JP4379584B2

JP4379584B2 - 固体酸化物形燃料電池及びその製造方法

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Publication number: JP4379584B2
Application number: JP2003406600A
Authority: JP
Inventors: 宏年坂元; 邦聡芳片; 豪一三上
Original assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Current assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Priority date: 2003-12-04
Filing date: 2003-12-04
Publication date: 2009-12-09
Anticipated expiration: 2023-12-04
Also published as: JP2005166561A

Description

本発明は、固体電解質を用いた固体酸化物形燃料電池（ＳＯＦＣ）に関する。

従来より、固体酸化物形燃料電池のセルデザインとして、平板型（スタック型）、円筒型（チューブ型）などが提案されている。

平板型セルは、板状の電解質の表面及び裏面に燃料極及び空気極をそれぞれ配置したものであり、こうして形成されたセルはセパレーターを介して複数個積層された状態で使用される。セパレーターは各セルに供給される燃料ガスと空気とを完全に分離する役割を果たしており、各セルとセパレーターとの間にはガスシールが施されている（例えば、特許文献１）。しかしながら、この平板型セルでは、セルに対して圧力をかけてガスシールを施すため、セルが振動や熱サイクルなどに対して脆弱であるなどの欠点があり、実用化に大きな課題を有している。

一方、円筒型セルは、円筒形の電解質の外周面及び内周面に燃料極及び空気極をそれぞれ配置したものであり、円筒縦縞型、円筒横縞型などが提案されている（例えば、特許文献２）。ところが、円筒型セルは、ガスシール性に優れるという利点を有する一方、平板型セルに比べて構造が複雑であるため、製造プロセスが複雑になり、製造コストが高くなるという欠点がある。

さらに、次の問題もある。平板型セル及び円筒型セルのいずれも、性能を向上させるためには電解質の薄膜化が要求され、電解質材料のオーミックな抵抗の低減が必要となるが、電解質が薄すぎると脆弱化してしまい、耐振性や耐久性が低下するという問題があった。

このため、上述した平板型、円筒型に代わる燃料電池として、燃料極及び空気極を固体電解質からなる基板の同一面上に配置し、燃料および空気の混合ガスを供給することにより発電が可能な非隔膜式固体酸化物形燃料電池が提案されている（例えば、特許文献３）。この燃料電池によれば、燃料ガスと空気とを分離する必要がないため、セパレーター及びガスシールが不要となり、構造及び製造工程の大幅な簡略化を図ることができる。

また、この非隔膜式固体酸化物形燃料電池では、酸素イオンの伝導が固体電解質の表層付近で起こり、燃料極と空気極とを固体電解質の同一面上に近接して形成するため、平板型や円筒型のように電解質の厚みが電池の性能に直接影響することはない。したがって、電池の性能を維持したまま電解質の厚みを増すことができ、これによって脆弱性を改善することが可能となる。
特開平５−３０４５号公報（第１頁、第６図）特開平５−９４８３０号公報（第１頁、第１図）特開平８−２６４１９５号公報（第２−３頁、第１図）

ところで、上記のような燃料電池において高出力を得るためには、燃料極と空気極とからなる電極体を電解質上に複数配置する必要があるが、この場合、複数の電極体はインターコネクターによって接続される。このとき、インターコネクターは、短絡防止の観点から交差することができないという設計上の制約がある。そのため、電極体の数が多くなると、インターコネクターの交差を避けるために、その配線が複雑になるという問題があった。また、交差を避けるためにインターコネクターを長くすると、インターコネクター自身の電気抵抗が発電に影響を与えたり、断線が生じる可能性が高くなるという問題もある。

本発明は、上記問題を解決するためになされたものであり、短絡を防止しつつ、配線設計の自由度を向上することができる固体酸化物形燃料電池及びその製造方法を提供することを目的とする。

本発明に係る固体酸化物形燃料電池は、上記問題を解決するためになされたものであり、電解質と、当該電解質の一方面に配置され、燃料極及び空気極により構成された複数の電極体と、前記複数の電極体を接続するインターコネクターとを備え、前記インターコネクターは、前記電極体の一部と離間した状態で交差する交差区間を備えている。

