(57)【要約】  【課題】  出力を向上させつつ強度を上げることができる単室型固体酸化物形燃料電池を提供する。【解決手段】  金属基板２と、金属基板２の一方面に間隔をあけて複数配置された燃料電池セル１０と、各燃料電池セル１０間にそれぞれ配置され、各燃料電池セル１０同士をそれぞれ接続する複数のインターコネクタ７と、金属基板２と各インターコネクタ７との間に配置され、両者を絶縁する絶縁体３とを備え、燃料電池セル１０は、金属基板２の一方面に配置された電解質４と、電解質４の一方面に間隔をあけて配置された燃料極５及び空気極６とを備える単室型固体酸化物形燃料電池１である。【選択図】  図１
2010225542.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属基板と、
前記金属基板の一方面に間隔をあけて複数配置された燃料電池セルと、
前記各燃料電池セル間にそれぞれ配置され、当該各燃料電池セル同士をそれぞれ接続する複数のインターコネクタと、
前記金属基板と前記各インターコネクタとの間に配置され、両者を絶縁する絶縁体とを備え、
前記燃料電池セルは、前記金属基板の一方面に配置された電解質と、当該電解質の一方面に間隔をあけて配置された燃料極及び空気極とを備える単室型固体酸化物形燃料電池。
【請求項２】
前記絶縁体と前記電解質との熱膨張係数の差、及び、前記絶縁体と前記金属基板との熱膨張係数の差がそれぞれ２０％以内である請求項１に記載の単室型固体酸化物形燃料電池。
【請求項３】
前記絶縁体の熱膨張係数は、前記金属基板の熱膨張係数と前記電解質の熱膨張係数との間の値である請求項１又は２に記載の単室型固体酸化物形燃料電池。
【請求項４】
前記金属基板は、フェライト系ステンレス鋼からなり、
前記絶縁体は、ジルコニア又はセリアからなり、
前記電解質は、酸素イオン導電性を有する安定化ジルコニア又はセリア系固溶体からなり、
前記絶縁体の熱膨張係数は、前記電解質の熱膨張係数より高く、かつ、前記金属基板の熱膨張係数より低い請求項３に記載の単室型固体酸化物形燃料電池。
【請求項５】
前記絶縁体は、前記金属基板の一方面に配置された第１の絶縁層と、当該第１の絶縁層の一方面に積層された第２の絶縁層とを備え、前記第１の絶縁層と前記第２の絶縁層との熱膨張係数の差が２０％以内である請求項１から４のいずれかに記載の単室型固体酸化物形燃料電池。
【請求項６】
前記電解質の厚みが前記金属基板の厚みより薄い請求項１から５のいずれかに記載の単室型固体酸化物形燃料電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料ガスと酸化剤ガスとの混合ガスにより発電する単室型固体酸化物形燃料電池（Single chamber −Solid Oxide Fuel Cells (SC-SOFCs)）に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、単室型固体酸化物形燃料電池（以下単に、燃料電池という）として図７に示す燃料電池が知られていた。同図に示すように、この燃料電池１００は、セラミックス製の基板１０１と、基板１０１の表面（一方面）に配置された電解質１０２とを備えている。また、燃料電池１００は、電解質１０２の表面（一方面）に間隔をあけて配置された一対の燃料極１０３及び空気極１０４から構成された電極体（単電池セル）１０５を複数備えている。複数の電極体１０５は、隣接するもの同士がインターコネクタ１０６を介して接続されている。すなわち、インターコネクタ１０６は、ある電極体１０５の燃料極１０３と、その電極体１０５に隣接する他の電極体１０５の空気極１０４とを接続している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−３８８４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述のような燃料電池１００では、隣接する電極体１０５同士が電解質１０２を介して接続されているので、隣接する電極体１０５間で、電解質１０２を介して酸素イオンが移動することがあった。そのため、酸素イオンの余分な移動を防いで燃料電池の出力を上げることが望まれていた。
