CN103081199A - 燃料电池的结构体 - Google Patents

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Abstract

内部形成有燃料气体流路（11）的、具有长度方向的平板状的支承基板（10）的上下表面，分别在长度方向、相距规定的间隔设置电气串联连接的多个发电元件部（A）。支承基板（10）的上下表面，在长度方向相距规定的间隔分别形成多个凹部（12）。各凹部（12）为周向封闭的四个侧壁和底壁所划分的长方体状凹陷。即，支承基板（10）中分别形成包围各凹部（12）的框体。在各凹部（12）埋设有对应的发电元件部（A）的燃料极（20），在各燃料极（20）的外侧面所形成的凹部（21b）埋设有对应的连接体（30）这样，提供一种“横条型”的燃料电池的结构体，当支承基板受到外力时支承基板不容易变形、且燃料极和电连接部之间的电子传导性较高。

Description

燃料电池的结构体
技术领域
本发明涉及燃料电池的结构体。
背景技术
以往，已知有具有“内部形成有气体流路的不具有电子传导性的多孔质的支承基板”、“相互分离地分别设置在所述支承基板的表面中多处的、由燃料极、固体电解质和空气极层叠的多个发电元件部”和“分别设置在1组或多组的相邻所述发电元件部之间的、电连接相邻的所述发电元件部的一方所述发电元件部的内侧电极和另一方所述发电元件部的外侧电极的具有电子传导性的1个或多个电连接部”的固体氧化物形燃料电池的结构体(例如，参照日本专利特开平8-106916号公报、日本专利特开2008-226789号公报)。这样的构成也称为“横条型”。
以下，关注支承基板的形状。日本专利特开平8-106916号公报记载的“横条型”的固体氧化物形燃料电池的结构体中，支承基板呈圆筒状。圆筒状的支承基板的表面(圆筒面)中，用于埋设燃料极的多个“环状沟”在轴向的多处分别形成(参照图3)。从而，支承基板中形成有“环状沟”的部分的外径变小。由此，该结构体为，在对支承基板施加弯曲方向或扭转方向的外力时，容易变形的结构。
又，日本专利特开2008-226789号公报记载的“横条型”的固体氧化物形燃料电池的结构体中，支承基板呈具有长度方向的平板状。平板状的支承基板的主面(平面)中，形成有用于埋设燃料极等的“沿长度方向且在长度方向开放的长沟”(参照图3(b))。从而，支承基板中形成“长沟”的部分的厚度减小。
另，“长沟”具有在与长度方向垂直的宽度方向的两端部的沿长度方向延伸的侧壁，且在长度方向的两端部不具有沿宽度方向延伸的侧壁。即，“长沟”不具有周向封闭侧壁。从而，支承基板中不形成包围“长沟”的框体。由此，该结构体也可称为，尤其当支承基板被施加扭转方向的外力时容易变形的结构。由此，希望在“横条型”的燃料电池的结构体中，当支承基板受到外力时，抑制支承基板的变形。
进一步的，在上述的燃料电池的结构体中，提高燃料电池的发电输出是重要的。作为提高发电输出的一个方法，例如，考虑有提高内侧电极和电连接部之间的电子传导性。
发明内容
本发明的目的在于提供一种“横条型”的燃料电池的结构体，在支承基板受到外力的时候也不容易变形，且内侧电极和电连接部之间的电子传导性高。
本发明涉及的燃料电池的结构体包括:内部形成气体流路的不具有电子传导性的平板状的多孔质的支承基板；在所述平板状的支承基板的主面中相互分离的多处分别设置的“至少内侧电极、固体电解质、和外侧电极层叠形成的多个发电元件部”；分别设置在1组或多组的相邻所述发电元件部之间的、使相邻的所述发电元件部的一方所述发电元件部的内侧电极和另一方所述发电元件部的外侧电极电连接的具有电子传导性的1个或多个电连接部。即，该结构体为“横条型”的燃料电池的结构体。
