JP6983017B2 - 燃料電池スタック - Google Patents

Description

本明細書によって開示される技術は、燃料電池スタックに関する。

水素と酸素との電気化学反応を利用して発電を行う燃料電池の１つとして、固体酸化物形の燃料電池（以下、「ＳＯＦＣ」という）が知られている。ＳＯＦＣの構成単位である単セルは、電解質層と、電解質層を挟んで所定の方向（以下、「第１の方向」という）に互いに対向する空気極層および燃料極層とを含む。

また、単セルが、燃料極層に対して電解質層とは反対側に配置された支持体を備える構成が知られている（例えば、特許文献１参照）。支持体は、多孔体により構成されており、燃料極層に供給される燃料ガスが流れる複数のガス流路孔が形成されている。

また、ＳＯＦＣは、一般に、複数の単セルが上記第１の方向に並べて配置された燃料電池スタックの形態で利用される。燃料電池スタックは、各単セルの支持体に形成された各ガス流路孔に燃料ガスを供給するガス供給路（一般に、マニホールドと呼ばれる）を構成するガス供給部材を備える。ガス供給路（マニホールド）から各単セルの支持体に形成された各ガス流路孔に供給された燃料ガスは、多孔体である支持体の内部を拡散して燃料極層に供給され、燃料極層における電気化学反応に供される。

特開２０１３−１５７１９０号公報

燃料電池スタックの１タイプとして、各単セルにおいて、空気極層に供給される酸化剤ガスの流れ方向が、燃料ガスの流れ方向（すなわち、支持体に形成された各ガス流路孔の延伸方向）と交差するタイプの燃料電池スタックが知られている。このタイプの燃料電池スタックでは、各単セルにおける酸化剤ガスの流れ方向の上流側に近い部分において酸化剤ガスの濃度が高くなるため、この部分における潜在的な発電密度が高くなる。

しかしながら、従来の燃料電池スタックでは、各単セルに含まれる支持体には、互いに略同一断面形状の複数のガス流路孔が、略均等間隔で形成されている。そのため、各単セルにおける酸化剤ガスの流れ方向の上流側に近い部分では、他の部分に比べて、燃料ガスの供給量が多くなってはいない。従って、従来の燃料電池スタックでは、各単セルにおける酸化剤ガスの流れ方向の上流側に近い部分において酸化剤ガスの供給量に対して燃料ガスの供給量が不足し、この部分における実際の発電密度を潜在的な発電密度に近い値まで高めることができず、その結果、燃料電池スタックの発電性能を十分に向上させることができない、という課題がある。

なお、このような課題は、燃料電池スタックに含まれる各単セルにおいて、支持体が空気極層に対して電解質層とは反対側に配置され、支持体に酸化剤ガスが流れる複数のガス流路孔が形成された構成にも共通の課題である。また、このような課題は、ＳＯＦＣに限らず、他のタイプの燃料電池スタックにも共通の課題である。

本明細書では、上述した課題を解決することが可能な技術を開示する。

本明細書に開示される技術は、例えば、以下の形態として実現することが可能である。

（１）本明細書に開示される燃料電池スタックは、電解質層と、前記電解質層を挟んで互いに対向する第１の電極層および第２の電極層と、多孔体により構成され、前記第１の電極層に対して前記電解質層とは反対側に配置され、前記第１の電極層に供給される第１のガスが流れる複数のガス流路孔が形成された支持体と、をそれぞれ含み、第１の方向に並べて配置された複数の単セルと、各前記支持体の各前記ガス流路孔に前記第１のガスを供給するガス供給路を構成するガス供給部材と、を備える燃料電池スタックにおいて、前記第２の電極層に供給される第２のガスの流れ方向は、各前記支持体の各前記ガス流路孔の延伸方向と交差し、少なくとも１つの前記支持体について、前記ガス流路孔の延伸方向に直交する少なくとも１つの断面である特定断面において、前記第１の方向視で前記電解質層と前記第１の電極層と前記第２の電極層とに重なる領域を前記第１の方向に直交する第２の方向に２等分する仮想直線により、前記支持体の前記特定断面を、第１の支持体部分と、前記第１の支持体部分より前記第２のガスの流れ方向の上流側に近い第２の支持体部分と、に分けたとき、前記第２の支持体部分に存在する前記ガス流路孔の断面積の合計は、前記第１の支持体部分に存在する前記ガス流路孔の断面積の合計より大きい。本燃料電池スタックでは、各単セルに含まれる支持体において、第２の支持体部分に存在するガス流路孔の断面積の合計が、第１の支持体部分に存在するガス流路孔の断面積の合計より大きい。そのため、本燃料電池スタックでは、各単セルにおける第２のガスの流れ方向の上流側に近い部分（第２の支持体部分に対応する部分）において、第２のガスの流れ方向の下流側に近い部分（第１の支持体部分に対応する部分）と比べて、第１のガスの供給量が多くなる。従って、本燃料電池スタックによれば、各単セルにおける第２のガスの流れ方向の上流側に近い部分において、第２のガスの供給量に対して第１のガスの供給量が不足することを抑制することができ、この部分における実際の発電密度を潜在的な発電密度に近い値まで高めることができ、その結果、燃料電池スタックの発電性能を十分に向上させることができる。

（２）上記燃料電池スタックにおいて、前記特定断面において、互いに隣り合う２つの前記ガス流路孔の図心間の距離は、前記第２のガスの流れ方向の上流側に近いほど短い構成としてもよい。本燃料電池スタックによれば、支持体における第２のガスの流れ方向の上流側に近い位置ほど第１のガスの供給量が多くなる。従って、本燃料電池スタックによれば、各単セルの各位置において、第２のガスの供給量と第１のガスの供給量とのバランスを適切にすることによって単セルの発電密度を効果的に高くすることができ、その結果、燃料電池スタックの発電性能を効果的に向上させることができる。

（３）上記燃料電池スタックにおいて、前記特定断面において、前記第２のガスの流れ方向の最も上流側の前記ガス流路孔の断面積が最も大きい構成としてもよい。本燃料電池スタックによれば、支持体における第２のガスの流れ方向の上流側に最も近いガス流路孔における第１のガスの流量が大きくなる。従って、本燃料電池スタックによれば、各単セルにおける第２のガスの流れ方向の上流側に近い部分において、第２のガスの供給量に対して第１のガスの供給量が不足することを効果的に抑制することができ、この部分における実際の発電密度を潜在的な発電密度に近い値まで高めることができ、その結果、燃料電池スタックの発電性能を効果的に向上させることができる。

（４）上記燃料電池スタックにおいて、前記特定断面において、各前記ガス流路孔について、前記第１の方向における前記ガス流路孔の縁から前記第１の電極層までの最短距離は、互いに略等しいことを特徴とする構成としてもよい。本燃料電池スタックによれば、単セルの各位置における第１の電極層への第１のガスの供給量のばらつきを抑制することができ、その結果、発電量のばらつきを抑制することができ、発電量のばらつきに伴う不具合（例えば単セルの割れ）の発生を抑制することができる。

なお、本明細書に開示される技術は、種々の形態で実現することが可能であり、例えば、燃料電池スタックおよびその製造方法等の形態で実現することが可能である。

本実施形態における燃料電池スタック１００の外観構成を示す斜視図である。 図１のＩＩ−ＩＩの位置における燃料電池スタック１００のＸＺ断面構成を示す説明図である。 図１のＩＩＩ−ＩＩＩの位置における燃料電池スタック１００のＹＺ断面構成を示す説明図である。 図２に示す断面と同一の位置における互いに隣接する２つの発電単位１０２のＸＺ断面構成を示す説明図である。 図３に示す断面と同一の位置における互いに隣接する２つの発電単位１０２のＹＺ断面構成を示す説明図である。 支持体３００の詳細構成を示す説明図である。 支持体３００の製造方法の一例を模式的に示す説明図である。 比較例の燃料電池スタック１００に含まれる単セル１１０Ｘの構成を示す説明図である。 単セル１１０の酸化剤ガスＯＧの流れ方向（Ｘ軸方向）に沿った各位置における発電密度を模式的に示す説明図である。 単セル１１０の酸化剤ガスＯＧの流れ方向（Ｘ軸方向）に沿った各位置における燃料ガスＦＧの供給量を模式的に示す説明図である。 第１の変形例における単セル１１０の構成を示す説明図である。 第２の変形例における単セル１１０の構成を示す説明図である。 第３の変形例における単セル１１０の構成を示す説明図である。 第４の変形例における単セル１１０の構成を示す説明図である。 性能評価の結果を示す説明図である。 その他の変形例における単セル１１０の構成を示す説明図である。

Ａ．実施形態：
Ａ−１．構成：
（燃料電池スタック１００の構成）
図１は、本実施形態における燃料電池スタック１００の外観構成を示す斜視図であり、図２は、図１のＩＩ−ＩＩの位置における燃料電池スタック１００のＸＺ断面構成を示す説明図であり、図３は、図１のＩＩＩ−ＩＩＩの位置における燃料電池スタック１００のＹＺ断面構成を示す説明図である。各図には、方向を特定するための互いに直交するＸＹＺ軸が示されている。本明細書では、便宜的に、Ｚ軸正方向を「上方向」といい、Ｚ軸負方向を「下方向」というものとするが、燃料電池スタック１００は実際にはそのような向きとは異なる向きで設置されてもよい。図４以降についても同様である。

燃料電池スタック１００は、複数の（本実施形態では７つの）発電単位１０２と、一対のエンドプレート１０４，１０６とを備える。７つの発電単位１０２は、所定の配列方向（本実施形態では上下方向）に並べて配置されている。一対のエンドプレート１０４，１０６は、７つの発電単位１０２から構成される集合体を上下から挟むように配置されている。なお、上記配列方向（上下方向）は、特許請求の範囲における第１の方向に相当する。

燃料電池スタック１００を構成する各層（発電単位１０２、エンドプレート１０４，１０６）のＺ軸方向回りの周縁部には、上下方向に貫通する複数の（本実施形態では８つの）孔が形成されており、各層に形成され互いに対応する孔同士が上下方向に連通して、一方のエンドプレート１０４から他方のエンドプレート１０６にわたって上下方向に延びる連通孔１０８を構成している。以下の説明では、連通孔１０８を構成するために燃料電池スタック１００の各層に形成された孔も、「連通孔１０８」という。

