(57)【要約】【課題】電流の逆流を抑制できる燃料電池セルを提供する。【解決手段】燃料電池セル３０１において、インターコネクタ３１は、第１発電素子部１０ａの燃料極集電部４１上に配置され、隔離部３２は、第１発電素子部１０ａの燃料極集電部４１と第２発電素子部１０ｂの空気極集電部６２との間、及び、第２発電素子部１０ｂの固体電解質５とインターコネクタ３１との間に配置される。【選択図】図２
2019160634.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
凹部を有する支持基板と、
内側電極、固体電解質、及び外側電極をそれぞれ有する第１及び第２発電素子部と、
前記第１及び第２発電素子部を電気的に接続するインターコネクタと、
前記第１及び第２発電素子部の間に配置され、電気的絶縁性を有する隔離部と、
を備え、
前記第１発電素子部の内側電極は、前記凹部内に配置される内側電極集電部を含み、
前記インターコネクタは、前記第１発電素子部の内側電極集電部上に配置されており、
前記隔離部は、前記第１発電素子部の内側電極集電部と前記第２発電素子部の外側電極との間、及び、前記第２発電素子部の固体電解質と前記インターコネクタとの間に配置される、
燃料電池セル。
【請求項２】
前記隔離部は、７５０℃において、１０−３Ｓ／cm以下の電子伝導度と、１０−３Ｓ／cm以下の酸化物イオン伝導度と、１０−３Ｓ／cm以下のプロトン伝導度とを有する、
請求項１に記載の燃料電池セル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池セルに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池セルは、支持基板と、支持基板にそれぞれ支持される複数の発電素子部と、発電素子部同士を電気的に接続するインターコネクタとを備える。各発電素子部は、燃料極、固体電解質、及び空気極を有する。燃料極は、燃料極集電部と燃料極活性部とを含む。
【０００３】
特許文献１には、支持基板の主面に形成された凹部内に燃料極集電部が埋設され、かつ、燃料極集電部の主面に形成された凹部内にインターコネクタが埋設された燃料電池セルが開示されている。燃料電池セルの厚み方向の断面において、インターコネクタの両端部上には、隣接する２つの発電素子部それぞれの固体電解質が配置される。
【０００４】
特許文献１に記載の燃料電池セルでは、インターコネクタを介して空気極から燃料極に流れる電流の一部が、固体電解質のうち燃料極と空気極とに挟まれた領域（以下、「介在領域」という。）を介して、燃料極から空気極に逆流してしまうことを抑制するために、固体電解質の介在領域と空気極との間に絶縁性かつ酸化物イオン非伝導性の中間層が設けられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１５−６４９６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に記載の燃料電池セルでは、インターコネクタが燃料極集電部の凹部内に埋設されているため、インターコネクタの側面から固体電解質の介在領域に向かって電流が流れやすく、電流の逆流を抑制するにも限界がある。
【０００７】
本発明の課題は、電流の逆流を抑制できる燃料電池セルを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る燃料電池セルは、凹部を有する支持基板と、内側電極、固体電解質、及び外側電極をそれぞれ有する第１及び第２発電素子部と、第１及び第２発電素子部を電気的に接続するインターコネクタと、第１及び第２発電素子部の間に配置される隔離部とを備える。第１発電素子部の内側電極は、凹部内に配置される内側電極集電部を含む。インターコネクタは、第１発電素子部の内側電極集電部上に配置される。隔離部は、第１発電素子部の内側電極集電部と第２発電素子部の外側電極との間、及び、第２発電素子部の固体電解質とインターコネクタとの間に配置される。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、電流の逆流を抑制できる燃料電池セルを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】燃料電池セルの斜視図。
