特許 6022368 燃料電池

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6022368

(24)【登録日】2016年10月14日

(45)【発行日】2016年11月9日

(54)【発明の名称】燃料電池

(51)【国際特許分類】

   H01M 8/0202 20160101AFI20161027BHJP

   H01M 8/02 20160101ALI20161027BHJP

   H01M 8/12 20160101ALN20161027BHJP

【ＦＩ】

   H01M8/02 Y

   H01M8/02 E

   !H01M8/12

【請求項の数】8

【全頁数】17

(21)【出願番号】特願2013-16515(P2013-16515)

(22)【出願日】2013年1月31日

(65)【公開番号】特開2014-149930(P2014-149930A)

(43)【公開日】2014年8月21日

【審査請求日】2015年9月10日

(73)【特許権者】

【識別番号】000004547

【氏名又は名称】日本特殊陶業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001911

【氏名又は名称】特許業務法人アルファ国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】八木 宏明

(72)【発明者】

【氏名】佐藤 美邦

(72)【発明者】

【氏名】堀田 信行

(72)【発明者】

【氏名】水野 敦史

(72)【発明者】

【氏名】森川 哲也

【審査官】 太田 一平

(56)【参考文献】

【文献】 実開昭６３−１６２４５８（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特開２０１２−１９０７２４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−１８６０２６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−０３５４９８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−２６５８９６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−１４０６５６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２００７／０２６４５３９（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｍ ８／００ − ８／０２９７

Ｈ０１Ｍ ８／０８ − ８／２４９５

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１のインターコネクタおよび第２のインターコネクタと，
前記第１および第２のインターコネクタの間に配置され，電解質，空気極，および燃料極を，それぞれ有するセル本体と，
前記セル本体が接続される開口部を有し，前記第１および第２のインターコネクタの間を燃料室，空気室に区分するセパレータと，
前記燃料室内に配置され，前記第１のインターコネクタに当接するコネクタ当接部と，前記セル本体に当接するセル本体当接部と，前記コネクタ当接部と前記セル本体当接部をつなぐ連接部とを有し，列をなして配置される集電部材の組と，
スペーサーと，を具備し，
前記スペーサーが，前記集電部材の組のコネクタ当接部とセル本体当接部の間に配置される
ことを特徴とする燃料電池。

【請求項2】

前記集電部材の組が複数並んで配置された複数の前記集電部材の組と，
複数の前記スペーサーと，を具備し，
前記複数のスペーサーのそれぞれは，前記複数の集電部材の組のそれぞれに配置される
ことを特徴とする請求項１に記載の燃料電池。

【請求項3】

前記複数のスペーサーが，前記スペーサー同士を接続する接続部をさらに有するスペーサー集合体である
請求項２に記載の燃料電池。

【請求項4】

前記複数のスペーサーがそれぞれ，両端部で接続される
請求項３に記載の燃料電池。

【請求項5】

前記複数のスペーサーおよび前記接続部が，1枚のシートから一体的に構成される
請求項３または４に記載の燃料電池。

【請求項6】

前記接続部の厚さが，前記複数のスペーサーの厚さより薄い
ことを特徴とする請求項３乃至５のいずれか１項に記載の燃料電池。

【請求項7】

複数の接続部を具備し，
前記複数のスペーサーおよび前記複数の接続部が，
前記複数のスペーサーに対応する第１の部位と，前記複数の接続部の何れかに対応する第２の部位と，を有する第１の板材と，
前記複数のスペーサーに対応する第３の部位と，前記複数の接続部の他の何れかに対応する第４の部位と，を有し，前記第１の板材に積層される第２の板材と，から構成される，
ことを特徴とする請求項６記載の燃料電池。

【請求項8】

複数の接続部を具備し，
前記複数のスペーサーおよび前記複数の接続部が，
前記複数のスペーサーに対応する第１の部位と，前記複数の接続部に対応する第２の部位と，を有する第１の板材と，
前記複数のスペーサーに対応し，前記第１の板材に積層される複数の第２の板材と，
から構成される，
ことを特徴とする請求項６記載の燃料電池。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は，燃料電池に関する。

【背景技術】

【0002】

電解質，燃料極，空気極を積層したセル本体に，燃料ガス，酸化剤ガスを供給することで，発電する燃料電池が用いられている。燃料電池では，集電部材を介して，複数のセル本体を積層することで，燃料電池スタックを構成し，発電のパワーの増加が図られる。
ここで，セル本体の変位に追従して電気的導通を確保するために，板状の本体分と，この本体分から突出する舌片を有する導電性接合部材（集電部材）を用いた燃料電池が公開されている（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２００７−２６５８９６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら，特許文献１記載の技術では，舌片と本体部分間が焼結し固着する可能性がある。舌片と本体部分が固着すると，セル本体の変位に追従して電気的導通を確保することが困難になる畏れがある。
上記に鑑み，本発明は，集電部材の固着を防止した燃料電池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】

