WO2025258318A1 - スタック、ホットモジュール及び水素製造装置 - Google Patents

スタック、ホットモジュール及び水素製造装置

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WO2025258318A1
WO2025258318A1 PCT/JP2025/017766 JP2025017766W WO2025258318A1 WO 2025258318 A1 WO2025258318 A1 WO 2025258318A1 JP 2025017766 W JP2025017766 W JP 2025017766W WO 2025258318 A1 WO2025258318 A1 WO 2025258318A1
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stack
insulator
cell
gas
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PCT/JP2025/017766
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千寛 高木
洋輔 笹川
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Niterra Co Ltd
Original Assignee
Niterra Co Ltd
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    • Y02E60/50—Fuel cells

Definitions

  • the present invention relates to a stack of stacked cells, a hot module, and a hydrogen production device.
  • Patent Document 1 discloses a stack comprising a cell containing an electrolyte that separates the fuel electrode and the air electrode in the thickness direction, a first separator fixed to the cell, an interconnector in contact with the air electrode, a second separator fixed to the interconnector, an electrically insulating frame disposed between the first separator and the second separator, and a gas passage extending in the thickness direction of the first separator, the frame, and the second separator, the passage connecting to the space between the first separator and the second separator.
  • a flow path connecting the passage and the space is provided in the frame.
  • the first separator or second separator may deform, shortening the distance between the first and second separators and making it difficult for gas to flow through the space between the passages and the cells, which can result in a decrease in stack performance.
  • the present invention was made to solve this problem, and aims to provide a stack, hot module, and hydrogen production device that can ensure gas flow between the passages and cells.
  • the first aspect to achieve this objective is a stack comprising a cell containing an electrolyte that separates the fuel electrode and the air electrode in the thickness direction, a first separator fixed to the cell and extending beyond the outer periphery of the cell, an interconnector in contact with the air electrode, a second separator fixed to the interconnector and extending beyond the outer periphery of the interconnector, an electrically insulating frame arranged between the first separator and the second separator in the thickness direction, and a gas passage extending in the thickness direction of the first separator, frame, and second separator, the passage connecting to the space between the first separator and the second separator.
  • An insulator is arranged between the passage and the cell in the space, and the space in which the insulator is arranged includes a gas passage portion through which gas passes between the passage and the cell.
  • the second aspect is a stack comprising a cell containing an electrolyte that separates the fuel electrode and the air electrode in the thickness direction, a first separator fixed to the cell and extending out from the outer periphery of the cell, an interconnector in contact with the air electrode, an electrically insulating frame arranged between the first separator and the interconnector in the thickness direction, and a gas passage extending in the thickness direction of the first separator, frame, and interconnector, the passage connecting to the space between the first separator and the interconnector.
  • An insulator is arranged between the passage and the cell in the space, and the space in which the insulator is arranged includes a gas passage portion through which gas passes between the passage and the cell.
  • the third aspect is the first or second aspect, wherein the flexural modulus of the insulator is smaller than the flexural modulus of the frame.
  • the insulating material is ceramic felt.
  • the gas passage includes a groove provided in the insulator.
  • the first separator and the second separator include stress buffering portions that are curved in the same direction in the thickness direction in the space, and the insulator is disposed in the stress buffering portions.
  • the insulator is continuous around the entire periphery of the cell.
  • the cell has the function of electrolyzing fuel gas.
  • the ninth aspect is a hot module comprising the stack of the eighth aspect, a vaporizer that generates steam as fuel gas, a heat exchanger that exchanges heat with the gas supplied to the stack, a heater for heating the stack, and insulation within which the stack, vaporizer, heat exchanger, and heater are disposed.
  • the tenth aspect is a hydrogen production device equipped with the hot module of the ninth aspect.
  • an insulator is placed in the space between the passage and the cell, and the space in which the insulator is placed includes a gas passage portion through which gas passes between the passage and the cell, ensuring the flow of gas between the passage and the cell.
  • FIG. 2 is a perspective view of a stack according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view of the stack taken along line II-II.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view of the stack taken along line III-III.
  • (a) is a cross-sectional view of the insulator taken along line IVa-IVa
  • (b) is a cross-sectional view of the insulator in a modified example
  • (c) is a cross-sectional view of the insulator in another modified example
  • (d) is a cross-sectional view of the insulator in another modified example.
  • FIG. 1 is a block diagram of a hydrogen production device.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view of a stack according to a second embodiment.
  • FIG. 1 is a perspective view of a stack 10 in a first embodiment.
  • the stack 10 includes a reaction unit 11, a stack 12 formed by stacking multiple reaction units 11 in the thickness direction, conductive plates 13 and 15 electrically connected to the stack 12, and end plates 17 and 18 that sandwich the stack 12 and conductive plates 13 and 15 in the thickness direction.
  • the stack 12 is made up of, for example, approximately 10-30 reaction units 11 stacked together.
  • Conductive plate 13 is disposed between laminate 12 and end plate 17, and conductive plate 15 is disposed between laminate 12 and end plate 18.
  • Terminals 14 and 16 are connected to conductive plates 13 and 15, respectively.
  • An example of the material for conductive plates 13 and 15 and terminals 14 and 16 is stainless steel.
  • Insulator 19 is disposed between conductive plate 13 and end plate 17, providing electrical insulation between conductive plate 13 and end plate 17.
  • Insulator 20 is disposed between conductive plate 15 and end plate 18, providing electrical insulation between conductive plate 15 and end plate 18.
  • Bolts 21 are disposed around the periphery of stack 10, passing through end plates 17, 18, insulators 19, 20, conductive plates 13, 15, and laminate 12 in the thickness direction. Stack 10 is fastened by bolts 21.
  • the four spaces that penetrate the periphery of the stack 10 in the thickness direction function as a passage 22 that supplies fuel gas from outside the stack 10 to the fuel chamber 36 (described later) of the reaction unit 11, a passage 23 that discharges gas from the fuel chamber 36 to outside the stack 10, a passage 24 that supplies oxidant gas from outside the stack 10 to the air chamber 37 (described later) of the reaction unit 11, and a passage 25 that discharges gas from the air chamber 37 to outside the stack 10.
  • Figure 2 is a cross-sectional view of the stack 10 taken along line II-II in Figure 1, passing through passages 24 and 25, and shows a portion of the laminate 12. The thickness of each part is exaggerated in Figure 2.
