特許 6817108 電気化学反応構造体

(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】6817108

(24)【登録日】2020年12月28日

(45)【発行日】2021年1月20日

(54)【発明の名称】電気化学反応構造体

(51)【国際特許分類】

   H01M 8/247 20160101AFI20210107BHJP

   C25B 9/73 20210101ALI20210107BHJP

   C25B 9/00 20210101ALI20210107BHJP

   H01M 8/12 20160101ALN20210107BHJP

【ＦＩ】

   H01M8/247

   C25B9/20

   C25B9/00 A

   !H01M8/12 101

【請求項の数】4

【全頁数】17

(21)【出願番号】特願2017-41386(P2017-41386)

(22)【出願日】2017年3月6日

(65)【公開番号】特開2018-147709(P2018-147709A)

(43)【公開日】2018年9月20日

【審査請求日】2019年10月4日

(73)【特許権者】

【識別番号】519322392

【氏名又は名称】森村ＳＯＦＣテクノロジー株式会社

(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】堀田 信行

(72)【発明者】

【氏名】眞邉 健太

【審査官】 小森 重樹

(56)【参考文献】

【文献】 国際公開第２０１６／１４３３１８（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 実開昭６２−０５５８７５（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特開２００８−２５７９３９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００３−３１３６８９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 中国特許出願公開第１０１８３８８１５（ＣＮ，Ａ）

【文献】 中国特許出願公開第１０７１４６９０４（ＣＮ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２０１１／００８９０２９（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 実開昭５４−１１１２５９（ＪＰ，Ｕ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｍ ８／２４７

Ｃ２５Ｂ ９／００

Ｃ２５Ｂ ９／２０

Ｈ０１Ｍ ８／１２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１の方向に並べて配置された複数の電気化学反応単位と、
前記第１の方向に延びる軸部と、前記軸部に対して前記第１の方向の一方側に位置するフランジ部と、を含む締結部材と、
を備える、電気化学反応構造体において、さらに、
前記複数の電気化学反応単位と前記締結部材の前記フランジ部との間に配置された導電性部材であって、前記締結部材の前記軸部が挿入された孔が形成された導電性部材と、
前記締結部材の前記フランジ部における前記第１の方向の他方側の面である第１の面と、前記導電性部材における前記第１の方向の前記一方側の面である第２の面との間に配置され、かつ、前記第１の面と前記第２の面との両方に接する環状の絶縁部材と、を備え、
前記第１の方向視で、前記締結部材の前記フランジ部における前記第１の面の外形は円形状であり、
前記フランジ部は、
前記締結部材の前記軸部における前記第１の方向の前記一方側の端部に接合されているナット部であって、ナット本体と、前記ナット本体における前記第１の方向の前記他方側に配置され、外周が全周にわたって前記ナット本体の外周より外側に位置している突出部と、を有するナット部と、
前記ナット部とは別体であり、前記ナット部と前記絶縁部材との間に配置された環状の座金であって、内径が前記ナット部における前記第１の方向の前記他方側の面であるナット面の外径より小さく、外径が前記絶縁部材の内径より大きい座金と、を含むことを特徴とする、電気化学反応構造体。

【請求項2】

請求項１に記載の電気化学反応構造体において、
前記座金の外径は、前記ナット部の外径より大きいことを特徴とする、電気化学反応構造体。

【請求項3】

請求項１または請求項２に記載の電気化学反応構造体において、
前記第１の方向視で、前記絶縁部材の内周は、全周にわたって、前記座金の内周より前記軸部側に位置していることを特徴とする、電気化学反応構造体。

【請求項4】

請求項１から請求項３までのいずれか一項に記載の電気化学反応構造体において、
前記第１の方向視で、前記絶縁部材の外周は、全周にわたって、前記締結部材の前記フランジ部における前記第１の面の外周より前記軸部とは反対側に位置していることを特徴とする、電気化学反応構造体。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本明細書によって開示される技術は、電気化学反応構造体に関する。

【背景技術】

【0002】

水素と酸素との電気化学反応を利用して発電を行う燃料電池の１つとして、固体酸化物形の燃料電池（以下、「ＳＯＦＣ」という）が知られている。ＳＯＦＣは、一般に、所定の方向（以下、「第１の方向」という）に並べて配置された複数の発電単位を備える燃料電池スタックの形態で利用される。発電単位は、発電の最小単位であり、電解質層と電解質層を挟んで第１の方向に互いに対向する空気極および燃料極とを含む。

【0003】

一般に、燃料電池スタックには、複数の発電単位にわたって第１の方向に延びる複数のボルト孔が形成されており、複数のボルト孔のそれぞれに挿入されたボルトと、各ボルトに嵌められた断面六角形のナットとによって締結される。また、この燃料電池スタックでは、ナットと、燃料電池スタックを構成する部材（例えばエンドプレート）との間に、例えばマイカにより形成された環状の絶縁部材が配置されている（例えば特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】国際公開第２０１４／１１８８６６号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

上述した従来の構成では、ナットの内、絶縁部材に接する面の外形が六角形であるため、ナットの面の周縁の角部に、締結部材による締結応力が集中するため、絶縁部材が破損しあり局所的に変形したりするおそれがあり、これによってナットと上記部材との間の絶縁性が低下したり、締結力が減少してガス漏れや接触不良を引き起こすおそれがある。

【0006】

なお、このような課題は、燃料電池スタックに限らず、例えば、該燃料電池スタックに加えて補助器を備える発電モジュールにおける燃料電池スタックと補助器との締結部分に共通の課題である。以下、燃料電池スタックと発電モジュールとをまとめて燃料電池構造体という。また、このような課題は、水の電気分解反応を利用して水素の生成を行う固体酸化物形の電解セル（以下、「ＳＯＥＣ」ともいう）の構成単位である電解セル単位を複数備える電解セルスタックや電解モジュール等にも共通の課題である。なお、本明細書では、燃料電池構造体と電解セルスタックや電解モジュール等とをまとめて電気化学反応構造体という。

【0007】

本明細書では、上述した課題の少なくとも１つを解決することが可能な技術を開示する。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本明細書に開示される技術は、例えば、以下の形態として実現することが可能である。

