(57)【要約】【課題】「横縞型」の燃料電池であって、「断線等の異常」が発生した場合であっても、出力を継続・安定して取り出すことができるものを提供すること。【解決手段】この燃料電池は、長手方向（ｘ軸方向）を有する平板状の支持基板１０を備える。支持基板１０の表側、及び裏側にはそれぞれ、電気的に直列に接続された複数の発電素子部Ａ１〜Ａ４、及び発電素子部Ａ５〜Ａ８が、長手方向に沿って設けられる。長手方向の最も第１側（ｘ軸正方向側）の表裏の発電素子部Ａ１、Ａ５の燃料極２０同士（正確には、燃料極２０と電気的に接続されたインターコネクタ３０同士）が表裏間接続部材８０によって電気的に並列に接続され、長手方向の最も第２側（ｘ軸負方向側）の表裏の発電素子部Ａ４、Ａ８の空気極６０同士（正確には、空気極６０と電気的に接続された空気極集電膜７０同士）が表裏間接続部材８０によって電気的に並列に接続される。【選択図】図２
2016162630.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
長手方向を有する平板状の支持基板であって、ガス流路が前記長手方向に沿って内部に形成された支持基板と、
前記支持基板の第１主面において２以上の所定数の前記長手方向の異なる位置にそれぞれ設けられ、少なくとも内側電極である燃料極、固体電解質膜、及び外側電極である空気極が積層されてなる前記所定数の第１発電素子部と、
前記支持基板の前記第１主面と反対の第２主面において前記所定数の前記長手方向の異なる位置にそれぞれ設けられ、少なくとも内側電極である燃料極、固体電解質膜、及び外側電極である空気極が積層されてなる前記所定数の第２発電素子部と、
前記所定数の第１発電素子部を前記長手方向の第１側から第２側へ向けて電気的に直列に接続する第１直列電気的接続部と、
前記所定数の第２発電素子部を前記長手方向の前記第１側から前記第２側へ向けて電気的に直列に接続する第２直列電気的接続部と、
前記所定数の第１発電素子部のうち前記長手方向における最も前記第１側に位置する第１側端第１発電素子部における前記燃料極と、前記所定数の第２発電素子部のうち前記長手方向における最も前記第１側に位置する第１側端第２発電素子部における前記燃料極と、を電気的に並列に接続し、且つ、前記所定数の第１発電素子部のうち前記長手方向における最も前記第２側に位置する第２側端第１発電素子部における前記空気極と、前記所定数の第２発電素子部のうち前記長手方向における最も前記第２側に位置する第２側端第２発電素子部における前記空気極と、を電気的に並列に接続する並列電気的接続部と、
を備えた、燃料電池。
【請求項２】
請求項１に記載の燃料電池において、
前記並列電気的接続部は、
前記第２側端第１発電素子部以外の全ての前記第１発電素子部における前記空気極と、前記第２側端第２発電素子部以外の全ての前記第２発電素子部における前記空気極と、を、前記長手方向における前記第１側から同数番目に位置する発電素子部同士に関してそれぞれ、電気的に並列に接続するように構成された、燃料電池。
【請求項３】
請求項１に記載の燃料電池において、
前記並列電気的接続部は、
前記第２側端第１発電素子部以外の一部の前記第１発電素子部における前記空気極と、前記第２側端第２発電素子部以外の一部の前記第２発電素子部における前記空気極と、を、前記長手方向における前記第１側から同数番目に位置する発電素子部同士に関してそれぞれ、電気的に並列に接続するように構成された、燃料電池。
【請求項４】
請求項１に記載の燃料電池において、
前記並列電気的接続部は、
全ての隣接する前記第１発電素子部同士の間の電気的接続部と、全ての隣接する前記第２発電素子部同士の間の電気的接続部と、を、前記長手方向における前記第１側から同数番目に位置する電気的接続部同士に関してそれぞれ、電気的に並列に接続しないように構成された、燃料電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、「長手方向を有するとともに、ガス流路が前記長手方向に沿って内部に形成された支持基板」と、「前記支持基板の第１主面において２以上の所定数の前記長手方向の異なる位置にそれぞれ設けられた前記所定数の第１発電素子部」と、「前記支持基板の前記第１主面と反対の第２主面において前記所定数の前記長手方向の異なる位置にそれぞれ設けられた前記所定数の第２発電素子部」と、「前記所定数の第１発電素子部を電気的に直列に接続する第１直列電気的接続部」と、「前記所定数の第２発電素子部を電気的に直列に接続する第２直列電気的接続部」と、を備えた固体酸化物形燃料電池（ＳＯＦＣ）が知られている（例えば、特許文献１を参照）。このような構成は、「横縞型」とも呼ばれる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第５０９５８７７号公報
【発明の概要】
【０００４】
上述のような燃料電池から大きな出力を取り出すために、上記燃料電池において、「前記所定数の第１発電素子部のうち前記長手方向における最も前記第２側に位置する第２側端第１発電素子部と、前記所定数の第２発電素子部のうち前記長手方向における最も前記第２側に位置する第２側端第２発電素子部と、を電気的に直列に接続する第３直列電気的接続部」を更に設ける構成（以下、「第１比較例」と呼ぶ）が考えられる。
【０００５】
この「第１比較例」では、「所定数の２倍」の発電素子部が電気的に直列に接続されている（後述する図２１を参照）。負荷に対して、前記所定数の第１発電素子部のうち前記長手方向における最も前記第１側に位置する第１側端第１発電素子部と、前記所定数の第２発電素子部のうち前記長手方向における最も前記第１側に位置する第１側端第２発電素子部と、を電気的に接続することによって、電流が、第１主面側にて、前記所定数の第１発電素子部を前記長手方向における第１側から第２側へと流れ、その後、第２側端第１発電素子部から第２側端第２発電素子部へと流れ、その後、第２主面側にて、前記所定数の第２発電素子部を前記長手方向における第２側から第１側へと流れ得る。即ち、この「第１比較例」では、一つの燃料電池から、「一つの発電素子部で発生する電圧（起電力）」に「所定数の２倍」を乗じた大きな電圧が得られる。このように大きな電圧が得られることに起因して、大きな出力（電圧×電流）を取り出すことができる。
【０００６】
ところで、この「第１比較例」では、燃料電池内における電流が流れる通路のどこかで「電流が流れ得なくなる何らかの異常」（例えば、断線。以下、「断線等の異常」と呼ぶ）が発生した場合、燃料電池の全体として電流が全く流れ得なくなる（後述する図２２を参照）。換言すれば、燃料電池に負荷を接続しても出力が全く取り出せなくなる。このように、燃料電池内のどこかで「断線等の異常」が発生した場合であっても、出力を継続・安定して取り出すことができる燃料電池の到来が望まれていたところである。
【０００７】
