特許 7210508 電気化学反応セルスタック

(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】

(24)【登録日】2023-01-13

(45)【発行日】2023-01-23

(54)【発明の名称】電気化学反応セルスタック

(51)【国際特許分類】

   H01M 8/2465 20160101AFI20230116BHJP

   H01M 8/2432 20160101ALI20230116BHJP

   H01M 8/2483 20160101ALI20230116BHJP

   H01M 8/12 20160101ALI20230116BHJP

【ＦＩ】

H01M8/2465

H01M8/2432

H01M8/2483

H01M8/12 101

H01M8/12 102A

【請求項の数】 5

(21)【出願番号】P 2020120430

(22)【出願日】2020-07-14

(65)【公開番号】P2022017722

(43)【公開日】2022-01-26

【審査請求日】2021-09-01

(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】大川 貴志

(72)【発明者】

【氏名】森川 哲也

【審査官】川口 由紀子

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１９－００３７９４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１５－２０４２６１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１０－１５３２１２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１４－０７８４５５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｍ ８／２４６５

Ｈ０１Ｍ ８／２４３２

Ｈ０１Ｍ ８／２４８３

Ｈ０１Ｍ ８／１２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

電解質層と、前記電解質層に対して第１の方向の一方側に配置された空気極と、前記電解質層に対して前記第１の方向の他方側に配置された燃料極と、をそれぞれ含み、前記第１の方向に並べて配置された複数の単セルと、
前記複数の単セルについて設けられ、それぞれ、導電性接合材を介して前記単セルの前記空気極に接合された、複数のインターコネクタと、
を備え、
各前記単セルの前記燃料極に面する燃料室にガスを供給する第１のマニホールドと、各前記単セルの前記燃料極に面する前記燃料室からガスを排出する第２のマニホールドと、が形成された電気化学反応セルスタックにおいて、さらに、
前記インターコネクタと、前記インターコネクタに対して前記第１の方向に隣り合う前記インターコネクタ以外の導電性の他の部材と、の間の空間である特定空間に配置され、前記インターコネクタと前記他の部材とを電気的に接続する接続部材を備え、
前記特定空間は、前記第１のマニホールドと前記第２のマニホールドとの一方と連通し、かつ、前記第１のマニホールドと前記第２のマニホールドとの他方と連通していない、
ことを特徴とする電気化学反応セルスタック。

【請求項2】

請求項１に記載の電気化学反応セルスタックにおいて、
前記特定空間は、前記複数の単セルに対して、前記第１の方向の前記一方側の位置に配置されている、
ことを特徴とする電気化学反応セルスタック。

【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セルスタックにおいて、
前記特定空間は、前記第１のマニホールドと前記第２のマニホールドとのうち、流通するガス中の還元ガスの濃度が高い方と連通している、
ことを特徴とする電気化学反応セルスタック。

【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セルスタックにおいて、
前記接続部材は、
少なくとも１つの弾性部と、
前記インターコネクタと前記他の部材とを電気的に接続する導電性部であって、前記導電性部の一部分が前記第１の方向において前記インターコネクタと前記弾性部との間に配置され、前記導電性部の他の一部分が前記第１の方向において前記他の部材と前記弾性部との間に配置された、導電性部と、
を有する、
ことを特徴とする電気化学反応セルスタック。

【請求項5】

請求項１から請求項４までのいずれか一項に記載の電気化学反応セルスタックにおいて、さらに、
第１の貫通孔が形成され、前記第１の貫通孔を取り囲む部分である貫通孔周囲部が前記インターコネクタの周縁部と接合され、前記単セルの前記空気極に面する空気室を区画する第１のセパレータと、
第２の貫通孔が形成され、前記第２の貫通孔を取り囲む部分である貫通孔周囲部が前記他の部材の周縁部と接合され、前記特定空間を区画する第２のセパレータと、
を備え、
前記第１のセパレータと前記第２のセパレータとは、
前記貫通孔周囲部を含む内側部と、
前記内側部より外周側に位置する外側部と、
前記内側部と前記外側部とを連結し、かつ、前記内側部と前記外側部との両方に対して、前記第１の方向に突出している連結部と、
を有する、
ことを特徴とする電気化学反応セルスタック。

【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、電気化学反応セルスタックに関する。

【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種類の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の構成単位である燃料電池単セル（以下、単に「単セル」という。）は、固体酸化物を含む電解質層と、電解質層を挟んで所定の方向に互いに対向する空気極および燃料極とを備える。

【0003】

ＳＯＦＣは、一般に、複数の単セルが所定の方向に並べて配置された燃料電池スタックの形態で利用される。燃料電池スタックは、複数の単セルのそれぞれについて設けられた導電性のインターコネクタを備える。各インターコネクタは、導電性接合材を介して単セルの空気極に接合されている。インターコネクタにより、燃料電池スタックを構成する各単セル間の電気的接続が確保される。

【0004】

燃料電池スタックの運転時には、燃料電池スタックが高温になり、各構成部材間の熱膨張差等の影響により単セルが変形することがある。単セルの変形に対してインターコネクタが追従できないと、単セルとインターコネクタとを接合する導電性接合材が剥離して単セルとインターコネクタとの間の電気的接続の不良が発生し、燃料電池スタックの性能が低下するおそれがある。

【0005】

従来、インターコネクタと他の部材（例えば、燃料電池スタックの端部に配置されたエンドプレート）との間の空間（以下、「特定空間」という。）に、接続部材を配置する技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。この技術によれば、接続部材によってインターコネクタと上記他の部材との電気的接続を確保しつつ、燃料電池スタックの運転時における単セルの変形に対する追従性を確保することができ、単セルとインターコネクタとを接合する導電性接合材の剥離に起因する単セルとインターコネクタとの間の電気的接続の不良の発生を抑制することができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【文献】特開２０１６－６６４１５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

上記従来の技術では、接続部材の酸化に伴う電気抵抗の増大に起因するインターコネクタと上記他の部材との間の電気的接続の不良の発生を抑制するために、接続部材が配置される特定空間に水素等の還元ガスを充填しておくことが望ましいとされている。しかしながら、燃料電池スタックの製造時に特定空間に還元ガスを充填しても、燃料電池スタックの使用開始後に特定空間から還元ガスが徐々に漏洩し、特定空間内に配置された接続部材の酸化を抑制できないおそれがある。

【0008】

また、燃料電池スタックには、各単セルの燃料極に面する燃料室にガス（例えば、水素等を含むガス）を供給するマニホールド（以下、「第１のマニホールド」という。）と、各単セルの燃料室からガスを排出する他のマニホールド（以下、「第２のマニホールド」という。）とが形成されている。そのため、第１のマニホールドおよび第２のマニホールドを接続部材が配置される特定空間にも連通させ、第１のマニホールドおよび第２のマニホールドを介して特定空間にもガスを流通させることも考えられる。しかしながら、このような構成では、特定空間に供給されたガスが発電に用いられることなく排出されるため、燃料電池スタックの効率が低下する。

【0009】

このように、従来の燃料電池スタックでは、単セルとインターコネクタとを接合する導電性接合材の剥離に起因する単セルとインターコネクタとの間の電気的接続の不良の発生を抑制すると共に、燃料電池スタックの効率の低下を抑制しつつ、特定空間内に配置された接続部材の酸化に起因するインターコネクタと上記他の部材との間の電気的接続の不良の発生を抑制することができない、という課題がある。

【0010】

なお、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」という。）の構成単位である電解単セルを複数備える電解セルスタックにも共通の課題である。なお、本明細書では、燃料電池単セルと電解単セルとをまとめて電気化学反応単セルと呼び、燃料電池スタックと電解セルスタックとをまとめて電気化学反応セルスタックと呼ぶ。また、このような課題は、ＳＯＦＣやＳＯＥＣに限らず、他のタイプの電気化学反応セルスタックにも共通の課題である。

