JP2006216410A - 燃料電池 - Google Patents

Abstract

【課題】中空形状の電解質膜で内面及び外面に電極を設けたセルモジュールの集合体を直列に接続する場合に、セルモジュール集合体間の接続構造を簡素化する。
【解決手段】各セルモジュール集合体は、２個以上整列させたセルモジュール列と、セルモジュールの開放端と胴部の間でセルモジュール外面側の空間を仕切る隔壁８Ａ，８Ｂと、隔壁によって形成された内面用ガス流路９Ａ，９Ｂ及び外面用ガス流路１０と、セルモジュール列に含まれるセルモジュールの一端側近傍に配設され、各セルモジュールの正極集電部１３と、他端側近傍に配設され、各セルモジュールの負極集電部１２と、それらと接続され、隣接セルモジュール集合体との当接面の正極１４又は負極出力部１５を備え、同極の集電部が同じ方向で隣接されて、且つ、隣接セルモジュール集合体の一方の当接面には正極出力部が配置され、他方には負極出力部が配置され、これらが直列に接続されている。
【選択図】図３

Description

本発明は、中空形状の電解質膜を有するセルモジュールを２個以上、一体に固定したセルモジュール集合体を含む燃料電池に関する。

燃料電池は、燃料と酸化剤を電気的に接続された２つの電極に供給し、電気化学的に燃料の酸化を起こさせることで、化学エネルギーを直接電気エネルギーに変換する。火力発電とは異なり、カルノーサイクルの制約を受けないので、高いエネルギー変換効率を示す。固体高分子電解質型燃料電池は、電解質として固体高分子電解質膜を用いる燃料電池であり、小型化が容易であること、低い温度で作動すること、などの利点があることから、特に携帯用、移動体用電源として注目されている。

固体高分子電解質型燃料電池では、水素を燃料とした場合、アノードでは（１）式の反応が進行する。
Ｈ_２ → ２Ｈ^＋ ＋ ２ｅ⁻ …（１）
（１）式で生じる電子は、外部回路を経由し、外部の負荷で仕事をした後、カソードに到達する。そして、（１）式で生じたプロトンは、水と水和した状態で、固体高分子電解質膜内をアノード側からカソード側に、電気浸透により移動する。

また、酸素を酸化剤とした場合、カソードでは（２）式の反応が進行する。
２Ｈ^＋ ＋ （１／２）Ｏ_２ ＋ ２ｅ⁻ → Ｈ_２Ｏ …（２）
カソードで生成した水は、主としてガス拡散層を通り、外部へと排出される。
このように、燃料電池では、水以外の排出物がなく、クリーンな発電装置である。

従来、固体高分子電解質型燃料電池としては主に、平面状の固体高分子電解質膜の一面にアノード及び他面にカソードとなる触媒層を設け、得られた平面状の膜・電極接合体の両側にさらにそれぞれガス拡散層を設け、最後に平面状のセパレータで挟みこむことによって作製される平型の単セルを、複数積層することで得られる燃料電池スタックを有するものが開発されてきた。
固体高分子電解質型燃料電池の出力密度向上のために、固体高分子電解質膜としては非常に膜厚の薄いプロトン伝導性高分子膜が用いられている。この膜厚はすでに１００μｍ以下のものが主流であり、さらなる出力密度向上のためにさらに薄い電解質膜を用いたとしても、単セルの厚みを現在のものより劇的に薄くすることはできない。同様に、触媒層、ガス拡散層及びセパレータ等についてもそれぞれ薄膜化が進んでいるが、それらすべての部材の薄膜化によっても、単位体積当たりの出力密度の向上には限界がある。従って、小型化の要求に対しても、今後充分に応えられなくなることが予想される。

また、前記セパレータには、通常、腐食性に優れたシート状のカーボン材料を用いる。このカーボン材料自体も高価であるが、さらに、平面状の膜・電極接合体の面全体にほぼ均一に燃料ガス及び酸化剤ガスを行き渡らせるために、前記セパレータの面上には、通常、ガス流路となる溝を微細加工するので、その加工によって、セパレータは非常に高価になってしまい、燃料電池の製造原価を押し上げていた。
以上の問題の他にも、平型の単セルには、前記ガス流路から燃料ガス及び酸化剤ガスが漏れ出さないように幾層にもスタックされた単セルの周縁を確実にシールすることが技術的に難しいこと、平面状の膜・電極接合体のたわみや変形に起因して発電効率が低下してしまうことがあることなど、多くの問題がある。

近年、中空状電解質膜の内面側と外面側にそれぞれ電極を設けたセルモジュールを基本的な発電単位とする固体高分子電解質型燃料電池が開発されている。（例えば、特許文献１〜４参照）。
このような中空形状のセルモジュールを有する燃料電池では、平型で使用されるセパレータに相当する部材は使用する必要がない。そして、その内面と外面とにそれぞれ異なった種類のガスを供給して発電するので、特別にガス流路を形成する必要もない。従って、その製造においては、コストの低減が見込まれる。さらに、セルモジュールが３次元形状であるので、平型の単セルに比べて体積に対する比表面積が大きくとれ、体積当たりの発電出力密度の向上が見込める。

特開平９−２２３５０７号公報 特開２００２−１５８０１５号公報 特開２００２−２６０６８５号公報 特開２００２−２８９２２０号公報

通常、適当な本数の中空形状のセルモジュールを、セルモジュールの外面に反応ガスが均一且つ円滑に供給できるように、長手方向を平行にして所定の間隔をあけて整列し、一体に固定し、各セルモジュールのアノード及びカソードをそれぞれ集電することによって、セルモジュール集合体を形成し、該セルモジュール集合体を単独で、又は、必要に応じて２個以上のセルモジュール集合体を直列又は並列に接続して燃料電池に組み込む。
セルモジュール集合体間の良好な導通を得るためには、接点の接触面積を大きくとること、及び、セルモジュール集合体間の接続のための構造を簡素化することが望まれる。
また、セルモジュール集合体を直列に接続する場合には、正極と負極の位置を入れ替えてセルモジュール集合体を交互に並べる必要があるため、セルモジュールが一端のみで開口するデッドエンドタイプの場合、正極と負極の位置を入れ替えた２種類のセルモジュール集合体を作製するか、或いは、セルモジュール内面に反応ガスを供給するための複雑なガス流路を設けなければならないという問題がある。

