电化学模块、电化学装置和能源系统的制作方法

1.本发明涉及电化学模块、电化学装置和能源系统。


背景技术：

2.专利文献1、2的燃料电池堆中，通过层叠多个发电单元从而构成层叠体。该层叠体被配置在其层叠方向的两端的一对长方形的端板夹持。在一对端板间，配置有支撑一对端板周缘的4个部位的在层叠体的层叠方向上延伸的连结棒。并且，连结棒的两个端部通过螺栓而固定在一对端板各自上。因此，一对端板通过在其周围之中的4个部位的固定有连结棒的部分而被支撑固定，将在一对端板间夹持的层叠体紧固。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，和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。
3.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：

4.发明要解决的课题专利文献1、2中，通过端板将层叠体的整面紧固，因此对层叠体整体赋予大致均匀的紧固压力。然而，层叠体具备将具有阴极、阳极和电解质的电极结构体层叠的区域、以及形成有用于将用于发电反应的气体向电极结构体供给和从电极结构体排放的供给排放部的区域。并且，供给排放部通过与多个电极结构体各自对应设置的环状体与多个电极结构体的层叠一起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，但在对形成有供给排放部的区域的紧固压力不充分的情况下，在环状体和与环状体接触的构件之间产生间隙。在该情况下，气体从该间隙泄漏。
5.因此，在通过在层叠方向上层叠多个构件而构成使气体流通的流路的情况下，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。
6.因此，本发明鉴于上述的课题而进行，目的在于，提供能够抑制使气体在层叠方向流通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。
7.用于解决课题的手段[构成]本发明所涉及的电化学模块的特征构成在于，具有层叠体，其中，沿着基板形成有电解质层与在前述电解质层的两侧分别配置的电极层和对电极层的多个电化学元件经由用于流通第一气体的环状密封部而在规定的层叠方向上层叠，所述第一气体是还原性成分气体和氧化性成分气体之中的一者；
夹持体，其包含挤压前述层叠体的前述层叠方向的第一平面的第一夹持体、和挤压与前述第一平面相反侧的第二平面的第二夹持体，通过前述第一夹持体和前述第二夹持体夹持前述层叠体；第一平板状构件，其配置在前述第一平面与前述第一夹持体之间，具有弹性；和流通管，其在连通前述环状密封部的状态下与前述第二平面连接。
[0008]
环状密封部中，还原性成分气体或氧化性成分气体流通。在对环状密封部的挤压力不足的情况下，第一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，通过规定的紧固压力被挤压，但对环状密封部挤压所需的挤压力有时大于对由电极层、电解质层和对电极层构成的电化学反应部的挤压力。
[0009]
若更具体说明，则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形成接受第一气体的供给等而进行电化学反应的电化学反应部。并且，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，通过规定的紧固压力而被挤压，形成层叠体。
[0010]
在该情况下，根据构成的不同，层叠体之中，电化学反应部存在的区域的挤压力与环状密封部存在的区域的挤压力有时不同。并且，对环状密封部存在的区域挤压所需的挤压力有时大于电化学反应部存在的区域的挤压力。在该情况下，如果只对层叠体施加电化学反应部所需的挤压力，则环状密封部未被其所需的挤压力挤压。因此，在环状密封部与其它构件的接触部分产生间隙，第一气体从该间隙泄漏。
[0011]
根据上述特征构成，层叠体从层叠体的第一平面侧被具有弹性的第一平板状构件挤压。另一方面，在层叠体的第二平面侧，设置与第一气体流通的环状密封部连通的流通管。因此，层叠体通过第一平板状构件而在连结有环状密封部的供给管和排出管等的配管侧被挤压。由此，能够抑制第一气体从环状密封部与其它构件的间隙泄漏。
[0012]
此外，通过第一平板状构件，层叠体从第一平面侧向设置有流通管的第二平面侧被挤压，因此能够将层叠体与流通管的连接位置大概设为固定位置。因此，能够通过焊接等固定环状密封部与流通管。因此，考虑到环状密封部与流通管的连接位置的变动，不需要使用可挠性的配管，能够将具有耐久性的常规不锈钢管等用作配管。
[0013]
应予说明，即使因层叠体等的膨胀或者收缩而导致层叠体和夹持体等的间隔发生变动，也被具有弹性的第一平板状构件吸收。即，在层叠体和夹持体中的至少任一者膨胀的情况下，层叠体与夹持体的间隔有可能在层叠体等的膨胀前后发生变动。第一平板状构件具有弹性力，因此即使在层叠体与夹持体的间隔发生变动的情况下，也通过该弹性力在一对夹持体之间弹性夹持层叠体。因此，能够对层叠体赋予层叠方向的适度的紧固压力。
[0014]
[构成]本发明所涉及的电化学模块的进一步的特征构成在于，具有：第二平板状构件，其配置在前述第二平面与前述第二夹持体之间，具有弹性，前述第一平板状构件的弹性力大于前述第二平板状构件的弹性力。
[0015]
本技术中的“弹性力大”是指即使前述平板状构件自身发生弹性变形，平板状构件所产生的弹性力的降低也小。
[0016]
层叠体在从层叠体的第一平面侧被具有弹性的第一平板状构件挤压的同时，从层叠体的第二平面侧被具有弹性的第二平板状构件挤压。并且，在层叠体的第二平面侧，设置
与第一气体流通的环状密封部连通的流通管。第一平板状构件的弹性力大于第二平板状构件的弹性力，因此层叠体通过第一平板状构件而在连结有环状密封部的供给管和排出管等配管侧被挤压。由此，在能够将层叠体与流通管的连接位置大致设为固定位置的同时，能够抑制第一气体从环状密封部与其它构件的间隙泄漏。
[0017]
应予说明，第一平板状构件的弹性力＞第二平板状构件的弹性力的关系也可以通过第一平板状构件的热膨胀率＞第二平板状构件的热膨胀率的关系得到。
[0018]
[构成]本发明所涉及的电化学模块的进一步的特征构成在于，具有：挤压机构，其设置在前述第二平面侧，将前述环状密封部的安装部位在前述层叠方向上对前述夹持体进行挤压。
[0019]
根据上述特征构成，层叠体通过层叠体的第一平面侧的第一平板状构件，与从第二平面侧相比，从第一平面侧更强地被挤压。因此，层叠体通过第一平板状构件而在连结有环状密封部的供给管和排出管等的配管侧被挤压。进一步，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，能够抑制第一气体从环状密封部与其它构件的间隙泄漏。此外，能够与电化学反应部独立地挤压环状密封部，因此可以对环状密封部负载能够抑制第一气体从这些间隙泄漏的适当的挤压力。
[0020]
[构成]本发明所涉及的电化学模块的进一步的特征构成在于，前述挤压机构经由前述流通管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率与前述流通管的热膨胀率相同或比其低。
[0021]
根据上述特征构成，挤压机构的热膨胀率与流通管的热膨胀率相同或比其低，因此能够抑制从挤压机构经由流通管向环状密封部传递的挤压力的传递损失。例如，将挤压机构的热膨胀率设为大于流通管的热膨胀率的情况。并且，在挤压机构在与挤压机构应当对流通管和环状密封部传递的挤压方向不同的方向上热膨胀的情况下，有时流通管无法追随挤压机构的膨胀。因此，挤压机构与流通管之间的间隔变大，无法从挤压机构经由流通管向环状密封部充分地传递挤压力。
[0022]
[构成]本发明所涉及的电化学模块的进一步的特征构成在于，前述挤压机构具有：设置于前述第一夹持体上的第一螺合构件、和通过与前述第一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二螺合构件。
[0023]
根据上述特征构成，通过使构成挤压机构的第一螺合构件和第二螺合构件彼此螺合，沿着层叠方向挤压环状密封部，能够抑制第一气体从环状密封部与其它构件的间隙泄漏。
[0024]
[构成]本发明所涉及的电化学模块的进一步的特征构成在于，前述第一螺合构件是筒状构件，在内周面具有阴螺纹部，前述第二螺合构件是筒状构件，在外周面具有阳螺纹部，使前述第二螺合构件的前述阳螺纹部与前述第一螺合构件的前述阴螺纹部螺合。
[0025]
根据上述特征构成，通过使第二螺合构件的阳螺纹部与第一螺合构件的阴螺纹部螺合，沿着层叠方向挤压环状密封部，能够抑制第一气体从环状密封部与其它构件的间隙泄漏。
[0026]
[构成]本发明所涉及的电化学模块的进一步的特征构成在于，前述挤压机构具有前述第二螺合构件与前述流通管之间的电绝缘性的密封部。
[0027]
根据上述特征构成，将第二螺合构件与环状密封部之间通过密封部密封，因此能够抑制第二螺合构件与环状密封部之间的第一气体的泄漏。此外，密封部为绝缘性的，因此能够抑制电化学模块中的电短路(短路)。
[0028]
[构成]本发明所涉及的电化学模块的进一步的特征构成在于，前述基板在内部具有经由前述环状密封部而导入前述第一气体的内部流路，在前述层叠方向上相邻的电化学元件间，形成第二气体流通的流通部，所述第二气体是前述还原性成分气体和前述氧化性成分气体之中的另一者。
[0029]
根据上述特征构成，各电化学元件在基板的内部形成第一气体流通的内部流路，在相邻的电化学元件间形成第二气体流通的流通部。因此，各电化学元件能够通过从内部流路供给的第一气体和从流通部供给的第二气体进行电化学反应，进行发电。
[0030]
[构成]本发明所涉及的电化学模块的进一步的特征构成在于，各电化学元件的基板具有形成流通前述第一气体的供给路的第一贯穿部，各电化学元件的第一贯穿部与在相邻的电化学元件之间存在的环状密封部的环状孔连通。
[0031]
根据上述特征构成，第一气体经由各电化学元件的第一贯穿部和环状密封部而向层叠体供给。
[0032]
[构成]本发明所涉及的电化学模块的进一步的特征构成在于，前述多个电化学元件中，第一电化学元件与第二电化学元件彼此相邻地层叠，构成各电化学元件的前述基板在内部具有经由前述环状密封部而流通前述第一气体的内部流路，以构成前述第一电化学元件的前述基板与构成前述第二电化学元件的前述基板相对的形态，且构成前述第一电化学元件的前述基板的配置有电化学反应部的外表面与构成前述第二电化学元件的前述基板的配置有前述电化学反应部一侧的另一外表面电连接，且在这两个外表面彼此之间，沿着该两个外表面形成第二气体流通的流通部，所述第二气体是还原性成分气体和氧化性成分气体之中的另一者。
[0033]
根据上述特征构成，电化学元件具有基板的内部的内部流路，在内部流路中第一气体流通。另一方面，在与内部流路区隔的流通部中第二气体流通。因此，能够分配流通第一气体和第二气体。
[0034]
[构成]本发明所涉及的电化学模块的进一步的特征构成在于，
在构成各电化学元件的前述基板上，形成能够跨作为该基板的内侧的前述内部流路和外侧而透过气体的气体流通允许部，在覆盖前述气体流通允许部的全部或一部分的状态下，通过前述电极层、前述电解质层与前述对电极层形成电化学反应部，形成跨前述基板的表面贯穿方向外侧与前述内部流路而形成前述第一气体流通的供给路的第一贯穿部。
[0035]
电化学元件作为“将燃料等化学能转换为电能”的燃料电池(电化学发电单元)而发挥功能的情况下，第一气体是通过电化学反应而消耗的氢气等还原性成分气体和空气等氧化性成分气体之中的一者，第二气体是另一者。
[0036]
电化学元件作为“将电能转换为燃料等化学能”的电解单元而发挥功能的情况下，第一气体是通过电化学反应而生成的氢气等还原性成分气体和氧气等氧化性成分气体之中的一者，第二气体是另一者。
[0037]
此外，基板具有：跨作为基板的内侧的内部流路与外侧而能够透过气体的气体流通允许部；以及在覆盖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的电化学反应部。因此，电化学元件作为燃料电池(电化学发电单元)而发挥功能的情况下，第一气体和第二气体由从基板的外侧起的通路、和从内部流路通过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彼此反应，由此能够引起例如生成电等的电化学反应。
[0038]
电化学元件作为电解单元而发挥功能的情况下，通过向电化学反应部供给电，水等通过电解反应而生成第一气体和第二气体，能够由基板的外侧的通路、和从基板的气体流通允许部通过内部流路的通路排出。
[0039]
[构成]本发明所涉及的电化学模块的进一步的特征构成在于，前述流通部内，具有将在前述两个外表面上各自形成的前述第一贯穿部与前述流通部区隔的作为前述环状密封部的第一环状密封部，通过前述第一贯穿部和前述第一环状密封部，在与前述内部流路之间形成流通前述第一气体的前述供给路。
[0040]
通过设置第一环状密封部，层叠体中的彼此层叠的电化学元件的第一贯穿部彼此能够与流通部区隔，进行连通连接。因此，仅通过相邻的电化学元件的第一贯穿部彼此紧密连接这一极其简单的构成，各个电化学元件能够连接为使用第一气体、第二气体适合地工作的形态，形成制作容易且可靠性高的电化学模块，制作电化学模块时，形成容易处理的结构。
[0041]
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的泄漏的构成，则可以为任何形状。即，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、且是将相邻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。环状中，也可以是圆形、椭圆形、方形、多边形状等任意形状。
[0042]
[构成]本发明所涉及的电化学模块的进一步的特征构成在于，前述基板具有形成使在前述内部流路中流通的前述第一气体在前述基板的表面
贯穿方向外侧流通的排放路的第二贯穿部，前述流通部内，具有将在前述两个外表面上各自形成的前述第二贯穿部与前述流通部区隔的作为前述环状密封部的第二环状密封部，通过前述第二贯穿部和前述第二环状密封部，形成在前述内部流路中流通的前述第一气体流通的前述排放路。
[0043]
即，例如电化学元件作为燃料电池(电化学发电单元)而发挥功能的情况下，从第一贯穿部进入内部流路的第一气体通过内部流路，经由气体流通允许部而在电化学反应部中流通，同时残部在形成排放路的第二贯穿部中流通。排放路以与第二气体区隔的状态形成第二贯穿部，因此能够设为第一气体可以在与第二气体区分的状态下从排放路回收的状态。该排放路与第一贯穿部中的供给路同样地，由密封部构成，因此仅通过相邻的电化学元件的第二贯穿部彼此紧密连接这一极其简单的构成，能够在区隔流通部的状态下连通连接，各个电化学元件能够连接为第一气体、第二气体适合地工作的形态，形成制作容易且具有可靠性的电化学模块，制作电化学模块时，形成容易处理的结构。
[0044]
[构成]本发明所涉及的电化学装置的特征构成至少具有：上述的电化学模块；和，向前述电化学模块中流通含有还原性成分的气体的燃料转换器、或者转换在前述电化学模块中生成的含有还原性成分的气体的燃料转换器。
[0045]
根据上述的特征构成，具有电化学模块、和向电化学模块中流通含有还原性成分的气体的燃料转换器。因此，电化学模块作为燃料电池而工作的情况下，如果设为通过重整器等燃料转换器，由使用市政燃气等现有的原燃料供给基础设施供给的天然气等生成氢气，在燃料电池中流通的构成，则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。此外，容易构建将由电化学模块排出的未利用的燃料气体再循环的系统，因此能够实现高效率的电化学装置。
[0046]
进一步，根据上述的特征构成，具有电化学模块和转换在电化学模块中生成的含有还原性成分的气体的燃料转换器。因此，电化学模块作为电解单元而工作的情况下，能够设为例如通过水的电解反应而生成的氢气在燃料转换器中与一氧化碳、二氧化碳反应而转换为甲烷等的电化学装置，如果设为这样的构成，则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。
[0047]
[构成]本发明所涉及的电化学装置的特征构成在于，至少具有上述电化学模块、和从前述电化学模块提取电力或者向前述电化学模块流通电力的电力转换器。
[0048]
根据上述特征构成，电力转换器提取电化学模块所发的电力、或者向电化学模块流通电力。由此，如上所述地电化学模块作为燃料电池而工作、或者作为电解单元而工作。因此，根据上述构成，可以提供能够提高将燃料等化学能转换为电能、或者将电能转换为燃料等化学能的效率的电化学模块等。
[0049]
应予说明，在例如作为电力转换器而使用逆变器的情况下，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而升压，或者将直流转换为交流，因此容易利用电化学模块中得到的电输出，故而优选。
[0050]
[构成]本发明所涉及的能源系统的特征构成在于，具有上述电化学装置、和将从前述电化学装置或燃料转换器排放的热再利用的排热利用部。
[0051]
根据上述特征构成，具有电化学装置、和将从电化学装置或燃料转换器排放的热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，与利用从电化学装置或燃料转换器排放的未利用的燃料气体的燃烧热来发电的发电系统组合，也能够实现能量效率优异的混合系统。
附图说明
[0052]
图1是电化学模块的截面图。
[0053]
图2是电化学模块的顶视图。
[0054]
图3是电化学模块的侧视图。
[0055]
图4是电化学模块的示意图。
[0056]
图5是另一方式1所涉及的电化学模块的截面图。
[0057]
图6是另一方式2所涉及的电化学模块的截面图。
[0058]
图7是图6的电化学模块的顶视图。
[0059]
图8是图6的电化学模块的侧视图。
[0060]
图9是电化学元件的示意图。
[0061]
图10是图9中的x
‑
x截面图。
[0062]
图11是图9中的xi
‑
xi面图。
[0063]
图12是图9中的xii
‑
xii截面图。
[0064]
图13是图9中的xiii
‑
xiii截面图。
[0065]
图14是图9中的xiv
‑
xiv截面图。
[0066]
图15是图9中的xv
‑
xv截面图。
[0067]
图16是图9中的xvi
‑
xvi截面图。
[0068]
图17是图9中的xvii
‑
xvii截面图。
[0069]
图18是电化学反应部的关键部位放大图。
[0070]
图19是能源系统的示意图。
[0071]
图20是电化学模块的截面图。
[0072]
图21是电化学模块的顶视图。
[0073]
图22是电化学模块的侧视图。
[0074]
图23是电化学模块的示意图。
[0075]
图24是电化学模块的截面图。
[0076]
图25是另一方式所涉及的电化学模块的说明图。
[0077]
图26是另一能源系统的示意图。
[0078]
图27是另一电化学元件的示意图。
[0079]
图28是图27中的xxviii
‑
xxviii截面图。
[0080]
