(57)【要約】 【課題】 ガスシールが容易になり、ガスのクロスリークが生じる可能性がほとんどない固体電解質型燃料電池を提供する。【解決手段】  ガス透過孔２ａを有する金属製セル基板２及び一対の電極層３，４間に電解質層５を挟み込んで形成した電池要素６を具備し、金属製セル基板２のガス透過孔２ａ上に位置させた電池要素６の一対の電極層３，４のうちのいずれか一方の電極層３を電解質層５で覆って成るセル７を備え、金属製セル基板２のガス不透過部分２ｂと接合してセル７を支持する電気導伝性を有するセル支持用金属薄板８を設ける。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガス透過孔を有する金属製セル基板及び一対の電極層間に電解質層を挟み込んで形成した電池要素を具備し、上記金属製セル基板のガス透過孔上に位置させた電池要素の一対の電極層のうちのいずれか一方の電極層を電解質層で覆って成るセルを備えた固体電解質型燃料電池において、
上記金属製セル基板のガス不透過部分と接合してセルを支持する電気導伝性を有するセル支持用金属薄板を設けたことを特徴とする固体電解質型燃料電池。
【請求項２】
セル支持用金属薄板の金属製セル基板との接合部分の厚みを金属製セル基板よりも薄くしてある請求項１に記載の固体電解質型燃料電池。
【請求項３】
セル支持用金属薄板の金属製セル基板との接合部分又はその周辺に応力緩和部を設けた請求項１又は２に記載の固体電解質型燃料電池。
【請求項４】
セル支持用金属薄板の金属製セル基板との接合部分の厚みをそれ以外の部分よりも薄くして応力緩和部とした請求項３に記載の固体電解質型燃料電池。
【請求項５】
セル支持用金属薄板の金属製セル基板との接合部分の周辺を局所的に薄くして応力緩和部とした請求項３に記載の固体電解質型燃料電池。
【請求項６】
セル支持用金属薄板の金属製セル基板との接合部分の周辺をうねらせて応力緩和部とした請求項３に記載の固体電解質型燃料電池。
【請求項７】
セル支持用金属薄板の金属製セル基板との接合部分の周辺に段差を設けて応力緩和部とした請求項３に記載の固体電解質型燃料電池。
【請求項８】
セル支持用金属薄板のヤング率を金属製セル基板のヤング率よりも小さく設定した請求項１〜７のいずれか一つの項に記載の固体電解質型燃料電池。
【請求項９】
セル支持用金属薄板と金属製セル基板とを拡散接合により接合してある請求項１〜８のいずれか一つの項に記載の固体電解質型燃料電池。
【請求項１０】
セル支持用金属薄板と金属製セル基板とを超音波接合により接合してある請求項１〜４のいずれか一つの項に記載の固体電解質型燃料電池。
【請求項１１】
セル支持用金属薄板と金属製セル基板とを溶接により接合してある請求項４に記載の固体電解質型燃料電池。
【請求項１２】
セル支持用金属薄板上に複数のセルを配置してなる請求項１〜１１のいずれか一つの項に記載の固体電解質型燃料電池。
【請求項１３】
セル支持用金属薄板は１つ以上の開口を具備し、この開口にセルを配置して、開口の周縁部とセルの金属製セル基板のガス不透過部分とを接合してある請求項１３に記載の固体電解質型燃料電池。
【請求項１４】
セルにおける金属製セル基板の電池要素側の面にセル支持用金属薄板を接合して成る請求項１〜１３のいずれか一つの項に記載の固体電解質型燃料電池と、セルにおける金属製セル基板の電池要素とは反対側の面にセル支持用金属薄板を接合して成る請求項１〜１３のいずれか一つの項に記載の固体電解質型燃料電池とを交互に積層して成る固体電解質型燃料電池のスタック構造体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一対の電極で固体電解質を挟持する構成を電池要素として有する固体電解質型燃料電池に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の固体電解質型燃料電池としては、例えば、多孔質体から成るセル基板及び一対の電極層間に電解質層を挟み込んで形成した電池要素を具備してこの電池要素をセル基板上に積層して成るセルを備えたものがあり、この固体電解質型燃料電池では、電池要素の電解質層とセルを支持するセル支持体とを接合するようにしている。
