特許 7479338 インターコネクタ－電気化学反応単セル複合体、および、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】2024-04-25

(45)【発行日】2024-05-08

(54)【発明の名称】インターコネクタ－電気化学反応単セル複合体、および、電気化学反応セルスタック

(51)【国際特許分類】

   H01M 8/0202 20160101AFI20240426BHJP

   H01M 8/02 20160101ALI20240426BHJP

   H01M 8/12 20160101ALN20240426BHJP

【ＦＩ】

H01M8/0202

H01M8/02

H01M8/12 101

H01M8/12 102A

【請求項の数】 5

(21)【出願番号】P 2021174686

(22)【出願日】2021-10-26

(65)【公開番号】P2023064416

(43)【公開日】2023-05-11

【審査請求日】2023-02-28

(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】弁理士法人アルファ国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】大村 肇

(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２０２０－０２４９０６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２１－０１２７９７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１３－０５５０４２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１４－０２６８４３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２１－０２２４７１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｍ ８／０２０２

Ｈ０１Ｍ ８／０２

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、を含む電気化学反応単セルと、
前記電気化学反応単セルの前記空気極側または前記燃料極側に配置されたインターコネクタと、
前記電気化学反応単セルと前記インターコネクタとの間に配置されたスペーサーと、
前記電気化学反応単セルと前記インターコネクタとを電気的に接続する導電部材と、を備えるインターコネクタ－電気化学反応単セル複合体において、
前記導電部材は、
前記電気化学反応単セルと前記スペーサーとの間に保持される保持部分と、
前記保持部分に隣接するとともに前記第１の方向視で前記スペーサーから、前記第１の方向に直交する第２の方向にはみ出すはみ出し部分であって、前記インターコネクタとの導電経路を形成する導通面を有する、はみ出し部分と、を有し、
前記はみ出し部分の少なくとも一部は、前記スペーサーから離間しており、かつ、
前記第１の方向と前記第２の方向との両方に直交する第３の方向視で、
前記導電部材の前記はみ出し部分において、前記はみ出し部分と前記保持部分との境界位置のうち前記スペーサー側の端と、前記導通面のうち前記スペーサー側の端と、の間に位置する表面の全体が、前記はみ出し部分と前記保持部分との境界位置のうち前記スペーサー側の端と、前記導通面のうち前記スペーサー側の端と、を結ぶ第１の仮想直線に対して前記インターコネクタ側に位置していることを特徴とする、インターコネクタ－電気化学反応単セル複合体。

【請求項2】

請求項１に記載のインターコネクタ－電気化学反応単セル複合体において、
前記はみ出し部分は、少なくとも前記スペーサーのうち、前記インターコネクタ側の端部から離間しており、
前記第３の方向視で、前記導電部材の前記はみ出し部分のうち、前記スペーサーから離間している部分における前記境界位置側の端部と前記第１の方向に沿った第２の仮想直線とがなす第１の角度は、前記はみ出し部分のうち、前記導通面よりも前記スペーサー側に位置して前記スペーサーから離間している部分における前記導通面側の端部と前記第２の方向に沿った第３の仮想直線とがなす第２の角度よりも小さいことを特徴とする、インターコネクタ－電気化学反応単セル複合体。

【請求項3】

請求項１または請求項２に記載のインターコネクタ－電気化学反応単セル複合体において、
前記第３の方向視で、前記導電部材の前記はみ出し部分は、前記インターコネクタ側に山なりになるように折れ曲がった形状であることを特徴とする、インターコネクタ－電気化学反応単セル複合体。

【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インターコネクタ－電気化学反応単セル複合体において、
前記導電部材の前記はみ出し部分の前記第２の方向の長さは、前記第１の方向の長さよりも長いことを特徴とする、インターコネクタ－電気化学反応単セル複合体。

【請求項5】

前記第１の方向に並べて配列された複数のインターコネクタ－電気化学反応単セル複合体を備える電気化学反応セルスタックにおいて、
前記複数のインターコネクタ－電気化学反応単セル複合体の少なくとも１つは、請求項１から請求項４までのいずれか一項に記載のインターコネクタ－電気化学反応単セル複合体であ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】

