本發(fā)明涉及燃料電池堆。

背景技術：

已知有包括多個單電池和向各單電池分配氣體的分流器的燃料電池堆。各單電池包括多孔質的支撐基板和被各支撐基板支撐的發(fā)電元件部。各支撐基板的近端部被插入分流器，由此，從分流器向各支撐基板的氣體流路供給燃料氣體。從各支撐基板的氣體流路的近端部供給的燃料氣體中未反應的氣體從氣體流路的遠端部向外部排出。

專利文獻1中記載的燃料電池堆構成為回收從遠端部向外部排出的未反應氣體，以便提高燃料氣體的使用效率。具體而言，支撐基板具有去路用的氣體流路和回路用的氣體流路。供給到去路用的氣體流路的燃料氣體中未反應的氣體通過回路用的氣體流路而再次被用于發(fā)電。另外，在回路用的氣體流路中流動的燃料氣體從近端部回收到分流器中，而不是從遠端部向外部排出。

支撐基板為多孔質，因此，燃料氣體有時流向回路用的氣體流路而不會在去路用的氣體流路中流到最后。即，燃料氣體有時在去路用的氣體流路的途中通過支撐基板內而流向回路用的氣體流路。為了阻斷這樣的捷徑，在去路用的氣體流路與回路用的氣體流路之間插入致密質部件。

現(xiàn)有技術文獻

專利文獻

專利文獻1：日本特開2015－53186號公報

技術實現(xiàn)要素：

如上所述的燃料電池堆需要在多孔質的支撐基板的內部插入致密質部件，因此，存在制造困難的問題。因此，本發(fā)明的課題在于提供一種能夠回收氣體，且能夠容易地制造的燃料電池堆。

本發(fā)明的某一方面所涉及的燃料電池堆包括：第一支撐基板、第一發(fā)電元件部、第二支撐基板、第二發(fā)電元件部以及連通部件。第一支撐基板具有第一基板主體部、第一致密層以及第一氣體流路。第一致密層覆蓋第一基板主體部。第一氣體流路從近端部延伸至遠端部。第一發(fā)電元件部被支撐在第一支撐基板的第一主表面。第二支撐基板具有第二基板主體部、第二致密層以及第二氣體流路。第二致密層覆蓋第二基板主體部。第二氣體流路從近端部延伸至遠端部。第二發(fā)電元件部被支撐在第二支撐基板的第一主表面。連通部件在所述第一支撐基板的遠端部與所述第二支撐基板的遠端部之間延伸，使第一氣體流路和第二氣體流路連通。

根據(jù)該構成，在第一支撐基板的第一氣體流路中流動的燃料氣體中的未反應氣體經(jīng)由連通部件流向第二氣體流路，而不是從第一氣體流路的遠端部向外部排出。因此，能夠提高燃料氣體的使用效率。另外，第一支撐基板具有覆蓋第一基板主體部的第一致密層，第二支撐基板具有覆蓋第二基板主體部的第二致密層。第一以及第二致密層比第一以及第二基板主體部致密，因此，能夠抑制在第一氣體流路內流動的燃料氣體通過第一以及第二基板主體部內并流向第二氣體流路。另外，該第一致密層只要以覆蓋第一基板主體部的形式形成即可，能夠容易地形成。

燃料電池堆還可以包括第三發(fā)電元件部和第四發(fā)電元件部。第三發(fā)電元件部被支撐在第一支撐基板的第二主表面。第四發(fā)電元件部被支撐在第二支撐基板的第二主表面。第一發(fā)電元件部可以與第三發(fā)電元件部串聯(lián)連接。第二發(fā)電元件部可以與第四發(fā)電元件部串聯(lián)連接。

由第一發(fā)電元件部和第三發(fā)電元件部構成的第一發(fā)電元件部集合體可以與由第二發(fā)電元件部和第四發(fā)電元件部構成的第二發(fā)電元件部集合體串聯(lián)連接。

由第一發(fā)電元件部和第三發(fā)電元件部構成的第一發(fā)電元件部集合體可以與由第二發(fā)電元件部和第四發(fā)電元件部構成的第二發(fā)電元件部集合體并聯(lián)連接。

燃料電池堆還可以包括第三發(fā)電元件部和第四發(fā)電元件部。第三發(fā)電元件部被支撐在第一支撐基板的第二主表面。第四發(fā)電元件部被支撐在第二支撐基板的第二主表面。第一發(fā)電元件部可以與第二發(fā)電元件部串聯(lián)連接。第三發(fā)電元件部可以與第四發(fā)電元件部串聯(lián)連接。

由第一發(fā)電元件部和第二發(fā)電元件部構成的第三發(fā)電元件部集合體可以與由第三發(fā)電元件部和第四發(fā)電元件部構成的第四發(fā)電元件部集合體串聯(lián)連接。

由第一發(fā)電元件部和第二發(fā)電元件部構成的第三發(fā)電元件部集合體可以與由第三發(fā)電元件部和第四發(fā)電元件部構成的第四發(fā)電元件部集合體并聯(lián)連接。

燃料電池堆可以包括多個第一發(fā)電元件部、多個第二發(fā)電元件部、多個第三發(fā)電元件部以及多個第四發(fā)電元件部。各第一以及第三發(fā)電元件部沿著第一支撐基板的長度方向隔開間隔而配置。各第二以及第四發(fā)電元件部沿著第二支撐基板的長度方向隔開間隔而配置。

