JP5646780B2 - 燃料電池 - Google Patents

Description

本発明は、燃料電池に関する。

従来より、「長手方向を有する平板状の多孔質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、「前記支持基板の表裏の各主面における互いに離れた複数の箇所にそれぞれ設けられ、燃料極、固体電解質、及び空気極がこの順に積層されてなる複数の発電素子部」と、「前記支持基板の表裏の各主面において隣り合う前記発電素子部の間に設けられ、隣り合う前記発電素子部の一方の燃料極と他方の空気極とを電気的に接続する電気的接続部」と、「前記支持基板の表裏の各主面における前記発電素子部が設けられた領域を除いた部分、及び、前記支持基板の側端面を覆うように設けられ、前記ガス流路を経て前記燃料極に供給されるガス（燃料ガス）と、前記空気極に供給されるガス（空気）と、の混合を防止する、緻密質材料からなるシール膜」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。

上記文献に記載された燃料電池では、前記支持基板の表裏に設けられた前記発電素子部同士が、前記支持基板の側端面と、前記シール膜における前記支持基板の側端面を覆う部分と、の間に設けられた接続部材によって電気的に接続されている。換言すれば、前記接続部材は、前記シール膜により区画・形成された「燃料ガスが流通する領域」及び「空気が流通する領域」のうち「燃料ガスが流通する領域」側に位置している。

前記「燃料ガスが流通する領域」は、燃料電池の稼働中は、還元雰囲気（具体的には、燃料ガス）に曝される。しかしながら、燃料電池の稼働の終了直後などの特異な状況下では、前記「燃料ガスが流通する領域」は、一時的に酸化雰囲気（具体的には、空気）に曝され得る。

他方、上記文献に記載された燃料電池の前記接続部材は、Ｎｉを含む導電材料で構成されている。従って、前記接続部材が曝される雰囲気が還元雰囲気と酸化雰囲気との間で変化する毎に、前記接続部材に含まれるＮｉについて酸化・還元反応が発生し得る。この酸化・還元反応に起因して、前記接続部材において膨張・収縮が発生し得る。この結果、前記「シール膜における前記支持基板の側端面を覆う部分」と前記接続部材との界面にて剥離が発生する、更には、前記接続部材そのものにクラックが発生する、という問題が発生し得た。換言すれば、支持基板の表裏に設けられた発電素子部同士を電気的に接続する部材の信頼性が低い、という問題があった。

特開２００８−５９７９３号公報

本発明は、以上の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、支持基板の表裏に設けられた発電素子部同士を電気的に接続する部材の信頼性が高いものを提供することを目的とする。

本発明に係る燃料電池は、「背景技術」の欄で記載した燃料電池と同様に、前記支持基板と、前記複数の発電素子部と、前記電気的接続部と、前記シール膜と、を備えた「横縞型」の燃料電池である。前記支持基板の側端面は、前記長手方向と直角の幅方向において外側に突出する曲面形状を呈している。

本発明に係る燃料電池の特徴は、前記シール膜における前記支持基板の主面を覆う部分を覆う主面側部分と、前記主面側部分に接続するとともに前記シール膜における前記支持基板の側端面を覆う部分を覆う側端面側部分と、を含む表裏間接続部材であって、前記支持基板の表裏の主面に設けられた前記発電素子部同士を電気的に接続する、導電性セラミックス材料で構成された表裏間接続部材を備えたことにある。

上記構成によれば、前記表裏間接続部材は、前記シール膜により区画・形成された「空気が流通する領域」側に位置する。即ち、前記表裏間接続部材が曝される雰囲気は、安定して酸化雰囲気に維持され得る。換言すれば、前記表裏間接続部材が曝される雰囲気が還元雰囲気と酸化雰囲気との間で変化することに起因する上述した「クラックの発生」などの問題が発生しない。この結果、支持基板の表裏に設けられた発電素子部同士を電気的に接続する部材の信頼性が高くなる。

加えて、本発明に係る燃料電池では、前記表裏間接続部材は、前記側端面側部分において、頂部が前記長手方向に連続する突出部を有する。前記頂部から前記側端面側部分における前記主面側部分と接続する部分までの距離が、前記頂部から前記側端面側部分における前記幅方向において最も外側に突出する部分までの距離より短い。

上記のように、前記表裏間接続部材の前記側端面側部分に前記突出部が設けられる場合、前記突出部が設けられない場合と比べて、燃料電池の稼働中において、前記側端面側部分（特に、前記側端面側部分における前記主面側部分との界面の近傍部分）にクラックが発生する可能性が抑制され得ることが判明した。

詳細は不明であるが、このことは、前記突出部が設けられる場合、前記突出部が設けられない場合と比べて、前記側端面側部分（特に、前記側端面側部分における前記主面側部分との界面の近傍部分）において局所的に過大な熱応力が発生し難くなることに起因する、と考えられる。

上記本発明に係る燃料電池において、前記シール膜は、ジルコニアを含む緻密質材料で構成され得、前記表裏間接続部材は、ストロンチウム又はランタンを含むペロブスカイト型の導電性セラミックス材料で構成され得る。前記表裏間接続部材は、緻密質膜であっても多孔質膜であってもよい。この場合、前記表裏間接続部材と前記シール膜とが向かい合う部分において、ジルコニア（ＺｒＯ_２）を含まない反応防止膜が介装されることが好適である。

