本发明涉及电化学模块、电化学装置和能源系统。
背景技术
在专利文献1、2的燃料电池堆中，通过多个发电单元的层叠而构成层叠体。该层叠体被在其层叠方向的两端配置的一对矩形的端板所夹持。在一对端板之间配置有支撑一对端板周缘的4处的沿层叠体的层叠方向延伸的连接杆。继而，连接杆的两端部分别用螺栓固定于一对端板。所以，一对端板由其周围的4处固定有连接杆的部分所支撑固定，从而将夹持在一对端板间的层叠体紧固。由此，对层叠体赋予层叠方向的紧固压力，抑制内部电阻的增大，以及抑制反应气体的密封性的降低，将多个发电单元构成为一体的层叠体。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2015-153679号公报
专利文献2：日本特开2016-62852号公报。
技术实现要素：
发明要解决的课题
专利文献1、2中，由于通过端板紧固层叠体的整面，因此对层叠体整体赋予大致均匀的紧固压力。但是，层叠体包括层叠有电极结构体的区域和形成有供给排出部的区域，该电极结构体具有阴极、阳极和电解质，该供给排出部用于将发电反应中使用的气体供给至电极结构体和从电极结构体排出。继而，供给排出部通过分别与多个电极结构体对应设置的环状体在多个电极结构体层叠的同时在层叠方向上连接而形成。例如，即使对层叠有电极结构体的区域的紧固压力充分，在对形成有供给排出部的区域的紧固压力不充分的情况中，也会在环状体与和环状体相接的构件之间产生间隙。此时，气体从该间隙泄漏。
因而，在通过将多个构件在层叠方向上层叠而构成使气体流通的流路时，期望抑制该多个构件与其它构件的接触部分的间隙的产生，抑制气体泄漏。
因而，本发明是鉴于上述课题而完成的发明，其目的在于提供能够抑制在层叠方向上流通气体的构件与其它构件之间的间隙的产生，抑制气体泄漏的电化学模块、电化学装置和能源系统。
用于解决课题的手段
[构成]
本发明涉及的电化学模块的特征构成在于下述方面，
层叠体，该层叠体中，多个电化学元件经由用于流通作为还原性成分气体和氧化性成分气体中的一者的第1气体的环状密封部而在规定的层叠方向上层叠，所述多个电化学元件是沿着基板形成有电解质层、以及分别配置在前述电解质层的两侧的电极层和对电极层的多个电化学元件；
夹持体，其包含挤压前述层叠体的前述层叠方向上的第1平面的第1夹持体和挤压与前述第1平面为相反侧的第2平面的第2夹持体，通过前述第1夹持体和前述第2夹持体夹持前述层叠体；和
在前述层叠方向上将前述环状密封部的安装位置相对于前述夹持体进行挤压的挤压机构。
还原性成分气体或氧化性成分气体在环状密封部流通。在对环状密封部的挤压力不足的情况中，第1气体从环状密封部与其它构件的接触部分的间隙泄漏。例如，多个电化学元件在层叠方向上层叠，被规定的紧固压力挤压，有时对环状密封部而言所需的挤压力会大于对由电极层、电解质层和对电极层构成的电化学反应部的挤压力。
若更具体地说明，电化学元件具有沿着基板形成的电极层、电解质层和对电极层。该电极层、电解质层和对电极层称为接受第1气体的供给等而进行电化学反应的电化学反应部。继而，多个电化学元件经由环状密封部而在规定的层叠方向上层叠，被规定的紧固压力挤压而形成层叠体。
此时，由于构成的不同，有时层叠体中的电化学反应部所存在的区域的挤压力与环状密封部所存在的区域的挤压力不同。继而，有时对环状密封部所存在的区域而言所需的挤压力会大于电化学反应部所存在的区域的挤压力。该情况中，若仅向层叠体施加电化学反应部所需的挤压力，则环状密封部不会受到其所需的挤压力的挤压。所以，在环状密封部与其它构件的接触部分产生间隙，第1气体从该间隙泄漏。
根据上述特征构成，电化学模块具有沿着层叠方向挤压环状密封部的挤压机构，因此能够挤压环状密封部，可以抑制第1气体从环状密封部与其它构件的间隙泄漏。此外，由于能够独立于电化学反应部而对环状密封部进行挤压，因此能够对环状密封部负载能够抑制第1气体从这些间隙泄漏的合适的挤压力。
[构成]
本发明涉及的电化学模块的进一步的特征构成在于下述方面，
前述挤压机构具有设置于前述第1夹持体的第1螺合构件、和通过与前述第1螺合构件的螺合而能够在前述层叠方向上挤压前述环状密封部的第2螺合构件。
根据上述特征构成，通过使构成挤压机构的第1螺合构件与第2螺合构件相互螺合，可以沿层叠方向对环状密封部进行挤压，抑制第1气体从环状密封部与其它构件的间隙泄漏。
[构成]
本发明涉及的电化学模块的进一步的特征构成在于下述方面，
前述第1螺合构件为筒状构件，在内周面具有内螺纹部，
前述第2螺合构件为筒状构件，在外周面具有外螺纹部，
使前述第2螺合构件的前述外螺纹部与前述第1螺合构件的前述内螺纹部螺合。
根据上述特征构成，通过使第2螺合构件的外螺纹部与第1螺合构件的内螺纹部螺合，可以沿层叠方向挤压环状密封部，抑制第1气体从环状密封部与其它构件的间隙泄漏。
[构成]
本发明涉及的电化学模块的进一步的特征构成在于下述方面，
具有与前述层叠体连接的流通管，以将前述第1气体供给至前述环状密封部或从前述环状密封部排出，
前述挤压机构经由前述流通管而沿着前述层叠方向挤压前述环状密封部存在的区域，
前述挤压机构的热膨胀系数与前述流通管的热膨胀系数相同或比其低。
根据上述特征构成，挤压机构的热膨胀系数与流通管的热膨胀系数相同或比其低，因此可以抑制挤压力从挤压机构经由流通管向环状密封部的传递损失。例如，挤压机构的热膨胀系数比流通管的热膨胀系数大的情况。继而，当挤压机构在与挤压机构应传递到流通管和环状密封部的挤压方向不同的方向上热膨胀时，存在流通管无法追随挤压机构的膨胀的情况。所以，挤压机构与流通管之间的间隔变大，无法将挤压力从挤压机构经由流通管充分传递到环状密封部。
[构成]
本发明涉及的电化学模块的进一步的特征构成在于下述方面，
前述挤压机构中，前述挤压机构具有前述第2螺合构件与前述流通管之间的电绝缘性的密封部。
根据上述特征构成，第2螺合构件与环状密封部之间被密封部所密封，因此可以抑制第2螺合构件与环状密封部之间的第1气体的泄漏。此外，由于密封部为绝缘性，因此可以抑制电化学模块中的电短路（ short）。
[构成]
本发明涉及的电化学模块的进一步的特征构成在于下述方面，
其具有沿着前述第1平面和前述第2平面的至少一者配置的具有弹性的平板状构件。
根据上述特征构成，在层叠体的层叠方向的第1平面与第1夹持体之间、以及与第1平面相反的第2平面与第2夹持体之间的至少一方，沿着层叠体的平面和夹持体的平面配置有平板状构件。也就是说，在层叠体的至少一个平面侧，沿着层叠体的平面和夹持体的平面而配置有具有弹性的平板状构件。
本文中，层叠体和夹持体的至少任一者膨胀或收缩时，层叠体与夹持体的间隔可能在层叠体等的膨胀前后发生变动。由于平板状构件具有弹性力，因此即使层叠体与夹持体的间隔发生了变动，也会通过其弹性力将层叠体弹性夹持于一对夹持体之间。
更具体而言，若因层叠体和夹持体的至少任一者的膨胀或收缩而使层叠体与夹持体的间隔发生变动，则由于该间隔的变动而使得负载于平板状构件的挤压力也发生变动。该变动的挤压力由平板状构件在沿着层叠体的平面和夹持体的平面的大致整体而大致均匀分散的接触位置弹性地承受。
所以，即使因层叠体等的膨胀或收缩而使层叠体和夹持体等的间隔发生变动，也可以通过平板状构件沿着层叠体的平面大致均匀地赋予层叠方向的适度的紧固压力。
如此，通过在层叠体的第1平面和第2平面的至少一方与夹持体的平面之间，沿着层叠体和夹持体的平面配置平板状构件这一简单的构成，可以构成考虑了层叠体等的膨胀的电化学模块。所以，能够提供即使在层叠体等膨胀或收缩时，也能够适当地紧固层叠体等的小型且轻量的电化学模块。
[构成]
本发明涉及的电化学模块的进一步的特征构成在于下述方面，
其具有紧固件，该紧固件在将前述层叠体夹持于前述第1夹持体与前述第2夹持体之间的状态下，紧固前述第1夹持体与前述第2夹持体。
根据上述特征构成，通过将第1夹持体与第2夹持体用紧固构件紧固，可以形成层叠有多个层叠体的状态的电化学模块。
[构成]
本发明涉及的电化学模块的进一步的特征构成在于下述方面，
前述基板在内部具有经由前述环状密封部而导入前述第1气体的内部流路，
在前述层叠方向上邻接的电化学元件间形成有作为前述还原性成分气体和前述氧化性成分气体中的另一者的第2气体流通的流通部。
根据上述特征构成，各电化学元件在基板的内部形成有第1气体流通的内部流路，在邻接的电化学元件间形成有第2气体流通的流通部。所以，各电化学元件可以通过从内部流路供给的第1气体与从流通部供给的第2气体进行电化学反应，进行发电。
[构成]
本发明涉及的电化学模块的进一步的特征构成在于下述方面，
各电化学元件的基板具有形成流通前述第1气体的供给路径的第1贯穿部，
各电化学元件的第1贯穿部与存在于邻接的电化学元件之间的环状密封部的环状孔连通。
根据上述特征构成，第1气体经由各电化学元件的第1贯穿部和环状密封部而被供给至层叠体。
[构成]
本发明涉及的电化学模块的进一步的特征构成在于下述方面，
前述多个电化学元件中，第1电化学元件与第2电化学元件相互邻接而层叠，
构成各电化学元件的前述基板在内部具有前述第1气体经由前述环状密封部而流通的内部流路，
构成前述第1电化学元件的前述基板与构成前述第2电化学元件的前述基板为对置的形态，并且构成前述第1电化学元件的前述基板中的配置电化学反应部的外面与构成前述第2电化学元件的前述基板中的与配置前述电化学反应部一侧不同的外面电连接，并且上述两外面彼此的邻接间形成有作为前述还原性成分气体和前述氧化性成分气体中的另一者的第2气体沿着该两外面流通的流通部。
根据上述特征构成，电化学元件具有基板内部的内部流路，第1气体流通于内部流路。另一方面，第2气体流通至与内部流路隔开的流通部。所以，可以分配第1气体与第2气体并流通。
[构成]
本发明涉及的电化学模块的进一步的特征构成在于下述方面，
构成各电化学元件的前述基板上形成有能够横跨作为该基板的内侧的前述内部流路与外侧而透过气体的气体流通允许部，
在被覆前述气体流通允许部的全部或一部分的状态下，由前述电极层、前述电解质层和前述对电极层形成电化学反应部，
形成有第1贯穿部，该第1贯穿部形成横跨前述基板的表面贯穿方向外侧与前述内部流路而流通前述第1气体的供给路径。
在使电化学元件作为“将燃料等的化学能转换为电能的”燃料电池（电化学发电单元）发挥功能的情况中，第1气体是被电化学反应所消耗的氢气等还原性成分气体和空气等氧化性成分气体中的一者，第2气体是另一者。
在使电化学元件作为“将电能转换为燃料等的化学能的”电解电池发挥功能的情况中，第1气体是由电化学反应生成的氢气等还原性成分气体和氧等氧化性成分气体中的一者，第2气体是另一者。
此外，基板具有：气体流通允许部，其能够横跨作为基板的内侧的内部流路与外侧而透过气体；以及电化学反应部，其在被覆气体流通允许部的全部或一部分的状态下具有电极层、电解质层和对电极层。所以，在使电化学元件作为燃料电池（电化学发电单元）发挥功能的情况中，第1气体与第2气体从自基板的外侧起的通路和从内部流路通向基板的气体流通允许部的通路到达电化学反应部，在电极层和对电极层中相互反应，由此可以引起例如生成电等的电化学反应。
在使电化学元件作为电解电池发挥功能的情况中，通过对电化学反应部供给电，可以由水等的电解反应而产生第1气体与第2气体，并由基板的外侧的通路和由基板的气体流通允许部通向内部流路的通路排出。
[构成]
本发明涉及的电化学模块的进一步的特征构成在于下述方面，
前述流通部内具有作为前述环状密封部的第1环状密封部，其将分别形成于前述两外面的前述第1贯穿部与前述流通部隔开；
通过前述第1贯穿部和前述第1环状密封部，形成在与前述内部流路之间流通前述第1气体的前述供给路径。
通过设置第1环状密封部，可以将层叠体中相互层叠的电化学元件的第1贯穿部彼此与流通部隔开而连通连接。因此，通过仅将邻接的电化学元件的第1贯穿部彼此紧密连接的极其简单的构成，能够将各电化学元件连接成通过第1气体、第2气体而适当地工作的形态，成为制作容易且可靠性高的电化学模块，成为在制作电化学模块时容易操作的结构。
应予说明，环状密封部只要是能够使贯穿部彼此连通而防止气体泄漏的构成，则不限定形状。也就是说，环状密封部只要是在内部具有与贯穿部连通的开口部的无端状的构成，且是将邻接的电化学元件彼此之间密封的构成即可。环状密封部例如为环状。环状可以是圆形、椭圆形、方形、多边形等任意形状。
[构成]
本发明涉及的电化学模块的进一步的特征构成在于下述方面，
前述基板具有第2贯穿部，其形成使在前述内部流路中流通的前述第1气体与前述基板的表面贯穿方向外侧流通的排出路径；
前述流通部内具有作为前述环状密封部的第2环状密封部，其将分别形成于前述两外面的前述第2贯穿部与前述流通部隔开；
通过前述第2贯穿部和前述第2环状密封部，形成在前述内部流路中流通的前述第1气体流通的前述排出路径。
即，例如在使电化学元件作为燃料电池（电化学发电单元）发挥功能时，从第1贯穿部进入内部流路的第1气体通过内部流路，经由气体流通允许部而流通至电化学反应部，并且剩余部分流通至形成排出路径的第2贯穿部。排出路径由于第2贯穿部以与第2气体隔开的状态形成，因此能够使第1气体成为能够以与第2气体区别开的状态从排出路径回收的状态。该排出路径与第1贯穿部中的供给路径相同地由密封部构成，因此通过仅将邻接的电化学元件的第2贯穿部彼此紧密连接的极其简单的构成，能够将流通部以隔开的状态连通连接，能够将各电化学元件连接成通过第1气体、第2气体而适当地工作的形态，成为制作容易且可靠性的电化学模块，成为在制作电化学模块时容易操作的结构。
[构成]
本发明涉及的电化学装置的特征构成在于下述方面，
其至少具有上述电化学模块、以及将含有还原性成分的气体流通至前述电化学模块的燃料转换器、或者对前述电化学模块中生成的含有还原性成分的气体进行转换的燃料转换器。
根据上述特征构成，具有电化学模块、以及将含有还原性成分的气体流通至电化学模块的燃料转换器。所以，在使电化学模块作为燃料电池工作时，若设为通过重整器等燃料转换器，由使用城市燃气等现有原燃料供给基础设施供给的天然气体等生成氢并使之在燃料电池中流通的构成，则可以实现具有耐久性・可靠性和性能优异的电化学模块的电化学装置。另外，由于容易构建将由电化学模块排出的未利用燃料气体再循环的系统，因此可以实现高效率的电化学装置。
进一步，根据上述特征构成，具有电化学模块、以及对电化学模块中生成的含有还原性成分的气体进行转换的燃料转换器。所以，在使电化学模块作为电解电池工作的情况中，例如，可以设为使通过水的电解反应而生成的氢在燃料转换器中与一氧化碳、二氧化碳反应而转换成甲烷等的电化学装置，设为这样的构成时，能够实现具有耐久性・可靠性和性能优异的电化学模块的电化学装置。
[构成]
本发明涉及的电化学装置的特征构成在于下述方面，
其至少具有上述电化学模块、以及从前述电化学模块取出电力或者将电力流通至前述电化学模块的电力转换器。
根据上述特征构成，电力转换器将电化学模块发电得到的电力取出、或者将电力流通至电化学模块。由此，电化学模块如上所述作为燃料电池发挥作用，或者作为电解单元发挥作用。所以，根据上述构成，可以提供电化学模块等，其能够提高将燃料等化学能转换为电能或将电能转换为燃料等化学能的效率。
应予说明，例如，在使用逆变器作为电力转换器的情况中，由于能够将由耐久性・可靠性和性能优异的电化学模块得到的电输出通过逆变器进行升压、或将直流转换为交流，因此容易利用电化学模块中得到的电输出，故优选。
[构成]
本发明所述的能源系统的特征构成在于下述方面：
其具有上述电化学装置、以及对从前述电化学装置或燃料转换器排出的热进行再利用的排热利用部。
根据上述特征构成，由于具有电化学装置与对由电化学装置或燃料转换器排出的热进行再利用的排热利用部，因此能够实现耐久性・可靠性和性能优异、且能量效率也优异的能源系统。应予说明，还可以与利用从电化学装置或燃料转换器排出的未利用的燃料气体的燃烧热进行发电的发电系统组合，实现能量效率优异的混合系统。
附图说明
图1：是电化学模块的截面图。
图2：是电化学模块的顶视图。
图3：是电化学模块的侧视图。
图4：是电化学模块的示意图。
图5：是其它方式1涉及的电化学模块的截面图。
图6：是其它方式2涉及的电化学模块的截面图。
图7：是图6的电化学模块的顶视图。
图8：是图6的电化学模块的侧视图。
图9：是电化学元件的示意图。
图10：是图9中的X-X截面图。
图11：是图9中的XI-XI面图。
图12：是图9中的XII-XII截面图。
图13：是图9中的XIII-XIII截面图。
图14：是图9中的XIV-XIV截面图。
图15：是图9中的XV-XV截面图。
图16：是图9中的XVI-XVI截面图。
图17：是图9中的XVII-XVII截面图。
图18：是电化学反应部的主要部分放大图。
图19：是能源系统的示意图。
图20：是电化学模块的截面图。
图21：是电化学模块的顶视图。
图22：是电化学模块的侧视图。
图23：是电化学模块的示意图。
图24：是电化学模块的截面图。
图25：是其它方式涉及的电化学模块的说明图。
图26：是其它能源系统的示意图。
图27：是其它电化学元件的示意图。
图28：是图27中的XXVIII-XXVIII截面图。
图29：是图27中的XXIX-XXIX面图。
图30：是图27中的XXX-XXX截面图。
图31：是图27中的XXXI-XXXI截面图。
图32：是图27中的XXXII-XXXII截面图。
