JP5882871B2

JP5882871B2 - セルスタックおよび燃料電池モジュール並びに燃料電池装置

Info

Publication number: JP5882871B2
Application number: JP2012217048A
Authority: JP
Inventors: 小林　和明; 和明小林
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2012-09-28
Filing date: 2012-09-28
Publication date: 2016-03-09
Anticipated expiration: 2032-09-28
Also published as: JP2014072035A

Description

本発明は、セルスタックおよび燃料電池モジュール並びに燃料電池装置に関する。

近年、次世代エネルギーとして、燃料ガス（水素含有ガス）と酸素含有ガス（空気等）とを用いて６００〜１０００℃の高温下で発電する複数の燃料電池セルを、集電部材を介して電気的に直列に接続してなるセルスタックが知られている。そして、燃料電池セルと集電部材とを導電性接合材を用いて接合することが知られている（例えば、特許文献１参照）。

この特許文献１のセルスタックでは、燃料電池セルの一方側にインターコネクタ層を、他方側に酸素極層を有して構成されており、燃料電池セルのインターコネクタ層側と集電部材との間、および燃料電池セルの酸素極層側と集電部材との間が導電性接合材で接合されている。

特開２００５−３３９９０４号公報

従来、セルスタックを作製する際には、燃料電池セルのインターコネクタ層側と集電部材とを導電性接合材を介して接合する部分と、燃料電池セルの酸素極層側と集電部材とを導電性接合材を介して接合する部分とが存在する。このため、燃料電池セルの一方側と他方側とでは集電部材との接合強度が異なる場合があり、これにより、燃料電池セルと集電部材との接合強度が最も低い部分で剥離するおそれがあり、セルスタックの強度が低くなるという問題があった。

本発明は、強度を向上できるセルスタックおよび燃料電池モジュール並びに燃料電池装置を提供することを目的とする。

本発明のセルスタックは、固体電解質層の一方側に酸素極層、他方側に燃料極層を有するとともに、前記燃料極層に電気的に接続されたインターコネクタ層を有し、内部にガス流路を有する柱状の複数の燃料電池セルと、前記複数の燃料電池セルの下端部を固定し、
前記ガス流路に燃料ガスを供給するためのガスタンクと、前記複数の燃料電池セル間にそれぞれ配置され、隣接する前記燃料電池セル同士を電気的に接続する集電部材と、前記燃料電池セルの前記酸素極層と前記集電部材、および前記燃料電池セルの前記インターコネクタ層と前記集電部材を接合する導電性接合材とを具備し、該導電性接合材及び前記酸素極層は、ＡサイトにＬａ及びＳｒが存在するＡＢＯ _３型のペロブスカイト型酸化物を有する材料からなり、前記インターコネクタ層と前記集電部材とを接合する前記導電性接合材の厚みが、前記酸素極層と前記集電部材とを接合する前記導電性接合材の厚みよりも厚いことを特徴とする。

本発明の燃料電池モジュールは、上記セルスタックを収納容器内に収納してなることを特徴とする。

本発明の燃料電池装置は、上記燃料電池モジュールと、該燃料電池モジュールを作動させるための補機とを、外装ケース内に収納してなることを特徴とする。

本発明のセルスタックによれば、燃料電池セルの酸素極層と集電部材、および燃料電池セルのインターコネクタ層と集電部材とが、酸素極層を構成する材料と同一材料系からなる導電性接合材で接合されているため、酸素極層と集電部材との接合強度がインターコネクタ層と集電部材との接合強度よりも高くなり、インターコネクタ層と集電部材との接合強度が相対的に低くなる傾向にあるが、インターコネクタ層と集電部材とを接合する導電性接合材の厚みが、酸素極層と集電部材とを接合する導電性接合材の厚みよりも厚いため、インターコネクタ層と集電部材との接合強度が向上し、酸素極層と集電部材との接合強度に近づけることができ、全体としてセルスタックの強度を向上でき、長期信頼性が向上できる。これにより、長期信頼性が向上した燃料電池モジュールおよび燃料電池装置を提供できる。