本発明は、係る問題に対処するためのものであり、「横縞型」の燃料電池であって、「断線等の異常」が発生した場合であっても、出力を継続・安定して取り出すことができるものを提供することを目的とする。
【０００８】
本発明に係る燃料電池は、上記と同じ、「支持基板」と、「所定数の第１発電素子部」と、「所定数の第２発電素子部」と、「第１直列電気的接続部」と、「第２直列電気的接続部」と、を備える。
【０００９】
発明に係る燃料電池の特徴は、「並列電気的接続部」を更に備えたことにある。「並列電気的接続部」は、「第１側端第１発電素子部における燃料極」と「第１側端第２発電素子部における燃料極」とを電気的に並列に接続し、且つ、「第２側端第１発電素子部における空気極」と「第２側端第２発電素子部における空気極」と、を電気的に並列に接続することにある。
【００１０】
上記本発明の構成によれば、１対の「電気的に直列に接続された前記所定数の発電素子部」が電気的に並列に接続されている（後述する図２０を参照）。負荷に対して、「第１側端第１発電素子部又は第１側端第２発電素子部」の「燃料極」と、「第２側端第１発電素子部又は第２側端第２発電素子部」の「空気極」と、を電気的に接続することによって、電流が、第１主面側にて、前記所定数の第１発電素子部を前記長手方向における第１側から第２側へと流れ、且つ、第２主面側にて、前記所定数の第２発電素子部を前記長手方向における第１側から第２側へと流れ得る。以下、第１、第２主面側における電流が流れる通路を、それぞれ、「第１通路」、「第２通路」と呼ぶ。換言すれば、燃料電池に流入した電流は、「第１通路を流れる電流」と、「第２通路を流れる電流」とに分かれる。
【００１１】
従って、上記本発明の構成では、例えば、第１（第２）通路内のどこかで上記「断線等の異常」が発生した場合であっても、電流は、第２（第１）通路をなおも流れ得る。即ち、上記「第１比較例」とは異なり、燃料電池から出力を継続・安定して取り出すことができる（後述する図２３を参照）。なお、第１、第２通路の両方において上記「断線等の異常」が同時に発生することは稀であると考えられる。
【００１２】
以下、上記本発明の構成において、「所定数の第２発電素子部」、及び、「第２直列電気的接続部」を除いた構成（即ち、第１主面側のみに所定数の発電素子部が設けられた構成。以下、「第２比較例」と呼ぶ）を考える。「第２比較例」では、「所定数」の発電素子部が電気的に直列に接続されている（後述する図２４を参照）。負荷に対して、「第１側端第１発電素子部」の「燃料極」と、「第２側端第１発電素子部」の「空気極」と、を電気的に接続することによって、電流が、第１主面側にて、所定数の第１発電素子部を前記長手方向における第１側から第２側へと流れ得る。
【００１３】
上述のように、上記本発明の構成では、燃料電池に流入した電流が、「第１通路を流れる電流」と「第２通路を流れる電流」とに分かれる。一方、上記「第２比較例」では、燃料電池に流入した電流は、単一の通路を流れる。従って、負荷に対して上述のように本発明の構成に係る燃料電池を接続した場合、同じ負荷に対して上述のように「第２比較例」に係る燃料電池を接続した場合と比較して、各発電素子部を流れる電流の大きさ（各発電素子部内の電流密度）が略半分になる。発電素子部内の電流密度が小さいほど、発電素子部内の電圧降下が小さくなる。従って、本発明の構成では、「第２比較例」と比べて、各発電素子部内の電圧降下が小さくなることによって、燃料電池全体からより大きい電圧を得ることができる。
【００１４】
ところで、上記本発明の構成にて、「第１側端第１発電素子部の燃料極」と「第１側端第２発電素子部の燃料極」、及び、「第２側端第１発電素子部の空気極」と「第２側端第２発電素子部の空気極」のみが電気的に並列に接続されている構成では、第１（第２）通路内のどこかで上記「断線等の異常」が発生した場合、所定数の第１（第２）発電素子部の全てについて電流が全く流れ得なくなる。加えて、この場合、電流が第２（第１）通路のみを流れるので、上記「第２比較例」と等価の構成が実現されている、といえる。従って、第２（第１）通路に含まれる各発電素子部内の電流密度（従って、電圧降下）が略２倍になり、燃料電池全体から得られる電圧も小さくなる。
【００１５】
この点、上記本発明の構成において、前記第２側端第１発電素子部以外の全ての前記第１発電素子部における前記空気極と、前記第２側端第２発電素子部以外の全ての前記第２発電素子部における前記空気極と、を、前記長手方向における前記第１側から同数番目に位置する発電素子部同士に関してそれぞれ、電気的に並列に接続するように構成することが考えられる。
【００１６】
この構成では、第１（第２）通路内のどこかで上記「断線等の異常」が発生した場合であっても、所定数の第１（第２）発電素子部の少なくとも１つについて電流が流れ得る可能性を残すことができる（この点については後述する）。この結果、第２（第１）通路に含まれる所定数の発電素子部の少なくとも１つについて発電素子部内の電流密度（従って、電圧降下）が略２倍になる事態を防止でき、この結果、燃料電池全体から得られる電圧が小さくなる程度を抑制することができる（この点についても後述する）。
【００１７】
また、上記本発明の構成において、前記第２側端第１発電素子部以外の一部の前記第１発電素子部における前記空気極と、前記第２側端第２発電素子部以外の一部の前記第２発電素子部における前記空気極と、を、前記長手方向における前記第１側から同数番目に位置する発電素子部同士に関してそれぞれ、電気的に並列に接続するように構成することも考えられる。この構成においても、上記構成と同様の作用・効果が奏され得る。加えて、上記構成と比べて、電気的に並列に接続される箇所が少ないので、製造コストを下げることができる。
【００１８】
また、上記本発明の構成において、前記並列電気的接続部は、前記第１側端第１発電素子部における前記燃料極と、前記第１側端第２発電素子部における前記燃料極と、を電気的に並列に接続し、且つ、前記第２側端第１発電素子部における前記空気極と、前記第２側端第２発電素子部における前記空気極と、を電気的に並列に接続する一方で、全ての隣接する前記第１発電素子部同士の間の電気的接続部と、全ての隣接する前記第２発電素子部同士の間の電気的接続部と、を、前記長手方向における前記第１側から同数番目に位置する電気的接続部同士に関してそれぞれ、電気的に並列に接続しないように構成することもできる。この構成においても、上記構成と比べて、電気的に並列に接続される箇所が少ないので、製造コストを下げることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の燃料電池の実施形態を示す斜視図である。
【図２】図１の２−２線に対応する断面図である。
【図３】図２の一部を拡大した断面図である。
【図４】図２の４−４線に対応する断面図である。
【図５】図１に示す支持基板の凹部に埋設された燃料極及びインターコネクタの状態を示した平面図である。
【図６】図２の６−６線に対応する断面図である。
【図７】図２の７−７線に対応する断面図である。
