JP3898647B2

JP3898647B2 - セルスタック及び燃料電池

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Publication number: JP3898647B2
Application number: JP2003018010A
Authority: JP
Inventors: 紀彰浜田; 健児島津
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2003-01-27
Filing date: 2003-01-27
Publication date: 2007-03-28
Anticipated expiration: 2023-01-27
Also published as: JP2004228050A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、セルスタック及び燃料電池に関するもので、特に複数の燃料電池セルの集電特性が良好なセルスタック及び燃料電池に関するものである。
【０００２】
【従来技術】
次世代エネルギーとして、近年、複数の燃料電池セルを収納容器内に収納した燃料電池が種々提案されている。
【０００３】
従来の固体電解質型燃料電池は、複数の燃料電池セルを収納容器内に収納し、燃料電池セル同士を集電部材により電気的に直列又は並列に接続して構成されており、発電は燃料電池セルに酸素含有ガス及び燃料ガスを供給して６００〜１０００℃程度の高温で行われていた。
【０００４】
そして、燃料電池セル間の電気的な接続を行う集電部材は、従来、繊維状の金属が集合した金属フェルト状のものが用いられている。このようなフェルト状の集電部材を用いた燃料電池は、複数の燃料電池セルを配列集合させ、例えば、一方の燃料電池セルのインターコネクタと、他方の燃料電池セルの外側電極との間に、フェルト状の集電部材を詰め込み燃料電池セルを直列に接続してセルスタックを形成し、このセルスタックを収納容器内に収納して構成されていた（特許文献１参照。）。
【０００５】
【特許文献１】
特開２０００−０５８０８８号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記した燃料電池では、フェルト状の集電部材は繊維状の金属から構成されているため、一方の燃料電池セルのインターコネクタと、他方の燃料電池セルの外側電極とは点接触となり、集電特性が未だ低いという問題があった。
【０００７】
また、燃料電池セル間に集電部材を詰め込んだとしても、振動や集電部材の弾性低下等の原因で燃料電池セルとの接触が十分に行われなくなり、発電当初は集電特性はある程度良好であったとしても、集電特性が経時的に低下する可能性があった。
【０００８】
さらに、燃料電池セル間に空気等の酸素含有ガスが導入されて発電する場合には、繊維状金属の表面から酸化が進行し、これにより集電特性が低下し、また金属フェルトの弾性力が低下し、経時的に集電特性が低下するという問題もあった。
【０００９】
また、一方の燃料電池セルのインターコネクタと他方の燃料電池セルの外側電極との間に集電部材を詰め込む際に、集電部材がフェルト状であることに起因して、一方の燃料電池セルと他方の燃料電池セルの外側電極同士が導通してしまうという危険性もあった。
【００１０】
本発明は、燃料電池セル間の集電特性を向上できるセルスタック及び燃料電池を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明のセルスタックは、燃料電池セル間をガスが流通するセルスタックであって、前記燃料電池セル間に、線状部材を螺旋状に巻回してなる螺旋状集電部材を配置し、対向する前記燃料電池セル同士を電気的に接続してなるとともに、前記螺旋状集電部材が、前記燃料電池セルに当接する当接部と、前記燃料電池セル間に位置する非当接部とからなり、該非当接部に、前記螺旋状集電部材により形成される空間の内側に向けて屈曲部が形成されていることを特徴とする。
