(57)【要約】【課題】  優れた性能及び強度を有する固体酸化物形燃料電池を提供する。【解決手段】金属の支持体２と、支持体２に設置された電池セル３と、を備え、電池セル３は、支持体２上に配置された燃料極４と、燃料極４の表面に配置された電解質５と、電解質５の表面に配置された空気極６とを備え、支持体２は、ガス透過性を有し、かつ、電池セル３を加熱可能に構成されている固体酸化物形燃料電池１である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属の支持体と、
前記支持体に設置された電池セルと、を備え、
前記電池セルは、前記支持体上に配置された一方の電極と、当該一方の電極の表面に配置された電解質と、当該電解質の表面に配置された他方の電極とを備え、
前記支持体は、ガス透過性を有し、かつ、前記電池セルを加熱可能に構成されている固体酸化物形燃料電池。
【請求項２】
前記支持体は、燃焼触媒を担持する多孔質体からなる、請求項１に記載の固体酸化物形燃料電池。
【請求項３】
前記支持体は、前記電池セルに向かってガスが通過可能な貫通孔を有している、請求項２に記載の固体酸化物形燃料電池。
【請求項４】
前記支持体は、前記電池セルを支持する支持体本体と、通電により前記支持体本体を加熱する加熱手段とを備え、
前記支持体本体は、前記電池セルに向かってガスが通過可能な貫通孔と、内部に形成された空洞とを有し、
前記空洞には、前記加熱手段が配置されている、請求項１に記載の固体酸化物形燃料電池。
【請求項５】
前記空洞に絶縁材が充填されている、請求項４に記載の固体酸化物形燃料電池。
【請求項６】
前記電池セルは、多孔質体からなるガス拡散部材を介して前記支持体に設置されている、請求項２〜５のいずれかに記載の固体酸化物形燃料電池。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれかに記載の固体酸化物形燃料電池を複数備え、
複数の前記固体酸化物形燃料電池が直列で接続されている、燃料電池スタック。
【請求項８】
請求項４〜６のいずれかに記載の固体酸化物形燃料電池を複数備え、
複数の前記固体酸化物形燃料電池が直列で接続されており、
各前記固体酸化物形燃料電池の間にガスシール性を有するセパレータが配置されている、燃料電池スタック。
【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及び燃料電池スタックに関する。さらに詳しくは、単室型又は二室型の固体酸化物形燃料電池及び電池スタックに関し、これは炭化水素センサ等に応用できる。
【背景技術】
【０００２】
従来、燃料ガス及び酸化剤ガスにより発電する固体酸化物形燃料電池スタックとして、図１０に示すものが知られていた（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
この燃料電池スタック１０１は、図１０に示すように、複数の電池セル１０２と、複数の燃焼ヒーター板１０３とを備えている。複数の電池セル１０２は、上下方向に間隔をあけて、並べて配置されている。また、各電池セル１０２は、平板状の電解質１０２ａと、電解質１０２ａの表面に配置された燃料極１０２ｂと、電解質１０２ａの裏面に配置された空気極１０２ｃとを備えており、左右両端部が支持体１０６によって支持されている。また、各燃焼ヒーター板１０３は、それぞれ、複数の電池セル１０２の間に配置され、支持体１０６によって支持されている。また、各燃焼ヒーター板１０３は、多孔質燃焼担体１０３ａと、多孔質燃焼担体１０３ａを覆うガス不透過層１０３ｂとを備えている。多孔質燃焼担体１０３ａは、燃焼触媒を担持する多孔質体から構成されている。また、ガス不透過層１０３ｂの上面及び下面には、それぞれ、ガスセパレーター１０７が設置されており、各ガスセパレーター１０７と各電池セル１０２との間には、ガス流路１０４が形成されている。ガス流路１０４は、燃料極１０２ｂと対向する燃料流路１０４ｂと、空気極１０２ｃと対向する空気流路１０４ｃとを備えている。
【０００４】