图33：是图27中的XXXIII-XXXIII截面图。
图34：是图27中的XXXIV-XXXIV截面图。
图35：是图27中的XXXV-XXXV截面图。
图36：是图27中的XXXVI-XXXVI截面图。
图37：是图27中的XXXVII-XXXVII截面图。
图38：是图27中的XXXVIII-XXXVIII截面图。
图39：是图27中的XXXIX-XXXIX截面图。
图40：是图27中的XL-XL截面图。
图41：是图27中的XLI-XLI截面图。
图42：是图27中的XLII-XLII截面图。
图43：是电化学反应部的主要部分放大图。
图44：是供给结构体和排出结构体的说明图。
具体实施方式
以下，对本发明的实施方式涉及的电化学模块M进行说明。应予说明，在表示层的位置关系等时，例如从电极层观察，将电解质层侧称为“上”“上侧”，将第1板状体侧称为“下”“下侧”等。此外，本发明即使在将电化学模块M垂直或者水平方向设置也可以得到相同的效果，因此也可以将“上”“下”分别读作“左”“右”。
〔第1实施方式〕
（1）电化学模块M的整体构成
以下，对第1实施方式涉及的电化学模块M的整体构成进行说明。如图1所示，电化学模块M具有电化学元件层叠体（层叠体）S和内置电化学元件层叠体S的大致长方体状的容器（第1夹持体、第2夹持体）200。电化学元件A（图4）是进行发电的元件，在图1的截面视图中形成为从纸面近前向纸面进深方向延伸的板状。继而，电化学元件层叠体S是多个平板状的电化学元件A在图1的截面视图中在上下的层叠方向上层叠而构成的。本实施方式中，作为电化学元件A，列举SOFC（Solid Oxide Fuel Cell，固体氧化物燃料电池）作为实例进行说明。
此外，电化学模块M具有：从容器200的外部将第1气体供给至电化学元件层叠体S的第1气体供给部（流通管）61，和在电化学元件层叠体S中将反应后的第1气体排出的第1气体排出部（流通管）62。
与第1气体供给部61和第1气体排出部62各自对应地设置后述的挤压机构400。挤压机构400是能够将第1气体供给部61和多个第1环状密封部42、以及第1气体排出部62和多个第2环状密封部52向电化学元件层叠体S侧挤压的机构。
容器200中，如图1～图3所示设置有第2气体供给部71，从容器200的外部将第2气体供给至电化学元件层叠体S。电化学元件层叠体S中，反应后的第2气体从设置于容器200的第2气体排出部72排出外部。
本文中，第1气体为例如燃料气体等还原性成分气体，第2气体为空气等氧化性成分气体。
此外，电化学模块M在图1的截面视图中，在电化学元件层叠体S的两侧面具有带开口的板构件240。带开口的板构件240是与电化学元件层叠体S的两侧面对应而沿着电化学元件A的层叠方向延伸的板状构件，为了防止电化学模块M中的电短路（ short），优选为云母等绝缘材料。带开口的板构件240上形成有沿着电化学元件层叠体S的平面方向贯穿的多个开口240a。
所以，电化学元件层叠体S从第1气体供给部61接受燃料气体的供给，从第2气体供给部71经由带开口的板构件240的开口240a接受空气的供给，使燃料气体和空气中的氧进行电化学反应而发电。电化学反应后的燃料气体从第1气体排出部62排出外部。此外，电化学反应后的空气经由带开口的板构件240的开口240a导入第2气体排出部72，从第2气体排出部72排出外部。
应予说明，本文中，与电化学元件层叠体S的两侧面邻接而设置有带开口的板构件240，但并非必须，也可以设置任一方，也可以省略双方。
此外，电化学模块M在电化学元件层叠体S的上部，从电化学元件层叠体S侧朝向外侧依次具有上部绝缘体210T、上部平板状构件220T、上部板230T（第1夹持体）。相同地，电化学模块M在电化学元件层叠体S的下部，从电化学元件层叠体S侧朝向外侧依次具有下部绝缘体210B、下部平板状构件220B、下部板（第2夹持体）230B。
对于电化学元件层叠体S，在以下详述。
（2）绝缘体、平板状构件、板、容器和挤压机构
以下，对绝缘体（上部和下部绝缘体210T和210B）210、平板状构件（上部和下部平板状构件220T和220B）220、板（上部和下部板230T和230B）230、容器200和挤压机构400进行说明。
（2-1）上部绝缘体
上部绝缘体210T是板状构件，以覆盖电化学元件层叠体S的上部平面（第1平面）的方式配置。上部绝缘体210T例如由硬质云母形成，使电化学元件层叠体S与外部电绝缘。上部绝缘体210T上设置有第1气体供给部61贯穿的开口210Ta。
（2-2）上部平板状构件
上部平板状构件220T配置在上部绝缘体210T的上部。上部平板状构件220T是具有弹性的构件，在本实施方式中，例如在图1的截面视图中形成为波形的形状。波形沿着电化学元件层叠体S的平面而延伸。所以，上部平板状构件220T以波形的顶部220Ta与上部绝缘体210T接触的方式配置。
如图4所示，第1气体供给部61和第1气体排出部62贯穿后述集电体81的贯穿孔81a。在与该集电体81邻接的第1板状体1的上面，沿着第1气体供给部61和第1气体排出部62的外周设置有外周壁415。外周壁415从前述第1板状体1的上面经由集电体81的贯穿孔81a向上方延伸至上部板230T的近傍。所以，上部平板状构件220T中，对于外周壁415所存在的部分而言，在平面视图中与外周壁415对应的圆形部分被挖通。
并不限定于此，波形形状的上部平板状构件220T的板厚例如为0.1mm～1mm左右。此外，并不限定于此，波形的振幅（高度）例如为1mm～10mm左右。
上部平板状构件220T的功能在以下描述。
（2-3）上部板
上部板230T是板状构件，配置于上部平板状构件220T的上部，由高温中的弯曲强度高的陶瓷系材料、例如99氧化铝形成。上部板230T与上部平板状构件220T的至少一部分接触。本实施方式中，上部平板状构件220T的波形的顶部220Tb与上部板230T接触。此外，上部板230T上设置有第1气体供给部61和第1气体排出部62贯穿的开口230Ta。
上部板230T与下部板230B一起从容器200受到规定的紧固压力，夹入电化学元件层叠体S、一对上部和下部绝缘体210T和210B、以及上部和下部平板状构件220T和220B。本文中，紧固压力是指例如每1mm2等的每单位面积的压力。
（2-4）下部绝缘体、下部平板状构件、下部板
下部绝缘体210B以被覆电化学元件层叠体S的下部平面（第2平面）的方式配置。下部平板状构件220B配置于下部绝缘体210B的下部，下部板230B配置于下部平板状构件220B的下部。下部绝缘体210B、下部平板状构件220B和下部板230B各自与上部绝缘体210T、上部平板状构件220T和上部板230T相同。其中，下部绝缘体210B和下部板230B上没有形成第1气体供给部61和第1气体排出部62贯穿的开口。此外，下部平板状构件220B没有以与外周壁415对应的方式被挖通。
应予说明，下部平板状构件220B的波形的顶部220Ba与下部板230B接触，顶部220Bb与下部绝缘体210B接触。
（2-5）容器
内置电化学元件层叠体S的容器200如图1～图3所示为大致长方体状的容器。容器200包含下方开口的箱状的上盖（第1夹持体）201和上方开口的下盖203（第2夹持体）。上盖201的外缘大于下盖203的外缘，以上盖201覆盖下盖203的外缘的方式组合。继而，通过上盖201与下盖203的接触面彼此进行熔接、粘接、嵌合等，将上盖201和下盖203紧固。由此，在上盖201和下盖203的内部形成长方体状的空间。
本实施方式中，如图1所示，下盖203的上下方向（电化学元件A的层叠方向）的深度较上盖201的深度深。其中，上盖201和下盖203只要能够在内部一体地形成空间即可，深度关系并不限定于此。例如，上盖201的深度可以较下盖203的更深。
如图1～图3所示，在容器200的上下方向的中央部，下盖203的对置的一对侧壁上各自形成有第2气体供给部71和第2气体排出部72。
应予说明，本文中，下盖203上形成有第2气体供给部71和第2气体排出部72。但是，第2气体供给部71和第2气体排出部72的形成位置并不限定于此，可以形成在容器200的任意位置上。第2气体供给部71和第2气体排出部72还可以形成在例如上盖201上。
如图1、图2所示，上盖201具有平面部201a。在平面部201a的最外侧，作为侧面的第1端部201c朝向电化学元件层叠体S的层叠方向的下方以规定长度延伸。第1端部201c与平面部201a在截面视图中成为大致90°，形成上盖201的外缘。在第1端部201c的内侧，第2端部201b与平面部201a在截面视图中成为大致90°，朝向前述层叠方向的下方以规定长度延伸。平面部201a与第2端部201b构成L字状的角部。
此外，在平面部201a上，在第2端部201b的内方，形成有比成为外缘的第1端部201c小一圈的开口201d。
进一步，在平面部201a上，在第2端部201b与开口201d之间，与第1气体供给部61和第1气体排出部62对应而形成有圆筒状的开口，后述第1螺合构件401从该开口朝向前述层叠方向的上方突出。
下盖203如图1所示具有平面部203a。在平面部203a的最外侧，作为侧面的第1端部203b朝向电化学元件层叠体S的层叠方向的上方以规定长度延伸。第1端部203b与平面部203a在截面视图中成为大致90°，形成下盖203的外缘。形成下盖203的外缘的第1端部203b比形成上盖201的外缘的第1端部201c小一圈。继而，在将上盖201嵌入下盖203中时，下盖203的第1端部203b与上盖201的第1端部201c的内周面密合。
此外，在第1端部203b的内侧，第2端部203c与平面部201a在截面视图中成为大致90°，朝向前述层叠方向的上方以规定长度延伸。平面部203a与第2端部203c构成L字状的角部。
此外，在第1端部203b上形成有朝向外侧并在与层叠方向交叉的方向上延伸的第3端部203d。第3端部203d构成第2气体供给部71和第2气体排出部72。
如图1所示，在上盖201的平面部201a和第2端部201b形成的L字的角部，嵌入有一对带开口的板构件240的上端、上部绝缘体210T、上部平板状构件220T、以及上部板230T。具体地，沿着电化学元件层叠体S的平面方向的上部板230T中，其外周端部的上面与平面部201a的下面（L字的角部的内面的一部分）接触而被支撑。此外，沿着电化学元件层叠体S的侧面的带开口的板构件240，其上端的外面与第2端部201b的内侧面（L字的角部的内面的一部分）接触而被支撑。上部平板状构件220T和上部绝缘体210T经由上部板230T和带开口的板构件240，被由平面部201a和第2端部201b构成的L字的角部所支撑。
相同地，在下盖203的平面方向上对置的一对L字的角部上，嵌入有一对带开口的板构件240的下端、下部绝缘体210B、下部平板状构件220B、以及下部板230B。
继而，电化学元件层叠体S的上面经由上部板230T、上部平板状构件220T和上部绝缘体210T而被上盖201所支撑。此外，电化学元件层叠体S的下面经由下部板230B、下部平板状构件220B和下部绝缘体210B而被下盖203所支撑。
通过这样的构成，在将电化学元件层叠体S、上部和下部绝缘体210T和210B、上部和下部平板状构件220T和220B、上部和下部板230T和230B等从上部和下部夹入的状态下，将下盖203的第1端部203b与上盖201的第1端部201c的内周面进行密合、熔接、粘接、嵌合等，由此将上盖201与下盖203紧固。该紧固之时，上盖201和下盖203对电化学元件层叠体S等负载规定的紧固压力而连接。也就是说，在将上盖201和下盖203连接的状态下，对电化学元件层叠体S、上部和下部绝缘体210T和210B、上部和下部平板状构件220T和220B、上部和下部板230T和230B负载规定的紧固压力。
进一步，第1气体供给部61和第1气体排出部62能够通过挤压机构400挤压于电化学元件层叠体S侧。
所以，如图4所示，在电化学元件层叠体S中，沿着设置有电化学反应部3的层叠方向的区域，通过上部和下部绝缘体210T和210B、上部和下部平板状构件220T和220B、上部和下部板230T和230B等被上盖201和下盖203所挤压，由此负载规定的紧固压力。另一方面，电化学元件层叠体S中，沿着设置有第1气体供给部61和第1气体排出部62的层叠方向的区域，除了上盖201和下盖203所致的紧固压力之外，还可以进一步被挤压机构400挤压。
应予说明，如图3所示，在下盖203的侧面形成有开口203e。所以，从开口203e露出电化学元件层叠体S的侧面的一部分。继而，通过在容器200形成前述的开口201d和开口203e，可以将容器200轻量化，削减容器200所需的材料。应予说明，在因电化学元件层叠体S的侧面与上盖201或下盖203或两者接触而可能发生电短路（ short）的情况中，由云母等材料构成的侧面绝缘体245设置在电化学元件层叠体S与上盖201或下盖203的侧面之间。
（2-6）挤压机构
挤压机构400与第1气体供给部61和第1气体排出部62各自对应地设置。
首先对第1气体供给部61进行说明。
如图1和图4所示，第1气体供给部61是为了将第1气体供给至电化学元件层叠体S而从容器200的外部将第1气体导入容器200内的通路。第1气体供给部61具有第1气体流通的圆筒状的供给贯穿部61a、作为上端的供给上端部61b、以及作为下端的供给下端部61c。应予说明，在第1气体供给部61的下方，设置于各电化学元件A的后述第1环状密封部42随着各电化学元件A的层叠而在层叠方向上层叠。此时，第1气体供给部61的轴心与多个第1环状密封部42的层叠方向的轴心大致一致。
在与后述集电体81邻接的第1板状体1的上面设置有环状的鼓出部a。第1气体供给部61的供给下端部61c嵌入该环状的鼓出部a的内周，并与第1板状体1的上面熔接。鼓出部a例如由密封件等密封构件构成。此外，第1气体供给部61和第1板状体1熔接的部分的鼓出部a、即图4示出最上部的鼓出部a例如由集电密封件等构成。
应予说明，如后所述，在第1板状体1的上面，在和第1环状密封部42对应的位置也设置有鼓出部a。
接着，对和第1气体供给部61对应设置的挤压机构400进行说明。挤压机构400沿着层叠方向挤压第1气体供给部61和多个第1环状密封部42。
挤压机构400在上盖201的平面部201a中与第1气体供给部61对应的部分，具有朝向电化学元件层叠体S的层叠方向的上方以规定长度延伸的第1螺合构件401。第1螺合构件401为筒状构件，在内周面形成有内螺纹部401a。
挤压机构400进一步具有以插入第1螺合构件401的圆筒部分的方式螺合的第2螺合构件403、以及用于拧入第2螺合构件403的螺入部405。在第2螺合构件403的外周面形成有与第1螺合构件401的内螺纹部401a螺合的外螺纹部403a。
在第2螺合构件403和螺入部405上形成有贯穿它们的供给贯穿孔407。第2螺合构件403和螺入部405与第1气体供给部61以供给贯穿孔407与供给贯穿部61a连通的方式对应。由此，经由供给贯穿孔407和供给贯穿部61a，将第1气体从外部供给至电化学元件层叠体S。
挤压机构400优选在第2螺合构件403与第1气体供给部61的供给上端部61b之间具有电绝缘性的环状密封部（密封部）410。电绝缘性的环状密封部410抑制第2螺合构件403与第1气体供给部61之间的第1气体的泄漏，并且抑制电化学元件层叠体S中的电短路（ short）。
若将第2螺合构件403拧入第1螺合构件401，则内螺纹部401a与外螺纹部403a啮合，第2螺合构件403朝向层叠方向的下方挤入。由此，第2螺合构件403经由环状密封部410将第1气体供给部61向层叠方向的下方挤入。通过第1气体供给部61的挤入，对第1气体供给部61的挤入力传递至层叠于第1气体供给部61的下方的多个第1环状密封部42。
如图4所示，第1环状密封部42与第1板状体1和第2板状体2接触。通过挤压机构400对第1环状密封部42向层叠方向的下方负载挤入力，由此可以抑制第1环状密封部42和与之接触的构件之间产生间隙。由此，可以抑制第1气体从该间隙泄漏。
应予说明，在第2螺合构件403与第1气体供给部61的供给上端部61b紧密连接，且连接部分没有第1气体泄漏的情况中，并不需要一定设置环状密封部410。或者，在该连接部分，不需要使电化学模块与螺入部405电绝缘，在能够通过熔接等进行气密接合的情况中，并不需要一定设置环状密封部410。
接着，对第1气体排出部62和与之对应的挤压机构400进行说明。
第1气体排出部62是将第1气体排出外部的通路，与第1气体供给部61为相同构成。所以，以下对第1气体排出部62和挤压机构400进行简单说明。第1气体排出部62具有第1气体流通的圆筒状的排出贯穿部62a、作为上端的排出上端部62b、以及作为下端的排出下端部62c。
挤压机构400具有第1螺合构件401、第2螺合构件403、螺入部405、以及环状密封部410。
若将第2螺合构件403拧入第1螺合构件401，则第2螺合构件403朝向层叠方向的下方被挤入。由此，第2螺合构件403经由环状密封部410将第1气体排出部62向层叠方向的下方挤入。通过第1气体排出部62的挤入，对第1气体排出部62的挤入力传递至层叠于第1气体排出部62的下方的多个第2环状密封部52。
