JP6043455B1 - 燃料電池のスタック構造体 - Google Patents
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Abstract
【課題】ガスリークが発生しにくいスタック構造体１を、提供する。【解決手段】スタック構造体１は、セル１００と、マニホールド２００と、接合材３００とを備える。マニホールド２００は、セル１００が挿入されるセル支持孔２２１を有する。接合材３００は、セル１００とセル支持孔２２１との隙間Ｇに配置される充填部３０１を有する。接合材３００は、セル１００とセル支持孔２２１とを接合する。セル１００の外面に垂直な断面において、充填部３０１とセル１００との第１接触長さＣ１は、充填部３０１とセル支持孔２２１との第２接触長さＣ２と異なっており、第２接触長さＣ２よりも大きい。【選択図】図８
Description
本発明は、燃料電池のスタック構造体に関する。
従来の燃料電池のスタック構造体は、燃料電池セルと、マニホールドと、接合材（シール材）とを備える（特許文献１を参照）。マニホールドは、燃料電池セルが挿入されるセル支持孔（貫通孔）を有する。接合材は、支持基板とセル支持孔とを接合する。
このスタック構造体では、接合材が、マニホールドの内部空間（燃料ガスに曝される空間）と、スタック構造体の外部空間（空気に曝される空間）とを区画することによって、燃料ガスと空気との混合を防止している。すなわち、接合材は、シール材として機能している。
スタック構造体では、稼働時には、熱膨張及び熱収縮等による熱応力が、燃料電池セル及びマニホールドに発生する。すると、この熱応力によって、接合材にクラックが局所的に発生してしまうおそれがある。ここで、局所的に発生したクラックが、熱応力によって、さらに成長すると、このクラックがマニホールドの内部空間とマニホールドの外部空間とを繋ぐ通路となり、内部空間に導入された燃料ガスが、内部空間から外部空間へと漏れ出してしまうおそれがある。このため、クラックに起因するガスリークの発生を抑制する様々な試みがなされ、この問題を解決するための技術が期待されている。
本発明は、上記の問題に鑑みてなされたものであって、本発明の目的は、ガスリークが発生しにくいスタック構造体を提供することにある。
本発明に係る燃料電池のスタック構造体は、燃料電池セルと、マニホールドと、接合材とを備える。マニホールドは、燃料電池セルが挿入されるセル支持孔を有する。接合材は、燃料電池セルとセル支持孔との隙間に配置される充填部を有する。接合材は、燃料電池セルとセル支持孔とを接合する。燃料電池セルの外面に垂直な断面において、充填部と燃料電池セルとの第１接触長さは、接合材とセル支持孔との第２接触長さと異なる。
本発明によれば、ガスリークが発生しにくいスタック構造体を提供することができる。
１．第１実施形態
＜スタック構造体の構成＞
ここでは、本発明に係るスタック構造体の一実施形態について、図面を参照しながら説明する。
＜スタック構造体の構成＞
ここでは、本発明に係るスタック構造体の一実施形態について、図面を参照しながら説明する。
スタック構造体１は、固体酸化物形燃料電池（ＳＯＦＣ；Ｓｏｌｉｄ Ｏｘｉｄｅ Ｆｕｅｌ Ｃｅｌｌ）に用いられる構造体である。なお、本実施形態では、図１に示すように、ｘ，ｙ，ｚ座標系が設定されている。
スタック構造体１は、複数のセル１００と、マニホールド２００と、接合材３００とを備えている。
＜セル＞
各セル１００は、燃料電池セルである。図１に示すように、各セル１００は、マニホールド２００に設けられる。セル１００は、互いに間隔を隔てて並べられる。図２及び図４に示すように、セル１００のｘ軸方向（長手方向）において燃料ガスが流入する側の端部１０ａ（流入側端部）は、接合材３００によってマニホールド２００に接合される。セル１００のｘ軸方向において燃料ガスが排出される側の端部１０ｂ（排出側端部）は、自由端となっている。このように支持基板１０がマニホールド２００に配置されるスタック構造は、一般的に「片持ちスタック構造体」と表現される。
各セル１００は、燃料電池セルである。図１に示すように、各セル１００は、マニホールド２００に設けられる。セル１００は、互いに間隔を隔てて並べられる。図２及び図４に示すように、セル１００のｘ軸方向（長手方向）において燃料ガスが流入する側の端部１０ａ（流入側端部）は、接合材３００によってマニホールド２００に接合される。セル１００のｘ軸方向において燃料ガスが排出される側の端部１０ｂ（排出側端部）は、自由端となっている。このように支持基板１０がマニホールド２００に配置されるスタック構造は、一般的に「片持ちスタック構造体」と表現される。
図２に示すように、セル１００は、実質的に平板状に形成されている。セル１００の長手方向、短手方向及び厚み方向は、それぞれｘ軸方向、ｙ軸方向及びｚ軸方向に対応している。
セル１００は、ｘ軸方向の長さＬ１がｙ軸方向の長さＬ２より長くなるように形成されている。ｘ軸方向の長さＬ１は特に制限されないが、５０ｍｍ以上且つ５００ｍｍ以下の範囲内に設定することができる。ｙ軸方向の長さＬ２は特に制限されないが、１０ｍｍ以上且つ１００ｍｍ以下の範囲内に設定することができる。ｚ軸方向の長さＬ３は特に制限されないが、１ｍｍ以上且つ５ｍｍ以下の範囲内に設定することができる。
図２に示すように、各セル１００は、複数の発電素子部Ａと、支持基板１０と、シール膜２０とを有する。
各発電素子部Ａは、燃料極、固体電解質膜、及び空気極を有する。各発電素子部Ａは、燃料極、固体電解質膜、及び空気極の順に積層された積層焼成体である。ここでは、燃料極は、例えば、ＮｉＯ（酸化ニッケル）とＹＳＺ（８ＹＳＺ；イットリア安定化ジルコニア）とから構成される。固体電解質膜は、例えば、ＹＳＺ（８ＹＳＺ；イットリア安定化ジルコニア）から構成される。空気極は、例えば、ＬＳＣＦ＝（Ｌａ，Ｓｒ）（Ｃｏ，Ｆｅ）Ｏ３（ランタンストロンチウムコバルトフェライト）から構成される。
複数の発電素子部Ａは、支持基板１０に設けられる。複数（例えば４個）の発電素子部Ａは、電気的に直列に接続される。
支持基板１０は、電子伝導性を有さない多孔質の材料から構成された焼成体である。支持基板１０は、例えば、ＣＳＺ（カルシア安定化ジルコニア）で構成される。