图29是图27中的xxix
‑
xxix面图。
[0081]
图30是图27中的xxx
‑
xxx截面图。
[0082]
图31是图27中的xxxi
‑
xxxi截面图。
[0083]
图32是图27中的xxxii
‑
xxxii截面图。
[0084]
图33是图27中的xxxiii
‑
xxxiii截面图。
[0085]
图34是图27中的xxxiv
‑
xxxiv截面图。
[0086]
图35是图27中的xxxv
‑
xxxv截面图。
[0087]
图36是图27中的xxxvi
‑
xxxvi截面图。
[0088]
图37是图27中的xxxvii
‑
xxxvii截面图。
[0089]
图38是图27中的xxxviii
‑
xxxviii截面图。
[0090]
图39是图27中的xxxix
‑
xxxix截面图。
[0091]
图40是图27中的xl
‑
xl截面图。
[0092]
图41是图27中的xli
‑
xli截面图。
[0093]
图42是图27中的xlii
‑
xlii截面图。
[0094]
图43是电化学反应部的关键部位放大图。
[0095]
图44是供给结构体和排放结构体的说明图。
具体实施方式
[0096]
以下，针对本发明的实施方式所涉及的电化学模块m进行说明。应予说明，在表示层的位置关系等时，将例如从电极层观察的电解质层一侧称为“上”“上侧”、第一板状体一侧称为“下”“下侧”等。此外，本发明即使将电化学模块m设置为垂直或者水平方向也得到相同效果，因此“上”“下”可以各自替换为“左”“右”。
[0097]
[实施方式](1)电化学模块m的整体构成以下，说明实施方式所涉及的电化学模块m的整体构成。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、和内装有电化学元件层叠体s的大致长方体状的容器(壳体、第一夹持体、第二夹持体)200。电化学元件a(图4)是进行发电的元件，形成为图1的截面图中从纸面前沿着纸面内方向延伸的板状。并且，电化学元件层叠体s是将多个平板状的电化学元件a在图1的截面图中在上下的层叠方向上层叠而构成。本实施方式中，作为电化学元件a，举出sofc(solid oxide fuel cell，固体氧化物燃料电池)为例进行说明。
[0098]
此外，电化学模块m具有从容器200的外部向电化学元件层叠体s供给第一气体的第一气体供给部(流通管)61、和排放在电化学元件层叠体s中反应后的第一气体的第一气体排放部(流通管)62。第一气体供给部(流通管)61和第一气体排放部(流通管)62与电化学元件层叠体s的上部平面(第二平面)连接。
[0099]
此外，与第一气体供给部61和第一气体排放部62各自对应地，设置后述的挤压机构400。挤压机构400是能够将第一气体供给部61和多个第一环状密封部42、以及第一气体排放部62和多个第二环状密封部52向电化学元件层叠体s侧挤压的机构。
[0100]
容器200中，如图1~图3所示，设置有第二气体供给部71，从容器200的外部向电化学元件层叠体s供给第二气体。在电化学元件层叠体s中反应后的第二气体从设置于容器200的第二气体排放部72向外部排放。
[0101]
在此，第一气体是例如燃料气体等还原性成分气体，第二气体是空气等氧化性成分气体。
[0102]
此外，电化学模块m在图1的截面图中，在电化学元件层叠体s的两个侧面具有带开口的板构件240。带开口的板构件240与电化学元件层叠体s的两个侧面对应，是沿着电化学元件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(短路)，优选为云母等绝缘材料。带开口的板构件240中，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。
[0103]
因此，电化学元件层叠体s从第一气体供给部61接受燃料气体的供给，从第二气体供给部71经由带开口的板构件240的开口240a而接受空气的供给，使燃料气体和空气中的氧气发生电化学反应而发电。电化学反应后的燃料气体从第一气体排放部62向外部排放。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而导入第二气体排放部72，从第二气体排放部72向外部排放。
[0104]
应予说明，在此，与电化学元件层叠体s的两个侧面相邻地设置带开口的板构件240，但其不是必须的，可以设置任一者，也可以省略两者。
[0105]
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侧向外侧按顺序具有上部绝缘体210t、上部板(第一夹持体)230t。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侧向外侧按顺序具有下部绝缘体210b、下部平板状构件(第一平板状构件)220b、下部板(第二夹持体)230b。
[0106]
针对电化学元件层叠体s，后文详细说明。
[0107]
(2)绝缘体、下部平板状构件、板、容器和挤压机构以下，针对绝缘体(上部和下部绝缘体210t和210b)210、下部平板状构件220b、板(上部和下部板230t和230b)230、容器200和挤压机构400进一步说明。
[0108]
(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(第二平面)的方式配置。上部绝缘体210t由例如硬质云母形成，将电化学元件层叠体s与外部进行电绝缘。上部绝缘体210t上，设置第一气体供给部61贯穿的开口210ta。
[0109]
(2
‑
2)上部板上部板230t是板状构件，配置在上部绝缘体210t的上部，由高温下的弯曲强度高的陶瓷系材料、例如99氧化铝形成。此外，上部板230t上，设置第一气体供给部61和第一气体排放部62贯穿的开口230ta。
[0110]
上部板230t与下部板230b一起，从容器200接受规定的紧固压力，夹持电化学元件层叠体s、一对上部和下部绝缘体210t和210b、以及下部平板状构件220b。在此，紧固压力是指例如每1mm2等的单位面积的压力。
[0111]
(2
‑
3)下部绝缘体下部绝缘体210b以覆盖电化学元件层叠体s的下部平面(第一平面)的方式配置。下部绝缘体210b与上部绝缘体210t为相同的构成，但不具有贯穿口。
[0112]
(2
‑
4)下部平板状构件下部平板状构件220b被配置在下部绝缘体210b的下部。因此，下部平板状构件220b沿着电化学元件层叠体s的下部平面(第一平面)设置，与此相对的，第一气体供给部
(流通管)61和第一气体排放部(流通管)62与电化学元件层叠体s的上部平面(第二平面)连接。
[0113]
下部平板状构件220b是具有弹性的构件，本实施方式中，形成为例如图1的截面图中的波浪形的形状。波浪形沿着电化学元件层叠体s的平面延伸。因此，下部平板状构件220b以波浪形的顶部220ba与下部绝缘体210b接触的方式配置。下部平板状构件220b不具有贯穿口。
[0114]
波浪形形状的下部平板状构件220b的板厚不限于此，例如为0.1mm~1mm左右。此外，波浪形的振幅(高度)不限于此，例如为1mm~10mm左右。
[0115]
下部平板状构件220b的功能如后所述。
[0116]
(2
‑
5)下部板下部板230b被配置在下部平板状构件220b的下部。下部板230b与上部板230t为相同的结构，但下部板230b不具有贯穿口。
[0117]
(2
‑
6)容器内装有电化学元件层叠体s的容器200如图1~图3所示，是大致长方体状的容器。容器200包含下方开口的箱状的上盖(第一夹持体)201、和上方开口的下盖203(第二夹持体)。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。并且，上盖201与下盖203的接触面彼此通过焊接、粘接、嵌合等而将上盖201与下盖203缔合。由此，在上盖201与下盖203的内部，形成长方体状的空间。
[0118]
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)的深度比上盖201的深度深。但是，上盖201和下盖203只要能够一体地在内部形成空间即可，深度的关系不限于此。例如，上盖201的深度也可以比下盖203的深。
[0119]
如图1~图3所示，在容器200的上下方向的中央部、在下盖203的相对的一对侧壁各自上形成有第二气体供给部71和第二气体排放部72。
[0120]
应予说明，在此，在下盖203上形成有第二气体供给部71和第二气体排放部72。然而，第二气体供给部71和第二气体排放部72的形成位置不限于此，可以形成在容器200的任意位置。第二气体供给部71和第二气体排放部72可以形成在例如上盖201上。
[0121]
上盖201如图1、图2所示，具有平面部201a。在平面部201a的最外侧，作为侧面的第一端部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。第一端部201c与平面部201a在截面图中形成大致90
°
，形成上盖201的外缘。在第一端部201c的内侧，第二端部201b与平面部201a在截面图中形成大致90
°
，朝向前述层叠方向的下方以规定长度延伸。平面部201a与第二端部201b构成l字状的角部。
[0122]
此外，平面部201a上，在与第二端部201b相比更内侧，形成与形成外缘的第一端部201c相比小一圈的开口201d。
[0123]
进一步，平面部201a上，在第二端部201b与开口201d之间，与第一气体供给部61和第一气体排放部62对应地，形成圆筒状的开口，后述的第一螺合构件401从该开口朝向前述层叠方向的上方突出。
[0124]
下盖203如图1所示，具有平面部203a。在平面部203a的最外侧，作为侧面的第一端部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。第一端部203b与平面部203a在截面图中形成大致90
°
，形成下盖203的外缘。形成下盖203的外缘的第一端部203b
与形成上盖201的外缘的第一端部201c相比小一圈。并且，将上盖201嵌入下盖203的情况下，在上盖201的第一端部201c的内周面上密合下盖203的第一端部203b。
[0125]
此外，在第一端部203b的内侧，第二端部203c与平面部201a在截面图中形成大致90
°
，朝向前述层叠方向的上方以规定长度延伸。平面部203a与第二端部203c构成l字状的角部。
[0126]
此外，第一端部203b上，形成朝向外侧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构成第二气体供给部71和第二气体排放部72。
[0127]
如图1所示，在上盖201的平面部201a和第二端部201b所形成的l字的角部，嵌入一对带开口的板构件240的上端、上部绝缘体210t和上部板230t。具体而言，对于沿着电化学元件层叠体s的平面方向的上部板230t，其外周端部的上表面与平面部201a的下表面(l字的角部的内表面的一部分)接触而被支撑。此外，对于沿着电化学元件层叠体s的侧面的带开口的板构件240，其上端的外表面与第2端部201b的内侧面(l字的角部的内表面的一部分)接触而被支撑。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和第二端部201b构成的l字的角部支撑。
[0128]
同样地，在与下盖203的平面方向相对的一对l字的角部，嵌入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和下部板230b。
[0129]
并且，对于电化学元件层叠体s，其上表面经由上部板230t和上部绝缘体210t而被上盖201支撑。此外，对于电化学元件层叠体s，其下表面经由下部板230b、下部平板状构件220b和下部绝缘体210b而被下盖203支撑。
[0130]
通过这样的构成，在从上部和下部夹持电化学元件层叠体s、上部和下部绝缘体210t和210b、下部平板状构件220b、上部和下部板230t和230b等的状态下，在上盖201的第一端部201c的内周面上，下盖203的第一端部203b通过密合、焊接、粘接、嵌合等，将上盖201与下盖203缔合。该缔合时，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结。即，在将上盖201和下盖203连结的状态下，对电化学元件层叠体s、上部和下部绝缘体210t和210b、下部平板状构件220b、上部和下部板230t和230b负载规定的紧固压力。
[0131]
进一步，第一气体供给部61和第一气体排放部62能够通过挤压机构400而向电化学元件层叠体s侧挤压。
[0132]
因此，如图4所示，电化学元件层叠体s中，设置有电化学反应部3的沿着层叠方向的区域通过上盖201和下盖203而挤压上部和下部绝缘体210t和210b、下部平板状构件220b、上部和下部板230t和230b等，负载规定的紧固压力。另一方面，电化学元件层叠体s中，设置有第一气体供给部61和第一气体排放部62的沿着层叠方向的区域除了基于上盖201和下盖203的紧固压力以外，能够通过挤压机构400而进一步挤压。
[0133]
应予说明，如图3所示，在下盖203的侧面形成开口203e。因此，从开口203e露出电化学元件层叠体s的侧面的一部分。并且，通过在容器200上形成前述的开口201d以及开口203e，能够将容器200轻质化，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或者下盖203或两者接触而有可能导致电短路(短路)的情况下，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或者下盖203的侧面之间。
[0134]
(2
‑
7)挤压机构挤压机构400与第一气体供给部61和第一气体排放部62各自对应地设置。
[0135]
首先，针对第一气体供给部61进行说明。
[0136]
如图1和图4所示，第一气体供给部61是为了将第一气体供给至电化学元件层叠体s，从容器200的外部将第一气体导入容器200内的通路。第一气体供给部61具有第一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和作为下端的供给下端部61c。应予说明，在第一气体供给部61的下方，各电化学元件a上设置的后述第一环状密封部42伴随着各电化学元件a的层叠而在层叠方向上层叠。在该情况下，第一气体供给部61的轴心与多个第一环状密封部42的层叠方向的轴心大致一致。
[0137]
与后述的集流体81相邻的第一板状体1的上表面上，设置环状的膨出部a。在该环状的膨出部a的内周，嵌入第一气体供给部61的供给下端部61c，焊接在第一板状体1的上表面上。膨出部a例如由垫片等密封构件构成。此外，将第一气体供给部61与第一板状体1焊接的部分的膨出部a、即图4所示的最上部的膨出部a例如由集流垫片等构成。
[0138]
应予说明，在后面会叙述，在第一板状体1的上表面上，在与第一环状密封部42对应的位置也设置膨出部a。
[0139]
接着，针对与第一气体供给部61对应地设置的挤压机构400进行说明。挤压机构400沿着层叠方向挤压第一气体供给部61和多个第一环状密封部42。
[0140]
挤压机构400在上盖201的平面部201a之中，在与第一气体供给部61对应的部分中，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一螺合构件401。第一螺合构件401是筒状构件，在内周面形成阴螺纹部401a。
[0141]
挤压机构400进一步具有：以插入第一螺合构件401的圆筒部分的方式螺合的第二螺合构件403、和用于拧入第二螺合构件403的拧入部405。在第二螺合构件403的外周面，形成与第一螺合构件401的阴螺纹部401a螺合的阳螺纹部403a。
[0142]
第二螺合构件403和拧入部405上，形成贯穿其的供给贯穿孔407。第二螺合构件403和拧入部405与第一气体供给部61以供给贯穿孔407和供给贯穿部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，从外部向电化学元件层叠体s供给第一气体。
[0143]
挤压机构400在第二螺合构件403与第一气体供给部61的供给上端部61b之间，优选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在抑制第二螺合构件403与第一气体供给部61之间的第一气体的泄漏的同时，抑制电化学元件层叠体s的电短路(短路)。
[0144]
如果将第二螺合构件403拧入第一螺合构件401，则阴螺纹部401a与阳螺纹部403a啮合，将第二螺合构件403朝向层叠方向的下方挤入。由此，第二螺合构件403经由环状密封部410，将第一气体供给部61向层叠方向的下方挤入。通过挤入第一气体供给部61，向在第一气体供给部61的下方层叠的多个第一环状密封部42传递对第一气体供给部61的挤入力。
[0145]
另一方面，下部平板状构件220b通过基于预先给予的压缩位移的弹性力、和因下部平板状构件220b自身的热膨胀而产生的弹性力，能够向电化学元件层叠体s侧传递适当的紧固压力。
[0146]
如图4所示，第一环状密封部42与第一板状体1和第二板状体2接触。对第一环状密封部42，通过挤压机构400向层叠方向的下方负载挤入力，同时通过下部平板状构件220b向层叠方向的上方负载挤入力，由此能够抑制第一环状密封部42和与其接触的构件的间隙的产生。由此，能够抑制第一气体从该间隙泄漏。
[0147]
应予说明，第二螺合构件403与第一气体供给部61的供给上端部61b紧密连接，连接部分处第一气体不泄漏的情况下，未必需要设置环状密封部410。或者，该连接部分处不发生电化学模块中的电短路(短路)的情况下，未必需要设置环状密封部410。
[0148]
接着，针对第一气体排放部62和与其对应的挤压机构400进行说明。
[0149]
第一气体排放部62是将第一气体向外部排放的通路，与第一气体供给部61是相同的构成。因此，以下，针对第一气体排放部62和挤压机构400简单说明。第一气体排放部62具有第一气体流通的圆筒状的排出贯穿部62a、作为上端的排放上端部62b、和作为下端的排放下端部62c。
[0150]
挤压机构400具有第一螺合构件401、第二螺合构件403、拧入部405和环状密封部410。
[0151]
如果将第二螺合构件403拧入第一螺合构件401，则将第二螺合构件403朝向层叠方向的下方挤入。由此，第二螺合构件403经由环状密封部410，将第一气体排放部62向层叠方向的下方挤入。通过挤入第一气体排放部62，向在第一气体排放部62的下方层叠的多个第二环状密封部52，传递对第二气体排放部62的挤入力。另一方面，下部平板状构件220b与利用挤压机构400的向层叠方向的下方的挤压方向不同，将向层叠方向的上方的挤压力传递至电化学元件层叠体s侧。即，下部平板状构件220b通过基于预先给予的压缩位移的弹性力、和因下部平板状构件220b自身的热膨胀而产生的弹性力，能够朝向层叠方向的上方向电化学元件层叠体s侧传递适当的紧固压力。
[0152]
