(57)【要約】      （修正有）【課題】金属支持体型単電池を密封を確実にし、燃料ガス及び空気の漏出などを防止し、エネルギー生産効率を高め、耐久性とシーリング効率とを画期的に高める。【解決手段】金属支持体形固体酸化物燃料電池の製造方法であって、電解質層、電解質層の両側面にそれぞれ形成される燃料極及び空気極を含む単電池と単電池の一側に金属支持体とを接合固定して、金属支持体型単位セルを形成する金属支持体型単位セルの形成段階Ｓ２１０と、金属支持体型単位セルの金属支持体が形成された側と第１分離板とを固定する金属支持体型単位セル及び第１分離板の固定段階Ｓ２２０と、金属支持体型単位セルが形成された第１分離板、絶縁部材、第１集電部材及び第２分離板を組み立てる組立段階Ｓ２３０とを含む。【選択図】図２
2010067593.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電解質層、前記電解質層の両側面にそれぞれ形成される燃料極及び空気極を含む単電池と前記単電池の一側に金属支持体とを接合固定して、金属支持体型単位セルを形成する金属支持体型単位セルの形成段階と、
前記金属支持体型単位セルの金属支持体が形成された側と第１分離板とを固定する金属支持体型単位セル及び第１分離板の固定段階と、
前記金属支持体型単位セルが形成された第１分離板、絶縁部材、第１集電部材及び第２分離板を組み立てる組立段階と、を含むことを特徴とする金属支持体型固体酸化物燃料電池の製造方法。
【請求項２】
前記金属支持体型単位セル及び第１分離板の固定段階は、
前記金属支持体型単位セルと第１分離板とが溶接結合されることを特徴とする請求項１に記載の固体酸化物燃料電池の製造方法。
【請求項３】
前記第１分離板及び第２分離板は、
それぞれ前記空気極に空気を供給する供給通路及び前記燃料極に燃料ガスを供給する供給通路がそれぞれ形成され、前記金属支持体と固定される第１分離板は、前記供給通路の上部の前記金属支持体が固定される側に、前記金属支持体が定着されるように内側に段付けられた定着部が形成されることを特徴とする請求項２に記載の金属支持体型固体酸化物燃料電池の製造方法。
【請求項４】
前記金属支持体は、
板状で形成されて、周り面が、前記第１分離板と溶接される溶接部及び前記溶接部の内部に、前記分離板の供給通路を通じて供給された燃料ガスまたは空気が、前記単電池に移動するように上・下方向に中空となり、前記供給通路と連通される流路を形成する中空部が形成されることを特徴とする請求項３に記載の金属支持体型固体酸化物燃料電池の製造方法。
【請求項５】
前記中空部は、
複数個形成されることを特徴とする請求項４に記載の金属支持体型固体酸化物燃料電池の製造方法。
【請求項６】
前記金属支持体型単位セルの形成段階で、
前記金属支持体と単電池との間に接合材が塗布された後、焼結接合されることを特徴とする請求項１に記載の金属支持体型固体酸化物燃料電池の製造方法。
【請求項７】
前記焼結温度は、
１０００ないし１５００℃であることを特徴とする請求項６に記載の金属支持体型固体酸化物燃料電池の製造方法。
【請求項８】
前記接合材は、
多孔性及び導電特性を有するスラリーであることを特徴とする請求項６に記載の金属支持体型固体酸化物燃料電池の製造方法。
【請求項９】
前記絶縁部材は、
前記第１分離板と第２分離板との間に形成されて絶縁性が保持されるように、前記単電池及び集電部材が位置される部分が中空となった板状部材であることを特徴とする請求項１に記載の金属支持体型固体酸化物燃料電池の製造方法。
【請求項１０】
前記金属支持体型単位セル及び第１分離板の固定段階は、
前記金属支持体型単位セルの金属支持体と第１分離板との間に第２集電部材を備えた後、固定することを特徴とする請求項１に記載の金属支持体型金属酸化物燃料電池の製造方法。
