JP2016167373A - Fuel battery stack - Google Patents

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堀田 信行
Nobuyuki Hotta
信行 堀田
宏明 八木
Hiroaki Yagi
宏明 八木
洋介 伊藤
Yosuke Ito
洋介 伊藤
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a fuel battery stack that can reduce the voltage loss at the projection portion of a collector plate and enhance the performance of the fuel battery stack.SOLUTION: In a fuel battery stack 1, a midpoint M in the width W of a second projection portion 15 exists within a belt-like range (that is, connectable range SKH) between a first contact line L1 contacting the outer periphery of one through-hole 10c of a collector plate 9 and a second contact line L2 contacting the outer periphery of the other through-hole 10d. Thus, the flow of power (current) generated in the fuel battery stack 1 is difficult to be hindered by the through-hole 10, so that power can be easily supplied from the collector portion 65 of the collector plate 9 via the second projection portion 15 to the second output terminal 16. Therefore, the voltage loss is reduced, and the performance of the fuel battery stack 1 can be enhanced.SELECTED DRAWING: Figure 7

Description

本発明は、固体電解質に空気極及び燃料極を有する燃料電池単セルを複数備えた燃料電池スタックに関する。   The present invention relates to a fuel cell stack including a plurality of unit cells each having a solid electrolyte and an air electrode and a fuel electrode.

従来、燃料電池として、例えば固体電解質(固体酸化物)を用いた固体酸化物形燃料電池(SOFC)が知られている。
この固体酸化物形燃料電池では、例えば平板状の固体電解質の一方の側に燃料ガスに接する平板状の燃料極を設けるとともに、他方の側に酸化剤ガス(例えば空気)と接する平板状の酸化剤極(空気極)を設けた平板型の燃料電池単セルが使用されている。
Conventionally, as a fuel cell, for example, a solid oxide fuel cell (SOFC) using a solid electrolyte (solid oxide) is known.
In this solid oxide fuel cell, for example, a flat plate-shaped fuel electrode is provided on one side of a flat solid electrolyte, and a flat plate-shaped oxidation electrode is in contact with an oxidant gas (for example, air) on the other side. A flat plate type fuel cell single cell provided with an agent electrode (air electrode) is used.

更に、近年では、所望の電圧を得るために、複数の燃料電池単セルを、インターコネクタ及び集電体を介して積層した燃料電池スタックが開発されている。
この種の燃料電池スタックでは、燃料電池単セルの積層方向における両端に、導電性を有するエンドプレートを配置し、このエンドプレートを燃料電池スタックの正極と負極とすることによって電力を取り出す構造が提案されている。
Furthermore, in recent years, in order to obtain a desired voltage, a fuel cell stack in which a plurality of fuel cell single cells are stacked via an interconnector and a current collector has been developed.
In this type of fuel cell stack, a structure is proposed in which electric end plates are arranged at both ends in the stacking direction of a single unit of the fuel cell, and the electric power is extracted by using the end plates as the positive and negative electrodes of the fuel cell stack. Has been.

このような燃料電池スタックの電力取り出し構造として、燃料電池スタックを構成する各部材を締結する締結ボルトによって出力部材を面接触させて電力を取り出すこと、締結ボルトの位置において、エンドプレートと一体化された出力部材によって電力を取り出すことが開示されている(特許文献1参照)。   As such a power take-out structure of the fuel cell stack, the output member is brought into surface contact with a fastening bolt that fastens each member constituting the fuel cell stack, and the power is taken out, and the end plate is integrated at the position of the fastening bolt. It is disclosed that electric power is taken out by the output member (see Patent Document 1).

また、これとは別に、燃料電池スタックと各種の補助器(BOP)との間のショートを防止するために、燃料電池単セル等の積層部分(スタック本体)とエンドプレートとを電気的に絶縁する技術が提案されている(特許文献2参照)。   Separately from this, in order to prevent short circuit between the fuel cell stack and various auxiliary devices (BOP), the laminated part (stack body) such as a single unit of the fuel cell and the end plate are electrically insulated. The technique to do is proposed (refer patent document 2).

この技術では、スタック本体とエンドプレートとの間に、マイカ等からなる絶縁プレートを配置して、電気的に絶縁するようにしていた。また、スタック本体から電力を取り出すために、絶縁プレートの内側(スタック本体側)に、集電板を配置していた。更に、この集電板には、外部の出力端子と接続するために、燃料電池スタックの側面より外周側に突出する突出部が設けられていた。   In this technique, an insulating plate made of mica or the like is disposed between the stack body and the end plate so as to be electrically insulated. Moreover, in order to take out electric power from a stack main body, the current collecting plate has been arrange | positioned inside the insulating plate (stack main body side). Further, the current collector plate is provided with a protruding portion that protrudes from the side surface of the fuel cell stack to the outer peripheral side in order to connect to the external output terminal.

特開2011−76890号公報JP 2011-76890 A 国際公開第2006/009277号International Publication No. 2006/009277

しかしながら、上述した従来技術では、電力を取り出すための構造についての検討が十分ではなく、電力を外部に取り出す際に電圧ロスが発生することがあった。
つまり、電力を取り出すための構造によっては、電圧ロスが大きくなることがあり、その場合には、燃料電池スタックの性能が低下するという問題があった。
However, in the above-described conventional technology, the structure for extracting power is not sufficiently studied, and voltage loss may occur when power is extracted to the outside.
That is, depending on the structure for taking out the electric power, the voltage loss may increase, and in this case, there is a problem that the performance of the fuel cell stack deteriorates.

本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであり、集電板の突出部における電圧ロスを低減して、燃料電池スタックの性能を高めることができる燃料電池スタックを提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of such a problem, and an object of the present invention is to provide a fuel cell stack capable of reducing the voltage loss at the protruding portion of the current collector plate and enhancing the performance of the fuel cell stack. And

(1)本発明の第1態様は、燃料極と空気極と固体電解質とを有する燃料電池単セルを備えた発電単位と、前記燃料電池単セルによって発電された電力を集電体を介して集電する集電板と、を備え、前記発電単位が複数個連続して配置され、且つ、前記発電単位が連続する第1方向に前記集電板が配置された燃料電池スタックにおいて、前記第1方向から見た場合に、前記集電板は、前記発電単位が重なり合う領域に配置された集電部と、前記集電部から突出する突出部と、を備えており、前記集電部は、前記集電体が配置された集電エリアと、隣り合う第1貫通孔及び第2貫通孔を含み前記集電エリアの外周に配置された複数の貫通孔と、を有し、前記第1貫通孔の図心と前記第2貫通孔の図心とを結ぶ線分に垂直に交差し前記第1貫通孔の外周に接する第1の接する線と、前記線分に垂直に交差し前記第2貫通孔の外周に接する第2の接する線と、の間に、前記突出部の幅における中点が存在し、前記幅は、前記第1の接する線又は前記第2の接する線のいずれかに平行な突出方向と垂直な方向における前記突出部の長さであることを特徴とする。   (1) According to a first aspect of the present invention, a power generation unit including a fuel cell single cell having a fuel electrode, an air electrode, and a solid electrolyte, and electric power generated by the fuel cell single cell via a current collector A fuel cell stack, wherein a plurality of the power generation units are continuously arranged, and the current collector plates are arranged in a first direction in which the power generation units are continuous. When viewed from one direction, the current collector plate includes a current collector disposed in a region where the power generation units overlap, and a protrusion protruding from the current collector, wherein the current collector is A current collecting area in which the current collector is disposed, and a plurality of through holes disposed on an outer periphery of the current collecting area including first and second through holes adjacent to each other, and the first The first through hole intersects perpendicularly to a line segment connecting the centroid of the through hole and the centroid of the second through hole. A midpoint in the width of the protruding portion exists between a first tangent line that touches the outer periphery and a second tangent line that intersects the line segment perpendicularly and touches the outer periphery of the second through-hole, The width is a length of the projecting portion in a direction perpendicular to a projecting direction parallel to either the first tangent line or the second tangent line.

本第1態様では、集電板の集電部は、集電体が配置された集電エリアと、集電エリアの周りに、隣り合う第1貫通孔及び第2貫通孔を含む複数の貫通孔(即ち集電エリアの外周に配置された複数の貫通孔)とを有している。   In the first aspect, the current collecting portion of the current collecting plate includes a current collecting area where the current collector is disposed, and a plurality of through holes including the first through hole and the second through hole adjacent to each other around the current collecting area. Holes (that is, a plurality of through holes arranged on the outer periphery of the current collecting area).

また、第1貫通孔の図心と第2貫通孔の図心とを結ぶ線分に垂直に交差し第1貫通孔の外周に接する第1の接する線と、前記線分に垂直に交差し第2貫通孔の外周に接する第2の接する線との間に、突出部の幅における中点が存在する。この突出部の幅は、第1の接する線又は第2の接する線のいずれかに平行な突出方向と垂直な方向における突出部の長さである。   Further, the first tangent line that intersects the line segment connecting the centroid of the first through hole and the centroid of the second through hole perpendicularly and contacts the outer periphery of the first through hole intersects the line segment perpendicularly. A midpoint in the width of the projecting portion exists between the second tangent line and the second tangent line that contacts the outer periphery of the second through hole. The width of the protrusion is the length of the protrusion in a direction perpendicular to the protrusion direction parallel to either the first tangent line or the second tangent line.

つまり、本第1態様では、突出部の幅における中点は、第1貫通孔の外周に接する第1の接する線と、第2貫通孔の外周に接する第2の接する線との間の帯状の範囲(即ち後述する接続可能範囲)内に形成されている。すなわち、集電エリアと突出部との間の電流の流れが、貫通孔によって妨げられにくいように設定されている。   That is, in the first aspect, the midpoint in the width of the protruding portion is a band shape between the first tangent line that contacts the outer periphery of the first through hole and the second tangent line that contacts the outer periphery of the second through hole. (That is, a connectable range described later). That is, the current flow between the current collection area and the protrusion is set so as not to be hindered by the through hole.

このように、本第1態様では、燃料電池スタックにて発電された電力(従って電流)は、貫通孔によってその流れが妨げられにくいので、集電板の集電エリアから突出部に効率よく供給される。よって、電圧ロスが少なく、燃料電池スタックの性能が向上するという顕著な効果を奏する。   As described above, in the first aspect, the power (and thus the current) generated in the fuel cell stack is not easily blocked by the through holes, and thus is efficiently supplied from the current collecting area of the current collecting plate to the protruding portion. Is done. Therefore, there is a remarkable effect that the voltage loss is small and the performance of the fuel cell stack is improved.

