(57)【要約】      （修正有）【課題】集電部材を用いてのセルの連結を低い接触抵抗で行うことが可能な固体電解質型燃料電池セルを提供する。【解決手段】ガス通路を有するガス透過性の導電性支持基板を有し、該導電性支持基板の少なくとも一方の面に、内側電極層、固体電解質層及び外側電極層が、この順に積層されており、該導電性支持基板の他方の面にはインターコネクタが設けられている燃料電池セルにおいて、前記外側電極層上には、貴金属成分からなる第１の集電補助層が設けられており、前記インターコネクタ上には、Ｐ型半導体層が設けられ、該Ｐ型半導体層上には、貴金属成分からなる第２の集電補助層が形成されていることを特徴とする。【選択図】図１
2006079831.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガス通路を有するガス透過性の導電性支持基板を有し、該導電性支持基板の少なくとも一方の面に、内側電極層、固体電解質層及び外側電極層が、この順に積層されており、該導電性支持基板の他方の面にはインターコネクタが設けられている燃料電池セルにおいて、
前記外側電極層上には、貴金属成分からなる第１の集電補助層が設けられており、
前記インターコネクタ上には、Ｐ型半導体層が設けられ、該Ｐ型半導体層上には、貴金属成分からなる第２の集電補助層が形成されていることを特徴とする燃料電池セル。
【請求項２】
ガス通路を有し且つ内側電極形成材料からなるガス透過性の導電性支持基板を有し、該導電性支持基板の少なくとも一方の面に、固体電解質層及び外側電極層が、この順に積層されており、該導電性支持基板の他方の面にはインターコネクタが設けられている燃料電池セルにおいて、
前記外側電極層上には、貴金属成分からなる第１の集電補助層が設けられており、
前記インターコネクタ上には、Ｐ型半導体層が設けられ、該Ｐ型半導体層上には、貴金属成分からなる第２の集電補助層が形成されていることを特徴とする燃料電池セル。
【請求項３】
前記内側電極が燃料極であり、外側電極が酸素極である請求項１または２に記載の燃料電池セル。
【請求項４】
前記Ｐ型半導体層は、２０％以上の気孔率を有し、且つ５μｍ以上の最大表面粗さＲｍａｘ（JIS B 0601）を有している請求項１乃至３のいずれかに記載の燃料電池セル。
【請求項５】
前記第１の集電補助層は、外側電極層上上に、間欠的に複数形成されている請求項１乃至４のいずれかに記載の燃料電池セル。
【請求項６】
前記貴金属がＰｔ，Ａｇ、Ｐｄまたはこれらの合金乃至混合物である請求項１乃至５のいずれかに記載の燃料電池セル。
【請求項７】
前記第１及び第２の集電補助層は、貴金属以外に、高融点金属成分を副成分として含有している請求項１乃至６のいずれかに記載の燃料電池セル。
【請求項８】
前記Ｐ型半導体層が、ＡサイトにＬａを含有するペロブスカイト型酸化物から形成されている請求項１乃至７の何れかに記載の燃料電池セル。
【請求項９】
請求項１乃至８の何れかに記載の燃料電池セルの複数を電気的に直列に接続してなるセルスタックにおいて、隣り合う燃料電池セルの第１の集電補助層と第２の集電補助層とが、金属乃至合金製のフラットな接合面を有する集電部材によって接合されていることを特徴とするセルスタック。
【請求項１０】
前記集電部材は、表面に、主成分として貴金属を含み且つ副成分として高融点金属を含む導電性保護膜を有している請求項９に記載のセルスタック。
【請求項１１】
前記集電部材は、板状の基部と、該基部から櫛歯状に延びている複数の櫛歯状接合部とを有している請求項９または１０に記載のセルスタック。
【請求項１２】
前記複数の櫛歯状接合部とは互い違いに、屈曲もしくは傾斜した足部を介して複数の角柱針状突起が前記基部から延びており、該複数の角柱針状突起は、前記櫛歯状接合部とは異なる接合部を形成している請求項１１に記載のセルスタック。
【請求項１３】
前記集電部材は、平板状基部の上面及び下面のそれぞれに、フラットな上面あるいは下面を有する接合突部が適当な間隔で配列されている請求項９または１０に記載のセルスタック。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、固体電解質型燃料電池セル及びセルスタックに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
次世代エネルギーとして、近年、燃料電池セルのスタックを収納容器内に収容した燃料電池が種々提案されている。
【０００３】
図１は、従来の固体電解質型燃料電池のセルスタックの概略構造を示すもので、このセルスタックは、複数の燃料電池セル１を整列集合させ、隣り合う一方の燃料電池セル１ａと他方の燃料電池セル１ｂとの間に金属フェルトからなる集電部材５を介在させ、一方の燃料電池セル１ａの燃料極７と他方の燃料電池セル１ｂの酸素極（空気極）１１とを電気的に接続して構成されている。
【０００４】
燃料電池セル１（１ａ、１ｂ）は、円筒状のサーメットからなる燃料極７（内部が燃料ガス通路となる）の外周面に、固体電解質９、導電性セラミックスからなる酸素極１１を順次設けて構成されており、固体電解質９や酸素極１１によって覆われていない燃料極７の表面には、インターコネクタ１３が設けられている。図１から明らかなように、このインターコネクタ１３は、酸素極１１に接続しないように燃料極７と電気的に接続されている。
【０００５】
インターコネクタ１３は、燃料ガス及び空気等の酸素含有ガスで変質しにくい導電性セラミックスにより形成されているが、この導電性セラミックスは、燃料極７の内部を流れる燃料ガスと酸素極１１の外側を流れる酸素含有ガスとを確実に遮断するために、緻密なものでなければならない。
【０００６】
また、互いに隣り合う燃料電池セル１ａ，１ｂの間に設けられる集電部材５は、インターコネクタ１３を介して一方の燃料電池セル１ａの燃料極７に電気的に接続され、且つ他方の燃料電池セル１ｂの酸素極１１に直接接続されており、これにより、隣り合う燃料電池セルは、直列に接続されている。
【０００７】
燃料電池は、上記の構造を有するセルスタックを収納容器内に収容して構成され、燃料極７の内部に燃料ガス（水素）を流し、酸素極１１に空気（酸素）を流して１０００℃程度で発電される。
【０００８】
