(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
カソード層、電解質層およびアノード層を含む発電セルと、電気的な接触を補助する集電補助層と、ガスの流路を区画形成する流路部を備えるセパレータと、を順に積層してなる固体酸化物形燃料電池用のセルユニットであって、
前記集電補助層は、前記ガスの前記流路と積層方向に重なるように配置され、前記発電セル側に突出するようにアーチ形状に湾曲した湾曲部を有する、セルユニット。
【請求項２】
前記集電補助層と前記セパレータとを連結する連結部を有する、請求項１に記載のセルユニット。
【請求項３】
前記連結部は、積層方向と直交する面方向において、前記集電補助層と前記セパレータとの相対的な変位を規制する規制部を有する、請求項２に記載のセルユニット。
【請求項４】
前記集電補助層の前記湾曲部の少なくとも一部は、前記カソード層に埋設される、請求項２または請求項３に記載のセルユニット。
【請求項５】
前記集電補助層は、複数の前記湾曲部と、前記湾曲部の両端に連続して設けられ、前記湾曲部と異なる曲率を有する変曲部と、を有し、
前記連結部は、前記集電補助層の前記変曲部と前記セパレータとを連結してなる、請求項４に記載のセルユニット。
【請求項６】
前記変曲部は、前記セパレータと係合する係合部を有する、請求項５に記載のセルユニット。
【請求項７】
前記セパレータの前記流路部は、前記集電補助層側に突出した複数の突出部を含む凹凸形状を有し、
前記連結部は、前記セパレータの前記突出部と、前記集電補助層の前記変曲部とを連結してなる、請求項５または請求項６に記載のセルユニット。
【請求項８】
前記発電セルを支持する金属製のメタルサポート部をさらに有する、請求項２〜７のいずれか１項に記載のセルユニット。
【請求項９】
前記集電補助層は、導電性の多孔質体からなる、請求項２〜８のいずれか１項に記載のセルユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池スタック用のセルユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池スタックは、供給されたガスによって発電する発電セルと、ガスの流路を区画形成するセパレータと、電気的な接触を補助する集電補助層とを含むセルユニットを複数積層して構成される。【０００３】
例えば、下記特許文献１には、集電補助層と発電セルとの接触抵抗を低減するために発電セルの電極に集電補助層を埋め込んだセルユニットが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−３５３２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記特許文献１のセルユニットでは、集電補助層を電極に埋め込んでいるため、セパレータと集電補助層との接触抵抗が高くなってしまう場合がある。その結果、セルユニットの接触抵抗が増大して電子伝導性が不十分となってしまう可能性がある。【０００６】
一般的に、接触抵抗を低減して電子伝導性を向上させるために、セパレータと集電補助層との接点を増加させると、ガスの流路が小さくなり、ガス拡散性が低下してしまう。一方で、ガス拡散性を確保するためにガスの流路を大きくしようとすると、セパレータの流路部と集電補助層との間の接触面圧に抜けが生じて接触抵抗が増大してしまう。【０００７】
本発明の目的は、ガス拡散性と電子伝導性を両立することのできるセルユニットを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するための本発明のセルユニットは、カソード層、電解質層およびアノード層を含む発電セルと、電気的な接触を補助する集電補助層と、ガスの流路を区画形成する流路部を備えるセパレータと、を順に積層してなる固体酸化物形燃料電池用のセルユニットである。該集電補助層は、ガスの流路と積層方向に重なるように配置され、発電セル側に突出するようにアーチ形状に湾曲した湾曲部を有する。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】第１実施形態に係る燃料電池スタックを示す分解斜視図である。
