JP6861185B2 - Electrochemical reaction unit and electrochemical reaction cell stack - Google Patents

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Description

本明細書によって開示される技術は、電気化学反応単位に関する。 The techniques disclosed herein relate to electrochemical reaction units.

水素と酸素との電気化学反応を利用して発電を行う燃料電池の１つとして、固体酸化物形の燃料電池（以下、「ＳＯＦＣ」という）が知られている。ＳＯＦＣの構成単位である燃料電池発電単位（以下、「発電単位」という）は、燃料電池単セル（以下、「単セル」という）を備える。単セルは、電解質層と、電解質層を挟んで所定の方向に互いに対向する２つの電極（空気極および燃料極）とを含む。また、発電単位は、隣り合う他の発電単位との電気的接続を確保しつつ反応ガスの混合を防止するインターコネクタと、インターコネクタと電極との間に配置されて両者を電気的に接続する金属製の集電部材とを備える。 A solid oxide fuel cell (hereinafter referred to as "SOFC") is known as one of the fuel cells that generate electricity by utilizing an electrochemical reaction between hydrogen and oxygen. The fuel cell power generation unit (hereinafter, referred to as “power generation unit”), which is a constituent unit of the SOFC, includes a fuel cell single cell (hereinafter, referred to as “single cell”). A single cell includes an electrolyte layer and two electrodes (air electrode and fuel electrode) that face each other in a predetermined direction with the electrolyte layer in between. Further, the power generation unit is an interconnector that prevents mixing of the reaction gas while ensuring an electrical connection with other adjacent power generation units, and is arranged between the interconnector and the electrode to electrically connect the two. It is equipped with a metal current collecting member.

発電単位において、インターコネクタから汚染物質（例えば、Ｃｒ(クロム)）が放出されて拡散し、該汚染物質が電極（例えば、空気極）の表面に付着すると、電極反応速度が低下する「電極の被毒」と呼ばれる現象が発生するおそれがある。従来、電極の被毒の発生を抑制するために、インターコネクタの表面に、インターコネクタからの汚染物質の放出・拡散を抑制する導電性のコートを形成する技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。 In the power generation unit, when a contaminant (for example, Cr (chromium)) is released from the interconnector and diffuses, and the contaminant adheres to the surface of the electrode (for example, an air electrode), the electrode reaction rate decreases. A phenomenon called "poisoning" may occur. Conventionally, in order to suppress the occurrence of poisoning of electrodes, a technique of forming a conductive coat that suppresses the release and diffusion of contaminants from the interconnector is known on the surface of the interconnector (for example, a patent). Reference 1).

特開２０１５−１５３６７２号公報JP-A-2015-153672

上記従来の技術では、インターコネクタに導電性のコートを形成する必要があり、製造工程の煩雑化・高コスト化を招いている。 In the above-mentioned conventional technique, it is necessary to form a conductive coat on the interconnector, which causes complicated manufacturing process and high cost.

他方、インターコネクタ用の金属材料（例えば、ステンレス鋼）に特定の処理（例えば、アニール処理）を行うことにより、被膜（例えば、アルミナ被膜やクロミア被膜）が形成されることが知られている。以下、被膜形成後のインターコネクタにおいて、被膜以外の部分を基部という。被膜が形成されたインターコネクタでは、被膜の存在により、基部からの汚染物質の放出・拡散が抑制されるため、電極の被毒の発生を抑制することができる。しかしながら、一般に、被膜は基部より電気抵抗が高いため、被膜が形成されたインターコネクタを用いると、インターコネクタと集電部材との間の電気的接続性が低下し、その結果、発電単位の電気的性能が低下するおそれがある。 On the other hand, it is known that a coating (for example, an alumina coating or a chromia coating) is formed by performing a specific treatment (for example, annealing treatment) on a metal material for an interconnector (for example, stainless steel). Hereinafter, in the interconnector after the coating film is formed, the portion other than the coating film is referred to as a base portion. In the interconnector on which the coating is formed, the presence of the coating suppresses the release and diffusion of contaminants from the base, so that the occurrence of poisoning of the electrode can be suppressed. However, in general, the coating has a higher electrical resistance than the base, so the use of a coating-formed interconnector reduces the electrical connectivity between the interconnector and the current collector, resulting in electricity in the unit of power generation. Performance may deteriorate.

このように、従来の技術では、発電単位の製造工程の煩雑化・高コスト化を回避しつつ、かつ、発電単位の電気的性能の低下を抑制しつつ、電極の被毒の発生を抑制することが困難である、という課題がある。 As described above, in the conventional technology, the occurrence of electrode poisoning is suppressed while avoiding the complexity and cost increase of the manufacturing process of the power generation unit and suppressing the deterioration of the electrical performance of the power generation unit. There is a problem that it is difficult.

なお、このような課題は、燃料電池発電単位に限らず、水の電気分解反応を利用して水素の生成を行う固体酸化物形の電解セル（以下、「ＳＯＥＣ」という）の構成単位である電解セル単位にも共通の課題である。なお、本明細書では、燃料電池発電単位と電解セル単位とをまとめて、電気化学反応単位と呼ぶ。また、このような課題は、固体酸化物形に限らず、他のタイプの電気化学反応単位にも共通の課題である。 It should be noted that such a problem is not limited to the fuel cell power generation unit, but is a constituent unit of a solid oxide fuel cell (hereinafter referred to as “SOEC”) that generates hydrogen by utilizing the electrolysis reaction of water. This is also a common issue for electrolytic cell units. In this specification, the fuel cell power generation unit and the electrolytic cell unit are collectively referred to as an electrochemical reaction unit. Moreover, such a problem is common not only to the solid oxide fuel cell but also to other types of electrochemical reaction units.

本明細書では、上述した課題を解決することが可能な技術を開示する。 This specification discloses a technique capable of solving the above-mentioned problems.

本明細書に開示される技術は、例えば、以下の形態として実現することが可能である。 The techniques disclosed herein can be realized, for example, in the following forms.

（１）本明細書に開示される電気化学反応単位は、電解質層と前記電解質層を挟んで第１の方向に互いに対向する空気極および燃料極とを含む電気化学反応単セルと、前記空気極と前記燃料極との一方である第１の電極に対向するように配置されたインターコネクタと、前記インターコネクタと前記第１の電極との間に配置され、前記インターコネクタに接すると共に、前記第１の電極と電気的に接続された金属製の第１の集電部材と、を備える電気化学反応単位において、前記インターコネクタは、金属により構成された基部と、前記基部を覆い、前記基部より電気抵抗の高い高抵抗被膜と、を有し、前記インターコネクタと前記第１の集電部材とが接する位置に、前記インターコネクタと前記第１の集電部材とを接合する第１の溶接部が形成されている。本電気化学反応単位では、インターコネクタが高抵抗被膜を有するため、基部からの汚染物質の放出・拡散を抑制することができ、その結果、電極の被毒の発生を抑制することができる。そのため、本電気化学反応単位によれば、電気化学反応単位の製造工程の煩雑化・高コスト化を回避しつつ、電極の被毒の発生を抑制することができる。また、本電気化学反応単位では、インターコネクタが高抵抗被膜を有するため、インターコネクタと第１の集電部材との間の電気的接続性が低下し、その結果、電気化学反応単位の電気的性能が低下するおそれがある。しかしながら、本電気化学反応単位では、インターコネクタと第１の集電部材とを接合する第１の溶接部が形成されているため、第１の溶接部を介してインターコネクタと第１の集電部材とが良好に電気的に接続され、その結果、電気化学反応単位の電気的性能の低下を抑制することができる。従って、本電気化学反応単位によれば、電気化学反応単位の製造工程の煩雑化・高コスト化を回避しつつ、かつ、電気化学反応単位の電気的性能の低下を抑制しつつ、電極の被毒の発生を抑制することができる。 (1) The electrochemical reaction unit disclosed in the present specification includes an electrochemical reaction single cell including an electrolyte layer and an air electrode and a fuel electrode facing each other in a first direction with the electrolyte layer interposed therebetween, and the air. An interconnector arranged so as to face the first electrode, which is one of the pole and the fuel electrode, and an interconnector arranged between the interconnector and the first electrode, in contact with the interconnector, and as described above. In an electrochemical reaction unit comprising a first metal current collecting member electrically connected to a first electrode, the interconnector covers a base made of metal and the base, and the base. A first welding having a high resistance coating having a higher electrical resistance and joining the interconnector and the first current collecting member at a position where the interconnector and the first current collecting member are in contact with each other. The part is formed. In this electrochemical reaction unit, since the interconnector has a high resistance film, it is possible to suppress the release / diffusion of contaminants from the base, and as a result, it is possible to suppress the occurrence of poisoning of the electrode. Therefore, according to the present electrochemical reaction unit, it is possible to suppress the occurrence of electrode poisoning while avoiding complicated and costly manufacturing processes of the electrochemical reaction unit. Further, in the present electrochemical reaction unit, since the interconnector has a high resistance coating, the electrical connectivity between the interconnector and the first current collecting member is lowered, and as a result, the electrical of the electrochemical reaction unit is reduced. Performance may deteriorate. However, in this electrochemical reaction unit, since the first welded portion for joining the interconnector and the first current collecting member is formed, the interconnector and the first current collecting portion are formed through the first welded portion. The members are well electrically connected, and as a result, deterioration of the electrical performance of the electrochemical reaction unit can be suppressed. Therefore, according to the present electrochemical reaction unit, the electrode cover while avoiding the complicated manufacturing process and the high cost of the electrochemical reaction unit and suppressing the deterioration of the electrical performance of the electrochemical reaction unit. The generation of poison can be suppressed.

（２）上記電気化学反応単位において、前記第１の集電部材は、前記インターコネクタに接する板状の第１のインターコネクタ対向部と、前記第１の電極と電気的に接続された板状の第１の電極対向部と、前記第１のインターコネクタ対向部と前記第１の電極対向部とを結ぶ第１の連接部と、を含み、前記電気化学反応単位は、さらに、前記第１の集電部材の前記第１のインターコネクタ対向部と前記第１の電極対向部との間に配置された金属製のスペーサを備え、前記第１の溶接部は、前記インターコネクタと前記第１の集電部材の前記第１のインターコネクタ対向部と前記スペーサとを接合するように形成されている構成としてもよい。本電気化学反応単位では、第１の電極とインターコネクタとの間の導電経路として、第１の電極から第１の集電部材の第１の電極対向部と第１の連接部と第１のインターコネクタ対向部とを通ってインターコネクタに至る第１の導電経路に加えて、第１の電極から第１の集電部材の第１の電極対向部とスペーサと第１の溶接部とを通ってインターコネクタに至る第２の導電経路も存在する。このように、本電気化学反応単位によれば、第１の溶接部の存在により、第１の電極とインターコネクタとの間の導電経路を増やすことができるため、第１の電極とインターコネクタとの間の電気的接続性を向上させることができ、その結果、電気化学反応単位の電気的性能を向上させることができる。さらに、本電気化学反応単位によれば、第１の溶接部の存在により、第１の集電部材に対してスペーサの位置がずれることを抑制することができ、スペーサの位置がずれることに起因して第１の集電部材と第１の電極およびインターコネクタとの電気的接続性が低下することを抑制することができる。 (2) In the electrochemical reaction unit, the first current collecting member has a plate-like first interconnector facing portion in contact with the interconnector and a plate-like electrically connected portion to the first electrode. The electrochemical reaction unit further includes the first electrode facing portion of the above, a first connecting portion connecting the first interconnector facing portion and the first electrode facing portion, and the electrochemical reaction unit further comprises the first electrode facing portion. A metal spacer is provided between the first interconnector facing portion and the first electrode facing portion of the current collecting member, and the first welded portion is the interconnector and the first. The spacer may be formed so as to join the first interconnector facing portion of the current collecting member of the above and the spacer. In this electrochemical reaction unit, as a conductive path between the first electrode and the interconnector, the first electrode facing portion of the first current collecting member, the first electrode connecting portion, and the first connecting portion are used. In addition to the first conductive path through the interconnector facing portion to the interconnector, the first electrode facing portion of the first current collecting member, the spacer, and the first welded portion pass through. There is also a second conductive path leading to the interconnector. Thus, according to the present electrochemical reaction unit, the presence of the first weld can increase the conductive path between the first electrode and the interconnector, so that the first electrode and the interconnector The electrical connectivity between the two can be improved, and as a result, the electrical performance of the electrochemical reaction unit can be improved. Further, according to the present electrochemical reaction unit, the presence of the first welded portion can prevent the spacer from being displaced with respect to the first current collecting member, which is caused by the displacement of the spacer. Therefore, it is possible to suppress a decrease in electrical connectivity between the first current collecting member and the first electrode and the interconnector.

（３）上記電気化学反応単位において、前記第１の溶接部における前記第１の集電部材の前記第１の電極対向部側の端部は、前記第１の電極対向部から離間している構成としてもよい。本電気化学反応単位では、第１の溶接部によってスペーサと第１の集電部材の第１の電極対向部とが接合されていないため、スペーサと電気化学反応単セル（第１の電極）との間で第１の電極対向部の位置が可変となっている。従って、本電気化学反応単位によれば、位置が可変である第１の電極対向部の存在により、電気化学反応単セルにかかる第１の方向の応力を効果的に緩和することができ、電気化学反応単セルの損傷（割れ等）の発生を効果的に抑制することができる。 (3) In the electrochemical reaction unit, the end portion of the first current collecting member in the first welded portion on the side facing the first electrode is separated from the first electrode facing portion. It may be configured. In this electrochemical reaction unit, since the spacer and the first electrode facing portion of the first current collecting member are not joined by the first welded portion, the spacer and the electrochemical reaction single cell (first electrode) are used. The position of the first electrode facing portion is variable between the two. Therefore, according to the present electrochemical reaction unit, the presence of the first electrode facing portion having a variable position can effectively relieve the stress in the first direction applied to the electrochemical reaction single cell, and electricity can be obtained. Chemical reaction It is possible to effectively suppress the occurrence of damage (cracking, etc.) to a single cell.

（４）上記電気化学反応単位において、さらに、前記インターコネクタの表面の内、前記第１の集電部材が接する一方の面とは反対側の他方の面に接する金属製の第２の集電部材を備え、前記第１の溶接部は、前記第２の集電部材と前記インターコネクタと前記第１の集電部材とを接合するように形成されている構成としてもよい。本電気化学反応単位によれば、第１の溶接部を介してインターコネクタと第１の集電部材とが良好に電気的に接続され、かつ、第１の溶接部を介してインターコネクタと第２の側集電部材とが良好に電気的に接続され、その結果、電気化学反応単位の電気的性能の低下を効果的に抑制することができる。また、本電気化学反応単位では、例えば、第２の集電部材とインターコネクタとを接合する溶接部が別途形成された構成と比較して、１つの溶接部の存在により上記効果を得ることができ、装置構成の簡素化および製造工程の効率化を実現することができる。 (4) In the electrochemical reaction unit, a second metal current collector in contact with the other surface of the surface of the interconnector, which is opposite to one surface with which the first current collector member is in contact. The member may be provided, and the first welded portion may be formed so as to join the second current collecting member, the interconnector, and the first current collecting member. According to this electrochemical reaction unit, the interconnector and the first current collecting member are well electrically connected via the first weld, and the interconnector and the first are connected through the first weld. The side current collecting member of No. 2 is satisfactorily electrically connected, and as a result, deterioration of the electrical performance of the electrochemical reaction unit can be effectively suppressed. Further, in the present electrochemical reaction unit, for example, the above effect can be obtained by the presence of one welded portion as compared with a configuration in which a welded portion for joining the second current collecting member and the interconnector is separately formed. This makes it possible to simplify the equipment configuration and improve the efficiency of the manufacturing process.

（５）上記電気化学反応単位において、前記第２の集電部材は、前記インターコネクタに接する板状の第２のインターコネクタ対向部と、他の前記電気化学反応単位が備える前記電気化学反応単セルの前記空気極と前記燃料極との他方である第２の電極と電気的に接続される板状の第２の電極対向部と、前記第２のインターコネクタ対向部と前記第２の電極対向部とを結ぶ第２の連接部と、を含み、前記第１の溶接部は、前記第２の集電部材の前記第２のインターコネクタ対向部と前記インターコネクタと前記第１の集電部材とを接合するように形成されている構成としてもよい。本電気化学反応単位によれば、第１の溶接部が、第２の集電部材を挟んでインターコネクタに対向する他の電気化学反応単セル側に突出することを抑制することができ、該電気化学反応単セルが第１の溶接部と干渉して該電気化学反応単セルに損傷（割れ等）が発生することを抑制することができる。 (5) In the electrochemical reaction unit, the second current collecting member includes a plate-shaped second interconnector facing portion in contact with the interconnector and the electrochemical reaction unit provided by the other electrochemical reaction unit. A plate-shaped second electrode facing portion that is electrically connected to a second electrode that is the other of the air electrode and the fuel electrode of the cell, the second interconnector facing portion, and the second electrode. The first welded portion includes a second connecting portion connecting the facing portions, and the first welded portion includes the second interconnector facing portion of the second current collecting member, the interconnector, and the first current collecting portion. The configuration may be formed so as to join the members. According to the present electrochemical reaction unit, it is possible to prevent the first welded portion from projecting to the other electrochemical reaction single cell side facing the interconnector with the second current collecting member interposed therebetween. It is possible to prevent the electrochemical reaction single cell from interfering with the first welded portion and causing damage (cracking or the like) to the electrochemical reaction single cell.

