(57)【要約】【課題】固体酸化物形燃料電池における燃料枯れ、セル内温度分布差、高温域の位置などに起因する諸問題を解決する固体酸化物形燃料電池における燃料ガスの流配方法及びそのためのシステムを得る。【解決手段】燃料極側に燃料流路を有する固体酸化物形燃料電池における燃料ガスの流配方法であって、該燃料流路中に多孔質の隔壁または細孔を設けた隔壁を配して、燃料流路中の燃料の流れを往路と復路に隔てて同一平面での折り返し流とし、往路と復路を流れる燃料を該多孔質の隔壁または細孔を設けた隔壁を介して相互に拡散させることを特徴とする固体酸化物形燃料電池における燃料ガスの流配方法及びそのためのシステム。【選択図】図７
2006185753.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料極側に燃料流路を有する固体酸化物形燃料電池における燃料ガスの流配方法であって、該燃料流路中に多孔質の隔壁または細孔を設けた隔壁を配して、燃料流路中の燃料の流れを往路と復路に隔てて同一平面での折り返し流とし、往路と復路を流れる燃料を該多孔質の隔壁または細孔を設けた隔壁を介して相互に拡散させることを特徴とする固体酸化物形燃料電池における燃料ガスの流配方法。
【請求項２】
請求項１に記載の固体酸化物形燃料電池における燃料ガスの流配方法において、前記燃料流路が一個または複数個の燃料流路であることを特徴とする固体酸化物形燃料電池における燃料ガスの流配方法。
【請求項３】
請求項１または２に記載の固体酸化物形燃料電池における燃料ガスの流配方法において、前記細孔が一個または複数個の細孔であることを特徴とする固体酸化物形燃料電池における燃料ガスの流配方法。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の固体酸化物形燃料電池における燃料ガスの流配方法において、前記多孔質の隔壁または細孔を設けた隔壁が少なくとも燃料ガスの供給口側且つ排出口側寄りを多孔質の隔壁または細孔を設けた隔壁としてなる隔壁であることを特徴とする固体酸化物形燃料電池における燃料ガスの流配方法。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の固体酸化物形燃料電池における燃料ガスの流配方法において、燃料流路中に多孔質の隔壁または細孔を設けた隔壁を配するのに加え、燃料流路を構成する隔壁に対して、少なくとも燃料ガスの供給口側且つ排出口側寄りに一個または複数個の細孔を設けてなることを特徴とする固体酸化物形燃料電池における燃料ガスの流配方法。
【請求項６】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の固体酸化物形燃料電池における燃料ガスの流配方法において、燃料流路中に多孔質の隔壁または細孔を設けた隔壁を配するのに加え、燃料流路を構成する隔壁について、少なくとも燃料ガスの供給口側且つ排出口側寄りを多孔質の隔壁としてなることを特徴とする固体酸化物形燃料電池における燃料ガスの流配方法。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１項に記載の固体酸化物形燃料電池における燃料ガスの流配方法において、前記燃料流路が、燃料流と空気流が直交するか、燃料流と空気流が並向流するか、または燃料流と空気流が対向流するガスフロータイプにおける燃料流路であることを特徴とする固体酸化物形燃料電池における燃料ガスの流配方法。
【請求項８】
燃料極側に燃料流路を有する固体酸化物形燃料電池における燃料ガスの流配システムであって、該燃料流路中に多孔質の隔壁または細孔を設けた隔壁を配して、燃料流路中の燃料の流れを往路と復路に隔てて同一平面での折り返し流とし、往路と復路を流れる燃料を該多孔質の隔壁または細孔を設けた隔壁を介して相互に拡散させるようにしてなることを特徴とする固体酸化物形燃料電池における燃料ガスの流配システム。
【請求項９】
請求項８に記載の固体酸化物形燃料電池における燃料ガスの流配システムにおいて、前記燃料流路が一個または複数個の燃料流路であることを特徴とする固体酸化物形燃料電池における燃料ガスの流配システム。
【請求項１０】
請求項８または９に記載の固体酸化物形燃料電池における燃料ガスの流配システムにおいて、前記細孔が一個または複数個の細孔であることを特徴とする固体酸化物形燃料電池における燃料ガスの流配システム。
【請求項１１】
請求項８〜１０のいずれか１項に記載の固体酸化物形燃料電池における燃料ガスの流配システムにおいて、前記多孔質の隔壁または細孔を設けた隔壁が少なくとも燃料ガスの供給口側且つ排出口側寄りを多孔質の隔壁または細孔を設けた隔壁としてなる隔壁であることを特徴とする固体酸化物形燃料電池における燃料ガスの流配システム。
【請求項１２】
請求項８〜１１のいずれか１項に記載の固体酸化物形燃料電池における燃料ガスの流配システムにおいて、燃料流路中に多孔質の隔壁または細孔を設けた隔壁を配するのに加え、燃料流路を構成する隔壁に対して、少なくとも燃料ガスの供給口側且つ排出口側寄りに一個または複数個の細孔を設けてなることを特徴とする固体酸化物形燃料電池における燃料ガスの流配システム。
【請求項１３】
請求項８〜１１のいずれか１項に記載の固体酸化物形燃料電池における燃料ガスの流配システムにおいて、燃料流路中に多孔質の隔壁または細孔を設けた隔壁を配するのに加え、燃料流路を構成する隔壁について、少なくとも燃料ガスの供給口側且つ排出口側寄りを多孔質の隔壁としてなることを特徴とする固体酸化物形燃料電池における燃料ガスの流配システム。
【請求項１４】
請求項８〜１３のいずれか１項に記載の固体酸化物形燃料電池における燃料ガスの流配システムにおいて、前記燃料流路が、燃料流と空気流が直交するか、燃料流と空気流が並向流するか、または燃料流と空気流が対向流するガスフロータイプにおける燃料流路であることを特徴とする固体酸化物形燃料電池における燃料ガスの流配システム。
【請求項１５】
燃料流路を有する多孔質の絶縁性支持基体の上に電池を配置した形式の固体酸化物形燃料電池における燃料ガスの流配方法であって、該燃料流路中に多孔質の隔壁または細孔を設けた隔壁を配して、燃料流路中の燃料の流れを往路と復路に隔てて同一平面での折り返し流とし、往路と復路を流れる燃料を該多孔質の隔壁または細孔を設けた隔壁を介して相互に拡散させることを特徴とする固体酸化物形燃料電池における燃料ガスの流配方法。
【請求項１６】
