JP2004127941A - 燃料電池マニホルド - Google Patents

Abstract

【課題】
　燃料電池の燃料利用効率を向上させること。
【解決手段】
　考え得る多数の実施形態のうちの１つにおいて本発明は、燃料極に注入された燃料を実質的に消費するか又はその燃料に触媒作用を及ぼすのに十分なだけの最小の長さの、セグメント化された複数の燃料極（２０）を有する燃料電池（４０）を含む燃料電池システムを提供する。
【選択図】　図３

Description

　本発明は燃料電池に関する。詳しくは、本発明は燃料電池の燃料供給・排出マニホルドに関する方法および装置に関する。

　前世紀では、技術進歩に伴ってエネルギー需要が指数関数的に増加した。エネルギー需要の増大と共に、多数の様々なエネルギー源が研究および開発されてきた。主要なエネルギー源の１つは、炭化水素の燃焼であり、今でもそうである。しかしながら、炭化水素の燃焼は一般に不完全燃焼であり、スモッグの原因となる不燃性物質と共に他の環境汚染物質を様々な量で放出する。

　炭化水素の燃焼によって発生する汚染物質の結果、近年ではよりクリーンなエネルギー源に対する要望が高まっている。クリーンなエネルギー源に対する関心が高まるのにつれて、燃料電池などの代替エネルギー源がさらに一般化すると共に高度化してきた。燃料電池の研究開発は、都市用に大量の電気を生成するためのガスタービンエンジン、自動車に動力を与える内燃機関、および様々な大小の電子装置を動作させるバッテリとまもなく張り合うであろうというところまで進んでいるものと多くの人々が推測している。

　燃料電池は、水素と酸素から電気と熱への電気化学的エネルギー変換を行う。燃料電池はバッテリーに似ているが、電力を供給しながら「再充電」することができる。

　燃料電池は、電動モータ、照明器具または多数の電子機器で使用可能な、ＤＣ（直流）電圧を供給する。燃料電池は使用される化学反応の違いにより幾つかの種類がある。燃料電池は通常、使用される電解質の種類によって分類される。燃料電池の種類は一般に、次の５つのグループのうちの１つに分類される。すなわち、プロトン交換薄膜型燃料電池（ＰＥＭ）、アルカリ型燃料電池（ＡＦＣ）、リン酸型燃料電池（ＰＡＦＣ）、固体酸化物型燃料電池（ＳＯＦＣ）、および溶融炭酸塩型燃料電池（ＭＣＦＣ）である。

　燃料電池は一般に、４つの基本要素を有する。すなわち、燃料極、空気極、電解質、および電解質の両側に配置された触媒である。燃料極は、燃料電池の負極であり、水素分子から供給された電子を伝達してその電子を外部回路で使用できるようにする。燃料極は、燃料ガスを触媒の表面にわたって可能な限り均一に分散させるための通路を有する。

　空気極は、燃料電池の陽極であり、通常、酸素（通常、空気）を触媒の表面に均一に分散させるための通路がエッチングされている。また、空気極は、外部回路から戻ってきた電子を触媒に伝達し、そこでその電子を水素イオンおよび酸素と再結合させることにより水を形成することができる。

　ほとんどの燃料電池において、燃料極に導かれた燃料ガスは、触媒領域のうちのわずかな部分しか利用しない。そのため多くの場合、燃料ガスの一部は消費されずに燃料電池を通過する。また、触媒反応によって生じる排出物質が触媒領域に残る可能性があり、新たに入ってくる燃料は、その排出物との競争に打ち勝って触媒に接触する必要がある。

　触媒領域の利用が不十分であることと、新たな燃料と排出物との間での触媒の奪い合いが原因で、燃料電池の燃料効率が低下することがよくある。大量の燃料を燃料極に注入することにより、入口での触媒領域の利用不足を補償してるものもあった。しかしながら、そのような方法は、そのような大量注入状況における燃料の大部分が使用されることなく燃料電池を通過するので、効率問題を悪化させるものであった。

