(57)【要約】      （修正有）【課題】優れた集電性能を有する固体電解質型燃料電池用セパレータ、優れた集電性能と発電性能を有する固体電解質型燃料電池及びそのスタック構造体を提供すること。【解決手段】固体電解質型燃料電池用セパレータ４０は、セパレータと集電体３０とを具備し、集電体がコイル形状の集電部３２を有し、集電部がばね弾性を備えると共に圧縮付勢等されてセパレータと接触している。固体電解質型燃料電池は、セル１０と集電体とを具備し、集電体がコイル形状の集電部を有し、集電部がばね弾性を備えると共に圧縮付勢等されてセルと接触している。固体電解質型燃料電池スタック構造体は、セルとセルを搭載するセル搭載板２０と集電体とセパレータ板とを具備し、集電体とセル搭載板又はセパレータ板とを交互に積層して成り、集電体がコイル形状の集電部を有し、集電部がばね弾性を備えると共に圧縮付勢等されてセル及びセパレータ板と接触している。【選択図】図２
2008147021.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
セパレータと、集電体と、を具備する固体電解質型燃料電池用セパレータであって、
上記集電体が、コイル形状の集電部を有し、
上記集電部が、ばね弾性を備えると共に、引張り又は圧縮付勢されて上記セパレータと接触している、ことを特徴とする固体電解質型燃料電池用セパレータ。
【請求項２】
上記集電部が、巻き線軸に対して斜めに巻かれていることを特徴とする請求項１に記載の固体電解質型燃料電池用セパレータ。
【請求項３】
上記集電体が、弾性を備える端部を有することを特徴とする請求項１又は２に記載の固体電解質型燃料電池用セパレータ。
【請求項４】
セルと、集電体と、を具備する固体電解質型燃料電池であって、
上記集電体が、コイル形状の集電部を有し、
上記集電部が、ばね弾性を備えると共に、引張り又は圧縮付勢されて上記セルと接触している、ことを特徴とする固体電解質型燃料電池。
【請求項５】
上記集電部が、巻き線軸に対して斜めに巻かれていることを特徴とする請求項４に記載の固体電解質型燃料電池。
【請求項６】
上記集電体が、弾性を備える端部を有することを特徴とする請求項４又は５に記載の固体電解質型燃料電池。
【請求項７】
上記セルが、ガス透過性を備える導電部材を有し、
上記集電部が、上記導電部材を介して上記セルに接触している、ことを特徴とする請求項４〜６のいずれか１つの項に記載の固体電解質型燃料電池。
【請求項８】
上記集電体が、上記セルを挟持するように配設されていることを特徴とする請求項４〜７のいずれか１つの項に記載の固体電解質型燃料電池。
【請求項９】
セルと、該セルを搭載するセル搭載板と、集電体と、セパレータ板と、を具備し、
上記集電体と、上記セル搭載板又は上記セパレータ板と、を交互に積層して成る固体電解質型燃料電池スタック構造体であって、
上記集電体が、コイル形状の集電部を有し、
上記集電部が、ばね弾性を備えると共に、引張り又は圧縮付勢されて上記セル及び上記セパレータ板と接触している、ことを特徴とする固体電解質型燃料電池スタック構造体。
【請求項１０】
上記集電部が、巻き線軸に対して斜めに巻かれていることを特徴とする請求項９に記載の固体電解質型燃料電池スタック構造体。
【請求項１１】
上記集電体が、弾性を備える端部を有することを特徴とする請求項９又は１０に記載の固体電解質型燃料電池スタック構造体。
【請求項１２】
上記セル搭載板及び上記セパレータ板が突起部を有し、
上記端部が、上記突起部に保持されている、ことを特徴とする請求項１１に記載の固体電解質型燃料電池スタック構造体。
【請求項１３】
上記集電体が、巻き線軸に対して斜めに巻かれているコイル形状の端部を有し、
上記セルを挟持するように配設されている上記集電体につき、一方の集電体が、巻き線軸に対して斜め内側に巻かれているコイル形状の端部を有し、他方の集電体が、巻き線軸に対して斜め外側に巻かれているコイル形状の端部を有する、ことを特徴とする請求項１１又は１２に記載の固体電解質型燃料電池スタック構造体。
【請求項１４】
上記セルが、ガス透過性を有する導電部材を有し、
上記集電部が、上記導電部材を介して上記セルに接触している、ことを特徴とする請求項９〜１３のいずれか１つの項に記載の固体電解質型燃料電池スタック構造体。  
