(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
素子部を有し、第１セルを含む複数のセルと、
酸化雰囲気に露出しない第１面を有し、クロムを含有する基材と、前記第１面を覆い、酸化雰囲気に露出しない第１外面を有する被覆層とを備え、前記基材および前記被覆層のうち少なくとも１つは、酸化雰囲気に露出する露出面を有し、該露出面の表面粗さは、前記第１面または前記第１外面の表面粗さと異なる複合部材と、
前記素子部と前記被覆層の第１外面との間に位置する接合材と
を備え、
前記基材は、前記第１セルと対向する前記第１面、および前記露出面を含み前記第１セルと対向しない第２面を有し、
前記被覆層は、酸化雰囲気に露出する第２外面を有し、前記第２面をさらに覆い、
前記第２面は、前記第１面よりも表面粗さが小さく、前記第２外面よりも表面粗さが大きい
セルスタック装置。
【請求項２】
素子部を有し、第１セルを含む複数のセルと、
酸化雰囲気に露出しない第１面を有し、クロムを含有する基材と、前記第１面を覆い、酸化雰囲気に露出しない第１外面を有する被覆層とを備え、前記基材および前記被覆層のうち少なくとも１つは、酸化雰囲気に露出する露出面を有し、該露出面の表面粗さは、前記第１面または前記第１外面の表面粗さと異なる複合部材と、
前記素子部と前記被覆層の第１外面との間に位置する接合材と
を備え、
前記基材は、前記第１セルと対向する前記第１面、および前記第１セルと対向しない第２面を有し、
前記被覆層は、前記第２面を覆い、前記露出面を含む第２外面をさらに有し、該第２外面は、前記第１外面よりも表面粗さが小さく、
前記第２面は、前記第２外面よりも表面粗さが大きい
セルスタック装置。
【請求項３】
前記被覆層は、前記第１外面と前記第２外面との間に位置する第３外面を有する
請求項１または２に記載のセルスタック装置。
【請求項４】
前記第３外面は、前記接合材に面しており、前記第１外面よりも表面粗さが小さい
請求項３に記載のセルスタック装置。
【請求項５】
素子部を有し、第１セルを含む複数のセルと、
酸化雰囲気に露出しない第１面を有し、クロムを含有する基材と、前記第１面を覆い、酸化雰囲気に露出しない第１外面を有する被覆層とを備え、前記基材および前記被覆層のうち少なくとも１つは、酸化雰囲気に露出する露出面を有し、該露出面の表面粗さは、前記第１面または前記第１外面の表面粗さと異なる複合部材と、
前記素子部と前記被覆層の第１外面との間に位置する接合材と
を備え、
前記基材は、前記第１セルと対向する前記第１面、および前記露出面を含み前記第１セルと対向しない第２面を有し、
前記第２面は、前記第１面よりも表面粗さが小さく、
前記被覆層の外面と前記基材に面する前記被覆層の内面との中間に位置する前記被覆層の中間部位から前記内面までの内部領域に位置し、前記外面から前記中間部位までの外部領域および前記基材には位置しない１または複数の粒子体を含む
セルスタック装置。
【請求項６】
素子部を有し、第１セルを含む複数のセルと、
酸化雰囲気に露出しない第１面を有し、クロムを含有する基材と、前記第１面を覆い、酸化雰囲気に露出しない第１外面を有する被覆層とを備え、前記基材および前記被覆層のうち少なくとも１つは、酸化雰囲気に露出する露出面を有し、該露出面の表面粗さは、前記第１面または前記第１外面の表面粗さと異なる複合部材と、
前記素子部と前記被覆層の第１外面との間に位置する接合材と
を備え、
前記基材は、前記第１セルと対向する前記第１面、および前記第１セルと対向しない第２面を有し、
前記被覆層は、前記第２面を覆い、前記露出面を含む第２外面をさらに有し、該第２外面は、前記第１外面よりも表面粗さが小さく、
前記被覆層の外面と前記基材に面する前記被覆層の内面との中間に位置する前記被覆層の中間部位から前記内面までの内部領域に位置し、前記外面から前記中間部位までの外部領域および前記基材には位置しない１または複数の粒子体を含む
セルスタック装置。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１つに記載のセルスタック装置と、
前記セルスタック装置を収納する収納容器と
を備えるモジュール。
【請求項８】
請求項７に記載のモジュールと、
前記モジュールの運転を行うための補機と、
前記モジュールおよび前記補機を収容する外装ケースと
を備えるモジュール収容装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、セルスタック装置、モジュールおよびモジュール収容装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、次世代エネルギーとして、燃料電池セルを複数有する燃料電池セルスタック装置が種々提案されている。燃料電池セルは、水素含有ガス等の燃料ガスと空気等の酸素含有ガスとを用いて電力を得ることができるセルの１種である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１５−１６２３５７号公報
【発明の概要】
【０００４】
実施形態の一態様に係る複合部材は、基材と、被覆層とを備える。基材は、酸化雰囲気に露出しない第１面を有し、クロムを含有する。被覆層は、前記第１面を覆い、酸化雰囲気に露出しない第１外面を有する。前記基材および前記被覆層のうち少なくとも１つは、酸化雰囲気に露出する露出面を有する。前記露出面の表面粗さは、前記第１面または前記第１外面の表面粗さと異なる。
【０００５】
また、本開示のセルスタック装置は、複数のセルと、上記に記載の複合部材と、接合材とを備える。複数のセルは、素子部を有し、第１セルを含む。接合材は、前記素子部と前記被覆層の第１外面との間に位置する。前記基材は、前記第１セルと対向する前記第１面、および前記露出面を含み前記第１セルと対向しない第２面を有する。前記第２面は、前記第１面よりも表面粗さが小さい。
【０００６】
また、本開示のモジュールは、上記に記載のセルスタック装置と、前記セルスタック装置を収納する収納容器とを備える。
【０００７】
また、本開示のモジュール収容装置は、上記に記載のモジュールと、前記モジュールの運転を行うための補機と、前記モジュールおよび前記補機を収容する外装ケースとを備える。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１Ａ】図１Ａは、実施形態に係るセルの一例を示す横断面図である。
【図１Ｂ】図１Ｂは、実施形態に係るセルの一例を空気極側からみた側面図である。
【図１Ｃ】図１Ｃは、実施形態に係るセルの一例をインターコネクタ側からみた側面図である。
【図２Ａ】図２Ａは、実施形態に係るセルスタック装置の一例を示す斜視図である。
【図２Ｂ】図２Ｂは、図２Ａに示すＸ−Ｘ線の断面図である。
【図２Ｃ】図２Ｃは、実施形態に係るセルスタック装置の一例を示す上面図である。
【図３】図３は、図２Ｃに示すＹ−Ｙ線の断面図である。
【図４Ａ】図４Ａは、複合部材の別の例を示す斜視図である。
【図４Ｂ】図４Ｂは、複合部材の別の例を示す斜視図である。
