(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電子伝導性を有さない支持基板と、
前記支持基板に設けられるとともに、燃料極と、固体電解質と、空気極とがこの順に積層された発電素子部と、
を備えた燃料電池であって、
前記支持基板の内部に形成された前記ガス流路の内壁の一部が、前記燃料極に形成された凹部で構成された、燃料電池。
【請求項２】
請求項１に記載の燃料電池において、
前記支持基板の表面に凹部が形成され、前記凹部に前記燃料極が埋設された、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、「ガス流路が内部に形成された電子伝導性を有さない支持基板」と、「前記支持基板に設けられるとともに、燃料極と、固体電解質と、空気極とがこの順に積層された発電素子部」と、を備えた固体酸化物形燃料電池が知られている（例えば、特許文献１を参照）。
【０００３】
上記文献に記載の燃料電池では、支持基板の内部に形成されたガス流路を流れる燃料ガスは、支持基板の内部の気孔を介して燃料極に移動し、燃料極にて発電のために消費される。即ち、支持基板は多孔質材料で構成される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許４８８３７３３号公報
【発明の概要】
【０００５】
ところで、上述のように、燃料ガスが支持基板の内部の気孔を介して燃料極に到達することを考慮すると、支持基板の気孔率が大きいほど、燃料ガスが燃料極に到達し易くなり、ひいては、発電効率が向上し得る、と考えられる。一方、支持基板の気孔率を大きくすると、支持基板の剛性が低下する、という新たな問題が発生し得る。以上のことから、ガス流路を流れる燃料ガスが燃料極（内側電極）に到達し易く、且つ、支持基板の剛性が低下し難い燃料電池の到来が望まれているところである。
【０００６】
以上より、本発明は、ガス流路が内部に形成された電子伝導性を有さない支持基板を有する燃料電池であって、ガス流路を流れる燃料ガスが内側電極に到達し易く、且つ、支持基板の剛性が低下し難いものを提供することを目的とする。
【０００７】
本発明に係る燃料電池は、上述と同じ電子伝導性を有さない支持基板と、上述と同じ発電素子部と、を備える前記支持基板は、平板状であっても、円筒状であってもよい。前記支持基板の気孔率は、１５〜５５％である。典型的には、前記内側電極及び前記外側電極は、燃料極及び空気極である。ここで、「電子伝導性を有さない」とは、導電率が１．０×１０−４Ｓ／ｃｍ以下の状態を指す。導電率が１．０×１０−４Ｓ／ｃｍ以下であれば、Ｎｉ等の導電体が支持基板に含まれていても良い。
【０００８】
本発明に係る燃料電池の特徴は、前記支持基板の内部に形成された前記ガス流路の内壁の一部が、前記内側電極の一部で構成されたことにある。換言すれば、前記内側電極の一部が前記支持基板の内部に形成された前記ガス流路に露呈している。
【０００９】
これによれば、ガス流路を流れる燃料ガスの一部は、支持基板の内部の気孔を介することなく内側電極に直接到達し得る。従って、支持基板の気孔率を大きくすることなく、燃料ガスを内側電極に到達し易くすることができる。この結果、ガス流路を流れる燃料ガスが内側電極に到達し易く、且つ、支持基板の剛性が低下し難い燃料電池が提供され得る。
【００１０】
本発明に係る燃料電池においては、前記支持基板の表面に凹部が形成され、前記凹部に前記内側電極が埋設されることが好適である。これによれば、ドリル等の切削加工器具を利用して、支持基板の内部にガス流路に対応する（貫通）孔を形成する際、埋設されている内側電極の底部の一部を削り取るように前記孔を形成することのみによって、本発明の特徴に係る「ガス流路の内壁の一部が内側電極の一部で構成される状態」を容易に実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施形態に係る燃料電池を示す斜視図である。
【図２】図１に示す燃料電池の長手方向に沿った縦断面図である。
【図３】図１に示す燃料電池の３−３線に対応する断面図である。
【図４】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に示す燃料電池の作動状態を説明するための図である。
【図７】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である
【図８】図１に示す支持基板を示す斜視図である。
【図９】図１に示す燃料電池の製造過程における第１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２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３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４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５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６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１６】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１７】図１に示す燃料電池の製造過程における第９段階における図１に対応する断面図である。
【図１８】本発明の実施形態の変形例に係る燃料電池の図２に対応する図である。
【図１９】本発明の実施形態の変形例に係る燃料電池の図２に対応する図である。
【図２０】本発明の実施形態の変形例に係る燃料電池の図２に対応する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
（構成）
図１及び図２は、本発明の実施形態に係る固体酸化物形燃料電池（ＳＯＦＣ）の全体を示す。図３は、図２に示す断面の一部を拡大した拡大図である。このＳＯＦＣ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。