セルスタック装置を示すもので、（ａ）は側面図、（ｂ）は（ａ）の一部を拡大して示す横断面図である。図１のセルスタック装置の燃料電池セルを示すもので、（ａ）は横断面図、（ｂ）はインターコネクタ層を省略した状態を、インターコネクタ層側から見た側面図である。図１のセルスタック装置の集電部材を抜粋して示すもので、（ａ）は斜視図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線に沿った断面図である。（ａ）は一対の燃料電池セルを集電部材で電気的に接続した状態を示す横断面図であり、（ｂ）は酸素極層における導電性接合層の塗布領域を示す説明図、（ｃ）はインターコネクタ層における導電性接合層の塗布領域を示す説明図である。一対の燃料電池セルを、集電部材を介して導電性接合材で接合した状態を示す縦断面図である。図１に示すセルスタック装置を収納容器内に収納してなる燃料電池モジュールを分解して示す外観斜視図である。図６に示す燃料電池モジュールを外装ケース内に収納してなる燃料電池装置を示す斜視図である。

図１は、セルスタック装置１を示すもので、セルスタック装置１はセルスタック２を有している。なお、図１〜７において、理解を容易にするために、断面図では厚みを拡大縮小して示したり、側面図では長さ、幅を拡大縮小して示している。

セルスタック装置１は、一対の対向する主面をもつ全体的に見て柱状の導電性支持体７の一方の主面上に内側電極層である燃料極層８と、固体電解質層９と、外側電極層である酸素極層１０とをこの順に積層してなる発電部を備える固体酸化物形の燃料電池セル３を有している。導電性支持体７の内部には、複数のガス流路１２を有している。

そして燃料電池セル３は、他方の主面のうち酸素極層１０が形成されていない部位にインターコネクタ層１１を積層してなる柱状（中空平板状）であり、これらの燃料電池セル３の複数個を１列に配列し、隣接する燃料電池セル３間に集電部材４を配置することで、燃料電池セル３同士を電気的に直列に接続してなるセルスタック２が構成されている。

燃料電池セル３と集電部材４とは詳しくは後述するが、導電性接合材１３を介して接合されており、それにより、複数個の燃料電池セル３を集電部材４を介して電気的および機械的に接合して、セルスタック２を形成している。

また、インターコネクタ層１１の外面にはＰ型半導体層（図示せず）を設けることもで
きる。集電部材４を、Ｐ型半導体層を介してインターコネクタ層１１に接続させることより、両者の接触がオーム接触となって電位降下を少なくすることができる。このＰ型半導体層は、酸素極層１０の外面にも設けてもよい。

すなわち、導電性支持体７は、図２に示されている形状から理解されるように、互いに平行な一対の平坦面ｎと、一対の平坦面ｎをそれぞれ接続する弧状面（側面）ｍとで構成されている。平坦面ｎの両面は互いにほぼ平行に形成されており、一方の平坦面ｎ（下面）と両側の弧状面ｍを覆うように多孔質な燃料極層８が設けられており、さらに、この燃料極層８を覆うように、緻密質な固体電解質層９が積層されている。また、固体電解質層９の上には、燃料極層８と対面するように、多孔質な酸素極層１０が積層されている。

言い換えると、燃料極層８および固体電解質層９は、導電性支持体７の一方の平坦面ｎから、導電性支持体７の両端の弧状面ｍを経由して他方の平坦面ｎ（上面）まで形成されており、固体電解質層９の両端部の上側にインターコネクタ層１１の両端部が接合され、固体電解質層９とインターコネクタ層１１とで導電性支持体７を取り囲み、内部を流通する燃料ガスが外部に漏出しないように構成されている。

そして、セルスタック２を構成する各燃料電池セル３の下端部が、燃料電池セル３の内部に設けられたガス流路１２を介して燃料電池セル３に燃料ガスを供給するためのガスタンク６に、ガラス等のシール材（図示せず）により固定され、セルスタック装置１が構成されている。