【0011】

本明細書では、上述した課題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】

【0012】

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。

【0013】

（１）本明細書に開示される電気化学反応セルスタックは、電解質層と、前記電解質層に対して第１の方向の一方側に配置された空気極と、前記電解質層に対して前記第１の方向の他方側に配置された燃料極と、をそれぞれ含み、前記第１の方向に並べて配置された複数の単セルと、前記複数の単セルについて設けられ、それぞれ、導電性接合材を介して前記単セルの前記空気極に接合された、複数のインターコネクタと、を備え、各前記単セルの前記燃料極に面する燃料室にガスを供給する第１のマニホールドと、各前記単セルの前記燃料極に面する前記燃料室からガスを排出する第２のマニホールドと、が形成された電気化学反応セルスタックにおいて、さらに、前記インターコネクタと、前記インターコネクタに対して前記第１の方向に隣り合う前記インターコネクタ以外の導電性の他の部材と、の間の空間である特定空間に配置され、前記インターコネクタと前記他の部材とを電気的に接続する接続部材を備え、前記特定空間は、前記第１のマニホールドと前記第２のマニホールドとの一方と連通し、かつ、前記第１のマニホールドと前記第２のマニホールドとの他方と連通していない。

【0014】

本電気化学反応セルスタックでは、インターコネクタと、インターコネクタに隣り合うインターコネクタ以外の導電性の他の部材との間の特定空間に、インターコネクタと上記他の部材とを電気的に接続する接続部材が配置されているそのため、接続部材により、インターコネクタと上記他の部材との電気的接続を確保しつつ、電気化学反応セルスタックの運転時における単セルの変形に対する追従性を確保することができ、その結果、単セルとインターコネクタとを接合する導電性接合材の剥離に起因する単セルとインターコネクタとの間の電気的接続の不良の発生を抑制することができる。

【0015】

また、本電気化学反応セルスタックでは、接続部材が配置される特定空間が、第１のマニホールドと第２のマニホールドとの一方と連通しているため、該一方のマニホールドから流入するガスによって特定空間が還元雰囲気に維持され、接続部材の酸化が抑制され、該酸化に伴う電気抵抗の増大に起因するインターコネクタと上記他の部材との間の電気的接続の不良の発生を抑制することができる。

【0016】

また、本電気化学反応セルスタックでは、接続部材が配置される特定空間が、第１のマニホールドと第２のマニホールドとの他方とは連通していないため、一方のマニホールドから流入したガスによって特定空間が満たされた後には、特定空間へのガスのさらなる流入が抑制される。そのため、電気化学反応に寄与しない特定空間へのガスの流通を抑制することができ、電気化学反応セルスタックの効率の低下を抑制することができる。

【0017】

以上のことから、本電気化学反応セルスタックによれば、接続部材の存在により、単セルとインターコネクタとを接合する導電性接合材の剥離に起因する単セルとインターコネクタとの間の電気的接続の不良の発生を抑制すると共に、電気化学反応セルスタックの効率の低下を抑制しつつ、特定空間内に配置された接続部材の酸化に起因するインターコネクタと上記他の部材との間の電気的接続の不良の発生を抑制することができる。

【0018】

（２）上記電気化学反応セルスタックにおいて、前記特定空間は、前記複数の単セルに対して、前記第１の方向の前記一方側の位置と、前記第１の方向の前記他方側の位置と、の少なくとも一方に配置されている構成としてもよい。本電気化学反応セルスタックによれば、接続部材による単セルの変形に対する追従性を効果的に高めることができ、インターコネクタと単セルとを接合する導電性接合材の剥離に起因する電気的接続の不良の発生を効果的に抑制することができる。また、本電気化学反応セルスタックによれば、一方のマニホールドから流入したガスによって特定空間が満たされた後の特定空間へのガスのさらなる流入を効果的に抑制することができ、電気化学反応セルスタックの効率の低下を効果的に抑制することができる。

【0019】

（３）上記電気化学反応セルスタックにおいて、前記特定空間は、前記第１のマニホールドと前記第２のマニホールドとのうち、流通するガス中の還元ガスの濃度が高い方と連通している構成としてもよい。本電気化学反応セルスタックによれば、該マニホールドから流入するガスによって特定空間がより確実に還元雰囲気に維持され、特定空間に配置される接続部材の酸化に起因するインターコネクタと上記他の部材との間の電気的接続の不良の発生を効果的に抑制することができる。

【0020】

（４）上記電気化学反応セルスタックにおいて、前記接続部材は、少なくとも１つの弾性部と、前記インターコネクタと前記他の部材とを電気的に接続する導電性部であって、前記導電性部の一部分が前記第１の方向において前記インターコネクタと前記弾性部との間に配置され、前記導電性部の他の一部分が前記第１の方向において前記他の部材と前記弾性部との間に配置された、導電性部と、を有する構成としてもよい。本電気化学反応セルスタックによれば、接続部材の導電性部により、インターコネクタと上記他の部材との電気的接続を確保しつつ、接続部材の弾性部により、電気化学反応セルスタックの運転時における単セルの変形に対する追従性を効果的に確保することができ、その結果、単セルとインターコネクタとを接合する導電性接合材の剥離に起因する単セルとインターコネクタとの間の電気的接続の不良の発生を効果的に抑制することができる。

【0021】

（５）上記電気化学反応セルスタックにおいて、さらに、第１の貫通孔が形成され、前記第１の貫通孔を取り囲む部分である貫通孔周囲部が前記インターコネクタの周縁部と接合され、前記単セルの前記空気極に面する空気室を区画する第１のセパレータと、第２の貫通孔が形成され、前記第２の貫通孔を取り囲む部分である貫通孔周囲部が前記他の部材の周縁部と接合され、前記特定空間を区画する第２のセパレータと、を備え、前記第１のセパレータと前記第２のセパレータとは、前記貫通孔周囲部を含む内側部と、前記内側部より外周側に位置する外側部と、前記内側部と前記外側部とを連結し、かつ、前記内側部と前記外側部との両方に対して、前記第１の方向に突出している連結部と、を有する構成としてもよい。本電気化学反応セルスタックによれば、第１および第２のセパレータの連結部が、第１の方向に直交する方向（面方向）に容易に伸び縮みするバネのように機能するため、電気化学反応セルスタックの運転時のヒートショック等によって第１および第２のセパレータを面方向に変形させる荷重がかかっても、第１および第２のセパレータが連結部の位置で第１の方向に変形することにより、接続部材や単セル等に発生する応力が緩和され、該応力に起因するインターコネクタと単セルとの間の電気的接続の不良やインターコネクタと上記他の部材との間の電気的接続の不良の発生を抑制することができる。

【0022】

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、電気化学反応単セル（燃料電池単セルまたは電解単セル）、複数の電気化学反応単セルを備える電気化学反応セルスタック（燃料電池スタックまたは電解セルスタック）、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】

【0023】

【図1】本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

【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

【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

【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

【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

【図6】燃料極側集電部材１４８の作製方法の一例を示す説明図

【図7】図４のＶＩＩ－ＶＩＩの位置における燃料電池スタック１００のＸＹ断面構成を示す説明図

【図8】電解セルスタック１００Ａの断面構成を概略的に示す説明図

【図9】電解セルスタック１００Ａの断面構成を概略的に示す説明図

【発明を実施するための形態】

【0024】

Ａ．実施形態：
Ａ－１．構成：
（燃料電池スタック１００の構成）
図１は、本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（および後述する図７）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（および後述する図７）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呼ぶものとするが、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。

【0025】

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、一対のターミナルプレート７０，８０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。上記配列方向（上下方向）は、特許請求の範囲における第１の方向に相当する。

【0026】

一対のターミナルプレート７０，８０のうちの一方（以下、「上側ターミナルプレート７０」という。）は、７つの発電単位１０２から構成される集合体（以下、「発電ブロック１０３」という。）の上側に配置されており、一対のエンドプレート１０４，１０６のうちの一方（以下、「上側エンドプレート１０４」という。）は、上側ターミナルプレート７０の上側に配置されている。また、一対のターミナルプレート７０，８０のうちの他方（以下、「下側ターミナルプレート８０」という。）は、発電ブロック１０３の下側に配置されており、一対のエンドプレート１０４，１０６のうちの他方（以下、「下側エンドプレート１０６」という。）は、下側ターミナルプレート８０の下側に配置されている。なお、上側ターミナルプレート７０と上側エンドプレート１０４との間、および、下側ターミナルプレート８０と下側エンドプレート１０６との間には、絶縁シート９２が介在している。絶縁シート９２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等により構成されている。なお、より詳細には、上側ターミナルプレート７０と絶縁シート９２との間には、後述するカバー用セパレータ６０が介在している。