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、固体電解質型燃料電池用セパレータ、固体電解質型燃料電池及び固体電解質型燃料電池スタック構造体に係り、更に詳細には、優れた集電性能を有する固体電解質型燃料電池用セパレータ、優れた集電性能と発電性能とを有する固体電解質型燃料電池及び固体電解質型燃料電池スタック構造体に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、平板型単電池どうしを確実に通電させるとともに、平板型単電池に熱応力等による過大な荷重が加えられることがないように、平板型固体電解質の表裏面それぞれに燃料極と空気極とを対向して設けた平板型単電池と、少なくとも一面に突部を有し、前記平板型単電池の燃料極もしくは空気極に該突部が弾性をもって接触し、かつ該平板型単電池に積層された次の平板型単電池の空気極もしくは燃料極とに接触しそれぞれの平板型単電池を導通させる金属薄板と、を備えて構成した固体電解質燃料電池や、平板型固体電解質の表裏面それぞれに燃料極と空気極とを対向して設けた平板型単電池と、積層した前記平板型単電池間に設けられ、該平板型単電池間の気体の流通を遮断する金属平板と、前記金属平板の表裏面にそれぞれ、該金属平板の表裏面のそれぞれに接触した状態で設けられ、かつ前記平板型単電池の燃料極もしくは空気極に弾性をもって接触する突部を有し、積層された平板型単電池の空気極と燃料極とを前記金属平板を介して導通させる金属薄板と、を備えて構成した固体電解質燃料電池が提案されている（特許文献１及び特許文献２参照。）。
【特許文献１】特開２００１−３５５１４号公報
【特許文献２】特開２００１−６８１３２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上記特許文献１及び特許文献２に記載された固体電解質燃料電池においては、それぞれの図２に示すように、集電体として機能する金属薄板において、ディンプル状突起物を多数、即ち高密度に形成して、集電性能を向上させることができないという問題点があった。
また、それぞれの図２、図７及び図８に示すように、集電体として機能する金属薄板自体が基本的に板状であるため、金属薄板、平板型単電池、更にはセパレータとして機能する金属平板などの固体電解質燃料電池の構成部材に熱などによるわずかな変形が生じた場合に、電極と金属薄板とが離れることや、これらの間の押し付け圧が大きく変化することなどにより、安定した集電性能を発揮することが困難であるという問題点があった。
【０００４】
本発明は、このような従来技術の有する課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、優れた集電性能を有する固体電解質型燃料電池用セパレータ、優れた集電性能と発電性能とを有する固体電解質型燃料電池及び固体電解質型燃料電池スタック構造体を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明者らは、上記目的を達成するため鋭意検討を重ねた結果、コイル形状の集電部を有する集電体を用い、ばね弾性を備える集電部をセパレータや単セルなどと引張り又は圧縮付勢して接触させることなどにより、上記目的が達成できることを見出し、本発明を完成するに至った。
【０００６】
即ち、本発明の固体電解質型燃料電池用セパレータは、セパレータと、集電体と、を具備する固体電解質型燃料電池用セパレータであって、該集電体が、コイル形状の集電部を有し、該集電部が、ばね弾性を備えると共に、引張り又は圧縮付勢されて該セパレータと接触していることを特徴とする。
【０００７】
また、本発明の固体電解質型燃料電池は、セルと、集電体と、を具備する固体電解質型燃料電池であって、該集電体が、コイル形状の集電部を有し、該集電部が、ばね弾性を備えると共に、引張り又は圧縮付勢されて該セルと接触していることを特徴とする。
【０００８】
また、本発明の固体電解質型燃料電池スタック構造体は、セルと、該セルを搭載するセル搭載板と、集電体と、セパレータ板と、を具備し、該集電体と、該セル搭載板又は該セパレータ板と、を交互に積層して成る固体電解質型燃料電池スタック構造体であって、該集電体が、コイル形状の集電部を有し、該集電部が、ばね弾性を備えると共に、引張り又は圧縮付勢されて該セル及び該セパレータ板と接触していることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、コイル形状の集電部を有する集電体を用い、ばね弾性を備える集電部をセパレータや単セルなどと引張り又は圧縮付勢して接触させることなどとしたため、優れた集電性能を有する固体電解質型燃料電池用セパレータ、優れた集電性能と発電性能とを有する固体電解質型燃料電池及び固体電解質型燃料電池スタック構造体を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の固体電解質型燃料電池用セパレータについて説明する。
