(57)【要約】【課題】従来における水蒸気改質器と水素精製器と燃料電池を一体に構成することにより、装置構成を著しくコンパクト化し、コスト低減が可能で実用性が高く、発電効率や耐久性を向上させ得る改質器一体型燃料電池を得る。【解決手段】燃料改質器と燃料電池を一体化した燃料電池であって、多孔質改質触媒層の上に順次、バリア層、水素分離兼アノード層、電解質層及びカソード層を配置してなることを特徴とする改質器一体型燃料電池。本改質器一体型燃料電池は、断面円形状、断面長方形状、断面多角形状、あるいは平板状など各種形状の改質器一体型燃料電池として構成される。【選択図】図１
2006332027.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料改質器と燃料電池を一体化した燃料電池であって、多孔質改質触媒層の上に順次、バリア層、水素分離兼アノード層、電解質層及びカソード層を配置してなることを特徴とする改質器一体型燃料電池。
【請求項２】
燃料改質器と燃料電池を一体化した燃料電池であって、内部に燃料流路を有する断面円形状の多孔質改質触媒層の上に順次、バリア層、水素分離兼アノード層、電解質層及びカソード層を配置してなることを特徴とする改質器一体型燃料電池。
【請求項３】
燃料改質器と燃料電池を一体化した燃料電池であって、内部に燃料流路を有する断面楕円形状の多孔質改質触媒層の上に順次、バリア層、水素分離兼アノード層、電解質層及びカソード層を配置してなることを特徴とする改質器一体型燃料電池。
【請求項４】
燃料改質器と燃料電池を一体化した燃料電池であって、内部に燃料流路を有する断面長方形状の多孔質改質触媒層の上に順次、バリア層、水素分離兼アノード層、電解質層及びカソード層を配置してなることを特徴とする改質器一体型燃料電池。
【請求項５】
燃料改質器と燃料電池を一体化した燃料電池であって、内部に燃料流路を有する断面多角形状の多孔質改質触媒層の上に順次、バリア層、水素分離兼アノード層、電解質層及びカソード層を配置してなることを特徴とする改質器一体型燃料電池。
【請求項６】
燃料改質器と燃料電池を一体化した燃料電池であって、内部に空気流路を有する断面円形状の多孔質改質触媒層の内周面に順次、バリア層、水素分離兼アノード層、電解質層及びカソード層を配置してなることを特徴とする改質器一体型燃料電池。
【請求項７】
燃料改質器と燃料電池を一体化した燃料電池であって、内部に空気流路を有する断面楕円形状の多孔質改質触媒層の内周面に順次、バリア層、水素分離兼アノード層、電解質層及びカソード層を配置してなることを特徴とする改質器一体型燃料電池。
【請求項８】
燃料改質器と燃料電池を一体化した燃料電池であって、内部に空気流路を有する断面長方形状の多孔質改質触媒層の内周面に順次、バリア層、水素分離兼アノード層、電解質層及びカソード層を配置してなることを特徴とする改質器一体型燃料電池。
【請求項９】
燃料改質器と燃料電池を一体化した燃料電池であって、内部に空気流路を有する断面多角形状の多孔質改質触媒層の内周面に順次、バリア層、水素分離兼アノード層、電解質層及びカソード層を配置してなることを特徴とする改質器一体型燃料電池。
【請求項１０】
燃料改質器と燃料電池を一体化した燃料電池であって、平板状の多孔質改質触媒層の上に順次、バリア層、水素分離兼アノード層、電解質層及びカソード層を配置してなることを特徴とする改質器一体型燃料電池。
【請求項１１】
燃料改質器と燃料電池を一体化した燃料電池であって、内部に燃料流路を備えた電気絶縁性多孔質基体管の上に、多孔質改質触媒層、バリア層、水素分離兼アノード層、電解質及びカソード層を順次積層した層構造を有する発電素子部が隣接されて複数形成されており、少なくとも１つ以上の隣り合う発電素子部がインターコネクタにより電気的に直列に接続されていることを特徴とする改質器一体型燃料電池。
【請求項１２】
燃料改質器と燃料電池を一体化した燃料電池であって、内部に燃料流路を備え、表面にバリア層を備えた改質触媒多孔質基体管の上に、水素分離兼アノード層、電解質及びカソード層を順次積層した層構造を有する発電素子部が隣接されて複数形成されており、少なくとも１つ以上の隣り合う発電素子部がインターコネクタにより電気的に直列に接続されていることを特徴とする改質器一体型燃料電池。
【請求項１３】
前記多孔質基体管が、中空の板状形状であることを特徴とする請求項１１乃至１２のいずれか１項に記載の改質器一体型燃料電池。
【請求項１４】
前記多孔質基体管が、中空の円筒形状であることを特徴とする請求項１１乃至１２のいずれか１項に記載の改質器一体型燃料電池。
【請求項１５】
前記多孔質改質触媒層の構成材料が、ニッケルとイットリア安定化ジルコニアの混合物の焼結体、ニッケルと安定化ジルコニアの混合物を主体とする焼結体、多孔質セラミックスまたは多孔質サーメットであることを特徴とする請求項１乃至１４のいずれか１項に記載の改質器一体型燃料電池。
【請求項１６】
前記バリア層の構成材料が、安定化ジルコニア、部分安定化ジルコニア、ジルコニア、アルミナ、マグネシア、（Ｌｎ1-xＡx）yＭＯ3±δ（式中、Ｌｎは希土類元素、ＡはＢａ、ＳｒまたはＣａ、ＭはＣｒまたはＴｉであり、ｘの範囲は０≦ｘ≦１、ｙの範囲は０．９≦ｙ≦１．１である。）、もしくはそれらの材料の混合物、もしくはそれらの材料の化合物であることを特徴とする請求項１乃至１５のいずれか１項に記載の改質器一体型燃料電池。
【請求項１７】
前記水素分離兼アノード層の構成材料が、Ｐｄ膜、Ｐｄ合金膜、５族金属（Ｖ、ＮｂまたはＴａ）膜、５族合金膜、あるいは、５族金属膜または５族合金膜とＰｄ膜またはＰｄ合金膜との多層膜であることを特徴する請求項１乃至１６のいずれか１項に記載の改質器一体型燃料電池。
【請求項１８】
