JP5168954B2 - 固体電解質型燃料電池セルユニット及びスタック構造体 - Google Patents

Description

本発明は、単セルを保持した固体電解質型燃料電池セルユニット及びこれを積層して成るスタック構造体に関するものである。

上記したような固体電解質型燃料電池セルユニットでは、単セルの燃料極側に燃料ガスを流すと共に、空気極側に酸化ガスである空気を流すことで発電するが、ガス濃度が高いガス流上流側と、ガス濃度が低くなるガス流下流側との発熱量の違いによって、温度分布のばらつきが生じる。

従来において、この温度分布のばらつきを少なく抑えるために、単セルの電解質の厚さをガス流の流れに沿って漸次薄くすることによって、ガス流上流側及びガス流下流側の発熱量の差をなくそうとする試みがなされている。
特開平１１−０８６８８６号公報

ところが、温度分布のばらつきを少なく抑えるべく提案された固体電解質型燃料電池セルユニットでは、同一の単セルにおいて電解質の厚さをガス流の流れに沿って漸次薄くするようにしているが、同一の単セルで電解質の厚さを段階ごとに変えることは、製造上極めて困難であり、例え製造することができたとしても、製造コストが高くついてしまうという問題を有しており、この問題を解決することが従来の課題となっていた。

本発明は、上記した従来の課題に着目してなされたもので、簡単且つ低コストでの製造を実現したうえで、温度分布の均一化を図ることでき、その結果、歪みやクラックや剥離などの機械的不具合の発生頻度を少なく抑えることができると共に、単セルの劣化を防ぐことが可能であり、加えて、全体の燃料利用率を向上させることができる固体電解質型燃料電池セルユニット及びスタック構造体を提供することを目的としている。

本発明に係る固体電解質型燃料電池セルユニットは、単セルを複数保持し且つ中心部分にガス導入孔及びガス排出孔を有するセル板と、中心部分にガス導入孔及びガス排出孔を有し且つ周縁部分をセル板の周縁部分に接合させたセパレータ板と、セル板及びセパレータ板間に形成される空間内にガス導入孔を通して供給される燃料ガス及び空気のうちの一方のガスを両板の周縁部分を経由して中心部分のガス排出孔まで到達させる整流板を備え、上記ガス導入孔側に配置した単セルよりも薄い電解質の単セルをガス排出孔側に配置することにより、上記ガス導入側とガス排出側の温度分布が均一となるように、ガス導入孔側の発電効率よりも整流板で仕切られるガス排出孔側の発電効率を高く設定したことを特徴としている。

本発明の固体電解質型燃料電池セルユニットにおいて、発熱効率とは、所定の温度域におけるガス濃度及びガス流量の積に基づく単位面積あたりの発熱量である。

この固体電解質型燃料電池セルユニットにおいて、燃料ガス又は空気ガスのうちの一方のガスは、ガス導入孔を通して袋構造を成す両板間の空間内に導入され、整流板によって形成された往路を通って両板の周縁部分に到達し、そして、同じく整流板によって形成された復路を介して中心部分のガス排出孔から排出され、他方のガスは積層した固体電解質型燃料電池セルユニットの層間を流れるが、ガス濃度が高いことで反応が促進され易いガス導入孔側の発電効率に比べて、整流板で仕切られるガス濃度が低いことで反応が促進され難いガス排出孔側の発電効率を高く設定してあるので、ガス導入孔側及びガス排出孔側の発熱量の差が少ないものとなり、温度分布の均一化が図られることとなる。

この際、ガス導入孔側及びガス排出孔側の各単セルの活性や電解質の厚さやイオン伝導率を変えることで、ガス導入孔側及びガス排出孔側の各発電効率を変えるようになせば、製造の容易化及び低コスト化を図りつつ、歪みやクラックや剥離などの機械的不具合の発生頻度を少なく抑え得ると共に、単セルの劣化をも防ぎ得ることとなる。

本発明によれば、上記した構成としているので、簡単且つ低コストでの製造を実現しつつ、温度分布を均一化することが可能であり、したがって、歪みやクラックや剥離などの機械的不具合の発生及び単セルの劣化を防止することができ、加えて、全体の燃料利用率の向上をも実現可能であるという非常に優れた効果がもたらされる。

