(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の方向に並べて配置され、電解質層と前記電解質層を挟んで前記第１の方向に互いに対向する空気極および燃料極とをそれぞれ含む複数の単セルと、
平板状の金属部材と、を備える電気化学反応セルスタックにおいて、
前記金属部材は、前記複数の単セルの前記第１の方向の一方側に配置され、前記単セルに対してガスを供給するガス流路の一部を構成する第１の貫通孔が形成されており、
前記電気化学反応セルスタックは、さらに、
前記金属部材の前記単セル側の表面に対向して配置され、前記ガス流路における前記第１の貫通孔とは別の一部を構成する第２の貫通孔が形成されているとともに、ＡｌとＦｅとＣｕとＴｉとの少なくとも１つを含む平板状のカバー部材と、
前記金属部材と前記カバー部材とを接合している溶融部と、を備え、
前記カバー部材の少なくとも前記単セル側の表面には、ＡｌとＦｅとＣｕとＴｉとの少なくとも１つを含み、かつ、Ｃｒを含まない第１の被覆層が設けられている、ことを特徴とする電気化学反応セルスタック。
【請求項２】
請求項１に記載の電気化学反応セルスタックであって、
前記第１の貫通孔は、前記電気化学反応セルスタックにおける前記ガス流路の流入端を構成する、ことを特徴とする電気化学反応セルスタック。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の電気化学反応セルスタックであって、
前記溶融部は、前記第１の方向視で、前記第１の貫通孔の全周にわたって配置されている、ことを特徴とする電気化学反応セルスタック。
【請求項４】
請求項１から請求項３までのいずれか一項に記載の電気化学反応セルスタックにおいて、
前記カバー部材と前記第１の被覆層とは、いずれもＡｌを含む、ことを特徴とする電気化学反応セルスタック。
【請求項５】
請求項１から請求項４までのいずれか一項に記載の電気化学反応セルスタックにおいて、
前記溶融部は、Ａｌを含む、ことを特徴とする電気化学反応セルスタック。
【請求項６】
請求項１から請求項５までのいずれか一項に記載の電気化学反応セルスタックにおいて、
前記金属部材の前記単セル側の表面の内、少なくとも前記溶融部と前記第１の貫通孔との間の表面部分には、ＡｌとＦｅとＣｕとＴｉとの少なくとも１つを含む第２の被覆層が設けられている、ことを特徴とする電気化学反応セルスタック。
【請求項７】
請求項１から請求項６までのいずれか一項に記載の電気化学反応セルスタックにおいて、さらに、
前記カバー部材の前記単セル側に配置されている絶縁部材を備え、
前記カバー部材から前記第１の方向に突出する前記溶融部の突出長さは、前記絶縁部材の前記第１の方向の厚さより短い、ことを特徴とする電気化学反応セルスタック。
【請求項８】
請求項７に記載の電気化学反応セルスタックにおいて、さらに、
前記絶縁部材の前記単セル側の表面に対向して配置され、導電性を有する導電性部材を備え、
前記導電性部材の前記絶縁部材側の表面の内、前記溶融部に対向する表面部分には、凹部が形成されている、ことを特徴とする電気化学反応セルスタック。
【請求項９】
請求項１から請求項８までのいずれか一項に記載の電気化学反応セルスタックにおいて、
前記電気化学反応セルスタックは、発電を行う燃料電池スタックである、ことを特徴とする、電気化学反応セルスタック。
【請求項１０】
請求項１から請求項９までのいずれか一項に記載の電気化学反応セルスタックと、
前記電気化学反応セルスタックから排出されたガスを燃焼させる燃焼室と、原燃料ガスを改質して前記電気化学反応セルスタックに供給する燃料ガスを生成する改質室と、の少なくとも一方が形成され、前記金属部材における前記カバー部材とは反対側の表面に連結された補助器と、を備える電気化学反応モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書に開示される技術は、電気化学反応セルスタックに関する。
【背景技術】
【０００２】
水素と酸素との電気化学反応を利用して発電を行う燃料電池の種類の１つとして、固体酸化物を含む電解質層を備える固体酸化物形の燃料電池（以下、「ＳＯＦＣ」という）が知られている。ＳＯＦＣは、一般に、所定の方向（以下、「配列方向」という）に並べて配置された複数の単セルを備える燃料電池スタックの形態で利用される。単セルは、電解質層と、電解質層を挟んで配列方向に互いに対向する空気極および燃料極とを含んでいる。
【０００３】
燃料電池スタックは、さらに、複数の単セルの配列方向の一方側に配置され、単セルに対してガスを供給するガス流路の一部を構成する貫通孔が形成された金属部材を備える。例えば、燃料電池スタックは、金属部材として、燃料電池スタックの末端に配置され、ガス流路の流入端を構成する貫通孔が形成されたエンドプレートを備える。このエンドプレートには、例えばガス供給管や補助器が取り付けられることがある（特許文献１参照）。
【０００４】
上記貫通孔が形成された金属部材は、電極汚染物質を含む金属により形成されており、ＳＯＦＣの作動中に、金属部材の表面から電極汚染物質が放出されて拡散し、拡散した電極汚染物質がガス流路を介して単セル間に流入し、電極（空気極、燃料極）に付着して電極の性能を低下させるおそれがある。例えば、エンドプレートは、フェライト系ステンレスのようなＣｒ（クロム）を含む金属により形成される。このようなエンドプレートが、ＳＯＦＣの作動中に例えば摂氏７００度から１０００度程度の高温の雰囲気にさらされると、エンドプレートの表面からＣｒが放出されて拡散する「Ｃｒ拡散」と呼ばれる現象が発生することがある。Ｃｒ拡散が発生すると、拡散したＣｒが空気極の表面に付着して空気極での電極反応速度が低下する「空気極のＣｒ被毒」と呼ばれる現象が発生したりすることがある。そこで、Ｃｒ拡散を抑制するため、金属部材の表面をコートによって覆う技術が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−２６９３３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
金属部材の表面がコートによって覆われていない場合だけでなく、金属部材の表面がコートによって覆われている場合でも、金属部材の変形によってコートが剥がれたりしてＣｒ拡散を抑制できないおそれがある。特に、ガス供給管や補助器が取り付けられたエンドプレートは、ガス供給管から受けるガス供給圧や補助器の荷重等によって変形し易い。
【０００７】
なお、このような課題は、水の電気分解反応を利用して水素の生成を行う固体酸化物形の電解セル（以下、「ＳＯＥＣ」という）の一形態である電解セルスタックにも共通の課題である。なお、本明細書では、燃料電池スタックと電解セルスタックとをまとめて、電気化学反応セルスタックと呼ぶ。また、このような課題は、ＳＯＦＣやＳＯＥＣに限らず、他のタイプの電気化学反応セルスタックにも共通の課題である。
【０００８】
本明細書では、上述した課題の少なくとも一部を解決することが可能な技術を開示する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本明細書に開示される技術は、以下の形態として実現することが可能である。
