(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
長手方向を有する多孔質の支持基板であって１つ又は複数のガス流路が前記長手方向に沿って内部に形成された支持基板と、
前記支持基板の主面に設けられ、少なくとも燃料極、固体電解質、及び空気極がこの順で積層された発電素子部と、
を備えた焼成体である燃料電池であって、
前記各ガス流路の前記長手方向における一端側及び他端側がそれぞれ、ガス流入側及びガス排出側に対応し、
少なくとも、前記各ガス流路の内壁面における前記ガス排出側の端部、及び、前記支持基板の前記長手方向における前記ガス排出側の端面に、前記支持基板より気孔率が小さい第１コーティング膜が形成され、
前記第１コーティング膜の上に、前記第１コーティング膜より気孔率が大きい第２コーティング膜が形成された、燃料電池。
【請求項２】
請求項１に記載の燃料電池において、
前記支持基板の気孔率は、２０〜６０％であり、前記第１コーティング膜の気孔率は、０．５〜１０％であり、前記第２コーティング膜の気孔率は、２０〜６０％である、燃料電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、「長手方向を有する平板状であり、且つ、１つ又は複数のガス流路が前記長手方向に沿って内部に形成された多孔質の支持基板」と、「前記支持基板の主面に設けられ、少なくとも燃料極、固体電解質、及び空気極がこの順で積層された発電素子部」と、を備えた焼成体である固体酸化物形燃料電池が広く知られている（例えば、特許文献１を参照）。
【０００３】
係る焼成体である燃料電池では、燃料極等の導電性を獲得するため、燃料電池を作動させる前に、燃料電池に対して高温下（例えば、８００℃程度）にて還元ガスを供給する熱処理（以下、「還元処理」と呼ぶ。）が行われて、燃料電池が非還元体から還元体に移行される。
【０００４】
係る燃料電池では、「各ガス流路内において長手方向における一方向（同じ方向）にガス（燃料ガス）が流され、各ガス流路のガス排出口から外部空間に排出された余剰のガスが、同ガス排出口の近傍にて、同外部空間内にある空気（酸素）と反応して燃焼させられる構成」が採用され得る。
【０００５】
この構成が採用される場合、支持基板のガス排出側端部にてクラックが発生し易い。これは、以下の理由に基づく、と考えられる。第１に、支持基板が多孔質であることに起因して、支持基板のガス排出側端部の内部に外部空間内にある空気が進入し、上述した余剰のガスが同内部にて空気と反応して燃焼する。この結果、同内部にて、燃焼による発熱に伴う過大な熱応力が局所的に発生してクラックが発生する。第２に、支持基板のガス排出側端部の内部に外部空間内にある空気が進入することによって、還元体である同内部が再酸化される。この結果、同内部にて、再酸化による寸法変化（酸化膨張又は収縮）に伴う過大な応力が局所的に発生してクラックが発生する。
【０００６】
このようなクラックの発生を抑制するため、支持基板のガス排出側端部、具体的には、各ガス流路の内壁面におけるガス排出側の端部、並びに、支持基板の長手方向におけるガス排出側の端面に、支持基板より気孔率が小さい緻密なコーティング膜（第１コーティング膜）が形成される構成が知られている（例えば、特許文献１を参照）。この第１コーティング膜の形成によって、外部空間内にある空気が支持基板のガス排出側端部の内部へ進入し難くなり、この結果、上記の支持基板内部におけるクラックの発生が抑制され得る。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１２−９２２８号公報
【発明の概要】
【０００８】
ところで、上記のように第１コーティング膜が形成される構成において、第１コーティング膜の表面にクラックが発生する、という新たな問題が発生し易いことが判明した。これは、以下の理由に基づくと考えられる。即ち、第１コーティング膜は、各ガス流路のガス排出口の近傍にて外部空間に対して露呈している。従って、上述のように、前記余剰のガスが、ガス排出口の近傍にて外部空間内にある空気（酸素）と反応して燃焼する際、その燃焼に起因する熱（燃焼熱）が第１コーティング膜の表面に伝わり易い。換言すれば、第１コーティング膜の表面温度の変化度合が非常に大きい。他方、第１コーティング膜は緻密膜であるので、第１コーティング膜のヤング率は大きい。従って、第１コーティング膜では、歪に対して発生する応力が比較的大きくなる。以上のことから、第１コーティング膜の表面に発生する熱応力が特に過大になり易い。この結果、第１コーティング膜の表面にクラックが発生し易い、と考えられる。
【０００９】
第１コーティング膜の表面にクラックが発生すると、外部空間内にある空気が支持基板のガス排出側端部の内部へ進入し易くなり、第１コーティング膜を形成したにもかかわらず、上述した「支持基板内部でのクラックの発生」という問題が再び起こり易くなる。第１コーティング膜の表面におけるクラックの発生を抑制することが望まれているところである。
【００１０】
本発明の目的は、ガス流路が内部に形成された多孔質の支持基板のガス排出側端部に緻密なコーティング膜が形成された燃料電池であって、その緻密なコーティング膜の表面にクラックが発生する事態を抑制し得るものを提供することにある。
【００１１】
本発明に係る燃料電池は、上記と同様の支持基板と発電素子部とを備える。各ガス流路の前記長手方向における一端側及び他端側がそれぞれ、ガス流入側及びガス排出側に対応する。この燃料電池では、少なくとも、前記各ガス流路の内壁面における前記ガス排出側の端部、及び、前記支持基板の前記長手方向における前記ガス排出側の端面に、前記支持基板より気孔率が小さい（緻密な）第１コーティング膜が形成されている。
【００１２】
この燃料電池の特徴は、前記第１コーティング膜の上に、前記第１コーティング膜より気孔率が大きい（多孔質の）第２コーティング膜が形成されたことにある。ここにおいて、前記支持基板の気孔率は、２０〜６０％であり、前記第１コーティング膜の気孔率は、０．５〜１０％であり、前記第２コーティング膜の気孔率は、２０〜６０％であることが好適である。前記第２コーティング膜は、前記第１コーティング膜の表面の全域に亘って形成されることが好適である。
【００１３】
