JP2021125446A - 燃料電池システム - Google Patents

Abstract

【課題】集電及び配線に関する合理的な構成が適用され、かつ安定的に電力を供給することが可能な燃料電池システムを提供する。
【解決手段】燃料電池システム１０は、平板状の電極複合体１２と空気極集電体１４と空気供給板１６と接続フランジ１８と第１ガラスシール２０と絶縁板２２と接続板２４と負極燃料物質体２６と密閉容器２８と第２ガラスシール３０とを有する。空気供給板１６は、空気極集電体１４を介して電極複合体１２の空気極１２ａの表面に電気的に接続されるものであり、正極接続端子１６ａを有する。接続フランジ１８は、電極複合体１２の空気極側の外縁部１２ｄの表面とその外縁部１２ｄに隣接した全ての端面１２ｅとを覆うものである。第１ガラスシール２０は、接続フランジ１８と外縁部１２ｄとの間に配置されたものである。接続板２４は、電極複合体１２の燃料極１２ｂの表面に電気的に接続されるものであり、負極接続端子２４ｂを有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、据え置き用あるいは自動車等の移動体用の電源として有用な燃料電池システムに関するものであり、特に鉄粉を用いて系内で燃料ガスを再生する固体酸化物形燃料電池システムに関するものである。

燃料電池は、燃料気体を供給することで発電体に電力を発生させる手段である。燃料電池の中でも酸素イオン伝導性の無機固体電解質を用いた固体酸化物形燃料電池（ＳＯＦＣ、Solid Oxide Fuel Cell）は、クリーンで発電効率の高い優れた発電装置であることが知られている。また、燃料電池の放電によって消費された燃料気体を復元させる仕組みを持ち、二次電池として使用できる燃料電池システムが開発されている。

特許文献１には、酸化性ガス（例えば水蒸気）との酸化反応によって燃料（例えば水素）を発生し、還元性ガス（例えば水素）との還元反応により再生可能な燃料発生部と、電解質膜の両面に燃料極と酸化剤極である空気極を接合した燃料電池部と、燃料発生部及び燃料電池部の温度を調節するヒータと、燃料発生部、燃料電池部、及びヒータを収容する容器と、を備え、かつ密閉又は閉鎖された空間を有する２次電池型燃料電池システムが記載され、その空間は、容器と燃料電池部とによって形成され、燃料発生部及びヒータを収容し、その空間内には、燃料発生部から発生する水素ガス及び発電によって発生する水蒸気が循環することが記載されている。

特許第５８９６０１５号

特許文献１の２次電池型燃料電池システムには、集電及び配線に関する合理的な構成が検討されていないという問題があった。また、２次電池型燃料電池システムの温度が作動中の温度変動によって変化した場合に、容器と燃料電池部との熱膨張率の差異によって、容器の対向する２つの内面と燃料電池部の両側の端面との間に隙間が生じ、その隙間から水素ガス及び水蒸気が漏出するので、安定的に電力を供給することができないという問題があった。

本発明は、従来のこのような問題点に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、集電及び配線に関する合理的な構成が適用され、かつ安定的に電力を供給することが可能な燃料電池システムを提供することにある。
また、本発明の他の目的は、上記目的に加え、従来と同等以上に出力を大きくすることが可能な燃料電池システムを提供することにある。

本発明者は、上記目的を達成するために、鋭意研究を重ねた結果、まず、空気極を覆うように配置した空気極集電体を介して空気極の表面に空気供給板を電気的に接続し、その空気供給板に正極接続端子を配置すると共に、燃料極の表面に接続板を電気的に接続し、その接続板に負極接続端子を配置することによって、集電及び配線に関する合理的な構成を適用できることを見出した。

また、本発明者は、平板状の電極複合体、接続板、密閉容器、及び接続板と密閉容器との間のガラスシールを使用して負極燃料物質体を気密に収納する構成に対して、電極複合体の空気極側の外縁部の表面とその外縁部に隣接した全ての端面とを覆う接続フランジ、及び接続フランジとその外縁部との間に配置されたガラスシールを追加することによって、水素ガス及び水蒸気の漏出を防ぐことができることを見出し、本発明に至ったものである。

