JP2012129038A

JP2012129038A - Fuel cell

Info

Publication number: JP2012129038A
Application number: JP2010278730A
Authority: JP
Inventors: Hisafumi Kotani; 尚史小谷
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2010-12-15
Filing date: 2010-12-15
Publication date: 2012-07-05

Abstract

【課題】簡単な構成で、集電性及びガスシール性を高めることができ、発電性能及び耐久性の向上を図ることを可能にする。
【解決手段】燃料電池１０は、電解質・電極接合体２６をセパレータ３０で挟持する。電解質・電極接合体２６は、電解質２０の外周部がアノード電極２４の外周面からアノード電極面側の周縁部を被覆する周縁被覆部２０ａを構成する。燃料電池１０は、セパレータ３０と周縁被覆部２０ａとに密着し、前記セパレータ３０と電解質・電極接合体２６のアノード電極２４側との間に形成される空間７８ａを封止する封止部８０ａを備えている。
【選択図】図４[PROBLEMS] To improve current collecting performance and gas sealing performance with a simple configuration, and to improve power generation performance and durability.
In a fuel cell, an electrolyte / electrode assembly is sandwiched between separators. The electrolyte / electrode assembly 26 constitutes a peripheral coating portion 20 a in which the outer peripheral portion of the electrolyte 20 covers the peripheral portion on the anode electrode surface side from the outer peripheral surface of the anode electrode 24. The fuel cell 10 has a sealing portion 80a which is in close contact with the separator 30 and the peripheral covering portion 20a and seals a space 78a formed between the separator 30 and the anode electrode 24 side of the electrolyte / electrode assembly 26. I have.
[Selection] Figure 4

Description

本発明は、電解質をアノード電極とカソード電極とで挟んで構成される電解質・電極接合体が、セパレータ間に積層される燃料電池に関する。 The present invention relates to a fuel cell in which an electrolyte / electrode assembly configured by sandwiching an electrolyte between an anode electrode and a cathode electrode is laminated between separators.

通常、固体電解質形燃料電池（ＳＯＦＣ）は、電解質に酸化物イオン導電体、例えば、安定化ジルコニアを用いており、この電解質の両側にアノード電極及びカソード電極を配設した電解質・電極接合体（ＭＥＡ）を、セパレータ（バイポーラ板）によって挟持している。この燃料電池は、通常、電解質・電極接合体とセパレータとが所定数だけ積層された燃料電池スタックとして使用されている。 In general, a solid electrolyte fuel cell (SOFC) uses an oxide ion conductor, for example, stabilized zirconia, as an electrolyte, and an electrolyte / electrode assembly in which an anode electrode and a cathode electrode are disposed on both sides of the electrolyte ( MEA) is sandwiched between separators (bipolar plates). This fuel cell is normally used as a fuel cell stack in which a predetermined number of electrolyte / electrode assemblies and separators are laminated.

上記の燃料電池では、電解質・電極接合体を構成するアノード電極及びカソード電極に、反応ガスとしてそれぞれ燃料ガス（例えば、水素ガス）及び酸化剤ガス（例えば、空気）を供給するために、セパレータの面方向に沿って燃料ガス通路及び酸化剤ガス通路が形成されている。 In the above fuel cell, in order to supply a fuel gas (for example, hydrogen gas) and an oxidant gas (for example, air) as a reaction gas to the anode electrode and the cathode electrode constituting the electrolyte / electrode assembly, respectively, A fuel gas passage and an oxidant gas passage are formed along the surface direction.

この種の燃料電池では、良好な集電性を維持して発電性能を向上させるとともに、反応ガスのガスシール性を高めるため、セパレータと電解質・電極接合体との密着性を確保する必要がある。 In this type of fuel cell, it is necessary to ensure good adhesion between the separator and the electrolyte / electrode assembly in order to improve the power generation performance by maintaining good current collection and to improve the gas sealing performance of the reaction gas. .

そこで、例えば、特許文献１に開示されている固体酸化物形燃料電池スタックが知られている。この固体酸化物形燃料電池スタックは、図１４に示すように、セル１を備えるとともに、前記セル１は、空気極２、電解質３及び燃料極４からなっている。酸化物からなる電解質３は、空気極２と燃料極４とで挟持されて平板型の構造を有しており、前記電解質３の外周部３ａには、セルフレーム５が平面的に接合されている。 Therefore, for example, a solid oxide fuel cell stack disclosed in Patent Document 1 is known. As shown in FIG. 14, the solid oxide fuel cell stack includes a cell 1, and the cell 1 includes an air electrode 2, an electrolyte 3, and a fuel electrode 4. The electrolyte 3 made of oxide is sandwiched between the air electrode 2 and the fuel electrode 4 and has a flat plate structure. A cell frame 5 is planarly joined to the outer peripheral portion 3 a of the electrolyte 3. Yes.

セルフレーム５は、外周部に延在させて設けられた曲げ構造５ａによって接合部が覆われた状態の封止構造とされている。曲げ構造５ａは、セル１と接合した際に、前記セル１の外周に沿って電解質３から燃料極４の側部まで立ち下がった後、前記燃料極４の側部の位置から外側にＬ字状に折れ曲がるクランク形状からなる折れ目構造に成形されている。 The cell frame 5 has a sealing structure in which a joint portion is covered with a bending structure 5a provided to extend to the outer peripheral portion. When the bending structure 5 a is joined to the cell 1, the bent structure 5 a falls from the electrolyte 3 to the side of the fuel electrode 4 along the outer periphery of the cell 1, and then outwards from the position of the side of the fuel electrode 4. It is formed into a fold structure consisting of a crank shape that bends in a shape.

このシール構造は、セル１を構成する電解質３の外周部３ａに平面状に接するセルフレーム５を配置し、且つ、前記電解質３と前記セルフレーム５の該電解質３に接する部分とを接合してガスシール性を確保している。さらに、セルフレーム５の電解質３面と当接する部分の外周部には、セル１の外周に沿って延在させて設けた曲げ構造５ａにより、接合部への余計な応力が加わることを抑止している。 In this sealing structure, a cell frame 5 that is in contact with a plane is arranged on the outer peripheral portion 3a of the electrolyte 3 that constitutes the cell 1, and the electrolyte 3 and a portion that contacts the electrolyte 3 of the cell frame 5 are joined. Gas sealability is secured. Further, the outer peripheral portion of the cell frame 5 that is in contact with the surface of the electrolyte 3 is prevented from being subjected to excessive stress applied to the joint portion by the bending structure 5 a provided to extend along the outer periphery of the cell 1. ing.

特開２０１０−２１０３８号公報JP 2010-21038 A

ところで、上記の特許文献１では、セル１に積層方向に荷重が付与される際（図１４中、矢印参照）、このセル１に印加される荷重により、電解質３の外周部３ａからセルフレーム５を剥がす方向に力が作用している。従って、セルフレーム５が、電解質３の外周部３ａから剥がれてしまい、所望のガスシール性及び集電性を確保することができないという問題がある。 Incidentally, in Patent Document 1 described above, when a load is applied to the cell 1 in the stacking direction (see the arrow in FIG. 14), the cell frame 5 is separated from the outer peripheral portion 3a of the electrolyte 3 by the load applied to the cell 1. A force is acting in the direction of peeling. Therefore, the cell frame 5 is peeled off from the outer peripheral portion 3a of the electrolyte 3, and there is a problem that desired gas sealing properties and current collecting properties cannot be ensured.

本発明はこの種の問題を解決するものであり、簡単な構成で、集電性及びガスシール性を高めることができ、発電性能及び耐久性の向上を図ることが可能な燃料電池を提供することを目的とする。 The present invention solves this type of problem, and provides a fuel cell that can improve the current collecting performance and gas sealing performance with a simple configuration, and can improve power generation performance and durability. For the purpose.

本発明は、電解質をアノード電極とカソード電極とで挟んで構成される電解質・電極接合体が、セパレータ間に積層される燃料電池に関するものである。 The present invention relates to a fuel cell in which an electrolyte / electrode assembly configured by sandwiching an electrolyte between an anode electrode and a cathode electrode is laminated between separators.

この燃料電池では、電解質・電極接合体は、電解質の外周部がアノード電極の外周面からアノード電極面側の周縁部を被覆する周縁被覆部を構成するとともに、前記燃料電池は、セパレータと前記周縁被覆部とに密着し、前記セパレータと前記電解質・電極接合体の前記アノード電極側との間に形成される空間を封止する封止部を備えている。 In this fuel cell, the electrolyte / electrode assembly forms a peripheral coating portion in which the outer peripheral portion of the electrolyte covers the peripheral portion on the anode electrode surface side from the outer peripheral surface of the anode electrode, and the fuel cell includes the separator and the peripheral edge A sealing portion is provided that is in close contact with the covering portion and seals a space formed between the separator and the anode electrode side of the electrolyte / electrode assembly.

また、この燃料電池では、封止部は、セパレータに密着する第１密着部と、周縁被覆部に密着する第２密着部とを有するとともに、前記第１密着部は、前記封止部の一方の面に設けられ、且つ前記第２密着部は、前記封止部の前記一方の面とは表裏をなす他方の面に設けられることが好ましい。 Further, in this fuel cell, the sealing portion has a first contact portion that is in close contact with the separator and a second contact portion that is in close contact with the peripheral covering portion, and the first contact portion is one of the sealing portions. It is preferable that the second contact portion is provided on the other surface of the sealing portion which is opposite to the one surface of the sealing portion.

このため、セパレータと電解質・電極接合体との密着性を高めるために積層方向に付与される荷重により、封止部と前記電解質・電極接合体との密着性を高めるための荷重を印加することができる。従って、電解質・電極接合体とシール部とに個別の荷重付与機構を設ける必要がなく、燃料電池全体の構成が容易に簡素化するとともに、経済的である。 For this reason, applying a load for enhancing the adhesion between the sealing portion and the electrolyte / electrode assembly by a load applied in the stacking direction in order to enhance the adhesion between the separator and the electrolyte / electrode assembly. Can do. Therefore, it is not necessary to provide separate load applying mechanisms for the electrolyte / electrode assembly and the seal portion, and the configuration of the entire fuel cell can be easily simplified and economical.

さらに、この燃料電池では、封止部は、フレーム状の金属板であることが好ましい。これにより、封止部自体の弾性力を介して、前記封止部と電解質・電極接合体との密着性を高めるための荷重を増加させることができ、シール性の向上が一層確実に遂行可能になる。 Furthermore, in this fuel cell, the sealing portion is preferably a frame-shaped metal plate. As a result, the load for increasing the adhesion between the sealing part and the electrolyte / electrode assembly can be increased via the elastic force of the sealing part itself, and the sealing performance can be improved more reliably. become.