  • the reaction unit 11 includes, in order in the thickness direction, an anode frame 26, a first separator 27, an air electrode frame 28, and a second separator 29. Holes (passages 22-25) penetrate the anode frame 26, the first separator 27, the air electrode frame 28, and the second separator 29. Cells 30, interconnectors 34, and current collectors 35 are arranged inside the anode frame 26, the first separator 27, the air electrode frame 28, and the second separator 29.
  • the cell 30 includes an electrolyte 31, and an anode 32 and cathode 33 separated in the thickness direction by the electrolyte 31.
  • a flat-plate-shaped cell 30 is described, but this is not limited to this.
  • the cell 30 may also be a metal-supported type (metal-supported flat-plate type) in which the electrodes and electrolyte are supported by a porous metal such as an Fe-Cr-based metal.
  • the cell 30 may be an electrode-supported type or an electrolyte-supported type.
  • the electrolyte 31 is made of a solid oxide, and examples thereof include stabilized zirconia, ceria-based solid solution, and a solid solution of alumina with one or more selected from stabilized zirconia and ceria-based solid solutions.
  • stabilizers for stabilized zirconia include CaO, MgO, Y2O3 , Sc2O3 , and Yb2O3 .
  • elements that dissolve in ceria in ceria-based solid solutions include Gd, Sm, and Y.
  • Examples of materials for the fuel electrode 32 include those containing a Ni-containing catalyst and zirconia with Y dissolved therein, and those containing a Ni-containing catalyst and ceria with Gd dissolved therein.
  • Examples of catalysts include Ni, Ni-based alloys, and cermets, which are composites (sintered bodies) of NiO and oxides (solid electrolytes).
  • Examples of the material of the air electrode 33 include perovskite oxides such as La 1-x Sr x MnO 3- ⁇ , La 1-x Sr x CoO 3- ⁇ , La 1-x Sr x Co 1-Y Fe Y O 3- ⁇ , and Pr 1-x Sr x MnO 3- ⁇ .
  • the fuel electrode frame 26 is a frame-shaped member that is disposed between the conductive plate 15 or the second separator 29 and the first separator 27, and surrounds the cell 30 and the current collector 35.
  • An example of the material for the fuel electrode frame 26 is stainless steel.
  • the first separator 27 is a frame-shaped member that is airtightly joined to the electrolyte 31 using brazing material or the like, avoiding the air electrode 33.
  • An example of the material for the first separator 27 is stainless steel.
  • the cathode frame 28 is a frame-shaped member that is disposed between the first separator 27 and the second separator 29 and surrounds the interconnector 34.
  • Examples of materials for the cathode frame 28 include an insulator such as mica.
  • the second separator 29 is a frame-shaped member that is airtightly joined to the interconnector 34 using brazing material or the like.
  • An example of the material for the second separator 29 is stainless steel.
  • the current collector 35 electrically connects the interconnectors 34 and the fuel electrode 32 that are adjacent in the thickness direction.
  • the current collector 35 may include a bent conductor and a spacer such as mica placed inside the conductor. Examples of conductor materials include nickel, nickel-based alloys, and stainless steel.
  • the interconnector 34 electrically connects adjacent current collectors 35 and air electrodes 33 in the thickness direction.
  • An example of the material for the interconnector 34 is stainless steel.
  • a fuel chamber 36 is provided inside the fuel electrode frame 26, and an air chamber 37 is provided inside the air electrode frame 28.
  • the fuel chamber 36 is connected to the passages 22 and 23 (see Figure 1), and the air chamber 37 is connected to the passages 24 and 25 through a slit 38.
  • the first separator 27 and the second separator 29 isolate the fuel chamber 36 and the air chamber 37, preventing the fuel gas in the fuel chamber 36 and the oxidizer gas in the air chamber 37 from mixing.
  • the first separator 27 has a curved portion 40 that is curved in an arch shape toward the fuel chamber 36 around its entire circumference.
  • the second separator 29 has a curved portion 41 that is curved in an arch shape toward the air chamber 37 around its entire circumference at a position corresponding to the curved portion 40.
  • the stress buffering portion 39 including the curved portions 40 and 41, is more easily deformed than the portions of the first separator 27 and the second separator 29 other than the stress buffering portion 39. As a result, when the stack 10 is fastened with the bolts 21 (see Figure 1), the stress buffering portion 39 deforms, reducing the force applied to the cells 30 and reducing damage to the cells 30.
  • stack 10 When stack 10 is a fuel cell, examples of fuel gas include hydrogen, carbon monoxide, and hydrocarbons, and examples of oxidant gas include oxygen and air.
  • stack 10 When stack 10 is an electrolysis device (cell 30 is an electrolysis cell that has the function of electrolyzing fuel gas), examples of fuel gas include water vapor, carbon dioxide, and a mixture of these, and examples of oxidant gas include oxygen and air.
  • Stack 10 also includes those that are capable of reversible operation as a fuel cell and an electrolysis device.
  • the multiple cells 30 are electrically connected in series between terminals 14 and 16 via interconnectors 34 and current collectors 35.
  • the positive electrode of a power source (not shown) is connected to terminal 14, and the negative electrode of the power source is connected to terminal 16, causing electrons to flow toward the fuel electrode 32 of each cell 30.
  • the fuel gas that enters the fuel chamber 36 is reduced at the fuel electrode 32.
  • oxide ions that have migrated to the air electrode 33 via the electrolyte 31 are oxidized at the air electrode 33. This generates energy carriers such as hydrogen and hydrocarbons in the fuel chamber 36.
  • the energy carriers generated in the fuel chamber 36 exit the stack 10 through the passage 23.
  • the cathode frame 28 will deform, and the first separator 27 and second separator 29 may each bend toward the air chamber 37. If the distance between the first separator 27 and the second separator 29 in the air chamber 37 becomes shorter and it becomes difficult for gas to flow through the air chamber 37, the performance of the stack 10 will deteriorate. Furthermore, if the first separator 27 and the second separator 29 bend more, and the first separator 27 and the second separator 29 come into contact within the air chamber 37, a short circuit will occur.
  • the stack 10 When the stack 10 is a fuel cell, when fuel gas is flowed through the fuel chamber 36 and oxidant gas is flowed through the air chamber 37, gaseous oxygen reacts with electrons at the air electrode 33 of the cell 30 to generate oxide ions, and the oxide ions that have migrated through the electrolyte 31 react with the fuel gas at the fuel electrode 32 to generate electrons.
  • This causes current to flow through a load (not shown) connected to terminals 14 and 16 (see Figure 1).
