JP6275223B1 - 燃料電池スタック - Google Patents

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Abstract

【課題】燃料ガスの使用効率を向上させることのできる燃料電池スタックを提供する。【解決手段】燃料電池スタックは、複数の第１発電素子部２１ａ、第１支持基板５ａ、複数の第２発電素子部２１ｂ、第２支持基板５ｂ、及び連通部材３を備えている。第１支持基板５ａは、第１基板本体部、第１緻密層、及び第１ガス流路を有する。第１緻密層は、第１基板本体部を覆う。第２支持基板５ｂは、第２基板本体部、第２緻密層、及び第２ガス流路を有する。第２緻密層は、第２基板本体部を覆う。連通部材３は、第１支持基板５ａの遠位端部５０２ａと第２支持基板５ｂの遠位端部５０２ｂとの間を延び、第１ガス流路と第２ガス流路とを連通させる。各第２発電素子部２１ｂのうち、最も近位側に配置された近位第２発電素子部２１ｂの面積は、他の第２発電素子部２１ｂの面積の平均値よりも大きい。【選択図】図４

Description

本発明は、燃料電池スタックに関するものである。
複数のセルと、各セルにガスを分配するマニホールドと、を備えた燃料電池スタックが知られている。各セルは、多孔質の支持基板と、各支持基板に支持される発電素子部とを備えている。各支持基板の近位端部がマニホールドに挿入されることによって、各支持基板のガス流路にマニホールドから燃料ガスが供給される。各支持基板のガス流路の近位端部から供給された燃料ガスのうち未反応のガスは、ガス流路の遠位端部から外部へと排出される。
特開２０１６−１７１０６４号公報
上述したような燃料電池スタックにおいて、燃料ガスの使用効率を向上させることが要望されている。そこで本発明の課題は、燃料ガスの使用効率を向上させることのできる燃料電池スタックを提供することにある。
本発明のある側面に係る燃料電池スタックは、第１支持基板と、複数の第１発電素子部と、第２支持基板と、複数の第２発電素子部と、マニホールドと、連通部材とを備えている。第１支持基板は、第１基板本体部、第１基板本体部を覆う第１緻密層、及び近位端部から遠位端部まで延びる第１ガス流路、を有している。各第１発電素子部は、第１支持基板上において、近位端部から遠位端部に向かって互いに間隔をあけて配置される。第２支持基板は、第２基板本体部、第２基板本体部を覆う第２緻密層、及び近位端部から遠位端部まで延びる第２ガス流路、を有する。各第２発電素子部は、第２支持基板上において、近位端部から遠位端部に向かって互いに間隔をあけて配置される。マニホールドは、第１支持基板及び第２支持基板の各近位端部を支持する。連通部材は、第１支持基板の遠位端部と第２支持基板の遠位端部とに亘って延び、第１ガス流路と第２ガス流路とを連通させる。各第２発電素子部のうち、最も近位側に配置された近位第２発電素子部の面積は、他の第２発電素子部の面積の平均値よりも大きい。
この構成によれば、第１支持基板の第１ガス流路を流れた燃料ガスのうち未反応ガスは、第１ガス流路の遠位端部から外部へと排出されるのではなく、連通部材を介して第２ガス流路へと流れる。このため、燃料ガスの使用効率を向上させることができる。
また、第１支持基板は、第１基板本体部を覆う第１緻密層を有しており、第２支持基板は、第２基板本体部を覆う第２緻密層を有している。第１及び第２緻密層は、第１及び第２基板本体部よりも緻密であるため、第１ガス流路内を流れる燃料ガスが、第１及び第２基板本体部内を通って第２ガス流路へ流れることを抑制することができる。また、この第１緻密層は、第１基板本体部を覆うように形成すればよく、容易に形成することができる。
また、燃料ガスを第１支持基板の第１ガス流路を流した後、連通部材を介して第２支持基板の第２ガス流路に流す過程において、燃料ガスは各発電素子部において消費される。このため、第１ガス流路内を流れる燃料ガスよりも、第２ガス流路内を流れる燃料ガスの方が、燃料ガスの濃度が低くなっている。燃料ガスの濃度が低くなり、発電素子部に必要な燃料ガスが不足すると、燃料極における電解質との界面の雰囲気が酸化雰囲気になる。この結果、界面近傍に存在するＮｉがＮｉＯに変化し、界面近傍における反応抵抗が大きくなり、その発電素子部の発電効率が低下するという問題が生じ得る。この問題は、最も下流側に配置される近位第２発電素子部で生じ易い。
これに対して、本発明に係る燃料電池スタックでは、最も下流側に配置される近位第２発電素子部の面積を他の第２発電素子部の面積の平均値よりも大きくしているため、近位第２発電素子部における電流密度が他の第２発電素子部よりも小さくなる。この結果、界面近傍に存在するＮｉがＮｉＯに変化することを抑制することができ、ひいては、近位第２発電素子部の発電効率が低下することを抑制することができる。
好ましくは、各第２発電素子部のうち、最も遠位側に配置された遠位第２発電素子部の面積は、他の第２発電素子部の面積の平均値よりも大きい。本発明に係る燃料電池スタックは、第２支持基板の遠位端部側において未反応ガスを燃焼させるような構成ではない。そして、遠位第２発電素子部は遠位側に配置されており放熱しやすいため、他の第２発電素子部に比べて低温になる傾向にある。このため、遠位第２発電素子部は、他の第２発電素子部に比べて電気抵抗が大きくなるおそれがある。これに対して、遠位第２発電素子部の面積を、他の第２発電素子部の面積の平均値よりも大きくすることによって、遠位第２発電素子部における電気抵抗を小さくすることができる。これにより、第２支持基板に配置された複数の第２発電素子部全体としての内部抵抗が低減し、発電効率が向上する。
好ましくは、近位第２発電素子部及び遠位第２発電素子部の少なくとも一方の面積は、各第２発電素子部のうち中央部に配置される第２発電素子部の面積よりも大きい。
好ましくは、各第１発電素子部のうち、最も近位側に配置された近位第１発電素子部の面積は、他の第１発電素子部の面積の平均値よりも大きい。近位発電素子部は、支持基板端に配置されており放熱しやすい。また、供給される燃料ガスが十分に予熱されていない場合、最もガス供給側に配置された近位第１発電素子部が燃料ガスによって冷却されてしまう。この結果、他の第１発電素子部に比べて近位第１発電素子部の電気抵抗が大きくなるおそれがある。これに対して、近位第１発電素子部の面積を、他の第１発電素子部の面積の平均値よりも大きくすることによって、近位第１発電素子部における電気抵抗を小さくすることができる。これにより、第１支持基板に配置された複数の第１発電素子部全体としての内部抵抗が低減し、発電効率が向上する。なお、近位第２発電素子部については、放熱に由来した低温下の観点からも面積を拡大することで発電効率の向上を期待できる。
好ましくは、各第１発電素子部のうち、最も遠位側に配置された遠位第１発電素子部の面積は、他の第１発電素子部の面積の平均値よりも大きい。本発明に係る燃料電池スタックは、第１支持基板の遠位端部側において未反応ガスを燃焼させるような構成ではない。そして、遠位第１発電素子部は遠位側に配置されており放熱しやすいため、他の第１発電素子部に比べて低温になる傾向にある。このため、遠位第１発電素子部は、他の第１発電素子部に比べて電気抵抗が大きくなるおそれがある。これに対して、遠位第１発電素子部の面積を、他の第１発電素子部の面積の平均値よりも大きくすることによって、遠位第１発電素子部における電気抵抗を小さくすることができる。これにより、第１支持基板に配置された複数の第１発電素子部全体としての内部抵抗が低減し、発電効率が向上する。
