(57)【要約】    【課題】  作製工程を簡素化でき、高い発電出力を得ることができる固体酸化物形燃料電池を提供する。    【解決手段】  基板１と、当該基板１の一方面に配置される電解質３と、当該電解質３の同一平面上に所定間隔をおいて配置される燃料極５及び空気極７からなる複数の電極対Ｅとを備え、隣り合う電極対Ｅの間に、電解質３を分断するよう貫通し基板１にまで達している溝Ｋが形成されていることを特徴とする固体酸化物形燃料電池を提供する。【選択図】  図１
2007048605.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
当該基板の一方面に配置される電解質と、
当該電解質の同一平面上に所定間隔をおいて配置される燃料極及び空気極からなる複数の電極対とを備え、
隣り合う前記電極対の間に、前記電解質を分断するよう貫通し前記基板にまで達している溝が形成されていることを特徴とする固体酸化物形燃料電池。
【請求項２】
前記基板の他方面に配置される電解質と、
当該電解質の同一平面上に所定間隔をおいて配置される燃料極及び空気極からなる複数の電極対とをさらに備え、
前記基板の他方面側に配置された隣り合う前記電極対の間に、前記電解質を分断するよう貫通し前記基板にまで達している溝が形成されており、
該溝は、前記基板の一方面側に形成された溝との間に前記基板を介していることを特徴とする請求項１に記載の固体酸化物形燃料電池。
【請求項３】
前記複数の電極対が溝を横断したインターコネクタによって接続されている請求項１または２に記載の固体酸化物形燃料電池。
【請求項４】
前記電解質は板状に形成されており、前記基板に金属酸化物系の接着剤により取り付けられていることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の固体酸化物形燃料電池。
【請求項５】
前記電解質は印刷手法により基板に形成されていることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の固体酸化物形燃料電池。
【請求項６】
基板の少なくとも一方面に電解質を配置する工程と、
前記電解質を分断するよう貫通し前記基板にまで達する溝を形成する工程と、
前記分断された各電解質の同一平面上に燃料極及び空気極からなる電極対を配置する工程とを備えたことを特徴とする固体酸化物形燃料電池の製造方法。
【請求項７】
基板の少なくとも一方面に電解質を配置する工程と、
前記電解質の同一平面上に、所定の間隔をおいて燃料極及び空気極からなる電極対を複数配置する工程と、
隣り合う前記電極対の間に前記電解質を分断するよう貫通し前記基板にまで達する溝を形成する工程とを備えたことを特徴とする固体酸化物形燃料電池の製造方法。
【請求項８】
溝を横断するインターコネクタによって前記隣り合う電極対を接続する工程をさらに含むことを特徴とする請求項６または７に記載の固体酸化物形燃料電池の製造方法。
【請求項９】
前記電解質は板状に形成されており、前記電解質を前記基板に金属酸化物系の接着剤により取り付ける工程をさらに備えていることを特徴とする請求項６乃至８のいずれか１項に記載の製造方法。
【請求項１０】
前記電解質を印刷手法により前記基板に形成する工程をさらに備えていることを特徴とする請求項６乃至８のいずれか１項に記載の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池に関し、より詳しくは、主に燃料ガスと酸化剤ガスとの混合ガス中において安定的に発電する固体酸化物形燃料電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、固体酸化物形燃料電池のセルデザインとして、平板型、円筒型などが提案されている。
【０００３】
このようなセルは、電解質の表面及び裏面に燃料極及び空気極をそれぞれ配置したものであり、電解質を隔壁として燃料ガスと酸化剤ガスとが別々に供給されることによって発電が行われている。
