(57)【要約】【課題】  信頼性の向上したセル、セルスタック装置、モジュール及びモジュール収納装置を提供する。【解決手段】  本開示のセル１０は、固体電解質層９と、固体電解質層９の上に積層され、固体電解質層９側に設けられた緻密質である第一層１ａと、固体電解質層９側と反対側に設けられた多孔質である第二層１ｂと、を有する空気極層１と、を備え、空気極層１は、第二層１ｂの表面から、少なくとも第一層１ａの内部まで延びる空隙Ｘを有することを特徴とする。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
固体電解質層と、
該固体電解質層の上に積層され、前記固体電解質層側に設けられた緻密質である第一層と、前記固体電解質層側と反対側に設けられた多孔質である第二層と、を有する空気極層と、を備え、
該空気極層は、前記第二層の表面から、少なくとも前記第一層の内部まで延びる空隙を有することを特徴とするセル。
【請求項２】
前記空隙が、前記空気極層の積層方向における全長に亘って延びていることを特徴とする請求項１に記載のセル。
【請求項３】
前記空気極層より熱膨張係数が小さい材料が、前記第二層における固体電解質層側と反対側の前記空隙から前記第一層側の前記空隙まで延びて充填されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のセル。
【請求項４】
前記空隙は、前記空気極層の積層方向と直交する方向に延びていることを特徴とする請求項１〜３のうちいずれかに記載のセル。
【請求項５】
平面視における前記空気極層の縁部より中央部の方が前記空隙の総面積が大きいことを特徴とする請求項１〜４のうちいずれかに記載のセル。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれかに記載のセルを複数具備してなるとともに、該複数のセルを電気的に接続してなることを特徴とするセルスタック装置。
【請求項７】
請求項６に記載のセルスタック装置を収納容器内に収納してなることを特徴とするモジュール。
【請求項８】
請求項７に記載のモジュールと、該モジュールを作動させるための補機とを、外装ケース内に収納してなることを特徴とするモジュール収納装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、セル、セルスタック装置、モジュールおよびモジュール収容装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、次世代エネルギーとして、燃料ガス（水素含有ガス）と酸素含有ガス（空気）とを用いて電力を得ることができるセルの１種である燃料電池セルがマニホールドに複数配列されてなるセルスタック装置が提案されている。
【０００３】
このような燃料電池セルとしては、導電性支持基板上に、Ｎｉと希土類元素が固溶したＺｒＯ２を含有してなる燃料極層、希土類元素が固溶したＺｒＯ２を含有してなる固体電解質層、Ｓｒを含有するペロブスカイト型複合酸化物からなる空気極層とがこの順に設けられている。また、固体電解質層と空気極層との間に、希土類元素（Ｃｅを除く）が固溶したＣｅＯ２からなる中間層を設けた燃料電池セルも提案されている。
【０００４】
また、空気極層を２層にし、上層部に３相界面を増大させる目的で、粗粒子を三次元網目状に連結させた構造も提案されている（例えば特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−２６７６３１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、空気極層と、空気極層の直下の中間層又は固体電解質層とでは、熱膨張係数が異なるため、空気極層の直下の層との接合面に熱応力が印加され、空気極層の直下の層にクラックが発生するおそれがあった。
【０００７】
