(57)【要約】【課題】固体電解質膜と燃料極と空気極とを備えた燃料電池であって、空気極の縁部にて剥離が発生し難いものを提供すること。【解決手段】この固体酸化物形燃料電池は、燃料極１０、固体電解質膜２０、及び空気極３０を備える。空気極３０は、固体電解質膜２０の上面に形成された薄板状の空気極活性層３１と、空気極活性層３１の上面に形成された薄板状の空気極集電層３２と、から構成される。空気極集電層３２の側面の一部又は全周において、前記側面の周方向に沿って、凹凸が形成されている。各凸部の頂部、及び、各凹部の底部がそれぞれ円弧状を呈する。「凹部の底部の円弧半径」に対する「凸部の頂部の円弧半径」の割合が０．４〜２．５であり、凸部の最頂部と凹部の最底部との間の高低差が０．０５〜１ｍｍである。【選択図】図１
2015065151.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
固体電解質膜と、
前記固体電解質膜の一方の面側に設けられた、燃料ガスの反応に係る燃料極と、
前記固体電解質膜の他方の面側に設けられた、酸素を含むガスの反応に係る空気極と、
を備えた燃料電池であって、
前記空気極は膜状を呈しており、
前記空気極の側面の一部又は全周において、前記側面の周方向に沿って、凹部と凸部とが交互に繰り返す凹凸が形成された、燃料電池。
【請求項２】
請求項１に記載の燃料電池において、
前記各凸部の頂部、及び、前記各凹部の底部がそれぞれ円弧状を呈し、
前記凹部の底部の円弧半径（Ｒ２）に対する、前記凸部の頂部の円弧半径（Ｒ１）の割合（Ｒ１／Ｒ２）は、０．４〜２．５である、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、
前記凸部の最頂部と前記凹部の最底部との間の高低差（Ｈ）は、０．０５〜１ｍｍである、燃料電池。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３の何れか一項に記載の燃料電池において、
前記空気極は、
空気極活性層と、
前記空気極活性層に対して前記固体電解質膜と反対側にて前記空気極活性層と接触するとともに、前記空気極活性層より電気伝導率が大きい材質で構成された空気極集電層と、
を含み、
前記空気極集電層の側面の一部又は全周において、前記側面の周方向に沿って、前記凹凸が形成された、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、「固体電解質膜」と、「前記固体電解質膜の一方の面側に設けられた、燃料ガスの反応に係る燃料極」と、「前記固体電解質膜の他方の面側に設けられた、空気の反応に係る空気極」と、を備えた固体酸化物形燃料電池（以下、「ＳＯＦＣ」と呼ぶ）が知られている（例えば、特許文献１を参照）。係るＳＯＦＣでは、通常、燃料極及び空気極は、膜状に形成される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許４８２４１３５号公報
【発明の概要】
【０００４】
ところで、上述したＳＯＦＣでは、空気極膜の縁部にて剥離が発生し易いという問題があった。これは、空気極膜と固体電解質膜との間の熱膨張係数差に起因する応力が空気極膜の縁部に残留し易いことに基づく、と考えられる。
【０００５】
本発明の目的は、固体電解質膜と燃料極と空気極とを備えた燃料電池であって、空気極の縁部にて剥離が発生し難いものを提供することにある。
【０００６】
本発明に係る燃料電池は、上述と同様、固体電解質膜と、燃料極と、空気極とを備える。前記空気極は膜状を呈している。前記燃料極も膜状を呈していることが好適である。
【０００７】
本発明に係る燃料電池の特徴は、前記空気極の側面の一部又は全周において、前記側面の周方向に沿って、凹部と凸部とが交互に繰り返す凹凸が形成されていることにある。ここで、前記空気極が、「空気極活性層」と、「前記空気極活性層に対して前記固体電解質膜と反対側にて前記空気極活性層と接触するとともに、前記空気極活性層より電気伝導率が大きい材質で構成された空気極集電層」と、を含んでいる場合、前記空気極集電層の側面の一部又は全周において、前記側面の周方向に沿って、前記凹凸が形成されることが好適である。
