JP7071422B2 - 電気化学反応セルスタック - Google Patents

電気化学反応セルスタック Download PDF

Info

Publication number
JP7071422B2
JP7071422B2 JP2020027763A JP2020027763A JP7071422B2 JP 7071422 B2 JP7071422 B2 JP 7071422B2 JP 2020027763 A JP2020027763 A JP 2020027763A JP 2020027763 A JP2020027763 A JP 2020027763A JP 7071422 B2 JP7071422 B2 JP 7071422B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
cell stack
fuel
interconnector
manifold
thermal expansion
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2020027763A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2021131999A (ja
Inventor
健太 眞邉
信行 堀田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Morimura SOFC Technology Co Ltd
Original Assignee
Morimura SOFC Technology Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Morimura SOFC Technology Co Ltd filed Critical Morimura SOFC Technology Co Ltd
Priority to JP2020027763A priority Critical patent/JP7071422B2/ja
Publication of JP2021131999A publication Critical patent/JP2021131999A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP7071422B2 publication Critical patent/JP7071422B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30—Hydrogen technology
    • Y02E60/50—Fuel cells
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Landscapes

  • Electrolytic Production Of Non-Metals, Compounds, Apparatuses Therefor (AREA)
  • Fuel Cell (AREA)

Description

本明細書によって開示される技術は、電気化学反応セルスタックに関する。
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種類の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単セル（以下、単に「単セル」という。）は、固体酸化物を含む電解質層と、電解質層を挟んで所定の方向に互いに対向する空気極および燃料極とを備える。
ＳＯＦＣは、一般に、燃料電池スタックの形態で利用される。燃料電池スタックは、複数の単セルと、複数の導電性のインターコネクタと、複数の導電性の集電部材とを備える。各インターコネクタは、例えばスピネル型酸化物により構成された導電性接合材を介して単セルの空気極に接合されている。また、各集電部材は、単セルの燃料極に接合されている。燃料電池スタックにおいては、単セルと集電部材とインターコネクタとが上記所定の方向に繰り返し並べられているため、インターコネクタは、単セルと接続された側とは反対側において、集電部材とも接続されている。
また、燃料電池スタックは、電力の出力端子としての導電性のターミナルプレートを備える。従来の燃料電池スタックの構成では、ターミナルプレートに最も近い位置に配置された単セルと、ターミナルプレートとが、集電部材を介して接続されている（例えば、特許文献１参照）。
特開２０１９－５７４０７号公報
燃料電池スタックの製造工程の効率化を実現するために、単セルと、単セルの燃料極に接合された集電部材と、集電部材に接合されたインターコネクタとを備える単位（以下、「組立単位」という。）を予め複数作製し、複数の組立単位を積層することにより燃料電池スタックを作製する製造方法が採用されることがある。しかしながら、上記従来の燃料電池スタックの構成では、ターミナルプレートに最も近い位置に配置された単セルと、該ターミナルプレートとは、集電部材を介して接続されているため、該単セルについては、上述した組立単位ではなく、インターコネクタを備えない別の組立単位を作製して組み付ける必要がある。そのため、上記従来の燃料電池スタックの構成では、製造工程の効率化を十分に実現することができない、という課題がある。
なお、このような課題は、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の電解セル（以下、「ＳＯＥＣ」という。）の構成単位である電解単セルを複数備える電解セルスタックにも共通の課題である。なお、本明細書では、燃料電池単セルと電解単セルとをまとめて電気化学反応単セルと呼び、燃料電池スタックと電解セルスタックとをまとめて電気化学反応セルスタックと呼ぶ。また、このような課題は、ＳＯＦＣやＳＯＥＣに限らず、他のタイプの電気化学反応セルスタックにも共通の課題である。
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。
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。
（１）本明細書に開示される電気化学反応セルスタックは、電解質層と、前記電解質層に対して第１の方向の一方側に配置された空気極と、前記電解質層に対して前記第１の方向の他方側に配置された燃料極と、をそれぞれ含み、前記第１の方向に並べて配置された複数の単セルと、前記複数の単セルについて設けられ、それぞれ、前記単セルの前記燃料極と電気的に接続された導電性の集電部材と、複数の導電性の第１のインターコネクタであって、それぞれ、前記集電部材に電気的に接続されていると共に、導電性接合材を介して前記単セルの前記空気極に接合された、複数の第１のインターコネクタと、を備える電気化学反応セルスタックにおいて、さらに、前記複数の集電部材の内の最も前記第１の方向の前記他方側に位置する前記集電部材である特定集電部材に対して前記第１の方向の前記他方側に配置された導電性のターミナル部材と、前記特定集電部材と前記ターミナル部材との間に配置され、前記ターミナル部材に電気的に接続された第１の導電性部材と、前記特定集電部材と前記第１の導電性部材との間に配置され、前記特定集電部材と電気的に接続されると共に、導電性接合材を介して前記第１の導電性部材に接合された第２のインターコネクタと、を備え、前記第１の導電性部材の熱膨張係数と前記第２のインターコネクタの熱膨張係数との差の絶対値は、前記ターミナル部材の熱膨張係数と前記第２のインターコネクタの熱膨張係数との差の絶対値より小さい。
このように、本電気化学反応セルスタックでは、特定集電部材に対して第１の方向の他方側（特定集電部材とターミナル部材との間）に、第２のインターコネクタが配置されている。そのため、電気化学反応セルスタックの製造の際に、単セルと、単セルの燃料極に接合された集電部材と、集電部材に接合されたインターコネクタとを備える単位（組立単位）を予め複数作製し、複数の組立単位を積層することにより電気化学反応セルスタックを作製する製造方法を採用することができる。このとき、ターミナル部材に最も近い位置に配置された単セルを含む組立単位についても、他の組立単位と同様に、インターコネクタ（第２のインターコネクタ）を備えた構成とすることができる。そのため、本電気化学反応セルスタックによれば、製造工程の効率化を実現することができる。
また、本電気化学反応セルスタックでは、第２のインターコネクタが導電性接合材を介して第１の導電性部材に接合されており、第１の導電性部材の熱膨張係数と第２のインターコネクタの熱膨張係数との差の絶対値は、ターミナル部材の熱膨張係数と第２のインターコネクタの熱膨張係数との差の絶対値より小さい。そのため、第１の導電性部材を備えず、第２のインターコネクタが導電性接合材を介して直接的にターミナル部材に接合された構成と比較して、該導電性接合材により接合される２つの部材の間の熱膨張係数の差の絶対値を小さくすることができ、該２つの部材間の熱膨張差に起因して導電性接合材の剥離が発生することを抑制することができ、該剥離に起因して電気化学反応セルスタックの電気抵抗が上昇することを抑制することができる。
このように、本電気化学反応セルスタックによれば、電気化学反応セルスタックの製造工程の効率化を実現しつつ、導電性接合材の剥離に起因して電気化学反応セルスタックの電気抵抗が上昇することを抑制することができる。
（２）上記電気化学反応セルスタックにおいて、前記第１の導電性部材の熱膨張係数は、前記ターミナル部材の熱膨張係数より小さく、かつ、前記第２のインターコネクタの熱膨張係数以上である構成としてもよい。本電気化学反応セルスタックによれば、第１の導電性部材の熱膨張係数が、ターミナル部材の熱膨張係数と第２のインターコネクタの熱膨張係数との間の値となるため、導電性接合材により接合される２つの部材間の熱膨張差に起因して導電性接合材の剥離が発生することを効果的に抑制することができ、該剥離に起因して電気化学反応セルスタックの電気抵抗が上昇することを効果的に抑制することができる。
（３）上記電気化学反応セルスタックにおいて、各前記単セルの前記空気極に面する空気室にガスを供給する第１のマニホールドと、各前記単セルの前記空気極に面する前記空気室からガスを排出する第２のマニホールドと、が形成されており、前記第２のインターコネクタと前記ターミナル部材との間の空間である特定空間は、前記第１のマニホールドと前記第２のマニホールドとの少なくとも一方と連通しており、前記ターミナル部材は、耐酸化性が高い材料により構成されている構成としてもよい。本電気化学反応セルスタックによれば、第２のインターコネクタとターミナル部材との間の特定空間が第１のマニホールドと第２のマニホールドとの少なくとも一方と連通しているため、該マニホールドから流入するガスによって特定空間を酸化雰囲気とすることができ、第２のインターコネクタと第１の導電性部材とを接合する導電性接合材の剥離の発生を効果的に抑制することができる。また、ターミナル部材が耐酸化性が高い材料により構成されているため、特定空間を酸化雰囲気としても、ターミナル部材の劣化を抑制することができる。
（４）上記電気化学反応セルスタックにおいて、前記特定空間は、前記第１のマニホールドと前記第２のマニホールドとの一方と連通し、かつ、前記第１のマニホールドと前記第２のマニホールドとの他方と連通していない構成としてもよい。本電気化学反応セルスタックによれば、一方のマニホールドから流入したガスによって特定空間が満たされた後には、特定空間へのさらなるガスの流入が抑制され、電気化学反応に寄与しない特定空間へのガスの流通を抑制することができ、電気化学反応セルスタックの効率の低下を抑制することができる。
