CN111971837B - 固体氧化物型燃料电池单元 - Google Patents
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Abstract
本发明的固体氧化物型燃料电池单元具备：绝缘性、平板状且多孔质的支承基板；分别排列于上述支承基板的至少一个主面上的相互分离的多个位置且为至少层叠有燃料极、固体电解质和空气极的部分的、多个发电元件部；和分别设置于相邻的上述发电元件部之间且具有将一个上述发电元件部的燃料极与另一个上述发电元件部的空气极进行电连接的电连接构件的、多个电连接部，上述固体电解质具备不包括在上述发电元件部中的第一部，上述固体电解质的包括在上述发电元件部中的部位与上述第一部具有形状不同的部分。
Description
技术领域
本发明涉及固体氧化物型燃料电池单元。
背景技术
以往，已知下述的固体氧化物型燃料电池单元(以下，有时称作单元。)，其具备“将气体流路设置于内部且不具有电子传导性的多孔质的支承基板”、“分别设置于支承基板的表面中的相互分离的多个位置且燃料极、固体电解质及空气极层叠而成的多个发电元件部”、和“分别设置于1组或多组相邻的发电元件部之间且具有将相邻的发电元件部的一个燃料极与另一个空气极进行电连接的电连接构件的、1个或多个电连接部”(例如，参照专利文献1)。这样的构成也被称作“横条纹型”。通过使燃料气体等气体由该单元内部的气体流路的一端导入，从而能够进行发电。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2012-38718号公报
发明内容
本发明的固体氧化物型燃料电池单元具备：绝缘性、平板状且多孔质的支承基板；分别排列于上述支承基板的至少一个主面上的相互分离的多个位置且为至少层叠有燃料极、固体电解质和空气极的部分的、多个发电元件部；和分别设置于相邻的上述发电元件部之间且具有将一个上述发电元件部的燃料极与另一个上述发电元件部的空气极进行电连接的电连接构件的、多个电连接部。上述固体电解质具备不包括在上述发电元件部中的第一部，上述固体电解质的包括在上述发电元件部中的部位与上述第一部具有形状不同的部分。
附图说明
图1A是示出固体氧化物型燃料电池单元的立体图。
图1B是示出在凹部内埋设有燃料极、互连器的状态的俯视图。
图2是图1A所示的固体氧化物型燃料电池单元的截面图。
图3A是示出固体氧化物型燃料电池单元的其他实施方式的立体图。
图3B是示出一对发电元件部A与电连接部B的其他实施方式的俯视图。
图4是图3A所示的固体氧化物型燃料电池单元的截面图。
图5是用于说明图1A和图1B所示的固体氧化物型燃料电池单元的工作状态的图。
图6是示出图1A和图1B的支承基板的立体图。
图7A是图6的截面图。
图7B是示出在第一凹部内形成有各层的状态的截面图。
具体实施方式
图1A是示出实施方式所述的固体氧化物型燃料电池单元的图。该单元具有被称作所谓“横条纹型”的结构，即，被串联地电连接的多个(在本方式中为4个)相同形状的发电元件部A在长度方向上隔开规定间隔而排列于具有长度方向(x轴方向)的柱状且平板状的支承基板10的上下面(相互平行的两侧的主面(平面))各面。
从上方观察该单元时的形状例如为长度方向的边的长度为5～50cm且与长度方向正交的宽度方向(y轴方向)的长度为1～10cm的长方形。该单元的厚度为1～5mm。该单元具有相对于通过厚度方向的中心且与支承基板10的主面平行的面而上下对称的形状。以下，在图1A的基础上，一边参照该单元的在图1A所示的单元的长度方向上的截面图、即图2，一边对于该单元的详细内容进行说明。
图2是图1A所示的固体氧化物型燃料电池单元的长度方向上的截面图的一部分。换言之，是包括支承基板10、发电元件部A和电连接部B的截面图的一部分。
支承基板10是不具有电子传导性的(绝缘性的)、包含多孔质材料的柱状且平板状的烧成体。在支承基板10的内部，在宽度方向上隔开规定间隔地设置有沿长度方向延伸的多个(在实施方式中为6条)气体流路11(贯通孔)。