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−３３１６９２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところが、従来の固体電解質型燃料電池においては、セル基板が多孔質体から成っているため、電池要素が形成されていない部分に封孔処理を施す必要があるうえ、電池要素の電解質層とセル支持体との接合部分、すなわち、セラミックス層と金属との接合部分に生じる熱ストレスにより、接合部分が劣化して破損し、ガスがクロスリークする恐れがあり、その結果、性能の低下を招き兼ねないという問題があり、この問題を解決することが従来の課題となっていた。
【０００５】
本発明は、上記した従来の課題に着目してなされたものであり、ガスシールが容易になり、ガスのクロスリークが生じる可能性がほとんどない固体電解質型燃料電池を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、ガス透過孔を有する金属製セル基板及び一対の電極層間に電解質層を挟み込んで形成した電池要素を具備し、上記金属製セル基板のガス透過孔上に位置させた電池要素の一対の電極層のうちのいずれか一方の電極層を電解質層で覆って成るセルを備えた固体電解質型燃料電池において、上記金属製セル基板のガス不透過部分と接合してセルを支持する電気導伝性を有するセル支持用金属薄板を設けた構成としたことを特徴としており、この固体電解質型燃料電池の構成を前述した従来の課題を解決するための手段としている。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の固体電解質型燃料電池によれば、上記した構成としているので、ガスシールが容易なものとなり、加えて、セルとセル支持用金属薄板との接合を金属同士の接合とすることでガスのクロスリークが生じる懸念を払拭することが可能であり、さらに、セルと接合するセル支持用金属薄板を集電体として機能させることができるという非常に優れた効果がもたらされる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
図１に示すように、本発明の固体電解質型燃料電池１は、ガス透過孔２ａを有する金属製セル基板２及び一対の電極層（燃料極層３及び空気極層４）間に電解質層５を挟み込んで形成した電池要素６を具備して、金属製セル基板２のガス透過孔２ａ上に位置させた電池要素６の一対の電極層３，４のうちのいずれか一方の電極層（図示例では燃料極層３）を電解質層５で覆って成るセル７を備えており、金属製セル基板２のガス不透過部分２ｂには、セル７を支持する電気導伝性を有するセル支持用金属薄板８が接合してある。この際、金属製セル基板２からのガスリークがないため、金属製セル基板２とセル支持用金属薄板８との接合レイアウトの自由度が高く、金属製セル基板２の図示上面でセル支持用金属薄板８と接合することが可能であるほか、図２にも示すように、金属製セル基板２の図示下面でセル支持用金属薄板８と接合することが可能である。
【０００９】
