(57)【要約】【課題】各燃料電池間においてガス流量の差を小さくすることができる燃料電池スタックを提供する。【解決手段】燃料電池スタックは、マニホールドと、複数の燃料電池セル１０とを備えている。マニホールドは、内部空間、及び内部空間と連通する挿入孔４１１を有している。各燃料電池セル１０は、挿入孔４１１に挿入された状態でマニホールドに接合される。各燃料電池セル１０は、挿入孔４１１内において、当該各燃料電池セル１０の幅方向の第１側に寄せて配置される。【選択図】図６
2017117630.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部空間、及び前記内部空間と連通する挿入部、を有するマニホールドと、
前記挿入部に挿入された状態で前記マニホールドに接合される複数の燃料電池セルと、
を備え、
前記各燃料電池セルは、前記挿入部内において、当該各燃料電池セルの幅方向の第１側に寄せて配置される、
燃料電池スタック。
【請求項２】
前記挿入部は、複数の挿入孔を有し、
前記複数の挿入孔のそれぞれに燃料電池セルが挿入される、
請求項１に記載の燃料電池スタック。
【請求項３】
前記各燃料電池セルは、幅方向において第１端面及び第２端面を有し、
前記第１端面と前記挿入部の内壁面との第１隙間は、前記第２端面と前記挿入部の内壁面との第２隙間よりも小さくなる、
請求項１又は２に記載の燃料電池スタック。
【請求項４】
前記第１隙間を塞ぐ第１接合材をさらに備える、
請求項３に記載の燃料電池スタック。
【請求項５】
前記第１接合材は、ガラス材料を含む、
請求項４に記載の燃料電池スタック。
【請求項６】
前記第２隙間を塞ぐように配置されるカバー部材をさらに備える、
請求項３から５のいずれかに記載の燃料電池スタック。
【請求項７】
前記カバー部材は、前記各燃料電池セルの第２端面に沿った形状の複数の凹部を有する、
請求項６に記載の燃料電池スタック。
【請求項８】
前記燃料電池セルの幅方向の第１側から前記各燃料電池セルの間にガスを供給するガス供給部材をさらに備える、
請求項１から７のいずれかに記載の燃料電池スタック。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池スタックに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池スタックは、マニホールドと、複数の燃料電池セルとを備えている（特許文献１参照）。各燃料電池セルは、マニホールドから上方に延びている。燃料電池セルの各ガス流路に燃料ガスを供給するとともに、各燃料電池セル間に酸素ガスを供給することによって、燃料電池セルは発電する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１５−１６４０９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述した燃料電池スタックにおいて、発電効率の観点から、各燃料電池セル間に供給されるガス流量の差を小さくすることが好ましい。
【０００５】
本発明の課題は、各燃料電池間においてガス流量の差を小さくすることができる燃料電池スタックを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明のある側面に係る燃料電池スタックは、マニホールドと、複数の燃料電池セルとを備えている。マニホールドは、内部空間、及び内部空間と連通する挿入部を有している。各燃料電池セルは、挿入部に挿入された状態でマニホールドに接合される。各燃料電池セルは、挿入部内において、当該各燃料電池セルの幅方向の第１側に寄せて配置される。
【０００７】
本発明に係る燃料電池スタックでは、挿入部内において各燃料電池セルが幅方向の第１側に寄せて配置されている。このため、各燃料電池セルの幅方向の第１端面が挿入部の内壁面に沿うように、各燃料電池セルは配置される。この結果、各燃料電池セルの第１端面は、燃料電池セルの並び方向において互いに整列する。すなわち、各燃料電池セルの第１端面は、幅方向の位置が互いに同じである。なお、第１端面は、燃料電池セルの幅方向の第１側の端面である。
