(57)【要約】【課題】メンテナンスが容易であるとともに、容易に作製できる燃料電池を提供する。【解決手段】軸長方向にガス通過可能な電極支持体２ａに、燃料側電極２ｂ、固体電解質２ｃ、酸素側電極２ｄを順次設けてなる燃料電池セル２と、該燃料電池セル２の一端部を保持固定するセル支持板１０と、該セル支持板１０が設けられるガスタンク１１とを具備するとともに、ガスタンク１１内のガスが、セル支持板１０に設けられた貫通孔１５を介して電極支持体２ａを燃料電池セル２の一端部から他端部に通過する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸長方向にガス通過可能な電極支持体に、内側電極、固体電解質、外側電極を順次設けてなる燃料電池セルと、該燃料電池セルの一端部を保持固定するセル支持板と、該セル支持板が設けられるガスタンクとを具備するとともに、前記ガスタンク内のガスが、前記セル支持板に設けられた貫通孔を介して前記電極支持体を前記燃料電池セルの一端部から他端部に通過することを特徴とする燃料電池。
【請求項２】
セル支持板はガスタンクの一部を構成することを特徴とする請求項１記載の燃料電池。
【請求項３】
セル支持板は、貫通孔を有するガスタンクの天板であることを特徴とする請求項２記載の燃料電池。
【請求項４】
燃料電池セルの一端部は、外側電極の非形成領域とされており、露出した固体電解質がシール剤にてセル支持板に固定されていることを特徴とする請求項１乃至３のうちいずれかに記載の燃料電池。
【請求項５】
ガスタンクは収納容器内に収納されていることを特徴とする請求項１乃至４のうちいずれかに記載の燃料電池。
【請求項６】
電極支持体は軸長方向にガス通過孔を有し、セル支持板は前記電極支持体のガス通過孔と連通する貫通孔を有するとともに、前記セル支持板の貫通孔の総断面積は、前記燃料電池セルのガス通過孔の総断面積以下であることを特徴とする請求項１乃至５のうちいずれかに記載の燃料電池。
【請求項７】
燃料電池セルは軸長方向に複数のガス通過孔を有することを特徴とする請求項１乃至６のうちいずれかに記載の燃料電池。
【請求項８】
セル支持板には、燃料電池セルのガス通過孔と同数の貫通孔が形成されており、前記燃料電池セルのガス通過孔に、前記セル支持板の貫通孔がそれぞれ連通していることを特徴とする請求項１乃至７のうちいずれかに記載の燃料電池。
【請求項９】
燃料電池セルのガスタンク側における電極支持体端に、該電極支持体の複数のガス通過孔及びセル支持板の複数の貫通孔が開口し、前記ガスタンクからのガスが一旦収容されるガス収容空間が設けられていることを特徴とする請求項１乃至７のうちいずれかに記載の燃料電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池セルへのガス供給が簡単な燃料電池に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
次世代エネルギーとして、近年、固体電解質形型燃料電池セルを収納容器内に複数収容した燃料電池が種々提案されている。固体電解質形燃料電池セルは、例えば、酸素側電極の表面に固体電解質、燃料側電極を順次形成して構成されており、燃料側電極側に燃料（水素）を流し、酸素側電極側に空気（酸素）を流して１０００℃程度で発電される。
【０００３】
従来、燃料電池セル内部へのガスの供給は、ガスタンクに設けられた配管を、複数の燃料電池セルの内部にそれぞれ挿入して行われていた。
【０００４】
一方、燃料電池セルに複数のガス通過孔を軸長方向に形成し、ガスを燃料電池セルの一端から導入し、他端から導出するように構成し、この燃料電池セルの一端部を、収納容器内にガス室を形成するための仕切壁の凹部に挿入して固定し、かつ凹部にガス室内に連通する貫通孔を形成したものが知られている（例えば特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平６−３４９５１５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、ガスタンクに設けられた配管をセル内部に挿入した燃料電池では、配管数が多く、手間がかかるという問題があった。
