專利名稱：燃料電池單電池集合體及燃料電池的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種燃料電池單電池集合體及燃料電池。
背景技術(shù)：
固體電解質(zhì)型燃料電池(Solid Oxide Fuel Cell 以下也稱為“SOFC”)是作為電解質(zhì)使用氧化物離子導(dǎo)電性固體電解質(zhì)，在其兩側(cè)安裝電極，在一側(cè)供給燃料氣體，在另一側(cè)供給空氣，并在較高的溫度下發(fā)生發(fā)電反應(yīng)而進行發(fā)電的燃料電池。由于在這種燃料電池中，在單一的燃料電池單電池(單電池)中，所得到的電力較少，因此如專利文獻1 3所示，使多個燃料電池單電池平行排列，通過集電構(gòu)件串聯(lián)地進行電連接而得到所需的電力。在專利文獻1中公開有如下燃料電池單電池(單電池)，在形成為圓筒狀的固體電解質(zhì)的內(nèi)周面上形成有空氣電極(+極)，而且在外周面上形成有燃料電極(-極)，內(nèi)周側(cè)的空氣電極在端部以筒狀從固體電解質(zhì)伸出。在該專利文獻1的燃料電池中，使多個燃料電池單電池(單電池)在殼體內(nèi)平行排列，用氣體氣密地密封殼體的開放部分，以避免向殼體內(nèi)部供給的燃料氣體向外部泄漏。在各單電池的外周面上安裝有集電體，該集電體的端部在一方的空氣電極側(cè)從玻璃氣密地伸出，經(jīng)由連接用集電構(gòu)件與鄰接的單電池的空氣電極連接。在專利文獻1的燃料電池中，如此使多個單電池串聯(lián)連接而實現(xiàn)電堆化，從而構(gòu)成固體電解質(zhì)型燃料電池。在專利文獻2中公開有如下燃料電池單電池(單電池)，在形成為圓筒狀的固體電解質(zhì)的內(nèi)周面上形成有燃料電極(-極)，而且在外周面上形成有空氣電極(+極)，在一端形成有與燃料電池連接的內(nèi)側(cè)電極(-極)，在另一端形成有與空氣電極連接的外側(cè)電極 (+極)。在該專利文獻2的固體電解質(zhì)型燃料電池中，由5X4行列構(gòu)成的所有20根單電池配置為串聯(lián)連接。具體為，多個單電池被交替地以逆向排列，多個單電池的兩端部通過支撐板而被定位，在各自的支撐板側(cè)，串聯(lián)連接有內(nèi)側(cè)電極(-極)和外側(cè)電極(+極)。專利文獻3也公開有與專利文獻2大致同樣的燃料電池。專利文獻1 日本國特開平9-274927號公報專利文獻2 日本國特開2008-71712號公報專利文獻3 日本國特開2002-289249號公報如上所述，雖然為了使單電池與鄰接的其它單電池串聯(lián)地電連接而使用了集電體，但是這些集電體存在各種問題而需要改良。例如在專利文獻1的集電體中，由于安裝在各單電池外周面上的集電體從對殼體進行密封的玻璃氣密地伸出，經(jīng)由連接用集電構(gòu)件與鄰接的單電池的空氣電極連接，因此結(jié)構(gòu)復(fù)雜，使多個單電池電連接而進行組裝時的穩(wěn)定性等不好。而且，在專利文獻2及專利文獻3的集電體中，由于在單電池的一個端部上形成有燃料電極(-極)的電極，在另一個端部上形成有空氣電極(+極)的電極，因此電極內(nèi)的電子從端部移動至端部，所以電子的移動距離變長，由此，電阻增大，成為燃料電池單電池發(fā)電效率下降的一個原因。

發(fā)明內(nèi)容
于是，本發(fā)明是為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)的問題而進行的，目的在于提供一種燃料電池單電池集合體及燃料電池，能夠使發(fā)電效率提高。為了達成上述目的，本發(fā)明的特征在于，具備第1燃料電池單電池；第2燃料電池單電池，與該第1燃料電池單電池鄰接配置；及集電體，電連接上述第1燃料電池單電池及第2燃料電池單電池，第1燃料電池單電池及第2燃料電池單電池分別具備發(fā)電部，其通過在內(nèi)部流過第1氣體的第1電極、在外部流過第2氣體的極性與第1電極不同的第2電極、配置在上述第1電極和第2電極之間的電解質(zhì)來進行發(fā)電，集電體構(gòu)成為使第1燃料電池單電池的發(fā)電部中產(chǎn)生的電流，從第1燃料電池單電池的第1電極的不同的2個位置分配流向第2燃料電池單電池的第2電極。在如此構(gòu)成的本發(fā)明中，由于對第1燃料電池單電池和與其鄰接的第2燃料電池單電池進行電連接的集電體使第1燃料電池單電池的發(fā)電部中產(chǎn)生的電流，從第1燃料電池單電池的第1電極的不同的2個位置分配流向第2燃料電池單電池的第2電極，因此流過集電體的電流值變小，由此，電阻減少。而且，由于在第1燃料電池單電池的第1電極中， 電流向2個位置中的更近的位置移動，因此第1電極中的電流移動路徑變短，由此，電阻減少。其結(jié)果，根據(jù)本發(fā)明，能夠使燃料電池單電池集合體的發(fā)電效率提高。在本發(fā)明中，優(yōu)選第1燃料電池單電池及第2燃料電池單電池分別在兩端具備第 2電極，上述集電體具備使上述第1燃料電池單電池的發(fā)電部中產(chǎn)生的電流，從第1燃料電池單電池的第1電極的第1位置分配流向第2燃料電池單電池一端的第2電極的第1集電體，以及從第1燃料電池單電池的第1電極的第2位置分配流向第2燃料電池單電池另一端的第2電極的第2集電體，上述第1集電體及第2集電體電獨立。在如此構(gòu)成的本發(fā)明中，由于第1燃料電池單電池及第2燃料電池單電池分別在兩端具備第2電極，通過電獨立的第1集電體及第2集電體，使第1燃料電池單電池的發(fā)電部中產(chǎn)生的電流分配流向第2燃料電池單電池的兩端，因此即使一方的電流路徑(一方的集電體)產(chǎn)生故障而無法流過電流，也能向另一方的電流路徑(另一方的集電體)流過電流，因此，可容易地確保電流路徑。在本發(fā)明中，優(yōu)選第1集電體及第2集電體分別在第1燃料電池單電池的外部相互隔開配置，并且是具有用于支撐第1燃料電池單電池及第2燃料電池單電池所需的規(guī)定剛性的機械集電體。在如此構(gòu)成的本發(fā)明中，由于第1集電體及第2集電體是相互隔開配置的機械集電體，因此即使一方的集電體產(chǎn)生故障而無法流過電流，也能通過另一方的集電體容易地確保電流路徑。而且，由于機械集電體具有用于支撐第1燃料電池單電池及第2燃料電池單電池所需的規(guī)定剛性，并且，用多處支撐第1燃料電池單電池及第2燃料電池單電池，因此第1燃料電池單電池及第2燃料電池單電池的支撐剛性及穩(wěn)定性提高，由此，燃料電池單電池集合體的剛性也變大，成為穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。在本發(fā)明中，優(yōu)選第1集電體及第2集電體在第1燃料電池單電池的外部沿第1 氣體及第2氣體的流動方向隔開配置。在如此構(gòu)成的本發(fā)明中，由于第1集電體及第2集電體在第1燃料電池單電池的
