JP5806104B2

JP5806104B2 - 燃料電池セルスタック装置および燃料電池セルスタック連結装置ならびに燃料電池装置

Info

Publication number: JP5806104B2
Application number: JP2011279949A
Authority: JP
Inventors: 尾崎　哲明; 哲明尾崎; 仁英大嶋; 深水　則光; 則光深水
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2011-12-21
Filing date: 2011-12-21
Publication date: 2015-11-10
Anticipated expiration: 2031-12-21
Also published as: JP2013131382A

Description

本発明は、燃料電池セルスタックを含む燃料電池セルスタック装置、該燃料電池セルスタック装置を連結してなる燃料電池セルスタック連結装置、ならびに燃料電池装置に関する。

近年、次世代エネルギーとして、燃料ガス（水素含有ガス）と酸素含有ガス（通常、空気である）とを用いて電力を得ることができる燃料電池セルの複数個を配列し、それぞれの燃料電池セルを電気的に接続してなる燃料電池セルスタック（装置）を収納容器に収納してなる燃料電池装置が提案されている（特許文献１参照）。

ところで、燃料電池装置を稼働させる場合には、燃料電池装置を還元処理する必要があるが、この還元処理時や運転中において、燃料電池セルを構成する部材が還元により膨張や収縮を起こし、それに伴って、燃料電池セルに反りが発生する場合がある。このような燃料電池セルスタックでは、燃料電池セルの反りに伴い、燃料電池セルスタックの両端の外側に配置される導電部材が破損したりするおそれがある。

それゆえ、例えば、特許文献２では、燃料電池セルスタックの両端の外側に、弾性変形可能な燃料電池セルスタック支持部材と剛性の高い断熱材支持部材とを配置した燃料電池セルスタック装置が提案されている。

特開２００７−５９３７７号公報国際公開第２００９／０４１５３２号パンフレット

しかしながら、特許文献２の構成において、燃料電池セルの反りの程度によっては、燃料電池セルスタックの端部に位置する燃料電池セルが断熱材支持部材に接触するほど変形して壊れてしまう可能性があった。

本発明の目的は、燃料電池セルスタックの破損を抑制できる燃料電池セルスタック装置、およびこの燃料電池セルスタック装置を収納してなる燃料電池装置を提供することである。

本発明の燃料電池セルスタック装置は、
一方の側面にインターコネクタを備えた柱状の燃料電池セルと、集電部材とを具備し、前記インターコネクタが同じ向きで、前記一方の側面とは反対側の他方の側面が、前記一方の側面と対向するように前記燃料電池セルが複数個立設しているとともに、隣接する前記燃料電池セル間が前記集電部材により電気的に接続されている燃料電池セルスタックと、
複数個の前記燃料電池セルの下端をそれぞれ固定しているとともに、前記燃料電池セルに反応ガスを供給するためのマニホールドと、
前記燃料電池セルスタックの両端に位置する前記燃料電池セルの外側に電気的に接続された端部集電部材と、該端部集電部材の外側に位置して前記端部集電部材と接触するとともに下端が前記マニホールドに固定されている一対の燃料電池セルスタック支持部材と、
該一対の燃料電池セルスタック支持部材それぞれの外側に存在する一対の保護カバーと、
を具備し、
該保護カバーは、平板部と、該平板部より前記燃料電池セルスタック側に延びる一対の縁部とを有しており、前記燃料電池セルスタックの前記一方の側面側に配置された第１の保護カバーは前記縁部の幅が上下にわたって同じ幅で、前記燃料電池セルスタックとの間隔が上下にわたって同じであるとともに、前記燃料電池セルスタックの前記他方の側面側に配置された第２の保護カバーは前記縁部が上側で幅狭のテーパ形状で、前記燃料電池セルスタックとの間隔が上側で幅広なものである。

