(57)【要約】【課題】導電性部材全体としての耐酸化性を向上させる。【解決手段】導電性部材は、第１の表面を有するベース部と、ベース部の第１の表面から突出する突出部と、を含む導電性の基材と、基材のうち、少なくとも、ベース部の第１の表面と突出部とを覆う導電性のコートと、を備える。コートは、酸素とマンガンとコバルトとを含んでおり、コートの成分元素のうちの酸素を除く成分元素におけるマンガン濃度（ａｔｍ％）と、コートの成分元素のうちの酸素を除く成分元素におけるコバルト濃度（ａｔｍ％）と、の合計が９０ａｔｍ％以上である。また、コートのうち、ベース部の第１の表面を覆う第１のコート部におけるコバルト濃度は、コートのうち、突出部の突出方向の先端部を覆う第２のコート部におけるコバルト濃度より高い。【選択図】図２
2019139894.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の表面を有するベース部と、前記ベース部の前記第１の表面から突出する突出部と、を含む導電性の基材と、
前記基材のうち、少なくとも、前記ベース部の前記第１の表面と前記突出部とを覆う導電性のコートと、を備える導電性部材において、
前記コートは、酸素とマンガンとコバルトとを含んでおり、
前記コートの成分元素のうちの酸素を除く成分元素におけるマンガン濃度（ａｔｍ％）と、前記コートの成分元素のうちの酸素を除く成分元素におけるコバルト濃度（ａｔｍ％）と、の合計が９０ａｔｍ％以上であり、
前記コートのうち、前記ベース部の前記第１の表面を覆う第１のコート部における前記コバルト濃度は、前記コートのうち、前記突出部の突出方向の先端部を覆う第２のコート部における前記コバルト濃度より高い、
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、さらに、
前記コートのうち、前記突出部における前記先端部と前記ベース部との間に位置する側面部を覆う第３のコート部における前記コバルト濃度は、前記第１のコート部における前記コバルト濃度より低く、かつ、前記第２のコート部における前記コバルト濃度より高い、
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、
前記第２のコート部の前記コバルト濃度は、４５ａｔｍ％以上、かつ、７０ａｔｍ％以下である、
ことを特徴とする導電性部材。
【請求項４】
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において、
前記第１のコート部における前記コバルト濃度と前記第２のコート部における前記コバルト濃度との差は、２ａｔｍ％以上である、
ことを特徴とする導電性部材。
【請求項５】
固体酸化物を含む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の前記空気極側に配置され、前記空気極に電気的に接続される集電部材と、を備える電気化学反応単位であって、
前記集電部材は、請求項１から請求項４までのいずれか一項に記載の導電性部材である、
ことを特徴とする電気化学反応単位。
【請求項６】
固体酸化物を含む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の前記空気極側に配置され、前記空気極に電気的に接続される集電部材と、を備える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）と、導電性の集電部材とを備える。単セルは、電解質層と、電解質層を挟んで所定の方向に互いに対向する空気極および燃料極とを含む。集電部材は、単セルを構成する空気極または燃料極に電気的に接続される。
【０００３】
一般に、単セルの空気極側に配置される集電部材は、導電性の基材と、導電性のコートと、を備える。基材は、ベース部と、該ベース部の表面から空気極に向けて突出する突出部とを含む。導電性のコートは、ベース部の表面および突出部を覆う。基材の突出部の突出方向の先端部は、コートと例えば接合部とを介して単セルの空気極に接合される。また、基材のベース部の表面は、空気極から離間するように配置され、空気極に面する空気室に露出する。コートの形成材料としては、高温で高い導電性を有する材料であるマンガン（Ｍｎ）とコバルト（Ｃｏ）からなる酸化物（例えば、コート成分元素のうち酸素を除く成分元素におけるマンガン濃度（ａｔｍ％）と、コート成分元素のうち酸素を除く成分元素におけるコバルト濃度（ａｔｍ％）と、の合計が９０ａｔｍ％以上であるコート）が利用される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】国際公開第２０１６／１５２９２４号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、マンガンとコバルトからなるコート（例えば、コート成分元素のうち酸素を除く成分元素におけるマンガン濃度（ａｔｍ％）と、コート成分元素のうち酸素を除く成分元素におけるコバルト濃度（ａｔｍ％）と、の合計が９０ａｔｍ％以上であるコート）では、コートにおけるマンガン濃度（ａｔｍ％）が高いほど、コートの耐酸素透過性が低い。その結果、接合部に接していることで空気室に露出しない突出部に対し、空気室に露出するベース部の表面では、空気室内の酸素がコートを透過し易いことにより、長期的に基材の酸化を抑制できなくなるという問題が生じる。
【０００６】
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と酸素とが生成される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集電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。また、このような課題は、電気化学反応単位を構成する集電部材に限らず、第１の表面を有するベース部と、ベース部の前記第１の表面から突出する突出部と、を含む導電性の基材と、基材のうち、少なくとも、ベース部の第１の表面と突出部とを覆う導電性のコートと、を備える導電性部材一般に共通の課題である。
