(57)【要約】【課題】導電性部材の表面にうねりが生ずることを抑制する。【解決手段】導電性部材は、ＦｅとＣｒとを含有する金属部材と、金属部材の表面上に配置され、Ｃｒ酸化物を含む酸化被膜層と、酸化被膜層における金属部材に対向する表面とは反対側の表面上に配置され、Ｃｏ酸化物を含む被覆層とを備える。被覆層の厚さは、１０μｍ以上であり、被覆層の気孔率は、６．０％以上であり、被覆層の断面における単位面積あたりの気孔数は、２０個／１０００μｍ２以上である。【選択図】図８
2018206693.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＦｅとＣｒとを含有する金属部材と、
前記金属部材の表面上に配置され、Ｃｒ酸化物を含む酸化被膜層と、
前記酸化被膜層における前記金属部材に対向する表面とは反対側の表面上に配置され、Ｃｏ酸化物を含む被覆層と、
を備える導電性部材において、
前記被覆層の厚さは、１０μｍ以上であり、
前記被覆層の気孔率は、６．０％以上であり、
前記被覆層の断面における単位面積あたりの気孔数は、２０個／１０００μｍ２以上であることを特徴とする、導電性部材。
【請求項２】
請求項１に記載の導電性部材において、
前記被覆層に含まれるＣｏ酸化物は、スピネル型結晶構造を有することを特徴とする、導電性部材。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の導電性部材において、
前記被覆層の気孔率は、４０％以下であることを特徴とする、導電性部材。
【請求項４】
電気化学反応単位であって、
電解質層と前記電解質層を挟んで第１の方向に互いに対向する空気極および燃料極とを含む電気化学反応単セルと、
前記電気化学反応単セルに対して前記第１の方向の一方側に配置された請求項１から請求項３までのいずれか一項に記載の導電性部材と、
前記導電性部材における前記被覆層により構成される表面上に配置されたシール部材と、
を備えることを特徴とする、電気化学反応単位。
【請求項５】
請求項４に記載の電気化学反応単位において、
前記電気化学反応単セルは、燃料電池単セルであることを特徴とする、電気化学反応単位。
【請求項６】
前記第１の方向に並べて配置された複数の電気化学反応単位を備える電気化学反応セルスタックにおいて、
前記複数の電気化学反応単位の少なくとも１つは、請求項４または請求項５に記載の電気化学反応単位であることを特徴とする、電気化学反応セルスタック。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書によって開示される技術は、導電性部材に関する。
【背景技術】
【０００２】
水素と酸素との電気化学反応を利用して発電を行う燃料電池の１つとして、固体酸化物形の燃料電池（以下、「ＳＯＦＣ」という）が知られている。ＳＯＦＣの構成単位である燃料電池発電単位（以下、「発電単位」という）は、燃料電池単セル（以下、「単セル」という）を備える。単セルは、電解質層と、電解質層を挟んで所定の方向（以下、「第１の方向」という）に互いに対向する空気極および燃料極とを含む。
【０００３】
発電単位は、また、単セルに対して上記第１の方向の一方側に配置され、ＦｅとＣｒとを含有する金属（例えば、フェライト系ステンレス）により形成された導電性のインターコネクタを備える。インターコネクタは、空気極または燃料極に面するガス室を構成（区画）する。インターコネクタの表面上には、インターコネクタに含まれるＣｒが空気中の酸素と反応することにより、Ｃｒ酸化物（例えば、Ｃｒ２Ｏ３（クロミア））を含む酸化被膜層が形成される。
【０００４】
インターコネクタに含まれるＣｒが蒸散して単セルの電極に付着すると、電極における反応速度が低下する「Ｃｒ被毒」と呼ばれる現象が発生し、単セルの性能が低下するおそれがある。そのような単セルの性能低下を抑制するために、インターコネクタ（の表面上に形成された酸化被膜層）の表面上に、Ｃｏ酸化物（例えば、ＭｎＣｏ２Ｏ４）を含む導電性の被覆層が形成された構成が知られている（例えば、特許文献１参照）。このような構成では、被覆層がインターコネクタからのＣｒの蒸散を抑制するため、電極のＣｒ被毒による単セルの性能低下を抑制することができる。以下、インターコネクタと酸化被膜層と被覆層との積層体を、導電性部材という。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１１−９９１５９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
発電単位は発電運転中に高温となるため、発電単位の運転に伴い、導電性部材中の酸化被膜層にうねりが生ずることがある。酸化被膜層にうねりが生ずると、その影響により、酸化被膜層の表面上に形成された被覆層における酸化被膜層に対向する表面とは反対側の表面にもうねりが生ずるおそれがある。被覆層の該表面にうねりが生ずると、例えば、導電性部材における被覆層により構成される表面上に配置されたシール部材との間の密着性が低下し、その結果、ガス室のガスシール性が低下して発電単位の性能が低下するおそれがある。
【０００７】
なお、このような課題は、水の電気分解反応を利用して水素の生成を行う固体酸化物形の電解セル（以下、「ＳＯＥＣ」ともいう）の構成単位である電解セル単位を構成する導電性部材にも共通の課題である。なお、本明細書では、燃料電池発電単位と電解セル単位とをまとめて電気化学反応単位と呼ぶ。また、このような課題は、ＳＯＦＣやＳＯＥＣに限らず、他のタイプの電気化学反応単位にも共通の課題である。さらに、このような課題は、電気化学反応単位を構成する導電性部材に限らず、ＦｅとＣｒとを含有する金属部材と、金属部材の表面上に配置され、Ｃｒ酸化物を含む酸化被膜層と、酸化被膜層の表面上に配置され、Ｃｏ酸化物を含む被覆層とを備える導電性部材一般に共通の課題である。
【０００８】
本明細書では、上述した課題を解決することが可能な技術を開示する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本明細書に開示される技術は、例えば、以下の形態として実現することが可能である。
【００１０】
