燃料電池セル装置
【課題】 集電部材での電流集中を抑制することができる燃料電池セル装置を提供する。
【解決手段】 複数の燃料電池セル３と、該複数の燃料電池セル３間に配置された集電部材４と、燃料電池セル３と集電部材４とを接合する導電性接合材１３とを具備するとともに、集電部材４が、それぞれの燃料電池セル３に対面している第１、第２セル対面部４ａ１、４ｂ１と、燃料電池セル３から離れるように第１、第２セル対面部４ａ１、４ｂ１からそれぞれ延びた第１、第２セル離間部４ａ２、４ｂ２と、該第１、第２セル離間部４ａ２、４ｂ２が連結した連結部４ｃ、４ｄとを具備して構成されており、燃料電池セル３と集電部材４の第１、第２セル対面部４ａ１、４ｂ１とが導電性接合材１３で接合され、さらに燃料電池セル３と集電部材４の第１、第２セル離間部４ａ２、４ｂ２の少なくとも一方とが導電性接合材１３で接合されている。
【解決手段】 複数の燃料電池セル３と、該複数の燃料電池セル３間に配置された集電部材４と、燃料電池セル３と集電部材４とを接合する導電性接合材１３とを具備するとともに、集電部材４が、それぞれの燃料電池セル３に対面している第１、第２セル対面部４ａ１、４ｂ１と、燃料電池セル３から離れるように第１、第２セル対面部４ａ１、４ｂ１からそれぞれ延びた第１、第２セル離間部４ａ２、４ｂ２と、該第１、第２セル離間部４ａ２、４ｂ２が連結した連結部４ｃ、４ｄとを具備して構成されており、燃料電池セル３と集電部材４の第１、第２セル対面部４ａ１、４ｂ１とが導電性接合材１３で接合され、さらに燃料電池セル３と集電部材４の第１、第２セル離間部４ａ２、４ｂ２の少なくとも一方とが導電性接合材１３で接合されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池セル装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
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（空気等）とを用いて６００℃〜１０００℃の高温下で発電する複数の燃料電池セルを、集電部材を介して電気的に直列に接続してなる燃料電池セル装置が知られている。そして、燃料電池セルと集電部材とを導電性接合材を用いて接合することが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−３３９９０４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
燃料電池セルと集電部材とを導電性接合材を介して接合する場合、導電性接合材を介して接合した部分については、集電部材と導電性接合材とを電流が流れるが、集電部材が燃料電池セルから離れた部分（導電性接合材で接合されていない部分）では、集電部材のみを電流が流れることになるため、導電性接合材で接合されていない部分で電流集中が生じ、この部分で抵抗が大きくなり、集電効率が低くなるという問題があった。
【０００５】
本発明は、集電部材での電流集中を抑制することができる燃料電池セル装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の燃料電池セル装置は、複数の燃料電池セルと、該複数の燃料電池セル間にそれぞれ配置され隣接する前記燃料電池セル同士を電気的に接続する集電部材とを具備するとともに、前記燃料電池セルと前記集電部材とが導電性接合材で接合された燃料電池セル装置であって、前記集電部材が、前記隣接する燃料電池セルのそれぞれに対面している第１、第２セル対面部と、前記隣接する燃料電池セルから離れるように前記第１、第２セル対面部からそれぞれ延びた第１、第２セル離間部と、該第１、第２セル離間部が連結した連結部とを具備して構成されており、前記燃料電池セルと前記集電部材の前記第１、第２セル対面部とが前記導電性接合材で接合され、さらに前記燃料電池セルと前記集電部材の第１、第２セル離間部の少なくとも一方とが前記導電性接合材で接合されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の燃料電池セル装置によれば、燃料電池セルと集電部材の第１、第２セル対面部とが導電性接合材で接合され、さらに燃料電池セルと集電部材の第１、第２セル離間部の少なくとも一方とが導電性接合材で接合されているので、燃料電池セルと集電部材の第１、第２セル対面部との間では、集電部材の第１、第２セル対面部と導電性接合材とが電流の経路となり、さらに、燃料電池セルと集電部材の第１、第２セル離間部の少なくとも一方との間でも、集電部材の第１、第２セル離間部の少なくとも一方と導電性接合材とが電流の経路となるため、集電部材における電流集中を緩和し、電気抵抗の増大を抑制し、高い集電効率を維持できる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の第1の実施形態である燃料電池セル装置を示すもので、（ａ）は燃料電池セル装置を概略的に示す側面図、（ｂ）は（ａ）の一部を拡大して示す横断面図である。
【図２】図１に示す燃料電池セルを示すもので、（ａ）は横断面図、（ｂ）はインターコネクタを省略した状態を、インターコネクタ側から見た側面図である。
【図３】図１に示す集電部材を抜粋して示すもので、（ａ）は斜視図、（ｂ）はＢ−Ｂ線に沿った断面図である。
【図４】一対の燃料電池セルを集電部材で電気的に接続した状態を示す横断面図であり、（ｂ）は集電部材とインターコネクタが導電性接合材で接続された燃料電池セル装置における電流の流れを示す説明図である。
【図５】従来における燃料電池セル装置を示す横断面図である。
【図６】一対の燃料電池セルを、集電部材を介して導電性接合材で接合した状態を示すもので、（ａ）は集電部材の第１、第２セル対面部と燃料電池セルとの接合状態を示す縦断面図、（ｂ）は集電部材の第１、第２セル離間部と燃料電池セルとの接合状態を示す縦断面図である。
【図７】一対の燃料電池セルを集電部材を介して集電部材で接合した第２の実施形態を示すもので、第１、第２セル離間部とインターコネクタ、空気極層とを導電性接合材で接合した状態を示す横断面図である。
【図８】図１に示す燃料電池セル装置を収納容器に収納してなる燃料電池モジュールを分解して示す外観斜視図である。
【図９】図８に示す燃料電池モジュールを外装ケースに収納してなる燃料電池装置を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本発明の第１の実施形態である燃料電池セル装置１について図１を用いて説明する。なお、図１〜８において、理解を容易にするために、断面図では厚みを拡大縮小して示したり、側面図では長さ、幅を拡大縮小して示している。
【００１０】
燃料電池セル装置１は、一対の対向する主面をもつ全体的に見て柱状の導電性支持体７の一方の主面上に内側電極層である燃料極層８と、固体電解質層９と、外側電極層である空気極層１０とをこの順に積層してなる発電部を備える燃料電池セル３を有している。導電性支持体７の内部には、複数のガス流路１２を有している。
【００１１】