セル支持用金属薄板８の材料としては、Ｆｅ，Ｎｉ，Ｃｒ，Ｍｏ，Ｃｕ，Ａｌのうちの少なくともいずれか一方の元素を含む金属又は合金が用いられる。合金としては、例えば、インコネルやハステロイ、ステンレスやインバーなどがある。
【００１０】
また、本発明の固体電解質型燃料電池１において、セル支持用金属薄板８の金属製セル基板２との接合部分８ａの厚みを金属製セル基板２よりも薄くすることが望ましい。このとき、図３に示すように、セル支持用金属薄板８の金属製セル基板２との接合部分８ａの厚みをセル支持用金属薄板８の全体の厚みと同じにしたり、図４に示すように、セル支持用金属薄板８の金属製セル基板２との接合部分８ａの厚みをセル支持用金属薄板８の全体の厚みよりも薄くしたりすることが可能である。
【００１１】
このように、金属製セル基板２よりも肉厚の薄いセル支持用金属薄板８を用いることにより、金属製セル基板２とセル支持用金属薄板８との接合時にセル支持用金属薄板８が変形することで、接合プロセスによるセル７の破損や、金属製セル基板２の変形を防止することができる。加えて、スタック運転時の熱サイクルによる熱応力に対しても、セル支持用金属薄板８が変形することで、セル７の破損を阻止し得る。
【００１２】
ただし、セル支持用金属薄板８の接合部分８ａの厚みが３０μｍ以下であると、セル７又はスタックマニホールドとの接合に際して、セル支持用金属薄板８が大きく変形することで接合されない個所が生じて、ガスリークや接合部分８ａの破損の発生が懸念される。
【００１３】
また、セル支持用金属薄板８の全体の厚みが３０μｍ以下であると、各プロセス中のセル支持用金属薄板８の取り扱いが困難となり、ガスシールの形成やマニホールドとの接合において不具合が生じることが懸念される。一方、セル支持用金属薄板８の全体の厚みが０．５ｍｍよりも厚いと、セル支持用金属薄板８の強度が、セル本体と同等ないしそれ以上となるため、接合時にセル支持用金属薄板８が変形する力でセル７が破損したり、又は、残留応力が開放される力などで接合部分８ａが破損したりする危険がある。
【００１４】
さらに、本発明の固体電解質型燃料電池において、セル支持用金属薄板８の金属製セル基板２との接合部分８ａ又はその周辺に応力緩和部を設けることが望ましい。
【００１５】
つまり、金属製セル基板２とセル支持用金属薄板８との接合時に生じる応力によって、上記応力緩和部を優先的に変形させることで、金属製セル基板２の破損及びセル支持用金属薄板８の反りなどの不具合を抑制することができ、また、スタック構造体を形成する際のセル支持用金属薄板８の積層時には、応力吸収又は応力開放の起点となって、金属製セル基板２の破損やセル支持用金属薄板８の変形を抑制し、さらに、スタック運転時の熱サイクルによる熱応力に対しても、応力吸収又は応力開放の起点となり、金属製セル基板２の破損，セル支持用金属薄板８の変形及びこれに伴うスタック構造体の破損を防止することができる。
【００１６】
この場合、セル支持用金属薄板８の金属製セル基板２との接合部分８ａの厚みをそれ以外の部分よりも薄くして応力緩和部としたり、セル支持用金属薄板８の金属製セル基板２との接合部分８ａの周辺を局所的に薄くして応力緩和部としたり、セル支持用金属薄板８の金属製セル基板２との接合部分８ａの周辺をうねらせて応力緩和部としたりすることができるほか、セル支持用金属薄板８の金属製セル基板２との接合部分８ａの周辺に段差を設けて応力緩和部とすることができる。
【００１７】
ここで、セル支持用金属薄板８の金属製セル基板２との接合部分８ａの厚みをそれ以外の部分よりも薄くして応力緩和部とする場合、図４に示すように、それ以外の部分よりも一様に薄くしてもよいし、図５に示すように、接合部分８ａの端部に向けて漸次薄くなるようにしてもよい。
【００１８】
