(57)【要約】【課題】  酸化剤ガス流路および燃料ガス流路における圧力損失のばらつきを防ぎ、劣化を起こしにくい固体電解質形燃料電池の製造方法を提供する。【解決手段】  固体電解質形燃料電池の製造方法であって、固体電解質形燃料電池１００の構成部材を積層して圧着する積層圧着工程と、構成部材を共焼結することによって一体化する焼成工程とを含み、積層圧着工程において、実質的に圧着時に厚みが変化しない流路形成用消失材７０を、酸化剤ガス流路１２ａおよび燃料ガス流路５２ａの側壁部を形成する材料１２、５２の間に配置し、流路形成用消失材７０として、焼成工程において共焼結時の加熱により消失する材料を用いることを特徴とする。【選択図】  図２
2015128024.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
順に積層された空気極層、固体電解質層および燃料極層の積層体から構成される発電要素と、
前記空気極層の表面に酸化剤ガスを供給するために、第１の方向に延びるように配置された、複数の酸化剤ガス流路と、
前記燃料極層の表面に燃料ガスを供給するために、前記第１の方向と交差する第２の方向に延びるように配置された、複数の燃料ガス流路と
を備える固体電解質形燃料電池の製造方法であって、
前記固体電解質形燃料電池の構成部材を積層して圧着する積層圧着工程と、
前記構成部材を共焼結することによって一体化する焼成工程とを含み、
前記積層圧着工程において、実質的に圧着時に厚みが変化しない流路形成用消失材を、前記酸化剤ガス流路および前記燃料ガス流路の側壁部を形成する材料の間に配置し、
前記流路形成用消失材として、前記焼成工程において共焼結時の加熱により消失する材料を用いることを特徴とする固体電解質形燃料電池の製造方法。
【請求項２】
前記流路形成用消失材として樹脂フィルムを用いる、請求項１記載の固体電解質形燃料電池の製造方法。
【請求項３】
前記流路形成用消失材として、８００℃未満の温度で消失する材料を用いる、請求項１または２記載の固体電解質形燃料電池の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、固体電解質形燃料電池の製造方法に関し、詳しくは、ガス流路を有する固体電解質形燃料電池の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
固体電解質形燃料電池（固体酸化物形燃料電池（ＳＯＦＣ：Ｓｏｌｉｄ  Ｏｘｉｄｅ  Ｆｕｅｌ  Ｃｅｌｌ）ともいう）は、燃料極（アノード）：Ｈ２＋Ｏ２−→Ｈ２Ｏ＋２ｅ−、空気極（カソード）：（１／２）Ｏ２＋２ｅ−→Ｏ２−の反応により、電気エネルギーを取り出す装置である。電気エネルギーを連続的に取り出すため、反応を連続的に行う必要があり、そのため、アノードガスとしての燃料ガス（例えばＨ２）およびカソードに供給されるカソードガスとしての空気（Ｏ２）等の酸化剤ガスを連続して供給する。
【０００３】
このような燃料電池では、両極にガスを供給するガス流路が必要である。ガス流路の形成方法としては、燃料電池セルを形成する各部材を積層した積層体を一体焼結させて固体電解質形燃料電池を作製する際に、ガス流路を形成する箇所にカーボン粉末からなるシートを配置して、焼成により消失させて酸化剤ガス流路および燃料ガス流路を形成することが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
また、連通した気孔を有する多孔質体によって流路を形成することで、燃料電池の機械的強度を高めることが提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−２５２４７４号公報
【特許文献２】特開２０００−２９４２６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
