CN110663130A - 燃料电池单元 - Google Patents

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Abstract

燃料电池单元(FC)包括电池构造体(1)，该电池构造体(1)具有层叠有阳极电极层(11)、电解质层(13)以及阴极电极层(15)的构造。阳极电极层(11)具有：电极反应部(111)，其配置于中央，并且，热膨胀系数大于电解质层的热膨胀系数；以及外周缘部(113)，其与电极反应部(111)相邻地配置于电极反应部(111)的外周，并且，热膨胀系数小于电极反应部(111)的热膨胀系数。燃料电池单元(FC)还包括金属制的支承板(2)，该支承板(2)配置在电池构造体(1)的阳极电极层(11)侧，用于支承电池构造体(1)。

Description

燃料电池单元
技术领域
本发明涉及一种燃料电池单元。
背景技术
以往，提出了一种防止气体向周围泄漏的燃料电池堆用单元(参照专利文献1。)。该燃料电池堆用单元具有多孔质的金属支承体。并且，支承体包括密封件，该密封件具有自其上方面至少延伸至其底面的密封深度。并且，密封件沿着多孔质的金属支承体的周围配置，具有不会使在多孔质的金属支承体的平面移动的气体透过的不透过性。而且，密封件是通过局部熔融制作成的。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2009－146882号公报
发明内容
发明要解决的问题
但是，即使是专利文献1中记载的燃料电池堆用单元，也存在电解质层破裂的风险，需要用于提高气体阻隔性的改善。
本发明是鉴于这样的以往技术所具有的问题而做成的。并且，本发明的目的在于提供一种能够良好地维持气体阻隔性的燃料电池单元。
用于解决问题的方案
为了达到上述目的，本发明人反复进行了认真研究。结果发现，通过设为包括如下阳极电极层、即具有规定的电极反应部和外周缘部的阳极电极层的结构等，能够达到上述目的，从而完成了本发明。
发明的效果
根据本发明，能够提供一种能够良好地维持气体阻隔性的燃料电池单元。
附图说明
图1是说明第1实施方式的燃料电池单元的分解立体图。
图2是燃料电池单元的俯视图。
图3是图2所示的燃料电池单元的一例的沿着III－III线的剖视图。
图4是说明第1实施方式的燃料电池单元的第1变形例的主要部分的剖视图。
图5是说明第1实施方式的燃料电池单元的第2变形例的主要部分的剖视图。
图6是说明第2实施方式的燃料电池单元的一例的主要部分的剖视图。
图7是说明第2实施方式的燃料电池单元的第1变形例的主要部分的剖视图。
图8是说明第2实施方式的燃料电池单元的第2变形例的主要部分的剖视图。
图9是说明第3实施方式的燃料电池单元的一例的主要部分的剖视图。
图10是说明第3实施方式的燃料电池单元的第1变形例的主要部分的剖视图。
图11是说明第3实施方式的燃料电池单元的第2变形例的主要部分的剖视图。
图12是说明第3实施方式的燃料电池单元的第3变形例的主要部分的剖视图。
图13是说明第3实施方式的燃料电池单元的第4变形例的主要部分的剖视图。
图14是说明第4实施方式的燃料电池单元的一例的主要部分的剖视图。
图15是说明第4实施方式的燃料电池单元的第1变形例～第5变形例的主要部分的剖视图。
图16是说明第4实施方式的燃料电池单元的第6变形例～第8变形例的主要部分的剖视图。
图17是说明第4实施方式的燃料电池单元的第9变形例～第13变形例的主要部分的剖视图。
图18是说明第4实施方式的燃料电池单元的第14变形例～第18变形例的主要部分的剖视图。
图19是说明第4实施方式的燃料电池单元的第19变形例～第21变形例的主要部分的剖视图。
图20是说明第4实施方式的燃料电池单元的第22变形例～第26变形例的主要部分的剖视图。
图21是说明第4实施方式的燃料电池单元的第27变形例～第35变形例的主要部分的剖视图。
图22是说明第4实施方式的燃料电池单元的第36变形例～第44变形例的主要部分的剖视图。
图23是说明第4实施方式的燃料电池单元的第45变形例～第51变形例的主要部分的剖视图。
图24是说明第4实施方式的燃料电池单元的第52变形例～第58变形例的主要部分的剖视图。
图25是说明第4实施方式的燃料电池单元的第59变形例～第67变形例的主要部分的剖视图。
具体实施方式
以下，一边参照附图一边详细地说明本发明的一实施方式的燃料电池单元。另外，为了便于说明，以下的实施方式所引用的附图的尺寸比例存在被夸大而与实际的比例不同的情况。
(第1实施方式)
首先，一边参照附图一边详细地说明第1实施方式的燃料电池单元。图1是说明第1实施方式的燃料电池单元的分解立体图。并且，图2是燃料电池单元的俯视图。另外，在图2中，未图示出隔板。
如图1所示，本实施方式的燃料电池单元FC包括电池构造体1、用于支承电池构造体1的金属制的支承板2以及与电池构造体1及支承板2之间形成气体流路的一对隔板3、3。另外，该燃料电池单元FC是利用金属制的支承板2确保透气性并且提高机械强度的优选形态，有时被称作金属支承单元(日文：メタルサポートセル)。并且，并不特别限定，作为燃料电池，也能够列举出固体氧化物形燃料电池作为优选例。
并且，优选如图1所示那样，在本实施方式的燃料电池单元FC中，包括电池构造体1的支承板2和一对隔板3、3具有同样的纵横尺寸的矩形形状。
并且，优选如图1所示那样，本实施方式的燃料电池单元FC在一隔板3与电池构造体1的详细见后述的阴极电极层之间具有供阴极气体(空气)流通的气体流路。而且，优选如图1和图2所示那样，本实施方式的燃料电池单元FC在另一隔板3与电池构造体1的详细见后述的阳极电极层及支承板2之间具有供阳极气体(燃料气体)流通的气体流路。
而且，优选如图1和图2所示那样，本实施方式的燃料电池单元FC在支承板2及一对隔板3、3的一短边侧分别具有阳极气体的供给用歧管孔H1和阴极气体排出用歧管孔H2。并且，优选如图1和图2所示那样，本实施方式的燃料电池单元FC在支承板2及一对隔板3、3的另一短边侧分别具有阳极气体的排出用歧管孔H3和阴极气体的供给用歧管孔H4。
另外，在将电池构造体1和隔板3层叠起来而构成燃料电池堆时，这些歧管孔H1～H4彼此连通而形成供各气体流通的歧管。并且，在构成燃料电池堆的情况下，在层叠方向上相邻的电池构造体1彼此之间共用一个隔板3。
而且，优选的是，本实施方式的燃料电池单元FC在支承板2及各隔板3的外周部彼此之间、歧管孔H1～H4的周围具有密封构件S(参照图1和图2。)。由此，确保气体流路的气密性。其中，在歧管孔H1～H4的周围不配置密封构件S或者在密封构件S的局部设置开放部分，以使与各气体流路相对应的气体能够流通(参照图1和图2。)。
并且，上述的燃料电池单元FC通过向电池构造体1的详细见后述的阳极电极层供给阳极气体并且向电池构造体1的详细见后述的阴极电极层供给阴极气体从而通过各电极层的电化学反应产生电能。此时，经由支承板2的详细见后述的主体部向电池构造体1的详细见后述的阳极电极层供给阳极气体。
接着，一边参照附图一边进一步详细地说明第1实施方式的燃料电池单元的主要部分。图3是图2所示的燃料电池单元的一例的沿着III－III线的剖视图。