【図８】図１に示す実施形態の作動状態を説明するための図である。
【図９】図１に示す実施形態の作動状態における電流の流れを説明するための図２に対応する図である。
【図１０】図１に示す実施形態の作動状態における電流の流れを説明するための図３に対応する図である。
【図１１】図１に示す支持基板を示す斜視図である。
【図１２】図１に示す実施形態の製造過程における第１段階における図３に対応する断面図である。
【図１３】図１に示す実施形態の製造過程における第２段階における図３に対応する断面図である。
【図１４】図１に示す実施形態の製造過程における第３段階における図３に対応する断面図である。
【図１５】図１に示す実施形態の製造過程における第４段階における図３に対応する断面図である。
【図１６】図１に示す実施形態の製造過程における第５段階における図３に対応する断面図である。
【図１７】図１に示す実施形態の製造過程における第６段階における図３に対応する断面図である。
【図１８】図１に示す実施形態の製造過程における第７段階における図３に対応する断面図である。
【図１９】図１に示す実施形態の製造過程における第８段階における図３に対応する断面図である。
【図２０】図１に示す実施形態を負荷に接続した場合の等価電気回路を示す図である。
【図２１】第１比較例を負荷に接続した場合の等価電気回路を示す図である。
【図２２】図２１に示す第１比較例において、「断線等の異常」が発生した場合の電流の流れを説明するための図である。
【図２３】図２０に示す実施形態において、「断線等の異常」が発生した場合の電流の流れを説明するための図である。
【図２４】第２比較例を負荷に接続した場合の等価電気回路を示す図である。
【図２５】図１に示す実施形態の変形例についての図１に対応する図である。
【図２６】図２５に示す変形例を負荷に接続した場合の等価電気回路を示す図である。
【図２７】図２６に示す変形例において、「断線等の異常」が発生した場合の電流の流れを説明するための図である。
【図２８】図２５に示す変形例と電気回路に関して等価な変形例についての図１に対応する図である。
【図２９】図２８に示す変形例についての図２に対応する図である。
【図３０】図１に示す実施形態の他の変形例についての図１に対応する図である。
【図３１】図３０に示す他の変形例を負荷に接続した場合の等価電気回路を示す図である。
【図３２】図３１に示す他の変形例において、「断線等の異常」が発生した場合の電流の流れを説明するための図である。
【図３３】図３０に示す変形例と電気回路に関して等価な変形例についての図１に対応する図である。
【図３４】図３３に示す変形例についての図２に対応する図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
（構成）
図１及び図２は、本発明の実施形態に係る固体酸化物形燃料電池（ＳＯＦＣ）１００の全体を示す。図３は、図２に示す断面の一部を拡大した拡大図である。ＳＯＦＣ１００は、長手方向（ｘ軸方向）を有する平板状の支持基板１０の上下面（互いに平行な両側の主面（平面））のそれぞれに、電気的に直列に接続された複数（本例では、４つ）の発電素子部Ａ（Ａ１〜Ａ８）が長手方向において所定の間隔をおいて配置された、所謂「横縞型」と呼ばれる構成を有する。
【００２１】
ＳＯＦＣ１００の全体を上方からみた形状は、例えば、長手方向（ｘ軸方向）の辺の長さが５０〜５００ｍｍで長手方向に直交する幅方向（ｙ軸方向）の長さが１０〜１００ｍｍの長方形である。ＳＯＦＣ１００の全体の厚さ（ｚ軸方向）は、１〜５ｍｍである。
【００２２】
支持基板１０は、電子伝導性を有さない多孔質の材料からなる平板状の焼成体である。後述する図１１に示すように、支持基板１０の内部には、長手方向に延びる複数（本例では、６本）の燃料ガス流路１１（貫通孔）が幅方向において所定の間隔をおいて形成されている。また、支持基板１０の上下面（両主面）のそれぞれには、各発電素子部Ａに対応する箇所に凹部１２がそれぞれ形成されている。本例では、各凹部１２は、支持基板１０の材料からなる底壁と、全周に亘って支持基板１０の材料からなる周方向に閉じた側壁（長手方向に沿う２つの側壁と幅方向に沿う２つの側壁）と、で画定された直方体状の窪みである。
【００２３】
支持基板１０は、例えば、ＣＳＺ（カルシア安定化ジルコニア）から構成され得る。或いは、ＮｉＯ（酸化ニッケル）とＹＳＺ（８ＹＳＺ）（イットリア安定化ジルコニア）とから構成されてもよいし、ＮｉＯ（酸化ニッケル）とＹ２Ｏ３（イットリア）とから構成されてもよいし、ＭｇＯ（酸化マグネシウム）とＭｇＡｌ２Ｏ４（マグネシアアルミナスピネル）とから構成されてもよい。
【００２４】
支持基板１０は、「遷移金属酸化物又は遷移金属」と、絶縁性セラミックスとを含んで構成され得る。「遷移金属酸化物又は遷移金属」としては、ＮｉＯ（酸化ニッケル）又はＮｉ（ニッケル）が好適である。遷移金属は、燃料ガスの改質反応を促す触媒（炭化水素系のガスの改質触媒）として機能し得る。
【００２５】
また、絶縁性セラミックスとしては、ＭｇＯ（酸化マグネシウム）、又は、「ＭｇＡｌ２Ｏ４（マグネシアアルミナスピネル）とＭｇＯ（酸化マグネシウム）の混合物」が好適である。また、絶縁性セラミックスとして、ＣＳＺ（カルシア安定化ジルコニア）、ＹＳＺ（８ＹＳＺ）（イットリア安定化ジルコニア）、Ｙ２Ｏ３（イットリア）が使用されてもよい。
【００２６】
このように、支持基板１０が「遷移金属酸化物又は遷移金属」を含むことによって、改質前の残存ガス成分を含んだガスが多孔質の支持基板１０の内部の多数の気孔を介して燃料ガス流路１１から燃料極に供給される過程において、上記触媒作用によって改質前の残存ガス成分の改質を促すことができる。加えて、支持基板１０が絶縁性セラミックスを含むことによって、支持基板１０の絶縁性を確保することができる。この結果、隣り合う燃料極間における絶縁性が確保され得る。支持基板１０の厚さは、１〜５ｍｍである。
【００２７】
図３〜図５に示すように、支持基板１０の上下面（両主面）に形成された各凹部１２には、燃料極集電部２１の全体が埋設（充填）されている。従って、各燃料極集電部２１は直方体状を呈している。図５に示すように、各燃料極集電部２１の上面（外側面）には、凹部２１ａが形成されている。各凹部２１ａは、燃料極集電部２１の材料からなる底壁と、全周に亘って燃料極集電部２１の材料からなる周方向に閉じた側壁（長手方向に沿う２つの側壁と幅方向に沿う２つの側壁）と、で画定された直方体状の窪みである。
【００２８】
各凹部２１ａには、燃料極活性部２２の全体が埋設（充填）されている。従って、各燃料極活性部２２は直方体状を呈している。燃料極集電部２１と燃料極活性部２２とにより燃料極２０が構成される。燃料極２０（燃料極集電部２１＋燃料極活性部２２）は、電子伝導性を有する多孔質の材料からなる焼成体である。各燃料極活性部２２の前記「周方向に閉じた側壁」の全周と底面とは、凹部２１ｂ内で燃料極集電部２１と接触している。
【００２９】
