JP6269311B2 - 燃料電池 - Google Patents

Description

本発明は、固体酸化物で構成された電解質を用いた固体酸化物型の燃料電池（ＳＯＦＣ：Solid Oxide Fuel Cell）に関するものである。

この種の燃料電池として、平板状の単セルを複数積層した平板積層型のものが知られている（例えば、特許文献１参照）。この平板状の単セルは、平板状の電解質と、電解質の一面側に設けられた平板状の空気極と、電解質の他面側に設けられた平板状の燃料極とを有するものである。

平板積層型の燃料電池では、単セルに対して単セル表面に平行に反応ガスを供給する構造となっている。具体的には、燃料極表面に対向して配置された流路形成部材によって、燃料極に燃料ガスを供給するための燃料ガス流路が、燃料極表面に面するとともに、燃料極表面に平行に延びるように形成されている。これにより、燃料ガス流路を燃料極表面に平行に流れる燃料ガスが、燃料極表面から電解質側に向かって燃料極内部を拡散し、燃料極の電解質側の反応層で電気化学反応（発電反応）が生じる。

また、特許文献１には、平板積層型の燃料電池において、燃料極表面上に、直接、平板状の熱伝導層を配置した構造が記載されている

特開２００４−２２４７１号公報

ところで、平板積層型の燃料電池では、発電反応による燃料ガスの消費により、単セルに面する燃料ガス流路の燃料ガス濃度は、燃料ガス流れ方向中央部で高く、中央部から下流側に向かうにつれて低くなる。このため、単セルは、燃料ガス流れ方向中央部が最も温度が高く、燃料ガス流れ方向中央部よりも下流側に向かうにつれて温度が低くなるという温度分布が生じる。この温度分布が大きいと、すなわち、最大温度と最小温度の差が大きいと、熱応力によってセル割れが生じてしまう。したがって、この単セルの面方向での温度分布（温度差）を低減することが必要となる。

そこで、この温度分布の低減方法として、特許文献１のように熱伝導部材を用いることが考えられる。具体的には、燃料極よりも熱伝導しやすい平板状の熱伝導部材を燃料極表面に接触させる。このとき、熱伝導部材の燃料極との接触部を平面形状とし、燃料極表面と熱伝導部材の接触面積を大きくする等によって、燃料極と熱伝導部材との間の熱抵抗（接触抵抗）をできる限り小さくする。これにより、単セルの熱を燃料極から熱伝導部材へ直に移動させ、その熱を熱伝導部材内で単セルの面方向に移動させることが考えられる。

しかし、この場合、燃料極表面のうち熱伝導部材に対向する領域全体が、熱伝導部材に直接覆われてしまうため、燃料ガス流路からの燃料ガスの供給が阻害される。このため、熱伝導部材を用いない場合と比較して、単セルの発電出力が落ちてしまうという問題が生じる。

なお、単セルの面方向での温度分布の低減方法としては、平板状の熱伝導部材を空気極表面に接触させることも考えられる。しかし、この場合も空気極表面のうち熱伝導部材に対向する部分は、熱伝導部材に直接覆われてしまうため、空気流路からの空気の供給が阻害されるという問題が生じる。

本発明は上記点に鑑みて、電極への反応ガスの供給を阻害せずに、単セルの面方向での温度分布を小さくできる燃料電池を提供することを目的とする。

本願発明者が従来の平板状の単セルにおける熱コンダクタンスを熱回路モデルから算出した結果、単セル表面に垂直な方向でのセルと燃料ガスとの間の熱コンダクタンスが、単セル表面に平行な方向での単セル内部の熱コンダクタンスよりも圧倒的に大きいことを見出し（図６参照）、本願発明を創出するに至った。なお、熱コンダクタンスは、熱の伝わりやすさを意味し、熱抵抗の逆数で表される。

