(57)【要約】【課題】水蒸気改質反応によるさらなる性能の向上が可能な固体酸化物形燃料電池を提供する。【解決手段】本発明に係る、固体酸化物形燃料電池は、固体電解質と、前記固体電解質の一方面側に配置された燃料極と、固体電解質の他方面に配置された空気極と、燃料極と接触し、水蒸気改質触媒を含む、多孔質性の改質部材と、を備えている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
固体電解質と、
前記固体電解質の一方面側に配置された燃料極と、
前記固体電解質の他方面に配置された空気極と、
前記燃料極と接触し、水蒸気改質触媒を含む、多孔質性の改質部材と、
を備えている、固体酸化物形燃料電池。
【請求項２】
前記改質部材は、酸化物イオン導電体をさらに含有している、請求項１に記載の固体酸化物形燃料電池。
【請求項３】
前記燃料極と改質部材とは、同じ酸化物イオン導電体を含む、請求項２に記載の固体酸化物形燃料電池。
【請求項４】
前記改質部材は、前記燃料極の一部を覆い、当該燃料極の一部が外部に露出する。請求項１から３のいずれかに記載の固体酸化物形燃料電池。
【請求項５】
前記燃料極は、前記電解質の一方面の一部に配置され、当該電解質の一方面において前記燃料極が配置されていない部分の少なくとも一部に前記改質部材が配置されている、請求項１から３のいずれかに記載の固体酸化物形燃料電池。
【請求項６】
前記改質部材は、前記固体電解質上に配置され、
前記燃料極は、前記改質部材の少なくとも一部を覆って前記固体電解質上に配置される、請求項１から３のいずれかに記載の固体酸化物形燃料電池。
【請求項７】
前記燃料極上に、水蒸気改質触媒を含む、追加の改質部材が配置されている、請求項６に記載の固体酸化物形燃料電池。
【請求項８】
前記追加の改質部材と、前記電解質上に配置された改質部材とが連結されている、請求項７に記載の固体酸化物形燃料電池。
【請求項９】
前記追加の改質部材は、前記燃料極の一部を覆い、当該燃料極の一部が外部に露出する、請求項７または８に記載の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に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、５００〜８００℃の中低温域で、炭化水素系燃料を直接燃料とする固体酸化物形燃料電池の研究がなされている。このタイプの燃料電池の利点は、燃料改質プロセスがないことにより、発電効率を向上できることにある。しかしながら、非特許文献１によれば、燃料極の特性が悪く、電池性能が低いことが課題になっている。また、燃料極上でカーボンが析出するため、燃料極が剥がれ易いという問題もある。
【０００３】
これを解決するため、特許文献１に記載の固体酸化物形燃料電池では、ニッケルと希土類元素をドープした酸化セリウムに、ルテニウムなどの白金族元素を１〜１０重量％含有させた燃料極を提案している。この燃料電池では、メタン等の低級炭化水素系燃料を用いた場合、ルテニウム等の添加は触媒作用となり、これに燃料極上の炭化水素系燃料の酸化反応で生成する水が、メタンの水蒸気改質反応を促進し、水素を発生させるため、出力向上に寄与し、特に中低温での安定した発電を可能としている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−２８２１２３号公報
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】M.Lui et al., Electrochem. Solid-State Lett., A52 (2001)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、上記特許文献１に係る燃料電池では、燃料極に、ルテニウムを１〜１０重量％含有させているが、水蒸気改質反応による性能の向上のためには、さらにルテニウムの添加量を増やす必要がある。しかしながら、ルテニウムの添加量をこれ以上増やすと、凝集が生じるおそれがあり、燃料極を構成するニッケルを覆うことで、かえって出力が低下するという問題があった。
【０００７】
