(57)【要約】【課題】  ＳＯＦＣにおいて用いられる接合材であって、焼成することにより、ＳＯＦＣ等を長時間運転しても熱収縮を起こしにくく、接合導電性と接合強度に優れた接合部材を形成する接合材を提供する。【解決手段】  ニッケル、鉄、コバルトおよびチタンからなる群より選ばれる少なくとも１種類の金属と、高融点を有する金属間化合物またはランタンクロマイト系酸化物とを含有するベース材料を用いる。【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
ニッケル、鉄、コバルトおよびチタンからなる群より選ばれる少なくとも１種類の金属と、１２００℃以上の融点を有する金属間化合物とを含有するベース材料を含む接合材であって、前記ベース材料１００重量部のうち、５０重量部以上１００重量部以下が前記金属間化合物である接合材。
【請求項２】
前記金属間化合物が、Ｙ２Ｎｉ１７、Ｐｒ２Ｎｉ１７、Ｓｍ２Ｎｉ１７、Ｄｙ２Ｎｉ１７、ＬａＮｉ５、ＮｄＮｉ５、Ｙｂ２Ｎｉ１７およびＣｅ２Ｎｉ１７からなる群より選ばれる少なくとも１種類の金属間化合物である請求項１に記載の接合材。
【請求項３】
前記金属間化合物が、実質的に粒度５μｍ以上１０μｍ以下の粒子状の金属間化合物からなる請求項１または請求項２に記載の接合材。
【請求項４】
ニッケル、鉄、コバルトおよびチタンからなる群より選ばれる少なくとも１種類の金属と、組成式Ｌａ１−ｘＡｘＣｒ１−ｙＢｙＯ３（但し、ＡはＭｇ、Ｃａ、ＳｒおよびＢａからなる群より選ばれる元素であり、ＢはＦｅ、Ｃｏ、ＮｉおよびＣｕからなる群より選ばれる元素であり、ｘは式０．１≦ｘ≦０．３を満たし、ｙは式０≦ｙ≦０．５を満たす）で表されるランタンクロマイト系酸化物とを含有するベース材料を含む接合材であって、前記ベース材料１００重量部のうち、３０重量部以上７０重量部以下が前記ランタンクロマイト系酸化物である接合材。
【請求項５】
前記ランタンクロマイト系酸化物が実質的に粒度５μｍ以上１０μｍ以下の粒子状のランタンクロマイト系酸化物からなる請求項４に記載の接合材。
【請求項６】
前記金属が粒度５μｍ以上１０μｍ以下の粒子８０重量％以上９５重量％以下と、粒度１μｍ以下の粒子５重量％以上２０重量％以下とを含む粒子状の金属である請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の接合材。
【請求項７】
前記金属がニッケルである請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の接合材。
【請求項８】
前記ベース材料とビヒクルとを含む請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の接合材。
【請求項９】
複数の部材間に配置された請求項１から請求項８のいずれか一項に記載の接合材を焼結して得られた接合部材。
【請求項１０】
請求項１から請求項８のいずれか一項に記載の接合材を複数の部材間に配置し、
該接合材を焼結する接合方法。
【請求項１１】
前記複数の部材が、固体電解質型燃料電池におけるインターコネクタと集電板とを含む請求項１０に記載の接合方法。
【請求項１２】
複数の部材と、
該複数の部材間を接合する請求項９に記載の接合部材と
を有する固体電解質型燃料電池。
【請求項１３】
前記複数の部材が、インターコネクタと集電板とを含む請求項１２に記載の固体電解質型燃料電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、固体電解質型燃料電池（以下、「ＳＯＦＣ」と記載する。）において構造部材同士を電気的に接合する場合に用いられる接合材ならびにこれを用いた接合方法およびＳＯＦＣに関する。また、本発明は、高温で使用できる導電性接合材、特に、ＳＯＦＣにおけるインターコネクタと集電部材とを電気的に接合する際に好適に用いられる接合材ならびにこれを用いた接合方法およびＳＯＦＣに関する。
【背景技術】
【０００２】