即ち、本発明は、放電時に空気中の酸素を酸素イオンに還元する空気極、放電時に水素ガスを水蒸気に酸化する燃料極、及び空気極と燃料極との間に形成され、酸素イオンを伝導する平板状の気密性の固体電解質体から成る平板状の電極複合体と、空気極を覆うように配置された空気極集電体と、空気極集電体を覆うように配置され、空気極集電体との間に形成された空気の流路を持ち、空気極集電体を介して空気極の表面に電気的に接続される空気供給板と、電極複合体の空気極側の外縁部の表面とその外縁部に隣接した全ての端面とを覆う接続フランジと、接続フランジと外縁部との間に配置された第１ガラスシールと、接続フランジと空気供給板との間に配置された絶縁板と、電極複合体の燃料極の側の表面の一部を露出させる貫通孔を備え、接続フランジに気密に接合され、燃料極の表面に電気的に接続される接続板と、水蒸気と反応して水素ガスを生成し、自らは酸化物となる負極燃料物質体と、負極燃料物質体が気密に収容される内部空間を備えると共に、内部空間を構成する壁の一部に、内部空間の中の水素ガスを貫通孔を介して燃料極の表面に接触させるための開口部及び開口部を塞ぐために接続板が気密に固定される外周部を備えた密閉容器と、接続板と外周部との間に配置された第２ガラスシールと、を有し、電極複合体及び負極燃料物質体は、それぞれの所定の温度に加熱維持されるものであり、空気供給板は、正極接続端子を有し、接続板は、負極接続端子を有する燃料電池システムを提供するものである。

ここで、上記においては、負極燃料物質体の重力が第１ガラスシールに掛かるように、密閉容器は上方に、空気供給板は下方に配置されるのが好ましい。
負極燃料物質体の重力が第２ガラスシールに掛かるように、外周部は、開口部の全周の内の少なくとも一部が開口部の内側に伸びた内縁部を備えるのが好ましい。
電極複合体の所定の温度は、４５０〜１０００℃であり、負極燃料物質体の所定の温度は、３００〜１０００℃であるのが好ましい。

さらに、燃料極を覆うように配置された燃料極集電体を有し、接続板は、燃料極集電体の外周部を保持すると共に、燃料極集電体を介して燃料極の表面に電気的に接続されるものであり、燃料極は、固体電解質体で完全に覆われた一方の表面と、接続フランジで完全に覆われた端面と、を備え、固体電解質体と共に接続板と第１ガラスシールとの間に固定されるのが好ましい。

電極複合体は、さらに、燃料極の固体電解質体の反対側の表面に配置され、かつ充放電時に水素ガスを透過する多孔金属板を備え、燃料極は、固体電解質体で完全に覆われた一方の表面と、接続フランジで完全に覆われた端面と、を備え、多孔金属板は、燃料極で完全に覆われた一方の表面と、接続フランジで完全に覆われた端面と、を備え、燃料極及び固体電解質体と共に接続板と第１ガラスシールとの間に固定されるのが好ましい。

本発明によれば、集電及び配線に関する合理的な構成を適用することができ、かつ安定的に電力を供給することができる。
また、本発明の他の目的は、上記目的に加え、従来と同等以上に出力を大きくすることができる。

本発明の燃料電池システムを模式的に示す正面図である。 （ａ）は、図１の燃料電池システムを構成する空気供給板の平面図であり、（ｂ）は、図２（ａ）の断面ＡＡを示す断面図であり、（ｃ）は、図２（ｂ）の断面ＢＢを示す断面図である。 図１の燃料電池システムの変形例を模式的に示す正面図である。