【0027】

燃料電池スタック１００を構成する各層（発電単位１０２、ターミナルプレート７０，８０、エンドプレート１０４，１０６）のＺ軸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、上側エンドプレート１０４から下側エンドプレート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と呼ぶ場合がある。

【0028】

各連通孔１０８には上下方向に延びるボルト２２が挿通されており、ボルト２２とボルト２２の両側に嵌められたナット２４とによる上下方向の圧縮力によって、燃料電池スタック１００は締結されている。なお、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と上側エンドプレート１０４の上側表面との間、および、ボルト２２の他方の側（下側）に嵌められたナット２４と下側エンドプレート１０６の下側表面との間には、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と下側エンドプレート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、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等により構成されている。

【0029】

各ボルト２２の軸部の外径は各連通孔１０８の内径より小さい。そのため、各ボルト２２の軸部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軸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供給マニホールド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。

【0030】

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軸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供給マニホールド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。燃料ガス供給マニホールド１７１は、特許請求の範囲における第１のマニホールドに相当し、燃料ガス排出マニホールド１７２は、特許請求の範囲における第２のマニホールドに相当する。

【0031】

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、酸化剤ガス供給マニホールド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、酸化剤ガス供給マニホールド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、燃料ガス供給マニホールド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、燃料ガス供給マニホールド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。

【0032】

（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、Ｚ軸方向視での外形が略矩形の平板状の部材であり、例えばステンレスにより形成されている。一対のエンドプレート１０４，１０６の中央付近には、それぞれ、Ｚ軸方向に貫通する孔３２，３４が形成されている。Ｚ軸方向視で、一対のエンドプレート１０４，１０６のそれぞれに形成された孔３２，３４の内周線は、後述する各単セル１１０を内包している。そのため、各ボルト２２およびナット２４によるＺ軸方向の圧縮力は、主として各発電単位１０２の周縁部（後述する各単セル１１０より外周側の部分）に作用する。

【0033】

（ターミナルプレート７０，８０の構成）
一対のターミナルプレート７０，８０は、Ｚ軸方向視での外形が略矩形の平板状の部材であり、例えばステンレスにより形成されている。上側ターミナルプレート７０の中央付近には、Ｚ軸方向に貫通する孔７１が形成されている。Ｚ軸方向視で、上側ターミナルプレート７０に形成された孔７１の内周線は、後述する各単セル１１０を内包している。なお、本実施形態では、Ｚ軸方向視で、上側ターミナルプレート７０に形成された孔７１の内周線は、上側エンドプレート１０４に形成された孔３２の内周線と略一致している。上側ターミナルプレート７０は、Ｚ軸方向視で、上側エンドプレート１０４の外周線から外側に突出した突出部７８を備えており、該突出部７８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する。また、下側ターミナルプレート８０は、Ｚ軸方向視で、下側エンドプレート１０６の外周線から外側に突出した突出部８８を備えており、該突出部８８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。

【0034】

（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（最上部に位置する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（最上部に位置する２つの発電単位１０２）のＹＺ断面構成を示す説明図である。

【0035】

図４および図５に示すように、発電単位１０２は、燃料電池単セル（以下、「単セル」という。）１１０と、単セル用セパレータ１２０と、空気極側フレーム１３０と、燃料極側フレーム１４０と、燃料極側集電部材１４８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１９０および一対のＩＣ用セパレータ１８０とを備えている。単セル用セパレータ１２０、空気極側フレーム１３０、燃料極側フレーム１４０、ＩＣ用セパレータ１８０におけるＺ軸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。

【0036】

単セル１１０は、電解質層１１２と、電解質層１１２のＺ軸方向の一方側（上側）に配置された空気極１１４と、電解質層１１２のＺ軸方向の他方側（下側）に配置された燃料極１１６と、電解質層１１２と空気極１１４との間に配置された中間層１１８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、中間層１１８）を支持する燃料極支持形の単セルである。

【0037】

電解質層１１２は、Ｚ軸方向視で略矩形の平板形状部材であり、固体酸化物（例えば、ＹＳＺ（イットリア安定化ジルコニア））を含むように構成されている。すなわち、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。空気極１１４は、Ｚ軸方向視で電解質層１１２より小さい略矩形の平板形状部材であり、例えばペロブスカイト型酸化物（例えば、ＬＳＣＦ（ランタンストロンチウムコバルト鉄酸化物））を含むように構成されている。燃料極１１６は、Ｚ軸方向視で電解質層１１２と略同じ大きさの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。中間層１１８は、Ｚ軸方向視で空気極１１４と略同じ大きさの略矩形の平板形状部材であり、例えばＧＤＣ（ガドリニウムドープセリア）とＹＳＺとを含むように構成されている。中間層１１８は、空気極１１４から拡散した元素（例えば、Ｓｒ）が電解質層１１２に含まれる元素（例えば、Ｚｒ）と反応して高抵抗な物質（例えば、ＳｒＺｒＯ_３）が生成されることを抑制する機能を有する。

【0038】

単セル用セパレータ１２０は、中央付近にＺ軸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。単セル用セパレータ１２０における孔１２１を取り囲む部分（以下、「貫通孔周囲部」という。）は、電解質層１１２における空気極１１４の側（上側）の表面の周縁部に対向している。単セル用セパレータ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。単セル用セパレータ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（クロスリーク）が抑制される。

【0039】

単セル用セパレータ１２０は、単セル用セパレータ１２０の貫通孔周囲部（孔１２１を取り囲む部分）を含む内側部１２６と、内側部１２６より外周側に位置する外側部１２７と、内側部１２６と外側部１２７とを連結する連結部１２８とを備える。本実施形態では、内側部１２６および外側部１２７は、Ｚ軸方向に略直交する方向に延びる略平板状である。また、連結部１２８は、内側部１２６と外側部１２７との両方に対して下側に突出するように湾曲した形状となっている。連結部１２８における下側（燃料室１７６側）の部分は凸部となっており、連結部１２８における上側（空気室１６６側）の部分は凹部となっている。このため、連結部１２８は、Ｚ軸方向における位置が内側部１２６および外側部１２７とは異なる部分を含んでいる。

【0040】

単セル用セパレータ１２０における孔１２１付近には、ガラスを含むガラスシール部１２５が配置されている。ガラスシール部１２５は、接合部１２４に対して空気室１６６側に位置しており、単セル用セパレータ１２０の貫通孔周囲部の表面と、単セル１１０（本実施形態では電解質層１１２）の表面との両方に接触するように形成されている。ガラスシール部１２５により、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（クロスリーク）が効果的に抑制される。

【0041】

インターコネクタ１９０は、略矩形の平板形状の平板部１５０と、平板部１５０から空気極１１４側に突出した複数の略柱状の空気極側集電部１３４とを有する導電性の部材であり、金属（例えば、フェライト系ステンレス）により形成されている。本実施形態では、インターコネクタ１９０の表面（空気室１６６に面する表面）に、例えばスピネル型酸化物により構成された導電性の被覆層１９４が形成されている。以下では、被覆層１９４に覆われたインターコネクタ１９０を、単にインターコネクタ１９０という。インターコネクタ１９０（より詳細には、インターコネクタ１９０の各空気極側集電部１３４）は、例えばスピネル型酸化物により構成された導電性接合材１９６を介して、単セル１１０の空気極１１４に接合されている。インターコネクタ１９０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１９０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１９０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１９０と同一部材である。また、燃料電池スタック１００において最も下側に位置する発電単位１０２の下側のインターコネクタ１９０は、導電性接合材１９６を介して下側ターミナルプレート８０に電気的に接続されている。また、燃料電池スタック１００において最も上側に位置する発電単位１０２の上側のインターコネクタ１９０は、ＩＣ用セパレータ１８０および／または後述する他の部材（接続部材４８、カバー部材５０、カバー用セパレータ６０）を介して上側ターミナルプレート７０に電気的に接続されている。

