燃料侧贯通孔376b的燃料侧固定螺钉383的螺纹部383a露出；在空气用分配器本体378的4个角部分别形成空气侧切槽378d(氧化剂侧切槽)，用于使穿过空气侧贯通孔378b的空气侧固定螺钉384的螺纹部384a露出。并且，在燃料用分配器本体376的上下面上，分别形成将燃料气体导入该燃料用分配器本体376的一对燃料用透孔326c、326c；在空气用分配器本体378的上下面上，分别形成将空气导入该空气用分配器本体378的一对空气用透孔328c、328c。另外，图19中的符号383b以及384b表示燃料侧固定螺钉以及空气侧固定螺钉的头部。上述以外的构成与图17所示第1实施例相同。
在这样构成的燃料电池上，虽然因反复启动和停止发电运行，燃料用分配器373上受到温差大的热循环作用，但是，因为燃料侧通孔327b或燃料侧贯通孔376b的孔径形成得比燃料侧固定螺钉383的螺纹部383a的外径大，所以，燃料用分配器本体376以及燃料用盖体327的因热膨胀以及热收缩引起的变形量的差可分别被上述燃料侧通孔327b或燃料侧贯通孔376b与燃料侧固定螺钉383之间形成的比较大的间隙吸收。又，虽然空气用分配器374上也与上述同样地受到温差大的热循环作用，但是，因为空气侧通孔329b或空气侧贯通孔378b的孔径形成得比空气侧固定螺钉384的螺纹部384a的外径大，所以，空气用分配器本体378以及空气用盖体329的因热膨胀以及热收缩引起的变形量的差可分别被上述空气侧通孔329b或空气侧贯通孔378b与空气侧固定螺钉384之间形成的比较大的间隙吸收。其结果，燃料用盖体327以及空气用盖体329不会受到大的力作用，燃料用盖体327以及空气用盖体329不会破损。
又，在采用燃料侧固定螺钉383以及燃料侧螺母386将燃料用盖体327固定在燃料用分配器本体376上的状态下，在为了运行燃料电池而使燃料电池以及燃料用分配器373达到高温时，上述燃料侧固定螺钉383以及燃料侧螺母386烧接，往往使燃料侧螺母386不能从燃料侧固定螺钉383上取下。这时，通过利用金工用锯等将从燃料侧切槽376d露出的燃料侧固定螺钉383的螺纹部383a锯断，使燃料侧固定螺钉383容易从燃料侧贯通孔376b以及燃料侧通孔327b上拔下。其结果，因为可将燃料用盖体327从燃料用分配器373上取下，所以，可容易进行燃料用分配器373的检查等。
另一方面，在采用空气侧固定螺钉384以及空气侧螺母387将空气用盖体329固定在空气用分配器本体378上的状态下，在为了运行燃料电池而使燃料电池以及空气用分配器374达到高温时，上述空气侧固定螺钉384以及空气侧螺母387烧接，往往使空气侧螺母387不能从空气侧固定螺钉384上取下。这时，通过利用金工用锯等将从空气侧切槽378d露出的空气侧固定螺钉384锯断，使空气侧固定螺钉384容易从空气侧贯通孔378b以及空气侧通孔329b上拔下。其结果，因为可将空气用盖体329从空气用分配器本体378上取下，所以，可容易进行空气用分配器374的检查等。
又，因为在燃料用分配器本体376的上下面上分别形成一对燃料用透孔326c、326c，在空气用分配器本体378的上下面上分别形成一对空气用透孔328c、328c，所以，可分别向各隔离件的隔离件用燃料通道提供流量大致相同的燃料气体，向各隔离件的隔离件用空气通道提供流量大致相同的空气。
图20所示是本发明的燃料用分配器以及空气用分配器的第4实施例。在图20中，与图17同样的符号表示同样的部件。
在第4实施例中，燃料用分配器本体396形成在一侧面以及两端开口的多边筒状；空气用分配器398形成在一侧面以及两端开口的多边筒状。一对燃料侧封堵板396a、396b通过焊接或螺栓固定在燃料用分配器本体396的两端，一对空气侧封堵板398a、398b通过焊接或螺栓固定在空气用分配器本体398的两端。上述以外的构成与图17所示第1实施例相同。
在这样构成的燃料电池的分配器构造中，在铸造燃料用分配器本体396以及空气用分配器本体398的情况下，不需要大的金属模型；又，通过采用压出成型或拔出成型形成的多边筒状的材料，因为不必用块削出，所以，可降低这些分配器本体396、398的制作成本。上述以外的工作与第1实施例大致相同，所以不再说明。
另外，在上述的本发明的分配器构造的第1～第4实施例中，虽然是采用空气作为氧化剂气体，但也可采用氧或其它氧化剂气体。又，在上述第1～第4实施例中，虽然作为燃料电池，发电电池列举的是固体电解质层被燃料极层以及空气极层(氧化剂极层)夹住构成的固体氧化物型燃料电池，但也可是固体高分子型燃料电池或熔融碳酸盐型燃料电池或磷酸型燃料电池。
产业上利用的可能性
如上所述那样，如果采用本发明的第1实施形式的燃料电池组件，则可以：
(1)通过使发电的发电电池的表面全部用于发电，可提高发电效率；
(2)通过使氧化剂气体大致均匀地在整个的氧化剂极层流过，可均匀地加热·冷却发电电池；
(3)通过控制燃料气体在燃料极层内的流动，增加燃料气体与燃料极层之间的冲撞次数，可提高发电效率；
(4)可缩短启动时的升温时间，同时，可通过均匀升温防止发电电池的损坏；
(5)通过以适合发电的温度向各发电电池提供燃料气体和氧化剂气体，可提高发电效率；
(6)通过在不锈钢制的隔离件、氧化剂用端板以及燃料用端板上接合燃料极集电体或氧化剂极集电体中的任何一方或两方，并溶敷接合部分，以防止该接合部分氧化，可获得隔离件、氧化剂用端板或燃料用端板与燃料极集电体或氧化剂极集电体之间的长期的电导通；
(7)通过去掉用于重整燃料气体的重整器，可望减少构件数量并小型化。
又，如果采用本发明的第2以及第3实施形式的燃料电池的气体供给构造，则可使隔离件的厚度变薄，其结果，可使燃料电池在发电电池的层叠方向小型化；并且，可控制提供给发电电池的燃料气体以及氧化剂气体到最适合发电的温度。
又，如果采用本发明的第4实施形式的燃料电池组件的分配器构造，则可使发电电池的表面全部用于发电，以比较简单的构造使连接在分配器上的各隔离件可分别电绝缘，并且，可防止增加燃料用短管以及氧化剂用短管的组装作业时间，同时，可防止燃料用短管等因热应力引起的损坏。

