WO2021039251A1 - セルスタック装置、モジュールおよびモジュール収容装置 - Google Patents

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cell
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京セラ株式会社
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Definitions

  • the present disclosure relates to cell stack devices, modules and module accommodating devices.
  • a fuel cell composed of a plurality of fuel cell cells, which is one of the cells capable of obtaining electricity by using a fuel gas (hydrogen-containing gas) and an oxygen-containing gas (air) as next-generation energy.
  • Various cell stack devices have been proposed.
  • the cell stack device includes a cell stack, a holding member, and a positive electrode terminal.
  • the cell stack is composed of a plurality of cells stacked together.
  • the holding member holds the cell.
  • the positive electrode terminal functions as a positive electrode when the electric power generated by the cell stack is output to the outside. Further, the potential of the positive electrode terminal is equal to or lower than the potential of the holding member.
  • the module of the present disclosure is configured by accommodating the cell stack device described above in a storage container.
  • the module accommodating device of the present disclosure is configured by accommodating the module described above and an auxiliary machine for operating the module in an outer case.
  • FIG. 1A is a cross-sectional view showing an example of a cell according to an embodiment.
  • FIG. 1B is a side view of an example of the cell according to the embodiment as viewed from the air electrode side.
  • FIG. 1C is a side view of an example of the cell according to the embodiment as viewed from the interconnector side.
  • FIG. 2A is a perspective view showing an example of the cell stack device according to the embodiment.
  • FIG. 2B is a cross-sectional view taken along the line XX shown in FIG. 2A.
  • FIG. 2C is a top view showing an example of the cell stack device according to the embodiment.
  • FIG. 3A is a diagram showing an example of a power system including a cell stack device of a reference example.
  • FIG. 3B is a diagram showing an example of the magnitude relationship of the potentials of each portion in the cell stack device of the reference example.
  • FIG. 3C is a diagram for explaining a phenomenon that occurs in the cell stack device of the reference example.
  • FIG. 3D is a diagram for explaining a phenomenon that occurs in the cell stack device of the reference example.
  • FIG. 3E is a perspective view showing another example of the holding body.
  • FIG. 3F is a perspective view showing another example of the holding body.
  • FIG. 3G is an enlarged cross-sectional view of the joint between another example of the holding body and the cell (corresponding to FIGS. 3C and 3D).
  • FIG. 4A is a diagram showing an example of a power system including the cell stack device according to the embodiment.
  • FIG. 4A is a diagram showing an example of a power system including the cell stack device according to the embodiment.
  • FIG. 4B is a diagram showing the magnitude relationship of the potentials of each portion in the cell stack device according to the embodiment.
  • FIG. 5A is a diagram showing an example of a power system including the cell stack device according to the first modification of the embodiment.
  • FIG. 5B is a diagram showing the magnitude relationship of the potentials of each portion in the cell stack device according to the first modification of the embodiment.
  • FIG. 6 is an external perspective view showing an example of the module according to the embodiment.
  • FIG. 7 is an exploded perspective view schematically showing an example of the module accommodating device according to the embodiment.
  • FIG. 8 is a cross-sectional view showing the cell stack device according to the second modification of the embodiment.
  • FIG. 9 is an enlarged cross-sectional view showing the structure of the cell according to the second modification of the embodiment.
  • FIG. 10 is a diagram showing an example of a power system including the cell stack device according to the second modification of the embodiment.
  • FIG. 11 is a diagram showing another example of a power system including the cell stack device according to
  • FIG. 1A is a cross-sectional view showing an example of the cell 1 according to the embodiment
  • FIG. 1B is a side view of an example of the cell 1 according to the embodiment as viewed from the air electrode 5 side
  • FIG. 1C is a side view of the embodiment. It is a side view which saw an example of the cell 1 which concerns on the It should be noted that FIGS. 1A to 1C show an enlarged part of each configuration of the cell 1.
  • the cell 1 is a hollow flat plate type and has an elongated plate shape.
  • the shape of the entire cell 1 viewed from the side surface is, for example, a side length of 5 cm to 50 cm in the length direction L, and a length W in the width direction orthogonal to the length direction L. Is a rectangle of 1 cm to 10 cm.
  • the total thickness of the cell 1 (thickness direction T) is 1 mm to 5 mm.
  • the cell 1 includes a conductive support substrate 2, an element portion, and an interconnector 6.
  • the support substrate 2 is a columnar column having a pair of opposing first flat surfaces n1, a second flat surface n2, and a pair of arcuate side surfaces m connecting the first flat surface n1 and the second flat surface n2. ..
  • the element portion is provided on the first flat surface n1 of the support substrate 2.
  • Such an element unit has a fuel electrode 3, a solid electrolyte layer 4, and an air electrode 5.
  • the interconnector 6 is provided on the second flat surface n2 of the cell 1.
  • the air electrode 5 does not extend to the lower end of the cell 1.
  • the solid electrolyte layer 4 is exposed on the surface of the first flat surface n1.
  • the interconnector 6 may extend to the lower end of the cell 1.
  • the interconnector 6 and the solid electrolyte layer 4 are exposed on the surface.
  • the solid electrolyte layer 4 is exposed on the surface of the pair of arcuate side surfaces m of the cell 1. The interconnector 6 does not have to extend to the lower end of the cell 1.
  • the support substrate 2 has a gas flow path 2a through which gas flows.
  • FIG. 1A shows an example having six gas flow paths 2a extending along the length direction.
  • the support substrate 2 has gas permeability and allows fuel gas to permeate to the fuel electrode 3.
  • the support substrate 2 shown in FIG. 1A has conductivity.
  • the support substrate 2 can collect the electricity generated in the element portion via the interconnector 6.
  • the material of the support substrate 2 contains, for example, an iron group metal component and an inorganic oxide.
  • the iron group metal component may be Ni and / or NiO.
  • the inorganic oxide may be a specific rare earth element oxide.
  • the fuel electrode 3 can be formed from a porous conductive ceramic, for example , a ceramic containing ZrO 2 and Ni and / or NiO in which calcium oxide, magnesium oxide, or a rare earth element oxide is dissolved.
  • a ceramic containing ZrO 2 and Ni and / or NiO in which calcium oxide, magnesium oxide, or a rare earth element oxide is dissolved.
  • the rare earth element oxide such as Y 2 O 3 is used.
  • stabilized zirconia calcium oxide, magnesium oxide, or ZrO 2 to the oxide of the rare earth element in solid solution.
  • stabilized zirconia also includes partially stabilized zirconia.
  • the solid electrolyte layer 4 is an electrolyte and bridges ions between the fuel electrode 3 and the air electrode 5. At the same time, the solid electrolyte layer 4 has a gas blocking property and makes it difficult for a leak between the fuel gas and the oxygen-containing gas to occur.
  • Material of the solid electrolyte layer 4 is, for example, ZrO 2 which rare earth oxide 3-15 mol% was dissolved.
  • the rare earth element oxide such as Y 2 O 3 is used.
  • other materials may be used as the material of the solid electrolyte layer 4.
  • the material of the air electrode 5 is not particularly limited as long as it is generally used for the air electrode.
  • the material of the air electrode 5 may be, for example, a conductive ceramic such as a so-called ABO 3 type perovskite type oxide.
  • the material of the air electrode 5 may be, for example, a composite oxide in which Sr and La coexist at the A site.
  • a composite oxide La x Sr 1-x Co y Fe 1-y O 3, La x Sr 1-x MnO 3, La x Sr 1-x FeO 3, La x Sr 1-x CoO 3 and the like can be mentioned. Note that x is 0 ⁇ x ⁇ 1 and y is 0 ⁇ y ⁇ 1.
  • the air electrode 5 has gas permeability.
  • the open porosity of the air electrode 5 may be 20% or more, particularly in the range of 30% to 50%.
  • a lanthanum chromite-based perovskite-type oxide (LaCrO 3- based oxide), a lanthanum strontium titanium-based perovskite-type oxide (LaSrTIO 3- based oxide), or the like may be used. These materials are conductive and are neither reduced nor oxidized when they come into contact with fuel gases such as hydrogen-containing gases and oxygen-containing gases such as air.
  • the interconnector 6 is dense and makes it difficult for the fuel gas flowing through the gas flow path 2a formed in the support substrate 2 and the oxygen-containing gas flowing outside the support substrate 2 to leak.
  • the interconnector 6 may have a relative density of 93% or more, particularly 95% or more.
  • FIGS. 2A to 2C are perspective views showing an example of the cell stack device 10 according to the embodiment
  • FIG. 2B is a cross-sectional view taken along the line AA shown in FIG. 2A
  • FIG. 2C is a cell stack device according to the embodiment. It is a top view which shows an example of 10.
  • the cell stack device 10 includes a cell stack 11 having a plurality of cells 1 arranged (stacked) in the thickness direction T of the cells 1 (see FIG. 1A), and a fixing member 12.
  • the fixing member 12 has a fixing member 13 and a holding member 14.
  • the holding member 14 holds the cell 1.
  • the fixing member 13 fixes the cell 1 to the holding member 14.
  • the holding member 14 has a holding body 15 and a gas tank 16.
  • the holding body 15 and the gas tank 16 which are the holding members 14 are made of metal and have conductivity.
  • the holding body 15 has an insertion hole 15a into which the lower ends of the plurality of cells 1 are inserted.
  • the lower ends of the plurality of cells 1 and the inner walls of the insertion holes 15a are joined by a fixing material 13.
  • the gas tank 16 has an opening for supplying reaction gas to a plurality of cells 1 through the insertion holes 15a, and a concave groove 16a provided around the opening.
  • the outer peripheral end of the holding body 15 is joined to the gas tank 16 by the joining material 21 filled in the concave groove 16a of the gas tank 16.
  • the fuel gas is stored in the internal space formed by the holding body 15 which is the holding member 14 and the gas tank 16.
  • a gas flow pipe 20 is connected to the gas tank 16.
  • the fuel gas is supplied to the gas tank 16 through the gas flow pipe 20, and is supplied from the gas tank 16 to the gas flow path 2a (see FIG. 1A) inside the cell 1.
  • the fuel gas supplied to the gas tank 16 is generated by the reformer 82 (see FIG. 6) described later.
  • the hydrogen-rich fuel gas may be produced, for example, by steam reforming the raw material.
  • the fuel gas produced by steam reforming contains steam.
  • FIG. 2A includes two rows of cell stacks 11, two retainers 15, and a gas tank 16.
