(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガス流路が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おける互いに離れた複数の箇所にそれぞれ設けられ、少なくとも内側電極、固体電解質、及び外側電極が積層されてなる複数の発電素子部と、
１組又は複数組の隣り合う前記発電素子部の間にそれぞれ設けられ、隣り合う前記発電素子部の一方の内側電極と他方の外側電極とを電気的に接続する１つ又は複数の電気的接続部と、
を備えた燃料電池の構造体において、
前記支持基板の主面における前記複数の箇所に、前記支持基板の材料からなる底壁と、前記支持基板の材料からなる側壁とを有する第１凹部がそれぞれ形成され、
前記各第１凹部に、対応する前記発電素子部の前記内側電極がそれぞれ埋設され、
前記埋設された各内側電極における前記第１凹部の底壁に接触する面と反対側の面に、前記内側電極の材料からなる底壁と、前記内側電極の材料からなる側壁とを有する第２凹部がそれぞれ形成され、
前記各第２凹部に、前記第１凹部に埋設された前記内側電極より導電率が小さい導電部材がそれぞれ埋設され、
前記支持基板の主面に垂直な方向にて前記各第１凹部を外部からみたとき、前記第１凹部の底壁について、前記導電部材が埋設されている領域と重なる部分が、前記導電部材が埋設されていない領域と重なる部分に対して、前記導電部材から遠ざかる方向に窪んでいる、燃料電池の構造体。
【請求項２】
請求項１に記載の燃料電池の構造体において、
前記各電気的接続部は、第１部分と、前記第１部分と接続され且つ多孔質の材料で構成された第２部分とで構成され、前記第１部分は、ガスシール機能を有する程度に前記第２部分の気孔率より小さい気孔率を有し、前記第１部分は、前記隣り合う発電素子部の一方の内側電極と前記第２部分とに接続され、前記第２部分は、前記隣り合う発電素子部の他方の外側電極と前記第１部分とに接続され、
前記各第２凹部に、前記導電部材として、対応する前記電気的接続部の前記第１部分がそれぞれ埋設され、
前記支持基板の主面に垂直な方向にて前記各第１凹部を外部からみたとき、前記第１凹部の底壁について、前記対応する第１部分が埋設されている領域と重なる部分が、前記対応する第１部分が埋設されていない領域と重なる部分に対して、前記対応する第１部分から遠ざかる方向に窪んでいる、燃料電池の構造体。
【請求項３】
請求項１に記載の燃料電池の構造体において、
前記内側電極は燃料極であり、前記外側電極は空気極であり、
前記燃料極は、集電部と、前記集電部と比べて酸化イオン伝導性を有する物質の含有割合が大きい活性部と、で構成され、
前記各第１凹部に、対応する前記発電素子部の前記燃料極の集電部がそれぞれ埋設され、
前記各第２凹部は、前記燃料極の集電部の材料からなる底壁と、前記燃料極の集電部の材料からなる側壁とを有し、
前記各第２凹部に、前記導電部材として、対応する前記発電素子部の前記燃料極の活性部がそれぞれ埋設され、
前記支持基板の主面に垂直な方向にて前記各第１凹部を外部からみたとき、前記第１凹部の底壁について、前記対応する燃料極の活性部が埋設されている領域と重なる部分が、前記対応する燃料極の活性部が埋設されていない領域と重なる部分に対して、前記対応する燃料極の活性部から遠ざかる方向に窪んでいる、燃料電池の構造体。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３の何れか一項に記載の燃料電池の構造体において、
前記内側電極は燃料極であり、前記外側電極は空気極であり、
前記燃料極は、集電部と、前記集電部と比べて酸素イオン伝導性を有する物質の含有割合が大きい活性部と、で構成され、
前記各電気的接続部は、第１部分と、前記第１部分と接続され且つ多孔質の材料で構成された第２部分とで構成され、前記第１部分は、ガスシール機能を有する程度に前記第２部分の気孔率より小さい気孔率を有し、前記第１部分は、前記隣り合う発電素子部の一方の燃料極の集電部と前記第２部分とに接続され、前記第２部分は、前記隣り合う発電素子部の他方の空気極と前記第１部分とに接続され、
前記各第１凹部に、対応する前記発電素子部の前記燃料極の集電部がそれぞれ埋設され、
前記各第２凹部は、前記燃料極の集電部の材料からなる底壁と、前記燃料極の集電部の材料からなる側壁とを有し、
前記各第２凹部に、前記導電部材として、対応する前記発電素子部の前記燃料極の活性部がそれぞれ埋設され、
