JP5435628B2 - 燃料電池用セルスタック - Google Patents

Description

本発明は、単セルを高さ方向に積層配置して構成された縦型の燃料電池用セルスタックに関し、更に詳しくは、複数のセルスタックを電気的に直列接続して高電圧の燃料電池モジュールを構成したときに特に問題となるセルスタックの電気的絶縁性の低下を効果的に防止できる燃料電池用セルスタックに関する。

燃料電池型式の一つとして固体電解質型がある。これは、イットリア安定化ジルコニアなどからなる固体電解質板の一方の表面にアノード電極を形成し、他方の表面にカソード電極を形成した平板型の単セルをインターコネクタを介して高さ方向に積層した単セル積層体を主要構成部材としており、その単セル積層体は、積層方向両端側に位置する上下一対の押さえ板の間に、積層方向に加圧された状態で保持されて縦型のセルスタックを構成している。

固体電解質型燃料電池の縦型セルスタックの全体構造を図４により説明する。前述した単セル積層体１０が上下一対の押さえ板２０Ｈ，２０Ｌの間に積層方向に加圧された状態で配置されている。単セル積層体１０の正極側（図では上側）及び負極側（図では下側）には電流取り出し板３０Ｈ，３０Ｌがそれぞれ配置されており、電流取り出し板３０Ｈ，３０Ｌと押さえ板２０Ｈ，２０Ｌとの各間には、各間を電気的に絶縁するためにマイカ板４０Ｈ，４０Ｌがそれぞれ介装されている。

押さえ板２０Ｈ，２０Ｌに対して単セル積層体１０を電気的に絶縁するために、電流取り出し板３０Ｈ，３０Ｌと押さえ板２０Ｈ，２０Ｌとの各間に介装されたマイカ板４０Ｈ，４０Ｌを使用するのは、絶縁部材の構造上、孔あけ加工が必要であること、セルスタックの運転温度が８００℃程度の高温となり、絶縁部材に大きな熱応力が加わること、孔あけ加工を受けた状態で大きな熱応力を受けてもマイカ板は割れを生じないこと、マイカ板は薄く大きなスペースを必要としないことなどによる。セルスタックの下部ではスペース的な制約が大きいのに対し、セルスタックの上部ではスペース的な制約が小さく、設計の自由度が大きい。このためマイカ板による絶縁構造は、セルスタックの下部では不可欠でさえある。

また、マイカ板４０Ｈ，４０Ｌを使用するのと同様の理由から、押さえ板２０Ｈ，２０Ｌの素材としては、クロム含有耐熱鋼の一種であるオーステナイト系ステンレス鋼（ＳＵＳ３１０Ｓなど）が一般に使用されている。

そして実際の燃料電池では、複数のセルスタックが電気的に直列接続されて高電圧の燃料電池モジュールを構成し、更に複数の燃料電池モジュールが電気的に並列接続されて大容量の燃料電池を構成する（特許文献１参照）。

すなわち、単セルの起電力は１Ｖ程度であるから、例えばその単セルを５０枚積層することにより、５０Ｖのセルスタックが構成される。実際は更に高い起電力が必要であるので、複数のセルスタックが電気的に直列接続されて一つの燃料電池モジュールが構成される。例えば５０Ｖのセルスタックが５個直列に接続されて２５０Ｖの燃料電池モジュールが構成される。そして更に実際的な設備では、この燃料電池モジュールが複数並列に接続されて大容量化が図られている。

このような燃料電池用セルスタックにおける問題の一つとして、単セル積層体１０の絶縁性低下による漏洩電流の増加がある。漏洩電流とは、単セル積層体１０から接地されている押さえ板２０Ｈ，２０Ｌへ電流が漏出する現象である。マイカ板４０Ｈ，４０Ｌは単セル積層体１０を押さえ板２０Ｈ，２０Ｌから電気的に絶縁し、漏洩電流の発生を防止するためのものであるが、マイカ板４０Ｈ，４０Ｌの使用にもかかわらず、セルスタックの運転時間の経過と共にこの漏洩電流が増加し、この現象がセルスタックの使用寿命を阻害する大きな原因の一つとなっている。

