複数の燃料電池アレイのスタックであって、各燃料電池アレイは、1以上の燃料電池を含み、各燃料電池は、電解質層と、当該電解質層の一方のサイドに配置されたアノード層と、上記電解質層の反対のサイドに設けられたカソード層と、を備え、さらに、当該スタックにおいて燃料電池の複数のアノード層に連通する燃料ガス分配通路を備える燃料電池アレイのスタックと、当該スタックにおいて、上記燃料ガス分配通路に燃料ガスを供給するための1以上の燃料供給マニホールドと、を含み、上記燃料電池アレイは、燃料ガスを直接1以上の燃料ガス供給マニホールドから受け取るために当該1以上の燃料ガス供給マニホールドに接続された第1燃料ガス分配通路に関連する第1ステージ燃料電池アレイと、当該スタックにおいて、第2ステージ燃料電池アレイの燃料電池へ燃料排気を供給するために、第1ステージ燃料電池アレイの燃料電池からの燃料排気を受け取るように配置された第2燃料ガス分配通路に関連する第2ステージ燃料電池アレイと、を少なくとも備え、上記第1ステージ燃料電池アレイ及び上記第2ステージ燃料電池アレイのうち少なくとも一方は、当該スタック内において、第1ステージ燃料電池アレイおよび第2ステージ燃料電池アレイのうちの他方の燃料電池アレイ間に配置されている燃料電池アレイを含む燃料電池アッセンブリ。上記第2ステージ燃料電池アレイの各燃料電池のアノード層に連通する第2燃料ガス分配通路の入口サイドは、上記第1ステージ燃料電池アレイの少なくとも2つの燃料電池のアノード層に連通する第1燃料ガス分配通路の排気サイドに直接接続されている請求項1記載の燃料電池アッセンブリ。少なくとも1つの燃料マニホールドが、上記第2燃料ガス分配通路の入口サイドと上記第1燃料ガス分配通路の排気サイドとの間に設けられ、複数の第1燃料ガス分配通路から複数の第2燃料ガス分配通路まで燃料排気を供給する請求項1記載の燃料電池アッセンブリ。上記少なくとも1つの燃料マニホールドが、燃料排気入口マニホールドに接続された燃料排気出口マニホールドを有し、これにより、第1燃料ガス分配通路からの燃料排気が、燃料排気出口マニホールドを介して一方向に通過し、第2燃料ガス分配通路へ燃料排気入口マニホールドに沿って反対方向に通過する請求項3記載の燃料電池アッセンブリ。上記第1ステージ燃料電池アレイの燃料電池のアノード層及び/又は上記第1燃料ガス分配通路が、上記アノード層に接触する燃料ガスにおいて、及び/又は第1上記燃料ガス分配通路において、炭化水素をスチーム改質するスチーム改質触媒を含む請求項1~4のいずれかに記載の燃料電池アッセンブリ。第1ステージ燃料電池アレイ及び第2ステージ燃料電池アレイのうちのいずれか一方の各燃料電池アレイが、第1ステージ燃料電池アレイ及び第2ステージ燃料電池アレイのうちの他方の少なくとも1つの燃料電池アレイに近接して配置された請求項1~5のいずれかに記載の燃料電池アッセンブリ。各第2ステージ燃料電池アレイが、当該スタックにおいて、それぞれ2つの第1ステージ燃料電池アレイ間に配置された請求項6記載の燃料電池アッセンブリ。当該スタックの少なくとも一部において、3つの第1ステージ燃料電池アレイと1つの第2燃料電池アレイとが繰り返されたパターンを有する請求項1~7のいずれかに記載の燃料電池アッセンブリ。当該スタックの少なくとも一部において、4つの第1ステージ燃料電池アレイと1つの第2燃料電池アレイとが繰り返されたパターンを有する請求項1~7のいずれかに記載の燃料電池アッセンブリ。当該スタックのあらゆる場所において、第1ステージ燃料電池アレイと第2ステージ燃料電池アレイとの配列の繰返しパターンを備える請求項1~9のいずれかに記載の燃料電池アッセンブリ。当該スタックの第1の半体において、当該スタックの第2の半体より多くの第2ステージ燃料電池アレイを有する請求項1~9のいずれかに記載の燃料電池アッセンブリ。当該スタックの中央の半分の部分において、当該スタックのそれぞれの端部の四分の一の部分より、第2ステージ燃料電池アレイの割合が小さい請求項1~9のいずれかに記載の燃料電池アッセンブリ。当該スタックのそれぞれの端部の四分の一の部分における第2ステージ燃料電池アレイの割合が、当該スタックの中央の半分の部分における割合の少なくとも2倍である請求項12記載の燃料電池アッセンブリ。当該スタックにおいて第1ステージ燃料電池アレイの数が、当該スタックにおける燃料電池アレイの全部の数の64~82の範囲にある請求項1~13のいずれかに記載の燃料電池アッセンブリ。第2燃料ガス分配通路の全部が、燃料排気を上記第2燃料ガス分配通路から当該スタックの外部へ向けるため、若しくは当該スタックへ再循環させるため、少なくとも1つの燃料排気マニホールドに接続された請求項1~14のいずれかに記載の燃料電池アッセンブリ。上記燃料電池アレイが、さらに、当該スタックにおいて、少なくとも1つの第3ステージ燃料電池アレイの燃料電池へ上記燃料排気を供給するため、第2ステージ燃料電池アレイの燃料電池から燃料排気を受け取るように配置された、関連する第3燃料ガス分配通路を有する少なくとも1つの第3ステージ燃料電池アレイを含む請求項1~13のいずれかに記載の燃料電池アッセンブリ。少なくとも1つの燃料アッセンブリが、第3燃料ガス分配通路の入口サイドと第2燃料ガス分配通路の排気サイドとの間に設けられ、燃料排気を上記第2燃料ガス分配通路から上記第3燃料ガス分配通路へ供給する請求項16記載の燃料電池アッセンブリ。当該スタックにおける燃料電池の第1ステージ、第2ステージ、第3ステージのアレイの全体の数の割合が、第1ステージアレイについては、50~70、第2ステージアレイについては、31~23、第3ステージアレイについては、19~7である請求項16又は17記載の燃料電池アッセンブリ。各第3ステージ燃料電池アレイが、当該スタックにおいて、少なくとも1つの第1ステージ燃料電池アレイに近接して配置された請求項16~18のいずれかに記載の燃料電池アッセンブリ。各第3ステージ燃料電池アレイが、当該スタックにおいて、2つの第1ステージ燃料電池アレイ間に配置された請求項19記載の燃料電池アッセンブリ。第2ステージ燃料電池アレイの全部が、当該スタックの第1端部に向かって配置され、第3ステージ燃料電池アレイの全部が、当該スタックの第2端部に向かって配置されている請求項19又は20記載の燃料電池アッセンブリ。最終ステージの燃料電池アレイの燃料ガス分配通路と、最後から2番目のステージの燃料電池アレイの燃料ガス分配通路との間に接続されたスチーム除去装置を備え、当該最後から2番目のステージの燃料電池アレイの燃料ガス分配通路へ上記燃料排気を供給する前に、当該最後から2番目のステージの燃料電池アレイの燃料ガス分配通路から受け取った燃料排気からのスチームを濃縮する請求項1~21のいずれかに記載の燃料電池アッセンブリ。高い燃料利用率で動作可能であるとともに、スタックに沿った温度の差異を低減しそれにより異なる熱膨張により誘引されたストレスを低減する燃料電池スタック若しくは燃料電池アレイを提供することが望まれている。本発明によれば、各燃料電池アレイが1以上の燃料電池を含み、各燃料電池が、電解質層、該電解質層の一方のサイドに設けられたアノード層、および、前記電解質層の反対のサイドに設けられたカソード層を含み、前記スタックはさらに当該スタックにおける燃料電池のアノード層に対して連通した燃料ガス分配通路を含む複数燃料電池アレイのスタックと、当該スタックにおける燃料ガス分配通路に燃料ガスを供給するための1以上の燃料供給マニホールドと、燃料ガスを直接1以上の燃料ガス供給マニホールドから受け取るため当該1以上の燃料ガス供給マニホールドに接続された第1の燃料ガス分配通路に関連する第1ステージ燃料電池アレイと、当該スタックにおいて、第2ステージ燃料電池アレイの燃料電池へ上記燃料排気を供給するため、第1ステージ燃料電池アレイの燃料電池からの燃料排気を受け取るように配置された第2燃料ガス分配通路に関連する第2ステージ燃料電池アレイと、を少なくとも備える燃料電池アレイと、を備え、当該スタック内において、上記第1ステージ及び第2ステージ燃料電池アレイの少なくとも一方は、第1ステージおよび第2ステージ燃料電池アレイの他方の燃料電池アレイ間に配置されている燃料電池アレイを含むことを特徴とする燃料電池アッセンブリを提供する。