各第一發(fā)電元件部可以彼此串聯(lián)連接。各第二發(fā)電元件部可以彼此串聯(lián)連接。各第三發(fā)電元件部可以彼此串聯(lián)連接。各第四發(fā)電元件部可以彼此串聯(lián)連接。

燃料電池堆可以包括：多個第一支撐基板、多個第一發(fā)電元件部、多個第二支撐基板以及多個第二發(fā)電元件部。各第一支撐基板彼此隔開間隔而配置。第一支撐基板支撐第一發(fā)電元件部。被支撐于各第一支撐基板的第一發(fā)電元件部與被支撐于相鄰的第一支撐基板的第一發(fā)電元件部串聯(lián)連接。各第二支撐基板彼此隔開間隔而配置。第二支撐基板支撐第一發(fā)電元件部。被支撐于各第二支撐基板的第二發(fā)電元件部與被支撐于相鄰的第二支撐基板的第二發(fā)電元件部串聯(lián)連接。

由多個第一發(fā)電元件部構成的第五發(fā)電元件部集合體可以與由多個第二發(fā)電元件部構成的第六發(fā)電元件部集合體串聯(lián)連接。

由多個第一發(fā)電元件部構成的第五發(fā)電元件部集合體可以與由多個第二發(fā)電元件部構成的第六發(fā)電元件部集合體并聯(lián)連接。

各第一支撐基板可以支撐多個第一發(fā)電元件部。各第一發(fā)電元件部沿著第一支撐基板的長度方向隔開間隔而配置。各第二支撐基板可以支撐多個第二發(fā)電元件部。各第二發(fā)電元件部沿著第二支撐基板的長度方向隔開間隔而配置。

各第一支撐基板上，各第一發(fā)電元件部可以彼此串聯(lián)連接。各第二支撐基板上，各第二發(fā)電元件部可以彼此串聯(lián)連接。

第一發(fā)電元件部可以與第二發(fā)電元件部串聯(lián)連接。

燃料電池堆可以包括多個第一發(fā)電元件部和多個第二發(fā)電元件部。各第一發(fā)電元件部沿著第一支撐基板的長度方向彼此隔開間隔而配置。各第二發(fā)電元件部沿著第二支撐基板的長度方向彼此隔開間隔而配置。

各第一發(fā)電元件部可以彼此串聯(lián)連接。各第二發(fā)電元件部可以彼此串聯(lián)連接。各第一發(fā)電元件部中的一個第一發(fā)電元件部可以與各第二發(fā)電元件部中的一個第二發(fā)電元件部串聯(lián)連接。

燃料電池堆可以包括多個第七發(fā)電元件部集合體。各第七發(fā)電元件部集合體由彼此串聯(lián)連接的一對第一以及第二發(fā)電元件部構成。

各第七發(fā)電元件部集合體可以彼此串聯(lián)連接。

各第七發(fā)電元件部集合體可以彼此并聯(lián)連接。

第一支撐基板及第二支撐基板可以配置成第一支撐基板的側面和第二支撐基板的側面相對。

優(yōu)選燃料電池堆還包括支撐第一以及第二支撐基板的分流器。通過該分流器能夠向各氣體流路分配燃料氣體。

優(yōu)選分流器具有第一室和第二室。第一氣體流路與第一室連通。第二氣體流路與第二室連通。根據(jù)該構成，向第一室供給燃料氣體，由此，燃料氣體能夠按第一氣體流路、連通部件、第二氣體流路的順序順暢地流動。

優(yōu)選分流器具有分流器主體部和隔板。分流器主體部具有空間部。隔板將空間部分隔為第一室和第二室。根據(jù)該構成，能夠容易地制造具有第一以及第二室的分流器。

優(yōu)選第一致密層包含第一電解質，第二致密層包含第二電解質。

本發(fā)明所涉及的燃料電池堆能夠回收氣體，且能夠容易地制造該燃料電池堆。

附圖說明

圖1是燃料電池堆的立體圖。

圖2是第一單電池的立體圖。

圖3是第一單電池的截面圖。

圖4是第二單電池的立體圖。

圖5是第二單電池的截面圖。

圖6是燃料電池堆的截面圖。

圖7是表示各發(fā)電元件部間的電連接關系的示意圖。

圖8是變形例所涉及的燃料電池堆的截面圖。

圖9是表示變形例所涉及的各發(fā)電元件部間的電連接關系的示意圖。

圖10是表示變形例所涉及的各發(fā)電元件部間的電連接關系的示意圖。

圖11是表示變形例所涉及的各發(fā)電元件部間的電連接關系的示意圖。

圖12是表示變形例所涉及的各發(fā)電元件部間的電連接關系的示意圖。

圖13是表示變形例所涉及的各發(fā)電元件部間的電連接關系的示意圖。

圖14是表示變形例所涉及的各發(fā)電元件部間的電連接關系的示意圖。

圖15是表示變形例所涉及的各發(fā)電元件部間的電連接關系的示意圖。

圖16是表示變形例所涉及的各發(fā)電元件部間的電連接關系的示意圖。

圖17是表示變形例所涉及的各發(fā)電元件部間的電連接關系的示意圖。

圖18是表示變形例所涉及的各發(fā)電元件部間的電連接關系的示意圖。

圖19是表示變形例所涉及的各發(fā)電元件部間的電連接關系的示意圖。

圖20是表示變形例所涉及的各發(fā)電元件部間的電連接關系的示意圖。

圖21是表示變形例所涉及的各發(fā)電元件部間的電連接關系的示意圖。

圖22是表示變形例所涉及的各發(fā)電元件部間的電連接關系的示意圖。

圖23是表示變形例所涉及的各發(fā)電元件部間的電連接關系的示意圖。

具體實施方式

以下，參照附圖，對本發(fā)明所涉及的燃料電池堆的實施方式進行說明。圖1是表示燃料電池堆的立體圖。應予說明，圖1中，省略若干第一以及第二單電池的記載。

[燃料電池堆]