特開２００８−２５１４９５号公報

本発明の目的は、単セル積層体の絶縁部材としてマイカ板を使用しつつ、そのマイカ板を使用したときに問題となる絶縁性の経時的低下を効果的に防止できる小型で長寿命の燃料電池用セルスタックを提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明者らはセルスタックにおける単セル積層体の絶縁性低下の原因を解明するめに様々な調査解析を行った。その結果、以下の事実が新たに判明した。

例えば、起電力が５０Ｖのセルスタックを１個単独で使用する場合、絶縁性の低下は殆ど生じない。複数個、例えば５個のセルスタックを直列に接続した２５０Ｖの燃料電池モジュールではこの絶縁性低下が生じ、使用開始から短時間で漏洩電流が急増する。この絶縁性の低下は燃料電池モジュールにおける複数のセルスタックで均等に生じるわけではなく、高電位側のセルスタックで顕著に発生する。絶縁性の低下が顕著に発生する高電位側のセルスタックでは、マイカ板と押さえ板の接触面付近にクロム酸カリウムが発生していた。このクロム酸カリウムは、マイカ板中に含まれるカリウムと、押さえ板の素材であるステンレス鋼中のクロムとが反応して生成したものと考えられる。

これらの事実から、本発明者はセルスタックの絶縁性低下の原因について、以下の結論に到達した。この結論を図５を参照して説明する。

５個の５０Ｖセルスタックを直列接続した場合、１段目の負極側電位は０Ｖ、正極側電位でも５０Ｖであるが、５段目になると負極側の電位でも２００Ｖ、正極側の電位は２５０Ｖに達する。５段目のセルスタックに注目するならば、単セル積層体１０の電流取り出し板３０Ｈ，３０Ｌと上下の接地された押さえ板２０Ｈ，２０Ｌとの間の電位差は２００Ｖ以上であり、このような状況下では、電流取り出し板３０Ｈ，３０Ｌと押さえ板２０Ｈ，２０Ｌの間に挟まれたマイカ板４０Ｈ，４０Ｌに含まれるカリウムイオン（＋）が、マイカ板４０Ｈ，４０Ｌに接触する接地された押さえ板２０Ｈ，２０Ｌの側にそれぞれ移動し、押さえ板２０Ｈ，２０Ｌ中のクロムと反応してクロム酸カリウムが生成する。クロム酸カリウムは高温での蒸気圧が高く、周囲に飛散し、単セル積層体１０の正極側及び負極側（電流取り出し板３０Ｈ，３０Ｌ）とその上下の接地された押さえ板２０Ｈ，２０Ｌとの間の電気的絶縁性を低下させる。その絶縁性の低下は、単セル積層体１０と押さえ板２０Ｈ，２０Ｌとの間の電位差が大きいほど顕著となる。

これらの結論から、本発明者は単セル積層体１０の正極側及び負極側に配置されたマイカ板４０Ｈ，４０Ｌ中のカリウムイオンに起因する電気的絶縁性の低下を防止するためには、カリウムイオンを生じるマイカ板４０Ｈ，４０Ｌとクロムを含む押さえ板２０Ｈ，２０Ｌとを接触させないことが不可欠であると考え、これらの間にスペーサーを介在させることの有効性に到達した。そして、そのスペーサーの材質について検討した結果、純ニッケルが有効であるとの知見を得た。すなわち、マイカ板と押さえ板との間に配置されるスペーサーには８００℃程度の高温に耐えること、熱応力に対して優れた耐性を示すこと、自身が化合物を生成しないのは勿論、マイカと接触しても化合物を生成しないこと、クロム含有耐熱鋼からなる押さえ板と接触しても化合物を生成しないことなどが求められるところ、純ニッケルはこれらの要求を全て満たすことが判明したのである。

本発明の燃料電池用セルスタックは、かかる知見を基礎として開発されたものであり、縦型の単セル積層体がクロム含有耐熱鋼からなる上下一対の接地部材の間に積層方向に加圧された状態で配置された燃料電池用セルスタックにおいて、上下一対の接地部材のうちの少なくとも下側の接地部材と単セル積層体との間が、マイカ板により電気的に絶縁されると共に、そのマイカ板と接地部材の間に、純ニッケルからなるスペーサーが介装されていることを技術的特徴点とする。

