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(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】2025-05-21
(45)【発行日】2025-05-29
(54)【発明の名称】電気化学セル装置、モジュールおよびモジュール収容装置
(51)【国際特許分類】
H01M 8/243 20160101AFI20250522BHJP
H01M 8/0202 20160101ALI20250522BHJP
H01M 8/04 20160101ALI20250522BHJP
H01M 8/2465 20160101ALI20250522BHJP
H01M 8/2475 20160101ALI20250522BHJP
H01M 8/2484 20160101ALI20250522BHJP
C25B 9/65 20210101ALI20250522BHJP
C25B 9/77 20210101ALI20250522BHJP
C25B 13/02 20060101ALI20250522BHJP
H01M 8/12 20160101ALN20250522BHJP
【ＦＩ】
H01M8/243
H01M8/0202
H01M8/04 Z
H01M8/2465
H01M8/2475
H01M8/2484
C25B9/65
C25B9/77
C25B13/02 302
H01M8/12 101
H01M8/12 102C
【請求項の数】
10
(21)【出願番号】P 2023571036
(86)(22)【出願日】2022-12-26
(86)【国際出願番号】 JP2022048048
(87)【国際公開番号】W WO2023127840
(87)【国際公開日】2023-07-06
【審査請求日】2024-06-18
(31)【優先権主張番号】P 2021215314
(32)【優先日】2021-12-28
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(31)【優先権主張番号】P 2022029980
(32)【優先日】2022-02-28
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(73)【特許権者】
【識別番号】000006633
【氏名又は名称】京セラ株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110002147
【氏名又は名称】弁理士法人酒井国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】古内 史人
【審査官】山本 雄一
(56)【参考文献】
【文献】特開２０１５－０４６３６５（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１９－０６１９１０（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１９－０５７４９２（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｈ０１Ｍ ８／００－ ８／０２９７
Ｈ０１Ｍ ８／０８－ ８／２４９５
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
第１方向および前記第１方向に交差する第２方向に沿う一対の主面と、前記一対の主面を接続する側面とを有し、前記第１方向および前記第２方向に交差する第３方向に沿って並ぶ複数のセルを有するセルスタックと、前記複数のセルの前記第１方向の一端部を前記第３方向に沿って支持する支持体と、
前記セルスタックと前記支持体との間に位置する固定材と
を備え、
前記複数のセルは、
前記第３方向の一端側に位置する第１セルと、
前記第３方向の他端側に位置する第２セルと、
前記第１セルと前記第２セルとの間に位置する第３セルと
を含み、
前記第１～第３セルが有する前記側面は、前記固定材と接触する接触領域および前記固定材と非接触の非接触領域をそれぞれ含み、
前記第１セルおよび／または前記第２セルにおける前記接触領域の前記第１方向の最大長さは、前記第３セルにおける前記接触領域の前記第１方向の最大長さと異なる
電気化学セル装置。
【請求項2】
前記第１セルおよび／または前記第２セルにおける前記接触領域の前記第１方向の最大長さは、前記第３セルにおける前記接触領域の前記第１方向の最大長さよりも大きい請求項１に記載の電気化学セル装置。
【請求項3】
前記第３セルにおける前記接触領域の前記第１方向の最大長さは、前記第１セルおよび／または前記第２セルにおける前記接触領域の前記第１方向の最大長さよりも大きい請求項１に記載の電気化学セル装置。
【請求項4】
第１方向および前記第１方向に交差する第２方向に沿う一対の主面と、前記一対の主面を接続する側面とを有し、前記第１方向および前記第２方向に交差する第３方向に沿って並ぶ複数のセルを有するセルスタックと、前記複数のセルの前記第１方向の一端部を前記第３方向に沿って支持する支持体と、
前記セルスタックと前記支持体との間に位置する固定材と、
前記セルスタックから外部に引き出される電極端子と
を備え、
前記複数のセルは、第１セルと、前記第１セルよりも前記電極端子の近くに位置する第２セルとを含み、
前記第１セルおよび前記第２セルが有する前記側面は、前記固定材と接触する接触領域および前記固定材と非接触の非接触領域をそれぞれ含み、
前記第２セルにおける前記接触領域の前記第１方向の最大長さである第２長さは、前記第１セルにおける前記接触領域の前記第１方向の最大長さである第１長さよりも大きい
電気化学セル装置。
【請求項5】
前記第２セルは、前記電極端子に接続されている請求項４に記載の電気化学セル装置。
【請求項6】
前記電極端子と前記第２セルとの間に位置し、前記固定材と接触する端部集電部材を備え、該端部集電部材が前記固定材と接触する接触領域の前記第１方向の最大長さである第３長さは、前記第２長さよりも大きい
請求項４に記載の電気化学セル装置。
【請求項7】
前記電極端子側に位置し、前記第１方向および前記第２方向に沿う第１面と、前記第２セルに対向する第２面と、前記第１面および前記第２面を接続する第３面とを有し、前記固定材と接触する端部集電部材を備え、前記第１面、前記第２面および前記第３面が前記固定材と接触する領域の前記第１方向の平均長さは、前記第２セルの前記一対の主面および前記側面が前記固定材と接触する領域の前記第１方向の平均長さよりも大きい