また、本発明の他の燃料電池セルスタック装置は、
一方の側面にインターコネクタを備えた柱状の燃料電池セルと、集電部材とを具備し、前記インターコネクタが同じ向きで、前記一方の側面とは反対側の他方の側面が、前記一方の側面と対向するように前記燃料電池セルが複数個立設しているとともに、隣接する前記燃料電池セル間が前記集電部材により電気的に接続されている燃料電池セルスタックと、
複数個の前記燃料電池セルの下端をそれぞれ固定しているとともに、前記燃料電池セルに反応ガスを供給するためのマニホールドと、
前記燃料電池セルスタックの両端に位置する前記燃料電池セルの外側に電気的に接続された端部集電部材と、該端部集電部材の外側に位置して前記端部集電部材と接触するとともに下端が前記マニホールドに固定されている一対の燃料電池セルスタック支持部材と、
該一対の燃料電池セルスタック支持部材それぞれの外側に存在する一対の保護カバーと、
を具備し、
該保護カバーは、平板部と、該平板部より前記燃料電池セルスタック側に延びる一対の縁部とを有しており、前記燃料電池セルスタックの前記他方の側面側に配置された第１の保護カバーは前記縁部の幅が上下にわたって同じ幅で、前記燃料電池セルスタックとの間
隔が上下にわたって同じであるとともに、前記燃料電池セルスタックの前記一方の側面側に配置された第２の保護カバーは前記縁部が上側で幅狭のテーパ形状で、前記燃料電池セルスタックとの隙間が上側で幅広なものである。

さらに、本発明の燃料電池セルスタック連結装置は、上記燃料電池セルスタック装置の２組を、前記燃料電池セルの配列方向が互いに平行になるように並置して、第１の前記燃料電池セルスタック装置の前記他方の側面側の燃料電池セルスタック支持部材と、第２の前記燃料電池セルスタック装置の前記一方の側面側の燃料電池セルスタック支持部材との間を連結部材により電気的に接続して、前記燃料電池セルスタック装置の同じ側の端で電流極性を逆としたものである。

また、本発明の燃料電池セルスタック連結装置は、上記燃料電池セルスタック装置の２組を、前記燃料電池セルの配列方向が互いに平行になるように並置して、第１の前記燃料電池セルスタック装置の前記一方の側面側の燃料電池セルスタック支持部材と、第２の前記燃料電池セルスタック装置の前記一方の側面側の燃料電池セルスタック支持部材との間を連結部材により電気的に接続するとともに、前記第１の前記燃料電池セルスタック装置の前記他方の側面側の燃料電池セルスタック支持部材と、前記第２の前記燃料電池セルスタック装置の前記他方の側面側の燃料電池セルスタック支持部材との間を連結部材により電気的に接続して、前記燃料電池セルスタック装置の同じ側の端で電流極性を同じとしたものである。

さらに、本発明の燃料電池装置は、上記燃料電池セルスタック装置、もしくは燃料電池セルスタック連結装置を、収納容器内に収納したものである。

スタック装置の還元処理により燃料電池セルが変形しても、燃料電池セルが倒れてくる第２の保護カバー側の燃料電池セルスタックの端部に位置する燃料電池セルが第２の保護カバーに接触することを抑制して、燃料電池セルスタック装置が破損することを抑制でき
る。

（ａ）本実施形態の燃料電池セルスタック装置の一例を示す概略側面図、（ｂ）（ａ）の点線枠で囲った部分の一部拡大平面図である。図１の燃料電池セルスタック装置に用いられる（ａ）側面Ａ側の燃料電池セルスタック支持部材および保護カバーの一例、（ｂ）側面Ｂ側の燃料電池セルスタック支持部材および保護カバーの一他の例、（ｃ）側面Ｂ側の燃料電池セルスタック支持部材および保護カバーの他の例を示す斜視図である。本発明の他の実施形態の燃料電池セルスタック装置を概略的に示す概略側面図、（ｂ）（ａ）の点線枠で囲った部分の一部拡大平面図である。本発明の燃料電池セルスタック装置を構成する（ａ）集電部材、（ｂ）端部集電部材の一例を示す斜視図である。図１の燃料電池セルスタック装置を用いた燃料電池セルスタック連結装置の一例を概略的に示し、（ａ）平面図、（ｂ）正面図である。図１の燃料電池セルスタック装置を用いた燃料電池セルスタック連結装置の他の一例を概略的に示す（ａ）平面図、（ｂ）正面図である。

