JP2015204219A - 燃料電池及び燃料電池スタック - Google Patents

Abstract

【課題】集電体における突起の一部を電極から離間させた場合でも、良好な発電特性を維持することができる燃料電池を提供すること。
【解決手段】燃料電池は、複数の突起３５を有する集電体２７と、空気極２１、燃料極２２及び電解質層２３を有する単セル１１とを備える。空気極２１の表面には、複数の突起３５における当接面３６と対向するように複数の導電性の当接パッド部３９が配置される。空気極２１の表面において、電極外縁部に位置する当接パッド部３９とそれに隣接する当接パッド部３９とを接続するように、導電性の結線部４０が形成される。電極外縁部に位置する当接パッド部３９に対向する突起３５の当接面３６に、空気極２１の表面から剥離可能な無機絶縁層４２が形成される。
【選択図】図２

Description

本発明は、集電のための複数の突起を有する集電体と、燃料極、空気極及び電解質層を有する平板状部材として構成された単セルとを備えた燃料電池、及び単セルと集電体とインタコネクタとが複数個ずつ積層されて構成された燃料電池スタックに関するものである。

従来より、発電装置の一種である燃料電池として、例えば固体電解質層（固体酸化物層）を備えた固体酸化物形燃料電池（Solid Oxide Fuel Cell ；ＳＯＦＣ）が知られている。固体酸化物形燃料電池は、エネルギー変換効率が５０％以上と非常に高く、かつ、小型化が可能であるため、家庭用コジェネレーションシステムや自動車の動力源として開発が行われている。

具体的には、固体酸化物形燃料電池は、燃料ガスに接する燃料極と酸化剤ガスに接する空気極とが固体電解質層の両側に配置された平板状の単セルを備えている（例えば、特許文献１参照）。なお、燃料ガスは水素を生成するためのものであり、酸化剤ガスは酸素を生成するためのものである。そして、水素と酸素とが固体電解質層を介して反応（発電反応）することにより、空気極を正極、燃料極を負極とする直流の電力が発生するようになっている。

特許文献１に開示されている固体酸化物形燃料電池では、単セルにおける空気極と空気極側集電体との間に、空気極と空気極側集電体とを接合する導電性の密着層が格子状に配列して形成されている。この密着層を設けることにより、空気極と空気極側集電体とが確実に接触し、それらの接触抵抗が低く抑えられる。

特開２００９−９９３０８号公報

ところで、上述した固体酸化物形燃料電池において良好な発電特性を引き出すためには、高温で作動させる必要がある。この場合、発電時の発熱によって単セルを構成する金属部材やセラミック部材などが膨張し、それら部材の熱膨張差によって部材が反ってしまうことが考えられる。これら部材の反りによって、下記２点の課題（１），（２）が生じる。（１）集電体と単セルとの密着力が強いと電極内部で剥離が起こり、当該剥離部分は電極としての機能を失うため、発電特性が低下する。（２）単セルには常に集電体接触部による外力が作用しているため、反ろうとする単セルに残留応力が発生し、単セルに割れが生じやすくなり、発電機能を失う恐れがある。

本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、発電時の発熱により単セルを構成する部材が熱膨張差で反りを生じる場合でも、集電体における突起の一部を電極から離間させるとともに、離間前後で電極面積が変動することなく良好な発電特性を維持することができる燃料電池及び燃料電池スタックを提供することにある。

そして上記課題を解決するための手段（手段１）としては、集電のための複数の突起を有する集電体と、燃料極、空気極及び電解質層を有する平板状部材として構成された単セルとを備えた燃料電池であって、前記燃料極及び前記空気極のうちの少なくとも一方の電極の表面に、前記複数の突起における当接面と対向するように複数の導電性の当接パッド部が、それぞれ配置され、前記電極の表面において、特定部位に位置する前記当接パッド部とそれに隣接する前記当接パッド部とを接続するように導電性の結線部が形成され、前記結線部と接続する前記当接パッド部に対向する前記突起のうちの少なくとも一部の突起の前記当接面には、前記電極の表面から剥離可能な絶縁体が形成されることを特徴とする燃料電池がある。

従って、手段１に記載の発明によると、燃料極、空気極及び電解質層によって平板状部材として単セルが構成されている。このため、燃料電池の発電時には、構成部材の熱膨張差に基づいて単セルが変形し、その単セルの熱変形によって電極の特定部分に反りが生じることがある。そして、電極の反りによって特定部位に位置する当接パッド部から集電体の突起が離間する場合がある。本発明の燃料電池では、電極の表面において特定部位に位置する当接パッド部とそれに隣接する当接パッド部とを接続するように導電性の結線部が形成され、結線部と接続する当接パッド部に対向する突起の少なくとも一部の突起の当接面に、電極の表面から剥離可能な絶縁体が形成されている。この場合、電極の反りが発生したときに、突起の当接面に形成された絶縁体を剥離させることができる。ここで、絶縁体の剥離によって突起を離間させた当接パッド部は結線部を介して隣接する当接パッド部に電気的に接続されている。従って、電極の反りによって特定部位に位置する当接パッド部から突起を離間させた場合でも、集電体は、それに隣接する当接パッド部や結線部を通じて特定部位の当接パッド部から集電することができる。このように、本発明の燃料電池では、集電体における複数の突起の一部を電極から離間させた場合であっても、電極の通電部の面積、つまり発電に有効に使用できる電極面積は変化することがなく、良好な発電特性を維持することができる。また、電極の反りが発生していない場合、絶縁体が設けられている突起とそれ以外の突起とが各当接パッド部に接触し、各突起により電極の表面全体を均一に押圧することができ、局所的な荷重印加を回避することで単セルの割れなどを抑制できる。このため、単セルの面内において、発電量のバラツキが発生することなく、効率よく発電することができる。

絶縁体が電極の表面に接する面積割合は、突起における当接面の表面積に対して、３０％以下であることが好ましい。このように、絶縁体の面積割合を３０％以下とすると、電極表面において結線部を介して横方向に流れる電流値の過度な増加を抑制し、発電特性の低下を抑えることができる。

当接パッド部及び結線部の面積割合は、電極の表面積に対して、２０％以下であることが好ましい。このように、当接パッド部及び結線部の面積割合を２０％以下とすると、電極におけるガス拡散性の低下を抑制し、セル特性の低下を回避することができる。

当接パッド部及び結線部は、白金（Ｐｔ）、金（Ａｕ）、ニッケル（Ｎｉ）、銀（Ａｇ）、パラジウム（Ｐｄ）、マンガン（Ｍｎ）、銅（Ｃｕ）、コバルト（Ｃｏ）、ランタン（Ｌａ）、ストロンチウム（Ｓｒ）、鉄（Ｆｅ）、イリジウム（Ｉｒ）、ルテニウム（Ｒｕ）及びロジウム（Ｒｈ）のなかから選択される少なくとも１つを含む導電金属材料を用いて形成される。このような金属元素を含む導電金属材料を用いることで、高温環境下において長時間使用しても電気特性の変化が少なく、燃料電池の耐久性を高めることができる。