ＳＯＦＣの一般的な構成としては、図１に示すものが知られている。発電膜は、イットリア安定化ジルコニア１とその両面に形成された電極２、３から構成される。発電膜の片側には電極接続用波板４、インターコネクタ６が形成され、他の片側には電極接続用波板５、インターコネクタ７が形成されている。こうした構成のＳＯＦＣにおいて、インターコネクタ６と電気接続用波板４との間、電気接続用波板４と電極２との間、電極３と電極接続用波板５との間、電気接続用波板５とインターコネクタ７との間には、一般に導電性接合部材が用いられている。
【０００３】
他のＳＯＦＣの要部の一般的な構成として、図２に示すものが知られている。発電膜１２は、イットリア安定化ジルコニアの固体電解質膜１４と、その両面に形成された燃料側電極１３と空気側電極１５とから構成され、ディンプル状の形状をしている。発電膜１２の燃料側電極１３の側には、燃料側電極１３と電気的に接続されたインターコネクタ１７が設けられ、発電膜１２の空気側電極１５の側には、空気側電極１５と電気的に接続されたインターコネクタ１７が設けられている。図２に示したＳＯＦＣは、複数の発電膜１２がインターコネクタ１７を介して電気的に直列に接続された多段スタック構造を有している。スタックの両端に配されたインターコネクタ１７には、集電版１９が電気的に接続されている。こうした構成のＳＯＦＣにおいては、インターコネクタ１７と燃料側電極１３との間、インターコネクタ１７と空気側電極１５との間、およびインターコネクタ１７と集電版１９の間には、一般的に、それぞれの部位の使用環境に適合した導電性接合部材１１、１６、１８が用いられている。インターコネクタ１７と集電版１９の間に配される導電性接合部材１８中には、接合性を良好とするために、ニッケルメッシュ（図示せず）が埋め込まれる。
【０００４】
ＳＯＦＣモジュールの構成としては、例えば、特許文献１に記載されたものが知られている。このＳＯＦＣモジュールにおいては、図３に示すように、発電膜を起立した状態でインターコネクタを交互に介して少量（例えば５段）列設してなるサブスタック３２を構成し、該サブスタック３２同士を接続する集電部材（図示せず）を用いて、複数列（例えば１０列：３２−１〜３２−１０）交互に連結してなる貨車状横置スタック３４が形成されている。さらにこのＳＯＦＣモジュールには、各々のサブスタック３２に空気を供給する空気供給マニホールド３５ａ及び空気排出マニホールド３５ｂがサブスタック単位で各々形成されている。また、貨車状横置スタック３４の両端部に位置するサブスタック３２−１，３２−１０には、集電棒３６を具えた集電板３７が各々設けられており、これらにより集電している。
【０００５】
上記貨車状横置スタック３４は、キャニスタ（図示せず）の内部に収容される。図４に示すように、キャニスタの内部に収容される貨車状横置スタック３４の各サブスタック３２は、起立した状態でインターコネクタ４０を介して５列列設してなる発電膜４１がセラミックス製の枠体であるマニホールド４２ａ，４２ｂにより上下方向で一体に扶持されており、下部マニホールド４２ｂはキャニスタ底部２４ａ側にジルコニアペースト４３等のシール材によりシールされて固定されている。
上記サブスタック３２の両端部のインターコネクタ４０は、ニッケルメッシュ４４及びニッケルペースト４５を用いてニッケル集電板等の中間集電板４６と接合している。
【特許文献１】特開２０００−１４９９７６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記ニッケルペースト４５としては、例えば、平均粒径１μｍ以下の微細なニッケルをビヒクル中でペースト化したものが知られている。ＳＯＦＣにおける適用を考えた場合には、作動温度は約１０００℃であり、また電極の耐熱温度が１３００℃程度であるため、融着のための施工温度は１３００℃程度以下であること、及び１０００℃では硬化していることが必要である。しかし、ＳＯＦＣにおけるインターコネクタとニッケル集電板とをニッケルペーストで接合する場合、１０００℃程度で熱処理したものを使用するが、ニッケルペーストは焼成後にニッケル金属粒子となるため、運転温度である１０００℃で長時間保持するとニッケル金属粒子が凝集して隙間を生じ、導電性の低下を招いていた。このため、ニッケルペーストに白金を混合して用いられることもあるが、白金は高価であるため、コスト高になるという問題があった。