（６）上記電気化学反応単位において、さらに、前記インターコネクタの表面の内、前記第１の集電部材が接する一方の面とは反対側の他方の面に接する金属製の第２の集電部材を備え、前記インターコネクタと前記第２の集電部材とが接する位置に、前記インターコネクタと前記第２の集電部材とを接合する第２の溶接部が形成されており、前記第１の溶接部における前記インターコネクタの一方の表面の位置での径は、前記インターコネクタの他方の表面の位置での径より大きく、かつ、前記第２の溶接部における前記インターコネクタの前記一方の表面の位置での径は、前記インターコネクタの前記他方の表面の位置での径より小さい構成としてもよい。本電気化学反応単位によれば、第２の溶接部を介してインターコネクタと第２の集電部材とが良好に電気的に接続され、その結果、電気化学反応単位の電気的性能の低下を効果的に抑制することができる。また、本電気化学反応単位では、第１の溶接部および第２の溶接部のインターコネクタの各表面の位置での径の関係が上記の通りであるため、第１の溶接部および第２の溶接部を形成する際の溶接の向きが互いに逆向きであることとなり、第１の溶接部および第２の溶接部を設けることに伴いインターコネクタに反りが発生することを抑制することができる。 (6) In the electrochemical reaction unit, a second metal current collector in contact with the other surface of the surface of the interconnector, which is opposite to one surface with which the first current collector member is in contact. A second welded portion for joining the interconnector and the second current collecting member is formed at a position where the member is provided and the interconnector and the second current collecting member are in contact with each other. The diameter at the position of one surface of the interconnector in the welded portion is larger than the diameter at the position of the other surface of the interconnector, and the diameter of the one surface of the interconnector at the second welded portion The diameter at the position of may be smaller than the diameter at the position of the other surface of the interconnector. According to this electrochemical reaction unit, the interconnector and the second current collecting member are well electrically connected via the second weld, and as a result, the electrical performance of the electrochemical reaction unit is deteriorated. It can be effectively suppressed. Further, in the present electrochemical reaction unit, since the relationship of the diameters of the first welded portion and the second welded portion at the positions of the respective surfaces of the interconnectors is as described above, the first welded portion and the second welded portion are used. The welding directions when forming the welded portions are opposite to each other, and it is possible to suppress the occurrence of warpage of the interconnector due to the provision of the first welded portion and the second welded portion.

（７）上記電気化学反応単位において、前記電気化学反応単セルは、燃料電池単セルである構成としてもよい。本電気化学反応単位によれば、電気化学反応単位の製造工程の煩雑化・高コスト化を回避しつつ、かつ、電気化学反応単位の発電性能の低下を抑制しつつ、電極の被毒の発生を抑制することができる。 (7) In the electrochemical reaction unit, the electrochemical reaction single cell may be configured to be a fuel cell single cell. According to this electrochemical reaction unit, electrode poisoning occurs while avoiding complicated manufacturing process and high cost of the electrochemical reaction unit and suppressing deterioration of power generation performance of the electrochemical reaction unit. Can be suppressed.

なお、本明細書に開示される技術は、種々の形態で実現することが可能であり、例えば、電気化学反応単位（燃料電池発電単位または電解セル単位）、複数の電気化学反応単位を備える電気化学反応セルスタック（燃料電池スタックまたは電解セルスタック）、それらの製造方法等の形態で実現することが可能である。 The technique disclosed in the present specification can be realized in various forms, for example, an electrochemical reaction unit (fuel cell power generation unit or electrolytic cell unit), and electricity having a plurality of electrochemical reaction units. It can be realized in the form of a chemical reaction cell stack (fuel cell stack or electrolytic cell stack), a method for producing them, and the like.

本実施形態における燃料電池スタック１００の外観構成を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the appearance structure of the fuel cell stack 100 in this embodiment. 図１のＩＩ−ＩＩの位置における燃料電池スタック１００のＸＺ断面構成を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the XZ cross-sectional structure of the fuel cell stack 100 at the position of II-II of FIG. 図１のＩＩＩ−ＩＩＩの位置における燃料電池スタック１００のＸＺ断面構成を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the XZ cross-sectional structure of the fuel cell stack 100 at the position of III-III of FIG. 図２に示す断面と同一の位置における互いに隣接する２つの発電単位１０２のＸＺ断面構成を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the XZ cross section configuration of two power generation units 102 adjacent to each other at the same position as the cross section shown in FIG. 図３に示す断面と同一の位置における互いに隣接する２つの発電単位１０２のＸＺ断面構成を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the XZ cross section configuration of two power generation units 102 adjacent to each other at the same position as the cross section shown in FIG. 図７および図８のＶＩ−ＶＩの位置における互いに隣接する２つの発電単位１０２のＹＺ断面構成を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the YZ cross-sectional structure of two power generation units 102 adjacent to each other at the position of VI-VI of FIG. 7 and FIG. 図４〜図６のＶＩＩ−ＶＩＩの位置における発電単位１０２のＸＹ断面構成を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the XY cross-sectional structure of the power generation unit 102 at the position of VII-VII of FIGS. 4 to 6. 図４〜図６のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩの位置における発電単位１０２のＸＹ断面構成を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the XY cross-sectional structure of the power generation unit 102 at the position of VIII-VIII of FIGS. 4 to 6. 第２実施形態における発電単位１０２ａの構成を概略的に示す説明図である。It is explanatory drawing which shows schematic structure of the power generation unit 102a in 2nd Embodiment.

Ａ．第１実施形態：
Ａ−１．装置構成：
（燃料電池スタック１００の構成）
図１は、本実施形態における燃料電池スタック１００の外観構成を示す斜視図であり、図２は、図１（および後述する図７および図８）のＩＩ−ＩＩの位置における燃料電池スタック１００のＸＺ断面構成を示す説明図であり、図３は、図１（および後述する図７および図８）のＩＩＩ−ＩＩＩの位置における燃料電池スタック１００のＸＺ断面構成を示す説明図である。各図には、方向を特定するための互いに直交するＸＹＺ軸が示されている。本明細書では、便宜的に、Ｚ軸正方向を上方向と呼び、Ｚ軸負方向を下方向と呼ぶものとするが、燃料電池スタック１００は実際にはそのような向きとは異なる向きで設置されてもよい。図４以降についても同様である。また、本明細書では、Ｚ軸方向に直交する方向を、面方向と呼ぶものとする。 A. First Embodiment:
A-1. Device configuration:
(Structure of fuel cell stack 100)
FIG. 1 is a perspective view showing an external configuration of the fuel cell stack 100 according to the present embodiment, and FIG. 2 is a perspective view of the fuel cell stack 100 at the position II-II of FIG. 1 (and FIGS. 7 and 8 described later). It is explanatory drawing which shows the XZ cross-sectional structure, and FIG. 3 is the explanatory view which shows the XZ cross-sectional structure of the fuel cell stack 100 at the position III-III of FIG. 1 (and FIG. 7 and FIG. 8 described later). Each figure shows XYZ axes that are orthogonal to each other to identify the direction. In the present specification, for convenience, the Z-axis positive direction is referred to as an upward direction, and the Z-axis negative direction is referred to as a downward direction, but the fuel cell stack 100 is actually in a direction different from such an orientation. It may be installed. The same applies to FIGS. 4 and later. Further, in the present specification, the direction orthogonal to the Z-axis direction is referred to as a plane direction.

燃料電池スタック１００は、複数の（本実施形態では７つの）燃料電池発電単位（以下、単に「発電単位」という）１０２と、一対のエンドプレート１０４，１０６とを備える。７つの発電単位１０２は、所定の配列方向（本実施形態では上下方向）に並べて配置されている。一対のエンドプレート１０４，１０６は、７つの発電単位１０２から構成される集合体を上下から挟むように配置されている。なお、上記配列方向（上下方向）は、特許請求の範囲における第１の方向に相当する。 The fuel cell stack 100 includes a plurality of (seven in this embodiment) fuel cell power generation units (hereinafter, simply referred to as “power generation units”) 102, and a pair of end plates 104 and 106. The seven power generation units 102 are arranged side by side in a predetermined arrangement direction (vertical direction in the present embodiment). The pair of end plates 104 and 106 are arranged so as to sandwich an aggregate composed of seven power generation units 102 from above and below. The arrangement direction (vertical direction) corresponds to the first direction in the claims.

図１に示すように、燃料電池スタック１００を構成する各層（各発電単位１０２、エンドプレート１０４，１０６）のＺ軸方向回りの外周の４つの角部周辺には、各層を上下方向に貫通する孔が形成されており、各層に形成され互いに対応する孔同士が上下方向に連通して、一方のエンドプレート１０４から他方のエンドプレート１０６にわたって上下方向に延びるボルト孔１０９を構成している。各ボルト孔１０９にはボルト２２が挿入されており、各ボルト２２および図示しないナットによって燃料電池スタック１００は締結されている。 As shown in FIG. 1, each layer is vertically penetrated around the four corners of the outer periphery of each layer (each power generation unit 102, end plate 104, 106) constituting the fuel cell stack 100 in the Z-axis direction. The holes are formed, and the holes formed in each layer and corresponding to each other communicate with each other in the vertical direction to form a bolt hole 109 extending in the vertical direction from one end plate 104 to the other end plate 106. A bolt 22 is inserted into each bolt hole 109, and the fuel cell stack 100 is fastened by each bolt 22 and a nut (not shown).

また、図１〜図３に示すように、各発電単位１０２のＺ軸方向回りの外周辺の付近には、各発電単位１０２を上下方向に貫通する孔が形成されており、各発電単位１０２に形成され互いに対応する孔同士が上下方向に連通して、複数の発電単位１０２にわたって上下方向に延びる連通孔１０８を構成している。以下の説明では、連通孔１０８を構成するために各発電単位１０２に形成された孔も、連通孔１０８と呼ぶ場合がある。 Further, as shown in FIGS. 1 to 3, holes are formed in the vicinity of the outer periphery of each power generation unit 102 around the Z-axis direction in the vertical direction, and each power generation unit 102 is formed. The holes corresponding to each other are vertically communicated with each other to form a communication hole 108 extending in the vertical direction over a plurality of power generation units 102. In the following description, the holes formed in each power generation unit 102 to form the communication holes 108 may also be referred to as the communication holes 108.

図１および図２に示すように、燃料電池スタック１００のＺ軸方向回りの外周における１つの辺（Ｙ軸に平行な２つの辺の内のＸ軸正方向側の辺）の付近に位置する連通孔１０８は、燃料電池スタック１００の外部から酸化剤ガスＯＧが導入され、その酸化剤ガスＯＧを各発電単位１０２の後述する空気室１６６に供給するガス流路である酸化剤ガス導入マニホールド１６１として機能し、該辺の反対側の辺（Ｙ軸に平行な２つの辺の内のＸ軸負方向側の辺）の付近に位置する連通孔１０８は、各発電単位１０２の空気室１６６から排出されたガスである酸化剤オフガスＯＯＧを燃料電池スタック１００の外部へと排出するガス流路である酸化剤ガス排出マニホールド１６２として機能する。酸化剤ガスＯＧとしては、例えば空気が使用される。 As shown in FIGS. 1 and 2, the fuel cell stack 100 is located near one side (the side on the positive side of the X-axis of the two sides parallel to the Y-axis) on the outer circumference of the fuel cell stack 100 around the Z-axis direction. The communication hole 108 is an oxidant gas introduction manifold 161 which is a gas flow path in which an oxidant gas OG is introduced from the outside of the fuel cell stack 100 and the oxidant gas OG is supplied to an air chamber 166 described later in each power generation unit 102. The communication hole 108 located near the side opposite to the side (the side on the negative side of the X-axis of the two sides parallel to the Y-axis) is from the air chamber 166 of each power generation unit 102. It functions as an oxidant gas discharge manifold 162, which is a gas flow path for discharging the oxidant off gas OOG, which is the discharged gas, to the outside of the fuel cell stack 100. As the oxidant gas OG, for example, air is used.

また、図１および図３に示すように、燃料電池スタック１００のＺ軸方向回りの外周を構成する辺の内、上述した酸化剤ガス排出マニホールド１６２として機能する連通孔１０８に最も近い辺の付近に位置する他の連通孔１０８は、燃料電池スタック１００の外部から燃料ガスＦＧが導入され、その燃料ガスＦＧを各発電単位１０２の後述する燃料室１７６に供給するガス流路である燃料ガス導入マニホールド１７１として機能し、上述した酸化剤ガス導入マニホールド１６１として機能する連通孔１０８に最も近い辺の付近に位置する他の連通孔１０８は、各発電単位１０２の燃料室１７６から排出されたガスである燃料オフガスＦＯＧを燃料電池スタック１００の外部へと排出するガス流路である燃料ガス排出マニホールド１７２として機能する。燃料ガスＦＧとしては、例えば都市ガスを改質した水素リッチなガスが使用される。 Further, as shown in FIGS. 1 and 3, among the sides constituting the outer circumference of the fuel cell stack 100 in the Z-axis direction, the vicinity of the side closest to the communication hole 108 functioning as the above-mentioned oxidant gas discharge manifold 162. In the other communication hole 108 located in, the fuel gas FG is introduced from the outside of the fuel cell stack 100, and the fuel gas FG is introduced into the fuel gas flow path which is a gas flow path for supplying the fuel gas FG to the fuel chamber 176 described later in each power generation unit 102. The other communication holes 108 located near the side closest to the communication holes 108 that function as the manifold 171 and function as the oxidant gas introduction manifold 161 described above are the gases discharged from the fuel chamber 176 of each power generation unit 102. It functions as a fuel gas discharge manifold 172, which is a gas flow path for discharging a certain fuel off-gas FOG to the outside of the fuel cell stack 100. As the fuel gas FG, for example, a hydrogen-rich gas obtained by reforming city gas is used.

（エンドプレート１０４，１０６の構成）
一対のエンドプレート１０４，１０６は、略矩形の平板形状の導電性部材であり、例えばステンレスにより形成されている。一方のエンドプレート１０４は、最も上に位置する発電単位１０２の上側に配置され、他方のエンドプレート１０６は、最も下に位置する発電単位１０２の下側に配置されている。一対のエンドプレート１０４，１０６によって複数の発電単位１０２が押圧された状態で挟持されている。上側のエンドプレート１０４は、燃料電池スタック１００のプラス側の出力端子として機能し、下側のエンドプレート１０６は、燃料電池スタック１００のマイナス側の出力端子として機能する。図２および図３に示すように、下側のエンドプレート１０６には、４つの流路用貫通孔１０７が形成されている。４つの流路用貫通孔１０７は、それぞれ、酸化剤ガス導入マニホールド１６１、酸化剤ガス排出マニホールド１６２、燃料ガス導入マニホールド１７１、燃料ガス排出マニホールド１７２に連通している。 (Structure of end plates 104 and 106)
The pair of end plates 104 and 106 are substantially rectangular flat plate-shaped conductive members, and are made of, for example, stainless steel. One end plate 104 is arranged above the power generation unit 102 located at the top, and the other end plate 106 is arranged below the power generation unit 102 located at the bottom. A plurality of power generation units 102 are sandwiched by a pair of end plates 104 and 106 in a pressed state. The upper end plate 104 functions as a positive output terminal of the fuel cell stack 100, and the lower end plate 106 functions as a negative output terminal of the fuel cell stack 100. As shown in FIGS. 2 and 3, four flow path through holes 107 are formed in the lower end plate 106. The four flow path through holes 107 communicate with the oxidant gas introduction manifold 161, the oxidant gas discharge manifold 162, the fuel gas introduction manifold 171 and the fuel gas discharge manifold 172, respectively.

