JP5588888B2 - Fuel cell stack and fuel cell - Google Patents

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Description

本発明は、電解質として固体電解質を利用した燃料電池スタックおよび燃料電池に関する。   The present invention relates to a fuel cell stack and a fuel cell using a solid electrolyte as an electrolyte.

燃料電池は、反応物質(燃料)と酸化剤(空気や酸素)とを電池内部に供給することによって電気エネルギーを発生させる変換器である。燃料電池の構造としては、固体電解質層の一方面に燃料極層、他方面に空気極層を配置した単セルを、セパレータを介して複数積層してスタック化し、さらにこの燃料電池スタックを複数積層してなる燃料電池が知られている。   A fuel cell is a converter that generates electric energy by supplying a reactant (fuel) and an oxidant (air or oxygen) into the cell. As the structure of the fuel cell, a single cell in which the fuel electrode layer is arranged on one side of the solid electrolyte layer and the air electrode layer is arranged on the other side is stacked by stacking them through a separator, and this fuel cell stack is further stacked. A fuel cell is known.

上記燃料電池スタック、燃料電池においては、セパレータの一方面に燃料ガスを流すためのガス流路が形成されており、セパレータの他方面に酸化剤ガスを流すためのガス流路が形成されていることが多い(特許文献1の図8参照)。また、特許文献2に記載されるように、空気極層の内部にガス流路を形成する技術も提案されている。   In the fuel cell stack and the fuel cell, a gas flow path for flowing fuel gas is formed on one side of the separator, and a gas flow path for flowing oxidant gas is formed on the other side of the separator. In many cases (see FIG. 8 of Patent Document 1). In addition, as described in Patent Document 2, a technique for forming a gas flow path inside the air electrode layer has also been proposed.

上記のセパレータ材料としては、従来、セラミックスが使用されてきた。近年では、実用性、経済性などの観点から、金属材料を用いることが試みられている。   Conventionally, ceramics have been used as the separator material. In recent years, attempts have been made to use metal materials from the viewpoints of practicality and economy.

特開平5−159790号公報(図8)JP-A-5-159790 (FIG. 8) 特開平9−50812号公報JP-A-9-50812

燃料電池スタックにおいて、上記のセパレータは、その一方面が還元雰囲気に曝され、その他方面が酸化雰囲気に曝される。セパレータ材料として金属材料を用いた金属セパレータの場合、とりわけ、酸化による劣化の問題が生じやすいという問題がある。一方、セラミックセパレータは、耐酸化性に優れるものの、金属セパレータに比べ、電気抵抗が高い。そのため、発電により生じた電流を取り出すときの電圧降下が大きいという問題がある。   In the fuel cell stack, one side of the separator is exposed to a reducing atmosphere, and the other side is exposed to an oxidizing atmosphere. In the case of a metal separator using a metal material as a separator material, there is a problem that deterioration due to oxidation is likely to occur. On the other hand, the ceramic separator is excellent in oxidation resistance, but has higher electric resistance than the metal separator. Therefore, there is a problem that a voltage drop is large when a current generated by power generation is taken out.

本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであり、本発明が解決しようとする課題は、金属セパレータの酸化による劣化を抑制することができ、電圧降下を小さくすることが可能な燃料電池スタックを提供することにある。   The present invention has been made in view of such a problem, and a problem to be solved by the present invention is a fuel capable of suppressing deterioration due to oxidation of a metal separator and reducing a voltage drop. It is to provide a battery stack.

本発明は、固体電解質層と、該固体電解質層の一方面に設けられた燃料極層と、上記固体電解質層の他方面に設けられた空気極層とを備えた単セルを、金属セパレータを介して複数積層してなる燃料電池スタックであって、上記空気極層は、上記固体電解質層に接して配置される多孔質層と、該多孔質層における上記金属セパレータ側の面に接して配置される緻密質層とを有することを特徴とする燃料電池スタックにある(請求項1)。   The present invention provides a single cell comprising a solid electrolyte layer, a fuel electrode layer provided on one side of the solid electrolyte layer, and an air electrode layer provided on the other side of the solid electrolyte layer, and a metal separator. A plurality of stacked fuel cell stacks, wherein the air electrode layer is disposed in contact with the solid electrolyte layer and a surface of the porous layer in contact with the metal separator side The fuel cell stack has a dense layer. (Claim 1)

本発明の燃料電池スタックは、上記のように、空気極層が、固体電解質層に接して配置される多孔質層と、多孔質層における金属セパレータ側の面に接して配置される緻密質層とを有する。そのため、空気極層の多孔質層に供給される酸化剤ガスが緻密質層によってガスシールされ、金属セパレータに酸化剤ガスが接触するのを抑制することができる。これにより、金属セパレータの酸化による劣化を抑制することができる。それ故、スタックの高信頼性化を図ることができる。   As described above, the fuel cell stack of the present invention includes a porous layer in which the air electrode layer is disposed in contact with the solid electrolyte layer, and a dense layer in which the porous layer is disposed in contact with the surface on the metal separator side. And have. Therefore, the oxidant gas supplied to the porous layer of the air electrode layer is gas-sealed by the dense layer, and the oxidant gas can be prevented from contacting the metal separator. Thereby, deterioration due to oxidation of the metal separator can be suppressed. Therefore, high reliability of the stack can be achieved.

また、上記のように緻密質層によって酸化剤ガスがガスシールされるので、セパレータとして金属セパレータを用いることができるし、耐酸化性をそれほど考慮しなくて済むので、金属セパレータを構成する金属材料の選択自由度が高まり、電気抵抗の低い各種の金属材料から構成される金属セパレータを用いることが可能になる。これにより、セラミックス製のセパレータを用いた場合に比べ、発電により生じた電流を取り出すときの電圧降下を小さくすることができる。それ故、スタックの高性能化を図ることができる。
以上のように本発明によれば、金属セパレータの酸化による劣化を抑制することができ、電圧降下を小さくすることができる。
Moreover, since the oxidant gas is gas-sealed by the dense layer as described above, a metal separator can be used as a separator, and oxidation resistance does not need to be considered so much. Thus, it becomes possible to use a metal separator made of various metal materials having low electrical resistance. Thereby, compared with the case where the separator made from ceramics is used, the voltage drop at the time of taking out the electric current which arose by electric power generation can be made small. Therefore, high performance of the stack can be achieved.
As described above, according to the present invention, deterioration due to oxidation of the metal separator can be suppressed, and the voltage drop can be reduced.