上記構成によれば、第１コーティング膜の表面に第２コーティング膜が形成されているので、第１コーティング膜は、各ガス流路のガス排出口の近傍にて外部空間に対して露呈しない。従って、第２コーティング膜が形成されていない態様と比べて、前記余剰のガスの燃焼熱が第１コーティング膜の表面に伝わり難く、第１コーティング膜の表面温度の変化度合が小さくなる。この結果、第１コーティング膜の表面に過大な応力が発生し難くなり、第１コーティング膜の表面にクラックが発生し難くなる。
【００１４】
加えて、第２コーティング膜は、各ガス流路のガス排出口の近傍にて外部空間に対して露呈している。従って、前記余剰のガスの燃焼熱が第２コーティング膜の表面に伝わり易い。換言すれば、第２コーティング膜の表面温度の変化度合は比較的大きくなる。しかしながら、第２コーティング膜は多孔質膜であるので、ヤング率が小さい。従って、第２コーティング膜の表面には過大な応力が発生し難いので、第２コーティング膜の表面にもクラックが発生し難い。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施形態に係る燃料電池セルを示す斜視図である。
【図２】図１に示す燃料電池セルの２−２線に対応する断面図である。
【図３】図１に示す支持基板の凹部に埋設された燃料極及びインターコネクタの状態を示した平面図である。
【図４】図１に示す燃料電池セルの作動状態を説明するための図である。
【図５】図１に示す燃料電池セルの作動状態における電流の流れを説明するための図である。
【図６】図１に示す支持基板を示す斜視図である。
【図７】図１に示す燃料電池の製造過程における第１段階における図２に対応する断面図である。
【図８】図１に示す燃料電池の製造過程における第２段階における図２に対応する断面図である。
【図９】図１に示す燃料電池の製造過程における第３段階における図２に対応する断面図である。
【図１０】図１に示す燃料電池の製造過程における第４段階における図２に対応する断面図である。
【図１１】図１に示す燃料電池の製造過程における第５段階における図２に対応する断面図である。
【図１２】図１に示す燃料電池の製造過程における第６段階における図２に対応する断面図である。
【図１３】図１に示す燃料電池の製造過程における第７段階における図２に対応する断面図である。
【図１４】図１に示す燃料電池の製造過程における第８段階における図２に対応する断面図である。
【図１５】図１に示す燃料電池セルの第１変形例の図２に対応する断面図である。
【図１６】図１に示す燃料電池セルの第２変形例の図３に対応する断面図である。
【図１７】図１に示す複数の燃料電池セルを含むスタック構造体の全体の斜視図である。
【図１８】図１７に示した燃料ガスマニホールドの全体の斜視図である。
【図１９】図１７に示したスタック構造体の内部におけるガスの流れを示す断面図である。
【図２０】図１７に示したスタック構造体に対して燃料ガス及び空気が供給・排出される様子を示した斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
（構成）
図１は、本発明に係る固体酸化物形燃料電池（ＳＯＦＣ）のセル１００の実施形態を示す。このＳＯＦＣセル１００は、長手方向（ｘ軸方向）を有する平板状の支持基板１０の上下面（互いに平行な両側の主面（平面））のそれぞれに、電気的に直列に接続された複数（本例では、４つ）の同形の発電素子部Ａが長手方向において所定の間隔をおいて配置された、所謂「横縞型」と呼ばれる構成を有する。
【００１７】
この実施形態のＳＯＦＣセル１００の全体を上方からみた形状は、例えば、長手方向の辺の長さＬ１が５０〜５００ｍｍで長手方向に直交する幅方向（ｙ軸方向）の長さＬ２が１０〜１００ｍｍの長方形である。このＳＯＦＣセル１００の全体の厚さＬ３は、１〜５ｍｍである。このＳＯＦＣセル１００の全体は、厚さ方向の中心を通り且つ支持基板１０の主面に平行な面に対して上下対称の形状を有する。以下、図１に加えて、このＳＯＦＣセル１００の図１に示す２−２線に対応する部分断面図である図２を参照しながら、このＳＯＦＣセル１００の詳細について説明する。図２は、代表的な１組の隣り合う発電素子部Ａ，Ａのそれぞれの構成（の一部）、並びに、発電素子部Ａ，Ａ間の構成を示す部分断面図である。その他の組の隣り合う発電素子部Ａ，Ａ間の構成も、図２に示す構成と同様である。
【００１８】
支持基板１０は、電子伝導性を有さない多孔質の材料からなる平板状の焼成体である。後述する図６に示すように、支持基板１０の内部には、長手方向に延びる複数（本例では、６本）の燃料ガス流路１１（貫通孔）が幅方向において所定の間隔をおいて形成されている。各燃料ガス流路１１の断面形状は直径Ｄが０．５〜３ｍｍの円形である。隣り合う燃料ガス流路１１、１１の幅方向における間隔（ピッチ）Ｐは１〜５ｍｍである。なお、各燃料ガス流路１１の断面形状は、楕円形、長穴、四隅に円弧を有する四角形等であってもよい。また、本例では、各凹部１２は、支持基板１０の材料からなる底壁と、全周に亘って支持基板１０の材料からなる周方向に閉じた側壁（長手方向に沿う２つの側壁と幅方向に沿う２つの側壁）と、で画定された直方体状の窪みである。
【００１９】
支持基板１０は、例えば、ＣＳＺ（カルシア安定化ジルコニア）から構成され得る。或いは、ＮｉＯ（酸化ニッケル）とＹＳＺ（８ＹＳＺ）（イットリア安定化ジルコニア）とから構成されてもよいし、ＮｉＯ（酸化ニッケル）とＹ２Ｏ３（イットリア）とから構成されてもよいし、ＭｇＯ（酸化マグネシウム）とＭｇＡｌ２Ｏ４（マグネシアアルミナスピネル）とから構成されてもよい。支持基板１０の気孔率は、２０〜６０％である。
【００２０】
なお、気孔率の値は、後述する還元処理後の値である（他の気孔率の値についても同様）。なお、気孔率の測定は，樹脂埋めしたサンプル（還元処理後）の断面を研磨し、同断面についてのＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）による画像（２次電子像）を解析することによって行われた。具体的には、「断面の総面積」に対する「断面上にて樹脂埋めされた領域に対応する部分の面積の総和」の割合が、その断面の「気孔率」であると定義された。ＳＥＭの加速電圧は５ｋＶ、ＳＥＭの倍率は５０００倍、又は７５００倍に設定された。気孔率の測定は、サンプルの任意の１０箇所の断面について行われ、それらの平均値が気孔率の値として採用された。