上述の如く、本発明の固体電解質型燃料電池用セパレータは、セパレータと、集電体と、を具備する固体電解質型燃料電池用セパレータであって、集電体が、コイル形状の集電部を有し、集電部が、ばね弾性を備えると共に、引張り又は圧縮付勢されてセパレータと接触しているものである。
このような構成とすることにより、優れた集電性能を有する固体電解質型燃料電池用セパレータとなり、更にこれを用いた固体電解質型燃料電池は、優れた集電性能と優れた発電性能を有するものとなる。
【００１１】
即ち、コイル形状の集電部がばね弾性を備え、引張り又は圧縮付勢されて、そのコイル外周部分においてセパレータと接触しているため、その戻り力によって、換言すれば、集電部の有する柔軟性や追従性によって、例えばセル自体やそれを搭載するセル搭載板に熱などによる変形が生じた場合でも、常にセルの燃料極や空気極に安定した押し付け圧力で接触させておくことが可能となる。
また、コイル形状の集電部において、線形を細くすると共に、巻き数を多くすることによって、セルの燃料極や空気極と集電体との接点数を多くすることも可能である。
【００１２】
また、本発明の固体電解質型燃料電池用セパレータにおいては、集電部が、巻き線軸に対して斜めに巻かれていることが望ましい。
このような構成とすることにより、集電部における戻り方向が一定となる。即ち、例えば、金属製のセパレータと集電部との接触部分の粗密変化を低減することが可能となり、より優れた集電性能を有する固体電解質型燃料電池セパレータとなり、更にこれを用いた固体電解質型燃料電池は、より優れた集電性能と発電性能とを有するものとなる。
【００１３】
更に、本発明の固体電解質型燃料電池用セパレータにおいては、集電体が、弾性を備える端部を有することが望ましい。
このように端部を弾性体によって構成することにより、コイル形状の集電部に引張り力を付与することが可能となる。即ち、上述した集電体のコイル形状の集電部における戻り力だけでなく、集電体の端部における引張り力によって、例えば、常に金属製のセパレータに接触させておくことが可能となり、より優れた集電性能を有する固体電解質型燃料電池用セパレータとなり、これを用いた固体電解質型燃料電池は、より優れた集電性能と発電性能とを有するものとなる。
なお、詳しくは後述するが、このような端部は、巻き線軸に対して斜めに巻かれているコイル形状の端部であることが望ましく、特に一体成形された端部であることが望ましい。
【００１４】
次に、本発明の固体電解質型燃料電池について説明する。
上述の如く、本発明の固体電解質型燃料電池は、セルと、集電体と、を具備する固体電解質型燃料電池であって、集電体が、コイル形状の集電部を有し、集電部が、ばね弾性を備えると共に、引張り又は圧縮付勢されてセルと接触しているものである。
このような構成とすることにより、優れた集電性能と発電性能とを有する固体電解質型燃料電池となる。
【００１５】
即ち、コイル形状の集電部がばね弾性を備え、引張り又は圧縮付勢されて、そのコイル外周部分においてセルの燃料極や空気極と接触しており、集電部が柔軟性や追従性を有しているため、その戻り力等によって、例えばセル自体やそれを搭載するセル搭載板に熱などによる変形が生じた場合でも、常にセルの燃料極や空気極に安定した押し付け圧力で接触させておくことが可能となる。
また、コイル形状の集電部において、線形を細くすると共に、巻き数を多くすることによって、セルの燃料極や空気極と集電体との接点数を多くすることも可能である。
【００１６】
ここで、上記セルとしては、その形状や仕様などについて特に限定されるものではないが、例えば平板角型セルや平板円型セル、平板ドーナツ型セルなどを適用することができる。また、燃料極基板に固体電解質膜と空気極膜とを積層形成した燃料極基板支持型セルや固体電解質薄板の表裏面に燃料極膜と空気極膜とを形成した固体電解質支持型セルなどを適用することもできる。これらの形状は適宜組み合せることができる。
また、セルを構成する固体電解質としては、例えば、酸化物イオン伝導性を有する固体電解質材料やプロトン伝導性を有する固体電解質材料により構成されたものを適用することができる。このような酸化物イオン伝導性を有する固体電解質材料としては、特に限定されるものではなく、例えばイットリア安定化ジルコニウム（ＹＳＺ）、スカンジア安定化ジルコニウム（ＳＳＺ）及びガドリニウム添加セリアを用いることができる。一方、プロトン伝導性を有する固体電解質材料としては、特に限定されるものではなく、例えばリン酸ジルコニウム、リン酸タングステン及びリン酸シリカ系を用いることができる。
