(57)【要約】      （修正有）【課題】高い長期信頼性を有する横縞型固体酸化物形燃料電池セルスタックおよびそれを用いた燃料電池を提供する。【解決手段】支持体１１の表面１１ａおよび裏面１１ｂに、セルスタック間接続部材１５ａ，１５ｂと、多層構造の燃料電池セル１３の複数個とを備え、燃料電池セル１３の発電により生じる電流が、セルスタック間接続部材１５ａから一端側に配置された燃料電池セル１３を通ってセルスタック間接続部材１５ｂに流れる第１の電流経路と、セルスタック間接続部材１５ａから他端側に配置された燃料電池セル１３を通ってセルスタック間接続部材１５ｂに流れる第２の電流経路とを備えてなる横縞型固体酸化物形燃料電池セルスタック。また、この横縞型固体酸化物形燃料電池セルスタックを用いた燃料電池。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
長手方向に沿って反応ガスが流れるためのガス流路を内部に備え、一端側に前記ガス流路の反応ガス導入口を有するとともに、他端側に前記ガス流路の反応ガス排出口を有してなる柱状でかつ電気絶縁性の多孔質支持体の表面および裏面のそれぞれに、内側電極層、固体電解質層および外側電極層が順次積層された多層構造を有する燃料電池セルが、前記多孔質支持体の長手方向に沿って複数配置されてなる横縞型固体酸化物形燃料電池セルスタックであって、
前記多孔質支持体の表面および裏面に、セルスタック間を接続するためのセルスタック間接続部材を備えるとともに、
前記多孔質支持体の表面における前記セルスタック間接続部材から一端側に配置された前記燃料電池セルと、前記多孔質支持体の裏面における前記セルスタック間接続部材から一端側に配置された前記燃料電池セルとが電気的に接続されて、燃料電池セルの発電により生じる電流が、前記多孔質支持体の表面に配置された前記セルスタック間接続部材から、前記一端側の燃料電池セルを通って、前記多孔質支持体の裏面に配置された前記セルスタック間接続部材に流れる第１の電流経路を構成してなるとともに、
前記多孔質支持体の表面における前記セルスタック間接続部材から他端側に配置された前記燃料電池セルと、前記多孔質支持体の裏面における前記セルスタック間接続部材から他端側に配置された前記燃料電池セルとが電気的に接続されて、燃料電池セルの発電により生じる電流が、前記多孔質支持体の表面に配置された前記セルスタック間接続部材から、前記他端側の燃料電池セルを通って、前記多孔質支持体の裏面に配置された前記セルスタック間接続部材に流れる第２の電流経路を構成してなることを特徴とする横縞型固体酸化物形燃料電池セルスタック。
【請求項２】
前記多孔質支持体の表面における前記セルスタック間接続部材が、前記多孔質支持体の表面に配置された前記第１の電流経路の始端に位置する前記燃料電池セルと前記第２の電流経路の始端に位置する前記燃料電池セルとを電気的に接続するためのインターコネクタと電気的に接続されるとともに、
前記多孔質支持体の裏面における前記第１の電流経路の終端に位置する前記燃料電池セルと前記第２の電流経路の終端に位置する前記燃料電池セルとが、前記外側電極層を共用して構成されており、前記多孔質支持体の裏面における前記セルスタック間接続部材が、前記共用された前記外側電極層に接続されていることを特徴とする請求項１に記載の横縞型固体酸化物形燃料電池セルスタック。
【請求項３】
複数の前記燃料電池セルがそれぞれ同一の発電領域を有するとともに、前記第１の電流経路を構成する燃料電池セル数の合計と、前記第２の電流経路を構成する燃料電池セル数の合計とが同じであることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の横縞型固体酸化物形燃料電池セルスタック。
【請求項４】
複数の前記燃料電池セルがそれぞれ同一の発電領域を有するとともに、前記第１の電流経路および前記第２の電流経路を構成する前記燃料電池セルが、前記多孔質支持体の表面および裏面にそれぞれ同数配置されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の横縞型固体酸化物形燃料電池セルスタック。
【請求項５】
前記第１の電流経路を構成する前記燃料電池セルの発電面積の合計と、前記第２の電流経路を構成する前記燃料電池セルの発電面積の合計とが等しいことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の横縞型固体酸化物形燃料電池セルスタック。
【請求項６】
前記第１の電流経路を構成する前記燃料電池セルの発電面積の合計が、前記第２の電流経路を構成する前記燃料電池セルの発電面積の合計よりも大きいことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の横縞型固体酸化物形燃料電池セルスタック。
【請求項７】
請求項１〜６のうちいずれかに記載の横縞型固体酸化物形燃料電池セルスタックと、該横縞型固体酸化物形燃料電池セルスタックを作動させるための補機とを収納容器内に収納してなることを特徴とする燃料電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、横縞型固体酸化物形燃料電池セルスタックおよびそれを収納容器内に複数収納してなる燃料電池に関する。
【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接続してなるセルスタックと、セルスタックを作動させるための補機とを収納容器に収容してなる燃料電池が種々提案されている。このような燃料電池セルとしては、固体高分子形燃料電池セル、リン酸形燃料電池セル、溶融炭酸塩形燃料電池セル、固体酸化物形燃料電池セルなど、各種のものが知られている。とりわけ、固体酸化物形燃料電池セルは、発電効率が高く、また、作動温度が６００℃〜１０００℃と高いため、その排熱を利用ができるなどの利点を有しており、研究開発が推し進められている。
【０００３】
図１１は、従来公知の固体酸化物形燃料電池セルを複数備える固体酸化物形燃料電池セルスタックの一部を示す拡大縦断面である。この固体酸化物形燃料電池セルスタックは、電気絶縁体である中空平板状の多孔質支持体１２１（以下、支持体と略す場合がある）の表面に、内側電極層としての燃料極層１２３ａ、固体電解質層１２３ｂおよび外側電極層としての空気極層１２３ｃがこの順に積層された多層構造の固体酸化物形燃料電池セル１２３（以下、燃料電池セルと略す場合がある。）を、支持体１２１の長手方向Ｇ（紙面上下方向）に複数形成して電気的に接続することにより構成されている（例えば、特許文献１参照）。なお、このような形状の燃料電池セルスタックは、いわゆる「横縞型」といわれている。
【０００４】
