(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
長手方向を有する支持基板であって、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、少なくとも燃料極、緻密質材料からなる固体電解質膜、希土類元素を含むセリアを含んだ緻密質材料からなる反応防止膜、及び、空気極がこの順に積層された複数の発電素子部と、
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、
前記支持基板の主面を覆うように設けられ、前記ガス流路を経て前記燃料極に供給されるガスと、前記空気極に供給されるガスと、の混合を防止する、緻密質材料からなるシール部と、
を備えた、焼成体である燃料電池であって、
前記各電気的接続部は、緻密質材料からなる第１部分と、前記第１部分と接続され且つ多孔質材料からなる第２部分とで構成され、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、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燃料極がそれぞれ埋設され、
前記シール部は、前記各電気的接続部のそれぞれの第１部分と、前記各発電素子部に含まれるそれぞれの前記固体電解質膜を含むとともに前記それぞれの前記固体電解質膜から連続して延設された前記固体電解質と同じ緻密質材料からなる第１シール膜と、前記各発電素子部に含まれるそれぞれの前記反応防止膜を含むとともに前記それぞれの前記反応防止膜から連続して延設された前記反応防止膜と同じ緻密質材料からなる第２シール膜と、を含んで構成され、
前記第１シール膜の外側面における前記各発電素子部に対応するそれぞれの領域を含んだ部分に、前記第１シール膜の材料からなる底壁と、前記第１シール膜の材料からなる側壁と、を有する第２凹部が形成され、
前記第２凹部に、前記第２シール膜が埋設され、
前記各電気的接続部のそれぞれの第１部分の外側面と、前記第１シール膜の外側面における前記第２凹部以外の部分と、前記第２凹部に埋設された前記第２シール膜の外側面と、を含んで、前記シール部の外側面が構成された、燃料電池。
【請求項２】
前記支持基板の主面を外側からみたとき、
前記第２シール膜の側面における、前記各電気的接続部のそれぞれの第１部分の周縁部の全周に沿うように位置する部分の全域が、前記第１シール膜の側面における、前記各電気的接続部のそれぞれの第１部分の周縁部の全周に沿うように位置する部分の全域と比べて、前記各電気的接続部のそれぞれの第１部分の中央に対してより近くに位置する、
請求項１に記載の燃料電池。
【請求項３】
前記各電気的接続部のそれぞれの第１部分の外側面と、前記第１シール膜の外側面における前記第２凹部以外の部分と、前記第２凹部に埋設された前記第２シール膜の外側面と、により、前記シール部の連続した外側面が構成される、
請求項１又は請求項２に記載の燃料電池。
【請求項４】
前記シール部は、前記各電気的接続部の第１部分及び前記第１、第２シール膜と接続するとともに前記第１、第２シール膜とは異なる緻密質材料からなる複数の第３シール部を備え、
前記第１シール膜と前記各電気的接続部の第１部分とは接触しないように構成され、
前記各電気的接続部のそれぞれの第１部分の外側面と、前記第１シール膜の外側面における前記第２凹部以外の部分と、前記第２凹部に埋設された前記第２シール膜の外側面と、前記各第３シール部のそれぞれの外側面と、により、前記シール部の外側面が構成される、
請求項１又は請求項２に記載の燃料電池。
【請求項５】
前記各電気的接続部のそれぞれの第１部分の外側面と、前記第１シール膜の外側面における前記第２凹部以外の部分と、前記第２凹部に埋設された前記第２シール膜の外側面と、前記各第３シール部のそれぞれの外側面と、により、前記シール部の連続した外側面が構成される、
請求項４に記載の燃料電池。
【請求項６】
ガス流路が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おいて前記長手方向に互いに間隔を隔てて設けられ、燃料極、第１固体電解質膜、第１反応防止膜、及び空気極が、この順に積層された複数の発電素子部と、
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電気的接続部と、
前記ガス流路から前記燃料極に供給されるガスと、前記空気極に供給されるガスとの混合を防止するために、前記支持基板の主面に設けられるシール部と、
を備え、
前記支持基板は、前記燃料極が配置される第１凹部を、有し、
前記各電気的接続部は、前記隣り合う発電素子部の一方の燃料極に接続される第１部分と、前記隣り合う発電素子部の他方の空気極に接続される第２部分とから、構成され、
前記シール部は、
前記各電気的接続部の前記第１部分と、
前記第１固体電解質膜、及び前記第１固体電解質膜から連続して延びる第２固体電解質膜を含み、且つ第２凹部が外側面に形成される第１シール膜と、
前記第１反応防止膜、及び前記第１反応防止膜から連続して延びる第２反応防止膜を含み、且つ前記第２凹部に配置される第２シール膜とから、構成され、
前記シール部の外側面は、
前記各電気的接続部における前記第１部分の外側面と、
前記第１シール膜の外側面において前記第２凹部を除いた部分と、
前記第２シール膜の外側面とから、構成される、
燃料電池。
【請求項７】
前記第１シール膜及び前記第２シール膜は、前記燃料極と前記空気極との間に配置される、
請求項６に記載の燃料電池。
【請求項８】
前記支持基板の主面を外側からみた場合に、
前記第１シール膜が前記各電気的接続部の第１部分の周縁部に沿う位置は、前記第２シール膜が前記各電気的接続部の第１部分の周縁部に沿う位置より、外側である、
請求項６又は７に記載の燃料電池。
【請求項９】
前記各電気的接続部における前記第１部分の外側面と、前記第１シール膜の外側面において前記第２凹部を除いた部分と、前記第２シール膜の外側面は、連続的に構成されている、
請求項６から８のいずれか１項に記載の燃料電池。
【請求項１０】