上述した燃料電池を構成する燃料電池セルにおいては、一般に、燃料極７が、Ｎｉと、所謂安定化ジルコニアと称されるＹ２Ｏ３を含有するＺｒＯ２（ＹＳＺ）とから形成され、固体電解質９が安定化ジルコニア（ＹＳＺ）から形成され、酸素極１１はランタンマンガネート系のペロブスカイト型複合酸化物から構成されている。
【０００９】
また、近年では、金属材料が使用できるように、固体電解質型燃料電池の作動温度を８００〜９００℃程度に下げる試みがなされており、固体電解質のイオン伝導性を高める、その厚みを薄くするなどの改良された燃料電池セル用の固体電解質が提案されている（特許文献１参照）。
【００１０】
また、一般的に、燃料電池では、これらの燃料電池セルを複数、電気的に連結して発電が行われるように構成されており、このような燃料電池セルの連結には、導電材からなる集電部材が用いられ、一方の燃料電池セルの外側電極と、他方の燃料電池セルの内側電極に連結されたインターコネクタとが集電部材を介して電気的に直列に連結されている。
【００１１】
しかし、インターコネクタに直接、集電部材を介して連結すると、接触抵抗が大きくなり、発電性能が低下するという問題があった。このため、インターコネクタ上にＰｔ等の金属の接合層を設け、この接合層を介して直接外側電極と連結させることで接触抵抗を小さくすることが提案されている（特許文献２参照）。
【００１２】
更に、近年では外側電極と集電部材が接触する部分にもガスを供給する目的で、例えば、Ａｇ等の金属繊維を編み込んだフェルト状の接合層を用いることが提案されている（特許文献３、４参照）。
【特許文献１】特表１９９６−５０３１９３号
【特許文献２】特開１９９８−１０６６１１号
【特許文献３】特開２００３−３１７７２５号
【特許文献４】特表２００３−５１０７８８号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
しかしながら、接合層として金属フェルトを用いた場合には、接合層の電気的な抵抗が高いために、集電ロスが生じ、燃料電池セルの発電量の総和よりも、燃料電池としての性能が極端に低くなるという問題があった。
【００１４】
また、インターコネクタ上に設けられた接合層を介して直接他のセルの外側電極と連結させた場合、発電時の作動温度（例えば８００℃〜９００℃）という高温に曝され続けると、接合層である金属が劣化してしまい、集電抵抗が増大するという問題があった。
【００１５】
従って本発明の目的は、集電部材を用いてのセルの連結を低い接触抵抗で行うことが可能な固体電解質型燃料電池セルを提供することにある。
本発明の他の目的は、セル間の接触抵抗が低減され、且つ高温の作動温度に曝されてもセル間を連結している集電部材の劣化が有効に抑制され、長期にわたって高い発電性能を維持できる固体電解質型燃料電池セルスタックを提供することにある。
本発明の更に他の目的は、集電部材による外側電極へのガスの供給阻害が有効に抑制されている燃料電池セルスタックを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明によれば、ガス通路を有するガス透過性の導電性支持基板を有し、該導電性支持基板の少なくとも一方の面に、内側電極層、固体電解質層及び外側電極層が、この順に積層されており、該導電性支持基板の他方の面にはインターコネクタが設けられている燃料電池セルにおいて、
前記外側電極層上には、貴金属成分からなる第１の集電補助層が設けられており、
前記インターコネクタ上には、Ｐ型半導体層が設けられ、該Ｐ型半導体層上には、貴金属成分からなる第２の集電補助層が形成されていることを特徴とする燃料電池セルが提供される。
本発明によれば、また、ガス通路を有し且つ内側電極形成材料からなるガス透過性の導電性支持基板を有し、該導電性支持基板の少なくとも一方の面に、固体電解質層及び外側電極層が、この順に積層されており、該導電性支持基板の他方の面にはインターコネクタが設けられている燃料電池セルにおいて、
前記外側電極層上には、貴金属成分からなる第１の集電補助層が設けられており、
前記インターコネクタ上には、Ｐ型半導体層が設けられ、該Ｐ型半導体層上には、貴金属成分からなる第２の集電補助層が形成されていることを特徴とする燃料電池セルが提供される。
【００１７】
本発明によれば、さらに、上記燃料電池セルの複数を電気的に直列に接続してなるセルスタックにおいて、隣り合う燃料電池セルの第１の集電補助層と第２の集電補助層とが、金属乃至合金製のフラットな接合面を有する集電部材によって接合されていることを特徴とするセルスタックが提供される。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の燃料電池セルにおいては、外側電極層上に貴金属成分からなる第１の集電補助層が設けられ、さらには内側電極層に電気的に接続されているインターコネクタ上には、Ｐ型半導体層が設けられ、さらに、Ｐ型半導体層上に貴金属成分からなる第２の集電補助層が形成されているため、セルを集電部材によって連結してセルスタックを構成するときには、このような低電気抵抗の第１の集電補助層と第２の集電補助層とが集電部材によって電気的に接続されることとなり、セル間の接触抵抗を有効に低減でき、高い発電性能を確保することができる。特に第１及び第２の集電補助層は、貴金属成分により形成されているため、外側電極層やＰ型半導体層よりも電子伝導性が高く、集電に際しての電位降下を低減させ、集電効率を高め、高い発電性能を確保できる。
【００１９】
本発明の燃料電池セルにおいては、前記内側電極層が燃料極層であり、外側電極層が酸素極層であることが好ましい。このような燃料電池セルでは、導電性支持基板の内部に形成されているガス通路に燃料ガス（水素）が供給され、セルの外部（外側電極層の外面）に空気等の酸素含有ガスが供給されることとなるため、特にコストの高い燃料ガスの有効利用を図ることができる。
【００２０】
また、インターコネクタ上に形成されているＰ型半導体層は、２０％以上の気孔率を有し、且つ５μｍ以上の最大表面粗さＲｍａｘ（JIS B 0601）を有していることが好ましい。このようなＰ型半導体層を形成した場合には、アンカー効果によって、特に第２の集電補助層が強固に接続されて界面剥離を有効に抑制できると同時に、Ｐ型半導体層と第２の集電補助層との間の電気的接点を増大させることができ、集電ロスを大幅に低減させることができ、高い発電性能を確保することができる。