【請求項１１】
前記組立段階で、前記金属支持体型単位セルが形成された第１分離板、絶縁部材、第１集電部材及び第２分離板が順次に複数個スタック状に積層された後、組み立てられることを特徴とする請求項１に記載の金属支持体型固体酸化物燃料電池の製造方法。
【請求項１２】
前記組立段階で、
スタック状に積層される場合の隣接して位置される第１分離板及び第２分離板は、一体に形成されることを特徴とする請求項１１に記載の金属支持体型固体酸化物燃料電池の製造方法。
【請求項１３】
請求項１に記載の金属支持体型固体酸化物燃料電池の製造方法によって製造された金属支持体型固体酸化物燃料電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属支持体型固体酸化物燃料電池及びその製造方法にかかり、より詳細には、金属支持体型単電池を分離板に熔接することで、密封を確実にし、燃料ガス及び空気が、漏出されるか、反応以前に混合されることを防止し、それぞれ定められた流路を通じて供給されるので、エネルギー生産効率を高め、耐久性とシーリング効率とを画期的に高めることができる金属支持体型固体酸化物燃料電池及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池（Ｆｕｅｌ  Ｃｅｌｌ）は、酸化によって生ずる化学エネルギーを直接電気エネルギーに変換させる電池であり、水素、酸素のように地球上に豊かに存在する物質から電気エネルギーを発生させる新たな親環境的未来型エネルギー技術である。
【０００３】
燃料電池は、空気極（Ｃａｔｈｏｄｅ）に酸素が供給され、燃料極（Ａｎｏｄｅ）に水素が供給されて水の電気分解逆反応形態で電気化学反応が進行して、電気、熱、及び水が発生し、公害を誘発することなく高効率で電気エネルギーを生産する。
【０００４】
このような燃料電池は、従来の熱機関で限界として作用するカルノーサイクル（Ｃａｒｎｏｔ  Ｃｙｃｌｅ）の制限から自由であるために４０％以上の効率をあげることができ、前述したように排出される物質が水だけであるので、公害の恐れがなく、従来の熱機関とは違って、機械的に運動する部分が不要であるために、小型化が可能でノイズがないなど多様な長所を有している。したがって、燃料電池に関連した各種の技術及び研究が活発に進められている。
【０００５】
燃料電池は、その電解質の種類によって、燐酸燃料電池（ＰＡＦＣ、Ｐｈｏｓｐｈｏｒｉｃ  Ａｃｉｄ  Ｆｕｅｌ  Ｃｅｌｌ）、溶融炭酸塩燃料電池（ＭＣＦＣ、Ｍｏｌｔｅｎ  Ｃａｒｂｏｎａｔｅ  Ｆｕｅｌ  Ｃｅｌｌ）、固体酸化物燃料電池（ＳＯＦＣ、Ｓｏｌｉｄ  Ｏｘｉｄｅ  Ｆｕｅｌ  Ｃｅｌｌ）、高分子電解質燃料電池（ＰＥＭＦＣ、Ｐｏｌｙｍｅｒ  Ｅｌｅｃｔｒｏｌｙｔｅ  Ｍｅｍｂｒａｎｅ  Ｆｕｅｌ  Ｃｅｌｌ）、メタノール燃料電池（ＤＭＦＣ、Ｄｉｒｅｃｔ  Ｍｅｔｈａｎｏｌ  Ｆｕｅｌ  Ｃｅｌｌ）、アルカリ燃料電池（ＡＦＣ、Ａｌｋａｌｉｎｅ  Ｆｕｅｌ  Ｃｅｌｌ）など６種程度が実用化されたか、計画中である。各燃料電池の特徴を下記の表１に整理した。
【０００６】
【表１】
2010067593.tif 000003
【０００７】
前記表１から分かるように、それぞれの燃料電池は、その出力範囲及び使用用途などが多様で目的によって適当な燃料電池を選択することができ、この中でも、前記固体酸化物燃料電池（Ｓｏｌｉｄ  Ｏｘｉｄｅ  Ｆｕｅｌ  Ｃｅｌｌ、ＳＯＦＣ）は、相対的に電解質の位置制御がやさしく、電解質の位置が固定されていて電解質の枯渇の危険性がなく、腐食性が弱くて素材の寿命が長いという長所によって分散発電用、商業用及び家庭用として脚光を浴びている。
【０００８】