このような事情に鑑み、本発明の第一の目的は、中空形状の電解質膜であってその内面及び外面に電極を設けたものを基本構成要素とするセルモジュールを２個以上集合させたセルモジュール集合体を直列に接続する場合に、セルモジュール集合体間の接点の接触面積を大きくとることが容易な、或いは、セルモジュール集合体間の接続のための構造を簡素化することが可能な燃料電池を提供することを目的とする。
また、本発明の第二の目的は、上記第一の目的を達成するとともに、セルモジュール集合体の正極と負極の位置を交互に入れ替える必要がなく、デッドエンドタイプのセルモジュールを用いる場合にも作製が容易な燃料電池を提供することを目的とする。

本発明の燃料電池は、中空電解質膜の内面及び外面に設けられた一対の電極、および前記一対の電極にそれぞれ接続する集電材を有し、且つ、少なくとも一方の端部が開放されたセルモジュールが２個以上集合したセルモジュール集合体を２個以上、隣接させて直列接続した燃料電池であって、前記各セルモジュール集合体は、前記セルモジュールを２個以上、長手方向を平行にして、且つ、開放端同士又は閉鎖端同士を同じ方向にそろえて整列させたセルモジュール列と、セルモジュール列に含まれるセルモジュールの開放端と胴部の間でセルモジュール外面側の空間を仕切る隔壁と、前記隔壁によって、セルモジュール列に含まれるセルモジュールの開放端側に設けられ、各セルモジュールの開放端と接続されて各セルモジュールの内面側に反応ガスを流通させる内面用ガス流路と、前記隔壁によって、セルモジュール列に含まれるセルモジュールの胴部側に設けられ、各セルモジュールの外面側に反応ガスを流通させる外面用ガス流路と、セルモジュール列に含まれるセルモジュールの一端側近傍に配設され、各セルモジュールの正極側の集電材を統合して集電する正極集電部、及び、他端側近傍に配設され、各セルモジュールの負極側の集電材を統合して集電する負極集電部と、前記正極又は負極集電部と接続され、隣接するセルモジュール集合体との当接面に設けられた正極又は負極出力部を備え、各セルモジュール集合体が同極の集電部を同じ方向にそろえて隣接されており、且つ、隣接しあう一方のセルモジュール集合体の当接面には正極出力部が配置され、他方のセルモジュール集合体の当接面には負極出力部が配置され、これらが直列に接続されていることを特徴とする。

本発明の燃料電池において、隣接して直列接続される複数のセルモジュール集合体は、隣接しあうセルモジュール集合体との当接面において電気的に接続されるため、電気的接点の面積を広くとれ、セルモジュール集合体間の導通に優れるものである。また、セルモジュール集合体間の電気的接続のための構造が簡素である。
しかも、正極と負極の方向をそろえた配列で、セルモジュール集合体を直列接続することが可能である。ゆえに、デッドエンドタイプのセルモジュールを用いる場合であっても、正極と負極の配置を交互に入れ替えたセルモジュール集合体を作製する必要や複雑な反応ガス流路を設ける必要がなくなる。

本発明の燃料電池は、前記各セルモジュール集合体に、隣接するセルモジュール集合体との当接面に開口する流路接続部を設け、隣接する該流路接続部を接続することによって各セルモジュール集合体の内面用ガス流路を連通させた構造とすることができる。このとき、前記流路接続部における内面用ガス流路のガスシール性を確保するため、前記流路接続部の周囲にＯリングを設けることが好ましい。
本発明の燃料電池は、燃料電池に組み込まれる各セルモジュール集合体の内面ガス流路を連結する構造とする場合でも、さらには当該内面ガス流路の接続部にＯリング等のガスシール材を設けた場合でも、隣接するセルモジュール集合体との電気的接点の面積を充分に確保することが可能であり、導通に優れるものである。

前記セルモジュール集合体の正極及び／又は負極出力部が、隣接するセルモジュール集合体との当接面の上端と下端の間を橋架ける柱構造を構成している場合には、隣接しあうセルモジュール集合体間の負極出力部と正極出力部との接触面積を大きくとることができると同時にセルモジュール集合体に含まれるセルモジュール列を補強することができる。但し、正極及び／又は負極出力部がこのような柱構造を構成する場合には、反対極の集電部との接合部分を電気的に絶縁する必要がある。
通常、直列接続された末端のセルモジュール集合体の前記正極又は負極集電部には、燃料電池の外部との導通をとる出力端子が設けられる。

本発明の燃料電池は、直列接続されたセルモジュール集合体間の導通に優れるものであるから、大電流を取り出すことが可能である。また、セルモジュール集合体間の接続のための構造を簡素化することが可能であるため、生産性やメンテナンス性に優れる。
さらに、セルモジュール集合体を正極と負極の位置を入れ替えなくても直列に接続することができるため、いわゆるデッドエンドタイプのセルモジュールを使用する場合であっても、正極と負極の位置を交互に入れ替えた２種類のセルモジュール集合体を作製したり、複雑なガス流路構造を設ける必要がない。従って、生産性に優れるものである。

本発明の燃料電池は、中空電解質膜の内面及び外面に設けられた一対の電極、および前記一対の電極にそれぞれ接続する集電材を有し、且つ、少なくとも一方の端部が開放されたセルモジュールが２個以上集合したセルモジュール集合体を２個以上、隣接させて直列接続した燃料電池であり、前記各セルモジュール集合体は、前記セルモジュールを２個以上、長手方向を平行にして、且つ、開放端同士又は閉鎖端同士を同じ方向にそろえて整列させたセルモジュール列と、セルモジュール列に含まれるセルモジュールの開放端と胴部の間でセルモジュール外面側の空間を仕切る隔壁と、前記隔壁によって、セルモジュール列に含まれるセルモジュールの開放端側に設けられ、各セルモジュールの開放端と接続されて各セルモジュールの内面側に反応ガスを流通させる内面用ガス流路と、前記隔壁によって、セルモジュール列に含まれるセルモジュールの胴部側に設けられ、各セルモジュールの外面側に反応ガスを流通させる外面用ガス流路と、セルモジュール列に含まれるセルモジュールの一端側近傍に配設され、各セルモジュールの正極側の集電材を統合して集電する正極集電部、及び、他端側近傍に配設され、各セルモジュールの負極側の集電材を統合して集電する負極集電部と、前記正極又は負極集電部と接続され、隣接するセルモジュール集合体との当接面に設けられた正極又は負極出力部を備えるものである。そして、各セルモジュール集合体が同極の集電部を同じ方向にそろえて隣接されており、且つ、隣接しあう一方のセルモジュール集合体の当接面には正極出力部が配置され、他方のセルモジュール集合体の当接面には負極出力部が配置され、これらが直列に接続されている。

