CN116435534A - 电气化学元件、电气化学模块、电气化学装置和能量系统 - Google Patents

电气化学元件、电气化学模块、电气化学装置和能量系统 Download PDF

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Abstract

电气化学元件(Q)具有金属基板(1)和多个电气化学反应部，金属基板(1)具有容许金属基板(1)的表侧(4)与背侧(5)之间的气体的流通的气体流通容许区域，电气化学反应部至少具有电极层(A)、电解质层(B)、以及对电极层(C)，配置在金属基板(1)的表侧(4)，电解质层(B)配置在电极层(A)和对电极层(C)之间，向电极层(A)供给在气体流通容许区域流通的气体。

Description

电气化学元件、电气化学模块、电气化学装置和能量系统
技术领域
本发明涉及电气化学元件、电气化学模块、电气化学装置和能量系统。
背景技术
关于以往的固体氧化物形燃料电池(以下称为“SOFC”。)，主要在将陶瓷材料作为支承基板的构造中推进开发。然后，为了提高SOFC的性能，推进了在一个支承基板上并联配置多个发电体的SOFC的开发。
在专利文献1中，公开了例如将由作为陶瓷的CSZ(氧化钙稳定氧化锆)的多孔质材料构成的平板状的烧成体作为支承基板并且在该一个支承基板上配置多个由燃料极/固体电解质膜/反应防止膜/空气极构成的层叠体(发电体)的称为“横条型”的SOFC。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2012-38696号公报。
发明内容
发明要解决的课题
在将高价且容易破碎的陶瓷作为支承基板的情况下，为了具有某种程度的强度，需要使支承基板的厚度变得很厚，因此，存在变为高成本并且尺寸、重量也变大这样的课题。此外，存在如下那样的课题，即：使用陶瓷的支承基板来进行在一个支承基板上并联配置多个发电体那样的精细的加工是困难的，加工成本也变高。
本发明鉴于上述的课题而完成，其目的在于提供抑制材料成本和加工成本并且紧凑且高性能的、在强度和可靠性方面优越的电气化学元件。
用于解决课题的方案
为了达成上述目的的本发明的电气化学元件的特征结构之处在于，具有金属基板和多个电气化学反应部，
所述金属基板具有容许所述金属基板的表侧与背侧之间的气体的流通的气体流通容许区域，
所述电气化学反应部至少具有电极层、电解质层、以及对电极层，配置在所述金属基板的表侧，
至少在所述电极层与所述对电极层之间配置所述电解质层，
向所述电极层供给在所述气体流通容许区域流通的气体。
根据上述的特征结构，在虽然薄但具有充分的强度的金属基板之上配置多个电气化学反应部，因此，能够抑制材料成本和加工成本，并且能够得到紧凑且高性能的在强度和可靠性方面优越的电气化学元件。
本发明的电气化学元件的其他的特征结构之处在于，所述金属基板具有彼此分离的多个所述气体流通容许区域，所述电气化学反应部的所述电解质层以覆盖至少各个所述气体流通容许区域或在所述气体流通容许区域设置的所述电极层的至少一部分的方式配置。
根据上述的特征结构，即使在金属基板之上并排配置多个电气化学元件的情况下，也能够通过气体密封的电解质层进行气体的密封，因此，能够得到紧凑且高性能的、在强度和可靠性方面优越的电气化学元件。即，电解质层以覆盖至少各个气体流通容许区域或在所述气体流通容许区域设置的电极层的方式配置，由此，能够抑制从金属基板的背侧在气体流通容许区域流通而供给到电极层的气体漏出到金属基板的表侧，能够提高作为电气化学元件的性能/可靠性，而是优选的。
本发明的电气化学元件的其他的特征结构之处在于，在所述金属基板的表侧中的、至少所述金属基板与所述电极层接触的区域形成金属氧化物被膜(film)。
根据上述的特征结构，能够通过金属氧化物被膜来抑制Cr等成分从金属基板向电极层扩散，因此，能够抑制电气化学反应部的性能降低，并提高电气化学反应部的性能。
本发明的电气化学元件的其他的特征结构之处在于，在所述金属基板的表侧中的、至少电极层和电解质层/对电极层中的无论哪个都不覆盖的区域形成金属氧化物被膜。
根据上述的特征结构，能够通过金属氧化物被膜来抑制氧化Cr等成分从金属基板蒸发并与对电极层等反应而生成高电阻成分，因此，能够抑制电气化学反应部的性能降低，并提高电气化学反应部的性能。
本发明的电气化学元件的其他的特征结构之处在于，所述金属氧化物被膜是含有至少所述金属基板所包括的金属元素的氧化物。
根据上述的特征结构，能够在金属基板上形成电极层等电气化学反应部的工序中使金属基板表面氧化而同时形成金属氧化物被膜，因此，能够省略另外形成金属氧化物被膜的工序，并能够减少材料成本/加工成本。
本发明的电气化学元件的其他的特征结构之处在于，所述金属氧化物被膜是绝缘被膜。
根据上述的特征结构，通过具有电气绝缘性的被膜来使金属基板和电极层绝缘，因此，能够抑制多个电气化学反应部之间的经由金属基板的导通。特别是，在串联连接在金属基板上形成多个的电气化学反应部的情况下，能够抑制从电气化学反应部向金属基板的漏电流，因此，能够提高电气化学反应部的性能。此外，在并联连接在金属基板上形成多个的电气化学反应部的情况下，可以在金属基板和电极层之间另外设置导通路径。
本发明的电气化学元件的其他的特征结构之处在于，在所述金属基板中含有Si、Al和2～7族元素中的至少一种。
根据上述的特征结构，能够通过例如在空气中的加热等简易的处理来在金属基板的表面形成含有二氧化硅、氧化铝、2～12族元素氧化物的绝缘被膜，因此，能够得到抑制材料成本和制造成本的低成本的电气化学元件。再有，例如，当使用含有1重量％～5重量％左右的Si和Al之中的至少一个的金属材料作为所述金属基板的材料时，能够通过烧成处理来在其表面容易地形成绝缘被膜，因此，是优选的。此外，当使用含有3重量％～5重量％左右的Si和Al之中的至少一个的金属材料时，能够通过烧成处理来在其表面更容易地形成绝缘被膜，因此，更优选。
本发明的电气化学元件的其他的特征结构之处在于，多个所述电气化学反应部电气地串联连接。
根据上述的特征结构，多个电气化学反应部电气地串联连接，由此，能够使从电气化学元件向外部的电气连接用的构造简便化。此外，在电气化学反应部作为燃料电池工作的情况下，通过电气地串联连接，从而能够将由电气化学反应部产生的电压相加来从电气化学元件输出，因此，能够提高一个电气化学元件的输出电压，而是优选的。
再有，通过将一个所述电气化学反应部的所述电极层与其他的所述电气化学反应部的所述对电极层电气地连接，从而能够电气地串联连接多个所述电气化学反应部。
本发明的电气化学元件的其他的特征结构之处在于，多个所述电气化学反应部电气地并联连接。
根据上述的特征结构，多个电气化学反应部电气地并联连接，由此，能够使从电气化学元件向外部的电气连接用的构造简便化。此外，在电气化学反应部作为燃料电池工作的情况下，通过电气地并联连接，从而能够将由电气化学反应部产生的电流相加来从电气化学元件输出，因此，能够提高一个电气化学元件的输出电流，而是优选的。
再有，通过将一个所述电气化学反应部的所述电极层与其他的所述电气化学反应部的所述电极层电气地连接，从而能够电气地并联连接多个所述电气化学反应部。
为了达成上述目的的本发明的电气化学模块的特征结构之处在于，上述的电气化学元件以集合多个的状态配置。
根据上述的特征结构，由于上述的电气化学元件以集合多个的状态配置，所以能够得到一边抑制材料成本和加工成本一边紧凑且高性能的、在强度和可靠性方面优越的电气化学模块。
为了达成上述目的的本发明的电气化学装置的特征结构之处在于，至少具有上述的电气化学模块和改性器，具有对所述电气化学模块供给含有还原性成分的燃料气体的燃料供给部。
根据上述的特征结构，具有电气化学模块和改性器并且具有对电气化学模块供给含有还原性成分的燃料气体的燃料供给部，因此，能够使用城市燃气等现有的原燃料供给基础设施，从耐久性/可靠性和性能方面优越的电气化学模块取出电力，能够实现耐久性/可靠性和性能方面优越的电气化学装置。此外，变得容易构筑循环利用从电气化学模块排出的未利用的燃料气体的系统，因此，能够实现高效率的电气化学装置。
为了达成上述目的的本发明的电气化学装置的其他的特征结构之处在于，具有从所述电气化学模块取出电力的逆变器。
根据上述的特征结构，能够实现从电气化学模块取出电力的高效率的电气化学装置。
为了达成上述目的的本发明的能量系统的特征结构之处在于，具有上述的电气化学装置、以及再利用从所述电气化学装置排出的热的排热利用部。
根据上述的特征结构，由于具有电气化学装置和再利用从电气化学装置排出的热的排热利用部，所以能够实现耐久性/可靠性和性能方面优越并且能量效率方面也优越的能量系统。再有，还能够与利用从电气化学装置排出的未利用的燃料气体的燃烧热来发电的发电系统进行组合来实现能量效率方面优越的混合系统。
附图说明
图1是示出电气化学元件的构造的正面图、截面图和示出层叠构造的俯视图；
图2是示出电气化学元件的构造的正面图、截面图和示出层叠构造的俯视图；
图3是示出电气化学元件的构造的正面图、截面图和示出层叠构造的俯视图；
图4是示出电气化学元件的构造的正面图、截面图和示出层叠构造的俯视图；
图5是示出电气化学元件的构造的立体图；
图6是示出电气化学元件的构造的立体图；
图7是示出电气化学模块的结构的概略图；
图8是示出电气化学模块的结构的概略图；
图9是示出电气化学模块的结构的概略图；
图10是示出电气化学装置和能量系统的结构的概略图；
图11是示出电气化学元件的构造的截面图；
图12是示出电气化学元件的构造的截面图；
图13是示出电气化学元件的构造的截面图；
图14是示出电气化学元件的构造的截面图；
图15是示出电气化学元件的构造的截面图；
图16是示出电气化学元件的构造的截面图；
图17是示出电气化学元件的构造的截面图；
图18是示出电气化学元件的构造的截面图；
图19是示出电气化学元件的构造的截面图；
图20是示出电气化学元件的构造的截面图；
图21是示出电气化学元件的构造的截面图；
图22是示出电气化学元件的构造的截面图；
图23是示出电气化学元件的构造的截面图；
图24是示出电气化学元件的构造的截面图；
图25是示出电气化学元件的构造的截面图；
图26是示出电气化学模块的构造的截面图；
图27是示出电气化学元件的构造的正面图和截面图；
图28是示出电气化学元件的构造的俯视图；
图29是示出金属基板的构造的截面图；
图30是示出电气化学元件的构造的截面图。
具体实施方式
<第1实施方式>
以下，基于图1来说明第1实施方式的电气化学元件。电气化学元件Q具有金属基板1和多个电气化学反应部R。金属基板1具有容许在金属基板1的表侧4和背侧5之间的气体的流通的气体流通容许区域P。电气化学反应部R至少具有电极层A、电解质层B、以及对电极层C，配置在金属基板1的表侧4。在电极层A和对电极层C之间的一部分配置有电解质层B，向电极层A供给在气体流通容许区域P流通的气体。
在本实施方式中，在长方形的金属基板1的表面上沿着金属基板1的长边配置5个电气化学反应部R(第1电气化学反应部R1、第2电气化学反应部R2、第3电气化学反应部R3、第4电气化学反应部R4和第5电气化学反应部R5)。
此外，在本实施方式中，电气化学反应部R在金属基板1的表面形成3个层来构成。在与金属基板1相接的第1层包括电极层A、电解质层B和绝缘层D。在第1层的上侧的第2层包括电解质层B、绝缘层D和导通层E。然后，在第2层的上侧即最上层的第3层包括对电极层C。
以下，说明金属基板1和电气化学反应部R的结构，之后说明多个所述电气化学反应部R的配置和详细构造、以及电气化学元件Q作为燃料电池来工作的情况。
再有，图1的上部是从与电气化学元件Q的长尺寸方向垂直的方向观察其的正面图。图1的中部是从与上部相同方向观察的电气化学元件Q的截面图。图1的下部是从金属基板1的表侧4观察电气化学元件Q的俯视图。然后，以下，存在将长方形的金属基板1的长尺寸方向仅称为“长尺寸方向”、将长方形的金属基板1的短尺寸方向仅称为“短尺寸方向”的情况。
在图1的下部的俯视图中，为了说明电气化学元件Q的层状构造，示出了去除了第1层、第2层和第3层的一部分的状态。图1的下部的俯视图中的示出除去各层的位置的线(粗线)在图1的上部的正面图中示出。详细而言，从第2电气化学反应部R2的中央到第3电气化学反应部R3的中央，示出了去除了上侧的第3层(对电极层C)的状态。从第3电气化学反应部R3的中央到第4电气化学反应部R4的中央，示出了去除了第3层和第2层(电解质层B、绝缘层D和导通层E)的状态。从第4电气化学反应部R4的中央到第5电气化学反应部R5的中央，示出了去除了第3层、第2层和第1层(电极层A、电解质层B、绝缘层D)的状态。