また、燃料電池の単セルは発電時に高温となるため、実稼動温度領域において、単セルの反りなどの外力が発生した場合に選択的に離間させることができる絶縁体が好ましく（即ち、絶縁体の無い他の箇所よりも、絶縁体部分の固着が弱い）、その一例としてアルミナペーストが挙げられる。

無機絶縁層は、金属酸化物を主体とすることが好ましい。ここで、無機絶縁層は、金属酸化物を主体として含む絶縁ペーストを用いてそれを焼結させることにより形成される。なお、絶縁ペーストとしては、アルミナ、セリア及びジルコニアのなかから選択される少なくとも１つを含む絶縁ペーストが用いられることが好ましい。このような絶縁ペーストを用いて絶縁体を形成すると、絶縁体の耐熱性を十分に確保することができ、さらには、その絶縁体の当接パッド部に対する密着強度は、当接パッド部の電極に対する密着強度よりも弱くなる。従って、電極の反り発生時に絶縁体の部分で優先的に剥離させることができるため、電極内部の剥離等の問題を確実に回避することができる。また、上記のような絶縁ペーストを用いる場合、突起の当接面に比較的薄い無機絶縁層を確実に形成することができる。なお、無機絶縁層の厚さは、２０μｍ以上６０μｍ以下であることが好ましい。絶縁層の厚みを２０μm以上とすることで、絶縁層形成時のポアの生成を抑制し、更には６０μm以下とすることで、絶縁層のクラック発生を抑制して、当該部の絶縁を確実に確保できる。なお、発電時の温度が高温とならない場合には、耐熱性は７５０℃以上の温度に限定されず、ガラスセラミックなどの低温焼成セラミックを用いて絶縁体を形成してもよい。

ここで、特定部位とは、電極の表面上において、発電時の熱変形により集電体の突起に対して離間する方向の反りが発生する部位であり、反りが発生する部位にある当接パッド部と、その当接パッド部に隣接する当接パッド部とを接続するように、結線部が形成される。そして、反りが発生する部位にある当接パッド部に対向した突起の当接面に、電極の表面に形成された当接パッド部から剥離可能な絶縁体が設けられる。なお、絶縁体が形成された当接面を有する突起以外の突起は、この突起に対向する当接パッド部に接続しうる。

具体的には、例えば反りが発生する特定部位が空気極の表面における電極外縁部である場合、電極外縁部に位置する当接パッド部とそれよりも電極中央部側にて隣接する当接パッド部とを接続するように、結線部が形成される。そして、電極外縁部に位置する当接パッド部に対向した突起の当接面に、絶縁体が設けられる。このように構成した燃料電池では、空気極における電極外縁部の反りが大きくなると、突起の当接面に設けた絶縁体が電極外縁部に位置する当接パッド部から剥離し、空気極の表面から突起が離間する。この空気極において、突起を離間させた電極外縁部の当接パッド部は、結線部を介して電極中央部側に隣接する当接パッド部に電気的に接続されている。従って、電極外縁部の当接パッド部から突起を離間させた場合でも、集電体は、隣接する当接パッド部及び結線部を介して電極外縁部の当接パッド部から集電することができる。このように、本発明の燃料電池では、集電体における複数の突起の一部を電極から離間させた場合でも、空気極の電極面積は変化することがなく、良好な発電特性を維持することができる。

反りが発生する特定部位が電極の表面における電極中央部である場合、電極中央部に位置する当接パッド部とそれよりも電極外縁部側にて隣接する当接パッド部とを接続するように、結線部が形成される。またこの場合、電極中央部に位置する当接パッド部に対向した突起の当接面に、絶縁体が設けられる。このように構成した燃料電池では、電極における電極中央部の反りが大きくなると、突起の当接面に設けた絶縁体が電極中央部に位置する当接パッド部から剥離し、電極の表面から突起が離間する。この電極において、突起を離間させた電極中央部の当接パッド部は、結線部を介して電極外縁部側に隣接する当接パッド部に電気的に接続されている。従って、電極中央部の当接パッド部から突起を離間させた場合でも、集電体は、隣接する当接パッド部及び結線部を介して電極中央部の当接パッド部から集電することができる。このため、燃料電池における電極面積は変化することがなく、良好な発電特性を維持することができる。

単セルは平板状部材であるため、例えばインタコネクタにおいて、燃料極側及び空気極側のうちの一方の電極における電極外縁部に、集電体の突起に対して離間する方向の反りが発生する場合、他方の電極における電極中央部に、集電体の突起に対して離間する方向の反りが発生する。このような場合、燃料極及び空気極のうちの一方の電極の表面において、電極外縁部に位置する当接パッド部とそれよりも電極中央部側にて隣接する集当接パッド部とを接続するように、結線部が形成されるとともに、電極外縁部に位置する当接パッド部に対向した突起の当接面に、電極の表面から剥離可能な絶縁体が設けられる。また、他方の電極の表面において、電極中央部に位置する当接パッド部とそれよりも電極外縁部側にて隣接する当接パッド部とを接続するように、結線部が形成されるとともに、電極中央部に位置する当接パッド部に対向した突起の当接面に、電極の表面から剥離可能な絶縁体が設けられる。このように燃料電池を構成すると、単セルにおける各電極の表面から集電体の突起の一部を離間させた場合でも、電極面積は変化することがなく、良好な発電特性を維持することができる。

複数の突起のうち当接パッド部と接するものにおいて少なくともその一部の当接面には、電極の表面から剥離可能な絶縁体が設けられる一方、複数の突起のうち絶縁体が設けられない面には、絶縁体と略等しい厚さの導電体が設けられていてもよい。なお、導電体は、導電性金属を主体として含む導電ペーストを用いて形成された導電金属層であり、その厚さは、２０μｍ以上６０μｍ以下である。このように導電体を形成すると、各突起における当接面の高さを均一にすることができ、各突起の当接面の段差をなくすことができる。従って、各突起によって電極の表面全体を均一に押圧することができる。