前記シール部は、前記各電気的接続部の前記第１部分と前記第１及び第２シール膜との間に配置され、且つ前記各電気的接続部の前記第１部分と前記第１及び第２シール膜とに接続する第３シール部を、さらに有し、
前記シール部の外側面は、
前記各電気的接続部における前記第１部分の外側面と、
前記第１シール膜の外側面において前記第２凹部を除いた部分と、
前記第２シール膜の外側面と、
前記第３シール部の外側面とから、構成される、
請求項６から８のいずれか１項に記載の燃料電池。
【請求項１１】
前記各電気的接続部における前記第１部分の外側面と、前記第１シール膜の外側面において前記第２凹部を除いた部分と、前記第２シール膜の外側面と、前記第３シール部の外側面とは、連続的に構成されている、
請求項１０に記載の燃料電池。
【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、「長手方向を有する支持基板であって、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、少なくとも燃料極、緻密質材料からなる固体電解質膜、希土類元素を含むセリアを含んだ緻密質材料からなる反応防止膜、及び、空気極がこの順に積層された複数の発電素子部」と、「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、「前記支持基板の主面を覆うように設けられ、前記ガス流路を経て前記燃料極に供給されるガスと、前記空気極に供給されるガスと、の混合を防止する、緻密質材料からなるシール部」と、を備えた、焼成体である燃料電池が広く知られている（例えば、特許文献１を参照）。このような構成は、「横縞型」とも呼ばれる。
【０００３】
上記文献に記載された燃料電池では、前記各電気的接続部は、緻密質材料からなる第１部分（インターコネクタ）と、前記第１部分と接続され且つ多孔質材料からなる第２部分（空気極集電膜）とで構成される。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と前記第２部分とに接続される。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部分とに接続される。
【０００４】
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、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燃料極がそれぞれ埋設されている。
【０００５】
前記シール部は、「前記各電気的接続部のそれぞれの第１部分」と、「前記各発電素子部に含まれるそれぞれの前記固体電解質膜を含むとともに前記それぞれの前記固体電解質膜から連続して延設された前記固体電解質と同じ緻密質材料からなる第１シール膜」と、「前記各発電素子部に含まれるそれぞれの前記反応防止膜を含むとともに前記それぞれの前記反応防止膜から連続して延設された前記反応防止膜と同じ緻密質材料からなる第２シール膜」と、を含んで構成されている。
【０００６】
上記文献に記載された燃料電池では、通常、支持基板の成形体に、燃料極の成形体と、シール部（各電気的接続部のそれぞれの第１部分、第１シール膜、及び、第２シール膜を含む）の成形体とが積層された段階で、この積層体（グリーン体）が焼成される。その後、この焼成体（以下、「中間焼成体」と呼ぶ）に、空気極の成形体と、各電気的接続部のそれぞれの第２部分の成形体とが積層され、この新たな積層体（グリーン体）が、前述の焼成時よりも低い温度で焼成される。これにより、焼成体である燃料電池が完成する。
【０００７】
ところで、上記文献に記載された燃料電池では、シール部の一部である第１シール膜（固体電解質膜を含む）、及び、第２シール膜（反応防止膜を含む）に関し、第１シール膜の外側面（平面）上に第２シール膜が積層されている。この結果、「中間焼成体」の外側面における第２シール膜の外縁にて、第２シール膜の厚さに相当する段差が存在している。
【０００８】
ここで、「中間焼成体」の焼成時にて、「中間焼成体」の外側面における第２シール膜の外縁の近傍部分にてクラックが発生し易い、という問題があった。これは、上述した段差の高さが大きいことに起因して、焼成中にて、「中間焼成体」の外側面における第２シール膜の外縁の近傍部分にて過大な応力が局所的に発生し易いことに基づく、と考えられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特許第４８２８６６３号公報
【発明の概要】
【００１０】
本発明は、以上の問題に対処するためのものであり、「横縞型」の燃料電池であって、「中間焼成体」の外側面における第２シール膜の外縁の近傍部分にてクラックが発生し難いものを提供することを目的とする。
【００１１】
本発明に係る燃料電池は、「背景技術」の欄で記載した燃料電池と同様に、前記「支持基板」と、前記「複数の発電素子部」と、前記「複数の電気的接続部」と、前記「シール部」と、を備えた、「横縞型」の燃料電池である。
【００１２】
本発明に係る燃料電池の特徴は、前記第１シール膜の外側面における前記各発電素子部に対応するそれぞれの領域を含んだ部分に、前記第１シール膜の材料からなる底壁と、前記第１シール膜の材料からなる側壁と、を有する第２凹部が形成され、前記第２凹部に、前記第２シール膜が埋設されたことにある。この結果、前記各電気的接続部のそれぞれの第１部分の外側面と、前記第１シール膜の外側面における前記第２凹部以外の部分と、前記第２凹部に埋設された前記第２シール膜の外側面と、を含んで、前記シール部の外側面が構成されている。
【００１３】
上記本発明の特徴によれば、例えば、第２凹部に、第２シール膜における厚さ方向の全域が埋設される場合、「中間焼成体」の外側面における第２シール膜の外縁にて段差が形成されない。また、第２凹部に、第２シール膜における厚さ方向の一部のみが埋設される場合（即ち、第２シール膜における厚さ方向の内側部分が第２凹部に埋設され、第２シール膜における厚さ方向の外側部分が第１シール膜の外側面に対して厚さ方向に突出している場合）においても、上述した文献に記載された燃料電池の構成（即ち、第２シール膜における厚さ方向の全域が第１シール膜の外側面に対して厚さ方向に突出している場合）と比べて、「中間焼成体」の外側面における第２シール膜の外縁にて形成される段差の高さが小さくなる。