すなわち、本発明の目的は、空気極層の形状を最適化し、信頼性の高いセルを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本開示のセルは、固体電解質層と、該固体電解質層の上に積層され、前記固体電解質層側に設けられた緻密質である第一層と、前記固体電解質層側と反対側に設けられた多孔質である第二層と、を有する空気極層と、を備え、該空気極層は、前記第二層の表面から、少なくとも前記第一層の内部まで延びる空隙を有することを特徴とする。
【０００９】
本開示のセルスタック装置は、上記セルを複数具備してなるとともに、該複数のセルを電気的に接続してなることを特徴とする。
【００１０】
本開示のモジュールは、上記セルスタック装置を収納容器内に収納してなることを特徴とする。
【００１１】
本開示のモジュール収納装置は、上記モジュールと、該モジュールを作動させるための補機とを、外装ケース内に収納してなることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本開示のセルによれば、空気極層の第二層の表面から、少なくとも第一層の内部まで延
びる空隙を有することで、空気極層との直下の層との接合面に発生する熱応力を低減できる。それにより、信頼性の高いセルを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本実施形態のセルの一例を示したものであり、（ａ）は横断面図、（ｂ）は一部を破断した斜視図である。
【図２】本実施形態のセルの一例における、中間層と空気極層の断面を模式化して示す、拡大横断面図である。
【図３】本実施形態のセルを備えてなるモジュールの一例を示す外観斜視図である。
【図４】本実施形態のモジュール収納装置の一例を一部省略して示す分解斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、セルとして燃料電池セル（以下、セルという。）を例として説明する。
【００１５】
図１（ａ）は中空平板形のセル１０の横断面を示し、（ｂ）は一部を破断したセルの斜視図である。なお、両図面において、セル１０の各部材を一部拡大等して示している。
【００１６】
セル１０は、全体的に見て楕円柱状の導電性支持基板３を備えている。導電性支持基板３の内部には、所定の間隔で複数の燃料ガス流路５が長手方向に形成されており、セル１０は、この導電性支持基板３上に各種の部材が設けられた構造を有している。
【００１７】
導電性支持基板３は、図１（ａ）に示されている形状から理解されるように、平坦部ｎと、平坦部ｎの両端の弧状部ｍとからなっている。平坦部ｎの両面は互いにほぼ平行に形成されており、平坦部ｎの一方の表面（下面）と両側の弧状部ｍを覆うように燃料極層７が設けられており、さらに、この燃料極層７を覆うように、緻密質な固体電解質層９が積層されている。また、固体電解質層９の上には、中間層４を介して、燃料極層７と対面するように空気極層１が積層されている。また、燃料極層７および固体電解質層９が積層されていない平坦部ｎの他方の表面には、インターコネクタ２が形成されている。図１（ａ）および（ｂ）から明らかな通り、燃料極層７および固体電解質層９は、両端の弧状部ｍを経由してインターコネクタ２の両サイドにまで延びており、導電性支持基板３の表面が外部に露出しないように構成されている。
【００１８】
ここで、セル１０は、燃料極層７の空気極層１と対面（対向）している部分が燃料極層として機能して発電する。即ち、空気極層１の外側に空気等の酸素含有ガスを流し、かつ導電性支持基板３内のガス通路５に燃料ガス（水素含有ガス）を流し、所定の作動温度まで加熱することにより発電する。そして、かかる発電によって生成した電流は、導電性支持基板３に取り付けられているインターコネクタ２を介して集電される。以下に、セル１０を構成する各部材について順に説明する。
【００１９】
導電性支持基板３は、燃料ガスを燃料極層７まで透過させるためにガス透過性であること、インターコネクタ２を介して集電を行うために導電性であることが要求されることから、例えば、鉄族金属成分と希土類元素酸化物とにより形成することができる。
【００２０】
