JP5179153B2 - Horizontally-striped fuel cell, cell stack, and fuel cell - Google Patents

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Description

本発明は、横縞型燃料電池セルおよびセルスタック並びに燃料電池に関する。   The present invention relates to a horizontal stripe fuel cell, a cell stack, and a fuel cell.

近年、次世代エネルギーとして、燃料電池セルを複数接続してなるセルスタックを、収納容器に収容した燃料電池が種々提案されている。このような燃料電池セルとしては、固体高分子形燃料電池セル、リン酸形燃料電池セル、溶融炭酸塩形燃料電池セル、固体電解質形燃料電池セルなど、各種のものが知られている。とりわけ、固体電解質形燃料電池セルは、発電効率が高く、また、作動温度が６００℃〜１０００℃と高いため、その排熱を利用できるなどの利点を有しており、研究開発が推し進められている。   In recent years, various types of fuel cells in which a cell stack formed by connecting a plurality of fuel cells is accommodated in a storage container have been proposed as next-generation energy. As such a fuel cell, various types such as a polymer electrolyte fuel cell, a phosphoric acid fuel cell, a molten carbonate fuel cell, and a solid electrolyte fuel cell are known. In particular, solid electrolyte fuel cells have advantages such as high power generation efficiency and high operating temperatures of 600 ° C. to 1000 ° C., so that the exhaust heat can be used, and research and development have been promoted. Yes.

図８は、従来の固体電解質形燃料電池セルを示す一部破断斜視面である。この固体電解質形燃料電池セル１０は、横縞型といって、多孔質絶縁体である平板状の多孔質支持基板１１の表面に、燃料極層１３ａ、固体電解質１３ｂおよび空気極層１３ｃが順次積層された多層構造の発電素子１３を、多孔質支持基板１１の長手方向に所定間隔をおいて複数形成することにより構成されている。互いに隣接する発電素子１３は、それぞれ素子間接続部材１７（「インターコネクタ」ともいう。）により電気的に直列に接続されている。すなわち、一方の発電素子１３の燃料極層１３ａと他方の発電素子１３の空気極層１３ｃとが、素子間接続部材１７により接続されている。尚、符号２３は、導電性の集電層を示す。
また、多孔質支持基板１１の内部には、隔壁５１に隔てられて長手方向に貫通した複数のガス流路１２が形成されている。このガス流路１２に流れるガスは通常同一方向に向かって燃料電池セル１０の一端から他端へと流れる。
前記横縞型燃料電池セル１０において、固体電解質１３ｂの酸素イオン伝導性が６００℃以上で高くなるため、このような温度で空気極層１３ｃに酸素を含むガスを流し、燃料極層１３ａに対しては前記ガス流路１２に水素を含むガスを流すことにより、空気極層１３ｃと燃料極層１３ａとの酸素濃度差が高くなり、空気極層１３ｃと燃料極層１３ａとの間で電位差が発生する。
この電位差により、酸素イオンは、空気極層１３ｃから固体電解質１３ｂを介して燃料極層１３ａへ移動する。移動した酸素イオンが、燃料極層１３ａで水素と結合して水となり、同時に燃料極層１３ａで電子が発生する。
すなわち、空気極層１３ｃでは、下記式（１）の電極反応を生じ、燃料極層１３ａでは、下記式（２）の電極反応を生じる。

Figure 0005179153

そして、一方の発電素子１３の燃料極層１３ａと他方の発電素子１３の空気極層１３ｃとを電気的に接続することにより、一方の発電素子１３の燃料極層１３ａから他方の発電素子１３の空気極層１３ｃへの電子の移動が起こり、両極間で起電力が生じる。
このように、固体電解質形型燃料電池セルでは、酸素と水素を供給することにより、前記の反応を連続して起こし、起電力を生じさせて発電する（例えば、特許文献１、２参照）。
特開平１０−００３９３２号公報 特開２００６−２６９２７６号公報 FIG. 8 is a partially broken perspective view showing a conventional solid oxide fuel cell. The solid electrolyte fuel cell 10 is a horizontal stripe type, and a fuel electrode layer 13a, a solid electrolyte 13b, and an air electrode layer 13c are sequentially laminated on the surface of a flat porous support substrate 11 that is a porous insulator. A plurality of power generation elements 13 having a multilayer structure are formed at predetermined intervals in the longitudinal direction of the porous support substrate 11. The power generating elements 13 adjacent to each other are electrically connected in series by inter-element connection members 17 (also referred to as “interconnectors”). That is, the fuel electrode layer 13 a of one power generation element 13 and the air electrode layer 13 c of the other power generation element 13 are connected by the inter-element connection member 17. Reference numeral 23 denotes a conductive current collecting layer.
In addition, a plurality of gas flow paths 12 are formed in the porous support substrate 11 so as to be separated from the partition walls 51 and penetrate in the longitudinal direction. The gas flowing in the gas flow path 12 usually flows from one end of the fuel cell 10 to the other end in the same direction.
In the horizontal stripe fuel cell 10, the oxygen ion conductivity of the solid electrolyte 13 b increases at 600 ° C. or higher. Therefore, a gas containing oxygen flows through the air electrode layer 13 c at such a temperature, and the fuel electrode layer 13 a By flowing a gas containing hydrogen through the gas flow path 12, the oxygen concentration difference between the air electrode layer 13c and the fuel electrode layer 13a increases, and a potential difference occurs between the air electrode layer 13c and the fuel electrode layer 13a. To do.
Due to this potential difference, oxygen ions move from the air electrode layer 13c to the fuel electrode layer 13a via the solid electrolyte 13b. The moved oxygen ions are combined with hydrogen in the fuel electrode layer 13a to become water, and at the same time, electrons are generated in the fuel electrode layer 13a.
That is, the electrode reaction of the following formula (1) occurs in the air electrode layer 13c, and the electrode reaction of the following formula (2) occurs in the fuel electrode layer 13a.
Figure 0005179153
Then, by electrically connecting the fuel electrode layer 13 a of one power generation element 13 and the air electrode layer 13 c of the other power generation element 13, the fuel electrode layer 13 a of one power generation element 13 is connected to the other power generation element 13. Electrons move to the air electrode layer 13c, and an electromotive force is generated between the two electrodes.
Thus, in the solid oxide fuel cell, by supplying oxygen and hydrogen, the above reaction is continuously caused to generate an electromotive force to generate electric power (see, for example, Patent Documents 1 and 2).
JP 10-003932 A JP 2006-269276 A

しかし、従来の横縞型燃料電池セルにおいては、発電素子１３の配設方向（多孔質支持基板の長手方向）にガスが流れるため、ガス下流側に配置される発電素子１３の発電で用いるガス組成は上流側に配置される発電素子１３の発電の影響を受ける。すなわち、燃料ガス流れの下流側の発電素子１３が発電で用いる燃料ガスの濃度は、それよりも上流側に位置する発電素子１３の発電で使われる燃料ガスの濃度より低くなるため、燃料枯れを起こし、セルが破壊される危険がある。
特に最も下流側の発電素子１３のみの電位低下はセルスタック全体の電位と比較すると小さいためセルスタック全体をモニターしている場合では把握できず、破壊の発見が遅れるおそれがある。さらに、横縞型セルスタックは複数の燃料電池セル１０を並べて、それらの燃料電池セル１０の発電素子１３を直列に接続するため、１つの燃料電池セル１０の破壊はすべての燃料電池セルスタック・バンドルの停止に直結する。これらは１つの燃料電池セル１０における複数の発電素子１３に供給される燃料ガス濃度が異なることが原因となっている。
本発明の課題は、燃料電池セルの破壊を防止でき、信頼性のある燃料電池セルおよびセルスタック並びに燃料電池を提供することにある。 However, in the conventional horizontally-striped fuel cell, gas flows in the direction in which the power generation element 13 is disposed (longitudinal direction of the porous support substrate), so that the gas composition used for power generation by the power generation element 13 disposed downstream of the gas Are affected by the power generation of the power generation element 13 arranged on the upstream side. That is, the concentration of the fuel gas used for power generation by the power generation element 13 on the downstream side of the fuel gas flow is lower than the concentration of the fuel gas used for power generation of the power generation element 13 located on the upstream side. There is a risk of waking up and destroying the cell.
In particular, since the potential drop of only the most downstream power generation element 13 is smaller than the potential of the entire cell stack, it cannot be grasped when the entire cell stack is monitored, and there is a possibility that the discovery of destruction may be delayed. Furthermore, since the horizontal stripe cell stack arranges a plurality of fuel cells 10 and the power generation elements 13 of the fuel cells 10 are connected in series, the destruction of one fuel cell 10 is the failure of all fuel cell stacks / bundles. Directly connected to the stop. This is because the fuel gas concentrations supplied to the plurality of power generation elements 13 in one fuel cell 10 are different.
An object of the present invention is to provide a fuel cell, a cell stack, and a fuel cell that can prevent destruction of the fuel cell and are reliable.

本発明者らは、上記課題を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、燃料ガスを多孔質支持体両端より導入することで発電素子の配設方向におけるガス濃度差を減少させることができることを見出して、本発明を完成させるに至った。   As a result of intensive studies to solve the above problems, the present inventors have found that the gas concentration difference in the direction in which the power generation element is arranged can be reduced by introducing the fuel gas from both ends of the porous support. Thus, the present invention has been completed.

