(57)【要約】【課題】従来技術に比べ、発電効率の向上を図った固体電解質形燃料電池スタック１０を提供する。【解決手段】固体電解質形燃料電池スタック１０は、アノード４２と、カソード４４と、前記アノードと前記カソードとの間に挟まれた電解質４６とを含み、前記アノードと前記カソードとが前記電解質を挟む方向に互いに積層された複数のセル４０と、前記アノードに接触するように燃料ガスを流すための燃料ガス流路５２と、前記カソードに接触するように酸化剤ガスを流すための酸化剤ガス流路５８と、隣り合う２つの前記セルの間に設けられた、冷却ガスを流すための冷却ガス流路３８と、を備える。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
アノードと、カソードと、前記アノードと前記カソードとの間に挟まれた電解質とを含み、前記アノードと前記カソードとが前記電解質を挟む方向に互いに積層された複数のセルと、
前記アノードに接触するように燃料ガスを流すための燃料ガス流路と、
前記カソードに接触するように酸化剤ガスを流すための酸化剤ガス流路と、
隣り合う２つの前記セルの間に設けられた、冷却ガスを流すための冷却ガス流路と、を備える、固体電解質形燃料電池スタック。
【請求項２】
前記セルは、第１の端部と前記第１の端部に対向する第２の端部とを含み、
前記酸化剤ガス流路の両端にそれぞれ酸化剤ガス供給口と酸化剤ガス排出口とが設けられ、
前記燃料ガス流路の両端にそれぞれ燃料ガス供給口と燃料ガス排出口とが設けられ、かつ
前記酸化剤ガス供給口および前記燃料ガス供給口が前記セルの前記第１の端部側に配され、前記酸化剤ガス排出口および前記燃料ガス排出口が前記セルの前記第２の端部側に配されている、請求項１に記載の固体電解質形燃料電池スタック。
【請求項３】
前記冷却ガス流路の一端に設けられた冷却ガス供給口が前記セルの前記第１の端部側に配され、
前記冷却ガス流路の他端に設けられた冷却ガス排出口が前記セルの前記第２の端部側に配されている、請求項２に記載の固体電解質形燃料電池スタック。
【請求項４】
前記冷却ガス流路の一端に設けられた冷却ガス供給口が前記セルの前記第２の端部側に配され、
前記冷却ガス流路の他端に設けられた冷却ガス排出口が前記セルの前記第１の端部側に配されている、請求項２に記載の固体電解質形燃料電池スタック。
【請求項５】
前記セルは、第３の端部と前記第３の端部に対向する第４の端部とを含み、
前記酸化剤ガス流路の両端にそれぞれ酸化剤ガス供給口と酸化剤ガス排出口とが設けられ、
前記燃料ガス流路の両端にそれぞれ燃料ガス供給口と燃料ガス排出口とが設けられ、かつ
前記酸化剤ガス供給口および前記燃料ガス排出口が前記セルの前記第３の端部側に配され、前記酸化剤ガス排出口および前記燃料ガス供給口が前記セルの前記第４の端部側に配されている、請求項１に記載の固体電解質形燃料電池スタック。
【請求項６】
前記冷却ガス流路の一端に設けられた冷却ガス供給口が前記セルの前記第３の端部側に配され、
前記冷却ガス流路の他端に設けられた冷却ガス排出口が前記セルの前記第４の端部側に配されている、請求項５に記載の固体電解質形燃料電池スタック。
【請求項７】
前記冷却ガス流路の一端に設けられた冷却ガス供給口が前記セルの前記第４の端部側に配され、
前記冷却ガス流路の他端に設けられた冷却ガス排出口が前記セルの前記第３の端部側に配されている、請求項５に記載の固体電解質形燃料電池スタック。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、固体電解質形燃料電池スタックに関し、特に、複数の平面状セルが積層されて構成される固体電解質形燃料電池スタックに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の固体電解質形燃料電池スタックとして、平板型セルを積層した固体酸化物型燃料電池スタックが知られている。この固体酸化物型燃料電池スタックには複数のカソード流路が設けられ、セルにおける発電反応に必要な量以上の空気が各カソード流路に供給される。この発電反応に利用されなかった空気がスタックの冷却に利用されている。これにより、スタック内の最も高温となる部位（積層中心部）の温度が耐久限界温度以下になるように調整されている（例えば、非特許文献１、非特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【非特許文献１】Stefan Megel、Mihails Kusnezoff、Nikolai Trofimenko、Viktar Sauchuk、Alexander Michaelis、Andreas Venskutonis、Klaus Rissbacher、Wolfgang Kraussler、Marco Brandner、Christian Bienert、Lorenz S. Sigl、High Efficiency CFY-Stack for High Power Applications、ECS Transactions, 35 (1) 269-277 (2011)
【非特許文献２】“Staxera:Your Heart of Energy”、Staxera社（staxera GmbH）[online],［平成24年4月23日検索］インターネット＜ＵＲＬ：http://www.staxera.de/fileadmin/downloads/tech/Integrated_Stack_Module_with_increased_power.pdf＞
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来技術では、発電効率の向上を図るという観点から未だ改善の余地がある。
【０００５】
本発明はこのような課題を解決するためになされたものであり、従来技術に比べ、発電効率の向上を図った固体電解質形燃料電池スタックを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明のある態様に係る、固体電解質形燃料電池スタックは、アノードと、カソードと、前記アノードと前記カソードとの間に挟まれた電解質とを含み、前記アノードと前記カソードとが前記電解質を挟む方向に互いに積層された複数のセルと、前記アノードに接触するように燃料ガスを流すための燃料ガス流路と、前記カソードに接触するように酸化剤ガスを流すための酸化剤ガス流路と、隣り合う２つの前記セルの間に設けられた、冷却ガスを流すための冷却ガス流路と、を備える。
