JP5100094B2

JP5100094B2 - 燃料電池セルスタックおよび燃料電池

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Publication number: JP5100094B2
Application number: JP2006320966A
Authority: JP
Inventors: 健児島津
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2006-11-29
Filing date: 2006-11-29
Publication date: 2012-12-19
Anticipated expiration: 2026-11-29
Also published as: JP2008135304A

Description

本発明は、燃料電池セルを複数個配列してなる燃料電池セルスタック、および燃料電池セルスタックを収納してなる燃料電池に関する。

近年、次世代エネルギーとして、燃料電池セルを複数個配列してなる燃料電池セルスタックや、その燃料電池セルスタック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。

この燃料電池セルの発電に用いる燃料ガスとしては水素が用いられ、水素ガスと酸素含有ガスとを収納容器内に供給し、酸素含有ガスを燃料電池セル中の酸素側電極層に接触させ、かつ水素を燃料電池セル中の燃料側電極層に接触させ、所定の電極反応を生じせしめることにより、発電が行われる。

従来、複数の燃料電池セルを一列に配列した状態で、それらの一端部（下端部）をシール材中に埋設してマニホールドに接合し、隣接する燃料電池セル間にそれぞれ集電部材を介装し燃料電池セルに接合して構成されている燃料電池セルスタックが提案されている（例えば、特許文献１参照）。

そして、燃料電池セル間に介装される集電部材としては、導電率の高い金属が採用され、さらに高温下で使用されることから、耐熱金属が好ましく採用されている。さらに、この集電部材は、燃料電池セルの下端部を埋設接合するシール材よりも高い位置に設けられていることが知られている。

例えば、図８は従来の燃料電池セルスタックの一例であり、複数の燃料電池セル２２を、一列に配列した状態で、その下端部をシール材３３中に埋設接合し、かつ隣接する燃料電池セル２２間にそれぞれ集電部材２３ａを介装して構成されている。なお、集電部材２３ａの下端はシール材３３の表面よりも高い位置に位置されている。
特開２００５−１９２４０号公報

しかしながら、特許文献１に記載の燃料電池セルスタックや図８に記載の燃料電池セルスタックは、燃料電池セル間に集電部材が介装されているものの、その集電部材は、燃料電池セルの一端部を埋設接合するシール材の表面よりも高い位置に設けられているため、燃料電池セル（燃料電池セルスタック）を還元処理した場合に、燃料電池セルの反りや傾斜に伴う応力により、特には、燃料電池セルの集電部材が存在しない部分付近で、クラック等の破損が生じるという問題があった。

それゆえ、本発明は、燃料電池セルに生じるクラック等の破損を抑制することが可能な燃料電池セルスタックを提供するとともに、長期信頼性が向上した燃料電池を提供することを目的とする。

本発明の燃料電池セルスタックは、燃料ガス通路が形成された複数の燃料電池セルを一列に配列し、一列に配列した複数の前記燃料電池セルのそれぞれの一端部を、前記燃料ガス通路が燃料ガス室に連通するようにシール材中に埋設接合し、かつ隣接する前記燃料電池セル間にそれぞれ集電部材を介装し前記燃料電池セルに接合してなる燃料電池セルスタックにおいて、前記燃料電池セルの配列方向における一方の端部側に配置された前記集電部材のシール材側の端が、前記シール材表面に位置していることを特徴とする。

燃料電池セル（燃料電池セルスタック）を還元処理した場合、燃料電池セルを構成する各層、例えば、支持基板上に積層・塗布された層（燃料極層やインターコネクタ等）の熱膨張の違い等により、燃料電池セルに反りや傾斜等が生じる場合がある。

この場合、複数の燃料電池セルを一列に配列した燃料電池セルスタックにおいては、特にその配列方向の端部側（中でもシール材側）で強い応力が発生し、燃料電池セルの集電部材が存在しない部分付近、言い換えれば集電部材が燃料電池セルに接合されていない部分付近でクラック等の破損を生じる場合があった。

本発明においては、集電部材のシール材側の端を、シール材表面に位置するまで設けたことにより、燃料電池セルの集電部材が存在しない部分付近における燃料電池セルの反りに伴う応力を緩和することができる。それゆえ、燃料電池セルスタックを構成する燃料電池セルの集電部材が存在しない部分、もしくはその近傍で生じる破損を抑制することができる。