本発明の固体電解質型燃料電池セルユニットにおいて、その一実施態様として、図１及び図２に示すように、単セル６を保持し且つ中心部分にガス導入孔２１及びガス排出孔２２を有する円形状のセル板２と、中心部分にガス導入孔３１及びガス排出孔３２を有し且つ外周縁部分をセル板２の外周縁部分に絶縁接合させた円形状のセパレータ板３を具備した構成を採用することができ、本発明の一実施態様によるスタック構造体１１は、上記固体電解質型燃料電池セルユニット１を図示しない集電体を介して複数積層して得ることができる。

この際、両板２，３のガス導入孔２１，３１及びガス排出孔２２，３２と連通するガス導入口５１及びガス排出口５２を具備して両板２，３間に形成される空間Ｓ内に対する一方のガスの供給及び排出を行う中央流路部品５をセル板２及びセパレータ板３の中心部分間に配置することができる。

本発明の固体電解質型燃料電池セルユニットにおける整流板４は、ガス導入孔２１（３１）を中心にして両板２，３の外周縁部に向けて配置することで、空間Ｓ内に往路Ａ及び復路Ｂを形成するようになっており、ガス濃度が高いガス導入孔２１（３１）側の往路Ａの発電効率に比べて、ガス濃度が低いガス排出孔２２（３２）側の復路Ｂの発電効率を高く設定することで、温度分布の均一化が図られる。

ここで、上記固体電解質型燃料電池セルユニット１のように、一個のガス導入孔２１（３１）及び四個のガス排出孔２２（３２）を有している場合には、中央流路部品５を中心にして八枚の整流板４を放射状に延出させて、四つの往路Ａ及び四つの復路Ｂを交互に配置するように成すことが望ましく、このように、往路Ａ及び復路Ｂを交互に配置すると、より一層の均熱効果が得られることとなる。

本発明の固体電解質型燃料電池セルユニット１において、一方のガスは、ガス導入孔２１（３１）からセル板２及びセパレータ板３間の空間Ｓ内に導入されて外周縁部分を経由して流れるので、セル板２（セパレータ板３）を円形状としてガス導入孔２１（３１）から両板の外周縁部分までの距離を等しくすることが望ましいが、セル板２（セパレータ板３）を多角形状、例えば、図６に示すように、セル板２（セパレータ板３）を八角形状としてもよい。

なお、図１及び図６に示した固体電解質型燃料電池セルユニット１は、セル板２（セパレータ板３）が一個のガス導入孔２１（３１）及び四個のガス排出孔２２（３２）を有しているが、ガス導入孔２１（３１）の個数及びガス排出孔２２（３２）の個数はいずれもこれに限定されるものではなく、例えば、図７に示すように、一個のガス導入孔２１（３１）に対して二個のガス排出孔２２（３２）とすることができ、この場合には、二枚の整流板４をガス導入孔２１（３１）を中心にして相反する方向に向けて配置することが望ましい。

また、本発明の固体電解質型燃料電池セルユニットにおいて、ガス導入孔側の発電効率よりも整流板で仕切られるガス排出孔側の発電効率を高く設定する構成として、ガス導入孔側に配置した単セルよりも高い発電効率の単セルをガス排出孔側に配置する構成を採用することができる。

具体的には、図５に示すように、ガス導入孔２１（３１）側の往路Ａからガス排出孔２２（３２）側の復路Ｂにかけて単セル６の活性をあげたり（同一基板上に異なる活性、例えば電極をガス流れ方向に沿って成膜したり）、図８に示すように、ガス導入孔２１（３１）側の往路Ａ及びガス排出孔２２（３２）側の復路Ｂに活性の異なる単セル６をそれぞれガス流れ方向に沿って配置したりする構成を採用することができる。

このように、ガス流れ方向に沿って単セル６の活性を変えて成膜することで、製造の容易化及び低コスト化を図りつつ、歪みやクラックや剥離などの機械的不具合の発生頻度を少なく抑え得ると共に、単セルの劣化をも防ぎ得ることとなり、加えて、固体電解質型燃料電池セルユニット１内に機能の異なる複数の単セル６を分散させることで、大型の単セルを搭載する場合と比べて、製造段階における反りや歪みの発生が少なく抑えられると共に、異なる材料間の熱膨張係数差に起因して運転時や停止時に生じるクラックや材料間の剥離も少なく抑え得る。