【０００５】
また、上述のような燃料電池１００によれば、電解質１０２が基板１０１に支持されているため、電解質１０２が薄い構成であっても燃料電池１００全体としての強度を向上させることができるが、強度の点で更なる改善の余地があった。
【０００６】
本発明は、上記問題を解決するためになされたものであり、出力を向上させつつ強度を上げることができる単室型固形酸化物形燃料電池を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る固体酸化物形燃料電池は、上記課題を解決するためになされたものであって、金属基板と、前記金属基板の一方面に間隔をあけて複数配置された燃料電池セルと、前記各燃料電池セル間にそれぞれ配置され、当該各燃料電池セル同士をそれぞれ接続する複数のインターコネクタと、前記金属基板と前記各インターコネクタとの間に配置され、両者を絶縁する絶縁体とを備え、前記燃料電池セルは、前記金属基板の一方面に配置された電解質と、当該電解質の一方面に間隔をあけて配置された燃料極及び空気極とを備える。
【０００８】
このような構成によれば、複数の電解質同士が間隔をあけているので、隣接する電極体間で、電解質を介して酸素イオンが移動するのを防ぐことができる。これにより、酸素イオンの余分な移動がなくなるので、燃料電池の出力を向上させることができる。また、金属基板で電解質を支持することにより、従来のセラミックスの基板に比べて燃料電池全体の強度を向上させることができる。また、金属基板とインターコネクタとの接触を絶縁体により防止できるのでインターコネクタ間の短絡を防ぐことができる。これにより、出力を向上させつつ強度を上げることができる。
【０００９】
また、上記構成において、前記絶縁体と前記電解質との熱膨張係数の差、及び、前記絶縁体と前記金属基板との熱膨張係数の差をそれぞれ２０％以内にすることができる。ここで、「熱膨張係数」とは、温度変化に対して物質が膨張する割合であり、温度の上昇によって物体の体積が膨張する割合を、１Ｋ（℃）当たりで示したものである。この熱膨張係数は、例えば、ＪＩＳＲ１６１８に定義される方法で測定することができる。このような構成によれば、熱膨張係数の差が小さいので、絶縁体と電解質との剥離、及び、絶縁体と金属基板との剥離を防ぐことができる。
【００１０】
また、前記絶縁体の熱膨張係数を、前記金属基板の熱膨張係数と前記電解質の熱膨張係数との間の値にすることができる。このような構成によれば、金属基板と電解質との間の絶縁体により、熱膨張係数の差を段階的なものにすることができる。これにより、絶縁体と電解質との間、及び、絶縁体と金属基板との間において、電解質を焼結する過程や高温作動時に熱膨張係数の差により剥離が生じるのを防ぐことができる。
【００１１】
また、上述の剥離を防止するために、前記金属基板を、フェライト系ステンレス鋼とし、前記絶縁体を、ジルコニア又はセリアとし、前記電解質を、酸素イオン導電性を有する安定化ジルコニア又はセリア系固溶体とすることができる。更に、前記絶縁体の熱膨張係数を、前記電解質の熱膨張係数より高くし、かつ、前記金属基板の熱膨張係数より低くすることができる。より具体例には、金属基板を、フェライト系ステンレス鋼であるＳＵＳ４３０とし、絶縁体を、ジルコニア(ＺｒＯ２)とし、電解質を、８ｍｏｌスカンジウム安定化ジルコニア（8 mole % Sc2O3  doped ZrO2：８ＳｃＳＺ）とすることができる。このとき、金属基板の熱膨張係数は、１０．４×１０−６（１／Ｋ）)であり、絶縁体の熱膨張係数は、１０．５×１０−６（１／Ｋ）であり、電解質の熱膨張係数は、１０．７×１０−６（１／Ｋ）である。