前記電解質層の構成材料が、式：ＡＢＯ3で表されるペロブスカイト化合物（式中、ＡはＢａ、ＳｒまたはＣａ、ＢはＣｅまたはＺｒである。ＢサイトのＣｅ、Ｚｒは一部Ｙ、Ｙｂなどの希土類元素で置換されてもよい。）が主成分であることを特徴とする請求項１乃至１７のいずれか１項に記載の改質器一体型燃料電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、改質器一体型燃料電池に関し、より具体的には、燃料改質器と燃料電池を一体化した改質器一体型燃料電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池には、イオン伝導体すなわち電解質に利用される物質の違いにより、固体高分子形燃料電池（ＰＥＦＣ）、リン酸形燃料電池（ＰＡＦＣ）、溶融炭酸塩形燃料電池（ＭＣＦＣ）、固体酸化物形燃料電池（ＳＯＦＣ）など各種あるが、これらは原理的に同じである。その電解質として、ＰＥＦＣでは固体高分子が用いられ、ＭＣＦＣでは溶融炭酸塩が用いられ、ＰＡＦＣではリン酸が用いられる。
【０００３】
ＰＥＦＣ、ＰＡＦＣの燃料は水素である。ＭＣＦＣの燃料は水素であるが、一酸化炭素はＭＣＦＣのアノードでのシフト反応により水素を発生するので、ＭＣＦＣでは一酸化炭素も燃料として用いられる。ＳＯＦＣの燃料は水素、一酸化炭素及びメタンであり、メタンはＳＯＦＣのアノードの金属（Ｎｉ等）で水素、一酸化炭素に改質されて燃料となる。
【０００４】
以下、適宜、主としてＳＯＦＣを例に説明するが、他の燃料電池についても同様である。ＳＯＦＣは作動温度が８００〜１０００℃の範囲、通常１０００℃と高いが、支持膜式ＳＯＦＣのように６５０〜８００℃程度、例えば７５０℃程度の作動温度のものも開発されつつある。ＳＯＦＣは固体酸化物電解質を挟んでアノード及びカソードの３層ユニットで構成される。
【０００５】
カソードに導入される空気中の酸素はカソードで酸化物イオン（Ｏ2-）となり、固体酸化物電解質を通ってアノードに至る。ここで、アノードに導入される燃料と反応して電子を放出し、電気と水等の反応生成物を生成する。カソードでの利用済み空気はカソードオフガスとして排出され、アノードでの利用済み燃料はアノードオフガスとして排出されるが、アノードオフガスにはアノードでの未利用の燃料、水蒸気、二酸化炭素等の反応生成物が含まれている。
【０００６】
ＳＯＦＣの燃料である水素、一酸化炭素は、炭化水素の水蒸気改質法や部分酸化による改質により得られる。図１８は水蒸気改質器を模式的に示す図である。概略バーナあるいは燃焼触媒を配置した燃焼部と改質触媒を配置した改質部とにより構成される。改質部では炭化水素が水蒸気と反応して水素リッチな改質ガスが生成される。改質部で起こる反応は大きな吸熱を伴うので、反応の進行のためには、外部からの熱の供給が必要である。このため、燃焼部での燃料ガスの空気による燃焼により発生した燃焼熱（ΔＨ）が改質部に供給される。
【０００７】
一般に、炭化水素の改質により得られた改質ガスを燃料電池に純水素として供給する場合、図１９に示すように改質器の後段に水素精製器を設置する必要があり、また、改質ガスは水素精製器を経ても、尚高温であるので、例えばＰＥＦＣの燃料とするには熱交換器で１００℃以下に冷却して供給する必要がある。そのように改質器と水素精製器を別個に設置するのではなく、改質器による改質ガスの生成と該改質ガスの精製とを一つの装置で行えるように一体化した装置としてメンブレンリアクタがある。図２０はメンブレンリアクタを模式的に示す図である。
【０００８】
炭化水素は、バーナでの発生熱を加熱源とし、水蒸気による改質反応により改質触媒層で改質されて改質ガスとなる。改質ガス中の水素はＰｄ膜などの水素透過膜により選択的に分離され取り出される。こうして得られる水素は高純度であるので、図２０に示すようにそのまま燃料電池の燃料として利用される。
【０００９】
しかし、メンブレンリアクタの場合にも、高純度水素を燃料電池の燃料として用いるのは、その後段に燃料電池を別途設置する必要があることに変わりはない。また、メンブレンリアクタからの高純度水素は高温であるので、水蒸気改質器の場合と同様、例えばＰＥＦＣの燃料とするには熱交換器で１００℃以下に冷却して供給する必要がある。
【００１０】
ところで、特開２００４−１４６３３７号公報には、改質ガスの水素精製機能を備えた燃料電池が開示されている。図２１は同公報に示された断面図である。酸素極１０、水素極３０で電解質膜４０を挟んだ構造で、電解質膜４０はバナジウム（Ｖ）で形成された緻密な基材４３を中心とする５層構造で構成される。基材４３の両面に固体酸化物からなる電解質層４２、４４の薄膜が成膜され、電解質層４２、４４の外面にパラジウム（Ｐｄ）被膜４１、４５が設けられている。
【００１１】
そしてパラジウム被膜４１、４５が水素透過性材料に相当するが、水素極３０へは水素リッチな燃料ガスが供給されることから、同公報中明示の記載はないが、燃料としては炭化水素を別途燃料改質器等で改質した燃料が用いられる。また、基材４３は、Ｐｄ被膜とともに電解質層４２、４４の支持体としての役割を兼ねており、基材４３が緻密であるため、電解質層４２、４４はかなりの薄膜化（１μｍ程度以下）が可能とされている。
【００１２】
また、特開２００５−１９０４１号公報には、固体電解質層をアノード及びカソードにより挟持してなる電池において、アノードが多孔性基板上に水素透過性金属膜を接着した水素透過性電極によって形成され、且つ、固体電解質層がプロトン導電性酸化物薄膜からなることを特徴とする電池が記載されている。しかし、この電池の場合も、特開２００４−１４６３３７号公報の燃料電池と同じく、多孔性基板側から供給される燃料としては炭化水素を別途燃料改質器等で改質した燃料が用いられる。
【００１３】
【特許文献１】特開２００４−１４６３３７号公報
【特許文献２】特開２００５−１９０４１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