そして、互いに隣接する燃料電池セル１２３は、それぞれセル間接続部材としてのインターコネクタ１２４により電気的に直列に接続されている。すなわち、一方の燃料電池セル１２３の燃料極層１２３ａと、他方の燃料電池セル１２３の空気極層１２３ｃとが、インターコネクタ１２４により電気的に接続されている。また、支持体１２１の内部には、１つまたは複数のガス流路１２７が支持体１２１の長手方向Ｇに沿って形成されている。
【０００５】
支持体１２１上に、燃料極層１２３ａ、固体電解質層１２３ｂおよび空気極層１２３ｃをこの順に積層してなる固体酸化物形燃料電池セルスタックでは、固体電解質層１２３ｂの酸素イオン伝導性が６００℃以上で高くなるため、このような温度の際に燃料電池セル１２３の周囲に酸素を含むガス（空気）を流し、ガス流路１２７に水素を含むガス（燃料ガス）を流すことにより、空気極層１２３ｃと燃料極層１２３ａとの酸素濃度差が大きくなり、空気極層１２３ｃと燃料極層１２３ａとの間で電位差が発生する。
【０００６】
この電位差により、酸素イオンは、空気極層１２３ｃから固体電解質層１２３ｂを通じて燃料極層１２３ａへ移動する。移動した酸素イオンが、燃料極層１２３ａで水素と結合して水となり、同時に燃料極層１２３ａで電子が発生する。すなわち、空気極層１２３ｃでは、下記式（１）の電極反応を生じ、燃料極層１２３ａでは、下記式（２）の電極反応を生じる。
【０００７】
【化１】
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【０００８】
そして、燃料極層１２３ａと空気極層１２３ｃとを電気的に接続することにより、燃料極層１２３ａから空気極層１２３ｃへの電子の移動が起こり、両極層間で起電力が生じる。このように、燃料電池セル１２３では、酸素（空気）と水素（燃料ガス）を供給することにより、前記の反応を連続して起こし、起電力を生じさせて発電する（例えば、特許文献２参照）。
【０００９】
しかし、上述したような従来の横縞型固体酸化物形燃料電池セルスタックにおいては、多孔質支持体の一端側より他端側に向けてガス流路内を反応ガス（燃料ガス等）が流れるため、下流側（他端側）に配置される燃料電池セルに供給される反応ガスの組成は、上流側（一端側）に配置される燃料電池セルの発電の影響を受けることとなる。すなわち、最下流側に配置された燃料電池セルに供給される反応ガスは、上流側の燃料電池セルの発電により反応ガスが消費されることや、上流側の燃料電池セルの発電により生じる排ガスが含まれることから、下流側に配置された燃料電池セルは、反応ガスの不足等により破損する可能性が生じる。
【００１０】
横縞型固体酸化物形燃料電池セルスタックは、各燃料電池セルが電気的に直列に接続されていることから、１つの燃料電池セルに破損等が生じると、横縞型固体酸化物形燃料電池セルスタック全体が発電を行うことができず、また複数の横縞型固体酸化物形燃料電池セルスタックと、横縞型固体酸化物形燃料電池セルスタックを作動させるための補機とを収納容器内に収納してなる燃料電池も発電を行うことができなくなるおそれがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開平１０−３９３２号公報
【特許文献２】特開２００６−２６９２７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明の課題は、高い長期信頼性を有する横縞型固体酸化物形燃料電池セルスタックおよびそれを用いた燃料電池を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明者らは、上記課題を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、横縞型固体酸化物形燃料電池セルスタックが２つの電流経路を有する場合には、反応ガスの不足により一方の電流経路を構成する燃料電池セルの１つが破損した場合であっても、他方の電流経路によって継続して発電を行うことができるという新たな事実を見出し、本発明を完成させるに至った。
【００１４】
すなわち、本発明の横縞型固体酸化物形燃料電池セルスタックは、長手方向に沿って反応ガスが流れるためのガス流路を内部に備え、一端側に前記ガス流路の反応ガス導入口を有するとともに、他端側に前記ガス流路の反応ガス排出口を有してなる柱状でかつ電気絶縁性の多孔質支持体の表面および裏面のそれぞれに、内側電極層、固体電解質層および外側電極層が順次積層された多層構造を有する燃料電池セルが、前記多孔質支持体の長手方向に沿って複数配置されてなるものであって、前記多孔質支持体の表面および裏面に、セルスタック間を接続するためのセルスタック間接続部材を備えるとともに、前記多孔質支持体の表面における前記セルスタック間接続部材から一端側に配置された前記燃料電池セルと、前記多孔質支持体の裏面における前記セルスタック間接続部材から一端側に配置された前記燃料電池セルとが電気的に接続されて、燃料電池セルの発電により生じる電流が、前記多孔質支持体の表面に配置された前記セルスタック間接続部材から、前記一端側の燃料電池セルを通って、前記多孔質支持体の裏面に配置された前記セルスタック間接続部材に流れる第１の電流経路を構成してなるとともに、前記多孔質支持体の表面における前記セルスタック間接続部材から他端側に配置された前記燃料電池セルと、前記多孔質支持体の裏面における前記セルスタック間接続部材から他端側に配置された前記燃料電池セルとが電気的に接続されて、燃料電池セルの発電により生じる電流が、前記多孔質支持体の表面に配置された前記セルスタック間接続部材から、前記他端側の燃料電池セルを通って、前記多孔質支持体の裏面に配置された前記セルスタック間接続部材に流れる第２の電流経路を構成してなることを特徴とする。
【００１５】
このような横縞型固体酸化物形燃料電池セルスタックは、燃料電池セルの発電により生じる電流が、多孔質支持体の表面に配置されたセルスタック間接続部材から、一端側の燃料電池セルを通って、多孔質支持体の裏面に配置されたセルスタック間用接続部材に流れる第１の電流経路と、燃料電池セルの発電により生じる電流が、多孔質支持体の表面に配置されたセルスタック間接続部材から、他端側の燃料電池セルを通って、多孔質支持体の裏面に配置されたセルスタック間用接続部材に流れる第２の電流経路とを構成してなる。それにより、一方の電流経路を構成する燃料電池セルの１つに破損等が生じた場合であっても、他方の電流経路によって継続して発電を行うことができる。
【００１６】
また、本発明の横縞型固体酸化物形燃料電池セルスタックは、前記多孔質支持体の表面における前記セルスタック間接続部材が、前記多孔質支持体の表面に配置された前記第１の電流経路の始端に位置する前記燃料電池セルと前記第２の電流経路の始端に位置する前記燃料電池セルとを電気的に接続するためのインターコネクタと電気的に接続されるとともに、前記多孔質支持体の裏面における前記第１の電流経路の終端に位置する前記燃料電池セルと前記第２の電流経路の終端に位置する前記燃料電池セルとが、前記外側電極層を共用して構成されており、前記多孔質支持体の裏面における前記セルスタック間接続部材が、前記共用された前記外側電極層に接続されていることが好ましい。
