(57)【要約】【課題】  熱サイクルが加わった場合などに層間の剥離などが生じたとしても、層間の電気的接続を維持することができ、電気的接続の信頼性が高められている、固体酸化物形燃料電池を提供することを目的とする。【解決手段】  固体酸化物形の複数の燃料電池セル２が積層されており、燃料電池セル２，２同士が積層されている部分において、一方の燃料電池セル２と、他方の燃料電池セル２との間に金属層１０が配置されており、金属層１０と燃料電池セル２とを電気的に接続するように金属層１０と燃料電池セル２との間に導電材層１１が配置されており、導電材層１１は、燃料電池セル２と金属層１０とを電気的に接続する緻密導電材層１１ａと、多孔質導電材層１１ｂとが、燃料電池セル２側の接続面および金属層１０側の接続面において、並列かつ交互に複数並ぶように組み合わせて配置されている、固体酸化物形燃料電池１。【選択図】  図１
2016024951.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の燃料電池セルが積層されている構造を有する固体酸化物形燃料電池であって、
積層されている複数の固体酸化物形燃料電池セルと、
燃料電池セル同士が積層されている部分において、一方の燃料電池セルと、他方の燃料電池セルとの間に配置されている金属層と、
前記金属層と、前記燃料電池セルとを電気的に接続するように前記金属層と前記燃料電池セルとの間に配置されている導電材層とを備え、
前記導電材層は、気孔率の小さい緻密導電材からなる緻密導電材層と、気孔率の大きい多孔質導電材からなる多孔質導電材層とを組み合わせて構成されており、
前記緻密導電材層は、前記燃料電池セルと前記金属層とを電気的に接続しており、
前記緻密導電材層と前記多孔質導電材層とは、前記燃料電池セル側の接続面および前記金属層側の接続面において、並列かつ交互に複数並ぶように配置されている、固体酸化物形燃料電池。
【請求項２】
前記緻密導電材層は、前記多孔質導電材層間において、前記燃料電池セルと前記金属層とを結ぶ方向に間隙を有している、請求項１記載の固体酸化物形燃料電池。
【請求項３】
前記間隙部分には、気孔率の大きい多孔質導電材が配されている、請求項２記載の固体酸化物形燃料電池。
【請求項４】
前記多孔質導電材の気孔率は、２０〜９０％の範囲内にある、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】
前記多孔質導電材は、ＬａＳｒＭｎＯ３、ＬａＳｒＣｏＯ３、ＬａＳｒＣｏＦｅＯ３、ＭｎＣｏＯ３、ＳｍＳｒＣｏＯ３、ＬａＣａＭｎＯ３、ＬａＣａＣｏＯ３、ＬａＣａＣｏＦｅＯ３、ＬａＮｉＦｅＯ３、（ＬａＳｒ）２ＮｉＯ４からなる群から選択された少なくとも１種の材料を主体とする導電セラミックスである、請求項１から４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】
前記緻密導電材の気孔率は、０〜２０％の範囲内にある、請求項１から５のいずれか１項に記載の固体酸化物形燃料電池。
【請求項７】
前記緻密導電材は、ＬａＳｒＭｎＯ３、ＬａＳｒＣｏＯ３、ＬａＳｒＣｏＦｅＯ３、ＭｎＣｏＯ３、ＳｍＳｒＣｏＯ３、ＬａＣａＭｎＯ３、ＬａＣａＣｏＯ３、ＬａＣａＣｏＦｅＯ３、ＬａＮｉＦｅＯ３、（ＬａＳｒ）２ＮｉＯ４からなる群から選択された少なくとも１種の材料を主体とする導電セラミックス、または、Ｐｔ、Ｐｄ、Ａｇ、Ａｕ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｎｉ、Ｆｅ、Ｃｒおよびこれらの金属を主体とする合金からなる群から選択された少なくとも１種の金属を主体とする、請求項１から６のいずれか１項に記載の固体酸化物形燃料電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、複数の固体酸化物形の燃料電池セルが積層されている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：Ｓｏｌｉｄ  Ｏｘｉｄｅ  Ｆｕｅｌ  Ｃｅｌｌ、固体電解質形燃料電池ともいう）は、燃料極（アノード）：Ｈ２＋Ｏ２−→Ｈ２Ｏ＋２ｅ−、空気極（カソード）：（１／２）Ｏ２＋２ｅ−→Ｏ２−の反応により、電気エネルギーを取り出す装置である。