JP4836045B2 - 固体電解質型燃料電池及びスタック構造体 - Google Patents

Description

本発明は、積層して用いられるの固体電解質型燃料電池及びこれを積層して成るスタック構造体に関するものである。

従来、上記したような固体電解質型燃料電池としては、例えば、円形薄板状を成し且つ単セル取付部を有するセル取付用セパレータと、このセル取付用セパレータとほぼ同一の形状を成し且つその周縁部をセル取付用セパレータの周縁部に接合させたセパレータと、両セパレータ間に形成される空間内に対するガス供給及びガス排出を行う中央流路部品を備え、上記空間にリング板状セパレータを設置して、ガス流路の往路と復路とを上下（燃料電池積層方向）に分けて形成した固体電解質型燃料電池があり、リング板状セパレータは、このセパレータ又はセル取付用セパレータに設けたディンプル状突起によって、ガス流路の往路及び復路の流路高さを保持するようにしている。
特開２００２−１５１１０６号公報

ところが、上記した固体電解質型燃料電池において、リング板状セパレータが単セルの発電部分を全面的に覆うように設置されているため、セル取付用セパレータ及びセパレータを積層した１サイクルのピッチが大きくなり、すなわち、ガス流路の往路及び復路が上下に分かれて形成されているため、燃料電池の厚みが大きくなり、したがって、積層密度が小さくなって、積層してスタック構造体とした場合の単位体積当たりの発電出力密度が低下してしまうという問題があった。

また、上記した固体電解質型燃料電池では、セパレータ又はセル取付用セパレータに設けたディンプル状突起によって、ガス流路の往復路の流路高さを保持するようにしていると共に積層方向の電気接触をとるようにしていることから、リング板状セパレータが加熱サイクルに対して歪まないようにするために、リング板状セパレータやセパレータの厚みを大きくしなければならず、その結果、スタック構造体の積層密度が小さくなるばかりでなく、スタック構造体の熱容量が大きくなってしまう。

このように、スタック構造体の熱容量が増加すると、起動時に必要となる加熱エネルギが増加するため、起動から停止までの総合的な発電効率が低下することとなり、頻繁に起動停止や負荷運転を行う車載用途の場合には、スタック構造体の熱容量を如何にして少なくするかが重要事項であり、これらの問題を解決することが従来の課題となっていた。

本発明は、上記した従来の課題に着目してなされたもので、積層した場合の出力密度の向上を実現すると共に局所過熱による破損を阻止することができ、耐熱衝撃性及び起動性に優れた固体電解質型燃料電池及びスタック構造体を提供することを目的としている。

本発明に係る固体電解質型燃料電池は、単セルと、円形薄板状を成し且つ中心部分にガス導入孔及びガス排出孔を有すると共に上記単セルを固定するセル取付部を有する一方のセパレータと、上記セル取付部の部分を除いて一方のセパレータと同一形状を成し且つその周縁部を一方のセパレータの周縁部に接合させた他方のセパレータと、両セパレータのガス導入孔及びガス排出孔と連通するガス導入口及びガス排出口を具備して両セパレータ間に形成される空間内に対するガス供給及びガス排出を行う中央流路部品を備え、上記セパレータのガス導入孔及び上記中央流路部品のガス導入口を通して供給されるガスを、それら両セパレータ間に形成される上記空間内の単セルが位置する領域から外側の領域のセパレータ周縁部まで到達させる往路及びこの往路と同一平面に位置して上記空間のセパレータ周縁部に到達したガスを上記中央流路部品のガス排出口及び上記セパレータのガス排出孔まで到達させる復路を形成する複数の仕切り板が、上記中央流路部品から放射状に延出して形成されている。

本発明の固体電解質型燃料電池において、両セパレータ間は袋構造になっており、燃料ガス又は空気ガスのうちの一方のガスは、中心流路部品のガス導入口を通して袋構造を成す両セパレータ間の空間内に導入され、仕切り板によって形成された往路を通ってセパレータ周縁部に到達し、そして、同じく仕切り板によって形成された復路を介して中心流路部品のガス排出口から排出され、他方のガスは積層した固体電解質型燃料電池の層間を流れる。