【0005】

（１）本発明の一態様に係る燃料電池は，第１のインターコネクタおよび第２のインターコネクタと，前記第１および第２のインターコネクタの間に配置され，電解質，空気極，および燃料極を，それぞれ有するセル本体と，前記セル本体が接続される開口部を有し，前記第１および第２のインターコネクタの間を燃料室，空気室に区分するセパレータと，前記燃料室内に配置され，前記第１のインターコネクタに当接するコネクタ当接部と，前記セル本体に当接するセル本体当接部と，前記コネクタ当接部と前記セル本体当接部をつなぐ連接部とを有し，列をなして配置される集電部材の組と，スペーサーと，を具備し，前記スペーサーが，前記集電部材の組のコネクタ当接部とセル本体当接部の間に配置される。

【0006】

スペーサーが，集電部材のコネクタ当接部とセル本体当接部の間に配置されるため，コネクタ当接部とセル本体当接部間での焼結（固着）を防止できる。また，スペーサーが，燃料室内の集電部材の組（複数の集電部材）に対応する。このため，単一の集電部材それぞれに別個のスペーサーを配置する場合に比べて，スペーサーの配置のバラツキに起因する燃料ガスの流れの阻害（圧力損失の発生）を防止できる。

【0007】

（２）前記集電部材の組が複数並んで配置され，前記複数の組の集電部それぞれに対応して配置される，複数のスペーサーを具備しても良い。
複数の組の集電部材に複数のスペーサーが配置されることで，集電部材の複数の組それぞれにおいて，単一の集電部材それぞれに別個のスペーサーを配置する場合に比べて，スペーサーの配置のバラツキに起因する燃料ガスの流れの阻害（圧力損失の発生）を防止できる。

【0008】

（３）前記複数のスペーサーが，複数のスペーサー同士を接続する接続部をさらに有して，スペーサー集合体となっていても良い。
複数のスペーサーが互いに接続されることで，複数のスペーサーの配置のバラツキに起因する燃料ガスの流れの阻害（圧力損失の発生）を防止できる。

【0009】

（４）前記複数のスペーサーがそれぞれ，両端部で接続されても良い。
複数のスペーサーが両端部で接続されることで，スペーサーの配置のバラツキがさらに低減され，複数のスペーサーによる燃料ガスの流れの阻害（圧力損失の発生）を防止できる。

【0010】

（５）複数のスペーサーおよび前記接続部が，1枚のシートから一体的に構成されても良い。
複数のスペーサーおよび前記接続部が，1枚のシートから一体的に構成されることで，スペーサー集合体を，容易に作成することが可能となる。

【0011】

（６）前記接続部の厚さが，前記複数のスペーサーの厚さより薄くても良い。
接続部の厚さが，前記複数のスペーサーの厚さより薄いことで，接続部による燃料ガスの流れの阻害（圧力損失の発生）を低減できる。

【0012】

（７）複数の接続部を具備し，前記複数のスペーサーおよび前記複数の接続部が，前記複数のスペーサーに対応する第１の部位と，前記複数の接続部の何れかに対応する第２の部位と，を有する第１の板材と，前記複数のスペーサーに対応する第３の部位と，前記複数の接続部の他の何れかに対応する第４の部位と，を有し，前記第１の板材に積層される第２の板材と，から構成されても良い。
第１，第２の板材を組み合わせることで，スペーサーおよびこのスペーサーより薄い接続部の組み合わせを容易に作成できる。

【0013】

（８）複数の接続部を具備し，前記複数のスペーサーおよび前記複数の接続部が，前記複数のスペーサーに対応する第１の部位と，前記複数の接続部に対応する第２の部位と，を有する第１の板材と，前記複数のスペーサーに対応し，前記第１の板材に積層される複数の第２の板材と，から構成されても良い。
第１，第２の板材を組み合わせることで，スペーサーおよびこのスペーサーより薄い接続部の組み合わせを容易に作成できる。

【発明の効果】

【0014】

本発明によれば，集電部材の固着を防止した燃料電池を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】実施形態に係る燃料電池を表す斜視図である。

