(57)【要約】【課題】ＳＯＦＣセルの破損を回避し、かつ発電性能を高める。【解決手段】ＳＯＦＣセルスタックは、ＳＯＦＣセル１０と、セル１０のカソードに空気を供給するカソードセパレータと、セル１０のアノードに燃料ガスを供給するアノードセパレータと、空気をセル１０の外側で回収する空気回収用空間と、燃料ガスをセル１０の外側で回収する燃料ガス回収用空間と、空気供給用マニホールド７０と、空気排出用マニホールド８０と、燃料ガス供給用マニホールド９０と、燃料ガス排出用マニホールド１００とを備え、カソードセパレータとアノードセパレータとは、空気と燃料ガスをセル１０の中心部に供給する。【選択図】  図１
2007317525.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
平板型の固体酸化物形燃料電池（ＳＯＦＣ）セルと、
このセルのカソード側の面に積層され、前記セルのカソードに酸化剤ガスを供給するカソードセパレータと、
前記セルのアノード側の面に積層され、前記セルのアノードに燃料ガスを供給するアノードセパレータと、
前記酸化剤ガスを前記セルの外側で回収する酸化剤ガス回収用空間を形成する酸化剤ガス回収用空間形成部材と、
前記燃料ガスを前記セルの外側で回収する燃料ガス回収用空間を形成する燃料ガス回収用空間形成部材とを備えると共に、
前記セルの周囲に配設され、前記カソードセパレータに前記酸化剤ガスを供給する酸化剤ガス供給用マニホールドと、
前記セルの周囲に配設され、前記酸化剤ガス回収用空間で回収された酸化剤ガスを排出する酸化剤ガス排出用マニホールドと、
前記セルの周囲に配設され、前記アノードセパレータに前記燃料ガスを供給する燃料ガス供給用マニホールドと、
前記セルの周囲に配設され、前記燃料ガス回収用空間で回収された燃料ガスを排出する燃料ガス排出用マニホールドとのうちの少なくとも１つを備え、
前記カソードセパレータと前記アノードセパレータとは、前記酸化剤ガスと前記燃料ガスのうち少なくとも一方を前記セルの中心部に供給することを特徴とするＳＯＦＣセルスタック。
【請求項２】
請求項１記載のＳＯＦＣセルスタックにおいて、
前記セルのアノードと前記アノードセパレータとの間に、前記燃料ガスが透過可能な多孔質の導電性材料からなるアノード集電体を設けることを特徴とするＳＯＦＣセルスタック。
【請求項３】
請求項１記載のＳＯＦＣセルスタックにおいて、
前記燃料ガス回収用空間から前記燃料ガス排出用マニホールドへの前記燃料ガスの排出場所を前記燃料ガス排出用マニホールドに最も近い位置とすることを特徴とするＳＯＦＣセルスタック。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、固体酸化物形燃料電池を用いたＳＯＦＣセルスタックに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、固体酸化物形燃料電池（Solid Oxide Fuel Cells、以下、ＳＯＦＣとする）の低温動作化が進み、様々なＳＯＦＣセルスタックの開発が盛んに行われている。特に平面セルまたは平板型セル（以後、これらを総称して平板型セルと呼ぶ）と呼ばれるセルを用いたスタックでは、セルの一端から他端へ酸化剤ガスおよび燃料ガスを流す流し方として、酸化剤ガスと燃料ガスの流れ方向が同じであるいわゆるコフロー型と、酸化剤ガスと燃料ガスの流れ方向が１８０度の角度を持っているカウンターフロー型と、酸化剤ガスと燃料ガスの流れ方向が９０度の角度を持っているクロスフロー型等が提案されている（例えば、非特許文献１参照）。
【０００３】
【非特許文献１】「High Temperature Solid Oxide Fuel Cells: Fundamentals, Design and Applications」，Subhash C Sighal and Kevin Kendall，Chapter8，ELSEVIER，2003，p.197
