JP2017147218A

JP2017147218A - Fuel cell stack

Info

Publication number: JP2017147218A
Application number: JP2016256280A
Authority: JP
Inventors: 玄太寺澤; Genta Terasawa; 中村　俊之; Toshiyuki Nakamura; 俊之中村; 裕己田中; Yuki Tanaka; 誠大森; Makoto Omori
Original assignee: NGK Insulators Ltd
Current assignee: NGK Insulators Ltd
Priority date: 2016-02-16
Filing date: 2016-12-28
Publication date: 2017-08-24
Anticipated expiration: 2036-12-28
Also published as: JP6159868B1

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a fuel cell stack in which heat dissipation is improved.SOLUTION: A fuel cell stack includes a manifold, and multiple fuel cells 10. The manifold has multiple insertion holes 411. Each fuel cell 10 is bonded to the manifold while inserted into the insertion holes 411. Each fuel cell 10 has a proximal end 101 and a distal end 102, in the width direction. At least one fuel cell 10 is deviated in the width direction, from other adjoining fuel cell 10.SELECTED DRAWING: Figure 6

Description

本発明は、燃料電池スタックに関するものである。 The present invention relates to a fuel cell stack.

燃料電池スタックは、マニホールドと、複数の燃料電池セルとを備えている（特許文献１参照）。各燃料電池セルは、マニホールドから上方に延びている。詳細には、マニホールドは複数の挿入孔を有しており、各挿入孔に燃料電池セルが挿入されている。また、燃料電池セルが挿入孔に挿入された状態で、燃料電池セルはマニホールドに接合されている。 The fuel cell stack includes a manifold and a plurality of fuel cells (see Patent Document 1). Each fuel cell extends upward from the manifold. Specifically, the manifold has a plurality of insertion holes, and a fuel cell is inserted into each insertion hole. Further, the fuel battery cell is joined to the manifold with the fuel battery cell inserted into the insertion hole.

特開２０１５−１６４０９４号公報Japanese Patent Laying-Open No. 2015-164094

上述した燃料電池スタックにおいて、発電時に各燃料電池セルが発熱するために、燃料電池スタックの中央部分が高温になるという問題があった。 In the fuel cell stack described above, since each fuel cell generates heat during power generation, there is a problem that the central portion of the fuel cell stack becomes high temperature.

本発明の課題は、放熱性を向上させた燃料電池スタックを提供することにある。 An object of the present invention is to provide a fuel cell stack with improved heat dissipation.

本発明のある側面に係る燃料電池スタックは、マニホールドと、複数の燃料電池セルと、を備える。マニホールドは、内部空間、及び内部空間と連通する挿入部、を有する。各燃料電池セルは、挿入部に挿入された状態でマニホールドに接合される。各燃料電池セルは、幅方向において、近位端部及び遠位端部を有している。少なくとも１つの燃料電池セルは、隣り合う他の燃料電池セルに対して、幅方向にずれている。 A fuel cell stack according to an aspect of the present invention includes a manifold and a plurality of fuel cells. The manifold has an internal space and an insertion portion that communicates with the internal space. Each fuel cell is joined to the manifold while being inserted into the insertion portion. Each fuel cell has a proximal end and a distal end in the width direction. At least one fuel cell is shifted in the width direction with respect to other adjacent fuel cells.

このように、本発明に係る燃料電池スタックでは、少なくとも１つの燃料電池セルが幅方向にずれているため、遠位端部又は近位端部が幅方向に突出した状態となる。この結果、この突出した部分において放熱されるため、放熱性を向上させることができる。 Thus, in the fuel cell stack according to the present invention, since at least one fuel cell is displaced in the width direction, the distal end portion or the proximal end portion protrudes in the width direction. As a result, since heat is radiated in the protruding portion, the heat dissipation can be improved.

好ましくは、幅方向における各燃料電池セルの中心位置の平均値を平均中心線としたとき、少なくとも１つの燃料電池セルにおいて、平均中心線から遠位端部までの距離（ｗ２）に対する、平均中心線から近位端部までの距離（ｗ１）の割合（ｗ１／ｗ２）は、０．９９以下である。 Preferably, when the average value of the center positions of the fuel cells in the width direction is defined as the average center line, the average center with respect to the distance (w2) from the average center line to the distal end in at least one fuel cell The ratio (w1 / w2) of the distance (w1) from the line to the proximal end is 0.99 or less.

好ましくは、各燃料電池セルのうち、幅方向に最もずれている燃料電池セルにおいて、平均中心線から遠位端部までの距離（ｗ２）に対する、平均中心線から遠位端部までの距離（ｗ１）の割合（ｗ１／ｗ２）は、０．９６以下である。 Preferably, among the fuel cells, the distance from the average center line to the distal end with respect to the distance (w2) from the average center line to the distal end of the fuel cell that is most shifted in the width direction ( The ratio (w1 / w2) of w1) is 0.96 or less.

好ましくは、燃料電池スタックは、近位端部と挿入部の内壁面とによって画定される隙間を覆うカバー部材をさらに備える。 Preferably, the fuel cell stack further includes a cover member that covers a gap defined by the proximal end portion and the inner wall surface of the insertion portion.

好ましくは、近位端部と挿入部の内壁面との距離ｄ１は、遠位端部と内壁面との距離ｄ２よりも大きい。 Preferably, the distance d1 between the proximal end portion and the inner wall surface of the insertion portion is larger than the distance d2 between the distal end portion and the inner wall surface.

好ましくは、少なくとも１つの燃料電池セルの遠位端部は、隣り合う燃料電池セルの近位端部及び遠位端部のうち近いほうの端部に対して、幅方向に１．０ｍｍ以上ずれている。 Preferably, the distal end portion of at least one fuel cell is shifted by 1.0 mm or more in the width direction with respect to the closest end portion of the proximal end portion and the distal end portion of the adjacent fuel cell units. ing.

好ましくは、各燃料電池は、幅方向において交互に異なる側にずれる。 Preferably, the fuel cells are alternately shifted to different sides in the width direction.

好ましくは、挿入部は、複数の挿入孔を有する。そして、複数の挿入孔のそれぞれに燃料電池セルが挿入される。 Preferably, the insertion portion has a plurality of insertion holes. And a fuel cell is inserted in each of a plurality of insertion holes.

好ましくは、各挿入孔は、幅方向に延びている。そして、各挿入孔の両端部の位置は、幅方向において実質的に互いに同じである。 Preferably, each insertion hole extends in the width direction. The positions of both end portions of each insertion hole are substantially the same in the width direction.

好ましくは、燃料電池スタックは、燃料電池セルとマニホールドとを接合する接合材をさらに備える。 Preferably, the fuel cell stack further includes a bonding material for bonding the fuel cell and the manifold.

好ましくは、接合材は、ガラス材料を含む。 Preferably, the bonding material includes a glass material.

本発明に係る燃料電池スタックによれば、放熱性を向上させることができる。 The fuel cell stack according to the present invention can improve heat dissipation.

燃料電池スタックの斜視図。The perspective view of a fuel cell stack. 燃料電池セルの斜視図。The perspective view of a fuel cell. 燃料電池セルの拡大断面図。The expanded sectional view of a fuel cell. 燃料電池スタックの断面図。Sectional drawing of a fuel cell stack. 蓋部材の平面図。The top view of a cover member. 蓋部材の拡大平面図。The enlarged plan view of a cover member. カバー部材の斜視図。The perspective view of a cover member. 第１隙間を中心とした燃料電池スタックの拡大断面図。The expanded sectional view of the fuel cell stack centering on the 1st clearance gap. 第２隙間を中心とした燃料電池スタックの拡大断面図。The expanded sectional view of a fuel cell stack centering on the 2nd crevice. 燃料電池スタックの斜視図。The perspective view of a fuel cell stack. 変形例に係るカバー部材の斜視図。The perspective view of the cover member concerning a modification. 変形例に係る蓋部材の平面図。The top view of the cover member concerning a modification. 変形例に係る蓋部材の拡大平面図。The enlarged plan view of the lid member concerning a modification. 変形例に係る第１隙間を中心とした燃料電池スタックの拡大断面図。The expanded sectional view of the fuel cell stack centering on the 1st clearance gap concerning a modification.

以下、本発明に係る燃料電池スタックの実施形態について図面を参照しつつ説明する。なお、以下の説明において、特に断りの無い場合、幅方向とは、燃料電池セルの幅方向を意味する。 Hereinafter, an embodiment of a fuel cell stack according to the present invention will be described with reference to the drawings. In the following description, the width direction means the width direction of the fuel cell unless otherwise specified.