各連通孔１０８には上下方向に延びるボルト２２が挿入されており、ボルト２２とボルト２２の両側に嵌められたナット２４とによって、燃料電池スタック１００は締結されている。なお、図２および図３に示すように、ボルト２２の一方の側（上側）に嵌められたナット２４と燃料電池スタック１００の上端を構成するエンドプレート１０４の上側表面との間、および、ボルト２２の他方の側（下側）に嵌められたナット２４と燃料電池スタック１００の下端を構成するエンドプレート１０６の下側表面との間には、絶縁シート２６が介在している。ただし、後述のガス通路部材２７が設けられた箇所では、ナット２４とエンドプレート１０６の表面との間に、ガス通路部材２７とガス通路部材２７の上側および下側のそれぞれに配置された絶縁シート２６とが介在している。絶縁シート２６は、例えばマイカシートや、セラミック繊維シート、セラミック圧粉シート、ガラスシート、ガラスセラミック複合剤等により構成される。

各ボルト２２の軸部の外径は各連通孔１０８の内径より小さい。そのため、各ボルト２２の軸部の外周面と各連通孔１０８の内周面との間には、空間が確保されている。図１および図２に示すように、燃料電池スタック１００のＺ軸方向回りの外周における１つの辺（Ｙ軸に平行な２つの辺の内のＸ軸正方向側の辺）の中点付近に位置するボルト２２（ボルト２２Ａ）と、そのボルト２２Ａが挿入された連通孔１０８とにより形成された空間は、燃料電池スタック１００の外部から酸化剤ガスＯＧが導入され、その酸化剤ガスＯＧを各発電単位１０２に供給するガス流路である酸化剤ガス導入マニホールド１６１として機能し、該辺の反対側の辺（Ｙ軸に平行な２つの辺の内のＸ軸負方向側の辺）の中点付近に位置するボルト２２（ボルト２２Ｂ）と、そのボルト２２Ｂが挿入された連通孔１０８とにより形成された空間は、各発電単位１０２の空気室１６６から排出されたガスである酸化剤オフガスＯＯＧを燃料電池スタック１００の外部へと排出する酸化剤ガス排出マニホールド１６２として機能する。なお、本実施形態では、酸化剤ガスＯＧとして、例えば空気が使用される。本実施形態における酸化剤ガスＯＧは、特許請求の範囲における第２のガスに相当する。

また、図１および図３に示すように、燃料電池スタック１００のＺ軸方向回りの外周における１つの辺（Ｘ軸に平行な２つの辺の内のＹ軸正方向側の辺）の中点付近に位置するボルト２２（ボルト２２Ｄ）と、そのボルト２２Ｄが挿入された連通孔１０８とにより形成された空間は、燃料電池スタック１００の外部から燃料ガスＦＧが導入され、その燃料ガスＦＧを各発電単位１０２に供給する燃料ガス導入マニホールド１７１として機能し、該辺の反対側の辺（Ｘ軸に平行な２つの辺の内のＹ軸負方向側の辺）の中点付近に位置するボルト２２（ボルト２２Ｅ）と、そのボルト２２Ｅが挿入された連通孔１０８とにより形成された空間は、各発電単位１０２の燃料室１７６から排出されたガスである燃料オフガスＦＯＧを燃料電池スタック１００の外部へと排出する燃料ガス排出マニホールド１７２として機能する。なお、本実施形態では、燃料ガスＦＧとして、例えば都市ガスを改質した水素リッチなガスが使用される。本実施形態における燃料ガスＦＧは、特許請求の範囲における第１のガスに相当する。また、本実施形態における燃料ガス導入マニホールド１７１は、特許請求の範囲におけるガス供給路に相当し、本実施形態において燃料ガス導入マニホールド１７１を構成する各部材（後述するセパレータ１２０、空気極側フレーム１３０、燃料極側フレーム１４０、インターコネクタ１５０）は、特許請求の範囲におけるガス供給部材に相当する。

燃料電池スタック１００には、４つのガス通路部材２７が設けられている。各ガス通路部材２７は、中空筒状の本体部２８と、本体部２８の側面から分岐した中空筒状の分岐部２９とを有している。分岐部２９の孔は本体部２８の孔と連通している。各ガス通路部材２７の分岐部２９には、ガス配管（図示せず）が接続される。また、図２に示すように、酸化剤ガス導入マニホールド１６１を形成するボルト２２Ａの位置に配置されたガス通路部材２７の本体部２８の孔は、酸化剤ガス導入マニホールド１６１に連通しており、酸化剤ガス排出マニホールド１６２を形成するボルト２２Ｂの位置に配置されたガス通路部材２７の本体部２８の孔は、酸化剤ガス排出マニホールド１６２に連通している。また、図３に示すように、燃料ガス導入マニホールド１７１を形成するボルト２２Ｄの位置に配置されたガス通路部材２７の本体部２８の孔は、燃料ガス導入マニホールド１７１に連通しており、燃料ガス排出マニホールド１７２を形成するボルト２２Ｅの位置に配置されたガス通路部材２７の本体部２８の孔は、燃料ガス排出マニホールド１７２に連通している。

（エンドプレート１０４，１０６の構成）
一対のエンドプレート１０４，１０６は、略矩形の平板形状の導電性部材であり、例えばステンレスにより形成されている。一方のエンドプレート１０４は、最も上に位置する発電単位１０２の上側に配置され、他方のエンドプレート１０６は、最も下に位置する発電単位１０２の下側に配置されている。一対のエンドプレート１０４，１０６によって複数の発電単位１０２が押圧された状態で挟持されている。上側のエンドプレート１０４は、燃料電池スタック１００のプラス側の出力端子として機能し、下側のエンドプレート１０６は、燃料電池スタック１００のマイナス側の出力端子として機能する。

（発電単位１０２の構成）
図４は、図２に示す断面と同一の位置における互いに隣接する２つの発電単位１０２のＸＺ断面構成を示す説明図であり、図５は、図３に示す断面と同一の位置における互いに隣接する２つの発電単位１０２のＹＺ断面構成を示す説明図である。

図４および図５に示すように、発電単位１０２は、単セル１１０と、セパレータ１２０と、空気極側フレーム１３０と、空気極側集電体１３４と、燃料極側フレーム１４０と、発電単位１０２の最上層および最下層を構成する一対のインターコネクタ１５０とを備えている。セパレータ１２０、空気極側フレーム１３０、燃料極側フレーム１４０、インターコネクタ１５０におけるＺ軸方向回りの周縁部には、上述したボルト２２が挿入される連通孔１０８に対応する孔が形成されている。

インターコネクタ１５０は、略矩形の平板形状の導電性部材であり、例えばフェライト系ステンレスにより形成されている。インターコネクタ１５０は、発電単位１０２間の電気的導通を確保すると共に、発電単位１０２間での反応ガスの混合を防止する。なお、本実施形態では、２つの発電単位１０２が隣接して配置されている場合、１つのインターコネクタ１５０は、隣接する２つの発電単位１０２に共有されている。すなわち、ある発電単位１０２における上側のインターコネクタ１５０は、その発電単位１０２の上側に隣接する他の発電単位１０２における下側のインターコネクタ１５０と同一部材である。また、燃料電池スタック１００は一対のエンドプレート１０４，１０６を備えているため、燃料電池スタック１００において最も上に位置する発電単位１０２は上側のインターコネクタ１５０を備えておらず、最も下に位置する発電単位１０２は下側のインターコネクタ１５０を備えていない（図２および図３参照）。

単セル１１０は、電解質層１１２と、電解質層１１２を挟んで上下方向（発電単位１０２が並ぶ配列方向）に互いに対向する空気極層（カソード)１１４および燃料極層（アノード）１１６とを備える。本実施形態における空気極層１１４は、特許請求の範囲における第２の電極層に相当し、本実施形態における燃料極層１１６は、特許請求の範囲における第１の電極層に相当する。

電解質層１１２は、略矩形の平板形状部材であり、例えば、ＹＳＺ（イットリア安定化ジルコニア）、ＳｃＳＺ（スカンジア安定化ジルコニア）、ＣａＳＺ（カルシア安定化ジルコニア）等の固体酸化物により形成されている。このように、本実施形態の単セル１１０は、電解質として固体酸化物を用いる固体酸化物形燃料電池（ＳＯＦＣ）である。空気極層１１４は、略矩形の平板形状部材であり、例えば、ペロブスカイト型酸化物（例えばＬＳＣＦ（ランタンストロンチウムコバルト鉄酸化物）、ＬＳＭ（ランタンストロンチウムマンガン酸化物）、ＬＮＦ（ランタンニッケル鉄））により形成されている。燃料極層１１６は、略矩形の平板形状部材であり、例えば、Ｎｉ（ニッケル）、Ｎｉとセラミック粒子とからなるサーメット、Ｎｉ基合金等により形成されている。燃料極層１１６は、主として、電解質層１１２から供給される酸素イオンと燃料ガスＦＧに含まれる水素等との反応場として機能する。

単セル１１０は、さらに、燃料極層１１６に対して電解質層１１２とは反対側（すなわち、燃料極層１１６の下側）に配置された支持体３００を備える。支持体３００は、導電性の多孔体により構成された略矩形の平板形状部材であり、例えば、Ｎｉ、Ｎｉとセラミック粒子とからなるサーメット、Ｎｉ基合金等により形成されている。支持体３００には、燃料ガスＦＧが流れる複数のガス流路孔３５０が形成されている。本実施形態では、複数のガス流路孔３５０はＸ軸方向に１列に並ぶように形成されており、各ガス流路孔３５０はＹ軸方向に延伸している。支持体３００は、主として、単セル１１０を構成する他の層（燃料極層１１６、電解質層１１２、空気極層１１４）を支持すると共に、燃料ガスＦＧを燃料極層１１６側に拡散させる機能を有する。

支持体３００の下側の表面は、インターコネクタ１５０の上側の表面に接触している。ただし、上述したように、燃料電池スタック１００において最も下に位置する発電単位１０２は下側のインターコネクタ１５０を備えていないため、当該発電単位１０２における支持体３００は、下側のエンドプレート１０６の上側の表面に接触している。支持体３００は、このような構成であるため、燃料極層１１６とインターコネクタ１５０（またはエンドプレート１０６）とを電気的に接続する。支持体３００の構成については、後に詳述する。