如图3所示，在本实施方式的燃料电池单元FC中，电池构造体1具有自图中下侧起依次层叠有阳极电极层(燃料电极层)11、包括固体电解质的电解质层13以及阴极电极层(空气电极层)15的构造。并且，阳极电极层11具有：电极反应部111，其配置于中央，并且，热膨胀系数大于所述电解质层的热膨胀系数；以及外周缘部113，其与电极反应部111相邻地配置于电极反应部111的外周，并且，热膨胀系数小于电极反应部111的热膨胀系数。
在此，对于本发明中的“热膨胀系数”，例如，能够应用利用依据日本工业标准JISZ 2285、日本工业标准JIS R 1618的方法计量的平均线膨胀系数。此外，并不特别限定，例如，优选应用燃料电池单元的运转温度下的平均线膨胀系数。而且，例如，燃料电池单元的运转温度为600℃～900℃左右。因此，并不特别限定，例如，作为热膨胀系数，优选应用800℃下的平均线膨胀系数。
此外，并不特别限定，如图3所示，在本实施方式的燃料电池单元FC中，金属制的支承板2配置在电池构造体1的阳极电极层11侧，以增强电池构造体1的强度，并且防止支承板自身氧化。另外，在本发明中，虽未图示，但如果只考虑支承板的增强电池构造体的强度这样的目的，则例如也可以在阴极电极层侧配置支承板。另外，虽未图示，但不包括支承板的燃料电池单元也包含于本发明的范围，这是不言而喻的。此外，图示的位置处的金属制的支承板2也可以是详细见后述的主体部21和框架部23中的任一者。并且，图示的位置处的金属制的支承板也可以是详细见后述的主体部和框架部，该主体部和框架部具有位于主体部与框架部之间的未图示的分界。
在本实施方式中，如上述那样，设为如下这样的结构：包括电池构造体，该电池构造体具有层叠有阳极电极层、电解质层以及阴极电极层的构造，阳极电极层具有：电极反应部，其配置于中央，并且，热膨胀系数大于所述电解质层的热膨胀系数；以及外周缘部，其与电极反应部相邻地配置于电极反应部的外周，并且，热膨胀系数小于电极反应部的热膨胀系数。
因此，通过将相对难以热膨胀的外周缘部以与电极反应部相邻的方式配置于电极反应部的外周，能够有效地抑制或防止电解质层有时会伴随相对容易热膨胀的电极反应部的热膨胀产生的拉伸断裂。其结果，能够良好地维持燃料电池单元的气体阻隔性。
另外，在本实施方式中，如上述那样，优选设为还包括金属制的支承板的结构，该支承板配置在电池构造体的阳极电极层侧，用于支承电池构造体。
由此，与配置陶瓷制的支承板的情况相比，能够有效地抑制或防止电解质层有时会伴随电极反应部的热膨胀而产生的弯曲变形。结果，能够良好地维持燃料电池单元的气体阻隔性。
此外，在本实施方式中，如上述那样，优选设为如下结构：对于外周缘部和电解质层，构成要素的成分和构成要素的含有比例中的任一者或两者不同。
由此，能够适当地选择各种构成要素的成分、含有比例的外周缘部。其结果，能够良好地维持燃料电池单元的气体阻隔性。
并且，如图3所示，在本实施方式中，优选设为这样的结构：外周缘部113的厚度至少在外周缘部113与电极反应部111之间的分界B附近与电极反应部111的厚度相同。
在此，对于本说明书中的“外周缘部与电极反应部之间的分界附近”，能够列举出从外周缘部与电极反应部之间的分界到电极反应部的热膨胀的影响几乎可以忽略的位置的范围。该范围例如能够通过预备实验等适当地设定。
由此，例如，在支承板的阳极电极层侧的表面平坦的情况下，能够在特别是容易产生热应力差的部位设置平坦的电解质层。其结果，能够良好地维持燃料电池单元的气体阻隔性。另外，也可以设为整个外周缘部的厚度与电极反应部的厚度相同的结构。
而且，如图3所示，在本实施方式中，优选设为具有如下构造的结构，即：外周缘部113的内端侧的至少一部分与电极反应部111一起在电解质层13侧形成平坦的表面。另外，只要将外周缘部113的内端侧的至少一部分设为例如上述的外周缘部与电极反应部之间的分界B附近即可。并且，优选的是，外周缘部113的内端侧的至少一部分设为例如在俯视时与阴极电极层的一部分重叠地配置的部分。而且，优选的是，外周缘部113的内端侧的至少一部分设为例如在俯视时与主体部的一部分重叠地配置的部分。另外，也可以具有整个外周缘部与电极反应部一起在电解质层侧形成平坦的表面的结构。
由此，能够在特别是容易产生热应力差的部位设置平坦的电解质层。其结果，能够良好地维持燃料电池单元的气体阻隔性。
此外，在本实施方式中，优选设为这样的结构：外周缘部和电极反应部均含有阳极催化剂和固体电解质，外周缘部的阳极催化剂的含有比例小于电极反应部的阳极催化剂的含有比例。
由此，能够通过简便的制造方法、简便的材料选择制作适当的外周缘部，详细见后述。其结果，能够良好地维持燃料电池单元的气体阻隔性。并且还具有如下这样的派生优点，即还能够在外周缘部进行电极反应。
而且，如图3所示，在本实施方式中，优选设为这样的结构：外周缘部113具有在俯视时与阴极电极层15重叠地配置的部分113A。
由此，阳极电极层的构件之间的分界同阴极电极层的构件与空间之间的分界错开，能够抑制或防止因热应力差导致的应力集中。其结果，能够良好地维持燃料电池单元的气体阻隔性。
此外，由此，阳极电极层的构件之间的分界同阴极电极层的构件与空间之间的分界错开，与外周缘部不具有在俯视时与阴极电极层重叠地配置的部分的情况相比，能够在物理方面有效地抑制或防止电解质层有时会伴随电极反应部的热膨胀而产生的弯曲变形。其结果，能够良好地维持燃料电池单元的气体阻隔性。
在此，对各结构进一步详细地说明。
对于上述阳极电极层11的电极反应部111的构成要素的成分，只要电极反应部的热膨胀系数大于电解质层的热膨胀系数即可，并不特别限定，在燃料电池为固体氧化物形燃料电池的情况下，例如，能够列举出含有镍(Ni)和氧化钇稳定氧化锆(YSZ)的金属陶瓷等。另外，作为电极反应部的一例的含有镍(Ni)和氧化钇稳定氧化锆(YSZ)的金属陶瓷(Ni：YSZ＝50：50(质量比))的800℃下的平均热膨胀系数为12.5×10-6/K。并且，所述只是一例，例如，也能够通过形成方法来控制。
另外，对于上述阳极电极层11的外周缘部113的构成要素的成分，只要外周缘部的热膨胀系数小于电极反应部的热膨胀系数即可，并不特别限定。即，在外周缘部，例如，既可以进行电极反应，也可以不进行电极反应。另外，例如，优选的是，外周缘部应用构成要素的成分、构成要素的含有比例与后述的电解质层的构成要素的成分、构成要素的含有比例不同的结构。而且，在外周缘部与电极反应部同样地含有阳极催化剂和固体电解质的情况下，能够列举出外周缘部的阳极催化剂的含有比例小于电极反应部的阳极催化剂的含有比例的例子作为优选例。具体而言，在外周缘部为含有镍和氧化钇稳定氧化锆的金属陶瓷的情况下，能够列举出外周缘部的镍的含有比例小于电极反应部的镍的含有比例的例子作为优选例。另外，作为外周缘部的一例的含有镍(Ni)和氧化钇稳定氧化锆(YSZ)的金属陶瓷(Ni：YSZ＝20：80(质量比))的800℃下的平均热膨胀系数为11.0×10-6/K。此外，所述只是一例，能够通过形成方法来控制。