そして燃料電池セル３は、他方の主面のうち外側電極層が形成されていない部位にインターコネクタ１１を積層してなる柱状（中空平板状）であり、これらの燃料電池セル３の複数個を１列に配列し、隣接する燃料電池セル３間に集電部材４を配置することで、燃料電池セル３同士を電気的に直列に接続してなるセルスタック２を備えている。
【００１２】
燃料電池セル３と集電部材４とは詳しくは後述するが、導電性接合材１３を介して接合されており、それにより、複数個の燃料電池セル３を集電部材４を介して電気的および機械的に接合して、セルスタック２を形成している。
【００１３】
また、インターコネクタ１１の外面にはＰ型半導体層（図示せず）を設けることもできる。集電部材４を、Ｐ型半導体層を介してインターコネクタ１１に接続させることより、両者の接触がオーム接触となって電位降下を少なくすることができる。このＰ型半導体層は、空気極層１０の外面にも設けてもよい。
【００１４】
すなわち、導電性支持体７は、図２に示されている形状から理解されるように、互いに平行な一対の平坦面ｎと、一対の平坦面ｎをそれぞれ接続する弧状面（側面）ｍとで構成
されている。平坦面ｎの両面は互いにほぼ平行に形成されており、一方の平坦面ｎ（下面）と両側の弧状面ｍを覆うように多孔質な燃料極層８が設けられており、さらに、この燃料極層８を覆うように、緻密質な固体電解質層９が積層されている。また、固体電解質層９の上には、燃料極層８と対面するように、多孔質な空気極層１０が積層されている。
【００１５】
言い換えると、燃料極層８および固体電解質層９は、導電性支持体７の両端の弧状面ｍを経由して他方の平坦面ｎ（上面）まで形成されており、固体電解質層９の両端部にインターコネクタ１１の両端部が接合され、固体電解質層９とインターコネクタ１１とで導電性支持体７を取り囲み、内部を流通する燃料ガスが外部に漏出しないように構成されている。
【００１６】
そして、セルスタック２を構成する各燃料電池セル３の下端部が、燃料電池セル３の内部に設けられたガス流路１２を介して燃料電池セル３に燃料ガスを供給するためのガスタンク６に、ガラス等のシール材（図示せず）により固定され、燃料電池セル装置１が構成されている。
【００１７】
図１に示す燃料電池セル装置１においては、燃料電池セル３のガス流路１２の内部を燃料ガスとして水素含有ガスが流れるとともに、燃料電池セル３の間に配置された集電部材４の内側を酸素含有ガス（空気）が流れる構成となる。それにより、燃料極層８にガスタンク６から燃料ガスが供給され、空気極層１０に集電部材４の内側を通じて酸素含有ガスが供給されることで、燃料電池セル３の発電が行なわれる。以下の説明においては、外側電極層を空気極層１０、内側電極層を燃料極層８として説明する。
【００１８】
燃料電池セル装置１は、燃料電池セル３の配列方向ｘの両端から、セルスタック２を挟持するように、ガスタンク６に下端部が固定された弾性変形可能な導電部材５を具備している。ここで、図１に示す導電部材５は、セルスタック２の両端部に位置するように設けられた平板部５ａと、燃料電池セル３の配列方向ｘに沿って外側に向けて延びた形状で、セルスタック２（燃料電池セル３）の発電により生じる電流を引出すための電流引出部５ｂとを有している。なお、燃料電池セル３の配列方向ｘとは燃料電池セル装置１で発電した電流の流れ方向でもある。
【００１９】
以下に、燃料電池セル３を構成する各部材について説明する。燃料極層８は、一般的に公知のものを使用することができ、多孔質の導電性セラミックス、例えば希土類元素が固溶しているＺｒＯ２（安定化ジルコニアと称する）とＮｉおよび／またはＮｉＯとから形成することができる。
【００２０】
固体電解質層９は、電極間の電子の橋渡しをする電解質としての機能を有していると同時に、燃料ガスと酸素含有ガスとのリークを防止するためにガス遮断性を有することが必要とされ、３〜１５モル％の希土類元素が固溶したＺｒＯ２から形成される。なお、上記特性を有する限りにおいては、ランタンガレート等の他の材料等を用いて形成してもよい。
【００２１】
空気極層１０は、一般的に用いられるものであれば特に制限はなく、例えば、いわゆるＡＢＯ３型のペロブスカイト型酸化物からなる導電性セラミックスから形成することができる。空気極層１０はガス透過性を有していることが必要であり、開気孔率が２０％以上、特に３０〜５０％の範囲とすることができる。
【００２２】
インターコネクタ１１は、導電性セラミックスから形成することができるが、燃料ガス（水素含有ガス）および酸素含有ガス（空気等）と接触するため、耐還元性及び耐酸化性を有することが必要であり、それゆえランタンクロマイト（ＬａＣｒＯ３）を使用するこ
とができる。インターコネクタ１１は、導電性支持体７に形成された複数のガス流路１２を流通する燃料ガス、および導電性支持体７の外側を流通する酸素含有ガスのリークを防止するために緻密質でなければならず、９３％以上、特に９５％以上の相対密度であることが好ましい。
【００２３】
導電性支持体７としては、燃料ガスを燃料極層８まで透過するためにガス透過性であること、さらには、インターコネクタ１１を介して集電するために導電性であることが必要とされる。したがって、導電性支持体７としては、かかる要求を満足するものを材質を用いる必要があり、例えば導電性セラミックスやサーメット等を用いることができる。
【００２４】
なお、燃料電池セル３を作製するにあたり、燃料極層８または固体電解質層９との同時焼成により導電性支持体７を作製する場合においては、鉄属金属成分と特定希土類酸化物とから導電性支持体７を形成することができる。また、導電性支持体７は、所要ガス透過性を備えるために開気孔率が３０％以上、特に３５〜５０％の範囲にあるのが好適であり、そしてまたその導電率は５０Ｓ／ｃｍ以上、さらには３００Ｓ／ｃｍ以上、４４０Ｓ／ｃｍ以上にしてもよい。
【００２５】
さらに、Ｐ型半導体層（図示せず）としては、遷移金属ペロブスカイト型酸化物からなる層を例示することができる。具体的には、インターコネクタ１１を構成するランタンクロマイトよりも電子伝導性が大きいもの、例えば、ＢサイトにＭｎ、Ｆｅ、Ｃｏなどが存在するランタンマンガナイト（ＬａＳｒＭｎＯ３）、ランタンフェライト（ＬａＳｒＦｅＯ３）、ランタンコバルタイト（ＬａＳｒＣｏＯ３）などの少なくとも一種からなるＰ型半導体セラミックスを使用することができる。このようなＰ型半導体層の厚みは、一般に、３０〜１００μｍの範囲とすることが好ましい。
【００２６】
導電性接合材１３は、燃料電池セル３と集電部材４とを接合するために設けられており、導電性セラミックス等を用いて形成することができる。導電性セラミックスとしては、空気極層１０を形成するものと同様のものを用いることができ、空気極層１０と同じ成分により形成すると、空気極層１０と導電性接合材１３との接合強度が高くなるため空気極層１０と同じ成分により形成することが好ましい。
【００２７】
具体的には、ＬａＳｒＣｏＦｅＯ３、ＬａＳｒＭｎＯ３、ＬａＳｒＣｏＯ３等を用いることができる。これらの材料を単一の材料を用いて作製してもよく、２種以上組み合わせて導電性接合材１３を作製してもよい。
【００２８】
また、導電性接合材１３は、空気極層１０とは、粒径の異なる異種材料により構成してもよく、粒径の同じ異種材料により構成してもよい。さらに、粒径の異なる同材料により構成してもよく、粒径の同じ同材料により構成してもよい。異なる粒径を用いた場合には微粒の粒径を０．１〜０．５μｍ、粗粒の粒径を１．０〜３．０μｍとすることが好ましい。また同じ粒径で導電性接合材１３を構成する場合は、粒径が０．５〜３μｍとすることが好ましい。