【０００７】
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】
【０００８】
本明細書に開示される技術は、以下の形態として実現することが可能である。
【０００９】
（１）本明細書に開示される導電性部材は、第１の表面を有するベース部と、前記ベース部の前記第１の表面から突出する突出部と、を含む導電性の基材と、前記基材のうち、少なくとも、前記ベース部の前記第１の表面と前記突出部とを覆う導電性のコートと、を備える導電性部材において、前記コートは、酸素とマンガンとコバルトとを含んでおり、前記コートの成分元素のうちの酸素を除く成分元素におけるマンガン濃度（ａｔｍ％）と、前記コートの成分元素のうちの酸素を除く成分元素におけるコバルト濃度（ａｔｍ％）と、の合計が９０ａｔｍ％以上であり、前記コートのうち、前記ベース部の前記第１の表面を覆う第１のコート部における前記コバルト濃度は、前記コートのうち、前記突出部の突出方向の先端部を覆う第２のコート部における前記コバルト濃度より高い。本導電性部材では、コートのうち、基材のベース部の第１の表面を覆う第１のコート部におけるコバルト濃度は、基材の突出部の突出方向の先端部を覆う第２のコート部におけるコバルト濃度より高い。すなわち、比較的に空気に晒され易い第１のコートの耐酸素透過性は、比較的に空気に晒され難い第２のコートの耐酸素透過性より高い。これにより、導電性部材全体としての耐酸化性を向上させることができる。
【００１０】
（２）上記導電性部材において、さらに、前記コートのうち、前記突出部における前記先端部と前記ベース部との間に位置する側面部を覆う第３のコート部における前記コバルト濃度は、前記第１のコート部における前記コバルト濃度より低く、かつ、前記第２のコート部における前記コバルト濃度より高い構成としてもよい。本導電性部材によれば、突出部の側面部を覆う第３のコート部におけるコバルト濃度が、第１のコート部および第２のコート部のいずれかにおけるコバルト濃度と同じである構成に比べて、コート内における熱膨張率差に起因してクラックが発生することを抑制することができる。
【００１１】
（３）上記導電性部材において、前記第２のコート部の前記コバルト濃度は、４５ａｔｍ％以上、かつ、７０ａｔｍ％以下である構成としてもよい。本導電性部材によれば、第２のコート部のコバルト濃度が４５ａｔｍ％未満である構成や、第２のコート部のコバルト濃度が７０ａｔｍ％より高い構成に比べて、耐酸化性を向上させつつ、高い導電性を維持することができる。
【００１２】
（４）上記導電性部材において、前記第１のコート部における前記コバルト濃度と前記第２のコート部における前記コバルト濃度との差は、２ａｔｍ％以上である構成としてもよい。本導電性部材によれば、第１のコート部におけるコバルト濃度と第２のコート部におけるコバルト濃度との差が２ａｔｍ％未満である構成に比べて、より確実に、耐酸化性の向上と導電性の維持との両立を図ることができる。
【００１３】
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、集電部材−燃料電池単セル複合体、燃料電池発電単位、複数の燃料電池発電単位を備える燃料電池スタック、燃料電池スタックを備える発電モジュール、発電モジュールを備える燃料電池システム、集電部材−電解セル複合体、電解セル単位、複数の電解セル単位を備える電解セルスタック、電解セルスタックを備える水素生成モジュール、水素生成モジュールを備える水素生成システム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】
【００１４】
【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】発電単位１０２の構成を概略的に示す説明図（ＸＺ断面図）である。
【図３】発電単位１０２の構成を概略的に示す説明図（ＹＺ断面図）である。
【図４】発電単位１０２の構成を概略的に示す説明図（ＸＹ断面図）である。
【図５】発電単位１０２の構成を概略的に示す説明図（ＸＹ断面図）である。
【図６】性能評価結果を示す説明図である。
【図７】集電部材における一部分の酸化状態を拡大して示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
Ａ．実施形態：
Ａ−１．構成：
（燃料電池スタック１００の構成）
図１は、本実施形態における燃料電池スタック１００の構成を概略的に示す外観斜視図である。図１には、方向を特定するための互いに直交するＸＹＺ軸を示している。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がそのような向きとは異なる向きで設置されてもよい。図２以降についても同様である。
【００１６】
燃料電池スタック１００は、所定の配列方向（本実施形態では上下方向）に並べて配置された複数（本実施形態では７つ）発電単位１０２と、７つの発電単位１０２を上下から挟むように配置された一対のエンドプレート１０４，１０６とを備える。図１に示す燃料電池スタック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。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。
【００１７】
燃料電池スタック１００のＺ方向回りの周縁部には、上側のエンドプレート１０４から下側のエンドプレート１０６にわたって上下方向に延びる複数の（本実施形態では８つの）貫通孔１０８が形成されている。各貫通孔１０８に挿入されたボルト２２とボルト２２にはめられたナット２４とによって、燃料電池スタック１００を構成する各層は締め付けられて固定されている。