本发明涉及的燃料电池的结构体的特征为，所述各电连接部由：由致密材料构成的第1部分；和与所述第1部分连接的且由多孔质材料构成的第2部分所构成。所述平板状的支承基板的主面的所述多处分别形成有第1凹部，其具有由所述支承基部的材料构成的底壁和围绕整周的由所述支承基板的材料构成的周向封闭的侧壁，所述各第1凹部中分别埋设有各对应的所述发电元件部的内侧电极（的整体），形成于所述被埋设的各内侧电极的外侧面的第2凹部中，分别埋设有对应的所述电连接部的所述第1部分（的整体或一部分）。所述各第2凹部具有：由所述内侧电极的材料构成的底壁，和包括所述内侧电极材料构成的部分的周向封闭的侧壁。
这样，本发明涉及的“横条型”的燃料电池的结构体中，用于埋设内侧电极的各第1凹部具有周向封闭的侧壁。换言之，支承基板中分别形成有包围各第1凹部的框体。从而，该结构体可成为，在支承基板受到外力时，不容易变形的结构。
进一步的，电连接部的第1部分埋设于形成在内侧电极的外侧面的第2凹部中。从而，相比采用在埋设于第1凹部的内部电极的外侧平面上层叠有（接触）电连接部的第1部分的构成的情况，内部电极和电连接部之间的界面面积变大。从而，可提高内部电极和电连接部之间的电子传导性。结果，可提高燃料电池的发电输出。
此时，埋设有对应的所述电连接部的第1部分的所述各第2凹部，具有：所述内侧电极材料构成的底壁、围绕整周的由所述内侧电极材料构成的周向封闭的侧壁。这样，内部电极和电连接部的界面面积可进一步增大。从而，内部电极和电连接部之间的电子传导性可进一步提高。
此处，所述第1凹部的平面形状（从与支承基板的主面垂直的方向看出的形状）为，例如，长方形、正方形、圆形、椭圆形、长圆形。又，所述支承基板具有长度方向，且，所述多个第1凹部最好沿长度方向隔开规定的间隔配置。又，所述内侧电极和所述外侧电极也可分别是空气极和燃料极，也可是燃料极和空气极。
又，所述第1凹部中所述底壁的平面部和所述侧壁的平面部所成的角度可以是90°，例如也可是90～135°。或者，所述第1凹部中所述底壁的平面部和所述侧壁的平面部的相交部分为圆弧状时，圆弧的半径相对于所述第1凹部的深度的比例为，例如，0.01～1。又，从与所述支承基板的主面垂直方向看出时，所述第1凹部的周围存在角部时，所述角部为半径为0.05～1.0mm的圆弧状。
上述本发明涉及的燃料电池的结构体最好为如下构成：所述平板状的支承基板的相互平行的两侧主面分别形成有所述多个第1凹部，所述支承基板的两侧主面的所述各第1凹部中，分别埋设有对应的所述发电元件部的内侧电极，形成于被埋设的各内侧电极的外侧面的所述第2凹部中，分别埋设有对应的所述电连接部的所述第1部分，所述支承基板的两侧主面分别设有所述多个发电元件部。这样，相比仅在所述支承基板的单侧的主面设置所述多个发电元件部的情况，结构体中发电元件部的个数可增多，燃料电池的发电输出也得到提高。
又，在上述本发明涉及的燃料电池的结构体中，所述内侧电极的所述第2凹部以外的外侧面、所述致密材料构成的所述电连接部的第1部分的外侧面和所述支承基板的所述主面最好构成为同一平面。这样，用于对相邻的发电元件部之间进行气体密封的“不具有电子传导性的致密层”被设置为覆盖内侧电极的外侧面、所述电连接部的第1部分的外侧面上的一部分和支承基板的主面时，该致密层可平坦化。从而，相比该致密层形成有阶差的情况，可抑制支承基板受到外力时等由于应力集中导致的该致密层处产生裂纹，抑制该致密层的气体密封功能的下降。又，上述“不具有电子传导性的致密层”为，覆盖相邻发电元件部间内侧电极的外侧面、所述电连接部的第1部分的外侧面上的一部分和支承基板的主面的，从发电元件部内的致密固体电解质层延伸的层。