さらに、インターコネクタとニッケル集電板とをニッケルペーストで接合したＳＯＦＣモジュールは、サブスタック間の接合抵抗が増加することにより、モジュール出力が低下するという問題があった。
【０００７】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、ＳＯＦＣにおいてインターコネクタとニッケル集電板とを接合する場合等において用いられる接合材であって、焼成することにより、ＳＯＦＣ等を長時間運転しても熱収縮を起こしにくく、接合導電性と接合強度に優れた接合部材を形成する接合材を提供することを目的とする。
また本発明は、前記接合材より形成され、ＳＯＦＣ等の長時間運転において熱収縮を起こしにくく、接合導電性と接合強度に優れた接合部材を提供することを目的とする。
また本発明は、前記接合材を用いて、ＳＯＦＣにおけるインターコネクタとニッケル集電板のあいだ等に、接合導電性と接合強度に優れた接合部を形成する接合方法を提供することを目的とする。
また本発明は、インターコネクタとニッケル集電板のあいだ等において、接合導電性と接合強度に優れた接合部を有し、長時間運転しても出力が低下しにくいＳＯＦＣ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】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明は、以下の手段を採用する。
本発明にかかる接合材は、ニッケル、鉄、コバルトおよびチタンからなる群より選ばれる少なくとも１種類の金属と、高融点を有する化合物とを含有するベース材料を含む接合材である。
前記高融点を有する化合物としては、１２００℃以上の融点を有する金属間化合物または組成式Ｌａ１−ｘＡｘＣｒ１−ｙＢｙＯ３（但し、ＡはＭｇ、Ｃａ、ＳｒおよびＢａからなる群より選ばれる元素であり、ＢはＦｅ、Ｃｏ、ＮｉおよびＣｕからなる群より選ばれる元素であり、ｘは式０．１≦ｘ≦０．３を満たし、ｙは式０≦ｙ≦０．５を満たす）で表されるランタンクロマイト系酸化物を採用することができる。
本発明の接合材は、焼結時において、前記高融点を有する化合物の析出物による粒界ピン止め効果によって、前記金属の結晶粒界の移動すなわち粗大粒化が抑制される。これにより、この接合材を焼結して得られる接合部材の結晶粒が微細化される。従って、この接合部材は、ＳＯＦＣ等に用いた際に、長時間運転しても熱収縮を起こしにくく、接合強度に優れた接合部材となる。
【０００９】
本発明の接合材において、前記高融点を有する化合物として前記金属間化合物を採用する場合は、前記ベース材料１００重量部のうち、５０重量部以上１００重量部以下を前記金属間化合物とすることができる。
前記金属間化合物の配合量を上記範囲とすることにより、この接合材を焼結して得られる接合部材は、ＳＯＦＣ等に用いた際に、長時間運転しても熱収縮を起こしにくく、良好な接合導電性を維持できる接合部材となる。
【００１０】
本発明の接合材において、前記高融点を有する化合物として前記ランタンクロマイト系酸化物を採用する場合は、前記ベース材料１００重量部のうち、３０重量部以上７０重量部以下を前記ランタンクロマイト系酸化物とすることができる。
前記ランタンクロマイト系酸化物の配合量を上記範囲とすることにより、この接合材を焼結して得られる接合部材は、ＳＯＦＣ等に用いた際に、長時間運転しても熱収縮を起こしにくく、良好な接合導電性を維持できる接合部材となる。
【００１１】
本発明に係る接合部材は、複数の部材間に配置された前記本発明の接合材を焼結して得られる。
従って、本発明の接合部材は、ＳＯＦＣ等の接合部に用いた際に、長時間運転しても熱収縮を起こしにくく、接合導電性と接合強度に優れる。
【００１２】
本発明に係る接合方法は、前記本発明の接合材を複数の部材間に配置し、該接合材を焼結する方法である。
従って、本発明の接合方法によれば、ＳＯＦＣにおけるインターコネクタとニッケル集電板のあいだ等に、接合導電性と接合強度に優れた接合部を形成することができる。
【００１３】
本発明に係る固体電解質型燃料電池は、複数の部材と、該複数の部材間を接合する前記本発明の接合部材とを有する。