【００２９】
このように、異なる粒径の材料を用いて導電性接合材１３を作製することにより、粒径の大きな粗粒が導電性接合材１３の強度を向上させるとともに、粒径の小さな微粒が導電性接合材１３の焼結性を向上させることができる。
【００３０】
次に、集電部材４について図３を用いて説明する。集電部材４は、隣接する一方の燃料電池セル３と接合される複数の板状の第１セル対面部４ａ１と、燃料電池セルから離れるように第１セル対面部４ａ１の両側から延びた板状の第１離間部４ａ２と、隣接する他方の燃料電池セル３と接合される複数の板状の第２セル対面部４ｂ１と、燃料電池セルから
離れるように第２セル対面部４ｂ１の両側から延びた板状の第２離間部４ｂ２とを有している。
【００３１】
さらに、複数の第１離間部４ａ２および複数の第２離間部４ｂ２の一端同士を連結する第１連結部４ｃと、複数の第１離間部４ａ２および複数の第２離間部４ｂ２の他端同士を連結する第２連結部４ｄとを一組のユニットとし、これらのユニットの複数組が、燃料電池セル３の長手方向に導電性連結片４ｅにより連結されて構成されている。第１セル対面部４ａ１および第２セル対面部４ｂ１は、図４に示すように、燃料電池セル３に接合される部位であり、これらの部位が燃料電池セル３の発電電力を出入する部分となっている。
【００３２】
すなわち、燃料電池セル３と集電部材４の第１、第２セル対面部４ａ１、４ｂ１とが導電性接合材１３で接合され、さらに燃料電池セル３と集電部材４の第１セル離間部４ａ２とが導電性接合材１３で接合されている。
【００３３】
言い換えると、複数の燃料電池セル３が平坦部を有し、該平坦部に、インターコネクタ１１を有しており、該インターコネクタ１１に第１セル対面部４ａ１が対面し、インターコネクタ１１は、第１セル対面部４ａ１の両側から外側にはみ出して形成され、インターコネクタ１１の第１セル対面部４ａ１の両側から外側にはみ出した部分には、第１セル対面部４ａ１の両側から延びた第１セル離間部４ａ２が導電性接合材１３で接合されている。
【００３４】
さらに言い換えると、固体電解質９が形成されていない導電性支持体７の面、および固体電解質９の両端部に、インターコネクタ１１が接合されており、インターコネクタ１１の形成面と、第１セル対面部４ａ１、第１離間部４ａ２との間が導電性支持体７で接合されている。
【００３５】
従来、図５に示すように、燃料電池セル３と集電部材４の第１、第２セル対面部４ａ１、４ｂ１とが導電性接合材１３で接合されているものの、燃料電池セル３と集電部材４の第１、第２セル離間部４ａ２、４ｂ２とは、導電性接合材１３で接合されていなかった。このような燃料電池セル装置では、燃料電池セルからの発電電流が、インターコネクタ１１、導電性接合材１３を介して集電部材４の第１、第２セル対面部４ａ１、４ｂ１を流れ、電流集中が生じていた。
【００３６】
これに対して、本実施形態の燃料電池セル装置１では、燃料電池セル３と集電部材４の第１、第２セル対面部４ａ１、４ｂ１との間では、図４（ｂ）に示すように、集電部材４の第１、第２セル対面部４ａ１、４ｂ１と導電性接合材１３とが電流の経路となり、さらに、燃料電池セル３と集電部材４の第１セル離間部４ａ２との間でも、集電部材４の第１セル離間部４ａ２と導電性接合材１３とが電流の経路となるため、集電部材４における電流集中を緩和し、集電部材４の温度上昇を抑制し、電気抵抗の増大を抑制し、高い集電効率を維持できる。
【００３７】
また、燃料電池セル３と集電部材４の第１、第２セル対面部４ａ１、４ｂ１とが導電性接合材１３で接合され、さらに燃料電池セル３と集電部材４の第１セル離間部４ａ２とが導電性接合材１３で接合されているため、燃料電池セル３と集電部材４との接合強度を向上することができる。
【００３８】
図６（ａ）に、燃料電池セル３と集電部材４の第１、第２セル対面部４ａ１、４ｂ１との接合状態を、図６（ｂ）に、燃料電池セル３と集電部材４の第１、第２セル離間部４ａ２、４ｂ２との接合状態を示す。図６（ａ）は、図４（ａ）におけるｘ−ｘ線に沿った縦断面図、図６（ｂ）は、図４（ａ）におけるｙ−ｙ線に沿った縦断面図である。なお、集
電部材４を埋まるように導電性接合材１３で接合しても良い。
【００３９】
燃料電池セル３において、上述したように、固体電解質層９を介して燃料極層８と、空気極層１０とが対向する部位が発電する部位となる。それゆえ、燃料電池セル３の発電部で発電された電流を効率よく集電するにあたり、集電部材４の燃料電池セル３の長手方向に沿った長さは、燃料電池セル３における外側電極層１０の長手方向における長さと同等以上とすることがよい。
【００４０】
集電部材４は、耐熱性および導電性を有する必要があり、金属または合金により作製することができる。特には、集電部材４は、高温の酸化雰囲気に曝されることから４〜３０％の割合でＣｒを含有する合金から作製することができ、Ｆｅ−Ｃｒの合金やＮｉ−Ｃｒの合金等により作製できる。
【００４１】
また、集電部材４は、燃料電池セル装置１の作動時に高温の酸化雰囲気に曝されることから、集電部材４の表面に、耐酸化性のコーティングを施してもよい。それにより、集電部材４の劣化を低減することができる。耐酸化性のコーディングを施す部位としては、集電部材４の全表面に施すことが好ましい。それにより、集電部材４の表面が高温の酸化雰囲気に曝されることを抑えることができる。
【００４２】
ここで、集電部材４の作製方法について説明する。一枚の矩形状をした板部材にプレス加工を施して板部材の幅方向に延びるスリットを板部材の長手方向に複数形成する。そして、第１セル対面部４ａ１、第１セル離間部４ａ２および第２セル対面部４ｂ１、第２セル離間部４ｂ２となるスリット間の部位を交互に突出させることにより、図３に示す集電部材４を作製することができる。
【００４３】
図７は、第２の実施形態を示すもので、この形態では、燃料電池セル３と集電部材４の第１、第２セル対面部４ａ１、４ｂ１とが導電性接合材１３で接合され、さらに燃料電池セル３と集電部材４の第１、第２セル離間部４ａ２、４ｂ２とが導電性接合材１３で接合されている。
【００４４】
言い換えると、複数の燃料電池セル３が平坦部を有し、該平坦部に、インターコネクタ１１を有しており、該インターコネクタ１１に第１セル対面部４ａ１が対面し、インターコネクタ１１は、第１セル対面部４ａ１の両側から外側にはみ出して形成され、インターコネクタ１１の第１セル対面部４ａ１の両側から外側にはみ出した部分には、第１セル対面部４ａ１の両側から延びた第１セル離間部４ａ２が導電性接合材１３で接合されている。さらに、発電部の空気極層１０には、第２セル対面部４ｂ１が対面し、空気極層１０は、第２セル対面部４ｂ１の両側から外側にはみ出して形成され、空気極層１０の第２セル対面部４ｂ１の両側から外側にはみ出した部分には、第２セル対面部４ｂ１の両側から延びた第２セル離間部４ｂ２が導電性接合材１３で接合されている。
【００４５】
