[发明专利]燃料电池

说明书

技术领域

本发明涉及燃料电池。

背景技术

已经开发出燃料电池作为发电装置。例如，已知采用固体氧化物作为电解质的固体氧化物燃料电池(下文中，该电池可以称为SOFC或者简称为燃料电池)。例如，SOFC具有由各自包括板状固体电解质体以及设置在电解质体的各面上的阳极和阴极的大量堆叠的燃料电池单元主体形成的堆(燃料电池堆)。将燃料气体和氧化剂气体(例如，空气中含有的氧气)分别供给至阳极和阴极，并且通过固体电解质体的媒介引起化学反应发生，由此发电(参见，例如，专利文献1)。

在各燃料电池单元主体中产生的电力借助于与接触燃料电池单元主体接触的导电性集电体输出。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利申请特开No.2009-99308

发明内容

发明要解决的问题

然而，此类燃料电池可能引起在燃料电池堆的组装或操作期间应力局部集中在燃料电池单元主体(阳极或阴极)和集电体之间的特定部位(例如，角部形成部分)，导致燃料电池单元主体可能破裂的问题。

鉴于前述情况，本发明的目的是提供一种在燃料电池单元主体和集电体之间的局部应力集中降低的燃料电池。

用于解决问题的方案

本发明提供一种燃料电池，其包括平板状燃料电池单元主体，所述平板状燃料电池单元主体通过堆叠阴极层、电解质层和阳极层形成，其中所述阴极层和所述阳极层中之一的表面作为第一主面，和另一层的表面作为第二主面；接触所述第一主面的第一集电体；和接触所述第二主面的第二集电体；其中将所述第二集电体设定为所述第二集电体比所述第一集电体更容易压缩变形，和设定为：如沿所述燃料电池单元主体的厚度方向观察时，所述第二集电体的对应于所述第二主面的第二区域的边界的至少一部分位于所述第一集电体的对应于所述第一主面的第一区域的边界的内侧，和所述第二区域的边界的余下部分位于所述第一区域的边界的内侧或者位于所述第一区域的边界上。

如在此使用的，第一集电体的对应于第一主面的第一区域对应于其中第一集电体接触第一主面的范围，并且当设置多个第一集电体时，是包括邻接的集电体之间的范围的单一连续的区域。这同样适用于第二集电体的第二区域。设定为比第一集电体更容易压缩变形的第二集电体的第二区域的边界的至少一部分位于第一集电体的第一区域的内侧，和第二区域的边界的余下部分位于第一区域的内侧或者位于第一区域的边界上。因而，当考虑到第一、第二集电体的压缩变形的容易程度确定第一、第二区域的边界时，在第一、第二集电体和燃料电池单元主体之间的局部应力集中可以降低，并且可以抑制燃料电池单元主体的破裂。特别地，在应力很可能集中的部位(例如，燃料电池单元主体的周边部或角部)降低应力，因此抑制燃料电池单元主体的破裂。

(1)第一区域可以具有包括倒角的角部的第一矩形形状的边界，和第二区域可以具有包括倒角的角部的第二矩形形状的边界。

当第一或第二区域具有倒角的角部时，在第一或第二集电体的对应于燃料电池单元主体的区域的角部(在所述角部应力最可能集中)的应力可以有效地降低。

(2)在上述(1)中，沿燃料电池单元主体的厚度方向观察时，第二区域的第二矩形形状的边界的倒角的角部可以位于第一区域的第一矩形形状的边界的倒角的角部的内侧。

当第二区域的倒角部位于第一区域的倒角部的内侧时，在第一或第二集电体的对应于燃料电池单元主体的区域的角部的应力集中可以进一步降低。

(3)在上述(1)或(2)中，第一和第二矩形形状的边界的倒角的角部的至少之一可以具有大致直线形状或大致圆弧形状。当倒角部具有大致直线形状和大致圆弧形状的任一种时，在第一或第二集电体的对应于燃料电池单元主体的区域的角部的应力集中可以有效地降低。

(4)燃料电池可以包括多个第一集电体和多个第二集电体，其中第一区域的边界可以由多个第一集电体规定，和第二区域的边界可以由多个第二集电体规定。

燃料电池可以包括多个第一集电体和多个第二集电体。在该情况下，第一区域和第二区域分别由多个集电体(第一单元集电体和第二单元集电体)限定。即，第一区域由多个第一单元集电体规定，而第二区域由多个第二单元集电体规定。即使在该情况下，当第二区域的边界的至少一部分位于第一区域的内侧时，也降低局部应力集中。

(5)第一主面可以为阴极层的表面；第二主面可以为阳极层的表面；接触第一主面的第一集电体可以含有致密的不锈钢；接触第二主面的第二集电体可以含有多孔镍。