本発明は、上述従来のように燃料改質器と燃料電池を別個に配置するのではなく、また燃料改質器と水素精製器と燃料電池とを別個に配置するのではなく、燃料改質器と水素精製器と燃料電池とを一体に構成することにより、装置構成を著しくコンパクト化し、コスト低減が可能な改質器一体型燃料電池を提供することを目的とするものである。
【００１５】
本発明は、（１）燃料改質器と燃料電池を一体化した燃料電池であって、多孔質改質触媒層の上に順次、バリア層、水素分離兼アノード層、電解質層及びカソード層を配置してなることを特徴とする改質器一体型燃料電池を提供する。
【００１６】
本発明は、（２）燃料改質器と燃料電池を一体化した燃料電池であって、内部に燃料流路を有する断面円形状の多孔質改質触媒層の上に順次、バリア層、水素分離兼アノード層、電解質層及びカソード層を配置してなることを特徴とする改質器一体型燃料電池を提供する。
【００１７】
本発明は、（３）燃料改質器と燃料電池を一体化した燃料電池であって、内部に燃料流路を有する断面楕円形状の多孔質改質触媒層の上に順次、バリア層、水素分離兼アノード層、電解質層及びカソード層を配置してなることを特徴とする改質器一体型燃料電池を提供する。
【００１８】
本発明は、（４）燃料改質器と燃料電池を一体化した燃料電池であって、内部に燃料流路を有する断面長方形状の多孔質改質触媒層の上に順次、バリア層、水素分離兼アノード層、電解質層及びカソード層を配置してなることを特徴とする改質器一体型燃料電池を提供する。
【００１９】
本発明は、（５）燃料改質器と燃料電池を一体化した燃料電池であって、内部に燃料流路を有する断面多角形状の多孔質改質触媒層の上に順次、バリア層、水素分離兼アノード層、電解質層及びカソード層を配置してなることを特徴とする改質器一体型燃料電池を提供する。
【００２０】
本発明は、（６）燃料改質器と燃料電池を一体化した燃料電池であって、内部に空気流路を有する断面円形状の多孔質改質触媒層の内周面に順次、バリア層、水素分離兼アノード層、電解質層及びカソード層を配置してなることを特徴とする改質器一体型燃料電池を提供する。
【００２１】
本発明は、（７）燃料改質器と燃料電池を一体化した燃料電池であって、内部に空気流路を有する断面楕円形状の多孔質改質触媒層の内周面に順次、バリア層、水素分離兼アノード層、電解質層及びカソード層を配置してなることを特徴とする改質器一体型燃料電池を提供する。
【００２２】
本発明は、（８）燃料改質器と燃料電池を一体化した燃料電池であって、内部に空気流路を有する断面長方形状の多孔質改質触媒層の内周面に順次、バリア層、水素分離兼アノード層、電解質層及びカソード層を配置してなることを特徴とする改質器一体型燃料電池を提供する。
【００２３】
本発明は、（９）燃料改質器と燃料電池を一体化した燃料電池であって、内部に空気流路を有する断面多角形状の多孔質改質触媒層の内周面に順次、バリア層、水素分離兼アノード層、電解質層及びカソード層を配置してなることを特徴とする改質器一体型燃料電池を提供する。
【００２４】
本発明は、（１０）燃料改質器と燃料電池を一体化した燃料電池であって、平板状の多孔質改質触媒層の上に順次、バリア層、水素分離兼アノード層、電解質層及びカソード層を配置してなることを特徴とする改質器一体型燃料電池を提供する。
【００２５】
本発明は、（１１）燃料改質器と燃料電池を一体化した燃料電池であって、内部に燃料流路を備えた電気絶縁性多孔質基体管の上に、多孔質改質触媒層、バリア層、水素分離兼アノード層、電解質及びカソード層を順次積層した層構造を有する発電素子部が隣接されて複数形成されており、少なくとも１つ以上の隣り合う発電素子部がインターコネクタにより電気的に直列に接続されていることを特徴とする改質器一体型燃料電池を提供する。
【００２６】
本発明は、（１２）前記電気絶縁性多孔質基体管が、中空の板状形状であることを特徴とする改質器一体型燃料電池を提供する。
【００２７】
本発明は、（１３）前記電気絶縁性多孔質基体管が、中空の円筒形状であることを特徴とする請求項１１に記載の改質器一体型燃料電池を提供する。
【発明の効果】
【００２８】
前述のとおり、従来技術では燃料改質器と燃料電池を別個に配置するほかなかったが、本発明によれば、燃料改質器と水素精製器と燃料電池とを一体化したので燃料電池を格段にコンパクト化できる。これにより、起動時間を短縮することができ、また、自動車や船舶などの移動体用の発電装置や家庭や工場などに設置される発電装置、あるいは持ち運び容易な発電装置として使用することが可能であるなど、実用上も非常に有用である。また、本発明の改質器一体型燃料電池は、炭化水素を改質し、水素を燃料とするので燃料電池としての発電効率や耐久性を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
本発明は、燃料改質器と水素精製器と燃料電池を一体化した燃料電池である。そして、多孔質の改質触媒層の上に順次、バリア層、水素分離兼アノード層、電解質層及びカソード層を配置してなることを特徴とする。改質触媒層は、円筒状すなわち断面円形状であってもよく、断面楕円形状であってもよく、断面長方形状であってもよく、断面多角形状であってもよく、平板状であってもよい。これらいずれの形状の改質触媒層の場合にも、その改質触媒層上に、順次、バリア層、水素分離兼アノード層、電解質層及びカソード層が層状に配置されるので、本改質器一体型燃料電池は改質触媒層に対応した形状に構成される。
【００３０】
改質触媒層が断面円形状、断面楕円形状、断面長方形状、断面多角形状の場合には内部に燃料流路を備える。改質触媒層が平板状の場合には、バリア層、水素分離兼アノード層、電解質層及びカソード層が配置された側と相対する側が燃料流路となる。本発明の改質器一体型燃料電池は４００〜７００℃、好ましくは５５０〜６５０℃の温度で運転することができる。この温度は多孔質改質触媒層での炭化水素系燃料の水蒸気改質温度と同等の温度である。
