燃料电池堆的制作方法

本发明涉及燃料电池堆。

背景技术：

已知有包括多个单电池和向各单电池分配气体的分流器的燃料电池堆。各单电池包括多孔质的支撑基板和被各支撑基板支撑的发电元件部。各支撑基板的近端部被插入分流器，由此，从分流器向各支撑基板的气体流路供给燃料气体。从各支撑基板的气体流路的近端部供给的燃料气体中未反应的气体从气体流路的远端部向外部排出。

专利文献1中记载的燃料电池堆构成为回收从远端部向外部排出的未反应气体，以便提高燃料气体的使用效率。具体而言，支撑基板具有去路用的气体流路和回路用的气体流路。供给到去路用的气体流路的燃料气体中未反应的气体通过回路用的气体流路而再次被用于发电。另外，在回路用的气体流路中流动的燃料气体从近端部回收到分流器中，而不是从远端部向外部排出。

支撑基板为多孔质，因此，燃料气体有时流向回路用的气体流路而不会在去路用的气体流路中流到最后。即，燃料气体有时在去路用的气体流路的途中通过支撑基板内而流向回路用的气体流路。为了阻断这样的捷径，在去路用的气体流路与回路用的气体流路之间插入致密质部件。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2015－53186号公报

技术实现要素：

如上所述的燃料电池堆需要在多孔质的支撑基板的内部插入致密质部件，因此，存在制造困难的问题。因此，本发明的课题在于提供一种能够回收气体，且能够容易地制造的燃料电池堆。

本发明的某一方面所涉及的燃料电池堆包括：第一支撑基板、第一发电元件部、第二支撑基板、第二发电元件部以及连通部件。第一支撑基板具有第一基板主体部、第一致密层以及第一气体流路。第一致密层覆盖第一基板主体部。第一气体流路从近端部延伸至远端部。第一发电元件部被支撑在第一支撑基板的第一主表面。第二支撑基板具有第二基板主体部、第二致密层以及第二气体流路。第二致密层覆盖第二基板主体部。第二气体流路从近端部延伸至远端部。第二发电元件部被支撑在第二支撑基板的第一主表面。连通部件在所述第一支撑基板的远端部与所述第二支撑基板的远端部之间延伸，使第一气体流路和第二气体流路连通。

根据该构成，在第一支撑基板的第一气体流路中流动的燃料气体中的未反应气体经由连通部件流向第二气体流路，而不是从第一气体流路的远端部向外部排出。因此，能够提高燃料气体的使用效率。另外，第一支撑基板具有覆盖第一基板主体部的第一致密层，第二支撑基板具有覆盖第二基板主体部的第二致密层。第一以及第二致密层比第一以及第二基板主体部致密，因此，能够抑制在第一气体流路内流动的燃料气体通过第一以及第二基板主体部内并流向第二气体流路。另外，该第一致密层只要以覆盖第一基板主体部的形式形成即可，能够容易地形成。

燃料电池堆还可以包括第三发电元件部和第四发电元件部。第三发电元件部被支撑在第一支撑基板的第二主表面。第四发电元件部被支撑在第二支撑基板的第二主表面。第一发电元件部可以与第三发电元件部串联连接。第二发电元件部可以与第四发电元件部串联连接。

由第一发电元件部和第三发电元件部构成的第一发电元件部集合体可以与由第二发电元件部和第四发电元件部构成的第二发电元件部集合体串联连接。

由第一发电元件部和第三发电元件部构成的第一发电元件部集合体可以与由第二发电元件部和第四发电元件部构成的第二发电元件部集合体并联连接。

燃料电池堆还可以包括第三发电元件部和第四发电元件部。第三发电元件部被支撑在第一支撑基板的第二主表面。第四发电元件部被支撑在第二支撑基板的第二主表面。第一发电元件部可以与第二发电元件部串联连接。第三发电元件部可以与第四发电元件部串联连接。

由第一发电元件部和第二发电元件部构成的第三发电元件部集合体可以与由第三发电元件部和第四发电元件部构成的第四发电元件部集合体串联连接。

由第一发电元件部和第二发电元件部构成的第三发电元件部集合体可以与由第三发电元件部和第四发电元件部构成的第四发电元件部集合体并联连接。

燃料电池堆可以包括多个第一发电元件部、多个第二发电元件部、多个第三发电元件部以及多个第四发电元件部。各第一以及第三发电元件部沿着第一支撑基板的长度方向隔开间隔而配置。各第二以及第四发电元件部沿着第二支撑基板的长度方向隔开间隔而配置。