また、前記燃料電池セルの配列方向における一方の端部側に配置された前記集電部材のシール材側の端が、前記シール材表面に位置しているため、燃料電池セルの配列方向の一方の端部における強い応力を緩和することができ、燃料電池セルスタックの破損を抑制することができる。

また、本発明の燃料電池セルスタックは、前記集電部材すべてのシール材側の端が、前記シール材表面に位置していることが好ましい。

本発明においては、燃料電池セルの一端部をシール材中に埋設接合するとともに、燃料電池セル間に介装し燃料電池セルに接合されるすべての集電部材のシール材側の端を、シール材表面に位置するまで設けたことにより、すべての燃料電池セルにおいて、集電部材が存在しない部分がほぼなくなる。それゆえ、燃料電池セルスタックを構成するすべての燃料電池セルの集電部材が存在しない部分、もしくはその近傍で生じる破損を抑制することができる。

また、本発明の燃料電池セルスタックは、燃料ガス通路が形成された複数の燃料電池セルを一列に配列し、一列に配列した複数の前記燃料電池セルのそれぞれの一端部を、前記燃料ガス通路が燃料ガス室に連通するようにシール材中に埋設接合し、かつ隣接する前記燃料電池セル間にそれぞれ集電部材を介装し前記燃料電池セルに接合してなる燃料電池セルスタックにおいて、前記集電部材のシール材側の端が、前記シール材中に埋設接合されていることを特徴とする。

本発明の燃料電池セルスタックにおいては、集電部材のシール材側の端をシール材中に埋設接合することにより、燃料電池セルとあわせて集電部材もシール材により固定されることとなる。それにより、燃料電池セルに生じる応力を、シール材中に埋設接合された集電部材により緩和することができる。それゆえ、燃料電池セルスタックを構成する燃料電池セルにクラック等の破損が生じることをより抑制することができる。

また、本発明の燃料電池セルスタックは、前記集電部材の剛性が、前記シール材側の端部側が他端部側よりも低いことが好ましい。

燃料電池セルのシール材側端部は、燃料電池セルの端部がシール材中に埋設接合されることにより、燃料電池セルの他端部側に比べて燃料電池セルに生じる応力を緩和する効果が低い傾向にある。

本発明においては、集電部材の剛性を、シール材側の端部側が、他端部側よりも低くすることで、燃料電池セルに生じる応力を、効果的に緩和することができ、燃料電池セルの変形や破損等をさらに抑制することができる。

すなわち、応力を緩和する効果が低い燃料電池セルのシール材側の端部側には、剛性の低い集電部材を接合し、応力を緩和する効果が高い燃料電池セルの他端部側には、剛性の高い集電部材を接合することで、燃料電池セル全体にかかる応力を、均一に近づけることができることから、燃料電池セルのクラック等の破損を抑制することができる。

本発明の燃料電池セルスタックは、前記燃料電池セルの配列方向の中央部に位置する集電部材よりも、前記燃料電池セルの配列方向の端部に位置する集電部材の剛性が低いことが好ましい。

燃料電池セルの還元処理時において、燃料電池セルの配列方向における中央部よりも端部側でより大きい応力が生じる。これは、燃料電池セルの配列方向の端部側（特には端部）が燃料電池セルに生じる応力を緩和しにくいことによる。

したがって、燃料電池セルの配列方向の中央部に位置する集電部材よりも、燃料電池セルの配列方向の端部に位置する集電部材の剛性を低くすることにより、より応力の生じる燃料電池セルの配列方向の端部側の応力を緩和することができることから、燃料電池セルの配列方向における燃料電池セルにかかる応力のバラツキを少なくすることができる。

本発明の燃料電池は、上記に記載の燃料電池セルスタックを収納容器に収納してなることを特徴とすることから、燃料電池を構成する燃料電池セルの破損を抑制することができ、長期信頼性に優れた燃料電池とすることができる。

