JP6773470B2 - Electrochemical reaction unit and electrochemical reaction cell stack - Google Patents

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Description

本明細書によって開示される技術は、電気化学反応単位に関する。 The techniques disclosed herein relate to electrochemical reaction units.

水素と酸素との電気化学反応を利用して発電を行う燃料電池の１つとして、固体酸化物形の燃料電池（以下、「ＳＯＦＣ」という）が知られている。ＳＯＦＣの構成単位である燃料電池発電単位（以下、単に「発電単位」という）は、燃料電池単セル（以下、単に「単セル」という）と、インターコネクタと、集電体とを備える。単セルは、固体酸化物を含む電解質層と、電解質層を挟んで所定の方向に互いに対向する空気極および燃料極とを含む。インターコネクタは、単セルの燃料極側に配置された金属製の部材である。集電体は、燃料極とインターコネクタとの間に配置された金属製の部材であって、燃料極の表面に接触する複数の凸部を有し、単セル（の燃料極）とインターコネクタとの間の導電性（電気的接続）を確保する。 A solid oxide fuel cell (hereinafter referred to as "SOFC") is known as one of the fuel cells that generate electricity by utilizing an electrochemical reaction between hydrogen and oxygen. The fuel cell power generation unit (hereinafter, simply referred to as “power generation unit”), which is a constituent unit of the SOFC, includes a fuel cell single cell (hereinafter, simply referred to as “single cell”), an interconnector, and a current collector. The single cell includes an electrolyte layer containing a solid oxide, and an air electrode and a fuel electrode that face each other in a predetermined direction with the electrolyte layer in between. The interconnector is a metal member arranged on the fuel electrode side of a single cell. The current collector is a metal member arranged between the fuel electrode and the interconnector, has a plurality of protrusions in contact with the surface of the fuel electrode, and has a single cell (fuel electrode) and an interconnector. Ensuring conductivity (electrical connection) between and.

従来、集電体の一部の領域、具体的には、燃料極およびインターコネクタに挟まれて上記所定の方向の圧縮力（接圧）を受ける領域において、レーザー溶接や抵抗溶接によって集電体をインターコネクタに接合することにより、集電体とインターコネクタとの導電性を確保する技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。 Conventionally, a current collector is subjected to laser welding or resistance welding in a part of the current collector, specifically, in a region sandwiched between a fuel electrode and an interconnector and receiving a compressive force (contact pressure) in the predetermined direction. There is known a technique for ensuring the conductivity between the current collector and the interconnector by joining the laser to the interconnector (see, for example, Patent Document 1).

特開２０１４−２６９７４号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2014-26974

上記従来の技術では、集電体とインターコネクタとの間の導電性に関し、向上の余地がある。 In the above-mentioned conventional technique, there is room for improvement in the conductivity between the current collector and the interconnector.

なお、このような課題は、空気極側においても共通の課題である。すなわち、単セルの空気極側に配置されたインターコネクタと、空気極と該インターコネクタとの間に配置された集電体との間の導電性に関し、向上の余地がある。また、このような課題は、水の電気分解反応を利用して水素の生成を行う固体酸化物形の電解セル（以下、「ＳＯＥＣ」という）の構成単位である電解セル単位にも共通の課題である。なお、本明細書では、燃料電池発電単位と電解セル単位とをまとめて電気化学反応単位と呼ぶ。また、このような課題は、ＳＯＦＣやＳＯＥＣに限らず、他のタイプの電気化学反応単位にも共通の課題である。 It should be noted that such a problem is also a common problem on the air electrode side. That is, there is room for improvement in the conductivity between the interconnector arranged on the air electrode side of the single cell and the current collector arranged between the air electrode and the interconnector. In addition, such a problem is also common to the electrolytic cell unit, which is a constituent unit of a solid oxide fuel cell (hereinafter referred to as “SOEC”) that generates hydrogen by utilizing the electrolysis reaction of water. Is. In this specification, the fuel cell power generation unit and the electrolytic cell unit are collectively referred to as an electrochemical reaction unit. Moreover, such a problem is common not only to SOFC and SOEC but also to other types of electrochemical reaction units.

本明細書では、上述した課題を解決することが可能な技術を開示する。 This specification discloses a technique capable of solving the above-mentioned problems.

本明細書に開示される技術は、例えば、以下の形態として実現することが可能である。 The technique disclosed in the present specification can be realized, for example, in the following forms.

（１）本明細書に開示される電気化学反応単位は、電解質層と前記電解質層を挟んで第１の方向に互いに対向する空気極および燃料極とを含む電気化学反応単セルと、前記電気化学反応単セルの前記空気極と前記燃料極との少なくとも一方である特定電極側に配置された金属製のインターコネクタと、前記特定電極と前記インターコネクタとの間に配置され、前記特定電極の表面に接触する複数の凸部を有する金属製の集電体と、を備える電気化学反応単位において、前記第１の方向視で、前記集電体の前記凸部における前記特定電極との接触面と、前記集電体における前記インターコネクタとの接触面と、の両方に重なる重複領域における少なくとも一部の領域である第１の領域と、前記重複領域以外の領域である非重複領域における少なくとも一部の領域である第２の領域と、の両方において、前記集電体と前記インターコネクタとが拡散層を介して接合されている。本電気化学反応単位によれば、重複領域のみにおいて集電体とインターコネクタとが接合されている構成と比較して、集電体とインターコネクタとの間の導電性を向上させることができ、電気化学反応単位の性能を向上させることができる。 (1) The electrochemical reaction unit disclosed in the present specification includes an electrochemical reaction single cell including an electrolyte layer and an air electrode and a fuel electrode facing each other in a first direction across the electrolyte layer, and the electricity. A metal interconnector arranged on the specific electrode side, which is at least one of the air electrode and the fuel electrode of the chemical reaction single cell, and the specific electrode, which is arranged between the specific electrode and the interconnector. In an electrochemical reaction unit including a metal current collector having a plurality of convex portions in contact with a surface, a contact surface of the current collector with the specific electrode on the convex portion in the first directional view. The first region, which is at least a part of the overlapping region overlapping the contact surface with the interconnector in the current collector, and at least one in the non-overlapping region, which is a region other than the overlapping region. In both the second region, which is the region of the portion, the current collector and the interconnector are joined via a diffusion layer. According to this electrochemical reaction unit, the conductivity between the current collector and the interconnector can be improved as compared with the configuration in which the current collector and the interconnector are joined only in the overlapping region. The performance of the electrochemical reaction unit can be improved.

（２）上記電気化学反応単位において、前記非重複領域の一部の領域である第３の領域において、前記集電体と前記インターコネクタとが接合されていない構成としてもよい。本電気化学反応単位によれば、集電体とインターコネクタとが接合されていない第３の領域において、面方向（第１の方向に直交する方向）の熱膨張・収縮に対する遊びを確保することができるため、熱膨張差を原因とする集電体とインターコネクタとの間の剥離の発生を抑制することができる。 (2) In the electrochemical reaction unit, the current collector and the interconnector may not be joined in a third region which is a part of the non-overlapping region. According to this electrochemical reaction unit, in the third region where the current collector and the interconnector are not joined, a play against thermal expansion / contraction in the plane direction (direction orthogonal to the first direction) is secured. Therefore, it is possible to suppress the occurrence of peeling between the current collector and the interconnector due to the difference in thermal expansion.

（３）上記電気化学反応単位において、前記第１の領域と前記第２の領域とは、互いに離間している構成としてもよい。本電気化学反応単位によれば、第１の領域と第２の領域とが連続している構成と比較して、集電体とインターコネクタとの間の熱膨張差による両者の間の剥離の発生を効果的に抑制することができる。 (3) In the electrochemical reaction unit, the first region and the second region may be separated from each other. According to this electrochemical reaction unit, the separation between the current collector and the interconnector due to the difference in thermal expansion is compared with the configuration in which the first region and the second region are continuous. The occurrence can be effectively suppressed.

（４）上記電気化学反応単位において、前記複数の凸部は、前記第１の方向に直交すると共に互いに直交する第２の方向および第３の方向に沿った格子状に配置されており、前記第２の領域は、前記第２の方向および前記第３の方向の両方において、２つの前記第１の領域の間に挟まれていない位置に配置されている構成としてもよい。本電気化学反応単位によれば、面方向（第１の方向に直交する方向）において、集電体とインターコネクタとが接合された領域をバランス良く配置することができ、両者の間の導電性をバランス良く向上させることができると共に、両者の間の剥離の発生を効果的に抑制することができる。 (4) In the electrochemical reaction unit, the plurality of convex portions are arranged in a grid pattern along a second direction and a third direction orthogonal to the first direction and orthogonal to each other. The second region may be arranged at a position not sandwiched between the two first regions in both the second direction and the third direction. According to this electrochemical reaction unit, the region where the current collector and the interconnector are joined can be arranged in a well-balanced manner in the plane direction (the direction orthogonal to the first direction), and the conductivity between the two can be arranged in a well-balanced manner. Can be improved in a well-balanced manner, and the occurrence of peeling between the two can be effectively suppressed.

（５）上記電気化学反応単位において、前記第２の領域は、前記第１の方向に直交すると共に互いに直交する第２の方向および第３の方向の少なくとも一方において、２つの前記第１の領域間に挟まれた中間領域の内、前記中間領域の中心点を中心とした前記中間領域の大きさの４０％の範囲内に配置されている構成としてもよい。本電気化学反応単位によれば、面方向（第１の方向に直交する方向）において、集電体とインターコネクタとが接合された領域をバランス良く配置することができ、両者の間の導電性をバランス良く向上させることができると共に、両者の間の剥離の発生を効果的に抑制することができる。 (5) In the electrochemical reaction unit, the second region is two of the first regions in at least one of the second direction and the third direction which are orthogonal to the first direction and orthogonal to each other. Among the intermediate regions sandwiched between them, the configuration may be such that they are arranged within a range of 40% of the size of the intermediate region centered on the center point of the intermediate region. According to this electrochemical reaction unit, the region where the current collector and the interconnector are joined can be arranged in a well-balanced manner in the plane direction (the direction orthogonal to the first direction), and the conductivity between the two can be arranged in a well-balanced manner. Can be improved in a well-balanced manner, and the occurrence of peeling between the two can be effectively suppressed.

（６）上記電気化学反応単位において、前記集電体における前記重複領域に位置する部分と、前記非重複領域に位置する部分とは、一体部材である構成としてもよい。本電気化学反応単位によれば、集電体とインターコネクタとの間の熱膨張差による両者の間の剥離が特に発生しやすい構成において、両者の間の剥離の発生を抑制することができる。 (6) In the electrochemical reaction unit, the portion of the current collector located in the overlapping region and the portion located in the non-overlapping region may be configured as an integral member. According to this electrochemical reaction unit, it is possible to suppress the occurrence of peeling between the current collector and the interconnector in a configuration in which the peeling between the two is particularly likely to occur due to the difference in thermal expansion.

なお、本明細書に開示される技術は、種々の形態で実現することが可能であり、例えば、電気化学反応単位（燃料電池発電単位または電解セル単位）、複数の電気化学反応単位を備える電気化学反応セルスタック（燃料電池スタックまたは電解セルスタック）、それらの製造方法等の形態で実現することが可能である。 The technique disclosed in the present specification can be realized in various forms, for example, an electrochemical reaction unit (fuel cell power generation unit or electrolytic cell unit), and electricity having a plurality of electrochemical reaction units. It can be realized in the form of a chemical reaction cell stack (fuel cell stack or electrolytic cell stack), a method for producing them, and the like.

本実施形態における燃料電池スタック１００の外観構成を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the appearance structure of the fuel cell stack 100 in this embodiment. 図１のＩＩ−ＩＩの位置における燃料電池スタック１００のＸＺ断面構成を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the XZ cross-sectional structure of the fuel cell stack 100 at the position of II-II of FIG. 図１のＩＩＩ−ＩＩＩの位置における燃料電池スタック１００のＹＺ断面構成を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the YZ cross-sectional structure of the fuel cell stack 100 at the position of III-III of FIG. 図２に示す断面と同一の位置における互いに隣接する２つの発電単位１０２のＸＺ断面構成を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the XZ cross section configuration of two power generation units 102 adjacent to each other at the same position as the cross section shown in FIG. 図３に示す断面と同一の位置における互いに隣接する２つの発電単位１０２のＹＺ断面構成を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the YZ cross section configuration of two power generation units 102 adjacent to each other at the same position as the cross section shown in FIG. 図４および図５のＶＩ−ＶＩの位置における発電単位１０２のＸＹ断面構成を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the XY cross-sectional structure of the power generation unit 102 at the position of VI-VI of FIG. 4 and FIG. 図４および図５のＶＩＩ−ＶＩＩの位置における発電単位１０２のＸＹ断面構成を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the XY cross-sectional structure of the power generation unit 102 at the position of VII-VII of FIG. 4 and FIG. 燃料極側集電体１４４およびインターコネクタ１５０の詳細構成を示すＸＺ断面図である。It is an XZ sectional view which shows the detailed structure of the fuel electrode side current collector 144 and the interconnector 150. 燃料極側集電体１４４およびインターコネクタ１５０の詳細構成を示すＸＺ断面図である。It is an XZ sectional view which shows the detailed structure of the fuel electrode side current collector 144 and the interconnector 150. 燃料極側集電体１４４およびインターコネクタ１５０の詳細構成を示すＹＺ断面図である。It is a YZ sectional view which shows the detailed structure of the fuel electrode side current collector 144 and the interconnector 150. 燃料極側集電体１４４およびインターコネクタ１５０の詳細構成を示すＸＹ断面図である。It is XY sectional view which shows the detailed structure of the fuel electrode side current collector 144 and the interconnector 150. 評価試験結果を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the evaluation test result. 第２実施形態における燃料極側集電体１４４およびインターコネクタ１５０の詳細構成を示すＹＺ断面図である。It is a YZ sectional view which shows the detailed structure of the fuel electrode side current collector 144 and the interconnector 150 in 2nd Embodiment. 第２実施形態における燃料極側集電体１４４およびインターコネクタ１５０の詳細構成を示すＸＹ断面図である。It is XY cross-sectional view which shows the detailed structure of the fuel electrode side current collector 144 and the interconnector 150 in 2nd Embodiment.

