(57)【要約】【課題】低コストで耐久性に優れ、集電機能及び電気的伝導性にも優れた高性能な電極の構造と、このような構造を備えた電極の製造方法、さらにはこのような電極構造を採用した固体酸化物形燃料電池を提供する。【解決手段】固体酸化物から成る電解質２の表面に、多孔質電極材料を構成する粒子の粒径を超える高さを有する金属片３が間隔をおいて配置され、多孔質電極材料４が上記電解質２の表面と、上記金属片３の少なくとも一部を被覆した構造とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
固体酸化物から成る電解質の表面に、多孔質電極材料を構成する粒子の粒径を超える高さを有する金属片が間隔をおいて配置され、多孔質電極材料が上記電解質表面と、上記金属片の少なくとも一部を被覆していることを特徴とする固体酸化物形燃料電池用電極。
【請求項２】
上記電解質の表面に耐熱性を備えた突起物が規則的に配列され、上記金属片が少なくとも当該突起物の側面を囲繞していることを特徴とする請求項１に記載の固体酸化物形燃料電池用電極。
【請求項３】
金属片の高さが上記突起物より大きいことを特徴とする請求項２に記載の固体酸化物形燃料電池用電極。
【請求項４】
上記電解質と金属片の底部との間に多孔質の電極材料層を備えたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つの項に記載の固体酸化物形燃料電池用電極。
【請求項５】
固体酸化物から成る電解質の表面に耐熱材料層を形成する工程Ａと、
上記耐熱材料層をフォトリソグラフィー及びエッチングによりパターニングし、当該耐熱材料から成る突起物を電解質の表面に残す工程Ｂと、
上記工程を経た電解質の表面を金属膜によりコーティングする工程Ｃと、
異方性エッチング法を用いて上記金属膜に膜厚分エッチングを施して上記突起物の側面に金属片を残す工程Ｄと、
エッチングにより上記突起物の高さを減ずる工程Ｅと、
上記工程を経た電解質の表面に多孔質電極層を形成する工程Ｆを順に施すことを特徴とする固体酸化物形燃料電池用電極の製造方法。
【請求項６】
上記工程Ｅにおいて、突起物を全て除去することを特徴とする請求項５に記載の固体酸化物形燃料電池用電極の製造方法。
【請求項７】
上記工程Ｅにおいて、突起物の高さを金属片の高さよりも僅かに下回る程度に減ずることを特徴とする請求項５に記載の固体酸化物形燃料電池用電極の製造方法。
【請求項８】
上記工程Ａに先立って、電解質の表面に多孔質電極層を形成することを特徴とする請求項５〜７のいずれか１つの項に記載の固体酸化物形燃料電池用電極の製造方法。
【請求項９】
上記工程Ｆにおいて、スパッタリング蒸着法、ガスデポジション法、エアロゾルデポジション法、コールドスプレー法、プラズマ溶射法、ＣＶＤ法及びスプレーパイロリシスデポジション法のいずれかの方法、又はこれらの２種以上を組み合わせた方法によって多孔質電極層を形成することを特徴とする請求項５〜８のいずれか１つの項に記載の固体酸化物形燃料電池用電極の製造方法。
【請求項１０】
請求項１〜４のいずれか１つの項に記載の電極を備えたことを特徴とする固体酸化物形燃料電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、固体酸化物形燃料電池（ＳＯＦＣ）に係わり、面方向の電気抵抗が小さく、耐久性及び集電性能に優れ、特に空気極として好適に用いられる固体酸化物形燃料電池用の電極構造と、その製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
固体酸化物形燃料電池の集電体においては、発電要素と外部インターコネクタとの接続に関して技術的に困難な要素が存在するために、その発電要素の形態に合わせた多くの発明や提案ががなされている。
【０００３】
この中でも特に空気極を対象にした場合、その面内横方向の電気的伝導性を確保するために、多くの場合が非常に厚い空気極を用いる手法を採用している（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】国際公開第０２／３５６２８号パンフレット
