WO2018225617A1 - 電気化学反応セルスタック、インターコネクタ－電気化学反応単セル複合体および電気化学反応セルスタックの製造方法 - Google Patents

電気化学反応セルスタック、インターコネクタ－電気化学反応単セル複合体および電気化学反応セルスタックの製造方法 Download PDF

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separator
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electrochemical reaction
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健太 眞邉
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Definitions

  • the technology disclosed by this specification relates to an electrochemical reaction cell stack.
  • SOFC solid oxide fuel cell
  • array direction a predetermined direction
  • the single cell includes an electrolyte layer, and an air electrode and a fuel electrode facing each other in the arrangement direction with the electrolyte layer interposed therebetween.
  • the fuel cell stack further includes a plurality of conductive members arranged in the arrangement direction.
  • the fuel cell stack includes, as a conductive member, a separator that partitions an air chamber facing the air electrode and a fuel chamber facing the fuel electrode, an interconnector that is adjacent to the separator in the arrangement direction and faces the air chamber or the fuel chamber. And a frame member disposed between the separator and the interconnector.
  • the first surface on one side of the conductive member is located on the flat portion, the edge of the first surface from the flat portion, and in the first direction from the flat portion. And a convex portion protruding to one side.
  • the convex portion of the one conductive member interferes with the other conductive member. Therefore, for example, the sealing performance between two conductive members may be deteriorated.
  • electrolytic cell stack that is one form of a solid oxide electrolytic cell (hereinafter also referred to as “SOEC”) that generates hydrogen using an electrolysis reaction of water.
  • SOEC solid oxide electrolytic cell
  • the fuel cell stack and the electrolytic cell stack are collectively referred to as an electrochemical reaction cell stack.
  • An electrochemical reaction cell stack disclosed in the present specification includes 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 are arranged in the first direction.
  • a plurality of single cells arranged and arranged in the first direction, and having a conductivity and a plurality of flat plate-shaped conductive members, wherein the plurality of conductive members are The first surface on one side in the direction of 1 is a flat first flat portion, and is positioned on the edge side of the first surface with respect to the first flat portion, and from the first flat portion.
  • a first conductive member including a convex portion projecting to the one side in the first direction, and a second located on the one side in the first direction with respect to the first conductive member.
  • a second surface opposite to the first surface of the first conductive member is a flat surface.
  • a second flat portion having a shape and a concave portion facing the convex portion of the first conductive member and recessed from the second flat portion to the one side in the first direction.
  • a thickness of the second conductive member in the first direction is greater than a thickness of the first conductive member in the first direction, and The depth dimension in the first direction of the concave portion from the second flat portion in the second conductive member is the convex portion from the first flat portion in the first conductive member.
  • the first conductive member includes a convex portion
  • the second conductive member includes a concave portion at a position facing the convex portion.
  • the depth dimension in the first direction of the concave portion from the second flat portion in the second conductive member is the first depth of the convex portion from the first flat portion in the first conductive member. Greater than protruding length in direction.
  • the distance in the first direction between the convex portion of the first conductive member and the concave portion of the second conductive member is the first distance. It spreads toward the edge of the surface.
  • the first conductive member and the second conductive member adjacent to each other can be compared to a configuration in which the distance in the first direction between the convex portion and the concave portion is substantially uniform. Interference with the conductive member due to thermal expansion of the second conductive member can be more effectively suppressed.
  • the plurality of conductive members include a third flat portion having a flat third surface on one side in the first direction and the third flat portion.
  • a third conductive member including a convex portion positioned on the edge side of the third surface and projecting to the one side in the first direction from the third flat portion; and
  • a fourth conductive member positioned on the one side in the first direction with respect to the conductive member, wherein the fourth surface of the third conductive member is opposite to the third surface.
  • a fourth flat portion having a flat shape, and a concave portion facing the convex portion of the third conductive member and recessed from the fourth flat portion to the one side in the first direction Including the fourth conductive member, and the second conductive member and the fourth conductive member include the first conductive member. Unlike the thickness of the direction to each other, and the higher the first thing is thick thickness direction, a large depth of the first direction of the concave portion. Since the conductive member has a larger amount of thermal expansion as the thickness in the first direction is thicker, the conductive member is likely to interfere with a convex portion of another conductive member due to expansion of the concave portion of the conductive member.
  • the concave portion is deep, but if the concave portion is too deep, a relatively thin conductive member may not be able to secure a strength higher than a predetermined level.
  • the second conductive member and the fourth conductive member including the concave portion have a thickness corresponding to the concave portion as the thickness in the first direction increases. The depth dimension in the direction 1 is large. Thereby, the interference of the mutually adjacent conductive members can be suppressed while suppressing the strength reduction of the conductive members.
  • a ratio of a depth dimension in the first direction corresponding to the concave portion to a thickness in the first direction of the second conductive member is 7% or more. It is good also as a certain structure. According to this electrochemical reaction cell stack, the ratio of the depth dimension in the first direction of the concave portion to the thickness in the first direction of the second conductive member is less than 7%, Physical interference between conductive members adjacent to each other can be suppressed.
  • the protruding length of the convex portion from the first flat portion in the first direction with respect to the thickness of the first conductive member in the first direction may be 2% or less. According to this electrochemical reaction cell stack, the ratio of the protruding length of the protruding portion in the first direction to the thickness of the first conductive member in the first direction is larger than that of the configuration in which the protruding length is larger than 2%. Corrosion due to oxidation of the portion can be suppressed.
  • a gas flow path extending in the first direction is formed in the first conductive member, and an edge side of the first surface is the first conductive member. It is good also as a structure which is the edge side which faces the said gas flow path among the surfaces. According to this electrochemical reaction cell stack, it is possible to suppress interference between adjacent conductive members while suppressing a decrease in strength of the first conductive member in the vicinity of the gas flow path.
  • the electrolyte layer includes a solid oxide.
  • An interconnector-electrochemical reaction single cell complex disclosed in the present specification includes a 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.
  • a plurality of plate-like conductive members that are arranged side by side in the first direction, and each of the plurality of conductive members has a through hole formed therein.
  • the interconnector-electrochemical reaction single cell composite comprising an interconnector disposed on a side, and a frame member disposed between the separator and the interconnector, the frame in the separator
  • the first surface on the material side is a flat first flat portion, and is positioned closer to the edge side of the first surface than the first flat portion, and is closer to the frame member than the first flat portion.
  • the second surface on the separator side of the frame member is a flat second flat portion, and the convex portion of the separator is opposed to the second flat portion.
  • a thickness of the frame member in the first direction is greater than a thickness of the separator in the first direction, and A depth dimension in the first direction of the concave portion from the second flat portion is larger than a protruding length of the convex portion in the first direction from the first flat portion in the separator.
  • the electrolyte layer includes a solid oxide.
  • a method for manufacturing an electrochemical reaction cell stack disclosed in the present specification includes an electrolyte layer containing a solid oxide, and an air electrode and a fuel electrode facing each other in a first direction with the electrolyte layer interposed therebetween.
  • An electrochemical reaction comprising: a plurality of single cells arranged side by side in the first direction; and a plurality of plate-like conductive members arranged side by side in the first direction and having conductivity.
  • the first surface on one side in the first direction is flattened by pressing, and the edge side of the first surface is more flat than the first flat portion.
  • a convex portion protruding to the one side in the first direction from the first flat portion, and the second surface on the other side in the first direction is flat
  • a preparation step of preparing a plurality of conductive members each including a concave portion recessed on one side; and for each of the conductive members, protrusion of the convex portion from the first flat portion in the first direction The processing step of processing the convex portion so as to shorten the length, the convex portion of the first surface of one of the two adjacent conductive members, and the concave portion of the second surface of the other And a disposing step of arranging the plurality of conductive members side by side in the first direction so as to face each other.
  • an electrochemical reaction cell stack (a fuel cell stack or an electrolytic cell stack) including a plurality of electrochemical reaction single cells
  • It can be realized in the form of an interconnector-electrochemical reaction single cell complex, an electrochemical reaction unit, a manufacturing method thereof, and the like.
  • FIG. 1 is a perspective view showing an external configuration of a fuel cell stack 100 in the present embodiment.
  • FIG. 2 is an explanatory diagram showing an XZ cross-sectional configuration of a fuel cell stack 100 at a position II-II in FIG.
  • FIG. 3 is an explanatory diagram showing a YZ cross-sectional configuration of a fuel cell stack 100 at a position of III-III in FIG. It is explanatory drawing which shows XZ cross-section structure of the two electric power generation units 102 adjacent to each other in the same position as the cross section shown in FIG. It is explanatory drawing which shows the YZ cross-section structure of the two electric power generation units 102 adjacent to each other in the same position as the cross section shown in FIG.
  • FIG. 5 is a flowchart showing an example of a method for manufacturing the fuel cell stack 100 in the present embodiment.
  • FIG. 10 is an explanatory view showing a processing step of the separator 120.
  • FIG. 1 is a perspective view showing an external configuration of the fuel cell stack 100 in the present embodiment
  • FIG. 2 is an explanatory diagram showing an XZ cross-sectional configuration of the fuel cell stack 100 at a position II-II in FIG.
  • FIG. 3 is an explanatory diagram showing a YZ cross-sectional configuration of the fuel cell stack 100 at the position III-III in FIG.
  • XYZ axes orthogonal to each other for specifying the direction are shown.
  • the positive direction of the Z axis is referred to as the upward direction
  • the negative direction of the Z axis is referred to as the downward direction.
  • the fuel cell stack 100 is actually different from such an orientation. It may be installed. The same applies to FIG.
  • the fuel cell stack 100 includes a plurality (seven in this embodiment) of 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 assembly composed of seven power generation units 102 from above and below.
  • the arrangement direction (vertical direction) corresponds to the first direction in the claims.
  • a plurality of (eight in the present embodiment) holes penetrating in the vertical direction are formed in the peripheral portion around the Z direction of each layer (power generation unit 102, end plates 104, 106) constituting the fuel cell stack 100.
  • the holes formed in each layer and corresponding to each other communicate with each other in the vertical direction to form a communication hole 108 extending in the vertical direction from one end plate 104 to the other end plate 106.
  • the holes formed in each layer of the fuel cell stack 100 to form the communication holes 108 may also be referred to as communication holes 108.
  • the bolts 22 extending in the vertical direction are inserted into the communication holes 108, and the fuel cell stack 100 is fastened by the bolts 22 and the nuts 24 fitted on both sides of the bolts 22. 2 and 3, between the nut 24 fitted on one side (upper side) of the bolt 22 and the upper surface of the end plate 104 constituting the upper end of the fuel cell stack 100, and the bolt An insulating sheet 26 is interposed between the nut 24 fitted on the other side (lower side) of 22 and the lower surface of the end plate 106 constituting the lower end of the fuel cell stack 100.
  • an insulating sheet disposed between the nut 24 and the surface of the end plate 106 on the upper and lower sides of the gas passage member 27 and the gas passage member 27, respectively. 26 is interposed.
  • the insulating sheet 26 is made of, for example, a mica sheet, a ceramic fiber sheet, a ceramic powder sheet, a glass sheet, a glass ceramic composite agent, or the like.
  • the outer diameter of the shaft portion of each bolt 22 is smaller than the inner diameter of each communication hole 108. Therefore, a space is secured between the outer peripheral surface of the shaft portion of each bolt 22 and the inner peripheral surface of each communication hole 108.
  • the fuel cell stack 100 is located near the midpoint of one side (the X-axis positive direction side of two sides parallel to the Y-axis) on the outer periphery around the Z-direction.
  • the space formed by the bolt 22 (bolt 22A) and the communication hole 108 through which the bolt 22A is inserted is introduced with the oxidant gas OG from the outside of the fuel cell stack 100, and the oxidant gas OG is generated by each power generation.
  • oxidant gas introduction manifold 161 that is a gas flow path to be supplied to the unit 102, and is the midpoint of the side opposite to the side (X-axis negative direction side of two sides parallel to the Y-axis)
  • the space formed by the bolts 22 (bolts 22B) located in the vicinity and the communication holes 108 through which the bolts 22B are inserted contains the oxidant off-gas OOG that is the gas discharged from the air chamber 166 of each power generation unit 102.
  • Burning Functions as the oxidizing gas discharging manifold 162 for discharging to the outside of the cell stack 100. In the present embodiment, for example, air is used as the oxidant gas OG.
  • the vicinity of the midpoint of one side (the side on the Y axis positive direction side of two sides parallel to the X axis) on the outer periphery of the fuel cell stack 100 around the Z direction The space formed by the bolt 22 (bolt 22D) positioned at the position and the communication hole 108 through which the bolt 22D is inserted is introduced with the fuel gas FG from the outside of the fuel cell stack 100, and the fuel gas FG is generated by each power generation.
