(57)【要約】【課題】  効率が高く、電極の剥離や亀裂が生じす、燃料ガスのロスが小さい燃料電池を提供すること。【解決手段】  チャネル３を備えたハニカム状の支持体１と、前記チャネル３の一部に、第１のガスの流路を残しつつ、第１の電極材料１１を充填して成る第１のガス用チャネル３Ａと、前記チャネル３の一部に、第２のガスの流路を残しつつ、第２の電極材料１１を充填して成る第２のガス用チャネル３Ｂと、  前記支持体１のうち、前記第１のガス用チャネル３Ａと前記第２のガス用チャネル３Ｂとの間に設けられた、固体電解質材料部５とを備えることを特徴とする燃料電池。【選択図】  図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハニカム状チャネルを備えた支持体と、
前記チャネルの一部に、第１のガスの流路を残しつつ、第１の電極材料を充填して成る第１のガス用チャネルと、
前記チャネルの一部に、第２のガスの流路を残しつつ、第２の電極材料を充填して成る第２のガス用チャネルと、
前記支持体のうち、前記第１のガス用チャネルと前記第２のガス用チャネルとの間に設けられた、固体電解質材料部と、
を備えることを特徴とする燃料電池。
【請求項２】
前記チャネルの長手方向に沿って、単セルに区分される構造を有するとともに、
前記単セルが直列に接続されるように、前記単セルにおける前記第１の電極材料と、隣接する単セルにおける前記第２の電極とを電気的に接続するインターコネクターと、
隣接する前記単セル間において、前記第１の電極材料間の短絡、及び前記第２の電極材料間の短絡を防止する絶縁フィルターと、
を備えることを特徴とする請求項１記載の燃料電池。
【請求項３】
前記支持体は、前記単セルごとに別体であるとともに、
前記インターコネクターを介して、前記単セルごとの支持体が連結していることを特徴とする請求項２に記載の燃料電池。
【請求項４】
前記第１の電極材料及び前記第２の電極材料は、粒子状であるとともに、
前記インターコネクターは、前記粒子を含む状態で、前記単セルごとの支持体を連結していることを特徴とする請求項３に記載の燃料電池。
【請求項５】
前記第１の電極材料及び前記第２の電極材料は、粒子状であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の燃料電池。
【請求項６】
前記粒子間の接触点のうち、少なくとも一部が焼結していることを特徴とする請求項４又は５に記載の燃料電池。
【請求項７】
前記粒子の表面に難酸化性金属層を備えることを特徴とする請求項４〜６のいずれかに記載の燃料電池。
【請求項８】
前記粒子間に、金属ファイバーが混入されていることを特徴とする請求項４〜７のいずれかに記載の燃料電池。
【請求項９】
前記第１の電極材料及び前記第２の電極材料は、前記チャネルの形状に応じた形状の多孔質ブロックであることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の燃料電池。
【請求項１０】
前記多孔質ブロック中に、金属メッシュ及び／又は金属ファイバーが混入されていることを特徴とする請求項９に記載の燃料電池。
【請求項１１】
前記第１のガスが空気であるとともに、前記第２のガスが水素であることを特徴とする請求項１〜１０のいずれかに記載の燃料電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は燃料電池に関し、さらに詳しくは、ハニカム形状の固体酸化物形燃料電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
固体酸化物形燃料電池（ＳＯＦＣ）は、構成材料が固体であること、動作環境が高温であることに特徴がある。このＳＯＦＣとしては、円筒型、平板型が知られていた。しかしながら、円筒型ＳＯＦＣには単位面積あたりの出力密度が低いという問題があり、平板型ＳＯＦＣにはシール方法等に困難な問題があった。
【０００３】
そこで、近年、ハニカム形状のＳＯＦＣが提案されている（特許文献１参照）。従来のハニカム形状のＳＯＦＣでは、支持体に設けられたチャネル（ガス流路）の壁面に陽極と陰極とをそれぞれ塗膜として形成していた。
