(57)【要約】      （修正有）【課題】扁平な燃料電池セルを用いた場合でも、燃料電池セルの外側電極に良好にガスを供給することが可能で、発電能力に優れた燃料電池を提供する。【解決手段】少なくとも内側電極１１の内側に形成されたガス通路１６と、外側に形成された固体電解質１２と、外側電極１３と、前記内側電極１１に接続され、燃料電池セル１の外側に露出したインタコネクタ１４とを具備してなる複数の扁平状の燃料電池セル１間にガスが流通可能な３次元構造集電部材２０を配置し、対向する前記燃料電池セル１同士を１〜８ｍｍの間隔で電気的に接続して容器に収納したセルスタックであって、少なくとも、前記外側電極１３の一部が露出してなるとともに、一方の燃料電池セル１のインタコネクタ１４と、前記集電部材２０により接続された他方の燃料電池セル１の外側電極１３との間に形成される接続空間のうち、前記集電部材２０が占める割合が２〜４０体積％である。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも内側電極と、該内側電極の内側に形成されたガス通路と、内側電極の外側に形成された固体電解質と、該固体電解質の外側に形成された外側電極と、内側電極に接続され、燃料電池セルの外側に露出したインターコネクタとを具備してなる複数の扁平状の燃料電池セルを１〜８ｍｍの間隔をおいて収納容器内に配列して収納し、前記複数の燃料電池セル間にガスが流通可能な板状集電体の３次元構造体により形成された集電体を配置し、対向する前記燃料電池セル同士を電気的に接続してなるセルスタックを収納してなる燃料電池であって、少なくとも、前記外側電極の一部が露出してなるとともに、一方の燃料電池セルのインターコネクタと、前記集電体により接続された他方の燃料電池セルの外側電極との間に形成される接続空間のうち、前記集電体が占める割合が２〜４０体積％であることを特徴とする燃料電池。
【請求項２】
板状集電体の厚みが０．２〜２．０ｍｍである請求項１記載の燃料電池。
【請求項３】
燃料電池セル同士の間隔が１．０〜５．０ｍｍである請求項１又は２に記載の燃料電池。
【請求項４】
集電体が、基部に複数の集電片が形成された櫛歯形状であ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】
集電体が、波板形状の板状集電体であ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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池に関するもので、特に、電気的に連結された複数の燃料電池セルの集電特性が良好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、燃料電池セルのスタックを収納容器内に収容した燃料電池が種々提案されている。
【０００３】
図５は、従来の固体電解質型燃料電池の燃料電池セル３１を示すもので、燃料電池セル３１は、内部に燃料ガス通路３２を有する円筒状の導電性支持管３４の外周面に、サーメットからなる燃料極３６、固体電解質３８、導電性セラミックスからなる酸素極４０を順次設けて構成されており、燃料極３６、固体電解質３８及び酸素極４０によって覆われていない導電性支持管３４の表面には、インターコネクタ４２が設けられている。
【０００４】
インターコネクタ４２は、燃料ガス及び空気等の酸素含有ガスで変質しにくい導電性セラミックスにより形成されているが、この導電性セラミックスは、導電性支持管３４の内部を流れる燃料ガスと酸素極４の外側を流れる酸素含有ガスとを確実に遮断するために、緻密なものでなければならない。
【０００５】
燃料電池は、上記の構造を有するセルを複数集めて、収納容器内に収容して構成され、燃料極３６の内部に燃料ガス（水素）を流し、酸素極４０に空気（酸素）を流して６００〜１０００℃で発電される。