各第一发电元件部可以彼此串联连接。各第二发电元件部可以彼此串联连接。各第三发电元件部可以彼此串联连接。各第四发电元件部可以彼此串联连接。

燃料电池堆可以包括：多个第一支撑基板、多个第一发电元件部、多个第二支撑基板以及多个第二发电元件部。各第一支撑基板彼此隔开间隔而配置。第一支撑基板支撑第一发电元件部。被支撑于各第一支撑基板的第一发电元件部与被支撑于相邻的第一支撑基板的第一发电元件部串联连接。各第二支撑基板彼此隔开间隔而配置。第二支撑基板支撑第一发电元件部。被支撑于各第二支撑基板的第二发电元件部与被支撑于相邻的第二支撑基板的第二发电元件部串联连接。

由多个第一发电元件部构成的第五发电元件部集合体可以与由多个第二发电元件部构成的第六发电元件部集合体串联连接。

由多个第一发电元件部构成的第五发电元件部集合体可以与由多个第二发电元件部构成的第六发电元件部集合体并联连接。

各第一支撑基板可以支撑多个第一发电元件部。各第一发电元件部沿着第一支撑基板的长度方向隔开间隔而配置。各第二支撑基板可以支撑多个第二发电元件部。各第二发电元件部沿着第二支撑基板的长度方向隔开间隔而配置。

各第一支撑基板上，各第一发电元件部可以彼此串联连接。各第二支撑基板上，各第二发电元件部可以彼此串联连接。

第一发电元件部可以与第二发电元件部串联连接。

燃料电池堆可以包括多个第一发电元件部和多个第二发电元件部。各第一发电元件部沿着第一支撑基板的长度方向彼此隔开间隔而配置。各第二发电元件部沿着第二支撑基板的长度方向彼此隔开间隔而配置。

各第一发电元件部可以彼此串联连接。各第二发电元件部可以彼此串联连接。各第一发电元件部中的一个第一发电元件部可以与各第二发电元件部中的一个第二发电元件部串联连接。

燃料电池堆可以包括多个第七发电元件部集合体。各第七发电元件部集合体由彼此串联连接的一对第一以及第二发电元件部构成。

各第七发电元件部集合体可以彼此串联连接。

各第七发电元件部集合体可以彼此并联连接。

第一支撑基板及第二支撑基板可以配置成第一支撑基板的侧面和第二支撑基板的侧面相对。

优选燃料电池堆还包括支撑第一以及第二支撑基板的分流器。通过该分流器能够向各气体流路分配燃料气体。

优选分流器具有第一室和第二室。第一气体流路与第一室连通。第二气体流路与第二室连通。根据该构成，向第一室供给燃料气体，由此，燃料气体能够按第一气体流路、连通部件、第二气体流路的顺序顺畅地流动。

优选分流器具有分流器主体部和隔板。分流器主体部具有空间部。隔板将空间部分隔为第一室和第二室。根据该构成，能够容易地制造具有第一以及第二室的分流器。

优选第一致密层包含第一电解质，第二致密层包含第二电解质。

本发明所涉及的燃料电池堆能够回收气体，且能够容易地制造该燃料电池堆。

附图说明

图1是燃料电池堆的立体图。

图2是第一单电池的立体图。

图3是第一单电池的截面图。

图4是第二单电池的立体图。

图5是第二单电池的截面图。

图6是燃料电池堆的截面图。

图7是表示各发电元件部间的电连接关系的示意图。

图8是变形例所涉及的燃料电池堆的截面图。

图9是表示变形例所涉及的各发电元件部间的电连接关系的示意图。

图10是表示变形例所涉及的各发电元件部间的电连接关系的示意图。

图11是表示变形例所涉及的各发电元件部间的电连接关系的示意图。

图12是表示变形例所涉及的各发电元件部间的电连接关系的示意图。

图13是表示变形例所涉及的各发电元件部间的电连接关系的示意图。

图14是表示变形例所涉及的各发电元件部间的电连接关系的示意图。

图15是表示变形例所涉及的各发电元件部间的电连接关系的示意图。

图16是表示变形例所涉及的各发电元件部间的电连接关系的示意图。

图17是表示变形例所涉及的各发电元件部间的电连接关系的示意图。

图18是表示变形例所涉及的各发电元件部间的电连接关系的示意图。

图19是表示变形例所涉及的各发电元件部间的电连接关系的示意图。

图20是表示变形例所涉及的各发电元件部间的电连接关系的示意图。

图21是表示变形例所涉及的各发电元件部间的电连接关系的示意图。

图22是表示变形例所涉及的各发电元件部间的电连接关系的示意图。

图23是表示变形例所涉及的各发电元件部间的电连接关系的示意图。

具体实施方式

以下，参照附图，对本发明所涉及的燃料电池堆的实施方式进行说明。图1是表示燃料电池堆的立体图。应予说明，图1中，省略若干第一以及第二单电池的记载。

[燃料电池堆]