【００１２】
また、前記絶縁体は、前記金属基板の一方面に配置された第１の絶縁層と、当該第１の絶縁層の一方面に積層された第２の絶縁層とを備え、前記第１の絶縁層と前記第２の絶縁層との熱膨張係数の差が２０％以内である構成にすることができる。これにより、絶縁体が剥離するのをより効果的に防ぐことができる。
【００１３】
また、前記電解質の厚みを前記金属基板の厚みより薄くすることができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の単室型固体酸化物形燃料電池によれば、出力を向上させつつ強度を上げることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】図１は、本発明の一実施形態に係る単室型固体酸化物形燃料電池の一部拡大断面図である。
【図２】単室型固体酸化物形燃料電池の平面図である。
【図３】他の実施形態に係る単室型固体酸化物形燃料電池の一部拡大断面図である。
【図４】更に他の実施形態に係る単室型固体酸化物形燃料電池の一部拡大断面図である。
【図５】更に他の実施形態に係る単室型固体酸化物形燃料電池の一部拡大断面図である。
【図６】更に他の実施形態に係る単室型固体酸化物形燃料電池の平面図である。
【図７】従来の単室型固体酸化物形燃料電池の一部拡大断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の実施形態について添付図面を参照して説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る燃料電池の一部拡大断面図であり、図２は、燃料電池の平面図である。燃料電池の各構成要素を明確にするために、図２の平面図においてもハッチングを付している。
【００１７】
図１及び図２に示すように、この燃料電池１は、板状の金属基板２と、金属基板２の上面（一方面）に積層されたシート状の絶縁体３とを備えている。また、燃料電池１は、絶縁体３の上面（一方面）に間隔をあけて複数設置された燃料電池セル１０を備えている。
【００１８】
絶縁体３は、金属基板２の上面全体にわたって薄い膜状に配置されている。
【００１９】
複数の燃料電池セル１０は、絶縁体３の上面に等間隔でパターン状に配置されている。また、各燃料電池セル１０は、絶縁体３の上面に配置されたシート状の電解質４と、電解質４の上面（一方面）に間隔をあけて配置された一対のシート状の燃料極５及び空気極６とを備えている。
【００２０】
電解質４は、平面視で四角形状に形成されている。また、燃料極５及び空気極６は、それぞれ、帯状に形成され、対向するように配置されている。一対の燃料極５及び空気極６により１つの電極体を構成している。
【００２１】
隣接する燃料電池セル１０の間には、インターコネクタ７が配置されており、このインターコネクタ７により燃料電池セル１０同士が電気的に接続されている。より詳細には、インターコネクタ７が、隣接する燃料電池セル１０において、一方の燃料電池セル１０の燃料極５と、他方の燃料電池セル１０の空気極６とを接続している。複数の燃料電池セル１０はそれぞれ直列に接続されている。
【００２２】
インターコネクタ７は、隣接する燃料電池セル１０同士の隙間に充填されており、下端が絶縁体３に接触している。これにより、インターコネクタ７と金属基板２とが絶縁されている。
【００２３】