本発明によれば、少なくとも第2ステージ燃料電池アレイにおいて第1ステージ燃料電池アレイを用いることにより、高い燃料利用率、およびそれゆえより高い燃料電池効率を全スタックにおいて達成可能である。これは、複数のステージに亘って同じ若しくは同様の電流密度を維持し、予備改質された天然ガス等の容易に利用可能な燃料を使用しつつ達成することができる。高い燃料利用率は、各燃料電池アレイにおいて燃料利用率が比較的低くとも達成することができるため、燃料ガス分配通路における公差は減少し、そのため、製造コストが減少する。第1ステージ燃料電池アレイの全てがスタックの一方の端部にあり、第2ステージ燃料電池アレイの全てがスタックの反対側の端部にあるスタックと比較して、当該スタックに沿って減少する温度勾配は、第1ステージ燃料電池アレイおよび第2ステージ燃料電池アレイの少なくとも一方が、スタック内において第1ステージ燃料電池アレイ及び第2ステージ燃料電池アレイの他方の燃料電池アレイ間に配置された燃料電池アレイが構成されることにより達成される。これにより、スタックに沿って熱輸送及びバランスが改善される。そのような配置において、第1ステージ燃料電池アレイ及び第2ステージ燃料電池アレイのそれぞれの燃料電池アレイは、全てが互いに近接しないようにスタック内に配置される。第1ステージ燃料電池アレイ及び第2ステージ燃料電池アレイの一方の1以上の燃料電池アレイが、第1ステージ燃料電池アレイおよび第2ステージ燃料電池アレイの他方の2つの燃料電池アレイ間に挟まれ、異なるステージの近接する燃料電池アレイ間において熱輸送が可能となり、そのため、スタックに沿って熱勾配が減少する。そのような交互配置は、当該スタックにおいてさらに熱勾配を減少させるために繰り返される。この場合、第1ステージ燃料電池アレイ及び第2ステージ燃料電池アレイのそれぞれは、当該スタック内において、他のステージの燃料電池アレイ間に配置された燃料電池アレイを含みうる。一の実施の形態において、第1ステージ燃料電池アレイ及び第2ステージ燃料電池アレイの一方の各燃料電池アレイが、第1ステージ燃料電池アレイ及び第2ステージ燃料電池アレイの他方の少なくとも一つの燃料電池アレイに近接して配置される。以下記載するように、第3ステージ燃料電池アレイ及びさらに第4ステージ燃料電池アレイは、また、当該スタック内に設けられていてもよく、各第3ステージ燃料電池アレイは、第2ステージ燃料電池アレイからの燃料排気ガスを受け取り、各第4ステージ燃料電池アレイは、第3ステージ燃料電池アレイからの燃料排気ガスを受け取る。上述の実施の形態において、第1ステージ燃料電池アレイ及び第2ステージ燃料電池アレイの他方の少なくとも1つの燃料電池アレイに近接するは、上記燃料電池アレイ間において、同じステージの他の燃料電池アレイが当該スタック内に配置されていないことを意味する。以下に記載するように、他のスタックの構成要素は、近接する燃料電池アレイの間に配置してもよい。本発明において、好ましくは、各燃料電池アレイは、並列に接続された、複数の燃料電池、例えば、2、3、若しくは4若しくはそれ以上の燃料電池を含む。これは、一の燃料電池の性能が低く若しくは欠陥を有する場合、スタックに対するリスクが減少するという利点、各燃料電池のコストが減少するという利点、及び単一の燃料電池と比較して、熱ストレスが減少するという利点を有する。結果として得られる、当該アレイにおいてより均一な温度により、燃料電池性能および寿命が改善される。このような配置における各燃料電池のコスト及び熱ストレスは、それらのサイズがより小さくなるにしたがって減少する。温度の差異は、異なるステージの燃料電池アレイ間において発生しうる。これは、一のステージにおける燃料フローの組成が他のステージのものと比較して変化しており、電圧のレベルが異なるからである。しかしながら、高温の燃料電池システムのある実施の形態において、第1ステージ燃料電池アレイの少なくともいくつかはアノードレイヤー及び/又は関連する第1燃料ガス分配通路を有する。当該分配通路は、上記アノードレイヤー及び/又は第1燃料ガス分配通路に接触する燃料ガスにおいて、水素および他の反応性ガスである炭化水素にスチーム改質するためのスチーム改質触媒を含む。上述の通り、スチーム改質反応は吸熱反応であり、その結果それらの第1ステージ燃料電池アレイは、近接する後続のステージの任意の燃料電池アレイより低い温度となる。喩え、燃料電池アレイが改質触媒を含んでいてもそれらが第1ステージ燃料電池アレイと同じ構造若しくは材料を有していたとしても、後続の燃料電池アレイにおいて実行される燃料ガスのスチーム改質は減少するであろう。これは、少なくとも、炭化水素燃料ガスが、第1ステージ燃料電池アレイにおける燃料電池反応のために、既にかなりの程度でスチーム改質されているからである。一般的に、第1ステージ燃料電池アレイにおける炭化水素燃料のスチーム改質は、少なくとも75完了しており、効率的なシステムでは、少なくとも90完了していてもよい。より好ましくは、当該改質率は99以上であるが、燃料電池スタックの使用期間を超えると低下しうる。他の実施の形態において、燃料電池スタックは、また、特定のスチーム改質、内部スチーム改質反応が当該燃料電池スタック内で起こるように、いくつか若しくは全ての第1ステージ燃料電池アレイ及び/又は第1燃料ガス分配通路内であって、かついくつかの近接する燃料電池アレイ間に設けられた非燃料電池層と、を備える。そのような改質する非燃料電池層は、基本的にニッケル若しくは他の改質触媒を含んでいてもよい。発熱性の燃料電池反応はそのような層において起こらないので、それらは直接加熱されず、近接する燃料電池アレイから熱を吸収するであろう。このため、僅か1つのそのような層が近接する燃料電池アレイ間に配置されるべきである。各スチーム改質、非燃料電池層が、2つの第1ステージ燃料電池アレイ間、第1ステージ燃料電池アレイと一つ後続のステージの燃料電池アレイとの間、若しくは2つの後続のステージの燃料電池アレイ間これらは同じステージであってもよいし異なるステージであってもよいに配置してもよい。内部スチーム改質のいくらかが非燃料電池層において実行されることを可能とすることにより、複数の第1ステージ燃料電池アレイがそのような非燃料電池改質層を有しない内部改質スタックと比較して減少する可能性がある。スチーム改質する非燃料電池層を含む実施の形態において、そのような層は、1以上の燃料ガス供給マニホールドから燃料ガスを受け取り、スチーム改質された燃料ガスを第1ステージ燃料電池アレイに供給する。したがって、ここで使用されるそこから直接燃料ガスを受け取るとの文言は、上記に基づいて解釈されるべきである。そのため、直接1以上の燃料ガス供給マニホールドから燃料ガスを受け取るため、当該1以上の燃料ガス供給マニホールドに接続された第1燃料ガス分配通路に関連する第1ステージ燃料電池アレイとの文言は、第1燃料ガス分配通路により受け取られた燃料ガスが、当該スタックにおける他の任意の燃料電池アレイに関連する燃料ガス分配通路を通過しないことを意味する。第2ステージ燃料電池アレイの各燃料電池のアノード層に繋がっている第2燃料ガス分配通路の入口サイドは、第1ステージ燃料電池アレイの少なくとも2つの燃料電池のアノード層に繋がっている第1燃料ガス分配通路の出口サイドに直接接続されていてもよい。これに代えて、より好ましい態様では、少なくとも1つの燃料マニホールドが第2燃料ガス分配通路の入口サイドと第1燃料ガス分配通路の出口サイドとの間に配置され、いくつかの若しくは全ての第1燃料ガス分配通路からいくつかの若しくは全ての第2燃料ガス分配通路まで燃料排気を供給する。この利点としては、第1燃料ガス分配通路から燃料排気ガスをより良く混合すること、フローバリエーションのバランスを取ることができること、および任意の第1ステージ燃料電池若しくは燃料電池アレイにおいて発生する障害に対する耐性が大きいことによりスタックに対するより高い信頼性が得られることが含まれる。当該実施の形態において、上記少なくとも1つの燃料マニホールドは、燃料排気入口マニホールドに接続された燃料排気出口マニホールドを含んでいてもよい。燃料排気入口マニホールドにより、いくつかの若しくは全ての第1燃料ガス分配通路は、燃料排気出口マニホールドを介して一方向に通過し、燃料排気入口マニホールドを介して反対方向にいくつかの若しくは全ての第2燃料ガス分配通路へ通過する。燃料排気入口及び出口マニホールドは、スタックの端部エンドプレートに接続されていてもよい。