請求項１５に記載の固体酸化物形燃料電池における燃料ガスの流配方法において、前記燃料流路が一個または複数個の燃料流路であることを特徴とする固体酸化物形燃料電池における燃料ガスの流配方法。
【請求項１７】
請求項１５または１６に記載の固体酸化物形燃料電池における燃料ガスの流配方法において、前記細孔が一個または複数個の細孔であることを特徴とする固体酸化物形燃料電池における燃料ガスの流配方法。
【請求項１８】
請求項１５〜１７のいずれか１項に記載の固体酸化物形燃料電池における燃料ガスの流配方法において、前記多孔質の隔壁が少なくとも燃料ガスの供給口側且つ排出口側寄りを多孔質の隔壁としてなる隔壁であることを特徴とする固体酸化物形燃料電池における燃料ガスの流配方法。
【請求項１９】
請求項１５〜１８のいずれか１項に記載の固体酸化物形燃料電池における燃料ガスの流配方法において、前記燃料流路が、燃料流と空気流が直交するか、燃料流と空気流が並向流するか、または燃料流と空気流が対向流するガスフロータイプにおける燃料流路であることを特徴とする固体酸化物形燃料電池における燃料ガスの流配方法。
【請求項２０】
燃料流路を有する多孔質の絶縁性支持基体の上に電池を配置した形式の固体酸化物形燃料電池における燃料ガスの流配システムであって、該燃料流路中に多孔質の隔壁または細孔を設けた隔壁を配して、燃料流路中の燃料の流れを往路と復路に隔てて同一平面での折り返し流とし、往路と復路を流れる燃料を該多孔質の隔壁または細孔を設けた隔壁を介して相互に拡散させるようにしてなることを特徴とする固体酸化物形燃料電池における燃料ガスの流配システム。
【請求項２１】
請求項２０に記載の固体酸化物形燃料電池における燃料ガスの流配システムにおいて、前記燃料流路が一個または複数個の燃料流路であることを特徴とする固体酸化物形燃料電池における燃料ガスの流配システム。
【請求項２２】
請求項２０または２１に記載の固体酸化物形燃料電池における燃料ガスの流配システムにおいて、前記細孔が一個または複数個の細孔であることを特徴とする固体酸化物形燃料電池における燃料ガスの流配システム。
【請求項２３】
請求項２０〜２２のいずれか１項に記載の固体酸化物形燃料電池における燃料ガスの流配システムにおいて、前記多孔質の隔壁が少なくとも燃料ガスの供給口側且つ排出口側寄りを多孔質の隔壁としてなる隔壁であることを特徴とする固体酸化物形燃料電池における燃料ガスの流配システム。
【請求項２４】
請求項２０〜２３のいずれか１項に記載の固体酸化物形燃料電池における燃料ガスの配流システムにおいて、前記燃料流路が、燃料流と空気流が直交するか、燃料流と空気流が並向流するか、または燃料流と空気流が対向流するガスフロータイプにおける燃料流路であることを特徴とする固体酸化物形燃料電池における燃料ガスの流配システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、固体酸化物形燃料電池における燃料ガスの流配方法及びシステムに関し、より詳しくは、燃料極側に燃料流路を有する固体酸化物形燃料電池における燃料ガスの流配方法及びそのためのシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
固体酸化物形燃料電池〔ＳＯＦＣ（＝Solid Oxide Fuel Cell)：以下適宜ＳＯＦＣと言う〕の単電池すなわちセルは、固体酸化物電解質を挟んで燃料極と空気極が配置され、空気極／電解質／燃料極の三層ユニットで構成される。空気極側に導入される空気中の酸素は空気極で酸化物イオン（Ｏ2-）となり、電解質を通って燃料極に至る。ここで、燃料極側に導入される燃料（Ｈ2、ＣＯ）と反応して電子を放出し、電気と水（Ｈ2Ｏ）、二酸化炭素（ＣＯ2）等の反応生成物を生成する。空気極での利用済み空気は空気極オフガスとして排出され、燃料極での利用済み燃料は燃料極オフガスとして排出される。
【０００３】
ところで、ＳＯＦＣには平板方式や円筒方式や一体積層方式などがあるが、これらは原理的には同じである。平板方式のＳＯＦＣには、（ａ）電解質膜自体でその構造を保持する自立膜式や（ｂ）膜厚の厚い燃料極で電解質膜を支持する支持膜式のほか、（ｃ）多孔質の絶縁性支持基体の上に電池を配置した形式なども考えられている。図１（ａ）〜（ｃ）はそれらの態様例を説明する図である。
【０００４】
図１（ａ）は自立膜式のセルで、セル１は、電解質膜３の下面に燃料極２が配置され、電解質膜３の上面に空気極４が配置されて構成される。図１（ｂ）は支持膜式のセルで、セル１は、燃料極２の上に電解質膜３が配置され、電解質膜３の上に空気極４が配置されて構成される。支持膜式のＳＯＦＣは、自立膜式に比べて、より低温で運転できる。このため、そのインターコネクタ等の構成材料として耐熱合金、例えばフェライト系ステンレス鋼などの安価な材料が使用できるなど各種利点を有する。図１（ｃ）は、支持基体の上にセルを配置した形式のセル１で、支持基体５の上に順次、燃料極２、電解質３及び空気極４からなるセルが配置されて構成される。図１（ｃ）の形式のＳＯＦＣでは、支持基体５側に燃料が通される。
【０００５】
ＳＯＦＣの運転時には、セルの燃料極側に燃料を流し、空気極側に酸化剤、例えば空気を流して、両電極を外部負荷に接続することで電力が得られる。セル一つでは高々０．８Ｖ程度の電圧しか得られないので、実用的な電力を得るためにセルとセルをインターコネクタを介して交互に積層配置してスタック化される。すなわち、隣接するセルを電気的に接続するのと同時に空気極と燃料極のそれぞれに空気と燃料とを分配し供給し排出する目的で、インターコネクタとセルとが交互に積層される。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
インターコネクタには、セルに空気及び燃料を供給するための複数個の溝状のガス流路が形成されている。ガス流路を介したセルへの燃料の供給フローのタイプには、空気の供給フロー、すなわち空気の流し方との相対的な関係において、（１）空気流と燃料流を直交するように流す直交流、（２）空気流と燃料流を同一方向に流す並向流、（３）空気流と燃料流を逆方向に流す対向流の３通りがあるが、一般的にはそれらのいずれかの方法が採られている。
【０００７】
図２は、そのうち直交流のガスフロータイプ（直交流パターン）の態様例を示した図である。図２のとおり、空気流と燃料流が直交するように流され、燃料の流れは一方向である。図３は、図２の直行流に対し、セル内の温度分布を軽減するために、燃料流を折り返し流にした態様例である（特開２００２−２０８４１７号）。
【０００８】