如图4所示，第二环状密封部52与第一板状体1和第二板状体2接触。对第二环状密封部52，通过挤压机构400向层叠方向的下方负载挤入力，同时通过下部平板状构件220b向层叠方向的上方负载挤入力，由此能够抑制第二环状密封部52和与其接触的构件之间的间隙的产生。由此，能够抑制第一气体从该间隙泄漏。
[0153]
(3)下部平板状构件和与其相关的构件的构成和作用接着，针对下部平板状构件220b和与其相关的构件的构成和作用进一步说明。
[0154]
如上所述，在将上盖201和下盖203连结的状态下，电化学元件层叠体s和上部和下部绝缘体210t和210b经由下部平板状构件220b，负载规定的紧固压力，被上部和下部板230t和230b夹持。
[0155]
(3
‑
1)下部和与其相关的构件的构成下部平板状构件220b在本实施方式中，由通过热而膨胀的热膨胀构件形成。下部平板状构件220b的热膨胀率优选大于构成电化学元件层叠体s和容器200等的构件的热膨胀率。作为这样的下部平板状构件220b的材料，可以举出例如奥氏体系不锈钢。
[0156]
奥氏体系不锈钢的热膨胀率较大。例如，铝的热膨胀率为约23.8
×
10
‑6/℃，与此相对，奥氏体系不锈钢的热膨胀率与铝的热膨胀率等为相同程度大。对于奥氏体系不锈钢的热膨胀率，sus303和sus304为约17.3
×
10
‑6/℃，sus316为约16
×
10
‑6/℃。但是，下部平板状构件220b的材料不限于此，如果选择热膨胀率大于容器200等、且耐腐蚀性优异的构件，则是优选的。
[0157]
此外，容器200的热膨胀率如果小于下部平板状构件220b的热膨胀率，则是优选的。容器200经由板230而与下部平板状构件220b相邻地配置。并且，对于容器200的下盖203与上盖201，通过将它们结合，经由下部平板状构件220b而对电化学元件层叠体s负载紧固
压力。作为这样的容器200的材料，可以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。这些材料与奥氏体系不锈钢相比热膨胀率小，对于铁素体系不锈钢的热膨胀率，sus430为约11
×
10
‑6/℃。此外，对于马氏体系不锈钢的热膨胀率，sus403和sus420j1为约10.4
×
10
‑6/℃，sus410和sus440c为约10.1
×
10
‑6/℃。但是，容器200不限于此，如果选择热膨胀率小于下部平板状构件220b、且耐腐蚀性优异的材料，则是优选的。
[0158]
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相同程度的热膨胀率。在该情况下，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。因此，例如能够将电化学元件a的基板与容器200的热膨胀差抑制为小，能够抑制基板破损等。
[0159]
(3
‑
2)挤压机构和与其相关的构件的构成构成挤压机构400的第一螺合构件401和第二螺合构件403的热膨胀率与第一气体供给部61和第一气体排放部62的热膨胀率相同或比它们低。挤压机构400可以由例如sus316等金属形成。此外，第一气体供给部61也可以由例如sus316等金属形成。
[0160]
挤压机构400的热膨胀率与第一气体供给部61和第一气体排放部62的热膨胀率相同或比它们低，因此能够抑制从挤压机构400经由第一气体供给部61和第一气体排放部62向第一环状密封部42和第二环状密封部52传递挤压力的传递损失。
[0161]
例如，假设挤压机构400的热膨胀率大于第一气体供给部61和第一气体排放部62的热膨胀率。并且，挤压机构400有时在与挤压机构400应当向第一气体供给部61和第一气体排放部62、第一环状密封部42和第二环状密封部52传递的挤压方向不同的方向、即与电化学元件层叠体s存在一侧相反的方向热膨胀。进一步，第一气体供给部61和第一气体排放部62有时无法追随该挤压机构400的膨胀。因此，挤压机构400与第一气体供给部61和第一气体排放部62之间的间隔变大，无法从挤压机构400经由第一气体供给部61和第一气体排放部62向第一环状密封部42和第二环状密封部52充分传递挤压力。
[0162]
(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，针对上述电化学模块m的组装方法进行说明。
[0163]
将多个电化学元件a层叠而准备电化学元件层叠体s。针对电化学元件层叠体s的构成和制造方法，如后所述。
[0164]
此外，准备用于容纳电化学元件层叠体s的容器200。容器200虽然不限于此，但可使用例如失蜡铸造法制造。在使用失蜡铸造法的情况下，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覆盖。其后，将被耐火材料覆盖的模具加热，由热塑性物质构成的模具溶出。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，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。
[0165]
接着，例如在电化学元件层叠体s的两侧面配置一对带开口的板构件240，在层叠方向从上朝下按顺序配置上部板230t、上部绝缘体210t、电化学元件层叠体s、下部绝缘体210b、下部平板状构件220b、下部板230b的状态下，容纳在下盖203内。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焊接等而结合。由此，组装电化学模块m。
[0166]
如上所述，在使用失蜡铸造法制造容器200的情况下，能够通过薄壁化、精密化和量产化而实现低成本化。
[0167]
此外，通过形成箱状的容器200，在本实施方式中，可以设置从第二气体供给部71向电化学元件层叠体s供给的空气的管线的空间。
[0168]
此外，在有可能第一气体从第一环状密封部42和第二环状密封部52和与其接触的构件的间隙泄漏的情况下，通过挤压机构400，对第一环状密封部42和第二环状密封部52负载挤压力。即，对第一螺合构件401拧入第二螺合构件403，将第二螺合构件403朝向层叠方向的下方挤入。
[0169]
(b)组装时的下部平板状构件220b的压缩位移在上述电化学模块m的组装时，在将下盖203与上盖201结合时，对电化学元件层叠体s负载规定的紧固压力。该紧固压力通过对下部平板状构件220b给予规定的压缩位移l从而负载。
[0170]
以下，针对该压缩位移l进行说明。
[0171]
以下，容器200使用规定的材料a形成，电化学元件层叠体s中，基板等主要部位使用规定的材料b形成，下部平板状构件220b使用规定的材料c形成。材料c的热膨胀率大于材料a和材料b的热膨胀率。
[0172]
在此，下部平板状构件220b在室温(20℃)下弹簧常数为k20。
[0173]
弹簧常数k20使用下部平板状构件220b的例如板厚、波浪形形状的振幅(高度)和波的间距等而算出。
[0174]
此外，利用电化学元件a发电时的温度(例如700℃)下弹簧常数为k700。应予说明，k700是k20的例如约75%。
[0175]
在此，电化学元件层叠体s在发电时(例如700℃)所需的单位面积的紧固压力记作p。在此，p不限于此，但例如为约1~3kgf/cm2。如果将电化学元件层叠体s的需要加压的面积记作sb，则加重力f为f=p
×
sb。
[0176]
此外，在温度从室温(20℃)上升至发电时的高温(例如700℃)的情况下，在加重方向(在此为电化学元件a的层叠方向)上，将容器200的热膨胀长度记作la，将电化学元件层叠体s的热膨胀长度记作lb，将下部平板状构件220b的热膨胀长度记作lc。
[0177]
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。在此，作为热膨胀长度的差值δg，可以算出容器200、电化学元件层叠体s和下部平板状构件220b的热膨胀长度的差值。在该情况下，δg=la
‑
(lb lc)。以下，通过假定下部平板状构件220b不热膨胀，以在容器200等热膨胀后也能够更切实地通过组装时的下部平板状构件220b的压缩位移l而负载适当的紧固压力的方式，使用δg=la
‑
lb。
[0178]
在此，在发电时的高温(例如700℃)下，为了维持单位面积的紧固压力p，下部平板状构件220b的室温(20℃)下的压缩位移l通过以下的数式算出。
[0179]
l=p
×
sb/(k700) δg根据以上，在电化学元件层叠体s和下部平板状构件220b等容纳在容器200内后，下盖203与上盖201以对下部平板状构件220b给予上述算出的压缩位移l的方式，调整结合距离等，通过焊接等而被密封。由此，能够对电化学元件层叠体s负载规定的紧固压力。
[0180]
(3
‑
4)作用(3
‑
3)下部平板状构件220b的作用如上所述，由热膨胀构件形成的下部平板状构件220b配置在电化学元件层叠体s的下部平面上，从上部和下部板230负载规定的紧固压力，弹性地支撑电化学元件层叠体s。
[0181]
在此，例如电化学元件层叠体s和容器200等至少任一者如果从电化学元件a未发电的低温(例如室温下为约20℃等)的状态达到电化学元件a发电时的高温(例如约650℃~约950℃等)的状态，则膨胀。此时，如果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)与未发电时(低温时)不同。
[0182]
根据上述构成，下部平板状构件220b为热膨胀构件，因此下部平板状构件220b也由于电化学元件a在发电时达到高温而热膨胀。因此，即使电化学元件层叠体s与容器200之间的间隔因热膨胀而变动的情况下，下部平板状构件220b也利用因下部平板状构件220b本身的热膨胀而产生的弹性力、和由预先给予的压缩位移l产生的弹性力，使下部板230b作为挤压面，对电化学元件层叠体s负载朝向层叠方向的上方的适当的紧固压力。
[0183]
即，能够通过因下部平板状构件220b220的热膨胀而导致的变动来补偿因热膨胀而导致的电化学元件层叠体s与容器200之间的间隔的变动。因此，即使在前述的间隔变动后，也对电化学元件层叠体s朝向层叠方向的上方负载适当的紧固压力。例如，通过下部平板状构件220b热膨胀而补偿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。
[0184]
并且，下部平板状构件220b沿着电化学元件层叠体s的下部平面和下部板230b的平面配置，因此即使在前述的间隔变动后，也沿着电化学元件层叠体s的下部平面大致均匀地赋予适当的紧固压力。因此，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，降低内部电阻。此外，能够使电化学元件a间适度接触而保持密闭性，因此能够抑制燃料气体等向电化学元件a的外部漏出，能够抑制反应气体的密封性的降低。
[0185]
以这样的方式，可以实现在电化学元件层叠体s等膨胀时，也能够适当紧固电化学元件层叠体s等的小型、轻质且低成本的电化学模块。
[0186]
特别地，在上述实施方式中，下部平板状构件220b的热膨胀率大于构成容器200的构件的热膨胀率。为了实现该关系，作为下部平板状构件220b的材料，例如采用奥氏体系不锈钢，作为容器200的材料，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的母材料，可以采用与容器200的材料相同系统的不锈钢的材料。
[0187]
在此，如前述那样，在电化学元件层叠体s中，如果从未发电的低温的状态达到发电时的高温的状态，则电化学元件层叠体s和容器200中的至少任一者热膨胀，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。如此，高温时的电化学元件层叠体s与容器200的间隔与低温时相比扩大。例如，在容器200的热膨胀量较大的情况下，电化学元件层叠体s与容器200的间隔进一步扩大。
[0188]
在本实施方式中，如前述那样，下部平板状构件220b的热膨胀率大于构成容器200的构件的热膨胀率。因此，特别地，能够通过下部平板状构件220b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。即，即使在电化学元件层叠体s与容器200之间的间隔因热膨胀而在显著拓宽方向上变动的情况下，也能够通过更大地热
膨胀的下部平板状构件220b补偿前述的间隔。因此，即使在该间隔变动后，通过利用对下部平板状构件220b预先给予的压缩位移的弹性力、和因下部平板状构件220b220自身的热膨胀而产生的弹性力，能够朝向层叠方向的上方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。
[0189]
应予说明，在容器200的热膨胀率较小的情况下，例如在发电时达到高温的情况下，能够将容器200的热膨胀量抑制为小。由此，能够将因热膨胀而导致的电化学元件层叠体s与容器200之间的间隔的拓宽抑制为小。因此，即使在下部平板状构件220b的热膨胀率较小的情况下，在前述的间隔变动后，也能够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。
[0190]
此外，在容器200的热膨胀量小的情况下，能够通过容器200的膨胀抑制电化学元件a的基板等的位置偏移和破损等。
[0191]
此外，在上述实施方式中，下部平板状构件220b形成为波浪形形状。因此，下部平板状构件220b的波浪形的顶部交替地与下部板230b的平面、经由下部绝缘体210b与电化学元件层叠体s的下部平面在分散的多个部位接触。
[0192]
在此，如果因电化学元件层叠体s和容器200中的至少任一者的膨胀而导致电化学元件层叠体s与容器200的间隔变动，则因该间隔的变动而导致对下部平板状构件220b负载的挤压力也变动。该变动的挤压力在经由下部平板状构件220b而沿着电化学元件层叠体s的下部平面和下部板230b的平面的大致整体大致均匀地分散的状态下被弹性地承受。其理由在于，如前述那样，下部平板状构件220b与电化学元件层叠体s的下部平面和下部板230b的平面在分散的多个部位接触。此外，在下部平板状构件220b热变动的情况下，通过下部平板状构件220b自身的热膨胀和弹性而在前述的多个部位承受电化学元件层叠体s与容器200的间隔的变动。
[0193]
因此，即使电化学元件层叠体s和容器200的间隔因电化学元件层叠体s等的膨胀而变动，也能够通过下部平板状构件220b，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，能够抑制内部电阻的增大、和抑制反应气体的密封性的降低，同时能够实现小型化和轻质化。
[0194]
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的发电时的温度达到约650℃~约950℃等这一高温。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(例如室温下为约20℃等)的状态达到发电时的高温(例如约650℃~约950℃等)的状态而变大。在本实施方式中，下部平板状构件220b利用因下部平板状构件220b本身的热膨胀而产生的弹性力的变动，能够将下部板230b作为挤压面而对电化学元件层叠体s负载适当的紧固压力。因此，在高温区域中进行发电的sofc等中，也能够应用本实施方式而对电化学元件层叠体s负载适当的紧固压力。
[0195]
针对电化学模块m的小型化进一步说明。例如，在将一对厚的夹持板的周边紧固而对电化学元件层叠体s负载紧固压力的构成的情况下，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的紧固螺栓。然而，在上述实施方式中，仅在电化学模块m的内部配置下部平板状构件220b即可，能够将电化学模块m小型化。
[0196]
此外，在大型的紧固螺栓等突起体配置在电化学模块m的外部的情况下，通过这样的电化学模块m的突起体，容易在发电时放热。本实施方式的下部平板状构件220b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。
[0197]
此外，在本实施方式中，通过下部平板状构件220b而调整紧固压力，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，能够大幅削减紧固压力的调整所需要的劳力。例如，在使用大型的多个紧固螺栓将电化学元件层叠体s紧固的情况下，需要在管理多个螺栓的扭矩的同时，进行压力的调整。然而，在使用本实施方式的下部平板状构件220b的情况下，下部平板状构件220b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。
[0198]
(b)挤压机构的作用第一气体如上所述，在第一气体供给部61、第一环状密封部42、第一气体排放部62和第二环状密封部52等多个气体流通用的构件中流通。特别地，在对第一环状密封部42和第二环状密封部52的挤压力不足的情况下，第一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而被挤压，但对第一环状密封部42和第二环状密封部52挤压所需的挤压力有时大于对电化学反应部3的挤压力。
[0199]
若更具体地说明，则电化学反应部3具有电极层31、电解质层32和对电极层33，使用向由第一板状体1和第二板状体2形成的后述的内部流路a1供给的第一气体、以及向与内部流路a1相对的一侧的后述流通部a2另外供给的第二气体(还原性成分气体和氧化性成分气体之中的与第一气体不同的气体)，进行电化学反应。第一环状密封部42和第二环状密封部52在向内部流路a1供给第一气体的同时，从内部流路a1排放第一气体。将具有这样的电化学反应部3、第一环状密封部42和第二环状密封部52等的电化学元件a层叠，通过规定的紧固压力挤压，形成电化学元件层叠体s。
[0200]
在该情况下，根据构成的不同，电化学元件层叠体s之中，有时多个电化学反应部3存在的区域的挤压力、与第一环状密封部42和第二环状密封部52存在的区域的挤压力不同。并且，对第一环状密封部42和第二环状密封部52存在的区域挤压所需的挤压力有时大于多个电化学反应部3存在的区域的挤压力。在该情况下，若对电化学元件层叠体s仅施加电化学反应部3所需的挤压力，则第一环状密封部42和第二环状密封部52未被其所需的挤压力挤压。因此，在第一环状密封部与其它构件的接触部分产生间隙，第一气体从该间隙泄漏。
[0201]
根据上述构成，电化学模块m从电化学元件层叠体s的下部平面侧，通过具有弹性的下部平板状构件220b，将第一环状密封部42和第二环状密封部52存在的区域从层叠方向的下方向上方挤压。另一方面，从电化学元件层叠体s的上部平面侧，通过挤压机构400，将第一环状密封部42和第二环状密封部52存在的区域向层叠方向的下方挤压。因此，多个第一环状密封部42和第二环状密封部52被从电化学元件层叠体s的下部平面侧和上部平面侧的两个方向沿着层叠方向挤压。由此，能够抑制第一气体从第一环状密封部42和第二环状密封部52与其它构件的间隙泄漏。此外，能够与多个电化学反应部3独立地挤压多个第一环状密封部42和第二环状密封部52，因此可以对第一环状密封部42和第二环状密封部52负载能够抑制第一气体从这些间隙泄漏的适当的挤压力。