電気エネルギーを連続的に取り出すため、反応を連続的に行う必要があり、そのため、アノードガスとしての燃料ガス（例えばＨ２）およびカソードに供給されるカソードガスとしての空気（Ｏ２）等の酸化剤ガスを連続して供給する。固体酸化物形燃料電池においては、十分な電圧を得るために、複数の燃料電池セルが積層されている。それによって、燃料電池（燃料電池スタック）が構成されている。燃料電池スタックは、セラミックスの共焼結によって製作することができるが、焼成時の熱収縮挙動から生じる反りを防止するために、アノードガス流通路の幅およびカソードガス流通路の幅を特定の関係を有するように設けることが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
また、セラミックスの熱伝導率は比較的低いため、セラミックスを用いた燃料電池セルの積層数を増加させると、発電によって生じた熱が燃料電池スタックの中心付近にこもり易くなる。そのため、燃料電池セル面において熱分布が生じ、熱応力によるセルの割れが生じるおそれがあった。他方、セル間に金属膜や金属板などの金属層を配置することにより、熱分布の不均一性を緩和する方法も知られている（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−２５２４７４号公報
【特許文献２】特開２００６−３１０００５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
この場合には、熱応力による影響を少なくすることができる。しかしながら、金属とセラミックスとの熱膨張係数がかなり異なるため、金属とセラミックスとの間での剥離が生じるおそれがあった。そして、前記の方法では、金属とセラミックスとが直接接触することによって電気的接続が達成されていたため、上記のような剥がれが生じると、電気的接続が絶たれてしまうという問題があった。
【０００６】
本発明は上記問題点を解決するものであり、熱サイクルが加わった場合などに層間の剥離などが生じたとしても、層間の電気的接続を維持することができ、電気的接続の信頼性が高められている、固体酸化物形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】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明の固体酸化物形燃料電池は、複数の燃料電池セルが積層されている構造を有する。本発明の固体酸化物形燃料電池は、積層されている複数の固体酸化物形燃料電池セルと、燃料電池セル同士が積層されている部分において、一方の燃料電池セルと、他方の燃料電池セルとの間に配置されている金属層と、前記金属層と、前記燃料電池セルとを電気的に接続するように前記金属層と前記燃料電池セルとの間に配置されている導電材層とを備え、
前記導電材層は、気孔率の小さい緻密導電材からなる緻密導電材層と、気孔率の大きい多孔質導電材からなる多孔質導電材層とを組み合わせて構成されており、
前記緻密導電材層は、前記燃料電池セルと前記金属層とを電気的に接続しており、
前記緻密導電材層と前記多孔質導電材層とは、前記燃料電池セル側の接続面および前記金属層側の接続面において、並列かつ交互に複数並ぶように配置されている。
【０００８】
本発明の固体酸化物形燃料電池のある特定の局面においては、前記多孔質導電材層間において、前記緻密導電材層は、前記燃料電池セルと前記金属層とを結ぶ方向に間隙を有している。
【０００９】
本発明の固体酸化物形燃料電池のさらに他の特定の局面においては、前記間隙部分には、気孔率の大きい多孔質導電材が配されている。
