JP5472674B2 - 燃料電池用集電体及び固体電解質型燃料電池 - Google Patents

Description

本発明は、燃料電池に用いられる集電体、及びその集電体を用いた固体電解質型燃料電池に関するものである。

固体電解質型燃料電池は、燃料電池セルとセパレータ板とを交互に積層し、燃料電池セルに反応用ガスである燃料ガス及び酸化剤ガスを供給して、電気化学反応により電気エネルギを発生させる。このとき、燃料電池では、とくに燃料ガスの流れ方向において、燃料ガスの消費とともに下流側でガス濃度が低下し、電気化学反応には発熱を伴うことから、燃料濃度の高い上流側で温度が高くなり易く、電池内部に温度差が生じる。このような温度差は、熱膨脹の違いによる応力を発生させ、燃料電池セルの変形、電極層及び電解質層の剥離や割れ等の原因になる。

そこで、従来にあっては、燃料電池セルとセパレータ板との間に介装する集電体の抵抗をガス流れ方向に減少させることで、全体として電流の流れを均一にして温度分布の偏りを解消し、燃料電池セルの耐久性を向上させるものがあった（特許文献１）。また、燃料電池セルの構成部材の中で抵抗が大きい電解質層の厚さを調整して電池反応量を制御し、これにより発熱量を調整して燃料電池セルの温度の均一化を図るものがあった（特許文献２）。
特開２００５−３４６９８９号公報 特開平１１−８６８８６号公報

ところが、上記したような従来の燃料電池にあっては、初めから集電体や電解質層を部分的に高抵抗に設定したものであるから、その分電池性能が低下すると共に、電池内部の一定の温度分布にしか対応できないという問題点があり、このような問題点を解決することが課題であった

本発明は、上記従来の課題に着目して成されたものであって、初めから電池性能を低下させることなく、電池内部で発生する様々な温度分布に対応可能にして、電池内部の温度分布のさらなる均一化を図ることができる燃料電池用集電体及び固体電解質型燃料電池を提供することを目的としている。

本発明の燃料電池用集電体は、燃料電池セルとセパレータ板との間に介装して両者間を電気的に接続するものであって、板ばね状の可動集電部材を備えている。この可動集電部材は、燃料電池セル側及びセパレータ板側のいずれか一方側が自由端であると共に、他方側が固定端になっている。

そして、燃料電池用集電体は、可動集電部材が、部材本体と熱膨脹率の異なる材料から成り且つ温度変化に伴って自由端の接触離間動作を発生させる機能部、より詳しくは、所定の温度未満では燃料電池セル又はセパレータ板に自由端を接触させ且つ所定の温度以上になったときに自由端を離間させる機能部を備えており、さらに、複数の可動集電部材を配置すると共に、部材本体と機能部の熱膨脹率差が異なる複数種の可動集電部材を備えた構成としており、上記構成をもって従来の課題を解決するための手段としている。

また、本発明の燃料電池用集電体は、より好ましい実施形態として、複数の可動集電部材を備えた構成、部材本体と機能部の熱膨脹率差が異なる複数種の可動集電部材を備えた構成、及び機能部の無い不動集電部材を付加した構成とし、電池内部の温度分布等に応じて、これらの各種集電部材を混在配置したことを特徴としている。

さらに、本発明の固体電解質型燃料電池は、燃料電池セルとセパレータ板との間に、上記の燃料電池用集電体を備えたことを特徴としている。

本発明の燃料電池用集電体及び固体電解質型燃料電池では、電池内部の温度分布に応じて、複数の可動集電部材や複数の不動集電部材を配置し、燃料電池の運転開始後においては、全ての集電部材が燃料電池セル側とセパレータ板側との間で通電を行って通常の集電機能を果す。

そして、燃料電池用集電体及び固体電解質型燃料電池では、電池内部の温度上昇に伴って、燃料電池セル又はセパレータ板から自由端を離間させる方向への力が可動集電部材に発生する。これにより、燃料電池セル側又はセパレータ板側と可動集電部材との接触面圧が減少し始める。さらに所定の温度を超えると、接触面圧の減少により抵抗値が増加し、接触面積も減少していくため、温度上昇部の集電部材の抵抗が増加する。

このようにして、燃料電池用集電体及び固体電解質型燃料電池は、電池内部の温度が所定値以上になると、可動集電部材の接触離間動作（ＯＮ／ＯＦＦ動作）だけでなく、可動集電部材の接触面圧及び接触面積の減少によっても電気抵抗を増加させ、これにより局所的な温度上昇部の反応熱の発生量を減少させる。

本発明の燃料電池用集電体及び固体電解質型燃料電池によれば、電池内部の局所的な温度上昇に応じて燃料電池セルとセパレータ板との間の電気抵抗を変化させることができるので、電池の初期性能を低下させずに電池内部に発生する様々な温度分布に対応することが可能になり、電池内部の温度分布のさらなる均一化を図ることができる。これにより、燃料電池セルの耐久性の向上などに貢献し得るものとなる。

図１は、本発明の燃料電池用集電体の一実施形態を説明する図である。図示の燃料電池用集電体は、燃料電池セルＣとセパレータ板Ｓとの間に介装して両者間を電気的に接続するものであって、板ばね状の可動集電部材１を備えている。可動集電部材１は、燃料電池セルＣ側及びセパレータ板Ｓ側のいずれか一方側が接触離間自在な自由端であると共に、他方側が固定端である。

燃料電池セルＣは、詳細な図示を省略したが、固体電解質層を燃料極層と空気極層とで挟持して成る発電要素である。セパレータ板Ｓは、燃料電池セルＣに相対向して、同燃料電池セルＣとの間に反応用ガスである燃料ガス（アノードガス）又は酸化剤ガス（カソードガス：空気）の流路を形成する。このセパレータ板Ｓは、高温雰囲気での耐久性と高い電気伝導率を有するもので、材料としては、厚さ０．２ｍｍ程度であり且つ高Ｃｒの高耐食性フェライト系ステンレスを使用している。

可動集電部材１は、図１（ａ）に示すように、板ばね作用が生じるように金属板を曲成したものであって、図１（ｂ）に示すものでは、燃料電池セルＣ側を自由端とし、セパレータ板Ｓ側を固定端としている。この可動集電部材１は、燃料電池セルＣとセパレータ板Ｓとの間に傾斜した状態で介装してあり、燃料電池セルＣに対して自由端を所定の力で圧接させている。

そして、可動集電部材１は、少なくとも一部に、部材本体と熱膨脹率の異なる材料から成り且つ温度変化に伴って燃料電池セルＣに対する自由端の接触離間動作を発生させる機能部２Ａ，２Ｂを備えている。