【００１４】
このように、何れにしろ、上記本発明の特徴によれば、上述した文献に記載された燃料電池の構成と比べて、「中間焼成体」の外側面における第２シール膜の外縁にて形成される段差の高さが小さくなる。この結果、前記第２シール膜の外縁の近傍部分にて過大な応力が局所的に発生し難くなり、前記外縁の近傍部分にてクラックが発生し難くなる。
【００１５】
この場合、前記各電気的接続部のそれぞれの第１部分の外側面と、前記第１シール膜の外側面における前記第２凹部以外の部分と、前記第２凹部に埋設された前記第２シール膜の外側面と、により、前記シール部の連続した外側面が構成されることが好適である。これによれば、「中間焼成体」の外側面の全域において「段差」が存在しない。従って、焼成中にて、「中間焼成体」の外側面の全域において「段差」の存在に起因する過大な応力が発生し難くなる。この結果、「中間焼成体」の外側面の全域において「段差」の存在に起因するクラックが発生し難くなる。
【００１６】
上記本発明に係る燃料電池においては、前記支持基板の主面を外側からみたとき、前記第２シール膜（反応防止膜）の側面における、前記各電気的接続部のそれぞれの第１部分の周縁部の全周に沿うように位置する部分の全域（以下、「第２シール膜周縁部側面」と呼ぶ）が、前記第１シール膜（固体電解質膜）の側面における、前記各電気的接続部のそれぞれの第１部分の周縁部の全周に沿うように位置する部分の全域（以下、「第１シール膜周縁部側面」と呼ぶ）と比べて、前記各電気的接続部のそれぞれの第１部分の中央に対してより近くに位置することが好適である。
【００１７】
上記本発明における燃料電池では、前記各電気的接続部の第２部分（空気極集電膜）が、少なくとも、対応する発電素子部に含まれる前記空気極の外側面、対応する前記電気的接続部の第１部分（インターコネクタ）の外側面、及び、前記第２シール膜（反応防止膜）の外側面における「対応するインターコネクタの周縁の近傍部分」に接触するように、前記それぞれの外側面上に積層・配置される。従って、空気極集電膜における「インターコネクタの周縁部の近傍部分」と、第１シール膜（固体電解質膜）における「インターコネクタの周縁部の近傍部分」と、の間には、反応防止膜における「インターコネクタの周縁部の近傍部分」が介在している。
【００１８】
ここで、空気極集電膜は、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）、ＬＳＣ＝（Ｌａ，Ｓｒ）ＣｏＯ３（ランタンストロンチウムコバルタイト）、或いは、Ｌａ（Ｎｉ、Ｆｅ、Ｃｕ）Ｏ３等で構成される。固体電解質膜は、例えば、ＹＳＺ（８ＹＳＺ）（イットリア安定化ジルコニア）等で構成される。一般に、空気極集電膜を構成する材料は、固体電解質膜を構成する材料に接触すると、収縮し易い。従って、空気極集電膜が固体電解質膜と接触すると、自身の収縮に起因して、空気極集電膜の剥離等が発生し易い。
【００１９】
この点、上記構成によれば、支持基板の主面を外側からみたとき、「第２シール膜周縁部側面」が「第１シール膜周縁部側面」と比べて、対応するインターコネクタの中央に対してより近くに位置している。従って、「第２シール膜周縁部側面が第１シール膜周縁部側面と比べて、対応するインターコネクタの中央に対して同じ位置又はより遠くに位置している構成」と比べて、空気極集電膜が固体電解質膜と接触し難くなる。この結果、上述した「空気極集電膜の剥離等」が発生し難くなる。
【００２０】
また、上記本発明に係る燃料電池においては、前記シール部は、前記各電気的接続部の第１部分及び前記第１、第２シール膜と接続するとともに前記第１、第２シール膜とは異なる緻密質材料からなる複数の第３シール部を備え、前記第１シール膜と前記各電気的接続部の第１部分とは接触しないように構成されることが好適である。この場合、前記各電気的接続部のそれぞれの第１部分の外側面と、前記第１シール膜の外側面における前記第２凹部以外の部分と、前記第２凹部に埋設された前記第２シール膜の外側面と、前記各第３シール部のそれぞれの外側面と、により、前記シール部の外側面が構成され得る。
【００２１】
一般に、電気的接続部の第１部分（インターコネクタ）は、ランタンクロマイトで構成され、第１シール膜（即ち、固体電解質膜）は、イットリア安定化ジルコニアで構成され得る。ここで、ランタンクロマイトがジルコニアと接触すると、ランタンクロマイトの焼結性が低下し、ランタンクロマイトの緻密性が失われ易い。この点、上記構成によれば、前記第３シール部の導入によって、前記第１シール膜と前記各電気的接続部の第１部分とが接触しないように構成される。この結果、電気的接続部の第１部分と第１シール膜との接触に起因して電気的接続部の第１部分の緻密性が失われる、という問題が発生し難くなる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明に係る燃料電池の実施形態を示す斜視図である。
【図２】図１に示す燃料電池の２−２線に対応する断面図である。
【図３】図２に示す断面図の一部を拡大して示した図である。
【図４】図１及び図２に示す燃料電池の４−４線に対応する断面図である。
【図５】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６】図１に示す燃料電池におけるシール部の全体を示す平面図である。
【図７】図１に示す燃料電池の作動状態を説明するための図である。
【図８】図１に示す燃料電池の作動状態における電流の流れを説明するための図２に対応する図である。
【図９】図１に示す燃料電池の作動状態における電流の流れを説明するための図３に対応する図である。
【図１０】図１に示す支持基板を示す斜視図である。
【図１１】図１に示す燃料電池の製造過程における第１段階における図３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２段階における図３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３段階における図３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４段階における図３に対応する断面図である。