【００１０】
（１）本明細書に開示される電気化学反応セルスタックは、第１の方向に並べて配置され、電解質層と前記電解質層を挟んで前記第１の方向に互いに対向する空気極および燃料極とをそれぞれ含む複数の単セルと、平板状の金属部材と、を備える電気化学反応セルスタックにおいて、前記金属部材は、前記複数の単セルの前記第１の方向の一方側に配置され、前記単セルに対してガスを供給するガス流路の一部を構成する第１の貫通孔が形成されており、前記電気化学反応セルスタックは、さらに、前記金属部材の前記単セル側の表面に対向して配置され、前記ガス流路における前記第１の貫通孔とは別の一部を構成する第２の貫通孔が形成されているとともに、ＡｌとＦｅとＣｕとＴｉとの少なくとも１つを含む平板状のカバー部材と、前記金属部材と前記カバー部材とを接合している溶融部と、を備える。複数の単セルの一方側に配置され、第１の貫通孔が形成されている金属部材は、例えば、金属部材に連結される配管等の補助部材の荷重により変形するおそれがある。このため、一般に、金属部材には、例えばクロムなどの電極汚染物質の析出を抑制するためのコートが施されていない。また、仮に、コートが施されていたとしても金属部材の変形によりコートが割れてコートの機能が維持されないおそれがある。これに対し、本電気化学反応セルスタックによれば、金属部材の単セル側の表面に、ＡｌとＦｅとＣｕとＴｉとの少なくとも１つを含む平板状のカバー部材が溶融部を介して接合されている。Ａｌ、Ｆｅ、Ｃｕ、Ｔｉは、加熱等の不動態化処理によりカバー部材の表面に不動態被膜を形成する不動態形成元素である。第１の貫通孔から電気化学反応セルスタック内に流入したガスが、金属部材の単セル側の表面に触れることが、このカバー部材によって抑制される。これにより、金属部材から析出した電極汚染物質が電気化学反応セルスタック内に飛散することを抑制することができる。なお、「溶融部」とは、金属部材およびカバー部材に含まれる元素の内の少なくとも１つを含み、金属部材とカバー部材とを接合している部分のことをいう。
【００１１】
（２）上記電気化学反応セルスタックにおいて、前記第１の貫通孔は、前記電気化学反応セルスタックにおける前記ガス流路の流入端を構成してもよい。ガス流路の流入端を構成する第１の貫通孔が形成された金属部材は、電気化学反応セルスタックの末端に位置するため、特に温度変化等によって変形しやすい。このため、このような金属部材をコートによって覆っても、コートが割れてしまうなど、コートの機能が維持されない。しかし、本電気化学反応セルスタックによれば、金属部材の単セル側の表面にカバー部材が溶融部を介して接合されているため、金属部材から析出した電極汚染物質が電気化学反応セルスタック内に飛散することを抑制することができる。
【００１２】
（３）上記電気化学反応セルスタックにおいて、前記溶融部は、前記第１の方向視で、前記第１の貫通孔の全周にわたって配置されている構成としてもよい。本電気化学反応セルスタックによれば、溶融部が、第１の貫通孔を囲んでいない場合に比べて、金属部材から析出した電極汚染物質が電気化学反応セルスタック内に飛散することを、より効果的に抑制することができる。
【００１３】
（４）上記電気化学反応セルスタックにおいて、前記カバー部材の少なくとも前記単セル側の表面には、ＡｌとＦｅとＣｕとＴｉとの少なくとも１つを含む第１の被覆層が設けられている構成としてもよい。本電気化学反応セルスタックによれば、カバー部材の単セル側の表面に、第１の被覆層が設けられているため、金属部材から析出した電極汚染物質が電気化学反応セルスタック内に飛散することを抑制することができる。さらに、カバー部材が電極汚染物質を含む場合でも、カバー部材から電極汚染物質が電気化学反応セルスタック内に飛散することを抑制することができる。
【００１４】
（５）上記電気化学反応セルスタックにおいて、前記カバー部材と前記第１の被覆層とは、いずれもＡｌを含む構成としてもよい。本電気化学反応セルスタックによれば、金属部材から析出した電極汚染物質が電気化学反応セルスタック内に飛散することを、より効果的に抑制することができる。
【００１５】
（６）上記電気化学反応セルスタックにおいて、前記溶融部は、Ａｌを含む構成としてもよい。本電気化学反応セルスタックによれば、金属部材から析出した電極汚染物質が電気化学反応セルスタック内に飛散することを、より効果的に抑制することができる。
【００１６】
（７）上記電気化学反応セルスタックにおいて、前記金属部材の前記単セル側の表面の内、少なくとも前記溶融部と前記第１の貫通孔との間の表面部分には、ＡｌとＦｅとＣｕとＴｉとの少なくとも１つを含む第２の被覆層が設けられている構成としてもよい。本電気化学反応セルスタックによれば、金属部材の溶融部と第１の貫通孔との間の表面部分から析出した電極汚染物質が電気化学反応セルスタック内に飛散することを、より効果的に抑制することができる。
【００１７】
（８）上記電気化学反応セルスタックにおいて、さらに、前記カバー部材の前記単セル側に配置されている絶縁部材を備え、前記カバー部材から前記第１の方向に突出する前記溶融部の突出長さは、前記絶縁部材の前記第１の方向の厚さより短い構成としてもよい。本電気化学反応セルスタックによれば、溶融部の突出長さが絶縁部材の厚さより大きい場合に比べて、例えばカバー部材と絶縁部材との間に隙間が生じてガスが流入することを抑制することができる。
【００１８】
（９）上記電気化学反応セルスタックにおいて、さらに、前記絶縁部材の前記単セル側の表面に対向して配置され、導電性を有する導電性部材を備え、前記導電性部材の前記絶縁部材側の表面の内、前記溶融部に対向する表面部分には、凹部が形成されている構成としてもよい。本電気化学反応セルスタックによれば、導電性部材に凹部が形成されていない場合に比べて、例えばカバー部材と導電性部材との間にガスが流入することを抑制することができる。
【００１９】
なお、本明細書に開示される技術は、種々の形態で実現することが可能であり、例えば、複数の電気化学反応単セルを備える電気化学反応セルスタック（燃料電池スタックまたは電解セルスタック）、電気化学反応モジュール（燃料電池モジュールまたは電解セルモジュール）、その製造方法等の形態で実現することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本実施形態における燃料電池スタック１００の外観構成を示す斜視図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩの位置における燃料電池スタック１００のＸＺ断面構成を示す説明図である。
【図３】図１のＩＩＩ−ＩＩＩの位置における燃料電池スタック１００のＹＺ断面構成を示す説明図である。
【図４】図２に示す断面と同一の位置における互いに隣接する２つの発電単位１０２のＸＺ断面構成を示す説明図である。
【図５】図３に示す断面と同一の位置における互いに隣接する２つの発電単位１０２のＹＺ断面構成を示す説明図である。
【図６】図２のＶＩ−ＶＩの位置における燃料電池スタック１００のＸＹ断面構成を部分的に示す説明図である。