さらにまた、この燃料電池では、第１密着部の密着強度は、第２密着部の密着強度よりも大きく設定されることが好ましい。第１密着部は、封止部とセパレータとを密着させる部位であり、強固に密着させる必要があるからである。一方、第２密着部は、封止部と周縁被覆部とを密着させる部位であり、少なくとも互いに接していればよいからである。 Furthermore, in this fuel cell, it is preferable that the adhesion strength of the first adhesion portion is set larger than the adhesion strength of the second adhesion portion. This is because the first close contact portion is a portion where the sealing portion and the separator are in close contact, and needs to be firmly attached. On the other hand, the second contact portion is a portion that causes the sealing portion and the peripheral edge covering portion to be in close contact with each other, as long as they are at least in contact with each other.

また、この燃料電池は、固体酸化物形燃料電池であることが好ましい。高温型燃料電池に適用することにより、特に懸念される熱応力による挟持部や電解質・電極接合体の熱歪等を良好に抑制することが可能になる。 The fuel cell is preferably a solid oxide fuel cell. By applying it to a high-temperature fuel cell, it becomes possible to satisfactorily suppress the sandwiched portion and the thermal strain of the electrolyte / electrode assembly due to thermal stresses of particular concern.

さらに、この燃料電池は、平板積層型固体酸化物形燃料電池であることが好ましい。このため、特に、平板型ＳＯＦＣ（固体酸化物形燃料電池）のような高温型燃料電池に好適に適用することが可能になる。 Further, the fuel cell is preferably a flat plate stacked solid oxide fuel cell. For this reason, it can be suitably applied to a high temperature fuel cell such as a flat plate SOFC (solid oxide fuel cell).

本発明によれば、セパレータと電解質・電極接合体との密着性を高めるために積層方向に付与される荷重の方向と、封止部と前記電解質・電極接合体との密着性を高めるために作用する荷重の方向とは、同一方向になる。従って、集電性及びガスシール性を確保することができ、簡単な構成で、集電性による発電性能の向上と、ガスシール性による耐久性の向上とを図ることが可能になる。 According to the present invention, in order to enhance the adhesion between the separator and the electrolyte / electrode assembly, the direction of the load applied in the stacking direction and the adhesion between the sealing portion and the electrolyte / electrode assembly. The direction of the acting load is the same direction. Therefore, it is possible to ensure the current collecting property and the gas sealing property, and with a simple configuration, it is possible to improve the power generation performance by the current collecting property and improve the durability by the gas sealing property.

しかも、空間内に発生する燃料ガスの圧力は、封止部と電解質・電極接合体との密着性を高めるための荷重の方向に作用する。これにより、ガスシール性が一層確実に確保される。 Moreover, the pressure of the fuel gas generated in the space acts in the direction of the load for improving the adhesion between the sealing portion and the electrolyte / electrode assembly. Thereby, gas-seal property is ensured more reliably.

本発明の第１の実施形態に係る燃料電池が複数積層された燃料電池スタックの概略斜視説明図である。1 is a schematic perspective view of a fuel cell stack in which a plurality of fuel cells according to a first embodiment of the present invention are stacked. 前記燃料電池の分解斜視説明図である。FIG. 3 is an exploded perspective view of the fuel cell. 前記燃料電池のガス流れ状態を示す一部分解斜視説明図である。It is a partially exploded perspective view showing the gas flow state of the fuel cell. 前記燃料電池の、図２中、ＩＶ−ＩＶ線断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view of the fuel cell taken along line IV-IV in FIG. 2. 前記燃料電池を構成するセパレータの平面説明図である。It is a plane explanatory view of the separator which constitutes the fuel cell. 本発明の第２の実施形態に係る燃料電池の分解斜視図である。It is a disassembled perspective view of the fuel cell which concerns on the 2nd Embodiment of this invention. 前記燃料電池の、図６中、ＶＩＩ−ＶＩＩ線断面説明図である。FIG. 7 is a sectional view of the fuel cell taken along line VII-VII in FIG. 6. 本発明の第３の実施形態に係る燃料電池の要部断面説明図である。It is principal part cross-sectional explanatory drawing of the fuel cell which concerns on the 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第４の実施形態に係る燃料電池が複数積層された燃料電池スタックの概略斜視説明図である。FIG. 6 is a schematic perspective explanatory view of a fuel cell stack in which a plurality of fuel cells according to a fourth embodiment of the present invention are stacked. 前記燃料電池の分解斜視説明図である。FIG. 3 is an exploded perspective view of the fuel cell. 前記燃料電池のガス流れ状態を示す一部分解斜視説明図である。It is a partially exploded perspective view showing the gas flow state of the fuel cell. 前記燃料電池の概略断面説明図である。It is a schematic cross-sectional explanatory drawing of the said fuel cell. 前記セパレータを構成する第２プレートの平面説明図である。It is a plane explanatory view of the 2nd plate which constitutes the separator. 特許文献１に開示されている燃料電池スタックの説明図である。2 is an explanatory diagram of a fuel cell stack disclosed in Patent Document 1. FIG.

図１に示すように、本発明の第１の実施形態に係る燃料電池１０は、固体酸化物形燃料電池であり、矢印Ａ方向に複数積層されて燃料電池スタック１２を構成する。この燃料電池スタック１２は、定置用の他、車載用等の種々の用途に用いられている。燃料電池１０は、後述するように、平板積層型固体酸化物形燃料電池である。 As shown in FIG. 1, the fuel cell 10 according to the first embodiment of the present invention is a solid oxide fuel cell, and a plurality of fuel cells 10 are stacked in the direction of arrow A to constitute a fuel cell stack 12. The fuel cell stack 12 is used for various purposes such as in-vehicle use as well as stationary use. As will be described later, the fuel cell 10 is a flat plate stacked solid oxide fuel cell.

図２〜図４に示すように、燃料電池１０は、例えば、安定化ジルコニア等の酸化物イオン導電体で構成される電解質（電解質板）２０の両面に、カソード電極２２及びアノード電極２４が設けられた電解質・電極接合体（ＭＥＡ）２６を備える。電解質・電極接合体２６は、円板状に形成されるとともに、図４に示すように、アノード電極２４は、カソード電極２２よりも肉厚に形成され、電解質２０の外周部は、前記アノード電極２４の外周面からアノード電極面側の周縁部を被覆して周縁被覆部２０ａを構成する。 As shown in FIGS. 2 to 4, the fuel cell 10 is provided with a cathode electrode 22 and an anode electrode 24 on both surfaces of an electrolyte (electrolyte plate) 20 made of an oxide ion conductor such as stabilized zirconia, for example. The electrolyte / electrode assembly (MEA) 26 is provided. The electrolyte / electrode assembly 26 is formed in a disc shape, and as shown in FIG. 4, the anode electrode 24 is formed thicker than the cathode electrode 22, and the outer periphery of the electrolyte 20 is the anode electrode. The peripheral edge portion on the anode electrode surface side is covered from the outer peripheral surface of 24 to constitute the peripheral edge covering portion 20a.

電解質・電極接合体２６には、カソード電極２２に接して円板状カソード集電体２２ａと、アノード電極２４に接して円板状アノード集電体２４ａが配設される。カソード集電体２２ａ及びアノード集電体２４ａは、例えば、発泡金属により構成されるとともに、前記アノード集電体２４ａは、前記カソード集電体２２ａよりも小径に形成される。アノード集電体２４ａは、電解質２０の周縁被覆部２０ａの開口径に対応する径寸法以下に設定される（図４参照）。 The electrolyte / electrode assembly 26 is provided with a disk-shaped cathode current collector 22 a in contact with the cathode electrode 22 and a disk-shaped anode current collector 24 a in contact with the anode electrode 24. The cathode current collector 22a and the anode current collector 24a are made of, for example, foam metal, and the anode current collector 24a is formed to have a smaller diameter than the cathode current collector 22a. The anode current collector 24a is set to be equal to or smaller than the diameter corresponding to the opening diameter of the peripheral covering portion 20a of the electrolyte 20 (see FIG. 4).

燃料電池１０は、一組のセパレータ３０間に２個の電解質・電極接合体２６を挟んで構成される。セパレータ３０は、２個の電解質・電極接合体２６を挟持する挟持部３２Ａ、３２Ｂと、それぞれの一端が前記挟持部３２Ａ、３２Ｂに連結される幅狭な橋架部３４Ａ、３４Ｂと、前記橋架部３４Ａ、３４Ｂの他端が一体に連結される反応ガス供給部３６とを備える。 The fuel cell 10 is configured by sandwiching two electrolyte / electrode assemblies 26 between a pair of separators 30. The separator 30 includes sandwiching portions 32A and 32B that sandwich two electrolyte / electrode assemblies 26, narrow bridge portions 34A and 34B each having one end connected to the sandwiching portions 32A and 32B, and the bridge portion. And a reaction gas supply unit 36 to which the other ends of 34A and 34B are integrally connected.

挟持部３２Ａ、３２Ｂと電解質・電極接合体２６との間には、カソード集電体２２ａを介装して酸化剤ガス通路３７が形成されるとともに、アノード集電体２４ａを介装して燃料ガス通路３８が形成される。 Between the sandwiching portions 32A and 32B and the electrolyte / electrode assembly 26, an oxidant gas passage 37 is formed via a cathode current collector 22a, and a fuel via an anode current collector 24a. A gas passage 38 is formed.

セパレータ３０は、例えば、２枚のプレートである第１プレート４０及び第２プレート４２を備え、前記第１プレート４０及び前記第２プレート４２は、例えば、ステンレス合金等の板金で構成され、ろう付け、拡散接合やレーザ溶接等により互いに接合される。なお、セパレータ３０は、３枚以上のプレートを接合して構成してもよい。 The separator 30 includes, for example, a first plate 40 and a second plate 42 which are two plates, and the first plate 40 and the second plate 42 are made of a sheet metal such as a stainless alloy, and are brazed. They are bonded to each other by diffusion bonding, laser welding, or the like. The separator 30 may be configured by joining three or more plates.

図２及び図５に示すように、第１プレート４０は、反応ガス供給部３６を構成する長円形状の第１反応ガス供給部材４４を備える。この第１反応ガス供給部材４４には、積層方向（矢印Ａ方向）に沿って燃料ガスを供給するための燃料ガス供給連通孔４６、燃料ガス通路３８を流通した前記燃料ガスを導出するための燃料ガス導出連通孔４８、及び酸化剤ガスを供給するための酸化剤ガス供給連通孔５０が形成される。 As shown in FIGS. 2 and 5, the first plate 40 includes an oval first reaction gas supply member 44 that constitutes the reaction gas supply unit 36. The first reaction gas supply member 44 is connected to the fuel gas supply communication hole 46 for supplying the fuel gas along the stacking direction (arrow A direction) and the fuel gas flowing through the fuel gas passage 38 is led out. A fuel gas outlet communication hole 48 and an oxidant gas supply communication hole 50 for supplying an oxidant gas are formed.