燃料電池において、反応速度は温度が高いほど速くなる依存性があり、また反応は発熱反応であることが知られている。したがって、燃料ガスや酸化剤ガスの供給量が、燃料電池内の位置に依存してばらつきがあると、燃料電池内部に温度ばらつきが発生する。温度ばらつきがあると、温度が高い部分ほど、早く材質の劣化が発生する。その結果、劣化していない部分が劣化部分を補う形で反応を加速するため、劣化していない部分も温度が上昇して劣化しやすくなるという劣化の連鎖が発生する。この連鎖を発生させないためには、ガスの供給量のばらつき、すなわち、流路における圧力損失のばらつきを少なくすることが重要になる。
【０００７】
しかし、特許文献１の技術では、前記積層体はプレス成形等の方法により圧着して形成されるが、カーボン粉末からなるシートは、プレス圧によって変形が生じる場合がある。また、固体電解質形燃料電池の内部抵抗を小さくするために固体電解質層を薄くすると、前記積層体に反りが生じやすくなる。このようにして流路に形状のばらつきや変形が生じると、圧力損失にもばらつきが発生することとなる。また、特許文献２の技術では、流路に多孔質体が存在するため、燃料極および空気極におけるガスの接触効率は低下し、また、圧力損失が生じる。ここで、多孔質体の気孔径にばらつきがあると、圧力損失にばらつきが生じることとなる。
【０００８】
本発明は上記問題点を解決するものであり、酸化剤ガス流路および燃料ガス流路における圧力損失のばらつきを防ぎ、劣化を起こしにくい固体電解質形燃料電池の製造方法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】
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明の固体電解質形燃料電池の製造方法は、順に積層された空気極層、固体電解質層および燃料極層の積層体から構成される発電要素と、前記空気極層の表面に酸化剤ガスを供給するために、第１の方向に延びるように配置された、複数の酸化剤ガス流路と、前記燃料極層の表面に燃料ガスを供給するために、前記第１の方向と交差する第２の方向に延びるように配置された、複数の燃料ガス流路とを備える固体電解質形燃料電池の製造方法であって、前記固体電解質形燃料電池の構成部材を積層して圧着する積層圧着工程と、前記構成部材を共焼結することによって一体化する焼成工程とを含み、前記積層圧着工程において、実質的に圧着時に厚みが変化しない流路形成用消失材を、前記酸化剤ガス流路および前記燃料ガス流路の側壁部を形成する材料の間に配置し、前記流路形成用消失材として、前記焼成工程において共焼結時の加熱により消失する材料を用いることを特徴とする。
【００１０】
本発明の固体電解質形燃料電池の製造方法において、流路形成用消失材として樹脂フィルムを用いることが好ましい。
【００１１】
また、前記流路形成用消失材として、８００℃未満の温度で消失する材料を用いることが好ましい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の固体電解質形燃料電池の製造方法によれば、酸化剤ガス流路および燃料ガス流路における圧力損失のばらつきを防ぐことができ、その結果、劣化を起こしにくい固体電解質形燃料電池を提供することができる。
【００１３】
この発明の上述の目的，その他の目的，特徴および利点は、図面を参照して行う以下の実施例の詳細な説明から一層明らかとなろう。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】図１は、本発明の固体電解質形燃料電池の製造方法によって得られる固体電解質形燃料電池の一例であって、固体電解質形燃料電池を構成する部材の積み重ねられた状態を分解して示す分解斜視図である。
【図２】図２は、ガス流路の形成方法を説明する分解斜視図である。