前記表裏間接続部材は、Ｌａ（Ｎｉ、Ｆｅ、Ｃｕ）Ｏ_３（銅が添加されたランタンニッケルフェライト）で構成され得る。或いは、（Ｌａ，Ｓｒ）（Ｃｏ，Ｆｅ）Ｏ_３（ランタンストロンチウムコバルトフェライト）で構成され得る。

一般に、ＳｒとＺｒＯ_２とが反応すると、ＳｒＺｒＯ_３が形成されることが広く知られている。ＬａとＺｒＯ_２とが反応すると、Ｌａ_２Ｚｒ_２Ｏ_７が形成されることが広く知られている。従って、ジルコニアを含む緻密質材料で構成されたシール膜と、ストロンチウム又はランタンを含むペロブスカイト型の導電性セラミックス材料で構成された表裏間接続部材とが直接接触する構成では、シール膜と表裏間接続部材との界面にて、燃料電池作製時又は作動中などの高温時において、ＳｒＺｒＯ_３やＬａ_２Ｚｒ_２Ｏ_７の反応層が形成される場合がある。前記界面にＳｒＺｒＯ_３やＬａ_２Ｚｒ_２Ｏ_７の反応層が形成されると、前記界面に剥離が発生し易いという問題が発生する。これは、「ＳｒＺｒＯ_３やＬａ_２Ｚｒ_２Ｏ_７」と、「表裏間接続部材やシール膜」との間の熱膨張率差が大きいことに起因すると考えられる。以上より、前記界面にＳｒＺｒＯ_３やＬａ_２Ｚｒ_２Ｏ_７の反応層が形成される事態の発生を抑制する必要がある。

上記構成は、係る知見に基づく。上記構成によれば、表裏間接続部材（Ｓｒ又はＬａを含む）とシール膜（ＺｒＯ_２を含む）との間に反応防止膜（ＺｒＯ_２を含まない）が介装される。従って、係る反応防止膜の介装によって、「Ｓｒ又はＬａ」とＺｒＯ_２との反応の発生が抑制され得る。この結果、表裏間接続部材とシール膜との間におけるＳｒＺｒＯ_３やＬａ_２Ｚｒ_２Ｏ_７の反応層の形成が抑制されて、表裏間接続部材とシール膜とが向かい合う部分において剥離が発生する事態が抑制され得る。

上記本発明に係る燃料電池において、前記「電気的接続部」は、前記空気極と接続するとともに多孔質材料で構成された第１部分と、前記燃料極と接続するとともに前記第１部分と接続し且つ緻密質材料で構成された第２部分と、で構成され得る。この場合、前記表裏間接続部材の気孔率は、前記電気的接続部の第１部分の気孔率より小さいことが好適である。

一般に、前記支持基板の表裏の主面に設けられた前記発電素子部間における「前記表裏間接続部材によって形成される電気の通り道（電気パス）」の距離は、隣り合う前記発電素子部間における「前記電気的接続部によって形成される電気の通り道（電気パス）」の距離よりも長くなる。従って、前記表裏間接続部材の電気抵抗が比較的大きくなり、通電時において前記表裏間接続部材から発生する熱（ジュール熱）が比較的大きくなり易い。このことに起因して、前記表裏間接続部材（における特に支持基板の側端面を覆う部分）に過大な熱応力が局所的に発生してクラックが発生し易い。以上より、前記表裏間接続部材の電気抵抗を小さくすることが望まれる。

上記構成は係る知見に基づく。上記構成によれば、前記表裏間接続部材の気孔率が前記電気的接続部の第１部分の気孔率より小さい。従って、前記表裏間接続部材の気孔率を小さくすることができる（典型的には、前記表裏間接続部材が緻密質材料で構成され得る）。この結果、前記表裏間接続部材の内部における電気の通り道の断面積を大きくすることができて、前記表裏間接続部材の電気抵抗を小さくすることができる。

上記本発明に係る燃料電池では、前記各シール膜は、対応する前記発電素子部の固体電解質膜から前記支持基板の主面及び側端面を覆うように延びる前記固体電解質と同じ組成又は異なる組成を有する材料からなる緻密質膜で構成され得る。

また、前記電気的接続部は、前記第１部分と、前記燃料極と接続するとともに前記第１部分と接続し且つ緻密質材料で構成された第２部分と、で構成され、前記平板状の支持基板の主面における前記複数の箇所に、前記支持基板の材料からなる底壁と全周に亘って前記支持基板の材料からなる周方向に閉じた側壁とを有する第１凹部がそれぞれ形成され、前記各第１凹部に、対応する前記発電素子部の燃料極がそれぞれ埋設され、前記埋設された各燃料極の外側面に形成された第２凹部に、対応する前記電気的接続部の前記第２部分がそれぞれ埋設され得る。

また、対応する前記電気的接続部の第２部分が埋設された前記各第２凹部は、前記燃料極の材料からなる底壁と、全周に亘って前記燃料極の材料からなる周方向に閉じた側壁とを有し得る。