【００１２】
このような螺旋状集電部材の線の断面は円でも、楕円でもよく、また例えば、四角状であってもよいが、螺旋状集電部材が変形したとしても楕円状であれば、燃料電池セルとの接触面積を大きくすることができるため、線の断面は楕円であることが望ましい。
【００１３】
このようなセルスタックでは、集電部材が螺旋形状であり、その両端部が対向する燃料電池セルの外面にそれぞれ当接しており、例えば、上記のように、螺旋状集電部材の線の断面が例えば、楕円である場合には、燃料電池セルの外面と面接触し、従来のようなフェルト状の集電部材よりも燃料電池セルに当接する面積が大きくなり、集電特性を向上できる。
【００１４】
また、螺旋状集電部材が燃料電池セル間方向および螺旋進行方向にバネ性を有するため弾性力も大きく、振動等が生じたとしても燃料電池セルとの十分な接触を長期間確保できる。さらに、螺旋状集電部材は、フェルト状集電部材よりも線径が太いため、収納容器内が高温となった場合でも、従来のフェルト状の集電部材よりも焼結しにくく、そのため、弾性を失うことがなく、燃料電池セルとの十分な接触を長期間確保できる。
【００１５】
また、本発明のセルスタックは、前記螺旋状集電部材が、前記燃料電池セルに当接する当接部と、前記燃料電池セル間に位置する非当接部とからなり、該非当接部に、前記螺旋状集電部材により形成される空間の内側に向けて屈曲部が形成されているため、燃料電池セル間の距離が小さくなったとしても、螺旋状集電部材の幅が広がることがないため、他の燃料電池セルと接触し電気的に短絡することを防止できる。
【００１６】
また、本発明のセルスタックは、螺旋状集電部材がガス流通方向に向けて螺旋状に形成されていることを特徴とする。このように、ガス流通方向と集電部材の螺旋の進行方向を一致させることで、燃料電池セル間に配置された螺旋状集電部材の螺旋の内部にガスが流通可能な空間が形成され、燃料電池セルへのガス供給を容易にすることができる。
【００１７】
また、本発明のセルスタックは、燃料電池セル間をガスが流通するセルスタックであって、前記燃料電池セル間に、線状部材を螺旋状に巻回してなる螺旋状集電部材を配置し、対向する前記燃料電池セル同士を電気的に接続してなるとともに、前記螺旋状集電部材が、前記燃料電池セルに当接する当接部と、前記燃料電池セル間に位置する非当接部とからなり、前記当接部に凹凸を形成し、該当接部の凹部と前記燃料電池セルとの間に、ガスが流通可能な空間を形成してなることを特徴とする。このようなセルスタックでは、凹凸が形成されている螺旋状集電部材の当接部が、対向する燃料電池セルの外面に当接することになるが、燃料電池セル外面には螺旋状集電部材の当接部の凸部が当接し、燃料電池セル外面と当接部の凸部間との間には空間が形成されており、この空間をガスが通過することになるため、ガスの外側電極表面への供給を増加して、多孔質な外側電極を介して固体電解質まで供給されるガス量を増加でき、発電性能を向上できる。
【００１８】
また、本発明のセルスタックは、前記螺旋状集電部材の当接部の凹部と前記燃料電池セルとの間の空間がガス流通方向に形成されていることを特徴とする。この場合には、ガスは螺旋状集電部材の当接部に形成された凹部と外側電極外面との間を通過し、ガスの外側電極表面への供給を増加でき、発電性能を向上できる。
【００１９】
さらに、本発明のセルスタックでは、燃料電池セルは、軸長方向にガス流路が形成された支持体の表面に、内側電極、固体電解質、外側電極を順次形成し、前記固体電解質及び前記外側電極が形成されていない支持体又にインターコネクタを設けてなり、一方の燃料電池セルのインターコネクタと他方の燃料電池セルの外側電極に、螺旋状集電部材が当接していることを特徴とする。このように燃料電池セルを電気的に直列に接続する場合に好適に用いられる。