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記特許文献１に記載されているような厚い電極層は、そもそも形成が難しく、発電反応に必須のガス交換を阻害し、出力を増加させ難いばかりか、極端に厚い電極層は、組成が異なることによって熱膨張係数が異なる他の層に熱応力を印加して、剥離や割れを惹き起こし易く、信頼性を低下させるなど、多くの課題を抱えている。
【０００５】
一方、他の材料を用いた構造としては、例えば、電極層内に白金メッシュを埋め込むなどの手法も用いられており、性能向上には非常に効果的な手法と考えられるが、反面材料コストが嵩み、非常に高価な手法となる。
また、このような白金メッシュを埋め込む手法は、高価であると共に、焼結プロセスに対応した高温工程を必要とするものであって、昨今の金属構造体を用いた低コストを狙った低温製造工程による低温動作のセルには必ずしも適合するものではない。
【０００６】
本発明は、固体酸化物形燃料電池の電極における上記課題を解決すべくなされたものであって、その目的とするところは、６００℃程度以下での低温運転を目指した固体酸化物形燃料電池に適合する電極であって、低コストで耐久性に優れ、集電機能及び電気的伝導性にも優れた高性能な電極の構造と、その製造方法、さらにはこのような電極構造を採用した固体酸化物形燃料電池を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者らは、固体酸化物形燃料電池用電極における上記課題を解決すべく、電極材料や、その形成方法、成膜条件等について鋭意検討を重ねた結果、電極層内にＮｉやＣｏ等を主成分とする耐食性金属から成る金属片のサイドウォールを設けることによって、耐久性が増すと共に、電極面方向の伝導性が向上することを見出し、本発明を完成するに到った。
【０００８】
本発明は上記知見に基づくものであって、本発明の固体酸化物形燃料電池用電極は、固体酸化物から成る電解質の表面上に、多孔質電極材料を構成する粒子の粒径よりも大きな高さの金属片が間隔をおいて配置されており、多孔質電極材料が電解質表面に接続されると共に、上記金属片の少なくとも一部を被覆している構造としたことをことを特徴としている。
【０００９】
また、本発明の固体酸化物形燃料電池用電極の製造方法は、固体酸化物から成る電解質の表面に耐熱材料層を形成する工程Ａと、工程Ａにより得られた耐熱材料層をフォトリソグラフィー及びエッチングによりパターニングし、電解質の表面に上記耐熱材料を突起物として残す工程Ｂと、突起物が形成された電解質の表面を金属膜でコーティングする工程Ｃと、異方性エッチング法を用いて工程Ｃにより得られた金属膜に膜厚分エッチングを施して上記突起物の側面に金属片を残す工程Ｄと、エッチングによって上記突起物の高さを減ずる工程Ｅと、Ｅまでの工程を経た電解質の表面に多孔質電極層を形成する工程Ｆを含むことを特徴としている。
【００１０】
さらに、本発明の固体酸化物形燃料電池は、本発明の上記電極を空気極及び／又は燃料極として備えたことを特徴としている。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、固体酸化物電解質の表面に間隔をおいて配置された金属片が電解質表面を完全に被覆することなく、電極層の横方向の電気的接続を行うので、横方向抵抗が軽減でき、特に、一般に電気抵抗が大きい空気極においては、その厚さを大きく削減することによって、ガス交換性に関する従来の問題点を解決するだけでなく、コストダウンや歩留向上を達成することができる。
また、上記金属片の材料を絶縁性の酸化物とならない金属材料とすることによって、長期にわたる運転で表面が酸化されるような場合でも、従来の単純な電極材用のように酸化金属の分散した微粒子からなる多孔体とは異なり、配線材料のように連続した電気伝導体として機能させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の固体酸化物形燃料電池用電極について、その構造を製造方法と共にさらに詳細に説明する。