【００１７】
このような横縞型固体酸化物形燃料電池セルスタックにおいては、隣接する横縞型固体酸化物形燃料電池セルスタックより流れる電流は、多孔質支持体の表面に配置されたセルスタック間接続部材よりインターコネクタを介して、第１の電流経路の始端を構成する燃料電池セルと第２の電流経路の始端を構成する燃料電池セルに流れることとなる。それゆえ、隣接する横縞型固体酸化物形燃料電池セルスタックより流れる電流は、効率よく第１の電流経路および第２の電流経路に流れることとなる。
【００１８】
また、多孔質支持体の表面を流れた電流は、多孔質支持体の表面に配置された一端側または他端側の燃料電池セルを通って、多孔質支持体の裏面に配置された燃料電池セルを流れる。ここで、多孔質支持体の裏面において、第１の電流経路の終端に位置する燃料電池セルと、第２の電流経路の終端に位置する燃料電池セルとが、外側電極層を共用して構成され、その共用された外側電極層にセルスタック間接続部材が接続されていると、第１の電流経路および第２の電流経路を流れる電流は、共用された外側電極層を介してセルスタック間接続部材に流れたのち、隣接する横縞型固体酸化物形燃料電池セルスタックに流れることとなる。
【００１９】
それにより、隣接する横縞型固体酸化物形燃料電池セルスタックより流れる電流を、効率よく第１の電流経路および第２の電流経路に流し、さらに隣接する横縞型固体酸化物形燃料電池セルスタックに流すことができる。
【００２０】
また、本発明の横縞型固体酸化物形燃料電池セルスタックは、複数の前記燃料電池セルがそれぞれ同一の発電領域を有するとともに、前記第１の電流経路を構成する燃料電池セル数の合計と、前記第２の電流経路を構成する燃料電池セル数の合計とが同じであることが好ましい。
【００２１】
このような横縞型固体酸化物形燃料電池セルスタックにおいては、燃料電池セルのそれぞれが同一の発電面積を有するとともに、第１の電流経路を構成する燃料電池セル数の合計と、第２の電流経路を構成する燃料電池セル数の合計とが同じであることから、一方の電流経路を構成する燃料電池セルが破損した場合であっても、他方の電流経路によって定格運転の半分の出力にて発電を継続することができる。
【００２２】
また、本発明の横縞型固体酸化物形燃料電池セルスタックは、複数の前記燃料電池セルがそれぞれ同一の発電領域を有するとともに、前記第１の電流経路および前記第２の電流経路を構成する前記燃料電池セルが、前記多孔質支持体の表面および裏面にそれぞれ同数配置されていることが好ましい。
【００２３】
このような横縞型固体酸化物形燃料電池セルスタックにおいては、燃料電池セルのそれぞれが同一の発電面積を有するとともに、各電流経路を構成する燃料電池セルが、多孔質支持体の表面および裏面にそれぞれ同数配置されていることから、一方の電流経路を構成する燃料電池セルが破損した場合であっても、他方の電流経路によって定格運転の半分の出力にて発電を継続することができるとともに、容易に作製することができる。
【００２４】
また、本発明の横縞型固体酸化物形燃料電池セルスタックは、前記第１の電流経路を構成する前記燃料電池セルの発電面積の合計と、前記第２の電流経路を構成する前記燃料電池セルの発電面積の合計とが等しいことが好ましい。
【００２５】
このような横縞型固体酸化物形燃料電池セルスタックにおいては、横縞型個体酸化物形燃料電池セルスタックを構成する各燃料電池セルの発電面積が異なる場合であっても、第１の電流経路を構成する燃料電池セルの発電面積の合計と、第２の電流経路を構成する燃料電池セルの発電面積の合計とが等しいことから、一方の電流経路を構成する燃料電池セルが破損した場合であっても、他方の電流経路によって定格運転の半分の出力にて発電を継続することができる。
【００２６】
また、本発明の横縞型固体酸化物形燃料電池セルスタックは、前記第１の電流経路を構成する前記燃料電池セルの発電面積の合計が、前記第２の電流経路を構成する前記燃料電池セルの発電面積の合計よりも大きいことが好ましい。
【００２７】
このような横縞型固体酸化物形燃料電池セルスタックにおいては、反応ガス導入口側を流れる第１の電流経路を構成する燃料電池セルの発電面積の合計が、反応ガス排出口側を流れる第２の電流経路を構成する燃料電池セルの発電面積の合計よりも大きいことから、反応ガス排出口側に位置する燃料電池セルが反応ガスの不足により破損した場合において、反応ガス導入口側を流れる第１の電流経路により多くの電流を流すことができ、発電量の低減を抑制することができる。
【００２８】
本発明の燃料電池は、上述のうちいずれかに記載の横縞型固体酸化物形燃料電池セルスタックと、該横縞型固体酸化物形燃料電池セルスタックを作動させるための補機とを収納容器内に収納してなることを特徴とする。
【００２９】
このような燃料電池においては、上述した横縞型固体酸化物形燃料電池セルスタックと、該横縞型固体酸化物形燃料電池セルスタックを作動させるための補機とを収納容器内に複数収納してなることから、横縞型固体酸化物形燃料電池セルスタックを複数個組み合わせる場合において、１つの横縞型固体酸化物形燃料電池セルスタックが定格運転の半分の出力となった場合であっても、他の横縞型固体酸化物形燃料電池セルスタックが定格運転を行っている場合には、燃料電池としては定格運転に近い電流の発電を行うことができ、信頼性の向上した燃料電池とすることができる。
【発明の効果】
【００３０】
本発明の横縞型固体酸化物形燃料電池セルスタックによれば、２つの電流経路を構成してなることから、一方の電流経路を構成する燃料電池セルの１つに破損等が生じた場合であっても、他方の電流経路によって継続して発電を行うことができ、長期信頼性を向上することができる。本発明の燃料電池によれば、本発明の横縞型固体酸化物形燃料電池セルスタックと、横縞型固体酸化物形燃料電池セルスタックを作動させるための補機とを収納容器内に収納してなることから、長期信頼性が向上した燃料電池とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の一実施形態にかかる横縞型固体酸化物形燃料電池セルスタックの一部を拡大して示す縦断面図である。
【図２】図１に示す横縞型固体酸化物形燃料電池セルスタックの横断面図である。
【図３】図１に示す横縞型固体酸化物形燃料電池セルスタックを２つ接続してなるバンドルを示す縦断面図である。
【図４】本発明にかかる横縞型固体酸化物形燃料電池セルスタックの一例を示す概略説明図である。