　多数の考え得る実施形態のうちの１つにおいて、本発明は、複数のセグメント化された燃料極を有する燃料電池を含む燃料電池システムを提供するものであり、該セグメント化された燃料極の各々は、燃料極に注入された燃料を実質的に消費するか、又はその注入された燃料に触媒作用を及ぼすのに十分な程度の最小長さを有する。

　本発明の上記の特徴および他の特徴ならびに態様は、以下の詳細な説明を読むことにより、また図面を参照することにより、さらに明らかとなろう。

　図面において、同一の符号は類似要素を指しているが、それらが必ずしも全く同一のものである必要はない。本発明は種々の変更態様および代替形態が可能と思われるが、それらのうちの特定の実施形態を例として図面に示し、本明細書で詳細に説明している。しかしながら、特定の実施形態の本明細書における説明は、本発明を開示した特定の形態に限定することを意図したものではなく、反対に、特許請求の範囲によって規定される本発明の精神および範囲内入るすべての変更態様、等価物および代替態様を本発明が包含することを意図したものである、と解釈しなければならない。

　本発明の例示的実施形態を以下に説明する。当業者であれば分かると思うが、本発明は、ＳＯＦＣ、ＰＥＭ燃料電池、ＡＦＣ、ＰＡＦＣおよびＭＣＦＣを含む様々な燃料電池の応用形態において実施することができるが、それらに限定はされない

　次に図面に移り、特に図１を参照する。図１は、本発明の一実施形態による燃料電池電源システムを使用する電子機器（５１）の概観を示している。図１の実施形態には、燃料源（４２）と流路接続された燃料電池（４０）が存在する。燃料源（４２）は矢印（４４）で示す経路に沿って燃料を供給する。また、もう１つの矢印（４６）で示すように、燃料電池（４０）には酸素も流路接続されている。この酸素は周囲の空気を用いて供給することができる。図１に示すように、燃料電池（４０）の動作の副産物として水（Ｈ₂Ｏ）が生成される場合がある。

　燃料電池（４０）は、外部回路（４８）を介して電気的負荷（５０）に電力を提供することができる。電気的負荷（５０）には、動力モータ、照明器具、デジタルカメラ、ラップトップコンピュータおよび電気を消費するその他の電子機器を含む電気で動作する任意の装置が含まれるが、それらに限定はしない。また、外部回路（４８）は、オプションの電圧調節器／制御回路（５１）と、オプションの電気的キャパシタまたはバッテリ（５２）に接続することもでき、それらが燃料電池（４０）と電気的に並列に図示されている。オプションの電圧調節器／制御回路（５１）は、燃料源（４２）にデータを提供するためのフィードバックループ（５３）を含むことができる。電気的コンデンサまたはバッテリ（５２）は、電気的負荷（５０）に補助電力を供給することができる。

　燃料電池（４０）は、燃料電池の燃料極の触媒の利用率を向上させる構造を含むことができる。次に図２に移る。図２は本発明の一実施形態による燃料電池（４０）構造を示している。図２の実施形態では、燃料電池（４０）に固体酸化物型燃料電池を用いることができる。ＳＯＦＣは、様々な燃料（例えば水素、炭化水素、アルコールなど）を使用できるという利点がある。

　燃料電池（４０）は４つの基本要素を含む。すなわち、燃料極（２０）、空気極（２２）、電解質（２４）、およびマニホルドシステム（２６）である。燃料極または燃料極セグメント（２０）と空気極（２２）は、電解質（２４）の両側に配置される。燃料極（２０）は、燃料電池（４０）の陰極であり、燃料から得られた電子を外部回路（４８、図１）に伝達する。空気極（２２）は、燃料電池の正極であり、酸素（通常、周囲の空気圧に近い）に曝される。空気極はセグメント化する必要がないが、したければセグメント化することもできる。また、空気極（２２）は、外部回路から戻ってきた電子を伝達し、それらの電子を酸素分子と結合させることにより酸素イオンを形成する。

