(57)【要約】【課題】支持基板の表裏にそれぞれ複数の発電素子部が設けられた「横縞型」の燃料電池（焼成体）であって、焼成に起因する支持基板の反りが発生し難いものを提供すること。【解決手段】長手方向を有する平板状の支持基板の第１、第２主面にて、同数の複数の発電素子部Ａが長手方向の異なる位置に配置される。インターコネクタ３０が、第１主面上にて、長手方向の最も第１側の発電素子部Ａより第１側の位置（第１位置）、及び、複数の発電素子部Ａ間のそれぞれの位置に設けられ、第２主面上にて、長手方向の最も第２側の発電素子部Ａより第２側の位置（第２位置）、及び、複数の発電素子部Ａ間のそれぞれの位置に設けられる。更に、第２主面上における前記「第１位置」と長手方向の位置が一致する位置、及び、第１主面上における前記「第２位置」と長手方向の位置が一致する位置にそれぞれ、ダミーインターコネクタ９０が設けられる。【選択図】図２
2015230822.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
長手方向を有する平板状の支持基板であって、ガス流路が前記長手方向に沿って内部に形成された支持基板と、
前記支持基板の第１主面において２以上の所定数の前記長手方向の異なる位置にそれぞれ設けられ、少なくとも燃料極、緻密質材料からなる固体電解質膜、及び空気極が積層されてなる前記所定数の第１発電素子部と、
前記支持基板の前記第１主面と反対の第２主面において前記所定数の前記長手方向の異なる位置にそれぞれ設けられ、少なくとも燃料極、緻密質材料からなる固体電解質膜、及び空気極が積層されてなる前記所定数の第２発電素子部と、
前記所定数の第１発電素子部を前記長手方向の第１側から第２側へ向けて電気的に直列に接続し、前記支持基板の前記長手方向における前記第２側の端部に最も近い前記第１発電素子部である第１端部発電素子部と前記支持基板の前記長手方向における前記第２側の端部に最も近い前記第２発電素子部である第２端部発電素子部とを電気的に直列に接続するとともに、前記所定数の第２発電素子部を前記長手方向の前記第２側から前記第１側へ向けて電気的に直列に接続する電気的接続部と、
前記支持基板の表面を覆うように設けられ、前記ガス流路を経て前記燃料極に供給されるガスと、前記空気極に供給されるガスと、の混合を防止する、緻密質材料からなるシール部と、
を備えた、焼成体である燃料電池であって、
前記電気的接続部は、緻密質材料からなる複数のインターコネクタと、前記複数のインターコネクタに接続するとともに前記複数のインターコネクタ以外の残りの部分である多孔質材料からなる部分と、を備え、
複数の前記インターコネクタは、前記第１主面側について、前記支持基板の前記長手方向における前記第１側の端部に最も近い前記第１発電素子部である第３端部発電素子部より前記長手方向の前記第１側の位置である第１位置、並びに、前記長手方向において隣接する前記第１発電素子部の間のそれぞれの位置、にそれぞれ配置されるとともに、前記第２主面側について、前記第２端部発電素子部より前記長手方向の前記第２側の位置である第２位置、並びに、前記長手方向において隣接する前記第２発電素子部の間のそれぞれの位置、にそれぞれ配置され、
前記シール部は、前記第１及び第２発電素子部の一部である前記固体電解質膜と、前記固体電解質膜から延設されるとともに前記支持基板の表面における前記第１及び第２発電素子部以外の部分を覆う前記固体電解質膜と同じ緻密質材料からなる第１緻密質膜と、前記第１緻密質膜と接続する前記インターコネクタと、を含み、前記各インターコネクタは、前記第１緻密質膜に設けられた対応する貫通窓を塞ぐようにそれぞれ設けられ、
前記第１主面側について前記隣接する第１発電素子部の間の位置に配置された前記インターコネクタが存在する前記長手方向に関する範囲は、それぞれ、前記第２主面側について前記隣接する第２発電素子部の間の位置に配置された対応する前記インターコネクタが存在する前記長手方向に関する範囲と、前記長手方向に関してオーバーラップしている、燃料電池であり、
前記シール部は、更に、前記インターコネクタと同じ緻密質材料からなる前記第１主面側に設けられた第１疑似インターコネクタと、前記インターコネクタと同じ緻密質材料からなる前記第２主面側に設けられた第２疑似インターコネクタと、を含み、前記第１、第２疑似インターコネクタは、前記第１緻密質膜と接続し、前記第１、第２疑似インターコネクタは、それぞれ、前記第１緻密質膜に設けられた対応する貫通窓を塞ぐように設けられ、
前記第１疑似インターコネクタが存在する前記長手方向に関する範囲は、前記第２主面側の前記第２位置に配置された前記インターコネクタが存在する前記長手方向に関する範囲と、前記長手方向に関してオーバーラップしており、
前記第２疑似インターコネクタが存在する前記長手方向に関する範囲は、前記第１主面側の前記第１位置に配置された前記インターコネクタが存在する前記長手方向に関する範囲と、前記長手方向に関してオーバーラップしている、燃料電池。
【請求項２】
長手方向を有する平板状の支持基板であって、ガス流路が前記長手方向に沿って内部に形成された支持基板と、
前記支持基板の第１主面において２以上の所定数の前記長手方向の異なる位置にそれぞれ設けられ、少なくとも燃料極、緻密質材料からなる固体電解質膜、及び空気極が積層されてなる前記所定数の第１発電素子部と、
前記支持基板の前記第１主面と反対の第２主面において前記所定数の前記長手方向の異なる位置にそれぞれ設けられ、少なくとも燃料極、緻密質材料からなる固体電解質膜、及び空気極が積層されてなる前記所定数の第２発電素子部と、
前記所定数の第１発電素子部を前記長手方向の第１側から第２側へ向けて電気的に直列に接続し、前記支持基板の前記長手方向における前記第２側の端部に最も近い前記第１発電素子部である第１端部発電素子部と前記支持基板の前記長手方向における前記第２側の端部に最も近い前記第２発電素子部である第２端部発電素子部とを電気的に直列に接続するとともに、前記所定数の第２発電素子部を前記長手方向の前記第２側から前記第１側へ向けて電気的に直列に接続する電気的接続部と、
前記支持基板の表面を覆うように設けられ、前記ガス流路を経て前記燃料極に供給されるガスと、前記空気極に供給されるガスと、の混合を防止する、緻密質材料からなるシール部と、
を備えた、焼成体である燃料電池であって、
前記電気的接続部は、緻密質材料からなる複数のインターコネクタと、前記複数のインターコネクタに接続するとともに前記複数のインターコネクタ以外の残りの部分である多孔質材料からなる部分と、を備え、
複数の前記インターコネクタは、前記第１主面側について、前記支持基板の前記長手方向における前記第１側の端部に最も近い前記第１発電素子部である第３端部発電素子部より前記長手方向の前記第１側の位置である第１位置、並びに、前記長手方向において隣接する前記第１発電素子部の間のそれぞれの位置、にそれぞれ配置されるとともに、前記第２主面側について、前記第２端部発電素子部より前記長手方向の前記第２側の位置である第２位置、並びに、前記長手方向において隣接する前記第２発電素子部の間のそれぞれの位置、にそれぞれ配置され、
前記シール部は、前記第１及び第２発電素子部の一部である前記固体電解質膜と、前記固体電解質膜から延設されるとともに前記支持基板の表面における前記第１及び第２発電素子部以外の部分を覆う前記固体電解質膜と同じ緻密質材料からなる第１緻密質膜と、前記第１緻密質膜及び前記インターコネクタと接続するとともに前記第１緻密質膜及び前記インターコネクタとは異なる緻密質材料からなる第２緻密質膜と、前記第２緻密膜と接続する前記インターコネクタと、を含み、前記第１緻密質膜と前記インターコネクタとは接触せず、前記各インターコネクタ及び前記第２緻密質膜は、前記第１緻密質膜に設けられた対応する貫通窓を塞ぐようにそれぞれ設けられ、