附图说明
图1是显示本发明涉及的燃料电池的结构体的立体图。
图2是对应于图1所示的燃料电池的结构体的2-2线的截面图。
图3是显示埋设于图1所示的支承基板的凹部的燃料极和连接体的状态的俯视图。
图4是用于说明图1所示的燃料电池的结构体的工作状态的图。
图5是用于说明图1所示的燃料电池的结构体的工作状态中电流的流动的图。
图6是显示图1所示的支承基板的立体图。
图7是图1所示的燃料电池的结构体的制造过程中第1阶段中对应于图2的截面图。
图8是图1所示的燃料电池的结构体的制造过程中第2阶段中对应于图2的截面图。
图9是图1所示的燃料电池的结构体的制造过程中第3阶段中对应于图2的截面图。
图10是图1所示的燃料电池的结构体的制造过程中第4阶段中对应于图2的截面图。
图11是图1所示的燃料电池的结构体的制造过程中第5阶段中对应于图2的截面图。
图12是图1所示的燃料电池的结构体的制造过程中第6阶段中对应于图2的截面图。
图13是图1所示的燃料电池的结构体的制造过程中第7阶段中对应于图2的截面图。
图14是图1所示的燃料电池的结构体的制造过程中第8阶段中对应于图2的截面图。
图15是本发明涉及的燃料电池的结构体的第1变形例的对应于图2的截面图。
图16是本发明涉及的燃料电池的结构体的第2变形例的对应于图2的截面图。
图17是本发明涉及的燃料电池的结构体的第3变形例的对应于图2的截面图。
图18是本发明涉及的燃料电池的结构体的第4变形例的对应于图3的截面图。
具体实施方式
(构成)
图1示出本发明的实施方式涉及的固体氧化物形燃料电池(SOFC)的结构体。该SOFC的结构体，分别在有长度方向(x轴向)的平板状的支承基板10的上下表面(相互平行的两侧主面(平面))，具有电气的串联连接的多个(本例中，四个)同样形状的发电元件部A在长度方向以规定的间隔配置的、所谓“横条型”的构成。
该SOFC的结构体的整体，从上方看的形状为，例如，长度方向的边的长度为5～50cm，与长度方向垂直相交的宽度方向(y轴向)的长度为1～10cm的长方形。该SOFC的结构体的整体的厚度为1～5mm。该SOFC的结构体的整体具有，相对于通过厚度方向的中心且与支承基板10的主面平行的面为上下对称的形状。以下，参考图1和为对应于该SOFC的结构体的图1所示的2-2线部分的截面图的图2，对该SOFC的结构体进行详细的说明。图2显示代表性的1组相邻发电元件部A、A的各构成(的一部分)、和发电元件部A、A间的构成的部分截面图。其他组的相邻发电元件部A、A间的构成也与如图2所示的构成一样。
支承基板10为没有电子传导性的多孔质的材料构成的平板状的烧成体。如后述的图6所示，支承基板10的内部中，在宽度方向隔开规定的间隔形成有沿长度方向延伸的多个(本例中，6根)燃料气体流路11(贯通孔)。本例中，各凹部12为，由支承基板10的材料构成的底壁和位于整周的由支承基板10的材料构成的周向封闭侧壁(沿长度方向的两个侧壁和沿宽度方向的两个侧壁)所划分的长方体形状的凹陷。
支承基板10由例如CSZ(氧化钙稳定氧化锆)构成。或，也可由NiO(氧化镍)和YSZ(8YSZ)(氧化钇稳定氧化锆)构成，或由NiO(氧化镍)和Y2O3(氧化钇)构成，或由MgO(氧化镁)和MgAl2O4(镁铝尖晶石)构成。
支承基板10包含“过渡金属氧化物或过渡金属”和绝缘性陶瓷而构成。作为“过渡金属氧化物或过渡金属”，最好是NiO(氧化镍)或Ni(镍)。过渡金属起到促进燃料气体的改质反应的催化剂(烃系的气体的改质催化剂)的功能。
又，作为绝缘性陶瓷，最好是MgO(氧化镁)、或、“MgAl2O4(镁铝尖晶石)和MgO(氧化镁)的混合物”。又，作为绝缘性陶瓷，也可以采用CSZ(氧化钙稳定氧化锆)、YSZ(8YSZ)(氧化钇稳定氧化锆)、Y2O3(氧化钇)。