【図１５】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３に対応する断面図である。
【図１６】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３に対応する断面図である。
【図１７】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３に対応する断面図である。
【図１８】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３に対応する断面図である。
【図１９】本発明に係る燃料電池の実施形態の変形例の図２に対応する図である。
【図２０】図１９に示す変形例の図３に対応する図である。
【図２１】図１９に示す変形例の図５に対応する図である。
【図２２】図１９に示す変形例の図６に対応する図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
（実施形態の構成）
図１は、本発明に係る固体酸化物形燃料電池（ＳＯＦＣ）の実施形態（本実施形態）を示す。このＳＯＦＣ１００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。
【００２４】
ＳＯＦＣ１００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。ＳＯＦＣ１００の全体の厚さは、１〜５ｍｍである。ＳＯＦＣ１００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〜図６を参照しながら、ＳＯＦＣ１００の詳細について説明する。
【００２５】
図１〜図３に示すように、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１０に示すように、支持基板１０は、長手方向（ｘ軸方向）を有する平板状の主部１０Ａと、主部１０Ａにおける幅方向（ｙ軸方向）の両端部に位置し主部１０Ａと接続する一対の側端部１０Ｂ、１０Ｂと、から構成される。
【００２６】
側端部１０Ｂは、長手方向（ｘ軸方向）に延びる半円柱状を呈している。側端部１０Ｂの幅方向に突出する曲面（円筒面の一部）の曲率半径は、０．３〜５ｍｍである。主部１０Ａと一対の側端部１０Ｂ、１０Ｂそれぞれとの境界部には、側端部１０Ｂが主部１０Ａに対して厚さ方向（ｚ軸方向）に突出し、且つ側端部１０Ｂが長手方向（ｘ軸方向）に延びるように、一対の段差ＳＴ、ＳＴが形成されている。
【００２７】
支持基板１０の主部１０Ａの内部には、長手方向（ｘ軸方向）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。また、支持基板１０の主部１０Ａの上下面（両主面）のそれぞれには、各発電素子部Ａに対応する箇所に凹部１２（前記「第１凹部」に対応）がそれぞれ形成されている。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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。支持基板１０の厚さは、１〜５ｍｍである。
【００３２】
図２〜図５に示すように、支持基板１０の上下面（両主面）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。図３及び図５に示すように、各燃料極集電部２１の表面（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。前記「周方向に閉じた側壁」は、全周に亘って燃料極集電部２１の材料からなる。
【００３３】
各凹部２１ａには、燃料極活性部２２の全体（厚さ方向（ｚ軸方向）における全域）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の前記「周方向に閉じた側壁」の全周と底面とは、凹部２１ａ内で燃料極集電部２１と接触している。
【００３４】
図３及び図５に示すように、各燃料極集電部２１の表面（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。前記「周方向に閉じた側壁」は、全周に亘って燃料極集電部２１の材料からなる。
【００３５】
各凹部２１ｂには、直方体状のインターコネクタ３０の一部（厚さ方向（ｚ軸方向）の内側部分）が埋設（充填）されている。インターコネクタ３０は、電子伝導性を有する緻密質材料からなる焼成体である。各インターコネクタ３０の側壁の厚さ方向の内側部分の全周と、各インターコネクタ３０の底面とは、凹部２１ｂ内で燃料極集電部２１と接触している。
【００３６】
図２〜図５に示すように、燃料極集電部２１の表面（外側面）と、燃料極活性部２２の表面（外側面）と、支持基板１０の主部１０Ａ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の主部１０Ａの主面と同じ平面）が構成されている。即ち、燃料極集電部２１の表面と燃料極活性部２２の表面と支持基板１０の主部１０Ａの主面との間で、段差が形成されていない。インターコネクタ３０の一部（厚さ方向（ｚ軸方向）の外側部分）は、前記「１つの平面」から突出している。図３から理解できるように、各インターコネクタ３０の側壁の全周における厚さ方向の所定位置には「前記側壁の上端部分が窪んだ段差」が形成されている。なお、図５は、支持基板１０の各凹部１２に燃料極２０（集電部２１＋活性部２２）及びインターコネクタ３０がそれぞれ埋設され、且つ、後述する固体電解質膜４０及び反応防止膜５０等が設けられていない状態における支持基板１０の平面図である。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
図２〜図５に示すように、燃料極２０及びインターコネクタ３０が凹部１２に埋設された状態の支持基板１０の主部１０Ａの主面において、複数のインターコネクタ３０が形成された部分を除いた全面は、固体電解質膜４０により覆われている。即ち、固体電解質膜４０は、支持基板１０の主部１０Ａの主面を覆うように、且つ、支持基板１０の段差ＳＴ、ＳＴ（図１０を参照）の側面の全面に接触するように、且つ、各インターコネクタ３０の側面の全周に接触するように、発電素子部Ａの内部から発電素子部Ａの外部へ延びている。ここで、固体電解質膜４０の全体（第１固体電解質膜及び第２固体電解質膜に対応）が、前記「第１シール膜」に対応する。
