JP2022026252A - 燃料電池及び燃料電池集合体 - Google Patents

Abstract

【課題】大型化を抑制しつつ発電量を増加できるとともに配線作業の負荷を軽減でき、さらには電気抵抗の抑制によって発電性能も向上させ得る燃料電池を提供する。【解決手段】実施の形態による燃料電池１は、第１セル積層体１１及び第２セル積層体１２を備える。第１セル積層体１１の端部アノード極１１Ａ及び端部カソード極１１Ｃの向きと、第２セル積層体１２の端部アノード極１２Ａ及び端部カソード極１２Ｃの向きとは、互いに反対になっている。そして、第１セル積層体１１の端部アノード極１１Ａと第２セル積層体１２の端部カソード極１２Ｃとは共有式集電板２０によって接続される。一方で、第１セル積層体１１の端部カソード極１１Ｃには第１側集電板２１が接続され、第２セル積層体１２の端部アノード極１２Ａには第２側集電板２２が接続され、第１側集電板２１と第２側集電板２２は分離している。【選択図】図１

Description

本発明の実施の形態は、燃料電池及び燃料電池集合体に関する。

固体高分子形の燃料電池は、水素を含む燃料ガスと酸素を含む酸素含有ガスとを化学的に反応させることで、燃料ガスの持つ化学エネルギーから電気エネルギーを生成する。

一般的な固体高分子形の燃料電池は、複数の燃料電池セルを積層したセル積層体と、セル積層体を挟み込むように設けられた一対の集電板と、を備える。一対の集電板のうちの一方の集電板には、正極側の取り出し端子が設けられ、他方の集電板には、負極側の取り出し端子が設けられる。

上記のような燃料電池が生成した電気エネルギーを外部に供給する際には、各取り出し端子と負荷や蓄電池等とを配線によって接続する。これにより、燃料電池が生成した電気エネルギーを、燃料電池外部の負荷や蓄電池等に供給できる。

近年、燃料電池は、各種の移動体に搭載されつつある。この際、複数の燃料電池を移動体に搭載し、各燃料電池を直列に接続することが一般的である。

搭載される燃料電池は、その数が多ければ多いほど、電気エネルギーをより多く生成できる。しかしながら、燃料電池の占有スペースが大きくなるとともに、燃料電池間の配線作業の負荷が増加する。

船舶、車両、鉄道等の移動体では、機器の設置スペースに限りがあり、また、組立や配線等の作業スペースを大きく確保することが困難となる状況が多く生じる。したがって、全体サイズを大型化することなく発電量の増加を図ることができ、且つ、配線作業の負荷を軽減できる燃料電池の実現が望まれている。

また、複数の燃料電池を接続する場合には、互いに異なる燃料電池の集電板の間に、取り出し端子や配線等が介在することになるが、この場合、電気抵抗、とりわけ接触抵抗が大きくなり得る。その結果、発電効率等の性能が低下し得る。そのため、配線等に起因して生じる電気抵抗を抑制し得る対策も望まれている。

特開２００７－２７３４３３号公報

そこで、本発明が解決しようとする課題は、大型化を抑制しつつ発電量を増加できるとともに配線作業の負荷を軽減でき、さらには電気抵抗の抑制によって発電性能も向上させ得る燃料電池及び燃料電池集合体を提供することにある。

一実施の形態に係る燃料電池は、複数の燃料電池セルを積層し、前記燃料電池セルの積層方向の一端側に端部アノード極を有するとともに、前記積層方向の他端側に端部カソード極を有する第１セル積層体及び第２セル積層体を少なくとも備える。前記第１セル積層体の前記端部アノード極及び前記端部カソード極の向きと、前記第２セル積層体の前記端部アノード極及び前記端部カソード極の向きとは、互いに反対である。そして、前記第１セル積層体の前記端部アノード極と前記第２セル積層体の前記端部カソード極とが共有式集電板によって接続される。また、前記第１セル積層体の前記端部カソード極には第１側集電板が接続され、前記第２セル積層体の前記端部アノード極には第２側集電板が接続され、前記第１側集電板と前記第２側集電板は分離している。

また、一実施の形態に係る燃料電池集合体は、前記の燃料電池を複数備える。複数の前記燃料電池は、前記燃料電池の前記共有式集電板が同じ向きとなるように配置された少なくとも２つの前記燃料電池を含む。そして、前記２つの前記燃料電池のうちの一方の燃料電池の前記第１側集電板と、前記２つの前記燃料電池のうちの他方の燃料電池の前記第２側集電板とが、配線によって接続されている。