【００１８】
各ボルト２２の軸部の外径は各貫通孔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貫通孔１０８の内周面との間には、空間が確保されている。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）と貫通孔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）と貫通孔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（図２参照）。また、燃料電池スタック１００のＺ方向回りの外周における他の辺（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）と貫通孔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）と貫通孔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（図３参照）。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、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。
【００１９】
（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、導電性を有し、略矩形の平板形状の部材であり、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。
【００２０】
（発電単位１０２の構成）
図２から図５は、発電単位１０２の構成を概略的に示す説明図である。図２には、図１、図４および図５のＩＩ−ＩＩの位置における発電単位１０２の断面構成を示しており、図３には、図１、図４および図５のＩＩＩ−ＩＩＩの位置における発電単位１０２の断面構成を示しており、図４には、図２のＩＶ−ＩＶの位置における発電単位１０２の断面構成を示しており、図５には、図２のＶ−Ｖの位置における発電単位１０２の断面構成を示している。
【００２１】
図２および図３に示すように、発電の最小単位である発電単位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が挿入される貫通孔１０８に対応する孔が形成されている。
【００２２】
インターコネクタ１５０は、導電性を有し、略矩形の平板形状の部材であり、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。
【００２３】
単セル１１０は、電解質層１１２と、電解質層１１２を挟んで上下方向（発電単位１０２が並ぶ配列方向）に互いに対向する空気極（カソード)１１４および燃料極（アノード）１１６とを備える。なお、本実施形態の単セル１１０は、燃料極１１６で電解質層１１２および空気極１１４を支持する燃料極支持形の単セルである。
【００２４】
電解質層１１２は、略矩形の平板形状部材であり、少なくともＺｒを含んでおり、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）、ＣａＳＺ（カルシア安定化ジルコニア）等の固体酸化物により形成されている。空気極１１４は、略矩形の平板形状部材であり、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。燃料極１１６は、略矩形の平板形状部材であり、例えば、Ｎｉ（ニッケル）、Ｎｉとセラミック粒子からなるサーメット、Ｎｉ基合金等により形成されている。このように、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。
【００２５】
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。なお、セパレータ１２０が接合された単セル１１０をセパレータ付き単セルともいう。
【００２６】
図２から図４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いる。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。
【００２７】
図２、図３および図５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。
【００２８】
図２、図３および図５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、複数の電極対向部１４５と、各電極対向部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。具体的には、燃料極側集電体１４４は、方形の平板形部材に切り込みを入れ、複数の方形部分を曲げ起こすように加工することにより製造される。曲げ起こされた方形部分が電極対向部１４５となり、曲げ起こされた部分以外の穴あき状態の平板部分がインターコネクタ対向部１４６となり、電極対向部１４５とインターコネクタ対向部１４６とをつなぐ部分が連接部１４７となる。なお、図５における部分拡大図では、燃料極側集電体１４４の製造方法を示すため、複数の方形部分の一部の曲げ起こし加工が完了する前の状態を示している。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。
【００２９】