【図４Ｃ】図４Ｃは、複合部材の別の例とセルとの接合部を拡大した断面図である。
【図５Ａ】図５Ａは、実施形態の変形例１に係る複合部材とセルとの接合部を拡大した断面図である。
【図５Ｂ】図５Ｂは、実施形態の変形例２に係る複合部材とセルとの接合部を拡大した断面図である。
【図６Ａ】図６Ａは、実施形態の変形例３に係る複合部材の別の例とセルとの接合部を拡大した断面図である。
【図６Ｂ】図６Ｂは、実施形態の変形例４に係る複合部材の別の例とセルとの接合部を拡大した断面図である。
【図６Ｃ】図６Ｃは、実施形態の変形例５に係る複合部材の別の例とセルとの接合部を拡大した断面図である。
【図７】図７は、実施形態の変形例６に係る複合部材とセルとの接合部を拡大した断面図である。
【図８】図８は、実施形態の変形例７に係る複合部材の別の例とセルとの接合部を拡大した断面図である。
【図９Ａ】図９Ａは、実施形態の変形例８に係る複合部材とセルとの接合部を拡大した断面図である。
【図９Ｂ】図９Ｂは、実施形態の変形例９に係る複合部材とセルとの接合部を拡大した断面図である。
【図１０Ａ】図１０Ａは、実施形態の変形例１０に係る複合部材の別の例とセルとの接合部を拡大した断面図である。
【図１０Ｂ】図１０Ｂは、実施形態の変形例１１に係る複合部材の別の例とセルとの接合部を拡大した断面図である。
【図１０Ｃ】図１０Ｃは、実施形態の変形例１２に係る複合部材を拡大した断面図である。
【図１１】図１１は、実施形態に係るモジュールの一例を示す外観斜視図である。
【図１２】図１２は、実施形態に係るモジュール収容装置の一例を概略的に示す分解斜視図である。
【図１３Ａ】図１３Ａは、実施形態の変形例１３に係る平板型セルを示す斜視図である。
【図１３Ｂ】図１３Ｂは、図１３Ａに示す平板型セルの部分断面図である。
【図１３Ｃ】図１３Ｃは、図１３Ｂに示す領域Ａの拡大図である。
【図１３Ｄ】図１３Ｄは、平板型セルの変形例に係る領域Ａの拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、添付図面を参照して、本願の開示する複合部材、セルスタック装置、モジュールおよびモジュール収容装置の実施形態を詳細に説明する。なお、以下に示す実施形態によりこの開示が限定されるものではない。
【００１０】
また、図面は模式的なものであり、各要素の寸法の関係、各要素の比率などは、現実と異なる場合があることに留意する必要がある。さらに、図面の相互間においても、互いの寸法の関係、比率などが異なる部分が含まれている場合がある。
【００１１】
＜セルの構成＞
まず、図１Ａ〜図１Ｃを参照しながら、実施形態に係るセルスタック装置を構成するセルとして、固体酸化物形の燃料電池セルの例を用いて説明する。
【００１２】
図１Ａは、実施形態に係るセル１の一例を示す横断面図であり、図１Ｂは、実施形態に係るセル１の一例を空気極５側からみた側面図であり、図１Ｃは、実施形態に係るセル１の一例をインターコネクタ６側からみた側面図である。なお、図１Ａ〜図１Ｃは、セル１の各構成の一部を拡大して示している。
【００１３】
図１Ａ〜図１Ｃに示す例において、セル１は中空平板型で、細長い板状である。図１Ｂに示すように、セル１の全体を側面から見た形状は、たとえば、長さ方向Ｌの辺の長さが５ｃｍ〜５０ｃｍで、この長さ方向Ｌに直交する幅方向Ｗの長さが１ｃｍ〜１０ｃｍの長方形である。このセル１の全体の厚み方向Ｔの厚さは１ｍｍ〜５ｍｍである。
【００１４】
図１Ａに示すように、セル１は、導電性の支持基板２と、素子部と、インターコネクタ６とを備えている。支持基板２は、一対の対向する平坦面ｎ１、ｎ２、およびかかる平坦面ｎ１、ｎ２を接続する一対の円弧状の側面ｍを有する柱状である。
【００１５】
素子部は、支持基板２の平坦面ｎ１上に設けられている。かかる素子部は、燃料極３と、固体電解質層４と、空気極５とを有している。また、図１Ａに示す例では、平坦面ｎ２上にインターコネクタ６が設けられている。
【００１６】
また、図１Ｂに示すように、空気極５はセル１の下端まで延びていない。セル１の下端部では、固体電解質層４のみが表面に露出している。また、図１Ｃに示すように、インターコネクタ６がセル１の下端まで延びている。セル１の下端部では、インターコネクタ６および固体電解質層４が表面に露出している。なお、図１Ａに示すように、セル１の一対の円弧状の側面ｍにおける表面では、固体電解質層４が露出している。
【００１７】
以下、セル１を構成する各構成部材について説明する。
【００１８】
支持基板２は、ガスが流れるガス流路２ａを内部に有している。図１Ａに示す支持基板２の例は、６つのガス流路２ａを有している。支持基板２は、ガス透過性を有し、ガス流路２ａを流れる燃料ガスを燃料極３まで透過させる。支持基板２は、導電性を有していてもよい。導電性を有する支持基板２は、素子部で生じた電気をインターコネクタ６に集電する。
【００１９】
支持基板２の材料は、たとえば、鉄族金属成分および無機酸化物を含む。たとえば、鉄族金属成分はＮｉ（ニッケル）および／またはＮｉＯであってもよい。無機酸化物は、たとえば特定の希土類元素酸化物であってもよい。
【００２０】
燃料極３の材料には、一般的に公知のものを使用することができる。燃料極３は、多孔質の導電性セラミックス、たとえば酸化カルシウム、酸化マグネシウム、または希土類元素酸化物が固溶しているＺｒＯ２と、Ｎｉおよび／またはＮｉＯを含むセラミックスなどを用いてもよい。この希土類元素酸化物としては、たとえば、Ｙ２Ｏ３などが用いられる。酸化カルシウム、酸化マグネシウム、または希土類元素酸化物が固溶しているＺｒＯ２を安定化ジルコニアと称する場合もある。安定化ジルコニアは、部分安定化ジルコニアも含む。
【００２１】
固体電解質層４は、電解質であり、燃料極３と空気極５との間のイオンの橋渡しをする。同時に、固体電解質層４は、ガス遮断性を有し、燃料ガスと酸素含有ガスとのリークを生じにくくする。
【００２２】
固体電解質層４の材料は、たとえば、３モル％〜１５モル％の希土類元素酸化物が固溶したＺｒＯ２であってもよい。この希土類元素酸化物としては、たとえば、Ｙ２Ｏ３などが用いられる。なお、上記特性を有する限りにおいては、固体電解質層４の材料に他の材料などを用いてもよい。
【００２３】
空気極５の材料は、一般的に空気極に用いられるものであれば特に制限はない。空気極５の材料は、たとえば、いわゆるＡＢＯ３型のペロブスカイト型酸化物などの導電性セラミックスであってもよい。
【００２４】
空気極５の材料は、たとえば、ＡサイトにＳｒとＬａが共存する複合酸化物であってもよい。このような複合酸化物の例としては、ＬａｘＳｒ１−ｘＣｏｙＦｅ１−ｙＯ３、ＬａｘＳｒ１−ｘＭｎＯ３、ＬａｘＳｒ１−ｘＦｅＯ３、ＬａｘＳｒ１−ｘＣｏＯ３などが挙げられる。なお、ｘは０＜ｘ＜１、ｙは０＜ｙ＜１である。
【００２５】
また、空気極５は、ガス透過性を有している。空気極５の開気孔率は、たとえば２０％以上、特に３０％〜５０％の範囲であってもよい。
【００２６】