次に、上記の燃料電池１の各構成要素の材質について説明する。金属基板２は、電解質４等の焼成を行う観点から耐熱性に優れることが好ましく、また、焼成や発電中における絶縁体３と金属基板２との剥離を防止する観点から、その熱膨張係数が絶縁体３の熱膨張係数と近接していることが好ましい。本明細書中において「熱膨張係数」とは、温度変化に対して物質が膨張する割合であり、温度の上昇によって物体の体積が膨張する割合を、１Ｋ（℃）当たりで示したものである。例えば熱機械分析装置（ＴＭＡ）により測定できる。金属基板２の材質として、具体的には、フェライト系ステンレス鋼  ＳＵＳ（Ｓｔｅｅｌ  Ｕｓｅ  Ｓｔａｉｎｌｅｓｓ）４３０  （１８Ｃｒ）、または、日立金属株式会社製  固体酸化物形燃料電池用セパレータ材  ＺＭＧ２３２Ｌを好ましく用いることができる。その他、マルテンサイト系、オーステナイト系等を用いることができる。また、金属基板２の熱膨張係数は、９×１０−６〜１１×１０−６（１／Ｋ）が好ましい。本実施形態では、金属基板２の材質として、ＳＵＳ４３０を用いており、その熱膨張係数は、１０．４×１０−６（１／Ｋ）である。また、金属基板２の厚みは、２００μｍ〜５ｍｍが好ましい。
【００２４】
絶縁体３は、焼成中における金属基板２及び電解質４との剥離を防止する観点から、その熱膨張係数が金属基板２及び電解質４の熱膨張係数と近接していることが好ましい。このような絶縁体３の材質としては、セラミックス系材料を好ましく用いることができ、具体的には、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）系材料、シリカ（ＳｉＯ２）系材料、チタニア（ＴｉＯ２）系材料や、電解質材料と同系材質で、酸素イオン伝導性を付与している材料を除いたベース材料、例えばジルコニアやセリアなどを主体に好ましく用いることができる。また、絶縁体３の熱膨張係数は、９×１０−６〜１１×１０−６（１／Ｋ）が好ましい。また、絶縁体３の熱膨張係数は、金属基板２の熱膨張係数の８０％〜１２０％であることがより好ましい。すなわち、絶縁体３と金属基板２との熱膨張係数の差が２０％以内であることが好ましい。本実施形態では、絶縁体３の材質として、ジルコニアを用いており、その熱膨張係数は、１０．５×１０−６（１／Ｋ）である。
【００２５】
電解質４の材質としては、固体酸化物形燃料電池の電解質の材料として公知のものを使用することができ、例えば、サマリウムやガドリニウム等をドープしたセリア系酸化物、ストロンチウムやマグネシウムをドープしたランタン・ガレード系酸化物、スカンジウムやイットリウムを含むジルコニア系酸化物などの酸素イオン伝導性セラミックス材料を用いることができる。また、電解質４の熱膨張係数は、９×１０−６〜１１×１０−６（１／Ｋ）が好ましい。また、電解質４の熱膨張係数は、絶縁体３の熱膨張係数の８０％〜１２０％であることがより好ましい。すなわち、電解質４と絶縁体３との熱膨張係数の差が２０％以内であることが好ましい。本実施形態では、電解質４の材質として、８molイットリウム安定化ジルコニアを用いており、その熱膨張係数は、１０．５×１０−６（１／Ｋ）である。
【００２６】
燃料極５の材質は、例えば、金属触媒と酸化物イオン導電体からなるセラミックス粉末材料との混合物を用いることができる。このとき用いられる金属触媒としては、ニッケル、鉄、コバルトや、貴金属（白金、ルテニウム、パラジウム等）等の還元性雰囲気において安定で、水素酸化活性を有する材料を用いることができる。また、酸化物イオン導電体としては、蛍石型構造又はペロブスカイト型構造を有するものを好ましく用いることができる。蛍石型構造を有するものとしては、例えばサマリウムやガドリニウム等をドープしたセリア系酸化物、スカンジウムやイットリウムを含むジルコニア系酸化物などを挙げることができる。また、ペロブスカイト型構造を有するものとしてはストロンチウムやマグネシウムをドープしたランタン・ガレード系酸化物を挙げることができる。上記材料の中では、酸化物イオン導電体とニッケルとの混合物で、燃料極５を形成することが好ましい。なお、酸化物イオン導電体からなるセラミックス材料とニッケルとの混合形態は、物理的な混合形態であってもよいし、ニッケルへの粉末修飾などの形態であってもよい。また、上述したセラミックス材料は、１種類を単独で、或いは２種類以上を混合して使用することができる。また、燃料極５は、金属触媒を単体で用いて構成することもできる。