（５）上記電気化学反応セルスタックにおいて、各前記単セルの前記燃料極に面する燃料室にガスを供給する第３のマニホールドと、各前記単セルの前記燃料極に面する前記燃料室からガスを排出する第４のマニホールドと、が形成されており、前記電気化学反応セルスタックは、さらに、前記第３のマニホールドと前記第４のマニホールドとの少なくとも一部を形成し、前記ターミナル部材に隣接するガラスシール部を備え、前記第１の方向において前記ガラスシール部を挟んで前記ターミナル部材と対向する他の部材は、前記ターミナル部材と同一の材料により形成されている構成としてもよい。本電気化学反応セルスタックによれば、ガラスシール部の存在により、第３のマニホールドや第４のマニホールドのガスシール性を向上させることができると共に、ガラスシール部を挟んで対向するターミナル部材と他の部材との間の熱膨張差に起因してガラスシール部に割れが発生することを抑制することができる。
（６）上記電気化学反応セルスタックにおいて、さらに、前記第１の方向において前記ターミナル部材を挟んで前記第１の導電性部材と対向する位置に配置され、前記第１の導電性部材と同一の材料により形成された第２の導電性部材を備える構成としてもよい。本電気化学反応セルスタックによれば、ターミナル部材が第１の導電性部材および第２の導電性部材に挟まれ、ターミナル部材と第１の導電性部材との熱膨張差と、ターミナル部材と第２の導電性部材との熱膨張差とを略同一にすることができるため、該熱膨張差に起因するターミナル部材の反りの発生を抑制することができる。
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、電気化学反応単セル（燃料電池単セルまたは電解単セル）、複数の電気化学反応単セル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。
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 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 図１のＩＩＩ－ＩＩＩの位置における燃料電池スタック１００のＹＺ断面構成を示す説明図 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 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ＹＺ断面構成を示す説明図 燃料極側集電部材１４８の作製方法の一例を示す説明図 図４のＶＩＩ－ＶＩＩの位置における燃料電池スタック１００のＸＹ断面構成を示す説明図 変形例における燃料電池スタック１００の断面構成を概略的に示す説明図
Ａ．実施形態：
Ａ－１．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）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）のＩＩＩ－ＩＩＩの位置における燃料電池スタック１００のＹＺ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。
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、一対のターミナルプレート７０，８０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Ｚ軸方向）に並べて配置されている。上記配列方向（Ｚ軸方向）は、特許請求の範囲における第１の方向に相当し、Ｚ軸方向に沿った上側は、特許請求の範囲における第１の方向の一方側に相当し、Ｚ軸方向に沿った下側は、特許請求の範囲における第１の方向の他方側に相当する。
一対のターミナルプレート７０，８０のうちの一方（以下、「上側ターミナルプレート７０」という。）は、７つの発電単位１０２から構成される集合体（以下、「発電ブロック１０３」という。）の上側に配置されており、一対のエンドプレート１０４，１０６のうちの一方（以下、「上側エンドプレート１０４」という。）は、上側ターミナルプレート７０の上側に配置されている。また、一対のターミナルプレート７０，８０のうちの他方（以下、「下側ターミナルプレート８０」という。）は、発電ブロック１０３の下側に配置されており、一対のエンドプレート１０４，１０６のうちの他方（以下、「下側エンドプレート１０６」という。）は、下側ターミナルプレート８０の下側に配置されている。なお、上側ターミナルプレート７０と上側エンドプレート１０４との間、および、下側ターミナルプレート８０と下側エンドプレート１０６との間には、絶縁シート９２が介在している。絶縁シート９２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ている。
燃料電池スタック１００を構成する各層（発電単位１０２、ターミナルプレート７０，８０、エンドプレート１０４，１０６）のＺ軸方向回りの周縁部には、上下方向に貫通する複数の（本実施形態では８つの）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、上側エンドプレート１０４から下側エンドプレート１０６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を構成するために燃料電池スタック１００の各層に形成された孔も、連通孔１０８と呼ぶ場合がある。
各連通孔１０８には上下方向に延びるボルト２２が挿通されており、ボルト２２とボルト２２の両側に嵌められたナット２４とによる上下方向の圧縮力によって、燃料電池スタック１００は締結されている。なお、図２および図３に示すように、ボルト２２の一方の側（上側）に嵌められたナット２４と上側エンドプレート１０４の上側表面との間、および、ボルト２２の他方の側（下側）に嵌められたナット２４と下側エンドプレート１０６の下側表面との間には、絶縁シート２６が介在している。ただし、後述のガス通路部材２７が設けられた箇所では、ナット２４と下側エンドプレート１０６の表面との間に、ガス通路部材２７とガス通路部材２７の上側および下側のそれぞれに配置された絶縁シート２６とが介在している。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ている。
各ボルト２２の軸部の外径は各連通孔１０８の内径より小さい。そのため、各ボルト２２の軸部の外周面と各連通孔１０８の内周面との間には、空間が確保されている。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）の中点付近に位置するボルト２２（ボルト２２Ａ）と、そのボルト２２Ａが挿通された連通孔１０８とにより形成された空間は、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に供給するガス流路である酸化剤ガス供給マニホールド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）の中点付近に位置するボルト２２（ボルト２２Ｂ）と、そのボルト２２Ｂが挿通された連通孔１０８とにより形成された空間は、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酸化剤ガス排出マニホールド１６２として機能する。なお、本実施形態では、酸化剤ガスＯＧとして、例えば空気が使用される。酸化剤ガス供給マニホールド１６１は、特許請求の範囲における第１のマニホールドに相当し、酸化剤ガス排出マニホールド１６２は、特許請求の範囲における第２のマニホールドに相当する。
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軸方向回りの外周における１つの辺（Ｘ軸に平行な２つの辺の内のＹ軸正方向側の辺）の中点付近に位置するボルト２２（ボルト２２Ｄ）と、そのボルト２２Ｄが挿通された連通孔１０８とにより形成された空間は、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に供給する燃料ガス供給マニホールド１７１として機能し、該辺の反対側の辺（Ｘ軸に平行な２つの辺の内のＹ軸負方向側の辺）の中点付近に位置するボルト２２（ボルト２２Ｅ）と、そのボルト２２Ｅが挿通された連通孔１０８とにより形成された空間は、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燃料ガス排出マニホールド１７２として機能する。なお、本実施形態では、燃料ガスＦＧとして、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。燃料ガス供給マニホールド１７１は、特許請求の範囲における第３のマニホールドに相当し、燃料ガス排出マニホールド１７２は、特許請求の範囲における第４のマニホールドに相当する。
燃料電池スタック１００には、４つのガス通路部材２７が設けられている。各ガス通路部材２７は、中空筒状の本体部２８と、本体部２８の側面から分岐した中空筒状の分岐部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。また、図２に示すように、酸化剤ガス供給マニホールド１６１を形成するボルト２２Ａの位置に配置されたガス通路部材２７の本体部２８の孔は、酸化剤ガス供給マニホールド１６１に連通しており、酸化剤ガス排出マニホールド１６２を形成するボルト２２Ｂの位置に配置されたガス通路部材２７の本体部２８の孔は、酸化剤ガス排出マニホールド１６２に連通している。また、図３に示すように、燃料ガス供給マニホールド１７１を形成するボルト２２Ｄの位置に配置されたガス通路部材２７の本体部２８の孔は、燃料ガス供給マニホールド１７１に連通しており、燃料ガス排出マニホールド１７２を形成するボルト２２Ｅの位置に配置されたガス通路部材２７の本体部２８の孔は、燃料ガス排出マニホールド１７２に連通している。
（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、Ｚ軸方向視での外形が略矩形の平板状の部材であり、例えばステンレスにより形成されている。一対のエンドプレート１０４，１０６の中央付近には、それぞれ、Ｚ軸方向に貫通する孔３２，３４が形成されている。Ｚ軸方向視で、一対のエンドプレート１０４，１０６のそれぞれに形成された孔３２，３４の内周線は、後述する各単セル１１０を内包している。そのため、各ボルト２２およびナット２４によるＺ軸方向の圧縮力は、主として各発電単位１０２の周縁部（後述する各単セル１１０より外周側の部分）に作用する。
（ターミナルプレート７０，８０の構成）
一対のターミナルプレート７０，８０は、Ｚ軸方向視での外形が略矩形の平板状の部材であり、例えばステンレスといった導電性材料により形成されている。上側ターミナルプレート７０の中央付近には、Ｚ軸方向に貫通する孔７１が形成されている。Ｚ軸方向視で、上側ターミナルプレート７０に形成された孔７１の内周線は、後述する各単セル１１０を内包している。なお、本実施形態では、Ｚ軸方向視で、上側ターミナルプレート７０に形成された孔７１の内周線は、上側エンドプレート１０４に形成された孔３２の内周線と略一致している。上側ターミナルプレート７０は、Ｚ軸方向視で、上側エンドプレート１０４の外周線から外側に突出した突出部７８を備えており、該突出部７８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する。また、下側ターミナルプレート８０は、Ｚ軸方向視で、下側エンドプレート１０６の外周線から外側に突出した突出部８８を備えており、該突出部８８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。下側ターミナルプレート８０は、特許請求の範囲におけるターミナル部材に相当する。
（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（最下部に位置する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（最下部に位置する２つの発電単位１０２）のＹＺ断面構成を示す説明図である。