インターコネクタ６の材料には、ランタンクロマイト系のペロブスカイト型酸化物（ＬａＣｒＯ３系酸化物）、ランタンストロンチウムチタン系のペロブスカイト型酸化物（ＬａＳｒＴｉＯ３系酸化物）などを用いてもよい。これらの材料は、導電性を有し、かつ水素含有ガスなどの燃料ガスおよび空気などの酸素含有ガスと接触しても還元も酸化もされない。
【００２７】
また、インターコネクタ６は、緻密質であり、支持基板２の内部に位置するガス流路２ａを流通する燃料ガス、および支持基板２の外側を流通する酸素含有ガスのリークを生じにくくする。インターコネクタ６は、９３％以上、特に９５％以上の相対密度を有していることが好ましい。
【００２８】
＜セルスタック装置の構成＞
次に、上述したセル１を用いた本実施形態に係るセルスタック装置１０について、図２Ａ〜図２Ｃを参照しながら説明する。図２Ａは、実施形態に係るセルスタック装置１０の一例を示す斜視図であり、図２Ｂは、図２Ａに示すＡ−Ａ線の断面図であり、図２Ｃは、実施形態に係るセルスタック装置１０の一例を示す上面図である。
【００２９】
図２Ａに示すように、セルスタック装置１０は、セル１の厚み方向Ｔ（図１Ａ参照）に配列（積層）された複数のセル１を有するセルスタック１１と、固定部材１２とを備える。
【００３０】
固定部材１２は、接合材１３と、支持部材１４とを有する。支持部材１４は、セル１を支持する。接合材１３は、セル１と支持部材１４とを接合する。また、支持部材１４は、支持体１５と、ガスタンク１６とを有する。支持部材１４である支持体１５およびガスタンク１６は、たとえば金属製である。
【００３１】
図２Ｂに示すように、支持体１５は、複数のセル１の下端部が挿入される挿入孔１５ａを有している。複数のセル１の下端部と挿入孔１５ａの内壁とは、接合材１３で接合されている。
【００３２】
ガスタンク１６は、挿入孔１５ａを通じて複数のセル１に反応ガスを供給する開口部と、かかる開口部の周囲に位置する凹溝１６ａとを有する。支持体１５の外周の端部は、ガスタンク１６の凹溝１６ａに充填された固定材２１によって、ガスタンク１６に固定されている。
【００３３】
図２Ａに示す例では、支持部材１４である支持体１５とガスタンク１６とで形成される内部空間２２に燃料ガスが貯留される。ガスタンク１６にはガス流通管２０が接続されている。燃料ガスは、このガス流通管２０を通してガスタンク１６に供給され、ガスタンク１６からセル１の内部のガス流路２ａ（図１Ａ参照）に供給される。ガスタンク１６に供給される燃料ガスは、後述する改質器１０２（図１１参照）で生成される。
【００３４】
水素リッチな燃料ガスは、原燃料を水蒸気改質などすることによって生成することができる。水蒸気改質により燃料ガスを生成する場合には、燃料ガスは水蒸気を含む。
【００３５】
図２Ａに示す例では、２列のセルスタック１１、２つの支持体１５、およびガスタンク１６を備えている。２列のセルスタック１１はそれぞれ、複数のセル１を有する。各セルスタック１１は、各支持体１５に固定されている。ガスタンク１６は上面に２つの貫通孔を有している。各貫通孔には、各支持体１５が配置されている。内部空間２２は、１つのガスタンク１６と、２つの支持体１５とで形成される。
【００３６】
挿入孔１５ａの形状は、たとえば、上面視で長円形状である。挿入孔１５ａは、たとえば、セル１の配列方向すなわち厚み方向Ｔの長さが、セルスタック１１の両端に位置する２つの端部集電部材１７の間の距離よりも大きい。挿入孔１５ａの幅は、たとえば、セル１の幅方向Ｗ（図１Ａ参照）の長さよりも大きい。
【００３７】
図２Ｂに示すように、挿入孔１５ａの内壁とセル１の下端部との接合部は、接合材１３が充填され、固化されている。これにより、挿入孔１５ａの内壁と複数個のセル１の下端部とがそれぞれ接合・固定され、また、セル１の下端部同士が接合・固定されている。各セル１のガス流路２ａは、下端部で支持部材１４の内部空間２２と連通している。
【００３８】
接合材１３および固定材２１は、ガラスなどの導電性が低いものを用いることができる。接合材１３および固定材２１の具体的な材料としては、非晶質ガラスなどを用いてもよく、特に結晶化ガラスなどを用いてもよい。
【００３９】
結晶化ガラスとしては、たとえば、ＳｉＯ２−ＣａＯ系、ＭｇＯ−Ｂ２Ｏ３系、Ｌａ２Ｏ３−Ｂ２Ｏ３−ＭｇＯ系、Ｌａ２Ｏ３−Ｂ２Ｏ３−ＺｎＯ系、ＳｉＯ２−ＣａＯ−ＺｎＯ系などの材料のいずれかを用いてもよく、特にＳｉＯ２−ＭｇＯ系の材料を用いてもよい。
【００４０】
また、図２Ｂに示すように、複数のセル１のうち隣接するセル１の間には、導電部材１８が介在している。導電部材１８は、隣接する一方のセル１の燃料極３と他方のセル１の空気極５とを電気的に直列に接続する。より具体的には、隣接する一方のセル１の燃料極３と電気的に接続されたインターコネクタと、他方のセル１の空気極５とを接続している。
【００４１】
また、図２Ｂに示すように、複数のセル１の配列方向における最も外側に位置するセル１に、端部集電部材１７が電気的に接続されている。端部集電部材１７は、セルスタック１１の外側に突出する導電部１９に接続されている。導電部１９は、セル１の発電により生じた電気を集電して外部に引き出す。なお、図２Ａでは、端部集電部材１７の図示を省略している。
【００４２】
また、図２Ｃに示すように、セルスタック装置１０は、２つのセルスタック１１Ａ、１１Ｂが直列に接続され、一つの電池として機能する。そのため、セルスタック装置１０の導電部１９は、正極端子１９Ａと、負極端子１９Ｂと、接続端子１９Ｃとに区別される。
【００４３】
正極端子１９Ａは、セルスタック１１が発電した電力を外部に出力する場合の正極であり、セルスタック１１Ａにおける正極側の端部集電部材１７に電気的に接続される。負極端子１９Ｂは、セルスタック１１が発電した電力を外部に出力する場合の負極であり、セルスタック１１Ｂにおける負極側の端部集電部材１７に電気的に接続される。
【００４４】
接続端子１９Ｃは、セルスタック１１Ａにおける負極側の端部集電部材１７と、セルスタック１１Ｂにおける正極側の端部集電部材１７とを電気的に接続する。
【００４５】
＜複合部材とセルとの接合＞
つづいて、複合部材とセルとの接合について、図３を参照しながら説明する。図３は、図２Ｃに示すＹ−Ｙ線の断面図である。
【００４６】
図３に示すように、支持体１５は、接合材１３を介して第１セルとしてのセル１と接合されている。
【００４７】
支持体１５は、基材１５１と、被覆層１５２とを有する複合部材である。基材１５１は、耐熱性を有する。基材１５１は、クロムを含有する。基材１５１は、たとえば、ステンレス鋼である。基材１５１は、たとえば、金属酸化物を含有してもよい。
【００４８】
被覆層１５２は、基材１５１を被覆する。被覆層１５２は、基材１５１の第１面１５１ａと接合材１３との間に位置している。
【００４９】
被覆層１５２の材料は、たとえば、無機酸化物である。無機酸化物は、たとえば、酸化アルミニウム（アルミナ）、酸化マグネシウム（マグネシア）、酸化シリコン（シリカ）、酸化ジルコニウム（ジルコニア）、酸化クロム（クロミア）、酸化チタン（チタニア）およびこれらの複合酸化物などであってもよい。ジルコニアは、安定化ジルコニアでもよい。複合酸化物は、たとえばフォルステライトおよびコージェライトなどから選択してもよい。被覆層１５２の材料は、導電率の低い材料でもよく、絶縁性の材料でもよい。被覆層１５２の材料が導電率の低い材料、または絶縁性の材料であることで、高い耐電圧および高い絶縁抵抗を有するセルスタック装置１０とすることができる。