【特許文献１】特開２００２−２０８４１７号公報
【０００９】
ところで、それらのいずれのガスフロータイプでも、燃料はその流れ方向に沿って徐々に消費され、燃料流の下流側に向かうに従い燃料中の発電に寄与するガス成分（Ｈ2、ＣＯ）が薄くなっていく。燃料利用率が高い場合には、濃度分極（すなわち燃料枯れ）の問題が顕著となり、燃料流の下流側では極端に電圧が落ちてしまう。このため、セル特性の不均一が起こり、全体として電池の発電効率を低下させる。また、それに伴う温度分布も増大し、極端な場合には電池の破壊にもつながる。
【００１０】
図４は上記事実を説明する図で、電流密度を例えば０．０１Ａ/ｃｍ2としたときのＳＯＦＣにおける燃料利用率とセル電圧との関係（燃料利用率を高めた場合の燃料出口付近のセル電圧の変化を含む）を示している。図４のとおり、ＳＯＦＣで燃料利用率を高めると、徐々にセル電圧が落ちていく。そして、燃料利用率が９０％程度を超えると急激にセル電圧の低下が起こる。特に燃料極内の拡散が律速となり、燃料リークがあるような場合には燃料利用率を上げることが困難となり、通常８０％程度の燃料利用率しか得られない。その結果、電池効率が低下することになる。
【００１１】
また、これをセル内の温度分布の点からみれば、発電に寄与するガス成分（Ｈ2、ＣＯ）が多い領域では電気化学反応がより進行し、電気化学反応は発熱反応であるので温度が高くなり、発電に寄与するガス成分（Ｈ2、ＣＯ）が少なくなった領域では電気化学反応が少なくなるので温度は上がらない。このため、セル内の温度分布差も増大し、セル構成材料の熱膨張率の差などにより、極端な場合には電池の破壊にもつながる。
【００１２】
本発明は、固体酸化物形燃料電池における燃料枯れ（濃度分極）、セル内温度分布差、高温域の位置などに起因する以上のような諸問題を解決するＳＯＦＣにおける燃料ガスの流配方法及びそのためのシステムを提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明は、燃料極側に燃料流路を有する固体酸化物形燃料電池における燃料ガスの流配方法であって、該燃料流路中に多孔質の隔壁または細孔を設けた隔壁を配して、燃料流路中の燃料の流れを往路と復路に隔てて同一平面での折り返し流とし、往路と復路を流れる燃料を該多孔質の隔壁または細孔を設けた隔壁を介して相互に拡散させることを特徴とする固体酸化物形燃料電池における燃料ガスの流配方法を提供する。
【００１４】
また、本発明は、燃料極側に燃料流路を有する固体酸化物形燃料電池における燃料ガスの流配システムであって、該燃料流路中に多孔質の隔壁または細孔を設けた隔壁を配して、燃料流路中の燃料の流れを往路と復路に隔てて同一平面での折り返し流とし、往路と復路を流れる燃料を該多孔質の隔壁または細孔を設けた隔壁を介して相互に拡散させるようにしてなることを特徴とする固体酸化物形燃料電池における燃料ガスの流配システムを提供する。
【００１５】
また、本発明は、燃料流路を有する多孔質の絶縁性支持基体の上に電池を配置した形式の固体酸化物形燃料電池における燃料ガスの流配方法であって、該燃料流路中に多孔質の隔壁または細孔を設けた隔壁を配して、燃料流路中の燃料の流れを往路と復路に隔てて同一平面での折り返し流とし、往路と復路を流れる燃料を該多孔質の隔壁または細孔を設けた隔壁を介して相互に拡散させることを特徴とする固体酸化物形燃料電池における燃料ガスの流配方法を提供する。
【００１６】
さらに、本発明は、燃料流路を有する多孔質の絶縁性支持基体の上に電池を配置した形式の固体酸化物形燃料電池における燃料ガスの流配システムであって、該燃料流路中に多孔質の隔壁または細孔を設けた隔壁を配して、燃料流路中の燃料の流れを往路と復路に隔てて同一平面での折り返し流とし、往路と復路を流れる燃料を該多孔質の隔壁または細孔を設けた隔壁を介して相互に拡散させるようにしてなることを特徴とする固体酸化物形燃料電池における燃料ガスの流配システムを提供する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
本発明は、固体酸化物形燃料電池において、燃料流路中に隔壁を配して、燃料流路中の燃料の流れを往路と復路に隔てて同一平面内の折り返し流れとする。そして、往路と復路を隔てる当該隔壁を多孔質の隔壁、または細孔を設けた隔壁で構成することを特徴とする。ここで、多孔質の隔壁とは、隔壁の一方側から他方側まで連通する細孔を有し、燃料の成分がその細孔を介して隔壁の両側に相互に（すなわち、隔壁の一方の側から他方の側へ、また逆に、他方の側から一方の側へと）透過し得ることを意味する。
【００１８】
本発明においては、それにより燃料流の下流側の燃料枯れを防止し、セル内の温度分布差を低減するものである。燃料流の下流では、発電に伴う燃料の消費によって、活燃料（Ｈ2、ＣＯ）の濃度が低下して電池電圧の低下が起こるが、本発明によれば、往路から、活燃料を、多孔質の隔壁または細孔を設けた隔壁を透過させて復路へ拡散させることで、燃料枯れを防止する（極端な燃料枯れ防止を含む）ことができる。また、復路から、利用済み燃料（Ｈ2Ｏ、ＣＯ2）を、多孔質の隔壁または細孔を設けた隔壁を透過させて往路へ拡散させることで、活燃料の分布を均等化することができる。こうして、燃料枯れによる電池性能の低下を軽減し、温度分布を均等化することができる。
【００１９】
なお、特開平９−１０２３２３号公報には、図２２に示すように、隔壁を挟んでガスの復路と往路を上下に、すなわちガスの復路と往路を異なる平面に設け、上段の復路の熱により、下段の往路でガスを予熱するようにしたものが開示されている。下段のガス供給路（往路）４６に流れ込んだガスは、往路内で予熱されながら折り返し部４８を経由してガス排出路（復路）４７に達する。同時に一部のガスは往路に流入後、部分的に復路側に拡散し、反応を開始する。
【００２０】
そして、この技術では、往路と復路の間の隔壁に小孔９１を設けることも可能とされ、このような小孔９１によって、往路から復路側へのガスの拡散を促進させることができるとされている。しかし、特開平９−１０２３２３号公報での燃料流の流れは、復路と往路を異なる平面間の折り返し流れであり、本発明のような同一平面内の折り返し流れではない。なお、図２２中、４１は電極基板、４２は固体電解質、４３は第２の電極、４４はインターコネクタである。
【００２１】
【特許文献２】特開平９−１０２３２３号公報
【００２２】