垂直スタックにおいて、好ましくは上記一の方向は、上方向であり、上記反対方向は下方向である。これは、各ステージ内においてそれぞれの層への燃料フロー分配において利点を有し、当該スタックに沿って熱勾配を有するという利点を有するであろう。好ましくは、1以上の燃料供給マニホールドを介する燃料ガスのフロー方向は、上述の一の方向であり、第1燃料ガス分配通路への燃料供給はこれらの通路からの排気と同じ方向である。好ましくは、各後続のステージの燃料ガス分配通路へのマノホールド燃料ガス供給は、これらの通路からのマニホールド燃料排気ガスフローと同じ方向である。少なくとも第2燃料ガス分配通路については、前のステージの燃料電池アレイへの対応するフローと反対である。この配置により、当該スタックにおいて様々な層への燃料分配を均一とすることが助力される。第2ステージおよび任意の後続のステージに供給されたマニホールド燃料排気ガスは、好適には同じ方向である。第1ステージ燃料電池アレイおよび第2ステージ燃料電池アレイの特別の配置、及び当該スタック内に存在する後続のステージのアレイの特別の配置は、当該スタックにおいて要求される熱バランスに依存し、そのため、各アレイにおいて期待される燃料利用率、各アレイにおいて実行される反応、並びに任意のスチーム改質する非燃料電池アレイの存在および位置に依存するであろう。しかしながら、一の実施の形態において、各第2ステージ燃料電池アレイは、当該スタック内であって、それぞれ2つの第1ステージ燃料電池アレイ間に配置される。一の具体例において、当該スタックの少なくとも一部において、3つの第1ステージ燃料電池アレイと1つの第2ステージ燃料電池アレイとの繰返しパターンが存在する。他の具体例において、当該スタックの少なくとも一部において、4つの第1ステージ燃料電池アレイと1つの第2ステージ燃料電池アレイとの繰返しパターンが存在する。そのような繰返しパターン、若しくは任意の他の繰返しパターンが、当該スタック内に存在する。別の態様では、スタックの第1の半分の部分において、スタックの第2の半分の部分におけるより、多数の第2ステージ燃料電池アレイが存在しうる。例えば、第1の半分の部分は、第1ステージ燃料電池アレイにおいてスチーム改質が実行される垂直式スタックにおいて下側半分であってもよい。当該配置において、当該スタックの上側半分における比較的多数の第1ステージ燃料電池アレイは、当該スタックの上側半分の冷却を増加させる。当該配置若しくは他の配置において、スタックの間よりも、スタックの端部に向かって第1ステージ燃料電池アレイの改質は比較的少ない可能性がある。これは、概して、スタックからの熱の損失が端部に向かってより大きくなるからである。各端部は、それぞれ、スタックの長さの25を含み、スタックの間の部分は、スタックの長さの中央50を含んでいてもよい。当該配置の実施の形態において、当該スタックの各端部の四分の一の部分において第2ステージ燃料電池アレイの割合は、当該スタックの中央の半分の部分の少なくとも2倍である。当該配置の一の具体例において、第1ステージ燃料電池アレイの、第2ステージ燃料電池アレイに対する比率は、中央部において約6:1であるのに対して、スタックの端部では約2:1であってもよい。第1ステージ燃料電池アレイ間の第2ステージ燃料電池アレイの間隔という観点から、各端部からのスタックの2つの半分の部分は、互いに鏡像の関係にあってもよい。垂直式のスタックにおいて、当該実施の形態及び他の実施の形態の両方において、当該スタックの高さの約2分の1若しくは約3分の2、又は当該スタックの高さの約2分の1~約3分の2の位置において、ステージ1燃料電池アレイの最も高い濃度が存在してもよい。一の実施の形態において、第2燃料ガス分配通路の全てが、第2ステージ燃料電池アレイからの、それゆえ第2燃料ガス分配通路の出口サイドからスタックの外部に燃料排気を向けるための少なくとも1つの燃料排気マニホールドに接続されている。これに代えて、上述のように、他の実施の形態では、燃料電池アレイは、さらに、少なくとも1つの第3ステージ燃料電池アレイを備える。第3ステージ燃料電池アレイは、当該スタックにおいて、第3ステージ燃料電池アレイ若しくは複数のアレイまで燃料排気を供給するため、第2ステージ燃料電池アレイの燃料電池から燃料排気を受け取るために配置された、関連する第3燃料ガス分配通路を有する。当該他の実施の形態において、少なくとも1つの燃料マニホールドは、第3燃料ガス分配通路の入口と第2燃料ガス分配通路の出口との間に設けられてもよく、第2燃料ガス分配通路から第3燃料ガス分配通路へ燃料排気が供給される。第2燃料ガス分配通路と第3燃料ガス分配通路との間の少なくとも1つの燃料マニホールドは、燃料排気出口マニホールドに接続された燃料排気出口マニホールドを含んでいてもよい。燃料排気入口マニホールドにより、第2燃料ガス分配通路からの燃料排気は、一の方向に、好ましくは垂直式スタックにおいて下方向に、燃料排気出口マニホールドを介して通過し、燃料排気入口マニホールドを介して、反対方向に、若しくはより好適には同じ方向に、第3ガス分配通路まで通過させる。これらの燃料排気出口及び入口マニホールドは、当該スタックの端部エンドプレートに接続されていてもよい。ある実施の形態において、各第3ステージ燃料電池アレイは、少なくとも1つの第1ステージ燃料電池アレイに近接するスタック内であって、例えば、2つの第1ステージ燃料電池アレイ間に配置してもよい。当該他の実施の形態のある配置において、第2ステージ燃料電池アレイの全てが、当該スタックの第1エンドに向かって、例えば垂直式スタックの上端部に配置され、第3ステージ燃料電池アレイの全てが、スタックの、第2の端部、即ち反対の端部に向かって配置されていてもよい。当該配置の一の具体例において、スタックは、上記第2の端部であって反対の端部において燃料ガスが供給される。当該燃料ガスは、その後上記1以上の燃料供給マニホールドを介して移送される。2つのステージのスタックにおいて、第1ステージ燃料電池アレイの数は、例えば、当該スタック内の燃料電池アレイの全体の数の64~82パーセントの範囲にあってもよい。3つのステージのスタックにおいて、第1ステージ燃料電池アレイの数は、例えば、当該スタック内の燃料電池アレイの全体の数の50~70パーセントの範囲にあってもよい。3つのステージのスタックにおいて、第2ステージ燃料電池アレイの数は、例えば、当該スタック内の燃料電池アレイの全体の数の31~23パーセントの範囲にあってもよい。3つのステージのスタックにおいて、第3ステージ燃料電池アレイの数は、例えば、当該スタック内の燃料電池アレイの全体の数の19~7パーセントの範囲にあってもよい。当該スタックは、後続のステージの一のアレイ若しくは複数のアレイから燃料排気を受け取るために配置された、関連する燃料ガス分配通路を備える、少なくとも1つの第4ステージ燃料電池アレイを含んでいてもよいし、任意であるが、少なくとも1つのさらに後続のステージの燃料電池アレイを含んでいてもよい。最後のステージの単一の燃料電池アレイは、除去ステージとして機能しうる。ある実施の形態では、スチーム除去装置が、1以上の燃料電池アレイの最終ステージの燃料ガス分配通路と、当該燃料電池アレイの最後から2番目のステージの燃料ガス分配通路との間に接続され、燃料排気を、燃料電池アレイの最後から2番目のステージの燃料ガス分配通路へ供給する前に、燃料電池アレイの最後から2番目のステージの燃料ガス分配通路から受け取った燃料排気からスチームを濃縮する。そのため、2ステージ燃料電池スタックにおいて、スチーム除去装置が、第1燃料ガス分配通路と、第2燃料ガス分配通路との間に接続され、排気ガスを第2燃料ガス分配通路に供給する前に、第1燃料ガス分配通路から受け取った燃料排気からのスチームを濃縮する。3ステージ燃料電池スタックにおいて、スチーム除去装置は、第2燃料ガス分配通路と第3燃料ガス分配通路との間に接続され、排気ガスを第3燃料ガス分配通路に供給する前に、第2燃料ガス分配通路から受け取った燃料排気からスチームを濃縮等する。付加的なスチーム除去装置を、マルチステージスタックにおいて、2以上の他のステージの燃料電池アレイの燃料ガス分配通路間に設けてもよい。第2及び/又は後続のステージの燃料電池アレイに供給される燃料から水分を除去することにより、当該燃料のネルンスト電圧が増加し、それに伴いスタック電圧及びスタック効率が増加する。