前記埋設された各燃料極の集電部における前記第１凹部の底壁に接触する面と反対側の面における前記第２凹部が形成された位置と異なる位置に、前記燃料極の集電部の材料からなる底壁と、前記燃料極の集電部の材料からなる側壁とを有する第３凹部がそれぞれ形成され、
前記各第３凹部に、前記導電部材として、対応する前記電気的接続部の前記第１部分がそれぞれ埋設され、
前記支持基板の主面に垂直な方向にて前記各第１凹部を外部からみたとき、前記第１凹部の底壁について、前記対応する燃料極の活性部が埋設されている領域と重なる部分が、前記対応する燃料極の活性部が埋設されていない領域と重なる部分に対して、前記対応する燃料極の活性部から遠ざかる方向に窪んでおり、且つ、前記対応する第１部分が埋設されている領域と重なる部分が、前記対応する第１部分が埋設されていない領域と重なる部分に対して、前記対応する第１部分から遠ざかる方向に窪んでいる、燃料電池の構造体。
【請求項５】
請求項４に記載の燃料電池の構造体において、
前記支持基板の主面に垂直な方向にて前記各第１凹部を外部からみたとき、前記第１凹部について、前記第３凹部に埋設された前記電気的接続部の第１部分の面積より、前記第２凹部に埋設された前記燃料極の活性部の面積が大きい、燃料電池の構造体。
【請求項６】
請求項５に記載の燃料電池の構造体において、
前記支持基板の主面に垂直な方向にて前記各第１凹部を外部からみたとき、前記第１凹部について、前記第１凹部の面積に対する前記第３凹部に埋設された前記電気的接続部の第１部分の面積の割合が３〜３０％であり、且つ、前記第１凹部の面積に対する前記第２凹部に埋設された前記燃料極の活性部の面積の割合が３０〜８０％である、燃料電池の構造体。
【請求項７】
請求項１乃至請求項６の何れか一項に記載の燃料電池の構造体において、
前記第２凹部に埋設された前記導電部材の厚さに対する、前記第１凹部の底壁における前記導電部材が埋設されている領域と重なる部分が前記第１凹部の底壁における前記導電部材が埋設されていない領域と重なる部分に対して窪んでいる深さの割合が、０．１〜２．０である、燃料電池の構造体。
【請求項８】
請求項１乃至請求項７の何れか一項に記載の燃料電池の構造体において、
前記支持基板は平板状を呈し、
前記各第１凹部は、前記支持基板の材料からなる底壁と、全周に亘って前記支持基板の材料からなる周方向に閉じた側壁とを有する、燃料電池の構造体。
【請求項９】
請求項１乃至請求項８の何れか一項に記載の燃料電池の構造体において、
前記各第２凹部は、前記内側電極の材料からなる底壁と、全周に亘って前記内側電極の材料からなる周方向に閉じた側壁とを有する、燃料電池の構造体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池の構造体に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、「ガス流路が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おける互いに離れた複数の箇所にそれぞれ設けられ、燃料極、固体電解質、及び空気極が積層されてなる複数の発電素子部」と、「１組又は複数組の隣り合う前記発電素子部の間にそれぞれ設けられ、隣り合う前記発電素子部の一方の燃料極と他方の空気極とを電気的に接続する１つ又は複数の電気的接続部」とを備えた固体酸化物形燃料電池の構造体が知られている（例えば、特許文献１、２を参照）。このような構成は、「横縞型」とも呼ばれる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平８−１０６９１６号公報
【特許文献２】特開２００８−２２６７８９号公報
【発明の概要】
【０００４】
係る「横縞型」の燃料電池において、上記文献に記載のように、「支持基板の主面における複数の箇所に第１凹部がそれぞれ形成され、各第１凹部に、対応する発電素子部の燃料極がそれぞれ埋設される」構成が提案されてきている。一般に、この構成では、第１凹部の内部（従って、燃料極の内部）において、電流は主として、支持基板の主面に沿う方向（換言すれば、第１凹部の底壁に沿う方向）に流れる（後述する図１６を参照）。
【０００５】
ところで、この構成において、「第１凹部に埋設された各燃料極における第１凹部の底壁と反対側の面に第２凹部がそれぞれ形成され、各第２凹部に、インターコネクタ等の導電部材が埋設される」構成も提案されてきている。
【０００６】
以下、この構成であって、且つ、第１凹部の底壁が全域に亘って平坦な場合を考える。この場合、支持基板の主面に垂直な方向にて第１凹部を外部からみたとき、「燃料極における、電流が流れる方向に垂直な方向に沿う断面の面積」（換言すれば、燃料極の内部を電流が流れる面積）について、導電部材が埋設されている領域と重なる部分の面積が、導電部材が埋設されていない領域と重なる部分の面積と比べて、導電部材の断面積分だけ小さくなる。加えて、一般に、第２凹部に埋設される導電部材の導電率は、燃料極そのものの導電率よりも小さい。