【００３１】
以下、適宜図面を用いて本発明の改質器一体型燃料電池を順次説明する。図１は本発明の基本的構成を説明する図である。図１中、１は多孔質改質触媒層であり、改質器一体型燃料電池を構成する第１の層である。２はバリア層であり、改質器一体型燃料電池を構成する第２の層である。３は水素分離兼アノード層であり、改質器一体型燃料電池を構成する第３の層である。４は電解質層であり、改質器一体型燃料電池を構成する第４の層である。５はカソード層であり、改質器一体型燃料電池を構成する第５の層である。
【００３２】
〈第１の層である多孔質触媒層〉
第１の層である多孔質触媒層は、改質触媒としての機能、役割に加え、燃料電池の支持基体としての機能、役割も果たす層である。また、第２の層に後述（Ｌｎ1-xＡx）yＭＯ3±δが含まれる場合には、第３の層で発生した電流を第２の層を通して電流を取り出す役割も兼ねる。多孔質改質触媒層は、連通孔を有し、気孔率は１０〜８５％、平均気孔径は０．０５〜１０μｍであるのが好ましい。その厚さは、支持基体として必要とされる強度に依存するが、１００μｍ以上であるのが好ましい。多孔質改質触媒層においては、炭化水素系燃料の水蒸気改質により改質ガスを生成する。
【００３３】
改質ガスはＨ2、ＣＯ、ＣＯ2を含むが、Ｈ2のみが後述水素分離兼アノード層を通って電解質層に流れ、発電に寄与する。なお、改質触媒層は、改質器一体型燃料電池が使用される時に改質触媒機能を有すればよく、必ずしも改質触媒層の形成時に改質触媒機能を有する必要はない。そのようにＨ2のみが水素分離兼アノード層を通って電解質層に流れ、発電に寄与する点は、本発明の改質器一体型燃料電池において重要な特徴点であり、炭化水素系原料の改質ガスを燃料とする際にＣＯをも燃料とするＳＯＦＣとは異なる。
【００３４】
多孔質改質触媒層の構成材料としては、ニッケルとイットリア安定化ジルコニアの混合物の焼結体やニッケルとイットリア安定化ジルコニアの混合物を主体とする焼結体（Ｎｉ−ＹＳＺサーメット等）、その他、支持基体としての機能と改質触媒としての機能の両機能を合わせ有する多孔質セラミックス、多孔質サーメットなどが挙げられる。Ｎｉ−ＹＳＺサーメットの場合、例えばＮｉ粒子、ＮｉＯ粒子及びＹＳＺ（＝イットリア安定化ジルコニア）粒子を混合し、混合物を押出成形、加圧成形等により成形し、焼結することにより作製される。これを還元雰囲気中で還元することにより、焼結体の還元品を得る。一例として、材料組成ＮｉＯ：８ＹＳＺ＝６０：４０（重量比）の焼結体を８００℃で３時間、水素中で還元した還元品（気孔率４０％、ガス透過率１００ｃｃ/ｍｉｎ/ｃｍ2/ａｔｍ、４点曲げ強度８５ＭＰａ）を用いた場合、改質温度＝６００℃、Ｓ/Ｃ比＝３．０、改質圧力０．８ＭＰａで、触媒単体として３９％程度のメタン転化率を示し、従来の粒状改質触媒とほぼ同等の改質性能を有している。
【００３５】
〈第２の層であるバリア層〉
第２の層であるバリア層は、改質触媒層のＮｉと、水素分離膜成分のＰｄの相互拡散を防止するための層である。その構成材料としては、使用温度である４００〜７００℃の水素雰囲気において還元により金属にまで分解されないことが必要である。還元により、分解し金属を生ずると、第３の層である、Ｐｄ膜またはＰｄ合金膜より構成される水素分離兼アノード層と反応し、水素分離兼アノード層に穴が開く、水素分離性が低下する等が起こり好ましくない。また、使用温度における二酸化炭素雰囲気において分解しないことも必要である。改質触媒層にて、炭化水素系燃料の改質を行う際に、副生成物として二酸化炭素を生ずる。二酸化炭素により、分解してしまうとバリア層が強度低下を引き起こす恐れがあるため、好ましくない。
【００３６】
その材料としては、安定化ジルコニア、部分安定化ジルコニア、ジルコニア、アルミナ、マグネシア、（Ｌｎ1-xＡx）yＭＯ3±δ（式中、Ｌｎは希土類元素、ＡはＢａ、ＳｒまたはＣａ、ＭはＣｒまたはＴｉであり、ｘの範囲は０≦ｘ≦１、ｙの範囲は０．９≦ｙ≦１．１である。）、もしくはそれらの材料の混合物、もしくはそれらの材料の化合物が挙げられる。これらの材料は、還元及び二酸化炭素雰囲気においても耐久性を有する。また、バリア層はガスが通過するために多孔質であることが必要であり、その気孔率は５〜８５％、平均気孔径は０．０５〜１０μｍであるのが好ましい。厚さは５〜１００μｍであるのが好ましい。なお、それら式中、Ｏ成分について“±δ”としているのは、それらの材料については倍数比例の法則からずれることがあるからである。この点以下の式での“±δ”についても同様である。
【００３７】
ここで、本発明者らは、水素透過膜の支持体として“改質触媒兼支持体”を用いる水素製造装置を先に開発し（特開２００４−１４９３３２号公報、以下“３３２号公報”という。）、その改質触媒兼支持体をさらに改良した水素製造装置用の反応筒及び反応板を開発している（特願２００４−１３３９０６号、以下“９０６号出願”という。）。図２は３３２号公報に開示の“改質触媒兼支持体”を円筒状に構成した外膜式円筒型反応管を示す図である。図２のとおり、改質触媒兼支持体層の面と水素透過膜を一体化させて構成しており、これにより炭化水素ガスを有効に改質し、高純度水素を製造することができる。
【００３８】
【特許文献３】特開２００４−１４９３３２号公報
【特許文献４】特願２００４−１３３９０６号
【００３９】
しかし、そのように構成した“改質触媒兼支持体”を組み込んだ水素製造用反応筒についても、さらに改良の余地があることが分かった。すなわち、未使用の水素製造用反応筒では、改質触媒兼支持体層と水素透過膜層間の明確な境界部分を有していたが、長時間（例えば１０００時間）使用後の水素製造反応筒では、改質触媒兼支持体の金属（Ｎｉ）成分と水素透過膜のＰｄとが入り組んで、すなわち拡散が水素透過膜の水素透過性能を損なう原因であることが分かった。なお、当該改質触媒兼支持体層は前述〈第１の層である多孔質触媒層〉に対応し、当該水素透過膜層は後述〈第３の層である水素分離兼アノード層〉に対応している。