図１に示すように、燃料電池スタック１００は、複数の燃料電池セル１０と、マニホールド２０と、カバー部材５と、接合材６と、を備えている。各燃料電池セル１０は、マニホールド２０によって支持されている。マニホールド２０は、各燃料電池セル１０にガスを供給する。 As shown in FIG. 1, the fuel cell stack 100 includes a plurality of fuel cells 10, a manifold 20, a cover member 5, and a bonding material 6. Each fuel cell 10 is supported by a manifold 20. The manifold 20 supplies gas to each fuel cell 10.

［燃料電池セル］
各燃料電池セル１０は、マニホールド２０から上方に延びている。燃料電池セル１０の長手方向（ｘ軸方向）は、上下方向に延びている。また、各燃料電池セル１０は、マニホールド２０の長手方向（ｚ軸方向）に沿って、互いに間隔をあけて配置されている。以下、この各燃料電池セル１０が並ぶ方向（ｚ軸方向）を並び方向と言う。各燃料電池セル１０は、集電部材（図示省略）を介して互いに電気的に接続されている。集電部材は、導電性を有する材料から形成されている。例えば、集電部材は、酸化物セラミックスの焼成体又は金属などによって形成されている。 [Fuel battery cell]
Each fuel cell 10 extends upward from the manifold 20. The longitudinal direction (x-axis direction) of the fuel cell 10 extends in the vertical direction. Further, the fuel cells 10 are arranged at intervals from each other along the longitudinal direction (z-axis direction) of the manifold 20. Hereinafter, the direction (z-axis direction) in which the fuel cells 10 are arranged is referred to as an arrangement direction. Each fuel battery cell 10 is electrically connected to each other via a current collecting member (not shown). The current collecting member is formed from a conductive material. For example, the current collecting member is formed of a sintered body of oxide ceramics or a metal.

図２に示すように、燃料電池セル１０は、複数の発電素子部１１と、支持基板１２とを備えている。各発電素子部１１は、支持基板１２の両面に配置されている。なお、各発電素子部１１は、支持基板１２の片面のみに配置されていてもよい。各発電素子部１１は、燃料電池セル１０の長手方向（ｘ方向）において、互いに間隔をあけて配置されている。すなわち、本実施形態に係る燃料電池セル１０は、いわゆる横縞型の燃料電池セルである。各発電素子部１１は、電気的接続部１７（図３参照）によって互いに電気的に接続されている。 As shown in FIG. 2, the fuel battery cell 10 includes a plurality of power generation element portions 11 and a support substrate 12. Each power generating element portion 11 is disposed on both surfaces of the support substrate 12. Each power generation element unit 11 may be disposed only on one side of the support substrate 12. The respective power generation element portions 11 are arranged at intervals from each other in the longitudinal direction (x direction) of the fuel cell 10. That is, the fuel cell 10 according to the present embodiment is a so-called horizontal stripe type fuel cell. The power generating element portions 11 are electrically connected to each other by an electrical connection portion 17 (see FIG. 3).

支持基板１２は、燃料電池セル１０の長手方向に延びる複数のガス流路１２１を内部に有している。なお、支持基板１２の長手方向（ｘ軸方向）は、燃料電池セル１０の長手方向と同じ方向である。各ガス流路１２１は、互いに実質的に平行に延びている。各ガス流路１２１は、燃料電池セル１０の長手方向の両端部において開口している。 The support substrate 12 has a plurality of gas flow paths 121 extending in the longitudinal direction of the fuel cell 10 inside. The longitudinal direction (x-axis direction) of the support substrate 12 is the same direction as the longitudinal direction of the fuel cell 10. Each gas channel 121 extends substantially parallel to each other. Each gas flow path 121 is open at both ends in the longitudinal direction of the fuel cell 10.

図３に示すように、支持基板１２は、複数の第１凹部１２３を有している。各第１凹部１２３は、支持基板１２の両面に形成されている。各第１凹部１２３は支持基板１２の長手方向において互いに間隔をあけて配置されている。 As shown in FIG. 3, the support substrate 12 has a plurality of first recesses 123. Each first recess 123 is formed on both surfaces of the support substrate 12. The first recesses 123 are arranged at intervals in the longitudinal direction of the support substrate 12.

支持基板１２は、絶縁性である。すなわち、支持基板１２は、電子伝導性を有していない。支持基板１２は、例えば、ＣＳＺ（カルシア安定化ジルコニア）から構成され得る。或いは、支持基板１２は、ＮｉＯ（酸化ニッケル）とＹＳＺ（８ＹＳＺ）（イットリア安定化ジルコニア）とから構成されてもよいし、ＮｉＯ（酸化ニッケル）とＹ_２Ｏ_３（イットリア）とから構成されてもよいし、ＭｇＯ（酸化マグネシウム）とＭｇＡｌ_２Ｏ_４（マグネシアアルミナスピネル）とから構成されてもよい。支持基板１２は、多孔質である。支持基板１２の気孔率は、例えば、２０〜６０％程度である。 The support substrate 12 is insulative. That is, the support substrate 12 does not have electronic conductivity. The support substrate 12 can be made of, for example, CSZ (calcia stabilized zirconia). Alternatively, the support substrate 12 may be composed of NiO (nickel oxide) and YSZ (8YSZ) (yttria stabilized zirconia), or composed of NiO (nickel oxide) and Y ₂ O ₃ (yttria). Alternatively, MgO (magnesium oxide) and MgAl ₂ O ₄ (magnesia alumina spinel) may be used. The support substrate 12 is porous. The porosity of the support substrate 12 is, for example, about 20 to 60%.

各発電素子部１１は、燃料極１３、電解質１４、及び空気極１５を有している。また、各発電素子部１１は、反応防止膜１６をさらに有している。燃料極１３は、電子伝導性を有する多孔質の材料からなる焼成体である。燃料極１３は、燃料極集電部１３１と燃料極活性部１３２とを有する。 Each power generation element unit 11 includes a fuel electrode 13, an electrolyte 14, and an air electrode 15. Each power generation element unit 11 further includes a reaction preventing film 16. The fuel electrode 13 is a fired body made of a porous material having electron conductivity. The fuel electrode 13 includes a fuel electrode current collector 131 and a fuel electrode active part 132.

燃料極集電部１３１は、第１凹部１２３内に配置されている。詳細には、燃料極集電部１３１は、第１凹部１２３内に充填されており、第１凹部１２３と同様の外形を有する。各燃料極集電部１３１は、第２凹部１３１ａ及び第３凹部１３１ｂを有している。燃料極活性部１３２は、第２凹部１３１ａ内に配置されている。詳細には、燃料極活性部１３２は、第２凹部１３１ａ内に充填されている。 The fuel electrode current collector 131 is disposed in the first recess 123. Specifically, the fuel electrode current collector 131 is filled in the first recess 123 and has the same outer shape as the first recess 123. Each fuel electrode current collector 131 has a second recess 131a and a third recess 131b. The anode active part 132 is disposed in the second recess 131a. Specifically, the fuel electrode active part 132 is filled in the second recess 131a.

燃料極集電部１３１は、例えば、ＮｉＯ（酸化ニッケル）とＹＳＺ（８ＹＳＺ）（イットリア安定化ジルコニア）とから構成され得る。或いは、燃料極集電部１３１は、ＮｉＯ（酸化ニッケル）とＹ_２Ｏ_３（イットリア）とから構成されてもよいし、ＮｉＯ（酸化ニッケル）とＣＳＺ（カルシア安定化ジルコニア）とから構成されてもよい。燃料極集電部１３１の厚さ、並びに第１凹部１２３の深さは、５０〜５００μｍ程度である。 The fuel electrode current collector 131 can be composed of, for example, NiO (nickel oxide) and YSZ (8YSZ) (yttria stabilized zirconia). Alternatively, the fuel electrode current collector 131 may be composed of NiO (nickel oxide) and Y ₂ O ₃ (yttria), or composed of NiO (nickel oxide) and CSZ (calcia stabilized zirconia). Also good. The thickness of the fuel electrode current collector 131 and the depth of the first recess 123 are about 50 to 500 μm.