積層体の上部については前述したようにスペース的な余裕があり、上側の接地部材を単セル積層体から電気的に絶縁するために、必ずしもマイカ板は必要ないが、マイカ板が使用される場合は、そのマイカ板と上側の接地部材の間に、純ニッケルからなるスペーサーを介装するのが好ましい。

本発明の燃料電池用セルスタックにおいては、縦型の単セル積層体を挟持する上下一対の接地部材のうちの少なくとも下側の接地部材を単セル積層体からマイカ板により電気的に絶縁するので、絶縁構造がコンパクトで簡単である。そのマイカ板を使用したときに問題となる絶縁性の低下が、マイカ板と接地部材の間に介装された、純ニッケルからなるスペーサーにより阻止される。純ニッケルからなるスペーサーも構造がコンパクトで簡単であるので、スペース上の余裕が少ない下側の接地部材に対する漏洩電流防止策として好適である。

接地部材は通常は、接地された押さえ板であるが、押さえ板の内側（単セル積層体側）に配置された導電板なども含む。

スペーサーは、マイカ板と接地部材との直接接触を阻止するためのものであるから、大きな厚みは必要でない。自身の耐久性の点から０．２ｍｍ以上あればよく、０．５ｍｍ以上あれば十分である。厚さの上限についてはコストの抑制、セルスタックの高さの抑制などの点から２．０ｍｍ以下が望ましい。

マイカ板の反接地部材側、すなわち高電位側の部材（図５中では電流取り出し板３０Ｈ，３０Ｌ）とマイカ板との間にはスペーサーは不要である。なぜなら、絶縁不良の原因であるマイカ板中のカリウムイオンは＋イオンであるため、接地部材側へは移動するが、反対の高電位側へは移動せず、クロム酸カリウムなどの絶縁阻害物質を生成する危険性がないので、高電位側の部材とマイカ板との間にスペーサーは不必要である。

マイカ板は単独又は低電位側に配置されたスペーサー及び接地部材などと共に、マイカ板の高電位側に配置され且つそのマイカ板と接する高電位側の部材（図５中では電流取り出し板３０Ｈ，３０Ｌ）に対して周囲へ突出させるのがよい。この突出により、高電位側の部材から低電位側の部材までの沿面距離も大きくなり、マイカ板による絶縁性がより向上する。ここにおける突出量は１．０〜５．０ｍｍが好ましい。１．０ｍｍ未満では絶縁性向上の効果が少ない。５．０ｍｍ超ではその効果は飽和し、マイカ板や接地部材の必要以上の大型化を招く。

スペーサーの構成材料である純ニッケルとは純度９９％以上のものをいう。不純物が多いと耐酸化性の低下による酸化スケールの発生、剥離、これによる機能低下等の問題が生じる危険がある。

セルスタックは複数が電気的に直列接続されて燃料電池モジュールを構成する。本発明の燃料電池用セルスタックは、燃料電池モジュールを構成する複数のセルスタックのうちの高電位側のセルスタックに適し、具体的にはマイカ板と接地部材との間の電位差が１００Ｖ以上となるセルスタックに適する。セルスタックの電位が低いと、接地された押さえ板との間の電位差が小さく、絶縁性低下による漏洩電流の増加が問題になり難いので、スペーサーの使用は必ずしも必要でない。

押さえ板の構成材料は、高級耐熱鋼として一般的なＳＵＳ３１０Ｓ等のオーステナイト系ステンレス鋼が本発明でも望ましいが、Ａｌを含むようなＡｌ含有フェライト系ステンレス鋼などの他のクロム含有耐熱鋼の場合でも、マイカ板と接触することによる絶縁性の低下は問題になるので、本発明は有効である。