【０００６】
また、特許文献１に記載された燃料電池では、収納容器を仕切壁で仕切り、収納容器内にガス室を形成しており、この仕切壁の凹部に燃料電池セルの一端部を固定していたため、収納容器内の仕切壁の凹部に燃料電池セルを一本一本配置し、セットする必要があり、燃料電池の製造に手間がかかるという問題があった。
【０００７】
また、例えば、１本の燃料電池セルが破損した場合、その燃料電池セルを取り替えることは殆ど不可能であり、燃料電池自体を取り替える必要があった。
【０００８】
本発明は、メンテナンスが容易であるとともに、容易に作製できる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】
【０００９】
本発明の燃料電池は、軸長方向にガス通過可能な電極支持体に、内側電極、固体電解質、外側電極を順次設けてなる燃料電池セルと、該燃料電池セルの一端部を保持固定するセル支持板と、該セル支持板が設けられるガスタンクとを具備するとともに、前記ガスタンク内のガスが、前記セル支持板に設けられた貫通孔を介して前記電極支持体を前記燃料電池セルの一端部から他端部に通過することを特徴とする。
【００１０】
このような燃料電池では、燃料電池セルの一端部をセル支持板に保持固定し、このセル支持板をガスタンクに設けたため、燃料電池セルは収納容器に固定されるのではなく、収納容器内に収容されたガスタンクに保持固定されるため、例えば、１本の燃料電池セルが破損した場合、その燃料電池セルが保持固定されたガスタンクを収納容器から取り出し、他の良品と取り替えることができ、メンテナンスが容易となる。
【００１１】
また、ガスタンク内のガスが、セル支持板に設けられた貫通孔を介して、電極支持体を燃料電池セルの一端部から他端部に通過するため、従来のように配管等を用いることなく、ガスタンクから燃料電池セルにガスを供給することができる。
【００１２】
さらに、本発明では、内側電極を燃料電池セルの支持体とすることなく、内側電極とは別個に電極支持体を設けたので、内側電極、電極支持体に、電極、支持体として最適な特性となるように組成等を制御することができる。
【００１３】
また、本発明の燃料電池は、セル支持板はガスタンクの一部を構成することを特徴とする。特に、セル支持板は、貫通孔を有するガスタンクの天板であることが望ましい。このような燃料電池では、ガスタンクとは別個にセル支持板を用いる必要がないため、燃料電池を簡素な構造とでき、しかも容易に作製できる。
【００１４】
さらに、本発明の燃料電池は、燃料電池セルの一端部は、外側電極の非形成領域とされており、露出した固体電解質がシール剤にてセル支持板に固定されていることを特徴とする。
【００１５】
例えば、外側電極が形成された部分をシール剤でセル支持板に固定すると、多孔質な外側電極を介してガスタンク内のガスが漏出してしまうが、本発明の燃料電池では、緻密質の固体電解質をシール剤にてセル支持板に固定するため、ガスタンク内のガスの燃料電池セルからの漏出を確実に防止できる。
【００１６】
即ち、燃料電池セルでは、外側電極は固体電解質へガスを供給する必要があるため多孔質とされ、固体電解質は燃料ガスと酸素含有ガスを遮断する必要があるため緻密質とされており、本発明では、ガスタンクからのガスがセル支持板の貫通孔を介して燃料電池セルの電極支持体を流れるが、緻密質の固体電解質部分をセル支持板にシール剤にて接合するため、燃料電池セルからのガスの漏出を防止できる。
【００１７】