【０００６】
上述した燃料電池を構成する燃料電池セルにおいては、一般に、燃料極３６が、Ｎｉと、Ｙ２Ｏ３を含有するＺｒＯ２（ＹＳＺ）とから形成され、固体電解質３８がＹ２Ｏ３を含有するＺｒＯ２（ＹＳＺ）から形成され、酸素極４０はランタンマンガネート系のペロブスカイト型複合酸化物から構成されている。
【０００７】
前記燃料電池セルは直線状にある一定の間隔をもって配置され、スタックを形成している。また、前記燃料電池セル間には集電体が挿入されている（特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００３−３１７７５１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
従来、金属繊維をフェルト状に形成して集電体として用いられてきたが、金属繊維を用いているために集電体の断面積が小さくなっており、電気的な抵抗が大きくなっている。
【０００９】
そして、このようなフェルト状集電体を用いた燃料電池では、集電ロスにより発電能力が燃料電池セルあたりの発電能力に対して、大きく下回るという問題があった。
【００１０】
また、フェルト状の集電体は、ガスの流通性に劣るため、フェルト状集電体と接続される外側電極にガスを供給することが困難であるという問題もあった。
【００１１】
ガスの供給に関して、詳細に説明すると、燃料電池セルを直線状にある一定の間隔をもって配置し、セルスタックを形成しているのであるが、この間隔が小さいと燃料電池セル間の外側電極に、ガスが十分に行き届かず、出力特性が劣化する。
【００１２】
逆に、この間隔が大きすぎると、燃料電池として熱自立することが困難となるという問題もある。また、間隔が大きすぎると集電体の電気経路が長くなり抵抗が増加するという問題もある。
【００１３】
本発明は、燃料電池セル間の外側電極に対して十分なガスの供給を確保するとともに、集電ロスを低減して、高出力の発電が可能とな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】
【００１４】
本発明の燃料電池は、少なくとも内側電極と、該内側電極の内側に形成されたガス通路と、内側電極の外側に形成された固体電解質と、該固体電解質の外側に形成された外側電極と、内側電極に接続され、燃料電池セルの外側に露出したインターコネクタとを具備してなる複数の扁平状の燃料電池セルを１〜８ｍｍの間隔をおいて収納容器内に配列して収納し、前記複数の燃料電池セル間にガスが流通可能な板状集電体の３次元構造体により形成された集電体を配置し、対向する前記燃料電池セル同士を電気的に接続してなるセルスタックを収納してなる燃料電池であって、少なくとも、前記外側電極の一部が露出してなるとともに、一方の燃料電池セルのインターコネクタと、前記集電体により接続された他方の燃料電池セルの外側電極との間に形成される接続空間のうち、前記集電体が占める割合が２〜４０体積％であることを特徴とする。
【００１５】
また、本発明の燃料電池は、板状集電体の厚みを０．２〜２．０ｍｍとすることが望ましい。
【００１６】
また、本発明の燃料電池は、燃料電池セル同士の間隔を１．０〜５．０ｍｍとすることが望ましい。
【００１７】
また、本発明の燃料電池は、集電体が、基部に複数の集電片が形成された櫛歯形状であることが望ましい。
【００１８】
また、本発明の燃料電池は、集電体が、波板形状の板状集電体であることが望ましい。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の燃料電池では、扁平状の燃料電池セル間を、従来用いられていたフェルト状の集電体に換えて、板状集電体を集電体として用いることで、集電体の低抵抗化を達成することができる。また、燃料電池セル間へのガスの流通性を向上させ、発電効率を向上させることができる。また、燃料電池セル間において、一方の燃料電池セルのインターコネクタと、他方の燃料電池セルの外側電極に囲まれて形成される空間のうち、集電体の占める割合を２〜４０体積％とすることで、集電体の低抵抗化による集電ロスの低減と、外側電極へのガスの供給とを両立させることができ、発電性能に優れた燃料電池を提供することができる。