在实施方式中，在支承基板10的主面中的多个位置分别设置有第一凹部12。各第一凹部12是被由支承基板10的材料形成的底壁、与遍布整周地由支承基板10的材料形成且在周向上闭合的侧壁(沿着长度方向的2个侧壁与沿着宽度方向的2个侧壁)所划定的长方体状凹坑。
支承基板10能够含有“过渡金属氧化物或过渡金属”和绝缘性陶瓷而被构成。作为“过渡金属氧化物或过渡金属”，优选为NiO(氧化镍)或Ni(镍)。过渡金属能够作为促进燃料气体的改性反应的催化剂(烃系气体的改性催化剂)来发挥作用。
另外，作为绝缘性陶瓷，优选为MgO(氧化镁)或“MgAl2O4(铝镁尖晶石)与MgO(氧化镁)的混合物”。另外，作为绝缘性陶瓷，可以使用CSZ(氧化钙稳定化氧化锆)、YSZ(8YSZ)(氧化钇稳定化氧化锆)、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”，从而能够促进改性前的残存气体成分的改性。具体而言，在包含改性前的残存气体成分的气体经由多孔质的支承基板10的内部的多个气孔从气体流路11被供给至燃料极的过程中，通过上述催化剂作用而能够促进改性前的残存气体成分的改性。而且，通过支承基板10包含绝缘性陶瓷，从而能够确保支承基板10的绝缘性。其结果，能够确保相邻的燃料极间的绝缘性。
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，为了简化说明，仅针对支承基板10的上面侧的构成进行说明。对于支承基板10的下面侧的构成来说，也是相同的。
如图2所示那样，支承基板10的上面(上侧的主面)的各第一凹部12内埋设(填充)有燃料极集电层21的整体。因此，各燃料极集电层21呈长方体状。各燃料极集电层21的上面(外侧面)设置有第二凹部21a。如图1B所示那样，各第二凹部21a是被由燃料极集电层21的材料形成的底壁、与在周向上闭合的侧壁(沿着长度方向的2个侧壁与沿着宽度方向的2个侧壁)所划定的长方体状凹坑。在周向上密合的侧壁之中，沿着长度方向(x轴方向)的2个侧壁由支承基板10的材料形成，沿着宽度方向(y轴方向)的2个侧壁由燃料极集电层21的材料形成。
在各第二凹部21a中埋设(填充)有燃料极活性部22的整体。因此，各燃料极活性部22呈长方体状。由燃料极集电层21和燃料极活性部22构成燃料极20。燃料极20(燃料极集电层21+燃料极活性部22)是具有电子传导性且包含多孔质材料的烧成体。各燃料极活性部22的沿着宽度方向(y轴方向)的2个侧面和底面在第二凹部21a内与燃料极集电层21接触。
在各燃料极集电层21的上面(外侧面)的除了第二凹部21a以外的部分设置有第三凹部21b。各第三凹部21b是被由燃料极集电层21的材料形成的底壁、与在周向上密合的侧壁(沿着长度方向的2个侧壁与沿着宽度方向的2个侧壁)所划定的长方体状凹坑。在周向上闭合的侧壁之中，沿着长度方向(x轴方向)的2个侧壁由支承基板10的材料形成，沿着宽度方向(y轴方向)的2个侧壁由燃料极集电层21的材料形成。
在各第三凹部21b中埋设(填充)有互连器(导电性致密体)30。因此，各互连器30呈长方体状。互连器30是具有电子传导性且包含致密的材料的烧成体。各互连器30的沿着宽度方向的2个侧面和底面在第三凹部21b内与燃料极集电层21接触。
由燃料极20(燃料极集电层21和燃料极活性部22)的上面(外侧面)、互连器30的上面(外侧面)和支承基板10的主面构成1个平面(与未设置第一凹部12时的支承基板10的主面相同的平面)。但是，在燃料极20的上面与互连器30的上面与支承基板10的主面之间，也有时存在若干的高低差。
燃料极活性部22例如能够由NiO(氧化镍)和YSZ(氧化钇稳定化氧化锆)构成。或者，也可以由NiO(氧化镍)和GDC(掺杂钆的氧化铈)构成。燃料极集电层21例如能够由NiO(氧化镍)和YSZ(氧化钇稳定化氧化锆)构成。或者，也可以由NiO(氧化镍)和Y2O3(氧化钇)构成，还可以由NiO(氧化镍)和CSZ(氧化钙稳定化氧化锆)构成。燃料极活性部22的厚度为5～30μm，燃料极集电层21的厚度(即，第一凹部12的深度)为50～500μm。