図５に示すように、各燃料極集電部２１の上面（外側面）における凹部２１ａを除いた部分には、凹部２１ｂが形成されている。各凹部２１ｂは、燃料極集電部２１の材料からなる底壁と、全周に亘って燃料極集電部２１の材料からなる周方向に閉じた側壁（長手方向に沿う２つの側壁と幅方向に沿う２つの側壁）と、で画定された直方体状の窪みである。  
【００３０】
各凹部２１ｂには、インターコネクタ３０の全体が埋設（充填）されている。従って、各インターコネクタ３０は直方体状を呈している。インターコネクタ３０は、電子伝導性を有する緻密質材料からなる焼成体である。各インターコネクタ３０の前記「周方向に閉じた側壁」の全周と底面とは、凹部２１ｂ内で燃料極集電部２１と接触している。
【００３１】
図３に示すように、燃料極２０（燃料極集電部２１及び燃料極活性部２２）の上面（外側面）と、インターコネクタ３０の上面（外側面）と、支持基板１０の主面とにより、１つの平面（凹部１２が形成されていない場合の支持基板１０の主面と同じ平面）が構成されている。即ち、燃料極２０の上面とインターコネクタ３０の上面と支持基板１０の主面との間で、段差が形成されていない。
【００３２】
燃料極活性部２２は、例えば、ＮｉＯ（酸化ニッケル）とＹＳＺ（８ＹＳＺ）（イットリア安定化ジルコニア）とから構成され得る。或いは、ＮｉＯ（酸化ニッケル）とＧＤＣ（ガドリニウムドープセリア）とから構成されてもよい。燃料極集電部２１は、例えば、ＮｉＯ（酸化ニッケル）とＹＳＺ（８ＹＳＺ）（イットリア安定化ジルコニア）とから構成され得る。或いは、ＮｉＯ（酸化ニッケル）とＹ２Ｏ３（イットリア）とから構成されてもよいし、ＮｉＯ（酸化ニッケル）とＣＳＺ（カルシア安定化ジルコニア）とから構成されてもよい。燃料極活性部２２の厚さは、５〜３０μｍであり、燃料極集電部２１の厚さ（即ち、凹部１２の深さ）は、５０〜５００μｍである。
【００３３】
このように、燃料極集電部２１は、電子伝導性を有する物質を含んで構成される。燃料極活性部２２は、電子伝導性を有する物質と酸素イオン伝導性を有する物質とを含んで構成される。燃料極活性部２２における「気孔部分を除いた全体積に対する酸素イオン伝導性を有する物質の体積割合」は、燃料極集電部２１における「気孔部分を除いた全体積に対する酸素イオン伝導性を有する物質の体積割合」よりも大きい。
【００３４】
インターコネクタ３０は、例えば、ＬａＣｒＯ３（ランタンクロマイト）から構成され得る。或いは、（Ｓｒ，Ｌａ）ＴｉＯ３（ストロンチウムチタネート）から構成されてもよい。インターコネクタ３０の厚さは、１０〜１００μｍである。
【００３５】
燃料極２０及びインターコネクタ３０がそれぞれの凹部１２に埋設された状態の支持基板１０における長手方向に延びる外周面において複数のインターコネクタ３０が形成されたそれぞれの部分の中央部を除いた全面は、固体電解質膜４０により覆われている。即ち、固体電解質膜４０は、発電素子部Ａの内部から支持基板１０の表面を覆うように発電素子部Ａの外部へ延びている。換言すれば、固体電解質膜４０は、支持基板１０の表裏の各主面における発電素子部Ａが設けられた領域を除いた部分、及び、支持基板１０の側端面（幅方向（ｙ軸方向）の両端面）を覆うように設けられている。
【００３６】
固体電解質膜４０は、イオン伝導性を有する緻密質材料からなる焼成体である。固体電解質膜４０は、例えば、ＹＳＺ（８ＹＳＺ）（イットリア安定化ジルコニア）から構成され得る。即ち、固体電解質膜４０は、ジルコニア（ＺｒＯ２）を含む。固体電解質膜４０の厚さは、３〜５０μｍである。
【００３７】
このように、支持基板１０の表裏の各主面の全域、及び、支持基板１０の側端面は、インターコネクタ３０と、固体電解質膜４０と、で構成された「緻密質からなる膜」により覆われている。この「緻密質からなる膜」は、膜の内側の空間を流れる燃料ガスと膜の外側の空間を流れる空気との混合を防止するガスシール機能を発揮する。このガスシール機能を発揮するため、この「緻密質からなる膜」（インターコネクタ３０＋固体電解質膜４０）の気孔率は、１０％以下である。
【００３８】
なお、図２に示すように、本例では、固体電解質膜４０が、燃料極２０（集電部２１＋活性部２２）の上面、インターコネクタ３０の上面の中央部、及び支持基板１０の主面を覆っている。ここで、上述したように、燃料極２０の上面とインターコネクタ３０の上面と支持基板１０の主面との間で段差が形成されていない。従って、固体電解質膜４０が平坦化されている。この結果、固体電解質膜４０に段差が形成される場合に比して、応力集中に起因する固体電解質膜４０でのクラックの発生が抑制され得、固体電解質膜４０が有するガスシール機能の低下が抑制され得る。
【００３９】
固体電解質膜４０における各燃料極活性部２２と接している箇所の上面には、反応防止膜５０を介して空気極６０が形成されている。反応防止膜５０は、緻密質材料からなる焼成体であり、空気極６０は、電子伝導性を有する多孔質の材料からなる焼成体である。空気極６０を上方からみた形状は、燃料極活性部２２と略同一の長方形である。
【００４０】
反応防止膜５０は、例えば、ＧＤＣ＝（Ｃｅ，Ｇｄ）Ｏ２（ガドリニウムドープセリア）、及び、ＳＤＣ＝（Ｃｅ，Ｓｍ）Ｏ２（サマリウムドープセリア）等の希土類元素を含むセリアを含む緻密質材料で構成される。反応防止膜５０の厚さは、３〜５０μｍである。反応防止膜５０の気孔率は、１０％以下である。
【００４１】
空気極６０は、例えば、ＬＳＣＦ＝（Ｌａ，Ｓｒ）（Ｃｏ，Ｆｅ）Ｏ３（ランタンストロンチウムコバルトフェライト）から構成され得る。或いは、ＬＳＦ＝（Ｌａ，Ｓｒ）ＦｅＯ３（ランタンストロンチウムフェライト）、ＬＮＦ＝Ｌａ（Ｎｉ，Ｆｅ）Ｏ３（ランタンニッケルフェライト）、ＬＳＣ＝（Ｌａ，Ｓｒ）ＣｏＯ３（ランタンストロンチウムコバルタイト）等から構成されてもよい。また、空気極６０は、ＬＳＣＦからなる第１層（内側層）とＬＳＣからなる第２層（外側層）との２層によって構成されてもよい。空気極６０の厚さは、１０〜１００μｍである。
【００４２】
なお、固体電解質膜４０と空気極６０との間に反応防止膜５０が介装されるのは、ＳＯＦＣ１００作製時又は作動中のＳＯＦＣ１００内において固体電解質膜４０内のＹＳＺと空気極６０内のＳｒとが反応して固体電解質膜４０と空気極６０との界面に電気抵抗が大きい反応層（ＳｒＺｒＯ３）が形成される現象の発生を抑制するためである。
【００４３】
ここで、燃料極２０（特に、燃料極活性部２２）と、固体電解質膜４０と、反応防止膜５０と、空気極６０とが積層されてなる積層体（より具体的には、その積層体における、燃料極活性部２２と空気極６０とが向かい合う領域）が、「発電素子部Ａ」に対応する（図２及び図３を参照）。本実施形態では、図２に示すように、支持基板１０の上下面のそれぞれにて、複数（本例では、４つ）の発電素子部Ａ（Ａ１〜Ａ８）が、長手方向において所定の間隔をおいて配置されている。
【００４４】