請求項４に記載の電気化学セル装置。
【請求項8】
第１方向および前記第１方向に交差する第２方向に沿う一対の主面と、前記一対の主面を接続する側面とを有し、前記第１方向および前記第２方向に交差する第３方向に沿って並ぶ複数のセルと、前記第３方向の端部に位置する端部集電部材とを有するセルスタックと、前記複数のセルおよび前記端部集電部材の前記第１方向の一端部を前記第３方向に沿って支持する支持体と、
前記複数のセルおよび前記端部集電部材と前記支持体との間に位置する固定材と、
前記セルスタックから外部に引き出される電極端子と、
を備え、
前記複数のセルは、第１セルを含み、
前記端部集電部材は、第１面と、該第１面の反対側に位置し、前記第１セルと対向する第２面とを有し、
前記第１セルが有する前記側面および前記端部集電部材の前記第１面は、前記固定材と接触する接触領域および前記固定材と非接触の非接触領域をそれぞれ含み、
前記端部集電部材における前記接触領域の前記第１方向の最大長さである第３長さは、前記第１セルにおける前記接触領域の前記第１方向の最大長さである第１長さよりも大きい
電気化学セル装置。
【請求項9】
請求項１～８のいずれか１つに記載の電気化学セル装置と、前記電気化学セル装置を収納する収納容器と
を備えるモジュール。
【請求項10】
請求項９に記載のモジュールと、前記モジュールの運転を行うための補機と、
前記モジュールおよび前記補機を収容する外装ケースと
を備えるモジュール収容装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、電気化学セル装置、モジュールおよびモジュール収容装置に関する。
【背景技術】
【0002】
近年、次世代エネルギーとして、燃料電池セルを複数有する燃料電池セルスタック装置が種々提案されている。燃料電池セルは、水素含有ガス等の燃料ガスと空気等の酸素含有ガスとを用いて電力を得ることができる電気化学セルの一種である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【文献】特開２０１５－３５４１７号公報
【発明の概要】
【0004】
実施形態の一態様に係る電気化学セル装置は、セルスタックと、支持体と、固定材とを備える。セルスタックは、第１方向および前記第１方向に交差する第２方向に沿う一対の主面と、前記一対の主面を接続する側面とを有し、前記第１方向および前記第２方向に交差する第３方向に沿って並ぶ複数のセルを有する。支持体は、前記複数のセルの前記第１方向の一端部を前記第３方向に沿って支持する。固定材は、前記セルスタックと前記支持体との間に位置する。前記複数のセルは、前記第３方向の一端側に位置する第１セルと、前記第３方向の他端側に位置する第２セルと、前記第１セルと前記第２セルとの間に位置する第３セルとを含む。前記第１～第３セルが有する前記側面は、前記固定材と接触する接触領域および前記固定材と非接触の非接触領域をそれぞれ含む。前記第１セルおよび／または前記第２セルにおける前記接触領域の前記第１方向の最大長さは、前記第３セルにおける前記接触領域の前記第１方向の最大長さと異なる。
【0005】
実施形態の一態様に係る電気化学セル装置は、セルスタックと、支持体と、固定材と、電極端子とを備える。セルスタックは、第１方向および前記第１方向に交差する第２方向に沿う一対の主面と、前記一対の主面を接続する側面とを有し、前記第１方向および前記第２方向に交差する第３方向に沿って並ぶ複数のセルを有する。支持体は、前記複数のセルの前記第１方向の一端部を前記第３方向に沿って支持する。固定材は、前記セルスタックと前記支持体との間に位置する。電極端子は、前記セルスタックから外部に引き出される。前記複数のセルは、第１セルと、前記第１セルよりも前記電極端子の近くに位置する第２セルとを含む。前記第１セルおよび前記第２セルが有する前記側面は、前記固定材と接触する接触領域および前記固定材と非接触の非接触領域をそれぞれ含む。前記第２セルにおける前記接触領域の前記第１方向の最大長さである第２長さは、前記第１セルにおける前記接触領域の前記第１方向の最大長さである第１長さよりも大きい。
【0006】
実施形態の一態様に係る電気化学セル装置は、セルスタックと、端部集電部材と、支持体と、固定材と、電極端子とを備える。セルスタックは、第１方向および前記第１方向に交差する第２方向に沿う一対の主面と、前記一対の主面を接続する側面とを有し、前記第１方向および前記第２方向に交差する第３方向に沿って並ぶ複数のセルを有する。端部集電部材は、前記セルスタックの前記第３方向の端部に位置する。前記端部集電部材は、前記セルスタックに対向する第２面と前記第２面の反対側の第１面とを有する。支持体は、前記複数のセルおよび前記端部集電部材の前記第１方向の一端部を前記第３方向に沿って支持する。固定材は、前記セルスタックおよび前記端部集電部材と前記支持体との間に位置する。電極端子は、前記セルスタックから外部に引き出される。前記複数のセルは、第１セルを含む。前記第１セルが有する前記側面および前記端部集電部材の前記第１面は、前記固定材と接触する接触領域および前記固定材と非接触の非接触領域をそれぞれ含む。前記端部集電部材における前記接触領域の前記第１方向の最大長さである第３長さは、前記第１セルにおける前記接触領域の前記第１方向の最大長さである第１長さよりも大きい。
【0007】
また、本開示のモジュールは、上記に記載の電気化学セル装置と、電気化学セル装置を収納する収納容器とを備える。
【0008】
また、本開示のモジュール収容装置は、上記に記載のモジュールと、モジュールの運転を行うための補機と、モジュールおよび補機を収容する外装ケースとを備える。
【図面の簡単な説明】
【0009】
【発明を実施するための形態】
【0010】
燃料電池セルスタック装置では、たとえば、複数の燃料電池セルを支持する支持体を有している。かかる構造では、支持体と燃料電池セルとの接合部分の耐久性に改善の余地があった。
【0011】
そこで、耐久性が高い電気化学セル装置、モジュールおよびモジュール収容装置の提供が期待されている。
【0012】
以下、添付図面を参照して、本願の開示する電気化学セル装置、モジュールおよびモジュール収容装置の実施形態を詳細に説明する。なお、以下に示す実施形態によりこの開示が限定されるものではない。
【0013】
また、図面は模式的なものであり、各要素の寸法の関係、各要素の比率などは、現実と異なる場合があることに留意する必要がある。さらに、図面の相互間においても、互いの寸法の関係、比率などが異なる部分が含まれている場合がある。