【００２０】
特に、板状集電体の厚みを０．２ｍｍ以上とすることで、集電体の電気的抵抗を小さくすることができるとともに、集電体が曝される環境による集電体の劣化を抑制することができる。また、板状集電体の厚みを２ｍｍ以下とした場合には、集電体に弾性を付与することができるため、燃料電池セル間の接続を長期にわたって維持することができる。
【００２１】
また、燃料電池セル同士の間隔を１ｍｍ以上とすることで、セル間を流れる空気が充分となり、安定した発電が可能となる。また、燃料電池セル同士の間隔を５ｍｍ以下とすると集電体を流れる電流の抵抗が小さく安定した発電が可能となる。また、燃料電池セル同士の間隔が５ｍｍ以下であると、発電中に発生する熱が外部に逃げず発電に再利用でき、熱自立が可能となる。
【００２２】
また、集電体として、基部に複数の集電片が形成された櫛歯形状のものを用いる場合には、燃料電池セル間に集電体とガスの流路とをバランスよく、容易に形成することができる。また、集電片を互い違いに異なる方向に折り曲げた場合には、さらに加えて集電体に弾性を付与することができるため、容易に燃料電池セル同士を長期にわたって良好に接続することができる。
【００２３】
また、波板形状の板状集電体とした場合には、容易に集電体を形成することができるとともに、燃料電池セル間の間隔や、燃料電池セル間に占める集電体の体積などを容易に、自在に変化させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
図１に示すように、全体として１で示す燃料電池セルは、断面が円筒平板状で、全体的に見て楕円柱状の支持基板１０を備えている。支持基板１０の内部には、適当な間隔で複数の燃料ガス通路１６が形成されており、燃料電池セル１は、この支持基板１０上に各種の部材が設けられた構造を有している。
【００２５】
支持基板１０は、図１に示されている形状から理解されるように、平坦部と平坦部の両端の弧状部とからなっている。平坦部の両面は互いにほぼ平行に形成されており、平坦部の一方の面と両側の弧状部を覆うように燃料極層１１が設けられており、さらに、この燃料極層１１を覆うように、緻密質な固体電解質層１２が積層されており、この固体電解質層１２の上には、燃料極層１１と対面するように、平坦部の一方の表面から両側の弧状部にかけて酸素極１３が積層されている。また、燃料極層１１及び固体電極層１２が積層されていない平坦部の他方の表面には、必要により接合層１５を介してインターコネクタ１４が形成されている。図１から明らかな通り、燃料極層１１及び固体電解質層１２は、インターコネクタ１４の両サイドにまで延びており、支持基板１０の表面が外部に露出しないように構成されている。
【００２６】
上記のような構造の燃料電池セルでは、燃料極層１１の酸素極１３と対面している部分が燃料極として作動して発電する。即ち、酸素極１３の外側に空気等の酸素含有ガスを流し、且つ支持基板１０内のガス通路１６に燃料ガス（水素）を流し、所定の作動温度まで加熱することにより、酸素極１３で下記式（１）の電極反応を生じ、また燃料極層１１の燃料極となる部分では例えば下記式（２）の電極反応を生じることによって発電する。
【００２７】
酸素極：  １／２Ｏ２＋２ｅ−  →  Ｏ２−  （固体電解質）  …（１）
燃料極：  Ｏ２−  （固体電解質）＋  Ｈ２  →  Ｈ２Ｏ＋２ｅ−  …（２）
かかる発電によって生成した電流は、支持基板１０に取り付けられているインターコネクタ１４を介して集電される。
【００２８】