更に、セルを構成する燃料極としては、例えばニッケル−イットリア安定化ジルコニウム（ＹＳＺ）サーメット材やニッケル−サマリウム添加セリアサーメット材などにより構成されたものを用いることができ、更にまた、セルを構成する空気極としては、例えばランタン・ストロンチウム・マンガン酸化物、ランタン・カルシウム・マンガン酸化物、ランタン・コバルト酸化物などにより構成されたものを用いことができる。これらの仕様は適宜組み合せることができる。
【００１７】
また、本発明の固体電解質型燃料電池においては、集電部が、巻き線軸に対して斜めに巻かれていることが望ましい。このような構成とすることにより、集電部における戻り方向が一定となる。即ち、セルの燃料極や空気極と集電部との接触部分の粗密変化を低減することが可能となり、より優れた集電性能と発電性能とを有する固体電解質型燃料電池となる。
【００１８】
更に、本発明の固体電解質型燃料電池においては、集電体が、弾性を備える端部を有することが望ましい。このように端部を弾性体によって構成することにより、コイル形状の集電部に引張り力を付与することが可能となる。即ち、上述した集電体のコイル形状の集電部における戻り力だけでなく、集電体の端部における引張り力によっても、常にセルの燃料極や空気極に接触させておくことが可能となり、より優れた集電性能と発電性能とを有する固体電解質型燃料電池となる。なお、詳しくは後述するが、このような端部は、巻き線軸に対して斜めに巻かれているコイル形状の端部であることが望ましく、特に一体成形された端部であることが望ましい。
【００１９】
また、本発明の固体電解質型燃料電池においては、セルが、ガス透過性を備える導電部材を有し、集電部が、導電部材を介してセルに接触していることが望ましい。このような構成とすることにより、集電性能が更に向上した固体電解質型燃料電池となり、結果として、より優れた集電性能と発電性能とを有する固体電解質型燃料電池となる。
【００２０】
ここで、上記導電部材としては、ガス透過性を備える導電部材であれば特に限定されるものではないが、細孔を有する金属箔、金属繊維、発泡金属などにより形成された導電性を有するシート状部材を好適に用いることができる。
【００２１】
更に、本発明の固体電解質型燃料電池においては、集電体が、セルを挟持するように配設されていることが望ましい。
このような構成とすることにより、セル自体やそれを搭載するセル搭載板に熱などによる変形が生じた場合でも、より確実に、常にセルの燃料極や空気極に集電体を接触させておくことが可能となり、優れた集電性能と発電性能とを有する固体電解質型燃料電池となる。
【００２２】
次に、本発明の固体電解質型燃料電池スタック構造体について説明する。
上述の如く、本発明の固体電解質型燃料電池スタック構造体は、セルと、該セルを搭載するセル搭載板と、集電体と、セパレータ板と、を具備し、集電体と、セル搭載板又はセパレータ板と、を交互に積層して成る固体電解質型燃料電池スタック構造体であって、集電体が、コイル形状の集電部を有し、集電部が、ばね弾性を備えると共に、引張り又は圧縮付勢されてセル及びセパレータ板と接触しているものである。
このような構成とすることにより、優れた集電性能と発電性能とを有する固体電解質型燃料電池スタック構造体となる。
【００２３】
即ち、コイル形状の集電部がばね弾性を備え、引張り又は圧縮付勢されて、そのコイル外周部分においてセルの燃料極や空気極とセパレータ板とに接触しており、集電部が柔軟性や追従性を有しているため、その戻り力等によって、例えばセル自体やそれを搭載するセル搭載板、セパレータ板等に熱などによる変形が生じた場合でも、常にセルの燃料極や空気極とセパレータ板とに安定した押し付け圧力で接触させておくことが可能となる。
また、コイル形状の集電部において、上述したように、線形を細くすると共に、巻き数を多くすることによって、セルの燃料極や空気極と集電体との接点数を多くすることも可能である。
【００２４】
ここで、上記セパレータ板としては、その材質や形状について特に限定されるものではないが、例えばセラミック製や金属製のものを用いることができ、優れた耐衝撃性やスタッキングの容易性などの観点から金属製のものを用いることが好ましく、また、電池性能の向上の観点から、薄い板状のものであることが好ましく、詳しくは後述するが、集電体を保持するために、一体成形された突起部を有していてもよい。