【００２７】
空気極６の材質としては、例えば、ペロブスカイト型構造等を有するＣｏ，Ｆｅ，Ｎｉ，Ｃｒ又はＭｎ等からなる金属酸化物を用いることができる。具体的には（Ｓｍ，Ｓｒ）ＣｏＯ３，（Ｌａ，Ｓｒ）ＭｎＯ３，（Ｌａ，Ｓｒ）ＣｏＯ３，（Ｌａ，Ｓｒ）（Ｆｅ，Ｃｏ）Ｏ３，（Ｌａ，Ｓｒ）（Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉ）Ｏ３などの酸化物が挙げられ、好ましくは、（Ｌａ，Ｓｒ）ＭｎＯ３である。上述した材料は、１種を単独で、或いは２種以上を混合して使用することができる。
【００２８】
電解質４、燃料極５及び空気極６は、セラミックス粉末材料により形成することができる。このとき用いられる粉末の平均粒径は、好ましくは１０ｎｍ〜１００μｍであり、さらに好ましくは５０ｎｍ〜５０μｍであり、特に好ましくは１００ｎｍ〜１０μｍである。なお、平均粒径は、例えば、ＪＩＳＺ８９０１にしたがって計測することができる。
【００２９】
上記燃料極５、及び空気極６は、上述した材料を主成分として、さらにバインダー樹脂、有機溶媒などが適量加えられることにより形成される。より詳細には、上記主成分とバインダー樹脂との混合において、上記主成分が５０〜９５重量％となるように、バインダー樹脂等を加えることが好ましい。また、電解質４も上述した材料を主成分としてバインダー樹脂、有機溶媒などが適量加えられることにより形成されるが、上記主成分とバインダー樹脂との混合において、上記主成分が８０重量％以上となるように混合されることが好ましい。そして、これら空気極３、燃料極５の膜厚は焼結後に１μｍ〜５００μmとなるように形成するが、１０μｍ〜１００μｍとすることが好ましく、電解質４の膜厚としては、１０〜５０００μｍであることが好ましく、５０〜２０００μｍであることがさらに好ましい。
【００３０】
また、インターコネクタ７は、Ｐｔ，Ａｕ，Ａｇ，Ｎｉ，Ｃｕ，ＳＵＳ等の導電性金属、或いは金属系材料，又はＬａ（Ｃｒ，Ｍｇ）Ｏ３，（Ｌａ，Ｃａ）ＣｒＯ３，（Ｌａ，Ｓｒ）ＣｒＯ３などのランタン・クロマイト系等の導電性セラミックス材料によって形成することができ、これらのうちの１種を単独で使用してもよいし、２種以上を混合して使用してもよい。インターコネクタ７は、上述した材料にバインダー樹脂、有機溶媒などが適量加えられることにより形成される。
【００３１】
次に、上述した燃料電池の製造方法の一例を説明する。まず、上述した電解質４、燃料極５、及び空気極６用の粉末材料を主成分として、これらそれぞれにバインダー樹脂、有機溶媒などを適量加えて混練し、電解質ペースト、燃料極ペースト、空気極ペーストをそれぞれ作製する。各ペーストの粘度は、次に説明するスクリーン印刷に適合するように１０３〜１０６ｍＰａ・ｓ程度であることが好ましい。同様に、インターコネクタ７用のペーストも、上述した粉末材料にバインダー樹脂等の添加物を加えて作成しておく。このペーストの粘度は上述したものと同じである。
【００３２】
次に、金属基板２上にスパッタ法により絶縁体３の材料を塗布し、膜状の絶縁体３を形成する。その後、絶縁体３上にスクリーン印刷法によって電解質ペーストをパターン状に塗布した後、所定の時間及び温度で乾燥・焼結を行うことにより、複数の電解質４を形成する。続いて、燃料極ペーストをスクリーン印刷法により電解質４上に帯状に塗布した後、所定の時間及び温度で乾燥・焼結し、燃料極５を形成する。これに続いて、各燃料極５と対向する位置に、空気極ペーストをスクリーン印刷法によって塗布し、所定時間及び温度で乾燥・焼結することにより、空気極６を形成する。これにより、燃料電池セル１０が形成される。最後に、各燃料電池セル１０を直列に接続するように、各燃料電池セル１０間にインターコネクタ用ペーストをスクリーン印刷法によって線状に塗布し、インターコネクタ７を形成する。
【００３３】