【０００８】
これによれば、空気極の側面に、その周方向に沿って凹凸が形成されることによって、上述した「空気極の縁部に残留する応力」が分散されて、応力の集中が抑制され易くなる。この結果、空気極の縁部にて剥離が発生し難くなる。
【０００９】
上記本発明に係る燃料電池においては、前記各凸部の頂部、及び、前記各凹部の底部がそれぞれ円弧状を呈する場合、前記凹部の底部の円弧半径（Ｒ２）に対する、前記凸部の頂部の円弧半径（Ｒ１）の割合（Ｒ１／Ｒ２）が０．４〜２．５であることが好適である。また、前記凸部の最頂部と前記凹部の最底部との間の高低差（Ｈ）が０．０５〜１ｍｍであることが好適である。これらの点については後述する。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施形態に係るＳＯＦＣを示した模式図である。
【図２】図１に示した空気極の側面の一部の形状を詳細に示した拡大図である。
【図３】本発明の実施形態の変形例に係るＳＯＦＣの図１に対応する図である。
【図４】本発明の実施形態の他の変形例に係るＳＯＦＣの図１に対応する図である。
【図５】本発明の実施形態の他の変形例に係るＳＯＦＣの図１に対応する図である。
【図６】本発明の実施形態の他の変形例に係るＳＯＦＣの図１に対応する図である。
【図７】本発明の実施形態の他の変形例に係るＳＯＦＣの図１に対応する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
（構成）
図１は、本発明の実施形態に係る固体酸化物形燃料電池（ＳＯＦＣ）の一例を示す。図１に示すＳＯＦＣは、膜状の燃料極１０と、燃料極１０の上面に形成（積層）された固体電解質膜２０と、固体電解質膜２０の上面に形成（積層）された膜状の空気極３０と、を含む積層焼成体である。
【００１２】
このＳＯＦＣを上方からみた形状は、例えば、１辺が１〜１０ｃｍの正方形、又は、長辺が５〜３０ｃｍで短辺が３〜１５ｃｍの長方形である。本明細書では、特に説明がない限りにおいて形状等の寸法の値は、後述する「還元処理」が施された後の常温での値である。
【００１３】
燃料極１０（アノード電極）は、例えば、酸化ニッケルＮｉＯとイットリア安定化ジルコニアＹＳＺとで構成される多孔質の板状の焼成体である。燃料極１０の気孔率は、２５〜５０％である。燃料極１０の厚さは０．１〜３ｍｍである。このＳＯＦＣの各構成部材の厚さのうち燃料極１０の厚さが最も大きく、燃料極１０は、このＳＯＦＣの支持基板として機能している。燃料極１０が、「燃料極集電層」と、「燃料極集電層と固体電解質膜との間に挟まれるとともに、燃料極集電層より酸素イオン伝導性を有する物質の体積割合が大きい燃料極活性層」と、によって構成されてもよい。「酸素イオン伝導性を有する物質」とは、例えば、イットリア安定化ジルコニアＹＳＺである。
【００１４】
固体電解質膜２０は、例えば、ＹＳＺで構成される緻密な薄板状の焼成体である。電解質膜２０の気孔率は、０〜１０％である。電解質膜２０の厚さは０．５〜３０μｍである。
【００１５】
空気極３０（カソード電極）は、固体電解質膜２０の上面に形成（積層）された膜状の空気極活性層３１と、空気極活性層３１の上面に形成（積層）された膜状の空気極集電層３２と、を含んでいる。空気極活性層３１及び空気極集電層３２は共に、多孔質の薄板状の焼成体である。空気極活性層３１は、空気に係る反応を促進する機能を主として発揮し、空気極集電層３２は、外部から供給される電子を集める機能を主として発揮する。
【００１６】
空気極活性層３１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）で構成され得る。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）等で構成されてもよい。空気極活性層３１の厚さは２０〜３０μｍである。空気極活性層３１の気孔率は、３５〜４５％である。