また、上記セル搭載板としては、上述したセルを搭載することができれば、その材質や形状について特に限定されるものではないが、優れた耐衝撃性やスタッキングの容易性などの観点から金属製のものを用いることが好ましく、また、電池性能の向上の観点から、セパレータ板と同様の薄い板状のものであることが好ましく、詳しくは後述するが、集電体を保持するために、一体成形された突起部を有していてもよい。
なお、セル搭載板としては、例えば上述したセルを搭載するにあたり、セルの燃料極及び空気極の一方が進入することができ、セルを搭載することによって、燃料極側と空気極側の気密性を維持できる開口部を有しているものを用いることができる。
【００２５】
また、本発明の固体電解質型燃料電池スタック構造体においては、集電部が、巻き線軸に対して斜めに巻かれていることが望ましい。このような構成とすることにより、集電部における戻り方向が一定となる。即ち、セルの燃料極や空気極、更にはセパレータ板と集電部との接触部分の粗密変化を低減することが可能となり、より優れた集電性能と発電性能とを有する固体電解質型燃料電池スタック構造体となる。
【００２６】
更に、本発明の固体電解質型燃料電池スタック構造体においては、集電体が、弾性を備える端部を有することが望ましい。このように端部を弾性体によって構成とすることにより、コイル形状の集電部に引張り力を付与することが可能となる。即ち、上述した集電体のコイル形状の集電部における戻り力だけでなく、集電体の端部における引張り力によって、常にセルの燃料極や空気極とセパレータ板とに接触させておくことが可能となり、より優れた集電性能と発電性能とを有する固体電解質型燃料電池スタック構造体となる。
【００２７】
また、本発明の固体電解質型燃料電池スタック構造体においては、セル搭載板及びセパレータ板の一方又は双方が突起部を有し、端部が、突起部に保持されていることが望ましい。
このような構成とすることにより、コイル形状の集電部に引張り力を容易に付与することが可能となる。即ち、セル搭載板やセパレータ板に突起部を形成し、これらで集電体の端部を保持することによって、少ない部品点数で、集電体の端部における引張り力によって、常にセルの燃料極や空気極とセパレータ板とに接触させておくことが容易となり、より優れた集電性能と発電性能とを有する固体電解質型燃料電池スタック構造体となる。
【００２８】
更に、本発明の固体電解質型燃料電池スタック構造体においては、集電体は、巻き線軸に対して斜めに巻かれているコイル形状の端部を有することが望ましい。このような構成とすることにより、端部における戻り方向が一定となる。即ち、セルの燃料極や空気極、更にはセパレータ板と集電部との接触部分の粗密変化をより低減することでき、より優れた集電性能と発電性能とを有する固体電解質型燃料電池スタック構造体となる。
【００２９】
更にまた、本発明の固体電解質型燃料電池スタック構造体においては、集電体は、巻き線軸に対して斜めに巻かれているコイル形状の端部を有すると共に、セルを挟持するように配設されている集電体につき、一方の集電体が、巻き線軸に対して斜め内側に巻かれているコイル形状の端部を有し、他方の集電体が、巻き線軸に対して斜め外側に巻かれているコイル形状の端部を有することが望ましい。
このような構成とすることにより、セル搭載板やセパレータ板の変形を抑制した状態で、セルの燃料極及び空気極並びにセパレータ板と、集電体とを、均一な押し付け圧力により接触させることが可能となり、より優れた集電性能と発電性能とを有する固体電解質型燃料電池スタック構造体となる。
ここで、「巻き線軸に対して斜め内側に巻かれているコイル形状の端部」とは、コイル形状の集電部に対して、圧縮付勢を付与している状態の端部をいう。一方、「巻き線軸に対して斜め外側に巻かれているコイル形状の端部」とは、コイル形状の集電部に対して、引張り付勢を付与している状態の端部をいう。
【００３０】
更に、本発明の固体電解質型燃料電池スタック構造体においても、セルが、ガス透過性を有する導電部材を有し、集電部が、導電部材を介してセルに接触していることが望ましい。このような構成とすることにより、集電性能が更に向上した固体電解質型燃料電池スタック構造体となり、結果として、より優れた集電性能と発電性能とを有する固体電解質型燃料電池スタック構造体となる。
【実施例】
【００３１】
以下、本発明を実施例及び比較例により更に詳細に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。
【００３２】
（実施例１）
図１は、本発明の固体電解質型燃料電池スタック構造体の一実施形態であって、平板角型スタック構造体の一例の単位要素を積層・締結してスタッキングする前の状態を示す斜視図である。