なお、燃料極層１１６の触媒活性を高めるために、燃料極層１１６におけるＮｉの含有率（ｍｏｌ％）は、支持体３００におけるＮｉの含有率より高いことが好ましい。また、支持体３００の強度を高めるために、支持体３００の上下方向（Ｚ軸方向）における厚さは燃料極層１１６の上下方向における厚さより厚いことが好ましい。また、支持体３００のガス拡散性を高めるために、支持体３００の気孔率は燃料極層１１６の気孔率より高いことが好ましい。なお、燃料極層１１６と支持体３００との境界は、例えば、単セル１１０において、上下方向（Ｚ軸方向）に平行な１つの断面を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）によって撮影して得られるＳＥＭ画像において、燃料極層１１６と支持体３００とのＮｉの含有率、Ｎｉの平均粒径や気孔率の相違等に基づき特定することができる。

セパレータ１２０は、中央付近に上下方向に貫通する略矩形の孔１２１が形成されたフレーム状の部材であり、例えば、金属により形成されている。セパレータ１２０における孔１２１の周囲部分は、電解質層１１２における空気極層１１４の側の表面の周縁部に対向している。セパレータ１２０は、その対向した部分に配置されたロウ材（例えばＡｇロウ）により形成された接合部１２４により、電解質層１１２（単セル１１０）と接合されている。セパレータ１２０により、単セル１１０に面する空間の内の空気極層１１４側の空間である空気室１６６と燃料極層１１６側の空間である燃料室１７６とが区画され、単セル１１０の周縁部における一方の電極層側から他方の電極層側へのガスのリークが抑制される。

空気極側フレーム１３０は、中央付近に上下方向に貫通する略矩形の孔１３１が形成されたフレーム状の部材であり、例えば、マイカ等の絶縁体により形成されている。空気極側フレーム１３０の孔１３１は、上述した空気室１６６を構成する。空気極側フレーム１３０は、セパレータ１２０における電解質層１１２に対向する側とは反対側の表面の周縁部と、インターコネクタ１５０における空気極層１１４に対向する側の表面の周縁部とに接触している。また、空気極側フレーム１３０によって、発電単位１０２に含まれる一対のインターコネクタ１５０間が電気的に絶縁される。また、空気極側フレーム１３０には、酸化剤ガス導入マニホールド１６１と空気室１６６とを連通する酸化剤ガス供給連通孔１３２と、空気室１６６と酸化剤ガス排出マニホールド１６２とを連通する酸化剤ガス排出連通孔１３３とが形成されている。

燃料極側フレーム１４０は、中央付近に上下方向に貫通する略矩形の孔１４１が形成されたフレーム状の部材であり、例えば、金属により形成されている。燃料極側フレーム１４０の孔１４１は、上述した燃料室１７６を構成する。燃料極側フレーム１４０は、セパレータ１２０における電解質層１１２に対向する側の表面の周縁部と、インターコネクタ１５０における燃料極層１１６に対向する側の表面の周縁部とに接触している。また、燃料極側フレーム１４０には、燃料ガス導入マニホールド１７１と燃料室１７６とを連通する燃料ガス供給連通孔１４２と、燃料室１７６と燃料ガス排出マニホールド１７２とを連通する燃料ガス排出連通孔１４３とが形成されている。

図５に示すように、燃料極側フレーム１４０の孔１４１の内周面と、単セル１１０の外周面との間には、フェルト部材１９０が充填されている。フェルト部材１９０には、燃料極側フレーム１４０に形成された燃料ガス供給連通孔１４２と、支持体３００に形成された各ガス流路孔３５０の一方側の開口と、を連通する供給側フェルト孔１９１と、燃料極側フレーム１４０に形成された燃料ガス排出連通孔１４３と、支持体３００に形成された各ガス流路孔３５０の他方側の開口と、を連通する排出側フェルト孔１９２とが形成されている。このような構成により、燃料ガスＦＧの流路、すなわち、燃料ガス導入マニホールド１７１から燃料極側フレーム１４０の燃料ガス供給連通孔１４２およびフェルト部材１９０の供給側フェルト孔１９１を経て支持体３００の各ガス流路孔３５０に至り、さらに、各ガス流路孔３５０からフェルト部材１９０の排出側フェルト孔１９２および燃料極側フレーム１４０の燃料ガス排出連通孔１４３を経て燃料ガス排出マニホールド１７２に至るガス流路が確保される。

空気極側集電体１３４は、空気室１６６内に配置されている。空気極側集電体１３４は、複数の略四角柱状の集電体要素１３５から構成されており、例えば、フェライト系ステンレスにより形成されている。空気極側集電体１３４は、空気極層１１４における電解質層１１２に対向する側とは反対側の表面と、インターコネクタ１５０における空気極層１１４に対向する側の表面とに接触している。ただし、上述したように、燃料電池スタック１００において最も上に位置する発電単位１０２は上側のインターコネクタ１５０を備えていないため、当該発電単位１０２における空気極側集電体１３４は、上側のエンドプレート１０４に接触している。空気極側集電体１３４は、このような構成であるため、空気極層１１４とインターコネクタ１５０（またはエンドプレート１０４）とを電気的に接続する。なお、空気極側集電体１３４とインターコネクタ１５０とが一体の部材として形成されていてもよい。

Ａ−２．燃料電池スタック１００の動作：
図２および図４に示すように、酸化剤ガス導入マニホールド１６１の位置に設けられたガス通路部材２７の分岐部２９に接続されたガス配管（図示せず）を介して酸化剤ガスＯＧが供給されると、酸化剤ガスＯＧは、ガス通路部材２７の分岐部２９および本体部２８の孔を介して酸化剤ガス導入マニホールド１６１に供給され、酸化剤ガス導入マニホールド１６１から各発電単位１０２の酸化剤ガス供給連通孔１３２を介して、空気室１６６に供給され、さらに、空気室１６６に面する空気極層１１４に供給される。また、図３および図５に示すように、燃料ガス導入マニホールド１７１の位置に設けられたガス通路部材２７の分岐部２９に接続されたガス配管（図示せず）を介して燃料ガスＦＧが供給されると、燃料ガスＦＧは、ガス通路部材２７の分岐部２９および本体部２８の孔を介して燃料ガス導入マニホールド１７１に供給され、燃料ガス導入マニホールド１７１から各発電単位１０２の燃料ガス供給連通孔１４２および供給側フェルト孔１９１を介して支持体３００に形成された各ガス流路孔３５０に供給され、さらに、多孔体である支持体３００の内部を拡散して燃料極層１１６に供給される。

各発電単位１０２の単セル１１０の空気極層１１４に酸化剤ガスＯＧが供給され、単セル１１０の燃料極層１１６に燃料ガスＦＧが供給されると、単セル１１０において酸化剤ガスＯＧおよび燃料ガスＦＧの電気化学反応による発電が行われる。この発電反応は発熱反応である。各発電単位１０２において、単セル１１０の空気極層１１４は空気極側集電体１３４を介して一方のインターコネクタ１５０に電気的に接続され、燃料極層１１６は支持体３００を介して他方のインターコネクタ１５０に電気的に接続されている。また、燃料電池スタック１００に含まれる複数の発電単位１０２は、電気的に直列に接続されている。そのため、燃料電池スタック１００の出力端子として機能するエンドプレート１０４，１０６から、各発電単位１０２において生成された電気エネルギーが取り出される。なお、ＳＯＦＣは、比較的高温（例えば７００℃から１０００℃）で発電が行われることから、起動後、発電により発生する熱で高温が維持できる状態になるまで、燃料電池スタック１００が加熱器（図示せず）により加熱されてもよい。

各発電単位１０２の空気室１６６から排出された酸化剤オフガスＯＯＧは、図２および図４に示すように、酸化剤ガス排出連通孔１３３を介して酸化剤ガス排出マニホールド１６２に排出され、さらに酸化剤ガス排出マニホールド１６２の位置に設けられたガス通路部材２７の本体部２８および分岐部２９の孔を経て、当該分岐部２９に接続されたガス配管（図示せず）を介して燃料電池スタック１００の外部に排出される。また、各発電単位１０２の支持体３００に形成された各ガス流路孔３５０から排出された燃料オフガスＦＯＧは、図３および図５に示すように、排出側フェルト孔１９２および燃料ガス排出連通孔１４３を介して燃料ガス排出マニホールド１７２に排出され、さらに燃料ガス排出マニホールド１７２の位置に設けられたガス通路部材２７の本体部２８および分岐部２９の孔を経て、当該分岐部２９に接続されたガス配管（図示しない）を介して燃料電池スタック１００の外部に排出される。

なお、燃料電池スタック１００を構成する各単セル１１０において、図２および図４に示すように、空気極層１１４に供給される酸化剤ガスＯＧの流れ方向は概ねＸ軸方向であり、図３および図５に示すように、燃料極層１１６に供給される燃料ガスＦＧの流れ方向（すなわち、ガス流路孔３５０の延伸方向）は概ねＹ軸方向である。そのため、本実施形態の燃料電池スタック１００では、酸化剤ガスＯＧの流れ方向は、燃料ガスＦＧの流れ方向（ガス流路孔３５０の延伸方向）と交差していると言える。なお、酸化剤ガスＯＧの流れ方向は、燃料ガスＦＧの流れ方向（ガス流路孔３５０の延伸方向）と略直交していることが好ましい。

Ａ−３．支持体３００の詳細構成：
図６は、支持体３００の詳細構成を示す説明図である。図６には、支持体３００を含む単セル１１０の、ガス流路孔３５０の延伸方向（すなわち、Ｙ軸方向）に直交する断面（すなわち、ＸＺ断面であり、以下「特定断面」という）の構成が示されている。