支持基板１０は、発電素子部Ａを支持する。具体的には、支持基板１０の両主面には、複数の発電素子部Ａが、ｘ軸方向に所定の間隔を隔てて設けられている。
支持基板１０の内部には、複数（例えば６個）の燃料ガス流路１１（貫通孔）が形成されている。各燃料ガス流路１１は、ｘ軸方向に延びている。各燃料ガス流路１１は、ｙ軸方向（幅方向）に所定の間隔を隔てて形成されている。
シール膜２０は、支持基板１０の外表面を覆う。シール膜２０は、緻密質材料によって構成することができる。緻密質材料としては、例えば、ＹＳＺ、ＳｃＳＺ、ガラス、スピネル酸化物などが挙げられる。シール膜２０は、各発電素子部Ａの固体電解質膜と同じ材料によって構成されていてもよい。この場合、シール膜２０は、各発電素子部Ａの固体電解質膜と一体的に形成されていてもよい。
＜マニホールド＞
マニホールド２００は、複数のセル１００それぞれに燃料ガスを供給するためのものである。図３及び図４に示すように、マニホールド２００は、実質的に直方体状の筐体である。マニホールド２００では、高さ方向（上方）、短手方向（幅方向）、及び長手方向が、ｘ軸方向、ｙ軸方向、及びｚ軸方向に各別に対応している。
マニホールド２００は、複数のセル１００それぞれに燃料ガスを供給するためのものである。図３及び図４に示すように、マニホールド２００は、実質的に直方体状の筐体である。マニホールド２００では、高さ方向（上方）、短手方向（幅方向）、及び長手方向が、ｘ軸方向、ｙ軸方向、及びｚ軸方向に各別に対応している。
図３及び図４に示すように、マニホールド２００は、基部２１０と、支持板２２０（上壁）とを有している。基部２１０は、金属例えばステンレス鋼等から構成されている。基部２１０は、底部と、底部を取り囲む側壁とを有している。底部と側壁とによって、上方に向けて開口する開口部が形成される。
支持板２２０は、金属例えばステンレス鋼等から構成されている。支持板２２０は、基部２１０上に配置される。具体的には、支持板２２０は、基部２１０の側壁の先端部に配置され、基部２１０の開口部を塞いでいる。このように、支持板２２０が基部２１０の開口部を塞ぐことによって、マニホールド２００には、内部空間Ｓ１が形成される（図４を参照）。すなわち、内部空間Ｓ１は、基部２１０（底部及び壁部）と支持板２２０とによって構成される。この内部空間Ｓ１には、燃料ガスが導入される。
燃料ガスは、導入管２３０を介して、外部から内部空間Ｓ１に導入される。導入管２３０は、金属例えばステンレス鋼等から構成されている。導入管２３０は、マニホールド２００の支持板２２０に、接合・固定されている。具体的には、導入管２３０は、支持板２２０に形成された貫通孔（図示しない）に挿入された状態で、支持板２２０に溶接される。
上記の構成を有するマニホールド２００は、図３、図４、及び図５に示すように、複数のセル１００を支持する。具体的には、マニホールド２００の支持板２２０が、複数のセル支持孔２２１を有している。各セル支持孔２２１は、マニホールド２００の外側（外部空間）と内部空間Ｓ１とを連通するように、支持板２２０に形成されている。より具体的には、各セル支持孔２２１は、支持板２２０をｘ軸方向（高さ方向）に貫通している（図４を参照）。各セル支持孔２２１は、ｚ軸方向（長手方向）に所定の間隔を隔てて形成されている（図３及び図５を参照）。また、各セル支持孔２２１は、ｙ軸方向（短手方向）にも所定の間隔を隔てて形成されている（図３を参照）。
図４に示すように、各セル支持孔２２１には、各セル１００が配置される。詳細には、各セル１００の燃料ガス流路１１が内部空間Ｓ１に連通するように、各セル支持孔２２１には、各セル１００の流入側端部１０ａが挿入される。
図５に示すように、各セル支持孔２２１をマニホールド２００の外側（外部空間）から見た場合（ｘ軸に沿って見た場合）、各セル支持孔２２１は、一方向に長く形成され、且つ両端部が円弧状に形成されている。すなわち、各セル支持孔２２１は、長円形状に形成されている。各セル支持孔２２１は、ｙ軸方向の長さＬ４（長手方向の長さ）がｚ軸方向の長さＬ５（短手方向の長さ・幅方向の長さ）より長くなるように形成されている。
各セル支持孔２２１におけるｙ軸方向の長さＬ４は、各セル１００の流入側端部１０ａの外面におけるｙ軸方向の長さＬ２よりも大きい。各セル支持孔２２１のｙ軸方向の長さＬ４及び各セル１００のｙ軸方向の長さＬ２の差は、例えば０．１ｍｍ以上且つ１．０ｍｍ以下の範囲内である。
また、各セル支持孔２２１におけるｚ軸方向の長さＬ５は、各セル１００の流入側端部１０ａの側面におけるｚ軸方向の長さＬ３よりも大きい。各セル支持孔２２１のｚ軸方向の長さＬ５及び各セル１００のｚ軸方向の長さＬ３の差は、例えば０．１ｍｍ以上且つ１．０ｍｍ以下の範囲内である。
すなわち、図５に示すように、各セル１００の流入側端部１０ａが、各セル支持孔２２１に挿入された状態では、各セル支持孔２２１の内面と各セル１００の流入側端部１０ａの外面との間には、隙間Ｇが形成される。隙間Ｇは、セル１００の方向ｒに沿って、セル１００の外周面周りに形成される。隙間Ｇは、全周にわたって一定であってもよいが一定でなくてもよい。この隙間Ｇには、接合材３００が配置される。
＜接合材＞
接合材３００は、例えば、結晶化ガラスで構成される。結晶化ガラスとしては、例えば、ＳｉＯ２−Ｂ２Ｏ３系、ＳｉＯ２−ＣａＯ系、ＭｇＯ−Ｂ２Ｏ３系、又はＳｉＯ２−ＭｇＯ系のものが用いられる。なお、結晶化ガラスとしては、ＳｉＯ２−ＭｇＯ系のものが最も好ましい。
接合材３００は、例えば、結晶化ガラスで構成される。結晶化ガラスとしては、例えば、ＳｉＯ２−Ｂ２Ｏ３系、ＳｉＯ２−ＣａＯ系、ＭｇＯ−Ｂ２Ｏ３系、又はＳｉＯ２−ＭｇＯ系のものが用いられる。なお、結晶化ガラスとしては、ＳｉＯ２−ＭｇＯ系のものが最も好ましい。
ここで用いられる結晶化ガラスは、全体積に対する「結晶相が占める体積」の割合（結晶化度）が６０％以上であり、且つ全体積に対する「非晶質相及び不純物が占める体積」の割合が４０％未満のガラスである。なお、接合材３００の材料として、非晶質ガラス、ろう材、セラミックス等が採用されてもよい。