反応ガス供給部３６は、燃料ガス供給連通孔４６と酸化剤ガス供給連通孔５０との間に、燃料ガス導出連通孔４８が設けられるとともに、前記燃料ガス供給連通孔４６、前記燃料ガス導出連通孔４８及び前記酸化剤ガス供給連通孔５０は、挟持部３２Ａ、３２Ｂの中央と橋架部３４Ａ、３４Ｂとを結ぶ仮想直線Ｌ１（図２中、矢印Ｂ方向）に交差する方向（例えば、直交する方向）に延在する仮想直線Ｌ２（矢印Ｃ方向）に沿って配列される（図２参照）。 The reaction gas supply unit 36 is provided with a fuel gas outlet communication hole 48 between the fuel gas supply communication hole 46 and the oxidant gas supply communication hole 50, and the fuel gas supply communication hole 46 and the fuel gas outlet communication hole. The hole 48 and the oxidant gas supply communication hole 50 intersect with a direction (for example, orthogonal) intersecting a virtual straight line L1 (in the direction of arrow B in FIG. 2) connecting the centers of the sandwiching portions 32A and 32B and the bridge portions 34A and 34B. Are arranged along a virtual straight line L2 (arrow C direction) extending in the direction (see FIG. 2).

図５に示すように、第１反応ガス供給部材４４の両長辺には、幅狭な第１橋架部材５２ａ、５２ｂを介して比較的大径な第１挟持部材５４ａ、５４ｂが一体に設けられる。第１橋架部材５２ａ、５２ｂの電極面に沿う短尺側の幅寸法（図中、寸法ｔ）の内方には、燃料ガス導出連通孔４８が設けられるとともに、前記第１橋架部材５２ａ、５２ｂの前記幅寸法の外方には、燃料ガス供給連通孔４６及び酸化剤ガス供給連通孔５０が設けられる。 As shown in FIG. 5, relatively long-diameter first sandwiching members 54a and 54b are integrally provided on both long sides of the first reactive gas supply member 44 via narrow first bridge members 52a and 52b. It is done. A fuel gas lead-out communication hole 48 is provided inward of the short side width dimension (dimension t in the figure) along the electrode surface of the first bridge members 52a, 52b, and the first bridge members 52a, 52b A fuel gas supply communication hole 46 and an oxidant gas supply communication hole 50 are provided outside the width dimension.

燃料ガス供給連通孔４６には、一対の燃料ガス供給通路５６ａ、５６ｂの一端が連通する。燃料ガス供給通路５６ａ、５６ｂの他端は、第１橋架部材５２ａ、５２ｂの長手方向（矢印Ｂ方向）に沿って第１挟持部材５４ａ、５４ｂ内に延在し、前記第１挟持部材５４ａ、５４ｂの中心で終端する。 One end of a pair of fuel gas supply passages 56 a and 56 b communicates with the fuel gas supply communication hole 46. The other ends of the fuel gas supply passages 56a and 56b extend in the first clamping members 54a and 54b along the longitudinal direction (arrow B direction) of the first bridge members 52a and 52b, and the first clamping members 54a, Terminate at the center of 54b.

燃料ガス導出連通孔４８には、一対の燃料ガス戻し通路５８ａ、５８ｂの一端が連通する。燃料ガス戻し通路５８ａ、５８ｂの他端は、第１橋架部材５２ａ、５２ｂの長手方向（矢印Ｂ方向）に沿って第１挟持部材５４ａ、５４ｂの外周縁部まで延在する。 One end of a pair of fuel gas return passages 58 a and 58 b communicates with the fuel gas outlet communication hole 48. The other ends of the fuel gas return passages 58a and 58b extend to the outer peripheral edge portions of the first sandwiching members 54a and 54b along the longitudinal direction (arrow B direction) of the first bridge members 52a and 52b.

酸化剤ガス供給連通孔５０には、一対の酸化剤ガス供給通路６０ａ、６０ｂの一端が連通する。酸化剤ガス供給通路６０ａ、６０ｂの他端は、第１橋架部材５２ａ、５２ｂの長手方向（矢印Ｂ方向）に沿って第１挟持部材５４ａ、５４ｂ内に延在する。 One end of a pair of oxidant gas supply passages 60 a and 60 b communicates with the oxidant gas supply communication hole 50. The other ends of the oxidant gas supply passages 60a and 60b extend into the first clamping members 54a and 54b along the longitudinal direction of the first bridge members 52a and 52b (arrow B direction).

第１橋架部材５２ａ、５２ｂは、燃料ガス供給通路５６ａ、５６ｂと酸化剤ガス供給通路６０ａ、６０ｂとの間に、燃料ガス戻し通路５８ａ、５８ｂが設けられる。 The first bridge members 52a and 52b are provided with fuel gas return passages 58a and 58b between the fuel gas supply passages 56a and 56b and the oxidant gas supply passages 60a and 60b.

第１挟持部材５４ａ、５４ｂは、電解質・電極接合体２６の直径よりも大径の円板形状に設定される。第１挟持部材５４ａ、５４ｂには、酸化剤ガスを供給するための酸化剤ガス供給孔６２ａ、６２ｂが、例えば、前記第１挟持部材５４ａ、５４ｂの中心に対して偏心した位置に、少なくとも１つずつ形成される。酸化剤ガス供給孔６２ａ、６２ｂは、酸化剤ガス供給通路６０ａ、６０ｂの他端に連通し、この酸化剤ガス供給通路６０ａ、６０ｂを介して、酸化剤ガス供給連通孔５０に連通する。 The first clamping members 54 a and 54 b are set in a disk shape having a larger diameter than the diameter of the electrolyte / electrode assembly 26. The first clamping members 54a, 54b have at least one oxidant gas supply hole 62a, 62b for supplying an oxidant gas, for example, at a position eccentric with respect to the center of the first clamping member 54a, 54b. It is formed one by one. The oxidant gas supply holes 62a and 62b communicate with the other ends of the oxidant gas supply passages 60a and 60b, and communicate with the oxidant gas supply communication hole 50 through the oxidant gas supply passages 60a and 60b.

図２に示すように、第２プレート４２は、反応ガス供給部３６を構成する長円形状の第２反応ガス供給部材６４を備える。第２反応ガス供給部材６４には、燃料ガス供給連通孔４６、燃料ガス導出連通孔４８及び酸化剤ガス供給連通孔５０が形成される。第２反応ガス供給部材６４の両長辺には、幅狭な第２橋架部材６６ａ、６６ｂを介して比較的大径な第２挟持部材６８ａ、６８ｂが一体に設けられる。 As shown in FIG. 2, the second plate 42 includes an oval second reaction gas supply member 64 that constitutes the reaction gas supply unit 36. The second reaction gas supply member 64 is formed with a fuel gas supply communication hole 46, a fuel gas outlet communication hole 48, and an oxidant gas supply communication hole 50. On both long sides of the second reactive gas supply member 64, second sandwiching members 68a and 68b having a relatively large diameter are integrally provided via narrow second bridge members 66a and 66b.

第２挟持部材６８ａ、６８ｂには、燃料ガスを供給するための燃料ガス供給孔７０ａ、７０ｂが、例えば、前記第２挟持部材６８ａ、６８ｂの中心に、少なくとも１つずつ形成される。燃料ガス供給孔７０ａ、７０ｂは、燃料ガス供給通路５６ａ、５６ｂの他端に連通し、この燃料ガス供給通路５６ａ、５６ｂを介して、燃料ガス供給連通孔４６に連通する。 In the second clamping members 68a and 68b, at least one fuel gas supply hole 70a and 70b for supplying fuel gas is formed at the center of the second clamping members 68a and 68b, for example. The fuel gas supply holes 70a and 70b communicate with the other ends of the fuel gas supply passages 56a and 56b, and communicate with the fuel gas supply communication hole 46 through the fuel gas supply passages 56a and 56b.

第２挟持部材６８ａ、６８ｂには、電解質・電極接合体２６の外周外方を周回して燃料ガス戻し溝７２ａ、７２ｂが設けられる。この燃料ガス戻し溝７２ａ、７２ｂには、燃料ガス通路３８と燃料ガス戻し通路５８ａ、５８ｂとを連通させる燃料ガス戻し孔７４ａ、７４ｂが、それぞれ少なくとも１つ以上連通する。第２挟持部材６８ａ、６８ｂの外周部には、アノード集電体２４ａ側に突出する周回凸部７６ａ、７６ｂが形成される。 Fuel gas return grooves 72a and 72b are provided in the second holding members 68a and 68b so as to go around the outer periphery of the electrolyte / electrode assembly 26. At least one or more fuel gas return holes 74a and 74b communicating with the fuel gas passage 38 and the fuel gas return passages 58a and 58b communicate with the fuel gas return grooves 72a and 72b, respectively. Circumferential convex portions 76a and 76b projecting toward the anode current collector 24a are formed on the outer peripheral portions of the second clamping members 68a and 68b.

図２及び図４に示すように、挟持部３２Ａ、３２Ｂには、前記挟持部３２Ａ、３２Ｂと電解質・電極接合体２６のアノード電極２４側との間に形成される空間７８ａ、７８ｂを封止する封止部材（封止部）８０ａ、８０ｂが設けられる。封止部材８０ａ、８０ｂは、フレーム状、例えば、略リング形状を有する金属板で形成される。 As shown in FIGS. 2 and 4, the holding portions 32A and 32B are sealed with spaces 78a and 78b formed between the holding portions 32A and 32B and the anode electrode 24 side of the electrolyte / electrode assembly 26. Sealing members (sealing portions) 80a and 80b are provided. The sealing members 80a and 80b are formed of a metal plate having a frame shape, for example, a substantially ring shape.

封止部材８０ａ、８０ｂは、セパレータ３０を構成する第２挟持部材６８ａ、６８ｂに密着する第１密着部８２ａ、８２ｂと、各電解質・電極接合体２６の周縁被覆部２０ａに密着する第２密着部８４ａ、８４ｂとを有する。第１密着部８２ａ、８２ｂは、封止部材８０ａ、８０ｂの一方の面に設けられ、且つ第２密着部８４ａ、８４ｂは、前記封止部材８０ａ、８０ｂの前記一方の面とは表裏をなす他方の面に設けられる。 The sealing members 80 a and 80 b are first contact portions 82 a and 82 b that are in close contact with the second sandwiching members 68 a and 68 b constituting the separator 30, and a second contact that is in close contact with the peripheral covering portion 20 a of each electrolyte / electrode assembly 26. Parts 84a and 84b. The first contact portions 82a and 82b are provided on one surface of the sealing members 80a and 80b, and the second contact portions 84a and 84b are opposite to the one surface of the sealing members 80a and 80b. Provided on the other surface.

第１密着部８２ａ、８２ｂの密着強度は、第２密着部８４ａ、８４ｂの密着強度よりも大きく設定される。具体的には、第１密着部８２ａ、８２ｂは、第２挟持部材６８ａ、６８ｂの周回凸部７６ａ、７６ｂに対して、例えば、レーザ溶接、ろう付け（銀やニッケル等）又は拡散接合により固着される。 The adhesion strength of the first adhesion portions 82a and 82b is set to be greater than the adhesion strength of the second adhesion portions 84a and 84b. Specifically, the first contact portions 82a and 82b are fixed to the circumferential convex portions 76a and 76b of the second holding members 68a and 68b by, for example, laser welding, brazing (silver, nickel, etc.) or diffusion bonding. Is done.

