JP2006107936A - 平板形固体酸化物燃料電池用インターコネクタ - Google Patents

Abstract

【課題】耐熱合金材料を用いて構成された平板形固体酸化物燃料電池用のインターコネクタにおいて、酸化クロム皮膜の生成そのものを無くすることにより、カソードの被毒を防止し、電池反応を阻害することなく電池性能を維持する。
【解決手段】耐熱合金材料を用いて構成された平板形固体酸化物燃料電池用のインターコネクタであって、該耐熱合金材料がその表面に酸化クロム皮膜を形成しない耐熱合金材料であり、且つ、その表面に銀系金属層を有してなることを特徴とする平板形固体酸化物燃料電池用インターコネクタ。前記その表面に酸化クロム皮膜を形成しない耐熱合金材料としては、好ましくは酸化アルミニウムを優先的に形成するＡｌ含有耐熱合金材料が用いられる。
【選択図】図５

Description

本発明は、平板形固体酸化物燃料電池用インターコネクタに関し、より具体的には耐熱合金材料を用いて構成された平板形固体酸化物燃料電池用のインターコネクタに関する。

固体酸化物燃料電池（Solid Oxide Fuel Cell：以下適宜“ＳＯＦＣ”と略称する）の単電池すなわちセルは、固体酸化物電解質を挟んでアノード（燃料極）およびカソード（空気極、酸化剤として酸素が用いられる場合は酸素極）が配置され、カソード／電解質／アノードの三層ユニットで構成される。以下において、カソード側に酸化剤ガスとして空気を流す場合について説明するが、酸素富化空気や酸素を流す場合についても同様である。また、固体酸化物燃料電池は“固体酸化物形燃料電池”とも称されるが、本明細書においては固体酸化物燃料電池と記載している。

ＳＯＦＣは下記（１）〜（５）のような特長を有している。（１）作動温度が高いことにより、電極における電気化学反応が円滑に進行するために、エネルギーロスが少なく発電効率が高い。（２）排熱温度が高いので、多段に利用することにより、さらに発電効率を高めることが可能である。（３）作動温度は天然ガスなどの炭化水素燃料を改質させるのに十分なほど高いので、改質反応を電池内部で行うことができる。このためリン酸形やポリマー形のような低温作動型の燃料電池では必要な燃料処理系（改質器＋シフトコンバータ）を大幅に簡素化できる。（４）ＣＯも発電反応に関与させることができるため、燃料を多様化できる。（５）全部材が固体により構成されるので、リン酸形燃料電池や溶融炭酸塩形燃料電池において発生するような腐食や電解質の蒸散の問題がない。

電解質材料としては、例えばイットリア安定化ジルコニア（ＹＳＺ）等のシート状焼結体が用いられ、アノードとしては、例えばニッケルとイットリア安定化ジルコニアの混合物（Ｎｉ／ＹＳＺサーメット）等の多孔質体が用いられ、カソードとしては、例えばＳｒドープのＬａＭｎＯ₃等の多孔質体が用いられ、通常、電解質材料の両面にアノードとカソードを焼き付けることによりセルが構成される。

その作動時に、空気極に導入される空気中の酸素はカソードで酸化物イオン（Ｏ^2-）となり、電解質を通ってアノードに至る。ここで、アノードに導入される燃料と反応して電子を放出し、電気と水、二酸化炭素等の反応生成物を生成する。カソードでの利用済み空気はカソードオフガスとして排出され、アノードでの利用済み燃料はアノードオフガスとして排出される。

ところで、従来のＳＯＦＣはその作動温度が８００〜１０００℃程度と高いが、最近ではそれ以下の中低温、６００〜８００℃程度の範囲、例えば７５０℃程度の温度で作動するＳＯＦＣが開発されつつある。図１はそのうち平板形ＳＯＦＣセルの態様例を説明する図で、断面図を示している。図１のとおり、セル１は、アノード２の上に電解質膜３が配置され、電解質膜３の上に空気極４が配置されて構成される。

固体酸化物電解質として例えばジルコニア系やＬａＧａＯ₃系などの電解質材料が用いられ、これを膜厚の厚い燃料極で支持するように構成されており、支持膜式と称される。支持膜式においては、電解質膜の膜厚を薄く構成でき、その膜厚が例えば１０μｍ程度となり、６００〜８００℃という低温で運転できる。このため、その構成材料として耐熱合金、例えばステンレス鋼などの安価な材料の使用を可能とし、また小型化が可能であるなど各種利点を有する。