  • Each of the two rows of cell stacks 11 has a plurality of cells 1.
  • Each cell stack 11 is fixed to each holding body 15.
  • the gas tank 16 has two through holes on the upper surface.
  • Each holding body 15 is arranged in each through hole.
  • the internal space is formed by one gas tank 16 and two holding bodies 15.
  • the shape of the insertion hole 15a is, for example, an oval shape when viewed from above.
  • the length of the cell 1 in the arrangement direction, that is, the thickness direction T is larger than the distance between the two end current collecting members 17 located at both ends of the cell stack 11.
  • the width of the insertion hole 15a is, for example, larger than the length of the cell 1 in the width direction W (see FIG. 1A).
  • the joint portion between the inner wall of the insertion hole 15a and the lower end portion of the cell 1 is filled with the fixing material 13 and solidified.
  • the inner wall of the insertion hole 15a and the lower ends of the plurality of cells 1 are joined and fixed, respectively, and the lower ends of the cells 1 are joined and fixed to each other.
  • the gas flow path 2a of each cell 1 communicates with the internal space of the holding member 14 at the lower end portion.
  • the fixing material 13 and the bonding material 21 have oxide ion conductivity.
  • those having lower conductivity can be used.
  • a specific material of the fixing material 13 and the bonding material 21 amorphous glass or the like may be used, and in particular, crystallized glass or the like may be used.
  • the crystallized glass for example, SiO 2 -CaO-based, MgO-B 2 O 3 based, La 2 O 3 -B 2 O 3 -MgO based, La 2 O 3 -B 2 O 3 -ZnO system, SiO 2 it may be used any of materials such as -CaO-ZnO-based, may be especially a material of SiO 2 -MgO system.
  • a conductive member 18 for electrically connecting the adjacent cells 1 in series is interposed between the adjacent cells 1. More specifically, the space between the adjacent cells 1 is between the fuel pole 3 of one adjacent cell 1 and the air pole 5 of the other cell 1.
  • the end current collecting member 17 is connected to the outermost cell 1 in the arrangement direction of the plurality of cells 1.
  • the end current collecting member 17 is connected to a conductive portion 19 projecting to the outside of the cell stack 11.
  • the conductive portion 19 has a function of collecting electricity generated by the power generation of the cell 1 and drawing it out to the outside.
  • the end current collector 17 is not shown.
  • the conductive portion 19 of the cell stack device 10 is divided into a positive electrode terminal 19A, a negative electrode terminal 19B, and a connection terminal 19C.
  • the positive electrode terminal 19A functions as a positive electrode when the electric power generated by the cell stack 11 is output to the outside, and is electrically connected to the end current collecting member 17 on the positive electrode side of the cell stack 11A.
  • the negative electrode terminal 19B functions as a negative electrode when the electric power generated by the cell stack 11 is output to the outside, and is electrically connected to the end current collecting member 17 on the negative electrode side of the cell stack 11B.
  • connection terminal 19C electrically connects the negative electrode side end current collecting member 17 in the cell stack 11A and the positive electrode side end current collecting member 17 in the cell stack 11B.
  • FIG. 3A is a diagram showing an example of the power system 100 including the cell stack device 10 of the reference example
  • FIG. 3B is a diagram showing an example of the magnitude relationship of the potentials of each part in the cell stack device 10 of the reference example. is there.
  • FIGS. 3C and 3D are diagrams for explaining a phenomenon occurring in the cell stack device 10 of the reference example.
  • the power system 100 connects the cell stack device 10 to the PCS (Power Conditioning Subsystem) 101, and supplies the power generated by the cell stack device 10 to the grid power 102 via the PCS 101.
  • PCS Power Conditioning Subsystem
  • the PCS 101 converts the DC power generated by the cell stack device 10 into AC power, and supplies the AC power to the grid power 102. Therefore, both the positive electrode terminal 19A and the negative electrode terminal 19B of the cell stack device 10 are connected to the PCS 101.
  • the electromotive force of the cell stack device 10 is 2A (V)
  • the potential of the positive electrode terminal 19A is + A (V).
  • the potential of the negative electrode terminal 19B is ⁇ A (V).
  • the electromotive force of the cell stack device 10 is, that is, the electromotive force of the cell stack 11.
  • the holding member 14 made of metal and having conductivity is grounded in order to operate the cell stack device 10 stably.
  • the holding member 14 includes a holding body 15 and a gas tank 16. That is, the potential of the holding body 15 (holding member 14) is 0 (V).
  • the potential of the holding body 15 may be a potential slightly deviated from the potential just intermediate between the potential of the positive electrode terminal 19A and the potential of the negative electrode terminal 19B.
  • oxygen ions (O 2- ) in the oxide film formed on the surface of the retainer 15 are attracted to the cell 1 side, and metal ions (M) in the oxide film are attracted. + ) Is attracted to the holder 15 side. That is, a reduction reaction of the oxide film occurs at the interface between the fixing material 13 and the holding body 15.
  • the holding body 15 may be a flat plate-shaped holding body 15 as shown in FIG. 3E.
  • the internal space is formed by joining the gas tank 16 to the lower surface or the side surface of the flat plate-shaped holding body 15.
  • the holding body 15 may be a holding body 15 having a plurality of insertion holes 15a.
  • one cell 1 may be inserted into each of the plurality of insertion holes 15a of the holding body 15, or a plurality of cells 1 may be inserted into each of the plurality of insertion holes 15a of the holding body 15.
  • FIG. 3G is a cross-sectional view of a joint portion between the flat plate-shaped holding body 15 and the cell 1.
  • the holding body 15 may be integrally formed with the gas tank 16. Even in such a holding body 15, a gap C is formed between the fixing member 13 and the holding body 15.
  • FIG. 4A is a diagram showing an example of an electric power system 100 including the cell stack device 10 according to the embodiment
  • FIG. 4B is a diagram showing a magnitude relationship of potentials of each portion in the cell stack device 10 according to the embodiment. is there.
  • the positive electrode terminal 19A of the cell stack device 10 and the PCS 101 are connected to the ground potential 31 via the noise reduction unit 32. That is, in the cell stack device 10 according to the embodiment, the positive electrode terminal 19A is grounded by connecting the positive electrode terminal 19A to the ground potential 31.
  • the potential of the positive electrode terminal 19A can be set to 0 (V), which is the same as the potential of the holding body 15 (holding member 14).
  • the potential of the negative electrode terminal 19B is -2A (V).
  • the embodiment it is possible to reduce the loss of the oxide film on the surface of the retainer 15 at the interface with the fixing material 13. As a result, it is possible to prevent a gap C from being formed between the fixing member 13 and the holding body 15. That is, according to the embodiment, the durability of the cell stack device 10 can be improved.
  • the noise reducing unit 32 may be provided between the positive electrode terminal 19A and the ground potential 31.
  • the coil 32a and the resistor 32b are connected in series between the positive electrode terminal 19A and the ground potential 31, and the capacitor 32c is connected in parallel with the resistor 32b.
  • the noise reduction unit 32 between the positive electrode terminal 19A and the ground potential 31, noise contained in the DC power supplied from the cell stack device 10 can be reduced. Therefore, according to the embodiment, the DC power can be stably converted into the AC power in the PCS 101.
  • circuit configuration of the noise reduction unit 32 shown in FIG. 4A is just an example, and another circuit configuration can be adopted.
  • FIG. 5A is a diagram showing an example of the electric power system 100 including the cell stack device 10 according to the modification 1 of the embodiment
  • FIG. 5B is a diagram showing each part of the cell stack device 10 according to the modification 1 of the embodiment. It is a figure which shows the magnitude relation of electric potential.
  • the battery 33 is separately provided between the positive electrode terminal 19A and the ground potential 31, which is different from the embodiment.
  • the positive electrode of the battery 33 is connected to the ground potential 31 via the noise reduction unit 32. Further, the negative electrode of the battery 33 is connected to the positive electrode terminal 19A.
  • the oxide film on the surface of the retainer 15 at the interface with the fixing material 13 may grow due to the oxidation reaction, it is possible to reduce the loss of the oxide film. Therefore, according to the first modification, it is possible to prevent a gap C from being formed between the fixing member 13 and the holding body 15, so that the durability of the cell stack device 10 can be improved.
  • the battery 33 is an example of a negative voltage application unit that applies a negative voltage to the positive electrode terminal 19A. That is, the negative voltage applying portion is not limited to the battery 33, and may have any configuration as long as it can apply a negative voltage to the positive electrode terminal 19A with respect to the ground potential 31.
  • the noise reducing unit 32 may be provided between the positive electrode terminal 19A and the ground potential 31 as in the embodiment. As a result, noise included in the DC power supplied from the cell stack device 10 can be reduced, so that the PCS 101 can stably convert the DC power into AC power.
  • FIG. 6 is an external perspective view showing the module 80 according to the embodiment, in which the front surface and the rear surface which are a part of the storage container 81 are removed, and the cell stack device 10 of the fuel cell stored inside is taken out rearward. Is shown.
  • the module 80 includes a storage container 81 and a cell stack device 10 housed in the storage container 81.
  • a reformer 82 is arranged above the cell stack device 10.
  • the reformer 82 reforms raw fuels such as natural gas and kerosene to generate fuel gas, which is supplied to cell 1.
  • the raw fuel is supplied to the reformer 82 through the raw fuel supply pipe 83.
  • the reformer 82 may include a vaporizing unit 82a for vaporizing water and a reforming unit 82b.
  • the reforming unit 82b includes a reforming catalyst (not shown), and reforms the raw material fuel into fuel gas.
  • Such a reformer 82 can perform steam reforming, which is a highly efficient reforming reaction.
  • the fuel gas generated by the reformer 82 is supplied to the gas flow path 2a (see FIG. 1A) of the cell 1 through the gas flow pipe 20, the gas tank 16, and the fixing member 12.
  • the temperature inside the module 80 at the time of normal power generation becomes about 500 to 1000 ° C. due to the combustion of gas and the power generation of the cell 1.
  • the module 80 having high durability can be obtained by providing the cell stack device 10 which is less likely to generate a gap C and has high durability.
  • FIG. 7 is an exploded perspective view showing an example of the module accommodating device 90 according to the embodiment.
  • the module accommodating device 90 according to the embodiment includes an outer case, a module 80 shown in FIG. 6, and an auxiliary machine (not shown).
  • the auxiliary device operates the module 80.
  • the module 80 and accessories are housed in an outer case. In FIG. 7, a part of the configuration is omitted.