本発明は、上記問題を解決するためになされたものであり、水蒸気改質反応によるさらなる性能の向上が可能な固体酸化物形燃料電池を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る固体酸化物形燃料電池は、固体電解質と、前記固体電解質の一方面に配置された燃料極と、前記固体電解質の他方面に配置された空気極と、  前記燃料極と接触し、水蒸気改質触媒を有する材料を含む多孔質性の改質部材と、を備えている。
【０００９】
この構成によれば、水蒸気改質触媒を含む多孔質性の改質部材を燃料極とは別に設けているため、燃料極に影響を与えることなく、上記材料を増やして水蒸気改質反応を増大させることができる。そして、改質部材を燃料極と接触させることで、水蒸気改質反応によって発生した水素を直接燃料極に導入することができる。したがって、電池性能を向上することができる。なお、改質部材は、種々の形態で配置することができる。例えば、燃料極の上面全体を覆うように配置することもできるし、燃料極の上面の一部のみを覆うこともできる。
【００１０】
上記改質部材は、酸化物イオン導電体を含有することができる。これにより、水蒸気改質触媒を酸化物イオン導電体に担持させることができるため、改質部材を改質部材の広い範囲に分散させることができ、反応場の多い多孔質体とすることができる。
【００１１】
特に、改質部材が、燃料極と同じ酸化物イオン導電体を含めば、例えば、焼結により燃料極及び改質部材を作製する場合には、両者の膨張率の差が小さいため、焼結時の割れや剥がれを防止することができる。
【００１２】
さらに、改質部材が酸化物イオン導電体を含有しているため、例えば、固体電解質上に改質部材を配置し、その上に燃料極を配置することもできる。この場合、改質部材が酸素イオン伝導性を有するため、改質部材を介して固体電解質との燃料極との間で酸素イオンが伝導し、発電が行われる。
【００１３】
上記燃料電池においては、改質部材が燃料極の一部を覆い、この燃料極の一部が外部に露出するようにすることができる。このようにすると、燃料極が露出しているため、燃料ガスを燃料極に直接供給することができる。そのため、燃料極における炭化水素系燃料ガスの酸化反応を促進することができる。
【００１４】
改質部材の配置方法は、種々の方法があり、例えば、燃料極を、電解質の一方面の一部に配置し、電解質の一方面において前記燃料極が配置されていない部分の少なくとも一部に改質部材を配置することができる。この構成によれば、燃料極と改質部材とが電解質上で並んで配置されているため、電解質の界面付近の電極反応により、未反応燃料ガスと供給される燃料ガスの両者を効率よく改質することができる。また、燃料極が露出しているため、燃料ガスを直接供給することができる。なお、燃料極及び改質部材の形態は、特には限定されず、例えば、燃料極を格子状あるいはライン状に配置することができる。そして、改質部材は、燃料極が配置されている以外の部分に配置されればよい。また、改質部材と燃料極とは、面方向に接触していてもよいし、離間していてもよい。
【００１５】
また、改質部材を、固体電解質上に配置し、燃料極を、改質部材の少なくとも一部を覆って固体電解質上に配置することができる。このようにすると、改質部材が燃料極と固体電解質との間に配置されるため、電解質の界面付近の電極反応により、未反応の燃料ガスの改質を効果的に行うことができる。
【００１６】
また、燃料極上に、水蒸気改質触媒を含む追加の改質部材を配置することもできる。このとき、追加の改質部材と、電解質上に配置された改質部材とを連結することができる。さらに、追加の改質部材が、燃料極の一部を覆い、この燃料極の一部が外部に露出するようにすることができる。このように、追加の改質部材を燃料極上に配置しているため、供給される燃料ガスが接触しやすくなり、水蒸気改質反応を促進することができる。
【００１７】
なお、本発明に係る固体酸化物形燃料電池は、燃料ガス及び酸化剤ガスを個別に燃料極及び空気極にそれぞれ供給するいわゆる二室型の電池として使用することもできるし、燃料ガスと酸化剤ガスとの混合ガスを供給する単室型の電池として用いることもできる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明に係る固体酸化物形燃料電池によれば、水蒸気改質反応によるさらなる性能の向上が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明に係る固体酸化物形燃料電池の第１実施形態を示す断面図である。