ＳＯＦＣセルは、その作動時に、カソード側に酸化剤ガス、例えば空気を流し、アノード側に燃料を流して、両電極を外部負荷に接続することで電力が得られる。セル一つでは高い電圧は得られないので、セルとセルをインターコネクタを介して交互に積層配置してスタック化される。すなわち、平板形ＳＯＦＣスタックでは、隣接するセルを電気的に接続するとともに、空気極と燃料極のそれぞれに空気と燃料とを分配し供給し排出する目的で、インターコネクタとセルとが交互に積層される。

図２はその構成例を示す図で、平板形ＳＯＦＣスタックの各部材について、その配置関係を示すため間隔を置いて示している。セル１を二個、その間にインターコネクタ５を一個、上方のセルの上面および下方のセルの下面にそれぞれインターコネクタ５（このインターコネクタは枠体でもある）を備えてスタックを構成した場合を示している。インターコネクタ５には、セルに空気および燃料を供給するための複数個の溝状のガス流路が形成されている。これらは、例えば荷重をかけることで積層される。

ところで、インターコネクタに対しては、下記（１）〜（８）という数多くの性質が求められる。（１）緻密であってガスを透過、漏洩しない。（２）電子導電性が大きい。（３）イオン導電性が小さい。（４）高温の酸化性、還元性、両雰囲気において材料自身が化学的に安定である。（５）二つの電極など接触する他の部材と反応や過度な相互拡散が起こらない。（６）他の電池構成材料と熱膨張率が整合している、（７）雰囲気の変動による寸法変化が小さい。（８）十分な強度を有する。

そのように、インターコネクタには数多くの厳しい要求があるため、その構成材料が限定される。これらの要求をなるべく多く満たすものとしてＣｒを含む耐熱合金が用いられる。作動温度が中低温（６００〜８５０℃程度）のＳＯＦＣの場合にも、マニホールドやインターコネクタ用の材料として、Ｃｒを含む耐熱性合金を用いることが上記性質、性能面やコストの面から有利である。

しかし、インターコネクタの構成材料としてＣｒを含む耐熱合金を用いた場合、ＳＯＦＣの作動時の酸化雰囲気において、その表面に酸化クロム皮膜を形成するのが一般的である。酸化クロム皮膜は導電性があまり高くないため、そのまま続けて使用するとＳＯＦＣセルスタックの内部抵抗が高くなる。その原因である酸化クロムの蒸気種の発生を防ぎ、その内部抵抗を防ぐ手段としては、Ｃｒ合金表面に導電性の高い、例えば銀などの金属をコーティングすることが有効であると考えられている。

図３はその概略を説明する図で、図３（ａ）は図２に示すようなインターコネクタの斜視図である。図３（ｂ）は、図３（ａ）に示すようなインターコネクタに導電性コーティング層を設けた場合の側面図、図３（ｃ）は、同じく、その空気流通用の複数個の溝がある側の側面図である。図３（ｂ）〜（ｃ）のとおり、Ｃｒを含む合金製インターコネクタの表面を導電性材料でコーティングすることで、すなわちその表面に導電性コーティング層を設けることにより、合金表面の酸化物スケール層、すなわち酸化クロム層の表面への露出を避け、酸化クロムの蒸気種の発生を防いでいる。

しかし、そうすると、Ｃｒ合金表面にコーティングした銀系金属層が酸化クロムと反応して複合酸化物（Ａｇ₂Ｏ・ＣｒＯ₃等）を形成する。この複合酸化物は融点が低く、ＳＯＦＣの作動温度において蒸気圧が高いため、コーティングした銀系金属層が減少し、酸化クロム皮膜が露出するなどして高電導性が失われる。また、その露出部から飛散した酸化クロム含有蒸気はセルのカソード界面に蓄積してカソードを被毒し、電池反応を阻害して性能低下を招くことになる。

加えて、ＳＯＦＣは作動、停止を繰り返して使用される場合が多いが、構成材料の熱膨張率が異なるために、その熱サイクル、すなわち燃料電池として作動、停止を繰り返すうちに、耐熱合金材料と酸化クロム皮膜（スケール層）との間、あるいは耐熱合金材料と導電性コーティング層との間で剥離し、Ｃｒ被毒を防止する効果が弱くなる。これによりカソードの劣化が生じ、ひいては電池性能の低下を招いてしまう。