【図２】図１のＡ−Ａ断面図。
【図３】燃料電池セルの製造方法を示す図。
【図４】燃料電池セルの製造方法を示す図。
【図５】燃料電池セルの製造方法を示す図。
【図６】燃料電池セルの製造方法を示す図。
【図７】燃料電池セルの製造方法を示す図。
【図８】燃料電池セルの製造方法を示す図。
【図９】燃料電池セルの製造方法を示す図。
【図１０】変形例２に係る燃料電池セルの断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、燃料電池セル３０１の実施形態について図面を参照しながら説明する。図１は、燃料電池セル３０１の斜視図である。図２は、図１のＡ−Ａ断面図である。
【００１２】
燃料電池セル３０１は、長手方向（ｘ軸方向）に延びる板状に形成される。本実施形態に係る燃料電池セル３０１は、いわゆる横縞型の燃料電池セルである。燃料電池セル３０１は、複数の発電素子部１０と、支持基板２０と、複数のインターコネクタ３１と、複数の隔離部３２とを備える。
【００１３】
［支持基板２０］
支持基板２０は、支持基板２０の長手方向（ｘ軸方向）に沿って延びる複数のガス流路２１を内部に有する。各ガス流路２１は、互いに実質的に平行に延びる。
【００１４】
図２に示すように、支持基板２０は、第１主面２２と、複数の凹部２３と、第２主面２４とを有する。本実施形態に係る燃料電池セル３０１では、支持基板２０の第１主面２２側と第２主面２４側とが同様に構成されているため、以下においては第１主面２２側の構成について主に説明する。
【００１５】
各凹部２３は、第１主面２２に形成される。各凹部２３は、支持基板２０の長手方向において、互いに間隔をあけて配置される。各凹部２３は、支持基板２０の幅方向（ｙ軸方向）の両端部には形成されない。
【００１６】
支持基板２０は、電子伝導性を有さない多孔質の材料によって構成される。支持基板２０は、例えば、ＣＳＺ（カルシア安定化ジルコニア）から構成され得る。或いは、支持基板２０は、ＮｉＯ（酸化ニッケル）とＹＳＺ（８ＹＳＺ）（イットリア安定化ジルコニア）とから構成されてもよいし、ＭｇＯ（酸化マグネシウム）とＹ２Ｏ３（イットリア）とから構成さてもよいし、ＮｉＯ（酸化ニッケル）とＹ２Ｏ３とから構成されてもよいし、ＭｇＯとＭｇＡｌ２Ｏ４（マグネシアアルミナスピネル）とから構成されてもよい。支持基板２０の気孔率は、例えば、２０〜６０％程度である。
【００１７】
［発電素子部１０］
燃料電池セル３０１は、支持基板２０の第１主面２２側に配置された４つの発電素子部１０と、第２主面２４側に配置された４つの発電素子部１０とを備える。図２では、支持基板２０の第１主面２２側に配置された３つの発電素子部１０と、第２主面２４側に配置された２つの発電素子部１０とが図示されている。
【００１８】
図２において、支持基板２０の第１主面２２側に配置された３つの発電素子部１０のうち、中央の発電素子部１０は「第１発電素子部」の一例であり、左側の発電素子部１０は「第２発電素子部」の一例である。以下の説明では、適宜、中央の発電素子部１０を「第１発電素子部１０ａ」と称し、左側の発電素子部１０を「第２発電素子部１０ｂ」と称し、右側の発電素子部１０を「第３発電素子部１０ｃ」と称する。
【００１９】
各発電素子部１０は、支持基板２０に支持される。各発電素子部１０は、支持基板２０の長手方向において、互いに間隔をあけて配置される。長手方向に隣り合う発電素子部１０は、インターコネクタ３１によって互いに電気的に接続される。