以下に、本発明の燃料電池システムを添付の図面に示す好適実施形態に基づいて詳細に説明する。図１は、本発明の燃料電池システムを模式的に示す正面図である。

本発明の燃料電池システム１０は、平板状の電極複合体１２と空気極集電体１４と空気供給板１６と接続フランジ１８と第１ガラスシール２０と絶縁板２２と接続板２４と負極燃料物質体２６と密閉容器２８と第２ガラスシール３０とを有する。電極複合体１２は、空気極１２ａ（正極、カソード層ともいう）と燃料極１２ｂ（負極、アノード層ともいう）と平板状の気密性の固体電解質体１２ｃとから成る。空気極１２ａは、放電時に空気中の酸素を酸素イオンに還元するものである。燃料極１２ｂは、放電時に水素ガスを水蒸気に酸化するものである。固体電解質体１２ｃは、空気極１２ａと燃料極１２ｂとの間に形成され、酸素イオンを伝導するものである。空気極集電体１４は、空気極１２ａを覆うように配置されたものである。

空気供給板１６は、空気極集電体１４を覆うように配置され、かつ空気の流路を持ち、空気極集電体１４を介して空気極１２ａの表面に電気的に接続されるものである。空気の流路は、空気極集電体１４との間に形成されたものである。接続フランジ１８は、電極複合体１２の空気極側の外縁部１２ｄの表面とその外縁部１２ｄに隣接した全ての端面１２ｅとを覆うものである。第１ガラスシール２０は、接続フランジ１８と外縁部１２ｄとの間に配置されたものである。絶縁板２２は、接続フランジ１８と空気供給板１６との間に配置されたものである。接続板２４は、貫通孔２４ａを備え、かつ接続フランジ１８に気密に接合されると共に、燃料極１２ｂの表面に電気的に接続されるものである。貫通孔２４ａは、電極複合体１２の燃料極１２ｂの側の表面の一部を露出させるものである。負極燃料物質体２６は、水蒸気と反応して水素ガスを生成し、自らは酸化物となるものである。

密閉容器２８は、内部空間２８ａを備えると共に、開口部２８ｃと外周部２８ｄとを備えたものである。内部空間２８ａは、負極燃料物質体２６を気密に収容するものである。開口部２８ｃは、内部空間２８ａを構成する壁２８ｂの一部に備えられ、内部空間２８ａの中の水素ガスを貫通孔２４ａを介して燃料極１２ｂの表面に接触させるためのものである。外周部２８ｄは、内部空間２８ａを構成する壁２８ｂの一部に備えられ、開口部２８ｃを塞ぐために接続板２４を気密に固定するものである。第２ガラスシール３０は、接続板２４と外周部２８ｄとの間に配置されたものである。電極複合体１２及び負極燃料物質体２６は、それぞれの所定の温度に加熱維持されるものである。空気供給板１６は、正極接続端子１６ａを有する。接続板２４は、負極接続端子２４ｂを有する。

即ち、まず、空気極１２ａを覆うように配置した空気極集電体１４を介して空気極１２ａの表面に空気供給板１６を電気的に接続し、その空気供給板１６に正極接続端子１６ａを配置すると共に、燃料極１２ｂの表面に接続板２４を電気的に接続し、その接続板２４に負極接続端子２４ｂを配置する。次に、平板状の電極複合体１２、接続板２４、密閉容器２８、及び接続板２４と密閉容器２８との間の第２ガラスシール３０を使用して負極燃料物質体２６を気密に収納する構成に対して、電極複合体１２の空気極側の外縁部１２ｄの表面とその外縁部１２ｄに隣接した全ての端面１２ｅとを覆う接続フランジ１８、及び接続フランジ１８とその外縁部１２ｄとの間に配置された第１ガラスシール２０を追加する。

本発明の燃料電池システム１０を構成する電極複合体１２の形状は、特に制限的ではなく、円柱でも直方体でも良いが、スペース効率を考慮すると直方体が好ましい。また、電極複合体１２の寸法は、特に制限的ではない。本発明の燃料電池システム１０を構成する空気供給板１６、接続フランジ１８、接続板２４、及び密閉容器２８の形状は、特に制限的ではなく、円筒でも中空直方体でも良いが、スペース効率を考慮すると中空直方体が好ましい。また、空気供給板１６、接続フランジ１８、接続板２４、及び密閉容器２８の寸法は、特に制限的ではない。