前記固体酸化物燃料電池の作動原理を示す概念図であり、空気極に酸素が供給され、燃料極に水素が供給される場合、この時の反応は下記の式による。
【０００９】
燃料極（Ａｎｏｄｅ）反応：２Ｈ２＋２Ｏ２−  →２Ｈ２Ｏ＋４ｅ−
空気極（Ｃａｔｈｏｄｅ）反応：Ｏ２＋４ｅ−  →２Ｏ２−
【００１０】
固体酸化物燃料電池は、通常電解質としてＹＳＺ（Ｙｔｔｒｉａ−Ｓｔａｂｉｌｉｚｅｄ  Ｚｉｒｃｏｎｉａ）、燃料極としてはＮｉ−ＹＳＺ陶性合金（ｃｅｒｍｅｔ）、空気極としてはペロブスカイト材質（ｐｅｒｏｖｓｋｉｔｅ  ｍａｔｅｒｉａｌ）を使い、移動イオン（ｍｏｂｉｌｅ  ｉｏｎ）としては酸素イオンを使う。
【００１１】
図１は、従来の固体酸化物燃料電池１による概略図であり、電解質層１１、前記電解質層１１の両側面に形成される燃料極１２及び空気極１３を含む単電池１０と、前記単電池１０の両側面に備えられる集電体２０と、内部に前記単電池１０及び集電体２０が含まれるように備えられる分離板３０ａ、３０ｂと、を含んで形成される。
【００１２】
前記分離板３０ａ、３０ｂは、前記単電池１０及び集電体２０を支持すると同時に、供給通路３１ａ、３１ｂが形成されて燃料ガス及び空気（酸素）を供給する。
【００１３】
一方、前記固体酸化物燃料電池１は、前記燃料ガス及び空気が定められた経路を通じてのみ移動されなければならないが、前記燃料ガス及び空気が混じるか外に漏出される場合に、電池性能が急激に低下するので、かなり高いレベルの密封技術が要求される。
【００１４】
ところが、従来の固体酸化物燃料電池１は、一般的に前記分離板３０ａ、３０ｂの間の接合及び、単電池１０と分離板との接合（図１では、単電池１０の空気極１３が形成された側が、密封材４０を用いて上側分離板３０ｂに接合された例を図示した）に、通常ガラス材基盤の密封材４０が利用される。
【００１５】
しかし、前記ガラス材基盤の密封材４０は、外部衝撃によって壊れやすくて要求される十分な強度を保ちにくく、反復的な温度変化によって変形が容易に誘発されて十分なシーリング能力を期待しにくい問題点があって、固体酸化物燃料電池１の性能低下の主な原因となる。
【００１６】
また、前記集電体２０は、前記単電池１０と分離板３０ａ、３０ｂとの間に配されて電気的性能を向上させる構成であり、金属合金または貴金属からなるメッシュ状からなり、前記単電池１０に前記燃料ガス及び空気を均一に供給させるが、前記メッシュ状の集電体２０が備えられることで、シーリングがさらに難しくなる問題点がある。
【００１７】
一方、前記単電池１０モジュール一つだけでは、十分な電圧が得られないので、前記単電池１０の面積を増加させるか必要によってスタック状に積層して利用されるが、このような場合には、要求される機械的強度を有し、十分な密封特性を満足させることにさらに難しくなる問題点がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
本発明は、前述したような問題点を解決するために案出されたものであって、メッシュ状の集電体の代わりに中空部が形成された金属支持体を分離板に直接熔接することで、燃料ガス及び空気が混合されるか漏出されずに、それぞれ定められた流路を通じて単電池に供給されて確かな密封が可能で十分な機械的強度を有する金属支持体型固体酸化物燃料電池及びその製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
本発明の金属支持体型固体酸化物燃料電池の製造方法は、電解質層、前記電解質層の両側面にそれぞれ形成される燃料極及び空気極を含む単電池と前記単電池の一側に金属支持体とを接合固定して、金属支持体型単位セルを形成する金属支持体型単位セルの形成段階と、前記金属支持体型単位セルの金属支持体が形成された側と第１分離板とを固定する金属支持体型単位セル及び第１分離板の固定段階と、前記金属支持体型単位セルが形成された第１分離板、絶縁部材、第１集電部材及び第２分離板を組み立てる組立段階と、を含むことを特徴とする。