<金属基板>
金属基板1是金属制的长方形的平板。在金属基板1以贯通表侧4和背侧5的方式形成有多个贯通孔2。通过该贯通孔2，在金属基板1的表侧4和背侧5之间，气体的流通成为可能。在本实施方式中，多个贯通孔2形成在与金属基板1的长边和短边平行的格子的交点位置。再有，关于金属基板1，具有对于作为支承体来形成电气化学元件而言充分的强度即可，例如能够使用0.1mm～2mm左右、优选为0.1mm～1mm左右、更优选为0.1mm～0.5mm左右的厚度的金属基板。此外，在金属基板1中，还能够使用烧结金属、发泡金属等。
然后，在与5个电气化学反应部R对应的位置形成作为多个贯通孔2聚集的区域的5个气体流通容许区域P(第1气体流通容许区域P1、第2气体流通容许区域P2、第3气体流通容许区域P3、第4气体流通容许区域P4、第5气体流通容许区域P5)。即，在本实施方式中，气体流通容许区域P由贯通孔2构成。5个气体流通容许区域P在长尺寸方向上彼此分离地形成。气体流通容许区域P之间是在金属基板1的表侧4和背侧5之间禁止气体的流通的区域(气体流通禁止区域)。
在金属基板1的表面形成有绝缘被膜3(金属氧化物被膜)。绝缘被膜3使电气化学反应部R的电极层A和金属基板1之间绝缘，由此，实现邻接的电气化学反应部R的电极层A之间的绝缘。因此，绝缘被膜3既可以形成在金属基板1的至少表侧，也可以形成在至少金属基板1与电极层A接触的区域。在本实施方式中，遍及金属基板1的整个表面形成绝缘被膜3。再有，在本实施方式中，如后述那样，为了电气化学元件Q与外部的电气连接，而与第1电气化学反应部R1邻接地形成导通层E。当在该导通层E与金属基板1接触的区域也形成绝缘被膜3时，是优选的。
作为绝缘被膜3的电阻值，有1kΩ·cm2左右以上即可，如果有10kΩ·cm2左右以上，则即使在使电气化学元件Q作为燃料电池来工作的情况下也能够确保充分的电动势和电流量，而是优选的。
绝缘被膜3能通过各种手法形成，但是，优选地利用使金属基板1的表面氧化来做成金属氧化物的手法。再有，在将包括Cr的合金用作SOFC的单元间连接构件的情况下，存在为了抑制Cr的飞散而在单元间连接构件的表面形成氧化保护膜来做成扩散防止膜的情况。在该情况下，为了减少扩散防止膜中的电压降，扩散防止膜尽可能薄地形成来使电阻值变低。本实施方式的绝缘被膜3与扩散防止膜不同，如上述那样使金属基板1和电极层A之间绝缘，由此使电气化学反应部R的电极层A之间绝缘，因此，电阻值被形成为高。再有，绝缘被膜3在作为金属氧化物的被膜这一点上是共同的，因此，能够同时具有作为扩散防止膜的功能(例如Cr飞散的抑制)。
此外，关于绝缘被膜3，既可以通过溅射法、PLD法等PVD法、CVD法、喷涂法等在金属基板1的表面形成绝缘性高的包括二氧化硅、氧化铝、2～12族元素氧化物等的氧化物被膜，也可以通过电镀和氧化处理来形成。
作为金属基板1的材料，使用耐热性、耐氧化性和耐腐蚀性方面优越的金属材料。例如，使用铁氧体类不锈钢、奥氏体类不锈钢、镍基合金等。特别地，优选地使用包括铬的合金。例如，在包括15重量％～25重量％左右的Cr的Fe-Cr类合金材料的情况下，其之上形成的电极层A、电解质层B的材料和热膨胀率接近，能够得到可靠性/耐久性方面优越的电气化学元件，因此，是优选的。此外，还能够使用包括70重量％以上的Cr的富含Cr的Cr-Fe类合金。进而，还能够使用Ni-Cr-Al类、Fe-Cr-Al类的合金等。在本实施方式中，优选地使用含有Si和Al之中的至少一个的材料。在该情况下，通过在大气环境下、在控制氧分压的环境下对金属基板1进行热处理，从而能够在金属基板1的表面优选地形成具有适当的电阻值的绝缘被膜3。例如，当使用含有1重量％～5重量％左右的Si和Al之中的至少一个的金属材料作为金属基板1的材料时，能够通过烧成处理在其表面容易地形成绝缘被膜3，因此，是优选的。此外，当使用含有3重量％～5重量％左右的Si和Al以及2～12族元素之中的至少一个的金属材料时，能够通过烧成处理在其表面更容易地形成绝缘被膜3，因此，更优选。
<筒状气体流通部>
在本实施方式中，U字构件11和盖部12接合到金属基板1而形成筒状气体流通部10。U字构件11是与长尺寸方向正交的截面为U字状的构件。金属基板1的长边和U字构件11的长边(U字的与2个顶点对应的边)接合，所形成的筒的一个端部被盖部12堵塞。由此，构成在内部具有内部空间22并且作为全体为平板或平棒状的筒状气体流通部10。金属基板1相对于筒状气体流通部10的中心轴平行地配置。
在盖部12形成有多个孔(气体流出口13)。然后筒状气体流通部10的与盖部12相反侧的端部开放，因此，形成气体流入口21。由此，在电气化学元件Q的工作时，从筒状气体流通部10的开放的端部流入的气体在筒状气体流通部10的内部空间22流通，在金属基板1的气体流通容许区域P流通而到达表侧4，供给到电极层A。残余的气体从盖部12的气体流出口13流出。
作为U字构件11和盖部12的材料，当使用与金属基板1相同的材料时，热膨胀系数等物性在筒状气体流通部10全体是统一的，因此，是优选的。此外，在包括金属基板1的筒状气体流通部10的材料中使用铁氧体类不锈钢的情况下，热膨胀系数与在电气化学反应部R中用于材料的YSZ(氧化钇稳定化氧化锆)、GDC(钆/掺杂/二氧化铈，也称为CGO)等接近。因此，即使在重复低温和高温的温度循环的情况下，电气化学元件Q也难以受到损伤。因此，能够实现长期耐久性方面优越的电气化学元件Q，因此，是优选的。
再有，作为筒状气体流通部10的材料，使用热传导率大于3Wm-1K-1的材料是优选的，如果为大于10Wm-1K-1的材料，则更优选。例如如果为不锈钢，则热传导率为15～30Wm-1K-1左右，因此，作为筒状气体流通部10的材料是优选的。
此外，作为筒状气体流通部10的材料，进一步优选的是，为不会引起脆性破坏的高韧性材料。与陶瓷材料等相比，金属材料是高韧性的，作为筒状气体流通部10的材料是优选的。
再有，在筒状气体流通部10中，金属基板1的气体流通容许区域P除外的部位构成为气体不能从筒状气体流通部10的内部空间22向外侧流通时，是优选的。因此，气体流通容许区域P除外的筒状气体流通部10的部位由晶体性的金属等不透过气体的材料形成时，是优选的。另一方面，关于金属基板1的气体流通容许区域P，代替上述的贯通孔2，也能够通过多孔质金属的板等形成。
<电气化学反应部>
本实施方式的电气化学反应部R具有电极层A、电解质层B、对电极层C、以及中间层。
<电极层>
电极层A在金属基板1的表侧4的表面即绝缘被膜3之上以膜的状态形成。关于其膜厚，例如能够为1μm～100μm左右，优选为5μm～50μm左右。通过做成这样的膜厚，能够一边减少高价的电极层材料的使用量来谋求成本降低一边确保充分的电极性能。
作为电极层A的材料，能够使用例如以NiO-氧化铈(二氧化铈)为主要成分的材料、以Ni-氧化铈(二氧化铈)为主要成分的材料、以NiO-氧化锆为主要成分的材料、以Ni-氧化锆为主要成分的材料、以CuO-氧化铈(二氧化铈)为主要成分的材料、以Cu-氧化铈(二氧化铈)为主要成分的材料等复合材料。再有，将氧化铈(二氧化铈)、氧化锆等或向其掺杂异种元素的固溶体称为复合材料的骨料。电极层A被形成为具备气体透过性。例如，被构成为在电极层A的表面和内部具有微细的多个细孔。
电极层A通过低温烧成法(不进行例如1400℃等的高温域中的烧成处理而使用例如1100℃左右以下的低温域中的烧成处理的湿式法)、溅射法、脉冲激光沉积法等PVD法、CVD法、喷涂法等形成是优选的。通过这些能够在低温域中使用的过程，不使用例如1400℃等的高温域中的烧成而利用例如1100℃左右以下的低温域中的处理来得到良好的电极层A。因此，能够抑制向金属基板1施加高温加热所造成的损伤，此外，能够抑制金属基板1和电极层A之间的高温加热所造成的元素相互扩散，并且能够实现耐久性方面优越的电气化学元件Q，因此，是优选的。
<电解质层>
电解质层B在电极层A和对电极层C之间以膜状设置。关于其膜厚，例如能够为1μm～50μm左右，优选为1μm～20μm左右，更优选为2μm～10μm左右。通过做成这样的膜厚，能够一边减少高价的电解质层材料的使用量来谋求成本降低一边确保充分的电解质性能。
作为电解质层B的材料，能够使用各种氧化锆类材料、氧化铈类材料、各种钙钛矿类复合氧化物等能够传导氧化物离子、氢离子的固体电解质材料。特别地，优选地使用氧化锆类的陶瓷。当使电解质层B为氧化锆类陶瓷时，能够使电气化学元件Q的工作时的温度比二氧化铈类陶瓷高，能够构成非常高效率的电气化学元件Q。
电解质层B通过低温烧成法(不进行例如1400℃等的高温域中的烧成处理而使用例如1100℃左右以下的低温域中的烧成处理的湿式法)、溅射法、脉冲激光沉积法等PVD法、CVD法、喷涂法等形成是优选的。通过这些能够在低温域中使用的成膜过程，不使用例如1400℃等的高温域中的烧成而利用例如1100℃左右以下的低温域中的处理来得到致密且气密性高的电解质层B。因此，能够抑制向金属基板1施加高温加热所造成的损伤，此外，能够抑制金属基板1和电极层A之间的高温加热所造成的元素相互扩散，能够实现耐久性方面优越的电气化学元件Q，因此是优选的。
电解质层B为了保持气密性而致密地构成。再有，在电解质层B中包括相对密度为90％以上的层是优选的。此外，包括相对密度为95％以上的层是更优选的，包括相对密度为98％以上的层是进一步优选的。像这样，能够通过使相对密度变高来使电解质层B为致密的。再有，在此，相对密度表示实际形成的电解质层B的密度相对于电解质材料的理论密度的比例。
<对电极层>
对电极层C在电解质层B之上以膜状设置。关于其膜厚，例如，能够为1μm～100μm左右，优选为5μm～50μm左右。通过做成这样的膜厚，能够一边减少高价的对电极层材料的使用量来谋求成本降低一边确保充分的对电极性能。
作为对电极层C的材料，例如，能够使用LSCF(La-Sr-Co-Fe类氧化物)、LSC(La-Sr-Co类氧化物)、LSM(La-Sr-Mn类氧化物)、SSC(Sm-Sr-Co类氧化物)、SDC(Ce-Sm类氧化物)等复合氧化物。再有，对电极层C通过低温烧成法(不进行例如1400℃等的高温域中的烧成处理而使用例如1100℃左右以下的低温域中的烧成处理的湿式法)、溅射法、脉冲激光沉积法等PVD法、CVD法、喷涂法等形成是优选的。通过这些能够在低温域中使用的过程，不使用例如1400℃等的高温域中的烧成而利用例如1100℃左右以下的低温域中的处理来得到良好的对电极层C。因此，能够抑制向金属基板1施加高温加热所造成的损伤，此外，能够抑制金属基板1和电极层A之间的高温加热所造成的元素相互扩散，能够实现耐久性方面优越的电气化学元件Q，因此，是优选的。
<中间层>
再有，中间层可以在电极层A和电解质层B之间以膜的状态形成。关于其膜厚，例如，能够为1μm～100μm左右，优选为2μm～50μm左右，更优选为5μm～20μm左右。通过做成这样的膜厚，能够一边减少高价的中间层材料的使用量来谋求成本降低一边确保充分的中间层性能。
作为中间层的材料，例如，能够使用氧化铈类材料、氧化锆类材料等。通过将中间层引入到电极层A和电解质层B之间，从而能够提高电气化学反应部R的性能、可靠性、耐久性。再有，中间层通过低温烧成法(不进行例如1400℃等的高温域中的烧成处理而使用例如1100℃左右以下的低温域中的烧成处理的湿式法)、溅射法、脉冲激光沉积法等PVD法、CVD法、喷涂法等形成是优选的。通过这些能够在低温域中使用的过程，不使用例如1400℃等的高温域中的烧成而利用例如1100℃左右以下的低温域中的处理来得到良好的中间层。因此，能够抑制向金属基板1施加高温加热所造成的损伤，此外，能够抑制金属基板1和电极层A之间的高温加热所造成的元素相互扩散，并且能够实现耐久性方面优越的电气化学元件Q，因此，是优选的。
此外，在电解质层B和对电极层C之间，中间层也可以以膜的状态形成。关于其膜厚，例如，能够为1μm～100μm左右，优选为2μm～50μm左右，更优选为5μm～20μm左右。通过做成这样的膜厚，能够一边减少高价的中间层材料的使用量来谋求成本降低一边确保充分的中间层性能。
