(57)【要約】  燃料電池の高密度充填のために、複数の燃料電池を電気的に相互接続するためのシステムと方法。複数の燃料電池のそれぞれが複数の個別電気接点を外面に沿って配置する。その間で電気接続が直接行われる。隣接する燃料電池の個別電気接点を、燃料電池の充填密度を高めるようにする。燃料電池は、少なくともひとつの外部電極を有し、かつ、少なくともひとつの内部電極への個別相互接続を有する。この場合、外部電極がカソードとアノードの一方であり、内部電極がもう一方のカソード及びアノードである。管状の固体電解質燃料電池では、個別電気接点が燃料電池の長手方に沿って間隔を置いて配置されている。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の燃料電池、ここでそれぞれの燃料電池が、所定の長さと、その燃料電池の外面上で前記の長さに沿って間隔を設けた複数の個別電気接点を有する、及び
隣接する燃料電池の個別電気接点の間に直接作られた複数の電気接続、
を含むシステム。
【請求項２】
各燃料電池には、少なくともひとつの外側電極、及び、ひとつの内側電極への少なくともひとつの相互接続部が含まれ、ここで、その外側電極がカソードとアノードのうちの一方であり、かつ、内側電極がそのカソードとアノードのうちの他方であることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
さらに、隣接する燃料電池の電気接点に直接接続するように形成された少なくともひとつの集電体を含むことを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項４】
複数の電気接続部が、少なくともひとつの直列又は並列の電気接続を含むことを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項５】
内側のアノードを有する少なくともひとつの燃料電池の複数の相互接続部が、前記アノードに、及び、少なくともひとつの外側カソード、又は少なくともひとつの隣接する燃料電池のアノードの相互接続部に、電気的に接続されていることを特徴とする請求項２に記載のシステム。
【請求項６】
電気接続部のそれぞれが、電線、クリップ、溶接部、発泡材、セラミック又は金属の成形体の少なくともひとつを含むことを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項７】
燃料電池がアノード支持形であることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項８】
少なくともひとつの燃料電池の少なくとも３個所の相互接続部が、少なくともひとつの隣接した燃料電池の少なくとも２個所の外側カソードに電気的に接続されていることを特徴とする請求項５に記載のシステム。
【請求項９】
燃料電池がアノード支持形であることを特徴とする請求項５に記載のシステム。
【請求項１０】
燃料電池が管状であることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項１１】
各燃料電池が管状であり、前記の燃料電池のそれぞれが
カソード材料の層から形成された複数の外側カソード、ここで、各外側カソードが電解質層の領域を囲み、その電解質層の領域が内側領域を囲んでおり、
その電解質層の領域が、相互接続部がアノード層に接続する位置で不連続になる、
を含むことを特徴とする請求項５に記載のシステム。
【請求項１２】
各燃料電池上の少なくとも２個所の外側カソードがお互いに電気的に接続することを特徴とする請求項１１に記載のシステム。
【請求項１３】
各燃料電池のアノードの相互接続部が隣接する燃料電池の外側カソードに接続すること、及び
隣接する燃料電池上の相互接続部をずらして、１個の燃料電池の外側カソードが少なくともひとつの隣接する燃料電池のアノードの相互接続部に直接隣接すること、
を特徴とする請求項５に記載のシステム。
【請求項１４】
前記燃料電池のそれぞれが、直径約１．５ｃｍで、少なくとも３個所の相互接続部を有すること、ならびに、