この構成によれば、インターコネクターが電極体の一部と離間した状態で交差しているため、インターコネクターと電極体の短絡を防止することができる。そのため、電解質の表面のみならず、電極体の上方にもインターコネクターを配置することができる。これにより、電解質の表面に配線されるインターコネクターを減少することができるため、配線の自由度を向上することができる。また、これに伴って、電解質上により多くの電極体を配置することができるため、高出力を得ることができる。

このような配線として、前記交差区間を、導電性のワイヤーで構成することができる。このようにワイヤーをインターコネクター用の配線として利用することで、電極体と非接触となる形状を容易に形成することができる。

また、次のように配線を施すこともできる。すなわち、交差区間と電極体との間に、絶縁層を形成しておくこともできる。こうすることで、インターコネクターと電極体とが交差しても、確実に短絡を防止することができ、上記のような効果を得ることができる。このとき、インターコネクターとして上記ワイヤーを用いると、絶縁性がさらに向上するとともに、絶縁層上にワイヤーが接するような配置も可能となるため、より短い配線が可能となる。さらに、ワイヤーが安定的に固定されるという利点もある。

また、本発明に係る固体酸化物形燃料電池の製造方法は、電解質の一方面に、燃料極及び空気極により構成された複数の電極体を形成する工程と、前記電極体上の一部に焼失材を配置する工程と、前記焼失材上を通過し、前記複数の電極体を接続するインターコネクターを形成する工程と、前記焼失材を加熱して焼失させ、前記電極体とインターコネクターとの間に空間を形成する工程とを備えている。

この方法によれば、電極体とインターコネクターとの間に空間を形成することができるため、電極体とインターコネクターとの短絡を防止しつつ、電極体の上方にもインターコネクターを配線することができる。したがって、電解質の表面のみならず、電極体の上方にも配線ができ、配線の自由度を向上することができる。これにより、電解質の表面に配置されるインターコネクターを減少することができるため、電解質上により多くの電極体を配置することができ、高い出力を得ることができる。なお、ここでいう「焼失材」は、焼成により炭化又は灰化する材料を意味しており、合成樹脂等の有機系材料、例えばアクリル系樹脂材料やセルロース系材料を用いることができる。

本発明に係る固体酸化物形燃料電池によれば、インターコネクターと電極体との短絡を防止しつつ、配線設計の自由度を向上することができる。その結果、例えば、電解質の表面に配置されるインターコネクターを減少することができるため、電極体の集積度の向上を図ることができる。

次に、本発明の実施形態について図面を参照しつつ説明する。以下の説明では、同一構成には同一符号を付してその説明を省略することがある。

（第１実施形態）
以下、本発明に係る固体酸化物形燃料電池の第１実施形態について図面を参照しつつ説明する。図１は本実施形態に係る燃料電池の平面図であり、図２は図１の正面図である。

図１及び図２に示すように、この燃料電池は、矩形の板状に形成された電解質１と、電解質１の一方面に配置された複数の電極体Ｅ（ここでは、４個の電極体Ｅ１〜Ｅ４を表示）とを備えており、これら電極体Ｅは第１及び第２のインターコネクター７，９によって並列に接続されている。

各電極体Ｅは、燃料極３と空気極５とからなり、それぞれ櫛形に形成されている。つまり、これらの電極３，５は基部３ａ，５ａとこの基部から垂直に延びる複数の歯部３ｂ，５ｂとで構成されており、各電極３，５は歯部３ｂ，５ｂが所定間隔をおいてかみあった状態で配置されている。このとき、歯部３ｂ，５ｂの並ぶ方向における歯部同士の間隔Ｘは、１〜１０００μｍであることが好ましく、歯部３ｂ，５ｂの延びる方向における歯部３ｂ，５ｂの先端と基部３ａ，５ａとの間隔Ｙは１〜１０００μｍとであることが好ましい。