つまり、空間内に導入されたガスがセパレータ周縁部近傍の単セルにまで十分に流れることとなり、加えて、仕切り板によって形成される往路及び復路が同一平面に位置していることで１サイクルのピッチが小さくなり、その結果、出力密度が向上することとなる。また、仕切り板が、両セパレータ間に形成される空間の潰れを阻止するように機能するので、セパレータの厚みを増加しなくても、耐熱衝撃性及び起動性に優れたものとなる。

一方、本発明のスタック構造体は、上記固体電解質型燃料電池を積層して成り、固体電解質型燃料電池内に導入するガス流の上流側に位置する固体電解質型燃料電池の仕切り板の熱容量を下流側に位置する固体電解質型燃料電池の仕切り板の熱容量よりも多くしてある構成としたことを特徴としており、このスタック構造体の構成を前述した従来の課題を解決するための手段としている。

本発明の固体電解質型燃料電池によれば、上記した構成としているので、セパレータ周縁部近傍に位置する単セルにまで十分ガスを流すことができるうえ、１サイクルの積層ピッチを小さくすることができ、したがって、積層した場合の出力密度の向上を実現することが可能であると共に局所過熱による破損を防止することが可能であり、加えて、セパレータの厚みを増すことなく両セパレータ間の空間を維持することができ、その結果、耐熱衝撃性及び起動性に優れたものとすることが可能であるという非常に優れた効果がもたらされる。

本発明の固体電解質型燃料電池において、電気伝導性を有する多孔質焼結体や、メッシュや、フェルトなどの集電用多孔体を両セパレータ間の適宜位置に設置して、積層方向の電気接続を行うことができるほか、仕切り板に集電機能を保持させることも可能である。

この際、仕切り板とセパレータ（又は仕切り板と上記集電用多孔体）を溶接法やペースト焼付け法などで接合する構成を採用することも可能である。

また、本発明の固体電解質型燃料電池において、中央流路部品は、ガス導入口を有するガス導入部及びガス排出口を有するガス排出部を具備し、中央流路部品のガス導入部及びガス排出部間で挟持されてガスシールを行うガスケットに仕切り板を一体で形成した構成を用いることができる。

この場合、仕切り板は、ガスケットと一体の部材として切断した後、必要部分の折り曲げ加工を行って製作することができるほか、仕切り板をガスケットとは別材料で形成した後、溶接などの方法でガスケットに接合して一体と成すこともできる。

なお、ガスケットによるシール性を高めるために、軟化して締め付けやすい銀などの金属をガスケットの両面にめっき処理を施すことができるほか、ガスケットの両面に、例えば、ロウ材金属層をめっき法や蒸着法などで形成したり、接着層を金属パテやペースト状の接着剤の塗布などで形成したりした後に、荷重をかけて加熱することにより、ガスケットを介して中央流路部品のガス導入部及びガス排出部を接合することもできる。

さらに、本発明の固体電解質型燃料電池において、一方のセパレータのセル取付部を中心部分と外周縁部との間のドーナツ状を成す領域に設定し、このドーナツ状を成す領域内のセル取付部に単セルを１つ以上固定してある構成を採用することができ、単セルが小径の円板状を成す場合は、セパレータの中心に位置するガス導入口と同心状に規則正しく配置することが望ましい。単セルがドーナツ状を成す場合は、その内周縁部及び外周縁部にプレス加工済の内側リング及び外側リングをそれぞれ接合するが、接合時の作業性を考慮して、内側リング及び外側リングを連結してフレーム状をなすようにしてもよく、このフレームに扇形の単セルを貼り付けることも可能である。

さらにまた、本発明の固体電解質型燃料電池において、両セパレータ間の空間内において仕切り板で形成された往路は、中央流路部品のガス導入口からセパレータ周縁部に向けて延びる直線状流路と、セパレータ周縁部に沿う環状流路とから成っている構成を採用することができる。