また、本発明の燃料電池は、ガスタンクは収納容器内に収納されていることを特徴とする。このような燃料電池では、ガスタンクは収納容器とは別個独立に存在するため、例えば、ガスタンクに設けられた複数の燃料電池セルが破損した場合であっても、収納容器からガスタンク毎取り出して交換することができる。
【００１８】
さらに、本発明の燃料電池は、電極支持体は軸長方向にガス通過孔を有し、セル支持板は前記電極支持体のガス通過孔と連通する貫通孔を有するとともに、前記セル支持板の貫通孔の総断面積は、前記燃料電池セルのガス通過孔の総断面積以下であることを特徴とする。
【００１９】
このような燃料電池は、電極支持体のガス通過孔とセル支持板の貫通孔が連通しており、セル支持板の貫通孔の断面積の総和は、燃料電池セルのガス通過孔の断面積の総和以下であるため、燃料電池セル間での圧力損失のばらつきを抑制でき、特に複数の燃料電池セルを併設する場合においても、燃料電池セルの製造バラツキによらず、セル支持板の貫通孔の断面積によりガス量を制御できるため、それぞれのセルにガスを均一に流れるようにすることができる。
【００２０】
また、本発明の燃料電池は、燃料電池セルは軸長方向に複数のガス通過孔を有することを特徴とする。
【００２１】
このような燃料電池では、１つの燃料電池セルに複数のガス通過孔を有する場合において、燃料電池セルの各ガス通過孔の断面積にばらつきが生じていたとしても、セル支持板の貫通孔の断面積の総和は燃料電池セルのガス通過孔の断面積の総和以下であるため、ガスタンクから燃料電池セルに供給可能なガス量よりも燃料電池セルから排出可能なガス量が大きいため、セルのそれぞれの通過孔にガスを均一に流れるようにすることができる。
【００２２】
さらに、本発明の燃料電池は、セル支持板には、燃料電池セルのガス通過孔と同数の貫通孔が形成されており、前記燃料電池セルのガス通過孔に、前記セル支持板の貫通孔がそれぞれ連通していることを特徴とする。１つの燃料電池セルに複数のガス通過孔を有する場合においては、セル支持板にガス通過孔と同数の貫通孔を形成し、それぞれ連通させることで、複数のガス通過孔にガスをさらに均一に流れるようにすることができる。
【００２３】
また、本発明の燃料電池は、燃料電池セルのガスタンク側における電極支持体端に、該電極支持体の複数のガス通過孔及びセル支持板の複数の貫通孔が開口し、前記ガスタンクからのガスが一旦収容されるガス収容空間が設けられていることを特徴とする。
【００２４】
このような燃料電池では、ガスタンクのガスはセル支持板の貫通孔を介してガス収容空間に一旦収容され、このガス収容空間から電極支持体内に流入するため、例えば、電極支持体に複数のガス通過孔が形成され、セル支持板に複数の貫通孔が形成されていたとしても、セル支持板の貫通孔に燃料電池セルのガス通過孔を位置合わせすることなく、ガスを燃料電池セルのガス通過孔に確実に供給できる。
【００２５】
また、複数の燃料電池セルにガスを供給するには、ガスタンクの圧力を高くしてそれぞれのセルに均一に流れるようにしなければならないが、上記したように、ガスタンクのガスがガス収容空間に一旦収容され、このガス収容空間から燃料電池セルのガス通過孔に流入するため、ガスタンクの圧力よりもガス収容空間の圧力が小さくなり、これにより、燃料電池セルの端面を押し出すような力を小さくでき、ガス封止信頼性を向上できる。また、支持板に小径の貫通孔を複数形成することにより、ガスタンクの内圧を十分高めることができ、複数の燃料電池セルに均一にかつ十分に供給できる。
【００２６】
また、本発明の燃料電池は、燃料電池セルのガスタンク側における電極支持体端面に、複数のガス通過孔が開口する凹部を形成し、前記燃料電池セル端面をセル支持板に当接してなることを特徴とする。また、支持板は保持固定用凹部を有しており、該保持固定用凹部内に貫通孔を形成するとともに、前記保持固定用凹部内にスペーサを配置し、該スペーサに燃料電池セル端が当接していることを特徴とする。さらに、セル支持板は保持固定用凹部を有しており、該保持固定用凹部内に貫通孔を形成するとともに、前記保持固定用凹部内に燃料電池セルの挿入量を規定するストッパを形成し、該ストッパに燃料電池セル端が当接していることを特徴とする。