这样，通过支承基板10包含“过渡金属氧化物或过渡金属”，使得在将含有改质前的残存气体成分的气体介由多孔质的支承基板10的内部的多个气孔从燃料气体流路11提供到燃料极的过程中，通过上述催化剂的作用，可促使改质前的残存气体成分的改质。另，通过支承基板10包含绝缘性陶瓷，可确保支承基板10的绝缘性。结果，可确保相邻燃料极间中的绝缘性。
支承基板10的厚度为1～5mm。以下，考虑到该结构体的形状为上下对称，为了说明的方便，仅对支承基板10的上面侧的构成进行说明。支承基板10的下面侧的构成也一样。
如图2和图3所示，形成于支承基板10的上表面(上侧的主面)的各凹部12中，埋设(填充)有燃料极集电部21的整体。从而，各燃料极集电部21呈长方体形状。各燃料极集电部21的上表面(外侧面)中，形成有凹部21a。各凹部21a为，由燃料极集电部21的材料构成的底壁和周向封闭侧壁(沿长度方向的两个侧壁和沿宽度方向的两个侧壁)所划定的长方体形状的凹陷。周向封闭侧壁中，沿长度方向的两个侧壁由支承基板10的材料构成，沿宽度方向的两个侧壁由燃料极集电部21的材料构成的。
各凹部21a中埋设有(填充)燃料极活性部22的整体。从而，各燃料极活性部22呈长方体形状。通过燃料极集电部21和燃料极活性部22构成燃料极20。燃料极20(燃料极集电部21+燃料极活性部22)是具有电子传导性的多孔质的材料构成的烧成体。沿各燃料极活性部22的宽度方向的两个侧面和底面在凹部21a内与燃料极集电部21接触。
各燃料极集电部21的上表面(外侧面)中除凹部21a以外的部分，形成有凹部21b。各凹部21b为燃料极集电部21的材料构成的底壁和周向封闭侧壁(沿沿长度方向的两个侧壁和沿宽度方向的两个侧壁)所划分的长方体形状的凹陷。周向封闭侧壁中，沿长度方向的两个侧壁由支承基板10的材料构成，沿宽度方向的两个侧壁为燃料极集电部21的材料构成。
各凹部21b中，埋设(填充)有连接体30。从而，各连接体30呈长方体形状。连接体30为具有电子传导性的致密材料构成的烧成体。沿各连接体30的宽度方向的两个侧面和底面在凹部21b内与燃料极集电部21接触。
燃料极20(燃料极集电部21和燃料极活性部22)的上表面(外侧面)、连接体30的上表面(外侧面)、和支承基板10的主面，构成一个平面(与没有形成凹部12时的支承基板10的主面相同的平面)。即，燃料极20的上表面和连接体30的上表面和支承基板10的主面之间不形成阶差。
燃料极活性部22由例如，NiO(氧化镍)和YSZ(8YSZ)(氧化钇稳定氧化锆)构成。或，也可由NiO(氧化镍)和GDC(钆掺杂氧化铈)构成。燃料极集电部21由例如，NiO(氧化镍)和YSZ(8YSZ)(氧化钇稳定氧化锆)构成。或，也可由NiO(氧化镍)和Y2O3(氧化钇)，或由NiO(氧化镍)和CSZ(氧化钙稳定氧化锆)构成。燃料极活性部22的厚度为5～30μm，燃料极集电部21的厚度(即，凹部12的深度)为50～500μm。
这样，燃料极集电部21含有具有电子传导性的物质而构成。燃料极活性部22含有具有电子传导性的物质和具有氧化性离子(氧离子)传导性的物质而构成。燃料极活性部22中“相对于除了气孔部分的整体体积的、具有氧化性离子传导性的物质的体积比例”比燃料极集电部21中“相对于除了气孔部分的整体体积的、具有氧化性离子传导性的物质的体积比例”大。
连接体30由例如，LaCrO3(铬酸镧)构成。或，也可由(Sr，La)TiO3(钛酸锶)构成。连接体30的厚度为10～100μm。