実施例1における、燃料電池スタックの構成を模式的に示す説明図である。FIG. 2 is an explanatory diagram schematically showing a configuration of a fuel cell stack in Example 1. 実施例1における、燃料電池スタックの単セルをガスの流れとともに示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the single cell of a fuel cell stack in Example 1 with the flow of gas. 実施例2における、燃料電池スタックの空気極層の変形例を示す説明図である。FIG. 10 is an explanatory view showing a modification of the air electrode layer of the fuel cell stack in Example 2. 実施例3における、燃料電池スタックの空気極層の変形例を示す説明図である。FIG. 10 is an explanatory view showing a modification of the air electrode layer of the fuel cell stack in Example 3. 実施例4における、燃料電池スタックの空気極層の変形例を示す説明図である。FIG. 10 is an explanatory view showing a modification of the air electrode layer of the fuel cell stack in Example 4.

本発明の燃料電池スタックにおいて、上記固体電解質層を構成する固体電解質としては、例えば、イットリア、スカンジア等の酸化物が固溶されたジルコニアやセリア系固溶体などの固体酸化物セラミックス、フッ素系炭化水素等の高分子にスルホン酸基等の電解質基が導入された固体高分子電解質、リン酸塩ガラス等のイオン導電性ガラスなどを例示することができる。上記固体電解質層を構成する固体電解質としては、好ましくは、酸素イオン導電性を示す固体電解質であり、より好ましくは、ジルコニア系の固体酸化物セラミックスである。固体電解質層として固体酸化物層を用いた固体酸化物形燃料電池(以下、「SOFC」という。)スタックは、電池作動温度が高く、金属セパレータの酸化による劣化が問題となりやすい。そのため、本発明による効果が大きいからである。但し、本発明は、SOFCスタックに限定されるものではない。   In the fuel cell stack of the present invention, examples of the solid electrolyte constituting the solid electrolyte layer include solid oxide ceramics such as zirconia and ceria based solid solutions in which oxides such as yttria and scandia are solid solution, and fluorine based hydrocarbons. Examples thereof include a solid polymer electrolyte in which an electrolyte group such as a sulfonic acid group is introduced into a polymer such as ionic conductive glass such as phosphate glass. The solid electrolyte constituting the solid electrolyte layer is preferably a solid electrolyte exhibiting oxygen ion conductivity, and more preferably a zirconia-based solid oxide ceramic. A solid oxide fuel cell (hereinafter referred to as “SOFC”) stack using a solid oxide layer as a solid electrolyte layer has a high battery operating temperature, and deterioration due to oxidation of a metal separator tends to be a problem. For this reason, the effect of the present invention is great. However, the present invention is not limited to the SOFC stack.

上記燃料電池スタックは、平板型、円筒型のいずれの構造であってもよい。好ましくは、比較的スタック化が容易な平板型であるとよい。また、上記単セルは、燃料極層、固体電解質層、空気極層のいずれの発電主要素を支持体として機能させてもよい。発電主要素以外のものを別途支持体として具備することもできる。また、燃料極層を構成する材料としては、例えば、SOFCスタックの場合、金属ニッケル、酸化ニッケル、これらとイットリア安定化ジルコニア等のジルコニア系の固体酸化物セラミックスとのサーメットなどを例示することができる。   The fuel cell stack may have a flat plate structure or a cylindrical structure. Preferably, it is a flat plate type that is relatively easy to stack. Further, the unit cell may have any power generation main element of the fuel electrode layer, the solid electrolyte layer, and the air electrode layer function as a support. A thing other than the power generation main element can also be provided as a separate support. Examples of the material constituting the fuel electrode layer include, in the case of an SOFC stack, metallic nickel, nickel oxide, and cermet of these and zirconia-based solid oxide ceramics such as yttria-stabilized zirconia. .

ここで、上記空気極は、多孔質層と緻密質層とを有している。本発明において、多孔質層は、空気極層に流す酸化剤ガスを透過させることができれば、その気孔率は特に限定されるものではない。気孔率分布も一様であってもよいし、厚み方向で異なっていてもよい。酸化剤ガスの拡散性、空気極層の製造性などを考慮して決定することができる。多孔質層は、1層または2層以上から構成することができる。   Here, the air electrode has a porous layer and a dense layer. In the present invention, the porosity of the porous layer is not particularly limited as long as the porous layer can pass the oxidant gas flowing through the air electrode layer. The porosity distribution may be uniform or different in the thickness direction. It can be determined in consideration of the diffusibility of the oxidant gas, the manufacturability of the air electrode layer, and the like. The porous layer can be composed of one layer or two or more layers.

一方、本発明において、緻密質層にいう「緻密質」とは、空気極層に流す酸化剤ガスのガス透過性が無視できるほど小さいことをいう。緻密質層は、1層または2層以上から構成することができる。好ましくは、1層から構成されているとよい。単セルの厚みが薄くなり、スタックの小型化を図りやすくなるからである。上記多孔質層、緻密質層を構成する材料としては、例えば、SOFCスタックの場合、ランタン−マンガン系酸化物、ランタン−コバルト系酸化物、ランタン−鉄系酸化物などの導電性を有するペロブスカイト型酸化物などを例示することができる。   On the other hand, in the present invention, “dense” in the dense layer means that the gas permeability of the oxidant gas flowing in the air electrode layer is negligibly small. The dense layer can be composed of one layer or two or more layers. Preferably, it is comprised from 1 layer. This is because the thickness of the single cell is reduced, and the stack can be easily downsized. As a material constituting the porous layer and the dense layer, for example, in the case of SOFC stack, a perovskite type having conductivity such as lanthanum-manganese oxide, lanthanum-cobalt oxide, lanthanum-iron oxide, etc. An oxide etc. can be illustrated.

上記空気極層において、多孔質層の厚みおよび緻密質層の厚みは、特に限定されるものではない。酸化剤ガスの拡散性、ガス流路の形成容易性、ガスシール性などを考慮して設定することができる。好ましくは、緻密質層の厚みは、多孔質層の厚みに対し、0.05〜0.5倍の範囲内、より好ましくは、0.1〜0.2倍の範囲内にあるとよい。ガスシール性と酸化剤ガスの拡散性とのバランスがよいからである。多孔質層の厚みは、100〜1000μmが好ましく、より好ましくは、200〜500μmである。一方、緻密質層の厚みは、10〜100μmが好ましく、より好ましくは、20〜50μmである。   In the air electrode layer, the thickness of the porous layer and the thickness of the dense layer are not particularly limited. It can be set in consideration of the diffusibility of the oxidant gas, the ease of forming the gas flow path, the gas sealability and the like. Preferably, the dense layer has a thickness in the range of 0.05 to 0.5 times, more preferably in the range of 0.1 to 0.2 times the thickness of the porous layer. This is because there is a good balance between gas sealing properties and diffusibility of oxidizing gas. As for the thickness of a porous layer, 100-1000 micrometers is preferable, More preferably, it is 200-500 micrometers. On the other hand, the thickness of the dense layer is preferably 10 to 100 μm, more preferably 20 to 50 μm.