なお、封止部８０ａ、８０ｂは、先ず、第２密着部８４ａ、８４ｂの接合作業が行われた後、第１密着部８２ａ、８２ｂの接合作業（例えば、レーザ溶接）が行われる。また、以下に説明する他の封止部でも、同様に接合作業が行われる。 The sealing portions 80a and 80b are first joined to the second contact portions 84a and 84b, and then joined to the first contact portions 82a and 82b (for example, laser welding). In addition, the joining operation is similarly performed in the other sealing portions described below.

第２密着部８４ａ、８４ｂは、各電解質・電極接合体２６の周縁被覆部２０ａに対して、例えば、ガラスシールまたはろう付け（銀やニッケル等）により固着され、あるいは、単に当接により密着する。なお、第１密着部８２ａ、８２ｂの密着面積は、第２密着部８４ａ、８４ｂの密着面積よりも大きく設定されることが好ましい。 The second contact portions 84a and 84b are fixed to the peripheral coating portion 20a of each electrolyte / electrode assembly 26 by, for example, glass sealing or brazing (silver, nickel, or the like), or simply adhered by contact. . In addition, it is preferable that the contact | adherence area of 1st contact part 82a, 82b is set larger than the contact | adherence area of 2nd contact part 84a, 84b.

図１に示すように、燃料電池スタック１２は、複数の燃料電池１０の積層方向一端にエンドプレート９０を配置するとともに、積層方向他端に押圧プレート９２Ａ、９２Ｂ及び９４を配置する。押圧プレート９２Ａ、９２Ｂは、挟持部３２Ａ、３２Ｂに対応して配置される一方、押圧プレート９４は、反応ガス供給部３６に対応して配置される。 As shown in FIG. 1, the fuel cell stack 12 has an end plate 90 disposed at one end in the stacking direction of the plurality of fuel cells 10 and press plates 92A, 92B, and 94 disposed at the other end in the stacking direction. The pressing plates 92A and 92B are disposed corresponding to the sandwiching portions 32A and 32B, while the pressing plate 94 is disposed corresponding to the reaction gas supply unit 36.

押圧プレート９２Ａ、９２Ｂは、複数のボルト９６によりエンドプレート９０に固定されることによって、矢印Ａ方向に積層された電解質・電極接合体２６及び挟持部３２Ａ、３２Ｂに積層方向に比較的小さな締付荷重を付与する。押圧プレート９４は、複数のボルトによりエンドプレート９０に固定されることによって、矢印Ａ方向に積層された反応ガス供給部３６に積層方向に比較的大きな締付荷重を付与する。 The pressing plates 92A and 92B are fixed to the end plate 90 by a plurality of bolts 96, so that the electrolyte / electrode assembly 26 and the sandwiching portions 32A and 32B stacked in the direction of arrow A are relatively tightened in the stacking direction. Apply load. The pressing plate 94 applies a relatively large tightening load in the stacking direction to the reaction gas supply unit 36 stacked in the arrow A direction by being fixed to the end plate 90 by a plurality of bolts.

なお、図示しないが、エンドプレート９０、押圧プレート９２Ａ、９２Ｂ及び９４のいずれかに、燃料ガスを供給するための配管、一旦使用された燃料ガスを導出するための配管及び酸化剤ガスを供給するための配管が配設される。 Although not shown, a pipe for supplying fuel gas, a pipe for deriving once used fuel gas, and an oxidant gas are supplied to any one of the end plate 90 and the pressing plates 92A, 92B, and 94. Piping is provided.

このように構成される燃料電池スタック１２の動作について、以下に説明する。 The operation of the fuel cell stack 12 configured as described above will be described below.

図２及び図３に示すように、燃料ガス供給連通孔４６に燃料ガス（例えば、水素含有ガス）が供給されるとともに、酸化剤ガス供給連通孔５０に酸化剤ガスである酸素含有ガス（以下、空気ともいう）が供給される。燃料ガスは、燃料電池スタック１２の燃料ガス供給連通孔４６に沿って積層方向（矢印Ａ方向）に移動しながら、各燃料電池１０に設けられる燃料ガス供給通路５６ａ、５６ｂに沿ってセパレータ３０の面方向に移動する。 As shown in FIGS. 2 and 3, a fuel gas (for example, a hydrogen-containing gas) is supplied to the fuel gas supply communication hole 46 and an oxygen-containing gas (hereinafter referred to as an oxidant gas) is supplied to the oxidant gas supply communication hole 50. , Also referred to as air). The fuel gas moves in the stacking direction (in the direction of arrow A) along the fuel gas supply communication hole 46 of the fuel cell stack 12, and moves along the fuel gas supply passages 56 a and 56 b provided in each fuel cell 10. Move in the plane direction.

燃料ガスは、燃料ガス供給通路５６ａ、５６ｂから第２挟持部材６８ａ、６８ｂに形成された燃料ガス供給孔７０ａ、７０ｂを通って各燃料ガス通路３８に導入される。 The fuel gas is introduced into the fuel gas passages 38 from the fuel gas supply passages 56a and 56b through the fuel gas supply holes 70a and 70b formed in the second clamping members 68a and 68b.

燃料ガス供給孔７０ａ、７０ｂは、電解質・電極接合体２６のアノード電極２４の中心位置に設定されている。このため、燃料ガスは、燃料ガス供給孔７０ａ、７０ｂから各アノード電極２４の中心に供給された後、燃料ガス通路３８に沿って前記アノード電極２４の外周部に向かって移動する。 The fuel gas supply holes 70 a and 70 b are set at the center position of the anode electrode 24 of the electrolyte / electrode assembly 26. Therefore, the fuel gas is supplied from the fuel gas supply holes 70 a and 70 b to the center of each anode electrode 24 and then moves along the fuel gas passage 38 toward the outer periphery of the anode electrode 24.

燃料ガス通路３８を流通した燃料ガスは、図３及び図４に示すように、電解質・電極接合体２６の外周外方を周回する燃料ガス戻し溝７２ａ、７２ｂに導入され、前記燃料ガス戻し溝７２ａ、７２ｂに案内されて燃料ガス戻し孔７４ａ、７４ｂに移動する。従って、燃料ガスは、燃料ガス戻し孔７４ａ、７４ｂを通って燃料ガス戻し通路５８ａ、５８ｂに供給され、前記燃料ガス戻し通路５８ａ、５８ｂから燃料ガス導出連通孔４８に導出される。 As shown in FIGS. 3 and 4, the fuel gas flowing through the fuel gas passage 38 is introduced into the fuel gas return grooves 72a and 72b that circulate around the outer periphery of the electrolyte / electrode assembly 26, and the fuel gas return groove It is guided by 72a, 72b and moves to the fuel gas return holes 74a, 74b. Accordingly, the fuel gas is supplied to the fuel gas return passages 58a and 58b through the fuel gas return holes 74a and 74b, and is led out to the fuel gas outlet communication hole 48 from the fuel gas return passages 58a and 58b.

一方、空気は、燃料電池スタック１２の酸化剤ガス供給連通孔５０に沿って積層方向（矢印Ａ方向）に移動しながら、各燃料電池１０に設けられる酸化剤ガス供給通路６０ａ、６０ｂに沿ってセパレータ３０の面方向に移動する（図２及び図３参照）。 On the other hand, the air moves along the oxidant gas supply passages 60 a and 60 b provided in each fuel cell 10 while moving in the stacking direction (arrow A direction) along the oxidant gas supply communication hole 50 of the fuel cell stack 12. It moves in the surface direction of the separator 30 (see FIGS. 2 and 3).

空気は、酸化剤ガス供給通路６０ａ、６０ｂから第１挟持部材５４ａ、５４ｂに形成された酸化剤ガス供給孔６２ａ、６２ｂを通って各酸化剤ガス通路３７に導入される。酸化剤ガス供給孔６２ａ、６２ｂは、各電解質・電極接合体２６のカソード電極２２の略中心位置に設定されている。このため、空気は、酸化剤ガス供給孔６２ａ、６２ｂから各カソード電極２２の略中心に供給された後、酸化剤ガス通路３７に沿って前記カソード電極２２の外周部に向かって移動する（図４参照）。 Air is introduced into each oxidant gas passage 37 from the oxidant gas supply passages 60a and 60b through the oxidant gas supply holes 62a and 62b formed in the first clamping members 54a and 54b. The oxidant gas supply holes 62 a and 62 b are set at substantially the center position of the cathode electrode 22 of each electrolyte / electrode assembly 26. Therefore, air is supplied from the oxidant gas supply holes 62a and 62b to the approximate center of each cathode electrode 22, and then moves along the oxidant gas passage 37 toward the outer periphery of the cathode electrode 22 (see FIG. 4).

従って、電解質・電極接合体２６では、アノード電極２４の電極面の中心側から周端部側に向かって燃料ガスが供給されるとともに、カソード電極２２の電極面の略中心側から周端部側に向かって空気が供給される。その際、酸化物イオンが電解質２０を通ってアノード電極２４に移動し、化学反応により発電が行われる。 Therefore, in the electrolyte / electrode assembly 26, the fuel gas is supplied from the center side of the electrode surface of the anode electrode 24 toward the peripheral end portion side, and from the substantially central side of the electrode surface of the cathode electrode 22 to the peripheral end portion side. Air is supplied toward. At that time, oxide ions move to the anode electrode 24 through the electrolyte 20, and power is generated by a chemical reaction.

この場合、第１の実施形態では、図４に示すように、電解質２０の外周部は、アノード電極２４の外周面からアノード電極面側の周縁部を被覆して周縁被覆部２０ａを構成している。そして、燃料電池１０は、セパレータ３０と各電解質・電極接合体２６の周縁被覆部２０ａとに密着し、前記セパレータ３０と前記電解質・電極接合体２６のアノード電極２４側との間に形成される空間７８ａ、７８ｂを封止する封止部材８０ａ、８０ｂを備えている。 In this case, in the first embodiment, as shown in FIG. 4, the outer peripheral portion of the electrolyte 20 covers the peripheral portion on the anode electrode surface side from the outer peripheral surface of the anode electrode 24 to form the peripheral covering portion 20 a. Yes. The fuel cell 10 is in close contact with the separator 30 and the peripheral coating portion 20a of each electrolyte / electrode assembly 26, and is formed between the separator 30 and the anode electrode 24 side of the electrolyte / electrode assembly 26. Sealing members 80a and 80b for sealing the spaces 78a and 78b are provided.

このため、セパレータ３０と電解質・電極接合体２６との密着性を高めるために積層方向に付与される荷重の方向（図４中、矢印参照）と、封止部材８０ａ、８０ｂと前記電解質・電極接合体２６との密着性を高めるために作用する荷重の方向とは、同一方向になる。従って、燃料電池１０は、集電性及びガスシール性を確保することができ、簡単な構成で、集電性による発電性能の向上と、ガスシール性による耐久性の向上とを図ることが可能になるという効果が得られる。 For this reason, in order to improve the adhesiveness between the separator 30 and the electrolyte / electrode assembly 26, the direction of the load applied in the stacking direction (see the arrow in FIG. 4), the sealing members 80a and 80b, and the electrolyte / electrode The direction of the load acting to increase the adhesion with the bonded body 26 is the same direction. Therefore, the fuel cell 10 can secure current collecting properties and gas sealing properties, and with a simple configuration, it is possible to improve power generation performance due to current collecting properties and durability due to gas sealing properties. The effect of becoming.