このように構成された燃料電池スタック１０１により発電をするときは、まず、燃焼ヒーター板１０３の内部に、メタン等の燃料ガスと空気等の酸化剤ガスとの混合ガスを供給する。供給された混合ガスは、多孔質燃焼担体１０３ａに担持された燃焼触媒の作用により燃焼し、この燃焼により、燃焼ヒーター板１０３が発熱する。そして、この発熱により、電池セル１０２が加熱される。次に、電池セル１０２が加熱された状態で、燃料流路１０４ｂに燃料ガスを供給すると共に、空気流路１０４ｃに酸化剤ガスを供給する。これにより、燃料ガス及び酸化剤ガスがそれぞれ燃料極１０２ｂ及び空気極１０２ｃと接触し、燃料極１０２ｂと空気極１０２ｃとの間で電解質１０２ａを介したイオン伝導が起こり、発電が行われる。このように、上記の燃料電池スタック１０１では、燃料流路１０４ｂ及び空気流路１０４ｃを有する二室型の構成として発電が行われる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第３７３１６５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、上記の従来の燃料電池スタック１０１では、電池セル１０２が左右両端部で支持されているだけなので、強度が弱く、破損しやすいという問題があった。また、電池セル１０２の強度を向上させたい場合は、電解質１０２ａ、燃料極１０２ｂ及び空気極１０２ｃの何れかを厚くすることにより強度を上げていたので、電池セル１０２の厚みが増してしまい、電池性能が低下してしまうと共に省スペース化が困難という問題があった。また、電池セル１０２と燃焼ヒーター板１０３との間にガス流路１０４が介在するので、燃焼ヒーター板１０３による加熱の際に温度ムラができてしまい、電池セル１０２を均一に加熱できないという問題があった。
【０００７】
本発明は、上記問題を解決するためになされたものであって、優れた性能及び強度を有する固体酸化物形燃料電池を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、上記課題を解決するための固体酸化物形燃料電池であって、金属の支持体と、前記支持体に設置された電池セルと、を備え、前記電池セルは、前記支持体上に配置された一方の電極と、当該一方の電極の表面に配置された電解質と、当該電解質の表面に配置された他方の電極とを備え、前記支持体は、ガス透過性を有し、かつ、前記電池セルを加熱可能に構成されている。
【０００９】
このような構成によれば、電池セルが金属の支持体により支持されるので、電池セルの厚みを薄くしても、燃料電池全体の強度を保つことができる。したがって、強度を保ちつつ、燃料極、電解質及び空気極の薄型化が図れるので、電池性能を上げることができる。また、支持体により電池セルを加熱できるので、燃料電池の起動時間を短縮できる。また、電池セルを支持体に設置した状態で加熱できるので、均一な加熱を行うことができる。これにより、熱応力の発生を防ぐことができ、燃料電池の耐久性を向上させることができる。また、均一な加熱により、燃料電池全体で均一な発電をすることができる。したがって、優れた性能及び強度を有する燃料電池を提供することができる。
【００１０】
また、上記の固体酸化物形燃料電池において、前記支持体は、燃焼触媒を担持する多孔質体から構成されていてもよい。このような構成によれば、燃焼触媒の作用による支持体の発熱によって電池セルを急速に加熱できる。また、支持体がシンプルな構成なので、燃料電池をコンパクトにすることができる。
【００１１】
また、前記支持体は、前記電池セルに向かってガスが通過可能な貫通孔を有していてもよい。
【００１２】
あるいは、上記の固体酸化物形燃料電池において、前記支持体は、前記電池セルを支持する支持体本体と、通電により前記支持体本体を加熱する加熱手段とを備え、前記支持体本体は、前記電池セルに向かってガスが通過可能な貫通孔と、内部に形成された空洞とを有し、前記空洞には、前記加熱手段が配置されている構成であってもよい。また、前記空洞に絶縁材が充填されていてもよい。
【００１３】
このような構成によれば、加熱装置を用いて電池セルを加熱するので、加熱装置の通電を制御することにより、加熱温度を容易に制御することができる。これにより、燃料電池の発電の制御を容易に行うことができる。