【発明の効果】
【０００７】
本発明は、従来技術に比べ、発電効率の向上を図ることができるという効果を奏する。
【０００８】
本発明の上記目的、他の目的、特徴、及び利点は、添付図面参照の下、以下の好適な実施態様の詳細な説明から明らかにされる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施の形態１に係る固体電解質形燃料電池スタックを含む燃料電池システムの構成を示す機能ブロック図である。
【図２】図１の固体電解質形燃料電池スタックの構成を示す斜視図である。
【図３】図２の固体電解質形燃料電池スタックの横断面を模式的に示す断面図である。
【図４】図２の固体電解質形燃料電池スタックにおける燃料ガス、酸化剤ガスおよび冷却ガスの流れを示す模式図である。
【図５】（ａ）は、従来の固体電解質形燃料電池スタックにおける温度の分布を示す表であり、（ｂ）は、図４に示す固体電解質形燃料電池スタックにおける温度の分布を示す表である。
【図６】本発明の実施の形態２に係る固体電解質形燃料電池スタックにおける燃料ガス、酸化剤ガスおよび冷却ガスの流れを示す模式図である。
【図７】図６に示す固体電解質形燃料電池スタックにおける温度の分布を示す表である。
【図８】本発明の実施の形態３に係る固体電解質形燃料電池スタックにおける燃料ガス、酸化剤ガスおよび冷却ガスの流れを示す模式図である。
【図９】（ａ）は、従来の固体電解質形燃料電池スタックにおける温度の分布を示す表であり、（ｂ）は、図８に示す固体電解質形燃料電池スタックにおける温度の分布を示す表である。
【図１０】本発明の実施の形態４に係る固体電解質形燃料電池スタックにおける燃料ガス、酸化剤ガスおよび冷却ガスの流れを示す模式図である。
【図１１】図１０に示す固体電解質形燃料電池スタックにおける温度の分布を示す表である。
【図１２】本発明の実施の形態５に係る固体電解質形燃料電池スタックの縦断面を示す模式図である。
【図１３】（ａ）は、図１２の固体電解質形燃料電池スタックに用いられるマニフォールドを示す横断面図であり、（ｂ）は、図１２の固体電解質形燃料電池スタックに用いられるマニフォールドを示す縦断面図である。
【図１４】本発明の実施の形態６に係る固体電解質形燃料電池スタックの縦断面を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
（本発明の基礎となった知見）
本発明者らは、固体電解質形燃料電池スタックの更なる発電効率の向上を図るために鋭意検討をした。この結果、本発明者らは従来技術には下記のような問題があることを見出した。
【００１１】
本発明者らは、まず、従来の固体電解質形燃料電池スタックのカソード流路における空気流量の分布に着目した。
【００１２】
しかしながら、非特許文献１及び非特許文献２のいずれも各カソード流路における空気流量のスタック全体における分布について言及していない。
【００１３】
一方、従来の固体電解質形燃料電池スタックでは、各カソード流路における空気流量は、スタック全体において概ね均一であると考えられる。
【００１４】
その理由は以下の通りである。スタックにおけるカソード流路の位置によって（依存して）各カソード流路における空気の流量が異なるように設計するが考えられる。しかし、この場合、燃料電池を起動した時や燃料電池の発電出力を変化させた時のように全空気流量が変化したとき、スタック全体における各カソード流路における空気流量のスタック全体における分布を一定に保つことが困難である。
【００１５】
また、スタックにおけるカソード流路の位置によって各カソード流路における空気流量が異なるように、各カソード流路の形状を変える必要がある。このため、カソード流路の種類が増え、それに対応するカソード流路の金型等の種類も増える。これにより、スタックの製造コストが高くなってしまう。
【００１６】
そこで、上述のように、スタックにおけるカソード流路の位置に関わらず、各カソード流路における空気流量が均一になるように設計されると考えられる。
【００１７】
ところが、この場合、スタックの外側部分では輻射および熱伝導により外部への放熱が行われて、その部分の温度が低くなる。これに対して、スタックの内側部分では、放熱が少ない上、スタックにおける発電反応による発熱で温度が高くなる。これにより、スタックの内側部分と外側部分との間に温度勾配が生じる。
【００１８】
このスタックの外側部分の温度がスタックの耐久限界温度に合わせられると、スタックの内側部分の温度がこの耐久限界温度を超えてしまう。これにより、スタックが熱により劣化し、燃料電池の寿命が短縮化してしまう。
【００１９】
そこで、スタックの内側部分の温度をスタックの耐久限界温度に合わせざるを得ない。しかし、そうすると、スタックの外側部分の温度が低くなってしまう。このスタックを構成する各セルの電圧は各セル内の最低温度に比例する。
【００２０】
また、一般的に、セルの温度が高いほど、電解質の電気抵抗が減少するため、燃料電池の発電効率は大きくなる（発電効率は、発電反応に使用されたエネルギーに対して、発生した電気エネルギーの割合である。この使用されたエネルギーから電気エネルギーを引いたエネルギーは、熱エネルギーとなる）。このため、スタックの全体の温度は高いほうが発電効率の点からは好ましい。
【００２１】
従って、従来の固体電解質形燃料電池スタックには、スタック内に温度勾配が生じるために、発電効率が低くなってしまうという問題がある。本発明は、上記知見に基づいてなされたものである。
【００２２】
本発明の実施の態様に係る固体電解質形燃料電池スタックは、アノードと、カソードと、前記アノードと前記カソードとの間に挟まれた電解質とを含み、前記アノードと前記カソードとが前記電解質を挟む方向に互いに積層された複数のセルと、前記アノードに接触するように燃料ガスを流すための燃料ガス流路と、前記カソードに接触するように酸化剤ガスを流すための酸化剤ガス流路と、隣り合う２つの前記セルの間に設けられた、冷却ガスを流すための冷却ガス流路と、を備える。
【００２３】
前記セルは、第１の端部と前記第１の端部に対向する第２の端部とを含み、前記酸化剤ガス流路の両端にそれぞれ酸化剤ガス供給口と酸化剤ガス排出口とが設けられ、前記燃料ガス流路の両端にそれぞれ燃料ガス供給口と燃料ガス排出口とが設けられ、かつ前記酸化剤ガス供給口および前記燃料ガス供給口が前記セルの前記第１の端部側に配され、前記酸化剤ガス排出口および前記燃料ガス排出口が前記セルの前記第２の端部側に配されていてもよい。