这样，燃料极集电层21含有具有电子传导性的物质而被构成。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)传导性的物质而被构成。燃料极活性部22中的“具有氧化性离子传导性的物质相对于除了气孔部分以外的总体积而言的体积比例”比燃料极集电层21中的“具有氧化性离子传导性的物质相对于除了气孔部分以外的总体积而言的体积比例”多。
互连器30例如能够由LaCrO3(铬酸镧)构成。或者，可以由(Sr，La)TiO3(掺杂有镧的钛酸锶)构成。互连器30的厚度为10～100μm。另外，气孔率为10％以下。
在燃料极20埋设于各个第一凹部12的状态的支承基板10的、沿长度方向(发电元件部A的排列方向)延伸的外周面中，除了形成有多个互连器30的各个部分的长度方向中央部以外的整面被固体电解质膜40覆盖。固体电解质膜40是包含具有离子传导性且不具有电子传导性的致密的材料的烧成体。固体电解质膜40例如能够由YSZ(氧化钇稳定化氧化锆)构成。或者，也可以由LSGM(镓酸镧系)构成。固体电解质膜40的厚度为3～50μm。
即，燃料极20埋设于各个第一凹部12的状态的支承基板10的、沿长度方向延伸的外周面的整面被由互连器30和固体电解质膜40构成的致密层覆盖。该致密层发挥防止流过致密层的内侧的空间的燃料气体与流过致密层的外侧的空间的空气混合的气体密封功能。
需要说明的是，如图2所示，在本方式中，固体电解质膜40覆盖了燃料极20(燃料极集电层21+燃料极活性部22)的上面、互连器30的上面中的长度方向的两侧端部、以及支承基板10的主面。
在固体电解质膜40的与各燃料极活性部22相接的位置的上面，隔着防反应膜50而设置有空气极60。防反应膜50是包含致密的材料的烧成体，空气极60是具有电子传导性且包含多孔质材料的烧成体。从上方观察防反应膜50和空气极60时的形状是与燃料极活性部22大致相同的长方形。
防反应膜50例如能够由GDC＝(Ce，Gd)O2(掺杂钆的氧化铈)构成。防反应膜50的厚度为3～50μm。空气极60例如能够由LSCF＝(La，Sr)(Co，Fe)O3(镧锶钴铁氧体)构成。或者，也可以由LSF＝(La，Sr)FeO3(镧锶铁氧体)、LNF＝La(Ni，Fe)O3(镧镍铁氧体)、LSC＝(La，Sr)CoO3(掺锶钴酸镧)等构成。另外，空气极60可以由包含LSCF的第一层(内侧层)和包含LSC的第二层(外侧层)这2层构成。空气极60的厚度为10～100μm。
需要说明的是，插装防反应膜50的目的在于，抑制下述现象的发生，即，抑制在制作单元时或工作中的单元内固体电解质膜40内的YSZ与空气极60内的Sr发生反应而在固体电解质膜40与空气极60的界面形成电阻大的反应层。
此处，燃料极20、固体电解质膜40和空气极60层叠而成的层叠体与“发电元件部A”对应(参照图2)。需要说明的是，层叠体(发电元件部A)可以包括防反应膜50。即，在支承基板10的上面，在长度方向上隔开规定间隔地配置有多个(在本方式中为4个)发电元件部A。需要说明的是，将燃料极20、固体电解质膜40和空气极60进行层叠的方向称作层叠方向。另外，以下也有时将空气极侧称作上侧，将支承基板侧称作下侧。
对于相邻的发电元件部A，以跨越另一个(在图2中左侧的)发电元件部A的空气极60与一个(在图2中右侧的)发电元件部A的互连器30的方式，在空气极60、固体电解质膜40以及互连器30的上面设置有空气极集电层70。空气极集电层70是具有电子传导性且包含多孔质材料的烧成体。从上方观察空气极集电层70时的形状为长方形。
空气极集电层70例如能够由LSCF＝(La，Sr)(Co，Fe)O3(镧锶钴铁氧体)构成。或者，也可以由LSC＝(La，Sr)CoO3(掺锶钴酸镧)构成。或者，还可以由Ag(银)、Ag-Pd(银钯合金)构成。空气极集电层70的厚度为50～500μm。另外，气孔率为20～60％。