[0202]
此外，电化学元件层叠体s通过下部平板状构件220b，在连结有第一环状密封部42和第二环状密封部52的第一气体供给部61和第一气体排放部62等的配管侧被挤压。因此，
第一环状密封部42和第二环状密封部52与配管的连接位置能够设为大致固定位置。因此，能够通过焊接等固定第一环状密封部42和第二环状密封部52与配管。由此，考虑到第一环状密封部42和第二环状密封部52与配管的连接位置的变动，不需要使用可挠性的配管，能够将具有耐久性的钢管用作配管。
[0203]
(4)电化学模块m的具体的构成接着，使用图1和图4，针对电化学模块m的具体的构成进行说明。图1的电化学元件层叠体s的详细示于图1。
[0204]
如图1和图4所示，电化学模块m具有：容器200(上盖201和下盖203)，其内装电化学元件层叠体s；第一气体供给部61，其从容器200的外部经由供给路4而向内部流路a1供给第一气体；第一气体排放部62，其排放反应后的第一气体；第二气体供给部71，其从容器200的外部向流通部a2供给第二气体；第二气体排放部72，其排放反应后的第二气体；和输出部8，其得到与电化学反应部3中的电化学反应相伴的输出；在容器200内，具有将从第二气体供给部71供给的第二气体分配供给至流通部a2的分配室9。
[0205]
分配室9是相对于电化学元件层叠体s位于向该电化学元件层叠体s供给第二气体一侧的空间，流通部a2在空间侧形成开口而与该空间连通。
[0206]
电化学元件层叠体s相对于容器200，以被一对集流体81、82夹持的状态内装，在该集流体81、82上延伸设置输出部8，与容器200外部的电力供给对象电力供给自由地连接，同时集流体81,82相对于容器200，至少一者电绝缘，且以第一气体相对于容器200达到气密的方式被容纳。
[0207]
由此，电化学模块m从第一气体供给部61供给燃料气体，同时从第二气体供给部71供给空气，由此燃料气体如图1、4虚线箭头所示那样进入，空气如实线箭头所示那样进入。
[0208]
本实施方式中，第一气体供给部61贯穿集流体81的贯穿孔81a，被与集流体81相邻的第一板状体1的上表面的环状的膨出部a定位。并且，第一气体供给部61的供给上端部61b与第一板状体1被焊接等而连结。同样地，第一气体排放部62贯穿集流体81的贯穿孔81a，被与集流体81相邻的第一板状体1的上表面的环状的膨出部a定位，排放上端部62b与第一板状体1通过焊接等而连结。
[0209]
从第一气体供给部61供给的燃料气体从电化学元件层叠体s的最上部的电化学元件a的第一贯穿部41被引导至供给路4，从被第一环状密封部42区隔的供给路4，向所有电化学元件a的内部流路a1中流通。此外，从第二气体供给部71供给的空气在暂时流入分配室9中后，向在各电化学元件a间形成的流通部a2中流通。
[0210]
而且，如果以第二板状体2(板状支撑体10的一部分)作为基准，则在波板状的第二板状体2部分从第一板状体1(板状支撑体10的一部分)膨出的部分，在第一板状体1与第二板状体2之间形成内部流路a1，同时与相邻的电化学元件a的电化学反应部3接触而能够电连接。另一方面，波板状的第二板状体2与第一板状体1接触的部分与第一板状体1电连接，在与和第二板状体2相邻的电化学元件a的电化学反应部3之间形成流通部a2。
[0211]
在图18的一部分中有将出现包括内部流路a1的截面的电化学元件a、和出现包括流通部a2的截面的电化学元件a为了方便而并列显示的部分，但从第一气体供给部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而沿着一个端部侧的宽度方向拓宽而流动，到达内部流路a1之中各副流路a11(参照图9,图11,图13)。在该情况下，能够从分配部a12在多个副流路a11中均等地分配第一气体(燃料气体)，能够在各电化学元件中均等地生成电化学输出。
[0212]
如此，进入内部流路a1中的燃料气体能够经由气体流通允许部1a而进入电极层31、电解质层32。此外，燃料气体与结束电化学反应的燃料气体一起进一步在内部流路a1中前进，经由合流部a13、第二贯穿部51，在由第二环状密封部52形成的排放路5中前进，与来自其它电化学元件a的结束电化学反应的燃料气体一起从第一气体排放部62向容器200外排放。
[0213]
另一方面，从第二气体供给部71供给的空气经由分配室9而进入流通部a2中，能够进入对电极层33、电解质层32。此外，空气与结束电化学反应的空气一起，进一步沿着电化学反应部3而在流通部a2中前进，从第二气体排放部72向容器200外排放。
[0214]
按照该燃料气体和空气的流动，在电化学反应部3中产生的电力通过相邻的电化学元件a的电化学反应部3与第二板状体2的接触而在集流体81,82彼此之间串联连接，形成从输出部8提取合成输出的形态。
[0215]
针对电化学元件层叠体s的构成，在后详细描述。
[0216]
(5)下部平板状构件220b的变形例(a)上述中，下部平板状构件220b是因热而膨胀的热膨胀构件。然而，下部平板状构件220b只要是在电化学元件层叠体s和容器200等的膨胀和收缩时等，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，不限于热膨胀构件。例如，下部平板状构件220b可以是热膨胀率小、但具有一定程度的弹性的构件。
[0217]
具有弹性的下部平板状构件220b在电化学元件层叠体s的下部平面上沿着其平面配置。并且，下部平板状构件220b从容器200经由下部板230b而负载规定的紧固压力，弹性地支撑电化学元件层叠体s。
[0218]
在此，在电化学元件层叠体s和容器200中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等的膨胀前后变动。下部平板状构件220b具有弹性力，因此即使在电化学元件层叠体s与容器200的间隔变动的情况下，通过其弹性力而在容器200内弹性夹持电化学元件层叠体s。即，下部平板状构件220b从容器200接受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。
[0219]
更具体而言，如果电化学元件层叠体s与容器200的间隔因电化学元件层叠体s和容器200中的至少任一者的膨胀而变动，则因该间隔的变动而导致对下部平板状构件220b负载的挤压力也变动。该变动的挤压力通过沿着电化学元件层叠体s的下部平面和下部板230b的平面而配置的下部平板状构件220b，在沿着电化学元件层叠体s的下部平面和下部板230b的平面的大致整体大致均匀地分散的状态下被弹性地承受。
[0220]
因此，即使电化学元件层叠体s和容器200的间隔因电化学元件层叠体s等的膨胀而变动，也能够通过下部平板状构件220b，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。
[0221]
像这样，通过在电化学元件层叠体s的下部平面与板230b的平面之间，沿着电化学元件层叠体s和板230的平面配置下部平板状构件220b，并收纳在容器200中这一简单的构
成，能够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。
[0222]
应予说明，在下部平板状构件220b为热膨胀率小的构件的情况下，在容器200中容纳下部平板状构件220b和电化学元件层叠体s等而组装时，与下部平板状构件220b为热膨胀率大的构件的情况相比，优选增大紧固压力。在该情况下，在组装时，通过大紧固压力而在下部平板状构件220b中产生大的排斥力。因此，即使电化学元件层叠体s和容器200的间隔因电化学元件层叠体s等的膨胀而拓宽、紧固压力一定程度变小，也能够对电化学元件层叠体s给予适度的紧固压力。
[0223]
(b)上述中，下部平板状构件220b为波浪形形状，但不限于此，也能够采用与电化学元件层叠体s和板230等在多个部位分散地接触的其它构成。例如，下部平板状构件220b可以为具有凸部的板弹簧的形状、将前述板弹簧层叠的形状、或金属蜂窝形状。
[0224]
此外，下部平板状构件220b也可以仅与电化学元件层叠体s的下部平面和下部板230b的平面中的任一者在分散的多个部位接触。
[0225]
例如，下部平板状构件220b也可以与电化学元件层叠体s的下部平面在分散的多个部位接触，与下部板230b的平面面接触。在该情况下，下部平板状构件220b在与电化学元件层叠体s接触的部分将因电化学元件层叠体s等的膨胀而产生的负载力分散而承受。
[0226]
此外，例如下部平板状构件220b也可以与电化学元件层叠体s的下部平面面接触，与下部板230b的平面在多个部位接触。
[0227]
在该情况下，下部平板状构件220b在与下部板230b的平面接触的部分将因电化学元件层叠体s等的膨胀而产生的负载力分散而承受。
[0228]
(c)上述中，下部平板状构件220b的热膨胀率大于构成容器200的构件的热膨胀率。然而，只要能够通过下部平板状构件220b的膨胀来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，不限于这样的热膨胀率的关系。
[0229]
例如，下部平板状构件220b的热膨胀率可以与构成容器200的构件的热膨胀率为相同程度，或者也可以更小。
[0230]
(d)上述中，对于下部平板状构件220b，针对调整因膨胀而导致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。然而，针对因收缩而导致的电化学元件层叠体s和容器200间的间隔的变动，也能够采用下部平板状构件220b。
[0231]
(e)上述中，下部平板状构件220b能够承受不仅仅是因伴随发电的温度变化、还有因例如对电化学模块m施加的振动、外压、湿度和外部气温等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。
[0232]
(f)上述中，电化学模块m设置具有绝缘性的绝缘体210等功能层。电化学模块m除了上述所示的功能层，或者替代其，可以设置另外的功能层。
[0233]
(g)上述中，下盖203与上盖201通过焊接结合。然而，下盖203与上盖201的结合不限于焊接，可以例如通过螺栓等结合。
[0234]
(6)另一方式的电化学模块m以下，针对与上述实施方式的电化学模块m不同的形态的电化学模块m，举出另一方式1和另一方式2为例进行说明。
[0235]
(6
‑
1)另一方式1针对另一方式1所涉及的电化学模块m1，使用图5来说明。另一方式1所涉及的电化
学模块m1与图1的电化学模块m，在除了下部平板状构件220b之外，还设置下部平板状构件320b方面不同。即，在另一方式1所涉及的电化学模块m1中，设置2个下部平板状构件220b、320b。
[0236]
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侧向外侧按顺序具有上部绝缘体210t、上部板230t。同样地，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侧向外侧按顺序具有下部绝缘体210b、下部平板状构件320b、下部平板状构件220b、下部板230b。
[0237]
图5中，下部平板状构件320b是例如金属蜂窝形状的平板状构件。另一方面，下部平板状构件220b是例如波浪形形状的平板状构件。电化学模块m1具有下部平板状构件320b和下部平板状构件220b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。
[0238]
应予说明，图5的电化学模块m1中，可以使下部平板状构件320b为波浪形形状的平板状构件，使下部平板状构件220b为金属蜂窝形状的平板状构件。
[0239]
(6
‑
2)另一方式2针对另一方式2所涉及的电化学模块m2，使用图6来说明。另一方式2所涉及的电化学模块m2与图5的电化学模块m的主要不同在于：在上盖201的平面部201a上没有设置开口201d，在作为下盖203的侧面的第一端部203b上没有设置开口201e，省略上部和下部板230t和230b。
[0240]
进一步，电化学模块m2中，如图7和图8所示，在下盖203与上盖201通过螺栓结合方面与图5的电化学模块m不同。具体而言，下盖203的缘部205与上盖201的缘部202相对，在缘部202、205的多个部位将多个缔结构件250缔结。缔结构件250由具有头部和轴部的螺栓251和螺帽253构成。螺栓251的轴部在下盖203的缘部205和上盖201的缘部202的贯穿孔中插穿，螺帽253与螺栓251缔结。由此，下盖203的缘部205与上盖201的缘部202结合。
[0241]
但是，下盖203和上盖201可以与图5同样地通过焊接而结合。
[0242]
针对图6进一步说明，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侧至外侧具有上部绝缘体210t。在该情况下，被平面部201a、第一气体供给部61和第二端部201b包围的空间、与被平面部201a、第一气体排放部62和第二端部201b包围的空间中，未配置上部绝缘体210t。
[0243]
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侧向外侧按顺序具有下部绝缘体210b、例如金属蜂窝形状的下部平板状构件320b、例如波浪形形状的下部平板状构件220b。
[0244]
上盖201的平面部201a与电化学元件层叠体s的上部平面相对，下盖203的平面部203a与电化学元件层叠体s的下部平面相对。并且，通过将上盖201和下盖203结合，电化学元件层叠体s沿着其平面大致均匀地经由下部平板状构件220b、320b而从平面部201a和平面部203a接受紧固压力。
[0245]
应予说明，可以是设置下部平板状构件220b和下部平板状构件320b中的至少任一者的构成。此外，被平面部201a、第一气体供给部61和第二端部201b包围的空间、与被平面部201a、第一气体排放部62和第二端部201b包围的空间中，也可以配置上部绝缘体210t。
[0246]
(7)电化学元件层叠体s的具体的构成
接着，说明电化学元件层叠体s的具体的构成。电化学元件层叠体s将多个电化学元件a层叠而形成。
[0247]
使用图9~图18针对电化学元件a进行说明。
[0248]
(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，所述板状支撑体(基板)10具有在导电性的第一板状体1与导电性的第二板状体2的相对面间形成的内部流路a1，板状支撑体10具有：气体流通允许部1a，其在构成该板状支撑体10的第一板状体1和第二板状体2的至少一部分中，能够跨该板状支撑体10的内侧、即内部流路a1与外侧透过气体；和，电化学反应部3，其在覆盖气体流通允许部1a的全部或一部分的状态下，按记载顺序具有膜状的电极层31、膜状的电解质层32和膜状的对电极层33(参照图13~图17)。此外，在板状支撑体10中，在一个端部侧具有第一贯穿部41，其形成从表面贯穿方向外侧向内部流路a1供给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之中的一者、即第一气体的供给路4，在另一个端部侧具有第二贯穿部51，其形成将在内部流路a1中流通的第一气体向板状支撑体的表面贯穿方向外侧排放的排放路5(参照图9、图11,图16,图17，应予说明，供给路4等与排放路5等也可以理解为以对称形式相同的结构)。
[0249]
(板状支撑体)第一板状体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。作为第一板状体1的材料，使用电子传导性、耐热性、耐氧化性和耐腐蚀性优异的材料。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，适合使用包含铬的合金。本实施方式中，第一板状体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，则是特别适合的。
[0250]
第二板状体2在与第一板状体1重叠的状态下，将周缘部1a焊接一体化，构成板状支撑体10(参照图10~图17)。第二板状体2可以相对于第一板状体1分割为多个，相反，也可以为第一板状体1相对于第二板状体2分割为多个的状态。此外，在一体化时，替代焊接，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区隔形成，则也可以在除了周缘部1a之外的部分一体化。
[0251]
第一板状体1具有气体流通允许部1a，气体流通允许部1a是设置多个贯穿正面侧的面和背面侧的面的多个贯穿孔11而成(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而设置在第一板状体1中。贯穿孔11具有使气体从第一板状体1的背面侧的面透过至正面侧的面的功能。气体流通允许部1a优选设置在比与第一板状体1的设置有电极层31的区域小的区域。
[0252]
在第一板状体1中，在其表面上设置作为扩散抑制层的金属氧化物层12(后述，参照图18)。即，在第一板状体1与后述的电极层31之间，形成扩散抑制层。金属氧化物层12不仅设置在第一板状体1的露出在外部的面，也设置在与电极层31接触的面(界面)。此外，也可以设置在贯穿孔11的内侧的面。通过该金属氧化物层12，能够抑制第一板状体1与电极层31之间的元素相互扩散。例如，在作为第一板状体1使用含有铬的铁素体系不锈钢的情况
下，金属氧化物层12主要为铬氧化物。并且，以铬氧化物作为主成分的金属氧化物层12抑制第一板状体1的铬原子等扩散至电极层31、电解质层32。金属氧化物层12的厚度只要是能够兼顾扩散防止性能高与电阻低的厚度即可。
[0253]
金属氧化物层12能够通过各种手段形成，适合地利用使第一板状体1的表面氧化而制成金属氧化物的方法。此外，在第一板状体1的表面上，可以通过喷涂法(喷镀法、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法等而形成金属氧化物层12，也可以通过镀敷和氧化处理而形成。进一步，金属氧化物层12可以包含导电性高的尖晶石相等。
[0254]
在作为第一板状体1而使用铁素体系不锈钢材料的情况下，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(也称为钆掺杂氧化铈、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也难以受到损伤。因此，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，第一板状体1具有贯穿正面侧的面和背面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而设置于第一板状体1。贯穿孔11具有使气体从第一板状体1的背面侧的面透过至正面侧的面的功能。为了使第一板状体1具有气体透过性，还能够使用多孔质金属。例如，第一板状体1还能够使用烧结金属、发泡金属等。
[0255]
第二板状体2在第一板状体1的与气体流通允许部1a相对的区域中，形成为波板状，所述波板状形成从一个端部侧向另一个端部侧的具有多个副流路a11、a11