すなわち、本発明における横縞型燃料電池セルおよびセルスタック並びに燃料電池は、以下の構成を有する。
（１）複数のガス流路を内部に備えた電気絶縁性の長尺状の多孔質支持体の表面に、内側電極、固体電解質および外側電極が順次積層された発電素子を複数並設し、該発電素子の内側電極と、該発電素子に隣接する他の発電素子の外側電極とが電気的に接続されている横縞型燃料電池セルであって、前記複数のガス流路は、ガスの流れ方向が互いに異なる第１ガス流路および第２ガス流路からなり、前記多孔質支持体のうち前記第１ガス流路と前記第２ガス流路とを隔てる領域を形成する部分は、開気孔率が他の領域を形成する部分の開気孔率より小さいことを特徴とする。
（２）前記第１ガス流路および前記第２ガス流路は、前記多孔質支持体の長手方向に形成されるとともに、前記多孔質支持体の幅方向に並設されており、かつガスの流れ方向が互いに反対方向である（１）に記載の横縞型燃料電池セル。
（３）前記第１ガス流路および前記第２ガス流路における上流側の端部近くには、前記多孔質支持体の厚さ方向にガス供給口用の貫通孔が穿設されており、前記第１ガス流路および前記第２ガス流路の下流側には各ガス排気口が設けられていることを特徴とする（１）または（２）記載の横縞型燃料電池セル。
（４）前記（３）に記載の横縞型燃料電池セルを、前記第１ガス流路に設けられた前記ガス供給口同士および前記第２ガス流路に設けられた前記ガス供給口同士が筒状のスペーサ部材を介して接続するように複数重ね合わせたセルスタックであって、一方の重ね合わせ方向端に位置する前記燃料電池セルの前記スペーサ部材が設けられていない側の各ガス供給口はそれぞれ封止されており、他方の重ね合わせ方向端に位置する前記燃料電池セルの前記スペーサ部材が設けられていない側の各ガス供給口にはそれぞれガス供給管が接続されていることを特徴とするセルスタック。
（５）（１）または（２）記載の横縞型燃料電池セルを複数重ね合わせたセルスタックであって、前記各燃料電池セルの長手方向における両端に、ガスマニホールドがそれぞれ配設されており、一方の前記ガスマニホールドの内部空間は前記第１ガス流路に接続しており、他方の前記ガスマニホールドの内部空間は前記第２ガス流路に接続しており、前記一方のガスマニホールドの内部空間同士は筒状のスペーサ部材を介して接続し、前記他方のガスマニホールドの内部空間同士は筒状のスペーサ部材を介して接続し、一方の重ね合わせ方向端に位置する前記燃料電池セルのガスマニホールドにそれぞれガス供給管が接続されていることを特徴とするセルスタック。
（６）（１）〜（３）のいずれかに記載の横縞型燃料電池セルが、収納容器内に複数収納されていることを特徴とする燃料電池。 That is, the horizontal stripe fuel cell and cell stack and the fuel cell in the present invention have the following configurations.
(1) A plurality of power generation elements in which an inner electrode, a solid electrolyte, and an outer electrode are sequentially stacked are arranged in parallel on the surface of an electrically insulating long porous support having a plurality of gas flow paths therein. A horizontal stripe fuel cell in which an inner electrode of the power generation element and an outer electrode of another power generation element adjacent to the power generation element are electrically connected, wherein the plurality of gas flow paths are configured to flow a gas. directions Ri is Do from different first gas passage and the second gas flow path with one another, said porous portion to form a region separating the second gas flow path and the first gas flow passage of the support member, open The porosity is smaller than the open porosity of a portion forming another region .
(2) The first gas channel and the second gas channel are formed in the longitudinal direction of the porous support, and are juxtaposed in the width direction of the porous support. The horizontal stripe fuel cell according to (1), wherein the flow directions are opposite to each other .
(3 ) Near the upstream end of the first gas channel and the second gas channel, a through hole for the gas supply port is formed in the thickness direction of the porous support, The horizontal stripe fuel cell according to (1) or ( 2 ), wherein each gas exhaust port is provided downstream of the first gas channel and the second gas channel.
( 4 ) The horizontal stripe fuel cell according to ( 3 ), wherein the gas supply ports provided in the first gas flow channel and the gas supply ports provided in the second gas flow channel are cylinders. Each of the gas supply ports on the side where the spacer member of the fuel cell located at one end in the overlapping direction is not provided. A gas supply pipe is connected to each of the gas supply ports on the side where the spacer member of the fuel cell located at the other overlapping direction end is not provided. Cell stack.
( 5 ) A cell stack in which a plurality of horizontally-striped fuel cells according to (1) or (2) are overlapped, and gas manifolds are respectively disposed at both ends in the longitudinal direction of each of the fuel cells, The internal space of one of the gas manifolds is connected to the first gas flow path, the internal space of the other gas manifold is connected to the second gas flow path, and the internal space of the one gas manifold is Are connected to each other via a cylindrical spacer member, and the internal spaces of the other gas manifold are connected to each other via a cylindrical spacer member. A cell stack characterized in that a gas supply pipe is connected to each.
( 6 ) A fuel cell comprising a plurality of horizontally-striped fuel cells according to any one of (1) to ( 3 ) housed in a housing container.

本発明の横縞型燃料電池セルは、上記（１）、（２）によれば、複数のガス流路においてガスの流れ方向が互いに異なるガス流路を設けたので、発電に使われるガス量が、例えば燃料電池セルの長手方向で平均化されることにより燃料電池セルの長手方向におけるガス濃度差を低減でき、その結果、燃料枯れによる一部の偏ったセルの破壊を防止でき、信頼性の高い燃料電池セルを提供できる。また、ガスの流れ方向の異なる流路間の開気孔率を他の流路間の開気孔率に比べ小さくしたので、ガスの流れ方向の異なる流路間でのガスの拡散を抑制でき、同一流れ方向の各ガス流路間でのガス濃度を均一に保つことができる。
本発明のセルスタックは、（４）によれば、各燃料電池セルのガス流路を隣接する燃料電池セル間に設けた筒状のスペーサ部材を介して隣接する燃料電池セルのガス流路に連通させ、セルスタックの他方の端に位置する燃料電池セルのガス流路にガス供給管を接続させたので、セルスタックとは別個にガスマニホールド室を配設する必要がない。
（５）によれば、ガスマニホールドを各燃料電池セルの両端に配設したので、それぞれ安定したガスの供給を行えると共に、各燃料電池セルを確実に固定することができる。
本発明の燃料電池によれば、上記した横縞型燃料電池セルを用いるので、信頼性を確保した上で高い発電量を得ることができる。
尚、多孔質支持体内のガスの排気を多孔質支持体の両端から行うと共に、前記多孔質支持体の両端部に燃焼部を設けることにより、燃焼による温度差が抑制されるため燃料電池セルの破壊を防止でき、信頼性の高い燃料電池セルを提供できる。 According to the horizontal stripe fuel cell of the present invention, according to the above (1) and (2), the gas flow paths having different gas flow directions are provided in the plurality of gas flow paths. For example, by averaging in the longitudinal direction of the fuel cell, the gas concentration difference in the longitudinal direction of the fuel cell can be reduced. As a result, it is possible to prevent the destruction of some uneven cells due to fuel depletion, and to improve reliability. A high fuel cell can be provided. In addition, since the open porosity between flow paths with different gas flow directions is smaller than the open porosity between other flow paths, gas diffusion between the flow paths with different gas flow directions can be suppressed, and the same The gas concentration between the gas flow paths in the flow direction can be kept uniform.
According to the cell stack of the present invention, according to ( 4 ), the gas flow path of each fuel battery cell is connected to the gas flow path of the adjacent fuel battery cell via the cylindrical spacer member provided between the adjacent fuel battery cells. Since the gas supply pipe is connected to the gas flow path of the fuel cell located at the other end of the cell stack, it is not necessary to provide a gas manifold chamber separately from the cell stack.
According to ( 5 ), since the gas manifolds are disposed at both ends of each fuel battery cell, it is possible to supply gas stably and to securely fix each fuel battery cell.
According to the fuel cell of the present invention, since the horizontal stripe fuel cell described above is used, a high power generation amount can be obtained while ensuring reliability.
In addition, while exhausting the gas in a porous support body from both ends of a porous support body, and providing a combustion part in the both ends of the said porous support body, since the temperature difference by combustion is suppressed, a fuel cell cell Breakage can be prevented and a highly reliable fuel cell can be provided.

次に、本発明の横縞型燃料電池セルの一実施形態について、図１および図２を参照して、説明する。図１は、横縞型燃料電池セル１０の一実施形態を模式的に示す斜視図であり、図２は、中空平板状の電気絶縁性の多孔質支持基板（多孔質支持基体）を示す概略平面図である。
図１において、燃料電池セル１０は長手方向（後述のガスの流れ方向）に所定間隔をおいて、複数の発電素子部１３を配列することにより構成されている。それぞれの発電素子部１３は、燃料極層１３ａ、固体電解質１３ｂおよび空気極層１３ｃを順次積層した層構造となっている（図８を参照）。前記燃料極層１３ａは発生した電流を流すための導電体層２３を介して多孔質支持基板１１の表面と接続してもよい。尚、本発明の燃料電池セルは、図８の燃料電池セルと、後述する燃料ガス流路を除いて実質的に同一構成とされている。 Next, an embodiment of the horizontal stripe fuel cell according to the present invention will be described with reference to FIGS. 1 and 2. FIG. 1 is a perspective view schematically showing an embodiment of a horizontally-striped fuel cell 10, and FIG. 2 is a schematic plan view showing an electrically insulating porous support substrate (porous support substrate) having a hollow flat plate shape. FIG.
In FIG. 1, the fuel cell 10 is configured by arranging a plurality of power generation element sections 13 at predetermined intervals in the longitudinal direction (the gas flow direction described later). Each power generating element unit 13 has a layer structure in which a fuel electrode layer 13a, a solid electrolyte 13b, and an air electrode layer 13c are sequentially stacked (see FIG. 8). The fuel electrode layer 13a may be connected to the surface of the porous support substrate 11 through a conductor layer 23 for flowing the generated current. Note that the fuel battery cell of the present invention has substantially the same configuration as the fuel battery cell of FIG.