如图1所示，燃料电池堆100包括：多个第一单电池10a、多个第二单电池10b、连通部件3以及分流器4。应予说明，以下，对第一单电池10a的构成部件的符号的末尾赋予“a”，对第二单电池10b的构成部件的符号的末尾赋予“b”。第一单电池10a和第二单电池10b为实质上相同的构成，因此，以下仅对第一单电池10a的构成部件进行说明，关于第二单电池10b的构成部件，赋予与第一单电池10a的构成部件对应的符号，从而省略详细的说明。

[分流器]

分流器4构成为支撑第一以及第二单电池10a、10b。分流器4具有第一室41和第二室42。第一室41上连接有气体供给部101，第二室42上连接有气体排出部102。经由气体供给部101向第一室41供给燃料气体。另外，第二室42内的燃料气体经由气体排出部102从分流器4排出。

分流器4具有分流器主体部43和隔板44。分流器主体部43在内部具有空间。分流器主体部43为长方体状。在分流器主体部43的上板部431形成有多个第一以及第二插入孔(省略图示)。第一单电池10a插入于第一插入孔，第二单电池10b插入于第二插入孔。应予说明，第一插入孔与第一室41连通，第二插入孔与第二室42连通。

各第一插入孔在分流器主体部43的长度方向(z轴方向)上隔开间隔而排列。另外，各第二插入孔也在分流器主体部43的长度方向(z轴方向)上隔开间隔而排列。第一插入孔和第二插入孔在分流器主体部43的宽度方向(y轴方向)上隔开间隔而排列。

隔板44将分流器主体部43的空间分隔为第一室41和第二室42。详细而言，隔板44在分流器主体部43的大致中央部沿着分流器主体部43的长度方向延伸。隔板44无需将分流器主体部43的空间完全隔开，可以在隔板44与分流器主体部43之间形成间隙。

[第一单电池]

第一单电池10a配置在分流器4的第一室41的上方。第一单电池10a插入于分流器4的第一插入孔。第二单电池10b配置在分流器4的第二室42的上方。第二单电池10b插入于分流器4的第二插入孔。

各第一单电池10a排列成主表面彼此相对。另外，各第一单电池10a沿着分流器4的长度方向隔开间隔而排列。各第二单电池10b排列成主表面相对。另外，各第二单电池10b沿着分流器4的长度方向隔开间隔而排列。第一单电池10a的列和第二单电池10b的列实质上平行配置。第一单电池10a和第二单电池10b配置成侧面相对。

如图2及图3所示，第一单电池10a具有第一支撑基板5a、多个第一发电元件部21a以及多个第三发电元件部22a。各第一发电元件部21a被支撑在第一支撑基板5a的第一主表面503a。各第三发电元件部22a被支撑在第一支撑基板5a的第二主表面504a。

[第一支撑基板]

第一支撑基板5a具有第一基板主体部51a、第一致密层52a以及多个第一气体流路53a。另外，第一支撑基板5a具有近端部501a和远端部502a。近端部501a及远端部502a为第一支撑基板5a的长度方向(x轴方向)上的两端部。第一支撑基板5a的近端部501a插入于分流器4的第一插入孔。

第一支撑基板5a具有第一主表面503a、第二主表面504a以及一对侧面505a。第一主表面503a和第二主表面504a彼此朝向相反方向。第一主表面503a支撑各第一发电元件部21a。第二主表面504a支撑各第三发电元件部22a。第一主表面503a及第二主表面504a朝向第一支撑基板5a的厚度方向(z轴方向)。各侧面505a朝向第一支撑基板5a的宽度方向(y轴方向)。各侧面505a可以弯曲。如图1所示，各第一支撑基板5a配置成第一主表面503a和第二主表面504a相对。

如图2及图3所示，第一基板主体部51a支撑第一发电元件部21a及第三发电元件部22a。第一基板主体部51a由不具有电子传导性的多孔质材料构成。第一基板主体部51a由例如CSZ(氧化钙稳定氧化锆)构成。或者，第一基板主体部51a可以由NiO(氧化镍)和YSZ(8YSZ)(三氧化二钇稳定氧化锆)构成，也可以由NiO(氧化镍)和Y₂O₃(三氧化二钇)构成，还可以由MgO(氧化镁)和MgAl₂O₄(镁铝尖晶石)构成。第一基板主体部51a的气孔率例如为20～60％左右。通过例如阿基米德法或者观察微结构来测定该气孔率。