　この実施形態の電解質（２４）は固体酸化物薄膜（２４）である。この薄膜（２４）は通常、酸素イオンしか通さない高温セラミック材料である。また、この薄膜（２４）は電子も通過させない。

　実施形態によっては、燃料極（２０）がセラミック／金属の混合物（サーミット）（例えばイットリア安定化ジルコニア／ニッケル、サマリア添加セリア／ニッケルなど）を含む場合がある。また、燃料極（２０）は、燃料電池の特定の用途に基づいて、他の材料すなわち代替材料を含むことができる。燃料極（２０）は、三相界面を最大化するように多孔性になっている。三相界面は、燃料（たとえば水素）、燃料極（２０）および電解質（２４）が接する境目を画定する。燃料極（２０）は、燃料の酸化を促進する触媒として作用する上記のセラミック／金属の混合物を含むことができる。

　空気極（２２）は、電気触媒と酸素イオン導体の合成混合物（例えばランタンストロンチウムマンガネート／イットリア安定化ジルコニア、サマリウムストロンチウムコバルタイト／サマリア添加セリアなど）を含むことができる。空気極（２２）は、三相界面を最大化するように多孔性にしてもよいが、必ずしもそうする必要はない。そして、酸素イオンを燃料と結合させて水分子（この実施形態の場合）を形成することができる。空気極（２２）の材料によって、酸化剤の低減を図ることができる。

　一般的な燃料電池は管状構造または平面構造に構成されるが、この燃料極（２０）、空気極（２２）および電解質（２４）は、図２の実施形態に示すようにアーチ形構造に構成される。図示したアーチ形構造は、第１および第２の斜め部材（２５，２７）と、概ね平坦な部材（２９）とを有する。燃料極（２０）、空気極（２２）および電解質（２４）の各々は、第１および第２の斜め部材（２５および２７）と、概ね平坦な部材（２９）とを有する。図示した実施形態では、燃料極（２０）の直線寸法が約２〜１５ｍｍの長さになっている。しかしながら、実施形態によっては燃料極（２０）の直線寸法は１５ｍｍ以下の場合もあり、他の実施形態では５ｍｍ以下の場合もある。しかしながら、燃料極（２０）の直線寸法が上に挙げた範囲に限定されることはない。燃料極（２０）は、実質的に燃料極（２０）全体を用いて燃料極（２０）すなわち燃料電池（４０）に注入された燃料すべてを実質的に消費するような、すなわちその燃料に触媒作用を及ぼすような、最小限の寸法になっている。しかしながら、この「最小限の寸法」は、マージンとしていくらかの追加の長さを含んでもよい。上記のように従来の燃料極の多くはその表面積のうちのわずかな部分しか利用せずに燃料に触媒作用を及ぼすが、この実施形態は、燃料極（２０）を完全に利用しつつそれでもなお実質的に全燃料を消費、すなわちその燃料に触媒作用を及ぼすように、縮小されている。「直線寸法」という用語は、第１の端部（４５）から第２の端部（４７）まで直線に沿って測定した燃料極の全長を意味する。燃料極（２０）の直線寸法が比較的短いことにより、燃料に触媒作用を及ぼす際、燃料極（２０）を完全に利用することが容易になる。

　図２に示すように、第１および第２の斜め部材（２５，２７）はマニホルドシステム（２６）から延びている。マニホルドシステム（２６）は、図２に示すように第１および第２の層（３１，３３）を有する。しかしながら、代替実施形態では、第１の層（３１）だけがあればよい場合もある。さらに、実施形態によっては、３以上の層が存在する場合もある。第１および第２の層（３１，３３）は、アルミナ、金属、セラミック、ガラス、写真製版可能なポリマ、または他の材料など、パターニング可能な基材材料である。第１の層（３１）と第２の層（３３）は、同じ材料で作製しても異なる材料で作製してもよい。燃料極（２０）と基板（３３）により、燃料電池の化学反応が行なわれる場所の容量が決まる。

