(57)【要約】【課題】「横縞型」の燃料電池であって、空気極集電膜の界面に剥離が発生し難いものを提供すること。【解決手段】平板状の支持基板１０の主面に形成された第１凹部に燃料極２０が埋設され、その燃料極２０の外側面に形成された第２凹部にインターコネクタ３０が埋設される。インターコネクタ３０と、インターコネクタ３０に接続された固体電解質膜４０と、固体電解質膜４０の外側面上に形成された反応防止膜５０と、により、燃料ガスと空気との混合を防止する緻密質材料からなる「シール部」が形成される。「シール部」におけるインターコネクタ３０の外側面が、「シール部」における反応防止膜５０の外側面に対して窪んでいる。「シール部」の外側面の凹凸の高低差をＨとし、隣接するインターコネクタ３０の間隔をＬとしたとき、値「Ｈ／Ｌ」が２．０×１０−４〜５．０×１０−２である。【選択図】図２
2015159006.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、
前記支持基板の主面における互いに離れた複数の箇所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複数の発電素子部と、
隣り合う前記発電素子部の一方の燃料極と他方の空気極とを電気的に接続する１つ又は複数の電気的接続部と、
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、
前記各電気的接続部は、緻密質材料からなる第１部分と、前記第１部分と接続され且つ多孔質材料からなる第２部分とで構成され、前記第１部分は、前記隣り合う発電素子部の一方の燃料極と前記第２部分とに接続され、前記第２部分は、前記隣り合う発電素子部の他方の空気極と前記第１部分とに接続され、
前記支持基板の主面における前記複数の箇所に、前記支持基板の材料からなる底壁と、前記支持基板の材料からなる側壁と、を有する第１凹部がそれぞれ形成され、
前記各第１凹部に、対応する前記発電素子部の前記燃料極がそれぞれ埋設され、
前記埋設された各燃料極の前記支持基板の厚さ方向に関する外側面に、前記燃料極の材料からなる底壁と、前記燃料極の材料からなる側壁と、を有する第２凹部がそれぞれ形成され、
前記各第２凹部に、対応する前記電気的接続部の第１部分がそれぞれ埋設され、
前記シール部は、複数の前記電気的接続部の第１部分と、前記発電素子部の一部である複数の前記固体電解質膜と、複数の前記電気的接続部の第１部分及び前記発電素子部の一部である複数の前記固体電解質膜に接続された前記固体電解質と同じ又は異なる緻密質材料からなる緻密質膜と、を含む、複数の緻密質材料からなる複数の構成部分が連続して構成される膜であり、
前記各電気的接続部の第２部分は、対応する前記埋設された電気的接続部の第１部分の前記支持基板の厚さ方向に関する外側面に接続され、且つ、前記シール部における対応する前記電気的接続部の第１部分以外の部分の一部の前記支持基板の厚さ方向に関する外側面上に形成され、
前記シール部における前記電気的接続部の第１部分の前記支持基板の厚さ方向に関する外側面が、前記シール部における前記電気的接続部の第１部分以外の部分の前記支持基板の厚さ方向に関する外側面に対して窪んでおり、
前記電気的接続部の第１部分の前記外側面における前記支持基板の厚さ方向に関して最も内側に位置する部分と、前記電気的接続部の第１部分以外の部分の前記外側面における前記支持基板の厚さ方向に関して最も外側に位置する部分と、の前記支持基板の厚さ方向に関する高低差をＨとし、隣り合う前記電気的接続部分の第１部分の前記長手方向に関する間隔をＬとしたとき、値Ｈ／Ｌが２．０×１０−４〜５．０×１０−２である、燃料電池。
【請求項２】
請求項１に記載の燃料電池において、
前記複数の発電素子部と、前記１つ又は複数の電気的接続部と、前記シール部とが、前記支持基板の表裏の各主面にそれぞれ備えられ、
前記支持基板の一方の主面に設けられた複数の前記電気的接続部の第１部分が存在する前記長手方向に関する範囲と、前記支持基板の他方の主面に設けられた複数の前記電気的接続部の第１部分が存在する前記長手方向に関する範囲と、が前記長手方向に関してオーバーラップしていない、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、
前記シール部は、前記各発電素子部における前記固体電解質膜と前記空気極との間に介装された、希土類元素を含むセリアを含んだ緻密質材料からなる反応防止膜を含み、
前記電気的接続部分の第１部分以外の部分の前記外側面における前記支持基板の厚さ方向に関して最も外側に位置する部分が、前記反応防止膜の前記支持基板の厚さ方向に関する外側面における前記支持基板の厚さ方向に関して最も外側に位置する部分である、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、「長手方向を有し、ガス流路が前記長手方向に沿って内部に形成された平板状の支持基板」と、「前記支持基板の主面における互いに離れた複数の箇所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複数の発電素子部」と、「隣り合う前記発電素子部の一方の燃料極と他方の空気極とを電気的に接続する１つ又は複数の電気的接続部」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、焼成体である固体酸化物形燃料電池（ＳＯＦＣ）が知られている（例えば、特許文献１を参照）。このような構成は、「横縞型」とも呼ばれる。