【００２４】
前記冷却ガス流路の一端に設けられた冷却ガス供給口が前記セルの前記第１の端部側に配され、前記冷却ガス流路の他端に設けられた冷却ガス排出口が前記セルの前記第２の端部側に配されていてもよい。
【００２５】
前記冷却ガス流路の一端に設けられた冷却ガス供給口が前記セルの前記第２の端部側に配され、前記冷却ガス流路の他端に設けられた冷却ガス排出口が前記セルの前記第１の端部側に配されていてもよい。
【００２６】
前記セルは、第３の端部と前記第３の端部に対向する第４の端部とを含み、前記酸化剤ガス流路の両端にそれぞれ酸化剤ガス供給口と酸化剤ガス排出口とが設けられ、前記燃料ガス流路の両端にそれぞれ燃料ガス供給口と燃料ガス排出口とが設けられ、かつ前記酸化剤ガス供給口および前記燃料ガス排出口が前記セルの前記第３の端部側に配され、前記酸化剤ガス排出口および前記燃料ガス供給口が前記セルの前記第４の端部側に配されていてもよい。
【００２７】
前記冷却ガス流路の一端に設けられた冷却ガス供給口が前記セルの前記第３の端部側に配され、前記冷却ガス流路の他端に設けられた冷却ガス排出口が前記セルの前記第４の端部側に配されていてもよい。
【００２８】
前記冷却ガス流路の一端に設けられた冷却ガス供給口が前記セルの前記第４の端部側に配され、前記冷却ガス流路の他端に設けられた冷却ガス排出口が前記セルの前記第３の端部側に配されていてもよい。
【００２９】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら具体的に説明する。
【００３０】
なお、以下では全ての図面を通じて同一又は相当する要素には同一の参照符号を付して、その重複する説明を省略する。
【００３１】
また、説明の便宜上、セルが積層する方向を上下方向と定義する。ただし、セルの積層方向は上下方向に限定されず、任意である。
【００３２】
（実施の形態１）
［燃料電池システムの構成］
図１は、固体電解質形燃料電池スタック１０を含む燃料電池システム１２の構成を示す機能ブロック図である。
【００３３】
燃料電池システム１２は、固体電解質形燃料電池スタック（以下、「スタック」と称す。）１０、酸化剤ガス供給器１４、原料ガス供給器１６、改質器１８、燃焼器２０、冷却ガス供給器２２、および制御器２４を備える。
【００３４】
酸化剤ガス供給器１４は、酸化剤ガス供給路を介してスタック１０に接続され、スタック１０に酸化剤ガスを供給する。酸化剤ガスとしては、たとえば、空気や酸素などが挙げられる。酸化剤ガス供給器１４には、たとえば、空気を送風するファンやブロアなどの送風機、酸素ボンベなどが用いられる。酸化剤ガス供給器１４は、制御器２４からの制御信号に応じて酸化剤ガスを送出する流量を調整する流量調整機能を有する。
【００３５】
原料ガス供給器１６は、原料ガス供給路を介して改質器１８に接続され、改質器１８に原料ガスを供給する。原料ガス供給器１６は、たとえば、原料ガスボンベ、原料ガス供給インフラストラクチャに接続されるブースタ、開閉弁および流量調整弁等で構成される。原料ガス供給器１６は、原料ガスを供給する機能と原料ガスの流量(flow rate)を調整する機能とを有する。原料ガスとしては、たとえば、天然ガス等の炭化水素系ガス、プロパンガス等の他の炭化水素系ガス、灯油等の常温で液体の炭化水素系燃料、メタノールなどの炭化水素以外の有機系燃料が挙げられる。
【００３６】
改質器１８は、燃料ガス供給路を介してスタック１０に接続される。改質器１８には、原料ガス供給器１６から原料ガスが供給される。さらに、改質器１８には、改質方式（水蒸気改質方式、部分酸化方式、又はオートサーマル方式）に応じて、水蒸気及び又は空気などの酸素含有ガスが図示されない供給経路を通じて供給される。改質器１８は、たとえば、水蒸気改質方式の場合、スタック１０および燃焼器２０の近傍に配置され、これらからの熱を利用して原料ガスを改質し、水素を含む燃料ガスを生成する。そして、この燃料ガスをスタック１０に供給する。
【００３７】
スタック１０は、後述するように、燃料ガスと酸化剤ガスとを酸化還元反応（以下、発電反応という）させることにより発電する。スタック１０には温度検出器２８が設けられる。
【００３８】
温度検出器２８は、熱電対や抵抗体などの温度検出素子で構成される。温度検出器２８は、１つまたは複数設けられ、スタック１０内の温度を検出し、検出値を制御器２４へ出力する。
【００３９】
燃焼器２０は、発電ガス排出路を介してスタック１０に接続され、燃焼器２０にスタック１０から発電排ガスが供給される。発電排ガスは、発電反応に用いられなかった燃料ガス及び酸化剤ガスと発電反応により生成された水（水蒸気）とを含む。燃焼器２０は、スタック１０および改質器１８の近傍に配置され、発電排ガスを燃焼することにより、スタック１０へ供給されるガスおよび改質器１８を加熱する。燃焼器２０における燃焼により生成された燃焼排ガスは、図示されない排出経路を通じて燃料電池システムの外部に排出される。
【００４０】
冷却ガス供給器２２は、冷却ガス供給路を介してスタック１０に接続され、スタック１０に冷却ガスを供給する。冷却ガス供給器２２は、制御器２４からの信号に応じて流量を調整しながら冷却ガスを供給する機能を有する。冷却ガスとしては、たとえば、空気などが挙げられる。冷却ガス供給器２２には、たとえば、冷却ガスを送風するファンやブロアなどの送風機などが用いられる。
【００４１】
なお、酸化剤ガスは、スタック１０の発電反応だけでなく、スタック１０の冷却にも利用され得る。この場合、スタック１０の冷却は、酸化剤ガスおよび冷却ガスの両方で行われる。また、酸化剤ガスおよび冷却ガスは共に空気が用いられる。この酸化剤ガスと冷却ガスとの違いは、スタック１０における発電反応で消費されるか否かである。つまり、この酸化剤ガスは、その一部がスタック１０における発電反応に利用され、後述する酸化剤ガス流路を流れる気体である。これに対し、冷却ガスは、その全てが、スタック１０の酸化還元反応に利用されずに、後述する冷却ガス流路を流れる気体である。
【００４２】