言い換えると、固体電解質膜４０の全体は、上記の発電素子部Ａの内部における固体電解質膜４０（第１固体電解質膜）と、上記の発電素子部Ａの外部における固体電解質膜４０（第２固体電解質膜）とから、構成される。
【００４１】
固体電解質膜（第１シール膜）４０は、酸素イオン伝導性を有する緻密質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。即ち、固体電解質膜４０は、ジルコニア（ＺｒＯ２）を含む。固体電解質膜（第１シール膜）４０の厚さは、３〜５０μｍである。
【００４２】
図４に示すように、固体電解質膜（第１シール膜）４０における段差ＳＴの近傍に位置する縁部の表面と、支持基板１０の側端部１０Ｂにおける段差ＳＴの近傍に位置する部分の表面とにより、連続した面が構成されている。即ち、固体電解質膜４０における段差ＳＴの近傍に位置する縁部の表面と、支持基板１０の側端部１０Ｂにおける段差ＳＴの近傍に位置する部分の表面との間で、段差が形成されていない。
【００４３】
図１及び図４に示すように、支持基板１０の一対の側端部１０Ｂ、１０Ｂの表面の全面は、側端部シール部８０、８０で覆われている。側端部シール部８０における段差ＳＴの近傍に位置する縁部は、固体電解質膜（第１シール膜）４０における段差ＳＴの近傍に位置する縁部の表面を覆っている。換言すれば、側端部シール部８０の縁部と固体電解質膜４０の縁部とが厚さ方向に重なるように（オーバラップするように）、側端部シール部８０が固体電解質膜４０と接続されている。
【００４４】
側端部シール部８０は、固体電解質膜（第１シール膜）４０と同じ又は異なる組成を有する緻密質材料で構成されている。固体電解質膜４０と異なる組成を有する緻密質材料としては、例えば、１０Ｓｃ１ＣｅＺｒＯ２のような他の固体電解質材料であってもよいし、ガラス、ＺｒＯ２のような固体電解質以外の材料であってもよい。或いは、側端部シール部８０は、支持基板１０と同じ主成分（同じ組成）を有する緻密質材料で構成されてもよい。側端部シール部８０の厚さは、３〜１００μｍである。
【００４５】
図１〜図４、及び図６に示すように、支持基板１０の主部１０Ａの主面を覆う固体電解質膜（第１シール膜）４０の表面（外側面）には（外縁部を除いた全ての領域）には、１つの連続した凹部（前記「第２凹部」に対応）が形成されている。これにより、この凹部は、固体電解質膜４０の外側面における「各発電素子部Ａに対応するそれぞれの領域を含んだ部分」に形成されている、と言える。
【００４６】
図１〜図４、及び図６から理解できるように、この凹部は、固体電解質膜４０の材料からなる底壁４１と、支持基板１０の主部１０Ａの主面を覆う固体電解質膜４０の外縁部に位置するとともに固体電解質膜４０の材料からなる側壁４２と、各インターコネクタ３０の側壁の上記上端部分と、で画定された窪みである。支持基板１０の主部１０Ａの主面を外側（ｚ軸方向）からみたとき、特に、図６から理解できるように、この凹部は、各インターコネクタ３０が占める領域を除いた「固体電解質膜４０の枠体で囲まれた大きな長方形状」を呈している。なお、図６は、支持基板１０の主部１０Ａの主面に、固体電解質膜４０及び後述する反応防止膜５０が設けられ、且つ、後述する空気極６０及び空気極集電膜７０が設けられていない状態における支持基板１０の平面図である。
【００４７】
固体電解質膜（第１シール膜）４０の表面（外側面）に形成された上記凹部には、反応防止膜５０の全体（厚さ方向（ｚ軸方向）における全域）が埋設（充填）されている。反応防止膜５０は、緻密質材料からなる焼成体である。反応防止膜５０の底壁における「各インターコネクタ３０の周縁部を除いた部分」は、前記凹部内で固体電解質膜４０（具体的には、前記凹部の底壁４１）と接触し、反応防止膜５０の底壁における「各インターコネクタ３０の周縁部に対応する部分」は、前記凹部内で各インターコネクタ３０（具体的には、各インターコネクタ３０の上記段差）と接触している。反応防止膜５０の側壁における「反応防止膜５０の周縁部を構成する部分」は、前記凹部内で固体電解質膜４０（具体的には、前記凹部の側壁４２）と接触し、反応防止膜５０の側壁における「各インターコネクタ３０の周縁部に対応する部分」は、前記凹部内で各インターコネクタ３０（具体的には、各インターコネクタ３０の側壁の上記上端部分）と接触している。
【００４８】
以上の構成では、図３から理解できるように、支持基板１０の主部１０Ａの主面を外側からみたとき、反応防止膜５０の側面における「各インターコネクタ３０の周縁部に対応する部分」（以下、「反応防止膜周縁部側面」と呼ぶ）が、固体電解質膜４０の側面における「各インターコネクタ３０の周縁部に対応する部分」（以下、「固体電解質膜周縁部側面」と呼ぶ）と比べて、各インターコネクタ３０の中央に対してより近くに位置している、といえる。
【００４９】
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）、及び、ＳＤＣ＝（Ｃｅ，Ｓｍ）Ｏ２（サマリウム・ドープ・セリア）等の希土類元素を含むセリアから構成され得る。反応防止膜５０の厚さ（即ち、前記凹部の深さ）は、３〜５０μｍである。反応防止膜５０は、凹部の底壁４１上に配置され、凹部の側壁４２に接触するように且つ各インターコネクタ３０の側面の全周に接触するように、発電素子部Ａの内部から発電素子部Ａの外部へ延びている。反応防止膜５０の全体（第１反応防止膜及び第２反応防止膜に対応）が、前記「第２シール膜」に対応する。
言い換えると、反応防止膜５０の全体は、上記の発電素子部Ａに含まれる反応防止膜５０（第１反応防止膜）と、上記の発電素子部Ａの外側における反応防止膜５０（第２反応防止膜）とから、構成される。
【００５０】
図２〜図４に示すように、各インターコネクタ３０の表面（外側面）と、固体電解質膜（第１シール膜）４０の表面（外側面）と、反応防止膜（第２シール膜）５０の表面（外側面）とにより、連続した１つの平面が構成されている。即ち、各インターコネクタ３０の表面と固体電解質膜４０の表面と反応防止膜５０の表面との間で、段差が形成されていない。