【0009】

（１）本明細書に開示される電気化学反応構造体は、第１の方向に並べて配置された複数の電気化学反応単位と、前記第１の方向に延びる軸部と、前記軸部に対して前記第１の方向の一方側に位置するフランジ部と、を含む締結部材と、を備える、電気化学反応構造体において、さらに、前記複数の電気化学反応単位と前記締結部材の前記フランジ部との間に配置された導電性部材であって、前記締結部材の前記軸部が挿入された孔が形成された導電性部材と、前記締結部材の前記フランジ部における前記第１の方向の他方側の面である第１の面と、前記導電性部材における前記第１の方向の前記一方側の面である第２の面との間に配置され、かつ、前記第１の面と前記第２の面との両方に接する環状の絶縁部材と、を備え、前記第１の方向視で、前記締結部材の前記フランジ部における前記第１の面の外形は円形状である。本電気化学反応構造体によれば、締結部材のフランジ部における第１の面の外形が多角形など角部を有する形状である場合に比べて、フランジ部の第１の面の周縁が絶縁部材に突き当たることによって絶縁部材が破損することを抑制することができる。

【0010】

（２）上記電気化学反応構造体において、前記フランジ部は、前記締結部材の前記軸部における前記第１の方向の前記一方側の端部に接合されているナット部と、前記ナット部とは別体であり、前記ナット部と前記絶縁部材との間に配置された環状の座金であって、内径が前記ナット部における前記第１の方向の前記他方側の面であるナット面の外径より小さく、外径が前記絶縁部材の内径より大きい座金と、を含む構成としてもよい。本電気化学反応構造体によれば、締結部材のナット部と絶縁部材との間に、両者とは別体の座金が配置されているため、導電性部材に対するナット部の回転量が、座金に対するナット部の回転量と、絶縁部材に対する座金の回転量とに分散される。これにより、別体の座金が配置されていない場合に比べて、ナット部の回転に伴う絶縁部材の破損を抑制することができる。

【0011】

（３）上記電気化学反応構造体において、前記座金の外径は、前記ナット部の外径より大きい構成としてもよい。本電気化学反応構造体によれば、座金の外径がナット部の外径以下である場合に比べて、フランジ部と絶縁部材との接触面積が大きい分だけ、絶縁部材への応力集中を抑制することができ、その結果、絶縁部材が破損することを、より効果的に抑制することができる。

【0012】

（４）上記電気化学反応構造体において、前記第１の方向視で、前記絶縁部材の内周は、全周にわたって、前記座金の内周より前記軸部側に位置している構成としてもよい。本電気化学反応構造体によれば、絶縁部材の破損を抑制しつつ、座金の内周から導電性部材までの絶縁距離を長く確保することができる。

【0013】

（５）上記電気化学反応構造体において、前記第１の方向視で、前記絶縁部材の外周は、全周にわたって、前記締結部材の前記フランジ部における前記第１の面の外周より前記軸部とは反対側に位置していることを特徴とする構成としてもよい。本電気化学反応構造体によれば、絶縁部材の破損を抑制しつつ、フランジ部の外周から導電性部材までの絶縁距離を長く確保することができる。

【0014】

なお、本明細書に開示される技術は、種々の形態で実現することが可能であり、例えば、複数の燃料電池単位を備える燃料電池スタック、燃料電池スタックを備える発電モジュール、発電モジュールを備える燃料電池システム、複数の電解セル単位を備える電解セルスタック、電解セルスタックを備える水素生成モジュール、水素生成モジュールを備える水素生成システム等（電気化学反応構造体）、それらの製造方法等の形態で実現することが可能である。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】実施形態における燃料電池スタック１００の外観構成を示す斜視図である。

【図2】図１のＩＩ−ＩＩの位置における燃料電池スタック１００のＸＺ断面構成を示す説明図である。

【図3】図１のＩＩＩ−ＩＩＩの位置における燃料電池スタック１００のＹＺ断面構成を示す説明図である。

【図4】図２に示す断面と同一の位置における互いに隣接する２つの発電単位１０２のＸＺ断面構成を示す説明図である。

【図5】図３に示す断面と同一の位置における互いに隣接する２つの発電単位１０２のＹＺ断面構成を示す説明図である。

【図6】図２の領域Ｘ１におけるナット２４とエンドプレート１０４との締結部分のＸＺ断面構成を示す説明図である。

【図7】ナット２４とエンドプレート１０４との締結部分の上側のＸＹ平面構成を示す説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0016】

Ａ．実施形態：
Ａ−１．構成：
（燃料電池スタック１００の構成）
図１は、実施形態における燃料電池スタック１００の外観構成を示す斜視図であり、図２は、図１のＩＩ−ＩＩの位置における燃料電池スタック１００のＸＺ断面構成を示す説明図であり、図３は、図１のＩＩＩ−ＩＩＩの位置における燃料電池スタック１００のＹＺ断面構成を示す説明図である。各図には、方向を特定するための互いに直交するＸＹＺ軸が示されている。本明細書では、便宜的に、Ｚ軸正方向を上方向と呼び、Ｚ軸負方向を下方向というものとするが、燃料電池スタック１００は実際にはそのような向きとは異なる向きで設置されてもよい。図４以降についても同様である。

【0017】

燃料電池スタック１００は、複数の（本実施形態では７つの）燃料電池発電単位（以下、単に「発電単位」という）１０２と、一対のエンドプレート１０４，１０６とを備える。７つの発電単位１０２は、所定の配列方向（本実施形態では上下方向）に並べて配置されている。一対のエンドプレート１０４，１０６は、７つの発電単位１０２から構成される集合体を上下から挟むように配置されている。なお、上記配列方向（上下方向）は、特許請求の範囲における第１の方向に相当し、発電単位１０２は、特許請求の範囲における電気化学反応単位に相当し、燃料電池スタック１００は、特許請求の範囲における電気化学反応構造体に相当する。

【0018】

燃料電池スタック１００を構成する各層（発電単位１０２、エンドプレート１０４，１０６）のＺ方向回りの周縁部には、上下方向に貫通する複数の（本実施形態では８つの）孔が形成されており、各層に形成され互いに対応する孔同士が上下方向に連通して、一方のエンドプレート１０４から他方のエンドプレート１０６にわたって上下方向に延びる連通孔１０８を構成している。以下の説明では、連通孔１０８を構成するために燃料電池スタック１００の各層に形成された孔も、連通孔１０８という場合がある。上側のエンドプレート１０４は、特許請求の範囲における導電性部材に相当し、上側のエンドプレート１０４に形成された連通孔１０８は、特許請求の範囲における締結部材の軸部が挿入された孔であり、該軸部の周囲を囲むように導電性部材に形成された貫通孔に相当する。

【0019】

各連通孔１０８には上下方向に延びるボルト２２が挿入されており、ボルト２２とボルト２２の両側に嵌められたナット２４とによって、燃料電池スタック１００は締結されている。

