(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
常温よりも高い作動温度にて化学反応がなされる１又は複数の薄板体と、
前記１又は複数の薄板体を支持する複数の支持部材と、
を備え、前記薄板体と前記支持部材とが１つずつ交互に積層されてなる反応装置において、
前記各薄板体について、前記薄板体の周縁部が前記薄板体の上方に隣接する前記支持部材である上方支持部材の周縁部の下面と前記薄板体の下方に隣接する前記支持部材である下方支持部材の周縁部の上面との間に挟持されるように、前記薄板体の周縁部、前記上方支持部材の周縁部、及び前記下方支持部材の周縁部がシール材により互いにシールされていて、
前記シール材は、前記薄板体の周縁部の上面と前記上方支持部材の周縁部の下面、及び前記薄板体の周縁部の下面と前記下方支持部材の周縁部の上面をそれぞれシールする第１シール部と、前記上方支持部材の周縁部の下側端と前記下方支持部材の周縁部の上側端をシールする第２シール部とを有し、
前記第１シール部において少なくとも前記薄板体の周縁部の上面及び下面と接触する部分は、前記作動温度よりも低い第１軟化点を有するガラスからなり、前記第２シール部において少なくとも前記上方支持部材の周縁部の下側端と前記下方支持部材の周縁部の上側端の間の部分は、前記第１軟化点よりも高い第２軟化点を有するガラス、又はセラミックスからなる反応装置であって、
前記各薄板体は、固体電解質層と、前記固体電解質層の上面に形成された燃料極層と、前記固体電解質層の下面に形成された空気極層と、が積層・焼成されてなり、
前記各薄板体について、前記上方支持部材の周縁部よりも内側に位置する平面部の下面と前記薄板体の燃料極層の上面との間の空間に燃料ガスが供給される燃料流路が区画・形成されるとともに、前記下方支持部材の周縁部よりも内側に位置する平面部の上面と前記薄板体の空気極層の下面との間の空間に酸素を含むガスが供給される空気流路が区画・形成されていて、固体酸化物型燃料電池として機能する反応装置。
【請求項２】
請求項１に記載の反応装置において、
前記各薄板体の厚さは、２０μｍ以上且つ５００μｍ以下である反応装置。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の反応装置において、
前記作動温度は６００℃以上９００℃以下であり、前記第１軟化点は４００℃以上７００℃以下であり、前記第２軟化点は６００℃以上９００℃以下である反応装置。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３の何れか一項に記載の反応装置において、
前記第１シール部と前記第２シール部とは分離していて、前記第１シール部の全体が前記第１軟化点を有するガラスからなり、前記第２シール部の全体が前記第２軟化点を有するガラス、又はセラミックスからなり、
前記第２シール部は、前記上側支持部材の周縁部の下面と前記下側支持部材の周縁部の上面の間の空間内に進入する進入部と、前記進入部と繋がっていて前記上側支持部材の周縁部の側面と前記下側支持部材の周縁部の側面とを覆う被覆部とを有する反応装置。
【請求項５】
請求項１乃至請求項３の何れか一項に記載の反応装置において、
前記第１シール部の全体が前記第１軟化点を有するガラスからなり、前記第２シール部の全体が前記第２軟化点を有するガラス、又はセラミックスからなっていて、
前記第２シール部は、前記上側支持部材の周縁部の下面と前記下側支持部材の周縁部の上面の間の空間内に進入する進入部と、前記進入部と繋がっていて前記上側支持部材の周縁部の側面と前記下側支持部材の周縁部の側面とを覆う被覆部とを有し、
前記第１シール部は、前記第２シール部の前記進入部と接触している反応装置。
【請求項６】
請求項１乃至請求項５の何れか一項に記載の反応装置において、
前記各薄板体について、前記上方支持部材の周縁部よりも内側に位置する平面部の下面と前記薄板体の上面との間の空間、及び、前記下方支持部材の周縁部よりも内側に位置する平面部の上面と前記薄板体の下面との間の空間のそれぞれにおいて、前記支持部材と前記薄板体との間の電気的接続を確保する集電部材が内装されていて、
前記各集電部材は、積層方向において弾性を有するとともに、前記支持部材と前記薄板体とを前記積層方向において互いに引き離す方向の弾性力が発生するように内装されていて、
前記各集電部材の前記弾性に関する弾性係数は、０．１〜８Ｎ／μｍである反応装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、固体酸化物型燃料電池（Solid Oxide Fuel Cell：ＳＯＦＣ）等の反応装置に係わり、特に、薄板体とその薄板体を支持する支持部材とが１つずつ交互に積層されてなる（平板）スタック構造を有するものに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、上記スタック構造を有する固体酸化物型燃料電池が知られている（例えば、特許文献１を参照）。この場合、薄板体（「単セル」とも称呼される。）として、ジルコニアから構成される固体電解質層と、その固体電解質層の上面に形成された燃料極層と、その固体電解質層の下面に形成された空気極層と、が積層されてなる焼成体が使用され得る。以下、各薄板体について、薄板体の上方、下方に隣接する支持部材（「インターコネクタ」とも称呼される。）をそれぞれ、「上方支持部材」、「下方支持部材」とも称呼するものとする。
【特許文献１】特開２００４−３４２５８４号公報
【０００３】
各薄板体について、薄板体の周縁部が上方支持部材の周縁部の下面と下方支持部材の周縁部の上面との間に挟持されることで、上方支持部材の周縁部よりも内側に位置する平面部の下面と薄板体の燃料極層の上面との間の空間に燃料ガスが供給される燃料流路が区画・形成されるとともに、下方支持部材の周縁部よりも内側に位置する平面部の上面と薄板体の空気極層の下面との間の空間に酸素を含むガス（空気）が供給される空気流路が区画・形成され得る。
【０００４】
係る構成にて、固体酸化物型燃料電池の作動温度（例えば、８００℃、以下、単に「作動温度」と称呼する。）まで薄板体を加熱した状態で、燃料流路及び空気流路に燃料ガス及び空気がそれぞれ供給されることで、各薄板体の上面及び下面に燃料ガス及び空気がそれぞれ接触し、この結果、各薄板体にて発電反応が発生する。
【発明の開示】
【０００５】