如图4所示，第2环状密封部52与第1板状体1和第2板状体2接触。通过对第2环状密封部52负载挤入力，可以抑制第2环状密封部52和与之接触的构件之间产生间隙。由此，可以抑制第1气体从该间隙泄漏。
（3）平板状构件和与之关联的构件的构成和作用
接着，对平板状构件（上部和下部平板状构件220T和220B）220和与之关联的构件的构成和作用进行进一步说明。
如上所述，在上盖201和下盖203连接的状态下，电化学元件层叠体S和上部和下部绝缘体210T和210B经由上部和下部平板状构件220T和220B而被负载规定的紧固压力，从而被上部和下部板230T和230B所夹持。
（3-1）平板状构件和与之关联的构件的构成
在本实施方式中，平板状构件220由受热而膨胀的热膨胀构件形成。平板状构件220的热膨胀系数优选比构成电化学元件层叠体S和容器200等的构件的热膨胀系数大。作为这样的平板状构件220的材料，可举出例如奥氏体系不锈钢。
奥氏体系不锈钢的热膨胀系数较大。例如，铝的热膨胀系数为约23.8×10-6/℃，而奥氏体系不锈钢的热膨胀系数大到与铝的热膨胀系数等的相同程度。奥氏体系不锈钢的热膨胀系数中，SUS303和SUS304为约17.3×10-6/℃，SUS316为约16×10-6/℃。其中，平板状构件220的材料并不限定于此，优选选择热膨胀系数比容器200等大、且耐腐食性优异的构件。
此外，容器200的热膨胀系数优选比平板状构件220的热膨胀系数小。容器200经由板230而与平板状构件220邻接地配置。
继而，容器200的下盖203和上盖201通过它们的结合而经由平板状构件220对电化学元件层叠体S负载紧固压力。作为这种容器200的材料，可举出例如，铁素体系不锈钢、马氏体系不锈钢、或它们与陶瓷的复合体等。这些材料的热膨胀系数较奥氏体系不锈钢小，铁素体系不锈钢的热膨胀系数中，SUS430为约11×10-6/℃。此外，马氏体系不锈钢的热膨胀系数中，SUS403和SUS420J1为约10.4×10-6/℃，SUS410和SUS440C为约10.1×10-6/℃。其中，容器200并不限定于此，优选选择热膨胀系数比平板状构件220小、且耐腐食性优异的材料。
电化学元件层叠体S的材料优选为与容器200相同的材料。换言之，电化学元件层叠体S和容器200的材料优选为与容器200相同程度的热膨胀系数。此时，电化学元件层叠体S的基板、容器200例如在电化学元件A达到高温的发电时以相同程度热膨胀。所以，例如可以将电化学元件A的基板与容器200的热膨胀差抑制较小，可以抑制基板的破损等。
（3-2）挤压机构和与之关联的构件的构成
构成挤压机构400的第1螺合构件401和第2螺合构件403的热膨胀系数与第1气体供给部61和第1气体排出部62的热膨胀系数相同或比其低。挤压机构400例如可以由SUS316等金属形成。此外，第1气体供给部61也可以由例如SUS316等金属形成。
挤压机构400的热膨胀系数与第1气体供给部61和第1气体排出部62的热膨胀系数相同或比其低，因此可以抑制从挤压机构400经由第1气体供给部61和第1气体排出部62向第1环状密封部42和第2环状密封部52的挤压力的传递损失。
例如，挤压机构400的热膨胀系数设为大于第1气体供给部61和第1气体排出部62的热膨胀系数。继而，挤压机构400有时会在与挤压机构400应向第1气体供给部61和第1气体排出部62、第1环状密封部42和第2环状密封部52传递的挤压方向不同的方向、即在与电化学元件层叠体S存在一侧相反方向上热膨胀。进一步，第1气体供给部61和第1气体排出部62有时无法追随该挤压机构400的膨胀。所以，挤压机构400与第1气体供给部61和第1气体排出部62之间的间隔变大，无法将挤压力从挤压机构400经由第1气体供给部61和第1气体排出部62充分传递至第1环状密封部42和第2环状密封部52。
（3-3）电化学模块M的组装方法和压缩位移
（a）电化学模块M的组装方法
接着，对上述电化学模块M的组装方法进行说明。
将多个电化学元件A层叠而准备电化学元件层叠体S。对于电化学元件层叠体S的构成和制造方法，如后所述。
此外，准备用于容纳电化学元件层叠体S的容器200。容器200并不限定于此，可以使用例如失蜡铸造法来制造。使用失蜡铸造法时，通过例如包含蜂蜡、松脂等的热塑性物质制造与容器200的外形对应的空洞模具。将该模具用包含硅砂、石灰粉末等的耐火材料被覆。然后，将被耐火材料被覆的模具加热，并将由热塑性物质构成的模具熔出。由此，在耐火材料内部形成与模造容器200的形状的模具对应的空洞。向该空洞中注入容器200的材料并使之固化后，移除耐火材料。由此，通过失蜡铸造法制造具有上盖201和下盖203的容器200。应予说明，上盖201和下盖203可以分别制造。
接着，例如将一对带开口的板构件240配置于电化学元件层叠体S的两侧面，绝缘体210、平板状构件220和板230在电化学元件层叠体S的上部平面和下部平面上，以依次配置的状态容纳在下盖203内。将该下盖203用上盖201覆盖，以对电化学元件层叠体S负载规定的紧固压力的方式进行位置调整，将下盖203和上盖201熔接等而结合。由此，组装电化学模块M。
如上所述，使用失蜡铸造法制造容器200时，可以通过薄壁化、精密化和量产化而实现低成本化。
此外，通过形成箱状的容器200，在本实施方式中，可以设置从第2气体供给部71向电化学元件层叠体S供给的空气的歧管的空间。
此外，在存在第1气体从第1环状密封部42和第2环状密封部52和与之接触的构件之间的间隙泄漏的可能性的情况中，通过挤压机构400对第1环状密封部42和第2环状密封部52负载挤压力。也就是说，将第2螺合构件403拧入第1螺合构件401，将第2螺合构件403朝向层叠方向的下方挤入。
（b）组装时的平板状构件的压缩位移
在上述电化学模块M的组装时，将下盖203和上盖201结合时对电化学元件层叠体S负载规定的紧固压力。该紧固压力通过对平板状构件220施加规定的压缩位移L来负载。
以下对该压缩位移L进行说明。
以下，容器200使用规定的材料A形成，电化学元件层叠体S的基板等主要部分使用规定的材料B形成，平板状构件220使用规定的材料C形成。材料C的热膨胀系数大于材料A和材料B的热膨胀系数。
本文中，平板状构件220在室温（20℃）下的弹簧常数为K20。弹簧常数K20使用平板状构件220的例如板厚、波形形状的振幅（高度）和波的间距等算出。
此外，电化学元件A发电时的温度（例如700℃）下的弹簧常数为K700。应予说明，K700为K20的例如约75%。
本文中，将电化学元件层叠体S发电时（例如700℃）所需要的每单位面积的紧固压力设为P。本文中，P并不限定于此，但例如为约1～3kgf/cm2。若将电化学元件层叠体S的加压所需的面积设为SB，则加重力F为F＝P×SB。
此外，在温度从室温（20℃）上升至发电时的高温（例如700℃）的情况中，在加重方向（本文中为电化学元件A的层叠方向）上，将容器200的热膨胀长度设为LA，将电化学元件层叠体S的热膨胀长度设为LB，将平板状构件220的热膨胀长度设为LC。
容器200与电化学元件层叠体S的热膨胀长度的差值ΔG为ΔG＝LA-LB。本文中，将热膨胀长度的差值设为ΔG，也可以算出容器200、电化学元件层叠体S和平板状构件220的热膨胀长度的差值。此时为ΔG＝LA-（LB＋LC）。以下，通过假设平板状构件220不发生热膨胀，从以在容器200等热膨胀后也能够通过组装时的平板状构件220的压缩位移L更可靠地负载适当的紧固压力的方式而使用ΔG＝LA-LB。
本文中，发电时的高温（例如700℃）下，为了维持每单位面积的紧固压力P，平板状构件220的室温（20℃）下的压缩位移L通过下式算出。
L＝P×SB/（K700）＋ΔG
如上所述，在电化学元件层叠体S和平板状构件220等容纳于容器200内后，下盖203与上盖201以对平板状构件220赋予上述算出的压缩位移L的方式调整结合距离等并通过熔接等进行密封。由此，可以对电化学元件层叠体S负载规定的紧固压力。
（3-4）作用
（a）平板状构件的作用
如上所述，由热膨胀构件形成的平板状构件220配置在电化学元件层叠体S的上部平面和下部平面，并从上部和下部板230负载到规定的紧固压力，弹性地支撑电化学元件层叠体S。
本文中，例如，电化学元件层叠体S和容器200等的至少任一者从电化学元件A不发电的低温（例如室温下约20℃等）的状态，到电化学元件A发电时成为高温（例如约650℃～约950℃等）的状态时发生膨胀。此时，若在电化学元件层叠体S和容器200间产生热膨胀差，则电化学元件层叠体S与容器200之间的间隔在发电时（高温时）和未发电时（低温时）不同。
根据上述构成，由于平板状构件220为热膨胀构件，因此平板状构件220也因电化学元件A发电时成为高温而发生热膨胀。所以，即使在由于热膨胀而使电化学元件层叠体S与容器200之间的间隔发生变动的情况中，平板状构件220也会利用因平板状构件220自身的热膨胀而产生的弹性力和由预先赋予的压缩位移L所产生的弹性力，将板230作为挤压面，对电化学元件层叠体S负载适当的紧固压力。
也就是说，能够通过平板状构件220的热膨胀引起的变动来补偿由热膨胀引起的电化学元件层叠体S与容器200之间的间隔的变动。所以，即使在前述间隔发生变动后，也会将适当的紧固压力负载于电化学元件层叠体S。例如，通过平板状构件220的热膨胀来填补因热膨胀而变大的电化学元件层叠体S与容器200之间的间隔，对电化学元件层叠体S负载适当的紧固压力。
继而，由于平板状构件220沿着电化学元件层叠体S的平面和板230的平面而配置，因此即使在前述的间隔发生变动后，也会沿着电化学元件层叠体S的平面大致均匀地赋予适当的紧固压力。所以，在电化学模块M中，能够抑制电化学元件A彼此的接触面积的降低，从而降低内部电阻。此外，由于能够使电化学元件A间适度地接触而保持密闭性，因此能够抑制燃料气体等漏出至电化学元件A的外部，能够抑制反应气体的密封性降低。
像这样，即使在电化学元件层叠体S等膨胀时，也能够实现能够适当地紧固电化学元件层叠体S等的小型、轻量且低成本的电化学模块。
特别地，在上述实施方式中，平板状构件220的热膨胀系数比构成容器200的构件的热膨胀系数大。为了达成该关系，作为平板状构件220的材料而采用例如奥氏体系不锈钢，作为容器200的材料而采用铁素体系不锈钢、马氏体系不锈钢、或它们与陶瓷的复合体等。此外，作为电化学元件层叠体S的材料，采用与容器200的材料相同系统的不锈钢的材料作为母材料。
本文中，如上所述，从电化学元件层叠体S中不发电的低温的状态变为发电时的高温的状态时，电化学元件层叠体S和容器200的至少任一者发生热膨胀，产生电化学元件层叠体S的热膨胀量与容器200的热膨胀量之差。这样，高温时的电化学元件层叠体S与容器200的间隔比低温时扩大。例如，容器200的热膨胀量较大时，电化学元件层叠体S与容器200的间隔进一步扩大。
本实施方式中，如上所述，平板状构件220的热膨胀系数比构成容器200的构件的热膨胀系数大。所以，特别是可以通过平板状构件220的热膨胀来补偿因容器200的膨胀而扩大的电化学元件层叠体S与容器200的间隔。也就是说，即使在因热膨胀而使电化学元件层叠体S与容器200之间的间隔向扩大方向变动的情况中，也可以通过更大地发生热膨胀的平板状构件220来补偿前述的间隔。所以，即使在该间隔发生变动后，也能够通过预先赋予平板状构件220的压缩位移产生的弹性力和由平板状构件220自身的热膨胀产生的弹性力，沿着电化学元件层叠体S的平面大致均匀地负载适当的紧固压力。
应予说明，在容器200的热膨胀系数较小的情况中，例如在发电时达到高温的情况中，可以将容器200的热膨胀量抑制为较小。由此，能够将热膨胀导致的电化学元件层叠体S与容器200之间的间隔的扩大抑制为较小。所以，即使在平板状构件220的热膨胀系数较小的情况中，也可以在前述间隔发生变动后沿着电化学元件层叠体S的平面大致均匀地负载适当的紧固压力。
此外，容器200的热膨胀量小时，可以抑制容器200的膨胀导致的电化学元件A的基板等的位置偏离和破损等。
此外，上述实施方式中，平板状构件220形成为波形形状。所以，平板状构件220的波形的顶部交替地与板230的平面、经由绝缘体210而与电化学元件层叠体S的平面，在分散的多个位置接触。
本文中，在因电化学元件层叠体S和容器200的至少任一者的膨胀而使电化学元件层叠体S与容器200的间隔发生变动时，由于该间隔的变动而使得负载于平板状构件220的挤压力也发生变动。该变动了的挤压力经由平板状构件220，沿着电化学元件层叠体S的平面和板230的平面的大致整体，以大致均匀分散的状态被弹性地承受。这是因为，如上所述，平板状构件220与电化学元件层叠体S的平面和板230的平面在分散的多个位置接触。此外，在平板状构件220发生热变动的情况中，通过平板状构件220自身的热膨胀和弹性而在前述多个位置承受电化学元件层叠体S与容器200的间隔的变动。
所以，即使由于电化学元件层叠体S等的膨胀使得电化学元件层叠体S和容器200的间隔发生变动，也能够通过平板状构件220，沿着电化学元件层叠体S的平面大致均匀地赋予层叠方向的适度的紧固压力。由此，在电化学模块M中，可以抑制内部电阻的增大、以及抑制反应气体的密封性的降低，并且可以实现小型化和轻量化。
此外，在本实施方式中，电化学元件层叠体S由作为电化学元件的SOFC构成。SOFC在发电时的温度为约650℃～约950℃等的高温。因此，电化学元件层叠体S和容器200等的膨胀量通过从非发电时的低温（例如室温下约20℃等）的状态变为发电时的高温（例如约650℃～约950℃等）的状态而变大。本实施方式中，平板状构件220利用平板状构件220自身的热膨胀引起的弹性力的变动，能够以板230作为挤压面对电化学元件层叠体S负载适当的紧固压力。所以，即使在高温区域进行发电的SOFC等中，也能够适用本实施方式对电化学元件层叠体S负载适当的紧固压力。
对电化学模块M的小型化进一步进行说明。例如，在紧固一对较厚的夹持板的周边而对电化学元件层叠体S负载紧固压力的构成的情况中，作为紧固构件，需要在电化学模块M的外部配置利用弹簧的大型紧固螺栓。但是，上述实施方式中，只要在电化学模块M的内部配置平板状构件220即可，可以使电化学模块M小型化。
此外，在大型紧固螺栓等突起体配置于电化学模块M的外部的情况中，由于这样的电化学模块M的突起体，在发电时容易放热。本实施方式的平板状构件220由于配置在电化学模块M的内部，因此能够减少放热面，能够提高电化学模块M的发电效率。
此外，在本实施方式中，由于通过平板状构件220调整紧固压力，因此与使用大型的多个紧固螺栓等调整电化学元件层叠体S的紧固压力的情况相比，能够大幅削减调整紧固压力所需的功夫。例如，在使用大型的多个紧固螺栓紧固电化学元件层叠体S的情况中，需要一边管理多个螺栓的扭矩一边进行压力的调整。但是，在使用本实施方式的平板状构件220的情况中，由于平板状构件220对电化学元件层叠体S的平面大致均匀地负载紧固压力，因此不需要前述那样的复杂的扭矩管理。
（b）挤压机构的作用
如上所述，第1气体在第1气体供给部61、第1环状密封部42、第1气体排出部62、和第2环状密封部52等多个气体流通用构件中流通。特别是在向第1环状密封部42和第2环状密封部52的挤压力不足的情况中，第1气体从这些构件与其它构件的接触部分的间隙泄漏。例如，多个电化学元件A在层叠方向上层叠，通过规定的紧固压力受到挤压，但有时对第1环状密封部42和第2环状密封部52所需的挤压力会大于对电化学反应部3的挤压力。
若更具体地说明，电化学反应部3具有电极层31、电解质层32和对电极层33，使用供给至由第1板状体1和第2板状体2形成的后述内部流路A1的第1气体、以及另外被供给至与内部流路A1对置一侧的后述流通部A2的第2气体（与还原性成分气体和氧化性成分气体中的第1气体不同的气体）进行电化学反应。第1环状密封部42和第2环状密封部52向内部流路A1供给第1气体的同时，从内部流路A1排出第1气体。层叠具有这样的电化学反应部3、第1环状密封部42和第2环状密封部52等的电化学元件A，通过规定的紧固压力挤压，形成电化学元件层叠体S。
此时，由于构成的不同，有时电化学元件层叠体S中的多个电化学反应部3所存在的区域的挤压力与第1环状密封部42和第2环状密封部52所存在的区域的挤压力不同。继而，有时对第1环状密封部42和第2环状密封部52所存在的区域而言所需的挤压力会大于多个电化学反应部3所存在的区域的挤压力。该情况中，若仅向电化学元件层叠体S施加电化学反应部3所需的挤压力，则第1环状密封部42和第2环状密封部52不会受到其所需的挤压力的挤压。所以，在第1环状密封部与其它构件的接触部分产生间隙，第1气体从该间隙泄漏。
根据上述构成，电化学模块M具有沿着层叠方向挤压第1环状密封部42和第2环状密封部52的挤压机构400，因此能够挤压多个气体流通用的构件，可以抑制第1气体从第1环状密封部42和第2环状密封部52与其它构件的间隙泄漏。此外，由于能够独立于多个电化学反应部3而对第1环状密封部42和第2环状密封部52进行挤压，因此能够对第1环状密封部42和第2环状密封部52负载能够抑制第1气体从这些间隙泄漏的适当的挤压力。
（4）电化学模块M的具体构成
接着，使用图1和图4对电化学模块M的具体构成进行说明。
图1的电化学元件层叠体S的详细情况示于图1。
