JP2009087711A - 単室型燃料電池及び単室型燃料電池積層体 - Google Patents

Abstract

【課題】集積度を向上させることが可能な単室型燃料電池、及び、該単室型燃料電池を備える単室型燃料電池積層体を提供する。
【解決手段】第１凹部及び第２凹部、並びに、第１凹部及び第２凹部に挟まれた凸部を有する電解質層と、第１凹部に形成された第１電極層と、第２凹部に形成された第２電極層と、を備え、第１電極層の表面及び第２電極層の表面の高さが、凸部の表面の高さ以下である、単室型燃料電池とし、該単室型燃料電池を、間隔を開けて複数個積層することにより構成される積層体を備える、単室型燃料電池積層体とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、燃料ガスと酸化剤ガスとの混合ガスがアノード及びカソードへと供給される単室型燃料電池、及び、複数の単室型燃料電池を備える単室型燃料電池積層体に関する。

燃料電池は、電解質層と、電解質層の表面に配設される電極（アノード及びカソード）とを備える積層体で電気化学反応を起こし、当該電気化学反応により発生した電気エネルギーを、電極と接続された集電体を介して外部に取り出す装置である。燃料電池の中でも、家庭用コージェネレーション・システムや自動車等に使用される固体高分子型燃料電池（以下「ＰＥＦＣ」という。）は、低温領域での運転が可能であり、起動時間が短く、システムが小型軽量であることから、電気自動車の動力源や携帯用電源として注目されている。

しかし、８０℃程度等の低温領域で電気化学反応を生じさせるＰＥＦＣでは、使用可能な触媒が極めて限定され、高コスト化を招きやすいという問題がある。また、水素以外の改質ガスをＰＥＦＣで使用すると、電極の触媒が被毒し、性能が低下しやすいという問題もある。それゆえ、低コスト化と高性能化とを両立可能な燃料電池を得る等の観点からは、ＰＥＦＣとは異なる形態の燃料電池を用いることが好ましい。

ＰＥＦＣとは異なる形態の燃料電池のうち、固体酸化物型燃料電池（以下「ＳＯＦＣ」という。）は、発電効率が高く、多種類の燃料を使用することができる。このＳＯＦＣは、セラミック系のイオン伝導体を電解質として使用する燃料電池であり、２００℃以上の温度領域（例えば、５００℃〜８００℃程度の温度領域）で電気化学反応を生じさせる。ＳＯＦＣでは、ＰＥＦＣよりも高温領域で電気化学反応を生じさせるため、触媒の選択肢が広く、低コスト化を図りやすい。したがって、ＳＯＦＣは、低コスト化と高性能化とを両立可能な燃料電池として、注目されている。

ＳＯＦＣには、酸化物イオン伝導型及び水素イオン伝導型があり、反応ガスの供給形態によって、一室型（以下「単室型」という。）と二室型とに分類することができる。ここで、単室型とは、燃料ガスと酸化剤ガスとの混合ガスを一つの空間に配設されたアノード及びカソードへと供給する形態を意味し、二室型とは、燃料ガスを供給されるアノードと酸化剤ガスを供給されるカソードとが隔離された異なる空間に配設される形態を意味する。これらの中でも、単室型のＳＯＦＣは、燃料ガスと酸化剤ガスとを分離する必要がなく、セパレータが不要になるため、二室型のＳＯＦＣと比較して小型化を図りやすい。それゆえ、単室型のＳＯＦＣによれば、単位体積当たりの発電量を増大させることが容易になる。

単室型のＳＯＦＣに関する技術として、例えば、特許文献１には、薄板状の電解質、該電解質表側に形成された燃料極、及び前記電解質裏側に形成された空気極を備える単セルの複数個が、直列接続された単室型ＳＯＦＣであって、隣り合う前記単セル同士が表裏反対向きに面方向に並べて配置され、それら隣り合う単セルが接着剤層の介在下に連結され、隣り合う単セルが直列接続されるように該隣り合う一方の単セルの空気極と他方の単セルの燃料極とがインターコネクタによって接続されていることを特徴とするものが開示されている。そして、かかる単室型ＳＯＦＣによれば、内部短絡現象を防ぎ、電解質を薄くして出力向上を図ることのできる単室型ＳＯＦＣが提供される、としている。

