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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2023078854
(43)【公開日】2023-06-07
(54)【発明の名称】セル評価用ホルダ
(51)【国際特許分類】
H01M 8/12 20160101AFI20230531BHJP
H01M 8/04 20160101ALI20230531BHJP
H01M 8/1213 20160101ALI20230531BHJP
H01M 8/02 20160101ALI20230531BHJP
【ＦＩ】
H01M8/12 101
H01M8/04 Z
H01M8/1213
H01M8/02
H01M8/12 102A
【審査請求】未請求
【請求項の数】12
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2021192161
(22)【出願日】2021-11-26
【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）令和２年度、国立研究開発法人新エネルギー・産業技術総合開発機構「燃料電池等利用の飛躍的拡大に向けた共通課題解決型産学官連携研究開発事業／超高効率プロトン伝導セラミック燃料電池デバイスの研究開発（ＷＰ２ 高効率・高出力密度セルの開発）」委託研究、産業技術力強化法第１７条の適用を受ける特許出願
(71)【出願人】
【識別番号】000005821
【氏名又は名称】パナソニックホールディングス株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100107641
【弁理士】
【氏名又は名称】鎌田 耕一
(74)【代理人】
【識別番号】100168273
【弁理士】
【氏名又は名称】古田 昌稔
(72)【発明者】
【氏名】布尾 孝祐
(72)【発明者】
【氏名】見神 祐一
(72)【発明者】
【氏名】黒羽 智宏
【テーマコード（参考）】
5H126
5H127
【Ｆターム（参考）】
5H126AA02
5H126BB06
5H127AA06
5H127AA07
5H127AC13
5H127BA02
5H127BB02
(57)【要約】
【課題】セルの電気的評価の精度の向上に適した構造を有するセル評価用ホルダを提供する。
【解決手段】本開示におけるセル評価用ホルダ１０は、第１極部材１、セル２１を固定するためのセル固定部材２、および第２極部材３をこの順に備える。第１極部材１および第２極部材３からなる群から選択される少なくとも１つは、極端板およびセル固定部材２と極端板との間に配置された少なくとも１つの第１集電板を含む。極端板は、セル２１への反応ガスの導入経路である第１ガス経路およびセル２１から排出されたオフガスの回収経路である第２ガス経路を有する。第１集電板は、導電性を有し、かつ、第１ガス経路の開口部に面している第３ガス経路と、第２ガス経路の開口部に面している第４ガス経路と、を有する。第１集電板がセル２１の電気的評価のための第１取り出し端子を兼ねている。
【選択図】図１
【解決手段】本開示におけるセル評価用ホルダ１０は、第１極部材１、セル２１を固定するためのセル固定部材２、および第２極部材３をこの順に備える。第１極部材１および第２極部材３からなる群から選択される少なくとも１つは、極端板およびセル固定部材２と極端板との間に配置された少なくとも１つの第１集電板を含む。極端板は、セル２１への反応ガスの導入経路である第１ガス経路およびセル２１から排出されたオフガスの回収経路である第２ガス経路を有する。第１集電板は、導電性を有し、かつ、第１ガス経路の開口部に面している第３ガス経路と、第２ガス経路の開口部に面している第４ガス経路と、を有する。第１集電板がセル２１の電気的評価のための第１取り出し端子を兼ねている。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
第１極部材、セルを固定するためのセル固定部材、および第２極部材をこの順に備え、
前記第１極部材および前記第２極部材からなる群から選択される少なくとも１つは、極端板と、前記セル固定部材と前記極端板との間に配置された少なくとも１つの第１集電板と、を含み、
前記極端板は、前記セルへの反応ガスの導入経路である第１ガス経路および前記セルから排出されたオフガスの回収経路である第２ガス経路を有し、
前記第１集電板は、導電性を有し、かつ、前記第１ガス経路の開口部に面している第３ガス経路と、前記第２ガス経路の開口部に面している第４ガス経路と、を有し、
前記第１集電板が前記セルの電気的評価のための第１取り出し端子を兼ねている、
セル評価用ホルダ。
前記第１極部材および前記第２極部材からなる群から選択される少なくとも１つは、極端板と、前記セル固定部材と前記極端板との間に配置された少なくとも１つの第１集電板と、を含み、
前記極端板は、前記セルへの反応ガスの導入経路である第１ガス経路および前記セルから排出されたオフガスの回収経路である第２ガス経路を有し、
前記第１集電板は、導電性を有し、かつ、前記第１ガス経路の開口部に面している第３ガス経路と、前記第２ガス経路の開口部に面している第４ガス経路と、を有し、
前記第１集電板が前記セルの電気的評価のための第１取り出し端子を兼ねている、
セル評価用ホルダ。
【請求項2】
前記第１集電板は、前記第１ガス経路の前記開口部に面する位置に配置されたガス透過性の第１集電体と、前記集電体の周囲において前記第２ガス経路の前記開口部に面している前記第４ガス経路と、前記第１集電体に接続されるとともに前記第１集電体および前記第４ガス経路を包囲して前記オフガスを遮断する導電性のシール部と、をさらに有し、
前記第１集電体が前記第３ガス経路を含み、
前記シール部が前記第１取り出し端子を兼ねている、
請求項１に記載のセル評価用ホルダ。
前記第１集電体が前記第３ガス経路を含み、
前記シール部が前記第１取り出し端子を兼ねている、
請求項１に記載のセル評価用ホルダ。
【請求項3】
前記第１集電体が前記セルの電極に面接触する、
請求項２に記載のセル評価用ホルダ。
請求項２に記載のセル評価用ホルダ。
【請求項4】
前記シール部は、前記第１集電体に接続された接続部を有する、
請求項２または３に記載のセル評価用ホルダ。
請求項２または３に記載のセル評価用ホルダ。
【請求項5】
前記シール部は、前記第１集電体を包囲する環状部と、前記第１取り出し端子として前記環状部の周囲に設けられた第１突出部とを有する、
請求項４に記載のセル評価用ホルダ。
請求項４に記載のセル評価用ホルダ。
【請求項6】
前記第１集電板は、Ｐｔ、Ａｇ、Ｐｄ、およびＡｕからなる群から選択される少なくとも１つを含む、
請求項２から５のいずれか一項に記載のセル評価用ホルダ。
請求項２から５のいずれか一項に記載のセル評価用ホルダ。
【請求項7】
前記第１極部材および前記第２極部材からなる群から選択される少なくとも１つは、前記少なくとも１つの第１集電板と前記極端板との間に配置された第２集電板をさらに含み、
前記第２集電板は、導電性を有し、かつ、前記第１ガス経路の開口部に面している第５ガス経路と、前記第２ガス経路の開口部に面している第６ガス経路と、を有し、
前記第２集電板が前記セルの電気的評価のための第２取り出し端子を兼ねている、
請求項２から６のいずれか一項に記載のセル評価用ホルダ。
前記第２集電板は、導電性を有し、かつ、前記第１ガス経路の開口部に面している第５ガス経路と、前記第２ガス経路の開口部に面している第６ガス経路と、を有し、