本発明は、構成材料として耐熱合金を用いるインターコネクタに関する以上の問題を解決するためになされたものであり、そのようなインターコネクタを用いる平板形固体酸化物燃料電池において、酸化クロム皮膜の生成そのものを無くすることにより、カソードの被毒を防止し、電池反応を阻害することなく電池性能を維持できる耐熱合金材料を用いて構成された平板形固体酸化物燃料電池用のインターコネクタを提供することを目的とするものである。

本発明は、耐熱合金材料を用いて構成された平板形固体酸化物燃料電池用のインターコネクタであって、該耐熱合金材料がその表面に酸化クロム皮膜を形成しない耐熱合金材料であり、且つ、その表面に銀系金属層をコーティングしてなることを特徴とする平板形固体酸化物燃料電池用インターコネクタである。

本発明によれば、耐熱合金材料を用いて構成された平板形ＳＯＦＣ用のインターコネクタにおいて、酸化クロム皮膜の生成そのものを無くすることにより、平板形ＳＯＦＣにおけるカソードの被毒を防止し、電池反応を阻害することなく電池性能を維持することができる。

本発明は、耐熱合金材料を用いて構成された平板形の固体酸化物形燃料電池用のインターコネクタである。そして、当該耐熱合金材料がその表面に酸化クロム皮膜を形成しない耐熱合金材料であり（すなわち、当該耐熱合金材料として、その表面に酸化クロム皮膜を形成しない耐熱合金材料で構成し）、且つ、その表面に銀系金属層をコーティングしてなることを特徴とする。

そのように、本発明において“その表面に酸化クロム皮膜を形成しない耐熱合金材料”を使用するのは、酸化クロムが生成すると、酸化クロムと銀系金属層による複合酸化物：Ａｇ₂Ｏ・ＣｒＯ₃（＝Ａｇ₂ＣｒＯ₄）を生成するので、その生成を防ぐためである。図４はその複合酸化物の状態図である〔Ｊ．Ｃｈｅｍ．Ｐｈｙｓ．，４６［６］，２１６７−２１７１（１９６７）〕。図４のとおり、この複合酸化物は融点が低く、約６７０℃で液化する。

そのように、この複合酸化物は、融点が低いので、ＳＯＦＣの作動時に溶融してコート層（銀系金属層）が剥がれる恐れがあり、またＳＯＦＣの作動温度において蒸気圧が高いため、コーティングした銀系金属層が減少し、酸化クロム皮膜が露出するなどして高電導性が失われる。さらに、その露出部から飛散した酸化クロム含有蒸気はセルのカソード界面に蓄積してカソードを被毒し、電池反応を阻害して性能低下を招くことになる。

ジャーナル オブ ケミカル フィジックス（Ｊ. Ｃｈｅｍ. Ｐｈｙｓ.），４６［６］，２１６７−２１７１（１９６７）

本発明においては、先行技術におけるそのような問題点を、その表面に酸化クロム皮膜を形成しない耐熱合金材料を用い、且つ、その耐熱合金材料の表面に銀系金属層をコーティングすることにより解決するものである。インターコネクタ材料として酸化クロム皮膜を形成しない耐熱合金材料を用いるので、酸化クロムの生成そのものが防止される。このように酸化クロム自体が生成しないので、酸化クロムと銀系金属層による複合酸化物そのものの生成が防止される。

ここで、“その表面に酸化クロム皮膜を形成しない耐熱合金材料”としては、好ましくは（Ａ）酸化アルミニウムを優先的に形成し、且つ、（Ｂ）熱膨張率がＳＯＦＣにおける他の構成材料の熱膨張率に合ったＡｌ含有耐熱合金材料が用いられる。ＳＯＦＣの電解質材料には各種あるが、一例として安定化ジルコニア系材料の熱膨張率は１０〜１２×１０^-6／Ｋ程度であるので、これとほぼ同様の熱膨張率の耐熱合金材料を用いる。以下、この点について表１を基に説明する。

表１中、（１）の Inconel 600（インコネル６００）はＡｌを含まないので、上記（Ａ）の酸化アルミニウムを優先的に形成する材料としては使えない。しかも、熱膨張率が１６×１０^-6／Ｋと大きいので上記の要件も満たさない。次に（２）のＳＵＳ４３０は、熱膨張率の点では安定化ジルコニア系材料とほぼ同じであるが、Ａｌを含まず、酸化アルミニウムを生成しないので、酸化クロムによる問題は解決できない。また（３）の２２Ｃｒ合金は、熱膨張率の点では安定化ジルコニア系材料とほぼ同じであるが、Ａｌの含有量が０．１４ｗｔ％と少なく、酸化アルミニウムの生成量が耐熱合金材料全体を覆うには不足し、クロム酸化物による問題は解決できない。