　第１および第２の層（３１，３３）にパターニング可能な基板材料を使用することによって、正確な燃料流路（３５）と正確な排出物流路（３７）を備えた流路の作成が容易になるという利点がある。燃料流路（３５）を生成するため、符号３５で示す部分で、第１の層（３１）を紙面に対して実質的に垂直な方向などの第１の方向にパターニングすることができる。紙面に対して垂直な第１の方向におけるパターンは、各燃料電池（４０）への燃料の均一な分配を確保するために、可変または先細に（すなわち、徐々に広くなる、または狭くなるように）することができる。先細の流路は、流路の全域にわたる流体の圧力が実質的に等しくなるような寸法にすることができる。また、この燃料流路は、燃料極の方へ続く第１の矢印（３９）で示す水平方向に、スポーク状にパターニングすることができる。第２の層は、第２の矢印（４１）で示す実質的に垂直方向などの第２の方向にパターニングすることができる。第２の方向（４１）における燃料の流動パターンが排出物流路（３７）における流動パターンに対して反対方向になっていることにより、燃料極（２０）領域で生成された排出物の迅速かつ効率的な除去が容易になる。

　また、燃料ヘッダが図示した燃料電池の陰（向こう側）に並ぶ複数の燃料電池にも供給を行なう場合、燃料流路（３５）は紙面に対して垂直な方向に延びていてもよい。図２Ａおよび図２Ｂは、本発明の一実施形態による第１および第２の層（３１，３３）を示す平面図である。図２Ａは、第１の層（３１）を示すものであり、図２に矢印（３９）で示した方向に延びる複数のスポーク（４３）を有するアレイ状の複数の燃料流路（３５）を示している。スポーク（４３）は、各燃料電池の燃料極セグメント（図２、符号２０）に通じている。この実施形態では３つの燃料流路（３５）の各々について７本のスポーク（４３）が存在するが、この数は例示的なものであり、スポークの数は用途に応じてそれより少なくても多くてもよい。また、排出物流路（３７）も図示されていて、各スポーク（４３）について１本の流路（３７）が対になることにより、副産物が生成された直後（数秒以内）に燃料電池の燃料極（図２、符号２０）から排出物が除去されるようになっている。

　図２Ｂは、第２の層（３３）を示す平面図である。図示のように、排出物流路（３７）および燃料流路（４１）は、第１の層（３１）のパターンと一致するようにマルチセル構成で配置される。

　第１および第２の層（３１，３３）におけるパターンは、使用するパターニング可能な材料に応じて、複数の方法のうちのいずれを用いて生成してもよい。たとえば、掘削やエッチングで流路を形成することにより、パターンを作成することができる。さらに、パターニング可能な材料には、感光性の犠牲材料を用いることもできる。フォトレジストポリマ等の感光性材料は、紫外線その他の光源に曝されると化学組成が変化する。したがって、そのような材料を紫外線の選択パターンに曝した後、既知の溶液に浸漬し、曝されたパターンまたは曝されたかったパターンの材料のいずれか（両方ではない）を溶解させることにより、所望の流路を残すことができる。また、それらのパターンは、本発明の開示の恩恵を受ける当業者にとって周知の他の方法で生成することもできる。

　排出物流路（３７）も、燃料流路（３５）と同様に第１および第２の層（３１，３３）をパターニングすることによって作成される。しかしながら、この実施形態によれば、排出物流路（３７）は、第１の層（３１）と第２の層（３３）の両方を通る単一の同軸の第３の方向（本実施形態では実質的に垂直）にパターニングされる。この流路（３７）は、図示した燃料電池の陰（向こう側）に配置された他の燃料電池に流路接続され、排出物ヘッダを形成する流路アレイ（図２Ｂを参照）を表わす場合もある。もちろん、実施形態によっては、排出物流路（３７）を他の方向にパターニングすることもできる。排出物流路（３７）は、燃料入口と反対方向の出口を提供し、燃料電池（４０）の動作中に燃料極セグメント（２０）部分に生成された排出物の迅速な除去を可能にするという利点がある。