さらに、本発明の固体電解質型燃料電池セルユニットにおいて、ガス導入孔側の発電効率よりも整流板で仕切られるガス排出孔側の発電効率を高く設定する構成として、ガス導入孔側に配置した単セルよりも薄い電解質の単セルをガス排出孔側に配置する構成、具体的には、ガス流れ方向に沿って配置した複数の単セルの各電解質が漸次薄くなるようにする構成を採用することができる。

このように、ガス濃度が高いことで反応が促進され易いガス導入孔側に電解質の厚い単セルを配置してセル抵抗を意図的に上げて反応量を小さくし、一方、ガス濃度が低いことで反応が促進され難いガス排出孔側に電解質の薄い単セルを配置してセル抵抗を下げて反応量を高めているので、温度分布の均一化が図られることとなり、その結果、製造の容易化及び低コスト化を図ったうえで、歪みやクラックや剥離などの機械的不具合の発生頻度を少なく抑え得ると共に、単セルの劣化をも防ぎ得ることとなる。

さらにまた、本発明の固体電解質型燃料電池セルユニットにおいて、ガス導入孔側の発電効率よりも整流板で仕切られるガス排出孔側の発電効率を高く設定する構成として、ガス導入孔側に配置した単セルよりもイオン伝導率が高い電解質を有する単セルをガス排出孔側に配置する構成、具体的には、ガス流れ方向に沿って配置した複数の単セルの各イオン伝導率が漸次高くなるようにする構成を採用することができる。

このように、ガス濃度が高いことで反応が促進され易いガス導入孔側にイオン伝導率が低い電解質を有する単セルを配置して意図的に反応量を小さくし、一方、ガス濃度が低いことで反応が促進され難いガス排出孔側にイオン伝導率が高い電解質を有する単セルを配置して反応量を高めているので、温度分布の均一化が図られることとなり、その結果、製造の容易化及び低コスト化を図ったうえで、歪みやクラックや剥離などの機械的不具合の発生頻度を少なく抑え得ると共に、単セルの劣化をも防ぎ得ることとなる。

さらにまた、本発明の固体電解質型燃料電池セルユニットにおいて、ガス導入孔側の発電効率よりも整流板で仕切られるガス排出孔側の発電効率を高く設定する構成として、ガス導入孔側に配置した単セルよりも発電面積率が大きい単セルをガス排出孔側に配置する構成を採用することができる。ここで、発電面積率とは、固体電解質型燃料電池セルユニット及び単セル基板の面積に基づく発電要素の面積の割合である。

具体的には、ガス流れ方向に沿って配置した複数の単セルの各発電面積率を漸次大きくなるようにする、すなわち、図３に示すように、固体電解質型燃料電池セルユニット１の整流板４で仕切られる復路Ｂの電極面積を往路Ａの電極面積よりも大きくする構成を採用することができる。

このように、ガス濃度が高いことで反応が促進され易いガス導入孔側において発電面積率を小さくして意図的に反応量を小さくし、一方、ガス濃度が低いことで反応が促進され難いガス排出孔側において発電面積率を大きくして反応量を高めているので、温度分布の均一化が図られることとなり、その結果、製造の容易化及び低コスト化を図ったうえで、歪みやクラックや剥離などの機械的不具合の発生頻度を少なく抑え得ると共に、単セルの劣化をも防ぎ得ることとなる。

さらにまた、本発明の固体電解質型燃料電池セルユニットにおいて、ガス導入孔側の発電効率よりも整流板で仕切られるガス排出孔側の発電効率を高く設定する構成として、ガス導入孔側に配置した単セルよりも導電率が高い電極を有する単セルをガス排出孔側に配置する構成、具体的には、ガス流れ方向に沿って配置した複数の単セルの各導電率が漸次高くなるようにする構成を採用することができる。