如圖1所示，燃料電池堆100包括：多個第一單電池10a、多個第二單電池10b、連通部件3以及分流器4。應予說明，以下，對第一單電池10a的構成部件的符號的末尾賦予“a”，對第二單電池10b的構成部件的符號的末尾賦予“b”。第一單電池10a和第二單電池10b為實質上相同的構成，因此，以下僅對第一單電池10a的構成部件進行說明，關于第二單電池10b的構成部件，賦予與第一單電池10a的構成部件對應的符號，從而省略詳細的說明。

[分流器]

分流器4構成為支撐第一以及第二單電池10a、10b。分流器4具有第一室41和第二室42。第一室41上連接有氣體供給部101，第二室42上連接有氣體排出部102。經(jīng)由氣體供給部101向第一室41供給燃料氣體。另外，第二室42內的燃料氣體經(jīng)由氣體排出部102從分流器4排出。

分流器4具有分流器主體部43和隔板44。分流器主體部43在內部具有空間。分流器主體部43為長方體狀。在分流器主體部43的上板部431形成有多個第一以及第二插入孔(省略圖示)。第一單電池10a插入于第一插入孔，第二單電池10b插入于第二插入孔。應予說明，第一插入孔與第一室41連通，第二插入孔與第二室42連通。

各第一插入孔在分流器主體部43的長度方向(z軸方向)上隔開間隔而排列。另外，各第二插入孔也在分流器主體部43的長度方向(z軸方向)上隔開間隔而排列。第一插入孔和第二插入孔在分流器主體部43的寬度方向(y軸方向)上隔開間隔而排列。

隔板44將分流器主體部43的空間分隔為第一室41和第二室42。詳細而言，隔板44在分流器主體部43的大致中央部沿著分流器主體部43的長度方向延伸。隔板44無需將分流器主體部43的空間完全隔開，可以在隔板44與分流器主體部43之間形成間隙。

[第一單電池]

第一單電池10a配置在分流器4的第一室41的上方。第一單電池10a插入于分流器4的第一插入孔。第二單電池10b配置在分流器4的第二室42的上方。第二單電池10b插入于分流器4的第二插入孔。

各第一單電池10a排列成主表面彼此相對。另外，各第一單電池10a沿著分流器4的長度方向隔開間隔而排列。各第二單電池10b排列成主表面相對。另外，各第二單電池10b沿著分流器4的長度方向隔開間隔而排列。第一單電池10a的列和第二單電池10b的列實質上平行配置。第一單電池10a和第二單電池10b配置成側面相對。

如圖2及圖3所示，第一單電池10a具有第一支撐基板5a、多個第一發(fā)電元件部21a以及多個第三發(fā)電元件部22a。各第一發(fā)電元件部21a被支撐在第一支撐基板5a的第一主表面503a。各第三發(fā)電元件部22a被支撐在第一支撐基板5a的第二主表面504a。

[第一支撐基板]

第一支撐基板5a具有第一基板主體部51a、第一致密層52a以及多個第一氣體流路53a。另外，第一支撐基板5a具有近端部501a和遠端部502a。近端部501a及遠端部502a為第一支撐基板5a的長度方向(x軸方向)上的兩端部。第一支撐基板5a的近端部501a插入于分流器4的第一插入孔。

第一支撐基板5a具有第一主表面503a、第二主表面504a以及一對側面505a。第一主表面503a和第二主表面504a彼此朝向相反方向。第一主表面503a支撐各第一發(fā)電元件部21a。第二主表面504a支撐各第三發(fā)電元件部22a。第一主表面503a及第二主表面504a朝向第一支撐基板5a的厚度方向(z軸方向)。各側面505a朝向第一支撐基板5a的寬度方向(y軸方向)。各側面505a可以彎曲。如圖1所示，各第一支撐基板5a配置成第一主表面503a和第二主表面504a相對。

如圖2及圖3所示，第一基板主體部51a支撐第一發(fā)電元件部21a及第三發(fā)電元件部22a。第一基板主體部51a由不具有電子傳導性的多孔質材料構成。第一基板主體部51a由例如CSZ(氧化鈣穩(wěn)定氧化鋯)構成。或者，第一基板主體部51a可以由NiO(氧化鎳)和YSZ(8YSZ)(三氧化二釔穩(wěn)定氧化鋯)構成，也可以由NiO(氧化鎳)和Y₂O₃(三氧化二釔)構成，還可以由MgO(氧化鎂)和MgAl₂O₄(鎂鋁尖晶石)構成。第一基板主體部51a的氣孔率例如為20～60％左右。通過例如阿基米德法或者觀察微結構來測定該氣孔率。

