JP2002329506A - 燃料電池用セル板、その製造方法および燃料電池スタック - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 小型でしかも高電圧型の固体電解質型燃料電
池を得ることができる燃料電池用セル板とその製造方
法、およびこのようなセル板からなる燃料電池スタッ
ク、さらにはこのようなセル板やスタックを用いた固体
電解質型燃料電池を提供する。 【解決手段】 基板１に形成された複数の開口部５を覆
うように第１の電極層２と、固体電解質層３と、第２の
電極層４を積層して、同一セル板内に複数の単セルを形
成し、第１の電極層２を隣接する単セルの第２の電極層
４に順次電気的に連結することによって同一セル板内の
これら単セルを直列に接続する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、固体電解質を用
い、電気化学反応により電気エネルギーを得る固体電解
質型燃料電池（ＳＯＦＣ）に係わり、さらに詳しくは電
極と固体電解質を積層した、より高い電圧を得るための
セル構造と、このような構造を備えたセル板の製造方
法、さらにはこのようなセル板を備えた燃料電池スタッ
クおよび固体電解質型燃料電池に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】燃料電池は、酸素イオンあるいはプロト
ンなどのイオン導電性を有する固体電解質を多孔質の空
気極と燃料極とで挟んだ構造を有し、空気極側に酸素ガ
スを含む酸化性ガス、燃料極側に水素や炭化水素ガスを
含む還元性ガスを供給し、これらのガスが固体電解質を
介して電気化学的に反応することにより、起電力を生じ
る電池である。

【０００３】しかし、単体の燃料電池(単セル)で得られ
る起電力は、１．１２Ｖ程度と小さく、しかも出力電流
の増加に伴って低下するため、家庭用電源や自動車用電
源として用いるには、複数の単セルを直列に接続して、
電圧を高くしなければならない。

【０００４】このような燃料電池のひとつである固体電
解質型燃料電池（以下、ＳＯＦＣと略称する）の単セル
を大別すると、円筒の周囲に電極と固体電解質が被覆さ
れた構造の円筒型と、固体電解質や電極が平板状に形成
された構造を備えた平板型の二種類がある。

【０００５】円筒型の単セルを組み合わせた円筒型ＳＯ
ＦＣは、単セルの発電部の面積(固体電解質の面積)を大
きくするのが難しく、また単セルを接続した際の単位体
積当たりの発電密度が低いため、これを如何に向上させ
るかが基本的な課題となっている。これに対して、平板
型の単セル（単電池板）を組み合わせた平板型ＳＯＦＣ
は、電池の単位体積当たりの発電密度を高くするうえで
有利な構造であり、移動体の電源に適したＳＯＦＣであ
る。従来の平板型ＳＯＦＣでは、単電池板が、第１の電
極と固体電解質と第２の電極が積層された一枚の板構造
をしているため、出力電圧を高くするためには、単電池
板を電圧に応じて複数枚積層して、スタック化しなけれ
ばならない。

【０００６】一方、燃料電池の出力性能を向上させるた
めに、固体電解質の厚さを１ないし２μｍと薄くして、
固体電解質の電気抵抗の低減を図り、図６に示すような
一枚の単電池板５０に、第１の電極５１と固体電解質５
２と第２の電極５３を積層し、単電池板５０に開口部５
４を形成することにより複数の燃料電池セルを形成し、
その単電池板５０を積層して、燃料電池を構成すること
が提案されている（特開平８−６４２１６号公報）。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この場
合でも、出力電圧を高くするためには、単電池板を電圧
に応じて複数枚積層してスタック化しなければならず、
大型化が避けられないという問題点があった。例えば、
自動車用電源として３００Ｖ程度の電圧を得るには、３
００枚以上の単電池板の積層が必要となり、製造工程も
繁雑化する。

【０００８】さらに、上記のような構造の単電池板を用
いた場合、単電池板の面積を大きくし、大出力電力を得
る場合には、複数の燃料電池セルが、単電池板内で並列
に電気接続されるため、電流値が高くなり、第１の電
極、及び、第２の電極の電気抵抗による出力ロスを低減
するには、電極の厚みを厚くしなければならないという
問題点があった。また、電極の厚みを厚くした場合は、
燃料ガス、あるいは、酸化性ガスを電極に効率良く供給
するためには、多孔質性を十分に確保しなければならな
いという問題点があった。この電気抵抗ロスを低減する
ために電極の厚みを厚くすることと、ガス透過性を確保
するために電極のガス透過率を確保することは相反する
ことであり、これらの両立が難しいという問題点があっ
た。そこで、一枚の単電池板での出力電圧を高くすると
共に、電極の厚みを薄くして電極材料の使用量の増加を
避けることが課題となっていた。