以下、図１〜７を用いて本発明の燃料電池の一実施形態について説明する。なお、下記の実施形態においては、燃料として水素ガス、酸化剤として空気（酸素）を用いた固体高分子型燃料電池を中心に説明するが、本発明は下記の実施形態に限定されるものではない。

（セルモジュール）
図１は、本発明の燃料電池においてセルモジュール集合体を構成する中空状セルモジュールの概略図、図２は、図１の中空状セルモジュールの断面図である。図１及び図２において、セルモジュール６はチューブ状の固体高分子電解質膜（パーフルオロカーボンスルホン酸樹脂膜）１、固体高分子電解質膜１の内面側に設けられたアノード（本実施形態では燃料極）２及び外面側に設けられたカソード（本実施形態では空気極）３を有している。さらに、アノード２の表面には、負極側集電材４として柱状集電材が配置され、カソード３の表面には、正極側集電材５として、金属ワイヤ５ａのネットと棒状集電材５ｂが配置されている。
このような構造を有するセルモジュールの中空内面（実質的には、負極側集電材４の外面に設けた溝４ａによって形成された内面側ガス流路に露出した部分）に水素ガス、外面に空気を流通させることで、アノード及びカソードに燃料又は酸化剤が供給され、発電する。

図１のセルモジュール６は、その両端において中空部が開放されているものであって、燃料ガスは一端から中空内へと流入し、他端から流出するようになっているが、本発明におけるセルモジュール６は、中空電解質膜の内面側に反応ガスを十分に供給できるものであるならば、中空部の一端のみが開放され、もう一端は封止されていてもよい。特に、本実施形態のように、内面側の電極として、水素を燃料とする燃料極を設ける場合、非反応性成分をほとんど含まない水素ガスを燃料ガスとしてセルモジュールの中空内に供給できること、また、水素分子の拡散性が高いことから、中空内に供給された反応ガスを消費しきることが可能であるため、一端を封鎖した中空部内であっても反応ガスを十分に供給することができる。セルモジュールの一端を封鎖する方法としては、樹脂等を中空の一端に注入する方法が例示できるが、特に限定されるものではない。

図１において、セルモジュール６はチューブ状の電解質膜を有するものであるが、本発明における中空電解質膜はチューブ状に限られず、中空部を有し、当該中空部に燃料や酸化剤を流入させることで、中空内部に設けられた電極に電気化学反応に必要な反応成分を供給することができるものであればよい。

チューブ状の固体高分子電解質膜１の内径及び外径、長さ等は特に限定されるものではないが、チューブ状電解質膜の外径は０．０１〜１０ｍｍであることが好ましく、０．１〜１ｍｍであることがさらに好ましく、０．１〜０．５ｍｍであることが特に好ましい。チューブ状電解質膜の外径が０．０１ｍｍ未満のものは現時点では、技術的な問題で製造することが難しく、一方、その外径が１０ｍｍを超えるものでは、占有体積に対する表面積があまり大きくならないため、得られるセルモジュールの単位体積当たりの出力が充分に得られないおそれがある。
パーフルオロカーボンスルホン酸樹脂膜は、プロトン伝導性の向上の点からは薄いほうが好ましいが、あまりに薄すぎるとガスを隔離する機能が低下し、非プロトン水素の透過量が増大してしまう。しかしながら、従来の平型の燃料電池用単セルを積層した燃料電池と比べると、中空形状を有するセルモジュールを多数集めることにより作製された燃料電池では電極面積が大きくとれるので、やや厚みのある膜を用いた場合でも、充分な出力が得られる。かかる観点から、パーフルオロカーボンスルホン酸樹脂膜の厚みは、１０〜１００μｍであり、より好ましくは５０〜６０μｍであり、さらに好ましくは５０〜５５μｍである。
また、上記の外径と膜厚との好ましい範囲から、内径の好ましい範囲は０．０１〜１０ｍｍであり、より好ましくは０．１〜１ｍｍであり、さらに好ましくは０．１〜０．５ｍｍである。

本発明の燃料電池は、中空形状を有するセルモジュールを有するため、平型のセルを有する燃料電池と比べて単位体積当たりの電極面積を大きくとることができることから、固体高分子電解質膜として、パーフルオロカーボンスルホン酸樹脂膜ほど高いプロトン伝導性を有していない電解質膜を用いても、単位体積当たりの出力密度の高い燃料電池を得ることができる。固体高分子電解質膜としては、パーフルオロカーボンスルホン酸樹脂の他、固体高分子型燃料電池の電解質膜に用いられているような材料を使用することができ、例えば、パーフルオロカーボンスルホン酸樹脂以外のフッ素系イオン交換樹脂、スルホン酸基を有するポリスチレン系陽イオン交換膜などのポリオレフィンのような炭化水素を骨格として少なくともスルホン酸基、ホスホン酸基、及び、リン酸基等のプロトン交換基のうちから一種を有するもの、特表平１１−５０３２６２号公報などに開示されている、ポリベンズイミダゾール、ポリピリミジン、ポリベンゾオキサゾールなどの塩基性高分子に強酸をドープした塩基性高分子と強酸との複合体からなる固体ポリマー電解質等の高分子電解質が挙げられる。このような電解質を用いた固体高分子電解質膜は、フィブリル状、繊布状、不繊布状、多孔質シートのパーフルオロカーボン重合体で補強することや、膜表面に無機酸化物あるいは金属をコーティングすることにより補強することもできる。また、パーフルオロカーボンスルホン酸樹脂膜としては、例えば米国デュポン社製ナフィオンや旭硝子社製フレミオン等の市販品もある。

また、本実施形態では電解質膜として、プロトン伝導膜の一種であり、固体高分子電解質膜の一つであるパーフルオロカーボンスルホン酸樹脂膜を用いて説明しているが、本発明の燃料電池において用いられる電解質膜は特に限定されるものではなく、プロトン伝導性のものであっても、水酸化物イオンや酸化物イオン（Ｏ^2-）等その他のイオン伝導性のものであってもよい。プロトン伝導性の電解質膜としては、上記したような固体高分子電解質膜に限られず、リン酸水溶液を多孔質の電解質板に含浸させたものや、多孔質性ガラスからなるプロトン伝導体、ハイドロゲル化したリン酸塩ガラス、ナノ細孔を有する多孔質硝子の表面及び細孔内にプロトン伝導性官能基を導入した有機−無機ハイブリットプロトン伝導膜、無機金属繊維強化電解質ポリマー等を用いることができる。また、燃料電池の構成によっては、例えば、本発明を固体酸化物燃料電池に適用した場合や、水酸化物イオンを電荷担体とする固体高分子型燃料電池に適用した場合などでは、酸素イオンや水酸化物イオンなどの他の電荷担体となるイオンを伝導する固体電解質膜でもよい。