  • the air electrode frame 28 also deforms, and the first separator 27 and second separator 29 each bend toward the air chamber 37. If the distance between the first separator 27 and second separator 29 in the air chamber 37 becomes shorter, it becomes more difficult for gas to flow through the air chamber 37, reducing the performance of the stack 10.
  • an insulator 50 is arranged between the first separator 27 and the second separator 29 of the air chamber 37, between the passages 24, 25 and the cells 30.
  • the insulator 50 is arranged in a stress buffer section 39 provided on the first separator 27 and the second separator 29.
  • FIG 3 is a cross-sectional view of the stack 10 taken along line III-III in Figure 2.
  • the insulator 50 includes a pair of front portions 51 facing the openings of the slits 38 that connect to the passages 24, 25, and a pair of side portions 53 disposed between the front portions 51.
  • the front portions 51 and side portions 53 are connected, and the insulator 50 is continuous around the entire periphery of the interconnector 34 and cells 30 (see Figure 2). This eliminates the need to separately dispose the front portions 51 and side portions 53 between the first separator 27 and the second separator 29 when assembling the stack 10, making it easier to dispose the insulator 50.
  • the front portion 51 has a groove 52 (gas passage). Therefore, even if the first separator 27 and the second separator 29 come into contact with the front portion 51, gas can pass through the front portion 51, allowing the gas to reach the air electrode 33 (see Figure 2).
  • the side portion 53 reduces the amount of gas that passes through the air chamber 37, bypassing the air electrode 33. This ensures the amount of oxidant gas that reacts at the air electrode 33.
  • the material of the insulator 50 there are no particular restrictions on the material of the insulator 50, as long as it has electrical insulating properties.
  • materials for the insulator 50 include minerals such as mica, glass, ceramics, and ceramic felt, which is made by intertwining inorganic fibers and forming it into a sheet.
  • the insulator 50 preferably has a flexural modulus smaller than that of the cathode frame 28. This is because when the stack 10 is fastened with the bolts 21 (see Figure 1), the insulator 50 also deforms in conjunction with the bending deformation of the first separator 27 and second separator 29, reducing the force applied to the cells 30 and reducing damage to the cells 30. Therefore, an insulator 50 that does not interfere with the bending deformation of the first separator 27 and second separator 29 is preferred.
  • An example of a material for such an insulator 50 is ceramic felt.
  • Figure 4(a) is a cross-sectional view of the insulator 50 taken along line IVa-IVa.
  • Multiple grooves 52 are provided in the front portion 51. There are no restrictions on the shape, size, or number of the grooves 52. The grooves 52 are provided so as to ensure gas flow even when the first separator 27 or the second separator 29 comes into contact with the front portion 51.
  • Figure 4(b) is a cross-sectional view of the insulator 54 in a modified example taken along line IVa-IVa (see Figure 3).
  • the insulator 54 has a front portion 55 that is lower in height than the side portion 53 (see Figure 3).
  • the entire front portion 55 is a groove 56 (gas passage portion) of the insulator 54. Even when the second separator 29 is deformed so as to come into contact with the front portion 55, gas passes through the gap that forms between the corner of the groove 56 and the second separator 29.
  • Figure 4(c) is a cross-sectional view of an insulator 57 in another modified example taken along line IVa-IVa (see Figure 3).
  • the insulator 57 is divided into a front portion 58 and a side portion 53 (see Figure 3), and the front portion 58 is further divided into multiple portions.
  • Gas passes through gaps 58a (gas passages) formed between the front portions 58.
  • gaps 58a gas passages formed between the front portions 58.
  • gas may pass through gaps (gas passages) formed between the front portions 58 and the side portions 53.
  • Figure 4(d) is a cross-sectional view of an insulator 59 in another modified example taken along line IVa-IVa (see Figure 3).
  • the insulator 59 has holes 61 (gas passages) in its front portion 60 that connect the passages 24, 25 (see Figure 3) with the cells 30.
  • the holes 61 may be open pores in the insulator 59, or, if the insulator 59 is formed into a sheet by intertwining fibers, the gaps between the fibers may be the holes 61. There are no restrictions on the shape, size, or number of the holes 61.
  • the holes 61 are provided to ensure gas flow even when the first separator 27 or the second separator 29 comes into contact with the front portion 60.
  • FIG. 5 is a block diagram of a hydrogen production device 70 equipped with a stack 10.
  • the hydrogen production device 70 is a device that produces hydrogen from water and is equipped with a hot module 71.
  • the hot module 71 comprises the stack 10, a vaporizer 72 that generates steam to be supplied to the stack 10, a heat exchanger 73 that exchanges heat between the gas supplied to the stack 10 and the gas generated by the stack 10, and a heater 74 that heats the stack 10.
  • the hot module 71 has the stack 10, vaporizer 72, heat exchanger 73, and heater 74 arranged inside a thermal insulator 75.
  • the vaporizer 72 includes a heat exchanger that exchanges heat with the high-temperature gas containing oxygen produced by the stack 10, heating water to produce steam.
  • the steam produced by the vaporizer 72 contains hydrogen, which reduces oxidation of the catalyst contained in the anode 32.
  • the hydrogen-containing steam exchanges heat with the hydrogen and oxygen produced by the stack 10 in the heat exchanger 73, is then heated to the operating temperature of the stack 10 by the heater 74, and is supplied to the fuel chamber 36 of the stack 10.
  • the air exchanges heat with the hydrogen and oxygen produced by the stack 10 in the heat exchanger 73 is then heated to the operating temperature of the stack 10 by the heater 74, and is supplied to the air chamber 37 of the stack 10.
  • the insulating material 75 examples include heat-resistant fibers such as ceramic wool, refractory ceramic fiber (RCF), and biosoluble fiber (AES), as well as heat-resistant containers made from heat-resistant fibers.
  • the heat-resistant fibers fill the gaps between the stack 10, vaporizer 72, heat exchanger 73, and heater 74.
  • the condenser 76 is a device that cools the hydrogen gas, and liquefied water is supplied to the vaporizer 72 as raw water.
  • a stack 80 in the second embodiment will be described with reference to Figure 6.
  • a stack 10 in which an insulator 50 is disposed between a first separator 27 and a second separator 29 was described.
  • a stack 80 in which an insulator 50 is disposed between a first separator 27 and an interconnector 82 will be described.
  • the same parts as those described in the first embodiment are designated by the same reference numerals, and some of the following description will be omitted.