【０００８】
このように各燃料電池セルの第１端面が整列しているため、この第１端面側からガスを供給することによって各燃料電池セルの間に供給されるガスの流量差を小さくすることができる。なお、各燃料電池セルの第１端面の幅方向の位置は互いに完全に一致していなくてもよい。例えば、各燃料電池セルの第１端面の幅方向のオフセット量は、約２．０mm以内とすることが好ましい。
【０００９】
好ましくは、挿入部は、複数の挿入孔を有している。複数の挿入孔のそれぞれに燃料電池セルが挿入される。
【００１０】
好ましくは、各燃料電池セルは、幅方向において第１端面及び第２端面を有する。そして、第１端面と挿入部の内壁面との第１隙間は、第２端面と挿入部の内壁面との第２隙間よりも小さくなる。なお、燃料電池セルの第１端面が挿入部の内壁面と接触しており、第１隙間は無くてもよい。
【００１１】
好ましくは、燃料電池スタックは、第１隙間を塞ぐ第１接合材をさらに備える。
【００１２】
好ましくは、第１接合材は、ガラス材料を含む。
【００１３】
好ましくは、燃料電池スタックは、第２隙間を塞ぐように配置されるカバー部材をさらに備える。
【００１４】
好ましくは、カバー部材は、各燃料電池セルの第２端面に沿った形状の複数の凹部を有する。
【００１５】
好ましくは、燃料電池スタックは、燃料電池セルの幅方向の第１側から前記各燃料電池セルの間にガスを供給するガス供給部材をさらに備える。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、各燃料電池間においてガス流量の差を小さくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】燃料電池スタックの斜視図。
【図２】燃料電池セルの斜視図。
【図３】燃料電池セルの拡大断面図。
【図４】燃料電池スタックの断面図。
【図５】蓋部材の平面図。
【図６】蓋部材の拡大平面図。
【図７】調整部材の斜視図。
【図８】第１隙間を中心とした燃料電池スタックの拡大断面図。
【図９】第２隙間を中心とした燃料電池スタックの拡大断面図。
【図１０】燃料電池スタックの斜視図。
【図１１】変形例に係る調整部材の斜視図。
【図１２】変形例に係る蓋部材の平面図。
【図１３】変形例に係る燃料電池スタックの第１隙間を中心とした拡大断面図。
【図１４】変形例に係る燃料電池スタックの第１隙間を中心とした拡大断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明に係る燃料電池スタックの実施形態について図面を参照しつつ説明する。
【００１９】
図１に示すように、燃料電池スタック１００は、複数の燃料電池セル１０と、マニホールド２０と、カバー部材５と、を備えている。また、燃料電池スタック１００は、第１接合材６、第２接合材７、及び一対の第３接合材８なども備えている。各燃料電池セル１０は、マニホールド２０によって支持されている。マニホールド２０は、各燃料電池セル１０にガスを供給する。
【００２０】
［燃料電池セル］
各燃料電池セル１０は、マニホールド２０から上方に延びている。燃料電池セル１０の長手方向（ｘ軸方向）は、上下方向に延びている。また、各燃料電池セル１０は、マニホールド２０の長手方向（ｚ軸方向）に沿って、互いに間隔をあけて配置されている。以下、この各燃料電池セル１０が並ぶ方向（ｚ軸方向）を並び方向と言う。各燃料電池セル１０は、集電部材（図示省略）を介して互いに電気的に接続されている。集電部材は、導電性を有する材料から形成されている。例えば、集電部材は、酸化物セラミックスの焼成体又は金属などによって形成されている。
【００２１】
図２に示すように、燃料電池セル１０は、複数の発電素子部１１と、支持基板１２とを備えている。各発電素子部１１は、支持基板１２の両面に配置されている。なお、各発電素子部１１は、支持基板１２の片面のみに配置されていてもよい。各発電素子部１１は、燃料電池セル１０の長手方向において、互いに間隔をあけて配置されている。すなわち、本実施形態に係る燃料電池セル１０は、いわゆる横縞型の燃料電池セルである。各発電素子部１１は、電気的接続部１７（図３参照）によって互いに電気的に接続されている。