【００１０】
本発明の固体酸化物形燃料電池において、前記多孔質導電材の気孔率は、２０〜９０％の範囲内にあることが好ましい。
【００１１】
本発明の固体酸化物形燃料電池において、前記多孔質導電材は、ＬａＳｒＭｎＯ３、ＬａＳｒＣｏＯ３、ＬａＳｒＣｏＦｅＯ３、ＭｎＣｏＯ３、ＳｍＳｒＣｏＯ３、ＬａＣａＭｎＯ３、ＬａＣａＣｏＯ３、ＬａＣａＣｏＦｅＯ３、ＬａＮｉＦｅＯ３、（ＬａＳｒ）２ＮｉＯ４からなる群から選択された少なくとも１種の材料を主体とする導電セラミックスであることが好ましい。
【００１２】
本発明の固体酸化物形燃料電池において、前記緻密導電材の気孔率は、０〜２０％の範囲内にあることが好ましい。
【００１３】
本発明の固体酸化物形燃料電池において、前記緻密導電材は、ＬａＳｒＭｎＯ３、ＬａＳｒＣｏＯ３、ＬａＳｒＣｏＦｅＯ３、ＭｎＣｏＯ３、ＳｍＳｒＣｏＯ３、ＬａＣａＭｎＯ３、ＬａＣａＣｏＯ３、ＬａＣａＣｏＦｅＯ３、ＬａＮｉＦｅＯ３、（ＬａＳｒ）２ＮｉＯ４からなる群から選択された少なくとも１種の材料を主体とする導電セラミックス、または、Ｐｔ、Ｐｄ、Ａｇ、Ａｕ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｎｉ、Ｆｅ、Ｃｒおよびこれらの金属を主体とする合金からなる群から選択された少なくとも１種の金属を主体とすることが好ましい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の固体酸化物形燃料電池によれば、熱サイクルが加わり、導電材層と金属層および／または燃料電池セルとの間に部分的に剥離が起こったとしても、燃料電池セルと金属層とを電気的に接続する緻密導電材層は、接続面において面方向に延びるように形成されているため、導電パス自体は失われない。したがって、導電材層は、金属層および燃料電池セルとの間で電気的な接続を維持することができる。よって、電気的接続の信頼性を高めることができる。
【００１５】
この発明の上述の目的，その他の目的，特徴および利点は、図面を参照して行う以下の実施例の詳細な説明から一層明らかとなろう。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】図１（ａ）は、本発明の第１の実施形態に係る燃料電池の要部を示す略図的正面断面図である。図１（ｂ）は、導電材層を図１（ａ）において上面から見た平面図である。
【図２】本発明の第１の実施形態の燃料電池に用いられている１つの燃料電池セルの分解斜視図である。
【図３】第１の実施形態に係る燃料電池に用いられている１つの燃料電池セルの平面図である。
【図４】第１の実施形態の燃料電池を模式的に示す斜視図である。
【図５】図５は、第１の実施形態における導電材層を、図１（ｂ）においてＩ−Ｉ方向に見た断面図である。
【図６】図６（ａ）は、比較例の導電材層を上面から見た平面図である。図６（ｂ）は、比較例の導電材層を、図６（ａ）においてＩＩ−ＩＩ方向に見た断面図である。
【図７】図７は、本発明の第２の実施形態の燃料電池に用いられている導電材層を上面から見た平面図である。
【図８】図８は、本発明の第３の実施形態の燃料電池に用いられている導電材層を上面から見た平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、この発明の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。ただし、本発明は、以下の例に限定および制限されない。なお、以下で参照する図面は、模式的に記載されたものであり、図面に描画された物体の寸法の比率などは、現実の物体の寸法の比率などとは異なる場合がある。図面相互間においても、物体の寸法比率等が異なる場合がある。
【００１８】
（第１の実施形態）