作为中间层的材料，例如，能够使用氧化铈类材料、氧化锆类材料等。通过将中间层引入到电解质层B和对电极层C之间，从而有效地抑制对电极层C的构成材料与电解质层B的构成材料的反应，能够提高电气化学反应部R的性能的长期稳定性。再有，中间层通过低温烧成法(不进行例如1400℃等的高温域中的烧成处理而使用例如1100℃左右以下的低温域中的烧成处理的湿式法)、溅射法、脉冲激光沉积法等PVD法、CVD法、喷涂法等形成是优选的。通过这些能够在低温域中使用的过程，不使用例如1400℃等的高温域中的烧成而利用例如1100℃左右以下的低温域中的处理来得到良好的中间层。因此，能够抑制向金属基板1施加高温加热所造成的损伤，此外，能够抑制金属基板1和电极层A之间的高温加热所造成的元素相互扩散，并且能够实现耐久性方面优越的电气化学元件Q，因此，是优选的。
关于以上说明的中间层，能够设置仅一个或两个。即，既能够为将电极层A、电解质层B、中间层、对电极层C按该顺序层叠的结构。也能够为将电极层A、中间层、电解质层B、对电极层C按该顺序层叠的结构。还能够为将电极层A、中间层、电解质层B、中间层、对电极层C按该顺序层叠的结构。
<电气化学反应部R中的电气化学反应>
以上那样构成的电气化学反应部R接受气体的供给，发生电气化学反应。
在电气化学反应部R作为燃料电池工作的情况之中的使用氧化物离子导电体作为电解质的情况下，向电极层A供给包括例如氢气的燃料，向对电极层C供给包括氧的气体。于是，在对电极层C中氧分子O2与电子e-反应而生成氧离子(氧化物离子)O2-。该氧离子O2-通过电解质层B向电极层A移动。在电极层A中，氢分子H2与氧离子O2-反应而生成水H2O和电子e-。在使用氢离子导电体作为电解质的情况下，在电极层A中，氢分子H2放出电子e-而生成质子(氢离子)H+。该氢离子H+通过电解质层B向对电极层C移动。在对电极层C中氧分子O2与氢离子H+反应，消耗电子e-而生成水H2O。
通过以上的反应，在电极层A和对电极层C之间产生电动势，进行发电。
在电气化学反应部R作为电解单元工作的情况之中的使用氧化物离子导电体作为电解质的情况下，在电极层A和对电极层C之间施加电压时，在电极层A中水分子H2O接受电子e-而生成氢分子H2和氧离子(氧化物离子)O2-。氧离子O2-通过电解质层B向对电极层C移动。在对电极层C中氧离子O2-放出电子而变成氧分子O2。在使用氢离子导电体作为电解质的情况下，在对电极层C中从水H2O生成氧分子O2和氢离子H+而放出电子e-。氢离子H+通过电解质层B向电极层A移动，在电极层A中，氢离子H+与电子e-反应而生成氢分子H2。
通过以上的反应，水分子H2O电气分解为氢H2和氧O2。
<电气化学反应部的电气性连接>
在以下的说明中，将第1电气化学反应部R1的电极层A、电解质层B和对电极层C称为第1电极层A1、第1电解质层B1、第1对电极层C1。将第2电气化学反应部R2的电极层A、电解质层B和对电极层C称为第2电极层A2、第2电解质层B2、第2对电极层C2。对第3以后的电气化学反应部R也是同样的。
在本实施方式中，多个电气化学反应部R电气地串联连接。然后一个电气化学反应部R的电极层A与另一个电气化学反应部R的对电极层C电气地连接。
基于图1的中部的截面图来说明第1电气化学反应部R1与第2电气化学反应部R2的连接。在第1层和第2层中，在第1电气化学反应部R1和第2电气化学反应部R2之间形成绝缘层D和导通层E。通过这些绝缘层D和导通层E，实现第1电气化学反应部R1和第2电气化学反应部R2之间的串联连接。
绝缘层D能够通过例如氧化铝等绝缘性的金属氧化物来构成。在本实施方式中，绝缘层D被致密地形成，以抑制气体透过性的气体密封的状态来形成。
导通层E也称为互连体(interconnector)，能够通过例如LaCrO3(铬酸镧)、SrTiO3(钛酸锶)等具有导电性的金属氧化物来构成。在本实施方式中，导通层E被致密地形成，以抑制气体透过性的气体密封的状态来形成。
在第1层中，在第1电极层A1和第2电极层A2之间形成绝缘层D。在第2层中，在第1电解质层B1和第2电解质层B2之间形成绝缘层D和导通层E。第2层的绝缘层D跨第1层的绝缘层和第1电极层A1两方而形成。导通层E跨第1层的绝缘层和第2电极层A2两方而形成。在第3层中，第1对电极层C1从第1电解质层B1之上超越第2层的绝缘层D跨到导通层E为止而形成。即，第2层的导通层E与第1对电极层C1和第2电极层A2两方接触并电气地连接。
通过以上的结构，第1电极层A1和第2电极层A2之间由于绝缘层D的存在而绝缘。然后，第1对电极层C1和第2电极层A2之间由于导通层E的存在而电气地连接。
在电气化学反应部R作为燃料电池工作的情况下，如上述那样，在电极层A和对电极层C之间产生电动势。于是，第1对电极层C1和第2电极层A2电气地连接，由此，在第1电极层A1和第2对电极层C2之间产生第1电气化学反应部R1的电动势和第2电气化学反应部R2的电动势相加后的电动势。也就是说，在该情况下，可以说第1电气化学反应部R1和第2电气化学反应部R2电气地串联连接。
如图1的中部的截面图所示那样，第2对电极层C2和第3电极层A3之间也通过导通层E连接。第3对电极层C3和第4电极层A4之间也通过导通层E连接。第4对电极层C4和第5电极层A5之间也通过导通层E连接。即，从第2电气化学反应部R2到第5电气化学反应部R5的各电气化学反应部R也同样电气地串联连接。
在电气地串联连接的电气化学反应部R的两端配置有用于与电气化学元件Q的外部电气地连接的结构。在本实施方式中，集电构件26连接到第5电气化学反应部R5的第5对电极层C5。然后，导通层E连接到第1电气化学反应部R1的第1电极层A1，在该导通层E之上连接集电构件26。
在集电构件26中使用具有导电性和气体透过性的构件。例如，使用施行了耐氧化涂布的金属箔的网形金属、金属网、毡样构件被使用。
当使以上那样构成的电气化学元件Q作为燃料电池工作时，在两端的集电构件26之间产生电动势。然后，当将集电构件26连接到外部的负载等时，如图1的中部的截面图所示，电流从第1电气化学反应部R1侧的集电构件26朝向第5电气化学反应部R5的集电构件26如箭头I所示那样流动。即，串联连接的5个燃料电池(电气化学反应部R)向外部供给电力。
再有，在使本实施方式的电气化学元件Q作为上述的电解单元工作的情况下，向一对集电构件26之间施加电压。于是，各电气化学反应部R的电极层A和对电极层C如上述那样连接，因此，向各电气化学反应部R施加电压，进行电解反应。即，在该情况下，也能够视为5个电解单元串联连接地工作，可以说电气化学反应部R电气地串联连接。
<电气化学元件中的气体的密封>
在电气化学元件Q中，在金属基板1的气体流通容许区域P流通的气体供给到电极层A，但是，需要抑制该气体漏出到对电极层C侧。因此，本实施方式的电气化学元件Q具有用于密封气体的以下的构造。
在本实施方式中，第1电极层A1以覆盖第1气体流通容许区域P1的方式形成。针对其他的第2电极层A2～第5电极层A5也同样地，各个以覆盖第2气体流通容许区域P2～第5气体流通容许区域P5的方式形成。即，电极层A在比气体流通容许区域P大的区域以覆盖气体流通容许区域P的方式设置。在该情况下，如果用气体密封的层覆盖电极层A，就能够抑制气体的漏出。
以下，关注于第3电气化学反应部R3来进行说明。第3电极层A3被第3电解质层B3、绝缘层D、以及导通层E覆盖。第3电解质层B3以至少覆盖在第3气体流通容许区域P3设置的第3电极层A3的方式配置。
详细而言，在短尺寸方向上，第3电解质层B3遍及比第3电极层A3宽的宽度而形成。在第3电极层A3存在的区域中，第3电极层A3配置在第3电极层A3之上即第2层。在第3电极层A3不存在的区域(第3电极层A3的短尺寸方向的两侧的区域)中，第3电解质层B3配置在金属基板1之上即第1层。第1层的第3电解质层B3和第2层的第3电解质层B3被形成为连续的层，并抑制从两者的连接部位的气体漏泄。
第3电极层A3的长尺寸方向的两端被绝缘层D和导通层E覆盖。第2层的绝缘层D和导通层E在短尺寸方向上细长地延伸，在第3电极层A3不存在的区域(第3电极层A3的短尺寸方向的两侧的区域)中，分别连接到第1层的绝缘层D和导通层E。第1层的绝缘层D和第2层的绝缘层D、以及第1层的导通层E和第2层的导通层E被形成为连续的层，并抑制从两者的连接部位的气体漏泄。
如以上所述那样，第3电极层A3被第3电解质层B3、绝缘层D、以及导通层E覆盖。电解质层B、绝缘层D和导通层E均是气体透过性很小的气体密封的层，因此，通过以上的结构来抑制供给到第3电极层A3的气体漏出到对电极层C侧。
以上，关注于第3电气化学反应部R3来进行了说明，但是，针对第2电气化学反应部R2、第4电气化学反应部R4和第5电气化学反应部R5也是同样的。此外，关于第1电气化学反应部R1，长尺寸方向的一方仅被导通层E覆盖，但是，同样地抑制气体的漏出。
上述的本实施方式的电气化学反应部R的构造能够如下那样做来形成。首先，以图1下部的俯视图所示的平面形状在金属基板1之上形成第1层的电极层A、绝缘层D和导通层E。接着，以图1下部的俯视图所示的平面形状即以比第1层在短尺寸方向上宽的宽度在金属基板1和第1层之上形成第2层的电解质层B、绝缘层D和导通层E。由此，电极层A被电解质层B、绝缘层D和导通层E覆盖。然后，在第2层之上形成第3层的对电极层C。
<第2实施方式>
在图2中示出第2实施方式的电气化学元件Q。再有，在以下的第2～第10实施方式和其他的实施方式中，存在对与第1实施方式相同的结构标注相同的符号并省略说明的情况。
在该电气化学元件Q中，贯通孔2沿着金属基板1的长尺寸方向连续地形成。即，气体流通容许区域P被形成为一整片的区域。然后，在本实施方式中，设置在气体流通容许区域P的电极层A也被电解质层B、绝缘层D和导通层E覆盖。因此，抑制供给到电极层A的气体漏出到对电极层C侧。
<第3实施方式>
在图3中示出第3实施方式的电气化学元件Q。在本实施方式中，一个电气化学反应部R的电极层A与其他的电气化学反应部R的电极层A电气地连接，因此，多个电气化学反应部R电气地并联连接。
在金属基板1的表面之中的至少与电极层A相接的部分中，代替绝缘被膜，形成有扩散防止膜6(金属氧化物被膜)。扩散防止膜6为了抑制从金属基板1的Cr的飞散而设置。扩散防止膜6与绝缘被膜不同，具有导电性，以不抑制电气化学反应部R的电极层A和金属基板1的导通的方式被构成为成为低电阻值。
再有，关于覆盖金属基板1的表面之中的电极层和电解质层/对电极层中的无论哪个都不覆盖的区域的金属氧化物被膜，只要具有抑制氧化Cr等成分从金属基板1蒸发的功能即可，既可以为绝缘被膜也可以为具有导电性的扩散防止膜。
作为扩散防止膜6的电阻值，只要为0.1Ω·cm2左右以下即可，如果为0.05Ω·cm2左右以下，则在使电气化学元件Q作为燃料电池工作的情况下也能够确保充分的电动势和电流量而是优选的。
作为金属基板1的材料，使用耐热性、耐氧化性和耐腐蚀性方面优越的金属材料。例如，使用铁氧体类不锈钢、奥氏体类不锈钢、镍基合金等。特别地，优选地使用包括铬的合金。例如，在包括15重量％～25重量％左右的Cr的Fe-Cr类合金材料的情况下，热膨胀率与在其之上形成的电极层A、电解质层B的材料接近，能够得到可靠性/耐久性方面优越的电气化学元件，因此是优选的。此外，也能够使用包括70重量％以上的Cr的富含Cr的Cr-Fe类合金。进而，还能够使用Ni-Cr-Al类、Fe-Cr-Al类的合金等。扩散防止膜6能通过各种手法形成，但是，优选地利用使金属基板1的表面氧化来做成金属氧化物的手法。在该情况下，通过在将氧分压控制为低的环境下、在不活性气体或氢环境下对金属基板1进行热处理，从而能够在金属基板1的表面优选地形成具有适当的厚度和电阻值的扩散防止膜6。特别地，在金属基板1中使用包括15重量％～25重量％左右的Cr的Fe-Cr类合金材料时，能够利用烧成处理来在其表面容易地形成以氧化铬为主要成分的扩散防止膜，因此是优选的。此外，扩散防止膜6既可以通过溅射法、PLD法等PVD法、CVD法、喷涂法等形成在金属基板1的表面，也可以通过电镀和氧化处理来形成。进而，扩散防止膜6可以包括导电性高的尖晶石相等。
在本实施方式中，与第1实施方式同样地，在金属基板1彼此分离地形成5个气体流通容许区域P(第1气体流通容许区域P1～第5气体流通容许区域P5)。然后，彼此分离地形成5个电气化学反应部R(第1电气化学反应部R1～第5电气化学反应部R5)。