前記第２集電板が前記セルの電気的評価のための第２取り出し端子を兼ねている、
請求項２から６のいずれか一項に記載のセル評価用ホルダ。
【請求項8】
前記第２集電板に前記第１集電板の前記集電体が面接触する、
請求項７に記載のセル評価用ホルダ。
請求項７に記載のセル評価用ホルダ。
【請求項9】
前記第２集電板は、前記第２取り出し端子として前記第２集電板の周囲に設けられた第２突出部を有する、
請求項７または８に記載のセル評価用ホルダ。
請求項７または８に記載のセル評価用ホルダ。
【請求項10】
前記少なくとも１つの第１集電板は、複数の前記第１集電板を含む、
請求項１から９のいずれか一項に記載のセル評価用ホルダ。
請求項１から９のいずれか一項に記載のセル評価用ホルダ。
【請求項11】
前記第１極部材と前記セル固定部材との間に配置された絶縁性の第１面シール部材と、
前記セル固定部材と前記第２極部材との間に配置された絶縁性の第２面シール部材と、
をさらに備える、
請求項１から１０のいずれか一項に記載のセル評価用ホルダ。
前記セル固定部材と前記第２極部材との間に配置された絶縁性の第２面シール部材と、
をさらに備える、
請求項１から１０のいずれか一項に記載のセル評価用ホルダ。
【請求項12】
前記第１面シール部材および前記第２面シール部材は、サーミキュライトおよびマイカからなる群から選択される少なくとも１つを含む、
請求項１１に記載のセル評価用ホルダ。
請求項１１に記載のセル評価用ホルダ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、セル評価用ホルダに関する。
【背景技術】
【0002】
固体酸化物からなる電解質材料を用いた電気化学デバイスとして、固体酸化物形燃料電池（ＳＯＦＣ：Solid Oxide Fuel Cell）、固体酸化物形水蒸気電解セル（ＳＯＥＣ：Solid Oxide Electrolysis Cell）、およびプロトン伝導型セラミック燃料電池（ＰＣＦＣ：Protonic Ceramic Fuel Cell）などが知られている。ＳＯＦＣおよびＳＯＥＣの電解質材料には、一般に、安定化ジルコニアに代表される酸化物イオン伝導性を有する電解質材料が広く用いられている。ＰＣＦＣの電解質材料には、例えば、ＳｒＣｅＯ3およびＢａＺｒＯ3などのペロブスカイト型酸化物など、プロトン伝導性を有する電解質材料が用いられている。
【0003】
上述のような電気化学デバイスのセルとして、大別して円筒型のセルおよび平板型のセルが知られている。円筒型のセルは、電流経路が長いため抵抗損失が大きい。そのため、より高出力を得るために、平板型のセルの開発が進められている。
【0004】
特許文献１は、平板型のセルを有するＳＯＦＣの性能特性を評価するための電気化学セル評価用ホルダを開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】特開２０１７－１４７１２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
本開示は、セルの電気的評価の精度の向上に適した構造を有するセル評価用ホルダを提供する。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本開示におけるセル評価用ホルダは、
第１極部材、セルを固定するためのセル固定部材、および第２極部材をこの順に備え、
前記第１極部材および前記第２極部材からなる群から選択される少なくとも１つは、極端板と、前記セル固定部材と前記極端板との間に配置された少なくとも１つの第１集電板と、を含み、
前記極端板は、前記セルへの反応ガスの導入経路である第１ガス経路および前記セルから排出されたオフガスの回収経路である第２ガス経路を有し、
前記第１集電板は、導電性を有し、かつ、前記第１ガス経路の開口部に面している第３ガス経路と、前記第２ガス経路の開口部に面している第４ガス経路と、を有し、
前記第１集電板が前記セルの電気的評価のための第１取り出し端子を兼ねている。
第１極部材、セルを固定するためのセル固定部材、および第２極部材をこの順に備え、
前記第１極部材および前記第２極部材からなる群から選択される少なくとも１つは、極端板と、前記セル固定部材と前記極端板との間に配置された少なくとも１つの第１集電板と、を含み、
前記極端板は、前記セルへの反応ガスの導入経路である第１ガス経路および前記セルから排出されたオフガスの回収経路である第２ガス経路を有し、
前記第１集電板は、導電性を有し、かつ、前記第１ガス経路の開口部に面している第３ガス経路と、前記第２ガス経路の開口部に面している第４ガス経路と、を有し、
前記第１集電板が前記セルの電気的評価のための第１取り出し端子を兼ねている。
【発明の効果】
【0008】
本開示によれば、セルの電気的評価の精度の向上に適した構造を有するセル評価用ホルダを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【0009】
【発明を実施するための形態】
【0010】
（本開示の一形態を得るに至った経緯）
特許文献１に開示のセル評価用ホルダでは、各電極の集電体に接続し、ガス導入管の内部に通したリード線を外部端子に接続することで、セルの電圧および電流の計測を行っていると推測される。特許文献１では、電極、集電体、リード線の順に電子が伝導していくと推測される。そのため、セルの抵抗が小さい場合、集電体の抵抗は無視できない値となると推測される。したがって、特許文献１に開示のセル評価用ホルダでは、集電体の抵抗損失が影響し、セルの電圧および電流を正確に計測できないおそれがある。
特許文献１に開示のセル評価用ホルダでは、各電極の集電体に接続し、ガス導入管の内部に通したリード線を外部端子に接続することで、セルの電圧および電流の計測を行っていると推測される。特許文献１では、電極、集電体、リード線の順に電子が伝導していくと推測される。そのため、セルの抵抗が小さい場合、集電体の抵抗は無視できない値となると推測される。したがって、特許文献１に開示のセル評価用ホルダでは、集電体の抵抗損失が影響し、セルの電圧および電流を正確に計測できないおそれがある。
【0011】
そこで、本発明者らは、セルの電気的評価の精度の向上に適した構造について鋭意研究した。その結果、本開示のセル評価用ホルダを想到するに至った。
【0012】
（本開示に係る一態様の概要）
本開示の第１態様に係るセル評価用ホルダは、
第１極部材、セルを固定するためのセル固定部材、および第２極部材をこの順に備え、
前記第１極部材および前記第２極部材からなる群から選択される少なくとも１つは、極端板と、前記セル固定部材と前記極端板との間に配置された少なくとも１つの第１集電板と、を含み、
前記極端板は、前記セルへの反応ガスの導入経路である第１ガス経路および前記セルから排出されたオフガスの回収経路である第２ガス経路を有し、
前記第１集電板は、導電性を有し、かつ、前記第１ガス経路の開口部に面している第３ガス経路と、前記第２ガス経路の開口部に面している第４ガス経路と、を有し、
前記第１集電板が前記セルの電気的評価のための第１取り出し端子を兼ねている。
本開示の第１態様に係るセル評価用ホルダは、
第１極部材、セルを固定するためのセル固定部材、および第２極部材をこの順に備え、
前記第１極部材および前記第２極部材からなる群から選択される少なくとも１つは、極端板と、前記セル固定部材と前記極端板との間に配置された少なくとも１つの第１集電板と、を含み、