【図７】変形例の燃料電池モジュール１０ＡのＸＺ断面構成を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
Ａ．実施形態：
Ａ−１．構成：
（燃料電池スタック１００の構成）
図１は、本実施形態における燃料電池スタック１００の外観構成を示す斜視図であり、図２は、図１のＩＩ−ＩＩの位置における燃料電池スタック１００のＸＺ断面構成を示す説明図であり、図３は、図１のＩＩＩ−ＩＩＩの位置における燃料電池スタック１００のＹＺ断面構成を示す説明図である。各図には、方向を特定するための互いに直交するＸＹＺ軸が示されている。本明細書では、便宜的に、Ｚ軸正方向を上方向と呼び、Ｚ軸負方向を下方向と呼ぶものとするが、燃料電池スタック１００は実際にはそのような向きとは異なる向きで設置されてもよい。図４以降についても同様である。
【００２２】
燃料電池スタック１００は、複数の（本実施形態では７つの）発電単位１０２と、第１のエンドプレート１０４と、第２のエンドプレート１０６と、ターミナルプレート１８とを備える。７つの発電単位１０２は、所定の配列方向（本実施形態では上下方向（Ｚ軸方向））に並べて配置されている。ターミナルプレート１８は、最も下に位置する発電単位１０２の下側に配置されている。第１のエンドプレート１０４は、最も上に位置する発電単位１０２の上側に配置され、第２のエンドプレート１０６は、ターミナルプレート１８の下側に配置されている。なお、上記配列方向（上下方向）は、特許請求の範囲における第１の方向に相当する。
【００２３】
燃料電池スタック１００を構成する各層（発電単位１０２、第１および第２のエンドプレート１０４，１０６、ターミナルプレート１８）のＺ方向回りの周縁部には、上下方向に貫通する複数の（本実施形態では８つの）孔が形成されており、各層に形成され互いに対応する孔同士が上下方向に連通して、第１のエンドプレート１０４から第２のエンドプレート１０６にわたって上下方向に延びる貫通孔１０８を構成している。以下の説明では、貫通孔１０８を構成するために燃料電池スタック１００の各層に形成された孔も、貫通孔１０８ということがある。
【００２４】
各貫通孔１０８には上下方向に延びるボルト２２が挿入されており、ボルト２２とボルト２２の両側に嵌められたナット２４とによって、燃料電池スタック１００は締結されている。
【００２５】
各ボルト２２の軸部の外径は各貫通孔１０８の内径より小さい。そのため、各ボルト２２の軸部の外周面と各貫通孔１０８の内周面との間には、空間が確保されている。図１および図２に示すように、燃料電池スタック１００のＺ方向回りの外周における１つの辺（Ｙ軸に平行な２つの辺の内のＸ軸正方向側の辺）の中点付近に位置するボルト２２（ボルト２２Ａ）と、そのボルト２２Ａが挿入された貫通孔１０８とにより形成された空間は、燃料電池スタック１００の外部から酸化剤ガスＯＧが導入され、その酸化剤ガスＯＧを各発電単位１０２に供給するガス流路である酸化剤ガス導入マニホールド１６１として機能し、該辺の反対側の辺（Ｙ軸に平行な２つの辺の内のＸ軸負方向側の辺）の中点付近に位置するボルト２２（ボルト２２Ｂ）と、そのボルト２２Ｂが挿入された貫通孔１０８とにより形成された空間は、各発電単位１０２の空気室１６６から排出されたガスである酸化剤オフガスＯＯＧを燃料電池スタック１００の外部へと排出する酸化剤ガス排出マニホールド１６２として機能する。なお、本実施形態では、酸化剤ガスＯＧとして、例えば空気が使用される。
【００２６】
また、図１および図３に示すように、燃料電池スタック１００のＺ方向回りの外周における１つの辺（Ｘ軸に平行な２つの辺の内のＹ軸正方向側の辺）の中点付近に位置するボルト２２（ボルト２２Ｄ）と、そのボルト２２Ｄが挿入された貫通孔１０８とにより形成された空間は、燃料電池スタック１００の外部から燃料ガスＦＧが導入され、その燃料ガスＦＧを各発電単位１０２に供給する燃料ガス導入マニホールド１７１として機能し、該辺の反対側の辺（Ｘ軸に平行な２つの辺の内のＹ軸負方向側の辺）の中点付近に位置するボルト２２（ボルト２２Ｅ）と、そのボルト２２Ｅが挿入された貫通孔１０８とにより形成された空間は、各発電単位１０２の燃料室１７６から排出されたガスである燃料オフガスＦＯＧを燃料電池スタック１００の外部へと排出する燃料ガス排出マニホールド１７２として機能する。なお、本実施形態では、燃料ガスＦＧとして、例えば都市ガスを改質した水素リッチなガスが使用される。また、酸化剤ガス導入マニホールド１６１および燃料ガス導入マニホールド１７１は、特許請求の範囲におけるガスを供給するガス流路に相当する。
【００２７】
燃料電池スタック１００には、４つのガス通路部材２７が設けられている。各ガス通路部材２７は、金属により形成されており、中空筒状の本体部２８と、本体部２８の側面から分岐した中空筒状の分岐部２９とを有している。分岐部２９の孔は本体部２８の孔と連通している。各ガス通路部材２７の分岐部２９には、ガス配管（図示せず）が接続される。また、図２に示すように、酸化剤ガス導入マニホールド１６１を形成するボルト２２Ａの位置に配置されたガス通路部材２７の本体部２８の孔は、酸化剤ガス導入マニホールド１６１に連通しており、酸化剤ガス排出マニホールド１６２を形成するボルト２２Ｂの位置に配置されたガス通路部材２７の本体部２８の孔は、酸化剤ガス排出マニホールド１６２に連通している。また、図３に示すように、燃料ガス導入マニホールド１７１を形成するボルト２２Ｄの位置に配置されたガス通路部材２７の本体部２８の孔は、燃料ガス導入マニホールド１７１に連通しており、燃料ガス排出マニホールド１７２を形成するボルト２２Ｅの位置に配置されたガス通路部材２７の本体部２８の孔は、燃料ガス排出マニホールド１７２に連通している。
【００２８】
図２および図３に示すように、ボルト２２の一方の側（上側）に嵌められたナット２４と燃料電池スタック１００の上端を構成する第１のエンドプレート１０４の上側表面との間には、第１の絶縁シート５２が介在している。また、ボルト２２の他方の側（下側）に嵌められたナット２４と燃料電池スタック１００の下端を構成する第２のエンドプレート１０６の下側表面との間には、ガス通路部材２７とガス通路部材２７の上側および下側のそれぞれに配置された第１の絶縁シート５２とが介在している。各第１の絶縁シート５２は、例えばマイカにより形成されるとともに、上述した各貫通孔１０８やガス通路部材２７の本体部２８の孔に連通する孔が形成されている。各第１の絶縁シート５２により、各第１の絶縁シート５２を挟んで配列方向に互いに隣り合う２つの導電性部材（例えば、第１のナット２４と第１のエンドプレート１０４）が電気的に絶縁されている。
【００２９】
（エンドプレート１０４，１０６の構成）