  • Figure 6 is a cross-sectional view of the stack 80 in the second embodiment. Like Figure 2, Figure 6 is a cross-sectional view of the stack 80 taken along line II-II (see Figure 1) passing through the passages 24 and 25, and shows a portion of the laminate 12. The thickness of each part is exaggerated in Figure 6.
  • the reaction unit 81 of the stack 80 includes, in order in the thickness direction, an anode frame 26, a first separator 27, an air cathode frame 28, and an interconnector 82.
  • the cells 30 and current collectors 35 are arranged inside the anode frame 26, the first separator 27, and the air cathode frame 28.
  • the interconnector 82 includes a connection portion 83 interposed between adjacent air electrodes 33 and current collectors 35 in the thickness direction, and a protrusion portion 84 protruding from the periphery of the connection portion 83.
  • the connection portion 83 electrically connects the air electrodes 33 and current collectors 35.
  • the thickness of the protrusion portion 84 is smaller than the thickness of the connection portion 83 and greater than the thickness of the first separator 27.
  • protruding portion 84 The entire periphery of the protruding portion 84 is sandwiched between the fuel electrode frame 26 and the air electrode frame 28. Holes (passages 22-25) penetrate the fuel electrode frame 26, first separator 27, air electrode frame 28, and interconnector 82 (protruding portion 84).
  • the insulator 50 is positioned between the first separator 27 and the inside of the portion of the protrusion 84 sandwiched between the fuel electrode frame 26 and the air electrode frame 28.
  • the insulator 50 reduces the deflection of the first separator 27 as it deforms toward the air chamber 37, ensuring the flow of gas in the air chamber 37 as in the first embodiment and reducing the occurrence of short circuits between the first separator 27 and the interconnector 82 (protrusion 84).
  • the stack 80 can be equipped with insulators 54, 57, and 59 instead of the insulator 50. Furthermore, the stack 80 can be equipped in place of the stack 10 that constitutes the hydrogen production device 70 and the hot module 71.
  • the insulators 50, 54, 57, and 59 include the side portions 53, but this is not necessarily limited to this. It is of course possible to omit the side portions 53 of the insulators 50, 54, 57, and 59 and place only the front portions 51, 55, 58, and 60 in the air chamber 37. In this case, too, the flow of gas between the passages 24 and 25 and the cell 30 can be ensured.
  • the insulators 50, 54, 57, and 59 are disposed within the stress buffering section 39, but this is not necessarily limited to this. If the insulators 50, 54, 57, and 59 are wide, some of the insulators 50, 54, 57, and 59 are disposed within the stress buffering section 39, and the remainder are disposed outside the stress buffering section 39.
  • the first separator 27 and the second separator 29 include stress buffering portions 39, but this is not necessarily limited to this. It is of course possible to omit the stress buffering portion 39 from the second separator 29, or to omit the stress buffering portion 39 from the first separator 27 and the second separator 29.
