JP6389133B2 - 燃料電池スタック - Google Patents

Description

本発明は、例えば固体電解質に空気極及び燃料極を有する燃料電池単セルを、１又は複数備えた燃料電池スタックに関する。

従来、燃料電池として、例えば固体電解質（固体酸化物）を用いた固体酸化物形燃料電池（ＳＯＦＣ）が知られている。
この固体酸化物形燃料電池では、発電単位として、例えば平板状の固体電解質の一方の側に燃料ガスに接する平板状の燃料極を設けるとともに、他方の側に酸化剤ガス（例えば空気）と接する平板状の酸化剤極（空気極）を設けた平板型の燃料電池単セルが使用されている。

また、所望の電圧を得るために、電極である燃料極や空気極とインターコネクタとの間に集電体を配置し、このインターコネクタ及び集電体を介して、複数の燃料電池単セルを積層した燃料電池スタックが開発されている。

この種の燃料電池スタックでは、常温（例えば室温）から発電時の高温（例えば７００℃〜１０００℃）に到り、再び室温に降下する熱サイクルによる影響によって、即ち部材の温度変化による膨張や収縮によって集電体が変形することがあり、その対策として、例えば燃料極と集電体との電気的接続を改善を図る各種の技術が提案されている（特許文献１、２参照）。

また、近年では、図１３（ａ）に例示するように、燃料極Ｐ１と燃料極側集電体（弾性率が空気極側集電体Ｐ５より小さい燃料極側集電体Ｐ３）との間や、空気極Ｐ４と空気極側集電体（硬質の金属製の空気極側集電体Ｐ５）との間の電気的接続を十分に確保するために、接合材Ｐ６、Ｐ７等によって、燃料極Ｐ１と燃料極側集電体Ｐ３との間や、空気極Ｐ４と空気極側集電体Ｐ５との間を接合する技術が開発されている。

特開２０１２−１８６０２６号公報 特開２０１３−５５０４２号公報

しかしながら、上述した従来技術でも、熱サイクルによって、電極と集電体との間に設けられた接合材の破損等により、電極と集電体との間等における電気的接続が低下することがあり、その改善が求められている。

詳しくは、図１３（ａ）に示すように、燃料電池は、組立時や高温での運転の際には、平板状のインターコネクタＰ８の一方の面から突出する空気極側集電体Ｐ５は、接合材Ｐ７により空気極Ｐ４に接合された状態であるが、図１３（ｂ）に示すように、温度が運転時の高温から常温（例えば室温）に低下すると、冷却時の部材の収縮による熱応力によって、インターコネクタＰ８の外周側が湾曲することがある。その結果、空気極側集電体Ｐ５のうち外周近傍にあるものが、破損した接合材Ｐ７の一部とともに空気極Ｐ４側から剥がれることがある。また、空気極側集電体Ｐ５の先端が、空気極Ｐ４の一部とともに、固体電解質Ｐ９側から剥がれることもある。

これは、燃料極Ｐ１と燃料極側集電体Ｐ３とは、接合材Ｐ６によって接合しているので、インターコネクタＰ８が湾曲する場合には、燃料極側集電体Ｐ３とインターコネクタＰ８との間で力の引っ張り合いが生じて、接合材Ｐ７の一部や空気極Ｐ４の一部が剥がれることがあると考えられる。

その後、再度運転時の高温になると、図１３（ｃ）に示すように、インターコネクタＰ８は平板状の形状に戻るものの、空気極側集電体Ｐ５の先端の破損した接合材Ｐ４の部分同士が単に当接した状態となったり、空気極側集電体Ｐ５の先端に付着した一部の空気極Ｐ４が単に固体電解質Ｐ９に当接した状態となるだけであるので（矢印部分参照）、十分な電気的接続が得られない。その結果、燃料電池の発電性能が低下するという問題がある。

本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであり、熱サイクルが加わっても、集電体と電極との間等における高い電気的接続を確保して、発電性能の低下を抑制できる燃料電池スタックを提供することを目的とする。

［１］まず、本発明の燃料電池スタックについて説明する。
（１）本発明の第１態様の燃料電池スタックは、平板状の固体電解質の一方の側に、第１電極を備えるとともに、他方の側に第２電極を備えた平板型の燃料電池単セルと、前記第１電極に電気的に接続される第１集電体と、前記第２電極に電気的に接続される第２集電体と、前記第１電極と前記第１集電体とを接合する第１接合部と、前記第２電極と前記第２集電体とを接合する第２接合部と、を備えた燃料電池スタックにおいて、前記第１接合部が配置された領域（Ｒ１）の外周（Ｇ１）は、前記第１集電体が配置された領域（Ｒ２）の外周（Ｇ２）より内側に形成されるとともに、前記第２接合部が配置された領域（Ｒ３）の外周（Ｇ３）より内側に形成されていることを特徴とする。

本第１態様では、第１接合部が配置された領域の外周は、第１集電体の外周より内側に形成されるとともに、第２接合部が配置された領域の外周より内側に形成されている。
従って、燃料電池スタックの温度が運転時の高温から例えば室温のような低温に低下したときに、例えば第２電極を空気極とした場合に、空気極と電気的に接続されるインターコネクタなどが湾曲して、第２集電体が第２電極から剥がれるような熱応力を受けたときには、第１集電体の（第１接合部の無い）外周部分は第１電極から容易に離れるので、上述した力の引っ張り合いが生じにくく、よって、第２接合部や空気極の一部の剥離が生じにくい。

そのため、温度が再度上昇して、例えばインターコネクタなどの湾曲が戻った場合にも、第２集電体と第２電極と及び第２電極と固体電解質とは接合されたままであるので、第２集電体と第２電極との間及び第２電極と固体電解質との間の高い電気的接続（導電性）を維持することができる。つまりは、熱応力が発生する前と熱応力が発生した後で電気的接続が変化することを抑制できる。

このように、本第１態様では、燃料電池スタックが、例えば室温（例えば、２５℃）から運転時の高温に上昇し、再度室温に低下するような熱サイクルが加わった場合でも、第２集電体が第２電極側から剥離することや、第２集電体が第２電極の一部とともに固体電解質側から剥離することを抑制できるので、常に高い電気的接続（導電性）を維持することができる。よって、発電性能を安定して確保できるという顕著な効果を奏する。

第２接合部が配置された領域（Ｒ３）と第２集電体が配置された領域（Ｒ４）とは、同一であっても良いし異なっていてもよい（以下同様）。
（２）本発明の燃料電池スタックでは、前記第１接合部の配置された領域（Ｒ１）の外周（Ｇ１）は、前記第２集電体が配置された領域（Ｒ４）の外周（Ｇ４）に対して、全周にわたって０．４ｃｍ以上内側に形成されていることが好ましい。

上記（２）のような場合、熱サイクルが加わって、例えばインターコネクタが湾曲するようなときでも、第２集電体と第２電極と及び第２電極と固体電解質とが一層剥離し難く、発電能力を安定して維持できるという効果がある。