【００２１】
さらに、前記第１の集電補助層は、外側電極層上に間欠的に複数形成されていることが好ましい。これにより、複数のセルスタックを集電部材により接続してセルスタックを構成したとき、隣り合うセル間の間に、適度な大きさのガス供給空間を形成し、外側電極層に十分な量のガスを供給することができる。
【００２２】
第１及び第２の集電補助層の形成成分である前記貴金属は、酸化されにくいという点で、Ｐｔ，Ａｇ、Ｐｄまたはこれらの合金乃至混合物であることが好ましい。
【００２３】
また、前記第１及び第２の集電補助層は、貴金属以外に、高融点金属成分を副成分として含有していることが好適である。このような高融点金属成分の使用により、高温に曝されたときの貴金属の焼結や揮発を防止し、高温での接触抵抗の増大を回避することができる。
【００２４】
前記Ｐ型半導体層は、ＡサイトにＬａを含有するペロブスカイト型酸化物から形成されていることが好ましい。このようなＰ型半導体層は、インターコネクタよりも電子伝導性が高く、接触抵抗による電位降下を低減させ、集電性能を高める上で有利である。
【００２５】
上記のような燃料電池セルの複数を集電部材で接合した本発明のセルスタックにおいては、隣り合うセルの第１の集電補助層と第２の集電補助層とが金属乃至合金製のフラットな接合面を有する集電部材によって接合されているため、高い接合強度を確保し、且つセル間の接触抵抗を低減させ、集電ロスを低減させることができる。
【００２６】
かかるセルスタックにおいて、前記集電部材は、表面に、主成分として貴金属を含み且つ副成分として高融点金属を含む導電性保護膜を有していることが好ましい。このような導電性保護膜を設けた場合には、集電部材の酸化による高抵抗化を有効に抑制することができ、特に外側電極層を酸素極層とした燃料電池セルが使用されているときに（セル外部に酸素含有ガスが流される）、特に有効である。
【００２７】
また、前記集電部材は、板状の基部と、該基部から櫛歯状に延びている複数の櫛歯状接合部とを有していることが好ましい。このような櫛形の集電部材を用いたときには、集電部材による外側電極層へのガス供給阻害を回避し、外側電極への十分なガス供給量を確保できる。
【００２８】
さらに、前記複数の櫛歯状接合部とは互い違いに、屈曲もしくは傾斜した足部を介して複数の角柱針状突起が前記基部から延びており、該複数の角柱針状突起は、前記櫛歯状接合部とは異なる接合部を形成していることが好ましい。即ち、このような構造の集電部材では、一方の接合部が外側電極層上の第１の集電補助層に接合され、他方の接合部がＰ型半導体層上の第２の集電補助層に接合されるため、隣り合うセル間に適度な大きさのガス供給空間を確保することができ、外側電極層に対するガス供給量を確保する上で極めて有利である。また、一方の接合部を形成する角柱針状突起が弾性を有しているため、振動等を生じた場合にも確実な接合を確保することができる。
【００２９】
また、前記集電部材は、平板状基部の上面及び下面のそれぞれに、フラットな上面あるいは下面を有する接合突部が適当な間隔で配列されているような形態を有していてもよい。このような形態の集電部材を用いた場合にも、隣り合うセル間に適度な大きさのガス供給空間を確保することができ、外側電極層に対するガス供給量を十分に確保することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
本発明を、以下添付図面に示す具体例に基づいて詳細に説明する。
図２は、本発明の燃料電池セルの好適例の構造を示す図であり、図２中、（ａ）は横断面図、（ｂ）は部分斜視図である。
図３は、図２の燃料電池セルの要部を拡大して示す図であり、図３中、（ａ）は部分拡大縦断面図であり、（ｂ）は、一方の面の部分拡大平面図であり、（ｃ）は他方の面の部分拡大平面図である。
図４は、図１の燃料電池セルから形成されたセルスタックの構造を示す図である。
図５は、図４のセルスタックの組み立てに使用される集電部材の好適例を示す図である。
図６は、図５のセルスタックを用いて形成される発電ユニットの構造を示す概略斜視図である。
【００３１】
図２及び図３、特に図２を参照して、全体として３０で示されている本発明の燃料電池セルは、断面が扁平状で、全体的に見て楕円柱状の支持基板３１を備えている。支持基板３１の内部には、適当な間隔で複数の燃料ガス通路３１ａが形成されており、燃料電池セル３０は、この支持基板３１上に各種の部材が設けられた構造を有している。このような燃料電池セル３０の複数を、図４に示すように、集電部材２０を用いて互いに直列に接続することにより、燃料電池を構成するセルスタックが形成される。
【００３２】
図２において、支持基板３１は、平坦部と平坦部の両端の弧状部とからなっている。平坦部の両面は互いにほぼ平行に形成されており、支持基板３１の平坦部の一方の面と両側の弧状部を覆うように内側電極層となる燃料極層３２が設けられており、さらに、この燃料極層３２を覆うように、緻密質な固体電解質層３３が積層されており、この固体電解質層３３の上には、燃料極層３２と対面するように、平坦部の一方の表面に、外側電極層となる酸素極層３４が積層されている。また、燃料極層３２及び固体電解質層３３が積層されていない平坦部の他方の表面には、インターコネクタ３５が設けられている。
【００３３】
また、上記の燃料電池セル３０において、燃料極層３２及び固体電解質層３３の両端は、インターコネクタ３５の両端部とオーバーラップする位置まで延びており、インターコネクタ３５の両端は、燃料極層３２及び固体電解質層３３の両端部分の上に重なっている。これにより、支持基板３１の表面が外部に露出せず、ガスのリークを確実に防止できるように構成されている。また、インターコネクタ３５の上面には、集電のためのＰ型半導体層３６が設けられており、インターコネクタ３５の下側には、支持基板３１との接合強度を高めるために、必要により接合層３７が設けられる。この接合層３７の両端部分も、燃料極層３２及び固体電解質層３３の両端部分とオーバーラップしている。
【００３４】