本明細書に開示される技術は、インターコネクタ－電気化学反応単セル複合体に関する。

【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、燃料電池発電単位（以下、「発電単位」という。）が所定の方向（以下、「第１の方向」という。）に複数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。発電単位は、燃料電池単セル（以下、単に「単セル」という。）を備える。単セルは、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】

発電単位は、また、単セルに対して第１の方向の側に配置されたインターコネクタと、燃料極側集電体と、スペーサーとを備える。燃料極側集電体は、インターコネクタの表面に接触するインターコネクタ接触部と、燃料極に接触する電極接触部と、インターコネクタ接触部と電極接触部とをつなぐ連接部とを備え、燃料極とインターコネクタとを電気的に接続する。スペーサーは、燃料極側集電体のインターコネクタ接触部と電極接触部との間に配置される。燃料極側集電体のインターコネクタ接触部と電極接触部との間にスペーサーが配置されることにより、燃料極側集電体が温度サイクルや反応ガス圧力変動による発電単位の変形に追随し、燃料極側集電体を介した燃料極とインターコネクタとの電気的接続が良好に維持される。

【0004】

また、燃料極側集電体は、はみ出し部分を有している。このはみ出し部分は、電極接触部のうち、連接部とは反対側に隣接するとともに第１の方向視でスペーサーからはみ出した部分である。はみ出し部分の先端部がインターコネクタに電気的に接続されることにより、はみ出し部分は、インターコネクタとの導通経路を形成している。はみ出し部分は、スペーサーの側面全体に接触しつつ、インターコネクタまで延びている（下記特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】特開２０２１－２２４７１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

上述した従来の燃料電池スタックでは、燃料極側集電体のはみ出し部分が、スペーサーの側面全体に接触しつつ、インターコネクタまで延びている。そのため、例えば、はみ出し部分とスペーサーとの位置ずれ等に起因して燃料極側集電体が損傷するおそれがある。この問題を回避するために、はみ出し部分をスペーサーから離間するように配置する構成が考えられる。しかし、はみ出し部分をスペーサーから離間する構成では、はみ出し部分が配置される位置によっては、はみ出し部分と単セルとの間のガス流路が狭くなるため、ガスが単セルに十分に供給されず、ひいては燃料電池スタックの発電性能が低下するおそれがある。

【0007】

なお、このような課題は、上記インターコネクタ接触部と電極接触部と連接部とを備える燃料極側集電体に限らず、空気極側または燃料極側に配置されたインターコネクタと単セルとを電気的に接続するとともに、はみ出し部分を有する導電部材を備える燃料電池スタックにおいて共通の課題である。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にも共通の問題である。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。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、発電単位と電解セル単位とをまとめて電気化学反応単位と呼び、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。

【0008】

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】

【0009】

本明細書に開示される技術は、以下の形態として実現することが可能である。

【0010】

（１）本明細書に開示されるインターコネクタ－電気化学反応単セル複合体は、電解質層と、前記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、を含む電気化学反応単セルと、前記電気化学反応単セルの前記空気極側または前記燃料極側に配置されたインターコネクタと、前記電気化学反応単セルと前記インターコネクタとの間に配置されたスペーサーと、前記電気化学反応単セルと前記インターコネクタとを電気的に接続する導電部材と、を備えるインターコネクタ－電気化学反応単セル複合体において、前記導電部材は、前記電気化学反応単セルと前記スペーサーとの間に保持される保持部分と、前記保持部分に隣接するとともに前記第１の方向視で前記スペーサーから、前記第１の方向に直交する第２の方向にはみ出すはみ出し部分であって、前記インターコネクタとの導電経路を形成する導通面を有する、はみ出し部分と、を有し、前記はみ出し部分の少なくとも一部は、前記スペーサーから離間しており、かつ、前記第１の方向と前記第２の方向との両方に直交する第３の方向視で、前記導電部材の前記はみ出し部分は、前記はみ出し部分と前記保持部分との境界位置と、前記導通面とを結ぶ第１の仮想直線に対して前記インターコネクタ側に位置している。