図２に示すように、隣り合う発電素子部Ａ，Ａについて、一方の発電素子部Ａの空気極６０と、他方の発電素子部Ａのインターコネクタ３０とを跨ぐように、空気極６０、固体電解質膜４０、及び、インターコネクタ３０の上面に、空気極集電膜７０が形成されている。空気極集電膜７０は、電子伝導性を有する多孔質の材料からなる焼成体である。空気極集電膜７０を上方からみた形状は、長方形である。
【００４５】
空気極集電膜７０は、例えば、ＬＳＣＦ＝（Ｌａ，Ｓｒ）（Ｃｏ，Ｆｅ）Ｏ３（ランタンストロンチウムコバルトフェライト）から構成され得る。或いは、ＬＳＣ＝（Ｌａ，Ｓｒ）ＣｏＯ３（ランタンストロンチウムコバルタイト）から構成されてもよい。或いは、Ａｇ（銀）、Ａｇ−Ｐｄ（銀パラジウム合金）から構成されてもよい。或いは、Ｌａ（Ｎｉ、Ｆｅ、Ｃｕ）Ｏ３で構成されてもよい。即ち、空気極集電膜７０は、ストロンチウム（Ｓｒ）又はランタン（Ｌａ）を含む。空気極集電膜７０の厚さは、５０〜５００μｍである。
【００４６】
本明細書にて、Ｌａ（Ｎｉ、Ｆｅ、Ｃｕ）Ｏ３は、具体的には、下記（１）式の化学式で表わされる酸化物を指す。ただし、（１）式において、ｍ及びｎは０．９５以上１．０５以下であり、ｘは０．０３以上０．３以下であり、ｙは０．０５以上０．５以下であり、δは０以上０．８以下である。
Ｌａｍ（Ｎｉ１−ｘ−ｙＦｅｘＣｕｙ）ｎＯ３−δ  …（１）
【００４７】
このように各空気極集電膜７０が形成されることにより、図２に示すように、各組の隣り合う発電素子部Ａ，Ａについて、一方の発電素子部Ａの空気極６０と、他方の発電素子部Ａの燃料極２０（特に、燃料極集電部２１）とが、電子伝導性を有する「空気極集電膜７０及びインターコネクタ３０」を介して電気的に接続される。この結果、支持基板１０の上下面のそれぞれに配置されている複数（本例では、４つ）の発電素子部Ａ（Ａ１〜Ａ４、及び、Ａ５〜Ａ８）が、電気的に直列に接続される。ここで、発電素子部Ａ１〜Ａ４が、前記「第１発電素子部」に対応し、発電素子部Ａ５〜Ａ８が、前記「第２発電素子部」に対応している（図２を参照）。
【００４８】
また、電子伝導性を有する「空気極集電膜７０及びインターコネクタ３０」が、前記「第１直列電気的接続部」、及び、「第２直列電気的接続部」に対応する。インターコネクタ３０は、前記「第１、第２直列電気的接続部」における前記「緻密質材料で構成された第１部分」に対応し、気孔率は１０％以下である。空気極集電膜７０は、前記「第１、第２直列電気的接続部」における前記「多孔質材料で構成された第２部分」に対応し、気孔率は２０〜６０％である。
【００４９】
図３に示す構成では、反応防止膜５０が、発電素子部Ａの内部（即ち、固体電解質膜４０と空気極６０との間の部分）から「固体電解質膜４０における発電素子部Ａの外部に形成された部分」の表面を覆うように（表面に接触するように）発電素子部Ａの外部へ延びている。空気極集電膜７０が、反応防止膜５０（より具体的には、反応防止膜５０における発電素子部Ａの外部に形成された部分）の表面を覆うように（表面に接触するように）形成されている。換言すれば、空気極集電膜７０と固体電解質膜４０が向かい合う全ての部分において、反応防止膜５０（より具体的には、反応防止膜５０における発電素子部Ａの外部に形成された部分）が介装されている。
【００５０】
図１、図２、及び図６に示すように、支持基板１０の「長手方向における表裏の発電素子部Ａ４、Ａ８に対応する部分」には、発電素子部Ａ４、Ａ８の空気極６０同士（より正確には、空気極６０と電気的に接続された空気極集電膜７０同士）を電気的に並列に接続する表裏間接続部材８０が設けられている。なお、発電素子部Ａ４、Ａ８は、支持基板１０の表裏の主面における前記長手方向の最も第２側（ｘ軸負方向側）に位置する発電素子部である。従って、発電素子部Ａ４、Ａ８は、それぞれ、前記「第２側端第１発電素子部」、及び、前記「第２側端第２発電素子部」に対応している。
【００５１】
図６に示すように、この表裏間接続部材８０は、支持基板１０の「長手方向における表裏の発電素子部Ａ４、Ａ８に対応する部分」において、固体電解質膜４０の「支持基板１０の表裏の各主面における発電素子部Ａが設けられた領域を除いた部分、及び、支持基板１０の側端面（幅方向（ｙ軸方向）の両端面）を覆う部分」を覆うように設けられている。この結果、支持基板１０の「長手方向における表裏の発電素子部Ａ４、Ａ８に対応する部分」において、「表裏の空気極集電膜７０と表裏間接続部材８０とから構成される導電部材」が連続して周回している。
【００５２】
また、図１、図２、及び図７に示すように、支持基板１０の「長手方向における表裏の発電素子部Ａ１、Ａ５より第１側（ｘ軸正方向側）に対応する部分」には、発電素子部Ａ１、Ａ５の燃料極２０同士（より具体的には、燃料極２０と電気的に接続されたインターコネクタ３０同士）を電気的に並列に接続する表裏間接続部材８０が設けられている。なお、発電素子部Ａ１、Ａ５は、支持基板１０の表裏の主面における前記長手方向の最も第１側（ｘ軸正方向側）に位置する発電素子部である。従って、発電素子部Ａ１、Ａ５は、それぞれ、前記「第１側端第１発電素子部」、及び、前記「第１側端第２発電素子部」に対応している。
【００５３】
図７に示すように、この表裏間接続部材８０は、支持基板１０の「長手方向における表裏の発電素子部Ａ１、Ａ５より第１側に対応する部分」において、固体電解質膜４０を覆うように設けられている。この結果、支持基板１０の「長手方向における表裏の発電素子部Ａ１、Ａ５より第１側に対応する部分」において、この表裏間接続部材８０が連続して周回している。上述した２か所の表裏間接続部材８０が、前記「並列電気的接続部」に対応している。
【００５４】
各表裏間接続部材８０は、例えば、空気極集電膜７０と同じ材料、即ち、ＬＳＣＦ＝（Ｌａ，Ｓｒ）（Ｃｏ，Ｆｅ）Ｏ３（ランタンストロンチウムコバルトフェライト）、ＬＳＣ＝（Ｌａ，Ｓｒ）ＣｏＯ３（ランタンストロンチウムコバルタイト）、或いは、Ｌａ（Ｎｉ、Ｆｅ、Ｃｕ）Ｏ３等で構成され得る。この場合、各表裏間接続部材８０は、ストロンチウム（Ｓｒ）又はランタン（Ｌａ）を含むペロブスカイト型導電性セラミックスからなる焼成体である。各表裏間接続部材８０の気孔率は、空気極集電膜７０の気孔率と同じであっても異なっていても良い。
【００５５】
以上、説明した「横縞型」のＳＯＦＣ１００に対して、図８に示すように、支持基板１０の燃料ガス流路１１内に燃料ガス（水素ガス等）を流すとともに、支持基板１０の上下面（特に、各空気極集電膜７０）を「酸素を含むガス」（空気等）に曝す（或いは、支持基板１０の上下面に沿って酸素を含むガスを流す）ことにより、各発電素子部Ａにて、固体電解質膜４０の両側面間に生じる酸素分圧差によって起電力が発生する。更に、このＳＯＦＣ１００における上記２つの表裏間接続部材８０を外部の負荷を介して電気的に接続すると、下記（２）、（３）式に示す化学反応が起こり、電流が流れる(発電状態)。
（１／２）・Ｏ２＋２ｅ−→Ｏ２−    （於：空気極６０）  …（２）
Ｈ２＋Ｏ２−→Ｈ２Ｏ＋２ｅ−        （於：燃料極２０）  …（３）