また、前記燃料極の前記第２凹部以外の外側面と、前記電気的接続部の第２部分の外側面と、前記支持基板の前記主面とにより、１つの平面が構成され得る。

本発明に係る燃料電池を示す斜視図である。 図１に示す燃料電池の２−２線に対応する断面図である。 図１に示す燃料電池の３−３線に対応する断面図である。 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１に示す燃料電池の５−５線に対応する断面図である。 図１及び図５に示す燃料電池の６−６線に対応する断面図である。 図１に示す燃料電池の作動状態を説明するための図である。 図１に示す燃料電池の作動状態における電流の流れを説明するための図である。 図１に示す支持基板を示す斜視図である。 図１に示す燃料電池の製造過程における第１段階における図２に対応する断面図である。 図１に示す燃料電池の製造過程における第２段階における図２に対応する断面図である。 図１に示す燃料電池の製造過程における第３段階における図２に対応する断面図である。 図１に示す燃料電池の製造過程における第４段階における図２に対応する断面図である。 図１に示す燃料電池の製造過程における第５段階における図２に対応する断面図である。 図１に示す燃料電池の製造過程における第６段階における図２に対応する断面図である。 図１に示す燃料電池の製造過程における第７段階における図２に対応する断面図である。 図１に示す燃料電池の製造過程における第８段階における図２に対応する断面図である。 表裏間接続部材の側端面側部分に設けられた突出部を説明するための図６の部分拡大図である。 突出部の変形例を説明するための図１８に対応する図である。 本発明に係る燃料電池の第１変形例の図５に対応する断面図である。 本発明に係る燃料電池の第１変形例の図６に対応する断面図である。

（構成）
図１は、本発明の実施形態に係る固体酸化物形燃料電池（ＳＯＦＣ）を示す。このＳＯＦＣ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）の同形の発電素子部Ａ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。

このＳＯＦＣの全体を上方からみた形状は、例えば、長手方向の辺の長さが５〜５０ｃｍで長手方向に直交する幅方向（ｙ軸方向）の長さが１〜１０ｃｍの長方形である。このＳＯＦＣの全体の厚さは、１〜５ｍｍである。このＳＯＦＣの全体は、厚さ方向の中心を通り且つ支持基板１０の主面に平行な面に対して上下対称の形状を有する。以下、図１〜図８を参照しながら、このＳＯＦＣの詳細について説明する。図２は、代表的な１組の隣り合う発電素子部Ａ，Ａのそれぞれの構成（の一部）、並びに、発電素子部Ａ，Ａ間の構成を示す部分断面図である。その他の組の隣り合う発電素子部Ａ，Ａ間の構成も、図２に示す構成と同様である。

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９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。

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Ｙ_２Ｏ_３（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ＭｇＡｌ_２Ｏ_４（マグネシアアルミナスピネル）とから構成されてもよい。

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。

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、「ＭｇＡｌ_２Ｏ_４（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）、Ｙ_２Ｏ_３（イットリア）が使用されてもよい。

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。

図２〜図４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４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、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。前記「周方向に閉じた側壁」は、全周に亘って燃料極集電部２１の材料からなる。

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２１ａ内で燃料極集電部２１と接触している。

図４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、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。前記「周方向に閉じた側壁」は、全周に亘って燃料極集電部２１の材料からなる。

各凹部２１ｂには、インターコネクタ３０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。

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。

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Ｙ_２Ｏ_３（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。

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。

インターコネクタ３０は、例えば、ＬａＣｒＯ_３（ランタンクロマイト）から構成され得る。或いは、（Ｓｒ，Ｌａ）ＴｉＯ_３（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。

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。

固体電解質膜４０は、イオン伝導性を有し且つ電子伝導性を有さない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（ＺｒＯ_２）を含む。固体電解質膜４０の厚さは、３〜５０μｍである。

即ち、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の側端面は、インターコネクタ３０と固体電解質膜４０とからなる緻密質膜により覆われている。この緻密質膜は、緻密質膜の内側の空間を流れる燃料ガスと緻密質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。この緻密質膜が前記「シール膜」に対応する。従って、「シール膜」における支持基板１０の側端面を覆う部分は、固体電解質膜４０と同じ組成を有する材料（即ち、ジルコニアを含む材料）からなる緻密質膜で構成されている。

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。

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。

反応防止膜５０は、例えば、ＧＤＣ＝（Ｃｅ，Ｇｄ）Ｏ_２（ガドリニウムドープセリア）、及び、ＳＤＣ＝（Ｃｅ，Ｓｍ）Ｏ_２（サマリウムドープセリア）等の希土類元素を含むセリアから構成され得る。即ち、反応防止膜５０は、ジルコニア（ＺｒＯ_２）を含まない。ここで、「反応防止膜５０がジルコニア（ＺｒＯ_２）を含まない」とは、反応防止膜５０と前記シール膜との積層体について、反応防止膜５０における前記シール膜との界面からの距離が２μｍ以内の領域内において、ジルコニウム（Ｚｒ）、イットリウム（Ｙ）、セリウム（Ｃｅ）、ガドリニウム（Ｇｄ）、酸素（Ｏ）のうち、ジルコニウム濃度が、５ａｔ．％（原子分率、原子パーセント）以下（更に好ましくは、１ａｔ．％以下）であることを指す。反応防止膜５０の厚さは、３〜５０μｍである。