【０００３】
上記文献に記載された燃料電池では、前記各電気的接続部は、緻密質材料からなる第１部分（インターコネクタ）と、前記第１部分と接続され且つ多孔質材料からなる第２部分（空気極集電膜）とで構成され、インターコネクタは、前記隣り合う発電素子部の一方の燃料極と空気極集電膜とに接続され、空気極集電膜は、前記隣り合う発電素子部の他方の空気極とインターコネクタとに接続されている。
【０００４】
前記支持基板の主面における前記複数の箇所には、前記支持基板の材料からなる底壁と、前記支持基板の材料からなる側壁と、を有する第１凹部がそれぞれ形成され、前記各第１凹部には、対応する前記発電素子部の前記燃料極がそれぞれ埋設されている。
【０００５】
前記埋設された各燃料極の前記支持基板の厚さ方向に関する外側面には、前記燃料極の材料からなる底壁と、前記燃料極の材料からなる側壁と、を有する第２凹部がそれぞれ形成され、前記各第２凹部には、対応するインターコネクタがそれぞれ埋設されている。
【０００６】
ここで、前記シール部は、複数のインターコネクタと、前記発電素子部の一部である複数の前記固体電解質膜と、複数のインターコネクタ及び前記発電素子部の一部である複数の前記固体電解質膜に接続された前記固体電解質と同じ又は異なる緻密質材料からなる緻密質膜と、を含む、複数の緻密質材料からなる複数の構成部分が連続して構成される膜である。
【０００７】
空気極集電膜は、対応する前記埋設されたインターコネクタの前記支持基板の厚さ方向に関する外側面に接続され、且つ、前記シール部における対応するインターコネクタ以外の部分の一部の前記支持基板の厚さ方向に関する外側面上に形成されている。
【０００８】
上記文献に記載された燃料電池では、通常、支持基板の成形体に、燃料極の成形体と、シール部（固体電解質膜、及び、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（グリーン体）が焼成される。その後、この焼成体に、空気極の成形体と、空気極集電膜の成形体とが積層され、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。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】
【０００９】
【特許文献１】特許第５０９５８７７号公報
【発明の概要】
【００１０】
ところで、上記文献に記載の燃料電池が熱応力的に過酷な環境下で稼働されると、空気極集電膜とシール部との界面（以下、単に「空気極集電膜の界面」と呼ぶ）に剥離が発生する場合があった。このような空気極集電膜の界面の剥離の発生頻度を低減することが望まれてきたところである。
【００１１】
本発明は、係る問題に対処するためのものであり、「横縞型」の燃料電池であって、空気極集電膜の界面に剥離が発生し難いものを提供することを目的とする。
【００１２】
本発明に係る燃料電池は、「背景技術」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。
【００１３】
本発明に係る燃料電池の特徴は、前記シール部における前記電気的接続部の第１部分の前記支持基板の厚さ方向に関する外側面が、前記シール部における前記電気的接続部の第１部分以外の部分の前記支持基板の厚さ方向に関する外側面に対して窪んでおり、前記電気的接続部の第１部分の前記外側面における前記支持基板の厚さ方向に関して最も内側に位置する部分と、前記電気的接続部の第１部分以外の部分の前記外側面における前記支持基板の厚さ方向に関して最も外側に位置する部分と、の前記支持基板の厚さ方向に関する高低差をＨとし、隣り合う前記電気的接続部分の第１部分の前記長手方向に関する間隔をＬとしたとき、値Ｈ／Ｌが２．０×１０−４〜５．０×１０−２であることにある。
【００１４】
ここにおいて、前記シール部が、「前記各発電素子部における前記固体電解質膜と前記空気極との間に介装された、希土類元素を含むセリアを含んだ緻密質材料からなる反応防止膜」を含んでいる場合、上記「前記電気的接続部分の第１部分以外の部分の前記外側面における前記支持基板の厚さ方向に関して最も外側に位置する部分」は、「前記反応防止膜の前記支持基板の厚さ方向に関する外側面における前記支持基板の厚さ方向に関して最も外側に位置する部分」に相当する。
【００１５】
本発明者は、値Ｈ／Ｌが２．０×１０−４〜５．０×１０−２であるとき、燃料電池が熱応力的に過酷な環境下で稼働されても、前記電気的接続部の第２部分（空気極集電膜）界面の剥離の発生頻度が低減されることを見出した（この点については後に詳述する）。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明に係る燃料電池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８】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である。
【図９】図１に示す支持基板を示す斜視図である。
