(57)【要約】【課題】水素分離膜電池の発電効率の向上を図りつつ設計の自由度が低下してしまうことを抑制する。【解決手段】燃料電池は、水素分離膜と電解質層とカソード電極層とを有する発電体と、発電体の水素分離膜側の面に隣接して配設され、水素分離膜に燃料ガスを供給する燃料ガス流路が形成された第１のセパレータと、発電体のカソード電極層側の面に隣接して配設され、カソード電極層に酸化ガスを供給する酸化ガス流路が形成された第２のセパレータとを備えており、更に、発電体内の化学反応によって生じた熱を、発電体から当該燃料電池を構成する他の部分に伝熱することを抑制する伝熱抑制構造を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料電池であって、
一方の面に供給された燃料ガスから他方の面に水素を選択的に透過する水素分離膜を基材として、該基材の前記他方の面に電解質層が形成され、更に、該電解質層に隣接してカソード電極層が形成された発電体と、
前記発電体の前記水素分離膜側の面に隣接して配設され、前記水素分離膜に前記燃料ガスを供給する燃料ガス流路が形成された第１のセパレータと、
前記発電体の前記カソード電極層側の面に隣接して配設され、前記カソード電極層に酸化ガスを供給する酸化ガス流路が形成された第２のセパレータと、
前記発電体内の電気化学反応によって生じた熱を、該発電体から当該燃料電池を構成する他の部分に伝熱することを抑制する伝熱抑制構造と
を備える燃料電池。
【請求項２】
請求項１に記載の燃料電池であって、
前記伝熱抑制構造の少なくとも一部は、前記水素分離膜内に形成された断熱体である
燃料電池。
【請求項３】
請求項２に記載の燃料電池であって、
前記水素分離膜内には、前記断熱体として、非水素透過性の断熱材、または、空間が所定の間隔で埋設されている
燃料電池。
【請求項４】
請求項２に記載の燃料電池であって、
前記水素分離膜内には、前記断熱体として、前記水素分離膜よりも断熱性の高い水素透過性物質が埋設されている
燃料電池。
【請求項５】
請求項２ないし請求項４のいずれかに記載の燃料電池であって、
前記断熱体は、前記水素分離膜内の前記電解質層近傍に埋設されている
燃料電池。
【請求項６】
請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の燃料電池であって、
前記伝熱抑制構造の少なくとも一部は、前記第１のセパレータと前記発電体の接触面、および、前記第２のセパレータと前記発電体の接触面の少なくとも一方に形成されている
燃料電池。
【請求項７】
請求項６に記載の燃料電池であって、
前記伝熱抑制構造は、前記第１のセパレータと前記発電体の接触面、および、前記第２のセパレータと前記発電体の接触面の少なくとも一方に断熱材を配設することで形成されている
燃料電池。
【請求項８】
請求項６に記載の燃料電池であって、
前記伝熱抑制構造は、前記第１のセパレータまたは前記第２のセパレータと前記発電体の中央部の接触面積を、周辺部の接触面積よりも低減することで形成されている
燃料電池。
【請求項９】
請求項８に記載の燃料電池であって、
前記第１のセパレータまたは前記第２のセパレータには、前記発電体との接触面に複数の凸部が形成されており、
前記伝熱抑制構造は、前記第１のセパレータまたは前記第２のセパレータの中央部に形成された凸部の数を周辺部の凸部の数よりも少なくすることで形成されている
燃料電池。
【請求項１０】
請求項１ないし請求項９のいずれかに記載の燃料電池であって、
更に、当該燃料電池内に前記発電体を固定するサポートプレートを備え、
前記伝熱抑制構造の少なくとも一部は、前記発電体と前記サポートプレートとの接触部分に断熱部を設けることで形成されている
燃料電池。
【請求項１１】
請求項１ないし請求項１０のいずれかに記載の燃料電池であって、
更に、前記発電体と前記第１のセパレータの間、および、前記発電体と前記第２のセパレータとの間の少なくとも一方に多孔質集電体を備え、
前記伝熱抑制構造の少なくとも一部は、前記多孔質集電体と前記発電体との間に断熱体を設けることで形成されている