すなわち、上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、
固体酸化物で構成され、主表面を有する平板状の電解質（２１）と、
電解質の主表面（２１ａ、２１ｂ）に設けられ、電解質側とは反対側に電極表面（２２ａ、２３ａ）を有する平板状の電極（２２、２３）と、
電極表面に対向して配置され、電極表面との間に反応ガスが電極表面に平行に流れる反応ガス流路（６、７）を形成する流路形成部材（３）と、
電極表面と流路形成部材との間に配置され、電極および流路形成部材よりも単位断面積当たりの有効熱伝導率が高い熱伝導部材（９）とを備え、
流路形成部材は、熱伝導部材を介さずに、電極表面と電気的に接続された部分（８）を有し、
熱伝導部材は、反応ガス流れ方向に延伸しているとともに、電極表面との間に反応ガスが流れる空間を形成しており、
熱伝導部材と電極表面との間に形成される反応ガスが流れる空間は、熱伝導部材が配置されていない状態での電極表面と流路形成部材との間の空間よりも狭くなっていることを特徴としている。

これによれば、熱伝導部材と電極表面との間に反応ガスが流れる空間を形成しており、電極表面のうち熱伝導部材に対向する領域が熱伝導部材に直接覆われていないので、熱伝導部材によって電極への反応ガスの供給は阻害されない。

さらに、電解質と電極を有して構成される単セルと反応ガスとの間の熱コンダクタンスは、単セル内部の熱コンダクタンスよりも大きい。このため、本発明によれば、反応ガスを媒体として、単セルの熱を熱伝導部材に移動させ、その熱を熱伝導部材内で反応ガス流れ方向に移動させることができる。

よって、本発明によれば、電極への反応ガスの供給を阻害せずに、単セルの面方向での温度分布を小さくできる。

なお、この欄および特許請求の範囲で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。

第１実施形態におけるスタック構造の燃料電池を示す模式図である。 図１の単セル同士の間に配置されるセパレータの下面図である。 図２中のIII−III線矢視断面図である。 図２、図３中のIV−IV線矢視断面図である。 比較例１における単セルとセパレータの断面図である。 比較例１の単セルとセパレータの積層構造体の熱回路モデルを示す図である。 第１実施形態と比較例１のそれぞれについての単セルの温度分布の解析結果である。 第２実施形態における単セルとセパレータの断面図である。

以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、同一符号を付して説明を行う。

（第１実施形態）
本実施形態の燃料電池１は、固体酸化物型の燃料電池（ＳＯＦＣ）である。図１に示すように、燃料電池１は、燃料ガスと酸化剤ガス（本実施形態では空気）との電気化学反応により電気エネルギを出力する平板状の単セル２を上下方向に複数積層した平板積層型のスタック構造で構成されている。単セル２は、図２に示すセパレータ３を介して複数積層される。

図３、４に示すように、単セル２は、一面（本実施形態では上面）２１ａと他面（本実施形態では下面２１ｂ）を有する平板状の電解質２１と、電解質２１の一面２１ａ側に設けられた平板状の酸化剤極（本実施形態では空気極）２２と、電解質２１の他面２１ｂ側に設けられた平板状の燃料極２３とを備えている。なお、空気極２２がカソード電極であり、燃料極２３がアノード電極である。

電解質２１は、酸化物イオンを空気極２２側から燃料極２３側へ伝導する機能を有する酸化物イオン伝導体で構成されている。電解質２１としては、イットリア安定化ジルコニア（ＹＳＺ）等の固体酸化物（セラミックス）で構成されたものを採用できる。電解質２１の一面２１ａおよび他面２１ｂが、電解質２１の平行な２つの主表面である。

空気極２２は、反応ガス（酸化剤ガス）を電解質２１まで通すことが可能な導電性を有する多孔質体で構成されている。空気極２２としては、ランタンストロンチウムコバルト鉄酸化物（ＬＳＣＦ）等で構成されたものを採用できる。空気極２２は、電解質側とは反対側に、電解質２１の一面２１ａに平行な電極表面（空気極表面）２２ａを有している。

燃料極２３は、反応ガス（燃料ガス）を電解質２１まで通すことが可能な導電性を有する多孔質体で構成されている。燃料極２３としては、例えば、ニッケル（Ｎｉ）とイットリア安定化ジルコニア（ＹＳＺ）のサーメット（Ｎｉ−ＹＳＺ）等で構成されたものを採用できる。燃料極２３は、電解質側とは反対側に、電解質２１の他面２１ｂに平行な電極表面（燃料極表面）２３ａを有している。