【００４０】
そこで、９０６号出願においては、そのような拡散を阻止するため、改質触媒兼支持体と水素透過膜との間にバリア層を設けることにより、改質触媒兼支持体と水素透過膜との間の成分の相互拡散に起因する水素透過性能の劣化の問題を解決している。すなわち、図３に示すように、基材すなわち改質触媒兼支持体の面にバリア層を設け、その上に水素透過膜を配置する。これにより、改質触媒兼支持体の成分と水素透過膜の成分との相互拡散を阻止できる。
【００４１】
本発明においては、第２の層であるバリア層として、９０６号出願における当該バリア層の概念を応用するものである。バリア層は、多孔質である必要があるが、その形成時に多孔質になるものでもよく、燃料電池としての使用時に多孔質となるものであってもよい。また、そのようにバリア層を設けるに際して、図３に示すように、第３の層である水素分離兼アノード層の成分をバリア層に食い込ませることで、いわゆるフック効果により、第１の層である多孔質改質触媒に対して、水素分離兼アノード層をより強固の保持することができる。加えて、バリア層は、燃料ガス相からアノード相への水素の固溶サイトを三次元的に拡大する効果があり、これにより、本発明による燃料電池のアノード分極を小さくすることができる。
【００４２】
バリア層に前述（Ｌｎ1-xＡx）yＭＯ3±δが含まれる場合には、当該（Ｌｎ1-xＡx）yＭＯ3±δが電気伝導性を有するため、アノードで発生した電流を、改質触媒兼支持体層へと取り出すことができ、アノードで起こる反応を速やかに進行させることができる。
【００４３】
バリア層の形成の仕方としては、多孔質改質触媒層に対してディップコート法、スプレー吹き付け法、印刷法、あるいは触媒金属の溶解除去法などによって行うことができる。このうち印刷法は、多孔質改質触媒層が平板型である場合に特に有用である。
【００４４】
〈第３の層である水素分離兼アノード層〉
第３の層である水素分離兼アノード層は、多孔質改質触媒層に形成したバリア層の面に形成する。水素分離兼アノード層は、水素分離膜としての機能、役割に加えて、アノードとしての機能、役割も兼ねる。水素分離兼アノード層の構成材料としては、改質ガスから水素を選択的に透過する機能を有し、且つ燃料電池のアノードとしての機能を有する材料であればいずれも用いられる。その好ましい例として、Ｐｄ膜、Ｐｄ合金膜、５族金属（Ｖ、ＮｂまたはＴａ）膜、５族金属合金膜、あるいは、５族金属膜または５族金属合金膜とＰｄ膜またはＰｄ合金膜との多層膜が挙げられる。Ｐｄと合金化する金属としては、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｐｔ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｉｒ、Ｃｅ、Ｓｍ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｙｂ、Ｙ、Ｇｄが挙げられる。それら金属を二種類以上組み合わせてもよい。
【００４５】
これら金属膜、合金膜は多孔質改質触媒層に対し、バリア層を介して、メッキ法や蒸着法、その他適宜の方法により支持される。水素分離膜兼アノード層は穴のない緻密な膜であることが必要であり、その厚さは好ましくは３０μｍ以下である。それらの金属膜はバリア層の面に対して、メッキ法や蒸着法、その他適宜の方法により支持される。前述のとおり、バリア層を介しているので、水素分離兼アノード層自体を薄膜化できる。ＰｄやＰｄ合金は高価であるが、薄膜化によりコスト低減が可能であり、また水素透過速度の向上が可能となる。
【００４６】
〈第４の層である電解質層〉
第４の層である電解質層は、燃料である水素がアノードでイオン化した水素イオン（プロトン）を伝導し通過させる役割をする。その構成材料としては、そのようにプロトンを伝導しうる材料であればいずれも用いられる。その例としては、式：ＡＢＯ3で表されるペロブスカイト化合物が挙げられる。同式中、ＡはＢａ、ＳｒまたはＣａ、ＢはＣｅまたはＺｒであり、このうち、ＢサイトのＣｅ、Ｚｒは一部Ｙ、Ｙｂなどの希土類元素で置換できる。電解質層すなわちプロトン伝導性電解質の厚さは好ましくは１０μｍ以下である。電解質層は、プロトン伝導しうる材料が主成分として構成されていればよく、プロトン伝導性を有する範囲内で、他の材料との混合物としても差し支えない。これらの電解質材料の一部、特にＢサイトにＣｅを含む化合物は、燃料ガス中のＣＯ2に対する化学的安定性が乏しいことが知られているが、第３の層である水素分離兼アノード層が緻密に形成されていれば、電解質材料と燃料ガス層との直接接触が遮断されるために、そのような問題を回避することができる。
【００４７】
〈第５の層であるカソード層〉
第５の層すなわち第５番目の層であるカソード層の構成材料はＬａ0.6Ｓｒ0.4ＣｏＯ3±δ、Ｓｍ0.5Ｓｒ0.5ＣｏＯ3±δ、Ｐｒ0.5Ｂａ0.5ＣｏＯ3±δなどのＬｎ1-xＡxＣｏＯ3±δやＬｎ1-xＡxＦｅＯ3±δ、Ｌｎ1-xＡxＭｎＯ3±δ（これらの式中、Ｌｎは希土類元素、ＡはＢａ、ＳｒまたはＣａである。）などのセラミックスや、Ａｇ、Ｐｔ、Ｐｈなどの金属が挙げられる。その厚さは好ましくは３０μｍ以下である。
【００４８】
前述のとおり、本発明の改質器一体型燃料電池は、断面円形状、断面楕円形状、断面長方形状、断面多角形状、平板形状など各種形状に構成される。これらいずれの形状の改質触媒層の場合にも、その改質触媒層上に順次、バリア層、水素分離兼アノード層、電解質層及びカソード層が層状に配置されるので、改質器一体型燃料電池は改質触媒層に対応した形状または電気絶縁性多孔質基体管の形状に構成される。
【００４９】
〈燃料改質器と燃料電池を一体化した円筒状燃料電池の態様〉