従って、本発明のＳＯＦＣは、インターコネクタとニッケル集電板のあいだ等の接合部が接合導電性と接合強度に優れているので、長時間運転しても出力が低下しにくい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、ＳＯＦＣにおいてインターコネクタとニッケル集電板とを接合する場合等において用いられる接合材であって、焼成することにより、ＳＯＦＣ等を長時間運転しても熱収縮を起こしにくく、接合導電性と接合強度に優れた接合部材を形成する接合材が得られる。
また、本発明によれば、ＳＯＦＣ等の接合部に用いた際に、長時間運転しても熱収縮を起こしにくく、接合導電性と接合強度に優れる接合部材が得られる。
また、本発明によれば、ＳＯＦＣにおけるインターコネクタとニッケル集電板のあいだ等に、接合導電性と接合強度に優れた接合部を形成することができる接合方法が提供される。
また、本発明によれば、インターコネクタとニッケル集電板のあいだ等の接合部が接合導電性と接合強度に優れ、長時間運転しても出力が低下しにくいＳＯＦＣが得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の実施形態について説明する。
本発明の第１の実施形態は、ニッケル、鉄、コバルトおよびチタンからなる群より選ばれる少なくとも１種類の金属と、１２００℃以上の融点を有する金属間化合物とを含有するベース材料を含む接合材であって、前記ベース材料１００重量部のうち、５０重量部以上１００重量部以下が前記金属間化合物である接合材である。
前記金属間化合物の配合量は、５０重量部未満では、熱収縮の抑制効果が十分ではないので好ましくない。
【００１６】
１２００℃以上の融点を有する前記金属間化合物としては、Ｙ２Ｎｉ１７、Ｐｒ２Ｎｉ１７、Ｓｍ２Ｎｉ１７、Ｄｙ２Ｎｉ１７、ＬａＮｉ５、ＮｄＮｉ５、Ｙｂ２Ｎｉ１７またはＣｅ２Ｎｉ１７のいずれか、またはこれらの金属間化合物のうちから任意に選ばれる２種以上を混合をしたものを用いることができる。
【００１７】
前記金属間化合物は、実質的に粒度５μｍ以上１０μｍ以下の粒子状の金属間化合物からなるものが好ましい。
前記金属間化合物の粒度が５μｍ未満では、粒界ピン止め効果が小さくなるので好ましくない。また、前記金属間化合物の粒度が１０μｍを超えると、導電率が低下するので好ましくない。
【００１８】
本発明の第２の実施形態は、ニッケル、鉄、コバルトおよびチタンからなる群より選ばれる少なくとも１種類の金属と、組成式Ｌａ１−ｘＡｘＣｒ１−ｙＢｙＯ３（但し、ＡはＭｇ、Ｃａ、ＳｒおよびＢａからなる群より選ばれる元素であり、ＢはＦｅ、Ｃｏ、ＮｉおよびＣｕからなる群より選ばれる元素であり、ｘは式０．１≦ｘ≦０．３を満たし、ｙは式０≦ｙ≦０．５を満たす）で表されるランタンクロマイト系酸化物とを含有するベース材料を含む接合材であって、前記ベース材料１００重量部のうち、３０重量部以上７０重量部以下が前記ランタンクロマイト系酸化物である接合材である。
前記ランタンクロマイト系酸化物の配合量は、３０重量部未満では、熱収縮の抑制効果が十分ではないので好ましくない。また、前記金属間化合物の配合量は、７０重量部を超えると、接合材を焼結して得られる接合部材の初期状態の導電率が既に低いものとなるので好ましくない。
【００１９】
前記ランタンクロマイト系酸化物は、実質的に粒度５μｍ以上１０μｍ以下の粒子状のランタンクロマイト系酸化物からなるものが好ましい。
前記ランタンクロマイト系酸化物の粒度が５μｍ未満では、粒界ピン止め効果が小さくなるので好ましくない。また、前記ランタンクロマイト系酸化物の粒度が１０μｍを超えると、導電率が低下するので好ましくない。
【００２０】
前記ランタンクロマイト系酸化物を表す組成式Ｌａ１−ｘＡｘＣｒ１−ｙＢｙＯ３において、成分Ａの組成比を示すｘが０．１未満では、得られる接合部材の導電性が低下するので好ましくない。ｘが０．３を超えると、得られる接合部材の熱膨張率が大きくなり、接合強度が低下するので好ましくない。成分Ｂは任意成分であるが、その組成比を示すｙが０．５を超えると、導電率が低下するので好ましくない。
【００２１】