単セルを構成する電解質層の形成材料としては、例えばＺｒＯ_２系セラミック、ＬａＧａＯ_３系セラミックなどが用いられる。

空気極は、酸化剤となる酸化剤ガスと接触し、単セルにおける正電極として機能する。ここで、空気極の形成材料としては、例えば、金属材料、金属の複合酸化物などを挙げることができる。金属材料の好適例としては、Ｐｔ、Ａｕ、Ａｇ、Ｐｄ、Ｉｒ、Ｒｕ、Ｒｈ等やそれらの合金などがある。金属の複合酸化物の好適例としては、例えば、Ｌａ、Ｐｒ、Ｓｍ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｍｎを含有する複合酸化物（Ｌａ_１−ｘＳｒ_ｘＣｏＯ_３系複合酸化物、Ｌａ_１−ｘＳｒ_ｘＦｅＯ_３系複合酸化物、Ｌａ_１−ｘＳｒ_ｘＣｏ_１−ｙＦｅ_ｙＯ_３系複合酸化物、Ｌａ_１−ｘＳｒ_ｘＭｎＯ_３系複合酸化物、Ｐｒ_１−ｘＢａ_ｘＣｏＯ_３系複合酸化物、Ｓｍ_１−ｘＳｒ_ｘＣｏＯ_３系複合酸化物）などがある。

燃料極は、還元剤となる燃料ガスと接触し、単セルにおける負電極として機能する。ここで、燃料極の形成材料としては、例えば、希土類元素（Ｓｃ、Ｙなど）により安定化されたＺｒＯ_２系セラミック、及び、希土類元素（Ｓｍ、Ｇｄなど）をドープしたＣｅＯ_２系セラミック等のうち、少なくとも１つのセラミック材料と、Ｐｔ、Ａｕ、Ａｇ、Ｐｄ、Ｉｒ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｎｉ、Ｆｅ等の金属材料及びそれら金属材料の合金のうちの少なくとも１つと、を混合した金属セラミック材料の混合物（サーメット）を使用することができる。

また、上記課題を解決するための別の手段（手段２）としては、手段１に記載の単セルと、前記集電体と一体的にまたは別部材として形成され、前記集電体と電気的に接続されたインタコネクタと、を備え、前記単セルと前記集電体と前記インタコネクタとが複数個ずつ積層されている、ことを特徴とする燃料電池スタックがある。

従って、手段２に記載の発明によると、手段１の単セルと集電体とインタコネクタが複数個ずつ積層されることで燃料電池スタックが構成される。この燃料電池スタックでは、発電時の熱変形により、突起の当接面に形成した絶縁体が剥離して、単セルにおける電極の特定部位の当接パッド部から集電体の突起を離間させた場合であっても、隣接する当接パッド部や結線部を通じて特定部位の当接パッド部から集電することができる。従って、本発明の燃料電池スタックでは、集電体における複数の突起の一部を電極から離間させた場合であっても、電極面積は変化することがなく、良好な発電特性を維持することができる。

本実施の形態の燃料電池を示す概略構成図。 燃料電池スタックを示す概略断面図。 集電体の突起及び無機絶縁層を示す平面図。 空気極の表面に形成された導電層を示す平面図。 電極における反り発生時の状態を示す要部断面図。 パターンの間隔が異なる導電層が形成された別の実施の形態の空気極を示す平面図。 パターンの太さが異なる導電層が形成された別の実施の形態の空気極を示す平面図。 枠状のパターンを有する導電層が形成された別の実施の形態の空気極を示す平面図。 電極外縁部側に複数の線状のパターンを有する導電層が形成された別の実施の形態の空気極を示す平面図。 最外周及び２列目の突起の当接面に無機絶縁層が形成された別の実施の形態の集電体を示す平面図。 突起の当接面に無機絶縁層及び導体金属層が形成された別の実施の形態の集電体を示す断面図。 電極中心部に導電層が形成された別の実施の形態の空気極を示す平面図。 中央部の突起の当接面に無機絶縁層が形成された別の実施の形態の集電体を示す平面図。 別の実施の形態の円形状の空気極を示す平面図。

以下、本発明を燃料電池に具体化した一実施の形態を図面に基づき詳細に説明する。

図１に示される本実施の形態の燃料電池１０は、固体酸化物形燃料電池（ＳＯＦＣ）である。燃料電池１０は、発電の最小単位である単セル１１を複数積層してなる燃料電池スタック１２を備えている。

燃料電池スタック１２は、例えば縦１８０ｍｍ×横１８０ｍｍ×高さ８０ｍｍの略直方体形状をなしている。本実施の形態において、燃料電池スタック１２を構成する単セル１１の積層数は、２０枚程度となっている。また、燃料電池スタック１２には、単セル１１の積層方向における両端部（図１では上端部と下端部）に、エンドプレート１４，１５が配置されている。さらに、燃料電池スタック１２の周縁部には、同スタック１２を厚さ方向に貫通する複数の貫通穴が形成されている。そして、各貫通穴に締結ボルト１８を挿通させ、燃料電池スタック１２の下面から突出するボルト１８の下端部分にナット１９が螺着されている。このように締結ボルト１８及びナット１９を用いて各エンドプレート１４，１５を各単セル１１の積層方向に締め付けることで、複数の単セル１１が固定されるようになっている。また、燃料電池スタック１２の両端部に配置されるエンドプレート１４，１５が、燃料電池スタック１２から出力される電流の出力端子となっている。

図２に示されるように、燃料電池スタック１２を構成する単セル１１は、空気極２１、燃料極２２及び固体電解質層２３を有する平板状部材として構成され、発電反応により電力を発生する。また、燃料電池スタック１２には、単セル１１に加えて、インタコネクタ２４、セパレータ２５、空気極側集電体２７及び燃料極側集電体２８等が設けられ、それらが複数個ずつ積層されている。

より詳しくは、インタコネクタ２４は、ステンレスなどの導電性材料によって形成されており、単セル１１の厚み方向の両側に一対配置される。各インタコネクタ２４により板厚方向での単セル１１間の導通が確保される。単セル１１の間に配置されるインタコネクタ２４は、隣り合う単セル１１を区分する。

セパレータ２５は、ステンレスなどの導電性材料によって形成されており、矩形状の開口部２９を中央部に有する略矩形枠状をなしている。セパレータ２５は、単セル１１間の仕切り板として機能する。

固体電解質層２３は、例えばイットリア安定化ジルコニア（ＹＳＺ）などのセラミック材料（酸化物）によって矩形板状に形成されている。固体電解質層２３は、セパレータ２５の下面に固定されるとともに、セパレータ２５の開口部２９を塞ぐように配置されている。固体電解質層２３は、酸素イオン伝導性固体電解質体として機能するようになっている。

また、固体電解質層２３の上面には、燃料電池スタック１２に供給された酸化剤ガスに接する空気極２１が貼付され、固体電解質層２３の下面には、同じく燃料電池スタック１２に供給された燃料ガスに接する燃料極２２が貼付されている。即ち、空気極２１及び燃料極２２は、固体電解質層２３の両側に配置されている。また、空気極２１は、セパレータ２５の開口部２９内に配置され、セパレータ２５と接触しないようになっている。なお、本実施の形態の単セル１１では、セパレータ２５の下方に燃料室３１が形成されるとともに、セパレータ２５の上方に空気室３２が形成されている。