【００１４】
また、上記の各固体酸化物形燃料電池において、前記電池セルは、多孔質体からなるガス拡散部材を介して前記支持体に設置されていてもよい。このような構成によれば、前記電池セルにガスを効率的に供給できる。
【００１５】
また、本発明は、上記課題を解決するための燃料電池スタックであって、上記のいずれかに記載の固体酸化物形燃料電池を複数備え、複数の前記固体酸化物形燃料電池が直列で接続されている。
【００１６】
あるいは、上記の加熱装置を有している固体酸化物形燃料電池を複数備え、複数の前記固体酸化物形燃料電池が直列で接続されており、各前記固体酸化物形燃料電池の間にガスシール性を有するセパレータが配置されている、燃料電池スタックであってもよい。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の固体酸化物形燃料電池及び燃料電池スタックによれば、優れた性能及び強度を発揮することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の一実施形態に係る固体酸化物形燃料電池の縦断面図である。
【図２】他の実施形態に係る固体酸化物形燃料電池の縦断面図である。
【図３】更に他の実施形態に係る固体酸化物形燃料電池の縦断面図である。
【図４】更に他の実施形態に係る固体酸化物形燃料電池の縦断面図である。
【図５】支持体の上面図である。
【図６】更に他の実施形態に係る固体酸化物形燃料電池の縦断面図である。
【図７】更に他の実施形態に係る固体酸化物形燃料電池の縦断面図である。
【図８】本発明の一実施形態に係る燃料電池スタックの概略構成図である。
【図９】他の実施形態に係る燃料電池スタックの概略構成図である。
【図１０】従来の燃料電池スタックの概略構成図である。
【図１１】加熱装置の平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の実施形態について添付図面を参照して説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る固体酸化物形燃料電池の縦断面図である。
【００２０】
図１に示すように、固体酸化物形燃料電池１（以下、「燃料電池１」という）は、支持体２と、支持体２上に設置された電池セル３とを備えている。
【００２１】
支持体２は、燃焼触媒を担持する金属の多孔質体からなり、支持体２の発熱により電池セル３を加熱可能に構成されている。燃焼触媒としては、例えば、ロジウム、ルテニウム、白金、パラジウム、ニッケル、コバルトあるいはこれらを主成分とする合金などを用いることができる。金属としては、例えば、ステンレス鋼、ニッケル合金、チタン合金など１０００℃程度の耐熱性のある材料を用いることができる。また、多孔質体の気孔率は、ガス透過性の観点から、２０％〜８０％が好ましい。支持体２の厚さは、２００μｍ〜５０００μｍが好ましい。なお、支持体２の気孔率測定としては、液体中の支持体２の体積Ｖ、支持体２の密度ρ、また空気中での支持体２の重さＷまたは液体中での支持体２の重さＷ'から算出するアルキメデス法を用いることができる。この方法は、以下のいずれの材料おける気孔率の測定にも同様に適用することができる。
【００２２】
電池セル３は、支持体２に支持されており、支持体２の表面に配置されたシート状の燃料極４と、燃料極４の表面に配置されたシート状の電解質５と、電解質５の表面に配置されたシート状の空気極６とを備えている。燃料極４、電解質５及び空気極６は、それぞれ、薄い層状に積層されており、ガス透過性を有する多孔質体から構成されている。
【００２３】
燃料極４、電解質５、空気極６の厚みは、それぞれ１〜１００μｍであることが好ましい。特に、燃料極４と空気極６の厚みは、良好な三相界面を得るために５〜３０μｍが好ましく、電解質５は高い酸素イオン伝導を得るために１〜３０μｍとすることが好ましい。このような観点から、高い性能を得るために燃料極４、電解質５、空気極６からなる電池要素の総厚は１００μｍ以下となることが好ましい。
【００２４】