また、固体電解質層３３と酸素極層３４との間には、必要により、拡散防止層３８が設けられており、固体電解質層３３と酸素極層３４間での元素拡散による界面絶縁層の形成を抑制できるようになっている。
【００３５】
本発明においては、上記の酸素極層３４上に第１の集電補助層３９ａが設けられ、Ｐ型半導体層３６上には、第２の集電補助層３９ｂが設けられている（図１及び図２参照）。
【００３６】
上記のような構造の燃料電池セル３０では、燃料極層３２の酸素極層３４と対面している部分が燃料極として作動して発電する。即ち、酸素極層３４の外側に空気等の酸素含有ガスを流し、且つ支持基板３１内のガス通路に燃料ガス（水素）を流し、所定の作動温度まで加熱することにより、酸素極層３４で下記式（１）の電極反応を生じ、また燃料極層３２の燃料極となる部分では例えば下記式（２）の電極反応を生じることによって発電し、かかる発電によって生成した電流は、インターコネクタ３５を介して集電される。
酸素極層３４：  １／２Ｏ２＋２ｅ−  →  Ｏ２−  （固体電解質）  （１）
燃料極層３２：  Ｏ２−  （固体電解質）＋  Ｈ２  →  Ｈ２Ｏ＋２ｅ−  …（２）
【００３７】
即ち、図４に示されているように、上記のような構造の燃料電池セル３０の複数を、集電部材２０により互いに直列に接続することによりセルスタックを形成し、このセルスタックを所定の収容容器に収容して、燃料ガス（水素）及び酸素含有ガスを所定の部位に流すことにより、燃料電池として機能させることができる。
【００３８】
（支持基板３１）
支持基板３１は、燃料ガスを燃料極まで透過させるためにガス透過性であること、及びインターコネクタ３５を介しての集電を行うために導電性であることが要求される。このことから、支持基板３１は鉄属金属成分と特定の希土類酸化物とから支持基板３１を構成することが望ましい。
【００３９】
鉄族金属には、鉄、ニッケル及びコバルトがあり、本発明では、何れをも使用することができるが、安価であること及び燃料ガス中で安定であることからＮｉ及び／またはＮｉＯを鉄族成分として含有していることが好ましい。
【００４０】
また希土類酸化物成分は、支持基板３１の熱膨張係数を、固体電解質層３３と近似させるために使用されるものであり、高い導電率を維持し且つ固体電解質層３３等への拡散を防止するために、Ｙ，Ｌｕ，Ｙｂ，Ｔｍ，Ｅｒ，Ｈｏ，Ｄｙ，Ｇｄ，Ｓｍ，Ｐｒからなる群より選ばれた少なくとも１種の希土類元素を含む酸化物が、上記鉄族成分と組合せで使用される。このような希土類酸化物の具体例としては、Ｙ２Ｏ３、Ｌｕ２Ｏ３、Ｙｂ２Ｏ３、Ｔｍ２Ｏ３、Ｅｒ２Ｏ３、Ｈｏ２Ｏ３、Ｄｙ２Ｏ３、Ｇｄ２Ｏ３、Ｓｍ２Ｏ３、Ｐｒ２Ｏ３を例示することができ、特に安価であるという点で、Ｙ２Ｏ３、Ｙｂ２Ｏ３が好適である。
【００４１】
尚、支持基板３１を構成する鉄族金属成分と希土類酸化物成分とは、良好な導電率を維持し且つ適度な熱膨張係数を有するために、一般に、３５：６５乃至６５：３５の体積比で存在することが好適である。
【００４２】
また、支持基板３１の平坦部の長さは、通常、１５〜３５ｍｍ、支持基板３１の厚みは１〜３．５ｍｍ程度であることが望ましい。これにより、セル構成成分の実抵抗値を低くできるからである。
【００４３】
（燃料極層３２）
本発明において、燃料極層３２は、前述した式（２）の電極反応を生じせしめるものであり、それ自体公知の多孔質の導電性セラミックスから形成される。例えば、希土類元素が固溶しているＣｅＯ２（希土類セリア）又は希土類元素が固溶しているＺｒＯ２（安定化ジルコニア）と、Ｎｉ及び／またはＮｉＯとから形成される。
【００４４】
燃料極層３２中の希土類セリアまたは安定化ジルコニアの含量は、３５乃至６５体積％の範囲にあるのが好ましく、またＮｉ或いはＮｉＯ含量は、６５乃至３５体積％であるのがよい。さらに、この燃料極層３２の開気孔率は、１５％以上、特に２０乃至４０％の範囲にあるのがよく、その厚みは、５〜３０μｍであることが望ましい。例えば、燃料極３２の厚みがあまり薄いと、性能が低下するおそれがあり、またあまり厚いと、固体電解質層３３と燃料極３２との間で熱膨張差による剥離等を生じるおそれがある。
【００４５】
（固体電解質３３）
燃料極層３２上に設けられている固体電解質層３３は、特に限定されるものではないが、一般に３〜１５モル％の希土類元素が固溶したＺｒＯ２（安定化ジルコニア）の緻密質なセラミックスから形成されている。ジルコニアに固溶している希土類元素としては、Ｓｃ，Ｙ，Ｌａ，Ｃｅ，Ｐｒ，Ｎｄ，Ｐｍ，Ｓｍ，Ｅｕ，Ｇｄ，Ｔｂ，Ｄｙ，Ｈｏ，Ｅｒ，Ｔｍ，Ｙｂ，Ｌｕを例示することができるが、高イオン伝導度であるという点からＹｂ、Ｓｃが望ましい。
【００４６】
この固体電解質層３３を形成する安定化ジルコニアセラミックスは、ガス透過を防止するという点から、相対密度（アルキメデス法による）が９３％以上、特に９６％以上の緻密質であることが望ましく、且つその厚みが１０〜５０μｍであることが望ましい。
【００４７】
（酸素極層３４）
酸素極層３４は、所謂ＡＢＯ３型のペロブスカイト型酸化物からなる導電性セラミックスから形成される。かかるペロブスカイト型酸化物としては、遷移金属ペロブスカイト型酸化物、特にＡサイトにＬａを有するＬａＭｎＯ３系酸化物、ＬａＦｅＯ３系酸化物、ＬａＣｏＯ３系酸化物の少なくとも１種が好適であり、６００〜１０００℃程度の作動温度での電気伝導性が高いという点からＬａＦｅＯ３系酸化物が特に好適である。尚、上記ペロブスカイト型酸化物においては、ＡサイトにＬａと共にＳｒなどが存在していてもよいし、さらにＢサイトには、ＦｅとともにＣｏやＭｎが存在していてもよい。
【００４８】
また、酸素極層３４は、ガス透過性を有していなければならず、従って、酸素極層３４を形成する導電性セラミックス（ペロブスカイト型酸化物）は、開気孔率が２０％以上、特に３０乃至５０％の範囲にあることが望ましい。このような酸素極層３４の厚みは、集電性という点から１０〜１００μｍであることが望ましい。
【００４９】
尚、外側電極層であるこの酸素極層３４は、図３（ａ）の部分拡大縦断面図にも示されているように、支持基板３１の平坦部の一部分に形成されていてもよい。
【００５０】
（インターコネクタ３５）