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来のＳＯＦＣセルスタックでは、コフロー型やカウンターフロー型、クロスフロー型等により、各セルに酸化剤ガスおよび燃料ガスを供給して、発電電流を取り出すことが可能である。しかしながら、従来のＳＯＦＣセルスタックには、以下のような問題点があった。
【０００５】
まず、コフロー型では、酸化剤ガスと燃料ガスの流れる方向が同じなので、酸化剤ガス供給用マニホールドと燃料ガス供給用マニホールドの距離を近くする必要があり、そのため、ガスシールに問題が生じると、酸化剤ガスと燃料ガスが混合して燃焼する危険性が高くなるという問題点があった。また、各セルの酸化剤ガスと燃料ガスの両者の供給口付近でそれぞれ酸素、水素の濃度が高くなるため、セル内での電流密度が酸化剤ガスと燃料ガスの供給口付近で高くなり、一方、酸化剤ガスと燃料ガスの両者の排出口付近では電流密度が低くなる傾向がある。この電流密度の差及び不均一性により、セルの発熱も不均一になり、セル内での温度分布が不均一となる。このため、この温度差によりセルが破損する可能性が高まる。セルが破損した場合、発電に大きな不具合が生じることは言うまでもない。また、セルには微小な反りが生じることがあるので、このような反りの発生を考慮すると、ＳＯＦＣセルスタックと外部との電気的な接続はセルの中心付近で行われる可能性が高い。しかし、上記のようにセル内の電流密度分布に不均一性があると、電流密度が高い供給口付近とＳＯＦＣセルスタックから電流を取得するセル中心との間に位置ずれがあることになり、電流取得特性としても好ましくない。
【０００６】
これに対して、カウンターフロー型では、酸化剤ガスと燃料ガスの流れる方向が逆向きであるため、、酸化剤ガス供給用マニホールドと燃料ガス供給用マニホールドの距離を近くする必要はないが、酸化剤ガス供給用マニホールドと燃料ガス排出用マニホールドの距離、および酸化剤ガス排出用マニホールドと燃料ガス供給用マニホールドの距離が近くなる。したがって、コフロー型の場合と同様に、ガスシールに問題が生じると、酸化剤ガスと燃料ガスが混合して燃焼する危険性が高くなるという問題点があった。一方、各セルの酸化剤ガスと燃料ガスの両者の供給口が離れているため、セル内での電流密度差及び温度差は、クロスフロー型と比べて比較的小さくなる傾向があり、セル内の温度差によるセルの破損の可能性は低くなる。しかし、酸化剤ガスと燃料ガス両者の供給口が１８０度離れているため、酸素の濃度が高い場所と水素の濃度が高い場所が１８０度離れていることになり、電流取得特性としてはバランスが悪くなる。また、カウンターフロー型では、セル内の電流密度分布及び温度分布のセル中心に対する対称性が低く、外部との電気的な接続位置になる可能性が高いセル中心付近で電流密度が低くなるので、発電電流を効率良く取り出すことができず、電流取得特性が悪化する傾向があった。
【０００７】
一方、クロスフロー型では、酸化剤ガスと燃料ガスの流れる方向が通常９０度程度の角度を有するため、酸化剤ガス用マニホールドと燃料ガス用マニホールドが離れて配置されることになり、酸化剤ガスと燃料ガスが混合して燃焼する危険性はコフロー型やカウンターフロー型と比べて低くなる。しかし、前述のとおり、酸素と水素の濃度が高い場所、すなわち各セルの酸化剤ガスの供給口と燃料ガスの供給口に近い場所で電流密度が最も高くなって、同時に温度も高くなり、逆に酸素と水素の濃度が低い場所、すなわち各セルの酸化剤ガスの排出口と燃料ガスの排出口に近い場所で電流密度が低くなって、同時に温度も低くなることを考えると、クロスフロー型では、各セルにおける酸化剤ガスの供給口と燃料ガスの供給口が９０度程度の角度で離れ、また酸化剤ガスの排出口と燃料ガスの排出口が９０度程度の角度で離れているために、セル内の電流密度分布および温度分布の不均一性が大きく、温度差によるセルの破損の可能性が高いという問題点があった。