前記第１主面側について前記隣接する第１発電素子部の間の位置に配置された前記インターコネクタが存在する前記長手方向に関する範囲は、それぞれ、前記第２主面側について前記隣接する第２発電素子部の間の位置に配置された対応する前記インターコネクタが存在する前記長手方向に関する範囲と、前記長手方向に関してオーバーラップしている、燃料電池であり、
前記シール部は、更に、前記インターコネクタと同じ緻密質材料からなる前記第１主面側に設けられた第１疑似インターコネクタと、前記インターコネクタと同じ緻密質材料からなる前記第２主面側に設けられた第２疑似インターコネクタと、を含み、前記第１、第２疑似インターコネクタは、前記第２緻密質膜と接続し且つ前記第１緻密質膜とは接触せず、前記第１、第２疑似インターコネクタ及び前記第２緻密質膜は、それぞれ、前記第１緻密質膜に設けられた対応する貫通窓を塞ぐように設けられ、
前記第１疑似インターコネクタが存在する前記長手方向に関する範囲は、前記第２主面側の前記第２位置に配置された前記インターコネクタが存在する前記長手方向に関する範囲と、前記長手方向に関してオーバーラップしており、
前記第２疑似インターコネクタが存在する前記長手方向に関する範囲は、前記第１主面側の前記第１位置に配置された前記インターコネクタが存在する前記長手方向に関する範囲と、前記長手方向に関してオーバーラップしている、燃料電池。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の燃料電池において、
前記複数のインターコネクタ、及び、前記第１、第２疑似インターコネクタは、
化学式Ｌａ１−ｘＡｘＣｒ１−ｙ−ｚＢｙＯ３（ただし、Ａ：Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａから選択される少なくとも１種類の元素、Ｂ：Ｃｏ，Ｎｉ，Ｍｇ，Ａｌから選択される少なくとも１種類の元素、０．０５≦ｘ≦０．２、０．０２≦ｙ≦０．２２、０≦ｚ≦０．０５）で表わされるランタンクロマイトで構成された、燃料電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、「長手方向を有する平板状の支持基板であって、ガス流路が前記長手方向に沿って内部に形成された支持基板」と、「前記支持基板の第１主面において２以上の所定数の前記長手方向の異なる位置にそれぞれ設けられ、少なくとも燃料極、緻密質材料からなる固体電解質膜、及び空気極が積層されてなる前記所定数の第１発電素子部」と、「前記支持基板の前記第１主面と反対の第２主面において前記所定数の前記長手方向の異なる位置にそれぞれ設けられ、少なくとも燃料極、緻密質材料からなる固体電解質膜、及び空気極が積層されてなる前記所定数の第２発電素子部」と、「電気的接続部」と、「シール部」と、を備えた、焼成体である燃料電池（ＳＯＦＣ）が知られている（例えば、特許文献１を参照）。
【０００３】
前記電気的接続部は、前記所定数の第１発電素子部を前記長手方向の第１側から第２側へ向けて電気的に直列に接続し、前記支持基板の前記長手方向における前記第２側の端部に最も近い前記第１発電素子部（第１端部発電素子部）と前記支持基板の前記長手方向における前記第２側の端部に最も近い前記第２発電素子部（第２端部発電素子部）とを電気的に直列に接続するとともに、前記所定数の第２発電素子部を前記長手方向の前記第２側から前記第１側へ向けて電気的に直列に接続する。前記シール部は、緻密質材料からなるとともに、前記支持基板の表面を覆うように設けられる。前記シール部は、前記ガス流路を経て前記燃料極に供給されるガスと、前記空気極に供給されるガスと、の混合を防止する。このような構成は、「横縞型」とも呼ばれる。
【０００４】
より具体的に述べると、前記電気的接続部、及び、前記シール部は、以下のように構成されている。即ち、前記電気的接続部は、緻密質材料からなる複数のインターコネクタと、前記複数のインターコネクタに接続するとともに前記複数のインターコネクタ以外の残りの部分である多孔質材料からなる部分と、を備える。
【０００５】
複数の前記インターコネクタは、前記第１主面側について、前記支持基板の前記長手方向における前記第１側の端部に最も近い前記第１発電素子部（第３端部発電素子部）より前記長手方向の前記第１側の位置（第１位置）、並びに、前記長手方向において隣接する前記第１発電素子部の間のそれぞれの位置、にそれぞれ配置されるとともに、前記第２主面側について、前記第２端部発電素子部より前記長手方向の前記第２側の位置（第２位置）、並びに、前記長手方向において隣接する前記第２発電素子部の間のそれぞれの位置、にそれぞれ配置される。
【０００６】
前記シール部は、前記第１及び第２発電素子部の一部である前記固体電解質膜と、前記固体電解質膜から延設されるとともに前記支持基板の表面における複数の前記第１及び第２発電素子部以外の部分を覆う前記固体電解質膜と同じ緻密質材料からなる第１緻密質膜と、前記インターコネクタと、を含む。前記各インターコネクタは、前記第１緻密質膜に設けられた対応する貫通窓を塞ぐようにそれぞれ設けられる。
【０００７】
上記文献に記載された燃料電池では、通常、前記支持基板の成形体に、前記燃料極の成形体等と、前記シール部（前記固体電解質膜、前記第１緻密質膜、及び、前記インターコネクタを含む）の成形体とが積層された段階で、この積層体（支持基板の成形体を含むグリーン体）が焼成される（一次焼成）。その後、この焼成体に、前記空気極の成形体等が積層され、この新たな積層体（グリーン体）が、前述の焼成時よりも低い温度で焼成される（二次焼成）。これにより、焼成体である燃料電池が完成する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平２００９−８１１１３号公報
【発明の概要】
【０００９】
ところで、上述した燃料電池の「長手方向を有する平板状の支持基板」には、種々の材料からなる種々の構成部品が積層される。従って、焼成時における構成部品の寸法の変化度合が構成部品毎に異なることに起因して、焼成後にて、支持基板にて長手方向に沿った反り（支持基板の厚さ方向、及び長手方向に沿う支持基板の断面にて現れる反り、以下、単に「支持基板の反り」と呼ぶ）が発生し易い。上述のように、二次焼成の温度が一次焼成の温度より低いことに起因して、この「支持基板の反り」は、一次焼成によって発生する。
【００１０】
この「支持基板の反り」の発生度合は、「シール部」（＝緻密質材料で構成され、且つ、支持基板の表面を覆う部分）の一次焼成中における寸法変化の分布態様が長手方向に関して支持基板の表裏間（第１主面側、及び、第２主面側の間）でより類似するほど、小さくなる、と考えられる。ここで、「シール部」の一次焼成中における寸法変化の分布態様を長手方向に関して支持基板の表裏間で類似させる（一致させる）ためには、「シール部」の一部を構成する複数のインターコネクタが配置される長手方向における位置（換言すれば、複数の前記貫通窓の長手方向における位置）を支持基板の表裏間で類似させる（一致させる）ことが重要である、と考えられる。
【００１１】
係る観点に基づき、上記「支持基板の反り」を低減するため、上記文献に記載された燃料電池のように、前記第１主面側について前記隣接する第１発電素子部の間の位置に配置された前記インターコネクタが存在する前記長手方向に関する範囲（長手方向における位置）を、それぞれ、前記第２主面側について前記隣接する第２発電素子部の間の位置に配置された対応する前記インターコネクタが存在する前記長手方向に関する範囲（長手方向における位置）と、前記長手方向に関して一致させる構成を採用することが考えられる。