【特許文献１】特開平１０−４０９３４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来のハニカム形状のＳＯＦＣには、様々な問題を有していた。すなわち、塗膜として形成される電極の厚みが薄いので、電極の内部抵抗が大きく、効率が低いという問題があった。また、一般に、ハニカム形状の支持体と電極とでは熱膨張係数が異なるので、温度が変化すると、支持体と電極の塗膜との間に応力が生じ、電極の塗膜の剥離や亀裂が生じるという問題があった。さらに、電極はチャネルの内壁にのみ形成されているので、チャネルの中心を通過する燃料ガス（水素）は反応に関与せず、燃料ガスのロスが大きいという問題があった。
【０００５】
本発明は以上の点に鑑みなされたものであり、効率が高く、電極の剥離や亀裂が生じす、燃料ガスのロスが小さい燃料電池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】
【０００６】
（１）請求項１の発明は、
ハニカム状チャネルを備えた支持体と、前記チャネルの一部に、第１のガスの流路を残しつつ、第１の電極材料を充填して成る第１のガス用チャネルと、前記チャネルの一部に、第２のガスの流路を残しつつ、第２の電極材料を充填して成る第２のガス用チャネルと、前記支持体のうち、前記第１のガス用チャネルと前記第２のガス用チャネルとの間に設けられた、固体電解質材料部と、を備えることを特徴とする燃料電池を要旨とする。
【０００７】
本発明の燃料電池において、例えば、第１の電極材料を空気極とし、第２の電極材料を燃料極として、第１のガス用チャネルに空気を流し、第２のガス用チャネルに水素を流すと、第１の電極材料と第２の電極材料との間に起電力が生じる。
【０００８】
本発明の燃料電池は、チャネルの内部全体に充填した電極を備えているので、チャネルの内側に塗膜の電極を設ける場合よりも、電極内部抵抗が小さく、効率が高い。
また、本発明の燃料電池は、第１の電極材料や第２の電極材料をチャネル内に充填するだけでよく、チャネルの内壁と固着しなくてもよい。そのため、第１の電極材料や第２の電極材料と支持体との間に熱膨張係数の差があっても、チャネルの内壁に塗膜として形成された電極のように、電極材料が支持体から剥離したり、電極材が亀裂するトラブルが生じない。
【０００９】
また、本発明の燃料電池は、第１のガス及び第２のガスが、チャネル内に充填された電極材料の隙間を縫って流れる構成を有するので、電極材料とガスとの接触効率が高く、反応に関与しないガスの割合を小さくすることができる。
【００１０】
また、本発明の燃料電池は、電極の形成において、チャネル内に電極材料を充填するだけでよく、従来の燃料電池のように電極材の塗膜を形成する必要がないので、生産性が高い。
【００１１】
なお、本発明の燃料電池は、単独で用いることもできるし、あるいは、図５に示すように、２以上の燃料電池２を積層し、直列に接続して、それら全体を積層型の燃料電池１５とすることもできる。この場合は、積層された個々の燃料電池２は、単セルとして機能する。
【００１２】
前記ハニカム状の支持体におけるチャネルの形状は特に限定されないが、空間の利用効率の観点から、各開口の横断面形状が２等辺三角形、正三角形、長方形、正方形、正六角形など、平面を隙間無く充填できる形状がよい。また、正三角形と正六角形などの相異なる形状の開口が隣接するような設計も可能である。
【００１３】
前記ハニカム状の支持体は、前記固体電解質材料部が固体電解質から成るものであればよいが、支持体の全体が固体電解質から成るものであってもよい。ハニカム状の支持体の材料としては、例えば、イットリア安定化ジルコニアや、スカンジア安定化ジルコニアや、イッテルビウムをドープしたジルコニアや、ガドリニウム、サマリウム、イットリウムをドープした酸化セリウム等、酸素イオンを透過する固体電解質が一般に適用できる。
【００１４】
前記第１の電極材料としては、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であることが好ましく、ランタンマンガナイト、又はランタンコバルタイトであることが一層好ましい。ランタンクロマ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（ランタンマンガナイトの場合）、コバルト、鉄、ニッケル、アルミニウム等をドープしたものであってもよい。また、パラジウム、白金、ルテニウム、白金−ジルコニア混合物、パラジウム−ジルコニア混合物、ルテニウム−ジルコニア混合物、白金−酸化セリウム混合物、パラジウム−酸化セリウム混合物、ルテニウム−酸化セリウム混合物であってもよい。