【０００８】
本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、ＳＯＦＣセルの破損を回避し、かつ発電性能を高めることができるＳＯＦＣセルスタック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ＳＯＦＣセルスタックは、平板型の固体酸化物形燃料電池（ＳＯＦＣ）セルと、セルのカソードに酸化剤ガスを供給するカソードセパレータと、前記セルのアノードに燃料ガスを供給するアノードセパレータと、前記酸化剤ガスを前記セルの外側で回収する酸化剤ガス回収用空間を形成する酸化剤ガス回収用空間形成部材と、前記燃料ガスを前記セルの外側で回収する燃料ガス回収用空間を形成する燃料ガス回収用空間形成部材とを備えると共に、前記カソードセパレータに前記酸化剤ガスを供給する酸化剤ガス供給用マニホールドと、前記酸化剤ガス回収用空間で回収された酸化剤ガスを排出する酸化剤ガス排出用マニホールドと、前記アノードセパレータに前記燃料ガスを供給する燃料ガス供給用マニホールドと、前記燃料ガス回収用空間で回収された燃料ガスを排出する燃料ガス排出用マニホールドとのうちの少なくとも１つを備える。前記カソードセパレータと前記アノードセパレータとは、前記酸化剤ガスと前記燃料ガスのうち少なくとも一方を前記セルの中心部に供給する。
【００１０】
また、本発明のＳＯＦＣセルスタックの１構成例は、前記セルのアノードと前記アノードセパレータとの間に、前記燃料ガスが透過可能な多孔質の導電性材料からなるアノード集電体を設けるものである。
また、本発明のＳＯＦＣセルスタックの１構成例においては、前記燃料ガス回収用空間から前記燃料ガス排出用マニホールドへの前記燃料ガスの排出場所を前記燃料ガス排出用マニホールドに最も近い位置とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、酸化剤ガスと燃料ガスのうち少なくとも一方をセルの中心部に供給することにより、セル内の電流密度分布及び温度分布のセル中心に対する対称性を高めることができ、セル内での温度分布の不均一によるセルの破損の可能性を低減することができる。また、セパレータと電極との電気的な接続性能が高いと考えられるセルの中心部周辺で電流密度が最も高くなるため、電流取得特性が良好になることが期待できる。また、本発明では、酸化剤ガス回収用空間と燃料ガス回収用空間を設けることにより、排出に対して抵抗が少なくなるので、未反応の酸化剤ガスや燃料ガスの効率的な排出が可能になる。また、本発明では、セルの中心部から周辺部に向かって燃料ガスを流すため、発電に伴ってセルのアノードで生成された水の排出がより良好になることが期待できる。このように、本発明では、電流取得特性を改善し、また酸化剤ガスと燃料ガスの排出性能を高めることで、ＳＯＦＣセルスタックの発電性能を向上させることができる。また、本発明では、酸化剤ガスが流れる流路と燃料ガスが流れる流路とを完全に分離しているため、万一シール性が低下して、酸化剤ガスまたは燃料ガスが漏れたとしても、酸化剤ガスと燃料ガスが混合して燃焼することはなく、他の部分に影響を及ぼすことはない。また、本発明では、酸化剤ガス回収用空間と燃料ガス回収用空間を設けることにより、外部から酸化剤ガスや燃料等のガスが混入したとしても、これらの混入したガスは酸化剤ガス回収用空間や燃料ガス回収用空間に流出した使用済みの酸化剤ガスや燃料ガスと共に排出されるだけなので、外部から混入したガスがセルに影響を及ぼすことはない。また、本発明では、酸化剤ガスと燃料ガスの流れが一方通行的であるため、逆流の可能性が低くなり、ガスの供給圧力を下げることができる。以上により、本発明では、高い性能を有するＳＯＦＣセルスタックを実現することができる。