第一致密层52a覆盖第一基板主体部51a。第一致密层52a只要能够抑制在第一气体流路53a中流动的燃料气体通过第一基板主体部51a流向第二气体流路53b即可，无需覆盖第一基板主体部51a的整个表面。本实施方式中，第一致密层52a覆盖第一基板主体部51a的各主表面以及各侧面。即，第一致密层52a构成第一支撑基板5a的各主表面503a，并且，构成第一支撑基板5a的各侧面505a。应予说明，本实施方式中，第一致密层52a由后述的第一电解质7a和第一互连器91a构成。第一致密层52a比第一基板主体部51a致密。例如第一致密层52a的气孔率为0～7％左右。

第一气体流路53a从第一支撑基板5a的近端部501a延伸至远端部502a。第一气体流路53a沿着第一支撑基板5a的长度方向(x轴方向)延伸。另外，第一气体流路53a在第一基板主体部51a内贯穿并延伸。第一气体流路53a的近端部531a与第一室41连通。另外，第一气体流路53a的远端部532a与后述的连通部件3的流路30连通。

[第一发电元件部]

如图3所示，多个第一发电元件部21a被支撑在第一支撑基板5a的第一主表面503a。各第一发电元件部21a沿着第一支撑基板5a的长度方向(x轴方向)隔开间隔而配置。另外，第一支撑基板5a上，各第一发电元件部21a通过第一电连接部9a彼此串联连接。

第一发电元件部21a具有第一燃料极6a、第一电解质7a以及第一空气极8a。另外，第一发电元件部21a还具有第一防止反应膜11a。第一燃料极6a是由具有电子传导性的多孔质材料形成的烧成体。第一燃料极6a具有第一燃料极集电部61a和燃料极活性部62a。

第一燃料极集电部61a配置在凹部513a内。凹部513a形成于第一基板主体部51a的两面。详细而言，第一燃料极集电部61a填充在凹部513a内，具有与凹部513a同样的外形。各第一燃料极集电部61a具有凹部611a及凹部612a。燃料极活性部62a配置在凹部611a内。详细而言，燃料极活性部62a填充在凹部611a内。

第一燃料极集电部61a可以由例如NiO(氧化镍)和YSZ(8YSZ)(三氧化二钇稳定氧化锆)构成。或者，第一燃料极集电部61a可以由NiO(氧化镍)和Y₂O₃(三氧化二钇)构成，也可以由NiO(氧化镍)和CSZ(氧化钙稳定氧化锆)构成。第一燃料极集电部61a的厚度以及凹部513a的深度为50～500μm左右。

燃料极活性部62a可以由例如NiO(氧化镍)和YSZ(8YSZ)(三氧化二钇稳定氧化锆)构成。或者，燃料极活性部62a可以由NiO(氧化镍)和GDC(钆掺杂氧化铈)构成。燃料极活性部62a的厚度为5～30μm。

第一电解质7a配置成覆盖在第一燃料极6a上。详细而言，第一电解质7a在长度方向上从一个第一互连器91a延伸至另一个第一互连器91a。即，在长度方向上，第一电解质7a和第一互连器91a交替配置。另外，第一电解质7a覆盖第一基板主体部51a的各主表面以及各侧面。

第一电解质7a比第一基板主体部51a致密。例如第一电解质7a的气孔率为0～7％左右。第一电解质7a是由具有离子传导性且不具有电子传导性的致密材料形成的烧成体。第一电解质7a可以由例如YSZ(8YSZ)(三氧化二钇稳定氧化锆)构成。或者，可以由LSGM(镓酸镧)构成。第一电解质7a的厚度例如为3～50μm左右。

第一防止反应膜11a是由致密材料形成的烧成体，俯视观察时，为与燃料极活性部62a大致相同的形状。第一防止反应膜11a隔着第一电解质7a配置在与燃料极活性部62a对应的位置。设置第一防止反应膜11a，以便抑制第一电解质7a内的YSZ与第一空气极8a内的Sr发生反应而在第一电解质7a与第一空气极8a的界面形成电阻较大的反应层的现象的发生。第一防止反应膜11a可以由例如GDC＝(Ce，Gd)O₂(钆掺杂氧化铈)构成。第一防止反应膜11a的厚度例如为3～50μm左右。