本実施の形態の単セル１１において、空気極２１は、金属の複合酸化物であるＬＳＣＦ（Ｌａ_０．６Ｓｒ_０．４Ｃｏ_０．２Ｆｅ_０．８Ｏ_３）によって矩形板状に形成されている。また、燃料極２２は、ニッケルとイットリア安定化ジルコニアとの混合物（Ｎｉ−ＹＳＺ）によって矩形板状に形成されている。

空気極２１は、空気極側集電体２７によってインタコネクタ２４に電気的に接続され、燃料極２２は、燃料極側集電体２８によってインタコネクタ２４に電気的に接続されている。本実施の形態において、空気極側集電体２７は、インタコネクタ２４と一体的に形成されている。なお、空気極側集電体２７は、インタコネクタ２４とは別部材で形成されていてもよい。また、燃料極側集電体２８は、燃料ガスの通過が可能なように、例えばニッケル製の多孔体からなる。

図２及び図３に示されるように、空気極側集電体２７は、集電のための複数の突起３５を有している。そして、図２及び図４に示されるように、単セル１１を構成する空気極２１の表面上に、空気極側集電体２７の複数の突起３５における当接面３６（先端面）が接触しうる集電体接触部位３７が散点状に設定されている。本実施の形態において、複数の集電体接触部位３７は、例えば四角形状の領域であり、同一の形状及び面積を有し、空気極２１の表面上において縦横に格子状に規則正しく設定されている。空気極側集電体２７における複数の突起３５は、同一の形状及びサイズを有する四角形状の突起であり、縦横に格子状に規則正しく配置されている。

本実施の形態の単セル１１において、空気極２１の表面上には、導電性の材料からなる導体層３８が形成されている。導電層３８は、複数の突起３５の当接面３６と対向するように設けられる複数の当接パッド部３９と、隣接する当接パッド部３９の間を接続するよう設けられる結線部４０とを有する。導電層３８において、突起３５の当接面３６が当接する集電体接触部位３７の内側領域が当接パッド部３９となり、それ以外の部位が結線部４０となる。

具体的には、本実施の形態の導電層３８は、空気極２１の表面上において、集電体接触部位３７とほぼ等しい幅を有する線状のパターンが縦方向及び横方向に等間隔に設けられるとともに格子状に交差するように形成されている。導電層３８における外周部のパターンは、電極外縁部２１ａに位置する複数の集電体接触部位３７に重なるように形成されており、外周部以外のパターンも、複数の集電体接触部位３７に重なるように形成されている。空気極２１の表面上において、このように導電層３８を形成することにより、電極外縁部２１ａに位置する当接パッド部３９とそれよりも電極中央部２１ｂ側にて隣接する当接パッド部３９とが結線部４０を介して電気的に接続されることとなる。

本実施の形態の導電層３８（当接パッド部３９及び結線部４０）は、銀パラジウム合金（パラジウムの含有量が１〜１０ｍｏｌ％の合金）からなり、その厚さは、例えば数十μｍ程度である。また、導電層３８を構成する当接パッド部３９及び結線部４０の面積割合は、空気極２１の表面積に対して、５％程度である。なお、本実施の形態では、導電層３８の結線部４０は、集電体接触部位３７の内側領域（当接パッド部３９）から外側領域に延展する展開パターンであり、隣り合う集電体接触部位３７の間に形成されている。つまり、結線部４０は、各集電体接触部位３７の当接パッド部３９間を繋ぐ導線として機能する部分である。

図２及び図３に示されるように、空気極側集電体２７において当接パッド部３９に対向する複数の突起３５のうちの少なくとも一部の突起３５（本実施の形態では最外周に位置する複数の突起３５）の当接面３６に、耐熱性を有する無機絶縁層４２（絶縁体）が形成されている。この無機絶縁層４２が設けられている各突起３５は、空気極２１において電極外縁部２１ａに位置する当接パッド部３９に対向する突起である。

本実施の形態において、無機絶縁層４２の導電層３８（当接パッド部３９）に対する密着強度は、導電層３８（当接パッド部３９）の空気極２１に対する密着強度よりも弱い。具体的には、無機絶縁層４２は、金属酸化物であるアルミナを主体として含むアルミナペーストを用いて形成された絶縁層であり、その厚さは４０μｍ程度である。なお、無機絶縁層４２は、９９．９％以上の含有率でアルミナを含み、燃料電池１０の実使用温度である７００℃以上の耐熱性を有している。本実施の形態の空気極側集電体２７では、最外周に位置する各突起３５の当接面３６全体を覆うように無機絶縁層４２がそれぞれ形成されている。また、空気極側集電体２７における複数の突起３５において、最外周に位置して無機絶縁層４２が設けられる突起３５は２０％程度である。従って、無機絶縁層４２が空気極２１の表面に接する面積割合は、各突起３５における当接面３６の表面積に対して、２０％程度となっている。

次に、本実施の形態における燃料電池スタック１２の製造方法について説明する。

まず、例えばＳＵＳ４３０からなる板材を打ち抜いて、インタコネクタ２４やセパレータ２５を製造する。また、インタコネクタ２４に対してエッチング等を行うことで、空気極側集電体２７として機能する複数の突起３５を形成する。なおここで、プレス加工等の他の加工を行うことにより、インタコネクタ２４に複数の突起３５を一体的に形成してもよい。

さらに、燃料極２２のグリーンシート上に、固体電解質層２３の材料を印刷し、その上に空気極２１の材料を印刷した後焼成する。この焼成によって、空気極２１、燃料極２２及び固体電解質層２３を有する平板状の単セル１１が製造される。その後、単セル１１とセパレータ２５とをロウ付けにて固定する。さらに、燃料極側集電体２８をインタコネクタ２４にロウ付けによって固定する。

また、Ａｇ−Ｐｄ粉末（Ｐｄ：１ｍｏｌ％）とエチルセルロースと有機溶剤とを三本ロール混合することで、Ａｇ−Ｐｄ導電ペーストを作製する。次に、空気極２１の表面に、その導電ペーストをスクリーン印刷し、その後乾燥する。さらに、インタコネクタ２４において最外周に位置する突起３５の先端面３６（当接面）に対して、アルミナを主体として含む絶縁ペーストをスクリーン印刷し、その後乾燥する。なお、絶縁ペーストとしては、アルミナの粉末、エチルセルロース、有機溶剤等からなり、燃料電池１０の運転温度である７００℃となった場合に、９９．９％以上の含有率でアルミナが含まれるペーストが使用される。

そして、上述したインタコネクタ２４、セパレータ２５をロウ付けした単セル１１などを一体に組み付けるとともに、単セル１１を含むそれら部材を複数積層することで燃料電池スタック１２を構成する。またこのとき、燃料電池スタック１２において、貫通孔に締結ボルト１８を嵌め込むとともにその先端にナット１９を螺合させる。この結果、各短セル１１をその積層方向に押圧した状態で一体化させることにより、燃料電池スタック１２が組み付けられる。