上記のような構造を有する本発明の燃料電池セルにおいて、支持基板１０は、燃料ガスを燃料極まで透過させるためにガス透過性であること、及びインターコネクタを介しての集電を行うために導電性であることが要求されるが、このような要求を満たすと同時に、同時焼成により生じる不都合を回避するために、鉄属金属成分と特定の希土類酸化物とから支持基板１０を構成する。
【００２９】
鉄族金属成分は、支持基板１０に導電性を付与するためのものであり、鉄族金属単体であってもよいし、また鉄族金属酸化物、鉄族金属の合金もしくは合金酸化物であってもよい。鉄族金属には、鉄、ニッケル及びコバルトがあり、本発明では、何れをも使用することができるが、安価であること及び燃料ガス中で安定であることからＮｉ及び／またはＮｉＯを鉄族成分として含有していることが好ましい。
【００３０】
また希土類酸化物成分は、支持基板１０の熱膨張係数を、固体電解質層１２を形成している安定化ジルコニアと近似させるために使用されるものであり、高い導電率を維持し且つ固体電解質層１２等への拡散を防止するために、希土類元素を含む酸化物Ｙ２Ｏ３、Ｙｂ２Ｏ３が、上記鉄族成分と組合せで使用される。
【００３１】
本発明においては、特に支持基板１０の熱膨張係数を安定化ジルコニアと近似させるという点で、上述した鉄族成分は、支持基板１０中に３５〜６５体積％の量で含まれ、希土類酸化物は、支持基板１０中に３５〜６５体積％の量で含まれていることが好適である
上記のような鉄族金属成分と希土類酸化物とから構成される支持基板１０は、燃料ガス透過性を有していることが必要であるため、通常、開気孔率が３０％以上、特に３５乃至５０％の範囲にあることが好適である。また、支持基板１０の導電率は、３００Ｓ／ｃｍ以上、特に４４０Ｓ／ｃｍ以上であることが好ましい。
【００３２】
また、支持基板１０の平坦部の長さは、通常、１５〜３５ｍｍ、弧状部の長さ（弧の長さ）は、３〜８ｍｍ程度であり、支持基板１０の厚みは（平坦部の両面の間隔）は２．５〜５ｍｍ程度であることが望ましい。
【００３３】
本発明において、燃料極層１１は、前述した式（２）の電極反応を生じせしめるものであり、それ自体公知の多孔質の導電性セラミックスから形成される。例えば、希土類元素が固溶しているＺｒＯ２と、Ｎｉ及び／またはＮｉＯとから形成される。この希土類元素が固溶しているＺｒＯ２（安定化ジルコニア）としては、以下に述べる固体電解質層１２の形成に使用されているものと同様のものを用いるのがよい。
【００３４】
また、図１の例では、この燃料極層１１は、インターコネクタ１４の両サイドにまで延びているが、酸素極１３に対面する位置に存在して燃料極が形成されていればよいため、例えば酸素極１３が設けられている側の平坦部にのみ燃料極層１１が形成されていてもよい。
【００３５】
この燃料極層１１上に設けられている固体電解質層１２は、一般に３〜１５モル％の希土類元素が固溶したＺｒＯ２（通常、安定化ジルコニア）と呼ばれる緻密質なセラミックスから形成されている。希土類元素としては、Ｓｃ、Ｙ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｌｕを例示することができるが、安価であるという点からＹ、Ｙｂが望ましい。
【００３６】
酸素極１３は、所謂ＡＢＯ３型のペロブスカイト型酸化物からなる導電性セラミックスから形成される。かかるペロブスカイト型酸化物としては、遷移金属ペロブスカイト型酸化物、特にＡサイトにＬａを有するＬａＭｎＯ３系酸化物、ＬａＦｅＯ３系酸化物、ＬａＣｏＯ３系酸化物の少なくとも１種が好適であり、６００〜１０００℃程度の作動温度での電気伝導性が高いという点からＬａＦｅＯ３系酸化物が特に好適である。尚、上記ペロブスカイト型酸化物においては、ＡサイトにＬａと共にＳｒなどが存在していてもよいし、さらにＢサイトには、ＦｅとともにＣｏやＭｎが存在していてもよい。
【００３７】