制御器２４は、演算処理機能を備えるものであればよい。制御装置として、マイクロコントローラ、ＣＰＵ、ＭＰＵ、論理回路、ＰＬＣ(Programmable Logic Controller)等が例示される。制御器２４は、温度検出器２８で検出されるスタック１０の温度などに基づいて原料ガス供給器１６、酸化剤ガス供給器１４および冷却ガス供給器２２を制御する。これにより、原料ガス供給器１６からスタック１０に供給される原料ガスの流量と、酸化剤ガス供給器１４からスタック１０に供給される酸化剤ガスの流量と、冷却ガス供給器２２からスタック１０に供給される冷却ガスの流量とが調整される。
【００４３】
なお、燃料利用率は、スタック１０に供給される燃料ガスの量に対する、スタック１０における発電反応に利用される燃料ガスの割合を示す。また、酸化剤利用率は、スタック１０に供給される酸化剤ガスの量に対する、スタック１０における発電反応に利用される酸化剤ガスの割合を示す。
【００４４】
［スタックの構成］
図２は、スタック１０の構成を模式的に示す斜視図である。図３は、スタック１０の横断面を示す模式的に示す断面図である。図４は、スタック１０の縦断面を模式的に示す断面図である。
【００４５】
図２から図４を参照すると、スタック１０は、たとえば、略直方体の形状を有し、上面１０ａ、下面１０ｂ、第１の端面１０ｃ、第２の端面１０ｄ、第１の側面１０ｅおよび第２の側面１０ｆを含む。第１の側面１０ｅおよび第２の側面１０ｆはそれぞれ対向し、第１の端面１０ｃおよび第２の端面１０ｄはそれぞれ対向する。スタック１０は、第１の主主流路３４、第２の主流路３６、冷却ガス流路３８およびセル４０の積層体を含む。
【００４６】
セル４０の積層体は、複数のセル４０を含む。複数のセル４０は、アノード４２とカソード４４とが電解質４６を挟む方向に互いに積層される。セル４０は、第１の端部４０ａと、第１の端部４０ａに対向する第２の端部４０ｂと含む。セル４０の第１の端部４０ａにスタック１０の第１の端面１０ｃおよび第１の主流路３４が位置する。セル４０の第２の端部４０ｂにスタック１０の第２の端面１０ｄおよび第２の主流路３６が位置する。
【００４７】
セル４０は、アノード４２と、カソード４４と、これらの間に挟まれる電解質４６とを有する。電解質４６、アノード４２およびカソード４４はそれぞれ、平板状であって、矩形の形状を有する。電解質４６には、酸化ジルコニウムなどの固体酸化物が用いられる。セル４０は第１のインターコネクタ４８と第２のインターコネクタ５０との間に挟まれる。
【００４８】
各インターコネクタ４８、５０は、導電性および耐熱性を有する金属など、たとえば、クロムを多く含む合金鋼で形成される。第１のインターコネクタ４８は、たとえば、燃料ガス流路５２である複数の溝が成型によって形成された平板で構成される。第２のインターコネクタ５０は、たとえば、酸化剤ガス流路５８である複数の溝が成型によって形成された平板で構成される。これらの複数の溝（５２、５８）は、それぞれ直線状であって平行に設けられ、各インターコネクタ４８、５０の全長に亘って延びる。
【００４９】
第１のインターコネクタ４８は、燃料ガス流路５２がアノード４２に対向するように、アノード４２上に配される。これにより、燃料ガスがアノード４２に接触するように流れる、燃料ガス流路５２が構成される。燃料ガス流路５２は、その一方の端部が第１の主流路３４に連通し、その他方の端部が第２の主流路３６に連通する。一方の端部と主流路３４との連通部位が燃料ガス供給口５２ａとなり、他方の端部と主流路３６との連通部位が燃料ガス排出口５２ｂとなる。この燃料ガス供給口５２ａは第１の端部４０ａ側に配され、燃料ガス排出口５２ｂは第２の端部４０ｂ側に配される。燃料ガスは、第１の主流路３４を通り、燃料ガス供給口５２ａから燃料ガス流路５２に供給され、燃料ガス流路５２を通過して、燃料ガス排出口５２ｂから第２の主流路３６に排出される。燃料ガス流路５２では、燃料ガスが、アノード４２に接触するように流れ、アノード４２に供給される。また、燃料ガス流路５２において、第１の端面１０ｃと第１の主流路３４との間はシール部材で密閉され、第２の端面１０ｄと第２の主流路３６との間はシール部材で密閉されている。
【００５０】
第２のインターコネクタ５０は、酸化剤ガス流路５８がカソード４４に対向するように、カソード４４上に配される。これにより、酸化剤ガスがカソード４４に接触するように流れる酸化剤ガス流路５８が構成される。酸化剤ガス流路５８は、その一端が第１の端面１０ｃに開口し、その他端が第２の端面１０ｄに開口する。この第１の端面１０ｃの開口が酸化剤ガス供給口５８ａとなり、第２の端面１０ｄの開口が酸化剤ガス排出口５８ｂとなる。酸化剤ガス供給口５８ａが、酸化剤ガス供給室（図示せず）などを介して酸化剤ガス供給器１４（図１）から延びる酸化剤ガス供給路に接続される。また、酸化剤ガス排出口５８ｂが、酸化剤ガス排出室（図示せず）などを介して燃焼器２０へ至る発電ガス排出路に接続される。酸化剤ガスは、酸化剤ガス供給口５８ａから酸化剤ガス流路５８に供給され、酸化剤ガス流路５８を通り、酸化剤ガス排出口５８ｂから排出される。この酸化剤ガス供給口５８ａはセル４０の第１の端部４０ａ側に配され、酸化剤ガス排出口５８ｂが第２の端部４０ｂ側に配される。また、酸化剤ガス流路５８では、酸化剤ガスが、カソード４４に接触するように流れ、カソード４４に供給される。そして、未利用の（発電反応に用いられなかった）酸化剤ガスが、酸化剤ガス排出室を介して、発電ガス排出路に排出される。
【００５１】
第１の主流路３４および第２の主流路３６は、セル４０の積層体を上下方向に貫通する。第１の主流路３４は、改質器１８（図１）から延びる燃料ガス供給路に接続され、この燃料ガス供給路から供給される燃料ガスを燃料ガス流路５２に供給する。第２の主流路３６は、燃焼器２０（図１）へ至る発電ガス排出路に接続され、この発電ガス排出路へ燃料ガス流路５２から排出される未利用の燃料ガスを発電排ガスとして排出する。各主流路３４、３６は酸化剤ガス流路５８とは連通しない。
【００５２】