燃料極活性部１３２は、例えば、ＮｉＯ（酸化ニッケル）とＹＳＺ（８ＹＳＺ）（イットリア安定化ジルコニア）とから構成され得る。或いは、燃料極活性部１３２は、ＮｉＯ（酸化ニッケル）とＧＤＣ（ガドリニウムドープセリア）とから構成されてもよい。燃料極活性部１３２の厚さは、５〜３０μｍである。 The fuel electrode active part 132 can be composed of, for example, NiO (nickel oxide) and YSZ (8YSZ) (yttria stabilized zirconia). Alternatively, the fuel electrode active part 132 may be composed of NiO (nickel oxide) and GDC (gadolinium-doped ceria). The thickness of the fuel electrode active part 132 is 5 to 30 μm.

電解質１４は、燃料極１３上を覆うように配置されている。詳細には、電解質１４は、あるインターコネクタ１７１から他のインターコネクタ１７１まで燃料電池セル１０の長手方向に延びている。すなわち、燃料電池セル１０の長手方向において、電解質１４とインターコネクタ１７１とが交互に配置されている。 The electrolyte 14 is disposed so as to cover the fuel electrode 13. Specifically, the electrolyte 14 extends in the longitudinal direction of the fuel cell 10 from one interconnector 171 to another interconnector 171. That is, the electrolyte 14 and the interconnector 171 are alternately arranged in the longitudinal direction of the fuel battery cell 10.

電解質１４は、イオン伝導性を有し且つ電子伝導性を有さない緻密な材料からなる焼成体である。電解質１４は、例えば、ＹＳＺ（８ＹＳＺ）（イットリア安定化ジルコニア）から構成され得る。或いは、電解質１４は、ＬＳＧＭ（ランタンガレート）から構成されてもよい。電解質１４の厚さは、例えば、３〜５０μｍ程度である。 The electrolyte 14 is a fired body made of a dense material that has ionic conductivity and no electronic conductivity. The electrolyte 14 can be composed of, for example, YSZ (8YSZ) (yttria stabilized zirconia). Or the electrolyte 14 may be comprised from LSGM (lanthanum gallate). The thickness of the electrolyte 14 is, for example, about 3 to 50 μm.

反応防止膜１６は、緻密な材料からなる焼成体であり、平面視（ｘ軸方向視）において、燃料極活性部１３２と略同一の形状であり、燃料極活性部１３２と略同じ位置に配置されている。反応防止膜１６は、電解質１４内のＹＳＺと空気極１５内のＳｒとが反応して電解質１４と空気極１５との界面に電気抵抗が大きい反応層が形成される現象の発生を抑制するために設けられている。反応防止膜１６は、例えば、ＧＤＣ＝（Ｃｅ，Ｇｄ）Ｏ_２（ガドリニウムドープセリア）から構成され得る。反応防止膜１６の厚さは、例えば、３〜５０μｍ程度である。 The reaction preventing film 16 is a fired body made of a dense material, has substantially the same shape as the fuel electrode active portion 132 in a plan view (viewed in the x-axis direction), and is disposed at substantially the same position as the fuel electrode active portion 132. Has been. The reaction preventing film 16 suppresses occurrence of a phenomenon in which a reaction layer having a large electric resistance is formed at the interface between the electrolyte 14 and the air electrode 15 due to a reaction between YSZ in the electrolyte 14 and Sr in the air electrode 15. Is provided. The reaction preventing film 16 can be made of, for example, GDC = (Ce, Gd) O ₂ (gadolinium-doped ceria). The thickness of the reaction preventing film 16 is, for example, about 3 to 50 μm.

空気極１５は、反応防止膜１６上に配置されている。空気極１５は、電子伝導性を有する多孔質の材料からなる焼成体である。空気極１５は、例えば、ＬＳＣＦ＝（Ｌａ，Ｓｒ）（Ｃｏ，Ｆｅ）Ｏ_３（ランタンストロンチウムコバルトフェライト）から構成され得る。或いは、空気極１５は、ＬＳＦ＝（Ｌａ，Ｓｒ）ＦｅＯ_３（ランタンストロンチウムフェライト）、ＬＮＦ＝Ｌａ（Ｎｉ，Ｆｅ）Ｏ_３（ランタンニッケルフェライト）、又は、ＬＳＣ＝（Ｌａ，Ｓｒ）ＣｏＯ_３（ランタンストロンチウムコバルタイト）等から構成されてもよい。空気極１５は、ＬＳＣＦからなる第１層（内側層）とＬＳＣからなる第２層（外側層）との２層によって構成されてもよい。空気極１５の厚さは、例えば、１０〜１００μｍである。 The air electrode 15 is disposed on the reaction preventing film 16. The air electrode 15 is a fired body made of a porous material having electron conductivity. The air electrode 15 can be made of, for example, LSCF = (La, Sr) (Co, Fe) O ₃ (lanthanum strontium cobalt ferrite). Alternatively, the air electrode 15 has LSF = (La, Sr) FeO ₃ (lanthanum strontium ferrite), LNF = La (Ni, Fe) O ₃ (lanthanum nickel ferrite), or LSC = (La, Sr) CoO ₃ ( Lanthanum strontium cobaltite) or the like. The air electrode 15 may be composed of two layers of a first layer (inner layer) made of LSCF and a second layer (outer layer) made of LSC. The thickness of the air electrode 15 is, for example, 10 to 100 μm.

電気的接続部１７は、隣り合う発電素子部１１を電気的に接続するように構成されている。電気的接続部１７は、インターコネクタ１７１及び空気極集電膜１７２を有する。インターコネクタ１７１は、第３凹部１３１ｂ内に配置されている。詳細には、インターコネクタ１７１は、第３凹部１３１ｂ内に埋設（充填）されている。インターコネクタ１７１は、電子伝導性を有する緻密な材料からなる焼成体である。インターコネクタ１７１は、例えば、ＬａＣｒＯ_３（ランタンクロマイト）から構成され得る。或いは、インターコネクタ１７１は、（Ｓｒ，Ｌａ）ＴｉＯ_３（ストロンチウムチタネート）から構成されてもよい。インターコネクタ１７１の厚さは、例えば、１０〜１００μｍである。 The electrical connection portion 17 is configured to electrically connect adjacent power generation element portions 11. The electrical connection portion 17 includes an interconnector 171 and an air electrode current collector film 172. The interconnector 171 is disposed in the third recess 131b. Specifically, the interconnector 171 is embedded (filled) in the third recess 131b. The interconnector 171 is a fired body made of a dense material having electronic conductivity. The interconnector 171 can be composed of, for example, LaCrO ₃ (lanthanum chromite). Alternatively, the interconnector 171 may be made of (Sr, La) TiO ₃ (strontium titanate). The thickness of the interconnector 171 is, for example, 10 to 100 μm.

空気極集電膜１７２は、隣り合う発電素子部１１のインターコネクタ１７１と空気極１５との間を延びるように配置される。例えば、図３の左側に配置された発電素子部１１の空気極１５と、図３の右側に配置された発電素子部１１のインターコネクタ１７１とを電気的に接続するように、空気極集電膜１７２が配置されている。空気極集電膜１７２は、電子伝導性を有する多孔質の材料からなる焼成体である。 The air electrode current collector film 172 is disposed so as to extend between the interconnector 171 and the air electrode 15 of the adjacent power generation element portions 11. For example, the air electrode current collector is connected so as to electrically connect the air electrode 15 of the power generating element unit 11 disposed on the left side of FIG. 3 and the interconnector 171 of the power generating element unit 11 disposed on the right side of FIG. A membrane 172 is disposed. The air electrode current collector film 172 is a fired body made of a porous material having electron conductivity.

空気極集電膜１７２は、例えば、ＬＳＣＦ＝（Ｌａ，Ｓｒ）（Ｃｏ，Ｆｅ）Ｏ_３（ランタンストロンチウムコバルトフェライト）から構成され得る。或いは、空気極集電膜１７２は、ＬＳＣ＝（Ｌａ，Ｓｒ）ＣｏＯ_３（ランタンストロンチウムコバルタイト）から構成されてもよい。或いは、空気極集電膜１７２は、Ａｇ（銀）、Ａｇ−Ｐｄ（銀パラジウム合金）から構成されてもよい。空気極集電膜１７２の厚さは、例えば、５０〜５００μｍ程度である。 The air electrode current collector film 172 can be made of, for example, LSCF = (La, Sr) (Co, Fe) O ₃ (lanthanum strontium cobalt ferrite). Alternatively, the air electrode current collector film 172 may be made of LSC = (La, Sr) CoO ₃ (lanthanum strontium cobaltite). Or the air electrode current collection film | membrane 172 may be comprised from Ag (silver) and Ag-Pd (silver palladium alloy). The thickness of the air electrode current collector film 172 is, for example, about 50 to 500 μm.