  • the space formed by the (bolt 22E) and the communication hole 108 through which the bolt 22E is inserted is a fuel cell stack in which the fuel off-gas FOG that is the gas discharged from the fuel chamber 176 of each power generation unit 102 is supplied to the fuel cell stack. 00 and to the outside to function as a fuel gas discharge manifold 172 for discharging.
  • the fuel gas FG for example, hydrogen-rich gas obtained by reforming city gas is used.
  • the fuel cell stack 100 is provided with four gas passage members 27.
  • Each gas passage member 27 has a hollow cylindrical main body portion 28 and a hollow cylindrical branch portion 29 branched from the side surface of the main body portion 28.
  • the hole of the branch part 29 communicates with the hole of the main body part 28.
  • a gas pipe (not shown) is connected to the branch portion 29 of each gas passage member 27.
  • a forming the oxidant gas introduction manifold 161 communicates with the oxidant gas introduction manifold 161.
  • the hole of the main body portion 28 of the gas passage member 27 disposed at the position of the bolt 22 ⁇ / b> B that forms the oxidant gas discharge manifold 162 communicates with the oxidant gas discharge manifold 162. Further, as shown in FIG. 3, the hole of the main body portion 28 of the gas passage member 27 arranged at the position of the bolt 22D forming the fuel gas introduction manifold 171 communicates with the fuel gas introduction manifold 171 and the fuel gas The hole of the main body portion 28 of the gas passage member 27 disposed at the position of the bolt 22 ⁇ / b> E forming the discharge manifold 172 communicates with the fuel gas discharge manifold 172.
  • the pair of end plates 104 and 106 are substantially rectangular flat plate-shaped conductive members, and are formed of, for example, stainless steel.
  • One end plate 104 is disposed on the upper side of the power generation unit 102 located on the uppermost side, and the other end plate 106 is disposed on the lower side of the power generation unit 102 located on the lowermost side.
  • a plurality of power generation units 102 are held in a pressed state by a pair of end plates 104 and 106.
  • 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.
  • the thickness of each end plate 104, 106 (the dimension in the vertical direction (which may be an average dimension or a maximum thickness) is the same) is smaller than the thickness H3 of the interconnector 150.
  • (Configuration of power generation unit 102) 4 is an explanatory diagram 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 adjacent to each other at the same position as the cross section shown in FIG. It is explanatory drawing which shows the YZ cross-section structure of the two electric power generation units.
  • the power generation unit 102 includes a single cell 110, a separator 120, an air electrode side frame 130, an air electrode side current collector 134, a fuel electrode side frame 140, and a fuel electrode side.
  • a current collector 144 and a pair of interconnectors 150 constituting the uppermost layer and the lowermost layer of the power generation unit 102 are provided.
  • the separator 120, the air electrode side frame 130, the fuel electrode side frame 140, and the periphery of the interconnector 150 around the Z direction are formed with holes corresponding to the communication holes 108 through which the bolts 22 are inserted.
  • the interconnector 150 is a substantially rectangular flat plate-shaped conductive member, and is formed of, for example, ferritic stainless steel.
  • the interconnector 150 ensures electrical continuity between the power generation units 102 and prevents reaction gas from being mixed between the power generation units 102.
  • one interconnector 150 is shared by two adjacent power generation units 102. That is, the upper interconnector 150 in a 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.
  • the power generation unit 102 located at the top in the fuel cell stack 100 does not include 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).
  • a thickness H3 of the interconnector 150 is thinner than a thickness H2 of a fuel electrode side frame 140 described later, and is about 0.8 (mm), for example.
  • the single cell 110 includes an electrolyte layer 112 and an air electrode (cathode) 114 and a fuel electrode (anode) 116 that face each other in the vertical direction (the arrangement direction in which the power generation units 102 are arranged) with the electrolyte layer 112 interposed therebetween.
  • the thickness of the fuel electrode 116 (size in the vertical direction) is thicker than the thickness of the air electrode 114 and the electrolyte layer 112, and the fuel electrode 116 supports the other layers constituting the single cell 110. That is, the single cell 110 of this embodiment is a fuel electrode support type single cell.
  • the electrolyte layer 112 is a substantially rectangular flat plate-shaped member and contains at least Zr.
  • solid oxide such as YSZ (yttria stabilized zirconia), ScSZ (scandia stabilized zirconia), CaSZ (calcia stabilized zirconia), and the like. It is formed by things.
  • the air electrode 114 is a substantially rectangular flat plate-shaped member, and is formed of, for example, a perovskite oxide (for example, LSCF (lanthanum strontium cobalt iron oxide), LSM (lanthanum strontium manganese oxide), LNF (lanthanum nickel iron)).
  • LSCF larovskite oxide
  • LSM lanthanum strontium cobalt iron oxide
  • LSM lanthanum strontium manganese oxide
  • LNF lanthanum nickel iron
  • the fuel electrode 116 is a substantially rectangular flat plate-like member, and is formed of, for example, Ni (nickel), cermet made of Ni and ceramic particles, Ni-based alloy, or the like.
  • 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.
  • SOFC solid oxide fuel cell
  • the separator 120 is a frame-like member in which a substantially rectangular hole 121 penetrating in the vertical direction is formed near the center, and is made of, for example, metal.
  • the peripheral part of the hole 121 in the separator 120 is opposed to the peripheral part of the surface of the electrolyte layer 112 on the air electrode 114 side.
  • 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 brazing) disposed in the facing portion.
  • the separator 120 divides the air chamber 166 facing the air electrode 114 and the fuel chamber 176 facing the fuel electrode 116, and gas leaks from one electrode side to the other electrode side in the peripheral portion of the single cell 110. It is suppressed.
  • the thickness H1 of the separator 120 is thinner than the thickness H3 of the interconnector 150, and is about 0.1 (mm), for example.
  • the hole 121 corresponds to a through hole in the claims.
  • the air electrode side frame 130 is a frame-like member in which a substantially rectangular hole 131 penetrating in the vertical direction is formed near the center, and is formed of an insulator such as mica, for example.
  • the hole 131 of the air electrode side frame 130 forms an air chamber 166 that faces the air electrode 114.
  • the air electrode side frame 130 is in contact with the peripheral edge portion of the surface of the separator 120 opposite to the side facing the electrolyte layer 112 and the peripheral edge portion of the surface of the interconnector 150 facing the air electrode 114. .
  • the pair of interconnectors 150 included in the power generation unit 102 is electrically insulated by the air electrode side frame 130.
  • the air electrode side frame 130 has an oxidant gas supply passage 132 communicating the oxidant gas introduction manifold 161 and the air chamber 166, and an oxidant gas communicating the air chamber 166 and the oxidant gas discharge manifold 162.
  • a discharge communication hole 133 is formed.
  • the thickness of the air electrode side frame 130 is thicker than the thickness H1 of the separator 120 and the thickness H3 of the interconnector 150, for example, about 1.0 (mm).
  • the fuel electrode side frame 140 is a frame-like member in which a substantially rectangular hole 141 penetrating in the vertical direction is formed near the center, and is made of, for example, metal.
  • the hole 141 of the fuel electrode side frame 140 forms a fuel chamber 176 that faces the fuel electrode 116.
  • the fuel electrode side frame 140 is in contact with the peripheral portion of the surface of the separator 120 facing the electrolyte layer 112 and the peripheral portion of the surface of the interconnector 150 facing the fuel electrode 116.
  • the fuel electrode side frame 140 has a fuel gas supply communication hole 142 that connects the fuel gas introduction manifold 171 and the fuel chamber 176, and a fuel gas discharge communication hole 143 that connects the fuel chamber 176 and the fuel gas discharge manifold 172. And are formed.
  • the thickness H2 of the fuel electrode side frame 140 is larger than the thickness H1 of the separator 120 and the thickness H3 of the interconnector 150, for example, about 1.5 (mm).
  • the fuel electrode side current collector 144 is disposed in the fuel chamber 176.
  • the fuel electrode side current collector 144 includes an interconnector facing portion 146, an electrode facing portion 145, and a connecting portion 147 that connects the electrode facing portion 145 and the interconnector facing portion 146.
  • the electrode facing portion 145 is in contact with the surface of the fuel electrode 116 on the side opposite to the side facing the electrolyte layer 112, and the interconnector facing portion 146 is on the surface of the interconnector 150 on the side facing the fuel electrode 116. In contact.
  • the interconnector facing portion 146 in the power generation unit 102 has a lower end plate. 106 is in contact. Since the fuel electrode side current collector 144 has such a configuration, the fuel electrode 116 and the interconnector 150 (or the end plate 106) are electrically connected. Note that a spacer 149 made of, for example, mica is disposed between the electrode facing portion 145 and the interconnector facing portion 146.
  • the fuel electrode 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 electrode 116 and the interconnector 150 (or the end plate 106) via the fuel electrode side current collector 144.
  • the electrical connection with is maintained well.
  • the air electrode side current collector 134 is disposed in the air chamber 166.
  • the air electrode side current collector 134 is composed of a plurality of current collector elements 135 having a substantially quadrangular prism shape, and is formed of, for example, ferritic stainless steel.
  • the air electrode side current collector 134 is in contact with the surface of the air electrode 114 opposite to the side facing the electrolyte layer 112 and the surface of the interconnector 150 facing the air electrode 114.
  • the air electrode side current collector 134 in the power generation unit 102 includes the upper end plate. 104 is in contact.
  • the air electrode side current collector 134 has such a configuration, the air electrode 114 and the interconnector 150 (or the end plate 104) are electrically connected.
  • the air electrode side current collector 134 and the interconnector 150 may be configured as an integral member.
  • the air electrode side current collector 134 may be covered with a conductive coating, and a conductive bonding layer is interposed between the air electrode 114 and the air electrode side current collector 134. You may do it.
  • the separator 120, the interconnector 150, the fuel electrode side frame 140, and the end plates 104 and 106 correspond to a plurality of conductive members in the claims.
  • the complex of the single cell 110, the separator 120, the interconnector 150, and the fuel electrode side frame 140 corresponds to the interconnector-electrochemical reaction single cell complex in the claims, and is also called a cassette.
  • the oxidant gas OG is supplied 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. Then, the oxidant gas OG is supplied to the oxidant gas introduction manifold 161 through the branch portion 29 of the gas passage member 27 and the hole of the main body portion 28, and the oxidant gas introduction manifold 161 oxidizes each power generation unit 102. It is supplied to the air chamber 166 through the agent gas supply communication hole 132. Further, as shown in FIGS.
  • the fuel gas FG is supplied 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. Then, the fuel gas FG is supplied to the fuel gas introduction manifold 171 through the branch portion 29 of the gas passage member 27 and the hole of the main body portion 28, and the fuel gas supply communication of each power generation unit 102 from the fuel gas introduction manifold 171.
  • the fuel chamber 176 is supplied through the hole 142.
  • each power generation unit 102 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, power is generated by an electrochemical reaction between the oxidant gas OG and the fuel gas FG in the single cell 110. Is called. This power generation reaction is an exothermic reaction.
  • the air electrode 114 of the single cell 110 is electrically connected to one interconnector 150 via the air electrode side current collector 134, and the fuel electrode 116 is connected via the fuel electrode side current collector 144.
  • the other interconnector 150 is electrically connected.
  • the plurality of power generation units 102 included in the fuel cell stack 100 are electrically connected in series.
  • each power generation unit 102 electrical energy generated in each power generation unit 102 is taken out from the end plates 104 and 106 that function as output terminals of the fuel cell stack 100. Since SOFC generates power at a relatively high temperature (for example, 700 ° C. to 1000 ° C.), the fuel cell stack 100 is heated by a heater (after the start-up until the high temperature can be maintained by the heat generated by the power generation. (Not shown).
  • 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 hole 133 as shown in FIGS.
  • the fuel cell stack 100 is connected to the branch portion 29 via a gas pipe (not shown) through the holes of the main body portion 28 and the branch portion 29 of the gas passage member 27 provided at the position of the agent gas discharge manifold 162. Is discharged outside.
  • 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 hole 143, and further to the fuel gas.
  • the gas passage member 27 provided at the position of the discharge manifold 172 passes through the body portion 28 and the branch portion 29 and passes through a gas pipe (not shown) connected to the branch portion 29 to the outside of the fuel cell stack 100. Discharged.
  • FIG. 6 shows an enlarged configuration of the X1 portion of FIG. 5
  • FIG. 7 shows an enlarged configuration of the X2 portion of FIG. 6
  • FIG. 8 shows an X3 portion of FIG. The configuration of is enlarged.
  • the separator 120, the fuel electrode side frame 140, and the interconnector 150 are all plate-like conductive members, and are arranged in the vertical direction (Z direction).
  • the surface on the fuel electrode side frame 140 side of the separator 120 (hereinafter referred to as “separator lower surface 122”) includes a separator lower flat portion 122A and a separator convex portion 122B.
  • the separator lower flat portion 122A is a flat portion substantially parallel to the surface direction orthogonal to the vertical direction.