これに対して、表１中、（４）の１８Ｃｒ−３Ａｌ合金は、熱膨張率の点では安定化ジルコニア系材料とほぼ同じであり、且つ、Ａｌの含有量が２．９８ｗｔ％含まれているので、耐熱合金材料全体を覆う酸化アルミニウムを生成することができる。そして、この酸化アルミニウムによりクロム酸化物の生成を防止し、ひいて、酸化クロムと銀系金属層による複合酸化物（Ａｇ₂Ｏ・ＣｒＯ₃）の形成を防止することができる。

酸化アルミニウムは絶縁体であることから、従来、Ａｌを含む耐熱合金はインターコネクタ材料としては使えないものと考えられていた。これに対して、本発明においては、そのような従来の認識を覆し、上記のように酸化アルミニウムを積極的に利用するものである。

“その表面に酸化クロム皮膜を形成しない耐熱合金材料”の例としては、熱膨張率が１０〜１２×１０^-6／Ｋであって、少なくともＣｒ、Ｆｅ、Ａｌを含むステンレス鋼であり、且つ、当該ステンレス鋼全体を覆って酸化アルミニウムを生成できる量のＡｌを含むステンレス鋼が挙げられる。なお、それらの条件を満たすことを前提としてＣ、Ｐ、Ｓ、Ｌａ、Ｚｒ、Ｃｕ、Ｔｉなどの成分を含んでいてもよい。

本発明における“その表面に酸化クロム皮膜を形成しない耐熱合金材料”が、上記のように少なくともＣｒ、Ｆｅ、Ａｌを含むステンレス鋼である場合、Ａｌの含有量は当該耐熱合金材料全体を覆って酸化アルミニウムを生成することができる量であればよい。そのＡｌの含有量は、１ｗｔ％以上が好ましく、より好ましくは２ｗｔ％以上である。

上記ステンレス鋼の例としては下記（１）〜（８）のようなＡｌを含むステンレス鋼が挙げられる。これら例示のＡｌ含有ステンレス鋼は、その成分としてＡｌ、Ｃｒを含むＦｅ基合金材料であるが、それらステンレス鋼に限定されず、前記（Ａ）および（Ｂ）の要件を満たす材料であればいずれも用いられる。

〈酸化アルミニウムを優先的に形成するＡｌを含むステンレス鋼の例〉
（１） シクロマル９〔Ｃｒ＝１２〜１４％（ｗｔ％、以下同じ）、Ｓｉ＝０．９〜１．４％、Ａｌ＝０．７〜１．２％、Ｆｅ＝バランス，熱膨張率＝１１．５／Ｋ〕
（２） シクロマル１０（Ｃｒ＝１７〜１９％、Ｓｉ＝０．７〜１．２％、Ａｌ＝０．７〜１．２％、Ｆｅ＝バランス，熱膨張率＝１１．５／Ｋ）
（３） シクロマル１２（Ｃｒ＝２３〜２５％、Ｓｉ＝１．２〜１．５％、Ａｌ＝１．２〜１．７％、Ｆｅ＝バランス，熱膨張率＝１１．０／Ｋ）
（４） １８ＳＲ（Ｃｒ＝１８％、Ｓｉ＝１．０％、Ａｌ＝２．０％、Ｆｅ＝バランス，熱膨張率＝１１．３／Ｋ）
（５） ＳＵＳ４０５（Ｃｒ＝１１．５〜１３．５％、Ａｌ＝０．１〜０．３％、Ｆｅ＝酸化アルミニウムを優先的に形成し、且つ、（ｂ）熱膨張率がＳＯＦＣにおける他の構成材料の熱膨張率に合ったＡｌ含有耐熱合金材料バランス）
（６） ＳＵＳ４０６（Ｃｒ＝１２〜１３％、Ａｌ＝３．５〜４．５％、Ｆｅ：バランス）
（７） ＳＵＳ６３１（Ｃｒ＝１６〜１８％、Ｎｉ＝６．４〜７．７５％、Ａｌ＝０．７５〜１．５０％、Ｆｅ＝バランス，熱膨張率＝１１．３／Ｋ）
（８） ＳＵＳ６３１Ｊ１（Ｃｒ＝１６〜１８％、Ｎｉ＝７．００〜８．５０％、Ａｌ＝０．７５〜１．５０％、Ｆｅ＝バランス）