冷却ガス流路３８は、冷却ガスを流すための流路であって、隣り合う２つのセル４０の間に設けられる。具体的には、冷却ガス流路３８は、たとえば、セル４０の積層体内において、第１のインターコネクタ４８と第２のインターコネクタ５０との間に設けられる。たとえば、２つのインターコネクタ６４、６６が、それぞれ、複数の溝が成型によって形成された平板で構成され、それぞれの溝が対向するように、２つのインターコネクタ６４、６６が組み合わせられる。そして、これらの対向する溝によって冷却ガス流路３８が構成される。組み合わせられた２つのインターコネクタ６４、６６の溝が第１および第２のインターコネクタ４８、５０の溝に平行になるように、２つのインターコネクタ６４、６６は第１のインターコネクタ４８と第２のインターコネクタ５０との間に挟まれる。これにより、冷却ガス流路３８は、燃料ガス流路５２および酸化剤ガス流路５８のそれぞれと平行に延びる。冷却ガス流路３８は、その一端が第１の端面１０ｃに開口し、その他端が第２の端面１０ｄに開口する。この第１の端面１０ｃの開口が冷却ガス供給口３８ａとなり、第２の端面１０ｄの開口が冷却ガス排出口３８ｂとなる。冷却ガス供給口３８ａが冷却ガス供給器２２（図１）から延びる冷却ガス供給路に接続され、冷却ガス排出口３８ｂが適宜な冷却ガス排出経路に接続される。本実施の形態では、冷却ガス排出口３８ｂは、たとえば、燃焼器２０（図１）へ至る発電ガス排出路に接続される。冷却ガスは、冷却ガス供給口３８ａから冷却ガス流路３８に供給され、冷却ガス流路３８を通り、冷却ガス排出口３８ｂから排出される。この冷却ガス供給口３８ａはセル４０の第１の端部４０ａ側に配され、冷却ガス排出口３８ｂが第２の端部４０ｂ側に配される。
【００５３】
［動作］
燃料電池システム１２が起動すると、原料ガスが原料ガス供給器１６から改質器１８およびスタック１０を介して燃焼器２０に供給され、酸化剤ガスがスタック１０を介して酸化剤ガス供給器１４から燃焼器２０に供給される。これらのガスは燃焼器２０で燃焼されて、この熱によりスタック１０および改質器１８が加熱される。改質器１８が高温になると、改質器１８で原料ガスが燃料ガスに改質されて、燃料ガスがスタック１０に供給される。温度検出器２８の温度が発電開始温度：たとえば６９０（℃）に達すると、発電が開始される。そして、改質器１８が燃料ガスを生成するようになった後は、燃焼器２０は燃料ガスおよび酸化剤ガス（および冷却ガス）を燃焼する。
【００５４】
スタック１０へ供給される酸化剤ガスおよび燃料ガスは、たとえば６９０℃程度に予熱される。これにより、スタック１０の中央部とスタック１０の端部における温度勾配が比較的小さくなり、急激な温度勾配によってスタック１０が応力割れすることが防がれる。
【００５５】
スタック１０では、燃料ガスが、第１の主流路３４を通り、燃料ガス供給口５２ａから燃料ガス流路５２に流入し、アノード４２に供給される。また、酸化剤ガスが、酸化剤ガス供給口５８ａから酸化剤ガス流路５８に流入し、カソード４４に供給される。このアノード４２およびカソード４４において発電反応（酸化還元反応）が起こり、スタック１０は発電する。このとき、制御器２４は、燃料利用率および酸化剤利用率などに基づいて、燃料ガスの流量および酸化剤ガスの送風量を定め、酸化剤ガス供給器１４を制御する。
【００５６】
この酸化剤ガスは、スタック１０における発電反応に利用されるとともに、スタック１０の冷却にも用いられる。たとえば、酸化剤利用率が２５％に設定される場合、カソード４４に供給される酸化剤ガス中の酸素の２５％が発電反応に用いられる。この酸素は、電解質４６を通過して、アノード４２において燃料ガスの水素を酸化する。酸化剤ガスとして空気が用いられている場合、空気中の酸素は２０％である。よって、発電反応に利用される酸素の量は、全空気流量：ｒ×２０％×２５％＝５％×ｒである。よって、残る９５％×ｒの空気がスタック１０の冷却に用いられる。なお、燃料利用率が５０％に設定される場合、アノード４２に供給される燃料ガス中の水素の５０％が反応に用いられる。この水素は、電解質４６を通過した酸素により酸化されて、水になる。この水蒸気によって、反応の前後で、燃料ガス流路５２を流れる燃料ガスの流量は変わらない。
【００５７】
このように、酸化剤ガスによりスタック１０は冷却される。ただし、スタック１０のセル４０の積層方向における中央部はスタック１０のセル４０の積層方向における上下端部に比べて放熱しにくい。これにより、スタック１０の中央部の温度がスタック１０の上下端部に比べて高くなる。このため、制御器２４は、温度検出器２８からの温度などに基づいて、冷却ガスの流量を定め、冷却ガス供給器２２を制御する。これにより、冷却ガスは、冷却ガス供給口３８ａから冷却ガス流路３８に流入し、冷却ガス流路３８を通過して、冷却ガス排出口３８ｂから排出する。冷却ガスは、冷却ガス流路３８においてスタック１０と熱交換し、スタック１０の内部を冷却する。
【００５８】
このとき、スタック１０の温度が高いほど、電解質４６の電気抵抗が小さくなり、発電効率が高くなる。このため、スタック１０の最高温度、つまりスタック１０の中央部の温度がスタック１０の耐久限界温度の近くになるように、冷却ガスの流量が定められる。そして、スタック１０における発電反応で発生する熱量と、スタック１０から酸化剤ガスおよび冷却ガスへ伝わる熱量とが釣り合うように、制御器２４は酸化剤ガス供給器１４および冷却ガス供給器２２を制御する。
【００５９】
たとえば、一般的な電解質４６支持型の平板型スタック１０では、スタック１０の耐久限界温度を考慮し、スタック１０の動作温度は、たとえば、８５０℃程度に設定される。また、冷却ガスにより、スタック１０の中央部における温度が低下する。このため、冷却ガス流路３８を流れる冷却ガスの流量を２０ｓｌｍとした場合、たとえば、以下のように酸化剤ガスの流量を減少させることができる。スタック１０に供給される酸化剤ガスの流量は、従来の酸化剤ガスの流量、たとえば、４００ｓｌｍに比べて小さく、たとえば、３２０ｓｌｍに設定される。これにより、各酸化剤ガス流路５８を流れる酸化剤ガスの流量は、従来の酸化剤ガスの流量、たとえば、１００ｓｌｍに比べて小さく、たとえば、８０ｓｌｍになる。なお、スタック１０に供給される燃料ガスの流量は、従来の燃料ガスの流量、たとえば、８０ｓｌｍと同じ流量に設定される。よって、各燃料ガス流路５２を流れる燃料ガスの流量も、従来の燃料ガスの流量、たとえば、２０ｓｌｍと同じ流量になる。
【００６０】
このように、流量が調整されると、図５（ａ）に示す、従来のスタック１０における温度差に対して、図５（ｂ）に示す、本実施の形態のスタック１０における温度差は小さくなる。つまり、従来のスタック１０では、たとえば、スタック１０における最高温度を８５０℃に保つためには、スタック１０における最低温度（上下端部の第１の端部４０ａの温度）は、７１０℃となる。これに対して、本実施の形態のスタック１０における最低温度（上下端部の第１の端部４０ａの温度）は、７２０℃となった。このように、スタック１０の全体に設けられた酸化剤ガス流路５８を流れる酸化剤ガスの流量が従来に比べて少なくなった。これにより、酸化剤ガスによりスタック１０の全体が冷却される割合が低下した。よって、本実施の形態のスタック１０における上端部および下端部の温度が、従来のスタック１０の温度に比べて上がった。