前記システムが、第一次元内に少なくとも２本の管を、及び、第二次元内に少なくとも２本の管を含むバンドルとして配置された少なくとも１６本の燃料電池を含むこと、
を特徴とする請求項１１に記載のシステム。
【請求項１５】
それぞれが所定の長さを有する複数の燃料電池を、隣接する燃料電池の前記の長さに沿って配置され、間隔を設けた個別電気接点の間で直接に電気的接続部を作ることにより、電気的に相互接続すること
を含む燃料電池バンドルを製造する方法。
【請求項１６】
各燃料電池は、少なくともひとつの外側電極及び内側電極への少なくともひとつの相互接続部を含み、ここで、外側電極がカソードとアノードの一方であり、その外側電極がそのカソードとアノードの他方であることを特徴とする請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
さらに、隣接する燃料電池の電気接点を直接接続するように形成された少なくともひとつの集電体を用いて、隣接する燃料電池を電気的に相互接続することを含む請求項１５に記載の方法。
【請求項１８】
電気的に相互接続をするステップが、直列に、並列に又はその組合わせで隣接する燃料電池を電気的に接続するステップを含むことを特徴とする請求項１５に記載の方法。
【請求項１９】
さらに、内側アノードを有する少なくともひとつの燃料電池の複数の相互接続部を、前記アノードに、及び、外側カソードの少なくともひとつ、又は少なくともひとつの隣接する燃料電池のアノードの相互接続部に、電気的に接続することを含む請求項１６に記載の方法。
【請求項２０】
電気的相互接続ステップが、電線、クリップ、溶接部、発泡材、セラミック又は金属の成形体の少なくともひとつを用いた隣接する燃料電池の個別電気接点を電気的に相互接続するステップを含むことを特徴とする請求項１５に記載の方法。
【請求項２１】
さらに、それぞれのアノードにより、燃料電池を支持することから成る請求項１５に記載の方法。
【請求項２２】
さらに、少なくともひとつの燃料電池の少なくとも３個所の相互接続部のそれぞれを少なくともひとつの隣接する燃料電池の少なくとも２個所の外側カソードに電気的に接続することを含む請求項１９に記載の方法。
【請求項２３】
さらに、それぞれのアノードにより燃料電池を支持することから成る請求項１９に記載の方法。
【請求項２４】
燃料電池が管状であることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項２５】
電気的に相互接続するステップが、複数の管状燃料電池の電気的相互接続を含み、前記管状燃料電池がそれぞれカソード材料の層の複数の外側カソードを有し、各外側カソードが電解質の層を囲み、その電解質の層が内側アノードを囲み、ここで、アノードの層に接続するために、相互接続を行う位置で、前記電解質の層が不連続であることを特徴とする請求項１９に記載の方法。
【請求項２６】
さらに、各燃料電池上の少なくとも２個所の外側カソードをお互いに電気的に接続するステップを含む請求項２５に記載の方法。
【請求項２７】
さらに、各燃料電池のアノードの相互接続部を隣接する燃料電池の外側カソードに接続すること、及び、隣接する燃料電池上の相互接続部をずらして、ひとつの燃料電池の外側カソードが少なくともひとつの隣接する燃料電池のアノードの相互接続部に直接隣接するようにすること、を含む請求項１９に記載の方法。
【請求項２８】
電気的に相互接続するステップが、第一次元内で少なくとも２本の管、及び、第二次元内の少なくとも２本の管を含むバンドルとして配置された、電気的に相互接続した少なくとも１６本の管状燃料電池を電気的に相互接続し、ここで、前記燃料電池のそれぞれが直径約１．５ｃｍで、少なくとも３個所の相互接続部を有していることを含む請求項２５に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は全体として固体酸化物形燃料電池、より特定すれば、固体酸化物形燃料電池の相互接続に関する。
【０００２】
（優先権主張）
本発明は特許文献１の特典を主張している。
【０００３】
（連邦からの支援を受けた研究又は開発に関する記述）