以下の説明では、支持体３００の特定断面（ＸＺ断面）において、Ｚ軸方向視で電解質層１１２と空気極層１１４と燃料極層１１６とのすべてに重なる領域を、「特定領域Ｒ１」という。また、特定領域Ｒ１をＺ軸方向に直交する方向（本実施形態ではＸ軸方向であり、特許請求の範囲における第２の方向に相当する）に２等分する仮想的な直線を、「仮想直線ＶＬ」という。また、支持体３００の特定断面を仮想直線ＶＬにより２つの部分に分けたとき、酸化剤ガスＯＧの流れ方向の下流側（Ｘ軸負方向側）に位置する部分を「下流側支持体部分３０１」といい、酸化剤ガスＯＧの流れ方向の上流側（Ｘ軸正方向側）に位置する部分を「上流側支持体部分３０２」という。本実施形態における下流側支持体部分３０１は、特許請求の範囲における第１の支持体部分に相当し、本実施形態における上流側支持体部分３０２は、特許請求の範囲における第２の支持体部分に相当する。

本実施形態の燃料電池スタック１００では、各単セル１１０に含まれる支持体３００が、以下のような構成となっている。すなわち、支持体３００には、７個のガス流路孔３５０が形成されている。支持体３００の特定断面（ＸＺ断面）において、各ガス流路孔３５０の断面形状は、互いに略同一である。より具体的には、各ガス流路孔３５０の断面形状は略矩形であり、各ガス流路孔３５０の幅（Ｘ軸方向における大きさ）および高さ（Ｚ軸方向における大きさ）は互いに略同一である。ただし、各ガス流路孔３５０の間隔は均等ではない。より具体的には、上流側支持体部分３０２における互いに隣り合う２つのガス流路孔３５０の図心間のＸ軸方向における距離Ｌ２は、下流側支持体部分３０１における互いに隣り合う２つのガス流路孔３５０の図心間のＸ軸方向における距離Ｌ１より短い。その結果、上流側支持体部分３０２に形成されたガス流路孔３５０の個数（４．５個）は、下流側支持体部分３０１に形成されたガス流路孔３５０の個数（２．５個）より多くなっている。そのため、本実施形態では、上流側支持体部分３０２に存在するガス流路孔３５０の断面積の合計は、下流側支持体部分３０１に存在するガス流路孔３５０の断面積の合計より大きくなっている。なお、本実施形態では、仮想直線ＶＬ上に１つのガス流路孔３５０（以下、「中央部ガス流路孔３５０ｃ」という）の中心が位置するため、この中央部ガス流路孔３５０ｃは下流側支持体部分３０１および上流側支持体部分３０２のそれぞれに０．５個ずつ存在するものとみなした。また、本実施形態における支持体３００の上記構成は、換言すれば、上流側支持体部分３０２における電解質層１１２に対向するガス流路孔３５０の断面積の合計は、下流側支持体部分３０１における電解質層１１２に対向するガス流路孔３５０の断面積の合計より大きい構成であると言える。

また、本実施形態の燃料電池スタック１００では、各単セル１１０に含まれる支持体３００の特定断面（ＸＺ断面）において、各ガス流路孔３５０について、Ｚ軸方向におけるガス流路孔３５０の縁から燃料極層１１６までの最短距離Ｄ１が互いに略等しい。なお、各ガス流路孔３５０についての上記最短距離Ｄ１が互いに略等しいとは、各ガス流路孔３５０についての上記最短距離Ｄ１の内、最大値Ｄ１ｍａｘと最小値Ｄ１ｍｉｎとの差が最大値Ｄ１ｍａｘの５％以下であること（すなわち、Ｄ１ｍａｘ−Ｄ１ｍｉｎ≦０．０５×Ｄ１ｍａｘの関係を満たすこと）を意味する。また、各ガス流路孔３５０についての上記最短距離Ｄ１は、Ｚ軸方向におけるガス流路孔３５０の高さの１／２以上であることが好ましい。また、各ガス流路孔３５０についての上記最短距離Ｄ１は、Ｚ軸方向におけるガス流路孔３５０の縁から支持体３００の燃料極層１１６側とは反対側の表面までの最短距離Ｄ２（図６参照）以下であることが好ましい。

Ａ−４．支持体３００の製造方法：
上述した構成の支持体３００は、例えば、以下の方法により製造することができる。図７は、支持体３００の製造方法の一例を模式的に示す説明図である。

はじめに、支持体用グリーンシート４１０を作製する。具体的には、ＮｉＯ粉末（５０重量部）とＹＳＺ粉末（５０重量部）との混合粉末（１００重量部）に対して、造孔材である有機ビーズ（混合粉末に対して１５重量％）と、ブチラール樹脂と、可塑剤であるＤＯＰと、分散剤と、トルエン＋エタノール混合溶剤とを加え、ボールミルにて混合して、スラリーを調整する。有機ビーズは、例えば、ポリメタクリル酸メチルやポリスチレンなどの高分子により形成された球状粒子である。得られたスラリーをドクターブレード法により薄膜化して、例えば厚さ１２５μｍの支持体用グリーンシート４１０を作製する。なお、支持体用グリーンシート４１０のＮｉＯ粉末とＹＳＺ粉末との比率は、その性能を満足する限り適宜変更可能であり、例えばＮｉＯ粉末：ＹＳＺ粉末が６０：４０や４０：６０であっても構わない。つまり、ＮｉＯ粉末とＹＳＺ粉末との混合粉末が１００重量部となるように、ＮｉＯ粉末は４０〜６０重量部の間で適宜変更でき、残りをＹＳＺ粉末とすることができる。

次に、１層目の支持体用グリーンシート４１０（以下、「第１の支持体用グリーンシート４１０Ａ」という）を配置する。また、２層目および３層目の支持体用グリーンシート４１０のそれぞれを切断して複数の短冊状シート（４１０Ｂ，４１０Ｃ）を作製する。そして、２層目の支持体用グリーンシート４１０から作製した短冊状シート４１０Ｂを、第１の支持体用グリーンシート４１０Ａの上面に配置する。Ｚ軸方向視で、配置された各短冊状シート４１０Ｂのそれぞれの長手方向は、第１の支持体用グリーンシート４１０Ａの一の辺（Ｙ軸に平行な辺）に略平行である。また、短冊状シート４１０Ｂ同士は、当該一の辺に直交する方向において互いに所定の間隔を空けて配置されている。これにより、短冊状シート４１０Ｂ間に溝Ｍが形成されている。次に、３層目の支持体用グリーンシート４１０から作製した複数の短冊状シート４１０Ｃを、短冊状シート４１０Ｂの上面に重ねるように配置する。なお、短冊状シートを重ねる層数は、２層に限定されず、３層以上でもよい。次に、４層目の支持体用グリーンシート４１０（以下、「第４の支持体用グリーンシート４１０Ｄ」という）を、短冊状シート４１０Ｃの上面を跨ぐように配置する。以上の工程により、４層の支持体用グリーンシート４１０により構成された支持体用グリーンシート積層体４１２が作製される。

次に、支持体用グリーンシート積層体４１２を、例えば１４００℃にて焼成を行う。これにより、支持体用グリーンシート積層体４１２の焼成体である支持体３００が作製される。なお、予め支持体用グリーンシート積層体４１２の上記溝Ｍ内に可燃性材料ペーストを配置した上で焼成し、可燃性材料ペーストを焼失させてもよい。これによって、可燃性材料ペーストを使用しない場合に比べて、ガス流路孔３５０の形状が焼成によって変形することを抑制することができる。また、支持体用グリーンシート積層体４１２の焼成は、他のグリーンシート（例えば、燃料極層用グリーンシートや電解質層用グリーンシート）と同時に行われてもよい。また、支持体３００の製造方法としては、上述したグリーンシートを積層する方法に限られず、押し出し成形による方法等の他の方法を採用することができる。

なお、単セル１１０における支持体３００以外の構成や、複数の単セル１１０を備える燃料電池スタック１００は、公知の方法により製造することができるため、本明細書においては記載を省略する。

Ａ−５．本実施形態の効果：
以上説明したように、本実施形態の燃料電池スタック１００は、Ｚ軸方向に並べて配置された複数の単セル１１０を備える。各単セル１１０は、電解質層１１２と、電解質層１１２を挟んで互いに対向する燃料極層１１６および空気極層１１４と、燃料極層１１６に対して電解質層１１２とは反対側に配置された支持体３００とを含む。支持体３００は、多孔体により構成され、燃料極層１１６に供給される燃料ガスＦＧが流れる複数のガス流路孔３５０が形成されている。また、本実施形態の燃料電池スタック１００は、各支持体３００の各ガス流路孔３５０に燃料ガスＦＧを供給する燃料ガス導入マニホールド１７１を構成するガス供給部材（セパレータ１２０、空気極側フレーム１３０、燃料極側フレーム１４０、インターコネクタ１５０）を備える。また、本実施形態の燃料電池スタック１００では、空気極層１１４に供給される酸化剤ガスＯＧの流れ方向は、各支持体３００の各ガス流路孔３５０の延伸方向（Ｙ軸方向）と交差している。また、本実施形態の燃料電池スタック１００では、各支持体３００について、ガス流路孔３５０の延伸方向（Ｙ軸方向）に直交する特定断面（ＸＺ断面）において、Ｚ軸方向視で電解質層１１２と空気極層１１４と燃料極層１１６とに重なる特定領域Ｒ１をＺ軸方向に直交する方向（Ｘ軸方向）に２等分する仮想直線ＶＬにより、支持体３００の特定断面が、下流側支持体部分３０１と、下流側支持体部分３０１より酸化剤ガスＯＧの流れ方向の上流側に近い上流側支持体部分３０２とに分けられる。このとき、上流側支持体部分３０２に存在するガス流路孔３５０の断面積の合計は、下流側支持体部分３０１に存在するガス流路孔３５０の断面積の合計より大きい。本実施形態の燃料電池スタック１００は、このような構成であるため、発電性能を十分に向上させることができる。以下、この点について説明する。

図８は、比較例の燃料電池スタック１００に含まれる単セル１１０Ｘの構成を示す説明図である。比較例の単セル１１０Ｘでは、上記実施形態の単セル１１０と同様に、支持体３００Ｘに７個のガス流路孔３５０が形成されており、各ガス流路孔３５０の断面形状は互いに略同一である。しかしながら、比較例の単セル１１０Ｘでは、支持体３００Ｘの各ガス流路孔３５０の間隔が均等である。すなわち、比較例の単セル１１０Ｘでは、上流側支持体部分３０２における互いに隣り合う２つのガス流路孔３５０の図心間の距離Ｌ２は、下流側支持体部分３０１における互いに隣り合う２つのガス流路孔３５０の図心間の距離Ｌ１と等しい。その結果、上流側支持体部分３０２に形成されたガス流路孔３５０の個数（３．５個）は、下流側支持体部分３０１に形成されたガス流路孔３５０の個数（３．５個）と同一となっている。従って、比較例の単セル１１０Ｘでは、上流側支持体部分３０２に存在するガス流路孔３５０の断面積の合計が、下流側支持体部分３０１に存在するガス流路孔３５０の断面積の合計と等しくなっている。