【００２１】
支持基板１０は、「遷移金属酸化物又は遷移金属」と、絶縁性セラミックスとを含んで構成され得る。「遷移金属酸化物又は遷移金属」としては、ＮｉＯ（酸化ニッケル）又はＮｉ（ニッケル）が好適である。遷移金属は、燃料ガスの改質反応を促す触媒（炭化水素系のガスの改質触媒）として機能し得る。
【００２２】
また、絶縁性セラミックスとしては、ＭｇＯ（酸化マグネシウム）、又は、「ＭｇＡｌ２Ｏ４（マグネシアアルミナスピネル）とＭｇＯ（酸化マグネシウム）の混合物」が好適である。また、絶縁性セラミックスとして、ＣＳＺ（カルシア安定化ジルコニア）、ＹＳＺ（８ＹＳＺ）（イットリア安定化ジルコニア）、Ｙ２Ｏ３（イットリア）が使用されてもよい。
【００２３】
このように、支持基板１０が「遷移金属酸化物又は遷移金属」を含むことによって、改質前の残存ガス成分を含んだガスが多孔質の支持基板１０の内部の多数の気孔を介して燃料ガス流路１１から燃料極に供給される過程において、上記触媒作用によって改質前の残存ガス成分の改質を促すことができる。加えて、支持基板１０が絶縁性セラミックスを含むことによって、支持基板１０の絶縁性を確保することができる。この結果、隣り合う燃料極間における絶縁性が確保され得る。これに対し、支持基板１０は、Ｎｉ元素を含まない絶縁性セラミックス材料のみ、例えば、ＭｇＯ−Ｙ２Ｏ３、ＭｇＯ−ＭｇＡｌ２Ｏ４で構成されてもよい。
【００２４】
支持基板１０の幅は１０〜１００ｍｍであり、厚さは、１〜５ｍｍである。支持基板１０のアスペクト比（幅／厚さ）は、５〜１００である。以下、この構造体の形状が上下対称となっていることを考慮し、説明の簡便化のため、支持基板１０の上面側の構成についてのみ説明していく。支持基板１０の下面側の構成についても同様である。
【００２５】
図２及び図３に示すように、支持基板１０の上面（上側の主面）に形成された各凹部１２には、燃料極集電部２１の全体が埋設（充填）されている。従って、各燃料極集電部２１は直方体状を呈している。各燃料極集電部２１の上面（外側面）には、凹部２１ａが形成されている。各凹部２１ａは、燃料極集電部２１の材料からなる底壁と、周方向に閉じた側壁（長手方向に沿う２つの側壁と幅方向に沿う２つの側壁）と、で画定された直方体状の窪みである。周方向に閉じた側壁のうち、長手方向に沿う２つの側壁は支持基板１０の材料からなり、幅方向に沿う２つの側壁は燃料極集電部２１の材料からなる。
【００２６】
各凹部２１ａには、燃料極活性部２２の全体が埋設（充填）されている。従って、各燃料極活性部２２は直方体状を呈している。燃料極集電部２１と燃料極活性部２２とにより燃料極２０が構成される。燃料極２０（燃料極集電部２１＋燃料極活性部２２）は、電子伝導性を有する多孔質の材料からなる焼成体である。各燃料極活性部２２の幅方向に沿う２つの側面と底面とは、凹部２１ａ内で燃料極集電部２１と接触している。
【００２７】
各燃料極集電部２１の上面（外側面）における凹部２１ａを除いた部分には、凹部２１ｂが形成されている。各凹部２１ｂは、燃料極集電部２１の材料からなる底壁と、周方向に閉じた側壁（長手方向に沿う２つの側壁と幅方向に沿う２つの側壁）と、で画定された直方体状の窪みである。周方向に閉じた側壁のうち、長手方向に沿う２つの側壁は支持基板１０の材料からなり、幅方向に沿う２つの側壁は燃料極集電部２１の材料からなる。
【００２８】
各凹部２１ｂには、インターコネクタ３０が埋設（充填）されている。従って、各インターコネクタ３０は直方体状を呈している。インターコネクタ３０は、電子伝導性を有する緻密な材料からなる焼成体である。各インターコネクタ３０の幅方向に沿う２つの側面と底面とは、凹部２１ｂ内で燃料極集電部２１と接触している。
【００２９】
燃料極２０（燃料極集電部２１及び燃料極活性部２２）の上面（外側面）と、インターコネクタ３０の上面（外側面）と、支持基板１０の主面とにより、１つの平面（凹部１２が形成されていない場合の支持基板１０の主面と同じ平面）が構成されている。即ち、燃料極２０の上面とインターコネクタ３０の上面と支持基板１０の主面との間で、段差が形成されていない。
【００３０】
燃料極活性部２２は、例えば、ＮｉＯ（酸化ニッケル）とＹＳＺ（８ＹＳＺ）（イットリア安定化ジルコニア）とから構成され得る。或いは、ＮｉＯ（酸化ニッケル）とＧＤＣ（ガドリニウムドープセリア）とから構成されてもよい。燃料極集電部２１は、例えば、ＮｉＯ（酸化ニッケル）とＹＳＺ（８ＹＳＺ）（イットリア安定化ジルコニア）とから構成され得る。或いは、ＮｉＯ（酸化ニッケル）とＹ２Ｏ３（イットリア）とから構成されてもよいし、ＮｉＯ（酸化ニッケル）とＣＳＺ（カルシア安定化ジルコニア）とから構成されてもよい。燃料極活性部２２の厚さは、５〜３０μｍであり、燃料極集電部２１の厚さ（即ち、凹部１２の深さ）は、５０〜５００μｍである。
【００３１】
このように、燃料極集電部２１は、電子伝導性を有する物質を含んで構成される。燃料極活性部２２は、電子伝導性を有する物質と酸素イオン伝導性を有する物質とを含んで構成される。燃料極活性部２２における「気孔部分を除いた全体積に対する酸素イオン伝導性を有する物質の体積割合」は、燃料極集電部２１における「気孔部分を除いた全体積に対する酸素イオン伝導性を有する物質の体積割合」よりも大きい。
【００３２】
インターコネクタ３０は、例えば、ＬａＣｒＯ３（ランタンクロマイト）から構成され得る。或いは、（Ｓｒ，Ｌａ）ＴｉＯ３（ストロンチウムチタネート）から構成されてもよい。インターコネクタ３０の厚さは、１０〜１００μｍである。
【００３３】
燃料極２０及びインターコネクタ３０がそれぞれの凹部１２に埋設された状態の支持基板１０における長手方向に延びる外周面において複数のインターコネクタ３０が形成されたそれぞれの部分の長手方向中央部を除いた全面は、固体電解質膜４０により覆われている。固体電解質膜４０は、イオン伝導性を有し且つ電子伝導性を有さない緻密な材料からなる焼成体である。固体電解質膜４０は、例えば、ＹＳＺ（８ＹＳＺ）（イットリア安定化ジルコニア）から構成され得る。或いは、ＬＳＧＭ（ランタンガレート）から構成されてもよい。固体電解質膜４０の厚さは、３〜５０μｍである。
【００３４】