単セル２は、平板状のフレーム４によって支持されている。フレーム４は、単セル２の外周縁部にガラスシール材５を介して接合されている。本実施形態では、フレーム４は、後述する一対のセパレータ３の間の空間を空気流路６と燃料ガス流路７とに分け隔てている。フレーム４は、ステンレス等の金属材料で構成されている。なお、フレーム４は、導電性セラミックス等の金属材料以外の導電性材料で構成されていてもよい。

セパレータ３は、図３に示すように、単セル２の電極表面２２ａ、２３ａに対向して配置され、電極表面２２ａ、２３ａとの間に反応ガスが電極表面２２ａ、２３ａに平行に流れる反応ガス流路６、７を単セル２毎に形成する流路形成部材であり、隣り合う単セル２のそれぞれの反応ガス流路６、７を分け隔てている。なお、図３中の紙面垂直方向が反応ガスの流れ方向である。また、セパレータ３は、ステンレス等の金属材料で構成されており、隣り合う単セル２の電極同士を電気的に接続している。セパレータ３は、導電性セラミックス等の金属材料以外の導電性材料で構成されていてもよい。

具体的には、図３、４に示すように、セパレータ３は、１つの単セル２を１対のセパレータ３１、３２が挟むように配置されている。そして、単セル２の下側に位置する下側セパレータ３２と単セル２の燃料極２３およびフレーム４との間に燃料ガスが流れる燃料ガス流路７が形成されている。

燃料ガス流路７は、図４に示すように、燃料極表面２３ａに面する表面側流路７ａと、燃料極２３よりも燃料ガス流れ上流側に位置する上流側流路７ｂと、燃料極２３よりも燃料ガス流れ下流側に位置する下流側流路７ｃとを有して構成される。上流側流路７ｂ、表面側流路７ａおよび下流側流路７ｃは、いずれも、燃料極表面２３ａに平行に延びており、各流路内部を燃料極表面２３ａに平行に燃料ガスが流れるようになっている。

表面側流路７ａは、燃料極表面２３ａと下側セパレータ３２との間に形成された空間によって構成される流路である。また、燃料極表面２３ａに面するとは、燃料極表面２３ａに向き合って接することを意味する。上流側流路７ｂは、セパレータ３の図示しない燃料ガス入口側（図４中左側）において、フレーム４と下側セパレータ３２との間に形成された空間によって構成される流路である。下流側流路７ｃは、セパレータ３の図示しない燃料ガス出口側（図４中右側）において、フレーム４と下側セパレータ３２との間に形成された空間によって構成される流路である。

表面側流路７ａは、上流側流路７ｂおよび下流側流路７ｃと直接連通している。このため、図４中の矢印のように、燃料ガスは、上流側流路７ｂ、表面側流路７ａ、下流側流路７ｃの順に、燃料極表面２３ａに平行に流れる。

また、図３に示すように、下側セパレータ３２は凹凸形状を有しており、この凹凸形状によって、表面側流路７ａが複数形成されているとともに、燃料極表面２３ａと電気的に接続される集電部８が複数形成されている。

具体的には、図２に示すように、セパレータ３（下側セパレータ３２）には、下面３ａから突出した凸部３ｂが形成されている。凸部３ｂは、一方向（図２中の左右方向）に延伸しており、その延伸方向に垂直な方向（図２中の上下方向）に複数並んでいる。凸部３ｂは、セパレータ３の上面３ｃでは凹部３ｄを構成している（図３、４参照）。凹部３ｄは、セパレータ３のうち燃料極２３に対向する位置に形成されている（図３、４参照）。

そして、図３に示すように、セパレータ３（下側セパレータ３２）の上面３ｃが燃料極表面２３ａに接しており、セパレータ３の上面３ｃに対して設けられた複数の凹部３ｄと燃料極表面２３ａとによって、一方向に平行に延びる複数の表面側流路７ａが形成されている。なお、セパレータ３のうち燃料極表面２３ａと接触している部分が集電部８である。