このように、ガス濃度が高いことで反応が促進され易いガス導入孔側に導電率が低い電極を有する単セルを配置して意図的に反応量を小さくし、一方、ガス濃度が低いことで反応が促進され難いガス排出孔側に導電率が高い電極を有する単セルを配置して反応量を高めているので、温度分布の均一化が図られることとなり、その結果、製造の容易化及び低コスト化を図ったうえで、歪みやクラックや剥離などの機械的不具合の発生頻度を少なく抑え得ると共に、単セルの劣化をも防ぎ得ることとなる。

一般的に、単セルの電極の気孔率を低くすると、電気伝導性を高め得る反面、電極にガスが供給され難くなって濃度過電圧を起こし易く、一方、単セルの電極の気孔率を低くすると、電気伝導性は低くなるものの、電極にガスが供給され易くなって濃度過電圧を起こし難くなる。

そこで、本発明の固体電解質型燃料電池セルユニットにおいて、ガス導入孔側の発電効率よりも整流板で仕切られるガス排出孔側の発電効率を高く設定する構成として、ガス導入孔側に配置した単セルよりも気孔率が大きい電極を有する単セルをガス排出孔側に配置する構成、例えば、ガス流れ方向に沿って配置した複数の単セルの各燃料極（ＮｉＯ−ＹＳＺ）に入れる増孔剤の量を漸次増やしたり、ガス流れの上流側において１４００℃で焼成した燃料極基板セルを使用し且つ下流側において１３５０℃で焼成した燃料極基板セルを使用したりして、気孔率が次第に大きくなるようにする構成と成すことが望ましい。

この構成を採用した場合において、ガス導入孔の近傍では、ガス濃度が高いので濃度過電圧が起こり難くそしてガスの消費を少なく抑え得るうえ、オーム抵抗分だけ過電圧が小さくなり、一方、ガス排出孔の近傍では、ガス濃度が低下するものの、単セルの電極の気孔率が大きいので濃度過電圧が起こり難くなり、したがって、反応ガス利用率が高い運転時の性能をより向上させ得ることとなる。

さらにまた、本発明の固体電解質型燃料電池セルユニットにおいて、セル板及びセパレータ板間に形成される空間内に配置される集電体を備え、ガス導入孔側に配置した単セルの電極及び集電体の抵抗値よりもガス排出孔側に配置した単セルの電極及び集電体の抵抗値を低くすることで、ガス導入孔側の発電効率よりも整流板で仕切られるガス排出孔側の発電効率を高く設定してある構成を採用することができる。

具体的には、ガス流れ方向に沿って配置した複数の単セルの各電極及び集電体の抵抗値（表面接触抵抗値及び集電体自体の抵抗値の計）が漸次低くなるようにする構成を採用することができる。例えば、ガス上流側に位置する単セルの電極と接触する集電体にはＰｔを使用すると共に、下流側に位置する単セルの電極と接触する集電体にはＮｉを使用し、ガス上流側に位置する単セルの電極と集電体との接触面積を１〜２％とし且つ下流側に位置する単セルの電極と集電体との接触面積を５〜１０％にする。

このように、集電体の機能を分割して、ガス濃度が高いことで反応が促進され易いガス導入孔側において単セルの電極及び集電体の抵抗値を高くして反応量を小さくし、一方、ガス濃度が低いことで反応が促進され難いガス排出孔側において単セルの電極及び集電体の抵抗値を低くして反応量を高めているので、一枚板状の単セルを反応場別に機能分割させることなく温度分布の均一化が図られることとなり、その結果、製造の容易化及び低コスト化を図ったうえで、歪みやクラックや剥離などの機械的不具合の発生頻度を少なく抑え得ると共に、単セルの劣化をも防ぎ得ることとなる。

一方、固体電解質型燃料電池セルユニットを積層してなるスタック構造体において、ガス濃度が高いことで反応が促進され易いガス導入孔部分では反応量が大きくて発熱量が多く、ガス濃度が低いことで反応が促進され難いガス排出孔部分では反応量が小さくて発熱量が少ない。

そこで、上記固体電解質型燃料電池セルユニットを複数積層して成る本発明のスタック構造体において、図４に示すように、隣接する一方の固体電解質型燃料電池セルユニット１における発電効率が高いガス導入孔部分（往路）Ａと、他方の固体電解質型燃料電池セルユニット１における発電効率が低いガス排出孔部分（復路）Ｂとを互いに重ね合わせてある構成を採用することが望ましい。