本発明の燃料電池セルスタックは、複数の燃料電池セルを一列に配列し、それらの一端部をシール部材に埋設接合し、かつ隣接する燃料電池セル間に集電部材を介装して燃料電池セルに接合してなる燃料電池セルスタックにおいて、集電部材のシール材側の端が、シール材表面に位置していることから、燃料電池セルの還元処理等において燃料電池セルに反りや傾斜に伴う応力が発生した場合であっても、燃料電池セルにクラック等の破損が生じることを抑制することができる。それにより、長期信頼性が向上した燃料電池セルスタック、およびそれを収納してなる燃料電池を提供できる。

図１は、燃料電池セルスタック１を有する燃料電池セルスタック装置１０を示し、（ａ）は燃料電池セルスタック装置１０を概略的に示す側面図、（ｂ）は、（ａ）の燃料電池セルスタック装置１０の一部拡大平面図であり、（ａ）で示した破線で囲った部分を抜粋して示している。また、図１中における点線矢印Ｘは、燃料電池セルの反りの方向を示している。なお、（ｂ）において、燃料電池セルの配列方向における楕円Ｙは、燃料電池セルの配列の省略を意味する。また、図２は、図１（ａ）で示した二点鎖線の一部拡大断面図である。なお、同一の部材については同一の番号を付するものとし、以下同様とする。

ここで、図１において、燃料電池セルスタック１は、燃料側電極層５、固体電解質層６および空気（酸素）側電極層４を積層してなる燃料電池セル２を、一列に配列した状態で、シール材１３に埋設接合している。この燃料電池セルスタック１は、その燃料電池セル２の下端部が、上面が開口したマニホールド本体１１に接合固定されている。

また、隣接する燃料電池セル２間に集電部材３ａが介装され、燃料電池セル２の配列方向の両側から端部集電部材３ｂを介して燃料電池セルスタック１を挟持するように保持部材１２が設けられ、この保持部材１２は、燃料電池セル２に燃料ガスを供給するマニホールド１１に立設し固着されている。なお、保持部材１２の下部（下端部）も、燃料電池セル２と同様に、シール材等によりマニホールド１１に固着され、本図においては、シール材にて保持部材１２と燃料電池セル２が固定された状態を示す。

本発明の燃料電池セルスタック１は、複数の燃料電池セル２を配列して、集電部材３ａにより電気的に直列に接続して構成される。

本実施形態において、燃料電池セル２は中空平板状とされ、一対の対向する平坦面をもつ柱状の導電性支持基板８の一方の平坦面上に燃料側電極層５、固体電解質層６及び空気側電極層４が積層され、他方の平坦面上にインターコネクタ７が設けられている。なお燃料電池セル２を構成する各部材については、後に詳述する。

ここで、本発明の燃料電池セルスタック１は、図１（ａ）において二点鎖線で示したように、燃料電池セル２の一端部をシール材１３中に埋設接合し、かつ隣接する燃料電池セル２間にそれぞれ集電部材３ａを介装しており、燃料電池セル２の配列方向における一方の端部側に配置された集電部材３ａのシール材１３側の端シール材１３側の端は、シール材１３表面に位置している。本発明においてシール材表面に位置しているとは、シール材表面との境界面まで集電部材３ａが配置されていることを示し、この場合に集電部材３ａはシール材１３に埋設されていないことを意味し、図２中のＺで示す。

ところで、燃料電池セル２（燃料電池セルスタック１）は、使用する前に還元処理を行なう必要がある。

この還元処理時に、燃料電池セル２を構成する各層、例えば支持基板８上に積層・塗布された層（燃料極層３やインターコネクタ７等）の熱膨張の違い等により、燃料電池セル２に反りや傾斜が生じる場合がある。この場合、反りや傾斜は燃料電池セル２を構成する各層の配置により、一定の方向に対して反りや傾斜が生じる。なお図１においては、図の左側方向に反りが生じる場合を示している。

そして、燃料電池セル２（燃料電池セルスタック１）に反り等が生じた場合には、燃料電池セル２に応力が生じ、特にその応力は燃料電池セル２の配列方向における端部側（特には一方の端部側（反りの方向の端部側））で強いものとなる。それゆえ、燃料電池セル２（燃料電池セルスタック１）を還元処理した場合に、特に燃料電池セル２の配列方向の端部（場合によっては燃料電池セル２の全部）において、燃料電池セル２にクラック等の破損が生じる場合がある。

