(57)【要約】固体酸化物燃料電池積層体は、互いに隣接して配置された複数の固体の酸素燃料電池を含み、この燃料電池積層体のうち少なくとも２つの電池は、ほぼ平坦な形状を備え、この２つの電池の各々は、陽極層、電解液層、及び陰極層を有する。燃料電池積層体は、複数の電池の間に配置された少なくとも１つの相互接続部材を有する。相互接続部材は、電池の間で電気的な接続を行うことができ、第１の表面上の複数の第１の延長部、及び第２の表面上の複数の第２のくぼみを有する。第１の延長部及び第２のくぼみは、一体的に形成され、複数のオキシダント通路及び燃料通路を提供する。
2004502281.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
固体酸化物燃料電池積層体であって、互いに隣接した複数の固体酸化物燃料電池及び前記電池の間に配置された少なくとも１つの相互接続部材を有し、前記相互接続部材は、前記電池の少なくとも２つの電池の間に電気的な接続を提供することができ、前記相互接続部材の両面に互いに一体的に形成された複数の通路を提供する形状である積層体。
【請求項２】
前記電池の各々はほぼ平坦な形状である請求項１の積層体。
【請求項３】
前記相互接続部材を複数個有し、相互接続部材の各々は前記電池の間に配置されて積層体が交互に配置される電池及び相互接続部材を含むようにする請求項１の積層体。
【請求項４】
前記相互接続部材は前記対向面の各々に複数の延長部及びくぼみを有する請求項１の積層体。
【請求項５】
前記通路は、第１の通路と第２の通路とを有し、前記第１の通路は、第１の形状を有し、前記第２の通路は、前記第１の形状とは異なる第２の形状を有する請求項１の積層体。
【請求項６】
固体酸化物燃料電池積層体であって、
互いに並列の複数個の固体酸化物燃料電池及び該複数の電池の間に配置される少なくとも１つの相互接続部材を含み、
前記複数の固体酸化物燃料電池の少なくとも２つは、ほぼ平坦な形状であり、前記２つの電池の各々は、陽極層、電解液層及び陰極層を含み、
前記相互接続部材は、前記電池の間に電気的な接続を提供することができ、前記相互接続部材は、前記相互接続部材の第１の表面に複数の第１の延長部と、前記相互接続部材の第２の表面に複数の第２のくぼみを有し、前記第１の延長部及び第２のくぼみは、複数のオキシダント通路及び燃料通路を提供するために互いに一体的に形成される積層体。
【請求項７】
前記複数の電池の各々は、ほぼ平坦な形状を有する請求項５の積層体。
【請求項８】
前記相互接続部材の各々が、前記積層体が交互に配置された電池及び相互接続部材を有するように前記電池の間に配置された複数の相互接続部材を有する請求項６の積層体。
【請求項９】
隣接する電池は並列に配置され、１つの電池の陽極層が他方の電池の陰極層に対面する請求項７の積層体。
【請求項１０】
前記オキシダント及び燃料通路は、互いに一体的に形成される請求項６の積層体。
【請求項１１】
前記第１の表面は複数の第１のくぼみを有し、前記第２の表面は複数の第２の延長部を有する請求項６の積層体。
【請求項１２】
固体酸化物燃料電池積層体であって、
互いに併置した複数の固体酸化物燃料電池及び前記電池の間に配置される複数の相互接続部材を含み、
前記複数の相互接続部材は、第１の表面及び第１の表面と対向する第２の表面を有し、前記第１の表面はオキシダント通路を提供する形状であり、前記第２の表面は前記オキシダント通路と一体的に形成された燃料通路を提供するために構成され、前記燃料及びオキシダント通路は、クロスパターン、コフローパターン、前記積層体を通してカウンタフローパターンに燃料とオキシダントを流すことができる積層体。
【請求項１３】
前記相互接続部材は、単一の相互接続部材が単一の電池と交換するように前記電池の間に交互に配置される請求項１２の積層体。
【請求項１４】
前記相互接続部材の各々は、前記第１及び第２の表面を有する請求項１２の積層体。
【請求項１５】
前記オキシダント通路は前記燃料通路と異なる形状を有する請求項１２の積層体。
【請求項１６】
前記オキシダント通路は前記燃料通路と同じ形状を有する請求項１２の積層体。
【請求項１７】