【００２０】
各発電素子部１０は、燃料極４（内側電極の一例）、固体電解質５、空気極６（外側電極の一例）、及び反応防止膜７を有する。燃料極４、固体電解質５、反応防止膜７及び空気極６は、支持基板２０側からこの順で配置される。各発電素子部１０は、互いに同様の構成を有する。
【００２１】
［燃料極４］
燃料極４は、電子伝導性を有する多孔質の材料から構成される焼成体である。燃料極４は、燃料極集電部４１（内側電極集電部の一例）と燃料極活性部４２（内側電極活性部の一例）とを有する。
【００２２】
［燃料極集電部４１］
燃料極集電部４１は、凹部２３内に配置される。詳細には、燃料極集電部４１は、凹部２３内に充填されており、凹部２３と同様の外形を有する。各燃料極集電部４１は、第２主面４１１を有する。本実施形態において、第２主面４１１は、支持基板２０の第１主面２２と実質的に同一面上にある。すなわち、支持基板２０の第１主面２２と、各燃料極集電部４１の第２主面４１１とによって、一つの平面が構成される。ただし、第２主面４１１は、第１主面２２と完全に同一面上になくてもよい。例えば、第１主面２２と第２主面４１１との間に、２０μｍ以下程度の段差があってもよい。第２主面４１１は平坦面を構成しており、第２主面４１１上に凹部は形成されていない。
【００２３】
燃料極集電部４１は、電子伝導性を有する。燃料極集電部４１は、燃料極活性部４２よりも高い電子伝導性を有していることが好ましい。燃料極集電部４１は、酸化物イオン（酸素イオン）伝導性を有していてもよいし、有していなくてもよい。
【００２４】
燃料極集電部４１は、例えば、ＮｉＯ（酸化ニッケル）とＹＳＺ（８ＹＳＺ）（イットリア安定化ジルコニア）とから構成され得る。或いは、燃料極集電部４１は、ＮｉＯ（酸化ニッケル）とＹ２Ｏ３（イットリア）とから構成されてもよいし、ＮｉＯ（酸化ニッケル）とＣＳＺ（カルシア安定化ジルコニア）とから構成されてもよい。燃料極集電部４１の厚さ、及び凹部２３の深さは、５０〜５００μｍ程度である。
【００２５】
［燃料極活性部４２］
燃料極活性部４２は、酸化物イオン伝導性を有するとともに、電子伝導性を有する。燃料極活性部４２は、燃料極集電部４１よりも酸化物イオン伝導性を有する物質の含有率が大きい。詳細には、燃料極活性部４２における、気孔部分を除いた全体積に対する酸化物イオン伝導性を有する物質の体積割合は、燃料極集電部４１における、気孔部分を除いた全体積に対する酸化物イオン伝導性を有する物質の体積割合よりも大きい。
【００２６】
燃料極活性部４２は、燃料極集電部４１の第２主面４１１上に配置されている。すなわち、燃料極活性部４２は、燃料極集電部４１に埋設されていない。燃料極活性部４２の端縁は、第２主面４１１上において、燃料極集電部４１の端縁よりも内側に形成されている。詳細には、燃料極活性部４２は、燃料極集電部４１よりも平面視（ｚ軸方向視）の面積が小さい。そして、燃料極活性部４２は、第２主面４１１内に収まっている。
【００２７】
燃料極活性部４２は、例えば、ＮｉＯ（酸化ニッケル）とＹＳＺ（８ＹＳＺ）（イットリア安定化ジルコニア）とから構成され得る。或いは、燃料極活性部４２は、ＮｉＯ（酸化ニッケル）とＧＤＣ（ガドリニウムドープセリア）とから構成されてもよい。燃料極活性部４２の厚さは、５〜３０μｍである。
【００２８】
［固体電解質５］
固体電解質５は、燃料極４のうちインターコネクタ３１及び隔離部３２から露出する領域を覆うように配置される。固体電解質５は、インターコネクタ３１と隔離部３２との間を長手方向（ｘ軸方向）に延びる。具体的には、図２において、第１発電素子部１０ａの固体電解質５は、第１発電素子部１０ａと第２発電素子部１０ｂとを電気的に接続するインターコネクタ３１と、第１発電素子部１０ａと第３発電素子部１０ｃとの間に配置される隔離部３２とに接続される。このように、固体電解質５とインターコネクタ３１と隔離部３２とは、支持基板２０の長手方向において交互に配置されており、ガスバリア層として機能する。
