特許 6023275 セルスタック装置および燃料電池モジュールならびに燃料電池装置

(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】6023275

(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】セルスタック装置および燃料電池モジュールならびに燃料電池装置

(51)【国際特許分類】

   H01M 8/2484 20160101AFI20161027BHJP

   H01M 8/24 20160101ALI20161027BHJP

   H01M 8/0202 20160101ALI20161027BHJP

   H01M 8/02 20160101ALI20161027BHJP

   H01M 8/12 20160101ALN20161027BHJP

【ＦＩ】

   H01M8/24 M

   H01M8/24 E

   H01M8/02 Y

   H01M8/02 Z

   !H01M8/12

【請求項の数】5

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2015-124831(P2015-124831)

(22)【出願日】2015年6月22日

(62)【分割の表示】特願2012-147091(P2012-147091)の分割

【原出願日】2012年6月29日

(65)【公開番号】特開2015-187995(P2015-187995A)

(43)【公開日】2015年10月29日

【審査請求日】2015年7月7日

(73)【特許権者】

【識別番号】000006633

【氏名又は名称】京セラ株式会社

(72)【発明者】

【氏名】内 一隆

【審査官】 高木 康晴

(56)【参考文献】

【文献】 国際公開第２００９／０４１５３２（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２００７−０５９３７７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特許第５７６９６６９（ＪＰ，Ｂ２）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｍ ８／２４８４

Ｈ０１Ｍ ８／２４

Ｈ０１Ｍ ８／１２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

長さ方向にガス流路を有する柱状の燃料電池セルを複数個立設させた状態で配列し、隣接する燃料電池セル同士を電気的に接続してなるとともに、前記燃料電池セルの配列方向と直交する方向に所定間隔をおいて複数並置されたセルスタックと、
該セルスタックの下端部が固定されるとともに、前記燃料電池セルのガス流路に反応ガスを供給するためのガスタンクと、
下端部が前記ガスタンクに固定されるとともに、前記燃料電池セルの配列方向における両端部から前記セルスタックを挟持するように配置された一対の支持部材と、
前記ガスタンクの前記燃料電池セルの配列方向における一方の端部、かつ前記燃料電池セルの配列方向と直交する方向の一方の端部に設けられており、前記ガスタンクに反応ガスを供給する反応ガス供給管とを具備するとともに、
前記燃料電池セルの配列方向における一方の端部における前記支持部材と前記ガスタンク端との距離は、前記燃料電池セルの配列方向における他方の端部における前記支持部材と前記ガスタンク端との距離より長く、
前記一対の支持部材にそれぞれ設けられ、前記燃料電池セルと反対側に延びている電流引出部と、
隣接する前記セルスタックの前記反応ガス供給管側の前記電流引出部材同士を連結する連結部材とをさらに備え、
前記反応ガス供給管に最も近い第一連結部材における前記反応ガス供給管に最も近い第一端部が、前記反応ガス供給管に最も近い第一支持部材の、前記燃料電池セルの配列方向と直交する方向における中央よりも前記燃料電池セルの配列方向と直交する方向の他方の端部側に位置していることを特徴とする記載のセルスタック装置。

【請求項2】

前記第一連結部材の前記第一端部と連結される前記第一支持部材における前記電流引出部材は、前記第一支持部材の、前記燃料電池セルの配列方向と直交する方向における中央よりも前記燃料電池セルの配列方向と直交する方向の他方の端部側に位置していることを特徴とする請求項１に記載のセルスタック装置。

【請求項3】

前記複数のセルスタックが一つの前記ガスタンクに固定されていることを特徴とする請求項１又は２のうちいずれかに記載のセルスタック装置。

【請求項4】

請求項１乃至３のうちいずれかに記載のセルスタック装置を、収納容器内に収納してなることを特徴とする燃料電池モジュール。

【請求項5】

請求項４に記載の燃料電池モジュールと、該燃料電池モジュールを作動させるための補機とを、外装ケース内に収納してなることを特徴とする燃料電池装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、複数個の燃料電池セルを配列してなるセルスタックを含むセルスタック装置および燃料電池モジュールならびに燃料電池装置に関する。

【背景技術】

【0002】

近年、次世代エネルギーとして、セルスタック（装置）を収納容器に収納してなる燃料電池装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