【図１０】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１１】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１２】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１３】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１４】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１５】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１６】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１７】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１８】シール部におけるインターコネクタの外側面が、シール部におけるインターコネクタ以外の部分の外側面に対して窪んでいる様子を説明するための図である。
【図１９】本発明に係る燃料電池の第１変形例の図１８に対応する図である。
【図２０】本発明に係る燃料電池の第２変形例の図１８に対応する図である。
【図２１】本発明に係る燃料電池の第３変形例の図１８に対応する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
（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主面（平面））のそれぞれに、電気的に直列に接続された複数（本例では、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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。後述する図９に示すように、支持基板１０の内部には、長手方向に延びる複数（本例では、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、支持基板１０の上下面（両主面）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。本例では、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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
図３〜図５に示すように、支持基板１０の上下面（両主面）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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。  
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。或いは、（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。インターコネクタ３０の厚さは、１０〜１００μｍである。
【００３２】
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。即ち、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「緻密質膜」に対応する。
【００３３】
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。
【００３４】
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「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」の一部に対応する。
【００３５】
なお、図２に示すように、本例では、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の上面の中央部、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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。本実施形態では、緻密質材料からなる反応防止膜５０は、前記「シール部」の残りの一部に対応する。即ち、本実施形態において、前記「シール部」は、インターコネクタ３０と、固体電解質膜４０（発電素子部Ａの内外に相当する部分をそれぞれ含む）と、反応防止膜５０と、により構成される。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
ここで、燃料極２０（特に、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（本例では、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。
【００４１】
図２に示すように、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６０と、他方の発電素子部Ａのインターコネクタ３０とを跨ぐように、空気極６０、固体電解質膜４０（＝前記「緻密質膜」）、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。