【００１２】
また、本発明では、セルのアノードとアノードセパレータとの間に、燃料ガスが透過可能な多孔質の導電性材料からなるアノード集電体を設けることにより、燃料ガスはアノード集電体を通ることでいったん圧力を高められた上で燃料ガス回収用空間に出ることで圧力が下がり、排出に対して抵抗が少なくなるので、燃料ガスのより良好な排出が可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図１は本発明の実施の形態に係るＳＯＦＣセルスタックの構成を示す平面図、図２は図１のＩ−Ｉ線断面図、図３は図１のＩＩ−ＩＩ線断面図である。なお、図１では、後述するカソードセパレータの下にあるＳＯＦＣセルを透視しているものとする。また、図２（Ａ）、図３（Ａ）はＳＯＦＣセルスタックの各構成部材を分離した状態を示し、図２（Ｂ）、図３（Ｂ）は各構成部材を積層した状態を示している。
【００１４】
本実施の形態のＳＯＦＣセルスタックは、ＳＯＦＣセル１０、セルホルダ２０、カソードセパレータ３０、アノードセパレータ４０、カソード集電体５０、アノード集電体６０、空気供給用マニホールド部材７１、空気排出用マニホールド部材８１、燃料ガス供給用マニホールド部材９１、燃料ガス排出用マニホールド部材１０１、及び後述する空気回収用空間と燃料ガス回収用空間とを仕切るシール部材１３０から構成される。
【００１５】
金属または絶縁性のセラミックスからなる板状のセルホルダ２０の中央に設けられた開口領域２１には、ＳＯＦＣセル１０が収納される。ＳＯＦＣセル１０は、例えばセラミックス製の電解質の一方の面に空気極（カソード）を配置し、電解質の反対側の面に燃料極（アノード）を配置した構成を有する。図２、図３の例では、上側にカソードが配置され、下側にアノードが配置されており、燃料極を電極支持体とする燃料極支持型のセルとなっている。
【００１６】
カソードセパレータ３０は、金属からなる板状の第１のカソードセパレータ３１と、同じく金属からなる板状の第２のカソードセパレータ３２とから構成される。第１のカソードセパレータ３１には、空気（酸化剤ガス）の供給用流路３３と排出用流路３４とが設けられている。そして、後述のようにＳＯＦＣセルスタックの各構成部材を積層していくときに、第２のカソードセパレータ３２がセルホルダ２０と第１のカソードセパレータ３１との間にあって第１のカソードセパレータ３１を支えるようになっている。
【００１７】
第２のカソードセパレータ３２には、積層時に供給用流路３３及び排出用流路３４と繋がる平面視円形若しくは矩形の凹部３５が形成され、この凹部３５に供給用流路３３からの空気をカソード集電体５０の全面に供給する流路３６が形成されている。また、第１のカソードセパレータ３１と第２のカソードセパレータ３２には、空気供給用マニホールドの一部を構成する空気供給用貫通孔３７と、空気排出用マニホールドの一部を構成する空気排出用貫通孔３８が設けられており、貫通孔３７は供給用流路３３と繋がり、貫通孔３８は排出用流路３４と繋がっている。
【００１８】
アノードセパレータ４０は、金属からなる板状の第１のアノードセパレータ４１と、同じく金属からなる板状の第２のアノードセパレータ４２とから構成される。第１のアノードセパレータ４１には、燃料ガスの供給用流路４３と排出用流路４４とが設けられている。また、第１のアノードセパレータ４１と第２のアノードセパレータ４２には、燃料ガス供給用マニホールドの一部を構成する燃料ガス供給用貫通孔４５と、燃料ガス排出用マニホールドの一部を構成する燃料ガス排出用貫通孔４６とが設けられており、貫通孔４５は供給用流路４３と繋がり、貫通孔４６は排出用流路４４と繋がっている。
【００１９】