【００２０】
また、本発明のセルスタックでは、燃料電池セルは、酸素含有ガスに曝される外側電極を有しており、螺旋状集電部材が、導電性を有する金属又は合金の表面を耐酸化性物質で被覆して構成されていることを特徴とする。螺旋状集電部材が耐酸化性を有するため、螺旋状集電部材が酸素含有ガスに曝されたとしても良好な電気伝導性を有することができる。
【００２１】
さらに、本発明のセルスタックでは、螺旋状集電部材の燃料電池セル外面との当接部は、導電性ペーストにより対向する燃料電池セルの外面に接合されていることを特徴とする。これにより、螺旋状集電部材と燃料電池セル間の電気的接続を確実に行うことができる。例えば、螺旋状集電部材の両端部に凹凸が形成されている場合には、凸部が導電性ペーストにより燃料電池セルの外面に接合されることになる。
【００２２】
また、本発明のセルスタックでは、燃料電池セルは扁平状であり、対向する燃料電池セルの外面は略平坦であることを特徴とする。このように、対向する燃料電池セルの外面が略平坦である場合には、螺旋状集電部材が燃料電池セル外面の平坦部に確実に当接するため、集電特性を向上できる。
【００２３】
本発明の燃料電池は、収納容器内に、上記したセルスタックを収納してなることを特徴とする。このような燃料電池では、セルスタックが良好な集電特性を有するため、優れた発電特性を発揮できる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の燃料電池の一形態を示すもので、符号３１は断熱構造を有する収納容器を示している。この収納容器３１の内部には、複数の燃料電池セル３３が集合したセルスタック３５と、セルスタック３５の上方に形成された燃焼空間３７と、この燃焼空間３７を挿通する酸素含有ガス供給管３９と、燃焼空間３７の上方に設けられた熱交換部４１とが設けられている。
【００２５】
収納容器３１は、耐熱性金属からなる枠体３１ａと、この枠体３１ａの内面に設けられた断熱材３１ｂとから構成されている。セルスタック３５の下方には、燃料ガスを燃料電池セル３３に供給するための燃料ガスタンク４５が設けられ、この燃料ガスタンク４５には、外部から燃料ガスを燃料ガスタンク４５に供給するための燃料ガス供給管５１が接続されている。
【００２６】
燃料ガスタンク４５には、燃料電池セル３３の下端部に取り付けられた取付治具５３が螺着しており、これにより、燃料電池セル３３が燃料ガスタンク４５にそれぞれ立設している。即ち、取付治具５３は、燃料電池セル３３の端部に取り付けられたセル端部側取付治具５３ａと、両端部がセル端部側取付治具５３ａ及び燃料ガスタンク４５にそれぞれ螺着する連結部材５３ｂとから構成されており、連結部材５３ｂの両端部には向きが逆のねじ部が形成され、連結部材５３ｂを一方側に回転させると、両端部がセル端部側取付治具５３ａ及び燃料ガスタンク４５にそれぞれ螺着するように形成されている。
【００２７】
セル端部側取付治具５３ａ、連結部材５３ｂには、燃料ガスタンク４５と燃料電池セル３３の燃料ガス流路に連通するように貫通孔が形成されている。
【００２８】
また、燃焼空間３７を挿通する酸素含有ガス供給管３９は、その先端部が燃料電池セル３３間に位置している。この酸素含有ガス供給管３９から供給される酸素含有ガスは、燃料ガスタンク４５側に向けて噴出した後、熱交換部４１側に流れることになる。従って、発電で用いられなかった余剰の酸素含有ガスは、燃料電池セル３３間を通って燃料電池セル３３の上方に流れ、発電で用いられなかった余剰の燃料ガスは、燃料電池セル３３の燃料ガス流路を通って燃料電池セル３３の上方から吹き出し、燃料電池セル３３の上端近傍において、燃料ガスと酸素含有ガスが反応して燃焼するように構成されている。
【００２９】
熱交換部４１は、熱交換器４１ａと、燃焼空間３７を介してセルスタック３５に対向して設けられた酸素含有ガス収容室４１ｂとから構成されている。
【００３０】