マイカ板の厚さは１．０〜５．０ｍｍが好ましい。マイカ板が薄すぎると電気抵抗の低下が問題になり、厚すぎる場合はスタックの高さ増大が問題になる。

なお、各部材の実際の厚みは、セルスタックの出力等を考慮して、前述した範囲内で適宜選択される。

本発明の燃料電池用セルスタックは、縦型の単セル積層体の両極側に配置された上下一対のクロム含有耐熱鋼からなる接地部材のうちの少なくとも下側の接地部材と単セル積層体との間をマイカ板により電気的に絶縁するので、熱応力による絶縁部材の破損等を生じない上に、スペースが限られたセルスタック下部の絶縁構造に関してもスペース上の問題を生じない。そして、そのマイカ板を使用したときに問題となる絶縁性の経時的低下を、そのマイカ板と接地部材の間に純ニッケルからなるスペーサーを介装することにより阻止するので、スペース上の問題を生じることなく燃料電池の使用期間延長を可能にする。

本発明の一実施形態を示す燃料電池用セルスタックの構成図である。 本発明の有効性を確認するための実験装置の構成図である。 本発明の有効性を示すグラフで、漏洩電流の経時的変化を従来例と本発明例とについて示している。 従来の燃料電池セルスタックの構成図である。 従来の燃料電池用セルスタックにおける絶縁性低下の原因を示すイメージ図である。

以下に本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

本実施形態の燃料電池用セルスタックは、図１に示すように、固体電解質型燃料電池の最小構成単位である平坦な円板状の単セルを水平状態で厚み方向に積層して形成された縦型で円柱形状の単セル積層体１０と、単セル積層体１０を積層方向に加圧して保持する上下一対の押さえ板２０Ｈ，２０Ｌとを備えている。

単セル積層体１０の具体的な構成は、周知のとおり、イットリア安定化ジルコニアなどからなる固体電解質板の一方の表面にアノード電極を形成すると共に、他方の表面にカソード電極を形成し、その固体電解質板の両面側に電池反応空間が形成されるように、固体電解質板を挟んで円板状のインターコネクタを板厚方向に積層配置したものである。

上下一対の押さえ板２０Ｈ，２０Ｌは、円形状の厚板で、代表的なオーステナイト系ステンレス鋼であるＳＵＳ３１０Ｓからなり、電気的に接地されている。すなわち、ここでは上下一対の押さえ板２０Ｈ，２０Ｌが接地部材である。押さえ板２０Ｈ，２０Ｌの板厚は、５０セル−５０Ｖのセルスタックの場合で１０〜３０ｍｍである。

上下一対の押さえ板２０Ｈ，２０Ｌの間には更に、単セル積層体１０の両端側に位置して電流取り出し板３０Ｈ，３０Ｌが配置されると共に、電流取り出し板３０Ｈ，３０Ｌの更に両端側に位置して絶縁用のマイカ板４０Ｈ，４０Ｌが配置されている。そしてマイカ板４０Ｈ，４０Ｌと押さえ板２０Ｈ，２０Ｌとの各間には、純ニッケルからなるスペーサー５０Ｈ，５０Ｌがそれぞれ介装されている。

すなわち、この燃料電池セルスタックは、下から順に押さえ板２０Ｌ、スペーサー５０Ｌ、マイカ板４０Ｌ、電流取り出し板３０Ｌ、単セル積層体１０、電流取り出し板３０Ｈ、マイカ板４０Ｈ、スペーサー５０Ｈ及び押さえ板２０Ｈを積層し、図示されない加圧機構により積層方向に所定の押さえ付け荷重で加圧することにより構成されている。

電流取り出し板３０Ｈ，３０Ｌは、外径が単セルより若干小さい円形状の薄板であり、その構成材料は押さえ板２０Ｈ，２０Ｌと同じＳＵＳ３１０Ｓである。電流取り出し板３０Ｈ，３０Ｌの板厚は前述した５０セル−５０Ｖのセルスタックの場合で１．０〜５．０ｍｍである。

マイカ板４０Ｈ，４０Ｌ及びスペーサー５０Ｈ，５０Ｌは、押さえ板２０Ｈ，２０Ｌと同じ円形状の薄板である。これらの外径は単セル積層体１０の外径と同等である一方、電流取り出し板３０Ｈ，３０Ｌの外径よりかは若干大きく設定されており、これにより、マイカ板４０Ｈ，４０Ｌは、スペーサー５０Ｈ，５０Ｌ及び押さえ板２０Ｈ，２０Ｌと共に、正極側の電流取り出し板３０Ｈ，３０Ｌの外側へ全周にわたって突出している。その突出量は１．０〜５．０ｍｍである。