　燃料流路（３５）と排出物流路（３７）の組み合わせは、燃料電池（４０）への新たな燃料の注入と燃料極（２０）からの使用済み燃料の除去との両方を提供するという利点がある。燃料流路（３５）と排出物流路（３７）のこのような流路構成により、触媒作用を持つ燃料極表面（図２、符号４９）に接触するための新たな燃料と排出物との間の競合が低減され、触媒表面の利用率の向上が図られる。また、燃料極（２０）が従来の平面燃料極の長さよりも実質的に短いことにより、触媒表面（図２、符号４９）がさらに効率的に利用される。したがって、燃料電池は、燃料に触媒作用を及ぼすためにその表面積の一部しか利用しない従来の燃料極に比較して、実質的に燃料すべてを消費するような、より完全に利用される複数の小さな最小限の燃料極セグメント（２０）を含むことができる。さらに、燃料極セグメント（２０）全体にわたる燃料流路が短いことにより、通常ならば燃料極（２０）に接触するために新たな燃料と競合する可能性があるいかなる排出副産物も、迅速に除去することが可能になる。しかしながら、空気極（２２）を燃料極セグメント（２０）と同様の方法でセグメント化し、空気極を平面にして複数の燃料極セグメント（２０）で共用することもできる。

　図２に示す燃料電池構成は低電圧で小さな電流しか生成しない可能性があるので、より大きな電力需要を満たすために、複数の燃料電池（４０）をスタックすることができる。次に図３を参照する。図３は、本発明の他の実施形態による複数の燃料電池（４０）のスタック構成を示している。図３の実施形態によれば、合計２４個の燃料電池（４０）に対し、４つの燃料電池行（１００／１０２／１０４／１０６）が構成され、各行が６セルからなる集合になっている。また、紙面に対して垂直な方向において、図示した燃料電池の陰（向こう側）に燃料電池の層がさらに存在し、燃料電池アレイが形成される場合もある。しかしながら、図３の構成は事実上例示的なものであり、各行が６セルからなる４列に限定されることはない。さらに、各行が同数のセルを有する必要もない。また、マニホルドシステム（２６）と共に図示されているアーチ形構成に構成された燃料電池（４０）とともに、一定の電力要件を満たすように計算された何らかの他の燃料電池構成を適所で用いることもできる。

　図３の実施形態によれば、マニホルドシステム（２６）は、第１の燃料電池行（１００）と第２の燃料電池行（１０２）が、それらの燃料電池行（１００および１０２）の両方に酸素を供給する共通の空気ヘッダー（１０８）と隣接するように配置される。第３の燃料電池行（１０４）と第４の燃料電池行（１０６）との間の同様の配置により、別の共通の空気ヘッダー（１１０）の使用が可能になる。また、マニホルドシステム（２６）の燃料ヘッダー（１１１）の共通のセットは、燃料電池（４０）の第１の行（１００）に燃料を供給することができる。同様の燃料ヘッダー（１１２および１１４）は、燃料電池の各行に燃料を供給することができる。燃料電池（４０）の各々は、図２を参照して詳細に説明した燃料流路（３５）および排出物流路（３７）を有し、燃料源および排出物質のマニホルディング（多岐分配）が容易になっている。したがって、第２の行（１０２）と第３の行（１０４）等の燃料電池の行は、図示のように、燃料電池（４０）から排出物を除去するための共通の排出物ヘッダー（１１６）に隣接させて配置することができる。燃料電池（４０）の各々は、燃料電池から排出物を除去するために、マニホルドシステム（２６）に流路接続されている。