【0014】
［第１の実施形態］
＜電気化学セルの構成＞
まず、図１Ａ～図１Ｃを参照しながら、第１の実施形態に係る電気化学セルとして、固体酸化物形の燃料電池セルの例を用いて説明する。電気化学セル装置は、複数の電気化学セルを有するセルスタックを備えていてもよい。複数の電気化学セルを有する電気化学セル装置を、単にセルスタック装置と称する。
＜電気化学セルの構成＞
まず、図１Ａ～図１Ｃを参照しながら、第１の実施形態に係る電気化学セルとして、固体酸化物形の燃料電池セルの例を用いて説明する。電気化学セル装置は、複数の電気化学セルを有するセルスタックを備えていてもよい。複数の電気化学セルを有する電気化学セル装置を、単にセルスタック装置と称する。
【0015】
図１Ａは、第１の実施形態に係る電気化学セルの一例を示す横断面図であり、図１Ｂは、第１の実施形態に係る電気化学セルの一例を空気極側からみた側面図であり、図１Ｃは、第１の実施形態に係る電気化学セルの一例をインターコネクタ側からみた側面図である。なお、図１Ａ～図１Ｃは、電気化学セルの各構成の一部を拡大して示している。以下、電気化学セルを単にセルという場合もある。
【0016】
図１Ａ～図１Ｃに示す例において、セル１は中空平板型で、細長い板状である。図１Ｂに示すように、セル１の全体を側面から見た形状は、たとえば、長さ方向Ｌの辺の長さが５ｃｍ～５０ｃｍで、この長さ方向Ｌに直交する幅方向Ｗの長さが、たとえば、１ｃｍ～１０ｃｍの長方形である。このセル１の全体の厚み方向Ｔの厚さは、たとえば、１ｍｍ～５ｍｍである。長さ方向Ｌは、第１方向の一例である。幅方向Ｗは、第１方向に交差する第２方向の一例である。厚み方向Ｔは、第１方向および第２方向に交差する第３方向の一例である。
【0017】
図１Ａに示すように、セル１は、導電性の支持基板２と、素子部３と、インターコネクタ４とを備えている。支持基板２は、一対の対向する第１面ｎ１、第２面ｎ２、かかる第１面ｎ１および第２面ｎ２を接続する一対の円弧状の側面ｍを有する柱状である。
【0018】
素子部３は、支持基板２の第１面ｎ１上に位置している。素子部３は、燃料極５と、固体電解質層６と、空気極８とを有している。また、図１Ａに示す例では、セル１の第２面ｎ２上にインターコネクタ４が位置している。なお、セル１は、固体電解質層６と空気極８との間に中間層７を備えていてもよい。
【0019】
また、図１Ｂに示すように、空気極８はセル１の下端まで延びていない。セル１の下端部では、固体電解質層６のみが第１面ｎ１の表面に露出している。また、図１Ｃに示すように、インターコネクタ４がセル１の下端まで延びていてもよい。セル１の下端部では、インターコネクタ４および固体電解質層６が表面に露出している。なお、図１Ａに示すように、セル１の一対の円弧状の側面ｍにおける表面では、固体電解質層６が露出している。インターコネクタ４は、セル１の下端まで延びていなくてもよい。
【0020】
以下、セル１を構成する各構成部材について説明する。
【0021】
支持基板２は、ガスが流れるガス流路２ａを内部に有している。図１Ａに示す支持基板２の例は、６つのガス流路２ａを有している。支持基板２は、ガス透過性を有し、ガス流路２ａに流れるガスを燃料極５まで透過させる。支持基板２は導電性を有していてもよい。導電性を有する支持基板２は、素子部３で生じた電気をインターコネクタ４に集電する。
【0022】
支持基板２の材料は、たとえば、鉄族金属成分および無機酸化物を含む。鉄族金属成分は、たとえば、Ｎｉ（ニッケル）および／またはＮｉＯであってもよい。無機酸化物は、たとえば、特定の希土類元素酸化物であってもよい。希土類元素酸化物は、たとえば、Ｓｃ、Ｙ、Ｌａ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｇｄ、ＤｙおよびＹｂから選択される１以上の希土類元素を含んでよい。
【0023】
燃料極５の材料には、一般的に公知のものを使用することができる。燃料極５は、多孔質の導電性セラミックス、たとえば酸化カルシウム、酸化マグネシウム、または希土類元素酸化物が固溶しているＺｒＯ２と、Ｎｉおよび／またはＮｉＯとを含むセラミックスなどを用いてもよい。この希土類元素酸化物は、たとえば、Ｓｃ、Ｙ、Ｌａ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｇｄ、ＤｙおよびＹｂから選択される複数の希土類元素を含んでもよい。酸化カルシウム、酸化マグネシウム、または希土類元素酸化物が固溶しているＺｒＯ２を安定化ジルコニアと称する場合もある。安定化ジルコニアは、部分安定化ジルコニアを含んでもよい。
【0024】
固体電解質層６は、電解質であり、燃料極５と空気極８との間でイオンの受け渡しをする。同時に、固体電解質層６は、ガス遮断性を有し、燃料ガスと酸素含有ガスとのリークを生じにくくする。
【0025】
固体電解質層６の材料は、たとえば、３モル％～１５モル％の希土類元素酸化物が固溶したＺｒＯ２であってもよい。希土類元素酸化物は、たとえば、Ｓｃ、Ｙ、Ｌａ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｇｄ、ＤｙおよびＹｂから選択される１以上の希土類元素を含んでよい。固体電解質層６は、たとえば、Ｙｂ、ＳｃまたはＧｄが固溶したＺｒＯ２を含んでもよく、Ｌａ、ＮｄまたはＹｂが固溶したＣｅＯ２を含んでもよく、ＳｃまたはＹｂが固溶したＢａＺｒＯ３を含んでもよく、ＳｃまたはＹｂが固溶したＢａＣｅＯ３を含んでもよい。
【0026】
空気極８は、ガス透過性を有している。空気極８の開気孔率は、たとえば２０％～５０％、特に３０％～５０％の範囲であってもよい。空気極８の開気孔率を空気極８の空隙率と称する場合もある。
【0027】
空気極８の材料は、一般的に空気極に用いられるものであれば特に制限はない。空気極８の材料は、たとえば、いわゆるＡＢＯ３型のペロブスカイト型酸化物など導電性セラミックスでもよい。
【0028】
空気極８の材料は、たとえば、ＡサイトにＳｒ（ストロンチウム）とＬａ（ランタン）が共存する複合酸化物であってもよい。このような複合酸化物の例としては、ＬａｘＳｒ１－ｘＣｏｙＦｅ１－ｙＯ３、ＬａｘＳｒ１－ｘＭｎＯ３、ＬａｘＳｒ１－ｘＦｅＯ３、ＬａｘＳｒ１－ｘＣｏＯ３などが挙げられる。なお、ｘは０＜ｘ＜１、ｙは０＜ｙ＜１である。
【0029】
また、素子部３が中間層７を有する場合、中間層７は、拡散抑制層としての機能を有する。空気極８に含まれるＳｒ（ストロンチウム）が固体電解質層６に拡散すると、かかる固体電解質層６にＳｒＺｒＯ３の抵抗層が形成される。中間層７は、Ｓｒを拡散させにくくすることで、ＳｒＺｒＯ３が形成されにくくする。