【図２】本発明に係る固体酸化物形燃料電池の第２実施形態を示す断面図である。
【図３】本発明に係る固体酸化物形燃料電池の第３実施形態を示す断面図及び平面図である。
【図４】図３の固体酸化物形燃料電池の他の例を示す断面図である。
【図５】本発明に係る固体酸化物形燃料電池の第４実施形態を示す断面図である。
【図６】図５の固体酸化物形燃料電池の他の例を示す断面図である。
【図７】本発明に係る固体酸化物形燃料電池の第５実施形態を示す断面図である。
【図８】図７の固体酸化物形燃料電池の他の例を示す断面図である。
【図９】図７の固体酸化物形燃料電池の他の例を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
（第１実施形態）
本発明に係る固体酸化物形燃料電池の第１実施形態について図面を参照しつつ説明する。図１は、本実施形態に係る固体酸化物形燃料電池の断面図である。
【００２１】
図１に示すように、この固体酸化物形燃料電池は、板状の固体電解質１を備えている。そして、この固体電解質１の上面に、矩形状の燃料極２が配置されるとともに、下面に矩形状の空気極３が配置されている。また、燃料極２の上面には、これを覆うように、改質部材４が配置されている。なお、燃料極２、空気極３、及び改質部材４は、ガス透過性を有する。
【００２２】
上記燃料電池を構成する材料について説明すると、まず、固体電解質１の材料としては、固体酸化物形燃料電池の電解質として公知のものを使用することができ、例えば、サマリウムやガドリニウム等をドープしたセリア系酸化物（ＧＤＣ）、ストロンチウムやマグネシウムをドープしたランタン・ガレード系酸化物、スカンジウムやイットリウムを含むジルコニア系酸化物（ＹＳＺ）などの酸素イオン伝導性セラミックス材料を用いることができる。固体電解質の厚さは、例えば、１００〜１０００μｍにすることができる。
【００２３】
燃料極２及び空気極３は、セラミックス粉末材料により形成することができる。このとき用いられる粉末の平均粒径は、好ましくは１０ｎｍ〜１００μｍであり、さらに好ましくは５０ｎｍ〜５０μｍであり、特に好ましくは１００ｎｍ〜１０μｍである。なお、平均粒径は、例えば、ＪＩＳＺ８９０１にしたがって計測することができる。
【００２４】
燃料極２は、例えば、金属触媒と酸化物イオン導電体からなるセラミックス粉末材料との混合物を用いることができる。このとき用いられる金属触媒としては、ニッケル、鉄等の還元性雰囲気中で安定で、水素酸化活性を有する材料を用いることができる。また、酸化物イオン導電体としては、蛍石型構造又はペロブスカイト型構造を有するものを好ましく用いることができる。蛍石型構造を有するものとしては、例えばサマリウムやガドリニウム等をドープしたセリア系酸化物、スカンジウムやイットリウムを含むジルコニア系酸化物などを挙げることができる。また、ペロブスカイト型構造を有するものとしてはストロンチウムやマグネシウムをドープしたランタン・ガレード系酸化物を挙げることができる。上記材料の中では、酸化物イオン導電体とニッケルとの混合物で、燃料極２を形成することが好ましい。なお、酸化物イオン導電体からなるセラミックス材料とニッケルとの混合形態は、物理的な混合形態であってもよいし、ニッケルへの粉末修飾またはセラミックス材料へのニッケル修飾などの形態であってもよい。また、上述したセラミックス材料は、１種類を単独で、或いは２種類以上を混合して使用することができる。また、燃料極２は、金属触媒を単体で用いて構成することもできる。
【００２５】
空気極３を形成するセラミックス粉末材料としては、例えば、ペロブスカイト型構造等を有するＣｏ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｒ又はＭｎ等からなる金属酸化物を用いることができる。具体的には（Ｓｍ，Ｓｒ）ＣｏＯ３、（Ｌａ，Ｓｒ）ＭｎＯ３、（Ｌａ，Ｓｒ）ＣｏＯ３、（Ｌａ，Ｓｒ）（Ｆｅ，Ｃｏ）Ｏ３、（Ｌａ，Ｓｒ）（Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉ）Ｏ３などの酸化物が挙げられ、好ましくは、（Ｌａ，Ｓｒ）（Ｆｅ，Ｃｏ）Ｏ３である。上述したセラミックス材料は、１種を単独で、或いは２種以上を混合して使用することができる。