互いに隣接する発電素子部１３同士は、第１集電層１７ａおよび第２集電層１７ｂからなる素子間接続部材１７により直列に接続されている（図５（ｊ）を参照）。すなわち、一方の発電素子部１３の燃料極層１３ａの上に第１集電層１７ａが形成され、この第１集電層１７ａの周囲は、固体電解質１３ｂにより被覆され、固体電解質１３ｂから帯状に露出している。この第１集電層１７ａの露出した部分が第２集電層１７ｂにより被覆され、この第２集電層１７ｂにより、他方の発電素子部１３の空気極層１３ｃが電気的に接続された構造となっている。   The power generating element portions 13 adjacent to each other are connected in series by an inter-element connection member 17 including a first current collecting layer 17a and a second current collecting layer 17b (see FIG. 5 (j)). That is, the first current collecting layer 17a is formed on the fuel electrode layer 13a of the one power generating element portion 13, and the periphery of the first current collecting layer 17a is covered with the solid electrolyte 13b, and is striped from the solid electrolyte 13b. Exposed. The exposed portion of the first current collecting layer 17a is covered with the second current collecting layer 17b, and the air electrode layer 13c of the other power generating element portion 13 is electrically connected by the second current collecting layer 17b. It has become.

多孔質支持基板１１は、図２に示すように、平板棒状の多孔質な材質からなり、その内部には、内径の小さな複数の燃料ガス流路１２が、隔壁５１で隔てられて長手方向に延びるようにして貫通して設けられている。前記ガス流路１２の数は、発電性能および構造強度の点から、例えば２〜２０個が好ましく、６〜２０個であるのがより好ましい。このように、多孔質支持基板１１の内部にガス流路１２を複数形成することにより、多孔質支持基板１１の内部に大きなガス流路を１本形成する場合に比べて、多孔質支持基板１１を扁平板状とすることができ、燃料電池セル１０の体積当たりの発電素子部１３の面積を増加し発電量を大きくすることができる。よって、必要とする発電量を得るための燃料電池セル本数を減らすことができる。また、燃料電池セル間の接続箇所数を減少させることもできる。   As shown in FIG. 2, the porous support substrate 11 is made of a flat plate-like porous material, and a plurality of fuel gas passages 12 having a small inner diameter are separated by partition walls 51 in the longitudinal direction. It extends so as to extend. The number of the gas flow paths 12 is preferably 2 to 20, for example, and more preferably 6 to 20, from the viewpoint of power generation performance and structural strength. In this way, by forming a plurality of gas flow paths 12 inside the porous support substrate 11, the porous support substrate 11 can be compared with the case where one large gas flow path is formed inside the porous support substrate 11. Can be made into a flat plate shape, and the area of the power generation element unit 13 per volume of the fuel cell 10 can be increased to increase the amount of power generation. Therefore, the number of fuel cells for obtaining the required power generation amount can be reduced. In addition, the number of connection points between the fuel cells can be reduced.

このガス流路１２内に燃料ガス（水素ガス）を流し、かつ空気極層１３ｃを空気等の酸素含有ガスに曝すことにより、燃料極層１３ａおよび空気極層１３ｃ間で前述した式（１）、（２）に示す電極反応が生じ、両極間に電位差が発生し、発電するようになっている。   By flowing a fuel gas (hydrogen gas) through the gas flow path 12 and exposing the air electrode layer 13c to an oxygen-containing gas such as air, the above-described formula (1) is obtained between the fuel electrode layer 13a and the air electrode layer 13c. The electrode reaction shown in (2) occurs, a potential difference is generated between the two electrodes, and power is generated.

本実施形態の特徴は、図２に示すように、燃料電池セル１０の長手方向の一端からガス供給がなされる前記ガス流路１２の一部からなる第１ガス流路１２ａと、他端からガス供給がなされる残りのガス流路１２からなる第２ガス流路１２ｂとを備え、前記第１ガス流路１２ａと前記第２ガス流路１２ｂはガスの流れ方向が互いに異なるよう構成されていることである。前記第１ガス流路１２ａおよび前記第２ガス流路１２ｂの上流側端部はそれぞれセラミックキャップ２１にて封止されており、下流側端部はガス排気口とされ、第１ガス流路１２ａおよび第２ガス流路１２ｂのガス排気口から排気される燃料ガスが燃焼されるようになっている。前記第１ガス流路１２ａおよび第２ガス流路１２ｂはガスの流れ方向が互いに異なる以外は、個数および形状等は同じであるのが好ましい。
これにより多孔質支持基板１１の長手方向における燃料ガス濃度は平均化され、燃料ガス濃度差を低減することができる。すなわち、燃料ガス濃度が平均化されていないと燃料最下流部の発電素子部のみが破壊されることがあるが、発電時はセル全体の電圧をモニターしているので一部の発電素子部が破壊されてもモニターできない可能性がある。これに対して、燃料ガス濃度を平均化しておけば、燃料枯れが起きた際に全体の電圧が下がるので、より早く検知できる。 As shown in FIG. 2, the present embodiment is characterized by a first gas flow path 12 a formed of a part of the gas flow path 12 to which gas is supplied from one end in the longitudinal direction of the fuel cell 10, and from the other end. A second gas flow path 12b composed of the remaining gas flow path 12 to which gas is supplied, and the first gas flow path 12a and the second gas flow path 12b are configured to have different gas flow directions. It is that you are. The upstream end portions of the first gas flow channel 12a and the second gas flow channel 12b are sealed with a ceramic cap 21, respectively, and the downstream end portions are gas exhaust ports, and the first gas flow channel 12a. The fuel gas exhausted from the gas exhaust port of the second gas passage 12b is combusted. The first gas channel 12a and the second gas channel 12b preferably have the same number, shape, and the like except that the gas flow directions are different from each other.
Thereby, the fuel gas concentration in the longitudinal direction of the porous support substrate 11 is averaged, and the fuel gas concentration difference can be reduced. In other words, if the fuel gas concentration is not averaged, only the power generation element part at the most downstream side of the fuel may be destroyed, but since the voltage of the entire cell is monitored during power generation, some power generation element parts are It may not be possible to monitor even if destroyed. On the other hand, if the fuel gas concentration is averaged, the entire voltage is lowered when fuel is exhausted, so that it can be detected more quickly.

前記各燃料電池セル１０の第１および第２ガス流路へのガス供給において、図１〜図３に示すように、燃料電池セル１０の長手方向の一端部は表面から裏面まで貫通した貫通孔２０を形成し、該貫通孔２０は前記第１ガス流路１２ａに連通し、かつ前記貫通孔２０の燃料電池セル１０表面および裏面側開口（ガス供給口）２０ａはそれぞれ隣接する燃料電池セル１０間に固定された筒状のスペーサ部材２２を介して隣接する燃料電池セル１０のそれぞれの開口２０ａに連通している。同様に、燃料電池セル１０の他端部は表面から裏面まで貫通した貫通孔２４を形成し、該貫通孔２４は前記第２ガス流路１２ｂに連通し、かつ前記貫通孔２４の燃料電池セル１０表面および裏面側開口（ガス供給口）２４ａはそれぞれ隣接する燃料電池セル１０間に固定された筒状のスペーサ部材２２を介して隣接する燃料電池セル１０のそれぞれの開口２４ａに連通しており、セルスタックの最下方に位置する燃料電池セル１０（図３における最下端の燃料電池セル１０）の前記一端部および他端部における下方側の前記開口２０ａ、２４ａにそれぞれガス供給管２５が接続されている。一方、セルスタックの最上方に位置する燃料電池セル１０（図３における最上端の燃料電池セル１０）の前記一端部および他端部における上方側の前記開口２０ａ、２４ａはエンドキャップ２６により封止されている。
このような構成とすることにより、セルスタックとは別個にガスマニホールド室を配設する必要がなく、コンパクトな設計が可能となる。 In the gas supply to the first and second gas flow paths of each fuel cell 10, as shown in FIGS. 1 to 3, one end of the fuel cell 10 in the longitudinal direction penetrates from the front surface to the back surface. 20, the through hole 20 communicates with the first gas flow path 12 a, and the fuel cell 10 front surface and back surface side opening (gas supply port) 20 a of the through hole 20 are adjacent to each other. It communicates with each opening 20a of the adjacent fuel cell 10 via a cylindrical spacer member 22 fixed therebetween. Similarly, the other end portion of the fuel cell 10 forms a through hole 24 penetrating from the front surface to the back surface, the through hole 24 communicates with the second gas flow path 12b, and the fuel cell of the through hole 24 The front surface 10 and the back surface side opening (gas supply port) 24a communicate with the respective openings 24a of the adjacent fuel cells 10 via cylindrical spacer members 22 fixed between the adjacent fuel cells 10. The gas supply pipe 25 is connected to the opening 20a, 24a on the lower side at the one end and the other end of the fuel cell 10 (the lowermost fuel cell 10 in FIG. 3) located at the bottom of the cell stack. Has been. On the other hand, the upper openings 20a and 24a at the one end and the other end of the fuel cell 10 (the uppermost fuel cell 10 in FIG. 3) located at the top of the cell stack are sealed by an end cap 26. Has been.
With such a configuration, it is not necessary to arrange a gas manifold chamber separately from the cell stack, and a compact design is possible.

上記した構成において、ガスの排気は前記多孔質支持基板１１の両端部から行われ、排気される前記ガスを燃焼させる燃焼部を前記両端部近傍にそれぞれ設けた。これにより、発電に用いられなかった余剰の燃料ガスを第１ガス流路１２ａおよび第２ガス流路１２ｂの下流側端部のガス排気口から排気し、セル間に供給され発電に用いれらなかった余剰の酸素含有ガスも燃焼部内に排気し、余剰の燃料ガスと余剰の酸素含有ガスを反応させて燃焼させる。したがって、排気するガスの燃焼に伴う発熱が燃料電池セル１０両端部で生じるので、従来のように燃料電池セル１０の一方の端部に偏った温度分布を低減でき、燃料電池セル１０の長手方向の温度分布をより平坦化することが可能となる。   In the above-described configuration, gas is exhausted from both ends of the porous support substrate 11, and combustion parts for burning the exhausted gas are provided in the vicinity of both ends. As a result, surplus fuel gas that has not been used for power generation is exhausted from the gas exhaust ports at the downstream ends of the first gas flow path 12a and the second gas flow path 12b, and is supplied between the cells and is not used for power generation. The surplus oxygen-containing gas is also exhausted into the combustion section, and the surplus fuel gas and the surplus oxygen-containing gas are reacted and burned. Therefore, since heat generated due to combustion of the exhaust gas is generated at both ends of the fuel cell 10, the temperature distribution biased to one end of the fuel cell 10 can be reduced as in the related art, and the longitudinal direction of the fuel cell 10 can be reduced. It becomes possible to further flatten the temperature distribution.