ところで、上記スタック構造を有する固体酸化物型燃料電池では、燃料流路内の燃料ガスと空気流路内の空気とが混ざらないように且つ外部に漏れないように、更には、燃料電池全体の形状を維持するため、一般に、各薄板体について、薄板体の周縁部、上方支持部材の周縁部、及び下方支持部材の周縁部がシール材により互いにシールされ且つ固定される。
【０００６】
支持部材は一般には金属で構成されていて、支持部材の熱膨張率は薄板体の熱膨張率よりも大きい場合が多い。例えば、支持部材の熱膨張率が薄板体の熱膨張率よりも大きい場合、常温から作動温度まで薄板体が昇温されると、平面方向に沿った方向において支持部材が薄板体よりもより伸長しようとする。しかしながら、上述のように、薄板体はシール材によりその周縁部において上方・下方支持部材の周縁部に固定されている。この結果、薄板体はその周縁部において上方・下方支持部材から平面方向に沿った方向の引っ張り力（熱応力）を受ける。また、燃料電池の急速起動時等、燃料電池内部において局所的に温度差が発生する場合も、薄板体はこの温度差に起因して上記と同様に熱応力を受け得る。
【０００７】
ここで、上記シール材による固定が完全に相対移動不能になされている場合、薄板体が受ける上記引っ張り力（熱応力）が過大となって、薄板体に割れが発生する等の問題が発生し得る。係る問題は、薄板体の厚さが小さいほどより発生し易い。
【０００８】
以上より、本発明の目的は、薄板体と支持部材とが１つずつ交互に積層されてなる（平板）スタック構造を有する小型の反応装置において、常温から高温の作動温度まで薄板体が昇温された場合における熱応力に起因する薄板体の割れの発生を抑制し得るものを提供することにある。
【０００９】
上記目的を達成するための本発明による反応装置は、常温よりも高い作動温度にて化学反応がなされる１又は複数の薄板体と、前記１又は複数の薄板体を支持する複数の支持部材と、が１つずつ交互に積層されてなる。支持部材の熱膨張率は、薄板体の熱膨張率より大きくても小さくてもよい。ここで、反応装置全体を小型化する観点から、各薄板体の厚さは、２０μｍ以上且つ５００μｍ以下であり、且つ、薄板体全体に亘って均一であることが好ましい。
【００１０】
また、前記各薄板体について、前記薄板体の周縁部が前記上方支持部材の周縁部の下面と前記下方支持部材の周縁部の上面との間に挟持されるように、前記薄板体の周縁部、前記上方支持部材の周縁部、及び前記下方支持部材の周縁部がシール材により互いにシールされている。
【００１１】
上記本発明による反応装置の特徴は、前記シール材が占める領域内における位置によってシール材の材質が異なる点にある。即ち、前記シール材は、前記薄板体の周縁部の上面と前記上方支持部材の周縁部の下面、及び前記薄板体の周縁部の下面と前記下方支持部材の周縁部の上面をそれぞれシールする第１シール部と、前記上方支持部材の周縁部の下側端と前記下方支持部材の周縁部の上側端をシールする第２シール部とを有し、前記第１シール部において少なくとも前記薄板体の周縁部の上面及び下面と接触する部分は、前記作動温度よりも低い第１軟化点を有するガラスからなり、前記第２シール部において少なくとも前記上方支持部材の周縁部の下側端と前記下方支持部材の周縁部の上側端の間の部分は、前記第１軟化点よりも高い第２軟化点を有するガラス、又はセラミックスからなる。
【００１２】
具体的には、例えば、前記シール材は以下のように構成され得る。即ち、前記第１シール部と前記第２シール部とが分離していて、前記第１シール部の全体が前記第１軟化点を有するガラスからなり、前記第２シール部の全体が前記第２軟化点を有するガラス、又はセラミックスからなる。前記第２シール部は、前記上側支持部材の周縁部の下面と前記下側支持部材の周縁部の上面の間の空間内に進入する進入部と、前記進入部と繋がっていて前記上側支持部材の周縁部の側面と前記下側支持部材の周縁部の側面とを覆う被覆部とを有する。或いは、前記第１シール部の全体が前記第１軟化点を有するガラスからなり、前記第２シール部の全体が前記第２軟化点を有するガラス、又はセラミックスからなっていて、前記第２シール部は、前記上側支持部材の周縁部の下面と前記下側支持部材の周縁部の上面の間の空間内に進入する進入部と、前記進入部と繋がっていて前記上側支持部材の周縁部の側面と前記下側支持部材の周縁部の側面とを覆う被覆部とを有し、前記第１シール部は、前記第２シール部の前記進入部と接触している。
【００１３】
これによれば、第１軟化点を有するガラスからなる第１シール部は、薄板体の周縁部上面と上方支持部材の周縁部下面（の間の空間、境界部分）、及び薄板体の周縁部下面と下方支持部材の周縁部上面（の間の空間、境界部分）をそれぞれシールする機能を発揮する。また、第１シール部は、その温度が第１軟化点未満の場合、薄板体の周縁部と上方・下方支持部材の周縁部とを完全に相対移動不能に固定し得る。一方、第１シール部は、その温度が第１軟化点以上の場合、第１シール部が軟化することで薄板体の周縁部が上方・下方支持部材の周縁部に対して相対移動することを許容する。加えて、第１軟化点は薄板体の作動温度よりも低い。
【００１４】
従って、薄板体（従って、第１シール部）が常温から作動温度まで昇温する途中の段階で薄板体の周縁部が上方・下方支持部材の周縁部に対して相対移動可能となる。これにより、作動温度まで薄板体が昇温された場合において、薄板体が上方・下方支持部材から受ける上記引っ張り力（熱応力）が過大となることが抑制され得、薄板体に割れが発生する等の問題の発生が抑制され得る。
【００１５】
他方、第２軟化点を有するガラス、又はセラミックからなる第２シール部は、上方支持部材の周縁部の下側端と下方支持部材の周縁部の上側端（の間の空間、隙間）をシールする機能を発揮する。また、第２軟化点は第１軟化点より高く、例えば、第２軟化点は作動温度よりも高い。この場合、作動温度まで薄板体が昇温されてもなお、第２シール部は上方・下方支持部材の周縁部同士を完全に相対移動不能に固定し得る。
【００１６】
また、第２シール部を構成するガラスが結晶化温度（＞第２軟化点）を有する場合、第２軟化点が作動温度より低い場合であっても、反応装置の製造過程での熱処理工程や反応装置の作動状態等において第２シール部が結晶化温度より高い温度まで少なくとも１回昇温された後では、第２シール部の一部又は全部が結晶化する。この結果、第２シール部は上方・下方支持部材の周縁部同士を完全に相対移動不能に固定し得る。以上より、反応装置全体の形状が維持され得る。
【００１７】