  • the separator convex portion 122B is a portion that is located on the edge side of the separator lower surface 122 from the separator lower flat portion 122A, and protrudes toward the fuel electrode side frame 140 from the separator lower flat portion 122A.
  • the edge of separator lower surface 122 includes an opening edge of communication hole 108 formed in separator lower surface 122 and a peripheral edge forming the outer shape of separator lower surface 122.
  • the separator convex portion 122 ⁇ / b> B is an inclined surface that is inclined so as to be positioned on the fuel electrode side frame 140 side (lower side) as it goes toward each edge side of the separator lower surface 122.
  • FIG. 7 a portion near the opening edge of the communication hole 108 formed in the separator lower surface 122 is shown enlarged.
  • the separator 120 corresponds to the first conductive member in the claims.
  • the separator lower surface 122 corresponds to the first surface in the claims
  • the separator lower flat portion 122A corresponds to the first flat portion in the claims
  • the separator convex portion 122B corresponds to the claims. Corresponds to a convex portion in the range.
  • the surface of the separator 120 on the air electrode side frame 130 side (hereinafter referred to as “separator upper surface 123”) includes a separator upper flat portion 123A and a separator concave portion 123B.
  • the separator upper flat portion 123A is a flat portion substantially parallel to the surface direction orthogonal to the vertical direction.
  • the separator recessed portion 123B is located on the edge side of the separator upper surface 123 from the separator upper flat portion 123A, and is a portion recessed from the separator upper flat portion 123A to the side opposite to the air electrode side frame 130 (fuel electrode side frame 140 side). It is.
  • the edge of the separator upper surface 123 includes an opening edge of the communication hole 108 formed in the separator upper surface 123 and a peripheral edge forming the outer shape of the separator upper surface 123.
  • the separator concave portion 123B is an inclined surface that is inclined so as to be positioned on the fuel electrode side frame 140 side (lower side) as it goes toward the edge side of the separator upper surface 123. In FIG. 7, a portion near the opening edge of the communication hole 108 formed in the separator upper surface 123 is shown enlarged.
  • the surface on the interconnector 150 side of the fuel electrode side frame 140 (hereinafter referred to as “frame lower surface 148”) includes a lower frame flat portion 148A and a frame convex portion 148B.
  • the frame lower flat portion 148A is a flat portion substantially parallel to the surface direction orthogonal to the vertical direction.
  • the frame convex portion 148B is a portion that is located on the edge side of the frame lower surface 148 with respect to the frame lower flat portion 148A and projects toward the interconnector 150 from the frame lower flat portion 148A.
  • the edge of the frame lower surface 148 includes an opening edge of the communication hole 108 formed in the frame lower surface 148 and a peripheral edge forming the outer shape of the frame lower surface 148.
  • the frame convex portion 148B is an inclined surface that is inclined so as to be positioned on the interconnector 150 side (lower side) as it goes to each edge side of the frame lower surface 148. In FIG. 8, a portion near the opening edge of the communication hole 108 formed in the frame lower surface 148 is shown enlarged.
  • the fuel electrode side frame 140 corresponds to a third conductive member and a frame member in the claims.
  • the frame lower surface 148 corresponds to the third surface in the claims
  • the lower flat portion 148A corresponds to the third flat portion in the claims
  • the frame convex portion 148B in the claims Corresponds to the convex part.
  • the surface on the separator 120 side of the fuel electrode side frame 140 (hereinafter referred to as “frame upper surface 180”) includes a frame upper flat portion 180A and a frame concave portion 180B.
  • the flat portion 180A on the frame is a flat portion that is substantially parallel to the surface direction orthogonal to the vertical direction.
  • the frame concave portion 180B is a portion that is located on the edge side of the frame upper surface 180 from the frame upper flat portion 180A and that is recessed to the side opposite to the separator 120 (interconnector 150 side) from the frame upper flat portion 180A.
  • the edge of frame upper surface 180 includes an opening edge of communication hole 108 formed in frame upper surface 180 and a peripheral edge forming the outer shape of frame upper surface 180.
  • the frame concave portion 180B is an inclined surface that is inclined so as to be positioned on the interconnector 150 side (lower side) as it goes toward the edge side of the frame upper surface 180.
  • a portion near the opening edge of the communication hole 108 formed in the frame upper surface 180 is shown enlarged.
  • the fuel electrode side frame 140 corresponds to a second conductive member and a frame member in the claims.
  • the frame upper surface 180 corresponds to the second surface in the claims
  • the frame upper flat portion 180A corresponds to the second flat portion in the claims
  • the frame concave portion 180B corresponds to the claims. It corresponds to the concave portion in the range.
  • the interconnector 150 has a thin plate portion 152.
  • the thin plate portion 152 is a portion that is grooved from the surface side facing the air electrode side frame 130 in the interconnector 150 so that the plate thickness in the vertical direction is thinner than other portions of the interconnector 150.
  • the thin plate portion 152 includes an annular portion 152A surrounding the communication hole 108 and a peripheral portion 152B outside the fuel electrode side frame 140 (interconnector 150, separator 120) as viewed in the vertical direction (see FIG. 6).
  • interconnector lower surface 154 The surface on the air electrode side frame 130 side of the thin plate portion 152 of the interconnector 150 (hereinafter referred to as “interconnector lower surface 154”) includes an interconnector lower flat portion 154A and an interconnector convex portion 154B (see FIG. 8). .
  • the interconnector lower flat portion 154A is a flat portion substantially parallel to the surface direction orthogonal to the vertical direction.
  • the interconnector convex portion 154B is a portion that is located on the edge side of the interconnector lower surface 154 from the interconnector lower flat portion 154A, and protrudes toward the air electrode side frame 130 from the interconnector lower flat portion 154A.
  • the edge of the interconnector lower surface 154 includes an opening edge of the communication hole 108 formed in the interconnector lower surface 154 and a peripheral edge forming the outer shape of the interconnector lower surface 154.
  • the interconnector convex portion 154B is an inclined surface that is inclined so as to be positioned on the air electrode side frame 130 side (lower side) as it goes to each edge side of the interconnector lower surface 154. In FIG. 8, a portion near the opening edge of the communication hole 108 formed in the interconnector lower surface 154 is shown enlarged.
  • interconnector upper surface 156 includes an interconnector upper flat portion 156A and an interconnector concave portion 156B.
  • the interconnector upper flat portion 156A is a flat portion substantially parallel to the surface direction orthogonal to the vertical direction.
  • the interconnector concave portion 156B is located on the edge side of the interconnector upper surface 156 with respect to the interconnector upper flat portion 156A, and is opposite to the fuel electrode side frame 140 with respect to the interconnector upper flat portion 156A (air electrode side frame 130 side). It is a recessed part.
  • the edge of the interconnector upper surface 156 includes an opening edge of the communication hole 108 formed in the interconnector upper surface 156 and a peripheral edge forming the outer shape of the interconnector upper surface 156.
  • the interconnector concave portion 156B is an inclined surface that is inclined so as to be positioned on the air electrode side frame 130 side (lower side) toward the edge side of the interconnector upper surface 156. In FIG. 8, a portion near the opening edge of the communication hole 108 formed in the interconnector upper surface 156 is shown enlarged.
  • the interconnector 150 corresponds to the fourth conductive member in the claims.
  • interconnector upper surface 156 corresponds to the fourth surface in the claims
  • interconnector flat portion 156A corresponds to the fourth flat portion in the claims
  • interconnector concave portion 156B This corresponds to the concave portion in the claims.
  • the fuel electrode side frame 140 is welded to the separator 120 and also to the lower interconnector 150 (the fuel electrode 116 side) of the pair of interconnectors 150.
  • the power generation unit 102 includes a first welded portion 410 that seals between the fuel electrode side frame 140 and the separator 120, and a second welded portion that seals between the fuel electrode side frame 140 and the interconnector 150. 420 is formed.
  • the first welded portion 410 and the second welded portion 420 are each formed in a portion that overlaps the thin plate portion 152 (the annular portion 152A and the peripheral portion 152B) when viewed in the vertical direction.
  • the first and second welded portions 410 and 420 are formed by, for example, laser welding.
  • a protrusion BU such as a bead is formed, and the flatness of the weld surface may be lowered.
  • a space SP exists between the interconnector 150 and the air electrode side frame 130 due to the thin plate portion 152 of the interconnector 150.
  • Relational expression 1 H1 ⁇ H3 ⁇ H2
  • the magnitude relationship between the depth D2 of the separator recess portion 123B of the separator 120, the depth D4 of the frame recess portion 180B of the fuel electrode side frame 140, and the depth D6 of the interconnector recess portion 156B of the interconnector 150 is It can be expressed by the following relational expression 2.
  • Relational expression 2 D2 ⁇ D6 ⁇ D4
  • the depth D2 of the separator concave portion 123B can be obtained as follows. As shown in FIG. 7, in one cross section (ZX cross section) parallel to the Z direction, a straight line passing through the edge of the separator upper surface 123 and extending in the vertical direction (in FIG.
  • a straight line extending along the line) is defined as a virtual straight line L1.
  • a plane including the separator upper flat portion 123A and parallel to the surface direction perpendicular to the vertical direction is defined as a first virtual plane M1.
  • the depth D2 of the separator concave portion 123B is a vertical distance between the first virtual plane M1 and the second virtual plane M2.
  • the depth D4 of the frame recess portion 180B and the depth D6 of the interconnector recess portion 156B can be obtained in the same manner.
  • the protruding length D1 of the separator convex portion 122B in the vertical direction is smaller than the depth D2 of the separator concave portion 123B.
  • the protruding length D3 in the vertical direction of the frame convex portion 148B is smaller than the depth D4 of the frame concave portion 180B. That is, the protruding length D3 of the frame convex portion 148B is shorter than the length corresponding to the depth D4 of the frame concave portion 180B.
  • the protruding length D5 in the vertical direction of the interconnector convex portion 154B is smaller than the depth D6 of the interconnector concave portion 156B. That is, the protrusion length D5 of the interconnector convex portion 154B is shorter than the length corresponding to the depth D6 of the interconnector concave portion 156B.
  • the protruding length D1 in the vertical direction of the separator convex portion 122B can be obtained as follows. As shown in FIG. 7, a plane including the separator lower flat portion 122A and parallel to the surface direction orthogonal to the vertical direction is defined as a third virtual plane M3. A plane that includes the apex (the part located at the lowest side) of the separator convex portion 122B and is parallel to the plane direction is defined as a fourth virtual plane M4.
  • the protrusion length D1 in the vertical direction of the separator convex portion 122B is the vertical distance between the third virtual plane M3 and the fourth virtual plane M4.
  • the vertical projection length D3 of the frame convex portion 148B and the vertical projection length D5 of the interconnector convex portion 154B can be obtained in the same manner.
  • the depth D2 of the separator recessed part 123B in the separator 120 is 0.02 (mm) or more, and it is preferable that it is less than 0.08 (mm).
  • the depth D6 of the interconnector recess 156B in the interconnector 150 is preferably 0.08 (mm) or more, and preferably less than 0.1 (mm).
  • the depth D4 of the frame concave portion 180B in the fuel electrode side frame 140 is preferably 0.1 (mm) or more.
  • the ratio of the depth D2 of the separator recess portion 123B to the thickness H1 of the separator 120 is preferably 20% or more.
  • the ratio of the depth D4 of the frame recess portion 180B to the thickness H2 of the fuel electrode side frame 140 may be 7% or more.
  • the ratio of the depth D6 of the interconnector recess 156B to the thickness H3 of the interconnector 150 is preferably 0.4% or more.
  • the ratio of the protruding length D1 in the vertical direction of the separator convex portion 122B to the thickness H1 of the separator 120 is preferably 2% or less.
  • the ratio of the projection length D3 in the vertical direction of the frame convex portion 148B to the thickness H2 of the fuel electrode side frame 140 is 0.4. % Or less is preferable.
  • FIG. 8 is a flowchart illustrating an example of a method for manufacturing the fuel cell stack 100 according to the present embodiment
  • FIG. 9 is an explanatory diagram illustrating processing steps for the separator 120.
  • the single cell 110 is produced by a known method (S110).
  • a fuel electrode green sheet and an electrolyte layer green sheet are attached and degreased at a predetermined temperature (for example, about 280 ° C.).
  • the degreased green sheet laminate is fired at a predetermined temperature (for example, about 1350 ° C.).
  • a laminated body of the electrolyte layer 112 and the fuel electrode 116 is obtained.
  • a mixed solution of the air electrode forming material is spray-coated on the surface of the electrolyte layer 112 in the above-described laminate of the electrolyte layer 112 and the fuel electrode 116, and is fired at a predetermined temperature (for example, 1100 ° C.).
  • a predetermined temperature for example, 1100 ° C.
  • an intermediate separator 120P in which the hole 121 and the communication hole 108 are formed is formed by punching a metal plate formed of a material for forming the separator 120 by pressing (S120). As shown in the upper part of FIG. 9, burrs protruding in the punching direction (downward) are formed on the edge side of the intermediate separator 120 ⁇ / b> P by pressing.