第一致密層52a覆蓋第一基板主體部51a。第一致密層52a只要能夠抑制在第一氣體流路53a中流動的燃料氣體通過第一基板主體部51a流向第二氣體流路53b即可，無需覆蓋第一基板主體部51a的整個表面。本實施方式中，第一致密層52a覆蓋第一基板主體部51a的各主表面以及各側面。即，第一致密層52a構成第一支撐基板5a的各主表面503a，并且，構成第一支撐基板5a的各側面505a。應予說明，本實施方式中，第一致密層52a由后述的第一電解質7a和第一互連器91a構成。第一致密層52a比第一基板主體部51a致密。例如第一致密層52a的氣孔率為0～7％左右。

第一氣體流路53a從第一支撐基板5a的近端部501a延伸至遠端部502a。第一氣體流路53a沿著第一支撐基板5a的長度方向(x軸方向)延伸。另外，第一氣體流路53a在第一基板主體部51a內貫穿并延伸。第一氣體流路53a的近端部531a與第一室41連通。另外，第一氣體流路53a的遠端部532a與后述的連通部件3的流路30連通。

[第一發(fā)電元件部]

如圖3所示，多個第一發(fā)電元件部21a被支撐在第一支撐基板5a的第一主表面503a。各第一發(fā)電元件部21a沿著第一支撐基板5a的長度方向(x軸方向)隔開間隔而配置。另外，第一支撐基板5a上，各第一發(fā)電元件部21a通過第一電連接部9a彼此串聯(lián)連接。

第一發(fā)電元件部21a具有第一燃料極6a、第一電解質7a以及第一空氣極8a。另外，第一發(fā)電元件部21a還具有第一防止反應膜11a。第一燃料極6a是由具有電子傳導性的多孔質材料形成的燒成體。第一燃料極6a具有第一燃料極集電部61a和燃料極活性部62a。

第一燃料極集電部61a配置在凹部513a內。凹部513a形成于第一基板主體部51a的兩面。詳細而言，第一燃料極集電部61a填充在凹部513a內，具有與凹部513a同樣的外形。各第一燃料極集電部61a具有凹部611a及凹部612a。燃料極活性部62a配置在凹部611a內。詳細而言，燃料極活性部62a填充在凹部611a內。

第一燃料極集電部61a可以由例如NiO(氧化鎳)和YSZ(8YSZ)(三氧化二釔穩(wěn)定氧化鋯)構成?；蛘撸谝蝗剂蠘O集電部61a可以由NiO(氧化鎳)和Y₂O₃(三氧化二釔)構成，也可以由NiO(氧化鎳)和CSZ(氧化鈣穩(wěn)定氧化鋯)構成。第一燃料極集電部61a的厚度以及凹部513a的深度為50～500μm左右。

燃料極活性部62a可以由例如NiO(氧化鎳)和YSZ(8YSZ)(三氧化二釔穩(wěn)定氧化鋯)構成?；蛘?，燃料極活性部62a可以由NiO(氧化鎳)和GDC(釓摻雜氧化鈰)構成。燃料極活性部62a的厚度為5～30μm。

第一電解質7a配置成覆蓋在第一燃料極6a上。詳細而言，第一電解質7a在長度方向上從一個第一互連器91a延伸至另一個第一互連器91a。即，在長度方向上，第一電解質7a和第一互連器91a交替配置。另外，第一電解質7a覆蓋第一基板主體部51a的各主表面以及各側面。

第一電解質7a比第一基板主體部51a致密。例如第一電解質7a的氣孔率為0～7％左右。第一電解質7a是由具有離子傳導性且不具有電子傳導性的致密材料形成的燒成體。第一電解質7a可以由例如YSZ(8YSZ)(三氧化二釔穩(wěn)定氧化鋯)構成?；蛘?，可以由LSGM(鎵酸鑭)構成。第一電解質7a的厚度例如為3～50μm左右。

第一防止反應膜11a是由致密材料形成的燒成體，俯視觀察時，為與燃料極活性部62a大致相同的形狀。第一防止反應膜11a隔著第一電解質7a配置在與燃料極活性部62a對應的位置。設置第一防止反應膜11a，以便抑制第一電解質7a內的YSZ與第一空氣極8a內的Sr發(fā)生反應而在第一電解質7a與第一空氣極8a的界面形成電阻較大的反應層的現(xiàn)象的發(fā)生。第一防止反應膜11a可以由例如GDC＝(Ce，Gd)O₂(釓摻雜氧化鈰)構成。第一防止反應膜11a的厚度例如為3～50μm左右。

第一空氣極8a配置在第一防止反應膜11a上。第一空氣極8a是由具有電子傳導性的多孔質材料形成的燒成體。第一空氣極8a可以由例如LSCF＝(La，Sr)(Co，F(xiàn)e)O₃(鑭鍶鈷鐵酸鹽)構成?；蛘撸梢杂蒐SF＝(La，Sr)FeO₃(鑭鍶鐵酸鹽)、LNF＝La(Ni，F(xiàn)e)O₃(鑭鎳鐵酸鹽)、LSC＝(La，Sr)CoO₃(鑭鍶鈷酸鹽)等構成。另外，第一空氣極8a可以由包含LSCF的第一層(內側層)和包含LSC的第二層(外側層)這2層構成。第一空氣極8a的厚度例如為10～100μm。