図１に示すセルスタック装置１においては、燃料電池セル３のガス流路１２の内部を燃料ガスとして水素含有ガスが流れるとともに、燃料電池セル３の間を酸素含有ガス（例えば空気）が流れる構成となる。それにより、燃料極層８にガスタンク６から燃料ガスが供給され、酸素極層１０に集電部材４の内側を通じて酸素含有ガスが供給されることで、燃料電池セル３の発電が行なわれる。

セルスタック装置１は、燃料電池セル３の配列方向ｘの両端から、セルスタック２を挟持するように、ガスタンク６に下端部が固定された弾性変形可能な導電部材５を具備している。ここで、図１に示す導電部材５は、セルスタック２の両端部に位置するように設けられた平板部５ａと、燃料電池セル３の配列方向ｘに沿って外側に向けて延びた形状で、セルスタック２（燃料電池セル３）の発電により生じる電流を引出すための電流引出部５ｂとを有している。なお、燃料電池セル３の配列方向ｘとはセルスタック装置１で発電した電流の流れ方向でもある。

以下に、燃料電池セル３を構成する各部材について説明する。燃料極層８は、一般的に公知のものを使用することができ、多孔質の導電性セラミックス、例えば希土類元素が固溶しているＺｒＯ_２（安定化ジルコニアと称する）とＮｉおよび／またはＮｉＯとから形成することができる。

固体電解質層９は、電極間の電子の橋渡しをする電解質としての機能を有していると同時に、燃料ガスと酸素含有ガスとのリークを防止するためにガス遮断性を有することが必要とされ、３〜１５モル％の希土類元素が固溶したＺｒＯ_２から形成される。なお、上記特性を有する限りにおいては、ランタンガレート等の他の材料等を用いて形成してもよい。

酸素極層１０は、一般的に用いられるものであれば特に制限はなく、例えば、いわゆるＡＢＯ_３型のペロブスカイト型酸化物からなる導電性セラミックスから形成することができる。酸素極層１０はガス透過性を有していることが必要であり、開気孔率が２０％以上
、特に３０〜５０％の範囲とすることができる。酸素極層１０は、例えば、ＢサイトにＭｎ、Ｆｅ、Ｃｏなどが存在するランタンマンガン系（ＬａＳｒＭｎＯ_３）、ランタンフェライト系（ＬａＳｒＦｅＯ_３）、ランタンコバルト系（ＬａＳｒＣｏＯ_３）などの少なくとも一種から形成できる。

インターコネクタ層１１は、導電性セラミックスから形成することができるが、燃料ガス（水素含有ガス）および酸素含有ガス（空気等）と接触するため、耐還元性及び耐酸化性を有することが必要であり、それゆえランタンクロマイト（ＬａＣｒＯ_３）を使用することができる。インターコネクタ層１１は、酸素極層１０を構成する材料とは異なる材料系からなるもので、ランタンクロマイト系材料に限定されるものではない。

インターコネクタ層１１は、導電性支持体７に形成された複数のガス流路１２を流通する燃料ガス、および導電性支持体７の外側を流通する酸素含有ガスのリークを防止するために緻密質でなければならず、９３％以上、特に９５％以上の相対密度であることが好ましい。

導電性支持体７としては、燃料ガスを燃料極層８まで透過するためにガス透過性であること、さらには、インターコネクタ層１１を介して集電するために導電性であることが必要とされる。したがって、導電性支持体７としては、かかる要求を満足する材質を用いる必要があり、例えば導電性セラミックスやサーメット等を用いることができる。

なお、燃料電池セル３を作製するにあたり、燃料極層８または固体電解質層９との同時焼成により導電性支持体７を作製する場合においては、鉄属金属成分と、無機酸化物、例えば特定希土類酸化物とから導電性支持体７を形成することができる。また、導電性支持体７は、所要ガス透過性を備えるために開気孔率が３０％以上、特に３５〜５０％の範囲にあるのが好適であり、そしてまたその導電率は５０Ｓ／ｃｍ以上、さらには３００Ｓ／ｃｍ以上、４４０Ｓ／ｃｍ以上にしてもよい。