【図2】燃料電池セルの分解斜視図である。

【図3】燃料電池セルの分解斜視図である。

【図4】燃料電池セルの概略図および断面図である。

【図5】集電部材の斜視図である。

【図6】集電部材の拡大斜視図である。

【図7】スペーサー集合体装着前の集電部材の斜視図である。

【図8】スペーサー集合体の斜視図である。

【図9】比較例に係る燃料電池セルの概略図および断面図である。

【図10】変形例１に係るスペーサー集合体の斜視図である。

【図11】変形例２に係るスペーサー集合体の斜視図である。

【図12】変形例３に係るスペーサー集合体の斜視図である。

【図13】変形例４に係る燃料電池セルの概略図および断面図である。

【図14】変形例４に係るスペーサー集合体の分解斜視図である。

【図15】変形例４に係るスペーサー集合体の分解斜視図である。

【発明を実施するための形態】

【0016】

以下，図面を参照して，本発明の実施の形態を詳細に説明する。
図１〜図４は，実施形態に係る燃料電池１を表す図である。燃料電池１は，例えば，ＺｒＯ_２系セラミックを電解質２とする固体酸化物形燃料電池（ＳＯＦＣ）である。この燃料電池１は，発電の最小単位である燃料電池セル３と，該燃料電池セル３に空気を供給する空気供給流路４と，その空気を外部に排出する空気排気流路５と，同じく燃料電池セル３に燃料ガスを供給する燃料供給流路６と，その燃料ガスを外部に排出する燃料排気流路７と，該燃料電池セル３を複数セット積層してセル群となし該セル群を固定して燃料電池スタック８となす固定部材９と，燃料電池スタック８で発電した電気を出力する出力部材１１と，から概略構成される。

【0017】

燃料電池セル３は平面視正方形であり，図２に示したように，インターコネクタ１２，１３，セル本体２０，空気室１６，燃料室１７，集電部材１８，１９と，を有する。

【0018】

インターコネクタ１２，１３はそれぞれ，セル本体２０の上下に配置され，四角い板形態で導電性を有するフェライト系ステンレス等で形成される。インターコネクタ１２，１３は，固定部材９の後述する締め付け部材４６ａ〜４６ｄを通すコーナー通孔４７を有する。

【0019】

セル本体２０は，インターコネクタ１２，１３のほぼ中間に位置し，電解質２，および電解質２の上下に配置される空気極１４，燃料極１５を有する。
電解質２は，ＺｒＯ_２系セラミックの他，ＬａＧａＯ_３系セラミック，ＢａＣｅＯ_３系セラミック，ＳｒＣｅＯ_３系セラミック，ＳｒＺｒＯ_３系セラミック，ＣａＺｒＯ_３系セラミック等で形成されてもよい。

【0020】

燃料極１５の材質は，Ｎｉ及びＦｅ等の金属と，Ｓｃ，Ｙ等の希土類元素のうちの少なくとも１種により安定化されたジルコニア等のＺｒＯ_２系セラミック，ＣｅＯ_２系セラミック等のセラミックのうちの少なくとも１種との混合物が挙げられる。
また，燃料極１５の材質は，Ｐｔ，Ａｕ，Ａｇ，Ｐｂ，Ｉｒ，Ｒｕ，Ｒｈ，Ｎｉ及びＦｅ等の金属でもよく，これらの金属は１種のみでもよいし，２種以上の合金にしてもよい。
さらに，燃料極１５の材質は，これらの金属及び／又は合金と，上記セラミックの各々の少なくとも１種との混合物（サーメットを含む。）が挙げられる。また，燃料極１５の材質は，Ｎｉ及びＦｅ等の金属の酸化物と，上記セラミックの各々の少なくとも１種との混合物等が挙げられる。

【0021】

空気極１４の材質は，例えば各種の金属，金属の酸化物，金属の複酸化物等を用いることができる。
前記金属としてはＰt，Ａｕ，Ａｇ，Ｐｂ，Ｉｒ，Ｒｕ及びＲｈ等の金属又は２種以上の金属を含有する合金が挙げられる。
さらに，金属の酸化物としては，Ｌａ，Ｓｒ，Ｃｅ，Ｃｏ，Ｍｎ及びＦｅ等の酸化物（Ｌａ_２Ｏ_３，ＳｒＯ，Ｃｅ_２Ｏ_３，Ｃｏ_２Ｏ_３，ＭｎＯ_２及びＦｅＯ等）が挙げられる。
また，複酸化物としては，少なくともＬａ，Ｐｒ，Ｓｍ，Ｓｒ，Ｂａ，Ｃｏ，Ｆｅ及びＭｎ等を含有する複酸化物（Ｌａ_１−ＸＳｒ_ＸＣｏＯ_３系複酸化物，Ｌａ_１−ＸＳｒ_ＸＦｅＯ_３系複酸化物，Ｌａ_１−ＸＳｒ_ＸＣｏ_１−ｙＦｅＯ_３系複酸化物，Ｌａ_１−ＸＳｒ_ＸＭｎＯ_３系複酸化物，Ｐｒ_１−ＸＢａ_ＸＣｏＯ_３系複酸化物及びＳｍ_１−ＸＳｒ_ＸＣｏＯ_３系複酸化物等）が挙げられる。

