JP2015183252A5

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Publication number: JP2015183252A5
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Filing date: 2014-03-25
Publication date: 2016-07-14
Anticipated expiration: 2034-03-25

Description

セルスタックおよびモジュールならびにモジュール収容装置

本発明は、導電基板が被覆層で被覆された導電部材を用いて複数のセルを電気的に接続してなるセルスタックおよびモジュールならびにモジュール収容装置に関する。

近年、次世代エネルギーとして、燃料ガス（水素含有ガス）と酸素含有ガス（空気等）とを用いて、例えば、６００〜１０００℃の高温下で発電する固体酸化物形の燃料電池セル、および、燃料電池セルを集電部材（導電部材）を介して複数個電気的に直列に接続してなるセルスタックが知られている（例えば、特許文献１参照）。

この特許文献１では、集電部材として耐熱性が必要であるため、Ｃｒを含有する合金からなる集電基板（導電基板）の表面を、Ｃｒの拡散を低減するセラミックスからなる被覆層で被覆したものが使用されている。集電基板はプレス加工による剪断力で所定形状に切断等され、この後に、集電基板の表面に、ディッピングやスパッタリング法等により被覆層が被覆され、これにより集電部材が構成されている。

特開２００５−３３９９０４号公報

しかしながら、従来、集電基板を被覆する被覆層の厚みについて、燃料電池セルに接合される部分とそうでない部分との関係について何ら考慮されていなかったため、集電基板からの被覆層の剥離や集電基板からのＣｒの拡散が生じるおそれがあった。

本発明は、導電基板からの被覆層の剥離およびＣｒの電極層への拡散を低減できるセルスタックおよびモジュールならびにモジュール収容装置を提供することを目的とする。

本発明のセルスタックは、セルと導電部材とを交互に配列し、前記セルと前記導電部材とを導電性接合材で接合し、複数の前記セルを電気的に接続してなるセルスタックであって、前記導電部材が、Ｃｒを含有する合金からなる導電基板をセラミックスからなる被覆層で被覆してなり、かつ第１の前記セルに接合する第１導電片と、第２の前記セルに接合する第２導電片とを具備するとともに、前記第１導電片および前記第２導電片の前記セルと接合する側の第１主面における前記被覆層の厚みが、前記第１主面に対向する第２主面における前記被覆層の厚みよりも厚く、かつ、前記第１導電片および前記第２導電片の第１主面および該第１主面から連続して形成された側面が、前記導電性接合材で前記セルに接合されていることを特徴とする。

また、本発明のモジュールは、上記セルスタックを、収納容器内に収納してなることを特徴とする。

さらに、本発明のモジュール収容装置は、上記モジュールと、該モジュールを作動させるための補機とを、外装ケース内に収納してなることを特徴とする。

本発明のセルスタックによれば、導電基板からのセルへのＣｒの拡散を低減できるとともに、第１主面および第２主面における被覆層の剥離を低減できる。従って、このようなセルスタックをモジュールおよびモジュール収容装置に用いることにより、長期信頼性を向上することができる。

セルスタック装置を示すもので、（ａ）は側面図、（ｂ）は（ａ）の一部を拡大して示す横断面図である。図１の集電部材を抜粋して示す斜視図である。（ａ）は図２に示す集電部材のＡ−Ａ線から見た側面図、（ｂ）は図２に示す集電部材のＢ−Ｂ線断面図である。（ａ）は図３（ｂ）に示す集電部材の導電片を拡大して示す断面図、（ｂ）は（ａ）のＣ−Ｃ線断面図である。集電部材の製造工程の前半を示す説明図である。集電部材の製造工程の後半を示す説明図である。図１のセルスタックにおける燃料電池セルと集電部材との接合状態を示す縦断面図である。図１のセルスタックを収納容器に収納してなる燃料電池モジュールを分解して示す外観斜視図である。燃料電池モジュールを外装ケース内に収納してなる燃料電池装置を示す斜視図である。

図１はセルスタック装置を示すもので、このセルスタック装置１は、セルの一種である固体酸化物形の燃料電池セル３を複数有している。複数の燃料電池セル３は、内部にガス流路１２を有し、一対の対向する主面をもつ全体的に見て柱状の導電性支持体７と、この導電性支持体７の一方の主面上に内側電極層である燃料極層８と、固体電解質層９と、外側電極層である酸素極層１０とをこの順に配置してなる発電部を備えている。導電性支持体７の他方の主面には、インターコネクタ層１１を配置し、柱状（中空平板状）の燃料電池セル３が構成されている。