［マニホールド］
図１及び図４に示すように、マニホールド２０は、各燃料電池セル１０にガスを供給するように構成されている。燃料ガスなどのガスが、導入配管２０１を介して、マニホールド２０の内部空間に供給される。マニホールド２０は、各燃料電池セル１０を支持している。マニホールド２０は、マニホールド本体３と、蓋部材４と、を有する。また、マニホールド２０は、内部空間と、挿入部４１（図５参照）とを有している。 [Manifold]
As shown in FIGS. 1 and 4, the manifold 20 is configured to supply gas to each fuel cell 10. A gas such as fuel gas is supplied to the internal space of the manifold 20 through the introduction pipe 201. The manifold 20 supports each fuel cell 10. The manifold 20 has a manifold body 3 and a lid member 4. The manifold 20 has an internal space and an insertion portion 41 (see FIG. 5).

図４に示すように、マニホールド本体３は、直方体状であって、上面が開口した内部空間を有する。マニホールド本体３は、底壁３１、及び側壁３２を有している。なお、底壁３１及び側壁３２は、１つの部材によって構成されている。マニホールド本体３は、例えば、金属によって形成される。より具体的には、マニホールド本体３は、フェライト系ステンレス鋼、オーステナイト系ステンレス鋼、及びＮｉ基合金よりなる群から選ばれる少なくとも１種から形成されている。 As shown in FIG. 4, the manifold body 3 has a rectangular parallelepiped shape and has an internal space whose upper surface is open. The manifold body 3 has a bottom wall 31 and a side wall 32. In addition, the bottom wall 31 and the side wall 32 are comprised by one member. The manifold body 3 is made of metal, for example. More specifically, the manifold body 3 is formed of at least one selected from the group consisting of ferritic stainless steel, austenitic stainless steel, and Ni-based alloy.

底壁３１は、平面視（ｘ軸方向視）が矩形状である。底壁３１は、平面視において、長手方向（ｚ軸方向）と幅方向（ｙ軸方向）を有している。側壁３２は、底壁３１の周縁から上方に延びている。すなわち、側壁３２は、底壁３１の長手方向に延びる一対の縁部と短手方向に延びる一対の縁部とから延びている。 The bottom wall 31 has a rectangular shape in plan view (viewed in the x-axis direction). The bottom wall 31 has a longitudinal direction (z-axis direction) and a width direction (y-axis direction) in plan view. The side wall 32 extends upward from the peripheral edge of the bottom wall 31. That is, the side wall 32 extends from a pair of edges extending in the longitudinal direction of the bottom wall 31 and a pair of edges extending in the lateral direction.

側壁３２は、側壁本体部３２１と、フランジ部３２２と、を有している。側壁本体部３２１は、底壁３１から上方に延びる部分である。側壁本体部３２１は、内部空間の側面を画定している。フランジ部３２２は、側壁本体部３２１の上端部から外方に延びる部分である。なお、側壁本体部３２１とフランジ部３２２とは一体的に延びている。 The side wall 32 has a side wall main body 321 and a flange 322. The side wall main body 321 is a portion extending upward from the bottom wall 31. The side wall main body 321 defines a side surface of the internal space. The flange portion 322 is a portion that extends outward from the upper end portion of the side wall main body portion 321. Note that the side wall main body 321 and the flange 322 extend integrally.

蓋部材４は、マニホールド本体３の上面を塞ぐように構成されている。蓋部材４の外周縁部は、側壁３２上に配置されており、側壁３２に接合されている。詳細には、蓋部材４の外周縁部は、フランジ部３２２上に接合されている。例えば、蓋部材４は、接合材によって側壁３２に接合されていてもよいし、溶接などによって側壁３２に溶融接合されていてもよい。なお、この接合材としては、後述する接合材の材料として記載した材料を用いることができる。 The lid member 4 is configured to close the upper surface of the manifold body 3. The outer peripheral edge of the lid member 4 is disposed on the side wall 32 and joined to the side wall 32. Specifically, the outer peripheral edge portion of the lid member 4 is joined on the flange portion 322. For example, the lid member 4 may be bonded to the side wall 32 by a bonding material, or may be melt bonded to the side wall 32 by welding or the like. In addition, the material described as a material of the joining material mentioned later can be used as this joining material.

図５に示すように、蓋部材４は、平面視（ｘ軸方向視）が矩形状である。蓋部材４は、挿入部４１を有している。挿入部４１は、複数の挿入孔４１１によって構成されている。各挿入孔４１１には、各燃料電池セル１０の下端部が挿入される。各挿入孔４１１は、マニホールド２０の幅方向（ｙ軸方向）に延びている。すなわち、各挿入孔４１１は、燃料電池セル１０の幅方向に延びている。また、各挿入孔４１１は、マニホールド２０の長手方向において、互いに間隔をあけて整列している。各挿入孔４１１は、隣り合う挿入孔４１１と端部が互いに揃った状態で、整列されている。すなわち、各挿入孔４１１の両端部は、隣り合う各挿入孔４１１の両端部と幅方向（ｙ軸方向）において実質的に同じ位置に配置される。 As shown in FIG. 5, the lid member 4 has a rectangular shape in plan view (viewed in the x-axis direction). The lid member 4 has an insertion portion 41. The insertion portion 41 is configured by a plurality of insertion holes 411. The lower end portion of each fuel cell 10 is inserted into each insertion hole 411. Each insertion hole 411 extends in the width direction (y-axis direction) of the manifold 20. That is, each insertion hole 411 extends in the width direction of the fuel cell 10. In addition, the insertion holes 411 are aligned at intervals in the longitudinal direction of the manifold 20. Each insertion hole 411 is aligned with adjacent insertion holes 411 and ends aligned with each other. That is, both end portions of each insertion hole 411 are disposed at substantially the same position in the width direction (y-axis direction) as both end portions of each adjacent insertion hole 411.

蓋部材４は、例えば、金属によって形成される。より具体的には、蓋部材４は、フェライト系ステンレス鋼、オーステナイト系ステンレス鋼、及びＮｉ基合金よりなる群から選ばれる少なくとも１種から形成されている。 The lid member 4 is made of metal, for example. More specifically, the lid member 4 is formed of at least one selected from the group consisting of ferritic stainless steel, austenitic stainless steel, and a Ni-based alloy.

図４に示すように、マニホールド２０は、各燃料電池セル１０を支持している。詳細には、各挿入孔４１１には、各燃料電池セル１０の下端部が挿入されている。各燃料電池セル１０は、挿入孔４１１に挿入された状態でマニホールド２０に接合されている。詳細には、後述する接合材６によって、各燃料電池セル１０はマニホールド２０に接合されている。 As shown in FIG. 4, the manifold 20 supports each fuel cell 10. Specifically, the lower end portion of each fuel cell 10 is inserted into each insertion hole 411. Each fuel cell 10 is joined to the manifold 20 while being inserted into the insertion hole 411. Specifically, each fuel cell 10 is joined to the manifold 20 by a joining material 6 described later.

図６は、各燃料電池セル１０が挿入された状態の蓋部材４の平面図である。図６に示すように、各燃料電池セル１０は、その幅方向（ｙ軸方向）において、近位端部１０１及び遠位端部１０２を有している。近位端部１０１及び遠位端部１０２は、幅方向における端部である。近位端部１０１と遠位端部１０２とは、互いに反対側を向いている。 FIG. 6 is a plan view of the lid member 4 in a state where each fuel cell 10 is inserted. As shown in FIG. 6, each fuel cell 10 has a proximal end portion 101 and a distal end portion 102 in the width direction (y-axis direction). The proximal end portion 101 and the distal end portion 102 are ends in the width direction. The proximal end 101 and the distal end 102 face away from each other.

近位端部１０１とは、燃料電池セル１０の幅方向の両端部のうち、平均中心線Ｏに近い方の端部を意味する。近位端部１０１は、燃料電池セル１０の幅方向の両端部のうち、挿入孔４１１の内壁面との距離が遠い方の端部である。なお、平均中心線Ｏとは、各燃料電池セル１０の幅方向の中心位置の平均値を通る直線を意味する。具体的には、平面視（ｘ軸方向視）において、各燃料電池セル１０の幅方向の中心位置を特定する。そして、各燃料電池セル１０の中心位置の平均値を算出し、この平均値を通り且つ幅方向に直行する直線を平均中心線Ｏとする。 The proximal end portion 101 means an end portion closer to the average center line O among both end portions in the width direction of the fuel battery cell 10. The proximal end portion 101 is an end portion of the both ends in the width direction of the fuel cell 10 that is farther from the inner wall surface of the insertion hole 411. The average center line O means a straight line that passes through the average value of the center positions of the fuel cells 10 in the width direction. Specifically, the center position in the width direction of each fuel cell 10 is specified in plan view (view in the x-axis direction). Then, an average value at the center position of each fuel cell 10 is calculated, and a straight line passing through the average value and orthogonal to the width direction is defined as an average center line O.