　図３に示した構成は、従来の燃料電池の平面構造に比べて、燃料極領域が減少する影響を受けるように思えるかもしれない。しかしながら、上述したように、従来の平面状の燃料電池構造は、燃料極の触媒作用を持つ領域が十分に利用されないことから、燃料電池（４０）の動作が非効率になる。図３に示した構造は、アーチ形の燃料極領域（図２、符号４９）を完全に又はほぼ完全に利用することにより、失われたいかなる燃料極領域をも補償するだけではない。上記のように、直線寸法が短いこと、および燃料極（２０）領域から排出物マニホルド（１１６）へ排出物が除去されることにより、アーチ形の燃料極表面領域（図２、符号４９）の利用率の向上も促進される。

　燃料電池（４０）の動作は、概ね以下のように説明することができる。燃料（例えば、炭化水素、Ｈ₂、一酸化炭素など）は、燃料ヘッダー（１１１／１１２／１１４）から、各燃料電池マニホルドシステム（２６）にパターニングされた燃料流路（３５）を介して燃料電池（４０）に入る。燃料は、燃料流路（３５）内を通り、燃料極（２０）まで注入される。燃料が触媒作用を持つ燃料極（２０）に接触すると、イオン、電子および副産物（排出物）が生成される。電子は、燃料極（２０）を通って伝達され、外部回路を通って進み、燃料電池（４０）の空気極（２２）側に戻る。外部回路では、有用な作業（モータの回転や、電球の点灯など）を行なうために電力を供給している場合がある。マニホルドシステム（２６）とともに図示したこの構造によれば、燃料が燃料電池に連続供給されるのに従って、燃料電池（４０）から副産物が排出物流路（３７）を通して排出され、排出物ヘッダー（１１６）の方へ排出される。したがって、新たな供給燃料は、燃料極（２０）に接触するために排出物と競合する必要がなくなる。

　一方、燃料電池の空気極（２２）側では、空気中に酸素分子（Ｏ₂）が存在し、それがマニホルドシステム（２６）の空気ヘッダー（１０８および１１０）を通して流れている。酸素分子の解離を促進するため、空気極（２２）は、ドープされたコバルタイト、マンガナイト、フェライトなど、１以上の高性能触媒物質を含むことができる。Ｏ₂が触媒作用を持つ空気極（２２）と相互作用すると、強い負の電荷を有する２つの酸素イオンが生成される。それらの酸素イオンは、固体酸化物電解質（２４）を通過して燃料極（２０）部分で燃料を酸化させる。炭化水素燃料源の場合、それらの酸素イオンが炭化水素と結合すると、水と、二酸化炭素と、外部回路用の電子とが生成される。Ｈ₂を燃料にした場合、酸素イオンが燃料と結合すると、水分子と、外部回路用の２つの電子とが生成される。

　固体酸化物型燃料電池は一般に、かなりの高温（約８００℃を上回る）で動作するため反応速度を高速にすることができ、燃料極の組成に応じて種々の燃料を使用することが可能である。高速な始動が必要な用途については、安価な閉じ込め構造で低温動作させることが望ましく、温度管理が重要になる。しかしながら、図示した燃料電池（４０）の構造は、限定はしないが、ＰＥＭ、ＡＦＣ、ＰＡＦＣおよびＭＣＦＣを含む他の燃料電池でも同様に用いることができる。

　次に図４を参照する。図４は燃料電池マニホルドシステムの代替構成を示している。図４の実施形態によれば、マニホルドシステム（１２６）はハブ−スポーク構成に構成されている。ハブの中心には、ハブの中心から延びる複数のスポーク（１３０）を備えた主燃料基幹流路（１２８）がある。スポーク（１３０）および流路は、図２Ａおよび図２Ｂに関して示したものと同じ方法で配置することができる。燃料基幹流路（１２８）に取り付けるスポークの数は、任意の適当な数でよく、図４に示した構成に限定されない。ハブ−スポーク・マニホルドシステム（１２６）により、１本の燃料供給ライン（例えば燃料基幹流路など）を用いて燃料を燃料電池アレイに供給することが容易になるとともに、排出物流路（１３７）を通してシステム（１２６）から排出物を迅速かつ効率的に除去することが可能になる。