【０００９】

【発明の目的】本発明は、従来の固体電解質型燃料電池
のセル構造における上記課題に鑑みてなされたものであ
って、小型でしかも高電圧型のＳＯＦＣを得ることがで
きる燃料電池用セル板とその製造方法、およびこのよう
なセル板からなる燃料電池スタック、さらにはこのよう
なセル板やスタックを用いた固体電解質型燃料電池を提
供することを目的としている。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明に係わる燃料電池
用セル板は、第１の電極と固体電解質と第２の電極から
なる複数組の単セルを基板上に積層してなる固体電解質
型燃料電池のセル板であって、前記基板に形成された複
数の開口部のそれぞれを覆うように第１の電極層と固体
電解質層と第２の電極層がこの順序に積層されて個々の
単セルが形成され、隣接する単セルの第１の電極層と第
２の電極層とが順次直列に接続されている構成、あるい
は第１の電極と固体電解質と第２の電極からなる複数組
の単セルを基板上に積層してなる固体電解質型燃料電池
のセル板であって、前記基板に形成された複数の開口部
を覆うように第１の電極層と固体電解質層と第２の電極
層がこの順序に積層されて個々の単セルが形成され、複
数の単セル群を一単位として、隣接する単セルの第１の
電極層と第２の電極層とが順次直列に接続されている構
成としており、燃料電池用セル板におけるこのような構
成を前述した従来の課題を解決するための手段としたこ
とを特徴としている。

【００１１】本発明に係わる燃料電池用セル板実施の好
適な形態としては、基板と第１の電極層との間に電気絶
縁層が形成されている構成とし、他の好適形態として
は、上記基板がシリコンである構成とし、さらに他の好
適形態としては、上記電気絶縁層がシリコン酸化物、シ
リコン窒化物、燐珪酸ガラス（ＰＳＧ）、燐硼珪酸ガラ
ス（ＢＰＳＧ）、アルミナ、チタニア、ジルコニア、マ
グネシアからなる群から選ばれた少なくとも１種の材料
を含有する構成としたことを特徴としている。

【００１２】本発明に係わる燃料電池用セル板の製造方
法は、上記のような燃料電池用セル板の製造に好適なも
のであって、以下の〜の工程、すなわち ：基板に開口部を形成するためのマスク層を基板の一
方の面に形成する工程、 ：前記基板の他方の面に電気絶縁層を形成する工程、 ：工程より後でかつ下記工程より前に実施され、
前記基板に開口部を形成する工程、 ：工程で形成された電気絶縁層上に第１の電極層を
パターン形成する工程、 ：工程で形成された第１の電極層上に固体電解質層
をパターン形成する工程、 ：工程で形成された固体電解質層上に第２の電極層
をパターン形成する工程、 ：工程より後に実施され、前記基板に形成された開
口部を覆っている電気絶縁層を除去する工程、を含む構
成としたことを特徴としている。

【００１３】本発明に係わる燃料電池スタックは、本発
明に係わる上記燃料電池用セル板を複数枚積層してなる
構成とし、本発明に係わる燃料電池スタックの好適な実
施形態としては、積層された燃料電池用セル板それぞれ
の端部電極が同一種類である構成とし、また他の実施形
態として、隣接する燃料電池用セル板における単セルの
第１および第２の電極層の積層位置が逆になっている構
成としている。

【００１４】さらに、本発明に係わる固体電解質型燃料
電池は、本発明に係わる上記燃料電池用セル板または燃
料電池スタックを用いてなる構成としたことを特徴と
し、固体電解質型燃料電池におけるこのような構成を前
述した従来の課題を解決するための手段としている。