5外部沿燃料氣體的流動方向隔開配置，因此能夠縮短在第1氣體及第2氣體的任意一方的燃料氣體的上游側(cè)產(chǎn)生的較大電流在第1燃料電池單電池外部的第1電極內(nèi)的移動距離， 由此，能夠降低電阻。在本發(fā)明中，優(yōu)選第1集電體及第2集電體配置為從第1燃料電池單電池外部的長度方向中心相互離開。在如此構(gòu)成的本發(fā)明中，由于第1集電體及第2集電體配置為從第1燃料電池單電池外部的長度方向中心相互離開，因此在第1燃料電池單電池外部的第1電極內(nèi)的離開長度方向中心的區(qū)域中產(chǎn)生的電流流向較近一方的集電體，因此，能夠縮短電流在第1燃料電池單電池外部的第1電極內(nèi)的移動距離，由此，能夠降低電阻。在本發(fā)明中，優(yōu)選第1集電體及第2集電體分別配置在離第1燃料電池單電池外部的長度方向中心最遠的兩端部上。在如此構(gòu)成的本發(fā)明中，由于第1集電體及第2集電體分別配置在離第1燃料電池單電池外部的長度方向中心最遠的兩端部上，因此第1集電體及第2集電體與第1燃料電池單電池的第1電極的連接部，以及與第2燃料電池單電池兩端的第2電極的連接部的距離變短，因此，集電體中的電流移動路徑變短，由此，第1集電體及第2集電體中的電阻降低。在本發(fā)明中，優(yōu)選第1集電體及第2集電體分別具備傾斜部，其從第1燃料電池單電池外部的兩端部向第2燃料電池單電池兩端的第2電極的方向傾斜。在如此構(gòu)成的本發(fā)明中，由于第1集電體及第2集電體分別具備傾斜部，其從第1 燃料電池單電池外部的兩端部向第2燃料電池單電池兩端的第2電極的方向傾斜，因此能夠以較短的距離連接第1燃料電池單電池和第2燃料電池單電池，可以使電阻降低。在本發(fā)明中，優(yōu)選第1集電體及第2集電體的傾斜部分別具備容易進行彈性變形的臺階部。在如此構(gòu)成的本發(fā)明中，由于第1集電體及第2集電體的傾斜部分別具備容易進行彈性變形的臺階部，因此通過該臺階部進行彈性變形，可吸收第1及第2燃料電池單電池的長度方向及橫向的偏差。在本發(fā)明中，優(yōu)選第1集電體及第2集電體的傾斜部朝向第1燃料電池單電池的長度方向中心分別具備凸?fàn)畹腞形部。在如此構(gòu)成的本發(fā)明中，由于第1集電體及第2集電體的傾斜部朝向第1燃料電池單電池的長度方向中心具備凸?fàn)畹腞形部，因此可避免與第1燃料電池單電池自身兩端的第2電極接觸而短路，并以較短的距離連接第1燃料電池單電池的第1電極和第2燃料電池單電池兩端的第2電極。其結(jié)果，可以縮小燃料電池單電池的配列間距。在本發(fā)明中，優(yōu)選第1集電體及第2集電體的傾斜部分別構(gòu)成為在俯視時，以沿連接第1燃料電池單電池中心和第2燃料電池單電池中心的線的最短距離進行連接。在如此構(gòu)成的本發(fā)明中，由于第1集電體及第2集電體的傾斜部分別構(gòu)成為在俯視時，以沿連接第1燃料電池單電池中心和第2燃料電池單電池中心的線的最短距離進行連接，因此電阻變小。在本發(fā)明中，優(yōu)選第1集電體及第2集電體分別具備帽部，其與第2燃料電池單電池端部的第2電極的至少一部分接觸。
在如此構(gòu)成的本發(fā)明中，由于第1集電體及第2集電體分別具備帽部，其與第2燃料電池單電池端部的第2電極的至少一部分接觸，因此能夠?qū)⒌?集電體及第2集電體穩(wěn)定地安裝在第2燃料電池單電池端部的第2電極上。在本發(fā)明中，優(yōu)選第1集電體及第2集電體分別具備夾持面部，其從上下方向夾持第2燃料電池單電池端部的第2電極。在如此構(gòu)成的本發(fā)明中，由于第1集電體及第2集電體分別具備夾持面部，其從上下方向夾持第2燃料電池單電池端部的第2電極，因此可實現(xiàn)燃料電池單電池集合體的組裝上的穩(wěn)定性，而且，第1集電體及第2集電體在第2燃料電池單電池的端部與第2電極進行面接觸，由此接觸面積增大，因此，可以降低第1集電體及第2集電體與第2燃料電池單電池的第2電極的接觸電阻。在本發(fā)明中，優(yōu)選第1集電體及第2集電體的夾持面部分別具備偏差吸收部。在如此構(gòu)成的本發(fā)明中，通過偏差吸收部，可以吸收燃料電池單電池長度方向的偏差。在本發(fā)明中，優(yōu)選第2燃料電池單電池在兩端部具備筒狀部分，第1集電體及第2 集電體的夾持面部具備具有長孔的卡定部，該長孔使其一部分開放以收納上述筒狀部分。在如此構(gòu)成的本發(fā)明中，將第1集電體及第2集電體的夾持面部安裝在第2燃料電池單電池上時，僅通過使夾持面部接觸于第2燃料電池單電池的兩端部，同時收納筒狀部分而進行滑動，便能將第1集電體及第2集電體組裝在第2燃料電池單電池上。在本發(fā)明中，優(yōu)選第1集電體及第2集電體分別具備在與第1燃料電池單電池的第1電極接觸的部分的接近部上緩和應(yīng)力集中的緩和部。 在如此構(gòu)成的本發(fā)明中，S卩使在第1集電體及第2集電體上作用有力，也由于設(shè)置有應(yīng)力緩和部，因此緩和了產(chǎn)生在第1集電體及第2集電體與第1燃料電池單電池的第1 電極接觸的部分的接近部上的應(yīng)力集中。在本發(fā)明中，優(yōu)選第1集電體及第2集電體在沿第1燃料電池單電池長度方向的中央外周部上電連接。在如此構(gòu)成的本發(fā)明中，由于在沿第1燃料電池單電池長度方向的中央部上電連接，因此在第1燃料電池單電池的中央外周部和與第1燃料電池單電池鄰接的第2燃料電池單電池的兩端部之間流過電流，因此電流所流過的距離變短，電阻變小。而且，由于在第 1燃料電池單電池的中央外周部，電流經(jīng)過電阻較小的集電體，因此電阻所引起的集電損失變少。在本發(fā)明中，優(yōu)選還具有設(shè)置在上述第1燃料電池單電池的第1電極外側(cè)的多孔質(zhì)導(dǎo)電性集電膜，上述第1集電體及第2集電體在該集電膜上電連接。在如此構(gòu)成的本發(fā)明中，由于具有設(shè)置在第1燃料電池單電池的第1電極外側(cè)的多孔質(zhì)集電膜，第1集電體及第2集電體在該集電膜上電連接，因此不需要在第1燃料電池單電池的第1電極上大范圍地連接致密的例如金屬制集電體，從第1燃料電池單電池的第1 電極吸取第2氣體的面積增大，而且，由于第2氣體沿集電膜流動，因此能夠降低第2氣體的紊亂，由此，可防止第1燃料電池單電池所吸取的第2氣體不足。在本發(fā)明中，優(yōu)選在第1集電體及第2集電體各自在第1燃料電池單電池及第2 燃料電池單電池上的安裝部上形成有切口部，以不與配置在沿鄰接的其它燃料電池單電池長度方向的相同位置上的其它集電體的安裝部相互接觸，并且從其它集電體僅離開規(guī)定距
1 O在如此構(gòu)成的本發(fā)明中，在第1集電體及第2集電體各自在第1燃料電池單電池及第2燃料電池單電池上的安裝部上形成有切口部，以不與配置在沿鄰接的其它燃料電池單電池長度方向的相同位置上的其它集電體的安裝部相互接觸，并且從其它集電體僅離開規(guī)定距離，因此可防止鄰接的集電體彼此接觸及放電。其結(jié)果，由于能夠縮短鄰接的燃料電池單電池之間的距離，因此可實現(xiàn)燃料電池單電池集合體的小型化。在本發(fā)明中，優(yōu)選第1集電體及第2集電體各自在第1燃料電池單電池及第2燃料電池單電池上的安裝部具備第1把持部，在與燃料電池單電池的長度方向正交的方向上延伸；及第2把持部，與該第1把持部相對，在第1把持部上形成有形成切口部的2個突出部，在第2把持部的與第1把持部的切口部的燃料電池單電池的長度方向位置相對應(yīng)的位置上形成有1個突出部。在如此構(gòu)成的本發(fā)明中，由于第1集電體及第2集電體各自的安裝部具備形成有 2個突出部的第1把持部和形成有1個突出部的第2把持部，而且，在與第1把持部的切口部的燃料電池單電池長度方向位置相對應(yīng)的位置上形成有第2把持部的1個突出部，因此可防止鄰接的集電體彼此接觸及放電，同時能夠相對于燃料電池單電池穩(wěn)定地安裝第1集電體及第2集電體。本發(fā)明是一種具備上述燃料電池單電池集合體的燃料電池。
根據(jù)本發(fā)明的燃料電池單電池集合體，能夠使發(fā)電效率提高。