【０００４】
このような隔壁式のセルは、性能を向上させるためには電解質の薄膜化が要求され、電解質材料の内部抵抗の低減が必要となるが、電解質が薄すぎると脆弱化してしまい、耐振性や耐久性が低下するという問題があった。
【０００５】
このため、上述した隔壁式のセルに代わる燃料電池として、燃料極及び空気極を固体電解質からなる基板の同一面上に配置し、燃料ガス及び酸化剤ガスの混合ガスを供給することにより発電が可能な非隔膜式固体酸化物形燃料電池が提案されている（例えば、特許文献１）。この燃料電池によれば、燃料ガスと酸化剤ガスとを分離する必要がないため、セパレーター及びガスシールが不要となり、構造及び製造工程の大幅な簡略化を図ることができる。
【０００６】
また、この非隔膜式固体酸化物形燃料電池では、酸素イオンの伝導が固体電解質の表層付近で起こり、燃料極と空気極とを固体電解質の同一面上に近接して形成するため、平板型や円筒型のように電解質の厚みが電池の性能に直接影響することはない。したがって、電池の性能を維持したまま電解質の厚みを増すことができ、これによって脆弱性を改善することが可能となる。
【特許文献１】特開平８−２６４１９５号公報（第２−３頁、第１図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献３の燃料電池では、次のような問題があった。この燃料電池では、一対の燃料極と空気極とを単電池セルと規定し、複数の単電池セルを電解質上に配置している。そして、隣接する単電池セル間の燃料極と空気極とをインターコネクタで接続している。ところが、この構造では、隣接する単電池セル間に電解質が存在しているため、発電時にはこの電解質が酸素イオンの移動する経路となり得る。そのため、単電池セル間の電解質と、この電解質を挟む燃料極及び空気極が燃料電池を構成して発電することになる。これにより、本来の単電池セルの起電力と、単電池セル間に形成される電池の起電力とが打ち消し合い、内部短絡状態となるため、燃料電池全体の起電力が下がり、電池性能が低下するという問題があった。
【０００８】
本発明は、上記問題を解決するためになされたものであり、作製工程を簡素化でき、高い発電出力を得ることができる固体酸化物形燃料電池及びそ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】
本発明に係る固体酸化物形燃料電池は、上記目的を達成するためになされたものであり、基板と、当該基板の一方面に配置される電解質と、当該電解質の同一平面上に所定間隔をおいて配置される燃料極及び空気極からなる複数の電極対とを備え、隣り合う電極対の間に、電解質を分断するように貫通し基板にまで達している溝が形成されている。
【００１０】
また、前記基板の他方面に配置される電解質と、当該電解質の同一平面上に所定間隔をおいて配置される燃料極及び空気極からなる複数の電極対とをさらに備え、基板の他方面側に配置された隣り合う電極対の間に、電解質を分断するよう貫通し基板にまで達している溝が形成されており、該溝は基板の一方面側に形成された溝との間に電解質を介していてもよい。
【００１１】
また、複数の電極対は、インターコネクタによって接続されていることが好ましい。
【００１２】
また、電解質は、板状に形成されており前記基板に金属酸化物系の接着剤により取り付けられていてもよく、もしくは、印刷手法により基板に形成されてもよい。
【００１３】
また、本発明に係る固体酸化物形燃料電池の製造方法は、基板の少なくとも一方面に電解質を配置する工程と、電解質を分断するよう貫通し基板にまで達する溝を形成する工程と、分断された各電解質の同一平面上に燃料極及び空気極からなる電極対を配置する工程とを備えている。
【００１４】
または、基板の少なくとも一方面に電解質を配置する工程と、電解質の同一平面上に、所定の間隔をおいて燃料極及び空気極からなる電極対を複数配置する工程と、隣り合う電極対の間に電解質を分断するよう貫通し基板にまで達する溝を形成する工程とを備えている。
【００１５】