図４および図５に示すように、発電単位１０２は、燃料電池単セル（以下、「単セル」という。）１１０と、単セル用セパレータ１２０と、空気極側フレーム部材１３０と、燃料極側フレーム部材１４０と、燃料極側集電部材１４８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１９０および一対のＩＣ用セパレータ１８０とを備えている。単セル用セパレータ１２０、空気極側フレーム部材１３０、燃料極側フレーム部材１４０、ＩＣ用セパレータ１８０におけるＺ軸方向回りの周縁部には、上述したボルト２２が挿通される連通孔１０８に対応する孔が形成されている。
単セル１１０は、電解質層１１２と、電解質層１１２のＺ軸方向の一方側（上側）に配置された空気極１１４と、電解質層１１２のＺ軸方向の他方側（下側）に配置された燃料極１１６と、電解質層１１２と空気極１１４との間に配置された中間層１１８とを備える。なお、本実施形態の単セル１１０は、燃料極１１６で単セル１１０を構成する他の層（電解質層１１２、空気極１１４、中間層１１８）を支持する燃料極支持形の単セルである。
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、固体酸化物（例えば、ＹＳＺ（イットリア安定化ジルコニア））を含むように構成されている。すなわち、本実施形態の単セル１１０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。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、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））を含むように構成されている。燃料極１１６は、Ｚ軸方向視で電解質層１１２と略同じ大きさの略矩形の平板形状部材であり、例えば、Ｎｉ（ニッケル）、Ｎｉとセラミック粒子からなるサーメット、Ｎｉ基合金等により形成されている。中間層１１８は、Ｚ軸方向視で空気極１１４と略同じ大きさの略矩形の平板形状部材であり、例えばＧＤＣ（ガドリニウムドープセリア）とＹＳＺとを含むように構成されている。中間層１１８は、空気極１１４から拡散した元素（例えば、Ｓｒ）が電解質層１１２に含まれる元素（例えば、Ｚｒ）と反応して高抵抗な物質（例えば、ＳｒＺｒＯ３）が生成されることを抑制する機能を有する。
単セル用セパレータ１２０は、中央付近にＺ軸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、金属により形成されている。単セル用セパレータ１２０における孔１２１を取り囲む部分（以下、「貫通孔周囲部」という。）は、電解質層１１２における空気極１１４の側（上側）の表面の周縁部に対向している。単セル用セパレータ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。単セル用セパレータ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（クロスリーク）が抑制される。
単セル用セパレータ１２０は、単セル用セパレータ１２０の貫通孔周囲部（孔１２１を取り囲む部分）を含む内側部１２６と、内側部１２６より外周側に位置する外側部１２７と、内側部１２６と外側部１２７とを連結する連結部１２８とを備える。本実施形態では、内側部１２６および外側部１２７は、Ｚ軸方向に略直交する方向に延びる略平板状である。また、連結部１２８は、内側部１２６と外側部１２７との両方に対して下側に突出するように湾曲した形状となっている。連結部１２８における下側（燃料室１７６側）の部分は凸部となっており、連結部１２８における上側（空気室１６６側）の部分は凹部となっている。このため、連結部１２８は、Ｚ軸方向における位置が内側部１２６および外側部１２７とは異なる部分を含んでいる。
単セル用セパレータ１２０における孔１２１付近には、ガラスを含むガラスシール部１２５が配置されている。ガラスシール部１２５は、接合部１２４に対して空気室１６６側に位置しており、単セル用セパレータ１２０の貫通孔周囲部の表面と、単セル１１０（本実施形態では電解質層１１２）の表面との両方に接触するように形成されている。ガラスシール部１２５により、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（クロスリーク）が効果的に抑制される。
インターコネクタ１９０は、略矩形の平板形状の平板部１５０と、平板部１５０から空気極１１４側に突出した複数の略柱状の空気極側集電部１３４とを有する導電性の部材であり、金属（例えば、フェライト系ステンレス）により形成されている。本実施形態では、インターコネクタ１９０の表面（空気室１６６に面する表面）に、例えばスピネル型酸化物により構成された導電性の被覆層１９４が形成されている。以下では、被覆層１９４に覆われたインターコネクタ１９０を、単にインターコネクタ１９０という。インターコネクタ１９０（より詳細には、インターコネクタ１９０の各空気極側集電部１３４）は、例えばスピネル型酸化物により構成された導電性接合材１９６を介して、単セル１１０の空気極１１４に接合されている。インターコネクタ１９０は、発電単位１０２間の電気的導通を確保すると共に、発電単位１０２間での反応ガスの混合を防止する。なお、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１９０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１９０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１９０と同一部材である。また、燃料電池スタック１００において最も下側に位置する発電単位１０２（以下、「最下部発電単位１０２Ｘ」という。）の下側のインターコネクタ１９０（以下、「最下部インターコネクタ１９０Ｘ」という。）は、導電性接合材１９６を介して、単セル１１０の空気極１１４ではなく、後述する第１の導電性部材９８（下側ターミナルプレート８０に電気的に接続された導電性部材）に接合されている。また、燃料電池スタック１００において最も上側に位置する発電単位１０２の上側のインターコネクタ１９０は、ＩＣ用セパレータ１８０を介して上側ターミナルプレート７０に電気的に接続されている。なお、最下部インターコネクタ１９０Ｘは、特許請求の範囲における第２のインターコネクタに相当し、最下部インターコネクタ１９０Ｘ以外のインターコネクタ１９０は、特許請求の範囲における第１のインターコネクに相当する。
ＩＣ用セパレータ１８０は、中央付近にＺ軸方向に貫通する略矩形の孔１８１が形成されたフレーム状の部材であり、例えば、金属により形成されている。ＩＣ用セパレータ１８０における孔１８１を取り囲む部分（以下、「貫通孔周囲部」という。）は、インターコネクタ１９０（平板部１５０）の周縁部における上側の表面に、例えば溶接により接合されている。ある発電単位１０２に含まれる一対のＩＣ用セパレータ１８０のうち、上側のＩＣ用セパレータ１８０は、該発電単位１０２の空気室１６６と、該発電単位１０２に対して上側に隣り合う他の発電単位１０２の燃料室１７６（または外部空間）とを区画する。また、ある発電単位１０２に含まれる一対のＩＣ用セパレータ１８０のうち、下側のＩＣ用セパレータ１８０は、該発電単位１０２の燃料室１７６と、該発電単位１０２に対して下側に隣り合う他の発電単位１０２の空気室１６６（または、後述する特定空間５９）とを区画する。このように、ＩＣ用セパレータ１８０により、発電単位１０２の周縁部における発電単位１０２間のガスのリークが抑制される。
ＩＣ用セパレータ１８０は、ＩＣ用セパレータ１８０の貫通孔周囲部（孔１８１を取り囲む部分）を含む内側部１８６と、内側部１８６より外周側に位置する外側部１８７と、内側部１８６と外側部１８７とを連結する連結部１８８とを備える。本実施形態では、内側部１８６および外側部１８７は、Ｚ軸方向に略直交する方向に延びる略平板状である。また、連結部１８８は、内側部１８６と外側部１８７との両方に対して下側に突出するように湾曲した形状となっている。連結部１８８における下側（空気室１６６側）の部分は凸部となっており、連結部１８８における上側（燃料室１７６側）の部分は凹部となっている。このため、連結部１８８は、Ｚ軸方向における位置が内側部１８６および外側部１８７とは異なる部分を含んでいる。
空気極側フレーム部材１３０は、中央付近にＺ軸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。空気極側フレーム部材１３０の孔１３１は、空気極１１４に面する空気室１６６を構成する。空気極側フレーム部材１３０は、単セル用セパレータ１２０における電解質層１１２に対向する側とは反対側（上側）の表面の周縁部と、上側のＩＣ用セパレータ１８０における空気室１６６に対向する側（下側）の表面の周縁部とに接触しており、両者の間のガスシール性（すなわち、空気室１６６のガスシール性）を確保するシール部材として機能する。また、空気極側フレーム部材１３０によって、発電単位１０２に含まれる一対のＩＣ用セパレータ１８０間（すなわち、一対のインターコネクタ１９０間）が電気的に絶縁される。また、空気極側フレーム部材１３０には、酸化剤ガス供給マニホールド１６１と空気室１６６とを連通する酸化剤ガス供給連通孔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孔１３３とが形成されている。
燃料極側フレーム部材１４０は、中央付近にＺ軸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、金属により形成されている。燃料極側フレーム部材１４０の孔１４１は、燃料極１１６に面する燃料室１７６を構成する。燃料極側フレーム部材１４０は、単セル用セパレータ１２０における電解質層１１２に対向する側（下側）の表面の周縁部と、下側のＩＣ用セパレータ１８０における燃料室１７６に対向する側（上側）の表面の周縁部とに接触している。また、燃料極側フレーム部材１４０には、燃料ガス供給マニホールド１７１と燃料室１７６とを連通する燃料ガス供給連通孔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孔１４３とが形成されている。
燃料極側集電部材１４８は、燃料室１７６内に配置されている。燃料極側集電部材１４８は、導電性部１４４と弾性部１４９とを有する。導電性部１４４は、燃料極１１６とインターコネクタ１９０とを電気的に接続する部分であり、例えば、ニッケルやニッケル合金、ステンレス等により形成されている。導電性部１４４は、燃料極１１６の下側の表面に接触した電極対向部１４５と、インターコネクタ１９０の上側の表面に接触したインターコネクタ対向部１４６と、電極対向部１４５とインターコネクタ対向部１４６とをつなぐ連接部１４７とを有している。また、弾性部１４９は、燃料極側集電部材１４８の弾性を確保するための部分であり、例えば、マイカ等により形成されている。導電性部１４４のうちのインターコネクタ対向部１４６は、Ｚ軸方向においてインターコネクタ１９０と弾性部１４９との間に配置され、導電性部１４４のうちの電極対向部１４５は、Ｚ軸方向において燃料極１１６と弾性部１４９との間に配置されている。これにより、燃料極側集電部材１４８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１４８を介した燃料極１１６とインターコネクタ１９０との電気的接続が良好に維持される。なお、以下では、最下部発電単位１０２Ｘの燃料極側集電部材１４８（すなわち、燃料電池スタック１００に含まれる燃料極側集電部材１４８の内の最も下側に位置する燃料極側集電部材１４８）を、「最下部燃料極側集電部材１４８Ｘ」という。燃料極側集電部材１４８は、特許請求の範囲における集電部材に相当し、最下部燃料極側集電部材１４８Ｘは、特許請求の範囲における特定集電部材に相当する。
