(57)【要約】【課題】導電性セラミックを用いたインターコネクタを用いつつ、積層方向の応力に起因するインターコネクタの割れ等の不具合を防止し得る固体酸化物形燃料電池スタックを提供する。【解決手段】本発明の固体酸化物形燃料電池スタックは、燃料極層２０と空気極層２２と固体電解質層２１とを含む単セルＣを、インターコネクタ１を介して複数個積層して構成される。インターコネクタ１は、導電性のセラミック材料からなるインターコネクタ本体１０と、可撓性を有する金属板からなる第１のセパレータ１１とを備えている。インターコネクタ本体１０及び第１のセパレータ１１は、第１のセパレータ１１の略中央に形成された開口部１１ａの全周を取り囲む接合部３０を介して互いに接合され、インターコネクタ１は、第１のセパレータ１１の部分を固定することにより積層されている。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料極層と、空気極層と、固体電解質層とを含む単セルを、インターコネクタを介して、複数個積層した固体酸化物形燃料電池スタックであって、
前記インターコネクタは、導電性のセラミック材料からなるインターコネクタ本体と、可撓性を有する金属板からなる第１のセパレータと、を備え、
かつ、前記インターコネクタ本体及び前記第１のセパレータは、前記第１のセパレータの略中央に形成された開口部の全周を取り囲む接合部を介して、互いに接合されており、かつ、前記インターコネクタは、前記第１のセパレータの部分を固定することにより積層されていることを特徴とする固体酸化物形燃料電池スタック。
【請求項２】
前記第１のセパレータの厚さは、０．０５ｍｍ以上であり、かつ、前記インターコネクタ本体よりも薄い金属板からなることを特徴とする請求項１に記載の固体酸化物形燃料電池スタック。
【請求項３】
前記第１のセパレータは、アルミニウムを１重量％以上１０重量％以下含有する合金により形成されることを特徴とする請求項２に記載の固体酸化物形燃料電池スタック。
【請求項４】
前記固体電解質層を挟んで一方の側に前記燃料極層が配置され他方の側に前記空気極層が配置されたセル本体と、
可撓性を有する金属板からなる第２のセパレータと、
を更に備え、
前記セル本体と前記第２のセパレータとは、前記第２のセパレータの略中央に形成された開口部の全周を取り囲む接合部を介して互いに接合されていることを特徴とする請求項１ないし３の何れか１項に記載の固体酸化物形燃料電池スタック。
【請求項５】
燃料極層と、空気極層と、固体電解質層とを含む単セルを複数個積層した固体酸化物形燃料電池スタック用のセパレータ付インターコネクタであって、
導電性のセラミック材料からなるインターコネクタ本体を備え、
前記インターコネクタ本体は、可撓性を有する金属板からなる第１のセパレータと、前記第１のセパレータの略中央に形成された開口部の全周を取り囲む接合部を介して、互いに接合されることを特徴とするセパレータ付インターコネクタ。
【請求項６】
前記第１のセパレータの厚さは、０．０５ｍｍ以上であり、かつ、前記インターコネクタ本体よりも薄い金属板からなることを特徴とする請求項５に記載のセパレータ付インターコネクタ。
【請求項７】
前記第１のセパレータは、アルミニウムを１重量％以上１０重量％以下含有する合金により形成されることを特徴とする請求項５又は６に記載のセパレータ付インターコネクタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インターコネクタを介して単セルを複数個積層した固体酸化物形燃料電池スタックと、この固体酸化物形燃料電池スタックに含まれるセパレータ付インターコネクタと、に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、電解質に固体酸化物を用いた固体酸化物形燃料電池（ＳＯＦＣ：Solid Oxide Fuel Cell）が知られている。ＳＯＦＣの構成単位である単セルは、例えば、平板状の固体電解質層の両面に配置した燃料極層と空気極層のそれぞれに燃料ガス及び酸化剤ガスを供給することで電力を発生する。