しかも、空間７８ａ、７８ｂ内に発生する燃料ガスの圧力は、封止部材８０ａ、８０ｂと電解質・電極接合体２６との密着性を高めるための荷重の方向に作用する。これにより、特にカソード電極２２側からアノード電極２４側に空気が進入することを阻止することができ、セパレータ３０や電解質・電極接合体２６の耐久性の向上を図ることが可能になるという利点がある。 In addition, the pressure of the fuel gas generated in the spaces 78a and 78b acts in the direction of the load for enhancing the adhesion between the sealing members 80a and 80b and the electrolyte / electrode assembly 26. Thereby, in particular, air can be prevented from entering from the cathode electrode 22 side to the anode electrode 24 side, and the durability of the separator 30 and the electrolyte / electrode assembly 26 can be improved. is there.

また、第１の実施形態では、封止部材８０ａ、８０ｂは、セパレータ３０を構成する第２挟持部材６８ａ、６８ｂに密着する第１密着部８２ａ、８２と、各電解質・電極接合体２６の周縁被覆部２０ａに密着する第２密着部８４ａ、８４ｂとを有している。第１密着部８２ａ、８２ｂは、封止部材８０ａ、８０ｂの一方の面に設けられ、且つ第２密着部８４ａ、８４ｂは、前記封止部材８０ａ、８０ｂの前記一方の面とは表裏をなす他方の面に設けられている。 Further, in the first embodiment, the sealing members 80 a and 80 b include the first contact portions 82 a and 82 that are in close contact with the second sandwiching members 68 a and 68 b constituting the separator 30, and the periphery of each electrolyte / electrode assembly 26. It has 2nd contact part 84a, 84b closely_contact | adhered to the coating | coated part 20a. The first contact portions 82a and 82b are provided on one surface of the sealing members 80a and 80b, and the second contact portions 84a and 84b are opposite to the one surface of the sealing members 80a and 80b. It is provided on the other surface.

このため、セパレータ３０と電解質・電極接合体２６との密着性を高めるために積層方向に付与される荷重により、封止部材８０ａ、８０ｂと前記電解質・電極接合体２６との密着性を高めるための荷重を印加することができる。従って、電解質・電極接合体２６とガスシール部とに、個別の荷重付与機構を設ける必要がなく、燃料電池１０全体の構成が容易に簡素化するとともに、経済的であるという効果がある。 For this reason, in order to improve the adhesiveness of sealing member 80a, 80b and the said electrolyte electrode assembly 26 with the load provided in the lamination direction in order to improve the adhesiveness of the separator 30 and the electrolyte electrode assembly 26. Can be applied. Therefore, it is not necessary to provide a separate load applying mechanism for the electrolyte / electrode assembly 26 and the gas seal portion, and there is an effect that the entire configuration of the fuel cell 10 is easily simplified and economical.

さらに、封止部材８０ａ、８０ｂは、フレーム状の金属板で構成されている。これにより、封止部材８０ａ、８０ｂ自体の弾性力を介して、前記封止部材８０ａ、８０ｂと電解質・電極接合体２６との密着性を高めるための荷重を増加させることができ、シール性の向上が一層確実に遂行可能になる。 Further, the sealing members 80a and 80b are made of a frame-shaped metal plate. As a result, the load for increasing the adhesion between the sealing members 80a and 80b and the electrolyte / electrode assembly 26 can be increased via the elastic force of the sealing members 80a and 80b itself, and the sealing property can be increased. Improvements can be performed more reliably.

さらにまた、封止部材８０ａ、８０ｂでは、第１密着部８２ａ、８２ｂの密着強度は、第２密着部８４ａ、８４ｂの密着強度よりも大きく設定されている。第１密着部８２ａ、８２ｂは、封止部材８０ａ、８０ｂとセパレータ３０とを密着させる部位であり、強固に密着させる必要があるからである。一方、第２密着部８４ａ、８４ｂは、封止部材８０ａ、８０ｂと周縁被覆部２０ａとを密着させる部位であり、少なくとも互いに接していればよいからである。 Furthermore, in the sealing members 80a and 80b, the adhesion strength of the first adhesion portions 82a and 82b is set to be larger than the adhesion strength of the second adhesion portions 84a and 84b. This is because the first contact portions 82a and 82b are portions where the sealing members 80a and 80b and the separator 30 are in close contact with each other and need to be firmly attached. On the other hand, the second contact portions 84a and 84b are portions that cause the sealing members 80a and 80b and the peripheral edge covering portion 20a to be in close contact with each other, as long as they are at least in contact with each other.

また、燃料電池１０は、高温型燃料電池である固体酸化物形燃料電池を構成することにより、特に懸念される熱応力による挟持部３２Ａ、３２Ｂや電解質・電極接合体２６の熱歪等を良好に抑制することが可能になる。 In addition, the fuel cell 10 constitutes a solid oxide fuel cell which is a high-temperature fuel cell, and therefore, the thermal strain of the sandwiched portions 32A and 32B and the electrolyte / electrode assembly 26 due to thermal stresses of particular concern is good. Can be suppressed.

さらに、燃料電池１０は、平板積層型固体酸化物形燃料電池である。このため、特に、平板型ＳＯＦＣ（固体酸化物形燃料電池）のような高温型燃料電池に好適に適用することが可能になる。 Furthermore, the fuel cell 10 is a flat plate stacked solid oxide fuel cell. For this reason, it can be suitably applied to a high temperature fuel cell such as a flat plate SOFC (solid oxide fuel cell).

図６は、本発明の第２の実施形態に係る燃料電池１００の分解斜視図である。なお、第１の実施形態に係る燃料電池１０と同一の構成要素には同一の参照符号を付して、その詳細な説明は省略する。また、以下に説明する第３以降の実施形態においても同様に、その詳細な説明は省略する。 FIG. 6 is an exploded perspective view of the fuel cell 100 according to the second embodiment of the present invention. The same components as those of the fuel cell 10 according to the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted. Similarly, in the third and subsequent embodiments described below, detailed description thereof is omitted.

燃料電池１００は、一組のセパレータ１０２間に２個の電解質・電極接合体２６を挟んで構成される。セパレータ１０２は、例えば、２枚のプレートである第１プレート４０及び第２プレート１０４を備える。第２プレート１０４を構成する第２挟持部材６８ａ、６８ｂには、周回凸部が設けられていない。 The fuel cell 100 is configured by sandwiching two electrolyte / electrode assemblies 26 between a pair of separators 102. The separator 102 includes, for example, a first plate 40 and a second plate 104 that are two plates. The second sandwiching members 68a and 68b constituting the second plate 104 are not provided with the circular convex portions.

燃料電池１００は、封止部材１０６ａ、１０６ｂを備える。封止部材１０６ａ、１０６ｂは、略リング形状を有し、第２挟持部材６８ａ、６８ｂに燃料ガス戻し溝７２ａ、７２ｂを周回して密着される第１密着部１０８ａ、１０８ｂと、各電解質・電極接合体２６の周縁被覆部２０ａに密着する第２密着部１１０ａ、１１０ｂとを有する。 The fuel cell 100 includes sealing members 106a and 106b. The sealing members 106a and 106b have a substantially ring shape, the first contact portions 108a and 108b that are in close contact with the second sandwiching members 68a and 68b around the fuel gas return grooves 72a and 72b, and the respective electrolytes and electrodes. It has 2nd contact part 110a, 110b closely_contact | adhered to the peripheral coating | coated part 20a of the joined body 26. FIG.

図６及び図７に示すように、第１密着部１０８ａ、１０８ｂと第２密着部１１０ａ、１１０ｂとは、封止部材１０６ａ、１０６ｂの一方の面と他方の面とに設けられるとともに、前記第１密着部１０８ａ、１０８ｂの密着面積は、前記第２密着部１１０ａ、１１０ｂの密着面積よりも大きく設定される。封止部材１０６ａ、１０６ｂは、第１密着部１０８ａ、１０８ｂと第２密着部１１０ａ、１１０ｂとの間に傾斜部１１２ａ、１１２ｂを設ける。 As shown in FIGS. 6 and 7, the first contact portions 108a and 108b and the second contact portions 110a and 110b are provided on one surface and the other surface of the sealing members 106a and 106b. The contact area of the first contact portions 108a and 108b is set larger than the contact area of the second contact portions 110a and 110b. The sealing members 106a and 106b are provided with inclined portions 112a and 112b between the first contact portions 108a and 108b and the second contact portions 110a and 110b.

このように構成される第２の実施形態では、第２密着部１１０ａ、１１０ｂに傾斜部１１２ａ、１１２を設けることにより、第２プレート１０４を構成する第２挟持部材６８ａ、６８ｂには、周回凸部を設ける必要がなく、前記第２プレート１０４の構成が簡素化されるという効果が得られる。さらに、第２の実施形態では、上記の第１の実施形態と同様の効果が得られる。 In the second embodiment configured as described above, the inclined portions 112a and 112 are provided in the second contact portions 110a and 110b, so that the second sandwiching members 68a and 68b constituting the second plate 104 have a circular convexity. There is no need to provide a portion, and an effect that the configuration of the second plate 104 is simplified can be obtained. Furthermore, in the second embodiment, the same effect as in the first embodiment can be obtained.

図８は、本発明の第３の実施形態に係る燃料電池１２０の要部断面説明図である。 FIG. 8 is an explanatory cross-sectional view of a main part of a fuel cell 120 according to the third embodiment of the present invention.

燃料電池１２０は、第２の実施形態に係る燃料電池１１０の封止部材１０６ａ、１０６ｂに代えて、封止部材１２２ａ、１２２ｂを備える。封止部材１２２ａ、１２２ｂは、略リング形状を有し、第２挟持部材６８ａ、６８ｂに燃料ガス戻し溝７２ａ、７２ｂを周回して密着される第１密着部１２４ａ、１２４ｂと、各電解質・電極接合体２６の周縁被覆部２０ａに密着する第２密着部１２６ａ、１２６ｂとを、それぞれ一方の面と他方の面とに有する。封止部材１２２ａ、１２２ｂは、第１密着部１２４ａ、１２４ｂと第２密着部１２６ａ、１２６ｂとの間に屈曲部１２８ａ、１２８ｂを設ける。 The fuel cell 120 includes sealing members 122a and 122b instead of the sealing members 106a and 106b of the fuel cell 110 according to the second embodiment. The sealing members 122a and 122b have a substantially ring shape, the first contact portions 124a and 124b that are in close contact with the second sandwiching members 68a and 68b around the fuel gas return grooves 72a and 72b, and the respective electrolytes and electrodes. The second contact portions 126a and 126b that are in close contact with the peripheral edge covering portion 20a of the joined body 26 are provided on one surface and the other surface, respectively. The sealing members 122a and 122b are provided with bent portions 128a and 128b between the first contact portions 124a and 124b and the second contact portions 126a and 126b.