また、上述のように設定された中点を有する突出部は、コンパクトに構成できるので、発電単位が連続して配置された部分(例えばスタック本体)からの熱引きを抑制できるという利点がある。   Moreover, since the protrusion part which has the midpoint set as mentioned above can be comprised compactly, there exists an advantage that the heat sink from the part (for example, stack main body) by which the electric power generation unit is arrange | positioned continuously can be suppressed.

なお、前記中点の位置についての条件は、突出部の全ての範囲において成立することが望ましいが、少なくとも1箇所の中点について、本第1形態の条件(即ち中点が接続可能範囲にあるという条件)が満たされれば良い。   Note that the condition regarding the position of the midpoint is preferably satisfied in the entire range of the projecting portion. However, the condition of the first embodiment (that is, the midpoint is in the connectable range for at least one midpoint. It is sufficient that the above condition is satisfied.

(2)本発明の第2態様では、前記第1方向から見た場合に、前記突出部は、突出方向の先端側より根元側の幅が大きい。ここで根元側とは、先端側に比べ集電エリア側のことをいう。   (2) In the second aspect of the present invention, when viewed from the first direction, the protruding portion has a width on the root side that is larger than the tip side in the protruding direction. Here, the root side means the current collecting area side compared to the tip side.

本第2態様では、突出部は、突出方向の先端側より根元側の幅が大きいので、集電部から突出部に電流が流れ易い。また、突出部の根元側の強度が大きく、破損しにくいという利点がある。   In the second aspect, since the width of the protruding portion is larger on the base side than the distal end side in the protruding direction, current easily flows from the current collecting portion to the protruding portion. Further, there is an advantage that the strength on the base side of the protruding portion is large and is hardly damaged.

(3)本発明の第3態様では、前記第1方向から見た場合に、前記突出部の幅は、前記根元側に向かって漸次広がっている。
本第3態様では、突出部は、突出部の幅は、根元側に向かって漸次広がっているので、集電部から突出部に電流が流れ易い。また、突出部の根元側の強度がより大きく、一層破損しにくいという利点がある。
(3) In the third aspect of the present invention, when viewed from the first direction, the width of the projecting portion gradually increases toward the root side.
In the third aspect, since the width of the protruding portion gradually increases toward the root side, the current easily flows from the current collecting portion to the protruding portion. Moreover, there is an advantage that the strength on the base side of the protruding portion is larger and it is more difficult to break.

<次に、本発明の燃料電池スタックの各構成について説明する>
・前記図心とは、平面図形における重心(面積中心)を意味する。
・集電板の材料としては、ステンレス、ニッケル、ニッケル合金等を採用できる。
<Next, each configuration of the fuel cell stack of the present invention will be described>
The centroid means the center of gravity (area center) in a plane figure.
-As the material of the current collector plate, stainless steel, nickel, nickel alloy, etc. can be adopted.

・燃料電池単セル及び発電単位としては、平板形状、扁平形状など、スタック化できる(即ち重ね合わせるように配置できるもの)であれば、特に限定はない。
・発電単位は、燃料電池単セルを用いて発電を行う基本単位である。この発電単位としては、燃料電池単セルに加え、燃料電池単セルから電力を取り出す構成(例えば空気極集電体、燃料極集電体、インターコネクタ等)や、酸化剤ガス及び燃料ガスの流路を規定する部材などを備えたものが挙げられる。
The fuel cell unit cell and the power generation unit are not particularly limited as long as they can be stacked (that is, arranged so as to overlap each other) such as a flat plate shape or a flat shape.
The power generation unit is a basic unit that generates power using a single fuel cell. As the power generation unit, in addition to the single fuel cell, a configuration for extracting power from the single fuel cell (for example, an air electrode current collector, a fuel electrode current collector, an interconnector, etc.) The thing provided with the member etc. which prescribe | regulate a path | route is mentioned.

・集電エリアとしては、集電体が単体である場合には、第1方向から見た場合の集電体の投影領域が挙げられる。また、集電体が複数である場合には、第1方向から見た場合の各集電体の投影領域の外周を繋げるように囲む範囲が挙げられる。例えば、全ての集電体の投影領域を外周から紐で括ったような範囲が挙げられる。   -As a current collection area, when the current collector is a single body, the projection area of the current collector when viewed from the first direction can be mentioned. In addition, when there are a plurality of current collectors, a range that surrounds the outer periphery of the projection area of each current collector when viewed from the first direction can be given. For example, there is a range in which the projection areas of all the current collectors are bound from the outer periphery with strings.

・貫通孔が配置される範囲としては、集電エリアの外周を、例えば環状に囲む範囲(即ち集電板の枠状の外周縁部)が挙げられる。
・燃料電池スタックによって発電を行う場合の原料としては、燃料ガスや酸化剤ガスが挙げられる。燃料ガスとは、燃料となる還元剤(例えば水素)を含むガスを示し、酸化剤ガスとは、酸化剤(例えば酸素)を含むガス(例えば空気)を示している。
-As a range where a through-hole is arrange | positioned, the range (namely, frame-shaped outer periphery part of a current collector plate) which surrounds the outer periphery of a current collection area, for example is mentioned.
-Fuel gas and oxidant gas are mentioned as a raw material in generating electric power with a fuel cell stack. The fuel gas indicates a gas containing a reducing agent (for example, hydrogen) serving as a fuel, and the oxidant gas indicates a gas (for example, air) containing an oxidant (for example, oxygen).

・燃料電池スタックを用いて発電を行う場合、燃料極側に燃料ガスを導入し、空気極側に酸化剤ガスを導入する。   ・ When power generation is performed using a fuel cell stack, a fuel gas is introduced to the fuel electrode side and an oxidant gas is introduced to the air electrode side.

実施例1の燃料電池スタックの斜視図である。1 is a perspective view of a fuel cell stack of Example 1. FIG. 実施例1の燃料電池スタックの一部を分解し、積層方向に破断して模式的に示す断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view schematically showing a part of the fuel cell stack of Example 1 disassembled and broken in the stacking direction. 実施例1の燃料電池スタックの発電単位を分解して示す斜視図である。2 is an exploded perspective view showing a power generation unit of the fuel cell stack of Example 1. FIG. 実施例1のインターコネクタの空気極集電体が形成された表面を示す平面図である。It is a top view which shows the surface in which the air electrode electrical power collector of the interconnector of Example 1 was formed. 実施例1の燃料極集電体とその要部を拡大して示す斜視図である。It is a perspective view which expands and shows the anode current collector of Example 1, and its principal part. 実施例1の集電板を示す平面図である。3 is a plan view showing a current collector plate of Example 1. FIG. 実施例1の集電板の一部において、第2突出部の幅等の規定などを平面視で示す説明図である。FIG. 6 is an explanatory diagram illustrating, in plan view, the definition of the width and the like of a second protrusion in a part of the current collector plate of Example 1. (a)は実施例1の第1エンドプレートを示す平面図、(b)はその第1エンドプレートに設けられた第1突出部の幅等の規定などを示す説明図である。(A) is a top view which shows the 1st end plate of Example 1, (b) is explanatory drawing which shows prescription | regulations, such as the width | variety of the 1st protrusion part provided in the 1st end plate. (a)は実施例2の集電板の一部を示す平面図、(b)はその変形例の一部を示す平面図である。(A) is a top view which shows a part of collector plate of Example 2, (b) is a top view which shows a part of the modification. (a)は実施例3の集電板の一部を示す平面図、(b)はその変形例の一部を示す平面図である。(A) is a top view which shows a part of collector plate of Example 3, (b) is a top view which shows a part of the modification. 実施例4の燃料電池スタックの一部を分解し、積層方向に破断して模式的に示す断面図である。It is sectional drawing which decomposes | disassembles a part of fuel cell stack of Example 4, and fractures | ruptures in the lamination direction, and is shown typically. (a)は実施例5の燃料電池スタックの一部において、一方の集電板の突出部(第2突出部)を示す正面図、(b)はその変形例において、他方の集電板の突出部(第1突出部)を示す正面図である。(A) is a front view which shows the protrusion part (2nd protrusion part) of one collector plate in a part of fuel cell stack of Example 5, (b) is the other collector plate in the modification. It is a front view which shows a protrusion part (1st protrusion part). 実施例6の燃料電池スタックを示す斜視図である。6 is a perspective view showing a fuel cell stack of Example 6. FIG. 実施例6の集電板の一部において、第2突出部の幅等の規定などを平面視で示す説明図である。FIG. 20 is an explanatory diagram illustrating, in plan view, the definition of the width and the like of a second protrusion in a part of the current collector plate of Example 6. 実施例7の燃料電池スタックを示す斜視図である。FIG. 10 is a perspective view showing a fuel cell stack of Example 7. 実施例8の集電板の一部において、第2突出部の幅等の規定などを平面視で示す説明図である。FIG. 10 is an explanatory diagram illustrating, in plan view, the definition of the width and the like of a second protrusion in a part of the current collector plate of Example 8. その他の燃料電池スタックの一部を分解し、模式的に示す斜視図である。It is a perspective view which decomposes | disassembles some other fuel cell stacks, and shows typically.

以下、本発明が適用された燃料電池スタックとして、固体酸化物形燃料電池スタックを例に挙げて説明する。   Hereinafter, a solid oxide fuel cell stack will be described as an example of a fuel cell stack to which the present invention is applied.

a)まず、本実施例1の燃料電池スタックの概略構成について説明する。
図1に示すように、本実施例1の固体酸化物形燃料電池スタック(以下、単に「燃料電池スタック」と称する)1は、燃料ガス(例えば水素)と酸化剤ガス(例えば空気、詳しくは空気中の酸素)との供給を受けて発電を行う装置である。
a) First, the schematic configuration of the fuel cell stack according to the first embodiment will be described.
As shown in FIG. 1, a solid oxide fuel cell stack (hereinafter simply referred to as “fuel cell stack”) 1 of the first embodiment includes a fuel gas (for example, hydrogen) and an oxidant gas (for example, air. It is a device that generates electricity by being supplied with oxygen in the air.