接合材３００は、マニホールド２００の内部空間Ｓ１の燃料ガスと、マニホールド２００及び複数のセル１００の外側の外部空間の空気との混合を防止する。具体的には、図４、図５、及び図６に示すように、接合材３００は、マニホールド２００と各セル１００との間に配置され、マニホールド２００と各セル１００とを接合する。これにより、接合材３００は、内部空間Ｓ１（燃料ガスに曝される空間）と外部空間（空気に曝される空間）とを区画する。すなわち、接合材３００は、シール材として機能する。
なお、図４、図５、及び図６では、説明を容易にするために、各部材の形状が誇張して描かれている。
図４及び図６に示すように、接合材３００は、マニホールド２００の各セル支持孔２２１と各セル１００との隙間Ｇを、マニホールド２００及び各セル１００の外側から塞ぐように、隙間Ｇに充填される。
具体的には、図６に示すように、接合材３００は、充填部３０１と、溜まり部３０２とを有する。充填部３０１は、隙間Ｇに配置される。充填部３０１は、ｘ軸方向において、隙間Ｇの外部空間側（隙間Ｇの上部）に充填される。充填部３０１は、各セル１００の流入側端部１０ａの外面、及びマニホールド２００の各セル支持孔２２１の内面に接触して、両者を接合・固定する。
この状態において、充填部３０１の下面は、各セル１００の流入側端部１０ａの外面に対して、鈍角Ｄに形成されている。鈍角Ｄは、セル１００の外面に沿う方向ｒ（図５を参照）の全周において連続的に成立していてもよいが、方向ｒにおいて断続的に成立していてもよい。図６では、各セル１００をｘｚ平面で切断した断面における鈍角Ｄを、一例として、示している。これにより、充填部３０１の下面、及びセル１００の流入側端部１０ａの外面によって構成される隅角部には、応力集中が発生しづらい。
溜まり部３０２は、隙間Ｇの外側において、各セル１００の流入側端部１０ａの外面、及びマニホールド２００の外面（支持板２２０における外部空間側の面）に接触して、両者を接合・固定する。
隙間Ｇのｘ軸方向における充填部３０１の下方、すなわち隙間Ｇの内部空間側（隙間Ｇの下部）には、接合材３００が未充填である未充填空間Ｓ２（空間の一例）が設けられている。言い換えると、未充填空間Ｓ２は、隙間Ｇの接合材３００とマニホールド２００の内部空間Ｓ１との間に設けられている。
上記のように接合材３００が隙間Ｇに配置された状態では、図６に示すように、充填部３０１（隙間Ｇの接合材３００）が、第１領域Ｒ１においてセル１００に接触し、且つ第２領域Ｒ２においてセル支持孔２２１に接触する。また、溜まり部３０２が、第３領域Ｒ３においてセル１００に接触し、且つ第４領域Ｒ４において支持板２２０に接触する。
第１領域Ｒ１は、充填部３０１がセル１００に接触する面である。第１領域Ｒ１は、セル１００の外面に沿う方向ｒにおいて、セル１００に接触し接着する。第２領域Ｒ２は、充填部３０１がセル支持孔２２１に接触する面である。第２領域Ｒ２は、セル１００の外面に沿う方向ｒにおいて、セル支持孔２２１に接触し接着する。
第１領域Ｒ１のｘ軸方向の長さは、第１接触長さＣ１によって定義される。第２領域Ｒ２のｘ軸方向の長さは、第２接触長さＣ２によって定義される。
ｘ軸方向において、第１領域Ｒ１における充填部３０１の第１接触長さＣ１は、第２領域Ｒ２における充填部３０１の第２接触長さＣ２と異なる（Ｃ１≠Ｃ２）。
具体的には、ｘ軸方向において、第１接触長さＣ１は、第２接触長さＣ２よりも長い（Ｃ１＞Ｃ２）。また、第２接触長さＣ２に対する第１接触長さＣ１の比（Ｃ１／Ｃ２）は、１．１９以上３９．４０以下であることが好ましい。これらの条件を満足するように、第１接触長さＣ１及び第２接触長さＣ２は、例えば０．０５ｍｍ以上且つ２．０ｍｍ以下の範囲内に設定することができるが、これに限られるものではない。
ここで、第１接触長さＣ１は、次のように求められる。まず、図５に示す４つの測定位置Ｍ１〜Ｍ４において、セル１００の外面に垂直な断面を観察して、接合材３００の充填部３０１がセル１００と接触する領域を確認する。測定位置Ｍ１，Ｍ２は、セル１００の幅方向両端に位置し、互いに対向する。測定位置Ｍ３，Ｍ４は、セル１００の幅方向中央両側に位置し、互いに対向する。次に、４つの測定位置Ｍ１〜Ｍ４それぞれにおいて、充填部３０１がセル１００と接触する接触長さを測定する。そして、４つの測定位置Ｍ１〜Ｍ４で測定された接触長さの算術平均値を第１接触長さＣ１とする。
第２接触長さＣ２は、第１接触長さＣ１と同様、次のように求められる。まず、図５に示す４つの測定位置Ｍ１〜Ｍ４において、セル１００の外面に垂直な断面を観察して、接合材３００の充填部３０１がマニホールド２００のセル支持孔２２１と接触する領域を確認する。次に、４つの測定位置Ｍ１〜Ｍ４それぞれにおいて、充填部３０１がセル支持孔２２１と接触する接触長さを測定する。そして、４つの測定位置Ｍ１〜Ｍ４で測定された接触長さの算術平均値を第２接触長さＣ２とする。
また、隙間Ｇの間隔Ｋに対する第１接触長さＣ１の比（Ｃ１／Ｋ）は特に制限されないが、０．０５以上であることが好ましい。これによって、ガスリークを適切に発生しにくくでき、且つセル１００とセル支持孔２２１との接合力を適切に向上できる。隙間Ｇの間隔Ｋは、例えば０．１ｍｍ以上且つ１．０ｍｍ以下の範囲内に設定することができるが、これに限られるものではない。
なお、各サンプルのセル支持孔２２１の形状のばらつき、各セル１００の反りのばらつき、及び各セル１００の主面の厚さのばらつき等の形状精度を考慮すると、隙間Ｇの間隔Ｋを０．１ｍｍ未満に設定することは容易ではない。また、隙間Ｇの間隔Ｋを、敢えて０．１ｍｍ未満に設定しようとすると製造コストが増大するおそれがある。このため、隙間Ｇの間隔Ｋは、０．１ｍｍ以上に設定することが好ましい。
隙間Ｇの間隔Ｋは、次のように求められる。まず、図５に示す４つの測定位置Ｍ１〜Ｍ４において、セル１００の外面に垂直な断面を観察して、隙間Ｇを確認する。次に、４つの測定位置Ｍ１〜Ｍ４それぞれにおいて、隙間Ｇの間隔を測定する。そして、４つの測定位置Ｍ１〜Ｍ４で測定された隙間Ｇの間隔の算術平均値を間隔Ｋとする。
第３領域Ｒ３は、溜まり部３０２がセル１００に接触し接着する面である。第３領域Ｒ３は、セル１００の外面に沿う方向ｒにおいて、セル１００に接触し接着する。第４領域Ｒ４は、溜まり部３０２が支持板２２０に接触し接着する面である。第４領域Ｒ４は、セル１００の外面に沿う方向ｒにおいて、支持板２２０に接触し接着する。