以上のように、本発明に係るシール材では、第１シール部は、シール機能に加えて、薄板体の周縁部の上方・下方支持部材の周縁部に対する相対移動を許容する機能を有する。第２シール部は、シール機能に加えて、反応装置全体の形状を維持する機能を有する。このように、シール材が占める領域内における位置によってシール材の材質を異ならせることで、シール機能と反応装置全体の形状を維持する機能とが安定して発揮されつつ、作動温度まで薄板体が昇温された場合における薄板体の割れの発生が抑制され得る。
【００１８】
加えて、本発明による反応装置が有する（平板）スタック構造では、例えば、反応装置（例えば、固体酸化物型燃料電池等）の急速起動時等において、装置内部において積層方向（各薄板体の厚さ方向）にて一時的に大きな温度分布が生じ得る。この場合であっても、複数の薄板体のうちで温度が第１軟化点に達したものから順に対応する第１シール部の軟化により上記熱応力が開放されていく。換言すれば、薄板体毎に個別に熱応力が開放され得る構造となっている。従って、スタック構造において積層方向における熱応力の累積が発生し得ないから、熱応力に対する良好な耐久性を得ることができる。
【００１９】
上記本発明に係る反応装置は、例えば、固体酸化物型燃料電池であることが好適である。即ち、この場合、前記各薄板体は、固体電解質層と、前記固体電解質層の上面に形成された燃料極層と、前記固体電解質層の下面に形成された空気極層と、が積層・焼成されてなり、前記各薄板体について、前記上方支持部材の周縁部よりも内側に位置する平面部の下面と前記薄板体の燃料極層の上面との間の空間に燃料ガスが供給される燃料流路が区画・形成されるとともに、前記下方支持部材の周縁部よりも内側に位置する平面部の上面と前記薄板体の空気極層の下面との間の空間に酸素を含むガスが供給される空気流路が区画・形成される。
【００２０】
固体酸化物型燃料電池の場合、一般に、前記作動温度は６００℃以上９００℃以下である。この場合、前記第１軟化点は４００℃以上７００℃以下であり、前記第２軟化点は６００℃以上９００℃以下であることが好ましい。これによれば、反応装置全体の形状を維持する機能が安定して発揮されつつ、作動温度まで薄板体が昇温された場合における薄板体の割れの発生が効果的に抑制され得ることが判明した。
【００２１】
また、上記本発明に係る反応装置においては、前記各薄板体について、前記上方支持部材の周縁部よりも内側に位置する平面部の下面と前記薄板体の上面との間の空間、及び、前記下方支持部材の周縁部よりも内側に位置する平面部の上面と前記薄板体の下面との間の空間のそれぞれにおいて、前記支持部材と前記薄板体との間の電気的接続を確保する集電部材が内装されていて、前記各集電部材は、積層方向において弾性を有するとともに、前記支持部材と前記薄板体とを前記積層方向において互いに引き離す方向の弾性力が発生するように内装されることが好適である。
【００２２】
係る集電部材の内装により、隣接する支持部材と薄板体との間の電気的接続が確保され得る。更には、上述した第１シール部の軟化の作用に加えて、各薄板体が上下の集電部材からそれぞれ受ける弾性力の作用により、反応装置（例えば、固体酸化物型燃料電池等）の急速起動時等において、薄板体の割れがより一層発生し難くなることが判明した。
【００２３】
この場合（特に、上述した固体酸化物型燃料電池の場合であって各薄板体の厚さが２０μｍ以上且つ５００μｍ以下の場合）、前記各集電部材の前記弾性に関する弾性係数は、０．１〜８Ｎ／μｍであることが好ましい。
【００２４】
検討によれば、各集電部材の弾性係数が８Ｎ／μｍよりも大きい場合、反応装置（例えば、固体酸化物型燃料電池等）の急速起動時等において、薄板体の割れが却って発生し易くなることが判明した（詳細は後述する）。一方、各集電部材の弾性係数が０．１Ｎ／μｍよりも小さい場合、集電部材と、支持部材又は薄板体との接点において接触不良が発生し易くなることが判明した（詳細は後述する）。
【００２５】
以上より、各集電部材の弾性係数が０．１〜８Ｎ／μｍであると、隣接する支持部材と薄板体との間の電気的接続が確実に確保され得るとともに、反応装置（例えば、固体酸化物型燃料電池等）の急速起動時等において、薄板体の割れを発生し難くすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、図面を参照しつつ本発明の実施形態に係る固体酸化物型燃料電池（反応装置）について説明する。
【００２７】
（燃料電池の全体構造）
図１は、本発明の一実施形態に係るデバイスである固体酸化物型燃料電池（以下、単に「燃料電池」と称呼する。）１０の破断斜視図である。図２は、燃料電池１０の部分分解斜視図である。燃料電池１０は、薄板体１１と支持部材１２とが交互に積層されることにより形成されている。即ち、燃料電池１０は、平板スタック構造を備えている。薄板体１１は、燃料電池１０の「単セル」とも称呼される。支持部材１２は、「インターコネクタ」とも称呼される。
【００２８】
図２の円Ａ内に拡大して示したように、薄板体１１は、電解質層（固体電解質層）１１ａと、電解質層１１ａの上（上面）に形成された燃料極層１１ｂと、電解質層１１ａ上の燃料極層１１ｂとは反対の面（下面）に形成された空気極層１１ｃと、を有している。薄板体１１の平面形状は、互いに直交するｘ軸及びｙ軸の方向に沿う辺を有する正方形（１辺の長さ＝Ａ’）である。薄板体１１は、ｘ軸及びｙ軸に直交するｚ軸方向に厚み方向を有する板体である。
【００２９】
本例において、電解質層１１ａはＹＳＺ（イットリア安定化ジルコニア）の緻密な焼成体である。燃料極層１１ｂは、Ｎｉ−ＹＳＺからなる焼成体であり、多孔質電極層である。空気極層１１ｃはＬＳＭ（Ｌａ（Ｓｒ）ＭｎＯ３：ランタンストロンチウムマンガナイト）−ＹＳＺからなる焼成体であり、多孔質電極層である。電解質層１１ａ、燃料極層１１ｂ、及び空気極層１１ｃの常温から１０００℃での平均熱膨張率はそれぞれ、およそ、１０．８ｐｐｍ／Ｋ、１２．５ｐｐｍ／Ｋ、及び１１（１０．８）ｐｐｍ／Ｋである。また、空気極層１１ｃは、ＬＳＣＦ（ランタンストロンチウムコバルトフェライト）からなる焼成体であってもよい。この場合、空気極層１１ｃの常温から１０００℃での平均熱膨張率は、１２ｐｐｍ／Ｋである。
【００３０】
薄板体１１は、一対のセル貫通孔１１ｄ，１１ｄを備えている。それぞれのセル貫通孔１１ｄは、電解質層１１ａ、燃料極層１１ｂ及び空気極層１１ｃを貫通している。一対のセル貫通孔１１ｄ，１１ｄは、薄板体１１の一つの辺の近傍であってその辺の両端部近傍領域に形成されている。