特開２００６−２２１８８４号公報

しかし、特許文献１に開示されている技術では、電解質の表裏面に燃料極及び空気極を形成するので、燃料極及び空気極の表面と電解質の表面との間に段差が生じる。それゆえ、かかる形態の単室型ＳＯＦＣ複数個を間隔を開けて積層し、ガス流路として機能する上記間隔へ反応ガスを供給すると、多くの反応ガスは、隣接する一方の単室型ＳＯＦＣの電解質と、他方の単室型ＳＯＦＣの燃料極及び空気極との間を流れ、電解質の表面から突き出た燃料極及び空気極の厚み部分は、ガス流路として機能しにくい。そのため、特許文献１に開示されている単室型ＳＯＦＣを積層する際には、ガス流路として必要とされる隙間に、燃料極及び空気極の厚み分を加えた間隔を開ける必要があり、単室型ＳＯＦＣの集積度を向上させにくいという問題があった。

そこで本発明は、集積度を向上させることが可能な単室型燃料電池、及び、該単室型燃料電池を備える単室型燃料電池積層体を提供することを課題とする。

上記課題を解決するために、本発明は以下の手段をとる。すなわち、
第１の本発明は、第１凹部及び第２凹部、並びに、第１凹部及び第２凹部に挟まれた凸部を有する電解質層と、第１凹部に形成された第１電極層と、第２凹部に形成された第２電極層と、を備え、第１電極層の表面及び第２電極層の表面の高さが、凸部の表面の高さ以下であることを特徴とする、単室型燃料電池である。

第１の本発明及び以下に示す本発明（以下において単に「本発明」ということがある。）において、「電解質層」とは、２００℃以上１０００℃以下の温度領域で酸化物イオン又は水素イオンの伝導性能を発現し、かつ、燃料電池運転時の環境（耐熱性等）に耐え得るイオン伝導体を意味する。本発明の単室型燃料電池に備えられる電解質層としては、ＳＯＦＣの電解質として公知のものを使用することができる。さらに、本発明において、「第１電極層」及び「第２電極層」は、上記温度領域において、アノードやカソードとして機能するものであれば特に限定されるものではなく、供給される燃料ガスに含まれる反応物（例えば、水素や炭化水素等）の酸化反応に対する活性度が互いに異なる物質を適宜組合せて使用することができる。さらに、第１の本発明において、「第１電極層の表面及び第２電極層の表面の高さが、凸部の表面の高さ以下である」とは、第１凹部に形成された第１電極層の表面、及び、第２凹部に形成された第２電極層の表面が、凸部の表面よりも凹んでいること、又は、当該凸部の表面と同一平面を形成することを意味し、第１電極層の表面及び第２電極層の表面が、凸部の表面から突き出ていないことを意味する。

上記第１の本発明において、第１電極層の表面及び第２電極層の表面の高さが、凸部の表面の高さと略同一であることが好ましい。

ここに、「第１電極層の表面及び第２電極層の表面の高さが、凸部の表面の高さと略同一である」とは、第１凹部に形成された第１電極層の表面と、第２凹部に形成された第２電極層の表面と、凸部の表面との間に段差が無く、これらの表面が同一平面を構成するように、第１電極層及び第２電極層が形成されることを意味する。

第２の本発明は、上記第１の本発明にかかる単室型燃料電池を、間隔を開けて複数個積層することにより構成される積層体、を備えることを特徴とする、単室型燃料電池積層体である。

第１の本発明によれば、第１電極層及び第２電極層が電解質層の表面から突き出ていない形態の単室型燃料電池を提供することができる。かかる形態の単室型燃料電池によれば、複数個の単室型燃料電池を積層して積層体を構成する場合に、ガス流路として必要とされる間隔に加えて、第１電極層及び第２電極層の厚み分を考慮する必要がない。それゆえ、第１の本発明によれば、集積度を向上させることが可能な、単室型燃料電池を提供することができる。