【００１５】

【発明の作用】本発明に係わる燃料電池用セル板は、基
板に形成された複数の開口部に単セルが形成されている
ことに特徴があり、開口部を覆うように第１の電極層
と、発電機能を発現するのに必要な電解質層と、第２の
電極層が積層されてそれぞれの単セルが構成され、これ
ら単セルの第１の電極層と第２の電極層とが順次電気的
に接続されて、複数の単セルが同一セル板内で直列に接
続された構造になっている。したがって、一枚のセル板
で出力電圧が高いものとなると共に、各単セルがセル板
内で直列に電気接続されているので、セル板内の電流値
が高くならず、両電極の厚さを大きくしなくても、電気
抵抗による出力ロスが低減され、しかも電極の厚さが薄
いので燃料ガスや酸化性ガスが効率よく電極に供給され
ることになる。なお、固体電解質は、基板に形成された
開口部のそれぞれ１個ごとに、あるいは複数の開口部に
またがって形成することができ、一枚のセル板におい
て、用途に応じた出力電圧を備えた燃料電池用セル板が
得られることになる。

【００１６】第１の電極層は燃料極と空気極のうちの一
方の電極とすることができ、第２の電極層は燃料極と空
気極のうちの他方の電極とすることができる。燃料極材
料としては、例えば公知のニッケル、ニッケルサーメッ
ト、白金などを使用することができるが、これらのみに
限定されるものではない。また、空気極材料としては、
例えば、Ｌａ_１−ｘＳｒ_ｘＭｎＯ_３、Ｌａ_１−ｘＳｒ_ｘ
ＣｏＯ_３などのペロブスカイト型酸化物、銀などを使用
することができるが、これらのみに限定されるものでは
ない。

【００１７】固体電解質としては、公知のＮｄ_２Ｏ_３、
Ｓｍ_２Ｏ_３、Ｙ_２Ｏ_３、Ｇｄ_２Ｏ_３、Ｓｃ_２Ｏ_３などを
固溶した安定化ジルコニア（ＺｒＯ_２）や、ＣｅＯ_２、
Ｂｉ _２Ｏ_３、ＬａＧａＯ_３などを主成分とする材料を使
用することができるが、必ずしもこれらのみに限定され
るものではない。

【００１８】本発明に係わる燃料電池用セル板に用いる
基板としては、平滑性に優れ、開口部形成工程における
加工性に優れたものを使用することが望ましく、例え
ば、シリコンウェハ、多結晶Ｓｉ基板、ＭｇＯ基板、ア
ルミナ基板、石英基板、耐熱性ガラス基板、窒化アルミ
ニウム基板などを使用することができる。

【００１９】基板としてシリコン（シリコンウェハ）を
使用した場合、シリコンは、高純度で高抵抗なものにお
いても、３００℃を越えると電気的に導体となるため、
第１の電極層と固体電解質層と第２の電極層を形成する
前に、当該基板上にシリコン酸化物、シリコン窒化物、
燐珪酸ガラス（ＰＳＧ）、燐硼珪酸ガラス（ＢＰＳ
Ｇ）、アルミナ、チタニア、ジルコニア、マグネシアか
らなる群から選ばれた少なくとも１種の材料を含有する
電気絶縁層を形成する。この電気絶縁層は、基板である
シリコンウェハと固体電解質層との応力緩和層としても
機能する。

【００２０】また、基板としては、ニッケル、ステンレ
ススチール等の金属材料を用いることもでき、この場合
にも、上述と同様の材料からなる電気絶縁層を当該基板
と第１の電極層の間に形成する。この電気絶縁層も同時
に、基板である金属材料板と固体電解質層との応力緩和
層として機能する。

【００２１】なお、基板として石英、耐熱性ガラス、ア
ルミナ、窒化アルミニウム等の電気絶縁材料を用いた場
合には、第１の電極層と固体電解質層と第２の電極層を
基板上に直接形成することができるが、この場合にも上
記同様の材料からなる電気絶縁層を基板上に形成して応
力緩和層としてもよい。

【００２２】本発明に係わる燃料電池用セル板の製造方
法は、マスク層形成工程、絶縁層形成工程、開口
部形成工程、第１電極層形成工程、固体電解質層形
成工程、第２電極層形成する工程、電気絶縁層除去
工程からなり、半導体の量産技術を利用して、基板状に
マスク層や絶縁層を形成した上で、固体電解質層や電極
層を成膜したり、エッチングによって開口部を形成した
りするようにしているので、上記構造を備えた燃料電池
用セル板の精度および生産性が大幅に向上することにな
る。