此外，作为上述电解质层13的构成要素的成分，并不特别限定，例如，能够列举出8mol％氧化钇稳定氧化锆(8mol％YSZ)等固体电解质。另外，作为电解质层的一例的氧化钇稳定氧化锆(YSZ)的800℃下的平均热膨胀系数为10.0×10-6/K。并且，所述只是一例，能够通过形成方法来控制。并且，在燃料电池为固体氧化物形燃料电池的情况下，优选的是，电解质层的构成要素的成分具有氧化物离子传导性。此外，虽未图示，但优选的是，电解质层将整个阳极电极层覆盖。
另外，对于上述阴极电极层15的构成要素的成分，并不特别限定，在燃料电池为固体氧化物形燃料电池的情况下，例如，能够列举出镧锶钴铁氧化物(LSCF)等。
另外，在应用氧化钇稳定氧化锆(YSZ)作为电解质层并且应用镧锶钴铁氧化物(LSCF)作为阴极电极层的情况下，虽未图示，但优选的是，在电解质层与阴极电极层之间设置含有二氧化铈系氧化物的扩散防止层。
另外，作为上述金属制的支承板2，并不特别限定，例如，能够应用烧结金属体、发泡金属体等多孔质金属构件等。
另外，对于上述金属制的支承板，并不特别限定，能够列举出如下这样的支承板作为优选例，即：由烧结金属体、发泡金属体等多孔质金属构件形成，详细见后述的框架部例如是通过冲压加工将多孔质金属构件的一部分在厚度方向上压扁而致密地形成的。
另外，对于上述金属制的支承板，并不特别限定，能够列举出阳极电极层侧的表面平坦的支承板作为优选例。
接着，一边参照附图一边详细地说明第1实施方式的燃料电池单元的变形例。图4是说明第1实施方式的燃料电池单元的第1变形例的主要部分的剖视图。图5是说明第1实施方式的燃料电池单元的第2变形例的主要部分的剖视图。另外，在以下的变形例中，对与第1实施方式的一例相同的结构部位标注相同附图标记并省略详细的说明。
图4所示的第1变形例、图5所示的第2变形例中的外周缘部113与电极反应部111之间的分界B的位置与图3所示的一例中的外周缘部113与电极反应部111之间的分界B的位置不同。即，在图4所示的第1变形例中，在俯视时阴极电极层15的外端与上述分界B重叠地配置。并且，在图5所示的第2变形例中，在俯视时上述分界B配置于比阴极电极层15的外端靠外侧的位置。
如上述那样，从抑制因热应力差导致的应力集中这样的观点出发，相比于图4所示的第1变形例，优选图3所示的一例、图5所示的第2变形例。此外，如上述那样，从抑制电解质层有时会伴随电极反应部的热膨胀而产生的弯曲变形这样的观点出发，相比于图5所示的第2变形例，优选图3所示的一例。
(第2实施方式)
接着，一边参照附图一边详细地说明第2实施方式的燃料电池单元。图6是说明第2实施方式的燃料电池单元的一例的主要部分的剖视图。即，图6是燃料电池单元的与沿着图2所示的III－III线的位置大致相同的位置处的剖视图。另外，在以下的实施方式中，对与第1实施方式相同的结构部位标注相同附图标记并省略详细的说明。
如图6所示，在本实施方式的燃料电池单元中，外周缘部113具有厚度随着朝向外端侧去而逐渐变薄的部分113B，这样的结构与上述的实施方式不同。
由此，不会在电解质层形成台阶等应力作用的方向在较窄的范围内显著地变化的部位。其结果，能够良好地维持燃料电池单元的气体阻隔性。
并且，在本实施方式中，也优选如上述那样设为还包括金属制的支承板的结构，该支承板配置在电池构造体的阳极电极层侧，用于支承电池构造体。
由此，与配置陶瓷制的支承板的情况相比，能够有效地抑制或防止电解质层有时会伴随电极反应部的热膨胀而产生的弯曲变形。其结果，能够良好地维持燃料电池单元的气体阻隔性。
而且，在本实施方式中，也优选如上述那样设为如下结构：对于外周缘部和电解质层，构成要素的成分和构成要素的含有比例中的任一者或两者不同。
由此，能够适当地选择各种构成要素的成分、含有比例的外周缘部。其结果，能够良好地维持燃料电池单元的气体阻隔性。
并且，如图6所示，在本实施方式中也优选设为这样的结构：外周缘部113的厚度至少在外周缘部113与电极反应部111之间的分界B附近与电极反应部111的厚度相同。
由此，例如，在支承板的阳极电极层侧的表面平坦的情况下，能够在特别是容易产生热应力差的部位设置平坦的电解质层。其结果，能够良好地维持燃料电池单元的气体阻隔性。
而且，如图6所示，在本实施方式中也优选设为具有如下构造的结构，即：外周缘部113的内端侧的至少一部分与电极反应部111一起在电解质层13侧形成平坦的表面。另外，只要将外周缘部113的内端侧的至少一部分设为例如上述的外周缘部与电极反应部之间的分界B附近即可。此外，优选外周缘部113的内端侧的至少一部分设为例如在俯视时与阴极电极层的一部分重叠地配置的部分。而且，优选外周缘部113的内端侧的至少一部分为例如在俯视时与主体部的一部分重叠地配置的部分。
由此，能够在特别是容易产生热应力差的部位设置平坦的电解质层。其结果，能够良好地维持燃料电池单元的气体阻隔性。
并且，在本实施方式中，也优选设为这样的结构：外周缘部和电极反应部均含有阳极催化剂和固体电解质，外周缘部的阳极催化剂的含有比例小于电极反应部的阳极催化剂的含有比例。
由此，能够通过简便的制造方法、简便的材料选择制作适当的外周缘部，详细见后述。其结果，能够良好地维持燃料电池单元的气体阻隔性。并且还具有如下这样的派生优点，即还能够在外周缘部进行电极反应。
而且，如图6所示，在本实施方式中，也优选设为这样的结构：外周缘部113具有在俯视时与阴极电极层15重叠地配置的部分113A。
由此，阳极电极层的构件之间的分界同阴极电极层的构件与空间之间的分界错开，能够抑制或防止因热应力差导致的应力集中。其结果，能够良好地维持燃料电池单元的气体阻隔性。
并且，由此，阳极电极层的构件之间的分界同阴极电极层的构件与空间之间的分界错开，与外周缘部不具有在俯视时与阴极电极层重叠地配置的部分的情况相比，能够在物理方面有效地抑制或防止电解质层有时会伴随电极反应部的热膨胀而产生的弯曲变形。其结果，能够良好地维持燃料电池单元的气体阻隔性。
接着，一边参照附图一边详细地说明第2实施方式的燃料电池单元的变形例。图7是说明第2实施方式的燃料电池单元的第1变形例的主要部分的剖视图。图8是说明第2实施方式的燃料电池单元的第2变形例的主要部分的剖视图。
图7所示的第1变形例、图8所示的第2变形例中的外周缘部113与电极反应部111之间的分界B的位置与图6所示的一例中的外周缘部113与电极反应部111之间的分界B的位置不同。即，在图7所示的第1变形例中，在俯视时阴极电极层15的外端与上述分界B重叠地配置。此外，在图8所示的第2变形例中，在俯视时上述分界B配置于比阴极电极层15的外端靠外侧的位置。而且，在图8所示的第2变形例中，图6所示的一例中的外周缘部的、厚度随着朝向外端侧去而逐渐变薄的一部分113B被替换为电极反应部111的详细见后述的厚度随着朝向外端侧去而逐渐变薄并且顶端配置在支承板2侧的一部分111A，在该一部分111A的外侧配置外周缘部的一部分113B。另外，虽未图示，但也可以是，第2变形例的外周缘部113并非一定是厚度随着朝向外端侧去而逐渐变薄。
如上述那样，从抑制因热应力差导致的应力集中这样的观点出发，相比于图7所示的第1变形例，优选图6所示的一例、图8所示的第2变形例。此外，如上述那样，从抑制电解质层有时会伴随电极反应部的热膨胀而产生的弯曲变形这样的观点出发，相比于图8所示的第2变形例，优选图6所示的一例。