好ましくは、近位第１発電素子部及び遠位第１発電素子部の少なくとも一方の面積は、各第１発電素子部のうち中央部に配置される第１発電素子部の面積よりも大きい。
好ましくは、燃料電池スタックは、複数の第１インターコネクタと、複数の第２インターコネクタとをさらに備えている。各第１インターコネクタは、各第１発電素子部と電気的に接続される。各第２インターコネクタは、各第２発電素子部と電気的に接続される。
好ましくは、各第１インターコネクタのうち、最も近位側に配置された近位第１インターコネクタの面積は、他の第１インターコネクタの面積の平均値よりも大きい。この構成によれば、近位第１インターコネクタの面積が、他の第１インターコネクタの面積の平均値よりも大きいため、近位第１インターコネクタの電流密度が小さくなり、近位第１インターコネクタの電気抵抗を小さくすることができる。この結果、温度低下によって近位第１インターコネクタの電気抵抗が大きくなった場合であっても、近位第１インターコネクタの電気抵抗と他の第１インターコネクタの電気抵抗との差を小さくすることができる。これにより、第１支持基板に配置された複数の第１発電素子部全体としての内部抵抗が低減し、発電効率が向上する。
好ましくは、各第１インターコネクタのうち、最も遠位側に配置された遠位第１インターコネクタの面積は、他の第１インターコネクタの面積の平均値よりも大きい。この構成によれば、遠位第１インターコネクタの面積が、他の第１インターコネクタの面積の平均値よりも大きいため、遠位第１インターコネクタの電流密度が小さくなり、遠位第１インターコネクタの電気抵抗を小さくすることができる。この結果、温度低下によって遠位第１インターコネクタの電気抵抗が大きくなった場合であっても、遠位第１インターコネクタの電気抵抗と他の第１インターコネクタの電気抵抗との差を小さくすることができる。これにより、第１支持基板に配置された複数の第１発電素子部全体としての内部抵抗が低減し、発電効率が向上する。
好ましくは、近位第１インターコネクタ及び遠位第１インターコネクタの少なくとも一方の面積は、各第１インターコネクタのうち中央部に配置される第１インターコネクタの面積よりも大きい。
好ましくは、各第２インターコネクタのうち、最も近位側に配置された近位第２インターコネクタの面積は、他の第２インターコネクタの面積の平均値よりも大きい。この構成によれば、近位第２インターコネクタの面積が、他の第２インターコネクタの面積の平均値よりも大きいため、近位第２インターコネクタの電流密度が小さくなり、近位第２インターコネクタの電気抵抗を小さくすることができる。この結果、温度低下によって近位第２インターコネクタの電気抵抗が大きくなった場合であっても、近位第２インターコネクタの電気抵抗と他の第２インターコネクタの電気抵抗との差を小さくすることができる。これにより、第２支持基板に配置された複数の第２発電素子部全体としての内部抵抗が低減し、発電効率が向上する。
好ましくは、各第２インターコネクタのうち、最も遠位側に配置された遠位第２インターコネクタの面積は、他の第２インターコネクタの面積の平均値よりも大きい。この構成によれば、遠位第２インターコネクタの面積が、他の第２インターコネクタの面積の平均値よりも大きいため、遠位第２インターコネクタの電流密度が小さくなり、遠位第２インターコネクタの電気抵抗を小さくすることができる。この結果、温度低下によって遠位第２インターコネクタの電気抵抗が大きくなった場合であっても、遠位第２インターコネクタの電気抵抗と他の第２インターコネクタの電気抵抗との差を小さくすることができる。これにより、第２支持基板に配置された複数の第２発電素子部全体としての内部抵抗が低減し、発電効率が向上する。
好ましくは、近位第２インターコネクタ及び遠位第２インターコネクタの少なくとも一方の面積は、各第２インターコネクタのうち中央部に配置される第２インターコネクタの面積よりも大きい。
好ましくは、マニホールドは、第１室と第２室とを有している。第１ガス流路は、第１室と連通している。第２ガス流路は、第２室に連通している。この構成によれば、第１室に燃料ガスを供給することによって、燃料ガスは、第１ガス流路、連通部材、第２ガス流路の順でスムーズに流れることができる。
好ましくは、マニホールドは、マニホールド本体部と、仕切板とを有する。マニホールド本体部は、空間部を有する。仕切板は、空間部を第１室と第２室とに仕切る。この構成によれば、第１及び第２室を有するマニホールドを容易に製造することができる。
好ましくは、第１緻密層は第１電解質を含み、第２緻密層は第２電解質を含む。
本発明に係る燃料電池スタックは、燃料ガスの使用効率を向上させることができる。
燃料電池スタックの斜視図。 第１セルの斜視図。 第１セルの断面図。 第２セルの斜視図。 第２セルの断面図。 燃料電池スタックの断面図。 燃料電池スタックの正面図。 第１セルの断面図。 第２セルの断面図。 変形例に係る燃料電池スタックの断面図。
以下、本発明に係る燃料電池スタックの実施形態について図面を参照しつつ説明する。図１は、燃料電池スタックを示す斜視図である。なお、図１において、いくつかの第１及び第２セルの記載を省略している。
［燃料電池スタック］
図１に示すように、燃料電池スタック１００は、複数の第１セル１０ａと、複数の第２セル１０ｂと、連通部材３と、マニホールド４と、を備えている。なお、以下では、第１セル１０ａの構成部材の符号の末尾に「ａ」を付し、第２セル１０ｂの構成部材の符号の末尾に「ｂ」を付す。第１セル１０ａと第２セル１０ｂとは、実質的に同じ構成であるため、以下では第１セル１０ａの構成部材のみを説明し、第２セル１０ｂの構成部材については第１セル１０ａの構成部材と対応する符号を付して詳細な説明を省略する。
［マニホールド］
マニホールド４は、第１及び第２セル１０ａ、１０ｂを支持するように構成されている。マニホールド４は、第１室４１と第２室４２とを有している。第１室４１にはガス供給部１０１が接続されており、第２室４２にはガス排出部１０２が接続されている。第１室４１には、ガス供給部１０１を介して燃料ガスが供給される。また、第２室４２内の燃料ガスは、ガス排出部１０２を介してマニホールド４から排出される。
マニホールド４は、マニホールド本体部４３と、仕切板４４とを有している。マニホールド本体部４３は、内部に空間を有している。マニホールド本体部４３は、直方体状である。マニホールド本体部４３の上板部４３１には、複数の第１及び第２挿入孔（図示省略）が形成されている。第１セル１０ａは第１挿入孔に挿入され、第２セル１０ｂは第２挿入孔に挿入される。なお、第１挿入孔は第１室４１と連通しており、第２挿入孔は第２室４２と連通している。
各第１挿入孔は、マニホールド本体部４３の長手方向（ｚ軸方向）に間隔をあけて並んでいる。また、各第２挿入孔も、マニホールド本体部４３の長手方向（ｚ軸方向）に間隔をあけて並んでいる。第１挿入孔と第２挿入孔とは、マニホールド本体部４３の幅方向（ｙ軸方向）に間隔をあけて並んでいる。
仕切板４４は、マニホールド本体部４３の空間を第１室４１と第２室４２とに仕切っている。詳細には、仕切板４４は、マニホールド本体部４３の略中央部において、マニホールド本体部４３の長手方向に延びている。仕切板４４は、マニホールド本体部４３の空間を完全に仕切っている必要は無く、仕切板４４とマニホールド本体部４３との間に隙間が形成されていてもよい。
［第１セル］