这样，通过形成各空气极集电层70，从而使相邻的发电元件部A被电连接。具体而言，另一个(在图2中左侧)发电元件部A的空气极60与一个(在图2中右侧)发电元件部A的燃料极20(特别是燃料极集电层21)经由具有电子传导性的“空气极集电层70和互连器30”而被电连接。以下，有时将空气极集电层70、互连器30或燃料极集电层21称作电连接构件。
其结果，配置于支承基板10的上面的多个(在本方式中为4个)发电元件部A被串联地电连接。此处，将包括具有电子传导性的“空气极集电层70和互连器30”的、“发电元件部A”以外的部分设为“电连接部B”。
固体电解质膜40位于互连器30所在的部分以外的支承基板10上时，在固体电解质膜40中，将不包括于发电元件部A的部分(未层叠有燃料极20和空气极60的部分)设为第一部40a。在本实施方式中，如后所述，固体电解质膜40在发电元件部A与第一部40a处具有形状不同的部分。需要说明的是，形状是指除了形状本身还包括表面性状的意思。另外，第一部40a在图2中未被图示，而被图示于图1A。
在第一部40a中，将被电连接构件覆盖的部分称作第二部40b。在图2的实施方式中，第二部40b是指被空气极集电层70覆盖的部分。需要说明的是，“被电连接构件覆盖”是指电连接构件直接相接于第一部40a的上面的状态。
第二部40b具有在与层叠方向正交的方向(以下有时称作水平方向。)上的终端部40b1。终端部40b1被电连接构件覆盖，且在水平方向上与电连接构件相接。需要说明的是，终端部40b1中不包括第二部40b与第一部40a的边界部。在图2所示的实施方式中，终端部40b1被空气极集电层70覆盖，且在水平方向上与空气极集电层70相接。
在水平方向上与电连接构件相接的部分是指，在单元的长度方向且层叠方向上的截面(图2中的截面)中的、第二部40b的上侧的表面的法线与沿着第二部40b的下侧的表面的线所成的角度小于90度的部分。
作为其他实施方式，终端部可以被互连器覆盖，且在水平方向上可以与互连器相接。
以上，对于所说明的“横条纹型”的单元，如图5所示，通过在支承基板10的气体流路11内流过燃料气体(氢气等)，并且将支承基板10的上下面(尤其是各空气极集电层70)暴露于“包含氧的气体”(空气等)(或者，沿着支承基板10的上下面流过包含氧的气体)，从而通过在固体电解质膜40的两侧面间产生的氧分压差而产生电动势。进而，若将该结构体连接于外部的载荷，则引起下述(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)
在发电状态下，如图2所示，对于相邻的发电元件部A来说，电流如箭头所示那样流过。其结果，从单元整体(具体而言，在图5中，经由最靠前侧的发电元件部A的互连器30与最里侧的发电元件部A的空气极60)输出电力。需要说明的是，对于各单元，可以设置有用于将表侧与背侧串联地电连接的集电构件(未图示)。
但是，由于热膨胀率的差异，有时因相接于固体电解质膜40的构件的不同而在发电元件部A和第一部40a处热应力产生差异。与此相伴，有可能固体电解质膜40与相接的构件发生剥离，或者有可能与此相伴产生裂纹。
因此，在本实施方式中，固体电解质膜40在发电元件部A和第一部40a处具有形状不同的部分。由此，对于热应力容易集中的部分，能够抑制固体电解质膜40与相接的构件的剥离，同时还能够抑制产生裂纹。进而，还能够提高单元的耐久性。
其中，在固体电解质膜40与电连接构件接触的部分中，有可能热应力进一步集中。尤其是，在水平方向上的电连接构件与固体电解质膜40的界面附近，有可能受到热膨胀/收缩的影响而使热应力集中，有可能在该部分产生因剥离所致的裂纹。即，有可能作为单元整体的耐久性降低。
因此，在图2所示的实施方式中，终端部40b1的厚度比终端部40b1以外的第二部40b的厚度厚。
根据该构成，能够使水平方向上的电连接构件与固体电解质膜40的界面(以下，称作水平方向界面。)附近处的粘接面积变得比较大，因此，能够提高水平方向界面附近的电连接构件与固体电解质膜40的接合强度。因此，能够抑制因电连接构件与固体电解质膜40的剥离所致的裂纹的产生。进而，能够提高单元的耐久性。