【0042】

ＩＣ用セパレータ１８０は、中央付近にＺ軸方向に貫通する略矩形の孔１８１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。ＩＣ用セパレータ１８０における孔１８１を取り囲む部分（以下、「貫通孔周囲部」という。）は、インターコネクタ１９０（平板部１５０）の周縁部における上側の表面に、例えば溶接により接合されている。ある発電単位１０２に含まれる一対のＩＣ用セパレータ１８０のうち、上側のＩＣ用セパレータ１８０は、該発電単位１０２の空気室１６６と、該発電単位１０２に対して上側に隣り合う他の発電単位１０２の燃料室１７６とを区画する。また、ある発電単位１０２に含まれる一対のＩＣ用セパレータ１８０のうち、下側のＩＣ用セパレータ１８０は、該発電単位１０２の燃料室１７６と、該発電単位１０２に対して下側に隣り合う他の発電単位１０２の空気室１６６とを区画する。このように、ＩＣ用セパレータ１８０により、発電単位１０２の周縁部における発電単位１０２間のガスのリークが抑制される。なお、ＩＣ用セパレータ１８０は、特許請求の範囲における第１のセパレータに相当し、孔１８１は、特許請求の範囲における第１の貫通孔に相当する。

【0043】

ＩＣ用セパレータ１８０は、ＩＣ用セパレータ１８０の貫通孔周囲部（孔１８１を取り囲む部分）を含む内側部１８６と、内側部１８６より外周側に位置する外側部１８７と、内側部１８６と外側部１８７とを連結する連結部１８８とを備える。本実施形態では、内側部１８６および外側部１８７は、Ｚ軸方向に略直交する方向に延びる略平板状である。また、連結部１８８は、内側部１８６と外側部１８７との両方に対して下側に突出するように湾曲した形状となっている。連結部１８８における下側（空気室１６６側）の部分は凸部となっており、連結部１８８における上側（燃料室１７６側）の部分は凹部となっている。このため、連結部１８８は、Ｚ軸方向における位置が内側部１８６および外側部１８７とは異なる部分を含んでいる。

【0044】

空気極側フレーム１３０は、中央付近にＺ軸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、単セル用セパレータ１２０における電解質層１１２に対向する側とは反対側（上側）の表面の周縁部と、上側のＩＣ用セパレータ１８０における空気室１６６に対向する側（下側）の表面の周縁部とに接触しており、両者の間のガスシール性（すなわち、空気室１６６のガスシール性）を確保するシール部材として機能する。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ＩＣ用セパレータ１８０間（すなわち、一対のインターコネクタ１９０間）が電気的に絶縁される。また、空気極側フレーム１３０には、酸化剤ガス供給マニホールド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。

【0045】

燃料極側フレーム１４０は、中央付近にＺ軸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、単セル用セパレータ１２０における電解質層１１２に対向する側（下側）の表面の周縁部と、下側のＩＣ用セパレータ１８０における燃料室１７６に対向する側（上側）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、燃料ガス供給マニホールド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。

【0046】

燃料極側集電部材１４８は、燃料室１７６内に配置されている。燃料極側集電部材１４８は、導電性部１４４と弾性部１４９とを有する。導電性部１４４は、燃料極１１６とインターコネクタ１９０とを電気的に接続する部分であり、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。導電性部１４４は、燃料極１１６の下側の表面に接触した電極対向部１４５と、インターコネクタ１９０の上側の表面に接触したインターコネクタ対向部１４６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とを有している。また、弾性部１４９は、燃料極側集電部材１４８の弾性を確保するための部分であり、例えば、マイカ等により形成されている。導電性部１４４のうちのインターコネクタ対向部１４６は、Ｚ軸方向においてインターコネクタ１９０と弾性部１４９との間に配置され、導電性部１４４のうちの電極対向部１４５は、Ｚ軸方向において燃料極１１６と弾性部１４９との間に配置されている。これにより、燃料極側集電部材１４８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、燃料極側集電部材１４８を介した燃料極１１６とインターコネクタ１９０との電気的接続が良好に維持される。

【0047】

図６は、燃料極側集電部材１４８（および後述する接続部材４８）の作製方法の一例を示す説明図である。燃料極側集電部材１４８は、例えば、図６に示すように、平板状の材料（例えば、厚さ１０～２００μｍのニッケル箔）に切り込みＳＬを入れ、該材料の上に複数の孔が形成されたシート状の弾性部１４９を配置した状態で、複数の矩形部分を曲げ起こして弾性部１４９を挟むように加工することにより作製される。曲げ起こされた各矩形部分が電極対向部１４５となり、曲げ起こされた部分以外の穴ＯＰが開いた状態の平板部分がインターコネクタ対向部１４６となり、電極対向部１４５とインターコネクタ対向部１４６とをつなぐ部分が連接部１４７となる。なお、図６では、燃料極側集電部材１４８の製造方法を示すため、一部の矩形部分について、曲げ起こし加工が完了する前の状態を示している。

【0048】

なお、上述したように、燃料電池スタック１００は、複数の発電単位１０２を備えており、各発電単位１０２は、単セル１１０と一対のインターコネクタ１９０とを有している。また、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１９０は、隣接する２つの発電単位１０２に共有されている。そのため、本実施形態の燃料電池スタック１００は、複数の単セル１１０と、複数の単セル１１０について設けられた複数のインターコネクタ１９０とを備えると言える。

【0049】

Ａ－２．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、酸化剤ガス供給マニホールド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供給マニホールド１６１に供給され、酸化剤ガス供給マニホールド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、燃料ガス供給マニホールド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供給マニホールド１７１に供給され、燃料ガス供給マニホールド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。

【0050】

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は導電性接合材１９６を介してインターコネクタ１９０に電気的に接続され、燃料極１１６は燃料極側集電部材１４８を介してインターコネクタ１９０に電気的に接続されている。すなわち、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。また、燃料電池スタック１００において、最も上側に位置する発電単位１０２の上側のインターコネクタ１９０は上側ターミナルプレート７０に電気的に接続されており、最も下側に位置する発電単位１０２の下側のインターコネクタ１９０は下側ターミナルプレート８０に電気的に接続されている。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一対のターミナルプレート７０，８０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。

【0051】

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。

【0052】

Ａ－３．燃料電池スタック１００の最上部付近の詳細構成：
次に、本実施形態における燃料電池スタック１００の最上部付近の詳細構成について説明する。図７は、図４のＶＩＩ－ＶＩＩの位置における燃料電池スタック１００のＸＹ断面構成を示す説明図である。

【0053】

図４および図５に示すように、本実施形態の燃料電池スタック１００は、最も上側に位置する発電単位１０２（以下、「特定発電単位１０２Ｘ」ともいう。）より上側に配置されたカバー部材５０およびカバー用セパレータ６０を備える。カバー部材５０は、Ｚ軸方向視で略矩形の平板形状部材であり、導電性材料（例えば金属）により形成されている。カバー部材５０は、上側ターミナルプレート７０に形成された孔７１内に配置されており、特定発電単位１０２Ｘに含まれる上側のインターコネクタ１９０に対してＺ軸方向に離間しつつ隣り合っている。すなわち、カバー部材５０と、特定発電単位１０２Ｘに含まれる上側のインターコネクタ１９０との間には、空間（上側ターミナルプレート７０の孔７１により構成される空間であり、以下、「特定空間５８」という。）が形成されている。特定空間５８は、燃料電池スタック１００に含まれる複数の単セル１１０（すべての単セル１１０）に対して上側に位置している。カバー部材５０は、特許請求の範囲における「インターコネクタ以外の導電性の他の部材」に相当する。

【0054】

また、カバー用セパレータ６０は、中央付近にＺ軸方向に貫通する略矩形の孔６１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。カバー用セパレータ６０における孔６１を取り囲む部分（以下、「貫通孔周囲部」という。）は、カバー部材５０の周縁部における上側の表面に、例えば溶接により接合されている。また、カバー用セパレータ６０における周縁部は、ターミナルプレート７０の上側の表面に、例えばロウ付けにより接合されている。カバー用セパレータ６０（および特定発電単位１０２Ｘに含まれる上側のインターコネクタ１９０に接合されたＩＣ用セパレータ１８０）により、特定空間５８が区画される。カバー用セパレータ６０は、特許請求の範囲における第２のセパレータに相当し、孔６１は、特許請求の範囲における第２の貫通孔に相当する。