（ガス通路部材２７等の構成）
図２および図３に示すように、燃料電池スタック１００は、さらに、下側のエンドプレート１０６に対して複数の発電単位１０２とは反対側（すなわち、下側）に配置された４つのガス通路部材２７を備える。４つのガス通路部材２７は、それぞれ、酸化剤ガス導入マニホールド１６１、酸化剤ガス排出マニホールド１６２、燃料ガス導入マニホールド１７１、燃料ガス排出マニホールド１７２と上下方向に重なる位置に配置されている。各ガス通路部材２７は、下側のエンドプレート１０６の流路用貫通孔１０７に連通する孔が形成された本体部２８と、本体部２８の側面から分岐した筒状の分岐部２９とを有している。分岐部２９の孔は本体部２８の孔と連通している。各ガス通路部材２７の分岐部２９には、ガス配管（図示せず）が接続される。なお、各ガス通路部材２７の本体部２８とエンドプレート１０６との間には、絶縁シート２６が配置されている。絶縁シート２６は、例えばマイカシートや、セラミック繊維シート、セラミック圧粉シート、ガラスシート、ガラスセラミック複合剤等により構成される。 (Structure of gas passage member 27, etc.)
As shown in FIGS. 2 and 3, the fuel cell stack 100 further has four gas passages arranged on the opposite side (that is, the lower side) of the plurality of power generation units 102 with respect to the lower end plate 106. A member 27 is provided. The four gas passage members 27 are arranged at positions overlapping with the oxidant gas introduction manifold 161, the oxidant gas discharge manifold 162, the fuel gas introduction manifold 171 and the fuel gas discharge manifold 172, respectively. Each gas passage member 27 has a main body portion 28 in which a hole communicating with the passage through hole 107 of the lower end plate 106 is formed, and a tubular branch portion 29 branched from the side surface of the main body portion 28. doing. The hole of the branch portion 29 communicates with the hole of the main body portion 28. A gas pipe (not shown) is connected to the branch portion 29 of each gas passage member 27. An insulating sheet 26 is arranged between the main body 28 of each gas passage member 27 and the end plate 106. The insulating sheet 26 is made of, for example, a mica sheet, a ceramic fiber sheet, a ceramic dust sheet, a glass sheet, a glass-ceramic composite agent, or the like.

（発電単位１０２の構成）
図４は、図２に示す断面と同一の位置における互いに隣接する２つの発電単位１０２のＸＺ断面構成を示す説明図であり、図５は、図３に示す断面と同一の位置における互いに隣接する２つの発電単位１０２のＸＺ断面構成を示す説明図であり、図６は、後述する図７および図８のＶＩ−ＶＩの位置における互いに隣接する２つの発電単位１０２のＹＺ断面構成を示す説明図である。また、図７は、図４〜図６のＶＩＩ−ＶＩＩの位置における発電単位１０２のＸＹ断面構成を示す説明図であり、図８は、図４〜図６のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩの位置における発電単位１０２のＸＹ断面構成を示す説明図である。 (Structure of power generation unit 102)
FIG. 4 is an explanatory view showing an XZ cross-sectional configuration of two power generation units 102 adjacent to each other at the same position as the cross section shown in FIG. 2, and FIG. 5 is an explanatory view showing the XZ cross-sectional configuration of the two power generation units 102 adjacent to each other at the same position as the cross section shown in FIG. It is explanatory drawing which shows the XZ cross-sectional structure of two power generation units 102, and FIG. 6 is the explanatory view which shows the YZ cross-sectional structure of two power generation units 102 which are adjacent to each other at the position of VI-VI of FIG. 7 and FIG. Is. Further, FIG. 7 is an explanatory view showing an XY cross-sectional configuration of the power generation unit 102 at the position of VII-VII of FIGS. 4 to 6, and FIG. 8 is a power generation unit at the position of VIII-VIII of FIGS. 4 to 6. It is explanatory drawing which shows the XY cross-sectional structure of 102.

図４〜図６に示すように、発電単位１０２は、単セル１１０と、セパレータ１２０と、空気極側フレーム１３０と、空気極側集電部材１３４と、燃料極側フレーム１４０と、燃料極側集電部材１４４と、発電単位１０２の最上層および最下層を構成する一対のインターコネクタ１５０とを備えている。セパレータ１２０、空気極側フレーム１３０、燃料極側フレーム１４０、インターコネクタ１５０におけるＺ軸方向回りの周縁部には、上述した各マニホールド１６１，１６２，１７１，１７２として機能する連通孔１０８を構成する孔や、各ボルト孔１０９を構成する孔が形成されている。 As shown in FIGS. 4 to 6, the power generation unit 102 includes a single cell 110, a separator 120, an air pole side frame 130, an air pole side current collector 134, a fuel pole side frame 140, and a fuel pole side. It includes a current collector member 144 and a pair of interconnectors 150 that form the uppermost layer and the lowermost layer of the power generation unit 102. Holes forming communication holes 108 functioning as the above-mentioned manifolds 161, 162, 171 and 172 are formed on the peripheral edges of the separator 120, the air electrode side frame 130, the fuel electrode side frame 140, and the interconnector 150 in the Z-axis direction. Or, holes forming each bolt hole 109 are formed.

インターコネクタ１５０は、略矩形の平板形状の部材であり、発電単位１０２間の電気的接続を確保すると共に、発電単位１０２間での反応ガスの混合を防止する。インターコネクタ１５０は、金属により構成された基部１５２と、基部１５２を覆う高抵抗被膜１５４とを有する。高抵抗被膜１５４の電気抵抗は、基部１５２の電気抵抗より高く、例えば、高抵抗被膜１５４の８００℃における電気抵抗は、３．５×１０２Ωｍｍ以上であることが好ましく、１．０×１０６Ωｍｍ以上であることがより好ましい。このような構成のインターコネクタ１５０は、例えば、金属材料にアニール処理を行うことにより作製することができる。より具体的には、Ｃｒ（クロム）を含むステンレス鋼にアニール処理を行うことにより、Ｃｒを含むステンレス鋼により構成された基部１５２と、Ｃｒ２Ｏ３（クロミア）により構成された高抵抗被膜１５４とを有するインターコネクタ１５０を作製することができる。また、ＣｒおよびＡｌ（アルミニウム）を含むステンレス鋼にアニール処理を行うことにより、ＣｒおよびＡｌを含むステンレス鋼により構成された基部１５２と、Ａｌ２Ｏ３（アルミナ）により構成された高抵抗被膜１５４とを有するインターコネクタ１５０を作製することができる。高抵抗被膜１５４の存在により、基部１５２に含まれる汚染物質（例えば、Ｃｒ）の放出・拡散が抑制され、空気極１１４の表面に該汚染物質が付着して空気極１１４での電極反応速度が低下する「空気極１１４の被毒」と呼ばれる現象の発生が抑制される。 The interconnector 150 is a substantially rectangular flat plate-shaped member, which secures an electrical connection between the power generation units 102 and prevents mixing of the reaction gas between the power generation units 102. The interconnector 150 has a base 152 made of metal and a high resistance coating 154 covering the base 152. The electrical resistance of the high resistance coating 154 is higher than that of the base 152. For example, the electrical resistance of the high resistance coating 154 at 800 ° C. is preferably 3.5 × 10 2 Ωmm or more, preferably 1.0 × 10. More preferably, it is 6 Ω mm or more. The interconnector 150 having such a configuration can be manufactured, for example, by subjecting a metal material to an annealing treatment. More specifically, by annealing stainless steel containing Cr (chromium), a base 152 made of stainless steel containing Cr and a high resistance coating 154 made of Cr 2 O 3 (chromia) are formed. An interconnector 150 having the above can be manufactured. Further, by annealing the stainless steel containing Cr and Al (aluminum), the base portion 152 made of the stainless steel containing Cr and Al and the high resistance coating 154 made of Al 2 O 3 (alumina) are formed. An interconnector 150 having the above can be manufactured. The presence of the high resistance coating 154 suppresses the release and diffusion of contaminants (for example, Cr) contained in the base 152, and the contaminants adhere to the surface of the air electrode 114 to increase the electrode reaction rate at the air electrode 114. The occurrence of a decreasing phenomenon called "poisoning of the air electrode 114" is suppressed.

また、本実施形態では、２つの発電単位１０２が隣接して配置されている場合、１つのインターコネクタ１５０は、隣接する２つの発電単位１０２に共有されている。すなわち、ある発電単位１０２における上側のインターコネクタ１５０は、その発電単位１０２の上側に隣接する他の発電単位１０２における下側のインターコネクタ１５０と同一部材である。また、燃料電池スタック１００は一対のエンドプレート１０４，１０６を備えているため、燃料電池スタック１００において最も上に位置する発電単位１０２は上側のインターコネクタ１５０を備えておらず、最も下に位置する発電単位１０２は下側のインターコネクタ１５０を備えていない（図２および図３参照）。 Further, in the present embodiment, when two power generation units 102 are arranged adjacent to each other, one interconnector 150 is shared by two adjacent power generation units 102. That is, the upper interconnector 150 in a certain power generation unit 102 is the same member as the lower interconnector 150 in another power generation unit 102 adjacent to the upper side of the power generation unit 102. Further, since the fuel cell stack 100 includes a pair of end plates 104 and 106, the power generation unit 102 located at the top of the fuel cell stack 100 does not have the upper interconnector 150 and is located at the bottom. The power generation unit 102 does not include the lower interconnector 150 (see FIGS. 2 and 3).

単セル１１０は、電解質層１１２と、電解質層１１２を挟んで上下方向（発電単位１０２が並ぶ配列方向）に互いに対向する空気極（カソード)１１４および燃料極（アノード）１１６とを備える。なお、本実施形態の単セル１１０は、燃料極１１６で電解質層１１２および空気極１１４を支持する燃料極支持形の単セルである。 The single cell 110 includes an electrolyte layer 112, an air electrode (cathode) 114 and a fuel electrode (anode) 116 facing each other in the vertical direction (arrangement direction in which the power generation units 102 are arranged) with the electrolyte layer 112 interposed therebetween. The single cell 110 of the present embodiment is a fuel pole support type single cell in which the fuel pole 116 supports the electrolyte layer 112 and the air pole 114.

電解質層１１２は、Ｚ軸方向視で略矩形の平板形状部材であり、緻密な層である。電解質層１１２は、例えば、ＹＳＺ（イットリア安定化ジルコニア）、ＳｃＳＺ（スカンジア安定化ジルコニア）、ＳＤＣ（サマリウムドープセリア）、ＧＤＣ（ガドリニウムドープセリア）、ペロブスカイト型酸化物等の固体酸化物により形成されている。空気極１１４は、Ｚ軸方向視で電解質層１１２より小さい略矩形の平板形状部材であり、多孔質な層である。空気極１１４は、例えば、ペロブスカイト型酸化物（例えばＬＳＣＦ（ランタンストロンチウムコバルト鉄酸化物）、ＬＳＭ（ランタンストロンチウムマンガン酸化物）、ＬＮＦ（ランタンニッケル鉄））により形成されている。本実施形態における空気極１１４は、特許請求の範囲における第２の電極に相当する。燃料極１１６は、Ｚ軸方向視で電解質層１１２と略同一の大きさの略矩形の平板形状部材であり、多孔質な層である。燃料極１１６は、例えば、Ｎｉと酸化物イオン伝導性セラミックス粒子（例えば、ＹＳＺ）とからなるサーメットにより形成されている。本実施形態における燃料極１１６は、特許請求の範囲における第１の電極に相当する。このように、本実施形態の単セル１１０（発電単位１０２）は、電解質として固体酸化物を用いる固体酸化物形燃料電池（ＳＯＦＣ）である。 The electrolyte layer 112 is a flat plate-shaped member that is substantially rectangular in the Z-axis direction, and is a dense layer. The electrolyte layer 112 is formed of, for example, a solid oxide such as YSZ (yttria-stabilized zirconia), ScSZ (scandia-stabilized zirconia), SDC (samarium-doped ceria), GDC (gadolinium-doped ceria), and perovskite-type oxide. There is. The air electrode 114 is a substantially rectangular flat plate-shaped member smaller than the electrolyte layer 112 in the Z-axis direction, and is a porous layer. The air electrode 114 is formed of, for example, a perovskite-type oxide (for example, LSCF (lanternstrontium cobalt iron oxide), LSM (lanternstrontium manganese oxide), LNF (lantern nickel iron)). The air electrode 114 in this embodiment corresponds to the second electrode in the claims. The fuel electrode 116 is a substantially rectangular flat plate-shaped member having substantially the same size as the electrolyte layer 112 in the Z-axis direction, and is a porous layer. The fuel electrode 116 is formed of, for example, a cermet composed of Ni and oxide ion conductive ceramic particles (for example, YSZ). The fuel electrode 116 in this embodiment corresponds to the first electrode in the claims. As described above, the single cell 110 (power generation unit 102) of the present embodiment is a solid oxide fuel cell (SOFC) that uses a solid oxide as an electrolyte.

セパレータ１２０は、中央付近に上下方向に貫通する略矩形の孔１２１が形成されたフレーム状の部材であり、例えば、ステンレス等の金属により形成されている。セパレータ１２０における孔１２１の周囲部分は、電解質層１１２における空気極１１４の側の表面の周縁部に対向している。セパレータ１２０は、その対向した部分に配置されたロウ材（例えばＡｇロウ）により形成された接合部１２４により、電解質層１１２（単セル１１０）と接合されている。セパレータ１２０により、空気極１１４に面する空気室１６６と燃料極１１６に面する燃料室１７６とが区画され、単セル１１０の周縁部における一方の電極側から他方の電極側へのガスのリークが抑制される。なお、単セル１１０とセパレータ１２０との接合箇所付近に、空気室１６６と燃料室１７６との間をシールするシール部材（例えば、ガラスシール部材）がさらに設けられてもよい。 The separator 120 is a frame-shaped member in which a substantially rectangular hole 121 penetrating in the vertical direction is formed near the center, and is made of, for example, a metal such as stainless steel. The peripheral portion of the hole 121 in the separator 120 faces the peripheral edge of the surface of the electrolyte layer 112 on the side of the air electrode 114. The separator 120 is bonded to the electrolyte layer 112 (single cell 110) by a bonding portion 124 formed of a brazing material (for example, Ag wax) arranged at the opposite portion thereof. The separator 120 partitions the air chamber 166 facing the air electrode 114 and the fuel chamber 176 facing the fuel electrode 116, and a gas leak from one electrode side to the other electrode side at the peripheral edge of the single cell 110. It is suppressed. A seal member (for example, a glass seal member) that seals between the air chamber 166 and the fuel chamber 176 may be further provided near the joint between the single cell 110 and the separator 120.

図４〜図７に示すように、空気極側フレーム１３０は、中央付近に上下方向に貫通する略矩形の孔１３１が形成されたフレーム状の部材であり、例えば、マイカ等の絶縁体により形成されている。空気極側フレーム１３０は、セパレータ１２０における電解質層１１２に対向する側とは反対側の表面の周縁部と、インターコネクタ１５０における空気極１１４に対向する側の表面の周縁部とに接触している。空気極側フレーム１３０に形成された孔１３１によって、空気極１１４に面する空気室１６６が構成される。また、空気極側フレーム１３０によって、発電単位１０２に含まれる一対のインターコネクタ１５０間が電気的に絶縁される。また、空気極側フレーム１３０には、酸化剤ガス導入マニホールド１６１と空気室１６６とを連通する酸化剤ガス供給連通流路１３２と、空気室１６６と酸化剤ガス排出マニホールド１６２とを連通する酸化剤ガス排出連通流路１３３とが形成されている。 As shown in FIGS. 4 to 7, the air electrode side frame 130 is a frame-shaped member in which a substantially rectangular hole 131 penetrating in the vertical direction is formed near the center, and is formed of, for example, an insulator such as mica. Has been done. The air electrode side frame 130 is in contact with the peripheral edge of the surface of the separator 120 opposite to the side facing the electrolyte layer 112 and the peripheral edge of the surface of the interconnector 150 facing the air electrode 114. .. The holes 131 formed in the air electrode side frame 130 form an air chamber 166 facing the air electrode 114. Further, the air electrode side frame 130 electrically insulates between the pair of interconnectors 150 included in the power generation unit 102. Further, in the air electrode side frame 130, the oxidant gas supply communication flow path 132 that communicates the oxidant gas introduction manifold 161 and the air chamber 166, and the oxidant that communicates the air chamber 166 and the oxidant gas discharge manifold 162. A gas discharge communication flow path 133 is formed.

図４〜図６および図８に示すように、燃料極側フレーム１４０は、中央付近に上下方向に貫通する略矩形の孔１４１が形成されたフレーム状の部材であり、例えば、ステンレス等の金属により形成されている。燃料極側フレーム１４０は、セパレータ１２０における電解質層１１２に対向する側の表面の周縁部と、インターコネクタ１５０における燃料極１１６に対向する側の表面の周縁部とに接触している。燃料極側フレーム１４０に形成された孔１４１によって、燃料極１１６に面する燃料室１７６が構成される。また、燃料極側フレーム１４０には、燃料ガス導入マニホールド１７１と燃料室１７６とを連通する燃料ガス供給連通流路１４２と、燃料室１７６と燃料ガス排出マニホールド１７２とを連通する燃料ガス排出連通流路１４３とが形成されている。 As shown in FIGS. 4 to 6 and 8, the fuel electrode side frame 140 is a frame-shaped member in which a substantially rectangular hole 141 penetrating in the vertical direction is formed near the center, and is, for example, a metal such as stainless steel. Is formed by. The fuel electrode side frame 140 is in contact with the peripheral edge of the surface of the separator 120 facing the electrolyte layer 112 and the peripheral edge of the surface of the interconnector 150 facing the fuel electrode 116. A hole 141 formed in the fuel electrode side frame 140 constitutes a fuel chamber 176 facing the fuel electrode 116. Further, in the fuel electrode side frame 140, a fuel gas supply communication flow path 142 that communicates the fuel gas introduction manifold 171 and the fuel chamber 176, and a fuel gas discharge communication flow that communicates the fuel chamber 176 and the fuel gas discharge manifold 172. A road 143 is formed.