本発明は米国エネルギー省による支援、ＤＥ−ＦＣ２６−０３ＮＴ４１８３８に基づく政府の支援を受けて行われた。政府は本研究で一定の権利を有している。
【背景技術】
【０００４】
管状固体酸化物形燃料電池（ＳＯＦＣｓ）は、気体捕集能力の改善、製造の容易性、管状設計の強度により平面形ＳＯＦＣｓを有意に上回る利点を示している。アノード支持形の管状ＳＯＦＣｓは、低原価、高強度、重要ガス成分即ち燃料との密接な関係により、カソード又は電解質支持形の電池を上回る付随の利点を保有している。この燃料の捕捉により、それらは、外部改質設備を必要とせず燃料の電池上での改質を行う本質的能力も有している。
【０００５】
図１は公知の典型的なアノード支持形管状ＳＯＦＣの断面図である。一般的に、アノード支持形管状ＳＯＦＣは、中空で、管状の内側アノード層１０２、アノード層１０２の外側の一部の上に形成された電解質層１０４及びその電解質層の一部の上に形成されたカソード層１０６を有している。電流は管の全長に沿って内側から外側に向って放射状に流れる。
【０００６】
図２に示すように、アノード支持形管状ＳＯＦＣｓ内の集電は典型的に燃料入口２２０に隣接している管状燃料電池の一端に位置しているアノード電流取出し用接続部２０２とカソード電流取出し用接続部２０６が関与している。この配置により、集電装置としての気体分配用マニホールド（ｍａｎｉｆｏｌｄ）を用いた機械的な組立が容易になる。集電のために、マニホールドとカソード及び（又は）アノードの間に電線を配置しなければならない。分離と接続の制約により、マニホールドはこれらの接続を収容するのに十分な間隔を置けるように設計すべきであり、比較的大きなシステムになる。それに加えて、アノード支持形燃料電池の長さと厚みに比例して大きな電力損失を生じる。
【０００７】
図２に示す集電用配置のひとつの欠点が、管の全長に沿って電流が移動する必要があることである。これは大きな電力損失になることがある。
【０００８】
図３は、燃料電池の一端にアノードとカソードの集電体を有するアノード支持形管状ＳＯＦＣについて管長増大の関数として電流低減を示す。それゆえ、電池性能の向上と燃料電池の費用低減のために、これらの損失を低減又は最小限にすることが望ましい。
【０００９】
Ｓｉｅｍｅｎｓ  Ｗｅｓｔｉｎｇｈｏｕｓｅが、一本のストリップ（ｓｔｒｉｐ）の使用でカソード支持形燃料電池の長さを低減して、円周回りの損失のみにして、その長さに沿った集電を可能にしている。ただし、カソード支持形燃料電池の設計により、有意に不均一な円周回りの応力を形成することがある。そのような設計で、一般的に、より複雑なシステム設計及び管状燃料電池の充填中の変動性の増大を犠牲にして、改善された集電が実現される。
【００１０】
【特許文献１】米国暫定特許出願番号第６０／７５０，５６９号明細書
【発明の開示】
【００１１】
バンドル（ｂｕｎｄｌｅ）になった固体酸化物の相互接続のためのシステムと方法が開示されている。複数の燃料電池のそれぞれが外面に沿って複数の個別的（ｄｉｓｃｒｅｔｅ）電気接点を有している。電気接続は隣接する燃料電池の個別電気接点の間で直接作られて、マニホールドを集電で使用する必要がなくなり、燃料電池の充填密度を高めることができる。この方法で、マニホールドが電気的要件により制約されず、それゆえ、燃料電池の密度を高めるように再設計できる。
【００１２】
各燃料電池には少なくともひとつの外部電極、及び、内部電極への少なくともひとつの個別的相互接続が含まれる。この場合、その外部電極はカソードとアノードの一方であり、内部電極は他方のカソードとアノードである。
【００１３】
さらに、システムには隣接する燃料電池の電気接点を直接接続するように形成された（ｃｏｎｆｉｇｕｒｅｄ）集電体及び燃料電池の上に配置されるが、いずれの個々の燃料電池においてもカソードからアノードへ短絡しないようにされた燃料電池のブリッジ（ｂｒｉｄｇｅ）接点が含まれる。
【００１４】