前記第１及び第２表面は複数のくぼみと一体的に形成された複数の延長部を有する請求項１２の積層体。
【請求項１８】
前記延長部はピラミッド形状である請求項１７の積層体。
【請求項１９】
ほぼ平坦な複数の燃料電池を有する固体酸化物燃料電池積層体において、
コンフロー、クロスフロー、カウンタフロー、前記積層体を変えることなくラジアルフローを可能にしながら、前記電池の間に電気的な接続をするために改良された相互接続部材が、
前記相互接続部の第１の表面によって形成される複数の第１のくぼみと、
前記第１のくぼみによって形成され、前記相互接続部材を横切るオキシダント通路を形成する複数の第１の通路と、
前記相互接続部材の第２の表面によって形成され、複数の第１の表面の反対の方向に配置された複数の第２のくぼみと、
前記第２のくぼみによって形成され複数の第２の通路であって、前記第１の通路と一体的に形成され、前記オキシダント通路と一体的に形成された燃料通路を形成する複数の第２の通路と、を有する改良された相互接続部材。
【請求項２０】
前記第１と第２の通路は、波形形状を有する請求項１９の改良された相互接続部材。
【請求項２１】
前記第１の通路は、前記第２の通路に直角に及び平行に配置されている請求項１９の改良された相互接続部材。
【請求項２２】
前記第１及び第２のくぼみは、複数の列に配置される請求項１９の改良された相互接続部材。
【請求項２３】
前記第１及び第２のくぼみは、前記第２の表面の第２の延長部と前記第１の表面の第１の延長部を形成する請求項１９の改良された相互接続部材。
【請求項２４】
前記第１及び第２の延長部は、ピラミッド形状である請求項２３の改良された相互接続部材。
【請求項２５】
前記相互接続部材は単一部材の構造のものである請求項１９の改良された相互接続部材。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の背景】
本発明は、全体として、固体酸化物燃料電池、より具体的には、燃料及び酸化剤のクロスフロー、コフロー（ｃｏｆｌｏｗ）、カウンタフロー、ラジアルフローを許容する改良された固体酸化物燃料電池に関する。燃料電池は、基本的に、直流電流を発生させ得るよう触媒作用封入部分内で酸化物により燃料を電気化学的と反応させる電気化学的変換装置である。
【０００２】
燃料電池は、典型的に、酸化物に対する通路を画成するカソード材料と、燃料に対する通路を画成するアノード材料とを含む。電解質がカソード材料とアノード材料との間に挟持され且つこれらの材料を分離させる。個々の電気化学電池は、通常、比較的小さい電圧を発生させる。このため、有用なより高圧の電圧を発生させるためには、個々の電気化学電池は積層体を形成し得るよう共に直列に接続する。電池間の電気的接続は、隣接する電池のカソードとアノードとの間に電気的相互接続部を使用することで実現される。また、典型的に、この積層体内には、燃料及び酸化物を積層体内に及び積層体外に伝達する管路又はマニホルドが含まれる。
【０００３】
燃料及び酸化物燃料は、通常、ガスであり、別個の電池通路を通って連続的に進む。電極（カソード及びアノード）と電解質との間の三相境界付近にて電気化学的変換が生ずる。燃料は、酸化物と電気化学的に反応して直流電流の出力を発生させる。アノードすなわち燃料電極は、燃料側にて電気化学的反応が生ずる率を向上させる。カソードすなわち酸化物電極は酸化物側にて同様に機能する。
【０００４】
具体的には、固体酸化物燃料電池（ＳＯＦＣ）において、燃料はアノードにて酸化物イオンと反応して、電解質及び水を発生させ、この水は燃料の流れ内にて除去される。酸素はカソード面にて電子と反応して、電解質を通じてアノードまで拡散する酸化物のイオンを形成する。電子はアノードから外部回路を通って流れ、次に、カソードに達し、回路は、酸素イオンを電解質を通じて輸送することで内部的に接続される。
【０００５】