【０００７】
以上のことから、第１凹部の底壁が全域に亘って平坦な場合、支持基板の主面に垂直な方向にて第１凹部を外部からみたとき、第１凹部の内部を電流が流れる際、導電部材が埋設されている領域と重なる部分の電気抵抗が、導電部材が埋設されていない領域と重なる部分の電気抵抗と比べて大きくなる。従って、第１凹部の内部の電気抵抗が全体として大きくなり、ひいては、燃料電池の電気抵抗が全体として大きくなる。このことは、燃料電池の全体としての発電出力の低下に繋がる。以上のことから、「横縞型」の燃料電池の構造体において、第１凹部の内部の電気抵抗の増大を抑制することが望まれていたところである。
【０００８】
本発明は、「横縞型」の燃料電池の構造体であって、第１凹部の内部の電気抵抗の増大を抑制することができるものを提供することを目的とする。
【０００９】
本発明に係る燃料電池の構造体は、上述と同様の「横縞型」の燃料電池の構造体である。即ち、支持基板の主面における複数の箇所に、支持基板の材料からなる底壁と、前記支持基板の材料からなる側壁とを有する第１凹部がそれぞれ形成されている。前記各第１凹部に、対応する前記発電素子部の前記内側電極がそれぞれ充填・埋設されている。前記埋設された各内側電極における前記第１凹部の底壁に接触する面と反対側の面に、前記内側電極の材料からなる底壁と、前記内側電極の材料からなる側壁とを有する第２凹部がそれぞれ形成されている。前記各第２凹部に、前記第１凹部に埋設された前記内側電極より導電率が小さい導電部材がそれぞれ充填・埋設されている。
【００１０】
本発明に係る燃料電池の構造体の特徴は、前記支持基板の主面に垂直な方向にて前記各第１凹部を外部からみたとき、前記第１凹部の底壁について、前記導電部材が埋設されている領域と重なる部分が、前記導電部材が埋設されていない領域と重なる部分に対して、前記導電部材から遠ざかる方向に窪んでいることにある。
【００１１】
これによれば、支持基板の主面に垂直な方向にて第１凹部を外部からみたとき、燃料極の内部を電流が流れる面積について、導電部材が埋設されている領域と重なる部分の面積が、第１凹部の底壁が全域に亘って平坦な場合と比べて、前記第１凹部の底壁の窪んだ部分の断面積分だけ大きくなる。この結果、支持基板の主面に垂直な方向にて第１凹部を外部からみたとき、第１凹部の内部を電流が流れる際、導電部材が埋設されている領域と重なる部分の電気抵抗が、第１凹部の底壁が全域に亘って平坦な場合と比べて、小さくなる。この結果、第１凹部の底壁が全域に亘って平坦な場合と比べて、第１凹部の内部の電気抵抗が全体として小さくなる。
【００１２】
ここにおいて、前記各電気的接続部が、第１部分と、前記第１部分と接続され且つ多孔質の材料で構成された第２部分とで構成され、前記第１部分が、ガスシール機能を有する程度に前記第２部分の気孔率より小さい気孔率を有し、前記第１部分が、前記隣り合う発電素子部の一方の内側電極と前記第２部分とに接続され、前記第２部分が、前記隣り合う発電素子部の他方の外側電極と前記第１部分とに接続される場合、前記導電部材として、前記各第２凹部に、対応する前記電気的接続部の前記第１部分がそれぞれ埋設され得る。
【００１３】
また、前記内側電極が燃料極であり、前記外側電極が空気極であり、前記燃料極が、集電部と、前記集電部と比べて酸素イオン伝導性を有する物質の含有割合が大きい活性部と、で構成され、前記各第１凹部に、対応する前記発電素子部の前記燃料極の集電部がそれぞれ埋設される場合、前記導電部材として、前記各第２凹部に、対応する前記発電素子部の前記燃料極の活性部がそれぞれ埋設され得る。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明に係る燃料電池の構造体を示す斜視図である。
【図２】図１に示す燃料電池の構造体の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】第１凹部の底壁について、導電部材が埋設されている領域と重なる部分が、導電部材が埋設されていない領域と重なる部分に対して、導電部材から遠ざかる方向に窪んでいることを説明するための模式図である。
【図５】図１に示す燃料電池の構造体の作動状態を説明するための図である。
【図６】図１に示す燃料電池の構造体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７】図１に示す支持基板を示す斜視図である。