【００１２】
しかしながら、この構成を採用しても、第１主面側にて前記第１位置に配置されたインターコネクタと長手方向における位置が一致する「第２主面側に配置されたインターコネクタ」が存在しない。同様に、第２主面側にて前記第２位置に配置されたインターコネクタと長手方向における位置が一致する「第１主面側に配置されたインターコネクタ」が存在しない。換言すれば、上記「支持基板の反り」の低減に関して、更に改善する余地がある、と考えられる。
【００１３】
本発明は、係る問題に対処するためのものであり、支持基板の表裏にそれぞれ複数の発電素子部が設けられた「横縞型」の燃料電池（焼成体）であって、焼成に起因する支持基板の反りが発生し難いものを提供することを目的とする。
【００１４】
本発明に係る燃料電池は、「背景技術」、並びに、「発明の概要」の欄で記載した燃料電池と同様の構成を備えた「横縞型」の燃料電池である。
【００１５】
本発明に係る燃料電池の特徴は、前記シール部が、更に、前記インターコネクタと同じ緻密質材料からなる前記第１主面側に設けられた第１疑似インターコネクタと、前記インターコネクタと同じ緻密質材料からなる前記第２主面側に設けられた第２疑似インターコネクタと、を含むことにある。
【００１６】
ここにおいて、前記第１、第２疑似インターコネクタは、それぞれ、前記第１緻密質膜と接続し、前記第１緻密質膜に設けられた対応する貫通窓を塞ぐように設けられる。前記第１疑似インターコネクタが存在する前記長手方向に関する範囲（長手方向における位置）は、前記第２主面側の前記第２位置に配置された前記インターコネクタが存在する前記長手方向に関する範囲（長手方向における位置）と、前記長手方向に関してオーバーラップしている（より好ましくは、一致している）。
【００１７】
同様に、前記第２疑似インターコネクタが存在する前記長手方向に関する範囲（長手方向における位置）は、前記第１主面側の前記第１位置に配置された前記インターコネクタが存在する前記長手方向に関する範囲（長手方向における位置）と、前記長手方向に関してオーバーラップしている（より好ましくは、一致している）。
【００１８】
これによれば、複数のインターコネクタ（複数のダミーインターコネクタを含む）が配置される長手方向における位置（換言すれば、複数の前記貫通窓の長手方向における位置）の全てが、支持基板の表裏間で極めて類似し得る（一致し得る）。この結果、「シール部」（＝緻密質材料で構成され、且つ、支持基板の表面を覆う部分）の一次焼成中における寸法変化の分布態様が長手方向に関して支持基板の表裏間で極めて類似し得る（一致し得る）ので、上記「支持基板の反り」の発生度合が極めて小さくなる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明に係る燃料電池の実施形態を示す斜視図である。
【図２】図１の２−２線に対応する断面図である。
【図３】図２の一部を拡大した断面図である。
【図４】図２の４−４線に対応する断面図である。
【図５】図１に示す支持基板の凹部に埋設された燃料極及びインターコネクタの状態を示した平面図である。
【図６】図２の６−６線に対応する断面図である。
【図７】図２の７−７線に対応する断面図である。
【図８】図２の８−８線に対応する断面図である。
【図９】図１に示す燃料電池の作動状態を説明するための図である。
【図１０】図１に示す燃料電池の作動状態における電流の流れを説明するための図２に対応する図である。
【図１１】図１に示す燃料電池の作動状態における電流の流れを説明するための図３に対応する図である。
【図１２】図１に示す支持基板を示す斜視図である。
【図１３】図１に示す燃料電池の製造過程における第１段階における図３に対応する断面図である。
【図１４】図１に示す燃料電池の製造過程における第２段階における図３に対応する断面図である。
【図１５】図１に示す燃料電池の製造過程における第３段階における図３に対応する断面図である。
【図１６】図１に示す燃料電池の製造過程における第４段階における図３に対応する断面図である。
【図１７】図１に示す燃料電池の製造過程における第５段階における図３に対応する断面図である。
【図１８】図１に示す燃料電池の製造過程における第６段階における図３に対応する断面図である。
【図１９】図１に示す燃料電池の製造過程における第７段階における図３に対応する断面図である。
【図２０】図１に示す燃料電池の製造過程における第８段階における図３に対応する断面図である。
【図２１】図１に示す燃料電池の「シール部」を説明するための図２に対応する図である。
【図２２】図１に示す燃料電池の「シール部」を説明するための上面図、及び、下面図である。
【図２３】比較例の図２１に対応する図である。
【図２４】比較例の図２２に対応する図である。
【図２５】本発明に係る燃料電池の実施形態の変形例を示す図３に対応する図である。
【図２６】本発明に係る燃料電池の実施形態の変形例を示す図５に対応する図である。
【図２７】本発明に係る燃料電池の実施形態の変形例を示す図２１に対応する図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
（構成）
図１及び図２は、本発明の実施形態に係る固体酸化物形燃料電池（ＳＯＦＣ）の全体を示す。図３は、図２に示す断面の一部を拡大した拡大図である。このＳＯＦＣは、長手方向（ｘ軸方向）を有する平板状の支持基板１０の上下面（互いに平行な両側の平面、前記「第１主面」、及び、前記「第２主面」）のそれぞれに、電気的に直列に接続された複数（本実施形態では、４つ）の同形の発電素子部Ａが長手方向において所定の間隔をおいて配置された、所謂「横縞型」と呼ばれる構成を有する。
【００２１】
このＳＯＦＣの全体を上方からみた形状は、例えば、長手方向の辺の長さが５０〜５００ｍｍで長手方向に直交する幅方向（ｙ軸方向）の長さが１０〜１００ｍｍの長方形である。このＳＯＦＣの全体の厚さは、１〜５ｍｍである。
【００２２】
支持基板１０は、電子伝導性を有さない多孔質の材料からなる平板状の焼成体である。支持基板１０の内部には、長手方向に延びる複数（本実施形態では、６本）の燃料ガス流路１１（貫通孔）が幅方向において所定の間隔をおいて形成されている。また、後述する図１２に示すように、支持基板１０の上下面のそれぞれには、各発電素子部Ａに対応する箇所に凹部１２がそれぞれ形成されている。本実施形態では、各凹部１２は、支持基板１０の材料からなる底壁と、全周に亘って支持基板１０の材料からなる周方向に閉じた側壁（長手方向に沿う２つの側壁と幅方向に沿う２つの側壁）と、で画定された直方体状の窪みである。
【００２３】
支持基板１０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、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、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、ＭｇＯ（酸化マグネシウム）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。
【００２４】
支持基板１０は、「遷移金属酸化物又は遷移金属」と、絶縁性セラミックスとを含んで構成され得る。「遷移金属酸化物又は遷移金属」としては、ＮｉＯ（酸化ニッケル）又はＮｉ（ニッケル）が好適である。遷移金属は、燃料ガスの改質反応を促す触媒（炭化水素系のガスの改質触媒）として機能し得る。