空気極６０は、例えば、ＬＳＣＦ＝（Ｌａ，Ｓｒ）（Ｃｏ，Ｆｅ）Ｏ_３（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）ＦｅＯ_３（ランタンストロンチウムフェライト）、ＬＮＦ＝Ｌａ（Ｎｉ，Ｆｅ）Ｏ_３（ランタンニッケルフェライト）、ＬＳＣ＝（Ｌａ，Ｓｒ）ＣｏＯ_３（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。

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、ＳＯＦＣ作製時又は作動中のＳＯＦＣ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（ＳｒＺｒＯ_３）が形成される現象の発生を抑制するためである。

ここで、燃料極２０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が、「発電素子部Ａ」に対応する（図２を参照）。即ち、支持基板１０の上下面のそれぞれには、複数（本例では、４つ）の発電素子部Ａ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。

隣り合う発電素子部Ａ，Ａについて、一方の（図２では、左側の）発電素子部Ａの空気極６０と、他方の（図２では、右側の）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。

空気極集電膜７０は、例えば、ＬＳＣＦ＝（Ｌａ，Ｓｒ）（Ｃｏ，Ｆｅ）Ｏ_３（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）ＣｏＯ_３（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）Ｏ_３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。

本明細書にて、Ｌａ（Ｎｉ、Ｆｅ、Ｃｕ）Ｏ_３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。
Ｌａ_ｍ（Ｎｉ_{１−ｘ−ｙ}Ｆｅ_ｘＣｕ_ｙ）_ｎＯ_３−δ …（１）

このように各空気極集電膜７０が形成されることにより、各組の隣り合う発電素子部Ａ，Ａについて、一方の（図２では、左側の）発電素子部Ａの空気極６０と、他方の（図２では、右側の）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が電気的に直列に接続される。ここで、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「電気的接続部」に対応する。

なお、インターコネクタ３０は、前記「電気的接続部」における前記「緻密質材料で構成された第２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「電気的接続部」における前記「多孔質の材料で構成された第１部分」に対応し、気孔率は２０〜６０％である。

図２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）から前記シール膜（＝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。空気極集電膜７０と前記シール膜と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。

図１、図５、及び図６に示すように、支持基板１０の長手方向の一端部（ｘ軸負方向の端部）には、支持基板１０の表裏の主面における前記長手方向の最も一端側（ｘ軸負方向側）にそれぞれ設けられた発電素子部Ａ同士を電気的に接続する表裏間接続部材８０が設けられている。

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）Ｏ_３（ランタンストロンチウムコバルトフェライト）、ＬＳＣ＝（Ｌａ，Ｓｒ）ＣｏＯ_３（ランタンストロンチウムコバルタイト）、或いは、Ｌａ（Ｎｉ、Ｆｅ、Ｃｕ）Ｏ_３等で構成され得る。この場合、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。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。

図５の６−６線に対応する断面図である図６に示すように、この例では、表裏間接続部材８０は、支持基板１０の長手方向の一端部の周囲を周回するように設けられている。従って、表裏間接続部材８０は、「シール膜」における「支持基板１０の主面及び側端面を覆う部分」（即ち、固体電解質膜４０）の表面を覆うように設けられている。

この例では、表裏間接続部材８０によって電気的に接続された発電素子部Ａの反応防止膜５０が、表裏間接続部材８０と「シール膜」（即ち、固体電解質膜４０）とが向かい合う全ての部分において介装されるように、発電素子部Ａの外部へ延びている。換言すれば、支持基板１０の長手方向の一端部では、支持基板１０の主面及び側端面を覆うように形成された「シール膜」（固体電解質膜４０）の表面を覆うように反応防止膜５０が形成され、その反応防止膜５０の表面を覆うように表裏間接続部材８０が形成されている。

図５及び図６に示す例では、表裏間接続部材８０は、支持基板１０の上下面の一方（図５における上側の主面）に形成された発電素子部Ａの空気極６０と、支持基板１０の上下面の他方（図５における下側の主面）に形成された発電素子部Ａの燃料極２０（より具体的には、その燃料極２０に電気的に接続されたインターコネクタ３０）と、を電気的に接続している。即ち、表裏間接続部材８０は、支持基板１０の上下面に設けられた発電素子部間を電気的に直列に接続している。

以上、説明した「横縞型」のＳＯＦＣに対して、図７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、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、この構造体を外部の負荷に接続すると、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）・Ｏ_２＋２ｅ⁻→Ｏ^２− （於：空気極６０） …（２）
Ｈ_２＋Ｏ^２−→Ｈ_２Ｏ＋２ｅ⁻ （於：燃料極２０） …（３）

発電状態においては、図８に示すように、各組の隣り合う発電素子部Ａ，Ａについて、電流が、矢印で示すように流れる。この結果、図７に示すように、このＳＯＦＣ全体から（具体的には、図７において最も手前側の発電素子部Ａのインターコネクタ３０と最も奥側の発電素子部Ａの空気極６０とを介して）電力が取り出される。

（製造方法）
次に、図１に示した「横縞型」のＳＯＦＣの製造方法の一例について図９〜図１７を参照しながら簡単に説明する。図９〜図１７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。

先ず、図９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、図９に示す１０−１０線に対応する部分断面を表す図１０〜図１７を参照しながら説明を続ける。