図１（ａ）は、本発明の第１の実施形態に係る燃料電池の略図的正面断面図である。燃料電池１においては、上方の燃料電池セル２と、下方の燃料電池セル２とが接合部４を介して接合されている。図１（ａ）においては、２つの燃料電池セル２，２を示したが、本実施形態においては、さらに他の接合部４を介して両側の燃料電池セル２，２が積層されている構造がさらに連ねられている。
【００１９】
また、図１（ａ）においては、燃料電池セル２，２は、その設けられている位置のみを略図的に示している。図２および図３を参照して、１つの燃料電池セル２の詳細を説明する。
【００２０】
図２に示すように、燃料電池セル２は、固体酸化物電解質層７を有する。固体酸化物電解質層７は、イオン導電性が高いセラミックスからなる。このような材料としては、例えば、安定化ジルコニアや部分安定化ジルコニアなどを挙げることができる。より具体的には、ＹやＳｃにより安定化されたジルコニアが挙げられる。安定化ジルコニアとしては、例えば、１０モル％イットリア安定化ジルコニア（１０ＹＳＺ）、１１モル％スカンジア安定化ジルコニア（１１ＳｃＳＺ）などを挙げることができる。部分安定化ジルコニアとしては、例えば、３モル％イットリア部分安定化ジルコニア（３ＹＳＺ）などを挙げることができる。
【００２１】
なお、上記固体酸化物電解質層７を構成する材料は上記に限定されず、ＳｍやＧｄがドープされたセリア系酸化物や、Ｌａ０．８Ｓｒ０．２Ｇａ０．８Ｍｅ０．２Ｏ（３−δ）などのペロブスカイト型酸化物などにより形成してもよい。なお、δは、３未満の正の数を示す。
【００２２】
固体酸化物電解質層７には、貫通孔７ａと貫通孔７ｂとが設けられている。貫通孔７ａは、燃料ガス流路を構成している。貫通孔７ｂは、酸化剤ガスとしての空気を通す空気流路を構成している。
【００２３】
固体酸化物電解質層７の上方に燃料極層６が積層されている。燃料極層６は、Ｎｉを含むイットリア安定化ジルコニアや、Ｎｉを含むスカンジア安定化ジルコニアなどにより構成することができる。燃料極層６には、燃料ガス流路を構成するスリット６ａと、空気流路を構成するスリット６ｂとが設けられている。
【００２４】
上記燃料極層６上にセパレータ５が積層されている。セパレータ５は、安定化ジルコニアや部分安定化ジルコニアなどにより形成され得る。セパレータ５に、貫通孔５ａ，５ｂが形成されている。貫通孔５ａは、燃料ガス流路を構成している。貫通孔５ｂは、空気流路を構成している。
【００２５】
他方、セパレータ５には、電気を取り出すための複数本のインターコネクタ５ｃがセパレータ５の上面から下面を貫くように設けられている。すなわち、ビアホール導体により各インターコネクタ５ｃが形成されている。複数本のインターコネクタ５ｃは、上記燃料極層６に電気的に接続されている。
【００２６】
インターコネクタ５ｃの材質は、特に限定されない。インターコネクタ５ｃは、例えば、Ａｇ−Ｐｄ合金、Ａｇ−Ｐｔ合金、アルカリ土類金属を添加したランタンクロマイト（ＬａＣｒＯ３）、ランタンフェレート（ＬａＦｅＯ３）や、ランタンストロンチウムマンガナイト（ＬＳＭ：Ｌａｎｔｈａｎｕｍ  Ｓｔｒｏｎｔｉｕｍ  Ｍａｎｇａｎｉｔｅ）等により形成することができる。
【００２７】
他方、固体酸化物電解質層７の下方には、空気極層８およびセパレータ９が積層されている。空気極層８には、燃料ガス流路を構成するスリット８ａと、空気流路を構成するスリット８ｂとが設けられている。空気極層８は、電子伝導性が高く、かつ多孔質の材料からなることが好ましい。このような空気極層８は、例えば、スカンジア安定化ジルコニア（ＳｃＳＺ）、Ｇｄがドープされたセリア、Ｓｎがドープされた酸化インジウム、ＰｒＣｏＯ３系酸化物、ＬａＣｏＯ系酸化物、またはＬａＭｏＯ３系酸化物などにより形成することができる。ＬａＭｏＯ３系酸化物としては、例えば、Ｌａ０．８Ｓｒ０．２ＭｎＯ３（以下においてＬＳＭと略す）や、Ｌａ０．６Ｃａ０．４ＭｎＯ３などが挙げられる。
【００２８】
セパレータ９はセパレータ５と同様に構成されている。従って、燃料ガス流路を構成する貫通孔９ａと、空気流路を構成する貫通孔９ｂと、複数本のインターコネクタ９ｃとを有する。