【００２３】上記工程において、基板の一方の面にマス
ク層を形成する工程と他方の面に絶縁層を形成する工
程は、どちらを先に実施してもよく、マスク層と電気
絶縁層を同一の材料を用いて同時に形成することも可能
である。本発明の製造方法は、電気絶縁膜上に、第１の
電極層、固体電解質層、第２の電極層をパターン形成す
るところに特徴があり、基板を加工する工程は、第１
の電極層を形成する工程、固体電解質層を形成する工
程および第２の電極層を形成する工程の前でも後で
も限定されるものではない。また、固体電解質層を形成
する工程および第２の電極層を形成する工程は、第
１の電極層下層の電気絶縁層を基板裏面より除去する工
程よりも前でも後でもよい。

【００２４】本発明において、マスク層および電気絶縁
層は、熱酸化法により形成し、フォトリソグラフィー法
によって所望のパターンに形成することができる。ま
た、化学気相成長（ＣＶＤ）法、ゾルゲル法、塗布法等
によって、所望のパターンを形成することも可能であ
る。基板の加工は、シリコンウェハを用いた場合には、
水酸化カリウムを主成分とする溶液やヒドラジンを主成
分とする溶液を用いた公知の湿式エッチングによって所
望のパターンに開口部を形成することができる。あるい
は、ドライエッチング法や、レーザー加工法も用いるこ
とも可能である。

【００２５】固体電解質層を形成する方法としては、マ
スクを用いた蒸着法、スパッタ法、イオンプレーティン
グ法等により所望のパターンで形成することができる。
また、第１の電極層、第２の電極層も、マスクを用いた
蒸着法、スパッタ法、溶射法、塗布法、スプレー法によ
り所望のパターンで形成することができる。

【００２６】本発明に係わる燃料電池スタックは、直列
に接続された複数の単セルを備えて、高出力電圧が得ら
れる上記燃料電池用セル板を複数積層してなるものであ
るから、積層数に係わりなく出力電圧が高いものとな
る。

【００２７】このとき、燃料電池スタックの積層された
それぞれのセル板端部の電極を同一種類の電極とするこ
とが望ましく、これによって正負の出力端子をセル板の
一端側と多端側とにそれぞれ設置することができ、外部
の電気配線が単純化されることになる。また、当該燃料
電池スタックの隣接するセル板内における各燃料電池セ
ル（単セル）の第１の電極と第２の電極の積層構成を互
いに逆にすることも好ましく、これによりガス流路を形
成したセパレーターをセル板間に設置する必要がなくな
り、ＳＯＦＣがよりコンパクトなものとなる。

【００２８】本発明に係わる固体電解質型燃料電池は、
本発明に係わる上記燃料電池用セル板あるいは燃料電池
スタックを使用したものであるから、出力電圧が高くコ
ンパクトなものとなる。

【００２９】

【実施例】以下、本発明を実施例に基づいて具体的に説
明するが、本発明はこれら実施例のみに限定されるもの
ではない。

【００３０】実施例１ 図１は、この実施例に係わる燃料電池用セル板の完成し
た状態を示すものであって、これは、１００ｍｍ角のＳ
ｉ基板１に２ｍｍ角程度の開口部５を持つ単セルが１０
個×１０個形成されたうちの、隣接する２個のセルを示
したものである。

【００３１】電気絶縁層１ａが形成された基板１には、
開口部５が形成されており、開口部を覆うように第１の
電極層２、固体電解質層３、第２の電極層４が形成さ
れ、隣接するセルが電気的に直列に接続されるように、
第１の電極層２と第２の電極層４が接続されている。

【００３２】図２は、上記燃料電池用セル板の製造過程
を順次示すものであり、まず、図２（ａ）に示すよう
に、Ｓｉ基板１の両面に電気絶縁層１ａ、例えばシリコ
ン窒化膜を減圧ＣＶＤ法によって２００ｎｍ厚程度に形
成する。次に、このＳｉ基板裏面側におけるシリコン窒
化膜１ａの所望の領域をフォトリソグラフィー法、及
び、ＣＦ_４ガスを用いたケミカルドライエッチングによ
り除去し、シリコンエッチング口を形成する。次いで、
シリコンエッチング液、例えば、ヒドラジンを用いて８
０℃程度の温度でエッチングを行ない、Ｓｉ基板１の表
面に開口部５を形成するとともに、シリコン窒化膜１ａ
のダイアフラムを形成する。