（１）本明細書に開示される導電性部材は、ＦｅとＣｒとを含有する金属部材と、前記金属部材の表面上に配置され、Ｃｒ酸化物を含む酸化被膜層と、前記酸化被膜層における前記金属部材に対向する表面とは反対側の表面上に配置され、Ｃｏ酸化物を含む被覆層と、を備える導電性部材において、前記被覆層の厚さは、１０μｍ以上であり、前記被覆層の気孔率は、６．０％以上であり、前記被覆層の断面における単位面積あたりの気孔数は、２０個／１０００μｍ２以上である。本導電性部材では、被覆層の厚さが比較的厚く、被覆層の気孔率が比較的高く、被覆層の断面における単位面積あたりの気孔数が比較的多い。そのため、本導電性部材によれば、使用中に加熱されることによって酸化被膜層にうねりが生じても、その影響によって被覆層における酸化被膜層に対向する表面とは反対側の表面にうねりが生ずることを抑制することができる。従って、本導電性部材によれば、例えば、導電性部材における被覆層により構成される表面上に配置されたシール部材との間の密着性の低下を抑制することができ、ガスシール性の低下を抑制することができる。
【００１１】
（２）上記導電性部材において、前記被覆層に含まれるＣｏ酸化物は、スピネル型結晶構造を有する構成としてもよい。本導電性部材によれば、本導電性部材によれば、被覆層によって、酸化被膜層のさらなる成長を効果的に抑制することができると共に、金属部材に含有されるＣｒの拡散を効果的に抑制することができる。
【００１２】
（３）上記導電性部材において、前記被覆層の気孔率は、４０％以下である構成としてもよい。本導電性部材によれば、被覆層による酸化被膜層の成長抑制機能と金属部材からのＣｒ拡散抑制機能とを確保しつつ、酸化被膜層に生じたうねりの影響によって被覆層における酸化被膜層に対向する表面とは反対側の表面にうねりが生ずることを抑制することができる。
【００１３】
（４）本明細書に開示される電気化学反応単位は、電解質層と前記電解質層を挟んで第１の方向に互いに対向する空気極および燃料極とを含む電気化学反応単セルと、前記電気化学反応単セルに対して前記第１の方向の一方側に配置された上記導電性部材と、前記導電性部材における前記被覆層により構成される表面上に配置されたシール部材と、を備える。本電気化学反応単位によれば、導電性部材における被覆層により構成される表面上に配置されたシール部材との間の密着性の低下を抑制することができ、ガスシール性の低下に起因する性能低下を抑制することができる。
【００１４】
（５）上記電気化学反応単位において、前記電気化学反応単セルは、燃料電池単セルである構成としてもよい。本電気化学反応単位によれば、導電性部材における被覆層により構成される表面上に配置されたシール部材との間の密着性の低下を抑制することができ、ガスシール性の低下に起因する発電性能低下を抑制することができる。
【００１５】
なお、本明細書に開示される技術は、種々の形態で実現することが可能であり、例えば、導電性部材、導電性部材と電気化学反応単セル（燃料電池単セルまたは電解単セル）とを備える電気化学反応単位（燃料電池発電単位または電解セル単位）、複数の電気化学反応単位を備える電気化学反応セルスタック（燃料電池スタックまたは電解セルスタック）、それらの製造方法等の形態で実現することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】実施形態における燃料電池スタック１００の外観構成を示す斜視図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩの位置における燃料電池スタック１００のＸＺ断面構成を示す説明図である。
【図３】図１のＩＩＩ−ＩＩＩの位置における燃料電池スタック１００のＹＺ断面構成を示す説明図である。
【図４】図２に示す断面と同一の位置における互いに隣接する２つの発電単位１０２のＸＺ断面構成を示す説明図である。
【図５】図３に示す断面と同一の位置における互いに隣接する２つの発電単位１０２のＹＺ断面構成を示す説明図である。
【図６】図４のＶＩ−ＶＩの位置における発電単位１０２のＸＹ断面構成を示す説明図である。
【図７】図４のＶＩＩ−ＶＩＩの位置における発電単位１０２のＸＹ断面構成を示す説明図である。
【図８】本実施形態の発電単位１０２を構成する被覆層１９６の詳細構成を概念的に示す説明図である。
【図９】比較例の発電単位１０２Ｘを構成する被覆層１９６の詳細構成を概念的に示す説明図である。
【図１０】性能評価結果を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
Ａ．実施形態：
Ａ−１．構成：
（燃料電池スタック１００の構成）
図１は、実施形態における燃料電池スタック１００の外観構成を示す斜視図であり、図２は、図１（および後述する図６，７）のＩＩ−ＩＩの位置における燃料電池スタック１００のＸＺ断面構成を示す説明図であり、図３は、図１（および後述する図６，７）のＩＩＩ−ＩＩＩの位置における燃料電池スタック１００のＹＺ断面構成を示す説明図である。各図には、方向を特定するための互いに直交するＸＹＺ軸が示されている。本明細書では、便宜的に、Ｚ軸正方向を上方向と呼び、Ｚ軸負方向を下方向と呼ぶものとするが、燃料電池スタック１００は実際にはそのような向きとは異なる向きで設置されてもよい。図４以降についても同様である。
【００１８】
燃料電池スタック１００は、複数の（本実施形態では７つの）燃料電池発電単位（以下、単に「発電単位」という）１０２と、一対のエンドプレート１０４，１０６とを備える。７つの発電単位１０２は、所定の配列方向（本実施形態では上下方向）に並べて配置されている。一対のエンドプレート１０４，１０６は、７つの発電単位１０２から構成される集合体を上下から挟むように配置されている。なお、上記配列方向（上下方向）は、特許請求の範囲における第１の方向に相当する。
【００１９】
燃料電池スタック１００を構成する各層（発電単位１０２、エンドプレート１０４，１０６）のＺ方向回りの周縁部には、上下方向に貫通する複数の（本実施形態では８つの）孔が形成されており、各層に形成され互いに対応する孔同士が上下方向に連通して、一方のエンドプレート１０４から他方のエンドプレート１０６にわたって上下方向に延びる連通孔１０８を構成している。以下の説明では、連通孔１０８を構成するために燃料電池スタック１００の各層に形成された孔も、連通孔１０８と呼ぶ場合がある。
【００２０】
各連通孔１０８には上下方向に延びるボルト２２が挿通されており、ボルト２２とボルト２２の両側に嵌められたナット２４とによって、燃料電池スタック１００は締結されている。なお、図２および図３に示すように、ボルト２２の一方の側（上側）に嵌められたナット２４と燃料電池スタック１００の上端を構成するエンドプレート１０４の上側表面との間、および、ボルト２２の他方の側（下側）に嵌められたナット２４と燃料電池スタック１００の下端を構成するエンドプレート１０６の下側表面との間には、絶縁シート２６が介在している。ただし、後述のガス通路部材２７が設けられた箇所では、ナット２４とエンドプレート１０６の表面との間に、ガス通路部材２７とガス通路部材２７の上側および下側のそれぞれに配置された絶縁シート２６とが介在している。絶縁シート２６は、例えばマイカシートや、セラミック繊維シート、セラミック圧粉シート、ガラスシート、ガラスセラミック複合剤等により構成される。