【００５６】
発電状態においては、図９及び図１０に示すように、支持基板１０の表側及び裏側にてそれぞれ、電流が、支持基板の長手方向の第１側から第２側に（ｘ軸正方向からｘ軸負方向に）向けて流れる。この結果、図８に示すように、このＳＯＦＣ１００の全体から電力（電圧×電流）が取り出される。
【００５７】
（製造方法）
次に、図１に示した「横縞型」のＳＯＦＣ１００の製造方法の一例について図１１〜図１９を参照しながら簡単に説明する。図１１〜図１９において、各部材の符号の末尾の「ｇ」は、その部材が「焼成前」であることを表す。
【００５８】
先ず、図１１に示す形状を有する支持基板の成形体１０ｇが作製される。この支持基板の成形体１０ｇは、例えば、支持基板１０の材料（例えば、ＣＳＺ）の粉末にバインダー等が添加されて得られるスラリーを用いて、押し出し成形、切削等の手法を利用して作製され得る。以下、上述した図３に対応する図１２〜図１９を参照しながら説明を続ける。
【００５９】
図１２に示すように、支持基板の成形体１０ｇが作製されると、次に、図１３に示すように、支持基板の成形体１０ｇの上下面に形成された各凹部に、燃料極集電部の成形体２１ｇがそれぞれ埋設・形成される。次いで、図１４に示すように、各燃料極集電部の成形体２１ｇの外側面に形成された各凹部に、燃料極活性部の成形体２２ｇがそれぞれ埋設・形成される。各燃料極集電部の成形体２１ｇ、及び各燃料極活性部２２ｇは、例えば、燃料極２０の材料（例えば、ＮｉとＹＳＺ）の粉末にバインダー等が添加されて得られるスラリーを用いて、印刷法等を利用して埋設・形成される。
【００６０】
続いて、図１５に示すように、各燃料極集電部の成形体２１ｇの外側面における「燃料極活性部の成形体２２ｇが埋設された部分を除いた部分」に形成された各凹部に、インターコネクタの成形体３０ｇがそれぞれ埋設・形成される。各インターコネクタの成形体３０ｇは、例えば、インターコネクタ３０の材料（例えば、ＬａＣｒＯ３）の粉末にバインダー等が添加されて得られるスラリーを用いて、印刷法等を利用して埋設・形成される。
【００６１】
次に、図１６に示すように、複数の燃料極の成形体（２１ｇ＋２２ｇ）及び複数のインターコネクタの成形体３０ｇがそれぞれ埋設・形成された状態の支持基板の成形体１０ｇにおける長手方向に延びる外周面（即ち、上下の主面、及び、両側の側端面）において複数のインターコネクタの成形体３０ｇが形成されたそれぞれの部分の中央部を除いた全面に、固体電解質膜の成形膜４０ｇが形成される。固体電解質膜の成形膜４０ｇは、例えば、固体電解質膜４０の材料（例えば、ＹＳＺ）の粉末にバインダー等が添加されて得られるスラリーを用いて、印刷法、ディッピング法等を利用して形成される。
【００６２】
次に、図１７に示すように、固体電解質膜の成形体４０ｇの外側面の全域に、反応防止膜の成形膜５０ｇが形成される。各反応防止膜の成形膜５０ｇは、例えば、反応防止膜５０の材料（例えば、ＧＤＣ）の粉末にバインダー等が添加されて得られるスラリーを用いて、印刷法等を利用して形成される。
【００６３】
そして、このように種々の成形膜が形成された状態の支持基板の成形体１０ｇが、空気中にて１５００℃で３時間焼成される。これにより、図１に示したＳＯＦＣ１００において空気極６０、空気極集電膜７０、及び表裏間接続部材８０が形成されていない状態の構造体が得られる。
【００６４】
次に、図１８に示すように、各反応防止膜５０の外側面に、空気極の成形膜６０ｇが形成される。各空気極の成形膜６０ｇは、例えば、空気極６０の材料（例えば、ＬＳＣＦ）の粉末にバインダー等が添加されて得られるスラリーを用いて、印刷法等を利用して形成される。
【００６５】
次に、図１９に示すように、各組の隣り合う発電素子部について、一方の発電素子部の空気極の成形膜６０ｇと、他方の発電素子部のインターコネクタ３０とを跨ぐように、空気極の成形膜６０ｇ、固体電解質膜４０、及び、インターコネクタ３０の外側面に、空気極集電膜の成形膜７０ｇが形成される。各空気極集電膜の成形膜７０ｇは、例えば、空気極集電膜７０の材料（例えば、ＬＳＣＦ、Ｌａ（Ｎｉ、Ｆｅ、Ｃｕ）Ｏ３）の粉末にバインダー等が添加されて得られるスラリーを用いて、印刷法等を利用して形成される。
【００６６】
また、支持基板１０の長手方向における「表裏の発電素子部Ａ４、Ａ８に対応する部分」、及び「表裏の発電素子部Ａ１、Ａ５より第１側に対応する部分」において、それぞれ、その周囲を周回するように、表裏間接続部材の成形膜が形成される（図６、及び、図７を参照）。表裏間接続部材の成形膜は、例えば、空気極集電膜７０の材料（例えば、ＬＳＣＦ、Ｌａ（Ｎｉ、Ｆｅ、Ｃｕ）Ｏ３）の粉末にバインダー等が添加されて得られるスラリーを用いて、印刷法等を利用して形成される。
【００６７】
そして、このように成形膜６０ｇ、７０ｇ、並びに、表裏間接続部材の成形膜が形成された状態の支持基板１０が、空気中にて１０５０℃で３時間焼成される。これにより、図１に示したＳＯＦＣ１００が得られる。なお、この時点では、酸素含有雰囲気での焼成により、燃料極２０（集電部２１＋活性部２２）中のＮｉ成分が、ＮｉＯとなっている。従って、燃料極２０（集電部２１＋活性部２２）の電子伝導性を獲得するため、その後、支持基板１０側から還元性の燃料ガスが流され、ＮｉＯが８００〜１０００℃で１〜１０時間に亘って還元処理される。なお、この還元処理は発電時に行われてもよい。以上、図１に示したＳＯＦＣ１００の製造方法の一例について説明した。
【００６８】
（作用・効果）
以下、本実施形態のＳＯＦＣ１００の作用・効果について説明する。図２０は、ＳＯＦＣ１００に外部の負荷を電気的に接続した場合の等価電気回路を示す。図２０に示すように、ＳＯＦＣ１００では、「電気的に直列に接続された４つの発電素子部Ａ１〜Ａ４」、及び、「電気的に直列に接続された４つの発電素子部Ａ５〜Ａ８」が、電気的に並列に接続されている。
【００６９】
図２０に示すように、ＳＯＦＣ１００に関し、負荷に対して、「発電素子部Ａ１及びＡ５に対応する表裏間接続部材８０」（従って、発電素子部Ａ１又は発電素子部Ａ５の燃料極２０）と、「発電素子部Ａ４及びＡ８に対応する表裏間接続部材８０」（従って、発電素子部Ａ４又は発電素子部Ａ８の空気極６０）と、を電気的に接続することによって、電流が、支持基板１０の表側にて、４つの発電素子部Ａ１〜Ａ４を長手方向における第１側から第２側へと流れ、且つ、支持基板１０の裏側にて、４つの発電素子部Ａ５〜Ａ８を長手方向における第１側から第２側へと流れる。以下、表側及び裏側における電流が流れる通路を、それぞれ、「第１通路」、「第２通路」と呼ぶ。換言すれば、ＳＯＦＣ１００に流入した電流は、「第１通路を流れる電流」と、「第２通路を流れる電流」とに分かれる。
【００７０】