………
的内部流路a1(参照图9,图13)。此外，第二板状体2在正反两面均形成为波板状，区隔形成内部流路a1的面的相反面与相邻的电化学元件a的电化学反应部3电连接，在波型形状的第二板状体2与第一板状体1接触的部分的附近形成的通路作为流通部a2而发挥功能。该副流路a11沿着形成为长方形的板状支撑体10的长边平行设置多个，构成从在一个端部设置的供给路4至在另一个端部设置的排放路5的内部流路a1。此外，具有分配部a12，其是使第一贯穿部41与内部流路a1的连接部位从与第一板状体1的接触部分向下方膨出而成，将从第一贯穿部41供给的第一气体分配至各副流路a11(参照图9)，具有合流部a13，其是使第二贯穿部51与内部流路a1的连接部位从与第一板状体1的接触部分向下方膨出而成，将在各副流路a11中流通的第一气体汇集而导入第二贯穿部51(参照图9,图11,图12,图14~图17，应予说明，供给路4等与排放路5等也可以理解为以对称形式而相同的结构)。此外，针对第二板状体2的材料，优选为耐热性的金属，从减少与第一板状体1的热膨胀差、确保焊接等接合性的可靠性的观点出发，如果是与第一板状体1相同的材料，则更优选。
[0256]
以上那样的由第一板状体1和第二板状体2形成的板状支撑体10在其上表面形成电极层31、电解质层32和对电极层33等。即，电极层31、电解质层32和对电极层33等被板状支撑体10支撑，能够实现强度高、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，故而优选。进一步，即使将廉价的金属用于板状支撑体10也能够制成强度高的板状支撑体10，因此能够将昂贵的电极层31、电解质层32等制成薄层，能够实现抑制材料成本、加工成本的低成本的电化学元件a，优选。
[0257]
(电化学反应部)(电极层)电极层31如图13~18所示，可以在作为第一板状体1的正面侧的面且与设置有贯穿
孔11的区域相比大的区域中，以薄层的状态设置。在设为薄层的情况下，可以将其厚度设为例如1μm~100μm左右、优选5μm~50μm。如果设为这样的厚度，则能够在减少昂贵的电极层材料的使用量而实现成本降低的同时，确保充分的电极性能。设置有贯穿孔11的区域的整体被电极层31覆盖。即，贯穿孔11在第一板状体1的形成有电极层31的区域的内侧形成。换言之，所有贯穿孔11面向电极层31设置。
[0258]
电极层31为了具有气体透过性，在其内部和表面具有多个微孔。
[0259]
即，电极层31形成为多孔质的层。电极层31例如以其致密度达到30%以上且低于80%的方式形成。微孔的尺寸可以适当选择适合于在进行电化学反应时顺畅地进行反应的尺寸。应予说明，致密度是指构成层的材料在空间中所占的比例，可以表示为(1
‑
空孔率)，此外，与相对密度相同。
[0260]
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称为复合材料的骨材。应予说明，电极层31优选通过低温煅烧法(例如使用不进行高于1100℃的高温区域中的煅烧处理的低温区域中的煅烧处理的湿式法)、喷涂法(喷镀法、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法等而形成。通过这些能够在低温区域下使用的工艺，不使用例如在高于1100℃的高温区域下的煅烧而得到良好的电极层31。因此，不损伤第一板状体1，此外，能够抑制第一板状体1与电极层31的元素相互扩散，能够实现耐久性优异的电化学元件a，故而优选。进一步，如果使用低温煅烧法，则原材料的处理变得容易，故而进一步优选。
[0261]
(中间层)中间层34，能够以覆盖电极层31的状态在电极层31上以薄层的状态形成。在设为薄层的情况下，可以将其厚度设为例如1μm~100μm左右、优选为2μm~50μm左右、更优选为4μm~25μm左右。
[0262]
如果设为这样的厚度，则能够在减少昂贵的中间层34的材料的使用量而实现成本降低的同时，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(钆掺杂的氧化铈)、ydc(钇掺杂的氧化铈)、sdc(钐掺杂的氧化铈)等。特别适合使用氧化铈系的陶瓷。
[0263]
中间层34优选通过低温煅烧法(例如使用不进行高于1100℃的高温区域中的煅烧处理的低温区域中的煅烧处理的湿式法)、喷涂法(喷镀法、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法等而形成。通过这些能够在低温区域下使用的成膜工艺，不使用例如在高于1100℃的高温区域下的煅烧而得到中间层34。因此，不损伤第一板状体1，能够抑制第一板状体1与电极层31的元素相互扩散，能够实现耐久性优异的电化学元件a。此外，如果使用低温煅烧法，则原材料的处理变得容易，故而进一步优选。
[0264]
作为中间层34，优选具有氧离子(氧化物离子)传导性。此外，如果具有氧离子(氧化物离子)与电子的混合传导性，则是进一步优选的。具有这些性质的中间层34适合应用于电化学元件a。
[0265]
(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。此外，还能够以厚度为10μm以下的薄膜的状态形成。详细而言，电解质层32跨(跨过)中间层34上与第一板状体1上设置。像这样构成，将电解质层32与第一板状体1接合，由此能够制成作为电化学元件整体而牢固性优异的构成。
[0266]
此外，电解质层32如图13所示，可以在作为第一板状体1的正面侧的面且与设置有贯穿孔11的区域相比更大的区域中设置。即，贯穿孔11在第一板状体1的形成有电解质层32的区域的内侧形成。
[0267]
此外，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)的泄露。若加以说明，则在将电化学元件a用作sofc的构成要素的情况下，在sofc工作时，从第一板状体1的背面侧通过贯穿孔11而向电极层31供给气体。在电解质层32与第一板状体1接触的部位处，可以不设置垫片等另外的构件而抑制气体的泄露。应予说明，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，在周围设置垫片等的构成。
[0268]
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(钆掺杂的氧化铈)、ydc(钇掺杂的氧化铈)、sdc(钐掺杂的氧化铈)、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、各种氢离子导电性材料相比更高。例如，在将电化学元件a用于sofc的情况下，如果设为作为电解质层32的材料使用ysz那样的在650℃左右以上的高温区域下也能够发挥出高电解质性能的材料，系统的原燃料使用市政燃气、lpg等烃系的原燃料，将原燃料通过水蒸气重整等而制成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的sofc系统。
[0269]
电解质层32优选通过低温煅烧法(例如使用不进行大于1100℃的高温区域中的煅烧处理的低温区域中的煅烧处理的湿式法)、喷涂法(喷镀法、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(化学气相成长)法等而形成。通过这些能够在低温区域下使用的成膜工艺，不使用例如在高于1100℃的高温区域下的煅烧而得到致密且气密性和气体阻隔性高的电解质层32。因此，能够抑制第一板状体1的损伤，此外，能够抑制第一板状体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。特别地，如果使用低温煅烧法、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，则在低温区域中容易得到致密且气密性和气体阻隔性高的电解质层，故而进一步优选。
[0270]
电解质层32为了阻断阳极气体、阴极气体的气体泄露、且表现出高离子导电性，致密地构成。电解质层32的致密度优选为90%以上，如果为95%以上则是更优选的，如果为98%以上则是进一步优选的。电解质层32在为均匀的层的情况下，其致密度如果为95%以上则是优选的，如果为98%以上则是更优选的。此外，在电解质层32构成为多个层状那样的情况下，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，如果包含为99%以上的层(致密电解质层)则是更优选的。其理由在于，如果这样的致密电解质层包含在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气体阻隔性高的电解质层。
[0271]
(防反应层)
防反应层35可以在电解质层32上以薄层的状态形成。在设为薄层的情况下，可以将其厚度设为例如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，则能够在减少昂贵的防反应层材料的使用量而实现成本降低的同时，确保充分的性能。作为前述防反应层的材料，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，例如使用氧化铈系材料等。此外，作为防反应层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。通过将防反应层35导入电解质层32与对电极层33之间，有效地抑制对电极层33的构成材料与电解质层32的构成材料的反应，能够提高电化学元件a的性能的长期稳定性。防反应层35的形成如果适当使用能够在1100℃以下的处理温度下形成的方法，则能够抑制第一板状体1的损伤，此外，能够抑制第一板状体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。例如，可以适当使用低温煅烧法(例如使用不进行大于1100℃的高温区域中的煅烧处理的低温区域中的煅烧处理的湿式法)、喷涂法(喷镀法、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法等而进行。特别地，如果使用低温煅烧法、喷涂法等，则能够实现低成本的元件，故而优选。进一步，如果使用低温煅烧法，则原材料的处理变得容易，故而进一步优选。
[0272]
(对电极层)如图13~图18所示，对电极层33可以在电解质层32或防反应层35上以薄层的状态形成。在设为薄层的情况下，可以将其厚度设为例如1μm~100μm左右、优选5μm~50μm。如果设为这样的厚度，则能够在减少昂贵的对电极层材料的使用量而实现成本降低的同时，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作为阴极而发挥功能。
[0273]
应予说明，对电极层33的形成如果适当使用能够在1100℃以下的处理温度下形成的方法进行，则能够抑制第一板状体1的损伤，此外，能够抑制第一板状体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。例如，可以适当使用低温煅烧法(例如使用不进行大于1100℃的高温区域中的煅烧处理的低温区域中的煅烧处理的湿式法)、喷涂法(喷镀法、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法等进行。特别地，如果使用低温煅烧法、喷涂法等，则能够实现低成本的元件，故而优选。进一步，如果使用低温煅烧法，则原材料的处理变得容易，故而进一步优选。
[0274]
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(电化学发电单元)而发挥功能的情况下，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，从第一板状体1的背面侧的面通过贯穿孔11而将包含作为第一气体的氢气的燃料气体供给至电极层31，向成为电极层31的对电极的对电极层33供给作为第二气体的空气，维持为例如700℃左右的工作温度。如此，对电极层33中空气中包含的氧气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而向电极层31移动。电极层31中，所供给的燃料气体中包含的氢气h2与氧离子o2‑
反应，生成水h2o和电子e
‑
。
[0275]
在电解质层32中使用传导氢离子的电解质材料的情况下，在电极层31中流通的燃料气体中包含的氢气h2释放电子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。在对电极层33中空气中包含的氧气o2与氢离子h

、电子e
‑
反应，生成水h2o。
[0276]
通过以上的反应，在电极层31与对电极层33之间，作为电化学输出而产生电动势。该情况下，电极层31作为燃料电池的燃料极(阳极)而发挥功能，对电极层33作为空气极(阴极)而发挥功能。
[0277]
此外，图13~图17中进行了省略，如图18所示，在本实施方式中，电化学反应部3在电极层31与电解质层32之间具有中间层34。进一步，在电解质层32与对电极层33之间设置防反应层35。
[0278]
(电化学反应部的制造方法)接着，针对电化学反应部3的制造方法进行说明。应予说明，在图13~图17中，省略了下述中间层34和防反应层35的记叙，因此在此主要使用图18来说明。
[0279]
(电极层形成步骤)电极层形成步骤中，在与第一板状体1的正面侧的面的设置有贯穿孔11的区域相比更宽的区域中，以薄膜的状态形成电极层31。第一板状体1的贯穿孔11可以通过激光加工等而设置。电极层31的形成如上述那样，可以使用低温煅烧法(进行1100℃以下的低温区域中的煅烧处理的湿式法)、喷涂法(喷镀法、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下，为了抑制第一板状体1的劣化，均期望在1100℃以下的温度下进行。
[0280]
在通过低温煅烧法进行电极层形成步骤的情况下，具体而言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，在第一板状体1的正面侧的面上涂布，在800℃~1100℃下煅烧。
[0281]
(扩散抑制层形成步骤)在上述电极层形成步骤中的煅烧步骤时，在第一板状体1的表面上形成金属氧化物层12(扩散抑制层)。应予说明，上述煅烧步骤中，如果包括将煅烧氛围设为氧气分压低的氛围条件的煅烧步骤，则元素的相互扩散抑制效果高，形成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煅烧的涂布方法的情况在内，也可以包括另外的扩散抑制层形成步骤。在任一情况下，均期望在能够抑制第一板状体1的损伤的1100℃以下的处理温度下实施。
[0282]
(中间层形成步骤)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的形成如上述那样，可以使用低温煅烧法(进行1100℃以下的低温区域中的煅烧处理的湿式法)、喷涂法(喷镀法、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下，为了抑制第一板状体1的劣化，均期望在1100℃以下的温度下进行。
[0283]
在通过低温煅烧法进行中间层形成步骤的情况下，具体而言如以下的例子那样进行。
[0284]
首先，将中间层34的材料粉末和溶剂(分散介质)混合而制作材料糊剂，涂布在第一板状体1的正面侧的面上。并且，将中间层34压缩成型(中间层平滑化步骤)，在1100℃以下的温度下煅烧(中间层煅烧步骤)。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)成型等进行。此外，中间层34的煅烧如果在800℃以上且1100℃以下的温度下进行则是适合的。其理由在于，如果为这样的温度，则能够在抑制第一板状体1的损伤
·
劣化的同时，形成强度高的中间层34。此外，中间层34的煅烧如果在1050℃以下进行则是更优选的，如果在1000℃以下进行则是进一步优选的。其理由在于，越降低中间层34的煅烧温度，则越能够在进一步抑制第一板状体1的损伤
·
劣化的同时，形成电化学元件a。此外，中间层平滑化步骤和中间层煅烧步骤的顺序也可以替换。
[0285]
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
·
研磨处理等而进行。
[0286]
(电解质层形成步骤)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。此外，也能够以厚度为10μm以下的薄膜的状态形成。电解质层32的形成如上述那样，可以使用低温煅烧法(进行1100℃以下的低温区域中的煅烧处理的湿式法)、喷涂法(喷镀法、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下，为了抑制第一板状体1的劣化，均期望在1100℃以下的温度下进行。
[0287]
为了在1100℃以下的温度区域中形成致密且气密性和气体阻隔性能高的优质的电解质层32，期望通过喷涂法进行电解质层形成步骤。在该情况下，将电解质层32的材料朝向第一板状体1上的中间层34喷射，形成电解质层32。
[0288]
(防反应层形成步骤)防反应层形成步骤中，防反应层35在电解质层32上以薄层的状态形成。防反应层35的形成如上述那样，可以使用低温煅烧法(进行1100℃以下的低温区域中的煅烧处理的湿式法)、喷涂法(喷镀法、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下，为了抑制第一板状体1的劣化，均期望在1100℃以下的温度下进行。应予说明，为了使防反应层35上侧的面变得平坦，可以在例如防反应层35的形成后实施流平处理、对表面实施切削
·
研磨处理，或者在湿式形成后且煅烧前实施加压加工。
[0289]
(对电极层形成步骤)对电极层形成步骤中，对电极层33在防反应层35上以薄层的状态形成。对电极层33的形成如上述那样，可以使用低温煅烧法(进行1100℃以下的低温区域中的煅烧处理的湿式法)、喷涂法(喷镀法、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下，为了抑制第一板状体1的劣化，均期望在1100℃以下的温度下进行。
[0290]
以上述方式，可以制造电化学反应部3。
[0291]
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与防反应层35中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。在该情况下，上述制造方法中，省略中间层形成步骤、防反应层形成步骤。应予说明，也可以追加形成其它层的步骤、或将同种的层层叠多个，在任一情况下，均期望在1100℃以下的温度下进行。
[0292]
(电化学元件层叠体)如图4所示，电化学元件层叠体s可以将多个电化学元件a在规定的层叠方向上层叠而构成。关于相邻的电化学元件a，以构成一个电化学元件a(第一电化学元件a)的板状支撑体10与构成另一个电化学元件a(第二电化学元件a)的板状支撑体10相对的形态配置。