  • the outer case of the module accommodating device 90 shown in FIG. 7 has a support 91 and an outer plate 92.
  • the partition plate 93 divides the inside of the outer case into upper and lower parts.
  • the space above the partition plate 93 in the outer case is the module storage chamber 94 for accommodating the module 80, and the space below the partition plate 93 in the outer case is the supplement for accommodating the auxiliary machine for operating the module 80.
  • the auxiliary machine accommodated in the auxiliary machine accommodating chamber 95 is omitted.
  • the partition plate 93 has an air flow port 96 for flowing the air of the auxiliary machine accommodating chamber 95 to the module accommodating chamber 94 side.
  • the exterior plate 92 constituting the module accommodating chamber 94 has an exhaust port 97 for exhausting the air in the module accommodating chamber 94.
  • the module accommodating device 90 having high durability can be obtained by providing the module accommodating chamber 94 with a highly durable module 80.
  • a vertical stripe type cell stack device in which so-called “vertical stripe type” cells in which only one power generation element portion consisting of a fuel electrode, a solid electrolyte layer and an air electrode is provided on the surface of a support substrate is laminated is exemplified. ..
  • the present disclosure is a horizontal stripe type in which so-called “horizontal stripe type” cells in which power generation element portions are provided at a plurality of locations on the surface of a support substrate and are electrically connected between adjacent power generation element portions are laminated. It can be applied to cell stack devices.
  • a case where a hollow flat plate type support substrate is used is illustrated.
  • the present disclosure can also be applied to a cell stack device using a cylindrical support substrate. It can also be applied to a flat plate cell stacking device in which so-called "flat plate type" cells are stacked in the thickness direction.
  • the fuel electrode is provided on the support substrate and the air electrode is arranged on the surface of the cell.
  • the present disclosure can also be applied to a cell stacking device in which the air electrode is provided on the support substrate and the fuel electrode is arranged on the surface of the cell in the opposite arrangement.
  • the fuel cell, the fuel cell stack device, the fuel cell module, and the fuel cell device are shown as examples of the “cell”, the “cell stack device”, the “module”, and the “module accommodating device”.
  • Other examples may be an electrolytic cell, an electrolytic cell stacking device, an electrolytic module and an electrolytic device, respectively.
  • FIG. 8 is a cross-sectional view showing the cell stack device 200 according to the second modification of the embodiment.
  • the cell stack device 200 according to the second modification includes a cell stack 210 in which a plurality of plate-shaped cells 201 are stacked. Further, in the cell stack device 200 according to the second modification, the cell stack 210 is sandwiched between the end current collecting member 220 on the positive electrode side and the end current collecting member 221 on the negative electrode side.
  • the element unit 202 In the cell 201 of the modification 2, the element unit 202, the separator 203, the air electrode side frame 204, the fuel electrode side frame 205, the air electrode side current collector 206, the fuel electrode side current collector 207, and the intercom. It has a connector 208.
  • FIG. 9 is an enlarged cross-sectional view showing the structure of the cell 201 according to the second modification of the embodiment.
  • the element portion 202 of the modified example 2 has an air electrode 202a, a solid electrolyte layer 202b located on the lower surface of the air electrode 202a, and a fuel electrode 202c located on the lower surface of the solid electrolyte layer 202b. ..
  • the air pole 202a is located on the side of the element unit 202 in contact with the air pole side current collector 206
  • the fuel pole 202c is located on the side of the element unit 202 in contact with the fuel pole side current collector 207.
  • the separator 203 is a frame-shaped member having a through hole penetrating in the vertical direction near the center.
  • the material of the separator 203 may be, for example, a metal.
  • the peripheral portion of the through hole in the separator 203 faces the peripheral edge of the surface of the solid electrolyte layer 202b (see FIG. 9) on the side of the air electrode 202a (see FIG. 9).
  • the separator 203 is bonded to the solid electrolyte layer 202b at the opposite portion.
  • the separator 203 divides the air chamber 264 facing the air electrode 202a and the fuel chamber 265 facing the fuel electrode 202c (see FIG. 9), and one electrode side to the other electrode on the peripheral edge of the element portion 202. It is less likely that gas leaks to the side.
  • the air electrode side frame 204 is a frame-shaped member having a through hole penetrating in the vertical direction near the center.
  • the material of the air electrode side frame 204 may be an insulator such as mica.
  • the air electrode side frame 204 comes into contact with the peripheral edge of the surface of the separator 203 opposite to the side facing the solid electrolyte layer 202b and the peripheral edge of the surface of the interconnector 208 facing the air electrode 202a.
  • the air electrode side frame 204 in the cell 201 comes into contact with the end current collecting member 220.
  • the through hole of the air electrode side frame 204 constitutes an air chamber 264 facing the air electrode 202a. Further, the air electrode side frame 204 electrically insulates the interconnectors 208 adjacent to each other from each other.
  • the fuel electrode side frame 205 is a frame-shaped member having a through hole penetrating in the vertical direction near the center.
  • the material of the fuel electrode side frame 205 may be, for example, metal.
  • the through hole of the fuel electrode side frame 205 constitutes the fuel chamber 265 facing the fuel electrode 202c.
  • the fuel pole side frame 205 comes into contact with the peripheral edge of the surface of the separator 203 facing the solid electrolyte layer 202b and the peripheral edge of the surface of the interconnector 208 facing the fuel pole 202c.
  • the air electrode side current collector 206 is arranged in the air chamber 264.
  • the air electrode side current collector 206 is composed of a plurality of columnar conductive members arranged at predetermined intervals.
  • the material of the air electrode side current collector 206 may be, for example, stainless steel.
  • the air electrode side current collector 206 comes into contact with the surface of the air electrode 202a on the side opposite to the side facing the solid electrolyte layer 202b and the surface of the interconnector 208 on the side facing the air electrode 202a. Since the cell 201 located at the uppermost position in the cell stack 210 does not have the upper interconnector 208, the air electrode side current collector 206 in the cell 201 comes into contact with the end current collector 220.
  • the air electrode side current collector 206 electrically connects between the air electrode 202a and the interconnector 208, or between the air electrode 202a and the end current collector member 220.
  • the air electrode side current collector 206 and the interconnector 208 may be formed as an integral member.
  • the fuel electrode side current collector 207 is arranged in the fuel chamber 265.
  • the fuel electrode side current collector 207 may be composed of a plurality of columnar conductive members arranged at predetermined intervals.
  • the material of the fuel electrode side current collector 207 may be, for example, stainless steel.
  • the fuel electrode side current collector 207 may have, for example, an electrode facing portion 207a, an interconnector facing portion 207b, a connecting portion 207c, and a spacer 207d.
  • the electrode facing portion 207a faces the fuel electrode 202c of the element portion 202.
  • the interconnector facing portion 207b faces the interconnector 208 (or the end current collecting member 221).
  • the connecting portion 207c connects the electrode facing portion 207a and the interconnector facing portion 207b.
  • the electrode facing portion 207a, the interconnector facing portion 207b, and the connecting portion 207c may all be made of metal, or may be integrally formed of, for example.
  • the spacer 207d is located between the electrode facing portion 207a and the interconnector facing portion 207b.
  • the material of the spacer 207d may be, for example, mica.
  • the cell 201 having the fuel pole side current collector 207 as shown in FIG. 9 has electricity between the fuel pole 202c and the interconnector 208 (or the end current collector member 221) via the fuel pole side current collector 207. Good connection can be maintained.
  • the interconnector 208 is a flat plate-shaped conductive member.
  • the material of the interconnector 208 may be, for example, stainless steel.
  • the interconnector 208 ensures an electrical connection between adjacent cells 201. Further, the interconnector 208 makes it difficult for the reaction gas to be mixed between adjacent cells 201, that is, it is difficult for the gas to leak from one cell 201 side to the other cell 201 side. In the second modification, adjacent cells 201 share one interconnector 208.
  • the cell 201 in contact with the end current collecting member 220 or the end current collecting member 221 has the interconnector 208 because the end current collecting member 220 or the end current collecting member 221 has the function of the interconnector 208. I don't have it.
  • the positive electrode terminal 222 functions as a positive electrode when the electric power generated by the cell stack 210 is output to the outside, and is electrically connected to the end current collecting member 220 on the positive electrode side of the cell stack 210.
  • the negative electrode terminal 223 functions as a negative electrode when the electric power generated by the cell stack 210 is output to the outside, and is electrically connected to the end current collecting member 221 on the negative electrode side of the cell stack 210.
  • the cell stack device 200 has communication holes 261 and 262 that communicate the end current collecting member 220, the cell stack 210, and the end current collecting member 221.
  • the inside of the communication holes 261 and 262 is made of metal.
  • the bolt 231 is inserted.
  • a metal nut 232 is fitted to the bolt 231 exposed to the outside from the end current collecting member 220 and the end current collecting member 221, and a plurality of cells 201 are formed into the end current collecting member 220 and the end current collecting member. It is held between and between 221. That is, in the second modification, the bolt 231 and the nut 232 form a holding member 230 that holds a plurality of cells 201.
  • the fixing member 240 is located between the end current collecting member 220 and the holding member 230, and between the end current collecting member 220 and the holding member 230.
  • the fixing material 240 of the second modification may be made of the same material as the fixing material 13 of the embodiment, for example.
  • the fixing material 240 of the modified example 2 is not limited to the case where it is made of the same material as the fixing material 13 of the embodiment, and may be made of, for example, an insulating sheet.
  • Either the end current collector 220 or the end current collector 221 may have a screw hole.
  • the bolt 231 may be screwed into the screw hole.
  • the inner wall of the screw hole and the bolt 231 may be in direct contact with each other, or the fixing member 240 may be located between the inner wall of the screw hole and the bolt 231.
  • the bolt 231 is exposed to the outside from the end current collector member 221, and the metal nut 232 is fitted into the exposed bolt 231.
  • a fixing member 240 is located between the end current collector member 221 and the holding member 230.
  • a bolt having a flange portion may be used as the holding member 230.
  • the bolt having the flange portion is screwed into the screw hole of the end current collector member 220, and the fixing member 240 is located between the flange portion of the holding member 230 and the end current collector member 221.
  • the screw hole may penetrate the end current collector member 220, or may have a bottom portion without penetrating.
  • FIG. 10 is a diagram showing an example of a power system 100A including the cell stack device 200 according to the second modification of the embodiment. As shown in FIG. 10, in the power system 100A according to the second modification, the positive electrode terminal 222 of the cell stack device 200 and the PCS 101 are connected to the ground potential 31 via the noise reduction unit 32.