【００２９】
固体電解質５は、酸化物イオン伝導性を有し且つ電子伝導性を有さない緻密な材料から構成される。固体電解質５は、例えば、ＹＳＺ（８ＹＳＺ）（イットリア安定化ジルコニア）から構成され得る。或いは、固体電解質５は、ＬＳＧＭ（ランタンガレート）から構成されてもよい。固体電解質５の厚さは、例えば、３〜５０μｍ程度である。
【００３０】
［反応防止膜７］
反応防止膜７は、緻密な材料から構成される。反応防止膜７は、固体電解質５と後述する空気極活性部６１との間に配置される。反応防止膜７は、固体電解質５内のＹＳＺと空気極活性部６１内のＳｒとが反応して電気抵抗の大きい反応層が形成されることを抑制するために設けられる。反応防止膜７は、例えば、ＧＤＣ＝（Ｃｅ，Ｇｄ）Ｏ２（ガドリニウムドープセリア）から構成され得る。反応防止膜７の厚さは、例えば、３〜５０μｍ程度である。本実施形態において、反応防止膜７は、固体電解質５と後述する空気極集電部６２との間にも配置されているが、固体電解質５と空気極集電部６２との間には配置されていなくてもよい。
【００３１】
［空気極６］
空気極６は、電子伝導性を有する多孔質の材料から構成される。空気極６は、固体電解質５を介して、燃料極４と反対側に配置される。空気極６は、空気極活性部６１と空気極集電部６２とを有する。
【００３２】
［空気極活性部６１］
空気極活性部６１は、反応防止膜７上に配置される。空気極活性部６１は、酸化物イオン伝導性を有するとともに、電子伝導性を有する。空気極活性部６１は、空気極集電部６２よりも酸化物イオン伝導性を有する物質の含有率が大きい。詳細には、空気極活性部６１における、気孔部分を除いた全体積に対する酸化物イオン伝導性を有する物質の体積割合は、空気極集電部６２における、気孔部分を除いた全体積に対する酸化物イオン伝導性を有する物質の体積割合よりも大きい。
【００３３】
空気極活性部６１は、例えば、ＬＳＣＦ＝（Ｌａ，Ｓｒ）（Ｃｏ，Ｆｅ）Ｏ３（ランタンストロンチウムコバルトフェライト）から構成され得る。或いは、空気極活性部６１は、ＬＳＦ＝（Ｌａ，Ｓｒ）ＦｅＯ３（ランタンストロンチウムフェライト）、ＬＮＦ＝Ｌａ（Ｎｉ，Ｆｅ）Ｏ３（ランタンニッケルフェライト）、又は、ＬＳＣ＝（Ｌａ，Ｓｒ）ＣｏＯ３（ランタンストロンチウムコバルタイト）等から構成されてもよい。空気極活性部６１は、ＬＳＣＦから構成される第１層（内側層）とＬＳＣから構成される第２層（外側層）との２層によって構成されてもよい。空気極活性部６１の厚さは、例えば、１０〜１００μｍである。
【００３４】
［空気極集電部６２］
空気極集電部６２は、空気極活性部６１上に配置される。空気極集電部６２は、空気極活性部６１から、隣の発電素子部１０に向かって延びる。空気極集電部６２は、インターコネクタ３１と隔離部３２とを覆うように配置される。本実施形態において、空気極集電部６２は、インターコネクタ３１の全体を覆うように配置されているが、インターコネクタ３１の一部のみを覆っていてもよい。
【００３５】
空気極集電部６２は、電子伝導性を有する多孔質の材料から構成される。空気極集電部６２は、空気極活性部６１よりも高い電子伝導性を有していることが好ましい。空気極集電部６２は、酸化物イオン伝導性を有していてもよいし、有していなくてもよい。
【００３６】
空気極集電部６２は、例えば、ＬＳＣＦ＝（Ｌａ，Ｓｒ）（Ｃｏ，Ｆｅ）Ｏ３（ランタンストロンチウムコバルトフェライト）から構成され得る。或いは、空気極集電部６２は、ＬＳＣ＝（Ｌａ，Ｓｒ）ＣｏＯ３（ランタンストロンチウムコバルタイト）から構成されてもよい。或いは、空気極集電部６２は、Ａｇ（銀）、Ａｇ−Ｐｄ（銀パラジウム合金）から構成されてもよい。空気極集電部６２の厚さは、例えば、５０〜５００μｍ程度である。