【００６１】
これに対して、スタック１０の中央部に冷却ガス流路３８が新たに設けられ、この冷却ガス流路３８に冷却ガスが流された。これにより、酸化剤ガスにより冷却量は低下したが、これを冷却ガスが補った。これにより、本実施の形態のスタック１０における中央部の温度は、スタック１０の耐久限界温度の近くに維持された。
【００６２】
そして、酸化還元反応に利用されなかった燃料ガスは、燃料ガス流路５２を通過し、燃料ガス排出口５２ｂから第２の主流路３６に排出される。また、酸化還元反応に利用されなかった酸化剤ガスは、酸化剤ガス流路５８を通過し、第２の端部４０ｂの開口から排出される。スタック１０から排出される燃料ガスおよび酸化剤ガスの流量は従来に比べて少ない。このため、これらの温度は、従来の温度、たとえば、８１０℃に比べて高く、たとえば、８３０℃になる。
【００６３】
上記構成のスタック１０によれば、スタック１０の内部に冷却ガス流路３８が設けられる。この冷却ガス流路３８における冷却ガスの流れる方向は、酸化剤ガスおよび燃料ガスの流れる方向と同じである。これにより、スタック１０における最高温度（スタック１０の中央部における第２の端部４０ｂの温度）をスタック１０の耐久限界温度に保つために必要な酸化剤ガスの流量を低減することができる。これにより、酸化剤ガス供給器１４などの補器の能力および動力を下げ、これらのコストを低減することができる。
【００６４】
また、各酸化剤ガス流路５８を流れる酸化剤ガスの流量が均一である場合、スタック１０の端部の酸化剤ガス流路５８における酸化剤ガスの流量を低減することができる。このため、スタック１０における最低温度（スタック１０の端部の温度）が高くなる。スタック１０を構成する各セル４０の電圧は各セル４０内の最低温度に比例する。このため、セル４０の電圧が上昇することにより、スタック１０全体としての発電効率が向上する。
【００６５】
（実施の形態２）
実施の形態１のスタック１０では、冷却ガス流路３８における冷却ガスの流れる方向は、酸化剤ガスおよび燃料ガスの流れる方向と同じであった。これに対して、実施の形態２のスタック１０では、冷却ガス流路３８における冷却ガスの流れる方向は、酸化剤ガスおよび燃料ガスの流れる方向と異なる。
【００６６】
図６は、実施の形態２に係る固体電解質形燃料電池スタックにおける燃料ガス、酸化剤ガスおよび冷却ガスの流れを示す模式図である。
【００６７】
冷却ガス流路３８では、第２の端面１０ｄの開口が冷却ガス供給口３８ａとなり、第１の端面１０ｃの開口が冷却ガス排出口３８ｂとなる。冷却ガスは、冷却ガス供給口３８ａから冷却ガス流路３８に供給され、冷却ガス流路３８を通り、冷却ガス排出口３８ｂから排出される。このように、冷却ガス供給口３８ａはセル４０の第２の端部４０ｂ側に配され、冷却ガス排出口３８ｂが第１の端部４０ａ側に配される。
【００６８】
上記構成のスタック１０では、各冷却ガス流路３８を流れる冷却ガスの流量が、たとえば、４０ｓｌｍに設定される。各酸化剤ガス流路５８を流れる酸化剤ガスの流量が、たとえば、８０ｓｌｍに設定される。各燃料ガス流路５２を流れる燃料ガスの流量は、たとえば、２０ｓｌｍに設定される。スタック１０に供給される燃料ガスおよび酸化剤ガスの温度は、たとえば、６９０℃に設定される。
【００６９】
このスタック１０における温度は、図７に示される。なお、従来のスタック１０における温度は、図５（ａ）と同様である。図５（ａ）および図５（ｂ）に示すスタック１０における温度差に比べて、本実施の形態に係るスタック１０における温度差は小さくなる。つまり、スタック１０における最高温度になるスタック１０の中央部の第２の端部４０ｂの第２の端面１０ｄに、冷却ガス流路３８の供給口３８ａが設けられる。この供給口３８ａにおける冷却ガスの温度が低いため、熱伝達率が大きい。よって、冷却ガス流路３８を流れる冷却ガスの温度が高くなり、第２の端部４０ｂより流路３８の下流側に位置する内部および第１の端部４０ａにおいて冷却ガスの冷却能力は低くなる。このため、スタック１０の中央部における内部および第１の端部４０ａの温度が従来のスタック１０に比べ高くなる。これに伴い、スタック１０の上端部および下端部においても、内部と第１の端部４０ａの温度が高まる。
【００７０】
このように、スタック１０の中央部の第２の端部４０ｂを除く、スタック１０全体の温度が高くなる。このため、スタック１０の上下端部における第１の端部４０ａの温度、つまり、スタック１０において最低温度が高くなる。これにより、スタック１０の発電効率が向上する。また、スタック１０における最低温度が上昇することにより、スタック１０における温度差がより一層小さくなる。よって、熱応力によりスタック１０が破損することが防止される。
【００７１】
また、冷却ガスが酸化剤ガスの冷却機能を補うことにより、スタック１０における最高温度を、スタック１０の耐久限界温度より低く維持することができる。よって、スタック１０が熱により劣化および破損することが抑制される。
【００７２】
（実施の形態３）
実施の形態１のスタック１０では、燃料ガスが流れる方向と酸化剤ガスが流れる方向とが同じであり、燃料ガスの流れは酸化剤ガスの流れに対して並行流であった。これに対し、実施の形態３のスタック１０では、燃料ガスが流れる方向と酸化剤ガスが流れる方向とが異なり、燃料ガスの流れが酸化剤ガスの流れに対して対向流である。
【００７３】
図８は、実施の形態３に係る固体電解質形燃料電池スタックにおける燃料ガス、酸化剤ガスおよび冷却ガスの流れを示す模式図である。なお、スタック１０は、略直方体の形状を有し、上面１０ａ、下面１０ｂ、第３の端面１０ｇ、第４の端面１０ｈ、第３の側面（図示せず）および第４の側面（図示せず）を含む。この第３および第４の端面１０ｇ、１０ｈは、実施の形態１における第１および第２の端面１０ｃ、１０ｄにそれぞれ相当する。また、第３および第４の側面は、実施の形態１における第１および第２の側面１０ｅ、１０ｆにそれぞれ相当する。さらに、セル４０は、第３の端部４０ｃと、第３の端部４０ｃに対向する第４の端部４０ｄと含む。この第３および第４の端部４０ｃ、４０ｄは、実施の形態１における第１および第２の端部４０ａ、４０ｂにそれぞれ相当する。このため、セル４０の第３の端部４０ｃにスタック１０の第３の端面１０ｇおよび第１の主流路３４が位置し、セル４０の第４の端部４０ｄにスタック１０の第４の端面１０ｈおよび第２の主流路３６が位置する。