本発明によれば、大型化を抑制しつつ発電量を増加できるとともに配線作業の負荷を軽減でき、さらには電気抵抗の抑制によって発電性能も向上させることができる。

一実施の形態に係る燃料電池の断面図である。 図１の矢印IIの方向で見た同実施の形態に係る燃料電池の上面図である。 図１に示した燃料電池を複数個接続させてなる燃料電池集合体を示す図である。 （Ａ）～（Ｃ）は、変形例に係る燃料電池の断面図である。

以下、添付の図面を参照して一実施の形態を詳細に説明する。

図１は、一実施の形態に係る燃料電池１の断面図である。図２は、図１の矢印IIの方向で見た燃料電池１の上面図である。

図１及び図２に示すように、燃料電池１は、第１セル積層体１１と、第２セル積層体１２と、共有式集電板２０と、第１側集電板２１と、第２側集電板２２と、一方側絶縁板３１と、他方側絶縁板３２と、一方側締付板４１と、他方側締付板４２と、第１セル積層体１１に取り付けられる４つのマニホルド５１～５４と、第２セル積層体１２に取り付けられる４つのマニホルド６１～６４と、を備えている。

図１においては、説明の便宜上、上記各部材の一部に関してハッチングの図示が省略されている。また、図２においては、説明の便宜上、第１セル積層体１１、第２セル積層体１２、マニホルド５１～５４及びマニホルド６１～６４の外形のみが破線で示されている。以下、燃料電池１を構成する各部材について詳述する。

第１セル積層体１１及び第２セル積層体１２はそれぞれ、複数の燃料電池セルＣと複数のセパレータＳとを交互に積層することで形成されている。

図１には、二点鎖線で囲まれる第１セル積層体１１の領域Ａが拡大して示されている。拡大視の領域Ａに示すように、燃料電池セルＣは、一対の主面を有するシート状の高分子電解質膜Ｅｍと、高分子電解質膜Ｅｍの一方の主面に設けられたシート状のアノード極Ａｍと、高分子電解質膜Ｅｍの他方の主面に設けられたカソード極Ｃｍと、を有する。

セパレータＳは、導体からなるシート状の部材であり、２つの燃料電池セルＣの間に設けられている。図示省略するが、セパレータＳは、アノード極Ａｍ側の面に、水素を含む燃料ガスの流路を形成し、カソード極Ｃｍ側の面に、酸素を含む酸素含有ガスの流路を形成している。なお、セパレータＳには、燃料ガスの流路及び酸素含有ガスの流路に加えて、冷却水の流路が形成されてもよい。

複数の燃料電池セルＣ及び複数のセパレータＳが積層される方向のことを、以下では、積層方向と呼ぶ。積層方向は、図１における上下方向と平行な平行である。第１セル積層体１１及び第２セル積層体１２は、それぞれの積層方向が互いに平行になるように配置され、その積層方向における高さ寸法が同一になっている。より詳しくは、第１セル積層体１１及び第２セル積層体１２の形状及び寸法は同じであるが、これらは必ずしも同じでなくてもよい。

図１に示すように、第１セル積層体１１は、積層方向の一端側に端部アノード極１１Ａを有するとともに、積層方向の他端側に端部カソード極１１Ｃを有する。端部アノード極１１Ａは、積層方向で最も外側に位置する（図示例では最も上側に位置する）アノード極Ａｍによって形成され、端部カソード極１１Ｃは、積層方向で最も外側に位置する（図示例では最も下側に位置する）カソード極Ｃｍによって形成されている。第２セル積層体１２も、同様に、端部アノード極１２Ａと、端部カソード極１２Ｃと、を有している。

ここで図１に示すように、第１セル積層体１１及び第２セル積層体１２は、第１セル積層体１１の端部アノード極１１Ａ及び端部カソード極１１Ｃの向きと、第２セル積層体１２の端部アノード極１２Ａ及び端部カソード極１２Ｃの向きとが、互いに反対になるように配置されている。すなわち、図１の例では、第１セル積層体１１の端部アノード極１１Ａ及び第２セル積層体１２の端部カソード極１２Ｃが、図中上側を向くのに対して、第１セル積層体１１の端部カソード極１１Ｃ及び第２セル積層体１２の端部アノード極１２Ａは、図中下側を向いている。