【図５】（ａ），（ｂ）は、図４に示すセルスタックの燃料電池セルを流れる電流を示す概略説明図である。
【図６】本発明にかかる横縞型固体酸化物形燃料電池セルスタックの他の一例を示す概略説明図である。
【図７】本発明にかかる横縞型固体酸化物形燃料電池セルスタックのさらに他の一例を示す概略説明図である。
【図８】本発明にかかる横縞型固体酸化物形燃料電池セルスタックのさらに他の一例を示す概略説明図である。
【図９】本発明にかかる横縞型固体酸化物形燃料電池セルスタックのさらに他の一例を示す概略説明図である。
【図１０】本発明にかかる横縞型固体酸化物形燃料電池セルスタックのさらに他の一例を示す概略説明図である。
【図１１】従来の横縞型固体酸化物形燃料電池セルスタックの一部を拡大して示す縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
以下、本発明の横縞型固体酸化物形燃料電池セルスタックの一実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。図１は、本実施形態にかかる横縞型固体酸化物形燃料電池セルスタックの一部を拡大して示す縦断面図であり、図２はその横断面図である。
【００３３】
図１および図２に示すように、本実施形態にかかる横縞型固体酸化物形燃料電池セルスタック（以下、セルスタックと略す場合がある。）は、内部にガス流路１２を有するとともに、電気絶縁性の多孔質支持体１１（以下、支持体と略す場合がある）の表面１１ａおよび裏面１１ｂに、セルスタック間を接続するためのセルスタック間接続部材１５が配置されている。そして、これらセルスタック間接続部材１５から一端側および他端側に、複数個の燃料電池セル１３が並設されている。なお、以降の説明において、セルスタックを１つのみ示す図面において、便宜的に支持体１１の表面１１ａに接続されているセルスタック間接続部材１５をセルスタック間接続部材１５ａ、支持体１１の裏面１１ｂに接続されているセルスタック間接続部材１５をセルスタック間接続部材１５ｂという場合がある。
【００３４】
燃料電池セル１３は、内側電極層としての燃料極層１３ａ、固体電解質層１３ｂおよび外側電極層としての空気極層１３ｃを、支持体１１上にこの順で順次積層して構成されている。また、図１に示すセルスタックにおいては、後述するセルスタック間接続部材１５ａ，１５ｂから一端側（図１においては下方側）に配置された各燃料電池セル１３が、セル間接続部材としてのインターコネクタ１４により電気的に接続されている。また、セルスタック間接続部材１５ａ，１５ｂから他端側（図１においては上方側）に配置された各燃料電池セル１３が、インターコネクタ１４により電気的に接続されている。これらのうち、互いに隣接する燃料電池セル１３は、一方の燃料電池セル１３の燃料極層１３ａと他方の燃料電池セル１３の空気極層１３ｃとがインターコネクタ１４により直列に接続された構造となっている。空気極層１３ｃは、インターコネクタ１４の表面（上面）を覆うように配置されている。
【００３５】
このようなセルスタックは、ガス流路１２内に水素を含有する燃料ガスを流して支持体１１を還元雰囲気に曝し、また空気極層１３ｃの表面に空気などの酸素含有ガスを流して空気極層１３ｃを酸化雰囲気に曝すことにより、燃料極層１３ａおよび空気極層１３ｃにおいて、上述した式（１）および式（２）で示す電極反応が生じ、両極間に電位差が発生し、発電することができる。
【００３６】
支持体１１は中空平板状に形成され、その内部には隔壁１１ｃで隔てられた複数（図２においては６個）のガス流路１２が設けられている。支持体１１を中空平板状とすることにより、支持体１１の体積当たりの燃料電池セル１３の面積を増加することができ、セルスタックの体積当たりの発電量を大きくすることができる。そのため、必要とする発電量を得るためのセルスタックの個数・容積を低減することができ、セルスタック間の接続箇所を低減することもできる。その結果、構造が簡易になり、組み立てが簡単になるとともに、燃料電池（横縞型固体酸化物形燃料電池セルスタック）の信頼性を向上させることができる。また、支持体１１の内部に複数のガス流路１２が設けられていることにより、支持体１１の構造強度を向上させることができ、セルスタックの機械強度を高めることができる。なお、支持体１１のうち、燃料電池セル１３が配置されていない部位には、支持体１１からのガスリークを抑制する目的で、固体電解質層１３ｂが設けられている。
【００３７】
支持体１１は、燃料電池セル１３との電気的ショートを防止する観点から、通常、電気抵抗値１０Ω・ｃｍ以上の範囲に設定することが好ましい。本発明においては、この範囲を電気絶縁性という。前記電気抵抗値は、角柱状の試料片の両端部に電圧、電流の両端子を接続する４端子法により測定することができる。
【００３８】
支持体１１は、一対の平坦部ｎとそれらの両端を繋ぐ弧状部ｍとを有し、断面における長径の寸法（両端の弧状部ｍ間の距離に相当）は、例えば、１５ｍｍ〜５０ｍｍ、その短径の寸法（一対の平坦部ｎ間の距離に相当）は、例えば、２ｍｍ〜４ｍｍの範囲とすることができる。
【００３９】
支持体１１は、ガス流路１２内を流れる燃料ガスを燃料極層１３ａの表面まで導入する上で多孔質であることが好ましい。具体的には、支持体１１は、その開気孔率が、例えば２５％以上、好ましくは３０％〜４５％の範囲に設定することができる。それにより、ガス流路１２内を流れる燃料ガスが燃料極層１３ａの表面まで流通することができる。なお、開気孔率はアルキメデス法に従って算出することができる。
【００４０】
このような支持体１１は、ＮｉもしくはＮｉ酸化物（ＮｉＯ）と、Ｍｇ酸化物（ＭｇＯ）のアルカリ土類元素酸化物および希土類元素酸化物とからなる。希土類元素酸化物を構成する希土類元素としては、Ｙ、Ｌａ、Ｙｂ、Ｔｍ、Ｅｒ、Ｈｏ、Ｄｙ、Ｇｄ、Ｓｍ、Ｐｒ等が挙げられ、希土類元素酸化物としてＹ2Ｏ3やＹｂ2Ｏ3が好ましく、特にＹ2Ｏ3が好ましい。
【００４１】
ＮｉあるいはＮｉＯ（ＮｉＯは、発電時には、通常、水素ガスにより還元されてＮｉとして存在する）は、ＮｉＯ換算で１０〜２５体積％、特に１５〜２０体積％の範囲で支持体１１中に含有されているのがよい。
【００４２】