同図に示すように、本例の固体電解質型燃料電池スタック構造体は、セル１０を搭載したセル搭載板２０と、集電体３０と、セパレータ板４０とを構成要素とする。
そして、矢印Ａで示す方向に締結力を付与することにより、スタッキングして、本例の固体電解質型燃料電池スタック構造体が得られる。
【００３３】
図２は、本発明の固体電解質型燃料電池スタック構造体の一実施形態であって、平板角型スタック構造体の一例の単位要素を示す側面図である。
同図に示すように、本例の固体電解質型燃料電池スタック構造体は、セル１０と、これを搭載するセル搭載板２０と、集電体３０と、セパレータ板４０とを具備し、セパレータ板４０、集電体３０、セル１０を搭載したセル搭載板２０、集電体３０及びセパレータ板４０の順にスタッキングされている。
また、本例の固体電解質燃料電池スタック構造体においては、セル１０は、燃料極基板支持型セルであって、燃料極基板１２と、固体電解質膜１４と、空気極膜１６とを有し、これを搭載するセル搭載板２０は、突起部２２及び２４を有し、集電体３０は、コイル形状の集電部３２、端部３４及び継ぎ手部３６を有し、セパレータ板４０は、突起部４２を有する。
そして、集電部３２は、ばね弾性を備えると共に、圧縮付勢されてセル１０及びセパレータ板４０と接触している。また、セル搭載板２０が有する突起部２２及び２４とセパレータ板４０が有する突起部４２とによって、集電体３０の端部３４が保持されている。
【００３４】
ここで、セル搭載板は、板厚０．６ｍｍのセルを有し、板厚０．０５ｍｍのＳＵＳ４３０材で構成されている。集電体は、線径０．３ｍｍのＳＵＳ６３１材で構成され、コイル形状（端部の外径：２ｍｍ、集電部の外径：１．５ｍｍ、ピッチ：０．５ｍｍ）を成している。セパレータ板は、板厚０．１ｍｍのＳＵＳ４３０材で構成されている。
また、セル搭載板とセパレータ板との間隔は１ｍｍとした。
そして、セルと集電体とは、２個／ｍｍ２の接点密度を有するものであった。
【００３５】
［性能評価］
（発電性能評価）
このように構成された燃料電池スタック構造体を用い、燃料ガスとして水素、カソードガスとして空気を使用し、７００℃で発電性能評価を実施したところ、良好な発電出力が得られた。
【００３６】
（集電性能評価）
集電性能の評価は、公知のインピーダンス評価を行い、オーミック抵抗と反応抵抗を分離することにより行った。なお、一般に、集電性能が向上すると、オーミック抵抗が主に減じるといわれている。
インピーダンス評価の結果は、上記発電性能評価と同じ条件下で実施したところ、初期値０．１２Ωｃｍ２と良好な結果が得られた。
更に、室温と７００℃間において、繰り返し昇降温評価を実施したところ、１０サイクル後、２０サイクル後及び５０サイクル後において、それぞれ０．１２Ωｃｍ２、０．１４Ωｃｍ２及び０．１３Ωｃｍ２であって、変化がなかった。即ち、良好な集電性能を維持できていることが分かった。
【００３７】
（実施例２）
図３は、本発明の固体電解質型燃料電池スタック構造体の一実施形態であって、平板角型スタック構造体の他の例の単位要素を示す側面図である。
同図に示すように、本例の固体電解質型燃料電池スタック構造体においては、集電体３０の継ぎ手部３６が、コイル形状の集電体３０においてコイル中心にある。このこと以外は、実施例１と同様の構成であるため説明は省略する。
【００３８】
（実施例３）
図４は、本発明の固体電解質型燃料電池スタック構造体の一実施形態であって、平板角型スタック構造体のさらに他の例の単位要素を積層・締結してスタッキングする前の状態を概略的に示す説明図である。
同図に示すように、本例の固体電解質型燃料電池スタック構造体は、セル１０を搭載したセル搭載板２０と、集電体３０と、セパレータ板４０とを構成要素とする。
そして、矢印Ｂで示す方向に締結力を付与することにより、スタッキングして、本例の固体電解質型燃料電池スタック構造体が得られる。
【００３９】
図５は、本発明の固体電解質型燃料電池スタック構造体の一実施形態であって、平板角型スタック構造体のさらに他の例を概略的に示す説明図である。
同図に示すように、固体電解質型燃料電池スタック構造体は、セル１０と、これを搭載するセル搭載板２０と、集電体３０と、セパレータ板４０とを具備し、セパレータ板４０、集電体３０、セル１０を搭載したセル搭載板２０、集電体３０、セパレータ板４０、集電体３０、セル１０を搭載したセル搭載板２０、集電体３０及びセパレータ板４０の順にスタッキングされている。
また、本例の固体電解質燃料電池スタック構造体においては、セル１０は、燃料極基板支持型セルであって、燃料極基板１２と、固体電解質膜１４と、空気極膜１６とを有し、これを搭載するセル搭載板２０は、突起部２４を有し、集電体３０は、コイル形状の集電部３２、端部３４及び継ぎ手部３６を有し、セパレータ板４０は、突起部４２を有する。