【００２９】
燃料電池セル２は、各構成部材について、上記に示す材料をバインダーおよび溶媒と混合、成形して、所定の形状のグリーンシートとして準備し、これらグリーンシートを積層して圧着する積層圧着工程と、得られた積層体を共焼結することによって一体化する焼成工程を経て、得ることができる。
【００３０】
図３は、この単一の燃料電池セル２の平面図を示す。図３に示すように燃料電池セル２は、平面視した場合、十字状の流路構成部２ａと、流路構成部２ａで区画された４つの発電部２ｂ，２ｃ，２ｄ，２ｅとを有する。そして、発電部２ｂ〜２ｅの上面には上記インターコネクタ５ｃが露出している。
【００３１】
本実施形態の燃料電池１においては、このような燃料電池セル２が複数積層されている。図４は、燃料電池１を示す斜視図である。図４に示すように、燃料電池１においては、燃料電池セル２，２，２は接合部４，４を介して積層されている。
【００３２】
図１（ａ）に示すように、本実施形態の燃料電池１の特徴は、燃料電池セル２と燃料電池セル２とを接合している接合部４の構成にある。
【００３３】
接合部４は、上方の燃料電池セル２と下方の燃料電池セル２とを物理的に接合し一体化するとともに、上方の燃料電池セル２と下方の燃料電池セル２とを電気的に直列に接続している。接合部４には、熱を中央に集中させないため、および、上方の燃料電池セル２と下方の燃料電池セル２とを電気的に接続するために、金属層１０が設けられている。
【００３４】
金属層１０は、本実施形態においては、金属板からなる。この金属板を構成する材料としては、特に限定されないが、燃料電池セル２を構成しているセラミックスと熱膨張係数が近い金属を用いることが望ましい。このような材料としては、好ましくは、フェライト系ステンレスを用いることができる。フェライト系ステンレスの熱膨張係数は、ジルコニアと熱膨張係数が近い。また、フェライト系ステンレスは耐熱性に優れている。従って、フェライト系ステンレスが好ましい。
【００３５】
もっとも、上記金属層１０を構成する材料は特に限定されず、他の金属を用いてもよい。
【００３６】
金属層１０の上面および下面には、それぞれ導電材層１１が設けられている。導電材層１１は、金属層１０と、燃料電池セル２とを電気的に接続するように金属層１０と燃料電池セル２との間に配置される。
【００３７】
導電材層１１は、気孔率の小さい緻密導電材からなる緻密導電材層１１ａと、気孔率の大きい多孔質導電材からなる多孔質導電材層１１ｂとを組み合わせて構成されている。緻密導電材層１１ａと多孔質導電材層１１ｂとは、図１（ａ）に示すように、燃料電池セル２側の接続面および金属層１０の接続面において、並列かつ交互に複数並ぶように配置されている。図１（ｂ）は、導電材層１１を図１（ａ）において上面から見た平面図である。図１（ｂ）に示すように、緻密導電材層１１ａは燃料電池セル２との接続面および金属層１０との接続面において面方向に延びるように形成されている。緻密導電材層１１ａは、主に燃料電池セル２と金属層１０とを電気的に接続する役割を果たし、多孔質導電材層１１ｂは、主に緻密導電材層１１ａの形状を保持する役割を果たす。
【００３８】
図５に、導電材層１１を図１（ｂ）においてＩ−Ｉ方向に見た断面図を示す。例えば、熱サイクルが加わった場合などに、導電材層１１と金属層１０および／または燃料電池セル２との間に部分的に剥離が起こることがある。図５においては、導電材層１１と金属層１０との間に部分的な剥離部（空隙）１４が生じた場合を示している。このように導電材層１１と金属層１０との間に剥離部１４が生じても、平面方向（図中のＹ軸方向）への導電パスが保持されるために、電気的接続の信頼性をより高くすることが可能である。
【００３９】