共有式集電板２０は、第１セル積層体１１の端部アノード極１１Ａと第２セル積層体１２の端部カソード極１２Ｃとを電気的に接続している。共有式集電板２０は、導体からなる平板状の部材であり、その平面方向が積層方向に直交する方向と平行になるように延びている。

一方で、第１側集電板２１は、第１セル積層体１１の端部カソード極１１Ｃに接続されている。第２側集電板２２は、第２セル積層体１２の端部アノード極１２Ａに接続されている。そして、これら第１側集電板２１と第２側集電板２２は互いに分離している。

第１側集電板２１には、第１側取り出し端子２１Ａが接続され、第２側集電板２２には、第２側取り出し端子２２Ａが接続される。本実施の形態では、第１側取り出し端子２１Ａが、第１側集電板２１に対して第１セル積層体１１側とは反対の側に向けて積層方向に沿って延びており、第２側取り出し端子２２Ａは、第２側集電板２２に対して第２セル積層体１２側とは反対の側に向けて積層方向に沿って延びている。

また、一方側絶縁板３１は、共有式集電板２０に対して第１セル積層体１１及び第２セル積層体１２の側とは反対の側に設けられる。他方側絶縁板３２は、第１側集電板２１及び第２側集電板２２に対して第１セル積層体１１及び第２セル積層体１２の側とは反対の側に設けられる。

一方側締付板４１は、一方側絶縁板３１上に設けられ、他方側締付板４２は、他方側絶縁板３２上に設けられる。そして、一方側締付板４１と他方側締付板４２との間には複数の締結部材７０が跨るように設けられている。締結部材７０は、例えばスタッドボルトとナットであり、一方側締付板４１と他方側締付板４２とが互いに近づくように締め付ける部材である。締結部材７０による締付により、一方側締付板４１と他方側締付板４２との間に位置する各部材が一体化状態を保持されることになる。

上述した第１側取り出し端子２１Ａ及び第２側取り出し端子２２Ａは、他方側絶縁板３２及び他方側締付板４２を貫通し、その先端を外部に露出させている。ここで、図１においては、符号Ｔ１は、一方側絶縁板３１の厚さを示し、符号Ｔ２は、他方側絶縁板３２の厚さを示す。そして、本実施の形態では、Ｔ２＞Ｔ１の関係が成り立つ。つまり、一方側絶縁板３１の厚さＴ１は、他方側絶縁板３２の厚さＴ２よりも小さくなっている。

一方側絶縁板３１は、共有式集電板２０と一方側締付板４１とを電気的に絶縁するために設けられている。同様に、他方側絶縁板３２は、第１側集電板２１及び第２側集電板２２と他方側締付板４２とを絶縁するために設けられている。

ここで、他方側絶縁板３２には、第１側取り出し端子２１Ａ及び第２側取り出し端子２２Ａが貫通していることで、他方側絶縁板３２は、場合によっては、適正な絶縁性の確保のために比較的大きい厚さを必要とする。一方で、一方側絶縁板３１には取り出し端子のような部材が貫通しないため、適正な絶縁性の確保のための厚さを小さく抑え得る。そこで、本実施の形態では、上述したように一方側絶縁板３１の厚さＴ１を他方側絶縁板３２の厚さＴ２よりも小さくする。これにより、本実施の形態では、コンパクト化と適正な絶縁性の確保との両立が図られている。

第１セル積層体１１に取り付けられる４つのマニホルド５１～５４には、第１側燃料ガス入口マニホルド５１と、第１側燃料ガス出口マニホルド５２と、第１側酸素入口マニホルド５３と、第１側酸素出口マニホルド５４と、が含まれている。

第１側燃料ガス入口マニホルド５１は、水素を含む燃料ガスを外部から受け入れ、受け入れた燃料ガスを複数の燃料電池セルＣに分散させて供給する。第１側燃料ガス出口マニホルド５２は、複数の燃料電池セルＣから流出した燃料ガスを受け入れる。

第１側燃料ガス入口マニホルド５１は、第１セル積層体１１の第２セル積層体１２側の面と向き合うよう配置され、第１側燃料ガス出口マニホルド５２は、第１セル積層体１１の第２セル積層体１２側の面とは反対側の面に向き合うよう配置されている。