隣接する燃料電池のカソード接点が並行し（ｓｉｄｅ−ｂｙ−ｓｉｄｅ）、隣接する燃料電池のアノード接点が並行するように燃料電池の配置を行う。あるいは、燃料電池又は燃料電池上で製造された接続部をずらして、ひとつの燃料電池のカソード接点が隣接する燃料電池のアノード接点と並行している。直列又は並列の電気接続部を形成するために、前者のコンフィギュレーションを容易に使用できる。後者のコンフィギュレーションは直列電気接続を形成するために特に有用である。しかし、並行接続を形成するためにも使用できる。さらに、これらの個別接続が、その電池の全長に沿って走っている単一の接続（例えば、Ｓｉｅｍｅｎｓ  Ｗｅｓｔｉｎｇｈｏｕｓｅの接続形式）のようにセル（ｃｅｌｌ）間の空気流を妨げないで、燃料電池の高密度充填を可能にする。
【００１５】
本発明の別の側面に基づくと、燃料電池のバンドルを作る方法が示されている。その方法は、複数の燃料電池をマニホールドに結びつけること（ｃｏｕｐｌｉｎｇ）から成っている。そして、各燃料電池を少なくともひとつの隣接する燃料電池に直接電気的相互接続を行って、電気的接続のためにはマニホールドは必要ないようにする。
【００１６】
前述の内容及び本発明の利点はここで添付した図面を参照して、以後の説明から十分に理解し得よう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
特許文献１が全体として本明細書の中に参考用として組込まれている。
【００１８】
本発明の実施例は、燃料電池の間を直接電気接続するために燃料電池の外面に沿った多数の電気接点を用いて、集電でマニホールドを用いる必要がない。他の事項の中でも、そのような直接の電気接続により、多数の燃料電池を密に充填できる。これは部分的には、マニホールドの設計が電気的要件により制約されないからである。燃料電池を密に充填することにより、寸法・体積の低減（及びそれによる出力／体積比の増加）、重量の低減（例えば、マニホールド及び他の材料の低減による）、電気的効率の改善（例えば、電気抵抗損失の低減、燃料電池間の電気的損失の低減、電圧／電流の変動の低減）、熱効率の改善（例えば、熱損失の低減）、製造しやすくなったこと（例えば、具体的な総出力の要件を実現するために直列及び（又は）並列の電気接続により燃料電池を接続する能力）及び
モジュール化（ｍｏｄｕｌａｒｉｔｙ）（例えば、多数のバンドルを相互接続しやすくする能力）のような一定の利点を実現できる。
【００１９】
実施例は、内側のアノード、中間の電解層、及び、外側のカソード層を有する管状のアノード支持形ＳＯＦＣｓを参照してここで示している。ただし、発明の種々の側面が他のタイプ（ｔｙｐｅ）のアノード支持形ＳＯＦＣｓ（例えば、非筒形）、さらに、アノード支持形でない他のタイプの燃料電池に適用できることを理解すべきである。
【００２０】
本発明の特定の実施例に基づくと、各アノード支持形燃料電池は、多数のカソード及びアノードの電気接点をその燃料電池の外面に沿って有していて、カソードが、そのカソードが燃料電池の外側の層にあることにより、電気接続のために直接アクセス（ａｃｃｅｓｓｉｂｌｅ）でき、又、アノードが、例えば、その内側のアノードと電気的に結合した外面に沿っている相互結合を通して、電気的に接続するために間接的にアクセス可能である。図４に示すように、燃料電池１０には、燃料電池の片側からアクセス可能な相互接続部１２ａ、１２ｂ、１２ｃを含むので、カソードとアノードの両方へのアクセスが比較的容易に行なえるが、燃料電池１０が有する相互接続数が多い場合と少ない場合があることに留意すべきである。さらに、相互接続部が一般に電気化学的及び製造面の効率を高めるように作成され、配置される。示された実施例で管状の形状を用いているが、他の形状（三角形、四角形等）も同様に使用しうる。
【００２１】
一つの燃料電池上のカソードとアノードの電気接点、及び、隣接する燃料電池上のカソードとアノードの電気接点との間で電気接続を行うことにより、隣接する燃料電池の間で直列及び（又は）並列の電気接続を行なえる。直列接続では、一つの燃料電池のカソードが隣接する燃料電池のアノードの相互接続部に電気的に接続する。並列接続では、隣接する燃料電池のカソードをお互いに接続し、及び（又は）、隣接する燃料電池のアノードをお互いに接続する。
【００２２】