なお、図面においては、酸化剤ガスは「O」で示し、燃料ガスは「F」で示す。また、「IN」はガスが導入されることを示し、「OUT」はガスが排出されることを示す。なお、燃料電池スタック1において上下とは、便宜上、図1及び図2における上下方向を示すものであり、燃料電池スタック1の方向性を決めるものではない。   In the drawings, the oxidant gas is indicated by “O”, and the fuel gas is indicated by “F”. “IN” indicates that gas is introduced, and “OUT” indicates that gas is discharged. In the fuel cell stack 1, “up and down” indicates the vertical direction in FIGS. 1 and 2 for convenience, and does not determine the directionality of the fuel cell stack 1.

本実施例1における燃料電池スタック1は、図1の上下方向(積層方向:第1方向)の両端(即ち上下両端)に配置された第1エンドプレート3及び第2エンドプレート5と、その間に配置された平板状の複数(例えば20段)の発電単位7と、後述する集電板9などが積層された燃料電池スタックである。   The fuel cell stack 1 according to the first embodiment includes a first end plate 3 and a second end plate 5 disposed at both ends (that is, both upper and lower ends) in the vertical direction (stacking direction: first direction) in FIG. This is a fuel cell stack in which a plurality of flat plate-like (for example, 20 stages) power generation units 7 and current collector plates 9 described later are laminated.

上下両端のエンドプレート3、5と各発電単位7と集電板9等には、それらを積層方向に貫く複数(例えば8個)の貫通孔10が設けられている。その貫通孔10に配置された各ボルト11a、11b、11c、11d、11e、11f、11g、11h(11と総称する)と各ボルト11に螺合する各ナット12とによって、両エンドプレート3、5と各発電単位7と集電板9等とが、絶縁体8(図12参照)を介して一体に固定されている。   A plurality of (for example, eight) through-holes 10 are provided in the end plates 3 and 5 at both the upper and lower ends, the power generation units 7 and the current collecting plates 9 in order to penetrate them in the stacking direction. Both end plates 3, each bolt 11 a, 11 b, 11 c, 11 d, 11 e, 11 f, 11 g, 11 h (collectively referred to as 11) and each nut 12 screwed into each bolt 11, 5, each power generation unit 7, current collector plate 9, and the like are integrally fixed via an insulator 8 (see FIG. 12).

また、ボルト11のうちの特定(4本)のボルト11b、11d、11f、11hには、軸方向(図1の上下方向)に沿って、酸化剤ガス又は燃料ガスが流れる内部流路14が形成されている。なお、ボルト11bは燃料ガスの排出に用いられ、ボルト11dは酸化剤ガスの排出に用いられ、ボルト11fは燃料ガスの導入に用いられ、ボルト11hは酸化剤ガスの導入に用いられる。   In addition, the specific (four) bolts 11b, 11d, 11f, and 11h among the bolts 11 have an internal flow path 14 through which an oxidant gas or a fuel gas flows along the axial direction (vertical direction in FIG. 1). Is formed. The bolt 11b is used for discharging fuel gas, the bolt 11d is used for discharging oxidant gas, the bolt 11f is used for introducing fuel gas, and the bolt 11h is used for introducing oxidant gas.

そして、燃料電池スタック1から電力を取り出すために、後に詳述するように、上方の第1エンドプレート3には、第1突出部13が形成され、下方の集電板9には、第2突出部15が形成されている。   And in order to take out electric power from the fuel cell stack 1, the 1st protrusion part 13 is formed in the upper 1st end plate 3, and the 2nd current collector plate 9 has the 2nd as it explains in full detail later. A protruding portion 15 is formed.

なお、以下では、発電単位7が積層された部分を、スタック本体20と称する。
b)次に、発電単位7等の構成について、詳しく説明する。
なお、図2〜図5においては、燃料電池スタック1の構成が分かりやすいように、縦・横の寸法は適宜設定してあり、各部材の個数等も適宜設定してある。
Hereinafter, the portion where the power generation units 7 are stacked is referred to as a stack body 20.
b) Next, the configuration of the power generation unit 7 and the like will be described in detail.
2 to 5, the vertical and horizontal dimensions are set as appropriate so that the configuration of the fuel cell stack 1 can be easily understood, and the number of members and the like are also set as appropriate.

図2及び図3に模式的に示すように、発電単位7とは、燃料電池単セル17の厚み方向(図2の上下方向)の両側に、インターコネクタ19a、19b(19と総称する)等を備えたものである。なお、燃料電池スタック1の第2エンドプレート5側(図2の下端側)の発電単位7の構成は、他の発電単位7とは多少異なるので、後に詳細に説明する。   As schematically shown in FIGS. 2 and 3, the power generation unit 7 is an interconnector 19a, 19b (generally referred to as 19) or the like on both sides of the fuel cell single cell 17 in the thickness direction (vertical direction in FIG. 2). It is equipped with. The configuration of the power generation unit 7 on the second end plate 5 side (the lower end side in FIG. 2) of the fuel cell stack 1 is slightly different from the other power generation units 7, and will be described in detail later.

詳しくは、下端以外の各発電単位7は、金属製のインターコネクタ19aと、空気極絶縁フレーム23と、金属製のセパレータ25と、金属製の燃料極フレーム27と、金属製のインターコネクタ19b等が積層されたものである。なお、燃料電池スタック1においては、隣接する発電単位7同士では、間に配置されたインターコネクタ19を共用している。また、積層された各部材19、23〜27には、各ボルト11が挿通される各貫通孔10が形成されている。   Specifically, each power generation unit 7 other than the lower end includes a metal interconnector 19a, an air electrode insulating frame 23, a metal separator 25, a metal fuel electrode frame 27, a metal interconnector 19b, and the like. Are laminated. In the fuel cell stack 1, the adjacent power generation units 7 share the interconnector 19 disposed therebetween. In addition, each of the stacked members 19, 23 to 27 is formed with each through hole 10 through which each bolt 11 is inserted.

このうち、セパレータ25には、後述するように、燃料電池単セル17が接合されている。空気極絶縁フレーム23の枠内の流路(酸化剤ガスが流れる空気流路)31には、インターコネクタ19と一体の凸状の空気極集電体33(図2参照)が配置されている。燃料極フレーム27の枠内の流路(燃料ガスが流れる燃料流路)35には、燃料極集電体37が配置されている。   Among these, the fuel cell single cell 17 is joined to the separator 25 as described later. A convex air electrode current collector 33 (see FIG. 2) integral with the interconnector 19 is disposed in a flow path (air flow path through which oxidizing gas flows) 31 in the frame of the air electrode insulating frame 23. . A fuel electrode current collector 37 is disposed in a flow path (fuel flow path through which fuel gas flows) 35 in the frame of the fuel electrode frame 27.

以下、各構成について、更に詳しく説明する。
<インターコネクタ19>
インターコネクタ19は、導電性を有する板材(例えばSUS430等のステンレス鋼等の金属板)からなる。このインターコネクタ19は、燃料電池単セル17間の導通を確保し、且つ、燃料電池単セル17間(従って発電単位7間)でのガスの混合を防止するものである。なお、インターコネクタ19は、隣接する燃料電池単セル17間に配置される場合は、1枚配置されていればよい。
Hereinafter, each configuration will be described in more detail.
<Interconnector 19>
The interconnector 19 is made of a conductive plate material (for example, a metal plate such as stainless steel such as SUS430). The interconnector 19 ensures conduction between the fuel cell single cells 17 and prevents gas mixing between the fuel cell single cells 17 (and thus between the power generation units 7). In addition, the interconnector 19 should just be arrange | positioned when arrange | positioning between the adjacent fuel cell single cells 17. FIG.

このインターコネクタ19は、図4に示すように、方形の板材である板状部41と、板状部41の一方の面、詳しくは空気極55(図2参照)に対向する面に形成された多数の空気極集電体33とを備えている。   As shown in FIG. 4, the interconnector 19 is formed on a plate-like portion 41, which is a square plate member, and one surface of the plate-like portion 41, specifically, a surface facing the air electrode 55 (see FIG. 2). And a large number of air electrode current collectors 33.

この空気極集電体33は、ブロック状(直方体形状)であり、板状部41から空気極55に向かって突出するように、格子状に縦・横に複数列配置されている。
<空気極絶縁フレーム23>
図3に戻り、空気極絶縁フレーム23は、電気絶縁性を有する四角枠状の板材であり、軟質マイカからなるマイカフレームである。この空気極絶縁フレーム23には、(厚み方向から見た平面視で)その中央部に、空気流路31を構成する方形の開口部23aが形成されている。
The air electrode current collectors 33 have a block shape (a rectangular parallelepiped shape), and are arranged in a plurality of rows vertically and horizontally in a lattice shape so as to protrude from the plate-like portion 41 toward the air electrode 55.
<Air electrode insulation frame 23>
Returning to FIG. 3, the air electrode insulating frame 23 is a square frame-like plate material having electrical insulation, and is a mica frame made of soft mica. The air electrode insulating frame 23 is formed with a rectangular opening 23 a constituting the air flow path 31 at the center thereof (in a plan view as viewed from the thickness direction).

また、空気極絶縁フレーム23において、対向する一対の貫通孔10(10d、10h)が設けられた各辺の枠部分には、各貫通孔10と連通するように、それぞれ長尺の連通孔43d、43hが設けられている。更に、空気極絶縁フレーム23には、各連通孔45d、45hと開口部23aとを連通するように、空気が通過する部分(連通部)として、複数の溝47d、47hが設けられている。   Further, in the air electrode insulating frame 23, the long side communication holes 43 d are respectively connected to the frame portions on each side where the pair of opposing through holes 10 (10 d, 10 h) are provided so as to communicate with the respective through holes 10. , 43h are provided. Further, the air electrode insulating frame 23 is provided with a plurality of grooves 47d and 47h as portions (communication portions) through which air passes so as to communicate the communication holes 45d and 45h with the opening 23a.

<セパレータ25>
セパレータ25は、四角枠状の導電性を有する板材(例えばSUS430等のステンレス鋼等の金属板)である。このセパレータ25には、その中央部の方形の開口部25aに沿った内周縁部(下面側)に、燃料電池単セル17の外周縁部(上面側)がろう付け接合されている。つまり、燃料電池単セル17は、セパレータ25の開口部25aを閉塞するように接合されている。
<Separator 25>
The separator 25 is a rectangular frame-like conductive plate material (for example, a metal plate such as stainless steel such as SUS430). The outer peripheral edge (upper surface) of the single fuel cell 17 is brazed and joined to the separator 25 at the inner peripheral edge (lower surface) along the square opening 25a at the center. That is, the fuel cell single cell 17 is joined so as to close the opening 25 a of the separator 25.