（３）本発明の燃料電池スタックでは、前記第１電極は燃料極、前記第２電極は空気極、前記第１集電体は燃料極側集電体、前記第２集電体は空気極側集電体であることが好ましい。

空気極側に供給されるガスは、酸化剤ガス（例えば、空気）であり、該空気極と空気極側集電体とを接合する接合部は、該接合部の酸化による劣化を防ぐため、導電性の酸化物が使用される。この導電性の酸化物によって形成された接合部は、一度破損すると、導電性が著しく低下してしまう。また、導電性の酸化物で形成された接合部は、酸化物である空気極と化学的に結合するため、熱サイクルによって応力が加わった場合に、空気極自体を破壊してしまう。電極である空気極が破壊された場合には、破壊された箇所での発電は不可能になってしまう。

逆に、燃料極側に供給されるガスは、還元性ガス（例えば、水素）であるので、該燃料極と燃料極側集電体とを接合する接合部は、該接合部の酸化による劣化の心配がなく、金属材料が使用される。加えて燃料極自身も、還元性ガスの還元作用により金属材料を含むこととなり、接合部が存在しない領域でも、燃料極側集合体と燃料極とが当接することで、電気的接続を得ることが可能である。

したがって、上記（３）の場合には、熱サイクルによって応力が加わったときでも、空気極が破壊されにくく、また、導電性の酸化物である接合部が破壊されにくいので、空気極と空気極側集電体との間等の電気的接続を確保することができる。

（４）本発明の燃料電池スタックでは、前記第１集電体は、弾性を有するスペーサと、導電体を有する導電部材と、を備え、前記スペーサは、前記導電部材に挟み込まれており、前記第１接合部を介して前記導電部材と前記第１電極とは接合されている。

したがって、第１集電体は、第２集電体よりも弾性量が大きい（言い換えれば、第１集電体は第２集電体に比べて弾性変形し易い）。
上記（４）により、燃料電池スタックに対し熱サイクルによって熱応力が加わった場合でも、スペーサの弾性変形によって、熱応力による各部材の変形に第１集電体が追従することができる。したがって、第１集電体と第１電極等との高い電気的接続（従って導通性）を確保できる。
［２］次に、本発明の燃料電池スタックの各構成について説明する。

・本発明では、燃料電池スタックは、平板型の燃料電池単セルを１又は複数備えたものである。
・第１接合部、第１集電体、第２接合部が１つのもの（部材等）から構成される場合には、各領域とは、平面視で、第１接合部、第１集電体、第２接合部がそれぞれ存在する領域であり、その外周とは、第１接合部、第１集電体、第２接合部の外形線で示されるものである。

一方、第１接合部、第１集電体、第２接合部が複数のもの（部材等）から構成される場合には、各領域とは、平面視で、各部材等の外周側をつなぐ線で囲まれた範囲である。詳しくは、各部材等を例えば輪で束ねるように周囲を囲った範囲内であり、領域の外周とは、その輪によって示される外形線である。

・第１電極として燃料極を採用でき、第１集電体として燃料極側集電体を採用でき、第２電極として空気極を採用でき、第２集電体として空気極側集電体を採用できる。
或いは、第１電極として空気極を採用でき、第１集電体として空気極側集電体を採用でき、第２電極として燃料極を採用でき、第２集電体として燃料極側集電体を採用できる。

・第１接合部や第２接合部を構成する材料としては、例えば各種の導電性を有する材料などを採用できる。
例えば第１接合部（例えば燃料極の接合部）としては、Ｎｉ、Ｐｔを採用できる。また、第２接合部（例えば空気極の接合部）としては、Ａｇ−Ｐｄ系合金、ペロブスカイト系の材料（例えばＬＳＣＦ＋Ｃｕ）、スピネル系の材料（例えばＭｎＣｕ_２Ｏ_４、ＣｕＭｎ_２Ｏ_４）などを採用できる
・前記集電体としては、例えばインターコネクタと一体のもの（例えば表面から突出する凸部）、インターコネクタにろう材等によって接合されたものが挙げられる。

・燃料電池スタックによって発電を行う場合の原料としては、燃料ガスや酸化剤ガスが挙げられる。燃料ガスとは、燃料電池スタックにおいて、燃料極側に供給されるガス（例えば水素）を示し、酸化剤ガスとは、空気極側に供給されるガス（例えば空気、厳密には空気中の酸素）を示している。

・前記スペーサとしては、第２集電体より弾性量の大きな材料、例えばマイカ等を採用でき、導電部材としては、ステンレスやＮｉ等の材料を採用できる。これにより、第１集電体は弾性を有する構造とすることができる（言い換えれば、第１集電体は第２集電体に比べて弾性変形し易い）。

第１実施形態の燃料電池スタックの斜視図である。 燃料電池スタックを構成する発電単位の斜視図である。 発電単位を分解して示す斜視図である。 空気極側集電体を模式的に示し、（ａ）はその空気極側の底面図、（ｂ）はその側面図である。 セパレータに接合された燃料電池単セルを示す斜視図である。 燃料極側集電体とその要部を拡大して示す斜視図である。 燃料極側集電体を拡大し模式的に示す平面図である。 発電単位を積層方向に破断し（図２のＸ−Ｘ断面）、その要部を拡大して模式的に示す断面図である。 発電単位の内部において、平面視で各領域や各外周の範囲を示す説明図である。 （ａ）〜（ｅ）は第２〜第６実施形態の発電単位内の要部を（平面視で）模式的に示す説明図である。 第８実施形態の発電単位を積層方向に破断し（図２のＸ−Ｘ断面）、その要部を拡大して模式的に示す断面図である。 実験例１の実験結果を示すグラフである。 従来技術の説明図である。

以下、本発明が適用された燃料電池スタックとして、固体酸化物形燃料電池スタックを例に挙げて説明する。
［第１実施形態］
ａ）まず、本第１実施形態の燃料電池スタックの概略構成について説明する。

図１に示すように、本第１実施形態の固体酸化物形燃料電池スタック（以下、単に「燃料電池スタック」と呼ぶこともある）１は、燃料ガス（例えば水素）と酸化剤ガス（例えば空気、詳しくは空気中の酸素）との供給を受けて発電を行う装置である。なお、図面においては、酸化剤ガスは「Ｏ」で示し、燃料ガスは「Ｆ」で示す。また、「ＩＮ」はガスが導入されることを示し、「ＯＵＴ」はガスが排出されることを示す（以下同様）。

この燃料電池スタック１は、図１の上下方向（積層方向）の両端に配置されたエンドプレート３、５と、その間に発電単位７（図２参照）を複数個（例えば６〜４０個）備えた燃料電池スタックである。