【図２】図１に示すセルユニットの分解斜視図である。
【図３】図２に示すメタルサポートセルアッセンブリーの分解斜視図である。
【図４】図２の４−４線に沿うメタルサポートセルアッセンブリーの部分断面図である。
【図５】第１実施形態に係るセルユニットの積層構造の一部を示す断面図である。
【図６】図５に示すセルユニットの連結部を拡大して示す断面図である。
【図７】集電補助層の一部を拡大して示す図である。
【図８】図８の上図は、図５に示すセルユニットに積層方向の荷重が付与された状態を示し、図８の下図は、発電セルが受ける面圧分布を示す。
【図９】対比例１に係るセルユニットの断面図である。
【図１０】対比例２に係るセルユニットの断面図である。
【図１１】図１１の上図は、図１０に示すセルユニットに積層方向の荷重が付与された状態を示し、図１１の下図は、発電セルが受ける面圧分布を示す。
【図１２】対比例３に係るセルユニットの断面図である。
【図１３】第１実施形態の変形例に係るセルユニットの規制部を示す断面図である。
【図１４】第２実施形態に係るセルユニットの断面図である。
【図１５】図１５の上図は、図１４に示すセルユニットに積層方向の荷重が付与された状態を示し、図１５の下図は、発電セルが受ける面圧分布を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、添付した図面を参照しながら、本発明の実施形態を説明する。なお、以下の説明は特許請求の範囲に記載される技術的範囲や用語の意義を限定するものではない。また、図面の寸法比率は説明の都合上誇張されており、実際の比率とは異なる場合がある。
【００１１】
＜第１実施形態＞
図１〜図７を参照して、第１実施形態のセルユニット１００について説明する。本実施形態のセルユニット１００は、電解質として例えば、安定化ジルコニアなどの酸化物イオン導電体を用いた固体酸化物形燃料電池（ＳＯＦＣ：Ｓｏｌｉｄ  Ｏｘｉｄｅ  Ｆｕｅｌ  Ｃｅｌｌ）に用いられる。
【００１２】
以下の説明の便宜のため、ＸＹＺ直交座標系を図中に示す。Ｘ軸およびＹ軸は水平方向、Ｚ軸は上下方向にそれぞれ平行な軸を示す。
【００１３】
図１は、第１実施形態に係る複数のセルユニット１００を上下方向に積層して構成した燃料電池スタック１０を示す分解斜視図である。以下、図中にＺ軸で示す燃料電池スタック１０の上下方向を「積層方向」とも称する。
【００１４】
（セルユニット１００）
図２は、セルユニット１００の分解斜視図である。図２に示すように、セルユニット１００は、メタルサポートセルアッセンブリー１１０と、集電補助層１３０と、アノードガスおよびカソードガスを含むガスの流路Ｆを区画形成する流路部１２１を備えるセパレータ１２０と、を順に積層して構成される。なお、メタルサポートセルアッセンブリー１１０と集電補助層１３０との間に両者を導通接触させる接点材を配置してもよい。
【００１５】
図３は、メタルサポートセルアッセンブリー１１０の分解斜視図であり、図４は、その部分断面図である。図３および図４に示すように、メタルサポートセルアッセンブリー１１０は、メタルサポートセル（Ｍｅｔａｌ−Ｓｕｐｐｏｒｔｅｄ  Ｃｅｌｌ：ＭＳＣ）１１０Ｍと、メタルサポートセル１１０Ｍの外周を保持するセルフレーム１１３と、を有する。
【００１６】
図３および図４に示すように、メタルサポートセル１１０Ｍは、発電セル１１１と、発電セル１１１を上下方向の一方側から支持する金属製のメタルサポート部１１２と、を有する。メタルサポートセル１１０Ｍは、電解質支持型セルや電極支持型セルに比べて機械的強度、急速起動性等に優れる。
【００１７】
（発電セル１１１）
発電セル１１１は、図３および図４に示すように、電解質層１１１Ｅの両側に一対の電極であるアノード層１１１Ａおよびカソード層１１１Ｃを積層して構成される。
【００１８】