上記の酸素極層３４に対面するように、支持基板３１上に設けられているインターコネクタ３５は、導電性セラミックスからなるが、燃料ガス（水素）及び酸素含有ガスと接触するため、耐還元性、耐酸化性を有していることが必要である。このため、かかる導電性セラミックスとしては、一般に、ランタンクロマイト系のペロブスカイト型酸化物（ＬａＣｒＯ３系酸化物）が使用される。また、支持基板３１の内部を通る燃料ガス及び支持基板３１の外部を通る酸素含有ガスのリークを防止するため、かかる導電性セラミックスは緻密質でなければならず、例えば９３％以上、特に９５％以上の相対密度を有していることが好適である。
【００５１】
かかるインターコネクタ３５は、ガスのリーク防止と電気抵抗という点から、１００〜５００μｍの厚みを有していることが望ましい。即ち、この範囲よりも厚みが薄いと、ガスのリークを生じやすく、またこの範囲よりも厚みが大きいと、電気抵抗が大きく、電位降下により集電機能が低下してしまうおそれがあるからである。
【００５２】
（Ｐ型半導体層３６）
インターコネクタ３５の外面（上面）に設けられているＰ型半導体層３６は、図４に示されているように集電部材２０を用いてのセルの接合によりセルスタックを構成したときに、集電部材２０とインターコネクタ３５との間に介在させることにより、接触抵抗による電位降下を少なくするためのものであり、これにより、集電性能の低下を有効に回避することが可能となり、例えば、一方の燃料電池セル３０の酸素極層３４からの電流を、他方の燃料電池セル３０の支持基板３１に効率良く伝達できる。
【００５３】
このようなＰ型半導体層３６は、例えば遷移金属ペロブスカイト型酸化物により形成することができる。この遷移金属ペロブスカイト型酸化物としては、インターコネクタ３５を構成するＬａＣｒＯ３系酸化物よりも電子伝導性が大きいもの、例えば、ＢサイトにＭｎ、Ｆｅ、Ｃｏなどが存在するＬａＭｎＯ３系酸化物、ＬａＦｅＯ３系酸化物、ＬａＣｏＯ３系酸化物などの少なくとも一種が好適であり、特に電位降下を防止するという点で、酸素極層３４の形成に使用されているものが好適である。
【００５４】
また、Ｐ型半導体層３６の厚みは、一般に、３０乃至１００μｍの範囲にあることが好ましく、さらにアンカー効果により後述する第２の集電補助層３９ｂとの接合力を高め、しかも電気的接点を増大させるために、開気孔率が２０％以上、特に３０乃至５０％の範囲にあり、且つ粗面加工などにより、５μｍ以上の最大表面粗さＲｍａｘ（JIS B 0601）を有していることが好ましい。これにより、集電ロスを大幅に低減させることができ、高い発電性能を確保することができる。
【００５５】
尚、このＰ型半導体層３６は、集電部材２０を用いてのセル間の接合に際して（図４参照）、集電部材２０と各セル３０（第１の集電補助層３１ａ或いは第２の集電補助層３９ｂ）との間に十分な接合面積を確保できる限り、インターコネクタ３５の上面の全面にわたって設ける必要はなく、図２（ｂ）に示されているように、その上面の一部分に形成されていてもよい。
【００５６】
（接合層３７）
接合層３７は、支持基板３１とインターコネクタ３５との接合強度を高めるために設けられる接着層であり、Ｎｉ金属及び／又はＮｉ金属の酸化物と希土類で安定化したジルコニアからなり、接合層３７中の安定化ジルコニア含量は、３５乃至４５体積％の範囲にあるのが好ましく、またＮｉ或いはＮｉＯ含量は、６５乃至５５体積％であるのがよい。この接合層３７においては、そのＮｉ含量を、通常、燃料極層３２のＮｉ含有量よりも大きくすることが、電位降下を小さくする上で好適である。また、接合層３７の厚みは１０μｍ以下であることが望ましい。１０μｍ以下の薄さにすることで、インターコネクタのクラック発生、インターコネクタの支持基板３１からの剥離等を有効に抑えることができるからである。
【００５７】
（拡散防止層３８）
固体電解質層３３と、酸素極層３４との間に設けられる拡散防止層３８は、この拡散防止層は、酸素極層３４と固体電解質層３３との間でのＬａ等の元素拡散によって界面に絶縁層が形成されての出力低下を防止するためのものである。従って、このような元素拡散を遮断或いは抑制し得るのであれば、その材質は特に制限されないが、一般には、Ｓｍが固溶したＣｅＯ２からなる複合酸化物から形成される。この複合酸化物は、下記一般式；
（ＣｅＯ２）１−ｘ（ＳｍＯ１．５）ｘ
式中、ｘは、０＜ｘ≦０．３、特に０．１≦ｘ≦０．２の数である、
で表される組成を有していることが、電気抵抗を低減するという点から好適である。
【００５８】
（第１及び第２の集電補助層３９ａ，３９ｂ）
本発明において、外部電極層である酸素極層３４の上面には、第１の集電補助層３９ａが設けられ、内側電極層である燃料極層３２に導通しているインターコネクタ３５上のＰ型半導体層３６の上面には、第２の集電補助層３９ｂが設けられる。即ち、集電部材２０を用いての複数のセルの接合によりセルスタック（図４）を組み立てる場合、一方のセルのインターコネクタ３５（或いはＰ型半導体層３６）と他方のセルの酸素極層３４とを、直接、導電性の集電部材２０で接合すると、接触抵抗が大きく、電位降下が大きくなってしまい、集電性能が低下してしまう。しかるに、酸素極層３４上に形成された第１の集電補助層３９ａと、Ｐ型半導体層３６上に形成された第２の集電補助層３９ｂとを集電部材２０で接合することにより、接触抵抗が小さくなり、電位降下が低減され、集電性能の低下を有効に回避することが可能となり、例えば、一方の燃料電池セル３０の酸素極層３４からの電流を、他方の燃料電池セル３０の支持基板３１に効率良く伝達できるのである。
【００５９】
これらの集電補助層３９ａ，３９ｂは、貴金属により形成されるが、特に酸素含有ガス雰囲気下で酸化され難い、Ｐｔ、Ａｇ、Ｐｄ、またはこれらの合金もしくは混合物等により形成することが好適である。さらに、これらの集電補助層３９ａ，３９ｂは、副成分として高融点金属、例えばＲｈ、Ｔｉ、Ｓｉの少なくとも１種を含有していてもよい。このような高融点金属を含有させることにより、高温（例えばセル３０の作動温度）に曝されたときの貴金属の焼結を抑制することができ、その結果、収縮による固体電解質層３３からの酸素極層３４の剥離、あるいはインターコネクタ３５からのＰ型半導体層３６の剥離を防止できる。また、貴金属の揮発を防ぐことができ、その結果、集電抵抗を抑制できる。このような高融点金属の含量は、貴金属の優れた導電性が損なわれない限り特に制限されないが、一般的には、２質量％以下、特に０．１乃至１．５質量％の範囲で集電補助層３９ａ，３９ｂ中に含まれているのがよい。