第１セル１０ａは、マニホールド４の第１室４１の上方に配置されている。第１セル１０ａは、マニホールド４の第１挿入孔に挿入されている。第２セル１０ｂは、マニホールド４の第２室４２の上方に配置されている。第２セル１０ｂは、マニホールド４の第２挿入孔に挿入されている。
各第１セル１０ａは、主面同士が対向するように並べられている。また、各第１セル１０ａは、マニホールド４の長手方向に沿って間隔をあけて並べられている。なお、各第１セル１０ａは、マニホールド４の長手方向に沿って等間隔に配置されていなくてもよい。各第２セル１０ｂは、主面が対向するように並べられている。また、各第２セル１０ｂは、マニホールド４の長手方向に沿って間隔をあけて並べられている。なお、各第２セル１０ｂは、マニホールド４の長手方向に沿って等間隔に配置されていなくてもよい。第１セル１０ａの列と、第２セル１０ｂの列とは、実質的に平行に配置されている。第１セル１０ａと第２セル１０ｂとは、側面が対向するように配置されている。
図２及び図３に示すように、第１セル１０ａは、第１支持基板５ａと、複数の第１発電素子部２１ａと、複数の第１インターコネクタ９１ａと、を有している。各第１発電素子部２１ａは、第１支持基板５ａの第１主面５０３ａ及び第２主面５０４ａに支持されている。なお、特に限定されるものではないが、例えば、第１支持基板５ａの第１主面５０３ａに形成される第１発電素子部２１ａの数は、３〜３０個程度である。第２主面５０４ａに形成される第１発電素子部２１ａの数も同程度である。なお、第１主面５０３ａに形成される第１発電素子部２１ａの数と第２主面５０４ａに形成される第１発電素子部２１ａの数とは、互いに異なっていてもよい。
［第１支持基板］
第１支持基板５ａは、第１基板本体部５１ａと、第１緻密層５２ａと、複数の第１ガス流路５３ａとを有している。また、第１支持基板５ａは、近位端部５０１ａと遠位端部５０２ａとを有している。近位端部５０１ａ及び遠位端部５０２ａは、第１支持基板５ａの長手方向（ｘ軸方向）における両端部である。第１支持基板５ａの近位端部５０１ａは、マニホールド４の第１挿入孔に挿入される。マニホールド４は、第１支持基板５ａの近位端部５０１ａを支持する。
第１支持基板５ａは、第１主面５０３ａと、第２主面５０４ａと、一対の側面５０５ａとを有している。第１主面５０３ａと第２主面５０４ａとは、互いに反対を向いている。第１主面５０３ａ及び第２主面５０４ａは、各第１発電素子部２１ａを支持している。第１主面５０３ａ及び第２主面５０４ａは、第１支持基板５ａの厚さ方向（ｚ軸方向）を向いている。各側面５０５ａは、第１支持基板５ａの幅方向（ｙ軸方向）を向いている。各側面５０５ａは、湾曲していてもよい。図１に示すように、各第１支持基板５ａは、第１主面５０３ａと第２主面５０４ａとが対向するように配置されている。
図２及び図３に示すように、第１基板本体部５１ａは、第１発電素子部２１ａを支持している。第１基板本体部５１ａは、電子伝導性を有さない多孔質の材料によって構成される。第１基板本体部５１ａは、例えば、ＣＳＺ（カルシア安定化ジルコニア）から構成される。または、第１基板本体部５１ａは、ＮｉＯ（酸化ニッケル）とＹＳＺ（８ＹＳＺ）（イットリア安定化ジルコニア）とから構成されてもよいし、ＮｉＯ（酸化ニッケル）とＹ２Ｏ３（イットリア）とから構成されてもよいし、ＭｇＯ（酸化マグネシウム）とＭｇＡｌ２Ｏ４（マグネシアアルミナスピネル）とから構成されてもよい。第１基板本体部５１ａの気孔率は、例えば、２０〜６０％程度である。この気孔率は、例えば、アルキメデス法、又は微構造観察により測定される。
第１緻密層５２ａは、第１基板本体部５１ａを覆っている。第１緻密層５２ａは、第１ガス流路５３ａを流れる燃料ガスが第１基板本体部５１ａを通って第２ガス流路５３ｂへと流れることを抑制することができればよく、第１基板本体部５１ａの全面を覆っている必要は無い。本実施形態では、第１緻密層５２ａは、第１基板本体部５１ａの各主面、及び各側面を覆っている。すなわち、第１緻密層５２ａは、第１支持基板５ａの各主面５０３ａ、５０４ａを構成するとともに、第１支持基板５ａの各側面５０５ａを構成している。なお、本実施形態では、第１緻密層５２ａは、後述する第１電解質７ａと、第１インターコネクタ９１ａとによって構成されている。第１緻密層５２ａは、第１基板本体部５１ａよりも緻密である。例えば、第１緻密層５２ａの気孔率は、０〜７％程度である。
第１ガス流路５３ａは、第１支持基板５ａの近位端部５０１ａから遠位端部５０２ａまで延びている。第１ガス流路５３ａは、第１支持基板５ａの長手方向（ｘ軸方向）に沿って延びている。また、第１ガス流路５３ａは、第１基板本体部５１ａ内を貫通して延びている。第１ガス流路５３ａの近位端部５３１ａは、第１室４１と連通している。また、第１ガス流路５３ａの遠位端部５３２ａは、後述する連通部材３の流路３０と連通している。
［第１発電素子部］
図３に示すように、複数の第１発電素子部２１ａが、第１支持基板５ａの第１主面５０３ａ及び第２主面５０４ａに支持されている。各第１発電素子部２１ａは、第１支持基板５ａ上において、近位端部５０１ａから遠位端部５０２ｂに向かって互いに間隔をあけて配置されている。すなわち、各第１発電素子部２１ａは、第１支持基板５ａの長手方向（ｘ軸方向）に沿って、間隔をあけて配置されている。また、第１支持基板５ａ上において、各第１発電素子部２１ａは、第１電気的接続部９ａによって、互いに直列に接続されている。
第１発電素子部２１ａは、第１燃料極６ａ、第１電解質７ａ、及び第１空気極８ａを有している。また、第１発電素子部２１ａは、第１反応防止膜１１ａをさらに有している。第１燃料極６ａは、電子伝導性を有する多孔質の材料から構成される焼成体である。第１燃料極６ａは、第１燃料極集電部６１ａと第１燃料極活性部６２ａとを有する。
第１燃料極集電部６１ａは、凹部５１３ａ内に配置されている。凹部５１３ａは、第１基板本体部５１ａに形成されている。詳細には、第１燃料極集電部６１ａは、凹部５１３ａ内に充填されており、凹部５１３ａと同様の外形を有する。各第１燃料極集電部６１ａは、凹部６１１ａ及び凹部６１２ａを有している。第１燃料極活性部６２ａは、凹部６１１ａ内に配置されている。詳細には、第１燃料極活性部６２ａは、凹部６１１ａ内に充填されている。
第１燃料極集電部６１ａ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）とから構成され得る。或いは、第１燃料極集電部６１ａは、ＮｉＯ（酸化ニッケル）とＹ２Ｏ３（イットリア）とから構成されてもよいし、ＮｉＯ（酸化ニッケル）とＣＳＺ（カルシア安定化ジルコニア）とから構成されてもよい。第１燃料極集電部６１ａの厚さ、並びに凹部５１３ａの深さは、５０〜５００μｍ程度である。
第１燃料極活性部６２ａ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）とから構成され得る。或いは、第１燃料極活性部６２ａは、ＮｉＯ（酸化ニッケル）とＧＤＣ（ガドリニウムドープセリア）とから構成されてもよい。第１燃料極活性部６２ａの厚さは、５〜３０μｍである。
第１電解質７ａは、第１燃料極６ａ上を覆うように配置されている。詳細には、第１電解質７ａは、一の第１インターコネクタ９１ａから他の第１インターコネクタ９１ａまで長手方向に延びている。すなわち、長手方向において、第１電解質７ａと第１インターコネクタ９１ａとが交互に配置されている。また、第１電解質７ａは、第１基板本体部５１ａの各主面及び各側面を覆っている。