（燃料電池セルスタック装置）
図１は、本実施形態の燃料電池セルスタック装置の一例を示したものであり、（ａ）は燃料電池セルスタック装置１を概略的に示す側面図、（ｂ）は（ａ）の点線枠で囲った部分についての一部拡大平面図である。

燃料電池セルスタック装置１（以下、スタック装置１と略することがある。）は、図１（ａ）に示すように、燃料電池セル３（以下、セル３と略することがある。）の複数個が立設しているとともに、隣接するセル３間に集電部材４ａを介して電気的に直列に接続した燃料電池セルスタック２（以下、スタック２と略することがある。）を有している。すなわち、隣接するセル３間に集電部材４ａが挟まれている。また、セル３の下端は、セル３に反応ガス（燃料ガス等）を供給するマニホールド２０に差し込まれて封止材２６で接着されることによって固定されており、固定されたセル３の封止材２６で接着された部分はセル３の内部以外が気密に封止されている。

また、スタック２の配列方向の外側は、最も外側に位置するセル３ａに端部集電部材４ｂが接着されており、この端部集電部材４ｂの外側には、端部集電部材４ｂに接着して電気的に接続された燃料電池セルスタック支持部材５（以下、スタック支持部材５と略することがある。）が存在する。また、スタック支持部材５の下側はマニホールド２０内に差し込まれて封止材２６で接着されることによって固定されている。

（保護カバー）
スタック支持部材５の外側には保護カバー６があり、図２によれば、スタック支持部材５と保護カバー６とはロウ付けされて一体化している。保護カバー６は、スタック２の周囲（スタック装置１（ａ）の周囲）に置かれる断熱材との接触や外部からの衝撃に対して、スタック支持部材５の受電部１５およびスタック２を保護する。そして、保護カバー６は、図２（ａ）に示すようなスタック２との隙間が上下にわたって同じである第１の保護カバー６Ｘと、図２（ｂ）に示すようなスタック２との隙間が上側で幅広である第２の保護カバー６Ｙとの２つがあり、図１（ａ）に示すように、スタック２の両端にひとつずつ配置されている。なお、本発明における隙間とは、スタック２の保護カバー６側の端部と保護カバー６のスタック２側の端部との距離を意味する。

ここで、保護カバー６の配置は、後述する燃料電池セル３の構成によって変更すればよい。すなわち、図１は、セル３の一方の側面Ａ側のインターコネクタ１１が、還元処理や運転によって他方の側面Ｂ側よりも延びる材質、例えばセル３のＡ側が側面Ｂ側よりも延びるＬａＣｒＯ_３系等の材質を用いる場合について例示したものであり、側面Ａ側にスタック２との隙間が上下にわたって同じである第１の保護カバー６Ｘが配置されており、側面Ｂ側にスタック２との隙間が上側で幅広の第２の保護カバー６Ｙが配置されている。つまり、側面Ｂ側の第２の保護カバー６Ｙの縁部１８Ｙは上部が幅狭のテーパ形状であり、側面Ａ側の第１の保護カバー６Ｘの縁部１８Ｘは上下にわたって同じ幅のストレート形状からなる。逆に、セル３の側面Ａ側のインターコネクタ１１’が、還元処理や運転によって側面Ｂよりも縮む材質、例えばセル３のＡ側が側面Ｂ側よりも収縮するＬａＳｒＴｉＯ_３系等の材質を用いる場合には、図３の燃料電池セルスタック装置２１（以下、スタック装置２１と略することがある。）ように、側面Ｂ側に第２の保護カバー６Ｘを、側面Ａ側の第１の保護カバー６Ｙを配置すればよい。