ＳＯＦＣにおいて、電解質は固体の形態をしている。典型的に、電解質は、電子が通常の作用を果たすためには外部通路を通らなければならないことを保証する電子の不導体である高密度イットリア安定化ジルコニア（ＹＳＺ）セラミックのような非金属セラミックで出来ている。従って、電解質は、燃料及び酸化物ガスを互いに隔離する一方にて、電解質の両側部に電圧を蓄積させる。アノード及びカソードは全体として、多孔質であり、アノードはニッケル／ＹＳＺセメントで出来ていることがしばしばであり、カソードは被覆したランタン亜マンガン酸塩で出来ていることがしばしばである。固体酸化物燃料電池において、酸化物として酸素又は空気が使用される一方、燃料として水素又は炭化水素が一般に使用される。
【０００６】
燃料電池積層体にて使用される電気的相互接続部に対する色々な設計が採用されている。同様に、燃料／酸化物マニホルド又は通路を形成するため異なる手段が使用されている。１つの相互接続部の設計は、米国特許第５，４６０，８９７号に示されており、この場合、相互接続アセンブリは、アノードとカソードとの間の電気的接続部を提供するのみならず、燃料／酸化物の通路に対する手段をも提供する。相互接続アセンブリは、互いに対し垂直に伸びる横断流路を画成する２つのリセス部を有するマニホルドプレートを備えている。１つの流路は、燃料が流れるために使用される一方、他方の流路は、酸化物に対して使用される。
【０００７】
マニホルドプレートを通って垂直に伸びる環状のベローズが中央開口部内に位置する。ベローズは、マニホルドプレートと相互接続プレートとの間の半径方向への寸法の差に対応する。相互接続プレートは、ベローズ内に配置され且つ隣接する電池同士を電気的に接触させると共に、燃料及び酸化物が隣接する電池の間を流れるためのスペースを提供すべく両側部に突出部を有している。しかし、この設計の不利益な点は、構造上、相対的に複雑であり、相互接続プレートに対し多数の製造ステップが必要とされること、相互接続プレートの全体的な厚さ、及び燃料及び酸化物のクロスフローに対する制限がある点である。
【０００８】
燃料／酸化物の通路を提供すべく相互接続部を使用する米国特許第５，４６０，８９７号と相違して、米国特許第５，２５６，４９９号には、異なる燃料／酸化物の通路を提供する色々な形状のアノード及びカソードが開示されている。平坦な相互接続要素が隣接する電池を接続する。アノード／カソードに対する形状の幾つかは、波型、細長いリブ及び矩形のポストを含む。アノード及びカソード材料の平坦な層が電解質と所要形状のアノード及びカソードとの間にそれぞれ加えられ、電解質の接着を助け且つ化学的反応のための表面積を提供する。しかし、燃料／酸化物通路を取り巻くガスケット要素を使用することは、クロスフローに対する利用性を制限する。また、アノード及びカソードの双方が平坦な形状以外の所要形状となるようにすることは、積層体の全体的厚さを増し且つ多数の製造ステップを必要とする傾向となる。
【０００９】
米国特許第５，２５６，４９９号と同様の方法にて、その間に平坦な三層の電解質壁（又は相互接続壁）を有する波型のアノード及びカソードが米国特許第５，１６２，１６７号に記載されている。三層の壁は、アノードと、電解質（又は相互接続部）と、カソード材料とを含む。燃料及び酸化物の流れは、コフロー又はカウンタフローのパターンにて実現することができる。この場合にも、アノード及びカソードの双方の平坦でない形状は、積層体の厚さを増し且つ多数の製造ステップを必要とする傾向となる。
【００１０】
アノード及びカソードにより形成された燃料及び酸化物の通路に対する細長い円形の形状は、米国特許第４，９１３，９８２号に図示されている。平坦な相互接続部が隣接する電池の間に配置されている。燃料及び酸化物の流れは、コフロー又はカウンタフローのパターンにて実現することができる。その他の従来の設計と同様、別の難点は、アノード及びカソードの双方の形状により必要とされる積層体の全体的な厚さ及び多数の製造ステップを必要とする点である。
【００１１】
理解し得るように、設計が簡単で且つ積層体の全体の厚さを薄くする改良された固体酸化物燃料電池積層体が必要とされている。また、燃料及び酸化物の流れの自由度を許容するＳＯＦＣ積層体も必要とされている。特に、任意の特別な流れパターンに対し積層体の設計を変更することを必要とせずに、燃料及び酸化物のクロスフロー、コフロー、カウンタフロー及びラジアルフローを許容する積層体が必要とされている。また、外部及び内部マニホルドが積層体の使用の自由度を増すことを許容する積層体の設計も必要とされている。固体酸化物燃料積層体の上記の必要性を充たすのに役立つ相互接続部も更に必要とされている。その製造時に必要な材料及び加工ステップがより少なくて済む相互接続部もまた、必要とされている。