本発明の燃料電池システム１０を構成する空気極集電体１４の材料は、導電性が高い材料であれば特に制限的ではないが、銀、銅、ニッケル、アルミニウム、ステンレススチールなどが好ましく、銀がより好ましい。本発明の燃料電池システム１０を構成する空気供給板１６、接続フランジ１８、接続板２４、及び密閉容器２８の材料は、金属であれば、特に制限的ではないが、固体電解質体１２ｃの材料として一般的に使用されるセラミックスの熱膨張率との差を考慮するとステンレススチールであるのが好ましく、フェライト系ステンレススチールであるのがより好ましく、ＳＵＳ４３０であるのがより一層好ましい。本発明の燃料電池システム１０を構成する第１ガラスシール２０の材料は、耐熱性が高いシール材料であれば、特に制限的ではないが、結晶化ガラスであるのが好ましく、主成分がＬａ_２Ｏ_３、Ｂ_２Ｏ_３、ＭｇＯの結晶化ガラスであるのがより好ましい。本発明の燃料電池システム１０を構成する絶縁板２２の材料は、耐熱性が高い絶縁材料であれば、特に制限的ではないが、マイカであるのが好ましい。

本発明の燃料電池システム１０を構成する負極燃料物質体２６は、水蒸気と反応して水素ガスを生成し、自らは酸化物となる物質であれば、特に制限的ではないが、鉄粒子又は鉄粉末と形態保持材料とから成るペレット状のものであるのが好ましい。形態保持材料は、難焼結性材料又はその混合物から成る。難焼結性材料は、例えば、酸化アルミニウム、二酸化ケイ素、酸化マグネシウム、酸化ジルコニウムである。負極燃料物質体２６を構成する鉄粒子又は鉄粉末の表面の少なくとも一部は、形態保持材料で覆われ、負極燃料物質体２６に対する形態保持材料の質量比は、０．１％以上５％以下である。この質量比が０．１％未満の場合には、負極燃料物質体２６の表面が焼結して酸化還元反応が生じない状態になる可能性があり、５％超の場合には、酸化還元速度を抑制し過ぎる可能性がある。ペレットの直径は、例えば、２〜１０ｍｍである。本発明の燃料電池システム１０を構成する第２ガラスシール３０の材料は、耐熱性が高いシール材料であれば、特に制限的ではないが、結晶化ガラスであるのが好ましく、主成分がＬａ_２Ｏ_３、Ｂ_２Ｏ_３、ＭｇＯの結晶化ガラスであるのがより好ましい。

内部空間２８ａに収容される負極燃料物質体２６の量は、水素ガス及び水蒸気がペレット状の負極燃料物質体２６の隙間を通って燃料極１２ｂの表面まで到達することができ、かつ充放電容量が必要な大きさを満たしていれば、特に制限的ではなく、内部空間２８ａが負極燃料物質体２６で完全に満たされていても、完全に満たされずに余剰空間が存在しても良い。

このような構成とすることで、密閉容器の気密性が向上するので、本発明の燃料電池システムは、安定的に電力を供給することができる。

本発明の燃料電池システム１０の設置方向は、特に制限的ではないが、負極燃料物質体２６の重力が第１ガラスシール２０に掛かるように、密閉容器２８は上方に、空気供給板１６は下方に配置されるのが好ましい。即ち、燃料電池システム１０を設置する場合に、空気供給板１６の側及び密閉容器２８の側の内のどちらの側を他の側に対して上方に配置しても良いが、密閉容器２８の側を空気供給板１６の側に対して上方に配置して、負極燃料物質体２６の重力が第１ガラスシール２０に掛かるようにする。また、負極燃料物質体２６の重力が第２ガラスシール３０に掛かるように、密閉容器２８の外周部２８ｄは、内縁部２８ｅを備えても良く、その場合には、内縁部２８ｅは、開口部２８ｃの全周の内の少なくとも一部を開口部２８ｃの内側に伸ばしたものである。即ち、密閉容器２８の内側に内縁部２８ｅを伸ばして、負極燃料物質体２６の重力が第２ガラスシール３０に掛かるようにする。