[0293]
例如，一个电化学元件a(第一电化学元件a)具备配置有电化学反应部3的具有第一板状体1和第二板状体2的板状支撑体10。同样地，与第一电化学元件a的下方向(第一方向)和上方向(第二方向)相邻的第二电化学元件a的板状支撑体10具备配置有电化学反应部3的具有第一板状体1和第二板状体2的板状支撑体10。
[0294]
第一电化学元件a的第二板状体2的外表面与在上方向上相邻的第二电化学元件a的第一板状体1的外表面电连接。此外，在第一电化学元件a的第二板状体2的外表面与在上方向上相邻的第二电化学元件a的第一板状体1的外表面之间，沿着该两外表面，形成第二气体流通的流通部a2。
[0295]
此外，第一电化学元件a的第一板状体1的外表面与在下方向上相邻的第二电化学元件a的第二板状体2的外表面电连接。为了使其电连接，除了使电导性表面部彼此单纯接触之外，还可以采用对接触面施加面压、或介由高电导性的材料而降低接触电阻的方法等。此外，在第一电化学元件a的第一板状体1的外表面与在下方向上相邻的第二电化学元件a的第二板状体2的外表面之间，沿着该两外表面，形成第一气体流通的副流路a11(内部流路a1中的一部分)。
[0296]
将这样的多个电化学元件a层叠配置。具体而言，长方形的各电化学元件以一个端部的第一贯穿部41和另一个端部的第二贯穿部51对齐的状态，在各自的电化学元件的电化学反应部朝上的状态下排列并层叠。并且，在各第一贯穿部41彼此之间，存在（）第一环状密封部42，在第二贯穿部51彼此之间存在（）第二环状密封部52。
[0297]
在板状支撑体10中，在长方形的板状支撑体10的长度方向一个端部侧具有第一贯穿部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之中的一者的第一气体的供给路4。在流通部a2内，具有作为环状密封部的第一环状密封部42，其将在板状支撑体10的两个外表面各自形成的第一贯穿部41与流通部a2进行区隔。此外，通过第一贯穿部41和第一环状密封部42，形成将第一气体向内部流路a1供给的供给路4。应予说明，在第一板状体1的与第一环状密封部42相接的部位的周围，在第一板状体1的与前述内部流路a1相反侧的面设置环状的膨出部a，使第一环状密封部42的沿着第一板状体1的面的方向上的定位变得容易。
[0298]
此外，板状支撑体10在另一个端部侧具有第二贯穿部51，其形成将在内部流路a1中流通的第一气体向板状支撑体10的表面贯穿方向外侧排放的排放路5。第二贯穿部51是在与第二气体区隔的状态下使第一气体流通的构成。在流通部a2内，具有作为环状密封部的第二环状密封部52，其将在板状支撑体10的两个外表面各自形成的第二贯穿部51与流通部a2进行区隔。通过第二贯穿部51和第二环状密封部52，形成将在内部流路a1中流通的第一气体排放的排放路5。
[0299]
第一、第二环状密封部42,52包含氧化铝等陶瓷材料、云母、或被覆了它们的金属等的绝缘性材料，作为将相邻的电化学元件彼此电绝缘的绝缘密封部而发挥功能。
[0300]
(8)能源系统、电化学装置接着，针对能源系统、电化学装置，使用图19进行说明。
[0301]
能源系统z具有电化学装置100、和将从电化学装置100排放的热再利用的作为排热利用部的热交换器190。
[0302]
电化学装置100具有电化学模块m、燃料供给模块、从电化学模块m提取电力的作为输出部8的逆变器(电力转换器的一例)104。燃料供给模块包含脱硫器101、气化器106和重整器102，具有对电化学模块m供给包含还原性成分的燃料气体的燃料供给部103。应予说明，在该情况下，重整器102形成燃料转换器。
[0303]
详细而言，电化学装置100具有脱硫器101、重整水箱105、气化器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。
[0304]
脱硫器101将市政燃气等烃系的原燃料中包含的硫化合物成分去除(脱硫)。在原燃料中含有硫化合物的情况下，通过具有脱硫器101，能够抑制因硫化合物而导致的对重整器102或者电化学元件a的负面影响。气化器106由从重整水箱105供给的重整水生成水蒸气。重整器102使用通过气化器106生成的水蒸气而对通过脱硫器101进行了脱硫的原燃料进行水蒸气重整，生成包含氢气的重整气体。
[0305]
电化学模块m使用从重整器102供给的重整气体、和从鼓风机107供给的空气，进行电化学反应而发电。燃烧部108使从电化学模块m排放的反应排气和空气混合，使反应排气中的可燃成分燃烧。
[0306]
逆变器104调整电化学模块m的输出电力，制成与从商用系统(省略图示)接收的电力相同的电压和相同的频率。控制部110控制电化学装置100和能源系统z的运转。
[0307]
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进行原燃料的重整处理。
[0308]
原燃料通过升压泵111的工作而通过原燃料供给路112向脱硫器101供给。重整水箱105的重整水通过重整水泵113的工作而通过重整水供给路114向气化器106供给。并且，原燃料供给路112在与脱硫器101相比更靠下游侧的部位与重整水供给路114合流，将在容器200外合流的重整水与原燃料向气化器106供给。
[0309]
重整水通过气化器106而气化，形成水蒸气。通过气化器106而生成的包含水蒸气的原燃料通过含有水蒸气的原燃料供给路115而向重整器102供给。通过重整器102而对原燃料进行水蒸气重整，生成以氢气作为主成分的重整气体(具有还原性成分的第一气体)。通过重整器102而生成的重整气体通过燃料供给部103而向电化学模块m供给。
[0310]
反应排气在燃烧部108中燃烧，形成燃烧排气而从燃烧排气排放路116向热交换器190输送。在燃烧排气排放路116中，配置燃烧催化部117(例如铂系催化剂)，将燃烧排气中含有的一氧化碳、氢气等还原性成分燃烧去除。
[0311]
热交换器190使燃烧部108中的燃烧产生的燃烧排气与所供给的冷水进行热交换，生成温水。即，热交换器190作为将从电化学装置100排放的热再利用的排热利用部进行工作。
[0312]
应予说明，替代排热利用部，也可以设置利用从电化学模块m(未经燃烧)排放的反
应排气的反应排气利用部。此外，也可以使从第一气体排放部62向容器200外流通的反应排气中的至少一部分在图19中的100,101,103,106,112,113,115的任一部位合流，再利用。反应排气中，包含在电化学元件a中未用于反应的残余的氢气。在反应排气利用部中，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，进行能量的有效利用。
[0313]
[其它实施方式]应予说明，上述实施方式(包括其它实施方式，以下相同)中公开的构成在不发生矛盾的情况下，可以与其它实施方式中公开的构成组合应用，此外，本说明书中公开的实施方式是例示，本发明的实施方式不限于此，在不脱离本发明的目的的范围内可以适当改变。
[0314]
(1)上述实施方式中，电化学元件层叠体s接受来自挤压机构400和下部平板状构件(第一平板状构件)220b的挤压。然而，也可以是未设置挤压机构400的构成。针对这样的构成，使用图20~图23进行说明。但是，以与上述实施方式不同的构成为中心来说明，针对相同的构成，将说明简化或省略。
[0315]
(1
‑
1)电化学模块m的整体构成以下，使用图20~图23说明电化学模块m的整体构成。如图20所示，电化学模块m具有电化学元件层叠体(层叠体)s、和内装有电化学元件层叠体s的大致长方体状的容器(壳体、第1夹持体、第2夹持体)200。与上述实施方式不同，未设置挤压机构400。
[0316]
电化学模块m具有从容器200的外部向电化学元件层叠体s供给第一气体的第一气体供给部(流通管)61、和排放在电化学元件层叠体s中反应后的第一气体的第一气体排放部(流通管)62。此外，容器200中，设置有从容器200的外部向电化学元件层叠体s供给第二气体的第二气体供给部71、和排放第二气体的第二气体排放部72。
[0317]
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侧向外侧按顺序具有上部绝缘体210t、上部板(第一夹持体)230t。另一方面，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侧朝向外侧按顺序具有下部绝缘体210b、下部平板状构件220b、下部板(第二夹持体)230b。
[0318]
内装有电化学元件层叠体s的容器200如图20~图22所示，是大致长方体状的容器。容器200包含下方开口的箱状的上盖201、和上方开口的下盖203。在上盖201的与下盖203相对的端面上设置有连结部202，在下盖203的与上盖201相对的端面上设置有连结部205。连结部202与连结部205通过例如焊接将上盖201和下盖203连结，在内部形成长方体状的空间。
[0319]
上盖201如图20、图21所示，具有与上盖201的外缘相比小一圈的开口201c。并且，在图20的截面图中，与开口201c相邻地，面向电化学元件层叠体s的内侧的端部分支为第1端部201a和第2端部201b。并且，第一端部201a朝向容器200的内方向在平面方向上以规定长度延伸，第二端部201b从第一端部201a分支而向容器200的下方以规定长度延伸。第一端部201a与第二端部201b在截面图中形成大致90
°
，构成l字状的角部。该l字的角部在图20所示的上盖201的俯视的外缘的内侧沿着外缘形成。由此，通过第一端部201a的终端，如图20、图21所示那样，与上盖201的外缘相比小一圈的开口201c形成在上盖201的上表面上。
[0320]
下盖203与上盖201同样地，在图20所示的截面图中，具有构成形成大致90
°
的l字状的角部的第一端部203a和第二端部203b。并且，通过第一端部203a的终端，如图20所示那样，形成有与下盖203的外缘相比小一圈的开口203c。
[0321]
如图20所示，在上盖201的第一端部201a和第二端部201b所形成的l字的角部，嵌入一对带开口的板构件240的上端、上部绝缘体210t和上部板230t。
[0322]
在下盖203的在平面方向上相对的一对l字的角部，嵌入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和下部板230b。
[0323]
并且，电化学元件层叠体s，其上表面经由上部板230t和上部绝缘体210t而被上盖201支撑。此外，电化学元件层叠体s，其下表面经由下部板230b、下部平板状构件220b和下部绝缘体210b而被下盖203支撑。
[0324]
此外，如图23所示，电化学元件层叠体s的第一贯穿部41和第一环状密封部42的贯穿孔经由集流体81的开口而与第一气体供给部61连通。同样地，第二贯穿部51和第二环状密封部52的贯穿孔经由集流体81的开口而与第一气体排放部62连通。
[0325]
通过这样的构成，上盖201和下盖203在从上部和下部夹入电化学元件层叠体s、上部和下部绝缘体210t和210b、下部平板状构件220b、上部和下部板230t和230b等的状态下，连结部202与连结部205例如被焊接而连结。该连结时，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结。
[0326]
(1
‑
2)下部平板状构件和与其相关的构件的构成和作用下部平板状构件220b与上述实施方式为相同的构成。
[0327]
根据上述构成，电化学模块m通过具有弹性的下部平板状构件220b，从电化学元件层叠体s的下部平面侧被挤压。由此，电化学元件层叠体s包括第一环状密封部42和第二环状密封部52存在的区域在内，从下部平面侧被挤压。另一方面，在电化学元件层叠体s的上部平面侧，设置有第一气体供给部(流通管)61和第一气体排放部(流通管)62。
[0328]
多个第一环状密封部42和第二环状密封部52被从电化学元件层叠体s的下部平面侧朝向层叠方向的上方挤压。由此，能够抑制第一气体从第一环状密封部42和第二环状密封部52与其它构件的间隙泄漏。
[0329]
此外，电化学元件层叠体s通过下部平板状构件220b，在连结有第一环状密封部42和第二环状密封部52的第一气体供给部61和第一气体排放部62等的配管侧被挤压。因此，第一环状密封部42和第二环状密封部52与配管的连接位置能够设为大致固定位置。因此，能够通过焊接等固定第一环状密封部42和第二环状密封部52与配管。由此，考虑第一环状密封部42和第二环状密封部52与配管的连接位置的变动，不需要使用可挠性的配管，能够将具有耐久性的不锈钢管等用作配管。
[0330]
应予说明，与后述的(2)的图24同样地，在图20~图23的构成中，除了下部平板状构件(第一平板状构件)220b之外，也可以进一步设置上部平板状构件(第二平板状构件)220t。在该情况下，下部平板状构件220b的弹性力大于上部平板状构件220t的弹性力(下部平板状构件220b的弹性力＞上部平板状构件220t的弹性力)。该关系也可以通过将下部平板状构件220b的热膨胀率设为大于上部平板状构件220t的热膨胀率而实现。
[0331]
(2)上述实施方式中，作为平板状构件，仅设置夹持电化学元件层叠体s、与挤压机构400相反侧的下部平板状构件(第一平板状构件)220b。然而，如图24所示，也可以进一步设置与挤压机构400相同侧的上部平板状构件(第二平板状构件)220t。
[0332]
以下，以与上述实施方式不同的构成为中心来说明，针对相同的构成，将说明简化或省略。
[0333]
(2
‑
1)电化学模块m的整体构成如图24所示，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侧向外侧按顺序具有上部绝缘体210t、上部平板状构件220t、上部板230t。同样地，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侧朝向外侧按顺序具有下部绝缘体210b、下部平板状构件220b、下部板230b。
[0334]
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与下部平板状构件220b是相同的构成，是具有弹性的构件。上部平板状构件220t在例如图24的截面图中形成为波浪形的形状。上部平板状构件220t以波浪形的顶部220ta与上部绝缘体210t接触的方式配置。此外，上部平板状构件220t的波浪形的顶部220tb与上部板230t接触。
[0335]
上部平板状构件220t的材料和热膨胀率等如上述实施方式中定义那样，下部平板状构件220b的弹性力大于上部平板状构件220t的弹性力(下部平板状构件220b的弹性力＞上部平板状构件220t的弹性力)。该关系也可以通过将下部平板状构件220b的热膨胀率设为大于上部平板状构件220t的热膨胀率而实现。
[0336]
与图4所示同样地，第一气体供给部61和第一气体排放部62贯穿集流体81的贯穿孔81a。与该集流体81相邻的第一板状体1的上表面上，沿着第一气体供给部61和第一气体排放部62的外周，设置外周壁415。外周壁415从前述的第一板状体1的上表面，经由集流体81的贯穿孔81a，向上方延伸至上部板230t的附近。因此，上部平板状构件220t在外周壁415存在的部分，在平面图中去除与外周壁415对应的圆形部分。
[0337]
在从上部和下部夹入电化学元件层叠体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等的状态下，通过在上盖201的第一端部201c的内周面上将下盖203的第一端部203b密合、焊接、粘接、嵌合等，将上盖201和下盖203缔合。该缔合时，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结。即，在将上盖201和下盖203连结的状态下，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。该紧固压力通过对上部和下部平板状构件220t和220b给予规定的压缩位移l从而负载。此处的压缩位移l是考虑上部和下部平板状构件220t和220b两者的位移。
[0338]
进一步，第一气体供给部61和第一气体排放部62能够通过挤压机构400向电化学元件层叠体s侧、即向层叠方向的下方挤压。挤压机构400的构成与上述实施方式相同。
[0339]
(2
‑
2)平板状构件和挤压机构的作用接着，针对平板状构件(上部和下部平板状构件220t和220b)220和挤压机构400的作用进一步说明。
[0340]
包含热膨胀构件的上部和下部平板状构件220t和220b配置在电化学元件层叠体s的上部平面和下部平面上，从上部和下部板230负载规定的紧固压力，弹性地支撑电化学元件层叠体s。并且，上部平板状构件220t以从层叠方向的上方挤压电化学元件层叠体s的方式支撑，下部平板状构件220b以从层叠方向的下方挤压电化学元件层叠体s的方式支撑。例如，通过上部和下部平板状构件220t和220b热膨胀而补偿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。
[0341]
在此，如上所述，下部平板状构件220b的热膨胀率大于上部平板状构件220t的热
膨胀率。因此，下部平板状构件220b从层叠方向的下方挤压电化学元件层叠体s的挤压力大于上部平板状构件220t从层叠方向的上方挤压电化学元件层叠体s的挤压力。因此，电化学元件层叠体s与上方相比，被从下方以更大的挤压力向上方挤压。
[0342]
此外，挤压机构400中，如果对第一螺合构件401拧入第二螺合构件403，则将第二螺合构件403朝向层叠方向的下方挤入。由此，第二螺合构件403将第一气体供给部61和多个第一环状密封部42向层叠方向的下方挤入。同样地，若使挤压机构400发挥作用，则将第一气体排放部62和多个第二环状密封部52向层叠方向的下方挤入。
[0343]
设置有第一气体供给部61和第一气体排放部62的沿着层叠方向的区域中，根据下部平板状构件220b的弹性力＞上部平板状构件220t的弹性力的关系，被从层叠方向的下方朝向上方以更大的挤压力挤压。此外，该区域通过挤压机构400被从层叠方向的上方朝向下方挤压。即，多个第一环状密封部42和第二环状密封部52被从层叠方向的下方通过下部平板状部220b挤压，同时被从层叠方向的上方通过挤压机构400挤压。由此，能够抑制第一环状密封部42和第二环状密封部52与其它构件的间隙的产生，抑制第一气体的泄漏。
[0344]
此外，电化学元件层叠体s中，设置有电化学反应部3的区域通过上盖201和下盖203挤压上部和下部绝缘体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，负载规定的紧固压力。
[0345]
应予说明，与上述(1)同样地，在图24的构成中，也能够省略挤压机构400。即使在省略挤压机构400的情况下，下部平板状构件220b的弹性力＞上部平板状构件220t的弹性力，因此电化学元件层叠体s被从层叠方向的下方朝向上方以大的挤压力挤压。因此，电化学元件层叠体s包括第一环状密封部42和第二环状密封部52存在的区域在内，被从层叠方向的下方朝向上方挤压。由此，能够抑制第一气体从第一环状密封部42和第二环状密封部52与其它构件的间隙泄漏。此外，如前所述，电化学元件层叠体s通过下部平板状构件220b，在连结有第一环状密封部42和第二环状密封部52的第一气体供给部61和第一气体排放部62等的配管侧被挤压。第一环状密封部42和第二环状密封部52与配管的连接位置能够设为大致固定位置。因此，能够通过焊接等固定第一环状密封部42和第二环状密封部52与配管。