上述した導電ペーストは、燃料電池１０の運転温度（７００℃）において、エチルセルロースなどが除去されることで導電層３８（銀パラジウム合金）となる。また、燃料電池１０の運転温度には、導電層３８（当接パッド部３９）の銀パラジウム合金が軟化して空気極２１と空気極側集電体２７とが密着する。同様に、絶縁ペーストも、燃料電池１０の運転温度において、エチルセルロースなどが除去されることで無機絶縁層４２となる。なお、運転停止時において、集電体接触部位３７の導電層３８（当接パッド部３９）や無機絶縁層４２は、空気極２１と空気極側集電体２７とを接合して一体化している。

次に、本実施の形態の燃料電池１０の作用について説明する。

燃料電池１０において、燃料供給経路から燃料室３１に燃料ガスを供給するとともに、空気供給経路から空気室３２に酸化剤ガスを供給する。このとき、燃料ガス中の水素と酸化剤ガス中の酸素とが固体電解質層２３を介して反応（発電反応）し、空気極２１を正極、燃料極２２を負極とする直流の電力が発生する。

燃料電池１０の運転時には、各単セル１１における発電反応によって温度が上昇し７００℃程度の高温となる。このとき、空気極２１、燃料極２２及び固体電解質層２３のセル部材やインタコネクタ２４やセパレータ２５等の金属部材が熱によって膨張する。そして、それら部材の熱膨張差に基づいて単セル１１が変形し、空気極２１の電極外縁部２１ａに反りが生じることがある。図５に示されるように、空気極２１において電極外縁部２１ａの反りが大きくなる場合、空気極側集電体２７の突起３５の当接面３６に形成されている無機絶縁層４２が優先的に剥離し、電極外縁部２１ａに位置する当接パッド部３９から突起３５が離間する。

本実施の形態では、空気極２１の表面において、突起３５を離間させた電極外縁部２１ａの当接パッド部３９は、結線部４０を介して電極中央部２１ｂ側にて隣接する当接パッド部３９に電気的に接続されている。このため、無機絶縁層４２が剥離して電極外縁部２１ａの当接パッド部３９から突起３５を離間させた場合でも、それに隣接する電極中央部２１ｂ側の当接パッド部３９に接触している突起３５や結線部４０を介して電極外縁部２１ａの当接パッド部３９から集電される。また、空気極側集電体２７において、最外周の突起３５は、当接面３６の無機絶縁層３６によって絶縁されるため、空気極２１に接触した状態でも集電には寄与していない。このように、部材が熱膨張差で反りを生じて電極外縁部２１ａの当接パッド部３９から突起３５を離間させた場合であっても、空気極２１の通電部の面積、つまり発電に有効に使用できる電極面積は、離間前の状態から変化することがなく、離間していない中央部側の複数の突起３５を介して集電が行われる。

本実施の形態の燃料電池スタック１２は、単セル１１を複数積層して直列に接続している。このため、燃料電池１０では、空気極２１に電気的に接続される上側エンドプレート１４（正極）と、燃料極２２に電気的に接続される下側エンドプレート１５（負極）とから直流電力が出力される。

従って、本実施の形態によれば以下の効果を得ることができる。

（１）本実施の形態の燃料電池１０では、発電時の熱変形により、空気極２１の電極外縁部２１ａにおいて空気極側集電体２７の突起３５に対して離間する方向の反りが発生する。このとき、突起３５の当接面３６に設けた無機絶縁層４２の部分が優先的に剥離して電極外縁部２１ａの当接パッド部３９から突起３５が離間する。この場合、空気極側集電体２７は、電極中央部２１ｂ側にて隣接する当接パッド部３９及び結線部４０を介して電極外縁部２１ａの当接パッド部３９から集電することができる。このように、本実施の形態の燃料電池１０では、空気極側集電体２７における複数の突起３５の一部（最外周の各突起３５）を空気極２１から離間させた場合でも、空気極２１の電極面積は変化することがなく、良好な発電特性を維持することができる。

（２）本実施の形態の燃料電池１０では、空気極２１の反りが発生していない場合、無機絶縁層４２が設けられている最外周の突起３５とそれ以外の内周側の突起３５とが各当接パッド部３９に接触し、各突起３５により空気極２１の表面全体を均一に押圧することができる。このため、単セル１１のセル面内において、局所的な荷重印加を回避することで、単セル１１の割れなどを抑制でき、発電量のバラツキが発生することなく、効率よく発電することができる。

（３）本実施の形態の燃料電池１０において、無機絶縁層４２が空気極２１の表面に接する面積割合は、突起３５における当接面３６の表面積に対して、３０％以下（具体的には２０％）である。この場合、空気極２１の表面において導電層３８の結線部４０を介して横方向に流れる電流値の過度な増加が抑制されるため、発電特性の低下を抑えることができる。

（４）本実施の形態の燃料電池１０において、当接パッド部３９及び結線部４０の面積割合は、空気極２１の表面積に対して、２０％以下（具体的には５％）である。ここで、当接パッド部３９及び結線部４０の面積割合が２０％よりも大きくなると、空気極２１におけるガス拡散性が低下し、セル特性が低下してしまうといった問題が生じる。これに対して、本実施の形態では、当接パッド部３９及び結線部４０の面積割合を空気極２１の表面積の５％程度とすることにより、その問題を回避できるため、発電特性の低下を抑えることができる。

（５）本実施の形態の燃料電池１０において、当接パッド部３９及び結線部４０は、銀及びパラジウムを含む銀パラジウム合金からなる。この場合、高温環境下において長時間使用しても電気特性の変化が少なく、燃料電池１０の耐久性を高めることができる。

（６）本実施の形態の燃料電池１０において、無機絶縁層４２は、金属酸化物であるアルミナを主体として含む絶縁ペーストを用いてそれを焼結させることにより形成される。この無機絶縁層４２は、燃料電池１０の運転温度である７００℃以上の耐熱性を有する。また、当接パッド部３９に対する無機絶縁層４２の密着強度は、空気極２１に対する当接パッド部３９の密着強度よりも弱くなる。従って、空気極２１の反り発生時に無機絶縁層４２の部分で優先的に剥離させることができるため、単セル１１の割れ等の問題を確実に回避することができる。