これに対して、本発明においては、燃料流の流れを同一平面内の折り返し流れとする。すなわち、燃料流の流れを燃料極面に対して同一平面内の折り返し流れとするものである。そして、その往路と復路を隔てる隔壁を多孔質の隔壁、または細孔を設けた隔壁で構成することにより、燃料流の下流側での燃料枯れを防止して電池性能の低下を軽減し、併せて温度分布を均等化するものである。
【００２３】
図５は、ＳＯＦＣスタックにおけるセル、インターコネクタ、燃料流路の位置関係を説明する図である。図５（ａ）〜（ｃ）中、１１は、燃料極２／電解質３／空気極４の三層ユニットで構成されたセルであり、例えば、図１（ａ）に示すような自立膜式でも、図１（ｂ）に示すような支持膜式でも、図１（ｃ）に示すような支持基体の上にセルを配置した形式でも同様である。１２はインターコネクタ、１３、１３はインターコネクタ１２の両端の隔壁、１４、１４・・・は隔壁１３、１３の間の各隔壁、１５、１５・・・は燃料流路である。
【００２４】
図５（ａ）は斜視図であり、セルを二個配した態様のＳＯＦＣスタックを示している。図５（ｂ）にはそのうち一個のセル１１と燃料流路１５との位置関係を示しているが、他のセル１１と燃料流路１５との位置関係についても同様である。図５（ｂ）は、図５（ａ）について、その手前側から見た図である。図５（ａ）〜（ｂ）のとおり、燃料流路１５は、セル１１のうち、燃料極２の下面に形成される。図５（ｃ）は、図５（ｂ）に示す燃料極２／電解質３／空気極４からなるセル１１と燃料流路１５との位置関係のうち、セル１１を単純化し、セル１１とインターコネクタ１２を間隔を置いて示した図である。
【００２５】
図６は、図５（ａ）〜（ｃ）に示すセルスタックのうち、インターコネクタ１２を取り出して上方から見た図である。なお、図６は、その面に関し、図５（ｂ）〜（ｃ）に対して９０°回転して示している。図６のとおり、両端の隔壁１３と隣接する隔壁１４との間、隣接する隔壁１４、１４間に燃料流路１５が形成されている。燃料は、燃料流路１５を図６中左側から右側へ流れる。各燃料流路１５の右端は開放されているので、利用済み燃料はその右端から排出される。
【００２６】
以下、本発明の具体的態様例を、順次、前述図１、図５〜６に示すような平板方式のＳＯＦＣスタックを例に説明するが、円筒方式や一体積層方式の場合についても同様である。以下では、燃料流路が例えば６個の場合を例に説明するが、燃料流路が、一個の場合はもちろん、２〜５個、７個以上の場合についても同様である。
【００２７】
〈本発明の態様例１〉
図７は本発明の態様例１を説明する図である。図７（ａ）は縦断面図、図７（ｂ）は図７（ａ）中Ａ−Ａ線断面図、図７（ｃ）は図７（ｂ）の最上部の部分を拡大して示した図である。なお、図７（ｂ）〜（ｃ）は、その面に関し、図７（ａ）に対して９０°回転して示している。図７（ａ）は、図５（ｃ）に対応する図で、１１として示すセルのうち、その下部面が燃料極面となっている。セル１１は自立膜式のセルでも支持膜式のセルでも支持基体の上にセルを配置した形式でもよい（前述図１（ａ）〜（ｃ）参照）。図７中、図５〜６と共通する部材、部分については同じ符号を用いている。
【００２８】
図７（ｂ）〜（ｃ）のとおり、燃料流路１５（図５〜６参照）の右端を隔壁１６で塞ぎ、且つ、燃料流路中に多孔質の隔壁１７を配して、燃料流路中の燃料の流れを往路と復路に隔てて同一平面での折り返し流とする。すなわち、図７（ｂ）〜（ｃ）において、最上端の隔壁１３とこれと隣接する隔壁１４との間、隣接する各隔壁１４、１４間、最下端の隔壁１３とこれと隣接する隔壁１４との間に、それぞれ隔壁１７を配置する。その際、各隔壁１７は折り返し側の隔壁１６との間に間隔Ｓを置いて配置され、燃料は間隔Ｓの箇所でＵ字状に折り返すようになっている。
【００２９】
そして、各隔壁１７で隔てられる両側で燃料の流路〔両側の各流路の幅は、燃料流路１５（図５〜６参照）の幅から、隔壁１７の幅を差し引いた幅の半分ないしほぼ半分となる〕が形成され、燃料の導入側の流路が往路となり、折り返し後の流路が復路となる。図７（ｂ）〜（ｃ）中、１９は燃料入口、２０は燃料出口であり、矢印は、燃料の流れ方向を示している。そして、図７（ｂ）〜（ｃ）中、それら燃料入口１９及び燃料出口２０の側が燃料供給口側及び燃料排出口側となり、燃料入口１９及び燃料出口２０の側と相対する右側、すなわち隔壁１６側が燃料折り返し側となる。
【００３０】
ここで、インターコネクタ（１２、１３、１４）の構成材料としては、導電性セラミックスやステンレス鋼等の耐熱性合金が用いられる。また、隔壁１７を構成する多孔質材料は、耐熱性で、多孔質すなわち燃料の成分、利用済み燃料の成分である水素、一酸化炭素、水蒸気、二酸化炭素を相互に拡散し得る細孔を有していればよく、例えば細孔を有するセラミックスで構成される。隔壁１７はインターコネクタに対して固定するようにしてもよく、その固定にはガラス接合材などが用いられる。これらの点は以下の態様についても同様である。
【００３１】
図７（ｂ）〜（ｃ）のとおり、Ｕ字状の折り返し流路を介して、往路及び復路が周期的に並んだ構造となっており、往路と復路は多孔質材料で構成された隔壁１７で分画されている。燃料入口１９から流入した燃料は往路を流れ、他端部〔図７（ｂ）〜（ｃ）中、間隔Ｓとして示す箇所〕で折り返して復路を燃料出口２０に向かって流れ、往路の流れと対向する流れとなる。
【００３２】
燃料入口１９から供給される燃料中、ＳＯＦＣセルで燃料となるのは水素（Ｈ2）と一酸化炭素（ＣＯ）である。燃料は、往路を通り、折り返して、復路を流れるに伴い、その中のＨ2とＣＯは発電に寄与して消費され、水蒸気（Ｈ2Ｏ）と二酸化炭素（ＣＯ2）を生成する。このため、燃料入口１９から供給されるＨ2とＣＯは、燃料出口２０に向かうに従い減少していき、それに対応してＨ2ＯとＣＯ2が増加していく。
【００３３】
ここで、隔壁１７が多孔質であるので、図７（ｃ）に示すように、それら成分Ｈ2とＣＯ、Ｈ2ＯとＣＯ2がそれぞれ濃度差に起因して隔壁１７を介して拡散し、往路と復路の間を相互に行き来することになる。例えば、往路を流れる燃料中のＨ2の濃度は復路を流れる燃料中のＨ2の濃度より高いので、往路を流れる燃料中のＨ2が隔壁１７を介して復路側に拡散し、復路を流れる燃料中のＨ2Ｏの濃度は往路を流れる燃料中のＨ2Ｏの濃度より高いので、復路を流れる燃料中のＨ2Ｏが隔壁１７を介して往路側に拡散する。
【００３４】
〈本発明の態様例１と従来技術との比較〉