燃料極層１３ａは、例えば、希土類元素が固溶したＺｒＯ2（安定化ジルコニア）と、Ｎｉおよび／またはＮｉＯとからなる多孔質の導電性サーメットで形成することができる。また、後述する固体電解質層１３ｂの材料を用いることもできる。燃料極層１３ａにおいて、安定化ジルコニアの配合割合は、燃料極層１３ａの総量に対して、３５体積％〜６５体積％の範囲が好ましく、Ｎｉの配合割合はＮｉＯ換算で、燃料極層１３ａの総量に対して、３５体積％〜６５体積％の範囲が好ましい。また、燃料極層１３ａは、その開気孔率を、例えば１５％以上、さらには２０％〜４０％の範囲とするのが好ましく、その厚みを良好な集電性能を発揮させるため、例えば、１μｍ〜１００μｍの範囲とすることが好ましい。なお、図には示していないが、燃料極層１３ａを２層から形成することもでき、この場合、支持体１１の表面に形成される第１の層（集電燃料極層）を、Ｎｉおよび／またはＮｉＯとＹ2Ｏ3等の希土類元素酸化物から構成することができ、第１の層の上面に形成される第２の層（活性燃料極層）を、希土類元素（Ｙ等）が固溶したＺｒＯ2（安定化ジルコニア、例えば８モル％のＹが固溶した安定化ＺｒＯ2（８モル％  Yttria Stabilized Zirconia、以下「８ＹＳＺ」と言う。））と、Ｎｉおよび／またはＮｉＯとからなる多孔質の導電性サーメットで形成することができる。
【００４３】
固体電解質層１３ｂは、希土類元素またはその酸化物が固溶したＺｒＯ2からなる安定化ＺｒＯ2からなる緻密質のセラミックスで構成することができる。ここで、ＺｒＯ2に固溶させる希土類元素としては、Ｓｃ、Ｙ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｌｕなどが挙げられる。なお安価であるという点から、Ｙ、Ｙｂ、またはこれらの酸化物であるＹ2Ｏ3、Ｙｂ2Ｏ3を用いることが好ましい。より具体的には、固体電解質層１３ｂとして、上述の８ＹＳＺを用いることができる。また、収縮率が８ＹＳＺとほぼ等しいランタンガレート系（ＬａＧａＯ3系）を用いることもできる。
【００４４】
固体電解質層１３ｂは、その厚みを１０μｍ〜１００μｍとすることが好ましく、アルキメデス法による相対密度を９３％以上、さらには９５％以上の範囲に設定することが好ましい。このような固体電解質層１３ｂは、電極間の電子の橋渡しをする電解質としての機能を有すると共に、燃料ガスまたは酸素含有ガスのリーク（ガス透過）を防止するためにガス遮断性を有している。
【００４５】
空気極層１３ｃは、導電性セラミックスから形成される。導電性セラミックスとしては、例えば、ＡＢＯ3型のペロブスカイト型酸化物が挙げられる。このようなペロブスカイト型酸化物としては、例えば、遷移金属型ペロブスカイト酸化物、好ましくは、ＬａＭｎＯ3系酸化物、ＬａＦｅＯ3系酸化物、ＬａＣｏＯ3系酸化物など、特にＡサイトにＬａを有する遷移金属型ペロブスカイト酸化物を用いることができる。なお、６００℃〜１０００℃程度の比較的低温での電気伝導性が高いという観点から、ＬａＣｏＯ3系酸化物を用いることが好ましい。また、前記したペロブスカイト型酸化物において、ＡサイトにＬａおよびＳｒが共存してもよく、また、ＢサイトにＦｅ、ＣｏおよびＭｎが共存してもよい。
【００４６】
このような空気極層１３ｃは、前記した式（１）の電極反応を生ずることができる。また、空気極層１３ｃは、その開気孔率が、例えば、２０％以上、さらには３０％〜５０％の範囲に設定することが好ましい。空気極層１３ｃの開気孔率をこの範囲内とすることにより、空気極層１３ｃが良好なガス透過性を有することができる。さらに、空気極層１３ｃの厚みを、例えば、３０μｍ〜１００μｍの範囲に設定することにより、空気極層１３ｃが良好な集電性を有することができる。
【００４７】
インターコネクタ１４は、隣接する一方の燃料電池セル１３の燃料極層１３ａと他方の燃料電池セル１３の空気極層１３ｃとを電気的に接続するものであり、導電性セラミックスから形成することができる。このような導電性セラミックスとしては、例えば、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）が挙げられる。ＬａＣｒＯ3系酸化物は、耐還元性、耐酸化性が良好であるため、インターコネクタ１４の腐食や劣化を有効に抑制することができる。
【００４８】
また、インターコネクタ１４を形成する導電性セラミックスは、その相対密度（アルキメデス法）が、例えば、９３％以上、さらには９５％以上の範囲に設定することが好ましい。相対密度をこの範囲に設定することにより導電性セラミックスを緻密質とすることができ、支持体１１内のガス流路１２を通る燃料ガスと空気極層１３ｃの外部を通る酸素含有ガスとのリークを有効に抑制することができる。また、このインターコネクタ１４と固体電解質層１３ｂとの接続部に、適宜、Ｙ2Ｏ3などの接合層を介在させることにより、シール性を向上させることもできる。
【００４９】
また、このようなセルスタックにおいては、支持体１１の表面１１ａの一端側に配置された燃料電池セル１３は、支持体１１の裏面１１ｂの一端側に配置された燃料電池セル１３と、導電部材１４ｃを介して電気的に接続される（図４参照）。導電部材１４ｃとしては、Ａｇ−Ｐｄ系合金の他、例えばＬａＣｏＯ3系酸化物などを用いることができる。導電部材１４ｃは、支持体１１の表面１１ａの一端側（図４においては下方側）の端部に配置された燃料電池セル１３の空気極層１３ｃと、支持体１１の裏面１１ｂの一端側の端部に配置されたインターコネクタ１４とを電気的に接続するように設けられる。それにより、燃料電池セル１３の発電により生じる電流は、支持体１１の表面１１ａに配置された燃料電池セル１３を一端側に流れたのち、導電部材１４ｃを介して支持体１１の裏面１１ｂの一端側に配置された燃料電池セル１３に流れる。これと同様に、支持体１１の表面１１ａの他端側（図４においては上方側）の端部に配置された燃料電池セル１３も、支持体１１の裏面１１ｂの他端側の端部に配置された燃料電池セル１３と、導電部材１４ｃを介して電気的に接続され、燃料電池セル１３の発電により生じる電流は、支持体１１の表面１１ａに配置された燃料電池セル１３を他端側に流れたのち、導電部材１４ｃを介して支持体１１の裏面１１ｂの他端側に配置された燃料電池セル１３に流れる。この電流経路については後述する。
【００５０】
次に、前記した横縞型固体酸化物形燃料電池セルスタックを複数個接続したもの（以降、本明細書においてバンドルと言う。）について、図３を参照して説明する。図３は、上述したセルスタックを複数（２個）組み合わせたバンドルにおける一部を拡大して示す縦断面図である。同図に示すように、互いに隣接する２個のセルスタックがセルスタック間接続部材１５により電気的に接続されている。
【００５１】
具体的には、一方のセルスタックにおける支持体１１の裏面１１ｂにおいて、隣り合う２つの燃料電池セル１３で共用されている空気極層１３ｃ（図３においては後述する電流経路の終点に相当する）と、他方のセルスタックにおける支持体１１の表面１１ａに配置されたインターコネクタ１４ａ（図３においては後述する電流経路の始点に相当する）とが、セルスタック間接続部材１５により電気的に接続されている。なお、セルスタック間接続部材１５とインターコネクタ１４ａとは導電部材１４ｂを介して接続されており、導電部材１４ｂはインターコネクタ１４ａの表面（上面）を覆うように配置されている。
【００５２】