燃料電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池の発電効率を向上させる技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、電気化学反応により発電を行う燃料電池がクリーンかつ高効率な発電手段として注目されており、種々の方式が開発されている。そのひとつに、固体酸化物型燃料電池がある。固体酸化物型燃料電池は、セラミックスであるジルコニアなどを電解質として、摂氏７００〜１０００度程度の高温域で動作するものが一般的である。また、この固体酸化物型燃料電池の中には、水素透過性金属の緻密膜を基材として、その上に電解質層を成膜することで電解質層を十分に薄膜化し、摂氏２００〜６００度程度まで動作温度の低減を図った水素分離膜型の燃料電池も開発されている。こうした水素分離膜型の燃料電池（以下、「水素分離膜電池」という）としては、例えば、下記特許文献１に記載のものが知られている。水素分離膜電池は電解質膜を極めて薄く形成することができるため、膜抵抗が小さく、面積当たりの出力が大きいという特徴がある。
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−７９８８８号公報
【０００４】
水素分離膜電池のセル抵抗の大半は、電解質抵抗とカソード分極抵抗である。両抵抗とも、温度に負の相関を持つため、水素分離膜電池の発電効率は、温度が高くなればそれだけ向上することになる。一方、水素分離膜電池の起動時に必要なエネルギは、熱容量と運転温度の積であるから、運転温度が高温になるほど必要なエネルギは多くなる。また、運転温度が高くなれば燃料電池を構成するシール材や構造材の選択の幅が狭くなり、設計の自由度が低くなる。つまり、水素分離膜電池の運転温度の高低とそのメリット・デメリットとには、トレードオフの関係が生じやすいといえる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
このような問題を考慮し、本発明が解決しようとする課題は、水素分離膜電池の発電効率の向上を図りつつ設計の自由度が低下してしまうことを抑制することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を踏まえ、本発明の一態様である燃料電池を次のように構成した。すなわち、一方の面に供給された燃料ガスから他方の面に水素を選択的に透過する水素分離膜を基材として、該基材の前記他方の面に電解質層が形成され、更に、該電解質層に隣接してカソード電極層が形成された発電体と、前記発電体の前記水素分離膜側の面に隣接して配設され、前記水素分離膜に前記燃料ガスを供給する燃料ガス流路が形成された第１のセパレータと、前記発電体の前記カソード電極層側の面に隣接して配設され、前記カソード電極層に酸化ガスを供給する酸化ガス流路が形成された第２のセパレータと、前記発電体内の電気化学反応によって生じた熱を、該発電体から当該燃料電池を構成する他の部分に伝熱することを抑制する伝熱抑制構造とを備えることを要旨とする。
【０００７】
上記構成の燃料電池によれば、発電体で生じた熱が、燃料電池を構成する他の部分に伝熱してしまうことを伝熱抑制構造によって抑制することができる。そのため、発電体は高温になるものの、発電体以外の部分については温度上昇を抑制することができる。この結果、燃料電池の発電効率の向上と設計の自由度の低下の抑制を図ることが可能になる。
【０００８】
上記構成の燃料電池において、前記伝熱抑制構造の少なくとも一部は、前記水素分離膜内に形成された断熱層であるものとしてもよい。このような構成であれば、主な発熱源である電解質層から第１のセパレータに向けて熱が伝導することを抑制することができる。
【０００９】
例えば、上記構成の燃料電池において、前記水素分離膜内には、前記断熱体として、非水素透過性の断熱材、または、空間が前記水素分離膜内に所定の間隔で埋設されているものとしてもよい。また、前記水素分離膜内には、前記断熱体として、前記水素分離膜よりも断熱性の高い水素透過性物質が埋設されているものとしてもよい。更に、上述した構成において、前記断熱体は、前記水素分離膜内の前記電解質層近傍に埋設されているものとしてもよい。これらの構成によれば、効果的に電解質層から第１のセパレータへの熱の伝導を抑制することができる。
【００１０】
上記構成の燃料電池において、前記伝熱抑制構造の少なくとも一部は、前記第１のセパレータと前記発電体の接触面、および、前記第２のセパレータと前記発電体の接触面の少なくとも一方に形成されているものとしてもよい。例えば、上記構成の燃料電池において、前記伝熱抑制構造は、前記第１のセパレータと前記発電体の接触面、および、前記第２のセパレータと前記発電体の接触面の少なくとも一方に断熱材を配設することで形成されているものとしてもよい。このような構成であれば、簡易な構造で発電体から第１あるいは第２のセパレータへの熱の伝導を抑制することができる。