ここで、上述したように、本実施形態（および比較例）の燃料電池スタック１００では、酸化剤ガスＯＧの流れ方向（Ｘ軸方向）が、燃料ガスＦＧの流れ方向（ガス流路孔３５０の延伸方向であり、Ｙ軸方向）と交差している（図６および図８参照）。そのため、燃料電池スタック１００に含まれる各単セル１１０における酸化剤ガスＯＧの流れ方向の上流側（Ｘ軸正方向側）に近い部分において、酸化剤ガスＯＧの濃度が高くなり、図９において曲線Ｃ１２で表すように、この部分における潜在的な発電密度が高くなる。なお、図９は、単セル１１０の酸化剤ガスＯＧの流れ方向（Ｘ軸方向）に沿った各位置における発電密度を模式的に示す説明図である。

また、上述したように、本実施形態（および比較例）の燃料電池スタック１００では、各単セル１１０に含まれる支持体３００に形成された各ガス流路孔３５０は、燃料ガス導入マニホールド１７１に連通している。

また、燃料ガス導入マニホールド１７１では、燃料ガス導入マニホールド１７１の延伸方向（Ｚ軸方向）に直交する方向（Ｘ軸方向）の両端部（壁面）付近において、流体抵抗の影響により燃料ガスＦＧの流速が低下する。そのため、各単セル１１０の支持体３００に形成された複数のガス流路孔３５０の内、燃料ガス導入マニホールド１７１の上記両端部に近いガス流路孔３５０、すなわち、支持体３００のＸ軸方向両端部に近い位置のガス流路孔（以下、「端部ガス流路孔３５０ｅ」という。図６および図８参照）では、燃料ガスＦＧの流量が低下しやすい。その結果、単セル１１０における端部ガス流路孔３５０ｅに近い部分において、図１０において曲線Ｃ２１で表すように、燃料ガスＦＧの供給量が低下しやすい。なお、図１０は、単セル１１０の酸化剤ガスＯＧの流れ方向（Ｘ軸方向）に沿った各位置における燃料ガスＦＧの供給量を模式的に示す説明図である。

上述したように、比較例の燃料電池スタックでは、各単セル１１０Ｘに含まれる支持体３００Ｘにおいて、上流側支持体部分３０２に存在するガス流路孔３５０の断面積の合計が、下流側支持体部分３０１に存在するガス流路孔３５０の断面積の合計と等しくなっている。そのため、各単セル１１０Ｘにおける酸化剤ガスＯＧの流れ方向の上流側に近い部分（すなわち、上流側支持体部分３０２に対応する部分）において、酸化剤ガスＯＧの流れ方向の下流側に近い部分（すなわち、下流側支持体部分３０１に対応する部分）と比べて、燃料ガスＦＧの供給量が多くない。従って、比較例の燃料電池スタックでは、各単セル１１０Ｘにおける酸化剤ガスＯＧの流れ方向の上流側に近い部分において、酸化剤ガスＯＧの供給量に対して燃料ガスＦＧの供給量が不足し、この部分における実際の発電密度（図９において曲線Ｃ２２で表す）を潜在的な発電密度（図９において曲線Ｃ１２で表す）に近い値まで高めることができず、その結果、燃料電池スタックの発電性能が十分に向上しない。

これに対し、本実施形態の燃料電池スタック１００では、上述したように、各単セル１１０に含まれる支持体３００において、上流側支持体部分３０２に存在するガス流路孔３５０の断面積の合計が、下流側支持体部分３０１に存在するガス流路孔３５０の断面積の合計より大きい。そのため、図１０において曲線Ｃ１１で表すように、各単セル１１０における酸化剤ガスＯＧの流れ方向の上流側に近い部分（上流側支持体部分３０２に対応する部分）において、酸化剤ガスＯＧの流れ方向の下流側に近い部分（下流側支持体部分３０１に対応する部分）と比べて、燃料ガスＦＧの供給量が多くなる。従って、本実施形態の燃料電池スタックでは、各単セル１１０における酸化剤ガスＯＧの流れ方向の上流側に近い部分において、酸化剤ガスＯＧの供給量に対して燃料ガスＦＧの供給量が不足することを抑制することができ、この部分における実際の発電密度を潜在的な発電密度（図９において曲線Ｃ１２で表す）に近い値まで高めることができ、その結果、燃料電池スタック１００の発電性能を十分に向上させることができる。

また、本実施形態の燃料電池スタック１００では、各単セル１１０に含まれる支持体３００の特定断面（ＸＺ断面）において、各ガス流路孔３５０について、Ｚ軸方向におけるガス流路孔３５０の縁から燃料極層１１６までの最短距離Ｄ１が互いに略等しい。そのため、本実施形態の燃料電池スタック１００では、単セル１１０の各位置における燃料極層１１６への燃料ガスＦＧの供給量のばらつきを抑制することができ、その結果、発電量のばらつきを抑制することができ、発電量のばらつきに伴う不具合（例えば単セル１１０の割れ）の発生を抑制することができる。

Ａ−６．本実施形態の変形例：
（第１の変形例）
図１１は、第１の変形例における単セル１１０の構成を示す説明図である。以下では、第１の変形例の単セル１１０の構成の内、上述した実施形態の単セル１１０の構成と同一の構成については、同一の符号を付すことによってその説明を適宜省略する。

図１１に示す第１の変形例における単セル１１０では、上述した実施形態における単セル１１０と同様に、支持体３００に７個のガス流路孔３５０が形成されており、支持体３００の特定断面（ＸＺ断面）において、各ガス流路孔３５０の断面形状は互いに略同一である。また、支持体３００の特定断面（ＸＺ断面）において、各ガス流路孔３５０について、Ｚ軸方向におけるガス流路孔３５０の縁から燃料極層１１６までの最短距離Ｄ１は、互いに略等しい。また、上流側支持体部分３０２における互いに隣り合う２つのガス流路孔３５０の図心間の距離は、下流側支持体部分３０１における互いに隣り合う２つのガス流路孔３５０の図心間の距離より短く、その結果、上流側支持体部分３０２に形成されたガス流路孔３５０の個数（４．５個）は、下流側支持体部分３０１に形成されたガス流路孔３５０の個数（２．５個）より多くなっている。そのため、第１の変形例における単セル１１０では、上述した実施形態における単セル１１０と同様に、上流側支持体部分３０２に存在するガス流路孔３５０の断面積の合計が、下流側支持体部分３０１に存在するガス流路孔３５０の断面積の合計より大きくなっている。

ただし、図１１に示す第１の変形例における単セル１１０では、上述した実施形態における単セル１１０と異なり、上流側支持体部分３０２における互いに隣り合う２つのガス流路孔３５０の図心間の距離は互いに同一ではなく、かつ、下流側支持体部分３０１における互いに隣り合う２つのガス流路孔３５０の図心間の距離も互いに同一ではない。より具体的には、支持体３００の全体にわたって、互いに隣り合う２つのガス流路孔３５０の図心間の距離は、酸化剤ガスＯＧの流れ方向の上流側に近いほど短くなっている。すなわち、各図心間距離を酸化剤ガスＯＧの流れ方向の上流側から下流側に向けて順に、Ｌ２１，Ｌ２２，Ｌ２３，Ｌ２４，Ｌ１１，Ｌ１２とすると、以下の式（１）の関係が成り立っている。
Ｌ２１＜Ｌ２２＜Ｌ２３＜Ｌ２４＜Ｌ１１＜Ｌ１２ ・・・（１）

以上説明したように、図１１に示す第１の変形例における単セル１１０は、上述した実施形態における単セル１１０と同様に、上流側支持体部分３０２に存在するガス流路孔３５０の断面積の合計が、下流側支持体部分３０１に存在するガス流路孔３５０の断面積の合計より大きい。そのため、第１の変形例における単セル１１０によれば、酸化剤ガスＯＧの流れ方向の上流側に近い部分において、酸化剤ガスＯＧの供給量に対して燃料ガスＦＧの供給量が不足することを抑制することができ、この部分における実際の発電密度を潜在的な発電密度に近い値まで高めることができ、その結果、この単セル１１０を複数備える燃料電池スタックの発電性能を十分に向上させることができる。

また、図１１に示す第１の変形例における単セル１１０は、上述した実施形態における単セル１１０と同様に、支持体３００の特定断面（ＸＺ断面）において、各ガス流路孔３５０について、Ｚ軸方向におけるガス流路孔３５０の縁から燃料極層１１６までの最短距離Ｄ１が互いに略等しい。そのため、第１の変形例における単セル１１０によれば、単セル１１０の各位置における燃料極層１１６への燃料ガスＦＧの供給量のばらつきを抑制することができ、その結果、発電量のばらつきを抑制することができ、発電量のばらつきに伴う不具合（例えば単セル１１０の割れ）の発生を抑制することができる。

さらに、図１１に示す第１の変形例における単セル１１０では、互いに隣り合う２つのガス流路孔３５０の図心間の距離が、酸化剤ガスＯＧの流れ方向の上流側に近いほど短くなっているため、支持体３００における酸化剤ガスＯＧの流れ方向の上流側に近い位置ほど燃料ガスＦＧの供給量が多くなる。従って、第１の変形例の単セル１１０によれば、単セル１１０の各位置において、酸化剤ガスＯＧの供給量と燃料ガスＦＧの供給量とのバランスを適切にすることによって単セル１１０の発電密度を効果的に高くすることができ、その結果、この単セル１１０を複数備える燃料電池スタックの発電性能を効果的に向上させることができる。

（第２の変形例）
図１２は、第２の変形例における単セル１１０の構成を示す説明図である。以下では、第２の変形例の単セル１１０の構成の内、上述した実施形態の単セル１１０の構成と同一の構成については、同一の符号を付すことによってその説明を適宜省略する。