【００３１】
図３は、図２においてｘ軸と平行な１−１線を含むとともにｘ−ｚ平面と平行な平面に沿って支持部材１２を切断した支持部材１２の断面図である。
【００３２】
図２及び図３に示したように、支持部材１２は、平面部１２ａと、上方枠体部１２ｂと、下方枠体部１２ｃと、を備えている。支持部材１２の平面形状は、互いに直交するｘ軸及びｙ軸の方向に沿う辺を有する正方形（１辺の長さ＝Ａ、ＡはＡ’より若干大きい）である。
【００３３】
支持部材１２は、Ｎｉ系耐熱合金（例えば、フェライト系ＳＵＳ、インコネル６００及びハステロイ等）から構成されている。支持部材１２の常温から１０００℃での平均熱膨張率は、例えばフェライト系ＳＵＳであるＳＵＳ４３０の場合、およそ１２．５ｐｐｍ／Ｋである。従って、支持部材１２の熱膨張率は、薄板体１１の平均熱膨張率よりも大きい。従って、燃料電池１０の温度が変化したとき、薄板体１１と支持部材１２との間にて伸縮量差が生じる。
【００３４】
平面部１２ａは、ｚ軸方向に厚み方向を有する薄い平板体である。平面部１２ａの平面形状は、ｘ軸及びｙ軸方向に沿う辺を有する正方形（１辺の長さ＝Ｌ（＜Ａ））である。
【００３５】
上方枠体部１２ｂは、平面部１２ａの周囲（４つの辺の近傍領域、即ち、外周近傍領域）において上方に向けて立設された枠体である。上方枠体部１２ｂは、外周枠部１２ｂ１と段差形成部１２ｂ２とからなっている。
【００３６】
外周枠部１２ｂ１は、支持部材１２の最外周側に位置している。外周枠部１２ｂ１の縦断面（例えば、ｙ軸方向に長手方向を有する外周枠部１２ｂ１をｘ−ｚ平面に平行な平面に沿って切断した断面）の形状は長方形（又は正方形）である。
【００３７】
段差形成部１２ｂ２は、平面部１２ａの四つの角部のうちの一つの角部において、外周枠部１２ｂ１の内周面から支持部材１２の中央に向けて延設された部分である。段差形成部１２ｂ２の下面は平面部１２ａと連接している。段差形成部１２ｂ２の平面視における形状は略正方形である。段差形成部１２ｂ２の上面（平面）は、外周枠部１２ｂ１の上面（平面）と連続している。段差形成部１２ｂ２には、貫通孔ＴＨが形成されている。貫通孔ＴＨは、段差形成部１２ｂ２の下方に位置する平面部１２ａにも貫通している。
【００３８】
下方枠体部１２ｃは、平面部１２ａの周囲（４つの辺の近傍領域、即ち、外周近傍領域）において下方に向けて立設された枠体である。下方枠体部１２ｃは、平面部１２ａの厚さ方向の中心線ＣＬに対して上方枠体部１２ｂと対称形状を有している。従って、下方枠体部１２ｃは、外周枠部１２ｂ１、及び段差形成部１２ｂ２とそれぞれ同一形状の外周枠部１２ｃ１、及び段差形成部１２ｃ２を備えている。但し、段差形成部１２ｃ２は、平面部１２ａの四つの角部のうち段差形成部１２ｂ２が形成されている角部と隣り合う２つの角部のうちの一方の角部に配置・形成されている。
【００３９】
図４は、薄板体１１及び薄板体１１を支持（挟持）した状態における一対の支持部材１２を、図２においてｙ軸と平行な２−２線を含むとともにｙ−ｚ平面と平行な平面に沿って切断した縦断面図である。上述したように、燃料電池１０は、薄板体１１と支持部材１２とが交互に積層されることにより形成されている。
【００４０】
ここで、この一対の支持部材１２のうち、薄板体１１に対してその下方・上方に隣接するものをそれぞれ、便宜上、下方支持部材１２１及び上方支持部材１２２と称呼する。図４に示したように、下方支持部材１２１及び上方支持部材１２２は、下方支持部材１２１の上方枠体部１２ｂの上に上方支持部材１２２の下方枠体部１２ｃが対向するように互いに同軸的に配置される。
【００４１】
薄板体１１は、その周縁部全周が、下方支持部材１２１の上方枠体部１２ｂ（周縁部）の上面と上方支持部材１２２の下方枠体部１２ｃ（周縁部）の下面との間に挟持される。このとき、薄板体１１は、下方支持部材１２１の平面部１２ａの上面に空気極層１１ｃが対向するように配置され、上方支持部材１２２の平面部１２ａの下面に燃料極層１１ｂが対向するように配置される。
【００４２】
薄板体１１の周縁部全周と、下方支持部材１２１の上方枠体部１２ｂと、上方支持部材１２２の下方枠体部１２ｃとは、シール材１３により互いにシールされている。このシール材１３については後述する。
【００４３】
支持部材１２の平面形状（＝正方形）の１辺の長さＡは、本例では、５ｍｍ以上且つ２００ｍｍ以下である。支持部材１２の平面部１２ａの平面形状（＝正方形）の１辺の長さＬは、本例では、４ｍｍ以上且つ１９０ｍｍ以下である。薄板体１１の厚さｔは、全体に渡って均一であり、本例では、２０μｍ以上且つ５００μｍ以下である。なお、電解質層１１ａ、燃料極層１１ｂ、及び空気極層１１ｃの厚さはそれぞれ、例えば、１μｍ以上且つ５０μｍ以下、５μｍ以上且つ５００μｍ以下、及び、５μｍ以上且つ２００μｍ以下である。
【００４４】
以上により、図４に示したように、下方支持部材１２１の平面部１２ａの上面と、下方支持部材１２１の上方枠体部１２ｂ（外周枠部１２ｂ１及び段差形成部１２ｂ２）の内側壁面と、薄板体１１の空気極層１１ｃの下面と、により酸素を含む気体が供給される空気流路２１が形成される。酸素を含む気体は、図４の破線の矢印により示したように、上方支持部材１２２の貫通孔ＴＨと薄板体１１のセル貫通孔１１ｄとを通して空気流路２１に流入する。
【００４５】
また、上方支持部材１２２の平面部１２ａの下面と、上方支持部材１２２の下方枠体部１２ｃ（外周枠部１２ｃ１及び段差形成部１２ｃ２）の内側壁面と、薄板体１１の燃料極層１１ｂの上面と、により水素を含む燃料が供給される燃料流路２２が形成される。燃料は、図４の実線の矢印により示したように、下方支持部材１２１の貫通孔ＴＨと薄板体１１のセル貫通孔１１ｄとを通して燃料流路２２に流入する。
【００４６】
また、図４に示すように、空気流路２１及び燃料流路２２中において、集電用の金属メッシュ（例えば、エンボス構造の金属メッシュ）が内装されている。各金属メッシュは、積層方向において弾性を有する。加えて、各金属メッシュは、対応する支持部材１２と薄板体１１とを積層方向において互いに引き離す方向の弾性力が発生するように（即ち、プレ荷重が発生するように）内装されている。
【００４７】