遠位端部１０２とは、燃料電池セル１０の幅方向の両端部のうち、平均中心線Ｏから遠い方の端部を意味する。遠位端部１０２は、燃料電池セル１０の幅方向の両端部のうち、挿入孔４１１の内壁面との距離が近い方の端部を言う。例えば、燃料電池セル１０が挿入孔４１１内において幅方向の第１側に寄せられている場合、幅方向の第１側を向く端部が遠位端部１０２となる。また、燃料電池セル１０が幅方向の第２側に寄せられている場合、幅方向の第２側を向く端部が遠位端部１０２となる。 The distal end portion 102 means an end portion farther from the average center line O among both end portions in the width direction of the fuel cell 10. The distal end portion 102 refers to the end portion of the both ends in the width direction of the fuel cell 10 that is closer to the inner wall surface of the insertion hole 411. For example, when the fuel cell 10 is brought closer to the first side in the width direction in the insertion hole 411, the end portion facing the first side in the width direction becomes the distal end portion 102. In addition, when the fuel cell 10 is brought closer to the second side in the width direction, the end portion facing the second side in the width direction becomes the distal end portion 102.

各燃料電池セル１０の両端面は、例えば、湾曲面である。平面視（ｘ軸方向視）において、各燃料電池セル１０の両端面は、円弧状となっている。近位端部１０１を含む端面と挿入孔４１１の内壁面とによって第１隙間１０３が形成されている。また、遠位端部１０２を含む端面と挿入孔４１１の内壁面とによって第２隙間１０４が形成されている。第１隙間１０３は、第２隙間１０４よりも大きい。 Both end surfaces of each fuel cell 10 are curved surfaces, for example. In plan view (view in the x-axis direction), both end faces of each fuel cell 10 are arcuate. A first gap 103 is formed by the end surface including the proximal end portion 101 and the inner wall surface of the insertion hole 411. A second gap 104 is formed by the end surface including the distal end portion 102 and the inner wall surface of the insertion hole 411. The first gap 103 is larger than the second gap 104.

少なくとも１つの燃料電池セル１０は、隣り合う他の燃料電池セル１０に対して、幅方向にずれている。具体的には、少なくとも１つの燃料電池セル１０の遠位端部１０２は、隣り合う燃料電池セル１０の近位端部１０１及び遠位端部１０２のうち近い方の端部（本実施形態では近位端部１０１）に対して幅方向にずれている。このずれ量ｄ３は、放熱性の観点からは、例えば、約１．０ｍｍ以上とすることが好ましい。 At least one fuel battery cell 10 is shifted in the width direction with respect to other adjacent fuel battery cells 10. Specifically, the distal end portion 102 of at least one fuel battery cell 10 is a proximal end portion 101 or a distal end portion 102 of the adjacent fuel battery cells 10 (in this embodiment, the closer end portion). It is offset in the width direction relative to the proximal end 101). The amount of deviation d3 is preferably about 1.0 mm or more from the viewpoint of heat dissipation.

本実施形態では、各燃料電池セル１０は、幅方向において交互に異なる側にずれている。すなわち、幅方向の第１側（図６の上側）にずれる燃料電池セル１０と、幅方向の第２側（図６の下側）にずれる燃料電池セル１０とが並び方向（ｚ方向）に交互に並んでいる。 In the present embodiment, the fuel cells 10 are shifted to different sides alternately in the width direction. That is, the fuel cell 10 shifted to the first side in the width direction (upper side in FIG. 6) and the fuel cell 10 shifted to the second side in the width direction (lower side in FIG. 6) are arranged in the alignment direction (z direction). They are lined up alternately.

幅方向の中心位置が平均中心線Ｏから最もずれている燃料電池セル１０において、平均中心線Ｏから遠位端部１０２までの距離ｗ２に対する、平均中心線Ｏから近位端部１０１までの距離ｗ１の割合ｗ１／ｗ２は、放熱性の観点から、約０．９９以下とすることが好ましい。また、前記割合ｗ１／ｗ２は、集電部材が燃料電池セル１０から剥離することを防止する観点からは、約０．６６以上とすることが好ましい。なお、各燃料電池セル１０の幅Ｗ（＝ｗ１＋ｗ２）は、例えば、２０〜２００ｍｍ程度とすることができる。 In the fuel cell 10 whose center position in the width direction is most deviated from the average center line O, the distance from the average center line O to the proximal end 101 with respect to the distance w2 from the average center line O to the distal end 102 The ratio w1 / w2 of w1 is preferably about 0.99 or less from the viewpoint of heat dissipation. The ratio w1 / w2 is preferably about 0.66 or more from the viewpoint of preventing the current collecting member from peeling from the fuel cell 10. In addition, the width W (= w1 + w2) of each fuel battery cell 10 can be about 20-200 mm, for example.

ここで、上述したように、各挿入孔４１１は、幅方向（ｙ軸方向）において互いに異なる側にずれていない。すなわち、各挿入孔４１１の両端部の位置は、幅方向（ｙ軸方向）において実質的に互いに同じである。このため、各燃料電池セル１０の幅方向（ｙ軸方向）において、近位端部１０１と挿入孔４１１の内壁面との距離ｄ１は、遠位端部１０２と挿入孔４１１の内壁面との距離ｄ２よりも大きい。 Here, as described above, the insertion holes 411 are not shifted to different sides in the width direction (y-axis direction). That is, the positions of both ends of each insertion hole 411 are substantially the same in the width direction (y-axis direction). Therefore, in the width direction (y-axis direction) of each fuel cell 10, the distance d1 between the proximal end portion 101 and the inner wall surface of the insertion hole 411 is the distance between the distal end portion 102 and the inner wall surface of the insertion hole 411. It is larger than the distance d2.

［カバー部材］
図７に示すように、カバー部材５は、板状の部材であって、凹部５１を有している。凹部５１は、燃料電池セル１０の並び方向（ｚ軸方向）に間隔をあけて配置されている。凹部５１は、対応する各燃料電池セル１０の近位端部１０１に沿った形状を有している。具体的には、平面視（ｘ軸方向視）において、凹部５１は円弧状となっている。 [Cover member]
As shown in FIG. 7, the cover member 5 is a plate-like member and has a recess 51. The recesses 51 are arranged with an interval in the arrangement direction (z-axis direction) of the fuel cells 10. The recess 51 has a shape along the proximal end portion 101 of each corresponding fuel cell 10. Specifically, the recess 51 has an arc shape in plan view (view in the x-axis direction).

カバー部材５は、例えば金属製である。より具体的には、カバー部材５は、フェライト系ステンレス鋼、オーステナイト系ステンレス鋼、及びＮｉ基合金よりなる群から選ばれる少なくとも１種から形成されている。なお、カバー部材５は、セラミックスであってもよい。具体的には、カバー部材５は、ジルコニア、マグネシア、スピネル、及び結晶化ガラスよりなる群から選ばれる少なくとも１種から形成されている。 The cover member 5 is made of metal, for example. More specifically, the cover member 5 is formed of at least one selected from the group consisting of ferritic stainless steel, austenitic stainless steel, and a Ni-based alloy. The cover member 5 may be ceramic. Specifically, the cover member 5 is formed of at least one selected from the group consisting of zirconia, magnesia, spinel, and crystallized glass.

図１及び図４に示すように、カバー部材５は、蓋部材４上に配置されており、第１隙間１０３を上方から塞いでいる。カバー部材５は、マニホールド２０の蓋部材４に接合されている。なお、カバー部材５は、マニホールド２０の蓋部材４と、接合材によって接合されていてもよいし、溶接などによって溶融接合されていてもよい。なお、接合材は、後述する接合材６の材料として記載した材料を採用することができる。 As shown in FIGS. 1 and 4, the cover member 5 is disposed on the lid member 4 and closes the first gap 103 from above. The cover member 5 is joined to the lid member 4 of the manifold 20. The cover member 5 may be joined to the lid member 4 of the manifold 20 by a joining material, or may be melt-joined by welding or the like. In addition, the material described as a material of the joining material 6 mentioned later can be employ | adopted for a joining material.