第１および第２のエンドプレート１０４，１０６は、略矩形の平板形状の導電性部材であり、例えばステンレスにより形成されている。第２のエンドプレート１０６は、特許請求の範囲における金属部材に相当であり、第２のエンドプレート１０６に形成された４つの貫通孔１０８の内、酸化剤ガス導入マニホールド１６１および燃料ガス導入マニホールド１７１を構成する貫通孔１０８は、第１の貫通孔に相当する。第１のエンドプレート１０４は、Ｚ軸方向視で第２のエンドプレート１０６と略同一サイズの略矩形の第１の本体部１３と、第１の本体部１３の１つの辺（Ｙ軸に平行な２つの辺の内のＸ軸負方向側の辺）から配列方向に略直交する方向（例えばＸ軸負方向）に突出する第１の突出部１４を備える。第１のエンドプレート１０４の第１の突出部１４は、燃料電池スタック１００のプラス側の出力端子として機能する。すなわち、第１のエンドプレート１０４は、ターミナルプレートとしても機能する。
【００３０】
（ターミナルプレート１８の構成）
ターミナルプレート１８は、略矩形の平板形状の導電性部材であり、例えばステンレスにより形成されている。ターミナルプレート１８は、特許請求の範囲における導電性部材に相当する。ターミナルプレート１８は、Ｚ軸方向視で第２のエンドプレート１０６と略同一サイズの略矩形の第２の本体部１５と、第２の本体部１５の１つの辺（Ｙ軸に平行な２つの辺の内のＸ軸正方向側の辺）から配列方向に略直交する方向（例えばＸ軸正方向）に突出する第２の突出部１６を備える。ターミナルプレート１８の第２の突出部１６は、燃料電池スタック１００のマイナス側の出力端子として機能する。
【００３１】
図２および図３に示すように、第２のエンドプレート１０６のターミナルプレート１８側の表面（上面）には、カバー部材１８０が配置されている。カバー部材１８０の構成は後述する。ターミナルプレート１８とカバー部材１８０との間には、平板状の第２の絶縁シート５６が介在している。第２の絶縁シート５６は、例えばマイカにより形成されている。第２の絶縁シート５６は、特許請求の範囲における絶縁部材に相当する。第２の絶縁シート５６は、上記各貫通孔１０８に対応する位置に孔が形成されている。第２の絶縁シート５６により、第２の絶縁シート５６を挟んで配列方向に互いに隣り合う２つの導電性部材であるターミナルプレート１８とカバー部材１８０（第２のエンドプレート１０６）とが電気的に絶縁されている。
【００３２】
（発電単位１０２の構成）
図４は、図２に示す断面と同一の位置における互いに隣接する２つの発電単位１０２のＸＺ断面構成を示す説明図であり、図５は、図３に示す断面と同一の位置における互いに隣接する２つの発電単位１０２のＹＺ断面構成を示す説明図である。
【００３３】
図４および図５に示すように、発電の最小単位である発電単位１０２は、単セル１１０と、セパレータ１２０と、空気極側フレーム１３０と、空気極側集電体１３４と、燃料極側フレーム１４０と、燃料極側集電体１４４と、発電単位１０２の最上層および最下層を構成する一対のインターコネクタ１５０とを備えている。セパレータ１２０、空気極側フレーム１３０、燃料極側フレーム１４０、インターコネクタ１５０におけるＺ方向回りの周縁部には、上述したボルト２２が挿入される貫通孔１０８に対応する孔が形成されている。
【００３４】
インターコネクタ１５０は、略矩形の平板形状の導電性部材であり、例えばフェライト系ステンレスにより形成されている。インターコネクタ１５０は、発電単位１０２間の電気的導通を確保すると共に、発電単位１０２間での反応ガスの混合を防止する。なお、本実施形態では、２つの発電単位１０２が隣接して配置されている場合、１つのインターコネクタ１５０は、隣接する２つの発電単位１０２に共有されている。すなわち、ある発電単位１０２における上側のインターコネクタ１５０は、その発電単位１０２の上側に隣接する他の発電単位１０２における下側のインターコネクタ１５０と同一部材である。そのため、あるインターコネクタ１５０は、ある発電単位１０２における後述する空気極１１４に面する空気室１６６に面し、かつ、その発電単位１０２の上側に隣接する他の発電単位１０２における後述する燃料極１１６に面する燃料室１７６に面する。また、燃料電池スタック１００は第１のエンドプレート１０４およびターミナルプレート１８を備えているため、燃料電池スタック１００において最も上に位置する発電単位１０２は上側のインターコネクタ１５０を備えておらず、最も下に位置する発電単位１０２は下側のインターコネクタ１５０を備えていない（図２および図３参照）。
【００３５】
単セル１１０は、電解質層１１２と、電解質層１１２を挟んで上下方向（発電単位１０２が並ぶ配列方向）に互いに対向する空気極（カソード)１１４および燃料極（アノード）１１６とを備える。なお、本実施形態の単セル１１０は、燃料極１１６で電解質層１１２および空気極１１４を支持する燃料極支持形の単セルである。
【００３６】
電解質層１１２は、略矩形の平板形状部材であり、例えば、ＹＳＺ（イットリア安定化ジルコニア）、ＳｃＳＺ（スカンジア安定化ジルコニア）、ＳＤＣ（サマリウムドープセリア）、ＧＤＣ（ガドリニウムドープセリア）、ペロブスカイト型酸化物等の固体酸化物により形成されている。空気極１１４は、略矩形の平板形状部材であり、例えば、ペロブスカイト型酸化物（例えばＬＳＣＦ（ランタンストロンチウムコバルト鉄酸化物）、ＬＳＭ（ランタンストロンチウムマンガン酸化物）、ＬＮＦ（ランタンニッケル鉄））により形成されている。燃料極１１６は、矩形の平板形状部材であり、例えば、Ｎｉ（ニッケル）、Ｎｉとセラミック粒子からなるサーメット、Ｎｉ基合金等により形成されている。このように、本実施形態の単セル１１０（発電単位１０２）は、電解質として固体酸化物を用いる固体酸化物形燃料電池（ＳＯＦＣ）である。
【００３７】
セパレータ１２０は、中央付近に上下方向に貫通する略矩形の孔１２１が形成されたフレーム状の部材であり、例えば、金属により形成されている。セパレータ１２０における孔１２１の周囲部分は、電解質層１１２における空気極１１４の側の表面の周縁部に対向している。セパレータ１２０は、その対向した部分に配置されたロウ材（例えばＡｇロウ）により形成された接合部１２４により、電解質層１１２（単セル１１０）と接合されている。セパレータ１２０により、空気極１１４に面する空気室１６６と燃料極１１６に面する燃料室１７６とが区画され、単セル１１０の周縁部における一方の電極側から他方の電極側へのガスのリークが抑制される。なお、セパレータ１２０が接合された単セル１１０をセパレータ付き単セルともいう。
【００３８】
空気極側フレーム１３０は、中央付近に上下方向に貫通する略矩形の孔１３１が形成されたフレーム状の部材であり、例えば、マイカ等の絶縁体により形成されている。空気極側フレーム１３０の孔１３１は、空気極１１４に面する空気室１６６を構成する。空気極側フレーム１３０は、セパレータ１２０における電解質層１１２に対向する側とは反対側の表面の周縁部と、インターコネクタ１５０における空気極１１４に対向する側の表面の周縁部とに接触している。すなわち、空気極側フレーム１３０は、セパレータ１２０とインターコネクタ１５０とにより挟持されている。そのため、空気極側フレーム１３０によって、空気室１６６のシール（コンプレッションシール）が実現される。また、空気極側フレーム１３０によって、発電単位１０２に含まれる一対のインターコネクタ１５０間が電気的に絶縁される。また、空気極側フレーム１３０には、酸化剤ガス導入マニホールド１６１と空気室１６６とを連通する酸化剤ガス供給連通孔１３２と、空気室１６６と酸化剤ガス排出マニホールド１６２とを連通する酸化剤ガス排出連通孔１３３とが形成されている。