【００２０】
また、前記金属支持体型単位セル及び第１分離板の固定段階は、前記金属支持体型単位セルと第１分離板とが溶接結合されることを特徴とする。
【００２１】
また、前記第１分離板及び第２分離板は、それぞれ前記空気極に空気を供給する供給通路及び前記燃料極に燃料ガスを供給する供給通路がそれぞれ形成され、前記金属支持体と固定される第１分離板は、前記供給通路の上部の前記金属支持体が固定される側に、前記金属支持体が定着されるように内側に段付けられた定着部が形成されることを特徴とする。
【００２２】
また、前記金属支持体は、板状で形成されて、周り面が、前記第１分離板と溶接される溶接部及び前記溶接部の内部に、前記分離板の供給通路を通じて供給された燃料ガスまたは空気が、前記単電池に移動するように上・下方向に中空となり、前記供給通路と連通される流路を形成する中空部が形成されることを特徴とし、前記中空部は、複数個形成されることを特徴とする。
【００２３】
また、前記金属支持体型単位セルの形成段階で、前記金属支持体と単電池との間に接合材が塗布された後、焼結接合されることを特徴とし、前記焼結温度は、１０００ないし１５００℃であることを特徴とする。
【００２４】
この際、前記接合材は、多孔性及び導電特性を有するスラリーであることを特徴とする。
【００２５】
また、前記絶縁部材は、前記第１分離板と第２分離板との間に形成されて絶縁性が保持されるように、前記単電池が位置される部分が中空となった板状部材であることを特徴とする。
【００２６】
また、前記金属支持体型単位セル及び第１分離板の固定段階は、前記金属支持体型単位セルの金属支持体と第１分離板との間に第２集電部材を備えた後、固定することを特徴とする。
【００２７】
また、前記金属支持体型固体酸化物燃料電池の製造方法は、前記組立段階で、前記金属支持体型単位セルが形成された第１分離板、絶縁部材、第１集電部材及び第２分離板が順次に複数個スタック状に積層された後、組み立てられることを特徴とし、前記組立段階で、スタック状に積層される場合の隣接して位置される第１分離板及び第２分離板は、一体に形成されることを特徴とする。
【００２８】
一方、本発明の金属支持体型固体酸化物燃料電池は、前述したような製造方法によって製造されることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２９】
本発明の金属支持体型固体酸化物燃料電池及びその製造方法は、メッシュ状の集電体の代わりに中空部が形成された金属支持体を分離板に直接溶接することで、燃料ガス及び空気が混合されるか漏出されずに、それぞれ定められた流路を通じて単電池に供給されて確かな密封が可能で安定的でありながらも、高いエネルギー生産効率を有し、十分な機械的強度を有して耐久性を高めることで、使用寿命を伸ばした長所がある。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】従来の固体酸化物燃料電池による概略図である。
【図２】本発明による金属支持体型固体酸化物燃料電池の製造方法の段階図である。
【図３】前記図２の製造方法による工程図である。
【図４】本発明の金属支持体型固体酸化物燃料電池による断面図である。
【図５】本発明の金属支持体型固体酸化物燃料電池による分解断面図である。
【図６】本発明による金属支持体型固体酸化物燃料電池の分離板の形態を示す図面である。
【図７】本発明による金属支持体型固体酸化物燃料電池の他の分解断面図である。