【0003】

セルスタックは、燃料ガス（水素ガス）と酸素含有ガス（通常、空気である）とを用いて電力を得ることができる燃料電池セルの複数個を配列して構成されている。

【0004】

このような燃料電池装置においては、中空平板状の複数個の燃料電池セルを集電部材を介して立設させた状態で配列するとともに、その配列方向の両端部に端部集電部材を介して燃料電池セルと平行となるように細長平板状の導電性の支持部材を配置してセルスタックが構成されており、複数のセルスタックの支持部材には、外側に延びるようにそれぞれ電流引出部材が設けられている。

【0005】

そして、隣接するセルスタックが直列接続となるようにセルスタックの一方の支持部材の電流引出部材同士が連結部材で接続され、この状態で燃料電池セルに燃料ガス等を供給するためのガスタンクに固定されてセルスタック装置が構成され、このセルスタック装置が収納容器内に収納されて燃料電池モジュールが構成されている。

【0006】

連結部材で連結される電流引出部材は、燃料電池セルの配列方向と直交する方向における支持部材の中央、言い換えれば、支持部材の幅方向中央に位置するように設けられている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【特許文献1】特開２００９−２０５８０５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

しかしながら、セルスタックで発電される電圧は、特に、固体酸化物形燃料電池（ＳＯＦＣ）では高いため、電流引出部材と連結部材とはずれ等が生じないようにしっかりと固定されており、従来のように、電流引出部材が、支持部材の幅方向中央に位置するように設けられていた場合には、発電時に、連結部材が高温に晒され熱膨張することにより、電流引出部材を介して支持部材に大きな曲げ応力が常時発生しており、セルスタックと支持部材との間の電気的な接続が経時的に低下するおそれがあった。

【0009】

すなわち、セルスタックの下端部がガスタンクに固定されていたため、電流引出部材の配置位置が、支持部材の幅方向中央よりも外側にいくほど、セルスタックの下端部がガスタンクに固定された状態で、該固定部よりも上部が、連結部材の熱膨張に伴って電流引出部材により押され、固定部に対して曲げる（捩る）ような応力が発生し易く、セルスタックと支持部材とが剥離し易くなり、セルスタックと支持部材との電気的な接続が経時的に低下するおそれがあった。

【0010】

本発明は、支持部材に生じる応力を低減できるセルスタック装置および燃料電池モジュ
ールならびに燃料電池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】

【0011】

本発明のセルスタック装置は、長さ方向にガス流路を有する柱状の燃料電池セルを複数個立設させた状態で配列し、隣接する燃料電池セル同士を電気的に接続してなるとともに、前記燃料電池セルの配列方向と直交する方向に所定間隔をおいて複数並置されたセルスタックと、該セルスタックの下端部が固定されるとともに、前記燃料電池セルのガス流路に反応ガスを供給するためのガスタンクと、下端部が前記ガスタンクに固定されるとともに、前記燃料電池セルの配列方向における両端部から前記セルスタックを挟持するように配置された一対の支持部材と、前記ガスタンクの前記燃料電池セルの配列方向における一方の端部、かつ前記燃料電池セルの配列方向と直交する方向の一方の端部に設けられており、前記ガスタンクに反応ガスを供給する反応ガス供給管とを具備するとともに、前記燃料電池セルの配列方向における一方の端部における前記支持部材と前記ガスタンク端との距離は、前記燃料電池セルの配列方向における他方の端部における前記支持部材と前記ガスタンク端との距離より長く、前記一対の支持部材にそれぞれ設けられ、前記燃料電池セルと反対側に延びている電流引出部と、隣接する前記セルスタックの前記反応ガス供給管側の前記電流引出部材同士を連結する連結部材とをさらに備え、前記反応ガス供給管に最も近い第一連結部材における前記反応ガス供給管に最も近い第一端部が、前記反応ガス供給管に最も近い第一支持部材の、前記燃料電池セルの配列方向と直交する方向における中央よりも前記燃料電池セルの配列方向と直交する方向の他方の端部側に位置していることを特徴とする。