このため、上流側流路７ｂを流れる燃料ガスは、上流側流路７ｂから複数の表面側流路７ａに分配され、複数の表面側流路７ａを通過した燃料ガスは、下流側流路７ｃに流入して合流するようになっている。

また、図３に示すように、単セル２の上側に位置する上側セパレータ３１と単セル２の空気極２２およびフレーム４との間に空気が流れる空気流路６が形成されている。なお、図３では、上側セパレータ３１と空気極２２との間に形成された空気流路６を示している。

空気流路６は、燃料ガス流路７と同様に、空気極表面２２ａに面する表面側流路６ａと、空気極２２よりも空気流れ上流側に位置する上流側流路（図示せず）と、空気極２２よりも空気流れ下流側に位置する下流側流路（図示せず）とを有して構成される。空気流路６の上流側流路、表面側流路６ａおよび下流側流路は、いずれも、空気極表面２２ａに平行に延びており、各流路内部を空気極表面２２ａに平行に空気が流れるようになっている。

本実施形態では、上側セパレータ３１と下側セパレータ３２は同じ形状であり、セパレータ３として１種類の形状のものを採用している。このため、下側セパレータ３２と同様に、上側セパレータ３１も凹凸形状を有しており、この凹凸形状によって、空気流路６の表面側流路６ａが複数形成されているとともに、空気極表面２２ａと電気的に接続される集電部８が複数形成されている。このため、空気流路６の上流側流路を流れる空気は、上流側流路から複数の表面側流路６ａに分配され、複数の表面側流路６ａを通過した空気は、下流側流路に流入して合流するようになっている。

本実施形態では、各単セル２への燃料ガスの供給方向と空気の供給方向、すなわち、燃料ガス流路７内の燃料ガスの流れ方向と空気流路６内の空気の流れ方向は反対方向である（図２参照）。なお、各単セル２への燃料ガスの供給方向と空気の供給方向を同じ方向としてもよい。

また、本実施形態では、図３、４に示すように、セパレータ３が形成する複数の表面側流路７ａのそれぞれの内部に熱伝導部材９が配置されている。熱伝導部材９は、燃料極２３およびセパレータ３よりも単位断面積当たりの有効熱伝導率が高い部材である。一般的な燃料極２３やセパレータ３の有効熱伝導率は、２０．０Ｗ／ｍＫも小さいことから、熱伝導部材９は、下記式を満たすものである。

熱伝導部材９の単位断面積当たりの有効熱伝導率＝物質の熱伝導率×（１００−断面空隙率（％））／１００＞２０．０Ｗ／ｍＫ
本実施形態では、熱伝導部材９として、Ｃｕ金属で構成された緻密体を採用している。なお、熱伝導部材９は、Ｃｕに限らず、Ｎｉ、Ａｇ等の他の金属で構成されていてもよい。

本実施形態では、熱伝導部材９の形状は円柱である。したがって、熱伝導部材９は、セパレータ３と形体が異なっており、セパレータ３と別体のものである。なお、別体とは、形体が異なることを意味する。熱伝導部材９は、円柱の軸心方向が表面側流路７ａの延伸方向（表面側流路７ａ内の燃料ガス流れ方向）と一致するように、１つの表面側流路７ａに熱伝導部材９が１本ずつ配置されている。したがって、熱伝導部材９は、表面側流路７ａ内で、燃料ガス流れ方向に延伸している。

図３に示すように、熱伝導部材９は、燃料極表面２３ａとセパレータ３に挟まれた状態で、セパレータ３に固定されている。このため、燃料極２３に対向する熱伝導部材９の表面の一部は燃料極表面２３ａと線接触し、燃料極２３に対向する熱伝導部材９の表面のその他の部分は燃料極表面２３ａから離間している。すなわち、熱伝導部材９は、燃料極表面２３ａとの線接触部分を除き、燃料極表面２３ａとの間に燃料ガスが流れる隙間（空間）７、７ａを形成している。