前記第１の実施形態および第２の実施形態において、前記金属は、粒度５μｍ以上１０μｍ以下の粒子８０重量％以上９５重量％以下と、粒度１μｍ以下の粒子５重量％以上２０重量％以下とを含む粒子状の金属であることが好ましい。
粒度５μｍ以上１０μｍ以下の金属粒子の割合が８０重量％未満では、焼成時にひび割れが発生しやすいので好ましくない。また、粒度５μｍ以上１０μｍ以下の金属粒子の割合が９５重量％を超えると、接合強度が低下するので好ましくない。
粒度１μｍ以下の金属粒子の割合が５重量％未満では、接合強度が低下するので好ましくない。粒度１μｍ以下の金属粒子の割合が２０重量％を超えると、焼成時にひび割れが発生しやすいので好ましくない。
【００２２】
前記第１の実施形態および第２の実施形態において、前記金属としては、ニッケルが熱収縮が少ないので最も好ましい。
【００２３】
前記第１の実施形態および第２の実施形態において、前記接合材は前記ベース材料に加えてビヒクルを含むものが望ましい。
ビヒクルは、接合材を焼結する際に蒸発し、焼結後の接合部材中には残留しない原料であるが、ビヒクルを用いることにより接合材のベース材料をペースト状にし、取り扱いを容易にすることができる。
ビヒクルは、粉体を分散できるものであれば特に限定されないが、好ましくは、ブチルカルビトール、テレピン油、ブタノール等が挙げられ、特に好ましくはブチルカルビトールである。ビヒクルの添加量は、ビヒクルの種類によって異なるが、ベース材料を１００重量部とすると、３０重量部以上５０重量部以下添加することが好ましい。
【００２４】
本発明の第３の実施形態は、前記第１の実施形態または第２の実施形態による接合材を複数の部材間に配置し、該接合材を焼結する接合方法ならびにこの接合方法により前記接合材から得られた接合部材である。
【００２５】
接合の対象となる前記複数の部材としては、ＳＯＦＣの構成部材が挙げられ、インターコネクタと集電板が特に好適である。
例えば、本実施形態の接合方法は、発電部分の電気を取り出すため、ＳＯＦＣのニッケル集電板とスタック（発電セルの集合体）端部のインターコネクタとの接合に適用できる。
【００２６】
前記接合材をニッケル集電板の接合箇所にスクリーン印刷法等を用いて塗布した後に、インターコネクタの接合箇所と合わせる。スクリーン印刷法によれば、精度良く、均一に塗膜を製膜することができるので、インターコネクタと集電板の密着性が向上し、良好なＳＯＦＣの発電特性が得られる。
接合材の塗布後、２００℃程度に加熱してビヒクルを蒸発させ、更に約１２００℃乃至１３００℃に加熱して熱処理する。ビヒクルを蒸発させた後の接合材の厚さは、好ましくは、１００μｍ以上２００μｍ以下である。
前記熱処理により前記接合材が焼結し、本実施形態の接合部材となる。
なお、本実施形態の接合方法においては、接合性さらに良好にするために、塗布された接合材にニッケルメッシュ等の金属メッシュを埋め込んでもよい。
【００２７】
本発明の第４の実施形態は、複数の部材と、該複数の部材間を接合する前記第３の実施形態による接合部材とを有するＳＯＦＣである。
前記複数の部材としては、インターコネクタと集電板が特に好適である。
【００２８】
本実施形態のＳＯＦＣは、インターコネクタと集電板の接合部材を前記第３の実施形態による接合部材に代えた以外は、従来のＳＯＦＣと同様の構成とすることができる。従って、以下、前述の図２ないし図４を参照して本実施形態のＳＯＦＣの構成例を説明する。前述の構成要素と同様の機能を有する構成要素については、同じ符号を用いて説明する。なお、本発明のＳＯＦＣは、以下の構成例に限定されない。
【００２９】
図２に示すように、発電膜１２は、イットリア安定化ジルコニアの固体電解質膜１４と、その両面に形成された燃料側電極１３と空気側電極１５とから構成され、ディンプル状の形状をしている。発電膜１２の燃料側電極１３の側には、燃料側電極１３と電気的に接続されたインターコネクタ１７が設けられ、発電膜１２の空気側電極１５の側には、空気側電極１５と電気的に接続されたインターコネクタ１７が設けられている。このＳＯＦＣは、複数の発電膜１２がインターコネクタ１７を介して電気的に直列に接続された多段スタック構造を有している。スタックの両端に配されたインターコネクタ１７には、ニッケル集電版１９が電気的に接続されている。インターコネクタ１７と燃料側電極１３との間ならびにインターコネクタ１７と空気側電極１５との間には、それぞれの部位の使用環境に適合した導電性接合部材１１、１６が用いられている。インターコネクタ１７と集電版１９との間には、前記第３の実施形態による接合部材１８が用いられている。また、この導電性接合部材中には、接合性を良好とするために、ニッケルメッシュ（図示せず）が埋め込まれる。