[0346]
此外，上部平板状构件220t能够进行上述的下部平板状构件220b的如图5、图6等那样的变形。
[0347]
(3)上述实施方式中，在电化学元件层叠体s的上部平面(第二平面)上连接第一气体供给部(流通管)61和第一气体排放部(流通管)62。另一方面，沿着电化学元件层叠体s的下部平面(第一平面)，设置下部平板状构件220b。然而，第一环状密封部42和第二环状密封部52在第一气体供给部61和第一气体排放部62等的配管侧被挤压即可，不限于该构成。例如，电化学元件层叠体s中，只要连接有第一气体供给部(流通管)61和第一气体排放部(流通管)62的一侧与设置有平板状构件的一侧相反即可。因此，可以在电化学元件层叠体s的下部平面(第一平面)上连接第一气体供给部(流通管)61和第一气体排放部(流通管)62，沿着上部平面(第二平面)设置上部平板状构件220t。
[0348]
(4)上述实施方式中，挤压机构400由通过螺栓的螺合而将第二螺合构件403挤入第一螺合构件401的机构构成。然而，只要能够挤压第一环状密封部42和第二环状密封部52即可，挤压机构400不限于上述的构成。挤压机构400也可以是将例如第二螺合构件403插入筒状的第一螺合构件401，通过摩擦等而固定在挤入位置的构成。此外，挤压机构400也可以
由下述机构构成：形成在第一螺合构件401上形成的阳螺纹部、和在第二螺合构件403上形成的阴螺纹部，通过使这些阳螺纹部和阴螺纹部螺合而将第二螺合构件403挤入第一螺合构件401的机构。
[0349]
(5)上述实施方式中，在电化学元件a为sofc的电化学模块m中应用平板状构件220。然而，上述平板状构件220也可以应用于soec(solid oxide electrolyzer cell，固体氧化物电解电池)和二次电池等。
[0350]
(6)上述实施方式中，将电化学元件a用于作为电化学装置100的固体氧化物型燃料电池，但电化学元件a也可以用于固体氧化物型电解单元、利用固体氧化物的氧传感器等。此外，电化学元件a不限于作为电化学元件层叠体s、电化学模块m而组合多个使用，也可以单独使用。
[0351]
即，上述实施方式中，针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。
[0352]
即，上述实施方式中，使电化学元件a和电化学模块m作为燃料电池工作，向电极层31中流通氢气，向对电极层33中流通氧气。如此，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而向电极层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，进行发电。
[0353]
另一方面，在使电化学元件a和电化学模块m作为电解单元工作的情况下，在电极层31中流通含有水蒸气、二氧化碳的气体，在电极层31与对电极层33之间施加电压。如此，电极层31中电子e
‑
与水分子h2o、二氧化碳分子co2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而向对电极层33移动。对电极层33中氧离子o2‑
释放电子而形成氧分子o2。通过以上的反应，将水分子h2o电解为氢气h2和氧气o2，在流通含有二氧化碳分子co2的气体的情况下，电解为一氧化碳co和氧气o2。
[0354]
在流通含有水蒸气和二氧化碳分子co2的气体的情况下，可以设置由通过上述电解而在电化学元件a和电化学模块m中生成的氢气和一氧化碳等合成烃等各种化合物等的燃料转换器25(图26)。通过燃料供给部(未图示)，能够将该燃料转换器25生成的烃等提取至本系统
·
装置外而用作另外的用途的燃料。此外，也可以通过燃料转换器25而将氢气、一氧化碳转换为化学原料而加以利用。
[0355]
图26中，示出使电化学反应部3作为电解单元进行工作的情况的能源系统z和电化学装置100的一例。本系统中供给的水和二氧化碳在电化学反应部3中被电解，生成氢气和一氧化碳等。进一步，在燃料转换器25中合成烃等。使图26的热交换器24作为使通过在燃料转换器25中引起的反应而产生的反应热与水进行热交换、气化的排热利用部而工作，同时使图26中的热交换器23作为通过电化学元件a而产生的排热与水蒸气和二氧化碳进行热交换、预热的排热利用部而工作，通过设为上述构成，能够提高能量效率。
[0356]
此外，电力转换器93向电化学元件a中流通电力。由此，如上所述电化学元件a作为电解单元而发挥作用。
[0357]
因此，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。
[0358]
(7)上述实施方式中，作为电极层31的材料，使用例如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，使用例如lscf、lsm等复合氧化物。像这样构成的电化学元件a中，向电极层31供给氢气而设为燃料极(阳极)，向对电极层33供给空气而设为空气极(阴极)，能够用作固体氧化物型燃料电池单元。也可以变更该构成，以能够将电极层31作为空气极、将对电极层33作为燃料极的方式，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。如果是像这样构成的电化学元件a，则向电极层31供给空气而作为空气极，向对电极层33供给氢气而作为燃料极，能够将电化学元件a用作固体氧化物型燃料电池单元。
[0359]
(8)上述实施方式中，在第一板状体1与电解质层32之间设置电极层31，从电解质层32观察在与第一板状体1相反侧配置对电极层33。也可以是将电极层31与对电极层33相反配置的构成。即，也可以是在第一板状体1与电解质层32之间配置对电极层33，从电解质层32观察在与第一板状体1相反侧配置电极层31的构成。在该情况下，针对气体向电化学元件a的供给，也需要变更。
[0360]
即，针对电极层31和对电极层33的顺序、第一气体、第二气体中任一者为还原性成分气体和氧化性成分气体中的一者还是另一者，只要配置为以第一气体、第二气体适当反应的形态向电极层31和对电极层33供给，则可以采用各种形态。
[0361]
(9)上述实施方式中，覆盖气体流通允许部1a而将电化学反应部3设置在第一板状体1的与第二板状体2相反侧，但也可以设置在第一板状体1的第二板状体2侧。即，电化学反应部3即使是配置在内部流路a1中的构成，本发明也成立。
[0362]
(10)上述中，通过容器(第一夹持体、第二夹持体)200夹持电化学元件层叠体s。然而，只要能够夹持电化学元件层叠体s，则不必使用容器200。例如，也可以通过端板(第一夹持体、第二夹持体)等夹持电化学元件层叠体s。
[0363]
(11)上述实施方式中，设为将第一贯穿部41、第二贯穿部51在长方形的板状支撑体的两个端部设置一对的形态，但不限于在两个端部设置的形态，此外，也可以是设置2对以上的形态。此外，第一贯穿部41、第二贯穿部51不需要成对设置。因此，第一贯穿部41、第二贯穿部51各自可以设置1个以上。
[0364]
进一步，板状支撑体不限于长方形，也可以采用正方形、圆形等各种形态。
[0365]
(12)第一、第二环状密封部42,52只要是使第一、第二贯穿部41、51彼此连通而能够防止气体的泄露的构成，则不论形状如何都可。即，第一、第二环状密封部42,52只要是通过具有在内部与贯穿部连通的开口部的无端状的构成，将相邻的电化学元件a彼此之间密封的构成即可。第一、第二环状密封部42,52是例如环状。环状中，也可以是圆形、椭圆形、方形、多边形等任意形状。
[0366]
(13)上述中，板状支撑体10由第一板状体1和第二板状体2构成。在此，第一板状体1与第二板状体2可以由不同的板状体构成，也可以如图25所示那样由一个板状体构成。在图25的情况下，通过将一个板状体弯折，第一板状体1与第二板状体2重叠。并且，通过将周缘部1a焊接等，将第一板状体1与第二板状体2一体化。应予说明，第一板状体1与第二板状体2可以由一系列无接缝的板状体构成，也可以通过将一系列板状体弯折，如图25那样成型。
[0367]
此外，如后述那样，第二板状体2可以由一个构件构成，也可以由2个以上的构件构
成。同样地，第一板状体1可以由一个构件构成，也可以由2个以上的构件构成。
[0368]
(14)上述的第二板状体2与第一板状体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。向分配部a12供给的第一气体如图9所示，向多个副流路a11各自中分配供给，在多个副流路a11的出口处在合流部a13中合流。因此，第一气体从分配部a12沿着朝向合流部a13的气体流动方向流动。
[0369]
多个副流路a11通过在第二板状体2之中从分配部a12将除了合流部a13之外的部分形成为波板状而构成。并且，如图13所示，多个副流路a11在与第一气体的气体流动方向交叉的流动交叉方向上的截面图中构成为波板状。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例如可以由沿着按照气体流动方向的方向分离的2个以上的波状的板状体构成，也可以由沿着按照流动交叉方向的方向分离的2个以上的波状的板状体构成。
[0370]
此外，多个副流路a11如图13所示那样通过反复形成相同形状的山和谷而构成为波浪形。然而，第二板状体2也可以在形成多个副流路a11的区域中具有板状部分。例如，多个副流路a11可以通过交替形成板状部分和突状部分而构成。并且，可以将突状部分设为第一气体等的流体流通的部分。
[0371]
(15)上述第二板状体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，只要至少一部分形成为波板状即可。第二板状体2可以例如在分配部a12与合流部a13之间，气体流动方向中的一部分为平板状，其余为波板状。此外，第二板状体2也可以流动交叉方向的一部分为平板状，其余为波板状。
[0372]
(16)上述内部流路a1中，可以设置能够提高发电效率的结构体。针对这样的构成，在以下进行说明。与上述实施方式重复的部分将记载简化或省略。
[0373]
(i)电化学模块m的具体的构成接着，使用图27~图44等，针对电化学模块m的具体的构成进行说明。电化学模块m中，包含图4所示的电化学元件层叠体s。
[0374]
在此，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，在第一板状体1和第二板状体2之间第一气体从第一气体供给部61侧向第一气体排放部62侧流通的方向，同样地在第一板状体1和第二板状体2之间第二气体从第二气体供给部71侧向第二气体排放部72侧流通的方向是与 z方向和
‑
z方向(z方向)交叉的 x方向和
‑
x方向(x方向)。此外，与 z方向和
‑
z方向(z方向)和 x方向和
‑
x方向(x方向)交叉的方向是 y方向和
‑
y方向(y方向)。并且，xz平面、xy平面与yz平面彼此大致垂直。
[0375]
如图4和图27等所示，电化学模块m具有：第一气体供给部61，其经由供给路4向内部流路a1供给第一气体；第一气体排放部62，其将反应后的第一气体排放；第二气体供给部71，其从外部向流通部a2供给第二气体；第二气体排放部72，其将反应后的第二气体排放；和，输出部8，其得到与电化学反应部3中的电化学反应相伴的输出；在容器200内，具有分配室9，其将从第二气体供给部71供给的第二气体向流通部a2分配供给。
[0376]
由此，电化学模块m从第一气体供给部61供给燃料气体(有时也称为第一气体)，同时从第二气体供给部71供给空气(有时也称为第二气体)，由此燃料气体如图4、22等的虚线箭头所示那样进入，空气如实线箭头所示那样进入。
[0377]
从第一气体供给部61供给的燃料气体从电化学元件层叠体s的最上部的电化学元件a的第一贯穿部41被引导至供给路4，从被第一环状密封部42区隔的供给路4，向所有电化学元件a的内部流路a1中流通。此外，从第二气体供给部71供给的空气在暂时流入分配室9中后，向在各电化学元件a间形成的流通部a2中流通。本实施方式中，燃料气体在内部流路a1中沿着板状支撑体10的平面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中沿着板状支撑体10的平面流通的流通方向是从 x方向朝向
‑
x方向的方向。
[0378]
而且，如果以第二板状体2(板状支撑体10的一部分)作为基准，则在波板状的第二板状体2部分从第一板状体1(板状支撑体10的一部分)膨出的部分，在第一板状体1与第二板状体2之间形成内部流路a1，同时与相邻的电化学元件a的电化学反应部3接触而能够电连接。另一方面，波板状的第二板状体2与第一板状体1接触的部分与第一板状体1电连接，在与和第二板状体2相邻的电化学元件a的电化学反应部3之间形成流通部a2。
[0379]
在图43等的一部分中存在将出现包括内部流路a1的截面的电化学元件a、和出现包括流通部a2的截面的电化学元件a为了方便而并列显示的部分，但从第一气体供给部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而沿着一个端部侧的宽度方向拓宽而流动，到达内部流路a1之中各副流路a11(参照图27~图30等)。
[0380]
在此，如图27等所示，内部流路a1具有分配部a12、多个副流路a11、和后述的合流部a13。此外，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、和多个副流路a11与合流部a13之间的排放缓冲部154。
[0381]
该内部流路a1由第一板状体1与第二板状体2相对的空间形成。本实施方式中，第一板状体1为平板状，形成后述的气体流通允许部1a。第二板状体2具有相对于层叠方向向上方突出的部分、和向下方凹陷的部分。因此，通过将第一板状体1与第二板状体2相对组合，第二板状体2的向上方突出的部分与第一板状体1抵接。并且，通过第二板状体2的向下方凹陷的部分与第一板状体1，形成将分配部a12、供给缓冲部144、多个副流路a11、排放缓冲部154和合流部a13等各部分隔开的空间。
[0382]
如后文详细描述，在沿着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之间设置供给结构体140。供给结构体140使燃料气体在分配部a12中暂时贮留，限制从分配部a12向多个副流路a11的燃料气体供给。
[0383]
此外，在沿着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之间设置排放结构体150。排放结构体150限制从多个副流路a11向合流部a13的燃料气体的排放。
[0384]
燃料气体在第一气体供给部61、第一环状密封部42、第一贯穿部41等中流通，向各电化学元件a的分配部a12供给。向分配部a12供给的燃料气体通过供给结构体140而暂时贮留在分配部a12中。其后，燃料气体从分配部a12导入多个副流路a11。
[0385]
进入各副流路a11中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中。此外，燃料气体与结束电化学反应的燃料气体一起，进一步在副流路a11中前进。到达多个副流路a11的流通方向的终端的燃料气体在通过排放结构体150而部分限制向合流部a13的流通的状态下，前进至合流部a13。前进至合流部a13的燃料气体在合流部a13、第二贯穿部51、第二环状密封部52等中流通。并且，与来自其它电化学元件a的结束电化学反应的燃料气体一起，从第一气体排放部62向外排放。
[0386]
另一方面，从第二气体供给部71供给的空气经由分配室9而进入流通部a2中，能够进入对电极层33、电解质层32中。此外，空气与结束电化学反应的空气一起，进一步沿着电化学反应部3而在流通部a2中前进，从第二气体排放部72向外排放。
[0387]
按照该燃料气体和空气的流动，在电化学反应部3中产生的电力通过相邻的电化学元件a的电化学反应部3与第二板状体2的接触而在集流体81,82彼此之间串联连接，形成从输出部8提取合成输出的形态。
[0388]
针对电化学元件层叠体s的构成，在后详细描述。
[0389]
(ii)内部流路和第二板状体的构成针对第一板状体1与第二板状体2相对形成的内部流路a1的构成，进一步说明。
[0390]
本实施方式中，平板状的第一板状体1、与以沿着层叠方向向上方( z方向)突出的方式、或者沿着层叠方向向下方(
‑
z方向)凹陷的方式形成为凹凸的第二板状体2彼此相对，在组合得到的内面上形成内部流路a1。内部流路a1中，包含分配部a12、供给缓冲部144、多个副流路a11、排放缓冲部154和合流部a13。此外，内部流路a1中，还包含第一气体通过的供给通过部141(供给结构体140的一部分)和排放通过部151(排放结构体150的一部分)。
[0391]
应予说明，设置有第一气体供给部61、第一环状密封部42、第一贯穿部41等的供给路4侧、与设置有第一气体排放部62、第二环状密封部52、第二贯穿部51等的排放路5侧为对称的结构。图28~图30、图32~图35等中，示出设置有第一气体排放部62、第二环状密封部52、第二贯穿部51等的排放路5侧的截面图。另一方面，图36~图42等中，示出设置有第一气体供给部61、第一环状密封部42、第一贯穿部41等的供给路4侧的截面图。并且，在图28~图30、图32~图35等排放路5侧的截面图中，第一气体在从多个副流路a11经过合流部a13而向第二贯穿部51等排放的方向上流通。另一方面，在图36~图42等供给路4侧的截面图中，第一气体经过第一贯穿部41等而在从分配部a12向多个副流路a11供给的方向上流通。
[0392]
分配部a12与各电化学元件a对应设置。分配部a12设置在供给路4侧，是用于向各电化学元件a供给第一气体的缓冲部。此外，分配部a12在第一气体的流通方向(从 x方向朝向
‑
x方向的方向)上，在内部流路a1之中设置在多个副流路a11的上游侧。如图27、图42等所示，分配部a12中，在与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，形成贯穿第二板状体2的第一贯穿部41。第一气体在第一气体供给部61、第一环状密封部42、第一贯穿部41等中流通，向各电化学元件a的分配部a12供给。
[0393]
第一板状体1与第二板状体2如图28~图42等所示，通过将第一板状体1的缘部与第二板状体2的缘部在周缘部1a焊接从而一体化。分配部a12以与周缘部1a相比向层叠方向的下方(
‑
z方向)凹陷的方式对第二板状体2进行加工，由此形成。进一步而言，分配部a12以与供给阻止部142(供给结构体140的一部分)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的上表面位于与供给阻止部142的上表面相比更靠下方。并且，供给阻止部142的上表面与第一板状体1的下表面抵接。由此，导入分配部a12的第一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的排放，在形成为凹状的分配部a12中暂时贮留。