以下、本発明に係る燃料電池アッセンブリのある実施の形態を、添付の図面を参照しながら、単に具体例により記載する。本発明は、燃料電池スタックに関し、当該燃料電池スタックにおいて、当該スタック内のいくつかの燃料電池からの燃料排気を、当該スタック内の他の燃料電池に供給される燃料として使用することにより全燃料利用率が改善される。本発明によれば、例えば、当該スタックの各燃料電池層において電圧が異なること及び/又は当該スタックにおいて当該層の機能が異なることに起因するスタックに沿った熱勾配が、他の燃料電池に燃料排気を供給する燃料電池層の全部及び/又は他の燃料電池から燃料排気を受け取る燃料電池層の全部が互いに近接しないように、当該スタックに沿って異なる燃料電池層を組み合わせることにより軽減される。本発明は、燃料電池が層状に提供される任意のタイプの燃料電池スタックに適用可能であるが、特に溶融炭酸塩燃料電池や固体酸化物燃料電池等の高温の燃料電池のスタックに特に適している。当該高温の燃料電池において、熱勾配がより大きい可能性がある。さらに、高温の燃料電池スタックにおいて、当該スタック内においてメタン若しくは天然ガス等の炭化水素源を改質して水素とすることが可能である。本発明は、そのような内部改質が起こる燃料電池スタックにおいて特に好適である。これは、改質は吸熱性であり、そのため、燃料電池から熱を除去するからである。簡単のため、以下、本発明は、出口において約750°C以上の動作温度において動作するように設計された平面状固体酸化物燃料電池のスタックを参照しながら説明する。出口における好ましい動作温度範囲は、約750°C~約830°Cである。以下、図1を参照すると、燃料電池スタック12を含む燃料電池システム10が例示されている。燃料及び酸化剤が、それぞれ14及び16において、燃料電池スタック12に供給される。燃料源18は、ジェットポンプベンチュリーデバイス22によりスチーム予備改質装置24へ移送される天然ガスである。予備改質装置24のためのスチームは、導管26により提供され、ベンチュリーデバイス22において天然ガスと混合される。スチームは、熱交換スチーム発生装置28において生成される。また、スチーム発生装置のための水は水供給源30から得られる。予備改質装置24においてニッケル触媒上で高温でスチーム改質することにより、部分的に炭化水素燃料を水素と二酸化炭素とに変換する。予備改質装置24における改質の程度は、温度、並びにスチームと炭素との比率の関数である。しかしながら、当該反応は吸熱性であり、予備改質装置からスタック12の燃料入口14まで供給される燃料は、熱交換器28において予備加熱される。酸化剤46として用いられる空気は、熱交換器28において加熱された後、燃料電池スタック12に移送される。燃料電池スタック12の詳細は、図1には示されていないが、燃料電池とガスセパレータとが交互に配置された層を含み、当該スタックの両端に端部プレートを有する。燃料電池は、電解質材料の十分緻密な層を含み、反対側にカソード材料の多孔質層とアノード材料の多孔質層とを有する。固体酸化物燃料電池において、電解質材料は、イットリウムドープされたジルコニア酸化物であってもよく、一方、カソード材料は、ランタニウムストロンチウムマンガン酸塩であり、アノード材料は、ジルコニウムニッケルサーメットであってもよい。そのような燃料電池スタックは、別のところで十分に記載されている。ガスセパレータプレートは、燃料電池同士を分離し、特に、一の燃料電池のアノード材料に供給された燃料ガスを、近接する燃料電池のカソード材料に供給された酸化性ガスから分離する。ガスセパレータプレート及び端部エンドプレートは、好適には、近接する燃料電池のアノード材料及びカソード材料に亘ってそれぞれ燃料ガス及び酸化性ガスを分配するために、反対の表面に形成された溝若しくはチャンネルを有するが、他の形態のガス分配装置を用いてもよい。ガスセパレータは、様々な異なる材料から構成されていてもよいが、もしガスセパレータが電気伝導性を有する場合、それらは当該スタック内の燃料電池により発生した電気を端部エンドプレートと端部エンドプレートとの間で移送するインターコネクトとして機能してもよい。ある実施の形態では、当該インターコネクトは、日立金属のZMG232L等のフェライト系ステンレス鋼から構成される。燃料電池プレートとインターコネクトプレートとを交互に配置したもの及び端部エンドプレートは、燃料電池スタックの高温の動作温度約750°C以上においてシール機能を維持することができるガラスシールを用いて当該スタックにおいて一体として密閉してもよい。当該温度において、スチーム予備改質装置24においてスチーム改質されなかった炭化水素であってスタック12の燃料入口14に供給される炭化水素を、ニッケルアノード材料、及び/又は燃料電池のアノード材料への燃料ガス供給通路ガスセパレータプレート及び一の端部エンドプレートに形成された燃料供給溝もしくは燃料供給チャンネルを含む内に配置されたニッケルとの触媒反応によって当該スタック内において内部スチーム改質してもよい。燃料中における水素及び酸化剤中における酸素は、それぞれ、燃料電池アノード及びカソードにおいて酸化若しくは還元され、スタック12において燃料電池の電解質材料を介してイオン伝導が発生する。これは、スタックにおいて、取り出される電流フローによりバランスされる。以下記載するように、例示された実施の形態では、各燃料電池のそれぞれのサイドに亘って、当該スタックにおいて燃料及び酸化性ガスが、基本的に全部並行流であり、即ち全てが同じ方向にある。若しくは並行流と対向流とを併せたもの、すなわち、燃料電池アレイのステージに従って反対の方向にある。しかしながら、フローは、並行流、対向流、若しくは斜めのフローであってもよい。つまり、互いに直角であってもよい。別の態様では、フローの方向は、当該スタックのポジションに従って変更してもよい。例えば、ある実施の形態では、当該スタックにおいて燃料電池アレイの12個の第1層は、底面から並行流であってもよく、残りの部分は、さらに熱勾配を改善するため対向流であってもよい。唯1つのスタック12が図1に示されているが、しかしながら、燃料電池システムは、並列に若しくは直列に接続された複数のスタック12を備えていてもよい。例示された燃料電池スタック12からの排気燃料ガス及び酸化性ガスは、導管52および53により燃料ガスの燃焼のためバーナー54へ移送される。バーナー54からの燃焼性排気62は、導管64により熱交換器28に移送され、スチーム発生装置のため及び燃料電池スタックへ供給された予備改質される燃料及び酸化剤を加熱するため熱を提供する。燃料電池排気及び燃焼排気62はスチームを含む。以下、図2を参照すると、本発明に係る固体燃料電池スタック100の上部が、分解された形態であって、いくつかのコンポーネントについてのみ概略的に示されている。明確のため、図は、当該スタックの3つの最上位のガスセパレータプレート102、マニホールドエンドプレート104、及び上部プレート106のみ示している。近接するガスセパレータプレート102間、及びマニホールドエンドプレート104と近接するガスセパレータプレート102との間に存在する燃料電池プレートは、明確のため、図面から省略されている。スペーサ、シール等の他のコンポーネント、及びガスセパレータプレート102およびマニホールドエンドプレート104の例示されたものと反対のサイドへの空気の流れ、及び当該反対のサイドにおける空気の流れが省略されている。燃料電池の全てが同様であり、図2に例示された実施の形態において、各燃料電池プレートは、一の燃料電池を有するのみであり、複数の燃料電池のアレイを含んでいない。例示のように、2つのタイプのガスセパレータプレート、2つの第1ステージプレート102aが含まれ、マニホールドエンドプレート104に近接する上部と、第2ステージガスセパレータプレート102bが、ガスセパレータプレート102a間において交互に配置されている。例示されたスタックにおいて燃料サイドは、内部分流され、燃料供給マニホールドのためのガスセパレータプレートを介する開口部108が配列され、燃料排気出口マニホールドのためのガスセパレータプレート102を介する開口部110が配列され、燃料排気入口マニホールドのためのガスセパレータプレート102を介する開口部112が配列され、燃料排出マニホールドのための開口部114が配列されている。