即ち、燃料極２０がそれぞれの凹部１２に埋設された状態の支持基板１０における長手方向に延びる外周面の全面は、インターコネクタ３０と固体電解質膜４０とからなる緻密層により覆われている。この緻密層は、緻密層の内側の空間を流れる燃料ガスと緻密層の外側の空間を流れる空気との混合を防止するガスシール機能を発揮する。
【００３５】
なお、図２に示すように、本例では、固体電解質膜４０が、燃料極２０の上面、インターコネクタ３０の上面における長手方向の両側端部、及び支持基板１０の主面を覆っている。ここで、上述したように、燃料極２０の上面とインターコネクタ３０の上面と支持基板１０の主面との間で段差が形成されていない。従って、固体電解質膜４０が平坦化されている。この結果、固体電解質膜４０に段差が形成される場合に比して、応力集中に起因する固体電解質膜４０でのクラックの発生が抑制され得、固体電解質膜４０が有するガスシール機能の低下が抑制され得る。
【００３６】
固体電解質膜４０における各燃料極活性部２２と接している箇所の上面には、反応防止膜５０を介して空気極６０が形成されている。反応防止膜５０は、緻密な材料からなる焼成体であり、空気極６０は、電子伝導性を有する多孔質の材料からなる焼成体である。反応防止膜５０及び空気極６０を上方からみた形状は、燃料極活性部２２と略同一の長方形である。
【００３７】
反応防止膜５０は、例えば、ＧＤＣ＝（Ｃｅ，Ｇｄ）Ｏ２（ガドリニウムドープセリア）から構成され得る。反応防止膜５０の厚さは、３〜５０μｍである。空気極６０は、例えば、ＬＳＣＦ＝（Ｌａ，Ｓｒ）（Ｃｏ，Ｆｅ）Ｏ３（ランタンストロンチウムコバルトフェライト）から構成され得る。或いは、ＬＳＦ＝（Ｌａ，Ｓｒ）ＦｅＯ３（ランタンストロンチウムフェライト）、ＬＮＦ＝Ｌａ（Ｎｉ，Ｆｅ）Ｏ３（ランタンニッケルフェライト）、ＬＳＣ＝（Ｌａ，Ｓｒ）ＣｏＯ３（ランタンストロンチウムコバルタイト）等から構成されてもよい。また、空気極６０は、ＬＳＣＦからなる第１層（内側層）とＬＳＣからなる第２層（外側層）との２層によって構成されてもよい。空気極６０の厚さは、１０〜１００μｍである。
【００３８】
なお、反応防止膜５０が介装されるのは、ＳＯＦＣ作製時又は作動中のＳＯＦＣ内において固体電解質膜４０内のＹＳＺと空気極６０内のＳｒとが反応して固体電解質膜４０と空気極６０との界面に電気抵抗が大きい反応層が形成される現象の発生を抑制するためである。
【００３９】
ここで、燃料極２０と、固体電解質膜４０と、反応防止膜５０と、空気極６０とが積層されてなる積層体が、「発電素子部Ａ」に対応する（図２を参照）。即ち、支持基板１０の上面には、複数（本例では、４つ）の発電素子部Ａが、長手方向において所定の間隔をおいて配置されている。
【００４０】
各組の隣り合う発電素子部Ａ，Ａについて、一方の（図２では、左側の）発電素子部Ａの空気極６０と、他方の（図２では、右側の）発電素子部Ａのインターコネクタ３０とを跨ぐように、空気極６０、固体電解質膜４０、及び、インターコネクタ３０の上面に、空気極集電膜７０が形成されている。空気極集電膜７０は、電子伝導性を有する多孔質の材料からなる焼成体である。空気極集電膜７０を上方からみた形状は、長方形である。
【００４１】
空気極集電膜７０は、例えば、ＬＳＣＦ＝（Ｌａ，Ｓｒ）（Ｃｏ，Ｆｅ）Ｏ３（ランタンストロンチウムコバルトフェライト）から構成され得る。或いは、ＬＳＣ＝（Ｌａ，Ｓｒ）ＣｏＯ３（ランタンストロンチウムコバルタイト）から構成されてもよい。或いは、Ａｇ（銀）、Ａｇ−Ｐｄ（銀パラジウム合金）から構成されてもよい。空気極集電膜７０の厚さは、５０〜５００μｍである。
【００４２】
このように各空気極集電膜７０が形成されることにより、各組の隣り合う発電素子部Ａ，Ａについて、一方の（図２では、左側の）発電素子部Ａの空気極６０と、他方の（図２では、右側の）発電素子部Ａの燃料極２０（特に、燃料極集電部２１）とが、電子伝導性を有する「空気極集電膜７０及びインターコネクタ３０」を介して電気的に接続される。この結果、支持基板１０の上面に配置されている複数（本例では、４つ）の発電素子部Ａが電気的に直列に接続される。ここで、電子伝導性を有する「空気極集電膜７０及びインターコネクタ３０」が、前記「電気的接続部」に対応する。
【００４３】
なお、インターコネクタ３０は、前記「電気的接続部」における前記「緻密な材料で構成された第１部分」に対応し、気孔率は１０％以下である。空気極集電膜７０は、前記「電気的接続部」における前記「多孔質の材料で構成された第２部分」に対応し、気孔率は２０〜６０％である。
【００４４】
以上、説明した「横縞型」のＳＯＦＣセル１００に対して、図４に示すように、支持基板１０の燃料ガス流路１１内に燃料ガス（水素ガス等）を流すとともに、支持基板１０の上下面（特に、各空気極集電膜７０）を「酸素を含むガス」（空気等）に曝す（或いは、支持基板１０の上下面に沿って酸素を含むガスを流す）ことにより、固体電解質膜４０の両側面間に生じる酸素分圧差によって起電力が発生する。更に、この構造体を外部の負荷に接続すると、下記（１）、（２）式に示す化学反応が起こり、電流が流れる(発電状態)。
（１／２）・Ｏ２＋２ｅ−→Ｏ２−    （於：空気極６０）  …（１）
Ｈ２＋Ｏ２−→Ｈ２Ｏ＋２ｅ−        （於：燃料極２０）  …（２）
【００４５】
発電状態においては、図５に示すように、各組の隣り合う発電素子部Ａ，Ａについて、電流が、矢印で示すように流れる。この結果、図４に示すように、このＳＯＦＣセル１００全体から（具体的には、図４において最も手前側の発電素子部Ａのインターコネクタ３０と最も奥側の発電素子部Ａの空気極６０とを介して）電力が取り出される。
【００４６】
（製造方法）
次に、図６に示した「横縞型」のＳＯＦＣセル１００の製造方法の一例について図６〜図１４を参照しながら簡単に説明する。図６〜図１４において、各部材の符号の末尾の「ｇ」は、その部材が「焼成前」であることを表す。
【００４７】
先ず、図６に示す形状を有する支持基板の成形体１０ｇが作製される。この支持基板の成形体１０ｇは、例えば、支持基板１０の材料（例えば、ＣＳＺ）の粉末にバインダー等が添加されて得られるスラリーを用いて、押し出し成形、切削等の手法を利用して作製され得る。以下、図６に示す７−７線に対応する部分断面を表す図７〜図１４を参照しながら説明を続ける。
【００４８】