なお、本発明の実施の形態は以下のように変更してもよい。

・上記実施の形態の燃料電池１０において、空気極２１の表面には、縦方向及び横方向に等間隔に設けられた線状のパターンを有する導体層３８が形成されていたが、これに限定されるものではない。図６に示される導体層４５のように、線状のパターンの間隔が不均一に形成されるものでもよい。なお、導体層４５では、電極外縁部２１ａ側ほどパターンの間隔が狭くなっている。また、図７に示される導体層５０のように、線状のパターンの一部が他のパターンよりも太く形成されていてもよい。図６の導体層４５では、空気極側集電体２７における複数の突起３５の当接面３６と対向するように設けられる複数の当接パッド部４６と、隣接する当接パッド部４６の間を接続するよう設けられる結線部４７とを有する。また、図７の導体層５０でも、空気極側集電体２７における複数の突起３５の当接面３６と対向するように設けられる複数の当接パッド部５１と、隣接する当接パッド部５１の間を接続するよう設けられる結線部５２とを有する。導体層４５，５０における各当接パッド部４６，５１は、複数の突起３５が接する集電体接触部位３７の内側領域に形成される部位であり、結線部４７，５２は、集電体接触部位３７（当接パッド部４６，５１）の間に形成される部位である。

このように、空気極２１の表面に図６の導体層４５や図７の導体層５０を形成した場合でも、上記実施の形態と同様に、空気極側集電体２７における複数の突起３５のうち最外周に位置する各突起３５の当接面３６に、無機絶縁層４２が形成される（図３参照）。この場合、空気極２１の電極外縁部２１ａに反りが生じ、無機絶縁層４２が剥離して電極外縁部２１ａの当接パッド部４６，５１から突起３５が離間しても、その当接パッド部４６，５１は、結線部４７，５２を介して電極中央部２１ｂ側の当接パッド部４６，５１に接続される。このため、空気極側集電体２７は、電極中央部２１ｂ側の当接パッド部４６，５１に接触している突起３５や結線部４７，５２を介して電極外縁部２１ａの当接パッド部４６，５１から集電することができる。このように、空気極側集電体２７における複数の突起３５の一部を空気極２１から離間させた場合であっても、燃料電池１０における電極面積は変化することがなく、良好な発電特性を維持することができる。

・上記実施の形態の燃料電池１０において、導体層３８，４５，５０は、空気極２１の表面における電極中央部２１ｂ側にも線状のパターンが形成されていたが、これに限定されるものではない。図８に示される導体層５５のように、空気極２１の表面における電極外縁部２１ａ側に枠状のパターンを形成してもよい。導体層５５は、空気極側集電体２７における複数の突起３５の当接面３６と対向するように設けられる複数の当接パッド部５６と、隣接する当接パッド部５６の間を接続するよう設けられる結線部５７とを有する。なお、導体層５５における当接パッド部５６は、電極外縁部２１ａに位置する複数の集電体接触部位３７の内側領域に形成される部位であり、結線部５７は、集電体接触部位３７（当接パッド部５６）の間に形成される部位である。より詳しくは、導体層５５は、隣接する２つの集電体接触部位３７の間隔より若干広い幅を有して形成されており、最外周にある集電体接触部位３７（当接パッド部５６）とその内側に隣接する集電体接触部位３７（当接パッド部５６）とを結線部５７を介して接続している。

図９に示されるように、空気極２１の表面における電極外縁部２１ａ側に、複数の線状のパターンを有する導体層６０を形成してもよい。導体層６０は、空気極２１の表面において、最外周にある集電体接触部位３７及びその内側に隣接する集電体接触部位３７の内側領域にそれぞれ配置される当接パッド部６１と、それら集電体接触部位３７の当接パッド部６１の間を接続する結線部６２とを有している。空気極２１の表面に図８の導体層５５や図９の導体層６０を形成した場合でも、上記実施の形態と同様に、空気極側集電体２７における複数の突起３５のうち最外周に位置する各突起３５の当接面３６に、無機絶縁層４２が形成される（図３参照）。この場合、空気極２１の電極外縁部２１ａに反りが生じ、無機絶縁層４２が剥離して電極外縁部２１ａの当接パッド部５６，６１から突起３５が離間しても、その当接パッド部５６，６１は、結線部５７，６２を介してそれに隣接する電極中央部２１ｂ側の当接パッド部５６，６１に接続される。このため、電極中央部２１ｂ側の当接パッド部５６，６１に接触している突起３５や結線部５７，６２を介して電極外縁部２１ａの当接パッド部５６，６１から集電することができる。このように構成した燃料電池１０では、空気極側集電体２７における複数の突起３５の一部（外縁部の突起３５）を空気極２１から離間させた場合であっても、電極面積は変化することがなく、良好な発電特性を維持することができる。

・上記実施の形態の燃料電池１０において、空気極側集電体２７における複数の突起３５のうち最外周に位置する突起３５の当接面３６に無機絶縁層４２が形成されていたが、これに限定されるものではない。図１０に示される空気極側集電体２７のように、最外周に位置する突起３５の当接面３６に加えて、最外周から２列目の突起３５の当接面３６にも無機絶縁層４２を形成してもよい。なお、図１０の空気極側集電体２７では、最外周から２番目の突起３５の当接面３６には、その全面ではなく一部の領域（外側半分の領域）に、無機絶縁層４２が形成されている。また、図示しないが空気極側集電体２７の四隅のコーナ部にある各突起３５の当接面３６のみに、無機絶縁層４２が形成されていてもよい。このようにしても、空気極２１の反りが発生したときに、突起３５の当接面３６に形成された無機絶縁層４２を優先的に剥離させ、電極外縁部２１ａやコーナ部に位置する当接パッド部３９から突起３５を離間させることができる。この場合でも、上記実施の形態と同様に、空気極２１の表面には、複数の突起３５の当接面３６と対向するように設けられる複数の当接パッド部３９と、隣接する当接パッド部３９の間を接続するよう設けられる結線部４０とを形成する（図４参照）。このように構成した燃料電池１０では、空気極側集電体２７における複数の突起３５の一部（外縁部やコーナ部の突起３５）を空気極２１から離間させた場合でも、電極面積は変化することがなく、良好な発電特性を維持することができる。

・図１１に示される空気極側集電体２７のように、複数の突起３５において、最外周の突起３５の当接面３６に無機絶縁層４２を形成するとともに、それ以外の突起３５の当接面３６に導電金属層６５を形成してもよい。なお、導電金属層６５は、無機絶縁層４２と略等しい厚さの導電体であり、空気極２１側に形成される導体層５５と同様のＡｇ−Ｐｄ導電ペーストを用いて形成される。また、空気極２１の表面には、電極外縁部２１ａのみに環状の導体層５５（図８参照）が形成されている。この場合、複数の突起３５のうち、空気極２１側の当接パッド部５６（導体層５５）と接しない突起３５の当接面３６に導電金属層６５が形成されることとなる。この結果、空気極側集電体２７における各突起３５の厚み（高さ）を同等にすることができ、各突起３５における当接面３６の段差をなくすことができる。従って、空気極側集電体２７における各突起３５によって空気極２１の表面全体を均一に押圧することができる。