また、「セル支持用金属薄板８の金属製セル基板２との接合部分８ａの周辺を局所的に薄くする」とは、図６に示すように、接合部分８ａの周辺に局所的に接合部分８ａよりもさらに薄い薄肉部（応力緩和部）１０を設けるということであり、この薄肉部１０は、図７及び図８に示すように、複数箇所に配置することが可能である。
【００１９】
さらに、「セル支持用金属薄板８の金属製セル基板２との接合部分８ａの周辺をうねらせる」とは、図９に示すように、接合部分８ａの周辺に断面Ｕ字状の波状部（応力緩和部）１０を設けるということであり、この波状部１０は、図１０に示すように、複数箇所に配置することが可能である。
【００２０】
さらにまた、「セル支持用金属薄板８の金属製セル基板２との接合部分８ａの周辺に段差を設ける」とは、図１１及び図１２に部分的に示すように、接合部分８ａの周辺に凹凸部（応力緩和部）１０を形成するということである。
【００２１】
さらにまた、ヤング率の小さいものほど、より小さい力で変形する（伸びる）、すなわち、応力に対して容易に変形させることができるので、本発明の固体電解質型燃料電池１において、セル支持用金属薄板８のヤング率を金属製セル基板２のヤング率よりも小さく設定することが望ましい。これに加えて、上記したように、セル支持用金属薄板８の肉厚を薄くしたり、接合部分８ａの周辺に薄肉部や波状部などの応力緩和部１０を形成すれば、セル支持用金属薄板８が変形し易くなって、セル７の破損をより一層確実に防ぐことが可能になる。
【００２２】
さらにまた、本発明の固体電解質型燃料電池１において、セル支持用金属薄板８と金属製セル基板２とを拡散接合により接合することが可能である。ここで、『拡散接合』とは、ろう材を用いたろう付けも含むが、ろう材の使用の有無に関わらず、接合部分８ａを高温にさらし、接合する部材同士の間に、基材同士又はろう材と基材の合金層（拡散層）を形成して一体化（接合）したものを指す。一般的に、ろう付けを含む拡散接合は、高温プロセスであり、接合する部材を高温にさらして接合を行う。
【００２３】
このとき、各部材の伸び率、熱膨張係数、熱容量、拡散の深さ（金属製セル基板２及びセル支持用金属薄板８のどちら側に拡散層を形成し易いか）によって、金属製セル基板２及びセル支持用金属薄板８のいずれかに引張り応力又は圧縮応力が生じる。加えて、金属製セル基板２及びセル支持用金属薄板８に内在する応力が開放されることによる捩れ応力も生じる。そして、セル支持用金属薄板８に応力吸収（又は開放）する起点がなければ、、すなわち、応力緩和部１０がなければ、金属製セル基板２の破損又はセル支持用金属薄板８の反りが生じて、上述のようなセル７の破損やガスリークの発生が懸念される。
【００２４】
さらにまた、本発明の固体電解質型燃料電池１において、セル支持用金属薄板８と金属製セル基板２とを超音波接合により接合することが可能である。この超音波接合は、上記した拡散接合に比較して、低温での接合が可能である。これは、金属／金属の接合において可能なプロセスであり、従来技術のようなセラミクス／金属の接合には適さない。また、従来技術に示される電解質層と金属薄板の接合に本工法を用いると、電解質層を破損し、破損箇所からのガスリーク及び破損箇所からの接合界面の剥離が生じる危険性がある。
【００２５】
したがって、本発明の固体電解質型燃料電池１では、セル支持用金属薄板８と金属製セル基板２とがいずれも金属部材で構成されているため、セル支持用金属薄板８及び金属製セル基板２を過度の高温にさらすことなく、スタック形成プロセスに移行でき、セル支持用金属薄板８の積層部のガスシール構築が容易になる。
【００２６】