第１の本発明において、第１電極層の表面及び第２電極層の表面の高さと凸部の表面の高さとが略同一であることにより、積層された複数の単室型燃料電池の隙間を流通する反応ガスを、第１電極層及び第２電極層へ効率良く供給することができる。したがって、かかる形態とすることにより、上記効果に加え、さらに反応ガスの供給効率を向上することによって性能を向上させることが可能な、単室型燃料電池を提供することができる。

第２の本発明によれば、第１の本発明にかかる単室型燃料電池が複数備えられるので、集積度を向上させて小型化を図ることが可能な、単室型燃料電池積層体を提供することができる。

図面を参照しつつ、本発明について以下に説明する。

１．単室型燃料電池及び単室型燃料電池積層体
図１は、本発明の単室型燃料電池の形態例を示す断面図であり、一部のみを拡大して示している。図１の紙面上下方向が、電解質層の厚み方向である。図２は、図１に示す単室型燃料電池を複数個積層して構成される積層体を備える、単室型燃料電池積層体の一部を示す断面図である。図２の紙面上下方向が、電解質層の厚み方向及び単室型燃料電池の積層方向であり、本発明の単室型燃料電池の構造を理解しやすくするため、図２では一部符号の記載を省略する。図３は、従来の単室型燃料電池の形態例を示す断面図である。図３の紙面上下方向が、電解質層の厚み方向である。図４は、図３に示す単室型燃料電池を複数個積層して構成される積層体の一部を抽出して示す断面図である。図４の紙面上下方向が、電解質層の厚み方向及び単室型燃料電池の積層方向である。図５は、従来の単室型燃料電池の他の形態例を示す断面図である。図５の紙面上下方向が、電解質層の厚み方向である。図６は、図５に示す単室型燃料電池を複数個積層して構成される積層体の一部を抽出して示す断面図である。図６の紙面上下方向が、電解質層の厚み方向及び単室型燃料電池の積層方向である。図５及び図６において、図３及び図４と同様の構成を採るものには、図３及び図４で使用した符号と同符号を付す。

図１に示すように、本発明の単室型燃料電池１０は、第１凹部４、４、…、及び、第２凹部５、５、…、並びに、これらに挟まれた凸部６、６、…、及び、第２凸部７、７、…を有する電解質層１と、第１凹部４、４、…に形成された第１電極層２、２、…と、第２凹部５、５、…に形成された第２電極層３、３、…と、第２凸部７、７、…に配設されたインターコネクタ８、８、…と、を備える。単室型燃料電池１０において、第１凹部４、４、…を埋めるように形成された第１電極層２、２、…の表面の高さと、凸部６、６、…の表面の高さとは略同一であり、第２凹部５、５、…を埋めるように形成された第２電極層３、３、…の表面の高さと、凸部６、６、…の表面の高さも、略同一である。さらに、第３凹部７、７、…に配設されたインターコネクタ８、８、…は、第１電極層２、２、…、及び、第２電極層３、３、…の表面との間に段差が生じないように配設されている。それゆえ、単室型燃料電池１０において、第１電極層２、２、…、及び、第２電極層３、３、…が形成されて、インターコネクタ８、８、…が配設された電解質層１は、表面に凹凸がない板状とされている。

一方、図２に示すように、本発明の単室型燃料電池積層体２０は、間隔Ｘを開けて積層された複数の単室型燃料電池１０、１０、…を備える。そして、図示されていない支持部材によって複数の単室型燃料電池１０、１０、…が支持されることにより、上記間隔Ｘが確保されている。単室型燃料電池積層体２０の運転時には、当該間隔Ｘへ、還元ガス（例えば炭化水素ガス。以下同じ。）と酸化剤ガス（例えば空気。以下同じ。）との混合ガスを供給する。第１電極層２、２、…がアノードとして機能するとともに、第２電極層３、３、…がカソードとして機能し、電解質層１、１、…が酸化物イオンを伝導させる場合には、第１電極層２、２、…において、
２Ｈ_２ ＋ ２Ｏ^２− → ２Ｈ_２Ｏ ＋ ４ｅ⁻
の反応が生じ、第２電極層３、３、…において、
４ｅ⁻ ＋ Ｏ_２ → ２Ｏ^２−
の反応が生じる。かかる形態の単室型燃料電池積層体２０では、第２電極層３、３、…で発生させた酸化物イオンＯ^２−を、電解質層１、１、…を介して第１電極層２、２、…へと伝導させ、当該第１電極層２、２、…において酸化物イオンと水素とを反応させることにより、第１電極層２、２、…と第２電極層３、３、…との間で起電力を得る。
これに対し、電解質層１、１、…が水素イオンを伝導させる場合には、第１電極層２、２、…において、
２Ｈ_２ → ４Ｈ^＋ ＋ ４ｅ⁻
の反応が生じ、第２電極層３、３、…において、
４Ｈ^＋ ＋ Ｏ_２ ＋ ４ｅ⁻ → ２Ｈ_２Ｏ
の反応が生じる。かかる形態の単室型燃料電池積層体２０では、第１電極層２、２、…で発生させた水素イオンＨ^＋を、電解質層１、１、…を介して第２電極層３、３、…へと伝導させ、当該第２電極層３、３、…において水素イオンと酸素とを反応させることにより、第１電極層２、２、…と第２電極層３、３、…との間で起電力を得る。