第１電解質７ａは、第１基板本体部５１ａよりも緻密である。例えば、第１電解質７ａの気孔率は、０〜７％程度である。第１電解質７ａは、イオン伝導性を有し且つ電子伝導性を有さない緻密な材料から構成される焼成体である。第１電解質７ａは、例えば、ＹＳＺ（８ＹＳＺ）（イットリア安定化ジルコニア）から構成され得る。或いは、ＬＳＧＭ（ランタンガレート）から構成されてもよい。第１電解質７ａの厚さは、例えば、３〜５０μｍ程度である。
第１反応防止膜１１ａは、緻密な材料から構成される焼成体である。第１反応防止膜１１ａは、平面視において、第１燃料極活性部６２ａと略同一の形状である。第１反応防止膜１１ａは、第１電解質７ａを介して、第１燃料極活性部６２ａと対応する位置に配置されている。第１反応防止膜１１ａは、第１電解質７ａ内のＹＳＺと第１空気極８ａ内のＳｒとが反応して第１電解質７ａと第１空気極８ａとの界面に電気抵抗が大きい反応層が形成される現象の発生を抑制するために設けられている。第１反応防止膜１１ａは、例えば、ＧＤＣ＝（Ｃｅ，Ｇｄ）Ｏ２（ガドリニウムドープセリア）から構成され得る。第１反応防止膜１１ａの厚さは、例えば、３〜５０μｍ程度である。
第１空気極８ａは、第１反応防止膜１１ａ上に配置されている。第１空気極８ａは、電子伝導性を有する多孔質の材料から構成される焼成体である。第１空気極８ａ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）から構成され得る。或いは、ＬＳＦ＝（Ｌａ，Ｓｒ）ＦｅＯ３（ランタンストロンチウムフェライト）、ＬＮＦ＝Ｌａ（Ｎｉ，Ｆｅ）Ｏ３（ランタンニッケルフェライト）、ＬＳＣ＝（Ｌａ，Ｓｒ）ＣｏＯ３（ランタンストロンチウムコバルタイト）等から構成されてもよい。また、第１空気極８ａは、ＬＳＣＦから構成される第１層（内側層）とＬＳＣから構成される第２層（外側層）との２層によって構成されてもよい。第１空気極８ａの厚さは、例えば、１０〜１００μｍである。
［電気的接続部］
第１電気的接続部９ａは、隣り合う第１発電素子部２１ａを電気的に接続するように構成されている。第１電気的接続部９ａは、第１インターコネクタ９１ａ及び第１空気極集電膜９２ａを有する。第１インターコネクタ９１ａは、凹部６１２ａ内に配置されている。詳細には、第１インターコネクタ９１ａは、凹部６１２ａ内に埋設（充填）されている。第１インターコネクタ９１ａは、電子伝導性を有する緻密な材料から構成される焼成体である。第１インターコネクタ９１ａは、第１基板本体部５１ａよりも緻密である。例えば、第１インターコネクタ９１ａの気孔率は、０〜７％程度である。第１インターコネクタ９１ａは、例えば、ＬａＣｒＯ３（ランタンクロマイト）から構成され得る。或いは、（Ｓｒ，Ｌａ）ＴｉＯ３（ストロンチウムチタネート）から構成されてもよい。第１インターコネクタ９１ａの厚さは、例えば、１０〜１００μｍである。
第１空気極集電膜９２ａは、隣り合う第１発電素子部２１ａの第１インターコネクタ９１ａと第１空気極８ａとの間を延びるように配置される。例えば、図３の左側に配置された第１発電素子部２１ａの第１空気極８ａと、図３の右側に配置された第１発電素子部２１ａの第１インターコネクタ９１ａとを電気的に接続するように、第１空気極集電膜９２ａが配置されている。第１空気極集電膜９２ａは、電子伝導性を有する多孔質の材料から構成される焼成体である。
第１空気極集電膜９２ａ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）から構成され得る。或いは、ＬＳＣ＝（Ｌａ，Ｓｒ）ＣｏＯ３（ランタンストロンチウムコバルタイト）から構成されてもよい。或いは、Ａｇ（銀）、Ａｇ−Ｐｄ（銀パラジウム合金）から構成されてもよい。第１空気極集電膜９２ａの厚さは、例えば、５０〜５００μｍ程度である。
［第２セル］
図４及び図５に示すように、第２セル１０ｂは、第２支持基板５ｂと、複数の第２発電素子部２１ｂと、複数の第２インターコネクタ９１ｂと、を有している。
第２支持基板５ｂは、第２基板本体部５１ｂ、第２緻密層５２ｂ、及び第２ガス流路５３ｂを有している。また、第２支持基板５ｂは、近位端部５０１ｂと遠位端部５０２ｂとを有している。第２支持基板５ｂの近位端部５０１ｂは、マニホールド４の第２挿入孔に挿入されている。
第２支持基板５ｂは、第１主面５０３ｂと、第２主面５０４ｂと、一対の側面５０５ｂとを有している。第２支持基板５ｂの第１主面５０３ｂは、第１支持基板５ａの第１主面５０３ａと同じ方向を向いている。また、第２支持基板５ｂの第２主面５０４ｂは、第１支持基板５ａの第２主面５０４ａと同じ方向を向いている。隣り合う一対の第１及び第２支持基板５ａ、５ｂは、各第１主面５０３ａ、５０３ｂが実質的に同一面内に配置されており、各第２主面５０４ａ、５０４ｂが実質的に同一面内に配置されている。なお、各第１主面５０３ａ、５０３ｂは、各支持基板５ａ、５ｂの厚さ方向（ｚ軸方向）において、互いにずれていてもよい。同様に、第２主面５０４ａ、５０４ｂも、各支持基板５ａ、５ｂの厚さ方向（ｚ軸方向）において、互いにずれていてもよい。
第２基板本体部５１ｂは、複数の第２発電素子部２１ｂを支持している。第２緻密層５２ｂは、第２基板本体部５１ｂを覆っている。第２ガス流路５３ｂは、第２支持基板５ｂの近位端部５０１ｂから遠位端部５０２ｂまで延びている。
各第２発電素子部２１ｂは、第２支持基板５ｂの第１主面５０３ｂ及び第２主面５０４ｂに支持されている。各第２発電素子部２１ｂは、第２支持基板５ｂの長手方向（ｘ軸方向）に沿って、間隔をあけて配置されている。なお、特に限定されるものではないが、各主面５０３ｂ、５０４ｂに形成される第２発電素子部２１ｂの数は、３〜３０個程度とすることができる。なお、第１主面５０３ｂに形成される第２発電素子部２１ｂの数と第２主面５０４ｂに形成される第２発電素子部２１ｂの数とは、互いに異なっていてもよい。また、第１セル１０ａの有する第１発電素子部２１ａの数と、第２セル１０ｂの有する第２発電素子部２１ｂの数とは、互いに異なっていてもよい。また、第２支持基板５ｂ上において、各第２発電素子部２１ｂは、第２電気的接続部９ｂによって、互いに直列に接続されている。
第２発電素子部２１ｂは、第２燃料極６ｂ、第２電解質７ｂ、及び第２空気極８ｂを有している。上述したように、各第２セル１０ｂは、第１セル１０ａと実質的に同じ構成であるため、詳細な説明を省略する。
図１に示すように、第１支持基板５ａの側面５０５ａと第２支持基板５ｂの側面５０５ｂとが対向するように、第１及び第２支持基板５ａ、５ｂが配置されている。第１支持基板５ａと第２支持基板５ｂとの間は隙間が形成されていてもよい。または、第１支持基板５ａの側面５０５ａと第２支持基板５ｂの側面５０５ｂとが接触していてもよい。
［連通部材］
図６に示すように、連通部材３は、第１支持基板５ａの遠位端部５０２ａと第２支持基板５ｂの遠位端部５０２ｂとに亘って延びている。そして、連通部材３は、第１ガス流路５３ａと第２ガス流路５３ｂとを連通させる流路３０を有している。詳細には、流路３０は、各第１ガス流路５３ａの遠位端部５３２ａと各第２ガス流路５３ｂの遠位端部５３２ｂとを連通する。流路３０は、各第１ガス流路５３ａから各第２ガス流路５３ｂまで延びる空間によって構成されている。連通部材３は、第１支持基板５ａと第２支持基板５ｂとに接合されていることが好ましい。
連通部材３は、多孔質である。また、連通部材３は、その外側面を構成する第３緻密層３１を有している。第３緻密層３１は、連通部材３の本体よりも緻密に形成されている。例えば、第３緻密層３１の気孔率は、０〜７％程度である。この第３緻密層３１は、連通部材３と同じ材料や、上述した第１及び第２電解質７ａ、７ｂに使用される材料、結晶化ガラス等によって形成することができる。