さらに、Ｐ型半導体層（図示せず）としては、遷移金属ペロブスカイト型酸化物からなる層を例示することができる。具体的には、インターコネクタ層１１を構成するランタンクロマイトよりも電子伝導性が大きいもの、例えば、ＢサイトにＭｎ、Ｆｅ、Ｃｏなどが存在するランタンマンガン系（ＬａＳｒＭｎＯ_３）、ランタンフェライト系（ＬａＳｒＦｅＯ_３）、ランタンコバルト系（ＬａＳｒＣｏＯ_３）などの少なくとも一種からなるＰ型半導体セラミックスを使用することができる。このようなＰ型半導体層の厚みは、一般に、３０〜１００μｍの範囲とすることが好ましい。

導電性接合材１３は、燃料電池セル３と集電部材４とを接合するために設けられており、酸素極層１０を構成する材料と同一材料系から構成されている。酸素極層１０と同一材料系からなるとは、同一材料系からなるのみならず、これに、他の無機酸化物を添加する場合も包含する意味である。これにより、酸素極層１０と導電性接合材１３との接合強度が高くなる。

導電性接合材１３は、具体的には、ランタンマンガン系、ランタンフェライト系、ランタンコバルト系等を用いることができる。これらの材料を単一の材料として用いて作製してもよく、２種以上組み合わせて導電性接合材１３を作製してもよい。さらに、ランタンマンガン系、ランタンフェライト系、ランタンコバルト系等に、強度等を向上するため、他の無機酸化物を添加したものも使用できる。

また、導電性接合材１３は、粒径が０．５〜３μｍのものを用いることができる。粒径の異なる同一材料系により構成してもよい。異なる粒径を用いた場合には微粒の粒径を０
．１〜０．５μｍ、粗粒の粒径を１．０〜３．０μｍとすることが好ましい。このように、異なる粒径の材料を用いて導電性接合材１３を作製することにより、粒径の大きな粗粒が導電性接合材１３の強度を向上させるとともに、粒径の小さな微粒が導電性接合材１３の焼結性を向上させることができる。

次に、集電部材４について図３を用いて説明する。集電部材４は、隣接する一方の燃料電池セル３と接合される複数の板状の第１セル対面部４ａ１と、燃料電池セルから離れるように第１セル対面部４ａ１の両側から延びた板状の第１離間部４ａ２と、隣接する他方の燃料電池セル３と接合される複数の板状の第２セル対面部４ｂ１と、燃料電池セルから離れるように第２セル対面部４ｂ１の両側から延びた板状の第２離間部４ｂ２とを有している。

さらに、複数の第１離間部４ａ２および複数の第２離間部４ｂ２の一端同士を連結する第１連結部４ｃと、複数の第１離間部４ａ２および複数の第２離間部４ｂ２の他端同士を連結する第２連結部４ｄとを一組のユニットとし、これらのユニットの複数組が、燃料電池セル３の長手方向に導電性連結片４ｅにより連結されて構成されている。第１セル対面部４ａ１および第２セル対面部４ｂ１は、図４（ａ）に示すように、燃料電池セル３に接合される部位であり、これらの部位が燃料電池セル３の発電電流を出入する部分となっている。

すなわち、燃料電池セル３と集電部材４の第１、第２セル対面部４ａ１、４ｂ１とが導電性接合材１３ａ、１３ｂで接合されている。なお、図４（ａ）では、一対の燃料電池セル３を集電部材４で接合している状態を示している。

導電性接合材１３ａ、１３ｂは、図４（ｃ）に示すように、インターコネクタ層１１の表面領域内に形成されており、酸素極層１０に形成された導電性接合材１３ｂの形成面積は、インターコネクタ層１１に形成された導電性接合材１３ａの形成面積よりも広くなっている。また、インターコネクタ層１１と集電部材４の第１セル対面部４ａ１とを接合する導電性接合材１３ａの厚みは、酸素極層１０と集電部材４の第２セル対面部４ｂ１とを接合する導電性接合材１３ｂの厚みよりも厚くなっている。なお、図４（ｂ）では、一つの集電部材４の第２セル対面部４ｂ１が酸素極層１０上の導電性接合材１３ｂに接合している状態を、図４（ｃ）では、一つの集電部材４の第１セル対面部４ａ１がインターコネクタ層１１上の導電性接合材１３ａに接合している状態を示している。