【0022】

空気室１６，燃料室１７はそれぞれ，図３，４に示したように，インターコネクタ１２と空気極１４との間，インターコネクタ１３と燃料極１５との間に形成された部屋である。

【0023】

燃料室１７は，燃料極ガス流路形成用絶縁フレーム（以下，「燃料極絶縁フレーム」ともいう。）２１と，燃料極フレーム２２と，によって，四角い部屋状に形成されている。燃料極絶縁フレーム２１は，集電部材１９の周りを囲うように，インターコネクタ１３の上面に設置された額縁形態の絶縁フレームである。燃料極フレーム２２は，額縁形態であって，前記燃料極絶縁フレーム２１の上面に設置される。

【0024】

空気室１６は，金属製のセパレータ２３と，空気極ガス流路形成用絶縁フレーム（以下，「空気極絶縁フレーム」ともいう。）２４と，によって四角い部屋状に形成されている。金属製のセパレータ２３は，四角い額縁形態であって下面に前記電解質２が取着された導電性を有する薄い金属製のセパレータである。空気極絶縁フレーム２４は，セパレータ２３とインターコネクタ１２との間に設置されて集電部材１８の周りを囲う額縁形態の絶縁フレームである。

【0025】

集電部材１８，１９はそれぞれ，空気室１６，燃料室１７の内部に配置され，空気極１４とインターコネクタ１２，燃料極１５とインターコネクタ１３を電気的に接続する。

【0026】

空気室１６側の集電部材１８は，細長い角材形状で，緻密な導電部材である例えばステンレス材で形成され，電解質２の上面の空気極１４とインターコネクタ１２の下面（内面）に当接する状態にして複数本を平行に且つ一定の間隔をおいて配設されている。

【0027】

尚，上記実施形態では，空気室１６側の集電部材１８と，インターコネクタ１２とは，別体として，形成されているが，これに限ることはない。例えば，空気室１６側の集電部材１８と，インターコネクタ１２とを，一体的に形成してもよい。

【0028】

燃料室１７側の集電部材１９は，例えば，真空中１０００℃で１時間の熱処理をして焼き鈍しを行ったＮｉの板材（ＨＶ硬度で２００以下）で形成される。集電部材１９は，図４に示したように，インターコネクタ１３に当接するコネクタ当接部１９ａと，セル本体２０の燃料極１５に当接するセル本体当接部１９ｂと，コネクタ当接部１９ａとセル本体当接部１９ｂとをつなぐＵ字状の連接部１９ｃとが一連に形成される。連接部１９ｃのＵ字に曲がった部分の弾性により，コネクタ当接部１９ａとセル本体当接部１９ｂがそれぞれインターコネクタ１３とセル本体２０に向けて付勢される。

【0029】

なお，燃料室１７側の集電部材１９は，前記のように板材で形成する場合の他，例えばＮｉ製の多孔質金属又は金網又はワイヤーで形成するようにしてもよい。また，燃料室１７側の集電部材１９は，Ｎｉの他，Ｎｉ合金やステンレス鋼など酸化に強い金属で形成するようにしてもよい。

【0030】

この集電部材１９は，燃料室１７に数十〜百個程度設けられる（燃料室の大きさにより異なる）。

【0031】

スペーサー集合体５８は，図４〜８に示したように，スペーサー５８１，接続部５８２に区分され，複数のスペーサー５８１と，接続部５８２とで，一体化されて形成されている。また，スペーサー集合体５８は，コネクタ当接部１９ａとセル本体当接部１９ｂの間に配置され，厚さ方向に弾性力を有する。スペーサー集合体５８の材質としては，コネクタ当接部１９ａと，セル本体当接部１９ｂとの固着を防止する観点から，マイカ，アルミナフェルト，バーミキュライト，カーボン繊維，炭化珪素繊維，シリカの何れか１種か，或は複数種を組み合わせたものを利用できる。また，これらを例えばマイカのような薄い板状体の積層構造とすることで，積層方向への荷重に対し，適度な弾性を確保できる。

【0032】

複数の集電部材１９それぞれを個別に形成するより，図５，図６に示すように，複数の集電部材１９を一体として形成した方が，作業効率上，好ましい。但し，これに限ることは無く，個々の集電部材１９を，インターコネクタ１３上に並べて，溶接（例えば，レーザー溶接や抵抗要セル）してもよい。