Claims (53)

1.一种燃料电池组件，其特征在于：
是由电解质层(12a)和配置在该电解质层(12a)的两面的燃料极层(12b)以及氧化剂极层(12c)构成的发电电池(12)层叠(n+1)个(n为正的整数)的燃料电池；
在上述第i号(i＝1，2，……，n)的发电电池(12)的燃料极层(12b)和与该燃料极层(12b)相邻的第(i+1)号的发电电池(12)的氧化剂极层(12c)之间，各插装1块由导电性材料形成板状的隔离件(16)，总计插装n块；
在上述第i号的发电电池(12)的燃料极层(12b)与上述第j号(j＝1，2，……，n)的隔离件(16)之间插装具有导电性的多孔质的燃料极集电体(17)；
在上述第(i+1)号的发电电池(12)的氧化剂极层(12c)与上述第j号的隔离件(16)之间插装具有导电性的多孔质的氧化剂极集电体(18)；
在上述第1号的发电电池(12)的氧化剂极层(12c)上隔着氧化剂极集电体(18)层叠由导电性材料形成板状的单一氧化剂用端板(21)；
在上述第(n+1)号的发电电池(12)的燃料极层(12b)上隔着燃料极集电体(17)层叠由导电性材料形成板状的单一燃料用端板(22)；
上述n块隔离件(16)分别具有，将燃料气体从隔离件(16)外周面导入并从上述隔离件(16)的大致中心向上述燃料极集电体(17)喷出的燃料供给通道(23)，和将氧化剂气体从上述隔离件(16)外周面导入并从与上述隔离件(16)的氧化剂极集电体(18)相对的面喷出的氧化剂供给通道(24)；
上述单一氧化剂用端板(21)，具有将氧化剂气体从上述氧化剂用端板(21)的与氧化剂极集电体(18)相对的面喷出的氧化剂供给通道(27)；
上述单一燃料用端板(22)具有将上述燃料气体从上述燃料用端板(22)的大致中心向上述燃料极集电体(17)喷出的燃料供给通道(26)；
通过燃料用短管(28)分别向上述燃料供给通道(23、26)提供燃料气体的燃料用分配器(13)设计在上述燃料电池(11)近旁；
通过氧化剂用短管(29)分别向上述氧化剂供给通道(24、27)提供氧化剂气体的氧化剂用分配器(14)设计在上述燃料电池(11)的近旁；
在上述氧化剂用端板(21)以及上述燃料用端板(22)上分别电连接一对电极端子(41、42)。
2.如权利要求1所述的燃料电池组件，其特征在于：
构成使在n块隔离件(16)上形成的各氧化剂供给通道(24)将氧化剂气体从上述隔离件(16)外周面导入并从上述隔离件(16)的与氧化剂极集电体(18)相对的面簇射状大致均匀喷出；
构成使在单一氧化剂用端板(21)上形成的氧化剂供给通道(27)将上述氧化剂气体从上述氧化剂用端板(21)的与氧化剂极集电体(18)相对的面簇射状大致均匀喷出。
3.如权利要求1或2所述的燃料电池组件，其特征在于：在n块隔离件(16)、单一氧化剂用端板(21)或单一燃料用端板(22)的任何1个或2个以上，不与燃料供给通道(23、26)以及氧化剂供给通道(24、27)的任何一方连通地形成多个插入孔(16a)，第1加热器(31)或温度传感器的任何一方或双方插入上述多个插入孔(16a)内。
4.如权利要求1或2所述的燃料电池组件，其特征在于：在n块隔离件、单一氧化剂用端板或单一燃料用端板的任何1个或2个以上，不与燃料供给通道以及氧化剂供给通道的任何一方连通地形成多个轻量化孔。
5.如权利要求1～4中任何一项所述的燃料电池组件，其特征在于：在n块隔离件(16)的与燃料极集电体(17)的相对面以及单一燃料用端板(22)的与燃料极集电体(17)的相对面上，分别形成从各隔离件(16)以及燃料用端板(22)的中心涡漩状延伸的多条切槽(12b、22b)。
6.如权利要求1～5中任何一项所述的燃料电池组件，其特征在于：
燃料用短管(28)通过燃料用绝缘管(36)插在燃料用分配器(13)上，上述燃料用绝缘管(36)以及上述燃料用短管(28)的插入部的间隙用具有电绝缘性的燃料用密封件(37)密封；
氧化剂用短管(29)通过氧化剂用绝缘管(38)插在氧化剂用分配器(14)上，上述氧化剂用绝缘管(38)以及上述氧化剂用短管(29)的插入部的间隙用具有电绝缘性的氧化剂周密封件(39)密封。
7.如权利要求1～6中任何一项所述的燃料电池组件，其特征在于：
向燃料用分配器(13)提供燃料气体的燃料预热管(43)卷绕在燃料电池(11)的外周面上；
向氧化剂用分配器(14)提供氧化剂气体的氧化剂预热管(44)卷绕在上述燃料电池(11)的外周面上；
上述燃料电池(11)与上述燃料预热管(43)以及上述氧化剂预热管(44)一起装在内壳(46)内；
将从发电电池(12)排出的上述燃料气体以及上述氧化剂气体排到上述内壳(46)外的排气管(51)连接在上述内壳(46)上。
8.如权利要求7所述的燃料电池组件，其特征在于：氧化剂预热管(44)连接在氧化剂用分配器(14)的纵向的大致中心处。
9.如权利要求7或8所述的燃料电池组件，其特征在于：还具有卷绕在燃料电池(11)的外周面上且装在内壳(46)内的第2加热器(32)。
10.如权利要求7～9中任何一项所述的燃料电池组件，其特征在于：内壳(46)的至少内面上镀银、隔着镍镀底层镀银或镀铂。
11.如权利要求7～10中任何一项所述的燃料电池组件，其特征在于：内壳(46)的外面被隔热材料(47)覆盖，并且，在上述内壳(46)的外周面上卷绕燃料预热管(43)、氧化剂预热管(44)以及排气管(51)，并且，上述内壳(46)与上述燃料预热管(43)、上述氧化剂预热管(44)以及上述排气管(51)一起装在外壳(48)内。
12.如权利要求11所述的燃料电池组件，其特征在于：外壳(48)的至少内面上镀银、隔着镍镀底层镀银或镀铂。