そして、燃料電池セル３の複数個を１列に配列し、隣接する燃料電池セル３間に集電部材（導電部材）４が配置されている。燃料電池セル３と集電部材４とは、詳しくは後述するが、導電性接合材１３を介して接合されており、それにより、複数個の燃料電池セル３を、集電部材４を介して電気的および機械的に接合して、セルスタック２を構成している。

また、インターコネクタ層１１の外面にはＰ型半導体層（図示せず）を設けることもできる。集電部材４を、Ｐ型半導体層を介してインターコネクタ層１１に接続させることより、両者の接触がオーム接触となって電位降下を少なくすることができる。

セルスタック２を構成する各燃料電池セル３の下端部は、ガスタンク６の開口部に、ガラス等のシール材１４により固定されており、これにより、ガスタンク６内の燃料ガスを、燃料電池セル３の内部に設けられたガス流路１２を介して燃料電池セル３の燃料極層８に供給することができる。

図１に示すセルスタック装置１においては、燃料電池セル３のガス流路１２の内部を燃料ガスとして水素含有ガスが流れるとともに、燃料電池セル３の外側、特に燃料電池セル３の間に配置された集電部材４の内部空間Ｓを酸素含有ガス（空気）が流れる構成となる。それにより、燃料極層８にガスタンク６から燃料ガスが供給され、酸素極層１０に酸素含有ガスが供給されることで、燃料電池セル３の発電が行なわれる。

セルスタック装置１は、燃料電池セル３の配列方向ｘの両端から、セルスタック２を挟持するように、弾性変形可能な導電性の挟持部材５を配置して構成され、この挟持部材５の下端部は、ガスタンク６に固定されている。挟持部材５は、セルスタック２の両端に位置するように設けられた平板部５ａと、燃料電池セル３の配列方向ｘに沿って外側に向けて延びた形状で、セルスタック２（燃料電池セル３）の発電により生じる電流を引き出す
ための電流引出部５ｂとを有している。

以下に、図１の燃料電池セル３を構成する各部材について説明する。

燃料極層８は、一般的に公知のものを使用することができ、多孔質の導電性セラミックス、例えば希土類元素酸化物が固溶しているＺｒＯ_２（安定化ジルコニアと称する）とＮｉおよび／またはＮｉＯとで構成することができる。

固体電解質層９は、電極間の電子の橋渡しをする電解質としての機能を有していると同時に、燃料ガスと酸素含有ガスとのリークを防止するためにガス遮断性を有することが必要とされ、３〜１５モル％の希土類元素酸化物が固溶したＺｒＯ_２で構成される。なお、上記特性を有する限りにおいては、他の材料等を用いて構成してもよい。

酸素極層１０は、一般的に用いられるものであれば特に制限はなく、例えば、いわゆるＡＢＯ_３型のペロブスカイト型複合酸化物からなる導電性セラミックスで構成することができる。酸素極層１０はガス透過性を有していることが必要であり、開気孔率が２０％以上、特に３０〜５０％の範囲とすることができる。酸素極層１０としては、例えば、ＢサイトにＭｎ、Ｆｅ、Ｃｏなどが存在するランタンマンガナイト（ＬａＳｒＭｎＯ_３）、ランタンフェライト（ＬａＳｒＦｅＯ_３）、ランタンコバルタイト（ＬａＳｒＣｏＯ_３）などの少なくとも一種を用いることができる。

インターコネクタ層１１は、導電性セラミックスで構成することができるが、燃料ガス（水素含有ガス）および酸素含有ガス（空気等）と接触するため、耐還元性及び耐酸化性を有することが必要であり、例えば、ランタンクロマイト（ＬａＣｒＯ_３）を用いることができる。インターコネクタ層１１は、導電性支持体７に存在する複数のガス流路１２を流通する燃料ガス、および導電性支持体７の外側を流通する酸素含有ガスのリークを防止するために緻密質でなければならず、９３％以上、特に９５％以上の相対密度であることが好ましい。

導電性支持体７としては、燃料ガスを燃料極層８まで透過するためにガス透過性であること、さらには、インターコネクタ層１１を介して集電するために導電性であることが必要とされる。したがって、導電性支持体７としては、かかる要求を満足する材質を用いる必要があり、例えば導電性セラミックスやサーメット等を用いることができる。