【００２２】
支持基板１２は、燃料電池セル１０の長手方向に延びる複数のガス流路１２１を内部に有している。なお、支持基板１２の長手方向（ｘ軸方向）は、燃料電池セル１０の長手方向と同じ方向である。各ガス流路１２１は、互いに実質的に平行に延びている。各ガス流路１２１は、燃料電池セル１０の長手方向の両端部において開口している。
【００２３】
図３に示すように、支持基板１２は、複数の第１凹部１２３を有している。各第１凹部１２３は、支持基板１２の両面に形成されている。各第１凹部１２３は支持基板１２の長手方向において互いに間隔をあけて配置されている。
【００２４】
支持基板１２は、絶縁性である。すなわち、支持基板１２は、電子伝導性を有していない。支持基板１２は、例えば、ＣＳＺ（カルシア安定化ジルコニア）から構成され得る。或いは、支持基板１２は、ＮｉＯ（酸化ニッケル）とＹＳＺ（８ＹＳＺ）（イットリア安定化ジルコニア）とから構成されてもよいし、ＮｉＯ（酸化ニッケル）とＹ２Ｏ３（イットリア）とから構成されてもよいし、ＭｇＯ（酸化マグネシウム）とＭｇＡｌ２Ｏ４（マグネシアアルミナスピネル）とから構成されてもよい。支持基板１２は、多孔質である。支持基板１２の気孔率は、例えば、２０〜６０％程度である。
【００２５】
各発電素子部１１は、燃料極１３、電解質１４、及び空気極１５を有している。また、各発電素子部１１は、反応防止膜１６をさらに有している。燃料極１３は、電子伝導性を有する多孔質の材料からなる焼成体である。燃料極１３は、燃料極集電部１３１と燃料極活性部１３２とを有する。
【００２６】
燃料極集電部１３１は、第１凹部１２３内に配置されている。詳細には、燃料極集電部１３１は、第１凹部１２３内に充填されており、第１凹部１２３と同様の外形を有する。各燃料極集電部１３１は、第２凹部１３１ａ及び第３凹部１３１ｂを有している。燃料極活性部１３２は、第２凹部１３１ａ内に配置されている。詳細には、燃料極活性部１３２は、第２凹部１３１ａ内に充填されている。
【００２７】
燃料極集電部１３１は、例えば、ＮｉＯ（酸化ニッケル）とＹＳＺ（８ＹＳＺ）（イットリア安定化ジルコニア）とから構成され得る。或いは、燃料極集電部１３１は、ＮｉＯ（酸化ニッケル）とＹ２Ｏ３（イットリア）とから構成されてもよいし、ＮｉＯ（酸化ニッケル）とＣＳＺ（カルシア安定化ジルコニア）とから構成されてもよい。燃料極集電部１３１の厚さ、並びに第１凹部１２３の深さは、５０〜５００μｍ程度である。
【００２８】
燃料極活性部１３２は、例えば、ＮｉＯ（酸化ニッケル）とＹＳＺ（８ＹＳＺ）（イットリア安定化ジルコニア）とから構成され得る。或いは、燃料極活性部１３２は、ＮｉＯ（酸化ニッケル）とＧＤＣ（ガドリニウムドープセリア）とから構成されてもよい。燃料極活性部１３２の厚さは、５〜３０μｍである。
【００２９】
電解質１４は、燃料極１３上を覆うように配置されている。詳細には、電解質１４は、あるインターコネクタ１７１から他のインターコネクタ１７１まで燃料電池セル１０の長手方向に延びている。すなわち、燃料電池セル１０の長手方向において、電解質１４とインターコネクタ１７１とが交互に配置されている。
【００３０】
電解質１４は、イオン伝導性を有し且つ電子伝導性を有さない緻密な材料からなる焼成体である。電解質１４は、例えば、ＹＳＺ（８ＹＳＺ）（イットリア安定化ジルコニア）から構成され得る。或いは、電解質１４は、ＬＳＧＭ（ランタンガレート）から構成されてもよい。電解質１４の厚さは、例えば、３〜５０μｍ程度である。
【００３１】
反応防止膜１６は、緻密な材料からなる焼成体であり、平面視（ｘ軸方向視）において、燃料極活性部１３２と略同一の形状であり、燃料極活性部１３２と略同じ位置に配置されている。反応防止膜１６は、電解質１４内のＹＳＺと空気極１５内のＳｒとが反応して電解質１４と空気極１５との界面に電気抵抗が大きい反応層が形成される現象の発生を抑制するために設けられている。反応防止膜１６は、例えば、ＧＤＣ＝（Ｃｅ，Ｇｄ）Ｏ２（ガドリニウムドープセリア）から構成され得る。反応防止膜１６の厚さは、例えば、３〜５０μｍ程度である。