これによって、スタック装置１の還元処理や運転によりセル３が変形しても、第２の保護カバー側のスタック２の端部に位置するセル３ａまたはこれに接着されているスタック支持部材５が第２の保護カバー６Ｙに接触して、セル３ａが破損することによりスタック装置１が破損することを抑制できる。さらに、スタック２と保護カバー６との隙間を広くすると、装置を小型化できず、しかも、この広い隙間に相当な量の冷たい空気が流れ込んでスタック２の端部の温度を下げてしまい、スタック２の端部での発電効率が落ちる可能性があるが、冷たい空気が流れ込むスタック２の端部、その中でも特に温度の低いセル３の下方において、空気の流れで温度が下がることを抑制できるので、スタック２の温度を均一化させて発電効率が落ちることを抑制できる。

図２は、スタック支持部材５と保護カバー６とが一体化された形状である。図２（ｃ）に示すような保護カバー６は平板状であって、第２の保護カバー６Ｙはマニホールド２０に対して傾斜した状態で立設しているものであってもよいが、図２（ａ）（ｂ）の保護カバー６は、平板部１７とその両縁からスタック２側に屈曲して延びる一対の縁部１８とを有した内側に凹部を有する形状からなる。これによって、保護カバー６の強度を高めることができるとともに、保護カバー６とスタック２との間における空気の流れを抑制できる点で望ましい。そして、図２（ａ）（ｂ）の保護カバー６は、平板部１７がセル３に対して平行に立設されているとともに、図２（ａ）のスタック２との隙間が上下にわたって同じである第１の保護カバー６Ｘは縁部１８の幅が上下にわたって同じ幅となっており、図２（ｂ）のスタック２との隙間が上側で幅広である第２の保護カバー６Ｙは縁部１８が上側で幅狭のテーパ形状となっている。

（燃料電池セルスタック支持部材）
図２に示すスタック支持部材５は、端部集電部材４ｂと電気的に接続される平板状の受電部１５と、マニホールド２０に埋設して固定される固定部１６とからなる。このとき、受電部１５の厚さが固定部１６の厚さよりも薄い構成であることが望ましい。すなわち、受電部１５は弾性変形可能な薄さであり、端部集電部材４ｂと広い面積で接触できるので、セル３の発電により生じる電流を効率よく集電することができる。つまり、セル３は製造時に大気中で焼成して予め還元処理を施す処理を行うが、セル３の側面Ａ側に存在するインターコネクタ１１と導電性支持基板１２や側面Ｂ側に存在する空気側電極層１０等との還元による膨張差により、これらの変形量に差が生じ、セル３に反り等の変形が生じる場合がある。しかしながら、受電部１５が弾性変形可能な厚みであるために、燃料電池セル３の変形に追従して受電部１５が変形する。一方、固定部１６はスタック支持部材５の立設する土台になる部分であり、容易に変形しない厚みを有して、スタック支持部材５の立設する際の位置決めがばらつくことを抑制できる。固定部１６の厚さに対する受電部１５の厚さの比の望ましい範囲は０．３〜０．７である。また、受電部１５の厚みは０．２
５〜１ｍｍ、固定部１６の厚みは０．６〜２ｍｍであることが望ましい。

なお、受電部１５は弾性変形可能な部材であればよく、板状でなく、棒状またはメッシュ状であってもよい。また、受電部１５は燃料電池セル３の発電により生じる電流を集電するために導電性であることが必要であり、例えば、ステンレス等にて形成することができ、必要に応じて耐熱性の皮膜を形成したものを利用することもできる。さらに、受電部１５の長さは、スタック２の端部に位置するセル３ａが変形しても保護カバー６に接触することを抑制するとともに、セル３の発電により生じた電流を効率よく集電するために、マニホールド２０に固定された状態で、セル３の上端部と同じ高さとなるようにするのが好ましい。さらに、受電部１５の幅は、セル３の幅と同じ幅、もしくはそれ以上の幅とするのが好ましい。