電解質膜（パーフルオロカーボンスルホン酸樹脂膜）１の内面及び外面に設けられる各電極２，３は、固体高分子型燃料電池に用いられているような電極材料を用いて形成することができる。通常は、電解質膜側から順に触媒層とガス拡散層とを積層して構成された電極が用いられる。
触媒層は触媒粒を含み、触媒粒の利用効率を高めるためのプロトン伝導性物質を含んでいてもよく、プロトン伝導性物質としては上記電解質膜の材料として用いられるものを用いることができる。触媒粒としては、触媒成分を炭素質粒子、炭素質繊維のような炭素材料等の導電性材料に担持させた触媒粒が好適に用いられる。本発明の燃料電池は、中空形状を有するセルモジュールを有するため、平型のセルを有する燃料電池と比べて単位体積当たりの電極面積を大きくとることができることから、白金ほど触媒作用が大きくない触媒成分を用いても、単位体積当たりの出力密度が高い燃料電池を得ることができる。触媒成分としては、アノードにおける水素の酸化反応、カソードにおける酸素の還元反応に対して触媒作用を有するものであれば特に限定されず、例えば、白金（Ｐｔ）、ルテニウム（Ｒｕ）、イリジウム（Ｉｒ）、ロジウム（Ｒｈ）、パラジウム（Ｐｄ）、オスニウム（Ｏｓ）、タングステン（Ｗ）、鉛（Ｐｂ）、鉄（Ｆｅ）、クロム（Ｃｒ）、コバルト（Ｃｏ）、ニッケル（Ｎｉ）、マンガン（Ｍｎ）、バナジウム（Ｖ）、モリブデン（Ｍｏ）、ガリウム（Ｇａ）、アルミニウム（Ａｌ）等の金属、又はそれらの合金から選択することができる。好ましくは、Ｐｔ、及びＰｔと例えばＲｕなど他の金属とからなる合金である。

ガス拡散層としては、炭素質粒子及び／又は炭素質繊維等の炭素材料を主成分とする多孔質導電性材料を用いることができる。炭素質粒子及び炭素質繊維の大きさは、ガス拡散層を製造する際の溶液中における分散性や得られるガス拡散層の排水性等を考慮して適宜最適なものを選択すればよい。ガス拡散層は、生成水など水分の排水性を高める点から、例えば、ポリテトラフルオロエチレン、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、ポリテトラフルオロエチレン、パーフルオロカーボンアルコキシアルカン、エチレン−テトラフルオロエチレンポリマー、又はこれらの混合物等を含浸させたり、或いはこれらの物質を用いて撥水層を形成するなどして撥水加工することが好ましい。
尚、中空電解質膜の内面及び外面に設けられる各電極の構成、電極に用いられる材料等は、同じであってもよく、また、異なっていてもよい。

チューブ状の電解質膜の内面及び外面に一対の電極を設ける方法は、特に限定されるものではない。例えば、まず、チューブ状の電解質膜を準備する。チューブ状の電解質膜を準備する方法は特に限定されず、市販品のチューブ状に形成された電解質膜を用いることもできる。そして、当該チューブ状電解質膜の内面及び外面に、電解質及び触媒粒を含む溶液を塗布・乾燥して触媒層を形成し、当該二つの触媒層上に炭素質粒子及び／又は炭素質繊維を含む溶液を塗布・乾燥してガス拡散層を形成する方法が挙げられる。このとき、電解質膜の内面側に形成したガス拡散層の内面に中空部が存在するように触媒層とガス拡散層を形成する。
或いは、まず、炭素質粒子及び／又は炭素質繊維等の炭素材料を含み、チューブ状に形成されたもの（チューブ状炭素質）を内面側電極（アノード）のガス拡散層として用い、当該ガス拡散層の外面に電解質及び触媒粒を含む溶液を塗布・乾燥して内面側電極の触媒層を形成して内面側電極を作製し、次に、当該触媒層の外面に電解質を含む溶液を塗布・乾燥して電解質膜層、さらに当該電解質膜層の外面に外面側電極（カソード）の触媒層を形成し、当該触媒層の外面に炭素材料を含む溶液を塗布・乾燥して外面側電極のガス拡散層を形成する方法も挙げられる。チューブ状炭素質としては、例えば、炭素質粒子等の炭素材料とエポキシ及び／又はフェノール系樹脂を溶媒に分散させてチューブ状に成形し、熱硬化後、焼成することにより得られる。

尚、電解質膜、触媒層、ガス拡散層を形成する際に使用する溶媒は、分散及び／又は溶解する材料に応じて適宜選択すればよく、また、各層を形成する際の塗布方法についても、スプレー法、スクリーン印刷法等種々の方法にから適宜選択することができる。
本発明の燃料電池に用いられる中空形状を有するセルモジュールは、上記にて例示した構成に限られず、セルモジュールの機能を高めることを目的として触媒層及びガス拡散層以外の層を設けても良い。また、本実施形態においては、中空電解質膜の内側にアノード、外側にカソードを設けているが、内側にカソード、外側にアノードを設けても良い。

負極側集電材（本実施形態においては内面側電極表面に配置される内部集電材）４はセルモジュールの内周面と接する外径を有する柱状集電材であり、その外周面には、セルモジュールの軸方向（長手方向）に延びる溝４ａが形成されている。この溝と内面側電極２との隙間が水素ガスを供給するための中空内ガス流路となる。溝４ａとしては、セルモジュールの軸方向（長手方向）に延びる溝が少なくとも一本必要であり、必要に応じて、セルモジュールの外周面に様々なパターン又は方向性を有する溝が形成される。
正極側集電材（本実施形態においては、外面側電極表面に配置される外部集電材）５の一部である金属ワイヤ５ａのネットは、セルモジュールと棒状集電材５ｂを平行にして交互に並べ、これら両者の外周面をネットで被覆するように金属ワイヤ５ａを編みこむことで製造できる。
上記正極側又は負極側集電材として使用される金属としては、例えば、Ａｌ、Ｃｕ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｓｍ、Ｉｎ等の中から選ばれる少なくとも１種以上の金属、又はステンレス鋼などのそれらの合金が好ましい。また、その表面がＡｕ、Ｐｔ、導電性樹脂等によりコーティングされていても良い。特に耐蝕性に優れることから、中でもステンレスやチタンが好ましい。ワイヤの太さ及び編みこみの密度、棒状集電材の太さ等は、特に制限されるものではない。