このように構成される第３の実施形態では、上記の第２の実施形態と同様の効果が得られる。なお、第１〜第３の実施形態では、２個の電解質・電極接合体２６を挟持する２つの挟持部３２Ａ、３２Ｂを有しているが、これに限定されるものではなく、例えば、１個の電解質・電極接合体２６を挟持する１つの挟持部や、３個以上、例えば、４個の前記電解質・電極接合体２６を挟持する４つの挟持部を備えていてもよい。 In the third embodiment configured as described above, the same effect as in the second embodiment can be obtained. In the first to third embodiments, the two sandwiching portions 32A and 32B sandwiching the two electrolyte / electrode assemblies 26 are provided. However, the present invention is not limited to this. One clamping part that clamps one electrolyte / electrode assembly 26 or four clamping parts that clamp three or more, for example, four electrolyte / electrode assemblies 26 may be provided.

図９は、本発明の第４の実施形態に係る燃料電池１３０が複数積層された燃料電池スタック１３２の斜視説明図である。 FIG. 9 is a perspective explanatory view of a fuel cell stack 132 in which a plurality of fuel cells 130 according to the fourth embodiment of the present invention are stacked.

図１０〜図１２に示すように、燃料電池１３０は、例えば、長円形状（又は楕円形状）に形成される電解質・電極接合体１３４を備えるとともに、前記電解質・電極接合体１３４は、一組のセパレータ１３６間に挟持される。電解質・電極接合体１３４には、カソード電極２２に接して長円形状（又は楕円形状）のカソード集電体２２ａが配設される一方、アノード電極２４に接して長円形状（又は楕円形状）のアノード集電体２４ａが配設される。 As shown in FIGS. 10 to 12, the fuel cell 130 includes, for example, an electrolyte / electrode assembly 134 formed in an oval shape (or an oval shape), and the electrolyte / electrode assembly 134 is a set. Between the separators 136. The electrolyte / electrode assembly 134 is provided with an elliptical (or elliptical) cathode current collector 22 a in contact with the cathode electrode 22, and is in an elliptical shape (or elliptical shape) in contact with the anode electrode 24. An anode current collector 24a is provided.

セパレータ１３６は、電解質・電極接合体１３４を挟持する挟持部１３８と、第１連結部１４０を介して前記挟持部１３８に連結される幅狭な橋架部１４２と、前記橋架部１４２に第２連結部１４４を介して一体に連結される反応ガス供給部１４６とを備える。第１連結部１４０と第２連結部１４４とは、挟持部１３８を挟んで互いに対向する位置に設定される。 The separator 136 includes a sandwiching part 138 that sandwiches the electrolyte / electrode assembly 134, a narrow bridge part 142 that is coupled to the sandwiching part 138 through the first coupling part 140, and a second coupling to the bridge part 142. A reaction gas supply unit 146 that is integrally connected via the unit 144. The 1st connection part 140 and the 2nd connection part 144 are set in the position which mutually opposes on both sides of the clamping part 138. FIG.

橋架部１４２は、反応ガス供給部１４６と一体に挟持部１３８の外周全周を周回する。橋架部１４２と反応ガス供給部１４６とは、全体として挟持部１３８と同様に、長円形状（又は楕円形状）に形成される。 The bridge portion 142 circulates around the entire outer periphery of the sandwiching portion 138 integrally with the reaction gas supply portion 146. The bridge portion 142 and the reactive gas supply portion 146 are formed in an oval shape (or an oval shape) as in the case of the sandwiching portion 138 as a whole.

挟持部１３８と電解質・電極接合体１３４のカソード電極２２との間には、カソード集電体２２ａを介装して酸化剤ガス通路３７が形成されるとともに、前記電解質・電極接合体１３４のアノード電極２４とセパレータ１３６との間には、アノード集電体２４ａを介装して燃料ガス通路３８が形成される。橋架部１４２には、反応ガス供給部１４６と直交する方向に突出して位置決め部１４８が設けられる。 An oxidant gas passage 37 is formed between the sandwiching portion 138 and the cathode electrode 22 of the electrolyte / electrode assembly 134 with a cathode current collector 22a interposed therebetween, and the anode of the electrolyte / electrode assembly 134 is formed. A fuel gas passage 38 is formed between the electrode 24 and the separator 136 with an anode current collector 24a interposed therebetween. The bridge portion 142 is provided with a positioning portion 148 that protrudes in a direction orthogonal to the reaction gas supply portion 146.

セパレータ１３６は、例えば、３枚のプレートである第１プレート１５０、第２プレート１５２及び第３プレート１５４を備え、前記第１プレート１５０、前記第２プレート１５２及び前記第３プレート１５４は、例えば、ステンレス合金等の板金で構成され、ろう付け、拡散接合やレーザ溶接等により互いに接合される。なお、セパレータ１３６は、４枚以上のプレートを接合して構成してもよい。 The separator 136 includes, for example, a first plate 150, a second plate 152, and a third plate 154 that are three plates, and the first plate 150, the second plate 152, and the third plate 154 include, for example, It is made of a sheet metal such as a stainless alloy, and is joined to each other by brazing, diffusion bonding, laser welding, or the like. The separator 136 may be configured by joining four or more plates.

第１プレート１５０は、反応ガス供給部１４６を構成する長方形状又は長円形状の第１反応ガス供給部材１５６を備える。この第１反応ガス供給部材１５６には、積層方向（矢印Ａ方向）に沿って燃料ガス供給連通孔４６、燃料ガス導出連通孔４８及び酸化剤ガス供給連通孔５０が形成される。 The first plate 150 includes a rectangular or oval first reaction gas supply member 156 that constitutes the reaction gas supply unit 146. In the first reactive gas supply member 156, a fuel gas supply communication hole 46, a fuel gas outlet communication hole 48, and an oxidant gas supply communication hole 50 are formed along the stacking direction (arrow A direction).

反応ガス供給部１４６は、燃料ガス供給連通孔４６と燃料ガス導出連通孔４８との間に、酸化剤ガス供給連通孔５０が設けられるとともに、前記燃料ガス供給連通孔４６、前記酸化剤ガス供給連通孔５０及び前記燃料ガス導出連通孔４８は、挟持部１３８の外形形状に沿って配列される。 The reactive gas supply unit 146 is provided with an oxidant gas supply communication hole 50 between the fuel gas supply communication hole 46 and the fuel gas outlet communication hole 48, and the fuel gas supply communication hole 46 and the oxidant gas supply. The communication hole 50 and the fuel gas outlet communication hole 48 are arranged along the outer shape of the clamping part 138.

第１反応ガス供給部材１５６には、第２連結部１４４ａを介して橋架部１４２を構成する幅狭な第１橋架部材１５８が連結されるとともに、前記第１橋架部材１５８には、第１連結部１４０ａを介して比較的大径な第１挟持部材１６０が一体に設けられる。 The first reactive gas supply member 156 is connected to the narrow first bridge member 158 constituting the bridge portion 142 via the second connection portion 144a, and the first bridge member 158 is connected to the first connection member 156. The first holding member 160 having a relatively large diameter is integrally provided via the portion 140a.

第１挟持部材１６０は、挟持部１３８を構成し、電解質・電極接合体１３４の直径よりも大径な長円形状に設定される。第１挟持部材１６０には、燃料ガスを供給するための燃料ガス供給孔７０が、例えば、前記第１挟持部材１６０の長円の各中心に対応して、少なくとも２つ形成される。第１挟持部材１６０の外周縁部には、燃料ガス通路３８を流通した燃料ガスを戻すための複数の燃料ガス戻し孔７４が、電解質・電極接合体１３４の外形形状の外周を周回する長円形状（又は楕円形状）の仮想線上に形成される。第１挟持部材１６０の外周部には、アノード集電体２４ａ側に突出する周回凸部７６が形成される。 The first clamping member 160 constitutes a clamping part 138 and is set in an oval shape having a larger diameter than the diameter of the electrolyte / electrode assembly 134. In the first clamping member 160, at least two fuel gas supply holes 70 for supplying fuel gas are formed corresponding to the centers of the ellipses of the first clamping member 160, for example. A plurality of fuel gas return holes 74 for returning the fuel gas flowing through the fuel gas passage 38 are formed on the outer peripheral edge of the first clamping member 160 so as to go around the outer periphery of the outer shape of the electrolyte / electrode assembly 134. It is formed on a virtual line having a shape (or an elliptical shape). On the outer peripheral portion of the first clamping member 160, a circumferential convex portion 76 that protrudes toward the anode current collector 24a is formed.

第２プレート１５２は、反応ガス供給部１４６を構成する長方形状又は長円形状の第２反応ガス供給部材１６２を備える。第２反応ガス供給部材１６２には、燃料ガス供給連通孔４６、酸化剤ガス供給連通孔５０及び燃料ガス導出連通孔４８が設けられる。第２反応ガス供給部材１６２には、第２連結部１４４ｂを介して幅狭な第２橋架部材１６４が連結されるとともに、前記第２橋架部材１６４には、第１連結部１４０ｂを介して比較的大径な第２挟持部材１６６が一体に設けられる。 The second plate 152 includes a rectangular or oval second reaction gas supply member 162 constituting the reaction gas supply unit 146. The second reaction gas supply member 162 is provided with a fuel gas supply communication hole 46, an oxidant gas supply communication hole 50, and a fuel gas outlet communication hole 48. A narrow second bridge member 164 is connected to the second reactive gas supply member 162 via a second connecting portion 144b. The second bridge member 164 is compared to the second bridge member 164 via a first connecting portion 140b. A second holding member 166 having a large diameter is integrally provided.

第２橋架部材１６４の表面側（第１プレート１５０との接合面側）には、第１及び第２連結部１４０ｂ、１４４ｂにより仕切られる各円弧状部分に燃料ガス供給通路５６と燃料ガス戻し通路５８とが設けられる。具体的には、橋架部１４２の一方の辺部１４２ａ側に燃料ガス供給通路５６が形成されるとともに、前記橋架部１４２の他方の辺部１４２ｂ側に燃料ガス戻し通路５８が形成される。 On the surface side of the second bridge member 164 (on the side of the joint surface with the first plate 150), the fuel gas supply passage 56 and the fuel gas return passage are connected to the arc-shaped portions partitioned by the first and second connecting portions 140b and 144b. 58 is provided. Specifically, a fuel gas supply passage 56 is formed on one side 142a side of the bridge portion 142, and a fuel gas return passage 58 is formed on the other side portion 142b side of the bridge portion 142.

燃料ガス供給通路５６は、一端が燃料ガス供給連通孔４６に連通する一方、他端が第１連結部１４０ｂを通って第２挟持部材１６６内に延在し、前記第２挟持部材１６６の中央部で長円状の燃料ガス室５６ｅを形成する。この燃料ガス室５６ｅには、必要に応じて燃料ガスを改質するための改質触媒（例えば、発泡ニッケルと触媒）１６８が配設される。 The fuel gas supply passage 56 has one end communicating with the fuel gas supply communication hole 46, and the other end extending into the second holding member 166 through the first connecting portion 140 b and the center of the second holding member 166. An elliptical fuel gas chamber 56e is formed at the portion. In the fuel gas chamber 56e, a reforming catalyst (for example, foamed nickel and catalyst) 168 for reforming the fuel gas as necessary is disposed.