圖1是表示本發(fā)明第1實施方式的固體電解質(zhì)型燃料電池(SOFC)的整體結(jié)構(gòu)圖。圖2是表示本發(fā)明第1實施方式的固體電解質(zhì)型燃料電池(SOFC)的燃料電池模塊的正面剖視圖。圖3是沿圖2的III-III線的剖視圖。圖4是表示本發(fā)明第1實施方式的固體電解質(zhì)型燃料電池(SOFC)的燃料電池單電池單元的局部剖視圖。圖5是表示本發(fā)明第1實施方式的固體電解質(zhì)型燃料電池(SOFC)的燃料電池電堆的立體圖。圖6是表示本發(fā)明第1實施方式的固體電解質(zhì)型燃料電池(SOFC)的燃料電池單電池集合體的立體圖。圖7是表示本發(fā)明第1實施方式的固體電解質(zhì)型燃料電池(SOFC)的燃料電池電堆所使用的集電體的立體圖。圖8是圖7所示的集電體的主視圖。圖9是圖7所示的集電體的俯視圖。圖10是表示將圖7所示的集電體安裝在燃料電池單電池單元上的狀態(tài)的立體圖。圖11是表示組裝本發(fā)明第1實施方式的固體電解質(zhì)型燃料電池(SOFC)的燃料電池電堆的工序的立體圖。圖12是表示本發(fā)明第2實施方式的固體電解質(zhì)型燃料電池(SOFC)的燃料電池電
8堆所使用的集電體的立體圖。圖13是圖12所示的集電體的主視圖。圖14是圖12所示的集電體的俯視圖。圖15是表示將圖12所示的集電體安裝在燃料電池單電池單元上的狀態(tài)的立體圖。圖16是表示組裝本發(fā)明第2實施方式的固體電解質(zhì)型燃料電池(SOFC)的燃料電池電堆的工序的立體圖。圖17是表示本發(fā)明第3實施方式的固體電解質(zhì)型燃料電池(SOFC)的燃料電池電堆所使用的集電體的上半部分的立體圖。圖18是表示包括本發(fā)明第4實施方式的第1例的集電體的燃料電池電堆的下半部分的一部分的示意圖。圖19是表示包括本發(fā)明第4實施方式的第2例的集電體的燃料電池電堆的下半部分的一部分的示意圖。圖20是表示包括本發(fā)明第5實施方式的集電體的燃料電池電堆的下半部分的一部分的示意圖。圖21是表示本發(fā)明第6實施方式的固體電解質(zhì)型燃料電池(SOFC) 堆所使用的集電體的上半部分的立體圖。圖22是表示本發(fā)明第7實施方式的固體電解質(zhì)型燃料電池(SOFC) 電池單元的局部剖視圖。圖23是表示本發(fā)明第7實施方式的固體電解質(zhì)型燃料電池(SOFC) 堆的立體圖。圖M是表示本發(fā)明第7實施方式的固體電解質(zhì)型燃料電池(SOFC) 堆的主視圖。圖25是表示本發(fā)明第7實施方式的固體電解質(zhì)型燃料電池(SOFC) 堆所使用的集電體的立體圖。圖沈是圖25所示的集電體的主視圖。圖27是圖25所示的集電體的俯視圖。圖觀是表示圖25所示的集電體的鄰接配置的主視圖。
具體實施例方式下面，參照

本發(fā)明實施方式的固體電解質(zhì)型燃料電池(SOFC)及使用于該SOFC的燃料電池單電池集合體。圖1是表示本發(fā)明第1實施方式的固體電解質(zhì)型燃料電池(SOFC)的整體結(jié)構(gòu)圖。 如該圖1所示，本發(fā)明第1實施方式的固體電解質(zhì)型燃料電池(SOFC) 1具備燃料電池模塊 2和輔助設(shè)備單元4。燃料電池模塊2具備殼體6，在該殼體6的內(nèi)部隔著絕熱材料(未圖示)形成有密封空間8。另外，也可以不設(shè)置絕熱材料。在該密封空間8的下方部分即發(fā)電室10配置有利用燃料氣體和氧化劑(空氣)進行發(fā)電反應(yīng)的燃料電池單電池集合體12。該燃料電池單電池集合體12具備10個燃料電池電堆14 (參照圖5)，該燃料電池電堆14由16根燃料電
的燃料電池電的燃料電池單的燃料電池電的燃料電池電的燃料電池電池單電池單元16(參照圖4)構(gòu)成。如此，燃料電池單電池集合體12具有160根燃料電池單電池單元16，這些燃料電池單電池單元16全部串聯(lián)連接。在燃料電池模塊2的密封空間8的上述發(fā)電室10的上方形成有燃燒室18，發(fā)電反應(yīng)中未使用的剩余的燃料氣體和剩余的氧化劑(空氣)在該燃燒室18內(nèi)燃燒，生成排放氣體。而且，在該燃燒室18的上方配置有對燃料氣體進行重整的重整器20，利用剩余的燃料氣體的燃燒熱量將重整器20加熱至可進行重整反應(yīng)的溫度。而且，在該重整器20的上方配置有用于接收燃燒熱量以加熱發(fā)電用空氣的空氣用換熱器22。接下來，輔助設(shè)備單元4具備純水箱沈，貯存來自水管等供水源M的水并通過過濾器使其成為純水；及水流量調(diào)節(jié)單元觀(由電動機驅(qū)動的“水泵”等)，調(diào)節(jié)從該貯水箱供給的水的流量。而且，輔助設(shè)備單元4具備氣體截止閥32，截斷從城市煤氣等的燃料供給源30供給的燃料氣體；脫硫器36，用于從燃料氣體除去硫磺；及燃料流量調(diào)節(jié)單元 38 (由電動機驅(qū)動的“燃料泵”等)，調(diào)節(jié)燃料氣體的流量。輔助設(shè)備單元4還具備截斷從空氣供給源40供給的氧化劑即空氣的電磁閥42、調(diào)節(jié)空氣流量的重整用空氣流量調(diào)節(jié)單元44(由電動機驅(qū)動的“空氣鼓風(fēng)機”等)及發(fā)電用空氣流量調(diào)節(jié)單元45(由電動機驅(qū)動的“空氣鼓風(fēng)機”等)、加熱向重整器20供給的重整用空氣的第1加熱器46及加熱向發(fā)電室供給的發(fā)電用空氣的第2加熱器48。上述第1加熱器46和第2加熱器48是為了高效地進行起動時的升溫而設(shè)置的，但是也可以省略。接下來，在燃料電池模塊2上連接有溫水制造裝置50，向其供給排放氣體。向該溫水制造裝置50供給來自供水源M的自來水，該自來水利用排放氣體的熱量成為溫水，以供給未圖示的外部供熱水器的貯熱水箱。而且，在燃料電池模塊2上安裝有控制箱52，其用于控制燃料氣體的供給量等。而且，在燃料電池模塊2上連接有電力取出部(電力轉(zhuǎn)換部)即逆變器M，其用于向外部供給由燃料電池模塊發(fā)出的電力。接下來，根據(jù)圖2及圖3，說明本發(fā)明第1實施方式的固體電解質(zhì)型燃料電池 (SOFC)的燃料電池模塊的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。圖2是表示本發(fā)明第1實施方式的固體電解質(zhì)型燃料電池(SOFC)的燃料電池模塊的正面剖視圖，圖3是沿圖2的III-III線的剖視圖。如圖2及圖3所示，在燃料電池模塊2的殼體6的密封空間8內(nèi)，如上所述，從下方依次配置有燃料電池單電池集合體12、重整器20、空氣用換熱器22。重整器20安裝有用于向其上游端側(cè)導(dǎo)入純水的純水導(dǎo)入管60和用于導(dǎo)入將要重整的燃料氣體和重整用空氣的被重整氣體導(dǎo)入管62，而且，在重整器20的內(nèi)部從上游側(cè)依次形成有蒸發(fā)部20a和重整部20b，在重整部20b填充有重整催化劑。導(dǎo)入該重整器20的混合有水蒸氣(純水)的燃料氣體及空氣通過填充在重整器20內(nèi)的重整催化劑而被重整。 作為重整催化劑適合使用在氧化鋁的球體表面賦予鎳的物質(zhì)，或在氧化鋁的球體表面賦予釕的物質(zhì)。在該重整器20的下游端側(cè)連接有燃料氣體供給管64，該燃料氣體供給管64向下方延伸，進而在形成于燃料電池單電池集合體12下方的分流器66內(nèi)水平延伸。在燃料氣體供給管64的水平部6 的下方面形成有多個燃料供給孔64b，從該燃料供給孔64b向分流器66內(nèi)供給重整后的燃料氣體。