ここで、燃料電池セル２に生じるクラック等は、燃料電池セル２の集電部材３ａが接合されていない部分、もしくはその近傍において、生じることが多い。

これは、集電部材３ａが接合されている部分においては、燃料電池セル２に生じる応力が集電部材３ａにより緩和されるが、集電部材３ａが接合されていない部分は、その部分に生じる応力が緩和されにくいため、その応力がそのまま燃料電池セル２に作用する。それにより、燃料電池セル２にクラック等の破損が生じると考えられる。

本発明においては、燃料電池セル２の一端部をシール材１３中に埋設接合するとともに、燃料電池セル２の配列方向の一方の端部側に配置された集電部材３ａのシール材１３側の端シール材１３側の端を、シール材１３表面に位置するまで設けたことにより、燃料電池セル２のシール材１３に埋設接合されていない部分は、集電部材３ａが接合されていることとなり、燃料電池セル２に生じる応力を緩和することができる。

したがって、燃料電池セル２の配列方向における最も強い応力が生じる一方の端部側の燃料電池セル２に接合された集電部材３ａを、燃料電池セル２のシール材１３表面に位置するまで設けたことにより、最も強い応力が生じる燃料電池セル２のシール材１３側でクラック等の破損が生じることを抑制できる。それゆえ、燃料電池セルスタック１の破損を防止することができる。

なお、本発明の燃料電池セルスタック１を構成する他の部材について、以下に説明する。

燃料電池セル２は、導電性支持基板８が燃料ガスを燃料側電極層５まで透過するためにガス透過性であること、さらには、インターコネクタ７を介して集電するために導電性であることが要求される。したがって、燃料電池セル２は、かかる要求を満足するものを材質として採用する必要があり、例えば多孔質の導電性セラミックやサーメット等を用いることができる。

集電部材３ａおよび端部集電部材３ｂは、弾性を有する金属または合金からなる部材或いは金属繊維または合金繊維から成るフェルトに所要表面処理を加えた部材から構成することができるが、本発明においては、集電部材３ａおよび端部集電部材３ｂは、間隔の異なる燃料電池セル２を電気的に接続するために、弾性を有する合金からなる部材とするのがより好ましい。なお、集電部材３ａについては、さらに後述する。

空気側電極層４は、一般的に用いられるものであれば、特に制限はなく、例えば、いわゆるＡＢＯ_３型のペロブスカイト型酸化物からなる導電セラミックから形成することができる。空気側電極層４はガス透過性を有していることが必要であり、開気孔率が２０％以上、特に３０〜５０％の範囲にあることが好ましい。

燃料側電極層５は、多孔質の導電性セラミック、例えば希土類元素が固溶しているＺｒＯ_２（安定化ジルコニアを称する）とＮｉおよび／またはＮｉＯとから形成することができる。

固体電解質層６は、電極間の電子の橋渡しをする電解質としての機能を有していると同時に、燃料ガスと酸素含有ガスとのリークを防止するためにガス遮断性を有することが必要とされ、３〜１５モル％の希土類元素が固溶したＺｒＯ_２から形成される。なお、上記特性を有する限りにおいては、他の材料等を用いて形成してもよい。

インターコネクタ７は、導電性セラミックから形成することができるが、燃料ガス（水素等）および酸素含有ガス（空気等）と接触するため、耐還元性及び耐酸化性を有することが必要であり、それゆえランタンクロマイト系のペロブスカイト型酸化物（ＬａＣｒＯ_３系酸化物）が好適に使用される。インターコネクタ７は導電性支持基板８に形成された燃料ガス通路９を通る燃料ガスおよび導電性支持基板８の外側を流動する酸素含有ガスのリークを防止するために緻密質でなければならず、９３％以上、特に９５％以上の相対密度を有していることが好ましい。

導電性支持基板８は、立設方向に細長く延びる板状片であり、平坦な両面と半円形状の両側面を有する。導電性支持基板８にはこれを立設方向に貫通する複数個（図１（ｂ）においては６個）の燃料ガス通路９が形成されている。燃料電池セル２の各々は、燃料ガスを供給するマニホールド１１の上壁（天板、図示せず）に、例えば耐熱性に優れたガラスシール材１２によって接合され、燃料電池セル２の燃料ガス通路９は、燃料ガス室（図示せず）に連通せしめられる。