鉄族金属成分としては、鉄族金属単体、鉄族金属酸化物、鉄族金属の合金もしくは合金酸化物等が挙げられる。より詳細には、例えば、鉄族金属としてはＦｅ、Ｎｉ（ニッケル）およびＣｏがある。本実施形態では、何れも使用することができるが、安価であることおよび燃料ガス中で安定であることから、鉄族成分としてＮｉおよび／またはＮｉＯを含有することができる。なお、複数の鉄族金属成分を含有することもできる。
【００２１】
また、希土類元素酸化物とは、導電性支持基板３の熱膨張係数を固体電解質層９の熱膨張係数に近づけるために使用されるものであり、Ｙ、Ｌｕ（ルテチウム）、Ｙｂ、Ｔｍ（ツリウム）、Ｅｒ（エルビウム）、Ｈｏ（ホルミウム）、Ｄｙ（ジスプロシウム）、Ｇｄ、Ｓｍ、Ｐｒ（プラセオジム）からなる群より選択される少なくとも１種の元素を含む希土類元素酸化物が、上記鉄族成分との組合せで使用される。このような希土類元素酸化物の具体例としては、Ｙ２Ｏ３、Ｌｕ２Ｏ３、Ｙｂ２Ｏ３、Ｔｍ２Ｏ３、Ｅｒ２Ｏ３、Ｈｏ２Ｏ３、Ｄｙ２Ｏ３、Ｇｄ２Ｏ３、Ｓｍ２Ｏ３、Ｐｒ２Ｏ３を例示することができ、鉄族金属の酸化物との固溶、反応が殆どなく、また、熱膨張係数が固体電解質層９と殆ど同程度であり、かつ安価であるという点から、Ｙ２Ｏ３、Ｙｂ２Ｏ３を用いることができる。
【００２２】
また、導電性支持基板３の良好な導電率を維持し、かつ熱膨張係数を固体電解質層９と近似させるという点で、焼成−還元後における体積比率が、鉄族金属成分：希土類元素酸化物（例えば、Ｎｉ：Ｙ２Ｏ３）が、体積比で３５：６５〜６５：３５（例えば、鉄族金属成分／（鉄族金属成分＋Ｙ）がモル比で６５〜８６モル％）の範囲とすることができる。なお、導電性支持基板３中には、要求される特性が損なわれない限りの範囲で、他の金属成分や酸化物成分を含有していてもよい。
【００２３】
また、導電性支持基板３は、燃料ガス透過性を有していることが必要であるため、通常、開気孔率は２０％以上、特に２５〜５０％の範囲とすることができる。また、導電性支持基板３の導電率は、５０Ｓ／ｃｍ以上、特には３００Ｓ／ｃｍ以上、さらには４４０Ｓ／ｃｍ以上とすることができる。
【００２４】
図１に示す中空平板型のセル１０において、導電性支持基板３の平坦部ｎの長さ（導電性支持基板３の幅方向の長さ）を１５〜３５ｍｍ、弧状部ｍの長さ（弧の長さ）を２〜８ｍｍとした場合、導電性支持基板３の厚み（平坦部ｎの両面間の厚み）は１．５〜５ｍｍとすることができる。
【００２５】
燃料極層７は、電極反応を生じさせるものであり、それ自体公知の多孔質の導電性セラミックスにより形成することができる。例えば、希土類元素（Ｚｒを除く）が固溶したＺｒＯ２または希土類元素（Ｃｅを除く）が固溶したＣｅＯ２と、Ｎｉおよび／またはＮｉＯとから形成することができる。
【００２６】
燃料極層７中の希土類元素（Ｚｒを除く）が固溶したＺｒＯ２または希土類元素（Ｃｅを除く）が固溶したＣｅＯ２の含有量と、ＮｉあるいはＮｉＯとの含有量は、焼成−還元後における体積比率が、Ｎｉ：希土類元素（Ｚｒを除く）が固溶したＺｒＯ２（Ｎｉ：ＹＳＺ）または希土類元素（Ｃｅを除く）が固溶したＣｅＯ２が、体積比で３５：６５〜６５：３５の範囲とすることができる。さらに、この燃料極層７の開気孔率は、１５％以上、特に２０〜４０％の範囲とすることができ、その厚みは、１〜３０μｍとすることができる。例えば、燃料極層７の厚みを上記範囲とすることで、発電性能を高めることができ、また厚みを上記範囲とすることで、固体電解質層９と燃料極層７との間の熱膨張差による剥離等を抑制することができる。
【００２７】
また、図１（ａ）および図１（ｂ）の例では、燃料極層７は、インターコネクタ２の両側面にまで延びているが、空気極層１に対面する位置に存在して燃料極層７が形成されていればよいため、例えば空気極層１が設けられている側の平坦部ｎにのみ燃料極層７が形成されていてもよい。また、インターコネクタ２は、固体電解質層９が設けられていない側の導電性支持基板３の平坦部分ｎ上に直接設けることもでき、この場合にはインターコネクタ２と導電性支持基板３との間の電位降下を抑制できる。
【００２８】