  • the shape of the cells 30 is described as being rectangular, but this is not necessarily limited to this.
  • the shape of the cells 30 may be circular or elliptical, or may be polygonal other than rectangular, such as triangular or pentagonal.
  • the gas passages 22, 23, 24, and 25 are built into the stacks 10 and 80, but this is not necessarily limited to this. It is of course possible to connect manifolds serving as the gas passages 22, 23, 24, and 25 to the cells and provide them outside the cells. Examples of materials for the manifolds include ceramics, which have high high-temperature strength.
  • stacks 10, 80 including solid oxide type cells 30 have been described, but this is not necessarily limited to this. Naturally, it is possible to apply the technology of the embodiments to stacks including other types of cells, such as molten carbonate type.

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Abstract

通路とセルとの間のガスの流れを確保できるスタック（１０，８０）、ホットモジュール（７１）及び水素製造装置（７０）を提供する。スタックは、燃料極（３２）と空気極（３３）とを厚さ方向に隔離する電解質（３１）を含むセル（３０）と、セルに固定された第１のセパレータ（２７）と、空気極に接するインタコネクタ（３４）と、インタコネクタに固定された第２のセパレータ（２９）と、第１のセパレータと第２のセパレータとの間に配置された電気絶縁性のフレーム（２８）と、第１のセパレータ、フレーム、及び、第２のセパレータの厚さ方向に延びるガスの通路（２４，２５）と、を備え、通路は第１のセパレータと第２のセパレータとの間の空間（３７）につながる。空間のうち通路とセルとの間に配置された絶縁体（５０）を備え、絶縁体が配置された空間は、通路とセルとの間をガスが通過するガス通過部（５２）を含む。

Description

スタック、ホットモジュール及び水素製造装置
　本発明はセルが積層されたスタック、ホットモジュール及び水素製造装置に関する。
　燃料極と空気極とを厚さ方向に隔離する電解質を含むセルと、セルに固定された第１のセパレータと、空気極に接するインタコネクタと、インタコネクタに固定された第２のセパレータと、第１のセパレータと第２のセパレータとの間に配置された電気絶縁性のフレームと、第１のセパレータ、フレーム及び第２のセパレータの厚さ方向に延びるガスの通路と、を備え、第１のセパレータと第２のセパレータとの間の空間に通路がつながるスタックが特許文献１に開示されている。特許文献１に開示された先行技術は、通路と空間とをつなぐ流路がフレームに設けられている。
国際公開第２０１１／１４８７６９号
　先行技術ではスタックの使用中に第１のセパレータや第２のセパレータが変形して第１のセパレータと第２のセパレータとの間の距離が短くなり、通路とセルとの間の空間をガスが流れにくくなると、スタックの性能が低下することがある。
　本発明はこの問題点を解決するためになされたものであり、通路とセルとの間のガスの流れを確保できるスタック、ホットモジュール及び水素製造装置の提供を目的とする。
　この目的を達成するための第１の態様はスタックであって、燃料極と空気極とを厚さ方向に隔離する電解質を含むセルと、セルに固定されセルの外周に張り出す第１のセパレータと、空気極に接するインタコネクタと、インタコネクタに固定されインタコネクタの外周に張り出す第２のセパレータと、厚さ方向の第１のセパレータと第２のセパレータとの間に配置された電気絶縁性のフレームと、第１のセパレータ、フレーム、及び、第２のセパレータの厚さ方向に延びるガスの通路と、を備え、通路は第１のセパレータと第２のセパレータとの間の空間につながる。空間のうち通路とセルとの間に配置された絶縁体を備え、絶縁体が配置された空間は、通路とセルとの間をガスが通過するガス通過部を含む。
　第２の態様はスタックであって、燃料極と空気極とを厚さ方向に隔離する電解質を含むセルと、セルに固定されセルの外周に張り出す第１のセパレータと、空気極に接するインタコネクタと、厚さ方向の第１のセパレータとインタコネクタとの間に配置された電気絶縁性のフレームと、第１のセパレータ、フレーム、及び、インタコネクタの厚さ方向に延びるガスの通路と、を備え、通路は、第１のセパレータとインタコネクタとの間の空間につながる。空間のうち通路とセルとの間に配置された絶縁体を備え、絶縁体が配置された空間は、通路とセルとの間をガスが通過するガス通過部を含む。
　第３の態様は、第１又は第２の態様において、絶縁体の曲げ弾性率は、フレームの曲げ弾性率よりも小さい。
　第４の態様は、第１から第３の態様のいずれかにおいて、絶縁体の材料はセラミックフェルトである。
　第５の態様は、第１から第４の態様のいずれかにおいて、ガス通過部は、絶縁体に設けられた溝を含む。
　第６の態様は、第１から第５の態様のいずれかにおいて、第１のセパレータ及び第２のセパレータは、空間において厚さ方向の同じ向きに湾曲している応力緩衝部を含み、絶縁体は、応力緩衝部に配置されている。
　第７の態様は、第１から第６の態様のいずれかにおいて、絶縁体は、セルの全周に亘って連続している。
　第８の態様は、第１から第７の態様のいずれかにおいて、セルは、燃料ガスを電気分解する機能をもつ。
　第９の態様はホットモジュールであって、第８の態様におけるスタックと、燃料ガスである水蒸気を生成する気化器と、スタックに供給されるガスと熱交換を行う熱交換器と、スタックを加熱するためのヒータと、スタック、気化器、熱交換器およびヒータが内部に配置される断熱材と、を備える。
　第１０の態様は水素製造装置であって、第９の態様のホットモジュールを備える。
　本発明によれば、空間のうち通路とセルとの間に絶縁体が配置され、絶縁体が配置された空間は、通路とセルとの間をガスが通過するガス通過部を含むため、通路とセルとの間のガスの流れを確保できる。
第１実施の形態におけるスタックの斜視図である。 ＩＩ－ＩＩ線におけるスタックの断面図である。 ＩＩＩ－ＩＩＩ線におけるスタックの断面図である。 （ａ）はＩＶａ－ＩＶａ線における絶縁体の断面図であり、（ｂ）は変形例における絶縁体の断面図であり、（ｃ）は他の変形例における絶縁体の断面図であり、（ｄ）は別の変形例における絶縁体の断面図である。 水素製造装置のブロック図である。 第２実施の形態におけるスタックの断面図である。