  • the positive electrode terminal 222 is grounded by being connected to the ground potential 31.
  • the potential of the positive electrode terminal 222 can be set to 0 (V), which is the same as the potential of the holding member 230.
  • the positive electrode terminal 222 and the end current collecting member 220 may be electrically connected to the holding member 230.
  • the potential of the negative electrode terminal 223 is -2A (V).
  • the potential difference between the positive electrode terminal 222 and the holding member 230 does not occur as in the embodiment, so that the reduction reaction at the interface between the fixing material 240 and the holding member 230 does not occur. can do.
  • the modified example 2 it is possible to reduce the loss of the oxide film on the surface of the holding member 230 at the interface with the fixing material 240. As a result, it is possible to prevent a gap from being formed between the fixing member 240 and the holding member 230. That is, according to the second modification, the durability of the cell stack device 200 can be improved.
  • the power system 100A including the cell stack device 200 according to the second modification is not limited to the example of FIG.
  • FIG. 11 is a diagram showing another example of the power system 100A including the cell stack device 200 according to the second modification of the embodiment.
  • the example of FIG. 11 differs from the example of FIG. 10 in that a battery 33 is separately provided between the positive electrode terminal 222 and the ground potential 31.
  • the positive electrode of the battery 33 is connected to the ground potential 31 via the noise reduction unit 32, and the negative electrode of the battery 33 is connected to the positive electrode terminal 222.
  • the oxidation reaction opposite to the reduction reaction can be generated at the interface between the fixing material 240 and the holding member 230, as in the modified example 1 described above. That is, in the example of FIG. 11, although the oxide film on the surface of the holding member 230 at the interface with the fixing material 240 may grow due to the oxidation reaction, it is possible to reduce the loss of the oxide film.
  • the noise reducing unit 32 may be provided between the positive electrode terminal 222 and the ground potential 31 as in the embodiment. As a result, noise included in the DC power supplied from the cell stack device 200 can be reduced, so that the PCS 101 can stably convert the DC power into AC power.
  • the communication hole 261 and the communication hole 262 of the holding member 230 may be, for example, a simple bolt hole through which a bolt for fixing the cell 201 is inserted.
  • the communication hole 261 may have a function as a gas supply manifold for supplying the reaction gas or the oxygen-containing gas to the plurality of cells 201.
  • the communication hole 262 may have a function as a gas discharge manifold for discharging the reaction gas or the oxygen-containing gas from the plurality of cells 201.
  • the communication hole 261 has a function of an oxygen supply manifold that supplies oxygen-containing gas to the plurality of cells 201, and the communication hole 262 discharges the oxygen-containing gas from the plurality of cells 201.
  • a case having a function of an oxygen discharge manifold will be described.
  • the oxygen-containing gas flowing through the oxygen supply manifold is supplied to the air chamber 264 from the communication hole 261 through a flow path (not shown) formed in the air electrode side frame 204. Further, the oxygen-containing gas discharged from the air chamber 264 flows into the communication hole 262 through a flow path (not shown) formed in the air electrode side frame 204.
  • a gas passage member 250 is located at the entrance of the communication hole 261.
  • the gas passage member 250 has a main body portion 251 and a branch portion 252, and is sandwiched between the end current collecting member 221 and the nut 232.
  • a gas passage member 270 is located at the outlet of the communication hole 262.
  • the gas passage member 270 has a main body portion 271 and a branch portion 272, and is sandwiched between the end current collector member 221 and the nut 232.
  • the cell stack device 200 is different from the communication holes 261 for supplying the oxygen-containing gas to the plurality of cells 201 and the communication holes 262 for discharging the oxygen-containing gas from the plurality of cells 201. It may have a communication hole.
  • the cell stack device 200 may have, for example, a communication hole that functions as a fuel supply manifold that supplies fuel gas to the plurality of cells 201 or a fuel discharge manifold that discharges the fuel gas from the plurality of cells 201. Further, the cell stack device 200 may have a communication hole that does not have a function of supplying and discharging gas.
  • the cell stack device 200 may have a communication hole through which the bolt 231 is not inserted, in addition to the communication hole through which the bolt 231 is inserted.
  • the communication hole through which the bolt 231 is not inserted may have the function of a gas supply manifold or a gas discharge manifold.
  • the example in which the cell stacks 11A and 11B in the cell stack device 10 are connected in series is shown, but the cell stacks 11A and 11B may be connected in parallel to form one battery. ..