Ａ．実施形態：
Ａ−１．装置構成：
（燃料電池スタック１００の構成）
図１は、本実施形態における燃料電池スタック１００の外観構成を示す斜視図であり、図２は、図１のＩＩ−ＩＩの位置における燃料電池スタック１００のＸＺ断面構成を示す説明図であり、図３は、図１のＩＩＩ−ＩＩＩの位置における燃料電池スタック１００のＹＺ断面構成を示す説明図である。各図には、方向を特定するための互いに直交するＸＹＺ軸が示されている。本明細書では、便宜的に、Ｚ軸正方向を上方向と呼び、Ｚ軸負方向を下方向と呼ぶものとするが、燃料電池スタック１００は実際にはそのような向きとは異なる向きで設置されてもよい。図４以降についても同様である。 A. Embodiment:
A-1. Device configuration:
(Structure of fuel cell stack 100)
FIG. 1 is a perspective view showing an external configuration of the fuel cell stack 100 in the present embodiment, and FIG. 2 is an explanatory view showing an XZ cross-sectional configuration of the fuel cell stack 100 at the position II-II of FIG. FIG. 3 is an explanatory view showing a YZ cross-sectional configuration of the fuel cell stack 100 at the position III-III of FIG. Each figure shows XYZ axes that are orthogonal to each other to identify the direction. In the present specification, for convenience, the Z-axis positive direction is referred to as an upward direction, and the Z-axis negative direction is referred to as a downward direction, but the fuel cell stack 100 is actually in a direction different from such an orientation. It may be installed. The same applies to FIGS. 4 and later.

燃料電池スタック１００は、複数の（本実施形態では７つの）燃料電池発電単位（以下、単に「発電単位」という）１０２と、一対のエンドプレート１０４，１０６とを備える。７つの発電単位１０２は、所定の配列方向（本実施形態では上下方向）に並べて配置されている。一対のエンドプレート１０４，１０６は、７つの発電単位１０２から構成される集合体を上下から挟むように配置されている。なお、上記配列方向（上下方向）は、特許請求の範囲における第１の方向に相当する。 The fuel cell stack 100 includes a plurality of (seven in this embodiment) fuel cell power generation units (hereinafter, simply referred to as “power generation units”) 102, and a pair of end plates 104 and 106. The seven power generation units 102 are arranged side by side in a predetermined arrangement direction (vertical direction in the present embodiment). The pair of end plates 104 and 106 are arranged so as to sandwich an aggregate composed of seven power generation units 102 from above and below. The arrangement direction (vertical direction) corresponds to the first direction in the claims.

燃料電池スタック１００を構成する各層（発電単位１０２、エンドプレート１０４，１０６）のＺ方向回りの周縁部には、上下方向に貫通する複数の（本実施形態では８つの）孔が形成されており、各層に形成され互いに対応する孔同士が上下方向に連通して、一方のエンドプレート１０４から他方のエンドプレート１０６にわたって上下方向に延びる連通孔１０８を構成している。以下の説明では、連通孔１０８を構成するために燃料電池スタック１００の各層に形成された孔も、連通孔１０８と呼ぶ場合がある。 A plurality of holes (eight in this embodiment) penetrating in the vertical direction are formed on the peripheral edge of each layer (power generation unit 102, end plates 104, 106) constituting the fuel cell stack 100 in the vertical direction. , The holes formed in each layer and corresponding to each other communicate with each other in the vertical direction to form a communication hole 108 extending in the vertical direction from one end plate 104 to the other end plate 106. In the following description, the holes formed in each layer of the fuel cell stack 100 to form the communication holes 108 may also be referred to as communication holes 108.

各連通孔１０８には上下方向に延びるボルト２２が挿通されており、ボルト２２とボルト２２の両側に嵌められたナット２４とによって、燃料電池スタック１００は締結されている。なお、図２および図３に示すように、ボルト２２の一方の側（上側）に嵌められたナット２４と燃料電池スタック１００の上端を構成するエンドプレート１０４の上側表面との間、および、ボルト２２の他方の側（下側）に嵌められたナット２４と燃料電池スタック１００の下端を構成するエンドプレート１０６の下側表面との間には、絶縁シート２６が介在している。ただし、後述のガス通路部材２７が設けられた箇所では、ナット２４とエンドプレート１０６の表面との間に、ガス通路部材２７とガス通路部材２７の上側および下側のそれぞれに配置された絶縁シート２６とが介在している。絶縁シート２６は、例えばマイカシートや、セラミック繊維シート、セラミック圧粉シート、ガラスシート、ガラスセラミック複合剤等により構成される。 A bolt 22 extending in the vertical direction is inserted into each communication hole 108, and the fuel cell stack 100 is fastened by the bolt 22 and the nuts 24 fitted on both sides of the bolt 22. As shown in FIGS. 2 and 3, between the nut 24 fitted on one side (upper side) of the bolt 22 and the upper surface of the end plate 104 forming the upper end of the fuel cell stack 100, and the bolt. An insulating sheet 26 is interposed between the nut 24 fitted on the other side (lower side) of the 22 and the lower surface of the end plate 106 forming the lower end of the fuel cell stack 100. However, in the place where the gas passage member 27 described later is provided, the insulating sheets arranged on the upper side and the lower side of the gas passage member 27 and the gas passage member 27 between the nut 24 and the surface of the end plate 106, respectively. 26 is intervening. The insulating sheet 26 is made of, for example, a mica sheet, a ceramic fiber sheet, a ceramic dust sheet, a glass sheet, a glass-ceramic composite agent, or the like.

各ボルト２２の軸部の外径は各連通孔１０８の内径より小さい。そのため、各ボルト２２の軸部の外周面と各連通孔１０８の内周面との間には、空間が確保されている。図１および図２に示すように、燃料電池スタック１００のＺ方向回りの外周における１つの辺（Ｙ軸に平行な２つの辺の内のＸ軸正方向側の辺）の中点付近に位置するボルト２２（ボルト２２Ａ）と、そのボルト２２Ａが挿通された連通孔１０８とにより形成された空間は、燃料電池スタック１００の外部から酸化剤ガスＯＧが導入され、その酸化剤ガスＯＧを各発電単位１０２に供給するガス流路である酸化剤ガス導入マニホールド１６１として機能し、該辺の反対側の辺（Ｙ軸に平行な２つの辺の内のＸ軸負方向側の辺）の中点付近に位置するボルト２２（ボルト２２Ｂ）と、そのボルト２２Ｂが挿通された連通孔１０８とにより形成された空間は、各発電単位１０２の空気室１６６から排出されたガスである酸化剤オフガスＯＯＧを燃料電池スタック１００の外部へと排出する酸化剤ガス排出マニホールド１６２として機能する。なお、本実施形態では、酸化剤ガスＯＧとして、例えば空気が使用される。 The outer diameter of the shaft portion of each bolt 22 is smaller than the inner diameter of each communication hole 108. Therefore, a space is secured between the outer peripheral surface of the shaft portion of each bolt 22 and the inner peripheral surface of each communication hole 108. As shown in FIGS. 1 and 2, the position is near the midpoint of one side (the side on the positive side of the X axis among the two sides parallel to the Y axis) on the outer circumference of the fuel cell stack 100 around the Z direction. In the space formed by the bolt 22 (bolt 22A) and the communication hole 108 through which the bolt 22A is inserted, the oxidant gas OG is introduced from the outside of the fuel cell stack 100, and the oxidant gas OG is generated for each power generation. It functions as an oxidizer gas introduction manifold 161 that is a gas flow path supplied to the unit 102, and is the midpoint of the side opposite to the side (the side on the negative side of the X axis among the two sides parallel to the Y axis). The space formed by the bolt 22 (bolt 22B) located in the vicinity and the communication hole 108 through which the bolt 22B is inserted provides the oxidant off-gas OOG, which is the gas discharged from the air chamber 166 of each power generation unit 102. It functions as an oxidant gas discharge manifold 162 that discharges to the outside of the fuel cell stack 100. In this embodiment, for example, air is used as the oxidant gas OG.

また、図１および図３に示すように、燃料電池スタック１００のＺ方向回りの外周における１つの辺（Ｘ軸に平行な２つの辺の内のＹ軸正方向側の辺）の中点付近に位置するボルト２２（ボルト２２Ｄ）と、そのボルト２２Ｄが挿通された連通孔１０８とにより形成された空間は、燃料電池スタック１００の外部から燃料ガスＦＧが導入され、その燃料ガスＦＧを各発電単位１０２に供給する燃料ガス導入マニホールド１７１として機能し、該辺の反対側の辺（Ｘ軸に平行な２つの辺の内のＹ軸負方向側の辺）の中点付近に位置するボルト２２（ボルト２２Ｅ）と、そのボルト２２Ｅが挿通された連通孔１０８とにより形成された空間は、各発電単位１０２の燃料室１７６から排出されたガスである燃料オフガスＦＯＧを燃料電池スタック１００の外部へと排出する燃料ガス排出マニホールド１７２として機能する。なお、本実施形態では、燃料ガスＦＧとして、例えば都市ガスを改質した水素リッチなガスが使用される。 Further, as shown in FIGS. 1 and 3, the vicinity of the midpoint of one side (the side on the positive direction of the Y axis among the two sides parallel to the X axis) on the outer circumference of the fuel cell stack 100 around the Z direction. In the space formed by the bolt 22 (bolt 22D) located in the above and the communication hole 108 through which the bolt 22D is inserted, the fuel gas FG is introduced from the outside of the fuel cell stack 100, and the fuel gas FG is generated by each power generation. A bolt 22 that functions as a fuel gas introduction manifold 171 to be supplied to the unit 102 and is located near the midpoint of the side opposite to the side (the side on the negative side of the Y axis of the two sides parallel to the X axis). The space formed by (bolt 22E) and the communication hole 108 through which the bolt 22E is inserted sends the fuel off-gas FOG, which is the gas discharged from the fuel chamber 176 of each power generation unit 102, to the outside of the fuel cell stack 100. It functions as a fuel gas discharge manifold 172 to be discharged. In the present embodiment, for example, a hydrogen-rich gas obtained by reforming city gas is used as the fuel gas FG.

燃料電池スタック１００には、４つのガス通路部材２７が設けられている。各ガス通路部材２７は、中空筒状の本体部２８と、本体部２８の側面から分岐した中空筒状の分岐部２９とを有している。分岐部２９の孔は本体部２８の孔と連通している。各ガス通路部材２７の分岐部２９には、ガス配管（図示せず）が接続される。また、図２に示すように、酸化剤ガス導入マニホールド１６１を形成するボルト２２Ａの位置に配置されたガス通路部材２７の本体部２８の孔は、酸化剤ガス導入マニホールド１６１に連通しており、酸化剤ガス排出マニホールド１６２を形成するボルト２２Ｂの位置に配置されたガス通路部材２７の本体部２８の孔は、酸化剤ガス排出マニホールド１６２に連通している。また、図３に示すように、燃料ガス導入マニホールド１７１を形成するボルト２２Ｄの位置に配置されたガス通路部材２７の本体部２８の孔は、燃料ガス導入マニホールド１７１に連通しており、燃料ガス排出マニホールド１７２を形成するボルト２２Ｅの位置に配置されたガス通路部材２７の本体部２８の孔は、燃料ガス排出マニホールド１７２に連通している。 The fuel cell stack 100 is provided with four gas passage members 27. Each gas passage member 27 has a hollow tubular main body 28 and a hollow tubular branch 29 branched from the side surface of the main body 28. The hole of the branch portion 29 communicates with the hole of the main body portion 28. A gas pipe (not shown) is connected to the branch portion 29 of each gas passage member 27. Further, as shown in FIG. 2, the hole of the main body 28 of the gas passage member 27 arranged at the position of the bolt 22A forming the oxidant gas introduction manifold 161 communicates with the oxidant gas introduction manifold 161. The hole of the main body 28 of the gas passage member 27 arranged at the position of the bolt 22B forming the oxidant gas discharge manifold 162 communicates with the oxidant gas discharge manifold 162. Further, as shown in FIG. 3, the hole of the main body 28 of the gas passage member 27 arranged at the position of the bolt 22D forming the fuel gas introduction manifold 171 communicates with the fuel gas introduction manifold 171 and fuel gas. The hole of the main body 28 of the gas passage member 27 arranged at the position of the bolt 22E forming the discharge manifold 172 communicates with the fuel gas discharge manifold 172.