図示の可動集電部材１は、自由端の接触側すなわち燃料電池セルＣ側となる面に、部材本体よりも熱膨脹率が大きい材料から成る機能部２Ａを備えている。また、可動集電部材１は、固定端側すなわちセパレータ板Ｓ側となる面に、部材本体よりも熱膨脹率が小さい材料から成る機能部２Ｂを備えている。これらの機能部２Ａ，２Ｂは、いずれか一方があれば良いが、図示の如く両方設ければ、可動集電部材１がより変形し易くなる。

上記の可動集電部材１は、燃料電池の運転開始後においては、燃料電池セルＣ側とセパレータ板Ｓ側とを電気的に接続して、通常の集電機能を果す。そして、可動集電部材１は、電池内部のあらゆる箇所において温度が所定値以上になると、本体部材と機能部２Ａ，２Ｂとの熱膨張率差により、燃料電池セルＣの温度上昇部側から自由端を離間させる方向に力が発生し、燃料電池セルＣの温度上昇部との接触面圧及び接触面積が減少するようになり、やがて図１（ｃ）に示すように燃料電池セルＣの温度上昇部から自由端が離間する。

これにより、燃料電池セルＣの温度上昇部と可動集電部材１の接触部の電気抵抗が増加し、燃料電池セルＣの温度上昇部の反応熱の発生量が減少する。その結果、燃料電池の局所的な温度上昇が抑制され、電池内部の温度分布の均一化などを図ることができる。

すなわち、燃料電池用集電体は、より望ましい構成としては、図１（ｄ）及び（ｅ）に示すように、複数の可動集電部材１と、機能部２Ａ，２Ｂを具備しない複数の不動集電部材３を備えたものとし、可動集電部材１と不動集電部材３を混在配置させる。

なお、不動集電部材３は、弾性変形可能なものや高剛性を有するものを含み、全く動かないものではないが、可動の集電部材１に対して便宜上不動とした。

図１（ｄ）は、可動集電部材１及び不動集電部材３を燃料電池セルＣに固定した構成を示し、図１（ｅ）は、可動集電部材１及び不動集電部材３をセパレータ板Ｓに固定した構成を示している。いずれの構成でも、自由端の接触側に、部材本体よりも熱膨脹率が大きい材料から成る機能部２Ａが設けてある。

各集電部材１，３を燃料電池セルＣ又はセパレータ板Ｓに固定する場合には、例えば導電性接着剤を使用する。この場合には、燃料電池セルＣ及びセパレータ板Ｓ等で構成される燃料電池ユニットを多段に積層する燃料電池構造において、その重量を大きく軽減することができ、このような燃料電池構造を用いる燃料電池自動車において、燃費の向上などに貢献することができる。

また、燃料電池用集電体は、より好ましい実施形態として、図２に示すように、セパレータ板Ｓに重ね合わせる集電板４を備え、集電板４に各集電部材１，３が一体成形してある構成にすることができる。

他方、集電板４に各集電部材１，３を一体成形する場合には、プレス加工により集電板４の素材を部分的に切り起すことで、板ばね状の集電部材１，３を形成することができる。この場合には、集電体の取り扱いが容易になり、燃料電池に組み込む際の作業性を大幅に向上させることができ、このほか、集電板４の一部を外部端子にすることも可能である。

図３は、上記の燃料電池用集電体を備えた固体電解質型燃料電池の一実施形態を説明する図である。図示の固体電解質型燃料電池は、円環状を成す燃料電池ユニットＵを多段に積層した構造を有している。

燃料電池ユニットＵは、燃料電池セルＣと同セルの燃料極層に相対向するセパレータ板Ｓを備えると共に、双方の内周部及び外周部を夫々の支持体１１，１２で封止して、双方の間に扁平なガス室１３を形成している。支持体１１，１２は、耐熱性や耐久性に優れた金属製部材であって、安価なステンレスなどを使用することができる。これらの支持体１１，１２は、ガラス接着剤や金属ろう材により、燃料電池セルＣに気密的に接着してある。ガス室１３内には、図示しない流路形成部材を配置することがある。

セパレータ板Ｓの下面には、集電板４及び集電部材１（３）を有するアノード側集電体１００が設けてあり、集電部材１（３）の自由端を燃料電池セルＣの燃料極層に接触させている。他方、セパレータ板Ｓの上面には、同じく集電板４及び集電部材１（３）を有するカソード側集電体２００が設けてある。

そして、燃料電池ユニットＵは、互いに間隙１４をおいて積層され、この際、カソード側集電体２００の集電部材１（３）の自由端を隣接する燃料電池ユニットＵの空気極層に接触させている。

上記の燃料電池ユニットＵは、多段に積層して燃料電池スタックを構成する。燃料電池スタックは、中央部に、各燃料電池ユニットＵのガス室１３に連通する燃料ガスの導入路１５を備えており、図示しない密閉ケースに収容されて、固体電解質型燃料電池を構成する。

固体電解質型燃料電池は、各燃料電池ユニットＵ内に燃料ガスを導入すると共に、ケース内に酸化剤ガス（空気）を導入し、各燃料電池セルＣの燃料極層に燃料ガスを供給すると共に、空気極層に酸化剤ガスを供給することで、電気化学反応による発電を行う。

そして、固体電解質型燃料電池は、運転開始後においては、集電体１００，２００を構成する集電部材１，３が燃料電池セルＣ側とセパレータ板Ｓ側とを電気的に接続して、通常の集電機能を果す。そして固体電解質型燃料電池は、電池内部のあらゆる箇所において温度が所定値以上になると、可動集電部材１の部材本体と機能部２Ａ，２Ｂとの熱膨張率差により、燃料電池セルＣの温度上昇部側から自由端を離間させるように可動集電部材１が変形する。若しくは、燃料電池セルＣの温度上昇部に対する可動集電部材１の接触面圧及び接触面積が減少するようになる。

これにより、固体電解質型燃料電池は、燃料電池セルＣの温度上昇部と可動集電部材１の接触部の電気抵抗が増加して、燃料電池セルＣの温度上昇部における反応熱の発生量が減少する。その結果、温度上昇が抑制されて温度分布の偏りや過熱が未然に防止されることとなる。このような制御により、燃料電池の温度分布の均一化や耐久性の向上などを実現することができる。