図４〜図６および図８に示すように、燃料極側集電部材１４４は、インターコネクタ１５０と単セル１１０の燃料極１１６との間に配置された導電性部材であり、例えば、ニッケルまたはニッケル合金の箔またはメッシュ等の金属により形成されている。燃料極側集電部材１４４は、燃料極１１６における電解質層１１２に対向する側とは反対側の表面と、インターコネクタ１５０における燃料極１１６に対向する側の表面とに接触している。ただし、上述したように、燃料電池スタック１００において最も下に位置する発電単位１０２は下側のインターコネクタ１５０を備えていないため、当該発電単位１０２における燃料極側集電部材１４４は、下側のエンドプレート１０６に接触している。燃料極側集電部材１４４は、このような構成であり、後述するように、燃料極１１６とインターコネクタ１５０（またはエンドプレート１０６）とを電気的に接続する。燃料極側集電部材１４４の構成については、後にさらに詳述する。本実施形態における燃料極側集電部材１４４は、特許請求の範囲における第１の集電部材に相当する。 As shown in FIGS. 4 to 6 and 8, the fuel electrode side current collecting member 144 is a conductive member arranged between the interconnector 150 and the fuel electrode 116 of the single cell 110, and is, for example, nickel or It is made of metal such as nickel alloy foil or mesh. The fuel pole side current collecting member 144 is in contact with the surface of the fuel pole 116 on the side opposite to the side facing the electrolyte layer 112 and the surface of the interconnector 150 on the side facing the fuel pole 116. However, as described above, since the power generation unit 102 located at the bottom of the fuel cell stack 100 does not have the lower interconnector 150, the fuel electrode side current collecting member 144 in the power generation unit 102 is on the lower side. It is in contact with the end plate 106. The fuel pole side current collecting member 144 has such a configuration, and as will be described later, the fuel pole 116 and the interconnector 150 (or the end plate 106) are electrically connected. The configuration of the fuel electrode side current collector 144 will be described in more detail later. The fuel electrode side current collecting member 144 in the present embodiment corresponds to the first current collecting member within the scope of the claims.

なお、燃料極側集電部材１４４と燃料極１１６とは、導電性の接合層により接合されていてもよく、その場合には、燃料極側集電部材１４４が燃料極１１６の表面に接するとは、燃料極側集電部材１４４と燃料極１１６との間を接合する接合層を介して両者が接する状態を含む。 The fuel pole side current collecting member 144 and the fuel pole 116 may be joined by a conductive bonding layer. In that case, when the fuel pole side current collecting member 144 comes into contact with the surface of the fuel pole 116. Includes a state in which the fuel electrode side current collector 144 and the fuel electrode 116 are in contact with each other via a bonding layer.

図４〜図７に示すように、空気極側集電部材１３４は、インターコネクタ１５０と単セル１１０の空気極１１４との間に配置された導電性部材であり、例えば、フェライト系ステンレス等の金属により形成されている。空気極側集電部材１３４は、空気極１１４における電解質層１１２に対向する側とは反対側の表面と、インターコネクタ１５０における空気極１１４に対向する側の表面（換言すれば、インターコネクタ１５０の表面の内、燃料極側集電部材１４４が接する一方の面（本実施形態では上面）とは反対側の他方の面（同下面））とに接触している。ただし、上述したように、燃料電池スタック１００において最も上に位置する発電単位１０２は上側のインターコネクタ１５０を備えていないため、当該発電単位１０２における空気極側集電部材１３４は、上側のエンドプレート１０４に接触している。空気極側集電部材１３４は、このような構成であるため、後述するように、空気極１１４とインターコネクタ１５０（またはエンドプレート１０４）とを電気的に接続する。空気極側集電部材１３４の構成については、後にさらに詳述する。本実施形態における空気極側集電部材１３４は、特許請求の範囲における第２の集電部材に相当する。 As shown in FIGS. 4 to 7, the air electrode side current collecting member 134 is a conductive member arranged between the interconnector 150 and the air electrode 114 of the single cell 110, and is, for example, a ferrite stainless steel or the like. It is made of metal. The air electrode side current collecting member 134 has a surface of the air electrode 114 opposite to the side facing the electrolyte layer 112 and a surface of the interconnector 150 on the side facing the air electrode 114 (in other words, of the interconnector 150). Of the surfaces, the fuel electrode side current collector 144 is in contact with one surface (upper surface in this embodiment) and the other surface (lower surface) on the opposite side. However, as described above, since the power generation unit 102 located at the top of the fuel cell stack 100 does not have the upper interconnector 150, the air electrode side current collecting member 134 in the power generation unit 102 is the upper end plate. It is in contact with 104. Since the air electrode side current collecting member 134 has such a configuration, the air electrode 114 and the interconnector 150 (or the end plate 104) are electrically connected as described later. The configuration of the air electrode side current collecting member 134 will be described in more detail later. The air electrode side current collecting member 134 in this embodiment corresponds to the second current collecting member within the scope of the claims.

なお、本実施形態では、空気極側集電部材１３４は、導電性のコート３８によって覆われている。コート３８は、例えば、Ｍｎ２ＣｏＯ４やＭｎＣｏ２Ｏ４、ＺｎＣｏ２Ｏ４、ＺｎＭｎＣｏＯ４、ＣｕＭｎ２Ｏ４といったスピネル型酸化物により形成されている。空気極側集電部材１３４へのコート３８の形成は、例えば、スプレーコート、インクジェット印刷、スピンコート、ディップコート、めっき、スパッタリング、溶射等の周知の方法で実行される。コート３８の存在により、空気極側集電部材１３４に含まれる汚染物質（例えば、Ｃｒ）の放出・拡散が抑制され、空気極１１４の被毒の発生が抑制される。以下の説明では、特記しない限り、「空気極側集電部材１３４」は、「コート３８に覆われた空気極側集電部材１３４」を意味する。また、本実施形態では、空気極側集電部材１３４と空気極１１４とは、導電性の接合層１３８により接合されている。接合層１３８は、例えば、Ｍｎ２ＣｏＯ４やＭｎＣｏ２Ｏ４、ＺｎＣｏ２Ｏ４、ＺｎＭｎＣｏＯ４、ＣｕＭｎ２Ｏ４といったスピネル型酸化物により形成されている。接合層１３８は、例えば、接合層用ペーストを空気極側集電部材１３４に印刷し、該接合層用ペーストを空気極１１４の表面に押し付けた状態で所定の条件で焼成を行うことにより、形成することができる。本明細書において、空気極側集電部材１３４が空気極１１４の表面に接するとは、空気極側集電部材１３４と空気極１１４との間を接合する接合層１３８を介して両者が接する状態を含む。 In the present embodiment, the air electrode side current collecting member 134 is covered with the conductive coat 38. Coating 38, for example, it is formed by Mn 2 CoO 4 and MnCo 2 O 4, ZnCo 2 O 4, ZnMnCoO 4, spinel oxides such CuMn 2 O 4. The formation of the coat 38 on the air electrode side current collecting member 134 is performed by a well-known method such as spray coating, inkjet printing, spin coating, dip coating, plating, sputtering, and spraying. The presence of the coat 38 suppresses the release and diffusion of pollutants (for example, Cr) contained in the air electrode side current collecting member 134, and suppresses the generation of poisoning of the air electrode 114. In the following description, unless otherwise specified, the "air pole side current collecting member 134" means the "air pole side current collecting member 134 covered with the coat 38". Further, in the present embodiment, the air electrode side current collecting member 134 and the air electrode 114 are bonded by a conductive bonding layer 138. The bonding layer 138 is formed of, for example, spinel-type oxides such as Mn 2 CoO 4 , Mn Co 2 O 4 , ZnCo 2 O 4 , ZnMn CoO 4 , and CuMn 2 O 4. The bonding layer 138 is formed, for example, by printing the bonding layer paste on the current collecting member 134 on the air electrode side and firing the bonding layer paste under predetermined conditions while pressing the bonding layer paste against the surface of the air electrode 114. can do. In the present specification, when the air electrode side current collecting member 134 is in contact with the surface of the air electrode 114, the two are in contact with each other via a bonding layer 138 that joins the air electrode side current collecting member 134 and the air electrode 114. including.

なお、上述したように、本実施形態では、１つのインターコネクタ１５０が隣接する２つの発電単位１０２に共有されているため、１つのインターコネクタ１５０に注目すると、該インターコネクタ１５０の一方側（例えば上側）の表面上に位置する燃料極側集電部材１４４は、一の発電単位１０２を構成する単セル１１０の燃料極１１６と電気的に接続されており、該インターコネクタ１５０の他方側（例えば下側）の表面上に位置する空気極側集電部材１３４は、他の発電単位１０２を構成する単セル１１０の空気極１１４と電気的に接続されている。 As described above, in the present embodiment, one interconnector 150 is shared by two adjacent power generation units 102. Therefore, when one interconnector 150 is focused on, one side of the interconnector 150 (for example, The fuel pole side current collecting member 144 located on the surface of the upper side) is electrically connected to the fuel pole 116 of the single cell 110 constituting one power generation unit 102, and is electrically connected to the other side (for example, the interconnector 150) of the interconnector 150. The air electrode side current collecting member 134 located on the surface of the lower side) is electrically connected to the air electrode 114 of the single cell 110 constituting the other power generation unit 102.

Ａ−２．燃料電池スタック１００の動作：
図２、図４および図７に示すように、酸化剤ガス導入マニホールド１６１の位置に設けられたガス通路部材２７の分岐部２９に接続されたガス配管（図示せず）を介して酸化剤ガスＯＧが供給されると、酸化剤ガスＯＧは、ガス通路部材２７の分岐部２９、本体部２８、および、下側のエンドプレート１０６の流路用貫通孔１０７を介して酸化剤ガス導入マニホールド１６１に供給され、酸化剤ガス導入マニホールド１６１から各発電単位１０２の酸化剤ガス供給連通流路１３２を介して、空気室１６６に供給される。また、図３、図５および図８に示すように、燃料ガス導入マニホールド１７１の位置に設けられたガス通路部材２７の分岐部２９に接続されたガス配管（図示せず）を介して燃料ガスＦＧが供給されると、燃料ガスＦＧは、ガス通路部材２７の分岐部２９、本体部２８、および、下側のエンドプレート１０６の流路用貫通孔１０７を介して燃料ガス導入マニホールド１７１に供給され、燃料ガス導入マニホールド１７１から各発電単位１０２の燃料ガス供給連通流路１４２を介して、燃料室１７６に供給される。 A-2. Operation of fuel cell stack 100:
As shown in FIGS. 2, 4 and 7, the oxidant gas is passed through a gas pipe (not shown) connected to the branch portion 29 of the gas passage member 27 provided at the position of the oxidant gas introduction manifold 161. When the OG is supplied, the oxidant gas OG is delivered to the oxidant gas introduction manifold 161 via the branch portion 29 of the gas passage member 27, the main body portion 28, and the through hole 107 for the flow path of the lower end plate 106. Is supplied to the air chamber 166 from the oxidant gas introduction manifold 161 via the oxidant gas supply communication flow path 132 of each power generation unit 102. Further, as shown in FIGS. 3, 5 and 8, the fuel gas is passed through a gas pipe (not shown) connected to the branch portion 29 of the gas passage member 27 provided at the position of the fuel gas introduction manifold 171. When the FG is supplied, the fuel gas FG is supplied to the fuel gas introduction manifold 171 via the branch portion 29 of the gas passage member 27, the main body portion 28, and the through hole 107 for the flow path of the lower end plate 106. Then, it is supplied from the fuel gas introduction manifold 171 to the fuel chamber 176 via the fuel gas supply communication flow path 142 of each power generation unit 102.

各発電単位１０２の空気室１６６に酸化剤ガスＯＧが供給され、燃料室１７６に燃料ガスＦＧが供給されると、単セル１１０において酸化剤ガスＯＧに含まれる酸素と燃料ガスＦＧに含まれる水素との電気化学反応による発電が行われる。この発電反応は発熱反応である。後述するように、各発電単位１０２において、単セル１１０の空気極１１４は空気極側集電部材１３４を介して一方のインターコネクタ１５０に電気的に接続され、燃料極１１６は燃料極側集電部材１４４を介して他方のインターコネクタ１５０に電気的に接続されている。また、燃料電池スタック１００に含まれる複数の発電単位１０２は、電気的に直列に接続されている。そのため、燃料電池スタック１００の出力端子として機能するエンドプレート１０４，１０６から、各発電単位１０２において生成された電気エネルギーが取り出される。なお、ＳＯＦＣは、比較的高温（例えば７００℃から１０００℃）で発電が行われることから、起動後、発電により発生する熱で高温が維持できる状態になるまで、燃料電池スタック１００が加熱器（図示せず）により加熱されてもよい。 When the oxidant gas OG is supplied to the air chamber 166 of each power generation unit 102 and the fuel gas FG is supplied to the fuel chamber 176, oxygen contained in the oxidant gas OG and hydrogen contained in the fuel gas FG in the single cell 110 are supplied. Power is generated by the electrochemical reaction with. This power generation reaction is an exothermic reaction. As will be described later, in each power generation unit 102, the air pole 114 of the single cell 110 is electrically connected to one of the interconnectors 150 via the air pole side current collector 134, and the fuel pole 116 collects fuel pole side current. It is electrically connected to the other interconnector 150 via the member 144. Further, the plurality of power generation units 102 included in the fuel cell stack 100 are electrically connected in series. Therefore, the electric energy generated in each power generation unit 102 is taken out from the end plates 104 and 106 that function as the output terminals of the fuel cell stack 100. Since the SOFC generates electricity at a relatively high temperature (for example, 700 ° C. to 1000 ° C.), the fuel cell stack 100 is a heater (for example, after the start-up, until the high temperature can be maintained by the heat generated by the power generation. It may be heated by (not shown).

各発電単位１０２の空気室１６６から排出された酸化剤オフガスＯＯＧは、図２、図４および図７に示すように、酸化剤ガス排出連通流路１３３を介して酸化剤ガス排出マニホールド１６２に排出され、さらに下側のエンドプレート１０６の流路用貫通孔１０７、酸化剤ガス排出マニホールド１６２の位置に設けられたガス通路部材２７の本体部２８および分岐部２９を経て、当該分岐部２９に接続されたガス配管（図示せず）を介して燃料電池スタック１００の外部に排出される。また、各発電単位１０２の燃料室１７６から排出された燃料オフガスＦＯＧは、図３、図５および図８に示すように、燃料ガス排出連通流路１４３を介して燃料ガス排出マニホールド１７２に排出され、さらに下側のエンドプレート１０６の流路用貫通孔１０７、燃料ガス排出マニホールド１７２の位置に設けられたガス通路部材２７の本体部２８および分岐部２９を経て、当該分岐部２９に接続されたガス配管（図示しない）を介して燃料電池スタック１００の外部に排出される。 The oxidant off-gas OOG discharged from the air chamber 166 of each power generation unit 102 is discharged to the oxidant gas discharge manifold 162 via the oxidant gas discharge communication flow path 133 as shown in FIGS. 2, 4 and 7. Then, it is connected to the branch portion 29 via the main body portion 28 and the branch portion 29 of the gas passage member 27 provided at the position of the through hole 107 for the flow path of the lower end plate 106 and the oxidant gas discharge manifold 162. It is discharged to the outside of the fuel cell stack 100 via the gas pipe (not shown). Further, the fuel off-gas FOG discharged from the fuel chamber 176 of each power generation unit 102 is discharged to the fuel gas discharge manifold 172 via the fuel gas discharge communication flow path 143 as shown in FIGS. 3, 5, and 8. Further, it was connected to the branch portion 29 via the through hole 107 for the flow path of the lower end plate 106, the main body portion 28 and the branch portion 29 of the gas passage member 27 provided at the position of the fuel gas discharge manifold 172. It is discharged to the outside of the fuel cell stack 100 via a gas pipe (not shown).