【図８】図１に示す燃料電池の構造体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９】図１に示す燃料電池の構造体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１０】図１に示す燃料電池の構造体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１１】図１に示す燃料電池の構造体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１２】図１に示す燃料電池の構造体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１３】図１に示す燃料電池の構造体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１４】図１に示す燃料電池の構造体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１５】図１に示す燃料電池の構造体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１６】第１凹部の底壁について、導電部材が埋設されている領域と重なる部分を導電部材から遠ざかる方向に窪めることによって、第１凹部の内部の電気抵抗が全体として小さくなることを説明するための模式図である。
【図１７】本発明に係る燃料電池の構造体の第１変形例の図２に対応する断面図である。
【図１８】本発明に係る燃料電池の構造体の第２変形例の図２に対応する断面図である。
【図１９】本発明に係る燃料電池の構造体の第３変形例の図２に対応する断面図である。
【図２０】本発明に係る燃料電池の構造体の第４変形例の図３に対応する断面図である。
【図２１】本発明に係る燃料電池の構造体の第５変形例の図４に対応する断面図である。
【図２２】本発明に係る燃料電池の構造体の第６変形例の図４に対応する断面図である。
【図２３】本発明に係る燃料電池の構造体の第７変形例の図２に対応する断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
（構成）
図１は、本発明の実施形態に係る固体酸化物形燃料電池（ＳＯＦＣ）の構造体を示す。このＳＯＦＣの構造体は、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。
【００１６】
このＳＯＦＣの構造体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が５〜５０ｃｍで長手方向に直交する幅方向（ｙ軸方向）の長さが１〜１０ｃｍの長方形である。このＳＯＦＣの構造体の全体の厚さは、１〜５ｍｍである。このＳＯＦＣの構造体の全体は、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の構造体の図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の構造体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。
【００１７】
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。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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
支持基板１０の厚さは、１〜５ｍｍ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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。凹部２１ａに埋設された燃料極活性部２２の導電率は、燃料極集電部２１の導電率より小さい。なお、燃料極活性部２２の導電率が燃料極集電部２１の導電率より大きくなる場合もあり得る。
【００２５】
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。
【００２６】
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。凹部２１ｂに埋設されたインターコネクタ３０の導電率は、燃料極集電部２１の導電率より小さい。
【００２７】