燃料ガス戻し通路５８は、一端が燃料ガス導出連通孔４８に連通する一方、他端が第１連結部１４０ｂを通って第２挟持部材１６６内に延在する。この他端は、第１挟持部材１６０の燃料ガス戻し孔７４の位置に対応しており、第２挟持部材１６６の外周縁部に沿って長円形状（又は楕円形状）に形成される。 The fuel gas return passage 58 has one end communicating with the fuel gas outlet communication hole 48 and the other end extending into the second holding member 166 through the first connecting portion 140b. The other end corresponds to the position of the fuel gas return hole 74 of the first holding member 160 and is formed in an oval shape (or an oval shape) along the outer peripheral edge of the second holding member 166.

図１３に示すように、第２橋架部材１６４の裏面側（第３プレート１５４との接合面側）には、酸化剤ガス供給連通孔５０に連通する酸化剤ガス供給通路６０が設けられる。この酸化剤ガス供給通路６０は、第１連結部１４０ｂを通って第２挟持部材１６６内に延在し、前記第２挟持部材１６６の中央部で長円状の終端部６０ｅを形成する。 As shown in FIG. 13, an oxidant gas supply passage 60 that communicates with the oxidant gas supply communication hole 50 is provided on the back side of the second bridge member 164 (the side of the joint surface with the third plate 154). The oxidant gas supply passage 60 extends into the second holding member 166 through the first connecting portion 140b, and an oval end portion 60e is formed at the center of the second holding member 166.

図１０に示すように、第３プレート１５４は、反応ガス供給部１４６を構成する長方形状又は長円形状の第３反応ガス供給部材１７０を備える。第３反応ガス供給部材１７０には、燃料ガス供給連通孔４６、酸化剤ガス供給連通孔５０及び燃料ガス導出連通孔４８が設けられる。第３反応ガス供給部材１７０には、第２連結部１４４ｃを介して幅狭な第２橋架部材１７２が連結されるとともに、前記第２橋架部材１７２には、第１連結部１４０ｃを介して比較的大径な第３挟持部材１７４が一体に設けられる。 As shown in FIG. 10, the third plate 154 includes a rectangular or oval third reactive gas supply member 170 constituting the reactive gas supply unit 146. The third reaction gas supply member 170 is provided with a fuel gas supply communication hole 46, an oxidant gas supply communication hole 50, and a fuel gas outlet communication hole 48. A narrow second bridge member 172 is connected to the third reactive gas supply member 170 via a second connecting portion 144c, and a comparison is made to the second bridge member 172 via a first connecting portion 140c. A third holding member 174 having a large diameter is integrally provided.

第３挟持部材１７４には、酸化剤ガスを供給するための酸化剤ガス供給孔６２が、例えば、前記第３挟持部材１７４の長円の各中心に対応して、少なくとも２つ形成される。酸化剤ガス供給孔６２は、第２挟持部材１６６の終端部６０ｅに対応する位置に設けられる。 In the third clamping member 174, at least two oxidant gas supply holes 62 for supplying oxidant gas are formed corresponding to the centers of the ellipses of the third clamping member 174, for example. The oxidant gas supply hole 62 is provided at a position corresponding to the terminal portion 60e of the second clamping member 166.

図１０及び図１２に示すように、挟持部１３８には、前記挟持部１３８と電解質・電極接合体１３４のアノード電極２４側との間に形成される空間７８を封止する封止部材１７６が設けられる。封止部材１７６は、第１の実施形態に使用される封止部材８０ａ（８０ｂ）と同様に構成されているが、第２及び第３の実施形態に使用される封止部材１０６ａ（１０６ｂ）又は１２２ａ（１２２ｂ）と同様に構成してもよい。 As shown in FIGS. 10 and 12, the sandwiching portion 138 has a sealing member 176 that seals a space 78 formed between the sandwiching portion 138 and the anode electrode 24 side of the electrolyte / electrode assembly 134. Provided. The sealing member 176 is configured similarly to the sealing member 80a (80b) used in the first embodiment, but the sealing member 106a (106b) used in the second and third embodiments. Or you may comprise similarly to 122a (122b).

封止部材１７６は、長円リング形状を有し、セパレータ１３６を構成する第１挟持部材１６０の周回凸部７６に密着する第１密着部１７８ａと、各電解質・電極接合体２６の周縁被覆部２０ａに密着する第２密着部１７８ｂとを有する。第１密着部１７８ａは、封止部材１７６の一方の面に設けられ、且つ第２密着部１７８ｂは、前記封止部材１７６の前記一方の面とは表裏をなす他方の面に設けられる。 The sealing member 176 has an oval ring shape, a first contact portion 178 a that is in close contact with the circumferential convex portion 76 of the first holding member 160 that constitutes the separator 136, and a peripheral coating portion of each electrolyte / electrode assembly 26. A second contact portion 178b that is in close contact with 20a. The first close contact portion 178a is provided on one surface of the sealing member 176, and the second close contact portion 178b is provided on the other surface which is opposite to the one surface of the sealing member 176.

図１０に示すように、燃料電池１３０では、挟持部１３８の外周と橋架部１４２及び反応ガス供給部１４６の内周との間に、略リング状の空間部が形成される。この空間部は、酸化剤ガス通路３７を流通した酸化剤ガスを排出するための酸化剤ガス排出連通孔１８０を構成する。 As shown in FIG. 10, in the fuel cell 130, a substantially ring-shaped space portion is formed between the outer periphery of the holding portion 138 and the inner periphery of the bridge portion 142 and the reactive gas supply portion 146. This space portion constitutes an oxidant gas discharge communication hole 180 for discharging the oxidant gas flowing through the oxidant gas passage 37.

図９に示すように、燃料電池スタック１３２は、複数の燃料電池１３０の積層方向一端（下端）にエンドプレート１８２を配置する。このエンドプレート１８２は、燃料電池１３０の外形形状と相似形状で且つ大きな寸法に設定される。エンドプレート１８２には、燃料ガス供給連通孔４６、燃料ガス導出連通孔４８及び酸化剤ガス供給連通孔５０にそれぞれ連通する燃料ガス供給配管１８４、燃料ガス導出配管１８６及び酸化剤ガス供給配管１８８が設けられる。 As shown in FIG. 9, the fuel cell stack 132 has an end plate 182 disposed at one end (lower end) in the stacking direction of the plurality of fuel cells 130. The end plate 182 has a shape similar to the outer shape of the fuel cell 130 and a large size. The end plate 182 includes a fuel gas supply pipe 184, a fuel gas outlet pipe 186, and an oxidant gas supply pipe 188 that respectively communicate with the fuel gas supply communication hole 46, the fuel gas outlet communication hole 48, and the oxidant gas supply communication hole 50. Provided.

エンドプレート１８２には、挟持部１３８に積層方向に締め付け荷重を付与する第１荷重付与機構１９０が設けられる。第１荷重付与機構１９０は、最上位に配置される燃料電池１３０を構成する反応ガス供給部１４６上に配置される押圧部材１９２を備える。エンドプレート１８２上には、複数のボルト１９４が押圧部材１９２に挿入されて前記エンドプレート１８２にねじ込まれることにより、挟持部１３８に所望の締め付け荷重が付与される。各挟持部１３８間には、例えば、シール部材（図示せず）が介装される。エンドプレート１８２には、位置決めピン１９６が立設されており、この位置決めピン１９６が各セパレータ１３６の位置決め部１４８に係合する。 The end plate 182 is provided with a first load applying mechanism 190 that applies a tightening load to the sandwiching portion 138 in the stacking direction. The first load applying mechanism 190 includes a pressing member 192 disposed on the reaction gas supply unit 146 that constitutes the fuel cell 130 disposed at the uppermost position. On the end plate 182, a plurality of bolts 194 are inserted into the pressing member 192 and screwed into the end plate 182, so that a desired tightening load is applied to the holding portion 138. Between each clamping part 138, a sealing member (not shown) is interposed, for example. Positioning pins 196 are erected on the end plate 182, and the positioning pins 196 engage with the positioning portions 148 of the separators 136.

最上位に配置される燃料電池１３０を構成する挟持部１３８上には、第２荷重付与機構として、例えば、錘部材１９８が載置される。矢印Ａ方向に積層された反応ガス供給部１４６には、積層方向に挟持部１３８よりも大きな締付荷重が付与される。なお、第２荷重付与機構としては、錘部材１９８に代えて、例えば、ばね部材の弾性力を使用する構造や、熱により膨張する部材を使用する構造等が採用可能である。 For example, a weight member 198 is placed as a second load applying mechanism on the sandwiching portion 138 constituting the fuel cell 130 arranged at the uppermost position. A larger tightening load is applied to the reaction gas supply unit 146 stacked in the direction of arrow A than the clamping unit 138 in the stacking direction. In addition, as a 2nd load provision mechanism, it replaces with the weight member 198, for example, the structure using the elastic force of a spring member, the structure using the member expanded by heat, etc. are employable.

このように構成される燃料電池スタック１３２の動作について、以下に説明する。 The operation of the fuel cell stack 132 configured as described above will be described below.

図９に示すように、エンドプレート１８２に設けられた燃料ガス供給配管１８４から燃料ガス供給連通孔４６に燃料ガス（例えば、水素含有ガス）が供給されるとともに、酸化剤ガス供給配管１８８から酸化剤ガス供給連通孔５０に酸化剤ガスである酸素含有ガス（以下、空気ともいう）が供給される。 As shown in FIG. 9, fuel gas (for example, hydrogen-containing gas) is supplied from the fuel gas supply pipe 184 provided in the end plate 182 to the fuel gas supply communication hole 46 and oxidized from the oxidant gas supply pipe 188. An oxygen-containing gas (hereinafter also referred to as air) that is an oxidant gas is supplied to the agent gas supply communication hole 50.

図１１及び図１２に示すように、燃料ガスは、燃料電池１３０の燃料ガス供給連通孔４６に沿って積層方向（矢印Ａ方向）に移動しながら、各燃料電池１３０に設けられる燃料ガス供給通路５６に沿ってセパレータ１３６の面方向に移動する。 As shown in FIGS. 11 and 12, the fuel gas is provided in each fuel cell 130 while moving in the stacking direction (arrow A direction) along the fuel gas supply communication hole 46 of the fuel cell 130. 56 along the surface of the separator 136.

燃料ガスは、挟持部１３８内に形成された燃料ガス室５６ｅに導入され、この燃料ガス室５６ｅに設けられた改質触媒１６８により改質される。改質された燃料ガスは、水素リッチガスとして第１挟持部材１６０に形成された一対の燃料ガス供給孔７０を通って燃料ガス通路３８に導入される。 The fuel gas is introduced into the fuel gas chamber 56e formed in the holding portion 138, and is reformed by the reforming catalyst 168 provided in the fuel gas chamber 56e. The reformed fuel gas is introduced into the fuel gas passage 38 through a pair of fuel gas supply holes 70 formed in the first clamping member 160 as a hydrogen rich gas.