第一電連接部9a構成為將相鄰的第一發(fā)電元件部21a電連接。第一電連接部9a具有第一互連器91a及第一空氣極集電膜92a。第一互連器91a配置在凹部612a內。詳細而言，第一互連器91a埋設(填充)在凹部612a內。第一互連器91a是由具有電子傳導性的致密材料形成的燒成體。第一互連器91a比第一基板主體部51a致密。例如第一互連器91a的氣孔率為0～7％左右。第一互連器91a可以由例如LaCrO₃(鉻酸鑭)構成?；蛘?，可以由(Sr，La)TiO₃(鈦酸鍶)構成。第一互連器91a的厚度例如為10～100μm。

第一空氣極集電膜92a配置成在相鄰的第一發(fā)電元件部21a的第一互連器91a與第一空氣極8a之間延伸。例如配置第一空氣極集電膜92a，以使圖3的配置在左側的第一發(fā)電元件部21a的第一空氣極8a與圖3的配置在右側的第一發(fā)電元件部21a的第一互連器91a電連接。第一空氣極集電膜92a是由具有電子傳導性的多孔質材料形成的燒成體。

第一空氣極集電膜92a可以由例如LSCF＝(La，Sr)(Co，F(xiàn)e)O₃(鑭鍶鈷鐵酸鹽)構成?；蛘?，可以由LSC＝(La，Sr)CoO₃(鑭鍶鈷酸鹽)構成。或者，可以由Ag(銀)、Ag－Pd(銀鈀合金)構成。第一空氣極集電膜92a的厚度例如為50～500μm左右。

[第三發(fā)電元件部]

多個第三發(fā)電元件部22a被支撐在第一支撐基板5a的第二主表面504a。各第三發(fā)電元件部22a沿著第一支撐基板5a的長度方向(x軸方向)隔開間隔而配置。另外，第一支撐基板5a上，各第三發(fā)電元件部22a彼此串聯(lián)連接。第三發(fā)電元件部22a由于除被配置的位置以外為與第一發(fā)電元件部21a相同的構成，所以省略詳細的說明。

[第二單電池]

如圖4及圖5所示，第二單電池10b具有第二支撐基板5b、多個第二發(fā)電元件部21b以及多個第四發(fā)電元件部22b。

第二支撐基板5b具有第二基板主體部51b、第二致密層52b以及第二氣體流路53b。另外，第二支撐基板5b具有近端部501b和遠端部502b。第二支撐基板5b的近端部501b插入于分流器4的第二插入孔。

第二支撐基板5b具有第一主表面503b、第二主表面504b以及一對側面505b。第二支撐基板5b的第一主表面503b朝向與第一支撐基板5a的第一主表面503a相同的方向。另外，第二支撐基板5b的第二主表面504b朝向與第一支撐基板5a的第二主表面504a相同的方向。關于相鄰的一對第一以及第二支撐基板5a、5b，各第一主表面503a、503b實質上配置在同一面內，各第二主表面504a、504b實質上配置在同一面內。應予說明，各第一主表面503a、503b可以在各支撐基板5a、5b的厚度方向(z軸方向)彼此錯開。同樣地，第二主表面504a、504b也可以在各支撐基板5a、5b的厚度方向(z軸方向)彼此錯開。

第二基板主體部51b支撐多個第二發(fā)電元件部21b以及多個第四發(fā)電元件部22b。第二致密層52b覆蓋第二基板主體部51b。第二氣體流路53b從第二支撐基板5b的近端部501b延伸至遠端部502b。

各第二發(fā)電元件部21b被支撐在第二支撐基板5b的第一主表面503b。各第二發(fā)電元件部21b沿著第二支撐基板5b的長度方向(x軸方向)隔開間隔而配置。另外，第二支撐基板5b上，各第二發(fā)電元件部21b通過第二電連接部9b彼此串聯(lián)連接。

各第四發(fā)電元件部22b被支撐在第二支撐基板5b的第二主表面504b。各第四發(fā)電元件部22b沿著第二支撐基板5b的長度方向(x軸方向)隔開間隔而配置。另外，第二支撐基板5b上，各第四發(fā)電元件部22b彼此串聯(lián)連接。

第二發(fā)電元件部21b具有第二燃料極6b、第二電解質7b以及第二空氣極8b。如上所述，各第二單電池10b為與第一單電池10a實質上相同的構成，因此，省略詳細的說明。同樣地省略第四發(fā)電元件部22b的詳細說明。應予說明，第一～第四發(fā)電元件部21a、22a、21b、22b的大小可以彼此不同，形成的數(shù)量也可以不同。例如，可以使第二發(fā)電元件部21b與燃料氣體接觸的面積大于第一發(fā)電元件部21a與燃料氣體接觸的面積。即，可以使第二燃料極6b的面積大于第一燃料極6a的面積。另外，可以使第二空氣極8b的面積大于第一空氣極8a的面積。當然，第二燃料極6b的面積可以與第一燃料極6a的面積相同，也可以使其小于第一燃料極6a的面積。另外，第二空氣極8b的面積可以與第一空氣極8a的面積相同，也可以使其小于第一空氣極8a的面積。第四發(fā)電元件部22b也與這些部件相同。