加えて、図４に示すように、支持基板１０の主面に垂直な方向（ｚ軸方向）にて各凹部１２を外部からみたとき、凹部１２の底壁について、「燃料極活性部２２が埋設されている領域（即ち、凹部２１ａが占める領域）と重なる部分１２ｂ２」、並びに、「インターコネクタ３０が埋設されている領域（即ち、凹部２１ｂが占める領域）と重なる部分１２ｂ２」が、「燃料極集電部２１の上面（外側面）に何も埋設されていない領域と重なる部分１２ｂ１」に対して、下方に（燃料極活性部２２及びインターコネクタ３０から遠ざかる方向に、ｚ軸負方向に）窪んでいる。
【００２８】
「インターコネクタ３０の厚さＴ１ａ」に対する「インターコネクタ３０に対応する底壁１２ｂ２の底壁１２ｂ１に対する窪み深さＴ１ｂ」の割合は、０．１〜２．０である。同様に、「燃料極活性部２２の厚さＴ２ａ」に対する「燃料極活性部２２に対応する底壁１２ｂ２の底壁１２ｂ１に対する窪み深さＴ２ｂ」の割合は、０．１〜２．０である。
【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（集電部２１＋活性部２２）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「緻密な材料で構成された第１部分」に対応し、気孔率はガスシール機能を有する程度に小さい値（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「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の構造体に対して、図５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６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５に示すように、このＳＯＦＣの構造体全体から（具体的には、図５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１に示した「横縞型」のＳＯＦＣの構造体の製造方法の一例について図７〜図１５を参照しながら簡単に説明する。図７〜図１５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７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７に示す８−８線に対応する部分断面を表す図８〜図１５を参照しながら説明を続ける。
【００４８】
図８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９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１０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１１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１２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１３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。
【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の構造体において空気極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１４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１５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の構造体が得られる。以上、図１に示したＳＯＦＣの構造体の製造方法の一例について説明した。
【００５６】
（作用・効果）
以上、説明したように、上記本発明の実施形態に係る「横縞型」のＳＯＦＣの構造体では、図１６に示すように、凹部１２の底壁について、「燃料極活性部２２が埋設されている領域（図１６の領域２を参照）に対応する部分１２ｂ２」、並びに、「インターコネクタ３０が埋設されている領域（図１６の領域１を参照）に対応する部分１２ｂ２」が、「燃料極集電部２１の上面（外側面）に何も埋設されていない領域に対応する部分１２ｂ１」に対して、下方に（燃料極活性部２２及びインターコネクタ３０から遠ざかる方向に、ｚ軸負方向に）窪んでいる（図１６において微細なドットで示した領域を参照）。
【００５７】