【0020】

各ボルト２２の外径は各連通孔１０８の内径より小さい。そのため、各ボルト２２の外周面と各連通孔１０８の内周面との間には、空間が確保されている。図１および図２に示すように、燃料電池スタック１００のＺ方向回りの外周における１つの辺（Ｙ軸に平行な２つの辺の内のＸ軸正方向側の辺）の中点付近に位置するボルト２２（ボルト２２Ａ）と、そのボルト２２Ａが挿通された連通孔１０８とにより形成された空間は、燃料電池スタック１００の外部から酸化剤ガスＯＧが導入され、その酸化剤ガスＯＧを各発電単位１０２に供給するガス流路である酸化剤ガス導入マニホールド１６１として機能し、該辺の反対側の辺（Ｙ軸に平行な２つの辺の内のＸ軸負方向側の辺）の中点付近に位置するボルト２２（ボルト２２Ｂ）と、そのボルト２２Ｂが挿通された連通孔１０８とにより形成された空間は、各発電単位１０２の空気室１６６から排出されたガスである酸化剤オフガスＯＯＧを燃料電池スタック１００の外部へと排出する酸化剤ガス排出マニホールド１６２として機能する。なお、本実施形態では、酸化剤ガスＯＧとして、例えば空気が使用される。

【0021】

また、図１および図３に示すように、燃料電池スタック１００のＺ方向回りの外周における１つの辺（Ｘ軸に平行な２つの辺の内のＹ軸正方向側の辺）の中点付近に位置するボルト２２（ボルト２２Ｄ）と、そのボルト２２Ｄが挿通された連通孔１０８とにより形成された空間は、燃料電池スタック１００の外部から燃料ガスＦＧが導入され、その燃料ガスＦＧを各発電単位１０２に供給する燃料ガス導入マニホールド１７１として機能し、該辺の反対側の辺（Ｘ軸に平行な２つの辺の内のＹ軸負方向側の辺）の中点付近に位置するボルト２２（ボルト２２Ｅ）と、そのボルト２２Ｅが挿通された連通孔１０８とにより形成された空間は、各発電単位１０２の燃料室１７６から排出されたガスである燃料オフガスＦＯＧを燃料電池スタック１００の外部へと排出する燃料ガス排出マニホールド１７２として機能する。なお、本実施形態では、燃料ガスＦＧとして、例えば都市ガスを改質した水素リッチなガスが使用される。

【0022】

燃料電池スタック１００には、４つのガス通路部材２７が設けられている。各ガス通路部材２７は、中空筒状の本体部２８と、本体部２８の側面から分岐した中空筒状の分岐部２９とを有している。分岐部２９の孔は本体部２８の孔と連通している。各ガス通路部材２７の分岐部２９には、ガス配管（図示せず）が接続される。また、図２に示すように、酸化剤ガス導入マニホールド１６１を形成するボルト２２Ａの位置に配置されたガス通路部材２７の本体部２８の孔は、酸化剤ガス導入マニホールド１６１に連通しており、酸化剤ガス排出マニホールド１６２を形成するボルト２２Ｂの位置に配置されたガス通路部材２７の本体部２８の孔は、酸化剤ガス排出マニホールド１６２に連通している。また、図３に示すように、燃料ガス導入マニホールド１７１を形成するボルト２２Ｄの位置に配置されたガス通路部材２７の本体部２８の孔は、燃料ガス導入マニホールド１７１に連通しており、燃料ガス排出マニホールド１７２を形成するボルト２２Ｅの位置に配置されたガス通路部材２７の本体部２８の孔は、燃料ガス排出マニホールド１７２に連通している。

【0023】

図２および図３に示すように、ボルト２２の一方の側（上側）に嵌められたナット２４と燃料電池スタック１００の上端を構成するエンドプレート１０４の上側の表面（以下、「プレート面１０４Ａ」という）との間、および、ボルト２２の他方の側（下側）に嵌められたナット２４と燃料電池スタック１００の下端を構成するエンドプレート１０６の下側の表面との間には、絶縁シート２６が介在している。ただし、後述のガス通路部材２７が設けられた箇所では、ナット２４とエンドプレート１０６の表面との間に、ガス通路部材２７とガス通路部材２７の上側および下側のそれぞれに配置された絶縁シート２６とが介在している。絶縁シート２６は、上述した各連通孔１０８やガス通路部材２７の本体部２８の孔に連通する孔が形成された環状の部材である。絶縁シート２６により、絶縁シート２６を挟んで配列方向に互いに隣り合う２つの導電性部材（例えば、ナット２４と上側のエンドプレート１０４）が電気的に絶縁される。絶縁シート２６は、例えばマイカシートや、セラミック繊維シート、セラミック圧粉シート、ガラスシート、ガラスセラミック複合剤、サーミキュライト等により構成される。絶縁シート２６は、特許請求の範囲における絶縁部材に相当する。ナット２４と上側のエンドプレート１０４との締結部分の詳細構成については後述する。

【0024】

（エンドプレート１０４，１０６の構成）
一対のエンドプレート１０４，１０６は、略矩形の平板形状の導電性部材であり、例えばステンレスにより形成されている。一方のエンドプレート１０４は、最も上に位置する発電単位１０２の上側に配置され、他方のエンドプレート１０６は、最も下に位置する発電単位１０２の下側に配置されている。一対のエンドプレート１０４，１０６によって複数の発電単位１０２が押圧された状態で挟持されている。上側のエンドプレート１０４は、燃料電池スタック１００のプラス側の出力端子として機能し、下側のエンドプレート１０６は、燃料電池スタック１００のマイナス側の出力端子として機能する。

【0025】

（発電単位１０２の構成）
図４は、図２に示す断面と同一の位置における互いに隣接する２つの発電単位１０２のＸＺ断面構成を示す説明図であり、図５は、図３に示す断面と同一の位置における互いに隣接する２つの発電単位１０２のＹＺ断面構成を示す説明図である。

【0026】

図４および図５に示すように、発電単位１０２は、単セル１１０と、セパレータ１２０と、空気極側フレーム１３０と、空気極側集電体１３４と、燃料極側フレーム１４０と、燃料極側集電体１４４と、発電単位１０２の最上層および最下層を構成する一対のインターコネクタ１５０とを備えている。セパレータ１２０、空気極側フレーム１３０、燃料極側フレーム１４０、インターコネクタ１５０におけるＺ方向回りの周縁部には、上述したボルト２２が挿通される連通孔１０８に対応する孔が形成されている。