【0012】

本発明の燃料電池モジュールは、上記のセルスタック装置を、収納容器内に収納してなることを特徴とする。

【0013】

本発明の燃料電池装置は、上記の燃料電池モジュールと、該燃料電池モジュールを作動させるための補機とを、外装ケース内に収納してなることを特徴とする。

【発明の効果】

【0014】

本発明のセルスタック装置によれば、連結部材で連結される電流引出部材は、燃料電池セルの配列方向と直交する方向における支持部材の中央よりも隣接するセルスタック側に位置して設けられているため、発電時に連結部材が熱膨張等したとしても、電流引出部材を介して支持部材に発生する応力を低減でき、セルスタックと支持部材との間の電気的な接続を長期間維持できる。これにより、長期信頼性を向上した燃料電池モジュール、燃料電池装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】セルスタック装置の一例を示し、（ａ）はセルスタック装置を概略的に示す側面図、（ｂ）は（ａ）のセルスタック装置の破線で囲った部分の一部拡大断面図である。

【図2】図１の支持部材の一例を示す斜視図である。

【図3】集電部材の一例を示す斜視図である。

【図4】セルスタック装置の一例を示し、（ａ）はセルスタック装置を概略的に示す平面図、（ｂ）は（ａ）のセルスタック装置の正面図である。

【図5】セルスタック装置を構成する支持部材の他の一例を示す斜視図である。

【図6】セルスタック装置を構成する支持部材のさらに他の一例を示す斜視図である。

【図7】セルスタック装置を構成する支持部材のさらに他の一例を示す斜視図である。

【発明を実施するための形態】

【0016】

図１は、本形態のセルスタック装置１の一例を示したものであり、（ａ）はセルスタック装置１を概略的に示す側面図、（ｂ）は（ａ）のセルスタック装置１の一部拡大断面図であり、（ａ）で示した破線で囲った部分を抜粋して示している。また、同一の部材については同一の番号を付すものとし、以下同様とする。なお、（ｂ）において（ａ）で示した破線で囲った部分の対応する部分を明確とするため矢印にて示している。

【0017】

ここで、セルスタック装置１は、一対の対向する平坦面をもつ柱状の導電性支持基板１３（以下、支持基板１３と略す場合がある）の一方の平坦面上に燃料極層９、固体電解質層１０及び空気極層１１を順次積層してなる柱状の燃料電池セル３の複数個を、隣接する燃料電池セル３間に集電部材４ａを介装して電気的に直列に接続してセルスタック２を形成し、燃料電池セル３の下端部を、燃料電池セル３に燃料ガスを供給するガスタンク８に固定して形成されている。

【0018】

そして、セルスタック２は、下端部がガスタンク８に固定され、燃料電池セル３の配列方向ｘの両端部から端部集電部材４ｂを介してセルスタック２を挟持するように配置された弾性変形可能な支持部材本体５ａと、下端部がガスタンク８に固定され、支持部材本体５ａと所定の間隔を置いて配置された断熱材支持部材５ｂとを具備している。支持部材５は、支持部材本体５ａと断熱材支持部材５ｂとを具備して構成されている。

【0019】

また、図１に示す支持部材本体５ａにおいては、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、燃料電池セル３の発電により生じる電流を引き出すための電流引出部７ａ、７ｂが設けられている。

【0020】

さらに、燃料電池セル３の他方の平坦面上にはインターコネクタ１２が設けられており、支持基板１３の内部には、燃料電池セル３に反応ガスを流すためのガス流路１４が設けられている。なお、図１に示すセルスタック装置１においては、ガス流路１４にガスタンク８より燃料ガス（水素ガス）を供給する場合の例を示している。

【0021】

また、インターコネクタ１２の外面（上面）にはＰ型半導体１５を設けることもできる。集電部材４ａを、Ｐ型半導体１５を介してインターコネクタ１２に接続させることにより、両者の接触がオーム接触となり、電位降下を少なくし、集電性能の低下を有効に回避することが可能となる。

【0022】

また、支持基板１３は燃料極層９を兼ねるものとし、その表面に固体電解質層１０および空気極層１１を順次積層して燃料電池セル３を構成することもできる。

【0023】

なお、燃料電池セル３としては、各種燃料電池セルが知られているが、燃料電池を小型化する上で、固体酸化物形燃料電池セルとすることができる。それにより、燃料電池を小型化することができるとともに、家庭用燃料電池で求められる変動する負荷に追従する負荷追従運転を行なうことができる。