【0033】

集電部材１９は，次のようにして作成できる。具体的には，図７に示すように，箔材１９０を四角い平板１９ｐに加工し，この平板１９ｐにセル本体当接部１９ｂと連接部１９ｃに対応する切込線１９ｄを形成する。そして，図６に示すように，連接部１９ｃをＵ字状に曲げて，セル本体当接部１９ｂがコネクタ当接部１９ａの上方に被さるようにする。セル本体当接部１９ｂを折り曲げることで，平板１９ｐが穴あき状態となる。穴あき状態の平板１９ｐが，コネクタ当接部１９ａの集合体となる。

【0034】

スペーサー集合体５８は，図８に示すように，横格子状とした，一枚の材料シートから構成できる。この材料シートは，平板１９ｐとほぼ同幅で，平板１９ｐより若干短い，四角形状を有する。この材料シートから，セル本体当接部１９ｂと連接部１９ｃに対応する部分を横１列分ずつ纏めて切り抜くことにより，横格子状のスペーサー集合体５８を作成する。

【0035】

このスペーサー集合体５８を平板１９ｐ（集電部材１９への加工前，図７参照）に重ね，連接部１９ｃで曲げることで，スペーサー集合体５８を組み込んだ集電部材１９を作成できる。

【0036】

以上のように，インターコネクタ１３と，燃料極絶縁フレーム２１と，燃料極フレーム２２と，セパレータ２３と，空気極絶縁フレーム２４と，インターコネクタ１２と，の組合せによって燃料室１７と空気室１６が形成される。燃料室１７と空気室１６は，電解質２で仕切られる。燃料極絶縁フレーム２１と空気極絶縁フレーム２４によって，燃料極１５側と空気極１４側とが電気的に絶縁される。

【0037】

燃料電池セル３は，図２，図３に示したように，空気供給部２５，空気排気部２６，燃料供給部２７，燃料排気部２８を備える。

【0038】

空気供給部２５は，空気室１６の内部に空気を供給するものであり，空気供給通孔２９，空気供給連絡室３０，空気供給連絡部３２，空気供給流路４（図１，図４参照）を備える。空気供給通孔２９は，四角い燃料電池セル３の一辺側中央に上下方向に開設される。空気供給連絡室３０は，空気供給通孔２９に連通するように空気極絶縁フレーム２４に開設される。空気供給連絡部３２は，空気供給連絡室３０と空気室１６の間を仕切る隔壁３１の上面を間隔に窪ませて複数個形成される。空気供給流路４は，空気供給通孔２９に挿通して外部から空気供給連絡室３０に空気を供給する。

【0039】

空気排気部２６は，空気室１６から空気を外部に排出するものであり，空気排気通孔３３，空気排気連絡室３４，空気排気連絡部３６，空気排気流路５（図１，図４参照）と，を備える。空気排気通孔３３は，燃料電池セル３の空気供給部２５の反対側の一辺側中央に上下方向に開設される。空気排気連絡室３４は，空気排気通孔３３に連通するように空気極絶縁フレーム２４に開設される。空気排気連絡部３６は，空気排気連絡室３４と空気室１６の間を仕切る隔壁３５の上面を間隔に窪ませて複数個形成される。空気排気流路５は，空気排気通孔３３に挿通して空気排気連絡室３４から外部に空気を排出する。

【0040】

燃料供給部２７は，燃料室１７の内部に燃料ガスを供給するものであり，燃料供給通孔３７，燃料供給連絡室３８，燃料供給連絡部４０，燃料供給流路６（図１，図４参照）と，を備える。燃料供給通孔３７は，四角い燃料電池セル３の残り二辺のうちの一辺側中央に上下方向に開設される。燃料供給連絡室３８は，燃料供給通孔３７に連通するように燃料極絶縁フレーム２１に開設される。燃料供給連絡部４０は。燃料供給連絡室３８と燃料室１７の間を仕切る隔壁３９の上面を間隔に窪ませて複数個形成される。燃料供給流路６は，燃料供給通孔３７に挿通して外部から前記燃料供給連絡室３８に燃料ガスを供給する。

【0041】

燃料排気部２８は，燃料室１７から燃料ガスを外部に排出するものであり，燃料排気通孔４１，燃料排気連絡室４２，燃料排気連絡部４４，燃料排気流路７（図１，図４参照）と，を備える。燃料排気通孔４１は，燃料電池セル３の燃料供給部２７の反対側の一辺側中央に上下方向に開設される。燃料排気連絡室４２は，燃料排気通孔４１に連通するように燃料極絶縁フレーム２１に開設される。燃料排気連絡部４４は，燃料排気連絡室４２と燃料室１７の間を仕切る隔壁４３の上面を間隔に窪ませて複数個形成される。燃料排気流路７は，前記燃料排気通孔４１に挿通して燃料排気連絡室４２から外部に燃料ガスを排出する。