【００２５】
また、絶縁性セラミックスとしては、ＭｇＯ（酸化マグネシウム）、又は、「ＭｇＡｌ２Ｏ４（マグネシアアルミナスピネル）とＭｇＯ（酸化マグネシウム）の混合物」が好適である。また、絶縁性セラミックスとして、ＣＳＺ（カルシア安定化ジルコニア）、ＹＳＺ（８ＹＳＺ）（イットリア安定化ジルコニア）、Ｙ２Ｏ３（イットリア）が使用されてもよい。
【００２６】
このように、支持基板１０が「遷移金属酸化物又は遷移金属」を含むことによって、改質前の残存ガス成分を含んだガスが多孔質の支持基板１０の内部の多数の気孔を介して燃料ガス流路１１から燃料極に供給される過程において、上記触媒作用によって改質前の残存ガス成分の改質を促すことができる。加えて、支持基板１０が絶縁性セラミックスを含むことによって、支持基板１０の絶縁性を確保することができる。この結果、隣り合う燃料極間における絶縁性が確保され得る。支持基板１０の厚さは、１〜５ｍｍである。
【００２７】
図３〜図５に示すように、支持基板１０の上下面に形成された各凹部１２には、燃料極集電部２１の全体が埋設（充填）されている。従って、各燃料極集電部２１は直方体状を呈している。図５に示すように、各燃料極集電部２１の上面（外側面）には、凹部２１ａが形成されている。各凹部２１ａは、燃料極集電部２１の材料からなる底壁と、全周に亘って燃料極集電部２１の材料からなる周方向に閉じた側壁（長手方向に沿う２つの側壁と幅方向に沿う２つの側壁）と、で画定された直方体状の窪みである。
【００２８】
各凹部２１ａには、燃料極活性部２２の全体が埋設（充填）されている。従って、各燃料極活性部２２は直方体状を呈している。燃料極集電部２１と燃料極活性部２２とにより燃料極２０が構成される。燃料極２０（燃料極集電部２１＋燃料極活性部２２）は、電子伝導性を有する多孔質の材料からなる焼成体である。各燃料極活性部２２の前記「周方向に閉じた側壁」の全周と底面とは、凹部２１ｂ内で燃料極集電部２１と接触している。
【００２９】
図５に示すように、各燃料極集電部２１の上面（外側面）における凹部２１ａを除いた部分には、凹部２１ｂが形成されている。各凹部２１ｂは、燃料極集電部２１の材料からなる底壁と、全周に亘って燃料極集電部２１の材料からなる周方向に閉じた側壁（長手方向に沿う２つの側壁と幅方向に沿う２つの側壁）と、で画定された直方体状の窪みである。
【００３０】
図５、及び図６に示すように、各凹部２１ｂには、インターコネクタ３０の全体が埋設（充填）されている。従って、各インターコネクタ３０は直方体状を呈している。インターコネクタ３０は、電子伝導性を有する緻密質材料からなる焼成体である。各インターコネクタ３０の前記「周方向に閉じた側壁」の全周と底面とは、凹部２１ｂ内で燃料極集電部２１と接触している。
【００３１】
図２、及び図３に示すように、燃料極２０（燃料極集電部２１及び燃料極活性部２２）の上面（外側面）と、インターコネクタ３０の上面（外側面）と、支持基板１０の主面とにより、１つの平面（凹部１２が形成されていない場合の支持基板１０の主面と同じ平面）が構成されている。即ち、燃料極２０の上面とインターコネクタ３０の上面と支持基板１０の主面との間で、段差が形成されていない。
【００３２】
燃料極活性部２２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、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。燃料極集電部２１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、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。燃料極活性部２２の厚さは、５〜３０μｍであり、燃料極集電部２１の厚さ（即ち、凹部１２の深さ）は、５０〜５００μｍである。
【００３３】
このように、燃料極集電部２１は、電子伝導性を有する物質を含んで構成される。燃料極活性部２２は、電子伝導性を有する物質と酸素イオン伝導性を有する物質とを含んで構成される。燃料極活性部２２における「気孔部分を除いた全体積に対する酸素イオン伝導性を有する物質の体積割合」は、燃料極集電部２１における「気孔部分を除いた全体積に対する酸素イオン伝導性を有する物質の体積割合」よりも大きい。
【００３４】
インターコネクタ３０は、例えば、ＬａＣｒＯ３（ランタンクロマイト）から構成され得る。正確には、ランタンクロマイトの化学式は、Ｌａ１−ｘＡｘＣｒ１−ｙ−ｚＢｙＯ３（ただし、Ａ：Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａから選択される少なくとも１種類の元素、Ｂ：Ｃｏ，Ｎｉ，Ｍｇ，Ａｌから選択される少なくとも１種類の元素、０．０５≦ｘ≦０．２、０．０２≦ｙ≦０．２２、０≦ｚ≦０．０５）で表わされる。
【００３５】
或いは、インターコネクタ３０は、チタン酸化物から構成され得る。チタン酸化物の化学式は、（Ａ１−ｘ，Ｂｘ）１−ｚ（Ｔｉ１−ｙ，Ｄｙ）Ｏ３（ただし、Ａ：アルカリ土類元素から選択される少なくとも１種類の元素、Ｂ：Ｓｃ，Ｙ，及びランタノイド元素から選択される少なくとも１種類の元素、Ｄ：第４周期、第５周期、第６周期の遷移金属、及びＡｌ，Ｓｉ，Ｚｎ，Ｇａ，Ｇｅ，Ｓｎ，Ｓｂ，Ｐｂ，Ｂｉから選択される少なくとも１種類の元素、０≦ｘ≦０．５、０≦ｙ≦０．５、−０．０５≦ｚ≦０．０５）で表わされる。この場合、（Ｓｒ，Ｌａ）ＴｉＯ３（ストロンチウムチタネート）から構成され得る。インターコネクタ３０の厚さは、１０〜１００μｍである。
【００３６】
燃料極２０及びインターコネクタ３０がそれぞれの凹部１２に埋設された状態の支持基板１０における長手方向に延びる外周面において複数のインターコネクタ３０が形成されたそれぞれの部分の中央部を除いた全面は、固体電解質膜４０により覆われている。固体電解質膜４０における複数のインターコネクタ３０に対応する部分にはそれぞれ、貫通窓が形成されており（後述する図２２を参照）、各貫通窓が、対応するインターコネクタ３０の上面の周縁部を覆っている。換言すれば、各インターコネクタ３０が、対応する前記貫通窓を塞ぐように配置されている、といえる。
【００３７】
このように、固体電解質膜４０は、発電素子部Ａの内部から支持基板１０の表面を覆うように発電素子部Ａの外部へ延びている。換言すれば、固体電解質膜４０は、支持基板１０の表裏の各主面における発電素子部Ａが設けられた領域を除いた部分、及び、支持基板１０の側端面（幅方向（ｙ軸方向）の両端面）を覆うように設けられている。ここで、固体電解質膜４０における「支持基板１０の表裏の各主面における発電素子部Ａが設けられた領域を除いた部分、及び、支持基板１０の側端面（幅方向（ｙ軸方向）の両端面）を覆う部分」が、前記「第１緻密質膜」に対応する。
【００３８】
固体電解質膜４０は、イオン伝導性を有する緻密質材料からなる焼成体である。固体電解質膜４０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。即ち、固体電解質膜４０は、ジルコニア（ＺｒＯ２）を含む。固体電解質膜４０の厚さは、３〜５０μｍである。
【００３９】
このように、支持基板１０の表裏の各主面の全域、及び、支持基板１０の側端面は、インターコネクタ３０と、固体電解質膜４０（発電素子部Ａの内部（一部）に相当する部分、及び、発電素子部Ａの外部に相当する部分（＝前記「第１緻密質膜」）を含む）と、で構成された「緻密質からなる膜」により覆われている。この「緻密質からなる膜」は、膜の内側の空間を流れる燃料ガスと膜の外側の空間を流れる空気との混合を防止する（燃料ガスが流れる空間と空気が流れる空間とを仕切る）ガスシール機能を発揮する。このガスシール機能を発揮するため、この「緻密質からなる膜」（インターコネクタ３０＋固体電解質膜４０）の気孔率は、１０％以下である。この「緻密質からなる膜」が、前記「シール部」に対応する。