一対の燃料ガス供給孔７０は、電解質・電極接合体１３４のアノード電極２４の略中心位置に設定されている。このため、燃料ガスは、一対の燃料ガス供給孔７０からアノード電極２４の略中心に供給された後、燃料ガス通路３８に沿って前記アノード電極２４の外周部に向かって移動する。 The pair of fuel gas supply holes 70 is set at a substantially central position of the anode electrode 24 of the electrolyte / electrode assembly 134. Therefore, the fuel gas is supplied from the pair of fuel gas supply holes 70 to substantially the center of the anode electrode 24 and then moves along the fuel gas passage 38 toward the outer periphery of the anode electrode 24.

燃料ガス通路３８を流通した燃料ガスは、電解質・電極接合体１３４の外周外方に形成された複数の燃料ガス戻し孔７４に移動する。従って、燃料ガスは、燃料ガス戻し孔７４を通って燃料ガス戻し通路５８に供給され、前記燃料ガス戻し通路５８を通って燃料ガス導出連通孔４８に導出される。 The fuel gas flowing through the fuel gas passage 38 moves to a plurality of fuel gas return holes 74 formed outside the outer periphery of the electrolyte / electrode assembly 134. Accordingly, the fuel gas is supplied to the fuel gas return passage 58 through the fuel gas return hole 74 and is led out to the fuel gas outlet communication hole 48 through the fuel gas return passage 58.

一方、空気は、燃料電池スタック１３２の酸化剤ガス供給連通孔５０に沿って積層方向（矢印Ａ方向）に移動しながら、各燃料電池１３０に設けられる酸化剤ガス供給通路６０に沿ってセパレータ１３６の面方向に移動する。 On the other hand, the air moves in the stacking direction (the direction of arrow A) along the oxidant gas supply passage 50 of the fuel cell stack 132, and the separator 136 along the oxidant gas supply passage 60 provided in each fuel cell 130. Move in the direction of the surface.

空気は、酸化剤ガス供給通路６０の終端部６０ｅに流通した後、第３挟持部材１７４に形成された一対の酸化剤ガス供給孔６２を通って酸化剤ガス通路３７に導入される。一対の酸化剤ガス供給孔６２は、電解質・電極接合体１３４のカソード電極２２の略中心位置に設定されている。このため、空気は、酸化剤ガス供給孔６２からカソード電極２２の略中心に供給された後、酸化剤ガス通路３７に沿って前記カソード電極２２の外周部に向かって移動する。 The air flows through the end portion 60e of the oxidant gas supply passage 60 and is then introduced into the oxidant gas passage 37 through the pair of oxidant gas supply holes 62 formed in the third clamping member 174. The pair of oxidant gas supply holes 62 is set at a substantially central position of the cathode electrode 22 of the electrolyte / electrode assembly 134. Therefore, air is supplied from the oxidant gas supply hole 62 to the approximate center of the cathode electrode 22, and then moves along the oxidant gas passage 37 toward the outer periphery of the cathode electrode 22.

従って、電解質・電極接合体１３４では、アノード電極２４の電極面の中心側から周端部側に向かって燃料ガスが供給されるとともに、カソード電極２２の電極面の中心側から周端部側に向かって空気が供給される。その際、酸化物イオンが電解質２０を通ってアノード電極２４に移動し、化学反応により発電が行われる。 Therefore, in the electrolyte / electrode assembly 134, fuel gas is supplied from the center side of the electrode surface of the anode electrode 24 toward the peripheral end side, and from the center side of the electrode surface of the cathode electrode 22 to the peripheral end side. Air is supplied in the direction. At that time, oxide ions move to the anode electrode 24 through the electrolyte 20, and power is generated by a chemical reaction.

この場合、第４の実施形態では、図１２に示すように、電解質２０の外周部は、アノード電極２４の外周面からアノード電極面側の周縁部を被覆して周縁被覆部２０ａを構成している。そして、燃料電池１３０は、セパレータ１３６と各電解質・電極接合体１３４の周縁被覆部２０ａとに密着し、前記セパレータ１３６と前記電解質・電極接合体１３４のアノード電極２４側との間に形成される空間７８を封止する封止部材１７６を備えている。 In this case, in the fourth embodiment, as shown in FIG. 12, the outer peripheral portion of the electrolyte 20 covers the peripheral portion on the anode electrode surface side from the outer peripheral surface of the anode electrode 24 to form the peripheral covering portion 20 a. Yes. The fuel cell 130 is in close contact with the separator 136 and the peripheral coating portion 20a of each electrolyte / electrode assembly 134, and is formed between the separator 136 and the anode electrode 24 side of the electrolyte / electrode assembly 134. A sealing member 176 that seals the space 78 is provided.

このため、セパレータ１３６と電解質・電極接合体１３４との密着性を高めるために積層方向に付与される荷重の方向と、封止部材１７６と前記電解質・電極接合体１３４との密着性を高めるために作用する荷重の方向とは、同一方向になる。これにより、第４の実施形態は、上記の第１〜第３の実施形態と同様の効果が得られる。 Therefore, in order to increase the adhesion between the separator 136 and the electrolyte / electrode assembly 134 in order to increase the adhesion between the sealing member 176 and the electrolyte / electrode assembly 134 in order to increase the adhesion between the separator 136 and the electrolyte / electrode assembly 134. The direction of the load acting on is the same direction. Thereby, the fourth embodiment can obtain the same effects as those of the first to third embodiments.

なお、第４の実施形態では、電解質・電極接合体１３４及び挟持部１３８は、長円形状（又は楕円形状）に形成されているが、これに限定されるものではなく、例えば、円形状に形成してもよい。 In the fourth embodiment, the electrolyte / electrode assembly 134 and the sandwiching portion 138 are formed in an oval shape (or an oval shape), but the present invention is not limited to this. It may be formed.

１０、１００、１１０、１２０、１３０…燃料電池
１２、１３２…燃料電池スタック２０…電解質
２２…カソード電極２２ａ…カソード集電体
２４…アノード電極２４ａ…アノード集電体
２６、１３４…電解質・電極接合体３０、１０２、１３６…セパレータ
３２Ａ、３２Ｂ、１３８…挟持部３４Ａ、３４Ｂ、１４２…橋架部
３６、１４６…反応ガス供給部３７…酸化剤ガス通路
３８…燃料ガス通路
４０、４２、１０４、１５０、１５２、１５４…プレート
４４、６４、１５６、１６２、１７０…反応ガス供給部材
４６…燃料ガス供給連通孔４８…燃料ガス導出連通孔
５０…酸化剤ガス供給連通孔
５２ａ、５２ｂ、６６ａ、６６ｂ、１５８、１６４、１７２…橋架部材
５４ａ、５４ｂ、６８ａ、６８ｂ、１６０、１６６、１７４…挟持部材
５６、５６ａ、５６ｂ…燃料ガス供給通路
５８、５８ａ、５８ｂ…燃料ガス戻し通路
６０、６０ａ、６０ｂ…酸化剤ガス供給通路
６２、６２ａ、６２ｂ…酸化剤ガス供給孔
７０、７０ａ、７０ｂ…燃料ガス供給孔
７２ａ、７２ｂ…燃料ガス戻し溝７４、７４ａ、７４ｂ…燃料ガス戻し孔
７６、７６ａ、７６ｂ…周回凸部７８、７８ａ、７８ｂ…空間
８０ａ、８０ｂ、１０６ａ、１０６ｂ、１２２ａ、１２２ｂ、１７６…封止部材
８２ａ、８２ｂ、８４ａ、８４ｂ、１０８ａ、１０８ｂ、１１０ａ、１１０ｂ、１２４ａ、１２４ｂ、１２６ａ、１２６ｂ、１７８ａ、１７８ｂ…密着部
９０、１８２…エンドプレート１１２ａ、１１２ｂ…傾斜部
１２８ａ、１２８ｂ…屈曲部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10, 100, 110, 120, 130 ... Fuel cell 12, 132 ... Fuel cell stack 20 ... Electrolyte 22 ... Cathode electrode 22a ... Cathode collector 24 ... Anode electrode 24a ... Anode collector 26, 134 ... Electrolyte / electrode joining Body 30, 102, 136 ... Separator 32A, 32B, 138 ... Clamping part 34A, 34B, 142 ... Bridge part 36, 146 ... Reactive gas supply part 37 ... Oxidant gas passage 38 ... Fuel gas passage 40, 42, 104, 150 , 152, 154... Plates 44, 64, 156, 162, 170 ... reaction gas supply member 46 ... fuel gas supply communication hole 48 ... fuel gas outlet communication hole 50 ... oxidant gas supply communication hole 52a, 52b, 66a, 66b, 158, 164, 172 ... bridge members 54a, 54b, 68a, 68b, 160, 166, 174 ... clamping parts Materials 56, 56a, 56b ... Fuel gas supply passages 58, 58a, 58b ... Fuel gas return passages 60, 60a, 60b ... Oxidant gas supply passages 62, 62a, 62b ... Oxidant gas supply holes 70, 70a, 70b ... Fuel Gas supply holes 72a, 72b ... Fuel gas return grooves 74, 74a, 74b ... Fuel gas return holes 76, 76a, 76b ... Circumferential projections 78, 78a, 78b ... Spaces 80a, 80b, 106a, 106b, 122a, 122b, 176 ... Sealing members 82a, 82b, 84a, 84b, 108a, 108b, 110a, 110b, 124a, 124b, 126a, 126b, 178a, 178b ... Adhering portions 90, 182 ... End plates 112a, 112b ... Inclined portions 128a, 128b ... Bent part

Claims

An electrolyte / electrode assembly configured by sandwiching an electrolyte between an anode electrode and a cathode electrode is a fuel cell in which separators are stacked,
The electrolyte / electrode assembly constitutes a peripheral coating portion in which the outer peripheral portion of the electrolyte covers the peripheral portion on the anode electrode surface side from the outer peripheral surface of the anode electrode,
The fuel cell includes a sealing portion that is in close contact with the separator and the peripheral covering portion and seals a space formed between the separator and the anode electrode side of the electrolyte / electrode assembly. A fuel cell.

The fuel cell according to claim 1, wherein the sealing portion is a first contact portion that is in close contact with the separator;
A second contact portion that is in close contact with the peripheral edge covering portion;
And having
The first contact portion is provided on one surface of the sealing portion, and the second contact portion is provided on the other surface that is opposite to the one surface of the sealing portion. A fuel cell.

3. The fuel cell according to claim 1, wherein the sealing portion is a frame-shaped metal plate.

4. The fuel cell according to claim 2, wherein an adhesion strength of the first contact portion is set larger than an adhesion strength of the second contact portion. 5.

The fuel cell according to any one of claims 1 to 4, wherein the fuel cell is a solid oxide fuel cell.

6. The fuel cell according to claim 5, wherein the solid oxide fuel cell is a flat plate stacked solid oxide fuel cell.