図１及び図２に示すように、単室型燃料電池１０では、第１電極層２、２、…の表面及び第２電極層３、３、…の表面と電解質層１、１、…の表面との間に段差がない。それゆえ、複数の単室型燃料電池１０、１０、…を積層して単室型燃料電池積層体２０を作製する場合には、反応ガス流路として必要とされる間隔Ｘのみを開けて、複数の単室型燃料電池１０、１０、…を積層することができる。それゆえ、本発明によれば、集積度を向上させることが可能な単室型燃料電池１０、及び、集積度を向上させて小型化を図ることが可能な単室型燃料電池積層体２０を提供することができる。

これに対し、図３に示す従来の単室型燃料電池９０では、電解質層３１の表面に、厚さｈ１の第１電極層３２、及び、厚さｈ１の第２電極層３３が、間隔を開けて形成されている。それゆえ、第１電極層３２の表面と電解質層３１の表面、及び、第２電極層３３の表面と電解質層３１の表面に高さｈ１の段差が生じ、第１電極層３２の表面、及び、第２電極層３３の表面は、電解質層３１の表面から、高さｈ１だけ突き出ている。かかる形態の単室型燃料電池９０、９０、…複数個を、間隔Ｙを開けて複数個積層することにより、単室型燃料電池積層体９０ａを作製すると（図４参照）、当該単室型燃料電池積層体９０ａの運転時には、当該間隔Ｙへ、還元ガスと酸化剤ガスとの混合ガスが供給される。ここで、図３及び図４に示すように、単室型燃料電池９０の第１電極層３２及び第２電極層３３は、電解質層３１の表面から高さｈ１だけ突き出ている。そのため、複数の単室型燃料電池９０、９０、…の間へと供給される混合ガスの流路として必要とされる最小限の幅（間隔）がＸのとき、単室型燃料電池積層体９０ａでは、隣接する単室型燃料電池９０、９０の間隔Ｙを、Ｙ≧Ｘ＋ｈ１とする必要がある。このように、電解質層３１の表面に第１電極層３２及び第２電極層３３が形成された従来の単室型燃料電池９０を備える単室型燃料電池積層体９０ａでは、間隔ＹをＹ≧Ｘ＋ｈ１とする必要があったが、本発明の単室型燃料電池積層体２０によれば、隣接する単室型燃料電池１０、１０の間隔をＸへと低減することができる。それゆえ、本発明によれば、単室型燃料電池９０よりも集積度を向上させることが可能な単室型燃料電池１０、及び、単室型燃料電池積層体９０ａよりも集積度を向上させて小型化を図ることが可能な単室型燃料電池積層体２０を、提供することができる。