各凹部12埋设有燃料极20和连接体30的状态的支承基板10中的、在长度方向延伸的外周面中，除了形成有多个连接体30的各部分的长度方向中央部，该外周面的整面都被固体电解质膜40覆盖。固体电解质膜40为具有离子传导性且不具有电子传导性的致密材料构成的烧成体。固体电解质膜40由例如，YSZ(8YSZ)(氧化钇稳定氧化锆)构成。或，也可由LSGM(镓酸镧)构成。固体电解质膜40的厚度为3～50μm。
即，燃料极20埋设于各凹部12的状态的支承基板10中沿长度方向的外周面整体，被连接体30和固体电解质膜40构成的致密层覆盖。该致密层起到，防止在致密层的内侧的空间流动的燃料气体和在致密层的外侧的空间流动的空气的混合的气密封功能。
又，如图2所示，本例中，固体电解质膜40覆盖燃料极20的上表面、连接体30的上表面中长度方向的两侧端部、和支承基板10的主面。此处，如上所述，燃料极20的上表面和连接体30的上表面和支承基板10的主面之间没有形成阶差。从而，固体电解质膜40平坦化。结果，相比固体电解质膜40形成有阶差的情况，也抑制应力集中所造成的固体电解质膜40处的裂纹的发生，并抑制固体电解质膜40的气密封功能的下降。
固体电解质膜40中与各燃料极活性部22相接处的上表面中，隔着反应防止膜50形成空气极60。反应防止膜50为致密材料构成的烧成体，空气极60为具有电子传导性的多孔质的材料构成的烧成体。反应防止膜50和空气极60从上方看到的形状为，与燃料极活性部22大致相同的长方形。
反应防止膜50为例如，GDC=(Ce，Gd)O2(钆掺杂氧化铈)构成。反应防止膜50的厚度为3～50μm。空气极60为例如，LSCF=(La，Sr)(Co，Fe)O3(锶、铁掺杂的钴酸镧)构成。或，也可由LSF=(La，Sr)FeO3(镧锶铁酸盐)、LNF=La(Ni，Fe)O3(镧镍铁酸盐)、LSC=(La，Sr)CoO3(镧锶钴酸盐)等构成。又，空气极60由LSCF构成的第1层(内侧层)和LSC构成的第2层(外侧层)两层构成。空气极60的厚度为10～100μm。
又，隔着反应防止膜50是为了抑制，SOFC制作时或工作中的SOFC中固体电解质膜40内的YSZ和空气极60内的Sr反应而在固体电解质膜40和空气极60的界面形成电阻较大的反应层的现象的发生。
此处，由燃料极20、固体电解质膜40、反应防止膜50、空气极60层叠构成的层叠体对应于“发电元件部A”(参照图2)。即，支承基板10的上表面中，多个(本例中，四个)发电元件部A在长度方向相隔规定的间隔配置。
对于各组的相邻发电元件部A、A，以横跨一方的(图2中左侧的)发电元件部A的空气极60和另一方的(图2中右侧)发电元件部A的连接体30的方式，在空气极60、固体电解质膜40、和连接体30的上表面形成空气极集电膜70。空气极集电膜70是由具有电子传导性的多孔质的材料构成的烧成体。空气极集电膜70从上方看的形状为长方形。
空气极集电膜70由例如，LSCF=(La，Sr)(Co，Fe)O3(镧锶钴铁酸盐)构成。或，也可由LSC=(La，Sr)CoO3(镧锶钴酸盐)构成。或，可由Ag(银)、Ag-Pd(银钯合金)构成。空气极集电膜70的厚度为50～500μm。
这样通过各空气极集电膜70，对于各组的相邻发电元件部A、A，一方的(图2中，左侧的)发电元件部A的空气极60和另一方的(图2中，右侧的)发电元件部A的燃料极20(尤其是，燃料极集电部21)介由具有电子传导性的“空气极集电膜70和连接体30”电连接。结果，设置在支承基板10的上表面的多个(本例中，四个)发电元件部A电气串联连接。此处，具有电子传导性的“空气极集电膜70和连接体30”对应于所述“电连接部”。