なお、燃料電池セル３を作製するにあたり、燃料極層８または固体電解質層９との同時焼成により導電性支持体７を作製する場合においては、鉄属金属成分と特定希土類元素酸化物とから導電性支持体７を構成することができる。また、導電性支持体７は、ガス透過性を備えるために開気孔率が３０％以上、特に３５〜５０％の範囲にあるのが好適であり、そしてまたその導電率は５０Ｓ／ｃｍ以上、さらには３００Ｓ／ｃｍ以上、４４０Ｓ／ｃｍ以上にしてもよい。

さらに、Ｐ型半導体層（図示せず）としては、遷移金属ペロブスカイト型酸化物からなる層を例示することができる。具体的には、インターコネクタ層１１を構成するランタンクロマイトよりも電子伝導性が大きいもの、例えば、ＢサイトにＭｎ、Ｆｅ、Ｃｏなどが存在するランタンマンガナイト（ＬａＳｒＭｎＯ_３）、ランタンフェライト（ＬａＳｒＦｅＯ_３）、ランタンコバルタイト（ＬａＳｒＣｏＯ_３）などの少なくとも一種からなるＰ型半導体セラミックスを用いることができる。このようなＰ型半導体層の厚みは、一般に、３０〜１００μｍの範囲とすることが好ましい。

導電性接合材１３は、燃料電池セル３と集電部材４とを接合するもので、導電性セラミ
ックス等を用いて構成することができる。導電性セラミックスとしては、酸素極層１０を構成するものと同様のものを用いることができ、酸素極層１０と同じ成分により構成すると、酸素極層１０と導電性接合材１３との接合強度が高くなるため好ましい。

具体的には、導電性接合材１３として、ＬａＳｒＣｏＦｅＯ_３、ＬａＳｒＭｎＯ_３、ＬａＳｒＣｏＯ_３等を用いることができる。これらの材料を単一の材料を用いて作製してもよく、２種以上組み合わせて導電性接合材１３を作製してもよい。

また、導電性接合材１３は、粒径の異なる異種材料により構成してもよく、粒径の同じ異種材料により構成してもよい。さらに、粒径の異なる同材料により構成してもよく、粒径の同じ同材料により構成してもよい。異なる粒径を用いた場合には微粒の粒径を０．１〜０．５μｍ、粗粒の粒径を１．０〜３．０μｍとすることが好ましい。また同じ粒径で導電性接合材１３を構成する場合は、粒径が０．５〜３μｍとすることが好ましい。

このように、異なる粒径の材料を用いて導電性接合材１３を作製することにより、粒径の大きな粗粒が導電性接合材１３の強度を向上させるとともに、粒径の小さな微粒が導電性接合材１３の焼結性を向上させることができる。

次に、集電部材４について図２〜４を用いて説明する。図２に示す集電部材４は、隣接する一方の燃料電池セル３と接合される複数の第１導電片（第１導電片）４ａと、隣接する他方の燃料電池セル３と接合される複数の第２導電片（第２導電片）４ｂと、複数の第１集電片４ａおよび複数の第２集電片４ｂの一端同士を連結する第１連結部４ｃと、複数の第１集電片４ａおよび複数の第２集電片４ｂの他端同士を連結する第２連結部４ｄとを一組のユニットとしている。そして、これらのユニットの複数組が、燃料電池セル３の長手方向に導電性連結片４ｅにより連結されて構成されている。第１集電片４ａおよび第２集電片４ｂは、燃料電池セル３に接合される部位となっている。また、第１集電片４ａと第２集電片４ｂとの間が、酸素含有ガスが通過する空間Ｓとされている。

燃料電池セル３において、上述したように、固体電解質層９を介して燃料極層８と、酸素極層１０とが対向する部位が発電する部位となる。それゆえ、燃料電池セル３の発電部で発電された電流を効率よく集電するにあたり、集電部材４の燃料電池セル３の長手方向に沿った長さは、燃料電池セル３における酸素極層１０の長手方向における長さと同等以上とすることがよい。集電部材４の構造はこれに限定されるものではない。