支持基板１０上に設けられているインターコネクタ１４は、一般に、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）が使用される。また、支持基板１０の内部を通る燃料ガス及び支持基板１０の外部を通る酸素含有ガスのリークを防止するため、かかる導電性セラミックスは緻密質でなければならず、例えば９３％以上、特に９５％以上の相対密度を有していることが好適である。
【００３８】
インターコネクタ１４の外面（上面）には、Ｐ型半導体１７を設けることが好ましい。インターコネクタ１４には、導電性の集電体２０が接続されるが、集電体２０を直接インターコネクタ１４に直接接続すると、非オーム接触により、電位降下が大きくなってしまい、集電性能が低下してしまう。このようなＰ型半導体１７としては、遷移金属ペロブスカイト型酸化物を例示することができる。
【００３９】
以上のような構造を有する燃料電池セルは、以下のようにして製造される。
【００４０】
先ず、Ｎｉ等の鉄族金属或いはその酸化物粉末と、Ｙ２Ｏ３などの希土類酸化物の粉末と、有機バインダーと、溶媒とを混合してスラリーを調製し、このスラリーを用いての押出成形により、支持基板成形体を作製し、これを乾燥する。
【００４１】
次に、燃料極層形成用材料（Ｎｉ或いはＮｉＯ粉末と安定化ジルコニア粉末）、有機バインダー及び溶媒を混合してスラリーを調製し、このスラリーを用いて燃料極層用のシートを作製する。また、燃料極層用のシートを作製する代りに、燃料極形成用材料を溶媒中に分散したペーストを、上記で形成された支持基板成形体の所定位置に塗布し乾燥して、燃料極層用のコーティング層を形成してもよい。
【００４２】
さらに、安定化ジルコニア粉末と、有機バインダーと、溶媒とを混合してスラリーを調製し、このスラリーを用いて固体電解質層用シートを作製する。
【００４３】
上記のようにして形成された支持基板成形体、燃料極用シート及び固体電解質層用シートを、例えば図１に示すような層構造となるように積層し、乾燥する。この場合、支持基板成形体の表面に燃料極層用のコーティング層が形成されている場合には、固体電解質層用シートのみを支持基板成形体に積層し、乾燥すればよい。
【００４４】
この後、インターコネクタ用材料（例えば、ＬａＣｒＯ３系酸化物粉末）、有機バインダー及び溶媒を混合してスラリーを調製し、インターコネクタ用シートを作製する。
【００４５】
このインターコネクタ用シートを、上記で得られた積層体の所定位置にさらに積層し、焼成用積層体を作製する。
【００４６】
次いで、上記の焼成用積層体を脱バインダー処理し、酸素含有雰囲気中、１３００〜１６００℃で同時焼成し、得られた焼結体の所定の位置に、酸素極形成用材料（例えば、ＬａＦｅＯ３系酸化物粉末）と溶媒を含有するペースト、及び必要により、Ｐ型半導体形成用材料（例えば、ＬａＦｅＯ３系酸化物粉末）と溶媒を含むペーストを、ディッピング等により塗布し、１０００〜１３００℃で焼き付けた。
【００４７】
尚、支持基板１０や燃料極層１１の形成にＮｉ単体を用いた場合には、酸素含有雰囲気での焼成により、Ｎｉが酸化されてＮｉＯとなっているが、必要により、還元処理することにより、Ｎｉに戻すことができる。また、発電中に還元雰囲気に曝されるため、この時にもＮｉに還元されることになる。
【００４８】
上記燃料電池セルを図２に示すように直列に配置してスタック構造にすることにより高電圧を得ることができる。燃料電池は耐熱金属もしくはセラミックからなるマニホールド（図示せず）に設置されている。また、燃料電池セルは封止および固定のためにガラスやセメントからなる固定材（図示せず）によりマニホールドに接続されている。燃料電池セルとセルの間には集電を目的とする集電体２０が設置されている。集電体２０は燃料電池セルの上記酸素極１３とＰ型半導体１７に電気的に接続されている。
【００４９】
ここで示した例によれば、この燃料電池セルの外側電極は酸素極層１３であるために、発電に必要な空気はこの燃料電池セルの外側に供給され、特に、燃料電池セル間の隙間を通過させる必要がある。