【００５０】
特にアルミナおよびフォルステライトは、基材１５１との熱膨張係数の差が小さく、これらを被覆層１５２に用いると、温度差によって基材１５１との間に生じる熱応力が小さくなる。したがって、被覆層１５２を基材１５１に強固に接合することができ、被覆層１５２が基材１５１から剥離しにくくなる。
【００５１】
また、接合材１３は、第１セルとしてのセル１と支持体１５とを接合する。接合材１３は、セル１の固体電解質層４と支持体１５の被覆層１５２との間に位置し、セル１と被覆層１５２の第１面１５２ａとを接合する。第１面１５２ａは、第１外面の一例である。
【００５２】
被覆層１５２は、接合材１３と基材１５１との間に位置することにより、たとえば熱膨張率の相違に起因して接合材１３と基材１５１との間で生じる応力を緩和し、接合材１３におけるクラック発生を低減する。
【００５３】
しかしながら、支持体１５は、異種材料で構成されており、動作環境によっては被覆層１５２にクラックが生じ、あるいは基材１５１から被覆層１５２が剥離するおそれがあった。その結果、支持体１５に生じた隙間から燃料ガスのリークが生じ、依然としてセルスタック装置１０の耐久性が低下するおそれがあった。また、支持体１５に含まれるクロム（Ｃｒ）が酸化雰囲気中に脱離してセル１に達し、セル１の性能が低下して、セルスタック装置１０の耐久性が低下するおそれがあった。
【００５４】
そこで、実施形態では、基材１５１の酸化雰囲気に露出する面の表面粗さと、酸化雰囲気に露出しない面の表面粗さとを異ならせることとした。実施形態では、被覆層１５２に面することにより酸化雰囲気に露出しない基材１５１の第１面１５１ａは、酸化雰囲気に露出する基材１５１の他の部分の表面、たとえば、第２面１５１ｂよりも表面粗さが大きい。
【００５５】
これにより、被覆層１５２と基材１５１との密着性を高めることができる。このため、基材１５１から被覆層１５２が剥離しにくくなり、あるいは被覆層１５２が破断して燃料ガスのリークが生じにくくすることができる。したがって、実施形態によれば、支持体１５の耐久性を高めることができる。
【００５６】
一方で、基材１５１のうち、被覆層１５２が位置しない第２面１５１ｂは、外部空間２３に露出している。かかる外部空間２３は、セル１の空気極５（図１参照）が露出する空間であり、空気などの酸素含有ガスで満たされる。すなわち、外部空間２３は、酸化雰囲気である。
【００５７】
このような環境下で用いられる基材１５１は、外部空間２３の酸化雰囲気に露出する第２面１５１ｂの表面粗さを小さくすることで、比表面積を小さくしてもよい。たとえば、実施形態では、第２面１５１ｂは、第１面１５１ａよりも表面粗さが小さい。
【００５８】
これにより、高温動作時に基材１５１に含まれるクロム（Ｃｒ）が酸化雰囲気である外部空間２３に脱離しにくくすることができる。したがって、実施形態によれば、セル１の性能が低下しにくくなり、セルスタック装置１０の耐久性を高めることができる。
【００５９】
＜各種変形例＞
つづいて、実施形態の各種変形例に係る支持体１５について、図４Ａ〜図１０Ｃを参照しながら説明する。図４Ａ、図４Ｂは、複合部材の別の例を示す斜視図である。
【００６０】
図４Ａに示すような平板状の支持体１５を用いる場合には、ガスタンク１６（図２Ａ参照）を平板状である支持体１５の下面に接合することによって内部空間２２（図４Ｃ参照）が形成される。また、図４Ｂに示す支持体１５は、複数の挿入孔１５ａを有している。この場合、支持体１５の複数の挿入孔１５ａのそれぞれにセル１が１つずつ挿入されていてもよいし、支持体１５の複数の挿入孔１５ａのそれぞれにセル１が複数個ずつ挿入されていてもよい。
【００６１】
図４Ｃは、複合部材の別の例とセルとの接合部を拡大した断面図である。図４Ｃに示すように、支持体１５は平板状を有している。支持体１５は、接合材１３によりセル１と接合されている。
【００６２】
支持体１５は、基材１５１と、被覆層１５２とを有している。基材１５１は、第１面１５１ａと、第２面１５１ｂと、内面１５１ｅとを有している。第１面１５１ａは、被覆層１５２に面している。第２面１５１ｂは、外部空間２３の酸化雰囲気に露出している。内面１５１ｅは、内部空間２２の還元雰囲気に露出している。
【００６３】
被覆層１５２は、基材１５１を被覆する。被覆層１５２は、基材１５１の第１面１５１ａと接合材１３との間に位置している。
【００６４】
また、接合材１３は、セル１と支持体１５とを接合する。接合材１３は、セル１の固体電解質層４（図１Ａ参照）と支持体１５の被覆層１５２との間に位置し、セル１と被覆層１５２の第１外面としての第１面１５２ａとを接合する。
【００６５】
実施形態に係る支持体１５では、基材１５１の第１面１５１ａは、外部空間２３の酸化雰囲気に露出する基材１５１の第２面１５１ｂよりも表面粗さが大きい。
【００６６】
被覆層１５２に面する第１面１５１ａの表面粗さが第２面１５１ｂの表面粗さよりも大きいことにより、被覆層１５２が基材１５１から剥離しにくくする、あるいは被覆層１５２が破断して燃料ガスのリークが生じにくくすることができる。したがって、実施形態によれば、支持体１５の耐久性を高めることができる。
【００６７】
さらに、第２面１５１ｂの表面粗さが、第１面１５１ａの表面粗さよりも小さいことにより、高温動作時に基材１５１に含まれるクロム（Ｃｒ）が外部空間２３の酸化雰囲気に脱離しにくくすることができる。したがって、実施形態によれば、セル１の性能が低下しにくくなり、セルスタック装置１０の耐久性を高めることができる。
【００６８】
図５Ａ、図５Ｂは、実施形態の変形例２、３に係る複合部材とセルとの接合部を拡大した断面図である。図６Ａ、図６Ｂは、実施形態の変形例４、５に係る複合部材の別の例とセルとの接合部を拡大した断面図である。
【００６９】
図５Ａ、図６Ａに示すように、支持体１５の基材１５１は、第１面１５１ａと第２面１５１ｂとの間に位置する中間面１５１ｃをさらに有してもよい。中間面１５１ｃは、第３面の一例である。
【００７０】
中間面１５１ｃは、被覆層１５２に面している。中間面１５１ｃは、たとえば、第１面１５１ａよりも表面粗さが小さい。
【００７１】
中間面１５１ｃは、第１面１５１ａよりも酸化雰囲気に近い部位に位置している。たとえば、高温動作時に基材１５１に含まれるクロム（Ｃｒ）が被覆層１５２と基材１５１との界面およびその近傍を介して外部空間２３の酸化雰囲気に脱離するおそれがあった。被覆層１５２に面する基材１５１のうち、酸化雰囲気から離れた部位に位置する第１面１５１ａよりも中間面１５１ｃの表面粗さを小さくすることにより、たとえば、高温動作時に基材１５１に含まれるクロム（Ｃｒ）が外部空間２３の酸化雰囲気に脱離しにくくすることができる。したがって、実施形態によれば、セル１の性能が低下しにくくなり、セルスタック装置１０の耐久性を高めることができる。なお、中間面１５１ｃの表面粗さは、たとえば第２面１５１ｂの表面粗さと同じであってもよい。また、中間面１５１ｃが、たとえば第１面１５１ａと第２面１５１ｂとの中間の表面粗さを有していてもよい。