また、このような単セルを複数個積層し、隣接する単セル間にインターコネクタを配置することで、固体酸化物形燃料電池スタック（以下、燃料電池スタックと呼ぶ）が構成される。ＳＯＦＣに含まれるインターコネクタは、良好なガス気密性と導電性が要求されるので、例えば、金属材料を用いて形成することが可能である。しかし、ＳＯＦＣは局所的に８００℃を超える温度になることを考慮すると、耐熱性の観点から、金属材料に代えて導電性セラミックを用いて形成したインターコネクタを採用することが望ましい。このような導電性セラミックを用いたインターコネクタを備えた燃料電池に関連する技術が提案されている（特許文献１、２参照）。特許文献１には、導電性セラミックを用いたインターコネクタ（セパレータ）と単セルとを交互に重ねて積層し、インターコネクタによって上下の単セルの燃料ガス及び酸化剤ガスのそれぞれの流路を隔離可能な構造が開示されている。また、特許文献２には、導電性セラミックを用いたインターコネクタ（セパレータ）と、このインターコネクタを補強する補強板とを設けた燃料電池の構造が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平９−１９０８２９号公報
【特許文献２】特開２０００−２２３１３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に開示された構造は、導電性セラミックを用いたインターコネクタの全体がそのまま単セルとともに積層されるので、インターコネクタが積層方向に拘束された状態となり、積層方向への機械応力がかかる。また、導電部分と端部の温度差が生じたときの熱膨張率の差に起因した面方向への熱応力がかかる。これらの応力により、インターコネクタが割れる恐れがある。また特許文献１に開示された構造では、インターコネクタの導電部分以外の構成部分に対して流路孔の形成などの複雑な加工が必要になり、量産性の低下が避けられない。一方、特許文献２に開示された構造のように、導電性セラミックを用いたインターコネクタに加え、その周囲に補強板を設けたとしても、この補強板もセラミック製である以上、上記と同様、中央と端部の温度差が生じるので、上述の熱応力によって割れる問題は解決できない。仮に、特許文献２に示された補強板を金属製に置き換えたとしても、補強板が熱変形を起こすことになるので、インターコネクタの補強板としての機能を失う恐れがある。このように、上記従来のインターコネクタの構造によれば、導電性セラミックを用いてインターコネクタの耐熱性を高める場合、その構造上、応力による割れ等の不具合を防止することが困難であるという問題があった。
【０００５】
本発明はこれらの問題を解決するためになされたものであり、導電性セラミックを用いたインターコネクタを採用する場合、積層方向の応力や面方向の応力を逃がす構造をとることでインターコネクタの割れ等の不具合を確実に防止し得る固体酸化物形燃料電池スタックを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明の固体酸化物形燃料電池スタックは、燃料極層と、空気極層と、固体電解質層とを含む単セルを、インターコネクタを介して、複数個積層した固体酸化物形燃料電池スタックであって、前記インターコネクタは、導電性のセラミック材料からなるインターコネクタ本体と、可撓性を有する金属板からなる第１のセパレータとを備え、かつ、前記インターコネクタ本体は、前記第１のセパレータと、前記第１のセパレータの略中央に形成された開口部の全周を取り囲む接合部を介して、互いに接合されており、かつ、前記インターコネクタは、前記第１のセパレータの部分を固定することにより積層されていることを特徴としている。
【０００７】
本発明の固体酸化物形燃料電池スタックによれば、導電性のセラミック材料からなるインターコネクタ本体は、中央の開口部の全周を取り囲む接合部を介して第１のセパレータと互いに接合されている。そして、隣接する単セルの間に第１のセパレータの部分を固定することで、複数の単セルが積層されている。従って、インターコネクタに対して積層方向や面方向の応力が加わったとき、単セルに固定されている第１のセパレータが変形することで応力を逃がすことができる。そのため、インターコネクタ本体の材料として金属よりも耐熱性に優れたセラミックを採用した場合であっても、インターコネクタの応力による割れを効果的に防止することができる。第１のセパレータは、例えば、インターコネクタ本体よりも薄い金属板を用いて形成することができる。これにより、インターコネクタにかかる応力に対して、第１のセパレータが変形することで、効果的に応力を緩和することができ、インターコネクタの割れを抑制することができる。