これらの製造方法は、溝を横断するインターコネクタによって隣り合う電極対を接続する工程をさらに含んでいることが好ましい。
【００１６】
また、電解質は板状に形成されており、電解質を基板に金属酸化物系の接着剤で取り付ける工程、または、電解質を印刷手法により基板に形成する工程をさらに含んでいてもよい。
【発明の効果】
【００１７】
このように、電解質は隣り合う電極対間に溝が形成され、分断されている。したがって従来例のように単電池セル間に電解質が存在しないため、酸素イオン伝導の経路を遮断することができる。その結果、各電極対と電解質とによる本来の起電力が、隣接する電極対間で発生し逆作用となる起電力によって打ち消されて低下するのを防ぐことができ、燃料電池の起電力が低下するのを確実に防止することができ、高い発電出力を得ることができる。
【００１８】
また、上記のような構成の単電池セルは、基板の一方面にのみに配置することもできるが、基板の両面に配置することもできる。こうすることで、一枚の基板に多数の単電池セルを形成することができ、燃料電池をコンパクトにしたままで、高い発電出力を得ることができる。
【００１９】
さらに、板状の電解質が基板に金属酸化物系の接着剤により取り付けられていることで、電解質上に先に各電極を形成し、これを高温（１２００℃以上）にて焼成した後、基板に貼着することが可能であるため、基板が１２００℃以上という高温に耐える必要が無くなるので、使用する基板の自由度が拡げることができる。
【００２０】
また、印刷手法により電解質を基板に形成することにより電解質を薄膜化することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明に係る固体酸化物形燃料電池及びその製造方法の実施形態について図面を参照しつつ説明する。図１は本実施形態に係る燃料電池の一部断面図であり、図２はこの燃料電池の概略平面図である。
【００２２】
図１及び２に示すようにこの燃料電池は、シート状の基板１と、その一方面上に配置された電解質３と、この電解質３の同一平面上に形成された燃料極５及び空気極７の対からなる複数の電極対Ｅ（ここでは、２対を表示）とを備えている。各電極対Ｅ１とＥ２の間の電解質３及び基板１の上面一部に溝Ｋが形成されており、該溝Ｋは、電解質３を分断している。こうすることにより、電解質３、燃料極５及び空気極７からなる独立した単電池セルＣ１，C２が形成される。この溝Ｋの幅は１〜１００００μｍとすることが好ましく、１０〜１０００μｍとすることがさらに好ましい。また、各電解質３上の燃料極５及び空気極７は帯状に形成され、所定間隔をおいて配置されている。このとき、燃料極５と空気極７との間隔Ｌは、例えば１〜５０００μｍとすることが好ましく、１０〜５００μｍとすることがさらに好ましい。例えば、スクリーン印刷のような一般的なパターン印刷方式で電極を形成する場合、電極のパターン崩れによって異極同士が短絡する可能性があり、間隔Ｌは、１０μｍ以上とすることが好ましく、また、電極を異極同士が接触した状態で形成した後、ブラスト加工やレーザー加工などの後工程により間隔Ｌを形成する場合、加工精度の観点から、１μｍ程度の加工も可能である。
【００２３】
また、図２に示すように、この燃料電池において両端に配置された電極、つまり一方の単電池セルＣ１の燃料極５、及び他方の単電池セルＣ２の空気極７には電流を取り出すための集電部８がそれぞれ形成されている。
【００２４】
インターコネクタ９は、上述のように隣接する単電池セルＣ１，Ｃ２間を接続しており、具体的には一方の単電池セルＣ１の空気極７と他方の単電池セルＣ２の燃料極５とを接続している。このとき、インターコネクタ９は、電解質３上に形成されるとともに、隣接する単電池セルＣ１，Ｃ２の間では基板１上に配置され、溝Ｋを横断するように形成される。
【００２５】
次に、上記のように構成された燃料電池の材質について説明する。基板１は、例えば、耐熱性の観点から、アルミナ系、シリカ系、チタン系等のセラミックス系の絶縁性材料からなる。