これらの開口部は、また、当該スタック並びに任意のスペーサ若しくはカバープレートにおいて他のガスセパレータプレートを介して延び、燃料電池プレートを介して延びていてもよい。各ガスセパレータプレート102は、燃料供給プレナム118を燃料排気プレナム120と接続する並列なチャンネル116をガスセパレータプレート102に亘って備える。チャンネル116は、リブ122間に形成されるが、両方とも概略的に図示されている。チャンネル116は、燃料ガス分配通路として機能するように設計され、各ガスセパレータプレート102の当該サイドに近接する各燃料電池のアノードに亘って燃料を分配する。ガスセパレータプレート102は、燃料ガスをアノードへ搬送するとともに燃料ガスをアノードから搬送する。ガスセパレータプレート102aにおいて、燃料供給プレナム118は、燃料供給マニホールドを形成する開口部108に接続され、燃料排気プレナム120は、燃料排気出口マニホールドを形成する開口部110に接続される。他方、ガスセパレータプレート102bにおいて、燃料供給プレナム118は、燃料排気入口マニホールドを形成する開口部112に接続され、燃料排気プレナム120は、燃料排気出口マニホールドを形成する開口部114に接続されている。矢印124により図示されているように、燃料供給は、各ガスセパレータプレート102aの燃料供給プレナム118に入る前に、スタックの底部から開口部108を通って上方に通過する。同様に、矢印126により図示されているように、ガスセパレータプレート102aからの燃料排気が、これらのプレートの燃料排気プレナム120から開口部110へ上方にこれらの開口部により形成された燃料排気出口マニホールドを通って通過する。スタックの上部において、ガスセパレータプレート102aからの燃料排気は、ガスセパレータプレートにおいて、開口部112により形成された燃料排気入口マニホールドに、マニホールドエンドプレートにおける配列された第2の開口部132により入る前に、マニホールドエンドプレート104におけるガスセパレータプレートの開口部110であってチャンネル130における当該プレートに亘る開口部110と揃った第1開口部128を通過する。上部プレート106は、チャンネル130を閉じる。その際、ガスセパレータプレートからの燃料排気は、開口部112により形成された燃料排気入口マニホールドを介して下方向に通過し、当該プレートにおいて、開口部112により、ガスセパレータプレート102bの燃料供給プレナム118に入る。開口部112を介した燃料排気の下方向フローは、矢印134により表される。ガスセパレータプレート102bからの燃料排気は、開口部114によりプレナム120から燃料排気マニホールドへ通過し、矢印136により示されているように、スタックの底部へ下方向に続く。そのため、実際、天然ガス若しくは他の炭化水素であって、部分的に予備改質される燃料が、これらのプレートにおいて、開口部108及び燃料供給プレナム118により、ガスセパレータプレート102aの第1燃料ガス分配通路116に入る。これらのプレートにおいて、それは、近接する各燃料電池プレートのアノードに接触し、アノード/電解質界面において、アノード上で反応する。アノード上において、燃料は水素および二酸化炭素に内部改質され、水素はその際アノード/電解質界面において、燃料電池の高温の動作温度において酸化され、一方、空気若しくは他の酸化剤中の酸素は、燃料電池の他方のサイド不図示において減少するとともに、電解質を介してイオン電流が発生する。燃料電池の酸化/還元反応は、発熱性である。一方、内部改質反応は、吸熱性であり、ガスセパレータプレート102a及び近接する燃料電池が相対的に冷却される。これらの反応からの燃料排気は、矢印126により示されているように、第1燃料ガス分配通路116の出口から燃料排気出口マニホールド内へ燃料排気プレナム120及び開口部110によりスタックの上部まで通過する。スタックの上部では、矢印134により示されているように、マニホールドエンドプレート104内において方向を変え、開口部112により形成された燃料排気入口マニホールドを介して下方向に通過する。ガスセパレータプレート102bにおいて、第1ステージガスセパレータプレート102a及び関連する燃料電池からの燃料排気は、各開口部112から当該プレートの燃料供給プレナム118及び第2燃料ガス分配通路116へ通過する。ここで、それは、近接する各燃料電池プレートのアノードと接触し、アノード/電解質界面において、アノード上で反応する。少なくとも、第1燃料ガス分配通路116からの、燃料排気における残った燃料の大部分が既に内部改質されているため、ガスセパレータプレート102bの第2燃料ガス分配通路に関連するアノードにおける内部改質の量は、比較的小さく、これに対応して冷却の程度は限られている。一方、第1燃料ガス分配通路116からの燃料排気中に多くの残留燃料が存在するため、酸素が、関連する燃料電池のカソードサイドに供給される場合、同じ燃料電池反応が起こるであろう。そのため、内部改質がより少なくそれに伴って冷却効果が少ないことを除いて、ガスセパレータプレート102bの第2燃料ガス分配通路116における反応は、ガスセパレータプレート102aの燃料ガス分配通路116に関連する燃料電池における反応と同じである。そのため、ガスセパレータプレート102bに関連する燃料電池と、ガスセパレータプレート102aに関連する燃料電池との間で、温度勾配が存在する。ガスセパレータプレート102bにおける第2燃料ガス分配通路116からの燃料排気は、配列された開口部114により形成された燃料排気マニホールド内へ、矢印136により表されているように、ガスセパレータプレート102bにおいて燃料排気プレナム120及び開口部114により、スタック底部に向かって下方向へ通過し、当該スタックから放出される。上述の温度勾配は、第2ステージガスセパレータプレート102b及び関連する燃料電池を2つの第1ステージのより冷却されたガスセパレータプレート102a及び関連する燃料電池の間において交互に配置することにより軽減される。温度勾配を軽減することにより、第1ステージコンポーネントと第2ステージコンポーネントとの間の熱膨張差の観点から大きな利点を得ることができ、そのため、寿命を長くすることができ、燃料電池スタックの性能を改善することができる。当該スタック内において、2つの第2ステージガスセパレータプレート及び関連する燃料電池の間にそれぞれ配置された第1ステージガスセパレータプレート及び関連する燃料電池若しくは2つの第1ステージガスセパレータプレート及び関連する燃料電池の間にそれぞれ配置された第2ステージガスセパレータプレート及び関連する燃料電池が存在するように、もしくはその両方が存在するように、交互に配置することが、様々な配置において、燃料電池プレート及び対応するガスセパレータプレートのスタック全体において繰り返されていてもよい。51層のスタックについて、このような配置のいくつかの具体例が、表1に示されている。ここで、s1は、ガスセパレータプレート及び関連する燃料電池プレートのステージ1の層を表しており、s2は、第2ステージガスセパレータプレート及び関連する燃料電池プレートのステージ2の層を表している。具体例5におけるs3は、ガスセパレータプレート及び関連する燃料電池のステージ3の層を表している。表1における各具体例は後述する。具体例1において、スタックの底部から3つのステージ1の層毎に1つのステージ2の層が繰り返される配置において、39のステージ1の層、及び12のステージ2の層が存在する。具体例2において、スタックの底部から2つのステージ1の層毎に1つのステージ2の層が繰り返され、続いて当該スタックの中程まで3つのステージ1の層毎に1つのステージ2の層が繰り返され、その後当該スタックの近接する上部まで4つのステージ1の層毎に1つのステージ2の層が繰り返されるように、39のステージ1の層、及び12のステージ2の層が存在する。スタックの上部において、当該上部の下において、3つのステージ1の層間に1つのステージ2の層が配置され、その上において、2つのステージ1の層間に1つのステージ2の層が配置されている1の配置が存在する。当該配置は、スタックの上半分に向かって、ステージ1の改質層の冷却効果を偏らせる。