（エンドプレート１０４，１０６の構成）
一対のエンドプレート１０４，１０６は、略矩形の平板形状の導電性部材であり、例えばステンレスにより形成されている。一方のエンドプレート１０４は、最も上に位置する発電単位１０２の上側に配置され、他方のエンドプレート１０６は、最も下に位置する発電単位１０２の下側に配置されている。一対のエンドプレート１０４，１０６によって複数の発電単位１０２が押圧された状態で挟持されている。上側のエンドプレート１０４は、燃料電池スタック１００のプラス側の出力端子として機能し、下側のエンドプレート１０６は、燃料電池スタック１００のマイナス側の出力端子として機能する。 (Structure of end plates 104 and 106)
The pair of end plates 104 and 106 are substantially rectangular flat plate-shaped conductive members, and are made of, for example, stainless steel. One end plate 104 is arranged above the power generation unit 102 located at the top, and the other end plate 106 is arranged below the power generation unit 102 located at the bottom. A plurality of power generation units 102 are held in a pressed state by a pair of end plates 104 and 106. The upper end plate 104 functions as a positive output terminal of the fuel cell stack 100, and the lower end plate 106 functions as a negative output terminal of the fuel cell stack 100.

（発電単位１０２の構成）
図４は、図２に示す断面と同一の位置における互いに隣接する２つの発電単位１０２のＸＺ断面構成を示す説明図であり、図５は、図３に示す断面と同一の位置における互いに隣接する２つの発電単位１０２のＹＺ断面構成を示す説明図である。また、図６は、図４および図５のＶＩ−ＶＩの位置における発電単位１０２のＸＹ断面構成を示す説明図であり、図７は、図４および図５のＶＩＩ−ＶＩＩの位置における発電単位１０２のＸＹ断面構成を示す説明図である。なお、図７には、後述する燃料極側集電体１４４の一部の構成が拡大して示されている。 (Structure of power generation unit 102)
FIG. 4 is an explanatory view showing an XZ cross-sectional configuration of two power generation units 102 adjacent to each other at the same position as the cross section shown in FIG. 2, and FIG. 5 is an explanatory view showing an XZ cross-sectional configuration at the same position as the cross section shown in FIG. It is explanatory drawing which shows the YZ cross-sectional structure of two power generation units 102. Further, FIG. 6 is an explanatory view showing an XY cross-sectional configuration of the power generation unit 102 at the position of VI-VI of FIGS. 4 and 5, and FIG. 7 is a power generation unit at the position of VII-VII of FIGS. 4 and 5. It is explanatory drawing which shows the XY cross-sectional structure of 102. Note that FIG. 7 shows an enlarged configuration of a part of the fuel electrode side current collector 144, which will be described later.

図４および図５に示すように、発電単位１０２は、単セル１１０と、セパレータ１２０と、空気極側フレーム１３０と、空気極側集電体１３４と、燃料極側フレーム１４０と、燃料極側集電体１４４と、発電単位１０２の最上層および最下層を構成する一対のインターコネクタ１５０とを備えている。セパレータ１２０、空気極側フレーム１３０、燃料極側フレーム１４０、インターコネクタ１５０におけるＺ方向回りの周縁部には、上述したボルト２２が挿通される連通孔１０８に対応する孔が形成されている。 As shown in FIGS. 4 and 5, the power generation unit 102 includes a single cell 110, a separator 120, an air pole side frame 130, an air pole side current collector 134, a fuel pole side frame 140, and a fuel pole side. It includes a current collector 144 and a pair of interconnectors 150 that form the uppermost layer and the lowermost layer of the power generation unit 102. Holes corresponding to the communication holes 108 through which the above-mentioned bolts 22 are inserted are formed on the peripheral edges of the separator 120, the air pole side frame 130, the fuel pole side frame 140, and the interconnector 150 in the Z direction.

インターコネクタ１５０は、略矩形の平板形状の導電性部材である。本実施形態では、インターコネクタ１５０はステンレス鋼材（１００℃における熱膨張率：１０．１×１０−６（１／Ｋ））により形成されている。インターコネクタ１５０は、発電単位１０２間の電気的導通を確保すると共に、発電単位１０２間での反応ガスの混合を防止する。なお、本実施形態では、２つの発電単位１０２が隣接して配置されている場合、１つのインターコネクタ１５０は、隣接する２つの発電単位１０２に共有されている。すなわち、ある発電単位１０２における上側のインターコネクタ１５０は、その発電単位１０２の上側に隣接する他の発電単位１０２における下側のインターコネクタ１５０と同一部材である。また、燃料電池スタック１００は一対のエンドプレート１０４，１０６を備えているため、燃料電池スタック１００において最も上に位置する発電単位１０２は上側のインターコネクタ１５０を備えておらず、最も下に位置する発電単位１０２は下側のインターコネクタ１５０を備えていない（図２および図３参照）。 The interconnector 150 is a substantially rectangular flat plate-shaped conductive member. In this embodiment, the interconnector 150 is made of a stainless steel material (coefficient of thermal expansion at 100 ° C.: 10.1 × 10-6 (1 / K)). The interconnector 150 ensures electrical continuity between the power generation units 102 and prevents mixing of reaction gases between the power generation units 102. In the present embodiment, when two power generation units 102 are arranged adjacent to each other, one interconnector 150 is shared by two adjacent power generation units 102. That is, the upper interconnector 150 in a certain power generation unit 102 is the same member as the lower interconnector 150 in another power generation unit 102 adjacent to the upper side of the power generation unit 102. Further, since the fuel cell stack 100 includes a pair of end plates 104 and 106, the power generation unit 102 located at the top of the fuel cell stack 100 does not have the upper interconnector 150 and is located at the bottom. The power generation unit 102 does not include the lower interconnector 150 (see FIGS. 2 and 3).

単セル１１０は、電解質層１１２と、電解質層１１２を挟んで上下方向（発電単位１０２が並ぶ配列方向）に互いに対向する空気極（カソード)１１４および燃料極（アノード）１１６とを備える。なお、本実施形態の単セル１１０は、燃料極１１６で電解質層１１２および空気極１１４を支持する燃料極支持形の単セルである。 The single cell 110 includes an electrolyte layer 112, an air electrode (cathode) 114 and a fuel electrode (anode) 116 facing each other in the vertical direction (arrangement direction in which the power generation units 102 are arranged) with the electrolyte layer 112 in between. The single cell 110 of the present embodiment is a fuel pole support type single cell in which the fuel pole 116 supports the electrolyte layer 112 and the air pole 114.

電解質層１１２は、Ｚ方向視で略矩形の平板形状部材であり、緻密な層である。電解質層１１２は、例えば、ＹＳＺ（イットリア安定化ジルコニア）、ＳｃＳＺ（スカンジア安定化ジルコニア）、ＳＤＣ（サマリウムドープセリア）、ＧＤＣ（ガドリニウムドープセリア）、ペロブスカイト型酸化物等の固体酸化物により形成されている。空気極１１４は、Ｚ方向視で電解質層１１２より小さい略矩形の平板形状部材であり、多孔質な層である。空気極１１４は、例えば、ペロブスカイト型酸化物（例えばＬＳＣＦ（ランタンストロンチウムコバルト鉄酸化物）、ＬＳＭ（ランタンストロンチウムマンガン酸化物）、ＬＮＦ（ランタンニッケル鉄））により形成されている。燃料極１１６は、Ｚ方向視で電解質層１１２と略同一の大きさの略矩形の平板形状部材であり、多孔質な層である。燃料極１１６は、例えば、Ｎｉ（ニッケル）、Ｎｉとセラミック粒子からなるサーメット、Ｎｉ基合金等により形成されている。このように、本実施形態の単セル１１０（発電単位１０２）は、電解質として固体酸化物を用いる固体酸化物形燃料電池（ＳＯＦＣ）である。 The electrolyte layer 112 is a flat plate-shaped member that is substantially rectangular in the Z direction, and is a dense layer. The electrolyte layer 112 is formed of a solid oxide such as YSZ (yttria-stabilized zirconia), ScSZ (scandia-stabilized zirconia), SDC (samarium-doped ceria), GDC (gadolinium-doped ceria), and perovskite-type oxide. There is. The air electrode 114 is a substantially rectangular flat plate-shaped member smaller than the electrolyte layer 112 in the Z direction, and is a porous layer. The air electrode 114 is formed of, for example, a perovskite-type oxide (for example, LSCF (lanternstrontium cobalt iron oxide), LSM (lanternstrontium manganese oxide), LNF (lantern nickel iron)). The fuel electrode 116 is a substantially rectangular flat plate-shaped member having substantially the same size as the electrolyte layer 112 in the Z direction, and is a porous layer. The fuel electrode 116 is formed of, for example, Ni (nickel), a cermet composed of Ni and ceramic particles, a Ni-based alloy, or the like. As described above, the single cell 110 (power generation unit 102) of the present embodiment is a solid oxide fuel cell (SOFC) that uses a solid oxide as an electrolyte.

セパレータ１２０は、中央付近に上下方向に貫通する略矩形の孔１２１が形成されたフレーム状の部材であり、例えば、金属により形成されている。セパレータ１２０における孔１２１の周囲部分は、電解質層１１２における空気極１１４の側の表面の周縁部に対向している。セパレータ１２０は、その対向した部分に配置されたロウ材（例えばＡｇロウ）により形成された接合部１２４により、電解質層１１２（単セル１１０）と接合されている。セパレータ１２０により、空気極１１４に面する空気室１６６と燃料極１１６に面する燃料室１７６とが区画され、単セル１１０の周縁部における一方の電極側から他方の電極側へのガスのリークが抑制される。 The separator 120 is a frame-shaped member in which a substantially rectangular hole 121 penetrating in the vertical direction is formed near the center, and is made of metal, for example. The peripheral portion of the hole 121 in the separator 120 faces the peripheral edge of the surface of the electrolyte layer 112 on the side of the air electrode 114. The separator 120 is bonded to the electrolyte layer 112 (single cell 110) by a bonding portion 124 formed of a brazing material (for example, Ag wax) arranged at the opposite portion thereof. The separator 120 partitions the air chamber 166 facing the air electrode 114 and the fuel chamber 176 facing the fuel electrode 116, and a gas leak from one electrode side to the other electrode side at the peripheral edge of the single cell 110. It is suppressed.

図６に示すように、空気極側フレーム１３０は、中央付近に上下方向に貫通する略矩形の孔１３１が形成されたフレーム状の部材であり、例えば、マイカ等の絶縁体により形成されている。空気極側フレーム１３０の孔１３１は、空気極１１４に面する空気室１６６を構成する。空気極側フレーム１３０は、セパレータ１２０における電解質層１１２に対向する側とは反対側の表面の周縁部と、インターコネクタ１５０における空気極１１４に対向する側の表面の周縁部とに接触している。また、空気極側フレーム１３０によって、発電単位１０２に含まれる一対のインターコネクタ１５０間が電気的に絶縁される。また、空気極側フレーム１３０には、酸化剤ガス導入マニホールド１６１と空気室１６６とを連通する酸化剤ガス供給連通孔１３２と、空気室１６６と酸化剤ガス排出マニホールド１６２とを連通する酸化剤ガス排出連通孔１３３とが形成されている。 As shown in FIG. 6, the air electrode side frame 130 is a frame-shaped member in which a substantially rectangular hole 131 penetrating in the vertical direction is formed near the center, and is formed of, for example, an insulator such as mica. .. The hole 131 of the air electrode side frame 130 constitutes an air chamber 166 facing the air electrode 114. The air electrode side frame 130 is in contact with the peripheral edge of the surface of the separator 120 opposite to the side facing the electrolyte layer 112 and the peripheral edge of the surface of the interconnector 150 facing the air electrode 114. .. Further, the air electrode side frame 130 electrically insulates between the pair of interconnectors 150 included in the power generation unit 102. Further, in the air electrode side frame 130, the oxidant gas supply communication hole 132 that communicates the oxidant gas introduction manifold 161 and the air chamber 166, and the oxidant gas that communicates the air chamber 166 and the oxidant gas discharge manifold 162. A discharge communication hole 133 is formed.