13.如权利要求7～12中任何一项所述的燃料电池组件，其特征在于：在燃料预热管内以燃料气体可通过的密度填充重整粒子。
14.如权利要求13所述的燃料电池组件，其特征在于：重整粒子由包含从Ni、NiO、Al2O3、SiO2、MgO、CaO、Fe2O3、Fe3O4、V2O3、NiAl2O4、ZrO2、SiC、Cr2O3、ThO2、Ce2O3、B2O3、MnO2、ZnO、Cu、BaO以及TiO2之中选出的1种或2种以上的元素或氧化物形成。
15.如权利要求1～14中任何一项所述的燃料电池组件，其特征在于：燃料极集电体(17)是由镀镍、镀银、隔着镍镀底层镀银或镀铜的不锈钢、镍基合金或铬基合金、或者镍、银、银合金、铂或铜形成，n块隔离件(16)以及单一燃料用端板(22)分别由不锈钢、镍基合金或铬基合金的任何一种形成，上述燃料极集电体(17)分别接合在上述各隔离件(16)以及上述燃料用端板(22)上。
16.如权利要求1～14中任何一项所述的燃料电池组件，其特征在于：
氧化剂极集电体(18)是由镀银、隔着镍镀底层镀银或镀铂的不锈钢、镍基合金或铬基合金、或者银、银合金或铂形成；
n块隔离件(16)以及单一氧化剂用端板(21)分别由不锈钢、镍基合金或铬基合金的任何一种形成；
上述氧化剂极集电体(18)分别接合在上述各隔离件(16)以及上述氧化剂用端板(21)上。
17.如权利要求1～16中任何一项所述的燃料电池组件，其特征在于：在n块隔离件、单一氧化剂用端板或单一燃料用端板的任何1个的表面或2个以上的表面上，分别镀镍、镀铬、镀银、隔着镍镀底层镀银。
18.如权利要求1～17中任何一项所述的燃料电池组件，其特征在于：燃料预热管(43)、燃料用分配器(13)、燃料用短管(28)、氧化剂预热管(44)、氧化剂用分配器(14)或氧化剂用短管(27)的任何1个或2个以上由不锈钢、镍基合金或铬基合金中的任何一种形成，并在内面上镀银、隔着镍镀底层镀银或镀铂。
19.如权利要求1～17中任何一项所述的燃料电池组件，其特征在于：燃料预热管(43)、燃料用分配器(13)、燃料用短管(28)、氧化剂预热管(44)、氧化剂用分配器(14)或氧化剂用短管(27)的任何1个或2个以上由不锈钢、镍基合金或铬基合金中的任何一种形成，并在外面上镀银、隔着镍镀底层镀银或镀铂。
20.如权利要求1～17中任何一项所述的燃料电池组件，其特征在于：在燃料预热管(43)、燃料用分配器(13)以及燃料用短管(28)的内面上镀镍。
21.如权利要求7～20中任何一项所述的燃料电池组件，其特征在于：供水管的前端插入燃料预热管的上部，在上述供水管的基端连接喷雾器或泵。
22.如权利要求7～21中任何一项所述的燃料电池组件，其特征在于：在燃料预热管(43)的最下端连接水分离器(53)。
23.如权利要求11～22中任何一项所述的燃料电池组件，其特征在于：将从发电电池(12)排出的燃料气体以及氧化剂气体引导到内壳(46)以及外壳(48)外的排气管(51、52)连接在水蒸汽汽轮机上。
24.一种隔离件，其特征在于：构成使氧化剂供给通道(24、27)将氧化剂气体从外周面导入并从与氧化剂极集电体(18)相对的面簇射状大致均匀喷出。
25.一种氧化剂用端板，其特征在于：构成使氧化剂供给通道(24、27)将氧化剂气体从外周面导入并从与氧化剂极集电体(18)相对的面簇射状大致均匀喷出。
26.一种用于向燃料电池提供气体的构造，其特征在于：
由固体电解质层(111a)和配置在该固体电解质层(111a)的两面的燃料极层(111b)以及氧化剂极层(111c)构成的发电电池(111)层叠(n+1)个(n为正的整数)；
在第i号(i＝1，2，……，n)的发电电池(111)的燃料极层(111b)和与该燃料极层(111b)相邻的第(i+1)号的发电电池(111)的氧化剂极层(111c)之间，各插装1块由导电性材料形成板状的隔离件(112)，总计插装n块；
这样构成的燃料电池的上述n块隔离件(112)分别具有，将燃料气体从隔离件(112)外周面上形成的隔离件用燃料导入孔(118a)导入并通过在上述隔离件(112)内形成的隔离件用燃料连通孔(118c)从在上述隔离件(112)的与上述燃料极层(111b)的相对面上形成的隔离件用燃料喷出孔(118b)喷出的隔离件用燃料通道(118)，和将氧化剂气体从上述隔离件(112)外周面上形成的隔离件用氧化剂导入孔(119a)导入、通过上述隔离件(112)内形成的隔离件用氧化剂连通孔(119c)从在上述隔离件(112)的与氧化剂极层(111c)的相对面上形成的隔离件用氧化剂喷出孔(119b)喷出的隔离件用氧化剂通道(119)；
上述隔离件(112)具有，在一侧的面上形成构成上述隔离件用燃料导入孔(118a)以及上述隔离件用燃料连通孔(118c)的隔离件用燃料凹槽(121a)、在另一侧的面上形成构成上述隔离件用氧化剂导入孔(119a)以及上述隔离件用氧化剂连通孔(119c)的隔离件用氧化剂凹槽(121b)的隔离件用基板(121)，和覆盖上述隔离件用燃料凹槽(121a)并形成上述隔离件用燃料喷出孔(118b)的隔离件用燃料盖体(122)，以及覆盖上述隔离件用氧化剂凹槽(121b)并形成上述隔离件用氧化剂喷出孔(119b)的隔离件用氧化剂盖体(123)。
27.如权利要求26所述的用于向燃料电池提供气体的构造，其特征在于：隔离件用燃料喷出孔(118b)位于隔离件用基板(121)的中心地在隔离件用燃料盖体(122)上形成；隔离件用氧化剂喷出孔(119b)使氧化剂气体向与隔离件用基板(121)相对的氧化剂极层(111c)簇射状大致均匀喷出地在隔离件用氧化剂盖体(123)上形成，。