【００２１】
各ボルト２２の軸部の外径は各連通孔１０８の内径より小さい。そのため、各ボルト２２の軸部の外周面と各連通孔１０８の内周面との間には、空間が確保されている。図１および図２に示すように、燃料電池スタック１００のＺ方向回りの外周における１つの辺（Ｙ軸に平行な２つの辺の内のＸ軸正方向側の辺）の中点付近に位置するボルト２２（ボルト２２Ａ）と、そのボルト２２Ａが挿通された連通孔１０８とにより形成された空間は、燃料電池スタック１００の外部から酸化剤ガスＯＧが導入され、その酸化剤ガスＯＧを各発電単位１０２に供給するガス流路である酸化剤ガス導入マニホールド１６１として機能し、該辺の反対側の辺（Ｙ軸に平行な２つの辺の内のＸ軸負方向側の辺）の中点付近に位置するボルト２２（ボルト２２Ｂ）と、そのボルト２２Ｂが挿通された連通孔１０８とにより形成された空間は、各発電単位１０２の空気室１６６から排出されたガスである酸化剤オフガスＯＯＧを燃料電池スタック１００の外部へと排出する酸化剤ガス排出マニホールド１６２として機能する。なお、本実施形態では、酸化剤ガスＯＧとして、例えば空気が使用される。
【００２２】
また、図１および図３に示すように、燃料電池スタック１００のＺ方向回りの外周における１つの辺（Ｘ軸に平行な２つの辺の内のＹ軸正方向側の辺）の中点付近に位置するボルト２２（ボルト２２Ｄ）と、そのボルト２２Ｄが挿通された連通孔１０８とにより形成された空間は、燃料電池スタック１００の外部から燃料ガスＦＧが導入され、その燃料ガスＦＧを各発電単位１０２に供給する燃料ガス導入マニホールド１７１として機能し、該辺の反対側の辺（Ｘ軸に平行な２つの辺の内のＹ軸負方向側の辺）の中点付近に位置するボルト２２（ボルト２２Ｅ）と、そのボルト２２Ｅが挿通された連通孔１０８とにより形成された空間は、各発電単位１０２の燃料室１７６から排出されたガスである燃料オフガスＦＯＧを燃料電池スタック１００の外部へと排出する燃料ガス排出マニホールド１７２として機能する。なお、本実施形態では、燃料ガスＦＧとして、例えば都市ガスを改質した水素リッチなガスが使用される。
【００２３】
燃料電池スタック１００には、４つのガス通路部材２７が設けられている。各ガス通路部材２７は、中空筒状の本体部２８と、本体部２８の側面から分岐した中空筒状の分岐部２９とを有している。分岐部２９の孔は本体部２８の孔と連通している。各ガス通路部材２７の分岐部２９には、ガス配管（図示せず）が接続される。また、図２に示すように、酸化剤ガス導入マニホールド１６１を形成するボルト２２Ａの位置に配置されたガス通路部材２７の本体部２８の孔は、酸化剤ガス導入マニホールド１６１に連通しており、酸化剤ガス排出マニホールド１６２を形成するボルト２２Ｂの位置に配置されたガス通路部材２７の本体部２８の孔は、酸化剤ガス排出マニホールド１６２に連通している。また、図３に示すように、燃料ガス導入マニホールド１７１を形成するボルト２２Ｄの位置に配置されたガス通路部材２７の本体部２８の孔は、燃料ガス導入マニホールド１７１に連通しており、燃料ガス排出マニホールド１７２を形成するボルト２２Ｅの位置に配置されたガス通路部材２７の本体部２８の孔は、燃料ガス排出マニホールド１７２に連通している。
【００２４】
（エンドプレート１０４，１０６の構成）
一対のエンドプレート１０４，１０６は、略矩形の平板形状の導電性部材であり、例えばステンレスにより形成されている。一方のエンドプレート１０４は、最も上に位置する発電単位１０２の上側に配置され、他方のエンドプレート１０６は、最も下に位置する発電単位１０２の下側に配置されている。一対のエンドプレート１０４，１０６によって複数の発電単位１０２が押圧された状態で挟持されている。上側のエンドプレート１０４は、燃料電池スタック１００のプラス側の出力端子として機能し、下側のエンドプレート１０６は、燃料電池スタック１００のマイナス側の出力端子として機能する。
【００２５】
（発電単位１０２の構成）
図４は、図２に示す断面と同一の位置における互いに隣接する２つの発電単位１０２のＸＺ断面構成を示す説明図であり、図５は、図３に示す断面と同一の位置における互いに隣接する２つの発電単位１０２のＹＺ断面構成を示す説明図である。図５の上部には、発電単位１０２の一部分のＹＺ断面構成が拡大して示されている。また、図６は、図４のＶＩ−ＶＩの位置における発電単位１０２のＸＹ断面構成を示す説明図であり、図７は、図４のＶＩＩ−ＶＩＩの位置における発電単位１０２のＸＹ断面構成を示す説明図である。
【００２６】
図４および図５に示すように、発電単位１０２は、単セル１１０と、セパレータ１２０と、空気極側フレーム１３０と、空気極側集電体１３４と、燃料極側フレーム１４０と、燃料極側集電体１４４と、発電単位１０２の最上層および最下層を構成する一対のインターコネクタ１５０とを備えている。セパレータ１２０、空気極側フレーム１３０、燃料極側フレーム１４０、インターコネクタ１５０におけるＺ方向回りの周縁部には、上述したボルト２２が挿通される連通孔１０８に対応する孔が形成されている。
【００２７】
インターコネクタ１５０は、略矩形の平板形状の導電性部材であり、ＦｅとＣｒとを含有する金属（例えば、フェライト系ステンレス）により形成されている。インターコネクタ１５０は、発電単位１０２間の電気的導通を確保すると共に、発電単位１０２間での反応ガスの混合を防止する。なお、本実施形態では、２つの発電単位１０２が隣接して配置されている場合、１つのインターコネクタ１５０は、隣接する２つの発電単位１０２に共有されている。すなわち、ある発電単位１０２における上側のインターコネクタ１５０は、その発電単位１０２の上側に隣接する他の発電単位１０２における下側のインターコネクタ１５０と同一部材である。また、燃料電池スタック１００は一対のエンドプレート１０４，１０６を備えているため、燃料電池スタック１００において最も上に位置する発電単位１０２は上側のインターコネクタ１５０を備えておらず、最も下に位置する発電単位１０２は下側のインターコネクタ１５０を備えていない（図２および図３参照）。
【００２８】
単セル１１０は、電解質層１１２と、電解質層１１２の上下方向（第１の方向）の一方側（下側）に配置された燃料極（アノード）１１６と、電解質層１１２の上下方向の他方側（上側）に配置された空気極（カソード)１１４と、電解質層１１２と空気極１１４との間に配置された中間層１８０とを備える。なお、本実施形態の単セル１１０は、燃料極１１６で単セル１１０を構成する他の層（電解質層１１２、空気極１１４、中間層１８０）を支持する燃料極支持形の単セルである。