上記空気極層は、SOFCスタックの場合、例えば、多孔化剤を含有する層状の多孔質層形成材料と、層状の緻密質層形成材料とを積層し、焼成することにより製造することができる。また、多孔質層形成材料と緻密質層形成材料とを押出成形し、焼成することにより製造することもできる。   In the case of an SOFC stack, the air electrode layer can be manufactured, for example, by laminating a layered porous layer forming material containing a porosifying agent and a layered dense layer forming material and firing the layered porous layer forming material. Moreover, it can also manufacture by extruding and baking a porous layer forming material and a dense layer forming material.

上記燃料電池スタックにおいて、上記空気極層は、多孔質層と緻密質層との境界に酸化剤ガスを流すガス流路を有していることが好ましい(請求項2)。
この場合には、多孔質層の面方向に流れる酸化剤ガスを制御しやすくなる。そのため、スタックの性能向上に寄与することができる。上記ガス流路は、上記境界を挟んで多孔質層側に形成されていてもよいし、上記境界を挟んで緻密質層側に形成されていてもよい。上記境界を挟んで多孔質層と緻密質層とにまたがって形成することもできる。好ましくは、上記ガス流路は、上記境界を挟んで多孔質層側に形成されているとよい。ガス流路のみならず、ガス流路が形成されていない多孔質部位をも利用して酸化剤ガスを供給することができ、酸化剤ガスの拡散性に優れるからである。
In the fuel cell stack, the air electrode layer preferably has a gas flow path for flowing an oxidant gas at a boundary between the porous layer and the dense layer.
In this case, it becomes easy to control the oxidant gas flowing in the surface direction of the porous layer. Therefore, it can contribute to the performance improvement of the stack. The gas channel may be formed on the porous layer side with the boundary interposed therebetween, or may be formed on the dense layer side with the boundary interposed therebetween. It can also be formed across the porous layer and the dense layer across the boundary. Preferably, the gas flow path is formed on the porous layer side with the boundary interposed therebetween. This is because the oxidant gas can be supplied using not only the gas flow path but also the porous portion where the gas flow path is not formed, and the diffusibility of the oxidant gas is excellent.

また、上記ガス流路は、多孔質層に形成された複数の溝部と、緻密質層の表面とによって囲まれる空間より構成されていることが好ましい(請求項3)。
この場合には、多孔質層と酸化剤ガスとが接触する面積が大きくなる。そのため、多孔質層中へ酸化剤ガスが拡散しやすくなる。また、ガス拡散に関与しない緻密質層の厚みを薄くし、その分、多孔質層の厚みを増すことができる。そのため、同じ厚みの空気極層を有する場合に比べ、酸化剤ガスの拡散性が向上し有利である。
Moreover, it is preferable that the said gas flow path is comprised from the space enclosed by the several groove part formed in the porous layer, and the surface of a dense layer (Claim 3).
In this case, the area where the porous layer and the oxidant gas are in contact with each other increases. Therefore, the oxidant gas easily diffuses into the porous layer. In addition, the thickness of the dense layer not involved in gas diffusion can be reduced, and the thickness of the porous layer can be increased accordingly. Therefore, compared with the case where it has the air electrode layer of the same thickness, the diffusibility of oxidizing gas improves and is advantageous.

また、上記緻密質層は、さらに、多孔質層の側面を覆っていることが好ましい(請求項4)。
この場合には、多孔質層の平面だけでなく、多孔質の側面においても緻密質層によって酸化剤ガスがガスシールされる。そのため、酸化剤ガスと金属セパレータとの接触を抑制しやすく、金属セパレータの酸化による劣化の抑制を図りやすくなる。それ故、スタックの高信頼性化を図りやすくなる。
The dense layer preferably further covers the side surface of the porous layer.
In this case, the oxidant gas is gas-sealed by the dense layer not only on the plane of the porous layer but also on the side surfaces of the porous layer. Therefore, it is easy to suppress contact between the oxidant gas and the metal separator, and it is easy to suppress deterioration due to oxidation of the metal separator. Therefore, it becomes easy to achieve high reliability of the stack.

なお、上記緻密質層は、多孔質層の側面の一部を覆っていてもよいし、ガス流路となる部位を除いて多孔質層の側面の全てを覆っていてもよい。好ましくは、後者である。多孔質層の側面露出が少なくなるほど、多孔質層に供給される酸化剤ガスのガスシール性が向上し、金属セパレータの酸化による劣化を抑制する上で有利だからである。   The dense layer may cover part of the side surface of the porous layer, or may cover all of the side surface of the porous layer except for a portion that becomes a gas flow path. The latter is preferred. This is because the smaller the side exposure of the porous layer, the better the gas sealability of the oxidant gas supplied to the porous layer, which is more advantageous in suppressing deterioration due to oxidation of the metal separator.

上記金属セパレータは、金属材料から構成されている。上記の「金属」とは、純金属以外に合金も含む意味である。上記金属セパレータは、Crを含有する金属材料から構成されていてもよいが、Crを含有しない金属材料から構成されていることが好ましい(請求項5)。なお、「Crを含有しない金属材料」には、Crを不可避的不純物として含有する金属材料は含まれる。   The metal separator is made of a metal material. The above “metal” is meant to include alloys in addition to pure metals. Although the said metal separator may be comprised from the metal material containing Cr, it is preferable to be comprised from the metal material which does not contain Cr (Claim 5). The “metal material not containing Cr” includes a metal material containing Cr as an inevitable impurity.