［第１発電素子部の面積］
図７に示すように、各第１発電素子部２１ａは、第１支持基板５ａ上において、近位端部５０１ａから遠位端部５０２ａに向かって互いに間隔をあけて配置されている。この各第１発電素子部２１ａのうち、最も近位側（図７の一番下側）に配置された第１発電素子部２１ａを近位第１発電素子部２１ａと称する。なお、近位側とは、ガスが供給される側、すなわち、燃料マニホールド４に近い側を言う。最も近位側に配置された第１発電素子部２１ａとは、最も燃料マニホールド４に近い第１発電素子部２１ａと同義である。
また、各第１発電素子部２１ａのうち、最も遠位側（図７の一番上側）に配置された第１発電素子部２１ａを遠位第１発電素子部２１ａとする。なお、遠位側とは、燃料マニホールド４から遠い側を言う。最も遠位側に配置された第１発電素子部２１ａとは、最も燃料マニホールド４から遠い第１発電素子部２１ａと同義である。
近位第１発電素子部２１ａの面積は、他の第１発電素子部２１ａの面積の平均値よりも大きい。すなわち、近位第１発電素子部２１ａを除いた各第１発電素子部２１ａの面積の平均値よりも、近位第１発電素子部２１ａの面積の方が大きい。また、遠位第１発電素子部２１ａの面積は、他の第１発電素子部２１ａの面積の平均値よりも大きい。すなわち、遠位第１発電素子部２１ａを除いた各第１発電素子部２１ａの面積の平均値よりも、遠位第１発電素子部２１ａの面積の方が大きい。なお、第１発電素子部２１ａの面積は、第１発電素子部２１ａの厚さ方向に沿って見た状態（ｚ軸方向視）において、第１燃料極活性部６２ａ、第１電解質７ａ、及び第１空気極８ａが重複する部分の面積を言う。近位及び遠位第１発電素子部２１ａは、他の第１発電素子部２１ａと比べて、幅方向（ｙ軸方向）の寸法を同じにして、長手方向（ｘ軸方向）の寸法を変えることによって、面積を大きくすることが好ましい。
各第１発電素子部２１ａの面積の比較は、各第１発電素子部２１ａが形成された第１支持基板５ａの面毎に行う。例えば、第１支持基板５ａの両面に各第１発電素子部２１ａが形成されている場合、第１支持基板５ａの第１主面５０３ａに形成された近位第１発電素子部２１ａの面積は、第１支持基板５ａの第１主面５０３ａに形成された他の各第１発電素子部２１ａの面積の平均値よりも大きくなるように設計される。また、第１支持基板５ａの第２主面５０４ａに形成された近位第１発電素子部２１ａの面積は、第１支持基板５ａの第２主面５０４ａに形成された他の各第１発電素子部２１ａの面積の平均値よりも大きくなるように設計される。
近位及び遠位第１発電素子部２１ａは、他の各第１発電素子部２１ａよりも大きい面積を有することが好ましい。例えば、近位第１発電素子部２１ａは、他の全ての第１発電素子部２１ａよりも大きい面積を有する。または、遠位第１発電素子部２１ａは、他の全ての第１発電素子部２１ａよりも大きい面積を有する。なお、近位第１発電素子部２１ａと遠位第１発電素子部２１ａとは、互いに同じ面積を有していてもよい。
また、近位及び遠位第１発電素子部２１ａの面積は、各第１発電素子部２１ａのうち、長手方向の中央部に配置された第１発電素子部２１ａの面積よりも大きい。なお、第１支持基板５ａ上に配置される第１発電素子部２１ａの数が偶数の場合、長手方向の中央部には２つの第１発電素子部２１ａが配置されることになる。そして、近位及び遠位第１発電素子部２１ａの面積は、この２つの第１発電素子部２１ａの各面積よりも大きい。
好ましくは、他の各第１発電素子部２１ａの面積の平均値Ｓ０に対する、近位又は遠位第１発電素子部２１ａの面積Ｓａの割合Ｓａ／Ｓ０は、１．１以上とすることが好ましい。また、上記割合Ｓａ／Ｓ０は、２．５以下とすることが好ましい。
［第２発電素子部の面積］
各第２発電素子部２１ｂは、第２支持基板５ｂ上において、近位端部５０１ｂから遠位端部５０２ｂに向かって互いに間隔をあけて配置されている。この各第２発電素子部２１ｂのうち、最も近位側（図７の一番下側）に配置された第２発電素子部２１ｂを近位第２発電素子部２１ｂとする。また、各第２発電素子部２１ｂのうち、最も遠位側（図７の一番上側）に配置された第２発電素子部２１ｂを遠位第２発電素子部２１ｂとする。
近位第２発電素子部２１ｂの面積は、他の第２発電素子部２１ｂの面積の平均値よりも大きい。すなわち、近位第２発電素子部２１ｂを除いた各第２発電素子部２１ｂの面積の平均値よりも、近位第２発電素子部２１ｂの面積の方が大きい。また、遠位第２発電素子部２１ｂの面積も、他の第２発電素子部２１ｂの面積の平均値よりも大きい。すなわち、遠位第２発電素子部２１ｂを除いた各第２発電素子部２１ｂの面積の平均値よりも、遠位第２発電素子部２１ｂの面積の方が大きい。なお、第２発電素子部２１ｂの面積は、第２発電素子部２１ｂの厚さ方向に沿って見た状態（ｚ軸方向視）において、第２燃料極活性部６２ｂ、第２電解質７ｂ、及び第２空気極８ｂが重複する部分の面積を言う。近位及び遠位第２発電素子部２１ｂは、他の第２発電素子部２１ｂと比べて、幅方向（ｙ軸方向）の寸法を同じにして、長手方向（ｘ軸方向）の寸法を変えることによって、面積を大きくすることが好ましい。なお、各第２発電素子部２１ｂの面積の比較は、各第２発電素子部２１ｂが形成された第２支持基板５ｂの面毎に行う。
近位及び遠位第２発電素子部２１ｂは、他の各第２発電素子部２１ｂよりも大きい面積を有することが好ましい。例えば、近位第２発電素子部２１ｂは、他の全ての第２発電素子部２１ｂよりも大きい面積を有する。または、遠位第２発電素子部２１ｂは、他の全ての第２発電素子部２１ｂよりも大きい面積を有する。なお、近位第２発電素子部２１ｂと遠位第２発電素子部２１ｂとは、互いに同じ面積を有していてもよい。
また、近位及び遠位第２発電素子部２１ｂの面積は、各第２発電素子部２１ｂのうち、長手方向の中央部に配置された第２発電素子部２１ｂの面積よりも大きい。なお、第２支持基板５ｂ上に配置される第２発電素子部２１ｂの数が偶数の場合、長手方向の中央部には２つの第２発電素子部２１ｂが配置されることになる。そして、近位及び遠位第２発電素子部２１ｂの面積は、この２つの第２発電素子部２１ｂの各面積よりも大きい。
好ましくは、他の各第２発電素子部２１ｂの面積の平均値Ｓ０に対する、近位又は遠位第２発電素子部２１ｂの面積Ｓｂの割合Ｓｂ／Ｓ０は、１．１以上とすることが好ましい。また、上記割合Ｓｂ／Ｓ０は、２．５以下とすることが好ましい。
［第１インターコネクタの面積］
図８に示すように、各第１インターコネクタ９１ａは、近位端部から遠位端部に向かって、互いに間隔をあけて配置されている。各第１インターコネクタ９１ａは、第１発電素子部２１ａと電気的に接続されている。詳細には、各第１インターコネクタ９１ａは、隣り合う第１発電素子部２１ａを電気的に接続する。
各第１インターコネクタ９１ａのうち、最も近位側（図８の左側）に配置された第１インターコネクタ９１ａを近位第１インターコネクタ９１ａと称する。また、各第１インターコネクタ９１ａのうち、最も遠位側（図８の右側）に配置された第１インターコネクタ９１ａを遠位第１インターコネクタ９１ａと称する。
近位第１インターコネクタ９１ａは、近位第１発電素子部２１ａよりも近位側に配置されていてもよい。この場合、近位第１インターコネクタ９１ａは、近位第１発電素子部２１ａと、第１集電部材１２ａとを電気的に接続する。詳細には、近位第１インターコネクタ９１ａは、第１空気極集電膜９２ａとともに、近位第１発電素子部２１ａと第１集電部材１２ａとを電気的に接続する。なお、第１集電部材１２ａは、隣り合う第１セル１０ａ同士を電気的に接続する。