第３領域Ｒ３のｘ軸方向の長さは、第３接触長さＣ３によって定義される。第４領域Ｒ４のｚ軸方向の長さは、第４接触長さＣ４によって定義される。ｘ軸方向において、第１接触長さＣ１に対する第３接触長さＣ３の比（Ｃ３／Ｃ１）は特に制限されないが、０．２５以上且つ３０以下とすることができる。また、ｘ軸方向における第１接触長さＣ１に対する、ｚ軸方向における第４接触長Ｃ４さの比（Ｃ４／Ｃ１）は特に制限されないが、０．０５以上且つ３０以下とすることができる。これらの条件を満足するように、第３接触長さＣ３は、例えば０．５ｍｍ以上且つ１．５ｍｍ以下の範囲内に設定することができ、第４接触長さＣ４は、例えば０．１ｍｍ以上且つ１．５ｍｍ以下の範囲内に設定することができる。
第３接触長さＣ３と第４接触長さＣ４は、第１接触長さＣ１と同様、図５に示す４つの測定位置Ｍ１〜Ｍ４それぞれにおいて測定された接触長さの算術平均値である。
＜その他の構造＞
図４に示すように、スタック構造体１は、集電部材４００，５００をさらに有している。集電部材４００は、隣接するセル１００の間に設けられている。詳細には、集電部材４００は、一方のセル１００の燃料極と、他方のセル１００の空気極とを電気的に直列に接続するために、隣接するセル１００の間に設けられている。集電部材４００は、例えば、金属メッシュ等から構成される。また、集電部材５００は、各セル１００に設けられている。詳細には、集電部材５００は、各セル１００の表側と裏側とを電気的に直列に接続するために、各セル１００に設けられている。
図４に示すように、スタック構造体１は、集電部材４００，５００をさらに有している。集電部材４００は、隣接するセル１００の間に設けられている。詳細には、集電部材４００は、一方のセル１００の燃料極と、他方のセル１００の空気極とを電気的に直列に接続するために、隣接するセル１００の間に設けられている。集電部材４００は、例えば、金属メッシュ等から構成される。また、集電部材５００は、各セル１００に設けられている。詳細には、集電部材５００は、各セル１００の表側と裏側とを電気的に直列に接続するために、各セル１００に設けられている。
＜スタック構造体の動作＞
上記のスタック構造体１は、例えば、次のように動作する。スタック構造体１では、高温（例えば、６００〜８００℃）の燃料ガス（水素ガス等）が、導入管２３０からマニホールド２００の内部空間Ｓ１へと導入される。すると、この燃料ガスが、各セル１００の燃料ガス流路１１に導入される。そして、燃料ガスが燃料ガス流路１１を通過すると、燃料ガス流路１１の排出側端部の排出口から外部へと排出される。一方で、空気（酸素を含むガス等）が、隣接するセル１００間の空間において、セル１００のｙ軸方向に通過する。
上記のスタック構造体１は、例えば、次のように動作する。スタック構造体１では、高温（例えば、６００〜８００℃）の燃料ガス（水素ガス等）が、導入管２３０からマニホールド２００の内部空間Ｓ１へと導入される。すると、この燃料ガスが、各セル１００の燃料ガス流路１１に導入される。そして、燃料ガスが燃料ガス流路１１を通過すると、燃料ガス流路１１の排出側端部の排出口から外部へと排出される。一方で、空気（酸素を含むガス等）が、隣接するセル１００間の空間において、セル１００のｙ軸方向に通過する。
このように燃料ガス及び空気を移動させることによって、各発電素子部Ａでは、酸素分圧差すなわち電位差が、固体電解質膜の表裏面間に生じる。この状態で、セル１００が外部の負荷に電気的に接続されると、下記（１）、（２）式に示す化学反応が起こる。これにより、セル１００内にて電流が流れて発電状態となる。この発電状態において、セル１００から電力が取り出される。
（１／２）・Ｏ２＋２ｅ−→Ｏ２− （於：空気極） …（１）
Ｈ２＋Ｏ２−→Ｈ２Ｏ＋２ｅ− （於：燃料極） …（２）
＜スタック構造体の組立て＞
上述のスタック構造体１は、例えば、次のように組み立てられる。まず、各セル１００の表面に、接合材３００と親和性の高い材料（以下、「親和性材料」という。）が塗布され熱処理（結晶化処理）される。親和性材料としては、非晶質材料のペースト（例えば非晶質ガラスのペースト）を用いることができる。親和性材料には、接合材３００と同じ材料を用いることができる。
Ｈ２＋Ｏ２−→Ｈ２Ｏ＋２ｅ− （於：燃料極） …（２）
＜スタック構造体の組立て＞
上述のスタック構造体１は、例えば、次のように組み立てられる。まず、各セル１００の表面に、接合材３００と親和性の高い材料（以下、「親和性材料」という。）が塗布され熱処理（結晶化処理）される。親和性材料としては、非晶質材料のペースト（例えば非晶質ガラスのペースト）を用いることができる。親和性材料には、接合材３００と同じ材料を用いることができる。
具体的には、各セル１００の流入側端部１０ａにおいてマニホールド２００のセル支持孔２２１に対向する部分、すなわち各セル１００の流入側端部１０ａにおける隙間内の表面に、親和性材料が、塗布され熱処理（結晶化処理）される。
より具体的には、親和性材料の塗布厚さは、例えば０．０１ｍｍ以上且つ０．２ｍｍ以下の範囲内に設定されている。また、図６に示すように、セル支持孔２２１の長さＴ０に対する親和性材料の塗布長さＴ１の比（Ｔ１／Ｔ０）が、例えば０．０１２以上且つ２．０以下の範囲内になるように、親和性材料が、上記の各セル１００の表面に塗布され、熱処理（結晶化処理）される。なお、この条件は、熱処理による変化を考慮して設定されている。また、塗布長さＴ１は、第１接触長さＣ１以下に設定される。
ここで、セル支持孔２２１の長さＴ０は、ｘ方向の長さであり、親和性材料の塗布長さＴ１は、各セル１００における隙間内の表面に塗布される親和性材料のｘ方向長さである。
このように予め親和性材料を塗布し熱処理（結晶化処理）しておくことによって、各セル１００の第１接触長さＣ１を、マニホールド２００のセル支持孔２２１の第２接触長さＣ２よりも大きくすることができる。
これにより、第２接触長さＣ２に対する第１接触長さＣ１の比（Ｃ１／Ｃ２）が１．１９以上３９．４０以下になるように、第１接触長さＣ１を制御することができる。