【００３２】
空気極１５は、反応防止膜１６上に配置されている。空気極１５は、電子伝導性を有する多孔質の材料からなる焼成体である。空気極１５は、例えば、ＬＳＣＦ＝（Ｌａ，Ｓｒ）（Ｃｏ，Ｆｅ）Ｏ３（ランタンストロンチウムコバルトフェライト）から構成され得る。或いは、空気極１５は、ＬＳＦ＝（Ｌａ，Ｓｒ）ＦｅＯ３（ランタンストロンチウムフェライト）、ＬＮＦ＝Ｌａ（Ｎｉ，Ｆｅ）Ｏ３（ランタンニッケルフェライト）、又は、ＬＳＣ＝（Ｌａ，Ｓｒ）ＣｏＯ３（ランタンストロンチウムコバルタイト）等から構成されてもよい。空気極１５は、ＬＳＣＦからなる第１層（内側層）とＬＳＣからなる第２層（外側層）との２層によって構成されてもよい。空気極１５の厚さは、例えば、１０〜１００μｍである。
【００３３】
電気的接続部１７は、隣り合う発電素子部１１を電気的に接続するように構成されている。電気的接続部１７は、インターコネクタ１７１及び空気極集電膜１７２を有する。インターコネクタ１７１は、第３凹部１３１ｂ内に配置されている。詳細には、インターコネクタ１７１は、第３凹部１３１ｂ内に埋設（充填）されている。インターコネクタ１７１は、電子伝導性を有する緻密な材料からなる焼成体である。インターコネクタ１７１は、例えば、ＬａＣｒＯ３（ランタンクロマイト）から構成され得る。或いは、インターコネクタ１７１は、（Ｓｒ，Ｌａ）ＴｉＯ３（ストロンチウムチタネート）から構成されてもよい。インターコネクタ１７１の厚さは、例えば、１０〜１００μｍである。
【００３４】
空気極集電膜１７２は、隣り合う発電素子部１１のインターコネクタ１７１と空気極１５との間を延びるように配置される。例えば、図３の左側に配置された発電素子部１１の空気極１５と、図３の右側に配置された発電素子部１１のインターコネクタ１７１とを電気的に接続するように、空気極集電膜１７２が配置されている。空気極集電膜１７２は、電子伝導性を有する多孔質の材料からなる焼成体である。
【００３５】
空気極集電膜１７２は、例えば、ＬＳＣＦ＝（Ｌａ，Ｓｒ）（Ｃｏ，Ｆｅ）Ｏ３（ランタンストロンチウムコバルトフェライト）から構成され得る。或いは、空気極集電膜１７２は、ＬＳＣ＝（Ｌａ，Ｓｒ）ＣｏＯ３（ランタンストロンチウムコバルタイト）から構成されてもよい。或いは、空気極集電膜１７２は、Ａｇ（銀）、Ａｇ−Ｐｄ（銀パラジウム合金）から構成されてもよい。空気極集電膜１７２の厚さは、例えば、５０〜５００μｍ程度である。
【００３６】
［マニホールド］
図１及び図４に示すように、マニホールド２０は、各燃料電池セル１０にガスを供給するように構成されている。燃料ガスなどのガスが、導入配管２０１を介して、マニホールド２０の内部空間に供給される。マニホールド２０は、各燃料電池セル１０を支持している。マニホールド２０は、マニホールド本体３と、蓋部材４と、を有する。また、マニホールド２０は、内部空間と、挿入部４１（図５参照）とを有している。
【００３７】
図４に示すように、マニホールド本体３は、直方体状であって、上面が開口した内部空間を有する。マニホールド本体３は、底壁３１、及び側壁３２を有している。なお、底壁３１及び側壁３２は、１つの部材によって構成されている。マニホールド本体３は、例えば、金属によって形成される。より具体的には、マニホールド本体３は、フェライト系ステンレス鋼、オーステナイト系ステンレス鋼、及びＮｉ基合金よりなる群から選ばれる少なくとも１種から形成されている。
【００３８】
底壁３１は、平面視（ｘ軸方向視）が矩形状である。底壁３１は、平面視において、長手方向（ｚ軸方向）と幅方向（ｙ軸方向）を有している。側壁３２は、底壁３１の周縁から上方に延びている。すなわち、側壁３２は、底壁３１の長手方向に延びる一対の縁部と短手方向に延びる一対の縁部とから延びている。
【００３９】
側壁３２は、側壁本体部３２１と、フランジ部３２２と、を有している。側壁本体部３２１は、底壁３１から上方に延びる部分である。側壁本体部３２１は、内部空間の側面を画定している。フランジ部３２２は、側壁本体部３２１の上端部から外方に延びる部分である。なお、側壁本体部３２１とフランジ部３２２とは一体的に延びている。