比較のために、図６（ａ）および（ｂ）には、導電材層２１が緻密導電材２１ａと多孔質導電材２１ｂとの組み合わせで形成され、緻密導電材２１ａが、上面（図１（ｂ）と同じ方向）から見た際にドット状となるように形成されている場合（比較例）を示す。図６（ａ）は導電材層２１を上面から見た平面図、図６（ｂ）は、導電材層２１を図６（ａ）においてＩＩ−ＩＩ方向に見た断面図を示す。電気的接続を担う部分がドット状に形成されている導電材層２１の場合には、導電材層２１と金属層１０との間に剥離部２４が生じると、導通が部分的に途切れてしまう場合がある。よって、燃料電池１においては、上記のように緻密導電材層１１ａと多孔質導電材層１１ｂとを、緻密導電材層１１ａが金属層１０および／または燃料電池セル２との接続面において面方向に延びるように形成することで、電気的接続の信頼性を効果的に高めることができる。
【００４０】
図６の構成の導電材層２１の場合で、パワーサイクル試験（２０００時間、約１０００サイクル、周囲温度約７５０℃）を行うと、劣化率が、例えば３％程度であるとき、本実施形態の構成の導電材層１１を用いると、同条件での劣化率は２％程度まで抑制可能になる。
【００４１】
本実施形態においては、導電材層１１を構成する材料は、導電セラミックス材料であるＬａＳｒＭｎＯ３（ＬＳＭ：Ｌａｎｔｈａｎｕｍ  Ｓｔｒｏｎｔｉｕｍ  Ｍａｎｇａｎｉｔｅ）からなる。多孔質導電材層１１ｂは、ＬＳＭにカーボン等の消失材を含有させて焼結を行うことによって、焼結時に前記消失材を消失させて形成することができる。このように、同一の材料の緻密性を変えることで緻密導電材層１１ａおよび多孔質導電材層１１ｂを形成することができる。あるいは、緻密導電材層１１ａと多孔質導電材層１１ｂとを、異なる材料を用いて形成することもできる。
【００４２】
もっとも、上記導電材層１１を構成する材料は特に限定されず、良好な導電性を有していればよい。例えば、導電セラミックス材料であれば、ＡＢＯ３あるいはＡ２ＢＯ４（Ａ：希土類を１種含む、Ｂ：遷移元素を１種含む）の結晶構造を有する材料があげられる。具体的には、前述のＬＳＭ、ＬａＳｒＣｏＯ３、ＬａＳｒＣｏＦｅＯ３、ＭｎＣｏＯ３、ＳｍＳｒＣｏＯ３、ＬａＣａＭｎＯ３、ＬａＣａＣｏＯ３、ＬａＣａＣｏＦｅＯ３、ＬａＮｉＦｅＯ３、（ＬａＳｒ）２ＮｉＯ４などを使用することができる。これらの材料は、電気伝導性を持つため、導電材層１１とすることで燃料電池セル間の電気抵抗を小さくすることができ、スタック特性を向上させることができる。
【００４３】
緻密導電材層１１ａは、前記の導電セラミックス材料の他に、Ｐｔ、Ｐｄ、Ａｇ、Ａｕ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｎｉ、Ｆｅ、Ｃｒおよびこれらの金属を主体とする合金からなる群から選択された少なくとも１種の金属を主体とすることも好ましい。これらは、導電率の高い材料であるため、緻密導電材層１１ａとすることでセル間の電気抵抗を小さくすることができ、スタック特性を向上させることができる。なお、本明細書において、主体とするとは、１／２以上を占めることを意味する。
【００４４】
多孔質導電材の気孔率は、２０〜９０％の範囲内にあることが好ましく、より好ましくは４０〜８０％の範囲内である。また、緻密導電材の気孔率は、０％であることが最も好ましいが、０〜２０％の範囲内にあればよく、好ましくは０〜１０％の範囲内である。ここで、気孔率とは、焼結前の状態で算出される気孔率を意味し、導電材層を形成する際の、消失材体積が全体の体積に占める割合によって定義される値である。
【００４５】
多孔質導電材の気孔率が前記範囲内にあると、スタック時における燃料電池セル２および金属層１０の凹凸に追従することができ、好ましい。また、緻密導電材の気孔率が前記範囲内にあると、電気伝導率を高めることができ、好ましい。
【００４６】
導電材層１１は、例えば、異なる焼結性を有する導電セラミックスシートを交互に重ね合わせたものを共焼結して、または、導電セラミックスシートと金属シートとを交互に重ね合わせたものを共焼結して作製することができる。
【００４７】