如圖1所示，第一以及第二支撐基板5a、5b配置成第一支撐基板5a的側面505a和第二支撐基板5b的側面505b相對。第一支撐基板5a與第二支撐基板5b之間可以形成間隙。或者，第一支撐基板5a的側面505a和第二支撐基板5b的側面505b可以接觸。

[連通部件]

如圖6所示，連通部件3在第一支撐基板5a的遠端部502a與第二支撐基板5b的遠端部502b之間延伸。并且，連通部件3具有使第一氣體流路53a和第二氣體流路53b連通的流路30。詳細而言，流路30將各第一氣體流路53a的遠端部532a和各第二氣體流路53b的遠端部532b連通。流路30由從各第一氣體流路延伸至各第二氣體流路的空間構成。連通部件3優(yōu)選接合于第一支撐基板5a和第二支撐基板5b。

連通部件3為多孔質。另外，連通部件3具有構成其外側面的第三致密層31。比連通部件3的主體致密地形成第三致密層31。例如第三致密層31的氣孔率為0～7％左右。該第三致密層31可以由與連通部件3相同的材料、上述的第一以及第二電解質7a、7b中所使用的材料、結晶玻璃等形成。

[電連接]

圖7是表示各發(fā)電元件部間的電連接關系的示意圖。圖7的箭頭表示該電連接關系。如圖7所示，關于各第一支撐基板5a，第一主表面503a上的第一發(fā)電元件部21a和第二主表面504a上的第三發(fā)電元件部22a彼此串聯(lián)連接。例如第一發(fā)電元件部21a和第三發(fā)電元件部22a通過從第一主表面503a延伸至第二主表面504a的集電部件連接。該各第一支撐基板5a上串聯(lián)連接的第一發(fā)電元件部21a和第三發(fā)電元件部22a構成第一發(fā)電元件部集合體201。應予說明，該連接第一發(fā)電元件部21a和第三發(fā)電元件部22a的集電部件可以由與上述的第一空氣極集電膜92a相同的材料形成。

關于各第二支撐基板5b，第一主表面503b上的第二發(fā)電元件部21b和第二主表面504b上的第四發(fā)電元件部22b彼此串聯(lián)連接。例如第二發(fā)電元件部21b和第四發(fā)電元件部22b通過從第一主表面503b延伸至第二主表面504b的集電部件連接。該各第二支撐基板5b上串聯(lián)連接的第二發(fā)電元件部21b和第四發(fā)電元件部22b構成第二發(fā)電元件部集合體202。應予說明，該連接第二發(fā)電元件部21b和第四發(fā)電元件部22b的集電部件可以由與上述的第一空氣極集電膜92a相同的材料形成。

第一發(fā)電元件部集合體201與第二發(fā)電元件部集合體202串聯(lián)連接。應予說明，該燃料電池堆100包括多個第一發(fā)電元件部集合體201和多個第二發(fā)電元件部集合體202。各第一發(fā)電元件部集合體201彼此串聯(lián)連接。另外，各第二發(fā)電元件部集合體202彼此串聯(lián)連接。

[發(fā)電方法]

如上所述構成的燃料電池堆100中，向分流器4的第一室41供給氫氣等燃料氣體，并且，使第一以及第二單電池10a、10b暴露在空氣等包含氧的氣體中。于是，在第一空氣極8a及第二空氣極8b發(fā)生下述(1)式所示的化學反應，在第一燃料極6a及第二燃料極6b發(fā)生下述(2)式所示的化學反應，電流流動。

(1/2)·O₂+2e^－→O₂^－…(1)

H₂+O₂^－→H₂O+2e^－…(2)

詳細而言，供給到第一室41的燃料氣體在各第一單電池10a的第一氣體流路53a內流動，在各第一以及第三發(fā)電元件部21a、22a的第一燃料極6a發(fā)生上述(2)式所示的化學反應。各第一燃料極6a中未反應的燃料氣體離開第一氣體流路53a經(jīng)由連通部件3的流路30向第二氣體流路53b供給。并且，向第二氣體流路53b供給的燃料氣體在第二單電池10b的各第二以及第四發(fā)電元件部21b、22b的第二燃料極6b發(fā)生上述(2)式所示的化學反應。第二燃料極6b中未反應的燃料氣體回收到分流器4的第二室42。

[變形例]

以上，對本發(fā)明的實施方式進行了說明，但是本發(fā)明并不限定于這些實施方式，只要不脫離本發(fā)明的主旨就可以進行各種變更。

變形例1

例如上述實施方式中，向第一室41供給燃料氣體，從第二室42排出燃料氣體，但是，燃料氣體的流動并不特別限定于此。例如可以向第二室42供給燃料氣體，從第一室41排出燃料氣體。即，可以使燃料氣體順次流過第二氣體流路、連通部件3、第一氣體流路。

變形例2

上述實施方式中，第一支撐基板5a具有多個第一氣體流路53a，但是，第一氣體流路53a的數(shù)量可以為1個。應予說明，這種情況下，第一氣體流路53a優(yōu)選為扁平狀。