本実施形態では、柱状の集電材４及び金属ワイヤ５ａと棒状の集電材５ｂからなる集電材５を使用しているが、集電材４，５は特に限定されず、電気伝導性材料からなるものであればその形状は任意である。集電材は、柱状、ワイヤ状、棒状の他、線状でも、筒形状でもよく、例えば、スプリング状の金属ワイヤや金属箔、金属シート又はカーボンシート等のシート材料からなるもの等も適用できる。
これら集電材は、必要に応じて、カーボン系接着剤やＡｇペーストなどの導電性接着材により電極上に固定される。

（セルモジュール集合体及び燃料電池）
本発明の燃料電池は、上記のようなセルモジュールを２個以上整列し、一体に固定して集合させたセルモジュール集合体を２つ以上備えるものである。以下、本発明におけるセルモジュール集合体について、図３〜図７を用いて説明する。図３は、本発明の燃料電池の一形態例を示す図であって、２つの隣接するセルモジュール集合体の斜視図である。また、図４は、図３に示すセルモジュール集合体を広幅の正面側（負極出力部１４側）から見た図、図５は、図３に示すセルモジュール集合体から負極出力部１４を外して、幅広の正面側から見た図である。また、図６は、図３に示す２つの隣接するセルモジュール集合体を細幅の側面側から見た図、図７は、図３に示すセルモジュール集合体を細幅の側面に平行な面に沿って切断した断面図である。尚、これら図３〜図７は、便宜上その構造を一部省略している。

図に示す本実施形態の燃料電池において、各セルモジュール集合体１００は、隣接するセルモジュール集合体１００間の当接面全面（ただし、内面用ガス流路９Ａ，９Ｂの接続部は除く）が、当該隣接しあうセルモジュール集合体１００間の電気的接点である正極出力部１５又は負極出力部１４となっている。このように本発明の燃料電池における各セルモジュール集合体１００は、隣接して直列接続されるセルモジュール集合体１００間の電気的接点である正極出力部１５又は負極出力部１４が、当該隣接するセルモジュール集合体との当接面に設けられている。すなわち、各セルモジュール集合体１００は、隣接しあう一方のセルモジュール集合体との当接面に設けられた正極出力部１５が、当該当接面において隣接するセルモジュール集合体の負極出力部１４と電気的に接続され、隣接しあう他方のセルモジュール集合体との当接面に設けられた負極出力部１４が、当該当接面において隣接するセルモジュール集合体の正極出力部１５と電気的に接続されて、隣接しあう各セルモジュール集合体１００と直列接続される。
また、各セルモジュール集合体１００は、各セルモジュール６の負極側集電材４を統合して集電する負極集電部１２が各セルモジュール６の一端側近傍に、正極側集電材５を統合して集電する正極集電部１３が各セルモジュール６の他端側近傍に設けられており、且つ、これらの負極集電部１２及び正極集電部１３を同じ方向にそろえて配列されている。すなわち、各セルモジュール集合体１００に含まれるセルモジュール６の一端側に配置された負極集電部１２に接続する負極出力部１４と、セルモジュール６の他端側に配置された正極集電部１３に接続する正極出力部１５とが、隣接するセルモジュール集合体１００との当接面において接触するように、負極出力部１４と正極出力部１５は広い面積を有している。

以上のように本発明の燃料電池は、複数のセルモジュール集合体１００が隣接するセルモジュール集合体１００との当接面において電気的に接続されるため、セルモジュール集合体間の接続のための構造が簡素であり、かさばらずに電気的接続をとることができる。また、隣接しあうセルモジュール集合体間の電気的接点となる正極出力部１５又は負極出力部１４の面積を広くとることができるため、セルモジュール集合体間の導通に優れるものである。ゆえに、本発明の燃料電池によれば、大電流を取り出すことが可能である。さらに、各セルモジュール集合体１００の方向をそろえた配列で直列接続が可能であることから、デッドエンドタイプのセルモジュールを用いる場合でも、正極と負極の位置を入れ替えた２種類のセルモジュール集合体を作製したり、複雑なガス流路を形成する必要がない。ゆえに、本発明によれば、燃料電池の組み立てに必要な部品点数を減らすことが可能である。

以下、本発明のセルモジュール集合体について詳しく説明する。
図３〜図７に示すセルモジュール集合体１００において、２個以上のセルモジュール６は、その長手方向を平行にして、且つ、開放端同士（負極側集電材４が露出された開放端と正極側集電材５が延長された開放端）を同じ方向にそろえて整列し、セルモジュール列７を形成している。
セルモジュール列に含まれる複数のセルモジュール６は、所定間隔、すなわちある規則性を持った間隔で整列され、通常は、一定間隔（等間隔）を持って整列される。複数のセルモジュールが等間隔で配置されていないと、これらのセルモジュール間を通流し、セルモジュールの外面側電極３に供給される反応ガスの流れが均一とならないため、各セルモジュールへの反応ガス供給量に差が生じ、燃料電池の発電効率が悪くなってしまう場合があるからである。特に、セルモジュール外面側に供給する反応ガスを流す方向に対して直角方向のセルモジュール間の間隔が一定でない場合には、反応ガスの流れに大きな偏りが生じやすいため、少なくともセルモジュール外面側に供給する反応ガスを流す方向に対して直角方向のセルモジュール間の間隔が一定となるように、セルモジュールが整列していることが好ましい。セルモジュール外面側に供給する反応ガスを流す方向に対して直角方向のセルモジュール間の間隔が一定であれば、その他の方向においてはセルモジュールが互いに密着して整列していてもよいし、また、セルモジュール外面側に供給する反応ガスを流す方向に対して直角方向のセルモジュール間の間隔とその他の方向におけるセルモジュール間の間隔が同じでなくてもよい。尚、図３〜図７はセルモジュール列７の一部のみを示している。