【０００８】
この場合、第１のセパレータの厚さを０．０５ｍｍ以上０．５ｍｍ以下に設定することが望ましい。第１のセパレータの厚さが０．５ｍｍを超えると、インターコネクタに加わる応力を十分に逃がすことができなくなる。また、第１のセパレータの厚さが０．０５ｍｍに満たないと耐久性が不十分になる。更に、この場合には、耐酸化耐久性が劣化するため、長期の信頼性がなくなる。
【０００９】
一方、第１のセパレータが、インターコネクタ本体よりも厚い金属板を用いることは、応力緩和構造として充分に機能しないため、好ましくない。
【００１０】
インターコネクタ本体は、ＳＯＦＣ使用温度領域において高い導電性を備えた材料であればよい。例えば、ＬａＣｒＯ３（ランタンクロマイト）系のセラミック材料を主成分とする材料を用いることができる。また、第１のセパレータの材料としては、例えば、アルミニウムを１〜１０重量％（１重量％以上１０重量％以下）含有する合金を用いることができる。これにより、第１のセパレータの表面に耐酸化性の高いアルミナの被膜を形成することができる。第１のセパレータのアルミニウムの含有量が１重量％に満たないと、アルミナの被膜形成が不十分になるため、長期に渡って耐久性が得られない。また、第１のセパレータのアルミニウムの含有量が１０重量％を超えると、常温で第１のセパレータが硬くなり過ぎ、応力緩和に支障を来す。
【００１１】
本発明において、単セルは、固体電解質層を挟んで一方の側に燃料極層が配置され他方の側に空気極層が配置されたセル本体と、可撓性を有する金属板からなる第２のセパレータとを更に設け、これらのセル本体及び第２のセパレータを、第２のセパレータの略中央に形成された開口部の全周を取り囲む接合部を介して互いに接合してもよい。すなわち、第１のセパレータが接合されるインターコネクタと、第２のセパレータが接合されるセル本体とを共通の構造にすることで、固体酸化物形燃料電池スタックの製造性が向上する。これにより、セル本体に関してもインターコネクタと同様の応力緩和構造を設けることで、積層方向に対する機械応力や面方向に対する熱応力に対して応力緩和の効果が得られ、インターコネクタ本体に加えて、セル本体の変形や割れを効果的に防止することが可能となる。
【００１２】
また、上記課題を解決するために、本発明のセパレータ付インターコネクタは、燃料極層と、空気極層と、固体電解質層とを含む単セルを複数個積層した固体酸化物形燃料電池スタック用のセパレータ付インターコネクタであって、導電性のセラミック材料からなるインターコネクタ本体を備え、かつ、前記インターコネクタ本体は、可撓性を有する金属板からなる第１のセパレータと、前記第１のセパレータの略中央に形成された開口部の全周を取り囲む接合部を介して、互いに接合されることを特徴としている。本発明のセパレータ付インターコネクタを用いて前記固体酸化物形燃料電池スタックを構成することにより、上述の作用効果を実現することができる。
【発明の効果】
【００１３】
以上説明したように、本発明によれば、固体酸化物形燃料電池スタックにおいて導電性のセラミック材料からなるインターコネクタ本体を用いる場合であっても、可撓性を有する金属板からなる第１のセパレータをインターコネクタ本体に接合し、複数の単セル同士を第１のセパレータの接合部以外の部分で固定する構造を採用することで、インターコネクタに加わる応力を第１のセパレータの変形により逃がすことができる。よって、複雑な加工による量産性の低下を招くことなく、積層方向や面方向の応力に起因するインターコネクタの割れ等の不具合を防止し、信頼性の高い固体酸化物形燃料電池スタックを実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本実施形態の固体酸化物形燃料電池としての燃料電池スタックの斜視図である。