エンドプレート３、５及び各発電単位７には、それらが積層方向（図１の上下方向）に貫く複数（例えば８個）の貫通孔９が設けられ、その貫通孔９に配置された各ボルト１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ、１１ｅ、１１ｆ、１１ｇ、１１ｈ（１１と総称する）と各ボルト１１に螺合する各ナット１３とによって、エンドプレート３、５と各発電単位７とが一体に固定されている。

また、ボルト１１のうちの特定（４本）のボルト１１ｂ、１１ｄ、１１ｆ、１１ｈには、軸方向（図１の上下方向）に沿って、酸化剤ガス又は燃料ガスが流れる内部流路１４が形成されている。なお、ボルト１１ｂは燃料ガスの排出に用いられ、ボルト１１ｄは酸化剤ガスの排出に用いられ、ボルト１１ｆは燃料ガスの導入に用いられ、ボルト１１ｈは酸化剤ガスの導入に用いられる。

本実施形態では、説明の便宜上、各図面の方向を基準に「上」、「下」等の方向を表記するが、実際の燃料電池スタックの方向性を規定するものではない。
ｂ）次に、発電単位７の構成について、詳しく説明する。

図３に示すように、発電単位７とは、燃料電池単セル１５の厚み方向（図３の上下方向）の両側に、インターコネクタ１７ａ、１７ｂ（１７と総称する）を備えたものである。なお、燃料電池スタック１の積層方向の両端の発電単位７の外側は、インターコネクタ１７の代わりにエンドプレート３、５の一方が使用されている。

つまり、発電単位７は、金属製のインターコネクタ１７ａと、空気極絶縁フレーム２３と、金属製のセパレータ２５と、金属製の燃料極フレーム２７と、燃料極絶縁フレーム２９と、金属製のインターコネクタ１７ｂ等が積層されたものである。なお、積層された各部材１７、２３〜２９には、各ボルト１１が挿通される各貫通孔９が形成されている。

このうち、セパレータ２５には、後述する燃料電池単セル１５が接合されている。空気極絶縁フレーム２３の枠内の流路（酸化剤ガスが流れる空気流路）３５には、インターコネクタ１７と一体の導電部材である凸状の空気極側集電体３７（図４参照）が配置され、燃料極フレーム２７（もしくは燃料極絶縁フレーム２９）の枠内の流路（燃料ガスが流れる燃料流路）３９には、導電部材である燃料極側集電体４１が配置されている。

以下、各構成について、更に詳しく説明する。
インターコネクタ１７は、導電性を有する板材（例えばＳＵＳ４３０等のステンレス鋼等の金属板）からなる。このインターコネクタ１７は、燃料電池スタック１において連続する燃料電池単セル１５間の導通を確保し、且つ、燃料電池単セル１５間（従って発電単位７間）でのガスの混合を防止するものである。なお、インターコネクタ１７は、隣接する燃料電池単セル１５間に配置される場合は、１枚配置されていればよい。したがって、燃料電池スタック１内の１つの発電単位７の下側のインターコネクタ１７は、隣接する発電単位７の上側のインターコネクタ１７と共用となっている。

このインターコネクタ１７は、図４に示すように、例えば縦１５０ｍｍ×横１５０ｍｍ×厚み２ｍｍの板状部１８と、板状部１８の一方の面、詳しくは空気極５５（図５参照）に対向する面に形成された多数の空気極側集電体３７とを備えている。なお、図４では記載する空気極側集電体３７の数を減らして簡易化して示してある。

空気極側集電体３７は、縦１２列×横１２列となるように格子状に配置されている。また、各空気極側集電体３７は、縦４ｍｍ×横４ｍｍ×厚み１ｍｍのブロック状（直方体形状）であり、板状部１８から空気極５５に向かって突出するように形成されている。

ここで、空気極側集電体３７が配置された領域Ｒ４の外周とは、平面視で、最外周の空気極側集電体３７の外周側の辺と隣り合う辺を最短距離で結ぶ線とから形成された方形の（点線で囲まれた）枠状の外周Ｇ４である。従って、前記領域Ｒ４とは前記外周Ｇ４の範囲内である。

なお、平面視で、空気極側集電体３７が配置された領域Ｒ４と第２接合部である空気極接合層（後述する空気極側集電体３７と空気極５５とを接合する層：図８参照）が配置された領域Ｒ３とは同じである。従って、空気極側集電体３７が配置された領域Ｒ４の外周Ｇ４と、空気極接合層（第２接合部）７１が配置された領域Ｒ３の外周Ｇ３とは同じである。

図３に戻り、空気極絶縁フレーム２３は、電気絶縁性を有する四角枠状の板材であり、軟質マイカからなるマイカフレームである。この空気極絶縁フレーム２３には、（厚み方向から見た平面視で）その中央部に、空気流路３５を構成する方形の開口部２３ａが形成されている。

また、空気極絶縁フレーム２３において、一対の貫通孔９（９ｄ、９ｈ）が設けられた各辺の枠部分には、各貫通孔９と連通するように、それぞれ長尺の連通孔４３ｄ、４３ｈが設けられている。更に、空気極絶縁フレーム２３には、各連通孔４３ｄ、４３ｈと開口部２３ａとを連通するように、空気が通過する部分（連通部）として、複数の溝４５ｄ、４５ｈが設けられている。

セパレータ２５は、四角枠状の導電性を有する板材（例えばＳＵＳ４３０等のステンレス鋼等の金属板）である。このセパレータ２５には、図５に示すように、その中央部の方形の開口部２５ａに沿った内周縁部（下面側）に、燃料電池単セル１５の外周縁部（上面側）がろう付け接合されている。つまり、燃料電池単セル１５は、セパレータ２５の開口部２５ａを閉塞するように接合されている。

なお、燃料電池単セル１５は、固体電解質体（固体電解質層）５１と燃料極５３と（平面視で固体電解質層５１や燃料極５３より外形が小さい）空気極５５とが一体に積層されたものであり、セパレータ２５は、固体電解質層５１の外周縁部の上面に接合されている。

従って、上述した燃料電池単セル１５が接合されたセパレータ２５により、発電単位７の内部において、酸化剤ガスと燃料ガスとが混合しないように、空気流路３５と燃料流路３９とが分離されている。

図３に戻り、燃料極フレーム２７は、導電性を有する例えばＳＵＳ４３０等のステンレスなどからなる四角枠状の板材である。
燃料極絶縁フレーム２９は、空気極絶縁フレーム２３と同様に、電気絶縁性を有する四角枠状の板材であり、軟質マイカからなるマイカフレームである。この燃料極絶縁フレーム２９には、空気極絶縁フレーム２３と同様に、中央部の燃料流路３９を構成する方形の開口部２９ａと、一対の貫通孔９（９ｂ、９ｆ）と連通する長尺の各連通孔５７ｂ、５７ｆと、各連通孔５７ｂ、５７ｆと開口部２９ａとを連通する各溝５９ｂ、５９ｆが設けられている。