第１側酸素入口マニホルド５３は、酸素を含む酸素含有ガスを外部から受け入れ、受け入れた酸素含有ガスを複数の燃料電池セルＣに分散させて供給する。第１側酸素出口マニホルド５４は、複数の燃料電池セルＣから流出した酸素含有ガス及び酸素含有ガスが水素と反応して生成された水を受け入れる。

第１側酸素入口マニホルド５３は、積層方向に直交し且つ第１セル積層体１１と第２セル積層体１２とが並ぶ方向に直交する方向における一方側の、第１セル積層体１１の面と向き合うように配置されている。第１側酸素出口マニホルド５４は、積層方向に直交し且つ第１セル積層体１１と第２セル積層体１２とが並ぶ方向に直交する方向における他方側の、第１セル積層体１１の面と向き合うように配置されている。

なお、マニホルド５１～５４の配置は図示の例に限られるものではなく、例えば、第１側燃料ガス入口マニホルド５１と第１側燃料ガス出口マニホルド５２とが、図示の例とは逆に配置されてもよい。また、第１側燃料ガス入口マニホルド５１と第１側燃料ガス出口マニホルド５２とが向き合う方向と、第１側酸素入口マニホルド５３と第１側酸素出口マニホルド５４とが向き合う方向とが、逆であってもよい。

また、第１セル積層体１１側と同様に、第２セル積層体１２に取り付けられる４つのマニホルド６１～６４にも、第２側燃料ガス入口マニホルド６１と、第２側燃料ガス出口マニホルド６２と、第２側酸素入口マニホルド６３と、第２側酸素出口マニホルド６４と、が含まれている。

第２側燃料ガス入口マニホルド６１は、水素を含む燃料ガスを外部から受け入れ、受け入れた燃料ガスを複数の燃料電池セルＣに分散させて供給する。第２側燃料ガス出口マニホルド６２は、複数の燃料電池セルＣから流出した燃料ガスを受け入れる。

第２側燃料ガス入口マニホルド６１は、第２セル積層体１２の第１セル積層体１１側の面と向き合うよう配置され、第２側燃料ガス出口マニホルド６２は、第２セル積層体１２の第１セル積層体１１側の面とは反対側の面に向き合うよう配置されている。

第２側酸素入口マニホルド６３は、酸素を含む酸素含有ガスを外部から受け入れ、受け入れた酸素含有ガスを複数の燃料電池セルＣに分散させて供給する。第２側酸素出口マニホルド６４は、複数の燃料電池セルＣから流出した酸素含有ガス及び酸素含有ガスが水素と反応して生成された水を受け入れる。

第２側酸素入口マニホルド６３は、積層方向に直交し且つ第１セル積層体１１と第２セル積層体１２とが並ぶ方向に直交する方向における一方側の、第２セル積層体１２の面と向き合うように配置されている。第２側酸素出口マニホルド６４は、積層方向に直交し且つ第１セル積層体１１と第２セル積層体１２とが並ぶ方向に直交する方向における他方側の、第２セル積層体１２の面と向き合うように配置されている。なお、マニホルド６１～６４の配置も図示の例に限られるものではない。

本実施の形態では、第１セル積層体１１と第２セル積層体１２との間の空間に第１側燃料ガス入口マニホルド５１と第２側燃料ガス入口マニホルド６１とが配置される。この場合、共通の配管から第１側燃料ガス入口マニホルド５１と第２側燃料ガス入口マニホルド６１とに酸素含有ガスを分散し得るため、配管構成の簡素化を図ることが可能となる。

次に、本実施の形態の作用について使用方法の一例により説明する。

燃料電池１で発電を行う際には、まず、燃料電池１が、所定の設置位置に配置される。その後、第１側取り出し端子２１Ａ及び第２側取り出し端子２２Ａと負荷や蓄電池等とを配線によって接続する。

この際、燃料電池１では、互いに電極の向きが反対になる２つのセル積層体１１、１２の片側で１つの共有式集電板２０が共有される。この場合、単一のセル積層体を備えてなる一般的な燃料電池を２つ接続する場合に比べて、セル積層体間に介在する配線部材数が抑制されるため、燃料電池１では、一般的な燃料電池間の接続態様に比べて、設置後の燃料電池１の大型化（占有スペース）及び配線作業の負荷が抑制される。