【００５１】
以上、支持基板１０の主部１０Ａの表裏の各主面は、「インターコネクタ３０と、固体電解質膜（第１シール膜）４０と、反応防止膜（第２シール膜）５０とからなる連続した緻密質膜」により覆われている。この連続した緻密質膜が前記「シール部」に対応する。各インターコネクタ３０の表面と、固体電解質膜（第１シール膜）４０の表面と、反応防止膜（第２シール膜）５０の表面と、により、前記「シール部」の外側面が構成されている。
【００５２】
加えて、支持基板１０の一対の側端部１０Ｂ、１０Ｂの表面は、側端部シール膜８０、８０という緻密質膜により覆われている。前記「シール部」、及び、側端部シール膜８０、８０によって形成される緻密質膜により、その緻密質膜の内側の空間を流れる燃料ガスと、その緻密質膜の外側の空間を流れる空気と、の混合が防止され得る。このガスシール機能を発揮するため、この緻密質膜（インターコネクタ３０、固体電解質膜４０、反応防止膜５０、及び、側端部シール膜８０）の気孔率は、１０％以下である。
【００５３】
反応防止膜（第２シール膜）５０における「支持基板１０の主部１０Ａの主面を外側からみたときに燃料極活性部２２に対応する部分」の上面には、空気極６０が形成されている。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。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。
【００５４】
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。
【００５５】
なお、固体電解質膜４０と空気極６０との間に反応防止膜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（ＳｒＺｒＯ３）が形成される現象の発生を抑制するためである。
【００５６】
ここで、燃料極２０の燃料極活性部２２と、固体電解質膜４０における「支持基板１０の主部１０Ａの主面を外側からみたときに燃料極活性部２２に対応する部分（第１固体電解質膜に対応）」と、反応防止膜５０における「支持基板１０の主部１０Ａの主面を外側からみたときに燃料極活性部２２に対応する部分（第１反応防止膜に対応）」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、図３を参照）。即ち、支持基板１０の主部１０Ａの上下面のそれぞれには、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。
【００５７】
図２、及び、図３に示すように、発電素子部Ａの空気極６０と、この発電素子部Ａに隣り合うインターコネクタ３０とを跨ぐように、空気極６０、反応防止膜５０、固体電解質膜４０、及び、インターコネクタ３０の表面（外側面）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を外側からみた形状は、長方形である。
【００５８】
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。或いは、Ｌａ（Ｎｉ、Ｆｅ、Ｃｕ）Ｏ３で構成されてもよい。即ち、空気極集電膜７０は、ストロンチウム（Ｓｒ）又はランタン（Ｌａ）を含む。空気極集電膜７０の厚さは、５０〜５００μｍである。
【００５９】
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、一方の発電素子部Ａの空気極６０と、他方の発電素子部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の主部１０Ａの上下面のそれぞれ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。
【００６０】
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「緻密質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。
【００６１】
以上、説明した「横縞型」のＳＯＦＣ１００に対して、図７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ＳＯＦＣ１００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）
【００６２】
発電状態においては、図８及び図９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７に示すように、ＳＯＦＣ１００全体から（具体的には、図７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。
【００６３】
（本実施形態の製造方法）
次に、図１に示したＳＯＦＣ１００の製造方法の一例について図１０〜図１８を参照しながら簡単に説明する。図１０〜図１８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。
【００６４】
先ず、図１０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１０に示す１１−１１線に対応する部分断面を表す図１１〜図１８を参照しながら説明を続ける。
【００６５】
図１１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１２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１２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１３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の全体がそれぞれ埋設・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。
【００６６】