【００７２】
一方、図５Ｂ、図６Ｂに示すように、支持体１５の基材１５１は、第１面１５１ａと第２面１５１ｂとの間に位置する中間面１５１ｄをさらに有してもよい。中間面１５１ｄは、第３面の一例である。
【００７３】
中間面１５１ｄは、外部空間２３の酸化雰囲気に露出している。中間面１５１ｄは、たとえば、第２面１５１ｂよりも表面粗さが大きくてもよい。なお、中間面１５１ｄの表面粗さは、たとえば第１面１５１ａの表面粗さと同じであってもよい。また、中間面１５１ｄが、たとえば第１面１５１ａと第２面１５１ｂとの中間の表面粗さを有していてもよい。
【００７４】
また、図５Ａ〜図６Ｂの各変形例では、中間面１５１ｃ，１５１ｄの一方のみを有する例について示したが、中間面１５１ｃ，１５１ｄの両方を有してもよい。
【００７５】
図６Ｃは、実施形態の変形例５に係る複合部材の別の例とセルとの接合部を拡大した断面図である。
【００７６】
図６Ｃに示すように、支持体１５の被覆層１５２が、第１面１５２ａよりも外部空間２３の酸化雰囲気の近くに位置し、接合材１３に面する面１５２ｃを有することを除き、図６Ａに示す支持体１５と同じ構成を有している。
【００７７】
面１５２ｃは、たとえば、第１面１５２ａよりも表面粗さが小さくてもよい。接合材１３に面した被覆層１５２のうち、酸化雰囲気から離れた部位に位置する第１面１５２ａよりも面１５２ｃの表面粗さを小さくすることにより、たとえば、高温動作時に基材１５１に含まれるクロム（Ｃｒ）が外部空間２３の酸化雰囲気にさらに脱離しにくくすることができる。したがって、実施形態によれば、セル１の性能が低下しにくくなり、セルスタック装置１０の耐久性を高めることができる。
【００７８】
また、面１５２ｃは、たとえば、第１面１５２ａよりも表面粗さが大きくてもよい。接合材１３に面する被覆層１５２のうち、第１面１５２ａよりも面１５２ｃの表面粗さを大きくすることにより、たとえば、酸化雰囲気に近い部位に位置する接合材１３と支持体１５の被覆層１５２との密着性を高めることができる。このため、接合材１３と支持体１５の被覆層１５２とが剥離しにくくなり、あるいは接合材１３または被覆層１５２が破断しにくくなり、その結果燃料ガスのリークを生じにくくすることができる。したがって、実施形態によれば、支持体１５の耐久性を高めることができる。
【００７９】
図７は、実施形態の変形例６に係る複合部材とセルとの接合部を拡大した断面図である。図８は、実施形態の変形例７に係る複合部材の別の例とセルとの接合部を拡大した断面図である。
【００８０】
図７、図８に示すように、支持体１５の被覆層１５２が、基材１５１の第２面１５１ｂをさらに覆うことを除き、図３、図４Ｃに示す支持体１５と同じ構成を有している。
【００８１】
被覆層１５２は、接合材１３に面する第１面１５２ａと、外部空間２３の酸化雰囲気に露出する第２面１５２ｂとを有している。第１面１５２ａは、第１外面の一例である。第２面１５２ｂは、第２外面の一例である。
【００８２】
実施形態の変形例６、７に係る支持体１５は、被覆層１５２の酸化雰囲気に露出する面の表面粗さが、基材１５１の酸化雰囲気に露出しない面の表面粗さと異なる。たとえば、基材１５１の、酸化雰囲気に露出しない第２面１５１ｂの表面粗さが、被覆層１５２の、酸化雰囲気に露出する第２面１５２ｂの表面粗さよりも大きい。
【００８３】
被覆層１５２に面する第２面１５１ｂの表面粗さが第２面１５２ｂの表面粗さよりも大きいことにより、被覆層１５２と基材１５１との密着性が高まる。このため、被覆層１５２が基材１５１から剥離しにくくなり、あるいは被覆層１５２が破断しにくくなり、その結果燃料ガスのリークを生じにくくすることができる。したがって、実施形態によれば、支持体１５の耐久性を高めることができる。また、剥離または破断した部分から高温動作時に基材１５１に含まれるクロム（Ｃｒ）が外部空間２３の酸化雰囲気に脱離しにくくすることができる。したがって、実施形態によれば、セル１の性能が低下しにくくなることから、セルスタック装置１０の耐久性を高めることができる。
【００８４】
さらに、外部空間２３の酸化雰囲気に露出する第２面１５２ｂの表面粗さが、被覆層１５２に覆われた第２面１５１ｂの表面粗さよりも小さいことにより、高温動作時に基材１５１に含まれるクロム（Ｃｒ）が被覆層１５２の第２面１５２ｂを介して外部空間２３の酸化雰囲気に脱離しにくくすることができる。したがって、実施形態によれば、支持体１５の耐久性を高めることができることから、セルスタック装置１０の耐久性を高めることができる。
【００８５】
一方、実施形態の変形例６、７に係る支持体１５において、たとえば、被覆層１５２のうち酸化雰囲気に露出しない第１面１５２ａの表面粗さが、被覆層１５２のうち酸化雰囲気に露出する第２面１５２ｂの表面粗さよりも大きくてもよい。
【００８６】
接合材１３に面する第１面１５２ａの表面粗さが外部空間２３の酸化雰囲気に露出する第２面１５２ｂの表面粗さよりも大きいことにより、被覆層１５２と接合材１３との密着性が高まる。このため、接合材１３が基材１５１から剥離しにくくなり、あるいは被覆層１５２が破断しにくくなり、その結果燃料ガスのリークを生じにくくすることができる。したがって、実施形態によれば、支持体１５の耐久性を高めることができる。
【００８７】
さらに、第２面１５２ｂの表面粗さが、第１面１５２ａの表面粗さよりも小さいことにより、高温動作時に基材１５１に含まれるクロム（Ｃｒ）が被覆層１５２を介して外部空間２３の酸化雰囲気に脱離しにくくすることができる。したがって、実施形態によれば、セル１の性能が低下しにくくなることから、セルスタック装置１０の耐久性を高めることができる。
【００８８】
なお、図７、図８に示す支持体１５では、基材１５１の第２面１５１ｂは、第１面１５１ａよりも表面粗さが大きくてもよく、互いに同じであってもよい。ただし、第１面１５１ａの表面粗さよりも第２面１５１ｂの表面粗さを小さくすると、高温動作時に基材１５１に含まれるクロム（Ｃｒ）が外部空間２３の酸化雰囲気にさらに脱離しにくくすることができる。したがって、実施形態によれば、セル１の性能がさらに低下しにくくなることから、セルスタック装置１０の耐久性を高めることができる。
【００８９】
また、図８に示す変形例では、外部空間２３の酸化雰囲気に露出する接合材１３の端面１３１ａと、被覆層１５２の第２面１５２ｂとが面一に位置しているが、これに限らず、たとえば、第２面１５２ｂが端面１３１ａから酸化雰囲気である外部空間２３側に突出するように位置してもよい。
【００９０】
図９Ａ、図９Ｂは、実施形態の変形例８、９に係る複合部材とセルとの接合部を拡大した断面図である。図１０Ａ、図１０Ｂは、実施形態の変形例１０、１１に係る複合部材の別の例とセルとの接合部を拡大した断面図である。
【００９１】
図９Ａ、図１０Ａに示すように、支持体１５の被覆層１５２は、第１面１５２ａと第２面１５２ｂとの間に位置する中間面である面１５２ｃをさらに有してもよい。面１５２ｃは、第３外面の一例である。