28.如权利要求26或27所述的用于向燃料电池提供气体的构造，其特征在于：在隔离件(112)的与燃料极层(111b)相对的面上分别形成从隔离件用燃料喷出孔(118b)涡漩状延伸的多条切槽。
29.如权利要求26或28所述的用于向燃料电池提供气体的构造，其特征在于：隔离件用燃料喷出孔位于隔离件用基板的中心地在隔离件用燃料盖体上形成，隔离件用氧化剂喷出孔位于隔离件用基板的中心地在隔离件用氧化剂盖体上形成。
30.如权利要求29所述的用于向燃料电池提供气体的构造，其特征在于：在隔离件的与氧化剂极层相对的面上分别形成从隔离件用氧化剂喷出孔涡漩状延伸的多条切槽。
31.如权利要求26所述的用于向燃料电池提供气体的构造，其特征在于：隔离件(112)分别由不锈钢、镍基合金或铬基合金的任何一种形成，在上述隔离件(112)的表面上进行镀镍或镀银中的一种或两种。
32.如权利要求26所述的用于向燃料电池提供气体的构造，其特征在于：在隔离件用燃料供给通道(118)内以燃料气体可通过的密度填充重整粒子。
33.如权利要求26所述的用于向燃料电池提供气体的构造，其特征在于：在隔离件用基板(121)上分别形成可插入热电偶(136)的热电偶插入槽(121g)以及可插入加热器(137)的加热器插入槽(121h)。
34.一种燃料电池的气体供给构造，其特征在于：
由固体电解质层(211a)和配置在该固体电解质层(211a)的两面的燃料极层(211b)以及氧化剂极层(211c)构成的发电电池(211)层叠(n+1)个(n为正的整数)；
在第i号(i＝1，2，……，n)的发电电池(211)的燃料极层(211b)和与该燃料极层(211b)相邻的第(i+1)号的发电电池(211)的氧化剂极层(211c)之间，各插装1块由导电性材料形成板状的隔离件(212)，总计插装n块；
这样构成的燃料电池的上述n块隔离件(212)分别具有，将燃料气体从隔离件(212)外周面上形成的隔离件用燃料导入孔(218a)导入并通过在上述隔离件(212)的与上述燃料极层(211b)的相对面上形成的隔离件用燃料喷出孔(218b)喷出的隔离件用燃料通道(218)，和将氧化剂气体从上述隔离件(212)外周面上形成的隔离件用氧化剂导入孔(219a)导入并通过上述隔离件(212)的与氧化剂极层(211c)的相对面上形成的隔离件用氧化剂喷出孔(219b)喷出的隔离件用氧化剂通道(219)；
上述隔离件(212)具有，形成上述隔离件用燃料喷出孔(218b)的隔离件用燃料薄板(221)，和形成上述隔离件用氧化剂喷出孔(219b)的隔离件用氧化剂薄板(222)，以及被上述隔离件用燃料薄板(221)和上述隔离件用氧化剂薄板(222)夹住形成构成上述隔离件用燃料通道(218)的隔离件用燃料槽(223c)以及构成上述隔离件用氧化剂通道(219)的隔离件用氧化剂槽(223d)的隔离件用带槽薄板(223)。
35.如权利要求34所述的燃料电池的气体供给构造：其特征在于：隔离件用燃料喷出孔(218b)在隔离件用燃料薄板(221)的中心形成，隔离件用氧化剂喷出孔(219b)在隔离件用氧化剂薄板(222)的中心形成。
36.如权利要求34或35所述的燃料电池的气体供给构造，其特征在于：在隔离件用燃料薄板(221)的表面分别形成从隔离件用燃料喷出孔(218b)涡漩状延伸的多条切槽。
37.如权利要求34或35所述的燃料电池的气体供给构造，其特征在于：在隔离件用氧化剂薄板(222)的表面分别形成从隔离件用氧化剂喷出孔(219b)涡漩状延伸的多条切槽。
38.如权利要求34～36中任何一项所述的燃料电池的气体供给构造，其特征在于：隔离件用燃料喷出孔在隔离件用燃料薄板的中心形成；在隔离件用氧化剂薄板上形成隔离件用氧化剂喷出孔使氧化剂气体向与隔离件用氧化剂薄板相对的氧化剂极层簇射状大致均匀喷出。
39.如权利要求34所述的燃料电池的气体供给构造，其特征在于：隔离件(312)分别由不锈钢、镍基合金或铬基合金中的任何一种形成，在上述隔离件(212)的表面进行镀镍或镀银中的任何一种或两种。
40.如权利要求34所述的燃料电池的气体供给构造，其特征在于：在隔离件用燃料供给通道(218)内以燃料气体可通过的密度填充重整粒子。
41.如权利要求34所述的燃料电池的气体供给构造，其特征在于：在隔离件用带槽薄板(223)上分别形成可插入热电偶(236)的热电偶插入槽(223e)以及可插入加热器(237)的加热器插入槽(223f)。
42.一种燃料电池组件的分配器构造，其特征在于：
在配置有，具有发电电池(311)和可向上述发电电池(311)提供燃料气体的燃料供给通道(318、322)以及可向上述发电电池(311)提供氧化剂气体的氧化剂供给通道(319、321)的燃料电池(310)，和设置在上述燃料电池(310)近旁通过燃料用短管(331)向上述燃料供给通道(318、322)提供燃料气体的燃料用分配器(323)，以及设置在上述燃料电池(310)近旁通过氧化剂用短管(332)向上述氧化剂供给通道(319、321)提供氧化剂气体的氧化剂用分配器(324)的燃料电池组件中，
上述燃料用分配器(323)具有箱状或筒状的由金属材料形成的燃料用分配器本体(326)和封闭上述燃料用分配器本体(326)的燃料侧开口部(326a)并直接连接多个燃料用短管(331)且由电绝缘材料形成的单一板状的燃料用盖体(327)；上述氧化剂用分配器(324)具有箱状或筒状的由金属材料形成的氧化剂用分配器本体(328)和封闭上述氧化剂用分配器本体(328)的氧化剂侧开口部(328a)并直接连接多个氧化剂用短管(332)且由电绝缘材料形成的单一板状的氧化剂用盖体(329)。