【0011】

本インターコネクタ－電気化学反応単セル複合体では、導電部材が有するはみ出し部分の少なくとも一部は、スペーサーから離間している。そのため、はみ出し部分とスペーサーとの間に隙間がない構成に比べて、例えばはみ出し部分とスペーサーとの位置ずれ等に起因して導電部材が損傷することを抑制することができる。また、例えば、はみ出し部分とスペーサーとの間に隙間がある構成において、はみ出し部分が電気化学反応単セル（以下、「単セル」という）側に位置する場合、はみ出し部分と単セルとの間のガス流路が狭いため、ガスが単セルに十分に供給されないおそれがある。これに対して、本インターコネクタ－電気化学反応単セル複合体では、第１の方向と第２の方向との両方に直交する第３の方向視で、はみ出し部分は、第１の仮想直線（はみ出し部分と保持部分との境界位置と、はみ出し部分の導通面とを結ぶ直線）に対してインターコネクタ側に位置する。そのため、導電部材のはみ出し部分の存在に起因して単セルへのガスの供給不足が発生することを抑制することができる。すなわち、本インターコネクタ－電気化学反応単セル複合体によれば、導電部材の損傷を抑制しつつ、単セルへのガスの供給不足の発生を抑制することができる。

【0012】

（２）上記インターコネクタ－電気化学反応単セル複合体において、前記はみ出し部分は、少なくとも前記スペーサーのうち、前記インターコネクタ側の端部から離間しており、前記第３の方向視で、前記導電部材の前記はみ出し部分のうち、前記スペーサーから離間している部分における前記境界位置側の端部と前記第１の方向に沿った第２の仮想直線とがなす第１の角度は、前記はみ出し部分のうち、前記導通面よりも前記スペーサー側に位置して前記スペーサーから離間している部分における前記導通面側の端部と前記第２の方向に沿った第３の仮想直線とがなす第２の角度よりも小さい構成としてもよい。本インターコネクタ－電気化学反応単セル複合体によれば、例えば第１の角度が第２の角度より大きい構成に比べて、導電部材のはみ出し部分が単セル側に移動することを抑制することができる。

【0013】

（３）上記インターコネクタ－電気化学反応単セル複合体において、前記第３の方向視で、前記導電部材の前記はみ出し部分は、前記インターコネクタ側に山なりになるように折れ曲がった形状である構成としてもよい。本インターコネクタ－電気化学反応単セル複合体によれば、例えばはみ出し部分がインターコネクタ側に山なりになるように折れ曲がっていない構成に比べて、導電部材のはみ出し部分が単セル側に移動することを、より効果的に抑制することができる。

【0014】

（４）上記インターコネクタ－電気化学反応単セル複合体において、前記導電部材の前記はみ出し部分の前記第２の方向の長さは、前記第１の方向の長さよりも長い構成としてもよい。本インターコネクタ－電気化学反応単セル複合体によれば、例えばはみ出し部分の第２の方向の長さが第１の方向の長さよりも短い構成に比べて、はみ出し部分が全体的にインターコネクタ側に寝るような姿勢になるため、導電部材のはみ出し部分が単セル側に移動することを、より効果的に抑制することができる。

【0015】

（５）前記第１の方向に並べて配列された複数のインターコネクタ－電気化学反応単セル複合体を備える電気化学反応セルスタックにおいて、前記複数のインターコネクタ－電気化学反応単セル複合体の少なくとも１つは、上記（１）から（４）までのいずれか一つのインターコネクタ－電気化学反応単セル複合体であ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、導電部材の損傷を抑制しつつ、単セルへのガスの供給不足の発生を抑制することができる。

【0016】

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）、電気化学反応セルスタックを備える電気化学反応システム（燃料電池システムまたは電解セルシステム）、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】

【0017】

【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】単セル１１０の一部分（図４のＸ１部）のＸＺ断面構成を拡大して示す説明図である。

【図7】単セル１１０の一部分（図５のＸ２部）のＹＺ断面構成を拡大して示す説明図である。

【図8】実施形態の変形例における単セル１１０の一部分（図４のＸ１部）のＸＺ断面構成を拡大して示す説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0018】

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」といい、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。なお、上下方向（Ｚ軸方向）は、特許請求の範囲における第１の方向の一例である。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セルスタックの一例である。

【0019】

燃料電池スタック１００は、複数の（本実施形態では７つの）発電単位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。

【0020】

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、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。

【0021】

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。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、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る。

【0022】

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が挿入された連通孔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が挿入された連通孔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。