【００３３】次に、図２（ｂ）に示すように、例えば蒸
着マスクを用いて、電子ビーム蒸着法によりＮｉ等など
からなる第１の電極層（燃料極）２ａ，２ｂを５００ｎ
ｍ厚程度、シリコン窒化膜１ａからなるダイアフラムを
覆うように形成したのち、図２（ｃ）に示すように、イ
ットリア安定化ジルコニア（ＹＳＺ）などの固体電解質
層３ａ，３ｂを高周波スパッタ法により蒸着マスクを用
いて、第１の電極層２ａ，２ｂの一部、すなわち図中左
側端部が露出するように形成する。

【００３４】そして、図２（ｄ）に示すように、Ｌａ
_１−ｘＳｒ_ｘＭｎＯ_３からなる第２の電極層（空気極）
４ａ，４ｂを高周波スパッタ法により蒸着マスクを用い
て、固体電解質層３ａ，３ｂを覆うと共に、第２の電極
層４ｂの図中右側端部が隣接する単セルの第１電極層２
ａの左側端部と重なるように形成する。そして、再度、
ＣＦ_４ガスを用いたケミカルドライエッチングによりＳ
ｉ基板１の裏面よりエッチングを行ない、第１の電極層
２ａ，２ｂの裏面にあるシリコン窒化膜ダイアフラムを
除去し、第１の電極層２ａ，２ｂを表出させる。

【００３５】以上の工程を経て形成された単セルを備え
た燃料電池用セル板Ａを燃料電池スタックとして積層す
るため、セパレーター６を別途用意した。このセパレー
ター６は、１００ｍｍ角のＳｉ基板の両面にダイシング
ソーを用いてガス流路６ａが加工形成されたものであ
る。そして、上下段に端板７を配設すると共に、セル板
Ａの両面に上記セパレーター６を公知の方法でシール８
を介して積層することによって、第３図に示すように、
３枚のセル板Ａとその間に積層された３枚のセパレータ
ー６からなる燃料電池スタックを形成した。

【００３６】次に、前記燃料電池スタックを組み込んで
固体電解質型燃料電池とし、当該燃料電池を電気炉中に
設置した。セル板Ａの上面に形成されたセパレータ流路
６ａに空気を、セル板Ａの下面に積層したセパレーター
６の流路６ａには水素ガスを流し、電気炉温度７００℃
として発電特性を評価した。１００個のセルが直列に接
続されていることから、開放電圧として９５Ｖの出力電
圧が得られた。

【００３７】以上のように、複数の燃料電池セル（単セ
ル）が同一セル板内で電気的に直列に接続された構成と
したことにより、一枚のセル板で出力電圧の高電圧化を
図ることができる。

【００３８】実施例２ 実施例１と同様の基板１を用いて、実施例１における第
１の電極層と第２の電極層を入れ替えてセル板Ｂを作製
した、すなわち、基板１であるシリコンウェハ上に、電
気絶縁層であるシリコン窒化膜を減圧ＣＶＤ法により２
００ｎｍ厚程度形成し、次いで、Ｓｉ基板１の表面に開
口部５を形成するとともに、シリコン窒化膜のダイアフ
ラムを形成した。次に、第１の電極層２として空気極で
あるＬａ _１−ｘＳｒ_ｘＭｎＯ_３を高周波スパッタ法によ
り蒸着マスクを用いて、５００ｎｍ厚程度、ダイアフラ
ムを覆うように形成し、固体電解質３としてＹＳＺを高
周波スパッタ法により蒸着マスクを用いて、第１の電極
層２の一部が露出するように形成し、さらに、第２の電
極層４として燃料極であるＮｉを蒸着マスクを用いて電
子ビーム蒸着法により蒸着マスクを用いて形成し、電解
質層３を覆い、隣接する単セルにおける第１の電極層２
の端部に重なるように形成する。そして、再度、ＣＦ_４
ガスを用いたケミカルドライエッチングによりＳｉ基板
１の裏面側よりエッチングを行ない、第１の電極層２の
裏面にあるシリコン窒化膜ダイアフラムを除去し、第１
の電極層２を表出させて、実施例1における第１の電極
層２と第２の電極層３の材質を入れ替えたセル板を作製
した。