前記極端板は、前記セルへの反応ガスの導入経路である第１ガス経路および前記セルから排出されたオフガスの回収経路である第２ガス経路を有し、
前記第１集電板は、導電性を有し、かつ、前記第１ガス経路の開口部に面している第３ガス経路と、前記第２ガス経路の開口部に面している第４ガス経路と、を有し、
前記第１集電板が前記セルの電気的評価のための第１取り出し端子を兼ねている。
【0013】
第１態様に係るセル評価用ホルダによれば、少なくとも１つの第１集電板がセルの電気的評価のための第１取り出し端子を兼ねているので、電極、集電体、リード線の順に電子が伝導していく従来のセル評価用ホルダに比べて、抵抗損失を低減することができる。そのため、セルの電圧および電流を精度よく外部に取り出すことができる。このように、第１態様に係るセル評価用ホルダは、セルの電気的評価の精度の向上に適した構造を有している。
【0014】
第２態様において、例えば、第１態様に係るセル評価用ホルダでは、前記第１集電板は、前記第１ガス経路の前記開口部に面する位置に配置されたガス透過性の第１集電体と、前記集電体の周囲において前記第２ガス経路の前記開口部に面している前記第４ガス経路と、前記第１集電体に接続されるとともに前記第１集電体および前記第４ガス経路を包囲して前記オフガスを遮断する導電性のシール部と、をさらに有していてもよく、前記第１集電体が前記第３ガス経路を含んでいてもよく、前記シール部が前記第１取り出し端子を兼ねていでもよい。
【0015】
第２態様に係るセル評価用ホルダによれば、セルの電圧および電流を精度よく外部に取り出すことができる。
【0016】
第３態様において、例えば、第２態様に係るセル評価用ホルダでは、前記第１集電体が前記セルの電極に面接触してもよい。
【0017】
第３態様に係るセル評価用ホルダによれば、第１集電体がセルの電極に面接触することにより、第１集電体の抵抗損失を低減できる。したがって、セルの電気的評価の精度を向上させることができる。
【0018】
第４態様において、例えば、第２または第３態様に係るセル評価用ホルダでは、前記シール部は、前記第１集電体に接続された接続部を有していてもよい。
【0019】
第４態様に係るセル評価用ホルダによれば、接続部によって、第４ガス経路を確保しつつ、第１集電体とシール部とを導通させることができる。
【0020】
第５態様において、例えば、第４態様に係るセル評価用ホルダでは、前記シール部は、前記第１集電体を包囲する環状部と、前記第１取り出し端子として前記環状部の周囲に設けられた第１突出部とをさらに有していてもよい。
【0021】
第５態様に係るセル評価用ホルダによれば、シール部の第１突出部を用いて効率的にセルの電気的評価を行うことができる。
【0022】
第６態様において、例えば、第２から第５態様のいずれか１つに係るセル評価用ホルダでは、前記第１集電板は、Ｐｔ、Ａｇ、Ｐｄ、およびＡｕからなる群から選択される少なくとも１つを含んでいてもよい。
【0023】
第６態様に係るセル評価用ホルダによれば、第１集電板が電気伝導性の高い金属材料で製造されているので、セルの電圧および電流を精度よく外部に取り出すことができる。
【0024】
第７態様において、例えば、第２から第６態様のいずれか１つに係るセル評価用ホルダでは、前記第１極部材および前記第２極部材からなる群から選択される少なくとも１つは、前記少なくとも１つの第１集電板と前記極端板との間に配置された第２集電板をさらに含んでいてもよく、前記第２集電板は、導電性を有し、かつ、前記第１ガス経路の開口部に面している第５ガス経路と、前記第２ガス経路の開口部に面している第６ガス経路と、を有していてもよく、前記第２集電板が前記セルの電気的評価のための第２取り出し端子を兼ねていてもよい。
【0025】
第７態様に係るセル評価用ホルダによれば、セルの電圧および電流を精度よく外部に取り出すことができる。また、第１集電板と第２集電板とで計測対象を分けることもできる。例えば、第１集電板を電圧計測用とし、第２集電板を電流計測用とすることもできる。
【0026】
第８態様において、例えば、第７態様に係るセル評価用ホルダでは、前記第２集電板が前記第１集電体に面接触していてもよい。
【0027】
第８態様に係るセル評価用ホルダによれば、第２集電板が第１集電体に面接触することにより、第２集電板の抵抗損失を低減できる。したがって、セルの電気的評価の精度を向上させることができる。
【0028】
第９態様において、例えば、第７または第８態様に係るセル評価用ホルダでは、前記第２集電板は、前記第２取り出し端子として前記第２集電板の周囲に設けられた第２突出部を有していてもよい。
【0029】
第９態様に係るセル評価用ホルダによれば、第２集電板の第２突出部を用いて効率的にセルの電気的評価を行うことができる。
【0030】
第１０態様において、例えば、第１から第９態様のいずれか１つに係るセル評価用ホルダでは、前記少なくとも１つの第１集電板は、複数の前記第１集電板を含んでいてもよい。
【0031】
セルの面積が大きい場合、例えば、燃料ガスの消費、酸化剤ガスの消費、および水蒸気の生成などにより、セルの面内ではガス濃度に違いが生じる。これに伴い、セルの面内では電圧および電流の分布に差異が生じることが知られている。第１０態様に係るセル評価用ホルダによれば、セルの面積が大きい場合でも、複数の第１集電板により、セルの面内における複数個所について電気的評価を行うことができるので、電圧および電流の分布を評価することができる。
【0032】
第１１態様において、例えば、第１から第１０態様のいずれか１つに係るセル評価用ホルダは、前記第１極部材と前記セル固定部材との間に配置された絶縁性の第１面シール部材と、前記セル固定部材と前記第２極部材との間に配置された絶縁性の第２面シール部材と、をさらに備えていてもよい。
【0033】
第１１態様に係るセル評価用ホルダによれば、第１面シール部材および第２面シール部材によって外部へのガス漏れが防止される。したがって、セルの電気的評価の精度をより向上させることができる。
【0034】
第１２態様において、例えば、第１１態様に係るセル評価用ホルダでは、前記第１面シール部材および前記第２面シール部材は、サーミキュライトおよびマイカからなる群から選択される少なくとも１つを含んでいてもよい。
【0035】
第１２態様に係るセル評価用ホルダによれば、第１面シール部材および第２面シール部材によって外部へのガス漏れを防止できる。
【0036】
（実施形態）
以下、本開示の一実施形態が、図面を参照しながら詳細に説明される。
以下、本開示の一実施形態が、図面を参照しながら詳細に説明される。
【0037】
図１は、本実施形態のセル評価用ホルダ１０の分解斜視図を示す。
【0038】
セル評価用ホルダ１０は、第１極部材１、セル２１を固定するためのセル固定部材２、および第２極部材３をこの順に備える。第１極部材１と第２極部材３との間にセル固定部材２が位置している。第１極部材１は、極端板１１および第１集電板１２を含む。第１集電板１２は、セル固定部材２と極端板１１との間に配置されている。第２極部材３は、極端板３１および第１集電板３２を含む。第１集電板３２は、セル固定部材２と極端板３１との間に配置されている。
【0039】
電気化学デバイスがＳＯＦＣまたはＰＣＦＣである場合、例えば、第１極部材１は燃料極（アノード）部材であり、第２極部材３は空気極（カソード）部材である。電気化学デバイスがＳＯＥＣである場合、例えば、第１極部材１は水素極（アノード）部材であり、第２極部材３は酸素極（カソード）部材である。
【0040】