【図３】図３は、ガス流路の形成時における流路形成用消失材の配置位置を説明する平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、この発明の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。ただし、本発明は、以下の例に限定および制限されない。なお、以下で参照する図面は、模式的に記載されたものであり、図面に描画された物体の寸法の比率などは、現実の物体の寸法の比率などとは異なる場合がある。図面相互間においても、物体の寸法比率等が異なる場合がある。
【００１６】
図１は、本発明の固体電解質形燃料電池の製造方法によって得られる固体電解質形燃料電池の一例であって、固体電解質形燃料電池を構成する部材の積み重ねられた状態を分解して示す分解斜視図である。
【００１７】
固体電解質形燃料電池１００は、例えば、第１のセパレータ１０と、発電要素３０と、第２のセパレータ５０とを有する。発電要素３０は、順に積層された空気極層３２、固体電解質層３１および燃料極層３３の積層体から構成される。空気極層３２は空気極３２ａを、燃料極層３３は燃料極３３ａを有している。第１のセパレータ１０には、空気極３２ａに酸化剤ガスを供給するための複数の酸化剤ガス流路１２ａが形成されている。また、第２のセパレータ５０には、燃料極３３ａに燃料ガスを供給するための複数の燃料ガス流路５２ａが形成されている。固体電解質形燃料電池１００では、第１のセパレータ１０と、発電要素３０と、第２のセパレータ５０とがこの順番で積層されている。
【００１８】
なお、本実施形態の固体電解質形燃料電池１００は、発電要素３０をひとつのみ有している。ただし、本発明においては、この構成に限定されない。本発明の燃料電池は、例えば、発電要素を複数有していてもよい。その場合、隣り合う発電要素は、セパレータにより隔離される。
【００１９】
本発明の固体電解質形燃料電池の製造方法は、前記の固体電解質形燃料電池の構成部材を積層して圧着する積層圧着工程と、前記構成部材を共焼結することによって一体化する焼成工程とを含む。そして、前記積層圧着工程において、実質的に圧着時に厚みが変化しない流路形成用消失材を、酸化剤ガス流路１２ａおよび燃料ガス流路５２ａの側壁部を形成する材料の間に配置する。このとき、前記流路形成用消失材として、前記焼成工程において共焼結時の加熱により消失する材料を用いることで、酸化剤ガス流路１２ａおよび燃料ガス流路５２ａを形成する。
【００２０】
図２は、ガス流路の形成方法を説明する分解斜視図であり、図３は、ガス流路の形成時における流路形成用消失材の配置位置を説明する平面図である。図２および図３においては、図１の固体電解質形燃料電池１００における第２の流路形成部材５２の燃料ガス流路５２ａの形成方法を例示しているが、第１の流路形成部材１２の燃料ガス流路１２ａの形成方法も同様である。
【００２１】
図２および図３において、（ａ）に流路形成用消失材７０、（ｂ）および（ｃ）に第２の流路形成部材５２を示す。図２は斜視図、図３は平面図であり、各図の（ａ）〜（ｃ）は、対応する部材を示している。流路形成用消失材７０は、第２の流路形成部材５２を構成する線状凸部５２ｃを囲むように、燃料ガス流路５２ａに対応する形状となっている。流路形成用消失材７０および第２の流路形成部材５２を、１枚のシート状となるように組み合わせた状態の斜視図を、図２（ｄ）に示す。この１枚のシート状となった流路形成用消失材７０を含む第２の流路形成部材５２のグリーンシートを、発電要素３０のグリーンシートと第２のセパレータ本体５１のグリーンシートとの間となるように、また、同様にして１枚のシート状としたた流路形成用消失材７０を含む第１の流路形成部材１２のグリーンシートを、発電要素３０のグリーンシートと第１のセパレータ本体１１のグリーンシートとの間となるようにして、各部材を図１に示す順に積層して圧着する。圧着後の積層体を焼成して、共焼結させることで一体化する。流路形成用消失材７０は共焼結時の加熱により消失する材料を用いているので、図２（ｄ）のシートは、焼成後には、図２（ｅ）で示すように、流路形成部材５２のみが残った状態となる。同様に、流路形成用消失材７０を含む第１の流路形成部材１２のグリーンシートも、流路形成部材５２のみが残った状態となる。