【００２６】
電解質３の材料としては、固体酸化物形燃料電池の電解質として公知のものを使用することができ、例えば、サマリウムやガドリニウム等をドープしたセリア系酸化物、ストロンチウムやマグネシウムをドープしたランタン・ガレード系酸化物、スカンジウムやイットリウムを含むジルコニア系酸化物などの酸素イオン伝導性セラミックス材料を用いることができる。
【００２７】
燃料極５は、例えば、金属触媒と酸化物イオン導電体からなるセラミックス粉末材料との混合物を用いることができる。このとき用いられる金属触媒としては、ニッケル、鉄、コバルトや、貴金属（白金、ルテニウム、パラジウム等）等の還元性雰囲気中で安定で、水素酸化活性を有する材料を用いることができる。また、酸化物イオン導電体としては、蛍石型構造又はペロブスカイト型構造を有するものを好ましく用いることができる。蛍石型構造を有するものとしては、例えばサマリウムやガドリニウム等をドープしたセリア系酸化物、スカンジウムやイットリウムを含むジルコニア系酸化物などを挙げることができる。また、ペロブスカイト型構造を有するものとしてはストロンチウムやマグネシウムをドープしたランタン・ガレード系酸化物を挙げることができる。上記材料の中では、酸化物イオン導電体とニッケルとの混合物で、燃料極５を形成することが好ましい。なお、酸化物イオン導電体からなるセラミックス材料とニッケルとの混合形態は、物理的な混合形態であってもよいし、ニッケルへの粉末修飾などの形態であってもよい。また、上述したセラミックス材料は、１種類を単独で、或いは２種類以上を混合して使用することができる。また、燃料極５は、金属触媒を単体で用いて構成することもできる。
【００２８】
空気極７を形成するセラミックス粉末材料としては、例えば、ペロブスカイト型構造等を有するＣｏ，Ｆｅ，Ｎｉ，Ｃｒ又はＭｎ等からなる金属酸化物を用いることができる。具体的には（Ｓｍ，Ｓｒ）ＣｏＯ３，（Ｌａ，Ｓｒ）ＭｎＯ３，（Ｌａ，Ｓｒ）ＣｏＯ３，（Ｌａ，Ｓｒ）（Ｆｅ，Ｃｏ）Ｏ３，（Ｌａ，Ｓｒ）（Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉ）Ｏ３などの酸化物が挙げられ、好ましくは、（Ｌａ，Ｓｒ）ＭｎＯ３である。上述したセラミックス材料は、１種を単独で、或いは２種以上を混合して使用することができる。
【００２９】
電解質３、燃料極５及び空気極７を、セラミックス粉末材料から形成する場合、用いられる粉末の平均粒径は、好ましくは１０ｎｍ〜１００μｍであり、さらに好ましくは５０ｎｍ〜５０μｍであり、特に好ましくは１００ｎｍ〜１０μｍである。なお、平均粒径は、例えば、ＪＩＳＺ８９０１にしたがって計測することができる。
【００３０】
また、インターコネクタ９及び集電部８は、Ｐｔ，Ａｕ，Ａｇ，Ｎｉ，Ｃｕ，ＳＵＳ等の導電性金属、或いは金属系材料，又はＬａ（Ｃｒ，Ｍｇ）Ｏ３，（Ｌａ，Ｃａ）ＣｒＯ３，（Ｌａ，Ｓｒ）ＣｒＯ３などのランタン・クロマイト系等の導電性セラミックス材料によって形成することができ、これらのうちの１種を単独で使用してもよいし、２種以上を混合して使用してもよい。
【００３１】
上記燃料極５、及び空気極７は、上述した材料を主成分として、さらにバインダー樹脂、有機溶媒などが適量加えられることにより形成される。より詳細には、上記主成分とバインダー樹脂との混合において、上記主成分が５０〜９５重量％となるように、バインダー樹脂等を加えることが好ましい。また、電解質３も、上記燃料極５及び空気極７と同様に、上述した材料を主成分として、バインダー樹脂、有機溶媒などが適量加えられることにより成型されるが、上記主成分とバインダーとの混合において、上記主成分の割合が８０重量％以上となるように混合されることが好ましい。さらに、インターコネクタ９も、上述した材料に上記添加物を加えることにより形成される。そして、これら空気極７、燃料極５及びインターコネクタ９の膜厚は焼結後に１μｍ〜５００μmとなるように形成するが、１０μm〜１００μmとすることが好ましい。また、電解質３の膜厚は、１０〜５０００μｍであることが好ましく、５０〜２０００μｍであることがさらに好ましい。