【００４０】
蓋部材４は、マニホールド本体３の上面を塞ぐように構成されている。蓋部材４の外周縁部は、側壁３２上に配置されており、側壁３２に接合されている。詳細には、蓋部材４の外周縁部は、フランジ部３２２上に接合されている。例えば、蓋部材４は、接合材によって側壁３２に接合されていてもよいし、溶接などによって側壁３２に溶融接合されていてもよい。なお、この接合材としては、後述する第１接合材の材料として記載した材料を用いることができる。
【００４１】
図５に示すように、蓋部材４は、平面視（ｘ軸方向視）が矩形状である。蓋部材４は、挿入部４１を有している。挿入部４１は、複数の挿入孔４１１によって構成されている。各挿入孔４１１には、各燃料電池セル１０の下端部が挿入される。各挿入孔４１１は、マニホールド２０の幅方向（ｙ軸方向）に延びている。すなわち、各挿入孔４１１は、燃料電池セル１０の幅方向に延びている。また、各挿入孔４１１は、マニホールド２０の長手方向において、互いに間隔をあけて整列している。
【００４２】
蓋部材４は、例えば、金属によって形成される。より具体的には、蓋部材４は、フェライト系ステンレス鋼、オーステナイト系ステンレス鋼、及びＮｉ基合金よりなる群から選ばれる少なくとも１種から形成されている。
【００４３】
図４に示すように、マニホールド２０は、各燃料電池セル１０を支持している。詳細には、各挿入孔４１１には、各燃料電池セル１０の下端部が挿入されている。各燃料電池セル１０は、挿入孔４１１に挿入された状態でマニホールド２０に接合されている。詳細には、後述する第１接合材６、第２接合材７、及び第３接合材８によって、各燃料電池セル１０はマニホールド２０に接合されている。
【００４４】
各燃料電池セル１０は、その幅方向（ｙ軸方向）において、第１端面１０１及び第２端面１０２を有している。第１端面１０１及び第２端面１０２は、幅方向を向く端面である。第１端面１０１と第２端面１０２とは、互いに反対側を向いている。例えば、燃料電池セル１０の幅方向において、第１端面１０１は第１側（図４の左側）を向いており、第２端面１０２は第２側（図４の右側）を向いている。
【００４５】
図６は、各燃料電池セル１０が挿入された状態の蓋部材４の平面図である。図６に示すように、第１端面１０１及び第２端面１０２は、例えば、湾曲面である。平面視（ｘ軸方向視）において、第１端面１０１及び第２端面１０２は、円弧状となっている。第１端面１０１と挿入孔４１１の内壁面とによって第１隙間１０３が形成されている。また、第２端面１０２と挿入孔４１１の内壁面とによって第２隙間１０４が形成されている。第１隙間１０３は、第２隙間１０４よりも小さい。
【００４６】
各燃料電池セル１０は、挿入孔４１１内において、幅方向の第１側（図６の上側）に寄せて配置されている。各燃料電池セル１０は、第１端面１０１が挿入孔４１１の内壁面に沿うように配置されている。この結果、各燃料電池セル１０の第１端面１０１は、燃料電池セル１０の並び方向（ｚ軸方向）において互いに整列する。すなわち、各燃料電池セル１０の第１端面１０１は、幅方向の位置が互いに同じである。なお、各燃料電池セル１０の第１端面１０１の幅方向の位置は互いに完全に一致していなくてもよい。例えば、各第１端面１０１のうち、幅方向において最も第１側にある第１端面１０１と最も第２側にある第１端面１０１との差（オフセット量）は、約２．０mm以内とすることが好ましい。
【００４７】
燃料電池セル１０の幅方向（ｙ軸方向）における第１隙間１０３の寸法ｄ１は、例えば、０〜２．０ｍｍ程度とすることが好ましい。すなわち、燃料電池セル１０の第１端面１０１が挿入孔４１１の内壁面に接触しており、第１隙間１０３が無くてもよい。幅方向（ｙ軸方向）における第２隙間１０４の寸法ｄ２は、例えば、０．５〜１０ｍｍ程度とすることができる。なお、第１隙間１０３の寸法ｄ１は、燃料電池セル１０の第１端面１０１と挿入孔４１１の内壁面との最も離れた距離とする。また、第２隙間１０４の寸法ｄ２は、燃料電池セル１０の第２端面１０２と挿入孔４１１の内壁面との最も離れた距離とする。
