电极15来引起空气和燃料气体发生反应，因此，产生以空气电极14为正极、以燃料电极15为负极的直流的电能。另夕卜，在燃料电池单元3内产生电能的原理众所周知，因此省略说明。
[0142]如上所述，空气电极14借助集电构件18电连接于上方的连接器12，另一方面，燃料电极15借助集电构件19电连接于下方的连接器13，另外，燃料电池堆8处于将多个燃料电池单元3层叠并串联连接起来的状态，因此，上方的端板45a成为正极，下方的端板45b成为负极，而能够借助作为输出端子发挥功能的紧固构件46a?46d将该电能向外部输出。
[0143]如上所述，燃料电池反复进行温度循环，即:在发电时温度上升，在停止发电时温度下降。因而，构成燃料室17、空气室16的全部的构件、上述紧固构件46a?46f反复进行热膨胀和收缩，相伴于此，燃料室17、空气室16的间隔也反复进行扩大和缩小。
[0144]另外，有时燃料压，空气压也发生变动，由于该压力的变动而使单体电池20变形，燃料室17、空气室16的间隔也扩大或缩小。
[0145]对于这样的燃料室17、空气室16的扩大方向上的变化，在实施方式中，燃料室17侧的集电构件19主要借助间隔件58的层叠方向(=厚度方向或紧固构件46a?46f的紧固方向)上的弹性和相同方向上的热膨胀按压单体电池20，因此能够稳定地维持电接触。由于该集电构件19对单体电池20的按压对空气室16侧也产生影响，因此，也能够稳定地维持空气室16的电接触。
[0146]另外，对于燃料室17、空气室16在缩小方向上的变化，主要借助燃料室17侧的间隔件58的收缩来缓和施加于单体电池20的应力。
[0147]另外，当燃料电极层15侧的集电构件19为Ni或Ni合金时，在发电时的高温环境下，电池抵接部1%与燃料电极层15中的Ni扩散接合而成为一体。因而，能够更稳定地维持集电构件19进行的电连接。
[0148]另外，优选的是，在燃料电极层15上涂布N1糊剂而形成接合层。由此，通过在仏中通电而使N1成为Ni，因此，进一步提高集电构件19与燃料电极层15之间的接合性。上述接合层还可以通过在燃料电极层15上涂布Pt糊剂而形成。
[0149]另外，在实施方式中，通过焊接将作为连接器抵接部19a的集合体的平板190接合在下方的互连器13上，但若将该互连器13和平板190的材质设为能够在发电时的高温环境下扩散接合而获得的组合(例如Crofer22H和Ni)，或在下方的互连器13的内表面侧形成上述这样的接合层，则能够在发电时的高温环境下将互连器13和集电构件19接合并使它们成为一体。
[0150]以上，说明了实施本发明的方式，当然，本发明并不限定于上述实施方式。例如，在实施方式中，将空气室16侧的集电构件18设为了与燃料室17侧的集电构件19不同的结构，但也可以将空气室16侧的集电构件设为与燃料室17侧的集电构件19相同的结构。
[0151]另外，燃料室17侧的集电构件19并不限定于图5的朝向，还可以如图12所示地使上下翻转而成的朝向。当然，在这样的情况下，上述平板190为电池抵接部19b的集合体，另外，爪状部19e形成在连接器抵接部19a侦U。
[0152]另外，在实施方式中，分别示出了如图5所示的将爪状部19e设置在电池抵接部19b的例子和如图12所示的将爪状部19e设置在连接器抵接部19a的例子，但也可以如图13所示将爪状部19e形成在电池抵接部19b和连接器抵接部19a两者上。
[0153]另外，在实施方式中，通过将电池抵接部19b的端部或连接器抵接部19a的端部弯曲来形成爪状部19e，但也可以直接将剪切变形部留下，将该剪切变形部设为爪状部19e，该剪切变形部是在从金属板上冲切出电池抵接部1%或连接器抵接部19a时产生的。
[0154]另外，在实施方式中，上述电解质层2形成为平坦的板状，但该电解质层2还可以形成为例如圆筒形状，或扁平圆筒形状。
[0155]附图标记说曰月
[0156]1、燃料电池；2、电解质层；3、燃料电池单元；8、燃料电池堆；12、13、互连器；14、空气电极层；15、燃料电极层；18、19、集电构件；19a、连接器抵接部；1%、电池抵接部；19c、连接部；19e、爪状部；20、单体电池；46a?46f、紧固构件；58、间隔件。
【主权项】