また、各セル１００の流入側端部１０ａにおける隙間外の表面にも、親和性材料が塗布される。具体的には、親和性材料の塗布厚さは、例えば０．０１ｍｍ以上且つ０．２ｍｍ以下の範囲内に設定されている。また、ｘ方向においてセル支持孔２２１の長さＴ０に対する親和性材料の塗布長さＴ３の比（Ｔ３／Ｔ０）が、例えば０．１２ｍｍ以上且つ１．５ｍｍ以下の範囲内になるように、親和性材料が、上記の各セル１００の表面に塗布され、熱処理（結晶化処理）される（図６を参照）。なお、この条件は、熱処理による変化を考慮して設定されている。また、塗布長さＴ３は、第３接触長さＣ３以下に設定される。
ここで、親和性材料の塗布長さＴ３は、各セル１００における隙間外の表面に塗布される親和性材料のｘ方向長さである。
このように予め親和性材料を、各セル１００に塗布し、熱処理（結晶化処理）しておくことによって、各セル１００における接合材３００の第３接触長さＣ３を制御することができる。
例えば、第１接触長さＣ１を第３接触長さＣ３より小さくする場合は、塗布長さＴ１を塗布長さＴ３より短くする。また、第１接触長さＣ１及び第３接触長さＣ３を実質的に同じにする場合は、塗布長さＴ１及び塗布長さＴ３を実質的に等しくする。さらに、第１接触長さＣ１を第３接触長さＣ３より大きくする場合は、塗布長さＴ１を塗布長さＴ３より長くする。
このように塗布長さＴ１及び塗布長さＴ３を制御し、且つ後述する接合材３００の充填時の調整を行うことによって、次の熱処理後に、第１接触長さＣ１に対する第３接触長さＣ３の比（Ｃ３／Ｃ１）を、０．２５以上且つ３０以下の範囲内に制御できる。
次に、複数のセル１００が、スタック状に整列された状態で、所定の治具等を用いて固定される。続いて、複数のセル１００がスタック状に整列・固定された状態で、複数のセル１００の流入側端部１０ａが、マニホールド２００における複数のセル支持孔２２１に、各別に挿入される。
続いて、接合材３００が、マニホールド２００及び各セル１００の外側から隙間Ｇを塞ぐように供給されると、充填部３０１及び溜まり部３０２が形成される。このときに、セル１００に塗布された塗布長さＴ１の親和性材料に対する接合材３００の濡れ性が、マニホールド２００のセル支持孔２２１の内表面に対する接合材３００の濡れ性よりも高いため、図６に示すように、第１接触長さＣ１が第２接触長さＣ２よりも長くなる。また、セル１００に塗布された塗布長さＴ３の親和性材料に対する接合材３００の濡れ性が、マニホールド２００の外表面に対する接合材３００の濡れ性と異なるため、図６に示すように、第３接触長さＣ３と第４接触長さＣ４とがそれぞれ調整される。
最後に、接合材３００例えば非晶質材料のペーストに対して、熱処理（結晶化処理）が施される。この熱処理によって非晶質材料の温度が結晶化温度に到達すると、非晶質材料の内部において結晶相が生成され、接合材３００が結晶化する。この結果、非晶質材料が固化・セラミックス化し、結晶化ガラスとなる。この状態において、第１接触長さＣ１、第２接触長さＣ２、第３接触長さＣ３、及び／又は第４接触長さＣ４に関する上記の条件を、満足している。
これにより、この結晶化ガラスで構成される接合材３００によって、各セル１００の流入側端部１０ａがマニホールド２００の各セル支持孔２２１に接合・固定される。言い換えると、各セル１００の流入側端部１０ａが、接合材３００によって、マニホールド２００の支持板２２０に接合・支持される。その後、上述した所定の治具が複数のセル１００から取り外され、スタック構造体１が完成する。
＜特徴＞
（１）本スタック構造体１は、セル１００と、マニホールド２００と、接合材３００とを備える。マニホールド２００は、セル１００が挿入されるセル支持孔２２１を有する。接合材３００は、セル１００とセル支持孔２２１との隙間Ｇに配置される充填部３０１を有する。接合材３００は、セル１００とセル支持孔２２１とを接合する。
（１）本スタック構造体１は、セル１００と、マニホールド２００と、接合材３００とを備える。マニホールド２００は、セル１００が挿入されるセル支持孔２２１を有する。接合材３００は、セル１００とセル支持孔２２１との隙間Ｇに配置される充填部３０１を有する。接合材３００は、セル１００とセル支持孔２２１とを接合する。
このような構成を有するスタック構造体１では、セル１００の外面に垂直な断面において、充填部３０１とセル１００との第１接触長さＣ１は、充填部３０１とセル支持孔２２１との第２接触長さＣ２と異なっており、第２接触長さＣ２よりも大きい。
この場合、接合材３００が、上記の隙間Ｇによって隙間Ｇの間隔方向（幅方向）に熱膨張しにくくなるので、クラックが発生しても、このクラックは成長しづらい。すなわち、ガスリークを発生しにくくできる。
また、ｘ軸方向において、第１領域Ｒ１における接合材３００の第１接触長さＣ１と、第２領域Ｒ２における接合材３００の第２接触長さＣ２とが異なっている。このため、第１接触長さＣ１と第２接触長さＣ２とが同じである場合と比較して、局所的なクラックの発生を抑制できる。
例えば、第１接触長さＣ１と第２接触長さＣ２とが同じである場合には、内部空間Ｓ１側における接合材３００の端面は、セル１００及びセル支持孔２２１に対して実質的に直角に形成される。このため、セル１００及びマニホールド２００に熱膨張及び熱収縮等が発生すると、接合材３００の端面がセル１００及びセル支持孔２２１に接する部分に、応力集中が発生するおそれがある。
一方で、第１接触長さＣ１と第２接触長さＣ２とが異なる場合、内部空間Ｓ１側における接合材３００の端面が、セル１００又はセル支持孔２２１に対して実質的に鈍角に形成される。すなわち、接合材３００の端面がセル１００又はセル支持孔２２１に接する片側の隅角部は、応力集中が発生しづらくなる。このため、第１接触長さＣ１と第２接触長さＣ２とが同じである場合と比較して、局所的なクラックが発生しづらくなり、ガスリークを発生しにくくできる。
また、第１接触長さＣ１と第２接触長さＣ２とが異なる場合は、第１接触長さＣ１と第２接触長さＣ２とが同じである場合と比較して、第１接触長さＣ１と第２接触長さＣ２との差分長さによって、接合力を向上することができる。
（２）本スタック構造体１では、第１接触長さＣ１が、第２接触長さＣ２よりも長い。
これにより、上述したように、ガスリークを発生しにくくでき、且つセル１００とセル支持孔２２１との接合力を向上できる。