図７に示すように、燃料極側フレーム１４０は、中央付近に上下方向に貫通する略矩形の孔１４１が形成されたフレーム状の部材であり、例えば、金属により形成されている。燃料極側フレーム１４０の孔１４１は、燃料極１１６に面する燃料室１７６を構成する。燃料極側フレーム１４０は、セパレータ１２０における電解質層１１２に対向する側の表面の周縁部と、インターコネクタ１５０における燃料極１１６に対向する側の表面の周縁部とに接触している。また、燃料極側フレーム１４０には、燃料ガス導入マニホールド１７１と燃料室１７６とを連通する燃料ガス供給連通孔１４２と、燃料室１７６と燃料ガス排出マニホールド１７２とを連通する燃料ガス排出連通孔１４３とが形成されている。 As shown in FIG. 7, the fuel electrode side frame 140 is a frame-shaped member in which a substantially rectangular hole 141 penetrating in the vertical direction is formed near the center, and is formed of, for example, metal. Hole 141 of the fuel electrode side frame 140 constitutes a fuel chamber 176 facing the fuel electrode 116. The fuel electrode side frame 140 is in contact with the peripheral edge of the surface of the separator 120 facing the electrolyte layer 112 and the peripheral edge of the surface of the interconnector 150 facing the fuel electrode 116. Further, in the fuel electrode side frame 140, a fuel gas supply communication hole 142 that communicates the fuel gas introduction manifold 171 and the fuel chamber 176, and a fuel gas discharge communication hole 143 that communicates the fuel chamber 176 and the fuel gas discharge manifold 172. And are formed.

図６に示すように、空気極側集電体１３４は、空気室１６６内に配置されている。空気極側集電体１３４は、複数の略四角柱状の集電体要素１３５から構成されており、例えば、フェライト系ステンレスにより形成されている。空気極側集電体１３４は、空気極１１４における電解質層１１２に対向する側とは反対側の表面と、インターコネクタ１５０における空気極１１４に対向する側の表面とに接触している。ただし、上述したように、燃料電池スタック１００において最も上に位置する発電単位１０２は上側のインターコネクタ１５０を備えていないため、当該発電単位１０２における空気極側集電体１３４は、上側のエンドプレート１０４に接触している。空気極側集電体１３４は、このような構成であるため、空気極１１４とインターコネクタ１５０（またはエンドプレート１０４）とを電気的に接続する。なお、本実施形態では、空気極側集電体１３４とインターコネクタ１５０とは一体の部材として形成されている。すなわち、該一体の部材の内の、上下方向（Ｚ軸方向）に直交する平板形の部分がインターコネクタ１５０として機能し、該平板形の部分から空気極１１４に向けて突出するように形成された複数の凸部である集電体要素１３５が空気極側集電体１３４として機能する。また、空気極側集電体１３４とインターコネクタ１５０との一体部材は、導電性のコートによって覆われていてもよく、空気極１１４と空気極側集電体１３４との間には、両者を接合する導電性の接合層が介在していてもよい。 As shown in FIG. 6, the air electrode side current collector 134 is arranged in the air chamber 166. The air electrode side current collector 134 is composed of a plurality of substantially square columnar current collector elements 135, and is formed of, for example, ferritic stainless steel. The air electrode side current collector 134 is in contact with the surface of the air electrode 114 opposite to the side facing the electrolyte layer 112 and the surface of the interconnector 150 on the side facing the air electrode 114. However, as described above, since the power generation unit 102 located at the top of the fuel cell stack 100 does not have the upper interconnector 150, the air electrode side current collector 134 in the power generation unit 102 has an upper end plate. It is in contact with 104. Since the air electrode side current collector 134 has such a configuration, the air electrode 114 and the interconnector 150 (or the end plate 104) are electrically connected. In the present embodiment, the air electrode side current collector 134 and the interconnector 150 are formed as an integral member. That is, the flat plate-shaped portion of the integral member that is orthogonal to the vertical direction (Z-axis direction) functions as the interconnector 150, and is formed so as to project from the flat plate-shaped portion toward the air electrode 114. The current collector element 135, which is a plurality of convex portions, functions as the air electrode side current collector 134. Further, the integral member of the air electrode side current collector 134 and the interconnector 150 may be covered with a conductive coat, and both are placed between the air electrode 114 and the air electrode side current collector 134. A conductive bonding layer to be bonded may be interposed.

図７に示すように、燃料極側集電体１４４は、燃料室１７６内に配置されている。燃料極側集電体１４４は、インターコネクタ対向部１４６と、複数の電極対向部１４５と、電極対向部１４５とインターコネクタ対向部１４６とをつなぐ複数の連接部１４７とを備えており、導電性材料により形成されている。複数の電極対向部１４５は、Ｚ方向視で、Ｘ方向およびＹ方向に沿った格子状に配置されている。また、本実施形態では、燃料極側集電体１４４は、ニッケル箔（例えば厚さ１０〜２００μｍ、０〜１００℃における熱膨張率：１３．３×１０−６（１／Ｋ））により形成されている。図７における部分拡大図に示すように、燃料極側集電体１４４は、略矩形のニッケル箔に切り込みを入れ、複数の矩形部分を曲げ起こすように加工することにより製造される。曲げ起こされた各矩形部分が電極対向部１４５となり、曲げ起こされた部分以外の穴ＯＰが開いた状態の平板部分がインターコネクタ対向部１４６となり、電極対向部１４５とインターコネクタ対向部１４６とをつなぐ部分が連接部１４７となる。すなわち、インターコネクタ対向部１４６と電極対向部１４５と連接部１４７とから構成される燃料極側集電体１４４は、一体部材である。なお、図７における部分拡大図では、燃料極側集電体１４４の製造方法を示すため、一部の矩形部分について、曲げ起こし加工が完了する前の状態を示している。電極対向部１４５は、燃料極１１６における電解質層１１２に対向する側とは反対側の表面に接触しており、インターコネクタ対向部１４６は、インターコネクタ１５０における燃料極１１６に対向する側の表面に接触している。ただし、上述したように、燃料電池スタック１００において最も下に位置する発電単位１０２は下側のインターコネクタ１５０を備えていないため、当該発電単位１０２におけるインターコネクタ対向部１４６は、下側のエンドプレート１０６に接触している。燃料極側集電体１４４は、このような構成であるため、燃料極１１６とインターコネクタ１５０（またはエンドプレート１０６）とを電気的に接続する。なお、電極対向部１４５とインターコネクタ対向部１４６との間には、例えばマイカにより形成されたスペーサー１４９が配置されている。そのため、燃料極側集電体１４４が温度サイクルや反応ガス圧力変動による発電単位１０２の変形に追随し、燃料極側集電体１４４を介した燃料極１１６とインターコネクタ１５０（またはエンドプレート１０６）との電気的接続が良好に維持される。燃料極側集電体１４４は、特許請求の範囲における集電体に相当し、電極対向部１４５は、特許請求の範囲における凸部に相当する。また、Ｘ方向およびＹ方向の一方は、特許請求の範囲における第２の方向および第３の方向の一方に相当し、Ｘ方向およびＹ方向の他方は、特許請求の範囲における第２の方向および第３の方向の他方に相当する。 As shown in FIG. 7, the fuel electrode side current collector 144 is arranged in the fuel chamber 176. The fuel electrode side current collector 144 includes an interconnector facing portion 146, a plurality of electrode facing portions 145, and a plurality of connecting portions 147 connecting the electrode facing portion 145 and the interconnector facing portion 146, and is conductive. It is made of material. The plurality of electrode facing portions 145 are arranged in a grid pattern along the X direction and the Y direction in the Z direction. Further, in the present embodiment, the fuel electrode side current collector 144 is formed of a nickel foil (for example, a thickness of 10 to 200 μm, a coefficient of thermal expansion at 0 to 100 ° C.: 13.3 × 10-6 (1 / K)). Has been done. As shown in the partially enlarged view in FIG. 7, the fuel electrode side current collector 144 is manufactured by making a notch in a substantially rectangular nickel foil and processing the plurality of rectangular portions so as to bend them up. Each of the bent rectangular portions becomes the electrode facing portion 145, and the flat plate portion in which the hole OP other than the bent portion is opened becomes the interconnector facing portion 146, and the electrode facing portion 145 and the interconnector facing portion 146 are formed. The connecting portion becomes the connecting portion 147. That is, the fuel electrode side current collector 144 composed of the interconnector facing portion 146, the electrode facing portion 145, and the connecting portion 147 is an integral member. In the partially enlarged view of FIG. 7, in order to show the manufacturing method of the fuel electrode side current collector 144, a state of a part of the rectangular portion before the bending raising process is completed is shown. The electrode facing portion 145 is in contact with the surface of the fuel pole 116 opposite to the side facing the electrolyte layer 112, and the interconnector facing portion 146 is on the surface of the interconnector 150 facing the fuel pole 116. Are in contact. However, as described above, since the power generation unit 102 located at the bottom of the fuel cell stack 100 does not have the lower interconnector 150, the interconnector facing portion 146 in the power generation unit 102 is the lower end plate. It is in contact with 106. Since the fuel pole side current collector 144 has such a configuration, the fuel pole 116 and the interconnector 150 (or the end plate 106) are electrically connected to each other. A spacer 149 formed of, for example, mica is arranged between the electrode facing portion 145 and the interconnector facing portion 146. Therefore, the fuel electrode side current collector 144 follows the deformation of the power generation unit 102 due to the temperature cycle and the reaction gas pressure fluctuation, and the fuel electrode 116 and the interconnector 150 (or the end plate 106) via the fuel electrode side current collector 144 follow. Good electrical connection with is maintained. The fuel electrode side current collector 144 corresponds to the current collector in the claims, and the electrode facing portion 145 corresponds to the convex portion in the claims. Further, one of the X direction and the Y direction corresponds to one of the second direction and the third direction in the claims, and the other in the X direction and the Y direction corresponds to the second direction and the third direction in the claims. Corresponds to the other in the third direction.

Ａ−２．燃料電池スタック１００の動作：
図２、図４および図６に示すように、酸化剤ガス導入マニホールド１６１の位置に設けられたガス通路部材２７の分岐部２９に接続されたガス配管（図示せず）を介して酸化剤ガスＯＧが供給されると、酸化剤ガスＯＧは、ガス通路部材２７の分岐部２９および本体部２８の孔を介して酸化剤ガス導入マニホールド１６１に供給され、酸化剤ガス導入マニホールド１６１から各発電単位１０２の酸化剤ガス供給連通孔１３２を介して、空気室１６６に供給される。また、図３、図５および図７に示すように、燃料ガス導入マニホールド１７１の位置に設けられたガス通路部材２７の分岐部２９に接続されたガス配管（図示せず）を介して燃料ガスＦＧが供給されると、燃料ガスＦＧは、ガス通路部材２７の分岐部２９および本体部２８の孔を介して燃料ガス導入マニホールド１７１に供給され、燃料ガス導入マニホールド１７１から各発電単位１０２の燃料ガス供給連通孔１４２を介して、燃料室１７６に供給される。 A-2. Operation of fuel cell stack 100:
As shown in FIGS. 2, 4 and 6, the oxidant gas is passed through a gas pipe (not shown) connected to the branch portion 29 of the gas passage member 27 provided at the position of the oxidant gas introduction manifold 161. When the OG is supplied, the oxidant gas OG is supplied to the oxidant gas introduction manifold 161 through the holes of the branch portion 29 and the main body portion 28 of the gas passage member 27, and each power generation unit is supplied from the oxidizer gas introduction manifold 161. It is supplied to the air chamber 166 through the oxidant gas supply communication hole 132 of 102. Further, as shown in FIGS. 3, 5 and 7, the fuel gas is passed through a gas pipe (not shown) connected to the branch portion 29 of the gas passage member 27 provided at the position of the fuel gas introduction manifold 171. When the FG is supplied, the fuel gas FG is supplied to the fuel gas introduction manifold 171 through the holes of the branch portion 29 and the main body portion 28 of the gas passage member 27, and the fuel of each power generation unit 102 is supplied from the fuel gas introduction manifold 171. It is supplied to the fuel chamber 176 via the gas supply communication hole 142.

各発電単位１０２の空気室１６６に酸化剤ガスＯＧが供給され、燃料室１７６に燃料ガスＦＧが供給されると、単セル１１０において酸化剤ガスＯＧに含まれる酸素と燃料ガスＦＧに含まれる水素との電気化学反応による発電が行われる。この発電反応は発熱反応である。各発電単位１０２において、単セル１１０の空気極１１４は空気極側集電体１３４を介して一方のインターコネクタ１５０に電気的に接続され、燃料極１１６は燃料極側集電体１４４を介して他方のインターコネクタ１５０に電気的に接続されている。また、燃料電池スタック１００に含まれる複数の発電単位１０２は、電気的に直列に接続されている。そのため、燃料電池スタック１００の出力端子として機能するエンドプレート１０４，１０６から、各発電単位１０２において生成された電気エネルギーが取り出される。なお、ＳＯＦＣは、比較的高温（例えば７００℃から１０００℃）で発電が行われることから、起動後、発電により発生する熱で高温が維持できる状態になるまで、燃料電池スタック１００が加熱器（図示せず）により加熱されてもよい。 When the oxidant gas OG is supplied to the air chamber 166 of each power generation unit 102 and the fuel gas FG is supplied to the fuel chamber 176, oxygen contained in the oxidant gas OG and hydrogen contained in the fuel gas FG in the single cell 110 are supplied. Power is generated by an electrochemical reaction with. This power generation reaction is an exothermic reaction. In each power generation unit 102, the air pole 114 of the single cell 110 is electrically connected to one of the interconnectors 150 via the air pole side current collector 134, and the fuel pole 116 is via the fuel pole side current collector 144. It is electrically connected to the other interconnector 150. Further, the plurality of power generation units 102 included in the fuel cell stack 100 are electrically connected in series. Therefore, the electric energy generated in each power generation unit 102 is taken out from the end plates 104 and 106 that function as the output terminals of the fuel cell stack 100. Since the SOFC generates electricity at a relatively high temperature (for example, 700 ° C. to 1000 ° C.), the fuel cell stack 100 is a heater (for example, until the high temperature can be maintained by the heat generated by the power generation after the start-up. (Not shown) may be heated.