【００４２】
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。即ち、空気極集電膜７０は、ストロンチウム（Ｓｒ）又はランタン（Ｌａ）を含む。空気極集電膜７０の厚さは、５０〜５００μｍである。
【００４３】
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６０と、他方の発電素子部Ａの燃料極２０（特に、燃料極集電部２１）とが、電子伝導性を有する「空気極集電膜７０及びインターコネクタ３０」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（本例では、４つ）の発電素子部Ａが、電気的に直列に接続される。
【００４４】
ここで、電子伝導性を有する「空気極集電膜７０及びインターコネクタ３０」が、前記「電気的接続部」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「緻密質材料で構成された第１部分」に対応し、気孔率は１０％以下である。空気極集電膜７０は、前記「電気的接続部」における前記「多孔質材料で構成された第２部分」に対応し、気孔率は２０〜６０％である。
【００４５】
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「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。
【００４６】
図１、図２、及び図６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同士を電気的に接続する表裏間接続部材８０が設けられている。
【００４７】
表裏間接続部材８０は、例えば、空気極集電膜７０と同じ材料、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。
【００４８】
図６に示すように、この例では、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「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。
【００４９】
この例では、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「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「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。
【００５０】
図２及び図６に示す例では、表裏間接続部材８０は、支持基板１０の上下面の一方（図２における上側の主面）に形成された発電素子部Ａの空気極６０と、支持基板１０の上下面の他方（図２における下側の主面）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、を電気的に接続している。即ち、表裏間接続部材８０は、支持基板１０の上下面に設けられた発電素子部間を電気的に直列に接続している。
【００５１】
以上、説明した「横縞型」のＳＯＦＣに対して、図７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）
【００５２】
発電状態においては、図８に示すように、各組の隣り合う発電素子部Ａ，Ａについて、電流が、矢印で示すように流れる。この結果、図７に示すように、このＳＯＦＣ全体から（具体的には、図７において最も手前側の発電素子部Ａのインターコネクタ３０と最も奥側の発電素子部Ａの空気極６０とを介して）電力が取り出される。
【００５３】
（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９〜図１７を参照しながら簡単に説明する。図９〜図１７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。
【００５４】
先ず、図９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。以下、図９に示す１０−１０線に対応する部分断面を表す図１０〜図１７を参照しながら説明を続ける。
【００５５】
図１０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１１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１２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。
【００５６】
続いて、図１３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。
【００５７】
次に、図１４に示すように、複数の燃料極の成形体（２１ｇ＋２２ｇ）及び複数のインターコネクタの成形体３０ｇ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。
【００５８】
次に、図１５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。
【００５９】