この構成を採用すると、固体電解質型燃料電池セルユニットの積層方向における温度分布の均一化が図られることとなって、全体的な機械的不具合の発生頻度を少なく抑え得ることとなり、その結果、固体電解質型燃料電池セルユニット間において電気的な接続不良が生じる懸念が払拭され、セルユニット間のガス流路が確保されることとなる。

以下、本発明を実施例により更に詳細に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。

［実施例１］
図１及び図２は、本発明の一実施例を示しており、図１及び図２に示すように、この実施例において、固体電解質型燃料電池セルユニット１の単セル６の燃料極をニッケル＋イットリア安定化ジルコニアのサーメットとし、電解質を１０モルパーセントイットリア安定化ジルコニアとし、空気極をランタンストロンチュウムマンガナイトとして、燃料極に、電解質及び空気極をスパッタ法により成膜して燃料極支持型の単セル６を得た。

上記単セル６を保持する円形状のセル板２はＳＵＳ系材料からなり、単セル６の支持部とこのセル板２とをロウ付けにより接合した。また、セパレータ板３にもＳＵＳ系材料を用いた。

上記セル板２（セパレータ板３）には、一個のガス導入孔２１（３１）及び四個のガス排出孔２２（３２）が設けてあり、ガス導入孔２１（３１）を中心にして八枚の整流板４を放射状に延出させて、四つの往路Ａ及び四つの復路Ｂを交互に配置した。

この場合、往路Ａに配置した単セル６において、すなわち、ガス濃度が高いことで反応が促進され易いガス導入孔２１（３１）側に配置した単セル６おいて、電解質に厚さ２０μｍのイオン伝導率が低い３ＹＳＺを用いると共に燃料極であるＮｉＯ−ＹＳＺの体積比を３０ｖｏｌ％とし、一方、復路Ｂに配置した単セル６において、すなわち、ガス濃度が低いことで反応が促進され難いガス排出孔２２（３２）側に配置した単セル６において、電解質層に厚さ１０μｍのイオン伝導率が高い８ＹＳＺを用いると共に燃料極であるＮｉＯ−ＹＳＺの体積比を４０ｖｏｌ％とした。

そして、セル板２及びセパレータ板３の各外周縁部分同士を接合して成る固体電解質型燃料電池セルユニット１を複数積層してスタック構造体１１を得た。

上記したように、この固体電解質型燃料電池セルユニット１では、ガス濃度が高いガス導入孔２１（３１）付近での反応量を小さくする一方で、ガス濃度が低くなるガス排出孔２２（３２）付近での反応量を大きくするようにしているので、温度分布の均一性が向上した。

［実施例２］
図３は、本発明の他の実施例を示しており、図３に示すように、この実施例において、固体電解質型燃料電池セルユニット１の単セル６の燃料極，電解質及び空気極には、実施例１の単セル６と同じ材料を用いており、セル支持部としての多孔質金属体（ＳＵＳ４３０）に、燃料極をスクリーン印刷した後、電解質及び空気極をスパッタ法により成膜してこの実施例の単セル６を得た。

この実施例においても、上記単セル６を保持する円形状のセル板２にＳＵＳ系材料を用い、単セル６のセル支持部としての多孔質金属体とこのセル板２とをロウ付けにより接合した。また、セパレータ板３にもＳＵＳ系材料を用いた。

この実施例において、八枚の整流板４で形成される扇状を成す往路Ａの広がり角度を約３０°とし、この往路Ａに配置した単セル６において、空気極のＬａｌ−ｘＳｒｘＭｎＯ３をｘ＝０でスパッタ成膜し、同じく扇状を成す復路Ｂの広がり角度を約６０°とし、この復路Ｂに配置した単セル６において、空気極のＬａｌ−ｘＳｒｘＭｎＯ３をｘ＝０．５でスパッタ成膜した。

上記したように、この固体電解質型燃料電池セルユニット１では、往路Ａ及び復路Ｂの電極の面積比を１：２としているので、反応ガスの濃度が高いガス導入孔２１（３１）に近い往路Ａでの反応ガスの消費量が少なく抑えられ、これとは逆に、反応ガスの濃度が低いガス排出孔２２（３２）に近い復路Ｂでの反応が促進されることとなって、固体電解質型燃料電池セルユニット１全体の温度分布の均一性が向上した。