【００１１】
上記構成の燃料電池において、前記伝熱抑制構造は、前記第１のセパレータまたは前記第２のセパレータと前記発電体の中央部の接触面積を、周辺部の接触面積よりも低減することで形成されているものとしてもよい。このような構成であれば、電気化学反応が主に進行する発電体の中央部から直接的にセパレータに熱が伝導してしまうことを抑制することができる。また、このような構成であれば、断熱材等の別部材を設けることなく低コストに熱の伝導を抑制することができる。
【００１２】
上記構成の燃料電池において、前記第１のセパレータまたは前記第２のセパレータには、前記発電体との接触面に複数の凸部が形成されており、前記伝熱抑制構造は、前記第１のセパレータまたは前記第２のセパレータの中央部に形成された凸部の数を周辺部の凸部の数よりも少なくすることで形成されているものとしてもよい。このような構成であれば、凸部の数を調整するだけで、容易に熱の伝導を抑制することができる。
【００１３】
上記構成の燃料電池において、更に、当該燃料電池内に前記発電体を固定するサポートプレートを備え、前記伝熱抑制構造の少なくとも一部は、前記発電体と前記サポートプレートとの接触部分に断熱部を設けることで形成されているものとしてもよい。このような構成であれば、比較的熱容量の大きいサポートプレートに熱が伝導してしまうことを抑制することができる。
【００１４】
上記構成の燃料電池において、更に、前記発電体と前記第１のセパレータの間、および、前記発電体と前記第２のセパレータとの間の少なくとも一方に多孔質集電体を備え、
前記伝熱抑制構造は、前記多孔質集電体と前記発電体との間に断熱体を設けることで形成されているものとしてもよい。このような構成によっても、簡易な構成で、発電体から多孔質集電体あるいはセパレータに熱が伝導してしまうことを抑制することができる。
【００１５】
なお、上述した本発明の種々の構成は、適宜組み合わせたり、一部を省略して構成することが可能である。また、本発明は、上述した燃料電池を備える燃料電池システムや車両としても構成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、上述した本発明の作用・効果を一層明らかにするため、本発明の実施の形態を実施例に基づき次の順序で説明する。
Ａ．第１実施例（セパレータの凸部に断熱材）：
Ｂ．第２実施例（セパレータの凸部を一部省略）：
Ｃ．第３実施例（サポートプレートに断熱材）：
Ｄ．第４実施例（多孔質集電体に断熱層）：
Ｅ．第５実施例（水素分離膜に断熱層）：
【００１７】
Ａ．第１実施例（セパレータの凸部に断熱材）：
図１は、本発明の第１実施例としての燃料電池１０ａの断面模式図である。燃料電池１０ａは、２つのサポートプレート２０の内側に多孔質集電体１５、水素分離膜１８、電解質層１７、カソード電極層１６、多孔質集電体１４の順に積層され、これらの層構造をセパレータ１３，１９が両面から挟持することで形成されている。以下では、多孔質集電体１５、水素分離膜１８、電解質層１７、カソード電極層１６、多孔質集電体１４からなる部分を、「発電体３０」と呼ぶ。サポートプレート２０は、例えば、ＳＵＳにより形成されており、発電体３０と接触する部分は、短絡を防止するために絶縁処理が施されている。
【００１８】
水素分離膜１８は、水素透過性を有する金属によって形成される緻密な層であり、アノードとしての機能を果たす。この水素分離膜１８には、例えば、水素分子を解離させる活性を有するパラジウム（Ｐｄ）またはＰｄ合金を用いることができる。そのほか、水素分離膜１８としては、バナジウム（Ｖ）、ニオブ（Ｎｂ）、タンタル（Ｔａ）等の５族金属、または５族金属の合金を基材として、少なくともセパレータ１９側の面にＰｄやＰｄ合金層を形成した多層膜を用いることができる。また、水素分子を解離させる活性を有する他の金属、例えば、アモルファス合金などを用いることも可能である。本実施例においては、水素分離膜１８として、パラジウム（Ｐｄ）を用いるものとした。
【００１９】