この構成を採用すると、空間内に導入されるガスが燃料ガスである場合、セパレータ周縁部に沿う環状流路が燃料ガスの上流側となり、中心流路部品のガス排出口近辺が下流側となるため、流路幅が広いセパレータ周縁部では、より燃料濃度の高い燃料ガスを供給可能となり、燃料濃度が低くなるガス排出口近辺では、流路幅が狭くなって流速が大きくなる分だけ反応速度を高めることができ、したがって、発電出力を平均化し得ることとなる。

つまり、セパレータ周縁部と中心部との温度差を抑制することにより、耐久性の向上が図られることとなる。

この際、仕切り板で形成された往路の直線状流路及び環状流路には、単セル上面に設置する集電用多孔体を設置しない状態とするか、又は単セル上面に設置される集電用多孔体よりも圧損が小さい状態とすることが望ましい。すなわち、両セパレータ間の空間内において、単セル上面に設置する集電用多孔体上に仕切り板によって復路を形成し、往路の圧力損失を上記復路の圧力損失よりも小さく設定した構成とすることが望ましい。

上記した構成を用いると、中心流路部品のガス導入口を通して空間内に導入されたガスは、まず、往路の直線状流路を介してセパレータ周縁部へ導かれ、往路の環状流路で均等圧となる。この後、圧力損失の高い復路の集電用多孔体部分を通って、中心流路部品のガス排出口から排出されるので、したがって、セパレータ周縁部から集電用多孔体の部分へ均等にガスを流し得ることとなる。

このように、発電出力を平均化することにより、セル取付部を有する一方のセパレータの局所的に生じる電位差を抑制して、発電損失を抑制することができると共に、局所過熱による破損を抑制することができ、この場合も、耐久性の向上が図られることとなる。

さらにまた、本発明の固体電解質型燃料電池において、往路の直線状流路は、中心流路部品のガス導入口と連結する位置に配置されるが、ガス流の整流機能を強化する目的や、セパレータの歪みなどの変形を防止する目的で、直線状流路に板状の整流翼を加えて形成することができる。

さらにまた、本発明の固体電解質型燃料電池を積層すると、互いに積層される中心流路部品の中心には、ガス導入口と連通するガス導入孔が通ることになるが、このガス導入孔から各固体電解質型燃料電池のそれぞれの空間に対して中心流路部品のガス導入口を通じてガスを分配する際の均一性を向上する目的や、このガス導入孔から中心流路部品のガス導入口へガスを導入する際の圧力損失を低減する目的などで、ガスケットに、ガス導入孔内に位置するガイド部を設けることができる、すなわち、ガスケットに、両セパレータのガス導入孔内を流れるガスを中央流路部品の複数のガス導入口に分配するガイド部を設ける構成とすることが可能である。

この構成を用いた場合には、積層した各固体電解質型燃料電池に対するガス分配を均一化することにより、スタック構造体としての出力密度の向上を実現でき、例えば、ガイド部をスクリュー形状として、連続するガス導入孔に渦巻き流を生じさせることにより、圧力損失の低減及び分配均一性の向上を実現可能である。

つまり、起動時において、積層した各固体電解質型燃料電池を時間差なく立ち上げることができることとなり、局所電池の形成などのよる破損が回避されることとなる。

一方、固体電解質型燃料電池を積層してなるスタック構造体において、高温ガスを導入して起動時の加熱を行う場合、スタック構造体の上流部分では、高温ガスにより大きな熱衝撃を受けることになる。特に熱容量が大きく異なる中心流路部品とセパレータの薄板部分との境目近傍では、熱応力が大きくなって反りや歪みの原因となったり接合部の破壊が生じ易くなったりする。

これに対応するため、上記したように、ガス流の上流側に位置する固体電解質型燃料電池の仕切り板の熱容量を下流側に位置する固体電解質型燃料電池の仕切り板の熱容量よりも多くする、具体的には、仕切り板の数を増やしたり厚さを増したりして熱容量を増加することが望ましく、この場合には、熱応力の緩和が図られると共に反りや歪みに対する補強がなされることとなる。