さらにまた、本発明の固体電解質型燃料電池１において、セル支持用金属薄板８と金属製セル基板２とがいずれも金属製であるため、溶接技術を用いてセル支持用金属薄板８と金属製セル基板２とを電気的導通を保ったまま溶接により接合することができる。ここで、溶接とは、レーザビーム溶接、プレシジョン溶接、ＴＩＧ溶接、アーク溶接、肉盛溶接を含むほか、ガスデポジションやスパークデポジションといった溶接に似た接合方法を用いることも可能である。この場合も、低温での接合が可能であるため、セル支持用金属薄板８及び金属製セル基板２を過度の高温にさらすことなく、スタック形成プロセスに移行でき、セル支持用金属薄板８の積層部のガスシール構築が容易になる。
【００２７】
ここで、大きな金属製セル基板２をセル支持用金属薄板８に接合した場合、ガスシールが必要な箇所が長く（広く）なる。また、ガスシール部とセル７の中央部の距離も長くなるため、運転時の熱サイクルなどのガスシール部への応力が大きくなり、ガスシール部の破損などが懸念される。さらに、一つの金属製セル基板２の接合部が長くなると、ガスシール部の歩留まりなどへの影響が懸念される。
【００２８】
一方、小さな金属製セル基板２を複数枚分散して配置するように成せば、トータルのガスシール部の長さは長くなるものの、上記のような懸念を払拭することができるため、ガスシール部の信頼性が向上する。そして、移動用電源としての固体電解質型燃料電池のスタック構造体を考えた場合、例えば、携帯用発電機としてのスタック構造体と自動車用の主動力電源とでは、スタック構造体に必要な出力も要求サイズも異なるが、それぞれに適したサイズの金属製セル基板２を作製し、積層するよりも同じ金属製セル基板２をスタックの要求値に合わせてセル支持用金属薄板８に配置して積層するほうが、セル７の低コスト化及びスタックの設計変更の容易化を実現することができるといった製造面及び生産面のメリットがあることから、本発明の固体電解質型燃料電池において、セル支持用金属薄板８上に複数のセル７を配置することが望ましい。
【００２９】
例えば、図１３に示すように、セル支持用金属薄板８に１つ以上の開口８ｂ（開口の大きさは問わない）を形成し、これらの開口８ｂにセル７をそれぞれ配置して、開口８ｂの周縁部（接合部分）８ａとセル７の金属製セル基板２のガス不透過部分２ｂとを接合することができ、この際、１つの開口８ｂに１つのセル７を配置する構成を採用することができるほか、複数の開口８ｂに対して１つのセル７を配置する構成を採用することができる。
【００３０】
そして、本発明において、セル７における金属製セル基板２の電池要素６側の面にセル支持用金属薄板８を接合して成る図１に示す固体電解質型燃料電池１（図１３（ｄ））と、セル７における金属製セル基板２の電池要素６とは反対側の面にセル支持用金属薄板８を接合して成る図２に示す固体電解質型燃料電池１（図１３（ｃ））とを交互に積層することで、図１３（ａ）に示すように、固体電解質型燃料電池１のスタック構造体１５を形成することができる。
【００３１】
このように、金属製セル基板２の電池要素６側の面にセル支持用金属薄板８を接合して成る固体電解質型燃料電池１と、金属製セル基板２の電池要素６とは反対側の面にセル支持用金属薄板８を接合して成る固体電解質型燃料電池１とを上下交互に積層することで、接合時の応力を相殺することができ、より一層セル支持用金属薄板８の変形を抑制することができ、スタック構造体１５の形成の際に極めて効果的である。
【実施例】
【００３２】
以下、本発明を実施例により更に詳細に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
【００３３】
［実施例１］
図１に示すように、金属製セル基板２としてφ３０ｍｍ、厚さ１００μｍのフェライト系ＳＵＳを使用した。
【００３４】