【００９２】
面１５２ｃは、接合材１３に面している。面１５２ｃは、たとえば、第１面１５２ａよりも表面粗さが小さい。
【００９３】
また、面１５２ｃは、第１面１５２ａよりも酸化雰囲気に近い部位に位置している。たとえば、高温動作時に基材１５１に含まれるクロム（Ｃｒ）が接合材１３と被覆層１５２との界面およびその近傍を介して酸化雰囲気である外部空間２３に脱離するおそれがあった。接合材１３に面する被覆層１５２のうち、外部空間２３の酸化雰囲気から離れた部位に位置する第１面１５２ａよりも面１５２ｃの表面粗さを小さくすることにより、たとえば、高温動作時に基材１５１に含まれるクロム（Ｃｒ）が接合材１３と被覆層１５２との界面およびその近傍を介して酸化雰囲気に脱離することを抑制することができる。したがって、実施形態によれば、セル１の性能が低下しにくくなることから、セルスタック装置１０の耐久性を高めることができる。なお、面１５２ｃの表面粗さは、たとえば第２面１５２ｂの表面粗さと同じであってもよい。また、面１５２ｃが、たとえば第１面１５２ａと第２面１５２ｂとの中間の表面粗さを有していてもよい。
【００９４】
一方、図９Ｂ、図１０Ｂに示すように、支持体１５の被覆層１５２は、第１面１５２ａと第２面１５２ｂとの間に位置する中間面１５２ｄをさらに有してもよい。中間面１５２ｄは、第３外面の一例である。
【００９５】
中間面１５２ｄは、外部空間２３の酸化雰囲気に露出している。中間面１５２ｄは、たとえば、第２面１５２ｂよりも表面粗さが大きい。このように中間面１５２ｄを有した場合であっても、高温動作時に基材１５１に含まれるクロム（Ｃｒ）が外部空間２３の酸化雰囲気に脱離しにくくすることができる。したがって、実施形態によれば、セル１の性能が低下しにくくなることから、セルスタック装置１０の耐久性を高めることができる。なお、中間面１５２ｄの表面粗さは、たとえば第１面１５２ａの表面粗さと同じであってもよい。また、中間面１５２ｄが、たとえば第１面１５２ａと第２面１５２ｂとの中間の表面粗さを有していてもよい。
【００９６】
また、図９Ａ〜図１０Ｂの各変形例では、面１５２ｃまたは中間面１５２ｄを有する例について示したが、面１５２ｃおよび中間面１５２ｄの両方を有してもよい。
【００９７】
図１０Ｃは、実施形態の変形例１２に係る複合部材を拡大した断面図である。図１０Ｃに示すように、被覆層１５２は、１または複数の粒子体Ｐを有してもよい。粒子体Ｐは、被覆層１５２の第１面１５２ａと内面１５２ｅとの中間に位置する中間部位ｃｐを規定したとき、中間部位ｃｐから内面１５２ｅまでの内部領域１５２ｇに位置している。
【００９８】
また、粒子体Ｐの材料は、たとえば、アルミナ、炭化珪素である。粒子体Ｐの材料は、第１面１５２ａから中間部位ｃｐまでの外部領域１５２ｆおよび基材１５１には位置しない。粒子体Ｐは、第１面１５２ａと内面１５２ｅとの間隔をｔとしたとき、内面１５２ｅからｔ／２以内の部分である内部領域１５２ｇに位置している。すなわち、粒子体Ｐの粒径は、ｔ／２以下である。
【００９９】
このように被覆層１５２の内部領域１５２ｇに粒子体Ｐを位置させることにより、たとえば、被覆層１５２と基材１５１との密着性が向上する。したがって、実施形態によれば、支持体１５の耐久性を高めることができることから、セルスタック装置１０の耐久性を高めることができる。なお、図１０Ｃでは、粒子体Ｐが基材１５１に面する内面１５２ｅと第１面１５２ａとの間に位置する例について図示したが、これに限らず、たとえば内面１５２ｅと第２面１５２ｂとの間に位置してもよい。
【０１００】
（評価方法）
ここで、上記した各面（第１面１５１ａ、第２面１５１ｂ、中間面１５１ｃ，１５１ｄ、第１面１５２ａ、第２面１５２ｂ、面１５２ｃおよび中間面１５２ｄ）および後述する各面の表面粗さの大小は、ＪＩＳ  Ｂ０６３３；２００１に規定された算術平均粗さＲａに基づいて判定することができる。算術平均粗さＲａは、各面に垂直な断面の画像解析により算出する。まず、支持体１５および接合材を切り出して、樹脂に埋め込み、面粗さを計測する面に垂直な断面を研磨砥粒、ラッピングフィルム（♯８０００程度）等を用いて研磨し、鏡面状態の断面を得る。得られた断面を、走査型電子顕微鏡、光学式顕微鏡等を用いて撮影し、得られた画像を画像解析することで各面の算術平均粗さＲａをそれぞれ算出することができる。
【０１０１】
（各面の表面粗さ）
上記したように算出された各面（第１面１５１ａ、第２面１５１ｂ、中間面１５１ｃ，１５１ｄ、第１面１５２ａ、第２面１５２ｂ、面１５２ｃおよび中間面１５２ｄ）および後述する各面の表面粗さ（算術平均粗さＲａ）は、たとえば、０．１μｍ〜３０μｍであってもよい。第１面１５１ａおよび第２面１５１ｂのうち、一方の表面粗さ（算術平均粗さＲａ）が、たとえば、０．１μｍ〜３０μｍであってもよい。また、第１面１５２ａおよび第２面１５２ｂのうち、一方の表面粗さ（算術平均粗さＲａ）が、たとえば、０．１μｍ〜３０μｍであってもよい。また、第２面１５１ｂ，１５２ｂのうち、一方の表面粗さ（算術平均粗さＲａ）が、たとえば、０．１μｍ〜３０μｍであってもよい。さらに、後述する各面についても、上記した各面と同程度の表面粗さ（算術平均粗さＲａ）とすることができる。
【０１０２】
（製法）
実施形態に係る基材１５１の第１面１５１ａおよび第２面１５１ｂは、たとえば、酸化雰囲気である外部空間２３側に位置する基材１５１表面のうち、第１面１５１ａに相当する部分にサンドブラストなどの粗面化処理を行うことで第１面１５１ａを形成し、残りの部分を第２面１５１ｂとすることができる。また、たとえば、酸化雰囲気である外部空間２３側に位置する基材１５１表面のうち、第２面１５１ｂに相当する部分に研磨処理を行うことで第２面１５１ｂを形成し、残りの部分を第１面１５１ａとしてもよい。また、たとえば、酸化雰囲気である外部空間２３側に位置する基材１５１表面のうち、第１面１５１ａおよび第２面１５１ｂに相当する部分にそれぞれ異なる表面処理を行うことで第１面１５１ａおよび第２面１５１ｂをそれぞれ形成してもよい。さらに、第１面１５１ａおよび第２面１５１ｂの中間に位置する中間面１５１ｃ，１５１ｄについても、上記した第１面１５１ａおよび第２面１５１ｂの製法を適宜組み合わせて形成することができる。
【０１０３】
また、実施形態に係る被覆層１５２は、たとえば、溶射法、蒸着法、電着法、スパッタリング法などの方法で位置させることができる。また、たとえば基材１５１表面に被覆材料を塗装し、その後焼成させて被覆層１５２としてもよい。
【０１０４】
また、被覆層１５２の第１面１５２ａおよび第２面１５２ｂは、たとえば、第１面１５２ａおよび第２面１５２ｂに対応する基材１５１の第１面１５１ａおよび第２面１５１ｂの表面粗さの相違に基づいて形成することができる。また、第２面１５２ｂに相当する部分の厚さを第１面１５２ａに相当する部分の厚さよりも大きくすることで形成してもよい。また、たとえば被覆層１５２表面のうち、第２面１５２ｂに相当する部分に研磨処理を行うことで第２面１５２ｂを形成し、残りの部分を第１面１５２ａとしてもよい。さらに、上記した被覆層１５２の形成時における各種条件を変更することで第１面１５２ａおよび第２面１５２ｂをそれぞれ形成してもよい。さらに、第１面１５２ａおよび第２面１５２ｂの中間に位置する面１５２ｃおよび中間面１５２ｄについても、上記した第１面１５２ａおよび第２面１５２ｂの製法を適宜組み合わせて形成することができる。