アノード層１１１Ａは、燃料極であって、アノードガス（例えば水素）と酸化物イオンを反応させて、アノードガスの酸化物を生成するとともに電子を取り出す。アノード層１１１Ａは、還元雰囲気に耐性を有し、アノードガスを透過させ、電気伝導度が高く、アノードガスを酸化物イオンと反応させる触媒作用を有する。アノード層１１１Ａの形成材料は、例えば、ニッケル等の金属、イットリア安定化ジルコニア等の酸化物イオン伝導体を混在させた超硬合金が挙げられる。
【００１９】
カソード層１１１Ｃは、酸化剤極であって、カソードガス（例えば空気に含まれる酸素）と電子を反応させて、酸素分子を酸化物イオンに変換する。カソード層１１１Ｃは、酸化雰囲気に耐性を有し、カソードガスを透過させ、電気伝導度が高く、酸素分子を酸化物イオンに変換する触媒作用を有する。カソード層１１１Ｃの形成材料は、例えば、ランタン、ストロンチウム、マンガン、コバルト等の酸化物が挙げられる。
【００２０】
電解質層１１１Ｅは、カソード層１１１Ｃからアノード層１１１Ａに向かって酸化物イオンを透過させるものである。電解質層１１１Ｅは、酸化物イオンを通過させつつ、ガスと電子を通過させない。電解質層１１１Ｅの形成材料は、例えば、イットリア、酸化ネオジム、サマリア、ガドリア、スカンジア等を固溶した安定化ジルコニアなどの固体酸化物セラミックスが挙げられる。
【００２１】
（メタルサポート部１１２）
メタルサポート部１１２は、図３および図４に示すように、発電セル１１１をアノード層１１１Ａの側から支持するものである。メタルサポート部１１２によって発電セル１１１を支持することにより、発電セル１１１に面圧分布の偏りがわずかに生じた場合でも、曲げによる発電セル１１１の破損を抑制できる。メタルサポート部１１２は、ガス透過性および電気伝導性を有する多孔質の金属である。メタルサポート部１１２の形成材料は、例えば、ニッケルやクロムを含有する耐食合金や耐食鋼、ステンレス鋼などが挙げられる。
【００２２】
（セルフレーム１１３）
セルフレーム１１３は、図３および図４に示すように、メタルサポートセル１１０Ｍを周囲から保持するものである。図３に示すように、セルフレーム１１３は、開口部１１３Ｈを有する。セルフレーム１１３の開口部１１３Ｈには、メタルサポートセル１１０Ｍが配置される。メタルサポートセル１１０Ｍの外周は、セルフレーム１１３の開口部１１３Ｈの内縁に接合される。セルフレーム１１３の形成材料は、例えば、表面に絶縁処理が施された金属が挙げられる。
【００２３】
セルフレーム１１３は、図３に示すように、アノードガスが流通するアノードガス流入口１１３ａおよびアノードガス流出口１１３ｂと、カソードガスが流通するカソードガス流入口１１３ｃおよびカソードガス流出口１１３ｄと、を有している。
【００２４】
図５は、セルユニット１００の積層構造の一部を示す断面図である。図５に示すように、セルユニット１００は、集電補助層１３０とセパレータ１２０とを連結する連結部２００を有する。図６は、セルユニット１００の連結部２００を拡大して示す断面図である。
【００２５】
以下、集電補助層１３０およびセパレータ１２０の構成について詳細に説明した後、連結部２００の構成について詳細に説明する。
【００２６】
（セパレータ１２０）
セパレータ１２０は、図２に示すように、メタルサポートセル１１０Ｍの発電セル１１１と対向する領域に流路部１２１を有する。
【００２７】
図５に示すように、セパレータ１２０の流路部１２１は、平板を凹凸形状に成形した部分から構成される。流路部１２１は、セルユニット１００内において集電補助層１３０側に突出した複数の突出部１２２と、隣り合う突出部１２２間に形成され、ＸＹ面方向に沿って略平坦な平坦部１２３と、を有する。セパレータ１２０は、隣り合う突出部１２２、平坦部１２３および集電補助層１３０に囲まれた部分にガスの流路Ｆを区画形成する。
【００２８】
図６に示すように、突出部１２２は、集電補助層１３０と対向する側の表面に凹凸形状を有する。当該凹凸形状は、後述する集電補助層１３０の係合部１３３と係合する被係合部１２４を構成する。
【００２９】
図２に示すように、セパレータ１２０の流路部１２１は、凹凸形状が長手方向Ｙに延在するように略直線状に形成されている。これにより、流路部１２１に沿って流れるガスの流れ方向は、長手方向Ｙである。セパレータ１２０の形成材料は、特に限定されないが、例えば、金属が挙げられる。