【0030】
中間層７の材料は、一般的に空気極８と固体電解質層６との間の元素の拡散を生じにくくするものであれば特に制限はない。中間層７の材料は、たとえば、Ｃｅ（セリウム）を除く希土類元素が固溶した酸化セリウム（ＣｅＯ２）を含んでもよい。かかる希土類元素としては、たとえば、Ｇｄ（ガドリニウム）、Ｓｍ（サマリウム）などを用いてもよい。
【0031】
また、インターコネクタ４は、緻密質であり、支持基板２の内部に位置するガス流路２ａを流通する燃料ガス、および支持基板２の外側を流通する酸素含有ガスのリークを生じにくくする。インターコネクタ４は、９３％以上、特に９５％以上の相対密度を有していてもよい。
【0032】
インターコネクタ４の材料には、ランタンクロマイト系のペロブスカイト型酸化物（ＬａＣｒＯ３系酸化物）、ランタンストロンチウムチタン系のペロブスカイト型酸化物（ＬａＳｒＴｉＯ３系酸化物）などを用いてもよい。これらの材料は、導電性を有し、かつ水素含有ガスなどの燃料ガスおよび空気などの酸素含有ガスと接触しても還元も酸化もされにくい。
【0033】
＜電気化学セル装置の構成＞
次に、上述したセル１を用いた本実施形態に係る電気化学セル装置について、図２Ａ～図２Ｃを参照しながら説明する。図２Ａは、第１の実施形態に係る電気化学セル装置の一例を示す斜視図であり、図２Ｂは、図２Ａに示すＸ－Ｘ線の断面図であり、図２Ｃは、第１の実施形態に係る電気化学セル装置の一例を示す上面図である。
次に、上述したセル１を用いた本実施形態に係る電気化学セル装置について、図２Ａ～図２Ｃを参照しながら説明する。図２Ａは、第１の実施形態に係る電気化学セル装置の一例を示す斜視図であり、図２Ｂは、図２Ａに示すＸ－Ｘ線の断面図であり、図２Ｃは、第１の実施形態に係る電気化学セル装置の一例を示す上面図である。
【0034】
【0035】
固定部材１２は、固定材１３と、支持部材１４とを有する。支持部材１４は、セル１を支持する。固定材１３は、セル１を支持部材１４に固定する。また、支持部材１４は、支持体１５と、ガスタンク１６とを有する。支持部材１４である支持体１５およびガスタンク１６は、金属製であり導電性を有している。
【0036】
図２Ｂに示すように、支持体１５は、複数のセル１の下端部が挿入される挿入孔１５ａを有している。複数のセル１の下端部と挿入孔１５ａの内壁とは、固定材１３で接合されている。
【0037】
ガスタンク１６は、挿入孔１５ａを通じて複数のセル１に反応ガスを供給する開口部と、かかる開口部の周囲に位置する凹溝１６ａとを有する。支持体１５の外周の端部は、ガスタンク１６の凹溝１６ａに充填された接合材２１によって、ガスタンク１６と接合されている。
【0038】
図２Ａに示す例では、支持部材１４である支持体１５とガスタンク１６とで形成される内部空間２２に燃料ガスが貯留される。ガスタンク１６にはガス流通管２０が接続されている。燃料ガスは、このガス流通管２０を通してガスタンク１６に供給され、ガスタンク１６からセル１の内部のガス流路２ａ（図１Ａ参照）に供給される。ガスタンク１６に供給される燃料ガスは、後述する改質器１０２（図８参照）で生成される。
【0039】
水素リッチな燃料ガスは、原燃料を水蒸気改質などすることによって生成することができる。水蒸気改質により燃料ガスを生成する場合には、燃料ガスは水蒸気を含む。
【0040】
図２Ａに示す例は、２列のセルスタック１１、２つの支持体１５、およびガスタンク１６を備えている。２列のセルスタック１１は、複数のセル１をそれぞれ有する。各セルスタック１１は、各支持体１５に固定されている。ガスタンク１６は上面に２つの貫通孔を有している。各貫通孔には、各支持体１５が配置されている。内部空間２２は、１つのガスタンク１６と、２つの支持体１５とで形成される。
【0041】
挿入孔１５ａの形状は、たとえば、上面視で長円形状である。挿入孔１５ａは、たとえば、セル１の配列方向すなわち厚み方向Ｔの長さが、セルスタック１１の両端に位置する２つの端部集電部材１７の間の距離よりも大きくてもよい。挿入孔１５ａの幅は、たとえば、セル１の幅方向Ｗ（図１Ａ参照）の長さよりも大きくてもよい。
【0042】
図２Ｂに示すように、挿入孔１５ａの内壁とセル１の下端部との接合部には、固定材１３が充填され、固化されている。これにより、挿入孔１５ａの内壁と複数個のセル１の下端部とがそれぞれ接合・固定され、また、セル１の下端部同士が接合・固定されている。各セル１のガス流路２ａは、下端部で支持部材１４の内部空間２２と連通している。
【0043】
固定材１３および接合材２１は、ガラスなどの導電性が低いものを用いることができる。固定材１３および接合材２１の具体的な材料としては、非晶質ガラスなどを用いてもよく、特に結晶化ガラスなどを用いてもよい。
【0044】
結晶化ガラスとしては、たとえば、ＳｉＯ２－ＣａＯ系、ＭｇＯ－Ｂ２Ｏ３系、Ｌａ２Ｏ３－Ｂ２Ｏ３－ＭｇＯ系、Ｌａ２Ｏ３－Ｂ２Ｏ３－ＺｎＯ系、ＳｉＯ２－ＣａＯ－ＺｎＯ系などの材料のいずれかを用いてもよく、特にＳｉＯ２－ＭｇＯ系の材料を用いてもよい。
【0045】
また、図２Ｂに示すように、複数のセル１のうち隣接するセル１の間には、導電部材１８が介在している。導電部材１８は、隣接する一方のセル１の燃料極５と他方のセル１の空気極８とを電気的に直列に接続する。より具体的には、隣接する一方のセル１の燃料極５と電気的に接続されたインターコネクタ４と、他方のセル１の空気極８とを接続している。導電部材１８は、固定材１３と接触していてもよく、非接触であってもよい。
【0046】
また、図２Ｂに示すように、複数のセル１の配列方向における最も外側に位置する第１セル１Ａおよび第２セル１Ｂに、端部集電部材１７が電気的に接続されている。端部集電部材１７は、セルスタック１１の外側に突出する導電部１９に接続されている。導電部１９は、セル１の発電により生じた電気を集電して外部に引き出す。なお、図２Ａでは、端部集電部材１７の図示を省略している。
【0047】
また、図２Ｃに示すように、セルスタック装置１０は、２つのセルスタック１１Ａ、１１Ｂが直列に接続され、一つの電池として機能する。そのため、セルスタック装置１０の導電部１９は、正極端子１９Ａと、負極端子１９Ｂと、接続端子１９Ｃとに区別される。
【0048】
正極端子１９Ａは、セルスタック１１が発電した電力を外部に出力する場合の正極であり、セルスタック１１Ａにおける正極側の端部集電部材１７に電気的に接続される。負極端子１９Ｂは、セルスタック１１が発電した電力を外部に出力する場合の負極であり、セルスタック１１Ｂにおける負極側の端部集電部材１７に電気的に接続される。