　以下、本発明の好ましい実施の形態について添付図面を参照して説明する。図１は第１実施の形態におけるスタック１０の斜視図である。スタック１０は、反応単位１１と、複数の反応単位１１を厚さ方向に重ね合わせた積層体１２と、積層体１２に電気的に接続される導電板１３，１５と、積層体１２及び導電板１３，１５を厚さ方向に挟むエンドプレート１７，１８と、を含む。積層体１２は例えば１０－３０程度の反応単位１１が積層されている。
　導電板１３は積層体１２とエンドプレート１７との間に配置され、導電板１５は積層体１２とエンドプレート１８との間に配置されている。端子１４，１６はそれぞれ導電板１３，１５に接続されている。導電板１３，１５及び端子１４，１６の材料はステンレス鋼が例示される。
　絶縁体１９は導電板１３とエンドプレート１７との間に配置されており、導電板１３とエンドプレート１７との間を電気的に絶縁する。絶縁体２０は導電板１５とエンドプレート１８との間に配置されており、導電板１５とエンドプレート１８との間を電気的に絶縁する。スタック１０の周縁に、エンドプレート１７，１８、絶縁体１９，２０、導電板１３，１５及び積層体１２を厚さ方向に貫通するボルト２１が配置されている。スタック１０はボルト２１によって締結されている。
　スタック１０の周縁を厚さ方向に貫通する４本の空間は、スタック１０の外から反応単位１１の燃料室３６（後述する）へ燃料ガスを供給する通路２２、燃料室３６からスタック１０の外へガスを排出する通路２３、スタック１０の外から反応単位１１の空気室３７（後述する）へ酸化剤ガスを供給する通路２４、空気室３７からスタック１０の外へガスを排出する通路２５としてそれぞれ機能する。
　図２は通路２４，２５を通過する図１のＩＩ－ＩＩ線において切断したスタック１０の断面図であり、積層体１２の一部が図示されている。図２は各部の厚さが誇張して図示されている。
　図２に示すように反応単位１１は、厚さ方向に順に、燃料極フレーム２６、第１のセパレータ２７、空気極フレーム２８、第２のセパレータ２９を含む。燃料極フレーム２６、第１のセパレータ２７、空気極フレーム２８及び第２のセパレータ２９には穴（通路２２－２５）が貫通している。燃料極フレーム２６、第１のセパレータ２７、空気極フレーム２８、第２のセパレータ２９の内側に、セル３０、インタコネクタ３４及び集電体３５が配置されている。
　セル３０は、電解質３１と、電解質３１によって厚さ方向に隔離された燃料極３２と空気極３３とを含む。本実施形態では平板形のセル３０を説明するが、これに限られるものではない。セル３０は、Ｆｅ－Ｃｒ系等の金属の多孔体で電極および電解質を支持する金属支持形（金属支持平板形）でも良い。セル３０は電極支持形でも良いし電解質支持形でも良い。
　電解質３１の材料は固体酸化物であり、安定化ジルコニア、セリア系固溶体、安定化ジルコニア及びセリア系固溶体から選択される１種または２種以上とアルミナとの固溶体が例示される。安定化ジルコニアの安定化剤は、ＣａＯ，ＭｇＯ，Ｙ２Ｏ３，Ｓｃ２Ｏ３，Ｙｂ２Ｏ３が例示される。セリア系固溶体のセリアに固溶する元素は、Ｇｄ，Ｓｍ，Ｙが例示される。
　燃料極３２の材料は、Ｎｉを含む触媒とＹが固溶したジルコニアとを含むもの、Ｎｉを含む触媒とＧｄが固溶したセリアとを含むものが例示される。触媒は、Ｎｉ，Ｎｉ基合金、ＮｉＯと酸化物（固体電解質）との複合体（焼結体）であるサーメットが例示される。
　空気極３３の材料は、ペロブスカイト型酸化物であるＬａ１－ＸＳｒＸＭｎＯ３－δ，Ｌａ１－ＸＳｒＸＣｏＯ３－δ，Ｌａ１－ＸＳｒＸＣｏ１－ＹＦｅＹＯ３－δ，Ｐｒ１－ＸＳｒＸＭｎＯ３－δが例示される。
　燃料極フレーム２６は、導電板１５又は第２のセパレータ２９と第１のセパレータ２７との間に配置され、セル３０と集電体３５とを囲む枠状の部材である。燃料極フレーム２６の材料はステンレス鋼が例示される。
　第１のセパレータ２７は枠状の部材であり、空気極３３を避けて、ろう材等によって気密に電解質３１に接合されている。第１のセパレータ２７の材料はステンレス鋼が例示される。
　空気極フレーム２８は、第１のセパレータ２７と第２のセパレータ２９との間に配置され、インタコネクタ３４を囲む枠状の部材である。空気極フレーム２８の材料はマイカ等の絶縁体が例示される。
　第２のセパレータ２９は枠状の部材であり、ろう材等によって気密にインタコネクタ３４に接合されている。第２のセパレータ２９の材料はステンレス鋼が例示される。
　集電体３５は、厚さ方向に隣り合うインタコネクタ３４と燃料極３２とを電気的に接続する。集電体３５は、屈曲させた導電体と、導電体の中に配置されたマイカ等のスペーサと、を含むものが例示される。導電体の材料はニッケル、ニッケル基合金、ステンレス鋼が例示される。
　インタコネクタ３４は、厚さ方向に隣り合う集電体３５と空気極３３とを電気的に接続する。インタコネクタ３４の材料はステンレス鋼が例示される。
　燃料極フレーム２６の内側に燃料室３６が設けられ、空気極フレーム２８の内側に空気室３７が設けられる。燃料室３６は通路２２，２３（図１参照）につながり、空気室３７はスリット３８を通して通路２４，２５につながっている。第１のセパレータ２７及び第２のセパレータ２９は燃料室３６と空気室３７とを隔離し、燃料室３６内の燃料ガスと空気室３７内の酸化剤ガスとが混ざらないようにする。
　第１のセパレータ２７は、燃料室３６へ向かって弓形に曲がった湾曲部４０が全周に亘って設けられている。第２のセパレータ２９は、湾曲部４０に対応する位置に、空気室３７へ向かって弓形に曲がった湾曲部４１が全周に亘って設けられている。湾曲部４０，４１を含む応力緩衝部３９は、第１のセパレータ２７及び第２のセパレータ２９の応力緩衝部３９以外の部分に比べて変形しやすい。これによりボルト２１（図１参照）によってスタック１０を締結したときに、応力緩衝部３９が変形してセル３０に加わる力を低減し、セル３０の破損を低減する。
　スタック１０が燃料電池の場合、燃料ガスは水素、一酸化炭素、炭化水素が例示され、酸化剤ガスは酸素、空気が例示される。スタック１０が電解装置（セル３０は燃料ガスを電気分解する機能をもつ電解セル）の場合、燃料ガスは水蒸気、二酸化炭素、それらの混合ガスが例示され、酸化剤ガスは酸素、空気が例示される。スタック１０は、燃料電池と電解装置のリバーシブル運転が可能なものも含む。
　複数のセル３０は、インタコネクタ３４及び集電体３５を介して端子１４，１６の間に電気的に直列に接続されている。スタック１０が電解装置の場合、端子１４に電源（図示せず）の正極が接続され、端子１６に電源の負極が接続されると、セル３０の燃料極３２に向かって電子が流れ出す。燃料室３６に入った燃料ガスは燃料極３２で還元される。空気極３３では電子が奪われるため、電解質３１を経て空気極３３へ移動した酸化物イオンは空気極３３で酸化される。これにより水素や炭化水素等のエネルギーキャリアが燃料室３６に発生する。燃料室３６に発生したエネルギーキャリアは、通路２３を通ってスタック１０の外へ出る。