【００１３】
図１（ａ）及び（ｂ）は本発明の固体酸化物形燃料電池用電極の構造例を示すものであって、図に示す固体酸化物形燃料電池用電極１は、固体酸化物から成る電解質２の表面に、例えばＮｉやＣｏ等を主成分とする耐食金属から成る金属片３が間隔を開けて升目状に形成され、これら金属片３及び固体酸化物電解質２を多孔質の電極材料４が覆っており、当該多孔質電極材料４の中に屏風状、サイドウォール状の金属片３が埋め込まれた状態となっている。
なお、電極材料４と電解質２との組み合わせによっては、図１（ａ）に示すように、これらの間に緩衝用の中間層５を設けることができるが、必ずしも必要なものではない。
【００１４】
このとき、上記固体酸化物電解質２としては、特に限定されず、公知の電解質材料、例えばＹＳＺ（イットリウム安定化ジルコニア）、ＳＳＺ（スカンジウム安定化ジルコニア）、ＳＤＣ（サマリウムドープトセリア）、ＧＤＣ（ガリウムドープトセリア）、ＬＳＧＭ（ランタンガレート）などを用いることができる。
【００１５】
また、電極材料として、Ｎｉや、Ｎｉ−ＹＳＺ、Ｎｉ−ＳＳＺ、Ｎｉ−ＳＤＣ、Ｎｉ−ＧＤＣ、Ｃｏ−ＹＳＺ、Ｃｏ−ＳＳＺ、Ｃｏ−ＳＤＣ、Ｃｏ−ＧＤＣなどのサーメット材料などの燃料極材料を使用することにより、当該電極を燃料極として機能させることができ、ＬＳＣ（Ｌａ１−ＸＳｒＸＣｏＯ３）、ＳＳＣ（Ｓｍ１−ＸＳｒＸＣｏＯ３）などのコバルト系酸化物や、ＬＳＭ（Ｌａ１−ＸＳｒＸＭｎＯ３）、ＬＣＭ（Ｌａ１−ＸＣａＸＭｎＯ３）などのランタンマンガン系酸化物等の空気極材料を用いることによって、当該電極を燃料極として機能させることができる。
【００１６】
このような電極構造においては、多孔質電極材料４の中に金属片３が屏風状、若しくはサイドウォール状に埋め込まれて、縦長の断面をなすことによって、厚さ方向の導電性を確保しつつ、ガス交換の阻害要因が少なくなる。
また、図２に示すように、金属片３の間隔ａは、プロジェクション露光等でも１０〜２０μｍ、下地の平坦性などの条件によっては、１μｍ程度にもすることができるので、周囲からの集電を細かく分散して横方向の電気抵抗を低減でき、電極厚さに対して遥かに大きな線径を有する集電材料から成る集電体６を接触させたとき、金属片３が電極を薄厚化できることから、ガス透過性の問題を解決するだけでなく、電子供給能力のばらつきにより生ずる電極性能の面内ばらつきを解消し、発電性能を向上させることができる。
【００１７】
電極１と接触する集電体６はガス透過性と柔軟性が求められ、図３に示したように耐熱耐酸化金属からなる繊維が用いられるか、ディンプル突起状に加工された薄板が押し付けられることになるが、薄板ではディンプルのピッチはミリメートル以上のオーダーであり、繊維径は細くても５０μｍ程度が現実的なものであるから、メッシュ型集電体の場合でも、繊維間隔ｂは１００μｍ以上のものとなるが、上記金属片３が集電体６との接触状態を改善する。
また、本発明の電極１においては、金属片３が電極材料の下層方向まで達しているので、表面から集電体６を接触させた場合よりも電解質近傍まで低抵抗で電子が供給されるので、これによっても発電性能向上に寄与することになる。
【００１８】
なお、上記図１においては、金属片３を升形に形成した例を示したが、このような形状のみに限定されることはなく、例えばメッシュ状や丸形、多角形など種々の形状を任意に選択することができる。
【００１９】
また、本発明の固体酸化物形燃料電池用電極においては、必要に応じて、電解質２の表面に耐熱性を備えた突起物を規則的に配列し、上記金属片３が少なくとも突起物の側面を囲繞するようになすこともでき、これによって金属片３が薄い場合でも、インターコネクタの接触圧力を突起物で受け、金属片３が電気伝導を担いつつ、多孔質の脆弱な電極材料層を保護することが可能となる。なお、この場合には、突起物の幅はさほど大きくない方が好ましい。