<燃料極フレーム27>
燃料極フレーム27は、導電性を有する例えばSUS430等のステンレスなどからなる四角枠状の板材である。この燃料極フレーム27には、(平面視で)その中央部に、燃料流路35を構成する方形の開口部27aが形成されている。
<Fuel electrode frame 27>
The fuel electrode frame 27 is a rectangular frame-shaped plate material made of, for example, stainless steel such as SUS430 having conductivity. The fuel electrode frame 27 is formed with a rectangular opening 27a constituting the fuel flow path 35 at the center (in plan view).

また、燃料極フレーム27において、対向する一対の貫通孔10(10b、10f)は長孔とされており、この長孔と開口部27aを連通するように、各連通孔57b、57fが設けられている。   Further, in the fuel electrode frame 27, the pair of opposing through holes 10 (10b, 10f) are elongated holes, and the respective communicating holes 57b, 57f are provided so as to communicate the elongated holes with the opening 27a. ing.

<燃料極集電体37>
燃料極集電体37は、図5に示すように、マイカ製の芯材であるスペーサ61と導電部材である金属製の導電板(例えばニッケル製の平板形状の箔)63とが組み合わされた公知の格子状の部材(例えば特開2013−55042号公報に記載の集電部材19参照)である。
<Fuel electrode current collector 37>
As shown in FIG. 5, the anode current collector 37 is a combination of a spacer 61 that is a core material made of mica and a metal conductive plate (for example, a flat foil made of nickel) 63 that is a conductive member. It is a well-known lattice-like member (for example, refer to the current collecting member 19 described in JP2013-55042A).

詳しくは、燃料極集電体37は、多数の長孔61aが平行に開けられたスペーサ(梯子マイカ)61と、スペーサ61に導電板63自身の各接合片63aが折り曲げて取り付けられた導電板63とから構成されている。   Specifically, the fuel electrode current collector 37 includes a spacer (ladder mica) 61 in which a number of long holes 61a are opened in parallel, and a conductive plate in which each joining piece 63a of the conductive plate 63 is bent and attached to the spacer 61. 63.

<燃料電池単セル17>
図2に戻り、燃料電池単セル17は、いわゆる燃料極支持膜形タイプの構造を有しており、薄膜の固体電解質(固体電解質層)51と、その一方の側(図2の下方)に形成された燃料極(アノード)53と、他方の側(図2の上方)に形成された薄膜の空気極(カソード)55とが一体に積層されたものである。
<Fuel cell single cell 17>
Returning to FIG. 2, the fuel cell single cell 17 has a so-called fuel electrode support membrane type structure, which is a thin-film solid electrolyte (solid electrolyte layer) 51 and one side thereof (downward in FIG. 2). A formed fuel electrode (anode) 53 and a thin film air electrode (cathode) 55 formed on the other side (upper side in FIG. 2) are integrally laminated.

また、セパレータ25は、固体電解質層51の外周縁部の上面に接合されているので、このセパレータ25により、発電単位7の内部において、酸化剤ガスと燃料ガスとが混合しないように、空気流路31と燃料流路35とが分離されている。   Further, since the separator 25 is joined to the upper surface of the outer peripheral edge portion of the solid electrolyte layer 51, the air flow is prevented by the separator 25 so that the oxidant gas and the fuel gas are not mixed inside the power generation unit 7. The passage 31 and the fuel passage 35 are separated.

なお、燃料電池単セル17の空気極55側に空気流路31が設けられ、燃料極53側に燃料流路35が設けられており、空気流路31における空気の流れる方向は、図2の左右方向であり、燃料流路35における燃料ガスの流れる方向は、紙面と垂直方向である。   In addition, the air flow path 31 is provided in the air electrode 55 side of the fuel cell single cell 17, the fuel flow path 35 is provided in the fuel electrode 53 side, and the flow direction of the air in the air flow path 31 is shown in FIG. It is the left-right direction, and the direction in which the fuel gas flows in the fuel flow path 35 is a direction perpendicular to the paper surface.

ここで、燃料電池単セル17の構造について、更に詳しく説明する。
空気極55は酸化剤ガスが通過できる多孔質の層である。
この空気極55を構成する材料としては、金属、金属の酸化物、金属の複合酸化物を挙げることができる。金属としては、Pt、Au、Ag、Pd、Ir、Ru等の金属やそれらの合金が挙げられる。金属の酸化物としては、La、Sr、Ce、Co、Mn、Fe等の酸化物、例えばLa、SrO、Ce、Co、MnO、FeOが挙げられる。
Here, the structure of the single fuel cell 17 will be described in more detail.
The air electrode 55 is a porous layer through which an oxidant gas can pass.
Examples of the material constituting the air electrode 55 include metals, metal oxides, and metal composite oxides. Examples of the metal include metals such as Pt, Au, Ag, Pd, Ir, Ru, and alloys thereof. Examples of the metal oxide include oxides such as La, Sr, Ce, Co, Mn, and Fe, such as La 2 O 3 , SrO, Ce 2 O 3 , Co 2 O 3 , MnO 2 , and FeO.

複合酸化物としては、La、Pr、Sm、Sr、Ba、Co、Fe、Mn等を含有する複合酸化物(La1−xSrCoO系複合酸化物、La1−xSrFeO系複合酸化物、La1−xSrCo1−yFe系複合酸化物、La1−xSrMnO系複合酸化物、Pr1−xBaCoO系複合酸化物、Sm1−xSrCoO系複合酸化物)などを使用できる。 As the composite oxide, composite oxides containing La, Pr, Sm, Sr, Ba, Co, Fe, Mn, etc. (La 1-x Sr x CoO 3 -based composite oxide, La 1-x Sr x FeO 3) system composite oxide, La 1-x Sr x Co 1-y Fe y O 3 composite oxide, La 1-x Sr x MnO 3 composite oxide, Pr 1-x Ba x CoO 3 composite oxide, Sm 1-x Sr x CoO 3 composite oxide) or the like can be used.

固体電解質層51は固体酸化物からなる緻密な層であり、燃料電池スタック1の運転時(発電時)に、空気極55に導入される酸化剤ガス(酸素)をイオンとして移動させることができるイオン伝導性を有する。   The solid electrolyte layer 51 is a dense layer made of a solid oxide, and can move the oxidant gas (oxygen) introduced into the air electrode 55 as ions during operation (power generation) of the fuel cell stack 1. It has ionic conductivity.

固体電解質層51を構成する材料としては、例えば、ジルコニア系、セリア系、ペロブスカイト系の電解質材料が挙げられる。ジルコニア系材料では、イットリア安定化ジルコニア(YSZ)、スカンジア安定化ジルコニア(ScSZ)、及びカルシア安定化ジルコニア(CaSZ)を挙げることができ、一般的には、イットリア安定化ジルコニア(YSZ)が使用される例が多い。セリア系材料では、いわゆる希土類元素添加セリアが、ペロブスカイト系材料では、ランタン元素を含有するペロブスカイト型複酸化物が使われる。   Examples of the material constituting the solid electrolyte layer 51 include zirconia-based, ceria-based, and perovskite-based electrolyte materials. Examples of zirconia-based materials include yttria stabilized zirconia (YSZ), scandia stabilized zirconia (ScSZ), and calcia stabilized zirconia (CaSZ), and yttria stabilized zirconia (YSZ) is generally used. There are many examples. For ceria-based materials, so-called rare earth element-added ceria is used, and for perovskite-based materials, perovskite-type double oxides containing lanthanum elements are used.

燃料極53は燃料ガスが通過できる多孔質の層である。
この燃料極53を構成する材料としては、例えば、Ni及びFe等の金属と、Sc、Y等の希土類元素のうちの少なくとも1種により安定化されたジルコニア等のZrO系セラミック、CeO系セラミックなどのセラミックとの混合物が挙げられる。また、Ni等の金属、或いは、Niと前記セラミックとのサーメットやNi基合金を使用できる。
The fuel electrode 53 is a porous layer through which fuel gas can pass.
Examples of the material constituting the fuel electrode 53 include ZrO 2 ceramics such as zirconia and CeO ceramics stabilized by at least one of metals such as Ni and Fe and rare earth elements such as Sc and Y. And mixtures with ceramics. Further, a metal such as Ni, or a cermet or Ni-based alloy of Ni and the ceramic can be used.

c)次に、燃料電池スタック1の積層方向の端部において、燃料電池スタック1から電力を取り出すための構成について説明する。
<第2エンドプレート5側の構成>
図2に示すように、燃料電池スタック1の最下段の発電単位7においては、燃料極フレーム27及び燃料極集電体37の下面に接するように、上述したインターコネクタ19bに代えて、集電板9が配置されている。
c) Next, a configuration for taking out electric power from the fuel cell stack 1 at the end of the fuel cell stack 1 in the stacking direction will be described.
<Configuration on the second end plate 5 side>
As shown in FIG. 2, in the power generation unit 7 at the lowest stage of the fuel cell stack 1, instead of the above-described interconnector 19 b so as to contact the lower surfaces of the fuel electrode frame 27 and the fuel electrode current collector 37, a current collector is provided. A plate 9 is arranged.

また、集電板9の下方には、端部絶縁プレート64が積層され、端部絶縁プレート64の下方には、第2エンドプレート5が積層されている。
このうち、端部絶縁プレート64は、空気極絶縁フレーム23と同様なマイカからなり、平面視でインターコネクタ19と外周形状が同様な平面形状の板材である。また、第2エンドプレート5は、第1エンドプレート3と同様な材料からなる同様な形状の部材である。
Further, an end insulating plate 64 is stacked below the current collector plate 9, and a second end plate 5 is stacked below the end insulating plate 64.
Of these, the end insulating plate 64 is made of mica similar to the air electrode insulating frame 23, and is a flat plate material having the same outer peripheral shape as the interconnector 19 in plan view. The second end plate 5 is a member having the same shape made of the same material as that of the first end plate 3.

また、上述した集電板9は、図6に示すように、スタック本体20の平面形状と同形状(方形)の集電部65と、集電部65の外周(従って平面視でスタック本体20の外周)より外側に突出する第2突出部15とを備えている。なお、集電板9は、インターコネクタ19と同様な材料からなる。   Further, as shown in FIG. 6, the current collector plate 9 described above includes a current collector 65 having the same shape (square shape) as the planar shape of the stack body 20, and the outer periphery of the current collector 65 (hence, the stack body 20 in plan view). And a second protrusion 15 protruding outward. The current collector plate 9 is made of the same material as the interconnector 19.