【００７４】
酸化剤ガス流路５８は、その一端が第３の端面１０ｇに開口し、その他端が第４の端面１０ｈに開口する。第３の端面１０ｇの開口が酸化剤ガス供給口５８ａとなり、第４の端面１０ｈの開口が酸化剤ガス排出口５８ｂとなる。この酸化剤ガス供給口５８ａはセル４０の第３の端部４０ｃ側に配され、酸化剤ガス排出口５８ｂが第４の端部４０ｄ側に配される。
【００７５】
燃料ガス流路５２は、その一方の端部が第１の主流路３４に連通し、その他方の端部が第２の主流路３６に連通する。一方の端部と第１の主流路３４との連通部位が燃料ガス排出口５２ｂとなり、他方の端部と第２の主流路３６との連通部位が燃料ガス供給口５２ａとなる。この燃料ガス排出口５２ｂはセル４０の第３の端部４０ｃ側に配され、燃料ガス供給口５２ａはセル４０の第４の端部４０ｄ側に配される。このため、燃料ガスの流れが酸化剤ガスの流れに対して対向する。
【００７６】
冷却ガス流路３８は、その一端が第３の端面１０ｇに開口し、その他端が第４の端面１０ｈに開口する。第３の端面１０ｇの開口が冷却ガス供給口３８ａとなり、第４の端面１０ｈの開口が冷却ガス排出口３８ｂとなる。この冷却ガス供給口３８ａはセル４０の第３の端部４０ｃ側に配され、冷却ガス排出口３８ｂが第４の端部４０ｄ側に配される。このため、冷却ガスの流れが酸化剤ガスの流れに対して並行する。
【００７７】
上記構成のスタック１０では、各冷却ガス流路３８を流れる冷却ガスの流量が、たとえば、２０ｓｌｍに設定される。各酸化剤ガス流路５８を流れる酸化剤ガスの流量が、たとえば、１００ｓｌｍに設定される。各燃料ガス流路５２を流れる燃料ガスの流量は、たとえば、２０ｓｌｍに設定される。スタック１０に供給される燃料ガスおよび酸化剤ガスの温度は、たとえば、６９０℃に設定される。
【００７８】
このスタック１０における温度は、図９（ｂ）に示される。なお、従来のスタック１０における温度は、図９（ａ）に示される。この従来のスタック１０では、各酸化剤ガス流路５８を流れる酸化剤ガスの流量が、たとえば、１２０ｓｌｍに設定される。各燃料ガス流路５２を流れる燃料ガスの流量は、たとえば、２０ｓｌｍに設定される。スタック１０に供給される燃料ガスおよび酸化剤ガスの温度は、たとえば、６９０℃に設定される。
【００７９】
図９（ａ）および図９（ｂ）に示すように、スタック１０の内部の温度が第３および第４の端部４０ｃ、４０ｄの温度に比べて高くなる。これは、第３の端部４０ｃ側から流入する酸化剤ガスにより第３の端部４０ｃが冷却され、第４の端部４０ｄ側から流入する燃料ガスにより第４の端部４０ｄが冷却されるためである。
【００８０】
従来のスタック１０における温度差に比べて、本実施の形態に係るスタック１０における温度差は小さくなる。つまり、各スタック１０における最高温度、つまりスタック１０の中央部における内部の温度をスタック１０の限界温度、たとえば、８５０℃に保たれる。この場合、従来のスタック１０における最低温度、つまりスタック１０上下端部における第３の端部４０ｃの温度は、７３０℃になる。これに対して、本実施の形態に係るスタック１０における最低温度、つまりスタック１０の上下端部における第３の端部４０ｃの温度は７４０℃になる。
【００８１】
このように、スタック１０における最低温度が高くなったことにより、スタック１０の発電効率が向上する。
【００８２】
また、スタック１０における温度差が小さくなったため、熱応力によりスタック１０が破損することが防止される。
【００８３】
さらに、冷却ガスが酸化剤ガスの冷却機能を補うことにより、酸化剤ガスの流量を減少させることができる。このため、酸化剤ガス供給器１４などの補機について、製品コストおよびランニングコストなどを削減することができる。
【００８４】
また、冷却ガスによってスタック１０における最高温度がスタック１０の限界温度より低く抑えられるため、スタック１０が熱により劣化および破損することが抑制される。
【００８５】
（実施の形態４）
実施の形態３のスタック１０では、冷却ガスが流れる方向と酸化剤ガスが流れる方向とが同じであり、冷却ガスの流れは酸化剤ガスの流れに対して並行流であった。これに対し、実施の形態４のスタック１０では、冷却ガスが流れる方向と酸化剤ガスが流れる方向とが異なり、冷却ガスの流れが酸化剤ガスの流れに対して対向流である。
【００８６】
図１０は、実施の形態４に係る固体電解質形燃料電池スタックにおける燃料ガス、酸化剤ガスおよび冷却ガスの流れを示す模式図である。
【００８７】
冷却ガス流路３８は、その一端が第３の端面１０ｇに開口し、他端が第４の端面１０ｈに開口する。この第４の端面１０ｈの開口が冷却ガス供給口３８ａとなり、第３の端面１０ｇの開口が冷却ガス排出口３８ｂとなる。よって、冷却ガス供給口３８ａはセル４０の第４の端部４０ｄ側に配され、冷却ガス排出口３８ｂが第３の端部４０ｃ側に配される。このため、冷却ガスは、酸化剤ガスの流れに対して対向する。
【００８８】
上記構成のスタック１０では、各冷却ガス流路３８を流れる冷却ガスの流量が、たとえば、４０ｓｌｍに設定される。各酸化剤ガス流路５８を流れる酸化剤ガスの流量が、たとえば、１００ｓｌｍに設定される。各燃料ガス流路５２を流れる燃料ガスの流量は、たとえば、２０ｓｌｍに設定される。スタック１０に供給される燃料ガスおよび酸化剤ガスの温度は、たとえば、６９０℃に設定される。
【００８９】
このスタック１０における温度は、図１１に示される。なお、従来のスタック１０における温度は、図９（ａ）と同様である。図９（ａ）および図９（ｂ）に示すスタック１０における温度差に比べて、本実施の形態に係るスタック１０における温度差は小さくなる。つまり、各スタック１０における最高温度、つまりスタック１０の中央部における内部の温度をスタック１０の限界温度、たとえば、８５０℃に保たれる。この場合、図９（ａ）に示すように、冷却ガス流路３８が設けられていない従来のスタック１０では、最低温度が７３０℃になる。また、図９（ｂ）に示すように、冷却ガスが酸化剤ガスに並行して流れるスタック１０では、最低温度が７４０℃になる。これに対して、図１１に示すように、冷却ガスが酸化剤ガスに対向して流れる本実施の形態に係るスタック１０では、最低温度が７５０℃になる。