【００６０】
また、これら集電補助層３９ａ，３９ｂの厚みは、所定の電位降下抑制機能を発現させるために、１０乃至８０μｍの範囲にあることが好ましい。
【００６１】
さらに、本発明においては、酸素極層３４上の第１の集電補助層３９ａは、特に図３（ａ），（ｂ）に示されているように、酸素極層３４の全面に形成せず、適当な間隔をおいて、酸素極層３４の外面に、複数個、形成することが好適である。即ち、酸素極層３４の全面を第１の集電補助層３９ａで覆ってしまうと、酸素極層３４への酸素含有ガスの供給が遮断され、出力低下を引き起こしてしまうおそれがあるからである。従って、酸素極層３４へのガス供給を有効に行い、且つ集電ロスを有効に低減させるため、集電補助層３９ａは、酸素極層３４の外面の面積当り、３０％〜８０％の割合で存在していることが望ましい。
【００６２】
尚、第２の集電補助層３９ｂに関しては、これをＰ型半導体層３６の上面全体にわたって形成しても格別の弊害は生じないが、コストの低減等の見地から、前述した集電部材２０と上記第１の集電補助層３９ａとの接合が確実に行われる範囲で、図３（ａ），（ｃ）に示されているように、Ｐ型半導体層３６の上面の一部を覆うように、第１の集電補助層３９ａと同様、間欠的に第２の集電補助層３９ｂを形成するのがよい。
【００６３】
尚、図２の燃料電池セルにおいては、層構造を逆にすることもでき、例えば支持基板３１上に、内側電極層として酸素極層３４を形成し、その上に固体電解質層３３及び燃料極層３２（外側電極層となる）が形成された層構造とすることも可能である。この場合には、支持基板３１の内部空間に酸素含有ガスが流され、外部に燃料ガスが流されることとなり、第１の集電補助層３９ａは、燃料極層３２上に形成されることとなる。但し、燃料ガスの有効利用という点で、図２に示す層構造とすることが好ましい。
また、上記の例では、導電性支持基板３１と燃料極層３２とが別個の材料で形成され、独立した部材として形成されているが、かかる導電性支持基板３１を燃料極層形成材料で形成することもできる。即ち、この場合には、導電性支持基板３１自体が燃料極となるため、燃料極層３２を形成する必要がない。
【００６４】
（燃料電池セルの製造）
以上のような構造を有する燃料電池セルは、図２に示されているものを例にとると、以下のようにして製造される。
【００６５】
先ず、所定の鉄族金属成分（例えばＮｉやＮｉＯ）の粉末と、希土類元素酸化物（例えばＹ２Ｏ３）の粉末と、有機バインダーと、溶媒を混合して成形用スラリーを調製し、このスラリーを用いて、常法にしたがい、所定形状の支持基板用成形体を作製する。
【００６６】
また、所定の微細な粒径を有する希土類セリア粉末又は安定化ジルコニア粉末と、Ｎｉ及び／又はＮｉＯ粉末とを所定量比で混合した混合粉末に、有機バインダーと、溶媒と、市販の分散剤とを加えて燃料極層用スラリーを調製する。このスラリーを、前記支持基板成形体の所定位置に、スクリーン印刷法等の方法で所定厚みに塗布し、８０〜１５０℃の温度で乾燥し、燃料極コーティング層を形成する。
【００６７】
次に、安定化ジルコニア粉末等の固体電解質原料粉末と、有機バインダーと、溶媒を混合し、所定の成形手段でシート状の固体電解質成形体を作製する。この固体電解質成形体の所定位置に、前記燃料極層用スラリーを塗布し、スラリー塗布層が前記の燃料極コーティング層に当接するようにして、前記支持基板成形体に巻き付けて積層成形体を作製する。この場合、固体電解質成形体の両端面の間に、インターコネクタを設ける空間が残るように、支持基板成形体の一部の平坦面が露出するようにしておく。この積層成形体を、８０〜１５０℃の温度で乾燥し、酸素含有雰囲気中で８００〜１１００℃で脱脂及び仮焼を行って積層仮焼体を得る。
【００６８】
次に、Ｓｍが固溶したＣｅＯ２からなる複合酸化物の粉末などの拡散防止層用原料粉末に、アクリル系バインダー等の有機バインダーと、トルエン等の溶媒とを加えてスラリー調製し、このスラリーを、得られた積層仮焼体の固体電解質仮焼体上に、スクリーン印刷にて塗布後、乾燥し、拡散防止層用のコーティング層を形成する。
【００６９】
尚、上記の拡散防止層用原料粉末は、レーザー光散乱法で求めた平均粒径（マイクロトラック法にて測定した平均粒径）と、比表面積から求めた擬似的球の直径から算出される凝集度が、５〜３５、特に５〜１３の範囲となるように粒度調整されていることが、焼成収縮を抑制し、固体電解質層３３の剥離やクラック発生を防止し、さらには発電性能の低下を防止する上で望ましい。このような粒度調整は、例えば所定の酸化物粉末を、イソプロピルアルコール（ＩＰＡ）などの溶媒を用いて振動ミル又はボールミルにて粉砕し、次いで９００℃程度の温度で仮焼処理をし、さらにボールミルにて解砕処理することにより行うことができる。
【００７０】
さらに、ランタン−クロム系酸化物粉末などのインターコネクタ用原料酸化物粉末と、有機バインダーと、溶媒を混合してスラリーを調製し、所定の成形手段によって、シート状のインターコネクタ成形体を作製する。
【００７１】
また、Ｎｉ及び／又はＮｉＯ粉末及び安定化ジルコニア粉末などを用い、これらを、有機バインダー、溶媒と混合してスラリーを調製し、このスラリーを上記インターコネクタ成形体の片方の面に塗布し、接合層用コーティング層を形成する。
【００７２】
このようにして接合層用コーティング層が片面に形成されたインターコネクタ成形体を、前記で作製された積層仮焼体に積層する。この際、接合層用コーティング層が積層仮焼体における支持基板仮焼体の露出面に当接し、且つインターコネクタ成形体の両端部が、固体電解質仮焼体の両端部にオーバーラップするように積層する。
【００７３】
このようにして、支持基板仮焼体に、燃料極層仮焼体、固体電解質仮焼体、拡散防止層用コーティング層が順次積層され、且つ支持基板仮焼体の露出面に接合層用コーティング層を介してインターコネクタ成形体が積層された積層成形体を得る。なお、各成形体やコーティング層等は、ドクターブレードによるシート成形や印刷、スラリーディップ、スプレーによる吹き付けなどにより作製することができる。
【００７４】