【0027】

インターコネクタ１５０は、略矩形の平板形状の導電性部材であり、例えばフェライト系ステンレスにより形成されている。インターコネクタ１５０は、発電単位１０２間の電気的導通を確保すると共に、発電単位１０２間での反応ガスの混合を防止する。なお、本実施形態では、２つの発電単位１０２が隣接して配置されている場合、１つのインターコネクタ１５０は、隣接する２つの発電単位１０２に共有されている。すなわち、ある発電単位１０２における上側のインターコネクタ１５０は、その発電単位１０２の上側に隣接する他の発電単位１０２における下側のインターコネクタ１５０と同一部材である。また、燃料電池スタック１００は一対のエンドプレート１０４，１０６を備えているため、燃料電池スタック１００において最も上に位置する発電単位１０２は上側のインターコネクタ１５０を備えておらず、最も下に位置する発電単位１０２は下側のインターコネクタ１５０を備えていない（図２および図３参照）。

【0028】

単セル１１０は、電解質層１１２と、電解質層１１２の上下方向の一方側（下側）に配置された燃料極（アノード）１１６と、電解質層１１２の上下方向の他方側（上側）に配置された空気極（カソード)１１４とを備える。なお、本実施形態の単セル１１０は、燃料極１１６で単セル１１０を構成する他の層（電解質層１１２、空気極１１４）を支持する燃料極支持形の単セルである。

【0029】

電解質層１１２は、略矩形の平板形状部材であり、固体酸化物であるＹＳＺ（イットリア安定化ジルコニア）を含むように形成されている。すなわち、電解質層１１２は、Ｚｒ（ジルコニウム）とＹ（イットリウム）とを含んでいる。空気極１１４は、略矩形の平板形状部材であり、Ｓｒ（ストロンチウム）を含む組成物で形成されている。空気極１１４の構成については、後に詳述する。燃料極１１６は、略矩形の平板形状部材であり、例えば、Ｎｉ（ニッケル）、Ｎｉとセラミック粒子からなるサーメット、Ｎｉ基合金等により形成されている。このように、本実施形態の単セル１１０は、電解質として固体酸化物を用いる固体酸化物形燃料電池（ＳＯＦＣ）である。

【0030】

セパレータ１２０は、中央付近に上下方向に貫通する略矩形の孔１２１が形成されたフレーム状の部材であり、例えば、金属により形成されている。セパレータ１２０における孔１２１の周囲部分は、電解質層１１２における空気極１１４の側の表面の周縁部に対向している。セパレータ１２０は、その対向した部分に配置されたロウ材（例えばＡｇロウ）により形成された接合部１２４により、電解質層１１２（単セル１１０）と接合されている。セパレータ１２０により、空気極１１４に面する空気室１６６と燃料極１１６に面する燃料室１７６とが区画され、単セル１１０の周縁部における一方の電極側から他方の電極側へのガスのリークが抑制される。

【0031】

空気極側フレーム１３０は、中央付近に上下方向に貫通する略矩形の孔１３１が形成されたフレーム状の部材であり、例えば、マイカ等の絶縁体により形成されている。空気極側フレーム１３０の孔１３１は、空気極１１４に面する空気室１６６を構成する。空気極側フレーム１３０は、セパレータ１２０における電解質層１１２に対向する側とは反対側の表面の周縁部と、インターコネクタ１５０における空気極１１４に対向する側の表面の周縁部とに接触している。また、空気極側フレーム１３０によって、発電単位１０２に含まれる一対のインターコネクタ１５０間が電気的に絶縁される。また、空気極側フレーム１３０には、酸化剤ガス導入マニホールド１６１と空気室１６６とを連通する酸化剤ガス供給連通孔１３２と、空気室１６６と酸化剤ガス排出マニホールド１６２とを連通する酸化剤ガス排出連通孔１３３とが形成されている。

【0032】

燃料極側フレーム１４０は、中央付近に上下方向に貫通する略矩形の孔１４１が形成されたフレーム状の部材であり、例えば、金属により形成されている。燃料極側フレーム１４０の孔１４１は、燃料極１１６に面する燃料室１７６を構成する。燃料極側フレーム１４０は、セパレータ１２０における電解質層１１２に対向する側の表面の周縁部と、インターコネクタ１５０における燃料極１１６に対向する側の表面の周縁部とに接触している。また、燃料極側フレーム１４０には、燃料ガス導入マニホールド１７１と燃料室１７６とを連通する燃料ガス供給連通孔１４２と、燃料室１７６と燃料ガス排出マニホールド１７２とを連通する燃料ガス排出連通孔１４３とが形成されている。

【0033】

燃料極側集電体１４４は、燃料室１７６内に配置されている。燃料極側集電体１４４は、インターコネクタ対向部１４６と、電極対向部１４５と、電極対向部１４５とインターコネクタ対向部１４６とをつなぐ連接部１４７とを備えており、例えば、ニッケルやニッケル合金、ステンレス等により形成されている。電極対向部１４５は、燃料極１１６における電解質層１１２に対向する側とは反対側の表面に接触しており、インターコネクタ対向部１４６は、インターコネクタ１５０における燃料極１１６に対向する側の表面に接触している。ただし、上述したように、燃料電池スタック１００において最も下に位置する発電単位１０２は下側のインターコネクタ１５０を備えていないため、当該発電単位１０２におけるインターコネクタ対向部１４６は、下側のエンドプレート１０６に接触している。燃料極側集電体１４４は、このような構成であるため、燃料極１１６とインターコネクタ１５０（またはエンドプレート１０６）とを電気的に接続する。なお、電極対向部１４５とインターコネクタ対向部１４６との間には、例えばマイカにより形成されたスペーサー１４９が配置されている。そのため、燃料極側集電体１４４が温度サイクルや反応ガス圧力変動による発電単位１０２の変形に追随し、燃料極側集電体１４４を介した燃料極１１６とインターコネクタ１５０（またはエンドプレート１０６）との電気的接続が良好に維持される。

【0034】

空気極側集電体１３４は、空気室１６６内に配置されている。空気極側集電体１３４は、複数の略四角柱状の集電体要素１３５から構成されており、例えば、フェライト系ステンレスにより形成されている。空気極側集電体１３４は、空気極１１４における電解質層１１２に対向する側とは反対側の表面と、インターコネクタ１５０における空気極１１４に対向する側の表面とに接触している。ただし、上述したように、燃料電池スタック１００において最も上に位置する発電単位１０２は上側のインターコネクタ１５０を備えていないため、当該発電単位１０２における空気極側集電体１３４は、上側のエンドプレート１０４に接触している。空気極側集電体１３４は、このような構成であるため、空気極１１４とインターコネクタ１５０（またはエンドプレート１０４）とを電気的に接続する。なお、空気極側集電体１３４とインターコネクタ１５０とは一体の部材として形成されているとしてもよい。また、空気極側集電体１３４は、導電性のコートによって覆われていてもよく、空気極１１４と空気極側集電体１３４との間には、両者を接合する導電性の接合層が介在していてもよい。