在图2所示的实施方式中，终端部40b1具有朝向电连接构件突出的突出部。突出部只要设置于终端部40b1的至少一部分即可。图2中所示的突出部在层叠方向上突出，也可以在水平方向上突出。
根据该构成，不仅能够提高水平方向界面附近的空气极集电层70与固体电解质膜40的接合强度，通过突出部被卡住，还能够抑制水平方向界面处的剥离。进而，能够提高单元的耐久性。
通过对单元的长度方向且层叠方向上的任意截面(图2中的截面)中的任意终端部40b1进行观察，从而能够对终端部40b1的厚度和突出部的存在进行确认。终端部40b1是指连续的第二部的长度方向的全长中从终端起10％的部分。
另外，第二部40b的上表面的算术平均粗糙度的值可以比发电元件部A中的固体电解质膜40的上表面的算术平均粗糙度的值高。
根据该构成，能够提高第二部40b与电连接构件的接合强度。进而，能够提高单元的耐久性。
此外，终端部40b1的与电连接构件相接的表面的算术平均粗糙度的值可以比终端部40b1以外的第二部40b的上表面的算术平均粗糙度的值高。终端部40b1中在水平方向上与电连接构件相接的部分的表面粗糙度可以比终端部40b1以外的第二部40b的上表面粗糙度大。
根据该构成，能够在水平方向界面附近提高电连接构件与固体电解质膜40的接合强度，能够抑制因剥离所致的裂纹的产生。进而，能够提高单元的耐久性。
对于固体电解质膜40的各部分的算术平均粗糙度的值而言，在单元的长度方向且层叠方向上的任意截面(图2中的截面)中，可以通过对固体电解质膜40的任意各部分处的二维表面的算术平均粗糙度的值进行测定而算出。例如，在对终端部40b1的表面的算术平均粗糙度的值进行测定时，可以通过对单元的长度方向且层叠方向上的截面中的、终端部40b1与电连接构件的界面的算术平均粗糙度的值进行测量而算出。终端部40b1是指在连续的第二部的长度方向的全长中从终端起10％的部分。
接下来，针对图1A和图1B所示的“横条纹型”的单元的制造方法的一例，一边参照图6～图7B，一边简单地进行说明。在图6～图7B中，各构件的符号的末尾的“g”表示该构件为“烧成前”。
首先，制作具有图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例如能够通过使用在支承基板10的材料(例如NiO+MgO)的粉末中添加粘结剂等而得的浆料，并利用挤出成形、切削等方法来进行制作。
接下来，如图7B所示，在形成于支承基板的成形体10g的上下面的各第一凹部12内分别埋设、形成燃料极集电层的成形体21g。接下来，在形成于各燃料极集电层的成形体21g的外侧面的各第二凹部21a中，分别埋设、形成燃料极活性部的成形体22g。另外，各燃料极集电层的成形体21g以及各燃料极活性部22g例如使用在燃料极20的材料(例如Ni与YSZ)的粉末中添加粘结剂等而得的浆料，并利用印刷法等来埋设、形成。
接下来，在形成于各燃料极集电层的成形体21g的外侧面的“除了埋设有燃料极活性部的成形体22g的部分以外的部分”的各第三凹部21b中，分别埋设、形成互连器的成形体30g。各互连器的成形体30g例如使用在互连器30的材料(例如LaCrO3)的粉末中添加粘结剂等而得的浆料，并利用印刷法等来埋设、形成。
接下来，在分别埋设、形成有多个燃料极的成形体(21g+22g)以及多个互连器的成形体30g的状态的支承基板的成形体10g的、沿长度方向延伸的外周面中，在除了形成有多个互连器的成形体30g的各个部分的长度方向中央部以外的整面，形成固体电解质膜的成形膜。固体电解质膜的成形膜例如使用在固体电解质膜40的材料(例如YSZ)的粉末中添加粘结剂等而得的浆料，并利用印刷法、浸渍等来形成。
在将固体电解质的浆料层叠于支承基板的成形体10g时，可以对上述的终端部40b1的厚度进行调整，另外，可以通过在终端部40b1的一部分堆高固体电解质的浆料，从而设置突出部。另外，通过对第二部40b或终端部40b1的固体电解质的浆料的表面粗糙度进行调整，从而能够对固体电解质膜40的第二部40b或终端部40b1的表面粗糙度进行调整。