図７に示すように、支持基板の成形体１０ｇが作製されると、次に、図８に示すように、支持基板の成形体１０ｇの上下面に形成された各凹部に、燃料極集電部の成形体２１ｇがそれぞれ埋設・形成される。次いで、図９に示すように、各燃料極集電部の成形体２１ｇの外側面に形成された各凹部に、燃料極活性部の成形体２２ｇがそれぞれ埋設・形成される。各燃料極集電部の成形体２１ｇ、及び各燃料極活性部２２ｇは、例えば、燃料極２０の材料（例えば、ＮｉとＹＳＺ）の粉末にバインダー等が添加されて得られるスラリーを用いて、印刷法等を利用して埋設・形成される。
【００４９】
続いて、図１０に示すように、各燃料極集電部の成形体２１ｇの外側面における「燃料極活性部の成形体２２ｇが埋設された部分を除いた部分」に形成された各凹部に、インターコネクタの成形体３０ｇがそれぞれ埋設・形成される。各インターコネクタの成形体３０ｇは、例えば、インターコネクタ３０の材料（例えば、ＬａＣｒＯ３）の粉末にバインダー等が添加されて得られるスラリーを用いて、印刷法等を利用して埋設・形成される。
【００５０】
次に、図１１に示すように、複数の燃料極の成形体（２１ｇ＋２２ｇ）及び複数のインターコネクタの成形体３０ｇがそれぞれ埋設・形成された状態の支持基板の成形体１０ｇにおける長手方向に延びる外周面において複数のインターコネクタの成形体３０ｇが形成されたそれぞれの部分の長手方向中央部を除いた全面に、固体電解質膜の成形膜４０ｇが形成される。固体電解質膜の成形膜４０ｇは、例えば、固体電解質膜４０の材料（例えば、ＹＳＺ）の粉末にバインダー等が添加されて得られるスラリーを用いて、印刷法、ディッピング法等を利用して形成される。
【００５１】
次に、図１２に示すように、固体電解質膜の成形体４０ｇにおける各燃料極の成形体２２ｇと接している箇所の外側面に、反応防止膜の成形膜５０ｇが形成される。各反応防止膜の成形膜５０ｇは、例えば、反応防止膜５０の材料（例えば、ＧＤＣ）の粉末にバインダー等が添加されて得られるスラリーを用いて、印刷法等を利用して形成される。なお、図１２には示していないが、この状態の支持基板の成形体１０ｇのガス排出側端部には、後述するコーティング膜５００、及びコーティング膜６００（図１９を参照）の成形膜も、ディッピング法等を利用して形成される。
【００５２】
そして、このように種々の成形膜が形成された状態の支持基板の成形体１０ｇが、空気中にて１５００℃で３時間焼成される。これにより、図１に示したＳＯＦＣセル１００において空気極６０及び空気極集電膜７０が形成されていない状態の構造体が得られる。
【００５３】
次に、図１３に示すように、各反応防止膜５０の外側面に、空気極の成形膜６０ｇが形成される。各空気極の成形膜６０ｇは、例えば、空気極６０の材料（例えば、ＬＳＣＦ）の粉末にバインダー等が添加されて得られるスラリーを用いて、印刷法等を利用して形成される。
【００５４】
次に、図１４に示すように、各組の隣り合う発電素子部について、一方の発電素子部の空気極の成形膜６０ｇと、他方の発電素子部のインターコネクタ３０とを跨ぐように、空気極の成形膜６０ｇ、固体電解質膜４０、及び、インターコネクタ３０の外側面に、空気極集電膜の成形膜７０ｇが形成される。各空気極集電膜の成形膜７０ｇは、例えば、空気極集電膜７０の材料（例えば、ＬＳＣＦ）の粉末にバインダー等が添加されて得られるスラリーを用いて、印刷法等を利用して形成される。
【００５５】
そして、このように成形膜６０ｇ、７０ｇが形成された状態の支持基板１０が、空気中にて１０５０℃で３時間焼成される。これにより、図１に示したＳＯＦＣが得られる。以上、図１に示したＳＯＦＣセル１００の製造方法の一例について説明した。
【００５６】
なお、この時点では、酸素含有雰囲気での焼成により、支持基板１０、及び燃料極２０中のＮｉ成分が、ＮｉＯとなっている。従って、燃料極２０の導電性を獲得するため、その後、支持基板１０側から還元性の燃料ガスが流され、ＮｉＯが８００〜１０００℃で１〜１０時間に亘って還元処理される。なお、この還元処理は発電時に行われてもよい。
【００５７】
上記実施形態では、図６等に示すように、支持基板１０に形成された凹部１２の平面形状（支持基板１０の主面に垂直の方向からみた場合の形状）が、長方形になっているが、例えば、正方形、円形、楕円形、長穴形状等であってもよい。
【００５８】
また、上記実施形態においては、各凹部１２にはインターコネクタ３０の全体が埋設されているが、インターコネクタ３０の一部のみが各凹部１２に埋設され、インターコネクタ３０の残りの部分が凹部１２の外に突出（即ち、支持基板１０の主面から突出）していてもよい。
【００５９】
また、上記実施形態においては、平板状の支持基板１０の上下面のそれぞれに複数の凹部１２が形成され且つ複数の発電素子部Ａが設けられているが、図１５に示すように、支持基板１０の片側面のみに複数の凹部１２が形成され且つ複数の発電素子部Ａが設けられていてもよい。
【００６０】
また、上記実施形態においては、燃料極２０が燃料極集電部２１と燃料極活性部２２との２層で構成されているが、燃料極２０が燃料極活性部２２に相当する１層で構成されてもよい。また、上記実施形態においては、支持基板１０が平板状を呈しているが、円筒状を呈していても良い。
【００６１】
加えて、上記実施形態においては、図３に示すように、燃料極集電部２１の外側面に形成された凹部２１ｂが、燃料極集電部２１の材料からなる底壁と、周方向に閉じた側壁（支持基板１０の材料からなる長手方向に沿う２つの側壁と、燃料極集電部２１の材料からなる幅方向に沿う２つの側壁）と、で画定された直方体状の窪みとなっている。この結果、凹部２１ｂに埋設されたインターコネクタ３０の幅方向に沿う２つの側面と底面とが凹部２１ｂ内で燃料極集電部２１と接触している。
【００６２】
これに対し、図１６に示すように、燃料極集電部２１の外側面に形成された凹部２１ｂが、燃料極集電部２１の材料からなる底壁と、全周に亘って燃料極集電部２１の材料からなる周方向に閉じた側壁（長手方向に沿う２つの側壁と、幅方向に沿う２つの側壁）と、で画定された直方体状の窪みであってもよい。これによれば、凹部２１ｂに埋設されたインターコネクタ３０の４つの側面の全てと底面とが凹部２１ｂ内で燃料極集電部２１と接触する。従って、燃料極集電部２１とインターコネクタ３０との界面の面積をより一層大きくできる。従って、燃料極集電部２１とインターコネクタ３０との間における電子伝導性をより一層高めることができ、この結果、燃料電池の発電出力をより一層高めることができる。