【図２】図１に示す燃料電池スタックを矢印Ａ方向から見た模式断面図である
【図３】１個の単セルに関し、各構成要素を分解した状態の模式的な断面構造図である。
【図４】本実施形態のセパレータ付インターコネクタを構成するインターコネクタ本体及びインターコネクタ用セパレータの具体的な構造を示す図である。
【図５】接合部の材料としてガラスを採用する場合における図４（Ｂ）の変形例を示す図である
【図６】本実施形態の燃料電池スタックに関し、セパレータ付インターコネクタの製造方法の概略について説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明を適用した固体酸化物形燃料電池の一実施形態について具体的に説明する。図１は、本実施形態の固体酸化物形燃料電池としての燃料電池スタックＳの斜視図を示している。また、図２は、図１に示す燃料電池スタックＳを矢印Ａ方向から見た模式断面図である。本実施形態においては、基本的な構成単位である単セルＣを複数個積層した燃料電池スタックＳが構成される。図１及び図２では、燃料電池スタックＳが４つの単セルＣ（１）、Ｃ（２）、Ｃ（３）、Ｃ（４）を積層した構造を有する例を示しているが、一般には、より多数の単セルＣを積層して燃料電池スタックＳを構成することができる。
【００１６】
図１及び図２に示すように、燃料電池スタックＳは、複数のボルトＢ１〜Ｂ１０及び複数のナットＮによって一体的に固定されている。燃料電池スタックＳは、複数のボルトＢ１〜Ｂ１０に対応する位置に貫通孔Ｈが形成され、上下１対のエンドプレートＰによって上記４つの単セルＣが挟まれた状態で固定されている。各ボルトＢ１〜Ｂ１０のうち、図１の方形平面内の四隅に位置する４個のボルトＢ１、Ｂ４、Ｂ６、Ｂ９は、燃料電池スタックＳを固定する連結部材としてのみ用いられる。一方、それ以外の６個のボルトＢ２、Ｂ３、Ｂ５、Ｂ７、Ｂ８、Ｂ１０の各々は、上記連結部材に加えて、燃料ガス又は酸化剤ガスの流路の一部（入口又は出口）として機能する。
【００１７】
次に、図１の単セルＣの基本構造について説明する。図３は、図２の１個の単セルＣに関し、各構成要素を分解した状態の模式的な断面構造を示している。なお、図３においては、図２の両側の流路構造については省略している。図３に示す単セルＣは、上側及び下側の２個のインターコネクタ本体１０と、上側及び下側の２個のインターコネクタ用セパレータ１１（本発明の第１のセパレータ）と、空気極側集電体１２と、枠部１３と、セル本体１４と、燃料極側集電体１５とを備えている。図３に示すように、インターコネクタ本体１０とインターコネクタ用セパレータ１１は、一体的にセパレータ付インターコネクタ１（以下、単にインターコネクタ１と呼ぶ）として機能する。図３に示す単セルＣは、図１においてエンドプレートＰに接していない単セルＣ（２）、Ｃ（３）に対応する。このように、図３の単セルＣの上下において、それぞれインターコネクタ本体１０及びインターコネクタ用セパレータ１１からなる２個のインターコネクタ１（セパレータ付インターコネクタ）は互いに同じ構造である。よって、以下の説明は、単セルＣの上下の２個のインターコネクタ１について共通である。
【００１８】
単セルＣの発電機能を担うセル本体１４は、下層側から順に、燃料極層２０と、固体電解質層２１と、空気極層２２とが積層形成されてなる。燃料極層２０は、水素源となる燃料ガスに接触し、単セルＣのアノードとして機能する。燃料極層２０の材料としては、金属が好ましく、例えば、Ｎｉ、Ｎｉとセラミック粒子からなるサーメット、Ｎｉ基合金を用いることができる。固体電解質層２１は、イオン導電性を有する各種の固体電解質からなる。固体電解質層２１の材料としては、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)、ＳＤＣ（サマリウムドープセリア）、ＧＤＣ（ガドリニウムドープセリア）、ペロブスカイト系酸化物等を用いることができる。空気極層２２は、酸素源となる酸化剤ガス（空気）に接触し、単セルＣのカソードとして機能する。空気極層２２の材料としては、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）等のペロブスカイト系酸化物、各種貴金属及び貴金属とセラミックとのサーメットを用いることができる。