【００４８】
［調整部材］
図７に示すように、カバー部材５は、板状の部材であって、複数の凹部５１を有している。各凹部５１は、燃料電池セル１０の並び方向（ｚ軸方向）に間隔をあけて配置されている。各凹部５１は、対応する各燃料電池セル１０の第２端面１０２に沿った形状を有している。具体的には、平面視（ｘ軸方向視）において、各凹部５１は円弧状となっている。
【００４９】
カバー部材５は、例えば金属製である。より具体的には、カバー部材５は、フェライト系ステンレス鋼、オーステナイト系ステンレス鋼、及びＮｉ基合金よりなる群から選ばれる少なくとも１種から形成されている。なお、カバー部材５は、セラミックスであってもよい。具体的には、カバー部材５は、ジルコニア、マグネシア、スピネル及び結晶化ガラスよりなる群から選ばれる少なくとも１種から形成されている。
【００５０】
図１及び図４に示すように、カバー部材５は、蓋部材４上に配置されており、第２隙間１０４を上方から塞いでいる。カバー部材５は、マニホールド２０の蓋部材４に接合されている。なお、カバー部材５は、マニホールド２０の蓋部材４と、接合材によって接合されていてもよいし、溶接などによって溶融接合されていてもよい。なお、接合材は、第１接合材６の材料として記載した材料を採用することができる。
【００５１】
［第１接合材］
図８は、第１隙間１０３を中心とした燃料電池スタック１００の拡大断面図である。図８に示すように、第１接合材６は、燃料電池セル１０とマニホールド２０とを接合している。第１接合材６は、第１隙間１０３内に充填されている。なお、第１接合材６は、第１隙間１０３内を埋めるとともに、第１隙間１０３内から上方に溢れ出た状態となっている。第１接合材６は、燃料電池セル１０の第１端面１０１、マニホールド２０の蓋部材４の上面、及び挿入孔４１１の内壁面と接触している。
【００５２】
第１接合材６は、ガラス材料を含んでいる。好ましくは、第１接合材６は、結晶化ガラスである。結晶化ガラスとしては、例えば、ＳｉＯ２−Ｂ２Ｏ３系、ＳｉＯ２−ＣａＯ系、又はＳｉＯ２−ＭｇＯ系が採用され得る。なお、本明細書では、結晶化ガラスとは、全体積に対する「結晶相が占める体積」の割合（結晶化度）が６０％以上であり、全体積に対する「非晶質相及び不純物が占める体積」の割合が４０％未満のガラスを指す。なお、第１接合材６の材料として、非晶質ガラス等が採用されてもよい。具体的には、第１接合材６は、ＳｉＯ２−ＭｇＯ−Ｂ２Ｏ５−Ａｌ２Ｏ３系及びＳｉＯ２−ＭｇＯ−Ａｌ２Ｏ３−ＺｎＯ系よりなる群から選ばれる少なくとも一種である。
【００５３】
燃料電池セル１０の支持基板１２の外周面、特に、燃料電池セル１０のうち、第１接合材６と接触する第１端面１０１は、セラミックスによって形成されている。例えば、第１端面１０１は、ＹＳＺ（８ＹＳＺ）（イットリア安定化ジルコニア）、ＧＤＣ（ガドリニウムドープセリア）、及び（酸化マグネシウム）よりなる群からなる少なくとも１種によって形成されている。なお、第２端面１０２も同様の材料で形成されている。
【００５４】
［第２接合材］
図９は、第２隙間１０４を中心とした燃料電池スタック１００の拡大断面図である。図９に示すように、第２接合材７は、カバー部材５と燃料電池セル１０とを接合している。第２接合材７は、カバー部材５の上面、及び燃料電池セル１０の第２端面１０２と接触している。なお、カバー部材５と燃料電池セル１０との間に隙間が形成されている場合は、第２接合材７はその隙間に充填される。
【００５５】
なお、第１接合材６と第２接合材７とは、一体的に形成されている。具体的には、図１に示すように、第１接合材６と第２接合材７は、一対の第３接合材８を介して繋がっている。一方の第３接合材８は、燃料電池セル１０の表面に沿って、燃料電池セル１０の幅方向（ｙ軸方向）に延びており、第１接合材６と第２接合材７とを繋げている。また、他方の第３接合材８は、燃料電池セル１０の裏面に沿って、燃料電池セル１０の幅方向（ｙ軸方向）に延びており、第１接合材６と第２接合材７とを繋げている。すなわち、第１接合材６、第２接合材７、及び一対の第３接合材８によって、燃料電池セル１０の下端部を囲んでいる。