【0035】

Ａ−２．ナット２４と上側のエンドプレート１０４との締結部分の詳細構成：
図６には、図２の領域Ｘ１におけるナット２４と上側のエンドプレート１０４との締結部分のＸＺ断面構成が示されている。図７には、該締結部分の上側のＸＹ平面構成を示す説明図である。図６および図７に示すように、ナット２４は、ナット本体２４Ａと突出部２４Ｂとを含む。

【0036】

Ｚ方向視で、ナット本体２４Ａの外形は六角形状である。以下、単に「外形」「外径」という場合には、Ｚ方向視における各部材の外形や外径を意味するものとする。突出部２４Ｂは、ナット本体２４Ａの下側（エンドプレート１０４側）に配置され、突出部２４Ｂの外形は円形状である。また、突出部２４Ｂの外径Ｄ２は、ナット本体２４Ａの外径Ｄ１（ナット本体２４Ａの全ての角部に内接する円の直径）より大きく、また、突出部２４Ｂの外周は、全周にわたって、ナット本体２４Ａの外周（ナット本体２４Ａの全ての角部に内接する円）より外側（ボルト２２とは反対側）に位置している。ナット２４（突出部２４Ｂ）の下側の表面（以下、「ナット面２４Ｃ」という）に、ねじ穴が形成されており、このねじ穴に、ボルト２２においてねじ部が形成された上側端部が螺合される。なお、突出部２４Ｂの外径Ｄ２は、上側のエンドプレート１０４に形成された連通孔１０８の径Ｄ７より大きい。

【0037】

ナット２４のナット面２４Ｃと、上側のエンドプレート１０４のプレート面１０４Ａとの間には、座金２５が配置されている。座金２５は、円環状の平板部材（ワッシャ）である。座金２５は、金属（例えば鉄やステンレス）により形成されており、導電性を有する。座金２５の内径Ｄ６は、ナット２４のナット面２４Ｃの外径Ｄ２より小さく、座金２５の外径Ｄ３は、上側のエンドプレート１０４に形成された連通孔１０８の径Ｄ７より大きく、また、ナット２４（突出部２４Ｂ）の外径より大きい。座金２５の上側の面２５Ａは、ナット２４のナット面２４Ｃに接している。

【0038】

絶縁シート２６は、座金２５の下側の面（以下、「座面２５Ｂ」という）と、上側のエンドプレート１０４のプレート面１０４Ａとの間に配置されている。絶縁シート２６の内径Ｄ５は、上側のエンドプレート１０４に形成された連通孔１０８の径Ｄ７より小さく、また、座金２５の内径Ｄ６より小さい。絶縁シート２６の外径Ｄ４は、突出部２４Ｂの外径Ｄ２より大きく、また、座金２５の外径Ｄ３より大きい。絶縁シート２６の上側の面２６Ａは、座金２５の座面２５Ｂに接しており、絶縁シート２６の下側の面２６Ｂは、エンドプレート１０４のプレート面１０４Ａに接している。

【0039】

また、Ｚ方向視で、絶縁シート２６の内周は、全周にわたって、座金２５の内周より内側（ボルト２２側）に位置している。また、Ｚ方向視で、絶縁シート２６の外周は、全周にわたって、ナット２４（突出部２４Ｂ）の外周および座金２５の外周より外側（ボルト２２とは反対側）に位置している。本実施形態では、絶縁シート２６は、弾性体であり、絶縁シート２６の弾性係数は、該絶縁シート２６に接するエンドプレート１０４および座金２５の少なくとも一方の弾性係数より小さい。なお、ナット２４は、特許請求の範囲におけるナット部に相当し、座面２５Ｂは、特許請求の範囲における第１の面に相当し、プレート面１０４Ａは、特許請求の範囲における第２の面に相当する。また、ナット２４および座金２５は、特許請求の範囲におけるフランジ部に相当する。また、ナット２４、座金２５およびボルト２２は、特許請求の範囲における締結部材に相当する。

【0040】

なお、ナット２４およびガス通路部材２７の締結部分において、ナット２４と座金２５と絶縁シート２６とガス通路部材２７に形成された孔との形状やサイズ関係等は、ナット２４と上側のエンドプレート１０４との締結部分と同じである。また、ボルト２２やナット２４は、ＪＩＳ Ｂ １１９、ＪＩＳ Ｂ １１９０等に準拠するものが好ましい。例えば、座金２５の厚み（上下方向の寸法）は、１．３（ｍｍ）〜３．６（ｍｍ）であり、絶縁シート２６の厚み（上下方向の寸法）は、０．３（ｍｍ）〜１．５（ｍｍ）である。

【0041】

Ａ−３．燃料電池スタック１００の動作：
図２および図４に示すように、酸化剤ガス導入マニホールド１６１の位置に設けられたガス通路部材２７の分岐部２９に接続されたガス配管（図示せず）を介して酸化剤ガスＯＧが供給されると、酸化剤ガスＯＧは、ガス通路部材２７の分岐部２９および本体部２８の孔を介して酸化剤ガス導入マニホールド１６１に供給され、酸化剤ガス導入マニホールド１６１から各発電単位１０２の酸化剤ガス供給連通孔１３２を介して、空気室１６６に供給される。また、図３および図５に示すように、燃料ガス導入マニホールド１７１の位置に設けられたガス通路部材２７の分岐部２９に接続されたガス配管（図示せず）を介して燃料ガスＦＧが供給されると、燃料ガスＦＧは、ガス通路部材２７の分岐部２９および本体部２８の孔を介して燃料ガス導入マニホールド１７１に供給され、燃料ガス導入マニホールド１７１から各発電単位１０２の燃料ガス供給連通孔１４２を介して、燃料室１７６に供給される。

【0042】

各発電単位１０２の空気室１６６に酸化剤ガスＯＧが供給され、燃料室１７６に燃料ガスＦＧが供給されると、単セル１１０において酸化剤ガスＯＧおよび燃料ガスＦＧの電気化学反応による発電が行われる。この発電反応は発熱反応である。各発電単位１０２において、単セル１１０の空気極１１４は空気極側集電体１３４を介して一方のインターコネクタ１５０に電気的に接続され、燃料極１１６は燃料極側集電体１４４を介して他方のインターコネクタ１５０に電気的に接続されている。また、燃料電池スタック１００に含まれる複数の発電単位１０２は、電気的に直列に接続されている。そのため、燃料電池スタック１００の出力端子として機能するエンドプレート１０４，１０６から、各発電単位１０２において生成された電気エネルギーが取り出される。なお、ＳＯＦＣは、比較的高温（例えば７００℃から１０００℃）で発電が行われることから、起動後、発電により発生する熱で高温が維持できる状態になるまで、燃料電池スタック１００が加熱器（図示せず）により加熱されてもよい。