極端板１１は、ガス経路１１ａおよびガス経路１１ｂ（図１では不図示）を有している。ガス経路１１ａは、セル２１への反応ガスの導入経路である。ガス経路１１ａは、極端板１１の中央に設けられた開口部１１ｃまで延びている。ガス経路１１ｂは、セル２１から排出されたオフガスの回収経路である。ガス経路１１ｂは、極端板１１の周囲に設けられた開口部１１ｄまで延びている。本実施形態では、ガス経路１１ａの入口とガス経路１１ｂの出口とは、極端板１１の側面に対称的に設けられている。
【0041】
セル２１のアノードに供給される反応ガスおよびセル２１のアノードから排出されるオフガスは、電気化学セルに応じて様々である。例えば、電気化学デバイスがＳＯＦＣまたはＰＣＦＣである場合、セル２１のアノード（燃料極）に供給される反応ガスは、水素含有ガスなどの燃料ガスである。セル２１のアノード（燃料極）から排出されるオフガスには、例えば、水素が含まれている。例えば、電気化学デバイスがＳＯＥＣである場合、セル２１のアノード（酸素極）に供給される反応ガスは、空気などの酸化剤ガスである。セル２１のアノード（酸素極）から排出されるオフガスには、酸素が含まれている。
【0042】
極端板３１は、ガス経路３１ａおよびガス経路３１ｂ（図１では不図示）を有している。ガス経路３１ａは、セル２１への反応ガスの導入経路である。ガス経路３１ａは、極端板３１の中央に設けられた開口部３１ｃ（図１では不図示）まで延びている。ガス経路３１ｂは、セル２１から排出されたオフガスの回収経路である。ガス経路３１ｂは、極端板３１の周囲に設けられた開口部３１ｄ（図１では不図示）まで延びている。本実施形態では、ガス経路３１ａの入口とガス経路３１ｂの出口とは、極端板３１の側面に対称的に設けられている。
【0043】
セル２１のカソードに供給される反応ガスおよびセル２１のカソードから排出されるオフガスは、電気化学セルに応じて様々である。例えば、電気化学デバイスがＳＯＦＣまたはＰＣＦＣである場合、セル２１のカソード（空気極）に供給される反応ガスは、空気などの酸化剤ガスである。セル２１のカソード（空気極）から排出されるオフガスには、例えば、酸素および水蒸気が含まれている。例えば、電気化学デバイスがＳＯＥＣである場合、セル２１のカソード（水素極）に供給される反応ガスは、高温水蒸気である。セル２１のカソード（水素極）から排出されるオフガスには、水素および残余水蒸気が含まれている。
【0044】
本実施形態では、極端板１１および極端板３１の形状は、円形状である。しかし、極端板１１および極端板３１の形状はこれに限られない。極端板１１および極端板３１の形状は、例えば、矩形状であってもよく、その他の形状であってもよい。
【0045】
極端板１１および極端板３１は、例えば、金属またはセラミックでできている。金属としては、ステンレス鋼が挙げられる。セラミックとしては、アルミナセラミックが挙げられる。以上の構成によれば、耐熱性に優れるとともに、組み立て時の荷重にも十分に耐えうる。極端板１１の材料が極端板３１の材料と異なっていてもよい。
【0046】
第１集電板１２は、導電性を有する。第１集電板１２は、開口部１１ｃに面しているガス経路１２ａと、開口部１１ｄに面しているガス経路１２ｂとを有している。ガス経路１２ａは、セル２１への反応ガスの導入経路であり、第１集電板１２の中央に設けられている。ガス経路１２ｂは、セル２１から排出されたオフガスの回収経路であり、第１集電板１２の周囲に設けられている。
【0047】
第１集電板３２は、導電性を有する。第１集電板３２は、開口部３１ｃに面しているガス経路３２ａと、開口部３１ｄに面しているガス経路３２ｂとを有している。ガス経路３２ａは、セル２１への反応ガスの導入経路であり、第１集電板３２の中央に設けられている。ガス経路３２ｂは、セル２１から排出されたオフガスの回収経路であり、第１集電板３２の周囲に設けられている。
【0048】
第１集電板１２および第１集電板３２のそれぞれが、セル２１の電気的評価のための第１取り出し端子を兼ねている。本実施形態において、電気的評価とは、セル２１の電圧および電流を測定することを含む意味である。電気化学デバイスがＳＯＦＣまたはＰＣＦＣである場合、例えば、第１集電板１２によってセル２１の燃料極（アノード）の電気的評価が可能となり、第１集電板３２によってセル２１の空気極（カソード）の電気的評価が可能となる。電気化学デバイスがＳＯＥＣである場合、例えば、第１集電板１２によってセル２１の酸素極（アノード）の電気的評価が可能となり、第１集電板３２によってセル２１の水素極（カソード）の電気的評価が可能となる。
【0049】
以上の構成によれば、第１集電板１２および第１集電板３２のそれぞれが、セル２１の電気的評価のための第１取り出し端子を兼ねているので、電極、集電体、リード線の順に電子が伝導していく従来のセル評価用ホルダに比べて、抵抗損失を低減することができる。そのため、セル２１の電圧および電流を精度よく外部に取り出すことができる。このように、セル評価用ホルダ１０は、セル２１の電気的評価の精度の向上に適した構造を有している。
【0050】
過渡状態、安定作動状態でのセル２１の電気的評価を行うことによって、セル２１の性能および特性を調べることができる。電気的評価は、製品の出荷前の段階で行われてもよい。すなわち、セル２１の製造工程にセル評価用ホルダ１０による品質チェックの工程が含まれていてもよい。電気化学デバイス用のセル２１を作製し、セル評価用ホルダ１０を用いてセル２１の電気的評価を行い、電気的評価の結果に基づいてセル２１の良否判断を行ってもよい。
【0051】
第１集電板１２は、第１集電体１３、ガス経路１２ｂ、およびシール部１４を有する。第１集電体１３は、ガス透過性を有し、開口部１１ｃに面する位置に配置されている。ガス経路１２ｂは、第１集電体１３の周囲において開口部１１ｄに面している。シール部１４は、第１集電体１３に接続されるとともに、第１集電体１３およびガス経路１２ｂを包囲してオフガスを遮断する。シール部１４も導電性を有する。第１集電体１３はガス経路１２ａを含んでいる。シール部１４は第１取り出し端子を兼ねている。
【0052】
第１集電板３２は、第１集電体３３、ガス経路３２ｂ、およびシール部３４を有する。第１集電体３３は、ガス透過性を有し、開口部３１ｃに面する位置に配置されている。ガス経路３２ｂは、第１集電体３３の周囲において開口部３１ｄに面している。シール部３４は、第１集電体３３に接続されるとともに、第１集電体３３およびガス経路３２ｂを包囲してオフガスを遮断する。シール部３４も導電性を有する。第１集電体３３はガス経路３２ａを含んでいる。シール部３４はセル２１の第１取り出し端子を兼ねている。
【0053】
以上の構成によれば、第１集電板１２のシール部１４および第１集電板３２のシール部３４のそれぞれから、セル２１の電圧および電流を精度よく外部に取り出すことができる。また、シール部１４およびシール部３４によって、外部へのガスの漏れが防止されうる。
【0054】
シール部１４は、第１集電体１３を包囲する環状部１４ａを有する。環状部１４ａにより第１集電体１３が収容される収容孔が画定されている。この収容孔に第１集電体１３が収容されることで、第１集電体１３の周囲にガス経路１２ｂが形成される。ガス経路１２ｂは、環状部１４ａと第１集電体１３との間に位置し、環状構造を有している。
【0055】
シール部３４は、第１集電体３３を包囲する環状部３４ａを有する。環状部３４ａにより第１集電体３３が収容される収容孔が画定されている。この収容孔に第１集電体３３が収容されることで、第１集電体３３の周囲にガス経路３２ｂが形成される。ガス経路３２ｂは、環状部３４ａと第１集電体３３との間に位置し、環状構造を有している。