近位第１インターコネクタ９１ａの面積は、他の第１インターコネクタ９１ａの面積の平均値よりも大きい。すなわち、近位第１インターコネクタ９１ａを除いた各第１インターコネクタ９１ａの面積の平均値よりも、近位第１インターコネクタ９１ａの面積の方が大きい。また、遠位第１インターコネクタ９１ａの面積も、他の第１インターコネクタ９１ａの面積の平均値よりも大きい。すなわち、遠位第１インターコネクタ９１ａを除いた各第１インターコネクタ９１ａの面積の平均値よりも、遠位第１インターコネクタ９１ａの面積の方が大きい。なお、第１インターコネクタ９１ａの面積は、第１インターコネクタ９１ａの厚さ方向に沿って見た状態（ｚ軸方向視）の面積を言う。近位及び遠位第１インターコネクタ９１ａは、他の第１インターコネクタ９１ａと比べて、幅方向（ｙ軸方向）の寸法を同じにして、長手方向（ｘ軸方向）の寸法を変えることによって、面積を大きくすることが好ましい。なお、各第１インターコネクタ９１ａの面積の比較は、各第１インターコネクタ９１ａが形成された第１支持基板５ａの面毎に行う。
近位及び遠位第１インターコネクタ９１ａは、他の各第１インターコネクタ９１ａよりも大きい面積を有することが好ましい。例えば、近位第１インターコネクタ９１ａは、他の全ての第１インターコネクタ９１ａよりも大きい面積を有する。または、遠位第１インターコネクタ９１ａは、他の全ての第１インターコネクタ９１ａよりも大きい面積を有する。なお、近位第１インターコネクタ９１ａと遠位第１インターコネクタ９１ａとは、互いに同じ面積を有していてもよい。
近位及び遠位第１インターコネクタ９１ａの面積は、各第１インターコネクタ９１ａのうち、長手方向の中央部に配置された第１インターコネクタ９１ａの面積よりも大きい。なお、第１支持基板５ａ上に配置される第１インターコネクタ９１ａの数が偶数の場合、長手方向の中央部には２つの第１インターコネクタ９１ａが配置されることになる。そして、近位及び遠位第１インターコネクタ９１ａの面積は、この２つの第１インターコネクタ９１ａの各面積よりも大きい。
好ましくは、他の各第１インターコネクタ９１ａの面積の平均値Ｓ０に対する、近位または遠位第１インターコネクタ９１ａの面積Ｓａの割合Ｓａ／Ｓ０は、１．１以上とすることが好ましい。また、上記割合Ｓａ／Ｓ０は、２．５以下とすることが好ましい。
［第２インターコネクタの面積］
図９に示すように、各第２インターコネクタ９１ｂは、近位端部から遠位端部に向かって、互いに間隔をあけて配置されている。各第２インターコネクタ９１ｂは、第２発電素子部２１ｂと電気的に接続される。詳細には、各第２インターコネクタ９１ｂは、隣り合う第２発電素子部２１ｂを電気的に接続する。
各第２インターコネクタ９１ｂのうち、最も近位側（図９の左側）に配置された第２インターコネクタ９１ｂを近位第２インターコネクタ９１ｂと称する。また、各第２インターコネクタ９１ｂのうち、最も遠位側（図９の右側）に配置された第２インターコネクタ９１ｂを遠位第２インターコネクタ９１ｂと称する。
近位第２インターコネクタ９１ｂは、近位第２発電素子部２１ｂよりも近位側に配置されていてもよい。この場合、近位第２インターコネクタ９１ｂは、近位第２発電素子部２１ｂと、第２集電部材１２ｂとを電気的に接続する。詳細には、近位第２インターコネクタ９１ｂは、第２空気極集電膜９２ｂとともに、近位第２発電素子部２１ｂと第２集電部材１２ｂとを電気的に接続する。
近位第２インターコネクタ９１ｂの面積は、他の第２インターコネクタ９１ｂの面積の平均値よりも大きい。すなわち、近位第２インターコネクタ９１ｂを除いた各第２インターコネクタ９１ｂの面積の平均値よりも、近位第２インターコネクタ９１ｂの面積の方が大きい。また、遠位第２インターコネクタ９１ｂの面積も、他の第２インターコネクタ９１ｂの面積の平均値よりも大きい。すなわち、遠位第２インターコネクタ９１ｂを除いた各第２インターコネクタ９１ｂの面積の平均値よりも、遠位第２インターコネクタ９１ｂの面積の方が大きい。なお、第２インターコネクタ９１ｂの面積は、第２インターコネクタ９１ｂの厚さ方向に沿って見た状態（ｚ軸方向視）の面積を言う。近位及び遠位第２インターコネクタ９１ｂは、他の第２インターコネクタ９１ｂと比べて、幅方向（ｙ軸方向）の寸法を同じにして、長手方向（ｘ軸方向）の寸法を変えることによって、面積を大きくすることが好ましい。なお、各第２インターコネクタ９１ｂの面積の比較は、各第２インターコネクタ９１ｂが形成された第２支持基板５ｂの面毎に行う。
近位及び遠位第２インターコネクタ９１ｂは、他の各第２インターコネクタ９１ｂよりも大きい面積を有することが好ましい。例えば、近位第２インターコネクタ９１ｂは、他の全ての第２インターコネクタ９１ｂよりも大きい面積を有する。または、遠位第２インターコネクタ９１ｂは、他の全ての第２インターコネクタ９１ｂよりも大きい面積を有する。なお、近位第２インターコネクタ９１ｂと遠位第２インターコネクタ９１ｂとは、互いに同じ面積を有していてもよい。
近位及び遠位第２インターコネクタ９１ｂの面積は、各第２インターコネクタ９１ｂのうち、長手方向の中央部に配置された第２インターコネクタ９１ｂの面積よりも大きい。なお、第２支持基板５ｂ上に配置される第２インターコネクタ９１ｂの数が偶数の場合、長手方向の中央部には２つの第２インターコネクタ９１ｂが配置されることになる。そして、近位及び遠位第２インターコネクタ９１ｂの面積は、この２つの第２インターコネクタ９１ｂの各面積よりも大きい。
好ましくは、他の各第２インターコネクタ９１ｂの面積の平均値Ｓ０に対する、近位または遠位第２インターコネクタ９１ｂの面積Ｓａの割合Ｓａ／Ｓ０は、１．１以上とすることが好ましい。また、上記割合Ｓａ／Ｓ０は、２．５以下とすることが好ましい。
［発電方法］
上述したように構成された燃料電池スタック１００では、マニホールド４の第１室４１に水素ガスなどの燃料ガスを供給するとともに、第１及び第２セル１０ａ、１０ｂを空気などの酸素を含むガスに曝す。すると、第１空気極８ａ及び第２空気極８ｂにおいて下記（１）式に示す化学反応が起こり、第１燃料極６ａ及び第２燃料極６ｂにおいて下記（２）式に示す化学反応が起こり、電流が流れる。
（１／２）・Ｏ２＋２ｅ−→Ｏ２ − …（１）
Ｈ２＋Ｏ２ −→Ｈ２Ｏ＋２ｅ− …（２）
詳細には、第１室４１に供給された燃料ガスは、各第１セル１０ａの第１ガス流路５３ａ内を流れ、各第１発電素子部２１ａの第１燃料極６ａにおいて、上記（２）式に示す化学反応が起こる。各第１燃料極６ａにおいて未反応であった燃料ガスは、第１ガス流路５３ａを出て連通部材３の流路３０を介して第２ガス流路５３ｂへ供給される。そして、第２ガス流路５３ｂへ供給された燃料ガスは、第２セル１０ｂの第２燃料極６ｂにおいて上記（２）式に示す化学反応が起こる。第２燃料極６ｂにおいて未反応であった燃料ガスは、マニホールド４の第２室４２へ回収される。
［変形例］
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。
変形例１
上記実施形態では、第１セル１０ａにおいて、近位第１発電素子部２１ａ、及び遠位第１発電素子部２１ａの両方が他の第１発電素子部２１ａの面積の平均値よりも大きい面積を有しているが、特にこれに限定されない。たとえば、近位及び遠位第１発電素子部２１ａのどちらか一方のみが他の第１発電素子部２１ａの面積の平均値よりも大きい面積を有する構成であってもよい。