ここで、ＳＯＦＣ１００の作用・効果を説明するための準備として、図２１に示すように、支持基板の表側に設けられた４つの発電素子部Ａ１〜Ａ４が電気的に直列に接続され、発電素子部Ａ４の空気極６０と発電素子部Ａ５の燃料極２０とが電気的に直列に接続され、支持基板の裏側に設けられた４つの発電素子部Ａ５〜Ａ８が電気的に直列に接続された構成（以下、「第１比較例」と呼ぶ）を考える。第１比較例では、８つの発電素子部Ａ１〜Ａ８が電気的に直列に接続されている。
【００７１】
図２１に示すように、第１比較例に関し、負荷に対して、発電素子部Ａ１の燃料極と、発電素子部Ａ８の空気極と、を電気的に接続することによって、電流が、支持基板の表側にて、４つの発電素子部Ａ１〜Ａ４を長手方向における第１側から第２側へと流れ、その後、発電素子部Ａ４から発電素子部Ａ５へと流れ、その後、支持基板の裏側にて、４つの発電素子部Ａ５〜Ａ８を長手方向における第２側から第１側へと流れる。
【００７２】
図２２に示すように、第１比較例では、燃料電池内における電流が流れる通路のどこか（例えば、発電素子部Ａ３）で「電流が流れ得なくなる何らかの異常」（例えば、断線。以下、「断線等の異常」と呼ぶ）が発生した場合、燃料電池の全体として電流が全く流れ得なくなる。換言すれば、燃料電池に負荷を接続しても出力が全く取り出せなくなる。
【００７３】
これに対し、本実施形態のＳＯＦＣ１００では、上述したように、ＳＯＦＣ１００に流入した電流が、「第１通路を流れる電流」と、「第２通路を流れる電流」とに分かれる。従って、図２３に示すように、例えば、第１（第２）通路内のどこか（例えば、発電素子部Ａ３）で上記「断線等の異常」が発生した場合であっても、電流は、第２（第１）通路をなおも流れ得る。即ち、第１比較例とは異なり、ＳＯＦＣ１００から出力を継続・安定して取り出すことができる。なお、第１、第２通路の両方において上記「断線等の異常」が同時に発生することは稀であると考えられる。
【００７４】
また、ＳＯＦＣ１００の更なる作用・効果を説明するための準備として、図２４に示すように、ＳＯＦＣ１００に対して支持基板１０の裏側の発電素子部Ａ５〜Ａ８を除いた構成（即ち、支持基板１０の表側のみに４つの発電素子部Ａ１〜Ａ４が設けられた構成。以下、「第２比較例」と呼ぶ）を考える。第２比較例では、４つの発電素子部Ａ１〜Ａ４が電気的に直列に接続されている。
【００７５】
図２４に示すように、第２比較例に関し、負荷に対して、発電素子部Ａ１の燃料極２０と、発電素子部Ａ４の空気極６０と、を電気的に接続することによって、電流が、支持基板１０の表側のみにて、４つの発電素子部Ａ１〜Ａ４を長手方向における第１側から第２側へと流れる。
【００７６】
上述のように、本実施形態のＳＯＦＣ１００では、ＳＯＦＣ１００に流入した電流が、「第１通路を流れる電流」と「第２通路を流れる電流」とに分かれる。一方、第２比較例では、燃料電池に流入した電流は、単一の通路を流れる。従って、負荷に対して図２０に示すように本実施形態のＳＯＦＣ１００を接続した場合、同じ負荷に対して図２４に示すように第２比較例に係る燃料電池を接続した場合と比較して、各発電素子部を流れる電流の大きさ（各発電素子部内の電流密度）が略半分になる。発電素子部内の電流密度が小さいほど、発電素子部内の電圧降下が小さくなる。従って、本実施形態のＳＯＦＣ１００では、第２比較例と比べて、各発電素子部内の電圧降下が小さくなることによって、燃料電池全体からより大きい電圧を得ることができる。
【００７７】
本発明は上記本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、上記本実施形態では、図１に示すように、支持基板１０の長手方向（ｘ軸方向）における「表裏の発電素子部Ａ４、Ａ８に対応する部分」、及び「表裏の発電素子部Ａ１、Ａ５より第１側に対応する部分」においてのみ、表裏間接続部材８０がそれぞれ設けられている。
【００７８】
これに対し、図２５に示すように、更に、支持基板１０の長手方向における「表裏の発電素子部Ａ１、Ａ５に対応する部分に、発電素子部Ａ１、Ａ５の空気極６０同士（より正確には、空気極６０と電気的に接続された空気極集電膜７０同士）を電気的に並列に接続する表裏間接続部材８０が設けられ、支持基板１０の長手方向における「表裏の発電素子部Ａ２、Ａ６に対応する部分に、発電素子部Ａ２、Ａ６の空気極６０同士（より正確には、空気極６０と電気的に接続された空気極集電膜７０同士）を電気的に並列に接続する表裏間接続部材８０が設けられ、支持基板１０の長手方向における「表裏の発電素子部Ａ３、Ａ７に対応する部分に、発電素子部Ａ３、Ａ７の空気極６０同士（より正確には、空気極６０と電気的に接続された空気極集電膜７０同士）を電気的に並列に接続する表裏間接続部材８０が設けられていてもよい。
【００７９】
図２６は、図２５に示す変形例のＳＯＦＣ１００に外部の負荷を電気的に接続した場合の等価電気回路を示す。図２６に示すように、図２５に示す変形例のＳＯＦＣ１００においても、図１に示す上記本実施形態のＳＯＦＣ１００と同様、通常、ＳＯＦＣ１００に流入した電流は、「第１通路を流れる電流」と、「第２通路を流れる電流」とに分かれる。
【００８０】
上述のように、図１に示す上記本実施形態のＳＯＦＣ１００では、第１通路内のどこか（例えば、発電素子部Ａ３）で上記「断線等の異常」が発生した場合、第１通路に含まれる４つの発電素子部Ａ１〜Ａ４の全てについて電流が全く流れ得なくなる（図２３を参照）。加えて、この場合、電流が第２通路のみを流れるので、上記「第２比較例」と等価の構成が実現されている、といえる。従って、第２通路に含まれる各発電素子部Ａ５〜Ａ８内の電流密度（従って、電圧降下）が略２倍になり、ＳＯＦＣ１０００全体から得られる電圧も小さくなる。
【００８１】
この点、図２５に示す変形例のＳＯＦＣ１００では、図２７に示すように、第１通路内のどこか（例えば、発電素子部Ａ３）で上記「断線等の異常」が発生した場合であっても、第１通路に含まれる４つの発電素子部Ａ１〜Ａ４のうち発電素子部Ａ１、Ａ２について電流が流れ得る。この結果、第２通路に含まれる４つの発電素子部Ａ５〜Ａ８のうち発電素子部Ａ５、Ａ６について発電素子部Ａ内の電流密度（従って、電圧降下）が略２倍になる事態を防止できる。この結果、ＳＯＦＣ１００全体から得られる電圧が小さくなる程度を抑制することができる。
【００８２】
上述した図２５に示す変形例では、発電素子部Ａ１、Ａ５の空気極６０同士を電気的に並列に接続する表裏間接続部材８０と、発電素子部Ａ２、Ａ６の空気極６０同士を電気的に並列に接続する表裏間接続部材８０と、発電素子部Ａ３、Ａ７の空気極６０同士を電気的に並列に接続する表裏間接続部材８０と、が設けられているが、図２８、及び図２９に示すように、発電素子部Ａ２、Ａ６の燃料極２０同士を電気的に並列に接続する表裏間接続部材９０と、発電素子部Ａ３、Ａ７の燃料極２０同士を電気的に並列に接続する表裏間接続部材９０と、発電素子部Ａ４、Ａ８の燃料極２０同士を電気的に並列に接続する表裏間接続部材９０と、が設けられる構成が採用されてもよい。この構成でも、図２６に示した電気回路と同じ電気回路が得られるので、上述した図２５に示す変形例と同様の作用・効果が奏され得る。なお、表裏間接続部材９０の材料としては、例えば、燃料極２０（特に、集電部２１）の材料と同じ材料が使用され得る。