ちなみに、燃料側電極層５および固体電解質層６の少なくとも一方との同時焼成により導電性支持基板８を製造する場合においては、鉄属金属成分と特定希土類酸化物とから導電性支持基板８を形成することが好ましい。また、導電性支持基板８は、所要ガス透過性を備えるために開気孔率が３０％以上、特に３５乃至５０％の範囲にあるのが好適であり、そしてまたその導電率は３００Ｓ／ｃｍ以上、特に４４０Ｓ／ｃｍ以上であるのが好ましい。

図３（ａ）は、燃料電池セルスタック１を構成するすべての集電部材３ａのシール材側の端（下端）が、前記シール材１３表面に位置している場合を示し、（ｂ）は（ａ）で示した二点鎖線の一部拡大断面図である。

上述したように、燃料電池セル２（燃料電池セルスタック１）の還元処理時に、燃料電池セルに反りや傾斜が生じる場合がある。

ここで、燃料電池セル２に生じる応力は、燃料電池セル２の配列方向の一端部において最も強いが、その他の燃料電池セル２に対しても応力が生じる。特に、燃料電池セルの反りの程度が強い場合には、燃料電池セル２の配列方向の中央部等に配置された燃料電池セル２においてもクラック等の破損が生じる場合がある。

それゆえ、すべての集電部材３ａのシール材１３側の端シール材１３側の端を、シール材１３表面に位置するまで設けることにより、すべての燃料電池セル２において、シール材１３に埋設接合されていない部分は、集電部材３ａが接合されていることとなり、燃料電池セル２に生じる応力をより効果的に緩和することができる。

それにより、燃料電池セルスタック１５を構成するすべての燃料電池セル２において、クラック等の破損が生じることを抑制できる。

図４は、燃料電池セルスタックの一部拡大断面図を示したものであり、本図において、すべての集電部材３ａのシール材１３側の端シール材１３側の端（下端）が、シール材１３中に埋設されている。

ここで、集電部材３ａのシール材１３側の端シール材１３側の端は、燃料電池セル２とあわせてシール材１３中に埋設される。それにより、燃料電池セル２にかかる応力は、シール材１３中に埋設接合された集電部材３ａにより緩和することができ、それにより燃料電池セルスタックを構成する燃料電池セル２にクラック等の破損が生じることを抑制することができる。

ここで、本発明の燃料電池セルスタックは、燃料電池セル２に生じる応力に応じて、集電部材３ａの剛性を変化させることにより、燃料電池セル２のクラック等の破損を防止することもできる。

図５は、本発明の燃料電池セルスタック１６を有する燃料電池セルスタック装置１７を示したものであり、本図においては、燃料電池セル２に接合されている集電部材の剛性が、シール材１３側の燃料電池セル２一端部側が、燃料電池セル２他端部側よりも低いことを示している。なお、図中では集電部材の剛性が高い部分を点で塗り、集電部材の剛性が低い部分を横線で塗りつぶして示している。

燃料電池セル２の還元処理時において、燃料電池セル２のシール材側端部は、燃料電池セル２の端部がシール材１３中に埋設接合されることにより、燃料電池セル２の他端部側に比べて燃料電池セル２に生じる応力を緩和する効果が低い傾向にある。

それゆえ、燃料電池セル２に生じる応力を緩和し、燃料電池セル２全体にかかる応力を均一とする（均一に近づける）ことにより、燃料電池セル２にクラック等の破損が生じることを抑制できる。

そこで、図５においては、燃料電池セル２において応力を緩和する効果が低いシール材１３側の燃料電池セル２一端部側には、剛性の低い集電部材３ｄを接合し、応力を緩和する効果が高い燃料電池セル２の他端部側には、剛性の高い集電部材３ｃを接合（介装）することで、燃料電池セル２に生じる応力を、均一に近づけることができ、それにより燃料電池セル２のクラック等の破損を抑制することができる。

このような集電部材としては、例えば、櫛歯状の集電部材を用いる場合には、シール材１３側の端の櫛歯の間隔を広くし（剛性を低くする）、一方の端側の櫛歯の間隔を狭くする（剛性を高くする）ことにより、剛性の異なる集電部材とすることができる。ちなみに、櫛歯状とは、髪をとかす櫛の歯のような形状の集電部材であり、その一例を図７に参考として示す。なお図７の櫛歯状の集電部材は、例示のため、櫛歯の間隔が一定の集電部材を示している。