図８は本発明の態様例１の構成を適用した場合の効果を説明する図である（電流密度＝０．０１Ａ/ｃｍ2）。図８には本構成を適用しない場合の燃料利用率とセル電圧の関係（図４参照）を併記している。図８のとおり、本構成を適用しない場合（改善前）には、セル電圧は、燃料利用率９０％程度を超えると急激に低下する。これに対して、本構成を適用した場合（改善後）には、燃料利用率９６％でも０．８１Ｖのセル電圧が得られる。
【００３５】
このように、本構成を適用した場合、燃料の往路と復路の全域において、より均一な燃料組成が維持され、燃料利用率の高い領域においても極端な燃料枯れが防止され、セル全体として高い燃料利用率を達成することができる。これにより、燃料枯れによる電池性能の低下を軽減し、またセルの温度分布をより均等化することができる。これらの効果は以下の態様でも同様に得られる。
【００３６】
〈態様例１の変形態様〉
図７に示す態様では、多孔質の隔壁１７を燃料流路の全長（間隔Ｓの箇所を除く）にわたって配しているが、それに代えて、燃料入口側及び燃料出口側寄りの部分を多孔質の隔壁としてもよい。図９はこの態様を示す図である。図９（ａ）は、多孔質の隔壁１７を、燃料流路の全長のうち、燃料入口側及び燃料出口側寄りの、ほぼ半分に配した態様である。その他のほぼ半分は多孔質でない隔壁１８で構成する。
【００３７】
図９（ｂ）は、多孔質の隔壁１７を、燃料流路の全長のうち、燃料入口側及び燃料出口側寄りの、ほぼ１／３に配した態様である。その他のほぼ２／３は多孔質でない隔壁１８で構成する。図９（ｃ）は、多孔質の隔壁１７を、燃料流路の全長のうち、燃料入口側及び燃料出口側寄りの、ほぼ２／３に配した態様である。その他のほぼ１／３は多孔質でない隔壁１８で構成する。
【００３８】
燃料入口１９から供給される燃料中のＨ2とＣＯは、往路を通り、燃料折り返し側すなわち隔壁１６側で折り返して、復路を流通するに伴い、その中のＨ2とＣＯは発電に寄与して消費され、Ｈ2ＯとＣＯ2を生成する。このためＨ2とＣＯの濃度は、往路の燃料入口１９側寄りが高く、復路の燃料出口２０側寄りが低い。
【００３９】
そこで、図９（ａ）〜（ｃ）のように、多孔質の隔壁１７を燃料流路の全長（間隔Ｓの箇所を除く）のうち、燃料入口側及び燃料出口側寄りの部分を多孔質の隔壁としておくことにより、それら成分Ｈ2、ＣＯ、Ｈ2Ｏ、ＣＯ2がそれぞれ濃度差に起因して、燃料入口側及び燃料出口側寄りの多孔質隔壁１７を介して拡散して相互に行き来することになる。その結果、往路と復路のうち、Ｈ2とＣＯ及びＨ2ＯとＣＯ2の濃度差が大きい部分でほとんど均一な燃料組成とすることができる。
【００４０】
こうして、燃料利用率の高い領域においても、極端な燃料枯れを防止し、温度分布をより均等化することができる。また、燃料流路の全長のうち、燃料入口側及び燃料出口側寄りの多孔質の隔壁１７をどの程度の長さにするかは、セルスタックの規模、作動温度、セル内の温度分布等の諸特性を考慮して適宜設定することができる。
【００４１】
〈本発明の態様例２〉
図１０は、本発明の態様例２を説明する図で、燃料中のＨ2とＣＯ及びＨ2ＯとＣＯ2の相互拡散を、多孔質の隔壁１７に加え、インターコネクタ１２の隔壁１４によっても行うようにした態様である。図１０（ａ）は縦断面図、図１０（ｂ）は図１０（ａ）中Ａ−Ａ線断面図、図１０（ｃ）は図１０（ｂ）の最上部の部分を拡大して示した図である。なお、図１０（ｂ）〜（ｃ）は、その面に関し、図１０（ａ）に対して９０°回転して示している。
【００４２】
図１０（ｂ）〜（ｃ）のとおり、インターコネクタ１２の隔壁１４〔すなわち、燃料流路１５（図５〜６参照）を構成する隔壁１４〕に細孔２１を設ける。これにより、多孔質の隔壁１７による拡散に加え、隔壁１４の細孔２１を介しても燃料成分を相互に拡散させる。その結果、往路と復路を流れる燃料中のＨ2とＣＯ及びＨ2ＯとＣＯ2の濃度差をより少なくして、ほとんど均一な燃料組成とすることができる。こうして、燃料利用率の高い領域においても極端な燃料枯れを防止し、また温度分布をより均等化することができる。
【００４３】
細孔２１は、各隔壁１４に一個でもよいが、好ましくは二以上の複数個を設ける。その数を多くすることにより、燃料中のガス成分の相互拡散をより良好に行い、燃料極面に対する燃料成分の濃度をより均等化することができる。なお、当然のことながら、燃料入口１９から供給される燃料の流れを往路と復路に隔てて同一平面での折り返し流とすること、すなわちその往路と復路の全長にわたり折り返し流となることが必要であるので、細孔２１の孔径及びその数は、燃料流が途中で折り返してしまわない限度の孔径、数とすることはもちろんである。
【００４４】
〈本発明の態様例３〉
図１０に示す態様例では、インターコネクタ１２の隔壁１４の全長にわたって細孔を設けているが、それに代えて、隔壁１４のうち燃料入口側及び燃料出口側寄りに細孔２１を設けてもよい。図１１はこの態様を示す図である。図１１（ａ）は、隔壁１４の全長のうち、細孔２１を燃料入口側及び燃料出口側寄りの、ほぼ半分に設けた態様である。その他のほぼ半分には細孔を設けない。
【００４５】
図１１（ｂ）は、隔壁１４の全長のうち、細孔２１を燃料入口側及び燃料出口側寄りの、ほぼ１／３に設けた態様である。その他のほぼ２／３はには細孔は設けない。図１１（ｃ）は、隔壁１４の全長のうち、細孔２１を燃料入口側及び燃料出口側寄りの、ほぼ２／３に設けた態様である。その他のほぼ１／３はには細孔は設けない。
【００４６】
前述のとおり、Ｈ2とＣＯの濃度は、往路の燃料入口１９側寄りが高く、復路の燃料出口２０側寄りが低い。そこで、図１１（ａ）〜（ｃ）のように、隔壁１４の全長のうち、細孔２１を燃料入口側及び燃料出口側寄りに設けると、それら成分Ｈ2とＣＯ及びＨ2ＯとＣＯ2が濃度差に起因して、燃料入口側及び燃料出口側寄りの細孔２１を介して拡散することになる。その結果、往路と復路のうち、Ｈ2とＣＯ及びＨ2ＯとＣＯ2の濃度差が大きい部分でより均一な燃料組成とすることができる。
【００４７】
こうして、燃料利用率の高い領域においても、極端な燃料枯れを防止し、また温度分布をより均等化することができる。隔壁１４の全長のうち、燃料入口側及び燃料出口側寄りの細孔２１をどの程度の長さにするかは（すなわち、細孔２１を燃料入口及び燃料出口からどの程度の長さまで設けるかは）、セルスタックの規模、作動温度、セル内の温度分布等の諸特性を考慮して適宜設定することができる。
【００４８】
〈態様例２〜３の変形態様〉