【００５０】
燃料電池セル間に配置する集電体２０として、板状集電体を用いることが集電体の電気抵抗を減少させるという観点から重要であり、ここで示した例のように、集電体２０が酸化性雰囲気に曝される場合には、特に、集電体２０として表面積が小さくなる板状集電体を用いることが重要である。
【００５１】
また、この燃料電池セル間の間隔は外側電極にガスを良好に流通させるという観点から、１ｍｍ以上とすることが望ましく、２ｍｍ以上とすることがさらに望ましい。
【００５２】
また、燃料電池を小型化し、発電効率を向上させるという観点からは、５ｍｍ以下とすることが望ましく、さらに、４ｍｍ以下とすることでコンパクトで発電効率が高く、熱自立性に優れた燃料電池を提供することができる。
【００５３】
また、燃料電池セル間の空間のうち、集電体が占める割合を２体積％以上とすることで、集電体２０の電気的抵抗を小さくし、集電ロスを小さくすることができる。また、集電体２０が占める割合を、５体積％以上、特に、１０体積％以上とした場合には、さらに集電ロスを低減でき、燃料電池の発電能力を向上させることができる。
【００５４】
また、集電体２０が占める割合を４０体積％以下とすることで、外側電極へのガスの供給流路を確保することができ、燃料電池セルの発電を阻害することがない。特に、集電体２０が占める割合を３０体積％以下とした場合には、集電ロスの低減とガスの供給の維持を同時に高いレベルで達成することができる。
【００５５】
集電体２０として用いられる板状集電体は、外側電極へのガスの供給を妨げない範囲で種々の形態とすることができ、例えば、図３に示すような櫛歯状の集電体や、図４に示すような主面に凹凸を有する板状の集電体が好適に用いられる。
【００５６】
そして、このような集電体２０と外側電極とは、所定の間隔をおいて接続部とガス流通部とが交互に形成されるように接続されることが望ましい。
【００５７】
また、特に燃料電池セルスタックの構造により、ガスの供給に難がある部分においては他の部分よりも、集電体２０の占める割合を小さくして、ガスの流通量が多くなるように、燃料電池セルと集電体２０とを接続することが望ましい。
【００５８】
このような集電体としては、Ｆｅ、Ｃｒなどを含有する耐熱性金属が好適に用いられる。
【００５９】
なお、本発明の燃料電池は上記した例のみならず、多種の形態の板状集電体を用いてもよいことは言うまでもない。
【実施例】
【００６０】
平均粒径０．５μｍのＮｉＯ粉末或いはＮｉ粉末と、Ｙ２Ｏ３粉末（平均粒径は０．８〜１．０μｍ）を、焼成後における体積比率が、焼成後にＮｉＯは、Ｎｉ換算で６５体積％となり、Ｙ２Ｏ３は３５体積％となるように混合した。
【００６１】
上記の混合粉末に、増孔剤、有機バインダー（ポリビニルアルコール）と、水（溶媒）とを混合して形成した支持基板用スラリーを直方体状に押出成形し、扁平状の支持基板用成形体を作製し、これを乾燥した。得られた成形体を脱バインダー処理し、大気中にて１０００℃で仮焼した。
【００６２】
次に、８モル％Ｙ２Ｏ３を含有するＺｒＯ２（ＹＳＺ）粉末と、ＮｉＯ粉末と、有機バインダー（アクリル樹脂）と、溶媒（トルエン）とを混合したスラリーを用いて燃料極層形成用シートを作製し、また、上記ＹＳＺ粉末と、有機バインダー（アクリル樹脂）と、トルエンからなる溶媒とを混合したスラリーを用いて、固体電解質層用シートを作製し、これらのシートを積層した。
【００６３】
この積層シートを、上記支持基板用成形体に、その両端間が所定間隔をおいて離間するように（図１参照）巻き付け、乾燥した。
【００６４】
一方、平均粒径２μｍのＬａＣｒＯ３系酸化物粉末と、有機バインダー（アクリル樹脂）と、溶媒（トルエン）とを混合したスラリーを用いて、インターコネクタ用シートを作製し、このシートを、上記積層シートにおける支持基板用成形体の露出部分に積層し、支持基板用成形体、燃料極層用シート、固体電解質層用シートからなる焼結用積層シートを作製した。