【００３２】
上記のように構成された燃料電池は、次のように発電が行われる。まず、単電池セルＣが形成された基板１の一方面上に、メタンやエタンなどの炭化水素系ガスからなる燃料ガスと酸素等からなる酸化剤ガスとの混合ガスを高温の状態（例えば、４００〜１０００℃）で供給する。これにより、燃料極５と空気極７との間の電解質３の主に表層付近で、酸化物イオン伝導が起こって発電が行われる。
【００３３】
以上のように本実施形態に係る燃料電池では、各単電池セルＣの電解質３が所定間隔をおいて配置される構造であるため、次のような効果がある。すなわち、上記燃料電池では、各単電池セルＣ１，Ｃ２間の電解質３を分離するように溝Ｋが形成されている。したがって、従来例と異なり、単電池セルＣ間に電解質３が存在しないため、酸素イオンが単電池セル間で移動するのを防止することができ、内部短絡状態となることを防止できる。その結果、燃料電池トータルの電圧が大きく低下するのを防止することができ、高い発電出力を得ることができる。
【００３４】
次に、上述した燃料電池の製造方法の一例を、図３を参照しつつ説明する。まず、上述した材料からなる基板１を準備する。続いて、上述した電解質３、燃料極５、及び空気極７用の粉末材料を主成分として、これらそれぞれにバインダー樹脂、有機溶媒などを適量加えて混練し、電解質ペースト、燃料極ペースト、空気極ペーストをそれぞれ作製する。各ペーストの粘度は、次に説明するスクリーン印刷法に適合するように１０３〜１０６ｍＰａ・ｓ程度であることが好ましい。同様に、インターコネクタ用ペーストも、上述した粉末材料にバインダ−樹脂等の添加物を加えて作製しておく。このペーストの粘度は上述したものと同じである。
【００３５】
次に、基板１上に、電解質ペ−ストをスクリーン印刷により塗布した後、所定の時間及び温度で乾燥・焼結することにより電解質３を形成する（図３（ｂ））。その後、切削加工にて、基板１に到達するまで、電解質３の掘り込みを行い、溝Ｋを形成する（図３（ｃ））。次に、燃料極ペーストをスクリーン印刷法により各電解質３上に帯状に塗布した後、所定の時間及び温度で乾燥・焼結し、燃料極５を形成する（図３（ｄ））。続いて、各電解質３上の燃料極５と対向する位置それぞれに、空気極ペーストをスクリーン印刷法によって塗布し、所定時間及び温度で乾燥・焼結することにより空気極７を形成する。こうして、２個の単電池セルＣ１，Ｃ２が形成される（図３（ｅ））。最後に単電池セルＣ１，Ｃ２を接続するように、単電池セルＣ１，Ｃ２間にインターコネクタ用ペーストをスクリーン印刷法によって線状に塗布し、所定時間及び温度で乾燥・焼結することによりインターコネクタ９を形成し、単電池セルＣを電気的に接続する。このときインターコネクタ９は、電解質３間の溝Ｋを横断し基板１上を通過するように形成する（図３（ｆ））。以上の工程により、図１及び２に示すような燃料電池が完成する。
【００３６】
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。例えば、上記実施形態では、基板１の一方面にのみ電解質３、燃料極５、及び空気極７を形成しているが、基板１の他方面にこれらを形成してもよい。このときの製造方法としては、例えば基板１の一方面に電解質３、燃料極５、及び空気極７を形成する各工程において、基板１の他方面にも電解質３、燃料極５、及び空気極７をそれぞれ同様に形成し、基板１の両面に同じ形態の電池を形成し、基板の一方面と他方面とが貫通していないように溝Kが形成されている（図４参照）。こうすることで、燃料電池をコンパクトにしたままで、高い発電出力を得ることができる。
【００３７】
また、上記実施形態では、溝Ｋを作成した後に各電解質３に燃料極５及び空気極７を作成しているが、電解質３に燃料極５及び空気極７からなる複数の電極対Ｅを所定の間隔をおいて形成した後に、隣り合う電極対Ｅの間に溝Ｋを形成してもよい。
【００３８】