図１０〜１１の態様では、各隔壁１７を全長にわたって多孔質としている。これに代えて、隔壁１７について、燃料入口側及び燃料出口側寄りの部分を多孔質とし、その他の部分は多孔質でない材料で構成してもよい。図１２はこの態様を説明する図である。図１２（ａ）は、インターコネクタ１２の隔壁１４における細孔２１の配置位置と同じく、隔壁１７の全長のうち、多孔質材料を燃料入口側及び燃料出口側寄りの、ほぼ半分に配置した態様である。その他のほぼ半分は多孔質でない材料１８で構成する。
【００４９】
図１２（ｂ）は、隔壁１４における細孔２１の配置位置と同じく、隔壁１７の全長のうち、多孔質材料を燃料入口側及び燃料出口側寄りの、ほぼ１／３に配置した態様である。その他のほぼ２／３は多孔質でない材料１８で構成する。図１２（ｃ）は、隔壁１４における細孔２１の配置位置と同じく、隔壁１７の全長のうち、多孔質材料を燃料入口側及び燃料出口側寄りの、ほぼ２／３に配置した態様である。その他のほぼ１／３は多孔質でない材料１８で構成する。
【００５０】
図１２（ａ）〜（ｃ）では、隔壁１７における燃料入口側及び燃料出口からの多孔質材料の長さを、隔壁１４における細孔２１の配置位置とほぼ同じくしているが、両者の長さはそれぞれ別個に設定することができる。すなわち、燃料入口及び燃料出口からの、隔壁１４における細孔２１の配置位置までの長さを、隔壁１７における多孔質材料の長さより短くしてもよく、長くしてもよい。図１２（ｄ）は、そのうち、隔壁１４における細孔２１の配置位置までの長さを、隔壁１７における多孔質材料の配置長さより短くした態様を示している。
【００５１】
これにより、セル面（セルの各領域）での温度分布を均等化し、燃料の消費をより均等化することができる。すなわち、活燃料（Ｈ２、ＣＯ）が多く電気化学反応がより進む領域では高温となり、活燃料が少なく電気化学反応の進行が遅い領域では低温となる。また、活燃料量が同じ場合でも、高温域では電気化学反応が進み、低温域では電気化学反応の進行は遅い。そこで、本態様により、例えばセル面における温度分布に対応して、隔壁１４における細孔２１の配置位置、隔壁１７における多孔質材料の長さを個々に設定する。こうして、セル全面における温度分布をより均一にすることができる。
【００５２】
〈本発明の態様例４〉
本態様例４は、隔壁１７に加え、隔壁１４についても、その全長にわたって多孔質材料で構成する態様である。図１３は本態様例４を説明する図である。図１３のとおり、各隔壁１７に加え、各隔壁１４についても多孔質材料で構成する。これにより、燃料成分が多孔質の隔壁１７による拡散に加え、多孔質の隔壁１４によっても拡散する。その結果、往路と復路を流れる燃料中のＨ2とＣＯ及びＨ2ＯとＣＯ2の濃度差を少なくしてより均一な燃料組成とすることができる。こうして、燃料利用率の高い領域においても極端な燃料枯れを防止し、また温度分布をより均等化することができる。インターコネクタのうち隔壁１４をそのように多孔質材料で構成するに際し、その隔壁１４の部分を別個に作製して配置する場合には、インターコネクタのうちの他の部分（図７、図１０で言えば１２、１６として示す部分）に対して固定するようにしてもよく、その固定にはガラス接合材などが用いられる。この点以下の態様でも同様である。
【００５３】
〈態様例４の変形態様〉
図１３に示す態様例４では、隔壁１４及び隔壁１７ともに、その全長にわたって多孔質材料で構成しているが、それに代えて、隔壁１４及び隔壁１７のうちいずれか一方または両方について、燃料入口側及び燃料出口側寄りを多孔質材料で構成してもよい。図１４〜１６は、この態様を説明する図である。図１４は、隔壁１７の全長のうち、燃料入口側及び燃料出口側寄りの、ほぼ半分を多孔質材料で構成した態様である。その他のほぼ半分は多孔質でない材料１８で構成する。
【００５４】
図１５は、隔壁１４の全長のうち、燃料入口側及び燃料出口側寄りの、ほぼ半分を多孔質材料で構成した態様である。その他のほぼ半分は多孔質でない材料１４´で構成する。図１６は、隔壁１４及び隔壁１７ともに、その全長のうち、燃料入口側及び燃料出口側寄りの、ほぼ半分を多孔質材料で構成した態様である。その他のほぼ半分はそれぞれ多孔質でない材料１４´、１８で構成する。こうして、燃料利用率の高い領域においても、極端な燃料枯れを防止し、また温度分布をより均等化することができる。隔壁１４、隔壁１７において、燃料入口側及び燃料出口側寄りの多孔質材料の長さをどの辺までにするかは、セルスタックの規模、作動温度、セル内の温度分布等の諸特性を考慮して適宜設定することができる。
【００５５】
〈本発明の態様例５〉
本態様例５は、隔壁（以上の態様での隔壁１７に相当する隔壁）として多孔質でない隔壁を用い、それに細孔を設ける態様である。図１７は本発明の態様例５を説明する図である。図１７（ａ）は縦断面図、図１７（ｂ）は図１７（ａ）中Ａ−Ａ線断面図、図１７（ｃ）は図１７（ｂ）の最上部の部分を拡大して示した図である。なお、図１７（ｂ）〜（ｃ）は、その面に関し、図１７（ａ）に対して９０°回転して示している。
【００５６】
図１７（ｂ）〜（ｃ）のとおり、多孔質でない隔壁２２に細孔２３を設ける。他の構成は前述図７（ａ）〜（ｃ）と同様である。図１７（ｂ）〜（ｃ）のとおり、Ｕ字状の折り返し流路を介して、往路及び復路が周期的に並んだ構造となっており、往路と復路は細孔２３を備える隔壁２２で分画されている。燃料入口１９から流入した燃料は往路を流れ、端部〔図１７（ｂ）〜（ｃ）中、間隔Ｓとして示す箇所〕で折り返して復路を燃料出口２０に向かって流れる。復路での燃料の流れは往路の燃料流れと対流（対向流）する流れとなる。
【００５７】
燃料入口１９から供給される燃料は、往路を通り、折り返して、復路を流れるに伴い、その中のＨ2とＣＯは発電に寄与して消費され、Ｈ2Ｏ（水蒸気）とＣＯ2を生成する。このためＨ2とＣＯは、燃料出口２０に向かうに従い減少していき、代えて、Ｈ2ＯとＣＯ2が増加していく。ここで、隔壁２２が細孔２３を有するので、図１７（ｃ）に示すように、それら成分Ｈ2、ＣＯ、Ｈ2Ｏ、ＣＯ2がそれぞれ濃度差に起因して細孔２３を介して拡散し、往路と復路の間を相互に行き来することになる。
【００５８】
例えば、往路を流れる燃料中のＨ2の濃度は復路を流れる燃料中のＨ2の濃度より高いので、往路を流れる燃料中のＨ2が細孔２３を介して復路側に拡散し、復路を流れる燃料中のＨ2Ｏの濃度は往路を流れる燃料中のＨ2Ｏの濃度より高いので、復路を流れる燃料中のＨ2Ｏが細孔２３を介して往路側に拡散する。その結果、往路と復路の全域において、より均一な燃料組成とすることができる。こうして、燃料利用率の高い領域においても、極端な燃料枯れを防止することができ、高い燃料利用率を達成することができる。また温度分布をより均等化することができる。