また、図２に示すスタック支持部材５は、受電部１５と電気的に接続されているとともにセル３の配列方向に沿って外側に向けて延びた形状で、セル３の発電により生じる電流を引き出すための電流引き出し部７を有している。電流引き出し部７は、その製造工程において固定部１６と同じ部材から形成され、所定の部分に切り込みを入れて曲げることによって作製されていることが、容易に作製できる点で望ましい。この場合には、電流引き出し部７の厚さが固定部１６の厚さと同じとなる。

また、固定部１６の下端におけるマニホールド２０の外縁に近い角部は、マニホールド２０の外縁との間隔が広くなるように切り欠き１６ａを有している。これによって、マニホールド２０の外縁と固定部１６との間隔が狭いところがなくなるので、この間隔に封止材２６が充填された場合、封止材２６の良好な封止状態が維持される。

（燃料電池セル）
ここで、セル３は、図１（ｂ）に示すように、一対の対向する平坦面をもつ柱状の導電性支持基板１２（以下、支持基板１２と略す場合がある）の一方の平坦面上に燃料側電極層８、固体電解質層９及び空気側電極層１０を順次積層してなる柱状（中空平板状等）からなる。また、燃料電池セル３の他方の平坦面上にはインターコネクタ１１が設けられており、支持基板１２の内部には、燃料電池セル３に燃料ガスを流すためのガス流路１３が設けられている。さらに、インターコネクタ１１の外面（上面）にはＰ型半導体層１４が設けられている。Ｐ型半導体層１４を介して、集電部材４ａをインターコネクタ１１に接続させることにより、両者の接触がオーム接触となり、電位降下を少なくし集電性能の低下を有効に回避することが可能となる。また、支持基板１２は燃料側電極層８を兼ねるものとし、その表面に固体電解質層９および空気側電極層１０を順次積層して燃料電池セル３を構成することもできる。

なお、本発明において、セル３は各種燃料電池セルが知られているが、発電効率のよい燃料電池セルとする上で、上記構成からなる固体酸化物形燃料電池セルが好適に採用できる。それにより、単位電力に対して燃料電池装置を小型化することができるとともに、家庭用燃料電池で求められる変動する負荷に追従する負荷追従運転を行なうことができる。

燃料側電極層８は、一般的に公知のものを使用することができ、多孔質の導電性セラミックス、例えば希土類元素が固溶しているＺｒＯ_２（安定化ジルコニアと称し、部分安定化も含むものとする）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９は、燃料側電極層８、空気側電極層１０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。

空気側電極層１０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性セラミックスから形成することができる。空気側電極層１０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。

支持基板１２としては、燃料ガスを燃料側電極層８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１１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、支持基板１２としては、導電性セラミックスやサーメット等を用いることができる。セル３を作製するにあたり、燃料側電極層８または固体電解質層９との同時焼成により支持基板１２を作製する場合においては、鉄族金属成分と特定希土類酸化物とから支持基板１２を形成することが好ましい。また、図１に示した燃料電池セル３において、柱状（中空平板状）の支持基板１２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。また、支持基板１２は、ガス透過性を備えるために開気孔率が３０％以上、特に３５〜５０％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。また、支持基板１２の形状は柱状であれば良く、円筒状であってもよい。

Ｐ型半導体層１４としては、遷移金属ペロブスカイト型酸化物からなる層を例示することができる。具体的には、インターコネクタ１１を構成する材料よりも電子伝導性が大きいもの、例えば、ＢサイトにＭｎ、Ｆｅ、Ｃｏなどが存在するＬａＭｎＯ_３系酸化物、ＬａＦｅＯ_３系酸化物、ＬａＣｏＯ_３系酸化物などの少なくとも一種からなるＰ型半導体セラミックスを使用することができる。このようなＰ型半導体層１４の厚みは、一般に、３０〜１００μｍの範囲にあることが好ましい。