【００２９】
電解質層１１２は、Ｚ方向視で略矩形の平板形状部材であり、緻密な層である。電解質層１１２は、例えば、ＹＳＺ（イットリア安定化ジルコニア）、ＳｃＳＺ（スカンジア安定化ジルコニア）、ＳＤＣ（サマリウムドープセリア）、ＧＤＣ（ガドリニウムドープセリア）、ペロブスカイト型酸化物等の固体酸化物により形成されている。すなわち、本実施形態の単セル１１０（発電単位１０２）は、電解質として固体酸化物を用いる固体酸化物形燃料電池（ＳＯＦＣ）である。
【００３０】
空気極１１４は、Ｚ方向視で電解質層１１２より小さい略矩形の平板形状部材であり、多孔質な層である。空気極１１４は、例えば、ペロブスカイト型酸化物（例えばＬＳＣＦ（ランタンストロンチウムコバルト鉄酸化物）、ＬＳＭ（ランタンストロンチウムマンガン酸化物）、ＬＮＦ（ランタンニッケル鉄））により形成されている。
【００３１】
燃料極１１６は、Ｚ方向視で電解質層１１２と略同一の大きさの略矩形の平板形状部材であり、多孔質な層である。燃料極１１６は、例えば、Ｎｉと酸化物イオン伝導性セラミックス粒子（例えば、ＹＳＺ）とからなるサーメットにより形成されている。
【００３２】
中間層１８０は、略矩形の平板形状部材であり、ＧＤＣ（ガドリニウムドープセリア）を含むように形成されている。中間層１８０は、空気極１１４から拡散した元素（例えば、Ｓｒ）が電解質層１１２に含まれる元素（例えば、Ｚｒ）と反応して高抵抗な物質（例えば、ＳｒＺｒＯ３）が生成されることを抑制する。
【００３３】
セパレータ１２０は、中央付近に上下方向に貫通する略矩形の孔１２１が形成されたフレーム状の部材であり、例えば、金属により形成されている。セパレータ１２０における孔１２１の周囲部分は、電解質層１１２における空気極１１４の側の表面の周縁部に対向している。セパレータ１２０は、その対向した部分に配置されたロウ材（例えばＡｇロウ）により形成された接合部１２４により、電解質層１１２（単セル１１０）と接合されている。セパレータ１２０により、空気極１１４に面する空気室１６６と燃料極１１６に面する燃料室１７６とが区画され、単セル１１０の周縁部における一方の電極側から他方の電極側へのガスのリークが抑制される。
【００３４】
図４〜６に示すように、空気極側フレーム１３０は、中央付近に上下方向に貫通する略矩形の孔１３１が形成されたフレーム状の部材であり、例えば、マイカ等の絶縁体により形成されている。空気極側フレーム１３０の孔１３１は、空気極１１４に面する空気室１６６を構成する。空気極側フレーム１３０は、セパレータ１２０における電解質層１１２に対向する側とは反対側の表面の周縁部と、インターコネクタ１５０における空気極１１４に対向する側の表面の周縁部とに接触しており、両者の間のガスシール性（すなわち、空気室１６６のガスシール性）を確保するシール部材として機能する。また、空気極側フレーム１３０によって、発電単位１０２に含まれる一対のインターコネクタ１５０間が電気的に絶縁される。また、空気極側フレーム１３０には、酸化剤ガス導入マニホールド１６１と空気室１６６とを連通する酸化剤ガス供給連通孔１３２と、空気室１６６と酸化剤ガス排出マニホールド１６２とを連通する酸化剤ガス排出連通孔１３３とが形成されている。
【００３５】
図４，５，７に示すように、燃料極側フレーム１４０は、中央付近に上下方向に貫通する略矩形の孔１４１が形成されたフレーム状の部材であり、例えば、金属により形成されている。燃料極側フレーム１４０の孔１４１は、燃料極１１６に面する燃料室１７６を構成する。燃料極側フレーム１４０は、セパレータ１２０における電解質層１１２に対向する側の表面の周縁部と、インターコネクタ１５０における燃料極１１６に対向する側の表面の周縁部とに接触している。また、燃料極側フレーム１４０には、燃料ガス導入マニホールド１７１と燃料室１７６とを連通する燃料ガス供給連通孔１４２と、燃料室１７６と燃料ガス排出マニホールド１７２とを連通する燃料ガス排出連通孔１４３とが形成されている。
【００３６】
図４，５，７に示すように、燃料極側集電体１４４は、燃料室１７６内に配置されている。燃料極側集電体１４４は、インターコネクタ対向部１４６と、電極対向部１４５と、電極対向部１４５とインターコネクタ対向部１４６とをつなぐ連接部１４７とを備えており、例えば、ニッケルやニッケル合金、ステンレス等により形成されている。電極対向部１４５は、燃料極１１６における電解質層１１２に対向する側とは反対側の表面に接触しており、インターコネクタ対向部１４６は、インターコネクタ１５０における燃料極１１６に対向する側の表面に接触している。ただし、上述したように、燃料電池スタック１００において最も下に位置する発電単位１０２は下側のインターコネクタ１５０を備えていないため、当該発電単位１０２におけるインターコネクタ対向部１４６は、下側のエンドプレート１０６に接触している。燃料極側集電体１４４は、このような構成であるため、燃料極１１６とインターコネクタ１５０（またはエンドプレート１０６）とを電気的に接続する。なお、電極対向部１４５とインターコネクタ対向部１４６との間には、例えばマイカにより形成されたスペーサー１４９が配置されている。そのため、燃料極側集電体１４４が温度サイクルや反応ガス圧力変動による発電単位１０２の変形に追随し、燃料極側集電体１４４を介した燃料極１１６とインターコネクタ１５０（またはエンドプレート１０６）との電気的接続が良好に維持される。
【００３７】
図４〜６に示すように、空気極側集電体１３４は、空気室１６６内に配置されている。空気極側集電体１３４は、複数の略四角柱状の集電体要素１３５から構成されており、ＦｅとＣｒとを含有する金属（例えば、フェライト系ステンレス）により形成されている。空気極側集電体１３４は、空気極１１４における電解質層１１２に対向する側とは反対側の表面と、インターコネクタ１５０における空気極１１４に対向する側の表面とに接触している。ただし、上述したように、燃料電池スタック１００において最も上に位置する発電単位１０２は上側のインターコネクタ１５０を備えていないため、当該発電単位１０２における空気極側集電体１３４は、上側のエンドプレート１０４に接触している。空気極側集電体１３４は、このような構成であるため、空気極１１４とインターコネクタ１５０（またはエンドプレート１０４）とを電気的に接続する。
【００３８】