セルモジュール列７に含まれる各セルモジュール６の２つの開放端側には、各セルモジュール６の内面側に反応ガス（本実施形態においては水素ガス）を流通させる内面用ガス流路９（９Ａ，９Ｂ）が設けられている。また、セルモジュール列７に含まれる各セルモジュール６の胴部側には、各セルモジュール６の外面側に反応ガス（本実施形態においては空気）を流通させる外面用ガス流路１０が設けられている。これら２つの内面用ガス流路９Ａ、９Ｂと外面用ガス流路１０は、セルモジュール列７に含まれるセルモジュール６の２つの開放端と胴部との間でセルモジュール６の外面側の空間を仕切っている隔壁８（８Ａ、８Ｂ）によって、ガスシール性が確保されている。

内面用ガス流路９Ａ，９Ｂのうち一方はセルモジュールの中空内に水素ガスを供給する供給路（上流）、他方はセルモジュールの中空内から水素ガス（一部の水素が消費された未反応の水素ガス）が排出される排出路（下流）であり、ガス圧差により９Ａ，９Ｂのどちらが上流で、どちらが下流かが決まる。セルモジュール６は一方の開放端を内面用ガス流路９の供給路に、他方の開放端を内面用ガス流路９の排出路に接続されて、中空内に水素ガスが流通するようになっている。図３に示すように、各セルモジュール６の２つの開放端は、隔壁８に設けられた貫通孔（図示せず）に挿入され、それぞれ内面用ガス流路９に接続されている。

このとき、開放端は隔壁８を貫通していなくてもよく、例えば、内面用反応ガス流路９の内面となる隔壁８の面にその先端を合わせるように配置されていてもよい。或いは、貫通孔内に開放端の先端を係止し、各セルモジュール６の軸方向の位置あわせが可能な係止構造が設けられ、当該係止構造によってその先端が貫通孔内に配置されるようにしてもよい。或いは、負極側集電材４や正極側集電材５の一部である棒状集電材５ｂのみが貫通していてもよい（図５〜図７参照）。

また、隔壁８に設けられる貫通孔は、各セルモジュール６を挿入可能な内径を有し、所定間隔で設けられていることが好ましい。このような貫通孔を有する隔壁は、各セルモジュール６の位置を自動的に決定することができる位置決め手段としての機能を有するため、効率よくセルモジュールを整列することが可能となる。上述したように、セルモジュール列７に含まれるセルモジュール６は、所定間隔、通常は、一定間隔（等間隔）を持って整列され、少なくともセルモジュール外面側に供給する反応ガスを流す方向に対して直角方向のセルモジュール間の間隔が一定となるように、セルモジュールが整列していることが好ましい。従って、セルモジュールの外面側に供給する反応ガスを流す方向によるが、隔壁８に設けられる貫通孔は、セルモジュール間の間隔を一定にすることができるように等間隔で設けられていることが好ましい。貫通孔の間隔の長さは、セルモジュールの外面に充分量の反応ガスを供給することができる程度であればよく、適宜決定すればよい。
隔壁８の貫通孔に挿入された各セルモジュール６は、通常、ポッティング処理等によって当該貫通孔に対して固定される。このとき、ポッティング材が隔壁８のポッティング処理を行う面の反対の面側へ流れてしまわないように、隔壁８に設けられる貫通孔は、少なくともポッティング処理を行う面側の開口部において当該貫通孔に挿入されるセルモジュールの外径（外面側電極の集電材ごと挿入する場合には、当該集電材を含む外径）とほぼ等しい内径を有していることが好ましい。

本実施形態においては、隔壁８と負極集電部１２又は正極集電部１３とが一体化した筒状の筐体１１Ａ，１１Ｂ（導電性材料製）で内面用反応ガス流路９Ａ，９Ｂが形成されている。この筒状筐体１１（１１Ａ，１１Ｂ）は、隣接するセルモジュール集合体１００との当接面側で開口しており、当該当接面に配置された負極出力部１４及び正極出力部１５にも筒状筐体１１の開口部と重なり合う開口部１６が設けられている。隣接しあうセルモジュール集合体１００の内面用ガス流路９は、この各セルモジュール集合体１００の負極出力部１４及び正極出力部１５に設けられた開口部１６（流路接続部）において接続され、連通している。このとき、隣接しあうセルモジュール集合体１００の流路接続部（開口部１６）間におけるガスシール性を高めるため、通常、流路接続部の周囲にＯリング１７等のガスシール材を設けることが好ましい。
このように隣接し合うセルモジュール集合体１００のガス流路が連通する構成とする場合には、正極及び／又は負極集電部の近傍に内面用ガス流路の接続部やガスシール材が存在するため、通常、隣接するセルモジュール集合体間の接触面積を広くとることが困難である。これに対し、本発明の燃料電池においては、隣接しあうセルモジュール集合体間の当接面を、正極及び／又は負極集電部から遠く離れた部分まで広く正極及び／又は負極出力部として利用できるため、負極出力部１４と正極出力部１５との接触面積を大きくすることができる。よって、当該当接面にガス流路の接続部やＯリングが配置されても、セルモジュール集合体間の電気的接点となる接触面積を充分確保することができる。

図３に示すセルモジュール集合体１００において、２つの対向する隔壁８Ａ，８Ｂの間に位置する外面用ガス流路１０は、セルモジュール集合体１００の幅細の側面部からセルモジュール集合体１００内に反応ガスを供給、排出できるようになっている。図３に示すセルモジュール集合体１００は、隣接するセルモジュール集合体の当接面が平板状の出力部１４，１５であるため、このように細幅の側面部から反応ガスの供給と排出が行われるが、隣接するセルモジュール集合体との当接面に各セルモジュール集合体１００の外面用ガス流路１０の接続部となる開口部を設け、隣接するセルモジュール集合体の外面用ガス流路を連通してもよい。
また、本実施形態においては、セルモジュール６の外面に供給する反応ガスとして空気を用いているため、外面用ガス流路１０は、セルモジュール集合体１００の外部から空気が自由に出入りする開放された空間であってもよいし、空気供給源及び排出路と連通する閉鎖された空間であってもよい。

隔壁８は、本実施形態においては内面用ガス流路９Ａ，９Ｂを形成し且つ負極集電部１２又は正極集電部１３として機能する筒状筐体１１の一部を構成しているが、セルモジュール集合体１００を構成するその他の部材と一体化した構造であってもよいし、筒状筐体１１から着脱可能な構造としてもよい。
また、本実施形態において、隔壁８は、筒状筐体１１の一部を構成しており、導電性材料から形成されているが、隔壁８を形成する材料は特に限定されず、セルモジュール６を支持することができる硬度や強度、及び反応ガスに対する非透過性を有していればよい。例えば、金属、樹脂、炭素材料、ガラス、セラミックス等が挙げられる。なお、隔壁８を導電性材料で形成する場合には、必要に応じて、セルモジュール６を含むその他の部材との絶縁を行う。