集電部材４は、セルスタック装置１の作動時に高温の酸化雰囲気に曝されることから、集電基板（導電基板）４１の表面全体に被覆層４３を形成してなり、これにより、集電部材４の劣化を低減することができる。被覆層４３の厚みは、１〜２０μｍ、特には、１．５〜５μｍであることが望ましい。なお、図４では、集電基板４１の表面全体に被覆層４３を形成した状態を示し、集電基板４１の断面を示す斜線は省略している。

集電部材４は、耐熱性および高温の酸化性雰囲気で導電性を有する必要があるため、集電基板４１は、Ｃｒを含有する合金により作製されている。特には、集電部材４は、高温の酸化雰囲気に曝されることから、集電基板４１は４〜３０質量％の割合でＣｒを含有する合金で構成されている。集電基板４１は、例えば、Ｆｅ−Ｃｒ系の合金やＮｉ−Ｃｒ系の合金等により作製できる。集電基板４１は高温用（６００〜１０００℃）の導電基体である。

また、集電基板４１のＣｒが燃料電池セル３、特に酸素極層１０に拡散することを低減するために、被覆層４３として、Ｚｎの酸化物、あるいはＬａおよびＳｒを含有するペロブスカイト型複合酸化物等を用いることができる。被覆層４３はＣｒの拡散を低減できれ
ばよく、上記材料以外であっても良い。

第１集電片４ａおよび第２集電片４ｂは、図３に示すように、断面矩形状であり、燃料電池セル３の配列方向ｘに対して垂直な面の第１主面４ｇ（燃料電池セル３に接合される主面である）、燃料電池セル３の配列方向ｘと平行な面の第１側面４ｈおよび第２側面４ｉ、第１主面４ｇと対向する面の第２主面４ｊを有している。言い換えると、燃料電池セル３と対向する面である第１主面４ｇと、第１主面４ｇの両側に隣り合う第１側面４ｈおよび第２側面４ｉと、第１主面４ｇと対向する第２主面４ｊとを有している。第１側面４ｈおよび第２側面４ｉが、集電基板４１の厚み方向に平行な側面である。第１主面４ｇおよび第２主面４ｊの面積は、第１側面４ｈおよび第２側面４ｉの面積よりも十分に大きい。

そして、第１集電片４ａ、第２集電片４ｂの燃料電池セル３と接合する側の第１主面４ｇにおける被覆層４３の厚みｔ１が、第１主面４ｇに対向する第２主面４ｊにおける被覆層４３の厚みｔ２よりも厚く形成されている。特に、第１主面４ｇにおける被覆層４３の厚みｔ１は、第２主面４ｊにおける被覆層４３の厚みｔ２の１．１倍以上、さらには１．２倍以上であることが望ましい。一方、被覆層４３の剥離を抑制するという点から、厚みｔ１は厚みｔ２の２倍以下、さらには１．５倍以下であることが望ましい。第２主面４ｊにおける被覆層４３の厚みｔ２は、１μｍ以上、特には、１〜５μｍであることが望ましい。

さらには、第１集電片４ａ、第２集電片４ｂの燃料電池セル３と接合する側の第１主面４ｇにおける被覆層４３の厚みｔ１が、第１側面４ｈおよび第２側面４ｉにおける被覆層４３の厚みｔ３よりも厚く形成されている。これにより、燃料電池セル３との距離が短く、かつ面積が大きい第１主面４ｇからのＣｒの拡散を低減できる。また、第１側面４ｈおよび第２側面４ｉにおける被覆層４３の厚みｔ３は、第１集電片４ａ、第２集電片４ｂの燃料電池セル３と接合する側の第１主面４ｇにおける被覆層４３の厚みｔ１よりも薄いため、導電性接合材１３が第１側面４ｈおよび第２側面４ｉの一部を被覆していない場合でも被膜層４３の剥離を低減できる。

第１側面４ｈおよび第２側面４ｉにおける被覆層４３の厚みは、第２主面４ｊにおける被覆層４３の厚みｔ２よりも厚く形成されていることが望ましい。これにより、第１側面４ｈおよび第２側面４ｉからの導電性接合材１３を介した燃料電池セルへのＣｒの拡散を低減できる。