具体例3において、第3の層から第14の層まで、2つのステージ1の層毎に1つのステージ2の層が繰り返され、第22の層まで、3つのステージ1の層毎に1つのステージ2の層が繰り返され、4つのステージ1の層毎に1つのステージ2の層が配置された後5つのステージ1の層毎に1つのステージ2の層が配置された1つの配置が続き、第34の層から第48の層まで4つのステージ1の層毎に1つのステージ2の層が配置されて、39のステージ1の層及び12のステージ2の層が示されている。当該スタックの上部において、3つのステージ1の層が存在する。当該配置は、スタックの上半分に向かって、ステージ1の改質層の冷却効果を偏らせる。具体例4は、39のステージ1の層と12のステージ2の層とからなる他の配置を示している。当該配置において、各端部から、当該スタックの2つの半体は、互いに鏡像の関係にあり、ステージ2の層間のスペースが、各端部から、1つのステージ1の層、その後2つのステージ1の層、その後3つのステージ1の層、その後4つのステージ1の層というように徐々に増加している。当該スタックの中央において、近接する2つのステージ2の層間に9つのステージ1の層が存在する。そのため、当該スタックの中央の半分の部分第13から第39の層において、当該スタックの各端部の四分の一の部分より少ない割合のステージ2の層が存在する。当該割合は、半分未満であり、中央半分の部分において、約1:6であり、各四分の一の部分において約1:2である。当該配置の効果は、スタックの中央に向かって、改質するステージ1の層の冷却効果を偏らせることであり、当該スタックの各端部からの熱損失のバランスを取ることを助力する。具体例1の配置に対する効果は、以下に記載する図12及び13に示されている。具体例5において、42のステージ1の層及び9のステージ2の層が存在する。第30の層までは4つのステージ1の層毎に1つのステージ2の層が繰り返され、第31の層から第42の層まで5つのステージ1の層毎に1つのステージ2の層が繰り返され、その後当該スタックの上部において、その上と下に、4つのステージ1の層間に1つのステージ2の層が存在する。当該配置により、当該スタックの高さの約3分の2の位置において、改質して冷却するステージ1の層が最も多く集中する。ステージ1とステージ2の層の比率を変更することにより、スタックが動作しうる最大燃料利用率に影響を与える。表1の具体例6は、ステージ1の層及びステージ2の層に加えて、ステージ3の層が存在するバリエーションを示している。これは、図2には例示されていない。ステージ3の層ガスセパレータプレート及び関連する燃料電池は、図10に概略的に示しているように、ステージ2の層からの燃料排気を受け取る。当該配置において、33のステージ1の層、13のステージ2の層、及び5のステージ3の層が存在する。ここで、ステージ3の層の全部が当該スタックの底部に向かって存在し、ステージ2の層の全部がそれらの上に存在する。当該スタックの底部から最初の4つの層において、ステージ1の層とステージ3の層とが交互に配置され、続いて第13の層まで2つのステージ1の層毎に1つのステージ3の層が配置され、続いて、第14の層から第46の層まで2つのステージ1の層毎に1つのステージ2の層が配置されている。第47の層から第51の層では、ステージ1の層とステージ2の層とが交互に繰り返されている。当業者にとっては当然のことであるが、図2は、チャンネル116として、ガスセパレータプレート102に形成されている燃料ガス分配通路が示されているが、これは必須ではない。これに代えて、ガス分配通路が、燃料電池のアノードサイドにおける突起部により、若しくは、例えばガスセパレータプレート及び近接する燃料電池プレートの間に配置された手段により規定されうる。そのため、燃料ガス分配通路は、ガスセパレータプレートと、近接する燃料電池のアノードサイドとの間に効果的に配置され、それらが燃料電池に亘ってガスを分配するという意味において燃料電池と関連する。以下、図3~6を参照すると、2つのステージのスタックの分岐配置を示す燃料電池スタックの最低限の骨格が示されている。ここでは、各燃料電池の層が、後述するカバープレート202図6においてサポートされた4つの燃料電池のアレイを含む。図3~6において、ガス分配通路が、ガスセパレータプレート208に設けられている図4、5a、5b。図2に示すように、2つのタイプのガスセパレータプレート、図5aに部分的に例示された第1ステージプレート208a、図5bに部分的に例示された第2ステージガスセパレータプレート208bが存在する。これらの図のそれぞれに、アノードサイド210の1つの半体のみが例示されている。それぞれ、燃料ガス分配通路の2つのアレイ212が、燃料電池アレイの2つの燃料電池について示されている。各ガスセパレータプレート208は、燃料ガス分配通路の4つのアレイ212を有する。ガスセパレータプレート208a及び208bのそれぞれのケースについて、アノードサイド210の、例示されていない左側サイドが、図5a及び5bのそれぞれに例示された右側サイドと鏡像の関係にある。燃料電池スタックの酸化剤サイドは、段階的ではないため、各ガスセパレータプレート208の酸化剤サイド214は同様であり、1つが図4に例示されている。そのため、図4に例示されたガスセパレータプレート208のアノードサイド210は、第1ステージであり、ガスセパレータプレートは、図5aに部分的に例示されたプレート208a若しくは図5bに部分的に例示された第2のガスセパレータプレート208bのいずれかである。図4を参照すると、ガスセパレータプレート208の酸化剤サイド若しくはカソードサイド214は、また、空気若しくは他の酸化剤を近接するアレイ不図示において、4つの各燃料電池のカソードに亘って分配するための酸化性ガス分配通路の4つのアレイ216を有する。WO1996/028855に記載されているように、ガスセパレータプレート208は、上述のフェライト系ステンレス鋼から構成されていてもよく、酸化性ガス分配通路の各アレイ216は、中間にリブを有する複数の平行なチャンネルにより形成され、当該リブは、燃料電池プレートに接触し、スピネル酸化物により、それらの上面がコートされていてもよい。酸化性ガス分配通路の各アレイ216について、酸化剤供給プレナム218に接続された入口端部と、酸化剤排出プレナム220に接続された出口端部と、が存在する。各酸化剤供給プレナム218は、一対の酸化剤供給マニホールド開口部222を介して酸化剤を受け取り、一方、酸化剤排気プレナム220は、酸化物排気マニホールド開口部224に開口する。開口部224は、当該プレートの中央を介して延在し、酸化性ガス分配通路の一対のアレイ216の左側及び右側当該図面においては、開口部224のそれぞれの対を共有する。ガスセパレータプレート208は、それらを貫通する、燃料ガスのための付加的な開口部を有する。2つの反対側の燃料供給マニホールド開口部226が、酸化剤供給マニホールド開口部222の間にある。2つの反対側の燃料排気出口マニホールド開口部228が、酸化剤排気マニホールド開口部224の中央アレイの他方の端部にある。各燃料排気入口マニホールド開口部230が、ガスセパレータプレート208の4つの中央部に存在し、1つの燃料排気マニホールド開口部232が、当該プレートの中央部に存在する。図5aを参照すると、燃料ガス分配通路の各アレイ212は、当該セパレータプレートにおいて、燃料供給プレナム234と燃料排気プレナム236との間に形成された一連の平行なチャンネルを含む。各アレイ212のそれぞれの燃料電池不図示のアノードサイドに係合する残りのリブが、アレイ212のチャンネル間に存在する。電気伝導性接触を確実なものとするため、リブの上部はニッケルにより被覆されていてもよい。アレイ212に亘る一連の横方向チャンネル238により、供給プレナム234から排気プレナム236までの燃料ガスフローのバランスを取ることを確実なものとし、それにより、燃料ガスがアノードに接触することをバランスすることを確実なものとする。近接するアレイ212のそれぞれの対は、共通の燃料供給プレナム234及び燃料排気プレナム236を共有し、燃料ガスは、燃料供給マニホールド開口部226を介して、燃料供給プレナム234に供給される。燃料供給マニホールド開口部226は、プレナム中央部に連通する。対照的に、燃料排気が、排気プレナムの端部において、燃料排気出口マニホールド開口部228を介して、燃料排気プレナム236から放出される。