  • an intermediate separator convex portion 122C is formed on the separator lower surface 122 of the intermediate separator 120P, and a separator concave portion 123B is formed on the separator upper surface 123.
  • the protruding length in the vertical direction of the intermediate separator convex portion 122C is substantially the same as the depth D2 of the separator concave portion 123B.
  • the process of S120 corresponds to the preparation process in the claims. In addition, you may prepare by purchasing the separator 120 of the structure mentioned above, the fuel electrode side frame 140, and the interconnector 150 from the outside.
  • the intermediate separator convex portion 122C is processed into the separator convex portion 122B by subjecting the intermediate separator convex portion 122C to surface pressing. Thereby, as shown in the lower part of FIG. 9, the separator 120 can be manufactured.
  • the process of S130 corresponds to the processing process in the claims.
  • a plurality of conductive members are arranged in the vertical direction so that one convex portion of two conductive members adjacent to each other and the other concave portion face each other (S140).
  • the single cell 110 is joined to the separator 120, and then, as shown in FIGS. 7 and 8, the separator convex portion 122B of the separator 120 and the frame concave portion 180B of the fuel electrode side frame 140 are vertically aligned.
  • the separator 120 and the fuel electrode side frame 140 are overlapped so as to face each other.
  • the separator convex portion 122B can be prevented from interfering with the fuel electrode side frame 140. Further, the fuel electrode side frame 140 and the interconnector 150 are overlapped so that the frame convex portion 148B of the fuel electrode side frame 140 and the interconnector recess portion 156B of the interconnector 150 face each other in the vertical direction.
  • the fuel cell stack 100 is assembled (S150). Specifically, a structure (cassette) including a single cell 110, a separator 120, a fuel electrode side frame 140, and an interconnector 150 is stacked in multiple stages via an air electrode side frame 130 and fastened with bolts 22. To do. As described above, the fuel cell stack 100 having the above-described configuration can be manufactured.
  • the upper second surface of each conductive member is a flat portion (the first portion of the other conductive member located on the upper side.
  • a flat second portion that is opposed to the flat portion, and a concave portion that is opposed to the convex portion of the other conductive member and is recessed above the second flat portion.
  • the frame upper surface 180 of the fuel electrode side frame 140 includes a frame upper flat portion 180A and a frame concave portion 180B, and the frame concave portion 180B faces the separator convex portion 122B of the separator 120 (FIG. 7). reference).
  • the conductive member since the conductive member has a larger amount of thermal expansion as the thickness in the vertical direction increases, the conductive member easily interferes with the convex portion of the other conductive member due to the expansion of the concave portion of the conductive member.
  • the thickness H2 of the fuel electrode side frame 140 is thicker than the thickness H1 of the separator 120.
  • the depth D4 of the frame concave portion 180B of the fuel electrode side frame 140 is larger than the protruding length D1 of the separator convex portion 122B of the separator 120. That is, the length corresponding to the depth D4 of the frame concave portion 180B is longer than the protruding length D1 of the separator convex portion 122B.
  • the separator 120 and the fuel electrode side frame 140 adjacent to each other are compared with the configuration in which the depth D4 of the frame concave portion 180B is equal to or less than the protruding length D1 of the separator convex portion 122B. Can be prevented from interfering due to thermal expansion.
  • the vertical distance between the separator convex portion 122B and the frame concave portion 180B increases toward the edge side of the separator 120 and the fuel electrode side frame 140.
  • the separator 120 and the fuel electrode side frame 140 that are adjacent to each other are fueled compared to a configuration in which the vertical distance between the separator convex portion 122B and the frame concave portion 180B is substantially uniform. Interference due to thermal expansion of the pole-side frame 140 can be more effectively suppressed.
  • the conductive member tends to interfere with the convex portion of another conductive member due to the expansion of the concave portion of the conductive member. For example, when the temperature rises due to heat generated by the power generation operation of the single cell 110, the conductive member thermally expands. However, since the expansion in the vertical direction (thickness direction) in the conductive member is regulated by fastening with the bolts 22, the conductive member expands in the plane direction perpendicular to the vertical direction of the fuel cell stack 100 accordingly. . The amount of expansion in the surface direction increases as the thickness of the conductive member increases.
  • the frame concave portion 180B and the separator concave portion 123B are displaced outward in the surface direction of the fuel cell stack 100.
  • the thickness H2 of the fuel electrode side frame 140 is thicker than the thickness H1 of the separator 120.
  • the amount of displacement of the frame recessed portion 180B outward in the surface direction is larger than the amount of displacement of the separator recessed portion 123B outward in the surface direction. Therefore, the frame concave portion 180B is more likely to interfere with the convex portions of other conductive members than the separator concave portion 123B.
  • the recessed portion is deeper, but if the recessed portion is too deep, a relatively thin conductive member (for example, the separator 120) has a strength or function higher than a predetermined value (function to partition the air chamber 166 and the fuel chamber 176). May not be secured.
  • a relatively thin conductive member for example, the separator 120
  • the thicker the separator 120, the fuel electrode side frame 140, and the interconnector 150 the deeper the depth of the concave portion. Thereby, it is possible to suppress interference between adjacent conductive members while suppressing a decrease in strength or the like of each conductive member.
  • the conductive member may be oxidized by touching the outside air.
  • the protruding length of the convex portion from the first flat portion is smaller than the depth of the concave portion from the second flat portion.
  • the protruding length D1 in the vertical direction of the separator convex portion 122B is smaller than the depth D2 of the separator concave portion 123B.
  • the ratio of the depth of the concave portion to the thickness of each conductive member is 7% or more.
  • the ratio of the protruding length of the convex portion to the thickness of each conductive member is 2% or less.
  • a convex portion (separator convex portion 122B) is formed on one of the opening edge side of the communication hole 108 formed on the separator lower surface 122 and the peripheral edge side forming the outer shape of the separator lower surface 122. It is also possible that no convex portion is formed on the other side.
  • the convex portion may be formed over the entire circumference on each edge side, or may be formed only on a part of each edge side.
  • a concave portion (separator concave portion 123B) is formed on one of the opening edge side of the communication hole 108 formed on the separator upper surface 123 and the peripheral side forming the outer shape of the separator upper surface 123, and the other May not have a recess.
  • the concave portion may be formed over the entire circumference on each edge side, or may be formed only on a part of each edge side. Contrary to the above embodiment, a concave portion may be formed on the separator lower surface 122, and a convex portion may be formed on the separator upper surface 123. Note that these modified examples are also applicable to the fuel electrode side frame 140 and the interconnector 150. Further, the interconnector 150 may not have the thin plate portion 152. In this case, a convex portion may be formed on the edge side of the lower surface of the interconnector 150 that contacts the air electrode side frame 130.
  • the depth of the concave portion is deeper.
  • the present invention is not limited to this.
  • the separator 120, the fuel electrode side frame 140, and the interconnector 150 only the pair of conductive members adjacent to each other in the vertical direction, It may be deeper.
  • the thickness relationship among the separator 120, the fuel electrode side frame 140, and the interconnector 150 may be different from the relational expression 1 in the above embodiment.
  • the end plates 104 and 106 may be used, or the air electrode side frame 130 (when formed of a conductive material) may be used.
  • the separator 120, the fuel electrode side frame 140, and the interconnector 150 are formed of materials having different thermal expansion coefficients.
  • the conductive member formed of a material having a high coefficient of thermal expansion may have a deeper concave portion.
  • the fuel electrode side frame 140 has the highest thermal expansion coefficient
  • the interconnector 150 has the highest thermal expansion coefficient
  • the separator 120 has the lowest thermal expansion coefficient.
  • the above relational expression 2 holds for the depth of the concave portion.
  • the conductive member may be a metal member other than the separator 120, the interconnector 150, the fuel electrode side frame 140, and the end plates 104 and 106.
  • the protruding length of the convex portion from the first flat portion is the depth of the concave portion from the second flat portion. Or larger than the same length.
  • the number of unit cells 110 included in the fuel cell stack 100 is merely an example, and the number of unit cells 110 is appropriately determined according to the output voltage required for the fuel cell stack 100 or the like.
  • the material which forms each member in the said embodiment is an illustration to the last, and each member may be formed with another material.
  • the manufacturing method of the fuel cell stack 100 in the above embodiment is merely an example, and may be manufactured by other manufacturing methods.
  • the convex portion and the concave portion such as the separator 120 are formed by pressing.
  • the present invention is not limited to this, and may be formed by, for example, cutting.
  • the SOFC that generates electricity using the electrochemical reaction between hydrogen contained in the fuel gas and oxygen contained in the oxidant gas is targeted.
  • the present invention can be similarly applied to an electrolytic single cell that is a constituent unit of a solid oxide electrolytic cell (SOEC) that generates hydrogen by using hydrogen, and an electrolytic cell stack including a plurality of electrolytic single cells.
  • SOEC solid oxide electrolytic cell
  • the configuration of the electrolytic cell stack is well known as described in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2016-81813, and thus will not be described in detail here. However, it is schematically the same as the fuel cell stack 100 in the above-described embodiment. It is the composition.
  • 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
  • the single cell 110 may be read as an electrolytic single cell.
  • a voltage is applied between the two electrodes so that the air electrode 114 is positive (anode) and the fuel electrode 116 is negative (cathode).
  • Water vapor as a source gas is supplied.
  • an electrolysis reaction of water occurs in each electrolytic single cell, hydrogen gas is generated in the fuel chamber 176, and hydrogen is taken out of the electrolytic cell stack through the communication hole.
  • the thickness of the plurality of conductive members constituting the electrolysis cell stack can be suppressed by increasing the depth of the concave portion as the thickness increases.
  • interference between conductive members adjacent to each other can be suppressed.