在該分流器66的上方安裝有用于支撐上述燃料電池電堆14的具備貫穿孔的下支撐板68，分流器66內(nèi)的燃料氣體被供給到燃料電池單電池單元16內(nèi)。接下來，在重整器20的上方設(shè)置有空氣用換熱器22。該空氣用換熱器22在上游側(cè)具備空氣匯集室70，在下游側(cè)具備2個空氣分配室72，這些空氣匯集室70和空氣分配室72通過6個空氣流路管74連接。在此，如圖3所示，3個空氣流路管74成為一組(74a、 7仙、74(、74(1、746、740，空氣匯集室70內(nèi)的空氣從各組空氣流路管74流入各自的空氣分配室72。在空氣用換熱器22的6個空氣流路管74內(nèi)流動的空氣利用在燃燒室18燃燒而上升的排放氣體進行預(yù)熱。在各個空氣分配室72上連接有空氣導(dǎo)入管76，該空氣導(dǎo)入管76向下方延伸，其下端側(cè)與發(fā)電室10的下方空間連通，向發(fā)電室10導(dǎo)入預(yù)熱后的空氣。接下來，在分流器66的下方形成有排放氣體室78。而且，如圖3所示，在沿殼體6 長度方向的面即前面6a和后面6b的內(nèi)側(cè)，形成有在上下方向上延伸的排放氣體通路80，該排放氣體通路80的上端側(cè)與配置有空氣用換熱器22的空間連通，下端側(cè)與排放氣體室78 連通。而且，在排放氣體室78的下面大致中央連接有排放氣體排出管82，該排放氣體排出管82的下游端連接于圖1所示的上述溫水制造裝置50。如圖3所示，用于使燃料氣體和空氣開始燃燒的點火裝置83設(shè)置于燃燒室18。下面，根據(jù)圖4對燃料電池單電池單元16進行說明。圖4是表示本發(fā)明第1實施方式的固體電解質(zhì)型燃料電池(SOFC)的燃料電池單電池單元的局部剖視圖。如圖4所示，燃料電池單電池單元16具備燃料電池單電池84和分別連接于該燃料電池單電池84的上下方向端部的內(nèi)側(cè)電極端子86。燃料電池單電池84是在上下方向上延伸的管狀結(jié)構(gòu)體，具備在內(nèi)部形成燃料氣體流路88的圓筒形內(nèi)側(cè)電極層90、圓筒形外側(cè)電極層92、位于內(nèi)側(cè)電極層90和外側(cè)電極層92之間的電解質(zhì)層94。該內(nèi)側(cè)電極層90是燃料氣體經(jīng)過的燃料極，為(-)極，另一方面，外側(cè)電極層92是與空氣接觸的空氣極，為(+)極。由于安裝在燃料電池單電池單元16的上端側(cè)和下端側(cè)的內(nèi)側(cè)電極端子86為相同結(jié)構(gòu)，所以在此具體地說明安裝于上端側(cè)的內(nèi)側(cè)電極端子86。內(nèi)側(cè)電極層90的上部90a具備相對于電解質(zhì)層94和外側(cè)電極層92露出的外周面90b和上端面90c。內(nèi)側(cè)電極端子86 隔著導(dǎo)電性密封材料96與內(nèi)側(cè)電極層90的外周面90b連接，而且，通過與內(nèi)側(cè)電極層90 的上端面90c直接接觸而與內(nèi)側(cè)電極層90電連接。而且，內(nèi)側(cè)電極端子86具備突出的筒狀部分86a和平坦面86b，在筒狀部分86a的內(nèi)部形成有與內(nèi)側(cè)電極層90的燃料氣體流路 88連通的燃料氣體流路98。內(nèi)側(cè)電極層90例如由Ni和摻雜有從Ca或Y、Sc等稀土類元素中選擇的至少一種元素的氧化鋯的混合體、Ni和摻雜有從稀土類元素中選擇的至少一種元素的二氧化鈰的混合體、Ni和摻雜有從Sr、Mg 、Co、Fe、Cu中選擇的至少一種元素的鎵酸鑭的混合體中的至少一種形成。電解質(zhì)層94例如由摻雜有從Y、Sc等稀土類元素中選擇的至少一種元素的氧化鋯、摻雜有從稀土類元素中選擇的至少一種元素的二氧化鈰、摻雜有從Sr、Mg中選擇的至少一種元素的鎵酸鑭中的至少一種形成。
外側(cè)電極層92例如由摻雜有從Sr、Ca中選擇的至少一種元素的錳酸鑭、摻雜有從 Sr、Co、Ni、Cu中選擇的至少一種元素的鐵酸鑭、摻雜有從Sr、!^e、Ni、Cu中選擇的至少一種元素的鈷酸鑭、銀等中的至少一種形成。下面，根據(jù)圖5及圖6，對燃料電池電堆14及燃料電池單電池集合體12進行說明。 圖5是表示本發(fā)明第1實施方式的固體電解質(zhì)型燃料電池(SOFC)的燃料電池電堆的立體圖，圖6是表示本發(fā)明第1實施方式的固體電解質(zhì)型燃料電池(SOFC)的燃料電池單電池集合體的立體圖。如圖5所示，燃料電池電堆14具備16根燃料電池單電池單元16，這些燃料電池單電池單元16的下端側(cè)及上端側(cè)分別被陶瓷制下支撐板68及上支撐板100支撐。在這些下支撐板68及上支撐板100上分別形成有內(nèi)側(cè)電極端子86可貫穿的貫穿孔68a及100a。在燃料電池單電池單元16上安裝有金屬制集電體102及外部端子104。在后面詳細說明該集電體102，其用于電連接位于燃料電池單電池單元16兩端部的內(nèi)側(cè)電極端子86 和外側(cè)電極層92。而且，如圖6所示，在位于燃料電池電堆14 一端(圖5中左端的里側(cè)及跟前側(cè)) 的2個燃料電池單電池單元16的上側(cè)端及下側(cè)端的內(nèi)側(cè)電極端子86上分別連接有外部端子104。這些外部端子104與位于鄰接的燃料電池電堆14 一端的燃料電池單電池單元16 的外部端子104(未圖示)連接，最終，10個燃料電池電堆14分別被連接，其結(jié)果，160根燃料電池單電池單元16全部串聯(lián)連接，成為燃料電池單電池集合體12。在該燃料電池單電池集合體12中，俯視時，電流如虛線A所示的那樣流動。從連接于燃料電池單電池集合體12 兩側(cè)的輸出端子106取出所發(fā)出的電力。下面，根據(jù)圖5及圖7至圖11，對集電體102進行詳細說明。圖7是表示本發(fā)明第 1實施方式的固體電解質(zhì)型燃料電池(SOFC)的燃料電池電堆(燃料電池單電池集合體)所使用的集電體的立體圖，圖8是圖7所示的集電體的主視圖，圖9是圖7所示的集電體的俯視圖，圖10是表示將圖7所示的集電體安裝在燃料電池單電池單元上的狀態(tài)的立體圖，圖 11是表示組裝本發(fā)明第1實施方式的固體電解質(zhì)型燃料電池(SOFC)的燃料電池電堆的工序的立體圖。首先，集電體102具備空氣極用連接用的中央部108，與燃料電池單電池單元 16(燃料電池單電池84)的空氣極即外側(cè)電極層92的外周面整體電連接；及連接部110，從該中央部108朝向鄰接的燃料電池單電池單元16的兩端部分別向斜上方及斜下方延伸，與安裝在燃料極即內(nèi)側(cè)電極層90上的內(nèi)側(cè)電極端子86電連接。而且，集電體102的中央部108由如下部分形成鉛垂部108a，沿燃料電池單電池單元16在長度方向上延伸；及很多梳齒部108b，從該鉛垂部108a沿外側(cè)電極層92的表面在水平方向上以半圓弧狀彎曲并延伸。該梳齒部108b的曲率半徑被設(shè)定為比外側(cè)電極層 92外周面的曲率半徑稍小，由此，在安裝時產(chǎn)生作用力，變得容易安裝。而且，集電體102的連接部110由如下部分形成傾斜部110a，朝向鄰接的燃料電池單電池單元16(燃料電池單電池84)的兩端部分別向斜上方及斜下方延伸；及夾持面部 110b，從該傾斜部IlOa向內(nèi)側(cè)電極端子86的方向延伸，以從燃料電池單電池單元16的兩端側(cè)夾持內(nèi)側(cè)電極端子86的平坦面86b的方式進行面接觸。而且，在該集電體102的連接部110的夾持面部IlOb上形成有收納上述內(nèi)側(cè)電極端子86的筒狀部分86a的其一部分開放的長孔110c，而且，該長孔IlOc作為與內(nèi)側(cè)電極端子86的筒狀部分86a進行卡定的卡定部IlOd而發(fā)揮作用。 下面，說明組裝多個燃料電池單電池單元16而制作燃料電池電堆14的工序。而且，還一并說明燃料電池單電池集合體12的組裝工序。首先，如圖10所示，在燃料電池單電池單元16上安裝集電體102，使兩者電連接， 進行局部裝配。此時，在集電體102的中央部108的梳齒部108b上產(chǎn)生作用力，可穩(wěn)定地安裝集電體102。接下來，如圖11所示，將局部裝配后的即安裝有集電體102的燃料電池單電池單元16(在此為了方便，將該燃料電池單電池單元16稱為第1燃料電池單電池單元120)插入下支撐板68的的貫穿孔68a。