各発電単位１０２の空気室１６６から排出された酸化剤オフガスＯＯＧは、図２、図４および図６に示すように、酸化剤ガス排出連通孔１３３を介して酸化剤ガス排出マニホールド１６２に排出され、さらに酸化剤ガス排出マニホールド１６２の位置に設けられたガス通路部材２７の本体部２８および分岐部２９の孔を経て、当該分岐部２９に接続されたガス配管（図示せず）を介して燃料電池スタック１００の外部に排出される。また、各発電単位１０２の燃料室１７６から排出された燃料オフガスＦＯＧは、図３、図５および図７に示すように、燃料ガス排出連通孔１４３を介して燃料ガス排出マニホールド１７２に排出され、さらに燃料ガス排出マニホールド１７２の位置に設けられたガス通路部材２７の本体部２８および分岐部２９の孔を経て、当該分岐部２９に接続されたガス配管（図示しない）を介して燃料電池スタック１００の外部に排出される。 The oxidant off-gas OOG discharged from the air chamber 166 of each power generation unit 102 is discharged to the oxidant gas discharge manifold 162 through the oxidant gas discharge communication hole 133 as shown in FIGS. 2, 4 and 6. Further, the fuel is passed through the holes of the main body 28 and the branch 29 of the gas passage member 27 provided at the position of the oxidant gas discharge manifold 162, and through the gas pipe (not shown) connected to the branch 29. It is discharged to the outside of the battery stack 100. Further, the fuel off-gas FOG discharged from the fuel chamber 176 of each power generation unit 102 is discharged to the fuel gas discharge manifold 172 through the fuel gas discharge communication hole 143 as shown in FIGS. 3, 5 and 7. Further, the fuel cell stack 100 is passed through the holes of the main body 28 and the branch 29 of the gas passage member 27 provided at the position of the fuel gas discharge manifold 172, and through a gas pipe (not shown) connected to the branch 29. It is discharged to the outside of.

Ａ−３．燃料極側集電体１４４およびインターコネクタ１５０の詳細構成：
図８および図９は、燃料極側集電体１４４およびインターコネクタ１５０の詳細構成を示すＸＺ断面図である。図８には、図４のＸ１部の拡大図であり、図１１のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩの位置の断面図である図が示されており、図９には、図１１のＩＸ−ＩＸの位置の断面図が示されている。また、図１０は、燃料極側集電体１４４およびインターコネクタ１５０の詳細構成を示すＹＺ断面図である。図１０には、図５のＸ２部の拡大図であり、図１１のＸ−Ｘの位置の断面図である図が示されている。また、図１１は、燃料極側集電体１４４およびインターコネクタ１５０の詳細構成を示すＸＹ断面図である。図１１には、図７のＸ３部の位置の断面図であり、図８から図１０までのＸＩ−ＸＩの位置の断面図である図が示されている。 A-3. Detailed configuration of fuel electrode side current collector 144 and interconnector 150:
8 and 9 are XZ cross-sectional views showing a detailed configuration of the fuel electrode side current collector 144 and the interconnector 150. 8 is an enlarged view of the X1 portion of FIG. 4, a cross-sectional view of the position of VIII-VIII of FIG. 11 is shown, and FIG. 9 shows the position of IX-IX of FIG. A cross section is shown. Further, FIG. 10 is a YZ cross-sectional view showing a detailed configuration of the fuel electrode side current collector 144 and the interconnector 150. FIG. 10 is an enlarged view of the X2 portion of FIG. 5, and is a cross-sectional view of the position of XX in FIG. Further, FIG. 11 is an XY cross-sectional view showing a detailed configuration of the fuel electrode side current collector 144 and the interconnector 150. 11 is a cross-sectional view of the position of the X3 portion of FIG. 7, and is a cross-sectional view of the position of XI-XI from FIGS. 8 to 10.

図８から図１１までに示すように、以下の説明では、燃料極側集電体１４４およびインターコネクタ１５０において、Ｚ方向視で、燃料極側集電体１４４の各電極対向部１４５における燃料極１１６との接触面と、燃料極側集電体１４４のインターコネクタ対向部１４６におけるインターコネクタ１５０との接触面と、の両方に重なる領域を、重複領域ＡＲｏという。上述したように、燃料極側集電体１４４は複数の電極対向部（凸部）１４５を有するため、重複領域ＡＲｏは複数存在する。各重複領域ＡＲｏは、主として、燃料極側集電体１４４にＺ方向の圧縮力（接圧）が作用する領域である。なお、本実施形態では、インターコネクタ対向部１４６におけるＺ方向視で各電極対向部１４５と重なる部分は、必ずインターコネクタ１５０と接触しているため、重複領域ＡＲｏは、Ｚ方向視で各電極対向部１４５における燃料極１１６との接触面に重なる領域であると言える。なお、本明細書において、「接触」という用語は、部材Ａと部材Ｂとが直接的に接触している状態の他に、部材Ａと部材Ｂとが他の部材Ｃを介して接触している状態も含む意味である。例えば、上述した電極対向部１４５と燃料極１１６との「接触」や、インターコネクタ対向部１４６とインターコネクタ１５０との「接触」は、両者が直接的に接触している状態であってもよいし、両者の間に導電性を有する他の部材（例えばＮｉのペースト）が介在した状態であってもよい。本実施形態における燃料極１１６は、特許請求の範囲における特定電極に相当する。 As shown in FIGS. 8 to 11, in the following description, in the fuel pole side current collector 144 and the interconnector 150, the fuel poles at the respective electrode facing portions 145 of the fuel pole side current collector 144 in the Z direction view. The region that overlaps both the contact surface with the 116 and the contact surface with the interconnector 150 at the interconnector facing portion 146 of the fuel electrode side current collector 144 is referred to as an overlapping region ARo. As described above, since the fuel electrode side current collector 144 has a plurality of electrode facing portions (convex portions) 145, there are a plurality of overlapping regions ARo. Each overlapping region ARo is mainly a region in which a compressive force (contact pressure) in the Z direction acts on the fuel electrode side current collector 144. In the present embodiment, the portion of the interconnector facing portion 146 that overlaps each electrode facing portion 145 in the Z direction is always in contact with the interconnector 150, so that the overlapping region ARo faces each electrode in the Z direction. It can be said that this is a region that overlaps the contact surface with the fuel electrode 116 in the portion 145. In the present specification, the term "contact" refers to a state in which the member A and the member B are in direct contact with each other, and the member A and the member B are in contact with each other via another member C. It is a meaning that includes the state of being. For example, the “contact” between the electrode facing portion 145 and the fuel electrode 116 and the “contact” between the interconnector facing portion 146 and the interconnector 150 may be in a state where they are in direct contact with each other. However, another member having conductivity (for example, Ni paste) may be interposed between the two. The fuel electrode 116 in this embodiment corresponds to a specific electrode in the claims.

また、以下の説明では、各重複領域ＡＲｏ以外の領域を非重複領域ＡＲｎという。本実施形態では、非重複領域ＡＲｎは、１つの連続した領域（ただし、各重複領域ＡＲｏの部分が欠けた領域）である（図１１参照）。 Further, in the following description, the regions other than the overlapping regions ARo are referred to as non-overlapping regions ARn. In the present embodiment, the non-overlapping region ARn is one continuous region (however, a region lacking a portion of each overlapping region ARo) (see FIG. 11).

本実施形態では、各重複領域ＡＲｏにおける少なくとも一部の領域（以下、「第１の領域ＡＲ１」という）において、燃料極側集電体１４４（のインターコネクタ対向部１４６）とインターコネクタ１５０とが拡散接合されている。すなわち、第１の領域ＡＲ１において、燃料極側集電体１４４とインターコネクタ１５０とが、燃料極側集電体１４４に含まれる金属原子とインターコネクタ１５０に含まれる金属原子とが相互に拡散して形成された拡散層１５８を介して接合されている。なお、本実施形態では、各重複領域ＡＲｏにおける全領域が第１の領域ＡＲ１とされている。 In the present embodiment, the fuel electrode side current collector 144 (interconnector facing portion 146) and the interconnector 150 are formed in at least a part of the overlapping regions ARo (hereinafter, referred to as “first region AR1”). It is diffusion bonded. That is, in the first region AR1, the fuel electrode side current collector 144 and the interconnector 150 diffuse each other from the metal atom contained in the fuel electrode side current collector 144 and the metal atom contained in the interconnector 150. It is joined via a diffusion layer 158 formed in the above. In the present embodiment, all the regions in each overlapping region ARo are set as the first region AR1.

また、本実施形態では、第１の領域ＡＲ１に加えて、非重複領域ＡＲｎにおける一部の領域（以下、「第２の領域ＡＲ２」という）においても、燃料極側集電体１４４とインターコネクタ１５０とが拡散接合されている。すなわち、第２の領域ＡＲ２において、燃料極側集電体１４４とインターコネクタ１５０とが、燃料極側集電体１４４に含まれる金属原子とインターコネクタ１５０に含まれる金属原子とが相互に拡散して形成された拡散層１５８を介して接合されている。なお、非重複領域ＡＲｎにおける残りの一部の領域（以下、「第３の領域ＡＲ３」という）においては、燃料極側集電体１４４とインターコネクタ１５０とは接合されていない。 Further, in the present embodiment, in addition to the first region AR1, a part of the non-overlapping region ARn (hereinafter referred to as “second region AR2”) is also interconnected with the fuel electrode side current collector 144. 150 is diffusion-bonded. That is, in the second region AR2, the fuel electrode side current collector 144 and the interconnector 150 diffuse each other from the metal atom contained in the fuel electrode side current collector 144 and the metal atom contained in the interconnector 150. It is joined via a diffusion layer 158 formed in the above. In the remaining part of the non-overlapping region ARn (hereinafter referred to as “third region AR3”), the fuel electrode side current collector 144 and the interconnector 150 are not joined.

上述したように、複数の電極対向部１４５は、Ｚ方向視でＸ方向およびＹ方向に沿った格子状に配置されているため、図１１に示すように、複数の第１の領域ＡＲ１も、Ｚ方向視でＸ方向およびＹ方向に沿った格子状に配置されている。Ｘ方向およびＹ方向の両方において、２つの第１の領域ＡＲ１の間には、第３の領域ＡＲ３が配置されており、２つの第２の領域ＡＲ２の間にも、第３の領域ＡＲ３が配置されている。従って、第２の領域ＡＲ２は、Ｘ方向およびＹ方向の両方において、２つの第１の領域ＡＲ１の間に挟まれていない位置に配置されていることとなる。また、第１の領域ＡＲ１と第２の領域ＡＲ２とは互いに離間している。 As described above, since the plurality of electrode facing portions 145 are arranged in a grid pattern along the X direction and the Y direction in the Z direction, as shown in FIG. 11, the plurality of first regions AR1 are also arranged. They are arranged in a grid pattern along the X and Y directions in the Z direction. A third region AR3 is arranged between the two first regions AR1 in both the X and Y directions, and a third region AR3 is also located between the two second regions AR2. Have been placed. Therefore, the second region AR2 is arranged at a position not sandwiched between the two first regions AR1 in both the X direction and the Y direction. Further, the first region AR1 and the second region AR2 are separated from each other.