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。これにより、図１に示したＳＯＦＣにおいて空気極６０及び空気極集電膜７０が形成されていない状態の構造体が得られる。以下、この段階の積層焼成体を「中間焼成体」と呼ぶ。
【００６０】
次に、図１６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。
【００６１】
次に、図１７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、固体電解質膜４０、及び、インターコネクタ３０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。
【００６２】
また、支持基板１０の長手方向の一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６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。
【００６３】
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。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。
【００６４】
（空気極集電膜の剥離の抑制）
上記実施形態に係るＳＯＦＣでは、通常の環境下で稼働される場合には、空気極集電膜７０と、前記「シール部」（より具体的には、インターコネクタ３０、及び、反応防止膜５０）との界面（以下、単に「空気極集電膜７０の界面」と呼ぶ）に剥離が発生しない。しかしながら、このＳＯＦＣが熱応力的に過酷な環境下で稼働されると、空気極集電膜７０の界面に剥離が発生する場合があった。なお、この実施形態では、上述のように、前記「シール部」は、「インターコネクタ３０、固体電解質膜４０（発電素子部Ａの内外に相当する部分をそれぞれ含む）、及び、反応防止膜５０により構成される、複数の緻密質材料からなる複数の構成部分が連続して構成される膜」である。
【００６５】
この問題に対処するため、本発明者は、図１８に示すように、空気極集電膜７０が形成される土台となる前記「シール部」の外側面に対して、支持基板１０の長手方向（ｘ軸方向）に沿って連続する凹凸を付与することを考案した。なお、図１８では、空気極６０、及び、空気極集電膜７０が形成される前の段階の積層焼成体（即ち、上述した「中間焼成体」）が示されている。前記「シール部」が形成される土台と前記「シール部」との接合領域の全域に亘って前記「シール部」が密着するように、且つ、前記「シール部」の上述した凹凸を付与するため、前記「シール部」が形成される土台となる「支持基板１０の主面、及び、埋設された燃料極２０（集電部２１＋活性部２２）の外側面」に対しても、支持基板１０の長手方向（ｘ軸方向）に沿って連続する凹凸が付与された。なお、支持基板１０の幅方向（ｙ軸方向）については、前記「シール部」の外側面に対して凹凸は付与されていない。
【００６６】
具体的には、本発明者は、図１８に示すように、前記「シール部」におけるインターコネクタ３０の外側面が、前記「シール部」におけるインターコネクタ３０以外の部分の外側面に対して窪むように、前記「シール部」の外側面に対して長手方向（ｘ軸方向）に沿って連続する凹凸を付与することを考案した。
【００６７】
以下、図１８に示すように、前記「シール部」におけるインターコネクタ３０の外側面における最も内側に位置する部分（凹凸における凹部の底部に対応する部分）と、前記「シール部」におけるインターコネクタ３０以外の部分の外側面における最も外側に位置する部分（凹凸における凸部の頂部に対応する部分）と、の高低差（ｚ軸方向の距離）をＨ（ｍｍ）とし、隣り合うインターコネクタ３０同士の長手方向（ｘ軸方向）に関する間隔をＬ（ｍｍ）とする。図１８に示す例では、前記「シール部」の凹凸における凸部の頂部に対応する部分は、反応防止膜５０における発電素子部Ａの内部に相当する部分（燃料極活性部２２と空気極６０とによって挟まれた部分）となっている。
【００６８】
本発明者は、上述した空気極集電膜７０の界面の剥離の発生が、値「Ｈ／Ｌ」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について説明する。
【００６９】
（試験）
この試験では、図１（及び、図１８）に示したＳＯＦＣ（前記「シール」部に凹凸が付与されたもの）について、高低差Ｈ（ｍｍ）、及び、間隔Ｌ（ｍｍ）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、９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。
【００７０】
【表１】
2015159006.tif 000003
【００７１】
各サンプル（図１に示すＳＯＦＣ）にて、上記実施形態と同じ手順で作製された。即ち、先ず、支持基板１０、燃料極２０（集電部２１＋活性部２２）、インターコネクタ３０、固体電解質膜４０、及び、反応防止膜５０からなる積層体（グリーン体）が共焼成されて、上記「中間焼成体」が作製された。この「中間焼成体」に、空気極６０及び空気極集電膜７０（グリーン体）が形成され、空気極６０及び空気極集電膜７０（グリーン体）が焼成された。この焼成体に対して上述した還元処理が施されて、各サンプルが得られた。