43.如权利要求42所述的燃料电池组件的分配器构造，其特征在于：
发电电池(311)由固体电解质层(311a)和配置在该固体电解质层(311a)的两面的燃料极层(311b)以及氧化剂极层(311c)构成，燃料电池(310)是由上述发电电池(311)层叠(n+1)个(n为正的整数)构成；
在第i号(i＝1，2，……，n)的发电电池(311)的燃料极层(311b)和与上述燃料极层(311b)相邻的第(i+1)号的发电电池(311)的氧化剂极层(211c)之间，各插装1块由金属材料形成板状的隔离件(312)，总计插装n块；
上述n块隔离件(312)分别具有，将燃料气体从隔离件(312)外周面导入并从上述隔离件(312)的与燃料极集电体(313)相对的面喷出的隔离件用燃料通道(318)，和将氧化剂气体从上述隔离件(312)外周面导入并从上述隔离件(312)的与氧化剂极集电体(314)相对的面喷出的隔离件用氧化剂通道(319)；
燃料用分配器(323)沿上述发电电池的层叠方向延伸设计；
氧化剂用分配器(324)沿上述发电电池(311)的层叠方向延伸设计。
44.如权利要求42或43所述的燃料电池组件的分配器构造，其特征在于：在燃料用分配器本体(326)上形成燃料侧螺纹孔(326b)，在燃料用盖体(327)上形成燃料侧通孔(327b)，通过将上述穿过燃料侧通孔(327b)的燃料侧固定螺钉(333)拧在燃料侧螺纹孔(326b)上，将上述燃料用盖体(327)固定在上述燃料用分配器本体(326)上，并且，上述燃料侧通孔(327b)的孔径形成得比上述燃料侧固定螺钉(333)大，使得可以吸收上述燃料用分配器本体(326)以及上述燃料用盖体(327)的因热膨胀以及热收缩引起的变形量的差。
45.如权利要求42～44中任何一项所述的燃料电池组件的分配器构造，其特征在于：在氧化剂用分配器本体(328)上形成氧化剂侧螺纹孔(328b)，在氧化剂用盖体(329)上形成氧化剂侧通孔(329b)，通过将穿过上述氧化剂侧通孔(329b)的氧化剂侧固定螺钉(334)拧在上述氧化剂侧螺纹孔(328b)上，将上述氧化剂用盖体(329)固定在上述氧化剂用分配器本体(328)上，并且，上述氧化剂侧通孔(329b)的孔径形成得比上述氧化剂侧固定螺钉(334)大，使得可以吸收上述氧化剂用分配器本体(328)以及上述氧化剂用盖体(329)的因热膨胀以及热收缩引起的变形量的差。
46.如权利要求42或43所述的燃料电池组件的分配器构造，其特征在于：在燃料用分配器本体(376)上形成燃料侧贯通孔(376b)，在燃料用盖体(327)上形成燃料侧通孔(327b)，通过将穿过上述燃料侧通孔(327b)以及上述燃料侧贯通孔(376b)的燃料侧固定螺钉(383)拧在燃料侧螺母(386)上，将上述燃料用盖体(327)固定在上述燃料用分配器本体(376)上，并且，上述燃料侧通孔(327b)或上述燃料侧贯通孔(376b)的孔径形成得比上述燃料侧固定螺钉(383)大，使得可以吸收上述燃料用分配器本体(376)以及上述燃料用盖体(327)的因热膨胀以及热收缩引起的变形量的差。
47.如权利要求42～44中任何一项所述的燃料电池组件的分配器构造，其特征在于：在氧化剂用分配器本体(378)上形成氧化剂侧贯通孔(378b)，在氧化剂用盖体(329)上形成氧化剂侧通孔(329b)，通过将穿过上述氧化剂侧通孔(329b)以及上述氧化剂侧贯通孔(378b)的氧化剂侧固定螺钉(384)拧在氧化剂侧螺母(387)上，将上述氧化剂用盖体(329)固定在上述氧化剂用分配器本体(378)上，并且，上述氧化剂侧通孔(329b)或上述氧化剂侧贯通孔(378b)的孔径形成得比上述氧化剂侧固定螺钉(384)大，使得可以吸收上述氧化剂用分配器本体(378)以及上述氧化剂用盖体(329)的因热膨胀以及热收缩引起的变形量的差。
48.如权利要求42、43、44或46中任何一项所述的燃料电池组件的分配器构造，其特征在于：在燃料用分配器本体的燃料侧开口部周缘与燃料用盖体的周缘之间，填充玻璃制或胶合剂制的燃料用密封件。
49.如权利要求42、43、45或47中任何一项所述的燃料电池组件的分配器构造，其特征在于：在氧化剂用分配器本体的氧化剂侧开口部周缘与氧化剂用盖体的周缘之间，填充玻璃制或胶合剂制的氧化剂用密封件。
50.如权利要求46所述的燃料电池组件的分配器构造，其特征在于：在燃料用分配器本体(376)上形成用于使穿过燃料侧贯通孔(376b)的燃料侧固定螺钉(383)的螺纹部(383a)露出的燃料侧切槽(376d)。
51.如权利要求47所述的燃料电池组件的分配器构造，其特征在于：在氧化剂用分配器本体(378)上形成用于使穿过氧化剂侧贯通孔(378b)的氧化剂侧固定螺钉(384)的螺纹部(384a)露出的氧化剂侧切槽(378d)。
52.如权利要求42、43、44、46、48或50中任何一项所述的燃料电池组件的分配器构造，其特征在于：在上述燃料用分配器本体(376)的上下面分别形成用于将燃料气体导入燃料用分配器本体(376)的一对燃料用透孔(326c、326c)。
53.如权利要求42、43、45、47、49或51中任何一项所述的燃料电池组件的分配器构造，其特征在于：在上述氧化剂用分配器本体(378)的上下面上分别形成用于将氧化剂气体导入氧化剂用分配器本体(378)的一对氧化剂用透孔(328c、328c)。
CNB018057160A 2000-12-28 2001-12-26 燃料电池组件以及燃料电池 Expired - Fee Related CN1272866C (zh)