【００１７】
空気極集電層３２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）で構成され得る。或いは、ＬＳＣ＝（Ｌａ，Ｓｒ）ＣｏＯ３（ランタンストロンチウムコバルタイト）で構成されてもよい。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（銅が添加されたランタンニッケルフェライト）で構成され得る。空気極集電層３２の厚さは、８０〜１２０μｍである。空気極集電層３２の気孔率は、３５〜４５％である。
【００１８】
空気極集電層３２を構成する材質の電気伝導率は、空気極活性層３１を構成する材質の電気伝導率より大きい。空気極集電層３２の厚さは、空気極活性層３１の厚さより大きい。空気極集電層３２の側面の形状の詳細については後述する。
【００１９】
固体電解質膜２０と空気極３０（より具体的には、空気極活性層３１）との間に反応防止膜が介装されてもよい。この反応防止膜は、例えば、ＧＤＣ＝（Ｃｅ，Ｇｄ）Ｏ２（ガドリニウムドープセリア）で構成される緻密な薄板状の焼成体である。反応防止膜の厚さは、３〜５０μｍである。
【００２０】
なお、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内のＹＳＺと空気極内のＳｒとが反応して固体電解質膜と空気極との界面に電気抵抗が大きい反応層が形成される現象の発生を抑制するためである。
【００２１】
（製造方法）
次に、上述したＳＯＦＣの製造方法の一例について説明する。
【００２２】
先ず、板状の燃料極の成形体が形成される。燃料極の成形体は、例えば、燃料極の材料（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。
【００２３】
次いで、燃料極の成形体の上面に、固体電解質膜の成形体が形成される。固体電解質膜の成形体は、例えば、固体電解質膜の材料（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。
【００２４】
続いて、この積層成形体（燃料極の成形体＋固体電解質膜の成形体）が、空気中にて１５００℃で３時間焼成される。これにより、図１に示したＳＯＦＣにおいて空気極３０（空気極活性層３１、及び、空気極集電層３２）が形成されていない状態のものが得られる。
【００２５】
次に、固体電解質膜２０（焼成体）の上面に、空気極活性層の成形体が形成される。空気極活性層の成形体は、例えば、空気極活性層の材料（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。
【００２６】
次いで、空気極活性層の成形体の上面に、空気極集電層の成形体が形成される。空気極集電層の成形体は、例えば、空気極集電層の材料（例えば、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。
【００２７】
そして、この積層成形体（空気極活性層の成形体＋空気極集電層の成形体）が、空気中にて１０５０℃で３時間焼成される。これにより、図１に示したＳＯＦＣ（焼成体）が得られる。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。
【００２８】
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１０中のＮｉ成分が、ＮｉＯとなっている。従って、燃料極１０の導電性を獲得するため、その後、燃料極１０に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。
【００２９】
（空気極集電層の側面の凹凸）
次に、上記実施形態に係るＳＯＦＣの空気極集電層３２の側面の特徴について説明する。図１、及び、「図１に示す空気極集電層３２の側面の一部を拡大して示す図２」に示すように、空気極集電層３２の側面の全周において、前記側面の周方向に沿って、凹部と凸部とが交互に繰り返す凹凸が形成されている。この凹凸は、上述した空気極集電層の成形体（焼成前）の形成の段階にて、印刷法等を利用して既に形成されている。