次いで、燃料ガス及び酸素含有ガスが燃料電池セルＣに供給される。燃料ガスは、第１側燃料ガス入口マニホルド５１を経由して第１セル積層体１１の燃料電池セルＣに供給される。また、第２側燃料ガス入口マニホルド６１を経由して第２セル積層体１２の燃料電池セルＣに供給される。一方で、酸素含有ガスは、第１側酸素入口マニホルド５３を経由して第１セル積層体１１の燃料電池セルＣに供給される。また、酸素含有ガスは、第２側酸素入口マニホルド６３を経由して第２セル積層体１２の燃料電池セルＣに供給される。

そして、燃料電池セルＣでは、燃料ガス中の水素と酸素含有ガス中の酸素が反応し、電気と水が生成される。この際、電気エネルギーが生成される。そして、第１セル積層体１１の燃料電池セルＣに供給された燃料ガスは、第１側燃料ガス出口マニホルド５２に流入する。第２セル積層体１２の燃料電池セルＣに供給された燃料ガスは、第２側燃料ガス出口マニホルド６２に流入する。また、第１セル積層体１１の燃料電池セルＣに供給された酸素含有ガスは、第１側酸素出口マニホルド５４に流入する。第２セル積層体１２の燃料電池セルＣに供給された酸素含有ガスは、第２側酸素出口マニホルド６４に流入する。

燃料電池セルＣで電気エネルギーが生成されると、電流が、第２側取り出し端子２２Ａ側から共有式集電板２０を介して第１側取り出し端子２１Ａへ流れる。そして、電流は、第１側取り出し端子２１Ａから負荷や蓄電池に供給される。

この際、本実施の形態では、共有式集電板２０に対する配線作業が無いため、第１セル積層体１１の端部アノード極１１Ａと第２セル積層体１２の端部カソード極との間における電気抵抗、とりわけ接触抵抗が抑制される。これにより、発電性能も向上させることが可能となる。

以上に説明したように、本実施の形態に係る燃料電池１では、互いに電極の向きが反対になる２つのセル積層体１１、１２の片側で１つの共有式集電板２０が共有される。この場合、単一のセル積層体を備えてなる一般的な燃料電池を２つ接続する場合に比べて、セル積層体間に介在する配線部材数が抑制される。その結果、一般的な燃料電池間の接続態様に比べて、大型化及び配線作業の負荷が抑制される。さらには電気抵抗、とりわけ接触抵抗が抑制される。よって、本実施の形態に係る燃料電池１によれば、大型化を抑制しつつ発電量を増加できるとともに配線作業の負荷を軽減でき、さらには電気抵抗の抑制によって発電性能も向上させることができる。

また、本実施の形態では、第１セル積層体１１の第１側取り出し端子２１Ａ及び第２セル積層体１２の第２側取り出し端子２２Ａが同じ側に位置する。これにより、取り出し端子２１Ａ、２２Ａに対する配線作業を容易化できるとともに、取り出し端子２１Ａ、２２Ａに接続される配線の引き出し態様を簡素化できる。

また、第１側取り出し端子２１Ａは、第１側集電板２１に対して第１セル積層体１１側とは反対の側に向けて延び、第２側取り出し端子２２Ａは、第２側集電板２２に対して第２セル積層体１２側とは反対の側に向けて延びる。この場合、取り出し端子２１Ａ、２２Ａに対する配線作業の作業性を向上させることができる。すなわち、取り出し端子２１Ａ、２２Ａは、積層方向に直交する方向に引き出されてもよいが、この場合には、配線作業を行うスペースが制約され得る。このような場合に比べて、本実施の形態によれば、配線作業の作業性を向上させることができる。

また、一方側絶縁板３１の厚さＴ１は、他方側絶縁板３２の厚さＴ２よりも小さい。本実施の形態では、共有式集電板２０上に設けられる一方側絶縁板３１には、これを貫通するような取り出し端子が接続されないため、一方側絶縁板３１の厚さＴ１を、他方側絶縁板３２の厚さＴ２よりも小さくしたとしても、一方側絶縁板３１において好適な絶縁性を確保できる。本実施の形態では、この点に着目して、一方側絶縁板３１の厚さＴ１を他方側絶縁板３２の厚さＴ２よりも小さくすることにより、燃料電池１のコンパクト化を図りつつ、絶縁性の低下による性能低下を抑制している。