従って、図１６に太い黒矢印で示すように、燃料極集電部２１の内部において電流が支持基板１０の主面に沿う方向（ｘ軸負方向）に流れる面積について、凹部１２の底壁が全域に亘って平坦な場合と比べて、燃料極活性部２２及びインターコネクタ３０が埋設されている領域（図１６の領域１、２を参照）に対応する部分の面積が、凹部１２の底壁の窪んだ部分の断面積分だけ大きくなる。従って、凹部１２の内部において電流が流れる際、燃料極活性部２２及びインターコネクタ３０が埋設されている領域（図１６の領域１、２を参照）に対応する部分の電気抵抗が、凹部１２の底壁が全域に亘って平坦な場合と比べて、小さくなる。この結果、凹部１２の底壁が全域に亘って平坦な場合と比べて、凹部１２の内部の電気抵抗が全体として小さくなる。この結果、ＳＯＦＣの電気抵抗が全体として小さくなる。このことは、ＳＯＦＣの全体としての発電出力の向上に繋がる。
【００５８】
また、上記実施形態では、支持基板１０の上下面に形成されている、燃料極２０（集電部２１）を埋設するための複数の凹部１２のそれぞれが、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を有している。換言すれば、支持基板１０において各凹部１２を囲む枠体がそれぞれ形成されている。従って、この構造体は、支持基板１０が外力を受けた場合に変形し難い。
【００５９】
また、支持基板１０の各凹部１２内に燃料極２０（集電部２１＋活性部２２）及びインターコネクタ３０等の部材が隙間なく充填・埋設された状態で、支持基板１０と前記埋設された部材とが共焼結される。従って、部材間の接合性が高く且つ信頼性の高い焼結体が得られる。
【００６０】
また、インターコネクタ３０が、燃料極集電部２１の外側面に形成された凹部２１ｂに埋設され、この結果、直方体状のインターコネクタ３０の幅方向（ｙ軸方向）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。従って、燃料極集電部２１の外側平面上に直方体状のインターコネクタ３０が積層される（接触する）構成が採用される場合に比べて、燃料極２０（集電部２１）とインターコネクタ３０との界面の面積を大きくできる。従って、燃料極２０とインターコネクタ３０との間における電子伝導性を高めることができ、この結果、燃料電池の発電出力を高めることができる。
【００６１】
また、上記実施形態では、平板状の支持基板１０の上下面のそれぞれに、複数の発電素子部Ａが設けられている。これにより、支持基板の片側面のみに複数の発電素子部が設けられる場合に比して、構造体中における発電素子部の数を多くでき、燃料電池の発電出力を高めることができる。
【００６２】
また、上記実施形態では、固体電解質膜４０が、燃料極２０（集電部２１＋活性部２２）の外側面、インターコネクタ３０の外側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、燃料極２０の外側面とインターコネクタ３０の外側面と支持基板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。
【００６３】
なお、本発明は上記実施形態に限定されることはなく、本発明の範囲内において種々の変形例を採用することができる。例えば、上記実施形態では、図７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。
【００６４】
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。
【００６５】
また、上記実施形態において、凹部１２における底壁と側壁とのなす角度θが９０°になっているが、図１７に示すように、角度θが９０〜１３５°となっていてもよい。また、上記実施形態においては、図１８に示すように、凹部１２における底壁と側壁とが交差する部分が半径Ｒの円弧状になっていて、凹部１２の深さに対する半径Ｒの割合が０．０１〜１となっていてもよい。
【００６６】
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１９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。
【００６７】
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。
【００６８】
また、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。
【００６９】
これに対し、図２０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。