前記燃料電池セル１０を複数集合して、図３に示すようなセルスタックを組み立てる。このセルスタックの両端に、セルスタックで発生した電力を燃料電池外に取り出すための図示しない導電部材を取り付けて、収納容器内に収容して、燃料電池を製作することができる。 この収納容器に空気等の酸素含有ガスを導入し、水素等の燃料ガスをガス供給管２５を通して燃料電池セル１０内部に導入し、燃料電池セル１０を所定温度に加熱すれば、燃料電池セル１０によって発電することができる。使用された燃料ガス、酸素含有ガスは、燃焼部で燃焼させた後、収納容器外に排出される。   A plurality of the fuel cells 10 are assembled to assemble a cell stack as shown in FIG. A fuel cell (not shown) for attaching the electric power generated in the cell stack to the outside of the fuel cell can be attached to both ends of the cell stack and accommodated in a storage container to manufacture a fuel cell. When an oxygen-containing gas such as air is introduced into the storage container, a fuel gas such as hydrogen is introduced into the fuel cell 10 through the gas supply pipe 25, and the fuel cell 10 is heated to a predetermined temperature, the fuel cell 10 Can generate electricity. The used fuel gas and oxygen-containing gas are discharged from the storage container after being burned in the combustion section.

燃料電池セル１０は、図示しないセル間接続部材を介して互いに電気的に接続されている。すなわち、セルスタックの端部において、一方の燃料電池セル１０の一方の端部の素子間接続部材１７と、該一方の燃料電池セル１０の空気極層１３ｃとが導通している。そして、前記素子間接続部材１７は、セル間接続部材を介して、隣接する他方の燃料電池セル１０の燃料極層１３ａと導通している。一方、前記一方の燃料電池セル１０の他方の端部では、対向する表裏面に配設されている発電素子１３同士が直列に接続されている。
このように、セルスタックは、前記した燃料電池セル１０が、セル間接続部材を介して互いに電気的に接続されていれば、燃料電池セル１０を密に配置することができるため、発電量当たりのセルスタックの体積を小さくすることができる。そのため、小型で、熱効率の高いセルスタックを提供することができる。 The fuel cells 10 are electrically connected to each other via an inter-cell connection member (not shown). That is, at the end of the cell stack, the inter-element connection member 17 at one end of the one fuel cell 10 and the air electrode layer 13 c of the one fuel cell 10 are electrically connected. The inter-element connection member 17 is electrically connected to the fuel electrode layer 13a of the other adjacent fuel cell 10 via the inter-cell connection member. On the other hand, at the other end of the one fuel cell 10, the power generating elements 13 disposed on the front and back surfaces facing each other are connected in series.
Thus, the cell stack can densely arrange the fuel cells 10 if the fuel cells 10 described above are electrically connected to each other via the inter-cell connecting member. The volume of the cell stack can be reduced. Therefore, a small and highly efficient cell stack can be provided.

以下、燃料電池セル１０を構成する各部材の材質を詳しく説明する。
（多孔質支持基板）
本発明に係る多孔質支持基板１１は、Ｎｉ若しくはＮｉ酸化物（ＮｉＯ）と、希土類元素酸化物とからなっている。なお、希土類元素酸化物を構成する希土類元素としては、Ｙ，Ｌａ，Ｙｂ，Ｔｍ，Ｅｒ，Ｈｏ，Ｄｙ，Ｇｄ，Ｓｍ，Ｐｒなどを例示することができるが、好ましくは、Ｙ2Ｏ3やＹｂ2Ｏ3、特にＹ2Ｏ3である。 Hereinafter, the material of each member constituting the fuel battery cell 10 will be described in detail.
(Porous support substrate)
The porous support substrate 11 according to the present invention is made of Ni or Ni oxide (NiO) and a rare earth element oxide. Examples of rare earth elements constituting rare earth element oxides include Y, La, Yb, Tm, Er, Ho, Dy, Gd, Sm, and Pr. Preferably, Y 2 O 3 or Yb 2 O 3 , especially Y 2 O 3 .

前記ＮｉあるいはＮｉＯ（ＮｉＯは、発電時には、通常、水素ガスにより還元されてＮｉとして存在する）は、１０〜２５体積％、特に１５〜２０体積％の範囲で多孔質支持基板１１中に含有されているのがよい。
この多孔質支持基板１１の熱膨張係数は、通常、１０．５〜１１．０×１０-6（１／Ｋ）程度である。 The Ni or NiO (NiO is usually reduced by hydrogen gas and present as Ni during power generation) is contained in the porous support substrate 11 in a range of 10 to 25% by volume, particularly 15 to 20% by volume. It is good to have.
The thermal expansion coefficient of the porous support substrate 11 is usually about 10.5 to 11.0 × 10 −6 (1 / K).

多孔質支持基板１１は、発電素子部１３間の電気的ショートを防ぐために電気絶縁性であることが必要であり、通常、１０Ω・ｃｍ以上の抵抗率を有していなければならない。Ｎｉ等の含量が前記範囲を超えると、電気抵抗値が低下し、電気絶縁性が損なわれてしまう。また、Ｎｉ等の含量が前記範囲よりも少ないと、希土類元素酸化物（例えばＹ2Ｏ3）を単独で用いた場合と変わらなくなってしまい、発電素子部１３との熱膨張係数の調整が困難となってしまうからである。 The porous support substrate 11 needs to be electrically insulative in order to prevent an electrical short circuit between the power generating element portions 13 and usually has a resistivity of 10 Ω · cm or more. If the content of Ni or the like exceeds the above range, the electric resistance value is lowered and the electric insulation is impaired. Further, when the content of Ni or the like is less than the above range, it is not different from the case where a rare earth element oxide (for example, Y 2 O 3 ) is used alone, and it is difficult to adjust the thermal expansion coefficient with the power generating element portion 13. Because it becomes.

また、Ｎｉ等以外の残量の全ては、通常、希土類元素酸化物の少なくとも１種である。しかし、少量、例えば５質量％以下の範囲で、ＭｇＯやＳｉＯ2などの他の酸化物、若しくは複合酸化物例えばジルコン酸カルシウムなどを含有していてもよい。
なお、前記多孔質支持基板１１は、ガス流路１２内の燃料ガスを燃料極層１３ａの表面まで導入可能でなければならず、このため、多孔質であることが必要である。一般に、その開気孔率は２５％以上、特に３０〜４０％の範囲にあるのがよい。
本発明によれば、前記第１ガス流路１２ａおよび第２ガス流路１２ｂのうちガスの流れ方向の異なる流路同士を隔てる隔壁５１における開気孔率は他の流路間の隔壁５１の開気孔率に比べて小さい。特には、前者の開気孔率は後者の開気孔率の０〜７０％であるのがよい。この範囲内であれば、ガスの流れ方向の異なる流路間でのガスの拡散を抑制でき、各ガス流路１２でのガス濃度を良好に保つことができる。 Further, the remaining amount other than Ni or the like is usually at least one kind of rare earth element oxide. However, other oxides such as MgO and SiO 2 or composite oxides such as calcium zirconate may be contained in a small amount, for example, in the range of 5% by mass or less.
The porous support substrate 11 must be able to introduce the fuel gas in the gas flow path 12 up to the surface of the fuel electrode layer 13a, and therefore needs to be porous. In general, the open porosity should be 25% or more, especially in the range of 30-40%.
According to the present invention, the open porosity in the partition wall 51 that separates the first gas flow channel 12a and the second gas flow channel 12b in the gas flow direction is different from that of the other gas flow channel. Small compared to the porosity. In particular, the open porosity of the former is preferably 0 to 70% of the open porosity of the latter. Within this range, gas diffusion between the flow paths having different gas flow directions can be suppressed, and the gas concentration in each gas flow path 12 can be kept good.

（燃料極層）
燃料極は、前記式（２）の電極反応を生じさせるものであり、本実施形態においては、固体電解質１３ｂ側の燃料極層１３ａと、多孔質支持基板１１側の導電体層２３との二層構造に形成されている。
前記固体電解質１３ｂ側の燃料極層１３ａは、それ自体公知の多孔質の導電性セラミックスから形成される。例えば、希土類元素が固溶しているＺｒＯ2（安定化ジルコニア）と、Ｎｉおよび／又はＮｉ酸化物ＮｉＯ（以下、Ｎｉ等と呼ぶ）とからなる。この希土類元素が固溶した安定化ジルコニアとしては、後述する固体電解質１３ｂに使用されているものと同様のものを用いるのがよい。 (Fuel electrode layer)
The fuel electrode causes the electrode reaction of the above formula (2). In this embodiment, the fuel electrode layer 13a on the solid electrolyte 13b side and the conductor layer 23 on the porous support substrate 11 side are used. It is formed in a layer structure.
The fuel electrode layer 13a on the solid electrolyte 13b side is formed of a known porous conductive ceramic. For example, it consists of ZrO 2 (stabilized zirconia) in which a rare earth element is dissolved, and Ni and / or Ni oxide NiO (hereinafter referred to as Ni or the like). As the stabilized zirconia in which the rare earth element is dissolved, the same one used for the solid electrolyte 13b described later is preferably used.

燃料極層１３ａ中の安定化ジルコニア含量は、３５〜６５体積％の範囲にあることが好ましく、またＮｉ等の含量は、良好な集電性能を発揮させるため、６５〜３５体積％の範囲にあるのがよい。
さらに燃料極層１３ａの開気孔率は、１５％以上、特に２０〜４０％の範囲にあるのがよい。 The stabilized zirconia content in the fuel electrode layer 13a is preferably in the range of 35 to 65% by volume, and the content of Ni or the like is in the range of 65 to 35% by volume in order to exhibit good current collecting performance. There should be.
Further, the open porosity of the fuel electrode layer 13a is preferably 15% or more, particularly preferably in the range of 20 to 40%.