【0024】

以下に、図１において示すセルスタック装置１（燃料電池セル３等）を構成する各部材について説明する。

【0025】

燃料極層９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ＺｒＯ_２（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。

【0026】

固体電解質層１０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ＺｒＯ_２から形成される。なお、上記特性を有する限りにおいては、他の材料等を用いて形成してもよい。

【0027】

空気極層１１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ＡＢＯ_３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％の範囲にあることが好ましい。

【0028】

インターコネクタ１２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系のペロブスカイト型酸化物（ＬａＣｒＯ_３系酸化物）が好適に使用される。インターコネクタ１２は支持基板１３に形成されたガス流路１４を流通する燃料ガス、および支持基板１３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％以上の相対密度を有していることが好ましい。

【0029】

支持基板１３としては、燃料ガスを燃料極層９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１２を介して集電するために導電性であることが要求される。したがって、支持基板１３としては、かかる要求を満足するものを材質として採用する必要があり、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。

【0030】

また図１に示した燃料電池セル３において、柱状（中空平板状）の支持基板１３は、立設方向に細長く延びる板状片であり、平坦な両面と半円形状の両側面を有する。そして燃料電池セル３の下端部と、後述する支持部材５ａの下端部と、断熱材支持部材５ｂの下端部とが、燃料電池セル３に反応ガス（燃料ガス）を供給するガスタンク８に接合材で固定され、支持基板１３に設けられたガス流路１４は、燃料ガス室（図示せず）に連通せしめられる。なお、以降の説明において、中空平板状の燃料電池セル３を用いて説明する。

【0031】

ちなみに、燃料電池セル３を作製するにあたり、燃料極層９または固体電解質層１０との同時焼成により支持基板１３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支持基板１３を形成することが好ましい。また、支持基板１３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３００Ｓ／ｃｍ以上、特に４４０Ｓ／ｃｍ以上であるのが好ましい。

【0032】

さらに、Ｐ型半導体層１５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系のペロブスカイト型酸化物（ＬａＣｒＯ_３系酸化物）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ＬａＭｎＯ_３系酸化物、ＬａＦｅＯ_３系酸化物、ＬａＣｏＯ_３系酸化物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１５の厚みは、一般に、３０〜１００μｍの範囲にあることが好ましい。

【0033】

そして、燃料電池セル３を電気的に接続するために介装される集電部材４ａおよび端部集電部材４ｂは、弾性を有する金属または合金からなる部材あるいは金属繊維または合金繊維から成るフェルトに所要の表面処理を加えた部材から構成することができる。なお、集電部材４ａおよび端部集電部材４ｂの形状については後述する。燃料電池セル３と集電部材４ａ、端部集電部材４ｂとの間、端部集電部材４ｂと支持部材５との間は、導電性接着材で接合されている。

【0034】

ここで、燃料電池セル３の配列方向ｘの両端部から端部集電部材４ｂを介してセルスタック２を挟持するように、導電性の支持部材５がガスタンク８に立設して固定されている。

【0035】

支持部材本体５ａとしては、燃料電池セル３の変形に柔軟に追従して変形して変化する
ことができることが好ましく、弾性変形可能な支持部材本体５ａとすることが好ましい。

【0036】

ここで、弾性変形可能な支持部材本体５ａのうち下端部が、燃料電池セル３に反応ガスを供給するためのガスタンク８に固定されることにより、支持部材本体５ａのうちガスタンク８に固定されていない部位（領域）は、燃料電池セル３の変形に対して柔軟に追従して変形することができることとなる。それにより、燃料電池セル３に生じる応力、特には上端部に生じる応力を緩和することができる。

【0037】

なお、支持部材本体５ａを弾性変形可能な部材とするにあたり、支持部材本体５ａを弾性変形可能な材料で構成するほか、厚みを薄くすることが好ましい。それにより、支持部材本体５ａが弾性変形可能（もしくは、より弾性変形可能）となり、燃料電池セル３の変形に対して柔軟に追従して変形することができる。そのため、支持部材５の厚みとしては、例えば２ｍｍ程度、好ましくは１ｍｍ程度とすることができる。