【００３０】
図２に示すように、セパレータ１２０は、アノードガスが流通するアノードガス流入口１２５ａおよびアノードガス流出口１２５ｂと、カソードガスが流通するカソードガス流入口１２５ｃおよびカソードガス流出口１２５ｄと、を有している。
【００３１】
（集電補助層１３０）
図５に示すように、集電補助層１３０は、発電セル１１１とセパレータ１２０との間に配置される。集電補助層１３０は、セルユニット１００内において発電セル１１１側に突出するようにアーチ形状に湾曲した複数の湾曲部１３１と、湾曲部１３１の両端に連続して設けられ、湾曲部１３１と異なる曲率を有する変曲部１３２と、を有する。
【００３２】
湾曲部１３１は、ガスの流路Ｆが形成されるセパレータ１２０の流路部１２１の平坦部１２３と積層方向に重なるように配置される。湾曲部１３１は、セパレータ１２０の流路部１２１と恊働してガスの流路Ｆを区画形成する。
【００３３】
図６に示すように、変曲部１３２は、セパレータ１２０と対向する側の表面に凹凸形状を有する。当該凹凸形状は、セパレータ１２０の被係合部１２４に係合する係合部１３３を構成する。
【００３４】
図７は、集電補助層１３０の一部を拡大して示す図である。図７に示すように、集電補助層１３０は、複数の孔１３０Ｈが形成された導電性の多孔質体であるエキスパンドメタルからなる。これにより、複数の孔１３０Ｈによってガスを通す空間を形成してガス拡散性を確保しつつ、発電セル１１１とセパレータ１２０との電気的な接触を補助して電子伝導性を向上することができる。なお、集電補助層１３０を形成する導電性の多孔質体としては、エキスパンドメタルに限定されず、例えば、発泡金属やメッシュ状の金属などを用いることができる。
【００３５】
（連結部２００）
図５に示すように、連結部２００は、集電補助層１３０の変曲部１３２と、セパレータ１２０の突出部１２２とを連結してなる。これにより、集電補助層１３０とセパレータ１２０とが連結されるため、電子伝導性をさらに向上することができる。
【００３６】
図６に示すように、連結部２００は、積層方向と直交するＸＹ面方向において、集電補助層１３０の変曲部１３２とセパレータ１２０の突出部１２２との相対的な変位を規制する規制部２１０を有する。規制部２１０によって集電補助層１３０の変曲部１３２とセパレータ１２０の突出部１２２とがＸＹ面方向に互いにずれることが抑制されるため、連結部２００においてセパレータ１２０と集電補助層１３０とが連結された状態を確実に維持することができる。
【００３７】
本実施形態では、図６に示すように、規制部２１０は、セパレータ１２０の被係合部１２４と、集電補助層１３０の係合部１３３とによって構成される。被係合部１２４と係合部１３３とを係合させることによって、集電補助層１３０の変曲部１３２がセパレータ１２０の突出部１２２に対して相対的にずれることを抑制することができる。
【００３８】
以下、図８〜図１２を参照して、本実施形態に係るセルユニット１００の作用効果について対比例に係るセルユニット１００ａ、１００ｂ、１００ｃと比較して説明する。図８の上図は、本実施形態に係るセルユニット１００に積層方向の荷重（白抜き矢印）が付与された状態を示す図であり、図８の下図は、発電セル１１１が受ける面圧分布を示す図である。図９は、対比例１に係るセルユニット１００ａの断面図である。図１０は、対比例２に係るセルユニット１００ｂの断面図である。図１１の上図は、対比例２に係るセルユニット１００ｂに積層方向の荷重（白抜き矢印）が付与された状態を示す図であり、図１１の下図は、発電セル１１１が受ける面圧分布を示す図である。図１２は、対比例３に係るセルユニット１００ｃの断面図である。なお、図８の下図および図１１の下図の面圧分布の横軸は、図８の上図および図１１の上図のＸ方向にそれぞれ対応している。
【００３９】