なお、本実施形態の燃料電池スタック１００を構成する各発電単位１０２では、空気室１６６における酸化剤ガスＯＧの主たる流れ方向（図７に示すように、Ｘ軸正方向側からＸ軸負方向側に向かう方向）と燃料室１７６における燃料ガスＦＧの主たる流れ方向（図８に示すように、Ｘ軸負方向側からＸ軸正方向側に向かう方向）とが、略反対方向（互いに対向する方向）となっている。すなわち、本実施形態の発電単位１０２（燃料電池スタック１００）は、カウンターフロータイプのＳＯＦＣである。 In each power generation unit 102 constituting the fuel cell stack 100 of the present embodiment, the main flow direction of the oxidant gas OG in the air chamber 166 (as shown in FIG. 7, from the X-axis positive direction side to the X-axis negative direction side). (Direction toward) and the main flow direction of the fuel gas FG in the fuel chamber 176 (direction from the negative X-axis side to the positive X-axis side as shown in FIG. 8) are substantially opposite directions (directions facing each other). ). That is, the power generation unit 102 (fuel cell stack 100) of the present embodiment is a counterflow type SOFC.

Ａ−３．燃料極側集電部材１４４の詳細構成：
次に、燃料極側集電部材１４４の詳細構成について説明する。図４〜図６および図８に示すように、燃料極側集電部材１４４は、インターコネクタ対向部１４６と、複数の燃料極対向部１４５と、複数の連接部１４７とを有している。 A-3. Detailed configuration of the fuel electrode side current collector 144:
Next, the detailed configuration of the fuel electrode side current collector 144 will be described. As shown in FIGS. 4 to 6 and 8, the fuel pole side current collecting member 144 has an interconnector facing portion 146, a plurality of fuel pole facing portions 145, and a plurality of connecting portions 147.

燃料極側集電部材１４４のインターコネクタ対向部１４６は、インターコネクタ１５０（またはエンドプレート１０６、以下同様）における燃料極１１６に対向する側の表面に接する板状部分である。インターコネクタ対向部１４６には、インターコネクタ対向部１４６を厚さ方向に貫通する（すなわち、Ｚ軸方向に延びる）複数の貫通孔４０が形成されている。燃料極側集電部材１４４のインターコネクタ対向部１４６は、特許請求の範囲における第１のインターコネクタ対向部に相当する。 The interconnector facing portion 146 of the fuel pole side current collecting member 144 is a plate-shaped portion of the interconnector 150 (or the end plate 106, the same applies hereinafter) that is in contact with the surface of the interconnector 150 (or the end plate 106, the same applies hereinafter) on the side facing the fuel pole 116. The interconnector facing portion 146 is formed with a plurality of through holes 40 that penetrate the interconnector facing portion 146 in the thickness direction (that is, extend in the Z-axis direction). The interconnector facing portion 146 of the fuel electrode side current collecting member 144 corresponds to the first interconnector facing portion in the claims.

燃料極側集電部材１４４の各燃料極対向部１４５は、燃料極１１６における電解質層１１２に対向する側とは反対側の表面に接し、かつ、燃料極１１６と電気的に接続された板状部分である。Ｚ軸方向視での各燃料極対向部１４５の形状は、略矩形である。また、複数の燃料極対向部１４５は、Ｚ軸方向視で、Ｘ方向およびＹ方向に沿った格子状に配置されている。各燃料極対向部１４５は、Ｚ軸方向においてインターコネクタ対向部１４６と重なるように配置されている。各燃料極対向部１４５のＹ軸負方向側の端部４３は、自由端となっている。燃料極側集電部材１４４の燃料極対向部１４５は、特許請求の範囲における第１の電極対向部に相当する。 Each fuel pole facing portion 145 of the fuel pole side current collecting member 144 is in contact with the surface of the fuel pole 116 opposite to the side facing the electrolyte layer 112, and is electrically connected to the fuel pole 116 in a plate shape. It is a part. The shape of each fuel electrode facing portion 145 in the Z-axis direction is substantially rectangular. Further, the plurality of fuel electrode facing portions 145 are arranged in a grid pattern along the X direction and the Y direction in the Z-axis direction. Each fuel electrode facing portion 145 is arranged so as to overlap the interconnector facing portion 146 in the Z-axis direction. The end 43 on the negative direction side of the Y-axis of each fuel electrode facing portion 145 is a free end. The fuel pole facing portion 145 of the fuel pole side current collecting member 144 corresponds to the first electrode facing portion in the claims.

燃料極側集電部材１４４の各連接部１４７は、各燃料極対向部１４５におけるＹ軸負方向側の端部４２とインターコネクタ対向部１４６における貫通孔４０に面する端部４１とを結ぶ板状部分である。燃料極側集電部材１４４の連接部１４７は、特許請求の範囲における第１の連接部に相当する。 Each connecting portion 147 of the fuel electrode side current collecting member 144 is a plate connecting the end portion 42 on the negative direction side of the Y axis in each fuel electrode facing portion 145 and the end portion 41 facing the through hole 40 in the interconnector facing portion 146. It is a shaped part. The connecting portion 147 of the fuel electrode side current collecting member 144 corresponds to the first connecting portion within the scope of the claims.

このような構成の燃料極側集電部材１４４は、例えば、図８における部分拡大図に示すように、燃料極側集電部材１４４作製用の平板材料に対して打ち抜き加工を行うことによって、完成状態において各燃料極対向部１４５および各連接部１４７となる矩形領域のそれぞれの３辺に切り込みを入れ、次に、打ち抜き加工後の平板材料に対して折り曲げ加工を行うことによって各燃料極対向部１４５および各連接部１４７を形成することにより、作製することができる。なお、図８における部分拡大図では、燃料極側集電部材１４４の作製方法を示すため、一部、折り曲げ加工前の状態が示されている。 The fuel pole side current collecting member 144 having such a configuration is completed, for example, by punching a flat plate material for manufacturing the fuel pole side current collecting member 144 as shown in the partially enlarged view in FIG. In the state, cuts are made in each of the three sides of the rectangular region that becomes each fuel pole facing portion 145 and each connecting portion 147, and then the flat plate material after punching is bent to form each fuel pole facing portion. It can be manufactured by forming 145 and each connecting portion 147. In the partially enlarged view of FIG. 8, in order to show the method of manufacturing the fuel electrode side current collector 144, a part of the state before the bending process is shown.

燃料極側集電部材１４４の各燃料極対向部１４５とインターコネクタ対向部１４６との間には、例えばステンレス等の金属により形成された燃料極側スペーサ１４９が配置されている。燃料極側スペーサ１４９の存在により、燃料極側集電部材１４４が温度サイクルや反応ガス圧力変動による発電単位１０２の変形に追随し、燃料極側集電部材１４４を介した燃料極１１６とインターコネクタ１５０（またはエンドプレート１０６）との電気的接続が良好に維持される。 A fuel pole side spacer 149 made of, for example, a metal such as stainless steel is arranged between each fuel pole facing portion 145 and the interconnector facing portion 146 of the fuel pole side current collecting member 144. Due to the presence of the fuel pole side spacer 149, the fuel pole side current collector 144 follows the deformation of the power generation unit 102 due to the temperature cycle and the reaction gas pressure fluctuation, and the fuel pole 116 and the interconnector via the fuel pole side current collector 144. Good electrical connection with 150 (or end plate 106) is maintained.

ここで、図６に示すように、本実施形態の発電単位１０２では、燃料極側集電部材１４４が、レーザ溶接によってインターコネクタ１５０に接合されることにより、インターコネクタ１５０に固定されている。より詳細には、インターコネクタ１５０における燃料極側集電部材１４４に対向する側とは反対側の表面（本実施形態では下面）からレーザ溶接を行うことにより、インターコネクタ１５０と燃料極側集電部材１４４とが接する位置に、インターコネクタ１５０と燃料極側集電部材１４４とを接合する燃料極側溶接部（溶融部）４７が形成されている。燃料極側溶接部４７の一部分は、被溶接部材の表面、具体的には、インターコネクタ１５０の下面に露出している。燃料極側溶接部４７は、特許請求の範囲における第１の溶接部に相当する。本実施形態では、燃料極側溶接部４７は、Ｘ軸方向に沿って、燃料極側集電部材１４４の一端付近から他端付近まで連続的に形成されている。また、本実施形態では、燃料極側溶接部４７は、燃料極側集電部材１４４のインターコネクタ対向部１４６を貫通して燃料極側スペーサ１４９内まで進入しているが、燃料極対向部１４５までは到達していない。すなわち、燃料極側溶接部４７は、インターコネクタ１５０と燃料極側集電部材１４４のインターコネクタ対向部１４６と燃料極側スペーサ１４９とを接合するように形成されている。また、燃料極側溶接部４７における燃料極対向部１４５側の端部は、燃料極対向部１４５から離間している。 Here, as shown in FIG. 6, in the power generation unit 102 of the present embodiment, the fuel electrode side current collecting member 144 is fixed to the interconnector 150 by being joined to the interconnector 150 by laser welding. More specifically, by performing laser welding from the surface (lower surface in this embodiment) of the interconnector 150 opposite to the side facing the fuel electrode side current collecting member 144, the interconnector 150 and the fuel electrode side current collector are collected. A fuel electrode side welded portion (melted portion) 47 that joins the interconnector 150 and the fuel electrode side current collecting member 144 is formed at a position where the member 144 comes into contact with the member 144. A part of the fuel electrode side welded portion 47 is exposed on the surface of the member to be welded, specifically, the lower surface of the interconnector 150. The fuel electrode side welded portion 47 corresponds to the first welded portion within the scope of the claims. In the present embodiment, the fuel electrode side welded portion 47 is continuously formed from the vicinity of one end to the vicinity of the other end of the fuel electrode side current collecting member 144 along the X-axis direction. Further, in the present embodiment, the fuel pole side welded portion 47 penetrates the interconnector facing portion 146 of the fuel pole side current collecting member 144 and enters into the fuel pole side spacer 149, but the fuel pole facing portion 145. Has not been reached. That is, the fuel pole side welded portion 47 is formed so as to join the interconnector 150, the interconnector facing portion 146 of the fuel pole side current collecting member 144, and the fuel pole side spacer 149. Further, the end portion of the fuel pole side welded portion 47 on the fuel pole facing portion 145 side is separated from the fuel pole facing portion 145.

上述したように、本実施形態の発電単位１０２では、インターコネクタ１５０の基部１５２は高抵抗被膜１５４に覆われているが、インターコネクタ１５０と燃料極側集電部材１４４とを接合する燃料極側溶接部４７が形成されているため、燃料極側溶接部４７を介してインターコネクタ１５０と燃料極側集電部材１４４とが良好に電気的に接続され、その結果、上述したように、燃料極側集電部材１４４を介してインターコネクタ１５０と燃料極１１６とが良好に電気的に接続される。 As described above, in the power generation unit 102 of the present embodiment, the base 152 of the interconnector 150 is covered with the high resistance coating 154, but the fuel electrode side that joins the interconnector 150 and the fuel electrode side current collecting member 144. Since the welded portion 47 is formed, the interconnector 150 and the fuel electrode side current collecting member 144 are satisfactorily electrically connected to each other via the fuel electrode side welded portion 47, and as a result, as described above, the fuel electrode is formed. The interconnector 150 and the fuel electrode 116 are well electrically connected via the side current collector 144.

なお、上述したように、燃料極側溶接部４７は、インターコネクタ１５０における燃料極側集電部材１４４に対向する側とは反対側の表面（本実施形態では下面）からレーザ溶接を行うことにより形成されるため、燃料極側溶接部４７におけるインターコネクタ１５０の該表面（下面）の位置での径Ｄ１１は、インターコネクタ１５０の反対側の表面（上面）の位置での径Ｄ１２より大きくなっている。また、インターコネクタ１５０の該表面（下面）には、燃料極側溶接部４７の一部（ビード）が突出している。 As described above, the fuel electrode side welded portion 47 is laser-welded from the surface (lower surface in the present embodiment) opposite to the side facing the fuel electrode side current collecting member 144 in the interconnector 150. Because of the formation, the diameter D11 of the interconnector 150 at the position of the surface (lower surface) of the welded portion 47 on the fuel electrode side is larger than the diameter D12 at the position of the surface (upper surface) on the opposite side of the interconnector 150. There is. Further, a part (bead) of the fuel electrode side welded portion 47 protrudes from the surface (lower surface) of the interconnector 150.

Ａ−４．空気極側集電部材１３４の詳細構成：
次に、空気極側集電部材１３４の詳細構成について説明する。図４〜図７に示すように、空気極側集電部材１３４は、インターコネクタ対向部１３６と、複数の空気極対向部１３５と、複数の連接部１３７とを有している。 A-4. Detailed configuration of the air electrode side current collector 134:
Next, the detailed configuration of the air electrode side current collecting member 134 will be described. As shown in FIGS. 4 to 7, the air electrode side current collecting member 134 has an interconnector facing portion 136, a plurality of air electrode facing portions 135, and a plurality of connecting portions 137.

空気極側集電部材１３４のインターコネクタ対向部１３６は、インターコネクタ１５０（またはエンドプレート１０４、以下同様）における空気極１１４に対向する側の表面に接する板状部分である。インターコネクタ対向部１３６には、インターコネクタ対向部１３６を厚さ方向に貫通する（すなわち、Ｚ軸方向に延びる）複数の貫通孔３０が形成されている。図７に示すように、本実施形態では、インターコネクタ対向部１３６に形成された各貫通孔３０は、Ｘ軸方向に長い形状の孔である。また、インターコネクタ対向部１３６において、複数の貫通孔３０はＹ軸方向に並ぶように配置されている。空気極側集電部材１３４のインターコネクタ対向部１３６は、特許請求の範囲における第２のインターコネクタ対向部に相当する。 The interconnector facing portion 136 of the air electrode side current collecting member 134 is a plate-shaped portion of the interconnector 150 (or end plate 104, the same applies hereinafter) that is in contact with the surface of the interconnector 150 (or the end plate 104, the same applies hereinafter) on the side facing the air electrode 114. The interconnector facing portion 136 is formed with a plurality of through holes 30 that penetrate the interconnector facing portion 136 in the thickness direction (that is, extend in the Z-axis direction). As shown in FIG. 7, in the present embodiment, each through hole 30 formed in the interconnector facing portion 136 is a hole having a long shape in the X-axis direction. Further, in the interconnector facing portion 136, the plurality of through holes 30 are arranged so as to be arranged in the Y-axis direction. The interconnector facing portion 136 of the air electrode side current collecting member 134 corresponds to the second interconnector facing portion in the claims.

空気極側集電部材１３４の各空気極対向部１３５は、空気極１１４における電解質層１１２に対向する側とは反対側の表面に接し、かつ、空気極１１４と電気的に接続された板状部分である。Ｚ軸方向視での各空気極対向部１３５の形状は、略矩形である。また、複数の空気極対向部１３５は、Ｚ軸方向視で、Ｘ方向およびＹ方向に沿った格子状に配置されている。各空気極対向部１３５は、Ｚ軸方向においてインターコネクタ対向部１３６に形成された貫通孔３０と重なるように配置されている。各空気極対向部１３５のＹ軸正方向側の端部３３は、自由端となっている。空気極側集電部材１３４の空気極対向部１３５は、特許請求の範囲における第２の電極対向部に相当する。 Each air pole facing portion 135 of the air pole side current collecting member 134 is in contact with the surface of the air pole 114 on the side opposite to the side facing the electrolyte layer 112, and has a plate shape that is electrically connected to the air pole 114. It is a part. The shape of each air electrode facing portion 135 in the Z-axis direction is substantially rectangular. Further, the plurality of air electrode facing portions 135 are arranged in a grid pattern along the X direction and the Y direction in the Z-axis direction. Each air electrode facing portion 135 is arranged so as to overlap the through hole 30 formed in the interconnector facing portion 136 in the Z-axis direction. The end 33 on the positive direction side of the Y axis of each air electrode facing portion 135 is a free end. The air electrode facing portion 135 of the air electrode side current collecting member 134 corresponds to the second electrode facing portion in the claims.

空気極側集電部材１３４の各連接部１３７は、各空気極対向部１３５におけるＹ軸負方向側の端部３２と、インターコネクタ対向部１３６における貫通孔３０に面する端部３１と、を結ぶ板状部分である。空気極側集電部材１３４の連接部１３７は、特許請求の範囲における第２の連接部に相当する。 Each connecting portion 137 of the air electrode side current collecting member 134 has an end portion 32 on the negative direction side of the Y axis of each air electrode facing portion 135 and an end portion 31 facing the through hole 30 of the interconnector facing portion 136. It is a plate-shaped part to be tied. The connecting portion 137 of the air electrode side current collecting member 134 corresponds to the second connecting portion within the scope of the claims.