【００２０】
また、この場合、金属片３の高さを突起物より大きくすることが望ましい。すなわち、上記金属片３が突起物の側壁からさらに上方へ飛び出し、所謂屏風の如き構造となることにより、インターコネクタもしくは集電体の接触時に、金属片３の頭頂部が押されて、場合によっては潰れて、突起物の上端部に被さる形態となり、これがインターコネクタもしくは集電体との電気的接続点となる。
特に、後述する工程により製造される場合には、形状的に耐熱性を有する突起物の頂部へ折れ易く、強固な電気的接続点となる傾向がある。したがって、電気的接続点が電極内部で増加するだけでなく、インターコネクタもしくは集電体への電気的接続を大きく改善する。
【００２１】
さらに、本発明の固体酸化物形燃料電池用電極においては、上記電解質２と金属片３の底部との間に多孔質の電極材料層を設けることもでき、このような構造とすることによって、金属片３や突起物の下部も活性点として機能することから、電解質表面の有効面積が金属片３を形成しない場合と同様に維持されることになる。
【００２２】
以下に、上記構造の固体酸化物形燃料電池用電極の製造方法について、図３（ａ）〜（ｉ）に基づいて説明する。
【００２３】
まず、図３（ａ）に示すように、電解質２の表面に耐熱材料層１１を蒸着する（工程Ａ）。
このような耐熱材料としては、ＳｉやＳｉＯ２、ＧｅＯ２やＡｌ２Ｏ３等を用いることができる。
【００２４】
次に、図３（ｂ）に示すように、上記耐熱材料層１１の上に半導体プロセスに用いられるフォトレジスト１２を形成し、図３（ｃ）に示すように、フォトリソグラフィーによりレジストパターンを形成する。
【００２５】
図３（ｄ）に示すように、上記レジストパターンをマスクとして、耐熱材料層１１の種類に応じたエッチング方法によって、当該耐熱材料層１１の側壁が電解質鉛直に近くなるようにエッチングする。
例えば、上記耐熱材料層１１がＳｉの場合には、ＨＢｒとＮＦ３とＯ２とＨｅを混合したエッチングガスを用いて、１３．５６ＭＨｚの高周波電力を上記電解質２の側に印加するＲＩＥ（リアクティブイオンエッチング）法と呼ばれる公知の手法を採用することによって容易にエッチングすることができる。上記の他、種々のガス種の組み合せを耐熱材料の種類に応じて用いることができる。ＳｉＯ２に関してはＣＦ４及びＨ２ガスなどを用いたエッチング、Ａｌ２Ｏ３ではＢＣｌ３などの塩素系のエッチングガスを含むガスを用いて可能である。
【００２６】
エッチングの後、図３（ｅ）に示すように、レジスト１２をアッシング工程により除去することによって、上記耐熱材料から成る突起物１３が電解質２の表面に残ることになる（工程Ｂ）。
【００２７】
次に、図３（ｆ）に示すように、例えばＮｉのような金属膜１４をステップカバレッジ良く成膜して、電解質２及び突起物１３の表面をコーティングする（工程Ｃ）。なお、これは、半導体の分野では『コンフォーマル』と称するものに相当する。
なお、金属膜１４としては、上記Ｎｉの他に、Ｆｅ、Ｃｏ、あるいはこれらの合金を用いることができる。
【００２８】
次いで、図３（ｇ）に示すように、上記金属膜１４を異方性エッチング法を用いて膜厚の分だけ鉛直方向にエッチングすることによって、上記突起物１３の側面にのみ金属膜１４を残留させる（工程Ｄ）。これは半導体のプロセスでは『サイドウォール』と呼ばれるものに相当する。
すなわち、鉛直方向に優先的にエッチングが進行するエッチング手法の場合、突起物１３の側面に形成されている膜の厚さは平坦部の厚さに相当するため、平坦部がエッチングによって除去されても、鉛直側面は金属膜１４が残ることにより、金属片３となる。
【００２９】
半導体の分野では、上記のエッチング手法はＲＩＥ法と同様に異方性が求められるが、本発明のように金属膜に遷移金属を用いる場合には、半導体で用いられるようなエッチングガスではエッチングすることができない。