【0038】

また、支持部材５の高さ（立設方向の長さ）としては、燃料電池セル３に生じる応力を効果的に緩和するとともに、燃料電池セル３で生じた電流を効率よく集電するために、ガスタンク８に固定された状態で、燃料電池セル３の上端と同じ高さまたはそれ以上の高さとなるようにするのが好ましい。

【0039】

また、支持部材５は、支持部材本体５ａと所定の間隔を置いて断熱材を支持するための断熱材支持部材５ｂが配置されて構成されている。なお、ここで、所定の間隔とは、弾性変形可能な支持部材本体５ａが変形した場合であっても、断熱材支持部材５ｂと接触することがない間隔（距離）とすることが好ましく、セルスタック装置１の大きさや、支持部材本体５ａの変形度合いを予め調査して定めるなど、適宜設定することができる。また、支持部材本体５ａと、セルスタック２の燃料電池セル３の配列方向ｘに沿って配置される断熱材との間隔とすることもできる。

【0040】

ここで、断熱材支持部材５ｂと当接するように断熱材を配置するだけで、断熱材の位置合わせを行うことができ、燃料電池装置の組立工程の煩雑さを解消することができる。なお、本発明において、断熱材は断熱材支持部材５ｂと必ずしも当接する必要はなく、断熱材支持部材５ｂと断熱材とに隙間をあけて支持されるような形状であっても良い。なお、本形態では、断熱材支持部材５ｂは必ずしも必要ではない。

【0041】

図２は、図１の支持部材５を示したもので、支持部材本体５ａおよび断熱材支持部材５ｂが、それぞれ板状の平板部１６、板状の平板部１７を有している例を示している。それにより、支持部材本体５ａは、中空平板状の燃料電池セル３と接触面積を大きくすることができ、燃料電池セル３の発電により生じる電流を、効率よく集電することができる。

【0042】

また、断熱材支持部材５ｂもまた板状の平板部１７を有していることから、例えばセルスタック装置１の燃料電池セル３の配列方向の端部側に板状の断熱材（ボード状の断熱材等）を配置する場合に、断熱材と断熱材支持部材５ｂとの接触面積を大きくすることができ、断熱材の位置あわせを容易に行うことができる。

【0043】

なお、図２に示した支持部材本体５ａおよび断熱材支持部材５ｂは、それぞれの下端を、下端部接続板１８により接続した構成とすることもでき、この図２に示した支持部材本体５ａおよび断熱材支持部材５ｂは、一枚の板状部材を適宜切り取ることや、折り曲げることにより作製できる。

【0044】

また、図２においては、支持部材本体５ａの平板部１６より、燃料電池セル３の配列方向ｘに沿って外側に延びる電流引出部７が設けられている。それにより、燃料電池セル３
の発電により生じる電流を容易に引き出すことができる。

【0045】

また、電流引出部７を設けるにあたっては、電流引出部７を平板部１６の下端側に設けることが好ましく、またこの電流引出部７を接続する支持部材本体５ａをガスタンク８に固定するにあたっては、平板部１６のうち、電流引出部７がガスタンク８に接触しないように固定することが好ましい。ここで、電流引出部７の高さは、ガスタンク８の形状や、平板部１６の大きさ等により適宜設定することができる。それに伴い、平板部１６のうちガスタンク８に固定される領域も適宜設定することができる。

【0046】

また、支持部材本体５ａおよび断熱材支持部材５ｂの下端部は、ガラスシール材等の絶縁性接合材によりガスタンク８に固定され、同様に下端部接続板１８もガラスシール材によりガスタンク８に固定される。それゆえ、下端部接続板１８をガスタンク８に強固に固定すべく、下端部接続板１８に孔部を適宜設けることもできる。

【0047】

図３は、燃料電池セル３間を電気的に接続するための集電部材４ａの一例を示したものである。図３に示した集電部材４ａは、隣接する一方の燃料電池セル３の平坦面に当接する第１導電体片２０と、隣接する一方の燃料電池セル３の端部から隣接する他方の燃料電池セル３の他方の端部へと傾斜して延びる第２導電体片２１と、他方の燃料電池セル３の平坦面に当接する第３導電体片２２と、他方の燃料電池セル３の一方の端部から一方の燃料電池セル３の他方の端部へと傾斜して延びる第４導電体片２３とを基本要素として具備する。第１〜第４の導電体片はこの順序で端部同士を次々に連結されており、さらにこの順序で繰り返し導電体片が連結されることにより、軸方向に延在する一繋がりの集電部材４ａを形成している。