これにより、下方支持部材１２１と薄板体１１との電気的接続、及び上方支持部材１２２と薄板体１１との電気的接続が確保される。加えて、係る金属メッシュの内装により、ガスの流通経路が規制される。この結果、空気流路２１及び燃料流路２２中において、平面視にてガスの流通により発電反応が実質的に発生し得る領域の面積（流通面積）が拡大され得、薄板体１１にて発電反応が効果的に発生し得る。
【００４８】
以上のように構成された燃料電池１０は、例えば、図５に示したように、薄板体１１の燃料極層１１ｂと支持部材１２の平面部１２ａの下面との間に形成された燃料流路２２に燃料が供給され、且つ、薄板体１１の空気極層１１ｃと支持部材１２の平面部１２ａの上面との間に形成された空気流路２１に空気が供給されることにより、以下に示す化学反応式（１）及び（２）に基づく発電を行う。
（１／２）・Ｏ２＋２ｅ−→Ｏ２−    （於：空気極層１１ｃ）  …（１）
Ｈ２＋Ｏ２−→Ｈ２Ｏ＋２ｅ−        （於：燃料極層１１ｂ）  …（２）
【００４９】
燃料電池（ＳＯＦＣ）１０は、固体電解質層１１ａの酸素伝導度を利用して発電するので、燃料電池１０としての作動温度は最低６００℃以上であることが一般的である。このため、燃料電池１０は、常温から作動温度（例えば８００℃）まで外部の加熱機構（例えば、抵抗加熱ヒータ方式の加熱機構、或いは、燃料ガスを燃焼して得られる熱を利用する加熱機構等）により昇温された状態で使用される。
【００５０】
（シール材１３）
次に、シール材１３について説明する。図６は、常温時において薄板体１１及び薄板体１１を支持（挟持）した状態における一対の支持部材１２を、図２においてｘ軸と平行な３−３線を含むとともにｘ−ｚ平面と平行な平面に沿って切断した縦断面の模式図である。３−３線は、支持部材１２の平面形状（＝正方形）の中心（＝薄板体１１の平面形状（＝正方形）の中心）を通る線である。図６では、シール材１３の形状を見やすくするため、シール材１３の形状（特に、厚さ等）が誇張して描かれている。また、図６では、上述の金属メッシュの記載が省略されている。
【００５１】
図６に示すように、シール材１３は、薄板体１１の周縁部の上面と上方支持部材１２２の下方枠体部１２ｃの下面との間の空間（境界部分）、及び、薄板体１１の周縁部の下面と下方支持部材１２１の上方枠体部１２ｂの上面との間の空間（境界部分）をそれぞれシールする第１シール部１３ａを有する。以下、これらの空間を「第１空間」とも称呼する。
【００５２】
また、シール材１３は、上方支持部材１２２の下方枠体部１２ｃの下側端（側面の下端）と下方支持部材１２１の上方枠体部１２ｂの上側端（側面の上端）との間の空間（隙間）をシールする、第１シール部１３ａとは分離した第２シール部１３ｂを有する。以下、この空間を「第２空間」とも称呼する。具体的には、第２シール部１３ｂは、上側支持部材１２２の下方枠体部１２ｃの下面と下側支持部材１２１の上方枠体部１２ｂの上面の間の空間内に進入する進入部１３ｂ１と、進入部１３ｂ１と繋がっていて上側支持部材１２２の下方枠体部１２ｃの（外）側面と下側支持部材１２１の上方枠体部１２ｂの（外）側面とを覆う被覆部１３ｂ２とを有する。この被覆部１３ｂ２は、スタック構造を有する燃料電池１０の側面全域に亘って連続している。
【００５３】
第１シール部１３ａは、その全体が上記作動温度よりも低い第１軟化点を有するガラスからなる。第２シール部１３ｂは、その全体が第１軟化点よりも高い軟化点（＝第２軟化点）を有するガラス、又はセラミックス（具体的には、結晶化ガラス、ガラスセラミックス等、結晶質を含む材料、非晶質と結晶質とが混在していてもよい）からなる。第１、第２軟化点については後述する。
【００５４】
以上より、第１シール部１３ａは、上記第１空間をシールする機能を発揮する。加えて、第１シール部１３ａは、燃料電池１０の温度（具体的には、第１シール部１３ａの温度）が第１軟化点未満の場合、薄板体１１の周縁部と、上方支持部材１２２の下方枠体部１２ｃ及び下方支持部材１２１の上方枠体部１２ｂ（以下、「一対の枠体部」とも称呼する。）とを完全に相対移動不能に固定する。
【００５５】
一方、第１シール部１３ａは、燃料電池１０の温度（具体的には、第１シール部１３ａの温度）が第１軟化点以上の場合、第１シール部１３ａが軟化することに起因して、薄板体１１の周縁部が「一対の枠体部」に対して相対移動することを許容する。即ち、燃料電池１０（従って、第１シール部１３ａ）が常温から作動温度まで昇温する途中の段階で薄板体１１の周縁部が「一対の枠体部」に対して相対移動可能となる。
【００５６】
上述したように、支持部材１２の熱膨張率は、薄板体１１の平均熱膨張率よりも大きい。従って、燃料電池１０が常温から作動温度まで昇温されていくと、平面方向に沿った方向において支持部材１２が薄板体１１よりもより伸長しようとする。ここで、薄板体１１の周縁部が「一対の枠体部」と完全に相対移動不能に固定され続けるものとすると、薄板体１１はその周縁部において「一対の枠体部」から平面方向に沿った方向の過大な引っ張り力（熱応力）を受ける可能性がある。また、燃料電池１０の急速起動時等、燃料電池１０内部において局所的に温度差が発生する場合も、薄板体１１はこの温度差に起因して上記と同様の熱応力を受け得る。
【００５７】
これに対し、本例では、燃料電池１０の温度が作動温度に達するまでの途中の段階で薄板体１１の周縁部が「一対の枠体部」に対して中央に向けて相対移動可能となる（図６中の黒矢印を参照）。従って、作動温度まで燃料電池１０が昇温された場合において、薄板体１１が「一対の枠体部」から受ける上記引っ張り力（熱応力）が過大となることが抑制され得る。この結果、薄板体１１に熱応力に起因する割れが発生する等の問題の発生が抑制され得る。
【００５８】
他方、第２シール部１３ｂは、上記第２空間をシールする機能を発揮する。また、第２軟化点が作動温度よりも高い場合、第２シール部１３ｂは、常温から作動温度の間に亘って軟化しない。また、第２シール部１３ｂを構成するガラスが結晶化温度（＞第２軟化点）を有する場合、第２軟化点が作動温度より低い場合であっても、第２シール部１３ｂが結晶化温度より高い温度まで少なくとも１回昇温された後では、第２シール部１３ｂの一部又は全部が結晶化する。従って、燃料電池１０の温度が作動温度に達しても、第２シール部１３ｂは「一対の枠体部」同士を完全に相対移動不能に固定し得る。即ち、燃料電池１０全体の形状（スタック構造を有する形状）が維持され得る。
【００５９】
以上のように、シール材１３では、第１シール部１３ａは、上記第１空間のシール機能に加えて、薄板体の周縁部の「一対の枠体部」に対する相対移動を許容する機能を有する。第２シール部１３ｂは、上記第２空間のシール機能に加えて、燃料電池１０全体の形状を維持する機能を有する。