【００１２】
【発明の概要】
固体酸化物燃料電池積層体（ｓｏｌｏｄ ｏｘｉｄｅ ｆｕｅｌ ｃｅｌｌ ｓｔａｃｋ）は、互いに並置された複数の固体酸化物燃料電池と、電池の間に配置された少なくとも１つの相互接続部とを備えており、相互接続部は、少なくとも２つの電池の間の電気的接続部を提供することができ、相互接続部は、相互接続部の両面にて互いに一体に形成された複数の通路を提供する形態とされている。
【００１３】
固体酸化物燃料電池積層体の相互接続部は、相互接続部の第一の面により規定される複数の第一の凹所と、第一の凹所により規定される複数の第一の通路であって、相互接続部を横断する酸化物経路を規定する複数の第一の通路と、相互接続部の第二の面により規定される複数の第二の凹所であって、第二の面が第一の面に対し反対側に配置された複数の第二の凹所と、第二の凹所により規定される複数の第二の通路であって、第一の通路と一体的に形成された複数の第二の通路と、酸化物経路と一体に形成された燃料経路を規定する第二の通路とを備える。本発明の上記及びその他の特徴、形態及び有利な点は、以下の図面、説明及び特許請求の範囲を参照することで一層良く理解されよう。
【００１４】
図１を参照すると、固体酸化物燃料電池積層体１０の１つの好ましい実施の形態は、その間に同様の形状の複数の相互接続部１２を有する同様の構造の複数の燃料電池１１を備える。具体的には、燃料電池積層体１０は、単一の相互接続部１２を有する一連の単一の交流電池１１を備える。しかし、本発明は、その他の構造の燃料電池１１が燃料積層体１０にて使用可能であると考える。同様に、本発明は、異なる形態の相互接続部１２が燃料積層体１０にて利用可能であると考える。
【００１５】
図３に明確に図示するように、燃料電池１１の各々は、カソード層１７と、アノード層１９と、カソード層及びアノード層との間の電解質層１８という比較的平坦な層を備える。カソード層１７、アノード層１９及び電解質層１８の組成は、当該技術分野で周知の任意の要素とすることができる。例えば、カソード層１７は被覆したランタン亜マンガン酸塩とすることができる一方、アノード層１９はニッケル／ＹＳＺサーメットにて形成することができる。電解質層１８は高密度イットリア安定化ジルコニアにて作ることができる。
【００１６】
カソード層１７、アノード層１８及び電解質層１８の製造方法は、同様に、テープカレンダ加工のような当該技術分野で実施されている任意の周知の方法とすることができる。テープカレンダ加工の例は、米国特許第５，２８６，３２２号及び同第５，１６２，１６７号に記載されている。カソード層１７、アノード層１９及び電解質層１８の厚さは変更可能である。実際には、カソード層１７及びアノード層１９の厚さは約１乃至１００ミルの範囲とすることができる。
【００１７】
直ぐ隣接する燃料電池１１、は実質的に平行な方向に向けて互いに対して並置されている。このため、１つの電池１１は、図１及び図３に最も良く図示するように、直ぐ隣接する（すなわち、第二の）電池１１のカソード層１７の反対方向に面するアノード層１９を有する。これにより、かかる直ぐ隣接する（すなわち、第二の）電池１１のアノード層１９は、次の直ぐ隣接する（すなわち、第三の）電池１１のカソード層１７と反対側に面する。電池１１のかかる配置により、カソード層１７の各々は、以下に更に説明するように、相互接続部１２により提供される酸化物経路１６に沿って酸化物の流れに隣接する位置に配置される。同様にアノード層１９の各々は、以下に同様に説明するように、相互接続部１２により提供される燃料経路１５に沿った燃料の流れに隣接する位置に配置される。
【００１８】