ここで、Crを含有する金属セパレータを用いた従来の燃料電池スタックの場合、セパレータ表面に生成した保護被膜のCrが酸化してCrO(g)が蒸発し、これが空気極に凝縮するというCr被毒が生じることがある。Cr被毒は、セル間の電気抵抗を増大させ、電池性能を低下させる。しかしながら、本発明の燃料電池スタックは、緻密質層によって酸化剤ガスがガスシールされるので、金属セパレータに酸化剤ガスが接触し難く、金属セパレータの酸化による劣化を抑制することができる。そのため、Crを含有する金属セパレータを用いた場合でも、Cr被毒の影響を受け難い構造であるといえる。さらに、上記金属セパレータがCrを含有しない金属材料から構成されている場合には、空気極層が緻密質層を有することと相まってCr被毒の影響を回避しやすくなる。そのため、Cr被毒に起因してセル間の電気抵抗が増大するおそれがなくなり、スタックの高性能化に寄与することができる。とりわけ、固体電解質として固体酸化物セラミックスを用いる固体酸化物形燃料電池は、作動温度が比較的高く、強い酸化雰囲気となるため、その効果が大きい。 Here, in the case of a conventional fuel cell stack using a metallic separator containing Cr, the protective coating Cr 2 O 3 formed on the separator surface is oxidized and CrO 3 (g) is evaporated, which is condensed in the air electrode. Cr poisoning may occur. Cr poisoning increases the electrical resistance between cells and reduces battery performance. However, in the fuel cell stack of the present invention, since the oxidant gas is gas-sealed by the dense layer, the oxidant gas is difficult to contact the metal separator, and deterioration due to oxidation of the metal separator can be suppressed. Therefore, even when a metal separator containing Cr is used, it can be said that the structure is hardly affected by Cr poisoning. Further, when the metal separator is made of a metal material not containing Cr, it is easy to avoid the influence of Cr poisoning in combination with the air electrode layer having a dense layer. Therefore, there is no possibility that the electrical resistance between cells increases due to Cr poisoning, which can contribute to higher performance of the stack. In particular, a solid oxide fuel cell using solid oxide ceramics as a solid electrolyte has a large effect because it has a relatively high operating temperature and a strong oxidizing atmosphere.

上記Crを含有する金属材料としては、例えば、ステンレス鋼、Cr基合金などを例示することができる。ステンレス鋼としては、SUS430、SUS434、SUS405等のフェライト系ステンレス鋼、SUS403、SUS410、SUS431等のマルテンサイト系ステンレス鋼、SUS201、SUS301、SUS305等のオーステナイト系ステンレス鋼などが挙げられる。一方、上記Crを含有しない金属材料としては、例えば、Ni基合金、Cu基合金、Fe基合金などを例示することができる。これらのうち、好ましくは、耐熱性に優れる観点から、Ni基合金である。Ni基合金としては、Ni−Fe−Co系合金、Ni−Cu系合金、Ni−Mo系合金などが挙げられる。これらNi基合金のうち、強度、熱膨張などの観点から、Ni−Fe−Co系合金が好適である。   Examples of the metal material containing Cr include stainless steel and Cr-based alloys. Examples of the stainless steel include ferritic stainless steels such as SUS430, SUS434, and SUS405, martensitic stainless steels such as SUS403, SUS410, and SUS431, and austenitic stainless steels such as SUS201, SUS301, and SUS305. On the other hand, examples of the metal material not containing Cr include Ni-based alloys, Cu-based alloys, and Fe-based alloys. Among these, Ni-based alloys are preferable from the viewpoint of excellent heat resistance. Ni-based alloys include Ni-Fe-Co alloys, Ni-Cu alloys, Ni-Mo alloys, and the like. Of these Ni-based alloys, Ni—Fe—Co alloys are preferable from the viewpoint of strength, thermal expansion, and the like.

また、上記燃料電池スタックにおいて、上記単セルの熱膨張係数は、9.5〜14.5×10−6/Kの範囲内、上記金属セパレータの熱膨張係数は、9.5〜14.5×10−6/Kの範囲内にあることが好ましい。熱歪による部品間の接合部の剥離を防ぎやすくなるからである。より好ましくは、上記単セルの熱膨張係数は、10〜12×10−6/Kの範囲内、上記金属セパレータの熱膨張係数は、10〜12×10−6/Kの範囲内にあるとよい。 In the fuel cell stack, the single cell has a thermal expansion coefficient of 9.5 to 14.5 × 10 −6 / K, and the metal separator has a thermal expansion coefficient of 9.5 to 14.5. It is preferable to be in the range of × 10 −6 / K. It is because it becomes easy to prevent peeling of the joint part between components due to thermal strain. More preferably, the thermal expansion coefficient of the single cell is in the range of 10 to 12 × 10 −6 / K, and the thermal expansion coefficient of the metal separator is in the range of 10 to 12 × 10 −6 / K. Good.

本発明の燃料電池は、上述した燃料電池スタックを有している(請求項6)。
そのため、金属セパレータの酸化による劣化に起因する出力低下を抑制しつつ、高電圧化を図ることができる。なお、燃料電池スタックは積層して配置することができる。
The fuel cell of the present invention has the fuel cell stack described above (claim 6).
Therefore, it is possible to increase the voltage while suppressing a decrease in output due to deterioration due to oxidation of the metal separator. The fuel cell stack can be stacked.

(実施例1)
本発明の実施例に係る燃料電池スタック、燃料電池について、図1、図2を用いて説明する。
本例の燃料電池スタック1は、平板型のスタックであり、図1に示すように、4つの単セル2が、セル間に配置された金属セパレータ3を介して積層されている。単セル2は、固体電解質層21と、固体電解質層21の一方面に設けられた燃料極層22と、固体電解質層21の他方面に設けられた空気極層23とを備えている。固体電解質層21には、イットリア安定化ジルコニア(厚み10μm)を用いた。燃料極層22には、酸化ニッケルとイットリア安定化ジルコニアとのサーメット(厚み500μm)を用いた。
Example 1
A fuel cell stack and a fuel cell according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
The fuel cell stack 1 of this example is a flat type stack, and as shown in FIG. 1, four single cells 2 are stacked via metal separators 3 arranged between the cells. The unit cell 2 includes a solid electrolyte layer 21, a fuel electrode layer 22 provided on one surface of the solid electrolyte layer 21, and an air electrode layer 23 provided on the other surface of the solid electrolyte layer 21. For the solid electrolyte layer 21, yttria stabilized zirconia (thickness: 10 μm) was used. For the fuel electrode layer 22, cermet (thickness: 500 μm) of nickel oxide and yttria stabilized zirconia was used.