【図８】本発明による金属支持体型固体酸化物燃料電池の他の分解断面図である。
【図９】本発明による金属支持体型固体酸化物燃料電池のまた他の分解斜視図である。
【図１０】本発明による金属支持体型固体酸化物燃料電池を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
以下、前述したような本発明の金属支持体型固体酸化物燃料電池１００及びその製造方法を添付した図面を参照して詳しく説明する。
【００３２】
図２は、本発明による金属支持体型固体酸化物燃料電池１００の製造方法の段階図であり、図３は、前記図２の製造方法による工程図であり、図４及び図５は、本発明の金属支持体型固体酸化物燃料電池１００による断面図、及び分解断面図であり、図６は、本発明による金属支持体型固体酸化物燃料電池１００の分離板１３０ａ、１３０ｂの形態を示す図面であり、図７及び図８は、それぞれ本発明による金属支持体型固体酸化物燃料電池１００の他の分解断面図であり、図９は、本発明による金属支持体型固体酸化物燃料電池１００のまた他の分解斜視図であり、図１０は、本発明による金属支持体型固体酸化物燃料電池１００を示す概略図である。
【００３３】
前記図２に図示されたように、本発明の金属支持体型固体酸化物燃料電池１００の製造方法は、Ｓ２１０）金属支持体型単位セルの形成段階と、Ｓ２２０）金属支持体型単位セル及び第１分離板１３０ａの固定段階と、Ｓ２３０）組立段階と、を含むことを特徴とする。
【００３４】
本発明の金属支持体型固体酸化物燃料電池１００の製造方法は、大きく単電池１１０、金属支持体１２０、第１分離板１３０ａ、第２分離板１３０ｂ、及び絶縁部材１４０を含む金属支持体型固体酸化物燃料電池１００を製造する方法に関するものであって、製造方法による各段階及びその形態を添付した図面を参照して説明する。
【００３５】
前記Ｓ２１０）金属支持体型単位セルの形成段階は、単電池１１０と金属支持体１２０とを接合固定する段階であって、前記単電池１１０は、電解質層１１１、前記電解質階１１１の両側面にそれぞれ形成される燃料極１１２及び空気極１１３を含んで形成され、前記金属支持体１２０は、前記単電池１１０の一側に形成されて、前記単電池１１０を支持し、集電効率を高める役割を果たす。
【００３６】
前記金属支持体１２０の材料として、単電池１１０を支持し、溶接熱または外部衝撃などによって変形されない程度の機械的強度及び耐熱性を有し、伝導性金属、金属合金などが利用可能であり、その形態は、内部に燃料ガスまたは空気が移動する中空部１２２が形成された板状であってもよく、具体的な形態は、下記で再び説明する。
【００３７】
前記図３（ａ）は、前記金属支持体型単位セルの形成段階の工程を示す図面であり、製造された単電池１１０の一側は、前記金属支持体１２０と接合固定される。
【００３８】
この際、前記単電池１１０と金属支持体１２０との結合は、前記金属支持体１２０と単電池１１０との間に接合材１８０が塗布された後、焼結接合され、前記焼結温度は、１０００ないし１５００℃であることが望ましく、前記接合材１８０及び焼結を利用した方法の以外にも、物理的あるいは化学的な他の接合方法を用いて結合されることもある。
【００３９】
前記接合材１８０を用いる場合に、前記金属支持体１２０を通じて供給される燃料ガスまたは空気が、単電池１１０に円滑に移動するように多孔性及び導電特性を有するスラリーが利用され、実例として、フェライト系金属とＮｉＯ／ＹＳＺとが微量混合されたサーメットが利用されうる。
【００４０】
本発明の金属支持体型固体酸化物燃料電池１００は、前記金属支持体型単位セルを形成することによって単電池１１０の変形を防止することができながらも、従来の集電体を用いることによって発生する密封または集電効率の問題を解決し、燃料電池１００の機械的強度及び耐久性を高めることができる長所がある。