図２から図４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、例えばフェライト系ステンレス等のＣｒ（クロム）を含む金属により形成されている。ここで、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を、インターコネクタ１５０の空気室側表面１５２という。複数の集電体要素１３５は、上下方向（Ｚ方向）に直交する面方向（Ｘ方向、Ｙ方向）において互いに間隔を空けつつ、空気室側表面１５２から突出するように形成されている。以下、空気極側集電体１３４のうち、空気極１１４側への突出方向の先端部を、空気極側集電体１３４の先端部１３５Ｂという。また、空気極側集電体１３４のうち、先端部１３５Ｂとインターコネクタ１５０の空気室側表面１５２とをつなぐ側面部を、空気極側集電体１３４の側面部１３５Ｃという。空気極側集電体１３４の先端部１３５Ｂ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に接触している。本実施形態では、インターコネクタ１５０は、特許請求の範囲におけるベース部に相当し、空気室側表面１５２は、特許請求の範囲における第１の表面に相当する。また、空気極側集電体１３４は、特許請求の範囲における突出部に相当し、インターコネクタ１５０および空気極側集電体１３４は、特許請求の範囲における基材に相当する。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。この場合、上側のエンドプレート１０４は、特許請求の範囲におけるベース部に相当し、上側のエンドプレート１０４における空気極１１４に対向する側の表面は、特許請求の範囲における第１の表面に相当する。また、上側のエンドプレート１０４および空気極側集電体１３４は、特許請求の範囲における基材に相当する。なお、空気極側集電体１３４とインターコネクタ１５０とが一体の部材として形成されていてもよい。
【００３０】
図２および図３に示すように、空気極側集電体１３４の表面（先端部１３５Ｂおよび側面部１３５Ｃの表面）と、インターコネクタ１５０の空気室側表面１５２（上側のエンドプレート１０４における空気極１１４に対向する側の表面）とは、導電性のコート１３６によって覆われている。コート１３６は、酸素（Ｏ）とマンガン（Ｍｎ）とコバルト（Ｃｏ）とを含んでいる。より具体的には、コート１３６は、マンガンとコバルトとを含むスピネル型酸化物（例えば、Ｍｎ１．５Ｃｏ１．５Ｏ４、ＭｎＣｏ２Ｏ４）により形成されている。空気極側集電体１３４の表面等へのコート１３６の形成は、例えば、スプレーコート、インクジェット印刷、スピンコート、ディップコート、めっき、スパッタリング、溶射等の周知の方法で実行される。なお、空気極側集電体１３４に対する熱処理によって酸化クロムの被膜ができることがあるが、その場合には、コート１３６は、当該被膜ではなく、当該被膜が形成された空気極側集電体１３４を覆うように形成された層である。以下の説明では、特記しない限り、空気極側集電体１３４（または集電体要素１３５）は「コート１３６に覆われた空気極側集電体１３４（または集電体要素１３５）」を意味する。コート１３６に覆われた空気極側集電体１３４およびインターコネクタ１５０（上側のエンドプレート１０４）は、特許請求の範囲における導電性部材に相当し、以下、「集電部材２００」という。コート１３６の詳細構成は後述する。
【００３１】
空気極１１４と空気極側集電体１３４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、Ｚｎ（亜鉛）とＭｎとＣｏとＣｕ（銅）との少なくとも１つを含むスピネル型酸化物（例えば、Ｍｎ１．５Ｃｏ１．５Ｏ４やＭｎＣｏ２Ｏ４、ＺｎＣｏ２Ｏ４、ＺｎＭｎＣｏＯ４、ＣｕＭｎ２Ｏ４）により形成されている。接合層（接合部）１３８は、例えば、接合層用のペーストが空気極１１４の表面の内、空気極側集電体１３４を構成する各集電体要素１３５の先端部と対向する部分に印刷され、各集電体要素１３５の先端部がペーストに押し付けられた状態で所定の条件で焼成されることにより形成される。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述べたが、正確には、（コート１３６に覆われた）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。
【００３２】
Ａ−２．燃料電池スタック１００における発電動作：
図２に示すように、酸化剤ガス導入マニホールド１６１に酸化剤ガスＯＧが供給されると、酸化剤ガスＯＧは、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を経て、空気室１６６に供給される。また、図３に示すように、燃料ガス導入マニホールド１７１に燃料ガスＦＧが供給されると、燃料ガスＦＧは、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を経て、燃料室１７６に供給される。
【００３３】
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。各発電単位１０２において、単セル１１０の空気極１１４は空気極側集電体１３４（およびコート１３６、接合層１３８）を介して一方のインターコネクタ１５０に電気的に接続され、燃料極１１６は燃料極側集電体１４４を介して他方のインターコネクタ１５０に電気的に接続されている。また、燃料電池スタック１００に含まれる複数の発電単位１０２は、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（例えば摂氏７００度から１０００度）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が加熱器により加熱されてもよい。
【００３４】