図６は、燃料極側集電部材１４８の作製方法の一例を示す説明図である。燃料極側集電部材１４８は、例えば、図６に示すように、平板状の材料（例えば、厚さ１０～２００μｍのニッケル箔）に切り込みＳＬを入れ、該材料の上に複数の孔が形成されたシート状の弾性部１４９を配置した状態で、複数の矩形部分を曲げ起こして弾性部１４９を挟むように加工することにより作製される。曲げ起こされた各矩形部分が電極対向部１４５となり、曲げ起こされた部分以外の穴ＯＰが開いた状態の平板部分がインターコネクタ対向部１４６となり、電極対向部１４５とインターコネクタ対向部１４６とをつなぐ部分が連接部１４７となる。なお、図６では、燃料極側集電部材１４８の製造方法を示すため、一部の矩形部分について、曲げ起こし加工が完了する前の状態を示している。
図５に示すように、本実施形態の燃料電池スタック１００では、燃料ガス供給マニホールド１７１および燃料ガス排出マニホールド１７２における空気極側フレーム部材１３０（および後述する特定フレーム部材１３０Ｘ）の連通孔１０８により形成された部分に、ガラスシール部９６が設けられている。ガラスシール部９６は、Ｚ軸方向視で略円環形状であり、ガラスシール部９６の内周面が燃料ガス供給マニホールド１７１および燃料ガス排出マニホールド１７２の一部を形成している。ガラスシール部９６は、空気極側フレーム部材１３０（および後述する特定フレーム部材１３０Ｘ）と他の部材（単セル用セパレータ１２０やＩＣ用セパレータ１８０、下側ターミナルプレート８０）との界面を介した燃料ガスＦＧおよび燃料オフガスＦＯＧのリークを抑制する。
なお、上述したように、燃料電池スタック１００は、複数の発電単位１０２を備えており、各発電単位１０２は、単セル１１０と燃料極側集電部材１４８と一対のインターコネクタ１９０とを有している。また、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１９０は、隣接する２つの発電単位１０２に共有されている。そのため、本実施形態の燃料電池スタック１００は、複数の単セル１１０と、複数の単セル１１０について設けられた複数の燃料極側集電部材１４８と、複数の単セル１１０について設けられた複数のインターコネクタ１９０とを備えると言える。
Ａ－２．燃料電池スタック１００の動作：
図２および図４に示すように、酸化剤ガス供給マニホールド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および本体部２８の孔を介して酸化剤ガス供給マニホールド１６１に供給され、酸化剤ガス供給マニホールド１６１から各発電単位１０２の酸化剤ガス供給連通孔１３２を介して、空気室１６６に供給される。また、図３および図５に示すように、燃料ガス供給マニホールド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および本体部２８の孔を介して燃料ガス供給マニホールド１７１に供給され、燃料ガス供給マニホールド１７１から各発電単位１０２の燃料ガス供給連通孔１４２を介して、燃料室１７６に供給される。
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および燃料ガスＦＧ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。各発電単位１０２において、単セル１１０の空気極１１４は導電性接合材１９６を介してインターコネクタ１９０に電気的に接続され、燃料極１１６は燃料極側集電部材１４８を介してインターコネクタ１９０に電気的に接続されている。すなわち、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。また、燃料電池スタック１００において、最も上側に位置する発電単位１０２の上側のインターコネクタ１９０は上側ターミナルプレート７０に電気的に接続されており、最も下側に位置する発電単位１０２の下側のインターコネクタ１９０は下側ターミナルプレート８０に電気的に接続されている。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一対のターミナルプレート７０，８０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。
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および図４に示すように、酸化剤ガス排出連通孔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の孔を経て、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および図５に示すように、燃料ガス排出連通孔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の孔を経て、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。
Ａ－３．燃料電池スタック１００の最下部付近の詳細構成：
次に、本実施形態における燃料電池スタック１００の最下部付近の詳細構成について説明する。図７は、図４のＶＩＩ－ＶＩＩの位置における燃料電池スタック１００のＸＹ断面構成を示す説明図である。
図４および図５に示すように、本実施形態の燃料電池スタック１００は、最下部発電単位１０２Ｘ（最も下側に位置する発電単位１０２）と下側ターミナルプレート８０との間に、特定フレーム部材１３０Ｘが配置されている。特定フレーム部材１３０Ｘは、空気極側フレーム部材１３０と同様の構成の部材である。すなわち、特定フレーム部材１３０Ｘは、中央付近にＺ軸方向に貫通する略矩形の孔１３１Ｘ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。Ｚ軸方向視で、特定フレーム部材１３０Ｘに形成された孔１３１Ｘの内周線は、空気極側フレーム部材１３０に形成された孔１３１の内周線と略一致している。特定フレーム部材１３０Ｘの孔１３１Ｘは、特定空間５９を構成する。特定フレーム部材１３０Ｘは、最下部発電単位１０２Ｘの下側のＩＣ用セパレータ１８０の下側の表面の周縁部と、下側ターミナルプレート８０の上側の表面の周縁部とに接触しており、両者の間のガスシール性（すなわち、特定空間５９のガスシール性）を確保するシール部材として機能する。また、特定フレーム部材１３０Ｘによって、最下部発電単位１０２Ｘの下側のＩＣ用セパレータ１８０（すなわち、該ＩＣ用セパレータ１８０に接続されたインターコネクタ１９０）と下側ターミナルプレート８０との間が電気的に絶縁される。
また、本実施形態の燃料電池スタック１００は、最下部インターコネクタ１９０Ｘと下側ターミナルプレート８０との間の空間である特定空間５９に配置された第１の導電性部材９８を備える。第１の導電性部材９８は、Ｚ軸方向視で略矩形の平板形状部材であり、導電性材料（例えば金属）により形成されている。上述したように、第１の導電性部材９８は、導電性接合材１９６を介して最下部インターコネクタ１９０Ｘに接合されている。また、第１の導電性部材９８は、所定の接合方法（例えば、溶接やロウ付け）により、下側ターミナルプレート８０に接合されている。なお、第１の導電性部材９８は、最下部インターコネクタ１９０Ｘ（最下部発電単位１０２Ｘの下側のインターコネクタ１９０）と下側ターミナルプレート８０との間に配置されている。これを換言すれば、第１の導電性部材９８は、最下部燃料極側集電部材１４８Ｘ（最下部発電単位１０２Ｘの燃料極側集電部材１４８）と下側ターミナルプレート８０との間に配置され、最下部インターコネクタ１９０Ｘは、最下部燃料極側集電部材１４８Ｘと第１の導電性部材９８との間に配置されていると言える。
また、図４および図７に示すように、本実施形態の燃料電池スタック１００では、最下部インターコネクタ１９０Ｘと下側ターミナルプレート８０との間の空間である特定空間５９が、酸化剤ガス供給マニホールド１６１と連通している一方、酸化剤ガス排出マニホールド１６２と連通していない。すなわち、特定空間５９を構成する孔１３１Ｘが形成された特定フレーム部材１３０Ｘには、酸化剤ガス供給マニホールド１６１と特定空間５９とを連通する酸化剤ガス供給連通孔１３２Ｘが形成されているが、特定空間５９と酸化剤ガス排出マニホールド１６２とを連通するガス流路は形成されていない。なお、本明細書において、特定空間５９が、あるマニホールド（例えば、酸化剤ガス排出マニホールド１６２）に連通していないとは、特定空間５９と該マニホールドとを連通する専用のガス流路が存在しないことを意味し、特定空間５９が単セル１１０の空気室１６６や他のマニホールドを介して該マニホールドと連通している形態を含まない。
上述したように、燃料電池スタック１００の運転動作の際には、酸化剤ガスＯＧが、酸化剤ガス供給マニホールド１６１に供給され、酸化剤ガス供給マニホールド１６１から各発電単位１０２の酸化剤ガス供給連通孔１３２を介して空気室１６６に供給される。ここで、本実施形態の燃料電池スタック１００では、第１の導電性部材９８が配置される特定空間５９が、酸化剤ガス供給マニホールド１６１と連通しているため、酸化剤ガス供給マニホールド１６１に供給された酸化剤ガスＯＧは、酸化剤ガス供給連通孔１３２Ｘを介して特定空間５９にも供給される。これにより、特定空間５９が酸化雰囲気となる。
ただし、各空気室１６６は酸化剤ガス排出マニホールド１６２に連通している一方、特定空間５９は酸化剤ガス排出マニホールド１６２には連通していない。そのため、酸化剤ガス供給マニホールド１６１から流入した酸化剤ガスＯＧによって特定空間５９が満たされた後は、各空気室１６６と比べて特定空間５９の圧力が高くなるため、特定空間５９へのさらなる酸化剤ガスＯＧの流入は抑制される。
ここで、本実施形態の燃料電池スタック１００では、最下部インターコネクタ１９０Ｘと第１の導電性部材９８と下側ターミナルプレート８０との熱膨張係数について、「第１の導電性部材９８の熱膨張係数と最下部インターコネクタ１９０Ｘの熱膨張係数との差の絶対値は、下側ターミナルプレート８０の熱膨張係数と最下部インターコネクタ１９０Ｘの熱膨張係数との差の絶対値より小さい」、という関係を満たしている。換言すれば、このような関係を満たすように、最下部インターコネクタ１９０Ｘと第１の導電性部材９８と下側ターミナルプレート８０との形成材料が決められている。
例えば、７００℃において、フェライト系ステンレスであるＳＵＳ４４４（以下、「第１のステンレス材料」という。）の熱膨張係数は１２．４（１０－６／℃）であり、Ａｌの含有量が２質量％以上であるフェライト系ステンレス（以下、「第２のステンレス材料」という。）の熱膨張係数は１３．０（１０－６／℃）であり、Ｃｒの含有量が１８質量％以上であるフェライト系ステンレス（以下、「第３のステンレス材料」という。）の熱膨張係数は１１．４（１０－６／℃）である。すなわち、第１～第３のステンレス材料の熱膨張係数の大小関係は、下記の通りである。
第２のステンレス材料の熱膨張係数（＝１３．０）＞第１のステンレス材料の熱膨張係数（＝１２．４）＞第３のステンレス材料の熱膨張係数（＝１１．４）
そのため、例えば、第１の導電性部材９８を上記第１のステンレス材料により形成し、最下部インターコネクタ１９０Ｘを上記第３のステンレス材料により形成し、下側ターミナルプレート８０を上記第２のステンレス材料で形成すると、第１の導電性部材９８の熱膨張係数（＝１２．４）と最下部インターコネクタ１９０Ｘの熱膨張係数（＝１１．４）との差の絶対値（＝１．０）は、下側ターミナルプレート８０の熱膨張係数（＝１３．０）と最下部インターコネクタ１９０Ｘの熱膨張係数（＝１１．４）との差の絶対値（＝１．６）より小さい、という関係が満たされることとなる。また、例えば、第１の導電性部材９８を上記第３のステンレス材料により形成し、最下部インターコネクタ１９０Ｘを上記第３のステンレス材料により形成し、下側ターミナルプレート８０を上記第２のステンレス材料で形成しても、第１の導電性部材９８の熱膨張係数（＝１１．４）と最下部インターコネクタ１９０Ｘの熱膨張係数（＝１１．４）との差の絶対値（＝０）は、下側ターミナルプレート８０の熱膨張係数（＝１３．０）と最下部インターコネクタ１９０Ｘの熱膨張係数（＝１１．４）との差の絶対値（＝１．６）より小さい、という関係が満たされることとなる。