【００３９】
燃料極側フレーム１４０は、中央付近に上下方向に貫通する略矩形の孔１４１が形成されたフレーム状の部材であり、例えば、金属により形成されている。燃料極側フレーム１４０の孔１４１は、燃料極１１６に面する燃料室１７６を構成する。燃料極側フレーム１４０は、セパレータ１２０における電解質層１１２に対向する側の表面の周縁部と、インターコネクタ１５０における燃料極１１６に対向する側の表面の周縁部とに接触している。また、燃料極側フレーム１４０には、燃料ガス導入マニホールド１７１と燃料室１７６とを連通する燃料ガス供給連通孔１４２と、燃料室１７６と燃料ガス排出マニホールド１７２とを連通する燃料ガス排出連通孔１４３とが形成されている。
【００４０】
燃料極側集電体１４４は、燃料室１７６内に配置されている。燃料極側集電体１４４は、インターコネクタ対向部１４６と、電極対向部１４５と、電極対向部１４５とインターコネクタ対向部１４６とをつなぐ連接部１４７とを備えており、例えば、ニッケルやニッケル合金、ステンレス等により形成されている。電極対向部１４５は、燃料極１１６における電解質層１１２に対向する側とは反対側の表面に接触しており、インターコネクタ対向部１４６は、インターコネクタ１５０における燃料極１１６に対向する側の表面に接触している。ただし、上述したように、燃料電池スタック１００において最も下に位置する発電単位１０２は下側のインターコネクタ１５０を備えていないため、当該発電単位１０２におけるインターコネクタ対向部１４６は、ターミナルプレート１８の表面に接触している。燃料極側集電体１４４は、このような構成であるため、燃料極１１６とインターコネクタ１５０（またはターミナルプレート１８）とを電気的に接続する。なお、電極対向部１４５とインターコネクタ対向部１４６との間には、例えばマイカにより形成されたスペーサー１４９が配置されている。そのため、燃料極側集電体１４４が温度サイクルや反応ガス圧力変動による発電単位１０２の変形に追随し、燃料極側集電体１４４を介した燃料極１１６とインターコネクタ１５０（またはターミナルプレート１８）との電気的接続が良好に維持される。
【００４１】
空気極側集電体１３４は、空気室１６６内に配置されている。空気極側集電体１３４は、複数の略四角柱状の集電体要素１３５から構成されており、例えば、フェライト系ステンレスにより形成されている。空気極側集電体１３４は、空気極１１４における電解質層１１２に対向する側とは反対側の表面と、インターコネクタ１５０における空気極１１４に対向する側の表面とに接触している。ただし、上述したように、燃料電池スタック１００において最も上に位置する発電単位１０２は上側のインターコネクタ１５０を備えていないため、当該発電単位１０２における空気極側集電体１３４は、第１のエンドプレート１０４の表面に接触している。空気極側集電体１３４は、このような構成であるため、空気極１１４とインターコネクタ１５０（または第１のエンドプレート１０４）とを電気的に接続する。なお、空気極側集電体１３４とインターコネクタ１５０とが一体の部材として形成されていてもよい。
【００４２】
Ａ−２．燃料電池スタック１００の動作：
図２および図４に示すように、酸化剤ガス導入マニホールド１６１の位置に設けられたガス通路部材２７の分岐部２９に接続されたガス配管（図示せず）を介して酸化剤ガスＯＧが供給されると、酸化剤ガスＯＧは、ガス通路部材２７の分岐部２９および本体部２８の孔を介して酸化剤ガス導入マニホールド１６１に供給され、酸化剤ガス導入マニホールド１６１から各発電単位１０２の酸化剤ガス供給連通孔１３２を介して、空気室１６６に供給される。また、図３および図５に示すように、燃料ガス導入マニホールド１７１の位置に設けられたガス通路部材２７の分岐部２９に接続されたガス配管（図示せず）を介して燃料ガスＦＧが供給されると、燃料ガスＦＧは、ガス通路部材２７の分岐部２９および本体部２８の孔を介して燃料ガス導入マニホールド１７１に供給され、燃料ガス導入マニホールド１７１から各発電単位１０２の燃料ガス供給連通孔１４２を介して、燃料室１７６に供給される。
【００４３】
各発電単位１０２の空気室１６６に酸化剤ガスＯＧが供給され、燃料室１７６に燃料ガスＦＧが供給されると、単セル１１０において酸化剤ガスＯＧおよび燃料ガスＦＧの電気化学反応による発電が行われる。この発電反応は発熱反応である。各発電単位１０２において、単セル１１０の空気極１１４は空気極側集電体１３４を介して一方のインターコネクタ１５０に電気的に接続され、燃料極１１６は燃料極側集電体１４４を介して他方のインターコネクタ１５０に電気的に接続されている。また、燃料電池スタック１００に含まれる複数の発電単位１０２は、電気的に直列に接続されている。そのため、燃料電池スタック１００の出力端子として機能する第１のエンドプレート１０４の第１の突出部１４とターミナルプレート１８の第２の突出部１６とから、各発電単位１０２において生成された電気エネルギーが取り出される。なお、ＳＯＦＣは、比較的高温（例えば７００℃から１０００℃）で発電が行われることから、起動後、発電により発生する熱で高温が維持できる状態になるまで、燃料電池スタック１００が加熱器（図示せず）により加熱されてもよい。
【００４４】
各発電単位１０２の空気室１６６から排出された酸化剤オフガスＯＯＧは、図２および図４に示すように、酸化剤ガス排出連通孔１３３を介して酸化剤ガス排出マニホールド１６２に排出され、さらに酸化剤ガス排出マニホールド１６２の位置に設けられたガス通路部材２７の本体部２８および分岐部２９の孔を経て、当該分岐部２９に接続されたガス配管（図示せず）を介して燃料電池スタック１００の外部に排出される。また、各発電単位１０２の燃料室１７６から排出された燃料オフガスＦＯＧは、図３および図５に示すように、燃料ガス排出連通孔１４３を介して燃料ガス排出マニホールド１７２に排出され、さらに燃料ガス排出マニホールド１７２の位置に設けられたガス通路部材２７の本体部２８および分岐部２９の孔を経て、当該分岐部２９に接続されたガス配管（図示しない）を介して燃料電池スタック１００の外部に排出される。
【００４５】
Ａ−３．カバー部材１８０等の詳細構成：
図２および図３に示すように、カバー部材１８０は、略矩形の平板形状部材であり、例えばＡｌ（アルミニウム）を含む鋼材により形成されている。カバー部材１８０は、Ｚ軸方向視で第２のエンドプレート１０６と略同一サイズであり、第２のエンドプレート１０６の上面全体を覆うように配置されている。カバー部材１８０は、上記各貫通孔１０８に対応する位置に孔が形成されている。カバー部材１８０に形成された孔は、特許請求の範囲における第２の貫通孔に相当し、以下の説明では、当該孔も、貫通孔１０８ということがある。
【００４６】
また、カバー部材１８０の第２の絶縁シート５６側の表面（上面）の全体は、第１のコート１８１によって覆われている。第１のコート１８１は、Ａｌの不動態被膜により形成されている。カバー部材１８０の表面への第１のコート１８１であるＡｌの不動態被膜は、例えば、Ａｌを含むカバー部材１８０を酸化雰囲気下で加熱することで形成することができる。なお、第１のコート１８１は、例えば、スプレーコート、インクジェット印刷、スピンコート、ディップコート、めっき、スパッタリング、溶射等の周知の方法によって形成することもできる。第１のコート１８１は、第１の被覆層に相当する。