【００３９】そして、以上のように形成した単セルを備
えたセル板Ｂと、実施例１で作製したセル板Ａを用い
て、燃料電池スタックとして積層する。図４に示すよう
に、公知の方法で、セル板Ａとセル板Ｂとを交互に積層
して作製した燃料電池スタックは、実施例１で作製した
燃料電池スタックと同等の開放電圧が得られた。さら
に、この実施例に係わる燃料電池スタックは、実施例１
のものに比較して、セパレーター６が不要となり、同程
度の出力を得る場合には、コンパクト化が可能となり、
積層されたセル板端部の電極が同一種類の電極となるよ
うに積層することにより外部への出力の取り出しを簡便
に行なうことができる。

【００４０】実施例３ 図５は、この第３の実施例に係わる燃料電池用セル板の
完成した状態を示すものであって、１００ｍｍ角のＳｉ
基板１に、２ｍｍ角程度の開口部５を持つセルが１０個
×１０個形成されており、このうちの２個×２個のセル
群を一単位として、隣接する２個のセル群を示したもの
である。電気絶縁層１ａが形成された基板１には、開口
部５が形成されており、一セル群の４個の開口部を覆う
ように第１の電極層２（２ａ，２ｂ）、固体電解質層３
（３ａ，３ｂ）、第２の電極層４（４ａ，４ｂ）が形成
され、隣接するセル群同士がが電気的に直列に接続され
るように、第１のセル群の第１の電極層２ａとこれに隣
接する第２のセル群の第２の電極層４が実施例１と同様
に重ねられて接続されている。

【００４１】この実施例に係わるセル板は、実施例１と
同様のプロセスを経て作製され、別途用意したセパレー
ター６とを積層して燃料電池スタックとし、実施例１と
同様の方法により出力電圧を測定したところ、２５個の
セル群が直列に接続されていることから、開放電圧とし
て２３．７Ｖの出力が得られた。

【００４２】以上のように、この実施例においては、複
数個の燃料電池セル（単セル）が同一セル板内で複数の
セル群を一単位として電気的に直列に接続された構成と
したことにより、一枚のセル板で用途に応じた出力電圧
を得ることができる。

【００４３】

【発明の効果】本発明に係わる燃料電池用セル板は、基
板に形成された複数の開口部を覆うように第１の電極層
と固体電解質層と第２の電極層が積層されて単セルが構
成され、これら単セルの第１の電極層と第２の電極層と
が順次電気的に接続されて、複数の単セルが同一セル板
内で直列に接続された構造になっていることから、一枚
のセル板で高出力電圧化が可能となるとともに、単セル
がセル板内で直列に接続されているため、セル板内にお
ける電流値が高くならず、第１および第２の電極の厚み
を厚くすることなく、電気抵抗による出力ロスを低減さ
せることができ、電極の厚みを薄くすることによって電
極のガス透過性を確保し、燃料ガスおよび酸化性ガスを
両電極に効率よく供給することができるというきわめて
優れた効果をもたらすものである。

【００４４】本発明に係わる燃料電池用セル板の製造方
法は、マスク層形成工程、絶縁層形成工程、開口
部形成工程、第１電極層形成工程、固体電解質層形
成工程、第２電極層形成する工程、電気絶縁層除去
工程からなり、半導体の量産技術を利用したものである
から、上記構造の燃料電池用セル板を高い生産性のもと
に高精度に製造することができるという極めて優れた効
果がもたらされる。

【００４５】本発明に係わる燃料電池スタックにおいて
は、直列に接続された複数の単セルを備えた高出力電圧
の上記燃料電池用セル板を複数積層してあるから、積層
数に依存することなく出力電圧を大幅に向上させること
ができ、本発明に係わる固体電解質型燃料電池において
は、本発明に係わる上記燃料電池用セル板あるいは燃料
電池スタックを使用したものであるから、コンパクトで
しかも出力電圧の高いものとすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例に係わる燃料電池用セル
板の外観を示す斜視図である。