酸化剤オフガスＯＯＧ（各発電単位１０２において発電反応に利用されなかった酸化剤ガス）は、図２に示すように、空気室１６６から酸化剤ガス排出連通孔１３３、酸化剤ガス排出マニホールド１６２を経て、燃料電池スタック１００の外部に排出される。また、燃料オフガスＦＯＧ（各発電単位１０２において発電反応に利用されなかった燃料ガス）は、図３に示すように、燃料室１７６から燃料ガス排出連通孔１４３、燃料ガス排出マニホールド１７２を経て、燃料電池スタック１００の外部に排出される。
【００３５】
Ａ−３．コート１３６の詳細構成：
上述したように、集電部材２００のコート１３６は、マンガンとコバルトとを含むスピネル型酸化物により形成されている。また、コート１３６におけるマンガン濃度とコバルト濃度との合計は９０ａｔｍ％以上である。マンガン濃度は、コート１３６の成分元素のうちの酸素を除く成分元素におけるマンガンの原子数割合（ａｔｍ％）を意味する。コバルト濃度は、コート１３６の成分元素のうちの酸素を除く成分元素におけるコバルトの原子数割合（ａｔｍ％）を意味する。例えば、コート１３６がＭｎ１．５Ｃｏ１．５Ｏ４により形成されている場合、コート１３６の成分元素のうちの酸素を除く成分元素は、マンガンとコバルトである。
【００３６】
また、図２および図３に示すように、コート１３６は、ベースコート部１３６Ａと、先端コート部１３６Ｂと、側面コート部１３６Ｃとを含む。ベースコート部１３６Ａは、インターコネクタ１５０の空気室側表面１５２（上側のエンドプレート１０４における空気極１１４に対向する側の表面）の全面を覆っている。先端コート部１３６Ｂは、集電体要素１３５の先端部１３５Ｂの全面を覆っている。側面コート部１３６Ｃは、集電体要素１３５の側面部１３５Ｃの全面を覆っている。ベースコート部１３６Ａおよび側面コート部１３６Ｃは、空気室１６６に露出しているのに対して、先端コート部１３６Ｂは、空気室１６６に露出していない。このため、ベースコート部１３６Ａおよび側面コート部１３６Ｃは、先端コート部１３６Ｂに比べて、高い耐酸素透過性が要求される。一方、先端コート部１３６Ｂは、接合層１３８を介して空気極１１４に接合されているのに対して、ベースコート部１３６Ａおよび側面コート部１３６Ｃは、空気極１１４に接合されておらず、離間している。このため、先端コート部１３６Ｂは、ベースコート部１３６Ａおよび側面コート部１３６Ｃに比べて、高い導電性が要求される。ベースコート部１３６Ａは、特許請求の範囲における第１のコート部に相当し、先端コート部１３６Ｂは、特許請求の範囲における第２のコート部に相当し、側面コート部１３６Ｃは、特許請求の範囲における第３のコート部に相当する。
【００３７】
ここで、コート１３６は、コバルト濃度に関し、少なくとも次の第１の要件を満たす。
＜第１の要件＞
「ベースコート部１３６Ａのコバルト濃度」＞「先端コート部１３６Ｂのコバルト濃度」
なお、コート１３６は、さらに、マンガン濃度に関し、次の第１の要件Ａを満たすことが好ましい。
＜第１の要件Ａ＞
「ベースコート部１３６Ａにおけるマンガン濃度」＜「先端コート部１３６Ｂにおけるマンガン濃度」
【００３８】
さらに、コート１３６は、コバルト濃度に関し、次の第２の要件を満たすことが好ましい。
＜第２の要件＞
「ベースコート部１３６Ａにおけるコバルト濃度」＞「側面コート部１３６Ｃにおけるコバルト濃度」＞「先端コート部１３６Ｂにおけるコバルト濃度」
なお、コート１３６は、さらに、マンガン濃度に関し、次の第２の要件Ａを満たすことが好ましい。
＜第２の要件Ａ＞
「ベースコート部１３６Ａにおけるマンガン濃度」＜「側面コート部１３６Ｃにおけるマンガン濃度」＜「先端コート部１３６Ｂにおけるマンガン濃度」
【００３９】
さらに、コート１３６は、先端コート部１３６Ｂにおけるコバルト濃度に関し、次の第３の要件を満たすことが好ましい。
＜第３の要件＞
４５ａｔｍ％≦「先端コート部１３６Ｂにおけるコバルト濃度」≦７０ａｔｍ％
なお、５０ａｔｍ％≦「先端コート部１３６Ｂにおけるコバルト濃度」≦６７ａｔｍ％であることがより好ましい。
【００４０】
さらに、コート１３６は、ベースコート部１３６Ａと先端コート部１３６Ｂとにおけるコバルト濃度に関し、次の第４の要件を満たすことが好ましい。
＜第４の要件＞
「ベースコート部１３６Ａにおけるコバルト濃度」−「先端コート部１３６Ｂにおけるコバルト濃度」≧２ａｔｍ％
なお、「ベースコート部１３６Ａにおけるコバルト濃度」−「先端コート部１３６Ｂにおけるコバルト濃度」≧５ａｔｍ％であることがより好ましい。
【００４１】
なお、上記第１の要件から第４の要件を満たすコート１３６を含む集電部材２００の作製方法の例としては、次の方法がある。すなわち、例えばインターコネクタ１５０および空気極側集電体１３４からなる基材のうちの空気室１６６側に配置される表面（インターコネクタ１５０の空気室側表面１５２、空気極側集電体１３４の先端部１３５Ｂおよび側面部１３５Ｃ）に、マンガンおよびコバルトの合金層をメッキ処理により形成する。次に、メッキ後の基材のうち、空気極側集電体１３４の先端部１３５Ｂに形成された合金層部分だけにマンガンを塗布する。次に、メッキおよびマンガン塗布後の基材に対して、大気雰囲気下において、約９５０℃の熱処理を施す。これにより、少なくとも第１の要件を満たすコート１３６を含む集電部材２００を作製することができる。また、マンガン塗布の際に、さらに、空気極側集電体１３４の側面部１３５Ｃに、先端部１３５Ｂへの塗布量より少ない量だけマンガンを塗布することにより、第２の要件を満たすコート１３６を含む集電部材２００を作製することができる。また、マンガン塗布量を適宜変更することにより、第３の要件や第４の要件を満たすコート１３６を含む集電部材２００を作製することができる。
【００４２】
Ａ−４．本実施形態の効果：