空気極層23は、多孔質層231と緻密質層232とを有している。多孔質層231は、固体電解質層21に接して配置される。一方、緻密質層232は、多孔質層231における金属セパレータ3側の面に接して配置される。多孔質層231と緻密質層232とはともに同じ材料(La0.8Sr0.2MnO)にて形成した。但し、多孔質層231は、酸化剤ガスとしての空気を通気させる程度に多孔質化した(気孔率は約30%〜50%)。一方、緻密質層232は、酸化剤ガスとしての空気を実質的に透過させない程度に緻密質化した。また、多孔質層231の厚みは300μm、緻密質層232の厚みは50μmとした。 The air electrode layer 23 includes a porous layer 231 and a dense layer 232. The porous layer 231 is disposed in contact with the solid electrolyte layer 21. On the other hand, the dense layer 232 is disposed in contact with the surface of the porous layer 231 on the metal separator 3 side. Both the porous layer 231 and the dense layer 232 were formed of the same material (La 0.8 Sr 0.2 MnO 3 ). However, the porous layer 231 was made porous to such an extent that air as an oxidant gas was vented (porosity was about 30% to 50%). On the other hand, the dense layer 232 was densified to such an extent that air as an oxidant gas was not substantially permeated. The thickness of the porous layer 231 was 300 μm, and the thickness of the dense layer 232 was 50 μm.

空気極層23は、多孔質層231と緻密質層232との境界Bに、酸化剤ガスを流すガス流路233を有している。具体的には、ガス流路233は、複数の流路群から形成されている。複数の流路群は、多孔質層231に形成された複数の溝部233aと、緻密質層232の表面とによって囲まれる空間233bより構成されている。これら流路群の一端部は、多孔質層231の一方の側端面に連通する。また、流路群の他端部は、多孔質層231の一方の側端面と対向する位置にある側端面に連通する。なお、溝部幅は2000μm、溝部深さは200μm、溝部のピッチは2000μmとした。   The air electrode layer 23 has a gas flow path 233 through which an oxidant gas flows at the boundary B between the porous layer 231 and the dense layer 232. Specifically, the gas channel 233 is formed of a plurality of channel groups. The plurality of flow path groups includes a space 233 b surrounded by a plurality of grooves 233 a formed in the porous layer 231 and the surface of the dense layer 232. One end portions of these flow path groups communicate with one side end face of the porous layer 231. Further, the other end portion of the flow path group communicates with a side end surface at a position facing one side end surface of the porous layer 231. The groove width was 2000 μm, the groove depth was 200 μm, and the pitch of the grooves was 2000 μm.

なお、空気極層23は、La0.8Sr0.2MnO粉末と多孔化剤とバインダーとを含有するペーストを塗工するとともに、バインダーにより流路パターンを形成した後、La0.8Sr0.2MnO粉末とバインダーとを含有するスラリーを塗工し、焼成することにより作製した。この際、上記塗工にはスクリーン印刷法を用いた。 The air electrode layer 23 was coated with a paste containing La 0.8 Sr 0.2 MnO 3 powder, a porosifying agent and a binder, and after forming a flow path pattern with the binder, La 0.8 The slurry containing Sr 0.2 MnO 3 powder and a binder was applied and fired. At this time, a screen printing method was used for the coating.

セル間に配置される金属セパレータ3は、平板状のステンレス鋼(SUS430)から構成されている。金属セパレータ3の厚みは1mmとした。金属セパレータ3は、燃料極層22側の面に、燃料ガスとしての水素ガスを流すガス流路31を有している。なお、空気極層23側の面は、平坦面とされている。本例では、酸化剤ガスを流すガス流路233が空気極層23に形成されているからである。   The metal separator 3 disposed between the cells is made of flat stainless steel (SUS430). The thickness of the metal separator 3 was 1 mm. The metal separator 3 has a gas flow path 31 through which hydrogen gas as fuel gas flows on the surface on the fuel electrode layer 22 side. The surface on the air electrode layer 23 side is a flat surface. This is because in this example, the gas flow path 233 through which the oxidant gas flows is formed in the air electrode layer 23.

本例の燃料電池スタック1は、図1に示すように、上記の単セル2、セル間の金属セパレータ3以外に、セル外の金属セパレータ11、集電体12、シール部材13、一対の絶縁体14、一対の固定部材15、ガス供給マニフォルド16、ガス排気マニフォルド17などを有している。   As shown in FIG. 1, the fuel cell stack 1 of this example includes a metal separator 11 outside the cell, a current collector 12, a seal member 13, and a pair of insulations in addition to the single cell 2 and the metal separator 3 between the cells. A body 14, a pair of fixing members 15, a gas supply manifold 16, a gas exhaust manifold 17, and the like.

セル外の金属セパレータ11は、最上部の単セル2の上方(空気極層23側)に積層配置されている。セル外の金属セパレータ11は、セル間の金属セパレータ3と同じ材料からなる。但し、セル外の金属セパレータ11は、両面ともガス流路が形成されていない。単セル2の燃料極層22に燃料ガスを供給する必要がないからである。   The metal separator 11 outside the cell is laminated and disposed above the uppermost unit cell 2 (on the air electrode layer 23 side). The metal separator 11 outside the cell is made of the same material as the metal separator 3 between the cells. However, the gas separator is not formed on both sides of the metal separator 11 outside the cell. This is because it is not necessary to supply fuel gas to the fuel electrode layer 22 of the single cell 2.

集電体12は、単セル2と金属セパレータ3、単セル2と金属セパレータ11との間に配置されている。単セル2の燃料極層22側と金属セパレータ3との間に配置する集電体12には、Niフェルトを用いた。他にもNiメッシュなどを適用することができる。一方、単セル2の空気極層23側と金属セパレータ3、11との間に配置する集電体12には、フェライト系Cr合金を用いた。他にも、銀系ペーストなどの導電性コンタクト材料を適用することができる。   The current collector 12 is disposed between the single cell 2 and the metal separator 3, and between the single cell 2 and the metal separator 11. Ni felt was used for the current collector 12 arranged between the fuel electrode layer 22 side of the single cell 2 and the metal separator 3. In addition, Ni mesh or the like can be applied. On the other hand, a ferrite Cr alloy was used for the current collector 12 disposed between the air electrode layer 23 side of the single cell 2 and the metal separators 3 and 11. In addition, a conductive contact material such as a silver-based paste can be applied.

シール部材13は、単セル2の側端面に設けられている。本例では、単セル2の側端面のうち、ガス流路233以外の部分をガラスシール材にてシールした。   The seal member 13 is provided on the side end surface of the single cell 2. In this example, the portion other than the gas flow path 233 on the side end face of the single cell 2 was sealed with a glass sealing material.