また、マイカ板４０Ｈ，４０Ｌの板厚は、前述した５０セル−５０Ｖのセルスタックの場合で１．０〜５．０ｍｍ、スペーサー５０Ｈ，５０Ｌの板厚は、同じく５０セル−５０Ｖのセルスタックの場合で０．５〜２．０ｍｍである。これらの厚みがセルスタックの出力等により変化することは言うまでもない。

以上に説明した燃料電池用セルスタックは、複数個が電気的に直列接続されて燃料電池モジュールを構成する。図１中の６０はセルスタックを直列接続するための導電線を表しており、正極側の電流取り出し板３０Ｈを高電位側のセルスタックにおける負極側の電流取り出し板３０Ｌと接続し、負極側の電流取り出し板３０Ｌを低電位側のセルスタックにおける正極側の電流取り出し板３０Ｈと接続する。

次に、本実施形態の燃料電池用セルスタックの機能について説明する。

セルスタックを所定の予熱温度に加熱した状態で単セル積層体１０に燃料ガスとしての水素ガス及び酸化ガスとしての空気を供給することにより、単セル積層体１０で発電が行われる。具体的には、固体電解質板のアノード側の電池反応空間に燃料ガスを供給し、カソード側の電池反応空間に酸化ガスを供給することにより単セル毎に発電が行われる。そして単セル積層体１０では、この単セルが積層され直列接続状態となっていることによりセルスタックの定格発電電圧が電流取り出し板３０Ｈの端子部３１Ｈと電流取り出し板３０Ｌの端子部３１Ｌとの間に生じる。ちなみに、単セルの発電電圧が１Ｖでその積層数が５０であるセルスタックの定格発電電圧は５０Ｖである。

そして、複数個のセルスタックが直列接続された燃料電池モジュールでは、そのセルスタックの個数に応じた発電電圧が得られる。このとき、セルスタックにおける単セル積層体１０の正極電位、負極電位、すなわち電流取り出し板３０Ｈ，３０Ｌの電位はセルスタック毎に異なる。

５０Ｖのセルスタックを５個直列に接続した２５０Ｖの燃料電池モジュールの場合で説明すれば、１段目のセルスタックでは単セル積層体の負極側電位は０Ｖ、正極側電位は５０Ｖ、２段目のセルスタックでは単セル積層体の負極側電位は５０Ｖ、正極側電位は１００Ｖ、３段目のセルスタックでは単セル積層体の負極側電位は１００Ｖ、正極側電位は１５０Ｖ、４段目のセルスタックでは単セル積層体の負極側電位は１５０Ｖ、正極側電位は２００Ｖ、５段目のセルスタックでは単セル積層体の負極側電位は２００Ｖ、正極側電位は２５０Ｖとなる。

ここで、高電位側のセルスタックに注目すると、例えば４段目のセルスタックでは下側の押さえ板２０Ｌと単セル積層体１０、すなわち負極側の電流取り出し板３０Ｌとの間の電位差は、押さえ板２０Ｌが接地されていることにより１５０Ｖに達し、上側の押さえ板２０Ｈと単セル積層体１０、すなわち正極側の電流取り出し板３０Ｈとの間の電位差は、押さえ板２０Ｈが接地されていることより２００Ｖに達する。５段目のセルスタックでは、これらの電位差が更に大きくなり、それぞれ２００Ｖ、２５０Ｖにもなる。これらの間の電気的絶縁はマイカ板４０Ｌ，４０Ｈにより行われ、短期的には問題ない。しかし、長期的には、これらの大きな電位差のため、高電位に保持されたマイカ板４０Ｌ、４０Ｈ中のカリウムイオン（＋イオン）が、接地部材である押さえ板２０Ｌ，２０Ｈの方へ移動しようとする。