そして、集電部３２は、ばね弾性を備えると共に、圧縮付勢されてセル１０及びセパレータ板４０と接触している。また、セル搭載板２０が有する突起部２４とセパレータ板４０が有する突起部４２とによって、集電体３０の端部３４が保持されている。
また、突起部２４及び４２に保持される集電体３０の端部３４は、巻き線軸に対して斜めに巻かれているコイル形状を有し、セル１０を挟持するように配設されている集電体３０につき、一方の集電体３０が、巻き線軸に対して斜め内側に巻かれているコイル形状の端部３４Ａを有し、他方の集電体３０が、巻き線軸に対して斜め外側に巻かれているコイル形状の端部３４Ｂを有する。
【００４０】
図６は、本発明の固体電解質型燃料電池用セパレータの一実施形態であって、平板角型スタック構造体用セパレータの一例を模式的に示す平面図である。同図に示すように、セパレータ板４０と集電体３０と、を具備する。また、セパレータ板は、ガス導入口４４及びガス排出口４６を有し、集電体３０は、コイル形状の集電部３２、端部３４及び継ぎ手部３６を有する。
そして、集電部３２は、ばね弾性を備えると共に、圧縮付勢されてセパレータ板４０と接触しており、この集電部３２は図示しないセルと接している。
なお、矢印Ｃで示すガス導入口４４からガス排出口４６に向かう方向に燃料ガス又は空気が流れる。
【００４１】
ここで、セル搭載板は、板厚０．６ｍｍのセルを有し、板厚０．０５ｍｍのＳＵＳ４３０材で構成されている。集電体は、線径０．３ｍｍのＳＵＳ６３１材で構成され、コイル形状（端部の外径：２ｍｍ、集電部の外径：１．５ｍｍ、ピッチ：０．５ｍｍ）を成している。セパレータ板は、板厚０．１ｍｍのＳＵＳ４３０材で構成されている。
また、セル搭載板とセパレータ板との間隔は１ｍｍとした。
そして、セルと集電体とは、２個／ｍｍ２の接点密度を有するものであった。
【００４２】
［性能評価］
（発電性能評価）
このように構成された燃料電池スタック構造体を用い、燃料ガスとして水素、カソードガスとして空気を使用し、７００℃で発電性能評価をしたところ、良好な発電出力が得られた。
【００４３】
（集電性能評価）
集電性能の評価は、公知のインピーダンス評価を行い、オーミック抵抗と反応抵抗を分離することにより行った。
インピーダンス評価の結果は、上記発電性能評価と同条件で行ったところ、初期値０．１２Ωｃｍ２と良好な結果が得られた。
更に、室温と７００℃間において、繰り返し昇降温評価を実施したところ、１０サイクル後、２０サイクル後及び５０サイクル後において、それぞれ０．１２Ωｃｍ２、０．１４Ωｃｍ２及び０．１３Ωｃｍ２であって、変化がなかった。即ち、良好な集電性能を維持できていることが分かる。
【００４４】
（実施例４）
図７は、本発明の固体電解質型燃料電池スタック構造体の一実施形態であって、平板ドーナツ型スタック構造体の一例の断面形状を概略的に示す説明図である。
同図に示すように、本例の固体電解質型燃料電池スタック構造体においては、構成要素であるセル１０と、これを搭載するセル搭載板２０と、集電体３０と、セパレータ板４０と、を具備し、セル１０と、これを搭載するセル搭載板２０と、セパレータ板４０とが平板ドーナツ型であって、集電体３０がセル搭載板２０とセパレータ板４０との間に全体として渦巻き状に配置されている。このこと以外は、実施例１と同様の構成であるため説明は省略する。
なお、本例の固体電解質型燃料電池スタック構造体においては、燃料ガスが矢印Ｄで示すように中心部より供給・排出され、空気が矢印Ｅで示すように平板ドーナツ型スタック構造体の外部から供給される。
【００４５】
図８は、本発明の固体電解質型燃料電池用セパレータの一実施形態であって、平板ドーナツ型スタック構造体用セパレータの一例を模式的に示す平面図である。同図に示すように、ドーナツ型のセパレータ板４０と集電体３０と、を具備する。
集電体３０は、セパレータ板４０の突起部４２と図示しないセル搭載板の突起部によって、保持され、全体として渦巻き状に配置されている。
また、集電体３０は、図示しないセルに接するコイル形状の集電部を有し、この集電部は、ばね弾性を備えると共に、圧縮付勢されてセパレータ板４０と接触しており、この集電部３２は図示しないセルと接している。
【００４６】
［性能評価］
（発電性能評価）
このように構成された燃料電池スタック構造体を用い、燃料ガスとして水素、カソードガスとして空気を使用し、７００℃で発電性能評価をしたところ、良好な発電出力が得られた。
【００４７】
（集電性能評価）