【0043】

各発電単位１０２の空気室１６６から排出された酸化剤オフガスＯＯＧは、図２および図４に示すように、酸化剤ガス排出連通孔１３３を介して酸化剤ガス排出マニホールド１６２に排出され、さらに酸化剤ガス排出マニホールド１６２の位置に設けられたガス通路部材２７の本体部２８および分岐部２９の孔を経て、当該分岐部２９に接続されたガス配管（図示せず）を介して燃料電池スタック１００の外部に排出される。また、各発電単位１０２の燃料室１７６から排出された燃料オフガスＦＯＧは、図３および図５に示すように、燃料ガス排出連通孔１４３を介して燃料ガス排出マニホールド１７２に排出され、さらに燃料ガス排出マニホールド１７２の位置に設けられたガス通路部材２７の本体部２８および分岐部２９の孔を経て、当該分岐部２９に接続されたガス配管（図示しない）を介して燃料電池スタック１００の外部に排出される。

【0044】

Ａ−４．本実施形態の効果：
仮に、絶縁シート２６の上側の面２６Ａに接している座金２５の座面２５Ｂの外形が、角部を有する多角形である場合（比較例）、座面２５Ｂの角部に、ボルト２２およびナット２４による締結応力が集中する。特に、絶縁シート２６が弾性体である場合、座面２５Ｂからの押圧力によって、座面２５Ｂが、絶縁シート２６を弾性変形させるように絶縁シート２６を押圧する。これにより、絶縁シート２６における該角部が突き当たっている部位（以下、「突き当たり部位」という）が、該突き当たり部位の周辺部分よりも凹んだ状態になる。このため、特に、座面２５Ｂの角部に、ボルト２２およびナット２４による締結応力が集中する。座面２５Ｂの角部に締結応力が集中すると、絶縁シート２６の突き当たり部位が破損したり局所的に変形したりするおそれがあり、これによってナット２４とエンドプレート１０４との間の絶縁性が低下したり、ボルト２２およびナット２４による締結力が低下してガス漏れや接触不良を引き起こすおそれがある。例えば、燃料電池スタック１００の製造段階において、ナット２４を回転させて締め付ける場合、ナット２４の回転に伴って、座面２５Ｂの角部が絶縁シート２６の上側の面２６Ａを擦りつつ移動する。これにより、絶縁シート２６が破損等するおそれがある。また、製造された燃料電池スタック１００について発電動作の開始と停止との繰り返しによる温度変化によって例えばエンドプレート１０４が変形する際、座面２５Ｂの角部に、ボルト２２およびナット２４による締結応力が集中する。また、比較例では、発電動作時に、座面２５Ｂの角部に電界が集中することによって放電し易くなるため、ナット２４とエンドプレート１０４とがショートする可能性が高くなる。

【0045】

これに対して、本実施形態によれば、絶縁シート２６の上側の面２６Ａに接している座金２５の座面２５Ｂの外形は、角部を有しない円形状である。このため、上記比較例に比べて、ボルト２２およびナット２４による締結応力が絶縁シート２６の特定部位に集中することが抑制されるため、絶縁シート２６が破損等することを抑制することができる。また、ナット２４における電界の集中に起因してナット２４とエンドプレート１０４とがショートすることを抑制することができる。

【0046】

また、仮に、本実施形態に対して、座金２５が無く、ナット２４と絶縁シート２６とが接している場合、ナット２４の締め付け作業により、絶縁シート２６が破損等し易くなる。すなわち、締め付け作業により、ナット２４をエンドプレート１０４に対して例えば第１の回転角度θ１だけ回転させる場合、ナット２４が絶縁シート２６に対して同じく第１の回転角度θ１だけ回転する。すなわち、絶縁シート２６に接するナット２４が、該絶縁シート２６に対して、締め付けによるナット２４の回転量と同じ回転量だけ回転する。

【0047】

これに対して、本実施形態によれば、ナット２４と絶縁シート２６との間に、両者とは別体の座金２５が配置されている。このため、締め付け作業において、ナット２４とエンドプレート１０４との間に配置された部材同士のすべり箇所が、ナット２４と座金２５との間と、座金２５と絶縁シート２６との間との２箇所になる。これにより、ナット２４をエンドプレート１０４に対して第１の回転角度θ１だけ回転させる場合、絶縁シート２６に接する座金２５が絶縁シート２６に対して回転するだけでなく、ナット２４が座金２５に対して回転する。すなわち、図７に模式的に示すように、エンドプレート１０４に対するナット２４の回転量（第１の回転角θ１）が、座金２５に対するナット２４の回転量（第２の回転角度θ２）と、絶縁シート２６に対する座金２５の回転量（第３の回転角度θ３）とに分散される。これにより、別体の座金２５が配置されていない場合に比べて、絶縁シート２６に対し、該絶縁シート２６に接する部材（座金２５）の回転量が低減するため、ナット２４の回転に伴う絶縁シート２６の破損等を抑制することができる。

【0048】

また、本実施形態によれば、座金２５の外径Ｄ３は、ナット２４（突出部２４Ｂ）の外径Ｄ２より大きい。このため、座金２５の内径Ｄ６が同じである前提において、座金２５の外径Ｄ３がナット２４の外径Ｄ２以下である場合に比べて、座金２５と絶縁シート２６との接触面積が大きくなる。このため、ボルト２２およびナット２４による締結応力が絶縁シート２６の特定部位に集中することを抑制することができ、その結果、絶縁シート２６が破損等することを、より効果的に抑制することができる。

【0049】

なお、上記実施形態のように、連通孔１０８がボルト２２の挿入穴とマニホールドとを兼ねる場合、ボルト２２とエンドプレート１０４との間の絶縁性を確保するために、特に、ボルト２２の外周面と連通孔１０８の内周面との間の空間（クリアランス）を広く確保することが好ましい。同空間を広く確保するほど、Ｚ方向視で、ナット２４とエンドプレート１０４とが重なる領域の面積が小さくなるため、ナット２４とエンドプレート１０４との間に介在する絶縁シート２６の特定部位に、ボルト２２およびナット２４による締結応力が集中し易くなる。これに対して、本実施形態によれば、ナット２４と絶縁シート２６との間に介在する座金２５の外周は、全周にわたって、ナット２４の外周の外側に位置し、かつ、座金２５の内周は、全周にわたって、連通孔１０８より内側（ボルト２２側）に位置する。すなわち、Ｚ方向視で、座金２５とエンドプレート１０４とが重複する領域の面積は、ナット２４とエンドプレート１０４とが重複する領域の面積より大きい。これにより、絶縁シート２６の特定部位に締結応力が集中することを抑制することができ、その結果、絶縁シート２６が破損等することを、より効果的に抑制することができる。