第一空气极8a配置在第一防止反应膜11a上。第一空气极8a是由具有电子传导性的多孔质材料形成的烧成体。第一空气极8a可以由例如LSCF＝(La，Sr)(Co，Fe)O₃(镧锶钴铁酸盐)构成。或者，可以由LSF＝(La，Sr)FeO₃(镧锶铁酸盐)、LNF＝La(Ni，Fe)O₃(镧镍铁酸盐)、LSC＝(La，Sr)CoO₃(镧锶钴酸盐)等构成。另外，第一空气极8a可以由包含LSCF的第一层(内侧层)和包含LSC的第二层(外侧层)这2层构成。第一空气极8a的厚度例如为10～100μm。

第一电连接部9a构成为将相邻的第一发电元件部21a电连接。第一电连接部9a具有第一互连器91a及第一空气极集电膜92a。第一互连器91a配置在凹部612a内。详细而言，第一互连器91a埋设(填充)在凹部612a内。第一互连器91a是由具有电子传导性的致密材料形成的烧成体。第一互连器91a比第一基板主体部51a致密。例如第一互连器91a的气孔率为0～7％左右。第一互连器91a可以由例如LaCrO₃(铬酸镧)构成。或者，可以由(Sr，La)TiO₃(钛酸锶)构成。第一互连器91a的厚度例如为10～100μm。

第一空气极集电膜92a配置成在相邻的第一发电元件部21a的第一互连器91a与第一空气极8a之间延伸。例如配置第一空气极集电膜92a，以使图3的配置在左侧的第一发电元件部21a的第一空气极8a与图3的配置在右侧的第一发电元件部21a的第一互连器91a电连接。第一空气极集电膜92a是由具有电子传导性的多孔质材料形成的烧成体。

第一空气极集电膜92a可以由例如LSCF＝(La，Sr)(Co，Fe)O₃(镧锶钴铁酸盐)构成。或者，可以由LSC＝(La，Sr)CoO₃(镧锶钴酸盐)构成。或者，可以由Ag(银)、Ag－Pd(银钯合金)构成。第一空气极集电膜92a的厚度例如为50～500μm左右。

[第三发电元件部]

多个第三发电元件部22a被支撑在第一支撑基板5a的第二主表面504a。各第三发电元件部22a沿着第一支撑基板5a的长度方向(x轴方向)隔开间隔而配置。另外，第一支撑基板5a上，各第三发电元件部22a彼此串联连接。第三发电元件部22a由于除被配置的位置以外为与第一发电元件部21a相同的构成，所以省略详细的说明。

[第二单电池]

如图4及图5所示，第二单电池10b具有第二支撑基板5b、多个第二发电元件部21b以及多个第四发电元件部22b。

第二支撑基板5b具有第二基板主体部51b、第二致密层52b以及第二气体流路53b。另外，第二支撑基板5b具有近端部501b和远端部502b。第二支撑基板5b的近端部501b插入于分流器4的第二插入孔。

第二支撑基板5b具有第一主表面503b、第二主表面504b以及一对侧面505b。第二支撑基板5b的第一主表面503b朝向与第一支撑基板5a的第一主表面503a相同的方向。另外，第二支撑基板5b的第二主表面504b朝向与第一支撑基板5a的第二主表面504a相同的方向。关于相邻的一对第一以及第二支撑基板5a、5b，各第一主表面503a、503b实质上配置在同一面内，各第二主表面504a、504b实质上配置在同一面内。应予说明，各第一主表面503a、503b可以在各支撑基板5a、5b的厚度方向(z轴方向)彼此错开。同样地，第二主表面504a、504b也可以在各支撑基板5a、5b的厚度方向(z轴方向)彼此错开。

第二基板主体部51b支撑多个第二发电元件部21b以及多个第四发电元件部22b。第二致密层52b覆盖第二基板主体部51b。第二气体流路53b从第二支撑基板5b的近端部501b延伸至远端部502b。

各第二发电元件部21b被支撑在第二支撑基板5b的第一主表面503b。各第二发电元件部21b沿着第二支撑基板5b的长度方向(x轴方向)隔开间隔而配置。另外，第二支撑基板5b上，各第二发电元件部21b通过第二电连接部9b彼此串联连接。

各第四发电元件部22b被支撑在第二支撑基板5b的第二主表面504b。各第四发电元件部22b沿着第二支撑基板5b的长度方向(x轴方向)隔开间隔而配置。另外，第二支撑基板5b上，各第四发电元件部22b彼此串联连接。