【００２２】
流路形成用消失材７０としては、実質的に圧着時に厚みが変化しないことが重要である。圧着時のプレス圧で厚みに実質的に変化が起こらない材料を用いると、焼成前の段階において、流路の形状に歪みやうねりが発生しにくい。このように歪み等が見られない状態で焼成することで、焼成後に形成されるガス流路を均質にすることができる。そのため、ガスを流した際の圧力損失ばらつきを小さくすることができ、燃料電池の劣化を起こりにくくすることができる。ここで、「実質的に」圧着時に厚みが変化しないとは、プレス圧による厚みの変化が±１％以内であることをいう。
【００２３】
流路形成用消失材７０としては、樹脂フィルムを用いることが好ましい。樹脂フィルムとしては、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、ポリエチレンナフタレート、ポリフェニレンサルファイド、ポリイミド等のフィルムを用いることができる。
【００２４】
また、流路形成用消失材７０としては、８００℃未満の温度で消失する材料を用いることが好ましい。より好ましくは、６００℃未満で消失する材料であるとよい。固体電解質形燃料電池を構成するセラミックス材料は、焼成時、８００℃付近で収縮が始まる。そのため、８００℃付近で流路形成用消失材７０が消失していると、収縮にムラが起こりにくくなるため好ましい。
【００２５】
なお、前記積層圧着工程における圧着のプレス圧は、例えば、１２００〜１８００ｋｇｆ／ｃｍ２の範囲で行われ、また、前記焼成工程における焼成温度は、例えば、１１００〜１４００℃の範囲で行われる。
【００２６】
固体電解質形燃料電池１００の構成部材は、以下のものを用いることができる。各構成部材を、以下に示す材料をバインダーおよび溶媒と混合、成形して、所定の形状のグリーンシートとして準備する。これらグリーンシートを積層して圧着する積層圧着工程と、得られた積層体を共焼結することによって一体化する焼成工程を経て、固体電解質形燃料電池を得ることができる。
【００２７】
［発電要素３０］
発電要素３０は、酸化剤ガス流路（酸化剤ガス用マニホールド）６１から供給される酸化剤ガスと、燃料ガス流路（燃料ガス用マニホールド）６２から供給される燃料ガスとが反応し、発電が行われる部分である。ここで、酸化剤ガスは、例えば、空気や酸素ガス等の有酸素ガスにより構成することができる。また、燃料ガスは、水素ガスや、一酸化炭素ガスなどの炭化水素ガス等を含むガスとすることができる。
【００２８】
［固体電解質層３１］
発電要素３０は、固体電解質層３１を備えている。固体電解質層３１は、イオン導電性が高いものであることが好ましい。固体電解質層３１は、例えば、安定化ジルコニアや、部分安定化ジルコニアなどにより形成することができる。安定化ジルコニアの具体例としては、１０ｍｏｌ％イットリア安定化ジルコニア（１０ＹＳＺ）、１１ｍｏｌ％スカンジア安定化ジルコニア（１１ＳｃＳＺ）等が挙げられる。部分安定化ジルコニアの具体例としては、３ｍｏｌ％イットリア部分安定化ジルコニア（３ＹＳＺ）、等が挙げられる。また、固体電解質層３１は、例えば、ＳｍやＧｄ等がドープされたセリア系酸化物や、ＬａＧａＯ３を母体とし、ＬａとＧａとの一部をそれぞれＳｒおよびＭｇで置換したＬａ０．８Ｓｒ０．２Ｇａ０．８Ｍｇ０．２Ｏ（３−δ）などのペロブスカイト型酸化物などにより形成することもできる。
【００２９】
固体電解質層３１は、空気極層３２と燃料極層３３とにより挟持されている。すなわち、固体電解質層３１の一主面の上に空気極層３２が形成されており、他主面の上に燃料極層３３が形成されている。
【００３０】
［空気極層３２］