[0394]
此外，分配部a12在顶视图中，如图27等所示那样在 y方向和
‑
y方向(y方向)上长。并且，分配部a12的y方向的长度与在y方向上隔有间隔而平行排列配置的多个副流路a11的
区域的y方向的长度对应。
[0395]
第一气体流通的多个副流路a11如图27~图44等所示，沿着流通方向，即沿着 x方向和
‑
x方向(x方向)延伸。并且，多个副流路a11如前述那样，在y方向上隔有间隔而平行排列配置。第二板状体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、以及在相邻的副流路形成部160之间设置且将相邻的副流路a11各自隔开的多个分隔部161。如图43等所示，副流路形成部160形成为具有底面的凹状，分隔部161的上表面位于与副流路形成部160的底面相比更靠层叠方向的上方。并且，分隔部161的上表面与第一板状体1的下表面抵接。由此，各副流路a11分离，在各副流路a11各自中第一气体沿着流通方向流通。
[0396]
应予说明，副流路a11在图27等中，从供给结构体140的附近至排放结构体150的附近沿着流通方向延伸。然而不限于此，副流路a11也可以仅在从供给结构体140的附近至排放结构体150的附近为止的一部分中形成。即，形成副流路a11的副流路形成部160也可以仅配置在从供给结构体140的附近至排放结构体150的附近为止的一部分中。
[0397]
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，分隔部161的长度l3小于副流路形成部160的长度l4(l3＜l4)。在l3＜l4的情况下，如图43等所示，能够减小分隔部161的上表面与第一板状体1的下表面的抵接面积。即，能够增大朝向形成气体流通允许部1a的第一板状体1的副流路a11的空间，能够增多从副流路a11朝向电化学反应部3的第一气体的量。
[0398]
第二板状体2如图27、图36~图44等所示，在沿着流通方向的方向( 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使第一气体在分配部a12中暂时贮留，同时限制从分配部a12向多个副流路a11的第一气体的供给。
[0399]
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使第一气体从分配部a12向多个副流路a11通过。供给阻止部142阻止第一气体从分配部a12向多个副流路a11通过。如图38等所示，供给阻止部142的上表面位于与供给通过部141的上表面相比更靠层叠方向的上方，与第一板状体1的下表面抵接。因此，通过供给阻止部142阻止分配部a12内的第一气体向流通方向的流通，另一方面，经由供给通过部141而向流通方向流通，向多个副流路a11流动。
[0400]
本实施方式中，各供给阻止部142如例如图27、图44等所示，形成为大致长方形。并且，长方形的各供给阻止部142以长边沿着 y方向和
‑
y方向(y方向)的方式沿着y方向配置。在相邻的供给阻止部142之间设置供给通过部141。即，供给通过部141设置在相邻的供给阻止部142的短边相对的区间中。
[0401]
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)。此外，供给通过部141的长度l1优选小于分隔部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挤出的第一气体与分隔部161的 x方向侧的端部冲突，能够在后述的供给缓冲部144中暂时贮留。
[0402]
l1与l2的关系根据例如向分配部a12单位时间供给的第一气体的量、向多个副流路a11单位时间应当供给的第一气体的量、供给阻止部142的数量、分隔部161的y方向的长度l3、副流路a11的y方向的长度l4等而确定。
[0403]
如上所述，各副流路a11被各分隔部161而分隔。在流通方向( x方向和
‑
x方向(x方向))上，多个分隔部161之中任一分隔部161与供给通过部141对应配置。
[0404]
此外，在流通方向上，多个副流路a11之中至少1个副流路a11与供给阻止部142对应配置。
[0405]
在此，第一气体从分配部a12经由供给通过部141而导入多个副流路a11。根据上述构成，在流通方向上，任一分隔部161与供给通过部141对应配置，因此从分配部a12向供给通过部141挤出的第一气体通过沿着流通方向前进，与向层叠方向的上方突出的分隔部161冲突。通过与分隔部161的冲突，第一气体在与流通方向交叉的交叉方向上前进。即，从分配部a12经过供给通过部141而流通来的第一气体并非立刻导入多个副流路a11，而是在副流路a11的跟前与分隔部161冲突而在交叉方向上前进。进一步，在交叉方向上前进的第一气体由于向层叠方向的上方突出的供给阻止部142而不回到分配部a12，在供给结构体140与多个副流路a11之间暂时贮留。其后，第一气体沿着从分配部a12的挤出，导入多个副流路形成部160所形成的多个副流路a11中。
[0406]
应予说明，第一气体在供给结构体140与多个副流路a11之间暂时贮留的区域是供给缓冲部144。
[0407]
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1个分隔部161。然而，不限于此，也可以与1个供给通过部141对应地配置多个分隔部161。此外，也可以不与1个供给通过部141对应地配置分隔部161，而与另一个供给通过部141对应地配置分隔部161。
[0408]
此外，在流通方向上，与第一贯穿部41对应地设置供给阻止部142。由此，能够抑制从第一贯穿部41导入分配部a12的第一气体立刻朝向多个副流路a11。因此，能够在分配部a12中暂时贮留第一气体。
[0409]
供给阻止部142的数量不限于此，但例如为2个以上。此外，优选根据多个副流路a11的数量来设定供给阻止部142的数量。
[0410]
此外，供给阻止部142在上文中，在流通方向的交叉方向上配置为一列。然而，只要在分配部a12中暂时贮留第一气体，能够向多个副流路a11大致均匀地供给第一气体，则不限于该配置。例如，多个供给阻止部142可以从交叉方向偏移配置。此外，多个供给阻止部142可以沿着交叉方向、或者从交叉方向偏移配置。
[0411]
此外，上述中，供给阻止部142为长方形。然而，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的形状不限于此。例如，供给阻止部142可以形成为正方形、圆形、椭圆形、三角形等各种形状。
[0412]
此外，不限于此，如图27、图44等上述实施方式所示，优选多个供给阻止部142之中的2个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。第一气体以从分配部a12的第一贯穿部41起在分配部a12的空间拓宽的方式在分配部a12中弥漫，与分配部a12的端面冲突。因此，有时与分配部a12的端面冲突的第一气体在端面处改变方向而朝向多个副流路a11流动。因此，通过在与分配部a12的端部对应的位置处预先设置供给阻止部142，能够抑制第一气体从分配部a12立刻向多个副流路a11流出。由此，如后述那样，能够从分配部a12向各副流路a11大致均匀地供给第一气体。
[0413]
接着，针对合流部a13和排放结构体150进行说明。合流部a13和排放结构体150各
自为与分配部a12和供给结构体140相同的构成。
[0414]
合流部a13设置在排放路5侧，是用于排放在多个副流路a11中流通的第一气体的缓冲部。合流部a13在第一气体的流通方向上，在内部流路a1之中设置在多个副流路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，形成贯穿第二板状体2的第二贯穿部51。通过多个副流路a11的第一气体被导入合流部a13，经由第二贯穿部51、第二环状密封部52、第一气体排放部62等而向外部排放。
[0415]
此外，合流部a13以在排放阻止部152(排放结构体150的一部分)中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的上表面位于与排放阻止部152的上表面相比更靠下方。并且，排放阻止部152的上表面与第一板状体1的下表面抵接。由此，从多个副流路a11朝向合流部a13的第一气体通过向层叠方向的上方突出的排放阻止部152而限制向合流部a13的排放，暂时贮留在多个副流路a11中。
[0416]
此外，合流部a13在顶视图中，如图27等所示那样在 y方向和
‑
y方向(y方向)上长。并且，合流部a13的y方向的长度与在y方向上隔有间隔而平行排列配置的多个副流路a11的区域的y方向的长度对应。
[0417]
第二板状体2如图27、图31~图35、图44等所示，在沿着流通方向的方向( x方向和
‑
x方向(x方向))上，在多个副流路a11与合流部a13之间具有排放结构体150。排放结构体150限制从多个副流路a11向合流部a13的第一气体的排放。
[0418]
排放结构体150具有多个排放通过部151和多个排放阻止部152。排放通过部151使第一气体从多个副流路a11向合流部a13通过。排放阻止部152阻止第一气体从多个副流路a11向合流部a13通过。如图32等所示，排放阻止部152的上表面位于与排放通过部151的上表面相比更靠层叠方向的上方，与第一板状体1的下表面抵接。因此，通过排放阻止部152而阻止多个副流路a11内的第一气体向流通方向的流通，另一方面，经由排放通过部151而向流通方向流通，向合流部a13流动。
[0419]
本实施方式中，排放阻止部152与供给阻止部142同样地，如例如图27、图44等所示那样，形成为大致长方形。并且，长方形的各排放阻止部152以长边沿着 y方向和
‑
y方向(y方向)的方式沿着y方向配置。在相邻的排放阻止部152之间设置排放通过部151。即，排放通过部151设置在相邻的排放阻止部152的短边相对的区间中。
[0420]
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，排放阻止部152的长度l12大于排放通过部151的长度l11(l12＞l11)。此外，排放阻止部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朝向合流部a13的第一气体与排放阻止部152冲突，能够在后述的排放缓冲部154中暂时贮留、l11与l12的关系根据例如向多个副流路a11单位时间供给的第一气体的量、从合流部a13单位时间应当排放的第一气体的量、排放阻止部152的数量、分隔部161的y方向的长度l3、副流路a11的y方向的长度l4等而确定。
[0421]
在流通方向上，多个副流路a11之中至少1个副流路a11与排放阻止部152对应配置。
[0422]
此外，在流通方向上，多个分隔部161之中任一分隔部161与排放通过部151对应配置。
[0423]
根据上述构成，从多个副流路a11挤出的第一气体通过沿着流通方向前进，与向层
叠方向的上方突出的排放阻止部152冲突。通过与排放阻止部152的冲突，第一气体在与流通方向交叉的交叉方向上前进。即，从多个副流路a11流通来的第一气体并非立刻导入合流部a13，而是在合流部a13的跟前与排放阻止部152冲突而在交叉方向上前进。其后，第一气体沿着从多个副流路a11的挤出，通过排放通过部151而导入合流部a13。
[0424]
应予说明，第一气体在多个副流路a11与排放结构体150之间暂时贮留的区域是排放缓冲部154。
[0425]
此外，在流通方向上，与第二贯穿部51对应地设置排放阻止部152。由此，能够抑制在多个副流路a11中流通的第一气体立刻导入合流部a13，并从第二贯穿部51排放。因此，在多个副流路a11中能够暂时贮留第一气体。
[0426]
排放通过部151和排放阻止部152的形状、大小、配置、数量等与供给通过部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)上的排放阻止部152的长度l12和排放通过部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。
[0427]
但是，排放通过部151和排放阻止部152的形状、大小、配置、数量等也可以与供给通过部141和供给阻止部142不同。例如，也可以使排放通过部151的大小大于供给通过部141。由此，也可以使从多个副流路a11向合流部a13的排放压力比从分配部a12向多个副流路a11供给第一气体时的供给压小。能够从分配部a12向多个副流路a11以一定程度的供给压力供给第一气体，使在多个副流路a11间的流动分布达到恒定，同时在将第一气体排放时，顺畅地导入合流部a13。
[0428]
(a)供给结构体和排放结构体的作用(a1)供给结构体的作用接着，针对供给结构体140的作用进行说明。
[0429]
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，形成从分配部a12向多个副流路a11的第一气体流动的障壁。因此，从分配部a12向多个副流路a11流通时的第一气体的压力损失变高，导入分配部a12中的第一气体以在分配部a12中充满的方式弥漫，暂时贮留。因此，分配部a12内整体达到大致均匀的压力(均压)。即，分配部a12与多个副流路a11各自的差压达到大致相同。在此基础上，从分配部a12经由供给通过部141向多个副流路a11供给第一气体，因此第一气体以大致均压的状态被供给至各副流路a11中。由此，在各副流路a11间，沿着流通方向的第一气体的流动分布(流速、流量和压力等)大致均匀。
[0430]
此外，第一气体从分配部a12分为多个副流路a11而流动。像这样，通过利用分为多个流路而流动的整流作用，第一气体与在未形成多个流路的内部流路中流动的情况相比，流动分布(流速、流量和压力等)大致恒定。
[0431]
如上所述，在各副流路a11间，沿着流通方向的第一气体的流动分布达到大致均匀。例如，在各副流路a11间观察流通方向的某一位置的情况下，在与该一个位置交叉的交叉方向上，各副流路a11的第一气体的流速、流量和压力等大致恒定。由此，在电化学反应部3中，第一气体不足的部分与第一气体过量流通的部分之差减小，提高电化学元件a整体中的第一气体的利用率，从而能够提高电化学反应的反应效率。
[0432]
应予说明，在不采用上述分配部a12、多个副流路a11和供给结构体140等构成的情
况下，各副流路a11中的第一气体的流动分布不同，有时在某一副流路a11中第一气体的流速快，在另一副流路a11中第一气体的流速慢。第一气体的流速慢的副流路a11中通过电化学反应而消耗了第一气体，第一气体不足。由此，第一气体的浓度降低，电化学反应部3的电极层氧化劣化，有可能导致电极性能、机械强度降低。另一方面，第一气体的流速快的副流路a11中，第一气体于在电化学反应中消耗前被排放。即，在第一气体为氢气等燃料气体的情况下，浓度仍高的第一气体被排放，燃料利用率降低。在此，还可以考虑对于第一气体的流速慢的副流路a11中的第一气体的不足，增加向各副流路a11供给的第一气体的供给量。然而，在该情况下，在第一气体的流速快的副流路a11中，于在电化学反应中消耗前排放的第一气体的量进一步增加，燃料利用率进一步降低。据此，在各副流路a11中的第一气体的流动分布不同的情况下，电化学反应的反应效率降低，发电效率降低。
[0433]
(a2)排放结构体的作用接着，针对排放结构体150的作用进行说明。
[0434]
根据上述构成，不仅设置用于从分配部a12向多个副流路a11以大致均匀的流动分布供给第一气体的供给结构体140，还在从多个副流路a11使第一气体在合流部a13合流的部分处设置排放结构体150。多个副流路a11被供给结构体140和排放结构体150夹持，因此能够在使多个副流路a11内的第一气体的流动分布(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。
[0435]
若更具体说明，则上述构成的排放结构体150的排放阻止部152设置在多个副流路a11与合流部a13之间，形成从副流路a11向合流部a13的第一气体流动的障壁。因此，从多个副流路a11向合流部a13流通时的第一气体的压力损失变高。因此，向多个副流路a11中导入的第一气体难以从多个副流路a11立刻导入合流部a13中，以在多个副流路a11中充满的方式弥漫。由此，在各副流路a11间，能够使沿着流通方向的第一气体的流动分布(流速、流量和压力等)达到大致均匀。此外，第一气体以在多个副流路a11中充满的方式弥漫，因此在多个副流路a11内电化学反应充分进行。由此，能够提高电化学反应的反应效率。
[0436]
(17)上述实施方式中，电化学装置具有电化学模块m，所述电化学模块m具有多个电化学元件a。然而，上述实施方式的电化学装置还能够应用于具有1个电化学元件的构成。
[0437]
(18)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。并且，像这样配置的电化学元件层叠体s、上部绝缘体210t、上部板230t、下部绝缘体210b、下部平板状构件220b、下部板230b被容纳在容器200中。权利要求书中的夹持体相当于上部和下部板230和容器200。
[0438]
此外，上述的图5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320b、下部平板状构件220b、下部板230b夹持。并且，像这样配置的电化学元件层叠体s、上部绝缘体210t、上部板230t、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被容纳在容器200中。权利要求书中的夹持体相当于上部和下部板230和容器200。
[0439]
此外，上述的图6中，电化学元件层叠体s在层叠方向上侧，被上部绝缘体210t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
320b、下部平板状构件220b夹持。并且，像这样配置的电化学元件层叠体s、上部绝缘体210t、下部绝缘体210b、下部平板状构件320b、下部平板状构件220b被容纳在容器200中。权利要求书中的夹持体相当于上部和下部板230和容器200。
[0440]
附图标记说明1：第一板状体1a：气体流通允许部2：第二板状体3：电化学反应部4：供给路5：排放路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：第一贯穿部42：第一环状密封部51：第二贯穿部52：第二环状密封部61：第一气体供给部62：第一气体排放部71：第二气体供给部72：第二气体排放部100：电化学装置200：容器201：上盖203：下盖220：平板状构件400：挤压机构401：第一螺合构件401a：阴螺纹部403：第二螺合构件403a：阳螺纹部a：电化学元件a：第二电化学元件a：第一电化学元件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m1：电化学模块m2：电化学模块。