【００３０】
各凸部の頂部、及び、各凹部の底部はそれぞれ、円弧状を呈している。各凸部の頂部の円弧半径Ｒ１、各凹部の底部の円弧半径Ｒ２、隣接する凸部（又は凹部）間のピッチＰ、並びに、凹凸の高低差（空気極集電層３２の側面の周方向に沿う方向に垂直な方向における、凸部の最頂部と凹部の最底部との距離）Ｈについては後述する。
【００３１】
（作用・効果）
上記実施形態では、空気極集電層３２の側面の全周において、前記側面の周方向に沿って凹凸が形成されている。これにより、空気極集電層３２の側面に、その周方向に沿って凹凸が形成されることによって、背景技術の欄で記載した「空気極の縁部に残留する応力」が分散されて、応力の集中が抑制され易くなる。この結果、空気極集電層３２の縁部にて剥離が発生し難くなる。なお、上記実施形態にて空気極集電層３２の側面に凹凸が形成される一方で空気極活性層３１の側面には凹凸が形成されていないのは、空気極集電層３２が空気極活性層３１より厚いので、空気極集電層３２の剥離が特に問題になり易いことに基づく。
【００３２】
（凹部及び凸部の円弧半径の割合）
上述の還元処理後における図１に示したＳＯＦＣでは、通常の環境下で稼働される場合には、空気極集電層３２の側面（凹凸が形成された面）にクラックが発生しない。しかしながら、ＳＯＦＣが熱応力的に過酷な環境下で稼働されると、上記側面にクラックが発生する場合があった。本発明者は、係るクラックの発生が、「凹部の底部の円弧半径Ｒ２」に対する「凸部の頂部の円弧半径Ｒ１」の割合（Ｒ１／Ｒ２）（以下、「円弧半径割合Ｒ１／Ｒ２」と呼ぶ）と強い相関があることを見出した。以下、このことを確認した試験Ａについて説明する。
【００３３】
（試験Ａ）
試験Ａでは、図１に示したＳＯＦＣについて、空気極集電層の材質、及び、空気極集電層の側面に形成された凹凸のピッチＰ、高低差Ｈ、凸部の頂部の円弧半径Ｒ１、凹部の底部の円弧半径Ｒ２、円弧半径割合Ｒ１／Ｒ２の組み合わせが異なる複数のサンプルが作製された。具体的には、表１に示すように、１０種類の水準（組み合わせ）が準備された。各水準に対して１０個のサンプル（Ｎ＝１０）が作製された。表１に記載された各値は、上述の還元処理後の値（Ｎ＝１０の平均値）である。
【００３４】
【表１】
2015065151.tif 000003
【００３５】
各サンプル（図１に示すＳＯＦＣ）にて、上述の還元処理後にて、空気極活性層３１の厚さは２０〜３０μｍとされ、空気極集電層３２の厚さは８０〜１２０μｍとされた。凹凸のピッチＰは０．２〜２ｍｍとされ、高低差Ｈは０．０５〜１ｍｍとされた。空気極活性層３１の気孔率は３５〜４５％とされ、空気極集電層３２の気孔率は３５〜４５％とされた。各層の気孔率の調整は、スラリー内の粉末の粒径、造孔材の添加量等を調整することによってなされた。空気極３０（活性層３１＋集電層３２の２層）の共焼成温度は、９００〜１１００℃の範囲内で調整された。共焼成時間は、１〜１０時間の範囲内で調整された。還元処理温度は、８００〜１０００℃の範囲内で調整された。還元処理時間は、１〜１０時間の範囲内で調整された。
【００３６】
そして、上記還元処理後の各サンプルについて、「燃料極１０に還元性の燃料ガスを流通させながら、雰囲気温度を常温から７５０℃まで２時間で上げた後に７５０℃から常温まで４時間で下げるパターン」を１０回繰り返す熱サイクル試験を行った。そして、各サンプルについて、空気極集電層３２の側面（凹凸が形成された面）におけるクラックの発生の有無が確認された。この確認は、目視、並びに、顕微鏡を使用した観察によってなされた。この結果は表１に示すとおりである。
【００３７】
表１から理解できるように、熱応力的に過酷な上記熱サイクル試験を行った後では、円弧半径割合Ｒ１／Ｒ２が０．４未満、又は、２．５より大きいと、理由は不明であるが、空気極集電層３２の側面（凹凸が形成された面）にクラックが発生し易い。一方、円弧半径割合Ｒ１／Ｒ２が０．４〜２．５の範囲内であると、前記クラックが発生し難い、ということができる。