【００２７】
ガス収容空間は、セル支持板の保持固定用凹部内にスペーサを配置し、このスペーサに燃料電池セル端を当接せしめることにより容易に形成できる。また、セル支持板の保持固定用凹部内に、燃料電池セルの挿入量を規定するストッパを形成することにより容易に形成できる。さらに、燃料電池セル端面にガス通過孔が開口する凹部を形成し、燃料電池セル端面をセル支持板に当接せしめることにより容易に形成できる。
【発明の効果】
【００２８】
本発明の燃料電池は、燃料電池セルの一端部をセル支持板に保持固定し、このセル支持板をガスタンクに設けたため、燃料電池セルは収納容器に固定されるのではなく、収納容器内に収容されたガスタンクに保持固定され、例えば、１本の燃料電池セルが破損した場合、その燃料電池セルが保持固定されたガスタンクを収納容器から取り出し、他の良品と取り替えることができ、メンテナンスが容易となるとともに、ガスタンク内のガスが、セル支持板に設けられた貫通孔を介して、電極支持体を燃料電池セルの一端部から他端部に通過するため、従来のように配管等を用いることなく、ガスタンクから燃料電池セルにガスを容易に供給することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
図１は、本発明の燃料電池を示すもので、符号１は断熱構造を有する収納容器を示している。この収納容器１の内部には、複数の燃料電池セル２が縦列配列して集合した複数のセルスタック３と、セルスタック３の上方に存在する燃焼領域４と、この燃焼領域４を挿通し、セルスタック３間に配設された酸素含有ガス供給管５と、燃焼領域４の上方に設けられた改質器６と、この改質器６の上方に設けられた熱交換部７とから構成されている。尚、酸素含有ガス供給管５は、理解を容易にするため、破線で記載した。
【００３０】
収納容器１は、耐熱性金属からなる枠体１ａと、枠体１ａ内面に設けられた断熱材１ｂとから構成されている。
【００３１】
セルスタック３は、例えば、図２に示すように、複数の燃料電池セル２を整列して構成され、３つのセルスタック３は３列に整列され、隣設した２列のセルスタック３最外部の燃料電池セル２の電極同士が導電部材４２で接続され、これにより３列に整列した複数の燃料電池セル２が電気的に直列に接続している。セルスタック３はそれぞれ燃料ガスタンク１１を有している。
【００３２】
具体的に説明すると、燃料電池セル２は扁平状であり、その内部には複数の燃料ガス通過孔８が形成されている。この燃料電池セル２は、楕円柱状（扁平状）の電極支持体２ａの外面に、燃料側電極（内側電極）２ｂ、緻密質な固体電解質２ｃ、多孔質な導電性セラミックスからなる酸素側電極２ｄを順次積層し、酸素側電極２ｄと反対側の電極支持体２ａの外面にインターコネクタ２ｅを形成して構成されている。
【００３３】
一方の燃料電池セル２と他方の燃料電池セル２との間には集電部材９を介在させ、一方の燃料電池セル２の電極支持体２ａを、該電極支持体２ａに設けられたインターコネクタ２ｅ、集電部材９を介して他方の燃料電池セル２の酸素側電極２ｄに電気的に接続して、セルスタック３が構成されている。集電部材９は、金属及び／又は導電性の無機材質からなる板状及び／又はフェルト状とされている。
【００３４】
燃料電池セル２をさらに詳細に説明すると、電極支持体２ａは上下方向に細長く延びる板状片であり、平坦な両面と半円形状の両側面を有する。電極支持体２ａにはこれを鉛直方向に貫通する複数個（図２では６個、図３〜図５の場合は４個で記載）の燃料ガス通過孔８が形成されている。
【００３５】