【００６０】
このように、ガラスからなるシール材１３が占める領域内における位置によってガラスの材質が異なっている。これにより、シール機能（具体的には、燃料流路２２内の燃料ガスと空気流路２１内の空気との混合及び外部への漏出を防止する機能）と、燃料電池１０全体の形状を維持する機能とが安定して発揮されつつ、作動温度まで燃料電池１０が昇温された場合における薄板体１１の割れの発生が抑制され得る。
【００６１】
次に、燃料電池１０の作動温度と、第１軟化点と、第２軟化点との好ましい関係について説明する。燃料電池１０の作動温度が６００℃以上９００℃以下である場合、第１軟化点は４００℃以上７００℃以下であり、第２軟化点は６００℃以上９００℃以下であることが好ましい。これによれば、燃料電池１０全体の形状を維持する機能が安定して発揮されつつ、作動温度まで燃料電池１０が昇温された場合における薄板体１１の割れの発生が効果的に抑制され得ることが判明した。
【００６２】
以下、これらを確認した試験の結果を表１、表２に示す。これらの試験では、薄板体として、平面視にて１辺の長さが３０ｍｍの正方形を呈していて、８ＹＳＺからなる電解質層（厚さ：３μｍ）、ＮｉＯ−８ＹＳＺからなる燃料極層（厚さ：１５０μｍ）、及びＬＳＣＦからなる空気極層（厚さ：１５μｍ）が積層された燃料極支持型（支持基板が燃料極層）のものが使用された。そして、この薄板体を使用して３層のスタックが作製され、この３層のスタックを用いて試験が行われた。
【００６３】
【表１】
0005255327.tif 000002
【００６４】
表１は、燃料電池１０の温度を常温からその作動温度である８００℃まで１０分間で急速に昇温させる試験を、第１シール部１３ａを構成するガラスの成分を順次変えて第１軟化点を変更しながら繰り返し行った場合の結果を示している。スタックの出力の低下は、電流を所定値で一定に維持した状態にて各薄板体の起電力を測定することで評価し、薄板体の破損の有無は、スタックへのガス流量の収支を測定することで評価した。
【００６５】
表１に示すように、第１軟化点が４００℃未満では、第１シール部１３ａを構成するガラス成分の薄板体１１への飛散（被毒）が顕著となった。この結果、薄板体１１の表面において反応に寄与し得る面積が低下することで、燃料電池１０の出力が大きく低下した。本実験では、第１軟化点を下げるために第１シール部１３ａの材質中において低融点を有するＰｂＯの配合割合が大きくされている。この結果、ＰｂＯによる薄板体１１の被毒が顕著となったものと考えられる。
【００６６】
一方、第１軟化点が７００℃を超えると、昇温過程において薄板体１１に熱応力による破損（クラック）が生じた。これは、第１シール部１３ａの軟化開始時期が遅れることで応力開放の開始が遅れたことに起因すると考えられる。
【００６７】
他方、第１軟化点が４００℃以上７００℃以下である場合、薄板体１１の被毒も顕著でなく、且つ薄板体１１の応力開放が適切になされ得ることで薄板体１１に破損が生じない。以上より、燃料電池１０の作動温度が８００℃である場合、第１軟化点は４００℃以上７００℃以下であることが好適である。
【００６８】
【表２】
0005255327.tif 000003
【００６９】
表２は、上述のものと同じ３層のスタックを用いて燃料電池１０の温度を常温から作動温度である８００℃まで急速昇温させる試験を、第２シール部１３ｂを構成する材質を順次変えて（第２軟化点及び結晶化温度を変更しながら）繰り返し行った場合の結果を示している。第２シール部１３ｂを構成する材質としては、第１軟化点よりも高い軟化点を有する結晶化ガラス（ガラス相の一部が結晶化したもの。結晶質と非晶質とが混在するが、広義にはセラミックスといえる。）が使用されている。
【００７０】
表２に示すように、第２軟化点が６００℃未満では、第２シール部１３ｂのシール性が不十分であった。即ち、作動温度８００℃において、燃料電池１０に供給されるガスの流量を増大させてガス流路内部と外部との圧力差を増大させると、第２シール部１３ｂのシール部（具体的には、支持部材１２の側面と被覆部１３ｂ２との境界部分）からガス漏れが発生した。なお、本例では、この第２シール部１３ｂのシール部からのガス漏れは、第１シール部１３ａのシール部からガス漏れが発生していることが前提で発生し得る。
【００７１】
一方、第２軟化点が９００℃を超えると、燃料電池１０の温度を常温と作動温度（＝８００℃）との間で繰り返し往復させた場合において第２シール部１３ｂの被覆部１３ｂ２に破損（クラック）が発生した。これにより、第２軟化点が６００℃未満の場合と同様、第２シール部１３ｂのシール性が不十分となった。
【００７２】
他方、第２軟化点が６００℃以上９００℃以下である場合、第２シール部１３ｂのシール性が不十分となる事態も発生せず、且つスタック形状が良好に維持されていた。以上より、燃料電池１０の作動温度が８００℃である場合、（第１軟化点よりも高い）第２軟化点は６００℃以上９００℃以下であることが好適である。
【００７３】
なお、上述の２つの試験結果では、燃料電池１０の作動温度が８００℃である場合のみが示されているが、燃料電池１０の作動温度が６００℃、７００℃、９００℃の場合であっても、上述と同様の理由により「第１軟化点は４００℃以上７００℃以下であり、第２軟化点は６００℃以上９００℃以下であることが好ましい」ことが確認できている。以上のことから、燃料電池１０の作動温度が６００℃以上９００℃以下である場合において、第１軟化点は４００℃以上７００℃以下であり、第２軟化点は６００℃以上９００℃以下であることが好ましいということができる。
【００７４】
以下、上述した金属メッシュについて付言する。ここまでは、薄板体１１が変形していない場合について説明した。しかしながら、薄板体１１が極めて薄いこと、並びに、薄板体１１を構成する上記３層の熱膨張率が相違すること等に起因して、実際には、図７に示すように、常温にて、薄板体１１の中央部が下方向に（即ち、燃料極層１１ｂ側の表面が凹形状となる方向に）反る傾向がある。この反りの量（反り高さ）は、燃料電池１０を常温から昇温させるにつれて減少していく（図７中の黒矢印を参照）。
【００７５】