また、本実施形態の燃料電池スタック１００において、「第１の導電性部材９８の熱膨張係数は、下側ターミナルプレート８０の熱膨張係数より小さく、かつ、最下部インターコネクタ１９０Ｘの熱膨張係数以上である」、という関係を満たすことが好ましい。例えば、第１の導電性部材９８を上記第１のステンレス材料により形成し、最下部インターコネクタ１９０Ｘを上記第３のステンレス材料により形成し、下側ターミナルプレート８０を上記第２のステンレス材料で形成すると、第１の導電性部材９８の熱膨張係数（＝１２．４）は、下側ターミナルプレート８０の熱膨張係数（＝１３．０）より小さく、かつ、最下部インターコネクタ１９０Ｘの熱膨張係数（＝１１．４）以上である、という関係が満たされることとなる。また、例えば、第１の導電性部材９８を上記第３のステンレス材料により形成し、最下部インターコネクタ１９０Ｘを上記第３のステンレス材料により形成し、下側ターミナルプレート８０を上記第２のステンレス材料で形成しても、第１の導電性部材９８の熱膨張係数（＝１１．４）は、下側ターミナルプレート８０の熱膨張係数（＝１３．０）より小さく、かつ、最下部インターコネクタ１９０Ｘの熱膨張係数（＝１１．４）以上である、という関係が満たされることとなる。
なお、インターコネクタ１９０は、導電性接合材１９６を介して単セル１１０に接合されるため、インターコネクタ１９０（最下部インターコネクタ１９０Ｘを含む）の熱膨張係数は、単セル１１０の熱膨張係数に近いことが好ましい。具体的には、インターコネクタ１９０と第１の導電性部材９８と下側ターミナルプレート８０との熱膨張係数について、単セル１１０の熱膨張係数との差の絶対値を比較したとき、単セル１１０の熱膨張係数とインターコネクタ１９０の熱膨張係数との差の絶対値が最大にならないことが好ましい。単セル１１０の熱膨張係数（単セル１１０の内、厚さが最も厚いために支配的である燃料極１１６の熱膨張係数）は、おおよそ１２．０（１０－６／℃）程度である。そのため、例えば、インターコネクタ１９０を上記第３のステンレス材料により形成し、第１の導電性部材９８を上記第１のステンレス材料により形成し、下側ターミナルプレート８０を上記第２のステンレス材料で形成すると、単セル１１０の熱膨張係数（＝１２．０）とインターコネクタ１９０の熱膨張係数（＝１１．４）との差の絶対値（＝０．６）は、単セル１１０の熱膨張係数（＝１２．０）と第１の導電性部材９８の熱膨張係数（＝１２．４）との差の絶対値（＝０．４）と同等であり、単セル１１０の熱膨張係数（＝１２．０）と下側ターミナルプレート８０の熱膨張係数（＝１３．０）との差の絶対値（＝１．０）より小さいため、上記関係が満たされることとなる。
また、本実施形態の燃料電池スタック１００では、下側ターミナルプレート８０が、耐酸化性が高い材料により形成されている。ここで、耐酸化性が高い材料とは、１００℃での２５分間の加熱および５分間の空冷のサイクルを４００回繰り返したときの重量変化量が、ＳＵＳ３１０Ｓより小さい（すなわち、重量が変化しにくい）材料である。例えば上記第２のステンレス材料は、耐酸化性が高い材料に該当する。
また、上述したように、本実施形態の燃料電池スタック１００は、燃料ガス供給マニホールド１７１および燃料ガス排出マニホールド１７２の一部を形成するガラスシール部９６を有する（図５参照）。また、特定フレーム部材１３０Ｘの位置に配置されたガラスシール部９６（すなわち、下側ターミナルプレート８０に隣接するガラスシール部９６）を挟んでＺ軸方向に下側ターミナルプレート８０と対向する部材であるＩＣ用セパレータ１８０は、下側ターミナルプレート８０と同一の材料により形成されている。例えば、下側ターミナルプレート８０とＩＣ用セパレータ１８０とは、共に上記第２のステンレス材料により形成されている。
Ａ－４．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は、Ｚ軸方向に並べて配置された複数の単セル１１０を備える。各単セル１１０は、電解質層１１２と、電解質層１１２に対して上側に配置された空気極１１４と、電解質層１１２に対して下側に配置された燃料極１１６とを含む。また、燃料電池スタック１００は、複数の単セル１１０について設けられた導電性の燃料極側集電部材１４８を備える。燃料極側集電部材１４８は、単セル１１０の燃料極１１６と電気的に接続されている。また、燃料電池スタック１００は、複数の導電性のインターコネクタ１９０（最下部インターコネクタ１９０Ｘ以外のインターコネクタ１９０）を備える。インターコネクタ１９０は、燃料極側集電部材１４８に電気的に接続されていると共に、導電性接合材１９６を介して単セル１１０の空気極１１４に接合されている。また、燃料電池スタック１００は、導電性の下側ターミナルプレート８０と、第１の導電性部材９８と、最下部インターコネクタ１９０Ｘとを備える。下側ターミナルプレート８０は、複数の燃料極側集電部材１４８の内の最も下側に位置する燃料極側集電部材１４８である最下部燃料極側集電部材１４８Ｘに対して下側に配置されている。第１の導電性部材９８は、最下部燃料極側集電部材１４８Ｘと下側ターミナルプレート８０との間に配置され、下側ターミナルプレート８０に電気的に接続されている。最下部インターコネクタ１９０Ｘは、最下部燃料極側集電部材１４８Ｘと第１の導電性部材９８との間に配置され、最下部燃料極側集電部材１４８Ｘと電気的に接続されると共に、導電性接合材１９６を介して第１の導電性部材９８に接合されている。また、本実施形態の燃料電池スタック１００では、第１の導電性部材９８の熱膨張係数と最下部インターコネクタ１９０Ｘの熱膨張係数との差の絶対値は、下側ターミナルプレート８０の熱膨張係数と最下部インターコネクタ１９０Ｘの熱膨張係数との差の絶対値より小さい。
このように、本実施形態の燃料電池スタック１００では、最下部燃料極側集電部材１４８Ｘの下側（最下部燃料極側集電部材１４８Ｘと下側ターミナルプレート８０との間）に、最下部インターコネクタ１９０Ｘが配置されている。そのため、燃料電池スタック１００の製造の際に、図４および図５に示すように、単セル１１０（および単セル用セパレータ１２０）と、単セル１１０の燃料極１１６に接合された燃料極側集電部材１４８と、燃料極側集電部材１４８に接合されたインターコネクタ１９０（およびＩＣ用セパレータ１８０）と、燃料極側フレーム部材１４０とから構成される単位（以下、「組立単位１０１」という。）を予め複数作製し、複数の組立単位１０１を積層することにより燃料電池スタック１００を作製する製造方法を採用することができる。このとき、下側ターミナルプレート８０に最も近い位置に配置された単セル１１０を含む組立単位１０１についても、他の組立単位１０１と同様に、インターコネクタ１９０（最下部インターコネクタ１９０Ｘ）を備えた構成とすることができる。そのため、本実施形態の燃料電池スタック１００によれば、製造工程の効率化を実現することができる。
また、本実施形態の燃料電池スタック１００では、最下部インターコネクタ１９０Ｘが導電性接合材１９６を介して第１の導電性部材９８に接合されており、第１の導電性部材９８の熱膨張係数と最下部インターコネクタ１９０Ｘの熱膨張係数との差の絶対値は、下側ターミナルプレート８０の熱膨張係数と最下部インターコネクタ１９０Ｘの熱膨張係数との差の絶対値より小さい。そのため、第１の導電性部材９８を備えず、最下部インターコネクタ１９０Ｘが導電性接合材１９６を介して直接的に下側ターミナルプレート８０に接合された構成と比較して、該導電性接合材１９６により接合される２つの部材（本実施形態では、最下部インターコネクタ１９０Ｘおよび第１の導電性部材９８）の間の熱膨張係数の差の絶対値を小さくすることができ、該２つの部材間の熱膨張差に起因して導電性接合材１９６の剥離が発生することを抑制することができ、該剥離に起因して燃料電池スタック１００の電気抵抗が上昇することを抑制することができる。
このように、本実施形態の燃料電池スタック１００によれば、燃料電池スタック１００の製造工程の効率化を実現しつつ、導電性接合材１９６の剥離に起因して燃料電池スタック１００の電気抵抗が上昇することを抑制することができる。
また、本実施形態の燃料電池スタック１００において、第１の導電性部材９８の熱膨張係数は、下側ターミナルプレート８０の熱膨張係数より小さく、かつ、最下部インターコネクタ１９０Ｘの熱膨張係数以上であることが好ましい。このような構成を採用すれば、第１の導電性部材９８の熱膨張係数が、下側ターミナルプレート８０の熱膨張係数と最下部インターコネクタ１９０Ｘの熱膨張係数との間の値となるため、導電性接合材１９６により接合される２つの部材間の熱膨張差に起因して導電性接合材１９６の剥離が発生することを効果的に抑制することができ、該剥離に起因して燃料電池スタック１００の電気抵抗が上昇することを効果的に抑制することができる。
また、本実施形態の燃料電池スタック１００では、各単セル１１０の空気極１１４に面する空気室１６６にガスを供給する酸化剤ガス供給マニホールド１６１と、各単セル１１０の空気極１１４に面する空気室１６６からガスを排出する酸化剤ガス排出マニホールド１６２とが形成されている。また、最下部インターコネクタ１９０Ｘと下側ターミナルプレート８０との間の空間である特定空間５９は、酸化剤ガス供給マニホールド１６１と連通している。また、下側ターミナルプレート８０は、耐酸化性が高い材料により構成されている。このように、本実施形態の燃料電池スタック１００では、最下部インターコネクタ１９０Ｘと下側ターミナルプレート８０との間の特定空間５９が酸化剤ガス供給マニホールド１６１と連通しているため、酸化剤ガス供給マニホールド１６１から流入するガス（酸化剤ガスＯＧ）によって特定空間５９を酸化雰囲気とすることができ、最下部インターコネクタ１９０Ｘと第１の導電性部材９８とを接合する導電性接合材１９６の剥離の発生を効果的に抑制することができる。また、下側ターミナルプレート８０が耐酸化性が高い材料により構成されているため、特定空間５９を酸化雰囲気としても、下側ターミナルプレート８０の劣化を抑制することができる。
なお、本実施形態の燃料電池スタック１００では、特定空間５９は、酸化剤ガス供給マニホールド１６１と連通しているが、酸化剤ガス排出マニホールド１６２とは連通していない。そのため、本実施形態の燃料電池スタック１００によれば、酸化剤ガス供給マニホールド１６１から流入したガス（酸化剤ガスＯＧ）によって特定空間５９が満たされた後には、特定空間５９へのさらなるガスの流入が抑制され、発電に寄与しない特定空間５９へのガスの流通を抑制することができ、燃料電池スタック１００の効率の低下を抑制することができる。
また、本実施形態の燃料電池スタック１００では、各単セル１１０の燃料極１１６に面する燃料室１７６にガスを供給する燃料ガス供給マニホールド１７１と、各単セル１１０の燃料極１１６に面する燃料室１７６からガスを排出する燃料ガス排出マニホールド１７２とが形成されている。また、燃料電池スタック１００は、さらに、燃料ガス供給マニホールド１７１と燃料ガス排出マニホールド１７２との少なくとも一部を形成するガラスシール部９６を備える。Ｚ軸方向において下側ターミナルプレート８０に隣接するガラスシール部９６を挟んで下側ターミナルプレート８０と対向する他の部材であるＩＣ用セパレータ１８０は、下側ターミナルプレート８０と同一の材料により形成されている。そのため、本実施形態の燃料電池スタック１００によれば、ガラスシール部９６の存在により、燃料ガス供給マニホールド１７１および燃料ガス排出マニホールド１７２のガスシール性を向上させることができると共に、ガラスシール部９６を挟んで対向する下側ターミナルプレート８０とＩＣ用セパレータ１８０との間の熱膨張差に起因してガラスシール部９６に割れが発生することを抑制することができる。
Ｂ．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。