燃料極層７上に設けられている固体電解質層９は、３〜１５モル％のＹ（イットリウム）、Ｓｃ（スカンジウム）、Ｙｂ（イッテルビウム）等の希土類元素を含有した部分安定化あるいは安定化ＺｒＯ２からなる緻密質なセラミックスを用いることができる。また、希土類元素としては、安価であるという点からＹを用いることができる。さらに、固体電解質層９は、ガス透過を防止するという点から、相対密度（アルキメデス法による）が９３％以上、特に９５％以上の緻密質とすることができ、かつその厚みを３〜５０μｍとすることができる。
【００２９】
空気極層１は、図１に示すように、後述する中間層４を介して固体電解質層９の上に積層されており、二層構造をしている。固体電解質層９側に設けられた緻密質な層が第一層１ａである。固体電解質層側と反対側に設けられた多孔質な層が第二層１ｂである。第一層１ａは、イオン伝導性と電子伝導性を有するセラミック粒子と、電子伝導性を有するペロブスカイト型酸化物からなるセラミック粒子と、を混合した層である。第二層１ｂは、多数の導電性セラミック微粒子が集合した多孔質の粗粒子を三次元網目状に連結してなる電子伝導性を有するセラミック粒子を材料とする層である。
【００３０】
イオン伝導性と電子伝導性を有するセラミック粒子としては、例えば、ＧｄやＳｍが固溶したＣｅＯ２である。その原料粉末は、（ＣｅＯ２）１−ｘ（ＳｍＯ１．５）ｘまたは（ＣｅＯ２）１−ｘ（ＧｄＯ１．５）ｘ（ｘは０＜ｘ≦０．３を満足する数である）で表される組成を有していてもよい。さらには、電気抵抗を低減するという点から、１０〜２０モル％のＧｄＯ１．５またはＳｍＯ１．５が固溶したＣｅＯ２であってもよい。
【００３１】
電子伝導性を有するペロブスカイト型酸化物からなるセラミック粒子としては、遷移金属ペロブスカイト型酸化物であり、６００〜１０００℃程度の作動温度での電気伝導性が高いという点からＬａＦｅＯ３系酸化物が使用されている。上記ペロブスカイト型酸化物においては、ＡサイトにＬａと共にＳｒなどが存在していてもよいし、さらにＢサイトには、ＦｅとともにＣｏやＭｎが存在していてもよい。なお、例えば、ＬａｙＳｒ１−ｙＣｏｚＦｅ１−ｚＯ３で表わされる複合酸化物であり、ｙとｚはそれぞれ、０．５≦ｙ≦０．７、０．２≦ｚ≦０．８の範囲であってもよい。
【００３２】
第一層１ａは、ガス透過性を有するように気孔率が１５〜３０％の範囲にあってもよい。また、第一層１ａの厚みは１０〜２０μｍであってもよい。第二層１ｂは、ガス透過性を有するように気孔率が４０〜６０％の範囲にあってもよい。また、第二層１ｂの厚みは５０〜１２０μｍであってもよい。
【００３３】
中間層４は、固体電解質層９と空気極層１との間に設けられている。中間層４は、ＧｄやＳｍが固溶したＣｅＯ２とすることができ、その原料粉末は、（ＣｅＯ２）１−ｘ（ＳｍＯ１．５）ｘまたは（ＣｅＯ２）１−ｘ（ＧｄＯ１．５）ｘ（ｘは０＜ｘ≦０．３を満足する数である）で表される組成を有していてもよい。さらには、電気抵抗を低減するという点から、１０〜２０モル％のＧｄＯ１．５またはＳｍＯ１．５が固溶したＣｅＯ２であってもよい。
【００３４】
中間層４は、図示していないが、固体電解質層９側に位置する内層と、内層上に設けられて空気極層１側に位置する外層とから構成されていてもよく、内層は、外層よりも希土類元素のＧｄの濃度が高くなっていてもよい。内層の希土類元素の濃度は、外層の希土類元素の濃度の１．０５倍〜３倍とすることができる。また、中間層４全体の厚みは３μｍ〜５μｍで、第１の層４ａの厚みは０．０６μｍ〜２．５μｍであってもよい。
【００３５】
インターコネクタ２は、導電性セラミックスにより形成することができるが、燃料ガス（水素ガス）および酸素含有ガス（空気）と接触するため、耐還元性、耐酸化性を有して
いることが必要である。このため、耐還元性、耐酸化性を有する導電性セラミックスとしては、一般に、ランタンクロマイト系のペロブスカイト型複合酸化物（ＬａＣｒＯ３系酸化物）が使用される。また、導電性支持基板３の内部を通る燃料ガスおよび導電性支持基板３の外部を通る酸素含有ガスのリークを抑制するため、かかる導電性セラミックスは緻密質でなければならず、例えば９３％以上、特に９５％以上の相対密度を有していることが好適である。
【００３６】