详细而言，首先，在比每个气体流通容许区域P大的区域中以覆盖各气体流通容许区域P的方式形成5个电极层A(第1电极层A1～第5电极层A5)。5个电极层A彼此分离地形成。然后，在比每个电极层A大的区域中以覆盖各电极层A的方式形成5个电解质层B(第1电解质层B1～第5电解质层B5)。5个电解质层B彼此分离地形成。5个对电极层C(第1对电极层C1～第5对电极层C5)形成在每个电解质层B之上。
每个气体流通容许区域P被电极层A覆盖，每个电极层A被电解质层B覆盖，由此，抑制从气体流通容许区域P供给到电极层A的气体漏出到对电极层C侧。即，在本实施方式中，金属基板1具有彼此分离的多个气体流通容许区域P，电气化学反应部R的电解质层B以覆盖在各个气体流通容许区域P设置的所述电极层A的方式配置。
在本实施方式中，如上述那样，在金属基板1的表面形成具有导电性的扩散防止膜6。因此，彼此分离地形成的多个电极层A通过金属基板1电气地连接。在第1实施方式和第2实施方式中，邻接的电气化学反应部R的电极层A和对电极层C电气地连接，电气化学反应部R被串联连接。在本实施方式中，邻接的电气化学反应部R的电极层A被电气地连接，由此，多个电气化学反应部R电气地并联连接。
在使本实施方式的电气化学元件Q作为燃料电池工作的情况下，在气体流通容许区域P流通的氢供给到电极层A，氧供给到对电极层C，在电极层A和对电极层C之间产生电动势。第1电极层A1～第5电极层A5通过金属基板1电气地连接，因此，成为相同的电位。然后，安装于第1对电极层C1～第5对电极层C5的集电构件(未图示)与金属基板1(或筒状气体流通部10)连接到外部，电动势/电流被取出到外部。即，并联连接的5个燃料电池(电气化学反应部R)向外部供给电力。
在使本实施方式的电气化学元件Q作为电解单元工作的情况下，在气体流通容许区域P流通的水(水蒸气)供给到电极层A，向安装于第1对电极层C1～第5对电极层C5的集电构件(未图示)与金属基板1(或筒状气体流通部10)之间施加电压。于是，第1电极层A1～第5电极层A5通过金属基板1电气地连接，因此，向各电气化学反应部R施加电压，进行电解反应。即，在该情况下，也能够视为5个电解单元并联连接地工作，可以说电气化学反应部R电气地并联连接。
<第4实施方式>
在图4中示出第4实施方式的电气化学元件Q。在该电气化学元件Q中，与第2实施方式同样地，贯通孔2沿着金属基板1的长尺寸方向连续地形成。即，气体流通容许区域P被形成为一整片的区域。在金属基板1的表面形成扩散防止膜6。
在金属基板1的表侧4形成有5个电极层A(第1电极层A1～第5电极层A5)。5个电极层A彼此分离地形成。然后，在其之上，电解质层B在比气体流通容许区域P大的区域中以覆盖气体流通容许区域P的方式形成。在本实施方式中，电解质层B作为一整片层而遍及第1层和第2层以及在金属基板1的表侧4的大致全体形成。5个电极层A被电解质层B覆盖。由此，抑制供给到电极层A的气体漏出到对电极层C侧。然后，在电解质层B上的与电极层A对应的区域中形成5个对电极层C(第1对电极层C1～第5对电极层C5)。
由于5个电极层A和5个对电极层C彼此分离地形成，所以能通过相向的电极层A、对电极层C以及被它们夹持的电解质层B产生电气化学反应。也就是说，由第1电极层A1、第1对电极层C1以及作为被它们夹持的部分的第1电解质层B1形成第1电气化学反应部R1。同样，由第2电极层A2～第5电极层A5、第2对电极层C2～第5对电极层C5、以及作为被它们夹持的部分的第2电解质层B2～第5电解质层B5形成第2电气化学反应部R2～第5电气化学反应部R5。即，在本实施方式中，在金属基板1的表侧4配置有多个电气化学反应部R。
然后，与第3实施方式同样地，彼此分离地形成的多个电极层A通过金属基板1电气地连接。因此，可以说多个电气化学反应部R电气地并联连接。
<第5实施方式>
在上述的实施方式中，多个电气化学反应部R沿着长方形的金属基板1的长尺寸方向设置成1列。也能够改变此而排成多个列地形成多个电气化学反应部R。
在图5中示出第5实施方式的电气化学元件Q。在本实施方式中，示出了在金属基板1排成2列地配置5个电气化学反应部R的例子。详细而言，在图5的跟前侧的列中，集电构件26、导通层E、第1电气化学反应部R1和第2电气化学反应部R2按该顺序配置，在图5的里侧的列中，第5电气化学反应部R5、第4电气化学反应部R4和第3电气化学反应部R3按该顺序配置。
在金属基板1的表面形成有绝缘被膜3(金属氧化物被膜)。虽然省略了图示，但是，在金属基板1形成贯通表侧4和背侧5的多个贯通孔2，在与5个电气化学反应部R对应的位置形成作为多个贯通孔2聚集的区域的5个气体流通容许区域P。再有，还能够如第2实施方式那样遍及金属基板1的全体而形成气体流通容许区域P。但是，在该情况下，需要以收容于形成导通层E和电解质层B的区域的内侧的方式形成气体流通容许区域P来抑制来自金属基板1的背侧5的气体漏出到对电极层C侧(金属基板1的表侧4)。
再有，在图5中示出了金属基板1和电气化学反应部R，但是，还能够与第1实施方式同样地在金属基板1中安装U字构件11和盖部12来形成筒状气体流通部10。
在本实施方式中，与第1实施方式、第2实施方式同样地，第1电气化学反应部R1～第5电气化学反应部R5电气地串联连接，连接到一对集电构件26。即，一个电气化学反应部R的电极层A与其他的电气化学反应部R的对电极层C电气地连接。各电气化学反应部R的构造即电极层A、电解质层B、对电极层C、绝缘层D和导通层E的配置和位置关系与第1实施方式同样地形成。
<第6实施方式>
在图6中示出第6实施方式的电气化学元件Q。在本实施方式中，示出了在金属基板1排成2列地配置4个电气化学反应部R的例子。详细而言，在图6的跟前侧的列中，第1电气化学反应部R1和第2电气化学反应部R2按该顺序配置，在图6的里侧的列中，第4电气化学反应部R4和第3电气化学反应部R3按该顺序配置。
在金属基板1的表面形成有扩散防止膜6(金属氧化物被膜)。虽然省略了图示，但是，在金属基板1以贯通表侧4和背侧5的方式形成多个贯通孔2，在与4个电气化学反应部R对应的位置形成作为多个贯通孔2聚集的区域的4个气体流通容许区域P。再有，还能够如第4实施方式那样遍及金属基板1的全体而形成气体流通容许区域P。但是，在该情况下，需要以收容于形成导通层E和电解质层B的区域的内侧的方式形成气体流通容许区域P来抑制来自金属基板1的背侧5的气体漏出到对电极层C侧(金属基板1的表侧4)。
在本实施方式中，与第3实施方式、第4实施方式同样地，第1电气化学反应部R1～第4电气化学反应部R4电气地并联连接。即，一个电气化学反应部R的电极层A与其他的电气化学反应部R的电极层A电气地连接。各电气化学反应部R的构造即电极层A、电解质层B、对电极层C的配置和位置关系与第4实施方式同样地形成。
再有，在图6中示出了金属基板1和电气化学反应部R，但是，还能够与第1实施方式同样地在金属基板1安装U字构件11和盖部12来形成筒状气体流通部10。
<第7实施方式>
在图7中示出电气化学模块M的结构。电气化学模块M是上述的电气化学元件Q以层叠多个的状态配置的模块。在第7实施方式的电气化学模块M中，使用多个电气化学反应部R电气地串联连接的电气化学元件Q即第1实施方式、第2实施方式和第5实施方式的电气化学元件Q。
电气化学模块M具有气体歧管17和5个电气化学元件Q。以电气化学元件Q的筒状气体流通部10的气体流入口21与气体歧管17的内部空间连通的方式，电气化学元件Q连接到气体歧管17。在本实施方式中，5个电气化学元件Q以使电气化学反应部R朝向一个方向(图7的右侧)的姿势层叠而安装于气体歧管17。
在本实施方式中使用多个电气化学反应部R电气地串联连接的电气化学元件Q时，电气化学反应部R与金属基板1即筒状气体流通部10之间被绝缘。因此，在筒状气体流通部10向气体歧管17的安装时不需要进行绝缘，因此，能够通过熔接等简易且强固的方法来进行安装。
电气化学模块M的电气化学元件Q彼此电气地连接。在本实施方式中，连接到各电气化学元件Q的第1电气化学反应部R1的集电构件26彼此电气地连接，并与外部连接。然后，连接到各电气化学元件Q的第5电气化学反应部R5的集电构件26彼此电气地连接，并与外部连接。通过如以上那样连接，从而串联连接的5个电气化学反应部R按5组并联连接。
在使电气化学模块M作为燃料电池工作的情况下，向气体歧管17的内部供给氢，向电气化学元件Q的周围供给氧。于是，在各电气化学反应部R中进行作为燃料电池的反应，产生电动势/电流。所产生的电力从集电构件26被取出到电气化学模块M的外部。
<第8实施方式>
在图8中示出电气化学模块M的其他的实施方式。在第8实施方式的电气化学模块M中，使用多个电气化学反应部R电气地并联连接的电气化学元件Q，即第3实施方式、第4实施方式和第6实施方式的电气化学元件Q。
与第7实施方式同样地，以电气化学元件Q的筒状气体流通部10的气体流入口21与气体歧管17的内部空间连通的方式，电气化学元件Q连接到气体歧管17。在本实施方式中，5个电气化学元件Q以使电气化学反应部R朝向一个方向(图7的右侧)的姿势层叠，而安装于气体歧管17。然后，在电气化学元件Q之间配置集电构件26，将电气化学反应部R与电气化学元件Q的筒状气体流通部10的背面14电气地连接。由此，并联连接的5个电气化学反应部R按5组串联连接。
在使电气化学模块M作为燃料电池工作的情况下，向气体歧管17的内部供给氢，向电气化学元件Q的周围供给氧。于是，在各电气化学反应部R中进行作为燃料电池的反应，产生电动势/电流。所产生的电力从层叠的电气化学元件Q的两端取出。即，从第1电气化学反应部R1的筒状气体流通部10的背面14和第5电气化学反应部R5的集电构件26，所产生的电力被取出到电气化学模块M的外部。
再有，在本实施方式中，在使用多个电气化学反应部R电气地并联连接的电气化学元件Q时，电气化学反应部R与金属基板1即筒状气体流通部10之间未绝缘，为导通状态。因此，在筒状气体流通部10向气体歧管17的安装时，需要使筒状气体流通部10与气体歧管17之间绝缘。例如，筒状气体流通部10和气体歧管17通过玻璃密封部件接合。
<第9实施方式>
在图9中示出电气化学模块M的其他的实施方式。在第9实施方式的电气化学模块M中，能够优选地使用图6所示的第6实施方式的电气化学元件Q，即多个电气化学反应部R电气地并联连接的电气化学元件Q。通过使该电气化学元件Q以在中间夹持单元间连接构件71的方式层叠来构成电气化学模块M。
单元间连接构件71是具有导电性并且不具有气体透过性的板状的构件，在表面和背面形成彼此正交的槽72。关于单元间连接构件71，能够使用不锈钢等金属、金属氧化物。
如图9所示，当以在中间夹持该单元间连接构件71的方式层叠电气化学元件Q时，能够通过槽72将气体供给到电气化学元件Q。详细而言，一个槽72成为第1气体流路72a，向电气化学元件Q的表侧即对电极层C供给气体。另一个槽72成为第2气体流路72b，向电气化学元件Q的背侧即金属基板1的气体流通容许区域P供给气体。
在使该电气化学模块M作为燃料电池工作的情况下，向第1气体流路72a供给氧，向第2气体流路72b供给氢。于是，在电气化学元件Q的各电气化学反应部R中进行作为燃料电池的反应，产生电动势/电流。所产生的电力从层叠的电气化学元件Q的两端的单元间连接构件71被取出到电气化学模块M的外部。
再有，在本第9实施方式中，在单元间连接构件71的表面和背面形成了彼此正交的槽72，但是，也能够在单元间连接构件71的表面和背面形成彼此并行的槽72。
<第10实施方式>
能够使用以上说明的电气化学元件Q和电气化学模块M来构筑电气化学装置Y和能量系统Z。
<能量系统、电气化学装置>
在图10中示出了能量系统Z和电气化学装置Y的概要。
能量系统Z具有电气化学装置Y、以及作为再利用从电气化学装置Y排出的热的排热利用部的热交换器53。
电气化学装置Y具有电气化学模块M、脱硫器31和改性器(reformer)34，并具有对电气化学模块M供给含有还原性成分的燃料气体的燃料供给部和从电气化学模块M取出电力的逆变器(inverter)38。
详细而言，电气化学装置Y具有脱硫器31、改性水箱32、汽化器33、改性器34、鼓风机35、燃烧部36、逆变器38、控制部39、收纳容器40和电气化学模块M。