  • the holding member 14 does not necessarily have to be grounded. Even in this case, by setting the potential of the positive electrode terminal 19A to be equal to or lower than the potential of the holding member 14, it is possible to prevent a gap C from being formed between the fixing material 13 and the holding body 15, and thus the durability of the cell stack device 10 Can be improved.
  • the cell stack device 10 (200) includes the cell stack 11 (210), the holding member 14 (230), and the positive electrode terminal 19A (222).
  • the cell stack 11 (210) is configured by stacking a plurality of cells 1 (201).
  • the holding member 14 (230) holds the cell 1 (201).
  • the positive electrode terminal 19A (222) functions as a positive electrode when the electric power generated by the cell stack 11 (210) is output to the outside. Further, the potential of the positive electrode terminal 19A (222) is equal to or lower than the potential of the holding member 14 (230). Thereby, the durability of the cell stack device 10 (200) can be improved.
  • the positive electrode terminal 19A (222) and the holding member 14 (230) have the same potential. Thereby, the durability of the cell stack device 10 (200) can be improved.
  • the potential of the positive electrode terminal 19A (222) is lower than the potential of the holding member 14 (230). Thereby, the durability of the cell stack device 10 (200) can be improved.
  • the positive electrode terminal 19A (222) is connected to the ground potential 31.
  • a noise reducing unit 32 for reducing noise is located between the positive electrode terminal 19A (222) and the ground potential 31.
  • the PCS 101 can stably convert DC power into AC power.
  • the module 80 according to the embodiment is configured by accommodating the cell stack device 10 (200) described above in the storage container 81. As a result, the module 80 has high durability.
  • the module accommodating device 90 is configured by accommodating the module 80 described above and an auxiliary machine for operating the module 80 in an outer case. As a result, the module accommodating device 90 having high durability can be obtained.

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Abstract

セルスタック装置は、セルスタックと、保持部材と、正極端子と、を備える。セルスタックは、複数個のセルが積層されて構成される。保持部材は、セルを保持する。正極端子は、セルスタックが発電した電力を外部に出力する場合に正極として機能する。また、正極端子の電位は、保持部材の電位以下である。

Description

セルスタック装置、モジュールおよびモジュール収容装置
　本開示は、セルスタック装置、モジュールおよびモジュール収容装置に関する。
　近年、次世代エネルギーとして、燃料ガス（水素含有ガス）と酸素含有ガス（空気）とを用いて電力を得ることができるセルの１種である燃料電池セルが複数配列されて構成される燃料電池セルスタック装置が種々提案されている。
　かかる燃料電池セルスタック装置では、たとえば、複数個の燃料電池セルの下端部が固定材で保持部材に接合されている（特許文献１参照）。
特開２０１３－１５７１９１号公報
　本開示の実施形態の一態様に係るセルスタック装置は、セルスタックと、保持部材と、正極端子と、を備える。セルスタックは、複数個のセルが積層されて構成される。保持部材は、前記セルを保持する。正極端子は、前記セルスタックが発電した電力を外部に出力する場合に正極として機能する。また、前記正極端子の電位は、前記保持部材の電位以下である。
　また、本開示のモジュールは、収納容器内に、上記に記載のセルスタック装置を収納して構成される。
　さらに、本開示のモジュール収容装置は、外装ケース内に、上記に記載のモジュールと、該モジュールの運転を行うための補機とを収容して構成される。
図１Ａは、実施形態に係るセルの一例を示す横断面図である。 図１Ｂは、実施形態に係るセルの一例を空気極側からみた側面図である。 図１Ｃは、実施形態に係るセルの一例をインターコネクタ側からみた側面図である。 図２Ａは、実施形態に係るセルスタック装置の一例を示す斜視図である。 図２Ｂは、図２Ａに示すＸ－Ｘ線の断面図である。 図２Ｃは、実施形態に係るセルスタック装置の一例を示す上面図である。 図３Ａは、参考例のセルスタック装置を含んだ電力システムの一例を示す図である。 図３Ｂは、参考例のセルスタック装置における各部位の電位の大小関係の一例を示す図である。 図３Ｃは、参考例のセルスタック装置内で生じる現象を説明するための図である。 図３Ｄは、参考例のセルスタック装置内で生じる現象を説明するための図である。 図３Ｅは、保持体の別の例を示す斜視図である。 図３Ｆは、保持体の別の例を示す斜視図である。 図３Ｇは、保持体の別の例とセルとの接合部を拡大した断面図である（図３Ｃ、図３Ｄに対応）。 図４Ａは、実施形態に係るセルスタック装置を含んだ電力システムの一例を示す図である。 図４Ｂは、実施形態に係るセルスタック装置における各部位の電位の大小関係を示す図である。 図５Ａは、実施形態の変形例１に係るセルスタック装置を含んだ電力システムの一例を示す図である。 図５Ｂは、実施形態の変形例１に係るセルスタック装置における各部位の電位の大小関係を示す図である。 図６は、実施形態に係るモジュールの一例を示す外観斜視図である。 図７は、実施形態に係るモジュール収容装置の一例を概略的に示す分解斜視図である。 図８は、実施形態の変形例２に係るセルスタック装置を示す断面図である。 図９は、実施形態の変形例２に係るセルの構造を示す拡大断面図である。 図１０は、実施形態の変形例２に係るセルスタック装置を含んだ電力システムの一例を示す図である。 図１１は、実施形態の変形例２に係るセルスタック装置を含んだ電力システムの別の一例を示す図である。
　以下、添付図面を参照して、本願の開示するセルスタック装置、モジュールおよびモジュール収容装置の実施形態を詳細に説明する。なお、以下に示す実施形態によりこの開示が限定されるものではない。
　また、図面は模式的なものであり、各要素の寸法の関係、各要素の比率などは、現実と異なる場合があることに留意する必要がある。さらに、図面の相互間においても、互いの寸法の関係、比率などが異なる部分が含まれている場合がある。
＜セルの構成＞
　まず、図１Ａ～図１Ｃを参照しながら、実施形態に係るセルスタック装置を構成するセルとして、固体酸化物形の燃料電池セルの例を用いて説明する。
　図１Ａは、実施形態に係るセル１の一例を示す横断面図であり、図１Ｂは、実施形態に係るセル１の一例を空気極５側からみた側面図であり、図１Ｃは、実施形態に係るセル１の一例をインターコネクタ６側からみた側面図である。なお、図１Ａ～図１Ｃは、セル１の各構成の一部を拡大して示している。
　図１Ａ～図１Ｃに示す例において、セル１は中空平板型で、細長い板状である。図１Ｂに示すように、セル１の全体を側面から見た形状は、たとえば、長さ方向Ｌの辺の長さが５ｃｍ～５０ｃｍで、この長さ方向Ｌに直交する幅方向Ｗの長さが１ｃｍ～１０ｃｍの長方形である。このセル１の全体の厚さ（厚み方向Ｔ）は１ｍｍ～５ｍｍである。
　図１Ａに示すように、セル１は、導電性の支持基板２と、素子部と、インターコネクタ６とを備えている。支持基板２は、一対の対向する第１平坦面ｎ１、第２平坦面ｎ２、およびかかる第１平坦面ｎ１と第２平坦面ｎ２とを接続する一対の円弧状の側面ｍを有する柱状である。
　素子部は、支持基板２の第１平坦面ｎ１上に設けられている。かかる素子部は、燃料極３と、固体電解質層４と、空気極５とを有している。また、図１Ａに示す例では、セル１の第２平坦面ｎ２上にインターコネクタ６が設けられている。
　また、図１Ｂに示すように、空気極５はセル１の下端まで延びていない。セル１の下端部では、固体電解質層４のみが第１平坦面ｎ１の表面に露出している。また、図１Ｃに示すように、インターコネクタ６がセル１の下端まで延びていてもよい。セル１の下端部では、インターコネクタ６および固体電解質層４が表面に露出している。なお、図１Ａに示すように、セル１の一対の円弧状の側面ｍにおける表面では、固体電解質層４が露出している。インターコネクタ６は、セル１の下端まで延びていなくてもよい。
　以下、セル１を構成する各構成部材について説明する。
　支持基板２は、ガスが流れるガス流路２ａを内部に有している。図１Ａにおいては、長さ方向に沿って延びる６つのガス流路２ａを有する例を示している。支持基板２は、ガス透過性を有し、燃料ガスを燃料極３まで透過させる。図１Ａに示す支持基板２は、導電性を有する。支持基板２は、素子部で発生した電気を、インターコネクタ６を介して集電することができる。
　支持基板２の材料は、たとえば、鉄族金属成分および無機酸化物を含む。たとえば、鉄族金属成分はＮｉおよび／またはＮｉＯであってもよい。たとえば、無機酸化物は特定の希土類元素酸化物であってもよい。
　燃料極３の材料には、一般的に公知のものを使用することができる。燃料極３は、多孔質の導電性セラミックス、たとえば酸化カルシウム、酸化マグネシウム、または希土類元素酸化物が固溶しているＺｒＯ２とＮｉおよび／またはＮｉＯとを含むセラミックスから形成することができる。この希土類元素酸化物としては、たとえば、Ｙ２Ｏ３などが用いられる。以下、酸化カルシウム、酸化マグネシウム、または希土類元素酸化物が固溶しているＺｒＯ２を安定化ジルコニアと称する。本開示において、安定化ジルコニアは、部分安定化ジルコニアも含む。