變形例3

上述實施方式中，第一單電池10a及第二單電池10b在分流器4的長度方向(z軸方向)上排列，但是，也可以在分流器4的寬度方向(y軸方向)上排列。

變形例4

上述實施方式中，連通部件3為多孔質，但是，連通部件3也可以由金屬構成。具體而言，連通部件3可以由Fe－Cr合金、Ni基合金或MgO系陶瓷材料(可以為與第一以及第二支撐基板5a、5b相同的材料)等構成。

變形例5

上述實施方式中，連通部件3的流路30由空間構成，但是，連通部件3的流路30的構成不限定于此。例如圖8所示，連通部件3的流路30可以由形成在連通部件3內的多個氣孔構成。

變形例6

另外，如圖9所示，第一發(fā)電元件部集合體201和第二發(fā)電元件部集合體202可以彼此并聯(lián)連接。詳細而言，彼此串聯(lián)連接的多個第一發(fā)電元件部集合體201和彼此串聯(lián)連接的多個第二發(fā)電元件部集合體202彼此并聯(lián)連接。

變形例7

如圖10所示，第一發(fā)電元件部集合體201和第二發(fā)電元件部集合體202可以彼此并聯(lián)連接。詳細而言，彼此并聯(lián)連接的一組第一以及第二發(fā)電元件部集合體201、202和彼此并聯(lián)連接的另一組第一以及第二發(fā)電元件部集合體201、202彼此串聯(lián)連接。

變形例8

圖10所示的實施方式中，并聯(lián)連接的第一以及第二發(fā)電元件部集合體201、202的數(shù)量分別為1個，但是，例如圖11所示，也可以適當變更并聯(lián)連接的第一以及第二發(fā)電元件部集合體201、202的數(shù)量。

變形例9

不需要所有的第一單電池10a中第一發(fā)電元件部21a和第三發(fā)電元件部22a均串聯(lián)連接，一部分的第一單電池10a中第一發(fā)電元件部21a和第三發(fā)電元件部22a可以彼此不串聯(lián)連接。應予說明，第二單電池10b中也是同樣的。

變形例10

上述實施方式中，第一發(fā)電元件部21a和第三發(fā)電元件部22a串聯(lián)連接，并且，第二發(fā)電元件部21b和第四發(fā)電元件部22b串聯(lián)連接，但是，第一～第四發(fā)電元件部21a、22a、21b、22b的電連接方法并不限定于此。

例如圖12所示，寬度方向(y軸方向)上相鄰的各第一以及第二單電池10a、10b中，支撐于第一支撐基板5a的第一主表面503a上的第一發(fā)電元件部21a和支撐于第二支撐基板5b的第一主表面503a上的第二發(fā)電元件部21b可以彼此串聯(lián)連接。例如第一發(fā)電元件部21a和第二發(fā)電元件部21b通過在第一支撐基板5a與第二支撐基板5b之間延伸的集電部件電連接。該串聯(lián)連接的第一發(fā)電元件部21a和第二發(fā)電元件部21b構成第三發(fā)電元件部集合體203。應予說明，該連接第一發(fā)電元件部21a和第二發(fā)電元件部21b的集電部件可以由Fe－Cr合金或鉑等形成。

另外，寬度方向(y軸方向)上相鄰的各第一以及第二單電池10a、10b中，支撐于第一支撐基板5a的第二主表面504a上的第三發(fā)電元件部22a和支撐于第二支撐基板5b的第二主表面504b上的第四發(fā)電元件部22b可以彼此串聯(lián)連接。例如第三發(fā)電元件部22a和第四發(fā)電元件部22b通過在第一支撐基板5a與第二支撐基板5b之間延伸的集電部件電連接。該串聯(lián)連接的第三發(fā)電元件部22a和第四發(fā)電元件部22b構成第四發(fā)電元件部集合體204。應予說明，該連接第三發(fā)電元件部22a和第四發(fā)電元件部22b的集電部件可以由Fe－Cr合金或鉑等形成。

第三發(fā)電元件部集合體203與第四發(fā)電元件部集合體204串聯(lián)連接。應予說明，該燃料電池堆100包括多個第三發(fā)電元件部集合體203和多個第四發(fā)電元件部集合體204。各第三發(fā)電元件部集合體203及各第四發(fā)電元件部集合體204彼此串聯(lián)連接。應予說明，第三發(fā)電元件部集合體203和第四發(fā)電元件部集合體204交替連接。

變形例11

變形例10中，第三發(fā)電元件部集合體203和第四發(fā)電元件部集合體204彼此串聯(lián)連接，但是，如圖13所示，第三發(fā)電元件部集合體203和第四發(fā)電元件部集合體204可以彼此并聯(lián)連接。詳細而言，彼此串聯(lián)連接的多個第三發(fā)電元件部集合體203和彼此串聯(lián)連接的多個第四發(fā)電元件部集合體204彼此并聯(lián)連接。

變形例12

變形例11中，第三發(fā)電元件部集合體203和第四發(fā)電元件部集合體204彼此并聯(lián)連接，但是，如圖14所示，各第三發(fā)電元件部集合體203可以彼此并聯(lián)連接。另外，各第四發(fā)電元件部集合體204也可以彼此并聯(lián)連接。

變形例13

不需要變形例10～變形例12中所有的第一發(fā)電元件部21a均與第二發(fā)電元件部21b串聯(lián)連接，可以使一部分的第一發(fā)電元件部21a沒有與第二發(fā)電元件部21b串聯(lián)連接。應予說明，同樣地，一部分的第三發(fā)電元件部22a可以不與第四發(fā)電元件部22b串聯(lián)連接。