如图1和图4所示，电化学模块M具有：内置电化学元件层叠体S的容器200（上盖201和下盖203）、从容器200的外部经由供给路径4而向内部流路A1供给第1气体的第1气体供给部61、将反应后的第1气体排出的第1气体排出部62、从容器200的外部向流通部A2供给第2气体的第2气体供给部71、将反应后的第2气体排出的第2气体排出部72、以及获得伴随于电化学反应部3中的电化学反应的输出的输出部8；
在容器200内具有分配室9，其将由第2气体供给部71供给的第2气体分配供给至流通部A2。
分配室9是相对于电化学元件层叠体S而位于向该电化学元件层叠体S供给第2气体一侧的空间，
流通部A2开口形成于空间侧并与该空间连通。
电化学元件层叠体S相对于容器200，以被一对集电体81、82夹持的状态内置，该集电体81、82上延设有输出部8，电力供给自如地连接于容器200外部的电力供给对象，并且集电体81、82以相对于容器200至少一者电绝缘，且第1气体相对于容器200气密的方式被容纳。
籍此，电化学模块M在由第1气体供给部61供给燃料气体的同时，由第2气体供给部71供给空气，由此如图1、4虚线箭头所示那样燃料气体进入，并且如实线箭头所示那样空气进入。
本实施方式中，第1气体供给部61贯穿集电体81的贯穿孔81a，定位在与集电体81邻接的第1板状体1的上面的环状的鼓出部a上。继而，第1气体供给部61的供给下端部61c与第1板状体1进行熔接等而连接。相同地，第1气体排出部62贯穿集电体81的贯穿孔81a，定位在与集电体81邻接的第1板状体1的上面的环状的鼓出部a上，排出下端部62c与第1板状体1进行熔接等而连接。
从第1气体供给部61供给的燃料气体通过电化学元件层叠体S的最上部的电化学元件A的第1贯穿部41诱导至供给路径4，通过被第1环状密封部42隔开的供给路径4，流通至全部电化学元件A的内部流路A1。此外，从第2气体供给部71供给的空气暂时流入分配室9后，流通至形成于各电化学元件A间的流通部A2。
另外，若以第2板状体2（板状支撑体10的一部分）为基准，则在波板状的第2板状体2部分从第1板状体1（板状支撑体10的一部分）鼓出的部分，在第1板状体1与第2板状体2之间形成内部流路A1，并且能够与邻接的电化学元件A的电化学反应部3接触而电连接。另一方面，波板状的第2板状体2与第1板状体1接触的部分和第1板状体1电连接，并在与和第2板状体2邻接的电化学元件A的电化学反应部3之间形成流通部A2。
图18的一部分中，存在为了方便而并列示出出现包含内部流路A1的截面的电化学元件A、以及出现包含流通部A2的截面的电化学元件A的部分，由第1气体供给部61供给的燃料气体到达分配部A12（参照图9、12、13）、经由分配部A12而沿着一端部侧的宽方向扩散流动，到达内部流路A1中的各副流路A11（参照图9、图11、图13）。此时，可以将第1气体（燃料气体）从分配部A12均等地分配至多个副流路A11，可以在各电化学元件中均等地生成电化学输出。
这样，进入内部流路A1的燃料气体可以经由气体流通允许部1A而进入电极层31、电解质层32。此外，燃料气体与电化学反应过的燃料气体一起进一步进入内部流路A1，经由合流部A13、第2贯穿部51，进入由第2环状密封部52形成的排出路径5，与来自其它电化学元件A的电化学反应过的燃料气体一起由第1气体排出部62排出容器200外。
另一方面，由第2气体供给部71供给的空气可以经由分配室9进入流通部A2，并进入对电极层33、电解质层32。此外，空气与电化学反应过的空气一起进一步沿着电化学反应部3进入流通部A2，由第2气体排出部72排出容器200外。
随着该燃料气体和空气的流动而在电化学反应部3产生的电力，通过邻接的电化学元件A的电化学反应部3与第2板状体2的接触而在集电体81,82彼此间串联连接，成为合成输出由输出部8取出的形态。
对于电化学元件层叠体S的构成，在以下详述。
（5）平板状构件的变形例
（a）在上述中，平板状构件220是因热而膨胀的热膨胀构件。但是，平板状构件220只要是在电化学元件层叠体S和容器200等膨胀和收缩时等，能够对电化学元件层叠体S的平面大致均匀地负载紧固压力的构件即可，并不限于热膨胀构件。例如，平板状构件220可以是热膨胀系数小但具有某种程度的弹性的构件。
具有弹性的平板状构件220在电化学元件层叠体S的上部平面和下部平面沿着其平面而配置。继而，平板状构件220从容器200经由上部和下部板230而被负载规定的紧固压力，弹性地支撑电化学元件层叠体S。
本文中，电化学元件层叠体S和容器200的至少任一者膨胀时，电化学元件层叠体S与容器200的间隔有可能在电化学元件层叠体S等的膨胀前后发生变动。由于平板状构件220具有弹性力，因此即使在电化学元件层叠体S与容器200的间隔发生了变动的情况中，也会通过其弹性力将电化学元件层叠体S弹性夹持于容器200内。也就是说，平板状构件220从容器200受到紧固压力，而在一对板230之间弹性夹持电化学元件层叠体S。
更具体而言，在因电化学元件层叠体S和容器200的至少任一者的膨胀而使电化学元件层叠体S与容器200的间隔发生变动时，由于该间隔的变动而使得负载于平板状构件220的挤压力也发生变动。该变动了的挤压力通过沿着电化学元件层叠体S的平面和板230的平面配置的平板状构件220，沿着电化学元件层叠体S的平面和板230的平面的大致整体，以大致均匀分散的状态而被弹性地承受。
所以，即使由于电化学元件层叠体S等的膨胀使得电化学元件层叠体S和容器200的间隔发生变动，也能够通过平板状构件220，沿着电化学元件层叠体S的平面大致均匀地赋予层叠方向的适度的紧固压力。
如此，通过在电化学元件层叠体S的平面与板230的平面之间，沿着电化学元件层叠体S和板230的平面配置平板状构件220、容纳于容器200中的简单构成，可以构成考虑了电化学元件层叠体S等的膨胀的电化学模块M。
应予说明，在平板状构件220为热膨胀系数小的构件的情况中，在将平板状构件220和电化学元件层叠体S等容纳于容器200而进行组装时，优选使紧固压力比平板状构件220为热膨胀系数大的构件的情况大。此时，在组装时，由于大的紧固压力，在平板状构件220上产生大的反作用力。所以，即使因电化学元件层叠体S等的膨胀而使电化学元件层叠体S和容器200的间隔扩大，紧固压力某种程度地变小，也能够对电化学元件层叠体S赋予适度的紧固压力。
（b）在上述中，设置有上部和下部平板状构件220T、220B，但也可以仅设置任一平板状构件220。其中，在设置有上部和下部平板状构件220T、220B的情况中，由于能够从上部和下部通过平板状构件220对电化学元件层叠体S负载紧固压力，因此能够对电化学元件层叠体S的平面更均匀地负载紧固压力，故而优选。
（c）在上述中，平板状构件220为波形形状，但并不限定于此，也可以采用电化学元件层叠体S和板230等在多个位置分散接触的其它构成。例如，平板状构件220也可以是具有凸部的板簧的形状、层叠了前述板簧的形状、或金属蜂窝形状。
此外，平板状构件220也可以仅与电化学元件层叠体S的平面和板230的平面的任一者在分散的多个位置接触。
例如，平板状构件220也可以与电化学元件层叠体S的平面在分散的多个位置处接触，也可以与板230的平面进行面接触。此时，平板状构件220在与电化学元件层叠体S接触的部分分散地承受电化学元件层叠体S等的膨胀所引起的负载力。
此外，例如，平板状构件220也可以与电化学元件层叠体S的平面进行面接触，与板230的平面在多个位置接触。此时，平板状构件220在与板230的平面接触的部分分散地承受电化学元件层叠体S等的膨胀引起的负载力。
（d）在上述中，平板状构件220的热膨胀系数比构成容器200的构件的热膨胀系数大。但是，只要是能够通过平板状构件220的膨胀补偿因热膨胀而产生的电化学元件层叠体S与容器200之间的间隔即可，并不限定于这样的热膨胀系数的关系。
例如，平板状构件220的热膨胀系数可以与构成容器200的构件的热膨胀系数为相同程度，或者也可以比其小。
（e）在上述中，对平板状构件220调整因膨胀引起的电化学元件层叠体S和容器200间的间隔的变动的情况进行了说明。但是，对于因收缩引起的电化学元件层叠体S和容器200间的间隔的变动也可以采用平板状构件220。
（f）在上述中，平板状构件220不仅能够承受伴随于发电的温度变化，而且能够承受例如因施加于电化学模块M的振动、外压、湿度和外部气温等的变化而产生的电化学元件层叠体S和容器200等的膨胀和收缩。
（g）在上述中，电化学模块M设置有具有绝缘性的绝缘体210等功能层。电化学模块M除了上述示出的功能层之外，或者替代上述示出的功能层，可以设置另外的功能层。
（h）在上述中，下盖203与上盖201通过熔接结合。但是，下盖203与上盖201的结合并不限于熔接，例如，也可以可以通过螺栓等结合。
（6）其它方式的电化学模块M
以下，对于与上述实施方式的电化学模块M不同方式的电化学模块M，以其它方式1和其它方式2为例进行说明。
（6-1）其它方式1
对于其它方式1涉及的电化学模块M1，使用图5进行说明。其它方式1涉及的电化学模块M1与图1的电化学模块M的不同点在于，除了平板状构件220之外，还设置有平板状构件320。也就是说，其它方式1涉及的电化学模块M1中设置有2个平板状构件220、320。
如图5所示，电化学模块M1在电化学元件层叠体S的上部，从电化学元件层叠体S侧朝向外侧依次具有上部绝缘体210T、上部平板状构件320T、上部平板状构件220T、上部板230T。相同地，电化学模块M1在电化学元件层叠体S的下部，从电化学元件层叠体S侧朝向外侧依次具有下部绝缘体210B、下部平板状构件320B、下部平板状构件220B、下部板230B。
图5中，平板状构件320（上部和下部平板状构件320T和320B）例如为金属蜂窝形状的平板状构件。另一方面，平板状构件220（上部和下部平板状构件220T和220B）例如为波形形状的平板状构件。电化学模块M1具有平板状构件320和平板状构件220的作用效果与图1的电化学模块M相同。此外，电化学模块M1的其它构成与图1的电化学模块M相同，因此省略说明。
应予说明，在图5的电化学模块M1中，可以将平板状构件320设为波形形状的平板状构件，也可以将平板状构件220设为金属蜂窝形状的平板状构件。
（6-2）其它形态2
对于其它方式2涉及的电化学模块M2，使用图6进行说明。其它方式2涉及的电化学模块M2与图5的电化学模块M的主要不同点在于，上盖201的平面部201a上没有设置开口201d，在作为下盖203的侧面的第1端部203b上没有设置开口201e，省略了上部和下部板230T和230B。
进一步，在电化学模块M2中，如图7和图8所示，下盖203与上盖201通过螺栓结合这一点与图5的电化学模块M不同。具体地，下盖203的缘部205与上盖201的缘部202对置，并且多个紧固构件250紧固于缘部202、205的多个位置。紧固构件250由具有头部和轴部的螺栓251和螺母253构成。螺栓251的轴部插通下盖203的缘部205和上盖201的缘部202的贯穿孔，螺母253紧固于螺栓251。由此，下盖203的缘部205与上盖201的缘部202结合。
其中，下盖203与上盖201也可以与图5相同地通过熔接而结合。
若对图6进一步进行说明，则电化学模块M2在电化学元件层叠体S的上部，从电化学元件层叠体S侧朝向外侧依次具有上部绝缘体210T、例如金属蜂窝形状的上部平板状构件320T、例如波形形状的上部平板状构件220T。此时，在平面部201a、第1气体供给部61和第2端部201b所包围的空间、以及平面部201a、第1气体排出部62和第2端部201b所包围的空间中，没有设置上部绝缘体210T、上部平板状构件320T和上部平板状构件220T。
此外，电化学模块M2在电化学元件层叠体S的下部，从电化学元件层叠体S侧朝向外侧依次具有下部绝缘体210B、例如金属蜂窝形状的下部平板状构件320B、例如波形形状的下部平板状构件220B。
上盖201的平面部201a与电化学元件层叠体S的上部平面对置，下盖203的平面部203a与电化学元件层叠体S的下部平面对置。继而，通过上盖201与下盖203的结合，电化学元件层叠体S沿着其平面大致均匀地经由平板状构件220、320而受到来自平面部201a和平面部203a的紧固压力。
应予说明，也可以是设置有上部和下部平板状构件320与上部和下部平板状构件220的至少任一者的构成。此外，在平面部201a、第1气体供给部61和第2端部201b所包围的空间、以及平面部201a、第1气体排出部62和第2端部201b所包围的空间中，也可以配置上部绝缘体210T、上部平板状构件320T和上部平板状构件220T。
（7）电化学元件层叠体S的具体构成
接着，对电化学元件层叠体S的具体构成进行说明。电化学元件层叠体S是多个电化学元件A层叠而形成。
使用图9～图18对电化学元件A进行说明。
（电化学元件）
如图9～图17所示，电化学元件A具有板状支撑体（基板）10，其具有形成在导电性的第1板状体1与导电性的第2板状体2的对置面之间的内部流路A1。
板状支撑体10具有：气体流通允许部1A，其能够在构成该板状支撑体10的第1板状体1和第2板状体2的至少一部中横跨作为该板状支撑体10的内侧的内部流路A1与外侧而透过气体；和电化学反应部3，其在被覆气体流通允许部1A的全部或一部分的状态下以记载顺序具有膜状电极层31、膜状电解质层32和膜状对电极层33（参照图13～图17）。此外，板状支撑体10中，在一端部侧具有第1贯穿部41，其形成从表面贯穿方向外侧对内部流路A1供给作为例如燃料气体等还原性成分气体和例如空气等氧化性成分气体中的一者的第1气体的供给路径4，在另一端部侧具有第2贯穿部51，其形成将在内部流路A1中流通的第1气体向板状支撑体的表面贯穿方向外侧排出的排出路径5（参照图9、图11、图16、图17，应予说明，还应理解供给路径4等与排出路径5等通过对称形状而为相同结构）。
（板状支撑体）
第1板状体1支撑具有电极层31、电解质层32和对电极层33的电化学反应部3，承担保持电化学元件A的强度的功能。作为第1板状体1的材料，使用电子传导性、耐热性、耐氧化性和耐腐食性优异的材料。例如，使用铁素体系不锈钢、奥氏体系不锈钢、镍基合金等。特别地，适合使用含铬的合金。本实施方式中，第1板状体1使用含有18质量%以上且25质量%以下的Cr的Fe-Cr系合金，如果是含有0.05质量%以上的Mn的Fe-Cr系合金、含有0.15质量%以上且1.0质量%以下的Ti的Fe-Cr系合金、含有0.15质量%以上且1.0质量%以下的Zr的Fe-Cr系合金、含有Ti和Zr且Ti与Zr的总计含量为0.15质量%以上且1.0质量%以下的Fe-Cr系合金、含有0.10质量%以上且1.0质量%以下的Cu的Fe-Cr系合金，则是特别合适的。
第2板状体2在与第1板状体1重叠的状态下，将周缘部1a熔接一体化而构成板状支撑体10（参照图10～图17）。第2板状体2可以相对于第1板状体1分割为多个，相反，也可以是第1板状体1相对于第2板状体2分割为多个的状态。此外，一体化时，替代熔接，可以采用粘接、嵌合等其它手段，只要能够将内部流路与外部隔开而形成，则也可以在周缘部1a以外的部分进行一体化。
第1板状体1具有气体流通允许部1A，该气体流通允许部1A设置有多个贯穿表侧的面和背侧的面而设置的多个贯穿孔11（参照图13～图17）。应予说明，例如，贯穿孔11可以通过激光加工等设置于第1板状体1。贯穿孔11具有使气体从第1板状体1的背侧的面向表侧的面透过的功能。气体流通允许部1A优选设置在第1板状体1中的比设置有电极层31的区域小的区域。
第1板状体1中，在其表面上设置有作为扩散抑制层的金属氧化物层12（参照后述图18）。即，在第1板状体1与后述电极层31之间形成有扩散抑制层。金属氧化物层12不仅设置在第1板状体1的露出于外部的面，而且还设置在与电极层31的接触面（界面）。此外，还可以设置在贯穿孔11的内侧的面。通过该金属氧化物层12，可以抑制第1板状体1与电极层31之间的元素相互扩散。例如，在作为第1板状体1而使用含有铬的铁素体系不锈钢的情况中，金属氧化物层12主要为铬氧化物。继而，以铬氧化物为主成分的金属氧化物层12抑制第1板状体1的铬原子等向电极层31、电解质层32扩散。金属氧化物层12的厚度只要是能够兼具高扩散防止性能与抵电阻的厚度即可。
金属氧化物层12能够通过各种方法形成，适合地利用使第1板状体1的表面氧化而形成金属氧化物的方法。此外，在第1板状体1的表面，可以通过喷涂法（热喷涂法、气溶胶沉积法、气溶胶气相沉积法、粉末喷射沉积法、颗粒喷射沉积法、冷喷涂法等方法）、溅射法、PLD法等PVD法、CVD法等形成金属氧化物层12，也可以通过镀覆和氧化处理来形成。进一步，金属氧化物层12还可以包含导电性的高的尖晶石相等。
使用铁素体系不锈钢材作为第1板状体1时，与作为电极层31、电解质层32的材料的YSZ（氧化钇稳定化氧化锆）、GDC（钆掺杂氧化铈，也称为CGO）等热膨胀系数接近。因此，在反复进行低温和高温的温度循环的情况下电化学元件A也难以受到损坏。所以能够实现长期耐久性优异的电化学元件A，故而优选。应予说明，第1板状体1具有贯穿表侧的面和背侧的面而设置的多个贯穿孔11。应予说明，例如，贯穿孔11可以通过机械、化学或者光学穿孔加工等设置于第1板状体1。贯穿孔11具有使气体从第1板状体1的背侧的面向表侧的面透过的功能。为了使第1板状体1具有气体透过性，还可以使用多孔金属。例如，第1板状体1还可以使用烧结金属、发泡金属等。