これらの燃料排気出口マニホールド開口部228は、一対のアレイ212の左側により共有されている。これは、上述したように、図5aに示された一対の右側と鏡像の関係にある。以下図5bを参照すると、ガスセパレータプレート208bのアノードサイド210は、上述されたガスセパレータプレート208aのアノードサイド210に非常に似ている。そのため、相違点のみ記載する。さらに、同じ参照番号は、図5a及び5bにおける対応する部材に対して与えられる。図5bにおいて、ガスセパレータプレート208bにおいて2つの近接するアレイ212により共有された燃料供給プレナム234は、燃料排気入口マニホールド開口部230を介して、開口部228により規定された燃料排気出口マニホールドから燃料排気を受け取る。燃料排気入口マニホールド開口部230は、その端部において、プレナム234に連通する。プレート208bからの燃料排気は、燃料排気プレナム236から、1つの燃料排気マニホールド開口部232へ通過する。燃料排気マニホールド開口部232は、鏡像の関係にあるアレイ212と共有している。以下、図3を参照すると、2つのガスセパレータプレート208a及び208b並びにマニホールドへのそれらの接続が概略的に示されている。カソードサイド214が上方向に向いている。2つのガスセパレータプレートのみが示されている。簡単のため、ガスセパレータプレートの間若しくはそれらの上及び下に燃料電池アレイは存在しない。図4に示すように、ガスセパレータプレート208が示されており、酸化性燃料分配通路の4つのアレイ216が存在する。ガスセパレータプレート208を通る各開口部及びカバープレート202における関連する開口部により形成されたマニホールドが、図3に概略的に例示され、ガスセパレータプレートを通過する各開口部について、対応する参照番号に’が付されたもので呼ばれている。図5aに示すように、スタック200の使用に際し、燃料ガスは、スタックボトムエンドプレート不図示から燃料供給マニホールド226’を介して上方向に通過し、第1ステージガスセパレータプレート208aのプレナム234に入る。反応する燃料ガスは、第1ステージガスセパレータプレート208aの燃料排気プレナム236から、燃料排気出口マニホールド228’を介して上方向に排出される。これに対応して、酸化性ガスタックのボトムエンドプレートから酸化剤供給マニホールド222’を介して上方向に通過し、ガスセパレータプレート208のカソードサイド214上において酸化剤供給プレナム218に入る。各カソードにおいて反応した後、酸化性の排気が酸化剤排気プレナム220から酸化剤排気マニホールド224’に入り、ボトムエンドプレートへ下方向に通過する。これは、第1ステージガスセパレータプレート208a及び第2ステージガスセパレータプレート208bの両方について起こる。第1ステージガスセパレータプレート208aからの燃料排気は、図2のように、当該スタックの上部においてマノホールドエンドプレート不図示に達し、方向を変え、燃料排気入口マニホールド230’を介して下方向に向くまで、燃料排気出口マニホールド228’を介して上方向に通過する。燃料排気入口マニホールド230’から、第2ステージガスセパレータプレート208bの燃料供給プレナム234に入る。各燃料電池のアノードにおいて反応した後、第2ステージ排気が、ガスセパレータプレート208bの燃料排気プレナム236から、共通の燃料排気マニホールド232’内へ通過する。燃料排気マニホールド232’において、第2ステージ燃料排気は、ボトムマニホールドプレートまで下方向に通過する。ここから、第2ステージ燃料排気及び酸化剤排気が図1に関連して説明したスタックから排出される。スタック200における、第1ステージガスセパレータプレート208a及び第2ステージガスセパレータプレート208bの配置は、図2に関連して述べられたものであってもよいし、例えば表1における具体例1~5のいずれかであってもよい。以下、図6を参照すると、カバープレート202が、ガスセパレータプレート208と同じ全体形状を有し、それぞれ1つが2つの近接するガスセパレートプレート208間、及びエンドガスセパレータプレート208と近接するマニホールドエンドプレート不図示との間に配置される。カバープレート202は、ガスセパレータプレート208におけるものと対応するマニホールド開口部を有する。それらは、同じ参照番号であって’が付されたものが与えられる。これについてさらに説明しない。カバープレートは、また、日立金属製のZMG232L等のフェライト系ステンレス鋼により構成されていてもよく、ガスセパレータプレート208におけるガス分配通路のアレイ212及び216に対応するアレイにおいて厚さ方向に通過する4つの主要な開口部240を有する。各燃料電池プレート不図示が、主要な開口部240において受け取られる。燃料電池プレートの全てが同一であり、上述されている。燃料電池プレートが、ガラスシール不図示を使用して主要な開口部240において密閉されている。当該ガラスシールは、酸化剤及び燃料ガスが一方の面から他方の面へ通過することを抑制する。ガスが入口マニホールドから出口マニホールドへリークすることなく適切に通過させるため、当該スタックにおいて、各カバープレートは、近接するガスセパレータプレートにシールされる。そのようなシールは、ガラスシールにより、若しくは例えばプレート202と208とを一体に溶接するレーザーにより提供される。図7は、図2の部分スタック100のバリエーションを部分スタック300として2次元で例示している。スタックの上部が示され、様々なプレートがブロックにより表されている。他方のプレートのそれぞれの対の間に燃料電池プレート302が含まれ、上部にマニホールドエンドプレート301を有する。様々な、第1ステージガスセパレータプレート304と第2ステージガスセパレータプレート306とが燃料電池プレート間にある。当該図は、2つの第1ステージガスセパレータプレートが存在する、スタックの上部を除いて、1つの第2ステージガスセパレータプレートについて3つの近接する第1ステージガスセパレータプレートの繰返しユニットを示している。そのため、当該配置は、表1の具体例2を反映している。図7は、また、燃料ガスフローを表している。酸化剤マニホールドガスフローは、明確のため省略している。しかし、上記図3~6についての記載から当然であるが、スタックを通じて当該フローは同じであり、酸化剤排気が、酸化剤排気マニホールド不図示を介してボトムマニホールドエンドプレートまで下方向に運ばれ、スタックから排気される前に、酸化剤は、矢印308により表されているように、当該スタックを上方向に通過し、燃料電池のカソードサイド間の層に行き渡る。燃料サイドにおいて、燃料ガスは、矢印310により表されているように、燃料供給マニホールドを介して、ボトムマニホールドエンドプレート不図示から上方向に運ばれる。燃料ガスが、矢印312により示されているように、第1ステージガスセパレータプレート304と、近接する燃料電池プレート302のアノードサイドとの間において、燃料供給マニホールドから、第1ステージガス分配通路を介して通過する。反応した第1ステージ排気燃料ガスが、その後、矢印314により表された燃料排気出口マニホールドに入る。当該矢印314を通じて当該ガスが上部マニホールドエンドプレート301まで上方に運ばれる。上部マニホールドエンドプレートにおいて、それは方向を変え、矢印316により表される燃料排気入口マニホールドを介して、第2ステージ燃料電池プレート306と、近接する燃料電池プレート302のアノードサイドとの間において、矢印318により表される第2ステージ燃料ガス分配通路まで、下方向に運ばれる。第2ステージ燃料ガス排気は、その後、矢印320により表される燃料出口マニホールドに入る。これを介して、当該ガスがボトムマニホールドエンドプレートへ運ばれ、当該スタックから放出される。図7において、最下部の矢印314及び316が結合されている。これは、第1ステージ燃料排気マニホールド228及び第2ステージ燃料入口マニホールド230が統合されることを示している。この場合において、統合されたマニホールドを介した上方向及び下方向のフローレートは低い。図7の配置において、第1及び第2燃料ガス分配通路312及び318を介した燃料ガスフローは、反対方向である。