さらに、従来の単室型燃料電池９０や単室型燃料電池積層体９０ａでは、図３及び図４の紙面左右方向へ混合ガスを流通させると、表面から突き出た第１電極層３２及び第２電極層３３によって混合ガスの流れが乱されるため、当該乱れを防止するには紙面奥／手前方向へ混合ガスを流通させる必要があった。ところが、単室型燃料電池１０及び単室型燃料電池２０によれば、第１電極層２、２、…、及び、第２電極層３、３、…が凸部６、６、…の表面から突き出ていないので、図１及び図２の紙面左右方向へ混合ガスを流通させた場合であっても、同紙面奥／手前方向へ混合ガスを流通させた場合であっても、第１電極層２、２、…、及び、第２電極層３、３、…によって混合ガスの流れが乱されない。それゆえ、本発明によれば、単室型燃料電池９０及び単室型燃料電池積層体９０ａと比較して混合ガスの流通方向の選択肢を広げることが可能な、単室型燃料電池１０及び単室型燃料電池積層体２０を提供することができる。

他方、図５に示す従来の単室型燃料電池９１では、電解質層３１の表面に第１電極層３２が形成され、電解質層３１の裏面に第２電極層３３が形成されている。それゆえ、単室型燃料電池９１においても、第１電極層３２と電解質層３１の表面、及び、第２電極層３３の表面と電解質層３１の裏面に高さｈ１の段差が生じ、第１電極層３２の表面は電解質層３１の表面から、第２電極層３３の表面は電解質層３１の裏面から、それぞれ高さｈ１だけ突き出ている。かかる形態の単室型燃料電池９１、９１、…複数個を、間隔Ｚを開けて複数個積層することにより、単室型燃料電池積層体９１ａを作製すると（図６参照）、当該単室型燃料電池積層体９１ａの運転時には、当該間隔Ｚへ、還元ガスと酸化剤ガスとの混合ガスが供給される。ここで、図５及び図６に示すように、単室型燃料電池９１の第１電極層３２及び第２電極層３３は、電解質層３１の表面及び裏面から高さｈ１だけ突き出ている。そのため、複数の単室型燃料電池９１、９１、…の間へと供給される混合ガスの流路として必要とされる最小限の幅（間隔）がＸのとき、単室型燃料電池積層体９１ａでは、隣接する単室型燃料電池９１、９１の間隔Ｚを、Ｚ≧Ｘ＋ｈ１＋ｈ１とする必要がある。このように、電解質層３１の表面及び裏面に第１電極層３２及び第２電極層３３がそれぞれ形成された従来の単室型燃料電池９１を備える単室型燃料電池積層体９１ａでは、Ｚ≧Ｘ＋２ｈ１とする必要があったが、本発明の単室型燃料電池積層体２０によれば、隣接する単室型燃料電池１０、１０の間隔をＸへと低減することができる。それゆえ、本発明によれば、単室型燃料電池９１よりも集積度を向上させることが可能な単室型燃料電池１０、及び、単室型燃料電池積層体９１ａよりも集積度を向上させて小型化を図ることが可能な単室型燃料電池積層体２０を、提供することができる。なお、単室型燃料電池９１及び単室型燃料電池積層体９１ａと比較して、本発明の単室型燃料電池１０及び単室型燃料電池積層体２０によれば混合ガスの流通方向の選択肢を広げることが可能になる点は、上記単室型燃料電池９０及び単室型燃料電池積層体９０ａと比較した場合と同様である。

本発明の単室型燃料電池１０及び本発明の単室型燃料電池積層体２０に関する上記説明では、電解質層１の一方の面に備えられる第１凹部４、４、…、及び、第２凹部５、５、…へ、第１電極層２、２、…、及び、第２電極層３、３、…が形成された形態を例示したが、本発明は当該形態に限定されるものではなく、必要に応じて、電解質層の一方の面（例えば表面）並びに他方の面（例えば裏面）に備えられる第１凹部及び第２凹部へ、第１電極層及び第２電極層がそれぞれ形成された形態とすることも可能である。

また、本発明の単室型燃料電池１０及び本発明の単室型燃料電池積層体２０に関する上記説明では、第１電極層２、２、…及び第２電極層３、３、…の表面と凸部６、６、…の表面との間に段差が存在しない形態を例示したが、本発明は当該形態に限定されるものではなく、第１電極層及び第２電極層の表面が、凸部の表面よりも凹んだ状態となるように、第１電極層及び第２電極層が形成されていても良い。ただし、隣接する単室型燃料電池の間へと供給される混合ガスの流れを乱れを低減することにより、第１電極層及び第２電極層への混合ガスの供給効率を向上させて、性能を向上させ得る形態の単室型燃料電池及び単室型燃料電池積層体を提供する等の観点からは、第１電極層及び第２電極層の表面と凸部の表面との間に段差が存在しない形態とすることが好ましい。