第2板状体2在与第1板状体1的气体流通允许部1A对置的区域中形成为形成内部流路A1的波板状，该内部流路A1具有从一端部侧朝向另一端部侧的多个副流路A11、A11………（参照图9、图13）。此外，第2板状体2的表背两面均形成为波板状，隔开形成内部流路A1的面的相反面与邻接的电化学元件A的电化学反应部3电连接，在波型形状的第2板状体2与第1板状体1接触的部分的近傍形成的通路作为流通部A2发挥功能。该副流路A11沿着形成为矩形的板状支撑体10的长边多个平行地设置，构成从设置于一端部的供给路径4至设置于另一端部的排出路径5的内部流路A1。此外，第1贯穿部41与内部流路A1的连接位置从与第1板状体1的接触部分向下方鼓出，具有将从第1贯穿部41供给的第1气体分配至各副流路A11的分配部A12（参照图9），第2贯穿部51与内部流路A1的连接位置从与第1板状体1的接触部分向下方鼓出，具有将在各副流路A11中流通的第1气体汇聚并导至第2贯穿部51的合流部A13（参照图9、图11、图12、图14～图17，应予说明，还应理解供给路径4等与排出路径5等通过对称形状而为相同的结构）。此外，对于第2板状体2的材料，优选为耐热性的金属，从降低与第1板状体1的热膨胀差、确保熔接等接合性的可靠性的观点出发，如果是与第1板状体1相同的材料，则更优选。
对于以上那样的包含第1板状体1和第2板状体2的板状支撑体10，电极层31、电解质层32和对电极层33等在其上面形成。也就是说，电极层31、电解质层32和对电极层33等被板状支撑体10所支撑，可以实现强度高、可靠性・耐久性优异的电化学元件A。此外，金属性的板状支撑体10的加工性优异，故优选。进一步，即使使用廉价的金属作为板状支撑体10也可以得到强度高的板状支撑体10，因此可以将昂贵的电极层31、电解质层32等制为薄层，可以实现抑制了材料成本、加工成本的低成本的电化学元件A，故而优选。
（电化学反应部）
（电极层）
如图13～18所示，电极层31可以以薄层的状态设置于第1板状体1的表侧的面且较设置了贯穿孔11的区域更大的区域上。设为薄层的情况下，可以使厚度为例如1μm～100μm左右，优选为5μm～50μm。如果设为这样的厚度，则可以降低昂贵的电极层材料的使用量，实现成本降低，并且可以确保充分的电极性能。设置了贯穿孔11的区域整体被电极层31所覆盖。也就是说，在第1板状体1中形成有电极层31的区域的内侧形成有贯穿孔11。换而言之，全部贯穿孔11面对电极层31而设置。
电极层31为了具有气体透过性而在其内部和表面具有多个细孔。
即电极层31形成为多孔的层。电极层31例如以使其致密度为30%以上且小于80%的方式形成。细孔的尺寸可以适宜选择适于在进行电化学反应时进行平滑反应的尺寸。应予说明，致密度是构成层的材料在空间所占的比例，可以表示为（1-空孔率），并且与相对密度相同。
作为电极层31的材料，可以使用例如NiO-GDC、Ni-GDC、NiO-YSZ、Ni-YSZ、CuO-CeO2、Cu-CeO2等复合材料。这些例子中，可以将GDC、YSZ、CeO2称为复合材料的骨料。应予说明，电极层31优选通过低温烧成法（例如使用不进行高于1100℃的高温区中的烧成处理的低温区中的烧成处理的湿式法）、喷涂法（热喷涂法、气溶胶沉积法、气溶胶气相沉积法、粉末喷射沉积法、颗粒喷射沉积法、冷喷涂法等方法）、PVD法（溅射法、脉冲激光沉积法等）、CVD法等形成。通过这些能够在低温区使用的工艺，例如可以在不使用高于1100℃的高温区中的烧成的情形下得到良好的电极层31。因此，可以不损伤第1板状体1，并且抑制第1板状体1与电极层31的元素相互扩散，可以实现耐久性优异的电化学元件A，因此优选。进一步，如果使用低温烧成法，则原材料的处理变得容易，因而进一步优选。
（中间层）
中间层34可以以覆盖电极层31的状态，在电极层31上以薄层的状态形成。设为薄层的情况下，可以使其厚度为例如1μm～100μm左右、优选为2μm～50μm左右、更优选为4μm～25μm左右。如果设为这样的厚度，则可以降低昂贵的中间层34的材料的使用量，实现成本降低，并且可以确保充分的性能。作为中间层34的材料，可以使用例如YSZ（氧化钇稳定化氧化锆）、SSZ（钪稳定化氧化锆）、GDC（钆掺杂氧化铈）、YDC（钇掺杂氧化铈）、SDC（钐掺杂氧化铈）等。特别适合使用氧化铈系的陶瓷。
中间层34优选通过低温烧成法（例如使用不进行高于1100℃的高温区中的烧成处理的低温区中的烧成处理的湿式法）、喷涂法（热喷涂法、气溶胶沉积法、气溶胶气相沉积法、粉末喷射沉积法、颗粒喷射沉积法、冷喷涂法等方法）、PVD法（溅射法、脉冲激光沉积法等）、CVD法等形成。通过这些能够在低温区使用的成膜工艺，例如可以在不使用高于1100℃的高温区中的烧成的情形下得到中间层34。因此，不损伤第1板状体1，可以抑制第1板状体1与电极层31的元素相互扩散，可以实现耐久性优异的电化学元件A。另外，如果使用低温烧成法，则原材料的处理变得容易，因而进一步优选。
作为中间层34，优选具有氧离子（氧化物离子）传导性。另外，如果具有氧离子（氧化物离子）与电子的混合传导性则进一步优选。具有这些性质的中间层34适于应用于电化学元件A。
（电解质层）
如图13～图18所示，电解质层32以覆盖电极层31和中间层34的状态，在前述中间层34上以薄层的状态形成。另外，还可以以厚度为10μm以下的薄膜的状态形成。具体地，电解质层32横跨于中间层34上和第1板状体1上（跨越）而设置。像这样构成，通过将电解质层32与第1板状体1接合，可以使电化学元件整体的牢固性优异。
另外，如图13所示，电解质层32设置于第1板状体1的表侧的面且较设置了贯穿孔11的区域更大的区域上。也就是说，在第1板状体1中形成有电解质层32的区域的内侧形成有贯穿孔11。
另外，在电解质层32的周围，可以抑制气体从电极层31和前述中间层（未图示）泄漏。若进行说明，则在将电化学元件A用作SOFC的构成要素的情况下，在SOFC运行时，从第1板状体1的背侧通过贯穿孔11向电极层31供给气体。在电解质层32与第1板状体1接触的部位处，可以不设置垫圈等其他构件而抑制气体的泄漏。
应予说明，在本实施方式中，通过电解质层32完全覆盖电极层31的周围，但也可以设为在电极层31和前述中间层34的上部设置电解质层32，在周围设置垫圈等的构成。
作为电解质层32的材料，可以使用YSZ（氧化钇稳定化氧化锆）、SSZ（钪稳定化氧化锆）、GDC（钆掺杂氧化铈）、YDC（钇掺杂氧化铈）、SDC（钐掺杂氧化铈）、LSGM（添加锶・镁的镓酸镧）等传导氧离子的电解质材料、钙钛矿型氧化物等传导氢离子的电解质材料。特别适合使用氧化锆系的陶瓷。如果将电解质层32设为氧化锆系陶瓷，则可以将使用电化学元件A的SOFC的运行温度设为与氧化铈系陶瓷、各种氢离子传导性材料相比更高。例如在将电化学元件A用于SOFC的情况下，如果设为使用YSZ那样的在650℃左右以上的高温区也能够发挥高的电解质性能的材料作为电解质层32的材料，使用城市燃气、LPG等烃系原燃料作为系统的原燃料，将原燃料通过水蒸气重整等而制为SOFC的阳极气体的系统构成，则能够构建将SOFC的单元堆叠中产生的热用于原燃料气体的重整的高效率SOFC系统。
电解质层32优选通过低温烧成法（例如使用不进行高于1100℃的高温区中的烧成处理的低温区中的烧成处理的湿式法）、喷涂法（热喷涂法、气溶胶沉积法、气溶胶气相沉积法、粉末喷射沉积法、颗粒喷射沉积法、冷喷涂法等方法）、PVD法（溅射法、脉冲激光沉积法等）、CVD（化学气相生长）法等形成。通过这些能够在低温区使用的成膜工艺，例如可以在不使用高于1100℃的高温区中的烧成的情形下得到致密且气密性和阻气性高的电解质层32。因此，可以抑制第1板状体1的损伤，另外还可以抑制第1板状体1与电极层31的元素相互扩散，可以实现性能・耐久性优异的电化学元件A。特别地，如果使用低温烧成法、喷涂法等，则能够实现低成本的元件，故而优选。进一步，如果使用喷涂法，则容易在低温区得到致密且气密性和阻气性高的电解质层，故而进一步优选。
为了阻断阳极气体、阴极气体的气体泄漏并且表现出高的离子传导性，电解质层32致密地构成。电解质层32的致密度优选为90%以上、更优选为95%以上、进一步优选为98%以上。在电解质层32为均匀的层的情况下，其致密度优选为95%以上、更优选为98%以上。另外，在电解质层32构成为多个层状这样的情况下，其中的至少一部分如果包含致密度为98%以上的层（致密电解质层）则是优选的，如果包含致密度为99%以上的层（致密电解质层）则是更优选的。其原因在于，如果这样的致密电解质层包含于电解质层的一部分中，则即使在电解质层构成为多个层状的情况下，也能够容易地形成致密且气密性和阻气性高的电解质层。
（反应防止层）
反应防止层35可以在电解质层32上以薄层的状态形成。设为薄层的情况下，可以使其厚度为例如1μm～100μm左右、优选为2μm～50μm左右、更优选为3μm～15μm左右。如果设为这样的厚度，则可以降低昂贵的反应防止层材料的使用量，实现成本降低，并且可以确保充分的性能。作为前述反应防止层的材料，只要是能够防止电解质层32的成分与对电极层33的成分之间的反应的材料即可，可使用例如氧化铈系材料等。另外，作为反应防止层35的材料，适合使用含有选自Sm、Gd和Y中的元素之中至少1种的材料。应予说明，可以含有选自Sm、Gd和Y中的元素之中至少1种，这些元素的含有率的总计为1.0质量%以上且10质量%以下。通过将反应防止层35导入电解质层32与对电极层33之间，对电极层33的构成材料与电解质层32的构成材料的反应得到有效抑制，可以提高电化学元件A的性能的长期稳定性。反应防止层35的形成如果适宜使用能够在1100℃以下的处理温度下形成的方法来进行，则可以抑制第1板状体1的损伤，另外还可以抑制第1板状体1与电极层31的元素相互扩散，能够实现性能・耐久性优异的电化学元件A，故而优选。可以适宜使用例如低温烧成法（例如使用不进行高于1100℃的高温区中的烧成处理的低温区中的烧成处理的湿式法）、喷涂法（热喷涂法、气溶胶沉积法、气溶胶气相沉积法、粉末喷射沉积法、颗粒喷射沉积法、冷喷涂法等方法）、PVD法（溅射法、脉冲激光沉积法等）、CVD法等来进行。特别地，如果使用低温烧成法、喷涂法等，则能够实现低成本的元件，故而优选。进一步，如果使用低温烧成法，则原材料的处理变得容易，因而进一步优选。
（对电极层）
如图13～图18所示，可以将对电极层33在电解质层32或反应防止层35上以薄层的状态形成。设为薄层的情况下，可以使厚度为例如1μm～100μm左右，优选为5μm～50μm。如果设为这样的厚度，则可以降低昂贵的对电极层材料的使用量，实现成本降低，并且可以确保充分的电极性能。作为对电极层33的材料，可以使用例如LSCF、LSM等复合氧化物、氧化铈系氧化物和它们的混合物。特别地，对电极层33优选包含含有选自La、Sr、Sm、Mn、Co和Fe中的2种以上元素的钙钛矿型氧化物。使用以上的材料构成的对电极层33作为阴极发挥功能。
应予说明，对电极层33的形成如果适宜使用能够在1100℃以下的处理温度下形成的方法来进行，则可以抑制第1板状体1的损伤，另外还可以抑制第1板状体1与电极层31的元素相互扩散，能够实现性能・耐久性优异的电化学元件A，故而优选。可以适宜使用例如低温烧成法（例如使用不进行高于1100℃的高温区中的烧成处理的低温区中的烧成处理的湿式法）、喷涂法（热喷涂法、气溶胶沉积法、气溶胶气相沉积法、粉末喷射沉积法、颗粒喷射沉积法、冷喷涂法等方法）、PDV法（溅射法、脉冲激光沉积法等）、CVD法等来进行。特别地，如果使用低温烧成法、喷涂法等，则能够实现低成本的元件，故而优选。进一步，如果使用低温烧成法，则原材料的处理变得容易，因而进一步优选。
通过构成这样的电化学反应部3，在使电化学反应部3作为燃料电池（电化学发电电池）发挥功能的情况中，可以将电化学元件A用作固体氧化物型燃料电池的发电单元。例如，从第1板状体1的背侧的面通过贯穿孔11将包含作为第1气体的氢的燃料气体向电极层31供给，向作为电极层31的对极的对电极层33供给作为第2气体的空气，并维持于例如700℃左右的运行温度。这样，在对电极层33中，空气中所含的氧O2与电子e-反应而生成氧离子O2-。该氧离子O2-通过电解质层32向电极层31移动。在电极层31中，供给的燃料气体所含的氢H2与氧离子O2-反应而生成水H2O与电子e-。
在使用了对电解质层32传导氢离子的电解质材料的情况中，电极层31中流通的燃料气体中所含的氢H2放出电子e-而生成氢离子H＋。该氢离子H＋通过电解质层32而向对电极层33移动。对电极层33中，空气中所含的氧O2与氢离子H＋、电子e-反应而生成水H2O。
通过以上的反应，电极层31与对电极层33之间产生作为电化学输出的电动势。此时，电极层31作为燃料电池的燃料极（阳极）发挥功能，对电极层33作为空气极（阴极）发挥功能。
另外，虽然在图13～图17中省略，但如图18所示，本实施方式中，电化学反应部3在电极层31与电解质层32之间具备中间层34。进一步，电解质层32与对电极层33之间设置有反应防止层35。
（电化学反应部的制造方法）
接着，对电化学反应部3的制造方法进行说明。应予说明，由于图13～图17中设为省略了下述中间层34和反应防止层35的描述，因此本文中主要使用图18进行说明。
（电极层形成步骤）
电极层形成步骤中，在与第1板状体1的表侧的面的设置有贯穿孔11的区域相比更宽的区域中，电极层31以薄膜的状态形成。第1板状体1的贯穿孔11可以通过激光加工等而设置。电极层31的形成，如上所述，可以使用低温烧成法（进行1100℃以下的低温区中的烧成处理的湿式法）、喷涂法（热喷涂法、气溶胶沉积法、气溶胶气相沉积法、粉末喷射沉积法、颗粒喷射沉积法、冷喷涂法等方法）、PVD法（溅射法、脉冲激光沉积法等）、CVD法等方法。在使用任一方法的情况中，为了抑制第1板状体1的劣化，均期望在1100℃以下的温度下进行。
在通过低温烧成法进行电极层形成步骤的情况中，具体如以下的例子那样进行。
首先将电极层31的材料粉末与溶剂（分散介质）混合而制作材料糊剂，涂布于第1板状体1的表侧的面，在800℃～1100℃下烧成。
（扩散抑制层形成步骤）
在上述电极层形成步骤中的烧成步骤时，在第1板状体1的表面形成金属氧化物层12（扩散抑制层）。应予说明，上述烧成步骤中，如果包含将烧成气氛设为氧分压低的气氛条件的烧成步骤，则形成元素的相互扩散抑制效果高、电阻值低的优质的金属氧化物层12（扩散抑制层），故而优选。包括将电极层形成步骤设为不进行烧成的涂布方法的情况在内，也可以包含另外的扩散抑制层形成步骤。在任一情况中，均期望在能够抑制第1板状体1的损伤的1100℃以下的处理温度下实施。
（中间层形成步骤）
在中间层形成步骤中，以覆盖电极层31的形态，在电极层31上以薄层的状态形成中间层34。中间层34的形成，如上所述，可以使用低温烧成法（进行1100℃以下的低温区中的烧成处理的湿式法）、喷涂法（热喷涂法、气溶胶沉积法、气溶胶气相沉积法、粉末喷射沉积法、颗粒喷射沉积法、冷喷涂法等方法）、PVD法（溅射法、脉冲激光沉积法等）、CVD法等方法。在使用任一方法的情况中，为了抑制第1板状体1的劣化，均期望在1100℃以下的温度下进行。
在通过低温烧成法进行中间层形成步骤的情况中，具体如以下的例子那样进行。
首先，将中间层34的材料粉末与溶剂（分散介质）混合而制作材料糊剂，涂布于第1板状体1的表侧的面。继而对中间层34进行压缩成型（中间层平滑化步骤），在1100℃以下进行烧成（中间层烧成步骤）。中间层34的压延可以通过例如CIP（Cold Isostatic Pressing，冷等静压加工）成型、辊加压成型、RIP（Rubber Isostatic Pressing，橡胶等静压加工）成型等来进行。另外，中间层34的烧成如果在800℃以上且1100℃以下的温度下进行则是合适的。其原因是，如果为这样的温度，则可以抑制第1板状体1的损伤・劣化，并且还可以形成强度高的中间层34。另外，如果中间层34的烧成在1050℃以下进行则更优选，如果在1000℃以下进行则进一步优选。这是因为，越是降低中间层34的烧成温度，则可以进一步抑制第1板状体1的损伤・劣化，并且还可以形成电化学元件A。另外，还可以替换中间层平滑化步骤与中间层烧成步骤的顺序。
应予说明，中间层平滑化步骤还可以通过实施张拉成型、流平处理、表面的切削・研磨处理等来进行。
（电解质层形成步骤）
在电解质层形成步骤中，在覆盖电极层31和中间层34的状态下，电解质层32在中间层34上以薄层的状态形成。另外，还能够以厚度为10μm以下的薄膜的状态形成。电解质层32的形成，如上所述，可以使用低温烧成法（进行1100℃以下的低温区的烧成処理的湿式法）、喷涂法（热喷涂法、气溶胶沉积法、气溶胶气相沉积法、粉末喷射沉积法、颗粒喷射沉积法、冷喷涂法等方法）、PVD法（溅射法、脉冲激光沉积法等）、CVD法等方法。在使用任一方法的情况中，为了抑制第1板状体1的劣化，均期望在1100℃以下的温度下进行。
为了在1100℃以下的温度区域下形成致密且气密性和阻气性能高的、优质的电解质层32，期望以喷涂法进行电解质层形成步骤。此时，将电解质层32的材料朝向第1板状体1上的中间层34喷射而形成电解质层32。