【0055】

カバー用セパレータ６０は、カバー用セパレータ６０の貫通孔周囲部（孔６１を取り囲む部分）を含む内側部６６と、内側部６６より外周側に位置する外側部６７と、内側部６６と外側部６７とを連結する連結部６８とを備える。本実施形態では、内側部６６および外側部６７は、Ｚ軸方向に略直交する方向に延びる略平板状である。また、連結部６８は、内側部６６と外側部６７との両方に対して下側に突出するように湾曲した形状となっている。連結部６８における下側（特定空間５８側）の部分は凸部となっており、連結部６８における上側（外部空間側）の部分は凹部となっている。このため、連結部６８は、Ｚ軸方向における位置が内側部６６および外側部６７とは異なる部分を含んでいる。

【0056】

また、図４、図５および図７に示すように、本実施形態の燃料電池スタック１００は、さらに、特定空間５８に配置された接続部材４８を備える。本実施形態では、接続部材４８は、燃料極側集電部材１４８と同様の構成を有している。すなわち、接続部材４８は、導電性部４４と弾性部４９とを有する。導電性部４４は、カバー部材５０と、特定発電単位１０２Ｘに含まれる上側のインターコネクタ１９０とを電気的に接続する部分であり、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。導電性部４４は、カバー部材５０の下側の表面に接触したカバー部材対向部４５と、インターコネクタ１９０の上側の表面に接触したインターコネクタ対向部４６と、カバー部材対向部４５とインターコネクタ対向部４６とをつなぐ連接部４７とを有している。また、弾性部４９は、接続部材４８の弾性を確保するための部分であり、例えば、マイカ等により形成されている。導電性部４４のうちのインターコネクタ対向部４６は、Ｚ軸方向においてインターコネクタ１９０と弾性部４９との間に配置され、導電性部４４のうちのカバー部材対向部４５は、Ｚ軸方向においてカバー部材５０と弾性部４９との間に配置されている。なお、本実施形態では、図６に示すように、接続部材４８は、上述した燃料極側集電部材１４８の作製方法と同様の方法により作製される。

【0057】

図５および図７に示すように、本実施形態の燃料電池スタック１００では、接続部材４８が配置される特定空間５８は、燃料ガス供給マニホールド１７１と連通している一方、燃料ガス排出マニホールド１７２と連通していない。すなわち、上側ターミナルプレート７０には、燃料ガス供給マニホールド１７１と特定空間５８とを連通する燃料ガス供給連通孔７２が形成されているが、特定空間５８と燃料ガス排出マニホールド１７２とを連通するガス流路は形成されていない。なお、燃料ガス供給マニホールド１７１に流通するガス（燃料ガスＦＧ）中の還元ガスの濃度は、燃料ガス排出マニホールド１７２に流通するガス（燃料オフガスＦＯＧ）中の還元ガスの濃度より高いため、特定空間５８は、燃料ガス供給マニホールド１７１および燃料ガス排出マニホールド１７２のうち、流通するガス中の還元ガスの濃度が高い方と連通していると言える。なお、本明細書において、特定空間５８が、あるマニホールド（例えば、燃料ガス排出マニホールド１７２）に連通していないとは、特定空間５８と該マニホールドとを連通する専用のガス流路が存在しないことを意味し、特定空間５８が単セル１１０の燃料室１７６や他のマニホールドを介して該マニホールドと連通している形態を含まない。

【0058】

上述したように、燃料電池スタック１００の運転動作の際には、燃料ガスＦＧが、燃料ガス供給マニホールド１７１に供給され、燃料ガス供給マニホールド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。ここで、本実施形態の燃料電池スタック１００では、接続部材４８が配置される特定空間５８が、燃料ガス供給マニホールド１７１と連通しているため、燃料ガス供給マニホールド１７１に供給された燃料ガスＦＧは、燃料ガス供給連通孔７２を介して特定空間５８にも供給される。これにより、特定空間５８が還元雰囲気となる。

【0059】

ただし、各燃料室１７６は燃料ガス排出マニホールド１７２に連通している一方、特定空間５８は燃料ガス排出マニホールド１７２には連通していない。そのため、燃料ガス供給マニホールド１７１から流入した燃料ガスＦＧによって特定空間５８が満たされた後は、各燃料室１７６と比べて特定空間５８の圧力が高くなるため、特定空間５８へのさらなる燃料ガスＦＧの流入は抑制される。

【0060】

Ａ－４．本実施形態の効果：
以上説明したように、本実施形態の燃料電池スタック１００は、Ｚ軸方向に並べて配置された複数の単セル１１０を備える。各単セル１１０は、電解質層１１２と、電解質層１１２に対して上側に配置された空気極１１４と、電解質層１１２に対して下側に配置された燃料極１１６とを含む。燃料電池スタック１００は、また、複数の単セル１１０について設けられた複数のインターコネクタ１９０を備える。インターコネクタ１９０は、導電性接合材１９６を介して単セル１１０の空気極１１４に接合されている。また、燃料電池スタック１００には、各単セル１１０の燃料極１１６に面する燃料室１７６にガスを供給する燃料ガス供給マニホールド１７１と、各単セル１１０の燃料極１１６に面する燃料室１７６からガスを排出する燃料ガス排出マニホールド１７２とが形成されている。また、燃料電池スタック１００は、さらに接続部材４８を備える。接続部材４８は、インターコネクタ１９０と、インターコネクタ１９０に対して上側に隣り合うカバー部材５０（インターコネクタ１９０以外の導電性の他の部材）と、の間の空間である特定空間５８に配置され、インターコネクタ１９０とカバー部材５０とを電気的に接続している。また、本実施形態の燃料電池スタック１００では、特定空間５８は、燃料ガス供給マニホールド１７１と連通し、かつ、燃料ガス排出マニホールド１７２と連通していない。

【0061】

このように、本実施形態の燃料電池スタック１００では、インターコネクタ１９０と、インターコネクタ１９０に対して上側に隣り合うカバー部材５０（インターコネクタ１９０以外の導電性の他の部材）と、の間の特定空間５８に、インターコネクタ１９０とカバー部材５０とを電気的に接続する接続部材４８が配置されている。そのため、接続部材４８により、インターコネクタ１９０とカバー部材５０との電気的接続を確保しつつ、燃料電池スタック１００の運転時における単セル１１０の変形に対する追従性を確保することができ、その結果、単セル１１０とインターコネクタ１９０とを接合する導電性接合材１９６の剥離に起因する単セル１１０とインターコネクタ１９０との間の電気的接続の不良の発生を抑制することができる。

【0062】

また、本実施形態の燃料電池スタック１００では、接続部材４８が配置される特定空間５８が、燃料ガス供給マニホールド１７１と連通しているため、燃料ガス供給マニホールド１７１から流入するガス（燃料ガスＦＧ）によって特定空間５８が還元雰囲気に維持され、接続部材４８の酸化が抑制され、該酸化に伴う電気抵抗の増大に起因するインターコネクタ１９０とカバー部材５０との間の電気的接続の不良の発生を抑制することができる。

【0063】

また、本実施形態の燃料電池スタック１００では、接続部材４８が配置される特定空間５８が、燃料ガス排出マニホールド１７２とは連通していないため、燃料ガス供給マニホールド１７１から流入したガス（燃料ガスＦＧ）によって特定空間５８が満たされた後には、特定空間５８へのガスのさらなる流入が抑制される。そのため、発電に寄与しない特定空間５８へのガスの流通を抑制することができ、燃料電池スタック１００の効率の低下を抑制することができる。

【0064】

以上のことから、本実施形態の燃料電池スタック１００によれば、接続部材４８の存在により、単セル１１０とインターコネクタ１９０とを接合する導電性接合材１９６の剥離に起因する単セル１１０とインターコネクタ１９０との間の電気的接続の不良の発生を抑制すると共に、燃料電池スタック１００の効率の低下を抑制しつつ、特定空間５８内に配置された接続部材４８の酸化に起因するインターコネクタ１９０とカバー部材５０との間の電気的接続の不良の発生を抑制することができる。