【0050】

また、本実施形態によれば、Ｚ方向視で、絶縁シート２６の内周は、全周にわたって、座金２５の内周より内側に位置している。これにより、絶縁シート２６の内周の少なくとも一部が、座金２５の内周より外側に位置する場合に比べて、絶縁シート２６の破損等を抑制しつつ、座金２５の内周からエンドプレート１０４までの絶縁距離を長く確保することができる。

【0051】

また、本実施形態によれば、Ｚ方向視で、絶縁シート２６の外周は、全周にわたって、フランジ部（突出部２４Ｂ）の外周および座金２５の外周より外側に位置している。これにより、絶縁シート２６の外周の少なくとも一部が、座金２５の外周より内側に位置する場合に比べて、絶縁シート２６の破損等を抑制しつつ、フランジ部の外周からエンドプレート１０４までの絶縁距離を長く確保することができる。

【0052】

Ｂ．変形例：
本明細書で開示される技術は、上述の実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の形態に変形することができ、例えば次のような変形も可能である。

【0053】

上記実施形態では、ナット２４の突出部２４Ｂの外径は、円形状であったが、多角形（例えば六角形）状であるとしてもよい。但し、上記実施形態のように、ナット２４のナット面２４Ｃの外径が、角部を有しない円形状であれば、ボルト２２およびナット２４による締結応力がナット２４と座金２５との接触部分の一部分に集中することに起因して座金２５が破損等することを抑制することができる。なお、本明細書において「円形状」とは、真円だけに限定されず、楕円でもよく、要するに、角部を有しない形状であればよい。

【0054】

上記実施形態では、ナット部として、突出部２４Ｂを含むナット２４を例示したが、ナット部は、これに限定されず、突出部を含まないナットでもよい。但し、上記実施形態では、ナット２４が突出部２４Ｂを含むため、突出部２４Ｂを含まない場合に比べて、ナット２４と座金２５との接触面積が大きくなる。このため、ナット２４から座金２５への押圧力が分散されることによって座金２５の破損等を抑制できるとともに、ボルト２２およびナット２４による締結の安定性を高めることができる。なお、ナット部における第１の方向視の外径は、六角形以外の多角形状（例えば四角形状）であるとしてもよい。

【0055】

上記実施形態では、軸部として、ねじ部が軸部の両端部に形成されたボルト２２を例示したが、軸部は、これに限定されず、ねじ部が軸部の一方の端部だけに形成されたものであるとしてもよい。例えば、上記実施形態において、上側のナット２４とボルト２２とは一体に形成されているとしてもよい。なお、ボルト２２と各ナット２４とが、螺合以外の手段（例えば溶接）によって結合されることによって締結可能であれば、軸部にねじ部が形成されていないとしてもよい。

【0056】

上記実施形態では、フランジ部として、ナット２４および座金２５を含むものを例示したが、フランジ部は、これに限定されず、座金２５を含まず、ナット２４のナット面２４Ｃが絶縁シート２６の上側の面２６Ａに接しているとしてもよい。要するに、フランジ部は、第１の方向視で外径が導電性部材における軸部が挿入された孔より大きく、かつ、絶縁部材と対向する第１の面の外径が円形状であればよい。なお、フランジ部の外周を挟む締め付け具（例えばオープンエンドレンチ）を使用する場合、フランジ部の第１の面とは反対側の面側における第１の方向視の外形は、多角形であることが好ましい。一方、ナット部に六角穴が形成されており、六角レンチで締め付ける場合、フランジ部の第１の面とは反対側の面側における第１の方向視の外形は、円形状でもよい。

【0057】

上記実施形態では、座金２５は、導電性を有するとしたが、これに限定されず、例えばゴム、シリコンやプラスチック等により形成されており、絶縁性を有するとしてもよい。座金２５が絶縁性を有することにより、ナット２４とエンドプレート１０４との間の絶縁性をより確実に確保することができる。

【0058】

上記実施形態において、座金２５の外径Ｄ３は、ナット２４の外径Ｄ２以下であるとしてもよい。また、絶縁シート２６の内周の少なくとも一部が、座金２５の内周より外側（ボルト２２とは反対側）に位置するとしてもよい。また、絶縁シート２６の外周の少なくとも一部が、座金２５の外周より内側に位置するとしてもよい。

【0059】

上記実施形態において、Ｚ方向視で、座金２５の外周が、全周にわたって、絶縁シート２６の外周の内側であって、かつ、絶縁シート２６の内周の外側に位置するが、これに限定されない。例えば座金２５の外周の一部が、絶縁シート２６の外周の内側であって、かつ、絶縁シート２６の内周の外側に位置するとしてもよい。すなわち、Ｚ方向視で、絶縁シート２６（絶縁部材）の少なくとも一部が、フランジ部の第１の面の外周に重複していればよい。

【0060】

また、上記実施形態において、燃料電池スタック１００に含まれる発電単位１０２の個数は、あくまで一例であり、発電単位１０２の個数は燃料電池スタック１００に要求される出力電圧等に応じて適宜決められる。

【0061】

また、上記実施形態では、ボルト２２の両側にナット２４が嵌められているとしているが、ボルト２２が頭部を有し、ナット２４はボルト２２の頭部の反対側にのみ嵌められているとしてもよい。

【0062】

また、上記実施形態では、エンドプレート１０４，１０６が出力端子として機能するとしているが、エンドプレート１０４，１０６の代わりに、エンドプレート１０４，１０６のそれぞれと接続された別部材（例えば、エンドプレート１０４，１０６のそれぞれと発電単位１０２との間に配置された導電板）が出力端子として機能するとしてもよい。

【0063】

また、上記実施形態では、各ボルト２２の軸部の外周面と各連通孔１０８の内周面との間の空間を各マニホールドとして利用しているが、これに代えて、各ボルト２２の軸部に軸方向の孔を形成し、その孔を各マニホールドとして利用してもよい。また、各マニホールドを各ボルト２２が挿入される各連通孔１０８とは別に設けてもよい。

【0064】

また、上記実施形態では、２つの発電単位１０２が隣接して配置されている場合には、１つのインターコネクタ１５０が隣接する２つの発電単位１０２に共有されるとしているが、このような場合でも、２つの発電単位１０２がそれぞれのインターコネクタ１５０を備えてもよい。また、上記実施形態では、燃料電池スタック１００において最も上に位置する発電単位１０２の上側のインターコネクタ１５０や、最も下に位置する発電単位１０２の下側のインターコネクタ１５０は省略されているが、これらのインターコネクタ１５０を省略せずに設けてもよい。