なお、図４および図５に示すように、本実施形態では、空気極側集電体１３４（集電体要素１３５）とインターコネクタ１５０とは一体の部材として形成されている。すなわち、該一体の部材（以下、「金属部材１９０」と呼ぶ）の内、上下方向（Ｚ軸方向）に直交する平板形状の部分がインターコネクタ１５０として機能し、該平板形状の部分から空気極１１４に向けて突出するように形成された複数の集電体要素１３５が空気極側集電体１３４として機能する。
【００３９】
図５に示すように、金属部材１９０の表面上には、Ｃｒ酸化物（例えば、Ｃｒ２Ｏ３（クロミア））を含む酸化被膜層１９４が形成されている。酸化被膜層１９４は、金属部材１９０に含まれるＣｒが大気中の酸素と反応することにより形成される。
【００４０】
また、図４および図５に示すように、酸化被膜層１９４における金属部材１９０に対向する表面とは反対側の表面上には、Ｃｏ酸化物を含む導電性の被覆層１９６が配置されている。被覆層１９６は、スピネル型結晶構造を有し、例えば、ＣｒとＭｎとＦｅとＮｉとＣｕとＺｎとの少なくとも１つの元素を含有するＣｏ酸化物（例えば、ＣｒＣｏ２Ｏ４、ＭｎＣｏ２Ｏ４、ＦｅＣｏ２Ｏ４、ＮｉＣｏ２Ｏ４、ＣｕＣｏ２Ｏ４、ＺｎＣｏ２Ｏ４、ＺｎＭｎＣｏＯ４等）により形成されていることが好ましい。被覆層１９６は、酸素の透過を抑制するため、電気抵抗の高い酸化被膜層１９４の成長を抑制することができ、その結果、導電性部材２００の電気抵抗の上昇（すなわち、発電単位１０２の性能低下）を抑制することができる。また、被覆層１９６は、金属部材１９０からのＣｒの蒸散を抑制するため、単セル１１０の電極（例えば空気極１１４）のＣｒ被毒の発生を抑制することができ、その結果、発電単位１０２の性能低下を抑制することができる。
【００４１】
図４および図５に示すように、空気極１１４と（酸化被膜層１９４および被覆層１９６に覆われた）空気極側集電体１３４（集電体要素１３５）とは、導電性の接合層１３８により接合されている。接合層１３８は、例えば、スピネル型結晶構造を有する酸化物（例えば、Ｍｎ１．５Ｃｏ１．５Ｏ４やＭｎＣｏ２Ｏ４、ＺｎＣｏ２Ｏ４、ＺｎＭｎ２Ｏ４、ＺｎＭｎＣｏＯ４、ＣｕＭｎ２Ｏ４）により形成されている。接合層１３８により、空気極１１４と空気極側集電体１３４とが電気的に接続される。先に、空気極側集電体１３４は空気極１１４の表面と接触していると説明したが、正確には、空気極側集電体１３４と空気極１１４との間には接合層１３８が介在している。
【００４２】
以下の説明では、金属部材１９０（インターコネクタ１５０と空気極側集電体１３４との一体部材）と、金属部材１９０の表面上に形成された酸化被膜層１９４と、酸化被膜層１９４における金属部材１９０に対向する表面とは反対側の表面上に形成された被覆層１９６とを、まとめて導電性部材２００と呼ぶ。導電性部材２００は、接合層１３８を介して空気極１１４に電気的に接続されており、また、燃料極側集電体１４４を介して燃料極１１６に電気的に接続されている。
【００４３】
Ａ−２．燃料電池スタック１００の動作：
図２および図４に示すように、酸化剤ガス導入マニホールド１６１の位置に設けられたガス通路部材２７の分岐部２９に接続されたガス配管（図示せず）を介して酸化剤ガスＯＧが供給されると、酸化剤ガスＯＧは、ガス通路部材２７の分岐部２９および本体部２８の孔を介して酸化剤ガス導入マニホールド１６１に供給され、酸化剤ガス導入マニホールド１６１から各発電単位１０２の酸化剤ガス供給連通孔１３２を介して、空気室１６６に供給される。また、図３および図５に示すように、燃料ガス導入マニホールド１７１の位置に設けられたガス通路部材２７の分岐部２９に接続されたガス配管（図示せず）を介して燃料ガスＦＧが供給されると、燃料ガスＦＧは、ガス通路部材２７の分岐部２９および本体部２８の孔を介して燃料ガス導入マニホールド１７１に供給され、燃料ガス導入マニホールド１７１から各発電単位１０２の燃料ガス供給連通孔１４２を介して、燃料室１７６に供給される。
【００４４】
各発電単位１０２の空気室１６６に酸化剤ガスＯＧが供給され、燃料室１７６に燃料ガスＦＧが供給されると、単セル１１０において酸化剤ガスＯＧおよび燃料ガスＦＧの電気化学反応による発電が行われる。この発電反応は発熱反応である。各発電単位１０２において、単セル１１０の空気極１１４は接合層１３８を介して導電性部材２００（金属部材１９０、酸化被膜層１９４、被覆層１９６の集合体）に電気的に接続され、燃料極１１６は燃料極側集電体１４４を介して導電性部材２００に電気的に接続されている。すなわち、燃料電池スタック１００に含まれる複数の発電単位１０２は、電気的に直列に接続されている。そのため、燃料電池スタック１００の出力端子として機能するエンドプレート１０４，１０６から、各発電単位１０２において生成された電気エネルギーが取り出される。なお、ＳＯＦＣは、比較的高温（例えば７００℃から１０００℃）で発電が行われることから、起動後、発電により発生する熱で高温が維持できる状態になるまで、燃料電池スタック１００が加熱器（図示せず）により加熱されてもよい。
【００４５】
各発電単位１０２の空気室１６６から排出された酸化剤オフガスＯＯＧは、図２および図４に示すように、酸化剤ガス排出連通孔１３３を介して酸化剤ガス排出マニホールド１６２に排出され、さらに酸化剤ガス排出マニホールド１６２の位置に設けられたガス通路部材２７の本体部２８および分岐部２９の孔を経て、当該分岐部２９に接続されたガス配管（図示せず）を介して燃料電池スタック１００の外部に排出される。また、各発電単位１０２の燃料室１７６から排出された燃料オフガスＦＯＧは、図３および図５に示すように、燃料ガス排出連通孔１４３を介して燃料ガス排出マニホールド１７２に排出され、さらに燃料ガス排出マニホールド１７２の位置に設けられたガス通路部材２７の本体部２８および分岐部２９の孔を経て、当該分岐部２９に接続されたガス配管（図示しない）を介して燃料電池スタック１００の外部に排出される。
【００４６】
Ａ−３．被覆層１９６の詳細構成：
図８は、本実施形態の発電単位１０２を構成する被覆層１９６の詳細構成を概念的に示す説明図である。図８のＡ欄には、初期状態における発電単位１０２の一部分（図５のＸ１部）のＹＺ断面構成が示されており、図８のＢ欄には、長期耐久後（発電運転後）における発電単位１０２の同部分のＹＺ断面構成が示されている。
【００４７】
本実施形態の発電単位１０２では、被覆層１９６の厚さＴ１は、１０μｍ以上であり、比較的厚い。また、被覆層１９６の気孔率は、６．０％以上であり、被覆層１９６中に気孔ＶＯが比較的多く存在する。また、被覆層１９６の断面における単位面積あたりの気孔数は、２０個／１０００μｍ２以上であり、被覆層１９６における気孔ＶＯの偏りが比較的小さい（すなわち、被覆層１９６における気孔ＶＯの分散性が比較的高い）。このような構成の被覆層１９６は、例えば、熱処理によって金属部材１９０上に被覆層１９６を形成する際の昇温速度を、１℃／分〜６℃／分の範囲に制御することにより製造することができる。