電解質５の材質としては、固体酸化物形燃料電池の電解質の材料として公知のものを使用することができ、例えば、サマリウムやガドリニウム等をドープしたセリア系酸化物、ストロンチウムやマグネシウムをドープしたランタン・ガレード系酸化物、スカンジウムやイットリウムを含むジルコニア系酸化物などの酸素イオン伝導性セラミックス材料を用いることができる。
【００２５】
燃料極４の材質としては、固体酸化物形燃料電池の燃料極の材料として公知のものを使用することができ、例えば、金属触媒と、酸化物イオン導電体からなるセラミックス粉末材料との混合物を用いることができる。このとき用いられる金属触媒としては、ニッケル、鉄、コバルトや、貴金属（白金、ルテニウム、パラジウム等）等の還元性雰囲気において安定で、水素酸化活性を有する材料を用いることができる。また、酸化物イオン導電体としては、蛍石型構造又はペロブスカイト型構造を有するものを好ましく用いることができる。蛍石型構造を有するものとしては、例えばサマリウムやガドリニウム等をドープしたセリア系酸化物、スカンジウムやイットリウムを含むジルコニア系酸化物などを挙げることができる。また、ペロブスカイト型構造を有するものとしてはストロンチウムやマグネシウムをドープしたランタン・ガレード系酸化物を挙げることができる。上記材料の中では、酸化物イオン導電体とニッケルとの混合物で、燃料極４を形成することが好ましい。なお、酸化物イオン導電体からなるセラミックス材料とニッケルとの混合形態は、物理的な混合形態であってもよいし、ニッケルへの粉末修飾などの形態であってもよい。また、上述したセラミックス材料は、１種類を単独で、或いは２種類以上を混合して使用することができる。また、燃料極４は、金属触媒を単体で用いて構成することもできる。
【００２６】
空気極６の材質としては、固体酸化物形燃料電池の空気極の材料として公知のものを使用することができ、例えば、ペロブスカイト型構造等を有するＣｏ，Ｆｅ，Ｎｉ，Ｃｒ又はＭｎ等からなる金属酸化物を用いることができる。具体的には（Ｓｍ，Ｓｒ）ＣｏＯ３，（Ｌａ，Ｓｒ）ＭｎＯ３，（Ｌａ，Ｓｒ）ＣｏＯ３，（Ｌａ，Ｓｒ）（Ｆｅ，Ｃｏ）Ｏ３，（Ｌａ，Ｓｒ）（Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉ）Ｏ３などの酸化物が挙げられ、好ましくは、（Ｌａ，Ｓｒ）ＭｎＯ３である。上述した材料は、１種を単独で、或いは２種以上を混合して使用することができる。
【００２７】
また、燃料極４、電解質５及び空気極６は、例えばスクリーン印刷法、ドクターブレード法、スプレーコート法、スピンコ−ト法、ディップコート法、泳動電着法、ロ−ルコ−ト法、グラビアロ−ルコ−ト法、ディスペンサーコート法、ＣＶＤ，ＥＶＤ，スパッタリング法、転写法等の一般的な印刷法を用いて作製することができる。
【００２８】
以上のように構成された燃料電池１では、次のように発電が行われる。まず、燃料電池１に対して、メタンやエタンなどの炭化水素からなる燃料ガスと空気等の酸化剤ガスとの混合ガスを高温の状態（例えば、４００〜１０００℃）で供給する。供給された混合ガスは、支持体２に接触し、このとき、支持体２に担持された燃焼触媒の作用により燃料ガスが燃焼する。これにより、支持体２が発熱し、この発熱により電池セル３が加熱される。また、燃料電池１に供給された燃料ガス及び酸化剤ガスがそれぞれ燃料極４及び空気極６と接触し、これにより、燃料極４と空気極６との間で電解質５を介したイオン伝導が起こり、発電が行われる。このように、上記の燃料電池１では、単室型の燃料電池１として発電が行われる。
【００２９】
以上のような燃料電池１によれば、金属の支持体２により電池セル３が支持されているので、電池セル３を薄くしても、燃料電池１の強度を向上させることができる。したがって、強度を上げると共に、燃料極４、電解質５及び空気極６を薄くすることができるので、電池性能を向上させることができる。また、燃焼触媒の作用による支持体２の発熱により電池セル３を急速に加熱できるので、燃料電池１の起動時間を短くすることができる。また、電池セル３が支持体２に設置された状態で電池セル３を加熱するので、均一な加熱を行うことができる。これにより、熱応力の発生を防ぐことができ、燃料電池１の耐久性を向上させることができる。また、均一な加熱により、燃料電池１全体で均一な発電をすることができる。したがって、優れた性能及び強度を有する燃料電池１を提供することができる。また、支持体２は、発熱する一方で、それ自体はシンプルな構成なので、燃料電池１をコンパクトな構成にすることができる。