Ａ−４．本実施形態の効果：
以上説明したように、本実施形態の燃料電池スタック１００を構成する各発電単位１０２では、Ｚ方向視で、燃料極側集電体１４４の電極対向部１４５における燃料極１１６との接触面と、燃料極側集電体１４４におけるインターコネクタ１５０との接触面と、の両方に重なる各重複領域ＡＲｏにおける少なくとも一部の領域である第１の領域ＡＲ１と、重複領域ＡＲｏ以外の領域である非重複領域ＡＲｎにおける一部の領域である第２の領域ＡＲ２と、の両方において、燃料極側集電体１４４とインターコネクタ１５０とが拡散層１５８を介して接合されている。そのため、本実施形態の発電単位１０２によれば、重複領域ＡＲｏのみにおいて燃料極側集電体１４４とインターコネクタ１５０とが接合されている構成と比較して、燃料極側集電体１４４とインターコネクタ１５０との間の導電性を向上させることができ、発電単位１０２の性能を向上させることができる。 A-4. Effect of this embodiment:
As described above, in each power generation unit 102 constituting the fuel cell stack 100 of the present embodiment, the contact surface between the electrode facing portion 145 of the fuel electrode side current collector 144 and the fuel electrode 116 is used in the Z direction. The first region AR1 which is at least a part of each overlapping region ARo overlapping the contact surface with the interconnector 150 in the fuel electrode side current collector 144 and the non-overlapping region other than the overlapping region ARo. In both the second region AR2, which is a part of the region ARn, the fuel electrode side current collector 144 and the interconnector 150 are joined via the diffusion layer 158. Therefore, according to the power generation unit 102 of the present embodiment, the fuel electrode side current collector 144 and the inter connector 150 are compared with the configuration in which the fuel electrode side current collector 144 and the interconnector 150 are joined only in the overlapping region ARo. The conductivity between the connector 150 and the connector 150 can be improved, and the performance of the power generation unit 102 can be improved.

また、本実施形態の発電単位１０２では、非重複領域ＡＲｎの一部の領域である第３の領域ＡＲ３において、燃料極側集電体１４４とインターコネクタ１５０とが接合されていない。上述したように、本実施形態では、インターコネクタ１５０に比べて燃料極側集電体１４４の方が熱膨張率が高いため、両者の熱膨張差によって面方向（Ｚ方向に直交する方向）の応力が発生する。しかし、本実施形態の発電単位１０２では、燃料極側集電体１４４とインターコネクタ１５０とが接合されていない第３の領域ＡＲ３において、面方向の熱膨張・収縮に対する遊びを確保することができるため、熱膨張差を原因とする燃料極側集電体１４４とインターコネクタ１５０との間の剥離の発生を抑制することができる。 Further, in the power generation unit 102 of the present embodiment, the fuel electrode side current collector 144 and the interconnector 150 are not joined in the third region AR3 which is a part of the non-overlapping region ARn. As described above, in the present embodiment, the fuel electrode side current collector 144 has a higher coefficient of thermal expansion than the interconnector 150, so that the difference in thermal expansion between the two causes the plane direction (direction orthogonal to the Z direction). Stress is generated. However, in the power generation unit 102 of the present embodiment, it is possible to secure play against thermal expansion / contraction in the plane direction in the third region AR3 in which the fuel electrode side current collector 144 and the interconnector 150 are not joined. Therefore, it is possible to suppress the occurrence of peeling between the fuel electrode side current collector 144 and the interconnector 150 due to the difference in thermal expansion.

また、本実施形態の発電単位１０２では、燃料極側集電体１４４とインターコネクタ１５０とが接合されている領域である第１の領域ＡＲ１および第２の領域ＡＲ２が、互いに離間している。そのため、本実施形態の発電単位１０２では、第１の領域ＡＲ１と第２の領域ＡＲ２とが連続している構成と比較して、燃料極側集電体１４４とインターコネクタ１５０との間の熱膨張差による両者の間の剥離の発生を効果的に抑制することができる。 Further, in the power generation unit 102 of the present embodiment, the first region AR1 and the second region AR2, which are regions where the fuel electrode side current collector 144 and the interconnector 150 are joined, are separated from each other. Therefore, in the power generation unit 102 of the present embodiment, the heat between the fuel electrode side current collector 144 and the interconnector 150 is compared with the configuration in which the first region AR1 and the second region AR2 are continuous. It is possible to effectively suppress the occurrence of peeling between the two due to the difference in expansion.

また、本実施形態の発電単位１０２では、インターコネクタ対向部１４６と電極対向部１４５と連接部１４７とから構成される燃料極側集電体１４４は、一体部材である。換言すると、燃料極側集電体１４４における重複領域ＡＲｏに位置する部分と、非重複領域ＡＲｎに位置する部分とは、一体部材である。燃料極側集電体１４４がこのような一体部材の構成である場合には、燃料極側集電体１４４とインターコネクタ１５０との間の熱膨張差による両者の間の剥離が特に発生しやすいが、本実施形態の発電単位１０２では上述のような構成が採用されているため、両者の間の剥離の発生を抑制することができる。 Further, in the power generation unit 102 of the present embodiment, the fuel electrode side current collector 144 composed of the interconnector facing portion 146, the electrode facing portion 145, and the connecting portion 147 is an integral member. In other words, the portion of the fuel electrode side current collector 144 located in the overlapping region ARo and the portion located in the non-overlapping region ARn are integral members. When the fuel electrode side current collector 144 has such an integral member configuration, peeling between the fuel electrode side current collector 144 and the interconnector 150 due to a difference in thermal expansion is particularly likely to occur. However, since the power generation unit 102 of the present embodiment adopts the above-described configuration, it is possible to suppress the occurrence of peeling between the two.

また、本実施形態の発電単位１０２では、燃料極側集電体１４４の複数の電極対向部１４５は、Ｚ方向視でＸ方向およびＹ方向に沿った格子状に配置されており、第２の領域ＡＲ２は、Ｘ方向およびＹ方向の両方において、２つの第１の領域ＡＲ１の間に挟まれていない位置に配置されている。そのため、本実施形態の発電単位１０２では、Ｚ方向に直交する方向（面方向）において、燃料極側集電体１４４とインターコネクタ１５０とが接合された領域をバランス良く配置することができ、両者の間の導電性をバランス良く向上させることができると共に、両者の間の剥離の発生を効果的に抑制することができる。 Further, in the power generation unit 102 of the present embodiment, the plurality of electrode facing portions 145 of the fuel electrode side current collector 144 are arranged in a grid pattern along the X direction and the Y direction in the Z direction, and the second The region AR2 is arranged at a position not sandwiched between the two first regions AR1 in both the X and Y directions. Therefore, in the power generation unit 102 of the present embodiment, the region where the fuel electrode side current collector 144 and the interconnector 150 are joined can be arranged in a well-balanced manner in the direction orthogonal to the Z direction (plane direction). The conductivity between the two can be improved in a well-balanced manner, and the occurrence of peeling between the two can be effectively suppressed.

Ａ−５．燃料極側集電体１４４とインターコネクタ１５０との接合方法：
上記実施形態の燃料極側集電体１４４およびインターコネクタ１５０との間の接合は、例えば以下の方法により実現することができる。まず、非重複領域ＡＲｎにおける第２の領域ＡＲ２については、抵抗溶接を行うことによって、燃料極側集電体１４４とインターコネクタ１５０とを拡散層１５８を介して接合することができる。 A-5. How to join the current collector 144 on the fuel electrode side and the interconnector 150:
The connection between the fuel electrode side current collector 144 and the interconnector 150 of the above embodiment can be realized by, for example, the following method. First, with respect to the second region AR2 in the non-overlapping region ARn, the fuel electrode side current collector 144 and the interconnector 150 can be joined via the diffusion layer 158 by performing resistance welding.

また、重複領域ＡＲｏにおける第１の領域ＡＲ１については、複数の発電単位１０２をスタッキングしてボルト２２により締結することにより重複領域ＡＲｏに接圧を作用させ、これにより、第１の領域ＡＲ１において燃料極側集電体１４４とインターコネクタ１５０とを拡散層１５８を介して接合することができる。 Further, with respect to the first region AR1 in the overlapping region ARo, a plurality of power generation units 102 are stacked and fastened with bolts 22 to apply a contact pressure to the overlapping region ARo, whereby fuel is applied in the first region AR1. The pole side current collector 144 and the interconnector 150 can be joined via the diffusion layer 158.

なお、上述した接合方法は、あくまで一例であり、燃料極側集電体１４４とインターコネクタ１５０とを拡散層１５８を介して接合させることができれば、他の接合方法（レーザー溶接や超音波溶接など）を採用してもよい。 The above-mentioned bonding method is merely an example, and if the fuel electrode side current collector 144 and the interconnector 150 can be bonded via the diffusion layer 158, another bonding method (laser welding, ultrasonic welding, etc.) can be used. ) May be adopted.

Ａ−６．評価試験：
上記実施形態の効果について検証するために、インターコネクタ１５０に見立てたステンレス鋼板（１０ｃｍ×１０ｃｍ）の載置面上に、燃料極側集電体１４４に見立てたＮｉ箔を載置し、Ｎｉ箔に接圧をかけた構成の比較例（サンプル数：２）と、Ｎｉ箔の一部の領域に接圧をかけると共に、他の一部の領域においてＮｉ箔とステンレス鋼板とを抵抗溶接により接合した構成の実施例（サンプル数：２）について、７００℃での電気抵抗を測定した。図１２は、評価試験結果を示す説明図である。図１２に示すように、実施例では、比較例と比べて、電気抵抗が低くなる傾向となり、また、電気抵抗のばらつきが小さくなった。この結果からも、上記実施形態の発電単位１０２の構成を採用すれば、燃料極側集電体１４４とインターコネクタ１５０との間の導電性を向上させることができ、発電単位１０２の性能を向上させることができることが確認された。 A-6. Evaluation test:
In order to verify the effect of the above embodiment, a Ni foil resembling a fuel electrode side current collector 144 is placed on a mounting surface of a stainless steel plate (10 cm × 10 cm) resembling an interconnector 150, and the Ni foil is resembled. A comparative example of a configuration in which contact pressure is applied to (number of samples: 2) and a contact pressure is applied to a part of the Ni foil, and the Ni foil and the stainless steel plate are joined by resistance welding in some other areas. The electrical resistance at 700 ° C. was measured for an example (number of samples: 2) having the same configuration. FIG. 12 is an explanatory diagram showing the evaluation test results. As shown in FIG. 12, in the examples, the electrical resistance tends to be lower and the variation in the electrical resistance is smaller than in the comparative example. From this result as well, if the configuration of the power generation unit 102 of the above embodiment is adopted, the conductivity between the fuel electrode side current collector 144 and the interconnector 150 can be improved, and the performance of the power generation unit 102 can be improved. It was confirmed that it could be made to.

Ｂ．第２実施形態：
図１３は、第２実施形態における燃料極側集電体１４４およびインターコネクタ１５０の詳細構成を示すＹＺ断面図である。図１３には、図５のＸ２部の拡大図であり、図１４のＸＩＩＩ−ＸＩＩＩの位置の断面図が示されている。また、図１４は、第２実施形態における燃料極側集電体１４４およびインターコネクタ１５０の詳細構成を示すＸＹ断面図である。図１４には、図７のＸ３部の位置の断面図であり、図１３のＸＩＶ−ＸＩＶの位置の断面図が示されている。 B. Second embodiment:
FIG. 13 is a YZ cross-sectional view showing a detailed configuration of the fuel electrode side current collector 144 and the interconnector 150 in the second embodiment. FIG. 13 is an enlarged view of the X2 portion of FIG. 5, and a cross-sectional view of the position of XIII-XIII of FIG. 14 is shown. Further, FIG. 14 is an XY cross-sectional view showing a detailed configuration of the fuel electrode side current collector 144 and the interconnector 150 in the second embodiment. FIG. 14 is a cross-sectional view of the position of the X3 portion of FIG. 7, and the cross-sectional view of the position of XIV-XIV of FIG. 13 is shown.

図１３および図１４に示すように、第２実施形態では、非重複領域ＡＲｎの内の、燃料極側集電体１４４とインターコネクタ１５０とが拡散層１５８を介して接合された領域である第２の領域ＡＲ２の位置が、上述した第１実施形態とは異なっている。具体的には、第２実施形態では、各第２の領域ＡＲ２は、Ｙ方向において２つの第１の領域ＡＲ１の間の位置に配置されている。なお、第２実施形態においても、第１実施形態と同様に、第１の領域ＡＲ１と第２の領域ＡＲ２とは互いに離間している。 As shown in FIGS. 13 and 14, in the second embodiment, the fuel electrode side current collector 144 and the interconnector 150 are joined via the diffusion layer 158 in the non-overlapping region ARn. The position of the region AR2 of 2 is different from that of the first embodiment described above. Specifically, in the second embodiment, each second region AR2 is arranged at a position between two first regions AR1 in the Y direction. In the second embodiment as well, the first region AR1 and the second region AR2 are separated from each other as in the first embodiment.

また、図１３および図１４に示すように、本実施形態では、第２の領域ＡＲ２は、Ｙ方向において、２つの第１の領域ＡＲ１間に挟まれた長さＬ１の中間領域の内、中間領域の中心点を中心とした中間領域の大きさの４０％の範囲Ｒ１内に配置されている。すなわち、第２の領域ＡＲ２は、Ｙ方向において２つの第１の領域ＡＲ１間に挟まれた長さＬ１の中間領域の内の、比較的中心に近い位置に配置されており、該２つの第１の領域ＡＲ１からある程度の距離だけ離れている。なお、Ｙ方向において、２つの第１の領域ＡＲ１間に挟まれた第２の領域ＡＲ２と、該２つの第１の領域ＡＲ１のそれぞれとの間は、第３の領域ＡＲ３となっている。 Further, as shown in FIGS. 13 and 14, in the present embodiment, the second region AR2 is in the middle of the intermediate region of the length L1 sandwiched between the two first regions AR1 in the Y direction. It is arranged within the range R1 of 40% of the size of the intermediate region centered on the center point of the region. That is, the second region AR2 is arranged at a position relatively close to the center in the intermediate region of length L1 sandwiched between the two first regions AR1 in the Y direction, and the two second regions are arranged. It is separated from the area AR1 of 1 by a certain distance. In the Y direction, a third region AR3 is formed between the second region AR2 sandwiched between the two first regions AR1 and each of the two first regions AR1.