【００３７】
［インターコネクタ３１］
インターコネクタ３１は、支持基板２０の長手方向（ｘ軸方向）において隣り合う２つの発電素子部１０を電気的に接続するように構成される。インターコネクタ３１は、一方の発電素子部１０の燃料極集電部４１と、他方の発電素子部１０の空気極集電部６２とを電気的に接続する。具体的には、図２において、第１発電素子部１０ａと第２発電素子部１０ｂとを電気的に接続するインターコネクタ３１は、第１発電素子部１０ａの燃料極集電部４１と、第２発電素子部１０ｂの空気極集電部６２とを電気的に接続する。
【００３８】
インターコネクタ３１は、燃料極集電部４１の第２主面４１１上に配置される。すなわち、インターコネクタ３１は、燃料極集電部４１に埋設されていない。そのため、インターコネクタ３１の底面は、燃料極集電部４１と接触する一方、インターコネクタ３１の側面は燃料極集電部４１と接触していない。従って、インターコネクタ３１は、底面のみにおいて燃料極集電部４１と電気的かつ機械的に接続されている。
【００３９】
インターコネクタ３１は、支持基板２０の長手方向において、固体電解質５と隔離部３２との間に配置される。インターコネクタ３１は、第２主面４１１上において、燃料極活性部４２と間隔をあけて配置される。
【００４０】
インターコネクタ３１は、電子伝導性を有する緻密な材料から構成される。インターコネクタ３１は、例えば、ＬａＣｒＯ３（ランタンクロマイト）から構成され得る。或いは、インターコネクタ３１は、（Ｓｒ，Ｌａ）ＴｉＯ３（ストロンチウムチタネート）から構成されてもよい。
【００４１】
インターコネクタ３１の厚さは特に制限されないが、例えば、１０〜１００μｍである。インターコネクタ３１の気孔率は、例えば、２０％以下が好ましく、１０％以下がより好ましい。
【００４２】
［隔離部３２］
隔離部３２は、支持基板２０の長手方向（ｘ軸方向）において隣り合う２つの発電素子部１０の間に配置される。
【００４３】
隔離部３２は、一方の発電素子部１０の燃料極集電部４１と、他方の発電素子部１０の空気極集電部６２とを電気的に接続するインターコネクタ３１を基準とすれば、長手方向においてインターコネクタ３１の他方の発電素子部１０側に配置される。具体的には、図２において、第１発電素子部１０ａと第２発電素子部１０ｂとの間に配置される隔離部３２は、第１発電素子部１０ａと第２発電素子部１０ｂとを電気的に接続するインターコネクタ３１の第２発電素子部１０ｂ側（図２では、左側）に配置される。従って、隔離部３２は、第２発電素子部１０ｂの固体電解質５とインターコネクタ３１との間に配置される。
【００４４】
また、隔離部３２は、支持基板２０及び燃料極集電部４１に埋設されていない。隔離部３２は、支持基板２０上と燃料極集電部４１上とに跨って配置される。具体的には、図２において、第１発電素子部１０ａと第２発電素子部１０ｂとの間に配置された隔離部３２は、支持基板２０の第１主面２４上と第１発電素子部１０ａの燃料極集電部４１の第２主面４１１上とに跨って配置される。従って、隔離部３２は、第１発電素子部１０ａの燃料極集電部４１と第２発電素子部１０ｂの空気極集電部６２との間に配置される。
【００４５】
このように、隔離部３２は、長手方向（ｘ軸方向）においてインターコネクタ３１と固体電解質５とに挟まれ、かつ、厚み方向（ｚ軸方向）において燃料極集電部４１と空気極集電部６２との間に挟まれている。
【００４６】
隔離部３２は、電気的絶縁性を有する。具体的には、隔離部３２は、電子伝導性、酸化物イオン伝導性、及びプロトン伝導性のいずれをも有さない緻密な材料から構成される。隔離部３２は、例えば、Ｙ２Ｏ３、ＣａＺｒＯ３、ＭｇＡｌ２Ｏ４、及びこれらの組み合わせなどによって構成され得るが、これに限られない。
【００４７】