また、固体電解質型燃料電池は、燃料電池セルＣとセパレータ板Ｓとの間に、複数の可動集電部材１を配置したり、複数の可動集電部材１及び複数の不動集電部材３を混在配置したりすることで、複数箇所で各々独立して温度制御を行うことができる。これにより、電池内部での不均一な温度分布の解消やヒートスポットの発生を防止することができ、さらに、電池内部における過度の温度上昇や燃料電池セルの破損を防止する。

また、図３に示す固体電解質形燃料電池では、各集電体の全ての集電部材を可動集電部材１にすることができ、この場合には、図中に仮想線で示すように、バッテリーＢＴとスイッチ機構ＳＷを備えた構成にする。バッテリーＢＴとしては、コンパクトで高出力なものが望ましく、リチウムイオンバッテリーなどを用いることができる。スイッチ機構ＳＷは、電力供給先に対して、燃料電池とバッテリーＢＴとの間で供給経路を切り替える。

上記のように、各集電体の全ての集電部材を可動集電部材１にした場合、電池内部の温度が所定値以上になると、各可動集電部材１の変形により集電機能が失われる。本来、固体電解質形燃料電池は、過熱等の異常事態が生じたときには、燃料電池セルＣの破損などを防止するために停止することが望ましい。

ところが、当該固体電解質形燃料電池を自動車の電源として使用する場合には、異常事態が生じたとしても、安全性確保のために緊急停止は避けるべきである。そこで、補助電源としてバッテリーＢＴを備えた構成にすれば、燃料電池から出力が得られなくなった際にも、バッテリーＢＴを使用して走行し続けることができる。このように、バッテリーＢ
Ｔを一時的に使用することで、その間に燃料電池の温度を下げることもできる。

ここで、本発明の燃料電池用集電体及び固体電解質型燃料電池において、可動集電部材１及び不動集電部材３の部材本体には、高温環境での耐久性や高電気伝導性を有する材料が望ましく、例えば、安価なステンレスを用いることができる。また、集電部材１，３は、その表面に耐酸化還元性を有する材料をコーティングすることがあり、この場合には、高電気伝導性の材料として銅なども用いることができる。さらに、集電部材１，３の材料の厚さは、充分に小さい方が望ましいが、電導パスとして充分な断面積を有することも必要である。充分に薄い材料を用いると、曲げ易くて加工が容易であり、重量やコストの低減も可能である。

可動集電部材１に設ける機能部２Ａ，２Ｂは、部材本体に配置した金属又はセラミックスの異種材料であり、コーティング、接合又は接着により部材本体に配置される。これらの機能部２Ａ，２Ｂは、部材本体の少なくとも一部、例えば、自由端の接触部分や固定端の基端部分だけでも良いが、板ばねとして作用する中間部分全体に配置することがより望ましい。

また、可動集電部材１は、より高い効果を得るためには、部材本体及び機能部２Ａ，２Ｂの曲げ強度の関係も重要となり、双方の曲げ強度が同等程度であることがより望ましい。そのため、機能部２Ａ，２Ｂが部材本体と同等以上のヤング率を有する場合には、同機能部２Ａ，２Ｂをより薄くすることが可能となる。

さらに、可動集電部材１は、部材本体の両面に高温で耐酸化性又は耐還元性を有する機能部２Ａ，２Ｂを配置することで、同集電部材１の劣化を防いで耐久性を著しく向上させることができる。

さらに、可動集電部材１において、自由端の接触部分に設ける機能部２Ａは、高い電気伝導性を有することが望ましい。例えば、カソード雰囲気の電気接点側では、高い熱膨張率と高い電気伝導性を有するＳＳＣ，ＬＳＣ及びＬＳＣＦなどの導電性酸化物や、金及び銀などの貴金属も用いることができ、この場合、集電部材１の酸化による燃料電池の劣化が改善され、耐久性が著しく向上する。他方、アノード雰囲気の電気接点側では、高い熱膨張率と高い電気伝導性を有する金や銀を用いることができ、この場合、集電部材１の酸化による燃料電池の劣化が改善され、耐久性が向上する。

さらに、燃料電池の高温雰囲気に対して高い耐久性を有する低熱膨張率材料としては、ＳｉＣ，Ｓｉ３Ｎ４，ＳｉＢ６及びＡｌＮなどがあり、とくにこれらの材料はヤング率も大きいため、機能部２Ｂとして薄膜で用いても、可動集電部材１を良好に曲げる効果が得られる。

さらに、可動集電部材１において、部材本体に対する機能部２Ａ，２Ｂの配置は、クラッド材を作製して行っても良いし、ＣＶＤやＰＶＤなどの真空蒸着法を用いてコーティングすることで作製しても良く、部材本体と異種材料の特性に合った作製法で行うことが望ましい。

なお、可動集電部材１における機能部２Ａ，２Ｂは、高温で蒸着を行った後に室温まで冷却した際に、材料によってはクラック等が入ることがある。その防止のために、部材本体と蒸着する材料との組み合わせや蒸着法などを工夫する必要がある。とくに、機能部２Ａ，２Ｂに対して、部材本体を高温雰囲気での劣化から守る被覆材としての機能も期待する場合には、適当な作製法によりマイクロクラック等も防ぐ必要がある。

以下に、可動集電部材１の製造の具体例を説明する。
（カソード用可動集電部材）
ＳＵＳ４３０から成る部材本体を図１（ａ）に示す板ばね形状に成形した後、アセトンを用いて超音波洗浄し、表面を清浄にした。次に、スパッタリング法に基づいて、部材本体の自由端の上面側だけにＬＳＣＦを低真空下で蒸着させて機能部２Ａを形成した。この際、自由端の上面側以外にはマスキングを施し、ＬＳＣＦ膜が堆積しないようにした。
また、固体端の下面側に、ＣＶＤ法に基づいて、ＳｉＣを真空蒸着させて機能部２Ｂを形成した。この際、固定端の下面側以外には同様にマスキングを行った。これにより、金属又はセラミックスの３種の異なる材料から成るカソード用可動集電部材１を作製した。

（アノード用可動集電部材）
ＳＵＳ４３０とＳＵＳ３１６から成るクラッド材を板ばね形状にプレス加工して、自由端がＳＵＳ３１６側に起きるように成形した。次に、アセトンを用いて超音波洗浄し、表面を清浄にし、ＳＵＳ４３０側にカソード側と同様の手順でＳｉＣの薄膜を真空蒸着した。これにより、金属又はセラミックスの３種の異なる材料から成るアノード用集電体を作製した。

図４は、本発明の燃料電池用集電体のさらに他の実施形態を説明する図である。図示の燃料電池用集電体は、燃料電池セルＣとセパレータ板Ｓとの間に対して、複数の可動集電部材１を所定間隔で配置したものとなっている。