第２実施形態の発電単位１０２では、上述した第１実施形態と同様に、各重複領域ＡＲｏにおける少なくとも一部の領域である第１の領域ＡＲ１と、非重複領域ＡＲｎにおける一部の領域である第２の領域ＡＲ２と、の両方において、燃料極側集電体１４４とインターコネクタ１５０とが拡散層１５８を介して接合されているため、燃料極側集電体１４４とインターコネクタ１５０との間の導電性を向上させることができ、発電単位１０２の性能を向上させることができる。 In the power generation unit 102 of the second embodiment, similarly to the first embodiment described above, there are at least a part of the first area AR1 in each overlapping area ARo and a part of the non-overlapping area ARn. Since the fuel electrode side current collector 144 and the interconnector 150 are joined via the diffusion layer 158 in both the second region AR2, the fuel electrode side current collector 144 and the interconnector 150 are connected to each other. The conductivity of the power generation unit 102 can be improved, and the performance of the power generation unit 102 can be improved.

また、第２実施形態の発電単位１０２では、上述した第１実施形態と同様に、非重複領域ＡＲｎの一部の領域である第３の領域ＡＲ３において燃料極側集電体１４４とインターコネクタ１５０とが接合されていないため、燃料極側集電体１４４とインターコネクタ１５０との間の剥離の発生を抑制することができる。また、第２実施形態の発電単位１０２では、上述した第１実施形態と同様に、第１の領域ＡＲ１と第２の領域ＡＲ２とが互いに離間しているため、燃料極側集電体１４４とインターコネクタ１５０との間の熱膨張差による両者の間の剥離の発生を効果的に抑制することができる。なお、第２実施形態の発電単位１０２では、上述した第１実施形態と同様に、燃料極側集電体１４４における重複領域ＡＲｏに位置する部分と非重複領域ＡＲｎに位置する部分とは一体部材であり、燃料極側集電体１４４とインターコネクタ１５０との間の熱膨張差による両者の間の剥離が特に発生しやすいが、上記構成を有するため、両者の間の剥離の発生を抑制することができる。 Further, in the power generation unit 102 of the second embodiment, the fuel electrode side current collector 144 and the interconnector 150 are formed in the third region AR3, which is a partial region of the non-overlapping region ARn, as in the first embodiment described above. Since they are not joined to each other, it is possible to suppress the occurrence of peeling between the fuel electrode side current collector 144 and the interconnector 150. Further, in the power generation unit 102 of the second embodiment, since the first region AR1 and the second region AR2 are separated from each other as in the first embodiment described above, the fuel pole side current collector 144 It is possible to effectively suppress the occurrence of peeling between the two due to the difference in thermal expansion between the interconnector 150 and the connector 150. In the power generation unit 102 of the second embodiment, similarly to the first embodiment described above, the portion of the fuel electrode side current collector 144 located in the overlapping region ARo and the portion located in the non-overlapping region ARn are integrated members. Therefore, peeling between the fuel electrode side current collector 144 and the interconnector 150 due to the difference in thermal expansion is particularly likely to occur, but since the above configuration is provided, the occurrence of peeling between the two is suppressed. be able to.

また、第２実施形態の発電単位１０２では、第２の領域ＡＲ２が、Ｙ方向において、２つの第１の領域ＡＲ１間に挟まれた中間領域の内、中間領域の中心点を中心とした中間領域の大きさの４０％の範囲Ｒ１内に配置されているため、Ｚ方向に直交する方向（面方向）において、燃料極側集電体１４４とインターコネクタ１５０とが接合された領域をバランス良く配置することができ、両者の間の導電性をバランス良く向上させることができると共に、両者の間の剥離の発生を効果的に抑制することができる。 Further, in the power generation unit 102 of the second embodiment, the second region AR2 is located in the middle of the intermediate regions sandwiched between the two first regions AR1 in the Y direction, centered on the center point of the intermediate region. Since it is arranged within the range R1 which is 40% of the size of the region, the region where the fuel electrode side current collector 144 and the interconnector 150 are joined is well-balanced in the direction orthogonal to the Z direction (plane direction). It can be arranged, the conductivity between the two can be improved in a well-balanced manner, and the occurrence of peeling between the two can be effectively suppressed.

Ｃ．変形例：
本明細書で開示される技術は、上述の実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の形態に変形することができ、例えば次のような変形も可能である。 C. Modification example:
The technique disclosed in the present specification is not limited to the above-described embodiment, and can be transformed into various forms without departing from the gist thereof. For example, the following modifications are also possible.

上記実施形態における燃料電池スタック１００の構成は、あくまで一例であり、種々変形可能である。例えば、上記実施形態では、各重複領域ＡＲｏの全領域が、燃料極側集電体１４４とインターコネクタ１５０とが拡散層１５８を介して接合された第１の領域ＡＲ１とされているが、各重複領域ＡＲｏにおける一部の領域のみが第１の領域ＡＲ１とされてもよい。 The configuration of the fuel cell stack 100 in the above embodiment is merely an example and can be variously modified. For example, in the above embodiment, the entire region of each overlapping region ARo is the first region AR1 in which the fuel electrode side current collector 144 and the interconnector 150 are joined via the diffusion layer 158. Only a part of the overlapping region ARo may be designated as the first region AR1.

また、上記実施形態では、非重複領域ＡＲｎの一部の領域のみが、燃料極側集電体１４４とインターコネクタ１５０とが拡散層１５８を介して接合された第２の領域ＡＲ２とされ、残りの一部の領域は、燃料極側集電体１４４とインターコネクタ１５０とが接合されていない第３の領域ＡＲ３とされているが、非重複領域ＡＲｎの全領域が、燃料極側集電体１４４とインターコネクタ１５０とが接合された第２の領域ＡＲ２とされてもよい。 Further, in the above embodiment, only a part of the non-overlapping region ARn is the second region AR2 in which the fuel electrode side current collector 144 and the interconnector 150 are joined via the diffusion layer 158, and the rest. A part of the region is a third region AR3 in which the fuel pole side current collector 144 and the interconnector 150 are not joined, but the entire region of the non-overlapping region ARn is the fuel pole side current collector. It may be a second region AR2 in which 144 and the interconnector 150 are joined.

また、上記実施形態では、第１の領域ＡＲ１と第２の領域ＡＲ２とが互いに離間しているが、第１の領域ＡＲ１と第２の領域ＡＲ２とが連続しているとしてもよい。また、上記第２実施形態では、第２の領域ＡＲ２が、Ｙ方向において、２つの第１の領域ＡＲ１間に挟まれた中間領域の内、中間領域の中心点を中心とした中間領域の大きさの４０％の範囲Ｒ１内に配置されているが、第２の領域ＡＲ２の配置態様はこれに限られず、種々変形可能である。 Further, in the above embodiment, the first region AR1 and the second region AR2 are separated from each other, but the first region AR1 and the second region AR2 may be continuous. Further, in the second embodiment, the second region AR2 is the size of the intermediate region centered on the center point of the intermediate region among the intermediate regions sandwiched between the two first regions AR1 in the Y direction. Although it is arranged within the range R1 of 40%, the arrangement mode of the second region AR2 is not limited to this, and various modifications can be made.

また、上記実施形態の燃料極側集電体１４４の構成は、あくまで一例であり、種々変形可能である。例えば、上記実施形態では、燃料極側集電体１４４における重複領域ＡＲｏに位置する部分と非重複領域ＡＲｎに位置する部分とが一体部材であるとしているが、両者が一体部材ではないとしてもよい。また、燃料極側集電体１４４が、空気極側集電体１３４と同様に、複数の略四角柱状の集電体要素（凸部）を備える構成であるとしてもよい。このような構成においても、上記実施形態と同様に、Ｚ方向視で、燃料極側集電体１４４の各凸部における燃料極１１６との接触面と、燃料極側集電体１４４におけるインターコネクタ１５０との接触面と、の両方に重なる各重複領域ＡＲｏにおける少なくとも一部の領域である第１の領域ＡＲ１と、重複領域ＡＲｏ以外の領域である非重複領域ＡＲｎにおける一部の領域である第２の領域ＡＲ２と、の両方において、燃料極側集電体１４４とインターコネクタ１５０とが拡散層１５８を介して接合されていれば、燃料極側集電体１４４とインターコネクタ１５０との間の導電性を向上させることができ、発電単位１０２の性能を向上させることができる。また、上記実施形態では、燃料極側集電体１４４がニッケル箔により形成されているが、燃料極側集電体１４４がＮｉメッシュ等の他の材料により形成されていてもよい。また、燃料極側集電体１４４がＮｉメッシュ等の他の材料により形成される場合も、該材料の厚さは例えば１０〜２００μｍとすることができる。燃料極側集電体１４４をこのような構成にしても、上記実施形態と同様の効果を得ることができる。 Further, the configuration of the fuel electrode side current collector 144 of the above embodiment is merely an example and can be variously modified. For example, in the above embodiment, the portion of the fuel electrode side current collector 144 located in the overlapping region ARo and the portion located in the non-overlapping region ARn are integrated members, but both may not be integrated members. .. Further, the fuel electrode side current collector 144 may be configured to include a plurality of substantially square columnar current collector elements (convex portions), similarly to the air electrode side current collector 134. Even in such a configuration, as in the above embodiment, the contact surface with the fuel pole 116 at each convex portion of the fuel pole side current collector 144 and the interconnector at the fuel pole side current collector 144 in the Z direction view. A first region AR1 which is at least a part of the overlapping region ARo overlapping the contact surface with the 150, and a part of the non-overlapping region ARn which is a region other than the overlapping region ARo. If the fuel electrode side current collector 144 and the interconnector 150 are joined via the diffusion layer 158 in both the region AR2 of 2, the fuel electrode side current collector 144 and the interconnector 150 are connected to each other. The conductivity can be improved, and the performance of the power generation unit 102 can be improved. Further, in the above embodiment, the fuel electrode side current collector 144 is formed of nickel foil, but the fuel electrode side current collector 144 may be formed of another material such as Ni mesh. Further, when the current collector 144 on the fuel electrode side is formed of another material such as Ni mesh, the thickness of the material can be, for example, 10 to 200 μm. Even if the fuel electrode side current collector 144 has such a configuration, the same effect as that of the above embodiment can be obtained.

また、燃料極側集電体１４４に代えて、または、燃料極側集電体１４４に加えて、空気極側集電体１３４についても、上述した燃料極側集電体１４４とインターコネクタ１５０との接合構成と同様の構成で、空気極側集電体１３４とインターコネクタ１５０とが接合されているとしてもよい。このようにすれば、空気極側集電体１３４とインターコネクタ１５０との間の導電性を向上させることができ、発電単位１０２の性能を向上させることができる。 Further, instead of the fuel pole side current collector 144, or in addition to the fuel pole side current collector 144, the air pole side current collector 134 also has the fuel pole side current collector 144 and the interconnector 150 described above. The current collector 134 on the air electrode side and the interconnector 150 may be joined in the same configuration as the joining configuration of the above. In this way, the conductivity between the air electrode side current collector 134 and the interconnector 150 can be improved, and the performance of the power generation unit 102 can be improved.

また、燃料電池スタック１００に含まれるすべての発電単位１０２において、上述した燃料極側集電体１４４とインターコネクタ１５０との接合構成が採用される必要は無く、少なくとも１つの発電単位１０２において該構成が採用されれば、該発電単位１０２について、燃料極側集電体１４４とインターコネクタ１５０との間の導電性を向上させることができ、発電単位１０２の性能を向上させることができる。 Further, in all the power generation units 102 included in the fuel cell stack 100, it is not necessary to adopt the above-mentioned junction configuration of the fuel electrode side current collector 144 and the interconnector 150, and the configuration is in at least one power generation unit 102. If is adopted, the conductivity between the fuel electrode side current collector 144 and the interconnector 150 can be improved for the power generation unit 102, and the performance of the power generation unit 102 can be improved.

また、上記実施形態において、燃料電池スタック１００に含まれる単セル１１０の個数は、あくまで一例であり、単セル１１０の個数は燃料電池スタック１００に要求される出力電圧等に応じて適宜決められる。また、上記実施形態における各部材を形成する材料は、あくまで例示であり、各部材が他の材料により形成されてもよい。 Further, in the above embodiment, the number of single cells 110 included in the fuel cell stack 100 is only an example, and the number of single cells 110 is appropriately determined according to the output voltage and the like required for the fuel cell stack 100. Further, the material forming each member in the above embodiment is merely an example, and each member may be formed of another material.