（３）本スタック構造体１では、上記の第１接触長さＣ１及び上記の第２接触長さＣ２のいずれか他方に対する、上記の第１接触長さＣ１及び上記の第２接触長さＣ２のいずれか一方の比は、１．１９以上３９．４０以下が好ましい。
このように構成することによって、ガスリークを適切に発生しにくくでき、且つセル１００とセル支持孔２２１との接合力を適切に向上できる。
（４）本スタック構造体１では、上記の第１領域Ｒ１及び上記の第２領域Ｒ２のいずれか一方の面積は、第１領域Ｒ１及び第２領域Ｒ２のいずれか他方の面積よりも大きいことが好ましい。
このように構成することによって、ガスリークを発生しにくくでき、且つセル１００とセル支持孔２２１との接合力を向上できる。
（５）本スタック構造体１では、上記の隙間Ｇに配置された接合材３００と、マニホールド２００の内部空間Ｓ１との間には、未充填空間Ｓ２が設けられていることが好ましい。
この場合、上述したように、隙間Ｇに未充填空間Ｓ２が設けられていても、セル１００とマニホールド２００とを、確実に接合することができる。これにより、接合材３００を上記の隙間Ｇ全体に充填してはじめて、セル１００とマニホールド２００との接合力を確保する場合と比較して、接合材３００の充填量を容易に管理できる。すなわち、支持基板１０とセル支持孔２２１とを容易に接合できる。
２．第２実施形態
次に、第２実施形態に係るスタック構造体の構成について説明する。上述した第１実施形態と第２実施形態の相違点は、接合材３００ａの充填部３０１ａの構成にある。以下においては、当該相違点について主に説明する。
次に、第２実施形態に係るスタック構造体の構成について説明する。上述した第１実施形態と第２実施形態の相違点は、接合材３００ａの充填部３０１ａの構成にある。以下においては、当該相違点について主に説明する。
図７は、セル１００の外面に垂直な断面図である。接合材３００ａは、充填部３０１ａと溜まり部３０２とを有する。
充填部３０１ａは、第１領域Ｒ１においてセル１００に接触する。充填部３０１ａは、第２領域Ｒ２においてセル支持孔２２１に接触する。第１接触長さＣ１は、第２接触長さＣ２と異なっており、第２接触長さＣ２よりも短い。
そのため、充填部３０１ａの内面Ｆ１をセル１００の外面Ｆ２に対して斜めに傾けることができるとともに、充填部３０１ａの内面Ｆ１をセル支持孔２２１の内周面Ｆ３に対して斜めに傾けることができる。従って、第１接触長さＣ１と第２接触長さＣ２が同じである場合に比べて、充填部３０１ａの内面Ｆ１とセル１００の外面Ｆ２との境界付近や充填部３０１ａの内面Ｆ１とセル支持孔２２１の内周面Ｆ３との境界付近における応力集中が抑えられる。その結果、充填部３０１ａにおけるクラックの発生が抑えられるため、接合材３００ａを介したガスリークが抑制される。
第１接触長さＣ１に対する第２接触長さＣ２の比（Ｃ２／Ｃ１）は、１．０９以上３９．２０以下であることが好ましい。これによって、充填部３０１ａにクラックが発生することをより抑制できる。
第１接触長さＣ１に対する第２接触長さＣ２の比は、接合材３００ａを隙間Ｇに充填する前にセル支持孔２２１の内周面Ｆ３に予め塗布される親和性材料の塗布長さＴ２によって調整することができる。
第１接触長さＣ１は特に制限されないが、接合材３００のガスシール性を考慮すると、セル支持孔２２１の長さＴ０の５％以上であることが好ましい。第２接触長さＣ２は特に制限されないが、接合材３００のガスシール性を考慮すると、セル支持孔２２１の長さＴ０の５％以上であることが好ましい。
隙間Ｇの間隔Ｋに対する第２接触長さＣ２の比（Ｃ２／Ｋ）は特に制限されないが、０．０７以上であることが好ましい。これによって、ガスリークを適切に発生しにくくでき、且つセル１００とセル支持孔２２１との接合力を適切に向上できる。
隙間Ｇの間隔Ｋに対する第２接触長さＣ２の比は、接合材３００ａを隙間Ｇに充填する前にセル支持孔２２１の内周面Ｆ３に予め塗布される親和性材料の塗布長さＴ２によって調整することができる。
隙間Ｇの間隔Ｋは、例えば０．１ｍｍ以上１．０ｍｍ以下とすることができるが、これに限られるものではない。
３．第３実施形態
次に、第３実施形態に係るスタック構造体の構成について説明する。上述した第１実施形態と第３実施形態の相違点は、接合材３００ｂが充填部３０１ｂのみからなる点にある。以下においては、当該相違点について主に説明する。
次に、第３実施形態に係るスタック構造体の構成について説明する。上述した第１実施形態と第３実施形態の相違点は、接合材３００ｂが充填部３０１ｂのみからなる点にある。以下においては、当該相違点について主に説明する。
図８は、セル１００の外面に垂直な断面図である。接合材３００ｂは、充填部３０１ｂのみを有する。
充填部３０１ｂは、第１領域Ｒ１においてセル１００に接触する。充填部３０１ｂは、第２領域Ｒ２においてセル支持孔２２１に接触する。第１接触長さＣ１は、第２接触長さＣ２と異なっており、第２接触長さＣ２よりも長い。
そのため、充填部３０１ｂの内面Ｆ１とセル１００の外面Ｆ２との境界付近や充填部３０１ｂの内面Ｆ１とセル支持孔２２１の内周面Ｆ３との境界付近における応力集中が抑えられる。その結果、充填部３０１ｂにおけるクラックの発生が抑えられるため、接合材３００ｂを介したガスリークが抑制される。
第２接触長さＣ２に対する第１接触長さＣ１の比（Ｃ１／Ｃ２）は、１．１９以上３９．４０以下であることが好ましい。これによって、充填部３０１ｂにクラックが発生することをより抑制できる。
第２接触長さＣ２に対する第１接触長さＣ１の比は、接合材３００ｂを隙間Ｇに充填する前にセル１００の外面Ｆ２に予め塗布される親和性材料の塗布長さＴ１によって調整することができる（図６参照）。
第１接触長さＣ１は特に制限されないが、接合材３００のガスシール性を考慮すると、セル支持孔２２１の長さＴ０の５％以上であることが好ましい。第２接触長さＣ２は特に制限されないが、接合材３００のガスシール性を考慮すると、セル支持孔２２１の長さＴ０の５％以上であることが好ましい。
隙間Ｇの間隔Ｋに対する第１接触長さＣ１の比（Ｃ１／Ｋ）は特に制限されないが、０．０５以上であることが好ましい。これによって、ガスリークを適切に発生しにくくでき、且つセル１００とセル支持孔２２１との接合力を適切に向上できる。