隔離部３２の電子伝導度は、７５０℃において、１０−３Ｓ／cm以下が好ましく、１０−４Ｓ／cm以下がより好ましい。隔離部３２の電子伝導度は、電気化学評価装置によって空気極と燃料極との間の抵抗値を測定することによって取得できる。
【００４８】
隔離部３２の酸化物イオン伝導度は、７５０℃において、１０−３Ｓ／cm以下が好ましく、１０−４Ｓ／cm以下がより好ましい。隔離部３２の酸化物イオン伝導度は、電気化学評価装置によって空気極と燃料極との間の抵抗値を測定することによって取得できる。
【００４９】
隔離部３２のプロトン伝導度は、７５０℃において、１０−３Ｓ／cm以下が好ましく、１０−４Ｓ／cm以下がより好ましい。隔離部３２のプロトン伝導度は、電気化学評価装置によって空気極と燃料極との間の抵抗値を測定することによって取得できる。
【００５０】
隔離部３２の厚さは特に制限されないが、例えば、１０〜１００μｍとすることができる。本実施形態において、隔離部３２は、インターコネクタ３１と略同等の高さであるが、インターコネクタ３１より高くてもよいし、インターコネクタ３１より低くてもよい。隔離部３２がインターコネクタ３１より高い場合、隔離部３２は、インターコネクタ３１の上面の一部を覆っていてもよい。また、本実施形態において、隔離部３２は、固体電解質５及び反応防止膜７と略同等の高さであるが、反応防止膜７より高くてもよいし、反応防止膜７より低くてもよい。隔離部３２が反応防止膜７より高い場合、隔離部３２は、反応防止膜７の上面の一部を覆っていてもよい。
【００５１】
隔離部３２の気孔率は、例えば、６％以下が好ましく、３％以下がより好ましい。
【００５２】
［発電方法］
以上のように構成された燃料電池セル３０１は、次のように発電する。
【００５３】
燃料電池セル３０１のガス流路２１内に燃料ガス（水素ガス等）を流すとともに、支持基板２０の外面に酸素を含むガス（空気等）を流す。
【００５４】
各発電素子部１０に燃料ガスと酸素を含むガスとが供給されると、固体電解質５の両側面間に生じる酸素分圧差によって起電力が発生する。この燃料電池セル３０１を外部の負荷に接続すると、空気極６において下記（１）式に示す電気化学反応が起こり、燃料極４において下記（２）式に示す電気化学反応が起こり、電流が流れる。
【００５５】
（１／２）・Ｏ２＋２ｅ−→Ｏ２−      …（１）
Ｈ２＋Ｏ２−→Ｈ２Ｏ＋２ｅ−          …（２）
【００５６】
発電状態において、電流は、図２において矢印で示すように、第２発電素子部１０ｂ→第１発電素子部１０ａ→第３発電素子部１０ｃの順に流れる。具体的には、第２発電素子部１０ｂから第１発電素子部１０ａへの流れる電流は、第２発電素子部１０ｂの空気極集電部６２からインターコネクタ３１に流入した後、インターコネクタ３１から第１発電素子部１０ａの燃料極集電部４１へと流出する。
【００５７】
ここで、本実施形態では、インターコネクタ３１が、第１発電素子部１０ａの燃料極集電部４１上に配置されている。そして、電気的絶縁性を有する隔離部３２が、第１発電素子部１０ａの燃料極集電部４１と第２発電素子部１０ｂの空気極集電部６２との間、及び、第２発電素子部１０ｂの固体電解質５とインターコネクタ３１との間に配置されている。
【００５８】
従って、第２発電素子部１０ｂの空気極集電部６２からインターコネクタ３１に流入した電流が、インターコネクタ３１のうち固体電解質５側の側面から空気極集電部６２に向かって逆流することを隔離部３２によって抑制できる。さらに、インターコネクタ３１から第１発電素子部１０ａの燃料極集電部４１へと流出した電流が、燃料極集電部４１の第２主面４１１から空気極集電部６２に向かって逆流することを隔離部３２によって抑制できる。よって、燃料電池セル３０１の発電性能を向上させることができる。
【００５９】
［燃料電池セル３０１の製造方法］