水素分離膜１８は、電解質層１７を形成するための基材となるので、一定の強度が求められる。また、燃料電池１０の製造工程における積層体のハンドリングの問題から、一定の厚みが求められる。したがって、水素分離膜１８の厚みは、例えば、１０〜１００μｍ程度の厚みとすることが好ましい。本実施例においては、水素分離膜１８の厚みは、８０μｍとした。もちろん、求められる強度やハンドリング性を考慮して、適宜設定することが可能である。
【００２０】
電解質層１７は、水素分離膜１８上に形成される層であり、プロトン伝導性を有する固体酸化物からなる。この電解質層１７には、例えば、ＳｒＺｒＩｎＯ3系や、ＳｒＣｅＯ3系、ＢａＣｅＯ3系のセラミックスプロトン伝導体などを用いることができる。本実施例では、ＳｒＺｒ0.8Ｉｎ0.2Ｏ3を用いるものとした。電解質層１７は、例えば、ＰＬＤ（Pulsed Laser Deposition）装置を用いて、ＳｒＺｒ0.8Ｉｎ0.2Ｏ3を水素分離膜１８上に蒸着させることで形成することができる。
【００２１】
電解質層１７は、緻密かつ十分な厚さを有する水素分離膜１８上に形成しているため、薄膜化が可能である。そのため、電解質層１７の厚みは、例えば、０．１〜５μｍ程度とすることができる。本実施例では、２μｍとした。もちろん、膜抵抗や強度を考慮して適宜設定することが可能である。このように電解質層１７の薄膜化を図ることで、電解質層１７の膜抵抗を低減することができ、従来の固体酸化物形燃料電池の運転温度よりも低い温度である２００〜６００℃程度で燃料電池を運転することができる。
【００２２】
カソード電極層１６は、電解質層１７上に成膜される層であり、電子伝導性と、電気化学反応を促進する触媒活性と、酸化物イオン伝導性とを有している。このカソード電極層１６には、ＬａＳｒＣｏＯ3系、ＬａＳｒＭｎＯ3系等の導電性セラミックスや、白金（Ｐｔ）、Ｐｄ、ロジウム（Ｒｈ）、銀（Ａｇ）等の金属または合金を用いることができる。本実施例では、Ｌａ0.6Ｓｒ0.4ＣｏＯ3を用いるものとした。なお、厚みは２５ｎｍとした。カソード電極層１６は、例えば、ＰＬＤ装置を用いて、Ｌａ0.6Ｓｒ0.4ＣｏＯ3を電解質層１７上に蒸着させることで形成することができる。
【００２３】
多孔質集電体１４，１５は、ガス透過性および導電性を有する部材である。多孔質集電体１４は、発電体３０に酸化ガスとしての空気を供給する酸化ガス流路２１の一部になるとともに、セパレータ１３との間に介在して集電を行なう。また、多孔質集電体１５は、発電体３０に燃料ガスを供給する燃料ガス流路２２の一部になるとともに、セパレータ１９との間に介在して集電を行なう。多孔質集電体１４，１５は、例えば、カーボンクロス、カーボンフエルト、カーボンペーパなどの炭素部材や、発泡金属、金属メッシュなどの金属部材、導電性セラミックスなどによって形成することができる。本実施例においては、２ｍｍの厚みを有するＳＵＳのメッシュとした。燃料電池１０内において、十分に集電が可能であれば、多孔質集電体１４および多孔質集電体１５の少なくとも一方は省略することとしてもよい。
【００２４】
セパレータ１３，１９は、カーボンや金属などの導電性材料で形成されたガス不透過な部材である。セパレータ１３，１９には、発電体３０に接する面に凹凸形状が形成されている。これにより、燃料電池１０内に、酸化ガス流路２１と燃料ガス流路２２が形成される。なお、セパレータ１３とサポートプレート２０との接触部、および、セパレータ１９とサポートプレート２０との接触部の少なくともいずれか一方には、絶縁処理がなされている。燃料電池１０を複数積層させて一つの燃料電池ユニットを形成する場合には、セパレータ１３とセパレータ１９とは、一体的に構成することが可能である。
【００２５】
本実施例では、セパレータ１３，１９の凸部の先端には、断熱材４０が接合されている。断熱材４０としては、（１）導電性断熱材や、（２）導電性断熱材と非導電性断熱材とを物理混合した断熱材を用いることができる。前者の断熱材としては、例えば、Ｌａ0.6Ｓｒ0.4ＭｎＯ3、Ｌａ0.6Ｓｒ0.4ＣｏＯ3、Ｌａ0.8Ｓｒ0.2Ｃｒ0.9Ｃｏ0.1Ｏ3、を用いることができる。一方、後者の断熱材を構成する導電性断熱材としては、ステンレスファイバ、ニッケルファイバを用いることができ、非導電性断熱材としては、シリカ、アルミナ、シリカアルミナ、ジルコニアファイバを用いることができる。
【００２６】