上記の燃料電池用集電体は、燃料電池セルＣの全面に対して、機能部２Ａを有する複数の可動集電部材１を整列配置することで、各可動集電部材１が夫々の場所で温度制御を行うこととなる。これにより、先述したように、燃料電池セルＣの全面においてヒートスポットの発生を防ぐことができ、燃料電池の様々な運転状況下においても電池内の温度分布が均一になるように効果的に温度制御することができる。このため、従来例のように電池内の温度分布を予め調査して各部材を配置する必要がないので、信頼性の高い燃料電池を効率良く生産することができる。

また、上記の如く複数の可動集電部材１を備えた燃料電池用集電体は、より好ましい実施形態として、図５〜図７に示すように、部材本体と機能部の熱膨脹率差が異なる複数種の可動集電部材１を備えた構成にすることができる。

図５に示す燃料電池用集電体は、部材本体と機能部２Ａの熱膨脹率差が大きい複数の可動集電部材１Ａと、同熱膨脹率差が小さい複数の可動集電部材１Ｂを備え、これらの可動集電部材１Ａ，１Ｂを整列配置したものである。そして、燃料電池セルに供給する酸化剤ガスのガス流れ方向（図中矢印方向）に対して、上流側よりも下流側に、熱膨脹率差が大きい可動集電部材１Ａを多く配置している。

燃料電池では、燃料電池セルに対する酸化剤ガスの流れ方向において、上流側よりも下流側の方が高温になる。そこで、上記燃料電池用集電体のように、高温部となる下流側に熱膨脹率差の大きい可動集電部材１Ａを多く配置すると、温度上昇した際に、高温部（下流側）では接触する可動集電部材１が少なくなり、反応による発熱が小さくなる。その結果、電池内部の温度分布が均一化される。

図６に示す燃料電池用集電体は、同じく熱膨脹率差が大きい可動集電部材１Ａと、熱膨脹率差が小さい可動集電部材１Ｂを備えており、燃料電池セルに供給する燃料ガスのガス流れ方向に対して、下流側よりも上流側に、熱膨脹率差が大きい可動集電部材１Ａを多く配置している。

燃料電池では、燃料電池セルに対する燃料ガスの流れ方向において、下流側よりも上流側の方が高温になる。そこで、上記燃料電池用集電体のように、高温部となる上流側に熱膨脹率差の大きい可動集電部材１Ａを多く配置すると、温度上昇した際に、高温部（上流側）では接触する可動集電部材１が少なくなり、反応による発熱が小さくなる。その結果、電池内部の温度分布が均一化される。

図７に示す燃料電池用集電体は、矩形平板型の燃料電池セルに対応するもので、同じく熱膨脹率差が大きい可動集電部材１Ａと、熱膨脹率差が小さい可動集電部材１Ｂを備えており、燃料電池セルの外周部よりも中央部に、熱膨脹率差が大きい可動集電部材１Ａを多く配置している。

燃料電池では、燃料電池セルにおいて、外周部よりも中央部の方が高温になる。そこで、上記燃料電池用集電体のように、高温部となる中央部に熱膨脹率差の大きい可動集電部材１Ａを多く配置すると、温度上昇した際に、高温部（中央部）では接触する可動集電部材１が少なくなり、反応による発熱が小さくなる。その結果、電池内部の温度分布が均一化される。

上記の各実施形態の燃料電池用集電体では、基本的に、高温になり易い部分に熱膨脹率差の大きい可動集電部材（変形効果の大きい機能部を備えた可動集電部材）１Ａを多く配置することで、高温部における過度の温度上昇を防止する。このとき、熱膨脹率差の小さい可動集電部材（変形効果の小さい機能部を備えた可動集電部材）１Ｂが燃料電池セルと接触しているので、集電機能を維持することができる。

上記の各燃料電池用集電体は、段階的に燃料電池セルの出力や温度などを規定することができるうえに、例えば、図1及び図２に示す如く可動集電部材１と不動集電部材３を混在配置した場合よりも、温度上昇の抑制力をより高めることができる。

また、上記の各燃料電池用集電体は、可動集電部材１において、部材本体よりも熱膨脹率の大きい機能部を片側に設けて熱膨脹率差を大きくしても良いし、部材本体の両面に配置する機能部の熱膨脹率差を大きくしても良い。さらに、部材本体の両面に機能部を設ける場合には、部材本体の熱膨脹率に関係なく材料を選択することができる。

なお、図５〜図７に示す各実施形態では、熱膨脹率差の異なる二種類の可動集電部材１Ａ，１Ｂを例示したが、それ以上の種類にすることも可能であるし、複数種の可動集電部材１と不動集電部材３を混在配置することも可能である。

図８は、本発明の燃料電池用集電体のさらに他の実施形態を説明する図である。なお、先の実施形態（図１や図２）と同一の構成部位は、同一符号を付して詳細な説明を省略する。

図示の燃料電池用集電体は、集電板４に複数の集電部材（可動集電部材１及び不動集電部材３）を備えると共に、燃料電池セルＣとセパレータ板Ｓとの間隔を維持する形状保持部材５を備えたものとなっている。

形状保持部材５は、燃料電池セルＣとセパレータ板Ｓとの間で挟持しても良いし、燃料電池セルＣ及びセパレータ板Ｓの少なくとも一方に接着しても良い。この形状保持部材５は、図面では断面コ字形状のものを例示したが、その形状、大きさ及び数を適宜選択することができ、電池内部の温度分布等に応じて配置する。

本発明の燃料電池用集電体は、先述したように、温度が所定値以上になったときに、可動集電部材１が変形して、温度上昇部の集電部材の抵抗を増加させ、反応熱の発生量を減少させることで、温度分布の偏りを緩和するものである。そのため、可動集電部材１が変形した際に、燃料電池セルＣとセパレータ板Ｓとの距離が変化する場合があり、その変化により生じる不具合すなわち発電機能の低下や燃料電池セルの破損といった不具合を未然に防止する必要がある。

そこで、この実施形態の燃料電池用集電体は、燃料電池セルＣとセパレータ板Ｓとの間に形状保持部材５を介在させることで、両者間の距離の変化によって生じる不具合を未然に防止し、燃料電池ユニットＵの変形防止や耐久性の向上にも貢献し得るものとなる。また、燃料電池セルＣとセパレータ板Ｓとの距離を一定にできるので、可動集電部材１の変形がより効果的になり、精度良く温度分布の偏りを緩和することが可能になる。