また、図４に示すように、燃料ガス流れ方向における熱伝導部材９の長さは、燃料ガス流れ方向における燃料極２３の幅と同じであり、燃料極２３の燃料ガス流れ方向での一端２３ｃ１から他端２３ｃ２までの範囲と対向している。なお、熱伝導部材９は、少なくとも燃料極２３の一端２３ｃ１から他端２３ｃ２までの範囲と対向していれば、燃料極２３の幅よりも長くてもよい。

このように構成される本実施形態の燃料電池１では、空気流路６を空気が流れることで単セル２の空気極２２に空気中の酸素が供給され、燃料ガス流路７を燃料ガスが流れることで単セル２の燃料極２３に燃料ガスが供給される。

燃料ガスとして水素が供給されることで、以下の反応式（１）、（２）に示す電気化学反応により、電気エネルギが出力される。
〈燃料極（アノード）〉
２Ｈ_２＋２Ｏ_２ ⁻→２Ｈ_２Ｏ＋４ｅ⁻・・・（１）
〈空気極（カソード）〉
Ｏ_２＋４ｅ⁻→２Ｏ^２−・・・（２）
また、燃料ガスとして一酸化炭素（ＣＯ）が供給されることで、以下の反応式（３）、（４）に示す電気化学反応により、電気エネルギが出力される。
〈燃料極（アノード）〉
２ＣＯ＋２Ｏ^２−→２ＣＯ_２＋４ｅ⁻・・・（３）
〈空気極（カソード）〉
Ｏ_２＋４ｅ⁻→２Ｏ^２−・・・（４）
次に、本実施形態の特徴について説明する。

まず、比較例１の単セルとセパレータの積層構造体の熱回路モデルについて説明する。比較例１のセルとセパレータの積層構造体は、図５に示すように、上記した図３、４に示す本実施形態のセルとセパレータの積層構造体に対して熱伝導部材９を省略したものである。本発明者が、この比較例１のセルとセパレータの積層構造体における熱コンダクタンスを熱回路モデルから算出したところ、図６に示す結果となった。

図６に示す比較例１の熱回路モデルでは、単セル２の物性と形状に基づいて算出した各熱コンダクタンスＣ１〜Ｃ１１の結果を線の太さで示している。なお、各熱コンダクタンスＣは、熱抵抗Ｒの逆数であり（Ｃ＝１／Ｒ）、線が太い方が細い方よりも熱移動しやすいことを示す。また、熱回路中の矢印は熱の移動方向を示す。

Ｃ１は単セル２内部の熱伝導λに関する熱コンダクタンス、Ｃ２は単セル２とフレーム４の接触抵抗に関する熱コンダクタンス、Ｃ３はフレーム４の熱伝導λに関する熱コンダクタンスである。Ｃ４は空気流れに関する熱コンダクタンス、Ｃ５、Ｃ６は、空気の熱伝達αに関する熱コンダクタンスである。Ｃ７は、上側セパレータ３１内部の熱伝導λに関する熱コンダクタンスである。Ｃ８は燃料ガス流れに関する熱コンダクタンス、Ｃ９、Ｃ１０は、燃料ガスの熱伝達αに関する熱コンダクタンスである。Ｃ１１は、下側セパレータ３２内部の熱伝導λに関する熱コンダクタンスである。

各熱コンダクタンスＣ１〜Ｃ１１を算出した結果、単セル２から燃料ガスに至るまでの熱コンダクタンスＣ９や燃料ガスから下側セパレータ３２に至るまでの熱コンダクタンスＣ１０等の単セル２表面に垂直な方向での熱コンダクタンスの方が、単セル２内部の熱コンダクタンスＣ１や上側、下側セパレータ３１、３２内部の熱コンダクタンスＣ７、Ｃ１１等の単セル２表面に平行な方向での熱コンダクタンスよりも、圧倒的に大きいことがわかった。これは、比較例１のような平板状の単セル２では、反応ガス流路（燃料ガス流路７）を流れる反応ガス（燃料ガス）の流速が高く、反応ガス（燃料ガス）の熱伝達係数αが大きいためである。ただし、燃料ガスは熱容量が小さいので、比較例１のように燃料ガスの近くに熱伝導部材が存在しない場合、単セル２からの熱移動が少ないため、単セル２の面方向での温度分布が大きくなっていた。