【００４０】
以上、本実施形態では、固体電解質膜４０が、燃料極２０（集電部２１＋活性部２２）の上面、インターコネクタ３０の上面の周縁部、及び支持基板１０の主面を覆っている。ここで、上述したように、燃料極２０の上面とインターコネクタ３０の上面と支持基板１０の主面との間で段差が形成されていない。従って、固体電解質膜４０が平坦化されている。この結果、固体電解質膜４０に段差が形成される場合に比して、応力集中に起因する固体電解質膜４０でのクラックの発生が抑制され得、固体電解質膜４０が有するガスシール機能の低下が抑制され得る。
【００４１】
固体電解質膜４０における各燃料極活性部２２と接している箇所の上面には、反応防止膜５０を介して空気極（空気極活性部）６０が形成されている。反応防止膜５０は、緻密質材料からなる焼成体であり、空気極６０は、電子伝導性を有する多孔質の材料からなる焼成体である。空気極６０を上方からみた形状は、燃料極活性部２２と略同一の長方形である。
【００４２】
反応防止膜５０は、例えば、ＧＤＣ＝（Ｃｅ，Ｇｄ）Ｏ２（ガドリニウムドープセリア）、及び、ＳＤＣ＝（Ｃｅ，Ｓｍ）Ｏ２（サマリウムドープセリア）等の希土類元素を含むセリアを含む緻密質材料で構成される。反応防止膜５０の厚さは、３〜５０μｍである。反応防止膜５０の気孔率は、１０％以下である。
【００４３】
空気極６０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、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）、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。また、空気極６０は、ＬＳＣＦからなる第１層（内側層）とＬＳＣからなる第２層（外側層）との２層によって構成されてもよい。空気極６０の厚さは、１０〜１００μｍである。
【００４４】
なお、固体電解質膜４０と空気極６０との間に反応防止膜５０が介装されるのは、ＳＯＦＣ作製時又は作動中のＳＯＦＣ内において固体電解質膜４０内のＹＳＺと空気極６０内のＳｒとが反応して固体電解質膜４０と空気極６０との界面に電気抵抗が大きい反応層（ＳｒＺｒＯ３）が形成される現象の発生を抑制するためである。
【００４５】
ここで、燃料極活性部２２と、固体電解質膜４０と、反応防止膜５０と、空気極（空気極活性部）６０とが積層されてなる積層体（より具体的には、その積層体における、燃料極活性部２２と空気極６０とが向かい合う領域）が、「発電素子部Ａ」に対応する（図２及び図３を参照）。本実施形態では、図２に示すように、支持基板１０の上下面のそれぞれにて、複数（本実施形態では、４つ）の発電素子部Ａが、長手方向において所定の間隔をおいて配置されている。
【００４６】
図２、及び図３に示すように、隣り合う発電素子部Ａ，Ａにおいて、一方の発電素子部Ａの空気極（空気極活性部）６０と、隣り合う発電素子部Ａ，Ａの間に位置するインターコネクタ３０とを跨ぐように、空気極６０、反応防止膜５０、及び、インターコネクタ３０の上面に、空気極集電膜７０が形成されている。空気極集電膜７０は、電子伝導性を有する多孔質の材料からなる焼成体である。空気極集電膜７０を上方からみた形状は、長方形である。
【００４７】
空気極集電膜７０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、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、Ａｇ（銀）、Ａｇ−Ｐｄ（銀パラジウム合金）から構成されてもよい。或いは、Ｌａ（Ｎｉ、Ｆｅ、Ｃｕ）Ｏ３で構成されてもよい。正確には、Ｌａ（Ｎｉ、Ｆｅ、Ｃｕ）Ｏ３の化学式は、Ｌａｍ（Ｎｉ１−ｘ−ｙＦｅｘＣｕｙ）ｎＯ３−δ（ただし、０．９５≦ｍ≦１．０５、０．９５≦ｎ≦１．０５、０．０３≦ｘ≦０．３、０．０５≦ｙ≦０．５、０≦δ≦０．８）で表される。空気極集電膜７０の厚さは、５０〜５００μｍである。
【００４８】
このように各空気極集電膜７０が形成されることにより、図２に示すように、各組の隣り合う発電素子部Ａ，Ａについて、一方の発電素子部Ａの空気極（空気極活性部）６０と、他方の発電素子部Ａの燃料極活性部２２とが、電子伝導性を有する「空気極集電膜７０、インターコネクタ３０、及び、燃料極集電部２１」を介して電気的に接続される。この結果、支持基板１０の上下面のそれぞれに配置されている複数（本実施形態では、４つ）の発電素子部Ａが、電気的に直列に接続される。
【００４９】
ここで、電子伝導性を有する「空気極集電膜７０、インターコネクタ３０、及び、燃料極集電部２１」が、前記「電気的接続部」の一部に対応する。また、インターコネクタ３０は、前記「電気的接続部」における前記「緻密質材料からなる部分」に対応し、気孔率は１０％以下である。空気極集電膜７０、及び、燃料極集電部２１は、前記「電気的接続部」における前記「多孔質材料からなる部分」に対応し、気孔率は２０〜６０％である。
【００５０】
図３に示す構成では、反応防止膜５０が、発電素子部Ａの内部（即ち、固体電解質膜４０と空気極６０との間の部分）から前記「第１緻密質膜」（＝固体電解質膜４０における発電素子部Ａの外部に形成された部分）の表面を覆うように（表面に接触するように）発電素子部Ａの外部へ延びている。空気極集電膜７０が、反応防止膜５０（より具体的には、反応防止膜５０における発電素子部Ａの外部に形成された部分）の表面を覆うように（表面に接触するように）形成されている。換言すれば、空気極集電膜７０と固体電解質膜４０が向かい合う全ての部分において、反応防止膜５０（より具体的には、反応防止膜５０における発電素子部Ａの外部に形成された部分）が介装されている。
【００５１】
図１、図２、及び図７に示すように、支持基板１０の長手方向の一端部（ｘ軸負方向の端部）には、支持基板１０の表裏の主面における前記長手方向の最も一端側（ｘ軸負方向側）にそれぞれ設けられた発電素子部Ａ同士を電気的に直列に接続する表裏間接続部材８０が設けられている。具体的には、表裏間接続部材８０は、図２にて支持基板１０の上側の最も右側に形成された発電素子部Ａの空気極６０と、図２にて支持基板１０の下側の最も右側に形成された発電素子部Ａの燃料極２０（より具体的には、その燃料極２０に電気的に接続されたインターコネクタ３０）と、を電気的に直列に接続している。表裏間接続部材８０も、空気極集電膜７０、及び、燃料極集電部２１と同様、前記「電気的接続部」の一部（より具体的には、前記「多孔質材料からなる部分」）に対応し、気孔率は２０〜６０％である。
【００５２】
表裏間接続部材８０は、例えば、空気極集電膜７０と同じ多孔質の材料、即ち、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）、ＬＳＣ＝（Ｌａ，Ｓｒ）ＣｏＯ３（ランタンストロンチウムコバルタイト）、或いは、Ｌａ（Ｎｉ、Ｆｅ、Ｃｕ）Ｏ３等で構成され得る。この場合、表裏間接続部材８０は、ストロンチウム（Ｓｒ）又はランタン（Ｌａ）を含むペロブスカイト型導電性セラミックスからなる焼成体である。表裏間接続部材８０の気孔率は、空気極集電膜７０の気孔率と同じであっても異なっていても良い。
【００５３】