【００３０】
ＳＯＦＣモジュールの構成としては、図３に示すように、発電膜を起立した状態でインターコネクタを交互に介して少量（例えば５段）列設してなるサブスタック３２を構成し、該サブスタック３２同士を接続する集電部材（図示せず）を用いて、複数列（例えば１０列：３２−１〜３２−１０）交互に連結してなる貨車状横置スタック３４を形成する。さらにこのＳＯＦＣモジュールには、各々のサブスタック３２に空気を供給する空気供給マニホールド３５ａ及び空気排出マニホールド３５ｂがサブスタック単位で各々形成されている。また、貨車状横置スタック３４の両端部に位置するサブスタック３２−１，３２−１０には、集電棒３６を具えた集電板３７が各々設けられており、これらにより集電している。
【００３１】
上記貨車状横置スタック３４は、キャニスタ（図示せず）の内部に収容される。図４に示すように、キャニスタの内部に収容される貨車状横置スタック３４の各サブスタック３２は、起立した状態でインターコネクタ４０を介して５列列設してなる発電膜４１がセラミックス製の枠体であるマニホールド４２ａ，４２ｂにより上下方向で一体に扶持されており、下部マニホールド４２ｂはキャニスタ底部２４ａ側にジルコニアペースト４３等のシール材によりシールされて固定されている。
上記サブスタック３２の両端部のインターコネクタ４０は、ニッケルメッシュ４４及び前記第３の実施形態による接合部材４５を用いてニッケル集電板等の中間集電板４６と接合している。
【００３２】
次に、本発明を実験例に基づき説明するが、本発明はこれら実験例に限定されるものではない。
【００３３】
実験例１
表１に示した分量の金属ニッケル粉とＹ２Ｎｉ１７粉をベース材料とし、これにビヒクル（混合溶媒）としてブチルカルビトールを加えて、アルミナ製３本ロールミルを用いて混練し、ペースト状として、接合材ペーストの各サンプルを得た。
この接合材ペーストを用いて、図５に示すような中央集電板とインターコネクタの接合サンプルを作製し、以下に説明する方法で接合部の接合導電率を測定した。
【００３４】
まず、接合材ペーストを３０ｍｍ角のインターコネクタ１０３の片面に１００〜２００μｍの厚さに均一に塗布し、この塗布部分に、３０ｍｍ角のニッケル製中央集電板１０５を接着した。次に導電性接合材ペーストを１２５０℃で１時間にわたって焼付処理をしたのち炉冷し、導電性接合部材１０１を形成した。焼付後、中央集電板１０５とインターコネクタ１０３との接合部の抵抗を測定するために、中央集電板１０５とインターコネクタ１０３のそれぞれにおいて、接合部材１０１と反対側の面に、互いに対角線の位置となるように白金ペースト１０７を介して白金線からなる端子１０９を２本ずつ取り付けた。これを、空気雰囲気中１０００℃に昇温し、白金端子１０９を焼付けた。
【００３５】
この接合サンプル上の端子１０９に定電流発生装置および電圧計をつないで、１０００℃に昇温し、１００体積％のＨ２を導入して還元処理を行った後、直流４端子法によって初期の接合導電率を測定した。
次に、接合サンプルを高温還元雰囲気（１０００℃、７０％Ｈ２）で１０００時間保持し、再び直流４端子法によって接合導電率を測定し、初期の接合導電率からの低下率を求めた。各接合サンプルの測定結果を表１に示す。
【００３６】
金属ニッケル単体の導電率は、Ｙ２Ｎｉ１７単体の導電率より高いが、ニッケルのみをペースト化したサンプル１の設後導電性を評価すると、焼結時に凝集するため、初期の導電性もサンプル２（５０％Ｎｉ−５０％Ｙ２Ｎｉ１７）より低下する。
さらに、ニッケルのみでは運転時にも凝集が進行しやすいので、還元雰囲気１０００時間保持後の導電性はさらに低下する。