【0065】

また、本実施形態の燃料電池スタック１００では、接続部材４８が配置される特定空間５８は、燃料電池スタック１００に含まれる複数の単セル１１０（すべての単セル１１０）に対して上側に配置されている。そのため、本実施形態の燃料電池スタック１００によれば、接続部材４８による単セル１１０の変形に対する追従性を効果的に高めることができ、インターコネクタ１９０と単セル１１０とを接合する導電性接合材１９６の剥離に起因する電気的接続の不良の発生を効果的に抑制することができる。また、本実施形態の燃料電池スタック１００によれば、燃料ガス供給マニホールド１７１から流入したガスによって特定空間５８が満たされた後の特定空間５８へのガスのさらなる流入を効果的に抑制することができ、燃料電池スタック１００の効率の低下を効果的に抑制することができる。

【0066】

また、本実施形態の燃料電池スタック１００では、接続部材４８が配置される特定空間５８は、燃料ガス供給マニホールド１７１と燃料ガス排出マニホールド１７２とのうち、流通するガス中の還元ガスの濃度が高い方である燃料ガス供給マニホールド１７１と連通している。そのため、本実施形態の燃料電池スタック１００によれば、燃料ガス供給マニホールド１７１から流入するガスによって特定空間５８がより確実に還元雰囲気に維持され、特定空間５８に配置される接続部材４８の酸化に起因するインターコネクタ１９０とカバー部材５０との間の電気的接続の不良の発生を効果的に抑制することができる。

【0067】

また、本実施形態の燃料電池スタック１００では、接続部材４８は、弾性部４９と、インターコネクタ１９０とカバー部材５０とを電気的に接続する導電性部４４とを有する。導電性部４４の一部分であるインターコネクタ対向部４６は、Ｚ軸方向においてインターコネクタ１９０と弾性部１４９との間に配置され、導電性部４４の他の一部分であるカバー部材対向部４５は、Ｚ軸方向においてカバー部材５０と弾性部４９との間に配置されている。そのため、接続部材４８の導電性部４４により、インターコネクタ１９０とカバー部材５０との電気的接続を確保しつつ、接続部材４８の弾性部４９により、燃料電池スタック１００の運転時における単セル１１０の変形に対する追従性を確保することができ、その結果、単セル１１０とインターコネクタ１９０とを接合する導電性接合材１９６の剥離に起因する単セル１１０とインターコネクタ１９０との間の電気的接続の不良の発生を効果的に抑制することができる。

【0068】

また、本実施形態の燃料電池スタック１００は、さらに、ＩＣ用セパレータ１８０とカバー用セパレータ６０とを備える。ＩＣ用セパレータ１８０には孔１８１が形成されており、ＩＣ用セパレータ１８０における孔１８１を取り囲む部分である貫通孔周囲部がインターコネクタ１９０の周縁部と接合されており、その結果、ＩＣ用セパレータ１８０は、単セル１１０の空気極１１４に面する空気室１６６を区画している。また、カバー用セパレータ６０には孔６１が形成されており、カバー用セパレータ６０における孔６１を取り囲む部分である貫通孔周囲部がカバー部材５０の周縁部と接合されており、その結果、カバー用セパレータ６０は、接続部材４８が配置される特定空間５８を区画している。また、ＩＣ用セパレータ１８０とカバー用セパレータ６０とは、貫通孔周囲部を含む内側部１８６，６６と、内側部１８６，６６より外周側に位置する外側部１８７，６７と、内側部１８６，６６と外側部１８７，６７とを連結し、かつ、内側部１８６，６６と外側部１８７，６７との両方に対してＺ軸方向（下方向）に突出している連結部１８８，６８とを有する。本実施形態の燃料電池スタック１００によれば、ＩＣ用セパレータ１８０およびカバー用セパレータ６０の連結部１８８，６８が、Ｚ軸方向に直交する方向（面方向）に容易に伸び縮みするバネのように機能するため、燃料電池スタック１００の運転時のヒートショック等によってＩＣ用セパレータ１８０およびカバー用セパレータ６０を面方向に変形させる荷重がかかっても、ＩＣ用セパレータ１８０およびカバー用セパレータ６０が連結部１８８，６８の位置でＺ軸方向に変形することにより、接続部材４８や単セル１１０等に発生する応力が緩和され、該応力に起因するインターコネクタ１９０と単セル１１０との間の電気的接続の不良やインターコネクタ１９０とカバー部材５０との間の電気的接続の不良の発生を抑制することができる。

【0069】

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。

【0070】

上記実施形態における燃料電池スタック１００の構成や燃料電池スタック１００を構成する各部分の構成は、あくまで一例であり、種々変形可能である。例えば、上記実施形態では、接続部材４８が配置される特定空間５８は、燃料ガス供給マニホールド１７１に連通し、燃料ガス排出マニホールド１７２に連通していないが、反対に、特定空間５８は、燃料ガス排出マニホールド１７２に連通し、燃料ガス供給マニホールド１７１に連通していないとしてもよい。このような構成を採用しても、燃料ガス排出マニホールド１７２から流入するガス（燃料オフガスＦＯＧ）によって特定空間５８が還元雰囲気に維持され、接続部材４８の導電性部４４の酸化が抑制され、該酸化に伴う電気抵抗の増大に起因する、導電性部４４を介したインターコネクタ１９０とカバー部材５０との間の電気的接続の不良の発生を抑制することができる。また、特定空間５８が燃料ガス供給マニホールド１７１とは連通していないため、燃料ガス排出マニホールド１７２から流入したガス（燃料オフガスＦＯＧ）によって特定空間５８が満たされた後には、特定空間５８へのガスのさらなる流入が抑制され、発電に寄与しない特定空間５８へのガスの流通を抑制することができ、燃料電池スタック１００の効率を向上させることができる。このように、特定空間５８が、燃料ガス供給マニホールド１７１と燃料ガス排出マニホールド１７２との一方と連通し、他方と連通していない構成を採用すれば、燃料電池スタック１００の効率の低下を抑制しつつ、特定空間５８内に配置された接続部材４８の導電性部４４の酸化に起因するインターコネクタ１９０とカバー部材５０との間の電気的接続の不良の発生を抑制することができる。

【0071】

また、上記実施形態では、接続部材４８が配置される特定空間５８が、最も上側に位置する発電単位１０２（特定発電単位１０２Ｘ）に含まれる上側のインターコネクタ１９０と、カバー部材５０との間の空間であるとしているが、燃料電池スタック１００における特定空間５８の位置はこれに限られない。例えば、特定空間５８が、最も下側に位置する発電単位１０２に含まれる下側のインターコネクタ１９０と、該インターコネクタ１９０の下側に位置する他の部材（インターコネクタ以外の導電性の部材）との間の空間であってもよい。このような構成を採用しても、接続部材４８が配置される特定空間５８が、燃料電池スタック１００に含まれる複数の単セル１１０（すべての単セル１１０）に対して下側に配置されることとなるため、接続部材４８の弾性部４９による単セル１１０の変形に対する追従性を効果的に高めることができ、インターコネクタ１９０と単セル１１０とを接合する導電性接合材１９６の剥離に起因する電気的接続の不良の発生を効果的に抑制することができると共に、燃料ガス供給マニホールド１７１（または燃料ガス排出マニホールド１７２）から流入したガスによって特定空間５８が満たされた後の特定空間５８へのガスのさらなる流入を効果的に抑制することができ、燃料電池スタック１００の効率の低下を効果的に抑制することができる。なお、上述した「インターコネクタ以外の導電性の他の部材」は、接続部材４８が配置される特定空間５８を規定する部材であることから、当然に接続部材４８自身ではない。また、単セル１１０は、導電性の部材ではないため、上述した「インターコネクタ以外の導電性の他の部材」には該当しない。

【0072】

また、燃料電池スタック１００における特定空間５８の位置は、燃料電池スタック１００に含まれる複数の単セル１１０（すべての単セル１１０）に対して上側または下側である必要はなく、特定空間５８の位置が、燃料電池スタック１００に含まれる複数の単セル１１０（すべての単セル１１０）のうちの一部の単セル１１０に対して上側であり、かつ、残りの一部の単セル１１０に対して下側であってもよい。また、燃料電池スタック１００における接続部材４８を配置する特定空間５８の個数は、１つに限られず、２つ以上であってもよい。