【0023】

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が挿入された連通孔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が挿入された連通孔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。

【0024】

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。

【0025】

（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。

【0026】

（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。

【0027】

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、スペーサー１４９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。単セル１１０は、特許請求の範囲における電気化学反応単セルの一例である。

【0028】

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）。

【0029】

単セル１１０は、電解質層１１２と、電解質層１１２を挟んで上下方向（発電単位１０２が並ぶ配列方向）に互いに対向する空気極（カソード)１１４および燃料極（アノード）１１６とを備える。すなわち、空気極１１４および燃料極１１６は、電解質層１１２を挟んで上下方向に互いに対向している。なお、本実施形態の単セル１１０は、燃料極１１６で電解質層１１２および空気極１１４を支持する燃料極支持形の単セルである。

【0030】

電解質層１１２は、上下方向視で略矩形の平板形状部材であり、緻密な（気孔率が低い）層である。ここでいう上下方向視は、「上下方向に平行な方向から見たとき」を意味する（以下における「上下方向視」も同様）。電解質層１１２は、例えば、ＹＳＺ（イットリア安定化ジルコニア）、ＳｃＳＺ（スカンジア安定化ジルコニア）、ＳＤＣ（サマリウムドープセリア）、ＧＤＣ（ガドリニウムドープセリア）、ペロブスカイト型酸化物等の固体酸化物により形成されている。空気極１１４は、上下方向視で電解質層１１２より小さい略矩形の平板形状部材であり、多孔質な（電解質層１１２より気孔率が高い）層である。空気極１１４は、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）、ＬＳＭ（ランタンストロンチウムマンガン酸化物）、ＬＮＦ（ランタンニッケル鉄酸化物））により形成されている。燃料極１１６は、上下方向視で電解質層１１２と略同一の大きさの略矩形の平板形状部材であり、多孔質な（電解質層１１２より気孔率が高い）層である。燃料極１１６の厚さは、例えば２００μｍ～１０００μｍである。燃料極１１６における燃料極側集電体１４４の付近の部分の平均気孔率は、例えば２５～６０ｖｏｌ％であり、当該部分の平均気孔径は、例えば０．５μｍ～４μｍである。このような構成である本実施形態の単セル１１０（発電単位１０２）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。

【0031】

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ろう材（例えばＡｇろう）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。

【0032】

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。

【0033】

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。

【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、本実施形態では、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。すなわち、該一体の部材の内の、上下方向（Ｚ軸方向）に直交する平板形の部分がインターコネクタ１５０として機能し、該平板形の部分から空気極１１４に向けて突出するように形成された複数の凸部である集電体要素が空気極側集電体１３４として機能する。また、空気極側集電体１３４とインターコネクタ１５０との一体部材は、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】

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、インターコネクタ接触部１４６と、電極接触部１４５と、電極接触部１４５のＸ軸正方向側とインターコネクタ接触部１４６のＸ軸正方向側とをつなぐ連接部１４７と、後述のはみ出し部分１４８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。電極接触部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いる。インターコネクタ接触部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。すなわち、インターコネクタ接触部１４６は、発電単位１０２に備えられた一対のインターコネクタ１５０の内、単セル１１０に対して下方（上下方向の一方）の側に配置されているインターコネクタ１５０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接触部１４６は、下側のエンドプレート１０６に接触している。

【0036】

本実施形態では、燃料極側集電体１４４は、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る金属箔（例えば、厚さが１０～８００μｍ）により形成されている。燃料極側集電体１４４は、略矩形の金属箔に切り込みを入れ、複数の矩形部分を曲げ起こすように加工することにより製造される。

【0037】

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、本実施形態では、燃料極側集電体１４４のインターコネクタ接触部１４６と電極接触部１４５と連接部１４７とはみ出し部分１４８とは一体の部材により構成されている。

【0038】

電極接触部１４５とインターコネクタ接触部１４６との間には、例えばマイカ等の非導電部材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。なお、スペーサー１４９の板厚は、例えば０．５～３ｍｍである。

【0039】

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。

【0040】

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に含まれる酸素と燃料ガスＦＧに含まれる水素と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。