これは、遷移金属の塩化物や弗化物の蒸気圧が非常に低いことから、エッチング操作時に反応物が表面に形成された後にはこれが蒸発により除去されないために、反応が進行せず、結果としてエッチングが進行しないことによる。
【００３０】
本発明においては、Ａｒイオンを鉛直方向より表面に衝突させて物理的に除去する『イオンミリング』と称される手法を用いることによってエッチングすることが可能になる。  この他には、ＣＯガスとＮＨ３ガスの混合ガスを低温プラズマ（グロー放電）により活性化して、遷移金属表面に蒸気圧を有するカルボニル化合物を形成し、除去することによりエッチングを行う方法を採用することができ、本手法を用いた場合には上記イオンミリング法に比べて実用的なエッチング速度を得ることができる。
【００３１】
そして、以上のプロセスにより、上記突起物１３の側面に金属片３のサイドウォールを形成した後、図３（ｈ）に示すように、耐熱材料から成る上記突起物１３をエッチングによって完全に除去する（工程Ｅ）。
この突起物１３の除去工程についても、上記ＲＩＥ法以外にも、他の手法が存在する。除去時にはＲＩＥ法の如く異方性を求められないので、弗素系化合物ガスを用いた単純なプラズマエッチングや特にＡｌ２Ｏ３などでは燐酸を用いた湿式エッチングでもよく、ＧｅＯ２の場合には水洗で除去可能である。
【００３２】
その後、図３（ｉ）に示すように、上記電解質２及び金属片３のサイドウォール表面に、空気極や燃料極として機能する上記のような多孔質電極材料４を成膜する（工程Ｆ）ことによって、図１に示したような構造の固体酸化物形燃料電池用電極１が完成する。
このときの多孔質電極材料４の成膜には、スパッタリング蒸着法、ガスデポジション法、エアロゾルデポジション法、コールドスプレー法、プラズマ溶射法、ＣＶＤ法、スプレーパイロリシスデポジション法などの手法が単独で、あるいは２種以上の手法を組み合わせて適用することができる。
【００３３】
上記した突起物１３は、完全に除去することなく、電解質２の表面に残留させることによって機械的耐圧構造体として用いることができる。
この製造工程を図４（ａ）〜（ｉ）に基づいて説明する。
【００３４】
すなわち、図４（ａ）〜（ｇ）までの工程については、基本的に図３に示した工程と変るところはない。
金属片３のサイドウォールを形成した後、突起物１３のエッチングにおいて、頭頂部を僅かにエッチングするに留め、図４（ｈ）に示すように、サイドウォール（金属片３）の先端を突起物１３の上に突出させた形状とする。
【００３５】
そして、この状態で、図４（ｉ）に示すように、上記同様に多孔質電極材料４を成膜することによって、固体酸化物形燃料電池用電極１の形成が完了する。
【００３６】
多孔質電極材料４の成膜後、図５（ａ）に示すように、当該電極１の表面に集電体６を接触させると、図５（ｂ）に示すようにサイドウォールとしての金属片３の先端が突起物１３の上端側へ倒れ、集電体６との電気的接点となる。
このような構造の場合、突起物１３が集電体６の押し付け圧力を受け止め、多孔質の電極材料４が潰れるのを防止するだけでなく、さらに熱膨張収縮による集電体６の摩擦による電極の破壊をも防ぐことができる。
【００３７】
この場合の突起物１３は、固体酸化物形燃料電池の運転温度において酸化や軟化を無視することができる耐熱材料であることが必要であり、例えばＳｉの他には、上記したような電解質材料や緻密化した（非多孔質）電極材料などを用いることができる。
【００３８】
また、図３（ａ）に示した工程Ａ、すなわち電解質２の表面に耐熱材料層１１を形成する工程に先立って、電解質２の表面に電極材料層７を成膜した状態で耐熱材料層１１を蒸着し、以下同様の工程を実施することによって、図６に示すように金属片３が電極材料内に浮いたような構造とすることができ、これによって金属片３（サイドウォール）の下部にもガスが透過できるようになり、その分電極面積が増加することになり、電池性能が向上する。
【００３９】