続いて、図１４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の一部（内側の半分）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。
【００６７】
次に、図１５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における主部１０Ａの主面（即ち、上下の主面）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を除いた全面に、固体電解質膜の成形体４０ｇが形成される。固体電解質膜の成形体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。
【００６８】
加えて、支持基板の成形体１０ｇの一対の側端部１０Ｂ、１０Ｂの表面の全面に、側端部シール部の成形体がそれぞれ形成される。このとき、支持基板の成形体１０ｇの段差ＳＴの近傍部分において、側端部シール部の成形体の縁部と固体電解質膜の成形体４０ｇの縁部とが厚さ方向に重なるように（オーバラップするように）、側端部シール部の成形体が形成される。側端部シール部の成形膜も、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。
【００６９】
次に、図１６に示すように、固体電解質膜の成形体４０ｇの外側面に形成された凹部に、反応防止膜の成形体５０ｇがそれぞれ形成される。各反応防止膜の成形体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。
【００７０】
そして、このように種々の成形体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（上述した「中間焼成体」に対応）が得られる。
【００７１】
次に、図１７に示すように、「中間焼成体」における反応防止膜５０の外側面に、空気極の成形体６０ｇが形成される。各空気極の成形体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。
【００７２】
次に、図１８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、反応防止膜５０、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、Ｌａ（Ｎｉ、Ｆｅ、Ｃｕ）Ｏ３）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。
【００７３】
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ＳＯＦＣ１００が得られる。以上、図１に示したＳＯＦＣの製造方法の一例について説明した。
【００７４】
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。
【００７５】
（本実施形態の作用・効果）
以上、説明したように、上記本実施形態では、固体電解質膜（第１シール膜）４０の表面（外側面）に形成された凹部（前記「第２凹部」）に、反応防止膜（第２シール膜）５０の全体（厚さ方向（ｚ軸方向）の全域）が埋設されている。換言すれば、「中間焼成体」の外側面における反応防止膜（第２シール膜）５０の外縁にて段差が形成されていない。従って、上述した「背景技術」の欄で取り上げた文献に記載された燃料電池の構成（即ち、反応防止膜における厚さ方向の全域が固体電解質膜の外側面に対して厚さ方向に突出している構成）と比べて、「中間焼成体」の外側面における反応防止膜５０の外縁にて形成される段差の高さが小さくなる。この結果、反応防止膜５０の外縁の近傍部分にて過大な応力が局所的に発生し難くなり、前記外縁の近傍部分にてクラックが発生し難くなる。
【００７６】
なお、前記「第２凹部」に、反応防止膜５０における厚さ方向の一部のみが埋設される場合（即ち、反応防止膜５０における厚さ方向の内側部分が「第２凹部」に埋設され、反応防止膜５０における厚さ方向の外側部分が固体電解質膜４０の外側面に対して厚さ方向に突出している場合）においても、上述した文献に記載された燃料電池の構成と比べて、「中間焼成体」の外側面における反応防止膜５０の外縁にて形成される段差の高さが小さくなる。従って、この場合であっても、上記本実施形態と同様、上述した文献に記載された燃料電池の構成と比べて、反応防止膜５０の外縁の近傍部分にて過大な応力が局所的に発生し難くなり、前記外縁の近傍部分にてクラックが発生し難くなる。
【００７７】
また、上記本実施形態では、空気極集電膜７０における「各インターコネクタ３０の周縁部の近傍部分」と、固体電解質膜４０における「各インターコネクタ３０の周縁部の近傍部分」と、の間には、反応防止膜５０における「各インターコネクタ３０の周縁部の近傍部分」が介在している。ここで、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）、ＬＳＣ＝（Ｌａ，Ｓｒ）ＣｏＯ３（ランタンストロンチウムコバルタイト）、或いは、Ｌａ（Ｎｉ、Ｆｅ、Ｃｕ）Ｏ３等で構成される。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）等で構成される。一般に、空気極集電膜を構成する材料は、固体電解質膜を構成する材料に接触すると、収縮し易い。従って、空気極集電膜７０が固体電解質膜４０と接触すると、自身の収縮に起因して、空気極集電膜７０の剥離等が発生し易い。
【００７８】
この点、上記本実施形態では、図３から理解できるように、支持基板１０の主部１０Ａの主面を外側からみたとき、上記「反応防止膜周縁部側面」が上記「固体電解質膜周縁部側面」と比べて、各インターコネクタ３０の中央に対してより近くに位置している。従って、「反応防止膜周縁部側面」が「固定電解質膜周縁部側面」と比べて、対応するインターコネクタ３０の中央に対して同じ位置又はより遠くに位置している構成」と比べて、空気極集電膜７０が固体電解質膜４０と接触し難くなる。この結果、上述した「空気極集電膜７０の剥離等」が発生し難くなる。
【００７９】