【００１５】
前記第２の電極材料としては、例えば、ニッケル、パラジウム、白金、ニッケル−ジルコニア混合物、白金−ジルコニア混合物、パラジウム−ジルコニア混合物、ニッケル−酸化セリウム混合物、白金−酸化セリウム混合物、パラジウム−酸化セリウム混合物、ルテニウム、ルテニウム−ジルコニア混合物などが好ましい。
（２）請求項２の発明は、
前記チャネルの長手方向に沿って、単セルに区分される構造を有するとともに、前記単セルが直列に接続されるように、前記単セルにおける前記第１の電極材料と、隣接する単セルにおける前記第２の電極とを電気的に接続するインターコネクターと、隣接する前記単セル間において、前記第１の電極材料間の短絡、及び前記第２の電極材料間の短絡を防止する絶縁フィルターと、を備えることを特徴とする請求項１記載の燃料電池を要旨とする。
【００１６】
本発明の燃料電池は単セルを直列に接続した構成を有することにより高電圧を発生させることができる。
前記単セルに区分するとは、例えば、図５に示すように、絶縁フィルター７によって、それぞれが電池として機能する最小部分（図５における単セル２）に区分されることをいう。また、単セルとしては、例えば、図３に示すように、チャネル３を備えたハニカム状の支持体１と、チャネル３の一部に、第１のガスの流路を残しつつ、第１の電極材料９を充填して成る第１のガス用チャネル３Ａと、チャネル３の一部に、第２のガスの流路を残しつつ、第２の電極材料１１を充填して成る第２のガス用チャネル３Ｂと、支持体１のうち、第１のガス用チャネル３Ａと第２のガス用チャネル３Ｂとの間に設けられた、固体電解質材料部５とを備えるものが挙げられる。また、単セル２は、単セル２同士を積層したときに、隣接する単セルの電極との短絡を防ぐための絶縁フィルター７を備えていてもよい。
【００１７】
前記インターコネクターとしては、例えば、導電性の高い金属（例えば、銀、プラチナ、タリウム等）、フリット含有メタル（サーメット、メタルの例としては、前記銀、プラチナ、タリウム等）、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、ＬａＣａＣｒＯ3等）等が挙げられる。
【００１８】
前記絶縁フィルターの材質としては、導電性の低い物質、例えば、アルミナ、シリカ、ムライト、ホルステライト、ジルコニア、マグネシア等の酸化物セラミック、窒化珪素、窒化アルミ等の窒化物、炭化物等が挙げられる。また、絶縁フィルターは、例えば、細かいメッシュ形状を有しており、電極材料の通過は許さないが、ガス（空気、水素）の通過は許容する。
（３）請求項３の発明は、
前記支持体は、前記単セルごとに別体であるとともに、前記インターコネクターを介して、前記単セルごとの支持体が連結していることを特徴とする請求項２に記載の燃料電池を要旨とする。
【００１９】
本発明の燃料電池は、インターコネクターにより、単セルごとの支持体を連結するとともに、単セル同士を直列に接続することができる。
（４）請求項４の発明は、
前記第１の電極材料及び前記第２の電極材料は、粒子状であるとともに、前記インターコネクターは、前記粒子を含む状態で、前記単セルごとの支持体を連結していることを特徴とする請求項３に記載の燃料電池を要旨とする。
【００２０】
本発明の燃料電池では、インターコネクターが、電極材料の粒子を含む状態で、単セルごとの支持体を連結するので、単セルの継ぎ目におけるガスシール性が高い。
また、本発明の燃料電池は、チャネル内に粒子状の電極材料を充填しているので、ガス（空気、水素）は、充填粒子間の細い隙間を縫って、多数の経路に分散して進行する。そのため、単セルの継ぎ目におけるガスの逸脱の確率を低下させることができる。
【００２１】
また、本発明の燃料電池は、粒子状の電極材を用いているので、電極材料に第３成分を導入し、電極材料を改質することが容易である。第３成分としては、例えば、コバルト化合物、バナジウム化合物、ニッケル化合物等が挙げられる。