図４は、円筒形状の改質器一体型燃料電池を説明する図である。図４（ａ）は長手方向断面図である。図４（ｂ）は図４（ａ）を左側から見た図〔図４（ａ）は断面図であるが、全体として左側から見た図〕である。図４（ｃ）は図４（ａ）中Ａ−Ａ線断面図〔図４（ａ）は断面図であるが、全体としての断面図〕である。図４（ｂ）〜（ｃ）は図４（ａ）より拡大して示している。図４の各層１〜５は図１の各層１〜５に対応し、この点、以下に述べる改質器一体型燃料電池についても同様である。
【００５０】
多孔質改質触媒層１は、一端から他端に連通する内空（内腔）Ｓを有する円筒状（断面円形状）に形成される。その内空Ｓが燃料及び水蒸気の流路、すなわち燃料流路である。多孔質改質触媒層１の構成材料がＮｉ−ＹＳＺサーメットの場合、例えばＮｉ粒子、ＮｉＯ粒子及びＹＳＺ粒子を混合し、混合物を円筒状に押出成形することで成形し、焼結することにより作製される。なお、焼結は、多孔質焼結層（＝多孔質改質触媒層）１に順次、バリア層２、水素分離兼アノード層３、電解質層４を塗布した後、共焼結することで焼結してもよい。
【００５１】
バリア層２は、例えばジルコニア粉末を水あるいは有機溶媒に分散してスラリーとし、多孔質改質触媒層１の外面に対してスプレー吹き付け法、印刷法などにより塗布し、熱処理することで形成することができる。水素分離兼アノード層３は、バリア層２の面に前述Ｐｄ膜、Ｐｄ合金膜、５族金属膜、５族金属合金膜、あるいは、５族金属膜または５族金属合金膜とＰｄ膜またはＰｄ合金膜との多層膜をメッキ法や蒸着法により形成することでバリア層２に支持される。
【００５２】
ここで、水素分離兼アノード層３について、その片側端部の層を図４中３′として示すように厚くし、電流取出し端子とすることができる。層厚部３′の部分は水素分離兼アノード層３と同じ材料で一体に形成してもよく、水素分離兼アノード層３と同じ材料または導電性材料により別個に形成してもよい。また、水素分離兼アノード層３の片側端部を３′のように厚くすることにより、透過水素が選択的に電解質層４へと送られるので、電流端子部位からの水素漏れを防止することができる。
【００５３】
また、例えばバリア層２にＬａ0.8Ｃａ0.2ＣｒＯ3±δを用いた場合には、Ｌａ0.8Ｃａ0.2ＣｒＯ3±δが電気伝導性であり、且つ多孔質改質触媒層１もニッケルが含有されており電気伝導性を有するため、水素分離兼アノード層３で発生した電気が、バリア層２を通って、多孔質改質触媒層１に流れる。多孔質改質触媒層１に集電体を接触させる等により、電気を取り出すことができる。これらの点は、以下で述べる態様についても同様である。
【００５４】
電解質層４は、プロトン伝導性を有するＡＢＯ3で表されるペロブスカイト化合物（式中、ＡはＢａ、ＳｒまたはＣａ、ＢはＣｅまたはＺｒであり、このうちＢサイトのＣｅ、Ｚｒは一部をＹ、Ｙｂなどの希土類元素で置換できる。）、例えば、ＢａＣｅ0.8Ｙ0.2Ｏ3±δなどを水あるいは有機溶媒、バインダー、分散剤を添加、混合してスラリーとし、スクリーン印刷等により水素分離兼アノード層３の面に塗布した後、熱処理することで形成することができる。また、ＢａＣｅ0.8Ｙ0.2Ｏ3±δの各金属イオンを含有するアルコキシド溶液を用いる、所謂ゾルゲル法や、物理蒸着や化学蒸着法により形成してもよい。
【００５５】
カソード層５は電解質層４の面にＬａ0.6Ｓｒ0.4ＣｏＯ3±δ、Ｓｍ0.5Ｓｒ0.5ＣｏＯ3±δ、Ｐｒ0.5Ｂａ0.5ＣｏＯ3±δなどのＬｎ1-xＡＥxＣｏＯ3±δやＬｎ1-xＡＥxＦｅＯ3±δ、Ｌｎ1-xＡＥxＭｎＯ3±δ（これら式中、Ｌｎは希土類元素、ＡＥはアルカリ土類金属を表す。）などのセラミックスや、Ａｇ、Ｐｔ、Ｐｈなどの金属のスラリー、あるいはペーストを用いてスクリーン印刷等により塗布した後、熱処理することで形成される。
【００５６】
図５（ａ）〜（ｂ）は、以上のようにして構成される円筒状燃料電池を斜視図として示す図である。図５（ｂ）は、図５（ａ）より拡大し、点線により内部の各層の位置関係を示している。図５（ａ）のとおり、燃料電池としての使用時には、燃料と水蒸気を多孔質改質触媒層１内の燃料流路Ｓの一端から他端に向けて流すとともに、カソード層５側に酸化剤ガス、例えば空気を流通させる。水素分離兼アノード層３とカソード層５間に閉回路を構成し、負荷をかけることで電力が取り出される。バリア層２にランタンクロマイトを用いた場合には、多孔質改質触媒層１とカソード層５間に閉回路を構成することもできる。
【００５７】
〈燃料改質器と燃料電池を一体化した断面楕円状燃料電池の態様〉
図６は、断面楕円形状の改質器一体型燃料電池を説明する図である。図６のとおり、内部に燃料流路Ｓを有する断面楕円形状の多孔質改質触媒層１の外面に順次、バリア層２、水素分離兼アノード層３、電解質層４、カソード層５を配置する。他の点は前記〈燃料改質器と燃料電池を一体化した円筒状燃料電池の態様〉の場合と同様である。
【００５８】
〈燃料改質器と燃料電池を一体化した断面長方形状燃料電池の態様〉
図７は、断面長方形状の改質器一体型燃料電池を説明する図である。図７（ａ）のとおり、内部に燃料流路Ｓを有する断面長方形状の多孔質改質触媒層１の外面に順次、バリア層２、水素分離兼アノード層３、電解質層４、カソード層５を配置した様態である。図７（ｂ）は、断面長方形状の多孔質改質触媒層１の上下の二面に順次、バリア層２、水素分離兼アノード層３、電解質層４、カソード層５を配置した様態である。他の点は前記〈燃料改質器と燃料電池を一体化した円筒状燃料電池の態様〉の場合と同様である。これらの態様で、燃料流路Ｓは図７（ｃ）のように複数個設けてもよい。
【００５９】
図８は、以上のようにして構成される断面長方形状の改質器一体型燃料電池のうち、図７（ｂ）に対応する改質器一体型燃料電池を斜視図として示す図である。図８のとおり、燃料電池として使用時には、燃料と水蒸気を多孔質改質触媒層１の内の燃料流路Ｓの一端から他端に向けて流すとともに、カソード層５側に酸化剤ガス、例えば空気を流通させる。多孔質改質触媒層１または水素分離兼アノード層３とカソード層５との間に閉回路を構成し、負荷をかけることで電力が取り出される。