図１２に示す第２の変形例における単セル１１０では、上述した実施形態における単セル１１０と同様に、支持体３００に７個のガス流路孔３５０が形成されており、支持体３００の特定断面（ＸＺ断面）において、各ガス流路孔３５０の断面形状は略矩形である。

ただし、図１２に示す第２の変形例における単セル１１０では、上述した実施形態における単セル１１０と異なり、上流側支持体部分３０２における互いに隣り合う２つのガス流路孔３５０の図心間の距離Ｌ２は、下流側支持体部分３０１における互いに隣り合う２つのガス流路孔３５０の図心間の距離Ｌ１と同一であり、その結果、上流側支持体部分３０２に形成されたガス流路孔３５０の個数（３．５個）は、下流側支持体部分３０１に形成されたガス流路孔３５０の個数（３．５個）と同一となっている。

また、図１２に示す第２の変形例における単セル１１０では、上述した実施形態における単セル１１０と異なり、各ガス流路孔３５０の断面積が互いに略同一ではない。より具体的には、７個のガス流路孔３５０の内、酸化剤ガスＯＧの最も下流側に位置する１つのガス流路孔３５０は、他の６個のガス流路孔３５０と比べて、断面の幅（Ｘ軸方向における大きさ）および高さ（Ｚ軸方向における大きさ）が小さく、その結果、断面積が小さい。換言すれば、第２の変形例における単セル１１０では、支持体３００の特定断面（ＸＺ断面）において、酸化剤ガスＯＧの流れ方向の最も上流側のガス流路孔３５０の断面積が最も大きい。なお、本明細書では、酸化剤ガスＯＧの流れ方向の最も上流側のガス流路孔３５０の断面積が最も大きいとは、ガス流路孔３５０に形成されたＭ（Ｍは２以上の整数）個のガス流路孔３５０の内、酸化剤ガスＯＧの流れ方向の上流側から数えてＮ（Ｎは１以上の整数（ただし、Ｎ＜Ｍ））個のガス流路孔３５０の断面積が互いに略等しく、かつ、該Ｎ個のガス流路孔３５０の断面積が他の（（Ｍ−Ｎ）個の）ガス流路孔３５０の断面積よりも大きい場合(例えば、図１２に示す場合)を含む。

図１２に示す第２の変形例における単セル１１０は、上述した構成であるため、上述した実施形態における単セル１１０と同様に、上流側支持体部分３０２に存在するガス流路孔３５０の断面積の合計が、下流側支持体部分３０１に存在するガス流路孔３５０の断面積の合計より大きい。そのため、第２の変形例における単セル１１０によれば、酸化剤ガスＯＧの流れ方向の上流側に近い部分において、酸化剤ガスＯＧの供給量に対して燃料ガスＦＧの供給量が不足することを抑制することができ、この部分における実際の発電密度を潜在的な発電密度に近い値まで高めることができ、その結果、この単セル１１０を複数備える燃料電池スタックの発電性能を十分に向上させることができる。

また、図１２に示す第２の変形例における単セル１１０では、支持体３００の特定断面（ＸＺ断面）において、酸化剤ガスＯＧの流れ方向の最も上流側のガス流路孔３５０の断面積が最も大きい。そのため、支持体３００における酸化剤ガスＯＧの流れ方向の上流側に最も近いガス流路孔３５０における燃料ガスＦＧの流量が大きくなる。従って、第２の変形例における単セル１１０によれば、酸化剤ガスＯＧの流れ方向の上流側に近い部分において、酸化剤ガスＯＧの供給量に対して燃料ガスＦＧの供給量が不足することを効果的に抑制することができ、この部分における実際の発電密度を潜在的な発電密度に近い値まで高めることができ、その結果、この単セル１１０を複数備える燃料電池スタックの発電性能を効果的に向上させることができる。

（第３の変形例）
図１３は、第３の変形例における単セル１１０の構成を示す説明図である。以下では、第３の変形例の単セル１１０の構成の内、上述した実施形態の単セル１１０の構成と同一の構成については、同一の符号を付すことによってその説明を適宜省略する。

図１３に示す第３の変形例における単セル１１０では、上述した実施形態における単セル１１０と同様に、支持体３００に７個のガス流路孔３５０が形成されており、支持体３００の特定断面（ＸＺ断面）において、各ガス流路孔３５０の断面形状は略矩形である。

ただし、図１３に示す第３の変形例における単セル１１０では、上述した実施形態における単セル１１０と異なり、上流側支持体部分３０２における互いに隣り合う２つのガス流路孔３５０の図心間の距離Ｌ２は、下流側支持体部分３０１における互いに隣り合う２つのガス流路孔３５０の図心間の距離Ｌ１と同一であり、その結果、上流側支持体部分３０２に形成されたガス流路孔３５０の個数（３．５個）は、下流側支持体部分３０１に形成されたガス流路孔３５０の個数（３．５個）と同一となっている。

また、図１３に示す第３の変形例における単セル１１０では、上述した実施形態における単セル１１０と異なり、各ガス流路孔３５０の断面積が互いに略同一ではない。より具体的には、７個のガス流路孔３５０の内、酸化剤ガスＯＧの最も上流側に位置する１つのガス流路孔３５０は、他の６個のガス流路孔３５０と比べて、断面の幅（Ｘ軸方向における大きさ）および高さ（Ｚ軸方向における大きさ）が大きく、その結果、断面積が大きい。

図１３に示す第３の変形例における単セル１１０は、上述した構成であるため、上述した実施形態における単セル１１０と同様に、上流側支持体部分３０２に存在するガス流路孔３５０の断面積の合計が、下流側支持体部分３０１に存在するガス流路孔３５０の断面積の合計より大きい。そのため、第３の変形例における単セル１１０によれば、酸化剤ガスＯＧの流れ方向の上流側に近い部分において、酸化剤ガスＯＧの供給量に対して燃料ガスＦＧの供給量が不足することを抑制することができ、この部分における実際の発電密度を潜在的な発電密度に近い値まで高めることができ、その結果、この単セル１１０を複数備える燃料電池スタックの発電性能を十分に向上させることができる。

また、図１３に示す第３の変形例における単セル１１０では、支持体３００の特定断面（ＸＺ断面）において、酸化剤ガスＯＧの流れ方向の最も上流側のガス流路孔３５０の断面積が最も大きい。そのため、支持体３００における酸化剤ガスＯＧの流れ方向の上流側に最も近いガス流路孔３５０における燃料ガスＦＧの流量が大きくなる。従って、第３の変形例における単セル１１０によれば、酸化剤ガスＯＧの流れ方向の上流側に近い部分において、酸化剤ガスＯＧの供給量に対して燃料ガスＦＧの供給量が不足することを効果的に抑制することができ、この部分における実際の発電密度を潜在的な発電密度に近い値まで高めることができ、その結果、この単セル１１０を複数備える燃料電池スタックの発電性能を効果的に向上させることができる。

（第４の変形例）
図１４は、第４の変形例における単セル１１０の構成を示す説明図である。以下では、第４の変形例の単セル１１０の構成の内、上述した実施形態の単セル１１０の構成と同一の構成については、同一の符号を付すことによってその説明を適宜省略する。

図１４に示す第４の変形例における単セル１１０では、上述した実施形態における単セル１１０と同様に、支持体３００に７個のガス流路孔３５０が形成されており、支持体３００の特定断面（ＸＺ断面）において、各ガス流路孔３５０の断面形状は略矩形である。また、支持体３００の特定断面（ＸＺ断面）において、各ガス流路孔３５０について、Ｚ軸方向におけるガス流路孔３５０の縁から燃料極層１１６までの最短距離Ｄ１は、互いに略等しい。

ただし、図１４に示す第４の変形例における単セル１１０では、上述した実施形態における単セル１１０と異なり、上流側支持体部分３０２における互いに隣り合う２つのガス流路孔３５０の図心間の距離Ｌ２は、下流側支持体部分３０１における互いに隣り合う２つのガス流路孔３５０の図心間の距離Ｌ１と同一であり、その結果、上流側支持体部分３０２に形成されたガス流路孔３５０の個数（３．５個）は、下流側支持体部分３０１に形成されたガス流路孔３５０の個数（３．５個）と同一となっている。

また、図１４に示す第４の変形例における単セル１１０では、上述した実施形態における単セル１１０と異なり、各ガス流路孔３５０の断面積が互いに略同一ではない。より具体的には、７個のガス流路孔３５０の内、酸化剤ガスＯＧの最も上流側に位置する１つのガス流路孔３５０は、他の６個のガス流路孔３５０と比べて、断面の幅（Ｘ軸方向における大きさ）が大きく、その結果、断面積が大きい。なお、ガス流路孔３５０の高さ（Ｚ軸方向における大きさ）に関しては、７個のガス流路孔３５０の高さは互いに略同一である。

図１４に示す第４の変形例における単セル１１０は、上述した構成であるため、上述した実施形態における単セル１１０と同様に、上流側支持体部分３０２に存在するガス流路孔３５０の断面積の合計が、下流側支持体部分３０１に存在するガス流路孔３５０の断面積の合計より大きい。そのため、第４の変形例における単セル１１０によれば、酸化剤ガスＯＧの流れ方向の上流側に近い部分において、酸化剤ガスＯＧの供給量に対して燃料ガスＦＧの供給量が不足することを抑制することができ、この部分における実際の発電密度を潜在的な発電密度に近い値まで高めることができ、その結果、この単セル１１０を複数備える燃料電池スタックの発電性能を十分に向上させることができる。

また、図１４に示す第４の変形例における単セル１１０は、上述した実施形態における単セル１１０と同様に、支持体３００の特定断面（ＸＺ断面）において、各ガス流路孔３５０について、Ｚ軸方向におけるガス流路孔３５０の縁から燃料極層１１６までの最短距離Ｄ１が互いに略等しい。そのため、第４の変形例における単セル１１０によれば、単セル１１０の各位置における燃料極層１１６への燃料ガスＦＧの供給量のばらつきを抑制することができ、その結果、発電量のばらつきを抑制することができ、発電量のばらつきに伴う不具合（例えば単セル１１０の割れ）の発生を抑制することができる。