２．単室型燃料電池の製造方法
図７は、本発明の単室型燃料電池を製造する際に採り得る工程例を示すフローチャートである。図８は、図１に示す単室型燃料電池１０の製造過程を簡略化して示す概念図である。以下、図１、図７、及び、図８を参照しつつ、本発明の単室型燃料電池の製造方法について説明する。

図７及び図８に示すように、本発明の単室型燃料電池の製造方法は、第１工程（工程Ｓ１）と、第２工程（工程Ｓ２）と、第３工程（工程Ｓ３）と、を備え、工程Ｓ１乃至工程Ｓ３を経て、単室型燃料電池１０が製造される。

＜工程Ｓ１＞
工程Ｓ１は、第１凹部及び第２凹部、並びに、第１凹部及び第２凹部に挟まれた凸部を有する電解質層を形成する工程である。単室型燃料電池１０を製造する場合、単室型燃料電池１０の電解質層１は、第１凹部４、４、…、及び、第２凹部５、５、…、並びに、凸部６、６、…、及び、第２凸部７、７、…を有している。そのため、単室型燃料電池１０を製造する場合の工程Ｓ１は、第１凹部４、４、…、及び、第２凹部５、５、…、並びに、凸部６、６、…、及び、第２凸部７、７、…を有する電解質層１を作製する工程とすることができる。当該形態の電解質層１を作製する方法は特に限定されるものではなく、例えば、型枠に入れて焼成する方法や、板状の電解質層を作製した後に、第１凹部４、４、…、及び、第２凹部５、５、…を形成し、さらに、第２凸部７、７、…を形成する等の方法により、上記形態の電解質層１を作製することができる。

＜工程Ｓ２＞
工程Ｓ２は、上記工程Ｓ１で作製された電解質層に備えられる第１凹部及び第２凹部に、第１電極層及び第２電極層を形成する工程である。単室型燃料電池１０を製造する場合、電解質層１に備えられる複数の第１凹部４、４、…に第１電極層２、２、…が形成され、複数の第２凹部５、５、…に第２電極層３、３、…が形成されている。そのため、単室型燃料電池１０を製造する場合の工程Ｓ２は、上記工程Ｓ１で作製された電解質層１の第１凹部４、４、…へ、凸部６、６、…の表面から突き出ないように第１電極層２、２、…を形成するとともに、当該電解質層１の第２凹部５、５、…へ、凸部６、６、…の表面から突き出ないように第２電極層３、３、…を形成する工程とすることができる。工程Ｓ２で第１電極層２、２、…及び第２電極層３、３、…を形成する方法は特に限定されるものではなく、ＳＯＦＣの電極層を形成する際に用いられる公知の方法により形成することができる。

＜工程Ｓ３＞
工程Ｓ３は、第２凸部７、７、…にインターコネクタ８、８、…を配設することにより、上記工程Ｓ２で形成された第１電極層２、２、…と第２電極層３、３、…とを電気的に直列に接続して、単一の電解質層１の表面で複数の単電池が電気的に直列に接続された形態の単室型燃料電池１０を作製する工程である。インターコネクタ８、８、…として銀ペーストを用いる場合、工程Ｓ３は、８００℃以上の温度環境下で流動状態にしたインターコネクタを、第２凸部７、７、…へと配置し、その後、温度を室温まで降下させることにより、単一の電解質層１の表面で複数の単電池が電気的に直列に接続された形態の単室型燃料電池１０を作製する工程、とすることができる。

このように、上記工程Ｓ１乃至工程Ｓ３を経ることにより、単室型燃料電池１０を製造することができる。かかる方法で製造された単室型燃料電池１０は、第１電極層２、２、…の表面、第２電極層３、３、…の表面、及び、インターコネクタ８、８、…の表面と電解質層１の表面（凸部６、６、…の表面）との間に段差がないので、本発明によれば、集積度を向上させ得る形態の単室型燃料電池１０を製造することが可能な、単室型燃料電池の製造方法を提供することができる。