第二发电元件部21b具有第二燃料极6b、第二电解质7b以及第二空气极8b。如上所述，各第二单电池10b为与第一单电池10a实质上相同的构成，因此，省略详细的说明。同样地省略第四发电元件部22b的详细说明。应予说明，第一～第四发电元件部21a、22a、21b、22b的大小可以彼此不同，形成的数量也可以不同。例如，可以使第二发电元件部21b与燃料气体接触的面积大于第一发电元件部21a与燃料气体接触的面积。即，可以使第二燃料极6b的面积大于第一燃料极6a的面积。另外，可以使第二空气极8b的面积大于第一空气极8a的面积。当然，第二燃料极6b的面积可以与第一燃料极6a的面积相同，也可以使其小于第一燃料极6a的面积。另外，第二空气极8b的面积可以与第一空气极8a的面积相同，也可以使其小于第一空气极8a的面积。第四发电元件部22b也与这些部件相同。

如图1所示，第一以及第二支撑基板5a、5b配置成第一支撑基板5a的侧面505a和第二支撑基板5b的侧面505b相对。第一支撑基板5a与第二支撑基板5b之间可以形成间隙。或者，第一支撑基板5a的侧面505a和第二支撑基板5b的侧面505b可以接触。

[连通部件]

如图6所示，连通部件3在第一支撑基板5a的远端部502a与第二支撑基板5b的远端部502b之间延伸。并且，连通部件3具有使第一气体流路53a和第二气体流路53b连通的流路30。详细而言，流路30将各第一气体流路53a的远端部532a和各第二气体流路53b的远端部532b连通。流路30由从各第一气体流路延伸至各第二气体流路的空间构成。连通部件3优选接合于第一支撑基板5a和第二支撑基板5b。

连通部件3为多孔质。另外，连通部件3具有构成其外侧面的第三致密层31。比连通部件3的主体致密地形成第三致密层31。例如第三致密层31的气孔率为0～7％左右。该第三致密层31可以由与连通部件3相同的材料、上述的第一以及第二电解质7a、7b中所使用的材料、结晶玻璃等形成。

[电连接]

图7是表示各发电元件部间的电连接关系的示意图。图7的箭头表示该电连接关系。如图7所示，关于各第一支撑基板5a，第一主表面503a上的第一发电元件部21a和第二主表面504a上的第三发电元件部22a彼此串联连接。例如第一发电元件部21a和第三发电元件部22a通过从第一主表面503a延伸至第二主表面504a的集电部件连接。该各第一支撑基板5a上串联连接的第一发电元件部21a和第三发电元件部22a构成第一发电元件部集合体201。应予说明，该连接第一发电元件部21a和第三发电元件部22a的集电部件可以由与上述的第一空气极集电膜92a相同的材料形成。

关于各第二支撑基板5b，第一主表面503b上的第二发电元件部21b和第二主表面504b上的第四发电元件部22b彼此串联连接。例如第二发电元件部21b和第四发电元件部22b通过从第一主表面503b延伸至第二主表面504b的集电部件连接。该各第二支撑基板5b上串联连接的第二发电元件部21b和第四发电元件部22b构成第二发电元件部集合体202。应予说明，该连接第二发电元件部21b和第四发电元件部22b的集电部件可以由与上述的第一空气极集电膜92a相同的材料形成。

第一发电元件部集合体201与第二发电元件部集合体202串联连接。应予说明，该燃料电池堆100包括多个第一发电元件部集合体201和多个第二发电元件部集合体202。各第一发电元件部集合体201彼此串联连接。另外，各第二发电元件部集合体202彼此串联连接。

[发电方法]

如上所述构成的燃料电池堆100中，向分流器4的第一室41供给氢气等燃料气体，并且，使第一以及第二单电池10a、10b暴露在空气等包含氧的气体中。于是，在第一空气极8a及第二空气极8b发生下述(1)式所示的化学反应，在第一燃料极6a及第二燃料极6b发生下述(2)式所示的化学反应，电流流动。

(1/2)·O₂+2e^－→O₂^－…(1)

H₂+O₂^－→H₂O+2e^－…(2)

详细而言，供给到第一室41的燃料气体在各第一单电池10a的第一气体流路53a内流动，在各第一以及第三发电元件部21a、22a的第一燃料极6a发生上述(2)式所示的化学反应。各第一燃料极6a中未反应的燃料气体离开第一气体流路53a经由连通部件3的流路30向第二气体流路53b供给。并且，向第二气体流路53b供给的燃料气体在第二单电池10b的各第二以及第四发电元件部21b、22b的第二燃料极6b发生上述(2)式所示的化学反应。第二燃料极6b中未反应的燃料气体回收到分流器4的第二室42。

[变形例]

以上，对本发明的实施方式进行了说明，但是本发明并不限定于这些实施方式，只要不脱离本发明的主旨就可以进行各种变更。

变形例1

例如上述实施方式中，向第一室41供给燃料气体，从第二室42排出燃料气体，但是，燃料气体的流动并不特别限定于此。例如可以向第二室42供给燃料气体，从第一室41排出燃料气体。即，可以使燃料气体顺次流过第二气体流路、连通部件3、第一气体流路。