このような燃料電池セル装置では、燃料電池セル３と集電部材４の第１、第２セル対面部４ａ１、４ｂ１との間では、集電部材４の第１、第２セル対面部４ａ１、４ｂ１と導電性接合材１３とが電流の経路となり、さらに、燃料電池セル３と集電部材４の第１、第２セル離間部４ａ２、４ｂ２との間でも、集電部材４の第１、第２セル離間部４ａ２、４ｂ２と導電性接合材１３とが電流の経路となるため、さらに集電部材４における電流集中を緩和し、集電部材４の温度上昇を抑制し、電気抵抗の増大を抑制し、高い集電効率を維持できるとともに、燃料電池セル３と集電部材４との接合強度を向上することができる。
【００４６】
また、この形態では、第１、第２セル離間部４ａ２、４ｂ２により、集電部材４の第１、第２セル対面部４ａ１、４ｂ１間を空気が、集電部材４の外側に抜けていくことを抑制
でき、燃料電池セル３の空気極層１０に空気を効率よく供給することができる。
【００４７】
次に、燃料電池セル装置１を収納容器２１内に収納してなる燃料電池モジュール２０について図８を用いて説明する。
【００４８】
図８に示す燃料電池モジュール２０は、燃料電池セル３にて使用する燃料ガスを得るために、天然ガスや灯油等の原燃料を改質して燃料ガスを生成するための改質器２２をセルスタック２の上方に配置している。そして、改質器２２で生成された燃料ガスは、ガス流通管２３を介してガスタンク６に供給され、ガスタンク６を介して燃料電池セル３の内部に設けられたガス流路１２に供給される。
【００４９】
なお、図８においては、収納容器２１の一部（前後面）を取り外し、内部に収納されている燃料電池セル装置１および改質器２２を後方に取り出した状態を示している。ここで、図８に示した燃料電池モジュール２０においては、燃料電池セル装置１を、収納容器２１内にスライドして収納することが可能である。
【００５０】
また収納容器２１の内部に設けられた酸素含有ガス導入部材２４は、図８においてはガスタンク６に並置されたセルスタック２の間に配置されるとともに、酸素含有ガスが、燃料ガスの流れに合わせて、燃料電池セル３の側方を下端部側から上端部側に向かって流れるように、燃料電池セル３の下端部側に酸素含有ガスを供給するように構成されている。そして、燃料電池セル３のガス流路１２より排出される発電に使用されなかった余剰の燃料ガス（燃料オフガス）を燃料電池セル３の上方で燃焼させることにより、セルスタック２の温度を効果的に上昇させることができ、燃料電池セル装置１の起動を早めることができる。また、燃料電池セル３の上方にて、燃料電池セル３のガス流路１２から排出され発電に使用されなかった燃料ガスを燃焼させることにより、セルスタック２の上方に配置された改質器２２を温めることができる。それにより、改質器２２で効率よく改質反応を行うことができる。
【００５１】
次に、燃料電池モジュール２０と、燃料電池モジュール２０を作動させるための補機（図示せず）とを外装ケースに収納してなる燃料電池装置２５について図９を用いて説明する。
【００５２】
図９に示す燃料電池装置２５は、支柱２６と外装板２７から構成される外装ケース内を仕切板２８により上下に区画し、その上方側を上述した燃料電池モジュール２０を収納するモジュール収納室２９とし、下方側を燃料電池モジュール２０を作動させるための補機を収納する補機収納室３０として構成されている。なお、補機収納室３０に収納する補機は省略している。
【００５３】
また、仕切板２８には、補機収納室３０の空気をモジュール収納室２９側に流すための空気流通口３１が設けられており、モジュール収納室２９を構成する外装板２７の一部に、モジュール収納室２９内の空気を排気するための排気口３２が設けられている。
【００５４】
以上、本発明について詳細に説明したが、本発明は上述の実施の形態に限定されるものではなく、本発明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。
【００５５】
例えば、上述した燃料電池セル装置１においては、燃料電池セル３のガス流路１２に燃料ガスを供給し、燃料電池セル３の外側に酸素含有ガスを供給する例を示したが、ガス流路１２に酸素含有ガスを供給し、燃料電池セル３の外側に燃料ガスを供給する構成としてもかまわない。その場合においては、内側電極層を空気極層１０とし、外側電極層を燃料
極層８とする構成の燃料電池セル３とすればよい。その際は、導電性接合材１３の成分を燃料極層８と同様の組成にすることにより、外側電極層としての燃料極層８と導電性接合材１３との接合強度を向上させることができる。
【００５６】
さらに、上記実施形態では、中空平板型の燃料電池セル３を用いたが、円筒型の燃料電池セル、平板型の燃料電池を用いることもできる。
【００５７】
また、上記実施形態では、インターコネクタ１１を有する燃料電池セル３を用いたが、インターコネクタを有しない燃料電池セルを用いることもできる。
【００５８】
さらに、上記形態では、図３に示すような集電部材４を用いたが、これに限定されるものではない。図３では、第１連結部４ｃと第２連結部４ｄを有するが、どちらか一方の連結部を有する場合であっても良い。
【００５９】
また、上記形態では、図４に示すように、燃料電池セル３と集電部材４の第１セル離間部４ａ２とが導電性接合材１３で接合された場合、図７に示すように、燃料電池セル３と集電部材４の第１、第２セル離間部４ａ２、４ｂ２とが導電性接合材１３で接合された場合について説明したが、燃料電池セル３と集電部材４の第２セル離間部４ｂ２とが導電性接合材１３で接合される場合であっても、良いことは勿論である。
【符号の説明】
【００６０】
１：燃料電池セル装置
２：セルスタック
３：燃料電池セル
４：集電部材
４ａ１：第１セル対面部
４ｂ１：第２セル対面部
４ａ２：第１セル離間部
４ｂ２：第２セル離間部
４ｃ：第１連結部
４ｄ：第２連結部
６：ガスタンク
１１：インターコネクタ
１３：導電性接合材
２０：燃料電池モジュール
２５：燃料電池装置
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池セル装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
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（空気等）とを用いて６００℃〜１０００℃の高温下で発電する複数の燃料電池セルを、集電部材を介して電気的に直列に接続してなる燃料電池セル装置が知られている。そして、燃料電池セルと集電部材とを導電性接合材を用いて接合することが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−３３９９０４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
燃料電池セルと集電部材とを導電性接合材を介して接合する場合、導電性接合材を介して接合した部分については、集電部材と導電性接合材とを電流が流れるが、集電部材が燃料電池セルから離れた部分（導電性接合材で接合されていない部分）では、集電部材のみを電流が流れることになるため、導電性接合材で接合されていない部分で電流集中が生じ、この部分で抵抗が大きくなり、集電効率が低くなるという問題があった。
【０００５】