本発明において、電解質層１は、２００℃以上１０００℃以下の温度領域で酸化物イオン又は水素イオンの伝導性能を発現し、かつ、燃料電池運転時の環境（耐熱性等）に耐え得るイオン伝導体（イオン伝導材料）により構成されていれば、その構成材料は特に限定されるものではない。上記温度領域で酸化物イオンの伝導性能を発現するイオン伝導材料の具体例としては、イットリア安定化ジルコニア（ＹＳＺ：Ｙ_２Ｏ_３安定化ＺｒＯ_２）、スカンジア安定化ジルコニア（ＳＳＺ：Ｓｃ_２Ｏ_３安定化ＺｒＯ_２）、ランタンガレート（ＬａＧａＯ_３）、セリア系酸化物（例えば、ＳＤＣ：Ｃｅ_ｘＳｍ_１−ｘＯｙ）、ランタンガリウムペロブスカイト型複合酸化物（ＬＳＧＭ：（Ｌａ，Ｓｒ）（Ｇａ，Ｍｇ）Ｏ_３）、ＧＤＣ（Ｃｅ_ｘＧｄ_１−ｘＯ_２）、ＥＳＢ（Ｂｉ_２−ｘＥｒ_ｘＯ_３）、及び、ＤＷＳＢ（Ｂｉ_{２−（ｘ＋ｙ）}Ｄｙ_ｘＷ_ｙＯ_３）等を挙げることができる。一方、上記温度領域で水素イオンの伝導性能を発現するイオン伝導材料の具体例としては、バリウム・セリア（ＢａＣｅＯ_３）、及び、ストロンチウム・セリア（ＳｒＣｅＯ_３）等を挙げることができる。

また、本発明において、第１電極層２及び第２電極層３は、上記温度領域で単室型燃料電池のアノード又はカソードとして機能する、燃料電池運転時の環境に耐え得る材料により構成されていれば、その形態は特に限定されるものではない。当該要件を満たすアノード構成材料の具体例としては、ニッケル・ジルコニアサーメット等を挙げることができ、当該要件を満たすカソード構成材料の具体例としては、ランタンマンガナイト（ＬａＭｎＯ_３）等を挙げることができる。

また、本発明において、第１電極層と第２電極層とを電気的に接続するインターコネクタは、ＳＯＦＣのインターコネクタを構成する公知の材料によって構成することができる。

本発明の単室型燃料電池の形態例を示す断面図である。 本発明の単室型燃料電池積層体の形態例を示す断面図である。 従来の単室型燃料電池の形態例を示す断面図である。 従来の単室型燃料電池積層体の形態例を示す断面図である。 従来の単室型燃料電池の他の形態例を示す断面図である。 従来の単室型燃料電池積層体の他の形態例を示す断面図である。 単室型燃料電池の製造方法に含まれる工程例を示すフローチャートである。 単室型燃料電池１０の製造過程を簡略化して示す概念図である。

符号の説明

１…電解質層
２…第１電極層
３…第２電極層
４…第１凹部
５…第２凹部
６…凸部
７…第２凸部
８…インターコネクタ
１０…単室型燃料電池
２０…単室型燃料電池積層体
３１…電解質層
３２…第１電極層
３３…第２電極層
９０、９１…単室型燃料電池
９０ａ、９１ａ…単室型燃料電池積層体

Claims (3)

1. 第１凹部及び第２凹部、並びに、前記第１凹部及び前記第２凹部に挟まれた凸部を有する電解質層と、前記第１凹部に形成された第１電極層と、前記第２凹部に形成された第２電極層と、を備え、前記第１電極層の表面及び前記第２電極層の表面の高さが、前記凸部の表面の高さ以下であることを特徴とする、単室型燃料電池。
2. 前記第１電極層の表面及び前記第２電極層の表面の高さが、前記凸部の表面の高さと略同一であることを特徴とする、請求項１に記載の単室型燃料電池。
3. 請求項１又は２に記載の単室型燃料電池を、間隔を開けて複数個積層することにより構成される積層体、を備えることを特徴とする、単室型燃料電池積層体。

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