また、４つの電極体Ｅは、次のように配置されている。すなわち、空気極５同士が対向配置された１対の電極体（Ｅ１，Ｅ２、及びＥ３，Ｅ４）が図１の左右方向に並ぶように配置されている。ここで、４つの空気極５は、印刷によって形成された第１のインターコネクター７によって接続されている。このインターコネクター７は、対向する空気極５の基部５ａ同士を接続する２つの支線７ａと、これら支線７ａを結び図１の左右方向に延びる本線７ｂとから構成されている。そして、本線７ｂの先端は電解質１の端部へと延びている。

各燃料極３は、導電性のワイヤーからなる第２のインターコネクター９によって接続されている。より詳細に説明すると、各燃料極３の基部３ａには、集電部８が形成されており、図１の左右方向に並ぶ燃料極３の集電部８同士が第２のインターコネクター９によって接続されている。また、電解質１の右端部に形成された集電部８と、同図の右側の電極体Ｅ３，Ｅ４に配置された２個の集電部８とが第２のインターコネクター９によってそれぞれ接続されている。このとき、第２のインターコネクター９は、図２に示すように、電極体Ｅの上方を隙間を形成した状態で通過している。これにより、空気極５とインターコネクター９とが接触するのが防止され、両者が短絡するのを防止している。こうして、第１及び第２のインターコネクター７，９によって４つの電極体Ｅは並列に接続されている。

次に、上記のように構成された燃料電池の材質について説明する。電解質１の材料としては、固体酸化物形燃料電池の電解質として公知のものを使用することができ、例えば（Ｃｅ，Ｓｍ）Ｏ₃，（Ｃｅ，Ｇｄ）Ｏ₃などのセリア系、（Ｌａ，Ｓｒ）（Ｇａ，Ｍｇ）Ｏ₃などのランタン・ガレード系、スカンジア安定化ジルコニア（ＳｃＳＺ），イットリア安定化ジルコニア（ＹＳＺ）などのジルコニア系等の酸素イオン伝導性セラミックス系材料を用いることができる。電解質１は、基板として用いられるため、ある程度の強度が必要であることから、その厚みは、例えば２００〜１０００μｍであることが好ましい。

燃料極３及び空気極５は、セラミックス粉末材料により形成することができる。このとき用いられる粉末の平均粒径は、通常１０ｎｍ〜１００μｍであり、好ましくは５０ｎｍ〜５０μｍであり、特に好ましくは１００ｎｍ〜１０μｍである。

燃料極３を形成するセラミックス粉末材料としては、例えば、ニッケルと酸素イオン伝導性材料との混合物を用いることができる。このとき用いられる酸素イオン伝導性材料としては、例えば（Ｃｅ，Ｓｍ）Ｏ₃，（Ｃｅ，Ｇｄ）Ｏ₃などのセリア系、（Ｌａ，Ｓｒ）（Ｇａ，Ｍｇ）Ｏ₃などのランタンガレード系、スカンジア安定化ジルコニア（ＳｃＳＺ）やイットリア安定化ジルコニア（ＹＳＺ）などのジルコニア系などの酸素イオン伝導性セラミックス材料を挙げることができ、このようなセラミックス材料と、ニッケルとの混合物で燃料極５を形成することが好ましい。このうち、ニッケル−セリア系酸化物のサーメットで燃料極５を形成することが特に好ましい。なお、酸素イオン伝導性セラミックス材料とニッケルとの混合形態は、物理的な混合形態であってもよいし、ニッケルへの粉末修飾などの形態であってもよい。また、上述したセラミックス材料は、１種を単独で、或いは２種以上を混合して使用することができる。

空気極５を形成するセラミックス粉末材料としては、例えば、ペロブスカイト型金属酸化物を使用することができる。具体的には（Ｓｍ，Ｓｒ）ＣｏＯ₃，（Ｌａ，Ｓｒ）ＭｎＯ₃，（Ｌａ，Ｓｒ）ＣｏＯ₃，（Ｌａ，Ｓｒ）（Ｆｅ，Ｃｏ）Ｏ₃，（Ｌａ，Ｓｒ）（Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉ）Ｏ₃などを挙げることができる。これらセラミックス粉末は、１種を単独で使用することもできるし、２種以上を混合して使用することもできる。