集電基板４１の角部は丸められており、図３（ｂ）に示すように、その曲率は、酸素極層１０に接合される第１集電片４ａにおいては、第１主面４ｇと第１側面４ｈおよび第２側面４ｉとでなす角部（酸素極層１０側の角部）が、第２主面４ｊと第１側面４ｈおよび第２側面４ｉとでなす角部（インターコネクタ層１１側の角部）よりも小さく設定されている。第１主面４ｇと第１側面４ｈおよび第２側面４ｉとでなす角部の曲率が小さいため、セラミックスからなる被覆層４３が厚い場合であっても被覆層４３におけるクラック等を抑制でき、Ｃｒ被毒による影響が大きい酸素極層１０へのＣｒの拡散をさらに抑制できる。

また、インターコネクタ層１１に接合される第２集電片４ｂにおいては、第１主面４ｇと第１側面４ｈおよび第２側面４ｉとでなす角部の曲率が、第２主面４ｊと第１側面４ｈおよび第２側面４ｉとでなす角部の曲率よりも大きく設定されている。

次に、集電部材４の作製方法について説明する。図５（ａ）に示すように、下型１９ａ１と上型１９ｂ１とを具備したプレス加工機の下型１９ａ１上に、一枚の矩形状をした厚みが例えば０．１〜１ｍｍの板状の集電基板４１を載置する。この後、図５（ｂ）に示す
ように、上型１９ｂ１を下降させることにより、図５（ｃ）に示すような、集電基板４１の幅方向に延びるスリットを形成する。スリットを形成する形状の上型１９ｂ１を、スリット部分がくり抜かれた下型１９ａ１の穴内に挿入して、剪断力により集電基板４１にスリットを形成する。

そして、図６（ｄ）に示すように、集電基板４１の角部を丸めるような下型１９ａ２と上型１９ｂ２とで挟持して、集電基板４１の主面側を押圧することにより、図６（ｅ）に示すように、集電基板４１の角部を丸めることができ、この部分に被覆層４３を容易に形成できるようになる。下型１９ａ２および上型１９ｂ２の角部の曲率を調整することにより、第１集電片４ａにおいて、集電基板４１の酸素極層１０側の角部の曲率を、インターコネクタ層１１側の角部の曲率よりも小さくできる。

この後、集電基板４１表面に、図６（ｆ）に示すように、例えばスパッタリング法により被覆層４３を形成することにより集電部材４を構成することができる。

なお、図５（ｃ）、図６（ｄ）〜（ｆ）は断面図であるが、集電基板４１における斜線を省略した。

スパッタリングは、先ず、第１集電片４ａの第１主面４ｇが上側となるように配置された集電基板４１の上方に蒸着源を配置し、集電基板４１の表面に被覆層を形成し、この後、第２集電片４ｂの第１主面４ｇが上側となるように配置された集電基板４１の上方に蒸着源を配置し、集電基板４１の表面に被覆層を形成し、集電基板４１の表面に被覆層を所定厚み形成する。

そして、集電基板４１の第１集電片４ａと第２集電片４ｂとの間の空間Ｓに、スパッタを遮断する板状のマスクを挿入し、第１集電片４ａの第１主面４ｇが上側となるように配置された集電基板４１の上方に蒸着源を配置し、集電基板４１の表面に被覆層を形成し、この後、第２集電片４ｂの第１主面４ｇが上側となるように配置された集電基板４１の上方に蒸着源を配置し、集電基板４１の表面に被覆層を形成する。これにより、第１集電片４ａ、第２集電片４ｂの第１主面４ｇにおける被覆層４３の厚みを、第１主面４ｇに対向する第２主面４ｊにおける被覆層４３の厚みよりも厚く形成できる。

次に、集電部材４と燃料電池セル３との導電性接合材１３による接合状態について、図７を用いて説明する。

図７に示すように集電部材４と燃料電池セル３とは導電性接合材１３を介して接合されている。つまり、導電性接合材１３により、集電部材４と燃料電池セル３とは電気的および機械的に接続されている。導電性接合材１３は、第１主面４ｇ、第１側面４ｈおよび第２側面４ｉを覆うように設けられており、第１側面４ｈおよび第２側面４ｉに位置する導電性接合材１３はそれぞれ接合される燃料電池セル３側の方に多くなるように（メニスカスを形成するように）設けられている。また、集電部材４の全周を被覆することにより、第１集電片４ａ、第２集電片４ｂを完全に覆うように導電性接合材１３を設けてもよい。