【００７０】
同様に、図２０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２１ａ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２１ａに埋設された燃料極活性部２２の４つの側面の全てと底面とが凹部２１ａ内で燃料極集電部２１と接触する。従って、燃料極集電部２１と燃料極活性部２２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と燃料極活性部２２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。
【００７１】
以下、支持基板の主面に対して垂直の方向からみたとき（図３、及び図２０を参照）における、凹部１２の面積、埋設された燃料極活性部２２の面積、埋設されたインターコネクタ３０の面積の割合等について付言する。
【００７２】
図３、及び、図２０に示す構成において、支持基板の主面に対して垂直の方向からみたとき、各凹部１２について、インターコネクタ３０の面積より燃料極活性部２２の面積が大きいことが好適である。具体的には、各凹部１２について、凹部１２の面積に対するインターコネクタ３０の面積の割合は３〜３０％であることが好適であり、凹部１２の面積に対する燃料極活性部２２の面積の割合は３０〜８０％であることが好適である。
【００７３】
なお、図３、及び、図２０に示す構成において、インターコネクタ３０の幅方向（ｙ軸方向）の左側面と凹１２の幅方向（ｙ軸方向）の左側面との距離（幅）、並びに、インターコネクタ３０の幅方向（ｙ軸方向）の右側面と燃料極活性部２２の幅方向（ｙ軸方向）の左側面との距離（幅）については、製造上の容易性等を鑑みて、適宜自由に設定することができる。同様に、図２０に示す構成において、インターコネクタ３０の長手方向（ｘ軸方向）の上側面と凹１２の長手方向（ｘ軸方向）の上側面との距離（幅）、並びに、インターコネクタ３０の長手方向（ｘ軸方向）の下側面と凹１２の長手方向（ｘ軸方向）の下側面との距離（幅）についても、製造上の容易性等を鑑みて、適宜自由に設定することができる。
【００７４】
また、上記実施形態においては、図４に示すように、凹部１２の底壁について、「燃料極活性部２２が埋設されている領域に対応する部分１２ｂ２」、及び、「インターコネクタ３０が埋設されている領域に対応する部分１２ｂ２」が共に、「燃料極集電部２１の上面（外側面）に何も埋設されていない領域と重なる部分１２ｂ１」に対して、下方に（ｚ軸負方向に）窪んでいる。これに対し、図２１に示すように、「燃料極活性部２２が埋設されている領域に対応する部分１２ｂ２」のみが下方に窪み、「インターコネクタ３０が埋設されている領域に対応する部分」は平坦化されてもよい。或いは、逆に、「インターコネクタ３０が埋設されている領域に対応する部分１２ｂ２」のみが下方に窪み、「燃料極活性部２２が埋設されている領域に対応する部分」は平坦化されてもよい。
【００７５】
また、上記実施形態においては、図４に示すように、凹部１２の底壁の外周部（周縁部）は平坦である。これに対し、図２２に示すように、凹部１２の底壁の外周部（周縁部）１２ｂ３が下方に（ｚ軸負方向に）窪んでいてもよい。
【００７６】
加えて、上記実施形態においては、燃料極集電部２１の上面に形成された凹部に埋設される前記「導電部材」として、燃料極活性部２２、及び、インターコネクタ３０が採用されているが、図２３に示すように、前記「導電部材」として、インターコネクタ３０に代えて、インターコネクタ３０の下面に積層された中間層８０が採用されてもよい。この例では、中間層８０が、燃料極集電部２１の上面に形成された凹部に埋設されるとともに、インターコネクタ３０が燃料極集電部２１の上面から突出している。この中間層８０の導電率は、燃料極集電部２１の導電率より小さい。中間層８０の材質としては、例えば、Ｎｉ−ＬａＣｒＯ３（ランタンクロマイト）、或いは、Ｎｉ−（Ｓｒ，Ｌａ）ＴｉＯ３（ストロンチウムチタネート）などが採用され得る。
【００７７】
以下、「インターコネクタ３０の厚さＴ１ａ」に対する「インターコネクタ３０に対応する底壁１２ｂ２の底壁１２ｂ１に対する窪み深さＴ１ｂ」の割合（Ｔ１ｂ／Ｔ１ａ）、並びに、「燃料極活性部２２の厚さＴ２ａ」に対する「燃料極活性部２２に対応する底壁１２ｂ２の底壁１２ｂ１に対する窪み深さＴ２ｂ」の割合（Ｔ２ｂ／Ｔ２ａ）について付言する（図４を参照ください）。
【００７８】
（適正な「Ｔ１ｂ／Ｔ１ａ」、及び「Ｔ２ｂ／Ｔ２ａ」の範囲）