本発明は、集電部材での電流集中を抑制することができる燃料電池セル装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の燃料電池セル装置は、複数の燃料電池セルと、該複数の燃料電池セル間にそれぞれ配置され隣接する前記燃料電池セル同士を電気的に接続する集電部材とを具備するとともに、前記燃料電池セルと前記集電部材とが導電性接合材で接合された燃料電池セル装置であって、前記集電部材が、前記隣接する燃料電池セルのそれぞれに対面している第１、第２セル対面部と、前記隣接する燃料電池セルから離れるように前記第１、第２セル対面部からそれぞれ延びた第１、第２セル離間部と、該第１、第２セル離間部が連結した連結部とを具備して構成されており、前記燃料電池セルと前記集電部材の前記第１、第２セル対面部とが前記導電性接合材で接合され、さらに前記燃料電池セルと前記集電部材の第１、第２セル離間部の少なくとも一方とが前記導電性接合材で接合されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の燃料電池セル装置によれば、燃料電池セルと集電部材の第１、第２セル対面部とが導電性接合材で接合され、さらに燃料電池セルと集電部材の第１、第２セル離間部の少なくとも一方とが導電性接合材で接合されているので、燃料電池セルと集電部材の第１、第２セル対面部との間では、集電部材の第１、第２セル対面部と導電性接合材とが電流の経路となり、さらに、燃料電池セルと集電部材の第１、第２セル離間部の少なくとも一方との間でも、集電部材の第１、第２セル離間部の少なくとも一方と導電性接合材とが電流の経路となるため、集電部材における電流集中を緩和し、電気抵抗の増大を抑制し、高い集電効率を維持できる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の第1の実施形態である燃料電池セル装置を示すもので、（ａ）は燃料電池セル装置を概略的に示す側面図、（ｂ）は（ａ）の一部を拡大して示す横断面図である。
【図２】図１に示す燃料電池セルを示すもので、（ａ）は横断面図、（ｂ）はインターコネクタを省略した状態を、インターコネクタ側から見た側面図である。
【図３】図１に示す集電部材を抜粋して示すもので、（ａ）は斜視図、（ｂ）はＢ−Ｂ線に沿った断面図である。
【図４】一対の燃料電池セルを集電部材で電気的に接続した状態を示す横断面図であり、（ｂ）は集電部材とインターコネクタが導電性接合材で接続された燃料電池セル装置における電流の流れを示す説明図である。
【図５】従来における燃料電池セル装置を示す横断面図である。
【図６】一対の燃料電池セルを、集電部材を介して導電性接合材で接合した状態を示すもので、（ａ）は集電部材の第１、第２セル対面部と燃料電池セルとの接合状態を示す縦断面図、（ｂ）は集電部材の第１、第２セル離間部と燃料電池セルとの接合状態を示す縦断面図である。
【図７】一対の燃料電池セルを集電部材を介して集電部材で接合した第２の実施形態を示すもので、第１、第２セル離間部とインターコネクタ、空気極層とを導電性接合材で接合した状態を示す横断面図である。
【図８】図１に示す燃料電池セル装置を収納容器に収納してなる燃料電池モジュールを分解して示す外観斜視図である。
【図９】図８に示す燃料電池モジュールを外装ケースに収納してなる燃料電池装置を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本発明の第１の実施形態である燃料電池セル装置１について図１を用いて説明する。なお、図１〜８において、理解を容易にするために、断面図では厚みを拡大縮小して示したり、側面図では長さ、幅を拡大縮小して示している。
【００１０】
燃料電池セル装置１は、一対の対向する主面をもつ全体的に見て柱状の導電性支持体７の一方の主面上に内側電極層である燃料極層８と、固体電解質層９と、外側電極層である空気極層１０とをこの順に積層してなる発電部を備える燃料電池セル３を有している。導電性支持体７の内部には、複数のガス流路１２を有している。
【００１１】
そして燃料電池セル３は、他方の主面のうち外側電極層が形成されていない部位にインターコネクタ１１を積層してなる柱状（中空平板状）であり、これらの燃料電池セル３の複数個を１列に配列し、隣接する燃料電池セル３間に集電部材４を配置することで、燃料電池セル３同士を電気的に直列に接続してなるセルスタック２を備えている。
【００１２】
燃料電池セル３と集電部材４とは詳しくは後述するが、導電性接合材１３を介して接合されており、それにより、複数個の燃料電池セル３を集電部材４を介して電気的および機械的に接合して、セルスタック２を形成している。
【００１３】
また、インターコネクタ１１の外面にはＰ型半導体層（図示せず）を設けることもできる。集電部材４を、Ｐ型半導体層を介してインターコネクタ１１に接続させることより、両者の接触がオーム接触となって電位降下を少なくすることができる。このＰ型半導体層は、空気極層１０の外面にも設けてもよい。
【００１４】
すなわち、導電性支持体７は、図２に示されている形状から理解されるように、互いに平行な一対の平坦面ｎと、一対の平坦面ｎをそれぞれ接続する弧状面（側面）ｍとで構成
されている。平坦面ｎの両面は互いにほぼ平行に形成されており、一方の平坦面ｎ（下面）と両側の弧状面ｍを覆うように多孔質な燃料極層８が設けられており、さらに、この燃料極層８を覆うように、緻密質な固体電解質層９が積層されている。また、固体電解質層９の上には、燃料極層８と対面するように、多孔質な空気極層１０が積層されている。
【００１５】
言い換えると、燃料極層８および固体電解質層９は、導電性支持体７の両端の弧状面ｍを経由して他方の平坦面ｎ（上面）まで形成されており、固体電解質層９の両端部にインターコネクタ１１の両端部が接合され、固体電解質層９とインターコネクタ１１とで導電性支持体７を取り囲み、内部を流通する燃料ガスが外部に漏出しないように構成されている。
【００１６】
そして、セルスタック２を構成する各燃料電池セル３の下端部が、燃料電池セル３の内部に設けられたガス流路１２を介して燃料電池セル３に燃料ガスを供給するためのガスタンク６に、ガラス等のシール材（図示せず）により固定され、燃料電池セル装置１が構成されている。
【００１７】
図１に示す燃料電池セル装置１においては、燃料電池セル３のガス流路１２の内部を燃料ガスとして水素含有ガスが流れるとともに、燃料電池セル３の間に配置された集電部材４の内側を酸素含有ガス（空気）が流れる構成となる。それにより、燃料極層８にガスタンク６から燃料ガスが供給され、空気極層１０に集電部材４の内側を通じて酸素含有ガスが供給されることで、燃料電池セル３の発電が行なわれる。以下の説明においては、外側電極層を空気極層１０、内側電極層を燃料極層８として説明する。
【００１８】
燃料電池セル装置１は、燃料電池セル３の配列方向ｘの両端から、セルスタック２を挟持するように、ガスタンク６に下端部が固定された弾性変形可能な導電部材５を具備している。ここで、図１に示す導電部材５は、セルスタック２の両端部に位置するように設けられた平板部５ａと、燃料電池セル３の配列方向ｘに沿って外側に向けて延びた形状で、セルスタック２（燃料電池セル３）の発電により生じる電流を引出すための電流引出部５ｂとを有している。なお、燃料電池セル３の配列方向ｘとは燃料電池セル装置１で発電した電流の流れ方向でもある。