このようなバンドルにおいては、反応ガスは各セルスタックのガス流路１２内を矢印Ａに示す方向に向けて流れる。ここで、セルスタック間接続部材１５に対してセルスタックの上流側を反応ガス導入口側Ｂ、下流側を反応ガス排出口側Ｃとしたとき、反応ガス排出口側Ｃにおいては、反応ガス導入口側Ｂに比べて燃料電池セル１３に供給できる反応ガスの量が減少し、反応ガス排出口側Ｃの燃料電池セル１３において反応ガスが不足することがある。その結果、反応ガスが不足した燃料電池セル１３において破損等が生じる場合がある。
【００５３】
ここで、支持体１１上に配置された複数個の燃料電池セル１３のそれぞれを電気的に直列に接続している場合（すなわち、燃料電池セル１３の発電により生じる電流が流れる電流経路が１つの場合）に、燃料電池セルのいずれかに破損等が生じると、セルスタック全体が発電を行うことができないこととなり、さらにはセルスタックを収納容器内に収納してなる燃料電池も発電を行うことができなくなるおそれがある。
【００５４】
それゆえ、本実施形態においては、燃料電池セル１３の発電により生じる電流が、支持体１１の表面１１ａ側に配置されたセルスタック間接続部材１５ａから一端側（反応ガス導入口側Ｂ）の燃料電池セル１３を通って、支持体１１の裏面１１ｂ側に配置されたセルスタック間接続部材１５ｂに流れるための第１の電流経路と、支持体１１の表面１１ａ側に配置されたセルスタック間接続部材１５ａから他端側（反応ガス排出口側Ｃ）の燃料電池セル１３を通って、支持体１１の裏面１１ｂ側に配置されたセルスタック間接続部材１５ｂに流れるための第２の電流経路を構成することにより、長期信頼性を向上させている。このようなセルスタックとしては、図４に示す構成を有するものが挙げられる。
【００５５】
図４は、本発明にかかる横縞型固体酸化物形燃料電池セルスタックの一例を示す概略説明図である。図５（ａ），（ｂ）は、図４に示すセルスタックの燃料電池セルを流れる電流を示す概略説明図である。
【００５６】
図４に示すように、このセルスタックは、燃料電池セル１３を流れる電流が、セルスタック間接続部材１５ａから一端側、すなわち支持体１１の表面１１ａを矢印Ｉに示す方向に向けて流れたのち、導電部材１４ｃを介して、支持体１１の裏面１１ｂの一端側からセルスタック間接続部材１５ｂに向けて、すなわち支持体１１の裏面１１ｂを矢印IIIに示す方向に流れるように構成されている。それにより、第１の電流経路が構成されている。
【００５７】
一方、図４に示すセルスタックにおいては、燃料電池セル１３を流れる電流が、セルスタック間接続部材１５ａから他端側、すなわち支持体１１の表面１１ａを矢印ＩＶに示す方向に向けて流れたのち、導電部材１４ｃを介して、支持体１１の裏面１１ｂの他端側からセルスタック間接続部材１５ｂに向けて、すなわち支持体１１の裏面１１ｂを矢印ＶＩに示す方向に流れるように構成されている。それにより、第２の電流経路が構成されている。
【００５８】
具体的に説明すると、図４におけるセルスタックにおいては、支持体１１の表面１１ａ略中央部にセルスタック間接続部材１５ａを配置している。セルスタック間接続部材１５ａは、導電部材１４ｂを介してインターコネクタ１４ａに接続されている。このインターコネクタ１４ａは、隣接する第１の電流経路の始端となる燃料電池セル１３の燃料極層１３ａと第２の電流経路の始端となる燃料電池セル１３ａの燃料極層１３ａとを電気的に接続するためのものである。それにより、図５（ａ）に示すように、燃料電池セル１３の発電により生じる電流は、セルスタック間接続部材１５ａを起点として、第１の電流経路と第２の電流経路を効率よく流れることとなる。したがって、セルスタック間接続部材１５ａは、第１の電流経路および第２の電流経路の起点に位置している。
【００５９】
また、このセルスタック間接続部材１５ａを起点として、燃料電池セル１３を流れる電流が支持体１１の両端側に流れるように、セルスタック間接続部材１５ａを境界としてセルスタックの一端側と他端側において燃料電池セル１３の配列方向を逆向きに配置している。
【００６０】
なお、セルスタック間接続部材１５ａ，１５ｂを構成する材料としては、インターコネクタ１４ａと、後述する空気極層１３ｃとを電気的に接続することができる限り特に制限はなく、例えば、インターコネクタ１４と同様の材料から形成することができる。
【００６１】
さらに、インターコネクタ１４ａは、上述のインターコネクタ１４で例示した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）等の導電性セラミックスから形成することができる。また、インターコネクタ１４ａの表面を覆うように配置される導電部材１４ｂは、Ａｇ−Ｐｄ系合金の他、例えばＬａＣｏＯ3系酸化物などを用いることができる。
【００６２】
支持体１１の表面１１ａ，裏面１１ｂにおける両端側に配置された燃料電池セル１３同士は、上述した導電部材１４ｃにより電気的に接続されている。これにより、支持体１１の表面１１ａを一端側に流れた電流（第１の電流経路を流れる電流）は、矢印IIに示す方向に、すなわち支持体１１の裏面１１ｂの一端側に向けて流れる。また、支持体１１の表面１１ａを他端側に流れた電流（第２の電流経路を流れる電流）は、矢印Ｖに示す方向に、すなわち支持体１１の裏面１１ｂの他端側に向けて流れる。
【００６３】
そして、支持体１１の表面１１ａと同様に、支持体１１の裏面１１ｂにもセルスタック間接続部材１５ｂが配置されている。また、支持体１１の両端側よりセルスタック間接続部材１５ｂに向けて、配列方向を互いに逆方向とした燃料電池セル１３が配置されている。それにより、支持体１１の表面１１ａを流れた電流は、その後、図５（ｂ）に示すように、支持体１１の裏面１１ｂのセルスタック間接続部材１５ｂに流れて、隣接して配置されるセルスタックに流れることとなる。
【００６４】
ここで、各燃料電池セル１３を流れる電流は、燃料極層１３ａ，固体電解質層１３ｂ，空気極層１３ｃを流れてインターコネクタ１４を介して隣接する燃料電池セル１３の燃料極層１３ａに流れる。それゆえ、支持体１１の裏面１１ｂにおいて、支持体１１の両端側より流れる電流の終端は、第１の電流経路の終端および第２の電流経路の終端に配置される各燃料電池セル１３の空気極層１３ｃとなる。
【００６５】
本実施形態では、第１の電流経路の終端を構成する燃料電池セル１３の空気極層１３ｃと第２の電流経路の終端を構成する構成する燃料電池セル１３の空気極層１３ｃとを共用する構成とし、その空気極層１３ｃにセルスタック間接続部材１５ｂを接続している。これにより、第１の電流経路および第２の電流経路を流れる電流を、１つのセルスタック間接続部材１５ｂにて隣接するセルスタックに効率よく流すことができる。あわせて、セルスタック間接続部材１５ｂは、第１の電流経路および第２の電流経路の終点となる。
【００６６】