燃料極側集電体４１は、図６及び図７に示すように、マイカ製の芯材であるスペーサ６１と導電部材である金属製の導電板（例えばニッケル製の平板形状の網又は箔）６３とが組み合わされた公知の格子状の部材（例えば特開２０１３−５５０４２号公報に記載の集電部材１９参照）である。なお、図７では接合片６３ａの数を減らして簡易化して示している。

詳しくは、燃料極側集電体４１は、多数の長孔６１ａが平行に開けられたスペーサ（梯子マイカ）６１と、スペーサ６１に導電板６３自身の各接合片６３ａが折り曲げて取り付けられた導電板６３とから構成されている。

なお、空気極側集電体３７の弾性量は燃料極側集電体４１の弾性量（詳しくはスペーサ６１の弾性量）よりも小さいものであり、この空気極側集電体３７と燃料極側集電体４１の弾性量は、以下のようにして測定することができる。

まず、スペーサ６１と空気極側集電体３７のそれぞれについて、圧縮試験用の試料を準備する。試料のサイズは、６．５ｍｍ×４ｍｍで、厚さは、０．４ｍｍとした。ここで各試料の大きさは、両者が同じであれば任意のサイズでも構わない。

次に、圧縮試験機にて、試料を１０ｋｇで圧縮し、そのときの厚みの変化量（ｍｍ）を測定し、最大変位量とする。
さらに、１０ｋｇの圧縮を開放し、最大変位量からの復元変位量を測定する。

この試験により、復元変位量が大きい方が弾性量が大きいことを意味し、逆に復元変位量が小さい方が弾性量が小さいことを意味する。
ここで、後述するように、平面視で、接合片６３ａが燃料極５３に接合された領域Ｒ１（即ち第１接合部が配置された領域Ｒ１）の外周Ｇ１は、例えば、最外周に配置された接合片６３ａより１列内側の列の接合片６３ａの外周側の辺と隣り合う辺を最短距離で結ぶ線とから形成された方形の（点線で囲まれた）枠状の外周Ｇ１である。従って、前記領域Ｒ１とは前記外周Ｇ１の範囲内である。

また、平面視で、接合片６３ａが燃料極５３に接するように配置された領域Ｒ２（即ち第１集電体が配置された領域Ｒ２）の外周Ｇ２は、例えば、最外周に配置された接合片６３ａの外周側の辺と隣り合う辺を最短距離で結ぶ線とから形成された方形の（点線で囲まれた）枠状の外周Ｇ２である。従って、前記領域Ｒ２とは前記外周Ｇ２の範囲内である。

ｃ）次に、前記燃料電池単セル１５について詳しく説明する。
図８に示すように、燃料電池単セル１５は、いわゆる燃料極支持膜形タイプの構造を有しており、薄膜の固体電解質層５１と、その一方の側（図８の下方）に形成された燃料極（アノード：ＡＮ）５３と、他方の側（図８の上方）に形成された薄膜の空気極（カソード：ＣＡ）５５とが一体に積層されたものである。

また、燃料電池単セル１５の空気極５５側には空気流路３５が設けられ、燃料極５３側には燃料流路３９が設けられている。なお、空気流路３５における空気の流れる方向は紙面と垂直方向であり、燃料流路３９における燃料ガスの流れる方向は図８の左右方向（左から右）である。

このうち、空気極５５は酸化剤ガスが通過できる多孔質の層であり、その開気孔率は、２０〜５０％の範囲の例えば３０％である。
空気極５５を構成する材料としては、金属、金属の酸化物、金属の複合酸化物を挙げることができる。金属としては、Ｐｔ、Ａｕ、Ａｇ、Ｐｄ、Ｉｒ、Ｒｕ等の金属やそれらの合金が挙げられる。金属の酸化物としては、Ｌａ、Ｓｒ、Ｃｅ、Ｃｏ、Ｍｎ、Ｆｅ等の酸化物、例えばＬａ_２Ｏ_３、ＳｒＯ、Ｃｅ_２Ｏ_３、Ｃｏ_２Ｏ_３、ＭｎＯ_２、ＦｅＯが挙げられる。複合酸化物としては、Ｌａ、Ｐｒ、Ｓｍ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｍｎ等を含有する複合酸化物（Ｌａ_１−ｘＳｒ_ｘＣｏＯ_３系複合酸化物、Ｌａ_１−ｘＳｒ_ｘＦｅＯ_３系複合酸化物、Ｌａ_１−ｘＳｒ_ｘＣｏ_１−ｙＦｅ_ｙＯ_３系複合酸化物、Ｌａ_１−ｘＳｒ_ｘＭｎＯ_３系複合酸化物、Ｐｒ_１−ｘＢａ_ｘＣｏＯ_３系複合酸化物、Ｓｍ_１−ｘＳｒ_ｘＣｏＯ_３系複合酸化物）などを使用できる。

固体電解質層５１は固体酸化物からなる緻密な層であり、燃料電池スタック１の運転時（発電時）に、空気極５５に導入される酸化剤ガス（酸素）をイオンとして移動させることができるイオン伝導性を有する。

固体電解質層５１を構成する材料としては、例えば、ジルコニア系、セリア系、ペロブスカイト系の電解質材料が挙げられる。ジルコニア系材料では、イットリア安定化ジルコニア（ＹＳＺ）、スカンジア安定化ジルコニア（ＳｃＳＺ）、及びカルシア安定化ジルコニア（ＣａＳＺ）を挙げることができ、一般的には、イットリア安定化ジルコニア（ＹＳＺ）が使用される例が多い。セリア系材料では、いわゆる希土類元素添加セリアが、ペロブスカイト系材料では、ランタン元素を含有するペロブスカイト型複酸化物が使われる。

燃料極５３は燃料ガスが通過できる多孔質の層であり、その開気孔率は、２０〜６０％の範囲の例えば３５％である。この燃料極５３は、図示しないが、電子の授受により触媒反応を起こす活性層と、これを支持する支持層とから構成されている。

燃料極５３を構成する材料としては、例えば、Ｎｉ及びＦｅ等の金属と、Ｓｃ、Ｙ等の希土類元素のうちの少なくとも１種により安定化されたジルコニア等のＺｒＯ_２系セラミック、ＣｅＯ系セラミックなどのセラミックとの混合物が挙げられる。また、Ｎｉ等の金属、或いは、Ｎｉと前記セラミックとのサーメットやＮｉ基合金を使用できる。

ｄ）次に、本第１実施形態の要部である各部材の領域や外周などについて説明する。
本第１実施形態では、全ての空気極側集電体３７の空気極５５側の先端面（底面）と空気極５５の表面との間に、導電性を有する空気極接合層（第２接合部）７１が設けられ、この空気極接合層７１によって全ての空気極側集電体３７と空気極５５とが接合されている。

つまり、空気極５５の表面に、各空気極接合層７１を介して各空気極側集電体３７が接触する構成とされている。これにより、空気極５５の表面の一部に各空気極接合層７１が接触するとともに、空気極５５の表面が部分的に空気流路３５に露出する構成とされている。