本発明の燃料電池用集電体は、機能部を具備しない不動集電部材３を形状保持部材５として用いることもできる。

上記の燃料電池用集電体は、電池内部の温度が所定値以上になって可動集電部材１が変形した際に、燃料電池セルＣとセパレータ板Ｓとの距離が急激に変化するような事態を阻止する。これにより、発電機能の低下や燃料電池セルの破損といった不具合を未然に防止することができるうえに、集電機能を維持して最低電力を保障することができる。また、不動集電部材３は、可動集電部材１と一体的に形成することができるので、形状保持部材を兼用することにより、同形状保持部材を備えた燃料電池用集電体の作製が非常に容易になる。

本発明の燃料電池用集電体における形状保持部材５は、より好ましい実施形態として、可動集電部材１よりも高い剛性を有する部材や、弾性を有する部材から成るものとすることができる。これらの場合、形状保持部材５の剛性や弾性は、材料の物性や形状などの様々な方法で得ることができ、例えば、高ヤング率の材料や材料の厚さなどによって高めることが可能である。

上記の燃料電池用集電体は、高剛性を有する形状保持部材５を用いることで、電池内部の温度が所定値以上になって可動集電部材１が変形した際に、燃料電池セルＣ及びセパレータ板Ｓ、並びに燃料電池ユニットの形状保持効果をより一層高めることができる。また、形状保持部材５として、高剛性で且つ導電性を有する材料を用いれば、可動集電部材１が変形した際に、形状保持部材５により集電機能を維持することができる。

本発明の燃料電池用集電体における形状保持部材５は、より好ましい実施形態として、可動集電部材１の電気抵抗と同等以上の電気抵抗を有する部材であるものとすることができる。この場合、形状保持部材５は、高抵抗を有する金属及び合金やセラミックスを材料としても良いし、低抵抗の金属表面に高抵抗の金属、合金及びセラミックスのいずれかを真空蒸着法などによりコーティングしたものでも良い。

上記の燃料電池用集電体は、可動集電部材１の電気抵抗と同等以上の電気抵抗を有する形状保持部材５を用いることで、電池内部の温度が所定値以上になって可動集電部材１が変形した際に、燃料電池セルＣの出力を取り出すことができる。しかも、集電機能を維持する形状保持部材５が高抵抗であるため、発電量がより減少して発熱量もさらに低下し、温度上昇の抑制効果がより向上する。とくに、形状保持部材５が絶縁体である場合には、燃料電池セルＣの出力が零になって温度上昇の抑制効果が高くなる。

本発明の燃料電池用集電体における形状保持部材５は、より好ましい実施形態として、可動集電部材１の電気抵抗と同等以下の電気抵抗を有する部材であるものとすることができる。この場合には、電池内部の温度が所定値以上になって可動集電部材１が変形した際に、集電機能を維持する形状保持部材５の抵抗が低いため、最低電力を高く設定することができる。

上述したように、形状保持部材５の電気抵抗は、燃料電池の運転の諸条件に応じて適宜選択することができ、可動集電部材１よりも電気抵抗が大きい場合には、温度抑制効果を高めることができる。一方、電気抵抗が小さい場合には、最低電力を高く設定することが可能になる。

図９は、本発明の燃料電池用集電体のさらに他の実施形態を説明する図である。なお、先の実施形態と同一の構成部位は、同一符号を付して詳細な説明を省略する。

図示の燃料電池用集電体は、各可動集電部材１のうちから選択した個々の可動集電部材１が、長さが異なると共に、熱膨脹率の異なる材料から成る機能部２Ｃ〜２Ｇを備えている。

すなわち、この燃料電池用集電体では、個々の可動集電部材１が様々な動作温度を有するものとなっている。なお、図９に示す如く長さが異なる可動集電部材１を採用した場合には、セパレータ板Ｓと図示しない燃料電池セルとの距離を設定して、全ての可動集電部材１を燃料電池セルに接触させる。

また、可動集電部材１の動作温度は、燃料電池ユニットの内部及びユニット間の寸法、部材本体の長さ、厚さ及び形状、各材料の組み合わせ、並びに燃料電池セルに対する接触圧力などの関係によっても設定することができる。

上記の燃料電池用集電体は、個々の可動集電部材１の動作温度を変えることで、電池内部の温度上昇に伴って、動作温度の低い可動集電部材１から変形し始め、集電体全体の抵抗が段階的に増加して、反応熱の発生量も段階的に減少することとなり、電池内部の温度制御や燃料電池の出力制御を段階的に行うことができる。

図１０は、本発明の固体電解質型燃料電池の他の実施形態を説明する図である。なお、先の実施形態と同一の構成部位は、同一符号を付して詳細な説明を省略する。

図示の固体電解質型燃料電池は、セパレータ板Ｓに重ね合わせる集電板４と、燃料電池セルＣの外周部を支持するセル支持部材６を備え、セル支持部材６が、燃料電池セルＣ側又はセパレータ板Ｓ側（図示例では燃料電池セルＣ側）から離間した少なくとも一つの可動集電部材１の自由端が接触する導電部７を突出状態で備えている。

導電部７は、例えば、セル支持部材６に一体成形しても良いし、予め成形してセル支持部材６に溶接や接着により固定しても良い。また、導電部７は、当然ながら導電性の高い金属材料から成り、充分に大きい断面積を有していることが望ましい。

上記の固体電解質型燃料電池は、電池内部が規定温度以上になるまでは、可動集電部材１と導電部７とは電気的に接続されていない。そして、電池内部の温度が所定値以上になると、可動集電部材１が自由端を燃料電池セルＣから離間させるように変形し、同可動集電部材１が導電部７に接触する。導電部７は、電池内部の温度が所定値以上になり、可動集電部材１が変形した際に接触し、ユニット間での導電が確保できる場所に備わっていれば良い。

これにより、固体電解質型燃料電池は、温度上昇した燃料電池ユニットの両側に隣接するユニット間で電気的接続が成され、温度上昇したユニット内の全ての可動集電部材１が集電機能を失ってもスタック全体の出力を確保することができる。すなわち、燃料電池ユニットを多段に積層した固体電解質型燃料電池（図３参照）において、発電効率が著しく低下した燃料電池ユニットの影響を回避して出力を確保することができる。

図１１〜図１６は、本発明の固体電解質形燃料電池のさらに他の実施形態を説明する図である。なお、以下の実施形態では、例えば図３に示す固体電解質型燃料電池の構造に基づいて反応用ガスを供給する。すなわち、燃料電池セルＣの空気極層には、一方向から酸化剤ガス（カソードガス：空気）を供給する。また、燃料電池セルＣの燃料極層には、燃料電池ユニットの中心部から燃料ガスを供給する。この燃料ガスは、ユニット中心部から半径方向に供給され、ユニット外周部でガス流路部材（図１２及び図１５に示す）８の先端部を迂回し、再び中心部に戻って排出される。