【0041】

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。

【0042】

Ａ－３．燃料極側集電体１４４の詳細構成：
燃料極側集電体１４４は、はみ出し部分１４８（第１のはみ出し部分１４８Ａ、第２のはみ出し部分１４８Ｂ）を備えている。図４に示すように、第１のはみ出し部分１４８Ａは、電極接触部１４５に隣接するとともに上下方向視でスペーサー１４９から、上下方向に直交する方向（図４ではＸ軸負方向）にはみ出すように延びている。図５に示すように、第２のはみ出し部分１４８Ｂは、電極接触部１４５に隣接するとともに上下方向視でスペーサー１４９から、上下方向に直交する方向（図５ではＹ軸方向）にはみ出すように延びている。なお、燃料極側集電体１４４は、特許請求の範囲における導電部材の一例であり、電極接触部１４５は、特許請求の範囲における保持部分の一例である。発電単位１０２に備えられた一対のインターコネクタ１５０の内、下側のインターコネクタ１５０は、特許請求の範囲における燃料極側に配置されたインターコネクタの一例である。次に、第１のはみ出し部分１４８Ａと第２のはみ出し部分１４８Ｂとについて、それぞれ説明する。

【0043】

Ａ－３－１．燃料極側集電体１４４の第１のはみ出し部分１４８Ａ：
図６は、単セル１１０の一部分（図４のＸ１部）のＸＺ断面構成を拡大して示す説明図である。図４および図６に示すように、第１のはみ出し部分１４８Ａは、電極接触部１４５のうち、連接部１４７に接続する側とは反対側（Ｘ軸負方向側）に接続されている。本実施形態では、第１のはみ出し部分１４８Ａは、スペーサー１４９の長手方向（Ｙ軸方向）に沿って延びている。なお、第１のはみ出し部分１４８Ａについて、Ｘ軸負方向が、特許請求の範囲における第２の方向の一例であり、スペーサー１４９の長手方向（Ｙ軸方向）は、特許請求の範囲における第３の方向の一例である。

【0044】

第１のはみ出し部分１４８Ａは、下側のインターコネクタ１５０との導電経路を形成する導通面２００を有している。具体的には、第１のはみ出し部分１４８Ａの先端部は、下側のインターコネクタ１５０にスポット溶接により接合されている。より詳細には、第１のはみ出し部分１４８Ａの先端部の下面は、下側のインターコネクタ１５０にスポット溶接により接合されている。そのため、図６に示すように、第１のはみ出し部分１４８Ａの先端部の下面には、当該下面と下側のインターコネクタ１５０とを接合する溶接痕１５１が形成されている。この第１のはみ出し部分１４８Ａの先端部の下面が、上記導通面２００である。溶接痕１５１の表面が導通面２００の一部を構成している。

【0045】

第１のはみ出し部分１４８Ａの少なくとも一部は、スペーサー１４９から離間している。具体的には、図６に示すように、第１のはみ出し部分１４８Ａの全体が、スペーサー１４９の側面Ｔから離間している。スペーサー１４９の側面Ｔは、スペーサー１４９のうち、第１のはみ出し部分１４８Ａ側の面である。これにより、第１のはみ出し部分１４８Ａとスペーサー１４９の側面Ｔとの間にインターコネクタ側空間Ｓ１が形成されている。

【0046】

スペーサー１４９の長手方向（Ｙ軸方向）視で、第１のはみ出し部分１４８Ａは、第１の仮想直線Ｌ１に対して下側のインターコネクタ１５０側に位置している。第１の仮想直線Ｌ１は、第１のはみ出し部分１４８Ａと電極接触部１４５との境界位置Ｐ（詳細には、境界位置Ｐのうち、スペーサー１４９側の端）と、導通面２００（詳細には、導通面２００のうち、スペーサー１４９側の端Ｑ）とを結ぶ直線である。本実施形態では、第１のはみ出し部分１４８Ａは、全体として、上記第１の仮想直線Ｌ１に対して下側のインターコネクタ１５０側に湾曲した形状になっている。