このような構成とすることで、密閉容器の気密性が向上するので、本発明の燃料電池システムは、安定的に電力を供給することができる。

本発明の燃料電池システム１０は、さらに、燃料極集電体３２を有しても良い。その場合には、燃料極集電体３２は、燃料極１２ｂを覆うように配置されたものである。接続板２４は、燃料極集電体３２の外周部３２ａを保持すると共に、燃料極集電体３２を介して燃料極１２ｂの表面に電気的に接続されるものである。燃料極１２ｂは、一方の表面１２ｂａと端面１２ｂｂとを備え、固体電解質体１２ｃと共に接続板２４と第１ガラスシール２０との間に固定されるものである。一方の表面１２ｂａは、固体電解質体１２ｃで完全に覆われたものである。端面１２ｂｂは、シール材３４及び接続フランジ１８で完全に覆われたものである。

即ち、密閉容器２８の開口部２８ｃを、一方の表面１２ｂａが固体電解質体１２ｃで完全に覆われた燃料極１２ｂ、接続板２４、及び第２ガラスシール３０で塞ぐように構成する。ここで、本発明に記載された完全に覆われるとは、水素ガス及び水蒸気が漏出する隙間がないように覆われることを意味する。なお、接続板２４の表面の内、図１においてペレット状の負極燃料物質体２６が接触する部分は、電気的絶縁層を備えても良い。本発明の燃料電池システム１０を構成する燃料極集電体３２の材料は、導電性が高い材料であれば特に制限的ではないが、銀、銅、ニッケル、アルミニウム、ステンレススチールなどが好ましく、ニッケルがより好ましい。

接続板２４を接続フランジ１８に接合する方法は、両者を気密に接合できれば、特に制限的ではなく、シール材３４を使用してもシール材３４を使用せずに溶接しても良い。本発明の燃料電池システム１０を構成するシール材３４の材料は、耐熱性が高いシール材料であれば、特に制限的ではないが、結晶化ガラスであるのが好ましく、主成分がＬａ_２Ｏ_３、Ｂ_２Ｏ_３、ＭｇＯの結晶化ガラスであるのがより好ましい。

このような構成とすることで、固体電解質体の厚さが比較的薄くなりかつ燃料極の表面に水素ガス又は水蒸気が到達しやすいので、本発明の燃料電池システムは、出力を大きくすることができる。

次に、本発明の燃料電池システムの温度条件について説明する。
本発明の燃料電池システム１０を構成する電極複合体１２の所定の温度は、４５０〜１０００℃であり、負極燃料物質体２６の所定の温度は、３００〜１０００℃であっても良い。即ち、電極複合体１２の温度が４５０℃未満又は負極燃料物質体２６の温度が３００℃未満の場合には、燃料電池システム１０が作動しない可能性がある。電極複合体１２の温度が１０００℃超又は負極燃料物質体２６の温度が１０００℃超の場合には、負極燃料物質体２６の凝集に伴う出力低下が生じる可能性がある。

このような構成とすることで、本発明の燃料電池システムは、安定的に電力を供給することができる。

本発明の燃料電池システム１０は、さらに、ヒータ（図示せず）を有するものであっても良い。その場合、ヒータは、密閉容器２８及び電極複合体１２から成る筐体の外側及び内側の少なくとも一方に配置され、電極複合体１２及び負極燃料物質体２６を加熱維持するためのものである。即ち、電極複合体１２及び負極燃料物質体２６を加熱維持することさえできれば、ヒータを他の装置に兼用で１つ設けても良く、また、本発明の燃料電池システム１０の専用のヒータを設ける場合でも、ヒータを複数の燃料電池システム１０に兼用で１つ設けても良いが、ヒータを各燃料電池システム１０に個別に設けるのが好ましい。なお、密閉容器２８及び電極複合体１２から成る筐体の内側に電気ヒータを配置する場合には、電気ヒータ用の配線の短絡を防ぎかつ筐体の気密性を保つために、配線が筐体の壁を貫通する部分に、例えば、ＩＢＰテクノロジー株式会社のコナックスシーリンググランドを使用しても良い。

このような構成とすることで、モジュール化することができるので、本発明の燃料電池システムは、燃料電池システムの集合体を柔軟に構築することができる。

次に、本発明の燃料電池システムを構成する空気供給板について詳細に説明する。図２（ａ）は、図１の燃料電池システムを構成する空気供給板の平面図であり、図２（ｂ）は、図２（ａ）の断面ＡＡを示す断面図であり、図２（ｃ）は、図２（ｂ）の断面ＢＢを示す断面図である。