本明細書において、部材（または部材のある部分、以下同様）Ａを挟んで部材Ｂと部材Ｃとが互いに対向するとは、部材Ａと部材Ｂまたは部材Ｃとが隣接する形態に限定されず、部材Ａと部材Ｂまたは部材Ｃとの間に他の構成要素が介在する形態を含む。例えば、電解質層１１２と空気極１１４との間に他の層が設けられていてもよい。このような構成であっても、空気極１１４と燃料極１１６とは電解質層１１２を挟んで互いに対向すると言える。 In the present specification, the fact that the member B and the member C face each other with the member (or a portion having the member, the same applies hereinafter) A sandwiching the member A is not limited to the form in which the member A and the member B or the member C are adjacent to each other. It includes a form in which another component is interposed between the member A and the member B or the member C. For example, another layer may be provided between the electrolyte layer 112 and the air electrode 114. Even with such a configuration, it can be said that the air electrode 114 and the fuel electrode 116 face each other with the electrolyte layer 112 interposed therebetween.

また、上記実施形態では、燃料電池スタック１００は複数の平板形の発電単位１０２が積層された構成であるが、本発明は、他の構成、例えば国際公開第２０１２／１６５４０９号に記載されているように、複数の略円筒形の燃料電池単セルが直列に接続された構成にも同様に適用可能である。 Further, in the above embodiment, the fuel cell stack 100 has a configuration in which a plurality of flat plate-shaped power generation units 102 are stacked, but the present invention is described in another configuration, for example, International Publication No. 2012/1655409. As described above, the same applies to a configuration in which a plurality of substantially cylindrical fuel cell single cells are connected in series.

また、上記実施形態では、燃料ガスに含まれる水素と酸化剤ガスに含まれる酸素との電気化学反応を利用して発電を行うＳＯＦＣを対象としているが、本発明は、水の電気分解反応を利用して水素の生成を行う固体酸化物形電解セル（ＳＯＥＣ）の構成単位である電解セル単位や、複数の電解セル単位を備える電解セルスタックにも同様に適用可能である。なお、電解セルスタックの構成は、例えば特開２０１６−８１８１３号公報に記載されているように公知であるためここでは詳述しないが、概略的には上述した実施形態における燃料電池スタック１００と同様の構成である。すなわち、上述した実施形態における燃料電池スタック１００を電解セルスタックと読み替え、発電単位１０２を電解セル単位と読み替え、単セル１１０を電解単セルと読み替えればよい。ただし、電解セルスタックの運転の際には、空気極１１４がプラス（陽極）で燃料極１１６がマイナス（陰極）となるように両電極間に電圧が印加されると共に、連通孔１０８を介して原料ガスとしての水蒸気が供給される。これにより、各電解セル単位において水の電気分解反応が起こり、燃料室１７６で水素ガスが発生し、連通孔１０８を介して電解セルスタックの外部に水素が取り出される。このような構成の電解セル単位においても、上述した集電体とインターコネクタとの接合構成が採用されれば、集電体とインターコネクタとの導電性を向上させることができ、電解セル単位の性能を向上させることができる。 Further, in the above embodiment, the SOFC that generates power by utilizing the electrochemical reaction between hydrogen contained in the fuel gas and oxygen contained in the oxidizing agent gas is targeted, but the present invention comprises an electrolysis reaction of water. It is also applicable to an electrolytic cell unit, which is a constituent unit of a solid oxide fuel cell (SOEC) that generates hydrogen by utilizing it, and an electrolytic cell stack having a plurality of electrolytic cell units. The configuration of the electrolytic cell stack is not described in detail here because it is known, for example, as described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2016-81813, but is generally the same as the fuel cell stack 100 in the above-described embodiment. It is the composition of. That is, the fuel cell stack 100 in the above-described embodiment may be read as an electrolytic cell stack, the power generation unit 102 may be read as an electrolytic cell unit, and the single cell 110 may be read as an electrolytic single cell. However, during the operation of the electrolytic cell stack, a voltage is applied between both electrodes so that the air electrode 114 is positive (anode) and the fuel electrode 116 is negative (cathode), and the voltage is applied through the communication hole 108. Water vapor as a raw material gas is supplied. As a result, an electrolysis reaction of water occurs in each electrolytic cell unit, hydrogen gas is generated in the fuel chamber 176, and hydrogen is taken out to the outside of the electrolytic cell stack through the communication hole 108. Even in the electrolytic cell unit having such a configuration, if the above-mentioned junction configuration of the current collector and the interconnector is adopted, the conductivity between the current collector and the interconnector can be improved, and the electrolytic cell unit can be improved. Performance can be improved.

また、上記実施形態では、固体酸化物形燃料電池（ＳＯＦＣ）を例に説明したが、本発明は、溶融炭酸塩形燃料電池（ＭＣＦＣ）といった他のタイプの燃料電池（または電解セル）にも適用可能である。 Further, in the above embodiment, the solid oxide fuel cell (SOFC) has been described as an example, but the present invention also applies to other types of fuel cells (or electrolytic cells) such as the molten carbonate fuel cell (MCFC). Applicable.

２２：ボルト ２４：ナット ２６：絶縁シート ２７：ガス通路部材 ２８：本体部 ２９：分岐部 １００：燃料電池スタック １０２：燃料電池発電単位 １０４：エンドプレート １０６：エンドプレート １０８：連通孔 １１０：単セル １１２：電解質層 １１４：空気極 １１６：燃料極 １２０：セパレータ １２１：孔 １２４：接合部 １３０：空気極側フレーム １３１：孔 １３２：酸化剤ガス供給連通孔 １３３：酸化剤ガス排出連通孔 １３４：空気極側集電体 １３５：集電体要素 １４０：燃料極側フレーム １４１：孔 １４２：燃料ガス供給連通孔 １４３：燃料ガス排出連通孔 １４４：燃料極側集電体 １４５：電極対向部 １４６：インターコネクタ対向部 １４７：連接部 １４９：スペーサー １５０：インターコネクタ １５８：拡散層 １６１：酸化剤ガス導入マニホールド １６２：酸化剤ガス排出マニホールド １６６：空気室 １７１：燃料ガス導入マニホールド １７２：燃料ガス排出マニホールド １７６：燃料室 22: Bolt 24: Nut 26: Insulation sheet 27: Gas passage member 28: Main body 29: Branch 100: Fuel cell stack 102: Fuel cell power generation unit 104: End plate 106: End plate 108: Communication hole 110: Single cell 112: Electrolyte layer 114: Air pole 116: Fuel pole 120: Separator 121: Hole 124: Joint 130: Air pole side frame 131: Hole 132: Oxidizing agent gas supply communication hole 133: Oxidizing agent gas discharge communication hole 134: Air Polar side current collector 135: Current collector element 140: Fuel pole side frame 141: Hole 142: Fuel gas supply communication hole 143: Fuel gas discharge communication hole 144: Fuel pole side current collector 145: Electrode facing part 146: Inter Connector facing part 147: Connecting part 149: Spacer 150: Interconnector 158: Diffusion layer 161: Oxidizing agent gas introduction manifold 162: Oxidizing agent gas discharge manifold 166: Air chamber 171: Fuel gas introduction manifold 172: Fuel gas discharge manifold 176: Fuel cell

Claims (7)

電解質層と前記電解質層を挟んで第１の方向に互いに対向する空気極および燃料極とを含む電気化学反応単セルと、
前記電気化学反応単セルの前記空気極と前記燃料極との少なくとも一方である特定電極側に配置された金属製のインターコネクタと、
前記特定電極と前記インターコネクタとの間に配置され、前記特定電極の表面に接触する複数の凸部を有する金属製の集電体と、を備える電気化学反応単位において、
前記集電体は、
前記インターコネクタの表面に接触するインターコネクタ対向部と、
前記燃料極の表面に接触する前記凸部としての複数の電極対向部と、
前記インターコネクタ対向部と各前記電極対向部とをつなぐ複数の連接部と、
を有し、
前記集電体の前記インターコネクタ対向部と各前記電極対向部との間には、スペーサーが配置されており、
前記第１の方向視で、前記集電体の前記凸部における前記特定電極との接触面と、前記集電体における前記インターコネクタとの接触面と、の両方に重なる重複領域における少なくとも一部の領域である第１の領域と、前記重複領域以外の領域である非重複領域における少なくとも一部の領域である第２の領域と、の両方において、前記集電体と前記インターコネクタとが拡散層を介して接合されていることを特徴とする、電気化学反応単位。 An electrochemical reaction single cell containing an electrolyte layer and an air electrode and a fuel electrode facing each other in the first direction across the electrolyte layer.
A metal interconnector arranged on a specific electrode side of at least one of the air electrode and the fuel electrode of the electrochemical reaction single cell.
In an electrochemical reaction unit comprising a metal current collector arranged between the specific electrode and the interconnector and having a plurality of protrusions in contact with the surface of the specific electrode.
The current collector
An interconnector facing portion that contacts the surface of the interconnector and
A plurality of electrode facing portions as the convex portions in contact with the surface of the fuel electrode, and
A plurality of connecting portions connecting the interconnector facing portions and the electrode facing portions, and
Have,
A spacer is arranged between the interconnector facing portion of the current collector and each of the electrode facing portions.
At least a part of the overlapping region overlapping both the contact surface with the specific electrode in the convex portion of the current collector and the contact surface with the interconnector in the current collector in the first direction view. The current collector and the interconnector are diffused in both a first region, which is a region of the above, and a second region, which is at least a part of a non-overlapping region other than the overlapping region. An electrochemical reaction unit characterized by being joined via a layer. 請求項１に記載の電気化学反応単位において、
前記非重複領域の一部の領域である第３の領域において、前記集電体と前記インターコネクタとが接合されていないことを特徴とする、電気化学反応単位。 In the electrochemical reaction unit according to claim 1,
An electrochemical reaction unit, characterized in that the current collector and the interconnector are not joined in a third region, which is a partial region of the non-overlapping region. 請求項２に記載の電気化学反応単位において、
前記第１の領域と前記第２の領域とは、前記第３の領域を挟んで互いに離間していることを特徴とする、電気化学反応単位。 In the electrochemical reaction unit according to claim 2 .
An electrochemical reaction unit characterized in that the first region and the second region are separated from each other with the third region interposed therebetween . 請求項１から請求項３までのいずれか一項に記載の電気化学反応単位において、
前記複数の凸部は、前記第１の方向に直交すると共に互いに直交する第２の方向および第３の方向に沿った格子状に配置されており、
前記第２の領域は、前記第２の方向および前記第３の方向の両方において、２つの前記第１の領域の間に挟まれていない位置に配置されていることを特徴とする、電気化学反応単位。 In the electrochemical reaction unit according to any one of claims 1 to 3.
The plurality of convex portions are arranged in a grid pattern along a second direction and a third direction orthogonal to the first direction and orthogonal to each other.
The second region is electrochemically arranged in both the second direction and the third direction so as not to be sandwiched between the two first regions. Reaction unit. 請求項１から請求項３までのいずれか一項に記載の電気化学反応単位において、
前記複数の第１の領域は、前記第１の方向に直交すると共に互いに直交する第２の方向および第３の方向に沿った格子状に配置されており、
前記第２の領域は、前記第２の方向および前記第３の方向の少なくとも一方において、２つの前記第１の領域間に挟まれた中間領域の内、前記中間領域の中心点を中心とした前記中間領域の大きさの４０％の範囲内に配置されていることを特徴とする、電気化学反応単位。 In the electrochemical reaction unit according to any one of claims 1 to 3.
The plurality of first regions are arranged in a grid pattern along the second direction and the third direction which are orthogonal to the first direction and orthogonal to each other.
Said second region, at least one of the second direction and the third direction, of the intermediate region interposed between two of said first region, centered on the center point of said intermediate region An electrochemical reaction unit, characterized in that it is arranged within a range of 40% of the size of the intermediate region. 請求項１から請求項５までのいずれか一項に記載の電気化学反応単位において、
前記集電体における前記重複領域に位置する部分と、前記非重複領域に位置する部分とは、一体部材であることを特徴とする、電気化学反応単位。 In the electrochemical reaction unit according to any one of claims 1 to 5.
An electrochemical reaction unit, wherein a portion of the current collector located in the overlapping region and a portion located in the non-overlapping region are integral members. 前記第１の方向に並べて配列された複数の電気化学反応単位を備える電気化学反応セルスタックにおいて、
前記複数の電気化学反応単位の少なくとも１つは、請求項１から請求項６までのいずれか一項に記載の電気化学反応単位であることを特徴とする、電気化学反応セルスタック。 In an electrochemical reaction cell stack having a plurality of electrochemical reaction units arranged side by side in the first direction.
The electrochemical reaction cell stack, wherein at least one of the plurality of electrochemical reaction units is the electrochemical reaction unit according to any one of claims 1 to 6.
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