【００２２】
前記粒子の粒径分布範囲は、例えば、１μｍ〜３ｍｍの範囲が好適であり、中心粒径は５〜２００μｍが好適である。
（５）請求項５の発明は、
前記第１の電極材料及び前記第２の電極材料は、粒子状であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の燃料電池を要旨とする。
【００２３】
本発明の燃料電池は、粒子状の電極材を用いているので、電極材料に第３成分を導入し、電極材料を改質することが容易である。第３成分としては、例えば、コバルト化合物、バナジウム化合物、ニッケル化合物等が挙げられる。
【００２４】
前記粒子の粒径分布範囲は、例えば、１μｍ〜３ｍｍの範囲が好適であり、中心粒径は５〜２００μｍが好適である。
（６）請求項６の発明は、
前記粒子間の接触点のうち、少なくとも一部が焼結していることを特徴とする請求項４又は５に記載の燃料電池を要旨とする。
【００２５】
本発明の燃料電池は、粒子間の接触点のうち、少なくとも一部が焼結していることにより、接触抵抗を低減する効果を奏する。
焼結の条件としては、例えば、雰囲気は非酸化雰囲気、温度は燃料電池の動作温度以上、電極材料の融点以上、且つ固体電解質の融点以下、具体的な温度としては８００〜１６００℃、焼結時間は３０分以上が好適である。
（７）請求項７の発明は、
前記粒子の表面に難酸化性金属層を備えることを特徴とする請求項４〜６のいずれかに記載の燃料電池を要旨とする。
【００２６】
本発明の燃料電池は、粒子の表面に難酸化性金属層を備えることにより、低抵抗の導電性を得ることができるという効果を奏する。
難酸化性金属としては、例えば、銀、プラチナ、パラジウム等が挙げられる。難酸化性金属層の膜厚は０．１〜３０μｍの範囲が好適である。
（８）請求項８の発明は、
前記粒子間に、金属ファイバーが混入されていることを特徴とする請求項４〜７のいずれかに記載の燃料電池を要旨とする。
【００２７】
本発明の燃料電池は、粒子間に金属ファイバーが混入されていることにより、集電性が高い。
前記金属ファイバーの材質としては、例えば、ニッケル、パラジウム、銀、プラチナ等が挙げられる。金属ファイバーの混入量は、電極材料の粒子１００重量部に対して０．１〜１０重量部の範囲が好適である。
（９）請求項９の発明は、
前記第１の電極材料及び前記第２の電極材料は、前記チャネルの形状に応じた形状の多孔質ブロックであることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の燃料電池を要旨とする。
【００２８】
本発明の燃料電池は、電極材料が多孔質ブロック体であるため、その製造が一層容易である。すなわち、電極の形成において、例えば、第１の電極材料及び第２の電極材料を、チャネルの形状に応じた形状の多孔質ブロック体として予め作成しておき、それをチャネルの開口部から、その内部に挿入するだけでよい。
【００２９】
前記多孔質ブロックの全体積に占める気孔の割合は、１０〜９０％の範囲が好適である。また、気孔の中心気孔径は、１〜１５０μｍの範囲が好適である。
（１０）請求項１０の発明は、
前記多孔質ブロック中に、金属メッシュ及び／又は金属ファイバーが混入されていることを特徴とする請求項９に記載の燃料電池を要旨とする。
【００３０】
本発明の燃料電池は、多孔質ブロック中に、金属メッシュ及び／又は金属ファイバーが混入されていることにより、集電性が高い。
前記金属ファイバー及び金属メッシュの材質としては、例えば、ニッケル、パラジウム、銀、プラチナ等が挙げられる。金属ファイバー及び金属メッシュの混入量は、電極材料１００重量部に対して０．１〜１０重量部の範囲が好適である。
（１１）請求項１１の発明は、
前記第１のガスが空気であるとともに、前記第２のガスが水素であることを特徴とする請求項１〜１０のいずれかに記載の燃料電池を要旨とする。
【００３１】
本発明は、第１のガス及び第２のガスを例示する。第１のガスの流れる方向は、第２のガスの流れる方向と同じであってもよいし、反対方向であってもよい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
実施例を用いて本願発明を具体的に説明する。
【実施例１】
【００３３】