本発明の集電部材の剛性は、例えば、燃料電池セル２と燃料電池セル２の間に集電部材６を貼り付け、片方の燃料電池セル２を固定して、他方の燃料セル２を引っ張った際の、集電部材６の変異量を測定する（バネ乗数を測定する）ことや、集電部材６の一端を固定し、他端を引っ張るもしくは押すことにより、集電部材６の変異量を測定する（バネ乗数を測定する）ことで、測定することができる。

また、例えば、シール材１３側の端を剛性の低い集電部材、一方の端側を剛性の高い集電部材とし、これらの集電部材を組み合わせて用いることにより、剛性の異なる集電部材とすることができる。なお、剛性の低い集電部材と剛性の高い集電部材を接合する場合、両方の集電部材を隙間が生じないように接合することが好ましい。

それにより、こられの集電部材を燃料電池セル２に接合することで、燃料電池セル２全体の応力を均一に近づけることができ、それにより、燃料電池セル２のクラック等の破損を抑制することができる。

また、例えば集電部材を作製する際の材料等を変えることにより、シール材１３側の燃料電池セル２一端部側が、燃料電池セル２他端部側よりも低いように作製することも可能である。

図６は、燃料電池セル２の配列方向の中央部に位置する燃料電池セル２に接合される集電部材よりも、燃料電池セル２の配列方向の端部に位置する燃料電池セル２に接合される集電部材の剛性が低いことを示している。

なお、燃料電池セル２の配列方向の中央部に位置する燃料電池セル２に接合される集電部材と配列方向の端部に位置する燃料電池セル２に接合される集電部材の剛性を比較するにあたっては、例えば、燃料電池セル２に接合される各集電部材６の剛性（各集電部材の平均剛性）を比較してもよく、また各集電部材６の特定の場所（例えば中央部等）を比較してもよい。

なお、図６においても、集電部材の剛性が高い部分を点で塗り、集電部材の剛性が低い部分を横線で塗りつぶして示している。

上述したように、燃料電池セル２の還元処理時において、燃料電池セル２の配列方向における中央部よりも、燃料電池セル２の配列方向の端部側でより強い応力が生じる。

したがって、燃料電池セル２の配列方向の中央部に位置する集電部材よりも、燃料電池セル２の配列方向の端部側に位置する集電部材の剛性を低くすることにより、より応力の生じる燃料電池セル２の配列方向の端部側の応力を緩和することができることから、燃料電池セル２の配列方向における燃料電池セルに生じる応力のバラツキを少なくすることができる。それにより燃料電池セル２のクラック等の破損を抑制することができる。

なお、このような集電部材としては、例えば集電部材を作製する際の材料等を変えることにより、燃料電池セル２の配列方向の中央部の燃料電池セル２に接合される集電部材を剛性の高い材料で作製し、燃料電池セル２の配列方向の端部側の燃料電池セル２に接合される集電部材を剛性の低い材料で作製することができる。

ちなみに、図６においては、燃料電池セル２の配列方向の中央部に位置する集電部材よりも、燃料電池セル２の配列方向の端部側に位置する集電部材の剛性を低くした場合を示しており、図６においては、さらに各燃料電池セル２に接合される集電部材の剛性が、シール材１３側の燃料電池セル２一端部側が、燃料電池セル２他端部側よりも低いことを示している。なお、例えば集電部材の剛性が、中央部から端部側にかけて漸次低くするようにしてもよい。

ちなみに、このような集電部材は、上述したように、集電部材の形状を変える、もしくは集電部材の材質を変えることにより作製することができる。

また本発明の燃料電池は、上述した燃料電池セルスタックのいずれかを収納容器に収納してなる。すなわち、燃料電池セルスタックを構成する燃料電池セルの破損を抑制することができる長期信頼性に優れた燃料電池セルスタックを収納容器に収納することから、長期信頼性に優れた燃料電池とすることができる。

以上、本発明について詳細に説明したが、本発明は上述の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々の変更、改良等が可能である。