変形例２
上記実施形態では、第２セル１０ｂにおいて、近位第２発電素子部２１ｂ、及び遠位第２発電素子部２１ｂの両方が他の第２発電素子部２１ｂの面積の平均値よりも大きい面積を有しているが、特にこれに限定されない。たとえば、近位及び遠位第２発電素子部２１ｂのどちらか一方のみが他の第２発電素子部２１ｂの面積の平均値よりも大きい面積を有する構成であってもよい。
変形例３
上記実施形態では、第１セル１０ａにおいて、近位第１インターコネクタ９１ａ、及び遠位第１インターコネクタ９１ａの両方が他の第１インターコネクタ９１ａの面積の平均値よりも大きい面積を有しているが、特にこれに限定されない。たとえば、近位及び遠位第１インターコネクタ９１ａのどちらか一方のみが他の第１インターコネクタ９１ａの面積の平均値よりも大きい面積を有する構成であってもよい。
変形例４
上記実施形態では、第２セル１０ｂにおいて、近位第２インターコネクタ９１ｂ、及び遠位第２インターコネクタ９１ｂの両方が他の第２インターコネクタ９１ｂの面積の平均値よりも大きい面積を有しているが、特にこれに限定されない。たとえば、近位及び遠位第２インターコネクタ９１ｂのどちらか一方のみが他の第２インターコネクタ９１ｂの面積の平均値よりも大きい面積を有する構成であってもよい。
変形例５
上記実施形態では、第１支持基板５ａは複数の第１ガス流路５３ａを有しているが、第１ガス流路５３ａの数は１つでもよい。なお、この場合、第１ガス流路５３ａは扁平状であることが好ましい。
変形例６
上記実施形態では、第１主面５０３ａに配置された各第１発電素子部２１ａは、互いに直列に接続されているが、第１主面５０３ａに配置された各第１発電素子部２１ａの全てが直列に接続されている必要は無い。なお、他の主面５０３ｂ、５０４ａ、５０４ｂに配置された各発電素子部についても同様である。
変形例７
第１セル１０ａにおいて、第１主面５０３ａに形成された各第１発電素子部２１ａと第２主面５０４ａに形成された各第１発電素子部２１ａとの間は、互いに電気的に接続されていなくてもよいし、複数の箇所で電気的に接続されていてもよい。なお、第２セル１０ｂにおいて同様である。
変形例８
上記実施形態では、各第１発電素子部２１ａは、第１主面５０３ａと第２主面５０４ａの両面に配置されているが、どちらか一方の面のみに配置されていてもよい。なお、各第２発電素子部２１ｂについても同様である。
変形例９
上記実施形態では、第１支持基板５ａ及び第２支持基板５ｂは、平板型に構成されているが、円筒型に構成されていてもよい。
変形例１０
上記実施形態の燃料電池スタック１００は、第１セル１０ａ及び第２セル１０ｂをそれぞれ複数備えているが、第１セル１０ａ及び第２セル１０ｂをそれぞれ１枚ずつ備えるような構成であってもよい。
変形例１１
上記実施形態では、燃料電池スタック１００が第１セル１０ａと第２セル１０ｂとの組を複数備えているが、少なくとも１組の第１セル１０ａ及び第２セル１０ｂが本発明に係る構成を有していればよい。
変形例１２
上記実施形態では、隣り合う第１セル１０ａ間を電気的に接続する第１集電部材１２ａは、近位第１インターコネクタ９１ａと電気的に接続しているが、特にこれに限定されない。例えば、第１集電部材１２ａは、近位第１インターコネクタ９１ａ以外の第１インターコネクタ９１ａと電気的に接続されていてもよい。また、複数の第１集電部材１２ａによって、隣り合う第１セル１０ａ間を電気的に接続していてもよい。さらには第１セル１０ａと第２セル１０ｂとが電気的に接続されていてもよい。
変形例１３
第１セル１０ａの幅（ｙ軸方向の寸法）と第２セル１０ｂの幅（ｙ軸方向の寸法）とは異なっていてもよい。詳細には、第１発電素子部２１ａの幅（ｙ軸方向の寸法）と第２発電素子部２１ｂの幅（ｙ軸方向の寸法）は異なっていてもよい。例えば、第２セル１０ｂを流れる燃料ガスの濃度は第１セル１０ａを流れる燃料ガスの濃度よりも低くなるため、第２発電素子部２１ｂの幅を第１発電素子部２１ａの幅よりも広くすることが好ましい。
変形例１４
各第１セル１０ａの幅は、互いに異なっていてもよい。詳細には、各第１発電素子部２１ａの幅は、互いに異なっていてもよい。例えば、ある第１支持基板５ａに形成された各第１発電素子部２１ａの幅と、別の第１支持基板５ａに形成された各第１発電素子部２１ａの幅とは、異なっていてもよい。なお、各第２セル１０ｂの幅についても同様である。
変形例１５
上記実施形態では、第１セル１０ａ及び第２セル１０ｂは、マニホールド４の長手方向（ｚ軸方向）に並んでいるが、マニホールド４の幅方向（ｙ軸方向）に並んでいてもよい。
変形例１６
実施形態では、連通部材３は多孔質であるが、連通部材３は金属によって構成されていてもよい。具体的には、連通部材３は、Ｆｅ−Ｃｒ合金、Ｎｉ基合金、又はＭｇＯ系セラミックス材料（第１及び第２支持基板５ａ、５ｂと同じ材料でも良い）などによって構成することができる。
変形例１７
上記実施形態では、連通部材３の流路３０は空間によって構成されていたが、連通部材３の流路３０の構成はこれに限定されない。例えば、図１０に示すように、連通部材３の流路３０は、連通部材３内に形成された複数の気孔によって構成することができる。
２１ａ ：第１発電素子部
２１ｂ ：第２発電素子部
３ ：連通部材
５ａ ：第１支持基板
５１ａ ：第１基板本体部
５２ａ ：第１緻密層
５３ａ ：第１ガス流路
５０１ａ ：近位端部
５０２ａ ：遠位端部
５ｂ ：第２支持基板
５１ｂ ：第２基板本体部
５２ｂ ：第２緻密層
５３ｂ ：第２ガス流路
５０１ｂ ：近位端部
５０２ｂ ：遠位端部
９１ａ 第１インターコネクタ
９１ｂ 第２インターコネクタ
１００ ：燃料電池スタック

Claims (13)

  1. 第１基板本体部、前記第１基板本体部を覆う第１緻密層、及び近位端部から遠位端部まで延び燃料ガスが供給される第１ガス流路、を有し、厚さ方向に配列される複数の第１支持基板と、
    前記第１支持基板上において、近位端部から遠位端部に向かって互いに間隔をあけて配置される複数の第１発電素子部と、
    第２基板本体部、前記第２基板本体部を覆う第２緻密層、及び前記近位端部から遠位端部まで延び燃料ガスが供給される第２ガス流路、を有し、厚さ方向に配列される複数の第２支持基板と、
    前記第２支持基板上において、近位端部から遠位端部に向かって互いに間隔をあけて配置される複数の第２発電素子部と、
    前記第１支持基板及び前記第２支持基板の各近位端部を支持するマニホールドと、
    前記第１支持基板の遠位端部と前記第２支持基板の遠位端部とに亘って延び、前記第１ガス流路と前記第２ガス流路とを連通させる連通部材と、
    を備え、
    前記各第２発電素子部のうち、最も近位側に配置された近位第２発電素子部の面積は、他の前記第２発電素子部の面積の平均値よりも大きく、
    前記マニホールドは、ガス供給部が接続される第１室と、ガス排出部が接続される第２室と、を有し、
    前記第１支持基板と前記第２支持基板とは、前記第１支持基板及び前記第２支持基板の幅方向に配列され、
    前記第１ガス流路の近位端部は、前記第１室と連通し、
    前記第２ガス流路の近位端部は、前記第２室と連通する、
    燃料電池スタック。
  2. 前記各第２発電素子部のうち、最も遠位側に配置された遠位第２発電素子部の面積は、他の前記第２発電素子部の面積の平均値よりも大きい、
    請求項１に記載の燃料電池スタック。