　固体電解質層４は、電解質であり、燃料極３と空気極５との間のイオンの橋渡しをする。同時に、固体電解質層４は、ガス遮断性を有し、燃料ガスと酸素含有ガスとのリークを生じ難くする。
　固体電解質層４の材料は、たとえば、３～１５モル％の希土類元素酸化物が固溶したＺｒＯ２である。この希土類元素酸化物としては、たとえば、Ｙ２Ｏ３などが用いられる。なお、上記特性を有する限りにおいては、固体電解質層４の材料に他の材料などを用いてもよい。
　空気極５の材料は、一般的に空気極に用いられるものであれば特に制限はない。空気極５の材料は、たとえば、いわゆるＡＢＯ３型のペロブスカイト型酸化物などの導電性セラミックスでもよい。
　空気極５の材料は、たとえば、ＡサイトにＳｒとＬａが共存する複合酸化物であってもよい。このような複合酸化物の例としては、ＬａｘＳｒ１－ｘＣｏｙＦｅ１－ｙＯ３、ＬａｘＳｒ１－ｘＭｎＯ３、ＬａｘＳｒ１－ｘＦｅＯ３、ＬａｘＳｒ１－ｘＣｏＯ３などが挙げられる。なお、ｘは０＜ｘ＜１、ｙは０＜ｙ＜１である。
　また、空気極５は、ガス透過性を有している。空気極５の開気孔率は２０％以上、特に３０％～５０％の範囲であってもよい。
　インターコネクタ６の材料には、ランタンクロマイト系のペロブスカイト型酸化物（ＬａＣｒＯ３系酸化物）、ランタンストロンチウムチタン系のペロブスカイト型酸化物（ＬａＳｒＴｉＯ３系酸化物）などを用いてもよい。これらの材料は、導電性を有し、かつ水素含有ガスなどの燃料ガス、および空気などの酸素含有ガスと接触しても還元も酸化もされない。
　また、インターコネクタ６は、緻密質であり、支持基板２に形成されたガス流路２ａを流通する燃料ガス、および支持基板２の外側を流通する酸素含有ガスのリークを生じ難くする。インターコネクタ６は、９３％以上、特に９５％以上の相対密度を有していてもよい。
＜セルスタック装置の構成＞
　次に、上述したセル１を用いた本実施形態に係るセルスタック装置１０について、図２Ａ～図２Ｃを参照しながら説明する。図２Ａは、実施形態に係るセルスタック装置１０の一例を示す斜視図であり、図２Ｂは、図２Ａに示すＡ－Ａ線の断面図であり、図２Ｃは、実施形態に係るセルスタック装置１０の一例を示す上面図である。
　図２Ａに示すように、セルスタック装置１０は、セル１の厚み方向Ｔ（図１Ａ参照）に配列（積層）された複数個のセル１を有するセルスタック１１と、固定部材１２とを備える。
　固定部材１２は、固定材１３と、保持部材１４とを有する。保持部材１４は、セル１を保持する。固定材１３は、セル１を保持部材１４に固定する。また、保持部材１４は、保持体１５と、ガスタンク１６とを有する。保持部材１４である保持体１５およびガスタンク１６は、金属製であり導電性を有している。
　図２Ｂに示すように、保持体１５は、複数個のセル１の下端部が挿入される挿入孔１５ａを有している。複数個のセル１の下端部と挿入孔１５ａの内壁とは、固定材１３で接合されている。
　ガスタンク１６は、挿入孔１５ａを介して複数個のセル１に反応ガスを供給するための開口部と、かかる開口部の周囲に設けられた凹溝１６ａとを有する。保持体１５の外周の端部は、ガスタンク１６の凹溝１６ａに充填された接合材２１により、ガスタンク１６と接合されている。
　図２Ａに示す例では、保持部材１４である保持体１５とガスタンク１６とで形成される内部空間に燃料ガスが貯留される。ガスタンク１６にはガス流通管２０が接続されている。燃料ガスは、このガス流通管２０を通してガスタンク１６に供給され、ガスタンク１６からセル１の内部のガス流路２ａ（図１Ａ参照）に供給される。ガスタンク１６に供給される燃料ガスは、後述する改質器８２（図６参照）で生成される。
　水素リッチな燃料ガスは、たとえば原燃料を水蒸気改質することにより生成してもよい。水蒸気改質により生成された燃料ガスは、水蒸気を含む。
　図２Ａに示す例は、２列のセルスタック１１、２つの保持体１５、及びガスタンク１６を備えている。２列のセルスタック１１は、それぞれ複数個のセル１を有する。各セルスタック１１は、各保持体１５に固定されている。ガスタンク１６は上面に２つの貫通孔を有している。各貫通孔には、各保持体１５が配置されている。内部空間は、１つのガスタンク１６と、２つの保持体１５とで形成される。
　挿入孔１５ａの形状は、たとえば、上面視で長円形状である。挿入孔１５ａは、たとえば、セル１の配列方向すなわち厚み方向Ｔの長さが、セルスタック１１の両端に位置する２つの端部集電部材１７の間の距離よりも大きい。挿入孔１５ａの幅は、たとえば、セル１の幅方向Ｗ（図１Ａ参照）の長さよりも大きい。
　図２Ａに示すように、挿入孔１５ａの内壁とセル１の下端部との接合部には、固定材１３が充填され、固化されている。これにより、挿入孔１５ａの内壁と複数個のセル１の下端部とがそれぞれ接合・固定され、また、セル１の下端部同士が接合・固定されている。各セル１のガス流路２ａは、下端部で保持部材１４の内部空間と連通している。
　固定材１３および接合材２１は、酸化物イオン伝導性を有している。なお、固定材１３および接合材２１は、さらに導電性が低いものを用いることができる。固定材１３および接合材２１の具体的な材料としては、非晶質ガラスなどを用いてもよく、特に結晶化ガラスなどを用いてもよい。
　結晶化ガラスとしては、たとえば、ＳｉＯ２－ＣａＯ系、ＭｇＯ－Ｂ２Ｏ３系、Ｌａ２Ｏ３－Ｂ２Ｏ３－ＭｇＯ系、Ｌａ２Ｏ３－Ｂ２Ｏ３－ＺｎＯ系、ＳｉＯ２－ＣａＯ－ＺｎＯ系などの材料のいずれかを用いてもよく、特にＳｉＯ２－ＭｇＯ系の材料を用いてもよい。
　また、図２Ｂに示すように、隣接するセル１の間には、隣接するセル１の間を電気的に直列に接続するための導電部材１８が介在している。隣接するセル１の間とは、より詳細には、隣接する一方のセル１の燃料極３ともう一方のセル１の空気極５との間である。
　また、図２Ｂに示すように、複数個のセル１の配列方向における最も外側に位置するセル１に、端部集電部材１７が接続されている。端部集電部材１７は、セルスタック１１の外側に突出する導電部１９に接続されている。導電部１９は、セル１の発電により生じた電気を集電して外部に引き出す機能を有する。なお、図２Ａでは、端部集電部材１７の図示を省略している。
　また、図２Ｃに示すように、セルスタック装置１０は、２つのセルスタック１１Ａ、１１Ｂが直列に接続され、一つの電池として機能する。そのため、セルスタック装置１０の導電部１９は、正極端子１９Ａと、負極端子１９Ｂと、接続端子１９Ｃとに区別される。
　正極端子１９Ａは、セルスタック１１が発電した電力を外部に出力する場合に正極として機能し、セルスタック１１Ａにおける正極側の端部集電部材１７に電気的に接続される。負極端子１９Ｂは、セルスタック１１が発電した電力を外部に出力する場合に負極として機能し、セルスタック１１Ｂにおける負極側の端部集電部材１７に電気的に接続される。
　接続端子１９Ｃは、セルスタック１１Ａにおける負極側の端部集電部材１７と、セルスタック１１Ｂにおける正極側の端部集電部材１７とを電気的に接続する。
＜参考例＞
　図３Ａ～図３Ｇに示す参考例について説明する。図３Ａは、参考例のセルスタック装置１０を含んだ電力システム１００の一例を示す図であり、図３Ｂは、参考例のセルスタック装置１０における各部位の電位の大小関係の一例を示す図である。また、図３Ｃおよび図３Ｄは、参考例のセルスタック装置１０内で生じる現象を説明するための図である。
　図３Ａに示すように、電力システム１００は、セルスタック装置１０をＰＣＳ（Power　Conditioning　Subsystem）１０１に接続し、かかるＰＣＳ１０１を介してセルスタック装置１０で発電した電力を系統電力１０２に供給する。
　具体的には、ＰＣＳ１０１は、セルスタック装置１０で発電した直流電力を交流電力に変換し、かかる交流電力を系統電力１０２に供給する。したがって、ＰＣＳ１０１には、セルスタック装置１０の正極端子１９Ａと負極端子１９Ｂとがいずれも接続される。
　そして、図３Ａに示した電力システム１００では、図３Ｂに示すように、セルスタック装置１０の起電力を２Ａ（Ｖ）とした場合、正極端子１９Ａの電位は＋Ａ（Ｖ）となっており、負極端子１９Ｂの電位は－Ａ（Ｖ）となっている。セルスタック装置１０の起電力とは、すなわち、セルスタック１１の起電力である。
　また、金属製であり導電性を有する保持部材１４は、セルスタック装置１０を安定して動作させるため、接地されている。保持部材１４は、保持体１５およびガスタンク１６を含む。すなわち、保持体１５（保持部材１４）の電位は、０（Ｖ）である。なお、保持体１５の電位は、正極端子１９Ａの電位と負極端子１９Ｂの電位との丁度中間の電位から少しずれた電位となる場合もある。
　このような電位の大小関係により、図３Ｃに示すように、ほぼ＋Ａ（Ｖ）の電位である正極端子１９Ａ近傍のセル１と、０（Ｖ）の電位である保持体１５との間には電位差が生じる。
　そして、かかる電位差により、図３Ｃに示すように、保持体１５の表面に形成される酸化皮膜内の酸素イオン（Ｏ２－）はセル１側に引き寄せられ、かかる酸化皮膜内の金属イオン（Ｍ＋）は保持体１５側に引き寄せられる。すなわち、固定材１３と保持体１５との界面で、酸化皮膜の還元反応が発生する。
　これにより、固定材１３との界面における保持体１５表面の酸化皮膜が欠損してしまうことから、図３Ｄに示すように、かかる欠損によって固定材１３と保持体１５との間に隙間Ｃが生じる。かかる隙間Ｃの発生現象は、電位差が大きい正極端子１９Ａ近傍のセル１と保持体１５との間で生じやすく、かかる隙間Ｃが発生することによって、セルスタック装置１０の耐久性が低下する恐れがある。
　なお、保持体１５は、図３Ｅに示すような平板状の保持体１５であってもよい。この場合には、例えばガスタンク１６を平板状である保持体１５の下面または側面に接合することによって内部空間が形成される。また、保持体１５は、図３Ｆに示すように、複数の挿入孔１５ａを有する保持体１５であってもよい。この場合、保持体１５の複数の挿入孔１５ａにそれぞれにセル１が１つずつ挿入されていてもよいし、保持体１５の複数の挿入孔１５ａのそれぞれにセル１が複数個ずつ挿入されていてもよい。図３Ｇは、平板状の保持体１５とセル１との接合部の断面図である。また、保持体１５がガスタンク１６と一体で構成されている場合もある。このような保持体１５においても、固定材１３と保持体１５との間に隙間Ｃが生じる。
＜実施形態＞
　つづいて、実施形態に係るセルスタック装置１０について、図４Ａおよび図４Ｂを参照しながら説明する。図４Ａは、実施形態に係るセルスタック装置１０を含んだ電力システム１００の一例を示す図であり、図４Ｂは、実施形態に係るセルスタック装置１０における各部位の電位の大小関係を示す図である。
　図４Ａに示すように、実施形態に係る電力システム１００では、セルスタック装置１０の正極端子１９ＡとＰＣＳ１０１との間が、ノイズ低減部３２を介して接地電位３１に接続されている。すなわち、実施形態に係るセルスタック装置１０では、正極端子１９Ａが接地電位３１に接続されることにより、正極端子１９Ａが接地されている。
　これにより、図４Ｂに示すように、正極端子１９Ａの電位を、保持体１５（保持部材１４）の電位と同じ０（Ｖ）にすることができる。なおこの場合、負極端子１９Ｂの電位は－２Ａ（Ｖ）となる。
　すなわち、実施形態では、上記の参考例で説明した正極端子１９Ａ近傍のセル１と保持体１５との間の電位差が生じなくなることから、固定材１３と保持体１５との界面における還元反応を生じさせないようにすることができる。
　したがって、実施形態によれば、固定材１３との界面における保持体１５表面の酸化皮膜が欠損することを低減できる。その結果、固定材１３と保持体１５との間に隙間Ｃが生じ難くすることができる。すなわち、実施形態によれば、セルスタック装置１０の耐久性を向上させることができる。
　また、実施形態では、正極端子１９Ａと接地電位３１との間に、ノイズ低減部３２を有してもよい。ノイズ低減部３２は、たとえば、コイル３２ａと抵抗３２ｂとが正極端子１９Ａと接地電位３１との間で直列に接続されるとともに、コンデンサ３２ｃが抵抗３２ｂに並列に接続される。
　実施形態では、かかるノイズ低減部３２を正極端子１９Ａと接地電位３１との間に有することにより、セルスタック装置１０から供給される直流電力に含まれるノイズを低減することができる。したがって、実施形態によれば、ＰＣＳ１０１において安定して直流電力を交流電力に変換することができる。