また、インターコネクタ２の厚みは、ガスのリーク防止と電気抵抗が大きくなりすぎないという点から、３〜２００μｍとすることができる。この範囲の厚みとすることで、ガスのリークが生じ難く、また電気抵抗が高くなりすぎないため、集電機能を高めることができる。
【００３７】
なお、インターコネクタ２と導電性支持基板３との間に、インターコネクタ２と導電性支持基板３との間の熱膨張係数差を軽減するために、燃料極層７と類似する組成の密着層８を形成しても良い。図１（ａ）および（ｂ）では、インターコネクタ２と導電性支持基板３との間に、燃料極層７と類似する組成の密着層８を形成した状態を示している。
【００３８】
また、インターコネクタ２の外面（上面）には、図示していないが、Ｐ型半導体層を設けることができる。集電部材を、Ｐ型半導体層を介してインターコネクタ２に接続させることにより、両者の接触がオーム接触となり、電位降下を少なくでき、集電性能の低下を有効に回避することが可能となる。
【００３９】
このようなＰ型半導体層としては、遷移金属ペロブスカイト型酸化物からなる層を例示することができる。具体的には、インターコネクタ２を構成するＬａＣｒＯ３系酸化物よりも電子伝導性が大きいもの、例えば、ＢサイトにＭｎ、Ｆｅ、Ｃｏなどが存在するＬａＭｎＯ３系酸化物、ＬａＦｅＯ３系酸化物、ＬａＣｏＯ３系酸化物などの少なくとも一種からなるＰ型半導体セラミックスを使用することができる。このようなＰ型半導体層の厚みは、一般に、３０〜１００μｍの範囲とすることができる。
【００４０】
ところで、上述する通り、空気極層１と中間層４とは材料が異なるため、其々の層の熱膨張係数が異なる。そのため、空気極層１と、空気極層１の直下の中間層４と、の接合面に熱応力が印加され、空気極層１の直下の中間層４にクラックが発生し、セル１０の信頼性が低下するおそれがあった。
【００４１】
そこで、図２で示すように、本実施形態のセル１０によれば、空気極層１は、第二層１ｂの表面から、少なくとも第一層１ａの内部まで延びる空隙Ｘを有する。
【００４２】
この構成により、空気極層１の積層方向に延びる空隙Ｘを有することで、空気極層１の積層方向と直交する方向に空気極層１が膨張又は収縮した場合であっても、空隙Ｘの存在により、熱応力が分散され、空気極層１との直下の層との接合面に発生する熱応力を低減できる。ひいては、セル１０の信頼性を向上できる。
【００４３】
また、空隙Ｘは、空気極層１の積層方向における全長に亘って延びていてもよい。この構成により、空気極層１との直下の中間層４との接合面積を小さくできるため、接合面に発生する熱応力をさらに低減できる。
【００４４】
図３は、本実施形態のセル１０の複数個の集電部材（図示せず）を介して電気的に直列に接続して構成されるセルスタック１３を備えてなるセルスタック装置１５を収納容器１２内に収納してなるモジュール１１の一例を示す外観斜視図である。
【００４５】
セル１０と集電部材とは、接着層Ｙによって接合されている。接着層Ｙは、セル１０の空気極層１の直上に積層され、かつ空気極層１より熱膨張係数が小さい層である。なお、接着層Ｙを含めてセル１０としてもよい。
【００４６】
接着層Ｙは、電子伝導性を有するペロブスカイト型酸化物からなるセラミック粒子を主成分（５０質量％以上）とする材料から作製することができる。電子伝導性を有するペロブスカイト型酸化物からなるセラミック粒子としては、遷移金属ペロブスカイト型酸化物であり、６００〜１０００℃程度の作動温度での電気伝導性が高いという点からＬａＦｅＯ３系酸化物が使用されている。上記ペロブスカイト型酸化物においては、ＡサイトにＬａと共にＳｒなどが存在していてもよいし、さらにＢサイトには、ＦｅとともにＣｏやＭｎが存在していてもよい。なお、例えば、ＬａｙＳｒ１−ｙＣｏｚＦｅ１−ｚＯ３で表わされる複合酸化物であり、ｙとｚはそれぞれ、０．５≦ｙ≦０．７、０．２≦ｚ≦０．８の範囲であってもよい。さらに、接着層Ｙの材料には、副成分として、電子伝導性を有するペロブスカイト型酸化物からなるセラミック粒子より熱膨張係数が小さいセラミック粒子を含有している。副成分としては、例えば、Ａｌ２Ｏ３（アルミナ）、ＳｉＯ２（シリカ）、ＳｉＣ（炭化ケイ素）を含有させることができる。