脱硫器31除去(脱硫)在城市燃气等碳化氢类的原燃料中包括的硫黄化合物成分。在原燃料中含有硫黄化合物的情况下，能够通过具备脱硫器31来抑制硫黄化合物所造成的对改性器34或电气化学元件Q的坏影响。汽化器33从供给自改性水箱32的改性水生成水蒸气。改性器34使用由汽化器33生成的水蒸气来对由脱硫器31脱硫的原燃料进行水蒸气改性，生成包括氢的改性气体。
电气化学模块M使用从改性器34供给的改性气体和从鼓风机35供给的空气来进行电气化学反应而发电。燃烧部36使从电气化学模块M排出的反应排气与空气混合，使反应排气中的可燃成分燃烧。
电气化学模块M具有多个电气化学元件Q和气体歧管17。多个电气化学元件Q以彼此电气地连接的状态并联地配置，电气化学元件Q的一个端部(下端部)固定到气体歧管17。电气化学元件Q使通过气体歧管17供给的改性气体与从鼓风机35供给的空气进行电气化学反应而发电。
逆变器38调整电气化学模块M的输出电力，使其为与从商用系统(省略图示)接受电力的电力相同的电压和相同的频率。控制部39控制电气化学装置Y和能量系统Z的运转。
汽化器33、改性器34、电气化学模块M和燃烧部36收纳于收纳容器40内。然后，改性器34使用通过燃烧部36中的反应排气的燃烧而产生的燃烧热来进行原燃料的改性处理。
原燃料利用升压泵41的动作通过原燃料供给路42供给到脱硫器31。改性水箱32的改性水利用改性水泵43的动作通过改性水供给路44供给到汽化器33。然后，原燃料供给路42在脱硫器31的下流侧的部位合流到改性水供给路44，在收纳容器40外合流的改性水和原燃料被供给到在收纳容器40内具备的汽化器33。
改性水由汽化器33汽化而成为水蒸气。包括由汽化器33生成的水蒸气的原燃料通过水蒸气含有原燃料供给路45供给到改性器34。原燃料通过改性器34而被水蒸气改性，生成以氢气为主要成分的改性气体(具有还原性成分的第1气体)。由改性器34生成的改性气体通过改性气体供给路46供给到电气化学模块M的气体歧管17。
供给到气体歧管17的改性气体针对多个电气化学元件Q进行分配，从作为电气化学元件Q与气体歧管17的连接部的下端供给到电气化学元件Q。改性气体中的主要是氢(还原性成分)在电气化学元件Q中用于电气化学反应。包括未被用于反应的残余的氢气的反应排气从电气化学元件Q的上端排出到燃烧部36。
反应排气在燃烧部36中燃烧，成为燃烧排气，从燃烧排气排出口50排出到收纳容器40的外部。在燃烧排气排出口50配置有燃烧催化剂部51(例如，铂类催化剂)，燃烧除去在燃烧排气中含有的一氧化碳、氢等还原性成分。从燃烧排气排出口50排出的燃烧排气通过燃烧排气排出路52被送到热交换器53。
热交换器53使由燃烧部36中的燃烧所产生的燃烧排气与供给的冷水进行热交换而生成温水。即，热交换器53作为再利用从电气化学装置Y排出的热的排热利用部而工作。
再有，代替排热利用部，也可以设置利用从电气化学模块M(未燃烧地)排出的反应排气的反应排气利用部。在反应排气中包括在电气化学元件Q中未被用于反应的残余的氢气。在反应排气利用部中，利用残余的氢气，进行利用燃烧的热利用、利用燃料电池等的发电，实现能量的有效利用。
<第11实施方式>
在图11中示出本实施方式的电气化学元件Q。在本实施方式中，与第4实施方式同样地，一个电气化学反应部R的电极层A和其他的电气化学反应部R的电极层A电气地连接，因此多个电气化学反应部R电气地并联连接。
本实施方式的电气化学元件Q被构成为具有金属基板1和4个电气化学反应部R(第1电气化学反应部R1～第4电气化学反应部R4)。本实施方式的电气化学反应部R被构成为具有电极层A、中间层F、电解质层B、反应防止层G和对电极层C。
本实施方式的金属基板1的结构与第3实施方式的结构相同。也就是说，金属基板1的材料与第3实施方式的金属基板1相同。在金属基板1的表面形成有扩散防止膜6。4个气体流通容许区域P(第1气体流通容许区域P1～第4气体流通容许区域P4)彼此分离地形成在金属基板1。
4个电气化学反应部R(第1电气化学反应部R1～第4电气化学反应部R4)形成在金属基板1的表侧4。
详细而言，首先，4个电极层A(第1电极层A1～第4电极层A4)以覆盖各气体流通容许区域P的方式形成在比各个气体流通容许区域P大的区域。4个电极层A彼此分离地形成。
4个中间层F(第1中间层F1～第4中间层F4)以覆盖各电极层A的方式形成在比各个电极层A大的区域。4个中间层F彼此分离地形成。
4个电解质层B(第1电解质层B1～第4电解质层B4)以覆盖各电极层A和中间层F的方式形成在比各个电极层A和中间层F大的区域。4个电解质层B彼此分离地形成。
4个反应防止层G(第1反应防止层G1～第4反应防止层G4)形成在各个电解质层B之上。
4个对电极层C(第1对电极层C1～第4对电极层C4)形成在各个反应防止层G之上。
在本实施方式中，中间层F以膜的状态形成在电极层A和电解质层B之间。关于其膜厚，例如，能够为1μm～100μm左右，优选为2μm～50μm左右，更优选为5μm～20μm左右。通过做成这样的膜厚，能够一边减少高价的材料的使用量来谋求成本降低一边确保充分的性能。
作为中间层F的材料，能够使用例如氧化铈类材料、氧化锆类材料等。通过在电极层A和电解质层B之间引入中间层F，从而能够提高电气化学反应部R的性能、可靠性、耐久性。再有，中间层F通过低温烧成法(不进行例如1400℃等的高温域中的烧成处理而使用例如1100℃左右以下的低温域中的烧成处理的湿式法)、溅射法、脉冲激光沉积法等PVD法、CVD法、喷涂法等形成是优选的。通过这些能够在低温域中使用的过程，不使用例如1400℃等的高温域中的烧成而利用例如1100℃左右以下的低温域中的处理来得到良好的中间层F。因此，能够抑制向金属基板1施加高温加热所造成的损伤，此外，能够抑制金属基板1和电极层A之间的高温加热所造成的元素相互扩散，并且能够实现耐久性方面优越的电气化学元件Q，因此，是优选的。
在本实施方式中，反应防止层G以膜的状态形成在电解质层B和对电极层C之间。关于其膜厚，例如，能够为1μm～100μm左右，优选为2μm～50μm左右，更优选为5μm～20μm左右。通过做成这样的膜厚，能够一边减少高价的材料的使用量来谋求成本降低一边确保充分的性能。
作为反应防止层G的材料，能够使用例如氧化铈类材料、氧化锆类材料等。通过在电解质层B和对电极层C之间引入反应防止层G，从而有效地抑制对电极层C的构成材料与电解质层B的构成材料的反应，并能够提高电气化学反应部R的性能的长期稳定性。再有，反应防止层G通过低温烧成法(不进行例如1400℃等的高温域中的烧成处理而使用例如1100℃左右以下的低温域中的烧成处理的湿式法)、溅射法、脉冲激光沉积法等PVD法、CVD法、喷涂法等形成是优选的。通过这些能够在低温域中使用的过程，不使用例如1400℃等的高温域中的烧成而利用例如1100℃左右以下的低温域中的处理来得到良好的反应防止层G。因此，能够抑制向金属基板1施加高温加热所造成的损伤，此外，能够抑制金属基板1和电极层A之间的高温加热所造成的元素相互扩散，并且能够实现耐久性方面优越的电气化学元件Q，因此，是优选的。
各个气体流通容许区域P被电极层A并且各个电极层A(和中间层F)被电解质层B覆盖，由此，抑制从气体流通容许区域P供给到电极层A的气体漏出到对电极层C侧。即，在本实施方式中，金属基板1具有彼此分离的多个气体流通容许区域P，电气化学反应部R的电解质层B以覆盖各个气体流通容许区域P的全体的方式配置。
在本实施方式中，如上述那样，在金属基板1的表面形成具有导电性的扩散防止膜6。因此，彼此分离地形成的多个电极层A通过金属基板1电气地连接。即，在本实施方式中，邻接的电气化学反应部R的电极层A电气地连接，由此，多个电气化学反应部R电气地并联连接。
<第12实施方式>
在图12中示出本实施方式的电气化学元件Q。在本实施方式中，与第11实施方式同样地，一个电气化学反应部R的电极层A与其他的电气化学反应部R的电极层A电气地连接，因此多个电气化学反应部R电气地并联连接。
与第11实施方式不同，在本实施方式的电气化学反应部R未设置中间层F。即，电气化学反应部R被构成为具有电极层A、电解质层B、反应防止层G和对电极层C。中间层F除外的结构与第11实施方式类似。
各个气体流通容许区域P被电极层A覆盖并且各个电极层A被电解质层B覆盖，由此，抑制从气体流通容许区域P供给到电极层A的气体漏出到对电极层C侧。即，在本实施方式中，金属基板1具有彼此分离的多个气体流通容许区域P，电气化学反应部R的电解质层B以覆盖各个气体流通容许区域P的全体的方式配置。
在本实施方式中，如上述那样，在金属基板1的表面形成具有导电性的扩散防止膜6。因此，彼此分离地形成的多个电极层A通过金属基板1电气地连接。即，在本实施方式中，邻接的电气化学反应部R的电极层A被电气地连接，由此，多个电气化学反应部R电气地并联连接。
<第13实施方式>
在图13中示出本实施方式的电气化学元件Q。在本实施方式中，与第11实施方式同样地，一个电气化学反应部R的电极层A与其他的电气化学反应部R的电极层A电气地连接，因此多个电气化学反应部R电气地并联连接。
与第11实施方式不同，在本实施方式的电气化学反应部R中，电解质层B遍及多个电气化学反应部R而设置。电解质层B除外的结构与第11实施方式类似。
详细而言，电解质层B以覆盖4个电极层A(第1电极层A1～第4电极层A4)和4个中间层F(第1中间层F1～第4中间层F4)的全体的状态形成为一整片的层。4个气体流通容许区域P(第1气体流通容许区域P1～第4气体流通容许区域P4)和4个电极层A(第1电极层A1～第4电极层A4)被电解质层B覆盖。由此，抑制供给到电极层A的气体漏出到对电极层C侧。然后，在电解质层B之上的、与电极层A对应的区域形成有4个反应防止层G(第1反应防止层G1～第4反应防止层G4)和4个对电极层C(第1对电极层C1～第4对电极层C4)。
由于4个电极层A和4个对电极层C彼此分离地形成，所以能利用相向的电极层A和对电极层C以及被它们夹持的电解质层B来产生电气化学反应。也就是说，由第1电极层A1和第1对电极层C1以及被它们夹持的部分(第1中间层F1、电解质层B和第1反应防止层G1)形成第1电气化学反应部R1。同样，由第2电极层A2～第4电极层A4、第2对电极层C2～第4对电极层C4、以及被它们夹持的部分(第2中间层F2～第4中间层F4、电解质层B和第2反应防止层G2～第4反应防止层G4)形成第2电气化学反应部R2～第4电气化学反应部R4。即，在本实施方式中，多个电气化学反应部R配置在金属基板1的表侧4。
然后，与第3实施方式同样地，彼此分离地形成的多个电极层A通过金属基板1电气地连接。因此，可以说多个电气化学反应部R电气地并联连接。
<第14实施方式>
在图14中示出本实施方式的电气化学元件Q。在本实施方式中，与第13实施方式同样地，一个电气化学反应部R的电极层A与其他的电气化学反应部R的电极层A电气地连接，因此多个电气化学反应部R电气地并联连接。
与第13实施方式不同，在本实施方式的电气化学反应部R中未设置中间层F。即，电气化学反应部R被构成为具有电极层A、电解质层B、反应防止层G和对电极层C。中间层F除外的结构与第13实施方式类似。
各个气体流通容许区域P被电极层A覆盖并且各个电极层A被电解质层B覆盖，由此，抑制从气体流通容许区域P供给到电极层A的气体漏出到对电极层C侧。即，在本实施方式中，金属基板1具有彼此分离的多个气体流通容许区域P，电气化学反应部R的电解质层B以覆盖各个气体流通容许区域P的全体的方式配置。
在本实施方式中，如上述那样，在金属基板1的表面形成具有导电性的扩散防止膜6。因此，彼此分离地形成的多个电极层A通过金属基板1电气地连接。即，在本实施方式中，邻接的电气化学反应部R的电极层A被电气地连接，由此，多个电气化学反应部R电气地并联连接。
<第15实施方式>
在图15中示出本实施方式的电气化学元件Q。在本实施方式中，与第11实施方式同样地，一个电气化学反应部R的电极层A与其他的电气化学反应部R的电极层A电气地连接，因此多个电气化学反应部R电气地并联连接。
与第11实施方式不同，在本实施方式的电气化学反应部R中，电解质层B和反应防止层G遍及多个电气化学反应部R而设置。电解质层B和反应防止层G除外的结构与第11实施方式类似。
详细而言，电解质层B以覆盖4个电极层A(第1电极层A1～第4电极层A4)和4个中间层F(第1中间层F1～第4中间层F4)的全体的状态形成为一整片的层。4个气体流通容许区域P(第1气体流通容许区域P1～第4气体流通容许区域P4)和4个电极层A(第1电极层A1～第4电极层A4)被电解质层B覆盖。由此，抑制供给到电极层A的气体漏出到对电极层C侧。