図１０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１１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１２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。

続いて、図１３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、ＬａＣｒＯ_３）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。

次に、図１４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。

次に、図１５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。

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ＳＯＦＣにおいて空気極６０及び空気極集電膜７０が形成されていない状態の構造体が得られる。

次に、図１６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。

次に、図１７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）Ｏ_３）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。

また、支持基板１０の長手方向の一端部において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５、及び、図６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）Ｏ_３）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。

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ＳＯＦＣが得られる。以上、図１に示したＳＯＦＣの製造方法の一例について説明した。

なお、この時点では、酸素含有雰囲気での焼成により、支持基板１０、及び燃料極２０中のＮｉ成分が、ＮｉＯとなっている。従って、燃料極２０の導電性を獲得するため、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。

（作用・効果）
以上、説明したように、上記本発明の実施形態に係る「横縞型」のＳＯＦＣでは、支持基板１０の長手方向の一端部にて、支持基板１０の主面及び側端面を覆うように「シール膜」（固体電解質膜４０）が形成され、その「シール膜」の表面を覆うように反応防止膜５０が形成され、その反応防止膜５０の表面を覆うように表裏間接続部材８０が形成されている。従って、表裏間接続部材８０は、「シール膜」により区画・形成された「空気が流通する領域」側に位置する。即ち、表裏間接続部材８０が曝される雰囲気は、安定して酸化雰囲気に維持され得る。従って、「背景技術」の欄で述べたような、「表裏間接続部材８０が曝される雰囲気が還元雰囲気と酸化雰囲気との間で変化することに起因するクラックの発生」などの問題が発生しない。この結果、支持基板１０の表裏に設けられた発電素子部Ａ同士を電気的に接続する部材の信頼性が高くなる。

また、上記実施形態では、表裏間接続部材８０と「シール膜」とが向かい合う全ての部分において、反応防止膜５０が介装されている。加えて、空気極集電膜７０と「シール膜」とが向かい合う全ての部分においても、反応防止膜５０が介装されている。

上記構成によれば、空気極集電膜７０（Ｓｒ又はＬａを含む）とシール膜（ＺｒＯ_２を含む）との間、並びに、表裏間接続部材８０（Ｓｒ又はＬａを含む）とシール膜（ＺｒＯ_２を含む）との間に反応防止膜５０（ＺｒＯ_２を含まない）が介装される。従って、係る反応防止膜５０の介装によって、空気極集電膜７０とシール膜との間、並びに、表裏間接続部材８０とシール膜との間において、「Ｓｒ又はＬａ」とＺｒＯ_２との反応の発生が抑制され得る。この結果、空気極集電膜７０とシール膜との間、並びに、表裏間接続部材８０とシール膜との間におけるＳｒＺｒＯ_３やＬａ_２Ｚｒ_２Ｏ_７の反応層の形成が抑制されて、空気極集電膜７０とシール膜とが向かい合う部分、並びに、表裏間接続部材８０とシール膜とが向かい合う部分において剥離が発生する事態が抑制され得る。

上記実施形態では、表裏間接続部材８０の気孔率が空気極集電膜７０の気孔率より小さいことが好適である。これによれば、表裏間接続部材８０の気孔率を小さくすることができる（典型的には、表裏間接続部材８０が緻密質材料で構成され得る）。従って、表裏間接続部材８０の内部における電気の通り道の断面積が大きくされ得、表裏間接続部材８０の電気抵抗が小さくされ得る。この結果、通電時において表裏間接続部材８０から発生する熱（ジュール熱）に基づく過大な熱応力の発生に起因して表裏間接続部材８０（における特に支持基板１０の側端面を覆う部分）にクラックが発生することが抑制され得る。

また、支持基板１０の上下面に形成されている、燃料極２０（集電部２１）を埋設するための複数の凹部１２のそれぞれが、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を有している。換言すれば、支持基板１０において各凹部１２を囲む枠体がそれぞれ形成されている。従って、この構造体は、支持基板１０が外力を受けた場合に変形し難い。

また、支持基板１０の各凹部１２内に燃料極２０（集電部２１＋活性部２２）及びインターコネクタ３０等の部材が隙間なく充填・埋設された状態で、支持基板１０と前記埋設された部材とが共焼結される。従って、部材間の接合性が高く且つ信頼性の高い焼結体が得られる。

また、インターコネクタ３０が、燃料極集電部２１の外側面に形成された凹部２１ｂに埋設され、この結果、直方体状のインターコネクタ３０の４つの側面と底面とが凹部２１ｂ内で燃料極集電部２１と接触している。従って、燃料極集電部２１の外側平面上に直方体状のインターコネクタ３０が積層される（接触する）構成が採用される場合に比べて、燃料極２０（集電部２１）とインターコネクタ３０との界面の面積を大きくできる。従って、燃料極２０とインターコネクタ３０との間における電子伝導性を高めることができ、この結果、燃料電池の発電出力を高めることができる。

また、上記実施形態では、平板状の支持基板１０の上下面のそれぞれに、複数の発電素子部Ａが設けられている。これにより、支持基板の片側面のみに複数の発電素子部が設けられる場合に比して、構造体中における発電素子部の数を多くでき、燃料電池の発電出力を高めることができる。