【0042】

燃料電池スタック８は，図１に示したように，複数の燃料電池セル３を固定部材９で固定して構成される。なお，複数の燃料電池セル３を積層した場合，図面に於ける，下側に位置する燃料電池セル３の上のインターコネクタ１２と，その上側に載る燃料電池セル３の下のインターコネクタ１３とは，一体として上下の燃料電池セル３，３同士で共有される。

【0043】

固定部材９は，一対のエンドプレート４５ａ，４５ｂ，四組の締め付け部材４６ａ〜４６ｄと，を組み合わせたものである。エンドプレート４５ａ，４５ｂは，燃料電池セル群（３，３）の上下を挟む。締め付け部材４６ａ〜４６ｄは，エンドプレート４５ａ，４５ｂ，複数の燃料電池セル３を締め付けるものであり，その材質は，例えばインコネル６０１である。

【0044】

出力部材１１は，燃料電池スタック８で発電した電気を出力するものであり，締め付け部材４６ａ〜４６ｄから構成される。締め付け部材４６ａ，４６ｃは，正極である上のエンドプレート４５ａに電気的に接続される。締め付け部材４６ｂ，４６ｄは，負極である下のエンドプレート４５ｂに電気的に接続される。

【0045】

正極に接続した締め付け部材４６ａ，４６ｄや負極に接続した締め付け部材４６ｂ，４６ｃは，他極のエンドプレート４５ａ（４５ｂ）に対しては絶縁座金５５（図１参照）を介在させ，また，燃料電池スタック８に対してはコーナー通孔４７との間に隙間を設けるなどして絶縁される。

【0046】

燃料電池（燃料電池セル）が，発電する原理（電解質，燃料極，空気極を積層したセル本体に，燃料ガス，酸化剤ガスを供給することで，発電する詳細な説明）については，周知の技術の為，本実施形態では，詳細な説明を省略する。

【0047】

空気供給流路４に空気を供給すると，その空気は，空気供給流路４と，空気供給連絡室３０と，空気供給連絡部３２とからなる空気供給部２５を通って空気室１６に供給される。この空気は，この空気室１６の集電部材１８同士の間の隙間によって形成された空気用のガス流路５６を通り抜け，さらに空気排気連絡部３６と，空気排気連絡室３４と，空気排気流路５とからなる空気排気部２６を通って外部に排出される。

【0048】

燃料供給流路６に燃料ガスとして例えば水素を供給すると，その燃料ガスは，燃料供給流路６と，燃料供給連絡室３８と，燃料供給連絡部４０とからなる燃料供給部２７を通って燃料室１７に供給される。この燃料ガスは，この燃料室１７の集電部材１９，１９…の間，厳密にはセル本体当接部１９ｂ，１９ｂ…同士の間の燃料ガス用のガス流路５７を拡散しながら通り抜け，さらに燃料排気連絡部４４と，燃料排気連絡室４２と，燃料排気流路７とからなる燃料排気部２８を通って外部に排気される。
なお，集電部材１９が，前記のように，多孔質金属又は金網又はワイヤーで形成されている場合には，ガス流路５７を，燃料ガスが通過し易く，かつ燃料ガスの拡散性が向上する為，好ましい。

【0049】

図４に示したように，複数の燃料供給連絡部４０，燃料排気連絡部４４それぞれの開口が，燃料室１７の２辺に配置される。複数の燃料供給連絡部４０，燃料排気連絡部４４それぞれの開口が対向して配置され，燃料ガスが図４（ａ）の上から下に向かって流れる。即ち，燃料ガスの流れ方向は，図４（ａ）の上から下に向かう方向となっている。

【0050】

本実施形態では，既に，図４，図８に示したように，スペーサー集合体５８が，スペーサー５８１と接続部５８２に区分される。

【0051】

スペーサー５８１は，一列に並ぶ複数の集電部材１９（即ち，列をなして配置される集電部材１９の組）で共通に用いられ，コネクタ当接部１９ａとセル本体当接部１９ｂの間に配置される。このため，スペーサー５８１の配置，特に，コネクタ当接部１９ａとセル本体当接部１９ｂからのはみ出し部分の配置が集電部材１９の列方向（即ち，燃料ガスの流れ方向）で揃っている。

【0052】

接続部５８２は，複数のスペーサー５８１を接続する。ここでは，スペーサー５８１の両端それぞれに一対の接続部５８２が配置される。このため，スペーサー５８１の配置，特に，コネクタ当接部１９ａとセル本体当接部１９ｂからのはみ出し部分の配置が複数の集電部材１９の列（集電部材１９の複数の組）間で揃っている。