【００３８】
なお、本発明者は、通常の条件・環境下（例えば、常温から７５０℃まで４時間で上げた後に７５０℃から常温まで１２時間で下げるパターン）にて上記実施形態が使用される場合、円弧半径割合Ｒ１／Ｒ２が０．４〜２．５の範囲外であっても、空気極集電層３２の側面（凹凸が形成された面）にクラックが発生しないことを別途確認している。
【００３９】
（凹凸の高低差）
本発明者は、図１に示したＳＯＦＣが熱応力的に過酷な環境下で稼働される場合に発生する上記クラックの発生が、「凹凸の高低差Ｈ」（図２を参照）とも強い相関があることを見出した。以下、このことを確認した試験Ｂについて説明する。
【００４０】
（試験Ｂ）
試験Ｂでは、図１に示したＳＯＦＣについて、空気極集電層の材質、及び、空気極集電層の側面に形成された凹凸のピッチＰ、凸部の頂部の円弧半径Ｒ１、凹部の底部の円弧半径Ｒ２、高低差Ｈの組み合わせが異なる複数のサンプルが作製された。具体的には、表２に示すように、１０種類の水準（組み合わせ）が準備された。各水準に対して１０個のサンプル（Ｎ＝１０）が作製された。表２に記載された各値は、上述の還元処理後の値（Ｎ＝１０の平均値）である。
【００４１】
【表２】
2015065151.tif 000004
【００４２】
各サンプル（図１に示すＳＯＦＣ）にて、上述の還元処理後にて、空気極活性層３１の厚さは２０〜３０μｍとされ、空気極集電層３２の厚さは８０〜１２０μｍとされた。凹凸のピッチＰは０．２〜２ｍｍとされ、円弧半径割合Ｒ１／Ｒ２は０．４〜２．５とされた。空気極活性層３１の気孔率は３５〜４５％とされ、空気極集電層３２の気孔率は３５〜４５％とされた。空気極３０（活性層３１＋集電層３２の２層）の共焼成温度、共焼成時間、還元処理温度、及び、還元処理時間は、上記試験Ａのときと同じとされた。
【００４３】
そして、上記還元処理後の各サンプルについて、上記試験Ａのときと同様、「燃料極１０に還元性の燃料ガスを流通させながら、雰囲気温度を常温から７５０℃まで２時間で上げた後に７５０℃から常温まで４時間で下げるパターン」を２０回繰り返す熱サイクル試験を行った。そして、各サンプルについて、空気極集電層３２の側面（凹凸が形成された面）におけるクラックの発生の有無が確認された。この確認は、目視、並びに、顕微鏡を使用した観察によってなされた。この結果は表２に示すとおりである。
【００４４】
表２から理解できるように、熱応力的に過酷な上記熱サイクル試験を行った後では、凹凸の高低差Ｈが０．０５ｍｍ未満、又は、１ｍｍより大きいと、理由は不明であるが、空気極集電層３２の側面（凹凸が形成された面）にクラックが発生し易い。一方、高低差Ｈが０．０５〜１ｍｍの範囲内であると、前記クラックが発生し難い、ということができる。
【００４５】
なお、本発明者は、通常の条件・環境下（例えば、常温から７５０℃まで４時間で上げた後に７５０℃から常温まで１２時間で下げるパターン）にて上記実施形態が使用される場合、凹凸の高低差Ｈが０．０５〜１ｍｍの範囲外であっても、空気極集電層３２の側面（凹凸が形成された面）にクラックが発生しないことを別途確認している。
【００４６】
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、図１に示すように、空気極集電層３２の側面の全周に凹凸が形成されているが、図３に示すように、空気極集電層３２の側面の一部にのみ凹凸が形成されていてもよい。また、図１、及び図３に示す例では、空気極活性層３１の側面には空気極集電層３２の側面に形成された凹凸と同じ又は類似の形状の凹凸が形成されていないが、形成されていてもよい。
【００４７】
また、上記実施形態では、図１に示すように、空気極３０が空気極活性層３１と空気極集電層３２の２層からなり、空気極集電層３２の側面の全周に凹凸が形成されているが、図４に示すように、空気極３０が１層のみからなり、空気極３０（＝１層）そのものの側面の全周に凹凸が形成されていてもよい。同様に、図５に示すように、空気極３０（＝１層）そのものの側面の一部にのみ凹凸が形成されていてもよい。