一対の絶縁体14は、アルミナから板状に形成されている。一対の絶縁体14は、金属セパレータ3を介して積層された両端の単セル2の外側に積層されている。また、これら一対の絶縁体14の外側には、一対の固定部材15が積層されている。燃料電池スタック1は、一方の固定部材15から他方の固定部材15にかけて、発電に影響がでないように、積層方向と垂直な方向にスタック1を貫通する貫通孔(不図示)を4つ有している。これら貫通孔には、締結部材としてのボルト(不図示)が挿通されるとともに、ボルトの先端には、相手側の締結部材であるナット(不図示)が取り付けられている。これら締結部材の締結力により、燃料電池スタック1は一対の固定部材15間に挟持されている。   The pair of insulators 14 is formed in a plate shape from alumina. The pair of insulators 14 are stacked outside the single cells 2 at both ends stacked via the metal separator 3. A pair of fixing members 15 are laminated on the outside of the pair of insulators 14. The fuel cell stack 1 has four through holes (not shown) penetrating the stack 1 in a direction perpendicular to the stacking direction from one fixing member 15 to the other fixing member 15 so as not to affect power generation. ing. Bolts (not shown) as fastening members are inserted into these through holes, and nuts (not shown) which are mating fastening members are attached to the ends of the bolts. The fuel cell stack 1 is sandwiched between the pair of fixing members 15 by the fastening force of these fastening members.

ガス供給マニフォルド16は、単セル2の一方の側端面に設けられている。ガス供給マニフォルド16は、その内部に、燃料ガス(矢印F)としての水素を金属セパレータ3へ供給する燃料ガス供給路161と、酸化剤ガス(矢印A)としての空気を空気極層23へ供給する酸化剤ガス供給路162とを有している。積層配置されたガス供給マニフォルド16間において、燃料ガス供給路161、酸化剤ガス供給路162はそれぞれ連通している。燃料ガス供給路161の上流側端部は、ガス供給システム(不図示)に接続されている。一方、酸化剤ガス供給路162の上流側端部は、空気供給システム(不図示)に接続されている。   The gas supply manifold 16 is provided on one side end face of the single cell 2. The gas supply manifold 16 has a fuel gas supply passage 161 for supplying hydrogen as a fuel gas (arrow F) to the metal separator 3 and an air as an oxidant gas (arrow A) supplied to the air electrode layer 23 therein. And an oxidant gas supply path 162 for performing the operation. The fuel gas supply passage 161 and the oxidant gas supply passage 162 communicate with each other between the gas supply manifolds 16 arranged in a stacked manner. The upstream end of the fuel gas supply path 161 is connected to a gas supply system (not shown). On the other hand, the upstream end of the oxidant gas supply path 162 is connected to an air supply system (not shown).

ガス排気マニフォルド17は、単セル2の他方の側端面に設けられている。ガス排気マニフォルド17は、その内部に、発電に使用されなかった燃料ガスをスタック1外へ排気する燃料ガス排気路171と、発電に使用されなかった酸化剤ガスをスタック1外へ排気する酸化剤ガス排気路172とを有している。積層配置されたガス排気マニフォルド17間において、燃料ガス排気路171、酸化剤ガス排気路172はそれぞれ連通している。燃料ガス排気路171の下流側端部は、燃料ガス排気システム(不図示)に接続されている。一方、酸化剤ガス排気路172の下流側端部は、酸化剤ガス排気システム(不図示)に接続されている。   The gas exhaust manifold 17 is provided on the other side end surface of the single cell 2. The gas exhaust manifold 17 includes a fuel gas exhaust passage 171 that exhausts fuel gas that has not been used for power generation to the outside of the stack 1 and an oxidant that exhausts oxidant gas that has not been used for power generation to the outside of the stack 1. And a gas exhaust passage 172. The fuel gas exhaust passage 171 and the oxidant gas exhaust passage 172 communicate with each other between the stacked gas exhaust manifolds 17. The downstream end of the fuel gas exhaust path 171 is connected to a fuel gas exhaust system (not shown). On the other hand, the downstream end of the oxidant gas exhaust path 172 is connected to an oxidant gas exhaust system (not shown).

上記の燃料電池スタック1は、次のようにして作動させることができる。ガス供給マニフォルド16の燃料ガス供給路161の上流側端部(In)から、水素ガス(燃料ガス)を供給する。水素ガスは、燃料ガス供給路161を流れ、各単セル2の燃料極層22側に配置された金属セパレータ3に達する。金属セパレータ3に達した水素ガスは、金属セパレータ3内のガス流路31を流れ、各単セル2の燃料極層22に供給される。一方、ガス排気マニフォルド17の酸化剤ガス供給路162の上流側端部(In)から、空気(酸化剤ガス)を供給する。空気は、酸化剤ガス供給路162を流れ、各単セル2の空気極層23のうち、多孔質層231側に供給される。   The fuel cell stack 1 can be operated as follows. Hydrogen gas (fuel gas) is supplied from the upstream end (In) of the fuel gas supply path 161 of the gas supply manifold 16. The hydrogen gas flows through the fuel gas supply path 161 and reaches the metal separator 3 disposed on the fuel electrode layer 22 side of each unit cell 2. The hydrogen gas that has reached the metal separator 3 flows through the gas flow path 31 in the metal separator 3 and is supplied to the fuel electrode layer 22 of each unit cell 2. On the other hand, air (oxidant gas) is supplied from the upstream end (In) of the oxidant gas supply path 162 of the gas exhaust manifold 17. The air flows through the oxidant gas supply path 162 and is supplied to the porous layer 231 side of the air electrode layer 23 of each single cell 2.

各単セル2に供給された水素ガス、空気は、電池反応に供されて消費される。一方、電池反応に供されなかった水素ガスは、ガス排気マニフォルド17内の燃料ガス排気路171を流れ、燃料ガス排気路171の下流側端部(Out)から排気される。一方、電池反応に供されなかった空気は、ガス排気マニフォルド17内の酸化剤ガス排気路172を流れ、酸化剤ガス排気路172の下流側端部(Out)から排気される。   The hydrogen gas and air supplied to each single cell 2 are consumed for battery reaction. On the other hand, the hydrogen gas not subjected to the cell reaction flows through the fuel gas exhaust passage 171 in the gas exhaust manifold 17 and is exhausted from the downstream end (Out) of the fuel gas exhaust passage 171. On the other hand, the air that has not been subjected to the battery reaction flows through the oxidant gas exhaust passage 172 in the gas exhaust manifold 17 and is exhausted from the downstream end (Out) of the oxidant gas exhaust passage 172.