【図２】（ａ）ないし（ｄ）は図１に示した燃料電池用
セル板の製造工程を順次説明する斜視図である。

【図３】図１に示した燃料電池用セル板からなる燃料電
池スタックの構造を示す断面図である。

【図４】本発明の第２の実施例に係わる燃料電池スタッ
クの構造を示す断面図である。

【図５】本発明の第３の実施例に係わる燃料電池用セル
板の外観を示す斜視図である。

【図６】従来の燃料電池用セル板の外観を示す斜視図で
ある。

【符号の説明】

Ａ，Ｂ 燃料電池用セル板 １ 基板 １ａ 電気絶縁層 ２，２ａ，２ｂ 第１の電極層 ３，３ａ，３ｂ 固体電解質層 ４，４ａ，４ｂ 第２の電極層 ５ 開口部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０１Ｍ 8/24 Ｈ０１Ｍ 8/24 Ｒ (72)発明者 原 直樹 神奈川県横浜市神奈川区宝町２番地 日産 自動車株式会社内 (72)発明者 櫛引 圭子 神奈川県横浜市神奈川区宝町２番地 日産 自動車株式会社内 (72)発明者 秦野 正治 神奈川県横浜市神奈川区宝町２番地 日産 自動車株式会社内 (72)発明者 柴田 格 神奈川県横浜市神奈川区宝町２番地 日産 自動車株式会社内 (72)発明者 福沢 達弘 神奈川県横浜市神奈川区宝町２番地 日産 自動車株式会社内 (72)発明者 内山 誠 神奈川県横浜市神奈川区宝町２番地 日産 自動車株式会社内 Ｆターム(参考） 5H026 AA06 BB00 BB04 CC01 CV00 EE11 EE12

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 第１の電極と固体電解質と第２の電極か
   らなる複数組の単セルを基板上に積層してなる固体電解
   質型燃料電池のセル板であって、 前記基板に形成された複数の開口部のそれぞれを覆うよ
   うに第１の電極層と固体電解質層と第２の電極層がこの
   順序に積層されて個々の単セルが形成され、 隣接する単セルの第１の電極層と第２の電極層とが順次
   直列に接続されていることを特徴とする燃料電池用セル
   板。
2. 【請求項２】 第１の電極と固体電解質と第２の電極か
   らなる複数組の単セルを基板上に積層してなる固体電解
   質型燃料電池のセル板であって、 前記基板に形成された複数の開口部を覆うように第１の
   電極層と固体電解質層と第２の電極層がこの順序に積層
   されて個々の単セルが形成され、 複数の単セル群を一単位として、隣接する単セルの第１
   の電極層と第２の電極層とが順次直列に接続されている
   ことを特徴とする燃料電池用セル板。
3. 【請求項３】 基板と第１の電極層との間に電気絶縁層
   が形成されていることを特徴とする請求項１または記載
   の燃料電池用セル板。
4. 【請求項４】 前記基板がシリコンであることを特徴と
   する請求項３記載の燃料電池用セル板。
5. 【請求項５】 前記電気絶縁層がシリコン酸化物、シリ
   コン窒化物、燐珪酸ガラス、燐硼珪酸ガラス、アルミ
   ナ、チタニア、ジルコニア、マグネシアからなる群から
   選ばれた少なくとも１種の材料を含有することを特徴と
   する請求項３または４記載の燃料電池用セル板。
6. 【請求項６】 請求項１ないし５のいずれかに記載の燃
   料電池用セル板の製造方法であって、以下の工程〜 ：基板に開口部を形成するためのマスク層を基板の一
   方の面に形成する工程、 ：前記基板の他方の面に電気絶縁層を形成する工程、 ：工程より後でかつ下記工程より前に実施され、
   前記基板に開口部を形成する工程、 ：工程で形成された電気絶縁層上に第１の電極層を
   パターン形成する工程、 ：工程で形成された第１の電極層上に固体電解質層
   をパターン形成する工程、 ：工程で形成された固体電解質層上に第２の電極層
   をパターン形成する工程、 ：工程より後に実施され、前記基板に形成された開
   口部を覆っている電気絶縁層を除去する工程、 を含むことを特徴とする燃料電池用セル板の製造方法。
7. 【請求項７】 請求項１ないし５のいずれかに記載の燃
   料電池用セル板を複数枚積層してなることを特徴とする
   燃料電池スタック。
8. 【請求項８】 積層された燃料電池用セル板それぞれの
   端部電極が同一種類であることを特徴とする請求項７記
   載の燃料電池スタック。
9. 【請求項９】 隣接する燃料電池用セル板における単セ
   ルの第１および第２の電極層の種類が逆になっているこ
   とを特徴とする請求項７記載の燃料電池スタック。
10. 【請求項１０】 請求項１ないし５のいずれかに記載の
    燃料電池用セル板を用いてなることを特徴とする固体電
    解質型燃料電池。
11. 【請求項１１】 請求項７ないし９のいずれかに記載の
    燃料電池スタックを用いてなることを特徴とする固体電
    解質型燃料電池。