【0056】
図１の例では、環状部１４ａおよび環状部３４ａの形状は、中央に円形状の収容孔を有する円形環状である。しかし、環状部１４ａおよび環状部３４ａの形状はこれに限られない。環状部１４ａおよび環状部３４ａの形状は、例えば、中央に矩形状の収容孔を有する矩形環状であってもよく、その他の形状であってもよい。
【0057】
図１の例では、第１集電体１３および第１集電体３３の形状は、円形状である。しかし、第１集電体１３および第１集電体３３の形状はこれに限られない。第１集電体１３および第１集電体３３の形状は、例えば、矩形状であってもよく、その他の形状であってもよい。シール部１４およびシール部３４の形状に応じて、第１集電体１３および第１集電体３３の形状が決められてもよい。
【0058】
第１集電板１２および第１集電板３２は、セル２１の電圧計測用の集電板であってもよい。すなわち、第１集電板１２のシール部１４がセル２１の電圧の第１取り出し端子を兼ねていてもよい。第１集電板３２のシール部３４がセル２１の電圧の第１取り出し端子を兼ねていてもよい。
【0059】
第１集電板１２および第１集電板３２は、セル２１の電流計測用の集電板であってもよい。すなわち、第１集電板１２のシール部１４がセル２１の電流の第１取り出し端子を兼ねていてもよい。第１集電板３２のシール部３４がセル２１の電流の第１取り出し端子を兼ねていてもよい。
【0060】
第１集電体１３はセル２１の電極に面接触する。すなわち、第１集電体１３とセル２１のアノードとは、セル評価用ホルダ１０の組み立て時に面接触することで、電気的に導通する。
【0061】
第１集電体３３はセル２１の電極に面接触する。すなわち、第１集電体３３とセル２１のカソードとは、セル評価用ホルダ１０の組み立て時に面接触することで、電気的に導通する。
【0062】
以上の構成によれば、第１集電体１３がセル２１の電極に面接触することにより、第１集電体１３の抵抗損失を低減できる。また、第１集電体３３がセル２１の電極に面接触することにより、第１集電体３３の抵抗損失を低減できる。したがって、セル２１の電気的評価の精度を向上させることができる。
【0063】
第１集電体１３はセル２１の電極に直接接触してもよく、Ａｇなどの導電性ペーストを介して接触してもよい。また、第１集電体３３はセル２１の電極に直接接触してもよく、Ａｇなどの導電性ペーストを介して接触してもよい。
【0064】
第１集電板１２および第１集電板３２は、電気伝導性の高い金属材料で製造される。このような金属材料は、例えば、銀、白金および金などである。すなわち、第１集電板１２および第１集電板３２は、Ｐｔ、Ａｇ、Ｐｄ、およびＡｕからなる群から選択される少なくとも１つを含んでいてもよい。第１集電板１２および第１集電板３２は、ステンレスなどの金属材料で成型した後、その表面を銀、白金および金などの金属材料でコートすることにより製造されてもよい。
【0065】
シール部１４およびシール部３４は、Ｐｔ、Ａｇ、Ｐｄ、およびＡｕからなる群から選択される少なくとも１つを含んでいてもよい。シール部１４およびシール部３４は、ステンレスなどの金属材料で成型した後、その表面を銀、白金および金などの金属材料でコートすることにより製造されてもよい。
【0066】
第１集電体１３および第１集電体３３は、電気的な伝導性を有する金属材料によって、ガス透過性を有するように製造される。このような金属材料として、例えば、ニッケル、銀、白金、パラジウム、金などが挙げられる。このような金属材料をメッシュまたは多孔体形状に成型することで、ガス透過性を有する第１集電体１３および第１集電体３３を製造できる。
【0067】
本実施形態では、第１極部材１が、第１集電板１２と極端板１１との間に配置された第２集電板１５をさらに含む。第２極部材３が、第１集電板３２と極端板３１との間に配置された第２集電板３５をさらに含む。
【0068】
第２集電板１５は、導電性を有する。第２集電板１５は、開口部１１ｃに面しているガス経路１５ａと、開口部１１ｄに面しているガス経路１５ｂとを有している。ガス経路１５ａは、セル２１への反応ガスの導入経路であり、第２集電板１５の中央に設けられている。ガス経路１５ａの直径は、開口部１１ｃの直径に等しい。ガス経路１５ｂは、セル２１から排出されたオフガスの回収経路であり、第２集電板１５の周囲に複数設けられている。図１では、８箇所にガス経路１５ｂとしての孔が設けられている。各ガス経路１５ｂの直径は、開口部１１ｃの直径に等しい。
【0069】
第２集電板３５は、導電性を有する。第２集電板３５は、開口部３１ｃに面しているガス経路３５ａと、開口部３１ｄに面しているガス経路３５ｂとを有している。ガス経路３５ａは、セル２１への反応ガスの導入経路であり、第２集電板３５の中央に設けられている。ガス経路３５ａの直径は、開口部３１ｃの直径に等しい。ガス経路３５ｂは、セル２１から排出されたオフガスの回収経路であり、第２集電板３５の周囲に複数設けられている。図１では、８箇所にガス経路３５ｂとしての孔が設けられている。各ガス経路３５ｂの直径は、開口部３１ｃの直径に等しい。
【0070】
第２集電板１５および第２集電板３５のそれぞれが、セル２１の電気的評価のための第２取り出し端子を兼ねている。
【0071】
以上の構成によれば、第２集電板１５および第２集電板３５のそれぞれが、セル２１の電気的評価のための第２取り出し端子を兼ねているので、電極、集電体、リード線の順に電子が伝導していく従来のセル評価用ホルダに比べて、抵抗損失を低減することができる。そのため、セル２１の電圧および電流を精度よく外部に取り出すことができる。また、第１極部材１において、第１集電板１２と第２集電板１５とで計測対象を分けることもできる。例えば、第１集電板１２を電圧計測用とし、第２集電板１５を電流計測用とすることもできる。同様に、第２極部材３において、第１集電板３２と第２集電板３５とで計測対象を分けることもできる。例えば、第１集電板３２を電圧計測用とし、第２集電板３５を電流計測用とすることもできる。
【0072】
図１の例では、第２集電板１５および第２集電板３５の形状は円形状である。しかし、第２集電板１５および第２集電板３５の形状はこれに限られない。第２集電板１５および第２集電板３５の形状は、例えば、矩形状であってもよく、その他の形状であってもよい。
【0073】
第２集電板１５および第２集電板３５は、セル２１の電圧計測用の集電板であってもよい。すなわち、第２集電板１５および第２集電板３５のそれぞれがセル２１の電圧の第２取り出し端子を兼ねていてもよい。
【0074】
第２集電板１５および第２集電板３５は、セル２１の電流用の集電板であってもよい。すなわち、第２集電板１５および第２集電板３５のそれぞれがセル２１の電流の第２取り出し端子を兼ねていてもよい。
【0075】
第２集電板１５は第１集電体１３に面接触する。すなわち、第２集電板１５と第１集電体１３とは、セル評価用ホルダ１０の組み立て時に面接触することで、電気的に導通する。
【0076】
第２集電板３５は第１集電体３３に面接触する。すなわち、第２集電板３５と第１集電体３３とは、セル評価用ホルダ１０の組み立て時に面接触することで、電気的に導通する。
【0077】
以上の構成によれば、第２集電板１５が第１集電体１３に面接触することにより、第２集電板１５の抵抗損失を低減できる。また、第２集電板３５が第１集電体３３に面接触することにより、第２集電板３５の抵抗損失を低減できる。したがって、セル２１の電気的評価の精度を向上させることができる。
【0078】