【０１０５】
＜モジュール＞
次に、上述したセルスタック装置１０を用いた本開示の実施形態に係るモジュール１００について、図１１を用いて説明する。図１１は、実施形態に係るモジュールを示す外観斜視図であり、収納容器１０１の一部である前面および後面を取り外し、内部に収納される燃料電池のセルスタック装置１０を後方に取り出した状態を示している。
【０１０６】
図１１に示すように、モジュール１００は、収納容器１０１内に、セルスタック装置１０を収納して構成される。また、セルスタック装置１０の上方には、セル１に供給する燃料ガスを生成するための改質器１０２が配置されている。
【０１０７】
かかる改質器１０２では、原燃料供給管１０３を通じて供給される天然ガスや灯油などの原燃料を改質して燃料ガスを生成する。なお、改質器１０２は、効率のよい改質反応である水蒸気改質を行うことができる構造とすることが好ましい。改質器１０２は、水を気化させるための気化部１０２ａと、原燃料を燃料ガスに改質するための改質触媒（図示せず）が配置された改質部１０２ｂとを備えることで水蒸気改質を行うことができる。
【０１０８】
そして、改質器１０２で生成された燃料ガスは、ガス流通管２０を通じて固定部材１２に供給され、固定部材１２よりセル１の内部に設けられたガス流路２ａ（図１Ａ参照）に供給される。
【０１０９】
また、上述の構成のモジュール１００においては、通常発電時においては、上記燃焼やセル１の発電に伴い、モジュール１００内の温度は５００〜１０００℃程度となる。
【０１１０】
このようなモジュール１００においては、上述したように、電池性能の低下を低減するセルスタック装置１０を収納して構成されることにより、電池性能の低下を低減するモジュール１００とすることができる。
【０１１１】
＜モジュール収容装置＞
図１２は、実施形態に係るモジュール収容装置の一例を示す分解斜視図である。実施形態に係るモジュール収容装置１１０は、外装ケースと、図１１で示したモジュール１００と、図示しない補機と、を備えている。補器は、モジュール１００の運転を行う。モジュール１００および補器は、外装ケース内に収容されている。なお、図１２においては一部構成を省略して示している。
【０１１２】
図１２に示すモジュール収容装置１１０の外装ケースは、支柱１１１と外装板１１２とを有する。仕切板１１３は、外装ケース内を上下に区画している。外装ケース内の仕切板１１３より上側の空間は、モジュール１００を収容するモジュール収容室１１４であり、外装ケース内の仕切板１１３より下側の空間は、モジュール１００を運転する補機を収容する補機収容室１１５である。なお、図１２では、補機収容室１１５に収容する補機を省略して示している。
【０１１３】
また、仕切板１１３は、補機収容室１１５の空気をモジュール収容室１１４側に流すための空気流通口１１６を有している。モジュール収容室１１４を構成する外装板１１２は、モジュール収容室１１４内の空気を排気するための排気口１１７を有している。
【０１１４】
このようなモジュール収容装置１１０においては、上述したように、電池性能の低下を低減するモジュール１００をモジュール収容室１１４に備えていることにより、電池性能の低下を低減するモジュール収容装置１１０とすることができる。
【０１１５】
＜その他の変形例＞
つづいて、実施形態のその他の変形例に係るセルスタック装置について、図１３Ａ〜図１３Ｄを参照しながら説明する。
【０１１６】
上述の実施形態では、支持基板の表面に燃料極、固体電解質層および空気極を含む素子部が１つのみ設けられたいわゆる「縦縞型」を例示したが、支持基板の表面の互いに離れた複数個所にて素子部がそれぞれ設けられ、隣り合う素子部の間が電気的に接続されたいわゆる「横縞型」のセルを積層した横縞型セルスタック装置に適用することができる。
【０１１７】
また、本実施形態では、中空平板型の支持基板を用いた場合を例示したが、円筒型の支持基板を用いたセルスタック装置に適用することもできる。また、後述するように、いわゆる「平板型」のセルを厚み方向に積層した平板型セルスタック装置に適用することもできる。
【０１１８】
また、上記実施形態では、支持基板上に燃料極が設けられ、空気極がセルの表面に配置された例を示したが、これとは逆の配置、すなわち支持基板上に空気極が設けられ、燃料極がセルの表面に配置されたセルスタック装置に適用することもできる。
【０１１９】
また、上記実施形態では、「セル」、「セルスタック装置」、「モジュール」および「モジュール収容装置」の一例として燃料電池セル、燃料電池セルスタック装置、燃料電池モジュールおよび燃料電池装置を示したが、他の例としてはそれぞれ、電解セル、電解セルスタック装置、電解モジュールおよび電解装置であってもよい。
【０１２０】
図１３Ａは、実施形態の変形例１３に係る平板型セルを示す斜視図である。図１３Ｂは、図１３Ａに示す平板型セルの部分断面図である。図１３Ｃは、図１３Ｂに示す領域Ａの拡大図である。
【０１２１】
図１３Ａに示すように、セルスタック装置は、燃料極３、固体電解質層４および空気極５が積層されたセル１Ａを有している。また、図１３Ｂに示すように、セル１Ａは、固体電解質層４が、燃料極３および空気極５に挟まれた素子部９０を有している。複数の平板型セルを積層させたセルスタック装置は、たとえば複数のセル１Ａが有する各素子部９０が、互いに隣り合う金属層である導電部材９１，９２により電気的に接続されている。導電部材９１，９２は、隣接するセル１Ａの素子部９０同士を電気的に接続するとともに、燃料極３または空気極５にガスを供給するガス流路を有している。
【０１２２】
図１３Ｂに示すように、平板型セルスタックは燃料ガスの流路９８と酸素含有ガスの流路９７とを気密に封止する封止材を有している。封止材はセルの固定部材９６であり、接合材９３およびフレームである支持部材９４，９５を有する。接合材９３は、ガラスであってもよいし、銀ロウなどの金属材料であってもよい。
【０１２３】
支持部材９４は、燃料ガスの流路９８と酸素ガスの流路９７とを区画するいわゆるセパレータであってもよい。支持部材９４，９５の材料は、例えば導電性の金属であってもよいし、絶縁性のセラミックスであってもよい。接合材９３が、絶縁性の例えばガラスであった場合、支持部材９４，９５は両方が金属であってもよいし、いずれか一方が絶縁性の材料であってもよい。接合材９３が、導電性の金属であった場合、支持部材９４，９５は両方またはいずれか一方が絶縁性の材料であってもよい。支持部材９４，９５が金属であった場合、支持部材９４，９５は導電部材９２と一体化していてもよい。
【０１２４】
接合材９３、支持部材９４，９５のうちいずれか１つは絶縁性であり、平板型セルを挟む２つの導電部材９１，９２を互いに電気的に絶縁している。
【０１２５】