以下、本発明を実施例により更に詳細に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。

図１〜図４は、本発明の固体電解質型燃料電池の一実施例を示しており、図１に示すように、この固体電解質型燃料電池１は、円形薄板状を成し且つ中心部分にガス導入孔２１及びガス排出孔２２を有すると共にセル取付部２５（図４にのみ示す）を有する一方のセパレータ２と、この一方のセパレータ２と同じく円形薄板状を成し且つ中心部分にガス導入孔３１及びガス排出孔３２を有する他方のセパレータ３と、両セパレータ２，３のガス導入孔２１，３１及びガス排出孔２２，３２と連通するガス導入口５１及びガス排出口５２を具備して両セパレータ２，３間に形成される空間Ｓ内に対するガス供給及びガス排出を行う中央流路部品５を備えており、両セパレータ２，３は、互いに対向した状態で各々の周縁部２ａ，３ａ同士を接合するようにしてある。

中央流路部品５は、互いに対向した状態で接合する両セパレータ２，３の各中心部分に位置していて、セパレータ３のガス導入孔３１と連通する上記ガス導入口５１が形成されたガス導入部５Ｉ及びセパレータ２のガス排出孔２２と連通する上記ガス排出口５２が形成されたガス排出部５Ｏを具備している。

この場合、両セパレータ２，３間に形成される空間Ｓ内には、図２及び図３にも示すように、４つの往路４１及びこの往路４１と同一平面に位置する４つの復路４２を形成する８枚の仕切り板４が設けてある。

これらの８枚の仕切り板４で形成される４つの往路４１は、セパレータ３のガス導入孔３１及び中央流路部品５のガス導入部５Ｉのガス導入口５１を通して供給されるガスを該空間Ｓのセパレータ周縁部２ａ，３ａまで到達させ、一方、４つの復路４２は、空間Ｓのセパレータ周縁部２ａ，３ａに到達したガスを中央流路部品５のガス排出部５Ｏのガス排出口５２及びセパレータ２のガス排出孔２２まで到達させるようになっている。

この実施例において、中央流路部品５のガス導入部５Ｉとガス排出部５Ｏとの間には、両者間のガスシールを行うリング状のガスケット４Ａが挟持された状態で設けてあり、このガスケット４Ａは８枚の仕切り板４と一体で形成してあって、８枚の仕切り板４はこのガスケット４Ａから放射状にほぼ等間隔に延出している。

また、図４（ａ）に示すように、一方のセパレータ２の中心部分と周縁部２ａとの間のドーナツ状を成す領域に設けたセル取付部２５には、すなわち、一方のセパレータ２の中心周りの８箇所に設けたセル取付部２５には、円形状を成す単セル６が固定してあり、８個の単セル６上に仕切り板４が位置するようになっている。

この実施例において、セパレータ２，３には、肉厚が０．１ｍｍのフェライト系ＳＵＳを用いた。そして、この圧延板をプレス装置にセットしてプレス加工を行い、中央流路部品５のガス導入部５Ｉ及びガス排出部５Ｏは、セパレータ２，３に対して拡散接合により固定した。

また、互いに一体を成す仕切り板４及びガスケット４Ａは、厚さ０．１ｍｍのＳＵＳ金属をエッチング加工で形成し、ガスケット４Ａの表面には銀めっき層を形成し、一方、仕切り板４は、図２の点線部を互いに上下に折り曲げて形成した。

この際、ガスケット４Ａの両面に、例えば、ロウ材金属層や接着層を形成し、荷重をかけて加熱することにより、このガスケット４Ａを介して中央流路部品５のガス導入部５Ｉ及びガス排出部５Ｏを接合することができ、また、仕切り板４をガスケット４Ａと別材料で形成した後、溶接などの方法でガスケット４Ａに接合して一体と成すこともできる。

図示しない集電体は、仕切り板４で仕切られた８つの領域、すなわち、４つの往路４１及び４つの復路４２に配置し、中心流路部品５を接合したセパレータ２，３間に仕切り板４とともに挟持されるようにした。この際、仕切り板４を他方のセパレータ３及び単セル６の表面に接触させ、セパレータ２，３の各周縁部２ａ，３ａ同士をレーザ溶接で接合した。