ａ）固体酸化物形燃料電池１５の製造方法
(i)支持体１の製造
まず、図１及び図２に示す支持体１を製造する。この支持体１は、横断面形状が正方形である多数のチャネル３が互いに平行に設けられたハニカム状である。また、支持体１は、チャネル３に挟まれた中間部（固体電解質材料部）５を含めて、全体が、固体電解質であるイットリア安定ジルコニアから成る。
【００３４】
図２に示すように、支持体１のチャネル３は、後に空気（第１のガス）の流路となるチャネル３Ａと、後に水素（第２のガス）の流路となるチャネル３Ｂとが、交互に配列されている。
【００３５】
この支持体１は、支持体１の形状を有する雄型を作成し、この雄型を利用してその反転型を作成し、次にこの反転型を利用して固体電解質の材料を主成分とするセラミックスラリーの注入・成形・硬化・脱型・焼成を行う方法で製造できる。
【００３６】
(ii)１層目の単セル２の形成
図３に示すように、支持体１を、チャネル３の長手方向が鉛直方向となるように設置する。そして、チャネル３Ａには、その下端付近に絶縁フィルター７を取り付けてから、カソード電極材（第１の電極材料）９の粒子と、金属ファイバー（図示略）との混合物を充填する。
【００３７】
絶縁フィルター７は、アルミナ製であり、その下側の電極材と、その上側の電極材とを絶縁する。また、絶縁フィルター７は、メッシュ構造を有しており、そのメッシュ構造は、カソード電極材９の粒子、後述するアノード電極材１１の粒子、及び金属ファイバーの通過は許さないが、ガス（空気、水素）の通過は許容する。
【００３８】
カソード電極材９の粒子と、金属ファイバーとの重量比は１００：１である。カソード電極材９の粒子は、中心部がランタンマンガナイトで構成されるとともに、その表面が難酸化性金属である銀によりメッキされている。また、カソード電極材９の粒径は０．１〜０．５ｍｍである。
【００３９】
また、チャネル３Ｂには、アノード電極材（第２の電極材）１１の粒子と金属ファイバーとの混合物を充填してから、チャネル３Ｂの上端付近に絶縁フィルター７を取り付ける。そして、さらに、絶縁フィルター７の上に、支持体７の上端に至るまで、アノード電極１１の粒子と金属ファイバーとの混合物を充填する。アノード電極材１１の粒子と、金属ファイバーとの重量比は１００：１である。このアノード電極材１１の粒子は、中心部がルテニウム−ジルコニア混合物で構成されるとともに、その表面が難酸化性金属である銀によりメッキされている。また、アノード電極材１１の粒径は２０〜２００μｍである。以上の工程により１層目の単セル２が完成した。
【００４０】
なお、チャネル３Ａの内部には、カソード電極材９の粒子及び金属ファイバーで充填されなかった、細く屈曲した隙間が残っている。この隙間は、チャネル３Ａの上端から下端まで続いており、さらに、絶縁フィルター７は、微細な気孔を有しているので、空気はチャネル３Ａを流れることができる。すなわち、チャネル３Ａは、空気の流路となる。チャネル３Ａにおいて充填されていない隙間の容積は、チャネル３Ａの全容積の５〜６０％の範囲が好適である。
【００４１】
また、チャネル３Ｂの内部には、アノード電極材１１の粒子及び金属ファイバーで充填されなかった、細く屈曲した隙間が残っている。この隙間は、微細な気孔を有する絶縁フィルター７を経て、チャネル３Ｂの上端から下端まで続いているので、チャネル３Ｂは、水素の流路となる。チャネル３Ｂにおいて充填されていない隙間の容積は、チャネル３Ｂの全容積の１〜５０％の範囲が好適である。
【００４２】
(iii)２層目の単セルの作成
図４に示すように、前記(ii)で作成した１層目の単セル２を構成する支持体１の上側に、もう一つの支持体１を、銀から成るインターコネクター１３により結合させる。このとき、結合する２つの支持体１のチャネル３Ａの位置が一致し、チャネル３Ｂの位置が一致するように結合する。
【００４３】
具体的な支持体１の結合方法としては、１層目の単セル２の上側に、チャネル３に対応する部分を切り欠いた銀の板（インターコネクター１３）を載せ、その上にもう一つの支持体１を載せ、一旦加熱して銀を溶融させてから、冷却して銀を固化させる方法がある。このとき、インターコネクター１３は、チャネル３の内部にはみ出し、カソード電極材９の粒子、アノード電極材１１の粒子、及び金属ファイバーを含む状態で、支持体１同士を連結する。