接下来，在固体电解质膜的成形体的与各燃料极的成形体相接的位置的外侧面，形成防反应膜的成形膜。各防反应膜的成形膜例如使用在防反应膜50的材料(例如GDC)的粉末中添加粘结剂等而得的浆料，并利用印刷法等来形成。
然后，将如上所述地形成有各种成形膜的状态的支承基板的成形体10g例如在空气中于1500℃烧成3小时。由此，得到在图1A和图1B所示的单元中未设置空气极60和空气极集电层70的状态的结构体。
接下来，在各防反应膜50的外侧面，形成空气极的成形膜。各空气极的成形膜例如使用在空气极60的材料(例如LSCF)的粉末中添加粘结剂等而得的浆料，并利用印刷法等来形成。
接下来，对于各组相邻的发电元件部，以跨越另一个发电元件部A的空气极的成形膜与一个发电元件部A的互连器30的方式，在空气极的成形膜、固体电解质膜40、以及互连器30的外侧面，形成空气极集电层的成形膜。
各空气极集电层的成形膜例如使用在空气极集电层70的材料(例如LSCF)的粉末中添加粘结剂等而得的浆料，并利用印刷法等来形成。
然后，将如上所述地形成有成形膜的状态的支承基板10例如在空气中于1050℃烧成3小时。由此，得到图1A和图1B所示的单元。
以下针对图3A、图3B及图4中所示的实施方式进行说明。与上述的实施方式相同的构成省略说明。
图3A是示出本实施方式的固体氧化物型燃料电池单元的图。另外，图4是图3A所示的固体氧化物型燃料电池单元的在长度方向上的截面图的一部分。
如图4所示，互连器30位于燃料极集电层21的上面，而不位于燃料极集电层21的凹部内。以互连器30的上面和下面的位置与固体电解质膜40的上面和下面的位置为相同位置的方式来设置。换言之，固体电解质膜40与互连器30的厚度为相同程度。
另外，固体电解质膜40中的第二部40b的终端部40b1在水平方向上与互连器30相接。另外，作为其他实施方式，终端部可以被互连器覆盖。
图3B为一对发电元件部A与电连接部B的俯视图。需要说明的是，透过固体电解质膜40及空气极集电层70地进行图示。
在本实施方式中，互连器30被设置多个，且形状在俯视下为圆状。另外，虽然在图3B中透过地进行图示，但是固体电解质膜40遍布未设置互连器30的整体区域而被设置。即，固体电解质膜40中的第二部40b的终端部40b1为与互连器30的形状一致的形状，终端部40b1整周与互连器30相接。换言之，作为电连接构件的互连器30位于圆状的终端部40b1的内部(被圆状的终端部40b1包围的部分)，且圆状的终端部40b1的内周壁与互连器30相连接。“终端部的内周壁”是指，单元的长度方向且层叠方向的截面(图2的截面)中的、终端部40b1的上侧的表面的法线与沿着第二部的下侧的表面的线所成的角度小于90度的部分。
根据该构成，能够分散在水平方向的固体电解质膜40与电连接构件的界面附近所产生的热应力，因此，能够抑制在该部分产生裂纹。进而，能够提高单元的耐久性。
需要说明的是，作为其他实施方式，终端部可以被空气极集电层覆盖，且在与层叠方向正交的方向上与空气极集电层相接，圆状的终端部的内周壁与空气极集电层可以被连接。
接下来，对图3A及图4所示的“横条纹型”的单元的制造方法进行说明。针对与图1A和图1B及图2中所示的实施方式不同的方面进行说明。
以下，对互连器30及固体电解质膜40的制作方法进行说明。在设置于支承基板的成形体10g的上下面的各第一凹部12内，分别埋设、形成燃料极集电层的成形体21g。接下来，在形成于各燃料极集电层的成形体21g的外侧面的各第二凹部21a中，分别埋设、形成燃料极活性部的成形体22g。另外，各燃料极集电层的成形体21g以及各燃料极活性部22g例如使用在燃料极20的材料(例如Ni和YSZ)的粉末中添加粘结剂等而得的浆料，并利用印刷法等来埋设、形成。需要说明的是，与先前的实施方式不同，没有设置第三凹部21b。