図１１に示す固体電解質型燃料電池は、燃料電池セルとセパレータ板の間が酸化剤ガスの流路である。そして、この固体電解質型燃料電池の集電体は、図中矢印で示すガス流れ方向において、上流側よりも下流側に可動集電部材１を多く配置すると共に、可動集電部材１と同等以上の導電性を有する不動集電部材３を下流側よりも上流側に多く配置している。

ところで、電池内部の温度は、燃料ガスの流れ方向においては、燃料ガスの消費に伴ってガス濃度が低下するので、上流側で高くなるのであるが、酸化剤ガスの流れ方向においては、発熱反応に伴って酸化剤ガスが加熱されるので、下流側で高くなる。

そこで、固体電解質型燃料電池は、高温である下流側に可動集電部材１を多く配置すると共に、低温である上流側に可動集電部材１と同等以上の導電性を有する不動集電部材３を多く配置すると、電池内部の温度が所定値以上になって可動集電部材１が変形したときに、下流側（高温部）よりも上流側（低温部）で電気が流れやすくなる。

これにより、固体電解質型燃料電池は、上流側が温度上昇すると共に、下流側が冷却され、上流側と下流側との温度差を小さくすることができる。また、過度な温度上昇時にも燃料電池の出力を確保し得るので、温度分布の均一化と出力確保の両立を実現することが可能となる。

図１２に示す固体電解質型燃料電池は、燃料電池セルとセパレータ板の間が燃料ガスの流路である。そして、この固体電解質型燃料電池の集電体は、図中矢印で示すガス流れ方向において、下流側よりも上流側に可動集電部材１を多く配置すると共に、可動集電部材１と同等以上の導電性を有する不動集電部材３を上流側よりも下流側に多く配置している。この固体電解質型燃料電池にあっても、図１１に示す実施形態と同等の作用及び効果を得ることができる。

図１３に示す固体電解質型燃料電池は、燃料電池セルとセパレータ板の間が酸化剤ガス又は燃料ガスの流路である。そして、この固体電解質型燃料電池の集電体は、燃料電池セルの外周部よりも中央部に可動集電部材１を多く配置すると共に、可動集電部材１と同等以上の導電性を有する不動集電部材３を中央部よりも外周部に多く配置している。

一般に、固体電解質型燃料電池では、燃料電池セルの外側から熱が放出されるため、中央部から外周部に向けて温度が低下する傾向にある。そこで、固体電解質型燃料電池は、比較的高温となる中央部に可動集電部材１を多く配置すると共に、比較的低温となる外周部に不動集電部材３を多く配置することにより、温度分布の均一化と出力確保の両立を実現することが可能となる。

図１４に示す固体電解質型燃料電池は、燃料電池セルとセパレータ板との間が酸化剤ガスの流路である。そして、この固体電解質型燃料電池の集電体は、図中矢印で示すガス流れ方向において、下流側よりも上流側に可動集電部材１を多く配置すると共に、可動集電部材１と同等以上の電気抵抗を有する不動集電部材３を上流側よりも下流側に多く配置している。図１１に示す実施形態と比べて、酸化剤ガスの流れ方向が逆であり、不動集電部材３が、可動集電部材１と同等以上の導電性ではなく、同等以上の電気抵抗を有する。

上記の固体電解質型燃料電池は、高温となる下流側に高電気抵抗を有する不動集電部材３を多く配置することで、電池内部の温度が所定値以上になって可動集電部材１が変形したときに、下流側（高温部）における抵抗変化率が高くなる。これにより、下流側での抵抗増加が大きくなり、温度分布の均一化の応答が早くなる。また、最低限の出力も確保することができるので、温度分布均一化の速度増加と出力確保ができる。

図１５に示す固体電解質型燃料電池は、燃料電池セルとセパレータ板との間が燃料ガスの流路である。そして、この固体電解質型燃料電池の集電体は、図中矢印で示すガス流れ方向において、上流側よりも下流側に可動集電部材１を多く配置すると共に、可動集電部材１と同等以上の電気抵抗を有する不動集電部材３を下流側よりも上流側に多く配置している。

この固体電解質型燃料電池は、図１２に示す実施形態に対して、可動集電部材１及び不動集電部材３の配置を逆にし、不動集電部材３が、可動集電部材１と同等以上の導電性ではなく、同等以上の電気抵抗を有するものとすることで、最低限の出力確保と温度分布の均一化の速度増加が見込める。

図１６に示す固体電解質型燃料電池は、燃料電池セルとセパレータ板との間が酸化剤ガス又は燃料ガスの流路である。そして、この固体電解質型燃料電池の集電体は、燃料電池セルの中央部よりも外周部に可動集電部材１を多く配置すると共に、可動集電部材１と同等以上の電気抵抗を有する不動集電部材３を外周部よりも中央部に多く配置している。

この固体電解質型燃料電池は、図１３に示す実施形態に対して、可動集電部材１及び不動集電部材３の配置を逆にし、不動集電部材３が、可動集電部材１と同等以上の導電性ではなく、同等以上の電気抵抗を有するものとすることで、最低限の出力が確保でき、温度分布の均一化の速度増加も見込める。

なお、上記の図１１〜図１６に示す実施形態では、複数の可動集電部材１と複数の不動集電部材３を混在配置したものとしたが、不動集電部材３のうちの幾つか又は全部を形状保持部材に変え、その形状保持部材に可動集電部材１と同等以上の導電性や可動集電部材１と同等以上の電気抵抗といった性質をもたせても良い。

図１７〜図２１は、本発明の燃料電池用集電体のさらに他の実施形態を説明する図である。これらの実施形態における燃料電池用集電体は、板ばね状の可動集電部材が、自由端と固定端との間に少なくとも一つの折返し部分を有する多段構造を成している。

図１７及び図１８に示す燃料電池用集電体は、中間に一つの折返し部分を有する二段構造の可動集電部材２１を備えている。この可動集電部材２１は、板ばね作用が生じるように金属板を曲成したものであって、図１７（ａ）に示すように、中間に折返し部２１ａを有し、傾斜方向の異なる上段部２１ｂ及び下段部２１ｃを有している。