図７に示すように、本実施形態では、表裏間接続部材８０は、支持基板１０の長手方向の一端部の周囲を周回するように設けられている。従って、表裏間接続部材８０は、前記「第１緻密質膜」における「支持基板１０の側端面を覆う部分」（即ち、固体電解質膜４０）の表面を覆うように設けられている。
【００５４】
本実施形態では、表裏間接続部材８０によって電気的に接続された発電素子部Ａの反応防止膜５０が、表裏間接続部材８０と前記「第１緻密質膜」（即ち、固体電解質膜４０）とが向かい合う全ての部分において介装されるように、発電素子部Ａの外部へ延びている。換言すれば、支持基板１０の長手方向の一端部では、支持基板１０の主面及び側端面を覆うように形成された「第１緻密質膜」（固体電解質膜４０）の表面を覆うように反応防止膜５０が形成され、その反応防止膜５０の表面を覆うように表裏間接続部材８０が形成されている。
【００５５】
なお、後述するように、本実施形態（図２、図７、及び図８を参照）では、支持基板１０の上下面にそれぞれ、ダミーインターコネクタ９０が設けられている（図２において、支持基板１０の上側の右端部、及び下側の左端部を参照）。ダミーインターコネクタ９０については、後に詳述する。
【００５６】
以上、説明した「横縞型」のＳＯＦＣに対して、図９に示すように、支持基板１０の燃料ガス流路１１内に燃料ガス（水素ガス等）を流すとともに、支持基板１０の上下面（特に、各空気極集電膜７０）を「酸素を含むガス」（空気等）に曝す（或いは、支持基板１０の上下面に沿って酸素を含むガスを流す）ことにより、固体電解質膜４０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。更に、この構造体を外部の負荷に接続すると、下記（１）、（２）式に示す化学反応が起こり、電流が流れる(発電状態)。
（１／２）・Ｏ２＋２ｅ−→Ｏ２−    （於：空気極６０）  …（１）
Ｈ２＋Ｏ２−→Ｈ２Ｏ＋２ｅ−        （於：燃料極２０）  …（２）
【００５７】
発電状態においては、図１０（及び図１１）にて黒の太い矢印で示すように、電流が、支持基板１０の上側において左側から右側に、その後、支持基板１０の右側端部にて上側から下側に、その後、支持基板１０の下側において右側から左側に、流れる。この結果、図１０に示すように、このＳＯＦＣ全体から（具体的には、図１０において支持基板１０の上側の最も左側に位置するインターコネクタ３０と、支持基板１０の下側の最も左側に位置する空気極集電部７０とを介して）電力が取り出される。
【００５８】
（製造方法）
次に、図１に示した「横縞型」のＳＯＦＣの製造方法の一例について図１２〜図２０を参照しながら簡単に説明する。図１２〜図２０において、各部材の符号の末尾の「ｇ」は、その部材が「焼成前」であることを表す。
【００５９】
先ず、図１２に示す形状を有する支持基板の成形体１０ｇが作製される。この支持基板の成形体１０ｇは、例えば、支持基板１０の材料（例えば、ＣＳＺ）の粉末にバインダー等が添加されて得られるスラリーを用いて、押し出し成形、切削等の手法を利用して作製され得る。
【００６０】
図１３に示すように、支持基板の成形体１０ｇが作製されると、次に、図１４に示すように、支持基板の成形体１０ｇの上下面に形成された各凹部に、燃料極集電部の成形体２１ｇがそれぞれ埋設・形成される。次いで、図１５に示すように、各燃料極集電部の成形体２１ｇの外側面に形成された各凹部に、燃料極活性部の成形体２２ｇがそれぞれ埋設・形成される。各燃料極集電部の成形体２１ｇ、及び各燃料極活性部２２ｇは、例えば、燃料極２０の材料（例えば、ＮｉとＹＳＺ）の粉末にバインダー等が添加されて得られるスラリーを用いて、印刷法等を利用して埋設・形成される。
【００６１】
続いて、図１６に示すように、各燃料極集電部の成形体２１ｇの外側面における「燃料極活性部の成形体２２ｇが埋設された部分を除いた部分」に形成された各凹部に、インターコネクタの成形体３０ｇがそれぞれ埋設・形成される。各インターコネクタの成形体３０ｇは、例えば、インターコネクタ３０の材料（例えば、ＬａＣｒＯ３）の粉末にバインダー等が添加されて得られるスラリーを用いて、印刷法等を利用して埋設・形成される。加えて、支持基板の成形体１０ｇに形成されたダミーインターコネクタ９０用の各凹部に、ダミーインターコネクタの成形体がそれぞれ埋設・形成される（図７、及び図８を参照）。各ダミーインターコネクタの成形体は、インターコネクタ３０の材料（例えば、ＬａＣｒＯ３）と同じ材料の粉末にバインダー等が添加されて得られるスラリーを用いて、印刷法等を利用して埋設・形成される。
【００６２】
次に、図１７に示すように、複数の燃料極の成形体（２１ｇ＋２２ｇ）、複数のインターコネクタの成形体３０ｇ、及び、複数のダミーインターコネクタの成形体がそれぞれ埋設・形成された状態の支持基板の成形体１０ｇにおける長手方向に延びる外周面（即ち、上下の主面、及び、両側の側端面）において複数のインターコネクタの成形体３０ｇ及び複数のダミーインターコネクタの成形体が形成されたそれぞれの部分の中央部を除いた全面に、固体電解質膜の成形膜４０ｇが形成される。固体電解質膜の成形膜４０ｇは、例えば、固体電解質膜４０の材料（例えば、ＹＳＺ）の粉末にバインダー等が添加されて得られるスラリーを用いて、印刷法、ディッピング法等を利用して形成される。
【００６３】
次に、図１８に示すように、固体電解質膜の成形体４０ｇの外側面の全域に、反応防止膜の成形膜５０ｇが形成される。各反応防止膜の成形膜５０ｇは、例えば、反応防止膜５０の材料（例えば、ＧＤＣ）の粉末にバインダー等が添加されて得られるスラリーを用いて、印刷法等を利用して形成される。
【００６４】
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１０ｇが、空気中にて１５００℃で３時間焼成される（一次焼成）。これにより、図１に示したＳＯＦＣにおいて空気極６０、空気極集電膜７０、及び、表裏間接続部材８０が形成されていない状態の構造体が得られる。
【００６５】
次に、図１９に示すように、各反応防止膜５０の外側面に、空気極の成形膜６０ｇが形成される。各空気極の成形膜６０ｇは、例えば、空気極６０の材料（例えば、ＬＳＣＦ）の粉末にバインダー等が添加されて得られるスラリーを用いて、印刷法等を利用して形成される。
【００６６】
次に、図２０に示すように、各組の隣り合う発電素子部について、一方の発電素子部の空気極の成形膜６０ｇと、他方の発電素子部のインターコネクタ３０とを跨ぐように、空気極の成形膜６０ｇ、反応防止膜５０、インターコネクタ３０、及び、ダミーインターコネクタ９０の外側面に、空気極集電膜の成形膜７０ｇが形成される。各空気極集電膜の成形膜７０ｇは、例えば、空気極集電膜７０の材料（例えば、ＬＳＣＦ、Ｌａ（Ｎｉ、Ｆｅ、Ｃｕ）Ｏ３）の粉末にバインダー等が添加されて得られるスラリーを用いて、印刷法等を利用して形成される。
【００６７】
また、支持基板１０の長手方向の一端部（図２にて右側端部）においてその周囲を周回するように、表裏間接続部材の成形膜が形成される（図２、及び、図７を参照）。表裏間接続部材の成形膜は、例えば、空気極集電膜７０の材料（例えば、ＬＳＣＦ、Ｌａ（Ｎｉ、Ｆｅ、Ｃｕ）Ｏ３）の粉末にバインダー等が添加されて得られるスラリーを用いて、印刷法等を利用して形成される。
【００６８】
そして、このように成形膜６０ｇ、７０ｇ、並びに、表裏間接続部材の成形膜が形成された状態の支持基板１０が、空気中にて１０５０℃で３時間焼成される（二次焼成）。これにより、図１に示したＳＯＦＣが得られる。なお、この時点では、酸素含有雰囲気での焼成により、燃料極２０（集電部２１＋活性部２２）中のＮｉ成分が、ＮｉＯとなっている。従って、燃料極２０（集電部２１＋活性部２２）の電子伝導性を獲得するため、その後、支持基板１０側から還元性の燃料ガスが流され、ＮｉＯが８００〜１０００℃で１〜１０時間に亘って還元処理される。なお、この還元処理は発電時に行われてもよい。以上、図１に示したＳＯＦＣの製造方法の一例について説明した。