そして、マイカ板４０Ｌ、４０Ｈ中のカリウムイオン（＋イオン）が押さえ板２０Ｌ，２０Ｈに達すると、押さえ板２０Ｌ，２０Ｈ中のクロムと反応してクロム酸カリウムを界面に生成し、これらの間の絶縁性を低下させ、漏洩電流を増加させるが、本実施形態の燃料電池用セルスタックでは、マイカ板４０Ｌ、４０Ｈと押さえ板２０Ｌ，２０Ｈとの各間に純ニッケルからなるスペーサー５０Ｌ，５０Ｈが介在しているので、大きな電位差が存在するにもかかわらず、マイカ板４０Ｌ、４０Ｈ中のカリウムイオン（＋イオン）が押さえ板２０Ｌ，２０Ｈに到達することはなく、クロム酸カリウムの発生による絶縁性の低下が阻止される。

しかも、純ニッケルからなるスペーサー５０Ｌ，５０Ｈは耐熱性、耐酸化性等に優れ、運転温度である８００℃付近でも変形や変質、化合物を生じないので、自らが絶縁性低下の原因になることはない。その上、純ニッケルからなるスペーサー５０Ｌ，５０Ｈは薄く嵩張らないので、セルスタックの大型化を回避する。特にセルスタックの下部、すなわち単セル積層体１０の下側では、スペース的な制約が大きいので、スペーサー５０Ｌの薄さはマイカ板４０Ｌの薄さと共に省スペース上、非常に有効である。

本実施形態の燃料電池用セルスタックでは又、マイカ板４０Ｈ，４０Ｌが、負極側のスペーサー５０Ｈ，５０Ｌ及び押さえ板２０Ｈ，２０Ｌと共に、正極側の電流取り出し板３０Ｈ，３０Ｌの外側へ全周にわたって１．０〜５．０ｍｍ突出している。この突出により、マイカ板４０Ｈ，４０Ｌの高電位側と低電位側との間の沿面距離が増大し、この間の絶縁性が一層向上する。

本発明の有効性を確認するために、図２に示す実験装置を作製した。図２に示す実験装置は、上述した本実施形態の燃料電池用セルスタックを想定したものである。

すなわち、接地部材である上下の押さえ板２０Ｈ，２０Ｌを想定した１７０ｍｍ角、厚さ１５ｍｍのＳＵＳ３１０Ｓからなる押さえ板２Ｈ，２Ｌの間に、単セル積層体１０を想定した１６６ｍｍ角、厚さ２．５ｍｍのＳＵＳ３１０Ｓからなる高圧電極板１を配置すると共に、高圧電極板１と上側の押さえ板２Ｈとの間に、マイカ板４０Ｈを想定した１７０ｍｍ角、厚さ２．０ｍｍのマイカ板４Ｈ、及びスペーサー５０Ｈを想定した１７０ｍｍ角、厚さ１．０ｍｍの純ニッケル板５Ｈを介在させた。また、高圧電極板１と下側の押さえ板２Ｌとの間には、マイカ板４０Ｌを想定した１７０ｍｍ角、厚さ２．０ｍｍのマイカ板４Ｌ、及びスペーサー５０Ｌを想定した１７０ｍｍ角、厚さ１．０ｍｍの純ニッケル板５Ｌを介在させた。

この寸法設定により、マイカ板４Ｈ，４Ｌ、純ニッケル板５Ｈ，５Ｌ及び押さえ板２Ｈ，２Ｌは、マイカ板４Ｈ，４Ｌ間に配置された高圧電極板１の外側に周囲全体にわたり２．０ｍｍ突出する。

これらの積層体を積層方向に空気ばねにより０．１ＭＰａの押さえ付け荷重で加圧した状態で、８００℃の大気雰囲気中に保持し、高圧電極板１と接地された押さえ板２Ｈ，２Ｌとの間に直流電源７により２５０Ｖの直流電圧を印加した。そして直流電源７に対して直列に接続された電流計８により漏洩電流の経時変化を測定した。測定結果を、純ニッケル板５Ｈ，５Ｌを省略した従来仕様の場合と共に図３に示す。