【００１９】
インターコネクタ１は、図３の単セルＣとその上層に隣接する単セルＣとの間の電気的接続を担う。インターコネクタ用セパレータ１１は、可撓性を有する金属製の薄板である。インターコネクタ用セパレータ１１は、中央に形成された開口部１１ａを取り囲む接合部３０を介してインターコネクタ本体１０と接合され、隣接する２つの単セルＣの間で燃料ガスと酸化剤ガスを隔離する役割がある。インターコネクタ本体１０は、ＳＯＦＣ使用温度領域において高い導電性を備えた材料からなる。インターコネクタ本体１０の材料としては、例えば、ＬａＣｒＯ３（ランタンクロマイト）系の導電性セラミックを用いることができる。また、インターコネクタ用セパレータ１１の材料としては、例えば、アルミニウムを含有する金属合金を用いることができるが、この点については後述する。本実施形態において、インターコネクタ１の構造及び作用について詳しくは後述する。
【００２０】
空気極側集電体１２は、セル本体１４の空気極層２２と、上側のインターコネクタ１との間の導通を確保する役割がある。空気極側集電体１２の材料としては、例えば、Ａｇ−Ｐｄ等の金属材料を用いることができる。また、燃料極側集電体１５は、セル本体１４の燃料極層２０と、下側のインターコネクタ１との間の導通を確保する役割がある。燃料極側集電体１５の材料としては、例えば、通気性を有するニッケルフェルト等を用いることができる。
【００２１】
枠部１３は、セル本体１４を単セルＣに固定する役割があり、燃料極フレーム２３と、セル本体用セパレータ２４（本発明の第２のセパレータ）と、絶縁フレーム２５と、空気極フレーム２６とにより構成される枠体状の部材である。このうち、燃料極フレーム２３は、積層方向で燃料極層２０の側に配置され、セラミック等の絶縁材料を用いて形成される。絶縁フレーム２５は、上下のインターコネクタ１の間を電気的に絶縁する役割があり、セラミック等の絶縁材料を用いて形成される。空気極フレーム２６は、積層方向で空気極層２２の側に配置され、金属材料を用いて形成される。これらの燃料極フレーム２３、絶縁フレーム２５、空気極フレーム２６は、いずれも中央に比較的大きい同サイズの開口が形成され、平面視でセル本体１４が開口に取り囲まれる位置関係にある。
【００２２】
また、枠部１３のセル本体用セパレータ２４は、上述のインターコネクタ用セパレータ１１と同様、可撓性を有する金属製の薄板であり、中央に形成された開口を取り囲む接合部３１を介してセル本体１４の固体電解質層２１の外周側の上面と接合されている。従って、セル本体１４とセル本体用セパレータ２４を平面視で見たとき、固体電解質層２１はセル本体用セパレータ２４よりも小さく、かつセル本体用セパレータ２４の開口部よりも大きいサイズの方形に形成され、空気極層２２はセル本体用セパレータ２４の開口部よりも小さいサイズの方形に形成されている。
【００２３】
次に、本実施形態のインターコネクタ１（セパレータ付インターコネクタ）を構成するインターコネクタ本体１０及びインターコネクタ用セパレータ１１の具体的な構造について図４を参照して説明する。図４（Ａ）は、インターコネクタ本体１０及びインターコネクタ用セパレータ１１の平面図を示し、図４（Ｂ）は、図４（Ａ）に対応する側断面図を示している。
【００２４】
図４に示すように、インターコネクタ本体１０の上面とインターコネクタ用セパレータ１１の下面は接合部３０を介して接合されている。具体的には、インターコネクタ用セパレータ１１の中央には、平面視でインターコネクタ本体１０より小さいサイズの開口部１１ａが形成されるので、この開口部１１ａを取り囲んで全周に接合部３０が配置されている。よって、接合部３０によりインターコネクタ本体１０とインターコネクタ用セパレータ１１との間を気密に封止することができる。
【００２５】