前記燃料極層１３ａの熱膨張係数は、通常、１２．３×１０-6（１／Ｋ）程度である。
また、燃料極層１３ａの厚みは、５μｍ以上２０μｍ未満の範囲にあることが望ましい。厚み２０μｍ以上であれば、固体電解質１３ｂとの熱膨張差に起因して発生する熱応力を吸収できないようになり、燃料極層１３ａの割れや剥離などを生じるおそれがある。
燃料極のうち、前記多孔質支持基板１１側の導電体層２３は、多孔質支持基板１１と同様、Ｎｉ若しくはＮｉ酸化物と、希土類元素酸化物との混合体である。 The thermal expansion coefficient of the fuel electrode layer 13a is usually about 12.3 × 10 −6 (1 / K).
The thickness of the fuel electrode layer 13a is desirably in the range of 5 μm or more and less than 20 μm. If the thickness is 20 μm or more, the thermal stress generated due to the difference in thermal expansion from the solid electrolyte 13b cannot be absorbed, and the fuel electrode layer 13a may be cracked or peeled off.
In the fuel electrode, the conductor layer 23 on the porous support substrate 11 side is a mixture of Ni or Ni oxide and rare earth element oxide, like the porous support substrate 11.

前記Ｎｉ或いはＮｉ酸化物（ＮｉＯは、発電時には、通常、水素ガスにより還元されてＮｉとして存在する）は、３０〜６０体積％の範囲で希土類元素酸化物中に含有されているのがよい。この範囲で調整することにより、多孔質支持基板１１と導電体層２３との熱膨張差を２×１０-6／℃以下とすることができる。
導電体層２３は、電流の流れを損なわないように、導電性であることが必要であり、通常、４００Ｓ／ｃｍ以上の導電率を有していることが望ましい。Ｎｉ等の含量が前記範囲を下回ると、電気抵抗値が上昇し、電気伝導度が損なわれてしまう。燃料極層１３ａ、導電体層２３は、Ｎｉ量がほぼ同じであり、電気抵抗の点から導電体層２３は、燃料極層１３ａと同一視できる。 The Ni or Ni oxide (NiO is usually reduced by hydrogen gas and exists as Ni during power generation) is preferably contained in the rare earth element oxide in a range of 30 to 60% by volume. By adjusting within this range, the difference in thermal expansion between the porous support substrate 11 and the conductor layer 23 can be set to 2 × 10 −6 / ° C. or less.
The conductor layer 23 needs to be conductive so as not to impair the flow of current, and it is generally desirable that the conductor layer 23 have a conductivity of 400 S / cm or more. When the content of Ni or the like is less than the above range, the electrical resistance value increases and the electrical conductivity is impaired. The fuel electrode layer 13a and the conductor layer 23 have substantially the same amount of Ni, and the conductor layer 23 can be identified with the fuel electrode layer 13a from the viewpoint of electrical resistance.

この導電体層２３の熱膨張係数は、通常、１１．５×１０-6（１／Ｋ）程度である。
また、この導電体層２３の厚みは、８０μｍ以上であることが望ましい。８０μｍ未満であれば、長手方向に電流が流れるときの抵抗が増加して、燃料電池セル１０内部に無視できない電圧降下が発生してしまう。
以上のように、燃料極を固体電解質１３ｂ側の燃料極層１３ａと、多孔質支持基板１１側の導電体層２３と二層に形成した構造であれば、多孔質支持基板１１側の導電体層２３のＮｉ換算でのＮｉ量或いはＮｉＯ量を４０〜７０体積％の範囲内で調整することにより、発電素子部１３との接合性を損なうことなく、その熱膨張係数を、後述する固体電解質１３ｂの熱膨張係数に近づけることができ、例えば両者の熱膨張差を、２×１０-6／℃未満とすることができる。したがって、燃料電池セル１０の作製時、加熱時、冷却時において両者の熱膨張差に起因して発生する熱応力を小さくすることができるため、燃料極の割れや剥離などを抑制することができる。このため、燃料ガス（水素ガス）を流して発電を行う場合においても、多孔質支持基板１１との熱膨張係数の整合性は安定に維持され、熱膨張差による割れを有効に回避することができる。 The thermal expansion coefficient of the conductor layer 23 is usually about 11.5 × 10 −6 (1 / K).
The conductor layer 23 preferably has a thickness of 80 μm or more. If it is less than 80 μm, resistance when current flows in the longitudinal direction increases, and a voltage drop that cannot be ignored occurs in the fuel cell 10.
As described above, if the fuel electrode is formed in two layers, the fuel electrode layer 13a on the solid electrolyte 13b side and the conductor layer 23 on the porous support substrate 11 side, the conductor on the porous support substrate 11 side. By adjusting the Ni amount or NiO amount in terms of Ni of the layer 23 within a range of 40 to 70% by volume, the thermal expansion coefficient thereof is described later without impairing the bondability with the power generation element portion 13. The thermal expansion coefficient of 13b can be approached, and for example, the difference in thermal expansion between the two can be less than 2 × 10 −6 / ° C. Therefore, since the thermal stress generated due to the difference in thermal expansion between the fuel cell 10 during production, heating, and cooling can be reduced, cracking and peeling of the fuel electrode can be suppressed. . For this reason, even when fuel gas (hydrogen gas) is flowed to generate power, the consistency of the thermal expansion coefficient with the porous support substrate 11 is maintained stably, and cracks due to thermal expansion differences can be effectively avoided. it can.

（固体電解質）
固体電解質１３ｂは、希土類又はその酸化物を固溶させたＺｒＯ2からなる安定化ＺｒＯ2からなる緻密質なセラミックスで構成されている。
ここで、固溶させる希土類元素又はその酸化物としては、Ｓｃ、Ｙ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｌｕなど、又は、これらの酸化物などが挙げられ、好ましくは、Ｙ、Ｙｂ、又は、これらの酸化物が挙げられる。また、固体電解質１３ｂは、８モル％のＹが固溶している安定化ＺｒＯ2（８ｍｏｌ％ Yttoria Stabilized Zirconia、以下、「８ＹＳＺ」という。）と熱膨張係数がほぼ等しいランタンガレート系（ＬａＧａＯ3系）固体電解質を挙げることもできる。 また、固体電解質１３ｂは、例えば、厚さが１０〜１００μｍであり、例えば、相対密度（アルキメデス法による）が９３％以上、好ましくは、９５％以上の範囲に設定される。
このような固体電解質１３ｂは、電極間の電子の橋渡しをする電解質としての機能を有すると同時に、燃料ガス又は酸素含有ガスのリーク（ガス透過）を防止するためにガス遮断性を有している。 (Solid electrolyte)
The solid electrolyte 13b is composed of a dense ceramic made of stabilized ZrO 2 composed of ZrO 2 in which a solid solution of rare earth or an oxide thereof.
Here, as rare earth elements to be dissolved or oxides thereof, Sc, Y, La, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu, etc. Or these oxides etc. are mentioned, Preferably, Y, Yb, or these oxides are mentioned. The solid electrolyte 13b is a lanthanum gallate (LaGaO 3 ) having a thermal expansion coefficient substantially equal to that of stabilized ZrO 2 (8 mol% Yttoria Stabilized Zirconia, hereinafter referred to as “8YSZ”) in which 8 mol% of Y is dissolved. System) solid electrolytes. The solid electrolyte 13b has a thickness of 10 to 100 μm, for example, and has a relative density (according to Archimedes method) of 93% or more, preferably 95% or more.
Such a solid electrolyte 13b has a function as an electrolyte for bridging electrons between electrodes, and at the same time has a gas barrier property to prevent leakage of fuel gas or oxygen-containing gas (gas permeation). .

（空気極層）
空気極層１３ｃは、導電性セラミックスから形成されている。導電性セラミックスとしては、例えば、ＡＢＯ3型のペロブスカイト型酸化物が挙げられ、このようなペロブスカイト型酸化物としては、例えば、遷移金属型ペロブスカイト酸化物、好ましくは、ＬａＭｎＯ3系酸化物、ＬａＦｅＯ3系酸化物、ＬａＣｏＯ3系酸化物など、特にＡサイトにＬａを有する遷移金属型ペロブスカイト酸化物を挙げることができる。さらに好ましくは、６００〜１０００℃程度の比較的低温での電気伝導性が高いという観点から、ＬａＣｏＯ3系酸化物が挙げられる。
また、前記したペロブスカイト型酸化物において、ＡサイトにＬａおよびＳｒが共存してもよく、また、ＢサイトにＦｅ、ＣｏおよびＭｎが共存してもよい。
このような空気極層１３ｃは、前記した式（１）の電極反応を生ずることができる。
また、空気極層１３ｃは、その開気孔率が、例えば、２０％以上、好ましくは、３０〜５０％の範囲に設定される。開気孔率が前記した範囲内にあれば、空気極層１３ｃが良好なガス透過性を有することができる。
また、空気極層１３ｃは、その厚さが、例えば、３０〜１００μｍの範囲に設定される。前記した範囲内にあれば、空気極層１３ｃが良好な集電性を有することができる。 (Air electrode layer)
The air electrode layer 13c is made of conductive ceramics. Examples of conductive ceramics include ABO 3 type perovskite oxides. Examples of such perovskite oxides include transition metal type perovskite oxides, preferably LaMnO 3 oxides, LaFeO 3 oxides. Examples thereof include transition metal type perovskite oxides having La at the A site, such as oxides based on oxides and LaCoO 3 oxides. More preferably, from the viewpoint of high electrical conductivity at a relatively low temperature of about 600 to 1000 ° C., a LaCoO 3 oxide is used.
In the perovskite oxide described above, La and Sr may coexist at the A site, and Fe, Co, and Mn may coexist at the B site.
Such an air electrode layer 13c can cause the electrode reaction of the above-described formula (1).
Further, the air electrode layer 13c has an open porosity of, for example, 20% or more, and preferably 30 to 50%. If the open porosity is within the above-described range, the air electrode layer 13c can have good gas permeability.
Moreover, the thickness of the air electrode layer 13c is set in a range of 30 to 100 μm, for example. If it exists in an above-described range, the air electrode layer 13c can have favorable current collection property.