また、図１４に示す第４の変形例における単セル１１０では、支持体３００の特定断面（ＸＺ断面）において、酸化剤ガスＯＧの流れ方向の最も上流側のガス流路孔３５０の断面積が最も大きい。そのため、支持体３００における酸化剤ガスＯＧの流れ方向の上流側に最も近いガス流路孔３５０における燃料ガスＦＧの流量が大きくなる。従って、第４の変形例における単セル１１０によれば、酸化剤ガスＯＧの流れ方向の上流側に近い部分において、酸化剤ガスＯＧの供給量に対して燃料ガスＦＧの供給量が不足することを効果的に抑制することができ、この部分における実際の発電密度を潜在的な発電密度に近い値まで高めることができ、その結果、この単セル１１０を複数備える燃料電池スタックの発電性能を効果的に向上させることができる。

Ａ−７．性能評価：
上述した実施形態および変形例の単セル１１０を複数備える燃料電池スタック１００の複数のサンプル（Ｓ１〜Ｓ６）を用いて、性能評価を行った。図１５は、性能評価の結果を示す説明図である。

Ａ−７−１．各サンプルについて：
性能評価に用いられた６つのサンプル（Ｓ１〜Ｓ６）の内、サンプルＳ１は、上述した実施形態の単セル１１０（図６参照）に対応するものである。すなわち、サンプルＳ１では、上流側支持体部分３０２における互いに隣り合う２つのガス流路孔３５０の図心間の距離Ｌ２は、下流側支持体部分３０１における互いに隣り合う２つのガス流路孔３５０の図心間の距離Ｌ１より短い。その結果、上流側支持体部分３０２に形成されたガス流路孔３５０の個数（４．５個）は、下流側支持体部分３０１に形成されたガス流路孔３５０の個数（２．５個）より多くなっている。また、サンプルＳ１では、各ガス流路孔３５０の断面形状は略矩形であり、各ガス流路孔３５０の幅および高さは互いに略同一である。サンプルＳ１は、このような構成であるため、上流側支持体部分３０２に存在するガス流路孔３５０の断面積の合計が、下流側支持体部分３０１に存在するガス流路孔３５０の断面積の合計より大きい。

また、サンプルＳ２は、上述した第１の変形例の単セル１１０（図１１参照）に対応するものである。すなわち、サンプルＳ２では、支持体３００の全体にわたって、互いに隣り合う２つのガス流路孔３５０の図心間の距離が、酸化剤ガスＯＧの流れ方向の上流側に近いほど短くなっている。すなわち、Ｌ２１＜Ｌ２２＜Ｌ２３＜Ｌ２４＜Ｌ１１＜Ｌ１２という関係が成り立っている。その結果、上流側支持体部分３０２に形成されたガス流路孔３５０の個数（４．５個）は、下流側支持体部分３０１に形成されたガス流路孔３５０の個数（２．５個）より多くなっている。また、サンプルＳ２では、各ガス流路孔３５０の断面形状は略矩形であり、各ガス流路孔３５０の幅および高さは互いに略同一である。サンプルＳ２は、このような構成であるため、上流側支持体部分３０２に存在するガス流路孔３５０の断面積の合計が、下流側支持体部分３０１に存在するガス流路孔３５０の断面積の合計より大きい。

また、サンプルＳ３は、上述した第２の変形例の単セル１１０（図１２参照）に対応するものである。すなわち、サンプルＳ３では、上流側支持体部分３０２における互いに隣り合う２つのガス流路孔３５０の図心間の距離Ｌ２は、下流側支持体部分３０１における互いに隣り合う２つのガス流路孔３５０の図心間の距離Ｌ１と同じである。その結果、上流側支持体部分３０２に形成されたガス流路孔３５０の個数（３．５個）は、下流側支持体部分３０１に形成されたガス流路孔３５０の個数（３．５個）と同一となっている。また、サンプルＳ３では、各ガス流路孔３５０の断面形状はすべて略矩形であるが、酸化剤ガスＯＧの最も下流側に位置する１つのガス流路孔３５０は、他の６個のガス流路孔３５０と比べて、断面の幅および高さが小さく、その結果、断面積が小さい。サンプルＳ３は、このような構成であるため、上流側支持体部分３０２に存在するガス流路孔３５０の断面積の合計が、下流側支持体部分３０１に存在するガス流路孔３５０の断面積の合計より大きい。

また、サンプルＳ４は、上述した第３の変形例の単セル１１０（図１３参照）に対応するものである。すなわち、サンプルＳ４では、上流側支持体部分３０２における互いに隣り合う２つのガス流路孔３５０の図心間の距離Ｌ２は、下流側支持体部分３０１における互いに隣り合う２つのガス流路孔３５０の図心間の距離Ｌ１と同じである。その結果、上流側支持体部分３０２に形成されたガス流路孔３５０の個数（３．５個）は、下流側支持体部分３０１に形成されたガス流路孔３５０の個数（３．５個）と同一となっている。また、サンプルＳ４では、各ガス流路孔３５０の断面形状はすべて略矩形であるが、酸化剤ガスＯＧの最も上流側に位置する１つのガス流路孔３５０は、他の６個のガス流路孔３５０と比べて、断面の幅および高さが大きく、その結果、断面積が大きい。サンプルＳ４は、このような構成であるため、上流側支持体部分３０２に存在するガス流路孔３５０の断面積の合計が、下流側支持体部分３０１に存在するガス流路孔３５０の断面積の合計より大きい。

また、サンプルＳ５は、上述した第４の変形例の単セル１１０（図１４参照）に対応するものである。すなわち、サンプルＳ５では、上流側支持体部分３０２における互いに隣り合う２つのガス流路孔３５０の図心間の距離Ｌ２は、下流側支持体部分３０１における互いに隣り合う２つのガス流路孔３５０の図心間の距離Ｌ１と同じである。その結果、上流側支持体部分３０２に形成されたガス流路孔３５０の個数（３．５個）は、下流側支持体部分３０１に形成されたガス流路孔３５０の個数（３．５個）と同一となっている。また、サンプルＳ５では、各ガス流路孔３５０の断面形状はすべて略矩形であるが、酸化剤ガスＯＧの最も上流側に位置する１つのガス流路孔３５０は、他の６個のガス流路孔３５０と比べて、断面の高さは同じであるが幅が大きく、その結果、断面積が大きい。サンプルＳ５は、このような構成であるため、上流側支持体部分３０２に存在するガス流路孔３５０の断面積の合計が、下流側支持体部分３０１に存在するガス流路孔３５０の断面積の合計より大きい。

また、サンプルＳ６は、上述した比較例の単セル１１０Ｘ（図８参照）に対応するものである。すなわち、サンプルＳ６では、上流側支持体部分３０２における互いに隣り合う２つのガス流路孔３５０の図心間の距離Ｌ２は、下流側支持体部分３０１における互いに隣り合う２つのガス流路孔３５０の図心間の距離Ｌ１と同じである。その結果、上流側支持体部分３０２に形成されたガス流路孔３５０の個数（３．５個）は、下流側支持体部分３０１に形成されたガス流路孔３５０の個数（３．５個）と同一となっている。また、サンプルＳ６では、各ガス流路孔３５０の断面形状は略矩形であり、各ガス流路孔３５０の幅および高さは互いに略同一である。サンプルＳ６は、このような構成であるため、上流側支持体部分３０２に存在するガス流路孔３５０の断面積の合計が、下流側支持体部分３０１に存在するガス流路孔３５０の断面積の合計と同一である。

なお、いずれのサンプルも、酸化剤ガスＯＧの流れ方向がガス流路孔３５０の延伸方向に略直交するような構成である。

Ａ−７−２．評価項目および評価方法：
本性能評価では、燃料電池スタックの発電性能の評価を行った。具体的には、各サンプルを用いた燃料電池スタックについて、約７００℃で空気極層１１４に酸化剤ガスＯＧを供給し、燃料極層１１６に燃料ガスＦＧを供給し、電流密度が０．５５Ａ／ｃｍ^２のときの単セル１１０の出力電圧を測定し、その測定値を、初期電圧（定格発電運転前の出力電圧）とした。初期電圧が０．９２０Ｖ以上である場合に「秀（◎）」と判定し、初期電圧が０．９１７５Ｖ以上、０．９２０Ｖ未満である場合に「優（〇）」と判定し、初期電圧が０．９１５０Ｖ以上、０．９１７５Ｖ未満である場合に「良（△）」と判定し、初期電圧が０．９１５０Ｖ未満である場合に「不良（×）」と判定した。

Ａ−７−３．評価結果：
図１５に示すように、サンプルＳ６は、発電性能が「不良（×）」であると判定された。サンプルＳ６では、上流側支持体部分３０２に存在するガス流路孔３５０の断面積の合計が、下流側支持体部分３０１に存在するガス流路孔３５０の断面積の合計と等しい。そのため、各単セル１１０Ｘにおける酸化剤ガスＯＧの流れ方向の上流側に近い部分（すなわち、上流側支持体部分３０２に対応する部分）において、酸化剤ガスＯＧの流れ方向の下流側に近い部分（すなわち、下流側支持体部分３０１に対応する部分）と比べて、燃料ガスＦＧの供給量が多くない。従って、サンプルＳ６では、各単セル１１０Ｘにおける酸化剤ガスＯＧの流れ方向の上流側に近い部分において、酸化剤ガスＯＧの供給量に対して燃料ガスＦＧの供給量が不足し、この部分における実際の発電密度を潜在的な発電密度に近い値まで高めることができず、その結果、燃料電池スタックの発電性能が十分に向上しなかったものと考えられる。

これに対し、サンプルＳ１〜Ｓ５は、いずれも発電性能が「良（△）」以上であると判定された。サンプルＳ１〜Ｓ５では、上流側支持体部分３０２に存在するガス流路孔３５０の断面積の合計が、下流側支持体部分３０１に存在するガス流路孔３５０の断面積の合計より大きい。そのため、各単セル１１０における酸化剤ガスＯＧの流れ方向の上流側に近い部分（上流側支持体部分３０２に対応する部分）において、酸化剤ガスＯＧの流れ方向の下流側に近い部分（下流側支持体部分３０１に対応する部分）と比べて、燃料ガスＦＧの供給量が多くなる。従って、サンプルＳ１〜Ｓ５では、各単セル１１０における酸化剤ガスＯＧの流れ方向の上流側に近い部分において、酸化剤ガスＯＧの供給量に対して燃料ガスＦＧの供給量が不足することを抑制することができ、この部分における実際の発電密度を潜在的な発電密度に近い値まで高めることができ、その結果、燃料電池スタック１００の発電性能を十分に向上させることができたものと考えられる。