【００４８】
また、上記実施形態では、図１に示すように、空気極集電層３２の全体が空気極活性層３１の上面に載っており（即ち、空気極集電層３２が空気極活性層３１の側面を覆っておらず）、且つ、空気極集電層３２の側面の全周に凹凸が形成されているが、図６に示すように、空気極集電層３２が空気極活性層３１の全体（上面及び側面の全て）を覆っており、且つ、空気極集電層３２の側面の全周に凹凸が形成されていてもよい。空気極集電層３２の周縁部の全周は、固体電解質膜２０の上面と接触している。この場合も同様、図７に示すように、空気極集電層３２の側面の一部にのみ凹凸が形成されていてもよい。また、図６、及び図７に示す例では、空気極活性層３１の側面には空気極集電層３２の側面に形成された凹凸と同じ又は類似の形状の凹凸が形成されていないが、形成されていてもよい。
【００４９】
なお、上述した試験Ａ、Ｂが上述した図３〜図７に示すそれぞれの態様について行われた場合においても、上述した表１、２に示した結果と同じ結果が得られることを別途確認している。
【符号の説明】
【００５０】
１０…燃料極、２０…固体電解質膜、３０…空気極、３１…空気極活性層、３２…空気極集電層
【図１】
2015065151.tif 000005
【図２】
2015065151.tif 000006
【図３】
2015065151.tif 000007
【図４】
2015065151.tif 000008
【図５】
2015065151.tif 000009
【図６】
2015065151.tif 000010
【図７】
2015065151.tif 000011
【手続補正書】
【提出日】平成26年9月19日(2014.9.19)
【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】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
固体電解質膜と、
前記固体電解質膜の一方の面側に設けられた、燃料ガスの反応に係る燃料極と、
前記固体電解質膜の他方の面側に設けられた、酸素を含むガスの反応に係る空気極と、
を備えた燃料電池であって、
前記空気極は膜状を呈しており、
前記空気極の側面の一部又は全周において、前記側面の周方向に沿って、凹部と凸部とが交互に繰り返す凹凸が形成され、
前記各凸部の頂部、及び、前記各凹部の底部がそれぞれ円弧状を呈し、
前記凹部の底部の円弧半径（Ｒ２）に対する、前記凸部の頂部の円弧半径（Ｒ１）の割合（Ｒ１／Ｒ２）は、０．４〜２．５である、燃料電池。
【請求項２】
固体電解質膜と、
前記固体電解質膜の一方の面側に設けられた、燃料ガスの反応に係る燃料極と、
前記固体電解質膜の他方の面側に設けられた、酸素を含むガスの反応に係る空気極と、
を備えた燃料電池であって、
前記空気極は膜状を呈しており、
前記空気極の側面の一部又は全周において、前記側面の周方向に沿って、凹部と凸部とが交互に繰り返す凹凸が形成され、
前記空気極は、
空気極活性層と、
前記空気極活性層に対して前記固体電解質膜と反対側にて前記空気極活性層と接触するとともに、前記空気極活性層より電気伝導率が大きい材質で構成された空気極集電層と、
を含み、
前記空気極集電層の側面の一部又は全周において、前記側面の周方向に沿って、前記凹凸が形成された、燃料電池。
【請求項３】
請求項２に記載の燃料電池において、
前記各凸部の頂部、及び、前記各凹部の底部がそれぞれ円弧状を呈し、
前記凹部の底部の円弧半径（Ｒ２）に対する、前記凸部の頂部の円弧半径（Ｒ１）の割合（Ｒ１／Ｒ２）は、０．４〜２．５である、燃料電池。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３の何れか一項に記載の燃料電池において、
前記凸部の最頂部と前記凹部の最底部との間の高低差（Ｈ）は、０．０５〜１ｍｍである、燃料電池。