　上記の説明は、本発明を例示し説明するために提供したものに過ぎない。従ってその説明は、網羅的なものにすることも、本発明を開示した何らかの形態に寸分たがわず限定することも意図していない。上記の教示に照らして、多数の変更および変形が可能である。

　図示した実施形態は、本発明の原理とその実際の適用を最もよく説明するために選択し説明したものである。上記の説明は、当業者が意図する特定の用途に合わせて、本発明を様々な実施形態で、あるいは本発明に様々な変更を施して、最もよく利用できるようにすることを意図している。本発明の範囲は、特許請求の範囲により規定されることを意図している。

本発明の一実施形態による燃料電池システムの概略を示す線図である。 本発明の一実施形態による燃料電池構造の正面図である。 本発明の一実施形態による燃料電池マニホルドの第１の層を示す平面図である。 本発明の一実施形態による燃料電池マニホルドの第２の層を示す平面図である。 本発明の一実施形態による複数の燃料電池の組合せを示す正面図である。 本発明の他の実施形態による燃料電池マニホルドを示す平面図である。

符号の説明

２０　燃料極
２６　マニホルドシステム
３１　第１の層
３３　第２の層
３５　燃料流路
３７　排出物流路
４０　燃料電池
４３　スポーク

Claims (10)

1. 　セグメント化された複数の燃料極(20)を有する燃料電池(40)を含む燃料電池システムであって、前記セグメント化された燃料極(20)の各々が該燃料極(20)に注入された燃料を実質的に消費するか又は該燃料に触媒作用を及ぼすのに十分なだけの最小長さを有する、燃料電池システム。
2. 　基板(31/33)にパターニングされた燃料電池燃料供給マニホルド(26)をさらに含み、燃料排出物の生成直後に該排出物が前記セグメント化された燃料極(20)から除去されるようになっている、請求項１に記載の燃料電池システム。
3. 　前記燃料電池燃料供給マニホルド(26)が第１の方向に延びる燃料流路ヘッダ(35)を含む、請求項１または請求項２に記載の燃料電池システム。
4. 　前記燃料供給マニホルド(26)が前記燃料流路ヘッダ(35)から個々のセグメント化された燃料電池燃料極(20)へ延びる複数の燃料供給スポーク(43)を含む、請求項１〜請求項３のうちのいずれか一項に記載の燃料電池システム。
5. 　前記複数の燃料供給スポーク(43)が前記個々のセグメント化された燃料電池燃料極(20)へ向けて第２の方向に延びている、請求項１〜請求項４のうちのいずれか一項に記載の燃料電池システム。
6. 　前記セグメント化された燃料電池燃料極(20)の長さが１５ｍｍ未満である、請求項１〜請求項５のうちのいずれか一項に記載の燃料電池システム。
7. 　燃料電池から副産物を除去する方法であって、
   　　アーチ形燃料電池燃料極(20)に第１の方向(41)で燃料を流し込み、燃料が実質的に消費されるか又は該燃料に触媒作用を及ぼした直後に、前記副産物を第２の方向(37)で排出物ヘッダへ排出させることを含む方法。
8. 　前記第１の方向(41)が前記第２の方向(37)と反対の方向である、請求項７に記載の方法。
9. 　前記アーチ形燃料電池燃料極(20)の最小長さが、前記燃料のすべてを実質的に消費するか又は該燃料のすべてに触媒作用を及ぼすのに十分な長さである、請求項７または請求項８に記載の方法。
10. 　前記最小長さが約２ｍｍ〜１５ｍｍである、請求項７〜９のうちのいずれか一項に記載の方法。
    

Images