【００３０】
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明の具体的な態様は、上記実施形態に限定されるものではない。
【００３１】
図２は、他の実施形態に係る固体酸化物形燃料電池の縦断面図である。図２において、図１に係る構成と同様の構成部分については、同一の符号を付してその説明を省略する。図２に示すように、支持体２には、厚さ方向に貫通する複数の貫通孔１２が形成されている。貫通孔１２は、電池セル３に向かってガスが通過可能なように延びている。このような構成によれば、燃料電池１に供給された混合ガスを、貫通孔１２を介して電池セル３に導入することができる。これにより、支持体２に接触する混合ガスと、貫通孔１２を通過して電池セル３に直接供給される混合ガスとを分けることができる。その結果、一部の混合ガスを支持体２における発熱に用いると共に、一部の混合ガスを電池セル３における発電に用いることができる。したがって、支持体２の燃焼によって混合ガス濃度が低下したガスだけでなく、フレッシュな混合ガスが直接電池セル３に供給できるため、発熱と発電を効率良く行えて、燃料電池１全体での発電能力を高めることができる。なお支持体２の貫通孔１２は、ガス透過性を確保するためには、例えば、５０〜５００μｍの径を有するガス流路を有することが好ましい。
【００３２】
また、上述した２つの実施形態では、燃料極４が支持体２の表面に直接配置されていたが、この構成に限定されず、図３に示すように、燃料極４は、ガス拡散部材７を介して、支持体２上に配置されていてもよい。すなわち、電池セル３が、ガス拡散部材７を介して、支持体２に設置されている。ガス拡散部材７は、金属の多孔質体からなり、その気孔率は、２０％〜８０％が好ましい。また、ガス拡散部材７の厚さは、１μｍ〜１０００μｍが好ましい。なお、ガス拡散部材７は燃焼触媒を担持していない。このような構成によれば、燃料電池１に供給した混合ガスを、ガス拡散部材７により拡散させることができる。これにより、混合ガスが電池セル３の全体にムラ無く行きわたる。その結果、均一な発電をすることができる。
【００３３】
また、上記実施形態では、支持体２は、燃焼触媒を担持する金属の多孔質体から構成されていたが、ガス透過性を有し、かつ、電池セル３を加熱可能であれば構成は限定されない。例えば、図４は、更に他の実施形態に係る固体酸化物形燃料電池の縦断面図である。図４において、図１に係る構成と同様の構成部分については、同一の符号を付してその説明を省略する。図４に示すように、支持体２は、支持体本体１０と、支持体本体１０の内部に配置された加熱装置１１とを備えている。支持体本体１０は、矩形状の金属部材から構成されており、内部に空洞１３が形成され、この空洞１３に加熱装置１１が配置されている。また、図５は、支持体２の上面図である。図５に示すように、支持体本体１０には、厚さ方向に貫通する複数の貫通孔１２が形成されている。貫通孔１２は、電池セル３に向かってガスが通過可能なように延びており、これにより、支持体本体１０はガス透過性を有している。支持体本体１０の材質としては、強度及び耐熱性に優れることが好ましく、例えば、ステンレス鋼、ニッケル合金、、チタン合金など１０００℃程度の耐熱性のある材料を用いることができる。支持体１０の貫通孔１２は、ガス透過性を確保するためには、例えば、５０〜５００μｍの径を有するガス流路を有することが好ましい。
【００３４】