【００６３】
（スタック構造体の一例）
次に、上述した複数のセル１００を用いたスタック構造体の一例について図１７〜図２０を参照しながら説明する。図１７に示すように、このスタック構造体は、多数のセル１００と、多数のセル１００のそれぞれに燃料ガスを供給するための燃料ガスのマニホールド２００と、を備えている。マニホールド２００の全体は、ステンレス鋼等の材料で構成されている。
【００６４】
マニホールド２００の天板（換言すれば、ガスタンクの天板（平板））は、多数のセル１００を支持するための支持板２１０を兼ねている。また、マニホールド２００には、外部からマニホールド２００の内部空間に燃料ガスを導入するための導入通路２２０が設けられている。各セル１００が支持板２１０の表面から第１長手方向（ｘ軸方向）に沿ってそれぞれ突出し且つ複数のセル１００がスタック状に整列するように、各セル１００の第１長手方向のガス流入側端部が支持板２１０に接合・支持されている。各セル１００の第１長手方向のガス排出側端部は、自由端となっている。従って、このスタック構造は、「片持ちスタック構造」と表現することができる。
【００６５】
図１８に示すように、支持板２１０（マニホールド２００の天板）の表面には、マニホールド２００の内部空間と連通する多数の挿入孔２１１が形成されている。各挿入孔２１１には、対応するセル１００のガス流入側端部がそれぞれ挿入（遊嵌）される。
【００６６】
図１９に示すように、挿入孔２１１とセル１００のガス流入側端部との接合部のそれぞれにおいて、接合材３００が、挿入孔２１１の内壁とセル１００のガス流入側端部の外壁との間の隙間に充填される。これにより、各挿入孔２１１と対応するセル１００のガス流入側端部とがそれぞれ接合・固定されている。接合材３００としては、非晶質ガラス、結晶化ガラス等が使用され得る。各セル１００のガス流路１１のガス流入側端部は、マニホールド２００の内部空間と連通している。
【００６７】
図１９に示すように、隣接するセル１００、１００の間には、隣接するセル１００、１００の間（より詳細には、一方のセル１００の燃料極１２と他方のセル１００の空気極１４）を電気的に直列に接続するための集電部材４００が介在している。集電部材４００は、例えば、金属メッシュ等で構成される。
【００６８】
また、図１９に示すように、各セル１００のガス排出側端部（自由端部）には、支持基板１０より気孔率が小さい緻密なコーティング膜５００が形成されている。図１９のＺ部の拡大図に示すように、具体的には、コーティング膜５００は、セル１００の長手方向におけるガス排出側の端面の全域に形成された部分（以下、「端面コーティング膜」と呼ぶ）５０１と、各ガス流路の内壁面におけるガス排出側の端部に形成された部分（以下、「流路内壁面コーティング膜」と呼ぶ）５０２と、を含んで構成される。換言すれば、コーティング膜５００は、少なくとも、支持基板１０の長手方向におけるガス排出側の端面、並びに、各ガス流路１１の内壁面におけるガス排出側の端部に形成されている。端面コーティング膜５０１は、各流路内壁面コーティング膜５０２と連続している。なお、図１９に示す例では、コーティング膜５００は、セル１００の側面におけるガス排出側の端部にも形成されている。コーティング膜５００のうちこの部分５０３は、端面コーティング膜５０１と連続している。
【００６９】
各流路内壁面コーティング膜５０２の長手方向の長さＨ１（図１９のＺ部の拡大図を参照）は、１０ｍｍ以上であることが好ましい。コーティング膜の部分５０３の長手方向の端部は、支持基板１０の外周に形成された固体電解質膜４０の長手方向の端部の外側面を覆うように同端部と連続している。
【００７０】
コーティング膜５００は、例えば、希土類元素を含むジルコニア（３ＹＳＺ、８ＹＳＺ、１０ＹＳＺ）、或いは、ガラス等で構成される。コーティング膜５００は、固体電解質膜４０と同じ材料（例えば、イットリア安定化ジルコニアＹＳＺ）で構成されてもよいし、支持基板１０と同じ材料で構成されてもよい。コーティング膜５００は、外部空間から支持基板１０への空気の進入を防止できる程度の緻密性を備えており、その気孔率は０．５〜１０％である。コーティング膜５００は、上述のように、支持基板１０、燃料極２０及び固体電解質膜４０との共焼成によって形成されてもよいし、支持基板１０、燃料極２０及び固体電解質膜４０の焼成後に、真空成膜プロセス法（蒸着法、ＣＶＤ法（化学気相成長:Chemical Vapor Deposition）等）によって形成されてもよい。
【００７１】
また、図１９に示すように、コーティング膜５００の表面の全域には、コーティング膜５００より気孔率が大きい多孔質のコーティング膜６００が形成されている。図１９のＺ部の拡大図に示すように、具体的には、コーティング膜６００は、端面コーティング膜５０１の表面の全域に形成された部分（以下、「端面コーティング膜」と呼ぶ）６０１と、各流路内壁面コーティング膜５０２の表面の全域に形成された部分（以下、「流路内壁面コーティング膜」と呼ぶ）６０２と、を含んで構成される。換言すれば、コーティング膜６００は、少なくとも、支持基板１０の長手方向におけるガス排出側の端面、並びに、各ガス流路１１の内壁面におけるガス排出側の端部に形成されている。端面コーティング膜６０１は、各流路内壁面コーティング膜６０２と連続している。なお、図１９に示す例では、コーティング膜６００は、コーティング膜５００の部分５０３の表面の全域にも形成されている。コーティング膜６００のうちこの部分６０３は、端面コーティング膜６０１と連続している。
【００７２】
各流路内壁面コーティング膜６０２の長手方向の長さＨ２（図１９のＺ部の拡大図を参照）は、５ｍｍ以上であることが好ましい。コーティング膜の部分６０３の長手方向の端部は、支持基板１０の外周に形成された固体電解質膜４０の長手方向の端部の外側面を覆うように同端部と連続している。
【００７３】
コーティング膜６００は、例えば、ジルコニア（３ＹＳＺ、８ＹＳＺ、１０ＹＳＺ）、或いは、ガラス等で構成される。多孔質のコーティング膜６００の気孔率は２０〜６０％である。コーティング膜６００は、上述のように、支持基板１０、燃料極２０、固体電解質膜４０、及びコーティング膜５００との共焼成によって形成されてもよいし、支持基板１０、燃料極２０、固体電解質膜４０、及びコーティング膜５００の焼成後に、真空成膜プロセス法（、ＣＶＤ法（化学気相成長:Chemical Vapor Deposition）等）によって形成されてもよい。