上記実施形態における燃料電池スタック１００の構成や燃料電池スタック１００を構成する各部分の構成は、あくまで一例であり、種々変形可能である。図８は、変形例における燃料電池スタック１００の断面（ＹＺ断面）構成を概略的に示す説明図である。図８に示す本変形例の燃料電池スタック１００は、第２の導電性部材９９を備える点が、上述した実施形態の燃料電池スタック１００と異なる。第２の導電性部材９９は、Ｚ軸方向において下側ターミナルプレート８０を挟んで第１の導電性部材９８と対向する位置に配置されている。第２の導電性部材９９は、Ｚ軸方向視で略矩形の平板形状部材であり、第１の導電性部材９８の形成材料と同一の材料により形成されている。第２の導電性部材９９は、所定の接合方法（例えば、溶接やロウ付け）により、下側ターミナルプレート８０に接合されている。なお、第２の導電性部材９９の形状（厚さやＺ軸方向視での形状）は、第１の導電性部材９８と略同一であることが好ましい。本変形例の燃料電池スタック１００によれば、下側ターミナルプレート８０が第１の導電性部材９８および第２の導電性部材９９に挟まれ、下側ターミナルプレート８０と第１の導電性部材９８との熱膨張差と、下側ターミナルプレート８０と第２の導電性部材９９との熱膨張差とを略同一にすることができるため、該熱膨張差に起因する下側ターミナルプレート８０の反りの発生を抑制することができる。
また、上記実施形態では、第１の導電性部材９８が配置される特定空間５９は、酸化剤ガス供給マニホールド１６１に連通し、酸化剤ガス排出マニホールド１６２に連通していないが、反対に、特定空間５９は、酸化剤ガス排出マニホールド１６２に連通し、酸化剤ガス供給マニホールド１６１に連通していないとしてもよい。このような構成を採用しても、酸化剤ガス排出マニホールド１６２から流入するガス（酸化剤オフガスＯＯＧ）によって特定空間５９が酸化雰囲気に維持され、導電性接合材１９６の剥離が抑制され、該剥離に起因して燃料電池スタック１００の電気抵抗が上昇することを抑制することができる。また、特定空間５９が酸化剤ガス供給マニホールド１６１とは連通していないため、酸化剤ガス排出マニホールド１６２から流入したガス（酸化剤オフガスＯＯＧ）によって特定空間５９が満たされた後には、特定空間５９へのガスのさらなる流入が抑制され、発電に寄与しない特定空間５９へのガスの流通を抑制することができ、燃料電池スタック１００の効率を向上させることができる。このように、特定空間５９が、酸化剤ガス供給マニホールド１６１と酸化剤ガス排出マニホールド１６２との一方と連通し、他方と連通していない構成を採用すれば、燃料電池スタック１００の効率の低下を抑制しつつ、最下部インターコネクタ１９０Ｘと第１の導電性部材９８とを接合する導電性接合材１９６の剥離の発生を効果的に抑制することができる。ただし、この構成は必須ではなく、特定空間５９が酸化剤ガス供給マニホールド１６１と酸化剤ガス排出マニホールド１６２との両方に連通していてもよいし、特定空間５９が酸化剤ガス供給マニホールド１６１と酸化剤ガス排出マニホールド１６２とのいずれとも連通していなくてもよい。
また、上記実施形態では、第１の導電性部材９８が、１枚の平板形状部材であるとしているが、第１の導電性部材９８の構成は種々変形可能である。例えば、複数の平板形状部材を積層したものを第１の導電性部材９８として用いてもよい。
また、上記実施形態では、下側ターミナルプレート８０の付近の構成について説明したが、上側ターミナルプレート７０の付近の構成が同様の構成（インターコネクタと第１の導電性部材とターミナルプレートとの熱膨張係数が所定の関係にある構成）であってもよい。
また、上記実施形態における燃料極側集電部材１４８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、燃料極側集電部材１４８の電極対向部１４５とインターコネクタ対向部１４６とがＺ軸方向に並んだ位置にあり、両者の間に弾性部１４９が挟持された構成であるが、例えば特開２０１６－６６４１５号公報に記載されているように、電極対向部１４５とインターコネクタ対向部１４６とがＺ軸方向に並ばず、電極対向部１４５とインターコネクタ１９０との間に一の弾性部１４９が挟持され、インターコネクタ対向部１４６と単セル１１０との間に他の一の弾性部１４９が挟持された構成を採用してもよい。このような構成であっても、導電性部１４４の一部分（インターコネクタ対向部１４６）がＺ軸方向においてインターコネクタ１９０と弾性部１４９との間に配置され、導電性部１４４の他の一部分（電極対向部１４５）がＺ軸方向において単セル１１０と弾性部１４９との間に配置された構成とすることができ、燃料極側集電部材１４８の導電性部１４４により、インターコネクタ１９０と単セル１１０との電気的接続を確保しつつ、燃料極側集電部材１４８の弾性部１４９により、燃料電池スタック１００の運転時における単セル１１０の変形に対する追従性を確保することができる。
また、上記実施形態では、ＩＣ用セパレータ１８０および単セル用セパレータ１２０が、連結部１８８，１２８を有しているが、ＩＣ用セパレータ１８０および単セル用セパレータ１２０が、連結部１８８，１２８を有さなくてもよい。また、インターコネクタ１９０がＩＣ用セパレータ１８０により支持されている必要はなく、インターコネクタ１９０が燃料電池スタック１００の周縁部（Ｚ軸方向視で空気極側フレーム部材１３０や燃料極側フレーム部材１４０と重なる部分）まで延伸していてもよい。なお、インターコネクタ１９０が燃料電池スタック１００の周縁部まで延伸している構成では、上述したＺ軸方向において下側ターミナルプレート８０に隣接するガラスシール部９６を挟んで下側ターミナルプレート８０と対向する他の部材は、インターコネクタ１９０である。
また、上記実施形態の燃料電池スタック１００は、ガラスシール部９６を備えているが、燃料電池スタック１００がガラスシール部９６を備えていなくてもよい。
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。例えば、上記実施形態では、最下部インターコネクタ１９０Ｘと第１の導電性部材９８と下側ターミナルプレート８０との形成材料について、第１～第３のステンレス材料を例示しているが、上述した熱膨張係数の関係を満たす限りにおいて、他の材料を用いてもよい。また、上記実施形態では、特定フレーム部材１３０Ｘの位置に配置されたガラスシール部９６を挟んでＺ軸方向に下側ターミナルプレート８０と対向する部材は、下側ターミナルプレート８０と同一の材料により形成されているが、両者が異なる種類の材料により形成されていてもよい。また、上記実施形態では、下側ターミナルプレート８０が耐酸化性が高い材料により形成されているとしているが、この構成は必須ではない。
また、上記実施形態では、一対のエンドプレート１０４，１０６に孔３２，３４が形成されているが、一対のエンドプレート１０４，１０６の少なくとも一方について該孔３２，３４が形成されていなくてもよい。
また、上記実施形態では、インターコネクタ１９０は導電性の被覆層１９４を含んでいるが、インターコネクタ１９０が該被覆層１９４を含んでいなくてもよい。また、上記実施形態では、単セル１１０が中間層１１８を有しているが、単セル１１０が中間層１１８を有さないとしてもよい。また、上記実施形態において、燃料電池スタック１００に含まれる単セル１１０の個数（発電単位１０２の個数）は、あくまで一例であり、単セル１１０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燃料電池スタック１００を対象としているが、本明細書に開示される技術は、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単セルを複数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基本的な構成は、例えば特開２０１６－８１８１３号公報に記載されているように公知であるが、おおよそ以下の通りである。すなわち、電解セルスタックの構成は、上述した実施形態の燃料電池スタック１００の構成において、「発電単位」を「電解セル単位」と読み替え、「単セル」を「電解単セル」と読み替え、「酸化剤ガス供給マニホールド」を「空気排出マニホールド」と読み替え、「酸化剤ガス排出マニホールド」を「空気供給マニホールド」と読み替え、「燃料ガス供給マニホールド」を「水素排出マニホールド」と読み替え、「燃料ガス排出マニホールド」を「水蒸気供給マニホールド」と読み替え、「酸化剤ガス供給連通孔」を「空気排出連通孔」と読み替え、「酸化剤ガス排出連通孔」を「空気供給連通孔」と読み替え、「燃料ガス供給連通孔」を「水素排出連通孔」と読み替え、「燃料ガス排出連通孔」を「水蒸気供給連通孔」と読み替えた構成である。
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（水素極）１１６がマイナス（陰極）となるように、一対のターミナルプレート７０，８０を介して電解セルスタックに電圧が印加される。また、ガス通路部材２７を介して水蒸気供給マニホールドに原料ガスとしての水蒸気が供給される。なお、供給される水蒸気に、水素ガスが含まれていてもよい。水蒸気供給マニホールドに供給された水蒸気は、水蒸気供給マニホールドから各電解セル単位の水蒸気供給連通孔を介して燃料室１７６に供給され、各電解単セルにおける水の電気分解反応に供される。各電解単セルにおける水の電気分解反応により燃料室１７６で発生した水素ガスは、余った水蒸気と共に水素排出連通孔を介して水素排出マニホールドに排出され、水素排出マニホールドからガス通路部材２７を経て電解セルスタックの外部に取り出される。
また、電解セルスタックの運転の際には、電解セルスタックの温度の制御等のために、必要により空気が電解セルスタックの内部に供給される。この場合には、ガス通路部材２７を介して空気供給マニホールドに供給された空気が、空気供給マニホールドから各電解セル単位の空気供給連通孔を介して、空気室１６６に供給される。空気室１６６に供給された空気は、空気極１１４で生成される酸素とともに空気排出連通孔を介して空気排出マニホールドに排出され、空気排出マニホールドからガス通路部材２７を経て電解セルスタックの外部に排出される。
このような構成の電解セルスタックにおいても、上記実施形態における燃料電池スタック１００と同様の構成を採用することにより、上記実施形態における燃料電池スタック１００の作用効果と同様の作用効果を奏する。
また、上記実施形態では、固体酸化物形燃料電池（ＳＯＦＣ）を例に説明したが、本明細書に開示される技術は、溶融炭酸塩形燃料電池（ＭＣＦＣ）といった他のタイプの燃料電池（または電解セル）にも適用可能である。
２２：ボルト ２４：ナット ２６：絶縁シート ２７：ガス通路部材 ２８：本体部 ２９：分岐部 ３２，３４：孔 ５９：特定空間 ７０：上側ターミナルプレート ７１：孔 ７８：突出部 ８０：下側ターミナルプレート ８８：突出部 ９２：絶縁シート ９６：ガラスシール部 ９８：第１の導電性部材 ９９：第２の導電性部材 １００：燃料電池スタック １０１：組立単位 １０２：発電単位 １０２Ｘ：最下部発電単位 １０３：発電ブロック １０４：上側エンドプレート １０６：下側エンドプレート １０８：連通孔 １１０：単セル １１２：電解質層 １１４：空気極 １１６：燃料極 １１８：中間層 １２０：単セル用セパレータ １２１：孔 １２４：接合部 １２５：ガラスシール部 １２６：内側部 １２７：外側部 １２８：連結部 １３０：空気極側フレーム部材 １３０Ｘ：特定フレーム部材 １３１：孔 １３２：酸化剤ガス供給連通孔 １３２Ｘ：酸化剤ガス供給連通孔 １３３：酸化剤ガス排出連通孔 １３４：空気極側集電部 １４０：燃料極側フレーム部材 １４１：孔 １４２：燃料ガス供給連通孔 １４３：燃料ガス排出連通孔 １４４：導電性部 １４５：電極対向部 １４６：インターコネクタ対向部 １４７：連接部 １４８：燃料極側集電部材 １４８Ｘ：最下部燃料極側集電部材 １４９：弾性部 １５０：平板部 １６１：酸化剤ガス供給マニホールド １６２：酸化剤ガス排出マニホールド １６６：空気室 １７１：燃料ガス供給マニホールド １７２：燃料ガス排出マニホールド １７６：燃料室 １８０：ＩＣ用セパレータ １８１：孔 １８６：内側部 １８７：外側部 １８８：連結部 １９０：インターコネクタ １９０Ｘ：最下部インターコネクタ １９４：被覆層 １９６：導電性接合材 ＦＧ：燃料ガス ＦＯＧ：燃料オフガス ＯＧ：酸化剤ガス ＯＯＧ：酸化剤オフガス ＯＰ：穴 ＳＬ：切り込み