【００６９】
（支持基板の反りの抑制のためのダミーインターコネクタの配置）
上記実施形態（特に、図２を参照）の「長手方向を有する平板状の支持基板１０」には、種々の材料からなる種々の構成部品が積層される。焼成時における構成部品の寸法の変化度合は、構成部品毎に異なり得る。従って、焼成後にて、上記「支持基板の反り」（支持基板１０の厚さ方向、及び長手方向に沿う支持基板１０の断面（図２等）にて現れる反り）が発生し易い。ここで、上述のように、前記二次焼成の温度が前記一次焼成の温度より低い。従って、この「支持基板の反り」は、前記一次焼成によって発生する。
【００７０】
この「支持基板の反り」の発生度合は、前記「シール部」（＝緻密質材料で構成され、且つ、支持基板１０の表面を覆う部分）に大きく依存すると考えられる。図２１、及び図２２は、前記「シール」部を説明するための図である。具体的には、図２１は、図２において反応防止膜５０、空気極６０、空気極集電膜７０、及び、表裏間接続部材８０を除去して得られる図であり、図２２は、図２１に示す状態の構造体を表面側（上面側）及び裏面側（下面側）からみた図である。
【００７１】
以下、ダミーインターコネクタ９０が配置された上記実施形態の作用・効果を説明するための準備として、先ず、図２３、及び図２４に示す「ダミーインターコネクタ９０が配置されていない比較例」について説明する。図２３、及び図２４は、それぞれ、図２１、及び図２２において、ダミーインターコネクタ９０を除去して得られる図である。
【００７２】
ここで、図２３、及び図２４において、支持基板１０の上側及び下側の主面がそれぞれ、前記「第１主面」、及び前記「第２主面」に対応する。図２３、及び図２４において、支持基板１０の上側の主面に配置された４つの発電素子部Ａが、前記「第１発電素子部」に対応し、支持基板１０の下側の主面に配置された４つの発電素子部Ａが、前記「第２発電素子部」に対応する。図２３、及び図２４において、左側、及び、右側がそれぞれ、前記「第１側」、及び前記「第２側」に対応する。図２３、及び図２４において、支持基板１０の上側の最も右側に配置された発電素子部Ａが、前記「第１端部発電素子部」に対応し、支持基板１０の下側の最も右側に配置された発電素子部Ａが、前記「第２端部発電素子部」に対応し、支持基板１０の上側の最も左側に配置された発電素子部Ａが、前記「第３端部発電素子部」に対応する。図２３、及び図２４において、支持基板１０の上側の最も左側に配置されたインターコネクタ３０の長手方向の位置が、前記「第１位置」に対応し、支持基板１０の下側の最も右側に配置されたインターコネクタ３０の長手方向の位置が、前記「第２位置」に対応する。
【００７３】
上述のように、上記「支持基板の反り」は、前記一次焼成によって発生する。従って、上記「支持基板の反り」の発生度合は、前記「シール部」の前記一次焼成中における寸法変化の分布態様が長手方向に関して支持基板１０の表裏間でより類似するほど、小さくなる、と考えられる。
【００７４】
前記「シール部」の一次焼成中における寸法変化の分布態様を長手方向に関して支持基板１０の表裏間で一致させるためには、前記「シール部」の一部を構成する複数のインターコネクタ３０が配置される長手方向における位置（換言すれば、固体電解質膜４０の複数の前記貫通窓の長手方向における位置）を、支持基板１０の表裏間で一致させることが重要である、と考えられる。
【００７５】
係る観点に基づき、図２３、及び図２４に示す比較例では、支持基板１０の上側の主面について隣接する４つの発電素子部Ａの間に配置された３つのインターコネクタ３０が存在する長手方向における位置が、それぞれ、支持基板１０の下側の主面について隣接する４つの発電素子部Ａの間に配置された対応するインターコネクタ３０が存在する長手方向における位置と、一致している。
【００７６】
しかしながら、この比較例では、支持基板１０の上側の最も左側に配置されたインターコネクタ３０（＝前記「第１位置」に配置されたインターコネクタ３０）と長手方向における位置が一致する「支持基板１０の下側に配置されたインターコネクタ」が存在しない。同様に、支持基板１０の下側の最も右側に配置されたインターコネクタ３０（＝前記「第２位置」に配置されたインターコネクタ３０）と長手方向における位置が一致する「支持基板１０の上側に配置されたインターコネクタ」が存在しない。このため、この比較例では、上記「支持基板の反り」の低減に関して、更に改善する余地がある、と考えられる。
【００７７】
そこで、上記実施形態では、図２１、及び図２２に示すように、前記「第１位置」に配置されたインターコネクタ３０と長手方向における位置が一致するように支持基板１０の下側にダミーインターコネクタ９０（前記「第２疑似インターコネクタ」に対応）が設けられ、且つ、前記「第２位置」に配置されたインターコネクタ３０と長手方向における位置が一致するように支持基板１０の上側にダミーインターコネクタ９０（前記「第１疑似インターコネクタ」に対応）が設けられている。ダミーインターコネクタ９０は、インターコネクタ３０と同じ緻密質材料で構成されている。
【００７８】
上記実施形態では、ダミーインターコネクタ９０は、インターコネクタ３０と同形である。図２２から理解できるように、固体電解質膜４０における「複数の（具体的には、２つの）ダミーインターコネクタ９０に対応する部分」にはそれぞれ、インターコネクタ３０に対応する前記貫通窓と同形の貫通窓が形成されている。即ち、インターコネクタ３０と同様、ダミーインターコネクタ９０に対応する各貫通窓が、対応するダミーインターコネクタ９０の上面の周縁部を覆っている。換言すれば、各ダミーインターコネクタ９０が、対応する前記貫通窓を塞ぐように配置されている、といえる。
【００７９】
ダミーインターコネクタ９０は、インターコネクタ３０と同様、前記「シール部」の一部を構成している。即ち、ダミーインターコネクタ９０は、燃料ガスが流れる空間と空気が流れる空間とを仕切る機能を発揮している。一方、ダミーインターコネクタ９０は、インターコネクタ３０とは異なり、前記「電気的接続部」の一部を構成していない。換言すれば、ダミーインターコネクタ９０は、発電素子部Ａ，Ａ間を電気的に接続する機能を発揮していない（発電状態において、ダミーインターコネクタ９０の内部にて電流が殆ど流れない）。
【００８０】
上記実施形態によれば、前記「シール」部の一部を構成する複数のインターコネクタ３０（複数のダミーインターコネクタ９０を含む）が配置される長手方向における位置（換言すれば、前記「シール部」の一部を構成する固体電解質膜４０に形成された複数の前記貫通窓の長手方向における位置）の全てが、支持基板１０の表裏間で一致している。この結果、前記「シール部」（＝緻密質材料で構成され、且つ、支持基板１０の表面を覆う部分）の前記一次焼成中における寸法変化の分布態様が長手方向に関して支持基板１０の表裏間で一致する。この結果、前記一次焼成に起因する上記「支持基板の反り」の発生度合が極めて小さくなる。
【００８１】
なお、本発明は上記実施形態に限定されることはなく、本発明の範囲内において種々の変形例を採用することができる。例えば、上記実施形態では、支持基板１０の表裏間において、長手方向に関して対応するインターコネクタ３０（ダミーインターコネクタ９０を含む）同士が存在する長手方向の範囲がそれぞれ、完全に一致しているが、前記対応するインターコネクタ３０（ダミーインターコネクタ９０を含む）同士が存在する長手方向の範囲がそれぞれ、長手方向に関して少なくとも一部分だけオーバーラップしていればよい。