(第3实施方式)
接着，一边参照附图一边详细地说明第3实施方式的燃料电池单元。图9是说明第3实施方式的燃料电池单元的一例的主要部分的剖视图。即，图9是燃料电池单元的与沿着图2所示的III－III线的位置大致相同的位置处的剖视图。
如图9所示，在本实施方式的燃料电池单元中，外周缘部113具有厚度随着朝向其内端侧去而逐渐变薄并且顶端113a配置在电解质层13侧的部分113C，电极反应部111具有厚度随着朝向其外端侧去而逐渐变薄并且顶端111a配置在与电解质层13相反的一侧、换言之支承板2侧的部分111A，这样的结构与上述的实施方式不同。另外，外周缘部113与电极反应部111之间的分界B1相对于阳极电极层11的厚度方向倾斜。
通过将相对难以热膨胀的外周缘部配置在电解质层侧，从而抑制或防止电解质侧的热膨胀。其结果，能够良好地维持燃料电池单元的气体阻隔性。并且，例如，通过将相对容易热膨胀的电极反应部配置在支承板侧，从而缓和支承板与阳极电极层的热膨胀差，抑制或防止微小的剥离。其结果，能够良好地维持燃料电池单元的气体阻隔性。
并且，在本实施方式中，也优选如上述那样设为还包括金属制的支承板的结构，该支承板配置在电池构造体的阳极电极层侧，用于支承电池构造体。
由此，与配置陶瓷制的支承板的情况相比，能够有效地抑制或防止电解质层有时会伴随电极反应部的热膨胀而产生的弯曲变形。其结果，能够良好地维持燃料电池单元的气体阻隔性。
而且，在本实施方式中，也优选如上述那样设为如下结构：对于外周缘部和电解质层，构成要素的成分和构成要素的含有比例中的任一者或两者不同。
由此，能够适当地选择各种构成要素的成分、含有比例的外周缘部。其结果，能够良好地维持燃料电池单元的气体阻隔性。
并且，如图9所示，在本实施方式中也优选设为具有如下构造的结构，即：外周缘部113的内端侧的至少一部分与电极反应部111一起在电解质层13侧形成平坦的表面。
由此，能够在特别是容易产生热应力差的部位设置平坦的电解质层。其结果，能够良好地维持燃料电池单元的气体阻隔性。
而且，在本实施方式中也优选设为这样的结构：外周缘部和电极反应部均含有阳极催化剂和固体电解质，外周缘部的阳极催化剂的含有比例小于电极反应部的阳极催化剂的含有比例。
由此，能够通过简便的制造方法、简便的材料选择制作适当的外周缘部，详细见后述。其结果，能够良好地维持燃料电池单元的气体阻隔性。并且，还具有如下这样的派生优点，即还能够在外周缘部进行电极反应。
并且，如图9所示，在本实施方式中也优选设为这样的结构：外周缘部113具有在俯视时与阴极电极层15重叠地配置的部分113A。
由此，阳极电极层的构件之间的分界同阴极电极层的构件与空间之间的分界错开，能够抑制或防止因热应力差导致的应力集中。其结果，能够良好地维持燃料电池单元的气体阻隔性。
此外，由此，阳极电极层的构件之间的分界同阴极电极层的构件与空间之间的分界错开，与外周缘部不具有在俯视时与阴极电极层重叠地配置的部分的情况相比，能够在物理方面有效地抑制或防止电解质层有时会伴随电极反应部的热膨胀而产生的弯曲变形。其结果，能够良好地维持燃料电池单元的气体阻隔性。
而且，如图9所示，在本实施方式中也优选设为这样的结构：外周缘部113具有厚度随着朝向外端侧去而逐渐变薄的部分113B。
由此，不会在电解质层形成台阶等应力作用的方向在较窄的范围内显著地变化的部位。结果，能够良好地维持燃料电池单元的气体阻隔性。
接着，一边参照附图一边详细地说明第3实施方式的燃料电池单元的变形例。图10是说明第3实施方式的燃料电池单元的第1变形例的主要部分的剖视图。图11是说明第3实施方式的燃料电池单元的第2变形例的主要部分的剖视图。图12是说明第3实施方式的燃料电池单元的第3变形例的主要部分的剖视图。图13是说明第3实施方式的燃料电池单元的第4变形例的主要部分的剖视图。
图10所示的第1变形例～图13所示的第4变形例中的外周缘部113与电极反应部111之间的分界B1的位置与图9所示的一例中的外周缘部113与电极反应部111之间的分界B1的位置不同。即，在图10所示的第1变形例中，在俯视时阴极电极层15的外端配置于比外周缘部113的内侧的顶端113a靠内侧的位置。此外，在图11所示的第2变形例中，在俯视时阴极电极层15的外端与外周缘部113的内侧的顶端113a重叠地配置。而且，在图12所示的第3变形例中，在俯视时阴极电极层15的外端与电极反应部111的外侧的顶端111a重叠地配置。而且，在图13所示的第4变形例中，在俯视时阴极电极层15的外端配置于比电极反应部111的外侧的顶端111a靠外侧的位置。
如上述那样，从抑制电解质层有时会伴随电极反应部的热膨胀而产生的弯曲变形这样的观点出发，认为相比于图10所示的第1变形例、图11所示的第2变形例，优选图9所示的一例、图12所示的第3变形例、图13所示的第4变形例。并且，从抑制因热应力差导致的应力集中这样的观点出发，认为相比于图12所示的第3变形例，优选图9所示的一例、图13所示的第4变形例。另外，对于图9所示的一例和图13所示的第4变形例，优选根据阳极电极层的构成材料的不同而适当地选择。
(第4实施方式)
接着，一边参照附图一边详细地说明第4实施方式的燃料电池单元。图14是说明第4实施方式的燃料电池单元的一例的主要部分的剖视图。即，图14是燃料电池单元的与沿着图2所示的III－III线的位置大致相同的位置处的剖视图。
如图14所示，在本实施方式的燃料电池单元中，金属制的支承板2具有：中央的主体部21，其具有透气性，并且与阳极电极层11的电极反应部111接触；以及框架部23，其配置于主体部21的外周，并且具有不透气性，这样的结构与上述的实施方式不同。另外，在本实施方式的金属制的支承板2的情况下，框架部23的厚度比主体部21的厚度薄。这样的支承板并不特别限定，例如能够通过如下这样得到，即：对厚度恒定的烧结金属体、发泡金属体等多孔质金属板部进行冲压加工，将要成为框架部的部位在厚度方向上压扁而致密地形成框架部。
由此，能够利用金属制的支承板自身的气体阻隔性。其结果，能够良好地维持燃料电池单元的气体阻隔性。此外，如上述那样，与配置陶瓷制的支承板的情况相比，能够有效地抑制或防止电解质层有时会伴随电极反应部的热膨胀而产生的弯曲变形。其结果，能够良好地维持燃料电池单元的气体阻隔性。
并且，如图14所示，本实施方式的燃料电池单元优选设为这样的结构：外周缘部113具有在俯视时与主体部21重叠地配置的部分113D。
由此，支承体的部位之间的分界与阳极层的构件之间的分界错开，能够抑制或防止因热应力差导致的应力集中。其结果，能够良好地维持燃料电池单元的气体阻隔性。
而且，在本实施方式中，也优选如上述那样设为如下结构：对于外周缘部和电解质层，构成要素的成分和构成要素的含有比例中的任一者或两者不同。
由此，能够适当地选择各种构成要素的成分、含有比例的外周缘部。其结果，能够良好地维持燃料电池单元的气体阻隔性。
并且，如图14所示，在本实施方式中也优选设为这样的结构：外周缘部113的厚度至少在外周缘部113与电极反应部111之间的分界B附近与电极反应部111的厚度相同。