そして、このフェライト系ＳＵＳから成る金属製セル基板２上に、エアロゾルデポジッション法を用いて、中心からφ２６ｍｍの範囲に８ＹＳＺ電解質層５を形成する。このエアロゾルデポジッション法では、平均粒径が０．２μｍのＹＳＺ原料粉末を用い、ゾル化室を１５０ｒｐｍで振動させながら、Ｈｅガスを８Ｌ／ｍｉｎで吹き込んで、成膜チャンバー内のノズルへ搬送する。
【００３５】
次に、ＹＳＺ膜を成膜した金属製セル基板２の表裏にエッチングマスク用の光硬化樹脂層を形成し、ＹＳＺ成膜裏面には、中心よりφ２０ｍｍの範囲に対してφ５００μｍ径３００個のパターンを形成したマスク層を形成した。塩化鉄系の公知のエッチャントを用いて、金属製セル基板２をエッチングし、発電可能な多孔部（セル部分）を形成した。
【００３６】
次いで、電解質層５の上面に、エアロゾルデポジッション法を用いてランタン−ガリウム−コバルト酸化物（（Ｌａ０．８  Ｓｒ０．２）ＣｏＯ３  ）を空気極層４として成膜した。原料粉平均粒径は０．５μｍ、ゾル化室の振動１５９ｒｐｍ、Ｈｅガスの吹き込み量８Ｌ／ｍｉｎ、チャンバー内真空度は１．５Ｔｏｒｒとし、膜厚６μｍで成膜した。続いて、金属製セル基板２の裏面の多孔部に公知のスパッタ法を用いて、Ｎｉ−ＹＳＺサーメット層を燃料極層３として１μｍ形成して、セル７を得た。
【００３７】
このようにして得たセル７と、外径φ６０ｍｍ、内径φ２５、厚み１００μｍのドーナツ形状をしたフェライト系ＳＵＳ製のセル支持用金属薄板８とを接合して、本実施例の固体電解質型燃料電池１を得た。
【００３８】
この際、フェライト系ＳＵＳ製のセル支持用金属薄板８の内側周囲に、Ａｇ−Ｃｕ系ロウ材ペーストを幅２ｍｍ，厚さ３０μｍで印刷塗布し、このＡｇ−Ｃｕ系ロウ材ペースト上に外径φ３０ｍｍの上記セル７を乗せて、Ａｒキャリアガス０．８ｔｏｒｒ中において７５０℃−２時間の熱処理を施すことにより、セル７とセル支持用金属薄板８とを接合した。
【００３９】
［実施例２］
図２に示すように、金属製セル基板２としてφ３０ｍｍ、厚さ１００μｍのインコネル６２５を使用した。
【００４０】
そして、上記インコネル６２５製の金属製セル基板２上に、高温スパッタ（基板加熱３００℃）により、ＮｉＯ−ＹＳＺ層を燃料極層３として形成した。
【００４１】
次に、上記ＮｉＯ−ＹＳＺ層を完全に覆うように、ＮｉＯ−ＹＳＺ層上に、基板加熱及びバイアス印加スパッタ（基板加熱７００℃、印加バイアス２５Ｖ）によりＹＳＺ膜５を形成する。
【００４２】
次いで、電解質層５としてのＹＳＺ層上に、高温スパッタ（基板加熱３００℃）により、サマリウム−ストロンチウム−コバルト酸化物（（Ｓｍ０．５，Ｓｒ０．５）ＣｏＯ３  ）を空気極層４として形成した。
【００４３】
上記電池要素６を金属製セル基板２に形成した後、ＹＳＺ成膜裏面に、中心よりφ２０ｍｍの範囲に対してφ５００μｍ径３００個のパターンを形成したマスク層を形成し、化学的微細孔エッチング手法を用いて、低部に複数の微細孔が形成されたφ５００μｍの凹部（ガス透過孔）２ａを多数形成する。
【００４４】
上記、微細孔エッチングで用いる化学的エッチング処理は、例えば、プリント基板の製造プロセスにおいて、配線と樹脂との密着力を向上させるために配線の表面を粗化する目的で用いられる表面粗化剤（例えば、メックニッケルラフナー１８７０）を用いることができる。
【００４５】
このようにして得たセル７と、外径φ６０ｍｍ、内径φ２５、厚み１００μｍのドーナツ形状をしたインコネル６２５製のセル支持用金属薄板８とを接合して、本実施例の固体電解質型燃料電池１を得た。
【００４６】
この際、インコネル６２５製のセル支持用金属薄板８の内側周囲に、Ａｇ−Ｃｕ系ロウ材ペーストを幅２ｍｍ，厚さ３０μｍで印刷塗布し、このＡｇ−Ｃｕ系ロウ材ペースト上に外径φ３０ｍｍの上記セル７を載せて、Ａｒキャリアガス０．８ｔｏｒｒ中において７５０℃−２時間の熱処理を施すことにより、セル７とセル支持用金属薄板８とを接合した。