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Abstract

互いに隣り合う導電性部材同士の干渉を抑制する。 電気化学反応セルスタックは、複数の単セルと、第１の方向に並べて配置された平板状の複数の導電性部材と、を備える。複数の導電性部材は、第１の方向の一方側の第１の表面が、第１の平坦部分と凸部分とを含む第１の導電性部材と、第１の導電性部材に対して第１の方向の一方側に位置し、第１の導電性部材の第１の表面に対向する第２の表面が、第２の平坦部分と、上記凸部分と対向する凹部分と、を含む第２の導電性部材と、を含む。第２の導電性部材の第１の方向の厚さは、第１の導電性部材の第１の方向の厚さより厚い。第２の導電性部材における第２の平坦部分からの凹部分の第１の方向の深さ寸法は、第１の導電性部材における第１の平坦部分からの凸部分の第１の方向の突出長さより大きい。

Description

電気化学反応セルスタック、インターコネクタ－電気化学反応単セル複合体および電気化学反応セルスタックの製造方法
　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、固体酸化物を含む電解質層を備える固体酸化物形の燃料電池（以下、「ＳＯＦＣ」ともいう）が知られている。ＳＯＦＣは、一般に、所定の方向（以下、「配列方向」ともいう）に並べて配置された複数の単セルを備える燃料電池スタックの形態で利用される。単セルは、電解質層と、電解質層を挟んで配列方向に互いに対向する空気極および燃料極とを含んでいる。
　燃料電池スタックは、さらに、配列方向に並べて配置された複数の導電性部材を備える。例えば、燃料電池スタックは、導電性部材として、空気極に面する空気室と燃料極に面する燃料室とを仕切るセパレータ、配列方向においてセパレータと隣り合い、空気室または燃料室に面するインターコネクタや、セパレータとインターコネクタとの間に配置されるフレーム部材等を備える。
特開２０１５－１５９１０６号公報
　例えば加工上の理由により、導電性部材における一方側の第１の表面が、平坦部分と、該平坦部分より上記第１の表面の縁側に位置し、かつ、平坦部分より第１の方向の上記一方側に突出する凸部分と、を含む場合がある。このような凸部を含む一の導電性部材の第１の表面側に、他の導電性部材を重ね合わせる場合、該一の導電性部材の凸部分が、他の導電性部材と干渉することにより、例えば２つの導電性部材間のシール性が低下するおそれがある。
　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」ともいう）の一形態である電解セルスタックの製造の際にも共通の課題である。なお、本明細書では、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。
　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、前記第１の方向に並べて配置され、導電性を有し、かつ、平板状の複数の導電性部材と、を備え、前記複数の導電性部材は、前記第１の方向の一方側の第１の表面が、平坦状の第１の平坦部分と、前記第１の平坦部分より前記第１の表面の縁側に位置し、かつ、前記第１の平坦部分より前記第１の方向の前記一方側に突出する凸部分と、を含む第１の導電性部材と、前記第１の導電性部材に対して前記第１の方向の前記一方側に位置する第２の導電性部材であって、前記第１の導電性部材の前記第１の表面に対向する第２の表面が、平坦状の第２の平坦部分と、前記第１の導電性部材の前記凸部分と対向し、前記第２の平坦部分より前記第１の方向の前記一方側に窪んだ凹部分と、を含む第２の導電性部材と、を含んでおり、前記第２の導電性部材の前記第１の方向の厚さは、前記第１の導電性部材の前記第１の方向の厚さより厚く、かつ、前記第２の導電性部材における前記第２の平坦部分からの前記凹部分の前記第１の方向の深さ寸法は、前記第１の導電性部材における前記第１の平坦部分からの前記凸部分の前記第１の方向の突出長さより大きい。本電気化学反応セルスタックでは、第１の導電性部材は、凸部分を含んでおり、第２の導電性部材は、凸部分と対向する位置に凹部分を含んでいる。これにより、互いに隣り合う第１の導電性部材と第２の導電性部材との干渉を抑制することができる。ここで、導電性部材は、第１の方向の厚さが厚いほど、熱膨張量が大きいため、該導電性部材の凹部分の膨張により他の導電性部材の凸部分と干渉し易くなる。これに対して、本電気化学反応セルスタックでは、第２の導電性部材の第１の方向の厚さは、第１の導電性部材の第１の方向の厚さより厚い。また、第２の導電性部材における第２の平坦部分からの凹部分の前記第１の方向の深さ寸法は、第１の導電性部材における第１の平坦部分からの凸部分の第１の方向の突出長さより大きい。これにより、本電気化学反応セルスタックによれば、凹部分の深さ寸法が凸部分の突出長さと同等以下である構成に比べて、互いに隣り合う第１の導電性部材と第２の導電性部材とが熱膨張に起因して干渉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の導電性部材の前記凸部分と前記第２の導電性部材の前記凹部分との間の前記第１の方向の距離は、前記第１の表面の縁側に向かうに連れて広がっている。本電気化学反応セルスタックによれば、例えば、凸部分と凹部分との間の第１の方向の距離が略均一である構成に比べて、互いに隣り合う第１の導電性部材と第２の導電性部材とが第２の導電性部材の熱膨張に起因して干渉することを、より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、前記複数の導電性部材は、前記第１の方向の一方側の第３の表面が、平坦状の第３の平坦部分と、前記第３の平坦部分より前記第３の表面の縁側に位置し、かつ、前記第３の平坦部分より前記第１の方向の前記一方側に突出する凸部分と、を含む第３の導電性部材と、前記第３の導電性部材に対して前記第１の方向の前記一方側に位置する第４の導電性部材であって、前記第３の導電性部材の前記第３の表面に対向する第４の表面が、平坦状の第４の平坦部分と、前記第３の導電性部材の前記凸部分と対向し、前記第４の平坦部分より前記第１の方向の前記一方側に窪んだ凹部分と、を含む第４の導電性部材と、を含んでおり、前記第２の導電性部材と前記第４の導電性部材とは、前記第１の方向の厚さが互いに異なり、かつ、前記第１の方向の厚さが厚いものほど、前記凹部分の前記第１の方向の深さ寸法が大きい。導電性部材は、第１の方向の厚さが厚いほど、熱膨張量が大きいため、該導電性部材の凹部分の膨張により他の導電性部材の凸部分と干渉し易くなる。したがって、凹部分は深い方が好ましいが、凹部分が深すぎると、比較的に薄い導電性部材では所定以上の強度を確保できなくなるおそれがある。これに対して、本電気化学反応セルスタックでは、凹部分を含む第２の導電性部材と第４の導電性部材とは、前記第１の方向の厚さが厚いものほど、凹部分の第１の方向の深さ寸法が大きい。これにより、導電性部材の強度低下を抑制しつつ、互いに隣り合う導電性部材同士の干渉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、前記第２の導電性部材の前記第１の方向の厚さに対する、前記凹部分の前記第１の方向の深さ寸法の割合は、７％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２の導電性部材の第１の方向の厚さに対する、凹部分の第１の方向の深さ寸法の割合が７％未満である構成に比べて、互いに隣接する導電性部材同士の物理的な干渉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、前記第１の導電性部材の前記第１の方向の厚さに対する、前記第１の平坦部分からの前記凸部分の前記第１の方向の突出長さの割合は、２％以下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の導電性部材の第１の方向の厚さに対する、凸部分の第１の方向の突出長さの割合が２％より大きい構成に比べて、凸部分の酸化等による腐食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、前記第１の導電性部材には、前記第１の方向に延びるガス流路が形成されており、前記第１の表面の縁側は、前記第１の表面のうち、前記ガス流路に面する縁側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、ガス流路付近において、第１の導電性部材の強度低下を抑制しつつ、互いに隣り合う導電性部材同士の干渉を抑制することができる。
（７）上記電気化学反応セルスタックにおいて、前記電解質層は、固体酸化物を含む。
（８）本明細書に開示されるインターコネクタ－電気化学反応単セル複合体は、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単セルと、前記第１の方向に並べて配置され、導電性を有し、かつ、平板状の複数の導電性部材と、を備え、前記複数の導電性部材は、貫通孔が形成され、前記貫通孔を取り囲む部分が前記単セルの周縁部と接合され、前記空気極に面する空気室と前記燃料極に面する燃料室とを区画するセパレータと、前記単セルの前記空気極および前記燃料極の一方側に配置されたインターコネクタと、前記セパレータと前記インターコネクタとの間に配置されたフレーム部材と、を含むインターコネクタ－電気化学反応単セル複合体において、前記セパレータにおける前記フレーム部材側の第１の表面は、平坦状の第１の平坦部分と、前記第１の平坦部分より前記第１の表面の縁側に位置し、かつ、前記第１の平坦部分より前記フレーム部材側に突出する凸部分と、を含み、前記フレーム部材における前記セパレータ側の第２の表面は、平坦状の第２の平坦部分と、前記セパレータの前記凸部分と対向し、前記第２の平坦部分より前記セパレータとは反対側に窪んだ凹部分と、を含み、前記フレーム部材の前記第１の方向の厚さは、前記セパレータの前記第１の方向の厚さより厚く、かつ、前記フレーム部材における前記第２の平坦部分からの前記凹部分の前記第１の方向の深さ寸法は、前記セパレータにおける前記第１の平坦部分からの前記凸部分の前記第１の方向の突出長さより大きい。本インターコネクタ－電気化学反応単セル複合体によれば、凹部分の深さ寸法が凸部分の突出長さと同等以下である構成に比べて、熱膨張に起因して互いに隣り合うセパレータとフレーム部材とが干渉することを抑制することができる。
（９）上記インターコネクタ－電気化学反応単セル複合体において、前記電解質層は、固体酸化物を含む。
（１０）本明細書に開示される電気化学反応セルスタックの製造方法は、固体酸化物を含む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、前記第１の方向に並べて配置され、導電性を有し、かつ、平板状の複数の導電性部材と、を備える電気化学反応セルスタックの製造方法において、プレス加工により、前記第１の方向の一方側の第１の表面が、平坦状の第１の平坦部分と、前記第１の平坦部分より前記第１の表面の縁側に位置し、かつ、前記第１の平坦部分より前記第１の方向の前記一方側に突出する凸部分と、を含み、前記第１の方向の他方側の第２の表面が、平坦状の第２の平坦部分と、前記第２の平坦部分より前記第１の方向の前記一方側に窪んだ凹部分と、を含む複数の導電性部材をそれぞれ準備する準備工程と、前記各導電性部材について、前記第１の平坦部分からの前記凸部分の前記第１の方向の突出長さが短くなるように前記凸部分を加工する加工工程と、互いに隣り合う２つの導電性部材の一方の前記第１の表面の前記凸部分と、他方の前記第２の表面の前記凹部分とが互いに対向するように、前記複数の導電性部材を前記第１の方向に並べて配置する配置工程と、を含むことを特徴とする。本電気化学反応セルスタックの製造方法によれば、各導電性部材の強度低下を抑制しつつ、互いに隣り合う導電性部材同士の干渉を抑制することが可能な電気化学反応セルスタックを製造することができる。
　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、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）、インターコネクタ－電気化学反応単セル複合体、電気化学反応単位、そ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である。 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。 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である。 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。 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である。 発電単位１０２の詳細構成（図５のＸ１部分の構成）を示す説明図である。 発電単位１０２の詳細構成（図６のＸ２部分の構成）を示す説明図である。 本実施形態における燃料電池スタック１００の製造方法の一例を示すフローチャートである。 セパレータ１２０の加工工程を示す説明図である。
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）発電単位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。
　燃料電池スタック１００を構成する各層（発電単位１０２、エンドプレート１０４，１０６）のＺ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、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と燃料電池スタック１００の上端を構成するエンドプレート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と燃料電池スタック１００の下端を構成するエンドプレート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。
　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導入マニホールド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、酸化剤ガス導入マニホールド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、酸化剤ガス導入マニホールド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、燃料ガス導入マニホールド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、燃料ガス導入マニホールド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、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。なお、各エンドプレート１０４，１０６の厚さ（上下方向の寸法（平均寸法または最大厚さでもよい）　以下同じ）は、インターコネクタ１５０の厚さＨ３より薄い。