【００７２】
各サンプルについて、支持基板１０の材料としては、ＭｇＯ−Ｙ２Ｏ３、ＮｉＯ/Ｎｉ-ＭｇＯ−Ｙ２Ｏ３、ＭｇＯ−ＭｇＡｌ２Ｏ４、ＮｉＯ/Ｎｉ-ＭｇＯ−ＭｇＡｌ２Ｏ４等が使用された。燃料極集電部２１、及び、燃料極活性部２２の材料としては、ＮｉＯ/Ｎｉ-ＹＳＺ、ＮｉＯ/Ｎｉ-ＣＳＺ、ＮｉＯ/Ｎｉ-Ｙ２Ｏ３等が使用された。インターコネクタ３０の材料としては、ＬａＣｒＯ３系の材料が採用された。固体電解質膜４０の材料としては、ＹＳＺ（８ＹＳＺ）が採用された。反応防止膜５０の材料としては、ＧＤＣ＝（Ｃｅ，Ｇｄ）Ｏ２、ＳＤＣ＝（Ｃｅ，Ｓｍ）Ｏ２等が採用された。空気極集電膜７０の材料としては、ＬＳＣＦ＝（Ｌａ，Ｓｒ）（Ｃｏ，Ｆｅ）Ｏ３、ＬＳＣ＝（Ｌａ，Ｓｒ）ＣｏＯ３、Ｌａ（Ｎｉ、Ｆｅ、Ｃｕ）Ｏ３等が採用された。各サンプル全体の長手方向（ｘ軸方向）の長さは５０〜５００ｍｍで、幅方向（ｙ軸方向）の長さは１０〜１００ｍｍで、厚さ（ｚ軸方向）は１〜５ｍｍであった。空気極活性膜７０を上方（ｚ軸正方向）からみた形状（図１を参照）は、長手方向（ｘ軸方向）の長さが５〜８０ｍｍで、幅方向（ｙ軸方向）の長さが５〜８０ｍｍの長方形であった。空気極集電膜７０の厚さは、５０〜５００μｍであった。
【００７３】
「シール部」の複数の構成部分（インターコネクタ３０、固体電解質膜４０、及び、反応防止膜５０）の気孔率は１０％以下で、空気極集電部７０の気孔率は２０〜６０％であった。高低差Ｈの調整は、「シール部」が形成される土台となる「支持基板１０の主面、及び、埋設された燃料極２０（集電部２１＋活性部２２）の外側面」に対して付与する凹凸の度合を調整することによってなされた。
【００７４】
この試験では、各サンプルについて、「燃料極２０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、空気極集電膜７０の界面の剥離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。
【００７５】
表１から理解できるように、値「Ｈ／Ｌ」が２．０×１０−４未満、又は、５．０×１０−２より大きいと、値「Ｈ／Ｌ」が２．０×１０−４〜５．０×１０−２である場合と比べて、空気極集電膜７０の界面の剥離が発生し易い。これは以下の理由に基づく、と考えられる。即ち、上述のように、空気極集電膜７０（焼成体）は、空気極集電膜の成形体７０ｇ（グリーン体）が、印刷法等を用いて、上記「中間焼成体」における「シール部」の外側面上に形成された後、その成形体７０ｇが焼成されることによって形成される。ここで、成形体７０ｇが印刷法等を用いて形成される際、上記「中間焼成体」には、その厚さ方向（ｚ軸方向）の外力が不可避的に加わる。従って、上記「中間焼成体」における厚さ方向の外力に対する剛性が低いと、上記「中間焼成体」に厚さ方向の比較的大きな反りが発生し得る。上記「中間焼成体」に大きな反りが発生すると、成形体７０ｇが「シール部」の外側面上に適切に形成され難くなる。この結果、その後の成形体７０ｇの焼成の際、空気極集電膜７０と「シール部」との界面に剥離が発生し易い、と考えられる。ここで、上記「中間焼成体」の剛性（変形のし難さ）を高めるため、上記「中間焼成体」の表面（従って、「シール部」の表面）に凹凸を付与することが考えられる。これは、凹凸を付与することによって、所謂「リブによる補強効果」が生じ得ることに基づく。しかしながら、値「Ｈ／Ｌ」が２．０×１０−４未満であると、上記「中間焼成体」に対して係る凹凸の付与によるリブによる補強効果が十分に得られず、従って、上記「中間焼成体」の剛性が十分に高められ得ない。この結果、凹凸を付与してもなお、空気極集電膜７０と「シール部」との界面に剥離が発生し易い、と考えられる（表１の水準１を参照）。
【００７６】
一方、値「Ｈ／Ｌ」が２．０×１０−４以上であると、上記「中間焼成体」に対して凹凸の付与によるリブによる補強効果が十分に得られ（従って、上記「中間焼成体」の剛性が十分に高められ）、空気極集電膜７０と「シール部」との界面に剥離が発生し難くなる、と考えられる（表１の水準２〜６を参照）。しかしながら、値「Ｈ／Ｌ」が更に大きい５．０×１０−２より大きくなると、再び、空気極集電膜７０と「シール部」との界面に剥離が発生し易くなる（表１の水準７を参照）。これは、凹凸の程度が大き過ぎる（即ち、空気極集電膜７０が形成される土台となる「シール部」の曲がり度合が大き過ぎる）ことに起因して、空気極集電膜７０の焼成時にて空気極集電膜７０と「シール部」との界面に過大な熱応力が局所的に発生することに基づく、と考えられる。
【００７７】
以上より、値「Ｈ／Ｌ」が２．０×１０−４〜５．０×１０−２の範囲内であると、空気極集電膜７０と「シール部」との界面に剥離が発生し難い、ということができる。従って、ＳＯＦＣにおいて存在する「長手方向に隣接するシール部の凹部と凸部」の全ての組み合わせについて、値「Ｈ／Ｌ」が２．０×１０−４〜５．０×１０−２の範囲内にあることが好ましい。
【００７８】
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、値「Ｈ／Ｌ」が２．０×１０−４〜５．０×１０−２の範囲外であっても、空気極集電膜７０と「シール部」との界面に剥離が発生しないことを別途確認している。
【００７９】