負極出力部１４及び正極出力部１５は、隣接し合うセルモジュール集合体間の当接面に配置されていれば、その構成は特に限定されない。例えば、一端が負極集電部１２又は正極集電部１３と接続され、他端は何の部材にも固定されていない構成であってもよいし、上記当接面に設けられ、セルモジュール列７に含まれるセルモジュール６を補強する平板状の部材の一部を導電性材料で形成し、負極集電部１２又は正極集電部１３と接続した構成であってもよい。また、その形状も特に限定されない。
隣接するセルモジュール集合体１００間における電気的接続の観点からは、電気的接点となる出力部同士の接触面積が大きければ大きいほど好ましい。また、本実施形態のように、各セルモジュール集合体１００において、負極出力部１４及び／又は正極出力部１５が、隣接するセルモジュール集合体１００との当接面の上端と下端の間を橋架ける柱構造を構成していることが好ましい。負極出力部１４及び／又は正極出力部１５がこのような柱構造を有している場合、隣接しあうセルモジュール集合体１００の出力部同士の接触面積を大きくとることができると同時に、セルモジュール列７を軸方向に補強することができる。

各出力部の柱構造は、隣接するセルモジュール集合体１００との当接面の上端と下端の間を橋架けるものであれば、図示する平板のような当接面全体に広がる面状のものに限定されず、例えば、当接面の左右方向に対して幅の細いものであってもよいし、このような幅の細い柱構造を複数有するものであってもよい。また、セルモジュール集合体１００の軽量化のために、図の平板状のものに複数のパンチ孔のような貫通構造を形成することもできる。
隣接しあうセルモジュール集合体１００の負極出力部１４と正極出力部１５との接触面積が大きいため大電流を取り出すことができ、且つ、セルモジュール列７を形成する各セルモジュール６の補強効果が大きいという理由から、負極出力部１４と正極出力部１５は本実施形態のように隣接するセルモジュール集合体１００との当接面全体を形成する平板状であることが好ましい。

ただし、上記のような柱構造を有する負極出力部１４及び／又は正極出力部１５を用いる場合には、当該出力部と反対極の集電部とを固定した部分を電気的に絶縁する必要がある。本実施形態においては、各セルモジュール集合体１００の上端側に設けられた負極集電部１２と接続する負極出力部１４は、該セルモジュール集合体１００の下端側に設けられた正極集電部１３と絶縁材料１８を介して接合されている。同様に、各セルモジュール集合体１００の下端側に設けられた正極集電部１３と接続する正極出力部１５は、該セルモジュール集合体１００の上端側に設けられた負極集電部１２と絶縁材料１８を介して接合されている。この絶縁材料１８は、正極集電部１３として機能する筒状筐体１１Ｂの負極出力部１４側における開口部の周囲、並びに、負極集電部１２として機能する筒状筐体１１Ａの正極出力部１５側における開口部の周囲を取り囲むように配置されている。

絶縁材料１８は、負極出力部１４と正極集電部１３及び正極出力部１５と負極集電部１２を電気的に絶縁することができるものであれば特に限定されない。例えば、負極出力部１４と正極集電部１３として機能する筒状筐体１１Ｂ、及び、正極出力部１５と負極集電部１２として機能する筒状筐体１１Ａを、接合し且つ絶縁することが可能な絶縁性接着材等を用いることができる。具体的には、エポキシ系接着材、シリコーン系接着材等が挙げられる。

各出力部１４，１５及び各集電部１２，１３を形成する導電性材料としては、特に限定されず、例えば、金属、炭素材料、導電性セラミックス、導電性樹脂等が挙げられる。これら導電性材料は１種のみであってもよいし、複数を組み合わせて用いてもよい。具体的な金属材料としては、例えば、Ａｌ、Ｃｕ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｓｍ、Ｉｎ等の中から選ばれる少なくとも１種以上の金属、又はステンレス鋼（ＳＵＳ）などのそれらの合金が挙げられる。出力部及び集電部を形成する導電性材料は、セルモジュール集合体の構造に応じて、適宜選択すればよく、強度の点からはＳＵＳやＴｉ、軽量化の点からはＡｌ、Ｔｉ、導電性の点からはＣｕ，Ａｌが好ましい。また、各集電材や各出力部が晒される環境に応じて適宜選択することもできる。例えば、水素と接触する場合には、水素の吸着によって金属材料が脆くなる水素脆化に対して耐性を有しているものを選択することが好ましい。また、耐腐食性が要求される場合にはＴｉやＳＵＳ等を用いることが好ましい。

以下、負極集電部１２又は正極集電部１３と各セルモジュール６の負極側集電材４又は正極側集電材５との電気的に接続について説明する。

負極集電部１２が配置されたセルモジュール６の上端側では、隔壁８Ａの貫通孔に挿入された各セルモジュール６の開放端から延長された負極側集電材４が、内面用ガス流路９Ａを横断して負極集電部１２に接続されている。一方、正極集電部１３が配置されたセルモジュール６の下端側では、隔壁８Ｂの貫通孔に挿入された各セルモジュール６の開放端から延長された正極側集電材５が、内面用ガス流路９Ｂを横断して正極集電部１３に接続されている
このとき、負極集電部１２に対して負極側集電材４を接続する方法、正極集電部１３に対して正極側集電材５を接続する方法は特に限定されない。例えば、各集電部（１２，１３）に集電材（４，５）が挿入可能な貫通孔又は貫通していない孔を設け、当該孔に各セルモジュール６の集電材を挿入してはんだ等によって固定し、各集電部に集電材を接続することができる。集電材に上記のような貫通孔を設ける場合には、必要に応じて当該貫通孔を封止して内面用ガス流路のガスシール性を確保する。

本実施形態においては、内面用ガス流路９Ａ又は９Ｂを形成する筒状筐体１１Ａ，１１Ｂが導電性材料からなり、負極集電部１２又は正極集電部１３を兼ねているが、負極集電部１２がセルモジュール列７に含まれるセルモジュール６の一端側近傍、正極集電部１３が他端側近傍に設けられれば、負極集電部１２及び正極集電部１３の配置や構造は特に限定されない。例えば、負極集電部１２及び／又は正極集電部１３が、内面用ガス流路９Ａ又は９Ｂの内面又は外面の一部を構成していてもよいし、或いは、内面ガス流路９Ａ又は９Ｂの内面或いは外面に設置されていてもよい。