即ち、常温からの昇温過程において（即ち、上記反り量が減少していく過程において）、薄板体１１の上下に内装された金属メッシュの積層方向の高さが薄板体１１の反り量の減少に追随してそれぞれ変化していく。このことに起因して、薄板体１１が上下の金属メッシュとの接触部から受ける荷重（図７中の白矢印を参照）の大きさがそれぞれ変化していく。このような状況において、金属メッシュを内装しない場合に比して、上述のように金属メッシュを内装した場合の方が、燃料電池１０の急速起動時等において、薄板体１１の割れがより一層発生し難くなることが判明した。これは、上述した第１シール部１３ａの軟化の作用と、各薄板体１１が上下の金属メッシュからそれぞれ受ける弾性力の変化の作用との相乗効果によるものと考えられる。
【００７６】
次に、上述した金属メッシュの積層方向についての弾性係数（弾性領域内における、積層方向における金属メッシュの高さの変化に対する弾性力の変化割合）の好ましい範囲について説明する。上述した燃料電池１０（薄板体１１の厚さが２０μｍ以上且つ５００μｍ以下の場合）では、金属メッシュの弾性係数は、０．１〜８Ｎ／μｍであることが好ましい。これによれば、隣接する支持部材１２と薄板体１１との間の電気的接続が確実に確保され得るとともに、燃料電池１０の急速起動時において、薄板体１１の割れが発生し難くなることが判明した。
【００７７】
以下、これらを確認した試験の結果を表３に示す。この試験も、上述のものと同じ３層のスタックを用いて行われた。なお、金属メッシュの弾性係数は、メッシュの仕様（例えば、メッシュ材の線径、エンボス部の形状、エンボス部の配置ピッチ等）により任意に調整可能である。上述の３層のスタックの組み立ては、形状が付与された金属メッシュを支持部材側に（拡散接合、スポット溶接等により）接合した状態で実施された。
【００７８】
【表３】
0005255327.tif 000004
【００７９】
表３は、燃料電池１０の温度を常温からその作動温度である８００℃まで５分間で急速に昇温させる試験を、金属メッシュの弾性係数を変更しながら繰り返し行った場合の結果を示している。なお、金属メッシュの弾性係数は、燃料極側と空気極側とで同じとした。なお、金属メッシュの弾性係数は、燃料側、空気側のそれぞれに対して個別に適正化が可能である。
【００８０】
表３に示すように、金属メッシュの弾性係数が８Ｎ／μｍよりも大きい場合、薄板体１１の割れが却って発生し易くなることが判明した。これは、弾性係数が大きいと、上記反り量が減少していく過程における金属メッシュの弾性力の変化量が大きくなり、この結果、薄板体１１の内部で局所的に応力が過大となる部分が発生し易くなることに起因するものと考えられる。
【００８１】
一方、金属メッシュの弾性係数が０．１Ｎ／μｍよりも小さい場合、燃料電池１０の出力密度が低下することが判明した。これは、弾性係数が小さいと、金属メッシュのプレ荷重が小さくなり、この結果、金属メッシュと、支持部材１２又は薄板体１１との接触部（接点）において接触不良が発生し易くなること起因するものと考えられる。
【００８２】
他方、金属メッシュの弾性係数が０．１〜８Ｎ／μｍである場合、燃料電池１０の出力密度の低下が発生せず、且つ、薄板体１１の割れが発生しない。以上より、上述した燃料電池１０（薄板体１１の厚さが２０μｍ以上且つ５００μｍ以下の場合）では、金属メッシュの弾性係数は、０．１〜８Ｎ／μｍであることが好適である。
【００８３】
次に、燃料電池１０の製造方法の一例について簡単に説明する。先ず、薄板体１１は、例えば、電解質支持型（支持基板が電解質層）の場合、グリーンシート法により作成したセラミックスシート（ＹＳＺのテープ）の上面にシート（燃料極層１１ｂとなる層）を印刷法により形成してから１４００℃・１時間にて焼成し、更に、その焼成体の下面にシート（空気極層１１ｃとなる層）を同じく印刷法により形成してから１２００℃・１時間にて焼成することにより形成される。
【００８４】
また、燃料極支持型（支持基板が燃料極層）の場合、薄板体１１は、シート（燃料極層１１ｂとなる層）の下面にグリーンシート法により作成したセラミックスシート（ＹＳＺのテープ）を積層してから１４００℃・１時間にて焼成し、更に、その焼成体の下面にシート（空気極層１１ｃとなる層）を印刷法により形成してから８５０℃・１時間にて焼成することにより形成される。この場合、薄板体１１は、シート（燃料極層１１ｂとなる層）の下面にセラミックスシートを印刷法により形成してから１４００℃・１時間にて焼成し、更に、その焼成体の下面にシート（空気極層１１ｃとなる層）を印刷法により形成してから８５０℃・１時間にて焼成することにより形成されてもよい。
【００８５】
支持部材１２は、エッチング、切削等により形成され得る。
【００８６】
次に、各支持部材１２の外周部において薄板体１１を挟持する部分（即ち、下方枠体部１２ｃの下面、及び上方枠体部１２ｂの上面）に第１シール部１３ａを構成するガラス材料（ホウ酸珪ガラス）を印刷法によりそれぞれ塗布する。次いで、支持部材１２と薄板体１１とを交互に積層し、熱処理（８００℃／１ｈｒ）を施してスタック構造を一体化する。その後、スタックの外周部に対し、第２シール部１３ｂを構成する材料（ホウ酸珪系結晶化ガラス等）を塗布して熱処理（例えば８５０℃／１ｈｒ）して補強する。これにより、燃料電池１０が完成する。
【００８７】
以上、説明したように、本発明の実施形態に係るスタック構造を有する固体酸化物型燃料電池１０では、各薄板体１１について、薄板体１０の周縁部全周と「一対の枠体部」とがガラスからなるシール材１３により互いにシールされている。このシール材１３では、第１シール部１３ａの軟化点が燃料電池１０の作動温度よりも低く、第２シール部１３ｂの軟化点が燃料電池１０の作動温度よりも高く設定されている。これにより、シール機能（具体的には、燃料流路２２内の燃料ガスと空気流路２１内の空気との混合及び外部への漏出を防止する機能）と、燃料電池１０全体の形状を維持する機能とが安定して発揮されつつ、作動温度まで燃料電池１０が昇温された場合における薄板体１１の割れの発生が抑制され得る。
【００８８】
加えて、空気流路２１及び燃料流路２２中において、金属メッシュが、対応する支持部材１２と薄板体１１とを積層方向において互いに引き離す方向の弾性力が発生するように（即ち、プレ荷重が発生するように）内装されている。この金属メッシュの積層方向の弾性係数は、０．１〜８Ｎ／μｍに設定される。これにより、隣接する支持部材１２と薄板体１１との間の電気的接続が確実に確保され得るとともに、燃料電池１０の急速起動時において、薄板体１１の割れが発生し難くなる。