インターコネクタ２ｅは電極支持体２ａの片面（図２のセルスタック３において上面）上に配設されている。燃料側電極２ｂは電極支持体２ａの他面（図２のセルスタック３において下面）及び両側面に配設されており、その両端はインターコネクタ２ｅの両端に接合せしめられている。固体電解質２ｃは燃料側電極２ｂの全体を覆うように配設され、その両端はインターコネクタ２ｅの両端に接合せしめられている。酸素側電極２ｄは、固体電解質２ｃの主部上、即ち電極支持体２ａの他面を覆う部分上に配置され、電極支持体２ａを挟んでインターコネクタ２ｅに対向して位置せしめられている。
【００３６】
セルスタック３における隣接するセル２間には集電部材９が配設されており、一方のセル２のインターコネクタ２ｅと他方のセル２の酸素側電極２ｄとを接続している。セルスタック３の両端、即ち図２において上端及び下端に位置するセル２の片面及び他面にも集電部材４２が配設されている。セルスタック３の両端に位置する集電部材４２には電力取出手段（図示していない）が接続されている。
【００３７】
セル２について更に詳述すると、電極支持体２ａは燃料ガスを燃料側電極２ｂまで透過させるためにガス透過性であること、そしてまたインターコネクタ２ｅを介して集電するために導電性であることが要求され、かかる要求を満足する多孔質の導電性セラミック（若しくはサーメット）から形成することができる。
【００３８】
燃料側電極２ｂ及び／又は固体電解質２ｃとの同時焼成により電極支持体２ａを製造するためには、鉄属金属成分と特定希土類酸化物とから電極支持体２ａを形成することが好ましい。所要ガス透過性を備えるために開気孔率が３０％以上、特に３５乃至５０％の範囲にあるのが好適であり、そしてまたその導電率は３００Ｓ／ｃｍ以上、特に４４０Ｃ／ｃｍ以上であるのが好ましい。
【００３９】
特に電極支持体２ａは、Ｙ、Ｌｕ、Ｙｂ、Ｔｍ、Ｅｒ、Ｈｏ、Ｄｙ、Ｇｄ、Ｓｍ及びＰｒから選ばれた１種以上からなる希土類元素酸化物と、Ｎｉ及び／又はＮｉＯとを主成分とすることが望ましい。このような組成とすることにより、固体電解質の熱膨張係数に近づけることができる。
【００４０】
燃料側電極２ｂは多孔質の導電性セラミック、例えば希土類元素が固溶しているＺｒＯ２（安定化ジルコニアを称されている）とＮｉ及び／又はＮｉＯとから形成することができる。
【００４１】
固体電解質２ｃは、電極間の電子の橋渡しをする電解質としての機能を有していると同時に、燃料ガスと酸素含有ガスとのリークを防止するためにガス遮断性を有するものであることが必要であり、通常、３〜１５モル％の希土類元素が固溶したＺｒＯ２から形成されている。
【００４２】
酸素側電極２ｄは所謂ＡＢＯ３型のペロブスカイト型酸化物からなる導電セラミックから形成することができる。酸素側電極２ｄはガス透過性を有していることが必要であり、開気孔率が２０％以上、特に３０内５０％の範囲にあることが好ましい。
【００４３】
インターコネクタ２ｅは導電性セラミックから形成することができるが、水素ガスでよい燃料ガス及び空気でよい酸素含有ガスと接触するため、耐還元性及び耐酸化性を有することが必要であり、このためにランタンクロマイト系のペロブスカイト型酸化物（ＬａＣｒＯ３系酸化物）が好適に使用される。インターコネクト２ｅは電極支持体２ａに形成された燃料ガス通過孔８を通る燃料ガス及び電極支持体２ａの外側を流動する酸素含有ガスのリークを防止するために緻密質でなければならず、９３％以上、特に９５％以上の相対密度を有していることが望まれる。
【００４４】
集電部材９は、弾性を有する金属又は合金若しくは導電性セラミックから形成された適宜の形状の部材、或いは金属繊維又は合金繊維から成るフェルトに、所要表面処理を加えた部材から構成することができる。
【００４５】