また、第１のインターコネクター７は、燃料電池の動作温度付近で電子導電性を有する材料、例えば、Ｐｔ，Ａｕ，Ａｇ，Ｃｕ，Ｎｉ，ＳＵＳ等の導電性単金属、Ｌａ（Ｃｒ，Ｍｇ）Ｏ₃，（Ｌａ，Ｃａ）ＣｒＯ₃，（Ｌａ，Ｓｒ）ＣｒＯ₃などのランタン・クロマイト系材料によって形成することができ、これらのうちの１種を単独で使用してもよいし、２種以上を混合して使用してもよい。また、第２のインターコネクター９及び集電部８は、Ｐｔ，Ａｕ，Ａｇ，Ｃｕ，Ｎｉ，ＳＵＳ等の電子導電性に優れた金属材によって形成することができる。第２のインターコネクター９を構成するワイヤーは、断線を防止する観点から、その径が０．３〜１ｍｍであることが好ましい。

上記燃料極３、及び空気極５は、上述した材料を主成分として、さらにワニス、有機溶媒などが適量加えられることにより形成される。そして、これら燃料極３及び空気極５の膜厚は焼結後に１μｍ〜５００μmとなるように形成するが、１０μm〜１００μmとすることが好ましい。

次に、上述した燃料電池の製造方法の一例を説明する。まず、上述した材料からなる板状の電解質１を準備する。続いて、上述した燃料極３、及び空気極５用の粉末材料を主成分として、これらそれぞれにワニス、有機溶媒などを適量加えて混練し、燃料極ペースト、空気極ペーストをそれぞれ作成する。各ペーストの粘度は、次に説明するスクリーン印刷法に適合するように１０³〜１０⁶Ｐａ・ｓ程度であることが好ましい。同様に、集電部用ペースト及びインターコネクター用ペーストも、上述した粉末材料にワニス等の添加物を加えて作成しておく。このペーストの粘度は上述した燃料極ペースト等と同じである。

続いて、図１に示す電解質１上の４つの位置に、燃料極ペーストをスクリーン印刷法により櫛形に塗布した後、所定の時間及び温度で乾燥・焼結し、燃料極３を形成する。次に、図１に示すように各電解質１上の燃料極３とかみ合うように、空気極ペーストをスクリーン印刷法によって櫛形に塗布し、所定時間及び温度で乾燥・焼結することにより、空気極５を形成する。こうして、４個の電極体Ｅが形成される。続いて、電解質１の一方面に印刷によってインターコネクター用ペーストを線状に塗布し、各空気極５を接続する第１インターコネクター７を形成する。これに続いて、各燃料極３の基部３ａ及び電解質１の端部にＡｕからなるペーストを塗布して集電部８を形成した後、ワイヤーからなる第２のインターコネクター９でこれら集電部８を接続する。このとき、第２のインターコネクターはワイヤーボンディングによって電解質１上の空間を通過するように形成し、インターコネクター９と空気極５とが接触しないようにする。以上の工程により、図１及び図２に示すような燃料電池が完成する。

上記のように構成された燃料電池は、次のように発電が行われる。まず、電極体Ｅが配置された電解質１の一方面上に、メタンやエタンなどの炭化水素からなる燃料ガスと空気との混合ガスを高温の状態（例えば、４００〜１０００℃）で供給する。これにより、各電極体Ｅにおける燃料極３と空気極５との間の電解質１の表層付近で、酸素イオン伝導が起こって発電が行われる。