【００６０】
〈燃料改質器と燃料電池を一体化した断面四角形状燃料電池の態様〉
図９は、断面四角形状の改質器一体型燃料電池を説明する図である。図９（ａ）のとおり、内部に燃料流路Ｓを有する断面四角形状の多孔質改質触媒層１の外面に順次、バリア層２、水素分離兼アノード層３、電解質層４、カソード層５を配置した様態である。図９（ｂ）は、断面長方形状の多孔質改質触媒層１の上下左右の四面に順次、バリア層２、水素分離兼アノード層３、電解質層４、カソード層５を配置した様態である。他の点は前記〈燃料改質器と燃料電池を一体化した円筒状燃料電池の態様〉の場合と同様である。断面四角形状の改質器一体型燃料電池以外の断面多角形状の改質器一体型燃料電池についても同様に構成される。
【００６１】
〈燃料改質器と燃料電池を一体化した内膜形円筒形状燃料電池の態様〉
図１０は、内部に空気流路ＳＡを有する断面円形状の改質器一体型燃料電池を説明する図である。図１０のとおり、断面円形状の多孔質改質触媒層１の内周面に順次、バリア層２、水素分離兼アノード層３、電解質層４、カソード層５を配置し、カソード層５の内部に空気流路ＳＡを有する様態である。他の点は前記〈燃料改質器と燃料電池を一体化した円筒状燃料電池の態様〉の場合と同様である。内膜形断面円形状の燃料電池以外の内膜形断面楕円形状燃料電池、内膜形断面長方形状燃料電池、内膜形断面多角形状燃料電池についても同様に構成される。
【００６２】
〈燃料改質器と燃料電池を一体化した平板状燃料電池の態様〉
本発明に係る改質器一体型燃料電池は平板状改質器一体型燃料電池としても構成することができる。図１１は平板状の改質器一体型燃料電池を説明する図である。図１１（ａ）は平面図、図１１（ｂ）は図１１（ａ）中Ａ−Ａ線断面図、図１１（ｃ）は図１０（ａ）中Ｂ−Ｂ線断面図である。各層の構成材料、形成過程は前述〈燃料改質器と燃料電池を一体化した円筒状燃料電池の態様〉の場合と同様である。平板状改質器一体型燃料電池においても、多孔質改質触媒層１または水素分離兼アノード層３とカソード層５との間に閉回路を構成し、負荷をかけることで電力が取り出される。
【００６３】
〈燃料改質器と燃料電池を一体化した平板状燃料電池の積層態様１〉
本発明に係る平板状改質器一体型燃料電池は、その複数個を併置してスタック化することができる、図１２はその態様を説明する図である。図１２のとおり、複数の平板状燃料電池を交互にアノード層及びカソード層を向き合わせ、間隔を置いて配置する。これにより、隣り合う平板状改質器一体型燃料電池のアノード層は同じ空隙に向き、隣り合う平板状改質器一体型燃料電池のカソード層は同じ空隙に向くので、平板状改質器一体型燃料電池スタックをコンパクト化することができる。燃料電池としての使用時には、隣り合うアノード層間の空隙には燃料と水蒸気を流し、隣り合うカソード層間には酸化剤ガス、例えば空気を流通させることで、多孔質改質触媒層１または水素分離兼アノード層３とカソード層５との間に閉回路を構成し、負荷をかけることで電力が取り出される。
【００６４】
〈燃料改質器と燃料電池を一体化した平板状燃料電池の積層態様２〉
また、第２の層に前述（Ｌｎ1-xＡx）yＭＯ3±δが含まれる場合には、平板状の改質器一体型燃料電池は、セパレータＳＥを用いて積層し、スタック化することもできる。図１３はその態様を示す図である。図１３のとおり、複数個の平板状の改質器一体型燃料電池を、カソード層５を同じ方向に向け、上下に位置する隣り合う多孔質改質触媒層１とカソード層５の間に、セパレータＳＥを挟持して積層させる。平板状改質器一体型燃料電池を積層することによりコンパクト化できる。
【００６５】
多孔質改質触媒層中の孔は連通孔であるので、燃料と水蒸気を横方向に流通する。セパレータの構成材料としてはステンレス鋼等の耐熱合金を用いることができる。燃料電池としての使用時には、積層されたスタックの横方向より、アノード側には燃料と水蒸気、カソード側には空気を導入することで、図１３における最外層の多孔質改質触媒層１ａと最外層のカソード層５ａとの間に閉回路を構成し、負荷をかけることで電力が取り出される。
【００６６】
〈燃料改質器と燃料電池を一体化した横縞形断面板状燃料電池の態様〉
図１４は、横縞形板状の改質器一体型燃料電池を説明する図である。図１４（ａ）は平面図、図１４（ｂ）〜（ｃ）は図１４（ａ）中Ａ−Ａ線断面図である。図１４のとおり、板状の電気絶縁性多孔質基体ＳＵ上に多孔質改質触媒層１、バリア層２、水素分離兼アノード層３、電解質層４、カソード層５を順次配置した様態である。隣り合うセル、つまり発電素子の多孔質触媒層１とカソード層５がインターコネクタＩＮによって電気的に直列に接続されている。図１４では、インターコネクタＩＮは、図１４（ａ）のように幅方向中央部に配しているが、それとは限らず、幅方向の幅のうちの片側部、あるいは幅方向の全幅に配してもよい。
【００６７】
燃料電池としての使用時、すなわち発電時には、図１４（ｃ）に示すように、電気絶縁性多孔質基体ＳＵ側に燃料と水蒸気を流通させ、カソード層５側には空気を流通させる。燃料と水蒸気は、多孔質基体ＳＵの孔を通して多孔質改質触媒層１に至り、ここで燃料が水蒸気改質され、改質ガス中のＨ2のみが水素分離兼アノード層３を通って電解質層４に流れ、発電に寄与する。なお、図１４（ｃ）中、発電時の電流の流れを示している。
【００６８】
横縞形の断面円形状、横縞形の断面楕円形状、横縞形の断面長方形状、横縞形の断面多角形状の改質器一体型燃料電池についても同様に構成される。図１５は、そのうち横縞形の断面長方形状の改質器一体型燃料電池を説明する図である。図１５（ａ）は長手方向断面図、図１５（ｂ）は図１５（ａ）を右側から見た図、つまり側面図である。図１５のとおり、断面長方形状の電気絶縁性多孔質基体ＳＵの面上に多孔質改質触媒層１、バリア層２、水素分離兼アノード層３、電解質層４、カソード層５を順次配置した様態である。隣り合うセル、つまり発電素子の多孔質触媒層１とカソード層５がインターコネクタＩＮによって直列に接続されている。