【００８３】
また、図３０に示すように、図１に示す上記本実施形態のＳＯＦＣ１００に対して、更に、支持基板１０の長手方向における「表裏の発電素子部Ａ２、Ａ６に対応する部分のみに、発電素子部Ａ２、Ａ６の空気極６０同士（より正確には、空気極６０と電気的に接続された空気極集電膜７０同士）を電気的に並列に接続する表裏間接続部材８０が設けられてもよい。
【００８４】
図３１は、図３０に示す変形例のＳＯＦＣ１００に外部の負荷を電気的に接続した場合の等価電気回路を示す。図３１に示すように、図３０に示す変形例のＳＯＦＣ１００においても、図１に示す上記本実施形態のＳＯＦＣ１００と同様、通常、ＳＯＦＣ１００に流入した電流は、「第１通路を流れる電流」と、「第２通路を流れる電流」とに分かれる。
【００８５】
図３０に示す変形例のＳＯＦＣ１００においても、図３２に示すように、第１通路内のどこか（例えば、発電素子部Ａ３）で上記「断線等の異常」が発生した場合に、第１通路に含まれる４つの発電素子部Ａ１〜Ａ４のうち発電素子部Ａ１、Ａ２について電流が流れ得る。この結果、第２通路に含まれる４つの発電素子部Ａ５〜Ａ８のうち発電素子部Ａ５、Ａ６について発電素子部Ａ内の電流密度（従って、電圧降下）が略２倍になる事態を防止できる。この結果、ＳＯＦＣ１００全体から得られる電圧が小さくなる程度を抑制することができる。
【００８６】
即ち、図３０に示す変形例のＳＯＦＣ１００では、図２５に示す変形例のＳＯＦＣ１００と同様の作用・効果が奏され得る。加えて、図２５に示す変形例のＳＯＦＣ１００と比べて、表裏間接続部材８０が設けられる箇所が少ないので、製造コストを下げることができる。
【００８７】
上述した図３０に示す変形例では、発電素子部Ａ２、Ａ６の空気極６０同士を電気的に並列に接続する表裏間接続部材８０が設けられているが、図３３、及び図３４に示すように、発電素子部Ａ３、Ａ７の燃料極２０同士を電気的に並列に接続する表裏間接続部材９０が設けられる構成が採用されてもよい。この構成でも、図３１に示した電気回路と同じ電気回路が得られるので、上述した図３０に示す変形例と同様の作用・効果が奏され得る。なお、表裏間接続部材９０の材料としては、例えば、燃料極２０（特に、集電部２１）の材料と同じ材料が使用され得る。
【００８８】
また、上記本実施形態、及び、変形例においては、燃料極２０が燃料極集電部２１と燃料極活性部２２との２層で構成されているが、燃料極２０が燃料極活性部２２に相当する１層で構成されてもよい。また、上記本実施形態、及び、変形例においては、発電素子部における内部電極及び外部電極がそれぞれ燃料極２０及び空気極６０に対応しているが、発電素子部における内部電極及び外部電極がそれぞれ空気極及び燃料極に対応していてもよい。
【符号の説明】
【００８９】
１０…支持基板、２０…燃料極、３０…インターコネクタ、４０…固体電解質膜、６０…空気極、７０…空気極集電膜、８０…表裏間接続部材、Ａ…発電素子部
【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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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【手続補正書】
【提出日】平成28年6月14日(2016.6.14)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
長手方向を有する平板状の支持基板であって、ガス流路が前記長手方向に沿って内部に形成された絶縁性の支持基板と、
前記支持基板の第１主面において２以上の所定数の前記長手方向の異なる位置にそれぞれ設けられ、少なくとも内側電極である燃料極、固体電解質膜、及び外側電極である空気極が積層されてなる前記所定数の第１発電素子部と、
前記支持基板の前記第１主面と反対の第２主面において前記所定数の前記長手方向の異なる位置にそれぞれ設けられ、少なくとも内側電極である燃料極、固体電解質膜、及び外側電極である空気極が積層されてなる前記所定数の第２発電素子部と、
前記所定数の第１発電素子部を前記長手方向の第１側から第２側へ向けて電気的に直列に接続する第１直列電気的接続部と、
前記所定数の第２発電素子部を前記長手方向の前記第１側から前記第２側へ向けて電気的に直列に接続する第２直列電気的接続部と、
前記所定数の第１発電素子部のうち前記長手方向における最も前記第１側に位置する第１側端第１発電素子部における前記燃料極と、前記所定数の第２発電素子部のうち前記長手方向における最も前記第１側に位置する第１側端第２発電素子部における前記燃料極と、を電気的に並列に接続し、且つ、前記所定数の第１発電素子部のうち前記長手方向における最も前記第２側に位置する第２側端第１発電素子部における前記空気極と、前記所定数の第２発電素子部のうち前記長手方向における最も前記第２側に位置する第２側端第２発電素子部における前記空気極と、を電気的に並列に接続する並列電気的接続部と、
を備えた、燃料電池。
【請求項２】
請求項１に記載の燃料電池において、
前記並列電気的接続部は、
前記第２側端第１発電素子部以外の全ての前記第１発電素子部における前記空気極と、前記第２側端第２発電素子部以外の全ての前記第２発電素子部における前記空気極と、を、前記長手方向における前記第１側から同数番目に位置する発電素子部同士に関してそれぞれ、電気的に並列に接続するように構成された、燃料電池。
【請求項３】
請求項１に記載の燃料電池において、
前記並列電気的接続部は、
前記第２側端第１発電素子部以外の一部の前記第１発電素子部における前記空気極と、前記第２側端第２発電素子部以外の一部の前記第２発電素子部における前記空気極と、を、前記長手方向における前記第１側から同数番目に位置する発電素子部同士に関してそれぞれ、電気的に並列に接続するように構成された、燃料電池。
【請求項４】
請求項１に記載の燃料電池において、
前記並列電気的接続部は、
全ての隣接する前記第１発電素子部同士の間の電気的接続部と、全ての隣接する前記第２発電素子部同士の間の電気的接続部と、を、前記長手方向における前記第１側から同数番目に位置する電気的接続部同士に関してそれぞれ、電気的に並列に接続しないように構成された、燃料電池。
【請求項５】
前記支持基板は、前記第１主面と前記第２主面とを接続する一対の側端面を有し、
前記固体電解質膜は、前記支持基板の側端面を覆うように形成され、
前記並列電気的接続部は、前記固体電解質膜上に形成される、
請求項１から４のいずれかに記載の燃料電池。
【請求項６】
前記並列電気的接続部は、前記支持基板の表面に沿って延び、前記第１側端第１発電素子部における前記燃料極と、前記第１側端第２発電素子部における前記燃料極と、を電気的に並列に接続する、
請求項１から４のいずれかに記載の燃料電池。