【0049】
また、図２Ｃに示すように、セルスタック装置１０は、２つのセルスタック１１Ａ、１１Ｂが直列に接続され、一つの電池として機能する。そのため、セルスタック装置１０の導電部１９は、正極端子１９Ａと、負極端子１９Ｂと、接続端子１９Ｃとに区別される。
【0050】
接続端子１９Ｃは、セルスタック１１Ａにおける負極側の端部集電部材１７と、セルスタック１１Ｂにおける正極側の端部集電部材１７とを電気的に接続する。
【0051】
また、図２Ｃに示すように、セル１は、幅方向Ｗに沿う一対の主面である第１面１ａおよび第２面１ｂと、一対の主面を接続する側面１ｃとを有する。固定材１３は、側面１ｃと支持体１５との間に位置している。一対の主面には、たとえば、素子部３の空気極８またはインターコネクタ４が位置している。側面１ｃには、たとえば、固体電解質層６が位置している。
【0052】
【0053】
図２Ｂに示すセルスタック装置１０は、厚み方向Ｔに並ぶ複数のセル１を固定する固定材１３の長さ方向Ｌに沿うセル１との接触長さが、端部集電部材１７からの距離に応じて異なる。具体的には、固定材１３は、長さ方向Ｌに沿うセル１との接触長さが、端部集電部材１７から離れるにつれて小さくなるように位置している。
【0054】
図３は、第１の実施形態に係る電気化学セル装置における電気化学セルの側面と固定材との接触部分を拡大した図である。図３では、セル１の配列方向である厚み方向Ｔに並ぶ複数のセル１のうち、第１セル１Ａ～第３セル１Ｃの側面１ｃに接触する固定材１３について説明する。
【0055】
第１セル１Ａは、セルスタック１１の一端側の端部に位置している。第２セル１Ｂは、セルスタック１１の他端側の端部に位置している。第３セル１Ｃは、第１セル１Ａと第２セル１Ｂとの間、すなわち、セルスタック１１の中央部分に位置している。
【0056】
図３に示すように、固定材１３は、セル１の長さ方向Ｌの下端である第１端１ｅ側に位置しており、支持体１５（図２Ｂ参照）は、第１端１ｅを含むセル１の一端部をそれぞれ支持する。なお、図３では、セル１の形状および構造を単純化して図示している。
【0057】
図３に示すように、固定材１３は、第１セル１Ａ～第３セル１Ｃの側面１ｃと接触するように位置している。側面１ｃは、固定材１３と接触する接触領域３１と、固定材１３と非接触の非接触領域３２とを含む。接触領域３１は、第１端１ｅ側に第２端３１ｅを有している。図３では第２端３１ｅは第１端１ｅと一致しているが、一致しなくてもよい。
【0058】
ところで、セルスタック装置１０を構成するセル１は、厚み方向Ｔに外力を受けることがある。かかる場合、セル１を固定する固定材１３は、セル１が受ける外力に伴う応力集中によりクラックが発生し、セルスタック装置１０の耐久性が低下するおそれがあった。
【0059】
そこで、本実施形態では、応力の集中しやすさに応じて、セル１の側面１ｃと接触する固定材１３の厚みを変更し、固定材１３に生じる応力を分散させる。本実施形態では、第１セル１Ａまたは第２セル１Ｂにおける接触領域３１の長さ方向Ｌの最大長さは、第３セル１Ｃにおける接触領域３１の長さ方向Ｌの最大長さと異なる。
【0060】
たとえば、厚み方向Ｔに並ぶ第１セル１Ａ～第３セル１Ｃを有するセルスタック装置１０では、第１セル１Ａおよび第２セル１Ｂは、第３セル１Ｃよりも厚み方向Ｔの外力を受けやすい。第１セル１Ａの側面１ｃにおける接触領域３１の長さ方向Ｌの最大長さを長さＬ１とし、第２セル１Ｂの側面１ｃにおける接触領域３１の長さ方向Ｌの最大長さを長さＬ２とし、第３セル１Ｃの側面１ｃにおける接触領域３１の長さ方向Ｌの最大長さを長さＬ３とする。セルスタック１１のうち、厚み方向Ｔの外力を受けやすい第１セル１Ａの長さＬ１および／または第２セル１Ｂの長さＬ２を、厚み方向Ｔの外力を受けにくい第３セル１Ｃの長さＬ３よりも大きくすることで、固定材１３が受ける応力を分散させることができる。これにより、第１セル１Ａ～第３セル１Ｃの側面１ｃを固定する固定材１３にクラックが発生しにくくなり、固定材１３の耐久性を高めることができることから、セルスタック装置１０の耐久性を高めることができる。
【0061】
ここで、セル１における接触領域３１の長さ方向Ｌの最大長さとは、側面１ｃにおける第２端３１ｅから非接触領域３２までの長さ方向Ｌの長さのうち、最大となる長さをいう。
【0062】
［第２の実施形態］
次に、第２の実施形態に係る電気化学セル装置について、図４Ａ～図４Ｂを参照しながら説明する。図４Ａは、第２の実施形態に係る電気化学セル装置の一例を示す上面図であり、図４Ｂは、図４Ａに示すＹ－Ｙ線の断面図である。
次に、第２の実施形態に係る電気化学セル装置について、図４Ａ～図４Ｂを参照しながら説明する。図４Ａは、第２の実施形態に係る電気化学セル装置の一例を示す上面図であり、図４Ｂは、図４Ａに示すＹ－Ｙ線の断面図である。
【0063】
図４Ａに示すように、セルスタック１１の配列方向の外側に位置する端部集電部材１７Ａおよび端部集電部材１７Ｃは、第１面１７ａ、第２面１７ｂおよび第３面１７ｃを有する。第１面１７ａは、正極端子１９Ａまたは負極端子１９Ｂ側に位置している。第２面１７ｂは、第１面１７ａの反対側に位置しており、セルスタック１１に対向している。第３面１７ｃは、第１面１７ａおよび第２面１７ｂをつなぐ面である。
【0064】
図４Ｂに示すセルスタック装置１０は、厚み方向Ｔに並ぶ複数のセル１を固定する固定材１３の長さ方向Ｌに沿うセル１との接触長さが、電極端子からの距離に応じて異なる。具体的には、固定材１３は、長さ方向Ｌに沿うセル１との接触長さが、正極端子１９Ａに接続された端部集電部材１７Ａから離れるにつれて小さくなるように位置している。
【0065】
また、図４Ｂに示すセルスタック装置１０では、固定材１３は、端部集電部材１７Ａおよび端部集電部材１７Ｃの第１面１７ａと支持体１５との間にも位置している。端部集電部材１７Ａおよび端部集電部材１７Ｃは固定材１３と接触していなくてもよい。端部集電部材１７Ａおよび端部集電部材１７Ｃが固定材１３と接触している場合、固定材１３は、長さ方向Ｌに沿う端部集電部材１７Ａおよび端部集電部材１７Ｃとの接触長さが、セル１との接触長さより大きくてもよい。
【0066】
図５は、図４Ｂに示す電気化学セル装置の部分拡大図である。図５では、セル１の配列方向である厚み方向Ｔに並ぶ複数のセル１のうち、第１セル１Ａおよび第２セル１Ｂの側面１ｃ、および正極端子１９Ａが接続された端部集電部材１７Ａの第１面１７ａに接触する固定材１３について説明する。