本発明のインターコネクタにおいては、前記のように、その表面に酸化クロム皮膜を形成しない耐熱合金材料の表面に銀系金属層をコーティングする。銀系金属材料としては、Ａｇ、Ａｇとガラスの混合物、Ａｇろう（Ａｇ合金を含む）などを用いることができる。Ａｇろうは、少なくともＡｇを含む金属ろう材であり、例えば以下のような金属ろう材が挙げられる。

（１） Ａｇ−Ｃｕ系合金（例えばＡｇ＝７１．０〜７３．０％、残部＝Ｃｕ：７８０〜９００℃）（％はｗｔ％、温度℃はろう付け温度、以下同じ）
（２） Ａｇ−Ｃｕ−Ｚｎ系合金（例えばＡｇ＝４４．０〜４６．０％、Ｃｕ＝２９．０〜３１．０％、Ｚｎ＝２３．０〜２７．０％：７４５〜８４５℃）
（３） Ａｇ−Ｃｕ−Ｚｎ−Ｃｄ系合金（例えばＡｇ＝３４．０〜３６．０％、Ｃｕ＝２５．０〜２７．０％、Ｚｎ＝１９．０〜２３．０％、Ｃｄ＝１７．０〜１９．０％：７００〜８４５℃）
（４） Ａｇ−Ｃｕ−Ｚｎ−Ｓｎ系合金（例えばＡｇ＝３３．０〜３５．０％、Ｃｕ＝３５．０〜３７．０％、Ｚｎ＝２５．０〜２９．０％、Ｓｎ＝２．５〜３．５％：７３０〜８２０℃）
（５）Ａｇ−Ｃｕ−Ｚｎ−Ｎｉ系合金（例えばＡｇ＝３９．０〜４１．０％、Ｃｕ＝２９．０〜３１．０％、Ｚｎ＝２６．０〜３０．０％、Ｎｉ＝１．５〜２．５％：７８０〜９００℃）

Ａｇろうの使用形態、すなわちＡｇろうによる“その表面に酸化クロム皮膜を形成しない耐熱合金材料”のコーティングの仕方については、特に制限はなく、粉体、スラリー、ゾル、ペースト、シート、あるいはワイヤー等の形で使用することができる。スラリーやゾルやペーストは、例えばＡｇろうの粉をＰＶＡ等のバインダーとともに水や有機溶媒等の溶媒に分散させることで作製される。シートやワイヤーは、例えばＡｇろうの塊を圧延することなどで作製される。Ａｇろうをスラリー、ゾルまたはペーストの形で使用すればその作業上も有利である。

図５は、こうして構成したインターコネクタを示す図である。図５中、１１は“その表面に酸化クロム皮膜を形成しない耐熱合金材料”、１２は“耐熱合金材料の表面にコーティングされた銀系金属層”すなわち銀系金属のコーティング層である。１１の好ましい例として“酸化アルミニウムを優先的に形成し、且つ、熱膨張率がＳＯＦＣにおける他の構成材料の熱膨張率に合ったＡｌ含有耐熱合金材料”が挙げられる。

これにより、耐熱合金材料と銀系金属との間で酸化クロムと銀系金属による複合酸化物（Ａｇ₂ＣｒＯ₄）を生成しないので、銀系金属層が減少せず、酸化クロム皮膜が露出しないので高電導性が失われず、酸化クロム含有蒸気が発生しないので、カソードを被毒せず、電池反応を阻害しないので電池性能低下を招くことがない。このように、本発明のインターコネクタによれば、平板形ＳＯＦＣにおけるカソードの被毒を防止し、電池反応を阻害することなく電池性能を維持することができる。

〈本発明の他の態様のインターコネクタ〉
また、本発明のインターコネクタは他の態様で構成することもできる。この態様においては、その表面に酸化クロム皮膜を形成しない耐熱合金材料として、（ａ）Ｃｒを含む耐熱合金材料の表面に（ｂ）Ａｌを含む耐熱合金材料層を有する耐熱合金材料を用いる。