加熱装置１１は、本実施形態では、ＩＨヒーターを用いている。ＩＨヒーターは、電磁誘導の原理を利用することにより、対象物（支持体本体１０）を誘導加熱できる公知のヒーターであり、水平方向に延びるコイル部１４と、コイル部１４に通電するための通電部１５とを備えている。通電部１５は、図示しない電源に接続されており、電源のオン／オフによりコイル部１４に通電し、電磁誘導によって加熱電流を発生させる。そして、加熱装置１１の電磁誘導により支持体本体１０を発熱させ、この発熱により電池セル３を加熱できるように構成されている。コイル部１４は、支持体本体１０の内面に接触しないように配置されており、支持体本体１０と絶縁されている。また、コイル部１４は、図５に点線で示すように、空洞１３内を蛇行するように配置されている。図１１は、加熱装置の平面図である。図１１に示すように、加熱装置１１は、蛇行するコイル部１４の両端部に通電部１５が設置された構成である。
【００３５】
以上のように構成された燃料電池１では、次のように発電が行われる。まず、通電部１５を介してコイル部１４に通電することにより、電磁誘導の原理により支持体本体１０を発熱させる。この支持体本体１０の発熱により電池セル３が加熱される。また、単室型の燃料電池１として発電を行う場合は、燃料電池１に対して、メタンやエタンなどの炭化水素からなる燃料ガスと空気等の酸化剤ガスとの混合ガスを高温の状態（例えば、４００〜１０００℃）で供給する。混合ガスは、貫通孔１２を通過して燃料極４に供給されると共に、空気極６に直接供給される。これにより、燃料極４及び空気極６がそれぞれ供給された燃料ガス及び酸化剤と接触し、燃料極４と空気極６との間で電解質５を介したイオン伝導が起こり、発電が行われる。このような構成によれば、電池セル３を支持体本体１０により支持すると共に、加熱装置１１により加熱するので、上記実施形態と同様に、優れた性能及び強度を有する燃料電池１を提供することができる。また、ＩＨヒーターからなる加熱装置１１を用いて、電池セル３を加熱するので、加熱装置１１の通電を制御することにより、加熱温度を容易に制御することができる。これにより、燃料電池１の発電の制御を容易に行うことができる。また、燃焼触媒を必要としないので、コストを軽減することができる。また、上記の構成では、金属の支持体本体１０をインターコネクタとして利用することもできる。さらに、支持体本体１０上に多孔質体からなるガス拡散部材（図示せず）を配置し、このガス拡散部材を介して電池セル３を設置してもよい。
【００３６】
また、加熱装置は、特に限定されず通電発熱による加熱装置と燃焼触媒を組み合わせて使用することも可能である。また、ガス拡散部材７である多孔質な金属部材に燃焼触媒を担持させることで、上記を燃焼触媒による加熱装置、支持体本体は通電による加熱装置とすることができる。このような構成にすることによって、通電加熱に必要な電力を抑えることができる。
【００３７】
また、図４に係る実施形態の燃料電池１では、二室型の燃料電池１として発電を行うこともできる。この場合、ＩＨヒーターでの支持体本体１０の発熱により電池セル３を加熱した状態で、燃料ガスを貫通孔１２を介して燃料極４へ供給すると共に、酸化剤ガスを空気極６へ供給する。これにより、燃料ガス及び酸化剤がそれぞれ燃料極４及び空気極６に接触し、イオン伝導による発電が行われる。
【００３８】
また、図４に係る実施形態では、支持体本体１０の壁面とコイル部１４との間の空洞１３には何も充填されていながったが、支持体本体１０とコイル部１４とを絶縁可能であれば構成は特に限定されず、図６に示すように、空洞１３に絶縁材１８を充填してもよい。この絶縁材１８としては、例えば、酸化マグネシウムを用いることができる。このような構成によれば、コイル部１４と支持体本体１０の絶縁を確実に行うことができる。
【００３９】
また、図４に係る実施形態では、加熱装置１１としてＩＨヒーターを用いていたが、通電発熱により電池セル３を加熱可能であれば構成は特に限定されず、電気ヒーターを用いてもよい。電気ヒーターは、ニクロム線等の発熱体に電気を流すことで生じる抵抗発熱により、対象物（支持体本体１０）を加熱できる公知のヒーターであり、図７に示すように、水平方向に延びるコイル部１６と、コイル部１６に通電するための通電部１７とを備えている。通電部１７は、図示しない電源に接続されており、電源のオン／オフによりコイル部１６に通電し、コイル部１６を抵抗発熱させる。そして、この発熱により電池セル３を加熱できるように構成されている。コイル部１６および通電部１７に係るその他の構成は、それぞれ、上述のコイル部１４および通電部１５に係る構成と同様である。