図３から明らかなように、単セル積層体１０を想定した高圧電極板１と接地された押さえ板２Ｈ，２Ｌとの間をマイカ板４Ｈ，４Ｌで絶縁しただけの従来仕様の場合、試験開始と共に漏洩電流が急増し、１００時間で５０ｍＡを超えた。これに対し、押さえ板２Ｈ，２Ｌとマイカ板４Ｈ，４Ｌとの各間に純ニッケル板５Ｈ，５Ｌを介在させた場合は、この間の電位差が２５０Ｖもあるにもかかわらず、試験時間が５００時間を超えてもなお、漏洩電流は２０ｍＡ以下に抑制された。前者では押さえ板２Ｈ，２Ｌとマイカ板４Ｈ，４Ｌとの界面近傍に多量のクロム酸カリウムが発生したが、後者ではこれが殆ど認められなかった。

以上の実験から、本実施形態の燃料電池用セルスタックにおいて、押さえ板２０Ｈ，２０Ｌとマイカ板４０Ｈ，４０Ｌとの各間に純ニッケルからなるスペーサー５０Ｈ，５０Ｌを介在させることの有効性は明らかである。

前述した実施形態では、下側の押さえ板２０Ｌとマイカ板４０Ｌとの間にスペーサー５０Ｌを介在させるだけでなく、上側の押さえ板２０Ｈとマイカ板４０Ｈとの間にスペーサー５０Ｈを介在させたが、セルスタックの上部はスペース的な余裕があるので、スペーサー５０Ｈ以外の絶縁低下対策を施してもよく、マイカ板４０Ｈに代わる絶縁対策を施してもよい。マイカ板４０Ｈに代わる絶縁対策を施した場合は、当然のことながら、スペーサー５０Ｈによる絶縁低下対策は不要となる。

マイカ板４０Ｈ，４０Ｌの高電位側に配置された電流取り出し板３０Ｈ，３０Ｌとマイカ板４０Ｈ，４０Ｌとの各間にスペーサー５０Ｈ，５０Ｌが不必要であることは前述したとおりである。

前述した実施形態では又、セルスタックにおける単セル積層体１０の外径は、電流取り出し板３０Ｈ，３０Ｌの外径より大きく、マイカ板４０Ｈ，４０Ｌ、スペーサー５０Ｈ，５０Ｌ及び押さえ板２０Ｈ，２０Ｌの各外径と同じであるが、電流取り出し板３０Ｈ，３０Ｌの外径と同じとしてもよい。すなわち、マイカ板４０Ｈ，４０Ｌが外側に突出するのは、正極側部材で接触部材に対してだけでよい。

セルスタックの形状は、前記実施形態では円柱形状であるが、角柱形状とすることも可能である。セルスタックが角柱形状の場合、構成部材の寸法は対角線の長さ、一辺の長さなどで表される。

１０ 単セル積層体
２０Ｈ，２０Ｌ 押さえ板（接地部材）
３０Ｈ，３０Ｌ 電流取り出し板
４０Ｈ，４０Ｌ マイカ板
５０Ｈ，５０Ｌ スペーサー
６０ 導電線

Claims (4)

1. 縦型の単セル積層体がクロム含有耐熱鋼からなる上下一対の接地部材の間に積層方向に加圧された状態で配置された燃料電池用セルスタックにおいて、上下一対の接地部材のうちの少なくとも下側の接地部材と単セル積層体との間が、マイカ板により電気的に絶縁されると共に、そのマイカ板と接地部材の間に、純ニッケルからなるスペーサーが介装されていることを特徴とする燃料電池用セルスタック。
2. 請求項１に記載の燃料電池用セルスタックにおいて、上側の接地部材と単セル積層体との間が、マイカ板により電気的に絶縁されると共に、そのマイカ板と接地部材の間に、純ニッケルからなるスペーサーが介装されている燃料電池用セルスタック。
3. 請求項１又は２に記載の燃料電池用セルスタックにおいて、当該燃料電池用セルスタックは、複数のセルスタックが電気的に直列接続されてセルスタックの電位が段階的に高くなった燃料電池モジュール内の少なくとも高電位側のセルスタックである燃料電池用セルスタック。
4. 請求項１〜３の何れかに記載の燃料電池用セルスタックにおいて、一対の接地部材を構成するクロム含有耐熱鋼が、オーステナイト系ステンレス鋼である燃料電池用セルスタック。

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