上記により、燃料電池スタック1は、各単セル2の燃料極層22と空気極層23と間に起電力が生じ、発電装置として機能することができる。発電による電力は、燃料極層22側においては、燃料極層22と金属セパレータ3との間に配設された集電体12を介して燃料電池スタック1の下方に配置されている単セル2の燃料極層22側の端部に取り出される。一方、空気極層23側においては、空気極層23と金属セパレータ3との間に配設された集電体12を介して燃料電池スタック1の上方に配置されている単セル2の空気極層23側の端部に取り出される。燃料電池スタック1全体の電力は、スタック両端部の間で取り出される。なお、本例の燃料電池スタック1は、600〜900℃の温度で好適に作動させることができる。   As described above, the fuel cell stack 1 can generate an electromotive force between the fuel electrode layer 22 and the air electrode layer 23 of each unit cell 2, and can function as a power generator. On the fuel electrode layer 22 side, the electric power generated by the power generation is disposed below the fuel cell stack 1 via the current collector 12 disposed between the fuel electrode layer 22 and the metal separator 3. Is taken out at the end of the fuel electrode layer 22 side. On the other hand, on the air electrode layer 23 side, the air electrode of the single cell 2 disposed above the fuel cell stack 1 via the current collector 12 disposed between the air electrode layer 23 and the metal separator 3. It is taken out at the end on the layer 23 side. The electric power of the entire fuel cell stack 1 is taken out between both ends of the stack. In addition, the fuel cell stack 1 of this example can be suitably operated at a temperature of 600 to 900 ° C.

以上説明した本例によれば、空気極層23の多孔質層231に供給される酸化剤ガスとしての空気が緻密質層232によってガスシールされ、金属セパレータ3に空気が接触するのを抑制することができる。これにより、金属セパレータ3の酸化による劣化を抑制することができる。それ故、スタック1の高信頼性化を図ることができる。   According to this example described above, air as an oxidant gas supplied to the porous layer 231 of the air electrode layer 23 is gas-sealed by the dense layer 232, and the air is prevented from coming into contact with the metal separator 3. be able to. Thereby, the deterioration by the oxidation of the metal separator 3 can be suppressed. Therefore, high reliability of the stack 1 can be achieved.

また、緻密質層232によって空気がガスシールされるので、セパレータとして金属セパレータを用いることができるし、耐酸化性をそれほど考慮しなくて済むので、金属セパレータ3を構成する金属材料の選択自由度が高まり、電気抵抗の低い各種の金属材料から構成される金属セパレータ3を用いることが可能になる。これにより、セラミックス製のセパレータを用いた場合に比べ、発電により生じた電流を取り出すときの電圧降下を小さくすることができる。   Further, since air is gas-sealed by the dense layer 232, a metal separator can be used as a separator, and oxidation resistance does not need to be considered so much, so the degree of freedom in selecting a metal material constituting the metal separator 3 It becomes possible to use the metal separator 3 comprised from various metal materials with low electrical resistance. Thereby, compared with the case where the separator made from ceramics is used, the voltage drop at the time of taking out the electric current which arose by electric power generation can be made small.

次に、本例の燃料電池(モジュール)について説明する。本例の燃料電池(不図示)は、上記した本例の燃料電池スタック1を有している。具体的には、本例の燃料電池は、燃料電池スタック1が3つ積層配置されており、各燃料電池スタック1間が直列に接続されている。   Next, the fuel cell (module) of this example will be described. The fuel cell (not shown) of this example has the fuel cell stack 1 of this example described above. Specifically, in the fuel cell of this example, three fuel cell stacks 1 are arranged in a stack, and the fuel cell stacks 1 are connected in series.

本例の燃料電池によれば、金属セパレータ3の酸化による劣化に起因する出力低下を抑制しつつ、高電圧化を図ることができる。なお、本例では、燃料電池スタック1を3つ積層配置したが、これに限定されることはなく、必要とする電圧値を考慮して、複数個積層配置することができる。   According to the fuel cell of this example, it is possible to increase the voltage while suppressing a decrease in output due to deterioration due to oxidation of the metal separator 3. In this example, three fuel cell stacks 1 are stacked and arranged. However, the present invention is not limited to this, and a plurality of fuel cell stacks 1 can be stacked in consideration of a required voltage value.

(実施例2)
本例は、図3に示すように、実施例1の燃料電池スタック1における単セル2の空気極層23の構造を変更した例である。
本例の燃料電池スタック1は、図3に示すように、緻密質層232が、多孔質層231の側面を覆っている。具体的には、緻密質層232は、平面縁部に対向する一対の延設部232aを有している。一対の延設部232aは、積層方向から見て四角形状に形成された多孔質層231の4辺における側面のうち、酸化剤ガスである空気の流路と交差しない2つの対向する側面を被覆する。本例において、多孔質層231は、延設部232aの約厚み分だけ固体電解質層21より小さく形成されている。つまり、延設部232aは、固体電解質層21よりも内側に配置されている。その他は、実施例1と同様である。
(Example 2)
In this example, as shown in FIG. 3, the structure of the air electrode layer 23 of the single cell 2 in the fuel cell stack 1 of Example 1 is changed.
In the fuel cell stack 1 of this example, as shown in FIG. 3, the dense layer 232 covers the side surface of the porous layer 231. Specifically, the dense layer 232 has a pair of extending portions 232a facing the planar edge. The pair of extending portions 232a cover two opposing side surfaces that do not intersect the flow path of the oxidant gas air among the four side surfaces of the porous layer 231 formed in a square shape when viewed from the stacking direction. To do. In this example, the porous layer 231 is formed smaller than the solid electrolyte layer 21 by the thickness of the extended portion 232a. That is, the extending portion 232 a is disposed on the inner side than the solid electrolyte layer 21. Others are the same as in the first embodiment.

このように構成した場合には、多孔質層231の平面だけでなく、多孔質層231の側面においても緻密質層232によって空気がガスシールされる。そのため、酸化剤ガスである空気と金属セパレータ3との接触を抑制しやすくなり、金属セパレータ3の酸化による劣化の抑制を図りやすくなる。さらに、延設部232aが固体電解質層21よりも内側に配置されているので、延設部232aと燃料極層22とを離隔しやすくなり、リークのおそれを回避しやすくなる。その他は、実施例1と同様の作用効果を有する。   When configured in this way, air is gas-sealed by the dense layer 232 not only on the plane of the porous layer 231 but also on the side surfaces of the porous layer 231. Therefore, it becomes easy to suppress the contact between the air, which is the oxidant gas, and the metal separator 3, and it becomes easy to suppress deterioration of the metal separator 3 due to oxidation. Furthermore, since the extending portion 232a is disposed on the inner side of the solid electrolyte layer 21, the extending portion 232a and the fuel electrode layer 22 are easily separated from each other, and the risk of leakage is easily avoided. The other functions and effects are the same as those of the first embodiment.