すなわち、燃料極層８および固体電解質層９は、導電性支持体７の一方の平坦面ｎから、導電性支持体７の両端の弧状面ｍを経由して他方の平坦面ｎ（上面）まで形成されており、発電部をなるべく広くするため、固体電解質層９上に形成される酸素極層１０は、図４（ｂ）に示すように、導電性支持体７の一方の平坦面に、導電性支持体７の長さ方向Ｌの両端部を除いて全体に形成され、導電性接合材１３ｂも酸素極層１０上全体に形成されている。導電性接合材１３ｂの形成面積が広いため、導電性接合材１３ｂが酸素極層１０に強固に接合し、酸素極層１０と集電部材４との接合強度を向上できる。

また、導電性接合材１３ｂは酸素極層１０と同一材料系からなるため、導電性接合材１３ｂも酸素極層として機能し、導電性等を向上できる。さらに、導電性接合材１３ｂの多孔質な酸素極層１０側はポーラスであるが、集電部材４側は酸素極側よりも緻密質となっているため、集電部材４との接合強度を向上できるとともに、導電性接合材１３ｂがクッション性を有し、集電部材４の燃料電池セル３からの剥離を抑制できる。

一方、インターコネクタ層１１は、図４（ｃ）に示すように、導電性支持体７の他方の平坦面ｎの一部に、導電性支持体７の長さ方向Ｌの全体に亘って形成されている。インタ
ーコネクタ層１１は、燃料極層８と電気的に接続するため、導電性支持体７上に設ける必要があり、このため、導電性支持体７の他方の平坦面ｎの一部に形成されている。さらに、酸素極層１０と同一材料系であるランタンマンガン系、ランタンフェライト系、ランタンコバルト系等の導電性セラミックスを導電性接合材として用いるため、導電性接合材がインターコネクタ層１１の表面領域からはみ出し、固体電解質層９上に形成されると、この部分で発電部が形成され、燃料電池セルの発電量が低下するため、これを防止すべく、インターコネクタ層１１の表面領域内に、外周部を除いて導電性接合材１３ｂの層が形成されている。

これにより、酸素極層１０上に設けられた導電性接合材１３ｂの導電性支持体７の幅方向Ｂにおける幅は、インターコネクタ層１１上に設けられた導電性接合材１３ａの導電性支持体７の幅方向Ｂにおける幅よりも広く形成されている。

そして、インターコネクタ層１１と集電部材４の第１セル対面部４ａ１とを接合する導電性接合材１３ａの層の厚みは、図４（ａ）、図５に示すように、酸素極層１０と集電部材４の第２セル対面部４ｂ１とを接合する導電性接合材１３ｂの層の厚みよりも厚く形成されている。

言い換えると、インターコネクタ層１１と集電部材４の第１セル対面部４ａ１との間隔が、酸素極層１０と集電部材４の第２セル対面部４ｂ１との間隔よりも広くなっている。

このようなセルスタックによれば、導電性接合材１３ａ、１３ｂが、酸素極層１０を構成する材料と同一材料系から構成されているため、酸素極層１０と集電部材４の第２セル対面部４ｂ１との接合強度よりも、インターコネクタ層１１と集電部材４の第１セル対面部４ａ１との接合強度が小さくなる傾向にあるが、インターコネクタ層１１と集電部材４の第１セル対面部４ａ１とを接合する導電性接合材１３ａの層の厚みが、酸素極層１０と集電部材４の第２セル対面部４ｂ１とを接合する導電性接合材１３ｂの層の厚みよりも厚いため、インターコネクタ層１１と集電部材４の第１セル対面部４ａ１との接合強度が向上し、インターコネクタ層１１と集電部材４の第１セル対面部４ａ１との接合強度を酸素極層１０と集電部材４の第２セル対面部４ｂ１との接合強度に近づけることができ、全体としてのセルスタック２の強度を向上でき、長期信頼性を向上できる。これにより、長期信頼性が向上した燃料電池モジュールおよび燃料電池装置を提供できる。