接下來，使燃料電池單電池單元16(120)向鄰接于左側(cè)的燃料電池單電池單元16(在此為了方便，將該燃料電池單電池單元16稱為第2燃料電池單電池單元122)旋轉(zhuǎn)，使集電體102接近燃料電池單電池單元16(122)。此時，第2燃料電池單電池單元16(122)的內(nèi)側(cè)電極端子86的筒狀部分86a被收納在集電體的長孔112c內(nèi)，并被長孔112c (卡定部IlOd)卡定，同時夾持面部IlOb從第2燃料電池單電池單元16(122) 兩側(cè)進行夾持，達成穩(wěn)定的電連接。如此，將16根燃料電池單電池單元16安裝在下支撐板 68上。此后，如圖5所示，安裝上支撐板100，完成燃料電池電堆14的組裝。此后，如圖6所示，10個燃料電池電堆14被串聯(lián)地電連接，完成燃料電池單電池集合體12的組裝。下面，詳細說明上述的本發(fā)明第1實施方式的燃料電池單電池集合體的作用，尤其是與集電體102的關(guān)系。首先，在集電體102中，由于在第1燃料電池單電池單元16(120)的中央外周部即外側(cè)電極層92和與第1燃料電池單電池單元16 (120)鄰接的第2燃料電池單電池單元16(122)的兩端部即內(nèi)側(cè)電極端子86之間流過電流，因此電流所流過的距離變短，電阻變小。其次，在燃料電池單電池單元16 (燃料電池單電池84)中，由于電子在第1燃料電池單電池單元16(120)的中央外周部即外側(cè)電極層92和鄰接的第2燃料電池單電池單元 16(122)的上端及下端的電極之間移動，因此電子的移動距離變短，電阻變小。而且，由于在第1燃料電池單電池單元16(120)的中央外周部即外側(cè)電極層92，電流經(jīng)過電阻較小的集電體102，因此電阻所引起的集電損失變少。其結(jié)果，根據(jù)本發(fā)明，基于燃料電池單電池的發(fā)電效率提高。接下來，由于集電體102連接在第2燃料電池單電池單元16(122)兩端部的內(nèi)側(cè)電極端子86上的連接部110具備夾持面部110b，其從上下方向夾持第2燃料電池單電池單元16(122)，因此可實現(xiàn)燃料電池單電池集合體12的組裝上的穩(wěn)定性。而且，集電體102 在第2燃料電池單電池單元16 (122)的端部與內(nèi)側(cè)電極端子86進行面接觸，由此接觸面積增大，因此，可以降低集電體102與燃料電池單電池單元的內(nèi)側(cè)電極端子86的接觸電阻。接下來，由于集電體102連接在第2燃料電池單電池單元16(122)兩端部的內(nèi)側(cè)電極端子86上的連接部110具備向第2燃料電池單電池單元16(122)方向傾斜的傾斜部 110a，因此能夠以較短的距離連接第1燃料電池單電池單元16(120)和第2燃料電池單電池單元16(122)，可以使電阻降低。
接下來，由于集電體102的連接部110的夾持面部IlOb具備具有長孔IlOc的卡定部110d，該長孔IlOc使其一部分開放以收納筒狀部分86a，因此在將集電體102的連接部110的夾持面部IlOb安裝在第2燃料電池單電池單元16(12 上時，僅通過使夾持面部 IlOb接觸于內(nèi)側(cè)電極端子86的平坦面86b，同時收納筒狀部分86a而進行滑動，便能將集電體102裝配在第2燃料電池單電池單元16(12 上。而且，由于在第1實施方式中，預(yù)先在第1燃料電池單電池單元16(120)的外側(cè)電極層92上電連接集電體120而進行局部裝配，其后，將該局部裝配后的第1燃料電池單電池單元16 (120)插入下支撐板68的貫穿孔68a，接下來，使集電體102與鄰接的第2燃料電池單電池單元16(12 的內(nèi)側(cè)電極端子86連接，其后，將這些燃料電池單電池單元16安裝在下支撐板68上，因此能夠通過簡便的方法，組裝燃料電池單電池集合體12。下面，根據(jù)圖12 圖16，說明本發(fā)明的第2實施方式。由于在該第2實施方式中， 僅集電體的結(jié)構(gòu)與第1實施方式不同，因此以下說明第2實施方式的集電體的結(jié)構(gòu)。圖12 是表示本發(fā)明第2實施方式的固體電解質(zhì)型燃料電池(SOFC)的燃料電池電堆所使用的集電體的立體圖，圖13是圖12所示的集電體的主視圖，圖14是圖12所示的集電體的俯視圖， 圖15是表示將圖12所示的集電體安裝在燃料電池單電池單元上的狀態(tài)的立體圖，圖16是表示組裝本發(fā)明第2實施方式的固體電解質(zhì)型燃料電池(SOFC)的燃料電池電堆的工序的立體圖。首先，在第2實施方式中，集電體202具備空氣極用連接用的中央部208，與燃料電池單電池單元16 (燃料電池單電池84)的空氣極即外側(cè)電極層92的外周面整體電連接； 及連接部210，從該中央部208朝向鄰接的燃料電池單電池單元16的兩端部分別向斜上方及斜下方延伸，與安裝在燃料極即內(nèi)側(cè)電極層90上的內(nèi)側(cè)電極端子86連接。而且，集電體202的中央部208由如下部分形成鉛垂部208a，沿燃料電池單電池單元16在長度方向上延伸；及很多梳齒部208b，從該鉛垂部208a沿外側(cè)電極層92的表面在水平方向上以半圓弧狀彎曲并延伸。該梳齒部208b的曲率半徑被設(shè)定為比外側(cè)電極層 92外周面的曲率半徑稍小，由此，在安裝時產(chǎn)生作用力，變得容易安裝。而且，集電體202的連接部210由如下部分形成傾斜部210a，朝向鄰接的燃料電池單電池單元16 (燃料電池單電池84)的兩端部分別向斜上方及斜下方延伸；及帽部 210b，從該傾斜部210a向內(nèi)側(cè)電極端子86方向延伸。而且，在該集電體202的連接部210 的帽部210b的中心形成有中心孔210c，貫穿上述內(nèi)側(cè)電極端子86的筒狀部分86。而且， 在帽部210b上形成有外周部210d，通過該外周部210d，帽部210b被安裝為完全覆蓋內(nèi)側(cè)電極端子86的平坦面86b的外周側(cè)。在此，如圖14所示，集電體202的連接部210的傾斜部210a形成為在俯視時，經(jīng)過沿連接第1燃料電池單電池單元16(120)的中心120a和第2燃料電池單電池單元16(122) 的中心12 的線B的最短距離。下面，說明組裝多個燃料電池單電池單元16而制作燃料電池電堆14的工序。首先，如圖15所示，在第2燃料電池單電池單元16(122)的兩端部即內(nèi)側(cè)電極端子86上覆蓋集電體202的帽部210b，電連接外側(cè)電極層92和內(nèi)側(cè)電極端子86，進行局部裝配。此時，通過連接部210的作用力，兩端的帽部210b被拉向長度方向內(nèi)側(cè)，可以得到穩(wěn)定的連接狀態(tài)。