又，连接体30对应于所述“电连接部”中所述“致密材料所构成的第1部分”，气孔率为10%以下。空气极集电膜70对应于所述“电连接部”中所述“多孔质的材料所构成的第2部分”，气孔率为20～60%。
相对于以上说明的“横条型”的SOFC的结构体，如图4所示，在支承基板10的燃料气体流路11内流过燃料气体(氢气等)的同时，支承基板10的上下表面(尤其是各空气极集电膜70)暴露于“含氧气体”(空气等)(或，沿着支承基板10的上下表面，流过含氧气体)，这样，由于固体电解质膜40的两侧面间所产生的氧分压差而产生电动势。进一步的，该结构体与外部负载连接的话，产生下述(1)、(2)式所示的化学反应，流过电流(发电状态)。
(1/2)·O2+2e-→O2-(于空气极60)…(1)
H2+O2-→H2O+2e
(于燃料极20)…(2)
发电状态下，如图5所示，对于各组的相邻发电元件部A、A，电流如箭头所示地流动。结果，如图4所示，从该SOFC的结构体整体(具体来说介由在图4中最靠近侧的发电元件部A的连接体30和最内侧的发电元件部A的空气极60)取出电力。
(制造方法)
接着，对于如图1所示的“横条型”的SOFC的结构体的制造方法的一例，参照图6～图14进行简单说明。图6～图14中，各部件的符号的末尾的“g”表示该部件为“烧成前”。
首先，制作具有如图6所示的形状的支承基板的成形体10g。该支承基板的成形体10g，例如，采用向支承基板10的材料(例如，CSZ)的粉末添加了粘结剂等而得到的浆料，利用压出成形、切削等的方法制作得到。以下，参照表示对应于如图6所示的7-7线的部分截面的图7～图14继续说明。
如图7所示，制成支承基板的成形体10g后，接着，如图8所示，在形成于支承基板的成形体10g的上下表面的各凹部中分别埋设·形成燃料极集电部的成形体21g。接下来，如图9所示，在形成于各燃料极集电部的成形体21g的外侧面的各凹部中分别埋设·形成燃料极活性部的成形体22g。各燃料极集电部的成形体21g和各燃料极活性部22g，采用例如对燃料极20的材料(例如，Ni和YSZ)的粉末添加粘结剂等得到的浆料，利用印刷法等埋设·形成。
接着，如图10所示，各燃料极集电部的成形体21g的外侧面中“除去了埋设有燃料极活性部的成形体22g部分的部分”所形成的各凹部中，分别埋设·形成连接体的成形体30g。各连接体的成形体30g，采用例如对连接体30的材料(例如，LaCrO3)的粉末添加粘结剂等得到的浆料，利用印刷法等埋设·形成。
接着，如图11所示，对分别埋设·形成有多个燃料极的成形体(21g+22g)和多个连接体的成形体30g状态的支承基板的成形体10g中，在沿长度方向外周面中除了形成有多个连接体的成形体30g的各部分的长度方向中央部的整体面上，形成有固体电解质膜的成形膜40g。固体电解质膜的成形膜40g，采用例如在固体电解质膜40的材料(例如，YSZ)的粉末中添加粘结剂等得到的浆料，利用印刷法、浸渍法等形成。
接着，如图12所示，固体电解质膜的成形体40g中与各燃料极的成形体22g相接之处的外侧面形成有反应防止膜的成形膜50g。各反应防止膜的成形膜50g采用例如在反应防止膜50的材料(例如，GDC)的粉末中添加粘结剂等得到的浆料，利用印刷法等形成。
然后，将这样形成有各种成形膜的状态的支承基板的成形体10g在空气中以1500℃烧成3小时。这样，得到如图1所示的SOFC的结构体中没有形成空气极60和空气极集电膜70的状态的结构体。
接着，如图13所示，在各反应防止膜50的外侧面形成空气极的成形膜60g。各空气极的成形膜60g采用例如在空气极60的材料(例如，LSCF)的粉末中添加粘结剂等得到的浆料，利用印刷法等形成。