可動集電部材２１は、セパレータ板Ｓ側を固定端とし且つ燃料電池セルＣ側を自由端として、両者間を電気的に接続している。そして、可動集電部材２１は、図１７（ｂ）に示すように、下段部２１ｃのセパレータ板Ｓ側（下側）の面に、部材本体よりも熱膨脹率の大きい材料から成る機能部２Ａを備えると共に、その裏面に、部材本体よりも熱膨脹率の小さい材料から成る機能部２Ｂを備えている。

また、可動集電部材２１は、別の実施形態として、図１８（ａ）に示すように、上段部２１ｂの燃料電池セルＣ側（上側）の面に、部材本体よりも熱膨脹率の大きい材料から成る機能部２Ａを備えると共に、その裏面に、部材本体よりも熱膨脹率の小さい材料から成る機能部２Ｂを備えている。

上記の可動集電部材２１は、通常では、図１７（ｂ）及び図１８（ａ）に示す如く、セパレータ板Ｓ側と燃料電池セルＣ側とを電気的に接続する。そして、可動集電部材２１は、電池内部の温度が所定値以上になると、機能部２Ａ，２Ｂの作用により、図１７（ｃ）及び図１８（ｂ）に示すように、燃料電池セルＣから自由端が離間するように変形し、セパレータ板Ｓ側と燃料電池セルＣ側との電気的接続を遮断する。

上記の可動集電部材２１を備えた燃料電池用集電体は、電池の初期性能を低下させずに、電池内部で発生する様々な温度分布に対応することが可能になり、温度分布の均一化や耐久性の向上を実現した固体電解質型燃料電池を提供することができる。

図１９〜図２１に示す燃料電池用集電体は、中間に二つの折返し部分を有する三段構造の可動集電部材３１を備えている。この可動集電部材３１は、板ばね作用が生じるように金属板を曲成したものであって、図１９（ａ）に示すように、中間に二つの折返し部３１ａ，３１ｂを有し、傾斜方向が同一の上段部３１ｃ及び下段部３１ｅと、これらと傾斜方向が異なる中段部３１ｄを有している。

可動集電部材３１は、セパレータ板Ｓ側を固定端とし且つ燃料電池セルＣ側を自由端として、両者間を電気的に接続している。そして、可動集電部材３１は、図１９（ｂ）に示すように、下段部３１ｅの燃料電池セルＣ側（上側）の面に、部材本体よりも熱膨脹率の大きい材料から成る機能部２Ａを備えると共に、その裏面に、部材本体よりも熱膨脹率の小さい材料から成る機能部２Ｂを備えている。

また、可動集電部材３１は、別の実施形態として、図２０（ａ）に示すように、中段部３１ｄのセパレータ板Ｓ側（下側）の面に、部材本体よりも熱膨脹率の大きい材料から成る機能部２Ａを備えると共に、その裏面に、部材本体よりも熱膨脹率の小さい材料から成る機能部２Ｂを備えている。

さらに、可動集電部材３１は、別の実施形態として、図２１（ａ）に示すように、上段部３１ｃの燃料電池セルＣ側（上側）の面に、部材本体よりも熱膨脹率の大きい材料から成る機能部２Ａを備えると共に、その裏面に、部材本体よりも熱膨脹率の小さい材料から成る機能部２Ｂを備えている。

上記の可動集電部材３１は、通常では、図１９（ｂ）、図２０（ａ）及び図２１（ａ）に示す如く、セパレータ板Ｓ側と燃料電池セルＣ側とを電気的に接続する。そして、可動集電部材３１は、電池内部の温度が所定値以上になると、機能部２Ａ，２Ｂの作用により、図１９（ｃ）、図２０（ｂ）及び図２１（ｂ）に示すように、燃料電池セルＣから自由端が離間するように変形し、セパレータ板Ｓ側と燃料電池セルＣ側との電気的接続を遮断する。

上記の可動集電部材２１を備えた燃料電池用集電体は、先の実施形態と同様に、電池の初期性能を低下させずに、電池内部で発生する様々な温度分布に対応することが可能になり、温度分布の均一化や耐久性の向上を実現した固体電解質型燃料電池を提供することができる。

図１６〜図２１に示す各実施形態の可動集電部材２１，３１は、図示例以外に、燃料電池セルＣ側を固定端としたり、上段部２１ｄ，３１ｃ、中段部３１ｄ及び下段部２１ｃ，３１ｅのうちの選択した部分に機能部２Ａ，２Ｂを設けたり、機能部２Ａ，２Ｂのいずれか一方だけを設けたりすることができる。また、可動集電部材２１，３１は、燃料電池セルＣやセパレータ板Ｓに導電性接着剤で接着する構成でも良いし、プレス加工により集電板と一体成形した構成でも良い。

そして、上記の多段構造を有する可動集電部材２１，３１は、燃料電池セルとセパレータ板との隙間を一定としたときに、多数の段に機能部を設ければ、単体の板ばねに比べて実効長さを増大させることができ、これにより、接触面圧及び接触面積の増減を伴う自由端の接触離間動作をより確実に行うことができる。

なお、本発明の燃料電池用集電体及び固体電解質型燃料電池は、その構成が上記各実施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で構成の細部を適宜変更することが可能であり、各実施形態の構成を組み合わせることも当然可能である。

本発明の燃料電池用集電体の一実施形態を説明する図であって、集電部材の斜視図（ａ）、可動集電部材の接続時及び遮断時の状態を示す各々断面図（ｂ）（ｃ）、燃料電池セル側を固定端とした構成の断面図（ｄ）、及びセパレータ板側を固定端とした構成の断面図（ｅ）である。 本発明の燃料電池用集電体の他の実施形態を説明する断面図である。 本発明の固体電解質型燃料電池の一実施形態を説明する断面図である。 本発明の燃料電池用集電体のさらに他の実施形態を説明する断面図である。 本発明の燃料電池用集電体のさらに他の実施形態を説明する平面図である。 本発明の燃料電池用集電体のさらに他の実施形態を説明する平面図である。 本発明の燃料電池用集電体のさらに他の実施形態を説明する平面図である。 本発明の燃料電池用集電体のさらに他の実施形態を説明する断面図である。 本発明の燃料電池用集電体のさらに他の実施形態を説明する断面図である。 本発明の固体電解質型燃料電池の他の実施形態を説明する断面図である。 本発明の固体電解質型燃料電池のさらに他の実施形態を示す平面図である。 本発明の固体電解質型燃料電池のさらに他の実施形態を示す平面図である。 本発明の固体電解質型燃料電池のさらに他の実施形態を示す平面図である。 本発明の固体電解質型燃料電池のさらに他の実施形態を示す平面図である。 本発明の固体電解質型燃料電池のさらに他の実施形態を示す平面図である。 本発明の固体電解質型燃料電池のさらに他の実施形態を示す平面図である。 本発明の燃料電池用集電体のさらに他の実施形態を説明する斜視図（ａ）、可動集電部材の接続時及び遮断時の状態を示す各々断面図（ｂ）（ｃ）である。 本発明の燃料電池用集電体のさらに他の実施形態において、可動集電部材の接続時及び遮断時の状態を示す各々断面図（ａ）（ｂ）である。 本発明の燃料電池用集電体のさらに他の実施形態を説明する斜視図（ａ）、可動集電部材の接続時及び遮断時の状態を示す各々断面図（ｂ）（ｃ）である。 本発明の燃料電池用集電体のさらに他の実施形態において、可動集電部材の接続時及び遮断時の状態を示す各々断面図（ａ）（ｂ）である。 本発明の燃料電池用集電体のさらに他の実施形態において、可動集電部材の接続時及び遮断時の状態を示す各々断面図（ａ）（ｂ）である。