【００１３】
このＳＯＦＣ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５０〜５００ｍｍで長手方向に直交する幅方向（ｙ軸方向）の長さが１０〜１００ｍｍの長方形である。このＳＯＦＣの全体の厚さは、１〜５ｍｍである。
【００１４】
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８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、５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、支持基板１０の上下面における複数の発電素子部Ａに対応する位置に、凹部１２がそれぞれ形成されている。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。各凹部１２の長さ（ｘ軸方向の寸法）は５〜５０ｍｍであり、幅（ｙ軸方向の寸法）は２〜９５ｍｍであり、深さ（ｚ軸方向の寸法）は０．０３〜１．５ｍｍである。ここで、「電子伝導性を有さない」とは、導電率が１．０×１０−４Ｓ／ｃｍ以下の状態を指す。
【００１５】
支持基板１０は、ＭｇＯ（酸化マグネシウム）と、第１酸化物セラミックスと、を含んで構成される。なお、支持基板１０が第１酸化物セラミックスを含んでいるのは、ＭｇＯ単独の熱膨張係数（約１４ｐｐｍ／Ｋ）が、通常の電極材料の熱膨張係数（１０〜１３ｐｐｍ／Ｋ）と比べて大きいことに起因して、支持基板１０の等価熱膨張係数を通常の電極材料の熱膨張係数に近づけるため、である。従って、第１酸化物セラミックスとしては、熱膨張係数が通常の電極材料の熱膨張係数（１０〜１３ｐｐｍ／Ｋ）と比べて小さいものが好適である。具体的には、「第１酸化物セラミックス」としては、Ｙ２Ｏ３（イットリア）、ＹＳＺ（８ＹＳＺ）（イットリア安定化ジルコニア）、ＣＳＺ（カルシア安定化ジルコニア）等が好適である。支持基板１０は、「遷移金属酸化物又は遷移金属」を含んでいてもよい。「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。
【００１６】
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が絶縁性の酸化物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。
【００１７】
支持基板１０の厚さは、１〜５ｍｍである。支持基板１０全体の気孔率は１５〜５５％である。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。
【００１８】
図３〜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５に示すように、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、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る。
【００１９】
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４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。
【００２０】
図５に示すように、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、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る。
【００２１】
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質材料からなる焼成体である。各インターコネクタ３０の４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。
【００２２】
図３に示すように、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。
【００２３】
燃料極集電部２１は、ＮｉＯ（酸化ニッケル）と、第２酸化物セラミックスと、を含んで構成される。なお、燃料極集電部２１が第２酸化物セラミックスを含んでいるのは、ＮｉＯ単独の熱膨張係数（約１４ｐｐｍ／Ｋ）が、通常の電極材料の熱膨張係数（１０〜１３ｐｐｍ／Ｋ）と比べて大きいことに起因して、燃料極集電部２１の等価熱膨張係数を通常の電極材料の熱膨張係数に近づけるため、である。従って、第２酸化物セラミックスとしては、熱膨張係数が通常の電極材料の熱膨張係数（１０〜１３ｐｐｍ／Ｋ）と比べて小さいものが好適である。具体的には、「第２酸化物セラミックス」としては、Ｙ２Ｏ３（イットリア）、ＹＳＺ（８ＹＳＺ）（イットリア安定化ジルコニア）、ＣＳＺ（カルシア安定化ジルコニア）等が好適である。燃料極集電部２１の厚さ（即ち、凹部１２の深さ）は、５０〜５００μｍである。燃料極集電部２１の気孔率は１５〜５５％である。
【００２４】
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。「電子伝導性を有する物質」としては、ＮｉＯ（酸化ニッケル）が好適である。「酸素イオン伝導性を有する物質」としては、ＹＳＺ（８ＹＳＺ）（イットリア安定化ジルコニア）、ＧＤＣ（ガドリニウムドープセリア）等が好適である。燃料極活性部２２の厚さは、５〜３０μｍである。燃料極活性部２２の気孔率は１５〜５５％である。
【００２５】
なお、燃料極集電部２１内、並びに、燃料極活性部２２内のＮｉＯは、後述する還元処理によってＮｉに変化して、電子伝導性を獲得する。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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。即ち、固体電解質膜４０は、発電素子部Ａの内部から支持基板１０の表面を覆うように発電素子部Ａの外部へ延びている。換言すれば、固体電解質膜４０は、支持基板１０の表裏の各主面における発電素子部Ａが設けられた領域を除いた部分、及び、支持基板１０の側端面（幅方向（ｙ軸方向）の両端面）を覆うように設けられている。