【0047】

スペーサー１４９の長手方向（Ｙ軸方向）視で、第１のはみ出し部分１４８Ａは、セル側端部２０１と、インターコネクタ側端部２０２と、を有している。セル側端部２０１は、上記境界位置Ｐから、上記第１の仮想直線Ｌ１に対して下側のインターコネクタ１５０側に向かって延びている。インターコネクタ側端部２０２は、上記導通面２００から、スペーサー１４９側に向かって延びている。セル側端部２０１と、上下方向（Ｚ軸方向）に沿った第２の仮想直線Ｌ２とがなす第１の角度θ１は、インターコネクタ側端部２０２と、第１のはみ出し部分１４８Ａのはみ出し方向（Ｘ軸負方向）に沿った第３の仮想直線Ｌ３とがなす第２の角度θ２よりも小さい。なお、第１のはみ出し部分１４８Ａは、特許請求の範囲におけるスペーサーから離間している部分の一例であり、セル側端部２０１は、特許請求の範囲における境界位置側の端部の一例であり、インターコネクタ側端部２０２は、導通面側の端部の一例である。

【0048】

第１のはみ出し部分１４８Ａのはみ出し方向（Ｘ軸負方向）の長さＤ２は、第１のはみ出し部分１４８Ａの上下方向（Ｚ軸負方向）の長さＤ１よりも長い。

【0049】

Ａ－３－２．燃料極側集電体１４４の第２のはみ出し部分１４８Ｂ：
図７は、単セル１１０の一部分（図５のＸ２部）のＸＺ断面構成を拡大して示す説明図である。図５および図７に示すように、第２のはみ出し部分１４８Ｂは、電極接触部１４５のうち、連接部１４７に沿った方向の両側（Ｙ軸負方向側）にそれぞれ接続されている。換言すれば、第２のはみ出し部分１４８Ｂは、電極接触部１４５のうち、燃料ガスＦＧの流れの上流側と下流側にそれぞれ接続されている。本実施形態では、各第２のはみ出し部分１４８Ｂは、スペーサー１４９の短手方向（Ｘ軸方向）に沿って延びている。なお、第２のはみ出し部分１４８Ｂについて、Ｙ軸負方向が、特許請求の範囲における第２の方向の一例であり、スペーサー１４９の短手方向（Ｘ軸方向）は、特許請求の範囲における第３の方向の一例である。

【0050】

本実施形態では、図７に示すように、スペーサー１４９の短手方向（Ｘ軸方向）における第２のはみ出し部分１４８Ｂの形状は、スペーサー１４９の長手方向（Ｙ軸方向）における第１のはみ出し部分１４８Ａの形状（図６参照）と同一である。このため、第２のはみ出し部分１４８Ｂについての詳細な説明は割愛する。

【0051】

Ａ－４．本実施形態の効果：
以上説明したように、本実施形態における燃料電池スタック１００では、燃料極側集電体１４４が有するはみ出し部分１４８（１４８Ａ，１４８Ｂ）の少なくとも一部は、スペーサー１４９から離間している。そのため、はみ出し部分１４８とスペーサー１４９との間に隙間がない構成に比べて、例えばはみ出し部分１４８とスペーサー１４９との熱膨張差に起因する位置ずれ等に起因して燃料極側集電体１４４が損傷することを抑制することができる。

【0052】

また、燃料電池スタック１００の使用中において、熱膨張したはみ出し部分１４８が単セル１１０側に変位して燃料ガスＦＧのガス流路が狭くなることに起因して、燃料電池スタック１００（単セル１１０）の性能が経時的に低下（劣化）することを抑制することができる。

【0053】

さらに、燃料極側集電体１４４の熱膨張率がスペーサー１４９の熱膨張率よりも高い場合、はみ出し部分１４８とスペーサー１４９との熱膨張差に起因して、はみ出し部分１４８がさらに下側のインターコネクタ１５０側に変位することにより、燃料ガスＦＧのガス流路が広くなる。燃料室１７６内が高温になることで燃料ガスＦＧの粘性が高まり、燃料ガスＦＧが流れにくくなるが、本実施形態では、このように燃料ガスＦＧのガス流路が広くなるため、高温による燃料ガスＦＧの粘性が高くなることに起因して燃料電池スタック１００（単セル１１０）の性能が低下することを抑制することができる。