このうち、（ａ）Ｃｒを含む耐熱合金材料としては、Ｃｒを含む合金であればよいが、その例としてはＣｒ＝２２（重量％、以下同じ）、Ｍｎ＝０．４８、Ｓｉ＝０．３６、Ｎｉ＝０．２６、Ｚｒ＝０．２２、Ａｌ＝０．１４、Ｌａ＝０．０４、Ｃ＝０．０２、Ｆｅ＝バランスからなる合金（７５０℃における電気抵抗＝約２３ｍΩ・ｃｍ²）やＣｒ＝１６．２、Ｌａ＝２（０）、Ｓｉ＝０．９５、Ｎｉ＝０．１２、Ｍｎ＝０．０９、Ｃ＝０．０３、Ｆｅ＝バランスからなる合金（７５０℃における電気抵抗＝約１６７ｍΩ・ｃｍ²）などが挙げられる。

また、（ａ）Ｃｒを含む耐熱合金材料の表面に配するところの、（ｂ）Ａｌを含む耐熱合金材料としては、酸化アルミニウムを優先的に形成するＡｌ含有耐熱合金材料であるのが好ましく、その例としては前記（１）〜（８）のステンレス鋼が挙げられる。

図６は、こうして構成した他の態様のインターコネクタを示す図である。図６中、１０は“Ｃｒを含む耐熱合金材料”、１１は“（Ａ）酸化アルミニウムを優先的に形成し、且つ、（Ｂ）熱膨張率がＳＯＦＣにおける他の構成材料の熱膨張率に合ったＡｌ含有耐熱合金材料”であり、１２は“耐熱合金材料の表面にコーティングされた銀系金属層”である。図５の態様のインターコネクタに比べて、“Ｃｒを含む耐熱合金材料”１０を有する点で異なる。

ここで、本他の態様のインターコネクタにおいては、従来のインターコネクタ材料である“Ｃｒを含む耐熱合金材料”１０も使用する。しかし、図６のとおり、この“Ｃｒを含む耐熱合金材料”１０を“（Ａ）酸化アルミニウムを優先的に形成し、且つ（Ｂ）熱膨張率がＳＯＦＣにおける他の構成材料の熱膨張率に合ったＡｌ含有耐熱合金材料”で覆っているので、“Ｃｒを含む耐熱合金材料”１０による悪影響はなく、前記図５の態様の場合と同様の効果が達成される。

以下、実施例を基に本発明をさらに詳しく説明するが、本発明が実施例に限定されないことはもちろんである。図１のようなセルを作製するとともに、本発明のインターコネクタを含む各種インターコネクタを作製した。これらを図７のようにセットして性能試験を実施した。

〈セルの作製〉
アノード〔Ｎｉ−ＹＳＺサーメット、平面寸法１１ｃｍ×１１ｃｍ（１２１ｃｍ²）〕の上面に固体酸化物電解質材料（ＹＳＺ系電解質）を配置した。その電解質の上面に、薄い（約５０ミクロン）の金属薄板の枠内に（Ｌａ，Ｓｒ）（Ｃｏ，Ｆｅ）Ｏ₃（ＳｒとＦｅをドープしたＬａＣｏＯ₃）製のカソードを配置して、図１に示すような平板形ＳＯＦＣセルを複数個作製した。

〈比較例１：インターコネクタの作製〉
厚さ０．６ｃｍ、平面寸法１１ｃｍ×１１ｃｍ（１２１ｃｍ²）のＣｒを含有する耐熱性合金製インターコネクタを複数個構成した。Ｃｒを含有する耐熱性合金の組成は以下のとおりである。Ｃｒ＝２２（重量％、以下同じ）、Ｍｎ＝０．４８、Ｓｉ＝０．３６、Ｎｉ＝０．２６、Ｚｒ＝０．２２、Ａｌ＝０．１４、Ｌａ＝０．０４、Ｃ＝０．０２、Ｆｅ＝バランスからなる合金（７５０℃における電気抵抗＝約２３ｍΩ・ｃｍ²）。

〈比較例２：インターコネクタの作製〉
比較例１で作製した複数個のインターコネクタの下面に銀ろう〔Ａｇ−Ｃｕ系合金（Ａｇ＝７２．０ｗｔ％、残部＝Ｃｕ）〕をコーティングして、図３（ｂ）〜（ｃ）に示すようなインターコネクタを作製した。