インターコネクタ用セパレータ１１は、既に述べたように可撓性を有する金属製の薄板であるため、積層方向や面方向の応力を逃がす程度の厚さに形成する必要がある。具体的には、インターコネクタ用セパレータ１１を０．０５〜０．５ｍｍの範囲内の厚さ（例えば、０．１ｍｍの厚さ）に形成することが望ましい。インターコネクタ用セパレータ１１の厚さが０．５ｍｍを超えると、複数の単セルＣを積層した状態で各々のインターコネクタ用セパレータ１１に印加される応力を逃がすことが困難になる結果、応力に起因する割れ等の不具合を招く恐れがある。インターコネクタ用セパレータ１１の厚さが０．０５ｍｍに満たないと、耐酸化性や耐食性が劣化して十分な耐久性を確保できなくなる。なお、図４（Ａ）に示すように、インターコネクタ用セパレータ１１には、図１のボルトＢ１〜Ｂ１０に対応する各位置に円形の貫通孔が形成されている。
【００２６】
インターコネクタ用セパレータ１１は、例えば、主成分が鉄（Ｆｅ）であり、かつ１〜１０重量％程度のアルミニウムを含有する金属材料を用いて形成することが望ましい。すなわち、インターコネクタ用セパレータ１１の表面にアルミナの被膜を形成することにより、耐酸化耐久性を向上させることができる。ただし、アルミニウムの含有量が１重量％に満たない程度の金属材料を用いる場合は、被膜形成が不十分となって上述の効果が弱くなる。一方、アルミニウムの含有量が１０重量％を超える程度の金属材料を用いる場合は、インターコネクタ用セパレータ１１が常温で硬くなり過ぎ、応力の緩和が困難になる。
【００２７】
また、図４（Ｂ）に示すように、インターコネクタ用セパレータ１１は、インターコネクタ本体１０を吊り下げた構造であって変形可能であるため、インターコネクタ用セパレータ１１をインターコネクタ本体１０よりも薄く形成するのが望ましい。この場合、インターコネクタ本体１０の厚さは、上述のインターコネクタ用セパレータ１１の厚さを考慮すると、０．５〜２．０ｍｍの範囲内にすることが望ましい。一方、インターコネクタ本体１０は、既に述べたように、ＬａＣｒＯ３（ランタンクロマイト）系の導電性セラミックを用いて形成されるため、特に高温の領域（例えば、７００〜１０００℃）で使用する場合に高い導電性を確保することができる。その結果、インターコネクタ本体１０の電気抵抗による損失を低減し、燃料電池スタックＳの発電性能の向上に寄与する。
【００２８】
接合部３０を形成する材料の例としては、ロウ材を採用することができる。具体的には、接合部３０を形成するロウ材として、Ａｇと酸化物の混合体を用いることができる。Ａｇと混合される酸化物としては、例えば、Ａｌ２Ｏ３（アルミナ）、ＣｕＯ、ＴｉＯ２、Ｃｒ２Ｏ３、ＳｉＯ２を挙げることができる。また，接合部３０を形成するロウ材として、Ａｇと他の金属との合金（例えば、Ａｇ−Ｇｅ−Ｃｒ、Ａｇ−Ｔｉ、Ａｇ−Ａｌ）を用いてもよい。
【００２９】
また、接合部３０を形成する材料の他の例としては、ガラスを採用することができる。ガラスを用いて接合部３０を形成する場合は、熱膨張率の差による応力印加時の割れを防止するため、インターコネクタ本体１０及びインターコネクタ用セパレータ１１と比較的近い熱膨張率を有するガラスを採用することが望ましい。
【００３０】
図４の接合部３０は、材料の選択によっても異なるが、例えば、２０〜１００μｍ程度の厚さと、２〜６ｍｍ程度の横幅で形成される。
【００３１】
さらに、図５は、接合部３０の材料としてガラスを採用する場合における図４（Ｂ）の変形例を示している。すなわち、図４（Ｂ）の接合部３０は、インターコネクタ本体１０とインターコネクタ用セパレータ１１に挟まれた領域に配置されるのに対し、図５の変形例に係る接合部３０ａは、図４（Ｂ）と同様の領域に加えて、その内周側の領域に跨って配置されている。具体的には、図５の接合部３０ａは、インターコネクタ用セパレータ１１の内周側の端部より内側（開口部１１ａの外縁部）の領域に配置され、インターコネクタ用セパレータ１１の内周側の端部を全体的に覆うように配置されている。これにより、インターコネクタ用セパレータ１１の内周側の端部を上下からガラスで挟む構造になるので、接合部３０ａに印加される上下方向の応力が均衡してガラスの割れを防止することができる。
【００３２】