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２及び図１８に示すように、インターコネクタ３０、及び、固体電解質膜４０（発電素子部Ａの内外に相当する部分をそれぞれ含む）の外側面上に反応防止膜５０が形成され、前記「シール部」として反応防止膜５０が含まれているが、図１９に示すように、反応防止膜５０が形成されなくてもよい。この場合、前記「シール部」として反応防止膜５０が含まれず、従って、前記「シール部」は、「インターコネクタ３０、及び、固体電解質膜４０（発電素子部Ａの内外に相当する部分をそれぞれ含む）のみにより構成される膜」となる。図１９に示す例では、前記「シール部」の凹凸における凸部の頂部に対応する部分は、固体電解質膜４０における発電素子部Ａの内部に相当する部分（燃料極活性部２２と空気極６０とによって挟まれた部分）となっている。
【００８０】
また、上記実施形態では、図２及び図１８に示すように、平板状のＳＯＦＣの表裏の一方側に設けられた複数のインターコネクタ３０が存在する長手方向（ｘ軸方向）の範囲が、表裏の他方側に設けられた複数のインターコネクタ３０が存在する長手方向（ｘ軸方向）の範囲と、オーバーラップしていない。特に、図１８に示す例では、表裏の一方側に設けられた隣接する２つのインターコネクタ３０における長手方向の中央位置において、表裏の他方側にて対応する１つのインターコネクタ３０が設けられている。これに対し、図２０に示すように、平板状のＳＯＦＣの表裏の一方側に設けられた複数のインターコネクタ３０が存在する長手方向（ｘ軸方向）の範囲が、表裏の他方側に設けられた複数のインターコネクタ３０が存在する長手方向（ｘ軸方向）の範囲と、オーバーラップしていてもよい。特に、図２０に示す例では、表裏のそれぞれのインターコネクタ３０が存在する長手方向の範囲が完全に一致している。
【００８１】
また、上記実施形態では、図２及び図１８に示すように、複数の発電素子部Ａが平板状のＳＯＦＣの表裏のそれぞれに形成されているが、図２１に示すように、複数の発電素子部ＡがＳＯＦＣの表裏の一方側にのみ形成されていてもよい。
【００８２】
また、上記実施形態においては、燃料極２０が燃料極集電部２１と燃料極活性部２２との２層で構成されているが、燃料極２０が燃料極活性部２２に相当する１層で構成されてもよい。
【００８３】
加えて、上記実施形態においては、固体電解質膜４０における「発電素子部Ａの内側の部分」（燃料極活性部２２と反応防止膜５０との間の部分）と、「発電素子部Ａの外側の部分」（＝前記「緻密質膜」）と、が同じ組成で構成されているが、両部分が緻密質材料で構成される限りにおいて、両部分が異なる組成で構成されてもよい。同様に、反応防止膜５０における「発電素子部Ａの内側の部分」（固体電解質膜４０と空気極６０との間の部分）と「発電素子部Ａの外側の部分」とが同じ組成で構成されているが、両部分が異なる組成で構成されてもよい。
【符号の説明】
【００８４】
１０…支持基板、１２…凹部、２０…燃料極、２１…燃料極集電部、２１ａ、２１ｂ…凹部、２２…燃料極活性部、３０…インターコネクタ、４０…固体電解質膜、５０…反応防止膜、６０…空気極、７０…空気極集電膜、Ａ…発電素子部
【図１】
2015159006.tif 000004
【図２】
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【図３】
2015159006.tif 000006
【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】
2015159006.tif 000019
【図１７】
2015159006.tif 000020
【図１８】
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【図１９】
2015159006.tif 000022
【図２０】
2015159006.tif 000023
【図２１】
2015159006.tif 000024
【手続補正書】
【提出日】平成27年3月3日(2015.3.3)
【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】
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、
前記支持基板の主面における互いに離れた複数の箇所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複数の発電素子部と、
隣り合う前記発電素子部の一方の燃料極と他方の空気極とを電気的に接続する１つ又は複数の電気的接続部と、
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、
前記各電気的接続部は、緻密質材料からなる第１部分と、前記第１部分と接続され且つ多孔質材料からなる第２部分とで構成され、前記第１部分は、前記隣り合う発電素子部の一方の燃料極と前記第２部分とに接続され、前記第２部分は、前記隣り合う発電素子部の他方の空気極と前記第１部分とに接続され、
前記支持基板の主面における前記複数の箇所に、前記支持基板の材料からなる底壁と、前記支持基板の材料からなる側壁と、を有する第１凹部がそれぞれ形成され、
前記各第１凹部に、対応する前記発電素子部の前記燃料極がそれぞれ埋設され、