【0073】

また、上記実施形態における接続部材４８の構成は、あくまで一例であり、種々変形可能である。例えば、上記実施形態では、接続部材４８のカバー部材対向部４５とインターコネクタ対向部４６とがＺ軸方向に並んだ位置にあり、両者の間に弾性部４９が挟持された構成であるが、例えば特開２０１６－６６４１５号公報に記載されているように、カバー部材対向部４５とインターコネクタ対向部４６とがＺ軸方向に並ばず、カバー部材対向部４５とインターコネクタ１９０との間に一の弾性部４９が挟持され、インターコネクタ対向部４６とカバー部材５０との間に他の一の弾性部４９が挟持された構成を採用してもよい。このような構成であっても、導電性部４４の一部分（インターコネクタ対向部４６）がＺ軸方向においてインターコネクタ１９０と弾性部４９との間に配置され、導電性部４４の他の一部分（カバー部材対向部４５）がＺ軸方向においてカバー部材５０と弾性部４９との間に配置された構成とすることができ、接続部材４８の導電性部４４により、インターコネクタ１９０とカバー部材５０との電気的接続を確保しつつ、接続部材４８の弾性部４９により、燃料電池スタック１００の運転時における単セル１１０の変形に対する追従性を確保することができる。また、上記実施形態では、接続部材４８は弾性部４９と導電性部４４とを有しているが、接続部材４８が弾性部４９を有さず、導電性部４４から構成されていてもよい。

【0074】

また、上記実施形態では、ＩＣ用セパレータ１８０およびカバー用セパレータ６０の連結部１８８，６８が、内側部１８６，６６および外側部１８７，６７より下側に突出するように湾曲した形状となっているが、反対に上側に突出するように湾曲した形状となっていてもよい。このような構成においても、ＩＣ用セパレータ１８０およびカバー用セパレータ６０が、Ｚ軸方向における位置が内側部１８６，６６および外側部１８７，６７とは異なる連結部１８８，６８を含んでいるので、Ｚ軸方向に垂直な方向に容易に伸び縮みするばね性を有し、接続部材４８や単セル１１０等に発生する応力を緩和することができ、該応力に起因するインターコネクタ１９０と単セル１１０との間の電気的接続の不良やインターコネクタ１９０とカバー部材５０との間の電気的接続の不良の発生を抑制することができる。

【0075】

また、上記実施形態では、ＩＣ用セパレータ１８０およびカバー用セパレータ６０が、連結部１８８，６８を有しているが、ＩＣ用セパレータ１８０およびカバー用セパレータ６０が、連結部１８８，６８を有さなくてもよい。また、インターコネクタ１９０がＩＣ用セパレータ１８０により支持されている必要はなく、インターコネクタ１９０が燃料電池スタック１００の周縁部（Ｚ軸方向視で空気極側フレーム１３０や燃料極側フレーム１４０と重なる部分）まで延伸していてもよい。同様に、カバー部材５０がカバー用セパレータ６０により支持されている必要はなく、カバー部材５０が燃料電池スタック１００の周縁部まで延伸していてもよい。

【0076】

また、上記実施形態では、一対のエンドプレート１０４，１０６に孔３２，３４が形成されているが、一対のエンドプレート１０４，１０６の少なくとも一方について該孔３２，３４が形成されていなくてもよい。また、上記実施形態では、燃料電池スタック１００が一対のターミナルプレート７０，８０を備えているが、他の部材（例えば、一対のエンドプレート１０４，１０６）をターミナルプレートとしても機能させ、専用部材としてのターミナルプレート７０，８０を省略してもよい。

【0077】

また、上記実施形態では、インターコネクタ１９０は導電性の被覆層１９４を含んでいるが、インターコネクタ１９０が該被覆層１９４を含んでいなくてもよい。また、上記実施形態では、単セル１１０が中間層１１８を有しているが、単セル１１０が中間層１１８を有さないとしてもよい。また、上記実施形態において、燃料電池スタック１００に含まれる単セル１１０の個数（発電単位１０２の個数）は、あくまで一例であり、単セル１１０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。また、上記実施形態における各部材を構成する材料は、あくまで例示であり、各部材が他の材料により構成されていてもよい。

【0078】

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燃料電池スタック１００を対象としているが、本明細書に開示される技術は、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単セルを複数備える電解セルスタック１００Ａにも同様に適用可能である。以下、本明細書に開示される技術を電解セルスタック１００Ａに適用した変形例について説明する。

【0079】

図８および図９は、電解セルスタック１００Ａの断面構成（それぞれ、ＸＺ断面構成およびＹＺ断面構成）を概略的に示す説明図である。図８および図９に示すように、電解セルスタック１００Ａの構成は、概略的には上述した燃料電池スタック１００と同様の構成である。すなわち、電解セルスタック１００Ａの構成は、上述した実施形態の燃料電池スタック１００の構成において、「発電単位１０２」を「電解セル単位１０２Ａ」と読み替え、「単セル１１０」を「電解単セル１１０Ａ」と読み替え、「酸化剤ガス供給マニホールド１６１」を「空気排出マニホールド１６１Ａ」と読み替え、「酸化剤ガス排出マニホールド１６２」を「空気供給マニホールド１６２Ａ」と読み替え、「燃料ガス供給マニホールド１７１」を「水素排出マニホールド１７１Ａ」と読み替え、「燃料ガス排出マニホールド１７２」を「水蒸気供給マニホールド１７２Ａ」と読み替え、「酸化剤ガス供給連通孔１３２」を「空気排出連通孔１３２Ａ」と読み替え、「酸化剤ガス排出連通孔１３３」を「空気供給連通孔１３３Ａ」と読み替え、「燃料ガス供給連通孔１４２」を「水素排出連通孔１４２Ａ」と読み替え、「燃料ガス排出連通孔１４３」を「水蒸気供給連通孔１４３Ａ」と読み替え、「燃料ガス供給連通孔７２」を「水素排出連通孔７２Ａ」と読み替えた構成である。なお、電解セルスタック１００Ａの基本的な構成は、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。

【0080】

電解セルスタック１００Ａの運転の際には、空気極１１４がプラス（陽極）で燃料極（水素極）１１６がマイナス（陰極）となるように、一対のターミナルプレート７０，８０を介して電解セルスタック１００Ａに電圧が印加される。また、ガス通路部材２７を介して水蒸気供給マニホールド１７２Ａに原料ガスとしての水蒸気ＷＶが供給される。なお、供給される水蒸気ＷＶに、水素ガスが含まれていてもよい。水蒸気供給マニホールド１７２Ａに供給された水蒸気ＷＶは、水蒸気供給マニホールド１７２Ａから各電解セル単位１０２Ａの水蒸気供給連通孔１４３Ａを介して燃料室１７６に供給され、各電解単セル１１０Ａにおける水の電気分解反応に供される。各電解単セル１１０Ａにおける水の電気分解反応により燃料室１７６で発生した水素ガスＨＧは、余った水蒸気ＷＶと共に水素排出連通孔１４２Ａを介して水素排出マニホールド１７１Ａに排出され、水素排出マニホールド１７１Ａからガス通路部材２７を経て電解セルスタック１００Ａの外部に取り出される。

【0081】

また、電解セルスタック１００Ａの運転の際には、電解セルスタック１００Ａの温度の制御等のために、必要により空気ＡＲが電解セルスタック１００Ａの内部に供給される。この場合には、ガス通路部材２７を介して空気供給マニホールド１６２Ａに供給された空気が、空気供給マニホールド１６２Ａから各電解セル単位１０２Ａの空気供給連通孔１３３Ａを介して、空気室１６６に供給される。空気室１６６に供給された空気ＡＲは、空気極１１４で生成される酸素とともに空気排出連通孔１３２Ａを介して空気排出マニホールド１６１Ａに排出され、空気排出マニホールド１６１Ａからガス通路部材２７を経て電解セルスタック１００Ａの外部に排出される。