この空気極接合層７１を構成する材料としては、導電性スピネル型酸化物が挙げられる。この導電性スピネル酸化物は、スピネル型の結晶構造を有する金属酸化物であり、導電性を有し多孔質を構成する限り、特に限定されない。

導電性スピネル型酸化物は、ＡＢ_２Ｏ_４の組成式で示される酸化物であり、結晶中にＡサイトとＢサイトと称する陽イオンが配置される２つのサイトを有する。Ａサイト及びＢサイトを示す金属元素としては、Ｃｕ、Ｍｎ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｚｎ等が挙げられる。導電性スピネル酸化物としては、ＣｕＭｎ_２Ｏ_４、ＭｎＣｏ_２Ｏ_４、ＣｏＭｎ_２Ｏ_４、ＭｎＦｅ_２Ｏ_４、ＺｎＭｎ_２Ｏ_４、ＣｕＦｅ_２Ｏ_４、ＣｕＦｅ_２Ｏ_４、ＮｉＭｎ_２Ｏ_４、ＣｏＣｒ_２Ｏ_４等が挙げられる。これらの中でも、導電性が高いＣｕＭｎ_２Ｏ_４が空気極接合層に含まれていることが好ましい。なお、Ａサイト及びＢサイトは、その一部が前記金属元素以外の金属元素により置換されていてもよい。

また、本第１実施形態では、燃料極側集電体４１の導電板６３の複数の接合片６３ａのうち、（外周の１列を除いた）中央部分に配置された接合片６３ａが、ろう材からなる内側接合層７３によって燃料極５３に接合するように構成されている。更に、導電板６３のうち、インターコネクタ１７ｂに接する部分は全てろう材からなる外側接合層７５によってインターコネクタ１７ｂに接合されている。

詳しくは、前記図９に模式的に示すように、平面視で、燃料極側集電体４１の複数の接合片６３ａのうち、外周の一列を除いた内側の全ての接合片６３ａ、即ち中央部分に配置された（図９及び前記図７にて灰色にて示す）接合片６３ａは全て、内側接合層７３によって燃料極５３に接合されている。

この内側接合層７３は、前記領域Ｒ１の全面に渡って形成されており、その一部が第１接合部７３ａ（図８参照）である。つまり、第１接合部７３ａとは、内側接合層７３のうち、燃料極５３と接合片６３ａとに挟まれた部分である。

ここで、中央部分の複数の接合片６３ａ（従って第１接合部７３ａ）の外周が図９にて破線で示す外周Ｇ１である。なお、この外周Ｇ１の範囲は、例えば縦８４ｍｍ×横８４ｍｍの方形である。

なお、内側接合層７３が形成される範囲は、上述したように領域Ｒ１としてもよいが、例えば、外周Ｇ１より外周側で、且つ、最外周の接合片６３ａに接しない範囲としてもよい。また、内側接合層７３を第１接合部７３ａの部分のみに形成してもよい。

また、前記外周Ｇ１の外周側に、燃料極５３に燃料極側集電体４１の接合片６３ａが接する範囲である前記外周Ｇ２が設定されている。この外周Ｇ２の範囲は、例えば縦９２ｍｍ×横９２ｍｍの方形である。

前記内側接合層７３（従って第１接合部７３ａ）を構成する材料としては、Ｎｉ、Ｐｔ、Ｎｉ−Ｐｔなどを採用できる。
一方、外側接合層７５を構成する材料としては、Ｐｔ、Ａｇ、Ｐｔ−Ａｇなどを採用できる。

このように、本第１実施形態では、図９に示すように、平面視で、接合片６３ａが接合された第１接合部７３ａ（同図の灰色部分）が配置された領域Ｒ１の外周Ｇ１は、燃料極側集電体（第１集電体）４１が配置された領域Ｒ２の外周Ｇ２より内側に形成されるとともに、空気極側集電体３７（従って空気極接合層７１：第２接合部）が配置された領域Ｒ３の外周Ｇ３より内側に形成されている。

また、平面視で、第１接合部７３ａが配置された領域Ｒ１の面積Ｓ１と空気極側集電体 ３７（第２集電体）が配置された領域Ｒ４（即ち空気極接合層７１（第２接合部）が配置された領域Ｒ３）の面積Ｓ２との面積比（Ｓ１／Ｓ２）は、０．０５＜Ｓ１／Ｓ２＜０．９２の範囲である。

更に、平面視で、第１接合部７３ａの配置された領域Ｒ１の外周Ｇ１は、空気極側集電体３７（第２集電体）が配置された領域Ｒ４の外周Ｇ４に対して、全周にわたって０．４ｃｍ以上内側に形成されている。

ｅ）次に、燃料電池スタック１の製造方法について説明する。
［各部材の製造工程］
まず、例えばＳＵＳ４３０からなる板材を打ち抜いて、インターコネクタ１７、燃料極フレーム２７、セパレータ２５、エンドプレート３、５を作製した。

なお、インターコネクタ１７及びエンドプレート３の一方の表面には、切削加工によって、空気極側集電体３７を形成した。
また、周知の軟質マイカからなるマイカシートに対して、パンチング加工や溝加工などによって、前記図３に示す枠形状の空気極絶縁フレーム２３と燃料極絶縁フレーム２９を作製した。

［燃料電池単セル１５の製造工程］
燃料電池単セル１５を、定法に従って製造した。
具体的には、まず、多孔質の燃料極５３を形成するために、例えば、平均粒径０．５〜５μｍのイットリア安定化ジルコニア（ＹＳＺ）粉末を４０〜７０質量部と、平均粒径０．５〜５μｍの酸化ニッケル粉末を４０〜７０質量部と、バインダー溶液とからなる材料を用いて、燃料極ペーストを作製した。そして、この燃料極ペーストを用いて、周知のドクターブレード法によって燃料極グリーンシートを作製した。

また、固体電解質層５１を作製するために、例えば平均粒径０．５〜３μｍのＹＳＺ粉末と、バインダー溶液とからなる材料を用いて、固体電解質ペーストを作製した。そして、この固体電解質ペーストを用いて、ドクターブレード法によって固体電解質グリーンシートを作製した。

次に、燃料極グリーンシート上に、固体電解質グリーンシートを積層した。そして、その積層体を、１２００〜１５００℃で１〜１０時間加熱することにより、焼結させて、焼結積層体を形成した。

また、多孔質の空気極５５を形成するために、平均粒径１〜４μｍのＬａ_１−ｘＳｒ_ｘＣｏ_１−ｙＦｅ_ｙＯ_３粉末と、バインダー溶液とからなる材料を用いて、空気極ペーストを作製した。

次に、前記焼結積層体における固体電解質層５１の表面に、空気極ペーストを印刷した。そして、その印刷した空気極ペーストを、焼成によって緻密とならないように、９００〜１２００℃にて１〜５時間焼成して、空気極５５を形成した。