空気供給板４０は、本発明の燃料電池システム１０を構成する空気供給板１６と同一のものであり、空気供給板４０の供給管４２は、深溝状の供給流路４２ａに連通している。空気供給板４０の供給管４２に供給された空気は、深溝状の供給流路４２ａを通り、各供給流路に対して直角方向の溝部４４の中を、直線的に隆起したガイド部４６の表面に沿って流れる。空気供給板４０の排出管４８は、深溝状の排出流路４８ａに連通している。各溝部４４の中を流れた空気は、排出流路４８ａを通り、排出管４８から排出される。なお、本発明に記載された空気の流路は、供給流路４２ａ、溝部４４、及び排出流路４８ａに対応する。

次に、本発明の燃料電池システムの変形例について説明する。図３は、図１の燃料電池システムの変形例を模式的に示す正面図である。

本発明の燃料電池システム５０は、燃料電池システム１０と比較すると、電極複合体１２の代わりに電極複合体５２を有する点以外は同一の構成を有するものであるので、同一の構成要素には、同一の参照符号を付し、その説明を省略する。

本発明の燃料電池システム５０を構成する電極複合体５２は、さらに、多孔金属板５２ａを備えても良い。その場合には、多孔金属板５２ａは、燃料極５２ｂの固体電解質体５２ｃの反対側の表面に配置され、かつ充放電時に水素ガスを透過するものである。燃料極５２ｂは、一方の表面５２ｂａと端面５２ｂｂとを備えたものである。一方の表面５２ｂａは、固体電解質体５２ｃで完全に覆われたものである。端面５２ｂｂは、接続フランジ１８で完全に覆われたものである。多孔金属板５２ａは、一方の表面５２ａａと、端面５２ａｂと、を備え、燃料極５２ｂ及び固体電解質体５２ｃと共に接続板２４と第１ガラスシール２０との間に固定されるものである。一方の表面５２ａａは、燃料極５２ｂで完全に覆われたものである。端面５２ａｂは、シール材３４及び接続フランジ１８で完全に覆われたものである。

即ち、密閉容器２８の開口部２８ｃを、燃料極５２ｂを介して一方の表面５２ａａが固体電解質体５２ｃで完全に覆われた多孔金属板５２ａ、接続板２４、及び第２ガラスシール３０で塞ぐように構成する。なお、接続板２４の表面及び多孔金属板５２ａの表面の内、図３においてペレット状の負極燃料物質体２６が接触する部分は、電気的絶縁層を備えても良い。本発明の燃料電池システム１０を構成する多孔金属板５２ａの材料は、水素ガスを透過することができれば、特に制限的ではないが、ＳＵＳ４３０が好ましい。

このような構成とすることで、固体電解質体の厚さが比較的薄くなりかつ燃料極集電体が不要になるので、本発明の燃料電池システムは、よりシンプルな構造で出力を大きくすることができる。
本発明の燃料電池システムは、基本的に以上のように構成される。

以上、本発明の燃料電池システムについて詳細に説明したが、本発明は上記記載に限定されず、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々の改良や変更をしても良いのはもちろんである。

本発明の燃料電池システムは、集電及び配線に関する合理的な構成を適用することができ、かつ安定的に電力を供給することができるという効果に加え、従来と同等以上に出力を大きくすることができるという効果もあるので、産業上有用である。

１０、５０ 燃料電池システム
１２、５２ 電極複合体
１２ａ 空気極
１２ｂ、５２ｂ 燃料極
１２ｂａ、５２ａａ、５２ｂａ 一方の表面
１２ｂｂ、１２ｅ、５２ａｂ、５２ｂｂ 端面
１２ｃ、５２ｃ 固体電解質体
１２ｄ 外縁部
１４ 空気極集電体
１６ 空気供給板
１６ａ 正極接続端子
１８ 接続フランジ
２０ 第１ガラスシール
２２ 絶縁板
２４ 接続板
２４ａ 貫通孔
２４ｂ 負極接続端子
２６ 負極燃料物質体
２８ 密閉容器
２８ａ 内部空間
２８ｂ 壁
２８ｃ 開口部
２８ｄ、３２ａ 外周部
２８ｅ 内縁部
３０ 第２ガラスシール
３２ 燃料極集電体
３４ シール材
４０ 空気供給板
４２ 供給管
４２ａ 供給流路
４４ 溝部
４６ ガイド部
４８ 排出管
４８ａ 排出流路
５２ａ 多孔金属板