【００４１】
前記Ｓ２２０）金属支持体型単位セル及び第１分離板１３０ａの固定段階は、前記図３（ｂ）に図示したように、前記金属支持体型単位セルと第１分離板１３０ａとを固定する段階である。
【００４２】
前記第１分離板１３０ａは、第２分離板１３０ｂとともに前記単電池１１０の上側及び下側で互いに締結されて燃料電池１００を支持する構成であり、本発明で第１分離板１３０ａは、前記金属支持体型単位セルが固定される分離板１３０ａを意味する。
この際、前記金属支持体型単位セルと第１分離板１３０ａは、溶接結合され、本発明で溶接とは、レーザ、アルゴンなどを利用した溶接だけではなく、ブレージングを含む大きな意味として解析されることがある。
【００４３】
本発明の金属支持体型固体酸化物燃料電池１００は、前記金属支持体型単位セルと第１分離板１３０ａとを溶接結合することで、密封性能をさらに高めうる。
【００４４】
前記第１分離板１３０ａ及び第２分離板１３０ｂは、内部構成を支持する役割を担当するだけではなく、それぞれ単電池１１０の空気極１１３に空気を供給させる供給通路１３２ａ、１３２ｂ及び前記燃料極１１２に燃料ガスを供給させる供給通路１３２ａ、１３２ｂがそれぞれ形成される。
【００４５】
前記第１分離板１３０ａと第２分離板１３０ｂは、前記金属支持体型単位セルが接合されるかによって区分されるので、前記金属支持体１２０が、前記空気極１１３と燃料極１１２とのうちどちらに形成されたかによって、前記第１分離板１３０ａに形成された供給通路１３２ａと第２分離板１３０ｂに形成された供給通路１３２ｂとに燃料ガスが流動され、空気が流動され、図４で、前記第１分離板１３０ａの供給通路１３２ａは、前記金属支持体１２０が燃料極１１２側に形成されるので、前記第１分離板１３０ａの供給通路１３２ａには、燃料ガスが流動される。
【００４６】
また、前記金属支持体型単位セルと固定される第１分離板１３０ａは、前記金属支持体型単位セル（金属支持体１２０）が定着されるように内側に段付けられた定着部１３１が形成されて、前記金属支持体型単位セルと第１分離板１３０ａとの固定時、前記第１分離板１３０ａの上面が、前記金属支持体１２０によって突出されないようにできる。
【００４７】
前記第１分離板１３０ａに定着部１３１が形成される場合に、前記第１分離板１３０ａ  及び第２分離板１３０ｂの間に形成される絶縁部材１４０の高さ（板状部材で形成される場合）は、単電池１１０の形成高さのように形成されて組み立てが容易にすることができる。
【００４８】
この際、前記第１分離板１３０ａまたは第２分離板１３０ｂは、互いに締結される固定部１３３が形成され、供給通路１３２ａ、１３２ｂは、外部から燃料ガスまたは空気を案内するホールが形成される。
【００４９】
前記金属支持体１２０の中空部１２２は、前記燃料ガスまたは空気が単電池１１０に容易に移動するように上・下方向に中空となり、前記供給通路１３２ａ、１３２ｂと連通される流路を成すように形成されることが望ましい。
【００５０】
また、前記金属支持体型単位セルは、前記第１分離板１３０ａと溶接されるので、板状で形成されて、周り面が、前記第１分離板１３０ａと溶接される溶接部１２１が形成されて、前記燃料ガスまたは空気の流れを妨害せずとも、前記第１分離板１３０ａと容易に溶接結合させる。
【００５１】
前記第１分離板１３０ａまたは第２分離板１３０ｂは、前記図３に図示した連続的な流路を有するように溝が形成された供給通路１３２ａが形成され、前記図６に図示したように、さらに多様に形成される。
【００５２】