【００７４】
コーティング膜５００の厚さＴ１、及びコーティング膜６００の厚さＴ２（図１９のＺ部の拡大図を参照）はそれぞれ、３〜１００μｍ、及び、３〜１００μｍである。コーティング膜５００の表面粗さ、及びコーティング膜６００の表面粗さはそれぞれ、算術平均粗さＲａで、０．１〜１０μｍ、及び、１〜５０μｍである。
【００７５】
以上、説明したスタック構造を稼働させる際には、図２０に示すように、高温（例えば、６００〜８００℃）の燃料ガス（水素等）及び「酸素を含むガス（空気等）」を流通させる。導入通路２２０から導入された燃料ガスは、マニホールド２００の内部空間へと移動し、その後、各挿入孔２１１を介して対応するセル１００のガス流路１１にそれぞれ導入される。各ガス流路１１を通過した燃料ガスは、その後、各ガス流路１１のガス排出側端部（自由端部）から外部に排出される。空気は、スタック構造の内部における隣接するセル１００間の隙間に沿って、セル１００の幅方向（ｙ軸方向）に流される。
【００７６】
各ガス流路１１のガス排出口から外部空間に排出された余剰のガスは、同ガス排出口の近傍にて、同外部空間内にある空気（酸素）と反応して燃焼させられる。ここで、各セル１００のガス排出側端部（自由端部）にコーティング膜５００、及びコーティング膜６００が形成されていることによって、多孔質の支持基板１０のガス排出側端部の内部に外部空間内にある空気が進入することが抑制され得る。この結果、同内部への空気の進入に起因して支持基板１０のガス排出側端部にクラックが発生する事態の発生が抑制され得る。
【００７７】
上述した片持ちスタック構造は、例えば、以下の手順で組み立てられる。先ず、必要な枚数の完成したセル１００、並びに、完成したマニホールド２００が準備される。次いで、所定の治具等を用いて、複数のセル１００がスタック状に整列・固定される。次に、複数のセル１００がスタック状に整列・固定された状態が維持されながら、複数のセル１００のそれぞれの一端部が、支持板２１０の対応する挿入孔２１１に一度に挿入される。次いで、接合材３００用のペーストが、挿入孔２１１とセル１００の一端部との接合部のそれぞれの隙間に充填される。
【００７８】
次に、上記のように充填されたペーストに熱処理が加えられる。これにより、ペーストが乾燥・固化されることによって、接合材３００としての機能を発揮し、各セルのガス流入側端部が対応する挿入孔２１１（従って、支持板２１０）にそれぞれ接合・固定される。その後、前記所定の治具が複数のセル１００から取り外されて、上述した片持ちスタック構造体が完成する。
【００７９】
（作用・効果）
上記実施形態では、上述のように、ＳＯＦＣセル１００のガス排出側端部（自由端部）に緻密なコーティング膜５００が形成され、コーティング膜５００の上に、多孔質のコーティング膜６００が形成されている。即ち、コーティング膜５００は、各ガス流路１１のガス排出口の近傍にて外部空間に対して露呈しない。従って、コーティング膜６００が形成されていない態様と比べて、前記余剰のガスの燃焼熱がコーティング膜５００の表面に伝わり難く、コーティング膜５００の表面温度の変化度合が小さくなる。この結果、コーティング膜５００の表面に過大な熱応力が発生し難くなり、コーティング膜５００の表面にクラックが発生し難くなる。
【００８０】
加えて、コーティング膜６００は、各ガス流路１１のガス排出口の近傍にて外部空間に対して露呈している。従って、前記余剰のガスの燃焼熱がコーティング膜６００の表面に伝わり易い。換言すれば、コーティング膜６００の表面温度の変化度合は比較的大きくなる。しかしながら、コーティング膜６００は多孔質膜であるので、ヤング率が小さい。従って、コーティング膜６００の表面には過大な応力が発生し難いので、コーティング膜６００の表面にもクラックが発生し難い。
【００８１】
（コーティング膜にクラックが発生する可能性の更なる低減）
上述した還元処理後における図１に示したＳＯＦＣでは、通常の環境下で稼働される場合には、コーティング膜５００の表面、及び／又はコーティング膜６００の表面にクラックが発生しない。しかしながら、ＳＯＦＣが熱応力的に過酷な環境下で稼働されると、コーティング膜５００の表面、及び／又はコーティング膜６００の表面にクラックが発生する場合があった。本発明者は、係るクラックの発生が「コーティング膜５００の気孔率、及び、コーティング膜６００の気孔率の組み合わせ」と強い相関があることを見出した。以下、このことを確認した試験について説明する。なお、この明細書にて「平均」とは、「相加平均」を指す。
【００８２】
（試験）
この試験では、図１に示したＳＯＦＣについて、「コーティング膜５００気孔率（％）」及び「コーティング膜６００の気孔率（％）」の組み合わせが異なる複数のサンプルが作製された。具体的には、表１に示すように、１０種類の水準（組み合わせ）が準備された。各水準に対して１０個のサンプル（Ｎ＝１０）が作製された。なお、水準１では、コーティング膜６００が設けられていない。
【００８３】
【表１】
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【００８４】
各サンプル（図１に示すＳＯＦＣ）にて、支持基板１０は、長手方向（ｘ軸方向）の長さが５０〜５００ｍｍで、幅方向（ｙ軸方向）の長さが１０〜１００ｍｍで、厚さが１〜５ｍｍの平板状を呈していた。支持基板１０のガス流路１１（具体的には、６本）の断面は円形であり、その直径は０．３〜４．５ｍｍであった。支持基板１０の気孔率は２０〜６０％であった。
【００８５】
コーティング膜５００は、図１９に示すように、部分５０１、５０２、５０３を含むように形成され、コーティング膜６００は、図１９に示すように、部分６０１、６０２、６０３を含むように形成された。部分５０２の長手方向の長さＨ１、及び、部分６０２の長手方向の長さＨ２はそれぞれ、１０〜２０ｍｍ、及び、５〜３０ｍｍであった。コーティング膜５００の厚さＴ１、及びコーティング膜６００の厚さＴ２（図１９のＺ部の拡大図を参照）はそれぞれ、３〜１００μｍ、及び、３〜１００μｍであった。コーティング膜５００の表面粗さ、及びコーティング膜６００の表面粗さはそれぞれ、算術平均粗さＲａで、０．１〜１０μｍ、及び、１〜５０μｍであった。なお、上記各値は、上記還元処理後の値である。