すなわち、図７では、導電性接合材１３は、燃料電池セル３と集電部材４とを接合するために配置されており、燃料電池セル３の酸素極層１０側には、酸素極層１０の全面にわたり設けられている。燃料電池セル３のインターコネクタ層１１側には、導電性接合材１３がインターコネクタ層１１の全面にわたり設けられている。なお、酸素極層１０やインターコネクタ層１１の一部にのみ導電性接合材１３を設けて、集電部材４と燃料電池セル３とを接合してもよい。

Ｃｒの拡散を低減するには被覆層４３の厚みが厚い方が良いが、合金からなる集電基板４１の表面をセラミックスからなる被覆層４３で被覆しているため、被覆層４３の厚みが厚いと、集電基板４１の表面から剥離し易い傾向にある。

これに対して、本実施形態では、燃料電池セル３に接合する第１集電片４ａ、第２集電片４ｂの第１主面４ｇにおける被覆層４３の厚みｔ１が、第１主面４ｇに対向する第２主面４ｊにおける被覆層４３の厚みｔ２よりも厚いため、集電基板４１からの燃料電池セル３へのＣｒの拡散を低減できるとともに、第１主面４ｇおよび該第１主面４ｇから連続して形成された第１側面４ｈおよび第２側面４ｉが、導電性接合材１３で燃料電池セル３に接合されているため、第１主面４ｇにおける被覆層４３の剥離を低減できる。

次に、セルスタック装置１を収納容器２１内に収納してなる燃料電池モジュール２０について図８を用いて説明する。

図８に示す燃料電池モジュール２０は、燃料電池セル３にて使用する燃料ガスを得るために、天然ガスや灯油等の原燃料を改質して燃料ガスを生成するための改質器２２をセルスタック２の上方に配置して構成されている。そして、改質器２２で生成された燃料ガスは、ガス流通管２３を介してガスタンク６に供給され、ガスタンク６を介して燃料電池セル３の内部に設けられたガス流路１２に供給される。

なお、図８においては、収納容器２１の一部（前後面）を取り外し、内部に収納されているセルスタック装置１および改質器２２を後方に取り出した状態を示している。ここで、図８に示した燃料電池モジュール２０においては、セルスタック装置１を、収納容器２１内にスライドして収納することが可能である。

また収納容器２１の内部に設けられた酸素含有ガス導入部材２４は、図８においてはガスタンク６に並置された一対のセルスタック２の間に配置されるとともに、酸素含有ガスが、燃料ガスの流れに合わせて、燃料電池セル３の側方を下端部側から上端部側に向かって流れるように、燃料電池セル３の下端部側に酸素含有ガスを供給するように構成されている。そして、燃料電池セル３のガス流路１２より排出され、発電に使用されなかった余剰の燃料ガス（燃料オフガス）を燃料電池セル３の上端部の上方で燃焼させることにより、セルスタック２の温度を効果的に上昇させることができ、セルスタック装置１の起動を早めることができる。また、燃料電池セル３の上端部の上方にて、燃料電池セル３のガス流路１２から排出される発電に使用されなかった燃料ガスを燃焼させることにより、セルスタック２の上方に配置された改質器２２を温めることができる。それにより、改質器２２で効率よく改質反応を行うことができる。

次に、燃料電池モジュール２０と、燃料電池モジュール２０を作動させるための補機（図示せず）とを外装ケースに収納してなる燃料電池装置２５について図９を用いて説明する。

図９に示す燃料電池装置２５は、支柱２６と外装板２７から構成される外装ケース内を仕切板２８により上下に区画し、その上方側を上述した燃料電池モジュール２０を収納するモジュール収納室２９とし、下方側を燃料電池モジュール２０を作動させるための補機を収納する補機収納室３０として構成されている。なお、補機収納室３０に収納する補機は省略している。

また、仕切板２８には、補機収納室３０の空気をモジュール収納室２９側に流すための空気流通口３１が設けられており、モジュール収納室２９を構成する外装板２７の一部に、モジュール収納室２９内の空気を排気するための排気口３２が設けられている。

以上、本発明について詳細に説明したが、本発明は上述の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々の変更、改良等が可能である。

例えば、上記形態では燃料電池セルを用いたセルスタックおよび燃料電池モジュールならびに燃料電池装置について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、セルに水蒸気と電圧とを付与して水蒸気（水）を電気分解することにより、水素と酸素（Ｏ_２）を生成する電解セル（ＳＯＥＣ）およびこの電解セルを備えるセルスタックおよび電解モジュールならびに電解装置にも適用することができる。