1.一种燃料电池单元，包括: 一对互连器； 单体电池，其位于该互连器之间，在板状的电解质层的上下表面分别形成有电极层；以及 集电构件，其配置于上述电极层与上述互连器之间，将该电极层与上述互连器电连接，其特征在于， 与至少一侧的电极层相对应的上述集电构件具有: 连接器抵接部，其与上述互连器相抵接； 电池抵接部，其与上述单体电池的上述电极层相抵接； 连接部，其连接上述连接器抵接部和上述电池抵接部；以及 间隔件，其配置于上述连接器抵接部与上述电池抵接部之间， 上述间隔件的与上述连接部相反的一侧的端部比上述电池抵接部的与上述连接部相反的一侧的端部以及上述连接器抵接部的与上述连接部相反的一侧的端部都要缩入。2.根据权利要求1所述的燃料电池单元，其特征在于， 在上述连接器抵接部和上述电池抵接部中的任意一方或双方的与上述连接部相反的一侧形成与上述间隔件的边缘卡合的爪状部。3.根据权利要求2所述的燃料电池单元，其特征在于， 上述爪状部是利用剪切变形部形成的，该剪切变形部是在从金属板上冲切出上述连接器抵接部和电池抵接部中的至少一者时产生的。4.根据权利要求1?3中任意一项所述的燃料电池单元，其特征在于， 与上述一侧的电极层相对应的上述集电构件的相反侧的集电构件的至少一部分俯视时在上述间隔件与上述电池抵接部相抵接且该间隔件与上述连接器抵接部相抵接的区域内抵接于上述一侧的电极层的相反侧的电极层。5.根据权利要求1?4中任意一项所述的燃料电池单元，其特征在于， 在俯视时，上述间隔件的区域全部被包含于上述电池抵接部与上述电极层所抵接的区域。6.根据权利要求1?5中任意一项所述的燃料电池单元，其特征在于， 上述间隔件为云母、氧化铝毡、蛭石、碳纤维、碳化硅纤维、二氧化硅中的至少任一种。7.根据权利要求1?6中任意一项所述的燃料电池单元，其特征在于， 该燃料电池单元还具有紧固构件，该紧固构件将上述互连器、上述单体电池、上述集电构件层叠并一体地紧固， 利用上述紧固构件和上述间隔件以上述集电构件的上述电池抵接部与上述单体电池相抵接且上述连接器抵接部与上述互连器相抵接的方式进行按压。8.根据权利要求7所述的燃料电池单元，其特征在于， 上述间隔件在紧固方向上的热膨胀率高于上述紧固构件在紧固方向上的热膨胀率。9.根据权利要求1?8中任意一项所述的燃料电池单元，其特征在于， 上述集电构件为多孔质金属、金属丝网、金属丝或冲孔金属制。10.根据权利要求1?9中任意一项所述的燃料电池单元，其特征在于， 上述集电构件的上述电池抵接部接合于上述单体电池的上述电极层的表面。11.根据权利要求1?10中任意一项所述的燃料电池单元，其特征在于， 上述集电构件的上述连接器抵接部接合于上述互连器。12.根据权利要求1?11中任意一项所述的燃料电池单元，其特征在于， 上述集电构件配置于与燃料气体相对应的上述电极层与上述互连器之间，且上述集电构件为Ni或Ni合金制。13.一种燃料电池堆，其特征在于， 该燃料电池堆通过层叠多个权利要求1?12中任意一项所述的燃料电池单元并利用上述紧固构件固定而成。
【专利摘要】本发明提供即使长期使用也能够维持良好的电连接性的燃料电池单元和燃料电池堆。一种燃料电池单元(3)，包括：一对互连器(以下称为连接器)(12、13)；单体电池(20)，其位于一对互连器之间，且在电解质层(2)的两表面形成有电极层(14、15)；以及集电构件(18、19)，其配置于电极层(14、15)与连接器(12、13)之间，将该电极层(14、15)与连接器(12，13)电连接，其特征在于，与至少一侧的电极层(15)的相对应的集电构件(19)具有：连接器抵接部(19a)，其与连接器(13)相抵接；电池抵接部(19b)，其与电极层(15)相抵接；连接部(19c)，其连接连接器抵接部(19a)和电池抵接部(19b)，以及间隔件(58)，其配置于两抵接部(19a、19b)之间，间隔件(58)的与连接部(19c)相反的一侧的端部比电池抵接部(19b)的与连接部(19c)相反的一侧的端部和连接器抵接部(19a)的与连接部(19c)相反的一侧的端部都缩入。
【IPC分类】H01M8/12, H01M8/02, H01M8/24
【公开号】CN104969392
【申请号】CN201380072097
【发明人】八木宏明, 佐藤美邦, 堀田信行
【申请人】日本特殊陶业株式会社
【公开日】2015年10月7日
【申请日】2013年12月26日
【公告号】CA2899561A1, EP2953197A1, WO2014118867A1