（反应防止层形成步骤）
在反应防止层形成步骤中，反应防止层35在电解质层32上以薄层的状态形成。反应防止层35的形成，如上所述，可以使用低温烧成法（进行1100℃以下的低温区中的烧成处理的湿式法）、喷涂法（热喷涂法、气溶胶沉积法、气溶胶气相沉积法、粉末喷射沉积法、颗粒喷射沉积法、冷喷涂法等方法）、PVD法（溅射法、脉冲激光沉积法等）、CVD法等方法。在使用任一方法的情况中，为了抑制第1板状体1的劣化，均期望在1100℃以下的温度下进行。应予说明，为了使反应防止层35的上侧的面平坦，可以在例如反应防止层35的形成后实施流平处理、对表面实施切削・研磨处理，或在湿式形成后且烧成前实施加压加工。
（对电极层形成步骤）
在对电极层形成步骤中，对电极层33在反应防止层35上以薄层的状态形成。对电极层33的形成，如上所述，可以使用低温烧成法（进行1100℃以下的低温区中的烧成处理的湿式法）、喷涂法（热喷涂法、气溶胶沉积法、气溶胶气相沉积法、粉末喷射沉积法、颗粒喷射沉积法、冷喷涂法等方法）、PVD法（溅射法、脉冲激光沉积法等）、CVD法等方法。在使用任一方法的情况中，为了抑制第1板状体1的劣化，均期望在1100℃以下的温度下进行。
像以上那样进行，可以制造电化学反应部3。
应予说明，在电化学反应部3中，也可以设为不具有中间层34与反应防止层35的任一者或两者的形态。即，也可以是电极层31与电解质层32接触而形成的形态、或者电解质层32与对电极层33接触而形成的形态。此时，在上述的制造方法中，省略中间层形成步骤、反应防止层形成步骤。应予说明，也可以追加形成其它层的步骤、或将同种的层多个层叠，但任一情况均期望在1100℃以下的温度下进行。
（电化学元件层叠体）
如图4所示，电化学元件层叠体S是多个电化学元件A在规定的层叠方向上层叠而构成。关于邻接的电化学元件A，构成一个电化学元件A（第1电化学元件A）的板状支撑体10与构成另一个电化学元件A（第2电化学元件A）的板状支撑体10以对置的形态配置。
例如，一个电化学元件A（第1电化学元件A）具有板状支撑体10，该板状支撑体10具有配置有电化学反应部3的第1板状体1和第2板状体2。相同地，与第1电化学元件A的下方向（第1方向）和上方向（第2方向）邻接的第2电化学元件A的板状支撑体10具有板状支撑体10，该板状支撑体10具有配置有电化学反应部3的第1板状体1和第2板状体2。
第1电化学元件A的第2板状体2的外面与在上方向上邻接的第2电化学元件A的第1板状体1的外面电连接。此外，在第1电化学元件A的第2板状体2的外面与在上方向上邻接的第2电化学元件A的第1板状体1的外面之间，形成有第2气体沿着该两外面流通的流通部A2。
此外，第1电化学元件A的第1板状体1的外面与在下方向上邻接的第2电化学元件A的第2板状体2的外面电连接。为了电连接，除了单纯地使导电性表面部彼此接触之外，还可以采用对接触面施加面压力，或使其间存在高导电性的材料而降低接触电阻的方法等。此外，在第1电化学元件A的第1板状体1的外面与在下方向上邻接的第2电化学元件A的第2板状体2的外面之间，形成有第1气体沿着该两外面流通的副流路A11（内部流路A1的一部分）。
这样的多个电化学元件A被层叠配置。具体地，矩形的各电化学元件在一端部的第1贯穿部41与另一端部的第2贯穿部51对齐的状态下，在各电化学元件的电化学反应部朝上的状态下排列并层叠。继而，第1环状密封部42夹在各第1贯穿部41彼此之间，第2环状密封部52夹在第2贯穿部51彼此之间。
在板状支撑体10中，在矩形的板状支撑体10的长度方向一端部侧具有第1贯穿部41，其形成从表面贯穿方向外侧向内部流路A1供给作为还原性成分气体和氧化性成分气体中的一者的第1气体的供给路径4。流通部A2内具有作为环状密封部的第1环状密封部42，其将分别形成于板状支撑体10的两外面的第1贯穿部41与流通部A2隔开。此外，通过第1贯穿部41和第1环状密封部42，形成将第1气体供给至内部流路A1的供给路径4。应予说明，在第1板状体1中的第1环状密封部42抵接的部位周围，在第1板状体1中的与前述内部流路A1的相反侧面设置环状的鼓出部a，以使第1环状密封部42在沿着第1板状体1的面的方向上的定位容易。
此外，在板状支撑体10中，在另一端部侧具有第2贯穿部51，其形成将在内部流路A1中流通的第1气体向板状支撑体10的表面贯穿方向外侧排出的排出路径5。第2贯穿部51是在与第2气体隔开的状态下使第1气体流通的构成。第2贯穿部51，在流通部A2内具有作为环状密封部的第2环状密封部52，其将分别形成于板状支撑体10的两外面的第2贯穿部51与流通部A2隔开。通过第2贯穿部51和第2环状密封部52，形成将在内部流路A1中流通的第1气体排出的排出路径5。
第1、第2环状密封部42,52由氧化铝等陶瓷材料、云母或被覆了它们的金属等绝缘性材料形成，并作为将邻接的电化学元件彼此电绝缘的绝缘密封部发挥功能。
（8）能源系统、电化学装置
接着，使用图19对能源系统、电化学装置进行说明。
能源系统Z具有电化学装置100、以及作为对由电化学装置100排出的热进行再利用的排热利用部的热交换器190。
电化学装置100具有电化学模块M、燃料供给模块、以及作为从电化学模块M取出电力的输出部8的逆变器（电力转换器的一例）104。燃料供给模块由脱硫器101、气化器106和重整器102形成，具有对电化学模块M供给含有还原性成分的燃料气体的燃料供给部103。应予说明，此时重整器102成为燃料转换器。
具体而言，电化学装置100具有：脱硫器101、重整水箱105、汽化器106、重整器102、鼓风机107、燃烧部108、逆变器104、控制部110和电化学模块M。
脱硫器101将城市燃气等烃系原燃料中所含的硫化合物成分除去（脱硫）。原燃料中含有硫化合物时，通过具有脱硫器101，可以抑制硫化合物对重整器102或电化学元件A造成的不良影响。汽化器106由从重整水箱105供给的重整水生成水蒸气。重整器102使用由汽化器106生成的水蒸气对经脱硫器101脱硫的原燃料进行水蒸气重整，生成包含氢的重整气体。
电化学模块M使用从重整器102供给的重整气体和由鼓风机107供给的空气进行电化学反应而发电。燃烧部108使由电化学模块M排出的反应排气和空气混合，并使反应排气中的可燃成分燃烧。
逆变器104调整电化学模块M的输出电力，使其与从商用系统（省略图示）接受的电力为相同电压和相同频率。控制部110控制电化学装置100和能源系统Z的运转。
重整器102使用通过燃烧部108中的反应排气的燃烧而产生的燃烧热来进行原燃料的重整处理。
原燃料通过升压泵111的运行通过原燃料供给路径112而供给至脱硫器101。重整水箱105的重整水通过重整水泵113的运行而通过重整水供给路径114供给至气化器106。继而，原燃料供给路径112在脱硫器101的下游侧的部位被合流至重整水供给路径114，在容器200外合流的重整水与原燃料供给至气化器106。
重整水通过汽化器106而汽化形成水蒸气。包含由气化器106生成的水蒸气的原燃料通过含有水蒸气的原燃料供给路径115供给至重整器102。原燃料在重整器102中被水蒸气重整，生成以氢气为主成分的重整气体（具有还原性成分的第1气体）。由重整器102生成的重整气体通过燃料供给部103而供给至电化学模块M。
反应排气在燃烧部108中燃烧，形成燃烧排气并由燃烧排气排出路径116送至热交换器190。燃烧排气排出路径116中配置有燃烧催化剂部117（例如，铂系催化剂），将燃烧排气中所含的一氧化碳、氢等还原性成分燃烧除去。
热交换器190使燃烧部108中的燃烧产生的燃烧排气与供给的冷水进行热交换而生成温水。即，热交换器190作为对由电化学装置100排出的热进行再利用的排热利用部而工作。
应予说明，也可以代替排热利用部，而设置利用从电化学模块M（未燃烧地）排出的反应排气的反应排气利用部。此外，还可以使由第1气体排出部62流通至容器200外的反应排气体的至少一部分在图19中的100、101、103、106、112、113、115的任意部位合流并再循环。反应排气中包含在电化学元件A中未被用于反应的残余的氢气。反应排气利用部中，利用残余的氢气，进行利用燃烧的热利用、利用燃料电池等的发电，实现能量的有效利用。
〔第2实施方式〕
（1）电化学模块M的整体构成
接着，对第2实施方式涉及的电化学模块M的整体构成进行说明。
上述第1实施方式涉及的电化学模块M中，电化学元件层叠体S等被容纳于容器（第1夹持体、第2夹持体）200。与之相对，第2实施方式涉及的电化学模块M中，电化学元件层叠体S等在被上部端板（第1夹持体）510T和下部端板（第2夹持体）510B夹持的状态下，通过螺栓511和螺母513而固定。
以下，对第2实施方式涉及的电化学模块M进行说明。以不同于第1实施方式的方面为中心进行说明，对于相同的方面则省略说明。
如图20所示，电化学模块M通过将电化学元件层叠体（层叠体）S等夹持于上部端板510T和下部端板510B之间而构成。
具体地，在上部端板510T与下部端板510B之间，从上侧起依次夹持有上部板230T、上部绝缘体210T、电化学元件层叠体S、下部绝缘体210B、下部板230B。上部端板510T和下部端板510B的平面比上部板230T、上部绝缘体210T、电化学元件层叠体S、下部绝缘体210B和下部板230B大一圈。继而，如图20～图22所示，螺栓511插通上部端板510T和下部端板510B的周缘的多个位置。螺母513紧固于螺栓511上，通过规定的紧固压力紧固上部端板510T和下部端板510B。此时，螺栓511未插通电化学元件层叠体S。
如图20、图23等所示，电化学模块M具有：从外部将第1气体供给至电化学元件层叠体S的第1气体供给部91、和在电化学元件层叠体S中将反应后的第1气体排出的第1气体排出部92。在上部端板510T上，与第1气体供给部91和第1气体排出部92各自对应地设置有挤压机构500。挤压机构500是能够将第1环状密封部42和第2环状密封部52向电化学元件层叠体S侧挤压的机构。
如图20、图23等所示，第1气体供给部91具有第1气体流通的圆筒状的供给贯穿部91a、作为上端的供给上端部91b、作为下端的供给下端部91c、以及供给下端部91c的近傍的开口91d。
第1气体供给部91贯穿上部板230T的开口230Ta、上部绝缘体210T的开口210Ta和集电体81的贯穿孔81a，并且贯穿电化学元件层叠体S的多个第1贯穿部41。继而，第1气体供给部91通过作为终端部的供给下端部91c与集电体82的上面进行熔接等而连接。第1气体经由后述贯穿第2螺合构件503、螺入部505和固定螺母509的供给贯穿孔507而从外部供给，并经由供给上端部91b的开口而在供给贯穿部91a中流通。进一步，若第1气体到达供给贯穿部91a的最下部，则从开口91d分配至最下部的分配部A12。此外，该第1气体在第1贯穿部41的内周和第1气体供给部91的外周之间流通，并分配至其它分配部A12。供给至多个分配部A12的第1气体进一步被供给至内部流路A1中的副流路A11。
接着，对和第1气体供给部91对应设置的挤压机构500进行说明。挤压机构500沿着层叠方向挤压多个第1贯穿部41。
挤压机构500在上部端板510T的平面中与第1气体供给部91对应的部分，具有朝向电化学元件层叠体S的层叠方向的上方以规定长度突出的第1螺合构件501。第1螺合构件501具有后述第2螺合构件503所贯穿的开口，在开口的内周面形成有内螺纹部501a。
挤压机构500进一步具有插入第1螺合构件501的开口的第2螺合构件503、用于拧入第2螺合构件503的螺入部505、用于将螺入部505固定于规定位置的固定螺母509、以及将来自第1螺合构件501的挤压传递至多个第1环状密封部42的弹簧506。在第2螺合构件503的外周面形成有与第1螺合构件501的内螺纹部501a螺合的外螺纹部503a。此外，第2螺合构件503、螺入部505、固定螺母509上形成有贯穿它们的供给贯穿孔507。
若将第2螺合构件503拧入第1螺合构件501，则内螺纹部501a与外螺纹部503a啮合，第2螺合构件503朝向层叠方向的下方挤入。通过第2螺合构件503向下方的挤入，弹簧506被向下方加力。由此，挤入力被传递至与弹簧506相接的第1环状密封部42，进而挤入力被传递至多个第1环状密封部42。
如图23所示，第1环状密封部42与第1板状体1接触，并且经由鼓出部a与第2板状体2接触。通过对第1环状密封部42负载挤入力，可以抑制第1环状密封部42和与之接触的构件的间隙的产生。由此，可以抑制第1气体从该间隙泄漏。
接着，对第1气体排出部92和与之对应的挤压机构500进行说明。
第1气体排出部92是将第1气体排出外部的通路，与第1气体供给部91为相同构成。所以，以下对第1气体排出部92和挤压机构500进行简单说明。第1气体排出部92具有第1气体流通的圆筒状的排出贯穿部92a、作为上端的排出路径上端部92b、作为下端的排出下端部92c、以及排出下端部92c的近傍的开口92d。
挤压机构500具有第1螺合构件501、第2螺合构件503、螺入部505、固定螺母509、以及弹簧506。
对第1螺合构件501拧入第2螺合构件503时，第2螺合构件503和弹簧506朝向层叠方向的下方挤入。由此，挤入力被传递至与弹簧506相接的第2环状密封部52，进而挤入力被传递至多个第2环状密封部52。
如图23所示，第2环状密封部52与第1板状体1和第2板状体2接触。通过对第2环状密封部52负载挤入力，可以抑制第2环状密封部52和与之接触的构件之间产生间隙。由此，可以抑制第1气体从该间隙泄漏。
（2）其它方式的电化学模块M
（2-1）
上述第2实施方式中，替代第1实施方式的第1气体供给部61和第1气体排出部62而使用第1气体供给部91和第1气体排出部92。此外，在上述第2实施方式中，替代第1实施方式的挤压机构400而使用挤压机构500。但是，在上述第2实施方式中，也可以使用第1实施方式的第1气体供给部61和第1气体排出部62、以及第1实施方式的挤压机构400。对于这样的构成，基于图24进行说明。
应予说明，与图4相同地，第1气体供给部61贯穿集电体81的贯穿孔81a，定位在与集电体81邻接的第1板状体1的上面的环状的鼓出部a上。继而，第1气体供给部61的供给下端部61c与第1板状体1进行熔接等而连接。
图24的挤压机构400具有从上部端板510T的上面突出的第1螺合构件401、第2螺合构件403、以及螺入部405。与上述第1实施方式相同地，若对第1螺合构件401拧入第2螺合构件403，则第2螺合构件403朝向层叠方向的下方挤入。由此，第2螺合构件403经由环状密封部410将第1气体供给部61向层叠方向的下方挤入。由此，可以抑制第1环状密封部42和与之接触的构件之间产生间隙。
由此，可以抑制第1气体从该间隙泄漏。
对于第1气体排出部62与第1板状体1的结合、挤压机构400对第2环状密封部52的挤压，与挤压机构400对第1环状密封部42的挤压相同。
（2-2）
图20、图24的构成中，与上述第1实施方式的图1相同地，可以在板230与绝缘体210之间设置有平板状构件220。
（2-3）
图20、图24的构成中，与上述第1实施方式的图5（其它方式1）相同地，在板230与绝缘体210之间，除了平板状构件220之外，还可以设置有平板状构件320。也就是说，第2实施方式涉及的电化学模块M中可以设置有2个平板状构件220、320。
（2-4）
图20、图24的构成中，与上述第1实施方式的图6（其它方式2）相同地，在第2实施方式涉及的电化学模块M中可以省略上部和下部板230T和230B。
〔其它实施方式〕
应予说明，上述实施方式（包含其它实施方式，下同）中公开的构成，只要不产生矛盾，可以与其它实施方式中公开的构成组合使用，另外，本说明书中公开的实施方式是示例，本发明的实施方式并不限定于此，在不脱离本发明目的的范围内可以进行适宜改变。
（1）上述第1实施方式和第2实施方式中，第1气体供给部61和第1气体排出部62设置于相同的平面侧。但是，第1气体供给部61和第1气体排出部62也可以设置于不同的平面。此时，在一平面侧与第1气体供给部61对应地设置挤压机构400，在另一平面侧与第1气体排出部62对应地设置挤压机构400。
（2）上述第1实施方式和第2实施方式中，挤压机构400由通过螺栓的螺合而将第2螺合构件403挤入第1螺合构件401中的机构构成。但是，只要能够挤压第1环状密封部42和第2环状密封部52即可，挤压机构400并不限于上述构成。挤压机构400可以为例如第2螺合构件403插入筒状的第1螺合构件401并通过摩擦等而被固定于挤入位置的构成。此外，挤压机构400也可以由通过形成在第1螺合构件401上形成的外螺纹部、在第2螺合构件403上形成的内螺纹部，并使这些外螺纹部和内螺纹部螺合而将第2螺合构件403挤入第1螺合构件401中的机构而构成。
（3）上述第1实施方式和第2实施方式中，对电化学元件A为SOFC的电化学模块M适用了平板状构件220。但是，上述平板状构件220也可以适用于SOEC（Solid Oxide Electrolyzer Cell，固体氧化物电解电池）和二次电池等。
（4）上述第1实施方式和第2实施方式中，将电化学元件A用于作为电化学装置100的固体氧化物形燃料电池中，但电化学元件A也可以用于固体氧化物型电解电池、利用固体氧化物的氧传感器等。另外，电化学元件A并不限于多个组合而用作电化学元件层叠体S、电化学模块M，也可以单独使用。