變形例14

如圖15所示，可以不將第三發(fā)電元件部22a支撐于各第一支撐基板5a的第二主表面504a。這種情況下，被各第一支撐基板5a支撐的第一發(fā)電元件部21a可以與被相鄰的第一支撐基板5a支撐的第一發(fā)電元件部21a串聯(lián)連接。該串聯(lián)連接的多個第一發(fā)電元件部21a構成第五發(fā)電元件部集合體205。

另外，可以不將第四發(fā)電元件部22b支撐于各第二支撐基板5b的第二主表面504b。這種情況下，被各第二支撐基板5b支撐的第二發(fā)電元件部21b可以與被相鄰的第二支撐基板2b支撐的第二發(fā)電元件部21b串聯(lián)連接。該串聯(lián)連接的多個第二發(fā)電元件部21b構成第六發(fā)電元件部集合體206。第五發(fā)電元件部集合體205與第六發(fā)電元件部集合體206串聯(lián)連接。

變形例15

變形例14中，第五發(fā)電元件部集合體205和第六發(fā)電元件部集合體206彼此串聯(lián)連接，但是，如圖16所示，第五發(fā)電元件部集合體205和第六發(fā)電元件部集合體206可以彼此并聯(lián)連接。

變形例16

變形例15中，第五發(fā)電元件部集合體205和第六發(fā)電元件部集合體206彼此并聯(lián)連接，但是，其連接方法并不限定于此。例如圖17所示，并聯(lián)連接的第五以及第六發(fā)電元件部集合體205、206可以與另一個并聯(lián)連接的第五以及第六發(fā)電元件部集合體205、206串聯(lián)連接。應予說明，各發(fā)電元件部集合體205、206中包含的發(fā)電元件部的數(shù)量沒有特別限定。

變形例17

變形例14～變形例16中，可以不是所有的第一發(fā)電元件部21a均彼此串聯(lián)連接。例如圖18所示，可以是多個第一發(fā)電元件部21a中的一部分第一發(fā)電元件部21a彼此串聯(lián)連接而構成第五發(fā)電元件部集合體205。同樣地，可以是多個第二發(fā)電元件部21b中的一部分第二發(fā)電元件部21b彼此串聯(lián)連接而構成第六發(fā)電元件部集合體206。

變形例18

如圖19所示，各第一發(fā)電元件部21a中的一個第一發(fā)電元件部21a可以經(jīng)由集電部件12與各第二發(fā)電元件部21b中的一個第二發(fā)電元件部21b串聯(lián)連接。應予說明，集電部件12可以由Fe－Cr合金或鉑等形成。

例如各第一發(fā)電元件部21a中最近側的第一發(fā)電元件部21a可以與各第二發(fā)電元件部21b中最近側的第二發(fā)電元件部21b串聯(lián)連接。另外，各第一發(fā)電元件部21a中最遠側的第一發(fā)電元件部21a也可以與各第二發(fā)電元件部21b中最遠側的第二發(fā)電元件部21b串聯(lián)連接。

如圖20及圖21所示，如上所述電連接的各第一以及第二發(fā)電元件部21a、21b可以與相鄰的第一以及第二支撐基板5a、5b上電連接的各第一以及第二發(fā)電元件部21a、21b串聯(lián)連接(圖20)，也可以并聯(lián)連接(圖21)，還可以串聯(lián)及并聯(lián)組合連接。

變形例19

變形例18中，配置在第一支撐基板5a上的多個第一發(fā)電元件部21a彼此串聯(lián)連接，但是并不特別限定于此。例如圖22所示，燃料電池堆100可以包括多個由一對第一以及第二發(fā)電元件部21a、21b構成的第七發(fā)電元件部集合體207。構成第七發(fā)電元件部集合體207的一對第一以及第二發(fā)電元件部21a、21b可以經(jīng)由集電部件12彼此串聯(lián)連接。該各第七發(fā)電元件部集合體207可以彼此串聯(lián)連接。另外，如圖23所示，各第七發(fā)電元件部集合體207還可以彼此并聯(lián)連接。

變形例20

不需要變形例18、19中所有的第一發(fā)電元件部21a均與第二發(fā)電元件部21b串聯(lián)連接，一部分的第一發(fā)電元件部21a可以不與第二發(fā)電元件部21b串聯(lián)連接。

變形例21

還可以將上述實施方式和各變形例適當組合。

變形例22

上述實施方式及各變形例中的電流的流動方向并沒有特別限定，上述實施方式及各變形例的圖7及圖9～圖23中箭頭所示的電流的流動可以為反方向。

變形例23

上述實施方式及各變形例中，第一以及第二單電池10a、10b為橫條紋型，但是，也可以為縱條紋型。另外，第一以及第二單電池10a、10b為圓筒平板型，但是，也可以為圓筒型。

變形例24

上述實施方式及各變形例中，在各支撐基板5a、5b的各主表面503a、504a、503b、504b形成有多個發(fā)電元件部21a、22a、21b、22b，但是，各發(fā)電元件部21a、22a、21b、22b的數(shù)量并不限定于此。例如形成在各主表面503a、504a、503b、504b上的各發(fā)電元件部21a、22a、21b、22b的數(shù)量可以為1個。