（素子間接続部材）
隣接する発電素子部１３同士を直列に接続するために使用される素子間接続部材１７は、一方の発電素子１３の燃料極層１３ａと隣接する他方の発電素子１３の空気極層１３ｃとを電気的に接続するものであり、第１集電層１７ａと第２集電層１７ｂとから構成され、これらは電気的に接続されている。
第１集電層１７ａは導電性セラミックスから形成されるが、燃料ガス（水素ガス）及び空気等の酸素含有ガスと接触するため、耐還元性、耐酸化性を有していることが必要である。このため、かかる導電性セラミックスとしては、一般に、ランタンクロマイト系のペロブスカイト型酸化物（ＬａＣｒＯ3系酸化物）が使用される。また、多孔質支持基板１１内のガス流路１２を通る燃料ガスと空気極層１３ｃの外部を通る空気等の酸素含有ガスとのリークを防止するため、かかる導電性セラミックスは緻密質でなければならず、例えば９３％以上、特に９５％以上の相対密度（アルキメデス法）を有していることが好適である。なお、第１集電層１７ａの端面と、固体電解質１３ｂの端面との間には、適当な接合層（例えばＹ2Ｏ3）を介在させることにより、シール性を向上させることもできる。
また、第１集電層１７ａとしては、金属層と、ガラスの入った金属ガラス層との二層構造としてもよい。金属層は、例えば、ＡｇとＮｉの合金からなり、金属ガラス層は、Ａｇとガラスからなる。前記金属ガラス層により、多孔質支持基板１１内のガス流路１２を通る燃料ガスの第２集電層へのリーク、および空気極層１３ｃの外部を通る酸素含有ガスの前記金属層へのリークを有効に防止することができる。
一方、第２集電層１７ｂは多孔質とされている。第２集電層１７ｂとしては、ＬａＣｏＯ３系等の導電性セラミック（例えば空気極材料）、Ａｇ−Ｐｄ等の貴金属から構成された多孔質とすることができる。第２集電材料の空気極層１３ｃへの塗布量が少ない場合には第２集電材料が空気極層１３ｃの気孔中に浸入し、層としては形成されない。特に、Ａｇ−Ｐｄ等の貴金属はコスト低減のため塗布量が少ないため、空気極層１３ｃは、空気極層材料とＡｇ−Ｐｄ等の集電材料が混在して構成され、第２集電層は形成されない。一方、ＬａＣｏＯ3系等の導電性セラミックは、塗布量が多く、この場合には空気極層１３ｃ上に第２集電層が形成される。 (Element connection member)
The inter-element connection member 17 used for connecting adjacent power generating element portions 13 in series electrically connects the fuel electrode layer 13a of one power generating element 13 and the air electrode layer 13c of the other power generating element 13 adjacent to each other. The first current collecting layer 17a and the second current collecting layer 17b are electrically connected to each other.
The first current collecting layer 17a is formed from conductive ceramics, but it needs to have reduction resistance and oxidation resistance because it comes into contact with an oxygen-containing gas such as fuel gas (hydrogen gas) and air. is there. For this reason, lanthanum chromite perovskite oxides (LaCrO 3 oxides) are generally used as the conductive ceramics. Further, in order to prevent leakage of fuel gas passing through the gas flow path 12 in the porous support substrate 11 and oxygen-containing gas such as air passing outside the air electrode layer 13c, the conductive ceramics must be dense. For example, it is preferable to have a relative density (Archimedes method) of 93% or more, particularly 95% or more. In addition, a sealing property can also be improved by interposing an appropriate bonding layer (for example, Y 2 O 3 ) between the end face of the first current collecting layer 17a and the end face of the solid electrolyte 13b.
Moreover, as the 1st current collection layer 17a, it is good also as a two-layer structure of a metal layer and the metal glass layer containing glass. The metal layer is made of, for example, an alloy of Ag and Ni, and the metal glass layer is made of Ag and glass. Due to the metal glass layer, leakage of fuel gas through the gas flow path 12 in the porous support substrate 11 to the second current collecting layer and leakage of oxygen-containing gas through the outside of the air electrode layer 13c to the metal layer Can be effectively prevented.
On the other hand, the second current collecting layer 17b is porous. The second current collecting layer 17b can be made of a porous material composed of a conductive ceramic (for example, air electrode material) such as LaCoO 3 and a noble metal such as Ag—Pd. When the amount of the second current collecting material applied to the air electrode layer 13c is small, the second current collecting material penetrates into the pores of the air electrode layer 13c and is not formed as a layer. In particular, since a precious metal such as Ag-Pd has a small coating amount for cost reduction, the air electrode layer 13c is configured by mixing an air electrode layer material and a current collecting material such as Ag-Pd, and the second current collecting layer. Is not formed. On the other hand, a conductive ceramic such as LaCoO 3 is applied in a large amount. In this case, the second current collecting layer is formed on the air electrode layer 13c.

（セル間接続部材）
セル間接続部材は、前記した一方の素子間接続部材１７と前記他方の燃料電池セル１０の空気極層１３ｃとを電気的に接続するものであれば特に制限されず、例えば、耐熱性金属、導電性セラミックスなどから形成される。
また、セル間接続部材と、素子間接続部材１７および空気極層１３ｃとの接続部に、ＡｇやＰｔなどの貴金属を含有するペーストなどの導電性接着剤を塗布することにより、セル間接続部材の接続信頼性を向上させることもできる。なお、燃料極層１３ａが、外部電極として形成されている場合には、セル間接続部材としては、好ましくは、Ｎｉフェルトなどから形成することができる。また、導電性接着剤としては、経済的な観点から、好ましくは、Ｎｉ金属を含有するペーストが挙げられる。 (Cell connecting member)
The inter-cell connecting member is not particularly limited as long as it electrically connects the above-described one inter-element connecting member 17 and the air electrode layer 13c of the other fuel cell 10, for example, a refractory metal, It is formed from conductive ceramics.
Further, by applying a conductive adhesive such as a paste containing a noble metal such as Ag or Pt to the connection portion between the inter-cell connection member, the inter-element connection member 17 and the air electrode layer 13c, the inter-cell connection member It is also possible to improve connection reliability. When the fuel electrode layer 13a is formed as an external electrode, the inter-cell connecting member can be preferably formed from Ni felt or the like. Moreover, as an electrically conductive adhesive, Preferably, the paste containing Ni metal is mentioned from an economical viewpoint.

（スペーサ部材）
筒状のスペーサ部材２２は、７００〜１０００℃程度の高熱にさらされるために、適宜のセラミックスまたは耐熱金属から形成されているのが好適である。また、各燃料電池セル１０の表面とガスタイトに接合するための接合シール剤としては無機系セメントあるいはガラスが好ましい。 (Spacer member)
Since the cylindrical spacer member 22 is exposed to a high heat of about 700 to 1000 ° C., it is preferable that the cylindrical spacer member 22 is made of an appropriate ceramic or heat-resistant metal. In addition, an inorganic cement or glass is preferable as a bonding sealant for bonding the surface of each fuel battery cell 10 to gas tight.

（製造方法）
次に、前記した横縞型燃料電池セルの製造方法について、図４および図５を参照して、説明する。
まず、支持基板成形体４１を作製する。支持基板成形体４１の材料として、体積基準での平均粒径（Ｄ50）（以下、単に「平均粒径」という。）が０．１〜１０．０μｍのＭｇＯ粉末に、必要により熱膨張係数調整用又は接合強度向上用として、Ｎｉ粉末、ＮｉＯ粉末、Ｙ2Ｏ3粉末、又は、希土類元素安定化ジルコニア粉末（ＹＳＺ）などを所定の比率で配合して混合し混合後の熱膨張係数が固体電解質１３ｂのそれとほぼ一致するように調整する。この混合粉末を、ポアー剤と、セルロース系有機バインダーと、水とからなる溶媒と混合し、押し出し成形して、図４に示すように、内部にガス流路４２を有する中空の板状形状で、扁平状の支持基板成形体４１を作製し、これを乾燥後、９００℃〜１１００℃にて仮焼処理する。なお、ガスの流れ方向が異なるガス流路１２間の開気孔率を他の流路間の開気孔率よりも小さくするためには、仮焼体におけるガス流れが異なる境界のガス流路に、例えば支持基板材料を充填し、熱処理することにより、ガスの流れ方向が異なるガス流路１２間の開気孔率を他の流路間の開気孔率よりも小さくすることができる。 (Production method)
Next, a method for manufacturing the horizontal stripe fuel cell described above will be described with reference to FIGS.
First, the support substrate molded body 41 is produced. As a material of the support substrate molded body 41, an MgO powder having an average particle diameter (D 50 ) (hereinafter simply referred to as “average particle diameter”) on a volume basis is 0.1 to 10.0 μm, and if necessary, a thermal expansion coefficient For adjustment or for improving bonding strength, Ni powder, NiO powder, Y 2 O 3 powder, rare earth element stabilized zirconia powder (YSZ), etc. are mixed and mixed at a predetermined ratio, and the thermal expansion coefficient after mixing is Adjustment is made so as to substantially match that of the solid electrolyte 13b. This mixed powder is mixed with a solvent composed of a pore agent, a cellulose organic binder, and water, extruded, and formed into a hollow plate shape having a gas flow path 42 inside as shown in FIG. Then, a flat support substrate molded body 41 is prepared, dried, and calcined at 900 ° C. to 1100 ° C. In addition, in order to make the open porosity between the gas flow paths 12 having different gas flow directions smaller than the open porosity between the other flow paths, the gas flow path at the boundary where the gas flow in the calcined body is different, For example, by filling the support substrate material and performing a heat treatment, the open porosity between the gas flow paths 12 having different gas flow directions can be made smaller than the open porosity between the other flow paths.