さらに、本実施の形態では第１セル積層体１１と第２セル積層体１２との間の空間をマニホルドの配置に活用することで、燃料電池全体の大型化を効果的に抑制できる。

また、本実施の形態に係る燃料電池１は、複数個接続された場合も有用である。図３は、燃料電池１を複数個接続させてなる燃料電池集合体１００を示す図である。

図３に示す燃料電池集合体１００は、複数の燃料電池１を備えている。複数の燃料電池１は、共有式集電板２０が同じ向きとなるように配置された少なくとも２つの燃料電池１（図３においては３つ）を含む。そして、図３の例では、３つの燃料電池１が一列に並び、隣り合う２つの燃料電池のうちの一方の燃料電池１の第１側集電板２１と、他方の燃料電池１の第２側集電板２２とが、配線８０によって接続されている。

このような燃料電池集合体１００では、複数の燃料電池間の配線接続を、燃料電池の片側で行うことができるため、燃料電池間の配線接続及び配線の引き出し態様を簡素化でき、さらには燃料電池集合体１００全体の大型化（占有スペース）も抑制できる。なお、図３に示した燃料電池集合体１００は、３つの燃料電池１を含むが、燃料電池１の数は特に限られるものではない。

以下、図４（Ａ）～（Ｃ）を参照しつつ、上述の実施の形態の変形例を説明する。

図４（Ａ）に示す変形例に係る燃料電池では、上述した第１セル積層体１１及び第２セル積層体１２に加えて、第３セル積層体１３が設けられている。

第３セル積層体１３は、第２セル積層体１２の端部アノード極１２Ａ及び端部カソード極１２Ｃの向きと、第３セル積層体１３の端部アノード極１３Ａ及び端部カソード極１３Ｃの向きとが、互いに反対になるように配置されている。そして、第２セル積層体１２の端部アノード極１２Ａに接続された第２側集電板２２は、上述実施の形態で説明した共有式集電板２０と同様に、共有式集電板として構成される。そして、第２側集電板２２は、第２セル積層体１２の端部アノード極１２Ａと第３セル積層体１３の端部カソード極１３Ｃとを接続する。

また、第２セル積層体１２の端部アノード極１２Ａには上述実施の形態で説明した第２側取り出し端子２２Ａが接続されず、第３セル積層体１３の端部アノード極１３Ａに接続される第３側集電板２３に、第３側取り出し端子２３Ａが設けられている。

また、図４（Ｂ）に示す変形例に係る燃料電池では、上述した第１セル積層体１１及び第２セル積層体１２に加えて、第３セル積層体１３及び第４セル積層体１４が設けられている。

第３セル積層体１３は、図４（Ａ）に示す変形例の場合と同様に、第２セル積層体１２に電気的に接続される。

一方で、第４セル積層体１４は、第３セル積層体１３の端部アノード極１３Ａ及び端部カソード極１３Ｃの向きと、第４セル積層体１４の端部アノード極１４Ａ及び端部カソード極１４Ｃの向きとが、互いに反対になるように配置されている。そして、第３セル積層体１３の端部アノード極１３Ａに接続された第３側集電板２３は、上述実施の形態で説明した共有式集電板２０と同様に、共有式集電板として構成される。そして、第３側集電板２３は、第３セル積層体１３の端部アノード極１３Ａと第４セル積層体１４の端部カソード極１４Ｃとを接続する。

また、第３セル積層体１３の端部アノード極１３Ａには図４（Ａ）に示した第３側取り出し端子２３Ａは接続されず、第４セル積層体１４に接続される第４側集電板２４に、第４側取り出し端子２４Ａが設けられている。

また、図４（Ｃ）に示す変形例に係る燃料電池では、上述した第１セル積層体１１及び第２セル積層体１２に加えて、第３～第５セル積層体１３～１５が設けられている。

第３セル積層体１３は、図４（Ａ）及び図４（Ｂ）に示す変形例の場合と同様に、第２セル積層体１２に電気的に接続される。また、第４セル積層体１４は、図４（Ｂ）に示す変形例の場合と同様に、第３セル積層体１３に電気的に接続される。

一方で、第５セル積層体１５は、第４セル積層体１４の端部アノード極１４Ａ及び端部カソード極１４Ｃの向きと、第５セル積層体１５の端部アノード極１５Ａ及び端部カソード極１５Ｃの向きとが、互いに反対になるように配置されている。そして、第４セル積層体１４の端部アノード極１４Ａに接続された第４側集電板２４は、上述実施の形態で説明した共有式集電板２０と同様に、共有式集電板として構成される。そして、第４側集電板２４は、第４セル積層体１４の端部アノード極１４Ａと第５セル積層体１５の端部カソード極１５Ｃとを接続する。