そして、複数の燃料電池セル２の下端部は、図１、３に示すように燃料ガスタンク１１に固定されている。即ち、燃料ガスタンク１１の天板が、燃料電池セル２の下端部を保持固定するセル支持板１０とされ、このセル支持板１０に燃料電池セル２の下端部が支持固定されている。このセル支持板１０は、セル側板１０ａとタンク側板１０ｂとから構成され、セル側板１０ａには貫通孔が形成され、貫通孔に該当するタンク側板１０ｂには、燃料ガスタンク１１から燃料電池セル２に燃料ガスを供給するための貫通孔１５が形成されている。セル側板１０ａの貫通孔とタンク側板１０ｂにより保持固定用凹部１３が形成されている。
【００４６】
タンク側板１０ｂの貫通孔１５の断面積の総和は、燃料電池セル２の燃料ガス通過孔８の断面積の総和よりも小さくされている。これにより、燃料ガスタンク１１から燃料電池セル２への供給可能量は、燃料電池セル２から排出可能量よりも少なくされている。即ち、燃料電池セル２に供給され燃料ガス量は、タンク側板１０ｂの貫通孔１５により、燃料電池セル２の燃料ガス通過孔８から、各燃料ガス通過孔８に多少の断面積の違いがあったとしても、充分に余裕を持って排出しうる量とされている。
【００４７】
この燃料ガスタンク１１には、燃料電池セル２内部に燃料ガスを供給するための燃料ガス供給管１７が接続され、この燃料ガス供給管１７は改質器６に接続され、この改質器６には、被改質ガスを供給するための被改質ガス供給管１９が接続されており、外部から被改質ガス供給管１９を介して被改質ガスが改質器６に供給され、この改質器６で改質され、燃料ガスが燃料ガス供給管１７を介して燃料ガスタンク１１に供給される。
【００４８】
即ち、図３に示すように、燃料ガスタンク１１の天板を構成するタンク側板１０ｂには、燃料電池セル２の電極支持体２ａに形成されたガス通過孔８と連通する複数の貫通孔１５が形成されており、セル側板１０ａには、燃料電池セル２の下端部が収容される貫通孔が形成されている。
【００４９】
燃料電池セル２の保持固定用凹部１３に挿入される電極支持体２ａの端面中央部には、図３（ｃ）に示すように、幅方向に所定間隔を置いて一列に配列したガス通過孔８が開口する凹部２１が形成されており、燃料電池セル２端面をタンク側板１０ｂ、即ち保持固定用凹部１３の底面に当接することにより、凹部２１とタンク側板１０ｂとの間にガス収容空間２３が形成されている。
【００５０】
セル側板１０ａは、ガラス等のシール剤を介して燃料ガスタンク１０の天板として機能するタンク側板１０ｂにねじ止めされ、セル側板１０ａの貫通孔の内面と燃料電池セル２外面との間にもガラス等のシール剤が介在され、接合されている。これにより、簡単にかつ確実にガスシールすることができる。
【００５１】
燃料電池セル２の一端部は、酸素側電極２ｄの非形成領域とされており、固体電解質２ｃがガラス等のシール剤にてセル側板１０ａの貫通孔内に固定され、これにより、緻密質の固体電解質２ｃを支持板１０に固定するため、ガスタンク１１内のガスの燃料電池セル２からの漏出を確実に防止できる。
【００５２】
また、図１に示したように、燃焼領域４を挿通する酸素含有ガス供給管５は、その先端部が発電領域の下部であってセルスタック３間に位置している。発電で用いられなかった余剰の酸素含有ガスは、燃焼領域４内に自然流動するように構成されている。
【００５３】
熱交換部７は、燃料電池セル２上方で燃焼された排ガスが排出する排ガス通路７ａと、燃焼領域４を介してセルスタック３に対向して設けられた酸素含有ガス収容室７ｂとから構成されている。
【００５４】
排ガス通路７ａは、燃料電池セル２上方から外部に向けて排出するように構成されており、酸素含有ガス収容室７ｂには外部から空気が導入されるようになっており、また酸素含有ガス供給管５が連通している。排ガス通路７ａは酸素含有ガス収容室７ｂに沿って形成されており、この部分で熱交換される。
【００５５】
以上のように構成された燃料電池では、外部からの酸素含有ガス（例えば空気）を熱交換部６の酸素含有ガス収容室７ｂに導入し、酸素含有ガス供給管５を介して発電室のセルスタック３間に噴出させ、燃料電池セル２間に供給するとともに、被改質ガスを被改質ガス供給管１９を介して改質器６内に供給し、この改質器６にて改質して、燃料ガス（例えば水素）を燃料ガス供給管１７、燃料ガスタンク１１を介して燃料電池セル２の燃料ガス通過孔８内に供給し、発電領域におけるセル２において発電させる。