【００１９】
以下に、燃料電池セル３を構成する各部材について説明する。燃料極層８は、一般的に公知のものを使用することができ、多孔質の導電性セラミックス、例えば希土類元素が固溶しているＺｒＯ２（安定化ジルコニアと称する）とＮｉおよび／またはＮｉＯとから形成することができる。
【００２０】
固体電解質層９は、電極間の電子の橋渡しをする電解質としての機能を有していると同時に、燃料ガスと酸素含有ガスとのリークを防止するためにガス遮断性を有することが必要とされ、３〜１５モル％の希土類元素が固溶したＺｒＯ２から形成される。なお、上記特性を有する限りにおいては、ランタンガレート等の他の材料等を用いて形成してもよい。
【００２１】
空気極層１０は、一般的に用いられるものであれば特に制限はなく、例えば、いわゆるＡＢＯ３型のペロブスカイト型酸化物からなる導電性セラミックスから形成することができる。空気極層１０はガス透過性を有していることが必要であり、開気孔率が２０％以上、特に３０〜５０％の範囲とすることができる。
【００２２】
インターコネクタ１１は、導電性セラミックスから形成することができるが、燃料ガス（水素含有ガス）および酸素含有ガス（空気等）と接触するため、耐還元性及び耐酸化性を有することが必要であり、それゆえランタンクロマイト（ＬａＣｒＯ３）を使用するこ
とができる。インターコネクタ１１は、導電性支持体７に形成された複数のガス流路１２を流通する燃料ガス、および導電性支持体７の外側を流通する酸素含有ガスのリークを防止するために緻密質でなければならず、９３％以上、特に９５％以上の相対密度であることが好ましい。
【００２３】
導電性支持体７としては、燃料ガスを燃料極層８まで透過するためにガス透過性であること、さらには、インターコネクタ１１を介して集電するために導電性であることが必要とされる。したがって、導電性支持体７としては、かかる要求を満足するものを材質を用いる必要があり、例えば導電性セラミックスやサーメット等を用いることができる。
【００２４】
なお、燃料電池セル３を作製するにあたり、燃料極層８または固体電解質層９との同時焼成により導電性支持体７を作製する場合においては、鉄属金属成分と特定希土類酸化物とから導電性支持体７を形成することができる。また、導電性支持体７は、所要ガス透過性を備えるために開気孔率が３０％以上、特に３５〜５０％の範囲にあるのが好適であり、そしてまたその導電率は５０Ｓ／ｃｍ以上、さらには３００Ｓ／ｃｍ以上、４４０Ｓ／ｃｍ以上にしてもよい。
【００２５】
さらに、Ｐ型半導体層（図示せず）としては、遷移金属ペロブスカイト型酸化物からなる層を例示することができる。具体的には、インターコネクタ１１を構成するランタンクロマイトよりも電子伝導性が大きいもの、例えば、ＢサイトにＭｎ、Ｆｅ、Ｃｏなどが存在するランタンマンガナイト（ＬａＳｒＭｎＯ３）、ランタンフェライト（ＬａＳｒＦｅＯ３）、ランタンコバルタイト（ＬａＳｒＣｏＯ３）などの少なくとも一種からなるＰ型半導体セラミックスを使用することができる。このようなＰ型半導体層の厚みは、一般に、３０〜１００μｍの範囲とすることが好ましい。
【００２６】
導電性接合材１３は、燃料電池セル３と集電部材４とを接合するために設けられており、導電性セラミックス等を用いて形成することができる。導電性セラミックスとしては、空気極層１０を形成するものと同様のものを用いることができ、空気極層１０と同じ成分により形成すると、空気極層１０と導電性接合材１３との接合強度が高くなるため空気極層１０と同じ成分により形成することが好ましい。
【００２７】
具体的には、ＬａＳｒＣｏＦｅＯ３、ＬａＳｒＭｎＯ３、ＬａＳｒＣｏＯ３等を用いることができる。これらの材料を単一の材料を用いて作製してもよく、２種以上組み合わせて導電性接合材１３を作製してもよい。
【００２８】
また、導電性接合材１３は、空気極層１０とは、粒径の異なる異種材料により構成してもよく、粒径の同じ異種材料により構成してもよい。さらに、粒径の異なる同材料により構成してもよく、粒径の同じ同材料により構成してもよい。異なる粒径を用いた場合には微粒の粒径を０．１〜０．５μｍ、粗粒の粒径を１．０〜３．０μｍとすることが好ましい。また同じ粒径で導電性接合材１３を構成する場合は、粒径が０．５〜３μｍとすることが好ましい。
【００２９】
このように、異なる粒径の材料を用いて導電性接合材１３を作製することにより、粒径の大きな粗粒が導電性接合材１３の強度を向上させるとともに、粒径の小さな微粒が導電性接合材１３の焼結性を向上させることができる。
【００３０】
次に、集電部材４について図３を用いて説明する。集電部材４は、隣接する一方の燃料電池セル３と接合される複数の板状の第１セル対面部４ａ１と、燃料電池セルから離れるように第１セル対面部４ａ１の両側から延びた板状の第１離間部４ａ２と、隣接する他方の燃料電池セル３と接合される複数の板状の第２セル対面部４ｂ１と、燃料電池セルから
離れるように第２セル対面部４ｂ１の両側から延びた板状の第２離間部４ｂ２とを有している。
【００３１】
さらに、複数の第１離間部４ａ２および複数の第２離間部４ｂ２の一端同士を連結する第１連結部４ｃと、複数の第１離間部４ａ２および複数の第２離間部４ｂ２の他端同士を連結する第２連結部４ｄとを一組のユニットとし、これらのユニットの複数組が、燃料電池セル３の長手方向に導電性連結片４ｅにより連結されて構成されている。第１セル対面部４ａ１および第２セル対面部４ｂ１は、図４に示すように、燃料電池セル３に接合される部位であり、これらの部位が燃料電池セル３の発電電力を出入する部分となっている。
【００３２】
すなわち、燃料電池セル３と集電部材４の第１、第２セル対面部４ａ１、４ｂ１とが導電性接合材１３で接合され、さらに燃料電池セル３と集電部材４の第１セル離間部４ａ２とが導電性接合材１３で接合されている。
【００３３】
言い換えると、複数の燃料電池セル３が平坦部を有し、該平坦部に、インターコネクタ１１を有しており、該インターコネクタ１１に第１セル対面部４ａ１が対面し、インターコネクタ１１は、第１セル対面部４ａ１の両側から外側にはみ出して形成され、インターコネクタ１１の第１セル対面部４ａ１の両側から外側にはみ出した部分には、第１セル対面部４ａ１の両側から延びた第１セル離間部４ａ２が導電性接合材１３で接合されている。
【００３４】
さらに言い換えると、固体電解質９が形成されていない導電性支持体７の面、および固体電解質９の両端部に、インターコネクタ１１が接合されており、インターコネクタ１１の形成面と、第１セル対面部４ａ１、第１離間部４ａ２との間が導電性支持体７で接合されている。
【００３５】
従来、図５に示すように、燃料電池セル３と集電部材４の第１、第２セル対面部４ａ１、４ｂ１とが導電性接合材１３で接合されているものの、燃料電池セル３と集電部材４の第１、第２セル離間部４ａ２、４ｂ２とは、導電性接合材１３で接合されていなかった。このような燃料電池セル装置では、燃料電池セルからの発電電流が、インターコネクタ１１、導電性接合材１３を介して集電部材４の第１、第２セル対面部４ａ１、４ｂ１を流れ、電流集中が生じていた。
【００３６】