空気極層３２は、空気極３２ａを有する。空気極３２ａは、カソードである。空気極３２ａにおいては、酸素が電子を取り込んで、酸素イオンが形成される。空気極３２ａは、多孔質で、伝導率が高く、かつ、高温において固体電解質層３１等と固体間反応を起こしにくいものであることが好ましい。空気極３２ａは、例えば、スカンジア安定化ジルコニア（ＳｃＳＺ）、Ｓｎをドープした酸化インジウム、ＰｒＣｏＯ３系酸化物、ＬａＣｏＯ３系酸化物、ＬａＭｎＯ３系酸化物などにより形成することができる。ＬａＭｎＯ３系酸化物の具体例としては、例えば、Ｌａ０．８Ｓｒ０．２ＭｎＯ３（通称：ＬＳＭ）、Ｌａ０．８Ｓｒ０．２Ｃｏ０．２Ｆｅ０．８Ｏ３（通称：ＬＳＣＦ）や、Ｌａ０．６Ｃａ０．４ＭｎＯ３（通称：ＬＣＭ）等が挙げられる。空気極３２ａは、上記材料の２種以上を混合した混合材料により構成されていてもよい。
【００３１】
［燃料極層３３］
燃料極層３３は、燃料極３３ａを有する。燃料極３３ａは、アノードである。燃料極３３ａにおいては、酸素イオンと燃料ガスとが反応して電子を放出する。燃料極３３ａは、多孔質で、電子伝導性が高く、かつ、高温において固体電解質層３１等と固体間反応を起こしにくいものであることが好ましい。燃料極３３ａは、例えば、ＮｉＯ、イットリア安定化ジルコニア（ＹＳＺ）・ニッケル金属の多孔質サーメットや、スカンジア安定化ジルコニア（ＳｃＳＺ）・ニッケル金属の多孔質サーメット等により構成することができる。燃料極層３３は、上記材料の２種以上を混合した混合材料により構成されていてもよい。
【００３２】
［第１のセパレータ１０］
発電要素３０の空気極層３２の上には、第１のセパレータ本体１１と、第１の流路形成部材１２とにより構成されている第１のセパレータ１０が配置されている。第１のセパレータ１０には、空気極３２ａに酸化剤ガスを供給するための酸化剤ガス流路１２ａが形成されている。この酸化剤ガス流路１２ａは、酸化剤ガス用マニホールド６１からｘ方向のｘ１側からｘ２側に向かって延びている。酸化剤ガス流路１２ａは、ｘ方向に沿って延びる複数の線状凸部１２ｃによって、酸化剤ガス流路１２ａの幅方向であるｙ方向において複数に区画されている。
【００３３】
第１のセパレータ本体１１および第１の流路形成部材１２の材料は、特に限定されない。第１のセパレータ本体１１および第１の流路形成部材１２のそれぞれは、例えば、イットリア安定化ジルコニアなどの安定化ジルコニアや、部分安定化ジルコニア等により形成することができる。また、第１のセパレータ本体１１および第１の流路形成部１２のそれぞれは、例えば、希土類金属が添加されたランタンクロマイトやチタン酸ストロンチウムなどの導電性セラミックスやアルミナやケイ酸ジルコニウムなどの絶縁性セラミックスなどによっても形成することができる。
【００３４】
複数の線状凸部１２ｃのそれぞれには、複数のビアホール電極１２ｃ１が埋設されている。複数のビアホール電極１２ｃ１は、複数の線状凸部１２ｃをｚ方向に貫通するように形成されている。また、第１のセパレータ本体１１には、複数のビアホール電極１２ｃ１の位置に対応して複数のビアホール電極１１ｃが形成されている。複数のビアホール電極１１ｃは、第１のセパレータ本体１１を貫通するように形成されている。これら複数のビアホール電極１１ｃおよび複数のビアホール電極１２ｃ１により、線状凸部１２ｃの第１のセパレータ本体１１とは反対側の表面から第１のセパレータ本体１１の線状凸部１２ｃとは反対側の表面にまで至る複数のビアホール電極が構成されている。
【００３５】
ビアホール電極１１ｃおよびビアホール電極１２ｃ１の材質は、特に限定されない。ビアホール電極１１ｃおよびビアホール電極１２ｃ１のそれぞれは、例えば、Ａｇ−Ｐｄ合金、Ａｇ−Ｐｔ合金、アルカリ土類金属を添加したランタンクロマイト（ＬａＣｒＯ３）、ランタンフェレート（ＬａＦｅＯ３）や、ランタンストロンチウムマンガナイト（ＬＳＭ：Ｌａｎｔｈａｎｕｍ  Ｓｔｒｏｎｔｉｕｍ  Ｍａｎｇａｎｉｔｅ）等により形成することができる。
【００３６】
［第２のセパレータ５０］