【００２６】
改質部材４は、水蒸気改質触媒を含む材料で構成される。水蒸気改質触媒は、後述する式（６）に示すように、炭化水素と水蒸気とから水素を生成する触媒であり、例えば、白金、パラジウム、ルテニウム、ロジウム、バナジウム、銅などで成形される。すなわち、白金族、バナジウム族、銅族元素の材料、またはこれらの合金で構成される。或いは、これらの材料と、酸素イオン導電性を有する材料とを混合してもよい。水蒸気改質触媒を単独で用いる場合には、多孔質にする必要がある。また、酸素イオン導電性材料と混合する場合、酸素イオン導電性を有する材料としては、上述した燃料極を構成する酸化物イオン導電体の材料を挙げることができる。混合する場合、水蒸気改質触媒は改質部材４の全体重量に対して、１〜８０重量％にすることが好ましく、２０〜５０重量％にすることが好ましい。割合が低すぎると、改質反応が十分ではなく、多すぎると、部分酸化活性を有する材料同士の凝集が起こり、添加割合に対して、効率的に改質できないことがある。
【００２７】
上記燃料極２、空気極３及び改質部材４は、種々の方法で形成することができる。例えば、ウエットコ−ティング法によって形成することができる。ウエットコ−ティング法としては、スクリーン印刷法、ドクターブレード法、スプレーコート法、インクジェット法、スピンコ−ト法、ディップコート法等が例示できる。その際、これら燃料極２、空気極３及び改質部材４は、ペースト状にする必要があり、上述した材料を主成分として、さらにバインダー樹脂、造孔材及び有機溶媒などが適量加えられることにより形成される。より詳細には、上記主成分とバインダー樹脂との混合において、上記主成分が５０〜９５重量％となるように、バインダー樹脂等を加えることが好ましい。また、基板となる固体電解質1は、粉末をプレスして焼結する方法やテ−プキャスト法により形成することが可能である。
【００２８】
上記のように構成された燃料電池は、次のように発電が行われる。まず、メタンなどの炭化水素系ガスからなる燃料ガスが、燃料極２に接触すると、空気極３から移動した酸素イオンと反応し、以下のように、水と二酸化炭素を発生する。
【００２９】
ＣＨ４  ＋  ４Ｏ２−  →  ２Ｈ２Ｏ  ＋  ＣＯ２  ＋  ８ｅ−      （１）
このとき、中低温域においては、（１）の反応が生じにくく、未反応のメタンが残留することがあるが、このメタンは、改質部材４が水蒸気改質触媒の作用をなすことで、式（１）で生じた水と、以下のように反応する。
【００３０】
ＣＨ４  ＋  Ｈ２Ｏ  →  ＣＯ  ＋  ３Ｈ２  （２）  
こうして発生した水素及び一酸化炭素は、さらに燃料極２と反応する。
【００３１】
Ｈ２  ＋  Ｏ２−  →  Ｈ２Ｏ  ＋  ２ｅ−                      （３）
ＣＯ  ＋  Ｏ２−  →  ＣＯ２  ＋  ２ｅ−                     （４）
また、空気極３では、次のような電池反応が生じる。
【００３２】
Ｏ２  ＋  ４ｅ−  →  ２Ｏ２−                                （５）
以上のように、燃料極２及び空気極３がそれぞれ燃料ガス及び酸化剤ガスと接触するため、燃料極２と空気極３との間で、固体電解質１を介した酸素イオン伝導が起こり、発電が行われる。
なお、（２）の水蒸気改質反応の一般式は、以下のように示される。
【００３３】
ＣmＨn  ＋  mＨ２Ｏ  →  mＣＯ  ＋  (m+n/2)Ｈ２             （６）
以上のように、本実施形態によれば、燃料極２上に、改質部材４が配置されているため、上述したように、燃料極２に供給される燃料ガスの改質が可能になる。したがって、供給された燃料ガスを効率的に使用することができ、出力の向上が可能になる。また、改質部材４を燃料極２と分離して設けているため、燃料極２に影響を与えることなく、水蒸気改質触媒の含有量を増やすことができるため、水蒸気改質反応を増大させることができる。なお、本実施形態では、燃料極２及び空気極３に、別個に燃料ガス及び酸化剤ガスを供給したが、燃料ガス及び酸化剤ガスの混合ガスを燃料極２及び空気極３にそれぞれ供給することもできる。
【００３４】
（第２実施形態）