例えば、本発明の燃料電池セルスタックの説明において、燃料電池セル２の配列方向における一方の端部側の集電部材３ａがシール材１３に位置する場合を示したが、燃料電池セル２の配列方向における主な応力は、燃料電池セル２の配列方向の両端部で生じる。それゆえ、燃料電池セル２の配列方向における両端部の集電部材３ａをシール材１３に位置するものとすることができる。

本発明の燃料電池セルスタックを有する燃料電池セルスタック装置の一例を示し、（ａ）は燃料電池セルスタック装置を概略的に示す側面図、（ｂ）は、（ａ）の燃料電池セルスタック装置の点線枠で囲った部分の一部拡大断面図である。図１で示した二点鎖線の一部拡大図である。本発明の燃料電池セルスタックを有する燃料電池セルスタック装置の他の一例を示し、（ａ）はすべての集電部材がシール材に位置する燃料電池セルスタック装置を概略的に示す側面図、（ｂ）は、（ａ）の燃料電池セルスタック装置の二点鎖線で囲った部分の一部拡大断面図である。本発明の燃料電池セルスタックのさらに他の一例を示すもので、すべての集電部材がシール材に埋設接合される場合の一部拡大図である。燃料電池セルに接合されている集電部材の剛性が、シール材側の燃料電池セル一端部側が、燃料電池セル他端部側よりも低い場合を示す、本発明の燃料電池セルスタック装置を概略的に示す側面図である。図５で示した集電部材が、さらに燃料電池セルの配列方向の中央部よりも、燃料電池セルの配列方向の端部側に位置する集電部材の剛性が低いことを示す、本発明の燃料電池セルスタック装置を概略的に示す側面図である。櫛歯状の集電部材を説明する参考図である。従来の燃料電池セルスタックを有する燃料電池セルスタック装置の一例を示し、（ａ）は燃料電池セルスタック装置を概略的に示す側面図、（ｂ）は、（ａ）の燃料電池セルスタック装置の点線で囲った部分の一部拡大断面図である。

符号の説明

１、１５、１７、１９：燃料電池セルスタック
２：燃料電池セル
３ａ、３ｃ、３ｄ：集電部材
３ｂ：端部集電部材
４：空気側電極層
５：燃料側電極層
６：固体電解質層
７：インターコネクタ
８：導電性支持基板
９：燃料ガス通路
１０、１４、１６、１８：燃料電池セルスタック装置
１３：シール材

Claims

燃料ガス通路が形成された複数の燃料電池セルを一列に配列し、一列に配列した複数の前記燃料電池セルのそれぞれの一端部を、前記燃料ガス通路が燃料ガス室に連通するようにシール材中に埋設接合し、かつ隣接する前記燃料電池セル間にそれぞれ集電部材を介装し前記燃料電池セルに接合してなる燃料電池セルスタックにおいて、
前記燃料電池セルの配列方向における一方の端部側に配置された前記集電部材のシール材側の端が、前記シール材表面に位置していることを特徴とする燃料電池セルスタック。
すべての前記集電部材のシール材側の端が、前記シール材表面に位置していることを特徴とする請求項１に記載の燃料電池セルスタック。
燃料ガス通路が形成された複数の燃料電池セルを一列に配列し、一列に配列した複数の前記燃料電池セルのそれぞれの一端部を、前記燃料ガス通路が燃料ガス室に連通するようにシール材中に埋設接合し、かつ隣接する前記燃料電池セル間にそれぞれ集電部材を介装し前記燃料電池セルに接合してなる燃料電池セルスタックにおいて、
前記集電部材のシール材側の端が、前記シール材中に埋設接合されていることを特徴とする燃料電池セルスタック。
前記集電部材の剛性が、前記シール材側の端部側で他端部側よりも低いことを特徴とする請求項１乃至請求項３のうちいずれかに記載の燃料電池セルスタック。
前記燃料電池セルの配列方向の中央部に位置する集電部材よりも、前記燃料電池セルの配列方向の端部に位置する集電部材の剛性が低いことを特徴とする請求項１乃至請求項４のうちいずれかに記載の燃料電池セルスタック。
請求項１乃至請求項５のうちいずれかに記載の燃料電池セルスタックを収納容器に収納してなることを特徴とする燃料電池。