第２集電板１５は第１集電体１３に直接接触していてもよく、Ａｇなどの導電性ペーストを介して接触していてもよい。第２集電板３５は第１集電体３３に直接接触していてもよく、Ａｇなどの導電性ペーストを介して接触していてもよい。
【0079】
第２集電板１５および第２集電板３５は、例えば、耐熱性および電気伝導性を有する金属材料で製造される。このような金属材料は、例えば、ステンレスである。
【0080】
次に、図２を用いて、第１極部材１およびセル固定部材２について詳説する。
【0081】
図２は、図１の第１極部材１およびセル固定部材２の拡大図を示す。図２では、セル固定部材２、第１集電板１２および第２集電板１５の構造を理解しやすくするため、極端板１１などの部材の一部を省略している。また、図１から明らかなように、第２極部材３は、セル固定部材２を中心として第１極部材１と対称構造を有するため、図示を省略するとともに、詳説を省略することがある。
【0082】
第１集電板１２において、シール部１４は、第１集電体１３に接続された接続部１４ｂを有する。図１の例では、接続部１４ｂは、環状部１４ａの内縁から延びた突起形状を有している。図１の例のように、環状部１４ａと接続部１４ｂとは、一体的に形成されていてもよい。環状部１４ａに対して、接続部１４ｂが後付けで取り付けられてもよい。
【0083】
以上の構成によれば、接続部１４ｂによって、ガス経路１２ｂを確保しつつ、第１集電体１３とシール部１４とを導通させることができる。
【0084】
接続部１４ｂは第１集電体１３に直接接触していてもよく、Ａｇなどの導電性ペーストを介して接触していてもよい。
【0085】
第１集電体１３は、シール部１４に対して、後付けで接続させることができる。
【0086】
シール部１４は、第１集電体１３の周方向に沿って複数の接続部１４ｂを有していてもよい。すなわち、シール部１４と第１集電体１３とが複数の接続部１４ｂによって接触していてもよい。
【0087】
接続部１４ｂの大きさおよび形状は特に限定されない。接続部１４ｂの形状は、例えば、環状部１４ａの内縁から延びた板形状であってもよい。
【0088】
接続部１４ｂは、第１集電板１２および第１集電板３２について説明した電気伝導性の高い金属材料で製造される。環状部１４ａおよび接続部１４ｂは、典型的には、同じ金属材料で製造される。
【0089】
第１集電板１２において、シール部１４は、第１取り出し端子として、環状部１４ａの周囲に設けられた第１突出部１４ｃを有する。
【0090】
以上の構成によれば、シール部１４の第１突出部１４ｃを用いて効率的にセル２１の電気的評価を行うことができる。
【0091】
第１突出部１４ｃは、接続部１４ｂとの間の距離が最短であるように設けられてもよい。つまり、第１集電体１３の周方向において、接続部１４ｂが存在する角度範囲、第１突出部１４ｃが存在する角度範囲と重複していてもよい。
【0092】
以上の構成によれば、セル２１の電気的評価の精度をより向上させることができる。
【0093】
第１突出部１４ｃには、電圧計測用の端子が接続されてもよく、電流計測用の端子が接続されてもよい。第１突出部１４ｃには、電圧計測用の端子および電流計測用の端子の両方が接続されてもよい。
【0094】
シール部１４は、複数の第１突出部１４ｃを有していてもよい。すなわち、シール部１４は、第１取り出し端子を複数有していてもよい。
【0095】
第１突出部１４ｃの大きさおよび形状は特に限定されない。第１突出部１４ｃの形状は、例えば、環状部１４ａの外縁から延びた板形状であってもよい。
【0096】
第２集電板１５は、電気的評価のための第２取り出し端子として、第２集電板１５の周囲に形成された第２突出部１５ｃを有する。
【0097】
以上の構成によれば、第２集電板１５の第２突出部１５ｃを用いて効率的にセル２１の電気的評価を行うことができる。
【0098】
第２突出部１５ｃには、電流計測用の端子が接続されてもよく、電流計測用の端子が接続されてもよい。第２突出部１５ｃには、電圧計測用の端子および電流計測用の端子の両方が接続されてもよい。
【0099】
第２集電板１５は、複数の第２突出部１５ｃを有していてもよい。すなわち、第２集電板１５は、第２取り出し端子を複数有していてもよい。
【0100】
第２突出部１５ｃの大きさおよび形状は特に限定されない。第２突出部１５ｃの形状は、例えば、第２集電板１５の外縁から延びた板形状であってもよい。
【0101】
図１に示すように、セル評価用ホルダ１０は、絶縁性の第１面シール部材４、および縁性の第２面シール部材５をさらに備える。第１面シール部材４は、第１極部材１とセル固定部材２との間に配置される。第２面シール部材５は、セル固定部材２と第２極部材３との間に配置される。
【0102】
以上の構成によれば、例えば、反応ガスである燃料ガスと酸化剤ガスとの間に圧力差が生じる差圧条件下でセル評価試験を実施した場合であっても、第１面シール部材４および第２面シール部材５によって外部へのガスの漏れが防止される。したがって、セル２１の電気的評価の精度をより向上させることができる。
【0103】
第１面シール部材４は、第１極部材１を構成する各部材の間に配置される。図１の例では、第１面シール部材４は、極端板１１と第２集電板１５との間、第２集電板１５と第１集電板１２との間、および第１集電板１２とセル固定部材２との間に配置される。また、第２面シール部材５は、第２極部材３を構成する各部材の間に配置される。図１の例では、第２面シール部材５は、極端板３１と第２集電板３５との間、第２集電板３５と第１集電板３２との間、および第１集電板３２とセル固定部材２との間に配置される。
【0104】
第１極部材１において、第２集電板１５と第１集電板１２とは、第１集電体１３を介して電気的に導通している。ただし、第１面シール部材４によって直接的には絶縁されている。第２極部材３における第２集電板３５および第１集電板３２についても同様である。
【0105】
第１極部材１において、第２集電板１５と第１集電板１２との間に配置された第１面シール部材４、および第１集電板１２とセル固定部材２との間に配置された第１面シール部材４は、シール部１４の収容孔と等しい大きさの貫通孔４１を有する。また、第２極部材３において、第２集電板３５と第１集電板３２との間に配置された第１面シール部材４、および第１集電板３２とセル固定部材２との間に配置された第２面シール部材５は、シール部３４の収容孔と等しい大きさの貫通孔５１を有する。
【0106】
以上の構成によれば、第２集電板１５と第１集電板１２との間、および第１集電板１２とセル固定部材２との間において、第１面シール部材４によって反応ガスの流れが妨げられない。ここでの反応ガスは、例えば、水素含有ガスなどの燃料ガスである。また、第２集電板３５と第１集電板３２との間、および第１集電板３２とセル固定部材２との間において、第２面シール部材５によって反応ガスの流れが妨げられない。ここでの反応ガスは、例えば、空気などの酸化剤ガスである。
【0107】
第１極部材１において、第２集電板１５と極端板１１との間に配置された第１面シールは、開口部１１ｃに対応する貫通孔４２および開口部１１ｄに対応する貫通孔４３を有する。また、第２極部材３において、第２集電板３５と極端板３１との間に配置された第２面シール部材５は、開口部３１ｃに対応する貫通孔５２および開口部３１ｄに対応する貫通孔５３を有する。
【0108】
以上の構成によれば、外部へのガス漏れが防止される。
【0109】