同様に、図４（ａ）に示した工程Ａに先立って電解質２の表面に電極材料層７を成膜した状態で耐熱材料層１１を蒸着し、以下同様の工程を繰り返すことによって、図７に示すように金属片３及びこれを補強する突起物１３が電極材料内に浮いた構造とすることができ、これによって電解質界面の面積を犠牲にすることなく、集電体６（メッシュ構造のみならず、板状の集電体でも可）からの応力を面で分散して受け止めるようにすることができるようになり、耐圧構造を維持したまま金属片３の下層をも活性部として活用できるようになる。
【実施例】
【００４０】
以下、本発明を実施例に基づいて具体的に説明する。なお、本発明は、これらの実施例に限定されないことは言うまでもない。
【００４１】
（実施例１）
電解質２として８ＹＳＺ（８モル％イットリウム安定化ジルコニア）を用い、この表面に厚さ２μｍのＳｉを蒸着して、耐熱材料層１１とした（図３（ａ）参照）。
次に、上記Ｓｉ層の上に、半導体プロセスに用いられるフォトレジスト１２を形成（図３（ｂ）参照）し、フォトリソグラフィーによりレジストパターンを形成した（図３（ｃ）参照）。
【００４２】
次いで、上記レジストパターンをマスクとして、Ｓｉドライエッチング工程、すなわちＲＩＥ法（エッチングガス：ＨＢｒ＋ＮＦ３＋Ｏ２＋Ｈｅ混合ガス、印加高周波：１３．５６ＭＨｚ）によって、Ｓｉの側壁が鉛直に近くなるようにエッチングした（図３（ｄ）参照）。
そして、その後フォトレジスト１２をアッシング工程により除去することによって、金属片を形成するための突起物１３を形成した（図３（ｅ）参照）。
【００４３】
次に、これら電解質２及び突起物１３の表面に、Ｎｉから成る金属膜１４を１μｍの厚さに成膜した（図３（ｆ）参照）。
さらに、Ａｒイオンを鉛直方向から衝突させるイオンミリング法を用いて上記Ｎｉ膜１４を異方性エッチングし、Ｎｉ膜の厚さ分エッチングすることによって、上記突起１３の側面にのみＮｉ膜１４を残存させて、金属片３とした（図３（ｇ）参照）。
【００４４】
以上のプロセスにより、上記突起物１３の側面にＮｉから成るサイドウォール（金属片３）を形成した後、Ｓｉから成る突起物１３をＮＦ３ガスプラズマに晒すことによって完全に除去した（図３（ｈ）参照）。
【００４５】
この後、ＡＤ法（エアロゾルデポジション法）を用いて、上記電解質２及びＮｉサイドウォール（金属片３）の表面に、多孔質空気極材料４としてＳＳＣ（サマリウム−ストロンチウム−コバルト複合酸化物）を成膜することによって、図１に示した構造の固体酸化物形燃料電池用電極（空気極）１を得た（図３（ｉ）参照）。
【００４６】
次に、集電体６として、インコネル７５０から成る１００μｍ径の繊維を１．３ｍｍ厚にまとめた繊維体を準備し、厚さ１００μｍのステンレス系材料（日立金属株式会社製、商品名ＺＭＧ２３２）から成る金属セパレータを用いて、上記工程にて形成した空気極１との間に挟み込み、ガス流路を兼ねる集電体層を構成した。
【００４７】
このような構造のセルを１０層積層し、上記繊維体の各々の厚さが１ｍｍとなるように押し付けるとその圧力は２０ｇ／ｃｍ２となり、繊維体から成る集電体６は、各空気極にそれぞれ同様の圧力で押し付けられている。
各層には、ガス配管が接続されて発電に必要なガスが供給されるようになっており、このような構造のセル積層体を６００℃の雰囲気下に保持することによって、発電テストを６回繰り返した。
【００４８】
その結果、若干のばらつきはあるものの、電気抵抗成分が１割ほど低減された性能を維持することが確認された。また、上記のような押し付け圧によって、金属片上部への圧痕は多少認められるものの、熱ストレスによる金属繊維の変形や収縮に基づく傷や削れ粉の発生については、電極材料部分に認められず、良好な電極表面が維持されることが判明した。
なお、本発明は燃料極側にも適用できるが、この場合には、ランタンガレート系材料を用いた空気極支持型と呼ばれるタイプのセルにおいて、燃料極層の集電を確保する例が代表的なものとなる。
【００４９】
（実施例２）
上記突起物１３を電解質２の表面上に残留させることによって、機械的耐圧構造体として用いる例について説明する。
【００５０】