【００４８】
本実施形態の発電単位１０２では、被覆層１９６が上記のような構成であるため、以下に説明するように、被覆層１９６における酸化被膜層１９４に対向する表面とは反対側の表面（以下、「第１の表面Ｆ１」という）にうねりが生ずることを抑制することができ、その結果、空気室１６６のガスシール性の低下に起因する発電単位１０２の性能低下を抑制することができる。
【００４９】
図９は、比較例の発電単位１０２Ｘを構成する被覆層１９６の詳細構成を概念的に示す説明図である。図９のＡ欄には、初期状態における発電単位１０２Ｘの一部分（図８のＡ欄に示された部分に相当する部分）のＹＺ断面構成が示されており、図９のＢ欄には、長期耐久後（発電運転後）における発電単位１０２Ｘの同部分のＹＺ断面構成が示されている。図９のＡ欄に示すように、比較例の発電単位１０２Ｘでは、被覆層１９６の厚さＴ１が比較的薄く（例えば、１０μｍ未満であり）、被覆層１９６の気孔率が比較的低く（例えば、６．０％未満であり）、被覆層１９６の断面における単位面積あたりの気孔数が比較的少ない（例えば、２０個／１０００μｍ２未満である）。
【００５０】
ここで、発電単位１０２（１０２Ｘ）は、発電運転中に高温となる。そのため、図９のＢ欄に示すように、発電単位１０２（１０２Ｘ）の使用（発電運転）に伴い、導電性部材２００中の酸化被膜層１９４にうねりが生ずることがある。上述したように、比較例の発電単位１０２Ｘでは、被覆層１９６の厚さＴ１が比較的薄く、被覆層１９６の気孔率が比較的低く、被覆層１９６の断面における単位面積あたりの気孔数が比較的少ない。そのため、酸化被膜層１９４にうねりが生ずると、該うねりを被覆層１９６によって効果的に吸収することができず、被覆層１９６における酸化被膜層１９４に対向する表面とは反対側の表面（第１の表面Ｆ１）にもうねりが生ずる。そのため、導電性部材２００における被覆層１９６により構成される表面（第１の表面Ｆ１）と、該第１の表面Ｆ１上に配置されたシール部材としての空気極側フレーム１３０との間の密着性が低下し、空気室１６６のガスシール性が低下する。その結果、被覆層１９６の第１の表面Ｆ１と空気極側フレーム１３０との間において、空気室１６６から外部への酸化剤ガスＯＧのリークが発生し、発電単位１０２Ｘの性能が低下するおそれがある。
【００５１】
これに対し、本実施形態の発電単位１０２では、被覆層１９６の厚さＴ１が比較的厚く、被覆層１９６の気孔率が比較的高く、被覆層１９６の断面における単位面積あたりの気孔数が比較的多い。そのため、図８のＢ欄に示すように、発電単位１０２の使用（発電運転）に伴い酸化被膜層１９４にうねりが生じても、該うねりを被覆層１９６によって効果的に吸収することができ、被覆層１９６における酸化被膜層１９４に対向する表面とは反対側の表面（第１の表面Ｆ１）にうねりが生ずることを抑制することができる。そのため、導電性部材２００における被覆層１９６により構成される表面（第１の表面Ｆ１）と、該第１の表面Ｆ１上に配置されたシール部材としての空気極側フレーム１３０との間の密着性が確保され、空気室１６６のガスシール性の低下を抑制することができる。その結果、被覆層１９６の第１の表面Ｆ１と空気極側フレーム１３０との間において、空気室１６６から外部への酸化剤ガスＯＧのリークの発生を抑制することができ、発電単位１０２の性能が低下することを抑制することができる。
【００５２】
以上説明したように、本実施形態の発電単位１０２を構成する導電性部材２００は、ＦｅとＣｒとを含有する金属部材１９０と、金属部材１９０の表面上に配置され、Ｃｒ酸化物を含む酸化被膜層１９４と、酸化被膜層１９４における金属部材１９０に対向する表面とは反対側の表面上に配置され、Ｃｏ酸化物を含む被覆層１９６とを備え、被覆層１９６の厚さは１０μｍ以上であり、被覆層１９６の気孔率は６．０％以上であり、被覆層１９６の断面における単位面積あたりの気孔数は、２０個／１０００μｍ２以上である。そのため、本実施形態の発電単位１０２を構成する導電性部材２００によれば、発電単位１０２の使用（発電運転）に伴い酸化被膜層１９４にうねりが生じても、その影響によって被覆層１９６における酸化被膜層１９４に対向する表面とは反対側の表面（第１の表面Ｆ１）にうねりが生ずることを抑制することができる。従って、本実施形態の発電単位１０２を構成する導電性部材２００によれば、導電性部材２００における被覆層１９６により構成される表面（第１の表面Ｆ１）上に配置されたシール部材（空気極側フレーム１３０）との間の密着性の低下を抑制することができ、空気室１６６のガスシール性の低下に起因する発電単位１０２の性能低下を抑制することができる。
【００５３】
なお、被覆層１９６に含まれるＣｏ酸化物は、スピネル型結晶構造を有することが好ましい。このような構成によれば、被覆層１９６によって、酸化被膜層１９４のさらなる成長を効果的に抑制することができると共に、金属部材１９０に含有されるＣｒの拡散を効果的に抑制することができる。被覆層１９６による酸化被膜層１９４の成長抑制のために、被覆層１９６に含まれるＣｏ酸化物は、ＣｒとＭｎとＦｅとＮｉとＣｕとＺｎとの少なくとも１つの元素を含有することがさらに好ましい。
【００５４】
また、被覆層１９６の気孔率は、４０％以下であることが好ましい。このような構成によれば、被覆層１９６による酸化被膜層１９４の成長抑制機能と金属部材１９０からのＣｒ拡散抑制機能とを確保しつつ、酸化被膜層１９４に生じたうねりの影響によって被覆層１９６における酸化被膜層１９４に対向する表面とは反対側の表面（第１の表面Ｆ１）にうねりが生ずることを抑制することができる。また、被覆層１９６の気孔率は、２０％以下であることがさらに好ましい。このような構成によれば、被覆層１９６による酸化被膜層１９４の成長抑制機能と金属部材１９０からのＣｒ拡散抑制機能とをさらに効果的に確保しつつ、被覆層１９６における第１の表面Ｆ１にうねりが生ずることを抑制することができる。
【００５５】
また、被覆層１９６の抵抗の増大を抑制するために、被覆層１９６の厚さは２０μｍ以下であることが好ましく（１５μｍ以下であることがより好ましく）、被覆層１９６の断面における単位面積あたりの気孔数は、平均６０個／１０００μｍ２以下であることが好ましい（平均５５個／１０００μｍ２以下であることがより好ましい）。
【００５６】
Ａ−４．性能評価：
上述したように、本実施形態の燃料電池スタック１００を構成する各発電単位１０２は、被覆層１９６の構成に特徴がある。以下、被覆層１９６の構成に関して行った性能評価について説明する。図１０は、性能評価結果を示す説明図である。