【００４４】
次に、前記(i)と同様に、２層目の支持体１におけるチャネル３Ａの下端付近に絶縁フィルター７を取り付け、カソード電極材９の粒子及び金属ファイバーを充填する。また、２層目の支持体１におけるチャネル３Ｂには、アノード電極材１１の粒子及び金属ファイバーを充填してから、チャネル３Ｂの上端付近に絶縁フィルター７を取り付け、さらに、絶縁フィルター７の上に、支持体１の上端に至るまで、アノード電極１１の粒子及び金属ファイバーを充填する。以上の工程により２層目の単セル２が完成した。
(iv)３層目の単セル２の形成
図５及び図６に示すように、前記(iii)と同様にして、さらに、３層目の単セル２を形成した。そして、１〜３層目の単セル２を、非酸化雰囲気の下、９５０℃の温度で１時間加熱することで、カソード電極材９の粒子間の接触点を焼結させ、アノード電極材１１の粒子間の接触点を焼結させた。
【００４５】
以上の工程により、チャネル３の長手方向に沿って単セル２を３層に積層し、それらを直列に接続した、固体酸化物形燃料電池１５が完成した。
ｂ）固体酸化物形燃料電池１５の使用方法
図５に示すように、チャネル３Ａに空気を流し、チャネル３Ｂに水素を流す。なお、図５では、空気を流す方向と水素を流す方向が同じであるが、これらを互いに反対方向にしてもよい。
【００４６】
このとき、３層の単セル２のそれぞれにおいて、カソード電極材９とアノード電極材１１との間に起電力が生じる。３つの単セル２は、インターコネクター１３により直列に接続されている（すなわち、一層目の単セル２のカソード電極９と２層目の単セル２のアノード電極１１が接続され、２層目の単セル２のカソード電極９と３層目の単セル２のアノード電極１１が接続されている）から、固体酸化物形燃料電池１５の上端と下端とでは、単セル２が発生させる起電力の３倍の起電力が生じている。
【００４７】
なお、固体酸化物形燃料電池１５に空気及び水素を流す機構、および固体酸化物形燃料電池１５の両端から電圧を取り出す機構としては、周知のものを用いることができる。
ｃ）固体酸化物形燃料電池１５の効果
本実施例１の固体酸化物形燃料電池１５は、以下の効果を奏する。
(i)本実施例１の固体酸化物形燃料電池１５は、チャネル３の内部全体を電極として利用できるので、チャネルの内側に塗膜の電極を設ける場合よりも、電極内部抵抗が小さく、効率が高い。
(ii)本実施例１の固体酸化物形燃料電池１５では、カソード電極材９の粒子やアノード電極材１１の粒子がチャネルに充填されているだけであり、チャネル３の内壁と固着されていない。そのため、カソード電極材９やアノード電極材１１と支持体１との間に熱膨張係数の差があっても、チャネルの内壁に塗膜として形成された電極のように、電極材が支持体から剥離したり、電極材が亀裂するトラブルが生じない。
(iii) 本実施例１の固体酸化物形燃料電池１５では、インターコネクター１３が、カソード電極材９の粒子、アノード電極材１１の粒子、及び金属ファイバーを含む状態で、支持体１を連結するので、単セル２の継ぎ目におけるガスシール性が高い。
（iv）本実施例１の固体酸化物形燃料電池１５は、チャネル３内に粒子状の電極材を充填しているので、ガス（空気、水素）は、充填粒子の隙間を縫って、多数の経路に分散して進行する。そのため、単セル２の継ぎ目におけるガスの逸脱の確率を低下させることができる。
（ｖ）本実施例１の固体酸化物形燃料電池１５は、チャネルに充填した粒子状のアノード電極材１１を用い、水素ガスがその粒子間の細い隙間を屈曲しながら流れる構成を有するので、アノード電極材１１と水素ガスとの接触効率が高く、反応に関与しない水素ガスの割合を小さくすることができる。
(vi) 本実施例１の固体酸化物形燃料電池１５は、電極材の粒子を充填するだけでよく、従来の燃料電池のように電極材の塗膜を形成する必要がないので、生産性が高い。
(vii) 本実施例１の固体酸化物形燃料電池１５は、粒子状の電極材を用いているので、電極材料に第３成分を導入し、電極材料を改質することが容易である。
【実施例２】
【００４８】