本実施例の燃料電池１０によれば、セパレータ１３，１９と発電体３０との接触面に断熱材４０が配設されているため、発電に伴い電解質層１７で生じた熱がセパレータ１３，１９に伝導してしまうことを抑制することができる。この結果、発電体３０の温度が上昇し、発電効率を向上させることができる。また、発電体３０から他の部分への熱の伝導が抑制されるため、シール材その他の燃料電池１０を構成する部材の選択の幅が増す。この結果、燃料電池１０の発電効率を向上させつつ、設計の自由度が低下してしまうことを抑制することが可能になる。
【００２７】
なお、図１では、セパレータ１３，１９のすべての凸部に断熱材４０を設ける例を示したが、セパレータ１３またはセパレータ１９のいずれか一方の断熱材４０は省略してもよい。この場合において、電解質層１７で生じた熱は、カソード電極層１６よりも水素分離膜１８に伝わりやすい傾向があるため、アノード側のセパレータ１９よりも、カソード側のセパレータ１３の断熱材４０を省略する方が好ましい。
【００２８】
また、セパレータ１３もしくはセパレータ１９の全ての凸部に断熱材４０を設けるのではなく、一部の凸部にのみ断熱材４０を設けるものとしてもよい。電解質層１７では、周辺部よりも中央部で多くの電気化学反応が進行するため、発電体３０の中央部の方が周辺部よりも温度が高くなる。そのため、一部の凸部にのみ断熱材４０を設ける場合には、セパレータ１３，１９の中央部の凸部には断熱材４０を残し、周辺の凸部の断熱材４０を省略する構成とすることが好ましい。
【００２９】
Ｂ．第２実施例（セパレータの凸部を一部省略）：
図２は、本発明の第２実施例としての燃料電池１０ｂの断面模式図である。本実施例の燃料電池１０ｂは、第１実施例の燃料電池１０ａとセパレータの構造が異なる。第１実施例では、セパレータ１３，１９の凸部に断熱材４０を設けるものとしたが、本実施例のセパレータ１３ｂ，１９ｂは、発電体３０の中央部に位置する凸部を省略する構成とした。
【００３０】
図３は、本実施例の効果を示す説明図である。図３（ａ）は、セパレータの凸部を省略しない場合の燃料電池１０ｂの温度プロファイルを示している。一方、図３（ｂ）は、図２のように凸部を省略した場合の燃料電池１０ｂの温度プロファイルを示している。これらの図において、横軸は、図２の発電体３０の長手方向の位置（図２のｘ０〜ｘ１）を示し、縦軸は、その位置における発電体３０の温度を示す。
【００３１】
図３（ａ）に示すように、セパレータの凸部を省略しない場合には、発電体３０で生じた熱は、凸部全体を通じて、外部に伝導されるため、発電体３０の温度は、全体的に低くなる。これに対して、発電体３０の中央部に位置する凸部を省略した場合には、図３（ｂ）に示すように、発電体３０の中央部が高温になる。この結果、燃料電池１０ｂの発電効率を向上させることができる。電解質層１７では、周辺部よりも中央部において電気化学反応が多く進行するため、本実施例のように、周辺部ではなく中央部の凸部の数を低減させることで、より効果的に、セパレータへの熱の伝導を抑制することができる。なお、本実施例では、発電体３０の周辺部に位置する凸部の数は減じないこととした。そのため、この部分を通じて、不要な熱は放出される。従って、発電体３０が必要以上に高温になることを抑制することができる。
【００３２】
Ｃ．第３実施例（サポートプレートに断熱材）：
図４は、第３実施例としての燃料電池１０ｃの断面模式図である。図４では、発電体３０の詳細な構造の図示を省略しているが、全体の構造は、第１実施例とほぼ同様である。ただし、本実施例では、セパレータの凸部ではなく、発電体３０とサポートプレート２０との接触部に断熱材４２を設けるものとした。この断熱材４２としては、例えば、ガラスやセラミックなどの非導電性断熱材を用いることができる。
【００３３】
本実施例の燃料電池１０ｃによれば、熱容量が比較的大きいサポートプレート２０に発電体３０の熱が伝導することを抑制することができる。そのため、発電体３０の温度を高温に保つことができ、発電効率を向上することができる。
【００３４】
図５は、第３実施例の変形例を示す説明図である。図５に示した燃料電池１０ｄでは、サポートプレート２０と発電体３０の接触部に断熱材４２を設けるのではなく、発電体３０のサポートプレート近傍部をプレスすることにより凹部４４を形成し、その部分の厚みを狭めるものとした。このような態様であっても、発電体３０からサポートプレート２０に熱が伝導することを抑制することが可能になる。
【００３５】
Ｄ．第４実施例（多孔質集電体に断熱層）：