【００９０】
このように、冷却ガスによりスタック１０の中央部が冷却されることにより、酸化剤ガスの流量が低減される。これにより、酸化剤ガスにより冷却されるスタック１０の上下端部の温度が高くなる。また、冷却ガスおよび酸化剤ガスが対向して流れることにより、第３の端部４０ｃおよび第４の端部４０ｄのそれぞれからスタック１０が冷却される。これにより、第３の端部４０ｃの温度が高くなる。
【００９１】
このように、スタック１０における最低温度が高くなったことにより、スタック１０全体の発電効率が向上する。
【００９２】
また、スタック１０における温度差が小さくなったため、熱応力によりスタック１０が破損することが防止される。
【００９３】
さらに、冷却ガスが酸化剤ガスの冷却機能を補うことにより、酸化剤ガスの流量を減少させることができる。このため、酸化剤ガス供給器１４などの補機について、製品コストおよびランニングコストなどを削減することができる。
【００９４】
また、冷却ガスによってスタック１０における最高温度がスタック１０の限界温度より低く抑えられるため、スタック１０が熱により劣化および破損することが抑制される。
【００９５】
（その他の実施の形態）
上記実施の形態１および３において、酸化剤ガス供給器１４および冷却ガス供給器２２が設けられた。これらのスタック１０では、酸化剤ガス供給口５８ａおよび冷却ガス供給口３８ａが同じ端面１０ｃ、１０ｇに配されている。このため、酸化剤ガスおよび冷却ガスに空気などの同じ気体が用いられる場合、酸化剤ガス供給器１４および冷却ガス供給器２２のいずれか一方の供給器でもよい。この場合、スタック１０の第１（第３）の端面１０ｃ（１０ｇ）にマニフォールド（空気供給室）が装着される。また、第２（第４）の端面１０ｄ（１０ｈ）にマニフォールド（空気排出室）が装着される。各マニフォールドは、これらの端面と間隔を隔てて、これらの端面を覆う。このマニフォールドに空気の供給器が接続され、各端面とマニフォールドとの間隔が空気の流路となる。この空気の流路は酸化剤ガス流路５８および冷却ガス流路３８とそれぞれ連通する。これにより、供給器から供給された空気は、空気の流路を通り、酸化剤ガス流路５８および冷却ガス流路３８のそれぞれに流入する。このように、供給器の数を減らせ、製品コストを削減し、かつ燃料電池システム１２のサイズを小型化することができる。
【００９６】
また、上記全実施の形態では、スタック１０の中央部に１つの冷却ガス流路３８が設けられたが、冷却ガス流路３８の数および位置はこれに限定されない。
【００９７】
さらに、上記全実施の形態では、２枚のインターコネクタ６４、６６を重ねることにより冷却ガス流路３８が形成された。ただし、冷却ガス流路３８の形成方法はこれに限定されない。たとえば、図１２、図１３（ａ）および図１３（ｂ）に示すように、金属板６８に形成された穴７０を冷却ガス流路３８として用いてもよい（実施の形態５）。この場合、穴７０は金属板６８を貫通する。さらに、図１４に示すように、第１のインターコネクタ４８において、燃料ガス流路５２用の溝に加えて、冷却ガス流路３８用の溝が設けられてもよい（実施の形態５）。これらの溝は互いに相反する面に設けられる。一方のアノード４２に対向する面に燃料ガス流路５２用の溝が配され、その反対面に冷却ガス流路３８用の溝が配される。このように、インターコネクタを兼用することにより、部品点数が削減され、スタック１０の小型化および低コスト化が図られる。
【００９８】
また、上記全実施の形態では、アノード４２と第１のインターコネクタ４８との間、および／またはカソード４４と第２のインターコネクタ５０との間に金属メッシュ等の接触層が設置されてもよい。アノード４２と第１のインターコネクタ４８との間に配される金属メッシュは、ニッケルやステンレスなどで形成される。カソード４４と第２のインターコネクタ５０との間に配される金属メッシュは、たとえば、酸化劣化しにくい、たとえば、ニッケル・コバルトコーティングされた金属などで形成される。
【００９９】
さらに、上記全実施の形態では、冷却ガス流路３８が酸化剤ガス流路５８と平行に設けられた。これに対して、冷却ガス流路３８が酸化剤ガス流路５８と垂直に設けられてもよい。この場合、酸化剤ガス流路５８ａが第１（第３）の端部４０ａ（４０ｃ）に設けられるのに対し、冷却ガス供給口３８ａは第１または第２の側面１０ｅ、１０ｆ（第３または第４の側面）を含む端部に設けられる。これにより、冷却ガスが流れる方向は、燃料ガスおよび酸化剤ガスが流れる方向に対して直交する。
【０１００】
また、上記全実施の形態では、燃料ガス流路５２が酸化剤ガス流路５８と平行に設けられた。これに対して、燃料ガス流路５２が酸化剤ガス流路５８と垂直に設けられてもよい。この場合、燃料ガスが流れる方向は、酸化剤ガスが流れる方向に対して直交する。
【０１０１】
また、上記全実施の形態は、互いに相手を排除しない限り、互いに組み合わせてもよい。
【０１０２】
上記説明から、当業者にとっては、本発明の多くの改良や他の実施形態が明らかである。従って、上記説明は、例示としてのみ解釈されるべきであり、本発明を実行する最良の態様を当業者に教示する目的で提供されたものである。本発明の精神を逸脱することなく、その構造及び／又は機能の詳細を実質的に変更できる。
【産業上の利用可能性】
【０１０３】
本発明の固体電解質形燃料電池スタック１０は、従来技術に比べ、発電効率の向上を図った固体電解質形燃料電池スタック１０等として有用である。
【符号の説明】
【０１０４】
１０    固体電解質形燃料電池スタック
３８    冷却ガス流路
３８ａ  冷却ガス供給口
３８ｂ  冷却ガス排出口
４０    セル
４０ａ  第１の端部
４０ｂ  第２の端部
４０ｃ  第３の端部
４０ｄ  第４の端部
４２    アノード
４４    カソード
４６    電解質（固体電解質）
５２    燃料ガス流路
５２ａ  燃料ガス供給口
５２ｂ  燃料ガス排出口
５８    酸化剤ガス流路
５８ａ  酸化剤ガス供給口
５８ｂ  酸化剤ガス排出口
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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