このような構成の空気極側集電部材１３４は、例えば、空気極側集電部材１３４作製用の平板部材に対して打ち抜き加工を行うことによって、完成状態において各空気極対向部１３５および各連接部１３７となる部分を残しつつ各貫通孔３０の外形に対応する孔をあけ、次に、孔あけ後の平板部材に対して折り曲げ加工を行うことによって各空気極対向部１３５および各連接部１３７を形成することにより、作製することができる。 The air electrode side current collecting member 134 having such a configuration is formed by punching, for example, a flat plate member for manufacturing the air electrode side current collecting member 134, so that each air electrode facing portion 135 and each connecting portion 135 are connected in a completed state. A hole corresponding to the outer shape of each through hole 30 is formed while leaving a portion to be a portion 137, and then the flat plate member after the hole is bent to perform an air electrode facing portion 135 and each connecting portion 137. Can be produced by forming.

空気極側集電部材１３４の各空気極対向部１３５とインターコネクタ１５０との間には、空気極側スペーサ１３９が配置されている。空気極側スペーサ１３９は、略直方体形状の部材であり、例えばマイカ等の弾性材料（弾性体）により形成されている。図６および図７に示すように、各空気極側スペーサ１３９は、Ｚ軸方向において、インターコネクタ１５０の表面から各空気極対向部１３５の表面まで延びるような形状となっている。各空気極側スペーサ１３９におけるインターコネクタ１５０側の一部分は、空気極側集電部材１３４のインターコネクタ対向部１３６に形成された貫通孔３０内に収容されている。空気極側スペーサ１３９の存在により、空気極側集電部材１３４が温度サイクルや反応ガス圧力変動による発電単位１０２の変形に追随し、空気極側集電部材１３４を介した空気極１１４とインターコネクタ１５０（またはエンドプレート１０４）との電気的接続が良好に維持される。さらに、空気極側スペーサ１３９の存在により、単セル１１０にかかるＺ軸方向の応力を緩和することができ、単セル１１０の損傷（割れ等）の発生を抑制することができる。 An air pole side spacer 139 is arranged between each air pole facing portion 135 of the air pole side current collecting member 134 and the interconnector 150. The air electrode side spacer 139 is a member having a substantially rectangular parallelepiped shape, and is formed of an elastic material (elastic body) such as mica. As shown in FIGS. 6 and 7, each air electrode side spacer 139 has a shape extending from the surface of the interconnector 150 to the surface of each air electrode facing portion 135 in the Z-axis direction. A part of each air electrode side spacer 139 on the interconnector 150 side is housed in a through hole 30 formed in the interconnector facing portion 136 of the air electrode side current collecting member 134. Due to the presence of the air electrode side spacer 139, the air electrode side current collector 134 follows the deformation of the power generation unit 102 due to the temperature cycle and the reaction gas pressure fluctuation, and the air electrode 114 and the interconnector via the air electrode side current collector 134. Good electrical connection with 150 (or end plate 104) is maintained. Further, the presence of the air electrode side spacer 139 can relieve the stress in the Z-axis direction applied to the single cell 110, and can suppress the occurrence of damage (cracking, etc.) of the single cell 110.

ここで、図６に示すように、本実施形態の発電単位１０２では、空気極側集電部材１３４が、レーザ溶接によってインターコネクタ１５０に接合されることにより、インターコネクタ１５０に固定されている。より詳細には、インターコネクタ１５０における空気極側集電部材１３４に対向する側とは反対側の表面（本実施形態では上面）からレーザ溶接を行うことにより、インターコネクタ１５０と空気極側集電部材１３４とが接する位置に、インターコネクタ１５０と空気極側集電部材１３４のインターコネクタ対向部１３６とを接合する空気極側溶接部（溶融部）３７が形成されている。空気極側溶接部３７の一部分は、被溶接部材の表面、具体的には、インターコネクタ１５０の上面に露出している。空気極側溶接部３７は、特許請求の範囲における第２の溶接部に相当する。本実施形態では、空気極側溶接部３７は、Ｘ軸方向に沿って、空気極側集電部材１３４の一端付近から他端付近まで連続的に形成されている。 Here, as shown in FIG. 6, in the power generation unit 102 of the present embodiment, the air electrode side current collecting member 134 is fixed to the interconnector 150 by being joined to the interconnector 150 by laser welding. More specifically, by performing laser welding from the surface of the interconnector 150 opposite to the side facing the air electrode side current collecting member 134 (upper surface in this embodiment), the interconnector 150 and the air electrode side current collector are collected. An air electrode side welded portion (melted portion) 37 is formed at a position where the member 134 is in contact with the interconnector 150 and the interconnector facing portion 136 of the air electrode side current collecting member 134. A part of the air electrode side welded portion 37 is exposed on the surface of the member to be welded, specifically, the upper surface of the interconnector 150. The air electrode side welded portion 37 corresponds to the second welded portion within the scope of the claims. In the present embodiment, the air electrode side welded portion 37 is continuously formed from the vicinity of one end to the vicinity of the other end of the air electrode side current collecting member 134 along the X-axis direction.

上述したように、本実施形態の発電単位１０２では、インターコネクタ１５０の基部１５２は高抵抗被膜１５４に覆われているが、インターコネクタ１５０と空気極側集電部材１３４とを接合する空気極側溶接部３７が形成されているため、空気極側溶接部３７を介してインターコネクタ１５０と空気極側集電部材１３４とが良好に電気的に接続され、その結果、上述したように、空気極側集電部材１３４を介してインターコネクタ１５０と空気極１１４とが良好に電気的に接続される。 As described above, in the power generation unit 102 of the present embodiment, the base 152 of the interconnector 150 is covered with the high resistance coating 154, but the air electrode side that joins the interconnector 150 and the air electrode side current collecting member 134. Since the welded portion 37 is formed, the interconnector 150 and the air electrode side current collecting member 134 are satisfactorily electrically connected to each other via the air electrode side welded portion 37, and as a result, as described above, the air electrode is formed. The interconnector 150 and the air electrode 114 are satisfactorily electrically connected via the side current collecting member 134.

なお、上述したように、空気極側溶接部３７は、インターコネクタ１５０における空気極側集電部材１３４に対向する側とは反対側の表面（本実施形態では上面）からレーザ溶接を行うことにより形成されるため、空気極側溶接部３７におけるインターコネクタ１５０の該表面とは反対側の表面（下面）の位置での径Ｄ２１は、インターコネクタ１５０の該表面（上面）の位置での径Ｄ２２より小さくなっている。また、インターコネクタ１５０の該表面（上面）には、空気極側溶接部３７の一部（ビード）が突出している。 As described above, the air electrode side welded portion 37 is laser-welded from the surface (upper surface in this embodiment) opposite to the side of the interconnector 150 facing the air electrode side current collecting member 134. Since it is formed, the diameter D21 at the position of the surface (lower surface) of the interconnector 150 opposite to the surface of the welded portion 37 on the air electrode side is the diameter D22 at the position of the surface (upper surface) of the interconnector 150. It is getting smaller. Further, a part (bead) of the air electrode side welded portion 37 protrudes from the surface (upper surface) of the interconnector 150.

Ａ−５．本実施形態の効果：
以上説明したように、本実施形態の燃料電池スタック１００を構成する各発電単位１０２は、単セル１１０と、インターコネクタ１５０と、燃料極側集電部材１４４とを備える。単セル１１０は、電解質層１１２と、電解質層１１２を挟んでＺ軸方向に互いに対向する空気極１１４および燃料極１１６とを含む。インターコネクタ１５０は、燃料極１１６に対向するように配置された部材であり、金属により構成された基部１５２と、基部１５２を覆い、基部１５２より電気抵抗の高い高抵抗被膜１５４とを有する。燃料極側集電部材１４４は、インターコネクタ１５０と燃料極１１６との間に配置された金属製の部材であり、インターコネクタ１５０に接すると共に、燃料極１１６と電気的に接続されている。また、本実施形態の発電単位１０２では、インターコネクタ１５０と燃料極側集電部材１４４とが接する位置に、インターコネクタ１５０と燃料極側集電部材１４４とを接合する燃料極側溶接部４７が形成されている。本実施形態の発電単位１０２は、上述した構成であるため、以下に説明するように、発電単位１０２の製造工程の煩雑化・高コスト化を回避しつつ、かつ、発電単位１０２の電気的性能の低下を抑制しつつ、空気極１１４の被毒の発生を抑制することができる。 A-5. Effect of this embodiment:
As described above, each power generation unit 102 constituting the fuel cell stack 100 of the present embodiment includes a single cell 110, an interconnector 150, and a fuel electrode side current collecting member 144. The single cell 110 includes an electrolyte layer 112, and an air pole 114 and a fuel pole 116 that face each other in the Z-axis direction with the electrolyte layer 112 interposed therebetween. The interconnector 150 is a member arranged so as to face the fuel electrode 116, and has a base portion 152 made of metal and a high resistance coating 154 that covers the base portion 152 and has a higher electric resistance than the base portion 152. The fuel electrode side current collecting member 144 is a metal member arranged between the interconnector 150 and the fuel electrode 116, is in contact with the interconnector 150, and is electrically connected to the fuel electrode 116. Further, in the power generation unit 102 of the present embodiment, the fuel electrode side welded portion 47 that joins the interconnector 150 and the fuel electrode side current collecting member 144 is provided at a position where the interconnector 150 and the fuel electrode side current collecting member 144 are in contact with each other. It is formed. Since the power generation unit 102 of the present embodiment has the above-described configuration, as will be described below, the electrical performance of the power generation unit 102 while avoiding complicated manufacturing processes and high costs of the power generation unit 102. It is possible to suppress the occurrence of poisoning of the air electrode 114 while suppressing the decrease in the air electrode 114.

上述したように、本実施形態の発電単位１０２では、インターコネクタ１５０が高抵抗被膜１５４を有するため、高抵抗被膜１５４の存在によって基部１５２からの汚染物質の放出・拡散を抑制することができ、その結果、空気極１１４の被毒の発生を抑制することができる。そのため、本実施形態の発電単位１０２によれば、発電単位１０２の製造工程の煩雑化・高コスト化を回避しつつ、空気極１１４の被毒の発生を抑制することができる。また、本実施形態の発電単位１０２では、インターコネクタ１５０が高抵抗被膜１５４を有するため、インターコネクタ１５０と燃料極側集電部材１４４との間の電気的接続性が低下し、その結果、発電単位１０２の電気的性能が低下するおそれがある。しかしながら、本実施形態の発電単位１０２では、インターコネクタ１５０と燃料極側集電部材１４４とを接合する燃料極側溶接部４７が形成されているため、燃料極側溶接部４７を介してインターコネクタ１５０と燃料極側集電部材１４４とが良好に電気的に接続され、その結果、発電単位１０２の電気的性能の低下を抑制することができる。従って、本実施形態の発電単位１０２によれば、発電単位１０２の製造工程の煩雑化・高コスト化を回避しつつ、かつ、発電単位１０２の電気的性能の低下を抑制しつつ、空気極１１４の被毒の発生を抑制することができる。 As described above, in the power generation unit 102 of the present embodiment, since the interconnector 150 has the high resistance coating 154, the presence of the high resistance coating 154 can suppress the release and diffusion of contaminants from the base 152. As a result, the occurrence of poisoning of the air electrode 114 can be suppressed. Therefore, according to the power generation unit 102 of the present embodiment, it is possible to suppress the occurrence of poisoning of the air electrode 114 while avoiding complicated and costly manufacturing processes of the power generation unit 102. Further, in the power generation unit 102 of the present embodiment, since the interconnector 150 has the high resistance coating 154, the electrical connectivity between the interconnector 150 and the fuel electrode side current collecting member 144 is lowered, and as a result, power generation is performed. The electrical performance of the unit 102 may deteriorate. However, in the power generation unit 102 of the present embodiment, since the fuel electrode side welded portion 47 for joining the interconnector 150 and the fuel electrode side current collecting member 144 is formed, the interconnector is provided via the fuel electrode side welded portion 47. The 150 and the fuel electrode side current collecting member 144 are well electrically connected, and as a result, deterioration of the electrical performance of the power generation unit 102 can be suppressed. Therefore, according to the power generation unit 102 of the present embodiment, the air electrode 114 while avoiding the complicated manufacturing process and the high cost of the power generation unit 102 and suppressing the deterioration of the electrical performance of the power generation unit 102. It is possible to suppress the occurrence of poisoning.

また、本実施形態の発電単位１０２では、燃料極側集電部材１４４は、インターコネクタ１５０に接する板状のインターコネクタ対向部１４６と、燃料極１１６と電気的に接続された板状の燃料極対向部１４５と、インターコネクタ対向部１４６と燃料極対向部１４５とを結ぶ連接部１４７とを含む。また、本実施形態の発電単位１０２は、燃料極側集電部材１４４のインターコネクタ対向部１４６と燃料極対向部１４５との間に配置された金属製の燃料極側スペーサ１４９を備える。また、本実施形態の発電単位１０２では、燃料極側溶接部４７は、インターコネクタ１５０と燃料極側集電部材１４４のインターコネクタ対向部１４６と燃料極側スペーサ１４９とを接合するように形成されている。図６に示すように、本実施形態の発電単位１０２には、燃料極１１６とインターコネクタ１５０との間の導電経路として、燃料極１１６から燃料極側集電部材１４４の燃料極対向部１４５と連接部１４７とインターコネクタ対向部１４６とを通ってインターコネクタ１５０に至る第１の導電経路ＥＰ１が存在する。さらに、本実施形態の発電単位１０２では、金属製のインターコネクタ１５０と金属製の燃料極側集電部材１４４のインターコネクタ対向部１４６と金属製の燃料極側スペーサ１４９とを接合する燃料極側溶接部４７が形成されているため、燃料極１１６とインターコネクタ１５０との間の導電経路として、燃料極１１６から燃料極側集電部材１４４の燃料極対向部１４５と燃料極側スペーサ１４９と燃料極側溶接部４７とを通ってインターコネクタ１５０に至る第２の導電経路ＥＰ２も存在する。このように、本実施形態の発電単位１０２によれば、燃料極側溶接部４７の存在により、燃料極１１６とインターコネクタ１５０との間の導電経路を増やすことができるため、燃料極１１６とインターコネクタ１５０との間の電気的接続性を向上させることができ、その結果、発電単位１０２の電気的性能を向上させることができる。さらに、本実施形態の発電単位１０２によれば、燃料極側溶接部４７の存在により、燃料極側集電部材１４４に対して燃料極側スペーサ１４９の位置がずれることを抑制することができ、燃料極側スペーサ１４９の位置がずれることに起因して燃料極側集電部材１４４と燃料極１１６およびインターコネクタ１５０との電気的接続性が低下することを抑制することができる。 Further, in the power generation unit 102 of the present embodiment, the fuel pole side current collecting member 144 has a plate-shaped interconnector facing portion 146 in contact with the interconnector 150 and a plate-shaped fuel pole electrically connected to the fuel pole 116. It includes a facing portion 145 and a connecting portion 147 connecting the interconnector facing portion 146 and the fuel electrode facing portion 145. Further, the power generation unit 102 of the present embodiment includes a metal fuel pole side spacer 149 arranged between the interconnector facing portion 146 of the fuel pole side current collecting member 144 and the fuel pole facing portion 145. Further, in the power generation unit 102 of the present embodiment, the fuel pole side welded portion 47 is formed so as to join the interconnector 150, the interconnector facing portion 146 of the fuel pole side current collecting member 144, and the fuel pole side spacer 149. ing. As shown in FIG. 6, in the power generation unit 102 of the present embodiment, as a conductive path between the fuel electrode 116 and the interconnector 150, the fuel electrode 116 to the fuel electrode facing portion 145 of the fuel electrode side current collecting member 144 There is a first conductive path EP1 that leads to the interconnector 150 through the articulating portion 147 and the interconnector facing portion 146. Further, in the power generation unit 102 of the present embodiment, the fuel pole side that joins the metal interconnector 150, the interconnector facing portion 146 of the metal fuel pole side current collecting member 144, and the metal fuel pole side spacer 149. Since the welded portion 47 is formed, the fuel pole facing portion 145, the fuel pole side spacer 149, and the fuel from the fuel pole 116 to the fuel pole side current collecting member 144 are formed as a conductive path between the fuel pole 116 and the interconnector 150. There is also a second conductive path EP2 that passes through the pole-side welded portion 47 to the interconnector 150. As described above, according to the power generation unit 102 of the present embodiment, the presence of the fuel electrode side welded portion 47 can increase the conductive path between the fuel electrode 116 and the interconnector 150, so that the fuel electrode 116 and the interconnector can be increased. The electrical connectivity with the connector 150 can be improved, and as a result, the electrical performance of the power generation unit 102 can be improved. Further, according to the power generation unit 102 of the present embodiment, the presence of the fuel pole side welded portion 47 can prevent the position of the fuel pole side spacer 149 from shifting with respect to the fuel pole side current collector member 144. It is possible to suppress a decrease in electrical connectivity between the fuel electrode side current collecting member 144 and the fuel electrode 116 and the interconnector 150 due to the displacement of the fuel electrode side spacer 149.