このように、本性能評価により、酸化剤ガスＯＧの流れ方向がガス流路孔３５０の延伸方向と交差する燃料電池スタックにおいて、上流側支持体部分３０２に存在するガス流路孔３５０の断面積の合計が、下流側支持体部分３０１に存在するガス流路孔３５０の断面積の合計より大きい構成を採用すれば、燃料電池スタックの発電性能を十分に向上させることができることが確認された。

なお、サンプルＳ２では、サンプルＳ６と比較して、支持体３００（下流側支持体部分３０１および上流側支持体部分３０２）に形成されたガス流路孔３５０の断面積の総計が小さいが、発電性能の評価結果はサンプルＳ６の結果（不良（×））より良かった（「良（△）」であった）。このことから、上流側支持体部分３０２に存在するガス流路孔３５０の断面積の合計が、下流側支持体部分３０１に存在するガス流路孔３５０の断面積の合計より大きい構成を採用することが、燃料電池スタックの発電性能の向上に極めて有効であることが確認された。

また、サンプルＳ２では、最も高い評価である「秀（◎）」と判定された。このことから、支持体３００の全体にわたって、互いに隣り合う２つのガス流路孔３５０の図心間の距離が、酸化剤ガスＯＧの流れ方向の上流側に近いほど短くなっている構成を採用すれば、燃料電池スタックの発電性能を効果的に向上させることができることが確認された。

Ｂ．その他の変形例：
本明細書で開示される技術は、上述の実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の形態に変形することができ、例えば次のような変形も可能である。

上記実施形態における単セル１１０、発電単位１０２または燃料電池スタック１００の構成は、あくまで一例であり、種々変形可能である。例えば、上記実施形態では、支持体３００の下側の表面が、インターコネクタ１５０（またはエンドプレート１０６）の上側の表面に接触しているとしているが、支持体３００とインターコネクタ１５０（またはエンドプレート１０６）との間に導電性の集電体が設けられ、該集電体を介して両者が電気的に接続されるとしてもよい。

また、上記実施形態では、燃料極側フレーム１４０の孔１４１の内周面と単セル１１０の外周面との間に、フェルト部材１９０が充填されているが、必ずしもフェルト部材１９０が充填されている必要はない。フェルト部材１９０が充填されていない構成では、燃料ガスＦＧは、燃料ガス導入マニホールド１７１から燃料極側フレーム１４０の燃料ガス供給連通孔１４２を経て燃料室１７６内に供給され、燃料室１７６から支持体３００の各ガス流路孔３５０内に供給される。あるいは、フェルト部材１９０が充填されていない構成において、燃料極側フレーム１４０の孔１４１の内周面と単セル１１０の外周面との間に隙間が存在せず、燃料ガスＦＧが、燃料ガス導入マニホールド１７１から燃料極側フレーム１４０の燃料ガス供給連通孔１４２を経て、直接、支持体３００の各ガス流路孔３５０内に供給されるとしてもよい。

また、上記実施形態では、支持体３００に７個のガス流路孔３５０が形成されているが、支持体３００に形成されるガス流路孔３５０の個数は７個以外であってもよい。また、上記実施形態では、支持体３００の特定断面（ＸＺ断面）における各ガス流路孔３５０の断面形状は略矩形であるが、各ガス流路孔３５０の断面形状は他の形状（例えば略円形や略楕円形）であってもよい。

また、上記実施形態の単セル１１０では、ガス流路孔３５０の並ぶ方向（Ｙ軸方向）において、空気極層１１４と電解質層１１２と燃料極層１１６とが連続的に形成されているが、図１６に示す変形例のように、空気極層１１４と電解質層１１２と燃料極層１１６との内の少なくとも１つの層（例えば、図１６の例では空気極層１１４）が不連続に形成されているとしてもよい。なお、この場合には、支持体３００の特定断面（ＹＺ断面）における特定領域Ｒ１は、Ｚ軸方向視で、電解質層１１２と空気極層１１４と燃料極層１１６とのそれぞれの不連続部分を含むＹ軸方向の一方の端から他方の端に至る領域のすべてに重なる領域である。

また、上記実施形態では、支持体３００における任意の特定断面において、上述した構成（例えば、上流側支持体部分３０２に存在するガス流路孔３５０の断面積の合計が、下流側支持体部分３０１に存在するガス流路孔３５０の断面積の合計より大きくなっている構成）が採用されているが、少なくとも１つの特定断面において上述した構成が採用されていればよい。

また、上記実施形態において説明した支持体３００の構成は、燃料電池スタック１００に含まれるすべての単セル１１０において採用されていてもよいし、燃料電池スタック１００に含まれる一部の単セル１１０のみにおいて採用されていてもよい。

また、上記実施形態において、燃料電池スタック１００に含まれる発電単位１０２の個数（すなわち、単セル１１０の個数）は、あくまで一例であり、発電単位１０２の個数は燃料電池スタック１００に要求される出力電圧等に応じて適宜決められる。また、上記実施形態では、各ボルト２２の軸部の外周面と各連通孔１０８の内周面との間の空間を各マニホールドとして利用しているが、これに代えて、各ボルト２２の軸部に軸方向の孔を形成し、その孔を各マニホールドとして利用してもよい。また、各マニホールドを各ボルト２２が挿入される各連通孔１０８とは別に設けてもよい。

また、上記実施形態では、燃料電池スタック１００に含まれる各単セル１１０が、燃料極層１１６に対して電解質層１１２とは反対側に配置され、燃料ガスＦＧが流れる複数のガス流路孔３５０が形成された支持体３００を有するが、本願発明は、燃料電池スタック１００に含まれる各単セル１１０が、空気極層１１４に対して電解質層１１２とは反対側に配置され、酸化剤ガスＯＧが流れる複数のガス流路孔が形成された支持体を有する構成にも同様に適用可能である。なお、本願発明がこのような構成に適用される場合には、空気極層１１４が特許請求の範囲における第１の電極層に相当し、燃料極層１１６が特許請求の範囲における第２の電極層に相当し、酸化剤ガスＯＧが特許請求の範囲における第１のガスに相当し、燃料ガスＦＧが特許請求の範囲における第２のガスに相当する。

また、上記実施形態では、複数の略平板状の単セル１１０を備える燃料電池スタック１００を例に説明したが、本願発明は、複数の扁平筒状の単セルを備える燃料電池スタックといった他の構成の燃料電池スタックにも同様に適用可能である。

また、上記実施形態では、固体酸化物形燃料電池（ＳＯＦＣ）を例に説明したが、本願発明は、固体高分子形燃料電池（ＰＥＦＣ）、リン酸型燃料電池（ＰＡＦＣ）、溶融炭酸塩形燃料電池（ＭＣＦＣ）といった他のタイプの燃料電池スタックにも適用可能である。

２２：ボルト ２４：ナット ２６：絶縁シート ２７：ガス通路部材 ２８：本体部 ２９：分岐部 １００：燃料電池スタック １０２：発電単位 １０４：エンドプレート １０６：エンドプレート １０８：連通孔 １１０：単セル １１２：電解質層 １１４：空気極層 １１６：燃料極層 １２０：セパレータ １２１：孔 １２４：接合部 １３０：空気極側フレーム １３１：孔 １３２：酸化剤ガス供給連通孔 １３３：酸化剤ガス排出連通孔 １３４：空気極側集電体 １３５：集電体要素 １４０：燃料極側フレーム １４１：孔 １４２：燃料ガス供給連通孔 １４３：燃料ガス排出連通孔 １５０：インターコネクタ １６１：酸化剤ガス導入マニホールド １６２：酸化剤ガス排出マニホールド １６６：空気室 １７１：燃料ガス導入マニホールド １７２：燃料ガス排出マニホールド １７６：燃料室 １９０：フェルト部材 １９１：供給側フェルト孔 １９２：排出側フェルト孔 ３００：支持体 ３０１：下流側支持体部分 ３０２：上流側支持体部分 ３５０：ガス流路孔 ４１０：支持体用グリーンシート ４１２：支持体用グリーンシート積層体

Claims (3)

1. 電解質層と、前記電解質層を挟んで互いに対向する第１の電極層および第２の電極層と、多孔体により構成され、前記第１の電極層に対して前記電解質層とは反対側に配置され、前記第１の電極層に供給される第１のガスが流れる複数のガス流路孔が形成された支持体と、をそれぞれ含み、第１の方向に並べて配置された複数の単セルと、
   各前記支持体の各前記ガス流路孔に前記第１のガスを供給するガス供給路を構成するガス供給部材と、
   を備える燃料電池スタックにおいて、
   前記第２の電極層に供給される第２のガスの流れ方向は、各前記支持体の各前記ガス流路孔の延伸方向と交差し、
   少なくとも１つの前記支持体について、前記ガス流路孔の延伸方向に直交する少なくとも１つの断面である特定断面において、前記第１の方向視で前記電解質層と前記第１の電極層と前記第２の電極層とに重なる領域を前記第１の方向に直交する第２の方向に２等分する仮想直線により、前記支持体の前記特定断面を、第１の支持体部分と、前記第１の支持体部分より前記第２のガスの流れ方向の上流側に近い第２の支持体部分と、に分けたとき、前記第２の支持体部分に存在する前記ガス流路孔の断面積の合計は、前記第１の支持体部分に存在する前記ガス流路孔の断面積の合計より大きく、
   前記特定断面において、各前記ガス流路孔の断面形状は、互いに略同一であり、かつ、互いに隣り合う２つの前記ガス流路孔の図心間の距離は、前記第２のガスの流れ方向の上流側に近いほど短いことを特徴とする、燃料電池スタック。
2. 請求項１に記載の燃料電池スタックにおいて、
   前記特定断面において、前記第２のガスの流れ方向の最も上流側の前記ガス流路孔の断面積が最も大きいことを特徴とする、燃料電池スタック。
3. 請求項１または請求項２に記載の燃料電池スタックにおいて、
   前記特定断面において、各前記ガス流路孔について、前記第１の方向における前記ガス流路孔の縁から前記第１の電極層までの最短距離は、互いに略等しいことを特徴とする、燃料電池スタック。

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