図１および図２の例では、第１面シール部材４および第２面シール部材５の形状は、円形状または円形環状である。しかし、第１面シール部材４および第２面シール部材５の形状はこれに限られない。第１面シール部材４および第２面シール部材５の形状は、例えば、矩形状または矩形環状であってもよく、その他の形状であってもよい。シールする部材の形状に応じて、第１面シール部材４および第２面シール部材５の形状が決められてもよい。
【0110】
第１面シール部材４および第２面シール部材５は、サーミキュライトおよびマイカからなる群から選択される少なくとも１つを含んでいてもよい。
【0111】
以上の構成によれば、第１面シール部材４および第２面シール部材５によって外部へのガス漏れを防止できる。
【0112】
図２に示すように、セル固定部材２は、セル２１が固定されるべき収容孔２２ａが形成された金属セパレータ２２を有する。セル２１は、ガラスシール２３によって金属セパレータ２２の収容孔２２ａの周囲と接合される。すなわち、ガラスシール２３は、セル２１と金属セパレータ２２との間に形成される。ガラスシール２３は、セル２１のアノードの表面およびカソードの表面には存在していない。
【0113】
以上の構成によれば、ガラスシール２３によって外部へのガス漏れを防止できる。ガラスシール２３によってセル２１のアノードとセル２１のカソードとが隔てられ、これにより、ガスの混合が防止される。
【0114】
セル評価用ホルダ１０は、さらに締結部材を備える。図１の例では、締結部材は、８組のネジ６１、セラミックスブッシュ６２、セラミックスバネ６３、およびナット６４で構成されている。セル評価用ホルダ１０は、極端板１１、第２集電板１５、第１集電板１２、セル固定部材２、第１集電板３２、第２集電板３５、および極端板３１のそれぞれが、第１面シール部材４および第２面シール部材５を介して積層された後、締結部材により上下から締め付けて組み立ててから使用される。
【0115】
セル評価用ホルダ１０は、アルミナ管、またはアルミナヤーンなどの耐熱性を有する材料に被覆された貴金属線、例えば、Ａｇ線などにより外部の制御装置に接続される。
【0116】
図１および図２に示すように、セル評価用ホルダ１０を構成する各部材には、ネジ６１を通す挿入孔が形成されている。詳細には、第１極部材１において、極端板１１には、開口部１１ｄよりも外側の周囲に、複数の挿入孔１１ｅが設けられている。第２集電板１５には、ガス経路１５ｂよりも外側の周囲に、複数の挿入孔１５ｅが設けられている。第１集電板１２のシール部１４の周囲には、複数の挿入孔１２ｅが設けられている。第２極部材３を構成する各部材にも同様に複数の挿入孔が設けられている。セル固定部材２の金属セパレータ２２の周囲には、複数の挿入孔２ｅが設けられている。第１面シール部材４および第２面シール部材５の周囲にも、複数の挿入孔４ｅが設けられている。図１および図２では、セル評価用ホルダ１０を構成する各部材には、８つの挿入孔が設けられている。
【0117】
本実施形態では、第１集電板１２および第２集電板３２がセル２１の電気的評価のための取り出し端子を兼ねているので、セル２１の電圧および電流を精度よく外部に取り出すことができ、セル２１の電気的評価を精度よく行うことができる。
【0118】
上記メカニズムについて、第１極部材１を例に挙げて説明する。第１集電板１２において、シール部１４が第１集電体１３と導通するように構成されているので、第１集電体１３の抵抗損失は少ない。そのため、例えば、第１集電板１２の第１突出部１４ｃで計測される電圧は、セル２１の実際の電圧により近い値となる。
【0119】
仮に、セル評価用ホルダ１０が、集電板として第２集電板１５のみを備え、第１集電板１２のシール部１４を備えない場合には、電圧計測用の端子および電流計測用の端子は、ともに第２集電板１５の第２突出部１５ｃに接続される。そうすると、電圧および電流の計測値は、セル２１、第１集電体１３、および第２集電板１５までの値となる。したがって、セル２１の抵抗が小さいことにより、第２集電板１５までの抵抗値が無視できない値となった場合には、第２集電板１５までの距離の抵抗損失が影響し、電圧および電流の計測値は、実際のセル２１の電圧および電流からずれることがある。
【0120】
また、特許文献１に開示のセル評価用ホルダのように、第１集電体１３に直接、Ａｇ線などのリード線を取り付けて外部に電圧および電流を取り出すことも考えられる。しかし、この場合には、セル２１の抵抗が小さいことにより、セル２１と外部端子とを接続する長いリード線の抵抗は無視できない値となる。そのため、リード線の抵抗損失が影響し、セル２１の電圧および電流を正確に計測できないことがある。
【0121】
さらに、特許文献１に開示のセル評価用ホルダでは、リード線を外部に取り出さなければならないので、第１面シール部材４および第２面シール部材５によるガスシールとの両立が困難となる。
【0122】
【0123】
図３および図４は、図１のセル評価用ホルダ１０の組み立て時の断面図である。図３は、ガス経路１１ａ、ガス経路１１ｂ、ガス経路３１ａ、ガス経路３１ｂ、および図１に示した軸線Ｘを含む面で切断した断面図を示す。図４は、ネジ６１を通す挿入孔および図１に示した軸線Ｘを含む面で切断した断面図を示す。図３および図４では、セル評価用ホルダ１０の内部構造の理解を容易にするため、内部の空間に設置された第１集電体１３および第１集電体３３は省略している。
【0124】
反応ガスは、極端板１１のガス経路１１ａから供給される。ここでの反応ガスは、例えば、水素含有ガスなどの燃料ガスである。供給された反応ガスは、極端板１１の内部のガス経路１１ａを通って極端板１１の中央まで流れる。その後、反応ガスは、第２集電板１５のガス経路１５ａを通過し、第１集電板１２の第１集電体１３を透過した後、セル固定部材２のセル２１の電極（例えば、アノード）の中心に供給される。セル２１の中心に供給された反応ガスは中心から外側に向かって放射状に流れる。その後、反応ガスはオフガスとなって、第１集電板１２のガス経路１２ｂ、および第２集電板１５のガス経路１５ｂを順に通過する。最後に、オフガスは、極端板１１のガス経路１１ｂを通じて外部に排出される。
【0125】
このとき、第１面シール部材４に加えて、第１集電板１２のシール部１４によっても、外部へのガス漏れが防止される。
【0126】
反応ガスは、極端板３１のガス経路３１ａから供給される。ここでの反応ガスは、例えば、空気などの酸化剤ガスである。供給された反応ガスは、極端板３１の内部のガス経路３１ａを通って極端板３１の中央まで流れる。その後、反応ガスは、第２集電板３５のガス経路３５ａを通過し、第１集電板３２の第１集電体３３を透過した後、セル固定部材２のセル２１の電極（例えば、カソード）の中心に供給される。セル２１の中心に供給された反応ガスは中心から外側に向かって放射状に流れる。その後、反応ガスはオフガスとなって、第１集電板３２のガス経路３２ｂ、および第２集電板３５のガス経路３５ｂを順に通過する。最後に、オフガスは、極端板３１のガス経路３１ｂを通じて外部に排出される。
【0127】
このとき、第２面シール部材５に加えて、第１集電板３２のシール部３４によっても、外部へのガスの漏れが防止される。
【0128】
なお、ガスの流れは、上記で説明したものに限定されない。例えば、ガスは、セル評価用ホルダ１０の中心から外側に向かってでなく、セル評価用ホルダ１０の外側から中心に向かって流すことも可能である。また、ガスは、セル２１の中心から外側に向かって放射状ではなく、一方向の並行流れで流すことも可能である。
【0129】
【0130】
セル評価用ホルダ２０において、第１極部材１が、極端板１１および２つの第１集電板１２１および１２２を含む。第２極部材３が、極端板３１および２つの第１集電板３２１および３２２を含む。