　エネルギーキャリアが発生した燃料室３６の圧力が空気室３７の圧力より高くなると、空気極フレーム２８が変形し、さらに第１のセパレータ２７及び第２のセパレータ２９がそれぞれ空気室３７へ向かって撓むことがある。空気室３７の第１のセパレータ２７と第２のセパレータ２９との間の距離が短くなり、ガスが空気室３７を流れにくくなるとスタック１０の性能が低下する。さらに第１のセパレータ２７及び第２のセパレータ２９の撓み量が多くなり、第１のセパレータ２７と第２のセパレータ２９とが空気室３７内で接触すると短絡してしまう。
　スタック１０が燃料電池の場合、燃料室３６に燃料ガスを流し、空気室３７に酸化剤ガスを流すと、セル３０の空気極３３において気相の酸素が電子と反応して酸化物イオンが生成され、電解質３１の中を移動した酸化物イオンと燃料ガスとが燃料極３２で反応して電子が生成される。これにより端子１４，１６（図１参照）に接続された負荷（図示せず）に電流が流れる。この場合も空気極フレーム２８が変形し、さらに第１のセパレータ２７及び第２のセパレータ２９がそれぞれ空気室３７へ向かって撓み、空気室３７の第１のセパレータ２７と第２のセパレータ２９との間の距離が短くなると、ガスが空気室３７を流れにくくなり、スタック１０の性能が低下する。
　スタック１０は、空気室３７につながる通路２４，２５とセル３０との間のガスの流れを確保するため、空気室３７の第１のセパレータ２７と第２のセパレータ２９との間であって通路２４，２５とセル３０との間に絶縁体５０が配置されている。本実施形態では絶縁体５０は、第１のセパレータ２７と第２のセパレータ２９とに設けられた応力緩衝部３９に配置されている。
　図３は図２のＩＩＩ－ＩＩＩ線におけるスタック１０の断面図である。絶縁体５０は、通路２４，２５につながるスリット３８の開口に面した一対の正面部５１と、正面部５１の間に配置された一対の側面部５３と、を含む。本実施形態では正面部５１と側面部５３はつながっており、絶縁体５０はインタコネクタ３４及びセル３０（図２参照）の周囲の全周に亘って連続している。これによりスタック１０を組み立てるときに、第１のセパレータ２７と第２のセパレータ２９との間に正面部５１と側面部５３とを別別に配置しなくて済むため、絶縁体５０を配置する作業が容易になる。
　正面部５１には溝５２（ガス通過部）が設けられている。従って第１のセパレータ２７と第２のセパレータ２９とが正面部５１に接触しても、ガスは正面部５１を通過できるため、空気極３３（図２参照）にガスが行き亘るようにできる。側面部５３が設けられているため、空気極３３を避けて空気室３７を通過してしまうガスの量を低減できる。これにより空気極３３で反応する酸化剤ガスの量を確保できる。
　絶縁体５０の材料は、電気絶縁性を有するものであれば特に制限はない。絶縁体５０の材料は、マイカ等の鉱物、ガラス、セラミックス、無機繊維をからませてシート状にしたセラミックフェルトが例示される。
　絶縁体５０は、空気極フレーム２８の曲げ弾性率よりも曲げ弾性率が小さいものが好ましい。ボルト２１（図１参照）によってスタック１０を締結したときに、第１のセパレータ２７及び第２のセパレータ２９の曲げ変形に伴い、絶縁体５０も変形して、セル３０に加わる力を低減し、セル３０の破損を低減するためである。従って第１のセパレータ２７及び第２のセパレータ２９の曲げ変形を妨げない絶縁体５０が好ましい。このような絶縁体５０の材料はセラミックフェルトが例示される。
　図４（ａ）はＩＶａ－ＩＶａ線における絶縁体５０の断面図である。正面部５１に溝５２が複数設けられている。溝５２の形や大きさ、数には制限がない。溝５２は、第１のセパレータ２７や第２のセパレータ２９が正面部５１に接したときもガスの流れを確保できるように設けられている。
　図４（ｂ）は変形例における絶縁体５４のＩＶａ－ＩＶａ線（図３参照）における断面図である。絶縁体５４は、側面部５３（図３参照）の高さよりも高さが低い正面部５５が設けられている。正面部５５の全体が、絶縁体５４の溝５６（ガス通過部）である。正面部５５に接するように第２のセパレータ２９が変形したときも、溝５６の隅と第２のセパレータ２９との間にできる隙間をガスが通過する。
　図４（ｃ）は他の変形例における絶縁体５７のＩＶａ－ＩＶａ線（図３参照）における断面図である。絶縁体５７は、正面部５８と側面部５３（図３参照）とが分かれており、さらに正面部５８が複数に分かれている。正面部５８の間にできた隙間５８ａ（ガス通過部）をガスが通過する。隙間５８ａの数や大きさに制限はない。正面部５８の間に隙間５８ａを設ける代わりに、正面部５８と側面部５３との間にできる隙間（ガス通過部）をガスが通過するようにしても良い。
　図４（ｄ）は別の変形例における絶縁体５９のＩＶａ－ＩＶａ線（図３参照）における断面図である。絶縁体５９は、通路２４，２５（図３参照）とセル３０との間をつなぐ穴６１（ガス通過部）が正面部６０に設けられている。絶縁体５９に設けられた開気孔を穴６１にしても良いし、繊維をからませてシート状にした絶縁体５９であれば、繊維間の隙間を穴６１にしても良い。穴６１の形や大きさ、数に制限はない。穴６１は、第１のセパレータ２７や第２のセパレータ２９が正面部６０に接したときもガスの流れを確保できるように設けられている。
　図５はスタック１０を備える水素製造装置７０のブロック図である。水素製造装置７０は、水から水素を製造する装置でありホットモジュール７１を備えている。
　ホットモジュール７１は、スタック１０と、スタック１０に供給される水蒸気を生成する気化器７２と、スタック１０に供給されるガスとスタック１０が生成したガスとの間で熱交換を行う熱交換器７３と、スタック１０を加熱するヒータ７４と、を備えている。ホットモジュール７１は放熱の低減のため、スタック１０、気化器７２、熱交換器７３及びヒータ７４が、断熱材７５の内部に配置されている。
　気化器７２はスタック１０が生成した酸素を含む高温のガスと熱交換する熱交換器を含み、水を加熱して水蒸気を作る。気化器７２が生成した水蒸気には、燃料極３２に含まれる触媒の酸化を低減する水素が含まれる。水素を含む水蒸気は熱交換器７３により、スタック１０が生成した水素および酸素と熱交換した後、ヒータ７４によりスタック１０の運転温度まで加熱され、スタック１０の燃料室３６へ供給される。空気は、熱交換器７３により、スタック１０が生成した水素および酸素と熱交換した後、ヒータ７４によりスタック１０の運転温度まで加熱され、スタック１０の空気室３７へ供給される。
　断熱材７５は、セラミックウール、リフラクトリーセラミックファイバー（ＲＣＦ）、生体溶解性繊維（ＡＥＳ）等の耐熱繊維、耐熱繊維で成形された耐熱容器が例示される。耐熱繊維は、スタック１０、気化器７２、熱交換器７３及びヒータ７４間の隙間を埋めている。凝縮器７６は水素ガスを冷却する装置であり、液化した水は原料水として気化器７２に供給される。
　図６を参照して第２実施の形態におけるスタック８０を説明する。第１実施形態では第１のセパレータ２７と第２のセパレータ２９との間に絶縁体５０が配置されるスタック１０を説明した。第２実施形態では第１のセパレータ２７とインタコネクタ８２との間に絶縁体５０が配置されるスタック８０を説明する。第２実施形態では、第１実施形態において説明した部分と同一の部分に同じ符号を付して、以下の説明の一部を省略する。
　図６は第２実施の形態におけるスタック８０の断面図である。図６は、図２と同様に、通路２４，２５を通過するＩＩ－ＩＩ線（図１参照）において切断したスタック８０の断面図であり、積層体１２の一部が図示されている。図６は各部の厚さが誇張して図示されている。