これにより燃料電池単セル１５が完成した。なお、燃料電池単セル１５には、セパレータ２５をろう付けして固定した。
［空気極接合層７１の製造工程］
Ｍｎを含むスピネル材料系の空気極接合層ペーストを、空気極側集電体３７の空気極５５側の表面（底面）に、スクリーン印刷等によって塗布した。なお、空気極５５の空気極側集電体３７と対向する表面に、同様に空気極接合層ペーストをスクリーン印刷等によって塗布してもよい。その後、空気極接合層ペーストの接着性が失われない温度（８０〜１２０℃）で、３０分乾燥させた。

［内側接合層７３及び外側接合層７５の製造工程］
ＮｉＯを含む内側接合層ペーストを、燃料極５３の表面において、前記外周Ｇ１の範囲内に、スクリーン印刷等によって全面に塗布した。その後、内側接合層ペーストの接着性が失われない温度（８０〜１２０℃）で、３０分乾燥させた。

Ａｇを含む外側接合層ペーストを、インターコネクタ１７の燃料極５３側の表面において、（平面視で）前記燃料極側集電体４１が配置された外周Ｇ２の範囲内に、スクリーン印刷等によって全面に塗布した。その後、外側接合層ペーストの接着性が失われない温度（８０〜１２０℃）で、３０分乾燥させた。

［燃料電池スタック１の製造工程］
次に、上述した（空気極接合層ペースト、内側接合層ペースト、外側接合層ペーストを塗布した）各部材を、前記図３に示すように所望の段数積層し、その積層方向の両方の端部に、エンドプレート３、５を積層して、積層体を構成した。

そして、この積層体の貫通孔９にボルト１１を嵌め込むとともに、各ボルト１１にナット１３を螺合させて締め付けて、積層体を押圧して一体化して固定した。
次に、この積層体を酸化雰囲気で加熱して、空気極側集電体３７と空気極５５とを空気極接合層７１により接合し、且つ、燃料極５３と燃料極側集電体４１と内側接合層７３により接合するとともに、燃料極側集電体４１とインターコネクタ１７ｂとを外側接合層７５により接合した。

なお、酸化処理の条件としては、積層体を電気炉に入れ、３００〜９００℃の範囲で、燃料流路３９に燃料ガスを供給し、空気流路３５に酸素濃度１５〜１００％の酸化剤ガスを流しながら、２〜１０時間保持する方法が挙げられる。

これによって、本第１実施形態の燃料電池スタック１が完成した。
ｆ）次に、本第１実施形態の効果について説明する。
本第１実施形態では、平面視で、第１接合部７３ａが配置された領域Ｒ１の外周Ｇ１は、燃料極側集電体４１が配置された領域Ｒ２の外周Ｇ２より内側に形成されるとともに、空気極接合層７１が配置された領域Ｒ３の外周Ｇ３より内側に形成されている。

従って、燃料電池スタック１の温度が運転時の高温（例えば７００℃〜１０００℃）から例えば室温（例えば、２５℃）のような低温に低下した場合に、インターコネクタ１７が湾曲して、外周部分の空気極側集電体３７が空気極５５から剥がれるような熱応力を受けたときには、（平面視で）燃料極側集電体４１の第１接合部７３ａの無い外周部分は燃料極５３と接合されていないので、空気極側集電体３７と燃料極側集電体４１との間で、燃料電池単セル１５の引っ張り合いが起こることを抑制し、空気極５５または空気極接合層７１の破損や剥離（接合部分が剥がれること）或いは固体電解質層５１の破損等が生じにくい。

よって、温度が再度上昇して、インターコネクタ１７の湾曲が戻った場合にも、空気極側集電体３７と空気極５５と及び空気極５５と固体電解質層５１とは接合されたままであるので、空気極側集電体３７と空気極５５との間及び空気極５５と固体電解質層５１との間の高い電気的接続（導電性）を維持することができる。つまりは、熱応力が発生する前と熱応力が発生した後で電気的接続が変化することを抑制できる。

また、燃料極側集電体４１は、インターコネクタ１７（従って空気極側集電体３７）より弾性量が大きい。したがって、熱応力による各部材の変形に燃料極側集電体４１が追従することができる（燃料極側集電体４１と燃料極５３との電気的接続面積減少の抑制が可能）。したがって、燃料極側集電体４１と燃料極５３との高い電気的接続を確保できる。

このように、本第１実施形態では、室温から運転時の高温に上昇し、再度室温に低下するような熱サイクルが加わった場合でも、空気極側集電体３７が空気極５５から剥離することや、空気極側集電体３７が空気極５５の一部とともに固体電解質層５１から剥離することを抑制できるので、常に高い導電性を確保できる。よって、発電性能を安定して確保できるという顕著な効果を奏する。

なお、発電能力を高く維持するためには、空気極側集電体３７と空気極５５と及び空気極５５と固体電解質層５１とが接合している面積が大きいことが好ましいので、本第１実施形態のように、熱サイクルが加わっても、空気極側集電体３７と空気極５５と及び空気極５５と固体電解質層５１とが接合している面積が減少しないことにより、発電性能を安定して維持することができる。

また、本第１実施形態では、第１接合部７３ａの配置された領域Ｒ１の外周Ｇ１は、空気極側集電体３７の配置された領域Ｒ４の外周Ｇ４に対して、全周にわたって０．４ｃｍ以上内側に形成されている。

よって、この点からも、熱サイクルが加わって、インターコネクタ１７が湾曲するような場合でも、空気極側集電体３７と空気極５５と及び空気極５５と固体電解質層５１とが一層剥離し難く、発電性能を安定して維持することができる。

なお、第１接合部７３ａの配置された領域Ｒ１が、燃料極側集電体４１の配置された領域Ｒ２に対して、全周にわたって０．４ｃｍ以上内側に形成されていてもよい。
［第２実施形態］
次に、第２実施形態について説明するが、前記第１実施形態と同様な内容の説明は省略する。

なお、第１実施形態と同様な構成には、同様な番号を付して説明する。
本第２実施形態の燃料電池スタックは、上述した各領域などが異なるものである。
図１０（ａ）に示すように（平面視）、本第２実施形態では、空気極側集電体３７が配置される領域Ｒ３の外周Ｇ３は正方形であり、燃料極側集電体４１が配置される長方形の領域Ｒ２の外周Ｇ２は、前記外周Ｇ３の内側である。

燃料極側集電体４１の内側接合層７３（従って第１接合部７３ａ）が配置される長方形の領域Ｒ１の外周Ｇ１は、前記外周Ｇ２の内側である。
本第２実施形態でも、前記第１実施形態と同様な効果を奏する。

なお、領域Ｒ１の全面（同図の灰色部分）に内側接合層７３が形成されていてもよいし、第１接合部７３ａの部分にのみ、分散して内側接合層７３が形成されていてもよい（以下、他の実施例についても同様である）。