集電性能の評価は、公知のインピーダンス評価を行い、オーミック抵抗と反応抵抗を分離することにより行った。
インピーダンス評価の結果は、上記発電性能評価と同条件で行ったところ、初期値０．１４Ωｃｍ２と良好な結果が得られた。
更に、室温と７００℃間において、繰り返し昇降温評価を実施したところ、１０サイクル後、２０サイクル後及び５０サイクル後において、それぞれ０．１３Ωｃｍ２、０．１４Ωｃｍ２及び０．１３Ωｃｍ２であって、変化がなかった。即ち、良好な集電性能を維持できていることが分かる。
【００４８】
（比較例１）
図９は、ディンプル型の集電体の一例を模式的に示す図である。
実施例１で用いたコイル形状の集電部を有する集電体に換えて、図９に示したディンプル型の突起形状の集電部を有する集電体（板）３０を用いた以外は、実施例１と同様の構成とした。
ここで、セルと集電体（板）とは、０．２５個／ｍｍ２の接点密度を有するものであった。
【００４９】
［性能評価］
（発電性能評価）
このように構成された燃料電池スタック構造体を用い、燃料ガスとして水素、カソードガスとして空気を使用し、７００℃で発電性能評価をしたところ、良好な発電出力が得られた。
【００５０】
（集電性能評価）
集電性能の評価は、公知のインピーダンス評価を行い、オーミック抵抗と反応抵抗を分離することにより行った。
インピーダンス評価の結果は、上記発電性能評価と同条件で行ったところ、初期値０．７Ωｃｍ２であった。
更に、室温と７００℃間において、繰り返し昇降温評価を実施したところ、１０サイクル後、２０サイクル後及び５０サイクル後において、それぞれ０．８８Ωｃｍ２、１．２Ωｃｍ２及び２．０Ωｃｍ２であって、著しい変化があった。即ち、集電性能を十分に維持できていないことが分かった。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明の固体電解質型燃料電池スタック構造体の一実施形態であって、平板角型スタック構造体の一例の単位要素を積層・締結してスタッキングする前の状態を示す斜視図である。
【図２】本発明の固体電解質型燃料電池スタック構造体の一実施形態であって、平板角型スタック構造体の一例の単位要素を示す側面図である。
【図３】本発明の固体電解質型燃料電池スタック構造体の一実施形態であって、平板角型スタック構造体の他の例の単位要素を示す側面図である。
【図４】本発明の固体電解質型燃料電池スタック構造体の一実施形態であって、平板角型スタック構造体のさらに他の例の単位要素を積層・締結してスタッキングする前の状態を概略的に示す説明図である。
【図５】本発明の固体電解質型燃料電池スタック構造体の一実施形態であって、平板角型スタック構造体のさらに他の例を概略的に示す説明図である。
【図６】本発明の固体電解質型燃料電池用セパレータの一実施形態であって、平板角型スタック構造体用セパレータの一例を模式的に示す平面図である。
【図７】本発明の固体電解質型燃料電池スタック構造体の一実施形態であって、平板ドーナツ型スタック構造体の一例の断面形状を概略的に示す説明図である。
【図８】本発明の固体電解質型燃料電池用セパレータの一実施形態であって、平板ドーナツ型スタック構造体用セパレータの一例を模式的に示す平面図である。
【図９】ディンプル型の集電体の一例を模式的に示す図である。
【符号の説明】
【００５２】
１０                  セル
１２                  燃料極基板
１４                  固体電解質膜
１６                  空気極膜
２０                  セル搭載板
２２，２４            突起部
３０                  集電体
３２                  集電部
３４，３４Ａ，３４Ｂ  端部
３６                  継ぎ手部
４０                  セパレータ板
４２                  突起部
４４                  ガス導入口
４６                  ガス排出口  
【図１】
2008147021.tif 000003
【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】
2008147021.tif 000009
【図８】
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【図９】
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