本実施例２の固体酸化物形燃料電池１５の構成、及び製造方法は、基本的には前記実施例１と同様である。ただし、本実施例２では、図７に示すように、チャネル３Ａの内部に、粒子状のカソード電極材ではなく、多孔質ブロック体であるカソード電極材１７を備えている。このカソード電極材１７は、チャネル３Ａの内部に隙間無く収まる形状（チャネル３Ａの形状に応じた形状）を有しており、その材質はランタンマンガナイトである。また、カソード電極材１７は多孔質であって、その内部に細い気孔が多数存在するから、カソード電極材１７を挿入しても、空気はチャネル３Ａを流れることができる。
【００４９】
また、本実施例２では、図７に示すように、チャネル３Ｂの内部に、粒子状のアノード電極材ではなく、多孔質ブロック体であるアノード電極材１９を備えている。このアノード電極材１９は、チャネル３Ｂの内部に隙間無く収まる形状（チャネル３Ｂの形状に応じた形状）を有しており、その材質は、ルテニウム−ジルコニア混合物である。また、アノード電極材１９は多孔質であって、その内部に細い気孔が多数存在するから、アノード電極材１９を挿入しても、水素はチャネル３Ｂを流れることができる。
【００５０】
本実施例２の固体酸化物形燃料電池１５を製造するときは、前記実施例１において粒子状の電極材を充填する工程の代わりに、ブロック体であるカソード電極材１７及びアノード電極材１９を予め作成しておき、それをチャネル３の開口部から、その内部に挿入すればよい。
【００５１】
本実施例２の固体酸化物形燃料電池１５は、前記実施例１の固体酸化物形燃料電池１５と同様に使用することができ、前記実施例１のｃ）における(i)〜(ii)、及び（iv）〜(vi)の効果を奏することができる。
【実施例３】
【００５２】
本実施例３の燃料電池の構成は、基本的には前記実施例１と同様であるが、支持体１の構成において相違する。支持体１は、図８に示すように、断面形状が６角形のチャネル３を備えている。この場合、図８に示すチャネル３Ａ〜３Ｎのうち、３Ａ、３Ｂ、３Ｃ、３Ｄ、３Ｈ、３Ｉ、３Ｊ、３Ｋをカソードとし、３Ｅ、３Ｆ、３Ｇ、３Ｌ、３Ｍ、３Ｎをアノードとしてもよいし（例１）、あるいは、３Ｃ、３Ｅ、３Ｊ、３Ｌをカソードとし、３Ｂ、３Ｇ、３Ｉ、３Ｎをアノードとし、３Ａ、３Ｄ、３Ｆ、３Ｈ、３Ｋ、３Ｍを温度制御用の空気流路としてもよい（例２）。
【００５３】
あるいは、支持体１は、図９に示すように、断面形状が３角形のチャネル３を備えているものであってもよい。この場合、図８に示すチャネル３Ａ〜３Ｚのうち、隣り合うチャネルが互い違いになるように、３Ａ、３Ｃ、３Ｅ、３Ｇ、３Ｉ、３Ｋ、３Ｍ、３Ｏ、３Ｑ、３Ｓ、３Ｕ、３Ｗ、３Ｙをアノードとし、３Ｂ、３Ｄ、３Ｆ、３Ｈ、３Ｊ、３Ｌ、３Ｎ、３Ｐ、３Ｒ、３Ｔ、３Ｖ、３Ｘ、３Ｚをカソードとすることができる。
【００５４】
尚、本発明は前記実施例になんら限定されるものではなく、本発明を逸脱しない範囲において種々の態様で実施しうることはいうまでもない。
例えば、前記実施例１の固体酸化物形燃料電池１５は、チャネル３内の電極材の粒子の端末部をメカ的に押さえる機構を備えていてもよい。この場合、固体電解質から成る支持体１の内面と電極材の粒子との密着性不良を防止することができる。
【００５５】
また、単セル２の積層数は３に限られず、任意の数だけ積層することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】支持体１の構成を表す斜視図である。
【図２】支持体１の構成を表す平面図である。
【図３】単セル２の構成を表す縦断面図である。
【図４】２層目まで単セル２を積層した構成を表す縦断面図である。
【図５】固体酸化物形燃料電池１５の構成を表す縦断面図である。
【図６】固体酸化物形燃料電池１５の構成を表す斜視図である。
【図７】固体酸化物形燃料電池１５の構成を表す斜視図である。
【図８】支持体１の構成を表す平面図である。
【図９】支持体１の構成を表す平面図である。
【符号の説明】
【００５７】
１・・・支持体
２・・・単セル
３・・・チャネル
５・・・中間部
７・・・絶縁フィルター
９、１７・・・カソード電極材
１１、１９・・・アノード電極材
１３・・・インターコネクター
１５・・・燃料電池
【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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