【００６５】
次に、この焼結用積層シートを脱バインダー処理し、大気中にて１５００℃で同時焼成した。
【００６６】
得られた焼結体を、平均粒径２μｍのＬａ０．６Ｓｒ０．４Ｃｏ０．２Ｆｅ０．８Ｏ３粉末と、溶媒（ノルマルパラフィン）をからなるペースト中に浸漬し、焼結体に形成されている固体電解質層の表面に酸素極用コーティング層を設け、同時に、上記ペーストを焼結体に形成されているインターコネクタの外面に塗布し、Ｐ型半導体用コーティング層を設け、さらに、１１５０℃で焼き付け、図１に示すような燃料電池セルを作製した。
【００６７】
上記方法で焼結後、電極面積が９５．０×２４．５ｍｍ、セル自体の長さが１３０ｍｍ、幅が２５ｍｍ、厚みが３．２ｍｍの燃料電池セルを作製した。またセル内部に燃料が流れるように、押し出し成形時に作製された６個の穴は焼結後、直径１．６ｍｍになった。
【００６８】
そして、これらの燃料電池セル間に図３に示した櫛歯形状の板状集電部材の寸法を表１に示すように変化させて挟持させ、一対の燃料電池セルと集電体とからなるユニットを作製し、７５０℃で発電試験を行った。
【００６９】
そして、７５０℃で安定して発電を行った際の発電効率は、得られた出力を使用した水素のエネルギーで除して計算した。
【００７０】
なお、集電体と燃料電池セルの間にはＡｇ粉末を含有する導電ペーストを介在させて、熱処理を行い、集電体と燃料電池セルとを接合した。
【００７１】
なお、比較例として従来用いられているＮｉフェルトからなる集電部材を用いた試験も行った。
【表１】
2005190980.tif 000003
【００７２】
表１から明らかなように本発明の範囲外である集電体として従来のフェルト状集電体を用いた試料Ｎｏ．１３では、出力が１１．８Ｗであり、明らかに出力が低いことがわかる。
【００７３】
一方、集電体として櫛歯形状の板状集電部材を用い、燃料電池セル同士の間の集電体の占める体積分率が２〜４０体積％である試料Ｎｏ．２〜７、９〜１２では、従来のフェルト状集電体を用いた試料Ｎｏ．１３と比較して、３０．１Ｗ以上の出力、４１．７％以上の発電効率が得られ、格段に大きな出力と発電効率が達成された。
【００７４】
なお、集電体として櫛歯形状の板状集電部材を用いてはいるものの、燃料電池セル同士の間の集電体の占める体積分率が２％未満の試料Ｎｏ．１、並びに燃料電池セル同士の間の集電体の占める体積分率が４０体積％を越える試料Ｎｏ．８では、試料Ｎｏ．１３よりは、高い出力と発電効率を得られるものの、本発明の燃料電池と比較すると出力、発電効率ともに低くなった。
【図面の簡単な説明】
【００７５】
【図１】本発明の燃料電池に用いる燃料電池セルの一形態を示す斜視図である。
【図２】基部の一端部に複数の集電片が形成された櫛歯形状の板状集電部材を用いて、燃料電池セル同士を接続した状態を示す断面図である。
【図３】基部の一端部に複数の集電片が形成された櫛歯形状の板状集電部材を用いて、燃料電池セル同士を接続した状態を示すもので、板状集電材の側面図である。
【図４】（ａ）は、主面が波板状となる板状凹凸型の板状集電部材を示す上面図であり、（ｂ）は板状凹凸型の板状集電部材を示す断面図である。
【図５】従来の燃料電池セルの代表的な構造を示す横断面図である。
【符号の説明】
【００７６】
１：燃料電池セル
１０：電極支持基板
１１：燃料極
１２：固体電解質
１３：酸素極
１４：インターコネクタ
１７：Ｐ型半導体
２０：集電体
２０ａ：櫛歯形状集電材の集電片
２０ｂ：櫛歯形状集電材の基部
２０ｃ：板状集電材の集電片
２０ｄ：板状集電材の基部
３０：勘合体
【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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