図５は本発明の実施例に基づく燃料電池のバンドル１４を示す。燃料は燃料電池１８に分配される。その燃料電池を特に管状アノードを通って燃料が流れるようにマニホールド（図示せず）に接続できる。しかしながら、従来技術のシステムと異なり、カソード及びアノードからの接続は、例えば、燃料電池を支持するマニホールド１６のようなマニホールドに戻らない。むしろ、以下で非常に詳細に論じるように、隣接する燃料電池の間に個別接続を直接行う。この方法では、マニホールドは電気的要件による制約を受けず、それゆえ、燃料電池の密度を高めるために再設計できる。
【００２３】
特に、図５は隣接する燃料電池２６及び２７の間の直列接続を示す。特に、集電体２４（例えば、電線）が燃料電池２６のカソード２０から燃料電池２６のカソード２１まで伸びているがしかし、燃料電池２６の相互接続部２３より高くなっている（即ち、ブリッジ接続）。それで、電線が相互接続２３に接触しない。後で論じるように、絶縁体３４が相互接続部２３と集電体２４の間に置かれる。そのブリッジ・ポイント（ｂｒｉｄｇｅ  ｐｏｉｎｔ）で、集電体２４が隣接する燃料電池２７の相互接続部２２に結びつけられる（ｃｏｕｐｌｅｄ）。この方法で、燃料電池２６のカソードが隣接する燃料電池２７のアノードと直列に接続される。
【００２４】
図５に示すように、電線又はブレード（ｂｒａｉｄ）２４が隣接ＹＳＺ（電解質）に配置され、銀線の巻線のような高導電性の巻線により巻かれて、カソード接続を作る。電線又はブレード２４は燃料電池の長手方向に沿って伸びていて、他のカソード部分の巻線の下に配置されて、単一のカソード集電体を形成しうる。あるいは、カソード接続巻線の下に配置した電線又はブレードをピッグテイル（ｐｉｇｔａｉｌ）で終了させて、同じ燃料電池のカソード接続巻線の下に配置された類似ピッグテイルに接続するための、又は、希
望の燃料電池の相互接続配置に基づく隣接する燃料電池上のカソード又はアノードピッグテイルに接続するために柔軟性を与える。
【００２５】
図６は図５を参照にして上記のタイプ（ｔｙｐｅ）の直列接続を詳細に示している。特に、集電体２４（例えば、電線）を燃料電池２６のカソード２０に、及び、燃料電池２６のカソード２１に取付ける。又、燃料電池２６の実質的全長に沿って配置する。各相互接続部２３で、集電体２４が燃料電池２６から離れて、燃料電池２６の相互接続部２３をブリッジ接続する。絶縁層３４が集電体２４と相互接続部２３の間に置かれ、両者の間の電気的接続を防止し、それゆえ、短絡を防止する。直列の接続は、隣接する燃料電池２７の相互接続部２２により集電体２４のブリッジされた部分を接続することにより行われる。さらに、図６は相互接続クリップ（ｃｌｉｐ）２５を示す。相互接続部２３は相互接続材料３６を含んで成っていて、その相互接続材料が下にある（ｕｎｄｅｒｌｙｉｎｇ）内側アノードに接触し、その回りに導体層を配置するが、それは例えば薄いワイヤ・ラップ（ｗｉｒｅ−ｗｒａｐ）又は接触ペースト（ｐａｓｔｅ）又は他の適当な公知の接触材料としうる。同様に、カソード領域２０及び２１が、電解質の一部をカバー（ｃｏｖｅｒ）するカソード材料３２を含んで成っている。カバーしていない電解質のギャップ（ｇａｐ）８５が図６内に示されていて、カソード領域と相互接続領域を分離している。電解質の層は不連続で、相互接続材料がアノード層に接触する。
【００２６】
図５と図６が電線の形になっている集電体を示していて、その電線は２個のカソードセグメント（ｓｅｇｍｅｎｔ）の間で、アノードの相互接続部の上方でブリッジ接続しているが、本発明がこの実施例に限定されないことを理解すべきである。むしろ、他の多くのタイプ（ｔｙｐｅ）の電気的接続を作ることができる。例えば、図１３Ａ及び図１３Ｂが電線の「ピッグテイル」を示しているが、それぞれ、カソードとアノードの相互接続について実施されてから必要に応じて結びつけられる。図１３Ａはカソード上に形成された電線ピッグテイル９０を示す。図１３Ｂはアノードの相互接続部上に形成された電線ピッグテイル９１を示す。これらのピッグテイルは相互接続して燃料電池の間で直列及び（又は）並列の接続を形成できる。例えば、直列の接続を形成するために、ひとつの燃料電池上のカソードピッグテイル９０を隣接する燃料電池のアノードピッグテイル９１に接続できる。それは例えば、クリンピング（ｃｒｉｍｐｉｎｇ）、ツイスティング（ｔｗｉｓｔｉｎｇ）、クリップ（ｃｌｉｐ）、ワイヤ（ｗｉｒｅ）、発泡材又は公知の他の手段による。並行接続を形成するために、隣接する燃料電池のカソードピッグテイル９０をお互いに結びつけることができる。その一方で、隣接する燃料電池のアノードピッグテイル９１をお互いに結びつけることができる。それは例えば、クリンピング、ツイスティング、クリップ、ワイヤ、発泡材又は公知の他の手段による。