もし望まれるならば、酸化性ガス分配通路308を介した酸化性ガスフローは反転し、通路312に対して逆流の配置を提供してもよい。図8は、部分スタック330であって図7と同様のものを表している。簡単のため、図7と同じ部分については同じ参照番号を使用している。図7と同様に、図8は、2つの第1ステージガスセパレータプレートが存在する、スタックの上部を除いて、1つの第2ステージガスセパレータプレートについて3つの近接する第1ステージガスセパレータプレートの繰返しユニットを示している。そのため、当該配置は、表1の具体例2を反映している。図7との相違は、図2と同様に、第1ステージ及び第2ステージガス分配通路312及び318を通過するガスフロー、並びに酸化剤通路308内のガスフローの全部が、当該図面において左から右へ同じ方向にあることである。図8は、また、スタックの上部において、燃料排気出口マニホールド314から、マニホールドエンドプレート301と上部プレート332との間の燃料排気入口マニホールド316内への移動を示している。当該移動が起こるチャンネルは矢印334により表されている。図9は、表1の具体例1~4のいずれかの実施の形態を概略的に示している。しかしながら、ここでは、ステージ1及びステージ2のガスフローが簡単のため2つの一連の接続されたスタック、すなわち第1ステージスタック402及び第2ステージスタック404において表されている。当然、実際には、第1ステージ及び第2ステージガスフローは、一のスタックにおけるものであり、第2ステージガスセパレータプレートは、表1に示されている第1ステージガスセパレータプレート間において交互に配置されている。図9において、燃料ガス供給マニホールド406が、ボトムマニホールドエンドプレート不図示から第1ステージガスセパレータプレートまで上方向に燃料ガスが移送されるように示されている。そして、第1ステージ排気マニホールド408が、第1ステージ燃料排気ガスが上部マニホールドエンドプレートまで上方向に移送されるように示されている。これに対応して、第2ステージ燃料排気入口マニホールド410により、第1ステージ燃料排気が下方向に、第2ステージガスセパレータプレートまで移送される。その後、第3ステージ燃料排気が、下方向に、排気マニホールド412を介して、ボトムマニホールドエンドプレート不図示まで移送され、スタックから排出される。図10は、図9と同様のものを表したものであるが、表1の具体例6の3つのステージのスタックについてのものである。そのため、スタックから排出されるのではなく、近接する燃料電池のアノードサイドにおける燃料ガスの反応のため第3ステージ燃料ガス分配通路を通過し、当該スタックから排出された後に、第2ステージ燃料排気が、下方向に、第3ステージガスセパレータプレート414へ移送され、その後、下方向に、第3ステージ燃料排出マニホールド416を介して移送される。図9と対照的に、第1ステージ燃料ガス供給マニホールド406及び燃料排気マニホールド408におけるフローの方向が両方とも上方向であり、第2ステージ燃料排気入口マニホールド410及び排気マニホールドにおけるフローの方向が両方とも下方向であることが分かるであろう。図11は、2つのステージのスタックにおいて各燃料電池アレイの燃料利用率に対する、全燃料利用率を示したグラフである。ステージ2の層に対するステージ1の層の異なる3つの比率1:2、2.5:1、3.25:1についての燃料利用率を示しており、ステージ2の層に対するステージ1の層の比率が高い程、両ステージについてさらに高い燃料利用率が得られ、より高い全燃料利用率が達成されることを示している。特に、ターゲットとなる全燃料利用率は、ステージ比率を決定する。理想的には、ステージ2の燃料利用率は、以下の理由により、常にステージ1の燃料利用率より僅かに低い若しくは、少なくとも、ステージ1と比較して、ステージ2において決してより高くない:1ステージ2の条件は、H2濃度がより低いためネルンストポテンシャルがより低いため、ステージ1においてよりも早く、各燃料電池の部分の酸化をもたらしうる特に燃料電池が拡大適用のため劣化する;2ステージ2は、燃料利用率のバリエーションに対してより敏感であるステージ1は直線的であり、一方ステージ2は、より高次の関数を有する;3ステージ2は、ステージ1からの残留燃料を受け取るそのため、例えば、フロー、電流及び可能性として考えられるリークにおける全てのエラーが、ステージ2において重荷になりうる。これを考慮すると、好ましいステージ比率は、3.25:1であり、目標となる全燃料利用率は85である。ステージに拘わらず全てのレイヤー/アレイについて電流密度が同じであると仮定して、全燃料利用率が85であれば、第1ステージ燃料利用率は66、第2ステージ燃料利用率は58となる。これは、また、全燃料利用率が、エラー、リーク等のため89まで達する可能性がある。両ステージは、同じ利用率で動作している。本発明のさらなる利点は、近接するアレイが直列に接続されたスタックにおいて燃料電池アレイの2以上のステージを提供することにより、各アレイについて同じ電流及び電流密度が保証されることである。第1ステージ燃料電池アレイ及び後続のステージの燃料電池アレイが各スタックに設けられた配置と対照的に、全てのステージの全てのアレイにおいて同じ電流及び電流密度を確実なものとするために、別体の制御機構が必要とされない。図12及び13は、それぞれ、具体例1及び4の、改質する燃料電池スタックを動作させた際の熱分布を示したグラフである。各グラフにおいてx軸は、当該スタックにおける第1層から第51層までの数を表しており、一方、y軸は、当該燃料電池について、燃料入口各ケースにおいてボトムラインから燃料排気出口各ケースにおいてトップラインまで離間された各層上の、各ラインにより表された数多くのセンサーにおける温度を示している。概して、温度は、燃料入口から燃料排気出口まで増加し、当該温度は、スタックの底部第1の層におけるより、スタックの上部第51の層においてより高く、部分的には端部における熱損失のため、スタックの上端部及び下端部から最大値が離れていることが分かるであろう。各グラフにおけるボトムラインのピークは、ステージ2の層の位置を反映し、改質するステージ1の層に対して冷却効果が減少することを反映している。図12は、具体例1の実施の形態において、当該スタックの長さ方向に沿って、均一に離間されたステージ2の層の冷却効果が減少し、ステージ1の層が全て当該スタックの一方の端部により近く、ステージ2の層が全て当該スタックの他方の端部により近いが、当該スタックの中央に向かって最大温度を有する配置と比較して熱勾配が大幅に改善される。対照的に、図13は、具体例4のようにステージ2の層を離間することにより、当該スタックに沿った温度勾配が減少するように、温度分布を平坦化することを示している。両ケースにおいて、燃料電池における、当該スタックの中央部に向かう温度勾配は、約25°Cであり、これは、具体例1のスタックの上部と同様である。具体例4において、燃料電池における、スタック上部における温度勾配は、僅か約15°Cである。当該技術分野における当業者であれば当然のことであるが、ここで記載された本発明は、特別に記載されたもの以外のバリエーション及び変更を受けやすい。本発明は、その精神及び範囲を逸脱しない限り、すべてのバリエーション及び変更を含むことは理解されよう。本発明は、また、当該明細書において、個々に、又は集合的に参照され若しくは示された全てのステップ及び特徴、及び2以上の任意の上記ステップ若しくは上記特徴のいずれかの及び全てのコンビネーションを含む。当該明細書及びこれに続く特許請求の範囲を通して、内容がそのように要求しない限り、用語comprise及びcomprisesやcomprising等のバリエーションは、述べられた整数若しくはステップ若しくは一群の整数若しくはステップを包含することを意味し、他のいずれかの整数若しくはステップ又は一群の整数若しくはステップを排除することを意味するものではないと理解されよう。当該明細書において、任意の先行の技術文献若しくはこれから派生した情報に対する参照、若しくは既知の全ての事項に対する参照は、当該先行の技術文献若しくはこれから派生した情報若しくは既知の事項が、当該明細書が関連する分野における共通の一般知識を形成する、知識、承認、若しくは何らかの示唆と解釈されず、解釈すべきではない。