以上のように本実施形態に係る燃料電池では、導電性のワイヤーによって第２のインターコネクター９を形成し、これを電極体Ｅの上方に隙間をあけて通過させている。したがって、燃料極３を接続する第２のインターコネクター９と、これと異極の空気極５とが接触しないため、電極体Ｅの上方にも配線をすることができる。その結果、配線設計の自由度を向上することができる。これに伴って、電解質１の表面に形成されるインターコネクターを減少することができるため、電解質１上により多くの電極体Ｅを形成することが可能となり、高い出力を得ることができる。また、ワイヤーを使用することで、第２のインターコネクター９を電解質１の上方の空間を通過するような形状に容易に形成することができるという利点がある。特に、本実施形態のような複雑な形状の電極を用いると、インターコネクターの配線が複雑になるが、上記のようにインターコネクターを構成すると、櫛形電極３，５のいずれの位置（本実施形態では、電極の中央付近）からでも短絡を生じさせることなく集電が可能になるため有利である。

なお、本実施形態では、ワイヤー（第２インターコネクター）の形成方法として、ワイヤーボンディングを採用しているが、これに限定されるものではなく、一般的なワイヤー配線での結線方法を利用することができる。

（第２実施形態）
次に、本発明に係る固体酸化物形燃料電池の第２実施形態について図面を参照しつつ説明する。図３は本実施形態に係る燃料電池の平面図である。

図３に示すように、本実施形態に係る燃料電池は、板状の電解質１の一方面に、左右方向に並ぶ２個の電極体Ｅが形成されている。この電極体Ｅは、第１実施形態のものと同一構成であるので、詳しい説明は省略する。電極体Ｅの空気極５同士は、第１実施形態と同一の材料からなる第１のインターコネクター７によって接続されている。一方、燃料極３同士は、第３のインターコネクター１１によって接続されている。このインターコネクター１１は、隣接する燃料極３の端部同士を接続するものであり、その間に配置された空気極５の歯部５ｂを乗り越えた状態で形成されている。

図３の拡大断面図に示すように、空気極５上には絶縁層１３が形成されており、この上に第３のインターコネクター１１が形成されている。したがって、絶縁層１３により、インターコネクター１１と空気極５とは絶縁されている。絶縁層１３を構成する材料としては、例えば、酸化ケイ素、酸化アルミ等を挙げることができるが、これ以外であっても、電気的・イオン伝導的に絶縁性を有し、且つ燃料電池としての動作温度付近で変質しない材料であれば特に限定されない。また、１種類の上記材料を単独で用いることもできるし、２種類以上の材料を混合して使用することもできる。

上記のように構成された燃料電池の製造方法について説明する。まず、第１実施形態で示したように、スクリーン印刷によって電解質１の一方面に２個の電極体Ｅを形成するとともに、空気極５同士を接続する第１のインターコネクター７を形成する。次に、隣接する燃料極３の間に配置された空気極５の歯部５ｂを覆うように、絶縁層１３を形成する。続いて、この絶縁層１３上を通過し燃料極３を接続する第２のインターコネクター１１を、スクリーン印刷によって形成する。こうして、図３に示す燃料電池が製造される。

以上のように、本実施形態によれば、電極体Ｅ上に絶縁層１３を介してインターコネクター１１を配線することで、燃料極３同士を接続する第３インターコネクター１１と空気極５の短絡を防止している。これにより、電解質１の表面のみならず、電極体Ｅ上にもインターコネクター１１を配置することができるため、配線設計の自由度を向上することができる。したがって、第１実施形態と同様に、電解質１上により多くの電極体Ｅを配置することができるようになり、高い出力を得ることができる。

（第３実施形態）
次に、本発明に係る固体酸化物形燃料電池の第３実施形態について図面を参照しつつ説明する。図４は本実施形態に係る燃料電池の平面図である。

図４に示すように、本実施形態に係る燃料電池は、板状の電解質１の一方面に、左右方向に並ぶ２個の電極体Ｅが形成されている。この電極体Ｅは、第１実施形態のものと同一構成であるので、詳しい説明は省略する。電極体Ｅの空気極５同士は、第１実施形態と同一の材料からなる第１のインターコネクター７によって接続されている。一方、燃料極３同士は、第４のインターコネクター２１によって接続されている。このインターコネクター２１は、隣接する燃料極３の端部同士を接続するものであり、その間に配置された空気極５の歯部５ｂを乗り越えた状態で形成されている。つまり、図４の拡大断面図に示すように、第４のインターコネクターと空気極５との間には空間Ｓが形成されており、両者は非接触状態にある。なお、第１及び第４のインターコネクター７，２１は、同一の材料で構成してもよいし、異なる材料で構成してもよい。