また、上記実施形態では、固体電解質膜４０が、燃料極２０（集電部２１＋活性部２２）の外側面、インターコネクタ３０の外側面における長手方向の両側端部、及び支持基板１０の主面を覆っている。ここで、燃料極２０の外側面とインターコネクタ３０の外側面と支持基板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。

（表裏間接続部材の詳細な形状）
次に、表裏間接続部材８０の詳細な形状について、図１８、及び、図１９を参照しながら説明する。以下、表裏間接続部材８０における「シール膜（固体電解質膜４０）における支持基板１０の主面を覆う部分を覆う部分」を、「主面側部分８０Ａ」と呼び、表裏間接続部材８０における「主面側部分８０Ａに接続するとともに、シール膜（固体電解質膜４０）における支持基板１０の側端面を覆う部分を覆う部分」を、「側端面側部分８０Ｂ」と呼ぶ。

図１８に示すように、「支持基板１０における主面と側端面との境界を通り、且つ、ｘ−ｚ平面に平行な平面」を、「平面ＰＬ」と定義したとき、主面側部分８０Ａは、表裏間接続部材８０における「図１８において平面ＰＬの左側に位置する部分」に対応し、側端面側部分８０Ｂは、表裏間接続部材８０における「図１８において平面ＰＬの右側に位置する部分」に対応する。図１８に示す例では、主面側部分８０Ａは、反応防止膜５０における「シール膜（固体電解質膜４０）における支持基板１０の主面を覆う部分の上に形成された部分」と接触するように設けられ、側端面側部分８０Ｂは、反応防止膜５０における「シール膜（固体電解質膜４０）における支持基板１０の側端面を覆う部分の上に形成された部分」と接触するように設けられている。

図１８に示す例では、主面側部分８０Ａの厚さはＴ１で一定である。一方、側端面側部分８０Ｂでは、頂部が長手方向（ｘ軸方向）に連続する突出部８０Ｂ１が設けられている。この例では、突出部８０Ｂ１が、支持基板１０の幅方向（ｙ軸方向）の両側の側端面側部分８０Ｂのそれぞれについて、支持基板１０の表面側（ｚ軸正方向側）及び裏面側（ｚ軸負方向側）にそれぞれ設けられている（合計４か所）。各突出部８０Ｂ１について、頂部から「側端面側部分８０Ｂにおける主面側部分８０Ａと接続する部分」までの距離は、頂部から「側端面側部分８０Ｂにおける幅方向（ｙ軸方向）において最も外側に位置する部分」までの距離より短い。

図１９に示す例では、図１８に示す例と異なり、主面側部分８０Ａの厚さに関し、主面側部分８０Ａにおける「側端面側部分８０Ｂと接続する部分」の近傍部分（即ち、突出部８０Ｂ１の裾野に対応する部分）の厚さが、主面側部分８０Ａにおけるその他の部分の厚さと比べて大きくなっている。

図１８、及び、図１９に示すように、表裏間接続部材８０の側端面側部分８０Ｂに突出部８０Ｂ１が設けられる場合、突出部８０Ｂ１が設けられない場合（典型的には、側端面側部分８０Ｂの厚さが一定の場合）と比べて、ＳＯＦＣの稼働中において、側端面側部分８０Ｂ（特に、側端面側部分８０Ｂにおける主面側部分８０Ａとの界面の近傍部分）にクラックが発生する可能性が抑制され得ることが判明した。これは、詳細は不明であるが、突出部８０Ｂ１が設けられる場合、突出部８０Ｂ１が設けられない場合と比べて、側端面側部分８０Ｂ（特に、側端面側部分８０Ｂにおける主面側部分８０Ａとの界面の近傍部分）において局所的に過大な熱応力が発生し難くなることに起因する、と考えられる。

（突出部の厚さの適正な範囲）
以下、表裏間接続部材８０の側端面側部分８０Ｂに設けられる突出部８０Ｂ１の厚さの適正な範囲について付言する。以下、表裏間接続部材８０の「或る部分」の厚さとは、「表裏間接続部材８０が形成されるベース面（図１８、及び、図１９に示す例では、反応防止膜５０の表面）における「その部分」から引いた法線の方向の厚さ」を指す。主面側部分８０Ａにおける厚さの最大値を厚さ「Ｔ１」とし、側端面側部分８０Ｂにおける厚さの最大値を厚さ「Ｔ２」とする（図１８、及び図１９を参照）。図１８、及び図１９から理解できるように、厚さＴ２は、側端面側部分８０Ｂにおける「前記法線が突出部８０Ｂ１の頂部を通る部分」の厚さである。

上述のように、側端面側部分８０Ｂに突出部８０Ｂ１が設けられる上記実施形態では、突出部８０Ｂ１が設けられない構成（典型的には、側端面側部分８０Ｂの厚さが一定となる構成）と比べて、通常の環境下で稼働される場合には、側端面側部分８０Ｂ（特に、側端面側部分８０Ｂにおける主面側部分８０Ａとの界面の近傍部分）にクラックが発生し難い。しかしながら、上記実施形態が熱応力的に過酷な環境下で稼働されると、係るクラックが発生する場合があった。本発明者は、係るクラックの発生が、厚さ比（Ｔ２／Ｔ１）と強い相関があることを見出した。以下、このことを確認した試験について説明する。