【0048】

このような集電部材４ａは、燃料電池セル３の変形に対して良好な追従性を有する形状であるため、本発明のセルスタック装置１において有用となる。また端部集電部材４ｂも、集電部材４ａと同じ形状とすることができる。

【0049】

図４は、本形態のセルスタック１を、燃料電池セル３の配列方向ｘを互いに平行に、かつセルスタック１の同じ側の端で電流極性が逆となるように２つ並置するとともに、セルスタック１の同じ側の端に配置される電流引出部７ａ同士を導電性の連結部材２５により連結してなるセルスタック装置２４を示したものであり、（ａ）は平面図であり、（ｂ）は正面図である。なお、（ａ）において各燃料電池セル３を電気的に接続するための集電部材４ａは省略して示している。

【0050】

図４に示すように、電流極性が逆となるように２つ並置したセルスタック１の同じ側の端に配置される電流引出部７ａ同士を、導電性の連結部材２５をネジ２６で螺着して連結することで、２つのセルスタック１を電気的に直列に接続することができる。なお、電流引出部７ｂは収納容器外に引き出される。

【0051】

それにより、２つのセルスタック１を電気的に直列に接続することが容易となるとともに、２つのセルスタック１を小スペースに配置可能となる。

【0052】

なお、この場合において、ガスタンク８は、セルスタック１の下部、支持部材５の下部等が収容される２つの枠体２８を、内部に空洞を有する部材（台座）２７に連結して構成されている。これにより、１つの反応ガス供給管４１よりセルスタック装置２４を構成する２つのセルスタック１のガスタンク８に反応ガスを供給することができる。それにより、セルスタック装置２４を小型化することができる。

【0053】

そして、本形態では、連結部材２５で連結される電流引出部材７ａは、燃料電池セル３
の配列方向ｘと直交する方向における支持部材５の中央（言い換えれば、支持部材５の幅方向Ｂ中央）よりも隣接するセルスタック１側に位置するように、支持部材５に設けられている。

【0054】

これにより、連結部材２５で連結される電流引出部材７ａは、燃料電池セル３の配列方向ｘと直交する方向における支持部材５の中央よりも隣接するセルスタック１側に位置して設けられているため、発電時に連結部材２５が熱膨張等したとしても、電流引出部材７ａを介して支持部材５に発生する応力を低減でき、スタック１と支持部材５との間の電気的な接続を長期間維持することができる。

【0055】

特に、電流引出部材７ａは導電性を向上すべく短く形成されるため、支持部材５に発生する応力が高くなり易く、本形態を好適に用いることができる。

【0056】

電流引出部材７ａの幅方向中央（（ａ）で破線で示す）と支持部材５の外側端との距離をＡとし、電流引出部材７ａの支持部材の幅方向中央と支持部材５の内側端との距離をＢとした時、Ａ／Ｂは１．０１〜５、特には２〜４、さらには２．５〜３であることが望ましい。なお、電流引出部材７ｂは、燃料電池セル３の配列方向ｘと直交する方向における支持部材５の中央に位置している。

【0057】

また、２個のセルスタック１が並置されており、燃料電池セル３の配列方向ｘにおける支持部材５とガスタンク８端との距離は、連結部材２５で連結されていない側の支持部材５とガスタンク８端との距離Ｌ１よりも、連結部材２５で接続された側の支持部材５とガスタンク８端との距離Ｌ２が長いことが望ましい。これにより、セルスタック１および支持部材５をガスタンク８に強固に接合することが可能となる。さらに、連結部材２５で接続された側の支持部材５とガスタンク８端との距離Ｌ２の間に、改質器からの燃料ガスを供給する反応ガス供給管４１を接合することができ、この反応ガス供給管４１からの燃料ガスと、最も近い燃料電池セル３との距離を一定以上離すことができ、これにより、最も近い燃料電池セル３に燃料ガスが過剰に供給されることを抑制できる。