例えば、図９に示す対比例１に係るセルユニット１００ａのように、セパレータ１２０ａの突出部１２２ａの数を増やすと、セパレータ１２０ａと集電補助層１３０ａとの接触面積が大きくなる。その結果、セパレータ１２０と集電補助層１３０ａとの間で接触抵抗が低減して電子Ｅが破線矢印で示すように伝導しやすくなるため、セルユニット１００ａの電子伝導性は向上する。しかしながら、セパレータ１２０ａの突出部１２２ａを増やすことによって、ガスＧの流路Ｆを区画形成する平坦部１２３ｂの面積が小さくなる。これにより、流路Ｆの断面積が小さくなり、ガスＧの圧力損失が増大するとともにガス拡散性が低下する。また、セパレータ１２０の流路部１２１ａの形状が複雑になるため、製造性が低下してしまう。
【００４０】
一方で、図１０に示す対比例２に係るセルユニット１００ｂのように、セパレータ１２０ｂの突出部１２２ｂの数を減らして平坦部１２３ｂの面積を大きくすると、流路Ｆの断面積が大きくなるため、ガスＧの圧力損失を低減することができるとともにガス拡散性を向上することができる。しかしながら、セパレータ１２０ｂと集電補助層１３０ｂとの接触面積が小さくなるため、セルユニット１００ｂの電子伝導性が低下してしまう。
【００４１】
さらに、図１１に示すように、対比例２に係るセパレータ１２０ｂの突出部１２２ｂのみに積層方向の荷重が集中して、ガスＧの流路Ｆを形成する平坦部１２３ｂにおいて、集電補助層１３０ｂとの間の接触面圧に抜けが生じてしまう。これにより、セルユニット１００ｂの接触抵抗が増大して電子伝導性が低下してしまう。
【００４２】
また、図１２に示す対比例３に係るセルユニット１００ｃのように、セルユニット１００ｃの接触抵抗を低下させるために、発電セル１１１のカソード層１１１Ｃに集電補助層１３０ｃを埋設することも考えられる。しかしながら、集電補助層１３０ｃをカソード層１１１Ｃに埋め込んでいるため、セパレータ１２０ｃと集電補助層１３０ｃとの接触抵抗が高くなってしまう虞がある。その結果、セルユニット１００ｃの接触抵抗が増大して電子伝導性が低下してしまう。
【００４３】
これに対して、本実施形態に係るセルユニット１００では、図８の上図に示すように、集電補助層１３０の湾曲部１３１が、ガスの流路Ｆが形成されるセパレータ１２０の流路部１２１の平坦部１２３と積層方向に重なるように配置されている。図８の下図に示すように、集電補助層１３０の湾曲部１３１の発電セル１１１側に突出した部分と発電セル１１１とが当接した部分は、荷重が集中するため他の部分に比べて接触面圧が高くなる。これにより、接触面圧が比較的小さくなるセパレータ１２０の流路部１２１の平坦部１２３と積層方向に重なる部分において、面圧の抜けを防止し、集電補助層１３０と発電セル１１１との接触抵抗を低減することができる。
【００４４】
また、図１に示すように、燃料電池スタック１０では、複数のセルユニット１００を積層して構成する。このため、セルユニット１００におけるセパレータ１２０の突出部１２２および集電補助層１３０の変曲部１３２の配置などを調整することによって、発電セル１１１に対して、電解質層１１１Ｅを基準としてカソード層１１１Ｃ側とアノード層１１１Ａ側とで対称に面圧を付与することができる。これにより、カソード層１１１Ｃ側に付与される面圧分布が均一でない場合であっても、アノード層１１１Ａ側で対称の面圧分布を付与することによって、曲げによる発電セル１１１（特に、電解質層１１１Ｅ）の破損を抑制することができる。
【００４５】
さらに、集電補助層１３０の湾曲部１３１は、アーチ形状に湾曲しているため積層方向に受けた力をＸＹ面方向に伝達する。ここで、湾曲部１３１の両端に連続して設けられる変曲部１３２は、規制部２１０によって、ＸＹ面方向においてセパレータ１２０の突出部１２２との相対的な変位が規制されている。これにより、湾曲部１３１の両端が固定されているため、湾曲部１３１によってＸＹ面方向に伝達された力が逃げない。その結果、湾曲部１３１における接触面圧を確実に維持することができる。また、湾曲部１３１をアーチ形状とすることにより、湾曲部１３１が潰れて変形することを抑制することができる。このため、湾曲部１３１における接触面圧を長時間維持することができる。
【００４６】