（試験）
この試験では、上記実施形態について、表裏間接続部材８０の材質、厚さＴ１及び厚さＴ２（従って、厚さ比Ｔ２／Ｔ１）の組み合わせが異なる複数のサンプルが作製された。具体的には、表１に示すように、１５種類の水準（組み合わせ）が準備された。各水準に対して１０個のサンプル（Ｎ＝１０）が作製された。表１に記載された厚さＴ１、Ｔ２の値は、上記還元処理後の段階での値（Ｎ＝１０の平均値）である。

各サンプルは、上述した「本実施形態の製造方法の一例」と同じ方法を用いて、各突出部８０Ｂ１（合計４つ）が図１８に示す形態を有するように、作製された。各サンプル（図１に示す燃料電池）にて使用された支持基板１０としては、材料が上記に列挙されたもののうちの一つであり、材料の気孔率が２０〜６０％であり、厚さ、幅がそれぞれ、２〜４ｍｍ、３０〜１００ｍｍであるものが使用された。（ｙ−ｚ平面に沿った断面における）支持基板１０の側端面の曲率半径は、１〜２ｍｍであった。固体電解質膜４０の厚さは５〜３０μｍであった。反応防止膜５０の厚さは５〜３０μｍであった。主面側部分８０Ａの厚さはＴ１で一定であった。側端面側部分８０Ｂにおける突出部８０Ｂ１を除いた部分の厚さもＴ１で一定であった。表裏間接続部材８０の気孔率は１０〜５０％であった。各サンプルについて、表裏間接続部材８０の焼成に関し、焼成温度は９００〜１２００℃であり、焼成時間は１〜２０時間であった。還元処理温度は８００〜１０００℃であり、還元処理時間は１〜１０時間であった。

表１において、各水準にて、厚さＴ１、Ｔ２の値として、１０個のサンプルにおける平均値がそれぞれ示されている。

上記還元処理後の段階における各サンプルについて、「燃料極２０に還元性の燃料ガスを流通させながら、雰囲気温度を常温から７５０℃まで２時間で上げた後に７５０℃から常温まで４時間で下げるパターン」を１０回繰り返す熱サイクル試験を行った。そして、各サンプルについて、側端面側部分８０Ｂ（特に、側端面側部分８０Ｂにおける主面側部分８０Ａとの界面の近傍部分）におけるクラックの発生の有無が確認された。この確認は、目視、並びに、顕微鏡を使用した観察によってなされた。この結果は表１に示すとおりである。

表１から理解できるように、熱応力的に過酷な上記熱サイクル試験を行った後では、側端面側部分８０Ｂに突出部８０Ｂ１が設けられる場合（水準２〜１５を参照）、突出部８０Ｂ１が設けられない場合（水準１を参照）と比べて、側端面側部分８０Ｂ（特に、側端面側部分８０Ｂにおける主面側部分８０Ａとの界面の近傍部分）にてクラックが発生し難い、といえる。

加えて、表１から理解できるように、厚さ比Ｔ２／Ｔ１が１．０５〜１．７５であると、そうでない場合と比べて、側端面側部分８０Ｂ（特に、側端面側部分８０Ｂにおける主面側部分８０Ａとの界面の近傍部分）にてクラックがより一層発生し難い、といえる。

以上より、熱応力的に過酷な上記熱サイクル試験を行った後では、側端面側部分８０Ｂに突出部８０Ｂ１が設けられると、突出部８０Ｂ１が設けられない場合と比べて、側端面側部分８０Ｂ（特に、側端面側部分８０Ｂにおける主面側部分８０Ａとの界面の近傍部分）にてクラックが発生し難く、更に、側端面側部分８０Ｂに突出部８０Ｂ１が設けられる場合において、厚さ比Ｔ２／Ｔ１が１．０５〜１．７５であると、そうでない場合と比べて、前記クラックがより一層発生し難い、といえる。

なお、本発明者は、通常の条件・環境下（例えば、常温から７５０℃まで４時間で上げた後に７５０℃から常温まで１２時間で下げるパターン）では、表１の水準１〜１５の全てにおいて、「側端面側部分８０Ｂ（特に、側端面側部分８０Ｂにおける主面側部分８０Ａとの界面の近傍部分）にてクラックが発生しないことを別途確認している。

なお、本発明は上記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、上記実施形態では、表裏間接続部材８０は、支持基板１０の長手方向の一端部に形成されているが、支持基板１０の長手方向の中央部に形成されてもよい。また、表裏間接続部材８０は、支持基板１０の長手方向の一端部にて支持基板１０の周囲を周回するように設けられているが、支持基板１０の上下面に設けられた発電素子部間の電気的な接続が確保される限りにおいて、表裏間接続部材８０が、支持基板１０の周囲を周回しなくてもよい。

また、上記実施形態では、図５及び図６から理解できるように、表裏間接続部材８０が、支持基板１０の上下面の一方（図５における上側の主面）に形成された発電素子部Ａの空気極６０と、支持基板１０の上下面の他方（図５における下側の主面）に形成された発電素子部Ａの燃料極２０と、を電気的に直列に接続する構成が採用されている。