接下來，如圖16所示，將局部裝配后的即安裝有集電體202的第2燃料電池單電池單元16(122)插入下支撐板68的的貫穿孔68a。接下來，使燃料電池單電池單元16(122) 向鄰接于右側(cè)的燃料電池單電池單元16(120)旋轉(zhuǎn)，使集電體202接近第1燃料電池單電池單元16(120)。此時，在集電體202的中央部208的梳齒部208b上產(chǎn)生作用力，可在第1 燃料電池單電池單元16(120)的外側(cè)電極層92上穩(wěn)定地安裝集電體102的中央部208。如此，將16根燃料電池單電池單元16安裝在下支撐板68上。此后，安裝上支撐板100，完成燃料電池電堆14的組裝。在第2實施方式中，由于集電體202的連接部210具備帽部210b，其與第2燃料電池單電池單元16 (122)兩端部的內(nèi)側(cè)電極端子86接觸，因此能夠?qū)⒓婓w202穩(wěn)定地安裝在第2燃料電池單電池單元16(122)的兩端部上。在第2實施方式中，由于集電體202的連接部210的傾斜部210a形成為在俯視時， 沿連接第1燃料電池單電池單元16(120)的中心120a和第2燃料電池單電池單元16(122) 的中心122a的線B的最短距離，因此通過集電體202的連接部210，以最短距離連接第1燃料電池單電池單元16(120)和第2燃料電池單電池單元16(122)，因此，電阻變小。 下面，根據(jù)圖17，說明本發(fā)明的第3實施方式。由于在該第3實施方式中，僅集電體的結(jié)構(gòu)與第1實施方式不同，因此以下說明第3實施方式的集電體的結(jié)構(gòu)。圖17是表示本發(fā)明第3實施方式的固體電解質(zhì)型燃料電池(SOFC)的燃料電池電堆所使用的集電體的上半部分的立體圖。如圖17所示，在第3實施方式中，集電體302在上側(cè)及下側(cè)雙方具有與第1實施方式同樣的夾持面部304，在該夾持面部304的與內(nèi)側(cè)電極端子86的平坦面86b接觸的面上，粘貼有偏差吸收部即導(dǎo)電性的緩沖材料306。由于該緩沖材料306被壓縮而在長度方向上收縮，因此能夠吸收燃料電池單電池的長度方向偏差。下面，根據(jù)圖18及圖19，說明本發(fā)明的第4實施方式。由于在該第4實施方式中， 僅集電體的結(jié)構(gòu)與第1實施方式不同，因此以下說明第4實施方式的集電體的結(jié)構(gòu)。圖18 是表示包括本發(fā)明第4實施方式的第1例的集電體的燃料電池電堆的下半部分的一部分的示意圖，圖19是表示包括本發(fā)明第4實施方式的第2例的集電體的燃料電池電堆的下半部分的一部分的示意圖。如圖18所示，在第4實施方式的第1例中，集電體402的連接部404在其中途部分上具備大致S字形的臺階部406。由于該臺階部406為S字形，因此容易進行彈性變形。在第4實施方式的第1例中，在該臺階部406上作用有力時，通過進行彈性變形， 能夠吸收燃料電池單電池單元16(燃料電池單電池84)的長度方向及橫向的偏差。接下來，如圖19所示，在第4實施方式的第2例中，集電體402的連接部404與中央部408的接近部分上具備大致S字形的臺階部410。在第4實施方式的第2例中，也同樣通過該臺階部410，能夠吸收燃料電池單電池單元16 (燃料電池單電池84)的長度方向及橫向的偏差。下面，根據(jù)圖20，說明本發(fā)明的第5實施方式。由于在該第5實施方式中，僅集電體的結(jié)構(gòu)與第1實施方式不同，因此以下說明第5實施方式的集電體的結(jié)構(gòu)。圖20是表示包括本發(fā)明第5實施方式的集電體的燃料電池電堆的下半部分的一部分的示意圖。
如圖20所示，在第5實施方式中，集電體502的連接部504朝向集電體502的中央部506具備凸?fàn)畹腞形部508。在第5實施方式中，由于集電體502的連接部504朝向中央部506具備凸?fàn)畹腞形部508，因此可避免與第1燃料電池單電池單元16 (120)自身兩端部的電極即內(nèi)側(cè)電極端子86接觸而短路，并以較短的距離C連接第1燃料電池單電池單元16(120)的中央外周部即外側(cè)電極層92和第2燃料電池單電池單元16(122)的兩端部即內(nèi)側(cè)電極端子86。其結(jié)果，可以縮小燃料電池單電池單元的配列間距。下面，根據(jù)圖21，說明本發(fā)明的第6實施方式。由于在該第6實施方式中，僅集電體的結(jié)構(gòu)與第1實施方式不同，因此以下說明第6實施方式的集電體的結(jié)構(gòu)。圖21是表示本發(fā)明第6實施方式的固體電解質(zhì)型燃料電池(SOFC)的燃料電池電堆所使用的集電體的上半部分的立體圖。如圖21所示，在第6實施方式中，具備應(yīng)力緩和部608，其分別向集電體602的中央部604與連接部606的接近部60 的上方向外側(cè)及下方向外側(cè)延長。在第6實施方式中，即使在集電體602的連接部606上作用有力，也由于設(shè)置有應(yīng)力緩和部608，因此緩和了產(chǎn)生在集電體602的中央部604與連接部606的接近部60 上的應(yīng)力集中。下面，根據(jù)圖22至圖觀，說明本發(fā)明的第7實施方式。圖22是表示本發(fā)明第7實施方式的固體電解質(zhì)型燃料電池(SOFC)的燃料電池單電池單元的局部剖視圖，圖23是表示本發(fā)明第7實施方式的固體電解質(zhì)型燃料電池(SOFC)的燃料電池電堆的立體圖，圖M 是表示本發(fā)明第7實施方式的固體電解質(zhì)型燃料電池(SOFC)的燃料電池單電堆的主視圖， 圖25是表示本發(fā)明第7實施方式的固體電解質(zhì)型燃料電池(SOFC)的燃料電池電堆所使用的集電體的立體圖，圖26是圖25所示的集電體的主視圖，圖27是圖25所示的集電體的俯視圖，圖觀是表示圖25所示的集電體的鄰接配置的主視圖。首先，如圖22所示，本實施方式的燃料電池單電池單元700與圖4所示的第1實施方式的燃料電池單電池單元16的基本結(jié)構(gòu)相同。不同之處在于，在本實施方式的燃料電池單電池單元700中，在外側(cè)電極層92的外周側(cè)設(shè)置有集電膜702。在該集電膜702上安裝有在后面詳細說明的第1集電體710及第2集電體712。該集電膜702是多孔質(zhì)(氣孔)導(dǎo)電性膜，具備Ag、Pd及LSCF。優(yōu)選集電膜702 的厚度為0. 1 50 μ m，更優(yōu)選為0. 5 30 μ m。集電膜702在外側(cè)電極層92較薄且不易通電時或由導(dǎo)電率低的材料制成時作為通電通路而發(fā)揮作用。另外，該集電膜702也可以根據(jù)需要而省略。省略集電膜702時，第1集電體710 及第2集電體712直接安裝在外側(cè)電極層92的外周上。如圖23及圖M所示，本實施方式的燃料電池電堆704也與圖5所示的第1實施方式的燃料電池電堆14的基本結(jié)構(gòu)相同，僅集電體的結(jié)構(gòu)不同。以下，具體地說明集電體的結(jié)構(gòu)。另外，在此為了方便，在圖23及圖M中，將位于最右側(cè)且前列的燃料電池單電池作為第1燃料電池單電池706，將鄰接于該第1燃料電池單電池706左側(cè)而配置的燃料電池單電池作為第2燃料電池單電池708進行說明。在本實施方式中，作為集電體，具備設(shè)置在燃料電池單電池上方側(cè)的第1集電體 710和設(shè)置在下方側(cè)的第2集電體712。上述第1集電體710和第2集電體712相對于上下方向呈對稱結(jié)構(gòu)。
上述第1集電體710和第2集電體712是在耐熱合金上施以鍍銀的金屬制集電體。作為耐熱合金，例如優(yōu)選形成氧化鋁被膜的鐵素體合金。該金屬制第1集電體710和第2集電體712具有如下剛性(強度)，在將它們安裝在燃料電池單電池上時可得到所需的支撐剛性。該集電體的金屬材料在上述的第1實施方式至第6實施方式的集電體中也是一樣的如圖25至圖27所示，第1集電體710具備位于下方的外側(cè)電極用把持部714 ；位于上方的內(nèi)側(cè)電極用把持部716 ；連接上述把持部714、716的連接部718 ；及夾持面部720， 以從燃料電池單電池單元700的上端側(cè)夾持內(nèi)側(cè)電極端子86的平坦面86b的方式進行面接觸。同樣，第2集電體712也具備位于上方的外側(cè)電極用把持部714 ；位于下方的內(nèi)側(cè)電極用把持部716 ；連接上述把持部714、716的連接部718 ；及夾持面部720，以從燃料電池單電池單元700的下端側(cè)夾持內(nèi)側(cè)電極端子86的平坦面86b的方式進行面接觸。接下來，如圖23及圖24所示，第1集電體710的外側(cè)電極用把持部714隔著集電膜702連接在第1燃料電池單電池706的外側(cè)電極層(第1電極)92上。