【0065】

また、上記実施形態において、空気極側集電体１３４と、それに隣接するインターコネクタ１５０とが別部材であってもよい。また、上記実施形態において、燃料極側集電体１４４は、空気極側集電体１３４と同様の構成であってもよく、燃料極側集電体１４４と隣接するインターコネクタ１５０とが一体部材であってもよい。また、空気極側フレーム１３０ではなく燃料極側フレーム１４０が絶縁体であってもよい。また、空気極側フレーム１３０や燃料極側フレーム１４０は、多層構成であってもよい。

【0066】

また、上記実施形態における各部材を形成する材料は、あくまで例示であり、各部材が他の材料により形成されてもよい。

【0067】

また、上記実施形態において、都市ガスを改質して水素リッチな燃料ガスＦＧを得るとしているが、ＬＰガスや灯油、メタノール、ガソリン等の他の原料から燃料ガスＦＧを得るとしてもよいし、燃料ガスＦＧとして純水素を利用してもよい。

【0068】

本明細書において、部材（または部材のある部分、以下同様）Ａを挟んで部材Ｂと部材Ｃとが互いに対向するとは、部材Ａと部材Ｂまたは部材Ｃとが隣接する形態に限定されず、部材Ａと部材Ｂまたは部材Ｃとの間に他の構成要素が介在する形態を含む。例えば、電解質層１１２と空気極１１４との間に他の層が設けられた構成であっても、空気極１１４と燃料極１１６とは電解質層１１２を挟んで互いに対向すると言える。

【0069】

上記実施形態では、本発明の適用される電気化学反応構造体として、ナット２４およびエンドプレート１０４の締結部分と、ナット２４およびガス通路部材２７の締結部分とに適用した形態を例示したが、これに限定されず、例えば、燃料電池スタック１００の下側のエンドプレート１０６に、締結部材を介して、ガス管の一体に接続された接続部材（ガス通路部材２７等）が固定される形態において、本発明を、エンドプレート１０６とガス管との締結部分に適用するとしてもよい。この場合、該接続部材が、特許請求の範囲における導電性部材に相当する。また、燃料電池スタック１００と補助器（図示せず）とを備える発電モジュールにおいて、本発明を、燃料電池スタック１００と補助器との締結部分に適用するとしてもよい。この場合、該補助器における締結部が、特許請求の範囲における導電性部材に相当する。なお、補助器は、例えば、燃料電池スタック１００から排出されたガスを燃焼させる燃焼室と、原燃料ガスを改質して燃料電池スタック１００に供給する燃料ガスを生成する改質室と、の少なくとも一方が形成されたものである。

【0070】

また、上記実施形態では、燃料電池スタック１００は複数の平板形の単セル１１０が積層された構成であるが、本発明は、他の構成、例えば国際公開第２０１２／１６５４０９号に記載されているように、複数の略円筒形の燃料電池単セルが直列に接続された構成（例えば燃料電池単セルとガス管との締結部分）にも同様に適用可能である。

【0071】

また、上記実施形態では、燃料ガスに含まれる水素と酸化剤ガスに含まれる酸素との電気化学反応を利用して発電を行うＳＯＦＣを対象としているが、本発明は、水の電気分解反応を利用して水素の生成を行う固体酸化物形電解セル（ＳＯＥＣ）の構成単位である電解セル単位を、複数備える電解セルスタックにも同様に適用可能である。なお、電解セルスタックの構成は、例えば特開２０１６−８１８１３号公報に記載されているように公知であるため、ここでは詳述しないが、概略的には上述した実施形態における燃料電池スタック１００と同様の構成である。すなわち、上述した実施形態における燃料電池スタック１００を電解セルスタックと読み替え、発電単位１０２を電解セル単位と読み替え、単セル１１０を電解単セルと読み替えればよい。ただし、電解セルスタックの運転の際には、空気極１１４がプラス（陽極）で燃料極１１６がマイナス（陰極）となるように両電極間に電圧が印加されると共に、連通孔１０８を介して原料ガスとしての水蒸気が供給される。これにより、各電解セル単位において水の電気分解反応が起こり、燃料室１７６で水素ガスが発生し、連通孔１０８を介して電解セルスタックの外部に水素が取り出される。このような構成の電解セルスタックや、該電解セルスタックを備える水素生成モジュール等に、本発明を適用すれば、フランジ部の第１の面の周縁が絶縁部材に突き当たることによって絶縁部材が破損することを抑制することができる。

【0072】

また、上記実施形態では、固体酸化物形燃料電池（ＳＯＦＣ）を例に説明したが、本発明は、溶融炭酸塩形燃料電池（ＭＣＦＣ）といった他のタイプの燃料電池（または電解単セル）にも適用可能である。

【符号の説明】

【0073】

２２：ボルト ２４：ナット ２４Ａ：ナット本体 ２４Ｂ：突出部 ２４Ｃ：ナット面 ２５：座金 ２５Ａ：上側の面 ２５Ｂ：座面 ２６：絶縁シート ２６Ａ：上側の面 ２６Ｂ：下側の面 ２７：ガス通路部材 ２８：本体部 ２９：分岐部 １００：燃料電池スタック １０２：発電単位 １０４，１０６：エンドプレート １０４Ａ：プレート面 １０８：連通孔 １１０：単セル １１２：電解質層 １１４：空気極 １１６：燃料極 １２０：セパレータ １２１：孔 １２４：接合部 １３０：空気極側フレーム １３１：孔 １３２：酸化剤ガス供給連通孔 １３３：酸化剤ガス排出連通孔 １３４：空気極側集電体 １３５：集電体要素 １４０：燃料極側フレーム １４１：孔 １４２：燃料ガス供給連通孔 １４３：燃料ガス排出連通孔 １４４：燃料極側集電体 １４５：電極対向部 １４６：インターコネクタ対向部 １４７：連接部 １４９：スペーサー １５０：インターコネクタ １６１：酸化剤ガス導入マニホールド １６２：酸化剤ガス排出マニホールド １６６：空気室 １７１：燃料ガス導入マニホールド １７２：燃料ガス排出マニホールド １７６：燃料室 Ｄ１：外径 Ｄ２：外径 Ｄ３：外径 Ｄ４：外径 Ｄ５：内径 Ｄ６：内径 Ｄ７：径 ＦＧ：燃料ガス ＦＯＧ：燃料オフガス ＯＧ：酸化剤ガス ＯＯＧ：酸化剤オフガス Ｘ１：領域

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】