この集電部65のうち、外周を構成する四角枠状の縁部69には、他の燃料極フレーム27等と同様に、前記ボルト11が挿通される貫通孔10が、等間隔で8箇所に形成されている。   Of the current collector 65, the rectangular frame-shaped edge 69 constituting the outer periphery has eight through-holes 10 through which the bolts 11 are inserted at equal intervals, similarly to the other fuel electrode frame 27 and the like. Is formed.

つまり、集電部65は、平面視で、発電単位7が重なり合う領域に配置されており、集電部65の縁部69の内側には、燃料極集電体37が配置された方形の集電エリア70(図6の斜線部分)が形成されている。   That is, the current collector 65 is arranged in a region where the power generation units 7 overlap in a plan view, and is a rectangular current collector in which the fuel electrode current collector 37 is arranged inside the edge 69 of the current collector 65. An electric area 70 (shaded area in FIG. 6) is formed.

また、第2突出部15は、縁部69の1つの辺(右辺)に対応する部分において、隣接する一対の貫通孔10(例えば貫通孔10c、10d)が配置された縁部69の外周から外側に突出するように形成されている。即ち、第2突出部15は、貫通孔10c、10dの間の縁部69の外周の右辺から、右辺に対して垂直に外側に突出するように形成されている。   Further, the second projecting portion 15 extends from the outer periphery of the edge portion 69 where a pair of adjacent through holes 10 (for example, the through holes 10c and 10d) are arranged in a portion corresponding to one side (right side) of the edge portion 69. It is formed so as to protrude outward. That is, the second projecting portion 15 is formed so as to project outward from the right side of the outer periphery of the edge portion 69 between the through holes 10c and 10d perpendicularly to the right side.

なお、第2突出部15の先端側には、突出部貫通孔71が形成されていてもよい。また、第2突出部15には、電力を外部に取り出すために、第2出力端子16が接続されていてもよい。   A protrusion through hole 71 may be formed on the distal end side of the second protrusion 15. Further, the second output terminal 16 may be connected to the second projecting portion 15 in order to extract electric power to the outside.

特に、本実施例1では、図7に示すように、第2突出部15の構成が設定されている。
具体的には、隣り合う貫通孔10のうち、一方の貫通孔(第1貫通孔)10cの図心と他方の貫通孔(第2貫通孔)10dの図心とを結ぶ線分SBに垂直に交差し一方の貫通孔10cの外周に接する第1の接する線L1と、前記線分SBに垂直に交差し他方の貫通孔10dの外周に接する第2の接する線L2との間に、第2突出部15の幅(図7の上下方向の幅)Wにおける中点Mが存在する。この第2突出部15の幅Wは、第1の接する線L1又は第2の接する線L2のいずれかに平行な突出方向(図7の左右方向)と垂直な方向における第2突出部15の長さである。
In particular, in the first embodiment, the configuration of the second projecting portion 15 is set as shown in FIG.
Specifically, among the adjacent through holes 10, the line SB is perpendicular to the line segment SB connecting the centroid of one through hole (first through hole) 10 c and the centroid of the other through hole (second through hole) 10 d. Between the first tangent line L1 that intersects the outer periphery of one through hole 10c and the second tangent line L2 that intersects the line segment SB perpendicularly and contacts the outer periphery of the other through hole 10d. 2 There is a midpoint M in the width W of the protrusion 15 (the vertical width in FIG. 7) W. The width W of the second protrusion 15 is such that the second protrusion 15 has a width W in a direction perpendicular to the protrusion direction (left-right direction in FIG. 7) parallel to either the first contact line L1 or the second contact line L2. Length.

つまり、第2突出部15の幅Wにおける中点Mは、一方の貫通孔10cの外周に接する第1の接する線L1と、他方の貫通孔10dの外周に接する第2の接する線L2との間の帯状の範囲(即ち接続可能範囲SKH)内に形成されている。   That is, the midpoint M in the width W of the second protrusion 15 is defined by the first contact line L1 that contacts the outer periphery of one through hole 10c and the second contact line L2 that contacts the outer periphery of the other through hole 10d. It is formed within a band-like range (that is, connectable range SKH).

なお、第1の接する線L1及び第2の接する線L2は、両貫通孔10c、10dの間に配置されている。また、中点Mについては、第2突出部15の突出方向におけるどの位置においても接続可能範囲SKH内にある。これらの構成は、他の実施例においても同様である。   The first contact line L1 and the second contact line L2 are arranged between the through holes 10c and 10d. Further, the midpoint M is within the connectable range SKH at any position in the protruding direction of the second protruding portion 15. These configurations are the same in the other embodiments.

更に、第2突出部15は、平面視で、突出方向の先端側より根元側の幅が徐々に大きくなっている。つまり、第2突出部15の根本側の幅が先端側の幅より大きくなるように、根本側の幅方向における両側は、円弧を描くように緩やかに湾曲して広がっている。   Furthermore, the width | variety of the 2nd protrusion part 15 is gradually large from the front end side of the protrusion direction by planar view. That is, both sides in the width direction on the root side are gently curved and spread so as to draw an arc so that the width on the root side of the second protrusion 15 is larger than the width on the tip side.

<第1エンドプレート3側の構成>
図2に示すように、燃料電池スタック1の最上段の発電単位7においては、その上部のインターコネクタ19aの上面に、平面視で集電板9と外周形状が同様な平面形状の板材である第1エンドプレート3が配置されている。なお、第1エンドプレート3は、インターコネクタ19と同様な材料からなる。
<Configuration on the first end plate 3 side>
As shown in FIG. 2, in the uppermost power generation unit 7 of the fuel cell stack 1, the upper surface of the upper interconnector 19 a is a plate material having a planar shape similar to the current collector plate 9 in plan view. A first end plate 3 is disposed. The first end plate 3 is made of the same material as the interconnector 19.

この第1エンドプレート3は、上述した集電板9と同様に、電力を外部に取り出す機能を有しており、集電板9よりは厚みが大きいが、それ以外は、集電板9と同様な構成であるので、簡単に説明する。   The first end plate 3 has a function of taking out electric power to the outside in the same manner as the current collector plate 9 described above, and is thicker than the current collector plate 9. Since it is the same structure, it demonstrates easily.

図8(a)に示すように、第1エンドプレート3は、スタック本体20の平面形状と同形状(方形)の集電部81と、集電部81の外周より外側に突出する第1突出部13とを備えている。   As shown in FIG. 8A, the first end plate 3 includes a current collector 81 having the same shape (square shape) as the planar shape of the stack body 20, and a first protrusion that protrudes outward from the outer periphery of the current collector 81. Part 13.

この集電部81のうち、外周を構成する四角枠状の縁部83には、前記ボルト11が挿通される貫通孔10が、等間隔で8箇所に形成されている。なお、集電部81には、前記集電アリア70と同様な集電エリア85(図8(a)の斜線部分)が形成されている。   In the current collecting portion 81, a rectangular frame-shaped edge portion 83 constituting the outer periphery is formed with eight through holes 10 through which the bolts 11 are inserted at equal intervals. In the current collector 81, a current collection area 85 (the hatched portion in FIG. 8A) similar to the current collection area 70 is formed.

一方、図8(b)に示すように、第1突出部13は、縁部83の1つの辺(左辺)に対応する部分において、隣接する一対の貫通孔10(例えば貫通孔10g、10h)が配置された縁部83の外周から外側に突出するように形成されている。即ち、第1突出部13は、貫通孔10g、10hの間の縁部83の外周の左辺から、左辺に対して垂直に外側に突出するように形成されている。   On the other hand, as shown in FIG. 8 (b), the first protrusion 13 has a pair of adjacent through holes 10 (for example, through holes 10g, 10h) in a portion corresponding to one side (left side) of the edge 83. Is formed so as to protrude outward from the outer periphery of the edge 83 on which is disposed. That is, the first protrusion 13 is formed so as to protrude outward from the left side of the outer periphery of the edge 83 between the through holes 10g and 10h perpendicularly to the left side.

なお、第1突出部13の先端側には、突出部貫通孔89が形成されている。また、第1突出部13には、電力を外部に取り出すために第1出力端子87が接続される。
更に、第1突出部13においては、一方の貫通孔(第1貫通孔)10gの図心と他方の貫通孔(第2貫通孔)10hの図心とを結ぶ線分SBに垂直に交差し一方の貫通孔10gの外周に接する第1の接する線L1と、前記線分SBに垂直に交差し他方の貫通孔10hの外周に接する第2の接する線L2との間に、第1突出部13の幅(図8(b)の上下方向の幅)Wにおける中点Mが存在する。この第1突出部13の幅Wは、第1の接する線L1又は第2の接する線L2のいずれかに平行な突出方向(図8(b)の左右方向)と垂直な方向における第1突出部13の長さである。
A protrusion through hole 89 is formed on the tip end side of the first protrusion 13. In addition, a first output terminal 87 is connected to the first projecting portion 13 in order to extract electric power to the outside.
Furthermore, in the 1st protrusion part 13, it intersects perpendicularly | vertically with the line segment SB which connects the centroid of one through-hole (1st through-hole) 10g, and the centroid of the other through-hole (2nd through-hole) 10h. Between the first contact line L1 that contacts the outer periphery of one through hole 10g and the second contact line L2 that intersects the line segment SB perpendicularly and contacts the outer periphery of the other through hole 10h. There is a midpoint M in the width 13 (width in the vertical direction in FIG. 8B) W. The width W of the first protrusion 13 is the first protrusion in a direction perpendicular to the protrusion direction (left-right direction in FIG. 8B) parallel to either the first contact line L1 or the second contact line L2. This is the length of the portion 13.

なお、第1の接する線L1及び第2の接する線L2は、両貫通孔10g、10hの間に配置されている。また、中点Mについては、第1突出部13の突出方向におけるどの位置においても接続可能範囲SKH内にある。   The first contact line L1 and the second contact line L2 are arranged between the through holes 10g and 10h. Further, the midpoint M is within the connectable range SKH at any position in the protruding direction of the first protruding portion 13.

また、第1突出部13は、平面視で、突出方向の先端側より根元側の幅が徐々に大きくなっている。
d)次に、燃料電池スタック1の製造方法について、簡単に説明する。
Further, the first protruding portion 13 has a width on the base side gradually larger than the distal end side in the protruding direction in plan view.
d) Next, a method for manufacturing the fuel cell stack 1 will be briefly described.