［接合材］
図８は、第２隙間１０４を中心とした燃料電池スタック１００の拡大断面図である。図８に示すように、接合材６は、燃料電池セル１０とマニホールド２０とを接合している。接合材６は、第２隙間１０４内に充填されている。なお、接合材６は、第２隙間１０４内を埋めるとともに、第２隙間１０４内から上方に溢れ出た状態となっている。接合材６は、燃料電池セル１０の遠位端部１０２、マニホールド２０の蓋部材４の上面、及び挿入孔４１１の内壁面と接触している。 [Bonding material]
FIG. 8 is an enlarged cross-sectional view of the fuel cell stack 100 around the second gap 104. As shown in FIG. 8, the joining material 6 joins the fuel battery cell 10 and the manifold 20. The bonding material 6 is filled in the second gap 104. The bonding material 6 fills the second gap 104 and overflows upward from the second gap 104. The bonding material 6 is in contact with the distal end portion 102 of the fuel battery cell 10, the upper surface of the lid member 4 of the manifold 20, and the inner wall surface of the insertion hole 411.

接合材６は、ガラス材料を含んでいる。好ましくは、接合材６は、結晶化ガラスである。この結晶化ガラスとしては、例えば、ＳｉＯ_２−Ｂ_２Ｏ_３系、ＳｉＯ_２−ＣａＯ系、又はＳｉＯ_２−ＭｇＯ系が採用され得る。なお、本明細書では、結晶化ガラスとは、全体積に対する「結晶相が占める体積」の割合（結晶化度）が６０％以上であり、全体積に対する「非晶質相及び不純物が占める体積」の割合が４０％未満のガラスを指す。なお、接合材６の材料として、非晶質ガラス等が採用されてもよい。具体的には、接合材６は、ＳｉＯ_２−ＭｇＯ−Ｂ_２Ｏ_５−Ａｌ_２Ｏ_３系及びＳｉＯ_２−ＭｇＯ−Ａｌ_２Ｏ_３−ＺｎＯ系よりなる群から選ばれる少なくとも一種である。 The bonding material 6 includes a glass material. Preferably, the bonding material 6 is crystallized glass. As this crystallized glass, for example, a SiO ₂ —B ₂ O ₃ system, a SiO ₂ —CaO system, or a SiO ₂ —MgO system may be employed. In this specification, crystallized glass means that the ratio (crystallinity) of “volume occupied by crystal phase” to the total volume is 60% or more, and “volume occupied by amorphous phase and impurities relative to the total volume”. "Indicates a glass having a ratio of less than 40%. Note that amorphous glass or the like may be employed as the material of the bonding material 6. Specifically, the bonding material 6 is at least one selected from the group consisting of SiO ₂ —MgO—B ₂ O ₅ —Al ₂ O ₃ and SiO ₂ —MgO—Al ₂ O ₃ —ZnO.

燃料電池セル１０の支持基板１２の外周面、特に、燃料電池セル１０のうち、接合材６と接触する遠位端部１０２は、例えば、セラミックスによって形成されている。例えば、遠位端部１０２は、ＹＳＺ（８ＹＳＺ）（イットリア安定化ジルコニア）、ＧＤＣ（ガドリニウムドープセリア）、及びＭｇＯ（酸化マグネシウム）よりなる群からなる少なくとも１種によって形成されている。なお、近位端部１０１も同様の材料で形成されている。 The outer peripheral surface of the support substrate 12 of the fuel cell 10, in particular, the distal end portion 102 in contact with the bonding material 6 in the fuel cell 10 is formed of ceramics, for example. For example, the distal end portion 102 is formed of at least one selected from the group consisting of YSZ (8YSZ) (yttria stabilized zirconia), GDC (gadolinium doped ceria), and MgO (magnesium oxide). The proximal end portion 101 is also made of the same material.

図９は、第１隙間１０３を中心とした燃料電池スタック１００の拡大断面図である。図９に示すように、接合材６は、カバー部材５と燃料電池セル１０とを接合している。接合材６は、カバー部材５の上面、及び燃料電池セル１０の近位端部１０１と接触している。なお、カバー部材５と燃料電池セル１０との間に隙間が形成されている場合は、接合材６はその隙間に充填されることが好ましい。接合材６は、燃料電池セル１０の下端部を囲むように配置されている。 FIG. 9 is an enlarged cross-sectional view of the fuel cell stack 100 around the first gap 103. As shown in FIG. 9, the joining material 6 joins the cover member 5 and the fuel cell 10. The bonding material 6 is in contact with the upper surface of the cover member 5 and the proximal end portion 101 of the fuel cell 10. In addition, when the clearance gap is formed between the cover member 5 and the fuel cell 10, it is preferable that the joining material 6 is filled with the clearance gap. The bonding material 6 is disposed so as to surround the lower end portion of the fuel battery cell 10.

［製造方法］
次に、上述したように構成された燃料電池スタック１００の製造方法について説明する。 [Production method]
Next, a method for manufacturing the fuel cell stack 100 configured as described above will be described.

まず、マニホールド２０の蓋部材４の各挿入孔４１１に、各燃料電池セル１０の下端部を挿入する。なお、この時点では、各燃料電池セル１０は幅方向にずれていなくてもよい。また、蓋部材４を予めマニホールド本体３に接合していてもよいし、各燃料電池セル１０を蓋部材４に接合した後に、その蓋部材４をマニホールド本体３に接合してもよい。 First, the lower end portion of each fuel cell 10 is inserted into each insertion hole 411 of the lid member 4 of the manifold 20. At this time, each fuel cell 10 may not be displaced in the width direction. Further, the lid member 4 may be joined to the manifold body 3 in advance, or after joining each fuel cell 10 to the lid member 4, the lid member 4 may be joined to the manifold body 3.

次に、少なくとも１つの燃料電池セル１０を、例えば、幅方向の第１側（図４の左側）に押圧して、各挿入孔４１１内において幅方向の第１側に寄せる。すなわち、少なくとも１つの燃料電池セル１０を隣り合う他の燃料電池セル１０に対して幅方向にずらす。詳細には、次のようにして、各燃料電池セル１０を幅方向の第１側に寄せる。まず、カバー部材５を第１隙間１０３上に配置する。ここで、カバー部材５は、第１隙間１０３を塞いでいる。カバー部材５の各凹部５１は、各燃料電池セル１０の近位端部１０１と対向している。そして、カバー部材５によって各燃料電池セル１０を幅方向の第１側（図４の左側）に押圧し、挿入孔４１１内において燃料電池セル１０を幅方向の第１側に寄せる。このとき、カバー部材５の各凹部５１の内壁面は、各燃料電池セル１０の近位端部１０１に当接している。 Next, at least one fuel battery cell 10 is pressed, for example, to the first side in the width direction (left side in FIG. 4) and brought closer to the first side in the width direction in each insertion hole 411. That is, at least one fuel cell 10 is shifted in the width direction with respect to other adjacent fuel cells 10. Specifically, each fuel cell 10 is brought closer to the first side in the width direction as follows. First, the cover member 5 is disposed on the first gap 103. Here, the cover member 5 closes the first gap 103. Each concave portion 51 of the cover member 5 faces the proximal end portion 101 of each fuel cell 10. Then, each fuel cell 10 is pressed to the first side in the width direction (left side in FIG. 4) by the cover member 5, and the fuel cell 10 is brought closer to the first side in the width direction in the insertion hole 411. At this time, the inner wall surface of each recess 51 of the cover member 5 is in contact with the proximal end portion 101 of each fuel cell 10.

燃料電池セル１０が幅方向の第１側に寄せられた結果、その燃料電池セル１０は、隣り合う他の燃料電池セル１０に対して、幅方向にずれる。次に、接合材６によって、各燃料電池セル１０をマニホールド２０に接合する。接合材６は、燃料電池セル１０が挿入された挿入孔４１１の隙間を充填するように塗布される。 As a result of the fuel cell 10 being moved toward the first side in the width direction, the fuel cell 10 is shifted in the width direction with respect to the other adjacent fuel cell 10. Next, the fuel cells 10 are joined to the manifold 20 by the joining material 6. The bonding material 6 is applied so as to fill a gap between the insertion holes 411 into which the fuel cells 10 are inserted.