【００５６】
第３接合材８は、燃料電池セル１０とマニホールド２０の蓋部材４とを接合している。例えば、一方の第３接合材８は、蓋部材４の上面、及び燃料電池セル１０の表面に接触している。また、他方の第３接合材８は、蓋部材４の上面、及び燃料電池セル１０の裏面に接触している。なお、燃料電池セル１０の表面又は裏面と挿入孔４１１の内壁面との間に隙間が形成されている場合、その隙間内に第３接合材８は充填されていることが好ましい。第２接合材７及び第３接合材８は、第１接合材６と同じ材料によって形成されることが好ましい。すなわち、第１接合材６，第２接合材７、及び第３接合材８は、一体的に形成されていることが好ましい。
【００５７】
［製造方法］
次に、上述したように構成された燃料電池スタック１００の製造方法について説明する。
【００５８】
まず、マニホールド２０の蓋部材４の各挿入孔４１１に、各燃料電池セル１０の下端部を挿入する。なお、この時点では、第１隙間１０３が第２隙間１０４よりも大きくてもよいし、第１隙間１０３と第２隙間１０４とが同じ大きさであってもよい。また、蓋部材４を予めマニホールド本体３に接合していてもよいし、各燃料電池セル１０を蓋部材４に接合した後に、その蓋部材４をマニホールド本体３に接合してもよい。
【００５９】
次に、各燃料電池セル１０を、幅方向の第１側（図４の左側）に押圧して、各挿入孔４１１内において幅方向の第１側に寄せる。例えば、次のようにして、各燃料電池セル１０を幅方向の第1側に寄せる。まず、カバー部材５を第２隙間１０４上に配置する。ここで、カバー部材５は、第２隙間１０４を塞いでいる。カバー部材５の各凹部５１は、各燃料電池セル１０の第２端面１０２と対向している。そして、カバー部材５によって各燃料電池セル１０を幅方向の第１側（図４の左側）に押圧し、各挿入孔４１１内において燃料電池セル１０を幅方向の第１側に寄せる。このとき、カバー部材５の各凹部５１の内壁面は、各燃料電池セル１０の第２端面１０２に当接している。
【００６０】
各燃料電池セル１０が幅方向の第１側に寄せられた結果、第１隙間１０３は第２隙間１０４よりも小さくなる。なお、各燃料電池セル１０の第１端面１０１が各挿入孔４１１の内壁面に当接するまで、カバー部材５を介して各燃料電池セル１０を幅方向の第１側に押圧することが好ましい。これによって、各燃料電池セル１０は、第１端面１０１が挿入孔４１１の内壁面に沿うように配置される。
【００６１】
次に、第１接合材６、第２接合材７、及び一対の第３接合材８によって、各燃料電池セル１０をマニホールド２０に接合する。第１接合材６、第２接合材７、及び一対の第３接合材８は、燃料電池セル１０が挿入された挿入孔４１１の隙間を充填するように塗布される。
【００６２】
詳細には、第１接合材６は、第１隙間１０３に充填される。また、第１接合材６は、燃料電池セル１０の第１端面１０１、蓋部材４の上面、及び挿入孔４１１の内壁面と接触するように塗布される。
【００６３】
第２接合材７は、燃料電池セル１０の第２端面１０２とカバー部材５の凹部５１の内壁面との隙間に充填される。また、第２接合材７は、燃料電池セル１０の第２端面１０２、及びカバー部材５の上面と接触するように塗布される。
【００６４】
第３接合材８は、燃料電池セル１０の表面又は裏面と挿入孔４１１の内壁面との隙間に充填される。また、第３接合材８は、燃料電池セル１０の表面又は裏面、及び蓋部材４の上面と接触するように塗布される。
【００６５】
次に、カバー部材５を蓋部材４に接合する。例えば、カバー部材５を蓋部材４に溶接したり、接合材を介してカバー部材５を蓋部材４に接合する。なお、第１接合材６、第２接合材７、及び第３接合材８を塗布する前に、カバー部材５を蓋部材４に接合してもよい。
【００６６】
以上のように構成された燃料電池スタック１００は、次のようにして発電する。マニホールド２０を介して各燃料電池セル１０の各ガス流路１２１内に燃料ガス（水素ガス等）を供給するとともに、燃料電池セル１０の両面を酸素を含むガス（空気等）に曝すことにより、電解質１４の両側面間に生じる酸素分圧差によって起電力が発生する。この燃料電池スタック１００を外部の負荷に接続すると、空気極１５において下記（１）式に示す電気化学反応が起こり、燃料極１３において下記（２）式に示す電気化学反応が起こり、電流が流れる。