另一方面，第1 集電體710的內(nèi)側(cè)電極用把持部716連接在位于第2燃料電池單電池708上端的內(nèi)側(cè)電極端子(第2電極)86上。同樣，第2集電體712的外側(cè)電極用把持部714也隔著集電膜702連接在第1燃料電池單電池706的外側(cè)電極層(第1電極)92上。另一方面，第2集電體712的內(nèi)側(cè)電極用把持部716連接在位于第2燃料電池單電池708下端的內(nèi)側(cè)電極端子(第2電極)86上。在此，第1集電體710的外側(cè)電極用把持部714及第2集電體712的外側(cè)電極用把持部714各自分別配置在距第1燃料電池單電池706的長度方向中心最遠的外側(cè)電極層 92的兩端部上。下面，根據(jù)圖25至圖28，對集電體710、712的把持部714、716進行詳細說明。如圖25及圖28所示，位于第1集電體710下方的外側(cè)電極用把持部714具備第 1把持部即2個突出部714a、714b，沿與燃料電池單電池的長度方向Y正交的X方向(圓周方向)延伸，以包圍第1燃料電池單電池706的外周；切口部714c，形成在上述突出部714a、 714b之間；及第2把持部即1個突出部714d，與突出部714a、714b相對。第2集電體712 也呈同樣的結(jié)構(gòu)。在此，如圖28所示，安裝在第1燃料電池單電池706上的第1集電體710的外側(cè)電極用把持部714的第2把持部即1個突出部714d沿燃料電池單電池長度方向Y的位置， 與通過安裝在鄰接的第2燃料電池單電池708上的第1集電體710的第1把持部即2個突出部714a、714b而形成的切口部714c的燃料電池單電池長度方向Y的位置一致。第2集電體712也呈同樣的結(jié)構(gòu)。同樣，如圖25及圖28所示，位于第1集電體710上方的內(nèi)側(cè)電極用把持部716具備第1把持部即2個突出部716a、716b，沿與燃料電池單電池的長度方向Y正交的X方向 (圓周方向)延伸，以包圍內(nèi)側(cè)電極端子86的外周；切口部716c，形成在上述突出部716a、 716b之間；及第2把持部即1個突出部716d，與突出部716a、716b相對。第2集電體712也呈同樣的結(jié)構(gòu)。同樣，如圖觀所示，通過安裝在第2燃料電池單電池708上的第1集電體710的內(nèi)側(cè)電極用把持部716的第1把持部即2個突出部716a、716b而形成的切口部716c的燃料電池單電池長度方向Y的位置，與安裝在鄰接的第3燃料電池單電池709上的第1集電體710的第2把持部即1個突出部716d的燃料電池單電池長度方向Y的位置一致。第2 集電體712也呈同樣的結(jié)構(gòu)。下面，說明本發(fā)明第7實施方式的燃料電池及燃料電池單電池組裝體的作用。第一，在本實施方式的燃料電池單電池集合體中，由于對第1燃料電池單電池706 和與其鄰接的第2燃料電池單電池708進行電連接的集電體即第1集電體710及第2集電體712分別使第1燃料電池單電池706的發(fā)電部(內(nèi)側(cè)電極層90、外側(cè)電極層92、電解質(zhì)層94)中產(chǎn)生的電流，從第1燃料電池單電池706的外側(cè)電極層92的不同的2個位置分配流向第2燃料電池單電池708的內(nèi)側(cè)電極端子86，因此流過第1集電體710及第2集電體 712各自的電流值變小，由此，電阻減少。而且，由于在第1燃料電池單電池706的外側(cè)電極層92中，電流向2個位置中的更近的位置移動，因此外側(cè)電極層92中的電流移動路徑變短，由此，電阻減少。第二，在本實施方式的燃料電池單電池集合體中，由于第1燃料電池單電池706及第2燃料電池單電池708分別在兩端具備內(nèi)側(cè)電極端子86，通過電獨立的第1集電體710 及第2集電體712，使第1燃料電池單電池706的電解質(zhì)層94中產(chǎn)生的電流分配流向第2 燃料電池單電池708的兩端，因此即使一方的電流路徑(一方的集電體)產(chǎn)生故障而無法流過電流時，也能向另一方的電流路徑(另一方的集電體)流過電流，因此，可容易地確保電流路徑。第三，在本實施方式的燃料電池單電池集合體中，由于第1集電體710及第2集電體712是相互隔開配置的機械集電體(金屬制集電體)，具有用于支撐第1燃料電池單電池706及第2燃料電池單電池708所需的規(guī)定剛性，并且，用2處支撐第1燃料電池單電池 706及第2燃料電池單電池708，因此第1燃料電池單電池706及第2燃料電池單電池708 的支撐剛性及穩(wěn)定性提高，由此，燃料電池單電池集合體的剛性也變大，成為穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。第四，在本實施方式的燃料電池單電池集合體中，由于第1集電體710及第2集電體712在第1燃料電池單電池706的外側(cè)電極層92上沿燃料氣體的流動方向隔開配置，因此能夠縮短在燃料氣體的上游側(cè)產(chǎn)生的較大電流在燃料電池單電池706的外側(cè)電極層92 中的移動距離，由此，能夠降低電阻。第五，在本實施方式的燃料電池單電池集合體中，由于第1集電體710及第2集電體712配置為從第1燃料電池單電池706的外側(cè)電極層92的長度方向中心相互離開，因此在第1燃料電池單電池706的外側(cè)電極層92的離開長度方向中心的區(qū)域中產(chǎn)生的電流流向較近一方的集電體，因此，能夠縮短電流在第1燃料電池單電池706的外側(cè)電極層92中的移動距離，由此，能夠降低電阻。第六，在本實施方式的燃料電池單電池集合體中，由于第1集電體710及第2集電體712分別配置在離第1燃料電池單電池706的外側(cè)電極層92的長度方向中心最遠的兩端部上，因此第1集電體710及第2集電體712與第1燃料電池單電池706的外側(cè)電極層 92的連接部，以及與第2燃料電池單電池708兩端的內(nèi)側(cè)電極端子86的連接部的距離變短，因此，第1集電體710及第2集電體712中的電流移動路徑變短，由此，第1集電體710 及第2集電體712中的電阻降低。第七，在本實施方式的燃料電池單電池集合體中，由于具有設(shè)置在第1燃料電池單電池706的外側(cè)電極層92外周側(cè)的多孔質(zhì)集電膜702，在該集電膜702上電連接有第1 集電體710及第2集電體712，因此不需要在第1燃料電池單電池706的外側(cè)電極層92上大范圍地連接致密的例如金屬制集電體，從第1燃料電池單電池706的外側(cè)電極層92吸取空氣的面積增大，而且，由于空氣沿集電膜702流動，因此能夠降低空氣的紊亂，由此，可防止第1燃料電池單電池706所吸取的空氣不足。第八，在本實施方式的燃料電池單電池集合體中，由于在第1集電體710及第2集電體712各自在第1燃料電池單電池706及第2燃料電池單電池708上的安裝部上形成有切口部714c，以不與配置在沿鄰接的其它燃料電池單電池長度方向的相同位置上的其它集電體的安裝部相互接觸，并且從其它集電體僅離開規(guī)定距離，因此可防止鄰接的集電體彼此接觸及放電。其結(jié)果，由于能夠縮短鄰接的燃料電池單電池之間的距離，因此可實現(xiàn)燃料電池單電池集合體的小型化。第九，在本實施方式的燃料電池單電池集合體中，由于第1集電體710及第2集電體712各自的安裝部具備形成有2個突出部714a、714b的第1把持部和形成有1個突出部 714d的第2把持部，而且，在與第1把持部的切口部7Hc的燃料電池單電池長度方向位置相對應(yīng)的位置上形成有第2把持部的1個突出部714d，因此可防止鄰接的集電體彼此接觸及放電，同時能夠相對于燃料電池單電池穩(wěn)定地安裝第1集電體710及第2集電體712。上述的第一至第七中所記載的作用是在第1實施方式至第6實施方式的燃料電池單電池集合體中也同樣奏效的作用。另外，在上述的實施方式中，也可以應(yīng)用于如下燃料電池單電池，不在燃料電池單電池的兩端部設(shè)置內(nèi)側(cè)電極端子，集電體直接或經(jīng)由其它中介物與內(nèi)側(cè)電極層連接。而且， 燃料電池單電池有時也用于表示包括內(nèi)側(cè)電極端子的燃料電池單電池單元。