【００６９】
ここで、電気絶縁性多孔質基体が断面円形状の態様については  内部が中空で、円筒状であることから“中空の円筒形状”とも言える。また、電気絶縁性多孔質基体が、断面長方形状、断面多角形状の態様については内部が中空で、各面が板状であることから“中空の板状形状”とも言える。
【００７０】
図１６は、第２の層に前述（Ｌｎ1-xＡx）yＭＯ3±δが含まれない場合の他の横縞形の断面長方形状の改質器一体型燃料電池を説明する図である。図１６のとおり、内部に燃料流路Ｓを有する断面長方形状の多孔質改質触媒基体１上にバリア層２、水素分離兼アノード層３、電解質層４、カソード層５を順次配置した様態である。隣り合う発電素子の水素分離兼アノード層３とカソード層５がインターコネクタＩＮによって直列に接続されている。この態様は、前述図７（ａ）に示すような断面長方形状の改質器一体型燃料電池を横縞形にしたものに相当している。横縞形の断面円形状、横縞形の断面多角形状の改質器一体型燃料電池についても同様に構成される。
【００７１】
本発明の改質器一体型燃料電池は、適宜断熱容器等に収容して使用する。その際、多孔質改質触媒層側への燃料、水蒸気の供給機構、アノードオフガスの導出機構、カソード層側への酸化剤ガスの供給機構、カソードオフガスの導出機構が配置される。多孔質改質触媒層側へ供給する燃料としては、都市ガス、ＬＰガス、天然ガス、ガソリン、あるいは灯油、その他の多様な炭化水素系燃料を用いることができる。なお、都市ガスなどのように硫黄化合物を含む燃料の場合には脱硫して改質触媒層側に供給される。カソード層側へは酸化剤ガスを供給するが、酸化剤ガスとしては、空気のほか、酸素富化空気、酸素などが用いられる。
【００７２】
〈本発明の改質器一体型燃料電池の具体的作製例〉
本発明の改質器一体型燃料電池は以上のような構造を備え、以上のようにして作製される。以下はその具体的作製例である。図１７（ａ）〜（ｆ）の工程に従い平板状の改質器一体型燃料電池を作製した。多孔質改質触媒層としてＮｉＯ−ＹＳＺを用いた。図１７（ａ）のとおり、多孔質改質触媒層１の上に、バリア層２としてＬａ0.8Ｃａ0.2ＣｒＯ3±δペーストを印刷法により形成し、１４００℃に加熱して焼き付けを行った。その後、水素分離兼アノード層３として、バリア層２上にメッキ法によりＰｄ膜を形成した。図１７（ｂ）はこの段階を示している。
【００７３】
次いで、水素分離兼アノード層３上に電解質層４として、ＢａＣｅ0.8Ｙ0.2Ｏ3±δを、Ｂａ/Ｃｅ/Ｙが１/０.８/０.２の比で含有されるアルコキシド溶液を塗布し仮焼する工程を数回繰り返すことにより形成した後、最終的に１１００℃に加熱して焼結させた。図１７（ｃ）はこの段階を示している。さらにカソードとしてＬａ0.6Ｓｒ0.4ＣｏＯ3±δのペーストを印刷法により形成し、１０００℃で焼き付けを行った。
【図面の簡単な説明】
【００７４】
【図１】本発明の基本的構成を説明する図
【図２】“改質触媒兼支持体”を円筒状に構成した外膜式円筒型反応管を示す図
【図３】本発明で応用する“改質触媒兼支持体”の面にバリア層を設ける態様を示す図
【図４】本発明に係る円筒状燃料電池を説明する図
【図５】本発明に係る円筒状燃料電池を斜視図として示す図
【図６】本発明に係る断面楕円形状の改質器一体型燃料電池を説明する図
【図７】本発明に係る断面長方形状の改質器一体型燃料電池を説明する図
【図８】図７（ｂ）のように構成される断面長方形状燃料電池を斜視図として示す図
【図９】本発明に係る断面四角形状の改質器一体型燃料電池を説明する図
【図１０】内部に空気流路ＳＡを有する断面円形状の改質器一体型燃料電池を説明する図
【図１１】本発明に係る平板状の改質器一体型燃料電池を説明する図
【図１２】平板状燃料電池の複数個を併置して積層してスタック化する態様を示す図
【図１３】平板状燃料電池の複数個を積層してスタック化する態様を示す図
【図１４】本発明の横縞形板状の改質器一体型燃料電池を説明する図
【図１５】本発明の横縞形の断面長方形状の改質器一体型燃料電池を説明する図
【図１６】本発明の他の横縞形の断面長方形状の改質器一体型燃料電池を説明する図
【図１７】本発明の改質器一体型燃料電池の具体的作製例を示す図
【図１８】水蒸気改質器を模式的に示す図
【図１９】従来における改質器の後段に水素精製器を設置する例を示す図
【図２０】メンブレンリアクタを模式的に示す図
【図２１】供給燃料ガスの水素精製機能を備えた燃料電池の断面図（先行技術）
【符号の説明】
【００７５】
１  第１の層である多孔質改質触媒層
２  第２の層であるバリア層
３  第３の層である水素分離兼アノード層
３′  水素分離兼アノード層３の層厚部（電流取出し端子）
４  第４の層である電解質層
５  第５の層であるカソード層
Ｓ  多孔質改質触媒層１の内空流路（燃料流路）
ＳＡ  空気流路
ＳＥ  セパレータ
ＳＵ  電気絶縁性多孔質基体
ＩＮ  インターコネクタ
１０  酸素極
３０  水素極
４０  電解質膜
４２、４４  固体酸化物からなる電解質層
４１、４５  パラジウム被膜
４３  緻密な基材                                                                          
【図１】
2006332027.tif 000003
【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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