これに対して、本実施形態の燃料電池セル装置１では、燃料電池セル３と集電部材４の第１、第２セル対面部４ａ１、４ｂ１との間では、図４（ｂ）に示すように、集電部材４の第１、第２セル対面部４ａ１、４ｂ１と導電性接合材１３とが電流の経路となり、さらに、燃料電池セル３と集電部材４の第１セル離間部４ａ２との間でも、集電部材４の第１セル離間部４ａ２と導電性接合材１３とが電流の経路となるため、集電部材４における電流集中を緩和し、集電部材４の温度上昇を抑制し、電気抵抗の増大を抑制し、高い集電効率を維持できる。
【００３７】
また、燃料電池セル３と集電部材４の第１、第２セル対面部４ａ１、４ｂ１とが導電性接合材１３で接合され、さらに燃料電池セル３と集電部材４の第１セル離間部４ａ２とが導電性接合材１３で接合されているため、燃料電池セル３と集電部材４との接合強度を向上することができる。
【００３８】
図６（ａ）に、燃料電池セル３と集電部材４の第１、第２セル対面部４ａ１、４ｂ１との接合状態を、図６（ｂ）に、燃料電池セル３と集電部材４の第１、第２セル離間部４ａ２、４ｂ２との接合状態を示す。図６（ａ）は、図４（ａ）におけるｘ−ｘ線に沿った縦断面図、図６（ｂ）は、図４（ａ）におけるｙ−ｙ線に沿った縦断面図である。なお、集
電部材４を埋まるように導電性接合材１３で接合しても良い。
【００３９】
燃料電池セル３において、上述したように、固体電解質層９を介して燃料極層８と、空気極層１０とが対向する部位が発電する部位となる。それゆえ、燃料電池セル３の発電部で発電された電流を効率よく集電するにあたり、集電部材４の燃料電池セル３の長手方向に沿った長さは、燃料電池セル３における外側電極層１０の長手方向における長さと同等以上とすることがよい。
【００４０】
集電部材４は、耐熱性および導電性を有する必要があり、金属または合金により作製することができる。特には、集電部材４は、高温の酸化雰囲気に曝されることから４〜３０％の割合でＣｒを含有する合金から作製することができ、Ｆｅ−Ｃｒの合金やＮｉ−Ｃｒの合金等により作製できる。
【００４１】
また、集電部材４は、燃料電池セル装置１の作動時に高温の酸化雰囲気に曝されることから、集電部材４の表面に、耐酸化性のコーティングを施してもよい。それにより、集電部材４の劣化を低減することができる。耐酸化性のコーディングを施す部位としては、集電部材４の全表面に施すことが好ましい。それにより、集電部材４の表面が高温の酸化雰囲気に曝されることを抑えることができる。
【００４２】
ここで、集電部材４の作製方法について説明する。一枚の矩形状をした板部材にプレス加工を施して板部材の幅方向に延びるスリットを板部材の長手方向に複数形成する。そして、第１セル対面部４ａ１、第１セル離間部４ａ２および第２セル対面部４ｂ１、第２セル離間部４ｂ２となるスリット間の部位を交互に突出させることにより、図３に示す集電部材４を作製することができる。
【００４３】
図７は、第２の実施形態を示すもので、この形態では、燃料電池セル３と集電部材４の第１、第２セル対面部４ａ１、４ｂ１とが導電性接合材１３で接合され、さらに燃料電池セル３と集電部材４の第１、第２セル離間部４ａ２、４ｂ２とが導電性接合材１３で接合されている。
【００４４】
言い換えると、複数の燃料電池セル３が平坦部を有し、該平坦部に、インターコネクタ１１を有しており、該インターコネクタ１１に第１セル対面部４ａ１が対面し、インターコネクタ１１は、第１セル対面部４ａ１の両側から外側にはみ出して形成され、インターコネクタ１１の第１セル対面部４ａ１の両側から外側にはみ出した部分には、第１セル対面部４ａ１の両側から延びた第１セル離間部４ａ２が導電性接合材１３で接合されている。さらに、発電部の空気極層１０には、第２セル対面部４ｂ１が対面し、空気極層１０は、第２セル対面部４ｂ１の両側から外側にはみ出して形成され、空気極層１０の第２セル対面部４ｂ１の両側から外側にはみ出した部分には、第２セル対面部４ｂ１の両側から延びた第２セル離間部４ｂ２が導電性接合材１３で接合されている。
【００４５】
このような燃料電池セル装置では、燃料電池セル３と集電部材４の第１、第２セル対面部４ａ１、４ｂ１との間では、集電部材４の第１、第２セル対面部４ａ１、４ｂ１と導電性接合材１３とが電流の経路となり、さらに、燃料電池セル３と集電部材４の第１、第２セル離間部４ａ２、４ｂ２との間でも、集電部材４の第１、第２セル離間部４ａ２、４ｂ２と導電性接合材１３とが電流の経路となるため、さらに集電部材４における電流集中を緩和し、集電部材４の温度上昇を抑制し、電気抵抗の増大を抑制し、高い集電効率を維持できるとともに、燃料電池セル３と集電部材４との接合強度を向上することができる。
【００４６】
また、この形態では、第１、第２セル離間部４ａ２、４ｂ２により、集電部材４の第１、第２セル対面部４ａ１、４ｂ１間を空気が、集電部材４の外側に抜けていくことを抑制
でき、燃料電池セル３の空気極層１０に空気を効率よく供給することができる。
【００４７】
次に、燃料電池セル装置１を収納容器２１内に収納してなる燃料電池モジュール２０について図８を用いて説明する。
【００４８】
図８に示す燃料電池モジュール２０は、燃料電池セル３にて使用する燃料ガスを得るために、天然ガスや灯油等の原燃料を改質して燃料ガスを生成するための改質器２２をセルスタック２の上方に配置している。そして、改質器２２で生成された燃料ガスは、ガス流通管２３を介してガスタンク６に供給され、ガスタンク６を介して燃料電池セル３の内部に設けられたガス流路１２に供給される。
【００４９】
なお、図８においては、収納容器２１の一部（前後面）を取り外し、内部に収納されている燃料電池セル装置１および改質器２２を後方に取り出した状態を示している。ここで、図８に示した燃料電池モジュール２０においては、燃料電池セル装置１を、収納容器２１内にスライドして収納することが可能である。
【００５０】
また収納容器２１の内部に設けられた酸素含有ガス導入部材２４は、図８においてはガスタンク６に並置されたセルスタック２の間に配置されるとともに、酸素含有ガスが、燃料ガスの流れに合わせて、燃料電池セル３の側方を下端部側から上端部側に向かって流れるように、燃料電池セル３の下端部側に酸素含有ガスを供給するように構成されている。そして、燃料電池セル３のガス流路１２より排出される発電に使用されなかった余剰の燃料ガス（燃料オフガス）を燃料電池セル３の上方で燃焼させることにより、セルスタック２の温度を効果的に上昇させることができ、燃料電池セル装置１の起動を早めることができる。また、燃料電池セル３の上方にて、燃料電池セル３のガス流路１２から排出され発電に使用されなかった燃料ガスを燃焼させることにより、セルスタック２の上方に配置された改質器２２を温めることができる。それにより、改質器２２で効率よく改質反応を行うことができる。
【００５１】
次に、燃料電池モジュール２０と、燃料電池モジュール２０を作動させるための補機（図示せず）とを外装ケースに収納してなる燃料電池装置２５について図９を用いて説明する。
【００５２】
図９に示す燃料電池装置２５は、支柱２６と外装板２７から構成される外装ケース内を仕切板２８により上下に区画し、その上方側を上述した燃料電池モジュール２０を収納するモジュール収納室２９とし、下方側を燃料電池モジュール２０を作動させるための補機を収納する補機収納室３０として構成されている。なお、補機収納室３０に収納する補機は省略している。