本変形例に係る平板型セルは、図１３Ｃに示すように、支持部材９４と接合材９３とを備える。支持部材９４は、基材９４１と、被覆層９４２とを有する。基材９４１は、第１面９４１ａおよび第２面９４１ｂを有し、クロムを含有する。被覆層９４２は、基材９４１の第１面９４１ａを覆う。接合材９３は、素子部９０の固体電解質層４と被覆層９４２の第１面９４２ａとの間に位置する。
【０１２６】
そして、基材９４１の第２面９４１ｂは、第１面９４１ａよりも小さい表面粗さを有し、酸化雰囲気（流路９７）に露出する。
【０１２７】
被覆層９４２に面する第１面９４１ａの表面粗さが第２面９４１ｂの表面粗さよりも大きいことにより、被覆層９４２が基材９４１から剥離し、あるいは被覆層９４２が破断して燃料ガスのリークが生じることを抑制することができる。したがって、実施形態によれば、支持部材９４の耐久性を高めることができる。
【０１２８】
さらに、第２面９４１ｂの表面粗さが、第１面９４１ａの表面粗さよりも小さいことにより、高温動作時に基材９４１に含まれるクロム（Ｃｒ）が酸化雰囲気（流路９７）に脱離することを抑制することができる。したがって、実施形態によれば、支持部材９４の耐久性を高めることができることから、セルスタック装置の耐久性を高めることができる。
【０１２９】
図１３Ｄは、平板型セルの変形例に係る領域Ａの拡大図である。図１３Ｄに示すように、被覆層９４２が基材９４１の第２面９４１ｂをさらに覆っている点で図１３Ｃに示す平板型セルと相違する。そして、被覆層９４２の第２面９４２ｂは、接合材９３に面する第１面９４１ａよりも小さい表面粗さを有し、酸化雰囲気（流路９７）に露出する。
【０１３０】
接合材９３に面する第１面９４２ａの表面粗さが第２面９４２ｂの表面粗さよりも大きいことにより、接合材９３と被覆層９４２との密着性が向上する。このため、接合材９３と被覆層９４２とが剥離し、あるいは被覆層９４２が破断して燃料ガスのリークが生じることを抑制することができる。したがって、実施形態によれば、支持部材９４の耐久性を高めることができる。
【０１３１】
さらに、第２面９４２ｂの表面粗さが、第１面９４２ａの表面粗さよりも小さいことにより、高温動作時に基材９４１に含まれるクロム（Ｃｒ）が被覆層９４２を介して酸化雰囲気（流路９７）に脱離することを抑制することができる。したがって、実施形態によれば、支持部材９４の耐久性を高めることができることから、セルスタック装置の耐久性を高めることができる。
【０１３２】
なお、図１３Ｃ、図１３Ｄに示した例では、被覆層９４２は還元雰囲気（流路９８）に面する基材９４１の面９４１ｅを覆うように位置させているが、これに限らず、面９４１ｅを還元雰囲気（流路９８）に露出させてもよい。
【０１３３】
以上、本開示について詳細に説明したが、本開示は上述の実施の形態に限定されるものではなく、本開示の要旨を逸脱しない範囲内において、種々の変更、改良等が可能である。
【０１３４】
以上のように、実施形態に係る複合部材（支持体１５）は、基材１５１と、被覆層１５２とを備える。基材１５１は、酸化雰囲気に露出しない第１面１５１ａを有し、クロムを含有する。被覆層１５２は、第１面１５１ａを覆い、酸化雰囲気に露出しない第１外面（第１面１５２ａ）を有する。基材１５１および被覆層１５２のうち少なくとも１つは、酸化雰囲気に露出する露出面を有する。露出面の表面粗さは、第１面１５１ａまたは第１外面（第１面１５２ａ）の表面粗さと異なる。これにより、複合部材（支持体１５）の耐久性を高めることができる。
【０１３５】
また、実施形態に係るセルスタック装置１０は、複数のセル１と、上記に記載の複合部材（支持体１５）と、接合材１３とを備える。複数のセル１は、素子部を有し、第１セルを含む。接合材１３は、素子部と被覆層１５２の第１外面（第１面１５２ａ）との間に位置する。基材１５１は、第１セルと対向する第１面１５１ａ、および露出面を含み第１セルと対向しない第２面１５１ｂを有する。第２面１５１ｂは、第１面１５１ａよりも表面粗さが小さい。これにより、セルスタック装置１０の電池性能の低下を低減することができる。
【０１３６】
また、実施形態に係るモジュール１００は、上記に記載のセルスタック装置１０と、セルスタック装置１０を収納する収納容器１０１とを備える。これにより、電池性能の低下を低減するモジュール１００とすることができる。
【０１３７】
また、実施形態に係るモジュール収容装置１１０は、上記に記載のモジュール１００と、モジュール１００の運転を行うための補機と、モジュール１００および補機を収容する外装ケースとを備える。これにより、電池性能の低下を低減するモジュール収容装置１１０とすることができる。
【０１３８】
今回開示された実施形態は全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。実に、上記した実施形態は多様な形態で具現され得る。また、上記の実施形態は、添付の請求の範囲及びその趣旨を逸脱することなく、様々な形態で省略、置換、変更されてもよい。
【符号の説明】
【０１３９】
１        セル
１０      セルスタック装置
１１      セルスタック
１２      固定部材
１３      接合材
１４      支持部材
１５      支持体
１６      ガスタンク
１７      端部集電部材
１８      導電部材
２３      外部空間
１００      モジュール
１１０      モジュール収容装置
【要約】
複合部材は、基材と、被覆層とを備える。基材は、酸化雰囲気に露出しない第１面を有し、クロムを含有する。被覆層は、第１面を覆い、酸化雰囲気に露出しない第１外面を有する。基材および被覆層のうち少なくとも１つは、酸化雰囲気に露出する露出面を有する。露出面の表面粗さは、第１面または第１外面の表面粗さと異なる。【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図１Ｃ】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図６Ｃ】
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【図７】
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【図８】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１０Ｃ】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３Ａ】
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【図１３Ｂ】
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【図１３Ｃ】
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【図１３Ｄ】
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