カソード集電体５０とアノード集電体６０は、共に金属等の導電性材料からなる。特に、アノード集電体６０は、ガスが通過可能な多孔質の導電性材料で構成されており、供給用流路４３からの燃料ガスをＳＯＦＣセル１０の燃料極の全面に供給する流路としての役割を果たす。
空気供給用マニホールド部材７１、空気排出用マニホールド部材８１、燃料ガス供給用マニホールド部材９１、および燃料ガス排出用マニホールド部材１０１は、金属または絶縁性のセラミックスからなる管である。
【００２０】
以上のようなＳＯＦＣセルスタックの各構成部材を以下のように積層する。まず、第２のアノードセパレータ４２の上に第１のアノードセパレータ４１を積層して、第１のアノードセパレータ４１の上にセルホルダ２０を積層する。前述のようにセルホルダ２０には開口領域２１が設けられており、開口領域２１の底に第１のアノードセパレータ４１の上面が露出しているので、この第１のアノードセパレータ４１の上にアノード集電体６０とＳＯＦＣセル１０を積層する。そして、第１、第２のアノードセパレータ４１，４２及びセルホルダ２０の周囲に空気供給用マニホールド部材７１と空気排出用マニホールド部材８１を配置する。
【００２１】
続いて、ＳＯＦＣセル１０の中央部にカソード集電体５０を積層し、ＳＯＦＣセル１０の周辺部とセルホルダ２０との上にシール部材１３０を積層して、シール部材１３０と空気供給用マニホールド部材７１と空気排出用マニホールド部材８１との上に第２のカソードセパレータ３２を積層して、第２のカソードセパレータ３２の上に第１のカソードセパレータ３１を積層する。そして、セルホルダ２０及び第１、第２のカソードセパレータ３１，３２の周囲の第１のアノードセパレータ４１上に燃料ガス供給用マニホールド部材９１と燃料ガス排出用マニホールド部材１０１を配置する。
【００２２】
以上のような積層により、空気供給用マニホールド部材７１と第１、第２のカソードセパレータ３１，３２の空気供給用貫通孔３７によって空気供給用マニホールド７０（酸化剤ガス供給用マニホールド）が形成され、空気排出用マニホールド部材８１と第１、第２のカソードセパレータ３１，３２の空気排出用貫通孔３８によって空気排出用マニホールド８０（酸化剤ガス排出用マニホールド）が形成され、燃料ガス供給用マニホールド部材９１と第１、第２のアノードセパレータ４１，４２の燃料ガス供給用貫通孔４５によって燃料ガス供給用マニホールド９０が形成され、燃料ガス排出用マニホールド部材１０１と第１、第２のアノードセパレータ４１，４２の燃料ガス排出用貫通孔４６によって燃料ガス排出用マニホールド１００が形成される。
【００２３】
また、第２のカソードセパレータ３２（酸化剤ガス回収用空間形成部材）の下面に設けられた平面視円形若しくは矩形の凹部３５の水平方向（図２、図３の左右方向）の寸法は、平面視円形のＳＯＦＣセル１０の直径よりも大きく設定されており、このため積層時にはＳＯＦＣセル１０上のカソード集電体５０と凹部３５との間に空間（以下、空気回収用空間１１０と呼ぶ）が形成される。
【００２４】
同様に、セルホルダ２０（燃料ガス回収用空間形成部材）の中央に設けられた平面視円形若しくは矩形の開口領域２１の水平方向の寸法は、ＳＯＦＣセル１０の直径よりも大きく設定されており、このため積層時にはＳＯＦＣセル１０とセルホルダ２０との間に空間（以下、燃料ガス回収用空間１２０と呼ぶ）が形成される。空気と燃料ガスとが混合しないように空気回収用空間１１０と燃料ガス回収用空間１２０とは、シール部材１３０によって仕切られている。
【００２５】
そして、積層後に図示しない加圧機構によって図２、図３の上下方向から圧力を加えることにより、各構成部材を加圧固定する。これにより、図２（Ｂ）、図３（Ｂ）に示すようなＳＯＦＣセルスタックが完成する。圧力を加える点は、図１に示すＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅの５箇所である。加圧機構の構成は、ボルトを利用するもの、ガス圧を利用するもの、耐熱性バネを利用するもの、荷重部品を利用するものなどが考えられるが、本実施の形態ではその構成は問わない。