上記実施例１において、Ｎｉサイドウォール（金属片３）を形成した後、突起物１３をエッチングするに際して、図４（ｈ）に示すように、突起物１３の頭頂部が僅かにエッチングされる程度に留めることによって、サイドウォールの先端部分を突起物１３の上端面から突出させた形状とした。
そして、図４（ｉ）に示すように、空気極材料４としてのＳＳＣを成膜することによって、本例の固体酸化物形燃料電池用電極（空気極）１を得た。
【００５１】
本例の空気極１においては、表面に集電体６を接触させるとサイドウォール３の先端は、その形状からして突起物の側に倒れ、図５に示すように、集電体６との電気的接点となり、突起物１３によって集電体６の押し付け力が受け止められ、空気極材料４が潰れるのが防止されると共に、集電体６との摩擦による空気極の破壊も防止されることになる。
【００５２】
（実施例３）
ここでは、電解質２の有効面積を確保すべく、金属片３の下層に電極材料層７を形成した例について説明する。
すなわち、電解質２の表面に耐熱材料層１１を形成する図３（ａ）に示した工程に先立って、電解質２の表面に、同じくＳＳＣから成る多孔質の電極材料層７を成膜した。
【００５３】
以下、上記実施例１と同様に、図３（ａ）〜（ｉ）の工程を繰り返すことによって、図６に示すような構造を備えた固体酸化物形燃料電池用電極（空気極）１を得た。
【００５４】
本例の空気極１においては、上記したように、電解質２の有効面積が金属片３を形成しない場合と同じレベルに確保されると共に、金属片３の下部にもガスが透過できるようになることから、電極面積も増加し、電池性能の向上を図ることができる。
【００５５】
（実施例４）
ここでは、突起物１３を残すことによって耐圧構造を維持したままで、電解質２の有効面積を確保すべく、金属片３の下層に電極材料層７を形成した例について説明する。
すなわち、電解質２の表面に耐熱材料層１１を形成する図４（ａ）に示した工程に先立って、電解質２の表面に、同じくＳＳＣから成る多孔質の電極材料層７を成膜した。
【００５６】
以下、上記実施例２と同様に、図４（ａ）〜（ｉ）の工程を繰り返すことによって、図７に示すような構造を備えた固体酸化物形燃料電池用電極（空気極）１を得た。
【００５７】
本例の空気極１においては、同様に電解質２の有効面積が金属片３を形成しない場合と同じレベルに確保され、金属片３の下層も活性部として活用でき電池性能の向上を図ることができると共に、突起物１３と金属片３により、集電体６の圧力を上端面で分散して受け止めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】本発明の固体酸化物形燃料電池用電極の構造を示す断面図（ａ）及び平面図（ｂ）である。
【図２】図１に示した固体酸化物形燃料電池用電極に集電体を配設した状態を示す断面図である。
【図３】図１に示した固体酸化物形燃料電池用電極の製造過程を順次説明する工程図である。
【図４】電解質上に突起部を備えた他の実施形態に係る固体酸化物形燃料電池用電極の製造過程を順次説明する工程図である。
【図５】（ａ）図４に示した工程によって製造された固体酸化物形燃料電池用電極に集電体を配設した状態を示す断面図である。（ｂ）図５（ａ）の要部拡大断面図である。
【図６】電解質と金属片の間に電極材料層を介在させたさらに他の実施形態に係る固体酸化物形燃料電池用電極の構造を示す断面図である。
【図７】電解質と金属片の間に電極材料層を介在させると共に突起部を備えたさらに他の実施形態に係る固体酸化物形燃料電池用電極の構造を示す断面図である。
【符号の説明】
【００５９】
１    固体酸化物形燃料電池用電極
２    電解質
３    金属片
４    多孔質電極材料
７    電極材料層
１１    耐熱材料層
１３    突起物
１４    金属膜
【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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