【００８２】
また、上記実施形態では、前記「シール部」が、固体電解質膜４０（発電素子部Ａの内部に相当する部分、及び、発電素子部Ａの外部に相当する部分（＝前記「第１緻密質膜」）を含む）と、固体電解質膜４０に接続されたインターコネクタ３０と、固体電解質膜４０に接続されたダミーインターコネクタ９０と、で構成されている。固体電解質膜４０に形成された各貫通窓は、対応するインターコネクタ３０又はダミーインターコネクタ９０によって塞がれている。
【００８３】
これに対し、図３、図５、及び、図２１にそれぞれ対応する図２５、図２６、及び、図２７に示すように、前記「シール部」が、固体電解質膜４０（発電素子部Ａの内部に相当する部分、及び、発電素子部Ａの外部に相当する部分（＝前記「第１緻密質膜」）を含む）と、固体電解質膜４０に接続された中間シール膜３５（＝前記「第２緻密質膜」に対応）と、中間シール膜３５に接続されたインターコネクタ３０と、中間シール膜３５に接続されたダミーインターコネクタ９０と、で構成されてもよい。固体電解質膜４０とインターコネクタ３０とは接触せず、固体電解質膜４０とダミーインターコネクタ９０とも接触していない。この例では、各インターコネクタ３０（又は、各ダミーインターコネクタ９０）の周囲を取り囲むように中間シール膜３５がそれぞれ配置され、固体電解質膜４０に形成された各貫通窓が、対応する中間シール膜３５の上面の周縁部を覆っている。換言すれば、固体電解質膜４０に形成された各貫通窓は、対応するインターコネクタ３０及び中間シール膜３５、又は、対応するダミーインターコネクタ９０及び中間シール膜３５によって塞がれている。
【００８４】
中間シール膜３５は、電気絶縁性を有する緻密な材料からなる焼成体である。中間シール膜３５は、例えば、金属酸化物を含有し、好ましくは金属酸化物を主成分とする。具体的には、上記金属酸化物として、（ＡＥ)ＺｒＯ３、ＭｇＯ、ＭｇＡｌ２Ｏ４、及びＣｅｘＬｎ１−ｘＯ２からなる群より選択される少なくとも１種類の酸化物を含有してもよい。ここで、ＡＥは、アルカリ土類金属であり、Ｌｎは、Ｙ及びランタノイドからなる群より選択される少なくとも１種類の元素であり、ｘは０＜ｘ≦０．３を満たす。ＡＥに該当する元素としては、Ｍｇ，Ｃａ，Ｓｒ，及びＢａが挙げられる。また、微量成分として、遷移金属酸化物（例えば、ＮｉＯ、Ｍｎ３Ｏ４、Ｆｅ２Ｏ３、Ｃｒ２Ｏ３、ＣｏＯ)が含まれても良い。これらの成分は、酸化物として存在していても良いし、上記「（ＡＥ)ＺｒＯ３、ＭｇＯ、ＭｇＡｌ２Ｏ４、及びＣｅｘＬｎ１−ｘＯ２からなる群より選択される少なくとも１種類の酸化物」に固溶する形で存在していても良い。
【符号の説明】
【００８５】
１０…支持基板、２０…燃料極、２１…燃料極集電部、２２…燃料極活性部、３０…インターコネクタ、４０…固体電解質膜、６０…空気極、７０…空気極集電膜、８０…表裏間接続部材、９０…ダミーインターコネクタ、Ａ…発電素子部
【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【手続補正書】
【提出日】平成27年4月7日(2015.4.7)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項２】
長手方向を有する平板状の支持基板であって、ガス流路が前記長手方向に沿って内部に形成された支持基板と、
前記支持基板の第１主面において２以上の所定数の前記長手方向の異なる位置にそれぞれ設けられ、少なくとも燃料極、緻密質材料からなる固体電解質膜、及び空気極が積層されてなる前記所定数の第１発電素子部と、
前記支持基板の前記第１主面と反対の第２主面において前記所定数の前記長手方向の異なる位置にそれぞれ設けられ、少なくとも燃料極、緻密質材料からなる固体電解質膜、及び空気極が積層されてなる前記所定数の第２発電素子部と、
前記所定数の第１発電素子部を前記長手方向の第１側から第２側へ向けて電気的に直列に接続し、前記支持基板の前記長手方向における前記第２側の端部に最も近い前記第１発電素子部である第１端部発電素子部と前記支持基板の前記長手方向における前記第２側の端部に最も近い前記第２発電素子部である第２端部発電素子部とを電気的に直列に接続するとともに、前記所定数の第２発電素子部を前記長手方向の前記第２側から前記第１側へ向けて電気的に直列に接続する電気的接続部と、
前記支持基板の表面を覆うように設けられ、前記ガス流路を経て前記燃料極に供給されるガスと、前記空気極に供給されるガスと、の混合を防止する、緻密質材料からなるシール部と、
を備えた、焼成体である燃料電池であって、
前記電気的接続部は、緻密質材料からなる複数のインターコネクタと、前記複数のインターコネクタに接続するとともに前記複数のインターコネクタ以外の残りの部分である多孔質材料からなる部分と、を備え、
複数の前記インターコネクタは、前記第１主面側について、前記支持基板の前記長手方向における前記第１側の端部に最も近い前記第１発電素子部である第３端部発電素子部より前記長手方向の前記第１側の位置である第１位置、並びに、前記長手方向において隣接する前記第１発電素子部の間のそれぞれの位置、にそれぞれ配置されるとともに、前記第２主面側について、前記第２端部発電素子部より前記長手方向の前記第２側の位置である第２位置、並びに、前記長手方向において隣接する前記第２発電素子部の間のそれぞれの位置、にそれぞれ配置され、
前記シール部は、前記第１及び第２発電素子部の一部である前記固体電解質膜と、前記固体電解質膜から延設されるとともに前記支持基板の表面における前記第１及び第２発電素子部以外の部分を覆う前記固体電解質膜と同じ緻密質材料からなる第１緻密質膜と、前記第１緻密質膜及び前記インターコネクタと接続するとともに前記第１緻密質膜及び前記インターコネクタとは異なる緻密質材料からなる第２緻密質膜と、前記第２緻密質膜と接続する前記インターコネクタと、を含み、前記第１緻密質膜と前記インターコネクタとは接触せず、前記各インターコネクタ及び前記第２緻密質膜は、前記第１緻密質膜に設けられた対応する貫通窓を塞ぐようにそれぞれ設けられ、
前記第１主面側について前記隣接する第１発電素子部の間の位置に配置された前記インターコネクタが存在する前記長手方向に関する範囲は、それぞれ、前記第２主面側について前記隣接する第２発電素子部の間の位置に配置された対応する前記インターコネクタが存在する前記長手方向に関する範囲と、前記長手方向に関してオーバーラップしている、燃料電池であり、
前記シール部は、更に、前記インターコネクタと同じ緻密質材料からなる前記第１主面側に設けられた第１疑似インターコネクタと、前記インターコネクタと同じ緻密質材料からなる前記第２主面側に設けられた第２疑似インターコネクタと、を含み、前記第１、第２疑似インターコネクタは、前記第２緻密質膜と接続し且つ前記第１緻密質膜とは接触せず、前記第１、第２疑似インターコネクタ及び前記第２緻密質膜は、それぞれ、前記第１緻密質膜に設けられた対応する貫通窓を塞ぐように設けられ、
前記第１疑似インターコネクタが存在する前記長手方向に関する範囲は、前記第２主面側の前記第２位置に配置された前記インターコネクタが存在する前記長手方向に関する範囲と、前記長手方向に関してオーバーラップしており、
前記第２疑似インターコネクタが存在する前記長手方向に関する範囲は、前記第１主面側の前記第１位置に配置された前記インターコネクタが存在する前記長手方向に関する範囲と、前記長手方向に関してオーバーラップしている、燃料電池。