（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、単セル１１０と、セパレータ１２０と、空気極側フレーム１３０と、空気極側集電体１３４と、燃料極側フレーム１４０と、燃料極側集電体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。
　インターコネクタ１５０は、略矩形の平板形状の導電性部材であり、例えばフェライト系ステンレスにより形成されている。インターコネクタ１５０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）。インターコネクタ１５０の厚さＨ３は、後述する燃料極側フレーム１４０の厚さＨ２より薄く、例えば約０．８（ｍｍ）である。
　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。本実施形態では、燃料極１１６の厚さ（上下方向のサイズ）が空気極１１４や電解質層１１２の厚さより厚く、燃料極１１６が単セル１１０を構成する他の層を支持している。すなわち、本実施形態の単セル１１０は、燃料極支持型の単セルである。
　電解質層１１２は、略矩形の平板形状部材であり、少なくともＺｒを含んでおり、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）、ＣａＳＺ（カルシア安定化ジルコニア）等の固体酸化物により形成されている。空気極１１４は、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）、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。燃料極１１６は、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。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。
　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、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、セパレータ１２０の厚さＨ１は、インターコネクタ１５０の厚さＨ３より薄く、例えば約０．１（ｍｍ）である。孔１２１は、特許請求の範囲における貫通孔に相当する。
　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。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。なお、空気極側フレーム１３０の厚さは、セパレータ１２０の厚さＨ１やインターコネクタ１５０の厚さＨ３より厚く、例えば約１．０（ｍｍ）である。
　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、金属により形成されている。燃料極側フレーム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。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。なお、燃料極側フレーム１４０の厚さＨ２は、セパレータ１２０の厚さＨ１やインターコネクタ１５０の厚さＨ３より厚く、例えば約１．５（ｍｍ）である。
　燃料極側集電体１４４は、燃料室１７６内に配置されている。燃料極側集電体１４４は、インターコネクタ対向部１４６と、電極対向部１４５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とを備えており、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。電極対向部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触しており、インターコネクタ対向部１４６は、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におけるインターコネクタ対向部１４６は、下側のエンドプレート１０６に接触している。燃料極側集電体１４４は、このような構成であるため、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。なお、電極対向部１４５とインターコネクタ対向部１４６との間には、例えばマイカにより形成されたスペーサー１４９が配置されている。そのため、燃料極側集電体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、燃料極側集電体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。
　空気極側集電体１３４は、空気室１６６内に配置されている。空気極側集電体１３４は、複数の略四角柱状の集電体要素１３５から構成されており、例えば、フェライト系ステンレスにより形成されている。空気極側集電体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体１３４は、上側のエンドプレート１０４に接触している。空気極側集電体１３４は、このような構成であるため、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。なお、空気極側集電体１３４とインターコネクタ１５０とが一体の部材として構成されていてもよい。また、空気極側集電体１３４が導電性のコートによって覆われていてもよく、また、空気極１１４と空気極側集電体１３４との間に両者を接合する導電性の接合層が介在していてもよい。なお、セパレータ１２０とインターコネクタ１５０と燃料極側フレーム１４０とエンドプレート１０４，１０６とは、特許請求の範囲における複数の導電性部材に相当する。また、単セル１１０とセパレータ１２０とインターコネクタ１５０と燃料極側フレーム１４０との複合体は、特許請求の範囲におけるインターコネクタ－電気化学反応単セル複合体に相当し、カセットとも呼ばれる。
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および本体部２８の孔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および本体部２８の孔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は空気極側集電体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は燃料極側集電体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。
　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．発電単位１０２の詳細構成：
　図６から図８は、発電単位１０２の詳細構成を示す説明図である。図６には、図５のＸ１部分の構成が拡大して示されており、図７は、図６のＸ２部分の構成が拡大して示されており、図８は、図６のＸ３部分の構成が拡大して示されている。上述したように、セパレータ１２０と燃料極側フレーム１４０とインターコネクタ１５０とは、いずれも平板状の導電性部材であり、上下方向（Ｚ方向）に並べて配置されている。
（セパレータ１２０）
　図６および図７に示すように、セパレータ１２０における燃料極側フレーム１４０側の表面（以下、「セパレータ下面１２２」という）は、セパレータ下平坦部分１２２Ａと、セパレータ凸部分１２２Ｂとを含む。セパレータ下平坦部分１２２Ａは、上下方向に直交する面方向に略平行な平坦な部分である。セパレータ凸部分１２２Ｂは、セパレータ下平坦部分１２２Ａよりセパレータ下面１２２の縁側に位置し、かつ、セパレータ下平坦部分１２２Ａより燃料極側フレーム１４０側に突出する部分である。具体的には、セパレータ下面１２２の縁は、セパレータ下面１２２に形成された連通孔１０８の開口縁と、セパレータ下面１２２の外形を形成する周縁とを含む。セパレータ凸部分１２２Ｂは、セパレータ下面１２２の各縁側に向かうに連れて燃料極側フレーム１４０側（下側）に位置するように傾斜した傾斜面となっている。なお、図７には、セパレータ下面１２２に形成された連通孔１０８の開口縁付近の部分が拡大して示されている。セパレータ１２０は、特許請求の範囲における第１の導電性部材に相当する。また、セパレータ下面１２２は、特許請求の範囲における第１の表面に相当し、セパレータ下平坦部分１２２Ａは、特許請求の範囲における第１の平坦部分に相当し、セパレータ凸部分１２２Ｂは、特許請求の範囲における凸部分に相当する。
　また、セパレータ１２０における空気極側フレーム１３０側の表面（以下、「セパレータ上面１２３」という）は、セパレータ上平坦部分１２３Ａと、セパレータ凹部分１２３Ｂとを含む。セパレータ上平坦部分１２３Ａは、上下方向に直交する面方向に略平行な平坦な部分である。セパレータ凹部分１２３Ｂは、セパレータ上平坦部分１２３Ａよりセパレータ上面１２３の縁側に位置し、かつ、セパレータ上平坦部分１２３Ａより空気極側フレーム１３０とは反対側（燃料極側フレーム１４０側）に窪んだ部分である。具体的には、セパレータ上面１２３の縁は、セパレータ上面１２３に形成された連通孔１０８の開口縁と、セパレータ上面１２３の外形を形成する周縁とを含む。セパレータ凹部分１２３Ｂは、セパレータ上面１２３の縁側に向かうに連れて燃料極側フレーム１４０側（下側）に位置するように傾斜した傾斜面となっている。なお、図７には、セパレータ上面１２３に形成された連通孔１０８の開口縁付近の部分が拡大して示されている。
（燃料極側フレーム１４０）
　図６および図８に示すように、燃料極側フレーム１４０におけるインターコネクタ１５０側の表面（以下、「フレーム下面１４８」という）は、フレーム下平坦部分１４８Ａと、フレーム凸部分１４８Ｂとを含む。フレーム下平坦部分１４８Ａは、上下方向に直交する面方向に略平行な平坦な部分である。フレーム凸部分１４８Ｂは、フレーム下平坦部分１４８Ａよりフレーム下面１４８の縁側に位置し、かつ、フレーム下平坦部分１４８Ａよりインターコネクタ１５０側に突出する部分である。具体的には、フレーム下面１４８の縁は、フレーム下面１４８に形成された連通孔１０８の開口縁と、フレーム下面１４８の外形を形成する周縁とを含む。フレーム凸部分１４８Ｂは、フレーム下面１４８の各縁側に向かうに連れてインターコネクタ１５０側（下側）に位置するように傾斜した傾斜面となっている。なお、図８には、フレーム下面１４８に形成された連通孔１０８の開口縁付近の部分が拡大して示されている。燃料極側フレーム１４０は、特許請求の範囲における第３の導電性部材、フレーム部材に相当する。フレーム下面１４８は、特許請求の範囲における第３の表面に相当し、フレーム下平坦部分１４８Ａは、特許請求の範囲における第３の平坦部分に相当し、フレーム凸部分１４８Ｂは、特許請求の範囲における凸部分に相当する。
　また、図６および図７に示すように、燃料極側フレーム１４０におけるセパレータ１２０側の表面（以下、「フレーム上面１８０」という）は、フレーム上平坦部分１８０Ａと、フレーム凹部分１８０Ｂとを含む。フレーム上平坦部分１８０Ａは、上下方向に直交する面方向に略平行な平坦な部分である。フレーム凹部分１８０Ｂは、フレーム上平坦部分１８０Ａよりフレーム上面１８０の縁側に位置し、かつ、フレーム上平坦部分１８０Ａよりセパレータ１２０とは反対側（インターコネクタ１５０側）に窪んだ部分である。具体的には、フレーム上面１８０の縁は、フレーム上面１８０に形成された連通孔１０８の開口縁と、フレーム上面１８０の外形を形成する周縁とを含む。フレーム凹部分１８０Ｂは、フレーム上面１８０の縁側に向かうに連れてインターコネクタ１５０側（下側）に位置するように傾斜した傾斜面となっている。なお、図７には、フレーム上面１８０に形成された連通孔１０８の開口縁付近の部分が拡大して示されている。燃料極側フレーム１４０は、特許請求の範囲における第２の導電性部材、フレーム部材に相当する。また、フレーム上面１８０は、特許請求の範囲における第２の表面に相当し、フレーム上平坦部分１８０Ａは、特許請求の範囲における第２の平坦部分に相当し、フレーム凹部分１８０Ｂは、特許請求の範囲における凹部分に相当する。
（インターコネクタ１５０）
　図６および図８に示すように、インターコネクタ１５０は、薄板部１５２を有する。薄板部１５２は、インターコネクタ１５０の他部分に比べて、上下方向の板厚が薄くなるように、インターコネクタ１５０における空気極側フレーム１３０に対向する表面側から溝加工された部分である。薄板部１５２は、上下方向視で、連通孔１０８を囲む環状部分１５２Ａと、燃料極側フレーム１４０（インターコネクタ１５０、セパレータ１２０）の外側の周縁部分１５２Ｂとを含む（図６参照）。インターコネクタ１５０の薄板部１５２における空気極側フレーム１３０側の表面（以下、「インターコネクタ下面１５４」という）は、インターコネクタ下平坦部分１５４Ａと、インターコネクタ凸部分１５４Ｂとを含む（図８参照）。インターコネクタ下平坦部分１５４Ａは、上下方向に直交する面方向に略平行な平坦な部分である。インターコネクタ凸部分１５４Ｂは、インターコネクタ下平坦部分１５４Ａよりインターコネクタ下面１５４の縁側に位置し、かつ、インターコネクタ下平坦部分１５４Ａより空気極側フレーム１３０側に突出する部分である。具体的には、インターコネクタ下面１５４の縁は、インターコネクタ下面１５４に形成された連通孔１０８の開口縁と、インターコネクタ下面１５４の外形を形成する周縁とを含む。インターコネクタ凸部分１５４Ｂは、インターコネクタ下面１５４の各縁側に向かうに連れて空気極側フレーム１３０側（下側）に位置するように傾斜した傾斜面となっている。なお、図８には、インターコネクタ下面１５４に形成された連通孔１０８の開口縁付近の部分が拡大して示されている。
　また、インターコネクタ１５０における燃料極側フレーム１４０側の表面（以下、「インターコネクタ上面１５６」という）は、インターコネクタ上平坦部分１５６Ａと、インターコネクタ凹部分１５６Ｂとを含む。インターコネクタ上平坦部分１５６Ａは、上下方向に直交する面方向に略平行な平坦な部分である。インターコネクタ凹部分１５６Ｂは、インターコネクタ上平坦部分１５６Ａよりインターコネクタ上面１５６の縁側に位置し、かつ、インターコネクタ上平坦部分１５６Ａより燃料極側フレーム１４０とは反対側（空気極側フレーム１３０側）に窪んだ部分である。具体的には、インターコネクタ上面１５６の縁は、インターコネクタ上面１５６に形成された連通孔１０８の開口縁と、インターコネクタ上面１５６の外形を形成する周縁とを含む。インターコネクタ凹部分１５６Ｂは、インターコネクタ上面１５６の縁側に向かうに連れて空気極側フレーム１３０側（下側）に位置するように傾斜した傾斜面となっている。なお、図８には、インターコネクタ上面１５６に形成された連通孔１０８の開口縁付近の部分が拡大して示されている。インターコネクタ１５０は、特許請求の範囲における第４の導電性部材に相当する。また、インターコネクタ上面１５６は、特許請求の範囲における第４の表面に相当し、インターコネクタ上平坦部分１５６Ａは、特許請求の範囲における第４の平坦部分に相当し、インターコネクタ凹部分１５６Ｂは、特許請求の範囲における凹部分に相当する。