【００２６】
なお、図２（Ｂ）、図３（Ｂ）では記載を容易にするために単セルの状態で示しているが、実際のＳＯＦＣセルスタックは、実用上十分な発電電力を得るために図２（Ｂ）、図３（Ｂ）の構成を複数積層する。すなわち、ＳＯＦＣセル１０、セルホルダ２０、カソードセパレータ３０、アノードセパレータ４０、カソード集電体５０、アノード集電体６０、空気供給用マニホールド部材７１、空気排出用マニホールド部材８１、燃料ガス供給用マニホールド部材９１、および燃料ガス排出用マニホールド部材１０１を構成単位として、この構成単位を複数積層することになる。各ＳＯＦＣセル１０は、カソードセパレータ３０とアノードセパレータ４０により電気的に接続される。
【００２７】
本実施の形態のＳＯＦＣセルスタックにおけるガスの流れは以下のとおりである。発電に必要な酸化剤ガスとしての空気は、図２（Ｂ）の矢印で示すように空気供給用マニホールド７０に供給され、ＳＯＦＣセル１０毎に設けられた第１のカソードセパレータ３１の供給用流路３３に流入し、第２のカソードセパレータ３２の凹部３５に例えば放射状若しくは渦巻き状に形成された流路３６を通って各ＳＯＦＣセル１０のカソード上面の中心部から周辺部へと広がるように供給される。流路３６を通ってカソードの外側に出た未反応の空気は、カソードの外側に形成された空気回収用空間１１０に流入し、空気排出用マニホールド８０に近い場所に形成された排出用流路３４を介して空気排出用マニホールド８０に排出される。
【００２８】
一方、燃料ガスは、図３（Ｂ）の矢印で示すように燃料ガス供給用マニホールド９０に供給され、ＳＯＦＣセル１０毎に設けられた第１のアノードセパレータ４１の供給用流路４３に流入し、アノード集電体６０に形成された多数の孔を通って各ＳＯＦＣセル１０のアノード下面の中心部から周辺部へと広がるように供給される。アノード上で未反応の燃料ガスとアノード上で発生する水蒸気は、アノード集電体６０の外に出て、アノードの外側に形成された燃料ガス回収用空間１２０に流入し、燃料ガス排出用マニホールド１００に近い場所に形成された排出用流路４４を介して燃料ガス排出用マニホールド１００に排出され、回収される。
こうして、所望の温度下にてＳＯＦＣセルスタックの各ＳＯＦＣセル１０に空気と燃料ガスを供給することにより、本実施の形態のＳＯＦＣセルスタックは所定の電力を発生する。
【００２９】
本実施の形態では、空気をＳＯＦＣセル１０のカソードの中心部から供給し、燃料ガスをＳＯＦＣセル１０のアノードの中心部から供給することにより、空気（酸素）と燃料ガス（水素）の濃度がＳＯＦＣセル１０の中心部で高くなり、周辺部で低くなるので、ＳＯＦＣセル１０の中心に対する電流密度分布及び温度分布の対称性を高めることができ、ＳＯＦＣセル内での温度分布の不均一によるＳＯＦＣセル１０の破損の可能性を低減することができる。また、外部との電気的な接続位置になる可能性が高いＳＯＦＣセル１０の中心部で電流密度が最も高くなるため、電気的接続位置と電流密度が高い位置とのずれに起因する電流取得特性の悪化がなく、電流取得特性が良好になることが期待できる。
【００３０】
また、本実施の形態では、空気をＳＯＦＣセル１０の外側で回収する空気回収用空間１１０と、燃料ガスをＳＯＦＣセル１０の外側で回収する燃料ガス回収用空間１２０とを設けることにより、空気と燃料ガスはそれぞれ流路３６とアノード集電体６０を通ることで圧力が高まった後に、空気回収用空間１１０と燃料ガス回収用空間１２０に出ることで圧力が下がり、排出に対して抵抗が少なくなるので、未反応の空気や燃料ガスの効率的な排出が可能になる。また、ＳＯＦＣセル１０のアノードでは発電に伴い水が生成するが、本実施の形態では、ＳＯＦＣセル１０のアノードの中心部から周辺部に向かって燃料ガスを流すため、ＳＯＦＣセル１０の外側ほど圧力が下がる傾向にあり、水素より分子量の大きい水を排出するのに適している。