以下、本実施形態の燃料電池スタックＳに関し、インターコネクタ１（インターコネクタ本体１０及びインターコネクタ用セパレータ１１が互いに接合されてなるセパレータ付インターコネクタ）の製造方法の概略について補足的に説明する。まず、周知の手法で、ＬａＣｒＯ３系の導電性セラミックのシートを用いてインターコネクタ本体１０を形成する。一方、例えば、上述の比率でアルミニウムを含有するフェライト系ステンレス鋼からなる板材を打ち抜くことにより、開口部１１ａ（図４）を有するインターコネクタ用セパレータ１１を形成する。
【００３３】
次いで、インターコネクタ本体１０とインターコネクタ用セパレータ１１とを互いに接合するための接合部３０の形成を行う。ここでは、Ａｇを主成分とするロウ材を用いた接合部３０を形成する場合を例にとって説明する。図６に示すように、インターコネクタ本体１０の外周側の上面に全周にわたってロウ材３０１を配置するとともに、インターコネクタ用セパレータ１１の内周側の下面に全周にわたってロウ材３０２を配置する。例えば、ペースト状のＡｇを含むロウ材を所定領域に印刷することにより、それぞれのロウ材３０１、３０２を配置することができる。そして、ロウ材３０１、３０２を加熱溶融させた後、両者を一体化して固化させることで接合部３０が形成され、図４（Ｂ）に示すような断面構造を有するインターコネクタ１が完成する。
【００３４】
以上説明したように、本実施形態の燃料電池スタックＳにおいては、隣接する単セルＣ同士の間にインターコネクタ１を介在させる場合、いわゆる吊り下げ構造を採用してインターコネクタ本体１０をインターコネクタ用セパレータ１１に接合したので、インターコネクタ本体１０の割れを抑制して信頼性を高めることができる。すなわち、インターコネクタ本体１０は、導電性のセラミック材料からなるため高い耐熱性を確保することができ、インターコネクタ用セパレータ１１は、可撓性を有する金属板からなるので、インターコネクタ１に印加された応力を変形により吸収することができる。また、流路用の開口部はインターコネクタ用セパレータ１１に設ければよいため、インターコネクタ本体１０には複雑な加工が不要となり、量産性に優れている。さらに、接合部３０は、インターコネクタ用セパレータ１１に形成した開口部１１ａの全周を取り囲むように配置されるので、一方の単セルＣの燃料ガスと他方の単セルＣの酸化剤ガスを確実に隔離することができる。
【００３５】
なお、インターコネクタ用セパレータ１１は、セル本体用セパレータ２４と同一の材料及び同一の構造で形成してもよい。これにより、燃料電池スタックＳの製造性の向上及び低コスト化に効果がある。
【００３６】
以上、本実施形態に基づき本発明の内容を具体的に説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で多様な変更を施すことができる。例えば、インターコネクタ用セパレータ１１は、可撓性を有する金属板を用いる限り、金属材料や形状を自在に変更することができる。また、接合部３０は、インターコネクタ本体１０をインターコネクタ用セパレータ１１に接合して封止できれば、ロウ材やガラス以外の材料を用いることができる。また、それ以外のインターコネクタ１、空気極側集電体１２、枠部１３、セル本体１４、燃料極側集電体１５等の構成部材についても、本発明の目的を達成できる限り、本実施形態の内容に限定されることなく、多様な材料や構造を採用することができる。
【符号の説明】
【００３７】
１…インターコネクタ（セパレータ付インターコネクタ）
１０…インターコネクタ本体
１１…インターコネクタ用セパレータ
１１ａ…開口部
１２…空気極側集電体
１３…枠部
１４…セル本体
１５…燃料極側集電体
２０…燃料極層
２１…固体電解質層
２２…空気極層
２３…燃料極フレーム
２４…セル本体用セパレータ
２５…絶縁フレーム
２６…空気極フレーム
３０、３０ａ、３１…接合部
３０１，３０２…ロウ材
Ｓ…燃料電池スタック
Ｃ…単セル
Ｂ１〜Ｂ１０…ボルト
Ｎ…ナット
Ｈ…貫通孔
Ｐ…エンドプレート
【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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