好ましくは、相互接続部１２は、単一体の構造とし且つ例えば、ニッケルクロム又は鉄クロム系とすることができる酸化抵抗金属にて出来ているものとする。好ましい単一体の構造において、相互接続部１２の形態は、エンボス加工のような周知の方法により形成することができる。本発明のこの特別な実施の形態において、相互接続部１２は、全体として玉子入れカートンとして説明することのできる形態を有する。更に、添付図面に図示した相互接続部１２の全体形状は矩形であるが、本発明は、円形等の他の使用可能な形状とすることも考える。
【００１９】
その特別な全体的形状に関係なく、相互接続部１２は、第一の面すなわち側部２０と、反対側に配置された第二の面すなわち側部２１とを備えている（図２に最も良く図示するように）。第一及び第二の面２０、２１は、以下に説明する酸化物通路１４及び燃料通路２３を提供するそれぞれの第一及び第二の形態を有する。１つの形態（図２）において、第一及び第二の形態は、実質的に同一である。別の形態（図４）において形態は相違する。
【００２０】
その何れの実施の形態（図２及び図４）において、第一及び第二の形態は互いの形態を反映するものである。より具体的には、第一の形態は第二の形態を一体的に形成し又は画成し、また、その逆に第二の形態は第二の形態を一体的に形成し又は画成する。換言すれば、１つ又は２つの形態の製造は、必然的に他方の形態を別個に製造することを必要とせずに、他方の形態を提供することになる。従って、酸化物通路１４及び燃料通路２３は互いに一体に形成される。各組みの通路１４、２３が他方を形成し又は画成するようにすることは、従来のＳＯＦＣの設計と相違するものである。上述したような従来の設計は、典型的に、非一体型すなわち別個に形成された通路を提供する。
【００２１】
図２に図示した実施の形態において、第一の面２０の第一の形態は、一部分、均一に隔てられた複数の伸長部１３ａにより画成される。また、かかる実施の形態において、伸長部１３ａは、寸法が等しく且つ角錐体の形状をしている。伸長部１３ａ（図２及び図３）は、さもなければ、第一の面２０の平坦領域である面から全体として垂直に伸びている。図２及び図３の図面にもかかわらず、伸長部１３ａは、必ずしも等しい寸法である必要はない。矩形及び円筒状のような角錐体以外の形状も採用可能である。
【００２２】
この第一の実施の形態の場合、伸長部１３ａは、均一な間隔の列に配置され（図２に最も良く図示するように）、それら列は互いに対しずらしてある（図３に最も良く図示するように）。好ましくは、伸長部１３ａの列は、第一の面２０の全体を覆うようにする。しかし、これらの列は、必ずしも均一な間隔とする必要はなく、また、その列は、必ずしも第一の面２０の全体を覆う必要もない。伸長部１３ａの列が均一な間隔とされるならば、これにより、伸長部１３ａの間で均一な間隔の凹所２２ａが形成され、伸長部１３ａ及び凹所２２ａが交互に存在するようになる。
【００２３】
一方、凹所２２ａは、第一の面２０を横断する複数の第一の通路又は酸化物通路１４を形成する。理解し得るように、伸長部１３ａの列は、互いに対し凹所２２ａと同様にずらして、第一の流路１４が湾曲する経路に従うようにする。また、伸長部１３ａ及び凹所２２ａが第一の面２０の全体を覆うことが好ましいため、第一の流路１４は同様に第一の面２０の全体を亙って伸びるようにする。一方、第一の流路すなわち酸化物通路１４の全体は、図１に図示するように、酸化物が流れるときに通る酸化物経路１６を画成する。
【００２４】
第二の面２１の第二の形態は、基本的に、第一の面２０の第一の形態の反対側である。換言すれば、第一の形態は、複数の伸長部１３ａ及び凹所２２ａにより規定することができ、次に、第二の形態は、その複数の伸長部１３ｂ及び凹所２２ｂにより規定することができる。更に、図３に最も良く図示するように、第二の面２１における伸長部１３ｂの各々には、第一の面２０における中間的な対向する凹所２２ａが一体的に形成される。同様に、第二の面２１における凹所２２ｂの各々には、第一の面２０にて中間的な対向する伸長部１３ａが一体的に形成される。このため、本発明のこの特別な実施の形態において、凹所２２ａ、２２ｂは、伸長部１３ａ、１３ｂが角錐体の形状であるから、角錐体の形状である。
【００２５】