即，上述实施方式中，对能够提高将燃料等化学能转换为电能的效率的构成进行了说明。
也就是说，上述实施方式中，将电化学元件A和电化学模块M作为燃料电池工作，将氢气流通至电极层31，将氧气流通至对电极层33。这样，在对电极层33中，氧分子O2与电子e-反应而生成氧离子O2-。该氧离子O2-通过电解质层32向电极层31移动。电极层31中，氢分子H2与氧离子O2-反应，生成水H2O和电子e-。通过以上的反应，在电极层31与对电极层33之间产生电动势而进行发电。
另一方面，将电化学元件A和电化学模块M作为电解电池工作的情况中，对电极层31流通含有水蒸气、二氧化碳的气体，在电极层31与对电极层33之间施加电压。这样，在电极层31中，电子e-和水分子H2O、二氧化碳分子CO2发生反应，形成氢分子H2、一氧化碳CO和氧离子O2-。氧离子O2-通过电解质层32向对电极层33移动。在对电极层33中，氧离子O2-放出电子而形成氧分子O2。通过以上的反应，水分子H2O被电解为氢H2与氧O2，且在流通含有二氧化碳分子CO2的气体时，其被电解为一氧化碳CO与氧O2。
在流通含有水蒸气与二氧化碳分子CO2的气体的情况中，可以设置燃料转换器25（图26），其由通过上述电解而在电化学元件A和电化学模块M生成的氢和一氧化碳等合成烃等各种化合物等。通过燃料供给部（未图示），可以将该燃料转换器25生成的烃等取出本系统・装置外而另外用作燃料。此外，也可以通过燃料转换器25将氢、一氧化碳转换为化学原料进行利用。
图26中示出了将电化学反应部3作为电解电池工作时的能源系统Z和电化学装置100的一例。本系统中供给的水与二氧化碳在电化学反应部3被电解，生成氢和一氧化碳等。进一步，在燃料转换器25中烃等被合成。将图26中的热交换器24作为使利用燃料转换器25的反应而产生的反应热和水进行热交换而汽化的排热利用部而工作，同时使图26中的热交换器23作为使利用电化学元件A而产生的排热与水蒸气和二氧化碳进行热交换而预热的排热利用部而工作，通过设为上述构成，可以提高能量效率。
另外，电力转换器93将电力流通至电化学元件A。由此，如上所述，电化学元件A作为电解电池发挥作用。
所以，根据上述构成，可以提供能够提高将电能转换为燃料等化学能的效率的电化学装置100和能源系统Z等。
应予说明，在图26中，对使用上述第1实施方式的电化学模块M的能源系统Z进行说明。但是，图26的能源系统Z中，也可以替代第1实施方式的电化学模块M而使用第2实施方式涉及的电化学模块M。
（5）上述第1实施方式和第2实施方式中，作为电极层31的材料，使用了例如NiO-GDC、Ni-GDC、NiO-YSZ、Ni-YSZ、CuO-CeO2、Cu-CeO2等复合材料，作为对电极层33的材料，使用了例如LSCF、LSM等复合氧化物。如此构成的电化学元件A向电极层31供给氢气而形成燃料极（阳极），向对电极层33供给空气而形成空气极（阴极），能够作为固体氧化物形燃料电池单元使用。也可以改变该构成，以能够使电极层31为空气极，使对电极层33为燃料极的方式来构成电化学元件A。即，作为电极层31的材料而使用例如LSCF、LSM等复合氧化物，作为对电极层33的材料而使用例如NiO-GDC、Ni-GDC、NiO-YSZ、Ni-YSZ、CuO-CeO2、Cu-CeO2等复合材料。只要是如此构成的电化学元件A，则向电极层31供给空气而形成空气极，向对电极层33供给氢气而形成燃料极，能够将电化学元件A作为固体氧化物型燃料电池单元使用。
（6）上述第1实施方式和第2实施方式中，在第1板状体1与电解质层32之间配置电极层31，从电解质层32来看在第1板状体1的相反侧配置对电极层33。也可以是将电极层31和对电极层33相反地配置的构成。也就是说，也可以是在第1板状体1与电解质层32之间配置对电极层33，从电解质层32来看在第1板状体1的相反侧配置电极层31的构成。此时，对于电化学元件A中的气体的供给也需要改变。
即，关于电极层31与对电极层33的顺序、第1气体、第2气体的任一者为还原性成分气体和氧化性成分气体的一者或另一者，只要配置为相对于电极层31与对电极层33，第1气体、第2气体以适当反应的形态供给，则可以采用各种形态。
（7）上述第1实施方式和第2实施方式中，覆盖气体流通允许部1A而将电化学反应部3设置在第1板状体1的与第2板状体2的相反侧，但也可以设置在第1板状体1的第2板状体2侧。即，即使是电化学反应部3配置于内部流路A1的构成，本发明也成立。
（8）上述第1实施方式和第2实施方式中，将第1贯穿部41、第2贯穿部51设为在矩形的板状支撑体的两端部设置一对的形态，但并不限于设置在两端部的形态，也可以是设置2对以上的形态。此外，第1贯穿部41、第2贯穿部51并不需要成对设置。所以，第1贯穿部41、第2贯穿部51各种可以设置1个以上。
进一步，板状支撑体并不限于矩形，也可以采用正方形、圆形等各种形态。
（9）第1、第2环状密封部42,52只要是能够将第1、第2贯穿部41、51彼此连通并防止气体泄漏的构成，则不管形状如何。也就是说，第1、第2环状密封部42,52可以是通过在内部具有连通贯穿部的开口部的无端状的构成而将邻接的电化学元件A彼此之间密封的构成。第1、第2环状密封部42,52例如为环状。环状可以是圆形、椭圆形、方形、多边形等任意形状。
（10）上述中，板状支撑体10通过第1板状体1和第2板状体2构成。本文中，第1板状体1和第2板状体2可以由分体的板状体构成，也可以如图25所示由一个板状体构成。图25的情况中，通过将一个板状体弯折，第1板状体1与第2板状体2重叠。继而，通过将周缘部1a熔接等，第1板状体1和第2板状体2被一体化。应予说明，第1板状体1与第2板状体2可以由一系列的无接缝的板状体构成，也可以通过一系列的板状体弯折而如图25那样成型。
此外，如后所述，第2板状体2可以由一个构件构成，也可以由2个以上的构件构成。相同地，第1板状体1可以由一个构件构成，也可以由2个以上的构件构成。
（11）上述第2板状体2与第1板状体1一起形成内部流路A1。内部流路A1具有分配部A12、多个副流路A11、合流部A13。供给至分配部A12的第1气体如图9所示分别被分配供给至多个副流路A11，在多个副流路A11的出口在合流部A13中合流。所以，第1气体沿着从分配部A12朝向合流部A13的气体流动方向流动。
多个副流路A11通过将第2板状体2之中从分配部A12至合流部A13之外的部分形成为波板状而构成。继而，如图13所示，多个副流路A11在与第1气体的气体流动方向交叉的流动交叉方向上的截面视图构成为波板状。这样的多个副流路A11是波板沿着图9所示的气体流动方向延伸而形成。多个副流路A11可以在分配部A12与合流部A13之间由一系列的波状的板状体形成，也可以由2个以上的波状的板状体构成。多个副流路A11例如可以由沿着沿气体流动方向的方向而分离的2个以上的波状的板状体构成，也可以由沿着沿流动交叉方向的方向而分离的2个以上的波状的板状体构成。
另外，多个副流路A11，如图13所示，通过相同形状的峰和谷重复形成而构成为波形。但是，第2板状体2也可以在形成有多个副流路A11的区域中具有板状部分。例如，多个副流路A11也可以通过交替形成板状部分和突出部分而构成。继而，可以将突出部分设为第1气体等流体流通的部分。
（12）上述第2板状体2中，相当于多个副流路A11的部分不需要整面形成为波板状，至少一部分形成为波板状即可。例如在分配部A12与合流部A13之间，第2板状体2的气体流动方向的一部分为平板状，剩余为波板状。另外，也可以第2板状体2的流动交叉方向的一部分为平板状，剩余为波板状。
（13）上述内部流路A1中可以设置能够提高发电效率的结构体。以下对这样的构成进行说明。与上述实施方式重复的部分则简化或省略记载。
（I）电化学模块M的具体构成
接着，使用图27～图44等，对电化学模块M的具体构成进行说明。电化学模块M中包含图4中示出的电化学元件层叠体S。
本文中，如图27～图44等所示，电化学元件层叠体S的层叠方向为＋Z方向和-Z方向（Z方向）。此外，在第1板状体1和第2板状体2之间第1气体从第1气体供给部61侧向第1气体排出部62侧流通的方向，相同地在第1板状体1和第2板状体2之间第2气体从第2气体供给部71侧向第2气体排出部72侧流通的方向为与＋Z方向和-Z方向（Z方向）交叉的＋X方向和-X方向（X方向）。另外，与＋Z方向和-Z方向（Z方向）以及＋X方向和-X方向（X方向）交叉的方向为＋Y方向和-Y方向（Y方向）。继而，XZ平面、XY平面与YZ平面相互大致正交。
如图4和图27等所示，电化学模块M具有：经由供给路径4向内部流路A1供给第1气体的第1气体供给部61，排出反应后的第1气体的第1气体排出部62，从外部向流通部A2供给第2气体的第2气体供给部71，排出反应后的第2气体的第2气体排出部72，和获得伴随于电化学反应部3中的电化学反应的输出的输出部8；在容器200内具有分配室，其将由第2气体供给部71供给的第2气体分配至流通部A2。
籍此，电化学模块M在从第1气体供给部61供给燃料气体（有时称为第1气体）的同时，从第2气体供给部71供给空气（有时也称为第2气体），由此如图4、图27等虚线箭头所示那样，燃料气体进入，并如实线箭头所示那样，空气进入。
从第1气体供给部61供给的燃料气体通过电化学元件层叠体S的最上部的电化学元件A的第1贯穿部41诱导至供给路径4，通过被第1环状密封部42隔开的供给路径4，流通至全部电化学元件A的内部流路A1。此外，从第2气体供给部71供给的空气暂时流入分配室9后，流通至形成于各电化学元件A间的流通部A2。本实施方式中，燃料气体在内部流路A1中沿板状支撑体10的平面而流通的流通方向是从＋X方向朝向-X方向的方向。同样地，空气在流通部A2中沿板状支撑体10的平面而流通的流通方向是从＋X方向朝向-X方向的方向。
另外，若以第2板状体2（板状支撑体10的一部分）为基准，则在波板状的第2板状体2部分从第1板状体1（板状支撑体10的一部分）鼓出的部分，在第1板状体1与第2板状体2之间形成内部流路A1，并且能够与邻接的电化学元件A的电化学反应部3接触而电连接。另一方面，波板状的第2板状体2与第1板状体1接触的部分和第1板状体1电连接，并在与和第2板状体2邻接的电化学元件A的电化学反应部3之间形成流通部A2。
图43等的一部分中，存在为了方便而并列示出出现包含内部流路A1的截面的电化学元件A、以及出现包含流通部A2的截面的电化学元件A的部分，由第1气体供给部61供给的燃料气体到达分配部A12（参照图27～图30等）、经由分配部A12而沿着一端部侧的宽方向扩散流动，到达内部流路A1中的各副流路A11（参照图27～图30等）。
本文中，如图27等所示，内部流路A1具有分配部A12、多个副流路A11、以及后述的合流部A13。另外，内部流路A1具有分配部A12与多个副流路A11之间的供给缓冲部144、以及多个副流路A11与合流部A13之间的排出缓冲部154。
该内部流路A1由第1板状体1与第2板状体2对置的空间形成。本实施方式中，第1板状体1为平板状，形成有后述的气体流通允许部1A。第2板状体2具有相对于层叠方向而向上方向突出的部分和向下方向凹陷的部分。所以，通过第1板状体1与第2板状体2对置组合，第2板状体2的向上方向突出的部分与第1板状体1抵接。继而，通过第2板状体2的向下方向凹陷的部分与第1板状体1，形成将分配部A12、供给缓冲部144、多个副流路A11、排出缓冲部154和合流部A13等各部间隔开的空间。
以下有详述，在沿燃料气体的流通方向的方向（＋X方向和-X方向（X方向））上，在分配部A12与多个副流路A11之间设置有供给结构体140。供给结构体140将燃料气体暂时存储于分配部A12，限制燃料气体从分配部A12向多个副流路A11的供给。
另外，在沿燃料气体的流通方向的方向上，在多个副流路A11与合流部A13之间设置有排出结构体150。排出结构体150限制燃料气体从多个副流路A11向合流部A13的排出。
燃料气体在第1气体供给部61、第1环状密封部42、第1贯穿部41等中流通，供给至各电化学元件A的分配部A12。供给至分配部A12的燃料气体通过供给结构体140暂时存储于分配部A12。之后，燃料气体从分配部A12导入多个副流路A11。
进入各副流路A11的燃料气体在各副流路A11中流通的同时，经由气体流通允许部1A而进入电极层31、电解质层32。另外，燃料气体与电化学反应过的燃料气体一起进一步进入副流路A11。到达多个副流路A11的流通方向的终端的燃料气体，在由排出结构体150部分地限制了向合流部A13的流通的状态下，向合流部A13前进。进入合流部A13的燃料气体在合流部A13、第2贯穿部51、第2环状密封部52等中流通。继而，与来自其它电化学元件A的电化学反应过的燃料气体一起由第1气体排出部62排出外部。
另一方面，由第2气体供给部71供给的空气可以经由分配室9进入流通部A2，并进入对电极层33、电解质层32。另外，空气与电化学反应过的空气一起进一步沿着电化学反应部3进入流通部A2，并通过第2气体排出部72排出外部。
随着该燃料气体和空气的流动而在电化学反应部3产生的电力，通过邻接的电化学元件A的电化学反应部3与第2板状体2的接触而在集电体81,82彼此间串联连接，成为合成输出由输出部8取出的形态。
对于电化学元件层叠体S的构成，在以下详述。
（II）内部流路和第2板状体的构成
对第1板状体1与第2板状体2对置形成的内部流路A1的构成进行进一步说明。
本实施方式中，在平板状的第1板状体1与以沿层叠方向向上方（＋Z方向）突出的方式或以沿层叠方向向下方（-Z方向）凹陷的方式形成为凹凸的第2板状体2相互对置组合而成的内表面形成内部流路A1。内部流路A1包含分配部A12、供给缓冲部144、多个副流路A11、排出缓冲部154和合流部A13。此外，内部流路A1还包含第1气体所通过的供给通过部141（供给结构体140的一部分）和排出通过部151（排出结构体150的一部分）。
应予说明，设置有第1气体供给部61、第1环状密封部42、第1贯穿部41等的供给路径4侧与设置有第1气体排出部62、第2环状密封部52、第2贯穿部51等的排出路径5侧为对称结构。在图28～图30、图32～图35等中，示出设置有第1气体排出部62、第2环状密封部52、第2贯穿部51等的排出路径5侧的截面图。另一方面，在图36～图42等中，示出设置有第1气体供给部61、第1环状密封部42、第1贯穿部41等的供给路径4侧的截面图。继而，在图28～图30、图32～图35等排出路径5侧的截面图中，第1气体在从多个副流路A11经由合流部A13而向第2贯穿部51等排出的方向上流通。另一方面，在图36～图42等的供给路径4侧的截面图中，第1气体在经由第1贯穿部41等而从分配部A12供给至多个副流路A11的方向上流通。
分配部A12对应于各电化学元件A而设置。分配部A12设置于供给路径4侧，是用于向各电化学元件A供给第1气体的缓冲部。此外，分配部A12在第1气体的流通方向（＋X方向朝向-X方向的方向）上，设置于内部流路A1中的多个副流路A11的上游侧。如图27、图42等所示，分配部A12中，在流通方向的交叉方向（＋Y方向和-Y方向（Y方向））和流通方向（＋X方向和-X方向（X方向））的大致中央部，形成有贯穿第2板状体2的第1贯穿部41。第1气体在第1气体供给部61、第1环状密封部42、第1贯穿部41等中流通，供给至各电化学元件A的分配部A12。
第1板状体1与第2板状体2，如图28～图42等所示，通过第1板状体1的缘部与第2板状体2的缘部在周缘部1a处进行熔接而被一体化。分配部A12通过以自周缘部1a向层叠方向的下方（-Z方向）凹陷的方式加工第2板状体2而形成。进而言之，分配部A12在供给阻止部142（供给结构体140的一部分）中以在层叠方向上位置不同的方式形成。即，如图39等所示，在层叠方向上，分配部A12的上面位于供给阻止部142的上表面的下方。继而，供给阻止部142的上面与第1板状体1的下面抵接。由此，导入分配部A12的第1气体通过向层叠方向的上方突出的供给阻止部142而限制从分配部A12排出，暂时存储于形成为凹状的分配部A12中。
另外，分配部A12在顶视视角中，如图27等所示，在＋Y方向和-Y方向（Y方向）上长。继而，分配部A12的Y方向的长度与在Y方向に隔出间隔而平行排列而配置的多个副流路A11的区域的Y方向的长度对应。
第1气体流通的多个副流路A11如图27～图44等所示，沿流通方向、即沿＋X方向和-X方向（X方向）而延伸。继而，多个副流路A11如上所述在Y方向上隔出间隔平行排列而配置。第2板状体2如图27～图44等所示具有形成多个副流路A11各自的多个副流路形成部160、以及设置于邻接的副流路形成部160之间并将邻接的副流路A11各自间隔开的多个间隔部161。如图43等所示，副流路形成部160形成为具有底面的凹状，间隔部161的上面位于副流路形成部160的底面的层叠方向的上方。继而，间隔部161的上面与第1板状体1的下面抵接。由此，各副流路A11分离，第1气体在各副流路A11内各自沿着流通方向而流通。