【００４７】
図６は、図２のＶＩ−ＶＩの位置における燃料電池スタック１００のＸＹ断面構成を部分的に示す説明図である。図２、図３および図６に示すように、カバー部材１８０と第２のエンドプレート１０６とを接合している溶融部１９０が、貫通孔１０８の全周にわたって配置されている。具体的には、溶融部１９０は、貫通孔１０８の全周を囲む環状形状に形成されている。溶融部１９０は、カバー部材１８０と第２のエンドプレート１０６とが溶融し、混ざり合って凝固した状態のものであるため、Ａｌを含む。溶融部１９０の形成は、例えば第２のエンドプレート１０６の上面にカバー部材１８０を配置した状態で、貫通孔１０８の全周にわたってファイバーレザー溶接を施すことに実行される。
【００４８】
図３に示すように、カバー部材１８０の上面から溶融部１９０の上端までの溶融部１９０の突出長さΔＤ１は、第２の絶縁シート５６の厚さΔＤ２より短い。また、ターミナルプレート１８の第２の絶縁シート５６側の表面（下面）の内、溶融部１９０に対向する表面部分には、凹部１７が形成されている。具体的には、Ｚ軸方向視で、凹部１７は、貫通孔１０８の全周を囲む環状形状に形成されている。
【００４９】
また、第２のエンドプレート１０６の上面の内、溶融部１９０と貫通孔１０８との間の表面部分は、第２のコート１０７によって覆われている。さらに、エンドプレート１０６に形成された貫通孔１０８を構成する内周面も第２のコート１０７によって覆われている。第２のコート１０７は、Ａｌを含むコート剤により形成されている。ターミナルプレート１８の表面への第２のコート１０７の形成は、例えば、スプレーコート、インクジェット印刷、スピンコート、ディップコート、めっき、スパッタリング、溶射等の周知の方法で実行される。第２のコート１０７は、第２の被覆層に相当する。
【００５０】
Ａ−４．本実施形態の効果：
第２のエンドプレート１０６は、燃料電池スタック１００の末端に位置しているため、例えば温度変化等により変形しやすい。このため、本実施形態では、第２のエンドプレート１０６には、Ｃｒの析出を抑制するためのコートが施されていない。また、仮に、コートが施されていたとしても第２のエンドプレート１０６の変形によりコートが割れてコートの機能が維持されないおそれがある。これに対して、本実施形態によれば、第２のエンドプレート１０６の上面に、Ａｌを含むカバー部材１８０が溶融部１９０を介して接合されている。Ａｌは、加熱等の不動態化処理によりカバー部材１８０の表面に不動態被膜を形成する不動態形成元素の１つである。このため、酸化剤ガス導入マニホールド１６１や燃料ガス導入マニホールド１７１から燃料電池スタック１００内に流入したガスが、第２のエンドプレート１０６の単セル１１０側の表面に触れることが、このカバー部材１８０が溶融部１９０を介して第２のエンドプレート１０６の表面に接合されていることによって抑制される。これにより、第２のエンドプレート１０６から析出したＣｒが燃料電池スタック１００内に飛散することを抑制することができる。
【００５１】
また、溶融部１９０は、酸化剤ガスＯＧまたは燃料ガスＦＧが流入する貫通孔１０８の全周にわたって配置されている。このため、溶融部１９０が、貫通孔１０８を囲んでいない場合に比べて、第２のエンドプレート１０６から析出したＣｒが、カバー部材１８０と第２のエンドプレート１０６との間から燃料電池スタック１００内に飛散することを、より効果的に抑制することができる。カバー部材１８０の上面の全体は、第１のコート１８１によって覆われている。これにより、第２のエンドプレート１０６から析出したＣｒが燃料電池スタック１００内に飛散することを抑制することができる。さらに、カバー部材１８０がＣｒを含む場合でも、カバー部材１８０からＣｒが燃料電池スタック１００内に飛散することを抑制することができる。しかも、第１のコート１８１は、Ａｌの不動態被膜であるため、カバー部材１８０や第１のコート１８１自体からＣｒが燃料電池スタック１００内に飛散することを、より効果的に抑制することができる。また、溶融部１９０は、Ａｌを含むため、溶融部１９０の表面にはＡｌの不動態被膜が形成され、溶融部１９０自身がＣｒを含む場合でも、Ｃｒが燃料電池スタック１００内に飛散することを、より効果的に抑制することができる。
【００５２】
また、第２のエンドプレート１０６における溶融部１９０と貫通孔１０８との間の表面部分は、第２のコート１０７によって覆われている。これにより、第２のエンドプレート１０６から析出したＣｒが燃料電池スタック１００内に飛散することを、より効果的に抑制することができる。
【００５３】
また、仮に、溶融部１９０の突出長さΔＤ１が第２の絶縁シート５６の厚さΔＤ２より大きい場合、溶融部１９０の上端がターミナルプレート１８の下面に接触することにより、カバー部材１８０の上面とターミナルプレート１８の下面との間の距離が第２の絶縁シート５６の厚さΔＤ２より大きくなることがある。そうすると、第２の絶縁シート５６とカバー部材１８０との間、または、第２の絶縁シート５６とカバー部材１８０との間に隙間が生じ、その隙間に、酸化剤ガス導入マニホールド１６１または燃料ガス導入マニホールド１７１からのガスが流入しやすくなる。これに対して、本実施形態では、溶融部１９０の突出長さΔＤ１は、第２の絶縁シート５６の厚さΔＤ２より短い。これにより、カバー部材１８０と第２の絶縁シート５６との間に隙間が生じてガスが流入することを抑制することができる。換言すれば、溶融部１９０を設けても、第２の絶縁シート５６に溶融部１９０の突出部分が埋まり込むことで、カバー部材１８０と第２の絶縁シート５６との間に隙間が生じ難くなり、酸化剤ガスＯＧ等のリークを抑制することができる。さらに、ターミナルプレート１８の下面の内、溶融部１９０に対向する表面部分には、凹部１７が形成されている。これにより、ターミナルプレート１８に凹部１７が形成されていない場合に比べて、例えばカバー部材１８０とターミナルプレート１８との間にガスが流入することを、より効果的に抑制することができる。換言すれば、溶融部１９０を設けても、ターミナルプレート１８に形成された凹部１７により、溶融部１９０の突出部分がターミナルプレート１８に接触することが抑制されることで、カバー部材１８０と第２の絶縁シート５６との間や、第２の絶縁シート５６とターミナルプレート１８との間に隙間が生じ難くなり、酸化剤ガスＯＧ等のリークを抑制することができる。
【００５４】