【００３１】
このように、本実施の形態では、電流取得特性を改善し、また空気と燃料ガスの排出性能を高めることで、ＳＯＦＣセルスタックの発電性能を向上させることができる。
また、本実施の形態では、ＳＯＦＣセルスタックの構造をシンプルにすることができ、加工コストを低減することができる。
また、本実施の形態では、空気が流れる流路と燃料ガスが流れる流路とを完全に分離しているため、万一シール性が低下して、空気または燃料ガスが漏れたとしても、空気と燃料ガスが混合して燃焼することはなく、他の部分に影響を及ぼすことはない。
【００３２】
また、本実施の形態では、空気回収用空間１１０と燃料ガス回収用空間１２０を設けることにより、ＳＯＦＣセル１０の周囲を使用済みの空気及び燃料ガスが流れるため、外部から空気や燃料等のガスが混入したとしても、これらの混入したガスは空気回収用空間１１０や燃料ガス回収用空間１２０に流出した使用済みの空気や燃料ガスと共に排出用マニホールドに排出されるだけなので、外部から混入したガスがＳＯＦＣセル１０に影響を及ぼすことはない。
また、本実施の形態では、空気と燃料ガスの流れが一方通行的であるため、逆流の可能性が低くなり、供給圧力を下げることができる。
【００３３】
また、本実施の形態では、カソード集電体５０をカソードよりも大きくし、アノード集電体６０をアノードよりも大きくすることにより、ＳＯＦＣセル１０からの集電性能を高めることができる。図２、図３の例では、アノード集電体６０をアノードよりも大きくしている。
以上により、本実施の形態では、高い性能を有するＳＯＦＣセルスタックを実現することができる。
【００３４】
なお、本実施の形態において、空気供給用マニホールド部材７１、空気排出用マニホールド部材８１、燃料ガス供給用マニホールド部材９１および燃料ガス排出用マニホールド部材１０１に金属材料を用いる場合は、これらのマニホールド部材７１，８１，９１，１０１が各ＳＯＦＣセル１０同士を接続する電気的な経路とならないように、マニホールド部材７１，８１，９１，１０１の一部に絶縁材料を用いる必要がある。
【００３５】
また、本実施の形態では、空気供給用マニホールド７０と空気排出用マニホールド８０と燃料ガス供給用マニホールド９０と燃料ガス排出用マニホールド１００とを設けるようにしているが、これらのマニホールドのうち少なくとも１つを設けるようにしてもよい。この場合、加圧機構は、設置されたマニホールドとＳＯＦＣセル１０についてのみ独立に上下方向から圧力を加えることになる。
【産業上の利用可能性】
【００３６】
本発明は、ＳＯＦＣセルスタックに適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の実施の形態に係るＳＯＦＣセルスタックの構成を示す平面図である。
【図２】図１のＳＯＦＣセルスタックの断面図である。
【図３】図１のＳＯＦＣセルスタックの断面図である。
【符号の説明】
【００３８】
１０…ＳＯＦＣセル、２０…セルホルダ、３０…カソードセパレータ、４０…アノードセパレータ、５０…カソード集電体、６０…アノード集電体、７０…空気供給用マニホールド、７１…空気供給用マニホールド部材、８０…空気排出用マニホールド、８１…空気排出用マニホールド部材、９０…燃料ガス供給用マニホールド、９１…燃料ガス供給用マニホールド部材、１００…燃料ガス排出用マニホールド、１０１…燃料ガス排出用マニホールド部材、１１０…空気回収用空間、１２０…燃料ガス回収用空間、１３０…シール部材。
【図１】
2007317525.tif 000003
【図２】
2007317525.tif 000004
【図３】
2007317525.tif 000005