【0067】
第２セル１Ｂは、セルスタック１１の一端側の端部に位置している。第２セル１Ｂは、端部集電部材１７Ａを介して正極端子１９Ａに接続されている。第１セル１Ａは、第２セル１Ｂよりも端部集電部材１７Ａから離れて位置している。
【0068】
図５に示すように、固定材１３は、セル１の長さ方向Ｌの下端である第１端１ｅ側に位置しており、支持体１５（図４Ｂ参照）は、第１端１ｅを含むセル１の一端部をそれぞれ支持する。なお、図５では、セル１の形状および構造を単純化して図示している。また、図５では、支持体１５の図示を省略している。
【0069】
図５に示すように、固定材１３は、第１セル１Ａおよび第２セル１Ｂの側面１ｃと接触するように位置している。側面１ｃは、固定材１３と接触する接触領域３１と、固定材１３と非接触の非接触領域３２とを含む。接触領域３１は、第１端１ｅ側に第２端３１ｅを有している。図５では第２端３１ｅは第１端１ｅと一致しているが、一致しなくてもよい。
【0070】
また、固定材１３は、端部集電部材１７Ａと接触するように位置している。端部集電部材１７Ａは、固定材１３と接触する接触領域３１Ａと、固定材１３と非接触の非接触領域３２Ａとを含む。接触領域３１Ａは、第１端１７ｅ側に第２端を有している。第２端は第１端１７ｅと一致していてもよく、一致しなくてもよい。
【0071】
ところで、セルスタック装置１０を構成するセルスタック１１は、正極端子１９Ａおよび／または負極端子１９Ｂに接続された外部装置を介して厚み方向Ｔに外力を受けることがある。かかる場合、セルスタック１１が有する複数のセル１を固定する固定材１３は、セル１が受ける外力に伴う応力集中によりクラックが発生し、セルスタック装置１０の耐久性が低下するおそれがあった。かかる応力集中は、特に正極端子１９Ａおよび／または負極端子１９Ｂに近いセル１の近傍、および端部集電部材１７Ａおよび／または端部集電部材１７Ｃの近傍において顕著となりやすい傾向にある。
【0072】
そこで、本実施形態では、応力の集中しやすさに応じて、セル１の側面１ｃと接触する固定材１３の厚みを変更し、固定材１３に生じる応力を分散させることにした。本実施形態では、第２セル１Ｂにおける接触領域３１の長さ方向Ｌの最大長さは、第１セル１Ａにおける接触領域３１の長さ方向Ｌの最大長さよりも大きい。または、端部集電部材１７Ａにおける接触領域の長さ方向Ｌの最大長さは、第１セル１Ａおよび／または第２セル１Ｂにおける接触領域３１の長さ方向Ｌの最大長さよりも大きい。
【0073】
たとえば、セルスタック１１Ａが有する第２セル１Ｂは、第１セル１Ａよりも正極端子１９Ａを介した厚み方向Ｔの外力を受けやすい。第１セル１Ａの側面１ｃにおける接触領域３１の長さ方向Ｌの最大長さを長さＬ１とし、第２セル１Ｂの側面１ｃにおける接触領域３１の長さ方向Ｌの最大長さを長さＬ２とする。セルスタック１１Ａのうち、正極端子１９Ａから離れて位置する第１セル１Ａの長さＬ１よりも、正極端子１９Ａに近い第２セル１Ｂの長さＬ２を大きくすることで、固定材１３が受ける応力を分散させることができる。これにより、第１セル１Ａおよび第２セル１Ｂを含むセル１の側面１ｃを固定する固定材１３にクラックが発生しにくくなり、固定材１３の耐久性を高めることができることから、セルスタック装置１０の耐久性を高めることができる。
【0074】
端部集電部材１７が固定材１３と接触している場合、端部集電部材１７Ａは、第１セル１Ａ、さらには第２セル１Ｂよりも正極端子１９Ａを介した厚み方向Ｔの外力を受けやすい。このため、端部集電部材１７Ａの接触領域３１Ａの長さ方向Ｌの最大長さである長さＬ３を、第１セル１Ａの長さＬ１、さらには第２セル１Ｂの長さＬ２よりも大きくすることで、固定材１３が受ける応力を分散させることができる。これにより、端部集電部材１７Ａの第２面１７ｂを固定する固定材１３にクラックが発生しにくくなり、固定材１３の耐久性を高めることができることから、セルスタック装置１０の耐久性を高めることができる。
【0075】
ここで、セル１における接触領域３１の長さ方向Ｌの最大長さとは、側面１ｃにおける第２端３１ｅから非接触領域３２までの長さ方向Ｌの長さのうち、最大となる長さをいう。端部集電部材１７における接触領域３１Ａの長さ方向Ｌの最大長さとは、第１面１７ａにおける第２端から非接触領域３２Ａまでの長さ方向Ｌの長さのうち、最大となる長さをいう。
【0076】
なお、セル１の側面１ｃにおける最大長さに替えて、セル１の一対の主面（第１面１ａ、第２面１ｂ）および側面１ｃが固定材１３と接触する領域の、長さ方向Ｌの平均長さを比較してもよい。端部集電部材１７における最大長さに替えて、第１面１７ａ、第２面１７ｂおよび第３面１７ｃが固定材１３と接触する領域の、長さ方向Ｌの平均長さを比較してもよい。
【0077】
なお、図５に示すように、第１セル１Ａおよび第２セル１Ｂを含むセル１を断面視したときに、第１面１ａが固定材１３と接触する領域の長さ方向Ｌの長さは、第２面１ｂが固定材１３と接触する領域の長さ方向Ｌの長さよりも大きくてもよい。これにより、セル１の側面１ｃを固定する固定材１３にクラックがさらに発生しにくくなり、固定材１３の耐久性をさらに高めることができることから、セルスタック装置１０の耐久性をさらに高めることができる。
【0078】
なお、図示による説明は省略するが、負極端子１９Ｂに接続されたセルスタック１１Ｂについても、応力の集中しやすさに応じて、セル１の側面１ｃと接触する固定材１３の厚みを変更し、固定材１３に生じる応力を分散させることができる。本実施形態では、負極端子１９Ｂに近いセル１における接触領域３１の長さ方向Ｌの最大長さは、負極端子１９Ｂから離れたセル１における接触領域３１の長さ方向Ｌの最大長さよりも大きくすることができる。これにより、セルスタック１１Ｂが有する複数のセル１の側面１ｃを固定する固定材１３にクラックが発生しにくくなり、固定材１３の耐久性を高めることができることから、セルスタック装置１０の耐久性を高めることができる。
【0079】
［第３の実施形態］
図６は、第３の実施形態に係る電気化学セル装置の一例を示す断面図である。図７は、第３の実施形態に係る電気化学セル装置における電気化学セルの側面と固定材との接触部分を拡大した図である。
図６は、第３の実施形態に係る電気化学セル装置の一例を示す断面図である。図７は、第３の実施形態に係る電気化学セル装置における電気化学セルの側面と固定材との接触部分を拡大した図である。
【0080】