　なお、図４Ａに示したノイズ低減部３２の回路構成はあくまで一例であり、別の回路構成を採用することも可能である。
＜変形例１＞
　つづいて、実施形態の変形例１に係るセルスタック装置１０について、図５Ａおよび図５Ｂを参照しながら説明する。図５Ａは、実施形態の変形例１に係るセルスタック装置１０を含んだ電力システム１００の一例を示す図であり、図５Ｂは、実施形態の変形例１に係るセルスタック装置１０における各部位の電位の大小関係を示す図である。
　かかる変形例１では、正極端子１９Ａと接地電位３１との間に別途電池３３を有する点が、実施形態と異なる。かかる電池３３の正極は、ノイズ低減部３２を介して接地電位３１に接続される。また、電池３３の負極は、正極端子１９Ａに接続される。
　そして、図５Ｂに示すように、かかる電池３３の起電力をＢ（Ｖ）とした場合、正極端子１９Ａの電位を、保持体１５（保持部材１４）の電位０（Ｖ）よりも低い－Ｂ（Ｖ）にすることができる。なおこの場合、負極端子１９Ｂの電位は－Ｂ－２Ａ（Ｖ）となる。
　すなわち、変形例１では、上記の参考例で説明した電位差とは逆の電位差を生じさせることができることから、固定材１３と保持体１５との界面において、還元反応とは逆の酸化反応を生じさせることができる。
　これにより、固定材１３との界面における保持体１５表面の酸化皮膜が酸化反応により成長することはあっても、かかる酸化皮膜が欠損することを低減することができる。したがって、変形例１によれば、固定材１３と保持体１５との間に隙間Ｃが生じ難くすることができることから、セルスタック装置１０の耐久性を向上させることができる。
　なお、電池３３は、正極端子１９Ａに負電圧を印加する負電圧印加部の一例である。すなわち、かかる負電圧印加部は電池３３に限られず、接地電位３１に対して正極端子１９Ａに負電圧を印加することができるものであれば、どのような構成であってもよい。
　また、変形例１では、実施形態のように、正極端子１９Ａと接地電位３１との間にノイズ低減部３２を有してもよい。これにより、セルスタック装置１０から供給される直流電力に含まれるノイズを低減することができることから、ＰＣＳ１０１において安定して直流電力を交流電力に変換することができる。
＜モジュール＞
　次に、上述したセルスタック装置１０を用いた本開示の実施形態に係るモジュール８０について、図６を用いて説明する。図６は、実施形態に係るモジュール８０を示す外観斜視図であり、収納容器８１の一部である前面及び後面を取り外し、内部に収納される燃料電池のセルスタック装置１０を後方に取り出した状態を示している。
　図６に示すように、モジュール８０は、収納容器８１、及び収納容器８１内に収納されたセルスタック装置１０を備えている。セルスタック装置１０の上方には、改質器８２が配置されている。
　かかる改質器８２は、天然ガス、灯油などの原燃料を改質して燃料ガスを生成し、セル１に供給する。原燃料は、原燃料供給管８３を通じて改質器８２に供給される。なお、改質器８２は、水を気化させる気化部８２ａと、改質部８２ｂとを備えていてもよい。改質部８２ｂは、図示しない改質触媒を備えており、原燃料を燃料ガスに改質する。このような改質器８２は、効率の高い改質反応である水蒸気改質を行うことができる。
　そして、改質器８２で生成された燃料ガスは、ガス流通管２０、ガスタンク１６、及び固定部材１２を通じて、セル１のガス流路２ａ（図１Ａ参照）に供給される。
　また、上述の構成のモジュール８０では、ガスの燃焼及びセル１の発電に伴い、通常発電時におけるモジュール８０内の温度が５００～１０００℃程度となる。
　このようなモジュール８０においては、上述したように、隙間Ｃが発生し難く、耐久性が高いセルスタック装置１０を備えることにより、耐久性が高いモジュール８０とすることができる。
＜モジュール収容装置＞
　図７は、実施形態に係るモジュール収容装置９０の一例を示す分解斜視図である。実施形態に係るモジュール収容装置９０は、外装ケースと、図６で示したモジュール８０と、図示しない補機と、を備えている。補器は、モジュール８０の運転を行う。モジュール８０及び補器は、外装ケース内に収容されている。なお、図７においては一部構成を省略して示している。
　図７に示すモジュール収容装置９０の外装ケースは、支柱９１と外装板９２とを有する。仕切板９３は、外装ケース内を上下に区画している。外装ケース内の仕切板９３より上側の空間は、モジュール８０を収容するモジュール収容室９４であり、外装ケース内の仕切板９３より下側の空間は、モジュール８０を運転する補機を収容する補機収容室９５である。なお、図７では、補機収容室９５に収容する補機を省略して示している。
　また、仕切板９３は、補機収容室９５の空気をモジュール収容室９４側に流すための空気流通口９６を有している。モジュール収容室９４を構成する外装板９２は、モジュール収容室９４内の空気を排気するための排気口９７を有している。
　このようなモジュール収容装置９０においては、上述したように、耐久性が高いモジュール８０をモジュール収容室９４に備えていることにより、耐久性が高いモジュール収容装置９０とすることができる。
　以上、本開示について詳細に説明したが、本開示は上述の実施の形態に限定されるものではなく、本開示の要旨を逸脱しない範囲内において、種々の変更、改良等が可能である。
　上記の実施形態では、支持基板の表面に燃料極、固体電解質層および空気極から成る発電素子部が１つのみ設けられた所謂「縦縞型」のセルを積層した縦縞型セルスタック装置を例示した。本開示は、支持基板の表面の互いに離れた複数個所にて発電素子部がそれぞれ設けられ、隣り合う発電素子部の間が電気的に接続された所謂「横縞型」のセルを積層した横縞型セルスタック装置に適用することができる。
　また、上記の実施形態では、中空平板型の支持基板を用いた場合を例示した。本開示は、円筒型の支持基板を用いたセルスタック装置に適用することもできる。また、所謂「平板型」のセルを厚み方向に積層した平板型セルスタック装置に適用することもできる。
　また、上記の実施形態では、支持基板上に燃料極が設けられ、空気極がセルの表面に配置された例を示した。本開示は、これとは逆の配置、すなわち支持基板上に空気極が設けられ、燃料極がセルの表面に配置されたセルスタック装置に適用することもできる。
　また、上記実施形態では、「セル」、「セルスタック装置」、「モジュール」および「モジュール収容装置」の一例として燃料電池セル、燃料電池セルスタック装置、燃料電池モジュールおよび燃料電池装置を示したが、他の例としてはそれぞれ、電解セル、電解セルスタック装置、電解モジュールおよび電解装置であってもよい。
　図８は、実施形態の変形例２に係るセルスタック装置２００を示す断面図である。図８に示すように、変形例２に係るセルスタック装置２００は、複数の板状のセル２０１を積層したセルスタック２１０を備えている。また、変形例２に係るセルスタック装置２００において、セルスタック２１０は、正極側の端部集電部材２２０と負極側の端部集電部材２２１との間に挟まれている。
　変形例２のセル２０１は、素子部２０２と、セパレータ２０３と、空気極側フレーム２０４と、燃料極側フレーム２０５と、空気極側集電体２０６と、燃料極側集電体２０７と、インターコネクタ２０８とを有する。
　図９は、実施形態の変形例２に係るセル２０１の構造を示す拡大断面図である。図９に示すように、変形例２の素子部２０２は、空気極２０２ａと、空気極２０２ａの下面に位置する固体電解質層２０２ｂと、固体電解質層２０２ｂの下面に位置する燃料極２０２ｃとを有する。空気極２０２ａは、素子部２０２の空気極側集電体２０６に接する側に位置し、燃料極２０２ｃは、素子部２０２の燃料極側集電体２０７に接する側に位置している。
　図８の説明に戻る。セパレータ２０３は、中央付近に上下方向に貫通する貫通孔を有するフレーム状の部材である。セパレータ２０３の材料は、たとえば、金属であってもよい。セパレータ２０３における貫通孔の周囲部分は、固体電解質層２０２ｂ（図９参照）における空気極２０２ａ（図９参照）の側の表面の周縁部に対向する。セパレータ２０３は、この対向した部位で固体電解質層２０２ｂに接合される。
　かかるセパレータ２０３によって、空気極２０２ａに面する空気室２６４と燃料極２０２ｃ（図９参照）に面する燃料室２６５とが区画され、素子部２０２の周縁部における一方の電極側からもう一方の電極側へのガスのリークが生じ難くなる。
　空気極側フレーム２０４は、中央付近に上下方向に貫通する貫通孔を有するフレーム状の部材である。空気極側フレーム２０４の材料は、たとえば、マイカなどの絶縁体であってもよい。空気極側フレーム２０４は、セパレータ２０３における固体電解質層２０２ｂ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２０８における空気極２０２ａに対向する側の表面の周縁部とに接触する。
　なお、セルスタック２１０においてもっとも上方に位置するセル２０１は、上側のインターコネクタ２０８を備えていないため、かかるセル２０１における空気極側フレーム２０４は、端部集電部材２２０に接触する。
　空気極側フレーム２０４の貫通孔は、空気極２０２ａに面する空気室２６４を構成する。また、空気極側フレーム２０４によって、互いに隣接するインターコネクタ２０８同士が電気的に絶縁される。
　燃料極側フレーム２０５は、中央付近に上下方向に貫通する貫通孔を有するフレーム状の部材である。燃料極側フレーム２０５の材料は、たとえば、金属であってもよい。燃料極側フレーム２０５の貫通孔は、燃料極２０２ｃに面する燃料室２６５を構成する。
　燃料極側フレーム２０５は、セパレータ２０３における固体電解質層２０２ｂに対向する側の表面の周縁部と、インターコネクタ２０８における燃料極２０２ｃに対向する側の表面の周縁部とに接触する。
　空気極側集電体２０６は、空気室２６４内に配置される。空気極側集電体２０６は、所定の間隔をあけて並べられた複数の柱状の導電性部材で構成される。空気極側集電体２０６の材料は、たとえば、ステンレスであってもよい。
　空気極側集電体２０６は、空気極２０２ａにおける固体電解質層２０２ｂに対向する側とは反対側の表面と、インターコネクタ２０８における空気極２０２ａに対向する側の表面とに接触する。なお、セルスタック２１０においてもっとも上方に位置するセル２０１は、上側のインターコネクタ２０８を備えていないため、かかるセル２０１における空気極側集電体２０６は、端部集電部材２２０に接触する。
　すなわち、空気極側集電体２０６は、空気極２０２ａとインターコネクタ２０８との間、または空気極２０２ａと端部集電部材２２０との間を電気的に接続する。なお、空気極側集電体２０６とインターコネクタ２０８とが一体の部材として形成されていてもよい。
　燃料極側集電体２０７は、燃料室２６５内に配置される。燃料極側集電体２０７は、所定の間隔をあけて並べられた複数の柱状の導電性部材で構成されてもよい。燃料極側集電体２０７の材料は、たとえば、ステンレスであってもよい。燃料極側集電体２０７は、例えば、図９に示すように、電極対向部２０７ａと、インターコネクタ対向部２０７ｂと、接続部２０７ｃと、スペーサ２０７ｄとを有してもよい。
　電極対向部２０７ａは、素子部２０２の燃料極２０２ｃと対向する。インターコネクタ対向部２０７ｂは、インターコネクタ２０８（または端部集電部材２２１）と対向する。接続部２０７ｃは、電極対向部２０７ａとインターコネクタ対向部２０７ｂとをつなぐ。電極対向部２０７ａ、インターコネクタ対向部２０７ｂおよび接続部２０７ｃは、いずれも金属で構成されていてもよく、たとえば一体で構成されていてもよい。
　スペーサ２０７ｄは、電極対向部２０７ａとインターコネクタ対向部２０７ｂとの間に位置している。スペーサ２０７ｄの材料は、たとえばマイカであってもよい。かかるスペーサ２０７ｄを燃料極側集電体２０７に配置することにより、燃料極側集電体２０７が温度サイクル、反応ガスの圧力変動などによるセル２０１の変形に容易に追随することができる。
　したがって、図９に示すような燃料極側集電体２０７を有するセル２０１は、燃料極側集電体２０７を介した燃料極２０２ｃとインターコネクタ２０８（または端部集電部材２２１）との電気的接続を良好に維持することができる。
　図８の説明に戻る。インターコネクタ２０８は、平板形状の導電性部材である。インターコネクタ２０８の材料は、たとえばステンレスであってもよい。インターコネクタ２０８は、隣接するセル２０１同士の電気的な接続を確保する。また、インターコネクタ２０８により、隣接するセル２０１同士での反応ガスの混合が生じ難くなる、すなわち一方のセル２０１側からもう一方のセル２０１側へのガスのリークが生じ難くなる。なお、変形例２では、隣接するセル２０１が１つのインターコネクタ２０８を共有している。