次に、カバー部材５を蓋部材４に接合する。例えば、カバー部材５を蓋部材４に溶接したり、接合材を介してカバー部材５を蓋部材４に接合する。なお、接合材６を塗布する前に、カバー部材５を蓋部材４に接合してもよい。 Next, the cover member 5 is joined to the lid member 4. For example, the cover member 5 is welded to the lid member 4 or the cover member 5 is joined to the lid member 4 via a joining material. Note that the cover member 5 may be bonded to the lid member 4 before the bonding material 6 is applied.

以上のように構成された燃料電池スタック１００は、次のようにして発電する。マニホールド２０を介して各燃料電池セル１０の各ガス流路１２１内に燃料ガス（水素ガス等）を供給するとともに、燃料電池セル１０の両面を酸素を含むガス（空気等）に曝すことにより、電解質１４の両側面間に生じる酸素分圧差によって起電力が発生する。この燃料電池スタック１００を外部の負荷に接続すると、空気極１５において下記（１）式に示す電気化学反応が起こり、燃料極１３において下記（２）式に示す電気化学反応が起こり、電流が流れる。
（１／２）・Ｏ_２＋２ｅ⁻→Ｏ^２− …（１）
Ｈ_２＋Ｏ^２−→Ｈ_２Ｏ＋２ｅ⁻ …（２） The fuel cell stack 100 configured as described above generates power as follows. By supplying a fuel gas (hydrogen gas or the like) into each gas flow path 121 of each fuel cell 10 via the manifold 20 and exposing both surfaces of the fuel cell 10 to a gas (such as air) containing oxygen, An electromotive force is generated by an oxygen partial pressure difference generated between both side surfaces of the electrolyte 14. When this fuel cell stack 100 is connected to an external load, an electrochemical reaction shown in the following formula (1) occurs in the air electrode 15, an electrochemical reaction shown in the following formula (2) occurs in the fuel electrode 13, and a current flows. .
(1/2) · O ₂ + 2e ⁻ → O ²⁻ (1)
H ₂ + O ²⁻ → H ₂ O + 2e ⁻ (2)

酸素を含むガスは、例えば、図１０に示すように、各燃料電池セル１０の幅方向の第１側から各燃料電池セル１０の間に供給される。詳細には、燃料電池スタック１００は、ガス供給部材４００をさらに備えている。ガス供給部材４００は、各燃料電池セル１０の間に空気などのガスを供給するように構成されている。なお、ガス供給部材４００は、ガスを幅方向に沿って供給するように構成されている。 For example, as shown in FIG. 10, the gas containing oxygen is supplied between the fuel cells 10 from the first side in the width direction of the fuel cells 10. Specifically, the fuel cell stack 100 further includes a gas supply member 400. The gas supply member 400 is configured to supply a gas such as air between the fuel cells 10. The gas supply member 400 is configured to supply gas along the width direction.

詳細には、ガス供給部材４００は、複数のガス供給孔４０１を有している。各ガス供給孔４０１は、燃料電池セル１０の並び方向に間隔をあけて配置されている。各燃料電池セル１０の下端部に向かってから供給されたガスが効率的に上方へ流れるよう、幅方向（ｙ軸方向）において案内板がガス供給部材４００と反対側に設置されていてもよい。案内板は、平板状であって、各燃料電池セル１０の長手方向に延びるとともに、燃料電池セル１０の並び方向に延びている。 Specifically, the gas supply member 400 has a plurality of gas supply holes 401. The gas supply holes 401 are arranged at intervals in the arrangement direction of the fuel cells 10. A guide plate may be installed on the side opposite to the gas supply member 400 in the width direction (y-axis direction) so that the gas supplied from the bottom of each fuel cell 10 flows efficiently upward. . The guide plate has a flat plate shape and extends in the longitudinal direction of each fuel cell 10 and extends in the direction in which the fuel cells 10 are arranged.

［変形例］
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。 [Modification]
As mentioned above, although embodiment of this invention was described, this invention is not limited to these, A various change is possible unless it deviates from the meaning of this invention.

変形例１
上記実施形態に係る燃料電池スタック１００は、１つのカバー部材５につき１つの第１隙間１０３を覆っていたが、１つのカバー部材５が複数の第１隙間１０３を覆っていてもよい。例えば、隣り合う燃料電池セル１０が幅方向において同じ側にずれているとき、図１１に示すような複数の凹部５１を有するカバー部材５を用いれば、複数の第１隙間１０３を覆うことができる。また、燃料電池スタック１００は、カバー部材５を備えていなくてもよい。 Modification 1
Although the fuel cell stack 100 according to the above embodiment covers one first gap 103 per cover member 5, one cover member 5 may cover a plurality of first gaps 103. For example, when the adjacent fuel cells 10 are shifted to the same side in the width direction, the plurality of first gaps 103 can be covered by using the cover member 5 having a plurality of recesses 51 as shown in FIG. . Further, the fuel cell stack 100 may not include the cover member 5.

変形例２
上記実施形態では、蓋部材４の挿入部４１は、複数の挿入孔４１１から構成されているが、挿入部４１の構成はこれに限定されない。例えば、図１２に示すように、蓋部材４の挿入部４１は、１つの挿入孔４１１から構成されていてもよい。そして、複数の燃料電池セル１０が、１つの挿入孔４１１内に挿入されていてもよい。 Modification 2
In the said embodiment, although the insertion part 41 of the cover member 4 is comprised from the some insertion hole 411, the structure of the insertion part 41 is not limited to this. For example, as shown in FIG. 12, the insertion portion 41 of the lid member 4 may be composed of one insertion hole 411. A plurality of fuel cells 10 may be inserted into one insertion hole 411.

変形例３
上記実施形態では、各燃料電池セル１０が幅方向において交互に異なる側にずれているが、各燃料電池セル１０の配置はこれに限定されない。例えば、図１３に示すように、１つの燃料電池セル１０が幅方向の第２側（図１３の下側）にずれており、残りの燃料電池セル１０が幅方向の第１側（図１３の上側）にずれていてもよい。 Modification 3
In the said embodiment, although each fuel cell 10 has shifted | deviated to the different side alternately in the width direction, arrangement | positioning of each fuel cell 10 is not limited to this. For example, as shown in FIG. 13, one fuel cell 10 is shifted to the second side in the width direction (lower side in FIG. 13), and the remaining fuel cell 10 is moved to the first side in the width direction (FIG. 13). May be shifted to the upper side).

変形例４
上記実施形態では、接合材６は、第２隙間１０４内を充填していたが、特にこれに限定されない。例えば、図１４に示すように、接合材６は、第２隙間１０４の上方に位置しており、第２隙間１０４を充填していなくてもよい。すなわち、接合材６は、遠位端部１０２及び蓋部材４の上面に接触しており、挿入孔４１１の内壁面とは接触していなくてもよい。 Modification 4
In the said embodiment, although the joining material 6 filled the inside of the 2nd clearance gap 104, it is not specifically limited to this. For example, as illustrated in FIG. 14, the bonding material 6 is located above the second gap 104 and does not need to fill the second gap 104. That is, the bonding material 6 is in contact with the distal end portion 102 and the upper surface of the lid member 4, and may not be in contact with the inner wall surface of the insertion hole 411.

変形例５
上記実施形態では、幅方向の最もずれている燃料電池セル１０において、割合ｗ１／ｗ２が約０．９６以下としていたが、幅方向の中心位置が平均中心線Ｏからずれている燃料電池セル１０の少なくとも１つにおいて、割合ｗ１／ｗ２が０．９９以下であればよい。同様に、幅方向の中心位置が平均中心線Ｏからずれている燃料電池セル１０の少なくとも一つにおいて、割合ｗ１／ｗ２が０．６６以上であればよい。 Modification 5
In the above embodiment, the ratio w1 / w2 of the fuel cells 10 that are most shifted in the width direction is about 0.96 or less, but the fuel cells 10 whose center positions in the width direction are shifted from the average center line O In at least one of the above, the ratio w1 / w2 may be 0.99 or less. Similarly, in at least one of the fuel cells 10 whose center position in the width direction is shifted from the average center line O, the ratio w1 / w2 may be 0.66 or more.

以下に実施例及び比較例を示して、本発明をさらに具体的に説明する。なお、本発明は、下記実施例に限定されるものではない。 The present invention will be described more specifically with reference to the following examples and comparative examples. In addition, this invention is not limited to the following Example.

実施例１〜２２、及び比較例１〜４に係る燃料電池スタックを以下のように作製した。 Fuel cell stacks according to Examples 1 to 22 and Comparative Examples 1 to 4 were produced as follows.