熱交換器４１ａは、例えば、プレートフィン型構造とされている。燃焼ガスは、一点鎖線で示したように熱交換器４１ａの下部側面から導入され、熱交換器４１ａの上方へ排出され、一方、酸素含有ガスは、図１に破線で示したように熱交換器４１ａの上部側面から導入され、熱交換器４１ａの下方へ導かれ、酸素含有ガス収容室４１ｂ内に導入される。
【００３１】
酸素含有ガス収容室４１ｂは、熱交換器４１ａのセルスタック３５側端面に設けられており、熱交換器４１ａを通過した酸素含有ガスが一旦収容されるようになっている。また、酸素含有ガス収容室４１ｂには、複数の酸素含有ガス供給管３９の一端が開口し、連通している。
【００３２】
また、酸素含有ガス収容室４１ｂの側面と断熱材３１ｂとの間、即ち酸素含有ガス収容室４１ｂの周囲は、燃焼空間３７中の燃焼ガスを熱交換器４１ａに導入する燃焼ガス導入口７１とされている。この燃焼ガス導入口７１を介して燃焼ガスが熱交換器４１ａへ導出される。
【００３３】
収納容器３１内のセルスタック３５は、図２に示すように、燃料電池セル３３を３列に整列して構成されており、隣設した２列の最外部の燃料電池セル３３の電極同士が導電部材４２で接続され、これにより３列に整列した複数の燃料電池セル３３が電気的に直列に接続している。尚、図１では４列として記載している。
【００３４】
本発明の燃料電池セル３３は、図２に示したように、断面が扁平状で、全体的に見て板状、もしくは楕円柱状であり、その内部には複数の燃料ガス流路３４が形成されている。
【００３５】
この燃料電池セル３３は、断面が扁平状で、全体的に見て板状、もしくは楕円柱状の多孔質な支持体３３ａの外面に、多孔質な燃料側電極３３ｂ、緻密質な固体電解質３３ｃ、多孔質な導電性セラミックスからなる酸素側電極３３ｄを順次積層し、酸素側電極３３ｄと反対側の支持体３３ａの外面にインターコネクタ３３ｅを形成して構成されている。
【００３６】
即ち、燃料電池セル３３は、断面形状が、幅方向両端に設けられた弧状部と、これらの弧状部を連結する一対の平坦部とから構成されており、一対の平坦部は平坦であり、ほぼ平行に形成されている。これらの一対の平坦部のうち、一方にはインターコネクタ３３ｅが形成され、他方の平坦部には燃料側電極３３ｂ、固体電解質３３ｃ、酸素側電極３３ｄが順次形成されて構成されている。
【００３７】
そして、本発明のセルスタックでは、一方の燃料電池セル３３と他方の燃料電池セル３３との間に螺旋状集電部材４３が配置され、一方の燃料電池セル３３の燃料側電極３３ｂは、支持体３３ａに設けられたインターコネクタ３３ｅ、螺旋状集電部材４３を介して他方の燃料電池セル３３の酸素側電極３３ｄに電気的に接続されている。
【００３８】
螺旋状集電部材４３は、ガス流通方向から見て円形状であり、図３（ａ）、（ｂ）に示すようにガス流通方向から見て螺旋状に形成され、燃料電池セル３３間に配置されている。
螺旋状集電部材４３を形成する線状導電部材の断面は円状、楕円状、角状とされており、特に、燃料電池セル３３との当接面積を増加させるためには楕円状、あるいは角状が望ましい。尚、図３（ａ）、（ｂ）の螺旋状集電部材４３は参考例である。
【００３９】
このような螺旋状集電部材４３は、図３（ａ）、（ｂ）に示すように、螺旋の進行方向から見た形状は例えば、楕円状となる。この楕円は燃料電池セル３３に当接する略平面の４３ａと、燃料電池セル３３間の電気的接続と物理的接続とを保つ非当接部４３ｂとから形成される。
【００４０】
このような螺旋状集電部材４３は、燃料電池セル３３間方向及び燃料電池セル３３の軸長方向への弾性を有しているため、温度変化による燃料電池セル３３間の距離の変化や、燃料電池セル３３の軸長方向の長さの変化にも柔軟に追随することが可能で、発電、停止に伴う熱サイクルを繰り返しても燃料電池セル３３間の電気的接続を保つことができる。また、同様の理由により、振動などによる断線が起こることもない。
【００４１】