由此，例如，在支承板的阳极电极层侧的表面平坦的情况下，能够在特别是容易产生热应力差的部位设置平坦的电解质层。其结果，能够良好地维持燃料电池单元的气体阻隔性。
而且，如图14所示，在本实施方式中也优选设为具有如下构造的结构，即：外周缘部113的内端侧的至少一部分与电极反应部111一起在电解质层13侧形成平坦的表面。另外，只要将外周缘部113的内端侧的至少一部分设为例如上述的外周缘部与电极反应部之间的分界B附近即可。此外，优选的是，外周缘部113的内端侧的至少一部分设为例如在俯视时与阴极电极层的一部分重叠地配置的部分。而且，优选的是，外周缘部113的内端侧的至少一部分设为例如在俯视时与主体部的一部分重叠地配置的部分。
由此，能够在特别是容易产生热应力差的部位设置平坦的电解质层。其结果，能够良好地维持燃料电池单元的气体阻隔性。
并且，在本实施方式中也优选设为这样的结构：外周缘部和电极反应部均含有阳极催化剂和固体电解质，外周缘部的阳极催化剂的含有比例小于电极反应部的阳极催化剂的含有比例。
由此，能够通过简便的制造方法、简便的材料选择制作适当的外周缘部，详细见后述。其结果，能够良好地维持燃料电池单元的气体阻隔性。并且，还具有如下这样的派生优点，即还能够在外周缘部进行电极反应。
而且，如图14所示，在本实施方式中也优选设为这样的结构：外周缘部113具有在俯视时与阴极电极层15重叠地配置的部分113A。
由此，阳极电极层的构件之间的分界同阴极电极层的构件与空间之间的分界错开，能够抑制或防止因热应力差导致的应力集中。其结果，能够良好地维持燃料电池单元的气体阻隔性。
并且，由此，阳极电极层的构件之间的分界同阴极电极层的构件与空间之间的分界错开，与外周缘部不具有在俯视时与阴极电极层重叠地配置的部分的情况相比，能够在物理方面有效地抑制或防止电解质层有时会伴随电极反应部的热膨胀而产生的弯曲变形。其结果，能够良好地维持燃料电池单元的气体阻隔性。
并且，在本实施方式中也优选设为这样的结构：外周缘部具有厚度随着朝向外端侧去而逐渐变薄的部分。
由此，不会在电解质层形成台阶等应力作用的方向在较窄的范围内显著变化的部位。其结果，能够良好地维持燃料电池单元的气体阻隔性。
而且，在本实施方式中也优选设为这样的结构：外周缘部具有厚度随着朝向其内端侧去而逐渐变薄并且顶端配置在电解质层侧的部分，电极反应部具有厚度随着朝向其外端侧去而逐渐变薄并且顶端配置在支承板侧的部分。
通过将相对难以热膨胀的外周缘部配置在电解质层侧，从而抑制或防止电解质侧的热膨胀。其结果，能够良好地维持燃料电池单元的气体阻隔性。此外，通过将相对容易热膨胀的电极反应部配置在支承板侧，从而缓和支承板与阳极电极层的热膨胀差，抑制或防止微小的剥离。其结果，能够良好地维持燃料电池单元的气体阻隔性。
接着，一边参照附图一边详细地说明第4实施方式的燃料电池单元的变形例。图15是说明第4实施方式的燃料电池单元的第1变形例～第5变形例的主要部分的剖视图。
图15所示的第1变形例～第4变形例中的主体部21与框架部23之间的分界的位置与图14所示的一例中的主体部21与框架部23之间的分界的位置不同。另外，在图15中，主体部21与框架部23之间的分界为分界b5的第5变形例与图14所示的一例相当。
即，在图15所示的第1变形例中，在俯视时主体部21与框架部23之间的分界b1配置在比上述分界B靠内侧的位置。此外，在图15所示的第2变形例中，在俯视时主体部21与框架23之间的分界b2与上述分界B重叠地配置。而且，在图15所示的第3变形例中，在俯视时主体部21与框架23之间的分界b3配置在上述分界B与阴极电极层15的外端之间。并且，在图15所示的第4变形例中，在俯视时主体部21与框架部23之间的分界线b4与阴极电极层15的外端重叠地配置。而且，在图15所示的第5变形例中，在俯视时主体部21与框架23之间的分界b5配置在比阴极电极层15的外端靠外侧的位置。
如上述那样，从抑制因热应力差导致的应力集中这样的观点出发，相比于第2变形例、第4变形例，优选第1变形例、第3变形例、第5变形例(图14所示的一例)。此外，与框架部相比，主体部21相对靠近较多地进行电化学反应的电极反应部111。因此，存在主体部和框架部暴露的温度环境不同的情况。在这样的情况下，从抑制因暴露的温度环境不同导致的应力集中这样的观点出发，认为相比于第1变形例、第3变形例，优选第5变形例(图14所示的一例)。
图16是说明第4实施方式的燃料电池单元的第6变形例～第8变形例的主要部分的剖视图。
图16所示的第6变形例～第8变形例中的外周缘部113与电极反应部111之间的分界B的位置与图4所示的一例中的外周缘部113与电极反应部111之间的分界B的位置相同，主体部21与框架部23之间的分界的位置与图14所示的一例中的主体部21与框架部23之间的分界的位置不同。
即，在图16所示的第6变形例中，在俯视时，主体部21与框架部23之间的分界b11配置在比上述分界B靠内侧的位置。此外，在图16所示的第7变形例中，在俯视时，主体部21与框架23之间的分界b12与上述分界B重叠地配置。而且，在图16所示的第8变形例中，在俯视时，主体部21与框架23之间的分界b13配置在比阴极电极层15的外端靠外侧的位置。
如上述那样，从抑制因热应力差导致的应力集中这样的观点出发，相比于第7变形例，优选第6变形例、第8变形例。并且，与框架部相比，主体部21相对靠近较多地进行电化学反应的电极反应部111。因此，存在主体部和框架部暴露的温度环境不同的情况。在这样的情况下，从抑制因暴露的温度环境不同导致的应力集中这样的观点出发，认为相比于第6变形例，优选第8变形例。
图17是说明第4实施方式的燃料电池单元的第9变形例～第13变形例的主要部分的剖视图。
图17所示的第9变形例～第13变形例中的外周缘部113与电极反应部111之间的分界B的位置与图5所示的一例中的外周缘部113与电极反应部111之间的分界B的位置相同，主体部21与框架部23之间的分界的位置与图14所示的一例中的主体部21与框架部23之间的分界的位置不同。
即，在图17所示的第9变形例中，在俯视时，主体部21与框架部23之间的分界b21配置在比阴极电极层15的外端靠内侧的位置。此外，在图17所示的第10变形例中，在俯视时，主体部21与框架部23之间的分界b22与阴极电极层15的外端重叠地配置。而且，在图17所示的第11变形例中，在俯视时，主体部21与框架部23之间的分界b23配置在阴极电极层15的外端与上述分界B之间。此外，在图17所示的第12变形例中，在俯视时，主体部21与框架23之间的分界b24与上述分界B重叠地配置。而且，在图17所示的第13变形例中，在俯视时，主体部21与框架23之间的分界b25配置在比上述分界B靠外侧的位置。
如上述那样，从抑制因热应力差导致的应力集中这样的观点出发，相比于第10变形例、第12变形例，优选第9变形例、第11变形例、第13变形例。并且，与框架部相比，主体部21相对靠近较多地进行电化学反应的电极反应部111。因此，存在主体部和框架部暴露的温度环境不同的情况。在这样的情况下，从抑制因暴露的温度环境不同导致的应力集中这样的观点出发，认为相比于第9变形例、第11变形例，优选第13变形例。