前記図６（ａ）に図示した第１分離板１３０ａまたは第２分離板１３０ｂは、前記内部の供給通路１３２ａ、１３２ｂが、前記図３に図示した形態と同じであるが、前記金属支持体型単位セルの金属支持体１２０が形成された側が定着される定着部１３１が形成されていない例を図示した。
【００５３】
また、前記図６（ｂ）に図示した第１分離板１３０ａまたは第２分離板１３０ｂは、前記供給通路１３２ａ、１３２ｂが断面が円状である突出部が複数個形成されて内部燃料ガスの流れを乱流化することができるように形成され、ホールが前記図６（ａ）に図示した形態と比べてさらに長く形成された例を図示した。
【００５４】
前記Ｓ２３０）組立段階は、前記金属支持体型単位セルが形成された第１分離板１３０ａ、絶縁部材１４０、第１集電部材１７０及び第２分離板１３０ｂを組み立てる段階であり、本発明の金属支持体型固体酸化物燃料電池１００は、前記組立段階を通じて金属支持体型単位セルを製造することができる（図３（ｃ）参照）。
【００５５】
前記図３（ｃ）で、前記絶縁部材１４０は、耐久性及び作業性向上のために、前記単電池１１０が位置される部分が中空となるように板状で形成された例を図示したが、それ以外にも絶縁特性を有するガラス材質の密封材が利用され、前記密封材を用いる場合には、前記第１分離板１３０ａと第２分離板１３０ｂとの組み立て以前に密封材を利用した絶縁部材１４０が形成される。
【００５６】
前記絶縁部材１４０は、前記第１分離板１３０ａと第２分離板１３０ｂとの間に形成されるが、金属支持体型固体酸化物燃料電池１００の内部に隙間が形成されないように、その高さを含んで形態が調節され、前記金属支持体型単位セルと第１分離板１３０ａとが固定された構成で、前記第１分離板１３０ａに定着部１３１が形成されて、前記単位セルによって突出される部分のみ形成される場合には、前記絶縁部材１４０の高さは、前記単電池１１０及び第１集電部材１７０の構成と同一の高さを有するように形成されることが望ましい。
【００５７】
また、前記絶縁部材１４０が板状に形成される場合に、前記第１分離板１３０ａと第２分離板１３０ｂとの組み立て時に、前記絶縁部材１４０がともに固定されるように、前記第１分離板１３０ａ及び第２分離板１３０ｂの固定部１３３と対応する位置に絶縁部材１４０の固定部１４１が形成される。
【００５８】
前記第１集電部材１７０は、前記金属支持体１２０が接合されていない第２分離板１３０ｂと単電池１１０との間に形成される構成であり、前記第１集電部材１７０は、前記第２分離板１３０ｂの供給通路１３２ａを通じて供給される燃料ガスまたは空気（前記図３ないし図５では、空気極１１３に形成されるので、空気が供給される）が、前記単電池１１０に円滑に移動するように多孔性またはメッシュ状の伝導特性を有する多様な物質が利用されうる。
【００５９】
一方、本発明の金属支持体型固体酸化物燃料電池１００は、前述したような製造方法によって製造されることを特徴とし、図面で、前記単電池１１０は、下側から上側方向に燃料極１１２、電解質層１１１、及び空気極１１３が形成された例を図示した。
【００６０】
図４及び図５に図示した本発明の金属支持体型固体酸化物燃料電池１００は、前記金属支持体１２０が、前記単電池１１０の燃料極１１２側に形成され、前記第１分離板１３０ａが下側に備えられ、定着部１３１が形成され、前記単電池１１０の空気極１１３が形成された側に第１集電部材１７０が備えられる例を図示した。
【００６１】
したがって、本発明の金属支持体型固体酸化物燃料電池及びその製造方法は、金属支持体型単位セルが第１分離板１３０ａに溶接固定されて、前記供給通路１３２ａを通じて供給された燃料ガスまたは空気が、前記金属支持体１２０の中空部１２２を通じてのみ単電池１１０に供給されるので、従来の前記定められた流路だけではなく、前記第１分離板１３０ａと金属支持体１２０（集電体１７０または単電池であり得る）とが接触される周り部分で燃料ガスまたは空気がエネルギー生産効率が低下する問題点を解決することができる長所がある。