発電要素３０の燃料極層３３の上には、第２のセパレータ本体５１と、第２の流路形成部材５２とにより構成されている第２のセパレータ５０が配置されている。第２のセパレータ５０には、燃料極３３ａに燃料ガスを供給するための燃料ガス流路５２ａが形成されている。この燃料ガス流路５２ａは、燃料ガス用マニホールド６２からｙ方向のｙ１側からｙ２側に向かって延びている。燃料ガス流路５２ａは、ｙ方向に沿って延びる複数の線状凸部５２ｃによって、燃料ガス流路５２ａの幅方向であるｘ方向において複数に区画されている。
【００３７】
第２のセパレータ本体５１および第２の流路形成部材５２の材料は、特に限定されない。第２のセパレータ本体５１および第２の流路形成部材５２のそれぞれは、例えば、安定化ジルコニアや、部分安定化ジルコニア等により形成することができる。また、第２のセパレータ本体５１および第２の流路形成部材５２のそれぞれは、例えば、希土類金属が添加されたランタンクロマイトやチタン酸ストロンチウムなどの導電性セラミックス、アルミナやケイ酸ジルコニウムなどの絶縁性セラミックスなどによっても形成することができる。
【００３８】
複数の線状凸部５２ｃのそれぞれには、複数のビアホール電極５２ｃ１が埋設されている。複数のビアホール電極５２ｃ１は、複数の線状凸部５２ｃをｚ方向に貫通するように形成されている。また、第２のセパレータ本体５１には、複数のビアホール電極５２ｃ１の位置に対応して複数のビアホール電極５１ｃが形成されている。複数のビアホール電極５１ｃは、第２のセパレータ本体５１を貫通するように形成されている。これら複数のビアホール電極５１ｃおよび複数のビアホール電極５２ｃ１により、線状凸部５２ｃの第２のセパレータ本体５１とは反対側の表面から第２のセパレータ本体５１の線状凸部５２ｃとは反対側の表面にまで至る複数のビアホール電極が構成されている。
【００３９】
ビアホール電極５１ｃおよびビアホール電極５２ｃ１の材質は、特に限定されない。ビアホール電極５１ｃおよびビアホール電極５２ｃ１のそれぞれは、例えば、Ａｇ−Ｐｄ合金、Ａｇ−Ｐｔ合金、ニッケル金属、イットリア安定化ジルコニア（ＹＳＺ）・ニッケル金属や、スカンジア安定化ジルコニア（ＳｃＳＺ）・ニッケル金属等により形成することができる。
【実施例】
【００４０】
（実施例１）
図１に示す形状の第２の流路形成部材５２を形成するために、流路形成用消失材７０として、燃料ガス流路５２ａに対応する形状（図２（ａ）参照）のＰＥＴフィルム（厚み５０μｍ）を用意した。
【００４１】
固体電解質形燃料電池支持構造体１００において、第２のセパレータ５０は、次の材料粉末を用いたグリーンシートを用いて形成した。
【００４２】
添加量１２モル％のセリア（ＣｅＯ２）で安定化されたジルコニア（ＺｒＯ２）（セリ
ア安定化ジルコニア：ＣｅＳＺ）に１０重量％のジルコン（ＺｒＳｉＯ４）を添加したも
の（電気絶縁材料）。
【００４３】
前記の材料粉末を用いて、図２（ｂ）および（ｃ）に示す部材で形成される線状凸部５２ｃを含む流路形成部材５２について、グリーンシートを以下のように作製した。
【００４４】
流路形成部材５２については、前記材料粉末と、ポリビニルブチラール系バインダーと、有機溶媒としてのエタノールとトルエンとの混合物（重量比率で混合比が１：４）とを各々の体積分率が、材料粉末１５ｖｏｌ％、バインダー１５ｖｏｌ％、有機溶媒７０ｖｏｌ％となるように混合した。混合した後、ドクターブレード法によりグリーンシートを作製した。グリーンシートの厚みは６０μｍとした。
【００４５】
線状凸部５２ｃを形成するグリーンシートでは、図２（ｂ）に示すように複数のビアホール電極５２ｃ１を形成するための貫通孔を形成した。形成された貫通孔には、５０重量％の銀と５０重量％のパラジウムとからなるペーストを充填することにより、ビアホール電極５２ｃ１を形成するための導電性ペースト充填層を作製した。この線状凸部５２ｃを形成するグリーンシートは、前記ＰＥＴフィルムの空隙部分に配置した。