この固体電解質型燃料電池１において、燃料ガスは、中心流路部品５のガス導入部５Ｉガス導入口５１を通して袋構造を成す両セパレータ２，３間の空間Ｓ内に導入され、図３の矢印に示すように、仕切り板４によって形成された往路４１を通ってセパレータ周縁部２ａ，３ａに到達し、そして、同じく仕切り板４によって形成された復路４２を介して中心流路部品５のガス排出部５Ｏのガス排出口５２から排出され、空気ガスは積層した固体電解質型燃料電池１の層間を流れる。

つまり、空間Ｓ内に導入された燃料ガスがセパレータ周縁部２ａ，３ａ近傍の単セル６にまで十分に流れることとなり、加えて、仕切り板４によって形成される往路４１及び復路４２が同一平面に位置していることで１サイクルのピッチが小さくなり、その結果、出力密度が向上することとなる。また、仕切り板４が、両セパレータ２，３間に形成される空間Ｓの潰れを阻止するように機能するので、セパレータ２，３の厚みを増加しなくても、耐熱衝撃性及び起動性に優れたものとなる。

この実施例では、単セル６が小径の円板状を成す場合を示したが、これに限定されるものではなく、例えば、図４（ｂ）に示すように、単セル６Ａがドーナツ状を成す場合には、その内周縁部及び外周縁部にプレス加工済の内側リング７及び外側リング８をそれぞれ接合してセパレータ２に取付けることができ、この際、接合時の作業性を考慮して、図４（ｃ）に示すように、内側リング７及び外側リング８を縦横の桟９で連結してフレーム１０を形成するようにしてもよく、このフレーム１０に扇形の単セル６Ｂを取付けることも可能である。

図５〜図８は、本発明の固体電解質型燃料電池の他の実施例を示しており、図５〜図７に示すように、この固体電解質型燃料電池１０１では、両セパレータ２，３間の空間Ｓ内において仕切り板１０４で形成された往路１４１が、中央流路部品１０５のガス導入部１０５Ｉの小口状ガス導入口１５１からセパレータ周縁部２ａ，３ａに向けて延びる直線状流路１４１Ａと、セパレータ周縁部２ａ，３ａに沿う環状流路１４１Ｂとから成っている。

この場合、図８に示すように、直線状流路１４１Ａを形成する仕切り板１０４と扇形単セル６Ｂとの間に集電体１１１を介在させていると共に仕切り板１０４で形成された扇状の復路１４２に集電体１１１を配置するようにしており、すなわち、往路１４１の圧力損失を上記復路１４２の圧力損失よりも小さく設定しており、他の構成は先の実施例の固体電解質型燃料電池１と同じである。

この固体電解質型燃料電池１０１では、中心流路部品１０５のガス導入部１０５Ｉの小口状ガス導入口１５１を通して空間Ｓ内に導入されたガスは、図７の矢印に示すように、まず、往路１４１の直線状流路１４１Ａを通してセパレータ周縁部２ａ，３ａに導かれ、セパレータ周縁部２ａ，３ａに沿う環状流路１４１Ｂで均等圧となる。この後、圧力損失の高い復路１４２の集電体１１１を通って、中心流路部品１０５のガス排出部１０５Ｏのガス排出口１５２から排出されるので、セパレータ周縁部２ａ，３ａから集電体１１１の部分へ均等にガスを流し得ることとなる。

このように、発電出力を平均化することにより、セル取付部２５を有する一方のセパレータ２の局所的に生じる電位差を抑制して、発電損失を抑制することができると共に、局所過熱による破損を抑制することができ、耐久性の向上が図られることとなる。

また、この固体電解質型燃料電池１０１では、セパレータ周縁部２ａ，３ａに沿う環状流路１４１Ｂが燃料ガスの上流側となり、中心流路部品１０５のガス排出部１０５Ｏのガス排出口１５２近辺が下流側となるため、流路幅が広いセパレータ周縁部２ａ，３ａでは、より燃料濃度の高い燃料ガスを供給可能となり、燃料濃度が低くなるガス排出口１５２近辺では、流路幅が狭くなって流速が大きくなる分だけ反応速度を高めることができ、したがって、発電出力を平均化し得ることとなる。