［実施例３］
この実施例において、単セル６の構成材料及びセル板２（セパレータ板３）構成材料は、いずれも実施例１の固体電解質型燃料電池セルユニット１と同じとし、単セル６をセル板２に実施例１と同じ要領で接合した。そして、八枚の整流板４により、四つの往路Ａ及び四つの復路Ｂを形成した。

この実施例における固体電解質型燃料電池セルユニット１では、往路Ａに配置した単セル６において、すなわち、ガス濃度が高いことで反応が促進され易いガス導入孔２１（３１）側に配置した単セル６おいて、燃料極に入れる増孔剤の量を全体の５％とし、一方、復路Ｂに配置した単セル６において、すなわち、ガス濃度が低いことで反応が促進され難いガス排出孔２２（３２）側に配置した単セル６において、燃料極に入れる増孔剤の量を全体の２０％とした。

上記したように、この固体電解質型燃料電池セルユニット１では、ガス導入孔２１（３１）の近傍からガス排出孔２２（３２）の近傍にかけて、燃料極の気孔率が漸次大きくなるようにしているので、ガス導入孔の近傍では、ガス濃度が高いので濃度過電圧が起こり難くそしてガスの消費を少なく抑え得るうえ、オーム抵抗分だけ過電圧が小さくなり、一方、ガス排出孔の近傍では、ガス濃度が低下するものの、単セルの電極の気孔率が大きい分だけ濃度過電圧が起こり難くなり、その結果、反応ガス利用率が高い運転時の性能がより向上した。

［実施例４］
この実施例において、単セル６の構成材料及びセル板２（セパレータ板３）構成材料は、いずれも実施例１の固体電解質型燃料電池セルユニット１と同じとし、単セル６をセル板２に実施例１と同じ要領で接合した。

この実施例における固体電解質型燃料電池セルユニット１では、ガス濃度が高いことで反応が促進され易いガス導入孔２１（３１）側に配置した単セル６、すなわち、ガス上流側に位置する単セル６の電極と集電体との接触面積を１〜２％とし、ガス濃度が低いことで反応が促進され難いガス排出孔２２（３２）側に配置した単セル６、すなわち、ガス下流側に位置する単セル６の電極と集電体との接触面積を５〜１０％とした。

上記したように、この固体電解質型燃料電池セルユニット１では、ガス濃度が高いガス導入孔２１（３１）付近での反応量を小さくする一方で、ガス濃度が低くなるガス排出孔２２（３２）付近での反応量を大きくするようにしているので、温度分布の均一性が向上した。加えて、複数の単セルに同じ仕様のもの用いることができるので、管理製造が容易なものとなる。

［実施例５］
図４は、実施例１の固体電解質型燃料電池セルユニット１を複数積層して成る本発明のスタック構造体の他の実施例を示している。図４に示すように、この実施例におけるスタック構造体１１では、隣接する一方の固体電解質型燃料電池セルユニット１における発電効率が高いガス導入孔部分（往路）Ａと、他方の固体電解質型燃料電池セルユニット１における発電効率が低いガス排出孔部分（復路）Ｂとを互いに重ね合わせている。

上記したように、このスタック構造体１１では、固体電解質型燃料電池セルユニット１内で生じる若干の温度分布のばらつきを上下方向の熱交換で緩和するようにしているので、固体電解質型燃料電池セルユニット１の積層方向における温度分布の均一化が図られることとなって、全体的な機械的不具合の発生頻度を少なく抑え得ることとなり、その結果、固体電解質型燃料電池セルユニット１，１間において電気的な接続不良が生じる懸念が払拭され、セルユニット１，１間のガス流路が確保されることとなる。