次に、上述したように構成された燃料電池セル３０１の製造方法について説明する。図３から図９において、各部材の符号の末尾の「ｇ」は、その部材が焼成前であることを示している。
【００６０】
まず、図３に示すように、支持基板の成形体２０ｇを作製する。この支持基板の成形体２０ｇは、例えば、支持基板２０の材料（例えば、ＣＳＺ）の粉末にバインダー等を添加して得られる坏土を用いて、押し出し成形、及び切削等の手法を利用して作製され得る。
【００６１】
支持基板の成形体２０ｇが作製されると、次に、図４に示すように、支持基板の成形体２０ｇの上下面における各凹部２３に、燃料極集電部の成形体４１ｇを充填する。燃料極集電部の成形体４１ｇは、例えば、上述した燃料極集電部４１の材料の粉末にバインダー等を添加して得られるスラリーを用いて、印刷法等によって作製される。
【００６２】
次に、図５に示すように、燃料極集電部の成形体４１ｇ上に、燃料極活性部の成形膜４２ｇを形成する。この成形膜４２ｇは、例えば、上述した燃料極活性部４２の材料の粉末にバインダーなどを添加して得られるスラリーを用いて、印刷法などによって形成される。
【００６３】
また、各燃料極集電部の成形体４１ｇ上に、インターコネクタの成形膜３１ｇを形成する。各インターコネクタの成形膜３１ｇは、例えば、上述したインターコネクタ３１の材料の粉末にバインダー等を添加して得られるスラリーを用いて、印刷法等によって形成される。
【００６４】
さらに、各燃料極集電部の成形体４１ｇ上と支持基板の成形体２０ｇ上とに跨るように、隔離部の成形膜３２ｇを形成する。各隔離部の成形膜３２ｇは、例えば、上述した隔離部３２の材料の粉末にバインダー等を添加して得られるスラリーを用いて、印刷法等によって形成される。
【００６５】
次に、図６に示すように、燃料極活性部の成形膜４２ｇ上に、固体電解質の成形膜５ｇを形成する。詳細には、隣り合うインターコネクタの成形膜３１ｇと隔離部の成形膜３２ｇとの間に固体電解質の成形膜５ｇを形成する。これによって、燃料極集電部の成形体４１ｇと燃料極活性部の成形膜４２ｇとが形成された状態の支持基板の成形体２０ｇは、インターコネクタの成形膜３１ｇと隔離部の成形膜３２ｇと固体電解質の成形膜５ｇとによって覆われる。固体電解質の成形膜５ｇは、例えば、上述した固体電解質５の材料の粉末にバインダー等を添加して得られるスラリーを用いて、印刷法、又はディッピング法等によって形成される。
【００６６】
次に、図７に示すように、固体電解質膜の成形膜５ｇ上に、反応防止膜の成形膜７ｇを形成する。各反応防止膜の成形膜７ｇは、例えば、上述した反応防止膜７の材料の粉末にバインダー等を添加して得られるスラリーを用いて、印刷法等によって形成される。
【００６７】
そして、このように種々の成形膜が形成された状態の支持基板の成形体２０ｇを、空気中にて１０００〜１５００℃程度で１〜５時間程度焼成する。これにより、空気極６が形成されていない状態の燃料電池セルが得られる。
【００６８】
次に、図８に示すように、各反応防止膜７上に、空気極活性部の成形膜６１ｇを形成する。各空気極活性部の成形膜６１ｇは、例えば、上述した空気極活性部６１の材料の粉末にバインダー等を添加して得られるスラリーを用いて、印刷法等によって形成される。
【００６９】
次に、図９に示すように、空気極活性部の成形膜６１ｇと、隣の発電素子部のインターコネクタ３１とを跨ぐように、空気極集電部の成形膜６２ｇを形成する。すなわち、空気極集電部の成形膜６２ｇは、空気極活性部の成形膜６１ｇ、固体電解質５、インターコネクタ３１、及び隔離部３２上に形成される。各空気極集電部の成形膜６２ｇは、例えば、上述した空気極集電部６２の材料の粉末にバインダー等を添加して得られるスラリーを用いて、印刷法等によって形成される。
【００７０】
そして、このように空気極の成形膜６１ｇ、６２ｇが形成された状態の支持基板２０を、空気中にて８００〜１２００℃程度で１〜５時間程度焼成する。これによって、燃料電池セル３０１が完成する。