図６に示すように、本実施形態に係るセルスタック装置１０は、固定材１３の長さ方向Ｌに沿うセル１との接触長さが、端部集電部材１７から離れるにつれて大きくなるように位置している。すなわち、本実施形態に係るセルスタック装置１０は、図７に示すように、厚み方向Ｔに並ぶ複数のセル１の側面１ｃに接触する固定材１３の長さ方向Ｌに沿う最大長さが、端部集電部材１７からの距離に応じて大きくなる点で第１の実施形態に係るセルスタック装置１０と相違する。
【0081】
セルスタック装置１０は、駆動に伴いランダム振動が生じることがある。かかるランダム振動では、支持体１５および／またはガスタンク１６にねじれを生じさせるような力が働く。このとき、厚み方向Ｔの端部に位置する第１セル１Ａおよび第２セル１Ｂに近い固定材１３よりも、第３セル１Ｃに近い固定材１３の方が歪みやすく、クラックが発生しやすくなる。
【0082】
そこで、第１セル１Ａの側面１ｃにおける接触領域３１の長さ方向Ｌの最大長さを長さＬ１とし、第２セル１Ｂの側面１ｃにおける接触領域３１の長さ方向Ｌの最大長さを長さＬ２とし、第３セル１Ｃの側面１ｃにおける接触領域３１の長さ方向Ｌの最大長さを長さＬ３とする。セルスタック１１のうち、ランダム振動によりクラックが発生しやすい第３セル１Ｃの長さＬ３を、第１セル１Ａの長さＬ１および／または第２セル１Ｂの長さＬ２よりも大きくすることで、支持体１５および／またはガスタンク１６の歪みを低減させることができる。これにより、第１セル１Ａ～第３セル１Ｃの側面１ｃを固定する固定材１３にクラックが発生しにくくなり、固定材１３の耐久性を高めることができることから、セルスタック装置１０の耐久性を高めることができる。
【0083】
＜モジュール＞
次に、上述したセルスタック装置１０を用いた本開示の実施形態に係るモジュール１００について、図８を用いて説明する。図８は、実施形態に係るモジュールを示す外観斜視図である。図８では、収納容器１０１の一部である前面および後面を取り外し、内部に収納される燃料電池のセルスタック装置１０を後方に取り出した状態を示している。
次に、上述したセルスタック装置１０を用いた本開示の実施形態に係るモジュール１００について、図８を用いて説明する。図８は、実施形態に係るモジュールを示す外観斜視図である。図８では、収納容器１０１の一部である前面および後面を取り外し、内部に収納される燃料電池のセルスタック装置１０を後方に取り出した状態を示している。
【0084】
図８に示すように、モジュール１００は、収納容器１０１、および収納容器１０１内に収納されたセルスタック装置１０を備えている。また、セルスタック装置１０の上方には、改質器１０２が配置されている。
【0085】
かかる改質器１０２は、天然ガス、灯油などの原燃料を改質して燃料ガスを生成し、セル１に供給する。原燃料は、原燃料供給管１０３を通じて改質器１０２に供給される。なお、改質器１０２は、水を気化させる気化部１０２ａと、改質部１０２ｂとを備えていてもよい。改質部１０２ｂは、図示しない改質触媒を備えており、原燃料を燃料ガスに改質する。このような改質器１０２は、効率の高い改質反応である水蒸気改質を行うことができる。
【0086】
そして、改質器１０２で生成された燃料ガスは、ガス流通管２０、ガスタンク１６、および支持部材１４を通じて、セル１のガス流路２ａ（図１Ａ参照）に供給される。
【0087】
また、上述の構成のモジュール１００では、ガスの燃焼およびセル１の発電に伴い、通常発電時におけるモジュール１００内の温度が５００℃～１０００℃程度となる。
【0088】
このようなモジュール１００においては、上述したように、耐久性が高いセル１を複数備えるセルスタック装置１０を収納して構成されることにより、耐久性が高いモジュール１００とすることができる。
【0089】
＜モジュール収容装置＞
図９は、実施形態に係るモジュール収容装置の一例を示す分解斜視図である。本実施形態に係るモジュール収容装置１１０は、外装ケース１１１と、図８で示したモジュール１００と、図示しない補機と、を備えている。補機は、モジュール１００の運転を行う。モジュール１００および補機は、外装ケース１１１内に収容されている。なお、図９においては一部構成を省略して示している。
図９は、実施形態に係るモジュール収容装置の一例を示す分解斜視図である。本実施形態に係るモジュール収容装置１１０は、外装ケース１１１と、図８で示したモジュール１００と、図示しない補機と、を備えている。補機は、モジュール１００の運転を行う。モジュール１００および補機は、外装ケース１１１内に収容されている。なお、図９においては一部構成を省略して示している。
【0090】
図９に示すモジュール収容装置１１０の外装ケース１１１は、支柱１１２と外装板１１３とを有する。仕切板１１４は、外装ケース１１１内を上下に区画している。外装ケース１１１内の仕切板１１４より上側の空間は、モジュール１００を収容するモジュール収容室１１５であり、外装ケース１１１内の仕切板１１４より下側の空間は、モジュール１００を運転する補機を収容する補機収容室１１６である。なお、図９では、補機収容室１１６に収容する補機を省略して示している。
【0091】
また、仕切板１１４は、補機収容室１１６の空気をモジュール収容室１１５側に流すための空気流通口１１７を有している。モジュール収容室１１５を構成する外装板１１３は、モジュール収容室１１５内の空気を排気するための排気口１１８を有している。
【0092】
このようなモジュール収容装置１１０においては、上述したように、耐久性が高いモジュール１００をモジュール収容室１１５に備えていることにより、耐久性が高いモジュール収容装置１１０とすることができる。
【0093】
なお、上述の実施形態では、中空平板型の支持基板を用いた場合を例示したが、円筒型の支持基板を用いたセルスタック装置に適用することもできる。
【0094】
＜その他の実施形態＞
つづいて、その他の実施形態に係る電気化学セル装置について説明する。
つづいて、その他の実施形態に係る電気化学セル装置について説明する。
【0095】
上述の実施形態では、支持基板の表面に燃料極、固体電解質層および空気極を含む素子部が１つのみ設けられたいわゆる「縦縞型」の電気化学セル装置を例示したが、支持基板の表面の互いに離れた複数個所にて素子部がそれぞれ設けられ、隣り合う素子部の間が電気的に接続されたいわゆる「横縞型」の電気化学セルを配列した横縞型電気化学セル装置に適用することができる。
【0096】