[各部材の製造工程]
まず、例えばSUS430からなる各板材(即ち必要な厚みの各板材)を打ち抜いて、両エンドプレート3、5、集電板9、インターコネクタ19、燃料極フレーム27、セパレータ25、燃料極集電体37の導電板63を作製した。
[Manufacturing process of each member]
First, for example, each plate material made of SUS430 (that is, each plate material having a required thickness) is punched, and both end plates 3, 5, current collector plate 9, interconnector 19, fuel electrode frame 27, separator 25, fuel electrode current collector. 37 conductive plates 63 were produced.

なお、インターコネクタ19の一方の表面には、切削加工によって、空気極集電体33を形成した。
また、マイカシートに対して、パンチング加工などによって、空気極絶縁フレーム23や端部絶縁プレート64を作製した。
The air electrode current collector 33 was formed on one surface of the interconnector 19 by cutting.
Further, the air electrode insulating frame 23 and the end insulating plate 64 were manufactured by punching the mica sheet.

更に、マイカシートに対して、パンチング加工によって、スペーサ61を作製し、導電板63に切り込みを入れ、この導電板63をスペーサ61に取り付けて、燃料極集電体37を作製した。   Furthermore, the spacer 61 was produced by punching the mica sheet, the conductive plate 63 was cut, and the conductive plate 63 was attached to the spacer 61 to produce the fuel electrode current collector 37.

[燃料電池単セル17の製造工程]
燃料電池単セル17を、定法に従って製造した。
具体的には、まず、燃料極53を形成するために、例えば、イットリア安定化ジルコニア(YSZ)粉末と酸化ニッケル粉末とバインダー溶液とからなる材料を用いて、燃料極ペーストを作製した。そして、この燃料極ペーストを用いて、周知のドクターブレード法によって燃料極グリーンシートを作製した。
[Manufacturing Process of Fuel Cell Single Cell 17]
The fuel cell single cell 17 was manufactured according to a conventional method.
Specifically, first, in order to form the fuel electrode 53, for example, a fuel electrode paste was prepared using a material composed of yttria-stabilized zirconia (YSZ) powder, nickel oxide powder, and a binder solution. Then, using this fuel electrode paste, a fuel electrode green sheet was produced by a known doctor blade method.

また、固体電解質層51を作製するために、例えば、YSZ粉末とバインダー溶液とからなる材料を用いて、固体電解質ペーストを作製した。そして、この固体電解質ペーストを用いて、ドクターブレード法によって固体電解質グリーンシートを作製した。   Further, in order to produce the solid electrolyte layer 51, for example, a solid electrolyte paste was produced using a material composed of YSZ powder and a binder solution. And using this solid electrolyte paste, the solid electrolyte green sheet was produced by the doctor blade method.

次に、燃料極グリーンシート上に、固体電解質グリーンシートを積層した。そして、その積層体を、所定温度で加熱して焼結させて、焼結積層体を形成した。
また、空気極55を形成するために、例えば、La1−xSrCo1−yFe粉末とバインダー溶液とからなる材料を用いて、空気極ペーストを作製した。
Next, a solid electrolyte green sheet was laminated on the fuel electrode green sheet. And the laminated body was heated and sintered at predetermined temperature, and the sintered laminated body was formed.
Further, in order to form the air electrode 55, for example, using a material consisting of La 1-x Sr x Co 1 -y Fe y O 3 powder and a binder solution, to prepare a cathode paste.

次に、前記焼結積層体における固体電解質層51の表面に、空気極ペーストを印刷した。そして、その印刷した空気極ペーストを、焼成によって緻密とならないように、所定温度にて焼成して、空気極55を形成した。   Next, an air electrode paste was printed on the surface of the solid electrolyte layer 51 in the sintered laminate. Then, the printed air electrode paste was baked at a predetermined temperature so as not to become dense by baking, and the air electrode 55 was formed.

これにより燃料電池単セル17が完成した。なお、燃料電池単セル17には、セパレータ25にろう付けして固定した。
[燃料電池スタック1の製造工程]
次に、上述した各部材を、前記図2に示す順に組み合わせて、積層体を構成し、この積層体の貫通孔10にボルト11を嵌め込むとともに、各ボルト11にナット12を螺合させて締め付けて、積層体を押圧して一体化して固定した。
Thereby, the fuel cell single cell 17 was completed. The fuel cell single cell 17 was fixed to the separator 25 by brazing.
[Manufacturing process of fuel cell stack 1]
Next, the above-described members are combined in the order shown in FIG. 2 to form a laminate, and bolts 11 are fitted into the through holes 10 of the laminate, and nuts 12 are screwed into the bolts 11. The laminate was pressed and integrated to fix it.

これによって、本実施例1の燃料電池スタック1が完成した。
e)次に、本実施例1の効果について説明する。
本実施例1では、集電板9において、一方の貫通孔10cの外周に接する第1の接する線L1と他方の貫通孔10dの外周に接する第2の接する線L2との間の帯状の範囲(即ち接続可能範囲SKH)内に、第2突出部15の幅Wにおける中点Mが存在する。
Thus, the fuel cell stack 1 of Example 1 was completed.
e) Next, the effect of the first embodiment will be described.
In the first embodiment, in the current collector plate 9, a band-shaped range between a first contact line L1 that contacts the outer periphery of one through hole 10c and a second contact line L2 that contacts the outer periphery of the other through hole 10d. (That is, the midpoint M in the width W of the second protrusion 15 exists within the connectable range SKH).

同様に、第1エンドプレート3において、一方の貫通孔10gの外周に接する第1の接する線L1と他方の貫通孔10hの外周に接する第2の接する線L2との間の帯状の範囲(即ち接続可能範囲SKH)内に、第1突出部13の幅Wにおける中点Mが存在する。   Similarly, in the first end plate 3, a band-shaped range between the first contact line L1 that contacts the outer periphery of one through hole 10g and the second contact line L2 that contacts the outer periphery of the other through hole 10h (that is, A midpoint M in the width W of the first protrusion 13 exists within the connectable range SKH).

従って、燃料電池スタック1にて発電された電力(電流)は、貫通孔10によってその流れが妨げられにくいので(即ち電気抵抗が低いので)、集電板9の集電部65から第2突出部15を介して電力を燃料電池スタック1の外部に取り出し易く、また、第1エンドプレート3の集電部81から第1突出部13を介して電力を燃料電池スタック1の外部に取り出し易い。よって、電圧ロスが少なく、燃料電池スタック1の性能が向上するという顕著な効果を奏する。   Accordingly, since the electric power (current) generated in the fuel cell stack 1 is not easily blocked by the through hole 10 (that is, the electric resistance is low), the second protrusion from the current collecting portion 65 of the current collecting plate 9. Electric power can be easily taken out of the fuel cell stack 1 through the portion 15, and electric power can be taken out of the fuel cell stack 1 from the current collecting portion 81 of the first end plate 3 through the first protrusion 13. Therefore, there is a remarkable effect that the voltage loss is small and the performance of the fuel cell stack 1 is improved.

しかも、上述のように設定された中点Mを有する第1、第2突出部13、15は、コンパクトに構成できるので、発電単位7が積層されたスタック本体20からの熱引きを抑制できるという利点がある。   Moreover, since the first and second protrusions 13 and 15 having the midpoint M set as described above can be made compact, it is possible to suppress heat extraction from the stack body 20 in which the power generation units 7 are stacked. There are advantages.

また、本実施例1では、第1、第2突出部13、15は、平面視で、突出方向の先端側より根元側の幅が徐々に大きくなっているので、一層、集電部65から第2突出部15に電流が流れ易く、また、集電部81から第1突出部13に電流が流れ易い。更に、第1、第2突出部13、15の根元側の強度が大きく、破損しにくいという利点もある。   Further, in the first embodiment, the first and second protrusions 13 and 15 have a width that is gradually larger than the tip side in the protrusion direction in plan view. A current easily flows through the second projecting portion 15, and a current easily flows from the current collecting portion 81 to the first projecting portion 13. Furthermore, there is also an advantage that the strength of the base side of the first and second projecting portions 13 and 15 is large and is not easily damaged.

なお、本実施例1では、第1エンドプレート3の第1突出部13を、集電板9の第2突出部15と同様な構成としているが、単に、第1エンドプレート3の外周から第1突出部13を突出するように形成してもよい。つまり、第1エンドプレート3においては、第1の接する線L1と第2の接する線L2との間の帯状の範囲内に、第1突出部13の幅Wにおける中点Mを設けない構成としてもよい。   In the first embodiment, the first projecting portion 13 of the first end plate 3 has the same configuration as the second projecting portion 15 of the current collector plate 9, but simply from the outer periphery of the first end plate 3. You may form so that the 1 protrusion part 13 may protrude. In other words, the first end plate 3 is configured such that the midpoint M in the width W of the first protrusion 13 is not provided in the band-shaped range between the first contact line L1 and the second contact line L2. Also good.

次に、実施例2について説明するが、前記実施例1と同様な内容の説明は省略する。
本実施例2では、集電板の構成が実施例1と異なるので、主に異なる点を説明する。なお、実施例1と同様な部材の番号は同じ番号を使用する(以下同様)。
Next, the second embodiment will be described, but the description of the same contents as the first embodiment will be omitted.
In the second embodiment, since the configuration of the current collector plate is different from that of the first embodiment, the differences will be mainly described. In addition, the same number is used for the same member number as in the first embodiment (the same applies hereinafter).

具体的には、本実施例2では、図9(a)に示すように、集電板91は、集電部93と突出部95とを備えており、そのうち、突出部95の平面形状は台形である。つまり、突出部95は、先端側より根本側の幅が徐々に広くなっている。   Specifically, in the second embodiment, as illustrated in FIG. 9A, the current collector plate 91 includes a current collector 93 and a protrusion 95, of which the planar shape of the protrusion 95 is It is a trapezoid. That is, the protrusion 95 has a width that is gradually wider on the root side than on the tip side.

本実施例2においても、前記実施例1と同様な効果を奏する。
また、この変形例として、図9(b)に示すように、突出部97の平面形状を、先端側から根本側にかけて一定の幅の長方形としてもよい。
Also in the second embodiment, the same effects as in the first embodiment are obtained.
As a modified example, as shown in FIG. 9B, the planar shape of the protrusion 97 may be a rectangle having a certain width from the tip side to the root side.