【００２７】
それゆえ、集電体２４を種々の材料から作ることができる。それにはＡｇ，Ａｕ，Ｐｔ，Ｐｄ，コーティング（ｃｏａｔｉｎｇ）された材料、又は、導電性セラミックスを含むが、それに限定されない。相互接続は酸化セリウム（ｃｅｒｉａ）・ベース、鉄ベース、クロム・ベース又は例えば、ＬａＣｒＯ３のような他の気密でデュアル・アトモスフェア（ｄｕａｌ−ａｔｍｏｓｐｈｅｒｅ）セラミック導体により形成しうる。相互接続部から相互接続部へ、カソードからカソードへ、相互接続部からカソードへの接続が例えば、以下により行なえる：クリンプ（ｃｒｉｍｐ）４０（例えば、図７に示すもの）；クリップ（ｃｌｉｐ）４２（例えば、図８に示すもの、その場合、第一の燃料電池のカソード８０に隣接した集電体の電線８２が、同じ燃料電池上の他のカソード８１からの電流を捕集する類似電線に接続され、これらの電線は、第二の隣接する燃料電池の相互接続部に接続するブリッジ接続用電線にクリップ４２により接続され、ギャップ（ｇａｐｓ）８５が、各燃料電池上で近くのカソードから相互接続部を分離し、又、随意の絶縁体８４を同じ第一の燃料電池のブリッジ接続用電線と相互接続部８３の間に配置できる）；セラミック又は金属の成形体４４（例えば、図９に示すように、カソード８０及び８１が第二の隣接する燃料電池の相互接続部に接続した成形体４４に接続され、ギャップ８５と相互接続部８３は図９に示すようである）；金属線４６（例えば、図１０に示すように、その中で、カソード８０と８１が電線４６により電気的に接続され、その電線４６は第二の隣接する燃料電池の相互接続部に接続しており、そこでは、ギャップ８５、絶縁体８４、相互接続部８３が図９に示されている通りである）；事前組立された電線／クリップのセグメント４８（例えば、図１１に示すように）；又はその組合わせ。
【００２８】
図７は、本発明の実施例に基づくクリンプされた電線のピッグテイル５０を用いた平行な電気接続を示す。さらに、図７に（及び、図１３Ｂに）示すように電線又はブレード９１を相互接続用巻線、相互接続用チップ（ｃｈｉｐ）、又は、電気接触手段９２の下に配置できる。電線又はブレードを上記の方法でピッグテイルを形成するために巻線の外側に伸ばせて、同じ燃料電池上の他のアノードの相互接続部と相互接続できるように、又は、所望の燃料電池の相互接続配列に基づいて１以上の隣接する燃料電池上の他のアノード又はカソードの相互接続部分と相互接続できるようにする。
【００２９】
図５−１０に示された及びそれらを参考にした上記の実施例で、燃料電池の電気的相互接続が、隣接する燃料電池のアノードの相互接続を整列させることにより、（及び、それにより、カソードも整列させることにより、）容易になる。図１２に示す代替的実施例で、隣接する燃料電池又は隣接する燃料電池上に製造された接続部がずらされて、ひとつの燃料電池のカソード２０が隣接する燃料電池のアノードの相互接続２２の直接隣になる。このずらす方向で、相互接続部２２とカソード２０の間での直列電気接続を集電体３０を用いることにより容易に作れる。接続部の空間を違えた燃料電池を選ぶことにより、ごく僅かな製造上の努力を用いて直列／並列の接続を作ることができる。
【００３０】
図５に示すように、並行及び直列の接続が完了した時、例えば、４個の燃料電池×４個の燃料電池の均一のバンドルを作ることができ、４個の燃料電池の電圧と４個の燃料電池の電流を有し、全部で１６個の燃料を必要とする。４×４のバンドルは事例としてのみ用いられている。所望の電圧と電流を得るために、種々の大きさのバンドルも作ることができる。上記から、２次元又は軸のそれぞれに少なくとも２個の燃料電池を有するバンドルを形成できることが理解される。