伸長部１３ａがずらした列状に配置される場合、伸長部１３ｂ及び凹所２２ｂはずらした列状に形成されることが理解できる。凹所２２ａと同様に、凹所２２ｂは、蛇行経路内で第二の面２１を横断して伸びる複数の第二の通路又は燃料通路２３を規定する。凹所２２ｂが第二の面２１の全体を覆う状態で、第二通路２３も同様に第二の面２１の全体に亙って伸びている。
【００２６】
一方、第二の通路２３の全体は、図１に図示するように燃料が流れるときに通る燃料経路１５を画成する。更に、燃料経路１５は、相互接続部１２の一側部（すなわち、第二の面２１）を亙ってのみ伸びる一方、酸化物経路１６は反対側部（すなわち、第一の面２０）を亙ってのみ伸びる。これにより、燃料及び酸化物は、これらのそのそれぞれの経路１５、１６に沿って移動するとき、互いから物理的に分離した状態を保つことができる。
【００２７】
上述したように、相互接続部１２は、非対称的な全体形状とすることができる（すなわち、第一及び第二の面２０、２１は異なる形状を有する）。例えば、かかる場合、相互接続部１２´は、第一の面２０´に伸長部１３ａ´及び凹所２２ａ´を備え、これらと共に、第二の面２１´に伸長部１３ｂ´及び凹所２２ｂ´を備える（図４）。凹所２２ａ´は、通路１４´を画成する一方、凹所２２ｂ´は通路２３´を規定する。しかし、図４に図示した実施の形態の場合、伸長部１３ａ´は伸長部１３ｂ´よりも面積が小さいことが分かる。このようにすることで通路１４´は第一の形態を有し、通路２３´が第二の形態を有するようになる。具体的には、通路１４´は、通路２３´よりも面積が広い。通路１４´の大きい寸法は、例えば、燃料積層体１０のより大きい冷却能力を可能とするため酸化物の流量／容積を増すために望ましい。
【００２８】
図３を再度参照すると、各相互接続部１２の燃料経路１５及び酸化物経路１６は、１つの電池１１のアノード層１９及び別の電池１１のカソード層１７に隣接してそれぞれ配置されることが理解できる。このことは、燃料が燃料経路１５に沿って流れるのを許容し且つ燃料とアノード層１９との間の反応を可能にする。酸化剤は、カソード層１７と反応し得るように酸化物経路１６に沿って同様に流れることができる。また、１つの電池１１内で電流が確立されたとき、相互接続部１２はアノード電池１１と電気的に接触しているため（図３）、相互接続部１２は電流を隣接する電池１１内に運ぶことができる。一方、次の相互接続部１２は、電流を隣接する電池１１から次の隣接する電池１１内に運ぶことができる。
【００２９】
更に、相互接続部１２の全体的な形態は、単一の流れ方向に限定されない燃料経路１５及び酸化物経路１６を提供する。これに代えて、燃料経路１５は、酸化物経路１６の場合のように、相互接続部１２の中心から半径方向への流れ方向に加えて、コンパス上の全ての４方向に向けることができる。多数方向への流れが可能であることは、伸長部１３ａ、１３ｂ及び凹所２２ａ、２２ｂが一列であることに起因する。また、多数方向へ流れることが可能であるため、燃料及び酸化物は互いに物理的に分離する一方、コフロー、クロスフロー、カウンタフロー及びラジアルフローから成る流れパターンを単一の積層体１０の設計にて実現することができる。換言すれば、相互接続部１２の形態は、特定の流れパターンに対応し得るよう変更する必要はない。アノード層又はカソード層１７、１９の形態又は積層体１０の他の各々の何れも任意の１つの流れパターンのため変更することを必要としない。
【００３０】
また、本発明は、典型的な従来の積層体の設計、特に、別個の所要形状アノード及びカソードを備え、燃料／酸化物通路を提供するものに勝る、積層体の厚さの減少を実現することも理解できる。要するに、本発明は、積層体１０の全体の厚さを約１／２に減少する。この減少は、一体的な燃料及び酸化物経路１５、１６を有し、これにより、一方の経路が他方の経路を形成し画成するようにすることで実現される。一体的な経路１５、１６は、別個に形成した２つの経路を利用する従来の設計と相違する。このため、従来技術にて使用される別個の形態とした２つの通路の一方が不要となる。更に、相互接続部１２における一体的な経路１５、１６は、従来の設計と比べて経路１５、１６を形成するのに必要な製造ステップ数を少なくすることができる。本発明において、一体的に形成された一組みの通路を有することは、他方の組みの通路を形成し又は画成することになり、これは、採用される製造方法によるものである。