图18是说明第4实施方式的燃料电池单元的第14变形例～第18变形例的主要部分的剖视图。
图18所示的第14变形例～第18变形例中的外周缘部113与电极反应部111之间的分界B的位置与图6所示的一例中的外周缘部113与电极反应部111之间的分界B的位置相同，主体部21与框架部23之间的分界的位置与图14所示的一例中的主体部21与框架部23之间的分界的位置不同。
即，在图18所示的第14变形例中，在俯视时，主体部21与框架部23之间的分界b31配置在比上述分界B靠内侧的位置。此外，在图18所示的第15变形例中，在俯视时，主体部21与框架部23之间的分界b32与上述分界B重叠地配置。而且，在图18所示的第16变形例中，在俯视时，主体部21与框架部23之间的分界b33配置在上述分界B与阴极电极层15的外端之间。此外，在图18所示的第17变形例中，在俯视时，主体部21与框架部23之间的分界b34与阴极电极层15的外端重叠地配置。而且，在图18所示的第18变形例中，在俯视时，主体部21与框架部23之间的分界b35配置在比阴极电极层15的外端靠外侧的位置。
如上述那样，从抑制因热应力差导致的应力集中这样的观点出发，相比于第15变形例、第17变形例，优选第14变形例、第16变形例、第18变形例。此外，与框架部相比，主体部21相对靠近较多地进行电化学反应的电极反应部111。因此，存在主体部和框架部暴露的温度环境不同的情况。在这样的情况下，从抑制因暴露的温度环境不同导致的应力集中这样的观点出发，认为相比于第14变形例、第16变形例，优选第18变形例。但是，从考虑到产生因暴露的温度环境不同导致的应力集中而使分界位于阳极电极层相对较厚的部分这样的观点出发，还认为相比于第18变形例，优选第14变形例、第16变形例。
图19是说明第4实施方式的燃料电池单元的第19变形例～第21变形例的主要部分的剖视图。
图19所示的第19变形例～第21变形例中的外周缘部113与电极反应部111之间的分界B的位置与图7所示的一例中的外周缘部113与电极反应部111之间的分界B的位置相同，主体部21与框架部23之间的分界的位置与图14所示的一例中的主体部21与框架部23之间的分界的位置不同。
即，在图19所示的第19变形例中，在俯视时，主体部21与框架部23之间的分界b41配置在比上述分界B靠内侧的位置。此外，在图19所示的第20变形例中，在俯视时，主体部21与框架部23之间的分界b42与上述分界B重叠地配置。而且，在图19所示的第21变形例中，在俯视时，主体部21与框架部23之间的分界b43配置在比上述分界B靠外侧的位置。
如上述那样，从抑制因热应力差导致的应力集中这样的观点出发，相比于第20变形例，优选第19变形例、第20变形例。并且，与框架部相比，主体部21相对靠近较多地进行电化学反应的电极反应部111。因此，存在主体部和框架部暴露的温度环境不同的情况。在这样的情况下，从抑制因暴露的温度环境不同导致的应力集中这样的观点出发，认为相比于第19变形例，优选第21变形例。但是，从考虑到产生因暴露的温度环境不同导致的应力集中而使分界位于阳极电极层相对较厚的部分这样的观点出发，还认为相比于第21变形例，优选第19变形例。
图20是说明第4实施方式的燃料电池单元的第22变形例～第26变形例的主要部分的剖视图。
图20所示的第22变形例～第26变形例中的外周缘部113与电极反应部111之间的分界B的位置与图8所示的一例中的外周缘部113与电极反应部111之间的分界B的位置相同，主体部21与框架部23之间的分界的位置与图14所示的一例中的主体部21与框架部23之间的分界的位置不同。
即，在图20所示的第22变形例中，在俯视时，主体部21与框架部23之间的分界b51配置在比阴极电极层15的外端靠内侧的位置。此外，在图20所示的第23变形例中，在俯视时，主体部21与框架部23之间的分界b52与阴极电极层15的外端重叠地配置。而且，在图20所示的第24变形例中，在俯视时，主体部21与框架23之间的分界b53配置在阴极电极层15的外端与上述分界B之间。此外，在图20所示的第25变形例中，在俯视时，主体部21与框架部23之间的分界b54与上述分界B重叠地配置。而且，在图20所示的第26变形例中，在俯视时，主体部21与框架部23之间的分界b55配置在比上述分界B靠外侧的位置。
如上述那样，从抑制因热应力差导致的应力集中这样的观点出发，相比于第23变形例、第25变形例，优选第22变形例、第24变形例、第26变形例。并且，与框架部相比，主体部21相对靠近较多地进行电化学反应的电极反应部111。因此，存在主体部和框架部暴露的温度环境不同的情况。在这样的情况下，从抑制因暴露的温度环境不同导致的应力集中这样的观点出发，认为相比于第22变形例，优选第24变形例、第26变形例。但是，从考虑到产生因暴露的温度环境不同导致的应力集中而使分界位于阳极电极层相对较厚的部分这样的观点出发，还认为相比于第24变形例、第26变形例，优选第22变形例。
图21是说明第4实施方式的燃料电池单元的第27变形例～第35变形例的主要部分的剖视图。
图21所示的第27变形例～第35变形例中的外周缘部113与电极反应部111之间的分界B1的位置与图9所示的一例中的外周缘部113与电极反应部111之间的分界B1的位置相同，主体部21与框架部23之间的分界的位置与图14所示的一例中的主体部21与框架部23之间的分界的位置不同。
即，在图21所示的第27变形例中，在俯视时，主体部21与框架部23之间的分界b61配置在比顶端113a靠内侧的位置。此外，在图21所示的第28变形例中，在俯视时，主体部21与框架部23之间的分界b62与顶端113a重叠地配置。而且，在图21所示的第29变形例中，在俯视时，主体部21与框架23之间的分界b63配置在顶端113a与阴极电极层15的外端之间。此外，在图21所示的第30变形例中，在俯视时，主体部21与框架部23之间的分界b64与阴极电极层15的外端重叠地配置。而且，在图21所示的第31变形例中，在俯视时，主体部21与框架部23之间的分界b65配置在阴极电极层15的外端与顶端111a之间。此外，在图21所示的第32变形例中，在俯视时，主体部21与框架部23之间的分界b66与顶端111a重叠地配置。而且，在图21所示的第33变形例中，在俯视时，主体部21与框架部23之间的分界b67配置在顶端111a与阳极电极层11的外端之间。此外，在图21所示的第34变形例中，在俯视时，主体部21与框架部23之间的分界b68与阳极电极层11的外端重叠地配置。而且，在图21所示的第35变形例中，在俯视时，主体部21与框架部23之间的分界b69配置在比阳极电极层11的外端靠外侧的位置。