【００４７】
図２で示すように、空気極層１より熱膨張係数が小さい接着層Ｙが、第二層１ｂにおける固体電解質層９側と反対側の表面から第一層１ａの内部まで延びる空隙に充填されていてもよい。この構成により、空気極層１より熱膨張・熱収縮しにくい接着層Ｙが空隙Ｘに深く充填されているため、空気極層１が熱膨張・熱収縮することを抑制できる。すなわち、空気極層１と中間層４との接合面に発生する熱応力を低減できる。なお、接着層Ｙは空隙Ｘの底部Ｘ１にまで充填されていてもよい。
【００４８】
本実施形態において、「空隙」とは、空気極層１の隙間をさすものである。すなわち、当該空隙Ｘに接着層Ｙが充填されている場合であっても、本実施形態においては、空隙Ｘというものとする。
【００４９】
ここで、空気極層１の空隙に充填されている材料と空気極層１との熱膨張係数の比較方法の一例を以下で説明する。まず第一層１ａ及び第二層１ｂの任意の断面におけるＥＰＭＡ解析による半定量マッピングにて、第一層１ａ及び第二層１ｂに含有されていない元素を含む部分を特定する。当該第一層１ａ及び第二層１ｂに含有されていない元素の酸化物の熱膨張係数が第一層１ａ及び第二層１ｂの材料の熱膨張係数より低い場合、空隙Ｘに充填された材料の熱膨張係数は空気極層より低いとみなすことができる。
【００５０】
なお、空隙Ｘが、空気極層１の積層方向と直交する方向に延びていることで、さらに空気極層１と中間層４との接合面に発生する熱応力を低減できる。
【００５１】
図示していないが、平面視における空気極層１の縁部より中央部の方が空隙Ｘの総面積が大きくてもよい。この構成により、空気極層１の中央部に空隙Ｘを集中させることで、縁部より温度が高く、熱応力がより大きい中央部における熱応力を低減することができる。なお、「縁部」とは平面視における空気極層１の全周の縁から２０μｍの環状の領域をいう。「中央部」とは、縁部以外の領域をいう。「総面積が大きい」とは、空気極層１の積層方向における空気極層１の任意の断面において、縁部における空隙の総面積より、中央部における空隙の総面積が大きいとこという。
【００５２】
なお、本実施形態においては、空気極層１の直下に中間層４が設けられているが、空気極層１の直下に固体電解質層等の空気極層１の熱膨張係数と異なる層が設けられているセルを用いることもできる。
【００５３】
本実施形態における空気極層１の製造方法を以下で説明する。第一層１ａの複数の材料（上述する電子伝導性を有するペロブスカイト型酸化物からなるセラミック粉末及びイオン伝導性と電子伝導性を有するセラミック粉末）を混合し、得られたスラリーを、予め焼成された中間層の表面に塗布した後に乾燥させる。次に、第二層１ｂの複数の材料（Ａｌ２Ｏ３等の低熱膨張係数材料及び上述する電子伝導性を有するペロブスカイト型酸化物からなるセラミック粉末）を混合して得られたスラリーを、第一層成形体の上に塗布する。次に、メッシュ状部材等を第一層成形体及び第二層成形体に押し当てる、又は針状部材を第一層成形体及び第二層成形体に突き刺す等の方法によって、第一層成形体及び第二層成形体に空隙Ｘを設ける。その後、焼成し、第一層１ａ及び第二層１ｂを有する空気極層を備えるセル１０を作製することができる。
【００５４】
図３で示すように、セル１０にて使用する燃料ガスを得るために、天然ガスや灯油等の原燃料を改質して燃料ガスを生成するための改質器１６をセルスタック１３の上方に配置している。そして、改質器１６で生成された燃料ガスは、ガス流通管１７を介してマニホールド１４に供給され、マニホールド１４を介してセル１０の内部に設けられた燃料ガス流路５に供給される。
【００５５】
このようなセルスタック１３においては、信頼性が向上したセル１０の複数個を電気的に直列に接続してなることから、信頼性が向上したセルスタック１３とすることができる。
【００５６】
なお、図３においては、収納容器１２の一部（前後壁）を取り外し、内部に収納されているセルスタック装置１５および改質器１６を後方に取り出した状態を示している。ここで、図３に示したモジュール１１においては、セルスタック装置１５を、収納容器１２内にスライドして収納することが可能である。なお、セルスタック装置１５は、改質器１６を含むものとしても良い。