接下来，在埋设、形成有多个燃料极的成形体(21g+22g)的状态的支承基板的成形体10g的、沿长度方向延伸的外周面，形成固体电解质膜的成形膜。固体电解质膜的成形膜例如可以使用在固体电解质膜40的材料(例如YSZ)的粉末中添加粘结剂等而得的胶带。在制作该胶带时，在该胶带中制作通孔，以使互连器的成形体30g流入该通孔的方式进行印刷并使其干燥。各互连器的成形体30例如可以使用在互连器30的材料(例如LaCrO3)的粉末中添加粘结剂等而得的浆料。通过该方法，可以将在通孔中填充有互连器30的固体电解质的胶带层叠于支承基板10。
本发明并不限定于上述实施方式，在本发明的范围内可以采用各种变形例。
另外，在上述实施方式中，在平板状支承基板10的上下面各面形成有多个第一凹部12且设置有多个发电元件部A，也可以在支承基板10的仅单侧面形成有多个第一凹部12且设置有多个发电元件部A。
另外，在上述实施方式中，燃料极20由燃料极集电层21和燃料极活性部22这2层构成，燃料极20也可以由相当于燃料极活性部22的1层构成。
附图标记说明
A 发电元件部
B 电连接部
10 支承基板
11 气体流路
20 燃料极
22 燃料极活性层
21 燃料极集电层
30 互连器
40 固体电解质膜
40a 第一部
40b 第二部
40b1 终端部
60 空气极
70 空气极集电层
Claims (5)
1.一种固体氧化物型燃料电池单元，其具备：
绝缘性、平板状且多孔质的支承基板；
多个发电元件部，所述多个发电元件部分别排列于所述支承基板的至少一个主面上的相互分离的多个位置，是至少层叠有燃料极、固体电解质和空气极的部分；和
多个电连接部，所述多个电连接部分别设置于相邻的所述发电元件部之间，具有将一个所述发电元件部的燃料极与另一个所述发电元件部的空气极进行电连接的电连接构件，
所述燃料极埋设于所述支承基板的凹部，
所述固体电解质具备不包括在所述发电元件部中的第一部，
所述固体电解质的包括在所述发电元件部中的部位与所述第一部具有形状不同的部分，并且，
所述第一部具有被所述电连接构件覆盖的第二部，
该第二部包括在与层叠方向正交的方向上的终端部，
该终端部被所述电连接构件覆盖，该终端部的厚度比所述终端部以外的第二部的厚度厚，
所述终端部是指连续的第二部的长度方向的全长中从终端起10％的部分。
2.根据权利要求1所述的固体氧化物型燃料电池单元，其中，
所述终端部具有朝向所述电连接构件突出的突出部。
3.一种固体氧化物型燃料电池单元，其具备：
绝缘性、平板状且多孔质的支承基板；
多个发电元件部，所述多个发电元件部分别排列于所述支承基板的至少一个主面上的相互分离的多个位置，是至少层叠有燃料极、固体电解质和空气极的部分；和
多个电连接部，所述多个电连接部分别设置于相邻的所述发电元件部之间，具有将一个所述发电元件部的燃料极与另一个所述发电元件部的空气极进行电连接的电连接构件，
所述燃料极埋设于所述支承基板的凹部，
所述固体电解质具备不包括在所述发电元件部中的第一部，
所述固体电解质的包括在所述发电元件部中的部位与所述第一部具有形状不同的部分，并且，
所述第一部具有被所述电连接构件覆盖的第二部，
所述第二部的上表面的算术平均粗糙度的值比所述发电元件部中的所述固体电解质的上表面的算术平均粗糙度的值高。
4.根据权利要求3所述的固体氧化物型燃料电池单元，其中，
所述第二部包括在与层叠方向正交的方向上的终端部，
所述终端部中的与所述电连接构件相接的表面的算术平均粗糙度的值比所述终端部以外的所述第二部的上表面的算术平均粗糙度的值高，
所述终端部是指连续的第二部的长度方向的全长中从终端起10％的部分。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的固体氧化物型燃料电池单元，其中，
所述第一部具有被所述电连接构件覆盖的第二部，
在俯视下，所述第二部具有多个圆状的终端部，
所述电连接构件位于该圆状的终端部的内部，且所述圆状的终端部的内周壁与所述电连接构件相连接，
所述终端部的内周壁是指单元的长度方向且层叠方向的截面中的、终端部的上侧的表面的法线与沿着第二部的下侧的表面的线所成的角度小于90度的部分。
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