〈実施例：インターコネクタの作製〉
厚さ０．６ｃｍ、平面寸法１１ｃｍ×１１ｃｍ（１２１ｃｍ²）の表１中（４）のＡｌ含有耐熱性合金製インターコネクタを構成した。本Ａｌ含有耐熱性合金の組成は表１中（４）として示すとおりである。こうして構成したインターコネクタの全面に銀ろう〔Ａｇ−Ｃｕ系合金（Ａｇ＝７２．０ｗｔ％、残部＝Ｃｕ）〕をコーティングして、図５に示すようなインターコネクタを作製した。

〈性能試験〉
以上のようにして作製したＳＯＦＣセルおよび比較例１、比較例２、実施例の各インターコネクタを用いて性能試験を実施した。本性能試験方法は、常法に従い、セルおよび各インターコネクタを図７に示すようにセットし、アノード側に水素を、カソード側に空気を流し、作動温度を７５０℃とし、電流密度を０．２Ａ／ｃｍ²と一定にして実施した。インターコネクタが異なる以外はすべて同じである。図８はその結果を示す図である。図８中、横軸は時間（ｈ）、縦軸はスタック電圧である。

図８のとおり、まず比較例１のインターコネクタを用いたスタック電圧については、試験開始時以降徐々に低くなり、６０時間経過時に０．７２Ｖ、１００時間経過時には０．７１Ｖにまで低下してしまう。次に比較例２のインターコネクタを用いたスタック電圧については、試験開始時以降、その低下傾向は比較例１に比べれば少ないが、確実に低くなり、６０時間経過時に０．７９Ｖ、１００時間経過時には０．７８Ｖに低下している。

これに対して、実施例のインターコネクタを用いたスタック電圧については、試験開始時に０．８２Ｖであり、それ以降も同じ電圧が維持され、１００時間経過時においても０．８２Ｖの電圧を維持している。このように、本発明のインターコネクタによる効果は明らかである。

支持膜式平板形ＳＯＦＣセルの構成を示す図 平板形ＳＯＦＣセルを積層する構成例を示す図 従来のインターコネクタの構成を示す図 酸化クロムと銀系金属層による複合酸化物：Ａｇ₂Ｏ・ＣｒＯ₃（＝Ａｇ₂ＣｒＯ₄）の状態図を示す図 本発明のインターコネクタの態様を示す図 本発明のインターコネクタの他の態様を示す図 実施例での性能試験装置の概略を示す図 実施例の性能試験の結果を示す図

符号の説明

１ セル
２ アノード
３ 電解質膜
４ カソード
５ インターコネクタ
６ 導電性コーティング層
１０ Ｃｒを含む耐熱合金材料
１１ その表面に酸化クロム皮膜を形成しない耐熱合金材料
１２ 耐熱合金材料の表面にコーティングされた銀系金属層（銀系金属のコーティング層）

Claims (12)