次いで、燃料極層、固体電解質を作製する。まず、例えば、ＮｉＯ粉末、Ｎｉ粉末と、ＹＳＺ粉末とを混合し、これにポアー剤を添加し、アクリル系バインダーとトルエンとを混合してスラリーとし、ドクターブレード法にてスラリーを塗布して乾燥し、厚さ５〜２０μｍの燃料極層テープ４３ａを作製する（図５（ａ））。
次に、燃料極層テープ４３ａと同様にして、例えば、ＮｉＯ粉末、Ｎｉ粉末と、Ｙ2Ｏ3などの希土類元素酸化物とを混合し、これにポアー剤を添加し、アクリル系バインダーとトルエンとを混合してスラリーとし、ドクターブレード法にてスラリーを塗布して乾燥し、厚さ８０μｍ以上の導電体層テープ４３を作成する。この導電体層テープ４３に前記燃料極層テープ４３ａを貼り付ける（図５（ｂ））。当該貼り合わせたテープを発電素子１３の形状にあわせて切断し、絶縁部を形成する部分を打ち抜く（図５（ｃ））。 Next, a fuel electrode layer and a solid electrolyte are produced. First, for example, NiO powder, Ni powder, and YSZ powder are mixed, a pore agent is added thereto, an acrylic binder and toluene are mixed to form a slurry, and the slurry is applied by a doctor blade method and dried. Then, a fuel electrode layer tape 43a having a thickness of 5 to 20 μm is produced (FIG. 5A).
Next, in the same manner as the fuel electrode layer tape 43a, for example, NiO powder, Ni powder, and rare earth element oxide such as Y 2 O 3 are mixed, and a pore agent is added thereto, and an acrylic binder and toluene are mixed. And a slurry is applied by a doctor blade method and dried to produce a conductor layer tape 43 having a thickness of 80 μm or more. The fuel electrode layer tape 43a is affixed to the conductor layer tape 43 (FIG. 5B). The bonded tape is cut in accordance with the shape of the power generating element 13, and a portion where an insulating portion is formed is punched (FIG. 5C).

その後、図５（ｄ）に示すように、燃料極層テープ４３ａが貼り付けられた導電体層テープ４３を、前記仮焼した支持基板成形体４１に、横縞状に貼り付ける。これを繰り返し行い、支持基板成形体４１の表面に複数の導電体層テープ４３を貼り付ける。なお、このとき一方の導電体層テープ４３と、他方の導電体層テープ４３とは、幅３〜２０ｍｍの間隔をあけて配置する。
次に、この導電体層テープ４３を貼り付けた状態で乾燥し、その後、９００〜１１００℃の温度範囲で仮焼する（図５（ｄ））。そして、燃料極層４３ａの第１集電層４７ａを形成したい部分に、マスキングテープ４８を貼り付ける（図５（ｅ））。 After that, as shown in FIG. 5D, the conductor layer tape 43 with the fuel electrode layer tape 43a attached thereto is attached to the calcined support substrate molded body 41 in a horizontal stripe shape. This is repeated to attach a plurality of conductor layer tapes 43 to the surface of the support substrate molded body 41. At this time, one conductor layer tape 43 and the other conductor layer tape 43 are arranged with an interval of 3 to 20 mm in width.
Next, the conductive layer tape 43 is dried in a state of being attached, and then calcined in a temperature range of 900 to 1100 ° C. (FIG. 5D). Then, a masking tape 48 is affixed to a portion of the fuel electrode layer 43a where the first current collecting layer 47a is to be formed (FIG. 5E).

次に、この積層体を、８ＹＳＺにアクリル系バインダーとトルエンを加えてスラリーとした固体電解質溶液に漬けて、固体電解質溶液から取り出す。このディップにより、全面に固体電解質４３ｂの層が塗布されるとともに、前記図５（ｃ）で打ち抜いた空間にも絶縁体である固体電解質４３ｂが充填される。
この状態で、１１５０〜１２００℃、２〜４時間仮焼する。この仮焼中に、マスキングテープ４８とその上に塗布された固体電解質４３ｂの層を除去することができる。（図５（ｆ） Next, this laminate is immersed in a solid electrolyte solution that is a slurry obtained by adding an acrylic binder and toluene to 8YSZ, and is taken out from the solid electrolyte solution. By this dipping, a layer of the solid electrolyte 43b is applied to the entire surface, and the space cut out in FIG. 5C is filled with the solid electrolyte 43b which is an insulator.
In this state, calcination is performed at 1150 to 1200 ° C. for 2 to 4 hours. During the calcination, the masking tape 48 and the layer of the solid electrolyte 43b applied thereon can be removed. (FIG. 5 (f)

次に、ランタンコバルタイト（ＬａＣｏＯ3）とイソプロピルアルコールとを混合したスラリーを印刷し、厚さ１０〜１００μｍの空気極層４３ｃを形成する。そして、９５０〜１１５０℃、２〜５時間焼き付ける（図５（ｇ））。
そして、第１集電層４７ａを形成したい部分にＡｇ／Ｎｉからなる金属層のシートを貼り付け、さらにＡｇとガラスを含む金属ガラス層のシートを貼り付けて（図５（ｇ））、その後、１０００〜１２００℃で熱処理を行う。
次いで、第２集電層４７ｂを所定位置に塗布して（図５（ｉ））、横縞型燃料電池セル１０を得ることができる（図５（ｊ））。 Next, the slurry was mixed with lanthanum cobaltite (LaCoO 3) and isopropyl alcohol by printing, to form the air electrode layer 43c having a thickness of 10 to 100 [mu] m. Then, baking is performed at 950 to 1150 ° C. for 2 to 5 hours (FIG. 5G).
And the sheet | seat of the metal layer which consists of Ag / Ni is affixed on the part which wants to form the 1st current collection layer 47a, Furthermore, the sheet | seat of the metal glass layer containing Ag and glass is affixed (FIG.5 (g)), and then , Heat treatment is performed at 1000 to 1200 ° C.
Next, the second current collecting layer 47b is applied to a predetermined position (FIG. 5 (i)) to obtain the horizontal stripe fuel cell 10 (FIG. 5 (j)).

なお、前記した各層の積層方法については、テープ積層、ペースト印刷、ディップ、および、スプレー吹きつけのいずれの積層法を用いてもよい。好ましくは、積層時の乾燥工程が短時間であり、工程の短時間化の観点から、ディップにより各層を積層する。   In addition, about the lamination | stacking method of each above-mentioned layer, you may use any lamination method of tape lamination | stacking, paste printing, a dip, and spray spraying. Preferably, the drying process at the time of lamination is short, and each layer is laminated by dipping from the viewpoint of shortening the process.

上記のように作製した横縞型燃料電池セル１０に対して、図１のように貫通孔２０を片面から他面まで貫通するように形成する。この貫通孔２０は多孔質支持基板１１内に形成されているガス流路１２の一部（ガス流路１２ａ）と連通させる。他端部においても残りのガス流路１２ｂを連通させるために同様の貫通孔２４を設ける。貫通孔２０，２４側のガス流路１２端部はそれぞれセラミックキャップ２１、またはシール部材等で封止する。
次に、互いに隣接する燃料電池セル１０との間で各貫通孔２０，２４に筒状スペーサ部材２２を嵌合し、接合シール剤にてガスタイトにシールすることで燃料電池セル１０同士を固定する。そして、セルスタックの最上方に位置する燃料電池セル１０の前記貫通孔２０、２４の上方側の開口２０ａ、２４ａをセラミックからなるエンドキャップ２６によりそれぞれガスタイトに封止する。
＜他の実施形態＞ With respect to the horizontally-striped fuel cell 10 produced as described above, the through hole 20 is formed so as to penetrate from one side to the other side as shown in FIG. The through hole 20 is in communication with a part of the gas flow path 12 (gas flow path 12 a) formed in the porous support substrate 11. A similar through-hole 24 is also provided at the other end to communicate the remaining gas flow path 12b. The ends of the gas flow path 12 on the side of the through holes 20 and 24 are each sealed with a ceramic cap 21 or a seal member.
Next, the fuel cell 10 is fixed by fitting the cylindrical spacer member 22 into each of the through holes 20 and 24 between the fuel cells 10 adjacent to each other and sealing the gas tight with a bonding sealant. . Then, the openings 20a and 24a on the upper side of the through holes 20 and 24 of the fuel battery cell 10 located at the uppermost position of the cell stack are respectively sealed with gas tights by an end cap 26 made of ceramic.
<Other embodiments>

上記した一実施形態においては、燃料電池セル１０の長手方向の両端部の表裏面を貫通する貫通孔を設け、それらを第１および第２ガス流路１２ａ，１２ｂに連通させる構成としたが、図６に示すように、セラミックキャップ２１にあらかじめ前記貫通孔２０，２４と同様の貫通孔を設け、該貫通孔をそれぞれ燃料電池セル１０のガス流路１２ａ、１２ｂに連通するように形成し、このセラミックキャップ２１間を筒状のスペーサ部材２２で固定すると共に、該筒状のスペーサ部材２２を介して前記貫通孔同士を連通させるように形成したマニホールド５０を各燃料電池セル１０の両端に接続してもよい。
本実施形態により、燃料電池セル１０とマニホールド５０を別個に製造できるため、効率よく製造できると共に、燃料電池セル１０の両端部にマニホールド５０が配設されるので、燃焼部による温度差の影響を一層低減することができ、燃料電池セル１０の破壊を防止することができる。
＜さらに他の実施形態＞ In the above-described embodiment, the through holes penetrating the front and back surfaces of both ends of the fuel cell 10 in the longitudinal direction are provided, and they are communicated with the first and second gas flow paths 12a and 12b. As shown in FIG. 6, a through hole similar to the through holes 20 and 24 is provided in the ceramic cap 21 in advance, and the through holes are formed to communicate with the gas flow paths 12 a and 12 b of the fuel cell 10, respectively. The ceramic caps 21 are fixed to each other with a cylindrical spacer member 22, and manifolds 50 formed so that the through holes communicate with each other through the cylindrical spacer member 22 are connected to both ends of each fuel cell 10. May be.
According to this embodiment, since the fuel battery cell 10 and the manifold 50 can be manufactured separately, the fuel cell 10 and the manifold 50 can be manufactured efficiently, and the manifold 50 is disposed at both ends of the fuel battery cell 10, so that the influence of the temperature difference due to the combustion part is affected. This can be further reduced and the destruction of the fuel cell 10 can be prevented.
<Still another embodiment>