【００４０】
また、上記実施形態では、支持体２上に燃料極４、電解質５及び空気極６の順で積層されていたが、積層順序はこれに限定されず、支持体２上に空気極６、電解質５及び燃料極４の順で積層してもよい。
【００４１】
また、上記実施形態では、単体の燃料電池１を示したが、燃料電池１を複数用いて燃料電池スタックを構成してもよい。図８は、本発明の一実施形態に係る燃料電池スタックの概略構成図である。図８に示すように、燃料電池スタック２０は、複数の燃料電池１を備えている。各燃料電池１としては、上述の図１〜図７で示した単体の燃料電池１のいずれをも用いることができる。隣接する燃料電池１では、一方の燃料電池１の燃料極４と他方の燃料電池１の空気極６とが、金属である支持体本体１０とインターコネクタ２１を介して接続されており、これにより隣接する燃料電池１同士が直列で接続されている。インターコネクタ２１は、接続先を互いに電気的に導通する公知の導電体である。以上のように構成された燃料電池スタック２０により発電を行うときは、燃料電池スタック２０に燃料ガスと酸化剤ガスとの混合ガスを供給する。これにより、燃料ガス及び酸化剤ガスが、それぞれ、燃料電池スタック２０の各燃料電池１における燃料極４及び空気極６と接触し、発電が行われる。
【００４２】
また、上記実施形態では、燃料電池スタック２０は、単室型であったが、加熱装置１１を備える燃料電池１を用いる場合は、二室型の燃料電池スタックにすることもできる。図９は、本発明の一実施形態に係る燃料電池スタックの概略構成図である。図９において、図８に係る構成と同様の構成部分については、同一の符号を付してその説明を省略する。図９に示すように、二室型の燃料電池スタック２３は、各燃料電池１の間に配置されたセパレータ２２を備えている。各燃料電池１としては、上述の図４〜図７で示した加熱装置１１を有する単体の燃料電池１のいずれをも用いることができる。セパレータ２２は、板状の部材からなり、その材質としては、ガスシール性を有することが好ましく、例えば、Ｌａ（Ｃｒ，Ｍｇ）Ｏ３，（Ｌａ，Ｃａ）ＣｒＯ３，（Ｌａ，Ｓｒ）ＣｒＯ３などのランタン・クロマイト系等の導電性セラミックス材料や金属を用いることができる。また、セパレータ２２の材質は、導電性の材質または非導電性の材質のいずれでもよく、導電性材質を用いると、インターコネクタ２１を省略することもできる。また、セパレータ２２とその上方の支持体２との間には、燃料ガス流路２５が形成されており、一方、セパレータ２２とその下方の電池セル３との間には、酸化剤ガス流路２６が形成されている。このように複数の燃料電池１がセパレータ２２によって仕切られることにより、燃料極４及び空気極６にそれぞれ、燃料ガス及び酸化剤ガスを混ざらずに供給することができる。
【００４３】
以上のように構成された燃料電池スタックにより発電を行うときは、まず、燃料ガス流路２５を介して燃料ガスを燃料極４に供給すると共に、酸化剤ガス流路２６を介して酸化剤ガスを空気極６に供給する。これにより、燃料ガス及び酸化剤ガスが、それぞれ、各燃料電池１における燃料極４及び空気極６と接触し、発電が行われる。
【００４４】
また、上記実施形態では、コイル部１４、１６は蛇行した状態で支持体本体１０内に配置されていたが、この構成に限定されず、例えば、直線の状態や湾曲した状態で配置されていてもよい。
【００４５】
本発明の燃料電池は、炭化水素ガス、水素ガス、一酸化炭素ガスなどのセンサに応用すれば、低濃度のガスを高感度で検出することが可能となる。
【符号の説明】
【００４６】
１    固体酸化物形燃料電池
２    支持体
３    電池セル
４    燃料極
５    電解質
６    空気極
７    ガス拡散部材
１０    支持体本体
１１    加熱装置
１２    貫通孔
１３    空洞
１８    絶縁材
２０    燃料電池スタック
２２    セパレータ
【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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