また、酸素極層１０に形成された導電性接合材１３ａの形成面積は、インターコネクタ層１１に形成された導電性接合材１３ａの形成面積よりも広いため、酸素極層１０と集電部材４との接合強度がさらに向上するが、これに対応するように、インターコネクタ層１１と集電部材４の第１セル対面部４ａ１とを接合する導電性接合材１３ａの厚みを、酸素極層１０と集電部材４の第２セル対面部４ｂ１とを接合する導電性接合材１３ｂの厚みよりも厚くして、インターコネクタ層１１と集電部材４との接合強度を向上できる。

燃料電池セル３において、上述したように、固体電解質層９を介して燃料極層８と、酸素極層１０とが対向する部位が発電する部位となる。それゆえ、燃料電池セル３の発電部で発電された電流を効率よく集電するにあたり、集電部材４の燃料電池セル３の長手方向に沿った長さは、燃料電池セル３における酸素極層１０の長手方向における長さと同等以上とすることがよい。

集電部材４は、耐熱性および導電性を有する必要があり、金属または合金により作製することができる。特には、集電部材４は、高温の酸化雰囲気に曝されることから４〜３０％の割合でＣｒを含有する合金から作製することができ、Ｆｅ−Ｃｒの合金やＮｉ−Ｃｒの合金等により作製できる。

また、集電部材４は、セルスタック装置１の作動時に高温の酸化雰囲気に曝されることから、集電部材４の表面に、耐酸化性のコーティングを施してもよい。それにより、集電部材４の劣化を低減することができる。耐酸化性のコーディングを施す部位としては、集電部材４の全表面に施すことが好ましい。それにより、集電部材４の表面が高温の酸化雰囲気に曝されることを抑えることができる。

ここで、集電部材４の作製方法について説明する。一枚の矩形状をした板部材にプレス加工を施して板部材の幅方向に延びるスリットを板部材の長手方向に複数形成する。そして、第１セル対面部４ａ１、第１セル離間部４ａ２および第２セル対面部４ｂ１、第２セル離間部４ｂ２となるスリット間の部位を交互に突出させることにより、図３に示す集電部材４を作製することができる。

次に、セルスタック装置１を収納容器２１内に収納してなる燃料電池モジュール２０について図６を用いて説明する。

図６に示す燃料電池モジュール２０は、燃料電池セル３にて使用する燃料ガスを得るために、天然ガスや灯油等の原燃料を改質して燃料ガスを生成するための改質器２２をセルスタック２の上方に配置している。そして、改質器２２で生成された燃料ガスは、ガス流通管２３を介してガスタンク６に供給され、ガスタンク６を介して燃料電池セル３の内部に設けられたガス流路１２に供給される。

なお、図６においては、収納容器２１の一部（前後面）を取り外し、内部に収納されているセルスタック装置１および改質器２２を後方に取り出した状態を示している。ここで、図６に示した燃料電池モジュール２０においては、セルスタック装置１を、収納容器２１内にスライドして収納することが可能である。

また収納容器２１の内部に設けられた酸素含有ガス導入部材２４は、図６においてはガスタンク６に並置された一対のセルスタック２の間に配置されるとともに、酸素含有ガスが、燃料ガスの流れに合わせて、燃料電池セル３の側方を下端部側から上端部側に向かって流れるように、燃料電池セル３の下端部側に酸素含有ガスを供給するように構成されている。そして、燃料電池セル３のガス流路１２より排出される発電に使用されなかった余剰の燃料ガス（燃料オフガス）を燃料電池セル３の上方で燃焼させることにより、セルスタック２の温度を効果的に上昇させることができ、セルスタック装置１の起動を早めることができる。また、燃料電池セル３の上方にて、燃料電池セル３のガス流路１２から排出され発電に使用されなかった燃料ガスを燃焼させることにより、セルスタック２の上方に配置された改質器２２を温めることができる。それにより、改質器２２で効率よく改質反応を行うことができる。