インターコネクタ１１は、上述したとおり、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）、もしくは、ランタンストロンチウムチタン系のペロブスカイト型酸化物（ＬａＳｒＴｉＯ_３系酸化物）が好適に使用される。これらの材料は、導電性を有し、かつ燃料ガス（水素含有ガス）および酸素含有ガス（空気等）と接触しても還元も酸化もされない。また、インターコネクタ１１は支持基板１２に形成されたガス流路１３を流通する燃料ガス、および支持基板１２の外側を流通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。

そして、燃料電池セル３を電気的に接続するために介装される集電部材４ａおよび端部集電部材４ｂは、弾性を有する金属または合金からなる部材あるいは金属繊維または合金繊維から成るフェルトに所要の表面処理を加えた部材から構成することができる。

図４は、（ａ）集電部材４ａ、（ｂ）端部集電部材４ｂの一例を示したものである。図４（ａ）に示した集電部材４ａは、セル３の長手方向に沿った一対の接続部３１と、一対の接続部３１間を連結するように設けられた隣接するセル３と接触するための板状をした複数の接触部３２とを有する形状からなる。

このような集電部材４ａおよび端部集電部材４ｂは、燃料電池セル３の変形に対して良好な追従性を有する。また端部集電部材４ｂも、集電部材４ａと同じ形状とすることができるが、セル３の変形に対する追従性を更に向上させるために、図４（ｂ）に示すように、隣接する一方の燃料電池セル３の平坦面に当接する第１導電体片３３と、隣接する一方の燃料電池セル３の一方の端部から隣接する他方の燃料電池セル３の他方の端部へと傾斜して延びる第２導電体片３４と、他方の燃料電池セル３の平坦面に当接する第３導電体片
３５と、他方の燃料電池セル３の一方の端部から一方のセル３の他方の端部へと傾斜して延びる第４導電体片３６とを基本要素として具備する。第１〜第４の導電体片はこの順序で端部同士を次々に連結されており、さらにこの順序で繰り返し導電体片が連結されることにより、軸方向に延在する一繋がりの形状であることが望ましい。

マニホールド２０の形状は、セル３が立設する側の表面に開口部を有する形状や、各セル３やスタック支持部材５が立設されるそれぞれの位置に対応した複数の挿入孔等を有する天板部を具備する形状等が挙げられる。

（燃料電池セルスタック連結装置）
図５（ａ）および図５（ｂ）は、図１のスタック装置１を２台組み込んだ燃料電池セルスタック連結装置２２を示した（ａ）平面図、（ｂ）正面図である。燃料電池セルスタック連結装置２２は、スタック装置１を、セル３の配列方向を互いに平行に、かつスタック装置１の同じ側の端で電流極性が逆となるように２つ並置するとともに、スタック装置１の同じ側の端に配置される電流引き出し部７同士のうちのどちらか片方を導電性の連結部材２３により連結してなる。そして、導電性の連結部材２３をネジ２４で螺着して連結することで、２つの燃料電池セルスタック装置１を電気的に直列に接続することができる。

図６（ａ）および図６（ｂ）は、図１のスタック装置１を２台組み込んだ他の燃料電池セルスタック連結装置４１を示した（ａ）平面図、（ｂ）正面図である。燃料電池セルスタック連結装置４１は、スタック装置１を、セル３の配列方向を互いに平行に、かつスタック装置１の同じ側の端で電流極性が同じとなるように２つ並置するとともに、スタック装置１の同じ側の端に配置される電流引き出し部７同士の両方を導電性の連結部材２３により連結してなる。そして、導電性の連結部材２３をネジ２４で螺着して連結することで、２つのスタック装置１を電気的に並列に接続することができる。