反应防止层G以覆盖4个电极层A(第1电极层A1～第4电极层A4)和4个中间层F(第1中间层F1～第4中间层F4)的全体的状态作为一整片的层形成在电解质层B之上。然后，4个对电极层C(第1对电极层C1～第4对电极层C4)形成在反应防止层G之上的与电极层A对应的区域。
由于4个电极层A和4个对电极层C彼此分离地形成，所以能利用相向的电极层A、对电极层C、以及被它们夹持的电解质层B产生电气化学反应。也就是说，由第1电极层A1和第1对电极层C1、以及被它们夹持的部分(第1中间层F1、电解质层B、反应防止层G)形成第1电气化学反应部R1。同样，由第2电极层A2～第4电极层A4、第2对电极层C2～第4对电极层C4、以及被它们夹持的部分(第2中间层F2～第4中间层F4、电解质层B和反应防止层G)形成第2电气化学反应部R2～第4电气化学反应部R4。即，在本实施方式中，多个电气化学反应部R配置在金属基板1的表侧4。
然后，与第3实施方式同样地，彼此分离地形成的多个电极层A通过金属基板1电气地连接。因此，可以说多个电气化学反应部R电气地并联连接。
<第16实施方式>
在图16中示出本实施方式的电气化学元件Q。在本实施方式中，与第15实施方式同样地，一个电气化学反应部R的电极层A与其他的电气化学反应部R的电极层A电气地连接，因此多个电气化学反应部R电气地并联连接。
与第15实施方式不同，在本实施方式的电气化学反应部R未设置中间层F。即，电气化学反应部R被构成为具有电极层A、电解质层B、反应防止层G和对电极层C。中间层F除外的结构与第15实施方式类似。
各个气体流通容许区域P被电极层A覆盖并且各个电极层A被电解质层B覆盖，由此，抑制从气体流通容许区域P供给到电极层A的气体漏出到对电极层C侧。即，在本实施方式中，金属基板1具有彼此分离的多个气体流通容许区域P，电气化学反应部R的电解质层B以覆盖各个气体流通容许区域P的全体的方式配置。
在本实施方式中，如上述那样，在金属基板1的表面形成具有导电性的扩散防止膜6。因此，彼此分离地形成的多个电极层A通过金属基板1电气地连接。即，在本实施方式中，邻接的电气化学反应部R的电极层A被电气地连接，由此，多个电气化学反应部R电气地并联连接。
<第17实施方式>
在图17中示出本实施方式的电气化学元件Q。在本实施方式中，与第11实施方式同样地，一个电气化学反应部R的电极层A与其他的电气化学反应部R的电极层A电气地连接，因此多个电气化学反应部R电气地并联连接。
与第11实施方式不同，在本实施方式的电气化学反应部R中，中间层F、电解质层B和反应防止层G遍及多个电气化学反应部R而设置。中间层F、电解质层B和反应防止层G除外的结构与第11实施方式类似。
详细而言，中间层F以覆盖4个电极层A(第1电极层A1～第4电极层A4)的全体的状态形成为一整片的层。然后，电解质层B以覆盖4个电极层A(第1电极层A1～第4电极层A4)和中间层F的全体的状态形成为一整片的层。4个气体流通容许区域P(第1气体流通容许区域P1～第4气体流通容许区域P4)和4个电极层A(第1电极层A1～第4电极层A4)被电解质层B覆盖。由此，抑制供给到电极层A的气体漏出到对电极层C侧。
反应防止层G以覆盖4个电极层A(第1电极层A1～第4电极层A4)和中间层F的全体的状态作为一整片的层形成在电解质层B之上。然后，在反应防止层G之上的与电极层A对应的区域形成4个对电极层C(第1对电极层C1～第4对电极层C4)。
由于4个电极层A和4个对电极层C彼此分离地形成，所以能利用相向的电极层A、对电极层C、以及被它们夹持的电解质层B产生电气化学反应。也就是说，由第1电极层A1、第1对电极层C1、以及被它们夹持的部分(中间层F、电解质层B、反应防止层G)形成第1电气化学反应部R1。同样，由第2电极层A2～第4电极层A4、第2对电极层C2～第4对电极层C4、以及被它们夹持的部分(中间层F、电解质层B和反应防止层G)形成第2电气化学反应部R2～第4电气化学反应部R4。即，在本实施方式中，多个电气化学反应部R配置在金属基板1的表侧4。
然后，与第3实施方式同样地，彼此分离地形成的多个电极层A通过金属基板1电气地连接。因此，可以说多个电气化学反应部R电气地并联连接。
<第18实施方式>
在图18中示出本实施方式的电气化学元件Q。在本实施方式中，与第11实施方式同样地，一个电气化学反应部R的电极层A与其他的电气化学反应部R的电极层A电气地连接，因此多个电气化学反应部R电气地并联连接。
与第11实施方式不同，在本实施方式的电气化学反应部R中，中间层F和电解质层B遍及多个电气化学反应部R而设置。中间层F和电解质层B除外的结构与第11实施方式类似。
详细而言，中间层F以覆盖4个电极层A(第1电极层A1～第4电极层A4)的全体的状态形成为一整片的层。然后，电解质层B以覆盖4个电极层A(第1电极层A1～第4电极层A4)和中间层F的全体的状态形成为一整片的层。4个气体流通容许区域P(第1气体流通容许区域P1～第4气体流通容许区域P4)和4个电极层A(第1电极层A1～第4电极层A4)被电解质层B覆盖。由此，抑制供给到电极层A的气体漏出到对电极层C侧。
然后，4个反应防止层G(第1反应防止层G1～第4反应防止层G4)和4个对电极层C(第1对电极层C1～第4对电极层C4)形成在电解质层B之上的、与电极层A对应的区域。
由于4个电极层A和4个对电极层C彼此分离地形成，所以能利用相向的电极层A、对电极层C、以及被它们夹持的电解质层B产生电气化学反应。也就是说，由第1电极层A1、第1对电极层C1、以及被它们夹持的部分(中间层F、电解质层B、第1反应防止层G1)形成第1电气化学反应部R1。同样，由第2电极层A2～第4电极层A4、第2对电极层C2～第4对电极层C4、以及被它们夹持的部分(中间层F、电解质层B和第2反应防止层G2～第4反应防止层G4)形成第2电气化学反应部R2～第4电气化学反应部R4。即，在本实施方式中，多个电气化学反应部R配置在金属基板1的表侧4。
然后，与第3实施方式同样地，彼此分离地形成的多个电极层A通过金属基板1电气地连接。因此，可以说多个电气化学反应部R电气地并联连接。
<第19实施方式>
在图19中示出本实施方式的电气化学元件Q。本实施方式的电气化学元件Q被构成为具有金属基板1、电极层A、中间层F、电解质层B、反应防止层G和对电极层C。电极层A、中间层F、电解质层B、反应防止层G和对电极层C构成电气化学反应部R。
本实施方式的金属基板1的结构与第3实施方式的结构相同。也就是说，金属基板1的材料与第3实施方式的金属基板1相同。在金属基板1的表面形成有扩散防止膜6。4个气体流通容许区域P(第1气体流通容许区域P1～第4气体流通容许区域P4)彼此分离地形成在金属基板1。
4个电极层A(第1电极层A1～第4电极层A4)以覆盖各气体流通容许区域P的方式形成在比各个气体流通容许区域P大的区域。4个电极层A彼此分离地形成。
4个中间层F(第1中间层F1～第4中间层F4)以覆盖各电极层A的方式形成在比各个电极层A大的区域。4个中间层F彼此分离地形成。
第1电解质层B1以覆盖第1电极层A1和第2电极层A2的全体的状态形成为一整片的层。2个气体流通容许区域P(第1气体流通容许区域P1和第2气体流通容许区域P2)和2个电极层A(第1电极层A1和第2电极层A2)被第1电解质层B1覆盖。由此，抑制供给到电极层A的气体漏出到对电极层C侧。
第2电解质层B2以覆盖第3电极层A3和第4电极层A4的全体的状态形成为一整片的层。2个气体流通容许区域P(第3气体流通容许区域P3和第4气体流通容许区域P4)和2个电极层A(第3电极层A3和第4电极层A4)被第2电解质层B2覆盖。由此，抑制供给到电极层A的气体漏出到对电极层C侧。
第1反应防止层G1以覆盖2个电极层A(第1电极层A1和第2电极层A2)和2个中间层F(第1中间层F1和第2中间层F2)的全体的状态作为一整片的层形成在第1电解质层B1之上。
第2反应防止层G2以覆盖2个电极层A(第3电极层A3和第4电极层A4)和2个中间层F(第3中间层F4和第4中间层F4)的全体的状态作为一整片的层形成在第2电解质层B2之上。
第1对电极层C1以覆盖2个电极层A(第1电极层A1和第2电极层A2)和2个中间层F(第1中间层F1和第2中间层F2)的全体的状态作为一整片的层形成在第1反应防止层G1之上。
第2对电极层C2以覆盖2个电极层A(第3电极层A3和第4电极层A4)和2个中间层F(第3中间层F4和第4中间层F4)的全体的状态作为一整片的层形成在第2反应防止层G2之上。
在本实施方式中，4个电极层A彼此分离地形成。能利用这4个电极层A(第1电极层A1～第4电极层A4)、电解质层B、以及对电极层C(第1对电极层C1和第2对电极层C2)来产生电气化学反应。因此，解释为由第1电极层A1、第1对电极层C1的左半部分、以及被它们夹持的部分(第1中间层F1、第1电解质层B1、第1反应防止层G1)构成第1电气化学反应部R1。
解释为由第2电极层A2、第1对电极层C1的右半部分、以及被它们夹持的部分(第2中间层F2、第1电解质层B1、第1反应防止层G1)构成第2电气化学反应部R2。
解释为由第3电极层A3、第2对电极层C2的左半部分、以及被它们夹持的部分(第3中间层F3、第2电解质层B2、第2反应防止层G2)构成第3电气化学反应部R3。
解释为由第4电极层A4、第2对电极层C2的右半部分、以及被它们夹持的部分(第4中间层F4、第2电解质层B2、第2反应防止层G2)构成第4电气化学反应部R4。
即，在本实施方式中，多个电气化学反应部R配置在金属基板1的表侧4。
此外，在本实施方式中，2个对电极层C彼此分离地形成。能利用这2个对电极层C(第1对电极层C1和第2对电极层C2)、电解质层B、以及电极层A(第1电极层A1～第4电极层A4)来产生电气化学反应。因此，解释为由第1电极层A1和第2电极层A2、第1对电极层C1、以及被它们夹持的部分(第1中间层F1和第2中间层F2、第1电解质层B1、第1反应防止层G1)构成第5电气化学反应部R5。
解释为由第3电极层A3和第4电极层A4、第2对电极层C2、以及被它们夹持的部分(第3中间层F3和第4中间层F4、第2电解质层B2、第2反应防止层G2)构成第6电气化学反应部R6。
即，在本实施方式中，多个电气化学反应部R配置在金属基板1的表侧4。
如本实施方式的第5电气化学反应部R5和第6电气化学反应部R6那样，存在多个气体流通容许区域P与一个电气化学反应部R对应的情况。在这样的情况下，电气化学反应部R的电解质层B也以覆盖各个气体流通容许区域P的全体的方式配置。由此，能够抑制从金属基板1的背侧在气体流通容许区域P流通而供给到电极层A的气体漏出到金属基板1的表侧，能够提高作为电气化学元件的性能/可靠性。具体而言，第5电气化学反应部R5的第1电解质层B1以覆盖第1气体流通容许区域P1和第2气体流通容许区域P2的全体的方式配置。第6电气化学反应部R6的第2电解质层B2以覆盖第3气体流通容许区域P3和第4气体流通容许区域P4的全体的方式配置。
<第20实施方式>
在图20中示出本实施方式的电气化学元件Q。本实施方式的电气化学元件Q被构成为具有金属基板1、电极层A、电解质层B、反应防止层G和对电极层C。与第19实施方式不同，在本实施方式的电气化学反应部R未设置中间层F。即，电气化学反应部R被构成为具有电极层A、电解质层B、反应防止层G和对电极层C。中间层F除外的结构与第19实施方式类似。
第1电解质层B1以覆盖第1电极层A1和第2电极层A2的全体的状态形成为一整片的层。2个气体流通容许区域P(第1气体流通容许区域P1和第2气体流通容许区域P2)和2个电极层A(第1电极层A1和第2电极层A2)被第1电解质层B1覆盖。由此，抑制供给到电极层A的气体漏出到对电极层C侧。
第2电解质层B2以覆盖第3电极层A3和第4电极层A4的全体的状态形成为一整片的层。2个气体流通容许区域P(第3气体流通容许区域P3和第4气体流通容许区域P4)和2个电极层A(第3电极层A3和第4电极层A4)被第2电解质层B2覆盖。由此，抑制供给到电极层A的气体漏出到对电极层C侧。