また、本実施形態の発電単位１０２では、燃料極側溶接部４７における燃料極側集電部材１４４の燃料極対向部１４５側の端部は、燃料極対向部１４５から離間している。そのため、本実施形態の発電単位１０２では、燃料極側スペーサ１４９と燃料極側集電部材１４４の燃料極対向部１４５とが接合されておらず、燃料極側スペーサ１４９と単セル１１０（燃料極１１６）との間で燃料極対向部１４５の位置が可変となっている。従って、本実施形態の発電単位１０２によれば、位置が可変である燃料極対向部１４５の存在により、単セル１１０にかかる上下方向の応力を効果的に緩和することができ、単セル１１０の損傷（割れ等）の発生を効果的に抑制することができる。 Further, in the power generation unit 102 of the present embodiment, the end portion of the fuel pole side current collecting member 144 in the fuel pole side welded portion 47 on the fuel pole facing portion 145 side is separated from the fuel pole facing portion 145. Therefore, in the power generation unit 102 of the present embodiment, the fuel pole side spacer 149 and the fuel pole facing portion 145 of the fuel pole side current collector 144 are not joined, and the fuel pole side spacer 149 and the single cell 110 (fuel pole) are not joined. The position of the fuel electrode facing portion 145 is variable with and from 116). Therefore, according to the power generation unit 102 of the present embodiment, the vertical stress applied to the single cell 110 can be effectively relieved by the presence of the fuel electrode facing portion 145 whose position is variable, and the single cell 110 can be effectively relieved. The occurrence of damage (cracking, etc.) can be effectively suppressed.

また、本実施形態の発電単位１０２は、さらに、インターコネクタ１５０の表面の内、燃料極側集電部材１４４が接する一方の面とは反対側の他方の面に接する金属製の空気極側集電部材１３４を備える。また、インターコネクタ１５０と空気極側集電部材１３４とが接する位置に、インターコネクタ１５０と空気極側集電部材１３４とを接合する空気極側溶接部３７が形成されている。そのため、本実施形態の発電単位１０２では、空気極側溶接部３７を介してインターコネクタ１５０と空気極側集電部材１３４とが良好に電気的に接続され、その結果、発電単位１０２の電気的性能の低下を効果的に抑制することができる。 Further, the power generation unit 102 of the present embodiment further collects metal air poles on the surface of the interconnector 150, which is in contact with the other surface on the opposite side to the one surface with which the fuel electrode side current collecting member 144 is in contact. The electric member 134 is provided. Further, an air electrode side welded portion 37 for joining the interconnector 150 and the air electrode side current collecting member 134 is formed at a position where the interconnector 150 and the air electrode side current collecting member 134 are in contact with each other. Therefore, in the power generation unit 102 of the present embodiment, the interconnector 150 and the air electrode side current collecting member 134 are satisfactorily electrically connected via the air electrode side welded portion 37, and as a result, the electric power generation unit 102 is electrically connected. The deterioration of performance can be effectively suppressed.

また、本実施形態の発電単位１０２では、燃料極側溶接部４７におけるインターコネクタ１５０一方の表面（下面）の位置での径Ｄ１１は、インターコネクタ１５０の他方の表面（上面）の位置での径Ｄ１２より大きく、かつ、空気極側溶接部３７におけるインターコネクタ１５０の上記一方の表面（下面）の位置での径Ｄ２１は、インターコネクタ１５０の上記他方の表面（上面）の位置での径Ｄ２２より小さい。このことは、燃料極側溶接部４７を形成する際のレーザ溶接の向き（インターコネクタ１５０の下面側から溶接を行う）が、空気極側溶接部３７を形成する際のレーザ溶接の向き（インターコネクタ１５０の上面側から溶接を行う）と逆向きであることを意味する。そのため、本実施形態の発電単位１０２によれば、燃料極側溶接部４７および空気極側溶接部３７を設けることに伴いインターコネクタ１５０に反りが発生することを抑制することができる。 Further, in the power generation unit 102 of the present embodiment, the diameter D11 at the position of one surface (lower surface) of the interconnector 150 in the fuel electrode side welded portion 47 is the diameter at the position of the other surface (upper surface) of the interconnector 150. The diameter D21 at the position of the one surface (lower surface) of the interconnector 150 in the welded portion 37 on the air electrode side, which is larger than D12, is larger than the diameter D22 at the position of the other surface (upper surface) of the interconnector 150. small. This means that the direction of laser welding when forming the fuel electrode side welded portion 47 (welding is performed from the lower surface side of the interconnector 150) is the direction of laser welding when forming the air electrode side welded portion 37 (inter). Welding is performed from the upper surface side of the connector 150), which means that the direction is opposite. Therefore, according to the power generation unit 102 of the present embodiment, it is possible to suppress the occurrence of warpage in the interconnector 150 due to the provision of the fuel electrode side welded portion 47 and the air electrode side welded portion 37.

Ｂ．第２実施形態：
図９は、第２実施形態における発電単位１０２ａの構成を概略的に示す説明図である。図９には、図６に示された第１実施形態の発電単位１０２のＹＺ断面構成に対応する第２実施形態の発電単位１０２ａのＹＺ断面構成が示されている。以下では、第２実施形態の発電単位１０２ａの構成の内、上述した第１実施形態の発電単位１０２の構成と同一の構成については、同一の符号を付すことによってその説明を適宜省略する。 B. Second embodiment:
FIG. 9 is an explanatory diagram schematically showing the configuration of the power generation unit 102a in the second embodiment. FIG. 9 shows the YZ cross-sectional configuration of the power generation unit 102a of the second embodiment corresponding to the YZ cross-sectional configuration of the power generation unit 102 of the first embodiment shown in FIG. In the following, among the configurations of the power generation unit 102a of the second embodiment, the same configurations as the configurations of the power generation unit 102 of the first embodiment described above will be appropriately described by adding the same reference numerals.

図９に示すように、第２実施形態の発電単位１０２ａは、主として、溶接部の構成が、第１実施形態の発電単位１０２と異なっている。具体的には、第２実施形態の発電単位１０２ａでは、インターコネクタ１５０および燃料極側集電部材１４４に加えて、空気極側集電部材１３４も一体的に接合する共通溶接部５７が形成されている。より詳細には、共通溶接部５７は、空気極側集電部材１３４のインターコネクタ対向部１３６とインターコネクタ１５０と燃料極側集電部材１４４のインターコネクタ対向部１４６と燃料極側スペーサ１４９とを接合するように形成されている。このような共通溶接部５７は、例えば、空気極側集電部材１３４のインターコネクタ対向部１３６におけるインターコネクタ１５０に対向する側とは反対側の表面（本実施形態では下面）からレーザ溶接を行うことにより形成することができる。共通溶接部５７の一部分は、被溶接部材の表面、具体的には、空気極側集電部材１３４のインターコネクタ対向部１３６の下面に露出している。共通溶接部５７は、特許請求の範囲における第１の溶接部に相当する。 As shown in FIG. 9, the power generation unit 102a of the second embodiment is mainly different from the power generation unit 102 of the first embodiment in the configuration of the welded portion. Specifically, in the power generation unit 102a of the second embodiment, in addition to the interconnector 150 and the fuel electrode side current collecting member 144, a common welded portion 57 that integrally joins the air electrode side current collecting member 134 is formed. ing. More specifically, the common welded portion 57 includes an interconnector facing portion 136 of the air pole side current collecting member 134, an interconnector 150, an interconnector facing portion 146 of the fuel pole side current collecting member 144, and a fuel pole side spacer 149. It is formed to join. Such a common welded portion 57 performs laser welding from, for example, a surface (lower surface in the present embodiment) opposite to the side facing the interconnector 150 in the interconnector facing portion 136 of the air electrode side current collecting member 134. Can be formed by A part of the common welded portion 57 is exposed on the surface of the member to be welded, specifically, the lower surface of the interconnector facing portion 136 of the air electrode side current collecting member 134. The common weld 57 corresponds to the first weld in the claims.

このように、第２実施形態の発電単位１０２ａでは、共通溶接部５７が、空気極側集電部材１３４とインターコネクタ１５０と燃料極側集電部材１４４とを接合するように形成されている。そのため、本実施形態の発電単位１０２ａによれば、共通溶接部５７を介してインターコネクタ１５０と燃料極側集電部材１４４とが良好に電気的に接続され、かつ、共通溶接部５７を介してインターコネクタ１５０と空気極側集電部材１３４とが良好に電気的に接続され、その結果、発電単位１０２ａの電気的性能の低下を効果的に抑制することができる。また、第２実施形態の発電単位１０２ａでは、第１実施形態のように溶接部を２つ（燃料極側溶接部４７および空気極側溶接部３７）設けるのではなく、１つ（共通溶接部５７）のみ設ければよいため、装置構成の簡素化および製造工程の効率化を実現することができる。 As described above, in the power generation unit 102a of the second embodiment, the common welded portion 57 is formed so as to join the air electrode side current collecting member 134, the interconnector 150, and the fuel electrode side current collecting member 144. Therefore, according to the power generation unit 102a of the present embodiment, the interconnector 150 and the fuel electrode side current collecting member 144 are satisfactorily electrically connected via the common welded portion 57, and the interconnector is satisfactorily electrically connected via the common welded portion 57. The interconnector 150 and the air electrode side current collecting member 134 are satisfactorily electrically connected, and as a result, deterioration of the electrical performance of the power generation unit 102a can be effectively suppressed. Further, in the power generation unit 102a of the second embodiment, two welded portions (fuel pole side welded portion 47 and air pole side welded portion 37) are not provided as in the first embodiment, but one (common welded portion) is provided. Since only 57) needs to be provided, it is possible to simplify the device configuration and improve the efficiency of the manufacturing process.

また、第２実施形態の発電単位１０２ａでは、共通溶接部５７が、空気極側集電部材１３４におけるインターコネクタ対向部１３６とインターコネクタ１５０と燃料極側集電部材１４４とを接合するように形成されている。そのため、共通溶接部５７が、空気極側集電部材１３４を挟んでインターコネクタ１５０に対向する他の単セル１１０側に突出することを抑制することができ、該単セル１１０が共通溶接部５７と干渉して該単セル１１０に損傷（割れ等）が発生することを抑制することができる。 Further, in the power generation unit 102a of the second embodiment, the common welded portion 57 is formed so as to join the interconnector facing portion 136 of the air pole side current collecting member 134, the interconnector 150, and the fuel pole side current collecting member 144. Has been done. Therefore, it is possible to prevent the common welded portion 57 from projecting toward the other single cell 110 facing the interconnector 150 with the air electrode side current collecting member 134 sandwiched therein, and the single cell 110 is the common welded portion 57. It is possible to prevent the single cell 110 from being damaged (cracked or the like) due to interference with the single cell 110.

Ｃ．変形例：
本明細書で開示される技術は、上述の実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の形態に変形することができ、例えば次のような変形も可能である。 C. Modification example:
The technique disclosed in the present specification is not limited to the above-described embodiment, and can be transformed into various forms without departing from the gist thereof, and for example, the following modifications are also possible.

上記実施形態の発電単位１０２または燃料電池スタック１００の構成は、あくまで一例であり、種々変形可能である。例えば、上記実施形態では、燃料極側溶接部４７における燃料極対向部１４５側の端部が燃料極対向部１４５から離間しているが、燃料極側溶接部４７における燃料極対向部１４５側の端部が燃料極対向部１４５まで到達しているとしてもよい。 The configuration of the power generation unit 102 or the fuel cell stack 100 of the above embodiment is merely an example and can be variously modified. For example, in the above embodiment, the end portion of the fuel pole side welded portion 47 on the fuel pole facing portion 145 side is separated from the fuel pole facing portion 145, but the fuel pole facing portion 145 side of the fuel pole side welded portion 47 is separated. It may be assumed that the end portion reaches the fuel electrode facing portion 145.

また、上記第１実施形態では、燃料極側溶接部４７を形成する際のレーザ溶接の向きと空気極側溶接部３７を形成する際のレーザ溶接の向きとが逆向きであるが、それらが同じ向きであるとしてもよい。また、上記第１実施形態では、燃料極側溶接部４７と空気極側溶接部３７との２つの溶接部が形成されているが、それらの内の一方が形成されないとしてもよい。 Further, in the first embodiment, the direction of laser welding when forming the fuel electrode side welded portion 47 and the direction of laser welding when forming the air electrode side welded portion 37 are opposite to each other. It may be in the same orientation. Further, in the first embodiment, two welded portions, a fuel electrode side welded portion 47 and an air electrode side welded portion 37, are formed, but one of them may not be formed.

また、上記実施形態における燃料極側集電部材１４４および燃料極側スペーサ１４９の構成（形状や材料等）や、空気極側集電部材１３４および空気極側スペーサ１３９の構成（形状や材料等）は、あくまで一例であり、種々変形可能である。例えば、上記実施形態では、燃料極側集電部材１４４が、インターコネクタ対向部１４６と燃料極対向部１４５と連接部１４７とを有し、かつ、インターコネクタ対向部１４６と燃料極対向部１４５との間に燃料極側スペーサ１４９が配置されているが、燃料極側集電部材１４４が、燃料極１１６の表面からインターコネクタ１５０の表面まで延びる柱状部材であり、かつ、燃料極側スペーサ１４９が配置されないとしてもよい。同様に、上記実施形態では、空気極側集電部材１３４が、インターコネクタ対向部１３６と空気極対向部１３５と連接部１３７とを有し、かつ、空気極側集電部材１３４と接するように空気極側スペーサ１３９が配置されているが、空気極側集電部材１３４が、空気極１１４の表面からインターコネクタ１５０の表面まで延びる柱状部材であり、かつ、空気極側スペーサ１３９が配置されないとしてもよい。 Further, the configuration (shape, material, etc.) of the fuel electrode side current collector member 144 and the fuel electrode side spacer 149, and the configuration (shape, material, etc.) of the air electrode side current collector member 134 and the air electrode side spacer 139 in the above embodiment. Is just an example and can be deformed in various ways. For example, in the above embodiment, the fuel pole side current collecting member 144 has an interconnector facing portion 146, a fuel pole facing portion 145, and a connecting portion 147, and the interconnector facing portion 146 and the fuel pole facing portion 145. Although the fuel pole side spacer 149 is arranged between the two, the fuel pole side current collecting member 144 is a columnar member extending from the surface of the fuel pole 116 to the surface of the interconnector 150, and the fuel pole side spacer 149 is It may not be placed. Similarly, in the above embodiment, the air pole side current collecting member 134 has the interconnector facing portion 136, the air pole facing portion 135, and the connecting portion 137, and is in contact with the air pole side current collecting member 134. Although the air pole side spacer 139 is arranged, assuming that the air pole side current collecting member 134 is a columnar member extending from the surface of the air pole 114 to the surface of the interconnector 150 and the air pole side spacer 139 is not arranged. May be good.

また、上記実施形態では、空気極側集電部材１３４がコート３８により覆われているが、空気極側集電部材１３４がコート３８により覆われていないとしてもよい。また、上記実施形態では、空気極側集電部材１３４と空気極１１４との間に接合層１３８が介在しているが、空気極側集電部材１３４と空気極１１４との間に接合層１３８が介在しないとしてもよい。 Further, in the above embodiment, the air electrode side current collecting member 134 is covered with the coat 38, but the air electrode side current collecting member 134 may not be covered with the coat 38. Further, in the above embodiment, the bonding layer 138 is interposed between the air electrode side current collecting member 134 and the air electrode 114, but the bonding layer 138 is interposed between the air electrode side current collecting member 134 and the air electrode 114. May not intervene.

また、上記実施形態では、ボルト孔１０９が、各マニホールド用の連通孔１０８とは独立して設けられているが、独立したボルト孔１０９を設けず、各マニホールド用の連通孔１０８がボルト孔としても用いられるとしてもよい。また、上記実施形態では、空気室１６６における酸化剤ガスＯＧの主たる流れ方向と燃料室１７６における燃料ガスＦＧの主たる流れ方向とが略反対方向であるカウンターフロータイプを例に挙げて説明しているが、本発明は、他のタイプ（上記２つの流れ方向が略同一方向であるコフロータイプや上記２つの流れ方向が交差するクロスフロータイプ等）にも適用可能である。 Further, in the above embodiment, the bolt holes 109 are provided independently of the communication holes 108 for each manifold, but the independent bolt holes 109 are not provided, and the communication holes 108 for each manifold are used as bolt holes. May also be used. Further, in the above embodiment, a counterflow type in which the main flow direction of the oxidant gas OG in the air chamber 166 and the main flow direction of the fuel gas FG in the fuel chamber 176 are substantially opposite to each other is described as an example. However, the present invention is also applicable to other types (such as a coflow type in which the two flow directions are substantially the same, a cross flow type in which the two flow directions intersect, and the like).