变形例2

上述实施方式中，第一支撑基板5a具有多个第一气体流路53a，但是，第一气体流路53a的数量可以为1个。应予说明，这种情况下，第一气体流路53a优选为扁平状。

变形例3

上述实施方式中，第一单电池10a及第二单电池10b在分流器4的长度方向(z轴方向)上排列，但是，也可以在分流器4的宽度方向(y轴方向)上排列。

变形例4

上述实施方式中，连通部件3为多孔质，但是，连通部件3也可以由金属构成。具体而言，连通部件3可以由Fe－Cr合金、Ni基合金或MgO系陶瓷材料(可以为与第一以及第二支撑基板5a、5b相同的材料)等构成。

变形例5

上述实施方式中，连通部件3的流路30由空间构成，但是，连通部件3的流路30的构成不限定于此。例如图8所示，连通部件3的流路30可以由形成在连通部件3内的多个气孔构成。

变形例6

另外，如图9所示，第一发电元件部集合体201和第二发电元件部集合体202可以彼此并联连接。详细而言，彼此串联连接的多个第一发电元件部集合体201和彼此串联连接的多个第二发电元件部集合体202彼此并联连接。

变形例7

如图10所示，第一发电元件部集合体201和第二发电元件部集合体202可以彼此并联连接。详细而言，彼此并联连接的一组第一以及第二发电元件部集合体201、202和彼此并联连接的另一组第一以及第二发电元件部集合体201、202彼此串联连接。

变形例8

图10所示的实施方式中，并联连接的第一以及第二发电元件部集合体201、202的数量分别为1个，但是，例如图11所示，也可以适当变更并联连接的第一以及第二发电元件部集合体201、202的数量。

变形例9

不需要所有的第一单电池10a中第一发电元件部21a和第三发电元件部22a均串联连接，一部分的第一单电池10a中第一发电元件部21a和第三发电元件部22a可以彼此不串联连接。应予说明，第二单电池10b中也是同样的。

变形例10

上述实施方式中，第一发电元件部21a和第三发电元件部22a串联连接，并且，第二发电元件部21b和第四发电元件部22b串联连接，但是，第一～第四发电元件部21a、22a、21b、22b的电连接方法并不限定于此。

例如图12所示，宽度方向(y轴方向)上相邻的各第一以及第二单电池10a、10b中，支撑于第一支撑基板5a的第一主表面503a上的第一发电元件部21a和支撑于第二支撑基板5b的第一主表面503a上的第二发电元件部21b可以彼此串联连接。例如第一发电元件部21a和第二发电元件部21b通过在第一支撑基板5a与第二支撑基板5b之间延伸的集电部件电连接。该串联连接的第一发电元件部21a和第二发电元件部21b构成第三发电元件部集合体203。应予说明，该连接第一发电元件部21a和第二发电元件部21b的集电部件可以由Fe－Cr合金或铂等形成。

另外，宽度方向(y轴方向)上相邻的各第一以及第二单电池10a、10b中，支撑于第一支撑基板5a的第二主表面504a上的第三发电元件部22a和支撑于第二支撑基板5b的第二主表面504b上的第四发电元件部22b可以彼此串联连接。例如第三发电元件部22a和第四发电元件部22b通过在第一支撑基板5a与第二支撑基板5b之间延伸的集电部件电连接。该串联连接的第三发电元件部22a和第四发电元件部22b构成第四发电元件部集合体204。应予说明，该连接第三发电元件部22a和第四发电元件部22b的集电部件可以由Fe－Cr合金或铂等形成。

第三发电元件部集合体203与第四发电元件部集合体204串联连接。应予说明，该燃料电池堆100包括多个第三发电元件部集合体203和多个第四发电元件部集合体204。各第三发电元件部集合体203及各第四发电元件部集合体204彼此串联连接。应予说明，第三发电元件部集合体203和第四发电元件部集合体204交替连接。

变形例11

变形例10中，第三发电元件部集合体203和第四发电元件部集合体204彼此串联连接，但是，如图13所示，第三发电元件部集合体203和第四发电元件部集合体204可以彼此并联连接。详细而言，彼此串联连接的多个第三发电元件部集合体203和彼此串联连接的多个第四发电元件部集合体204彼此并联连接。

变形例12

变形例11中，第三发电元件部集合体203和第四发电元件部集合体204彼此并联连接，但是，如图14所示，各第三发电元件部集合体203可以彼此并联连接。另外，各第四发电元件部集合体204也可以彼此并联连接。