【0054】

例えば、第１のはみ出し部分１４８Ａとスペーサー１４９との間に隙間がある構成において、第１のはみ出し部分１４８Ａが、第１の仮想直線Ｌ１に対して単セル１１０側に位置する場合、第１のはみ出し部分１４８Ａと単セル１１０との間のガス流路が狭いため、燃料ガスＦＧが単セル１１０に十分に供給されないおそれがある。これに対して、本実施形態では、第１のはみ出し部分１４８Ａは、第１の仮想直線Ｌ１に対して下側のインターコネクタ１５０側に位置する。そのため、第１のはみ出し部分１４８Ａの存在に起因して単セル１１０への燃料ガスＦＧの供給不足が発生することを抑制することができる。すなわち、本実施形態によれば、燃料極側集電体１４４の損傷を抑制しつつ、単セル１１０への燃料ガスＦＧの供給不足の発生を抑制することができる。

【0055】

本実施形態では、セル側端部２０１と、上下方向（Ｚ軸方向）に沿った第２の仮想直線Ｌ２とがなす第１の角度θ１は、インターコネクタ側端部２０２と、第１のはみ出し部分１４８Ａのはみ出し方向（Ｘ軸負方向）に沿った第３の仮想直線Ｌ３とがなす第２の角度θ２よりも小さい。これにより、本実施形態によれば、例えば第１の角度θ１が第２の角度θ２より大きい構成に比べて、第１のはみ出し部分１４８Ａが単セル１１０側に移動し難いため、第１のはみ出し部分１４８Ａが単セル１１０側に移動して燃料ガスＦＧのガス流路が狭くなることを抑制することができる。

【0056】

本実施形態では、第１のはみ出し部分１４８Ａのはみ出し方向（Ｘ軸負方向）の長さＤ２は、第１のはみ出し部分１４８Ａの上下方向（Ｚ軸負方向）の長さＤ１よりも長い。本実施形態によれば、例えば第１のはみ出し部分１４８Ａの長さＤ２が、第１のはみ出し部分１４８Ａの長さＤ１も短い構成に比べて、第１のはみ出し部分１４８Ａが全体的に下側のインターコネクタ１５０側に寝るような姿勢になるため、第１のはみ出し部分１４８Ａが単セル１１０側に移動することを、より効果的に抑制することができる。なお、第２のはみ出し部分１４８Ｂについても、第１のはみ出し部分１４８Ａと同様の効果を奏する。

【0057】

Ａ－５．本実施形態の変形例：
図８は、実施形態の変形例における単セル１１０の一部分（図４のＸ１部）のＸＺ断面構成を拡大して示す説明図である。図８に示すように、本変形例では、スペーサー１４９の長手方向（Ｙ軸方向）視で、燃料極側集電体１４４の第３のはみ出し部分１４８Ｃは、下側のインターコネクタ１５０側に山なりになるように折れ曲がった形状である。

【0058】

具体的には、第３のはみ出し部分１４８Ｃは、セル側端部２０１Ｃと、インターコネクタ側端部２０２Ｃと、を有している。セル側端部２０１Ｃは、上記境界位置Ｐから、上記第１の仮想直線Ｌ１に対して下側のインターコネクタ１５０側に向かって直線状に延びている。インターコネクタ側端部２０２Ｃは、上記導通面２００から、スペーサー１４９側に向かって直線状に延びている。セル側端部２０１Ｃとインターコネクタ側端部２０２Ｃとの先端同士が所定の角度で接続されている。セル側端部２０１Ｃと、上下方向（Ｚ軸方向）に沿った第２の仮想直線Ｌ２とがなす第１の角度θ１は、インターコネクタ側端部２０２と、第１のはみ出し部分１４８Ａのはみ出し方向（Ｘ軸負方向）に沿った第３の仮想直線Ｌ３とがなす第２の角度θ２よりも小さい。

【0059】

本変形例によれば、例えば第３のはみ出し部分１４８Ｃが下側のインターコネクタ１５０側に山なりになるように折れ曲がっていない構成（例えば第１実施形態）に比べて、第３のはみ出し部分１４８Ｃが単セル１１０側に移動することを、より効果的に抑制することができる。

【0060】

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。

【0061】

上記実施形態（または変形例、以下同様）において、電極接触部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合材を介して接触している構成であってもよい。また、上記実施形態において、インターコネクタ接触部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合材を介して接触している構成であってもよい。