また、支持基板１０の主部１０Ａと一対の側端部１０Ｂ、１０Ｂとの表裏の境界部にはそれぞれ、側端部１０Ｂ側が主部１０Ａ側に対して厚さ方向に突出する長手方向に延びる一対の段差ＳＴ、ＳＴが形成されている（図１０を参照）。加えて、支持基板１０の段差ＳＴの近傍部分において、側端部シール部８０の縁部と固体電解質膜（第１シール膜）４０の縁部とが厚さ方向に重なるように（オーバラップするように）、側端部シール部８０が固体電解質膜４０と接続されている。
【００８０】
この結果、「固体電解質膜と側端部シール部とが繋ぎ目なく（シームレスに）繋がった」従来の構成と比べて、固体電解質膜４０と側端部シール部８０との接続部の周辺にてクラックが発生し難くなることが判明した。これは、詳細は不明であるが、上記本実施形態では、上記従来の構成と比べて、固体電解質膜４０と側端部シール部８０との接続部の周辺にて局所的に過大な熱応力が発生し難くなることに起因する、と考えられる。
【００８１】
なお、本発明は上記本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、上記本実施形態では、固体電解質膜（第１シール膜）４０及び反応防止膜（第２シール膜）５０と、インターコネクタ３０と、が直接接触しているが（図２、図３、図５、及び、図６を参照）、図２、図３、図５、及び、図６にそれぞれ対応する図１９、図２０、図２１、及び、図２２に示すように、固体電解質膜（第１シール膜）４０及び反応防止膜（第２シール膜）５０と、インターコネクタ３０と、が、インターコネクタ３０の周縁部の全周に亘って形成された「固体電解質膜（第１シール膜）４０、反応防止膜（第２シール膜）５０、及びインターコネクタ３０とは異なる緻密質材料からなるシール部３５」（前記「第３シール部」に対応）を介して接続されてもよい。この場合、固体電解質膜（第１シール膜）４０及び反応防止膜（第２シール膜）５０と、インターコネクタ３０とは接触しない。なお、反応防止膜（第２シール膜）５０とインターコネクタ３０とは接触していてもよい。なお、この例でも、上記本実施形態と同様、支持基板１０の主部１０Ａの主面を外側からみたとき、上記「反応防止膜周縁部側面」が上記「固体電解質膜周縁部側面」と比べて、各インターコネクタ３０の中央に対してより近くに位置している。
【００８２】
図１９、図２０、図２１、及び、図２２に示す例では、前記「シール部」は、「各インターコネクタ３０と、各シール部（第３シール部）３５と、固体電解質膜（第１シール膜）４０と、反応防止膜（第２シール膜）５０からなる連続した緻密質膜」に対応する。この場合、各インターコネクタ３０の表面と、各シール部３５の表面と、固体電解質膜（第１シール膜）４０の表面と、反応防止膜（第２シール膜）５０の表面と、により、前記「シール部」の外側面が構成される。
【００８３】
この例では、各インターコネクタ３０の表面（外側面）と、各シール部３５の表面（外側面）と、固体電解質膜（第１シール膜）４０の表面（外側面）と、反応防止膜（第２シール膜）５０の表面（外側面）とにより、連続した１つの平面が構成されている。即ち、各インターコネクタ３０の表面と各シール部３５の表面と固体電解質膜４０の表面と反応防止膜５０の表面との間で、段差が形成されていない。
【００８４】
一般に、インターコネクタ３０は、ランタンクロマイトで構成され、固体電解質膜４０は、イットリア安定化ジルコニアで構成され得る。ここで、ランタンクロマイトがジルコニアと接触すると、ランタンクロマイトが脆くなってランタンクロマイトの緻密性が失われ易い。この点、図１９、図２０、図２１、及び、図２２に示す例では、シール部３５の導入によって、固体電解質膜４０とインターコネクタ３０とが接触しない。この結果、インターコネクタ３０と固体電解質膜３０との接触に起因してインターコネクタ３０の緻密性が失われる、という問題が発生し難くなる。
【００８５】
また、上記本実施形態では、支持基板１０の主部１０Ａの主面を外側からみたとき、上記「反応防止膜周縁部側面」が上記「固体電解質膜周縁部側面」と比べて、各インターコネクタ３０の中央に対してより近くに位置している。これに対し、支持基板１０の主部１０Ａの主面を外側からみたとき、「反応防止膜周縁部側面」が「固定電解質膜周縁部側面」と比べて、対応するインターコネクタ３０の中央に対して同じ位置又はより遠くに位置していてもよい。
【００８６】
また、上記本実施形態では、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、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。また、この場合、支持基板が円筒状であってもよい。支持基板が円筒状の場合、円筒状の支持基板の内部空間が前記「ガス流路」に対応し得る。
【符号の説明】
【００８７】
１０…支持基板、１０Ａ…主部、１０Ｂ…側端部、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、３５…シール部（第３シール部）、４０…固体電解質膜（第１シール膜）、５０…反応防止膜（第２シール膜）、６０…空気極、７０…空気極集電膜、８０…側端部シール部、Ａ…発電素子部、ＳＴ…段差
【要約】
【課題】「横縞型」の燃料電池であって、「中間焼成体」の外側面における反応防止膜の外縁の近傍部分にてクラックが発生し難いものを提供すること。
【解決手段】支持基板１０の主面に形成された各第１凹部１２に、対応する発電素子部Ａの燃料極２０がそれぞれ埋設される。燃料ガスと空気との混合を防止する「シール部」は、インターコネクタ３０と、固体電解質膜４０と、反応防止膜５０と、により構成される。固体電解質膜４０の外側面における「各発電素子部Ａに対応するそれぞれの領域を含んだ部分」に第２凹部が形成される。この第２凹部に反応防止膜５０が埋設される。反応防止膜５０の側面における「各インターコネクタ３０の周縁部に対応する部分」が、固体電解質膜４０の側面における「各インターコネクタ３０の周縁部に対応する部分」と比べて、各インターコネクタ３０の中央に対してより近くに位置している。
【選択図】図３【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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