在本实施方式中，4个电极层A彼此分离地形成。能利用这4个电极层A(第1电极层A1～第4电极层A4)、电解质层B、以及对电极层C(第1对电极层C1和第2对电极层C2)来产生电气化学反应。因此，解释为由第1电极层A1、第1对电极层C1的左半部分、以及被它们夹持的部分(第1电解质层B1、第1反应防止层G1)构成第1电气化学反应部R1。
解释为由第2电极层A2、第1对电极层C1的右半部分、以及被它们夹持的部分(第1电解质层B1、第1反应防止层G1)构成第2电气化学反应部R2。
解释为由第3电极层A3、第2对电极层C2的左半部分、以及被它们夹持的部分(第2电解质层B2、第2反应防止层G2)构成第3电气化学反应部R3。
解释为由第4电极层A4、第2对电极层C2的右半部分、以及被它们夹持的部分(第2电解质层B2、第2反应防止层G2)构成第4电气化学反应部R4。
即，在本实施方式中，多个电气化学反应部R配置在金属基板1的表侧4。
此外，在本实施方式中，2个对电极层C彼此分离地形成。能利用这2个对电极层C(第1对电极层C1和第2对电极层C2)、电解质层B、以及电极层A(第1电极层A1～第4电极层A4)来产生电气化学反应。因此，解释为由第1电极层A1和第2电极层A2、第1对电极层C1、以及被它们夹持的部分(第1电解质层B1、第1反应防止层G1)构成第5电气化学反应部R5。
解释为由第3电极层A3和第4电极层A4、第2对电极层C2、以及被它们夹持的部分(第2电解质层B2、第2反应防止层G2)构成第6电气化学反应部R6。
即，在本实施方式中，多个电气化学反应部R配置在金属基板1的表侧4。
<第21实施方式>
在图21中示出本实施方式的电气化学元件Q。本实施方式的电气化学元件Q被构成为具有金属基板1、电极层A、中间层F、电解质层B、反应防止层G和对电极层C。电极层A、中间层F、电解质层B、反应防止层G和对电极层C构成电气化学反应部R。
本实施方式的电气化学元件Q的结构与第19实施方式类似。与第19实施方式不同之处在于，中间层F遍及多个电极层A之上而设置。第1中间层F1以覆盖第1电极层A1和第2电极层A2的全体的状态形成为一整片的层。第2中间层F2以覆盖第3电极层A3和第4电极层A4的全体的状态形成为一整片的层。
第1电解质层B1以覆盖第1电极层A1和第2电极层A2的全体的状态形成为一整片的层。2个气体流通容许区域P(第1气体流通容许区域P1和第2气体流通容许区域P2)和2个电极层A(第1电极层A1和第2电极层A2)被第1电解质层B1覆盖。由此，抑制供给到电极层A的气体漏出到对电极层C侧。
第2电解质层B2以覆盖第3电极层A3和第4电极层A4的全体的状态形成为一整片的层。2个气体流通容许区域P(第3气体流通容许区域P3和第4气体流通容许区域P4)和2个电极层A(第3电极层A3和第4电极层A4)被第2电解质层B2覆盖。由此，抑制供给到电极层A的气体漏出到对电极层C侧。
在本实施方式中，4个电极层A彼此分离地形成。能利用这4个电极层A(第1电极层A1～第4电极层A4)、电解质层B、以及对电极层C(第1对电极层C1和第2对电极层C2)来产生电气化学反应。因此，解释为由第1电极层A1、第1对电极层C1的左半部分、以及被它们夹持的部分(第1中间层F1、第1电解质层B1、第1反应防止层G1)构成第1电气化学反应部R1。
解释为由第2电极层A2、第1对电极层C1的右半部分、以及被它们夹持的部分(第1中间层F1、第1电解质层B1、第1反应防止层G1)构成第2电气化学反应部R2。
解释为由第3电极层A3、第2对电极层C2的左半部分、以及被它们夹持的部分(第2中间层F2、第2电解质层B2、第2反应防止层G2)构成第3电气化学反应部R3。
解释为由第4电极层A4、第2对电极层C2的右半部分、以及被它们夹持的部分(第2中间层F2、第2电解质层B2、第2反应防止层G2)构成第4电气化学反应部R4。
即，在本实施方式中，多个电气化学反应部R配置在金属基板1的表侧4。
此外，在本实施方式中，2个对电极层C彼此分离地形成。能利用这2个对电极层C(第1对电极层C1和第2对电极层C2)、电解质层B、以及电极层A(第1电极层A1～第4电极层A4)来产生电气化学反应。因此，解释为由第1电极层A1和第2电极层A2、第1对电极层C1、以及被它们夹持的部分(第1中间层F1、第1电解质层B1、第1反应防止层G1)构成第5电气化学反应部R5。
解释为由第3电极层A3和第4电极层A4、第2对电极层C2、以及被它们夹持的部分(第2中间层F2、第2电解质层B2、第2反应防止层G2)构成第6电气化学反应部R6。
即，在本实施方式中，多个电气化学反应部R配置在金属基板1的表侧4。
<第22实施方式>
在图22中示出本实施方式的电气化学元件Q。本实施方式的电气化学元件Q被构成为具有金属基板1、电极层A、中间层F、电解质层B、反应防止层G和对电极层C。电极层A、中间层F、电解质层B、反应防止层G和对电极层C构成电气化学反应部R。
本实施方式的金属基板1的结构与第3实施方式的结构相同。也就是说，金属基板1的材料与第3实施方式的金属基板1相同。在金属基板1的表面形成有扩散防止膜6。4个气体流通容许区域P(第1气体流通容许区域P1～第4气体流通容许区域P4)彼此分离地形成在金属基板1。
电极层A以覆盖4个气体流通容许区域P(第1气体流通容许区域P1～第4气体流通容许区域P4)的全体的状态形成为一整片的层。
中间层F以覆盖电极层A的全体的状态形成为一整片的层。
电解质层B以覆盖电极层A和中间层F的全体的状态形成为一整片的层。4个气体流通容许区域P(第1气体流通容许区域P1～第4气体流通容许区域P4)和电极层A被电解质层B覆盖。由此，抑制供给到电极层A的气体漏出到对电极层C侧。
反应防止层G以覆盖电极层A和中间层F的全体的状态作为一整片的层形成在电解质层B之上。
4个对电极层C(第1对电极层C1～第4对电极层C4)形成在反应防止层G之上的与4个气体流通容许区域P(第1气体流通容许区域P1～第4气体流通容许区域P4)对应的区域。
在本实施方式的电气化学元件Q中，电解质层B配置在电极层A和对电极层C之间，因此，能在通过4个气体流通容许区域P(第1气体流通容许区域P1～第4气体流通容许区域P4)供给到电极层A的物质和供给到对电极层C的物质之间产生电气化学反应。因此，解释为由电极层A、中间层F、电解质层B和反应防止层G中的第1气体流通容许区域P1和第1对电极层C1所夹持的部分、以及第1对电极层C1形成第1电气化学反应部R1。
解释为由电极层A、中间层F、电解质层B和反应防止层G中的第2气体流通容许区域P2和第2对电极层C2所夹持的部分、以及第2对电极层C2形成第2电气化学反应部R2。
解释为由电极层A、中间层F、电解质层B和反应防止层G中的第3气体流通容许区域P3和第3对电极层C3所夹持的部分、以及第3对电极层C3形成第3电气化学反应部R3。
解释为由电极层A、中间层F、电解质层B和反应防止层G中的第4气体流通容许区域P4和第4对电极层C4所夹持的部分、以及第4对电极层C4形成第4电气化学反应部R4。
即，在本实施方式中，多个电气化学反应部R配置在金属基板1的表侧4。
在本实施方式中，如上述那样，在金属基板1的表面形成具有导电性的扩散防止膜6。因此，彼此分离地形成的多个电极层A通过金属基板1电气地连接。即，在本实施方式中，邻接的电气化学反应部R的电极层A被电气地连接，由此，多个电气化学反应部R电气地并联连接。
<第23实施方式>
在图23中示出本实施方式的电气化学元件Q。本实施方式的电气化学元件Q被构成为具有金属基板1、电极层A、电解质层B、反应防止层G和对电极层C。与第22实施方式不同，在本实施方式的电气化学反应部R未设置中间层F。即，电气化学反应部R被构成为具有电极层A、电解质层B、反应防止层G和对电极层C。中间层F除外的结构与第22实施方式类似。
电解质层B以覆盖电极层A的全体的状态形成为一整片的层。4个气体流通容许区域P(第1气体流通容许区域P1～第4气体流通容许区域P4)和电极层A被电解质层B覆盖。由此，抑制供给到电极层A的气体漏出到对电极层C侧。
在本实施方式中，与第22实施方式同样地，在金属基板1的表侧4配置有4个电气化学反应部R(第1电气化学反应部R1～第4电气化学反应部R4)。然后，邻接的电气化学反应部R的电极层A通过金属基板1电气地连接，由此，多个电气化学反应部R电气地并联连接。
<第24实施方式>
在图24中示出本实施方式的电气化学元件Q。本实施方式的电气化学元件Q被构成为具有金属基板1、电极层A、中间层F、电解质层B、反应防止层G和对电极层C。电极层A、中间层F、电解质层B、反应防止层G和对电极层C构成电气化学反应部R。
本实施方式的电气化学元件Q的结构与第19实施方式类似。与第19实施方式不同之处在于，电极层A和中间层F遍及多个气体流通容许区域P之上设置。
第1电极层A1以覆盖第1气体流通容许区域P1和第2气体流通容许区域P2的全体的状态形成为一整片的层。第1中间层F1以覆盖第1电极层A1的全体的状态设置。
第2电极层A2以覆盖第3气体流通容许区域P3和第4气体流通容许区域P4的全体的状态形成为一整片的层。第2中间层F2以覆盖第2电极层A2的全体的状态设置。
第1电解质层B1以覆盖第1电极层A1的全体的状态形成为一整片的层。2个气体流通容许区域P(第1气体流通容许区域P1和第2气体流通容许区域P2)和第1电极层A1被第1电解质层B1覆盖。由此，抑制供给到电极层A的气体漏出到对电极层C侧。
第2电解质层B2以覆盖第2电极层A2的全体的状态形成为一整片的层。2个气体流通容许区域P(第3气体流通容许区域P3和第4气体流通容许区域P4)和第2电极层A2被第2电解质层B2覆盖。由此，抑制供给到电极层A的气体漏出到对电极层C侧。
在本实施方式的电气化学元件Q中，在电极层A和对电极层C之间配置有电解质层B，因此，能在通过4个气体流通容许区域P(第1气体流通容许区域P1～第4气体流通容许区域P4)供给到电极层A的物质与供给到对电极层C的物质之间产生电气化学反应。因此，解释为由第1气体流通容许区域P1的上侧的电极层A的部分、中间层F的部分、电解质层B的部分、反应防止层G的部分和对电极层C的部分形成第1电气化学反应部R1。
解释为由第2气体流通容许区域P2的上侧的电极层A的部分、中间层F的部分、电解质层B的部分、反应防止层G的部分和对电极层C的部分形成第2电气化学反应部R2。
解释为由第3气体流通容许区域P3的上侧的电极层A的部分、中间层F的部分、电解质层B的部分、反应防止层G的部分和对电极层C的部分形成第3电气化学反应部R3。
解释为由第4气体流通容许区域P4的上侧的电极层A的部分、中间层F的部分、电解质层B的部分、反应防止层G的部分和对电极层C的部分形成第4电气化学反应部R4。
即，在本实施方式中，多个电气化学反应部R配置在金属基板1的表侧4。
此外，在本实施方式中，2个对电极层C彼此分离地形成。能利用这2个对电极层C(第1对电极层C1和第2对电极层C2)、电解质层B(第1电解质层B1和第2电解质层B2)、以及电极层A(第1电极层A1和第2电极层A2)产生电气化学反应。因此，解释为由第1电极层A1、第1对电极层C1、以及被它们夹持的部分(第1中间层F1、第1电解质层B1、第1反应防止层G1)构成第5电气化学反应部R5。
解释为由第2电极层A2、第2对电极层C2、以及被它们夹持的部分(第2中间层F2、第2电解质层B2、第2反应防止层G2)构成第6电气化学反应部R6。
即，在本实施方式中，多个电气化学反应部R配置在金属基板1的表侧4。
<第25实施方式>
在图25中示出本实施方式的电气化学元件Q。本实施方式的电气化学元件Q被构成为具有金属基板1、电极层A、电解质层B、反应防止层G和对电极层C。与第19实施方式不同，在本实施方式的电气化学反应部R未设置中间层F。即，电气化学反应部R被构成为具有电极层A、电解质层B、反应防止层G和对电极层C。中间层F除外的结构与第24实施方式类似。
第1电解质层B1以覆盖第1电极层A1的全体的状态形成为一整片的层。2个气体流通容许区域P(第1气体流通容许区域P1和第2气体流通容许区域P2)和第1电极层A1被第1电解质层B1覆盖。由此，抑制供给到电极层A的气体漏出到对电极层C侧。
第2电解质层B2以覆盖第2电极层A2的全体的状态形成为一整片的层。2个气体流通容许区域P(第3气体流通容许区域P3和第4气体流通容许区域P4)和第2电极层A2被第2电解质层B2覆盖。由此，抑制供给到电极层A的气体漏出到对电极层C侧。