【００６２】
図７に図示した本発明の金属支持体型固体酸化物燃料電池１００は、前記図４及び図５の金属支持体型固体酸化物燃料電池１００と基本的な構成は同じであるが、金属支持体型単位セルの金属支持体１２０と第１分離板１３０ａとの間に第２集電部材１７１がさらに形成された例を図示したものであって、前記第２集電部材１７１は、金属支持体型単位セル及び第１分離板の固定段階で、前記金属支持体型単位セルの金属支持体１２０が形成された側と第１分離板１３０ａの固定以前に金属支持体型単位セルの金属支持体１２０と第１分離板１３０ａとの間に第２集電部材１７１を位置させる。
【００６３】
図３ないし図５、及び図７で、前記金属支持体１２０が単電池１１０の燃料極１１２に形成され、前記金属支持体型単位セルが固定される第１分離板１３０ａが、下側に形成された例を図示したが、本発明はこれに限定されず、前記図８に図示したように、前記金属支持体１２０が、単電池１１０の空気極１１３に形成された金属支持体型単位セルを形成し、前記第１分離板１３０ａが、上側に形成されることもある。
【００６４】
一方、本発明の金属支持体型固体酸化物燃料電池１００及びその製造方法は、前記図９及び図１０に図示したように、スタック状に積層されることができるが、前記組立段階で、前記金属支持体型単位セルが形成された第１分離板１３０ａ、絶縁部材１４０、第１集電部材１７０及び第２分離板１３０ｂが順次に複数個スタック状に積層された後、締結させうる。
【００６５】
最上・下側分離板１３０ａ、１３０ｂだけではなく、中間に形成される第１分離板１３０ａ及び第２分離板１３０ｂも前記最上・下側分離板１３０ａ、１３０ｂと同様に形成された個別的構成品が利用されることもあるが、本発明の金属支持体型固体酸化物燃料電池１００及びその製造方法は、前記図９及び図１０に図示したように、下側から金属支持体型単位セルが形成された第１分離板１３０ａ、絶縁部材１４０、第１集電部材１７０及び第２分離板１３０ｂが数回積層されることによって、中間領域で第２分離板１３０ｂと第１分離板１３０ａとが密着されるが、中間に位置される第１分離板１３０ａ及び第２分離板１３０ｂは一体に形成されて、前記積層段階で積層しなければならない構成品の個数を減らして小型化可能にする。
【００６６】
スタック状に積層される場合には、結合部材１６０及びエンドプレート１５０によって支持され、図面で、前記第１分離板１３０ａ、第２分離板１３０ｂ、及び絶縁部材１４０の固定部１３３、１４１を固定する別途の固定部材は図示しなかった。
【００６７】
本発明は、前記実施形態に限定されず、適用範囲が多様であるということは勿論であり、特許請求の範囲で請求する本発明の要旨を外れていない多様な変形実施が可能であるということはいうまでもない。
【産業上の利用可能性】
【００６８】
本発明は、金属支持体型固体酸化物燃料電池及びその製造方法に関連の分野に適用可能である。
【符号の説明】
【００６９】
１００  金属支持体型固体酸化物燃料電池
１１０  単電池
１１１  電解質層
１１２  燃料極
１１３  空気極
１２０  金属支持体
１２１  溶接部
１２２  中空部
１３０ａ、１３０ｂ  分離板
１３１  定着部
１３２ａ、１３２ｂ  供給通路
１３３  固定部
１４０  絶縁部材
１４１  固定部
１５０  エンドプレート
１６０  結合部材
１７０  集電部材
１７１  第２集電部材
１８０  接合材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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