【0131】
第１集電板１２１および第１集電板１２２の構造は、上記実施形態における第１集電板１２の構造と同じである。第１集電板３２１および第１集電板３２２の構造は、上記実施形態における第１集電板３２の構造と同じである。
【0132】
セル２１の面積を大きくした場合、例えば、燃料ガスの消費、酸化剤ガスの消費、および水蒸気の生成などにより、セル２１の面内ではガス濃度に違いが生じる。これに伴い、セル２１の面内では電圧および電流の分布に差異が生じることが知られている。以上の構成によれば、セル２１の面積が大きい場合でも、複数の第１集電板１２および３２により、セル２１の面内における複数個所について電気的評価を行うことできる。したがって、電圧および電流の分布を評価することができる。図５の例では、セル２１のアノードおよびカソードのそれぞれにおいて、２個所の電気的評価を行うことができる。
【0133】
第１集電板１２１の第１突出部１４１ｃおよび第１集電板１２２の第１突出部１４２ｃは、上記実施形態における第１集電板１２の第１突出部１４ｃに対応している。第１集電板３２１の第１突出部３４１ｃおよび第１集電板３２２の第１突出部３４２ｃは、上記実施形態における第１集電板３２の第１突出部３４ｃに対応している。
【0134】
第１集電板１２１の第１突出部１４１ｃは、第１集電板１２２の第１突出部１４２ｃと異なる方向を向いていてもよい。第１集電板３２１の第１突出部３４１ｃは、第１集電板３２２の第１突出部３４２ｃと異なる方向を向いていてもよい。
【0135】
以上の構成によれば、セル２１のアノードおよびカソードのそれぞれにおいて、電圧および電流の分布をより精度よく評価することができる。
【0136】
図５の例では、第１極部材１が、２つの第１集電板１２１および１２２を含むとともに、第２極部材３が、２つの第１集電板３２１および３２２を含んでいる。しかし、第１極部材１および第２極部材３からなる群から選択される少なくとも１つが、複数の第１集電板１２または３２を含んでいてもよい。また、第１極部材１が含む第１集電板１２の数は特に限定されない。第２極部材３が含む第１集電板３２の数は特に限定されない。
【0137】
第１集電板１２１と第１集電板１２２との間には、第１面シール部材４が配置されている。第１集電板３２１と第１集電板３２２との間には、第２面シール部材５が配置されている。第１面シール部材４は、上記実施形態において、セル固定部材２と第１集電板１２との間に配置される第１面シール部材４と同じ形状を有する。第２面シール部材５は、上記実施形態において、セル固定部材２と第１集電板３２との間に配置される第２面シール部材５と同じ形状を有する。
【0138】
以上、本開示に係るセル評価用ホルダについて、実施の形態に基づいて説明したが、上述の実施形態は、本開示における技術を例示するためのものであるから、特許請求の範囲またはその均等の範囲において種々の変更、置き換え、付加、省略などを行うことができる。
【0139】
例えば、上述の実施形態では、第１極部材１および第２極部材３のいずれもが、第１取り出し端子を兼ねる第１集電板１２および３２を含んでいる。しかし、第１極部材１および第２極部材３からなる群から選択される少なくとも１つが、第１取り出し端子を兼ねる第１集電板を含んでいてもよい。例えば、第１極部材１は第１集電板１２を含むが、第２極部材３は第１集電板３２を含んでいなくてもよい。この場合であっても、第１集電板１２からセル２１の電圧および電流を精度よく外部に取り出すことができる。
【0140】
また、上述の実施形態では、第１極部材１および第２極部材３のいずれもが、第２取り出し端子を兼ねる第２集電板１５および３５を含んでいる。しかし、第１極部材１および第２極部材３からなる群から選択される少なくとも１つが、第２取り出し端子を兼ねる第２集電板を含んでいてもよい。例えば、第１極部材１は第２集電板１５を含むが、第２極部材３は第２集電板３５を含んでいなくてもよい。この場合であっても、第２集電板１５からセル２１の電圧および電流を精度よく外部に取り出すことができる。
【0141】
図１から図５に示したセル評価用ホルダ１０および２０を構成する各部材の形状は円形状である。しかし、各部材の形状はこれに限られない。各部材の形状は、例えば、矩形状であってもよく、その他の形状であってもよい。
【0142】
図１および図５に示したセル評価用ホルダ１０および２０では、第２極部材３は、セル固定部材２を中心として、第１極部材１と対称構造を有している。しかし、第２極部材３は、第１極部材１と対称構造を有していなくてもよい。例えば、第１極部材１が少なくとも１つの第１集電板として第１集電板１２を有する一方で、第２極部材３では、シール部３４ではなく第１集電体３３に直接リード線を取り付けて外部に電圧および電流を取り出す構造を有していてもよい。
【産業上の利用可能性】
【0143】
本開示に係るセル評価用ホルダは、固体酸化物形燃料電池（ＳＯＦＣ）、固体酸化物形水蒸気電解セル（ＳＯＥＣ）、およびプロトン伝導型セラミック燃料電池（ＰＣＦＣ）などの電気化学デバイスの発電評価のための評価ホルダとして利用できる。
【符号の説明】
【0144】
１０，２０ セル評価用ホルダ
１ 第１極部材
１１ 極端板
１１ａ ガス経路
１１ｂ ガス経路
１１ｃ 開口部
１１ｄ 開口部
１１ｅ 挿入孔
１２，１２１，１２２ 第１集電板
１２ａ ガス経路
１２ｂ ガス経路
１２ｅ 挿入孔
１３ 第１集電体
１４ シール部
１４ａ 環状部
１４ｂ 接続部
１４ｃ，１４１ｃ，１４２ｃ 第１突出部
１５ 第２集電板
１５ａ ガス経路
１５ｂ ガス経路
１５ｃ 第２突出部
１５ｅ 挿入孔
２ セル固定部材
２ｅ 挿入孔
２１ セル
２２ 金属セパレータ
２２ａ 収容孔
２３ ガラスシール
３ 第２極部材
３１ 極端板
３１ａ ガス経路
３１ｂ ガス経路
３１ｃ 開口部
３１ｄ 開口部
３２，３２１，３２２ 第１集電板
３２ａ ガス経路
３２ｂ ガス経路
３３ 第１集電体
３４ シール部
３４ａ 環状部
３４ｃ，３４１ｃ，３４２ｃ 第１突出部
３５ 第２集電板
３５ａ ガス経路
３５ｂ ガス経路
４ 第１面シール部材
４ｅ 挿入孔
４１，４２，４３ 貫通孔
５ 第２面シール部材
５１，５２，５３ 貫通孔
６１ ネジ
６２ セラミックスブッシュ
６３ セラミックスバネ
６４ ナット
１ 第１極部材
１１ 極端板
１１ａ ガス経路
１１ｂ ガス経路
１１ｃ 開口部
１１ｄ 開口部
１１ｅ 挿入孔
１２，１２１，１２２ 第１集電板
１２ａ ガス経路
１２ｂ ガス経路
１２ｅ 挿入孔
１３ 第１集電体
１４ シール部
１４ａ 環状部
１４ｂ 接続部
１４ｃ，１４１ｃ，１４２ｃ 第１突出部
１５ 第２集電板
１５ａ ガス経路
１５ｂ ガス経路
１５ｃ 第２突出部
１５ｅ 挿入孔
２ セル固定部材
２ｅ 挿入孔
２１ セル
２２ 金属セパレータ
２２ａ 収容孔
２３ ガラスシール
３ 第２極部材
３１ 極端板
３１ａ ガス経路
３１ｂ ガス経路
３１ｃ 開口部
３１ｄ 開口部
３２，３２１，３２２ 第１集電板
３２ａ ガス経路
３２ｂ ガス経路
３３ 第１集電体
３４ シール部
３４ａ 環状部
３４ｃ，３４１ｃ，３４２ｃ 第１突出部
３５ 第２集電板
３５ａ ガス経路
３５ｂ ガス経路
４ 第１面シール部材
４ｅ 挿入孔
４１，４２，４３ 貫通孔
５ 第２面シール部材
５１，５２，５３ 貫通孔
６１ ネジ
６２ セラミックスブッシュ
６３ セラミックスバネ
６４ ナット
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】