また、上記実施形態では、隣接する単電池セルＣ１，Ｃ２の間に溝Ｋが形成されているが、図５に示すように、溝Ｋ内に絶縁膜１０を配置することもできる。これにより、隣接する電解質３が絶縁膜１０によって仕切られるために、単電池セルＣ１，Ｃ２間の電気的な分離がより確実になるため、より高い発電出力を得ることができる。
【００３９】
この場合、絶縁膜１０は、セラミックス系材料で形成することが好ましく、例えばアルミナ系、またはシリカ系セラミックス材料を使用することができる。また、この絶縁膜１０を構成するセラミックス材料粉末の粒径は、上記電解質３等と同様に、通常１０ｎｍ〜１００μｍであり、好ましくは１００ｎｍ〜１０μｍである。また、この絶縁膜１０は、上記セラミックス材料の粉末を主成分として、バインダー樹脂、有機溶媒などを適量加えて使用される。そして、焼結後は、溝Ｋを埋めるだけの膜厚であることが好ましい。
【００４０】
また、上記実施形態では、各ペーストの塗布にスクリーン印刷法を用いているが、これに限定されるものではなく、ドクターブレード法、スプレーコート法、スピンコート法、リソグラフィー法、電気泳動法、ロールコート法、グラビアロ−ルコ−ト法、ディスペンサーコート法、ＣＶＤ，ＥＶＤ，スパッタリング法、転写法等の印刷方法等、その他一般的な印刷法を用いることができる。また、印刷後の後工程として、ＣＩＰ（静水圧プレス）、ＨＩＰ（熱間静水圧プレス）、ホットプレス、その他の一般的なプレス工程を用いることができる。なお、電解質３を印刷で形成する場合には、基板１と電解質３との間に、両者の熱膨張係数の中間の値を示す接着材料からなる応力緩和層を介在させることが好ましい。こうすることで、両者の膨張係数の相違から、焼結時において薄膜の電解質３に割れが生じるのを防止することができる。
【００４１】
また、溝Ｋの形成に切削加工を用いているが、これ以外にも、ブラスト加工や、レーザー加工などを用いることができる。レーザー加工を用いることにより、より微細な溝を形成することができるので、より多くの単電池セルＣの集積化を図ることができる。
【００４２】
さらに、電解質３を印刷で形成する以外にも、板状、シート状の電解質を準備し、これを接着剤等を介して基板１に貼り付け、その後に切削加工にて、基板１に到達するまで、電解質の掘り込みを行い、溝Ｋを形成してもよい。なお、前記接着剤は、無機系の接着剤を使用することができ、例えば、東亜合成株式会社製アロンセラミックスを使用することができる。
【００４３】
また、上記実施形態では、２個の単電池セルＣを用いた場合について示したが、これ以上の単電池セルＣを用いてもよく、さらに単電池セルＣを直列に接続してもよいし、並列に接続してもよい。
【実施例】
【００４４】
以下に実施例を挙げて、本発明をさらに詳細に説明する。
【００４５】
実施例として図１に示す固体酸化物形燃料電池を作製する。まず、粉末をプレス成形し、焼成作製したアルミナからなる支持基板１を準備した。この基板１は、１０ｍｍ角の大きさで厚みが１ｍｍである。
【００４６】
また、電解質材料としてＧＤＣ（Ｃｅ０．９Ｇｄ０．１Ｏ１．９）粉末（０．０５〜５μｍ、平均粒径０．５μｍ）を使用し、これにセルロース系バインダー樹脂を少量混合し、９５：５の重量比となる電解質ペーストを作製した。電解質ペーストの粘度は、溶剤にて希釈することでスクリーン印刷法に適した５×１０５ｍＰａ・ｓ程度とした。
【００４７】
燃料極材料としては、ＮｉＯ粉末（０．０１〜１０μｍ、平均粒径１μｍ)、ＳＤＣ（Ｃｅ０．８Ｓｍ０．２Ｏ１．９）粉末（粒径０．０１〜１０μｍ、平均粒径０．１μｍ）を重量比で７：３となるように混合した後、セルロース系バインダー樹脂を添加して、上記混合物の割合が８０重量％となる燃料極ペーストを作製した。つまり、上記混合物と、バインダー樹脂との重量比が８０：２０となるようにした。燃料極ペーストの粘度は、溶剤にて希釈することでスクリーン印刷に適した５×１０５ｍＰａ・ｓ程度とした。
【００４８】