なお、前記突出部95、97は、実施例1の第1突出部に相当するものである(以下では、「第1突出部」及び「第2突出部」を、単に「突出部」と称することもある)。また、この突出部95、97の構成を、第1エンドプレートの突出部(第1突出部)に採用してもよい(以下同様)。   The projecting portions 95 and 97 correspond to the first projecting portion of the first embodiment (hereinafter, the “first projecting portion” and the “second projecting portion” are simply referred to as “projecting portions”. Sometimes). Moreover, you may employ | adopt the structure of these protrusion parts 95 and 97 for the protrusion part (1st protrusion part) of a 1st end plate (hereinafter the same).

次に、実施例3について説明するが、前記実施例1と同様な内容の説明は省略する。
本実施例3では、貫通孔の平面形状が実施例1と異なるので、主に異なる点を説明する。
Next, the third embodiment will be described, but the description of the same contents as the first embodiment will be omitted.
In the third embodiment, since the planar shape of the through hole is different from that of the first embodiment, the differences will be mainly described.

具体的には、本実施例3では、図10(a)に示すように、貫通孔101の平面形状が方形である。
この方形の貫通孔101の場合でも、前記実施例1と同様に、第1の接する線L1と第2の接する線L1とから、帯状の接続可能範囲SKHを設定することができる。
Specifically, in the third embodiment, as shown in FIG. 10A, the planar shape of the through hole 101 is a square.
Even in the case of this rectangular through-hole 101, the band-like connectable range SKH can be set from the first contact line L1 and the second contact line L1 as in the first embodiment.

本実施例3においても、前記実施例1と同様な効果を奏する。
また、この変形例として、図10(b)に示すように、貫通孔111の平面形状を他の多角形(図示は六角形)としてもよい。
Also in the third embodiment, the same effects as in the first embodiment are obtained.
As a modified example, as shown in FIG. 10B, the planar shape of the through hole 111 may be another polygon (illustration is a hexagon).

なお、図示しないが、貫通孔が曲線の内周を有する貫通孔であっても、同様にして、接続可能範囲SKHを設定することができる。   Although not shown, the connectable range SKH can be set in the same manner even if the through hole has a curved inner periphery.

次に、実施例4について説明するが、前記実施例1と同様な内容の説明は省略する。
本実施例4では、実施例1の第1エンドプレート側の構成を、第2エンドプレート側と同様な構成としたものである。
Next, the fourth embodiment will be described, but the description of the same contents as the first embodiment will be omitted.
In the fourth embodiment, the configuration on the first end plate side of the first embodiment is the same as that on the second end plate side.

具体的には、本実施例4では、図11に示すように、燃料電池スタック121の最上段の発電単位7においては、上部のインターコネクタ19aの上面に、実施例1と同様な集電板123が積層されている。   Specifically, in the fourth embodiment, as shown in FIG. 11, in the uppermost power generation unit 7 of the fuel cell stack 121, a current collector plate similar to that of the first embodiment is formed on the upper surface of the upper interconnector 19a. 123 are stacked.

更に、集電板123の上面には、実施例1と同様な端部絶縁プレート125が積層され、端部絶縁プレート125の上面には、実施例1と同様な第1エンドプレート127(但し第1突出部は形成されていない)が積層されている。   Further, an end insulating plate 125 similar to that of the first embodiment is laminated on the upper surface of the current collecting plate 123, and a first end plate 127 (however, the first end plate 127 similar to that of the first embodiment is provided on the upper surface of the end insulating plate 125). 1 protrusion is not formed).

このうち、集電板123は、実施例1と同様にて、(平面視で)方形の集電部129の外周から突出部131が突出したものである。
なお、図示しないが、この突出部131に、第2出力端子16と同様にして第1出力端子87が接続される。
Among these, the current collector plate 123 is the same as in the first embodiment, and the protrusion 131 protrudes from the outer periphery of the rectangular current collector 129 (in plan view).
Although not shown, the first output terminal 87 is connected to the protruding portion 131 in the same manner as the second output terminal 16.

本実施例4においても、前記実施例1と同様な効果を奏する。   Also in the fourth embodiment, the same effects as in the first embodiment are obtained.

次に、実施例5について説明するが、前記実施例1と同様な内容の説明は省略する。
本実施例5では、燃料電池スタックの積層方向における端部の構成が実施例1と異なるので、主に異なる点を説明する。
Next, although Example 5 is demonstrated, description of the content similar to the said Example 1 is abbreviate | omitted.
In the fifth embodiment, since the configuration of the end portion in the stacking direction of the fuel cell stack is different from that in the first embodiment, the differences will be mainly described.

具体的には、本実施例5では、図12(a)に示すように、燃料電池スタック141の下端側において、実施例1の第2エンドプレート及び端部絶縁プレートを省略し、集電板143を第2エンドプレートとして用いる。   Specifically, in the fifth embodiment, as shown in FIG. 12A, the second end plate and the end insulating plate of the first embodiment are omitted on the lower end side of the fuel cell stack 141, and the current collector plate 143 is used as the second end plate.

その場合は、集電板143の厚みを、第2エンドプレートとして十分な強度を有する厚み(例えば第2エンドプレートの厚み以上)とすることが好ましい。
なお、ここでは、絶縁体8を介して、ボルト11及びナット12によって、集電板143が直接に締め付けられる。
In that case, it is preferable that the thickness of the current collector plate 143 is set to a thickness having sufficient strength as the second end plate (for example, equal to or greater than the thickness of the second end plate).
Here, the current collector plate 143 is directly tightened by the bolt 11 and the nut 12 through the insulator 8.

本実施例5においても、前記実施例1と同様な効果を奏するとともに、構成を簡易化できるという利点がある。
また、本実施例5の変形例として、図12(b)に示すように、実施例1の第1エンドプレートを省略し、第1突出部145を備えた集電板147を第1エンドプレートとして用いてもよい。
The fifth embodiment also has the advantages that the same effects as those of the first embodiment can be achieved and the configuration can be simplified.
Further, as a modification of the fifth embodiment, as shown in FIG. 12B, the first end plate of the first embodiment is omitted, and the current collector plate 147 having the first projecting portion 145 is replaced with the first end plate. It may be used as

その場合は、集電板147の厚みを、第1エンドプレートとして十分な強度を有する厚み(例えば第1エンドプレートの厚み以上)とすることが好ましい。   In that case, it is preferable that the thickness of the current collector plate 147 is set to a thickness having sufficient strength as the first end plate (for example, equal to or greater than the thickness of the first end plate).

次に、実施例6について説明するが、前記実施例1と同様な内容の説明は省略する。
本実施例6では、第1エンドプレート等の構成が実施例1と異なるので、主に異なる点を説明する。
Next, the sixth embodiment will be described, but the description of the same contents as the first embodiment will be omitted.
In the sixth embodiment, since the configuration of the first end plate and the like is different from that of the first embodiment, different points will be mainly described.

本実施例6では、図13に示すように、平面視で、第1エンドプレート151の外周形状は、実施例1のインターコネクタ等と同様な方形であり、この第1エンドプレート151には、実施例1のような第1突出部は設けられていない。   In the sixth embodiment, as shown in FIG. 13, the outer peripheral shape of the first end plate 151 is a square shape similar to the interconnector of the first embodiment in a plan view, and the first end plate 151 includes The 1st protrusion part like Example 1 is not provided.

詳しくは、第1エンドプレート151の上面には、第1出力端子153が、ボルト155によって固定されている。つまり、第1出力端子153は、先端部153aと延出部153bとが垂直に曲げられたL字状の板材であり、その先端部153aがボルト155によって第1エンドプレート151に固定されている。   Specifically, the first output terminal 153 is fixed to the upper surface of the first end plate 151 by bolts 155. That is, the first output terminal 153 is an L-shaped plate material in which the tip end portion 153a and the extension portion 153b are bent vertically, and the tip end portion 153a is fixed to the first end plate 151 by the bolt 155. .

この第1出力端子155は、インターコネクタ157及び第1エンドプレート155より低抵抗な材料、例えばニッケル又はニッケル合金からなる。
これによって、上端のインターコネクタ157及び第1エンドプレート155と第1出力端子153とが電気的に接続されている。
The first output terminal 155 is made of a material having a lower resistance than the interconnector 157 and the first end plate 155, for example, nickel or a nickel alloy.
As a result, the interconnector 157 and the first end plate 155 at the upper end and the first output terminal 153 are electrically connected.

また、本実施例6の集電板159は、前記実施例1と同様な形状であり、その第2突出部161に第2出力端子163がボルト165及びナット(図示せず)により固定されている。   Further, the current collector plate 159 of the sixth embodiment has the same shape as that of the first embodiment, and the second output terminal 163 is fixed to the second protrusion 161 by a bolt 165 and a nut (not shown). Yes.

この第2出力端子163は、先端部163aと延出部163bとが垂直に曲げられたL字状の板材である。なお、第2出力端子163は、集電板159より低抵抗な材料、例えばニッケル又はニッケル合金からなる。   The second output terminal 163 is an L-shaped plate material in which a distal end portion 163a and an extending portion 163b are bent vertically. The second output terminal 163 is made of a material having a lower resistance than the current collector plate 159, for example, nickel or a nickel alloy.

更に、本実施例1では、図14に示すように、第2突出部161は図14の上下方向に対称であるので、その対称軸が図14の破線で示す中線MLであり、その中線ML上に中点Mが存在する。   Furthermore, in the first embodiment, as shown in FIG. 14, since the second projecting portion 161 is symmetrical in the vertical direction of FIG. 14, the axis of symmetry is a middle line ML indicated by a broken line in FIG. A midpoint M exists on the line ML.

また、第2突出部161と第2出力端子163の先端部163aとが重ね合わされる範囲等が、下記のように設定されている。
具体的には、第2突出部161と第2出力端子163とが接触して電気的接続を行う部分が、接続領域SR(図14の斜線部分)として設定されている。そして、この接続領域SRは、第1の接する線L1と第2の接する線L2との間に存在するように設定されている。つまり、接続領域SRは、接続可能範囲SKH内に形成されている。
Further, a range in which the second projecting portion 161 and the tip end portion 163a of the second output terminal 163 are overlapped is set as follows.
Specifically, a portion where the second projecting portion 161 and the second output terminal 163 are in contact with each other for electrical connection is set as a connection region SR (shaded portion in FIG. 14). The connection region SR is set to exist between the first contact line L1 and the second contact line L2. That is, the connection region SR is formed within the connectable range SKH.

本実施例6においても、前記実施例1と同様な効果を奏する。   Also in the sixth embodiment, the same effects as in the first embodiment are obtained.