導電材層１１を構成する各層の幅は、緻密導電材層１１ａは０．１〜０．５ｍｍの範囲内に、多孔質導電材層１１ｂは０．３〜１．０ｍｍの範囲内にあることが好ましい。また、緻密導電材層１１ａの幅と多孔質導電材層１１ｂの幅との比率は、１：３〜１：１０の範囲内にあることが好ましい。また、導電材層１１の導電率は高いほどよく、緻密導電材層１１ａの固有面積抵抗は、１５ｍΩｃｍ２以下であることが好ましく、多孔質導電材層１１ｂの固有面積抵抗は、２０ｍΩｃｍ２以下であることが好ましい。
【００４８】
さらに、本実施形態においては、接合部４は、上記発電部２ｂ，２ｃ，２ｄ，２ｅを電気的に接続している接合部とは別の領域において、接着材層１２およびスペーサ１３の積層構造を有する。ここで、スペーサ１３は必ずしも設けられなくともよいが、燃料電池セル２，２間の距離が大きい場合、接着を容易とするために用いることが望ましい。このようなスペーサ１３を構成する材料としては、特に限定されないが、燃料電池セル２を構成しているセラミックスと熱膨張係数が近い材料が望ましい。接着材層１２を構成する材料は、特に限定されないが、燃料電池セル２，２間または燃料電池セル２とスペーサ１３との間で良好な接着性を発現する材料が望ましく、例えば、結晶化ガラス等を用いることができる。
【００４９】
本実施形態において、固体酸化物形燃料電池１は、焼成済みの燃料電池セル２（セルスタック）と金属層１０およびスペーサ１３との間に、成形した導電材層１１および接着材層１２を挟むように配置して、上から荷重をかけた状態で熱処理を行うことで得ることができる。
【００５０】
（第２の実施形態）
図７は、本発明の第２の実施形態の燃料電池に用いられている導電材層を上面から見た平面図である。本実施形態においては、緻密導電材層１１ａは、多孔質導電材層１１ｂ間において、燃料電池セル２と金属層１０とを結ぶ方向に間隙１５を有している。すなわち、緻密導電材層１１ａを、多孔質導電材層１１ｂの端部から端部まで連続して設けず、一定の長さで区切るように配置する。このような態様とすることで、焼結時の収縮によるクラックの発生を抑制することが可能となる。
【００５１】
（第３の実施形態）
図８は、本発明の第３の実施形態の燃料電池に用いられている導電材層を上面から見た平面図である。本実施形態においては、緻密導電材層１１ａは、前記第２の実施形態と同様に、間隙１５を有して設けられている。そして、間隙１５の位置に対応するように、多孔質導電材を配している。このように、緻密導電材層１１ａを区切って形成した部分にも導電セラミックス等からなる多孔質導電材を配することで、緻密導電材層１１ａを固定して、さらに高い電気的接続の信頼性を実現することが可能となる。
【００５２】
このように、金属層と燃料電池セルとを電気的に接続する導電材層を設け、この導電材層を特定の構造とすることで、熱サイクルが加わった場合などに層間の剥離などが生じたとしても、層間の電気的接続を維持することができ、電気的接続の信頼性が高められている、固体酸化物形燃料電池を得ることができる。
【符号の説明】
【００５３】
１…燃料電池
２…燃料電池セル
２ａ    流路構成部
２ｂ，２ｃ，２ｄ，２ｅ    発電部
４    接合部
５    セパレータ
５ａ，５ｂ    貫通孔
５ｃ    インターコネクタ
６    燃料極層
６ａ，６ｂ    スリット
７    固体酸化物電解質層
７ａ，７ｂ    貫通孔
８    空気極層
８ａ，８ｂ    スリット
９    セパレータ
９ａ，９ｂ    貫通孔
９ｃ    インターコネクタ
１０    金属層
１１    導電材層
１１ａ    緻密導電材層
１１ｂ    多孔質導電材層
１２    接着材層
１３    スペーサ
１４，２４    剥離部
１５    間隙
２１    導電材層
２１ａ    緻密導電材
２１ｂ    多孔質導電材
【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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