如上述那样，从抑制因热应力差导致的应力集中这样的观点出发，相比于第28变形例、第30变形例、第32变形例、第34变形例，优选第27变形例、第29变形例、第31变形例、第33变形例、第35变形例。并且，与框架部相比，主体部21相对靠近较多地进行电化学反应的电极反应部111。因此，存在主体部和框架部暴露的温度环境不同的情况。在这样的情况下，从抑制因暴露的温度环境不同导致的应力集中这样的观点出发，认为相比于第27变形例、第29变形例、第31变形例，优选第33变形例、第35变形例。但是，从考虑到产生因暴露的温度环境不同导致的应力集中而使分界位于阳极电极层相对较厚的部分这样的观点出发，还认为相比于第33变形例、第35变形例，优选第27变形例、第29变形例、第31变形例。
图22所示的第36变形例～第44变形例中的外周缘部113与电极反应部111之间的分界B1的位置与图10所示的一例中的外周缘部113与电极反应部111之间的分界B1的位置相同，主体部21与框架部23之间的分界的位置与图14所示的一例中的主体部21与框架部23之间的分界的位置不同。
即，在图22所示的第36变形例中，在俯视时，主体部21与框架部23之间的分界b71配置在比阴极电极层15的外端靠内侧的位置。此外，在图22所示的第37变形例中，在俯视时，主体部21与框架部23之间的分界b72与阴极电极层15的外端重叠地配置。而且，在图22所示的第38变形例中，在俯视时，主体部21与框架部23之间的分界b73配置在阴极电极层15的外端与顶端113a之间。此外，在图22所示的第39变形例中，在俯视时，主体部21与框架部23之间的分界b74与顶端113a重叠地配置。而且，在图22所示的第40变形例中，在俯视时，主体部21与框架部23之间的分界b75配置在顶端113a与顶端111a之间。此外，在图22所示的第41变形例中，在俯视时，主体部21与框架部23之间的分界b76与顶端111a重叠地配置。而且，在图22所示的第42变形例中，在俯视时，主体部21与框架部23之间的分界b77配置在顶端111a与阳极电极层11的外端之间。此外，在图22所示的第43变形例中，在俯视时，主体部21与框架部23之间的分界b78与阳极电极层11的外端重叠地配置。而且，在图22所示的第44变形例中，在俯视时，主体部21与框架部23之间的分界b79配置在比阳极电极层11的外端靠外侧的位置。
如上述那样，从抑制因热应力差导致的应力集中这样的观点出发，相比于第37变形例、第39变形例、第41变形例、第43变形例，优选第36变形例、第38变形例、第40变形例、第42变形例、第44变形例。此外，与框架部相比，主体部21相对靠近较多地进行电化学反应的电极反应部111。因此，存在主体部和框架部暴露的温度环境不同的情况。在这样的情况下，从抑制因暴露的温度环境不同导致的应力集中这样的观点出发，认为相比于第36变形例、第38变形例、第40变形例，优选第42变形例、第44变形例。但是，从考虑到产生因暴露的温度环境不同导致的应力集中而使分界位于阳极电极层相对较厚的部分这样的观点出发，还认为相比于第42变形例、第44变形例，优选第36变形例、第38变形例、第40变形例。
图23所示的第45变形例～第51变形例中的外周缘部113与电极反应部111之间的分界B1的位置与图11所示的一例中的外周缘部113与电极反应部111之间的分界B1的位置相同，主体部21与框架部23之间的分界的位置与图14所示的一例中的主体部21与框架部23之间的分界的位置不同。
即，在图23所示的第45变形例中，在俯视时，主体部21与框架部23之间的分界b81配置在比阴极电极层15的外端靠内侧的位置。此外，在图23所示的第46变形例中，在俯视时，主体部21与框架部23之间的分界b82与阴极电极层15的外端重叠地配置。而且，在图23所示的第47变形例中，在俯视时，主体部21与框架部23之间的分界b83配置在阴极电极层15的外端与顶端111a之间。此外，在图23所示的第48变形例中，在俯视时，主体部21与框架部23之间的分界b84与顶端111a重叠地配置。而且，在图23所示的第49变形例中，在俯视时，主体部21与框架部23之间的分界b85配置在顶端111a与阳极电极层11的外端之间。此外，在图23所示的第50变形例中，在俯视时，主体部21与框架部23之间的分界b86与阳极电极层11的外端重叠地配置。而且，在图23所示的第51变形例中，在俯视时，主体部21与框架部23之间的分界b87配置在比阳极电极层11的外端靠外侧的位置。
如上述那样，从抑制因热应力差导致的应力集中这样的观点出发，相比于第46变形例、第48变形例、第50变形例，优选第45变形例、第47变形例、第49变形例、第51变形例。并且，与框架部相比，主体部21相对靠近较多地进行电化学反应的电极反应部111。因此，存在主体部和框架部暴露的温度环境不同的情况。在这样的情况下，从抑制因暴露的温度环境不同导致的应力集中这样的观点出发，认为相比于第45变形例、第47变形例，优选第49变形例、第51变形例。但是，从考虑到产生因暴露的温度环境不同导致的应力集中而使分界位于阳极电极层相对较厚的部分这样的观点出发，还认为相比于第49变形例、第51变形例，优选第45变形例、第47变形例。
图24所示的第52变形例～第58变形例中的外周缘部113与电极反应部111之间的分界B1的位置与图12所示的一例中的外周缘部113与电极反应部111之间的分界B1的位置相同，主体部21与框架部23之间的分界的位置与图14所示的一例中的主体部21与框架部23之间的分界的位置不同。
即，在图24所示的第52变形例中，在俯视时，主体部21与框架部23之间的分界b91配置在比顶端113a靠内侧的位置。此外，在图24所示的第53变形例中，在俯视时，主体部21与框架部23之间的分界b92与顶端113a重叠地配置。而且，在图24所示的第54变形例中，在俯视时，主体部21与框架部23之间的分界b93配置在顶端113a与顶端111a之间。此外，在图24所示的第55变形例中，在俯视时，主体部21与框架部23之间的分界b94与顶端111a重叠地配置。而且，在图24所示的第56变形例中，在俯视时，主体部21与框架部23之间的分界b95配置在顶端111a与阳极电极层11的外端之间。此外，在图24所示的第57变形例中，在俯视时，主体部21与框架部23之间的分界b96与阳极电极层11的外端重叠地配置。而且，在图24所示的第58变形例中，在俯视时，主体部21与框架部23之间的分界b97配置在比阳极电极层11的外端靠外侧的位置。
如上述那样，从抑制因热应力差导致的应力集中这样的观点出发，相比于第53变形例、第55变形例、第57变形例，优选第52变形例、第54变形例、第56变形例、第58变形例。并且，与框架部相比，主体部21相对靠近较多地进行电化学反应的电极反应部111。因此，存在主体部和框架部暴露的温度环境不同的情况。在这样的情况下，从抑制因暴露的温度环境不同导致的应力集中这样的观点出发，认为相比于第52变形例、第54变形例，优选第56变形例、第58变形例。但是，从考虑到产生因暴露的温度环境不同导致的应力集中而使分界位于阳极电极层相对较厚的部分这样的观点出发，还认为相比于第56变形例、第58变形例，优选第52变形例、第54变形例。
图25所示的第59变形例～第67变形例中的外周缘部113与电极反应部111之间的分界B1的位置与图13所示的一例中的外周缘部113与电极反应部111之间的分界B1的位置相同，主体部21与框架部23之间的分界的位置与图14所示的一例中的主体部21与框架部23之间的分界的位置不同。