なお、Ｃｒ拡散の評価方法の一例は、次の通りである。例えば、カバー部材１８０が設けられた燃料電池スタック１００と、カバー部材１８０が設けられていない燃料電池スタック１００とを準備し、約１５００時間発電動作をさせ、その後、各燃料電池スタック１００を分解する。そして、各燃料電池スタック１００に設けられていた第２のエンドプレート１０６の上面の変色具合を確認する。酸化剤ガス導入マニホールド１６１や燃料ガス導入マニホールド１７１と同じ色に変色した箇所は、第２のエンドプレート１０６の上面から酸化剤ガス導入マニホールド１６１等へのガスの引き込み流路が形成されたことを意味し、このガスの引き込み経路を介して、Ｃｒが拡散した可能性が高い。従って、燃料電池スタック１００の上面における変色具合を確認することにより、ガスの拡散の程度を把握することができる。実際に、カバー部材１８０が設けられた燃料電池スタック１００と、カバー部材１８０が設けられていない燃料電池スタック１００とを、約１５００時間発電動作をさせた後の確認結果は次の通りである。カバー部材１８０が設けられていない燃料電池スタック１００では、第２のエンドプレート１０６の上面が酸化剤ガス導入マニホールド１６１や燃料ガス導入マニホールド１７１と同じ色に変色していた。そして、酸化剤ガス導入マニホールド１６１や燃料ガス導入マニホールド１７１の周辺に、Ｃｒが確認された。これに対して、カバー部材１８０が設けられた燃料電池スタック１００では、第２のエンドプレート１０６の上面において、溶融部１９０を境に、酸化剤ガス導入マニホールド１６１や燃料ガス導入マニホールド１７１の周辺側と、その反対側とで色が異なっていた。そして、酸化剤ガス導入マニホールド１６１や燃料ガス導入マニホールド１７１の周辺に、Ｃｒは確認されなかった。
【００５５】
Ｂ．変形例：
本明細書で開示される技術は、上述の実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の形態に変形することができ、例えば次のような変形も可能である。
【００５６】
上記実施形態では、金属部材として、ステンレスにより形成された第２のエンドプレート１０６を例示したが、これに限定されず、ステンレス以外の金属（例えばニッケルやニッケル合金）により形成された部材や、クロム以外の電極汚染物質（例えば、Ｐ（リン）、Ｓ（硫黄）、Ｓｉ（シリコン））を含有する部材でもよい。また、金属部材は、酸化剤ガス導入マニホールド１６１や燃料ガス導入マニホールド１７１の流入端を構成する貫通孔が形成された部材に限定されない。要するに、金属部材は、複数の単セル１１０の上下方向の一方側に配置され、酸化剤ガス導入マニホールド１６１や燃料ガス導入マニホールド１７１を構成する貫通孔が形成された部材であればよい。
【００５７】
上記実施形態では、カバー部材１８０は、Ａｌを含む鋼材により形成されたものであったが、これに限定されず、カバー部材１８０の表面に不動態被膜を形成する不動態形成元素、具体的には、ＡｌとＦｅ（鉄）とＣｕ（銅）とＴｉ（チタン）との少なくとも１つを含む部材であればよい。また、カバー部材１８０は、第２のエンドプレート１０６の上面全体を覆うものに限定されず、第２のエンドプレート１０６の一部分を覆う場合でも本発明の効果を奏する。例えば、第２のエンドプレート１０６の上面の内、酸化剤ガス導入マニホールド１６１や燃料ガス導入マニホールド１７１から離間した表面領域が、カバー部材１８０によって覆われておらず露出していてもよい。また、カバー部材１８０は、第２のエンドプレート１０６の全表面を覆うものでもよい。
【００５８】
上記実施形態では、第１のコート１８１は、Ａｌを含む鋼材を加熱することで形成された不動態被膜であったが、これに限定されず、ＡｌとＦｅとＣｕとＴｉとの少なくとも１つを含む被膜、例えば、Ａｌ２Ｏ３、Ｃｒ２Ｏ３、Ｆｅ２Ｏ３、Ｎｉ２Ｏ３、ＴｉＯ２などの酸化被膜で形成された被膜でもよい。また、第１のコート１８１は、カバー部材１８０の全表面を覆うものでもよい。
【００５９】
上記実施形態では、溶融部１９０は、酸化剤ガスＯＧまたは燃料ガスＦＧが流入する貫通孔１０８の全周にわたって形成されていたが、これに限定されず、例えば貫通孔１０８の周囲の一部だけに形成されており、カバー部材１８０と第２のエンドプレート１０６とが圧着されている構成でもよい。このような構成でも、カバー部材１８０によって、第２のエンドプレート１０６からのＣｒ拡散を抑制することができる。
【００６０】
上記実施形態では、第２のコート１０７は、Ａｌを含む鋼材を加熱することで形成された不動態被膜であったが、これに限定されず、ＡｌとＦｅとＣｕとＴｉとの少なくとも１つを含む被膜、例えば、Ａｌ２Ｏ３、Ｃｒ２Ｏ３、Ｆｅ２Ｏ３、Ｎｉ２Ｏ３、ＴｉＯ２などの酸化被膜や、さらには、複数の金属を含む複合酸化物で形成された被膜でもよい。また、また、第２のコート１０７は、第２のエンドプレート１０６における溶融部１９０と貫通孔１０８との間の表面部分だけを覆うものでもよいし、第２のエンドプレート１０６の上面全体を覆うものでもよい。
【００６１】
上記実施形態において、第１のエンドプレート１０４を、第２のエンドプレート１０６と同様、出力端子を有しないエンドプレートに変更してもよい。また、第１のエンドプレート１０４と第１の絶縁シート５２との間に、第２のエンドプレート１０６および第２の絶縁シート５６と同様のエンドプレートおよび絶縁シートを別途配置してもよい。
【００６２】
上記実施形態では、絶縁部材として、マイカにより形成されたものを例示したが、これに限定されず、例えばセラミック繊維シート、セラミック圧粉シート、ガラスセラミック複合剤等により構成されたものでもよい。
【００６３】
図７は、変形例の燃料電池モジュール１０ＡのＸＺ断面構成を示す説明図である。燃料電池モジュール１０Ａは、燃料電池スタック１００Ａと、補助器２１０とを備える。燃料電池スタック１００Ａでは、酸化剤ガス導入マニホールド１６１Ａおよび酸化剤ガス導入マニホールド１６１Ａを構成する貫通孔１０８Ａと、ボルト３２が挿入される挿入孔１０９とが別々に形成されている。ボルト３２は、頭部３３と本体部３４とを有する。本体部３４が挿入孔１０９に挿入されつつ、本体部３４の下端側に形成されたネジ部分２２４が、第２のエンドプレート１０６Ａのネジ孔１０５に螺合される。これにより、燃料電池スタック１００Ａが締結されている。
【００６４】
補助器２１０は、２つの区画壁２２２によって区画された第１の燃焼室２１２と第２の燃焼室２１６と改質室２１４とを備える。第１の燃焼室２１２は、酸化剤ガス排出マニホールド１６２Ａに連通し、第１の燃焼室２１２と第２の燃焼室２１６とは連結路２１８を介して連結されている。このため、酸化剤ガス排出マニホールド１６２Ａから排出された酸化剤オフガスＯＯＧは、第１の燃焼室２１２にて燃焼されつつ、連結路２１８を介して第２の燃焼室２１６に送られる。改質室２１４では、市ガスが改質され水素リッチな燃料ガスＦＧが得られ、得られた燃料ガスＦＧは、図示しない経路を介して、燃料ガス導入マニホールド（図示せず）に供給される。また、補助器２１０には、ガス通路部材２７が一体的に設けられており、酸化剤ガスＯＧが、当該ガス通路部材２７を介して酸化剤ガス導入マニホールド１６１Ａに供給される。
【００６５】
補助器２１０は、シール材２６を介して、第２のエンドプレート１０６Ａの下面に取り付けられている。具体的には、補助器２１０には、複数のヒンジ２１０Ａが設けられている。各ヒンジ２１０Ａに形成された孔にボルト４０が挿入され、そのボルト４０が第２のエンドプレート１０６に形成されたネジ孔に螺合されている。これにより、補助器２１０は、第２のエンドプレート１０６Ａの下面に取り付けられている。このように第２のエンドプレート１０６Ａに補助器２１０が取り付けられた構成では、補助器２１０の加重により第２のエンドプレート１０６Ａが変形しやすいため、コートの機能が維持されない。