また、前記第１実施形態のような燃料極側集電体４１ではなく、Ｎｉセルメットなどからなり、厚み方向の全面にわたり燃料極５３やインターコネクタ１７に接する構成を採用できる。この場合は、前記灰色部分の全面にわたり内側接合層７３が形成される。

また、前記第１実施形態では、第１集電体である燃料極側集電体４１は弾性を有していたが、第２集電体が第２電極側から剥離することや、第２集電体が第２電極の一部とともに固体電解質層５１側から剥離することを抑制できる点において、第１集電体は弾性を有する必要はない。

しかし、第１集電体が弾性を有することで、燃料電池スタック１に対し、熱サイクルによって熱応力が加わった場合でも、スペーサ６１の弾性変形によって、すなわち、第１集電体（第１実施形態では「燃料極側集電体４１」）の弾性量は、第２集電体（第１実施形態では「空気極側集電体３７」）の弾性量より大きい方が、燃料電池スタック１として、より好ましく電気的接続を確保できる（以下、他の実施形態についても同様である）。
［第３実施形態］
次に、第３実施形態について説明するが、前記第１実施形態と同様な内容の説明は省略する。

なお、第１実施形態と同様な構成には、同様な番号を付して説明する。
本第３実施形態の燃料電池スタックは、上述した各領域などが異なるものである。
図１０（ｂ）に示すように（平面視）、本第３実施形態では、空気極側集電体３７が配置される領域Ｒ３の外周Ｇ３は正方形であり、燃料極側集電体４１が配置される正方形の領域Ｒ２の外周Ｇ２は、前記外周Ｇ３の内側である。

燃料極側集電体４１の内側接合層７３（従って第１接合部７３ａ）が配置される長方形の領域Ｒ１の外周Ｇ１は、前記外周Ｇ２の内側である。
ここでは、領域Ｒ１のうち、短冊形状の部分の全面（同図の灰色部分）に内側接合層７３が形成されている。

本第３実施形態でも、前記第１実施形態と同様な効果を奏する。
［第４実施形態］
次に、第４実施形態について説明するが、前記第１実施形態と同様な内容の説明は省略する。

なお、第１実施形態と同様な構成には、同様な番号を付して説明する。
本第４実施形態の燃料電池スタックは、上述した各領域などが異なるものである。
図１０（ｃ）に示すように（平面視）、本第４実施形態では、空気極側集電体３７が配置される領域Ｒ３の外周Ｇ３は正方形であり、燃料極側集電体４１が配置される正方形の領域Ｒ２の外周Ｇ２は、前記外周Ｇ３の内側である。

燃料極側集電体４１の内側接合層７３（従って第１接合部７３ａ）が配置される正方形の領域Ｒ１の外周Ｇ１は、前記外周Ｇ２の内側である。
ここでは、領域Ｒ１のうち、所定幅の枠状部分の全面（同図の灰色部分）に内側接合層７３が形成されている。

本第４実施形態でも、前記第１実施形態と同様な効果を奏する。
［第５実施形態］
次に、第５実施形態について説明するが、前記第１実施形態と同様な内容の説明は省略する。

なお、第１実施形態と同様な構成には、同様な番号を付して説明する。
本第５実施形態の燃料電池スタックは、上述した各領域などが異なるものである。
図１０（ｄ）に示すように（平面視）、本第５実施形態では、空気極側集電体３７が配置される領域Ｒ３の外周Ｇ３は正方形であり、燃料極側集電体４１が配置される正方形の領域Ｒ２の外周Ｇ２は、前記外周Ｇ３の内側である。

燃料極側集電体４１の内側接合層７３（従って第１接合部７３ａ）が配置される正方形の領域Ｒ１の外周Ｇ１は、前記外周Ｇ２の内側である。なお、外周Ｇ１を複数の円を外側から紐（線）で束ねた形状（角部分が円周の一部となっている形状）である。

ここでは、領域Ｒ１のうち、複数の円の全面（同図の灰色部分）に内側接合層７３が形成されている。
本第５実施形態でも、前記第１実施形態と同様な効果を奏する。
［第６実施形態］
次に、第６実施形態について説明するが、前記第１実施形態と同様な内容の説明は省略する。

なお、第１実施形態と同様な構成には、同様な番号を付して説明する。
本第６実施形態の燃料電池スタックは、上述した各領域などが異なるものである。
図１０（ｅ）に示すように（平面視）、本第６実施形態では、空気極側集電体３７が配置される領域Ｒ３の外周Ｇ３は正方形であり、燃料極側集電体４１が配置される正方形の領域Ｒ２の外周Ｇ２は、前記外周Ｇ３の内側である。

燃料極側集電体４１の内側接合層７３（従って第１接合部７３ａ）が配置される１つの円形の領域Ｒ１の外周Ｇ１は、前記外周Ｇ２の内側である。
ここでは、領域Ｒ１である円の全面（同図の灰色部分）に内側接合層７３が形成されている。

本第６実施形態でも、前記第１実施形態と同様な効果を奏する。
［第７実施形態］
次に、第７実施形態について説明するが、前記第１実施形態と同様な内容の説明は省略する。

本第７実施形態の燃料電池スタックは、空気極接合層を構成する材料が異なるものである。
ａ）本第７実施形態では、空気極接合層７１は、銀パラジウム合金（パラジウム含有量１〜１０ｍｏｌ）からなる。

この空気極接合層７１を形成する場合には、銀パラジウム合金（Ａｇ−Ｐｄ）の粉末に、ビヒクルを加えて空気極接合層ペーストを作製する。
次に、空気極接合層ペーストを、空気極側集電体３７の先端に塗布する。

次に、空気極接合層ペーストを乾燥した後に、前記第１実施形態と同様に、空気極５５と空気極側集電体３７とを空気極接合層７１によって接合する。
本第７実施形態によっても、前記第１実施形態と同様な効果を奏する。

ｂ）また、変形例として、空気極接合層７１を、ペロブスカイト系（例えばＬＳＣＦ＋Ｃｕ）の導電性接合剤により構成してもよい。
例えば平均粒径が５μｍの導電性ペロブスカイト酸化物粗粒子を８０重量部と、平均粒径が０．５μｍの導電性ペロブスカイト酸化物粗粒子を１０重量部と、焼結助剤として平均粒径が１μｍのＣｕ粉末を１０重量部とを混合し、混合粉末１００ｇを作製する。

導電性ペロブスカイト酸化物は、粗粒子、微粒子とも、（Ｌａ、Ｓｒ）（Ｃｏ、Ｆｅ）Ｏ_３（即ちＬＳＣＦ）を使用する。
この混合粉末に、エトセル６０ｇとブチルカルビトール２０ｇとを混合したビヒクルを加え、空気極接合層ペーストを作製する。

次に、空気極接合層ペーストを、空気極側集電体３７の先端に塗布した。
次に、空気極接合層ペーストを乾燥した後に、前記第１実施形態と同様に、空気極５５と空気極側集電体３７とを空気極接合層７１によって接合する。