【００５９】
〈態様例５の変形態様〉
燃料中のＨ2、ＣＯ、Ｈ2Ｏ、ＣＯ2の相互拡散を、細孔２３を設た隔壁２２に加え、インターコネクタ１２の隔壁１４によっても行うようにしてもよい。図１８は本態様例を説明する図である。図１８（ａ）〜（ｂ）のとおり、インターコネクタ１２の隔壁１４にも細孔２１を設ける。これにより、隔壁２２の細孔２３による拡散に加え、隔壁１４の細孔２１を介しても燃料成分が相互に拡散する。その結果、往路と復路を流れる燃料中のＨ2、ＣＯ、Ｈ2Ｏ、ＣＯ2の濃度差を少なくしてより均一な燃料組成とすることができる。こうして、燃料利用率の高い領域においても極端な燃料枯れを防止し、また温度分布をより均等化することができる。
【００６０】
細孔２１は、各隔壁１４に一個でもよいが、好ましくは二以上の複数個を設ける。その数を多くすることにより、燃料中のガス成分の拡散をより良好に行い、燃料極面に対する燃料成分の濃度を均等化することができる。図１８（ａ）〜（ｂ）には、隔壁２２及び隔壁１４の全長の細孔を設けているが、隔壁２２、隔壁１４とも、その全長のうち、燃料入口側及び燃料出口側寄りに細孔を設けるようにしてもよい。隔壁２２、隔壁１４において、燃料入口側及び燃料出口側寄りのどの辺まで細孔を設けるかは、セルスタックの規模、作動温度、セル内の温度分布等の諸特性を考慮して適宜設定することができる。
【００６１】
〈本発明の態様例６〉
本態様例６は、前述図３のように、燃料流を折り返し流にする場合に、本発明を適用する態様である。図１９は本態様例６を説明する図である。図１９（ａ）は縦断面図、図１９（ｂ）は図１９（ａ）中Ａ−Ａ線断面図、図１９（ｃ）は図１９（ｂ）のうちその中央部を拡大して示した図である。なお、図１９（ｂ）〜（ｃ）は、その面に関し、図１９（ａ）に対して９０°回転して示している。また、図１９（ａ）中、以上の態様で用いた図面と共通する部材、部分については同じ符号を用いている。
【００６２】
本態様例では、燃料流路１５の右端を隔壁１６で塞ぎ、且つ、燃料流路１５中に多孔質の隔壁２４を配して、燃料流路１５中の燃料の流れを往路と復路に隔てて同一平面での折り返し流とする。すなわち、図１９（ｂ）〜（ｃ）において、最上端の隔壁１３と最下端の隔壁１３との間に複数個の隔壁２４を配置する。図１９では隔壁２４を１１個配しているが、その数は適宜選定される。その際、各隔壁２４はインターコネクタの折り返し側の隔壁１６との間に間隔Ｓを置いて配置し、燃料は間隔Ｓの箇所で折り返すようになっている。
【００６３】
そして、最上端の隔壁１３と隣接する隔壁２４、これから順次５個の各隔壁２４間で隔てられる同一方向に流れる６個の燃料流路が形成され、６個目の隔壁２４から順次５個の各隔壁２４間、１１個目の隔壁２４と最下端の隔壁１３とで隔てられる上部６個の燃料流路の燃料流れ方向とは逆方向に流れる６個の燃料流路が形成される。上部６個の燃料流路は往路となり、往路を流れた燃料は右端（図中Ｓとして示す箇所）で方向を変え、下部６個の燃料流路、すなわち復路へ流れ込む。こうして、図１９（ｂ）〜（ｃ）中、矢印で示すとおり、燃料流は、全体として同一平面での折り返し流となる。
【００６４】
ここで、燃料入口１９から供給される燃料は、往路を通り、折り返して、復路を流れるに伴い、その中のＨ2とＣＯは発電に寄与して消費され、水蒸気（Ｈ2Ｏ）とＣＯ2を生成する。このためＨ2とＣＯは、燃料出口２０に向かうに従い減少していき、代えて、Ｈ2ＯとＣＯ2が増加していく。隔壁２４が多孔質であるので、図１９（ｃ）に示すように、それら成分Ｈ2、ＣＯ、Ｈ2Ｏ、ＣＯ2が、それぞれ濃度差に起因して隔壁２４を介して拡散し、往路と復路の間、また往路同士や復路同士でも相互に行き来することになる。
【００６５】
例えば、往路を流れる燃料中のＨ2の濃度は復路を流れる燃料中のＨ2の濃度より高いので、往路を流れる燃料中のＨ2が隔壁２４を介して復路側に拡散し、復路を流れる燃料中のＨ2Ｏの濃度は往路を流れる燃料中のＨ2Ｏの濃度より高いので、復路を流れる燃料中のＨ2Ｏが隔壁２４を介して往路側に拡散する。
【００６６】
また、上部６個の燃料流路は往路であるが、例えば最上端の隔壁１３寄りの往路が接するセル１１面の温度は低く、隔壁１３から離れた往路が接するセル１１面の温度は高いというように温度差がある。これに起因して、燃料入口１９から供給される燃料中のＨ2やＣＯの濃度は同じ往路であっても異なってくるので、隔壁２４を介して相互に拡散して相互に行き来することになる。この点、復路についても同様である。その結果、往路と復路の全域において、より均一な燃料組成とすることができる。こうして、燃料利用率の高い領域においても、極端な燃料枯れを防止することができ、高い燃料利用率を達成することができる。また温度分布をより均等化することができる。
【００６７】
図１９（ｂ）〜（ｃ）では、隔壁２４の全長にわたり多孔質材料で構成しているが、隔壁２４の全長のうち、燃料入口及び燃料出口寄りだけを多孔質材料としてもよい。この場合、隔壁２４において、燃料入口側及び燃料出口側寄りの多孔質材料の長さをどの程度にするかは、セルスタックの規模、作動温度、セル内の温度分布等の諸特性を考慮して適宜設定することができる。その際、多孔質材料の長さを隔壁２４の全部について同じ長さにしてもよいが、個々の隔壁２４毎にその長さを設定することもできる。
【００６８】
〈本発明の態様例７〉
本発明は、図２０に示すような、燃料流路８を有する多孔質の絶縁性支持基体５の上にセルを配置した形式のＳＯＦＣに対しても適用される。図２０（ａ）は断面図、図２０（ｂ）は図２０（ａ）中Ａ−Ａ線断面図である。なお、図２０（ｂ）は、その面に関し、図１９（ａ）に対して９０°回転して示している。燃料流路８は１個または複数個設けられる。また、燃料流路８の断面形状は、図２０（ａ）に示すような矩形状とは限らず、断面四各形状、断面円形状、断面楕円形状その他適宜の形状に構成される。
【００６９】
図２０は、前述図１（ｃ）に示すセルにおいて、支持基体５に３個の燃料流路８を有する場合に相当している。図２０（ａ）のとおり、支持基体５の上に順次、燃料極２、電解質３及び空気極４からなるセルが形成されている。ＳＯＦＣの運転時には、燃料を図２０（ｂ）中、矢印（↑）で示すように導入し、支持基体５中の燃料流路８中を流通させ、端部から排出する。空気は空気極４側に流通させる。
【００７０】