Applications Claiming Priority (18)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP402474/2000 2000-12-28
JP2000402474 2000-12-28
JP402474/00 2000-12-28
JP75145/01 2001-03-16
JP75148/01 2001-03-16
JP2001075147A JP2002280008A (ja) 2001-03-16 2001-03-16 燃料電池のガス供給構造
JP2001075148A JP2002280009A (ja) 2001-03-16 2001-03-16 燃料電池にガスを供給するための構造
JP75148/2001 2001-03-16
JP75145/2001 2001-03-16
JP2001075145 2001-03-16
JP75147/01 2001-03-16
JP75147/2001 2001-03-16
JP2001360333A JP3925172B2 (ja) 2000-12-28 2001-11-27 燃料電池モジュール
JP360333/2001 2001-11-27
JP2001360334A JP2002343407A (ja) 2001-03-16 2001-11-27 燃料電池のディストリビュータ構造
JP360334/2001 2001-11-27
JP360334/01 2001-11-27
JP360333/01 2001-11-27

Related Child Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CNB2006100946663A Division CN100464457C (zh) 2000-12-28 2001-12-26 燃料电池组件的分配器

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN1406400A true CN1406400A (zh) 2003-03-26
CN1272866C CN1272866C (zh) 2006-08-30

Family

ID=27554885

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CNB018057160A Expired - Fee Related CN1272866C (zh) 2000-12-28 2001-12-26 燃料电池组件以及燃料电池

Country Status (6)

Country Link
US (2) US7998635B2 (zh)
EP (1) EP1347528A4 (zh)
KR (1) KR20020084123A (zh)
CN (1) CN1272866C (zh)
CA (1) CA2408041A1 (zh)
WO (1) WO2002054519A1 (zh)

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN100361341C (zh) * 2004-12-10 2008-01-09 台达电子工业股份有限公司 堆叠型燃料电池组
CN101517796B (zh) * 2006-09-15 2011-10-05 Toto株式会社 燃料电池芯体、燃料电池芯单元、燃料电池芯组以及包括它们的燃料电池
CN102456901A (zh) * 2010-10-25 2012-05-16 现代自动车株式会社 用于燃料电池组的端板的加热装置
CN105009338A (zh) * 2013-03-25 2015-10-28 住友精密工业株式会社 燃料电池
CN110010927A (zh) * 2017-12-08 2019-07-12 丰田自动车株式会社 燃料电池系统
CN114709447A (zh) * 2022-05-24 2022-07-05 清华大学 一种管式固体氧化物燃料电池反应热区
CN114824386A (zh) * 2022-03-25 2022-07-29 清华大学 一种燃料前处理装置及燃料电池系统