・上記実施の形態の燃料電池１０では、空気極２１の電極外縁部２１ａに反りが発生する場合の対策として、空気極２１の電極外縁部２１ａにおける当接パッド部３９に対向した突起３５の当接面３６に無機絶縁層４２が形成されていたが、これに限定されるものではない。例えば、電極中央部２１ｂに位置する集電体接触部位３７が空気極側集電体２７の突起３５から剥離するように単セル１１が変形する場合もある。この場合、図１２に示されるように、空気極２１の電極中央部２１ｂに導電層７０（当接パッド部７１及び結線部７２）を形成する。つまり、導電層７０において空気極２１の電極中央部２１ｂに位置する当接パッド部７１とそれよりも電極外縁部２１ａ側にて隣接する当接パッド部７１とを接続するように、結線部７２を形成する。また、図１３に示されるように、空気極側集電体２７において、電極中央部２１ｂに位置する当接パッド部７１に対向した突起３５の当接面３６に、無機絶縁層４２が設けられている。なおここでは、空気極側集電体２７の中央部に位置する３行×３列（合計で９個）の突起３５の当接面３６に、無機絶縁層４２が設けられている。このように導電層７０及び絶縁層４２を形成した場合、空気極２１における電極中央部２１ｂの反りが大きくなると、突起３５の当接面３６に設けた無機絶縁層４２が電極中央部２１ｂに位置する当接パッド部７１から剥離し、空気極２１の表面から突起３５が離間する。空気極２１において、突起３５を離間させた電極中央部２１ｂの当接パッド部７１は、結線部７２を介して電極外縁部２１ａ側にて隣接する当接パッド部７１に電気的に接続されている。従って、電極中央部２１ｂの当接パッド部７１から突起３５を離間させた場合でも、空気極側集電体２７は、隣接する当接パッド部７１及び結線部７２を介して電極中央部２１ｂの当接パッド部７１から集電することができる。このように、複数の突起３５の一部（中央部の突起３５）を空気極２１から離間させた場合でも、燃料電池１０における電極面積は変化することがなく、良好な発電特性を維持することができる。

・上記実施の形態では、空気極２１の表面に導電層３８，４５，５０，５５，６０，７０（当接パッド部３９，４６，５１，５６，６１，７１及び結線部４０,４７，５２，５７，６２，７２）を形成するものであったが、燃料極２２の表面に導電層（当接パッド部及び結線部）を形成してもよい。なおこの場合、燃料極側集電体２８は複数の突起を有する剛体の金属板にて形成され、燃料極２２には燃料極側集電体２８の突起が接触しうる集電体接触部位が散点状に設定される。単セル１１は平板状部材であるため、例えば、空気極２１及び燃料極２２のうちの空気極２１における電極外縁部２１ａに、空気極側集電体２７の突起３５に対して離間する方向の反りが発生する場合、燃料極２２における電極中央部に、燃料極側集電体２８の突起に対して離間する方向の反りが発生する。従って、燃料極２２の表面上には、電極中央部に位置する当接パッド部とそれよりも電極外縁部側にて隣接する当接パッド部とを接続するように結線部が形成される。さらに、燃料極側集電体２８の複数の突起のうちの電極中央部に位置する当接パッド部に対向した突起の当接面に、無機絶縁層が形成される。このように構成すると、各電極２１，２２の表面から集電体２７，２８の突起３５の一部を離間させた場合でも、燃料電池１０における電極面積は変化することがなく、良好な発電特性を維持することができる。

・上記実施の形態では、四角形状の空気極２１に導電層３８，４５，５０，５５，６０，７０（当接パッド部３９，４６，５１，５６，６１，７１及び結線部４０,４７，５２，５７，６２，７２）を形成するものであったが、電極形状は四角形状に限定されるものではなく、円形状や四角形以外の多角形状の空気極に導電層を形成してもよい。図１４には、円形状の空気極７４の電極表面に導電層７５（当接パッド部７６及び結線部７７，７８）を形成した具体例を示している。図１４の空気極７４においても、空気極側集電体の突起が接触する複数の集電体接触部位７９が散点状に設けられている。また、空気極７４において、直径の異なる２つの円周上となる位置に複数の集電体接触部位７９がそれぞれ配設されている。そして、空気極７４の表面において、集電体接触部位７９の当接パッド部７６とそれに隣接する集電体接触部位７９の当接パッド部７６とを接続するように結線部７７，７８が設けられている。より詳しくは、図１４の空気極７４では、同一円周上に位置する各当接パッド部７６について隣接する当接パッド部７６の間をそれぞれ繋げるように結線部７７が形成される。さらに、電極外縁部７４ａ側における右端、左端、上端及び下端の４つの箇所にある当接パッド部７６とその当接パッド部７６に対して内側に隣接する当接パッド部７６とをそれぞれ繋げるように結線部７８が形成されている。また、空気極側集電体も円形状に形成され、空気極側集電体の複数の突起において、特定部位（例えば電極外縁部７４ａ）に位置する当接パッド部７６に対向した突起の当接面に、無機絶縁層が形成される。このように導電層７５及び無機絶縁層を形成すると、特定部位の当接パッド部７６から無機絶縁層が剥離して空気極側集電体の突起を離間させた場合でも、それに隣接する当接パッド部７６や結線部７７，７８を介して離間させた当接パッド部７６から集電することができる。従って、空気極７４の表面から空気極側集電体の突起の一部を離間させた場合でも、燃料電池１０における電極面積は変化することがなく、良好な発電特性を維持することができる。

・上記実施の形態では、空気極側集電体２７の各突起３５の形状は正四角形状であったが、長方形、円形や楕円形などの形状に変更してもよい。

・上記実施の形態では、突起３５の当接面３６に無機絶縁層４２（絶縁体）を形成するものであったが、これに限定されるものではなく、当接面３６を含む突起３５の一部または全体を絶縁体で形成してもよい。なおここで、反りが発生する特定部位にある当接パッド部３９に対向する突起３５については絶縁体で形成し、それ以外の突起は、上記実施の形態と同様に導電体で形成する。

・上記実施の形態では、空気極側集電体２７の各突起３５の当接面３６に、絶縁ペーストをスクリーン印刷して無機絶縁層４２を形成していたが、これ以外にスプレーなどの他の手法によって絶縁ペーストを塗布して無機絶縁層４２を形成してもよい。

・上記実施の形態では、固体酸化物形燃料電池１０の運転温度によって、導電ペーストや絶縁ペーストを焼結させることで導電層３８及び無機絶縁層４２を形成していたが、導電層３８及び無機絶縁層４２を形成するための焼成工程を別途行うことで燃料電池１０を製造してもよい。