次に、上記のように構成された燃料電池の製造方法について図５を参照しつつ説明する。ここでは、第４のインターコネクター２１の形成方法を中心に説明する。まず、第１実施形態と同様に、電解質１上に２つの電極体Ｅを形成する。続いて、図５（ａ）に示すように、隣接する燃料極３の間に配置された空気極５の歯部５ｂを覆い、空気極５にかかるように、焼失材２３を塗布する。そして、図５（ｂ）に示すように、この焼失材２３上を通過して燃料極３同士を接続するように、第４のインターコネクター用ペーストをスクリーン印刷によって塗布する。続いて、このペーストを約１５０℃で約０．５時間乾燥させた後、約１時間、約１２００℃で加熱して焼失させ、第４のインターコネクター２１を形成する。このとき、加熱によって焼失材２３は消失し、図５（ｃ）に示すように、インターコネクター２１と空気極５との間には、空間Ｓが形成される。なお、焼失材２３とは、高温の加熱によって炭化又は灰化する材料であり、合成樹脂等の有機系材料、例えばアクリル系樹脂材料やセルロース系材料とすることができる。

以上のように、本実施形態によれば、燃料極３を接続するインターコネクター２１と空気極５の間に空間Ｓを形成することで、両者の短絡を防止している。これにより、電解質１の表面のみならず、電極体Ｅ上にもインターコネクター２１を配置することができるため、配線設計の自由度を向上することができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。例えば、インターコネクターの配線は、上記したものに限定されるものではなく、インターコネクターの一部が電極体と交差し、その交差区間においてインターコネクターと電極体とが上記のように非接触状態で短絡が防止されていればよい。

上記各実施形態では、各電極を櫛形に形成しているが、電極の形状はこれに限定されるものではなく、燃料極と空気極とが所定間隔をおいて配置されていればよい。例えば、各電極を帯状に形成することもできる。

また、上記説明では、各ペーストの塗布にスクリーン印刷法を用いているが、これに限定されるものではなく、リソグラフィー法、ロ−ルコ−ト法、グラビアロ−ルコ−ト法、ディスペンスコート法、転写法等、その他一般的な印刷法を用いることができる。また、印刷後の後工程として、静水圧プレス、油圧プレス、その他の一般的なプレス工程を用いることができる。

以下に実施例を挙げて、本発明をさらに詳細に説明する。

実施例として図１及び図２に示す固体酸化物形燃料電池を作成する。電解質１として、２５ｍｍ×２５ｍｍで厚みが１ｍｍの市販の板状の電解質を準備した。この電解質１は、セリア系の電解質であり、その材質はＧＤＣ［（Ｃｅ，Ｇｄ）Ｏ₃］でセリアにガドリニウムがドープされている。

燃料極材料として、酸化ニッケル（ＮｉＯ）粉末（粒径０．０１〜１０μｍ、平均粒径１μｍ）と、ＳＤＣ［（Ｃｅ，Ｓｍ）Ｏ₃］粉末（粒径０．０１〜１０μｍ、平均粒径０．１μｍ）とを重量比で７：３となるように混合した後、セルロース系ワニスを混合し、燃料極ペーストを作製した。燃料極ペーストの粘度はスクリーン印刷に適した５×１０⁵ｍＰａ・ｓとした。また、空気極材料として、ＳＳＣ［（Ｓｍ，Ｓｒ）ＣｏＯ₃］粉末（０．１〜１０μｍ、平均粒径３μｍ)を使用し、セルロース系ワニスを混合して空気極ペーストを作製した。空気極ペーストの粘度も同様に、スクリーン印刷法に適した５×１０⁵ｍＰａ・ｓとした。