【0053】

本発明の実施形態では，上記のように，スペーサー５８１が一列に並ぶ複数の集電部材１９で共通に用いられることから，スペーサー５８１の不揃いな配置が無いため，燃料ガスの流れの阻害（即ち，圧力損失の発生）を防止できる。更に，複数のスペーサー５８１が接続部５８２で接続されていることから，後述の比較例と比べて，スペーサー５８１の不揃いな配置が無い為，燃料ガスの圧力損失のバラツキが低減され，燃料ガスの均一な流れを確保できることが可能となる。

【0054】

（比較例）
図９は，比較例に係る燃料電池（燃料電池セル３ｘ）の上面図および断面図である。
燃料電池セル３ｘでは，本発明とは異なる構造となっている。具体的には，集電部材１９毎に，個別のスペーサー５８ｘが，それぞれ配置されている。具体的には，図９では，集電部材１００個（縦１０個かける横１０個）について，スペーサー１００個が，個別に，それぞれ配置されている。このため，集電部材１９毎に，スペーサー５８ｘの配置が一定しない（位置や方向のバラツキ，ズレが有る）。この結果，燃料ガスの流れにもバラツキが生じる。例えば，ガス流路５７それぞれに於いて，ガスの流量にバラツキが生じる。

【0055】

このような燃料ガスの流れのバラツキは，燃料電池の発電量や発熱量（温度分布）の局所的な偏りを生じ，燃料電池の特性，耐久性の劣化の原因ともなる。また，積層された燃料電池スタックの燃料電池セルでの特性，耐久性の劣化の原因となる。

【0056】

（変形例１〜３）
図１０，図１１，図１２は，それぞれ，本発明の実施形態における，変形例１〜３に係る燃料電池のスペーサー集合体５８ａ〜５８ｃの斜視図である。
尚，以下の実施形態では，スペーサー集合体以外の燃料電池の部材の構成については，上記の実施形態の燃料電池と同様の構成になるため，詳細の説明は省略する。具体的には，スペーサー集合体以外は，図１から図７までの説明と同様の，燃料電池の構成となる。

【0057】

（変形例１）
スペーサー集合体５８ａは，スペーサー５８１のみであり，上記の実施形態のように接続部５８２を有しない。この場合でも，スペーサー５８１が一列に並ぶ複数の集電部材１９で共通に用いられるため，スペーサー５８１の配置，特に，コネクタ当接部１９ａとセル本体当接部１９ｂからのはみ出し部分の配置が集電部材１９の列方向で揃っている為，燃料ガスの流れが均一となる効果を奏する。

【0058】

（変形例２）
スペーサー集合体５８ｂでは，複数のスペーサー５８１が，その端部以外（中央付近の１箇所）で，接続部５８２により接続される。
（変形例３）
スペーサー集合体５８ｃでは，複数のスペーサー５８１が，その端部以外（２箇所）で，接続部５８２により接続される。
本発明の実施形態の変形例１〜３に於いては，このように，複数のスペーサー５８１をその端部以外で接続しても，複数のスペーサー５８１間でのバラツキを低減し，燃料ガスの均一な流れを確保できる。

【0059】

（変形例４）
図１３は，本発明の実施形態における，変形例４に係る燃料電池セル３ｃの概略図および断面図である。変形例４は，本発明（図１〜図３）の燃料電池のスペーサー集合体に於いて，スペーサーの厚みと，接続部との厚みが異なる例である。
燃料電池セル３ｃでは，スペーサー集合体５８ｄにおいて，スペーサー５８１の厚みより，接続部５８２の厚みが薄くなっている。このため，接続部５８２による燃料ガスの流れへの影響が低減される（燃料ガスの流路が，より確保されて，燃料ガスが流れやすくなる）。

【0060】

図１３（ｃ）に示すように，本発明の変形例４では，セル本体２０側においてスペーサー５８１と接続部５８２間に段差がある。一方，インターコネクタ１３側においてスペーサー５８１と接続部５８２間には段差が無い。

【0061】

この変形例４のように，セル本体２０側に段差がある構成であると，セル本体２０側に段差が無い場合と比較して，セル本体２０への燃料ガスの供給が，より容易となるので，好ましい。但し，この構成に限ることは無く，段差が，セル本体２０側に無くても，スペーサー集合体５８ｄにおいて，スペーサー５８１の厚みより，接続部５８２の厚みが薄い構成であればよい。この構成だと，接続部５８２の厚さがスペーサー５８１の厚さと同じ場合と比較して，燃料室１７の空間が広くなるので，セル本体２０への燃料ガスの供給が容易となる。また，複数の接続部５８２において，セル本体２０側に段差があるものと無いものが混在しても良い。

【0062】

スペーサー集合体５８ｄは，場所により厚さの異なる型等を用いて，一体的に形成することができる。
また，複数のシートを組み合わせて，スペーサー集合体５８ｄを作成しても良い。