【００３１】
本発明の相互接続部１２の製造／形状の設定は、第二の面２１の形状を設定すると同時に、第一の面２０の形状を設定することを含む。かかる同時的な製造／形状の設定は、相互接続部（又はアノード／カソート）の対向面を別個に製造し／形状を設定する従来技術の方法と相違する。しかし、本発明のように同時に形状を設定することにより、製造ステップの数を半分に減らすことができる。
【００３２】
本発明はまた、達成される全体的な電圧を増し得るように、図５に図示する如く複数の燃料電池積層体１０を組み合わせることも考えられる。また、多数の積層体１０を使用することに伴い、単一の積層体１０が必要とするスペースを少なくしつつ、１つの特定の電圧を実現することかできる。図５において、２つの積層体１０は、例えば、ジルコニア又はアルミナのような絶縁性要素２４と接続することができる。絶縁性要素２５は、絶縁性要素２４と同様に、隣接する相互接続部１２を接続するために使用することができる。特別な寸法であり且つ特定の電圧を実現する単一の積層体１０に代えて、これら２つの積層体１０を使用することができる。このように、単一の積層体１０が２つの積層体１０に「分割」されるならば、それら２つの積層体１０は、全体として、単一の積層体１０の寸法に等しいが、その電圧を２倍だけ増すことができる。これと代替的に、２つの積層体１０を使用するならば、これら積層体は、より小さい寸法ではあるが、単一の積層体１０と同一の電圧を提供することができる。
【００３３】
また、本発明にてマニホルドの自由度も実現される。燃料電池積層体１０と共に外部又は内部マニホルドを使用することができる。外部マニホルドの場合、ガスを積層体１０内に且つ積層体１０外に伝達するためマニホルド部分を積層体１０の端縁に取り付けることができる。かかるマニホルドは、一例として、エルセビア（Ｅｌｓｅｖｉｅｒ）（１９９５）のセラミック燃料電池の科学及び技術（Ｓｃｉｅｎｃｅ　ａｎｄ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ｏｆ　Ｃｅｒａｍｉｃ　Ｆｕｅｌ　Ｃｅｌｌｓ）ｐｐ．２８４にＮ．ミーン（Ｍｉｎｈ）が記載している。内部マニホルドの場合、相互接続部１２及び電池１１の中央に穴をあけることができる。次に、一例として、ガス分配円筒体を挿入するためこの穴を使用することができる。円筒体は、ガスを相互接続部１２に供給する開口部を備えることができる。かかる構造は、例えば、特に、Ｎ．ミーンらのｐｐ．２８６及び米国特許第５，５４９，９８３号に記載されている。
【００３４】
勿論、上記のことは本発明の好ましい実施の形態に関するものであり、特許請求の範囲に記載した本発明の精神及び範囲から逸脱せずに、その改変例が具体化可能であることを理解すべきである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の１つの実施の形態による固体酸化物燃料電池積層体の立面斜視図である。
【図２】図１に図示した固体酸化物燃料電池積層体にて使用することのできる、本発明の１つの実施の形態による相互接続部の一部分の立面斜視図である。
【図３】２つの固体酸化物燃料の間に配置された、本発明の１つの実施の形態による相互接続部の側面断面図である。
【図４】２つの固体酸化物燃料電池の間に配置された、本発明の第二の実施の形態による相互接続部の側面断面図である。
【図５】互いに電気的に接続された、本発明の１つの実施の形態による複数の固体酸化物燃料電池積層体の側面断面図である。
【図１】
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【国際公開パンフレット】
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【国際調査報告】
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