【００２８】
固体電解質膜４０は、イオン伝導性を有する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。
【００２９】
このように、支持基板１０の表裏の各主面の全域、及び、支持基板１０の側端面は、インターコネクタ３０と、固体電解質膜４０と、で構成された「緻密質からなる膜」により覆われている。この「緻密質からなる膜」は、膜の内側の空間を流れる燃料ガスと膜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。このガスシール機能を発揮するため、この「緻密質からなる膜」（インターコネクタ３０＋固体電解質膜４０）の気孔率は、１０％以下である。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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を含む緻密質材料で構成される。反応防止膜５０の厚さは、３〜５０μｍである。反応防止膜５０の気孔率は、１０％以下である。
【００３３】
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。
【００３４】
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との境界部分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。
【００３５】
ここで、燃料極２０（特に、燃料極活性部２２）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（より具体的には、その積層体における、燃料極活性部２２と空気極６０とが向かい合う領域）が、「発電素子部Ａ」に対応する（図２を参照）。本実施形態では、図２に示すように、支持基板１０の上下面のそれぞれにて、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。
【００３６】
図２に示すように、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。
【００３７】
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。
【００３８】
本明細書にて、Ｌａ（Ｎｉ、Ｆｅ、Ｃｕ）Ｏ３は、具体的には、下記（１）式の化学式で表わされる酸化物を指す。ただし、（１）式において、ｍ及びｎは０．９５以上１．０５以下であり、ｘは０．０３以上０．３以下であり、ｙは０．０５以上０．５以下であり、δは０以上０．８以下である。
Ｌａｍ（Ｎｉ１−ｘ−ｙＦｅｘＣｕｙ）ｎＯ３−δ  …（１）
【００３９】
このように各空気極集電膜７０が形成されることにより、図２に示すように、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の上下面にそれぞれ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、「電気的接続部」に対応する。
【００４０】
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。
【００４１】
図２〜図４に示すように、各ガス流路１１は、その上下に位置する燃料極２０（特に、燃料極集電部２１）の底部と干渉している。即ち、各ガス流路１１の内壁の一部が、燃料極集電部２１の一部で構成されている。換言すれば、燃料極集電部２１の底部の一部がガス流路１１に露呈している。
【００４２】
以上、説明した「横縞型」のＳＯＦＣに対して、図６に示すように、支持基板１０の燃料ガス流路１１内に改質後の燃料ガス（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（２）、（３）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）  …（２）
Ｈ２＋Ｏ２−→Ｈ２Ｏ＋２ｅ−        （於：燃料極２０）  …（３）
【００４３】
発電状態においては、図７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６に示すように、このＳＯＦＣ全体から（具体的には、図６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。
【００４４】
（製造方法）
次に、図１に示した「横縞型」のＳＯＦＣの製造方法の一例について図８〜図１７を参照しながら簡単に説明する。図８〜図１７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。
【００４５】
先ず、図８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、ＭｇＯとＹ２Ｏ３）の粉末にバインダー、造孔材、分散材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８に示す９−９線に対応する部分断面を表す図９〜図１７を参照しながら説明を続ける。
【００４６】
図９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１０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１１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Ｙ２Ｏ３）の粉末にバインダー、造孔材、分散材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。