Claims (5)

  1. 電解質層と、前記電解質層に対して第１の方向の一方側に配置された空気極と、前記電解質層に対して前記第１の方向の他方側に配置された燃料極と、をそれぞれ含み、前記第１の方向に並べて配置された複数の単セルと、
    前記複数の単セルについて設けられ、それぞれ、前記単セルの前記燃料極と電気的に接続された導電性の集電部材と、
    複数の導電性の第１のインターコネクタであって、それぞれ、前記集電部材に電気的に接続されていると共に、導電性接合材を介して前記単セルの前記空気極に接合された、複数の第１のインターコネクタと、
    を備える電気化学反応セルスタックにおいて、さらに、
    前記複数の集電部材の内の最も前記第１の方向の前記他方側に位置する前記集電部材である特定集電部材に対して前記第１の方向の前記他方側に配置された導電性のターミナル部材と、
    前記特定集電部材と前記ターミナル部材との間に配置され、前記ターミナル部材に電気的に接続された第１の導電性部材と、
    前記特定集電部材と前記第１の導電性部材との間に配置され、前記特定集電部材と電気的に接続されると共に、導電性接合材を介して前記第１の導電性部材に接合された第２のインターコネクタと、
    を備え、
    前記第１の導電性部材の熱膨張係数と前記第２のインターコネクタの熱膨張係数との差の絶対値は、前記ターミナル部材の熱膨張係数と前記第２のインターコネクタの熱膨張係数との差の絶対値より小さく、
    前記第１の導電性部材の熱膨張係数は、前記ターミナル部材の熱膨張係数より小さく、かつ、前記第２のインターコネクタの熱膨張係数以上である、
    ことを特徴とする電気化学反応セルスタック。
  2. 請求項１に記載の電気化学反応セルスタックにおいて、
    各前記単セルの前記空気極に面する空気室にガスを供給する第１のマニホールドと、各前記単セルの前記空気極に面する前記空気室からガスを排出する第２のマニホールドと、が形成されており、
    前記第２のインターコネクタと前記ターミナル部材との間の空間である特定空間は、前記第１のマニホールドと前記第２のマニホールドとの少なくとも一方と連通しており、
    前記ターミナル部材は、耐酸化性が高い材料により構成されている、
    ことを特徴とする電気化学反応セルスタック。
  3. 請求項２に記載の電気化学反応セルスタックにおいて、
    前記特定空間は、前記第１のマニホールドと前記第２のマニホールドとの一方と連通し、かつ、前記第１のマニホールドと前記第２のマニホールドとの他方と連通していない、
    ことを特徴とする電気化学反応セルスタック。
  4. 請求項２または請求項３に記載の電気化学反応セルスタックにおいて、
    各前記単セルの前記燃料極に面する燃料室にガスを供給する第３のマニホールドと、各前記単セルの前記燃料極に面する前記燃料室からガスを排出する第４のマニホールドと、が形成されており、
    前記電気化学反応セルスタックは、さらに、前記第３のマニホールドと前記第４のマニホールドとの少なくとも一部を形成し、前記ターミナル部材に隣接するガラスシール部を備え、
    前記第１の方向において前記ガラスシール部を挟んで前記ターミナル部材と対向する他の部材は、前記ターミナル部材と同一の材料により形成されている、
    ことを特徴とする電気化学反応セルスタック。
  5. 請求項１から請求項４までのいずれか一項に記載の電気化学反応セルスタックにおいて、さらに、
    前記第１の方向において前記ターミナル部材を挟んで前記第１の導電性部材と対向する位置に配置され、前記第１の導電性部材と同一の材料により形成された第２の導電性部材を備える、
    ことを特徴とする電気化学反応セルスタック。
JP2020027763A 2020-02-21 2020-02-21 電気化学反応セルスタック Active JP7071422B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2020027763A JP7071422B2 (ja) 2020-02-21 2020-02-21 電気化学反応セルスタック