【0082】

本変形例における電解セルスタック１００Ａは、上記実施形態における燃料電池スタック１００と同様の構成を備えている。すなわち、本変形例の電解セルスタック１００Ａは、Ｚ軸方向に並べて配置された複数の電解単セル１１０Ａを備える。各電解単セル１１０Ａは、電解質層１１２と、電解質層１１２に対して上側に配置された空気極１１４と、電解質層１１２に対して下側に配置された燃料極１１６とを含む。電解セルスタック１００Ａは、また、複数の電解単セル１１０Ａについて設けられた複数のインターコネクタ１９０を備える。インターコネクタ１９０は、導電性接合材１９６を介して電解単セル１１０Ａの空気極１１４に接合されている。また、電解セルスタック１００Ａには、各電解単セル１１０Ａの燃料極１１６に面する燃料室１７６にガスを供給する水蒸気供給マニホールド１７２Ａと、各電解単セル１１０Ａの燃料極１１６に面する燃料室１７６からガスを排出する水素排出マニホールド１７１Ａとが形成されている。また、電解セルスタック１００Ａは、さらに接続部材４８を備える。接続部材４８は、インターコネクタ１９０と、インターコネクタ１９０に対して上側に隣り合うカバー部材５０（インターコネクタ１９０以外の導電性の他の部材）と、の間の空間である特定空間５８に配置されている。接続部材４８は、弾性部４９と、インターコネクタ１９０とカバー部材５０とを電気的に接続する導電性部４４とを有する。導電性部４４の一部分であるインターコネクタ対向部４６は、Ｚ軸方向においてインターコネクタ１９０と弾性部１４９との間に配置され、導電性部４４の他の一部分であるカバー部材対向部４５は、Ｚ軸方向においてカバー部材５０と弾性部４９との間に配置されている。また、本実施形態の電解セルスタック１００Ａでは、特定空間５８は、水素排出マニホールド１７１Ａと連通し、かつ、水蒸気供給マニホールド１７２Ａと連通していない（図９参照）。

【0083】

このように、本変形例の電解セルスタック１００Ａでは、インターコネクタ１９０と、インターコネクタ１９０に対して上側に隣り合うカバー部材５０（インターコネクタ１９０以外の導電性の他の部材）と、の間の特定空間５８に、接続部材４８が配置されており、接続部材４８は、弾性部４９と、インターコネクタ１９０とカバー部材５０とを電気的に接続する導電性部４４とを有する。そして、導電性部４４の一部分（インターコネクタ対向部４６）は、Ｚ軸方向においてインターコネクタ１９０と弾性部４９との間に配置され、導電性部４４の他の一部分（カバー部材対向部４５）は、Ｚ軸方向においてカバー部材５０と弾性部４９との間に配置されている。そのため、接続部材４８の導電性部４４により、インターコネクタ１９０とカバー部材５０との電気的接続を確保しつつ、接続部材４８の弾性部４９により、電解セルスタック１００Ａの運転時における電解単セル１１０Ａの変形に対する追従性を確保することができ、その結果、電解単セル１１０Ａとインターコネクタ１９０とを接合する導電性接合材１９６の剥離に起因する電解単セル１１０Ａとインターコネクタ１９０との間の電気的接続の不良の発生を抑制することができる。

【0084】

また、本変形例の電解セルスタック１００Ａでは、接続部材４８が配置される特定空間５８が、水素排出マニホールド１７１Ａと連通しているため、水素排出マニホールド１７１Ａから流入するガス（水素ガスＨＧ等）によって特定空間５８が還元雰囲気に維持され、接続部材４８の導電性部４４の酸化が抑制され、該酸化に伴う電気抵抗の増大に起因する、導電性部４４を介したインターコネクタ１９０とカバー部材５０との間の電気的接続の不良の発生を抑制することができる。

【0085】

また、本変形例の電解セルスタック１００Ａでは、接続部材４８が配置される特定空間５８が、水蒸気供給マニホールド１７２Ａとは連通していないため、水素排出マニホールド１７１Ａから流入したガス（水素ガスＨＧ等）によって特定空間５８が満たされた後には、特定空間５８へのガスのさらなる流入が抑制される。そのため、電気分解に寄与しない特定空間５８へのガスの流通を抑制することができ、電解セルスタック１００Ａの効率を向上させることができる。

【0086】

以上のことから、本変形例の電解セルスタック１００Ａによれば、接続部材４８の存在により、電解単セル１１０Ａとインターコネクタ１９０とを接合する導電性接合材１９６の剥離に起因する電解単セル１１０Ａとインターコネクタ１９０との間の電気的接続の不良の発生を抑制すると共に、電解セルスタック１００Ａの効率の低下を抑制しつつ、特定空間５８内に配置された接続部材４８の導電性部４４の酸化に起因するインターコネクタ１９０とカバー部材５０との間の電気的接続の不良の発生を抑制することができる。

【0087】

また、本変形例の電解セルスタック１００Ａでは、接続部材４８が配置される特定空間５８は、水素排出マニホールド１７１Ａと水蒸気供給マニホールド１７２Ａとのうち、流通するガス中の還元ガスの濃度が高い方である水素排出マニホールド１７１Ａと連通している。そのため、本変形例の電解セルスタック１００Ａによれば、水素排出マニホールド１７１Ａから流入するガスによって特定空間５８がより確実に還元雰囲気に維持され、特定空間５８に配置される接続部材４８の導電性部４４の酸化に起因するインターコネクタ１９０とカバー部材５０との間の電気的接続の不良の発生を効果的に抑制することができる。

【0088】

なお、本変形例の電解セルスタック１００Ａにおいて、本実施形態の燃料電池スタック１００に対する上記変形例と同様の変形を行うことができる。

【0089】

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、本明細書に開示される技術は、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（または電解セル）にも適用可能である。

【符号の説明】

【0090】

２２：ボルト ２４：ナット ２６：絶縁シート ２７：ガス通路部材 ２８：本体部 ２９：分岐部 ３２，３４：孔 ４４：導電性部 ４５：カバー部材対向部 ４６：インターコネクタ対向部 ４７：連接部 ４８：接続部材 ４９：弾性部 ５０：カバー部材 ５８：特定空間 ６０：カバー用セパレータ ６１：孔 ６６：内側部 ６７：外側部 ６８：連結部 ７０：上側ターミナルプレート ７１：孔 ７２：燃料ガス供給連通孔 ７２Ａ：水素排出連通孔 ７８：突出部 ８０：下側ターミナルプレート ８８：突出部 ９２：絶縁シート １００：燃料電池スタック １００Ａ：電解セルスタック １０２：発電単位 １０２Ａ：電解セル単位 １０３：発電ブロック １０４：上側エンドプレート １０６：下側エンドプレート １０８：連通孔 １１０：単セル １１０Ａ：電解単セル １１２：電解質層 １１４：空気極 １１６：燃料極 １１８：中間層 １２０：単セル用セパレータ １２１：孔 １２４：接合部 １２５：ガラスシール部 １２６：内側部 １２７：外側部 １２８：連結部 １３０：空気極側フレーム １３１：孔 １３２：酸化剤ガス供給連通孔 １３２Ａ：空気排出連通孔 １３３：酸化剤ガス排出連通孔 １３３Ａ：空気供給連通孔 １３４：空気極側集電部 １４０：燃料極側フレーム １４１：孔 １４２：燃料ガス供給連通孔 １４２Ａ：水素排出連通孔 １４３：燃料ガス排出連通孔 １４３Ａ：水蒸気供給連通孔 １４４：導電性部 １４５：電極対向部 １４６：インターコネクタ対向部 １４７：連接部 １４８：燃料極側集電部材 １４９：弾性部 １５０：平板部 １６１：酸化剤ガス供給マニホールド １６１Ａ：空気排出マニホールド １６２：酸化剤ガス排出マニホールド １６２Ａ：空気供給マニホールド １６６：空気室 １７１：燃料ガス供給マニホールド １７１Ａ：水素排出マニホールド １７２：燃料ガス排出マニホールド １７２Ａ：水蒸気供給マニホールド １７６：燃料室 １８０：ＩＣ用セパレータ １８１：孔 １８６：内側部 １８７：外側部 １８８：連結部 １９０：インターコネクタ １９４：被覆層 １９６：導電性接合材 ＡＲ：空気 ＦＧ：燃料ガス ＦＯＧ：燃料オフガス ＨＧ：水素ガス ＯＧ：酸化剤ガス ＯＯＧ：酸化剤オフガス ＯＰ：穴 ＳＬ：切り込み ＷＶ：水蒸気

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】