また、上述した製造方法においては、各ペーストの塗布にスクリーン印刷法を用いているが、これに限定されるものではなく、ドクターブレード法、スプレーコート法、スピンコ−ト法、泳動電着法、ロ−ルコ−ト法、グラビアロ−ルコ−ト法、ディスペンサーコート法、ＣＶＤ，ＥＶＤ，スパッタリング法、転写法等の印刷方法等、その他一般的な印刷法を用いることができる。また、印刷後の後工程として、ＣＩＰ（静水圧プレス）、ＨＩＰ（熱間静水圧プレス）、ホットプレス、その他一般的なプレス工程を用いることもできる。
【００３４】
上記のように構成された燃料電池１では、次のように発電が行われる。まず、燃料極５及び空気極６が形成されている側に、メタンやエタンなどの炭化水素からなる燃料ガスと空気等の酸化剤ガスとの混合ガスを高温の状態（例えば、４００〜１０００℃）で供給する。これにより、燃料極５と空気極６との間の電解質４の主に表層付近で、イオン伝導が起こって発電が行われる。
【００３５】
上記の構成を備える燃料電池１によれば、金属基板２と、金属基板２の一方面に間隔をあけて複数配置された燃料電池セル１０とを備えているので、電解質４が金属基板２によって支持され、セラミックス等の基板と比べて強度を向上させることができる。また、各燃料電池セル１０が間隔をあけて配置されており、電解質４が燃料電池セル１０毎に分割されているので、隣接する電解質４間ではイオンが移動しない。そのため、余分なイオン伝動がないので、発電出力を向上させることができる。また、金属基板２とインターコネクタ７とが、両者の間に配置された絶縁体３により絶縁されているので、両者の間での短絡を防ぐことができる。したがって、出力を向上させつつ強度を上げることができる。
【００３６】
また、絶縁体３の熱膨張係数と電解質４の熱膨張係数との差、及び、絶縁体３の熱膨張係数と金属基板２の熱膨張係数との差がそれぞれ２０％以内であると、金属基板２、絶縁体３及び電解質４における熱膨張係数の差による剥離を防ぐことができる。
【００３７】
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明の具体的な態様は、上記実施形態に限定されるものではない。例えば、上記実施形態では、絶縁体３は、１層の構成であったが、この構成に限定されず、図３に示すように、複数の層を有する構成であってもよい。図３において、図１と同様の構成部分については、同一の符号を付して説明を省略する。図３に示す実施形態では、絶縁体３は、金属基板２の上面（一方面）に配置された第１の絶縁層３ａと、第１の絶縁層３ａの上面（一方面）に配置された第２の絶縁層３ｂとを備えている。第２の絶縁層３ｂの上面には電解質４が配置されている。第１の絶縁層３ａの熱膨張係数と、第２の絶縁層３ｂの熱膨張係数とは、近接していることが好ましく、具体的には、その差が２０％以内であることが好ましい。すなわち、第１の絶縁層３ａの熱膨張係数が第２の絶縁層３ｂの熱膨張係数の８０％〜１２０％であることが好ましい。また、第１の絶縁層３ａの熱膨張係数は、９×１０−６〜１１×１０−６（１／Ｋ）が好ましく、第２の絶縁層３ｂの熱膨張係数は、９×１０−６〜１１×１０−６（１／Ｋ）が好ましい。本実施形態では、第１の絶縁層３ａの材質として、ジルコニアを用いており、その熱膨張係数は、１０．５×１０−６（１／Ｋ）である。また、第２の絶縁層３ｂの材質として、セリアを用いており、その熱膨張係数は、９．５×１０−６（１／Ｋ）である。したがって、本実施形態では、第１の絶縁層３ａの熱膨張係数が、第２の絶縁層３ｂの熱膨張係数より高い。なお、第１の絶縁層３ａ及び第２の絶縁層３ｂの材質が同じであるときは、上記の絶縁体３の純度や、絶縁体３が、複数の材料成分から形成される場合、各材料成分の配合量を変えることにより、両者の熱膨張係数に差を設けることができる。
【００３８】