この変形例によっても、前記第１実施形態と同様な効果を奏する。
なお、焼結助剤である金属としては、Ｃｕ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｍｏ、Ｃｏ、Ｚｎ、Ｎｉ又はそれらの合金を採用できる。このうち、Ｃｕ及び／Ｍｎを含む単体又は合金が好適である。
［第８実施形態］
次に、第８実施形態について説明するが、前記第１実施形態と同様な内容の説明は省略する。

本第８実施形態の燃料電池スタックは、前記第１実施形態とは、空気極側集電体や燃料極側集電体の構成が逆である。
図１１に示すように、本第８実施形態では、燃料電池単セル１５の空気極５５側に、前記第１実施形態の燃料極側集電体４１と同様な構造の空気極側集電体１０１が複数配置されている。

そして、この空気極側集電体１０１のうち、前記外周Ｇ１内のものは、（前記第１実施形態と同様な構造の）内側接合層１０３によって空気極５５に接合され、（前記第１実施形態と同様な構造の）外側接合層１０５によって、前記外周Ｇ２内にて、インターコネクタ１７の内側面に接合されている。なお、このインターコネクタ１７の（空気極５５側の）内側面は、平板状となっている。

一方、燃料電池単セル１５の燃料極５３側に、前記第１実施形態の空気極側集電体３７と同様な構造の燃料極側集電体１０７が配置されている。そして、この燃料極側集電体１０７は、（前記第１実施形態の空気極接合層と同様な構造の）燃料極接合層１０９によって燃料極５３に接合されている。

本第８実施形態では、燃料極５３側と空気極５５側とに電気的に接続される構成が、前記第１実施形態とは異なるが、燃料極側集電体１０７を有するインターコネクタ１７などが湾曲した場合でも、前記第１実施形態と同様な効果を奏する。
＜実験例＞
次に、本発明の効果を確認するために行った実験例について説明する。

本実験例では、前記第１実施形態と同様な構成の燃料電池スタックについて、下記の条件（構成の条件、運転の条件）で、コンピュータシミュレーションを行った。
燃料電池スタックの構成としては、前記第１実施形態と同じ構成とした（発電単位は例えば２０段積層した構成とした）。

燃料電池スタックの運転の条件は、連続通電耐久（５０００Ｈｒ）とした。なお、運転の温度は７００℃、燃料ガス（詳しくは水素）の供給量は１０Ｌ／ｍｉｎ、酸化剤ガス（詳しくは空気）の供給量は３５Ｌ／ｍｉｎとした。

そして、上記条件にて運転を行った後に、燃料電池スタックを室温（２５℃）の状態にした場合において、インターコネクタ（ＩＣ）の横方向（図８の左右方向）において、厚み方向にどの程度変形するかという変形量（ＩＣ変形量）を調べた。

その結果を、図１２に示す。なお、図１２の縦軸がＩＣ変形量［μｍ］であり、横軸がＩＣ横方向の長さ［ｍｍ］（即ち図８の左端部からの長さ）である。また、上段ＩＣとは燃料電池スタックの積層方向における中央段の発電単位における上方（空気極側）のインターコネクタのことであり、下段ＩＣとは、前記発電単位における下方（燃料極側）のインターコネクタのことである。

この図１２から明らかなように、インターコネクタの変形が小さい箇所（左右方向における中央部分）では、例えば空気極側集電体と空気極との接触が維持されている範囲であるので、熱サイクルが加わっても、例えば空気極側集電体と空気極とが剥離しないと考えられる。なお、外周の変形が大きな箇所（左右方向における中央部部分の両側）では、例えば空気極側集電体と空気極とが剥離すると考えられる。

つまり、平面方向におけるインターコネクタの外周側ほど、インターコネクタの変形量が大きいことが分かる。よって、インターコネクタの変形量が大きくなるインターコネクタの外周側において、燃料極と燃料極側集電体とを接合している場合は、空気極側集電体と空気極とが剥離すると考えられる。逆に、平面方向におけるインターコネクタの外周側において、燃料極側集電体と燃料極とを燃料極接合層で接合していない場合は、インターコネクタが変形しても、燃料極側集電体と空気極側集電体との間で力の引っ張り合いが生じ難く、空気極側集電体と空気極とが剥離しないと考えられる。

この中央部分の範囲は、（平面視で）縦２ｃｍ×横２ｃｍ＝４ｃｍ^２である。
以上、本発明の実施形態などについて説明したが、本発明は、前記実施形態などに限定されるものではなく、種々の態様を採ることができる。

（１）例えば、前記各実施形態では、インターコネクタと空気極側集電体は一体の構成であるが、インターコネクタと空気極側集電体とを別体の部材で構成し、それらをろう材等によって接合してもよい。例えば平板状のインターコネクタの一方の表面に、ブロック状や長尺の集電体を接合してよい。

（２）例えば燃料極側集電体として、座屈しないスポンジ等の材料を、例えばスペーサ等に用いてもよい。

１…燃料電池スタック
３、５…エンドプレート
７…発電単位
１５…燃料電池単セル
１７、１７ａ、１７ｂ…インターコネクタ
３７、１０３…空気極側集電体
４１、１０７…燃料極側集電体
５１…固体電解質層
５３…燃料極
５５…空気極
６３ａ…接合片
７１、１０５…空気極接合層（第２接合部）
７３…燃料極接合層
７３ａ…第１接合部

Claims (4)

1. 平板状の固体電解質の一方の側に、第１電極を備えるとともに、他方の側に第２電極を備えた平板型の燃料電池単セルと、
   前記第１電極に電気的に接続される第１集電体と、
   前記第２電極に電気的に接続される第２集電体と、
   前記第１電極と前記第１集電体とを接合する第１接合部と、
   前記第２電極と前記第２集電体とを接合する第２接合部と、
   を備えた燃料電池スタックにおいて、
   前記第１接合部が配置された領域（Ｒ１）の外周（Ｇ１）は、前記第１集電体が配置された領域（Ｒ２）の外周（Ｇ２）より内側に形成されるとともに、前記第２接合部が配置された領域（Ｒ３）の外周（Ｇ３）より内側に形成されていることを特徴とする燃料電池スタック。
2. 前記第１接合部の配置された領域（Ｒ１）の外周（Ｇ１）は、前記第２集電体が配置された領域（Ｒ４）の外周（Ｇ４）に対して、全周にわたって０．４ｃｍ以上内側に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の燃料電池スタック。
3. 前記第１電極は燃料極、前記第２電極は空気極、前記第１集電体は燃料極側集電体、前記第２集電体は空気極側集電体であることを特徴とする請求項１又は２に記載の燃料電池スタック。
4. 前記第１集電体は、弾性を有するスペーサと、導電体を有する導電部材と、を備え、
   前記スペーサは、前記導電部材に挟み込まれており、前記第１接合部を介して前記導電部材と前記第１電極とは接合されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の燃料電池スタック。