【００７１】
［変形例］
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、本発明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。
【００７２】
変形例１
上記実施形態において、隔離部３２は、支持基板２０上と燃料極集電部４１上とに跨って配置されることとしたが、隔離部３２と支持基板２０及び燃料極集電部４１との間には「緻密層」が更に配置されていてもよい。この緻密層は、例えば、Ｙ２Ｏ３、ＣａＺｒＯ３、ＭｇＡｌ２Ｏ４、及びこれらの組み合わせなどによって構成することができる。隔離部３２と支持基板２０及び燃料極集電部４１との間に緻密層が配置される場合、隔離部３２は緻密質でなくてもよく、隔離部３２の気孔率は例えば０％〜１０％程度とすることができる。
【００７３】
変形例２
上記実施形態において、燃料電池セル３０１は、図２に示したように、第２発電素子部１０ｂの固体電解質５とインターコネクタ３１との間に配置される隔離部３２（以下、「第１隔離部３２」という。）を備えることとしたが、図１０に示すように、第１発電素子部１０ａの固体電解質５とインターコネクタ３１との間に配置される隔離部３３（以下、「第２隔離部３３」という。）を更に備えていてもよい。第２隔離部３３は、長手方向（ｘ軸方向）において第１発電素子部１０ａの固体電解質５とインターコネクタ３１との間に配置され、かつ、厚み方向（ｚ軸方向）において第１発電素子部１０ａの燃料極集電部４１と第２発電素子部１０ｂの空気極集電部６２との間に配置される。
【００７４】
第２隔離部３３は、固体電解質５とインターコネクタ３１とを電気的に隔離し、かつ、燃料極集電部４１と空気極集電部６２とを電気的に隔離する。これにより、インターコネクタ３１から第１発電素子部１０ａの燃料極集電部４１へと流出した電流が、第２発電素子部１０ｂの空気極集電部６２に向かって逆流することを更に抑制できる。
【００７５】
第２隔離部３３は、電子伝導性、酸化物イオン伝導性、及びプロトン伝導性のいずれをも有さない緻密な材料から構成される。第２隔離部３３は、７５０℃において、１０−３Ｓ／cm以下の電子伝導度と、１０−３Ｓ／cm以下の酸化物イオン伝導度と、１０−３Ｓ／cm以下のプロトン伝導度とを有することが好ましい。第２隔離部３３は、例えば、Ｙ２Ｏ３、ＣａＺｒＯ３、ＭｇＡｌ２Ｏ４、及びこれらの組み合わせなどによって構成することができる。
【００７６】
また、図示しないが、燃料電池セル３０１は、インターコネクタ３１の幅方向（ｙ軸方向）の両側に配置され、第１隔離部３２と第２隔離部３３とを連結する第３隔離部を更に備えていてもよい。第３隔離部は、第１及び第２隔離部３２，３３と同様の特性を有することが好ましい。第１隔離部３２、第２隔離部３３及び第３隔離部は、一体的に形成されていてもよい。
【符号の説明】
【００７７】
４        ：燃料極
４１      ：燃料極集電部
４１１    ：第２主面
４１２    ：凸部
４２      ：燃料極活性部
５        ：固体電解質
６        ：空気極
６１      ：空気極活性部
６２      ：空気極集電部
１０      ：発電素子部
２０      ：支持基板
２２      ：第１主面
２３      ：凹部
３１      ：インターコネクタ
３２      ：隔離部
３０１    ：燃料電池セル
【図１】
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【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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