Families Citing this family (38)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4424863B2 (ja) 2001-02-23 2010-03-03 三洋電機株式会社 燃料電池
CN100338247C (zh) * 2002-01-08 2007-09-19 三菱麻铁里亚尔株式会社 对含无机酸超临界水环境的耐腐蚀性优异的Ni基合金
EP1908854B1 (en) * 2003-02-21 2011-10-19 Mitsubishi Materials Corporation Nickel-base alloys
JP4362359B2 (ja) * 2003-12-26 2009-11-11 本田技研工業株式会社 燃料電池及び燃料電池スタック
JP3914180B2 (ja) * 2003-07-02 2007-05-16 株式会社東芝 燃料電池発電装置
JP4682511B2 (ja) * 2003-12-02 2011-05-11 日産自動車株式会社 固体酸化物型燃料電池
US7320836B2 (en) * 2003-12-05 2008-01-22 Siemens Power Generation, Inc. Integral air preheater and start-up heating means for solid oxide fuel cell power generators
WO2005057709A1 (en) * 2003-12-12 2005-06-23 Lg Electronics Inc. Structure for reducing internal circuit of fuel cell
JP4322106B2 (ja) * 2003-12-17 2009-08-26 本田技研工業株式会社 燃料電池及び燃料電池スタック
JP4351619B2 (ja) * 2003-12-26 2009-10-28 本田技研工業株式会社 燃料電池
US7517602B2 (en) * 2003-12-26 2009-04-14 Honda Motor Co., Ltd. Fuel cell and fuel cell stack
US7651809B2 (en) * 2003-12-26 2010-01-26 Honda Motor Co., Ltd. Channel member for providing fuel gas to separators forming a plurality of fuel gas fields on one surface
US7776484B2 (en) * 2004-01-16 2010-08-17 Mitsubishi Materials Corporation Separator for fuel cell, method for producing separator, and solid oxide fuel cell
KR100529079B1 (ko) * 2004-03-25 2005-11-15 삼성에스디아이 주식회사 연료 전지 시스템
EP1594182B1 (en) * 2004-04-27 2008-01-02 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Fuel cell system
WO2006051830A1 (ja) * 2004-11-09 2006-05-18 Dai Nippon Printing Co., Ltd. 燃料電池を用いたコージェネレーションシステム
JP5140926B2 (ja) * 2005-01-14 2013-02-13 三菱マテリアル株式会社 固体酸化物形燃料電池
WO2006090685A1 (ja) 2005-02-22 2006-08-31 Mitsubishi Materials Corporation 固体酸化物形燃料電池およびその運転方法
KR100612239B1 (ko) * 2005-04-26 2006-08-11 삼성에스디아이 주식회사 이차 전지 모듈과 이차 전지 모듈을 이루는 이차 전지의격벽
JP2007188749A (ja) * 2006-01-13 2007-07-26 Mitsubishi Materials Corp 固体電解質型燃料電池およびその作動方法
TR200700460A2 (tr) * 2007-01-29 2008-06-23 Vestel Elektroni̇k Sanayi̇ Ve Ti̇caret A.Ş. Tek hücrede çok membranlı katı oksit yakıt pili.
US7799481B2 (en) * 2007-03-08 2010-09-21 Adaptive Materials, Inc. Fuel cell including bypass circuit for interconnecting fuel cells
WO2010066460A1 (en) * 2008-12-12 2010-06-17 Ezelleron Gmbh Fuel cell system with reformer
EP2512982A4 (en) * 2009-12-18 2014-04-09 Indian Oil Corp Ltd PREPARATION OF A MIXTURE OF HYDROGEN AND NATURAL GAS
JP5502536B2 (ja) 2010-03-17 2014-05-28 本田技研工業株式会社 燃料電池
JP5502615B2 (ja) * 2010-06-23 2014-05-28 本田技研工業株式会社 燃料電池
DE102010054756B4 (de) * 2010-12-16 2012-12-20 Airbus Operations Gmbh Brennstoffzellensystem und Verwendung eines Brennstoffzellensystems
WO2014026287A1 (en) * 2012-08-14 2014-02-20 Powerdisc Development Corporation Ltd. Fuel cell components, stacks and modular fuel cell systems
CA3123208C (en) 2012-08-14 2023-10-03 Loop Energy Inc. Fuel cell flow channels and flow fields
JP5816314B2 (ja) * 2013-03-29 2015-11-18 本田技研工業株式会社 燃料電池用セパレータ及びその製造方法
TWI501461B (zh) * 2013-10-11 2015-09-21 Ind Tech Res Inst 燃料電池之模組化結構
DE102014207143A1 (de) * 2014-04-14 2015-10-15 Robert Bosch Gmbh Brennstoffzellenvorrichtung
CN109075358B (zh) 2016-03-22 2021-10-19 环能源公司 用于热管理的燃料电池流场设计
FR3061496B1 (fr) 2017-01-05 2019-05-31 Commissariat A L'energie Atomique Et Aux Energies Alternatives Systeme de surchauffe des gaz en entree d'un empilement a oxydes solides de type soec/sofc
CA3099412A1 (en) * 2018-05-31 2019-12-05 Bloom Energy Corporation Cross-flow interconnect and fuel cell system including same
JP2021064674A (ja) * 2019-10-11 2021-04-22 富士電機株式会社 半導体装置
KR20210045157A (ko) * 2019-10-16 2021-04-26 현대자동차주식회사 연료 전지
FR3113443B1 (fr) 2020-08-11 2022-09-23 Commissariat Energie Atomique Réacteur d’électrolyse ou de co-électrolyse (SOEC) ou pile à combustible (SOFC) à empilement de cellules électrochimiques par modules préassemblés, Procédé de réalisation associé.