【００５６】
発電に用いられなかった余剰の燃料ガスは燃料ガス通過孔８の上端から燃焼領域４内に噴出し、発電に用いれらなかった余剰の酸素含有ガスは、燃焼領域４内に噴出し、余剰の燃料ガスと余剰の酸素含有ガスを反応させて燃焼させ、燃焼ガスを発生させ、この燃焼ガスが燃焼ガス導入口を介して熱交換部７の排ガス通路７ａに導出され、熱交換器７の上端から排出される。
【００５７】
そして、本発明の燃料電池では、燃料電池セル２の一端部をセル支持板１０に保持固定し、このセル支持板１０をガスタンク１１に設けたため、燃料電池セル２は収納容器１に固定されるのではなく、収納容器１内に収容されたガスタンク１１に保持固定されるため、例えば、１本の燃料電池セル２が破損した場合、その燃料電池セル２が保持固定されたガスタンク１１を収納容器１から取り出し、他の良品と取り替えることができ、メンテナンスが容易となる。
【００５８】
また、ガスタンク１１内のガスが、セル支持板１０に設けられた貫通孔１５を介して、電極支持体２ａを燃料電池セル２の一端部から他端部に通過するため、従来のように配管等を用いることなく、ガスタンク１１から燃料電池セル２にガスを供給することができる。
【００５９】
また、本発明の燃料電池では、燃料ガスタンク１１内のガスは、燃料ガスタンク１１の天板として機能するタンク側板１０ｂの貫通孔１５を介して電極支持体２ａのガス通過孔８に流入するため、均一なガス量を容易に燃料電池セル２のガス通過孔８に確実に供給できる。
【００６０】
また、本発明の燃料電池では、ガスタンク１１内のガスは、タンク側板１０ｂの貫通孔１５を介してガス収容空間２３に一旦収容され、このガス収容空間２３から電極支持体２ａのガス通過孔８に流入するため、ガスタンク１１の貫通孔１５に燃料電池セル２のガス通過孔８を位置合わせすることなく、ガスを燃料電池セル２のガス通過孔８に確実に供給できる。
【００６１】
さらに、燃料ガスタンク１１のガスがガス収容空間２３に一旦収容され、このガス収容空間２３から電極支持体２ａのガス通過孔８に流入するため、燃料ガスタンク１１の圧力よりもガス収容空間２３の圧力が小さくなり、これにより、燃料電池セル２の端面を押し出すような力を小さくでき、燃料電池セル２とセル支持板１０とのガス封止信頼性を向上できるとともに、燃料ガスタンク１１のタンク側板１０ｂの貫通孔１５の断面積の総和を、電極支持体２ａのガス通過孔８の断面積の総和より小さい径の貫通孔１５を複数形成することで所定量の燃料ガス供給に対応したので、燃料ガスタンク１１の内圧を十分に高めることができ、複数の燃料電池セル２へのガス供給を均一にかつ十分に行うことができる。
【００６２】
また、発電に寄与しなかった余剰の燃料ガスと酸素含有ガスが燃焼領域４内に導入され、この燃焼領域４中で反応して燃焼し、この燃焼ガス及び外部の酸素含有ガスを熱交換部７に導入し、この熱交換器７で燃焼ガスと酸素含有ガスとの間で熱交換、及び燃焼による酸素含有ガス収容室７ｂ内の酸素含有ガスの加熱により、酸素含有ガスを予熱することができるため、燃料電池セル２を加熱して実質的に発電するまでの起動時間を大幅に短縮できる。
【００６３】
さらに、燃料電池セル２の上方に改質器６を設けたことにより、燃焼ガスにより改質器６を直接加熱でき、改質に必要な熱を十分に供給でき、改質性能を向上できる。
【００６４】
また、燃料電池セル２が、電極支持体２ａ上に、燃料側電極２ｂ、固体電解質２ｃ、酸素側電極２ｄを設け、また電極支持体２ａ上にインターコネクタ２ｅを設けて構成し、燃料側電極２ｂを支持体としていないので、導電性を有する電極支持体２ａ、燃料側電極２ｂとして最適な特性を有するような組成等にそれぞれ制御することができ、最適な支持体２ａ、燃料側電極２ｂとすることができる。