隙間Ｇの間隔Ｋに対する第１接触長さＣ１の比は、接合材３００ｂを隙間Ｇに充填する前にセル１００の外面Ｆ２に予め塗布される親和性材料の塗布長さＴ１によって調整することができる。
隙間Ｇの間隔Ｋは、例えば０．１ｍｍ以上１．０ｍｍ以下とすることができるが、これに限られるものではない。
なお、図８に示す例では、充填部３０１ｂの外面Ｆ４が、マニホールド２００の支持板２２０の外面Ｆ５と面一であるが、これに限られるものではない。例えば、充填部３０１ｂの外面Ｆ４は、隙間Ｇの内部に向かって凹状であってもよい
４．第４実施形態
次に、第４実施形態に係るスタック構造体の構成について説明する。上述した第２実施形態と第４実施形態の相違点は、接合材３００ｃが充填部３０１ｃのみからなる点にある。以下においては、当該相違点について主に説明する。
次に、第４実施形態に係るスタック構造体の構成について説明する。上述した第２実施形態と第４実施形態の相違点は、接合材３００ｃが充填部３０１ｃのみからなる点にある。以下においては、当該相違点について主に説明する。
図９は、セル１００の外面に垂直な断面図である。接合材３００ｃは、充填部３０１ｃのみを有する。
充填部３０１ｃは、第１領域Ｒ１においてセル１００に接触する。充填部３０１ｃは、第２領域Ｒ２においてセル支持孔２２１に接触する。第１接触長さＣ１は、第２接触長さＣ２と異なっており、第２接触長さＣ２よりも短い。
そのため、充填部３０１ｃの内面Ｆ１とセル１００の外面Ｆ２との境界付近や充填部３０１ｃの内面Ｆ１とセル支持孔２２１の内周面Ｆ３との境界付近における応力集中が抑えられる。その結果、充填部３０１ｃにおけるクラックの発生が抑えられるため、接合材３００ｃを介したガスリークが抑制される。
第１接触長さＣ１に対する第２接触長さＣ２の比（Ｃ２／Ｃ１）は、１．０９以上３９．２０以下であることが好ましい。これによって、充填部３０１ｃにクラックが発生することをより抑制できる。
第１接触長さＣ１に対する第２接触長さＣ２の比は、接合材３００ｃを隙間Ｇに充填する前にセル支持孔２２１の内周面Ｆ３に予め塗布される、親和性材料の塗布長さＴ２によって調整することができる（図７参照）。
第１接触長さＣ１は特に制限されないが、接合材３００のガスシール性を考慮すると、セル支持孔２２１の長さＴ０の５％以上であることが好ましい。第２接触長さＣ２は特に制限されないが、接合材３００のガスシール性を考慮すると、セル支持孔２２１の長さＴ０の５％以上であることが好ましい。
隙間Ｇの間隔Ｋに対する第２接触長さＣ２の比（Ｃ２／Ｋ）は特に制限されないが、０．０７以上であることが好ましい。これによって、ガスリークを適切に発生しにくくでき、且つセル１００とセル支持孔２２１との接合力を適切に向上できる。
隙間Ｇの間隔Ｋに対する第２接触長さＣ２の比は、接合材３００ｃを隙間Ｇに充填する前にセル１００の外面Ｆ２に予め塗布される親和性材料の塗布長さＴ１によって調整することができる。
隙間Ｇの間隔Ｋは、例えば０．１ｍｍ以上１．０ｍｍ以下とすることができるが、これに限られるものではない。
なお、図９に示す例では、充填部３０１ｃの外面Ｆ４が、マニホールド２００の支持板２２０の外面Ｆ５と面一であるが、これに限られるものではない。例えば、充填部３０１ｃの外面Ｆ４は、隙間Ｇの内部に向かって凹状であってもよい。
以下において本発明に係るセルの実施例について説明するが、本発明は以下に説明する実施例に限定されるものではない。
（サンプルＮｏ．１〜Ｎｏ．１４の作製）
以下のようにして、サンプルＮｏ．１〜Ｎｏ．１４の燃料電池スタック構造体を作製した。サンプルＮｏ．１〜Ｎｏ．１４は、図８に示した構成を有する。
まず、長さ２００ｍｍ、幅５０ｍｍ、厚み２ｍｍのセルを準備した。セルの外面は、ＹＳＺシール膜によって覆われている。セルの内部には、燃料流路が形成されている。
以下のようにして、サンプルＮｏ．１〜Ｎｏ．１４の燃料電池スタック構造体を作製した。サンプルＮｏ．１〜Ｎｏ．１４は、図８に示した構成を有する。
まず、長さ２００ｍｍ、幅５０ｍｍ、厚み２ｍｍのセルを準備した。セルの外面は、ＹＳＺシール膜によって覆われている。セルの内部には、燃料流路が形成されている。
次に、セルの一端部の外面全周に親和性材料としての非晶質材料のペーストを塗布した後、熱処理（８５０℃、１時間）することによって親和性材料を結晶化した。この際、セルの長手方向における親和性材料の塗布長さをサンプルごとに調整することによって、表１に示すように、接合材の充填部とセルとの第１接触長さＣ１と、充填部とセル支持孔との第２接触長さＣ２とをサンプルごとに変更した。
次に、セル支持孔を有するステンレス鋼製のマニホールドを準備して、セルの一端部をセル支持孔に挿入した。
次に、接合材としての非晶質材料のペーストをセルとセル支持孔の隙間に充填した後、熱処理（８５０℃、１時間）することによって接合材を結晶化した。
（サンプルＮｏ．１５〜Ｎｏ．２８の作製）
以下のようにして、サンプルＮｏ．１５〜Ｎｏ．２８の燃料電池スタック構造体を作製した。サンプルＮｏ．１５〜Ｎｏ．２８は、図９に示した構成を有する
まず、長さ２００ｍｍ、幅５０ｍｍ、厚み２ｍｍのセルを準備した。セルの外面は、ＹＳＺシール膜によって覆われている。セルの内部には、燃料流路が形成されている。
以下のようにして、サンプルＮｏ．１５〜Ｎｏ．２８の燃料電池スタック構造体を作製した。サンプルＮｏ．１５〜Ｎｏ．２８は、図９に示した構成を有する
まず、長さ２００ｍｍ、幅５０ｍｍ、厚み２ｍｍのセルを準備した。セルの外面は、ＹＳＺシール膜によって覆われている。セルの内部には、燃料流路が形成されている。
次に、セル支持孔を有するステンレス鋼製のマニホールドを準備した。
次に、セル支持孔の内周面全周に親和性材料としての非晶質材料のペーストを塗布した後、熱処理（８５０℃、１時間）することによって親和性材料を結晶化した。この際、セルの長手方向における親和性材料の塗布長さをサンプルごとに調整することによって、表２に示すように、接合材の充填部とセルとの第１接触長さＣ１と、充填部とセル支持孔との第２接触長さＣ２とをサンプルごとに変更した。
次に、セルの一端部をセル支持孔に挿入した。
次に、接合材としての非晶質材料のペーストをセルとセル支持孔の隙間に充填した後、熱処理（８５０℃、１時間）することによって接合材を結晶化した。