【００５３】
また、仕切板２８には、補機収納室３０の空気をモジュール収納室２９側に流すための空気流通口３１が設けられており、モジュール収納室２９を構成する外装板２７の一部に、モジュール収納室２９内の空気を排気するための排気口３２が設けられている。
【００５４】
以上、本発明について詳細に説明したが、本発明は上述の実施の形態に限定されるものではなく、本発明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。
【００５５】
例えば、上述した燃料電池セル装置１においては、燃料電池セル３のガス流路１２に燃料ガスを供給し、燃料電池セル３の外側に酸素含有ガスを供給する例を示したが、ガス流路１２に酸素含有ガスを供給し、燃料電池セル３の外側に燃料ガスを供給する構成としてもかまわない。その場合においては、内側電極層を空気極層１０とし、外側電極層を燃料
極層８とする構成の燃料電池セル３とすればよい。その際は、導電性接合材１３の成分を燃料極層８と同様の組成にすることにより、外側電極層としての燃料極層８と導電性接合材１３との接合強度を向上させることができる。
【００５６】
さらに、上記実施形態では、中空平板型の燃料電池セル３を用いたが、円筒型の燃料電池セル、平板型の燃料電池を用いることもできる。
【００５７】
また、上記実施形態では、インターコネクタ１１を有する燃料電池セル３を用いたが、インターコネクタを有しない燃料電池セルを用いることもできる。
【００５８】
さらに、上記形態では、図３に示すような集電部材４を用いたが、これに限定されるものではない。図３では、第１連結部４ｃと第２連結部４ｄを有するが、どちらか一方の連結部を有する場合であっても良い。
【００５９】
また、上記形態では、図４に示すように、燃料電池セル３と集電部材４の第１セル離間部４ａ２とが導電性接合材１３で接合された場合、図７に示すように、燃料電池セル３と集電部材４の第１、第２セル離間部４ａ２、４ｂ２とが導電性接合材１３で接合された場合について説明したが、燃料電池セル３と集電部材４の第２セル離間部４ｂ２とが導電性接合材１３で接合される場合であっても、良いことは勿論である。
【符号の説明】
【００６０】
１：燃料電池セル装置
２：セルスタック
３：燃料電池セル
４：集電部材
４ａ１：第１セル対面部
４ｂ１：第２セル対面部
４ａ２：第１セル離間部
４ｂ２：第２セル離間部
４ｃ：第１連結部
４ｄ：第２連結部
６：ガスタンク
１１：インターコネクタ
１３：導電性接合材
２０：燃料電池モジュール
２５：燃料電池装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の燃料電池セルと、該複数の燃料電池セル間にそれぞれ配置され隣接する前記燃料電池セル同士を電気的に接続する集電部材とを具備するとともに、前記燃料電池セルと前記集電部材とが導電性接合材で接合された燃料電池セル装置であって、前記集電部材が、前記隣接する燃料電池セルのそれぞれに対面している第１、第２セル対面部と、前記隣接する燃料電池セルから離れるように前記第１、第２セル対面部からそれぞれ延びた第１、第２セル離間部と、該第１、第２セル離間部が連結した連結部とを具備して構成されており、前記燃料電池セルと前記集電部材の前記第１、第２セル対面部とが前記導電性接合材で接合され、さらに前記燃料電池セルと前記集電部材の第１、第２セル離間部の少なくとも一方とが前記導電性接合材で接合されていることを特徴とする燃料電池セル装置。
【請求項２】
前記複数の燃料電池セルが平坦部を有し、該平坦部にインターコネクタを有しており、該インターコネクタに前記第１セル対面部が対面し、前記インターコネクタは、前記第１セル対面部から外側にはみ出して形成され、前記インターコネクタの前記第１セル対面部から外側にはみ出した部分には、前記第１セル対面部から延びた第１セル離間部が前記導電性接合材で接合されていることを特徴とする請求項１記載の燃料電池セル装置。
【請求項３】
前記複数の燃料電池セルが平坦部を有し、該平坦部に固体電解質を一対の電極で挟んで構成された発電部を有しており、該発電部に前記第２セル対面部が対面し、前記発電部は、前記第２セル対面部から外側にはみ出して形成され、前記発電部の前記第２セル対面部から外側にはみ出した部分には、前記第２セル対面部から延びた第２セル離間部が前記導電性接合材で接合されていることを特徴とする請求項１記載の燃料電池セル装置。
【請求項１】
複数の燃料電池セルと、該複数の燃料電池セル間にそれぞれ配置され隣接する前記燃料電池セル同士を電気的に接続する集電部材とを具備するとともに、前記燃料電池セルと前記集電部材とが導電性接合材で接合された燃料電池セル装置であって、前記集電部材が、前記隣接する燃料電池セルのそれぞれに対面している第１、第２セル対面部と、前記隣接する燃料電池セルから離れるように前記第１、第２セル対面部からそれぞれ延びた第１、第２セル離間部と、該第１、第２セル離間部が連結した連結部とを具備して構成されており、前記燃料電池セルと前記集電部材の前記第１、第２セル対面部とが前記導電性接合材で接合され、さらに前記燃料電池セルと前記集電部材の第１、第２セル離間部の少なくとも一方とが前記導電性接合材で接合されていることを特徴とする燃料電池セル装置。
【請求項２】
前記複数の燃料電池セルが平坦部を有し、該平坦部にインターコネクタを有しており、該インターコネクタに前記第１セル対面部が対面し、前記インターコネクタは、前記第１セル対面部から外側にはみ出して形成され、前記インターコネクタの前記第１セル対面部から外側にはみ出した部分には、前記第１セル対面部から延びた第１セル離間部が前記導電性接合材で接合されていることを特徴とする請求項１記載の燃料電池セル装置。
【請求項３】
前記複数の燃料電池セルが平坦部を有し、該平坦部に固体電解質を一対の電極で挟んで構成された発電部を有しており、該発電部に前記第２セル対面部が対面し、前記発電部は、前記第２セル対面部から外側にはみ出して形成され、前記発電部の前記第２セル対面部から外側にはみ出した部分には、前記第２セル対面部から延びた第２セル離間部が前記導電性接合材で接合されていることを特徴とする請求項１記載の燃料電池セル装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１３−１２３９９（Ｐ２０１３−１２３９９Ａ）
【公開日】平成２５年１月１７日（２０１３．１．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１４４４３２（Ｐ２０１１−１４４４３２）
【出願日】平成２３年６月２９日（２０１１．６．２９）
【出願人】（０００００６６３３）京セラ株式会社 (13,660)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年１月１７日（２０１３．１．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年６月２９日（２０１１．６．２９）
【出願人】（０００００６６３３）京セラ株式会社 (13,660)
【Ｆターム（参考）】
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