また、上記実施形態において、燃料電池スタック１００に含まれる発電単位１０２の個数は、あくまで一例であり、発電単位１０２の個数は燃料電池スタック１００に要求される出力電圧等に応じて適宜決められる。また、上記実施形態において、空気極１１４と電解質層１１２との間に中間層が配置されていてもよい。また、上記実施形態における各部材を構成する材料は、あくまで例示であり、各部材が他の材料により構成されていてもよい。 Further, in the above embodiment, the number of power generation units 102 included in the fuel cell stack 100 is only an example, and the number of power generation units 102 is appropriately determined according to the output voltage and the like required for the fuel cell stack 100. Further, in the above embodiment, an intermediate layer may be arranged between the air electrode 114 and the electrolyte layer 112. Further, the material constituting each member in the above embodiment is merely an example, and each member may be composed of another material.

また、上記実施形態において、空気極側の集電部材や溶接部等の構成が、燃料極側の構成と同様であるとしてもよい。例えば、空気極側スペーサ１３９が、空気極側集電部材１３４のインターコネクタ対向部１３６と空気極対向部１３５との間に配置された金属製の部材であり、インターコネクタ１５０と空気極側集電部材１３４とが接する位置に、インターコネクタ１５０と空気極側集電部材１３４のインターコネクタ対向部１３６と空気極側スペーサ１３９とを接合する溶接部が形成されているとしてもよい。この場合には、空気極１１４は、特許請求の範囲における第１の電極に相当する。 Further, in the above embodiment, the configuration of the current collecting member, the welded portion, etc. on the air electrode side may be the same as the configuration on the fuel electrode side. For example, the air pole side spacer 139 is a metal member arranged between the interconnector facing portion 136 and the air pole facing portion 135 of the air pole side current collecting member 134, and is a metal member arranged between the interconnector 150 and the air pole side collecting member 134. A welded portion for joining the interconnector 150, the interconnector facing portion 136 of the air electrode side current collecting member 134, and the air electrode side spacer 139 may be formed at a position where the electric member 134 comes into contact with the electric member 134. In this case, the air electrode 114 corresponds to the first electrode in the claims.

また、上記実施形態では、燃料ガスに含まれる水素と酸化剤ガスに含まれる酸素との電気化学反応を利用して発電を行うＳＯＦＣを対象としているが、本発明は、水の電気分解反応を利用して水素の生成を行う固体酸化物形電解セル（ＳＯＥＣ）の構成単位である電解セル単位や、複数の電解セル単位を備える電解セルスタックにも同様に適用可能である。なお、電解セルスタックの構成は、例えば特開２０１６−８１８１３号に記載されているように公知であるためここでは詳述しないが、概略的には上述した実施形態における燃料電池スタック１００と同様の構成である。すなわち、上述した実施形態における燃料電池スタック１００を電解セルスタックと読み替え、発電単位１０２を電解セル単位と読み替え、単セル１１０を電解単セルと読み替えればよい。ただし、電解セルスタックの運転の際には、空気極１１４がプラス（陽極）で燃料極１１６がマイナス（陰極）となるように両電極間に電圧が印加されると共に、連通孔１０８を介して原料ガスとしての水蒸気が供給される。これにより、各電解セル単位において水の電気分解反応が起こり、燃料室１７６で水素ガスが発生し、連通孔１０８を介して電解セルスタックの外部に水素が取り出される。このような構成の電解セル単位および電解セルスタックにおいても、上記実施形態と同様の構成の集電部材や溶接部等の構成を採用すると、電解セル単位の製造工程の煩雑化・高コスト化を回避しつつ、かつ、電解セル単位の電気的性能の低下を抑制しつつ、電極の被毒の発生を抑制することができる。 Further, in the above embodiment, the SOFC that generates power by utilizing the electrochemical reaction between hydrogen contained in the fuel gas and oxygen contained in the oxidizing agent gas is targeted, but the present invention comprises an electrolysis reaction of water. It is also applicable to an electrolytic cell unit, which is a constituent unit of a solid oxide fuel cell (SOEC) that uses it to generate hydrogen, and an electrolytic cell stack having a plurality of electrolytic cell units. The configuration of the electrolytic cell stack is not described in detail here because it is known as described in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2016-81813, but is generally the same as the fuel cell stack 100 in the above-described embodiment. It is a configuration. That is, the fuel cell stack 100 in the above-described embodiment may be read as an electrolytic cell stack, the power generation unit 102 may be read as an electrolytic cell unit, and the single cell 110 may be read as an electrolytic single cell. However, during the operation of the electrolytic cell stack, a voltage is applied between both electrodes so that the air electrode 114 is positive (anode) and the fuel electrode 116 is negative (cathode), and the voltage is applied through the communication hole 108. Water vapor as a raw material gas is supplied. As a result, an electrolysis reaction of water occurs in each electrolytic cell unit, hydrogen gas is generated in the fuel chamber 176, and hydrogen is taken out to the outside of the electrolytic cell stack through the communication hole 108. Even in the electrolytic cell unit and the electrolytic cell stack having such a configuration, if the configuration of the current collecting member, the welded portion, etc. having the same configuration as that of the above embodiment is adopted, the manufacturing process of the electrolytic cell unit becomes complicated and the cost increases. It is possible to suppress the occurrence of electrode poisoning while avoiding it and suppressing the deterioration of the electrical performance of each electrolytic cell.

２２：ボルト ２６：絶縁シート ２７：ガス通路部材 ２８：本体部 ２９：分岐部 ３０：貫通孔 ３１：端部 ３２：端部 ３３：端部 ３７：空気極側溶接部 ３８：コート ４０：貫通孔 ４１：端部 ４２：端部 ４３：端部 ４７：燃料極側溶接部 ５７：共通溶接部 １００：燃料電池スタック １０２：燃料電池発電単位 １０４：エンドプレート １０６：エンドプレート １０７：流路用貫通孔 １０８：連通孔 １０９：ボルト孔 １１０：単セル １１２：電解質層 １１４：空気極 １１６：燃料極 １２０：セパレータ １２１：孔 １２４：接合部 １３０：空気極側フレーム １３１：孔 １３２：酸化剤ガス供給連通流路 １３３：酸化剤ガス排出連通流路 １３４：空気極側集電部材 １３５：空気極対向部 １３６：インターコネクタ対向部 １３７：連接部 １３８：接合層 １３９：空気極側スペーサ １４０：燃料極側フレーム １４１：孔 １４２：燃料ガス供給連通流路 １４３：燃料ガス排出連通流路 １４４：燃料極側集電部材 １４５：燃料極対向部 １４６：インターコネクタ対向部 １４７：連接部 １４９：燃料極側スペーサ １５０：インターコネクタ １５２：基部 １５４：高抵抗被膜 １６１：酸化剤ガス導入マニホールド １６２：酸化剤ガス排出マニホールド １６６：空気室 １７１：燃料ガス導入マニホールド １７２：燃料ガス排出マニホールド １７６：燃料室 22: Bolt 26: Insulation sheet 27: Gas passage member 28: Main body 29: Branch 30: Through hole 31: End 32: End 33: End 37: Air pole side weld 38: Coat 40: Through hole 41: End 42: End 43: End 47: Fuel pole side weld 57: Common weld 100: Fuel cell stack 102: Fuel cell power generation unit 104: End plate 106: End plate 107: Through hole for flow path 108: Communication hole 109: Bolt hole 110: Single cell 112: Electrolyte layer 114: Air pole 116: Fuel pole 120: Separator 121: Hole 124: Joint 130: Air pole side frame 131: Hole 132: Oxidating agent gas supply communication Flow path 133: Oxidizing agent gas discharge communication flow path 134: Air pole side current collector 135: Air pole facing part 136: Interconnector facing part 137: Connecting part 138: Bonding layer 139: Air pole side spacer 140: Fuel pole side Frame 141: Hole 142: Fuel gas supply communication flow path 143: Fuel gas discharge communication flow path 144: Fuel pole side current collecting member 145: Fuel pole facing part 146: Interconnector facing part 147: Connecting part 149: Fuel pole side spacer 150: Interconnector 152: Base 154: High resistance coating 161: Oxidizing agent gas introduction manifold 162: Oxidizing agent gas discharge manifold 166: Air chamber 171: Fuel gas introduction manifold 172: Fuel gas discharge manifold 176: Fuel chamber

Claims (7)

電解質層と前記電解質層を挟んで第１の方向に互いに対向する空気極および燃料極とを含む電気化学反応単セルと、
前記空気極と前記燃料極との一方である第１の電極に対向するように配置されたインターコネクタと、
前記インターコネクタと前記第１の電極との間に配置され、前記インターコネクタに接すると共に、前記第１の電極と電気的に接続された金属製の第１の集電部材と、
を備える電気化学反応単位において、
前記インターコネクタは、金属により構成された基部と、前記基部を覆い、前記基部より電気抵抗の高い高抵抗被膜と、を有し、
前記インターコネクタと前記第１の集電部材とが接する位置に、前記インターコネクタと前記第１の集電部材とを接合する第１の溶接部が形成されており、
前記電気化学反応単位は、さらに、前記インターコネクタの表面の内、前記第１の集電部材が接する一方の面とは反対側の他方の面に接する金属製の第２の集電部材を備え、
前記第１の溶接部は、前記第２の集電部材と前記インターコネクタと前記第１の集電部材とを接合するように形成されている、
ことを特徴とする電気化学反応単位。 An electrochemical reaction single cell containing an electrolyte layer and an air electrode and a fuel electrode facing each other in the first direction across the electrolyte layer.
An interconnector arranged so as to face the first electrode, which is one of the air electrode and the fuel electrode,
A first metal current collecting member arranged between the interconnector and the first electrode, in contact with the interconnector, and electrically connected to the first electrode.
In the electrochemical reaction unit with
The interconnector has a base made of metal and a high resistance coating that covers the base and has a higher electrical resistance than the base.
A first welded portion for joining the interconnector and the first current collecting member is formed at a position where the interconnector and the first current collecting member are in contact with each other.
The electrochemical reaction unit further includes a second metal current collecting member in the surface of the interconnector that is in contact with the other surface opposite to the one surface with which the first current collecting member is in contact. ,
The first welded portion is formed so as to join the second current collecting member, the interconnector, and the first current collecting member.
An electrochemical reaction unit characterized by that. 請求項１に記載の電気化学反応単位において、
前記第２の集電部材は、
前記インターコネクタに接する板状の第２のインターコネクタ対向部と、
他の前記電気化学反応単位が備える前記電気化学反応単セルの前記空気極と前記燃料極との他方である第２の電極と電気的に接続される板状の第２の電極対向部と、
前記第２のインターコネクタ対向部と前記第２の電極対向部とを結ぶ第２の連接部と、
を含み、
前記第１の溶接部は、前記第２の集電部材の前記第２のインターコネクタ対向部と前記インターコネクタと前記第１の集電部材とを接合するように形成されている、
ことを特徴とする電気化学反応単位。 In the electrochemical reaction unit according to claim 1,
The second current collecting member is
A plate-shaped second interconnector facing portion in contact with the interconnector,
A plate-shaped second electrode facing portion electrically connected to a second electrode which is the other of the air electrode and the fuel electrode of the electrochemical reaction single cell included in the other electrochemical reaction unit.
A second connecting portion connecting the second interconnector facing portion and the second electrode facing portion, and a second connecting portion.
Including
The first welded portion is formed so as to join the second interconnector facing portion of the second current collector member, the interconnector, and the first current collector member.
An electrochemical reaction unit characterized by that. 電解質層と前記電解質層を挟んで第１の方向に互いに対向する空気極および燃料極とを含む電気化学反応単セルと、An electrochemical reaction single cell containing an electrolyte layer and an air electrode and a fuel electrode facing each other in the first direction across the electrolyte layer.
前記空気極と前記燃料極との一方である第１の電極に対向するように配置されたインターコネクタと、 An interconnector arranged so as to face the first electrode, which is one of the air electrode and the fuel electrode,
前記インターコネクタと前記第１の電極との間に配置され、前記インターコネクタに接すると共に、前記第１の電極と電気的に接続された金属製の第１の集電部材と、 A first metal current collecting member arranged between the interconnector and the first electrode, in contact with the interconnector, and electrically connected to the first electrode.
を備える電気化学反応単位において、In the electrochemical reaction unit with
前記インターコネクタは、金属により構成された基部と、前記基部を覆い、前記基部より電気抵抗の高い高抵抗被膜と、を有し、 The interconnector has a base made of metal and a high resistance coating that covers the base and has a higher electrical resistance than the base.
前記インターコネクタと前記第１の集電部材とが接する位置に、前記インターコネクタと前記第１の集電部材とを接合する第１の溶接部が形成されており、 A first welded portion for joining the interconnector and the first current collecting member is formed at a position where the interconnector and the first current collecting member are in contact with each other.
前記電気化学反応単位は、さらに、前記インターコネクタの表面の内、前記第１の集電部材が接する一方の面とは反対側の他方の面に接する金属製の第２の集電部材を備え、 The electrochemical reaction unit further includes a second metal current collecting member in the surface of the interconnector that is in contact with the other surface opposite to the one surface with which the first current collecting member is in contact. ,
前記インターコネクタと前記第２の集電部材とが接する位置に、前記インターコネクタと前記第２の集電部材とを接合する第２の溶接部が形成されており、 A second welded portion for joining the interconnector and the second current collecting member is formed at a position where the interconnector and the second current collecting member come into contact with each other.
前記第１の溶接部における前記インターコネクタの一方の表面の位置での径は、前記インターコネクタの他方の表面の位置での径より大きく、かつ、前記第２の溶接部における前記インターコネクタの前記一方の表面の位置での径は、前記インターコネクタの前記他方の表面の位置での径より小さい、 The diameter of the interconnector at the position of one surface of the first welded portion is larger than the diameter of the interconnector at the position of the other surface of the interconnector, and the diameter of the interconnector at the position of the other surface of the interconnector is larger than that of the interconnector. The diameter at the position of one surface is smaller than the diameter at the position of the other surface of the interconnector.
ことを特徴とする電気化学反応単位。An electrochemical reaction unit characterized by that. 請求項１から請求項３までのいずれか一項に記載の電気化学反応単位において、In the electrochemical reaction unit according to any one of claims 1 to 3.
前記第１の集電部材は、 The first current collecting member is
前記インターコネクタに接する板状の第１のインターコネクタ対向部と、 A plate-shaped first interconnector facing portion in contact with the interconnector,
前記第１の電極と電気的に接続された板状の第１の電極対向部と、 A plate-shaped first electrode facing portion electrically connected to the first electrode,
前記第１のインターコネクタ対向部と前記第１の電極対向部とを結ぶ第１の連接部と、 A first connecting portion connecting the first interconnector facing portion and the first electrode facing portion, and a first connecting portion.
を含み、Including
前記電気化学反応単位は、さらに、前記第１の集電部材の前記第１のインターコネクタ対向部と前記第１の電極対向部との間に配置された金属製のスペーサを備え、 The electrochemical reaction unit further comprises a metal spacer disposed between the first interconnector facing portion of the first current collecting member and the first electrode facing portion.
前記第１の溶接部は、前記インターコネクタと前記第１の集電部材の前記第１のインターコネクタ対向部と前記スペーサとを接合するように形成されている、 The first welded portion is formed so as to join the interconnector, the first interconnector facing portion of the first current collecting member, and the spacer.
ことを特徴とする電気化学反応単位。An electrochemical reaction unit characterized by that. 請求項４に記載の電気化学反応単位において、In the electrochemical reaction unit according to claim 4,
前記第１の溶接部における前記第１の集電部材の前記第１の電極対向部側の端部は、前記第１の電極対向部から離間している、 The end portion of the first current collecting member in the first welded portion on the side facing the first electrode is separated from the first electrode facing portion.
ことを特徴とする電気化学反応単位。An electrochemical reaction unit characterized by that. 請求項１から請求項５までのいずれか一項に記載の電気化学反応単位において、
前記電気化学反応単セルは、燃料電池単セルである、
ことを特徴とする電気化学反応単位。 In the electrochemical reaction unit according to any one of claims 1 to 5.
The electrochemical reaction single cell is a fuel cell single cell.
An electrochemical reaction unit characterized by that. 前記第１の方向に並べて配列された複数の電気化学反応単位を備える電気化学反応セルスタックにおいて、
前記複数の電気化学反応単位の少なくとも１つは、請求項１から請求項６までのいずれか一項に記載の電気化学反応単位であることを特徴とする、電気化学反応セルスタック。 In an electrochemical reaction cell stack having a plurality of electrochemical reaction units arranged side by side in the first direction.
The electrochemical reaction cell stack, wherein at least one of the plurality of electrochemical reaction units is the electrochemical reaction unit according to any one of claims 1 to 6.
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