接着，如图14所示，对于各组的相邻发电元件部，在空气极的成形膜60g、固体电解质膜40、和连接体30的外侧面形成空气极集电膜的成形膜70g，以横跨一方的发电元件部的空气极的成形膜60g和另一方的发电元件部的连接体30。各空气极集电膜的成形膜70g采用例如在空气极集电膜70的材料(例如，LSCF)的粉末中添加粘结剂等得到的浆料，利用印刷法等形成。
然后，这样形成有成形膜60g、70g的状态的支承基板10在空气中以1050℃下烧成3小时。这样，得到如图1所示的SOFC的结构体。以上，对如图1所示的SOFC的结构体的制造方法的一例进行了说明。
(作用·效果)
如上所说明的，上述本发明的实施方式涉及的“横条型”的SOFC的结构体中，支承基板10的上下表面所形成的用于埋设燃料极20的多个凹部12，分别具有环绕整周的、由支承基板10的材料构成的周向封闭侧壁。换言之，在支承基板10分别形成围绕各凹部12的框体。从而，该结构体在支承基板10受到外力时不容易变形。
又，在支承基板10的各凹部12内无空隙地填充·埋设有燃料极20和连接体30等部件的状态下，支承基板10和所述埋设了的部件共同被烧结。从而，可获得部件间的接合性高且可靠性高的烧结体。
又，连接体30埋设于燃料极集电部21的外侧面所形成的凹部21b，结果，沿着长方体形状的连接体30的宽度方向(y轴向)的两个侧面和底面在凹部21b内与燃料极集电部21相接触。从而，相比采用在燃料极集电部21的外侧平面上层叠(接触)长方体形状的连接体30的结构的情况，燃料极20(集电部21)和连接体30的界面的面积可增大。从而，可提高燃料极20和连接体30之间的电子传导性，结果，可提高燃料电池的发电输出。
又，上述实施方式中，平板状的支承基板10的上下表面上各设有多个发电元件部A。这样，相比仅在支承基板的单侧面设置多个发电元件部的情况，结构体中发电元件部的个数可得到增大，可提高燃料电池的发电输出。
又，上述实施方式中，固体电解质膜40覆盖燃料极20的外侧面、连接体30的外侧面中长度方向的两侧端部和支承基板10的主面。此处，燃料极20的外侧面和连接体30的外侧面和支承基板10的主面之间没有形成阶差。从而，固体电解质膜40为平坦化。结果，相比固体电解质膜40形成有阶差的情况，抑制应力集中导致的固体电解质膜40处的裂纹的发生，抑制固体电解质膜40具有的气密封功能的下降。
又，本发明不限于上述实施方式，在本发明的范围内可采用各种变形例。例如，上述实施方式中，如图6等所示，形成于支承基板10的凹部12的平面形状(从垂直于支承基板10的主面方向看去的形状)为长方形，但也可为例如，正方形、圆形、椭圆形、长孔形状等。
同样的，如图3等所示，形成于燃料极20(集电部21)的凹部21b的平面形状(从垂直于支承基板10的主面的方向看出的形状)为长方形，但也可为例如，正方形、圆形、椭圆形、长孔形状等。但，凹部21b的侧壁的一部分与凹部12的侧壁的一部分共通。即，凹部21b的(周向封闭)侧壁包括由燃料极20(集电部21)的材料构成的部分和由支承基板10的材料构成的部分。
又，上述实施方式中，各凹部12中埋设有连接体30的整体，但也可是仅连接体30的一部分埋设于各凹部12，连接体30的剩余部分突出于凹部12之外(即，从支承基板10的主面突出)。
又，上述实施方式中，凹部12中底壁和侧壁构成的角度θ为90°，但如图15所示，角度θ也可为90～135°。又，上述实施方式中，如图16所示，凹部12中底壁和侧壁相交的部分为半径R的圆弧状，半径R相对于凹部12的深度的比例可为0.01～1。
又，上述实施方式中，平板状的支承基板10的上下表面各形成多个凹部12，且设有多个发电元件部A，但如图17所示，也可仅在支承基板10的单侧面形成多个凹部12并设置多个发电元件部A。