これに対し、図５及び図６にそれぞれ対応する図２０及び図２１に示すように、表裏間接続部材８０が、支持基板１０の上下面の一方（図２０における上側の主面）に形成された発電素子部Ａの空気極６０と、支持基板１０の上下面の他方（図２０における下側の主面）に形成された発電素子部Ａの空気極６０と、を電気的に並列に接続する構成が採用されてもよい。

また、上記実施形態では、図９等に示すように、支持基板１０に形成された凹部１２の平面形状（支持基板１０の主面に垂直の方向からみた場合の形状）が、長方形になっているが、例えば、正方形、円形、楕円形、長穴形状等であってもよい。

また、上記実施形態においては、各凹部１２にはインターコネクタ３０の全体が埋設されているが、インターコネクタ３０の一部のみが各凹部１２に埋設され、インターコネクタ３０の残りの部分が凹部１２の外に突出（即ち、支持基板１０の主面から突出）していてもよい。

また、上記実施形態においては、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、上記実施形態においては、固体電解質膜４０における「発電素子部Ａの内側の部分」（燃料極活性部２２と反応防止膜５０との間の部分）と「発電素子部Ａの外側の部分」とが同じ組成で構成されているが、異なる組成で構成されてもよい。同様に、反応防止膜５０における「発電素子部Ａの内側の部分」（固体電解質膜４０と空気極６０との間の部分）と「発電素子部Ａの外側の部分」とが同じ組成で構成されているが、異なる組成で構成されてもよい。

１０…支持基板、１１…燃料ガス流路、１２…凹部、２０…燃料極、２１…燃料極集電部、２１ａ、２１ｂ…凹部、２２…燃料極活性部、３０…インターコネクタ、４０…固体電解質膜、５０…反応防止膜、６０…空気極、７０…空気極集電膜、８０…表裏間接続部材、８０Ａ…主面側部分、８０Ｂ…側端面側部分、８０Ｂ１…突出部、Ａ…発電素子部

Claims (4)

1. 長手方向を有する平板状の電子伝導性を有さない多孔質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、
   前記支持基板の表裏の各主面における互いに離れた複数の箇所にそれぞれ設けられ、少なくとも燃料極、固体電解質膜、及び空気極がこの順で積層されてなる複数の発電素子部と、
   前記支持基板の表裏の各主面において隣り合う前記発電素子部の間に設けられ、隣り合う前記発電素子部の一方の燃料極と他方の空気極とを電気的に接続する電気的接続部と、
   前記支持基板の表裏の各主面における前記発電素子部が設けられた領域を除いた部分、及び、前記支持基板の側端面を覆うように設けられ、前記ガス流路を経て前記燃料極に供給されるガスと、前記空気極に供給されるガスと、の混合を防止する、緻密質材料からなるシール膜と、
   を備えた燃料電池であって、
   前記支持基板の側端面は、前記長手方向と直角の幅方向において外側に突出する曲面形状を呈しており、
   前記シール膜における前記支持基板の主面を覆う部分を覆う主面側部分と、前記主面側部分に接続するとともに前記シール膜における前記支持基板の側端面を覆う部分を覆う側端面側部分と、を含む表裏間接続部材であって、前記支持基板の表裏の主面に設けられた前記発電素子部同士を電気的に接続する、導電性セラミックス材料で構成された表裏間接続部材を備え、
   前記側端面側部分は、前記長手方向に連続する突出部を備え、
   前記突出部は、前記長手方向に連続し且つ前記幅方向及び前記支持基板の厚さ方向に沿う断面にて凸面形状を呈する頂部と、前記長手方向に連続し且つ前記幅方向及び前記支持基板の厚さ方向に沿う断面にて凹面形状を呈するとともに前記側端面側部分における前記突出部以外の部分に接続する根元部と、を備え、
   前記側端面側部分における前記突出部の厚さの最大値が、前記側端面側部分における前記突出部以外の部分の厚さより大きく、
   前記頂部から前記側端面側部分における前記主面側部分と接続する部分までの距離が、前記頂部から前記側端面側部分における前記幅方向において最も外側に位置する部分までの距離より短い、燃料電池。
2. 請求項１に記載の燃料電池において、
   前記表裏間接続部材の前記主面側部分の厚さの最大値（Ｔ１）に対する、前記表裏間接続部材の前記側端面側部分の前記突出部の厚さの最大値（Ｔ２）の割合が１．０５〜１．７５である、燃料電池。
3. 請求項１又は請求項２に記載の燃料電池において、
   前記シール膜は、ジルコニアを含む材料で構成され、
   前記表裏間接続部材は、ストロンチウム又はランタンを含むペロブスカイト型導電性セラミックス材料で構成され、
   前記表裏間接続部材と前記シール膜とが向かい合う部分において、ジルコニアを含まない反応防止膜が介装された、燃料電池。
4. 請求項１乃至請求項３の何れか一項に記載の燃料電池において、
   前記表裏間接続部材は、化学式Ｌａ_ｍ（Ｎｉ_{１−ｘ−ｙ}Ｆｅ_ｘＣｕ_ｙ）_ｎＯ_３−δ（ただし、ｍ及びｎは０．９５以上１．０５以下、ｘは０．０３以上０．３以下、ｙは０．０５以上０．５以下、δは０以上０．８以下）で表わされる酸化物で構成された、燃料電池。

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