次に、本発明に係る固体酸化物形燃料電池の第２実施形態について説明する。図２は、第２実施形態に係る固体酸化物形燃料電池の断面図である。本実施形態が第１実施形態と異なるのは、改質部材の形態であるので、その他の構成については説明を省略する。また、この実施形態以降、各部材を構成する材料も第１実施形態と同じであるため、説明を省略する。
【００３５】
図２に示すように、この燃料電池では、複数の帯状の改質部材４が、所定間隔をおいて燃料極２上に配置されている。隣接する改質部材４間の開口５からは、燃料極２が露出している。
【００３６】
この構成によれば、改質部材４が配置されているため、第１実施形態と同様に水蒸気改質反応を生じさせることができる。したがって、燃料ガスを効率的に使用することができる。また、燃料極２が露出しているため、燃料ガスを燃料極に直接供給することができる。そのため、燃料極２における酸化反応を促進することができ、水蒸気改質反応の促進にも寄与する。
【００３７】
なお、改質部材４の配置方法は、上記のように帯状に形成する以外に、例えば、格子状など種々の形態にすることができる。すなわち、燃料極２が露出する形態であれば、特には限定されない。
【００３８】
（第３実施形態）
次に、本発明に係る固体酸化物形燃料電池の第３実施形態について説明する。図３は、第３実施形態に係る固体酸化物形燃料電池の断面図（ａ）及び平面図（ｂ）である。本実施形態が第１実施形態と異なるのは、燃料極及び改質部材の形態であるので、その他の構成については説明を省略する。
【００３９】
図３に示すように、この燃料電池では、燃料極２に固体電解質１が露出するように格子状に形成されている。そして、燃料極２が配置されていない部分、つまり、固体電解質１が露出する部分に、改質部材４が充填されている。
【００４０】
この構成によれば、燃料極２と改質部材４とが並んで配置されているため、固体電解質１の界面付近の電極反応により、未反応の燃料ガスと供給される燃料ガスの両者を効率よく改質することができる。また、燃料極２が露出しているため、燃料ガスを直接供給することができる。なお、燃料極２と改質部材４とは、隣接していれば特には限定されず、例えば、所定の形状の燃料極２を所定間隔をおいて平行に形成し、これらの間に改質部材４を充填することもできる。また、図４に示すように、改質部材４は、燃料極２と同じ層厚でなくてもよく、燃料極２の高さを超えて、貫通孔を覆うように配置することもできる。
【００４１】
（第４実施形態）
次に、本発明に係る固体酸化物形燃料電池の第４実施形態について説明する。図５は、第４実施形態に係る固体酸化物形燃料電池の断面図である。本実施形態が第１実施形態と異なるのは、燃料極及び改質部材の形態であるので、その他の構成については説明を省略する。
【００４２】
図５に示すように、この燃料電池では、固体電解質１の上面に帯状の改質部材４が複数設けられている。そして、これら改質部材４を覆うように、燃料極２が固体電解質１上に配置されている。この構成によれば、改質部材４が燃料極２と固体電解質１との間に配置されるため、固体電解質１の界面付近の電極反応により、未反応の燃料ガスの改質を効果的に行うことができる。なお、改質部材の形態は、特には限定されず、燃料極と固体電解質との間に配置されていればよい。また、図６に示すように、燃料極２の一部に開口２１を形成し、改質部材４の一部を燃料極２から露出させることもできる。これにより、供給された燃料ガスを改質部材４に直接接触させることができる。
【００４３】
（第５実施形態）
次に、本発明に係る固体酸化物形燃料電池の第５実施形態について説明する。図７は、第５実施形態に係る固体酸化物形燃料電池の断面図である。本実施形態が第１実施形態と異なるのは、燃料極及び改質部材の形態であるので、その他の構成については説明を省略する。
【００４４】
図７に示すように、この燃料電池では、固体電解質１の上面に帯状の第１改質部材４が複数設けられている。そして、これら第１改質部材４を覆うように、燃料極２が固体電解質１上に配置されている。さらに、この燃料極２の上面を覆うように、第２改質部材６（追加の改質部材）が配置されている。この構成によれば、第４実施形態と同様の効果を得ることかできるほか、燃料極２上に第２改質部材６が配置されているため、供給される燃料ガスが改質部材６に接触しやすくなり、水蒸気改質反応を促進することができる。なお、図８に示すように、第２改質部材６に開口７を設け、燃料極２が露出するようにしてもよい。これにより、燃料ガスを直接、燃料極２に接触させることができる。また、図９に示すように、燃料極２内に配置された第１改質部材４を外部に露出させ、第２改質部材６と連結することもできる。なお、第５実施形態においても、改質部材４，６の形態は特には限定されない。