　図６に示すようにスタック８０の反応単位８１は、厚さ方向に順に、燃料極フレーム２６、第１のセパレータ２７、空気極フレーム２８、インタコネクタ８２を含む。燃料極フレーム２６、第１のセパレータ２７、空気極フレーム２８の内側に、セル３０及び集電体３５が配置されている。
　インタコネクタ８２は、厚さ方向に隣り合う空気極３３と集電体３５との間に介在する接続部８３と、接続部８３の周囲から張り出す張出部８４と、を含む。接続部８３は、空気極３３と集電体３５とを電気的に接続する。張出部８４の厚さは、接続部８３の厚さよりも小さく、第１のセパレータ２７の厚さよりも大きい。
　張出部８４は全周が燃料極フレーム２６と空気極フレーム２８との間に挟まれている。燃料極フレーム２６、第１のセパレータ２７、空気極フレーム２８及びインタコネクタ８２（張出部８４）には穴（通路２２－２５）が貫通している。
　絶縁体５０は、張出部８４のうち燃料極フレーム２６と空気極フレーム２８との間に挟まれた部分の内側と第１のセパレータ２７との間に配置されている。空気室３７へ向かって変形する第１のセパレータ２７の撓みが絶縁体５０により低減するため、第１実施形態と同様に、空気室３７のガスの流れを確保し、さらに第１のセパレータ２７とインタコネクタ８２（張出部８４）との間の短絡の発生を低減できる。
　スタック８０は、第１実施形態と同様に、絶縁体５０に代えて絶縁体５４，５７，５９を配置することができる。また、水素製造装置７０やホットモジュール７１を構成するスタック１０に代えて、スタック８０を配置することができる。
　以上、実施の形態に基づき本発明を説明したが、本発明は上記実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で種々の改良変形が可能であることは容易に推察できるものである。
　実施形態では絶縁体５０，５４，５７，５９が側面部５３を含む場合について説明したが、必ずしもこれに限られるものではない。絶縁体５０，５４，５７，５９の側面部５３を省き、正面部５１，５５，５８，６０だけを空気室３７に配置することは当然可能である。この場合も通路２４，２５とセル３０との間のガスの流れを確保できる。
　実施形態では絶縁体５０，５４，５７，５９が応力緩衝部３９の中に配置される場合について説明したが、必ずしもこれに限られるものではない。絶縁体５０，５４，５７，５９の幅が広い場合は、絶縁体５０，５４，５７，５９の一部が応力緩衝部３９の中に配置され、残りが応力緩衝部３９の外に配置される。
　第１実施形態では第１のセパレータ２７及び第２のセパレータ２９が応力緩衝部３９を含む場合を説明したが、必ずしもこれに限られるものではない。第２のセパレータ２９の応力緩衝部３９を省いたり第１のセパレータ２７及び第２のセパレータ２９の応力緩衝部３９を省いたりすることは当然可能である。
　実施形態ではセル３０の形が四角形の場合について説明したが、必ずしもこれに限られるものではない。セル３０の形は円形や楕円形であっても良く、四角形を除く三角形や五角形などの多角形であっても良い。
　実施形態ではガスが通る通路２２，２３，２４，２５がスタック１０，８０に内蔵されている場合について説明したが、必ずしもこれに限られるものではない。通路２２，２３，２４，２５としてのマニホールドをセルに接合してセルの外に設けることは当然可能である。マニホールドの材料は、高温強度が高いセラミックスが例示される。
　実施形態では固体酸化物形のセル３０を含むスタック１０，８０を説明したが、必ずしもこれに限られるものではない。例えば溶融炭酸塩形のような他のタイプのセルを含むスタックに実施形態に係る技術を適用することは当然可能である。
　１０，８０　スタック
　２４，２５　通路
　２７　第１のセパレータ
　２８　空気極フレーム（フレーム）
　２９　第２のセパレータ
　３０　セル
　３１　電解質
　３２　燃料極
　３３　空気極
　３４，８２　インタコネクタ
　３７　空気室（空間）
　３９　応力緩衝部
　５０，５４，５７，５９　絶縁体
　５２，５６　溝（ガス通過部）
　５８ａ　隙間（ガス通過部）
　６１　穴（ガス通過部）
　７０　水素製造装置
　７１　ホットモジュール
　７２　気化器
　７３　熱交換器
　７４　ヒータ
　７５　断熱材

Claims (10)

  1. 　燃料極と空気極とを厚さ方向に隔離する電解質を含むセルと、
    　前記セルに固定され前記セルの外周に張り出す第１のセパレータと、
    　前記空気極に接するインタコネクタと、
    　前記インタコネクタに固定され前記インタコネクタの外周に張り出す第２のセパレータと、
    　前記厚さ方向の前記第１のセパレータと前記第２のセパレータとの間に配置された電気絶縁性のフレームと、
    　前記第１のセパレータ、前記フレーム、及び、前記第２のセパレータの前記厚さ方向に延びるガスの通路と、を備え、
    　前記通路は、前記第１のセパレータと前記第２のセパレータとの間の空間につながるスタックであって、
    　前記空間のうち前記通路と前記セルとの間に配置された絶縁体を備え、
    　前記絶縁体が配置された前記空間は、前記通路と前記セルとの間を前記ガスが通過するガス通過部を含むスタック。
  2. 　燃料極と空気極とを厚さ方向に隔離する電解質を含むセルと、
    　前記セルに固定され前記セルの外周に張り出す第１のセパレータと、
    　前記空気極に接するインタコネクタと、
    　前記厚さ方向の前記第１のセパレータと前記インタコネクタとの間に配置された電気絶縁性のフレームと、
    　前記第１のセパレータ、前記フレーム、及び、前記インタコネクタの前記厚さ方向に延びるガスの通路と、を備え、
    　前記通路は、前記第１のセパレータと前記インタコネクタとの間の空間につながるスタックであって、
    　前記空間のうち前記通路と前記セルとの間に配置された絶縁体を備え、
    　前記絶縁体が配置された前記空間は、前記通路と前記セルとの間を前記ガスが通過するガス通過部を含むスタック。
  3. 　前記絶縁体の曲げ弾性率は、前記フレームの曲げ弾性率よりも小さい請求項１又は２に記載のスタック。
  4. 　前記絶縁体の材料はセラミックフェルトである請求項３記載のスタック。
  5. 　前記ガス通過部は、前記絶縁体に設けられた溝を含む請求項１又は２に記載のスタック。
  6. 　前記第１のセパレータ及び前記第２のセパレータは、前記空間において前記厚さ方向の同じ向きに湾曲している応力緩衝部を含み、
    　前記絶縁体は、前記応力緩衝部に配置されている請求項１記載のスタック。
  7. 　前記絶縁体は、前記セルの全周に亘って連続している請求項１又は２に記載のスタック。
  8. 　前記セルは、燃料ガスを電気分解する機能をもつ請求項１又は２に記載のスタック。
  9. 　請求項８記載のスタックと、
    　前記燃料ガスである水蒸気を生成する気化器と、
    　前記スタックに供給されるガスと熱交換を行う熱交換器と、
    　前記スタックを加熱するためのヒータと、
    　前記スタック、前記気化器、前記熱交換器および前記ヒータが内部に配置される断熱材と、を備えるホットモジュール。
  10. 　請求項９記載のホットモジュールを備える水素製造装置。
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