以上説明したように、本実施形態に係るセルユニット１００は、カソード層１１１Ｃ、電解質層１１１Ｅおよびアノード層１１１Ａを含む発電セル１１１と、電気的な接触を補助する集電補助層１３０と、ガスの流路Ｆを区画形成する流路部１２１を備えるセパレータ１２０と、を順に積層してなるセルユニットである。集電補助層１３０は、ガスの流路Ｆと積層方向に重なるように配置され、発電セル１１１側に突出するように湾曲した湾曲部１３１を有する。
【００４７】
上記セルユニット１００によれば、集電補助層１３０の湾曲部１３１の発電セル１１１側に突出した部分と発電セル１１１とが当接した部分は、荷重が集中するため他の部分に比べて接触面圧が高くなる。このため、接触面圧が比較的小さくなる（接触抵抗が比較的増加する）ガスの流路Ｆと積層方向に重なる部分において、集電補助層１３０と発電セル１１１との接触抵抗を低減することができる。これにより、セパレータ１２０の流路部１２１を大きく形成しても電子伝導性を確保することができる。その結果、セルユニット１００は、ガス拡散性と電子伝導性を両立して、発電性能を向上させることができる。
【００４８】
また、セルユニット１００は、集電補助層１３０とセパレータ１２０とを連結する連結部２００を有する。連結部２００により、集電補助層１３０とセパレータ１２０とが連結されるため、電子伝導性をさらに向上することができる。
【００４９】
また、連結部２００は、積層方向と直交するＸＹ面方向において、集電補助層１３０とセパレータ１２０との相対的な変位を規制する規制部２１０を有する。規制部２１０によって集電補助層１３０とセパレータ１２０とが面方向に互いにずれることが抑制されるため、連結部２００においてセパレータ１２０と集電補助層１３０とが連結された状態を確実に維持することができる。これにより、セパレータ１２０と集電補助層１３０との間の接触抵抗を低減することができる。
【００５０】
また、集電補助層１３０は、複数の湾曲部１３１と、湾曲部１３１の両端に連続して設けられ、湾曲部１３１と異なる曲率を有する変曲部１３２と、を有する。さらに、連結部２００は、集電補助層１３０の変曲部１３２とセパレータ１２０とを連結する。湾曲部１３１と異なる曲率を有する変曲部１３２とセパレータ１２０とを連結することによって、容易に連結することができる。
【００５１】
また、変曲部１３２は、セパレータ１２０と係合する係合部１３３を有する。これにより、変曲部１３２がセパレータ１２０に対して相対的にずれることを抑制することができる。
【００５２】
また、セパレータ１２０の流路部１２１は、集電補助層１３０側に突出した複数の突出部１２２を含む凹凸形状を有する。連結部２００は、セパレータ１２０の突出部１２２と、集電補助層１３０の変曲部１３２とを連結してなる。これにより、ガスの流路Ｆの断面積を確保し、ガスの圧力損失を抑制することができる。
【００５３】
また、発電セル１１１を支持する金属製のメタルサポート部１１２をさらに有する。これにより、発電セル１１１に面圧分布の偏りがわずかに生じた場合でも、曲げによる発電セル１１１（特に、電解質層１１１Ｅ）の破損を抑制することができる。
【００５４】
また、集電補助層１３０は、導電性の多孔質体からなる。これにより、ガスを通す空間を形成してガス拡散性を向上しつつ、発電セル１１１とセパレータ１２０との電気的な接触を補助して電子伝導性を向上することができる。
【００５５】
＜第１実施形態の変形例＞
図１３は、第１実施形態の変形例に係るセルユニットの規制部２１０ａを示す断面図である。前述した第１実施形態に係る規制部２１０は、セパレータ１２０の被係合部１２４と、集電補助層１３０の係合部１３３とによって構成されるとした。第１実施形態の変形例に係る規制部２１０ａは、溶接部によって構成される点で前述した第１実施形態と異なる。その他の構成は、前述した第１実施形態と同様なので説明を省略する。
【００５６】
規制部２１０ａは、セパレータ１２０の突出部１２２と、集電補助層１３０の変曲部１３２とを溶接した溶接部によって構成されている。これにより、セパレータ１２０の突出部１２２と、集電補助層１３０の変曲部１３２とがＸＹ面方向に互いにずれることをより確実に抑制することができる。
【００５７】
＜第２実施形態＞