そこで、本実施形態では、燃料ガス流路７の表面側流路７ａの内部、すなわち、燃料極表面２３ａと下側セパレータ３２との間に熱伝導部材９を配置する。このとき、熱伝導部材９を燃料極２３の燃料ガス流れ方向での一端２３ｃ１から他端２３ｃ２までの範囲と対向させるとともに、燃料極表面２３ａと熱伝導部材９との間に燃料ガスが流れる空間を形成するように、熱伝導部材９を配置する。これにより、燃料ガスを媒体として、単セル２の熱を熱伝導部材９に移動させ、その熱を熱伝導部材９内で燃料ガスの流れ方向に移動させることができる。すなわち、単セル２の熱を、熱伝達と熱伝導によって、燃料ガスの流れ方向に移動させることができる。

このため、本実施形態によれば、図７の単セルの温度分布の解析結果に示すように、比較例１と比較して、燃料ガス流れ方向における単セル内部の温度差を低減できる。なお、図７は、図６と同様の熱回路モデルを用いて、本実施形態と比較例１のそれぞれにおいて、燃料流れ方向での単セル２（燃料極２３）の一端２３ｃ１から他端２３ｃ２までの範囲内における各位置での温度を算出した結果である。図７に示す結果によると、本実施形態によれば、単セルの最大温度と最小温度の温度差ΔＴ１を、比較例１での単セルの最大温度と最小温度の温度差ΔＴ２に対して、温度差ΔＴ２の８割程減らした大きさにできる。

また、熱伝導部材９は、燃料極表面２３ａと線接触しているが、熱伝導部材９の燃料極表面２３ａとの接触部は平面形状ではないので、熱伝導部材９は燃料極表面２３ａを直接覆っていない。したがって、燃料極表面２３ａのうち熱伝導部材９に対向する領域が熱伝導部材９に直接覆われていないので、熱伝導部材９によって燃料極２３への燃料ガスの供給は阻害されない。

ちなみに、本実施形態と異なり、燃料極表面２３ａに平面部を有する熱伝導部材を直に接触させた場合、燃料極表面２３ａと熱伝導部材の接触抵抗を低減させなければならない。そのためには、接触面積を大きくしたり、荷重を大きくしたり、表面粗さを小さくしたりする等が必要となってしまう。これに対して、本実施形態によれば、燃料極表面２３ａと熱伝導部材９との間に空間を形成するので、これらを不要にできる。

（第２実施形態）
図８に示すように、本実施形態は、燃料ガス流路７の表面側流路７ａの内部において、熱伝導部材９が燃料極表面２３ａから離れて配置されている点が、第１実施形態と異なるものである。その他の構成は第１実施形態と同じである。なお、図８は、図３に対応する単セル２とセパレータ３の断面図である。

本実施形態の熱伝導部材９は、その横断面の面積が第１実施形態の熱伝導部材よりも小さいものである。また、熱伝導部材９は、セパレータ３に固定されている。本実施形態においても、熱伝導部材９と燃料極表面２３ａとの間に燃料ガスが流れる空間を形成しているので、第１実施形態と同様の効果を奏する。

（他の実施形態）
本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、下記のように、特許請求の範囲に記載した範囲内において適宜変更が可能である。

（１）上記各実施形態では、熱伝導部材９は横断面形状が円であったが、円でなく、多角形等の他の形状であってもよい。ただし、横断面形状が円以外の形状であっても、熱伝導部材９は、燃料極表面２３ａと線接触、もしくは、燃料極表面２３ａから離れて配置される。

（２）上記各実施形態では、熱伝導部材９は、燃料ガス流れ方向における燃料極２３の幅と同じであったが、それよりも短くても良い。すなわち、熱伝導部材９は、燃料極２３の燃料ガス流れ方向での一端２３ｃ１から他端２３ｃ２までの範囲と対向していなくてもよい。熱伝導部材９は、単セル２の燃料ガス流れ方向での温度差を低減できるように、燃料ガス流れ方向に延伸していればよい。