　なお、本実施形態では、発電単位１０２において、燃料極側フレーム１４０は、セパレータ１２０に溶接されていると共に、一対のインターコネクタ１５０の内の下側（燃料極１１６側）のインターコネクタ１５０にも溶接されている。すなわち、発電単位１０２には、燃料極側フレーム１４０とセパレータ１２０との間をシールする第１の溶接部４１０と、燃料極側フレーム１４０とインターコネクタ１５０との間をシールする第２の溶接部４２０とが形成されている。第１の溶接部４１０および第２の溶接部４２０は、それぞれ、上下方向視で、薄板部１５２（環状部分１５２Ａ、周縁部分１５２Ｂ）と重なる部分に形成されている。第１および第２の溶接部４１０，４２０は、例えばレーザ溶接により形成される。第１および第２の溶接部４１０，４２０の形成の際には、ビード等の突起部ＢＵが形成され、溶接面の平坦性が低下することがある。しかし、インターコネクタ１５０の薄板部１５２によってインターコネクタ１５０と空気極側フレーム１３０との間に空間ＳＰが存在する。これにより、突起部ＢＵと空気極側フレーム１３０との干渉が抑制されるため、空気極側フレーム１３０によるガスシール性の低下を抑制することができる。
（セパレータ１２０と燃料極側フレーム１４０とインターコネクタ１５０との関係）
　セパレータ１２０と燃料極側フレーム１４０とインターコネクタ１５０について、厚さ（上下方向の寸法）が厚いものほど、凹部分の深さ（上下方向の寸法　以下同じ）が深くなっている。具体的には、図６に示すように、セパレータ１２０の厚さＨ１と燃料極側フレーム１４０の厚さＨ２とインターコネクタ１５０の厚さＨ３との大小関係は、次の関係式１で表すことができる。
　関係式１：Ｈ１　＜　Ｈ３　＜Ｈ２
　また、セパレータ１２０のセパレータ凹部分１２３Ｂの深さＤ２と、燃料極側フレーム１４０のフレーム凹部分１８０Ｂの深さＤ４と、インターコネクタ１５０のインターコネクタ凹部分１５６Ｂの深さＤ６との大小関係は、次の関係式２で表すことができる。
　関係式２：Ｄ２　＜　Ｄ６　＜Ｄ４
　例えば、セパレータ凹部分１２３Ｂの深さＤ２は、次のように求めることができる。図７に示すにように、Ｚ方向に平行な一の断面（ＺＸ断面）において、セパレータ上面１２３の縁を通り、かつ、上下方向に延びる直線（図８では連通孔１０８を構成する内壁面に沿って延びる直線）を仮想直線Ｌ１とする。セパレータ上平坦部分１２３Ａを含み、かつ、上下方向に直交する面方向に平行な平面を第１の仮想平面Ｍ１とする。セパレータ上面１２３（セパレータ凹部分１２３Ｂ）と仮想直線Ｌ１との交点（セパレータ上面１２３の傾斜角度が仮想直線Ｌ１の傾き角度と一致し始める点）を含み、かつ、上記面方向に平行な平面を第２の仮想平面Ｍ２とする。セパレータ凹部分１２３Ｂの深さＤ２は、第１の仮想平面Ｍ１と第２の仮想平面Ｍ２との上下方向の離間距離である。フレーム凹部分１８０Ｂの深さＤ４およびインターコネクタ凹部分１５６Ｂの深さＤ６も同様にして求めることができる。
　次に、セパレータ１２０について、セパレータ凸部分１２２Ｂの上下方向の突出長さＤ１は、セパレータ凹部分１２３Ｂの深さＤ２より小さい。また、燃料極側フレーム１４０について、フレーム凸部分１４８Ｂの上下方向の突出長さＤ３は、フレーム凹部分１８０Ｂの深さＤ４より小さい。すなわち、フレーム凸部分１４８Ｂの突出長さＤ３は、フレーム凹部分１８０Ｂの深さＤ４に相当する長さより短い。また、インターコネクタ１５０について、インターコネクタ凸部分１５４Ｂの上下方向の突出長さＤ５は、インターコネクタ凹部分１５６Ｂの深さＤ６より小さい。すなわち、インターコネクタ凸部分１５４Ｂの突出長さＤ５は、インターコネクタ凹部分１５６Ｂの深さＤ６に相当する長さより短い。
　例えば、セパレータ凸部分１２２Ｂの上下方向の突出長さＤ１は、次のようにして求めることができる。図７に示すように、セパレータ下平坦部分１２２Ａを含み、かつ、上下方向に直交する面方向に平行な平面を第３の仮想平面Ｍ３とする。セパレータ凸部分１２２Ｂの頂点（最も下側に位置する部位）を含み、かつ、上記面方向に平行な平面を第４の仮想平面Ｍ４とする。セパレータ凸部分１２２Ｂの上下方向の突出長さＤ１は、第３の仮想平面Ｍ３と第４の仮想平面Ｍ４との上下方向の離間距離である。フレーム凸部分１４８Ｂの上下方向の突出長さＤ３およびインターコネクタ凸部分１５４Ｂの上下方向の突出長さＤ５も同様にして求めることができる。なお、セパレータ１２０におけるセパレータ凹部分１２３Ｂの深さＤ２は、０．０２（ｍｍ）以上であることが好ましく、また、０．０８（ｍｍ）未満であることが好ましい。また、インターコネクタ１５０におけるインターコネクタ凹部分１５６Ｂの深さＤ６は、０．０８（ｍｍ）以上であることが好ましく、また、０．１（ｍｍ）未満であることが好ましい。同様に、燃料極側フレーム１４０におけるフレーム凹部分１８０Ｂの深さＤ４は、０．１（ｍｍ）以上であることが好ましい。
　また、セパレータ１２０について、セパレータ１２０の厚さＨ１に対する、セパレータ凹部分１２３Ｂの深さＤ２の割合（＝（Ｄ２／Ｈ１）×１００）は、２０％以上であることが好ましい。同様に、燃料極側フレーム１４０について、燃料極側フレーム１４０の厚さＨ２に対する、フレーム凹部分１８０Ｂの深さＤ４の割合（＝（Ｄ４／Ｈ２）×１００）は、７％以上であることが好ましい。また、インターコネクタ１５０について、インターコネクタ１５０の厚さＨ３に対する、インターコネクタ凹部分１５６Ｂの深さＤ６の割合（＝（Ｄ６／Ｈ３）×１００）は、０．４％以上であることが好ましい。
　また、セパレータ１２０について、セパレータ１２０の厚さＨ１に対する、セパレータ凸部分１２２Ｂの上下方向の突出長さＤ１の割合（＝（Ｄ１／Ｈ１）×１００）は、２％以下であることが好ましい。同様に、燃料極側フレーム１４０について、燃料極側フレーム１４０の厚さＨ２に対する、フレーム凸部分１４８Ｂの上下方向の突出長さＤ３の割合（＝（Ｄ３／Ｈ２）×１００）は、０．４％以下であることが好ましい。また、インターコネクタ１５０について、インターコネクタ１５０の厚さＨ３に対する、インターコネクタ凸部分１５４Ｂの上下方向の突出長さＤ５の割合（＝（Ｄ５／Ｈ３）×１００）は、０．４％以下であることが好ましい。
Ａ－４．燃料電池スタック１００の製造方法：
　図８は、本実施形態における燃料電池スタック１００の製造方法の一例を示すフローチャートであり、図９は、セパレータ１２０の加工工程を示す説明図である。はじめに、単セル１１０を公知の方法により作製する（Ｓ１１０）。例えば、燃料極用グリーンシートと電解質層用グリーンシートとを貼り付けて所定の温度（例えば約２８０℃）で脱脂する。さらに、脱脂後のグリーンシートの積層体を所定の温度（例えば約１３５０℃）で焼成する。これにより、電解質層１１２と燃料極１１６との積層体を得る。次に、空気極形成材料の混合液を、上述した電解質層１１２と燃料極１１６との積層体における電解質層１１２の表面に噴霧塗布し、所定の温度（例えば１１００℃）で焼成する。これにより、電解質層１１２の表面上に空気極１１４が形成され、その結果、燃料極１１６と電解質層１１２と空気極１１４とを備える単セル１１０を得る。
　次に、上述した構成のセパレータ１２０と燃料極側フレーム１４０とインターコネクタ１５０とを作製する（Ｓ１２０～Ｓ１３０）。以下、セパレータ１２０を例に挙げて説明する。まず、セパレータ１２０の形成材料で形成された金属板を、プレス加工によって打ち抜くことにより、上記孔１２１と連通孔１０８とが形成された中間セパレータ１２０Ｐを形成する（Ｓ１２０）。図９の上段に示すように、プレス加工により、中間セパレータ１２０Ｐの縁側に、打ち抜き方向（下方向）に突出するバリが形成される。このバリの形成により、中間セパレータ１２０Ｐのセパレータ下面１２２に中間セパレータ凸部分１２２Ｃが形成されるとともに、セパレータ上面１２３にセパレータ凹部分１２３Ｂが形成される。なお、中間セパレータ凸部分１２２Ｃの上下方向の突出長さは、セパレータ凹部分１２３Ｂの深さＤ２と略同一である。Ｓ１２０の工程は、特許請求の範囲における準備工程に相当する。なお、上述した構成のセパレータ１２０と燃料極側フレーム１４０とインターコネクタ１５０とを外部から購入等することによって準備してもよい。
　次に、中間セパレータ凸部分１２２Ｃに対して面押し加工を施すことにより、中間セパレータ凸部分１２２Ｃをセパレータ凸部分１２２Ｂに加工する。これにより、図９の下段に示すように、セパレータ１２０を作製することができる。Ｓ１３０の工程は、特許請求の範囲における加工工程に相当する。
　次に、互いに隣り合う２つの導電性部材の一方の凸部分と、他方の凹部分とが互いに対向するように、複数の導電性部材を上下方向に並べて配置する（Ｓ１４０）。具体的には、セパレータ１２０に単セル１１０を接合し、その後、図７および図８に示すように、セパレータ１２０のセパレータ凸部分１２２Ｂと、燃料極側フレーム１４０のフレーム凹部分１８０Ｂとが上下方向に対向するように、セパレータ１２０と燃料極側フレーム１４０とを重ね合わせる。この際、セパレータ凸部分１２２Ｂの上下方向の突出長さＤ１は、フレーム凹部分１８０Ｂの深さＤ４より小さいため、セパレータ凸部分１２２Ｂが燃料極側フレーム１４０と干渉することを抑制することができる。また、燃料極側フレーム１４０のフレーム凸部分１４８Ｂとインターコネクタ１５０のインターコネクタ凹部分１５６Ｂとが上下方向に対向するように燃料極側フレーム１４０とインターコネクタ１５０とを重ね合わせる。この際、フレーム凸部分１４８Ｂの上下方向の突出長さＤ３は、インターコネクタ凹部分１５６Ｂの深さＤ６より小さいため、フレーム凸部分１４８Ｂがインターコネクタ１５０と干渉することを抑制することができる。Ｓ１４０の工程は、特許請求の範囲における配置工程に相当する。
　その後、燃料電池スタック１００を組み立てる（Ｓ１５０）。具体的には、単セル１１０とセパレータ１２０と燃料極側フレーム１４０とインターコネクタ１５０とを備える構造体（カセット）を、空気極側フレーム１３０を介して、複数段、積層し、ボルト２２により締結する。以上により、上述した構成の燃料電池スタック１００を作製することができる。
Ａ－５．本実施形態の効果：
　本実施形態によれば、各導電性部材（セパレータ１２０と燃料極側フレーム１４０とインターコネクタ１５０）における上側の第２の表面は、上側に位置する他の導電性部材における平坦部分（第１の平坦部分）と対向する平坦状の第２の平坦部分と、該他の導電性部材における凸部分と対向し、第２の平坦部分より上側に窪んだ凹部分とを含む。例えば、燃料極側フレーム１４０におけるフレーム上面１８０は、フレーム上平坦部分１８０Ａとフレーム凹部分１８０Ｂとを含んでおり、フレーム凹部分１８０Ｂは、セパレータ１２０におけるセパレータ凸部分１２２Ｂと対向している（図７参照）。これにより、互いに隣り合う導電性部材同士の干渉を抑制することができる。
　ここで、導電性部材は、上下方向の厚さが厚いほど、熱膨張量が大きいため、該導電性部材の凹部分の膨張により他の導電性部材の凸部分と干渉し易くなる。これに対して、本実施形態では、燃料極側フレーム１４０の厚さＨ２は、セパレータ１２０の厚さＨ１より厚い。また、燃料極側フレーム１４０のフレーム凹部分１８０Ｂの深さＤ４は、セパレータ１２０のセパレータ凸部分１２２Ｂの突出長さＤ１より大きい。すなわち、フレーム凹部分１８０Ｂの深さＤ４に相当する長さは、セパレータ凸部分１２２Ｂの突出長さＤ１より長い。これにより、本実施形態によれば、フレーム凹部分１８０Ｂの深さＤ４がセパレータ凸部分１２２Ｂの突出長さＤ１と同等以下である構成に比べて、互いに隣り合うセパレータ１２０と燃料極側フレーム１４０とが熱膨張に起因して干渉することを抑制することができる。
　また、図７に示すように、セパレータ凸部分１２２Ｂとフレーム凹部分１８０Ｂとの間の上下方向の距離は、セパレータ１２０および燃料極側フレーム１４０の縁側に向かうに連れて広がっている。本実施形態によれば、例えば、セパレータ凸部分１２２Ｂとフレーム凹部分１８０Ｂとの間の上下方向の距離が略均一である構成に比べて、互いに隣り合うセパレータ１２０と燃料極側フレーム１４０とが燃料極側フレーム１４０の熱膨張に起因して干渉することを、より効果的に抑制することができる。
　また、導電性部材は、厚いほど、熱膨張量が大きいため、該導電性部材の凹部分の膨張により他の導電性部材の凸部分と干渉し易くなる。例えば、単セル１１０の発電動作に伴う発熱によって温度が上昇した場合、導電性部材が熱膨張する。ただし、導電性部材における上下方向（厚さ方向）の膨張は、ボルト２２による締結によって規制されるため、その分、導電性部材は、燃料電池スタック１００の上下方向に直交する面方向に膨張する。その面方向の膨張量は、導電性部材の厚さが厚いほど、大きくなる。燃料極側フレーム１４０やセパレータ１２０が膨張すると、それに伴って、フレーム凹部分１８０Ｂやセパレータ凹部分１２３Ｂが燃料電池スタック１００の面方向外側に変位する。上述したように、燃料極側フレーム１４０の厚さＨ２は、セパレータ１２０の厚さＨ１より厚い。このため、フレーム凹部分１８０Ｂの面方向外側への変位量は、セパレータ凹部分１２３Ｂの面方向外側への変位量より大きい。従って、フレーム凹部分１８０Ｂは、セパレータ凹部分１２３Ｂに比べて、他の導電性部材の凸部分と干渉し易くなる。凹部分は深い方が好ましいが、凹部分が深すぎると、比較的に薄い導電性部材（例えばセパレータ１２０）では所定以上の強度や各機能（空気室１６６と燃料室１７６とを区画する機能）を確保できなくなるおそれがある。これに対して、本実施形態の燃料電池スタック１００では、セパレータ１２０と燃料極側フレーム１４０とインターコネクタ１５０とについて、厚いものほど、凹部分の深さが深くなっている。これにより、各導電性部材の強度等の低下を抑制しつつ、互いに隣り合う導電性部材同士の干渉を抑制することができる。
　また、凸部分の突出長さが大きいほど、凸部分の先端が鋭角になるため、局所的な酸化によって腐食する可能性が高くなる。例えば発電単位１０２や燃料電池スタック１００の出荷時において、導電性部材が外気に触れることによって酸化することがある。これに対して、本実施形態によれば、各導電性部材について、第１の平坦部分からの凸部分の突出長さが、第２の平坦部分からの凹部分の深さより小さい。例えば、セパレータ１２０について、セパレータ凸部分１２２Ｂの上下方向の突出長さＤ１は、セパレータ凹部分１２３Ｂの深さＤ２より小さい。これにより、第１の平坦部分からの凸部分の突出長さが、第２の平坦部分からの凹部分の深さと等しいまたは大きい構成である場合に比べて、凸部分の酸化による腐食を抑制することができる。