　なお、端部集電部材２２０または端部集電部材２２１に接するセル２０１は、かかる端部集電部材２２０または端部集電部材２２１がインターコネクタ２０８の機能を有することから、インターコネクタ２０８を有していない。
　正極端子２２２は、セルスタック２１０が発電した電力を外部に出力する場合に正極として機能し、セルスタック２１０における正極側の端部集電部材２２０に電気的に接続される。負極端子２２３は、セルスタック２１０が発電した電力を外部に出力する場合に負極として機能し、セルスタック２１０における負極側の端部集電部材２２１に電気的に接続される。
　セルスタック装置２００は、端部集電部材２２０と、セルスタック２１０と、端部集電部材２２１とを連通する連通孔２６１、２６２を有し、かかる連通孔２６１、２６２の内部に金属製のボルト２３１が挿通される。
　そして、端部集電部材２２０および端部集電部材２２１から外部に露出するボルト２３１に金属製のナット２３２が嵌められて、複数のセル２０１が端部集電部材２２０と端部集電部材２２１との間で保持される。すなわち、変形例２では、ボルト２３１およびナット２３２で、複数のセル２０１を保持する保持部材２３０が構成される。
　端部集電部材２２０と保持部材２３０との間、および端部集電部材２２０と保持部材２３０との間には、固定材２４０が位置している。変形例２の固定材２４０は、たとえば、実施形態の固定材１３と同じ材料で構成されていてもよい。なお、変形例２の固定材２４０は、実施形態の固定材１３と同じ材料で構成される場合に限られず、たとえば、絶縁シートで構成されてもよい。
　端部集電部材２２０および端部集電部材２２１のうちいずれかが、ねじ穴を備えていてもよい。例えば、端部集電部材２２０がねじ孔を備える場合、ボルト２３１がかかるねじ穴に螺合されてもよい。かかるねじ穴の内壁とボルト２３１とは、直接接触していてもよいし、ねじ穴の内壁とボルト２３１との間に固定材２４０が位置していてもよい。この場合、ボルト２３１は端部集電部材２２１から外部に露出し、その露出したボルト２３１に金属製のナット２３２が嵌められる。端部集電部材２２１と保持部材２３０との間には、固定材２４０が位置している。
　ボルト２３１およびナット２３２に替えて、フランジ部を有するボルトを保持部材２３０として用いてもよい。フランジ部を有するボルトは端部集電部材２２０のねじ穴に螺合され、保持部材２３０のフランジ部と端部集電部材２２１との間には、固定材２４０が位置している。ねじ穴は、端部集電部材２２０を貫通していてもよいし、貫通せず底部を有してもよい。
　図１０は、実施形態の変形例２に係るセルスタック装置２００を含んだ電力システム１００Ａの一例を示す図である。図１０に示すように、変形例２に係る電力システム１００Ａでは、セルスタック装置２００の正極端子２２２とＰＣＳ１０１との間が、ノイズ低減部３２を介して接地電位３１に接続されている。
　すなわち、変形例２に係るセルスタック装置２００では、正極端子２２２が接地電位３１に接続されることにより、正極端子２２２が接地されている。
　これにより、図４Ｂに示したように、正極端子２２２の電位を、保持部材２３０の電位と同じ０（Ｖ）にすることができる。正極端子２２２及び端部集電部材２２０は、保持部材２３０と電気的に接続されていてもよい。なおこの場合、負極端子２２３の電位は－２Ａ（Ｖ）となる。
　これにより、変形例２では、実施形態のように、正極端子２２２と保持部材２３０との間の電位差が生じなくなることから、固定材２４０と保持部材２３０との界面における還元反応を生じさせないようにすることができる。
　したがって、変形例２によれば、固定材２４０との界面における保持部材２３０表面の酸化皮膜が欠損することを低減できる。その結果、固定材２４０と保持部材２３０との間に隙間が生じ難くすることができる。すなわち、変形例２によれば、セルスタック装置２００の耐久性を向上させることができる。
　なお、変形例２に係るセルスタック装置２００を含んだ電力システム１００Ａは、図１０の例に限られない。図１１は、実施形態の変形例２に係るセルスタック装置２００を含んだ電力システム１００Ａの別の一例を示す図である。
　図１１の例では、正極端子２２２と接地電位３１との間に別途電池３３を有する点が図１０の例と異なる。かかる電池３３の正極は、ノイズ低減部３２を介して接地電位３１に接続され、電池３３の負極は、正極端子２２２に接続される。
　これにより、変形例２でも、上述の変形例１のように、固定材２４０と保持部材２３０との界面において、還元反応とは逆の酸化反応を生じさせることができる。すなわち、図１１の例では、固定材２４０との界面における保持部材２３０表面の酸化皮膜が酸化反応により成長することはあっても、かかる酸化皮膜が欠損することは低減することができる。
　したがって、図１１の例によれば、固定材２４０と保持部材２３０との間に隙間が生じ難くすることができることから、セルスタック装置２００の耐久性を向上させることができる。
　また、図１０および図１１の例では、実施形態のように、正極端子２２２と接地電位３１との間にノイズ低減部３２を有してもよい。これにより、セルスタック装置２００から供給される直流電力に含まれるノイズを低減することができることから、ＰＣＳ１０１において安定して直流電力を交流電力に変換することができる。
　図８に示したセルスタック装置２００における残りの部位について、説明を続ける。保持部材２３０の連通孔２６１及び連通孔２６２は、例えばセル２０１を固定するためのボルトを挿通する単なるボルト孔でもよい。連通孔２６１は、反応ガスまたは酸素含有ガスを複数のセル２０１に供給するガス供給マニホールドとしての機能を有していてもよい。連通孔２６２は、反応ガス又は酸素含有ガスを複数のセル２０１から排出するガス排出マニホールドとしての機能を有していてもよい。以下、図８に示すように、連通孔２６１は、酸素含有ガスを複数のセル２０１に供給する酸素供給マニホールドの機能を有し、連通孔２６２は、酸素含有ガスを複数のセル２０１から排出する酸素排出マニホールドの機能を有する場合について説明する。
　酸素供給マニホールドを流れる酸素含有ガスは、連通孔２６１から空気極側フレーム２０４に形成される図示しない流路を介して、空気室２６４に供給される。また、空気室２６４から排出される酸素含有ガスは、空気極側フレーム２０４に形成される図示しない流路を介して連通孔２６２に流れる。
　連通孔２６１の入口には、ガス通路部材２５０が位置している。かかるガス通路部材２５０は、本体部２５１と分岐部２５２とを有し、端部集電部材２２１とナット２３２との間に挟持される。
　連通孔２６２の出口には、ガス通路部材２７０が位置している。かかるガス通路部材２７０は、本体部２７１と分岐部２７２とを有し、端部集電部材２２１とナット２３２との間に挟持される。
　なお、図８には図示していないが、セルスタック装置２００は、酸素含有ガスを複数のセル２０１に供給する連通孔２６１、酸素含有ガスを複数のセル２０１から排出する連通孔２６２とは異なる連通孔を有していてもよい。セルスタック装置２００は、たとえば、燃料ガスを複数のセル２０１に供給する燃料供給マニホールド又は燃料ガスを複数のセル２０１から排出する燃料排出マニホールドとして機能する連通孔を有していてもよい。また、セルスタック装置２００は、ガスを供給・排出する機能を有さない連通孔を有していてもよい。
　さらにまた、セルスタック装置２００は、ボルト２３１を挿通する連通孔に加えて、ボルト２３１が挿通されない連通孔を有していてもよい。ボルト２３１が挿通されない連通孔が、ガス供給マニホールドまたはガス排出マニホールドの機能を有していてもよい。
　また、上記の実施形態では、セルスタック装置１０内のセルスタック１１Ａ、１１Ｂを直列に接続した例について示したが、セルスタック１１Ａ、１１Ｂを並列に接続して一つの電池を構成してもよい。
　また、上記の実施形態では、保持部材１４が接地された例について示したが、必ずしも保持部材１４は接地されなくともよい。この場合でも、正極端子１９Ａの電位を保持部材１４の電位以下にすることにより、固定材１３と保持体１５との間に隙間Ｃが生じ難くすることができることから、セルスタック装置１０の耐久性を向上させることができる。
　以上のように、実施形態に係るセルスタック装置１０（２００）は、セルスタック１１（２１０）と、保持部材１４（２３０）と、正極端子１９Ａ（２２２）と、を備える。セルスタック１１（２１０）は、複数個のセル１（２０１）が積層されて構成される。保持部材１４（２３０）は、セル１（２０１）を保持する。正極端子１９Ａ（２２２）は、セルスタック１１（２１０）が発電した電力を外部に出力する場合に正極として機能する。また、正極端子１９Ａ（２２２）の電位は、保持部材１４（２３０）の電位以下である。これにより、セルスタック装置１０（２００）の耐久性を向上させることができる。
　また、実施形態に係るセルスタック装置１０（２００）において、正極端子１９Ａ（２２２）および保持部材１４（２３０）は、同じ電位である。これにより、セルスタック装置１０（２００）の耐久性を向上させることができる。
　また、実施形態に係るセルスタック装置１０（２００）において、正極端子１９Ａ（２２２）の電位は、保持部材１４（２３０）の電位よりも低い。これにより、セルスタック装置１０（２００）の耐久性を向上させることができる。
　また、実施形態に係るセルスタック装置１０（２００）において、正極端子１９Ａ（２２２）は、接地電位３１に接続される。そして、実施形態に係るセルスタック装置１０（２００）は、正極端子１９Ａ（２２２）と接地電位３１との間に、ノイズを低減するノイズ低減部３２が位置する。これにより、ＰＣＳ１０１において安定して直流電力を交流電力に変換することができる。
　また、実施形態に係るモジュール８０は、収納容器８１内に上記に記載のセルスタック装置１０（２００）を収納して構成される。これにより、耐久性が高いモジュール８０とすることができる。
　また、実施形態に係るモジュール収容装置９０は、外装ケース内に、上記に記載のモジュール８０と、かかるモジュール８０の運転を行うための補機とを収容して構成される。これにより、耐久性が高いモジュール収容装置９０とすることができる。
　今回開示された実施形態は全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。実に、上記した実施形態は多様な形態で具現され得る。また、上記の実施形態は、添付の請求の範囲及びその趣旨を逸脱することなく、様々な形態で省略、置換、変更されてもよい。
　１、２０１　　　セル
　１０、２００　　セルスタック装置
　１１、１１Ａ、１１Ｂ、２１０　セルスタック
　１２　　固定部材
　１３、２４０　固定材
　１４、２３０　保持部材
　１５　　保持体
　１６　　ガスタンク
　１９Ａ、２２２　正極端子
　１９Ｂ、２２３　負極端子
　３１　　接地電位
　３２　　ノイズ低減部
　３３　　電池
　８０　　モジュール
　９０　　モジュール収容装置

Claims (6)

  1. 　複数個のセルが積層されて構成されるセルスタックと、
    　前記セルを保持する保持部材と、
    　前記セルスタックが発電した電力を外部に出力する場合に正極として機能する正極端子と、
    　を備え、
    　前記正極端子の電位は、前記保持部材の電位以下である
    　セルスタック装置。
  2. 　前記正極端子および前記保持部材は、同じ電位である
    　請求項１に記載のセルスタック装置。
  3. 　前記正極端子の電位は、前記保持部材の電位よりも低い
    　請求項１に記載のセルスタック装置。
  4. 　前記正極端子は、接地電位に接続され、
    　前記正極端子と前記接地電位との間に、ノイズを低減するノイズ低減部が位置する
    　請求項１～３のいずれか一つに記載のセルスタック装置。
  5. 　収納容器内に請求項１～４のいずれか一つに記載のセルスタック装置を収納して構成される、モジュール。
  6. 　外装ケース内に、請求項５に記載のモジュールと、該モジュールの運転を行うための補機とを収容して構成される、モジュール収容装置。
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