まず、上記実施形態と同様の構成のマニホールド２０及び燃料電池セル１０を準備した。なお、蓋部材４は３つの挿入孔４１１を有している。そして、１つの挿入孔４１１につき１枚の燃料電池セル１０を挿入し、接合材６によって挿入孔４１１の隙間を充填するとともに、燃料電池セル１０をマニホールド２０に接合した。なお、実施例１〜２２では、３つの燃料電池セル１０のうち、並び方向の中央に配置された燃料電池セル１０を幅方向において最もずらした。両端に配置された各燃料電池セル１０は、幅方向において互いに同じ位置に配置した。比較例１〜４では、３つの燃料電池セル１０は、幅方向において同じ位置に配置されており、幅方向においてずれていない。 First, the manifold 20 and the fuel cell 10 having the same configuration as the above embodiment were prepared. The lid member 4 has three insertion holes 411. Then, one fuel cell 10 was inserted into one insertion hole 411, the gap between the insertion holes 411 was filled with the bonding material 6, and the fuel cell 10 was bonded to the manifold 20. In Examples 1 to 22, the fuel cell 10 arranged at the center in the arrangement direction among the three fuel cells 10 was most shifted in the width direction. The fuel cells 10 arranged at both ends were arranged at the same position in the width direction. In Comparative Examples 1 to 4, the three fuel cells 10 are arranged at the same position in the width direction and are not displaced in the width direction.

また、各燃料電池セル１０の間に集電部材を配置し、各集電部材と各燃料電池セルとを（Ｍｎ，Ｃｏ）_３Ｏ_４によって接合した。なお、集電部材は、ステンレス材によって作製した。 Also, placing the current collecting member between each fuel cell 10, and joined to the respective current collecting member and each of the fuel cells (Mn, Co) by ₃ O _4. The current collecting member was made of a stainless material.

実施例１〜２２、及び比較例１〜４の燃料電池スタック１００において、各燃料電池セル１０の幅Ｗ、幅方向において最もずれている燃料電池セル１０の距離ｗ１、ｗ２、割合ｗ１／ｗ２、及びズレ量ｄ３は表１に示す通りである。 In the fuel cell stacks 100 of Examples 1 to 22 and Comparative Examples 1 to 4, the width W of each fuel cell 10, the distances w1 and w2 of the fuel cells 10 that are most shifted in the width direction, the ratio w1 / w2, The deviation d3 is as shown in Table 1.

（評価方法）
以上のようにして作製された実施例１〜２２、及び比較例１〜４の燃料電池スタック１００に対して、放熱性の評価を行った。具体的には、燃料電池スタック１００について発電試験を実施し、各燃料電池セル間および両端の燃料電離セルの外側に熱電対を設置し、温度分布を測定することにより評価を行った。表1では、各燃料電池セル間に設置した熱電対と両端の燃料電池セルの外側に設置した熱電対の温度差が１０%未満になったものを「○」、１０％以上になったものを「×」と評価した。 (Evaluation method)
Evaluation of heat dissipation was performed on the fuel cell stacks 100 of Examples 1-22 and Comparative Examples 1-4 manufactured as described above. Specifically, a power generation test was performed on the fuel cell stack 100, and thermocouples were installed between the fuel cells and outside the fuel ionization cells at both ends, and evaluation was performed by measuring the temperature distribution. In Table 1, “○” indicates that the temperature difference between the thermocouple installed between each fuel cell and the thermocouple installed outside the fuel cell at both ends is less than 10%, and 10% or more. Was evaluated as “×”.

また、実施例１〜２２に対して、熱サイクル試験を実施し、集電部材による燃料電池セルの接合状態の評価を行った。具体的には、大気中において、７５０℃に加熱し、1時間保持したあと、室温に戻す熱処理を２０回繰り返した。表１では、熱処理後に剥離が見られなかったものを「○」と評価し、剥離が生じたものを「×」と評価した。 Moreover, the thermal cycle test was implemented with respect to Examples 1-22, and the joining state of the fuel cell by a current collection member was evaluated. Specifically, in the air, heating to 750 ° C., holding for 1 hour, and then returning to room temperature were repeated 20 times. In Table 1, the case where peeling was not observed after the heat treatment was evaluated as “◯”, and the case where peeling occurred was evaluated as “x”.

表１に示すように、放熱性について、実施例１〜２２では、燃料電池セルスタック中央部と外側の温度差が１０％未満であったのに対して、比較例１〜４では、燃料電池セルスタック中央部と外側の温度差が１０％以上となった。この結果より、少なくとも１つの燃料電池セル１０を幅方向にずらすことによって、燃料電池スタック１００の放熱性が向上し、燃料電池セルスタックの温度分布が改善することが分かった。 As shown in Table 1, in terms of heat dissipation, in Examples 1 to 22, the temperature difference between the center of the fuel cell stack and the outside was less than 10%, whereas in Comparative Examples 1 to 4, the fuel cell The temperature difference between the center of the cell stack and the outside was 10% or more. From this result, it has been found that by shifting at least one fuel cell 10 in the width direction, the heat dissipation of the fuel cell stack 100 is improved and the temperature distribution of the fuel cell stack is improved.

また、表１に示すように、実施例１〜１８のように燃料電池セル１０を幅方向にずらした燃料電池スタック１００において、ｗ１／ｗ２を０．６６以上とすることによって、集電部材の剥離を防止することができることが分かった。すなわち、実施例１〜１８では、熱処理後も集電部材と燃料電池セルとが剥離しておらず、初期の接合状態を維持していた。これは、実施例１〜１８において、割合ｗ１／ｗ２を０．６６以上にしたことによって、熱サイクルによって接合部に発生する応力が緩和されたためであると考えられる。 Further, as shown in Table 1, in the fuel cell stack 100 in which the fuel cells 10 are shifted in the width direction as in Examples 1 to 18, by setting w1 / w2 to 0.66 or more, It was found that peeling can be prevented. That is, in Examples 1-18, the current collection member and the fuel cell were not peeled even after the heat treatment, and the initial bonded state was maintained. This is presumably because, in Examples 1 to 18, the ratio w1 / w2 was set to 0.66 or more, so that the stress generated in the joint portion was alleviated by the thermal cycle.

５：カバー部材
６：接合材
１０：燃料電池セル
２０：マニホールド
４１：挿入部
１００：燃料電池スタック
１０１：近位端部
１０２：遠位端部
４１１：挿入孔 5: Cover member 6: Bonding material 10: Fuel cell 20: Manifold 41: Insertion portion 100: Fuel cell stack 101: Proximal end portion 102: Distal end portion 411: Insertion hole

Claims

A manifold having an internal space and an insertion portion communicating with the internal space;
A plurality of fuel cells joined to the manifold in a state of being inserted into the insertion portion;
With
Each fuel cell has a proximal end and a distal end in the width direction,
At least one of the fuel cells is shifted in the width direction with respect to other adjacent fuel cells.
Fuel cell stack.

When a straight line passing through an average value of the center positions of the fuel cells in the width direction and orthogonal to the width direction is defined as an average center line, the distal end from the average center line in the at least one fuel cell The ratio (w1 / w2) of the distance (w1) from the average center line to the proximal end with respect to the distance (w2) to the end is 0.99 or less.
The fuel cell stack according to claim 1.

Among the fuel cells, in the fuel cell that is most shifted in the width direction, from the average center line to the distal end with respect to the distance (w2) from the average center line to the distal end. The ratio (w1 / w2) of the distance (w1) is 0.96 or less.
The fuel cell stack according to claim 2.

The fuel cells are alternately shifted to different sides in the width direction.
The fuel cell stack according to any one of claims 1 to 3.

A cover member covering a gap defined by the proximal end portion and an inner wall surface of the insertion portion;
The fuel cell stack according to any one of claims 1 to 4.

A distance d1 between the proximal end portion and the inner wall surface of the insertion portion is larger than a distance d2 between the distal end portion and the inner wall surface;
The fuel cell stack according to any one of claims 1 to 5.

The insertion portion has a plurality of insertion holes,
A fuel cell is inserted into each of the plurality of insertion holes.
The fuel cell stack according to any one of claims 1 to 6.

Each insertion hole extends in the width direction,
The positions of both end portions of each insertion hole are substantially the same in the width direction.
The fuel cell stack according to claim 7.

It further comprises a bonding material for bonding the fuel cell and the manifold,
The fuel cell stack according to any one of claims 1 to 8.

The bonding material includes a glass material,
The fuel cell stack according to claim 9.