（１／２）・Ｏ２＋２ｅ−→Ｏ２−      …（１）
Ｈ２＋Ｏ２−→Ｈ２Ｏ＋２ｅ−          …（２）
【００６７】
酸素を含むガスは、例えば、図１０に示すように、各燃料電池セル１０の幅方向の第１側から各燃料電池セル１０の間に供給される。詳細には、燃料電池スタック１００は、ガス供給部材４００をさらに備えている。ガス供給部材４００は、各燃料電池セル１０の間に空気などのガスを供給するように構成されている。なお、ガス供給部材４００は、ガスを幅方向に沿って供給するように構成されている。
【００６８】
詳細には、ガス供給部材４００は、複数のガス供給孔４０１を有している。各ガス供給孔４０１は、燃料電池セル１０の並び方向に間隔をあけて配置されている。各燃料電池セル１０の下端部に向かってから供給されたガスが効率的に上方へ流れるよう、幅方向（ｙ軸方向）において案内板がガス供給部材４００と反対側に設置されていてもよい。案内板は、平板状であって、各燃料電池セル１０の長手方向に延びるとともに、燃料電池セル１０の並び方向に延びている。
【００６９】
［変形例］
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。
【００７０】
変形例１
上記実施形態に係る燃料電池スタック１００は、１つのカバー部材５を備えていたが、複数のカバー部材５を備えていてもよい。例えば、図１１に示すように、カバー部材５は、１つの凹部５１を有しており、１つの燃料電池セル１０のみに対向して配置されていてもよい。
【００７１】
変形例２
上記実施形態では、蓋部材４の挿入部４１は、複数の挿入孔４１１から構成されているが、挿入部４１の構成はこれに限定されない。例えば、図１２に示すように、蓋部材４の挿入部４１は、１つの挿入孔４１１から構成されていてもよい。そして、複数の燃料電池セル１０が、１つの挿入孔４１１内に挿入されていてもよい。
【００７２】
変形例３
上記実施形態では、第１接合材６は、第１隙間１０３内を充填していたが、特にこれに限定されない。例えば、図１３に示すように、第１接合材６は、第１隙間１０３の上方に位置しており、第１隙間１０３を充填していなくてもよい。すなわち、第１接合材６は、第１端面１０１及び蓋部材４の上面に接触しており、挿入孔４１１の内壁面とは接触していなくてもよい。
【００７３】
変形例４
図１４に示すように、第１接合材６は、第１隙間１０３内に充填されており、第１隙間１０３内のみに配置されていてもよい。すなわち、第１接合材６は、挿入孔４１１の内壁面と燃料電池セル１０の第１端面１０１と接触しており、蓋部材４の上面と接触していなくてもよい。
【符号の説明】
【００７４】
５        ：カバー部材
６        ：第１接合材
１０      ：燃料電池セル
２０      ：マニホールド
４１      ：挿入部
５１      ：凹部
１００    ：燃料電池スタック
１０１    ：第１端面
１０２    ：第２端面
１０３    ：第１隙間
１０４    ：第２隙間
４００    ：ガス供給部材
４１１    ：挿入孔
【図１】
2017117630.tif 000003
【図２】
2017117630.tif 000004
【図３】
2017117630.tif 000005
【図４】
2017117630.tif 000006
【図５】
2017117630.tif 000007
【図６】
2017117630.tif 000008
【図７】
2017117630.tif 000009
【図８】
2017117630.tif 000010
【図９】
2017117630.tif 000011
【図１０】
2017117630.tif 000012
【図１１】
2017117630.tif 000013
【図１２】
2017117630.tif 000014
【図１３】
2017117630.tif 000015
【図１４】
2017117630.tif 000016