上記の積層成形体を脱脂処理し、酸素含有雰囲気中で１３００〜１６００℃で同時焼成して積層焼結体を得る。
【００７５】
次に、遷移金属ペロブスカイト型酸化物粉末等の酸素極層用粉末と、溶媒と、市販の分散剤とを混合したスラリーを調製し、用いてシート状の酸素極層成形体を作製する。
【００７６】
上記の酸素極層成形体を、前記で作成された積層焼結体上に形成された拡散防止層上に積層し、さらにインターコネクタ上に、Ｐ型半導体層用材料（例えば、ＬａＦｅＯ３系酸化物粉末）と溶媒を含むスラリーを、ディッピング等により塗布し、酸素含有雰囲気中で９００〜１２００℃で焼き付けることにより、酸素極層及びＰ型半導体層を形成する。
【００７７】
最後に、Ａｇ等の金属及び必要によりＲｈ等の高融点金属を含む集電補助層用ペーストを、スクリーン印刷法等により所定のパターンで、酸素極層及びＰ型半導体層に塗布し、７００〜９００℃で脱脂、焼付けて第１及び第２の集電補助層を形成することで、図２に示す構造の本発明の燃料電池セル３０を製造することができる。
【００７８】
尚、燃料電池セル３０は、酸素含有雰囲気での焼成により、燃料極層３２中のＮｉ成分が、ＮｉＯとなっているため、その後、ガス流路３１ａから還元性の燃料ガスを流し、ＮｉＯを８００〜１０００℃で還元処理する。また、この還元処理は発電時に行ってもよい。
【００７９】
（セルスタック）
上記の燃料電池セル３０は、その複数を、図４に示すように、集電部材２０により、一方のセルの第１の集電補助層３９ａと隣り合うセルの第２の集電補助層３９ｂとを接合することにより、燃料電池を構成するセルスタックを形成することができる。また、このセルスタックの複数は、サイドバイサイドに配列され、互いに金属板等の集電プレート２１により互いに直列に接続され、電流が取り出されるようになっている。図４の例では、２つのセルスタックが配置されており、それぞれ発電ユニットＡ，Ｂを形成している。
【００８０】
上記のような本発明のセルスタックにおいては、隣り合うセルの第１の集電補助層３９ａと第２の集電補助層３９ｂとを接合する集電部材２０が金属乃至合金製のフラットな接合面を有するものであり、このような集電部材２０の使用により、高い接合強度を確保し、且つセル間の接触抵抗を低減させ、集電ロスを低減させることができる。例えば、フェルト材を集電部材として使用した場合には、接触抵抗が高くなってしまい、集電ロスが大きくなってしまう。
【００８１】
また、集電部材２０は、表面に、主成分として貴金属を含み且つ副成分として高融点金属を含む導電性保護膜を有していることが好ましい。このような導電性保護膜を設けた場合には、酸化による高抵抗化を有効に抑制することができる。尚、このような導電性保護膜は、前述した第１或いは第２の集電補助層と同様の材料から形成される。
【００８２】
さらに、前記集電部材２０は、全体として櫛形形状を有していることが好ましく、例えば板状の基部と、該基部から櫛歯状に延びている複数の櫛歯状接合部とを有していることが好ましい。このような櫛歯状の接合部で第１の集電補助層３９ａに接合するときには、酸素極層３４をできるだけ露出させることができるため、集電部材２０による酸素極層３４へのガス供給阻害を低減させることができる。
【００８３】
本発明においては、特に図５（ａ）或いは図５（ｂ）に示されている形態の集電部材２０を好適に用いる事ができる。
【００８４】
図５（ａ）の集電部材は、複数の櫛歯状接合部２０ａが、板状の基部２０ｂから延びているが、上記の櫛歯状接合部とは互い違いに、屈曲もしくは傾斜した足部を介して複数の角柱針状突起２０ｃが基部２０ｂから延びており、この角柱針状突起（接合部と呼ぶことがある）２０ｃは、上記の櫛歯状接合部２０ｂとは異なる接合部を形成している。即ち、接合部２０ａ，２０ｃは、何れも細長い角柱形状であり、フラットな面を有しているため、面接触で接合することができ、高い接合強度を確保できるばかりか、２つの接合部が形成されているため、一方の接合部（例えば２０ａ）を第１の集電補助層３９ａに接合し、他方の接合部（例えば２０ｃ）を、第２の集電補助層３９ｂに接合することができ、両接合部の間に大きなガス供給空間を確保することができる。従って、酸素極層３４に対する酸素含有ガスの供給量を十分に確保することができ、発電性能を低下させることがない。接合部２０ｃを形成する角柱針状突起が弾性を有しているため、振動等を生じた場合にも確実な接合を長期間にわたって確保することができる。
【００８５】
また、図５（ｂ）の集電部材２０は、平板状基部２０ｂの上面及び下面のそれぞれに、フラットな上面あるいは下面を有する接合突部２０ａが適当な間隔で配列されている。このような形態の集電部材２０においても、隣り合うセル間に適度な大きさのガス供給空間を確保することができ、酸素極層３４に対するガス供給量を十分に確保することができる。
【００８６】
尚、上述した図５（ａ）或いは図５（ｂ）の集電補助部材２０の大きさや、櫛歯状の接合部２０ａ，２０ｃ，接合突部２０ａのピッチ、高さなどのパラメータは、第１の集電補助層３９ａや第２の集電補助層３９ｂの形成パターンに応じて設定すればよく、何れの場合にも、隣り合うセル間の間隔が１乃至８ｍｍ程度となるようなものとすればよい。
【００８７】
尚、上記のようなセルスタックがそれぞれ形成している発電ユニットは、例えば図６に示すような構造となっている。即ち、図６において、全体として５０で示す発電ユニットは、燃料電池セル３０から形成されているセルスタック４５が、上方にガス供給路が露出するように立設して接続されており、このセルスタック４５は、マニホールド４２に取り付けられている。このマニホールド４２は、内部にガス供給空間が形成されており、各セル３０のガス供給路がこのガス供給空間に露出するようになっている。
【００８８】
また、上記セルスタック４５の上部には、燃料ガス供給管５２（及び必要により空気供給管５４）が接続された改質器５３が配置されており、この改質器５３は、改質ガス供給管５１が接続され、この供給管５１の他端は、上記のマニホールド４２に接続されている。即ち、天然ガス等の原料ガスが、上記改質器５３に導入され、改質器５３で水素含有の燃料ガスに改質され、改質されたガスは、マニホールド４２に供給され、セルスタック４５を構成する各セル３０のガス供給路に供給される。従って、このセルスタック４５の外部に空気等の酸素含有ガスを流し、各セル３０を所定の作動温度に加熱することにより、発電が行われるようになっている。