【0058】

図５は図２で示した電流引出部７ａを、支持部材５の断熱材支持部材５ｂの平板部１７に接続している形態を示している。この場合においても同様に、本形態に用いることができ、燃料電池セル３の発電により生じる電流を容易に引き出すことができる。

【0059】

図６は、支持部材５の他の形態を示すものであり、断熱材支持部材５ｂの平板部１７の両縁側からセルスタック２側に屈曲して延びる一対の側板部２１を具備していることを示しており、側板部２１は平面視で支持部材本体５ａの平板部１６よりも外側に位置するように配置されている。このような支持部材５も本形態に用いることができる。

【0060】

ここで、断熱材支持部材５ｂは、平板部１７の両縁側からセルスタック２側に屈曲して延びる一対の側板部２１を具備していることから、断熱材支持部材５ｂ（平板部１７）の剛性を高めることができる。

【0061】

それにより、セルスタック１の燃料電池セル３の配列方向ｘにおける端部側に断熱材を配置する場合に、断熱材を断熱材支持部材５ｂにより強固に固定することができ、断熱材の位置あわせをさらに容易に行うことができる。

【0062】

また、断熱材支持部材５ｂ（平板部１７）の剛性を高めることができるから、断熱材支持部材５ｂに近接（当接）して断熱材を配置した場合でも、断熱材支持部材５ｂ（平板部１７）が、支持部材本体５ａ側に傾いて接触することを抑制（防止）することができ、それにより燃料電池セル３に生じる応力の緩和を阻害することなく、燃料電池セル３の破損
を抑制することができる。

【0063】

また、側板部２１は、平面視で支持部材本体５ａの平板部１６よりも外側に位置するように配置されていることから、側板部２１が、燃料電池セル３の反りに伴う支持部材本体５ａ（平板部１６）の変形を阻害することを抑制できる。

【0064】

それゆえ、断熱材支持部材５ｂ（平板部１７）に一対の側板部２１を設けることにより、断熱材支持部材５ｂの剛性を高めることができ、断熱材の位置あわせをさらに容易に行なうことができるとともに、燃料電池セル３の破損を抑制することができる。

【0065】

図７は図２等で説明した断熱材支持部材を有しない支持部材５を示すもので、このような支持部材であっても本形態に用いることができる。

【0066】

本発明の燃料電池モジュールは、上記したセルスタック装置１を収納容器内に収納して構成されている。このような燃料電池モジュールでは、スタックと支持部材との間の電気的な接続を長期間維持できるセルスタック装置１を用いるため、長期信頼性に優れた燃料電池モジュールを得ることができる。また、本発明の燃料電池装置は、上記燃料電池モジュールと、該燃料電池モジュールを作動させるための補機とを外装ケース内に収納してなるため、長期信頼性に優れた燃料電池装置を得ることができる。

【0067】

なお、上述した説明においては、燃料電池セル３の内部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流す例を示したが、例えば燃料電池セル３の内部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流すような構成の燃料電池セル３であってもよい。

【0068】

また、集電部材４ａおよび端部集電部材４ｂの形状は、上述した形状以外にも、燃料電池セル３間を電気的に接続することができるとともに、燃料電池セル３間に酸素含有ガスを流通することができる形状であれば、他の形状のものを使用することもできる。

【0069】

さらに、上記形態では、燃料電池セル３として中空平板型を用いたが、円筒型であっても良いことは勿論である。

【0070】

また、上記形態では、セルスタック１の下部、支持部材５の下部等が収容される２つの枠体２８を、内部に空洞を有する部材（台座）２７に連結してガスタンク８を構成した形態について説明したが、箱状のガスタンク８自体に複数のセルスタック等を収容する開口部を設け、この開口部に複数のセルスタックを収容し、シール材等で接合しても良いことは勿論である。

【符号の説明】

【0071】

１：セルスタック装置
２：セルスタック
３：燃料電池セル
４ａ：集電部材
４ｂ：端部集電部材
５：支持部材
５ａ：支持部材本体
５ｂ：断熱材支持部材
７ａ、７ｂ：電流引出部
８：ガスタンク
１６：平板部
１７：平板部
１９：側板部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】