上述したように、本実施形態の集電部材２００のコート１３６は、酸素とマンガンとコバルトとを含んでいる。コート１３６は、マンガンを含んでいるため、高い導電性を有する。ただし、コート１３６におけるマンガン濃度（ａｔｍ％）が高いほど、コート１３６の耐酸素透過性が低くなり、基材の酸化を抑制できなくなる。ここで、図２および図３に示すように、コート１３６のベースコート部１３６Ａは、空気室１６６に露出している。このため、ベースコート部１３６Ａの耐酸素透過性が低いと、空気室１６６内の空気が、ベースコート部１３６Ａから透過し易くなるため、基材（集電体要素１３５の側面部１３５Ｃ）の酸化を抑制できなくなる。一方、コート１３６の先端コート部１３６Ｂは、空気室１６６に露出していない。このため、仮に、先端コート部１３６Ｂの耐酸素透過性が低くても、基材の酸化への影響は小さい。
【００４３】
そこで、本実施形態の集電部材２００では、コート１３６は、上述の第１の要件Ａ（「ベースコート部１３６Ａにおけるコバルト濃度」＞「先端コート部１３６Ｂにおけるコバルト濃度」）を満たす。ここで、後述の評価結果から、コート１３６におけるコバルト濃度が高いほど、コート１３６の耐酸素透過性が向上することが推察される。このため、本実施形態の集電部材２００では、比較的に空気に晒され易いベースコート部１３６Ａの耐酸素透過性が、比較的に空気に晒され難いベースコート部１３６Ａの耐酸素透過性より高くなり、その結果、集電部材２００全体としての耐酸化性を向上させることができる。
【００４４】
また、コート１３６は、上述の第１の要件Ａ（「ベースコート部１３６Ａにおけるマンガン濃度」＜「先端コート部１３６Ｂにおけるマンガン濃度」）を満たす場合、耐酸化性の向上と導電性の維持との両立を図ることができる。すなわち、コート１３６が第１の要件Ａを満たすことは、ベースコート部１３６Ａの導電性が先端コート部１３６Ｂの導電性より低いことを意味する。ここで、先端コート部１３６Ｂは、接合層１３８を介して空気極１１４に接合されており、基材と空気極１１４との間の導電部として機能する。このため、仮に、先端コート部１３６Ｂの導電性が低いと、集電部材２００全体の導電性が低くなる。一方、ベースコート部１３６Ａは、空気室１６６を介して空気極１１４から離間しており、基材と空気極１１４との間の導通部として機能しない。このため、ベースコート部１３６Ａの導電性が低くても、基材と空気極１１４との間の導電性への影響は小さい。このため、コート１３６は、第１の要件に加えて、第１の要件Ａを満たすことにより、集電部材２００全体として耐酸化性の向上と導電性の維持との両立を図ることができる。
【００４５】
また、例えば、側面コート部１３６Ｃにおけるコバルト濃度が、第１のコート部および第２のコート部のいずれかにおけるコバルト濃度と同じである構成Ｘでは、コート１３６に、コバルト濃度差に起因して熱膨張率差が極端に大きい部分が存在する。この熱膨張率差が極端に大きい部分は、熱応力によってクラックが発生し易い。これに対して、コート１３６は、上述の第２の要件（「ベースコート部１３６Ａにおけるコバルト濃度」＞「側面コート部１３６Ｃにおけるコバルト濃度」＞「先端コート部１３６Ｂにおけるコバルト濃度」）を満たす場合、上記構成Ｘに比べて、コート１３６において熱膨張率差が極端に大きい部分が存在しないため、コート１３６内におけるコバルト濃度に起因してクラックが発生することを抑制することができる。なお、コート１３６は、上述の第２の要件Ａ（「ベースコート部１３６Ａにおけるマンガン濃度」＜「側面コート部１３６Ｃにおけるマンガン濃度」＜「先端コート部１３６Ｂにおけるマンガン濃度」）を満たす場合、コート１３６内におけるマンガン濃度に起因してクラックが発生することを抑制することができる。
【００４６】
また、コート１３６は、上述の第３の要件（４５ａｔｍ％≦「先端コート部１３６Ｂにおけるコバルト濃度」≦７０ａｔｍ％）を満たす場合、先端コート部１３６Ｂのコバルト濃度が４５ａｔｍ％未満である構成や、先端コート部１３６Ｂのコバルト濃度が７０ａｔｍ％より高い構成に比べて、耐酸化性を向上させつつ、高い導電性を維持することができる。
【００４７】
また、コート１３６は、上述の第４の要件（「ベースコート部１３６Ａにおけるコバルト濃度」−「先端コート部１３６Ｂにおけるコバルト濃度」≧２ａｔｍ％）を満たす場合、ベースコート部１３６Ａにおけるコバルト濃度と先端コート部１３６Ｂにおけるコバルト濃度との差が２ａｔｍ％未満である構成に比べて、より確実に、耐酸化性の向上と導電性の維持との両立を図ることができる。
【００４８】
Ａ−５．性能評価：
複数の集電部材のサンプルを作製し、作製された複数の集電部材のサンプルを用いて性能評価を行った。図６は、性能評価結果を示す説明図である。
【００４９】
Ａ−５−１．各サンプルについて：
図６に示すように、性能評価は、集電部材のサンプルＡ〜Ｌを対象として行った。サンプルＡ〜Ｌは、いずれも、上述の基材およびコート１３６を備えており、コート１３６におけるマンガン濃度およびコバルト濃度の少なくとも一方の値が互いに異なる。サンプルＡ〜Ｌのコート１３６は、いずれも、コート１３６におけるマンガン濃度とコバルト濃度との合計が略１００ａｔｍ％である。このため、例えばコート１３６におけるコバルト濃度がＷ（ａｔｍ％）である場合、コート１３６におけるマンガン濃度は、１００−Ｗ（ａｔｍ％）である。
【００５０】
サンプルＡ，Ｃ，Ｆ，Ｉ，Ｋは、いずれも、先端コート部１３６Ｂにおけるコバルト濃度とベースコート部１３６Ａにおけるコバルト濃度とが同じ値であり、第１の要件（第１の要件Ａ）を満たさない。また、サンプルＡ，Ｃ，Ｆ，Ｉ，Ｋは、先端コート部１３６Ｂとベースコート部１３６Ａとにおけるコバルト濃度の値が互いに異なる。
【００５１】
一方、サンプルＢ，Ｄ，Ｅ，Ｇ，Ｈ，Ｊ，Ｌは、いずれも、ベースコート部１３６Ａにおけるコバルト濃度が先端コート部１３６Ｂにおけるコバルト濃度より高く、第１の要件（第１の要件Ａ）を満たす。また、サンプルＢ，Ｄ，Ｅ，Ｇ，Ｈ，Ｊ，Ｌは、先端コート部１３６Ｂにおけるコバルト濃度とベースコート部１３６Ａにおけるコバルト濃度との少なくとも一方が互いに異なる。また、サンプルＤ，Ｅ，Ｇ，Ｈ，Ｊは、先端コート部１３６Ｂにおけるコバルト濃度が４５ａｔｍ％以上、かつ、７０ａｔｍ％以下であり、第３の要件を満たし、サンプルＢ，Ｌは、第３の要件を満たさない。