【００４５】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。例えば、上記実施形態では、燃料ガス及び酸化剤ガスを個別に燃料極及び空気極にそれぞれ供給しているが、燃料ガスと酸化剤ガスとの混合ガスを供給する単室型の電池として用いることもできる。
【実施例】
【００４６】
以下、本発明の実施例について説明する。但し、本発明は以下の実施例には限定されない。
【００４７】
図１〜図９に係る固体酸化物形燃料電池を、実施例１〜９として評価した。また、これと比較する比較例も作製した。まず、各実施例及び比較例の作製について説明する。
１．実施例及び比較例の作成
Ａ．固体電解質
ＧＤＣ（Ｃｅ0.9Ｇｄ0.1Ｏ1.9）からなる厚さ０．８ｍｍのプレス成形基板を使用した。
Ｂ．燃料極
ＮｉＯ粉末（平均粒径１μｍ)、ＳＤＣ（Ｃｅ0.8Ｓｍ0.2Ｏ1.9）粉末（平均粒径1μｍ）を重量比で７：３となるように混合して混合物を作製した後、セルロース系バインダー樹脂を添加して、上記混合物の割合が８０重量％となるように燃料極ペーストを作製した。つまり、上記混合物と、バインダー樹脂との重量比が８０：２０となるようにした。燃料極ペーストの粘度はスクリーン印刷に適した５×１０5ｍＰａ・ｓとした。
Ｃ．空気極
空気極材料としてＳＳＣ（Ｓｍ0.5Ｓｒ0.5ＣｏＯ3）粉末（平均粒径３μｍ)を使用し、セルロース系バインダー樹脂を添加して、上記粉末の割合が８０重量％となるように空気極ペーストを作製した。つまり、ＳＳＣ粉末と、バインダー樹脂との重量比が８０：２０となるようにした。空気極ペーストの粘度は、燃料極と同様にスクリーン印刷に適した５×１０5ｍＰａ・ｓとした。
Ｄ．改質部材
RuO2と上記SDCを用い、重量比で３：７となるように混合して混合物を作製した後、セルロース系バインダー樹脂を添加して、上記混合物の割合が８０重量％となるように改質部材形成用ペーストを作製した。つまり、上記混合物と、バインダー樹脂との重量比が８０：２０となるようにした。改質部材形成用ペーストの粘度はスクリーン印刷に適した５×１０5ｍＰａ・ｓとした。
【００４８】
続いて、実施例１〜９の作製方法について説明する。なお、燃料極、空気極及び改質部材は、特に断りのない限り、スクリーン印刷により、形成した。
（１）実施例１
固体電解質１の一方面に、燃料極ペーストをスクリーン印刷法により塗布厚み５０μｍとなるように印刷し、１３０℃で１５分間乾燥後、それを覆うように改質部材形成用ペーストをスクリーン印刷法により塗布厚み３０μｍとなるように印刷した。そして、１３０℃で１５分間乾燥後、１４５０℃で１０時間焼結した。次に、固体電解質を反転して下面を上方に向けた後、空気極ペーストをスクリーン印刷法により塗布厚み５０μｍとなるように印刷し、１３０℃で１５分間乾燥し、１２００℃で１時間焼結した。
（２）実施例２
実施例１と相違する点のみ説明する。固体電解質１の一方面に、燃料極ペーストをスクリーン印刷法により塗布厚み５０μｍとなるように印刷した。その後、１３０℃で１５分間乾燥した。その後、燃料極の一部を覆うように、改質部材形成用ペーストをスクリーン印刷法により塗布厚み３０μｍ、形状は、１．５ｍｍ幅の帯状とし、これらを０．５ｍｍ間隔で並行に配置するように印刷し、１３０℃で１５分間乾燥後、１４５０℃で１０時間焼結した。
（３）実施例３
実施例１と相違する点のみ説明する。固体電解質１の上面に、改質部材形成用ペーストをスクリーン印刷法により塗布厚み３０μｍとなるように格子状パターンで印刷した。具体的には、線幅０．５ｍｍの格子状で、開口部を１．５ｍｍ角の正方形とした。そして、燃料極ペーストをスクリーン印刷法により塗布厚み３０μｍとなるように、固体電解質１と改質部材４に接するように四角状に印刷し、１３０℃で１５分間乾燥後、１４５０℃で１０時間焼結した。
（４）実施例４