【0062】

また、上記実施形態では、燃料極側集電体１４４のインターコネクタ接触部１４６と電極接触部１４５と連接部１４７とはみ出し部分１４８とは一体の部材により構成されているが、インターコネクタ接触部１４６と電極接触部１４５と連接部１４７との何れかまたはすべてが別体の部材により構成されていてもよい。また、燃料極側集電体１４４は、インターコネクタ接触部１４６と連接部１４７との少なくとも一方を備えない構成でもよい。

【0063】

また、上記実施形態では、燃料電池スタック１００に含まれるすべての燃料極側集電体１４４について、はみ出し部分１４８を備える構成であるが、燃料電池スタック１００に含まれる少なくとも案１つの燃料極側集電体１４４が、はみ出し部分１４８を備える構成であれば、燃料極側集電体１４４の損傷を抑制しつつ、単セル１１０へのガスの供給不足の発生を抑制することができる。

【0064】

上記実施形態において、第１のはみ出し部分１４８Ａが、スペーサー１４９の側面Ｔの一部だけに接触している構成でもよい。このような構成でも、第１のはみ出し部分１４８Ａがスペーサー１４９の側面Ｔの全面に接触している構成に比べて、燃料極側集電体１４４の損傷を抑制することができる。また、上記実施形態において、第１の角度θ１は、第２の角度θ２と同じでもよいし、第２の角度θ２よりも大きくてもよい。また、第１のはみ出し部分１４８Ａの長さＤ２は、第１のはみ出し部分１４８Ａの長さＤ１と同じでもよいし、長さＤ１よりも短くてもよい。

【0065】

上記実施形態では、燃料極側集電体１４４は、燃料極側集電体１４４の連接部１４７とスペーサー１４９との間に空間が形成されるように構成であるが、燃料極側集電体１４４の連接部１４７とスペーサー１４９との間に空間が形成されないように燃料極側集電体１４４の連接部１４７とスペーサー１４９とが接触する構成であってもよい。

【0066】

上記実施形態の燃料電池スタック１００において、空気極側集電体１３４が、単セル１１０に対して上方（上下方向の一方）の側に配置されたインターコネクタ１５０（以下、当該インターコネクタ１５０を特に指すときには「上側のインターコネクタ１５０」という。）と単セル１１０との間に配置されたスペーサーと、単セル１１０と上側のインターコネクタ１５０とを電気的に接続する導電部材と、を備える構成に本発明を適用してもよい。すなわち、その導電部材が、保持部分とはみ出し部分とを有する構成とすることにより、導電部材の損傷を抑制しつつ、単セル１１０への酸化剤ガスＯＧの供給不足の発生を抑制することができる。なお、導電部材は、金属箔に限らず、金属板や針金等により形成されたものでもよい。

【0067】

上記実施形態では、はみ出し部分１４８は、下側のインターコネクタ１５０に直接接合されていたが、はみ出し部分１４８は、下側のインターコネクタ１５０の表面に別途形成された金属箔等を介して、下側のインターコネクタ１５０に電気的に接続された構成でもよい。また、燃料極側集電体１４４のインターコネクタ接触部１４６が、はみ出し部分１４８のはみ出し方向に突出した構成において、はみ出し部分１４８がインターコネクタ接触部１４６の突出部分を介して、下側のインターコネクタ１５０に電気的に接続された構成でもよい。

【0068】

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の電解セル（ＳＯＥＣ）の最小単位である電解セル単位や、複数の電解セル単位を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ればよい。

【符号の説明】

【0069】

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 １００：燃料電池スタック １０２：発電単位 １０４，１０６：エンドプレート 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 １２４：接合部 １３０：空気極側フレーム 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 １４０：燃料極側フレーム 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：電極接触部 １４６：インターコネクタ接触部 １４７：連接部 １４８（１４８Ａ～１４８Ｃ）：はみ出し部分 １４９：スペーサー １５０：インターコネクタ １５１：溶接痕 １６１：酸化剤ガス供給マニホールド １６２：酸化剤ガス排出マニホールド １６６：空気室 １７１：燃料ガス供給マニホールド １７２：燃料ガス排出マニホールド １７６：燃料室 ２００：導通面 ２０１，２０１Ｃ：セル側端部 ２０２，２０２Ｃ：インターコネクタ側端部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】