本発明の一実施例による固体電解質型燃料電池セルユニットをセパレータ板を省略して示す平面説明図である。（実施例１） 図１の固体電解質型燃料電池セルユニットを複数積層して成るスタック構造体の簡略断面説明図である。（実施例１） 本発明の他の実施例による固体電解質型燃料電池セルユニットをセパレータ板を省略して示す平面説明図である。（実施例２） 図１の固体電解質型燃料電池セルユニットを複数積層して成るスタック構造体の他の実施例を示す簡略断面説明図である。（実施例５） 本発明の他の構成例による固体電解質型燃料電池セルユニットをセパレータ板を省略して示す平面説明図である。 本発明のさらに他の構成例による固体電解質型燃料電池セルユニットをセパレータ板を省略して示す平面説明図である。 本発明のさらに他の構成例による固体電解質型燃料電池セルユニットをセパレータ板を省略して示す平面説明図である。 本発明のさらに他の構成例による固体電解質型燃料電池セルユニットをセパレータ板を省略して示す平面説明図（ａ）〜（ｃ）である。

符号の説明

１ 固体電解質型燃料電池セルユニット
２ セル板
３ セパレータ板
４ 整流板
６ 単セル
２１，３１ ガス導入孔
２２，３２ ガス排出孔
１１ スタック構造体
Ｓ 空間

Claims (7)

1. 単セルを複数保持し且つ中心部分にガス導入孔及びガス排出孔を有するセル板と、中心部分にガス導入孔及びガス排出孔を有し且つ周縁部分をセル板の周縁部分に接合させたセパレータ板と、セル板及びセパレータ板間に形成される空間内にガス導入孔を通して供給される燃料ガス及び空気のうちの一方のガスを両板の周縁部分を経由して中心部分のガス排出孔まで到達させる整流板を備え、
   上記ガス導入孔側に配置した単セルよりも薄い電解質の単セルをガス排出孔側に配置することにより、上記ガス導入側とガス排出側の温度分布が均一となるように、ガス導入孔側の発電効率よりも整流板で仕切られるガス排出孔側の発電効率を高く設定したことを特徴とする固体電解質型燃料電池セルユニット。
2. 単セルを複数保持し且つ中心部分にガス導入孔及びガス排出孔を有するセル板と、中心部分にガス導入孔及びガス排出孔を有し且つ周縁部分をセル板の周縁部分に接合させたセパレータ板と、セル板及びセパレータ板間に形成される空間内にガス導入孔を通して供給される燃料ガス及び空気のうちの一方のガスを両板の周縁部分を経由して中心部分のガス排出孔まで到達させる整流板を備え、
   ガス導入孔側に配置した単セルよりもイオン伝導率が高い電解質を有する単セルをガス排出孔側に配置することで、ガス導入孔側の発電効率よりも整流板で仕切られるガス排出孔側の発電効率を高く設定したことを特徴とする固体電解質型燃料電池セルユニット。
3. ガス導入孔側に配置した単セルよりも発電面積率が大きい単セルをガス排出孔側に配置することで、ガス導入孔側の発電効率よりも整流板で仕切られるガス排出孔側の発電効率を高く設定してある請求項１又は２に記載の固体電解質型燃料電池セルユニット。
4. ガス導入孔側に配置した単セルよりも導電率が高い電極を有する単セルをガス排出孔側に配置することで、ガス導入孔側の発電効率よりも整流板で仕切られるガス排出孔側の発電効率を高く設定してある請求項１〜３のいずれか１項に記載の固体電解質型燃料電池セルユニット。
5. ガス導入孔側に配置した単セルよりも気孔率が大きい電極を有する単セルをガス排出孔側に配置することで、ガス導入孔側の発電効率よりも整流板で仕切られるガス排出孔側の発電効率を高く設定してある請求項１〜４のいずれか１項に記載の固体電解質型燃料電池セルユニット。
6. セル板及びセパレータ板間に形成される空間内に配置される集電体を備え、ガス導入孔側に配置した単セルの電極及び集電体の抵抗値よりもガス排出孔側に配置した単セルの電極及び集電体の抵抗値を低くすることで、ガス導入孔側の発電効率よりも整流板で仕切られるガス排出孔側の発電効率を高く設定してある請求項１〜５のいずれか１項に記載の固体電解質型燃料電池セルユニット。
7. 請求項１〜６のいずれか１項に記載の固体電解質型燃料電池セルユニットを複数積層して成り、隣接する一方の固体電解質型燃料電池セルユニットにおける発電効率が高いガス導入孔部分と、他方の固体電解質型燃料電池セルユニットにおける発電効率が低いガス排出孔部分とを互いに重ね合わせてあることを特徴とするスタック構造体。

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