【００５７】
図１０に示すように、本性能評価には、発電単位１０２の３つのサンプル（サンプルＳ１〜Ｓ３）を用いた。各サンプルは、被覆層１９６の構成（厚さ、気孔率、断面における単位面積あたりの気孔数）が互いに異なる。なお、断面における単位面積あたりの気孔数については、断面積１μｍ２あたりの気孔数を求め、それを１０００倍して断面積１０００μｍ２あたりの気孔数に換算した。
【００５８】
また、図１０に示すように、気孔率および気孔数については、被覆層１９６を厚さ方向に上層部（酸化被膜層１９４に最も近い部分）、中層部、下層部（空気極側フレーム１３０に最も近い部分）に３分割し、各部の値を算出した。各サンプルにおいて、気孔数は、各部（上層部、中層部、下層部）でばらつきが少なかった。すなわち、サンプルＳ１では、各部（上層部、中層部、下層部）の気孔数の標準偏差は１２．９であった（平均値は５０．８個／１０００μｍ２であった）。同様に、サンプルＳ２では、標準偏差は７．１であり（平均値は３５．５個／１０００μｍ２であり）、サンプルＳ３では、標準偏差は５．７であった（平均値は３０．０個／１０００μｍ２であった）。よって、本発明における各サンプルは、各部（上層部、中層部、下層部）において、気孔が偏ることなく満遍なく分布していると言える。
【００５９】
本性能評価では、各サンプルに対して１０００℃で２００時間の熱処理を行った後、被覆層１９６の第１の表面Ｆ１（図８参照）の高低差Δｈを測定した。この高低差Δｈは、以下のように特定するものとした。すなわち、被覆層１９６のＳＥＭによる断面画像（視野１００μｍ）を取得し、視野の両端における被覆層１９６と酸化被膜層１９４との境界点を特定し、２つの境界点を結ぶ直線を基準線とする。被覆層１９６の第１の表面Ｆ１を表す線上において、基準線からの距離が最も遠い点を最高点とし、基準線からの距離が最も近い点を最低点として、最高点における基準線からの距離と最低点における基準線からの距離との差分を高低差Δｈとした。高低差Δｈが３．５μｍ以上である場合には、被覆層１９６の第１の表面Ｆ１のうねりが大きく、ガスシール性が低下するおそれがあるとして、不合格（×）と判定した。また、高低差Δｈが３．５μｍ未満である場合には、被覆層１９６の第１の表面Ｆ１のうねりが小さく、ガスシール性が確保されるとして、合格（〇）と判定した。
【００６０】
なお、本性能評価では、その他に、上記断面画像において、被覆層１９６の第１の表面Ｆ１の長さＬ１と、酸化被膜層１９４における被覆層１９６に対向する側の表面の長さＬ２とを測定し、長さＬ２に対する長さＬ１の比率（Ｌ１／Ｌ２）を表面長比Ｃとして算出した。表面長比Ｃが比較的大きいことは、被覆層１９６の第１の表面Ｆ１の長さＬ１が比較的長いこと、すなわち、被覆層１９６の第１の表面Ｆ１のうねりの程度が比較的大きいことを意味する。反対に、表面長比Ｃが比較的小さいことは、被覆層１９６の第１の表面Ｆ１の長さＬ１が比較的短いこと、すなわち、被覆層１９６の第１の表面Ｆ１のうねりの程度が比較的小さいことを意味する。
【００６１】
図１０に示すように、サンプルＳ３では、被覆層１９６の第１の表面Ｆ１の高低差Δｈが３．７５μｍであったため、不合格（×）と判定された。サンプルＳ３では、被覆層１９６の構成が、厚さＴ１が比較的薄く（１０μｍ未満であり）、気孔率が比較的低く（６．０％未満であり）、単位面積あたりの気孔数が少ない（平均３０個／１０００μｍ２以下である）構成である。そのため、サンプルＳ３では、熱処理によって酸化被膜層１９４に生じたうねりを被覆層１９６によって効果的に吸収することができず、被覆層１９６の第１の表面Ｆ１にもうねりが生じたものと考えられる。
【００６２】
これに対し、サンプルＳ１およびＳ２では、被覆層１９６の第１の表面Ｆ１の高低差Δｈが、それぞれ１．２０μｍおよび２．５８μｍであったため、合格（〇）と判定された。サンプルＳ１およびＳ２では、被覆層１９６の構成が、厚さＴ１が比較的厚く（１０μｍ以上であり）、気孔率が比較的高く（６．０％以上であり）、単位面積あたりの気孔数が多い（２０個／１０００μｍ２以上であり、平均３０個／１０００μｍ２超である）構成である。そのため、サンプルＳ１およびＳ２では、熱処理によって酸化被膜層１９４に生じたうねりを被覆層１９６によって効果的に吸収することができ、被覆層１９６の第１の表面Ｆ１におけるうねりの発生を抑制することができたものと考えられる。
【００６３】
以上説明した性能評価により、被覆層１９６の厚さＴ１が１０μｍ以上であり、被覆層１９６の気孔率が６．０％以上であり、被覆層１９６の断面における単位面積あたりの気孔数が２０個／１０００μｍ２以上であれば、酸化被膜層１９４にうねりが生じても、その影響によって被覆層１９６における酸化被膜層１９４に対向する表面とは反対側の表面（第１の表面Ｆ１）にうねりが生ずることを抑制することができ、第１の表面Ｆ１上に配置されたシール部材（空気極側フレーム１３０）との間の密着性の低下を抑制することによってガスシール性の低下を抑制することができることが確認された。なお、被覆層１９６の断面における単位面積あたりの気孔数は、平均３０個／１０００μｍ２超であることがより好ましい。
【００６４】
なお、図１０に示すように、サンプルＳ１およびＳ２では、酸化被膜層１９４における被覆層１９６に対向する側の表面の長さＬ２に対する被覆層１９６の第１の表面Ｆ１の長さＬ１の比率（Ｌ１／Ｌ２）である表面長比Ｃが８９％未満であった。そのため、表面長比Ｃが８９％未満であれば、被覆層１９６の第１の表面Ｆ１にうねりが生ずることを抑制することができると言える。
【００６５】
Ａ−５．被覆層１９６の分析方法：
被覆層１９６の厚さＴ１の特定方法は、下記の通りである。まず、鋼材（インターコネクタ１５０）と被覆層１９６との境界と、被覆層１９６の表面（空気極側フレーム１３０側の表面）とが同じ画像内に収まるように、倍率１０００倍のＳＥＭ画像を取得する。次に、ＳＥＭ画像における鋼材の両端を結ぶ仮想境界線を設定すると共に、仮想境界線に直交する複数の（例えば１０本の）仮想直線を設定する。各仮想直線上において、仮想境界線との交点と被覆層１９６の表面との交点との間の距離を、該仮想直線上における被覆層１９６の厚さとする。各仮想直線上における被覆層１９６の厚さの平均値を、最終的な被覆層１９６の厚さＴ１とする。
【００６６】