前記埋設された各燃料極の前記支持基板の厚さ方向に関する外側面に、前記燃料極の材料からなる底壁と、前記燃料極の材料からなる側壁と、を有する第２凹部がそれぞれ形成され、
前記各第２凹部に、対応する前記電気的接続部の第１部分がそれぞれ埋設され、
前記シール部は、複数の前記電気的接続部の第１部分と、前記発電素子部の一部である複数の前記固体電解質膜と、複数の前記電気的接続部の第１部分及び前記発電素子部の一部である複数の前記固体電解質膜に接続された前記固体電解質膜と同じ又は異なる緻密質材料からなる緻密質膜と、前記発電素子部における前記固体電解質膜と前記空気極との間に介装された希土類元素を含むセリアを含んだ緻密質材料からなる複数の反応防止膜と、で構成され、複数の緻密質材料からなる複数の構成部分が連続して構成される膜であり、
前記各電気的接続部の第２部分は、対応する前記埋設された電気的接続部の第１部分の前記支持基板の厚さ方向に関する外側面に接続され、且つ、前記シール部における対応する前記電気的接続部の第１部分以外の部分の一部の前記支持基板の厚さ方向に関する外側面上に形成され、
前記シール部における前記電気的接続部の第１部分の前記支持基板の厚さ方向に関する外側面が、前記シール部における前記電気的接続部の第１部分以外の部分の前記支持基板の厚さ方向に関する外側面に対して窪んでおり、
前記電気的接続部の第１部分の前記外側面における前記支持基板の厚さ方向に関して最も内側に位置する部分と、前記シール部における前記電気的接続部の第１部分以外の部分の前記外側面における前記支持基板の厚さ方向に関して最も外側に位置する部分である前記反応防止膜の前記外側面における前記支持基板の厚さ方向に関して最も外側に位置する部分と、の前記支持基板の厚さ方向に関する高低差をＨとし、隣り合う前記電気的接続部の第１部分の前記長手方向に関する間隔をＬとしたとき、値Ｈ／Ｌが２．０×１０−４〜５．０×１０−２である、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、
前記支持基板の主面における互いに離れた複数の箇所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複数の発電素子部と、
隣り合う前記発電素子部の一方の燃料極と他方の空気極とを電気的に接続する１つ又は複数の電気的接続部と、
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、
前記各電気的接続部は、緻密質材料からなる第１部分と、前記第１部分と接続され且つ多孔質材料からなる第２部分とで構成され、前記第１部分は、前記隣り合う発電素子部の一方の燃料極と前記第２部分とに接続され、前記第２部分は、前記隣り合う発電素子部の他方の空気極と前記第１部分とに接続され、
前記支持基板の主面における前記複数の箇所に、前記支持基板の材料からなる底壁と、前記支持基板の材料からなる側壁と、を有する第１凹部がそれぞれ形成され、
前記各第１凹部に、対応する前記発電素子部の前記燃料極がそれぞれ埋設され、
前記埋設された各燃料極の前記支持基板の厚さ方向に関する外側面に、前記燃料極の材料からなる底壁と、前記燃料極の材料からなる側壁と、を有する第２凹部がそれぞれ形成され、
前記各第２凹部に、対応する前記電気的接続部の第１部分がそれぞれ埋設され、
前記シール部は、複数の前記電気的接続部の第１部分と、前記発電素子部の一部である複数の前記固体電解質膜と、複数の前記電気的接続部の第１部分及び前記発電素子部の一部である複数の前記固体電解質膜に接続された前記固体電解質膜と同じ又は異なる緻密質材料からなる緻密質膜と、で構成され、複数の緻密質材料からなる複数の構成部分が連続して構成される膜であり、
前記各電気的接続部の第２部分は、対応する前記埋設された電気的接続部の第１部分の前記支持基板の厚さ方向に関する外側面に接続され、且つ、前記シール部における対応する前記電気的接続部の第１部分以外の部分の一部の前記支持基板の厚さ方向に関する外側面上に形成され、
前記シール部における前記電気的接続部の第１部分の前記支持基板の厚さ方向に関する外側面が、前記シール部における前記電気的接続部の第１部分以外の部分の前記支持基板の厚さ方向に関する外側面に対して窪んでおり、
前記電気的接続部の第１部分の前記外側面における前記支持基板の厚さ方向に関して最も内側に位置する部分と、前記シール部における前記電気的接続部の第１部分以外の部分の前記外側面における前記支持基板の厚さ方向に関して最も外側に位置する部分である前記固体電解質膜の前記外側面における前記支持基板の厚さ方向に関して最も外側に位置する部分と、の前記支持基板の厚さ方向に関する高低差をＨとし、隣り合う前記電気的接続部の第１部分の前記長手方向に関する間隔をＬとしたとき、値Ｈ／Ｌが２．０×１０−４〜５．０×１０−２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、
前記複数の発電素子部と、前記１つ又は複数の電気的接続部と、前記シール部とが、前記支持基板の表裏の各主面にそれぞれ備えられ、
前記支持基板の一方の主面に設けられた複数の前記電気的接続部の第１部分が存在する前記長手方向に関する範囲と、前記支持基板の他方の主面に設けられた複数の前記電気的接続部の第１部分が存在する前記長手方向に関する範囲と、が前記長手方向に関してオーバーラップしていない、燃料電池。