Family Cites Families (26)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3982962A (en) * 1975-02-12 1976-09-28 United Technologies Corporation Pressurized fuel cell power plant with steam powered compressor
JPS63168972A (ja) 1986-12-29 1988-07-12 Hitachi Ltd 燃料電池
US4808491A (en) * 1988-02-16 1989-02-28 Westinghouse Electric Corp. Corner heating in rectangular solid oxide electrochemical cell generators
US4937152A (en) * 1988-09-26 1990-06-26 Nkk Corporation Fuel cell
US4910100A (en) * 1989-07-21 1990-03-20 Fuji Electric Co., Ltd. Solid electrolyte fuel cell
JPH03179675A (ja) * 1989-12-07 1991-08-05 Fuji Electric Co Ltd リン酸型燃料電池
JPH03274674A (ja) 1990-03-23 1991-12-05 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 燃料電池発電プラントシステム
CH682270A5 (zh) * 1991-03-05 1993-08-13 Ulf Dr Bossel
JP3056829B2 (ja) 1991-06-21 2000-06-26 大阪瓦斯株式会社 固体電解質型燃料電池
JPH0562698A (ja) 1991-09-05 1993-03-12 Fuji Electric Co Ltd 固体電解質型燃料電池
JPH0652881A (ja) * 1992-07-31 1994-02-25 Mitsui Eng & Shipbuild Co Ltd 内部マニホルド型の固体電解質型燃料電池
JP3252473B2 (ja) * 1992-08-12 2002-02-04 石川島播磨重工業株式会社 燃料電池
JPH06196198A (ja) 1992-12-24 1994-07-15 Fuji Electric Co Ltd 固体電解質型燃料電池
JPH06290804A (ja) 1993-04-01 1994-10-18 Osaka Gas Co Ltd 燃料電池
EP0635896B1 (de) 1993-07-20 1997-09-24 Sulzer Hexis AG Zentralsymmetrische Brennstoffzellenbatterie
JPH07153469A (ja) * 1993-11-29 1995-06-16 Sanyo Electric Co Ltd 固体電解質型燃料電池
JPH0945347A (ja) 1995-07-27 1997-02-14 Fuji Electric Co Ltd 固体電解質型燃料電池およびその製造方法
US5856035A (en) * 1996-02-29 1999-01-05 Gas Research Institute Electrical connector apparatus for planar solid oxide fuel cell stacks
JPH1116581A (ja) 1997-06-20 1999-01-22 Fuji Electric Corp Res & Dev Ltd 固体酸化物型燃料電池
AUPO897897A0 (en) * 1997-09-05 1997-09-25 Ceramic Fuel Cells Limited An interconnect device for a fuel cell assembly
US5972530A (en) * 1998-01-13 1999-10-26 Electrochem, Inc. Air-cooled, hydrogen-air fuel cell
JP2000003715A (ja) 1998-04-15 2000-01-07 Fuji Electric Corp Res & Dev Ltd 固体電解質型燃料電池
EP1166379A1 (en) * 1999-01-12 2002-01-02 Energy Partners, L.C. Method and apparatus for maintaining neutral water balance in a fuel cell system
JP2000323154A (ja) 1999-05-13 2000-11-24 Mitsubishi Materials Corp 平板式燃料電池
US6686080B2 (en) * 2000-04-18 2004-02-03 Plug Power Inc. Fuel cell systems
US6682835B2 (en) * 2000-12-22 2004-01-27 Utc Fuel Cells, Llc Method and apparatus for increasing the operational efficiency of a fuel cell power plant

Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN100361341C (zh) * 2004-12-10 2008-01-09 台达电子工业股份有限公司 堆叠型燃料电池组
CN101517796B (zh) * 2006-09-15 2011-10-05 Toto株式会社 燃料电池芯体、燃料电池芯单元、燃料电池芯组以及包括它们的燃料电池
CN102456901A (zh) * 2010-10-25 2012-05-16 现代自动车株式会社 用于燃料电池组的端板的加热装置
CN102456901B (zh) * 2010-10-25 2015-11-25 现代自动车株式会社 用于燃料电池组的端板的加热装置
US9502722B2 (en) 2010-10-25 2016-11-22 Hyundai Motor Company Heating device for end plate of fuel cell stack
CN105009338A (zh) * 2013-03-25 2015-10-28 住友精密工业株式会社 燃料电池
CN105009338B (zh) * 2013-03-25 2017-05-17 住友精密工业株式会社 燃料电池
CN110010927A (zh) * 2017-12-08 2019-07-12 丰田自动车株式会社 燃料电池系统
CN110010927B (zh) * 2017-12-08 2021-10-29 丰田自动车株式会社 燃料电池系统
CN114824386A (zh) * 2022-03-25 2022-07-29 清华大学 一种燃料前处理装置及燃料电池系统
CN114824386B (zh) * 2022-03-25 2024-02-23 清华大学 一种燃料前处理装置及燃料电池系统
CN114709447A (zh) * 2022-05-24 2022-07-05 清华大学 一种管式固体氧化物燃料电池反应热区

Also Published As

Publication number Publication date
US7960068B2 (en) 2011-06-14
WO2002054519A1 (fr) 2002-07-11
US20030134174A1 (en) 2003-07-17
EP1347528A1 (en) 2003-09-24
EP1347528A4 (en) 2009-09-23
CA2408041A1 (en) 2002-11-01
KR20020084123A (ko) 2002-11-04
US7998635B2 (en) 2011-08-16
CN1272866C (zh) 2006-08-30
US20090130522A1 (en) 2009-05-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN1272866C (zh) 燃料电池组件以及燃料电池
CN100336261C (zh) 燃料电池组
CN1271740C (zh) 用于燃料电池和固体氧化物燃料电池的单电池
CN1252854C (zh) 高分子电解质型燃料电池
CN1636284A (zh) 固体氧化物燃料电池堆与封装件设计
CN1466783A (zh) 微电池电化学装置和组件及其制备和使用方法
CN1862865A (zh) 燃料电池
CN1288771C (zh) 聚合物电解质燃料电池
CN1839095A (zh) 氢生成装置以及具备该装置的燃料电池系统
CN1679198A (zh) 燃料电池发电系统
CN1568557A (zh) 在燃料电池和燃料电池组中形成密封的装置和方法
JP2010067593A (ja) 金属支持体型固体酸化物燃料電池及びその製造方法
CN1536698A (zh) 燃料电池用电解质膜结构、mea结构及燃料电池
CN1694289A (zh) 燃料电池系统
CN1910774A (zh) 燃料电池系统及其发电方法
CN1770535A (zh) 燃料电池的电池堆
CN100352093C (zh) 燃料电池
CN100336580C (zh) 陶瓷·金属复合体、氧化物离子输送用复合结构体及有密封性的复合体
CN1992411A (zh) 反应装置、绝热容器、发电装置及电子设备
CN1842926A (zh) 微燃料电池结构
CN1265490C (zh) 电极模块
CN1519967A (zh) 直接型燃料电池发电装置
CN1484870A (zh) 高分子电解质型燃料电池及其运行方法
CN1897342A (zh) 燃料电池组件、其上所用的分配器构造以及燃料电池的气体供给构造
US10044049B2 (en) Solid oxide fuel cell device and method for manufacturing same

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20060830

Termination date: 20201226