空気極５間を接続する第１のインターコネクター用の材料としては、Ａｕ粉末（０．１〜５μm、平均粒径２．５μm)を使用し、これにセルロース系ワニスを混合してインターコネクター用ペーストを作製した。インターコネクター用ペーストの粘度はスクリーン印刷に適した５×１０⁵mＰａ・ｓとした。また、燃料極３同士を接続する第２のインターコネクター９として、Ａｕからなる直径０．５ｍｍのワイヤーを使用した。集電部８も、Ａｕからなるペーストを使用した。

次に、電解質１上の４つの位置にスクリーン印刷法によって燃料極ペーストを櫛形に塗布した。燃料極３の寸法は、図６に示すとおりである。すなわち、外径幅Ｌ₁＝７５００μｍ，外径長さＬ₂＝７５００μｍ，歯部の幅Ｌ₃＝５００μｍ、歯部の間隔Ｌ₄＝９００μｍ、歯部の長さＬ₅＝７０００μｍとなっている。こうしてペーストを塗布した後、１３０℃で１５分間乾燥した。その後、１４５０℃で１間時間焼結した。

続いて、各燃料極３と対向する位置で、歯部同士がかみ合うように空気極ペーストを櫛形に塗布した。寸法は図６に示すとおりで、燃料極３と同じである。このとき、空気極５と燃料極３との間隔は、図の左右方向の長さＸ＝２００μｍ、上下方向の長さＹ＝２００μｍとした。その後、１３０℃で１５分間乾燥した後、１２００℃で１時間焼結した。

また、隣接する電極体Ｅの間隔は、左右方向，上下方向とも、２０００μｍとした。こうして形成される電極体Ｅと基板１との詳細な寸法は、図７に示すとおりである。

そして、各空気極５を接続するように、スクリーン印刷によってインターコネクター用ペーストを電解質１の一方面に塗布し、１５０℃で３０分間乾燥して第１のンターコネクター７を形成した。このインターコネクター７の線幅は、８００μｍである。続いて、各燃料極３の基部３ａ、及び電解質１の端部にＡｕからなるペーストを塗布し、約１５０℃で約３０分間乾燥後、約９００℃で約２時間焼結しインターコネクター７及び計５個の集電部８を形成した。これに続いて、ワイヤーボンディングによって隣接する集電部８同士をＡｕからなるワイヤーで接続し、第２のインターコネクター９を形成した。以上の工程を経て、実施例に係る固体酸化物形燃料電池を得た。この実施例によれば、電極の形状にかかわらず、任意の位置から集電を行うことができ、配線設計の自由度を向上することができる。

本発明に係る固体酸化物形燃料電池の第１実施形態の平面図である。図１に示す燃料電池の正面である。本発明に係る固体酸化物形燃料電池の第２実施形態の平面図である。本発明に係る固体酸化物形燃料電池の第３実施形態の平面図である。図４の燃料電池の製造方法を示す図である。実施例の電極体を示す平面図である。実施例の電極体と基板との寸法を示す平面図である。

符号の説明

１電解質
３燃料極
５空気極
７第１インターコネクター
９第２インターコネクター
１１第３ンターコネクター
１３絶縁層
２１第４インターコネクター

Claims

電解質と、
当該電解質の一方面に配置され、燃料極及び空気極により構成された複数の電極体と、
前記複数の電極体を接続するインターコネクターとを備え、
前記インターコネクターは、前記電極体の一部と離間した状態で交差する交差区間を備えている固体酸化物形燃料電池。
前記交差区間は、導電性のワイヤーで構成されている請求項１に記載の固体酸化物形燃料電池。
前記交差区間と電極体との間には、絶縁層が形成されている請求項１または２に記載の固体酸化物形燃料電池。
電解質の一方面に、燃料極及び空気極により構成された複数の電極体を形成する工程と、
前記電極体上の一部に焼失材を配置する工程と、
前記焼失材上を通過し、前記複数の電極体を接続するインターコネクターを形成する工程と、
前記焼失材を加熱して焼失させ、前記電極体とインターコネクターとの間に空間を形成する工程と
を備えている固体酸化物形燃料電池の製造方法。