（３）上記各実施形態では、図３、４に示すように、複数の表面側流路７ａをセパレータ３の凹凸形状によって形成していたが、セパレータ３の形状ではなく、セパレータ３とは別の部材によって複数の表面側流路７ａを形成してもよい。例えば、セパレータ３を平面形状として、燃料極表面２３ａとの間に空間を形成するように、セパレータ３を配置する。そして、燃料極表面２３ａとセパレータ３との間に、両者の間の空間を複数の流路に仕切る仕切部材を配置することで、複数の表面側流路７ａを形成してもよい。

（４）上記各実施形態では、熱伝導部材９を燃料ガス流路７の表面側流路７ａの内部に配置していたが、熱伝導部材９を空気流路６の表面側流路６ａの内部のみに配置しても良い。また、熱伝導部材９を、燃料ガス流路７と空気流路６の両方の内部に配置してもよい。

（５）上記各実施形態では、平板状の単セルが複数積層された燃料電池１に本発明を適用したが、平板状の単セルを１つのみ有する燃料電池においても、本発明の適用が可能である。

（６）上記各実施形態は、互いに無関係なものではなく、組み合わせが明らかに不可な場合を除き、適宜組み合わせが可能である。また、上記各実施形態において、実施形態を構成する要素は、特に必須であると明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではないことは言うまでもない。

２ 単セル
２１ 電解質
２２ 空気極（電極）
２３ 燃料極（電極）
２３ａ 燃料極表面（電極表面）
３ セパレータ（流路形成部材）
７ 燃料ガス流路
９ 熱伝導部材

Claims (6)

1. 固体酸化物で構成され、主表面を有する平板状の電解質（２１）と、
   前記電解質の主表面（２１ａ、２１ｂ）に設けられ、前記電解質側とは反対側に電極表面（２２ａ、２３ａ）を有する平板状の電極（２２、２３）と、
   前記電極表面に対向して配置され、前記電極表面との間に反応ガスが前記電極表面に平行に流れる反応ガス流路（６、７）を形成する流路形成部材（３）と、
   前記電極表面と前記流路形成部材との間に配置され、前記電極および前記流路形成部材よりも単位断面積当たりの有効熱伝導率が高い熱伝導部材（９）とを備え、
   前記流路形成部材は、前記熱伝導部材を介さずに、前記電極表面と電気的に接続された部分（８）を有し、
   前記熱伝導部材は、前記反応ガス流れ方向に延伸しているとともに、前記電極表面との間に反応ガスが流れる空間を形成しており、
   前記熱伝導部材と前記電極表面との間に形成される反応ガスが流れる空間は、前記熱伝導部材が配置されていない状態での前記電極表面と前記流路形成部材との間の空間よりも狭くなっていることを特徴とする燃料電池。
2. 前記熱伝導部材は、前記電極表面（２３ａ）の反応ガス流れ方向での一端（２３ｃ１）から他端（２３ｃ２）までの範囲と対向していることを特徴とする請求項１に記載の燃料電池。
3. 前記熱伝導部材は、前記反応ガス流路内で、前記電極表面と線接触していることを特徴とする請求項１または２に記載の燃料電池。
4. 前記熱伝導部材は、前記反応ガス流路内で、前記電極表面から離れていることを特徴とする請求項１または２に記載の燃料電池。
5. 前記反応ガス流路は、前記流路形成部材に設けられた凹部によって形成されており、
   前記熱伝導部材は、前記凹部の内部で反応ガス流れ方向に延伸していることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１つに記載の燃料電池。
6. 前記反応ガス流路は複数であり、複数の前記反応ガス流路のそれぞれは、前記流路形成部材に設けられた複数の凹部によって形成されており、
   前記熱伝導部材は複数であり、複数の前記熱伝導部材のそれぞれは、前記複数の凹部のそれぞれの内部で反応ガス流れ方向に延伸していることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１つに記載の燃料電池。

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