上記実施形態に係るＳＯＦＣでは、通常の環境下で稼働される場合には、燃料極集電部２１にクラック（又は、剥離）が発生しない。しかしながら、このＳＯＦＣが熱応力的に過酷な環境下で稼働されると、燃料極集電部２１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、値「Ｔ１ｂ／Ｔ１ａ」、及び、値「Ｔ２ｂ／Ｔ２ａ」（図４を参照）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Ａについて説明する。
【００７９】
（試験Ａ）
この試験Ａでは、図１に示したＳＯＦＣについて、厚さＴ１ａ、深さＴ１ｂ、厚さＴ２ａ、及び、深さＴ２ｂ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。各サンプルについて、「厚さ」及び「深さ」としては、サンプルの任意の３箇所のそれぞれの断面について任意の１０箇所でそれぞれ測定された値の平均値が採用された。表１に記載された「厚さ」及び「深さ」の値は、上記還元処理後の値（Ｎ＝１０の平均値）である。
【００８０】
【表１】
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【００８１】
各サンプル（図１に示したＳＯＦＣ）にて、燃料極集電部２１の材料としてはＮｉ−Ｙ２Ｏ３が採用され、燃料極活性部２２の材料としてはＮｉ−８ＹＳＺが採用され、インターコネクタ３０の材料としてはＬａＣｒＯ３が採用された。なお、各サンプルについて、支持基板１１の主面に対して垂直の方向からみたときの、凹部１２の面積をＳａ（ｍｍ）、インターコネクタ３０の面積をＳｂ（ｍｍ）、燃料極活性部２２の面積をＳｃ（ｍｍ）としたとき、値「Ｓｂ／Ｓａ」は１０〜２０％とされ、値「Ｓｃ／Ｓａ」は６０〜７０％とされた。
【００８２】
そして、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１００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、燃料極集電部２１におけるクラック（又は、剥離）の発生の有無が確認された。この確認は、目視、並びに、顕微鏡を使用した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。
【００８３】
表１から理解できるように、熱応力的に過酷な上記熱サイクル試験を行った後では、値「Ｔ１ｂ／Ｔ１ａ」、及び、値「Ｔ２ｂ／Ｔ２ａ」の少なくとも１つが０．１〜２．０の範囲外であると、理由は不明であるが、燃料極集電部２１にクラックが発生し易い。これに対し、値「Ｔ１ｂ／Ｔ１ａ」、及び、値「Ｔ２ｂ／Ｔ２ａ」が共に、０．１〜２．０の範囲内であると、燃料極集電部２１におけるクラックが発生し難い、ということができる。
【００８４】
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、値「Ｔ１ｂ／Ｔ１ａ」、及び、値「Ｔ２ｂ／Ｔ２ａ」の少なくとも１つが０．１〜２．０の範囲外であっても、燃料極集電部２１にクラックが発生しないことを別途確認している。
【符号の説明】
【００８５】
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、Ａ…発電素子部
【要約】
【課題】「横縞型」の燃料電池の構造体であって、支持基板の主面に形成された凹部の内部の電気抵抗の増大を抑制することができるものの提供。
【解決手段】支持基板１０の主面における複数の箇所に凹部１２が形成され、各凹部１２に、対応する燃料極集電部２１が埋設される。各燃料極集電部２１の上面に凹部２１ａと凹部２１ｂが形成され、各凹部２１ａに、対応する燃料極活性部２２が埋設され、各凹部２１ｂに、対応するインターコネクタ３０が埋設される。燃料極活性部２２及びインターコネクタ３０は、燃料極集電部２１と比べて導電率が小さい。支持基板１０の主面に垂直な方向にて凹部１２を外部からみたとき、凹部１２の底壁について、燃料極活性部２２及びインターコネクタ３０が埋設されている領域と重なる部分が、何も埋設されていない領域と重なる部分に対して、下方に（埋設物から遠ざかる方向に）窪んでいる。
【選択図】図２【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１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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