また、螺旋状集電部材４３の螺旋進行方向から見た形状は円状としているが、燃料電池セル３３間の距離が縮まった場合でも、螺旋状集電部材４３の変形により隣り合う螺旋状集電部材４３と接触するおそれがなく、また、他の燃料電池セル３３と接触するおそれがないことから、本発明では、図３（ｃ）、（ｄ）に示すように螺旋状集電部材４３の螺旋進行方向から見た形状は鼓形状とされている。
【００４２】
この鼓状の螺旋状集電部材４３は、燃料電池セル３３に当接する略平面の４３ａと、燃料電池セル３３間の電気的接続と物理的接続とを保つ非当接部４３ｂに形成された屈曲部４３ｃとから形成される。
【００４３】
この屈曲部４３ｃは燃料電池セル３３間方向の弾性を生じるとともに、燃料電池セル３３間の距離が小さくなった場合には屈曲部４３ｃが螺旋状集電部材４３の内側に移動するため、例えば、隣り合う螺旋状集電部材４３や隣り合う燃料電池セル３３と干渉したり、接触することがなく、電気的接続の信頼性を向上させることができる。
【００４４】
図４に示すように螺旋状集電部材４３の当接部４３ａには波形の凹凸が形成されており、当接部４３ａに形成された凹部４３ａ１がガス流通方向に形成されている。図４では、紙面に向かって垂直方向がガス流通方向となる。ガスは、螺旋状集電部材４３の当接部４３ａに形成された凹部４３ａ１と酸素側電極３３ｄ外面との間を通過し、酸素含有ガスの酸素側電極３３ｄ表面への供給を増加でき、発電性能を向上できる。
【００４５】
また、螺旋状集電部材４３は、対向する燃料電池セル３３間に複数配置されている。複数配置することにより、燃料電池セル３３間の集電抵抗を低下させることができ、燃料電池セル３３間の集電特性を向上できる。
【００４６】
また、螺旋状集電部材４３は、対向する燃料電池セル３３の平坦部であるインターコネクタ３３ｅと、酸素側電極３３ｄとの間に配置され、燃料電池セル３３同士が直列に接続されており、燃料電池セル３３の平坦部に螺旋状集電部材４３の当接部４３ａが当接しているため、確実に当接し、電気的接続を確実に行うことができる。
【００４７】
また、当接部４３ａの燃料電池セル３３側に突出した部分が、導電ペースト４４、例えば、Ａｇペーストを介在して燃料電池セル３３の酸素側電極３３ｄやインターコネクタ３３ｅに接合されている。このＡｇペーストは例えば、発電時に焼き付けられ、当接部４３ａが、燃料電池セル３３のインターコネクタ３３ｅと酸素側電極３３ｄに接合し、これにより、螺旋状集電部材４３と燃料電池セル３３との電気的接続を十分にとることができる。
【００４８】
尚、当接部４３ａは全面がインターコネクタ３３ｅに当接し、酸素側電極３３ｄには、上記したように、当接部４３ａの酸素側電極３３ｄ側に突出した部分を当接させても良い。この場合には、当接部４３ａの接続固定をさらに確実に行うことができる。
【００４９】
これらの螺旋状集電部材４３は、対向する燃料電池セル３３間に複数介在されており、これらの螺旋状集電部材４３は、導電性を有するＣｒ、Ｆｅを主成分とするフェライト系ステンレスの表面をＡｇからなる耐酸化性物質で被覆して構成されている。尚、螺旋状集電部材４３は導電性を有する金属又は合金を主成分とするものの表面を耐酸化性物質で被覆したものであれば、上記したものに限定されるものではない。
【００５０】
そして、本発明の燃料電池では、螺旋状集電部材４３がバネ性を有し、例えば、断面が楕円状、あるいは角状の当接部４３ａが燃料電池セル３３の外面と面接触するため、従来のようなフェルト状の集電部材よりも燃料電池セル３３に当接する面積が大きくなり、集電特性を向上できる。また、螺旋状集電部材４３は弾性力も大きく、振動等が生じたとしても燃料電池セル３３との十分な接触を長期間確保できる。また、特に、当接部４３ａに凹凸を形成し、螺旋状集電部材４３と燃料電池セル３３外面との間を燃料ガスが通過することにより、燃料ガスを固体電解質３３ｂへ十分に供給でき、発電特性を向上できる。
【００５１】