【００４６】
第２の流路部材５２の他の部分については、図２（ｃ）に示す形状のグリーンシートを用い、図２（ａ）、（ｂ）および（ｃ）の各部材を組み合わせて、図２（ｄ）に示すシート（流路形成部材用グリーンシート）を作製した。図２（ｄ）のシートを焼成すると、図２（ａ）に示すの流路形成用消失材７０（ＰＥＴフィルム）が消失し、図２（ｅ）の部材が形成されて、第２の流路形成部材５２が作製される。第１の流路形成部材１２用のグリーンシートも、同様にして作製した。ここで、流路間の間隔（線状凸部と隣り合う線状凸部との間の距離）は、１ｍｍとなるようにした。
【００４７】
発電要素３０を構成する各部材については、材料粉末を以下のとおり準備した。
【００４８】
固体電解質層３１：添加量１０モル％のスカンジア（Ｓｃ２Ｏ３）と添加量１モル％のセリア（ＣｅＯ２）で安定化されたジルコニア（ＺｒＯ２）（スカンジアセリア安定化ジルコニア：ＳｃＣｅＳＺ）。
【００４９】
空気極層３２：Ｌａ０．８Ｓｒ０．２ＭｎＯ３６０重量％と、添加量１０モル％のスカンジア（Ｓｃ２Ｏ３）と添加量１モル％のセリア（ＣｅＯ２）で安定化されたジルコニア（ＺｒＯ２）（スカンジアセリア安定化ジルコニア：ＳｃＣｅＳＺ）４０重量％との混合物。
【００５０】
燃料極層３３：酸化ニッケル（ＮｉＯ）６０重量％と、添加量１０モル％のスカンジア（Ｓｃ２Ｏ３）と添加量１モル％のセリア（ＣｅＯ２）で安定化されたジルコニア（ＺｒＯ２）（スカンジアセリア安定化ジルコニア：ＳｃＣｅＳＺ）４０重量％との混合物。
【００５１】
固体電解質層３１、空気極層３２、および燃料極層３３のグリーンシートを以下のようにして作製した。
【００５２】
焼成後にガス拡散に必要な気孔が十分に形成されるように、空気極層３２および燃料極層３３のそれぞれの材料粉末１００重量部に対してカーボン粉末を２０〜４０重量部添加した。この混合粉末と、ポリビニルブチラール系バインダーと、有機溶媒としてのエタノールとトルエンとの混合物（重量比率で混合比が１：４）とを各々の体積分率が、材料粉末１５ｖｏｌ％、バインダー１５ｖｏｌ％、有機溶媒７０ｖｏｌ％となるように混合した。混合した後、ドクターブレード法により、空気極層３２および燃料極層３３のグリーンシートを作製した。
【００５３】
固体電解質層３１の材料粉末と、ポリビニルブチラール系バインダーと、有機溶媒としてのエタノールとトルエンとの混合物（重量比率で混合比が１：４）とを各々の体積分率が、材料粉末１５ｖｏｌ％、バインダー１５ｖｏｌ％、有機溶媒７０ｖｏｌ％となるように混合した。混合した後、ドクターブレード法により固体電解質層３１のグリーンシートを作製した。
【００５４】
以上のようにして作製された、固体電解質形燃料電池１００を構成するグリーンシートを図１に示す順に積層した。この積層体を１５００ｋｇｆ／ｃｍ２の圧力、８０℃の温度にて５分間、冷間静水圧成形（ＣＩＰ）することにより圧着した。この圧着体を温度４００〜５００℃の範囲内で脱脂処理を施した後、温度１１００℃〜１４００℃の範囲内で６時間保持することにより焼成した。この焼成により、上記のＰＥＴフィルム（流路形成用消失材７０）は消失した。これにより、酸化剤ガス流路１２ａおよび燃料ガス流路５２ａを有する実施例１の固体電解質形燃料電池１００を形成することができた。
【００５５】
実施例１の固体電解質形燃料電池１００において、第１のセパレータ１０の第１のセパレータ本体１１の焼成後の厚みは、１９０μｍであり、第１の流路形成部材１２の焼成後の厚み（酸化剤ガス流路１２ａの高さ）は、１２０μｍであった。第２のセパレータ５０の第２のセパレータ本体５１の焼成後の厚みは、１８０μｍであり、第２の流路形成部材５２の焼成後の厚み（燃料ガス流路５２ａの高さ）は１２０μｍであった。また、発電要素３０は、空気極層３２（焼成後の厚み：３００μｍ）／固体電解質層３１（焼成後の厚み：５０μｍ）／燃料極層３３（焼成後の厚み：３００μｍ）の構成であった。