　また、本実施形態によれば、各導電性部材の厚さに対する凹部分の深さの割合は、７％以上である。例えば、セパレータ１２０について、セパレータ１２０の厚さＨ１に対する、セパレータ凹部分１２３Ｂの深さＤ２の割合（＝（Ｄ２／Ｈ１）×１００）は、２０％以上である。これにより、各導電性部材の厚さに対する凹部分の深さの割合が７％未満である構成に比べて、互いに隣接する導電性部材同士の物理的な干渉を抑制することができる。
　また、本実施形態によれば、各導電性部材の厚さに対する凸部分の突出長さの割合は、２％以下である。例えば、セパレータ１２０について、セパレータ１２０の厚さＨ１に対する、セパレータ凸部分１２２Ｂの上下方向の突出長さＤ１の割合（＝（Ｄ１／Ｈ１）×１００）は、２％以下である。これにより、各導電性部材の厚さに対する凸部分の突出長さの割合が２％より大きい構成に比べて、セパレータ凸部分１２２Ｂの酸化等による腐食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単セル１１０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、上記実施形態において、セパレータ下面１２２に形成された連通孔１０８の開口縁側と、セパレータ下面１２２の外形を形成する周縁側とのいずれか一方について、凸部分（セパレータ凸部分１２２Ｂ）が形成されており、他方には凸部分が形成されていないとしてもよい。凸部分は、各縁側の全周にわたって形成されているとしてもよいし、各縁側の一部分だけに形成されているとしてもよい。また、セパレータ上面１２３に形成された連通孔１０８の開口縁側と、セパレータ上面１２３の外形を形成する周縁側とのいずれか一方について、凹部分（セパレータ凹部分１２３Ｂ）が形成されており、他方には凹部分が形成されていないとしてもよい。凹部分は、各縁側の全周にわたって形成されているとしてもよいし、各縁側の一部分だけに形成されているとしてもよい。また、上記実施形態とは逆に、セパレータ下面１２２に凹部分が形成され、セパレータ上面１２３に凸部分が形成されているとしてもよい。なお、これらの変形例は、燃料極側フレーム１４０やインターコネクタ１５０についても同様に適用可能である。また、インターコネクタ１５０について、薄板部１５２を有しないとしてもよい。この場合、インターコネクタ１５０における空気極側フレーム１３０と接触する下面の縁側に凸部分が形成されているとしてもよい。
　また、上記実施形態では、燃料電池スタック１００に含まれる導電性部材のうち、セパレータ１２０と燃料極側フレーム１４０とインターコネクタ１５０とについて、厚いものほど、凹部分の深さが深くなっているとしたが、これに限定されず、セパレータ１２０と燃料極側フレーム１４０とインターコネクタ１５０とのうち、互いに上下方向に隣接する１組の導電性部材だけについて、厚いものほど、凹部分の深さが深くなっているとしてもよい。また、セパレータ１２０と燃料極側フレーム１４０とインターコネクタ１５０とにおける厚さの大小関係は、上記実施形態の関係式１とは異なるとしてもよい。また、本発明が適用される導電性部材として、エンドプレート１０４，１０６でもよいし、空気極側フレーム１３０（導電性材料で形成されている場合）でもよい。なお、セパレータ１２０と燃料極側フレーム１４０とインターコネクタ１５０とは、熱膨張係数が互いに異なる材料により形成されている。ここで、熱膨張率が高い材料により形成された導電性部材ほど、凹部分の深さを深くするとしてもよい。上記実施形態では、燃料極側フレーム１４０の熱膨張率が最も高く、次に、インターコネクタ１５０の熱膨張率が高く、セパレータ１２０の熱膨張率が最も低い。これに対して、凹部分の深さに関して上記関係式２が成り立っている。
　また、上記導電性部材は、セパレータ１２０、インターコネクタ１５０、燃料極側フレーム１４０やエンドプレート１０４，１０６以外の金属部材であるとしてもよい。
　上記実施形態において、セパレータ１２０と燃料極側フレーム１４０とインターコネクタ１５０との少なくとも１つについて、第１の平坦部分からの凸部分の突出長さが、第２の平坦部分からの凹部分の深さと同じ、或いは、同長さより大きいとしてもよい。
　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、上記実施形態における各部材を形成する材料は、あくまで例示であり、各部材が他の材料により形成されてもよい。
　また、上記実施形態における燃料電池スタック１００の製造方法は、あくまで例示であり、他の製造方法により製造されてもよい。例えば、上記実施形態では、セパレータ１２０等の凸部分や凹部分はプレス加工により形成するとしたが、これに限らず、例えば切削加工等により形成してもよい。また、上記実施形態において、面取り加工ではなく、例えば切削加工により、中間セパレータ凸部分１２２Ｃをセパレータ凸部分１２２Ｂに加工するとしてもよい。
　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単セルや、複数の電解単セル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号公報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、各電解単セル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スタックにおいても、該電解セルスタックを構成する複数の導電性部材について、厚いものほど、凹部分の深さを深くすれば、各導電性部材の強度等の低下を抑制しつつ、互いに隣り合う導電性部材同士の干渉を抑制することができる。
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　１００：燃料電池スタック　１０２：発電単位　１０４，１０６：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　１２０：セパレータ　１２０Ｐ：中間セパレータ　１２１：孔　１２２：セパレータ下面　１２２Ａ：セパレータ下平坦部分　１２２Ｂ：セパレータ凸部分　１２２Ｃ：中間セパレータ凸部分　１２３：セパレータ上面　１２３Ａ：セパレータ上平坦部分　１２３Ｂ：セパレータ凹部分　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孔　１３３：酸化剤ガス排出連通孔　１３４：空気極側集電体　１３５：集電体要素　１４０：燃料極側フレーム　１４１：孔　１４２：燃料ガス供給連通孔　１４３：燃料ガス排出連通孔　１４４：燃料極側集電体　１４５：電極対向部　１４６：インターコネクタ対向部　１４７：連接部　１４８：フレーム下面　１４８Ａ：フレーム下平坦部分　１４８Ｂ：フレーム凸部分　１４９：スペーサー　１５０：インターコネクタ　１５２：薄板部　１５２Ａ：環状部分　１５２Ｂ：周縁部分　１５４：インターコネクタ下面　１５４Ａ：インターコネクタ下平坦部分　１５４Ｂ：インターコネクタ凸部分　１５６：インターコネクタ上面　１５６Ａ：インターコネクタ上平坦部分　１５６Ｂ：インターコネクタ凹部分　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　１８０：フレーム上面　１８０Ａ：フレーム上平坦部分　１８０Ｂ：フレーム凹部分　４１０，４２０：溶接部　ＢＵ：突起部　Ｄ１：突出長さ　Ｄ２：深さ　Ｄ３：突出長さ　Ｄ４：深さ　Ｄ５：突出長さ　Ｄ６：深さ　ＦＧ：燃料ガス　ＦＯＧ：燃料オフガス　Ｈ１～Ｈ３：厚さ　Ｌ１：仮想直線　Ｍ１：第１の仮想平面　Ｍ２：第２の仮想平面　Ｍ３：第３の仮想平面　Ｍ４：第４の仮想平面　ＯＧ：酸化剤ガス　ＯＯＧ：酸化剤オフガス　ＳＰ：空間

Claims (10)

  1. 　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、
    　前記第１の方向に並べて配置され、導電性を有し、かつ、平板状の複数の導電性部材と、を備え、
    　前記複数の導電性部材は、
    　　前記第１の方向の一方側の第１の表面が、平坦状の第１の平坦部分と、前記第１の平坦部分より前記第１の表面の縁側に位置し、かつ、前記第１の平坦部分より前記第１の方向の前記一方側に突出する凸部分と、を含む第１の導電性部材と、
    　　前記第１の導電性部材に対して前記第１の方向の前記一方側に位置する第２の導電性部材であって、前記第１の導電性部材の前記第１の表面に対向する第２の表面が、平坦状の第２の平坦部分と、前記第１の導電性部材の前記凸部分と対向し、前記第２の平坦部分より前記第１の方向の前記一方側に窪んだ凹部分と、を含む第２の導電性部材と、を含んでおり、
    　前記第２の導電性部材の前記第１の方向の厚さは、前記第１の導電性部材の前記第１の方向の厚さより厚く、かつ、前記第２の導電性部材における前記第２の平坦部分からの前記凹部分の前記第１の方向の深さ寸法は、前記第１の導電性部材における前記第１の平坦部分からの前記凸部分の前記第１の方向の突出長さより大きい、
    　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、
    　前記第１の導電性部材の前記凸部分と前記第２の導電性部材の前記凹部分との間の前記第１の方向の距離は、前記第１の表面の縁側に向かうに連れて広がっている、
    　ことを特徴とする、電気化学反応セルスタック。
  3. 　請求項１または請求項２に記載の電気化学反応セルスタックにおいて、
    　前記複数の導電性部材は、
    　　前記第１の方向の一方側の第３の表面が、平坦状の第３の平坦部分と、前記第３の平坦部分より前記第３の表面の縁側に位置し、かつ、前記第３の平坦部分より前記第１の方向の前記一方側に突出する凸部分と、を含む第３の導電性部材と、
    　　前記第３の導電性部材に対して前記第１の方向の前記一方側に位置する第４の導電性部材であって、前記第３の導電性部材の前記第３の表面に対向する第４の表面が、平坦状の第４の平坦部分と、前記第３の導電性部材の前記凸部分と対向し、前記第４の平坦部分より前記第１の方向の前記一方側に窪んだ凹部分と、を含む第４の導電性部材と、を含んでおり、
    　　前記第２の導電性部材と前記第４の導電性部材とは、前記第１の方向の厚さが互いに異なり、かつ、前記第１の方向の厚さが厚いものほど、前記凹部分の前記第１の方向の深さ寸法が大きい、
    　ことを特徴とする、電気化学反応セルスタック。
  4. 　請求項１から請求項３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、
    　前記第２の導電性部材の前記第１の方向の厚さに対する、前記凹部分の前記第１の方向の深さ寸法の割合は、７％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。
  5. 　請求項１から請求項４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、
    　前記第１の導電性部材の前記第１の方向の厚さに対する、前記凸部分の前記第１の方向の突出長さの割合は、２％以下である、
    　ことを特徴とする、電気化学反応セルスタック。
  6. 　請求項１から請求項５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、
    　前記第１の導電性部材には、前記第１の方向に延びるガス流路が形成されており、
    　前記第１の表面の縁側は、前記第１の表面のうち、前記ガス流路に面する縁側である、
    　ことを特徴とする、電気化学反応セルスタック。
  7. 　請求項１から請求項６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、
    　前記電解質層は、固体酸化物を含む、
    　ことを特徴とする、電気化学反応セルスタック。
  8. 　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単セルと、
    　前記第１の方向に並べて配置され、導電性を有し、かつ、平板状の複数の導電性部材と、を備え、
    　前記複数の導電性部材は、
    　　貫通孔が形成され、前記貫通孔を取り囲む部分が前記単セルの周縁部と接合され、前記空気極に面する空気室と前記燃料極に面する燃料室とを区画するセパレータと、
    　　前記単セルの前記空気極および前記燃料極の一方側に配置されたインターコネクタと、
    　　前記セパレータと前記インターコネクタとの間に配置されたフレーム部材と、を含むインターコネクタ－電気化学反応単セル複合体において、
    　前記セパレータにおける前記フレーム部材側の第１の表面は、平坦状の第１の平坦部分と、前記第１の平坦部分より前記第１の表面の縁側に位置し、かつ、前記第１の平坦部分より前記フレーム部材側に突出する凸部分と、を含み、
    　前記フレーム部材における前記セパレータ側の第２の表面は、平坦状の第２の平坦部分と、前記セパレータの前記凸部分と対向し、前記第２の平坦部分より前記セパレータとは反対側に窪んだ凹部分と、を含み、
    　前記フレーム部材の前記第１の方向の厚さは、前記セパレータの前記第１の方向の厚さより厚く、かつ、前記フレーム部材における前記第２の平坦部分からの前記凹部分の前記第１の方向の深さ寸法は、前記セパレータにおける前記第１の平坦部分からの前記凸部分の前記第１の方向の突出長さより大きい、
    　ことを特徴とする、インターコネクタ－電気化学反応単セル複合体。
  9. 　請求項８に記載のインターコネクタ－電気化学反応単セル複合体において、
    　前記電解質層は、固体酸化物を含む、
    　ことを特徴とする、インターコネクタ－電気化学反応単セル複合体。
  10. 　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、前記第１の方向に並べて配置され、導電性を有し、かつ、平板状の複数の導電性部材と、を備える電気化学反応セルスタックの製造方法において、
    　プレス加工により、前記第１の方向の一方側の第１の表面が、平坦状の第１の平坦部分と、前記第１の平坦部分より前記第１の表面の縁側に位置し、かつ、前記第１の平坦部分より前記第１の方向の前記一方側に突出する凸部分と、を含み、前記第１の方向の他方側の第２の表面が、平坦状の第２の平坦部分と、前記第２の平坦部分より前記第１の方向の前記一方側に窪んだ凹部分と、を含む複数の導電性部材をそれぞれ準備する準備工程と、
    　前記各導電性部材について、前記第１の平坦部分からの前記凸部分の前記第１の方向の突出長さが短くなるように前記凸部分を加工する加工工程と、
    　互いに隣り合う２つの導電性部材の一方の前記第１の表面の前記凸部分と、他方の前記第２の表面の前記凹部分とが互いに対向するように、前記複数の導電性部材を前記第１の方向に並べて配置する配置工程と、を含むことを特徴とする、電気化学反応セルスタックの製造方法。
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