【００８９】
即ち、上記のような発電ユニット５０を複数配列接続することにより、燃料電池モジュールが構成され、発電が行われる。
【００９０】
尚、セルスタック４５のマニホールド４２への取り付けは、例えばマニホールド４２の上壁に、所定の開口が適当なピッチで形成されている基板を設けておき、この基板の各開口にセルスタック４５を構成しているセル３０のそれぞれを挿入し、耐熱性に優れたセラミック、ガラス、セメントなどの接合材などによって気密に封止、固定することにより行われる。この場合、ソケット等を用いてセルスタック４５をマニホールド４２に固定することも可能である。
【実施例】
【００９１】
平均粒径０．５μｍのＮｉＯ粉末と、Ｙ２Ｏ３粉末（平均粒径は０．６〜０．９μｍ）を、焼成後におけるＮｉＯがＮｉ換算で４８体積％、Ｙ２Ｏ３が５２体積％になるようにして混合し、この混合粉末に、ポアー剤、有機バインダー（ポリビニルアルコール）と、水（溶媒）とを混合して形成した支持基板用スラリーを押出成形し、これを乾燥し、１０００℃で仮焼した。
【００９２】
次に、８モル％Ｙ２Ｏ３を含有するＺｒＯ２（ＹＳＺ）粉末と、ＮｉＯ粉末と、有機バインダー（アクリル樹脂）と、溶媒（トルエン）とを混合したスラリーを用いて燃料極層形成用シートを作製し、また、上記ＹＳＺ粉末と、有機バインダー（アクリル樹脂）と、トルエンからなる溶媒とを混合したスラリーを用いて、固体電解質層用シートを作製し、これらのシートを積層した。
【００９３】
この積層シートを、上記支持基板用成形体に、その両端間が所定間隔をおいて離間するように（図２参照）巻き付け、乾燥した。
【００９４】
一方、平均粒径２μｍのＬａＣｒＯ３系酸化物粉末と、有機バインダー（アクリル樹脂）と、溶媒（トルエン）とを混合したスラリーを用いて、インターコネクタ用シートを作製し、このシートを、上記積層シートにおける支持基板用成形体の露出部分に積層し、支持基板用成形体、燃料極層用シート、固体電解質層用シートからなる焼結用積層シートを作製した。
【００９５】
次に、この焼結用積層シートを脱バインダ処理し、大気中にて１５００℃で同時焼成した。
【００９６】
得られた焼結体を、平均粒径２μｍのＬａ０．６Ｓｒ０．４Ｃｏ０．２Ｆｅ０．８Ｏ３粉末と、溶媒（ノルマルパラフィン）からなるペースト中に浸漬し、焼結体に形成されている固体電解質層の表面に酸素極用コーティング層を設け、同時に、上記ペーストを焼結体に形成されているインターコネクタの外面に塗布し、Ｐ型半導体用コーティング層を設け、１１５０℃で焼き付けた。
【００９７】
この後、Ｐ型半導体表面層を表面粗さ計を用い、最大表面粗さＲｍａｘを求め、その結果を表１に記載した。また、焼結体を横断面方向に一部切り出し、樹脂に埋めた後、観察面を研磨し、該研磨面を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）にて観察し、画像解析装置によりＰ型半導体の気孔率を算出した。
【００９８】
この後、表１に示した貴金属、高融点金属と、溶媒と、分散剤とを混合したペーストを用いて、酸素極層上、Ｐ型半導体上にスクリーン印刷し、８５０℃で焼き付け、第１、第２集電補助層を形成した。
【００９９】
作製した燃料電池セルにおいて、支持基板の平坦部の長さは２６ｍｍ、厚みは２．８ｍｍ、燃料極層の厚みは１０μｍ、固体電解質層の厚みは４０μｍ、酸素極の厚みは５０μｍ、インターコネクタの厚みは１００μｍ、Ｐ型半導体層の厚みは５０μｍ、第１、第２集電補助層の厚みは、１０μｍであった。
【０１００】
そして、図５（ａ）に示すようなＦｅ、Ｃｒを主成分とするフェライト系ステンレス製の櫛歯状で、表面がＡｇ１００質量部に対してＲｈを０．２質量部含むもので被覆された集電部材を、図４に示したように燃料電池セル間であって、第１、第２集電補助層の間に、櫛歯状の集電部材を配置した。
【０１０１】
この後、燃料電池セルを電気炉にセットし、燃料電池セルの内部に水素を、外部に空気を導入して８５０℃で発電試験を行い、さらに電流密度０．５Ａ／ｃｍ２の条件で１００ｈｒの発電試験を行い、その結果を表１に記載した。また、耐久試験後のセルを取り出し、目視にて集電部材、酸素極層及びＰ型半導体層の剥離の有無を確認し、その結果を表１に記載した。
【０１０２】
【表１】
2006079831.tif 000003
【０１０３】
この表１から、第１、第２集電補助層を有しない試料Ｎｏ．１、２では、初期における発電性能が低く、また、１００時間後における発電性能の劣化が著しく、さらに１００時間後において集電部材、酸素極層及びＰ型半導体層の剥離が見られた。一方、本発明の試料では、初期における発電性能が良好であり、しかも１００時間後における性能劣化も小さく、集電部材等の剥離も生じないことが判る。
【図面の簡単な説明】
【０１０４】
【図１】従来公知の燃料電池セルの構造を示す図である。
【図２】本発明の燃料電池セルの好適例の構造を示す図であり、図２中、（ａ）は横断面図、（ｂ）は部分斜視図である。
【図３】図２の燃料電池セルの要部を拡大して示す図であり、図３中、（ａ）は部分拡大縦断面図であり、（ｂ）は、一方の面の部分拡大平面図であり、（ｃ）は他方の面の部分拡大平面図である。
【図４】図１の燃料電池セルから形成されたセルスタックの構造を示す図である。
【図５】図４のセルスタックの組み立てに使用される集電部材の好適例を示す図である。
【図６】図５のセルスタックを用いて形成される発電ユニットの構造を示す概略斜視図である。
【符号の説明】
【０１０５】
２０・・・集電部材
３０・・・燃料電池セル
３１・・・支持基板
３１ａ・・・燃料ガス通路
３２・・・燃料極層
３３・・・固体電解質層
３４・・・酸素極層
３５・・・インターコネクタ
３６・・・Ｐ型半導体層
３９ａ，３９ｂ・・・集電補助層
【図１】
2006079831.tif 000004
【図２】
2006079831.tif 000005
【図３】
2006079831.tif 000006
【図４】
2006079831.tif 000007
【図５】
2006079831.tif 000008
【図６】
2006079831.tif 000009