（接合材の観察）
まず、各サンプルにおいて、セルの幅方向両端の２箇所とセルの幅方向中央両側の２箇所とにおけるセルの外面に垂直な断面を露出させた。
まず、各サンプルにおいて、セルの幅方向両端の２箇所とセルの幅方向中央両側の２箇所とにおけるセルの外面に垂直な断面を露出させた。
次に、各サンプルの４つの断面を走査型電子顕微鏡（日本電子社製、型式ＪＳＭ６６１０ＬＶ）を用いて観察することによって、接合材の充填部とセルとの第１接触長さＣ１と、充填部とセル支持孔との第２接触長さＣ２と、セルとセル支持孔との隙間の間隔Ｋとを算出した。第１接触長さＣ１、第２接触長さＣ２及び間隔Ｋは、４つの断面それぞれにおける測定値の算術平均値である。算出結果を表１及び表２にまとめて示す。
（接合材形成後のガスリーク試験）
各サンプルの燃料流路の出口をゴムキャップで封止した後、加圧した燃料ガスをマニホールドに導入した。
各サンプルの燃料流路の出口をゴムキャップで封止した後、加圧した燃料ガスをマニホールドに導入した。
次に、各サンプルを液体中に浸漬させて、接合材から気泡が発生するか否かを目視で観察した。表１及び表２では、気泡が発生したサンプルが「リークあり」と評価され、気泡が発生しなかったサンプルが「リークなし」と評価されている。
（熱サイクル試験後のガスリーク試験）
各サンプルの燃料流路に還元性の燃料ガスを流通させながら、雰囲気温度を２時間で常温から７５０度まで上昇させた後、４時間で常温まで低下させる工程を１０サイクル繰り返した。
各サンプルの燃料流路に還元性の燃料ガスを流通させながら、雰囲気温度を２時間で常温から７５０度まで上昇させた後、４時間で常温まで低下させる工程を１０サイクル繰り返した。
次に、各サンプルの燃料流路の出口をゴムキャップで封止した後、加圧した燃料ガスをマニホールドに導入した。
次に、各サンプルを液体中に浸漬させて、接合材から気泡が発生するか否かを目視で観察した。表１及び表２では、気泡が発生したサンプルが「リークあり」と評価され、気泡が発生しなかったサンプルが「リークなし」と評価されている。
表１及び表２に示すように、第１接触長さＣ１が第２接触長さＣ２と異なるサンプルＮｏ．３〜１４，１７〜２８では、接合材形成後における接合材からのガスリークを抑制できた。これは、第１接触長さＣ１と第２接触長さＣ２が同じであるサンプルＮｏ．１，２，１５，１６に比べて、充填部の内面とセルの外面との境界付近や充填部の内面とセル支持孔の内周面との境界付近における応力集中を抑えられたためである。
また、表１に示すように、第１接触長さＣ１が第２接触長さＣ２よりも長いサンプルＮｏ．３〜１４のうち、第２接触長さＣ２に対する第１接触長さＣ１の比（Ｃ１／Ｃ２）を１．１９以上３９．４０以下としたサンプルＮｏ．３〜１２では、熱サイクル試験後においても接合材からのガスリークを抑制できた。
また、表２に示すように、第１接触長さＣ１が第２接触長さＣ２よりも短いサンプルＮｏ．１７〜２８のうち、第１接触長さＣ１に対する第２接触長さＣ２の比（Ｃ２／Ｃ１）を１．０９以上３９．２０以下としたサンプルＮｏ．１７〜２６では、熱サイクル試験後においても接合材からのガスリークを抑制できた。
燃料電池のスタック構造体に広く適用可能である。
１ スタック構造体
１００ セル
２００ マニホールド
２２１ セル支持孔
３００，３００ａ，３００ｂ，３００ｃ 接合材
３０１，３０１ａ，３０１ｂ，３０１ｃ 充填部
１０ 支持基板
１１ 燃料ガス流路
Ａ 発電素子部
Ｃ１ 第１接触長さ
Ｃ２ 第２接触長さ
Ｇ 隙間
Ｋ 隙間の間隔
Ｓ１ 内部空間
Ｓ２ 未充填空間
１００ セル
２００ マニホールド
２２１ セル支持孔
３００，３００ａ，３００ｂ，３００ｃ 接合材
３０１，３０１ａ，３０１ｂ，３０１ｃ 充填部
１０ 支持基板
１１ 燃料ガス流路
Ａ 発電素子部
Ｃ１ 第１接触長さ
Ｃ２ 第２接触長さ
Ｇ 隙間
Ｋ 隙間の間隔
Ｓ１ 内部空間
Ｓ２ 未充填空間
Claims (6)
- 燃料電池セルと、
前記燃料電池セルが挿入されるセル支持孔を有するマニホールドと、
前記燃料電池セルと前記セル支持孔との隙間に配置される充填部を有し、前記燃料電池セルと前記セル支持孔とを接合する接合材と、
を備え、
前記燃料電池セルの外面に垂直な断面において、前記充填部と前記燃料電池セルとの第１接触長さは、前記充填部と前記セル支持孔との第２接触長さと異なり、
前記第１接触長さ及び前記第２接触長さは、０．０５ｍｍ以上２．０ｍｍ以下である、
燃料電池のスタック構造体。 - 前記第１接触長さは、前記第２接触長さよりも長い、
請求項１に記載の燃料電池のスタック構造体。 - 前記第２接触長さに対する前記第１接触長さの比は、１．１９以上３９．４０以下である、
請求項２に記載の燃料電池のスタック構造体。 - 前記第１接触長さは、前記第２接触長さよりも短い、
請求項１に記載の燃料電池のスタック構造体。 - 前記第１接触長さに対する前記第２接触長さの比は、１．０９以上３９．２０以下である、
請求項４に記載の燃料電池のスタック構造体。 - 前記充填部と前記マニホールドの内部空間との間には、空間が設けられている、
請求項１から５のいずれか１項に記載の燃料電池のスタック構造体。
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| JP2005158531A (ja) * | 2003-11-26 | 2005-06-16 | Kyocera Corp | 燃料電池スタック及びその製法並びに燃料電池 |
| JP5662613B1 (ja) * | 2013-07-10 | 2015-02-04 | 日本碍子株式会社 | 燃料電池のスタック構造体 |
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-
2016
- 2016-08-05 JP JP2016154308A patent/JP6043455B1/ja active Active
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|---|---|---|---|---|
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