【００５７】
また収納容器１２の内部に設けられた酸素含有ガス導入部材１８は、図３においてはマニホールド１４に並置されたセルスタック１３の間に配置されるとともに、酸素含有ガスが燃料ガスの流れに合わせて、セル１０の側方を下端部から上端部に向けて流れるように、セル１０の下端部に酸素含有ガスを供給する。そして、セル１０の燃料ガス流路５より排出される燃料ガスと酸素含有ガスとをセル１０の上端部側で燃焼させることにより、セル１０の温度を上昇させることができ、セルスタック装置１５の起動を早めることができる。また、セル１０の上端部側にて、セル１０の燃料ガス流路５から排出される燃料ガスと酸素含有ガスとを燃焼させることにより、セル１０（セルスタック１３）の上方に配置された改質器１６を温めることができる。それにより、改質器１６で効率よく改質反応を行うことができる。
【００５８】
さらに、本発明のモジュール１１においても、信頼性が向上したセル１０を用いて構成されるセルスタック１３を備えてなるセルスタック装置１５を収納容器１２内に収納してなることから、信頼性の向上したモジュール１１とすることができる。
【００５９】
図４は、外装ケース内に図３で示したモジュール１１と、セルスタック１３（セルスタック装置１５）を動作させるための補機（図示せず）とを収納してなる本実施形態の燃料電池装置の一例を示す分解斜視図である。なお、図４においては一部構成を省略して示している。
【００６０】
図４に示すモジュール収納装置１９は、支柱２０と外装板２１から構成される外装ケース内を仕切板２２により上下に区画し、その上方側を上述したモジュール１１を収納するモジュール収納室２３とし、下方側をモジュール１１を動作させるための補機類を収納す
る補機収納室２４として構成されている。なお、補機収納室２４に収納する補機類としては、モジュール１１に水を供給するための水供給装置、燃料ガス、空気を供給するための供給装置等があるが、これらの補機類は省略して示している。
【００６１】
また、仕切板２２には、補機収納室２４の空気をモジュール収納室２３側に流すための空気流通口２５が設けられており、モジュール収納室２３を構成する外装板２１の一部に、モジュール収納室２３内の空気を排気するための排気口２６が設けられている。
【００６２】
このようなモジュール収納装置１９においては、上述したように、信頼性が向上したモジュール１１をモジュール収納室２３に収納して構成されることにより、信頼性が向上したモジュール収納装置１９とすることができる。
【００６３】
以上、本発明について詳細に説明したが、本発明は上述の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々の変更、改良等が可能である。
【００６４】
例えば、上記において、本実施形態のセル１０として導電性支持基板３を有する中空平板型の燃料電池セルを用いて説明したが、導電性支持基板３を有さない平板型のセルとすることや、円筒型のセルとすることもできる。また、例えば、上記形態ではいわゆる縦縞型と呼ばれるセルを用いて説明したが、一般に横縞型と呼ばれる複数の発電素子部を支持基板上に設けてなる横縞型のセルを用いることもできる。  さらに、セルに水蒸気と電圧とを付与して水蒸気（水）を電気分解することにより、水素と酸素（Ｏ２）を生成する電解セル（ＳＯＥＣ）およびこの電解セルを備える電解セルスタック装置および電解モジュールならびにモジュール収容装置である電解装置にも適用することができる。
【符号の説明】
【００６５】
１：空気極層
１ａ：第１層
１ｂ：第２層
Ｘ：空隙
４：中間層
７：燃料極層
９：固体電解質層
１０：セル
１１：モジュール
１５：セルスタック装置
１９：モジュール収納装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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