(実施例3)
本例は、図4に示すように、実施例1の燃料電池スタック1における単セル2の空気極層23の構造を変更した例である。
本例の燃料電池スタック1において、空気極層23は、図4に示すように、多孔質層231と緻密質層232との境界Bに酸化剤ガスとしての空気を流すガス流路234を有している。但し、ガス流路234は、境界Bを挟んで緻密質層232側に形成されている。その他は、実施例1と同様である。
(Example 3)
In this example, as shown in FIG. 4, the structure of the air electrode layer 23 of the single cell 2 in the fuel cell stack 1 of Example 1 is changed.
In the fuel cell stack 1 of this example, the air electrode layer 23 has a gas flow path 234 through which air as an oxidant gas flows at the boundary B between the porous layer 231 and the dense layer 232 as shown in FIG. doing. However, the gas flow path 234 is formed on the dense layer 232 side across the boundary B. Others are the same as in the first embodiment.

このような構成とした場合でも、緻密質層232によって酸化剤ガスとしての空気をガスシールすることができる。そのため、空気と金属セパレータ3との接触が抑制され、金属セパレータ3の酸化による劣化の抑制を図ることができる。その他は、実施例1と同様の作用効果を有する。   Even in such a configuration, the dense layer 232 can gas-seal the air as the oxidant gas. Therefore, contact between air and the metal separator 3 is suppressed, and deterioration of the metal separator 3 due to oxidation can be suppressed. The other functions and effects are the same as those of the first embodiment.

(実施例4)
本例は、図5に示すように、実施例1の燃料電池スタック1における単セル2の空気極層23の構造を変更した例である。
本例の燃料電池スタック1において、空気極層23は、図5に示すように、多孔質層231と緻密質層232との境界Bに酸化剤ガスとしての空気を流すガス流路235を有している。但し、ガス流路235は、境界Bを挟んで多孔質層231と緻密質層232とにまたがって形成されている。その他は、実施例1と同様である。
Example 4
In this example, as shown in FIG. 5, the structure of the air electrode layer 23 of the single cell 2 in the fuel cell stack 1 of Example 1 is changed.
In the fuel cell stack 1 of this example, the air electrode layer 23 has a gas flow path 235 for flowing air as an oxidant gas at the boundary B between the porous layer 231 and the dense layer 232 as shown in FIG. doing. However, the gas flow path 235 is formed across the porous layer 231 and the dense layer 232 across the boundary B. Others are the same as in the first embodiment.

このような構成とした場合でも、緻密質層232によって酸化剤ガスとしての空気をガスシールすることができる。そのため、空気と金属セパレータ3との接触が抑制され、金属セパレータ3の酸化による劣化の抑制を図ることができる。その他は、実施例1と同様の作用効果を有する。   Even in such a configuration, the dense layer 232 can gas-seal the air as the oxidant gas. Therefore, contact between air and the metal separator 3 is suppressed, and deterioration of the metal separator 3 due to oxidation can be suppressed. The other functions and effects are the same as those of the first embodiment.

1 燃料電池スタック
2 単セル
21 固体電解質層
22 燃料極層
23 空気極層
231 多孔質層
232 緻密質層
232a 延設部
B 境界
233 ガス流路
233a 溝部
233b 空間
234 ガス流路
235 ガス流路
3 (セル間)金属セパレータ
31 ガス流路
11 (セル外)金属セパレータ
12 集電体
13 シール部材
14 絶縁体
15 固定部材
16 ガス供給マニフォルド
161 燃料ガス供給路
162 酸化剤ガス供給路
17 ガス排気マニフォルド
171 燃料ガス排気路
172 酸化剤ガス排気路
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Fuel cell stack 2 Single cell 21 Solid electrolyte layer 22 Fuel electrode layer 23 Air electrode layer 231 Porous layer 232 Dense layer 232a Extension part B Boundary 233 Gas flow path 233a Groove part 233b Space 234 Gas flow path 235 Gas flow path 3 (Between cells) Metal separator 31 Gas flow path 11 (Outside cell) Metal separator 12 Current collector 13 Seal member 14 Insulator 15 Fixed member 16 Gas supply manifold 161 Fuel gas supply path 162 Oxidant gas supply path 17 Gas exhaust manifold 171 Fuel gas exhaust passage 172 Oxidant gas exhaust passage

Claims (6)

固体電解質層と、該固体電解質層の一方面に設けられた燃料極層と、上記固体電解質層の他方面に設けられた空気極層とを備えた単セルを、金属セパレータを介して複数積層してなる燃料電池スタックであって、
上記空気極層は、上記固体電解質層に接して配置される多孔質層と、該多孔質層における上記金属セパレータ側の面に接して配置される緻密質層とを有することを特徴とする燃料電池スタック。
A plurality of single cells each including a solid electrolyte layer, a fuel electrode layer provided on one surface of the solid electrolyte layer, and an air electrode layer provided on the other surface of the solid electrolyte layer are stacked via a metal separator. A fuel cell stack comprising:
The air electrode layer has a porous layer disposed in contact with the solid electrolyte layer, and a dense layer disposed in contact with a surface of the porous layer on the metal separator side. Battery stack.
請求項1に記載の燃料電池スタックにおいて、上記空気極層は、上記多孔質層と上記緻密質層との境界に、酸化剤ガスを流すガス流路を有することを特徴とする燃料電池スタック。   2. The fuel cell stack according to claim 1, wherein the air electrode layer has a gas flow path for flowing an oxidant gas at a boundary between the porous layer and the dense layer. 3. 請求項2に記載の燃料電池スタックにおいて、上記ガス流路は、上記多孔質層に形成された複数の溝部と、上記緻密質層の表面とによって囲まれる空間より構成されていることを特徴とする燃料電池スタック。   3. The fuel cell stack according to claim 2, wherein the gas flow path is configured by a space surrounded by a plurality of grooves formed in the porous layer and a surface of the dense layer. Fuel cell stack. 請求項1〜3のいずれか1項に記載の燃料電池スタックにおいて、上記緻密質層は、さらに、上記多孔質層の側面を覆っていることを特徴とする燃料電池スタック。   The fuel cell stack according to any one of claims 1 to 3, wherein the dense layer further covers a side surface of the porous layer. 請求項1〜4のいずれか1項に記載の燃料電池スタックにおいて、上記金属セパレータは、Crを含有しない金属材料から構成されていることを特徴とする燃料電池スタック。   The fuel cell stack according to any one of claims 1 to 4, wherein the metal separator is made of a metal material not containing Cr. 請求項1〜5のいずれか1項に記載の燃料電池スタックを有することを特徴とする燃料電池。   A fuel cell comprising the fuel cell stack according to claim 1.
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