【００３１】
さらに、大きなシステムの一部（ｓｕｂｓｅｔ）としてこの方法でバンドルを形成することが可能である。ひとつのバンドルを第二のバンドルに、バンドル内と同じ手段により、又は、溶接、クリンプ（ｃｒｉｍｐ）、焼成、又は、ねじりを行なえる相互接続用の板又は線を用いることにより取付けられる。
【００３２】
燃料電池のバンドルの製作には作業台上の治工具（ｏｎ−ｂｅｎｃｈ  ｆｉｘｔｕｒｉｎｇ）を使用できる。そのような治工具は容易に複製又は自動化でき、そのような多くのバンドルを並行して製作でき、製造期間を最小限にできる。治工具には、バンドルの配置と側壁の制約を維持するためにバンドルの重要部分（ｂｕｎｄｌｅ  ｗｅｉｇｈｔｓ）の端部での有孔シート（ｐｅｒｆｏｒａｔｅｄ  ｓｈｅｅｔ）の使用を含めて良い。その治工具で、温度及び（又は）気体の処理を通じたグリーンボディ（ｇｒｅｅｎ  ｂｏｄｙ）の焼成及び調製だけでなくそのグリーンで未焼成のバンドルのボディを形成できる。グリーン・ボディの形成及びそのボディの調製が完了すると、バンドルは自己支持形とすべきであり、ガス流又は電力の制御のような燃料電池のシステム要件の支持を必要とする調製のみを必要とする。全体的システムの組立の前に、バンドルを焼成し、又は、処理が指示する場合に現場（ｉｎ  ｓｉｔｕ）焼成を行う。
【００３３】
本発明の実施例では、直径１．５ｃｍのアノード支持形燃料電池を用いていて、３個のアノードをそれぞれ相互接続している。しかしながら、同様の方法と材料が、実質的な変
更無しに少なくともひとつ所の個別相互接続付で任意の直径に適用される。
【００３４】
本発明の実施例を示しているけれども、本発明がその実施例に限定されないことを理解すべきである。本発明はアノード支持形燃料電池、管状燃料電池、燃料電池の特定の配置、又は、燃料電池間の電気接続を作るための特定方法に限定されない。本発明は、本発明の真の範囲から逸脱せずに他の特定の形態で実現できる。示された実施例は全ての面で例示的に過ぎないと見なすべきである。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】公知の典型的なアノード支持形管状ＳＯＦＣの断面図である。
【図２】公知の燃料電池の一端にアノード及びカソードの集電体を有する標準的なアノード支持形の管状固体酸化物燃料電池の代表例を示す。
【図３】図２に示すように燃料電池の一端にアノード及びカソードの集電体を有するアノード支持形の管状ＳＯＦＣに対する筒の長さ増加の関数として電流が低減する代表例を示す。
【図４】３個所の電気的接続点を有する管状燃料電池の略図である。
【図５】４Ｘ４の燃料電池のバンドルを示す。
【図６】２個の隣接する燃料電池の間の直列接続の拡大図を示す。
【図７】クリンプ又は溶接継手を用いた平行接続を示す。
【図８】クリンプ接続を用いた直列接続を示す。
【図９】セラミック又は金属の成形を用いた直列接続を示す。
【図１０】電線を用いた直列接続を示す。
【図１１】事前組立をした電線とクリップのセグメントを示す。
【図１２】隣接する燃料電池上の相互接続点をずらした時の直列接続を示す。
【図１３Ａ】燃料電池から実質的に９０度の角度でカソードから接続された集電体を有する燃料電池を示す。
【図１３Ｂ】燃料電池から実質的に９０度の角度でアノードの相互接続部から接続した集電体を有する燃料電池を示す。
【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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【図１２】
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【図１３Ａ】
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【図１３Ｂ】
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【国際調査報告】
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