続いて、空気極材料としてＳＳＣ（Ｓｍ０．５Ｓｒ０．５ＣｏＯ３）粉末（０．１〜１０μｍ、平均粒径１μｍ)を使用し、セルロース系バインダー樹脂を添加して、上記粉末の割合が８０％となるように空気極ペーストを作製した。つまり、ＳＳＣ粉末と、バインダー樹脂との重量比が８０：２０になるようにした。空気極ペーストの粘度は、燃料極と同様に、溶剤にて希釈しスクリーン印刷に適した５×１０５ｍＰａ・ｓ程度とした。
【００４９】
また、単電池セル間を接続するインターコネクタ、及び集電体用の材料としては、Ａｕ粉末（０．１〜５μm、平均粒径２．５μm）を使用し、これにセルロース系バインダー樹脂を混合してインターコネクタ用及び集電用ペーストを作製した。インターコネクタ用ペーストの粘度はスクリーン印刷に適した５×１０５ｍＰａ・ｓとした。
【００５０】
次に、電解質ペ−ストをスクリーン印刷法によって、支持基板１上に全面にわたり塗布した後、１３０℃で１５分間乾燥し、続いて１５００℃で１０時間焼結することで、焼結後の厚みが２００μｍとなる電解質３を形成した。
【００５１】
続いて、サンドブラスト加工により、砥粒を圧縮空気と共に高速でノズルから噴出させることにより、電解質３に１００μｍの幅で溝を形成した。
【００５２】
続いて、スクリーン印刷によって電解質３上に燃料極ペーストを塗布した。このとき、幅５００μｍ、長さ７ｍｍ、塗布厚み２０μｍの燃料極が各電解質３上に１本ずつ形成されるように、燃料極ペーストを塗布する。そして、１３０℃で１５分間乾燥した後、１４５０℃で１時間焼結した。さらに続いて、上記各電解質３の同一面上に、空気極ペーストをスクリーン印刷法によって塗布した。このとき、幅５００μｍ、長さ７ｍｍ、塗布厚み２０μｍ、燃料極５との間隔２００μｍである空気極７が各電解質３上に１本ずつ形成されるように空気極ペーストを塗布する。そして、燃料極５と同様に、１３０℃で１５分間乾燥した後、１２００℃で１時間焼結し、2対の電極対Ｅを作製した。
【００５３】
続いて、インターコネクタ用ペーストをスクリ−ン印刷法で塗布し（長さ３ｍｍ、幅２００μｍ、電解質３上面からの厚み３０μm）、上記単電池セルを図１及び図２に示すように直列に接続し、また、電池の両端の電極に集電部８を形成した。こうして、実施例に係る固体酸化物形燃料電池を製造した。
【００５４】
また、この実施例と対比する比較例（図６）を次のように製造した。この比較例では、１０ｍｍ角の大きさで厚みが１ｍｍの電解質３を準備し、これを基板として用いた。そして、この電解質３上に、実施例と同様の寸法及び間隔で燃料極５及び空気極７を２個ずつ形成し、インターコネクタ９で直列に接続した。
【００５５】
こうして製造された実施例及び比較例に対して、次のような評価実験を行った。すなわち、メタンと酸素との混合ガスを８００℃で導入し、ＣＨ４＋１／２Ｏ２→２Ｈ２＋ＣＯの反応を起こさせることで、燃料極５である酸化ニッケルを還元処理し、電流−電圧特性の評価を行った。
【００５６】
その結果、実施例では１２００ｍＶの起電力、比較例では９３０ｍＶと、比較例よりも実施例の方が高い電圧を得ることが確認された。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】本発明に係る固体酸化物形燃料電池の実施形態の断面図である。
【図２】図１に示す燃料電池の概略平面図である。
【図３】図１に示す燃料電池の製造方法の一例を示す図である。
【図４】図１に示す燃料電池の他の例の断面図である。
【図５】図１に示す燃料電池のさらに他の例の断面図（ａ）及び平面図（ｂ）である。
【図６】比較例に係る燃料電池の断面図である。
【符号の説明】
【００５８】
１  基板
３  電解質
５  燃料極
７  空気極
９  インターコネクタ
Ｅ  電極対
Ｋ  溝
【図１】
2007048605.tif 000003
【図２】
2007048605.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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