実施例１と相違する点のみ説明する。固体電解質１の上面に、燃料極ペーストを複数の矩形状パターンを厚み３０μｍとなるように帯状に印刷した。燃料極ペーストの隙間を覆うように、改質部材形成用ペーストを燃料極ペースト以上の厚みになるよう、５０μｍの厚みで印刷する。具体的には、燃料極ペースト及び改質部材形成用ペーストを、それぞれ、１．５ｍｍ幅の帯状に形成し、各帯は０．５ｍｍ間隔で並行に配置した。そして、１３０℃で１５分間乾燥後、１４５０℃で１０時間焼結した。
（５）実施例５
実施例１と相違する点のみ説明する。実施例３と同じサイズで、固体電解質１の上面に、改質部材形成用ペーストをスクリーン印刷法により塗布厚み３０μｍとなるように格子状で印刷した。そして、この改質部材形成用ペーストを完全に覆うように、燃料極ペーストを塗布厚さ５０μｍになるように印刷する。そして、１３０℃で１５分間乾燥後、１４５０℃で１０時間焼結した。
（６）実施例６
実施例１と相違する点のみ説明する。実施例３と同じサイズで、固体電解質１の上面に、改質部材形成用ペーストをスクリーン印刷法により塗布厚み３０μｍとなるように格子状で印刷した。そして、この改質部材形成用ペーストの間を埋めるように、燃料極ペーストを塗布厚さ５０μｍになるように印刷する。具体的には、改質部材形成用ペーストの線幅０．５ｍｍに対して、線縁から互いに燃料極ペーストが０．１５ｍｍ覆うように形成し、改質部材形成用ペーストの露出を０．２ｍｍ幅とした。そして、１３０℃で１５分間乾燥後、１４５０℃で１０時間焼結した。
（７）実施例７
実施例５と同様に、固体電解質１の上面に燃料極ペーストを塗布した後、その上面に改質部材形成用ペーストをスクリーン印刷法により塗布厚み３０μｍとなるように印刷した。そして、１３０℃で１５分間乾燥後、１４５０℃で１０時間焼結した。
（８）実施例８
実施例５と同様に、固体電解質１の上面に燃料極ペーストを塗布した後、その上面に改質部材形成用ペーストをスクリーン印刷法で塗布厚み３０μｍとなるように帯状に印刷した。なお、改質部材形成用ペーストは、１．５ｍｍ幅の帯状とし、これらを０．５ｍｍ間隔で並行に配置した。そして、１３０℃で１５分間乾燥後、１４５０℃で１０時間焼結した。
（９）実施例９
実施例６と同様に、固体電解質１の上面に燃料極ペーストを塗布した後、露出する改質部材形成用ペーストを覆うように、さらに改質部材形成用ペーストをスクリーン印刷法で塗布厚み３０μｍとなるように格子状に印刷した。具体的には、改質部材形成用ペーストを線幅１．５ｍｍの格子状で、開口部を０．５ｍｍ角の正方形とした。そして、１３０℃で１５分間乾燥後、１４５０℃で１０時間焼結した。
（１０）比較例
固体電解質の一方面に、燃料極ペーストをスクリーン印刷法により塗布厚み５０μｍとなるように印刷し、１３０℃で１５分間乾燥後、１４５０℃で１０時間焼結した。次に、固体電解質を反転して下面を上方に向けた後、空気極ペーストをスクリーン印刷法により塗布厚み５０μｍとなるように印刷し、１３０℃で１５分間乾燥し、１２００℃で１時間焼結した。
２．評価
（１）２室型として運転した場合の評価方法
電池性能を下記に示す方法で評価した。まず、給気経路及び排気経路を有する１対のアルミナ管で各実施例及び比較例を挟持した。この際、供給するガスの漏れを防ぐため、各燃料電池とアルミナ管との間にガラスシールを介在させた。次に、大気中でアルミナ管内の温度を６５０℃まで昇温させた後、燃料電池の燃料極側からメタンを50mL/min（３％Ｈ2Ｏ）で供給し、空気極側から空気を50mL/minで供給して、性能評価を行った。
（２）単室型として運転した場合の評価方法
メタンと空気との混合ガスをメタン：酸素＝２：１の比率で、流速３００ｍｌ／ｍｉｎ（メタン88ml/min、空気212ml/min）で６５０℃で導入し、性能評価を行った。 
（３）結果
性能評価の結果は、以下の通りである。
【００４９】
【表１】
2011065955.tif 000003
【００５０】
上記の結果から、改質部材を有していない比較例は、２室型及び単室型のいずれの運転方法においても、実施例１〜９よりも性能が低いことが分かる。
【符号の説明】
【００５１】
１  固体電解質
２  燃料極
３  空気極
４  改質部材
【図１】
2011065955.tif 000004
【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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