つまり、セパレータ周縁部２ａ，３ａと中心部との温度差を抑制することにより、より一層の耐久性の向上が図られることとなる。

上記した固体電解質型燃料電池１０１において、往路１４１の直線状流路１４１Ａは、中心流路部品１０５のガス導入部１０５Ｉの小口状ガス導入口１５１と連結する位置に配置されるが、ガス流の整流機能を強化する目的や、セパレータ２，３の歪みなどの変形を防止する目的で、直線状流路１４１Ａに板状の整流翼を加えて形成してもよい。

ここで、上記固体電解質型燃料電池１０１を積層すると、互いに積層される中心流路部品１０５の中心には、小口状ガス導入口１５１と連通するガス導入孔１５３が通ることになるが、このガス導入孔１５３から各固体電解質型燃料電池１０１のそれぞれの空間Ｓに対して中心流路部品１０５の小口状ガス導入口１５１を通じてガスを分配する際の均一性を向上する目的や、このガス導入孔１５３から中心流路部品１０５の小口状ガス導入口１５１へガスを導入する際の圧力損失を低減する目的などで、ガスケット１０４Ａに、ガス導入孔１５３内に位置するガイド部１０４Ｂを設けることができる、すなわち、ガスケット１０４Ａに、両セパレータ２，３のガス導入孔２１，３１内を流れるガスを中央流路部品１０５の複数のガス導入口１５１に分配するガイド部１０４Ｂを設けることが可能である。

この構成を用いると、積層した各固体電解質型燃料電池１０１に対するガス分配を均一化することにより、スタック構造体としての出力密度の向上を実現でき、例えば、ガイド部１０４Ｂをスクリュー形状として、連続するガス導入孔１５３に渦巻き流を生じさせるようになせば、圧力損失の低減及び分配均一性の向上を実現可能である。

つまり、起動時において、積層した各固体電解質型燃料電池１を時間差なく立ち上げることができることとなり、局所電池の形成などのよる破損が回避されることとなる。

図１０及び図１１は、本発明の固体電解質型燃料電池を積層してなるスタック構造体の一実施例を示しており、図１０に示すように、このスタック構造体２００は、固体電解質型燃料電池１０１の各中心流路部品１０５同士を電気絶縁性ガスシールを施して接合して成っている。例えば、セラミック接着剤を使用して接着したり、ガラスとセラミックス繊維とからなるガスケットを挟持して溶融締め付けしたり、絶縁板をロウ付け接合したりする方法を使用することができる。

このような固体電解質型燃料電池を積層してなるスタック構造体２００において、高温ガスを導入して起動時の加熱を行う場合、スタック構造体２００の上流部分では、高温ガスにより大きな熱衝撃を受けることになる。特に熱容量が大きく異なる中心流路部品１０５とセパレータ２の薄板部分との境目近傍では、熱応力が大きくなって反りや歪みの原因となったり接合部の破壊が生じ易くなったりする。

これに対応するため、上記したように、ガス流の上流側に位置する固体電解質型燃料電池１０１の仕切り板１０４の熱容量を下流側に位置する固体電解質型燃料電池１０１の仕切り板１０４の熱容量よりも多くする、具体的には、仕切り板１０４の数を増やしたり厚さを増したりして熱容量を増加することが望ましく、この場合には、熱応力の緩和が図られると共に反りや歪みに対する補強がなされることとなる。