また、図３に示す実施形態については、上記とは逆に、第１の絶縁層３ａの熱膨張係数が、第２の絶縁層３ｂの熱膨張係数より低い構成であってもよい。この構成は、上記各絶縁層３ａ、３ｂの材質を互いに入れ替えることにより形成することができる。
【００３９】
また、上記実施形態に係る燃料電池１は、金属基板２の表面側（一方面側）に絶縁体３や燃料電池セル１０を備える構成であったが、この構成に限定されず、図４に示すように、金属基板２の裏面側（他方面側）に絶縁体３や燃料電池セル１０を備える構成であってもよい。図４に示す燃料電池１は、金属基板２を中心軸として上下対称の構成を備えている。金属基板２の裏面側の構成については、金属基板２の表面側の構成と同様の構成なので、ここでは説明を省略する。
【００４０】
また、上記実施形態では、絶縁体３は金属基板２の上面全体にわたって形成されていたが、金属基板２とインターコネクタ７との間に配置され、両者を絶縁可能であればこの構成に限定されず、図５に示すように、インターコネクタ７の下方にのみ絶縁体３が配置されている構成であってもよい。絶縁体３は、金属基板２の上面に間隔をあけて複数配置されており、インターコネクタ７の下端に接触し、金属基板２とインターコネクタ７とを絶縁している。隣接する絶縁体３の間には電解質４が配置されている。
【００４１】
また、上記実施形態では、複数の燃料電池セル１０をインターコネクタ７によって直列に接続しているが、並列に接続することもできる。例えば、図６に示すように、２個の燃料電池セル１０の燃料極５同士、及び空気極６同士をインターコネクタ７によって接続することができる。燃料電池の各構成要素を明確にするために、図６の平面図においてもハッチングを付している。
【００４２】
また、上記実施形態では、金属基板２、絶縁体３及び電解質４の熱膨張係数がそれぞれ単に近接しているだけの構成であったが、これらの熱膨張係数が段階的な差を有している構成であってもよい。例えば、絶縁体３の熱膨張係数が、電解質４の熱膨張係数より高く、かつ、金属基板２の熱膨張係数より低い構成であってもよい。すなわち、絶縁体３の熱膨張係数が、電解質４の熱膨張係数と金属基板２の熱膨張係数との間の値であってもよい。この場合、例えば、絶縁体３の材質として、セリアを用いることができ、その熱膨張係数は、９．５×１０−６（１／Ｋ）である。また、電解質４の材質として、ガドリアド−プセリア（Ce0.8Gd0.2O1.9：ＧＤＣ）を用いることができ、その熱膨張係数は、９．３×１０−６（１／Ｋ）である。また、金属基板２の材質として、ＳＵＳ４３０を用いることができ、その熱膨張係数は、１０．４×１０−６（１／Ｋ）である。また、この構成とは逆に、絶縁体３の熱膨張係数が、電解質４の熱膨張係数より低く、かつ、金属基板２の熱膨張係数より高い構成であってもよい。この場合、例えば、絶縁体３の材質として、ジルコニアを用いることができ、その熱膨張係数は、１０．５×１０−６（１／Ｋ）である。また、電解質４の材質として、８ｍｏｌスカンジウム安定化ジルコニア（８ＳｃＳＺ）を用いることができ、その熱膨張係数は、１０．７×１０−６（１／Ｋ）である。また、金属基板２の材質として、ＳＵＳ４３０を用いることができ、その熱膨張係数は、１０．４×１０−６（１／Ｋ）である。この構成によれば、熱膨張係数に段階的な差をつけるので、金属基板２、絶縁体３及び電解質４の剥離をより効果的に防ぐことができる。
【符号の説明】
【００４３】
１  単室型固体酸化物形燃料電池
２  金属基板
３  絶縁体
４  電解質
５  燃料極
６  空気極
７  インターコネクタ
１０  燃料電池セル
【図１】
2010225542.tif 000003
【図２】
2010225542.tif 000004
【図３】
2010225542.tif 000005
【図４】
2010225542.tif 000006
【図５】
2010225542.tif 000007
【図６】
2010225542.tif 000008
【図７】
2010225542.tif 000009