図１４は、第２実施形態に係るセルユニット３００の断面図である。図１５の上図は、図１４に示すセルユニット３００に積層方向の荷重（白抜き矢印）が付与された状態を示し、図１５の下図は、発電セル１１１が受ける面圧分布を示す。なお、図１５の下図の面圧分布の横軸は、図１５の上図のＸ方向に対応している。
【００５８】
図１４に示すように、第２実施形態に係るセルユニット３００は、集電補助層１３０の湾曲部１３１の少なくとも一部が発電セル１１１のカソード層１１１Ｃに埋設される点で前述した第１実施形態と異なる。なお、前述した第１実施形態と同様の構成については、同一の符号を付してその説明を省略する。
【００５９】
図１５の上図に示すように、集電補助層１３０の湾曲部１３１の少なくとも一部が発電セル１１１のカソード層１１１Ｃに埋設されている。このため、連結部２００付近において湾曲部１３１が発電セル１１１に力を伝達することができる。これにより、集電補助層１３０は、より均一に発電セル１１１に力を伝達することができる。その結果、図１５の下図に示すように、発電セル１１１が受ける面圧分布をより均一化することができる。また、集電補助層１３０とカソード層１１１Ｃとの接触面積を増やし、接触抵抗を低減することができる。
【００６０】
上述したように第２実施形態のセルユニット３００は、集電補助層１３０の湾曲部１３１の少なくとも一部は、カソード層１１１Ｃに埋設される。これにより、連結部２００付近の面圧の抜けを抑制することができる。集電補助層１３０と発電セル１１１の接触面積を増やして、発電セル１１１が受ける面圧分布をより均一化することができる。また、集電補助層１３０とカソード層１１１Ｃとの接触面積を増やすことができる。その結果、接触抵抗を低減して電子伝導性をより向上することができる。
【００６１】
以上、実施形態および変形例を通じて本発明に係るセルユニットを説明したが、本発明は実施形態および変形例において説明した内容のみに限定されることはなく、特許請求の範囲の記載に基づいて適宜変更することが可能である。
【００６２】
例えば、セパレータの流路部は、突出部と平坦部とを有する凹凸形状であるとして説明したが、平坦部のみによって構成されるフラットセパレータであってもよい。この場合、セパレータとは別の導電部材によって形成したリブと、セパレータとの間に流路部を形成してもよい。例えば、集電補助層の変曲部をリブとして利用して、湾曲部とセパレータとの間に流路部を形成することができる。
【００６３】
また、規制部は、連結部における集電補助層とセパレータとの相対的な変位を規制することができる限りにおいて、前述した係合部や溶接部によって構成される形態に限定されない。例えば、規制部は、連結部における集電補助層とセパレータとを接着剤によって接着して構成してもよい。
【００６４】
また、セルユニットは、前述した実施形態および変形例の仕様を適宜組み合わせて構成してもよい。
【符号の説明】
【００６５】
１０      燃料電池スタック、
１００、３００  セルユニット、
１１０    メタルサポートセルアッセンブリー、
１１０Ｍ  メタルサポートセル、
１１１    発電セル、
１１１Ａ  アノード層、
１１１Ｃ  カソード層、
１１１Ｅ  電解質層、
１１２    メタルサポート部、
１１３    セルフレーム、
１２０  セパレータ、
１２１    流路部、
１２２    突出部、
１３０    集電補助層、
１３１    湾曲部、
１３２    変曲部、
１３３    係合部、
２００    連結部、
２１０    規制部、
Ｇ        ガス、
Ｆ        流路、
Ｅ        電子、
Ｘ        （セルユニットの）短手方向、
Ｙ        （セルユニットの）長手方向、
Ｚ        （セルユニットの）積層方向。
【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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【図１５】
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