【００４７】
［実施例３］
実施例２で得たセル７と、外径φ６０ｍｍ、内径φ２５、厚み８０μｍのドーナツ形状をしたフェライト系ＳＵＳ製のセル支持用金属薄板８とを接合して、本実施例の固体電解質型燃料電池１を得た。
【００４８】
ここで、接合温度近傍での金属製セル基板２とセル支持用金属薄板８のヤング率（０．２％  Ｙｉｅｌｄ  Ｓｔｒｅｎｇｔｈｓ）は、フェライト系ＳＵＳ：約１５０［ＭＰａ／ｍ２  ］、インコネル６２５：約３５０［ＭＰａ／ｍ２  ］であり、セル支持用金属薄板８の方が、金属製セル基板２よりも変形しやすい。
【００４９】
この際、フェライト系ＳＵＳ製のセル支持用金属薄板８の内側周囲に、Ａｇ−Ｃｕ系ロウ材ペーストを幅２ｍｍ，厚さ３０μｍで印刷塗布し、このＡｇ−Ｃｕ系ロウ材ペースト上に外径φ３０ｍｍの上記セル７を載せて、Ａｒキャリアガス０．８ｔｏｒｒ中において７５０℃−２時間の熱処理を施すことにより、セル７とセル支持用金属薄板８とを接合した。
【００５０】
［実施例４］
図３に示すように、実施例２で得たセル７と、外径φ６０ｍｍ、内径φ２５、厚み１００μｍのドーナツ形状をしたフェライト系ＳＵＳ製のセル支持用金属薄板８とを接合して、本実施例の固体電解質型燃料電池を得た。
【００５１】
この際、フェライト系ＳＵＳ製のセル支持用金属薄板８の内側周囲上に外径φ３０ｍｍの上記セル７を載せ、セル支持用金属薄板８とセル７とが重なり合う領域（およそ２．５ｍｍ幅）に、およそ２０ｋＨｚの超音波振動を印加して、超音波シーム接合を施した。
【００５２】
［実施例５］
図４に示すように、φ３０ｍｍ、厚さ２００μｍのインコネル６２５製の金属製セル基板２の内側φ２０ｍｍの範囲に、化学的エッチングを用いてφ５００μｍの貫通穴を５００個形成し、金属製セル基板２として用いた。
【００５３】
次いで、上記インコネル６２５製の金属製セル基板２上のφ２５ｍｍの範囲に、Ｎｉ＋ＳＤＣペーストをスクリーン印刷により塗布し、１０％水素（Ａｒベース）雰囲気中１１００℃で焼成した。このとき、燃料極層３としてのＮｉ＋ＳＤＣ層は、金属製セル基板２の貫通穴が形成されていない箇所で、およそ１００μｍであった。
【００５４】
次に、インコネル６２５製の金属製セル基板２のＮｉ＋ＳＤＣ層の上に薄膜電池要素６中の電解質層５として、膜厚８μｍのＹＳＺ層を金属製セル基板２の加熱（７００℃）及びバイアス印加のスパッタ（印加バイアス２５Ｖ）により得た。
【００５５】
そして、ＹＳＺ膜の上に薄膜電池要素６中の空気極層４として、気孔率３０％、膜厚４０μｍのＳＳＣ層を金属製セル基板２の加熱スパッタ（基板温度３００℃）により形成し、セル７を得た。
【００５６】
このようにして得たセル７と、外径φ６０ｍｍ、内径φ２５ｍｍ、内側部幅５ｍｍの範囲の厚み８０μｍ、その他の部分の厚み２００μｍの段差つきドーナツ形状をしたフェライト系ＳＵＳ製のセル支持用金属薄板８とを接合して、本実施例の固体電解質型燃料電池１を得た。
【００５７】
この際、金属製セル基板２とセル支持用金属薄板８との接合をＹＡＧレーザ溶接により実施した。このＹＡＧレーザ溶接の条件は、パルスエネルギー：２［Ｊ］、パルス幅：０．１［ｍｓ］のＹＡＧレーザをセル支持用金属薄板８側から直角に照射して、溶接を行った。
【００５８】
［実施例６］
図１３に示すように、外径φ１２５ｍｍ、内径φ４０ｍｍ、厚さ１００μｍのフェライト系ＳＵＳ製のドーナツ状薄板に、φ２６ｍｍの貫通穴（開口）８ｂを化学的エッチングにより、８箇所形成し、次いで、φ２６ｍｍの貫通穴８ｂの周囲幅５ｍｍの範囲にプレス加工による段差８ｃを形成して、セル支持用金属薄板８を得た。