また、第４セル積層体１４の端部アノード極１４Ａには図４（Ｂ）に示した第４側取り出し端子２４Ａは接続されず、第５セル積層体１５に接続される第５側集電板２５に、第５側取り出し端子２５Ａが設けられている。

上述の各変形例に示すように、実施の形態に係る燃料電池に設けられるセル積層体は特に限られるものでない。

以上、一実施の形態及び変形例を説明したが、上記実施の形態及び変形例は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。この新規な実施の形態及び変形例は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。上述の実施の形態、変形例及びその他の変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

例えば、上述の変形例では複数のセル積層体が一列に配列されるが、複数のセル積層体は例えばマトリクス状に配置されてもよい。

１…燃料電池、１１…第１セル積層体、１１Ａ…端部アノード極、１１Ｃ…端部カソード極、１２…第２セル積層体、１２Ａ…端部アノード極、１２Ｃ…端部カソード極、１３…第３セル積層体、１４…第４セル積層体、１５…第５セル積層体、２０…共有式集電板、２１…第１側集電板、２１Ａ…第１側取り出し端子、２２…第２側集電板、２２Ａ…第２側取り出し端子、３１…一方側絶縁板、３２…他方側絶縁板、４１…一方側締付板、４２…他方側締付板、５１…第１側燃料ガス入口マニホルド、５２…第１側燃料ガス出口マニホルド、５３…第１側酸素入口マニホルド、５４…第１側酸素出口マニホルド、６１…第２側燃料ガス入口マニホルド、６２…第２側燃料ガス出口マニホルド、６３…第２側酸素入口マニホルド、６４…第２側酸素出口マニホルド、７０…締結部材、１００…燃料電池集合体、Ｃ…燃料電池セル、Ｅｍ…高分子電解質膜、Ａｍ…アノード極、Ｃｍ…カソード極、Ｓ…セパレータ

Claims (6)

1. 複数の燃料電池セルを積層し、前記燃料電池セルの積層方向の一端側に端部アノード極を有するとともに、前記積層方向の他端側に端部カソード極を有する第１セル積層体及び第２セル積層体を少なくとも備え、
   前記第１セル積層体の前記端部アノード極及び前記端部カソード極の向きと、前記第２セル積層体の前記端部アノード極及び前記端部カソード極の向きとが、互いに反対であり、
   前記第１セル積層体の前記端部アノード極と前記第２セル積層体の前記端部カソード極とが共有式集電板によって接続され、
   前記第１セル積層体の前記端部カソード極には第１側集電板が接続され、前記第２セル積層体の前記端部アノード極には第２側集電板が接続され、前記第１側集電板と前記第２側集電板は分離している、燃料電池。
2. 前記第１側集電板に、第１側取り出し端子が接続され、前記第２側集電板に、第２側取り出し端子が接続されている、請求項１に記載の燃料電池。
3. 前記第１側取り出し端子は、前記第１側集電板に対して前記第１セル積層体側とは反対の側に向けて延び、
   前記第２側取り出し端子は、前記第２側集電板に対して前記第２セル積層体側とは反対の側に向けて延びる、請求項２に記載の燃料電池。
4. 前記共有式集電板に対して前記第１セル積層体及び前記第２セル積層体の側とは反対の側に一方側絶縁板が設けられ、
   前記第１側集電板及び第２側集電板に対して前記第１セル積層体及び前記第２セル積層体の側とは反対の側に他方側絶縁板が設けられ、
   前記第１側取り出し端子及び前記第２側取り出し端子は、前記他方側絶縁板を貫通し、
   前記一方側絶縁板の厚さは、前記他方側絶縁板の厚さよりも小さい、請求項３に記載の燃料電池。
5. 燃料ガス、酸化含有ガス又は冷却水を、前記燃料電池セルの内部に供給するか又は内部から受け入れるマニホルドが、前記第１セル積層体と前記第２セル積層体との間の空間に配置されている、請求項１乃至４のいずれかに記載の燃料電池。
6. 請求項１に記載の燃料電池を複数備え、
   複数の前記燃料電池は、前記燃料電池の前記共有式集電板が同じ向きとなるように配置された少なくとも２つの前記燃料電池を含み、
   前記２つの前記燃料電池のうちの一方の燃料電池の前記第１側集電板と、前記２つの前記燃料電池のうちの他方の燃料電池の前記第２側集電板とが、配線によって接続されている、燃料電池集合体。

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