即，在图25所示的第59变形例中，在俯视时，主体部21与框架部23之间的分界b101配置在比顶端113a靠内侧的位置。此外，在图25所示的第60变形例中，在俯视时，主体部21与框架部23之间的分界b102与顶端113a重叠地配置。而且，在图25所示的第61变形例中，在俯视时，主体部21与框架部23之间的分界b103配置在顶端113a与顶端111a之间。此外，在图25所示的第62变形例中，在俯视时，主体部21与框架部23之间的分界b104与顶端111a重叠地配置。而且，在图25所示的第63变形例中，在俯视时，主体部21与框架部23之间的分界b105配置在顶端111a与阳极电极层11的外端之间。此外，在图25所示的第64变形例中，在俯视时，主体部21与框架部23之间的分界b106与阳极电极层11的外端重叠地配置。而且，在图25所示的第65变形例中，在俯视时，主体部21与框架部23之间的分界b107配置在阴极电极层15的外端与阳极电极层11的外端之间。此外，在图25所示的第66变形例中，在俯视时，主体部21与框架部23之间的分界b108与阳极电极层11的外端重叠地配置。而且，在图25所示的第67变形例中，在俯视时，主体部21与框架部23之间的分界b109配置在比阳极电极层11的外端靠外侧的位置。
如上述那样，从抑制因热应力差导致的应力集中这样的观点出发，相比于第60变形例、第62变形例、第64变形例、第66变形例，优选第59变形例、第61变形例、第63变形例、第65变形例、第67变形例。此外，与框架部相比，主体部21相对靠近较多地进行电化学反应的电极反应部111。因此，存在主体部和框架部暴露的温度环境不同的情况。在这样的情况下，从抑制因暴露的温度环境不同导致的应力集中这样的观点出发，认为相比于第59变形例、第61变形例、第63变形例，优选第65变形例、第67变形例。但是，从考虑到产生因暴露的温度环境不同导致的应力集中而使分界位于阳极电极层相对较厚的部分这样的观点出发，还认为相比于第65变形例、第67变形例，优选第59变形例、第61变形例、第63变形例。
上述的各实施方式的燃料电池单元例如能够通过以下的方法来制造。另外，以下的燃料电池单元的制造方法是一例，本发明的燃料电池单元并不限定于通过以下的制造方法得到的燃料电池单元。
例如，首先，通过丝网印刷在作为金属制的支承板的铬－5质量％铁合金等多孔质金属基板上涂布含有Ni颗粒/YSZ颗粒混合物等的阳极电极层形成用浆料，来形成阳极涂布层。此时，与形成外周缘部时相比，在形成电极反应部时，使用Ni颗粒的含有比例较多的阳极电极层形成用浆料。具体而言，在形成电极反应部时，使用含有镍(Ni)和氧化钇稳定氧化锆(YSZ)的金属陶瓷(Ni：YSZ＝50：50(质量比))，在形成外周缘部时，能够使用含有镍(Ni)和氧化钇稳定氧化锆(YSZ)的金属陶瓷(Ni：YSZ＝20：80(质量比))。
接着，在阳极涂布层上涂布含有8mol％YSZ颗粒等的电解质层形成浆料，来形成电解质涂布层。
进而，在氢气氛等还原气氛下，以1000℃的温度进行烧结，从而在多孔质基板上形成具有规定的电极反应部和外周缘部的阳极电极层以及电解质层。
进而，通过丝网印刷在电解质层上涂布含有二氧化铈系氧化物颗粒等的扩散防止层形成用浆料，在氢气氛等还原气氛下，以1000℃的温度进行烧结，从而在电解质层上形成扩散防止层。
之后，通过丝网印刷在扩散防止层上涂布含有镧锶钴铁氧化物(LSCF)等的阴极电极层形成用浆料，在氢气氛等还原气氛下，以1000℃的温度进行烧结，从而在扩散防止层上形成阴极电极层。
由此，电极反应部的800℃下的平均热膨胀系数为12.5×10-6/K，外周缘部的800℃下的平均热膨胀系数为11.0×10-6/K，电解质层的800℃下的平均热膨胀系数为10.0×10-6/K，能够得到期望的燃料电池单元。另外，也能够代替丝网印刷法或连同丝网印刷法一起应用冷喷涂法、粉浆浇注法等。
以上，通过一些实施方式对本发明进行了说明，但本发明并不限定于这些实施方式，能够在本发明的要旨的范围内进行各种变形。
例如，上述的各实施方式中记载的结构并不限定于各实施方式，例如，能够变更各种结构的规格的细微部分、将各实施方式的结构设为除上述的各实施方式以外的组合。
附图标记说明
FC、燃料电池单元；1、电池构造体；2、支承板；11、阳极电极层；13、电解质层；15、阴极电极层；21、主体部；23、框架部；111、电极反应部；113、外周缘部。

Claims (11)

1.一种燃料电池单元，该燃料电池单元包括电池构造体，该电池构造体具有层叠有阳极电极层、电解质层以及阴极电极层的构造，所述燃料电池单元的特征在于，
所述阳极电极层具有：电极反应部，其配置于中央，并且，热膨胀系数大于所述电解质层的热膨胀系数；以及外周缘部，其与所述电极反应部相邻地配置于所述电极反应部的外周，并且，热膨胀系数小于所述电极反应部的热膨胀系数。
2.根据权利要求1所述的燃料电池单元，其特征在于，
对于所述外周缘部，其构成要素的成分和构成要素的含有比例中的至少一者与所述电解质层不同。
3.根据权利要求1或2所述的燃料电池单元，其特征在于，
所述外周缘部的厚度至少在所述外周缘部与所述电极反应部的分界附近与所述电极反应部的厚度相同。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的燃料电池单元，其特征在于，
所述外周缘部和所述电极反应部均含有阳极催化剂和固体电解质，
所述外周缘部的所述阳极催化剂的含有比例小于所述电极反应部的所述阳极催化剂的含有比例。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的燃料电池单元，其特征在于，
所述外周缘部具有在俯视时与所述阴极电极层重叠地配置的部分。
6.根据权利要求1～5中任一项所述的燃料电池单元，其特征在于，
所述外周缘部具有厚度随着朝向外端侧去而逐渐变薄的部分。
7.根据权利要求1或2所述的燃料电池单元，其特征在于，
所述外周缘部具有厚度随着朝向内端侧去而逐渐变薄并且顶端配置在所述电解质层侧的部分，
所述电极反应部具有厚度随着朝向外端侧去而逐渐变薄并且顶端配置在与所述电解质层相反的一侧的部分。
8.根据权利要求1～7中任一项所述的燃料电池单元，其特征在于，
该燃料电池单元还包括金属制的支承板，该支承板配置在所述电池构造体的所述阳极电极层侧，用于支承所述电池构造体。
9.根据权利要求8所述的燃料电池单元，其特征在于，
所述支承板具有：中央的主体部，其具有透气性，并且与所述阳极电极层的所述电极反应部接触；以及框架部，其配置于所述主体部的外周，并且具有不透气性。
10.根据权利要求9所述的燃料电池单元，其特征在于，
所述外周缘部具有在俯视时与所述阴极电极层和所述主体部的至少一者重叠地配置的部分。
11.根据权利要求9或10所述的燃料电池单元，其特征在于，
所述外周缘部具有在俯视时与所述主体部重叠地配置的部分。
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