【００６６】
しかし、燃料電池モジュール１０Ａでは、上記実施形態と同様に、第２のエンドプレート１０６Ａの上面に、Ａｌを含むカバー部材１８０Ａが溶融部（図示せず）を介して接合されている。これにより、第２のエンドプレート１０６Ａから析出したＣｒが燃料電池スタック１００Ａ内に飛散することを抑制することができる。
【００６７】
また、上記実施形態において、燃料電池スタック１００に含まれる発電単位１０２の個数は、あくまで一例であり、発電単位１０２の個数は燃料電池スタック１００に要求される出力電圧等に応じて適宜決められる。
【００６８】
また、上記実施形態では、ボルト２２の両側にナット２４が嵌められているとしているが、ボルト２２が頭部を有し、ナット２４はボルト２２の頭部の反対側にのみ嵌められているとしてもよい。
【００６９】
また、上記実施形態では、各ボルト２２の軸部の外周面と各貫通孔１０８の内周面との間の空間を各マニホールドとして利用しているが、これに代えて、各ボルト２２の軸部に軸方向の孔を形成し、その孔を各マニホールドとして利用してもよい。
【００７０】
また、上記実施形態では、２つの発電単位１０２が隣接して配置されている場合には、１つのインターコネクタ１５０が隣接する２つの発電単位１０２に共有されるとしているが、このような場合でも、２つの発電単位１０２がそれぞれのインターコネクタ１５０を備えてもよい。また、上記実施形態では、燃料電池スタック１００において最も上に位置する発電単位１０２の上側のインターコネクタ１５０や、最も下に位置する発電単位１０２の下側のインターコネクタ１５０は省略されているが、これらのインターコネクタ１５０を省略せずに設けてもよい。
【００７１】
また、上記実施形態において、燃料極側集電体１４４は、空気極側集電体１３４と同様の構成であってもよく、燃料極側集電体１４４と隣接するインターコネクタ１５０とが一体部材であってもよい。また、空気極側フレーム１３０ではなく燃料極側フレーム１４０が絶縁体であってもよい。また、空気極側フレーム１３０や燃料極側フレーム１４０は、多層構成であってもよい。
【００７２】
また、上記実施形態における各部材を形成する材料は、あくまで例示であり、各部材が他の材料により形成されてもよい。
【００７３】
また、上記実施形態において、都市ガスを改質して水素リッチな燃料ガスＦＧを得るとしているが、ＬＰガスや灯油、メタノール、ガソリン等の他の原料から燃料ガスＦＧを得るとしてもよいし、燃料ガスＦＧとして純水素を利用してもよい。
【００７４】
本明細書において、部材（または部材のある部分、以下同様）Ａを挟んで部材Ｂと部材Ｃとが互いに対向するとは、部材Ａと部材Ｂまたは部材Ｃとが隣接する形態に限定されず、部材Ａと部材Ｂまたは部材Ｃとの間に他の構成要素が介在する形態を含む。例えば、電解質層１１２と空気極１１４との間に他の層が設けられた構成であっても、空気極１１４と燃料極１１６とは電解質層１１２を挟んで互いに対向すると言える。
【００７５】
また、上記実施形態では、燃料ガスに含まれる水素と酸化剤ガスに含まれる酸素との電気化学反応を利用して発電を行うＳＯＦＣを対象としているが、本発明は、水の電気分解反応を利用して水素の生成を行う固体酸化物形の電解セル（ＳＯＥＣ）の最小単位である電解セル単位や、複数の電解セル単位を備える電解セルスタックにも同様に適用可能である。なお、電解セルスタックの構成は、例えば特開２０１４−２０７１２０号に記載されているように公知であるためここでは詳述しないが、概略的には上述した実施形態における燃料電池スタック１００と同様の構成である。すなわち、上述した実施形態における燃料電池スタック１００を電解セルスタックと読み替え、発電単位１０２を電解セル単位と読み替えればよい。ただし、電解セルスタックの運転の際には、空気極１１４がプラス（陽極）で燃料極１１６がマイナス（陰極）となるように両電極間に電圧が印加されると共に、貫通孔１０８を介して原料ガスとしての水蒸気が供給される。これにより、各電解セル単位において水の電気分解反応が起こり、燃料室１７６で水素ガスが発生し、貫通孔１０８を介して電解セルスタックの外部に水素が取り出される。このような構成の電解セル単位および電解セルスタックにおいても、上記実施形態と同様に、金属部材の単セル側のカバー部材が配置され、金属部材とカバー部材とが溶融部により接合された構成を採用すれば、金属部材から析出した電極汚染物質が電気化学反応セルスタック内に飛散することを抑制することができる。という効果を奏する。
【００７６】
また、上記実施形態では、固体酸化物形燃料電池（ＳＯＦＣ）を例に説明したが、本発明は、固体高分子形燃料電池（ＰＥＦＣ）、リン酸型燃料電池（ＰＡＦＣ）、溶融炭酸塩形燃料電池（ＭＣＦＣ）といった他のタイプの燃料電池（または電解セル）にも適用可能である。
【符号の説明】
【００７７】
１０Ａ：燃料電池モジュール  １３：本体部  １４：突出部  １５：本体部  １６：突出部  １７：凹部  １８：ターミナルプレート  ２２：ボルト  ２４：ナット  ２６：シール材  ２７：ガス通路部材  ２８：本体部  ２９：分岐部  ３２：ボルト  ３３：頭部  ３４：本体部  ４０：ボルト  ５２：第１の絶縁シート  ５６：第２の絶縁シート  １００，１００Ａ：燃料電池スタック  １０２：発電単位  １０４：第１のエンドプレート  １０５：ネジ孔  １０６，１０６Ａ：第２のエンドプレート  １０７：第２のコート  １０８：貫通孔  １０９：挿入孔  １１０：単セル  １１２：電解質層  １１４：空気極  １１６：燃料極  １２０：セパレータ  １２１：孔  １２４：接合部  １３０：空気極側フレーム  １３１：孔  １３２：酸化剤ガス供給連通孔  １３３：酸化剤ガス排出連通孔  １３４：空気極側集電体  １３５：集電体要素  １４０：燃料極側フレーム  １４１：孔  １４２：燃料ガス供給連通孔  １４３：燃料ガス排出連通孔  １４４：燃料極側集電体  １４５：電極対向部  １４６：インターコネクタ対向部  １４７：連接部  １４９：スペーサー  １５０：インターコネクタ  １６１，１６１Ａ：酸化剤ガス導入マニホールド  １６２，１６２Ａ：酸化剤ガス排出マニホールド  １６６：空気室  １７１：燃料ガス導入マニホールド  １７２：燃料ガス排出マニホールド  １７６：燃料室  １８０，１８０Ａ：カバー部材  １８１：第２のコート  １９０：溶融部  ２１０：補助器  ２１０Ａ：ヒンジ  ２１２：燃焼室  ２１４：改質室  ２１６：燃焼室  ２１８：連結路  ２２２：区画壁  ２２４：ネジ部分  ΔＤ１：突出長さ  ΔＤ２：絶縁部材の厚さ  ＦＧ：燃料ガス  ＦＯＧ：燃料オフガス  ＯＧ：酸化剤ガス  ＯＯＧ：酸化剤オフガス
【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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