【００８６】
コーティング膜５００、及び、コーティング膜６００の気孔率の調整は、それぞれ、スラリー内の粉末の粒径、造孔材の添加量等を調整することによってなされた。コーティング膜５００、及びコーティング膜６００は、支持基板１０との共焼成によって形成された。この共焼成は、１４００〜１５００℃にて１〜３時間に亘って行われた。各サンプルについて、上記還元処理が、８００〜１０００℃にて１〜１０時間に亘って行われた。
【００８７】
各サンプルについて、「コーティング膜５００の気孔率」及び「コーティング膜６００の気孔率」の測定が、２層のコーティング膜５００、６００の（ｘ−ｚ平面に平行な）任意の５箇所の「断面」（図１９に示す断面を参照）について行われた。各サンプルについて、コーティング膜毎に、対応する５個の値の平均値がそのコーティング膜の気孔率として採用された。表１に記載された各水準についての「コーティング膜５００の気孔率」の値（％）、及び「コーティング膜６００の気孔率」の値（％）はそれぞれ、その水準に含まれる１０個のサンプル（Ｎ＝１０）の対応する気孔率の値（＝１０個の値）の平均値である。
【００８８】
この試験では、上記還元処理後の各サンプルについて、「燃料極２０に還元性の燃料ガスを流通させながら、雰囲気温度を常温から７５０℃まで２時間で上げた後に７５０℃から常温まで４時間で下げるパターン」を１０回繰り返す熱サイクル試験を行った。そして、各サンプルについて、「コーティング膜５００の表面でのクラック」、及び、「コーティング膜６００の表面でのクラック」の発生の有無が確認された。「コーティング膜６００の表面でのクラック」の発生の有無は、目視、並びに、顕微鏡を使用した断面の観察によってなされた。「コーティング膜５００の表面でのクラック」の発生の有無は、顕微鏡を使用した断面の観察によってなされた。この結果は表１に示すとおりである。
【００８９】
表１にて、水準１では、コーティング膜５００の表面（特に、部分５０１の表面）にクラックが発生し、水準１０では、コーティング膜６００の表面（特に、部分６０１の表面）にクラックが発生している。その他の水準ではクラックが発生していない。
【００９０】
表１から理解できるように、コーティング膜６００が設けられていないと、コーティング膜５００の表面にクラックが発生し易い（水準１）。これは、上記「発明の概要」の欄で記載したように、「コーティング膜５００がガス流路１１のガス排出口の近傍にて露呈していることによって上記余剰のガスの燃焼に起因する熱がコーティング膜５００の表面に伝わり易いこと」、並びに、「緻密膜であるコーティング膜５００のヤング率が大きいこと」によって、コーティング膜５００の表面に発生する熱応力が特に過大になり易い、ことに基づく、と考えられる。
【００９１】
また、「コーティング膜５００の気孔率が０．５〜１０％であり、且つ、コーティング膜６００の気孔率が２０〜６０％」であると、コーティング膜５００の表面、及び、コーティング膜６００の表面共にクラックが発生し難いといえる。一方、コーティング膜６００の気孔率が６０％より大きいと、コーティング膜６００の表面にクラックが発生し易い（水準１０）。これは、コーティング膜６００の気孔率が大き過ぎると、コーティング膜６００の強度が著しく低下することに基づく、と考えられる。
【００９２】
以上より、支持基板１０の気孔率が２０〜６０％である場合において、「コーティング膜５００の気孔率が０．５〜１０％であり、且つ、コーティング膜６００の気孔率が２０〜６０％」であると、そうでない場合と比べて、上述したＳＯＦＣが熱応力的に過酷な環境下で稼働された場合においても、コーティング膜５００の表面、及びコーティング膜６００の表面にクラックが発生し難くなる、ということができる。
【００９３】
なお、本発明者は、通常の条件・環境下（例えば、常温から７５０℃まで４時間で上げた後に７５０℃から常温まで１２時間で下げるパターン）にて上記実施形態が使用される場合、「コーティング膜５００の気孔率が０．５〜１０％であり、且つ、コーティング膜６００の気孔率が２０〜６０％」という条件が成立しない場合であっても、コーティング膜５００の表面、及びコーティング膜６００の表面にクラックが発生し難いことを別途確認している。
【符号の説明】
【００９４】
１０…支持基板、１１…燃料ガス流路、１２…凹部、２０…燃料極、２１…燃料極集電部、２１ａ、２１ｂ…凹部、２２…燃料極活性部、３０…インターコネクタ、４０…固体電解質膜、５０…反応防止膜、６０…空気極、７０…空気極集電膜、５００…コーティング膜、６００…コーティング膜、Ａ…発電素子部
【要約】
【課題】ガス流路が内部に形成された多孔質の支持基板のガス排出側端部に緻密なコーティング膜が形成された燃料電池であって、その緻密なコーティング膜の表面にクラックが発生する事態を抑制し得るものを提供すること。
【解決手段】この燃料電池は、複数のガス流路１１が長手方向に沿って内部に形成された平板状の多孔質の支持基板１０と、支持基板１０の主面に設けられ、少なくとも燃料極、固体電解質、及び空気極がこの順で積層された発電素子部と、を備えた焼成体である。各ガス流路１１の内壁面におけるガス排出側の端部、並びに、支持基板１０の長手方向におけるガス排出側の端面に、支持基板１０より気孔率が小さい緻密なコーティング膜が形成されている。この緻密なコーティング膜の上に、更に、この緻密なコーティング膜より気孔率が大きい多孔質のコーティング膜が形成されている。
【選択図】図１【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１８】
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【図１９】
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【図１７】
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【図２０】
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