なお、第１の電流経路の終端を構成する燃料電池セル１３の燃料極層１３ａと第２の電流経路の終端を構成する燃料電池セル１３の燃料極層１３ａとの間には、固体電解質層１３ｂが充填されている。それにより、支持体１１の裏面１１ｂから燃料ガスがリークすることを抑制できる。あわせて、固体電解質層１３ｂも、第１の電流経路の終端を構成する燃料電池セル１３と第２の電流経路の終端を構成する燃料電池セル１３とで共用している構成となる。それにより、第１の電流経路の終端を構成する燃料電池セル１３と第２の電流経路の終端を構成する燃料電池セル１３の一部が接合されている構成となっている。なお、この場合においても燃料電池セル１３としてはそれぞれ別個の燃料電池セル１３となる。
【００６７】
上記したセルスタックは、燃料電池セル１３を流れる電流が、支持体１１の表面１１ａに配置されたセルスタック間接続部材１５ａから一端側の燃料電池セル１３を通って、支持体１１の裏面１１ｂに配置されたセルスタック間接続部材１５ｂに向けて流れる第１の電流経路と、支持体１１の表面１１ａに配置されたセルスタック間接続部材１５ａから他端側の燃料電池セル１３を通って、支持体１１の裏面１１ｂに配置されたセルスタック間接続部材１５ｂに向けて流れる第２の電流経路とが構成されていることから、一方の電流経路を構成する燃料電池セル１３が破損等した場合においても、他方の電流経路を用いることができ、それによりセルスタックの発電を停止することなく、継続して発電を行うことができるので、長期信頼性が向上したセルスタックとすることができる。
【００６８】
なお、支持体１１の表面１１ａとは、燃料電池セル１３を流れる電流が、セルスタック間接続部材１５ａより両端側に向けて流れる面のことを意味する。支持体１１の裏面１１ｂとは、燃料電池セル１３を流れる電流が、両端側よりセルスタック間接続部材１５ｂに向けて流れる面のことを意味する。
【００６９】
一方、上記したセルスタックは、２つの電流経路を流れる電流の量を調整することもでき、それに伴って電流経路を構成する燃料電池セルの数や、燃料電池セルの発電面積の合計を変えることもできる。このようなセルスタックとしては、図６〜図９に示す構成を有するものが挙げられる。
【００７０】
図６は、本発明にかかる横縞型固体酸化物形燃料電池セルスタックの他の例を示す概略説明図である。同図に示すように、このセルスタックは、同一の発電領域を有する燃料電池セル２３の複数個を支持体１１上に配置している。発電領域とは、燃料極層２３ａ、固体電解質層２３ｂおよび空気極層２３ｃが重なり合っている部分を意味する。
【００７１】
そして、第１の電流経路を構成する燃料電池セル２３の合計が６個であり、第２の電流経路を構成する燃料電池セル２３の合計が６個である。すなわち、第１の電流経路を構成する燃料電池セル２３の合計と、第２の電流経路を構成する燃料電池セル２３の合計とが同じである。
【００７２】
このようなセルスタックにおいては、第１の電流経路を構成する燃料電池セル２３の合計と第２の電流経路を構成する燃料電池セル２３の合計とが同じであることから、一方の電流経路を構成する燃料電池セル２３が破損した場合であっても、他方の電流経路によって定格運転の半分の出力にて発電を継続することができる。
【００７３】
また、セルスタックを複数個並べてなるバンドルにおいては、１つのセルスタックが定格運転の半分の出力となった場合であっても、他のセルスタックが定格運転を行っている場合には、バンドルとしては定格運転に近い電流の発電を行うことができる。
【００７４】
なお、第１の電流経路および第２の電流経路を構成する燃料電池セル２３の個数は、いずれも合計６個であるが、燃料電池セル２３の個数はこれに限定されるものではなく、所望の個数を採用することができる。その他の構成は、前記した一実施形態にかかるセルスタックと同様である。
【００７５】
図７は、本発明にかかる横縞型固体酸化物形燃料電池セルスタックのさらに他の例を示す概略説明図である。同図に示すように、このセルスタックは、同一の発電領域を有する燃料電池セル３３の複数個を支持体１１上に配置している。
【００７６】
そして、第１の電流経路および第２の電流経路を構成する燃料電池セル３３の数が、支持体１１の表面１１ａではそれぞれ３個、裏面１１ｂではそれぞれ３個である。すなわち、このセルスタックは、第１の電流経路および第２の電流経路を構成する燃料電池セル３３の数が、支持体１１の表面１１ａおよび裏面１１ｂにおいて同数である。
【００７７】
このようなセルスタックにおいては、上述したセルスタックと同様に、一方の電流経路を構成する燃料電池セル３３が破損した場合であっても、他方の電流経路によって定格運転の半分の出力にて発電を継続することができる。
【００７８】
また、支持体１１の表面１１ａと裏面１１ｂに配置される燃料電池セル３３の数が同じであることから、セルスタック間接続部材１５ａ，１５ｂを同じ位置に配置することができ、セルスタックの作製が容易となる。
【００７９】
なお、第１の電流経路および第２の電流経路を構成する燃料電池セル３３の数は、支持体１１の表面１１ａおよび裏面１１ｂにおいて、いずれも３個であるが、燃料電池セル３３の個数はこれに限定されるものではなく、所望の個数を採用することができる。その他の構成は、前記した一実施形態にかかるセルスタックと同様である。
【００８０】
一方、セルスタックの構成において、上述したように同一の発電面積を有する燃料電池セル２３，３３を配列するほか、発電面積がそれぞれ異なる燃料電池セルを配置することもできる。
【００８１】
図８は、本発明にかかる横縞型固体酸化物形燃料電池セルスタックのさらに他の例を示す概略説明図である。同図に示すように、このセルスタックは、発電面積がそれぞれ異なる燃料電池セル４３Ａ，４３Ｂ，４３Ｃを支持体１１上に配置している。
【００８２】
具体的には、燃料電池セル４３Ａ，４３Ｂ，４３Ｃのうち、燃料電池セル４３Ａの発電面積が最も大きく、燃料電池セル４３Ｂの発電面積が最も小さい。本実施形態にかかるセルスタックは、このように各燃料電池セル４３Ａ，４３Ｂ，４３Ｃの発電面積が異なる場合において、第１の電流経路を構成する燃料電池セル４３Ａ，４３Ｂ，４３Ｃの発電面積の合計と、第２の電流経路を構成する燃料電池セル４３Ａ，４３Ｂ，４３Ｃの発電面積の合計とが等しくなるよう構成されている。
【００８３】
これにより、一方の電流経路を構成する燃料電池セル４３Ａ，４３Ｂ，４３Ｃが破損した場合であっても、他方の電流経路によって定格運転の半分の出力にて発電を継続することができる。その他の構成は、前記した一実施形態にかかるセルスタックと同様である。
【００８４】
ところで、上述したように、セルスタックにおいては反応ガス（燃料ガス等）の排出口側Ｃに位置する燃料電池セルに供給される反応ガスの量が少なくなるため、特に反応ガス排出口側Ｃに位置する燃料電池セルが破損するおそれがある。