符号の説明

Ｃ 燃料電池セル
Ｓ セパレータ板
１ 可動集電部材
１Ａ 熱膨脹率差の大きい可動集電部材
１Ｂ 熱膨脹率差の小さい可動集電部材
２Ａ〜２Ｇ 機能部
３ 不動集電部材
４ 集電板
５ 形状保持部材
６ セル支持部材
７ 導電部
２１ ３１ 可動集電部材
１００ アノード側集電体
２００ カソード側集電体

Claims (16)

1. 燃料電池セルとセパレータ板との間に介装して両者間を電気的に接続する燃料電池用集電体であって、板ばね状の可動集電部材を備え、可動集電部材は、燃料電池セル側及びセパレータ板側のいずれか一方側が自由端であり且つ他方側が固定端であると共に、部材本体と熱膨脹率の異なる材料から成り且つ所定の温度未満では燃料電池セル又はセパレータ板に自由端を接触させ且つ所定の温度以上になったときに自由端を離間させる機能部を備えており、
   複数の可動集電部材を配置すると共に、部材本体と機能部の熱膨脹率差が異なる複数種の可動集電部材を備えていることを特徴とする燃料電池用集電体。
2. 複数の可動集電部材と、燃料電池セル側及びセパレータ板側のいずれか一方側を自由端とし且つ他方側を固定端とした複数の不動集電部材を備えたことを特徴とする請求項１に記載の燃料電池用集電体。
3. 燃料電池セルと空気極側のセパレータ板との間に介装され、燃料電池セルに供給する酸化剤ガスのガス流れ方向に対して、部材本体と機能部の熱膨脹率差が大きい可動集電部材を、上流側よりも下流側に多く配置したことを特徴とする請求項１又は２に記載の燃料電池用集電体。
4. 燃料電池セルと燃料極側のセパレータ板との間に介装され、燃料電池セルに供給する燃料ガスのガス流れ方向に対して、部材本体と機能部の熱膨脹率差が大きい可動集電部材を、下流側よりも上流側に多く配置したことを特徴とする請求項１又は２に記載の燃料電池用集電体。
5. 燃料電池セルの外周部よりも中央部に、部材本体と機能部の熱膨脹率差が大きい可動集電部材を多く配置したことを特徴とする請求項１又は２に記載の燃料電池用集電体。
6. 燃料電池セルとセパレータ板との間隔を維持する形状保持部材を備えたことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の燃料電池用集電体。
7. セパレータ板に重ね合わせる集電板を備え、集電板に各集電部材が一体成形してあることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の燃料電池用集電体。
8. 板ばね状の可動集電部材が、自由端と固定端との間に少なくとも一つの折返し部分を有する多段構造を成していることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の燃料電池用集電体。
9. 請求項１〜８のいずれか１項に記載の燃料電池用集電体を備えたことを特徴とする固体電解質型燃料電池。
10. 燃料電池セルを支持するセル支持部材を備え、
    セル支持部材が、燃料電池セル又はセパレータ板から離間した少なくとも一つの可動集電部材の自由端が接触する導電部を備えていることを特徴とする請求項９に記載の固体電解質型燃料電池。
11. 請求項２に記載の燃料電池用集電体を備えた固体電解質型燃料電池であって、燃料電池セルとセパレータ板との間が酸化剤ガスの流路であり、酸化剤ガスのガス流れ方向において上流側よりも下流側に可動集電部材を多く配置すると共に、可動集電部材と同等以上の導電性を有する不動集電部材を下流側よりも上流側に多く配置したことを特徴とする固体電解質型燃料電池。
12. 請求項２に記載の燃料電池用集電体を備えた固体電解質型燃料電池であって、燃料電池セルとセパレータ板との間が燃料ガスの流路であり、燃料ガスのガス流れ方向において下流側よりも上流側に可動集電部材を多く配置すると共に、可動集電部材と同等以上の導電性を有する不動集電部材を上流側よりも下流側に多く配置したことを特徴とする固体電解質型燃料電池。
13. 請求項２に記載の燃料電池用集電体を備えた固体電解質型燃料電池であって、燃料電池セルの外周部よりも中央部に可動集電部材を多く配置すると共に、可動集電部材と同等以上の導電性を有する不動集電部材を中央部よりも外周部に多く配置したことを特徴とする固体電解質型燃料電池。
14. 請求項２に記載の燃料電池用集電体を備えた固体電解質型燃料電池であって、燃料電池セルとセパレータ板との間が酸化剤ガスの流路であり、酸化剤ガスのガス流れ方向において下流側よりも上流側に可動集電部材を多く配置すると共に、可動集電部材と同等以上の電気抵抗を有する不動集電部材を上流側よりも下流側に多く配置したことを特徴とする固体電解質型燃料電池。
15. 請求項２に記載の燃料電池用集電体を備えた固体電解質型燃料電池であって、燃料電池セルとセパレータ板との間が燃料ガスの流路であり、燃料ガスのガス流れ方向において上流側よりも下流側に可動集電部材を多く配置すると共に、可動集電部材と同等以上の電気抵抗を有する不動集電部材を下流側よりも上流側に多く配置したことを特徴とする固体電解質型燃料電池。
16. 請求項２に記載の燃料電池用集電体を備えた固体電解質型燃料電池であって、燃料電池セルの中央部よりも外周部に可動集電部材を多く配置すると共に、可動集電部材と同等以上の電気抵抗を有する不動集電部材を外周部よりも中央部に多く配置したことを特徴とする固体電解質型燃料電池。

Images