【００５９】
なお、ドーナツ状薄板のφ２６ｍｍの貫通穴８ｂの周囲に形成した段差８ｃは、全てセル支持用金属薄板８の同じ側に形成するのではなく、隣り合う貫通穴８ｂに形成される段差８ｃが互い違いの方向に成るようにして形成してある。また、段差８ｃの部分は、図４に示すセル支持用金属薄板８と同様にして厚みを１００μｍから８０μｍまで薄くしてあり、応力緩和部として機能するようにしてある。
【００６０】
上記、セル支持用金属薄板８と図４に示したセル７とを実施例５と同様にＹＡＧレーザを用いて溶接する。なお、表面側に凸となるように段差８ｃが形成されている箇所では、図１３（ｄ）に示すように、セル支持用金属薄板８の裏面側とセル７の表面側が接合され、裏面側に凸と成るように段差８ｃが形成されている箇所では、図１３（ｃ）に示すように、セル支持用金属薄板８の表面側とセル７の裏面側が接合される。
【産業上の利用可能性】
【００６１】
本発明では、上述したように、セルとセル支持用金属薄板との接合が金属同士の接合になるため、熱サイクルに強くなるだけでなく、接合方法の選択肢が増えることとなって、接合自体も容易になる。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】本発明の固体電解質型燃料電池の一実施例を示す断面説明図である。（実施例１）
【図２】本発明の固体電解質型燃料電池の他の実施例を示す断面説明図である。（実施例２，３）
【図３】本発明の固体電解質型燃料電池のさらに他の実施例を示す断面説明図である。（実施例４）
【図４】本発明の固体電解質型燃料電池のさらに他の実施例を示す断面説明図である。（実施例５）
【図５】本発明の固体電解質型燃料電池のさらに他の実施例を示す断面説明図である。
【図６】本発明の固体電解質型燃料電池のさらに他の実施例を示す断面説明図である。
【図７】図６の固体電解質型燃料電池における応力緩和部の他の変形例を示す部分断面説明図である。
【図８】図６の固体電解質型燃料電池における応力緩和部のさらに他の変形例を示す部分断面説明図である。
【図９】本発明の固体電解質型燃料電池のさらに他の実施例を示す断面説明図である。
【図１０】図９の固体電解質型燃料電池における応力緩和部の他の変形例を示す部分断面説明図である。
【図１１】図９の固体電解質型燃料電池における応力緩和部のさらに他の変形例を示す部分断面説明図である。
【図１２】図９の固体電解質型燃料電池における応力緩和部のさらに他の変形例を示す部分断面説明図である。
【図１３】本発明の固体電解質型燃料電池のスタック構造体の一実施例を示す断面説明図（ａ），固体電解質型燃料電池の平面説明図（ｂ），図１３（ｂ）におけるＡ−Ａ線に基づく断面説明図（ｃ）及び図１３（ｂ）におけるＢ−Ｂ線に基づく断面説明図（ｄ）である。（実施例６）
【符号の説明】
【００６３】
１   固体電解質型燃料電池
２   金属製セル基板
２ａ   ガス透過孔
２ｂ ガス不透過部分
３   燃料極層（電極層）
４   空気極層（電極層）
５   電解質層
６   電池要素
７   セル
８   セル支持用金属薄板
８ａ 接合部分
８ｂ 開口
８ｃ 段差
１０ 応力緩和部
１５ 固体電解質型燃料電池のスタック構造体
【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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【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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