  3. 前記各第１発電素子部のうち、最も近位側に配置された近位第１発電素子部の面積は、他の前記第１発電素子部の面積の平均値よりも大きい、
    請求項１又は２に記載の燃料電池スタック。
  4. 前記各第１発電素子部のうち、最も遠位側に配置された遠位第１発電素子部の面積は、他の前記第１発電素子部の面積の平均値よりも大きい、
    請求項１から３のいずれかに記載の燃料電池スタック。
  5. 前記各第１発電素子部と電気的に接続される複数の第１インターコネクタと、
    前記各第２発電素子部と電気的に接続される複数の第２インターコネクタと、
    をさらに備える、請求項１から４のいずれかに記載の燃料電池スタック。
  6. 前記各第１インターコネクタのうち、最も近位側に配置された近位第１インターコネクタの面積は、他の第１インターコネクタの面積の平均値よりも大きい、
    請求項５に記載の燃料電池スタック。
  7. 前記各第１インターコネクタのうち、最も遠位側に配置された遠位第１インターコネクタの面積は、他の第１インターコネクタの面積の平均値よりも大きい、
    請求項５又は６に記載の燃料電池スタック。
  8. 前記各第２インターコネクタのうち、最も近位側に配置された近位第２インターコネクタの面積は、他の第２インターコネクタの面積の平均値よりも大きい、
    請求項５から７のいずれかに記載の燃料電池スタック。
  9. 前記各第２インターコネクタのうち、最も遠位側に配置された遠位第２インターコネクタの面積は、他の第２インターコネクタの面積の平均値よりも大きい、
    請求項５から８のいずれかに記載の燃料電池スタック。
  10. 第１基板本体部、前記第１基板本体部を覆う第１緻密層、及び近位端部から遠位端部まで延び燃料ガスが供給される第１ガス流路、を有する第１支持基板と、
    前記第１支持基板上において、近位端部から遠位端部に向かって互いに間隔をあけて配置される複数の第１発電素子部と、
    第２基板本体部、前記第２基板本体部を覆う第２緻密層、及び前記近位端部から遠位端部まで延び燃料ガスが供給される第２ガス流路、を有する第２支持基板と、
    前記第２支持基板上において、近位端部から遠位端部に向かって互いに間隔をあけて配置される複数の第２発電素子部と、
    前記第１支持基板及び前記第２支持基板の各近位端部を支持するマニホールドと、
    前記第１支持基板の遠位端部と前記第２支持基板の遠位端部とに亘って延び、前記第１ガス流路と前記第２ガス流路とを連通させる連通部材と、
    前記各第１発電素子部と電気的に接続される複数の第１インターコネクタと、
    前記各第２発電素子部と電気的に接続される複数の第２インターコネクタと、
    を備え、
    前記各第２発電素子部のうち、最も近位側に配置された近位第２発電素子部の面積は、他の前記第２発電素子部の面積の平均値よりも大きく、
    前記各第１インターコネクタのうち、最も近位側に配置された近位第１インターコネクタの面積は、他の第１インターコネクタの面積の平均値よりも大きい、
    燃料電池スタック。
  11. 第１基板本体部、前記第１基板本体部を覆う第１緻密層、及び近位端部から遠位端部まで延び燃料ガスが供給される第１ガス流路、を有する第１支持基板と、
    前記第１支持基板上において、近位端部から遠位端部に向かって互いに間隔をあけて配置される複数の第１発電素子部と、
    第２基板本体部、前記第２基板本体部を覆う第２緻密層、及び前記近位端部から遠位端部まで延び燃料ガスが供給される第２ガス流路、を有する第２支持基板と、
    前記第２支持基板上において、近位端部から遠位端部に向かって互いに間隔をあけて配置される複数の第２発電素子部と、
    前記第１支持基板及び前記第２支持基板の各近位端部を支持するマニホールドと、
    前記第１支持基板の遠位端部と前記第２支持基板の遠位端部とに亘って延び、前記第１ガス流路と前記第２ガス流路とを連通させる連通部材と、
    前記各第１発電素子部と電気的に接続される複数の第１インターコネクタと、
    前記各第２発電素子部と電気的に接続される複数の第２インターコネクタと、
    を備え、
    前記各第２発電素子部のうち、最も近位側に配置された近位第２発電素子部の面積は、他の前記第２発電素子部の面積の平均値よりも大きく、
    前記各第１インターコネクタのうち、最も遠位側に配置された遠位第１インターコネクタの面積は、他の第１インターコネクタの面積の平均値よりも大きい、
    燃料電池スタック。
  12. 第１基板本体部、前記第１基板本体部を覆う第１緻密層、及び近位端部から遠位端部まで延び燃料ガスが供給される第１ガス流路、を有する第１支持基板と、
    前記第１支持基板上において、近位端部から遠位端部に向かって互いに間隔をあけて配置される複数の第１発電素子部と、
    第２基板本体部、前記第２基板本体部を覆う第２緻密層、及び前記近位端部から遠位端部まで延び燃料ガスが供給される第２ガス流路、を有する第２支持基板と、
    前記第２支持基板上において、近位端部から遠位端部に向かって互いに間隔をあけて配置される複数の第２発電素子部と、
    前記第１支持基板及び前記第２支持基板の各近位端部を支持するマニホールドと、
    前記第１支持基板の遠位端部と前記第２支持基板の遠位端部とに亘って延び、前記第１ガス流路と前記第２ガス流路とを連通させる連通部材と、
    前記各第１発電素子部と電気的に接続される複数の第１インターコネクタと、
    前記各第２発電素子部と電気的に接続される複数の第２インターコネクタと、
    を備え、
    前記各第２発電素子部のうち、最も近位側に配置された近位第２発電素子部の面積は、他の前記第２発電素子部の面積の平均値よりも大きく、
    前記各第２インターコネクタのうち、最も近位側に配置された近位第２インターコネクタの面積は、他の第２インターコネクタの面積の平均値よりも大きい、
    燃料電池スタック。
  13. 第１基板本体部、前記第１基板本体部を覆う第１緻密層、及び近位端部から遠位端部まで延び燃料ガスが供給される第１ガス流路、を有する第１支持基板と、
    前記第１支持基板上において、近位端部から遠位端部に向かって互いに間隔をあけて配置される複数の第１発電素子部と、
    第２基板本体部、前記第２基板本体部を覆う第２緻密層、及び前記近位端部から遠位端部まで延び燃料ガスが供給される第２ガス流路、を有する第２支持基板と、
    前記第２支持基板上において、近位端部から遠位端部に向かって互いに間隔をあけて配置される複数の第２発電素子部と、
    前記第１支持基板及び前記第２支持基板の各近位端部を支持するマニホールドと、
    前記第１支持基板の遠位端部と前記第２支持基板の遠位端部とに亘って延び、前記第１ガス流路と前記第２ガス流路とを連通させる連通部材と、
    前記各第１発電素子部と電気的に接続される複数の第１インターコネクタと、
    前記各第２発電素子部と電気的に接続される複数の第２インターコネクタと、
    を備え、
    前記各第２発電素子部のうち、最も近位側に配置された近位第２発電素子部の面積は、他の前記第２発電素子部の面積の平均値よりも大きく、
    前記各第２インターコネクタのうち、最も遠位側に配置された遠位第２インターコネクタの面積は、他の第２インターコネクタの面積の平均値よりも大きい、
    燃料電池スタック。
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