1. 耐熱合金材料を用いて構成された平板形固体酸化物燃料電池用のインターコネクタであって、該耐熱合金材料がその表面に酸化クロム皮膜を形成しない耐熱合金材料であり、且つ、その表面に銀系金属層を有してなることを特徴とする平板形固体酸化物燃料電池用インターコネクタ。
2. 請求項１に記載のインターコネクタにおいて、前記その表面に酸化クロム皮膜を形成しない耐熱合金材料が、酸化アルミニウムを優先的に形成するＡｌ含有耐熱合金材料であることを特徴とする平板形固体酸化物燃料電池用インターコネクタ。
3. 請求項１に記載のインターコネクタにおいて、前記その表面に酸化クロム皮膜を形成しない耐熱合金材料が、その成分としてＡｌを含む耐熱合金材料であることを特徴とする平板形固体酸化物燃料電池用インターコネクタ。
4. 請求項３に記載のインターコネクタにおいて、前記その成分としてＡｌを含む耐熱合金材料が、Ａｌ、Ｃｒを含むＦｅ基合金材料であることを特徴とする平板形固体酸化物燃料電池用インターコネクタ。
5. 請求項１に記載のインターコネクタにおいて、前記その表面に酸化クロム皮膜を形成しない耐熱合金材料が、Ｃｒを含むＦｅ基合金材料の表面にＡｌを含む耐熱合金材料層を有する耐熱合金材料であることを特徴とする平板形固体酸化物燃料電池用インターコネクタ。
6. 請求項５に記載のインターコネクタにおいて、前記Ａｌを含む耐熱合金材料層が、酸化アルミニウムを優先的に形成するＡｌ含有耐熱合金材料であることを特徴とする平板形固体酸化物燃料電池用インターコネクタ。
7. 請求項１〜６のいずれか１項に記載のインターコネクタにおいて、前記銀系金属層が、前記その表面に酸化クロム皮膜を形成しない耐熱合金材料の全面にコーティングされてなることを特徴とする平板形固体酸化物燃料電池用インターコネクタ。
8. 請求項１〜７のいずれか１項に記載の平板形固体酸化物燃料電池用インターコネクタにおいて、前記その表面に酸化クロム皮膜を形成しない耐熱合金材料が、熱膨張率が１０〜１２×１０^-6／Ｋであって、少なくともＣｒ、Ｆｅを含むステンレス鋼であり、且つ、当該ステンレス鋼全体を覆って酸化アルミニウムを生成できる量のＡｌを含むステンレス鋼であることを特徴とする平板形固体酸化物燃料電池用インターコネクタ。
9. 請求項８に記載の平板形固体酸化物燃料電池用インターコネクタにおいて、前記ステンレス鋼がＡｌを１ｗｔ％以上含むステンレス鋼であることを特徴とする平板形固体酸化物燃料電池用インターコネクタ。
10. 請求項１〜７のいずれか１項に記載の平板形固体酸化物燃料電池用インターコネクタにおいて、前記その表面に酸化クロム皮膜を形成しない耐熱合金材料が、下記（１）〜（８）のいずれかのステンレス鋼であることを特徴とする平板形固体酸化物燃料電池用インターコネクタ。
    （１） Ｃｒ＝１２〜１４ｗｔ％、Ｓｉ＝０．９〜１．４ｗｔ％、Ａｌ＝０．７〜１．２ｗｔ％、Ｆｅ＝バランス。
    （２） Ｃｒ＝１７〜１９ｗｔ％、Ｓｉ＝０．７〜１．２ｗｔ％、Ａｌ＝０．７〜１．２ｗｔ％、Ｆｅ＝バランス。
    （３） Ｃｒ＝２３〜２５ｗｔ％、Ｓｉ＝１．２〜１．５ｗｔ％、Ａｌ＝１．２〜１．７ｗｔ％、Ｆｅ＝バランス。
    （４） Ｃｒ＝１８ｗｔ％、Ｓｉ＝１．０ｗｔ％、Ａｌ＝２．０ｗｔ％、Ｆｅ＝バランス。
    （５） Ｃｒ＝１１．５〜１３．５ｗｔ％、Ａｌ＝０．１〜０．３ｗｔ％、Ｆｅ＝バランス。
    （６） Ｃｒ＝１２〜１３ｗｔ％、Ａｌ＝３．５〜４．５ｗｔ％、Ｆｅ：バランス。
    （７） Ｃｒ＝１６〜１８ｗｔ％、Ｎｉ＝６．４〜７．７５ｗｔ％、Ａｌ＝０．７５〜１．５０ｗｔ％、Ｆｅ＝バランス。
    （８） Ｃｒ＝１６〜１８ｗｔ％、Ｎｉ＝７．００〜８．５０ｗｔ％、Ａｌ＝０．７５〜１．５０ｗｔ％、Ｆｅ＝バランス。
11. 請求項１〜１０のいずれか１項に記載の平板形固体酸化物燃料電池用インターコネクタにおいて、前記銀系金属層の銀系金属がＡｇ、Ａｇとガラスの混合物またはＡｇを含む金属ろう材であることを特徴とする平板形固体酸化物燃料電池用インターコネクタ。
12. 請求項１１に記載の平板形固体酸化物燃料電池用インターコネクタにおいて、前記Ａｇを含む金属ろう材が、Ａｇ−Ｃｕ合金、Ａｇ−Ｃｕ−Ｓｉ合金、Ａｇ−Ｓｉ合金、Ａｇ−Ｓｉ−Ｃｕ−Ｍｇ合金、Ａｇ−Ｃｕ−Ｎｉ合金、Ａｇ−Ｍｇ合金、Ａｇ−Ｓｉ−Ｎｉ−Ｍｇ−Ｃｕ合金、Ａｇ−Ｃｕ−Ｓｉ−Ｍｇ−Ｎｉ合金またはＡｇ−Ｚｎ−Ｍｇ−Ｃｒ−Ｔｉ合金であることを特徴とする平板形固体酸化物燃料電池用インターコネクタ。

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