上記した一実施形態においては、セルスタックの最下方に位置する燃料電池セル１０の一端および他端部の貫通孔２０，２４の下方側の前記開口２０ａ、２４ａにそれぞれガス供給管２５を接続する構成としたが、図７に示すように、前記下方側の開口をスペーサ部材２２を介してマニホールド５０に接続し、該マニホールド５０からガスの供給を行ってもよい。
本実施形態により、燃料電池セル１０とマニホールド５０を別個に製造でき、また簡単な構成とすることができるため、製造工程の効率化を図ることができる。 In the above-described embodiment, the gas supply pipe 25 is connected to the openings 20a and 24a on the lower side of the through holes 20 and 24 at one end and the other end of the fuel cell 10 located at the lowermost part of the cell stack. However, as shown in FIG. 7, the lower opening may be connected to the manifold 50 via the spacer member 22, and gas may be supplied from the manifold 50.
According to the present embodiment, since the fuel cell 10 and the manifold 50 can be manufactured separately and can have a simple configuration, the efficiency of the manufacturing process can be improved.

以上、本発明の実施の形態を説明したが、本発明の実施は、前記の形態に限定されるものではない。例えば、前記の例では多孔質支持基板１１の内部に６つのガス流路１２を有し、互いにガスの流れ方向が異なるガス流路を３つずつとし、かつ同じ流れ方向のガス流路を隣接させ合うものとして説明したが、互いにガスの流れ方向が異なるガス流路を１つずつあるいはそれ以上として交互に配列してもよく、多孔質支持基板１１の長手方向における燃料ガス濃度差を低減できるのであれば、それらの配列の組み合せの仕方を問わない。その他、本発明の範囲内で種々の変更を施すことが可能である。   As mentioned above, although embodiment of this invention was described, implementation of this invention is not limited to the said form. For example, in the above example, there are six gas flow paths 12 inside the porous support substrate 11, three gas flow paths with different gas flow directions from each other, and adjacent gas flow paths in the same flow direction. Although it has been described that the gas flow directions are different from each other, gas flow paths having different gas flow directions may be alternately arranged one by one or more, and the difference in fuel gas concentration in the longitudinal direction of the porous support substrate 11 can be reduced. If it is, it does not ask | require how to combine those arrangements. In addition, various modifications can be made within the scope of the present invention.

本発明の燃料電池セルの一実施形態を模式的に示した斜視図である。It is the perspective view which showed typically one Embodiment of the fuel cell of this invention. 本発明の多孔質支持基板の一実施形態を示す概略平面図である。It is a schematic plan view which shows one Embodiment of the porous support substrate of this invention. 本発明のスタックセルの一実施形態を示す一部概略斜視図である。It is a partial schematic perspective view which shows one Embodiment of the stack cell of this invention. 本発明の多孔質支持基板の製造工程図である。It is a manufacturing-process figure of the porous support substrate of this invention. 本発明の燃料電池セルの製造工程図である。It is a manufacturing-process figure of the fuel battery cell of this invention. 本発明のスタックセルの他の実施形態を示す一部概略斜視図である。It is a partial schematic perspective view which shows other embodiment of the stack cell of this invention. 本発明のスタックセルのさらに他の実施形態を示す一部概略斜視図である。It is a partial schematic perspective view which shows other embodiment of the stack cell of this invention. 従来の燃料電池セルの構造を示す一部破断斜視図である。It is a partially broken perspective view which shows the structure of the conventional fuel cell.

符号の説明Explanation of symbols

１０ 燃料電池セル
１１ 多孔質支持基板
１２ ガス流路（第１ガス流路１２ａ、第２ガス流路１２ｂ）
１３ 発電素子
１３ａ 燃料極層
１３ｂ 固体電解質
１３ｃ 空気極層
１７ 素子間接続部材
２０ 貫通孔
２０ａ 開口
２１ セラミックキャップ
２２ スペーサ部材
２４ 貫通孔
２４ａ 開口
２５ ガス供給管
２６ エンドキャップ
５０ マニホールド DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Fuel cell 11 Porous support substrate 12 Gas flow path (1st gas flow path 12a, 2nd gas flow path 12b)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 13 Electric power generation element 13a Fuel electrode layer 13b Solid electrolyte 13c Air electrode layer 17 Interelement connection member 20 Through-hole 20a Opening 21 Ceramic cap 22 Spacer member 24 Through-hole 24a Opening 25 Gas supply pipe 26 End cap 50 Manifold

Claims (6)

複数のガス流路を内部に備えた電気絶縁性の長尺状の多孔質支持体の表面に、内側電極、固体電解質および外側電極が順次積層された発電素子を複数並設し、該発電素子の内側電極と、該発電素子に隣接する他の発電素子の外側電極とが電気的に接続されている横縞型燃料電池セルであって、
前記複数のガス流路は、ガスの流れ方向が互いに異なる第１ガス流路および第２ガス流路からなり、
前記多孔質支持体のうち前記第１ガス流路と前記第２ガス流路とを隔てる領域を形成する部分は、開気孔率が他の領域を形成する部分の開気孔率より小さいことを特徴とする横縞型燃料電池セル。 A plurality of power generating elements in which an inner electrode, a solid electrolyte, and an outer electrode are sequentially stacked are arranged in parallel on the surface of an electrically insulating long porous support having a plurality of gas flow paths therein. A horizontally-striped fuel cell in which the inner electrode and the outer electrode of another power generating element adjacent to the power generating element are electrically connected,
Wherein the plurality of gas channels, Ri Do from the first gas flow passage and the second gas passage in the gas flow direction are different from each other,
A portion of the porous support that forms a region separating the first gas channel and the second gas channel has an open porosity smaller than that of a portion that forms another region. A horizontal stripe fuel cell. 前記第１ガス流路および前記第２ガス流路は、前記多孔質支持体の長手方向に形成されるとともに、前記多孔質支持体の幅方向に並設されており、かつガスの流れ方向が互いに反対方向であることを特徴とする請求項１記載の横縞型燃料電池セル。   The first gas channel and the second gas channel are formed in the longitudinal direction of the porous support, are juxtaposed in the width direction of the porous support, and the gas flow direction is 2. The horizontally striped fuel cell according to claim 1, wherein the fuel cells are in opposite directions. 前記第１ガス流路および前記第２ガス流路における上流側の端部近くには、前記多孔質支持体の厚さ方向にガス供給口用の貫通孔が穿設されており、前記第１ガス流路および前記第２ガス流路の下流側には各ガス排気口が設けられていることを特徴とする請求項１または２に記載の横縞型燃料電池セル。 Near the upstream end of the first gas channel and the second gas channel, a through hole for a gas supply port is formed in the thickness direction of the porous support, segmented-in-series solid oxide fuel cell according to claim 1 or 2, characterized in that each gas outlet is provided on the downstream side of the gas flow path and the second gas flow path. 請求項３に記載の横縞型燃料電池セルを、前記第１ガス流路に設けられた前記ガス供給口同士および前記第２ガス流路に設けられた前記ガス供給口同士が筒状のスペーサ部材を介して接続するように複数重ね合わせたセルスタックであって、一方の重ね合わせ方向端に位置する前記燃料電池セルの前記スペーサ部材が設けられていない側の各ガス供給口はそれぞれ封止されており、他方の重ね合わせ方向端に位置する前記燃料電池セルの前記スペーサ部材が設けられていない側の各ガス供給口にはそれぞれガス供給管が接続されていることを特徴とするセルスタック。 The horizontal stripe fuel cell according to claim 3 , wherein the gas supply ports provided in the first gas flow channel and the gas supply ports provided in the second gas flow channel are cylindrical spacer members. Each of the gas supply ports on the side where the spacer member of the fuel cell located at one end in the overlapping direction is not provided is sealed. A cell stack, wherein a gas supply pipe is connected to each gas supply port on the side where the spacer member of the fuel cell located at the other overlapping direction end is not provided. 請求項１または２記載の横縞型燃料電池セルを複数重ね合わせたセルスタックであって、前記各燃料電池セルの長手方向における両端に、ガスマニホールドがそれぞれ配設されており、一方の前記ガスマニホールドの内部空間は前記第１ガス流路に接続しており、他方の前記ガスマニホールドの内部空間は前記第２ガス流路に接続しており、前記一方のガスマニホールドの内部空間同士は筒状のスペーサ部材を介して接続し、前記他方のガスマニホールドの内部空間同士は筒状のスペーサ部材を介して接続し、一方の重ね合わせ方向端に位置する前記燃料電池セルのガスマニホールドにそれぞれガス供給管が接続されていることを特徴とするセルスタック。   3. A cell stack in which a plurality of horizontally striped fuel cells according to claim 1 or 2 are overlapped, wherein gas manifolds are respectively disposed at both ends in the longitudinal direction of each of the fuel cells, and one of the gas manifolds The internal space of the other gas manifold is connected to the second gas flow path, and the internal spaces of the one gas manifold are cylindrical. Connected via a spacer member, the internal spaces of the other gas manifold are connected via a cylindrical spacer member, and gas supply pipes are respectively connected to the gas manifolds of the fuel cells located at one end in the overlapping direction. A cell stack characterized by being connected. 請求項１〜３のいずれかに記載の横縞型燃料電池セルが、収納容器内に複数収納されていることを特徴とする燃料電池。 A fuel cell, wherein a plurality of horizontally-striped fuel cells according to any one of claims 1 to 3 are stored in a storage container.
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