さらに、螺旋状集電部材４３は線状であるため、収納容器３１内が高温となった場合でも、従来のフェルト状の集電部材よりも焼結しにくく、また、燃料電池セル３３との十分な接触を長期間確保できる。
【００５２】
以上のように構成された燃料電池では、外部からの酸素含有ガス（例えば空気）を、酸素含有ガス管７３を介して熱交換器４１ａに導入し、酸素含有ガス収容室４１ｂに導入し、酸素含有ガス供給管３９を介して燃料電池セル３３間に噴出させるとともに、燃料ガス（例えば水素）を燃料ガス供給管５１を介して燃料電池セル３３の燃料ガス流路に供給し発電させる。
【００５３】
発電に用いられなかった余剰の燃料ガスは燃料ガス流路の上端から燃焼空間３７内に噴出し、発電に用いれらなかった余剰の酸素含有ガスは燃焼空間３７内に流れ、余剰の燃料ガスと余剰の酸素含有ガスを反応させて燃焼させ、燃焼ガスを発生させ、この燃焼ガスが燃焼ガス導入口７１を介して熱交換器４１ａに導出され、熱交換器４１ａの上端から排出される。
【００５４】
また、発電に寄与しなかった余剰の燃料ガスと酸素含有ガスが燃焼空間３７内に導入され、この燃焼空間３７中で反応して燃焼し、この燃焼ガス及び外部の酸素含有ガスを熱交換器４１ａに導入し、この熱交換器４１ａで燃焼ガスと酸素含有ガスとの間で熱交換させ、起動時に酸素含有ガスを予熱することができ、また、酸素含有ガス供給管３９が燃焼空間３７を挿通することにより、燃焼ガスにより酸素含有ガス供給管３９内の酸素含有ガスをさらに加熱することができるため、加熱した酸素含有ガスにより燃料電池セル３３を間接的に加熱して実質的に発電するまでの起動時間を短縮できる。
【００５５】
さらに、セルスタック３５の上部に燃焼空間３７、酸素含有ガス収容室４１ｂ、熱交換器４１ａが隣接して形成されているため、燃焼空間３７で燃焼した高温の燃焼ガスを、配管等を用いることなく熱交換器４１ａに直接導入でき、簡単な構造で酸素含有ガスの予熱効率を大きくできる。
【００５６】
また、収納容器３１内で、燃焼ガスと酸素含有ガスとを熱交換できるため、酸素含有ガスの予熱を行うためのバーナーを収納容器３１内に別途設ける必要がなく、小型にでき、しかも燃焼ガスを有効利用できる。
【００５７】
さらに、熱交換器４１ａに酸素含有ガス収容室４１ｂを設けたので、熱交換器４１ａと酸素含有ガス供給管３９との接続を酸素含有ガス収容室４１ｂを介して行うことができ、熱交換器４１ａからの酸素含有ガスを発電空間７５内に確実に供給できる。
【００５８】
尚、本発明は上記形態に限定されるものではなく、発明の要旨を変更しない範囲で種々の変更が可能である。例えば、上記形態では、図２に示したような扁平状で複数の燃料ガス流路３４を有する燃料電池セル３３を用いて説明したが、燃料電池セル３３は燃料ガス流路３４が一つであっても良く、燃料電池セル３３の形状は特に限定されるものではない。
【００５９】
また、螺旋状集電部材４３は燃料電池セル３３間に複数配置される場合もあるが、この場合、例えば、それぞれの螺旋状集電部材４３を結合させ、例えば、イカダ状の形状とすることで、螺旋状集電部材４３の配置が容易となる。
【００６０】
また、さらに、上記例では、燃料電池セル３３を直列に接続した例について説明したが、このような螺旋状集電部材４３が複数結合した幅広の螺旋状集電部材４３を用いて、燃料電池セル３３を複数、並列に接続することで組み立てが容易となる。
【００６１】
また、燃料側電極３３ｂを内側電極としたが、酸素側電極３３ｄを内側電極としても良い。
【００６２】
さらに、一つの燃料ガスタンク４５を用いて燃料電池セル３３に燃料ガスを供給する場合について説明したが、本発明では、燃料電池セル３３列毎に燃料ガスタンク４５を設け、これらの間に、燃料電池セル３３を直接加熱するバーナを設けることもできる。この場合には、起動時にバーナにより燃料電池セル３３を直接加熱し、さらに起動を迅速に行うことができる。
【００６３】
【発明の効果】