【００６５】
即ち、燃料側電極自体を支持体とする場合には、電極としての特性と支持体としての特性を兼ね備える必要があり、電極に必要な組成、例えばＮｉ＋ＹＳＺで燃料電池セルの中で最も占める体積が大きい支持体を構成すると、例えばＹＳＺからなる固体電解質との熱膨張係数差が大きいため、作製時や運転時において固体電解質の剥離やクラックが発生する虞があったが、本発明では、燃料側電極２ｂとは別個に電極支持体２ａを有するため、セル中で最も体積の大きい電極支持体２ａを、支持体として要求される特性に組成等を調整、例えば、Ｎｉ＋Ｙ２Ｏ３から構成することにより、導電性を有するとともに、熱膨張係数を固体電解質に近づけることができ、固体電解質の剥離等を防止できる。
【００６６】
尚、本発明は上記形態に限定されるものではなく、発明の要旨を変更しない範囲で種々の変更が可能である。例えば、上記形態では、図２に示したような楕円柱状で複数の燃料ガス通過孔８を有する燃料電池セル２を用いてセルスタック３を構成した例について説明したが、燃料電池セルは円筒状で、燃料ガス通過孔が一つであっても良く、燃料電池セルの形状は特に限定されるものではない。
【００６７】
また、図３では、燃料電池セル２の端面に凹部２１を形成することによりガス収容空間２３を形成したが、図４に示すように、セル支持板１０の保持固定用凹部１３内に環状のスペーサ２５を配置し、このスペーサ２５に燃料電池セル２端を当接することにより、環状のスペーサ２５内部にガス収容空間２７を形成しても良い。この場合には、ガス収容空間２７を簡単に形成できる。
【００６８】
さらに、図５に示すように、セル支持板１０の保持固定用凹部１３内に、内方に突出するストッパ２９を形成し、このストッパ２９に燃料電池セル２端を当接することにより、ガス収容空間３１を形成しても良い。
【００６９】
また、上記形態では、燃料ガスタンク１１の天板を構成するタンク側板１０ｂと、このタンク側板１０ｂ上に固定されたセル側板１０ａとからセル支持板１０を構成したが、本発明では、図６に示すように、燃料ガスタンク１１の天板そのものをセル支持板３５としても良い。
【００７０】
即ち、燃料ガスタンク１１の天板が支持板３５とされており、このセル支持板３５に保持固定用凹部３７を形成し、この保持固定用凹部３７の底面に貫通孔３９を形成し、保持固定用凹部３７内に燃料電池セル２の一端部を挿入し固定しても良い。この場合には、部材数を削減できる。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】本発明の燃料電池を示す説明図である。
【図２】本発明の燃料電池のセルスタックを示す横断面図である。
【図３】燃料電池セルと燃料ガスタンクとの接続を示すもので、（ａ）は断面図、（ｂ）は分解斜視図、（ｃ）は燃料電池セルの端面に形成された凹部を示す斜視図である。
【図４】燃料電池セルと燃料ガスタンクとの接続の他の例を示す断面図である。
【図５】燃料電池セルと燃料ガスタンクとの接続のさらに他の例を示す断面図である。
【図６】燃料ガスタンクの天板を支持板とした場合において、燃料電池セルと燃料ガスタンクとの接続を示す断面図である。
【符号の説明】
【００７２】
２ａ・・・電極支持体
２ｂ・・・燃料側電極（内側電極）
２ｃ・・・固体電解質
２ｄ・・・酸素側電極（外側電極）
２・・・燃料電池セル
８・・・ガス通過孔
１０・・・支持板
１１・・・ガスタンク
１３、３７・・・保持固定用凹部
１５、３９・・・支持板の貫通孔
２１・・・電極支持体の凹部
２３、２７、３１・・・ガス収容空間
２５・・・スペーサ
２９・・・ストッパ
【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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