又，上述实施方式中，燃料极20由燃料极集电部21和燃料极活性部22这两层构成，燃料极20也可由相当于燃料极活性部22的一层构成。另，上述实施方式中，“内侧电极”和“外侧电极”分别为燃料极和空气极，但也可相反。
另，上述实施方式中，如图3所示，燃料极集电部21的外侧面所形成的凹部21b为，由燃料极集电部21的材料构成的底壁和周向封闭侧壁(支承基板10的材料构成的沿长度方向的两个侧壁和燃料极集电部21的材料构成的沿宽度方向的两个侧壁)所划分的长方体形状的凹陷。结果，埋设于凹部21b的连接体30的沿宽度方向的两个侧面和底面在凹部21b内与燃料极集电部21接触。
与之相对的，如图18所示，燃料极集电部21的外侧面所形成的凹部21b也可是，由燃料极集电部21的材料构成的底壁和燃料极集电部21的材料构成的环绕整周的周向封闭侧壁(沿长度方向的两个侧壁和沿宽度方向的两个侧壁)所划分的长方体形状的凹陷。这样，埋设于凹部21b的连接体30的所有四个侧面和底面在凹部21b内与燃料极集电部21接触。从而，燃料极集电部21和连接体30的界面的面积可进一步变大。从而，燃料极集电部21和连接体30之间的电子传导性可进一步提高，结果，燃料电池的发电输出可进一步提高。

Claims (6)

1.一种燃料电池的结构体，其特征在于，包括：
内部形成有气体流路的平板状的多孔质的支承基板；
多个发电元件部，其分别设置在所述平板状的支承基板的主面中相互分离的多处，每个所述发电元件部至少由内侧电极、固体电解质和外侧电极层叠构成；和
1个或多个电连接部，其分别设置在1组或多组相邻的所述发电元件部之间，使相邻的所述发电元件部的一方所述发电元件部的内侧电极和另一方所述发电元件部的外侧电极电连接，
所述各电连接部由：由致密材料构成的第1部分、和与所述第1部分连接且由多孔质材料构成的第2部分构成，
所述平板状的支承基板的主面的所述多处分别形成有第1凹部，该第1凹部具有：由所述支承基板的材料构成的底壁，和遍及整周的、由所述支承基板的材料构成的周向封闭的侧壁，
所述各第1凹部中分别埋设有对应的所述发电元件部的内侧电极，
所述被埋设的各内侧电极的外侧面分别形成有第2凹部，该第2凹部具有：由所述内侧电极的材料构成的底壁、和包括所述内侧电极材料构成部分的周向封闭的侧壁，
所述各第2凹部分别埋设有对应的所述电连接部的所述第1部分。
2.如权利要求1所述的燃料电池的结构体，其特征在于，
所述各第2凹部的周向封闭的侧壁遍及整周、由所述内侧电极的材料构成。
3.如权利要求1或2所述的燃料电池的结构体，其特征在于，
所述内侧电极的所述第2凹部以外的外侧面、所述电连接部的第1部分的外侧面、和所述支承基板的所述主面构成一个平面。
4.如权利要求1至3中任一项所述的燃料电池的结构体，其特征在于，
所述第1凹部中所述底壁的平面部和所述侧壁的平面部所构成的角度为90～135°。
5.如权利要求1至4中任一项所述的燃料电池的结构体，其特征在于，
所述第1凹部中所述底壁的平面部和所述侧壁的平面部相交的部分为圆弧状，圆弧的半径相对于所述第1凹部的深度的比例为0.01～1。
6.如权利要求1至5中任一项所述的燃料电池的结构体，其特征在于，
所述平板状的支承基板的相互平行的两侧的主面分别形成有所述多个第1凹部，
所述支承基板的两侧的主面的所述各第1凹部中分别埋设有对应的所述发电元件部的内侧电极，
形成于所述被埋设的各内侧电极的外侧面的所述第2凹部中，分别埋设有对应的所述电连接部的所述第1部分，
所述支承基板的两侧的主面分别设置有所述多个发电元件部。
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