・上記実施の形態では、固体酸化物形燃料電池１０に具体化するものであったが、他の燃料電池、特に高温で作動する高温運転型の燃料電池に本発明を具体化してもよい。

次に、特許請求の範囲に記載された技術的思想のほかに、前述した実施の形態によって把握される技術的思想を以下に列挙する。

（１）手段１において、前記絶縁体の前記当接パッド部に対する密着強度は、前記当接パッド部の前記電極に対する密着強度よりも弱いことを特徴とする燃料電池。

（２）手段１において、前記特定部位は、前記電極の表面上において、発電時の熱変形により前記集電体の突起に対して離間する方向の反りが発生する部位であり、前記反りが発生する部位にある前記当接パッド部と、その当接パッド部に隣接する前記当接パッド部とを接続するように、前記結線部が形成され、前記反りが発生する部位にある前記当接パッド部に対向した前記突起の前記当接面に、前記電極の表面に形成された前記当接パッド部から剥離可能な絶縁体が設けられていることを特徴とする燃料電池。

（３）手段１において、前記絶縁体が形成された当接面を有する突起以外の前記突起は、この突起に対向する前記当接パッド部に、接続しうることを特徴とする燃料電池。

（４）手段１において、前記特定部位は前記電極の表面における電極中央部であり、前記電極中央部に位置する前記当接パッド部とそれよりも電極外縁部側にて隣接する前記当接パッド部とを接続するように、前記結線部が形成されるとともに、前記電極中央部に位置する前記当接パッド部に対向した前記突起の前記当接面に、前記電極の表面から剥離可能な絶縁体が設けられていることを特徴とする燃料電池。

（５）手段１において、前記燃料極及び前記空気極のうちの一方の電極の表面において、前記電極外縁部に位置する前記当接パッド部とそれよりも電極中央部側にて隣接する前記当接パッド部とを接続するように、前記結線部が形成されるとともに、前記電極外縁部に位置する前記当接パッド部に対向した前記突起の前記当接面に、前記電極の表面から剥離可能な絶縁体が設けられており、他方の電極の表面において、前記電極中央部に位置する前記当接パッド部とそれよりも電極外縁部側にて隣接する前記当接パッド部とを接続するように、前記結線部が形成されるとともに、前記電極中央部に位置する前記当接パッド部に対向した前記突起の前記当接面に、前記電極の表面から剥離可能な絶縁体が設けられていることを特徴とする燃料電池。

（６）手段１において、前記複数の突起のうち前記当接パッド部と接するものにおいて少なくともその一部の前記当接面には、前記電極の表面から剥離可能な絶縁体が設けられる一方、前記複数の突起のうち前記絶縁体が設けられない面には、前記絶縁体と略等しい厚さの導電体が設けられることを特徴とする燃料電池。

（７）手段１において、前記電極の表面から剥離可能な絶縁体は、耐熱性を有する無機絶縁層であることを特徴とする燃料電池。

（８）手段１において、前記電極の表面から剥離可能な絶縁体は、７５０℃以上の耐熱性を有する無機絶縁層であることを特徴とする燃料電池。

（９）手段１において、前記電極の表面から剥離可能な絶縁体は、金属酸化物を主体とする無機絶縁層であることを特徴とする燃料電池。

（１０）手段１において、前記電極の表面から剥離可能な絶縁体は、金属酸化物を主体として含む絶縁ペーストを用いて形成された無機絶縁層であることを特徴とする燃料電池。

（１１）手段１において、前記電極の表面から剥離可能な絶縁体は、金属酸化物を主体として含む絶縁ペーストを用いてそれを焼結させることにより形成された無機絶縁層であることを特徴とする燃料電池。

（１２）手段１において、前記電極の表面から剥離可能な絶縁体は、アルミナ、セリア及びジルコニアのなかから選択される少なくとも１つを含む絶縁ペーストを用いて形成された無機絶縁層であることを特徴とする燃料電池。

（１３）技術的思想（７）〜（１２）のいずれかにおいて、前記無機絶縁層の厚さは、２０μｍ以上６０μｍ以下であることを特徴とする燃料電池。

（１４）技術的思想（６）において、前記導電体は、導電性金属を主体として含む導電ペーストを用いて形成された導電金属層であることを特徴とする燃料電池。

（１５）技術的思想（１４）において、前記導電金属層の厚さは、２０μｍ以上６０μｍ以下であることを特徴とする燃料電池。

（１６）前記電解質層は、固体酸化物からなる固体電解質層であることを特徴とする燃料電池。

１０…燃料電池
１１…単セル
１２…燃料電池スタック
２１，７４…空気極
２１ａ，７４ａ…電極外縁部
２１ｂ…電極中央部
２２…燃料極
２３…電解質層としての固体電解質層
２４…インタコネクタ
２７…集電体としての空気極側集電体
３５…突起
３６…当接面
３９，４６，５１，５６，６１，７１，７６…当接パッド部
４０，４７，５２，５７，６２，７２，７７，７８…結線部
４２…絶縁体としての無機絶縁層

Claims (7)

1. 集電のための複数の突起を有する集電体と、
   燃料極、空気極及び電解質層を有する平板状部材として構成された単セルと
   を備えた燃料電池であって、
   前記燃料極及び前記空気極のうちの少なくとも一方の電極の表面に、前記複数の突起における当接面と対向するように複数の導電性の当接パッド部が、それぞれ配置され、
   前記電極の表面において、特定部位に位置する前記当接パッド部とそれに隣接する前記当接パッド部とを接続するように導電性の結線部が形成され、
   前記結線部と接続する前記当接パッド部に対向する前記突起のうちの少なくとも一部の突起の前記当接面には、前記電極の表面から剥離可能な絶縁体が形成されることを特徴とする燃料電池。
2. 前記絶縁体が前記電極の表面に接する面積割合は、前記突起における前記当接面の表面積に対して、３０％以下であることを特徴とする請求項１に記載の燃料電池。
3. 前記当接パッド部及び前記結線部の面積割合は、前記電極の表面積に対して、２０％以下であることを特徴とする請求項１または２に記載の燃料電池。
4. 前記当接パッド部及び前記結線部は、白金、金、ニッケル、銀、パラジウム、マンガン、銅、コバルト、ランタン、ストロンチウム、鉄、イリジウム、ルテニウム及びロジウムのなかから選択される少なくとも１つを含む導電金属材料を用いて形成されることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の燃料電池。
5. 前記絶縁体は、無機絶縁層であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の燃料電池。
6. 前記特定部位は前記空気極の表面における電極外縁部であり、
   前記電極外縁部に位置する前記当接パッド部とそれよりも電極中央部側にて隣接する前記当接パッド部とを接続するように、前記結線部が形成されるとともに、前記電極外縁部に位置する前記当接パッド部に対向した前記突起の前記当接面に、前記絶縁体が設けられている
   ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の燃料電池。
7. 請求項１乃至６のいずれか１項に記載の単セルと、
   前記集電体と一体的にまたは別部材として形成され、前記集電体と電気的に接続されたインタコネクタと
   を備え、前記単セルと前記集電体と前記インタコネクタとが複数個ずつ積層されている
   ことを特徴とする燃料電池スタック。

Images