【００８９】
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、第２シール部１３ｂは、第２軟化点及び結晶化温度を有するガラス等から形成されているが、（作動温度以下では軟化しない）無機物質（即ち、セラミックス）等から構成されていてもよい。
【００９０】
また、上記実施形態においては、第１、第２シール部１３ａ，１３ｂが分離されているが、図８に示すように、第１、第２シール部１３ａ，１３ｂが繋がっていてもよい。図８では、上記「第１空間」をシールする第１シール部１３ａにおいて、薄板体１１の周縁部の上面及び下面と接触する部分が第１軟化点を有するガラスからなり、上方支持部材１２２の下方枠体部１２ｃの下面及び下方支持部材１２１の上方枠体部１２ｂの上面と接触する部分が第２軟化点を有するガラスからなっている。また、第２軟化点を有するガラスからなる第２シール部１３ｂの進入部１３ｂ１は、第１シール部１３ａにおいて第２軟化点を有するガラスからなる部分と繋がっている。
【００９１】
また、上記実施形態においては、第２シール部１３ｂの被覆部１３ｂ２がスタック構造を有する燃料電池１０の側面全域に亘って連続しているが、図９に示すように、被覆部１３ｂ２が薄板体１１毎に分離していてもよい。
【００９２】
また、上記実施形態においては、第１、第２シール部１３ａ，１３ｂの材料として異なる組成のものが使用されているが、同一組成系の材料を使用することもできる。具体的には、同一組成系においてガラスの粒径に差を設けたり、同一組成系において微量添加物等に差を設けることで、結晶化の進行度を異ならせて両シール部１３ａ，１３ｂの機能を異ならせる。
【００９３】
例えば、第１シール部１３ａの材料として粒径の大きいガラス材料（例えば１μｍ程度）を使用し、第２シール部１３ｂの材料として粒径の小さいガラス材料（例えば０．３μｍ以下）を使用する。これにより、スタック組立時におけるガラス接合のための熱処理温度時（例えば８５０℃）における結晶化の進行度に差を持たせることができる。即ち、粒径の大きい第１シール部１３ａでは結晶化が完全に進行せずに一部非晶質層が残留した半結晶状態が保持され、粒径の小さい第２シール部１３ｂでは結晶化を完了させることができる。これにより、半結晶状態にある第１シール部１３ａには熱応力の緩衝機能を持たせ、結晶化が完了した第２シール部１３ｂにはガスシール機能を持たせることができる。
【００９４】
このように、第１、第２シール部１３ａ，１３ｂの材料として同一組成系のものが使用される場合、組成系の異なる材料を使用した場合においてＳＯＦＣ作動時にて熱履歴に起因して第１、第２シール部１３ａ，１３ｂが互いに接触して発生する接触部でのシール材の変質を抑制することができる。この結果、図１０に示すように、第１シール部１３ａと第２シール部１３ｂの進入部１３ｂ１とを予め接触させることも可能である。
【００９５】
また、上記実施形態において、燃料極層１１ｂは、白金、白金−ジルコニアサーメット、白金−酸化セリウムサーメット、ルテニウム、ルテニウム−ジルコニアサーメット等から構成することができる。
【００９６】
また、空気極層１１ｃは、例えば、ランタンを含有するペロブスカイト型複合酸化物（例えば、上述のランタンマンガナイトのほか、ランタンコバルタイト）から構成することができる。ランタンコバルタイト及びランタンマンガナイトは、ストロンチウム、カルシウム、クロム、コバルト（ランタンマンガナイトの場合）、鉄、ニッケル、アルミニウム等をドープしたものであってよい。また、パラジウム、白金、ルテニウム、白金−ジルコニアサーメット、パラジウム−ジルコニアサーメット、ルテニウム−ジルコニアサーメット、白金−酸化セリウムサーメット、パラジウム−酸化セリウムサーメット、ルテニウム−酸化セリウムサーメットであってもよい。
【００９７】
また、上記実施形態においては、薄板体１１及び支持部材１２の平面形状は正方形であるが、長方形、円形、楕円形等であってもよい。
【００９８】
また、上記実施形態においては、反応装置として固体酸化物型燃料電池（ＳＯＦＣ）が採用されているが、セラミックリアクタ、例えば、排ガス浄化リアクタが採用されてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００９９】
【図１】本発明の実施形態に係る固体酸化物型燃料電池の破断斜視図である。
【図２】図１に示した燃料電池の部分分解斜視図である。
【図３】図２に示した１−１線を含むとともにｘ−ｚ平面と平行な平面に沿って支持部材を切断した支持部材の断面図である。
【図４】図１に示した薄板体及び薄板体を支持した状態における支持部材を、図２に示した２−２線を含むとともにｙ−ｚ平面と平行な平面に沿って切断した縦断面図である。
【図５】図１に示した燃料電池における燃料と空気の流通を説明する図である。
【図６】図１に示した燃料電池のシール材周りを誇張して示した図４に対応する模式図である。
【図７】燃料流路及び空気流路中に内装された金属メッシュが薄板体に弾性力を付与する様子を示した図である。
【図８】本発明の実施形態の変形例に係る固体酸化物型燃料電池のシール材周りを誇張して示した図４に対応する模式図である。
【図９】本発明の実施形態の他の変形例に係る固体酸化物型燃料電池のシール材周りを誇張して示した図４に対応する模式図である。
【図１０】本発明の実施形態の他の変形例に係る固体酸化物型燃料電池のシール材周りを誇張して示した図４に対応する模式図である。
【符号の説明】
【０１００】
１０…燃料電池、１１…薄板体、１１ａ…ジルコニア固体電解質層、１１ｂ…燃料極層、１１ｃ…空気極層、１２…支持部材、１２ａ…平面部、１２ｂ…上方枠体部、１２ｃ…下方枠体部、１３…シール材、１３ａ…第１シール部、１３ｂ…第２シール部、１３ｂ１…進入部、１３ｂ２…被覆部、２１…空気流路、２２…燃料流路、１２１…下方支持部材、１２２…上方支持部材
【図１】
0005255327.tif 000005
【図２】
0005255327.tif 000006
【図３】
0005255327.tif 000007
【図４】
0005255327.tif 000008
【図５】
0005255327.tif 000009
【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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