【0063】

図１４は，２つのシート５８ｅ，５８ｆからスペーサー集合体５８ｄを構成する例を示す斜視図である。シート５８ｅ，５８ｆを例えば，接着剤で接着したり，熱で圧着したりすることで，一体化して（１枚のシートとすることで），スペーサー集合体５８ｄとすることができる。

【0064】

図１４では，シート５８ｅは，スペーサー５８３および接続部５８４を有し，複数のスペーサーに対応する第１の部位と，複数の接続部の何れかに対応する第２の部位と，を有する第１の板材に対応する。また，シート５８ｆは，スペーサー５８５および接続部５８６を有し，複数のスペーサーに対応する第３の部位と，前記複数の接続部の他の何れかに対応する第４の部位と，を有する第２の板材であり，前記第１の板材に積層され一体化されることにより，スペーサー集合体５８ｄを構成する。

【0065】

スペーサー５８３，５８５は，略同一形状，同一厚さを有し，積層して用いられる。即ち，シート５８ｅ，５８ｆが重ねられることで，スペーサー５８３，５８５は全体として，スペーサー５８３，５８５個別の個別の厚さと比べて，２倍の厚さを有するスペーサー集合体５８ｄとなる。

【0066】

以上では，シート５８ｅ，５８ｆの厚さが同一であるとしているが，シート５８ｅ，５８ｆの厚さが異なっても良い。

【0067】

接続部５８４，５８６は，シート５８ｅ，５８ｆを重ねたときに，互いに異なる場所に配置される。即ち，シート５８ｅ，５８ｆが重ねられることで，接続部５８４，５８６は異なる箇所に配置され，重ならない。このため，接続部５８４，５８６は交互に配置される。複数の接続部５８２において，セル本体２０側に段差があるものと無いものが混在する。

【0068】

図１５では，シート５８ｇと複数のスペーサー５８５を組み合わせることで，スペーサー集合体５８ｄが構成される，別の例を示す斜視図である。シート５８ｇは，スペーサー５８３および接続部５８４を有し，複数のスペーサーに対応する第１の部位と，前記複数の接続部に対応する第２の部位と，を有する第１の板材に対応する。複数のスペーサー５８５は，複数のスペーサーに対応し，前記第１の板材に積層される複数の第２の板材に対応する。

【0069】

シート５８ｇ（スペーサー５８３）とスペーサー５８５とを重ね合わせることで，スペーサー５８３，５８５が一体化されて，スペーサー集合体５８ｄとなる。このスペーサー集合体５８ｄにおいて，スペーサー部の厚みは，接続部５８４の厚みよりも厚くなる。

【0070】

上記では，シート５８ｇ（スペーサー５８３），スペーサー５８５の厚さが同一であるとしているが，シート５８ｇ（スペーサー５８３），スペーサー５８５の厚さが異なっても良い。

【0071】

（その他の実施形態）
本発明の実施形態は上記の実施形態に限られず拡張，変更可能であり，拡張，変更した実施形態も本発明の技術的範囲に含まれる。

【符号の説明】

【0072】

１ 燃料電池
２ 電解質
３ 燃料電池セル
４ 空気供給流路
５ 空気排気流路
６ 燃料供給流路
７ 燃料排気流路
８ 燃料電池スタック
９ 固定部材
１１ 出力部材
１２，１３ インターコネクタ
１４ 空気極
１５ 燃料極
１６ 空気室
１７ 燃料室
１８，１９ 集電部材
１９ａ コネクタ当接部
１９ｂ セル本体当接部
１９ｃ 連接部
１９ｄ 切込線
１９ｐ 平板
２０ セル本体
２１ 燃料極絶縁フレーム
２２ 燃料極フレーム
２３ セパレータ
２４ 空気極絶縁フレーム
２５ 空気供給部
２６ 空気排気部
２７ 燃料供給部
２８ 燃料排気部
２９ 空気供給通孔
３０ 空気供給連絡室
３１ 隔壁
３２ 空気供給連絡部
３３ 空気排気通孔
３４ 空気排気連絡室
３５ 隔壁
３６ 空気排気連絡部
３７ 燃料供給通孔
３８ 燃料供給連絡室
３９ 隔壁
４０ 燃料供給連絡部
４１ 燃料排気通孔
４２ 燃料排気連絡室
４３ 隔壁
４４ 燃料排気連絡部
４５ａ，４５ｂ エンドプレート
４６ａ-４６ｄ 部材
４７ コーナー通孔
５５ 絶縁座金
５６ ガス流路
５７ ガス流路
５８ スペーサー集合体
５８１，５８３，５８５ スペーサー
５８２，５８４，５８６ 接続部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】