【００５２】
Ａ−５−２．評価方法について：
集電部材の各サンプルＡ〜Ｌのコートにおけるマンガン濃度およびコバルト濃度は、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）に付属されたエネルギー分散型Ｘ線分光器（ＥＤＳ）を用いて元素分析することにより、特定することができる。
【００５３】
図６中の「電気伝導率（Ｓ／ｃｍ）」は、各サンプルにおけるコート１３６のベースコート部１３６Ａの８００℃における電気伝導率であることを意味する。ベースコート部１３６Ａの電気伝導率は、ベースコート部１３６Ａにおけるコバルト濃度およびマンガン濃度と、コバルトおよびマンガンの各元素の電気伝導率とから算出した。
【００５４】
図６中の酸化被膜の厚さは、ベースコート部１３６Ａに覆われるインターコネクタ１５０の空気室側表面１５２に形成される酸化被膜の厚さである。例えば、各サンプルを燃料電池スタック１００に組み込んだ状態で、空気室１６６に酸化剤ガスＯＧを供給し、８００℃、１００００時間経過した後、インターコネクタ１５０の空気室側表面１５２に酸化被膜が形成される。この酸化被膜の厚さが薄いほど、ベースコート部１３６Ａにおける耐酸素透過性が高いことを意味する。なお、酸化被膜の厚さの具体的な測定方法は次の通りである。
【００５５】
図７は、集電部材における一部分の酸化状態を拡大して示す説明図である。図７には、ベースコート部１３６Ａに覆われたインターコネクタ１５０の空気室側表面１５２の近傍部分における上下方向に平行な断面が示されている。インターコネクタ１５０の空気室側表面１５２に酸化被膜Ｓが形成されている。図７中のＲは、ベースコート部１３６Ａにおけるマンガン濃度およびコバルト濃度を特定するためのＥＤＳ分析領域Ｒ（３００μｍ２の面積の矩形領域）である。本評価では、酸化被膜Ｓのうち、ＥＤＳ分析領域Ｒの左右方向（Ｘ方向）の両辺の延長線に囲まれる領域Ｐ内に位置する膜部分の厚さを測定対象とする。領域Ｐ内に位置する膜部分について、酸化被膜Ｓに沿った方向（Ｘ方向）に等間隔に並ぶ１５点における上下方向（Ｚ方向）の厚さを測定し、その１５点の厚さの平均値を、酸化被膜Ｓの厚さとした。
【００５６】
Ａ−５−３．評価結果について：
図６に示すように、サンプルＡでは、酸化被膜Ｓの厚さは３．８μｍであったのに対して、サンプルＢでは、酸化被膜Ｓの厚さは３．５μｍであった。この評価結果から、第１の要件Ａ（「ベースコート部１３６Ａにおけるマンガン濃度」＜「先端コート部１３６Ｂにおけるマンガン濃度」）を満たすことによって、集電部材２００全体としての耐酸化性が向上することが分かる。なお、サンプルＡとサンプルＢとでは、先端コート部１３６Ｂにおけるコバルト濃度（マンガン濃度）が同じ値であるため、先端コート部１３６Ｂの電気伝導率は同じ値（２７Ｓ／ｃｍ）であった。
【００５７】
また、サンプルＣでは、酸化被膜Ｓの厚さは３．５μｍであったのに対して、サンプルＤでは、酸化被膜Ｓの厚さは３．３μｍであり、サンプルＥでは、酸化被膜Ｓの厚さは３．０μｍであった。この評価結果からも、第１の要件Ａを満たすことによって、集電部材２００全体としての耐酸化性が向上することが分かる。また、ベースコート部１３６Ａにおけるコバルト濃度が高いほど、集電部材２００全体としての耐酸化性が向上することが分かる。なお、サンプルＣとサンプルＤ，Ｅとでは、先端コート部１３６Ｂにおけるコバルト濃度（マンガン濃度）が同じ値であるため、先端コート部１３６Ｂの電気伝導率は同じ値（６０Ｓ／ｃｍ）であった。
【００５８】
また、サンプルＦでは、酸化被膜Ｓの厚さは３．３μｍであったのに対して、サンプルＧでは、酸化被膜Ｓの厚さは３．０μｍであり、サンプルＨでは、酸化被膜Ｓの厚さは２．８μｍであった。この評価結果からも、第１の要件Ａを満たすことによって、集電部材２００全体としての耐酸化性が向上することが分かる。また、ベースコート部１３６Ａにおけるコバルト濃度が高いほど、集電部材２００全体としての耐酸化性が向上することが分かる。なお、サンプルＦとサンプルＧ，Ｈとでは、先端コート部１３６Ｂにおけるコバルト濃度（マンガン濃度）が同じ値であるため、先端コート部１３６Ｂの電気伝導率は同じ値（４５Ｓ／ｃｍ）であった。
【００５９】
また、サンプルＩでは、酸化被膜Ｓの厚さは３．０μｍであったのに対して、サンプルＪでは、酸化被膜Ｓの厚さは２．８μｍであった。この評価結果からも、第１の要件Ａを満たすことによって、集電部材２００全体としての耐酸化性が向上することが分かる。なお、サンプルＩとサンプルＪとでは、先端コート部１３６Ｂにおけるコバルト濃度（マンガン濃度）は同じ値であるため、先端コート部１３６Ｂの電気伝導率は同じ値（６７Ｓ／ｃｍ）であった。
【００６０】
また、サンプルＫでは、酸化被膜Ｓの厚さは２．８μｍであったのに対して、サンプルＬでは、酸化被膜Ｓの厚さは２．６μｍであった。この評価結果からも、第１の要件Ａを満たすことによって、集電部材２００全体としての耐酸化性が向上することが分かる。なお、サンプルＫとサンプルＬとでは、先端コート部１３６Ｂにおけるコバルト濃度（マンガン濃度）が同じ値であるため、先端コート部１３６Ｂの電気伝導率が同じ値（７５Ｓ／ｃｍ）であった。
【００６１】
さらに、サンプルＤ，Ｅ，Ｇ，Ｈ，Ｊでは、サンプルＢに比べて、先端コート部１３６Ｂの電気伝導率が高い。この評価結果から、第３の要件（４５ａｔｍ％≦「先端コート部１３６Ｂにおけるコバルト濃度」≦７０ａｔｍ％）を満たすことによって、耐酸化性を向上させつつ、高い導電性を維持できることが分かる。
【００６２】
Ｂ．変形例：
本明細書で開示される技術は、上述の各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。