在本实施方式的电气化学元件Q中，在电极层A和对电极层C之间配置有电解质层B，因此，能在通过4个气体流通容许区域P(第1气体流通容许区域P1～第4气体流通容许区域P4)供给到电极层A的物质与供给到对电极层C的物质之间产生电气化学反应。因此，解释为由第1气体流通容许区域P1的上侧的电极层A的部分、电解质层B的部分、反应防止层G的部分和对电极层C的部分形成第1电气化学反应部R1。
解释为由第2气体流通容许区域P2的上侧的电极层A的部分、电解质层B的部分、反应防止层G的部分和对电极层C的部分形成第2电气化学反应部R2。
解释为由第3气体流通容许区域P3的上侧的电极层A的部分、电解质层B的部分、反应防止层G的部分和对电极层C的部分形成第3电气化学反应部R3。
解释为由第4气体流通容许区域P4的上侧的电极层A的部分、电解质层B的部分、反应防止层G的部分和对电极层C的部分形成第4电气化学反应部R4。
即，在本实施方式中，多个电气化学反应部R配置在金属基板1的表侧4。
此外，在本实施方式中，2个对电极层C彼此分离地形成。能利用这2个对电极层C(第1对电极层C1和第2对电极层C2)、电解质层B(第1电解质层B1和第2电解质层B2)、以及电极层A(第1电极层A1和第2电极层A2)产生电气化学反应。因此，解释为由第1电极层A1、第1对电极层C1、以及被它们夹持的部分(第1电解质层B1和第1反应防止层G1)构成第5电气化学反应部R5。
解释为由第2电极层A2、第2对电极层C2、以及被它们夹持的部分(第2电解质层B2和第2反应防止层G2)构成第6电气化学反应部R6。
即，在本实施方式中，多个电气化学反应部R配置在金属基板1的表侧4。
<第26实施方式>
在图26中示出本实施方式的电气化学模块M。关于本实施方式的电气化学模块M，电气化学模块M是上述的电气化学元件Q以层叠多个的状态配置的模块。在第26实施方式的电气化学模块M中使用第11实施方式～第25实施方式的电气化学元件Q，即多个电气化学反应部R电气地并联连接的电气化学元件Q。
电气化学模块M被构成为具有多个电气化学元件Q(Q1、Q2等)、以及多个集电板S(S1、S2等)。在本实施方式中，电气化学元件Q作为具有与第11实施方式相同的结构的元件进行说明。
在本实施方式中，集电层H设置在电气化学元件Q的对电极层C之上。作为集电层H，使用导电性方面优越的陶瓷坯泥、金属毡材料等。
集电板S是形成为波浪状的金属制的板。作为集电板S的材料，能够使用与上述的金属基板1相同的材料。此外，当在集电板S的表面形成与金属基板1同样的扩散防止膜时，能够抑制Cr飞散而是优选的。如以上那样构成的集电板S能够通过冲压成形等低成本地制造。再有，集电板S由不透过气体的材料构成为使得气体不能在表侧和背侧之间流通。
如图26所示，电气化学元件Q和集电板S彼此层叠地配置。集电板S的波浪形的上侧的顶点以电气地导通的状态接合到金属基板1的背侧5。例如涂布导电性方面优越的陶瓷坯泥等并使集电板S朝向金属基板1加力来进行该接合。此外，例如，通过熔接、钎焊来进行。
集电板S的波浪形的下侧的顶点以电气地导通的状态接合到电气化学元件Q的集电层H。例如通过上述的集电层H的陶瓷坯泥的烧结、向金属毡的集电板S的加力来进行该接合。
利用以上的结构，例如，集电板S将电气化学元件Q1的金属基板1与电气化学元件Q2的集电层H电气地连接。于是，电气化学元件Q1的电极层A与电气化学元件Q2的对电极层C电气地连接。也就是说，电气化学元件Q1的电气化学反应部R与电气化学元件Q2的电气化学反应部R电气地串联连接。
当在图26所示的方式中多个电气化学元件Q与多个集电板S层叠时，集电板S将一个电气化学元件Q的金属基板1与在下侧配置的电气化学元件Q的集电层H电气地连接。于是，一个电气化学元件Q的电极层A与其下侧的电气化学元件Q的对电极层C电气地连接。也就是说，在本实施方式的电气化学模块M中，利用集电板S来电气地串联连接多个电气化学元件Q的电气化学反应部R。
如上述那样，在电气化学元件Q中，多个电气化学反应部R配置在金属基板1的表侧4。然后，这多个电气化学反应部R(第1电气化学反应部R1～第4电气化学反应部R4)电气地并联连接。于是，在本实施方式的电气化学模块M中，电气化学反应部R在各个电气化学元件Q中电气地并联连接，这些电气化学反应部R利用集电板S电气地串联连接。
<其他的实施方式>
(1)在上述的第1实施方式和第2实施方式中，在金属基板1的表面形成了绝缘被膜，但是，在与形成筒状气体流通部10的U字构件11、盖部12等电气化学元件Q、电气化学模块M的形成相关连地在金属基板1以外使用的构件中使用金属材料的情况下，也能够根据需要来在这样的金属材料的表面形成绝缘被膜、扩散防止膜来使用。
(2)在上述的实施方式中，在金属基板1和电解质层B之间配置电极层A，从电解质层B来看，在与金属基板1相反侧配置对电极层C。相反地配置电极层A和对电极层C的结构也是可能的。也就是说，在金属基板1和电解质层B之间配置对电极层C而从电解质层B来看在与金属基板1相反侧配置电极层A的结构也是可能的。在该情况下，也需要变更向电气化学元件Q的气体的供给。例如，在使电气化学元件Q作为燃料电池工作的情况下，通过金属基板1的气体流通容许区域P向对电极层C供给氧，从电气化学元件Q的周围向电极层A供给氢。
(3)在上述的实施方式中，在金属基板1设置了5个(或4个)电气化学反应部R。电气化学反应部R的数量不限于此，只要为2个以上即可。
(4)在上述的实施方式中，在金属基板1设置了1列或2列的电气化学反应部R。电气化学反应部R的列的数量不限于此，也可以为3列以上。
(5)在上述的第7实施方式中，示出了串联连接的多个电气化学反应部R并联连接的方式，但是，也可以构成为将串联连接的多个电气化学反应部R串联连接。此外，还可以构成为串联连接的多个电气化学反应部R的串联连接和并联连接并存。
(6)在上述的第8实施方式中，示出了并联连接的多个电气化学反应部R串联连接的方式，但是，也可以构成为将并联连接的多个电气化学反应部R并联连接。此外，还可以构成为并联连接的多个电气化学反应部R的串联连接和并联连接并存。
(7)在一个电气化学元件Q中，电气化学反应部R的串联连接和并联连接并存也可。例如，在金属基板1形成4行4列的电气化学反应部R，将一个行内的4个电气化学反应部R串联连接并将行的两端的电气化学反应部R并联连接来构成电气化学元件Q也可。再有，也可以将这样的串联连接和并联连接并存的多个电气化学反应部R应用于上述的(5)、(6)的方式。
(8)在上述的实施方式中，示出了平板型的电气化学元件和电气化学模块，但是，本发明的电气化学元件和电气化学模块也可以应用于圆筒型、圆盘型。
(9)在上述的第1和第2实施方式中，示出了U字构件11和盖部12接合到金属基板1而形成筒状气体流通部10的电气化学元件的方式，但是，也可以使用多个金属基板1来形成筒状气体流通部10。在图27和图28中，示出了将2个侧面接合构件15和盖部12接合到2个金属基板1来形成筒状气体流通部10的例子。侧面接合构件15是矩形状的构件。2个金属基板1的长边和2个侧面构件15的各长边被接合，所形成的筒的一个端部被盖部12堵塞。由此，在内部具有内部空间22并且作为全体构成平板或平棒状的筒状气体流通部10。金属基板1相对于筒状气体流通部10的中心轴平行配置，在电气化学元件的两面具备电气化学反应部。
使用该电气化学元件Q，能够构成与上述的第7实施方式所示的同样的电气化学模块M。
(10)在上述的实施方式中，贯通金属基板1的表侧4和背侧5而形成的贯通孔2以气体的流通在表侧4和背侧5之间是可能的方式连通即可，其配置不限定于如图1～4所示那样形成在与长边和短边平行的格子的交点位置，不限定于如图1～4、11～26所示那样相对于金属基板1的板面正交的圆状孔。贯通孔2的直径也可以不是一定的，也可以为锥形状。此外，贯通孔2也可以弯曲。
(11)在上述的实施方式中，示出了通过设置不形成贯通孔的区域来构成气体流通禁止区域的例子，但是，也可以通过在暂且形成贯通孔后闭塞贯通孔的至少一部来构成。作为贯通孔的闭塞方法，也能够利用在贯通孔内填充气密性材料的方法、如图29所示那样将不形成贯通孔的闭塞材料16接合或抵接于金属基板的一面的方法等来构成。
(12)在上述的第1、3、11～26实施例中，气体流通容许区域P配置为被电极层A覆盖，但是，如图30(图示了仅单一的电气化学反应部)所示，电解质层B以覆盖至少气体流通容许区域P或在气体流通容许区域P设置的电极层A的方式配置即可。由此，能够抑制从金属基板的背侧在气体流通容许区域流通而供给到电极层的气体漏出到金属基板的表侧，能够提供作为电气化学元件的性能/可靠性。
(13)在上述的实施方式中，说明了在电气化学模块M中电气化学元件Q以层叠多个的状态即集合多个的状态配置的例子。作为电气化学模块M，电气化学元件Q以未层叠的状态集合的方式也是可能的。
(14)也可以如以下那样构成电气化学元件。电气化学元件具有金属基板和多个电气化学反应部，所述金属基板具有所述金属基板的表侧和背侧之间的容许气体的流通的气体流通容许区域，所述电气化学反应部至少具有电极层、电解质层和对电极层，配置在所述金属基板的表侧，所述电解质层配置在所述电极层和所述对电极层之间，在所述气体流通容许区域流通的气体被供给到所述电极层。
(15)进而，电气化学元件也可以具有以下的结构。所述金属基板具有彼此分离的多个所述气体流通容许区域，所述电气化学反应部的所述电解质层以覆盖各个所述气体流通容许区域的全体的方式配置。
(16)进而，电气化学元件也可以具有以下的结构。所述金属氧化物被膜是在所述金属基板中包括的金属元素的氧化物。
再有，关于在上述的实施方式(包括其他的实施方式，以下相同)中公开的结构，只要不产生矛盾，就能够与在其他的实施方式中公开的结构组合地应用，此外，在本说明书中公开的实施方式是例示，本发明的实施方式不限定于此，能够在不脱离本发明的目的的范围内适当改变。
附图标记的说明
1：金属基板
3：绝缘被膜(金属氧化物被膜)
4：表侧
5：背侧
6：扩散防止膜(金属氧化物被膜)
A：电极层
B：电解质层
C：对电极层
M：电气化学模块
N：气体流通禁止区域
P：气体流通容许区域
Q：电气化学元件
R：电气化学反应部
Y：电气化学装置
Z：能量系统。

Claims (13)

1.一种电气化学元件，其中，具有金属基板和多个电气化学反应部，
所述金属基板具有容许所述金属基板的表侧与背侧之间的气体的流通的气体流通容许区域，
所述电气化学反应部至少具有电极层、电解质层、以及对电极层，配置在所述金属基板的表侧，
至少在所述电极层与所述对电极层之间配置所述电解质层，
向所述电极层供给在所述气体流通容许区域流通的气体。
2.根据权利要求1所述的电气化学元件，其中，所述金属基板具有彼此分离的多个所述气体流通容许区域，所述电气化学反应部的所述电解质层以覆盖至少各个所述气体流通容许区域或在所述气体流通容许区域设置的所述电极层的方式配置。
3.根据权利要求1或2所述的电气化学元件，其中，在所述金属基板的表侧中的、至少所述金属基板与所述电极层接触的区域形成金属氧化物被膜。
4.根据权利要求1或2所述的电气化学元件，其中，在所述金属基板的表侧中的、至少电极层和电解质层/对电极层中的无论哪个都不覆盖的区域形成金属氧化物被膜。
5.根据权利要求3或4所述的电气化学元件，其中，所述金属氧化物被膜是含有至少所述金属基板所包括的金属元素的氧化物。
6.根据权利要求5所述的电气化学元件，其中，所述金属氧化物被膜是绝缘被膜。
7.根据权利要求6所述的电气化学元件，其中，在所述金属基板中含有Si、Al和2～12族元素中的至少一种。
8.根据权利要求1～7中任一项所述的电气化学元件，其中，多个所述电气化学反应部电气地串联连接。
9.根据权利要求1～7中任一项所述的电气化学元件，其中，多个所述电气化学反应部电气地并联连接。
10.一种权利要求1～9中任一项所述的电气化学元件以集合多个的状态配置的电气化学模块。
11.一种电气化学装置，其中，至少具有权利要求10所述的电气化学模块和改性器，具有对所述电气化学模块供给含有还原性成分的燃料气体的燃料供给部。
12.一种电气化学装置，其中，至少具有权利要求10所述的电气化学模块，具有从所述电气化学模块取出电力的逆变器。
13.一种能量系统，其中，具有权利要求11或12所述的电气化学装置、以及再利用从所述电气化学装置排出的热的排热利用部。
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