应予说明，在图27等中，副流路A11从供给结构体140的近傍直至排出结构体150的近傍，沿流通方向而延伸。但并不限定于此，副流路A11也可以仅形成于供给结构体140的近傍直至排出结构体150的近傍的一部分中。即，形成副流路A11的副流路形成部160也可以仅在供给结构体140的近傍至排出结构体150的近傍的一部分中配置。
如图43、图44所示，在＋Y方向和-Y方向（Y方向、与流通方向交叉的交叉方向）上，间隔部161的长度L3小于副流路形成部160的长度L4（L3＜L4）。L3＜L4的情况中，如图43等所示，可以减小间隔部161的上面与第1板状体1的下面的抵接面积。也就是说，能够增大面向形成有气体流通允许部1A的第1板状体1的副流路A11的空间，能够增多从副流路A11去向电化学反应部3的第1气体的量。
第2板状体2，如图27、图36～图44等所示，在沿流通方向的方向（＋X方向和-X方向（X方向））上，在分配部A12与多个副流路A11之间具有供给结构体140。供给结构体140将第1气体暂时存储于分配部A12的同时，限制第1气体从分配部A12向多个副流路A11的供给。
供给结构体140具有多个供给通过部141和多个供给阻止部142。供给通过部141使第1气体从分配部A12通过至多个副流路A11。供给阻止部142阻止第1气体从分配部A12向多个副流路A11的通过。如图38等所示，供给阻止部142的上面位于供给通过部141的上面的层叠方向的上方，与第1板状体1的下面抵接。所以，分配部A12内的第1气体在被供给阻止部142阻止流通方向上的流通的同时，也经由供给通过部141而在流通方向上流通，向多个副流路A11流动。
本实施方式中，例如如图27、图44等所示，各供给阻止部142大致形成为矩形。继而，矩形的各供给阻止部142以长边沿＋Y方向和-Y方向（Y方向）的方式而沿Y方向配置。邻接的供给阻止部142之间设置有供给通过部141。即，供给通过部141设置于邻接的供给阻止部142的短边所对置的区间。
如图44所示，在＋Y方向和-Y方向（Y方向、与流通方向交叉的交叉方向）上，供给阻止部142的长度L2大于供给通过部141的长度L1（L2＞L1）。另外，供给通过部141的长度L1优选小于间隔部161的长度L3（L1＜L3）。由此，能够使从分配部A12经由供给通过部141挤出的第1气体与间隔部161的＋X方向侧的端部碰撞，能够暂时存储于后述的供给缓冲部144中。
L1与L2的关系取决于例如单位时间供给至分配部A12的第1气体的量、单位时间应供给至多个副流路A11中的第1气体的量、供给阻止部142的数目、间隔部161的Y方向的长度L3、副流路A11的Y方向的长度L4等。
如上所述，各副流路A11被各间隔部161间隔开。在流通方向（＋X方向和-X方向（X方向））上，针对供给通过部141而对应配置有多个间隔部161之中的任一间隔部161。
另外，在流通方向上，针对供给阻止部142而对应配置有多个副流路A11之中的至少1个副流路A11。
本文中，第1气体从分配部A12经由供给通过部141而被导至多个副流路A11。根据上述构成，在流通方向上，针对供给通过部141而对应配置有任一间隔部161，因此由分配部A12挤出至供给通过部141的第1气体沿着流通方向前进，从而与向层叠方向的上方突出的间隔部161碰撞。由于与间隔部161的碰撞，第1气体向与流通方向交叉的交叉方向前进。也就是说，从分配部A12经由供给通过部141流通而来的第1气体不会立即被导入多个副流路A11中，而是在副流路A11的近前与间隔部161碰撞而向交叉方向前进。进一步，沿交叉方向前进的第1气体不会因向层叠方向的上方突出的供给阻止部142而返回至分配部A12，而被暂时存储于供给结构体140与多个副流路A11之间。然后，第1气体沿着从分配部A12的挤出，导入至多个副流路形成部160所形成的多个副流路A11中。
应予说明，第1气体暂时存储于供给结构体140与多个副流路A11之间的区域是供给缓冲部144。
本实施方式中，在流通方向上，与1个供给通过部141对应地配置有1个间隔部161。但是，并不限定于此，也可以与1个供给通过部141对应地配置有多个间隔部161。另外，也可以未与1个供给通过部141对应地配置有间隔部161，而与另1个供给通过部141对应地配置有间隔部161。
此外，在流通方向上，与第1贯穿部41对应地设置有供给阻止部142。由此，可以抑制从第1贯穿部41导入至分配部A12的第1气体立即去向多个副流路A11。所以，能够将第1气体暂时存储于分配部A12。
并不限定于此，供给阻止部142的数目例如为2个以上。另外，优选根据多个副流路A11的数目而设定供给阻止部142的数目。
另外，在上述中，供给阻止部142在流通方向的交叉方向上配置为一列。但是，只要能够将第1气体暂时存储于分配部A12，并对多个副流路A11大致均匀地供给第1气体，则并不限于该配置。例如，多个供给阻止部142可以偏离交叉方向而配置。另外，多个供给阻止部142还可以沿交叉方向、或者偏离交叉方向而配置。
另外，上述中，供给阻止部142为矩形。但是，只要能够从分配部A12向多个副流路A11均匀地供给气体，则供给阻止部142的形状并不限定于此。例如，供给阻止部142还可以形成为正方形、圆形、楕圆形、三角形等各种形状。
另外，并不限定于此，如图27、图44等上述实施方式所示，多个供给阻止部142之中的2个优选各自设置在与分配部A12的＋Y方向的端部和-Y方向的端部对应的位置。第1气体以从分配部A12的第1贯穿部41向分配部A12的空间中扩展的方式遍布于分配部A12，并与分配部A12的端面碰撞。所以，与分配部A12的端面碰撞的第1气体有时在端面处改变方向而朝向多个副流路A11流动。所以，通过在与分配部A12的端部对应的位置预设供给阻止部142，能够抑制第1气体从分配部A12立即流出至多个副流路A11。由此，如后所述，能够从分配部A12向各副流路A11大致均匀地供给第1气体。
接着，对合流部A13和排出结构体150进行说明。合流部A13和排出结构体150分别与分配部A12和供给结构体140为相同的构成。
合流部A13设置于排出路径5侧，是用于将在多个副流路A11中流通的第1气体排出的缓冲部。合流部A13在第1气体的流通方向上设置于内部流路A1中的多个副流路A11的下游侧。如图27、图44等所示，合流部A13中，在流通方向和其交叉方向的大致中央部形成有贯穿第2板状体2的第2贯穿部51。通过多个副流路A11的第1气体导入至合流部A13，经由第2贯穿部51、第2环状密封部52、第1气体排出部62等而排出外部。
另外，合流部A13在排出阻止部152（排出结构体150的一部分）中以在层叠方向上位置不同的方式形成。即，如图32等所示，在层叠方向上，合流部A13的上面位于排出阻止部152的上表面的下方。继而，排出阻止部152的上面与第1板状体1的下面抵接。由此，从多个副流路A11去向合流部A13的第1气体通过向层叠方向的上方突出的排出阻止部152而限制向合流部A13的排出，被暂时存储于多个副流路A11中。
另外，合流部A13在顶视视角中，如图27等所示，在＋Y方向和-Y方向（Y方向）上长。继而，合流部A13的Y方向的长度与在Y方向上隔出间隔平行排列而配置的多个副流路A11的区域的Y方向的长度对应。
第2板状体2，如图27、图31～图35、图44等所示，在沿流通方向的方向（＋X方向和-X方向（X方向））上，在多个副流路A11与合流部A13之间具有排出结构体150。排出结构体150限制第1气体从多个副流路A11向合流部A13的排出。
排出结构体150具有多个排出通过部151和多个排出阻止部152。排出通过部151使第1气体从多个副流路A11通过至合流部A13。排出阻止部152阻止第1气体从多个副流路A11向合流部A13的通过。如图32等所示，排出阻止部152的上面位于排出通过部151的上面的层叠方向的上方，与第1板状体1的下面抵接。所以，多个副流路A11内的第1气体在被排出阻止部152阻止流通方向上的流通的同时，也经由排出通过部151而在流通方向上流通，向合流部A13流动。
本实施方式中，排出阻止部152与供给阻止部142相同地，例如如图27、图44等所示，形成为大致矩形。继而，矩形的各排出阻止部152以长边沿＋Y方向和-Y方向（Y方向）的方式而沿Y方向配置。邻接的排出阻止部152之间设置有排出通过部151。即，排出通过部151设置于邻接的排出阻止部152的短边所对置的区间。
如图44所示，在＋Y方向和-Y方向（Y方向、与流通方向交叉的交叉方向）上，排出阻止部152的长度L12大于排出通过部151的长度L11（L12＞L11）。另外，排出阻止部152的长度L12优选大于副流路形成部160的长度L4（L12＞L3）。由此，能够使从多个副流路A11去向合流部A13的第1气体与排出阻止部152碰撞，能够使之暂时存储于后述的排出缓冲部154。
L11与L12的关系取决于例如单位时间供给至多个副流路A11的第1气体的量、单位时间应从合流部A13排出的第1气体的量、排出阻止部152的数目、间隔部161的Y方向的长度L3、副流路A11的Y方向的长度L4等。
在流通方向上，针对排出阻止部152而对应设置有多个副流路A11之中的至少1个副流路A11。
另外，在流通方向上，针对排出通过部151而对应设置有多个间隔部161之中的任一间隔部161。
根据上述构成，从多个副流路A11挤出的第1气体沿着流通方向前进，从而与向层叠方向的上方突出的排出阻止部152碰撞。由于与排出阻止部152的碰撞，第1气体向与流通方向交叉的交叉方向前进。也就是说，从多个副流路A11流通而来的第1气体不会立即被导入合流部A13中，而是在合流部A13的近前与排出阻止部152碰撞而向交叉方向前进。然后，第1气体沿着从多个副流路A11的挤出，通过排出通过部151而被导入合流部A13。
应予说明，第1气体暂时存储于多个副流路A11与排出结构体150之间的区域是排出缓冲部154。
此外，在流通方向上，与第2贯穿部51对应地设置有排出阻止部152。由此，可以抑制在多个副流路A11中流通的第1气体立即被导入合流部A13并由第2贯穿部51排出。所以，能够将第1气体暂时存储于多个副流路A11中。
排出通过部151和排出阻止部152的形状、大小、配置、数目等与供给通过部141和供给阻止部142相同。例如，在图44中，＋Y方向和-Y方向（Y方向、与流通方向交叉的交叉方向）上的排出阻止部152的长度L12和排出通过部151的长度L11与上述供给阻止部142的长度L1和供给通过部141的长度L2相同。
其中，排出通过部151和排出阻止部152的形状、大小、配置、数目等也可以与供给通过部141和供给阻止部142不同。例如，可以使排出通过部151的大小比供给通过部141大。由此，与由分配部A12向多个副流路A11供给第1气体时的供给压力相比，可以减小由多个副流路A11向合流部A13的排出压力。从分配部A12向多个副流路A11以某个程度的供给压力供给第1气体而使多个副流路A11间的流动分布恒定的同时，能够将第1气体在排出时平滑地导入合流部A13。
（a）供给结构体和排出结构体的作用
（a1）供给结构体的作用
接着，对供给结构体140的作用进行说明。
上述构成的供给结构体140的供给阻止部142设置在分配部A12与多个副流路A11之间，成为第1气体从分配部A12向多个副流路A11的流动的屏障。所以，从分配部A12流通至多个副流路A11时的第1气体的压力损失变高，导入分配部A12的第1气体以充满分配部A12的方式遍布并暂时存储。因此，分配部A12内整体为大致均匀的压力（均压）。也就是说，分配部A12与多个副流路A11各自的压差大致相同。此外，由于第1气体从分配部A12经由供给通过部141而供给至多个副流路A11，因此第1气体以大致均压的状态供给至各副流路A11。由此，在各副流路A11间，沿着流通方向的第1气体的流动分布（流速、流量和压力等）大致均匀。
另外，第1气体从分配部A12分流至多个副流路A11。通过像这样利用分流至多个流路的整流作用，与在未形成有多个流路的内部流路中流动的情况相比，第1气体的流动分布（流速、流量和压力等）大致恒定。
如上所述，在各副流路A11间，沿着流通方向的第1气体的流动分布大致均匀。例如，在各副流路A11间，观察流通方向的某一位置的情况中，在与该一个位置交叉的交叉方向上，各副流路A11的第1气体的流速、流量和压力等大致恒定。由此，在电化学反应部3中，能够减小第1气体不足的部分与第1气体过量流通的部分的差异，提高电化学元件A整体的第1气体的利用率，提高电化学反应的反应效率。
应予说明，不采用上述分配部A12、多个副流路A11和供给结构体140等的构成的情况中，各副流路A11中的第1气体的流动分布不同，有时一些副流路A11中第1气体的流速变快、其它副流路A11中第1气体的流速变慢。第1气体的流速慢的副流路A11中，第1气体被电化学反应所消耗，第1气体不足。由此，第1气体的浓度降低，电化学反应部3的电极层发生氧化劣化，电极性能、机械强度有可能降低。另一方面，第1气体的流速快的副流路A11中，第1气体在被电化学反应中消耗之前被排出。也就是说，第1气体为氢等燃料气体的情况中，浓度高的状态的第1气体被排出，燃料利用率降低。本文中，相对于第1气体的流速慢的副流路A11中的第1气体的不足，也考虑增加供给至各副流路A11的第1气体的供给量。但是，此时在第1气体的流速快的副流路A11中，在被电化学反应中消耗之前排出的第1气体的量进一步增加，燃料利用率进一步降低。因此，各副流路A11中的第1气体的流动分布不同的情况中，电化学反应的反应效率降低，发电效率降低。
（a2）排出结构体的作用
接着，对排出结构体150的作用进行说明。
根据上述构成，不仅用于将第1气体从分配部A12以大致均匀的流动分布供给至多个副流路A11的供给结构体140，还在使第1气体从多个副流路A11合流于合流部A13的部分设置有排出结构体150。多个副流路A11被供给结构体140和排出结构体150所夹持，因此能够使多个副流路A11内中的第1气体的流动分布（流速、流量和压力等）大致均匀的同时，提高电化学反应的反应效率。
若更具体地说明，则上述构成的排出结构体150的排出阻止部152设置于多个副流路A11与合流部A13之间，成为第1气体从副流路A11向合流部A13流动的屏障。所以，从多个副流路A11流通至合流部A13时的第1气体的压力损失变高。因此，导入多个副流路A11的第1气体难以从多个副流路A11立即导入合流部A13，而以充满多个副流路A11的方式遍布。由此，在各副流路A11间，可以使沿着流通方向的第1气体的流动分布（流速、流量和压力等）大致均匀。另外，由于第1气体以充满多个副流路A11的方式遍布，因此电化学反应在多个副流路A11内充分进行。籍此，可以提高电化学反应的反应效率。
（14）上述实施方式中，电化学装置具有电化学模块M，该电化学模块M具有多个电化学元件A。但是，上述实施方式的电化学装置还可以适用于具有1个电化学元件的构成。
（15）上述实施方式的图1中，电化学元件层叠体S在层叠方向上侧经由上部绝缘体210T而被上部平板状构件220T、上部板230T夹持。此外，电化学元件层叠体S在层叠方向下侧经由下部绝缘体210B而被下部平板状构件220B、下部板230B夹持。继而，这样配置的电化学元件层叠体S、上部和下部绝缘体210、上部和下部平板状构件220、上部和下部板230被容纳于容器200中。权利要求书中的夹持体相当于上部和下部板230以及容器200。
此外，上述图5中，电化学元件层叠体S、上部和下部绝缘体210、上部和下部平板状构件320、上部和下部平板状构件220、上部和下部板230被容纳于容器200中。权利要求书中的夹持体相当于上部和下部板230以及容器200。
此外，上述图6中，电化学元件层叠体S、上部和下部绝缘体210、上部和下部平板状构件320、上部和下部平板状构件220被容纳于容器200中。应予说明，上述图1和图5不同，并未设置有上部和下部板230。权利要求书中的夹持体相当于容器200。
符号说明
1 ：第1板状体
1A ：气体流通允许部
2 ：第2板状体
3 ：电化学反应部
4 ：供给路径
5 ：排出路径
9 ：分配室
10 ：板状支撑体
11 ：贯穿孔
31 ：电极层
32 ：电解质层
33 ：对电极层
41 ：第1贯穿部
42 ：第1环状密封部
51 ：第2贯穿部
52 ：第2环状密封部
61 ：第1气体供给部
62 ：第1气体排出部
71 ：第2气体供给部
72 ：第2气体排出部
91 ：第1气体供给部
92 ：第1气体排出部
100 ：电化学装置
200 ：容器
201 ：上盖
203 ：下盖
220 ：平板状构件
230 ：板
320 ：平板状构件
400 ：挤压机构
401 ：第1螺合构件
401a ：内螺纹部
403 ：第2螺合构件
403a ：外螺纹部
405 ：螺入部
407 ：供给贯穿孔
410 ：环状密封部
500 ：挤压机构
501 ：第1螺合构件
501a ：内螺纹部
503 ：第2螺合构件
503a ：外螺纹部
505 ：螺入部
506 ：弹簧
507 ：供给贯穿孔
509 ：固定螺母
510B ：下部端板
510T ：上部端板
A ：电化学元件
A ：第2电化学元件
A ：第1电化学元件
A1 ：内部流路
A11 ：副流路
A12 ：分配部
A13 ：合流部
A2 ：流通部
M ：电化学模块
S ：电化学元件层叠体
Z ：能源系统。
本文用于企业家、创业者技术爱好者查询，结果仅供参考。