【００８５】
そこで、反応ガス導入口側Ｂの電流経路を流れる電流を多くすることにより、反応ガス排出口側Ｃに位置する燃料電池セルが破損等した場合において、より多くの電流を継続して発電させることができる。
【００８６】
図９は、本発明にかかる横縞型固体酸化物形燃料電池セルスタックのさらに他の例を示す概略説明図である。同図に示すように、このセルスタックは、反応ガス導入口側Ｂを流れる第１の電流経路を構成する燃料電池セル５３Ａの発電面積の合計が、反応ガス排出口側Ｃを流れる第２の電流経路を構成する燃料電池セル５３Ｂの発電面積の合計よりも大きい。
【００８７】
これにより、反応ガス排出口側Ｃに位置する燃料電池セル５３Ｂが反応ガスの不足により破損等が生じた場合には、より多くの電流が流れる反応ガス導入口側Ｂの第１の電流経路を利用することができるので、燃料電池セルの破損による発電量の低減を抑制することができる。その他の構成は、前記した一実施形態にかかるセルスタックと同様である。
【００８８】
一方、上述の説明において、セルスタックを構成する燃料電池セルを、燃料極層、固体電解質層、空気極層を順に配置してなる構成としたが、各燃料電池セルを流れる電流が、さらに効率よく流れるように、燃料電池セルを他の構成とすることもできる。
【００８９】
図１０は、各燃料電池セル６３を構成する空気極層６３ｃ上に導電部材６４ｃが設けられている構成のセルスタックの一例を示している。導電部材６４ｃは、空気極層６３ｃを覆うように配置されている。
【００９０】
セルスタック間接続部材１５ａの下方には、導電部材６４ａと空気極層６３ｃとインターコネクタ１４ａとが順に配置されている。そして、このセルスタック間接続部材１５ａと、第１の電流経路および第２の電流経路の始端となる燃料電池セル６３の燃料極層６３ａとが、導電部材６４ａと、空気極層６３ｃと、インターコネクタ１４ａとを介して電気的に接続されている。なお、空気極層６３ｃは、インターコネクタ１４ａの表面を覆うように配置されており、その上方に空気極層６３ｃを覆うように導電部材６４ａが設けられている。
【００９１】
一方、セルスタック間接続部材１５ｂの下方には、第１の電流経路と第２の電流経路の終端を構成する燃料電池セル１３で共用される空気極層６３ｃの上方に設けられた導電部材６４ｃが配置されている。そして、この導電部材６４ｃとセルスタック間接続部材１５ｂが接続されている。これにより、セルスタック間接続部材１５ａを起点とし、セルスタック間接続部材１５ｂを終点とする、第１の電流経路および第２の電流経路が構成されている。
【００９２】
すなわち、セルスタック間接続部材１５ａを起点とする電流は、セルスタック間接続部材１５ａの下方に配置された導電部材６４ａ、空気極層６３ｃ、インターコネクタ１４ａを介して、これに隣接する燃料電池セル６３の燃料極層６３ａへと流れる。この燃料極層６３ａを流れる電流は、該燃料極層６３ａの上方に配置された固体電解質層６３ｂ，空気極層６３ｃを介して導電部材６４ｃへと流れる。この導電部材６４ｃを流れた電流は、空気極層６３ｃを介してインターコネクタ１４へ流れた後、隣接する燃料電池セル６３の燃料極層６３ａに流れることとなる。それにより、隣接する燃料電池セル６３同士が、電気的に接続されることとなる。
【００９３】
支持体１１の表面１１ａの一端側の端部（または他端側の端部）に位置する燃料電池セル６３を流れた電流は、支持体１１の裏面１１ｂの一端側の端部（または他端側の端部）に配置される導電部材６４ｃ，インターコネクタ１４を介して、これに隣接する燃料電池セル６３の燃料極層６３ａ，固体電解質層６３ｂ，空気極層６３ｃ，導電部材６４ｃへと順に流れた後、インターコネクタ１４を介して、隣接する燃料電池セル６３の燃料極層６３ａに流れる。そして、前記電流は、支持体１１の裏面１１ｂに配置されたセルスタック間接続部材１５ｂを介して、隣接するセルスタックに流れる。
【００９４】
導電部材６４ａ，導電部材６４ｃは、例えばＡｇ−Ｐｄ系合金の他、ランタンストロンチウムコバルトタイト（ＬＳＣ）などにより構成することができる。
【００９５】
上述したようなセルスタックを複数個組み合わせることによりバンドルとし、そのバンドルと、セルスタックを作動させるための補機とを収納容器内に収納することにより、本発明の燃料電池とすることができる。それにより、長期信頼性が向上した燃料電池とすることができる。
【００９６】
以上、本発明にかかる好ましい実施形態を説明したが、本発明は以上の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した範囲内において種々の改善や変更が可能である。例えば前記した実施形態では、支持体１１は、中空の板状で内部に複数のガス流路１２を有するものとして説明したが、支持体１１は、円筒状でもよく、ガス流路１２の数は１つでもよく、さらに絶縁体であればその材質も問わない。
【００９７】
また、前記した実施形態において、支持体１１の表面に形成される燃料電池セル１３は、内側電極層が燃料極層１３ａであって、外側電極層が空気極層１３ｃである多層構造の例を示しているが、両電極層の位置関係を逆としてもよい。すなわち、支持体１１の表面に、空気極層１３ｃ、固体電解質層１３ｂおよび燃料極層１３ａをこの順で順次積層した燃料電池セル１３を配置することもできる。この場合、支持体１１のガス流路１２内には、空気などの酸素含有ガスを流通させ、外側電極層としての燃料極層１３ａの表面には、水素含有ガスなどの燃料ガスを流通させる。
【００９８】
また、上記説明においては、支持体１１の裏面１１ｂに配置されるセルスタック間接続部材１５ｂを、第１の電流経路の終端を構成する燃料電池セル１３と第２の電流径路の終端を構成する燃料電池セル１３とで共用する空気極層１３ｃに接続した例を示したが、第１の電流経路の終端を構成する燃料電池セル１３と第２の電流径路の終端を構成する燃料電池セル１３とをそれぞれ別個に形成し、その間にインターコネクタ１４ａを配置し、このインターコネクタ１４ａとセルスタック間接続部材１５ｂとを電気的に接続する構成とすることもできる。
【符号の説明】
【００９９】
１１  多孔質支持体
１１ａ  表面
１１ｂ  裏面
１１ｃ  隔壁
１２  ガス流路
１３，２３，３３，４３Ａ，４３Ｂ，４３Ｃ，５３Ａ，５３Ｂ，６３  燃料電池セル
１３ａ，２３ａ，６３ａ  燃料極層
１３ｂ，２３ｂ，６３ｂ  固体電解質層
１３ｃ，２３ｃ，６３ｃ  空気極層
１４，１４ａ  インターコネクタ
１４ｃ，６４ａ，６４ｃ  導電部材
１５，１５ａ，１５ｂ  セルスタック間接続部材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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