図６は、本発明の第４実施例としての燃料電池１０ｅの断面模式図である。本実施例の燃料電池１０ｅは、第１実施例の燃料電池１０ａと断熱材を配置する場所が異なる。すなわち、第１実施例では、セパレータ１３，１９と発電体３０との間に断熱材４０を配置するものとしたが、本実施例では、多孔質集電体１４とカソード電極層１６との間、および、多孔質集電体１５と水素分離膜１８との間に断熱材４６を配置するものとした。断熱材４６の材料としては、導電性を有する多孔質な断熱材を用いることができる。
【００３６】
こうした本実施例の構成であっても、発電体３０で生じた熱が外部に伝導することを抑制することができる。そのため、他の実施例と同様に、発電効率を向上させつつ設計の自由度の低下を抑制することができる。なお、本実施例では、図６に示すように、断熱材４６を多孔質集電体１４とカソード電極層１６との間、および、多孔質集電体１５と水素分離膜１８との間に配置するものとしたが、いずれか一方を省略する構成としてもよい。
【００３７】
Ｅ．第５実施例（水素分離膜内に断熱層）：
図７は、本発明の第５実施例としての燃料電池１０ｆの断面模式図である。本実施例では、水素分離膜１８内の電解質層１７近傍に、所定の間隔を空けて断熱材４８を埋設するものとした。
【００３８】
水素分離膜１８内に埋設する断熱材４８としては、例えば、第１実施例で説明した種々の断熱材や、水素分離膜１８よりも断熱性が高く水素透過性が低いセラミック水素透過膜のような水素透過性物質を用いることができる。このような水素透過性物質としては、例えば、ＳｒＺｒ0.8Ｙ0.1Ｒｕ0.1Ｏ3や、ＢａＣｅ0.8Ｙ0.1Ｒｕ0.1Ｏ3を用いることができる。断熱材４８が水素透過性を有する場合には、上述した間隔を省略することができる。
【００３９】
断熱材４８を内部に有する水素分離膜１８は、例えば、２層分の水素分離膜を用意し、その間に、断熱材４８を配置し、その後、全体を拡散接合するなどして形成することができる。なお、本実施例では、水素分離膜１８内に断熱材４８を埋設するものとしたが、断熱材４８に替えて、その部分を空間としても断熱の効果を得ることが可能である。もちろん、断熱材４８と空間とが水素分離膜１８内に混在する構成としてもよい。
【００４０】
以上、本発明の種々の実施例について説明した。上述した種々の実施例によれば、燃料電池内の電解質部分で発生する局所的な熱が他の部分へ伝導してしまうことを抑制することができる。そのため、発電体３０の温度が上昇し、発電効率を向上させることができる。また、発電体３０から他の部分への熱の伝導が抑制されるため、シール材その他の燃料電池１０を構成する部材の選択の幅が増す。この結果、燃料電池１０の発電効率を向上させつつも、設計の自由度が低下してしまうことを抑制することが可能になる。
【００４１】
なお、本発明は、上述した各実施例に限定されず、その趣旨を逸脱しない範囲で種々の構成を採ることができることはいうまでもない。上述した種々の実施例は適宜組み合わせることが可能である。例えば、第１実施例と第３実施例とを組み合わせれば、セパレータだけではなく、サポートプレートへの熱の伝導を抑制することができるので、より効果的に断熱を行うことが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】第１実施例としての燃料電池１０ａの断面模式図である。
【図２】第２実施例としての燃料電池１０ｂの断面模式図である。
【図３】第２実施例の効果を示す説明図である。
【図４】第３実施例としての燃料電池１０ｃの断面模式図である。
【図５】第３実施例の変形例を示す説明図である。
【図６】第４実施例としての燃料電池１０ｅの断面模式図である。
【図７】第５実施例としての燃料電池１０ｆの断面模式図である。
【符号の説明】
【００４３】
１０ａ〜１０ｆ…燃料電池
１３，１９…セパレータ
１４，１５…多孔質集電体
１６…カソード電極層
１７…電解質層
１８…水素分離膜
２０…サポートプレート
２１…酸化ガス流路
２２…燃料ガス流路
３０…発電体
４０，４２，４６，４８…断熱材
【図１】
2008269879.tif 000003
【図２】
2008269879.tif 000004
【図３】
2008269879.tif 000005
【図４】
2008269879.tif 000006
【図５】
2008269879.tif 000007
【図６】
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【図７】
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