また、上述の実施形態では、「電気化学セル」、「電気化学セル装置」、「モジュール」および「モジュール収容装置」の一例として燃料電池セル、燃料電池セルスタック装置、燃料電池モジュールおよび燃料電池装置を示したが、他の例としてはそれぞれ、電解セル、電解セルスタック装置、電解モジュールおよび電解装置であってもよい。電解セルは、第１電極および第２電極を有し、電力の供給により水蒸気を水素と酸素に分解する、または二酸化炭素を一酸化炭素と酸素に分解する。また、上記した各実施形態では電気化学セルの電解質材料の一例として酸化物イオン伝導体または水素イオン伝導体を示したが、水酸化物イオン伝導体であってもよい。このような電解セル、電解セルスタック装置、電解モジュールおよび電解装置によれば、耐久性を高めることができる。
【0097】
また、上述の実施形態では、第１セル１Ａおよび第２セル１Ｂはセルスタック１１の両端に位置し、第３セル１Ｃはセルスタック１１の中央に位置するセル１として説明したが、これに限らず、第１セル１Ａ～第３セル１Ｃの配列の順序に変更がない限り、任意のセル１を第１セル１Ａ～第３セル１Ｃとしてもよい。
【0098】
以上、本開示について詳細に説明したが、本開示は上述の実施の形態に限定されるものではなく、本開示の要旨を逸脱しない範囲内において、種々の変更、改良等が可能である。
【0099】
以上のように、実施形態に係る電気化学セル装置は、セルスタック１１と、支持体１５と、固定材１３とを備える。セルスタック１１は、第１方向および第１方向に交差する第２方向に沿う一対の主面と、一対の主面を接続する側面１ｃとを有し、第１方向および第２方向に交差する第３方向に沿って並ぶ複数のセル１を有する。支持体１５は、複数のセル１の第１方向の一端部を第３方向に沿って支持する。固定材１３は、セルスタック１１と支持体１５との間に位置する。複数のセル１は、第３方向の一端側に位置する第１セル１Ａと、第３方向の他端側に位置する第２セル１Ｂと、第１セル１Ａと第２セル１Ｂとの間に位置する第３セル１Ｃとを含む。第１セル１Ａ～第３セル１Ｃが有する側面１ｃは、固定材１３と接触する接触領域３１および固定材１３と非接触の非接触領域３２をそれぞれ含む。第１セル１Ａおよび／または第２セル１Ｂにおける接触領域３１の第１方向の最大長さは、第３セル１Ｃにおける接触領域３１の第１方向の最大長さ（長さＬ３）と異なる。これにより、固定材１３の耐久性を高めることができることから、電気化学セル装置の耐久性を高めることができる。
【0100】
また、実施形態に係る電気化学セル装置は、セルスタック１１と、支持体１５と、固定材１３と、電極端子とを備える。セルスタック１１は、第１方向および第１方向に交差する第２方向に沿う一対の主面と、一対の主面を接続する側面１ｃとを有し、第１方向および第２方向に交差する第３方向に沿って並ぶ複数のセル１を有する。支持体１５は、複数のセル１の第１方向の一端部を第３方向に沿って支持する。固定材１３は、セルスタック１１と支持体１５との間に位置する。電極端子は、セルスタック１１から外部に引き出される。複数のセル１は、第１セル１Ａと、第１セル１Ａよりも電極端子の近くに位置する第２セル１Ｂとを含む。第１セル１Ａおよび第２セル１Ｂが有する側面１ｃは、固定材１３と接触する接触領域３１および固定材１３と非接触の非接触領域３２をそれぞれ含む。第２セル１Ｂにおける接触領域３１の第１方向の最大長さ（長さＬ２）は、第１セル１Ａにおける接触領域３１の第１方向の最大長さ（長さＬ１）よりも大きい。これにより、固定材１３の耐久性を高めることができることから、電気化学セル装置の耐久性を高めることができる。
【0101】
また、実施形態に係る電気化学セル装置は、セルスタック１１と、支持体１５と、固定材１３と、電極端子とを備える。セルスタック１１は、第１方向および第１方向に交差する第２方向に沿う一対の主面と、一対の主面を接続する側面１ｃとを有し、第１方向および第２方向に交差する第３方向に沿って並ぶ複数のセル１と、第３方向の端部に位置する端部集電部材１７とを有する。支持体１５は、複数のセル１および端部集電部材１７（１７Ａ、１７Ｃ）の第１方向の一端部を第３方向に沿って支持する。固定材１３は、複数のセル１および端部集電部材１７（１７Ａ、１７Ｃ）と支持体１５との間に位置する。電極端子は、セルスタック１１から外部に引き出される。複数のセル１は、第１セル１Ａを含む。端部集電部材１７（１７Ａ、１７Ｃ）は、第１面１７ａと、第１面１７ａの反対側に位置し、第１セル１Ａと対向する第２面１７ｂとを有する。第１セル１Ａが有する側面１ｃおよび端部集電部材１７（１７Ａ、１７Ｃ）の第１面１７ａは、固定材１３と接触する接触領域および固定材１３と非接触の非接触領域をそれぞれ含む。端部集電部材１７（１７Ａ、１７Ｃ）における接触領域の第１方向の最大長さである第３長さ（長さＬ３）は、第１セル１Ａにおける接触領域の第１方向の最大長さである第１長さ（長さＬ１）よりも大きい。これにより、固定材１３の耐久性を高めることができることから、電気化学セル装置の耐久性を高めることができる。
【0102】
また、実施形態に係るモジュール１００は、上記に記載の電気化学セル装置と、電気化学セル装置を収納する収納容器１０１とを備える。これにより、耐久性が高いモジュール１００とすることができる。
【0103】
また、実施形態に係るモジュール収容装置１１０は、上記に記載のモジュール１００と、モジュール１００の運転を行うための補機と、モジュール１００および補機を収容する外装ケースとを備える。これにより、耐久性が高いモジュール収容装置１１０とすることができる。
【0104】
今回開示された実施形態は全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。実に、上記した実施形態は多様な形態で具現され得る。また、上記の実施形態は、添付の請求の範囲及びその趣旨を逸脱することなく、様々な形態で省略、置換、変更されてもよい。
【符号の説明】
【0105】
１ セル
３ 素子部
５ 燃料極
６ 固体電解質層
７ 中間層
８ 空気極
１０ セルスタック装置
１１ セルスタック
１２ 固定部材
１３ 固定材
１４ 支持部材
１５ 支持体
１６ ガスタンク
１７ 端部集電部材
１８ 導電部材
１００ モジュール
１１０ モジュール収容装置
３ 素子部
５ 燃料極
６ 固体電解質層
７ 中間層
８ 空気極
１０ セルスタック装置
１１ セルスタック
１２ 固定部材
１３ 固定材
１４ 支持部材
１５ 支持体
１６ ガスタンク
１７ 端部集電部材
１８ 導電部材
１００ モジュール
１１０ モジュール収容装置
【図1A】
【図1B】
【図1C】
【図2A】
【図2B】
【図2C】
【図3】
【図4A】
【図4B】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】