このとき、還元処理や運転によってセル３が変形しその上部が倒れてくる側の保護カバー６は、例えば、第２の保護カバー６Ｙのようにスタック２との間隔をセル３の上側で幅広となる形状とする。

なお、この場合において、２つのスタック装置１のマニホールド２０それぞれを、内部に空洞を有する部材（台座）４５に連結することにより、１つの反応ガス供給管よりスタック連結装置２２、４１を構成する２つのスタック装置１のマニホールド２０に反応ガス（燃料ガス）を供給することができる。それにより、スタック連結装置２２、４１を小型化することができる。

（燃料電池装置）
さらに、上述したスタック装置１、もしくはスタック連結装置２１、４１を、収納容器内に収納した燃料電池装置においても、セル３が変形してもスタック２の端部に位置するセル３ａまたはこれに接着されている端部集電部材４ｂやスタック支持部材５が保護カバー６Yに接触して破損を抑制することができ、長期信頼性が向上した燃料電池装置となる
。

１燃料電池セルスタック装置（スタック装置）
２燃料電池セルスタック（スタック）
３燃料電池セル（セル）
４ａ集電部材
４ｂ端部集電部材
５燃料電池セルスタック支持部材（スタック支持部材）
６保護カバー
６Ｘ第１の保護カバー
６Ｙ第２の保護カバー
７電流引き出し部
８燃料側電極層
９固体電解質層
１０空気側電極層
１１インターコネクタ
１２導電性支持基板（支持基板）
１３ガス流路
１４Ｐ型半導体層
１５受電部
１６固定部
１６ａ切り欠き
１７平板部
１８（１８Ｘ、１８Ｙ）縁部
２０マニホールド
２１燃料電池セルスタック装置（スタック装置）
２２、４１燃料電池セルスタック連結装置
２３連結部材
２４ネジ
２６封止材
３３第１導電体片
３４第２導電体片
３５第３導電体片
３６第４導電体片
４５台座