本発明の固体電解質型燃料電池の一実施例を示す分解斜視説明図である。（実施例１） 図１の固体電解質型燃料電池の仕切り板及びこれと一体を成すガスケットを示す平面説明図である。 図１の固体電解質型燃料電池におけるガスの流れを示すガス流路説明図である。 図１における固体電解質型燃料電池の単セルの配置パターンを示すセパレータの平面説明図（ａ）〜（ｃ）である。 本発明の固体電解質型燃料電池の他の実施例を示す分解斜視説明図である。（実施例２） 図５の固体電解質型燃料電池の仕切り板及びこれと一体を成すガスケットを示す平面説明図である。 図５の固体電解質型燃料電池におけるガスの流れを示すガス流路説明図である。 図５のＡ−Ａ線位置に基づく断面説明図である。 図５の固体電解質型燃料電池におけるガスケットの他の構成例を示す平面説明図である。（実施例３） 本発明のスタック構造体の一実施例を示す断面説明図である。（実施例４） 図１１のスタック構造体の全体斜視説明図である。

符号の説明

１，１０１ 固体電解質型燃料電池
２ 一方のセパレータ
２ａ，３ａ セパレータ周縁部
３ 他方のセパレータ
４，１０４ 仕切り板
４Ａ，１０４Ａ ガスケット
５，１０５ 中央流路部品
５Ｉ，１０５Ｉ ガス導入部
５Ｏ，１０５Ｏ ガス排出部
６，６Ａ，６Ｂ 単セル
２１，３１ ガス導入孔
２２，３２ ガス排出孔
２５ セル取付部
４１，１４１ 往路
４２，１４２ 復路
５１，１５１ ガス導入口
５２，１５２ ガス排出口
１０４Ｂ ガイド部
１１１ 集電体（集電用多孔体）
１４１Ａ 直線状流路（往路）
１４１Ｂ 環状流路（往路）
２００ スタック構造体
Ｓ 空間

Claims (6)

1. 単セルと、円形薄板状を成し且つ中心部分にガス導入孔及びガス排出孔を有すると共に上記単セルを固定するセル取付部を有する一方のセパレータと、上記セル取付部の部分を除いて一方のセパレータと同一形状を成し且つその周縁部を一方のセパレータの周縁部に接合させた他方のセパレータと、両セパレータのガス導入孔及びガス排出孔と連通するガス導入口及びガス排出口を具備して両セパレータ間に形成される空間内に対するガス供給及びガス排出を行う中央流路部品を備え、
   上記セパレータのガス導入孔及び上記中央流路部品のガス導入口を通して供給されるガスを、それら両セパレータ間に形成される上記空間内の単セルが位置する領域から外側の領域のセパレータ周縁部まで到達させる往路及びこの往路と同一平面に位置して上記空間のセパレータ周縁部に到達したガスを上記中央流路部品のガス排出口及び上記セパレータのガス排出孔まで到達させる復路を形成する複数の仕切り板が、上記中央流路部品から放射状に延出して形成されていることを特徴とする固体電解質型燃料電池。
2. 中央流路部品は、ガス導入口を有するガス導入部及びガス排出口を有するガス排出部を具備し、中央流路部品のガス導入部及びガス排出部間で挟持されてガスシールを行うガスケットに仕切り板を一体で形成した請求項１に記載の固体電解質型燃料電池。
3. 両セパレータ間の空間内において仕切り板で形成された往路は、中央流路部品のガス導入口からセパレータ周縁部に向けて延びる直線状流路と、セパレータ周縁部に沿う環状流路とから成っている請求項１又は２に記載の固体電解質型燃料電池。
4. 両セパレータ間の空間内において、単セル上面に設置する集電用多孔体上に仕切り板によって復路を形成し、往路の圧力損失を上記復路の圧力損失よりも小さく設定した請求項１〜３のいずれか一つの項に記載の固体電解質型燃料電池。
5. ガスケットに、両セパレータのガス導入孔内を流れるガスを中央流路部品の複数のガス導入口に分配するガイド部を設けた請求項２〜４のいずれか一つの項に記載の固体電解質型燃料電池。
6. 請求項１〜５のいずれかの固体電解質型燃料電池を積層して成り、固体電解質型燃料電池内に導入するガス流の上流側に位置する固体電解質型燃料電池の仕切り板の熱容量を下流側に位置する固体電解質型燃料電池の仕切り板の熱容量よりも多くしてあることを特徴とするスタック構造体。

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