【００５６】
（比較例１）
比較例１として、実施例１のＰＥＴフィルムに替えて、カーボン粉末とバインダーとからなるシートを用いたほかは、実施例１と同様に固体電解質形燃料電池を作製した。本例においては、焼成により前記カーボン粉末は消失し、これにより、酸化剤ガス流路１２ａおよび燃料ガス流路５２ａを形成することができた。前記シートは、カーボン粉末と、ポリビニルブチラール系バインダーと有機溶媒としてのエタノールとトルエンの混合物とを各々の体積分率が、材料粉末１５ｖｏｌ％、バインダー１５ｖｏｌ％、有機溶媒７０ｖｏｌ％となるように混合し、作製したシートである。
【００５７】
（比較例２）
比較例２として、実施例１のＰＥＴフィルムに替えて、アクリル樹脂ビーズとジルコニア粉末とバインダーとからなるシートを用いたほかは、実施例１と同様に固体電解質形燃料電池を作製した。本例においては、焼成により前記アクリル樹脂ビーズは消失し、これにより、酸化剤ガス流路１２ａおよび燃料ガス流路５２ａを形成することができた。前記シートは、アクリル樹脂ビーズとジルコニア粉末と、ポリビニルブチラール系バインダーと有機溶媒としてのエタノールとトルエンの混合物とを、各々の体積分率が、材料粉末１５ｖｏｌ％、バインダー１５ｖｏｌ％、有機溶媒７０ｖｏｌ％となるように混合し、作製したシートである。
【００５８】
実施例および比較例において得られた固体電解質形燃料電池のガス流路に、ガスを流して圧力損失のばらつきを評価した結果を表１に示す。圧力損失のばらつきは、マニホールドに４×１０−３ｍ３／ｍｉｎのＮ２ガスを流した際に、各流路から出てくるガス量を測定し、その流量のばらつきを、圧力損失ばらつきと定義した。
【００５９】
【表１】
2015128024.tif 000003
【００６０】
流路形成用消失材としてＰＥＴフィルムを用いた実施例１では、比較例に比べて圧力損失のばらつきが極めて小さくなっていることがわかる。これは、ＰＥＴフィルムは、積層グリーンシートの圧着時のプレス圧による変形は生じず、焼成前段階において流路形状に変形が生じなかったためであると考えられる。それに対して、比較例１で用いたカーボン粉末とバインダーとからなるシート、および比較例２で用いたアクリル樹脂ビーズとジルコニア粉末とバインダーとからなるシートの場合には、積層体を圧着する際のプレス圧によって、これらシートに変形が生じてしまい、流路に変形が生じた状態で焼成されたために圧力損失に大きなばらつきが生じたものと考えられる。
【００６１】
このように、実質的に圧着時に厚みが変化しないＰＥＴフィルム等の流路消失材を用いて固体電解質形燃料電池の製造を行うことで、酸化剤ガス流路および燃料ガス流路における圧力損失のばらつきの少ない固体電解質形燃料電池を得ることができることがわかる。このような製造方法を採用することにより、劣化を起こしにくい固体電解質形燃料電池を得ることができる。
【符号の説明】
【００６２】
１００    固体電解質形燃料電池
１０    第１のセパレータ
１１    第１のセパレータ本体
１１ｃ    ビアホール電極
１２    第１の流路形成部材
１２ａ    酸化剤ガス流路
１２ｃ    線状凸部
１２ｃ１    ビアホール電極
３０    発電要素
３１    固体電解質層
３２    空気極層
３２ａ    空気極
３３    燃料極層
３３ａ    燃料極
５０    第２のセパレータ
５１    第２のセパレータ本体
５１ｃ    ビアホール電極
５２    第２の流路形成部材
５２ａ    燃料ガス流路
５２ｃ    線状凸部
５２ｃ１    ビアホール電極
６１    酸化剤ガス用マニホールド
６２    燃料ガス用マニホールド
７０    流路形成用消失材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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