図２１は本態様例７を説明する図で、図２１（ａ）は断面図、図２１（ｂ）は図２１（ａ）中Ａ−Ａ線断面図である。なお、図２１（ｂ）は、その面に関し、図２１（ａ）に対して９０°回転して示している。本態様では、図２１（ｂ）のとおり、燃料流路８（図２０参照）の右端を隔壁９で塞ぎ、且つ、燃料流路８中に多孔質の隔壁１０を配して、燃料流路８中の燃料の流れを往路と復路に隔てて同一平面での折り返し流とする。
【００７１】
図２１（ｂ）において、最上端の隔壁６とこれと隣接する隔壁７の間、隣接する各隔壁７、７間、最下端の隔壁６とこれと隣接する隔壁７の間に、それぞれ隔壁１０を配置する。その際、各隔壁１０は燃料流路８の折り返し側の隔壁９との間に間隔Ｓを置いて配置され、燃料は間隔Ｓの箇所でＵ字状に折り返すようになっている。
【００７２】
ここで、支持基板５の構成材料としては、多孔質セラミックスが用いられるが、隔壁１０を構成する多孔質材料は、燃料の成分、利用済み燃料の成分である水素、一酸化炭素、水蒸気、二酸化炭素を相互に拡散し得る細孔を有していればよく、例えば連通細孔を有する多孔質セラミックスで構成されるが、材質としては、支持基板５の構成材料と同じであっても異なってもよい。
【００７３】
燃料入口１９から供給される燃料は、往路を通り、折り返して、復路を流れるに伴い、その中のＨ2とＣＯは発電に寄与して消費され、水蒸気（Ｈ2Ｏ）とＣＯ2を生成する。このためＨ2とＣＯは、燃料出口２０に向かうに従い減少していき、代えて、Ｈ2ＯとＣＯ2が増加していく。隔壁１０が多孔質であるので、図２１（ｂ）に示すように、それら成分Ｈ2とＣＯとＨ2ＯとＣＯ2がそれぞれ濃度差に起因して隔壁１０を介して拡散し、往路と復路の間を相互に行き来することになる。
【００７４】
その結果、往路と復路の全域において、燃料組成をより均一にすることができる。こうして、燃料利用率の高い領域においても、極端な燃料枯れを防止することができ、高い燃料利用率を達成することができる。また温度分布をより均等化することができる。支持基板５の構成材料も多孔質であるので、隔壁７によっても同様な作用、効果が得られる。
【００７５】
図２１に示す態様では、多孔質の隔壁１０を燃料流路の全長（間隔Ｓの箇所を除く）にわたって配しているが、それに代えて、隔壁１０を燃料入口側及び燃料出口側寄りの部分を多孔質の隔壁としてもよい。Ｈ2とＣＯの濃度は、往路の燃料入口１９側寄りが高く、復路の燃料出口２０側寄りが低い。そこで、多孔質の隔壁１０を燃料流路の全長（間隔Ｓの箇所を除く）のうち、燃料入口側及び燃料出口側寄りの部分を多孔質の隔壁としておくことにより、往路と復路のうち、Ｈ2とＣＯ及びＨ2ＯとＣＯ2の濃度差が大きい部分でより均一な燃料組成とすることができる。
【００７６】
隔壁１０の多孔質部分は、多孔質材料を用いるのに代えて、燃料中の成分を透過する細孔を設けた態様でもよい。隔壁１０において、燃料入口側及び燃料出口側寄りのどの辺まで多孔質とし、あるいはどの辺まで細孔を設けるかは、セルスタックの規模、作動温度、セル内の温度分布等の諸特性を考慮して適宜設定することができる。また、前述のとおり、図２０中８として示す燃料流路（図２１では隔壁１０で分画される）は、図２０（ａ）のような断面矩形の場合のほか、断面四角形、断面円形、断面楕円形その他適宜の形状に構成されるが、本発明はそれらのいずれの形状の燃料流路にも適用される。
【図面の簡単な説明】
【００７７】
【図１】固体酸化物形燃料電池の態様例を説明する図
【図２】直交流のガスフロータイプ（直交流パターン）の態様例を示した図
【図３】図２の直行流に対し、燃料流を折り返し流にした態様例を示した図
【図４】固体酸化物形燃料電池における燃料利用率とセル電圧との関係を示した図
【図５】固体酸化物形燃料電池スタックにおけるセル、インターコネクタ、燃料流路の位置関係を説明する図
【図６】図５におけるインターコネクタ１２を取り出して上方から見た図
【図７】本発明の態様例１を説明する図
【図８】本発明の態様例１による効果を説明する図
【図９】本発明の態様例１の変形態様を説明する図
【図１０】本発明の態様例２を説明する図
【図１１】本発明の態様例３を説明する図
【図１２】本発明の態様例２〜３の変形態様を説明する図
【図１３】本発明の態様例４を説明する図
【図１４】本発明の態様例４の変形態様を説明する図
【図１５】本発明の態様例４の変形態様を説明する図
【図１６】本発明の態様例４の変形態様を説明する図
【図１７】本発明の態様例５を説明する図
【図１８】本発明の態様例５の変形態様を説明する図
【図１９】本態様例６を説明する図
【図２０】本態様例７を適用する固体酸化物形燃料電池を説明する図
【図２１】本態様例７を説明する図
【図２２】先行技術を示す図
【符号の説明】
【００７８】
１  セル
２  燃料極
３  電解質膜
４  空気極
５  支持基体
６  隔壁
７  隔壁
８  燃料流路
９  隔壁
１０  多孔質の隔壁
１１  セル
１２  インターコネクタ
１３  インターコネクタ１２の両端の隔壁
１４  隔壁
１４´  多孔質でない材料
１５  燃料流路
１６  燃料流路１５の右端の隔壁
１７  燃料流路中の多孔質の隔壁
Ｓ  間隔
１８  多孔質でない隔壁
１９、３７  燃料入口
２０、３８  燃料出口
２１  細孔
２２  隔壁
２３  細孔
２４  隔壁
【図１】
2006185753.tif 000003
【図２】
2006185753.tif 000004
【図３】
2006185753.tif 000005
【図４】
2006185753.tif 000006
【図５】
2006185753.tif 000007
【図６】
2006185753.tif 000008
【図７】
2006185753.tif 000009
【図８】
2006185753.tif 000010
【図９】
2006185753.tif 000011
【図１０】
2006185753.tif 000012
【図１１】
2006185753.tif 000013
【図１２】
2006185753.tif 000014
【図１３】
2006185753.tif 000015
【図１４】
2006185753.tif 000016
【図１５】
2006185753.tif 000017
【図１６】
2006185753.tif 000018
【図１７】
2006185753.tif 000019
【図１８】
2006185753.tif 000020
【図１９】
2006185753.tif 000021
【図２０】
2006185753.tif 000022
【図２１】
2006185753.tif 000023
【図２２】
2006185753.tif 000024