次に、燃料電池モジュール２０と、燃料電池モジュール２０を作動させるための補機（図示せず）とを外装ケースに収納してなる燃料電池装置２５について図７を用いて説明する。

図７に示す燃料電池装置２５は、支柱２６と外装板２７とから構成される外装ケース内を仕切板２８により上下に区画し、その上方側を上述した燃料電池モジュール２０を収納するモジュール収納室２９とし、下方側を燃料電池モジュール２０を作動させるための補機を収納する補機収納室３０として構成されている。なお、補機収納室３０に収納する補機は省略している。

また、仕切板２８には、補機収納室３０の空気をモジュール収納室２９側に流すための
空気流通口３１が設けられており、モジュール収納室２９を構成する外装板２７の一部に、モジュール収納室２９内の空気を排気するための排気口３２が設けられている。

以上、本発明について詳細に説明したが、本発明は上述の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々の変更、改良等が可能である。

例えば、上述したセルスタック装置１においては、燃料電池セル３のガス流路１２に燃料ガスを供給し、燃料電池セル３の外側に酸素含有ガスを供給する例を示したが、ガス流路に酸素含有ガスを供給し、燃料電池セルの外側に燃料ガスを供給する構成としてもかまわない。その場合においては、内側電極層を酸素極層とし、外側電極層を燃料極層とする構成の燃料電池セルとすればよい。その際は、導電性接合材の成分を燃料極層と同様の組成にすることにより、外側電極層としての燃料極層と導電性接合材との接合強度を向上させることができる。

さらに、上記実施形態では、中空平板型の燃料電池セル３を用いたが、円筒型の燃料電池セル、平板型の燃料電池を用いることもできる。

また、上記形態では、図３に示すような集電部材４を用いたが、これに限定されるものではない。図３では、第１連結部４ｃと第２連結部４ｄを有するが、どちらか一方の連結部を有する場合であっても良い。

１：セルスタック装置
２：セルスタック
３：燃料電池セル
４：集電部材
４ａ１：第１セル対面部
４ｂ１：第２セル対面部
６：ガスタンク
８：燃料極層
９：固体電解質層
１０：酸素極層
１１：インターコネクタ層
１３、１３ａ、１３ｂ：導電性接合材
２０：燃料電池モジュール
２５：燃料電池装置

Claims

固体電解質層の一方側に酸素極層、他方側に燃料極層を有するとともに、前記燃料極層に電気的に接続されたインターコネクタ層を有し、内部にガス流路を有する柱状の複数の燃料電池セルと、
前記複数の燃料電池セルの下端部を固定し、前記ガス流路に燃料ガスを供給するためのガスタンクと、
前記複数の燃料電池セル間にそれぞれ配置され、隣接する前記燃料電池セル同士を電気的に接続する集電部材と、
前記燃料電池セルの前記酸素極層と前記集電部材、および前記燃料電池セルの前記インターコネクタ層と前記集電部材を接合する導電性接合材とを具備し、
該導電性接合材及び前記酸素極層は、ＡサイトにＬａ及びＳｒが存在するＡＢＯ _３型のペロブスカイト型酸化物を有する材料からなり、
前記インターコネクタ層と前記集電部材とを接合する前記導電性接合材の厚みが、前記酸素極層と前記集電部材とを接合する前記導電性接合材の厚みよりも厚いことを特徴とするセルスタック。
前記酸素極層に設けられた前記導電性接合材の面積は、前記インターコネクタ層に設けられた導電性接合材の面積よりも広いことを特徴とする請求項１に記載のセルスタック。
請求項１または２に記載のセルスタックを収納容器内に収納してなることを特徴とする燃料電池モジュール。
請求項３に記載の燃料電池モジュールと、該燃料電池モジュールを作動させるための補機とを、外装ケース内に収納してなることを特徴とする燃料電池装置。