本発明のセルスタックでは、集電部材が螺旋状であり、対向する燃料電池セルの外面に当接しており、螺旋状集電部材がバネ性を有するため、燃料電池セルの外面と面接触し、集電特性を向上できるとともに、集電部材は螺旋状であるため弾性力も大きく、燃料電池セルとの十分な接触を長期間確保でき、さらに、集電部材は例えば、線状であるため焼結しにくく、燃料電池セルとの十分な接触を長期間確保できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の燃料電池を示す説明図である。
【図２】図１のセルスタックを示す横断面図である。
【図３】螺旋状集電部材を用いて燃料電池セルを接続した状態と、螺旋状集電部材の形状を示すもので、（ａ）は螺旋状集電部材を側方からみた側面図、（ｂ）は（ａ）で用いた螺旋状集電部材をガス流通方向から見た平面図、（ｃ）は他の形態の螺旋状集電部材を側方からみた側面図、（ｄ）は（ｃ）で用いた螺旋状集電部材をガス流通方向から見た平面図である。
【図４】燃料電池セルと螺旋状集電部材との接続構造を示す説明図である。
【符号の説明】
３１・・・収納容器
３３・・・燃料電池セル
３３ａ・・・支持体
３３ｂ・・・燃料側電極（内側電極）
３３ｃ・・・固体電解質
３３ｄ・・・酸素側電極（外側電極）
３３ｅ・・・インターコネクタ
３４・・・ガス流路
３５・・・セルスタック
４３・・・螺旋状集電部材
４３ａ・・・当接部（両端部）
４３ａ１・・・当接部の凹部

Claims

燃料電池セル間をガスが流通するセルスタックであって、前記燃料電池セル間に、線状部材を螺旋状に巻回してなる螺旋状集電部材を配置し、対向する前記燃料電池セル同士を電気的に接続してなるとともに、前記螺旋状集電部材が、前記燃料電池セルに当接する当接部と、前記燃料電池セル間に位置する非当接部とからなり、該非当接部に、前記螺旋状集電部材により形成される空間の内側に向けて屈曲部が形成されていることを特徴とするセルスタック。
燃料電池セル間をガスが流通するセルスタックであって、前記燃料電池セル間に、線状部材を螺旋状に巻回してなる螺旋状集電部材を配置し、対向する前記燃料電池セル同士を電気的に接続してなるとともに、前記螺旋状集電部材が、前記燃料電池セルに当接する当接部と、前記燃料電池セル間に位置する非当接部とからなり、前記当接部に凹凸を形成し、該当接部の凹部と前記燃料電池セルとの間に、ガスが流通可能な空間を形成してなることを特徴とするセルスタック。
前記螺旋状集電部材がガス流通方向に向けて螺旋状に形成されていることを特徴とする請求項１又は２記載のセルスタック。
前記螺旋状集電部材の当接部の凹部と前記燃料電池セルとの間の空間がガス流通方向に形成されていることを特徴とする請求項２又は３記載のセルスタック。
前記燃料電池セルは、軸長方向にガス流路が形成された支持体の表面に、内側電極、固体電解質、外側電極を順次形成し、前記固体電解質及び前記外側電極が形成されていない支持体にインターコネクタを設けてなり、一方の前記燃料電池セルのインターコネクタと他方の前記燃料電池セルの外側電極に、前記螺旋状集電部材が当接していることを特徴とする請求項１乃至４のうちいずれかに記載のセルスタック。
前記燃料電池セルは、酸素含有ガスに曝される外側電極を有しており、前記螺旋状集電部材が、導電性を有する金属又は合金の表面を耐酸化性物質で被覆して構成されていることを特徴とする請求項１乃至５のうちいずれかに記載のセルスタック。
前記螺旋状集電部材の前記燃料電池セル外面との当接部は、導電性ペーストにより対向する前記燃料電池セルの外面に接合されていることを特徴とする請求項１乃至６のうちいずれかに記載のセルスタック。
前記燃料電池セルは扁平状であり、対向する前記燃料電池セルの外面は平坦であることを特徴とする請求項１乃至７のうちいずれかに記載のセルスタック。
収納容器内に、請求項１乃至８のうちいずれかに記載のセルスタックを収納してなることを特徴とする燃料電池。