次に、実施例7について説明するが、前記実施例6と同様な内容の説明は省略する。
本実施例7では、集電板(特に突出部)等の構成が実施例6と異なるので、主に異なる点を説明する。
Next, although Example 7 is demonstrated, description of the content similar to the said Example 6 is abbreviate | omitted.
In the seventh embodiment, the configuration of the current collector plate (particularly the projecting portion) is different from that of the sixth embodiment, and therefore, different points will be mainly described.

本実施例7では、図15に示すように、集電板171の突出部(第2突出部)173は、実施例6の第2出力端子の機能を兼ねており、第2出力端子が配置された位置にまで延出されている。   In the seventh embodiment, as shown in FIG. 15, the protruding portion (second protruding portion) 173 of the current collector plate 171 also functions as the second output terminal of the sixth embodiment, and the second output terminal is disposed. It is extended to the specified position.

つまり、本実施例7の突出部173は、前記第2出力端子のようにL字状に曲げられて燃料電池スタック175の積層方向の上方にまで長く延びているので、この突出部173には、実施例1のような第2出力端子が接続されていない。   That is, the protrusion 173 of the seventh embodiment is bent in an L shape like the second output terminal and extends long in the stacking direction of the fuel cell stack 175. The second output terminal as in the first embodiment is not connected.

本実施例7においても、前記実施例6と同様な効果を奏するとともに、構成を簡易化できるという利点がある。
なお、実施例1における第1突出部が出力端子の機能を兼ねるように延出していてもよいことは言うまでもない。
The seventh embodiment also has the advantages that the same effects as those of the sixth embodiment can be achieved and the configuration can be simplified.
Needless to say, the first projecting portion in the first embodiment may extend so as to function as an output terminal.

次に、実施例8について説明するが、前記実施例6と同様な内容の説明は省略する。
本実施例8では、貫通孔等の構成が実施例6と異なるので、主に異なる点を説明する。
本実施例8では、図16に示すように、集電板181の方形の集電部183の縁部185に形成された貫通孔10が、平面視で、方形の各辺上に配置されておらず、一部が外周方向にずれて位置している。
Next, although Example 8 will be described, description of the same contents as in Example 6 will be omitted.
In the eighth embodiment, since the configuration of the through-holes and the like is different from that of the sixth embodiment, different points will be mainly described.
In the eighth embodiment, as shown in FIG. 16, the through holes 10 formed in the edge portion 185 of the rectangular current collecting portion 183 of the current collecting plate 181 are arranged on each side of the square shape in plan view. There is no part, and a part is displaced in the outer peripheral direction.

つまり、集電部183の角部に位置する貫通孔10c、10eは、同じ辺上に配置されているが、その間の貫通孔10dは、辺よりも図16の右側にずれている。
また、本実施例8においても、実施例6と同様に、第1の接する線L1と第2の接する線L2との間の帯状の範囲内に、第2突出部187の幅Wにおける中点Mが配置されている。
That is, the through holes 10c and 10e located at the corners of the current collector 183 are arranged on the same side, but the through hole 10d therebetween is shifted to the right side in FIG.
Also in the eighth embodiment, as in the sixth embodiment, the midpoint in the width W of the second projecting portion 187 is within the band-shaped range between the first contact line L1 and the second contact line L2. M is arranged.

従って、本実施例8においても、前記実施例6と同様な効果を奏する。
以上、本発明の実施例などについて説明したが、本発明は、前記実施例などに限定されるものではなく、種々の態様を採ることができる。
Therefore, the present Example 8 also has the same effect as the Example 6.
As mentioned above, although the Example etc. of this invention were described, this invention is not limited to the said Example etc., A various aspect can be taken.

(1)例えば、本発明は、前記各実施例のような板状の発電単位ではなく、図17に示すように、内部にガス流路191が設けられた扁平筒形状の発電単位193を複数配列した燃料電池スタック195などにも適用できる。   (1) For example, in the present invention, a plurality of flat cylindrical power generation units 193 each having a gas flow path 191 provided therein as shown in FIG. The present invention can also be applied to an arrayed fuel cell stack 195 or the like.

具体的には、扁平筒形状の複数の発電単位193を、その厚み方向に並べて配置し、その配置方向の両端に、集電板を兼ねるエンドプレート197を配置した燃料電池スタック195が挙げられる。この場合には、エンドプレート197に、前記各実施例と同様に、集電部199より(貫通孔201の間の位置にて)外周側に突出する突出部203を設ければよい。   Specifically, a fuel cell stack 195 in which a plurality of flat cylindrical power generation units 193 are arranged side by side in the thickness direction, and end plates 197 that also serve as current collector plates are arranged at both ends of the arrangement direction. In this case, the end plate 197 may be provided with a protruding portion 203 that protrudes to the outer peripheral side (at a position between the through holes 201) from the current collecting portion 199, as in the above embodiments.

(2)また、突出部は、その全体が接続可能範囲にあることが好ましいが、一部が接続可能範囲外にあってもよい。例えば、突出部の根元側の幅が広い場合には、根元側の一部が接続可能範囲外に広がっていてもよい。   (2) Moreover, although it is preferable that the whole protrusion exists in the connectable range, a part may exist outside a connectable range. For example, when the width on the base side of the protruding portion is wide, a part of the base side may extend outside the connectable range.

(3)前記各実施例では、インターコネクタと空気極集電体は一体の構成であるが、インターコネクタと空気極集電体とを別体の部材で構成し、それらをろう材等によって接合してもよい。例えば平板状のインターコネクタの一方の表面に、ブロック状や長尺の集電体を接合してよい。   (3) In each of the above-described embodiments, the interconnector and the air electrode current collector are integrated, but the interconnector and the air electrode current collector are formed as separate members and are joined by a brazing material or the like. May be. For example, a block-like or long current collector may be joined to one surface of the flat interconnector.

(4)燃料極集電体としては、前記各実施例の構成以外に、座屈しない多孔質金属等の材料など既知の集電体を用いてもよい。
(5)なお、各実施例の構成を、適宜他の実施例に適用して組み合わせてもよい。
(4) As the fuel electrode current collector, a known current collector such as a material such as a porous metal that does not buckle may be used in addition to the configuration of each of the above embodiments.
(5) In addition, you may combine the structure of each Example by applying to another Example suitably.

1、121、141、155、175、195…燃料電池スタック
3、5、127、145、151、197…エンドプレート
7、193…発電単位
9、91、123、143、147、159、171、181…集電板
10、10c、10d、10e、10g、10h、101、111、171…貫通孔
17…燃料電池単セル
13、15、153、163…出力端子
19、19a、19b、125、157…インターコネクタ
33…空気極集電体
37…燃料極集電体
51…固体電解質層
53…燃料極
55…空気極
65、81、93、129、183、199…集電部
13、15、95、97、131、145、161、173、187、203…突出部
70、85…集電エリア
1, 121, 141, 155, 175, 195 ... Fuel cell stack 3, 5, 127, 145, 151, 197 ... End plate 7, 193 ... Power generation unit 9, 91, 123, 143, 147, 159, 171, 181 ... Current collecting plate 10, 10c, 10d, 10e, 10g, 10h, 101, 111, 171 ... Through hole 17 ... Fuel cell single cell 13, 15, 153, 163 ... Output terminal 19, 19a, 19b, 125, 157 ... Interconnector 33 ... Air electrode current collector 37 ... Fuel electrode current collector 51 ... Solid electrolyte layer 53 ... Fuel electrode 55 ... Air electrode 65, 81, 93, 129, 183, 199 ... Current collector 13, 15, 95, 97, 131, 145, 161, 173, 187, 203 ... Projection 70, 85 ... Current collection area

Claims (3)

燃料極と空気極と固体電解質とを有する燃料電池単セルを備えた発電単位と、
前記燃料電池単セルによって発電された電力を集電体を介して集電する集電板と、
を備え、
前記発電単位が複数個連続して配置され、且つ、前記発電単位が連続する第1方向に前記集電板が配置された燃料電池スタックにおいて、
前記第1方向から見た場合に、
前記集電板は、前記発電単位が重なり合う領域に配置された集電部と、前記集電部から突出する突出部と、を備えており、
前記集電部は、前記集電体が配置された集電エリアと、隣り合う第1貫通孔及び第2貫通孔を含み前記集電エリアの外周に配置された複数の貫通孔と、を有し、
前記第1貫通孔の図心と前記第2貫通孔の図心とを結ぶ線分に垂直に交差し前記第1貫通孔の外周に接する第1の接する線と、前記線分に垂直に交差し前記第2貫通孔の外周に接する第2の接する線と、の間に、前記突出部の幅における中点が存在し、
前記幅は、前記第1の接する線又は前記第2の接する線のいずれかに平行な突出方向と垂直な方向における前記突出部の長さであることを特徴とする燃料電池スタック。
A power generation unit comprising a fuel cell single cell having a fuel electrode, an air electrode, and a solid electrolyte;
A current collector plate for collecting the electric power generated by the single fuel cell via a current collector;
With
In the fuel cell stack in which a plurality of the power generation units are continuously arranged and the current collecting plate is arranged in a first direction in which the power generation units are continuous.
When viewed from the first direction,
The current collector plate includes a current collector disposed in a region where the power generation units overlap, and a projecting portion projecting from the current collector,
The current collector includes a current collection area in which the current collector is disposed, and a plurality of through holes that are disposed on the outer periphery of the current collection area, including adjacent first through holes and second through holes. And
A first tangent line perpendicularly intersecting a line segment connecting the centroid of the first through hole and the centroid of the second through hole and perpendicularly intersecting the line segment. And a midpoint in the width of the protruding portion exists between the second tangent line and the second tangent line that contacts the outer periphery of the second through hole,
The fuel cell stack, wherein the width is a length of the protruding portion in a direction perpendicular to a protruding direction parallel to either the first tangent line or the second tangential line.
前記第1方向から見た場合に、前記突出部は、突出方向の先端側より根元側の幅が大きいことを特徴とする請求項1に記載の燃料電池スタック。   2. The fuel cell stack according to claim 1, wherein, when viewed from the first direction, the protruding portion has a width on a root side larger than a tip side in the protruding direction. 前記第1方向から見た場合に、前記突出部の幅は、前記根元側に向かって漸次広がっていることを特徴とする請求項2に記載の燃料電池スタック。   3. The fuel cell stack according to claim 2, wherein when viewed from the first direction, the width of the protruding portion gradually increases toward the base side. 4.
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