先ず、ＮｉとＹ_２Ｏ_３からなる支持基板の一方側に、ＮｉとＹ_２Ｏ_３が固溶したＺｒＯ_２（ＹＳＺ）とからなる燃料極層、ＹＳＺからなる固体電解質層、Ｌａ_０．６Ｓｒ_０．４Ｃｏ_０．２Ｆｅ_０．８Ｏ_３（ＬＳＣＦ）からなる酸素極層が、他方側にランタンクロマイトからなるインターコネクタ層が形成された、図１に示す燃料電池セルを作製した。

この後、集電基板の表面に、スパッタリング法により、ＺｎＯからなる被覆層を、図２〜４に示したような集電部材を形成した。集電部材の第１集電片、第２集電片のうち、それぞれ１０個の集電片の切断面をＳＥＭ(走査型電子顕微鏡：５００倍)観察し、被膜層の厚みを確認した。第一主面４ｇの中心部の被膜層、第２主面４ｊの中心部の被膜層、第１側面４ｈの中心部の被膜層、第２側面４ｉの中心部の被膜層の厚みを測定し、平均値を求めた。

被覆層の厚みは、第１集電片４ａの第１主面４ｇの厚みは２．７μｍ、第２主面４ｊの厚みは、２．１μｍ、第１側面４ｈ、第２側面４ｉの厚みは、それぞれ２．３μｍ、２．２μｍであり、第２集電片４ｂの第１主面４ｇの厚みは２．７μｍ、第２主面４ｊの厚みは、２．１μｍ、第１側面４ｈ、第２側面４ｉの厚みは、それぞれ２．３μｍ、２．２μｍであった。

そして、燃料電池セルと集電部材をＬＳＣＦからなる導電性接合材を用いて、図７に示すように接合し、１０００℃で２時間の熱処理を行って、燃料電池セルと集電部材が接合されたサンプルを作製した。このサンプルを大気中において７５０℃×３０００ｈｒで熱処理し、熱処理後のサンプル断面をＥＰＭＡ（波長分散型Ｘ線マイクロアナライザー）で分析し、集電部材からのＣｒの拡散状況を確認した。また集電部材における被覆層の剥離状況をＳＥＭ（３０００倍）にて確認した。その結果、Ｃｒの酸素極層への拡散はなく、被覆層の剥離もなかった。

１：セルスタック装置
２：セルスタック
３：燃料電池セル
４：集電部材（導電部材）
４ａ：第１集電片（第１導電片）
４ｂ：第２集電片（第２導電片）
４ｇ：第１主面
４ｈ：第１側面
４ｉ：第２側面
４ｊ：第２主面
１３：導電性接合材
２０：燃料電池モジュール
２１：収納容器
２５：燃料電池装置
４１：集電基板（導電基板）
４３：被覆層

Claims

セルと導電部材とを交互に配列し、前記セルと前記導電部材とを導電性接合材で接合し、複数の前記セルを電気的に接続してなるセルスタックであって、前記導電部材が、Ｃｒを含有する合金からなる導電基板をセラミックスからなる被覆層で被覆してなり、かつ第１の前記セルに接合する第１導電片と、第２の前記セルに接合する第２導電片とを具備するとともに、前記第１導電片および前記第２導電片の前記セルと接合する側の第１主面における前記被覆層の厚みが、前記第１主面に対向する第２主面における前記被覆層の厚みよりも厚く、かつ、前記第１導電片および前記第２導電片の第１主面および該第１主面から連続して形成された側面が、前記導電性接合材で前記セルに接合されていることを特徴とするセルスタック。
前記セルが、電極層とインターコネクタ層とを対向する位置に具備するとともに、前記第１導電片が前記電極層に接合し、前記第２導電片が前記インターコネクタ層に接合し、前記第１導電片および前記第２導電片の角部が面取りされており、前記第１導電片の電極層側における角部の曲率が、前記第１導電片のインターコネクタ層側における角部の曲率よりも小さいことを特徴とする請求項１に記載のセルスタック。
請求項１または２に記載のセルスタックを、収納容器内に収納してなることを特徴とするモジュール。
請求項３に記載のモジュールと、該モジュールを作動させるための補機とを、外装ケース内に収納してなることを特徴とするモジュール収容装置。