權(quán)利要求
1.一種燃料電池單電池集合體，其特征在于，具備第1燃料電池單電池；第2燃料電池單電池，與該第1燃料電池單電池鄰接配置；及集電體，電連接上述第1燃料電池單電池及第2燃料電池單電池，上述第1燃料電池單電池及第2燃料電池單電池分別具備發(fā)電部，其通過在內(nèi)部流過第1氣體的第1電極、在外部流過第2氣體的極性與第1電極不同的第2電極、配置在上述第1電極和第2電極之間的電解質(zhì)來進行發(fā)電，上述集電體構(gòu)成為使上述第1燃料電池單電池的發(fā)電部中產(chǎn)生的電流，從上述第1燃料電池單電池的第1電極的不同的2個位置分配流向上述第2燃料電池單電池的第2電極。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃料電池單電池集合體，其特征在于，上述第1燃料電池單電池及第2燃料電池單電池分別在兩端具備第2電極，上述集電體具備使上述第1燃料電池單電池的發(fā)電部中產(chǎn)生的電流，從上述第1燃料電池單電池的第1電極的第1位置分配流向上述第2燃料電池單電池一端的第2電極的第1集電體，以及從上述第1燃料電池單電池的第1電極的第2位置分配流向上述第2燃料電池單電池另一端的第2電極的第2集電體，上述第1集電體及第2集電體電獨立。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的燃料電池單電池集合體，其特征在于，上述第1集電體及第2 集電體分別在上述第1燃料電池單電池的外部相互隔開配置，并且是具有用于支撐上述第 1燃料電池單電池及第2燃料電池單電池所需的規(guī)定剛性的機械集電體。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的燃料電池單電池集合體，其特征在于，上述第1集電體及第 2集電體在上述第1燃料電池單電池的外部沿上述第1氣體及第2氣體的流動方向隔開配置。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的燃料電池單電池集合體，其特征在于，上述第1集電體及第2 集電體配置為從上述第1燃料電池單電池外部的長度方向中心相互離開。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的燃料電池單電池集合體，其特征在于，上述第1集電體及第2 集電體分別配置在離上述第1燃料電池單電池外部的長度方向中心最遠的兩端部上。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的燃料電池單電池集合體，其特征在于，上述第1集電體及第2 集電體分別具備傾斜部，其從上述第1燃料電池單電池外部的兩端部向上述第2燃料電池單電池兩端的第2電極的方向傾斜。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的燃料電池單電池集合體，其特征在于，上述第1集電體及第2 集電體的傾斜部分別具備容易進行彈性變形的臺階部。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的燃料電池單電池集合體，其特征在于，上述第1集電體及第2 集電體的傾斜部朝向上述第1燃料電池單電池的長度方向中心分別具備凸?fàn)畹腞形部。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的燃料電池單電池集合體，其特征在于，上述第1集電體及第 2集電體的傾斜部分別構(gòu)成為在俯視時，以沿連接第1燃料電池單電池中心和第2燃料電池單電池中心的線的最短距離進行連接。
11.根據(jù)權(quán)利要求6所述的燃料電池單電池集合體，其特征在于，上述第1集電體及第 2集電體分別具備帽部，其與第2燃料電池單電池端部的第2電極的至少一部分接觸。
12.根據(jù)權(quán)利要求6所述的燃料電池單電池集合體，其特征在于，上述第1集電體及第 2集電體分別具備夾持面部，其從上下方向夾持上述第2燃料電池單電池端部的第2電極。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的燃料電池單電池集合體，其特征在于，上述第1集電體及第 2集電體的夾持面部分別具備偏差吸收部。
14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的燃料電池單電池集合體，其特征在于，上述第2燃料電池單電池在兩端部具備筒狀部分，上述第1集電體及第2集電體的夾持面部具備具有長孔的卡定部，該長孔使其一部分開放以收納上述筒狀部分。
15.根據(jù)權(quán)利要求6所述的燃料電池單電池集合體，其特征在于，上述第1集電體及第 2集電體分別具備在與上述第1燃料電池單電池的第1電極接觸的部分的接近部上緩和應(yīng)力集中的緩和部。
16.根據(jù)權(quán)利要求6所述的燃料電池單電池集合體，其特征在于，上述第1集電體及第 2集電體在沿第1燃料電池單電池長度方向的中央外周部上電連接。
17.根據(jù)權(quán)利要求6所述的燃料電池單電池集合體，其特征在于，還具有設(shè)置在上述第 1燃料電池單電池的第1電極外側(cè)的多孔質(zhì)導(dǎo)電性集電膜，上述第1集電體及第2集電體在該集電膜上電連接。
18.根據(jù)權(quán)利要求6所述的燃料電池單電池集合體，其特征在于，在上述第1集電體及第2集電體各自在第1燃料電池單電池及第2燃料電池單電池上的安裝部上形成有切口部，以不與配置在沿鄰接的其它燃料電池單電池長度方向的相同位置上的其它集電體的安裝部相互接觸，并且從其它集電體僅離開規(guī)定距離。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的燃料電池單電池集合體，其特征在于，上述第1集電體及第 2集電體各自在第1燃料電池單電池及第2燃料電池單電池上的安裝部具備第1把持部， 在與燃料電池單電池的長度方向正交的方向上延伸；及第2把持部，與該第1把持部相對， 在第1把持部上形成有形成上述切口部的2個突出部，在第2把持部的與第1把持部的上述切口部的燃料電池單電池的長度方向位置相對應(yīng)的位置上形成有1個突出部。
20.一種燃料電池，具備權(quán)利要求1至權(quán)利要求19所述的燃料電池單電池集合體。
全文摘要
本發(fā)明的燃料電池單電池集合體具備第1燃料電池單電池；第2燃料電池單電池，與該第1燃料電池單電池鄰接配置；及集電體，電連接上述第1燃料電池單電池及第2燃料電池單電池，第1燃料電池單電池及第2燃料電池單電池分別具備發(fā)電部，其通過在內(nèi)部流過第1氣體的第1電極、在外部流過第2氣體的極性與第1電極不同的第2電極、配置在上述第1電極和第2電極之間的電解質(zhì)來進行發(fā)電，集電體構(gòu)成為使第1燃料電池單電池的發(fā)電部中產(chǎn)生的電流，從第1燃料電池單電池的第1電極的不同的2個位置分配流向第2燃料電池單電池的第2電極。
文檔編號H01M8/24GK102414886SQ201080019158
公開日2012年4月11日 申請日期2010年3月31日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月31日
發(fā)明者井坂暢夫, 渡邊直樹, 西愿修一郎, 赤木陽祐 申請人:Toto株式會社