变形例13

不需要变形例10～变形例12中所有的第一发电元件部21a均与第二发电元件部21b串联连接，可以使一部分的第一发电元件部21a没有与第二发电元件部21b串联连接。应予说明，同样地，一部分的第三发电元件部22a可以不与第四发电元件部22b串联连接。

变形例14

如图15所示，可以不将第三发电元件部22a支撑于各第一支撑基板5a的第二主表面504a。这种情况下，被各第一支撑基板5a支撑的第一发电元件部21a可以与被相邻的第一支撑基板5a支撑的第一发电元件部21a串联连接。该串联连接的多个第一发电元件部21a构成第五发电元件部集合体205。

另外，可以不将第四发电元件部22b支撑于各第二支撑基板5b的第二主表面504b。这种情况下，被各第二支撑基板5b支撑的第二发电元件部21b可以与被相邻的第二支撑基板2b支撑的第二发电元件部21b串联连接。该串联连接的多个第二发电元件部21b构成第六发电元件部集合体206。第五发电元件部集合体205与第六发电元件部集合体206串联连接。

变形例15

变形例14中，第五发电元件部集合体205和第六发电元件部集合体206彼此串联连接，但是，如图16所示，第五发电元件部集合体205和第六发电元件部集合体206可以彼此并联连接。

变形例16

变形例15中，第五发电元件部集合体205和第六发电元件部集合体206彼此并联连接，但是，其连接方法并不限定于此。例如图17所示，并联连接的第五以及第六发电元件部集合体205、206可以与另一个并联连接的第五以及第六发电元件部集合体205、206串联连接。应予说明，各发电元件部集合体205、206中包含的发电元件部的数量没有特别限定。

变形例17

变形例14～变形例16中，可以不是所有的第一发电元件部21a均彼此串联连接。例如图18所示，可以是多个第一发电元件部21a中的一部分第一发电元件部21a彼此串联连接而构成第五发电元件部集合体205。同样地，可以是多个第二发电元件部21b中的一部分第二发电元件部21b彼此串联连接而构成第六发电元件部集合体206。

变形例18

如图19所示，各第一发电元件部21a中的一个第一发电元件部21a可以经由集电部件12与各第二发电元件部21b中的一个第二发电元件部21b串联连接。应予说明，集电部件12可以由Fe－Cr合金或铂等形成。

例如各第一发电元件部21a中最近侧的第一发电元件部21a可以与各第二发电元件部21b中最近侧的第二发电元件部21b串联连接。另外，各第一发电元件部21a中最远侧的第一发电元件部21a也可以与各第二发电元件部21b中最远侧的第二发电元件部21b串联连接。

如图20及图21所示，如上所述电连接的各第一以及第二发电元件部21a、21b可以与相邻的第一以及第二支撑基板5a、5b上电连接的各第一以及第二发电元件部21a、21b串联连接(图20)，也可以并联连接(图21)，还可以串联及并联组合连接。

变形例19

变形例18中，配置在第一支撑基板5a上的多个第一发电元件部21a彼此串联连接，但是并不特别限定于此。例如图22所示，燃料电池堆100可以包括多个由一对第一以及第二发电元件部21a、21b构成的第七发电元件部集合体207。构成第七发电元件部集合体207的一对第一以及第二发电元件部21a、21b可以经由集电部件12彼此串联连接。该各第七发电元件部集合体207可以彼此串联连接。另外，如图23所示，各第七发电元件部集合体207还可以彼此并联连接。

变形例20

不需要变形例18、19中所有的第一发电元件部21a均与第二发电元件部21b串联连接，一部分的第一发电元件部21a可以不与第二发电元件部21b串联连接。

变形例21

还可以将上述实施方式和各变形例适当组合。

变形例22

上述实施方式及各变形例中的电流的流动方向并没有特别限定，上述实施方式及各变形例的图7及图9～图23中箭头所示的电流的流动可以为反方向。

变形例23

上述实施方式及各变形例中，第一以及第二单电池10a、10b为横条纹型，但是，也可以为纵条纹型。另外，第一以及第二单电池10a、10b为圆筒平板型，但是，也可以为圆筒型。

变形例24

上述实施方式及各变形例中，在各支撑基板5a、5b的各主表面503a、504a、503b、504b形成有多个发电元件部21a、22a、21b、22b，但是，各发电元件部21a、22a、21b、22b的数量并不限定于此。例如形成在各主表面503a、504a、503b、504b上的各发电元件部21a、22a、21b、22b的数量可以为1个。