【００６３】
上記実施形態では、集電部材２００のコート１３６は、マンガンとコバルトとを含むスピネル型酸化物により形成されているとしたが、コート１３６は、酸素とマンガンとコバルトとを含んでいればよく、例えば、スピネル型酸化物以外の酸化物を含むとしてもよい。また、コート１３６は、さらに、酸素、マンガンおよびコバルト以外の成分元素（例えば、亜鉛（Ｚｎ）、銅（Ｃｕ））を含んでいてもよい。
【００６４】
また、上記実施形態において、側面コート部１３６Ｃは、ベースコート部１３６Ａ側から先端コート部１３６Ｂ側に向かうに連れて、コバルト濃度が段階的（２段階以上）または連続的に減少するよう構成されているとしてもよい。
【００６５】
また、上記実施形態において、側面コート部１３６Ｃにおけるコバルト濃度が、第１のコート部および第２のコート部のいずれかにおけるコバルト濃度と同じである構成としてもよい。また、上記実施形態において、先端コート部１３６Ｂのコバルト濃度が４５ａｔｍ％未満である構成や、先端コート部１３６Ｂのコバルト濃度が７０ａｔｍ％より高い構成としてもよい。また、上記実施形態において、ベースコート部１３６Ａにおけるコバルト濃度と先端コート部１３６Ｂにおけるコバルト濃度との差が２ａｔｍ％未満である構成としてもよい。
【００６６】
また、上記実施形態では、集電体要素１３５の横方向（Ｙ軸方向）の幅は、集電体要素１３５の上下方向の全長にわたって略同一であるとしているが、例えば、集電体要素１３５の幅が空気極１１４に近づくにつれて狭くなっているとしてもよい。
【００６７】
また、上記各実施形態において、電解質層１１２は固体酸化物により形成されているとしているが、電解質層１１２は固体酸化物の他に他の物質を含んでいてもよい。また、上記各実施形態における各部材を形成する材料は、あくまで例示であり、各部材が他の材料により形成されてもよい。例えば、上記各実施形態では、空気極側集電体１３４は、Ｃｒを含む金属により形成されているが、空気極側集電体１３４は、コート１３６により覆われていれば他の材料により形成されていてもよい。また、空気極側集電体１３４を構成する各集電体要素１３５の形状は、四角柱状に限らず、インターコネクタ１５０側から空気極１１４側に突出するような形状であれば他の形状であってもよい。
【００６８】
また、上記各実施形態において、電解質層１１２と空気極１１４との間に、例えばセリアを含む反応防止層を設け、電解質層１１２内のジルコニウム等と空気極１１４内のストロンチウム等とが反応することによる電解質層１１２と空気極１１４との間の電気抵抗の増大を抑制するとしてもよい。また、上記各実施形態において、空気極側集電体１３４と、隣接するインターコネクタ１５０とが別部材であってもよい。また、燃料極側集電体１４４は、空気極側集電体１３４と同様の構成であってもよく、燃料極側集電体１４４と、隣接するインターコネクタ１５０とが一体部材であってもよい。また、空気極側フレーム１３０ではなく燃料極側フレーム１４０が絶縁体であってもよい。また、空気極側フレーム１３０や燃料極側フレーム１４０は、多層構成であってもよい。
【００６９】
また、上記実施形態では、燃料電池スタック１００に含まれるすべての発電単位１０２について、コート１３６は第１の要件を満たすとしたが、燃料電池スタック１００に含まれる少なくとも１つの発電単位１０２について、そのような構成となっていれば、集電部材２００全体としての耐酸化性を向上させることができるという効果を奏する。
【００７０】
また、上記実施形態では、燃料電池スタック１００は複数の平板形の単セル１１０が積層された構成であるが、本発明は、他の構成、例えば国際公開第２０１２／１６５４０９号に記載されているように、複数の略円筒形の燃料電池単セルが直列に接続された構成にも同様に適用可能である。
【００７１】
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の電解セル（ＳＯＥＣ）の最小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、貫通孔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、貫通孔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、上記実施形態と同様に、コート１３６は少なくとも第１の要件を満たすという構成を採用すれば、集電部材２００全体としての耐酸化性を向上させることができるという効果を奏する。
【符号の説明】
【００７２】
２２：ボルト  ２４：ナット  １００：燃料電池スタック  １０２：発電単位  １０４，１０６：エンドプレート  １０８：貫通孔  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  １３５Ｂ：先端部  １３５Ｃ：側面部  １３６：コート  １３６Ａ：ベースコート部  １３６Ｂ：先端コート部  １３６Ｃ：側面コート部  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  １５２：空気室側表面  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  ２００：集電部材  ７００：摂氏  ＦＧ：燃料ガス  ＦＯＧ：燃料オフガス  Ｐ：領域  ＯＧ：酸化剤ガス  ＯＯＧ：酸化剤オフガス  Ｓ：酸化被膜
【図１】
2019139894.tif 000003
【図２】
2019139894.tif 000004
【図３】
2019139894.tif 000005
【図４】
2019139894.tif 000006
【図５】
2019139894.tif 000007
【図６】
2019139894.tif 000008
【図７】
2019139894.tif 000009