各セルモジュール６の負極側集電材４を統合して集電する負極集電部１２と負極出力部１４との電気的な接続方法、各セルモジュール６の正極側集電材５を統合して集電する正極集電部１３と正極出力部１５との電気的な接続方法も特に限定されない。本実施形態においては、導電性材料からなり負極集電部１２として機能する筒状筐体１１Ａと導電性材料からなる負極出力部１４とが溶着されて電気的に接続されているが、筒状筐体１１Ａと負極出力部１４とが一体成形された構造を有していてもよい。同様に、本実施形態においては、導電性材料からなり正極集電部１３として機能する筒状筐体１１Ｂと導電性材料からなる正極出力部１５とが溶着されて電気的に接続されているが、筒状筐体１１Ｂと正極出力部１５とが一体成形された構造を有していてもよい。

直列接続された複数のセルモジュール集合体のうち、通常、一方の末端に配置されたセルモジュール集合体には、燃料電池の外部との導通をとる出力端子１９が負極集電部１２に設けられ、他方の末端に配置されたセルモジュール集合体には、燃料電池の外部との導通を取る出力端子（図示せず）が正極集電部１３に設けられる。

尚、本発明のセルモジュール集合体は、図３〜図７に示すような形態に限定されず、１つのセルモジュール集合体を構成するセルモジュールの本数、配列形式等も特に限定されない。例えば、図３〜図７においては、負極集電部１２がセルモジュール集合体１００の上端側に、正極集電部１３がセルモジュール集合体１００の下端側に配置されているが、この逆の構成であってもよい。
また、本実施形態においては、中空部の両端が開放されたセルモジュールを用いているために、供給路と排出路からなる内面用ガス流路９（９Ａ，９Ｂ）とセルモジュールのそれぞれの開放端とを接続しているが、セルモジュールが一端のみにおいて中空内を開放したデッドエンドタイプの場合には、各セルモジュールの開放端同士、閉鎖端同士を同じ方向にそろえて整列させたセルモジュール列を形成する。この場合、内面用ガス流路は当該開放端から反応ガスを中空内に供給するための供給路のみからなり、当該供給路に開放端を接続することになる。セルモジュールの閉鎖端側には隔壁８を設けなくてもよく、内面用ガス流路のないセルモジュールを固定するための部材に固定されていればよい。この固定部材には、セルモジュール列に含まれるセルモジュールの位置を決定するための誘導手段、例えば、所定間隔で設けた孔や溝等が設けられていることが好ましい。固定部材は集電部を兼ねていてもよい。

本発明に用いられるチューブ状セルモジュールの斜視図である。 図１に示すチューブ状セルモジュールの断面図ある。 本発明の燃料電池の一形態例を示す図であって、２つの隣接するセルモジュール集合体の斜視図である。 図３に示すセルモジュール集合体を広幅の正面側（負極出力部１４側）から見た図である。 図３の示すセルモジュール集合体から負極出力部１４を外して、幅広の正面側から見た図である。 図３に示す２つの隣接するセルモジュール集合体を幅細の側面側から見た図である。 図３に示すセルモジュール集合体を幅細の側面に平行な面に沿って切断した断面図である。

符号の説明

１…中空電解質膜（パーフルオロカーボンスルホン酸膜）
２…アノード（内面側電極）
３…カソード（外面側電極）
４…負極側集電材
５…正極側集電材
６…セルモジュール
７…セルモジュール列
８（８Ａ，８Ｂ）…隔壁
９（９Ａ，９Ｂ）…内面用ガス流路
１０…外面用ガス流路
１１（１１Ａ，１１Ｂ）…筒状筐体
１２…負極集電部
１３…正極集電部
１４…負極出力部
１５…正極出力部
１６…開口部
１７…Ｏリング
１８…絶縁材料
１９…出力端子

Claims (5)

1. 中空電解質膜の内面及び外面に設けられた一対の電極、および前記一対の電極にそれぞれ接続する集電材を有し、且つ、少なくとも一方の端部が開放されたセルモジュールが２個以上集合したセルモジュール集合体を２個以上、隣接させて直列接続した燃料電池であって、前記各セルモジュール集合体は、前記セルモジュールを２個以上、長手方向を平行にして、且つ、開放端同士又は閉鎖端同士を同じ方向にそろえて整列させたセルモジュール列と、セルモジュール列に含まれるセルモジュールの開放端と胴部の間でセルモジュール外面側の空間を仕切る隔壁と、前記隔壁によって、セルモジュール列に含まれるセルモジュールの開放端側に設けられ、各セルモジュールの開放端と接続されて各セルモジュールの内面側に反応ガスを流通させる内面用ガス流路と、前記隔壁によって、セルモジュール列に含まれるセルモジュールの胴部側に設けられ、各セルモジュールの外面側に反応ガスを流通させる外面用ガス流路と、セルモジュール列に含まれるセルモジュールの一端側近傍に配設され、各セルモジュールの正極側の集電材を統合して集電する正極集電部、及び、他端側近傍に配設され、各セルモジュールの負極側の集電材を統合して集電する負極集電部と、前記正極又は負極集電部と接続され、隣接するセルモジュール集合体との当接面に設けられた正極又は負極出力部を備え、各セルモジュール集合体が同極の集電部を同じ方向にそろえて隣接されており、且つ、隣接しあう一方のセルモジュール集合体の当接面には正極出力部が配置され、他方のセルモジュール集合体の当接面には負極出力部が配置され、これらが直列に接続されていることを特徴とする、燃料電池。
2. 前記各セルモジュール集合体は、隣接するセルモジュール集合体との当接面に開口する流路接続部を有しており、隣接する該流路接続部が接続することによって各セルモジュール集合体の内面用ガス流路が連通している請求項１に記載の燃料電池。
3. 前記流路接続部の周囲にＯリングが設けられている請求項２に記載の燃料電池。
4. 前記セルモジュール集合体の正極及び／又は負極出力部は、隣接するセルモジュール集合体との当接面の上端と下端の間を橋架ける柱構造を構成しており、反対極の集電部との接合部分が電気的に絶縁されている請求項１乃至３のいずれかに記載の燃料電池。
5. 直列接続された末端のセルモジュール集合体の前記正極又は負極集電部に、燃料電池の外部との導通をとる出力端子が設けられている、請求項１乃至４のいずれかに記載の燃料電池。
   

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