また、被覆層１９６の気孔率の特定方法は、下記の通りである。まず、被覆層１９６の断面全体が画像内に収まるように、倍率１０００〜３０００倍でＳＥＭ画像を取得し、該ＳＥＭ画像を二値化する。なお、ＳＥＭ画像の二値化の際には、二値化前後で気孔のサイズが一致するように、二値化の閾値を調整する。次に、二値化後の画像において、被覆層１９６全体の面積、および、気孔の合計面積を算出し、気孔の合計面積／被覆層１９６全体の面積×１００を、被覆層１９６の気孔率とする。なお、上述したように、本実施形態では、被覆層１９６を厚さ方向に上層部、中層部、下層部に３分割し、各部の気孔率を算出した。
【００６７】
また、被覆層１９６の断面における単位面積あたりの気孔数の特定方法は、下記の通りである。まず、上記気孔率の特定方法と同様に、ＳＥＭ画像を取得し、該ＳＥＭ画像を二値化する。次に、二値化後の画像において、被覆層１９６の面積を算出すると共に、気孔の数をカウントする。気孔の数／被覆層１９６の面積を、被覆層１９６の断面における単位面積あたりの気孔数とする。なお、上述したように、本実施形態では、被覆層１９６を厚さ方向に上層部、中層部、下層部に３分割し、各部の単位面積あたりの気孔数を算出した。また、本実施形態では、断面積１μｍ２あたりの気孔数を求め、それを１０００倍して断面積１０００μｍ２あたりの気孔数に換算した。
【００６８】
Ｂ．変形例：
本明細書で開示される技術は、上述の実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の形態に変形することができ、例えば次のような変形も可能である。
【００６９】
上記実施形態における単セル１１０、発電単位１０２または燃料電池スタック１００の構成は、あくまで一例であり、種々変形可能である。例えば、上記実施形態では、インターコネクタ１５０と空気極側集電体１３４（集電体要素１３５）とが一体部材（金属部材１９０）であるとしているが、インターコネクタ１５０と空気極側集電体１３４とが別部材であってもよい。その場合において、本発明は、金属部材としてのインターコネクタ１５０と酸化被膜層１９４と被覆層１９６とから構成される導電性部材にも適用可能である。
【００７０】
また、上記実施形態では、インターコネクタ１５０の空気極１１４側の表面が被覆層１９６に覆われているとしているが、空気極１１４側の表面に代えて、または空気極１１４側の表面と共に、インターコネクタ１５０の燃料極１１６側の表面が被覆層１９６により覆われているとしてもよい。この場合において、被覆層１９６の構成を上記実施形態と同様の構成とすれば、燃料室１７６のガスシール性の低下を抑制することができる。
【００７１】
また、上記実施形態では、単セル１１０が中間層１８０を備えているが、単セル１１０が中間層１８０を備えないとしてもよい。また、上記実施形態において、燃料電池スタック１００に含まれる発電単位１０２の個数は、あくまで一例であり、発電単位１０２の個数は燃料電池スタック１００に要求される出力電圧等に応じて適宜決められる。
【００７２】
また、上記実施形態において説明した被覆層１９６の構成は、燃料電池スタック１００に含まれるすべての発電単位１０２において採用されていてもよいし、燃料電池スタック１００に含まれる一部の発電単位１０２のみにおいて採用されていてもよい。
【００７３】
また、上記実施形態では、燃料ガスに含まれる水素と酸化剤ガスに含まれる酸素との電気化学反応を利用して発電を行うＳＯＦＣを対象としているが、本発明は、水の電気分解反応を利用して水素の生成を行う固体酸化物形電解セル（ＳＯＥＣ）の構成単位である電解セル単位や、複数の電解セル単位を備える電解セルスタックにも同様に適用可能である。なお、電解セルスタックの構成は、例えば特開２０１６−８１８１３号公報に記載されているように公知であるためここでは詳述しないが、概略的には上述した実施形態における燃料電池スタック１００と同様の構成である。すなわち、上述した実施形態における燃料電池スタック１００を電解セルスタックと読み替え、発電単位１０２を電解セル単位と読み替え、単セル１１０を電解単セルと読み替えればよい。ただし、電解セルスタックの運転の際には、空気極１１４がプラス（陽極）で燃料極１１６がマイナス（陰極）となるように両電極間に電圧が印加されると共に、連通孔１０８を介して原料ガスとしての水蒸気が供給される。これにより、各電解セル単位において水の電気分解反応が起こり、燃料室１７６で水素ガスが発生し、連通孔１０８を介して電解セルスタックの外部に水素が取り出される。このような構成の電解セル単位および電解セルスタックにおいても、上述した構成の被覆層１９６を採用することにより、被覆層１９６における酸化被膜層１９４に対向する表面とは反対側の表面（第１の表面Ｆ１）にうねりが生ずることを抑制することができ、空気室１６６および／または燃料室１７６におけるガスシール性の低下に起因する性能低下を抑制することができる。
【００７４】
また、上記実施形態では、固体酸化物形燃料電池（ＳＯＦＣ）を例に説明したが、本発明は、溶融炭酸塩形燃料電池（ＭＣＦＣ）といった他のタイプの燃料電池（または電解セル）にも適用可能である。また、本発明は、電気化学反応単位を構成する導電性部材に限らず、ＦｅとＣｒとを含有する金属部材と、金属部材の表面上に配置され、Ｃｒ酸化物を含む酸化被膜層と、酸化被膜層の表面上に配置され、Ｃｏ酸化物を含む被覆層とを備える導電性部材一般に適用可能である。
【符号の説明】
【００７５】
２２：ボルト  ２４：ナット  ２６：絶縁シート  ２７：ガス通路部材  ２８：本体部  ２９：分岐部  １００：燃料電池スタック  １０２：燃料電池発電単位  １０４：エンドプレート  １０６：エンドプレート  １０８：連通孔  １１０：単セル  １１２：電解質層  １１４：空気極  １１６：燃料極  １２０：セパレータ  １２１：孔  １２４：接合部  １３０：空気極側フレーム  １３１：孔  １３２：酸化剤ガス供給連通孔  １３３：酸化剤ガス排出連通孔  １３４：空気極側集電体  １３５：集電体要素  １３８：接合層  １４０：燃料極側フレーム  １４１：孔  １４２：燃料ガス供給連通孔  １４３：燃料ガス排出連通孔  １４４：燃料極側集電体  １４５：電極対向部  １４６：インターコネクタ対向部  １４７：連接部  １４９：スペーサー  １５０：インターコネクタ  １６１：酸化剤ガス導入マニホールド  １６２：酸化剤ガス排出マニホールド  １６６：空気室  １７１：燃料ガス導入マニホールド  １７２：燃料ガス排出マニホールド  １７６：燃料室  １８０：中間層  １９０：金属部材  １９４：酸化被膜層  １９６：被覆層  ２００：導電性部材
【図１】
2018206693.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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