Ｙ２Ｎｉ１７のみのサンプル３は初期の導電性は低いが、凝集しにくいので、還元雰囲気１０００時間保持後の導電性はニッケルのみのサンプル１より高くなる。
【００３７】
【表１】
2008207188.tif 000002
【００３８】
実験例２
ベース材料の組成を表２に示すとおりとした以外は実験例１と同様にして、接合導電率の測定を行った。各接合サンプルの測定結果を表２に示す。
【００３９】
Ｌａ０．８Ｓｒ０．２ＣｒＯ３単体の導電率は、金属ニッケル単体の導電率より低いが、３０重量％ないし５０重量％のＬａ０．８Ｓｒ０．２ＣｒＯ３をベース材料に添加したサンプル４〜６では、焼結時のニッケルの凝集を防ぐため、初期導電率が向上している。また、Ｌａ０．８Ｓｒ０．２ＣｒＯ３が運転時のニッケルの凝集も抑制するので、３０重量％ないし７０重量％のＬａ０．８Ｓｒ０．２ＣｒＯ３をベース材料に添加したサンプル４〜６では、ニッケルのみのサンプル１より還元雰囲気１０００時間保持後の導電性も高い。Ｌａ０．８Ｓｒ０．２ＣｒＯ３のみのサンプル７では、還元雰囲気１０００時間保持後の導電性の低下は無いが、初期の導電性が低い。
【００４０】
【表２】
2008207188.tif 000003
【００４１】
実験例３
ニッケル粉として、粒度１μｍ以下のニッケル粉と粒度５μｍ以上１０μｍ以下のニッケル粉を表３に示した割合で混合したものを用い、この混合ニッケル粉５０重量％とＬａ０．８Ｓｒ０．２ＣｒＯ３粉（粒度５μｍ以上１０μｍ以下）５０重量％を混合したものをベース材料とした以外は、実施例２と同様にして、接合材ペーストを作製した。
この接合材ペーストを用いて、図６に示すような中央集電板とインターコネクタの接合サンプルを作製し、以下に説明する方法で接合部の接合強度を測定した。
【００４２】
まず、接合材ペーストを３０ｍｍ角のインターコネクタ１０３の片面に１００〜２００μｍの厚さに均一に塗布し、この塗布部分に、３０ｍｍ角のニッケル製中央集電板１０５を接着した。次に導電性接合材ペーストを１２５０℃で１時間にわたって焼付処理をしたのち炉冷し、導電性接合部材１０１を形成した。焼付後、中央集電板１０５とインターコネクタ１０３との接合強度を測定するために、中央集電板１０５を接着剤でアクリル板１１１に接着し、インターコネクタには重しを入れられるような容器１１３を取り付けた。この容器に重しを入れていき、中央集電板１０５とインターコネクタ１０３とがはがれる重量を評価した。評価結果を表３に示す。
【００４３】
【表３】
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【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】ＳＯＦＣの一例を示す概略図である。
【図２】ＳＯＦＣの他の例を示す概略図である。
【図３】ＳＯＦＣモジュールにおいてキャニスタに収容されるスタック本体の斜視図である。
【図４】ＳＯＦＣモジュールの一部断面図である。
【図５】実験例１および２における接合サンプルを示す概略図である。
【図６】実験例３における接合サンプルを示す概略図である。
【符号の説明】
【００４５】
１  固体電解質膜
２  電極
３  電極
４  電気接続用波板
５  電気接続用波板
６  インターコネクタ
７  インターコネクタ
１１  導電性接合部材
１２  発電膜
１３  燃料側電極
１４  固体電解質膜
１５  空気側電極
１６  導電性接合部材
１７  インターコネクタ
１８  導電性接合部材
１９  集電板
３２  サブスタック
３４  貨車状横置スタック
３５ａ  空気供給マニホールド
３５ｂ  空気排出マニホールド
３６  集電棒
３７  集電板
４０  インターコネクタ
４１  発電膜
４２ａ，４２ｂ  マニホールド
４３  ジルコニアペースト
４４  ニッケルメッシュ
４５  ニッケルペースト
４６  中間集電板
１０１  接合部材
１０３  インターコネクタ
１０５  中央集電板
【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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