【００４７】
続いて、図１２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。
【００４８】
次に、図１３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。
【００４９】
次に、図１４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。
【００５０】
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。
【００５１】
次に、図１５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、造孔材、分散材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】
次に、図１６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、造孔材、分散材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。
【００５３】
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１７に示すように、図１に示したＳＯＦＣにおいてガス流路１１が形成されていないもの、が得られる。
【００５４】
そして、図１７に示す状態のＳＯＦＣに対して、各ガス流路１１（貫通孔）が、ドリル等の切削加工器具を利用して形成される。このとき、埋設されている燃料極集電部２１の底部の一部を削り取るように、各ガス流路１１を形成することによって、上述した「ガス流路１１の内壁の一部が燃料極集電部２１の一部で構成される状態」（特に、図４を参照）を容易に得ることができる。
【００５５】
以上により、図１に示したＳＯＦＣが得られる。なお、この時点では、酸素含有雰囲気での焼成により、燃料極２０（集電部２１＋活性部２２）中のＮｉ成分が、ＮｉＯとなっている。従って、燃料極２０（集電部２１＋活性部２２）の電子伝導性を獲得するため、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。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。
【００５６】
（作用・効果）
上記実施形態によれば、上述のように、支持基板１０の内部に形成された各ガス流路１１の内壁の一部が、燃料極集電部２１の一部で構成されている。換言すれば、燃料極集電部２１の一部が支持基板１０の内部に形成されたガス流路１１に露呈している。これによれば、各ガス流路１１を流れる燃料ガスの一部は、支持基板１０の内部の気孔を介することなく燃料極集電部２１に直接到達し得る。従って、支持基板１０の気孔率を大きくすることなく、燃料ガスを燃料極２０に到達し易くすることができる。この結果、各ガス流路１１を流れる燃料ガスが燃料極２０に到達し易く、且つ、支持基板１０の剛性が低下し難い燃料電池が提供され得る。
【００５７】
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２〜図４に示すように、各ガス流路１１（長手方向に延びる細長円柱形状の孔）が、その上下に位置する燃料極集電部２１の底部と干渉することによって、「各ガス流路１１の内壁の一部が燃料極集電部２１の一部で構成された状態」が得られている。
【００５８】
これに対し、例えば、図２〜図４にそれぞれ対応する図１８〜図２０に示すように、各ガス流路１１（長手方向に延びる細長円柱形状の孔）がその上下に位置する燃料極集電部２１の底部と干渉しない一方で、各ガス流路１１とその上下に位置する燃料極集電部２１の底部とを繋ぐ上下方向に延びる枝流路１１ａが形成されてもよい。これによっても、「各ガス流路（１１＋１１ａ）の内壁の一部が燃料極集電部２１の一部で構成された状態」が得られる。
【００５９】
図１８〜図２０に示す構成では、各燃料極２０が支持基板１０の主面に形成された凹部１２に埋設されているが、支持基板１０の主面に凹部が形成されず、各燃料極２０が支持基板１０の主面から突出するように形成され、且つ、各ガス流路１１とその上下に位置する燃料極集電部２１の底部とを繋ぐ上下方向に延びる枝流路１１ａが形成されてもよい。これによっても、「各ガス流路（１１＋１１ａ）の内壁の一部が燃料極集電部２１の一部で構成された状態」が得られる。
【００６０】
また、図８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。また、支持基板１０は平板状を呈しているが、円筒状であってもよい。
【００６１】
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、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、上記実施形態においては、支持基板１０の一つの主面上に、電気的に直列に接続された複数の発電素子部Ａが配置された所謂「横縞型」と呼ばれる構成が採用されているが、支持基板１０の一つの主面上に一つの発電素子部Ａが配置される構成（所謂「縦縞型」）が採用されてもよい。
【００６２】
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（Ｎｉ＋酸化物セラミックス）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、円筒状であってもよい。
【符号の説明】
【００６３】
１０…支持基板、１１…燃料ガス流路、１１ａ…枝流路、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
【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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