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2020027763A JP7071422B2 (ja) 2020-02-21 2020-02-21 電気化学反応セルスタック

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2021131999A JP2021131999A (ja) 2021-09-09
JP7071422B2 true JP7071422B2 (ja) 2022-05-18

Family

ID=77551163

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2020027763A Active JP7071422B2 (ja) 2020-02-21 2020-02-21 電気化学反応セルスタック

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP7071422B2 (ja)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010073631A (ja) 2008-09-22 2010-04-02 Nissan Motor Co Ltd 燃料電池発電ユニット及び燃料電池スタック
JP2011129265A (ja) 2009-12-15 2011-06-30 Toyota Motor Corp 燃料電池
JP2019204698A (ja) 2018-05-24 2019-11-28 トヨタ自動車株式会社 燃料電池用ターミナルプレート

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS58194262A (ja) * 1982-05-10 1983-11-12 Toshiba Corp 燃料電池

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010073631A (ja) 2008-09-22 2010-04-02 Nissan Motor Co Ltd 燃料電池発電ユニット及び燃料電池スタック
JP2011129265A (ja) 2009-12-15 2011-06-30 Toyota Motor Corp 燃料電池
JP2019204698A (ja) 2018-05-24 2019-11-28 トヨタ自動車株式会社 燃料電池用ターミナルプレート

Also Published As

Publication number Publication date
JP2021131999A (ja) 2021-09-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6868051B2 (ja) 電気化学反応単位および電気化学反応セルスタック
JP6917416B2 (ja) 電気化学反応セルスタック
JP6873944B2 (ja) 電気化学反応セルスタック
JP2019200877A (ja) 電気化学反応単位および電気化学反応セルスタック
JP2022081854A (ja) 電気化学反応セルスタックの製造方法
JP6835768B2 (ja) 電気化学反応単位および電気化学反応セルスタック
JP7210508B2 (ja) 電気化学反応セルスタック
JP7249981B2 (ja) 電気化学反応セルスタック
JP6945035B1 (ja) 電気化学反応セルスタック
JP2019200878A (ja) 電気化学反応単位および電気化学反応セルスタック
JP7071422B2 (ja) 電気化学反応セルスタック
JP7082954B2 (ja) 電気化学反応セルスタック
JP6777669B2 (ja) 電気化学反応セルスタックの運転方法および電気化学反応システム
JP2018041569A (ja) 電気化学反応単位および電気化学反応セルスタック
JP6773470B2 (ja) 電気化学反応単位および電気化学反応セルスタック
JP7316258B2 (ja) 電気化学反応単位および電気化学反応セルスタック
JP7023898B2 (ja) 電気化学反応セルスタック
JP7507738B2 (ja) 電気化学反応単位および電気化学反応セルスタック
JP7522796B2 (ja) 電気化学反応セルスタックおよび導電性部材
JP2019200876A (ja) 電気化学反応単位および電気化学反応セルスタック
JP7159249B2 (ja) 電気化学反応セルスタックおよびｉｃ－単セル複合体
JP7169333B2 (ja) 電気化学反応セルスタック
JP7522715B2 (ja) 電気化学反応セルスタック
JP7132287B2 (ja) 電気化学反応セルスタック
JP7112443B2 (ja) 電気化学反応セルスタック

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20210315

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20220119

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20220222

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20220302

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20220412

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20220506

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 7071422

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150