Claims (6)

1. 放電時に空気中の酸素を酸素イオンに還元する空気極、放電時に水素ガスを水蒸気に酸化する燃料極、及び前記空気極と前記燃料極との間に形成され、酸素イオンを伝導する平板状の気密性の固体電解質体から成る平板状の電極複合体と、
   前記空気極を覆うように配置された空気極集電体と、
   前記空気極集電体を覆うように配置され、前記空気極集電体との間に形成された空気の流路を持ち、前記空気極集電体を介して前記空気極の表面に電気的に接続される空気供給板と、
   前記電極複合体の空気極側の外縁部の表面とその外縁部に隣接した全ての端面とを覆う接続フランジと、
   前記接続フランジと前記外縁部との間に配置された第１ガラスシールと、
   前記接続フランジと前記空気供給板との間に配置された絶縁板と、
   前記電極複合体の前記燃料極の側の表面の一部を露出させる貫通孔を備え、前記接続フランジに気密に接合され、前記燃料極の表面に電気的に接続される接続板と、
   前記水蒸気と反応して前記水素ガスを生成し、自らは酸化物となる負極燃料物質体と、
   前記負極燃料物質体が気密に収容される内部空間を備えると共に、前記内部空間を構成する壁の一部に、前記内部空間の中の前記水素ガスを前記貫通孔を介して前記燃料極の表面に接触させるための開口部及び前記開口部を塞ぐために前記接続板が気密に固定される外周部を備えた密閉容器と、
   前記接続板と前記外周部との間に配置された第２ガラスシールと、を有し、
   前記電極複合体及び前記負極燃料物質体は、それぞれの所定の温度に加熱維持されるものであり、
   前記空気供給板は、正極接続端子を有し、
   前記接続板は、負極接続端子を有する燃料電池システム。
2. 前記負極燃料物質体の重力が前記第１ガラスシールに掛かるように、前記密閉容器は上方に、前記空気供給板は下方に配置される請求項１に記載の燃料電池システム。
3. 前記負極燃料物質体の重力が前記第２ガラスシールに掛かるように、前記外周部は、前記開口部の全周の内の少なくとも一部が前記開口部の内側に伸びた内縁部を備える請求項２に記載の燃料電池システム。
4. 前記電極複合体の所定の温度は、４５０〜１０００℃であり、前記負極燃料物質体の所定の温度は、３００〜１０００℃である請求項１〜３のいずれか１項に記載の燃料電池システム。
5. さらに、前記燃料極を覆うように配置された燃料極集電体を有し、
   前記接続板は、前記燃料極集電体の外周部を保持すると共に、前記燃料極集電体を介して前記燃料極の表面に電気的に接続されるものであり、
   前記燃料極は、前記固体電解質体で完全に覆われた一方の表面と、前記接続フランジで完全に覆われた端面と、を備え、前記固体電解質体と共に前記接続板と前記第１ガラスシールとの間に固定される請求項１〜４のいずれか１項に記載の燃料電池システム。
6. 前記電極複合体は、さらに、前記燃料極の前記固体電解質体の反対側の表面に配置され、かつ充放電時に水素ガスを透過する多孔金属板を備え、
   前記燃料極は、前記固体電解質体で完全に覆われた一方の表面と、前記接続フランジで完全に覆われた端面と、を備え、
   前記多孔金属板は、前記燃料極で完全に覆われた一方の表面と、前記接続フランジで完全に覆われた端面と、を備え、前記燃料極及び前記固体電解質体と共に前記接続板と前記第１ガラスシールとの間に固定される請求項１〜４のいずれか１項に記載の燃料電池システム。

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