Claims

一方の側面にインターコネクタを備えた柱状の燃料電池セルと、集電部材とを具備し、前記インターコネクタが同じ向きで、前記一方の側面とは反対側の他方の側面が、前記一方の側面と対向するように前記燃料電池セルが複数個立設しているとともに、隣接する前記燃料電池セル間が前記集電部材により電気的に接続されている燃料電池セルスタックと、
複数個の前記燃料電池セルの下端をそれぞれ固定しているとともに、前記燃料電池セルに反応ガスを供給するためのマニホールドと、
前記燃料電池セルスタックの両端に位置する前記燃料電池セルの外側に電気的に接続された端部集電部材と、該端部集電部材の外側に位置して前記端部集電部材と接触するとともに下端が前記マニホールドに固定されている一対の燃料電池セルスタック支持部材と、
該一対の燃料電池セルスタック支持部材それぞれの外側に存在する一対の保護カバーと、
を具備し、
該保護カバーは、平板部と、該平板部より前記燃料電池セルスタック側に延びる一対の縁部とを有しており、前記燃料電池セルスタックの前記一方の側面側に配置された第１の保護カバーは前記縁部の幅が上下にわたって同じ幅で、前記燃料電池セルスタックとの間隔が上下にわたって同じであるとともに、前記燃料電池セルスタックの前記他方の側面側に配置された第２の保護カバーは前記縁部が上側で幅狭のテーパ形状で、前記燃料電池セルスタックとの間隔が上側で幅広である燃料電池セルスタック装置。
前記インターコネクタが、ＬａＣｒＯ_３系酸化物からなる請求項１に記載の燃料電池セルスタック装置。
一方の側面にインターコネクタを備えた柱状の燃料電池セルと、集電部材とを具備し、前記インターコネクタが同じ向きで、前記一方の側面とは反対側の他方の側面が、前記一方の側面と対向するように前記燃料電池セルが複数個立設しているとともに、隣接する前記燃料電池セル間が前記集電部材により電気的に接続されている燃料電池セルスタックと、
複数個の前記燃料電池セルの下端をそれぞれ固定しているとともに、前記燃料電池セルに反応ガスを供給するためのマニホールドと、
前記燃料電池セルスタックの両端に位置する前記燃料電池セルの外側に電気的に接続された端部集電部材と、該端部集電部材の外側に位置して前記端部集電部材と接触するとともに下端が前記マニホールドに固定されている一対の燃料電池セルスタック支持部材と、
該一対の燃料電池セルスタック支持部材それぞれの外側に存在する一対の保護カバーと、
を具備し、
該保護カバーは、平板部と、該平板部より前記燃料電池セルスタック側に延びる一対の縁部とを有しており、前記燃料電池セルスタックの前記他方の側面側に配置された第１の保護カバーは前記縁部の幅が上下にわたって同じ幅で、前記燃料電池セルスタックとの間隔が上下にわたって同じであるとともに、前記燃料電池セルスタックの前記一方の側面側に配置された第２の保護カバーは前記縁部が上側で幅狭のテーパ形状で、前記燃料電池セルスタックとの隙間が上側で幅広である燃料電池セルスタック装置。
前記インターコネクタが、ＬａＳｒＴｉＯ_３系酸化物からなる請求項３に記載の燃料電池セルスタック装置。
前記燃料電池セルスタック支持部材は、下端が前記マニホールドに固定されており、該マニホールドに固定された固定部と、該固定部よりも上側の受電部とを具備するとともに、該受電部の厚さが前記固定部の厚さよりも薄い請求項１乃至４のいずれかに記載の燃料電池セルスタック装置。
前記固定部の厚さに対する前記受電部の厚さが０．３〜０．７である請求項５記載の燃料電池セルスタック装置。
前記燃料電池セルスタック支持部材は、前記保護カバーの外側に伸びる電流引き出し部を有するとともに、該電流引き出し部の厚さが前記固定部の厚さと同じである請求項５または６に記載の燃料電池セルスタック装置。
前記固定部の下端のうちの前記マニホールドの外縁に近い角部が、該マニホールドの前記燃料電池セルスタック方向の外縁との間隔が広くなるように切り欠かれている請求項５乃至７のいずれかに記載の燃料電池セルスタック装置。
請求項１乃至請求項８のうちのいずれかに記載の燃料電池セルスタック装置の２組を、前記燃料電池セルの配列方向が互いに平行になるように並置して、第１の前記燃料電池セルスタック装置の前記他方の側面側の燃料電池セルスタック支持部材と、第２の前記燃料電池セルスタック装置の前記一方の側面側の燃料電池セルスタック支持部材との間を連結部材により電気的に接続して、前記燃料電池セルスタック装置の同じ側の端で電流極性を逆とした燃料電池セルスタック連結装置。
請求項１乃至請求項８のうちのいずれかに記載の燃料電池セルスタック装置の２組を、前記燃料電池セルの配列方向が互いに平行になるように並置して、第１の前記燃料電池セルスタック装置の前記一方の側面側の燃料電池セルスタック支持部材と、第２の前記燃料電池セルスタック装置の前記一方の側面側の燃料電池セルスタック支持部材との間を連結部材により電気的に接続するとともに、前記第１の前記燃料電池セルスタック装置の前記他方の側面側の燃料電池セルスタック支持部材と、前記第２の前記燃料電池セルスタック装置の前記他方の側面側の燃料電池セルスタック支持部材との間を連結部材により電気的に接続して、前記燃料電池セルスタック装置の同じ側の端で電流極性を同じとした燃料電池セルスタック連結装置。
請求項１乃至請求項８のうちいずれかに記載の燃料電池セルスタック装置、もしくは請求項９または請求項１０に記載の燃料電池セルスタック連結装置を、収納容器内に収納してなる燃料電池装置。