JP5601673B1 - 燃料電池 - Google Patents

Abstract

【課題】「横縞型」の燃料電池であって、支持基板の主面に形成された凹部に埋設された燃料極の剥離が発生し難いものを提供すること。
【解決手段】平板状の支持基板１０の主面に形成された複数の凹部１２に燃料極２０がそれぞれ埋設されている。各凹部１２は、支持基板１０の材料からなる平坦な底壁と、全周に亘って支持基板１０の材料からなる周方向に閉じた側壁とを有する。各凹部１２について、側壁の全周に亘って、底壁の表面と側壁の表面とが交差する部分に丸み面取りが施される。側壁の全周に亘って、側壁の表面が、凹部１２の深さ方向からみたとき凹部１２の深さ方向において支持基板１０の主面から遠ざかるにつれて凹部１２の中央に近づくように傾斜し、且つ、側壁の表面と支持基板１０の主面とが交差する部分における側壁の表面と支持基板１０の主面とのなす鋭角の大きさが３０〜８５°である。
【選択図】図２

Description

本発明は、燃料電池に関する。

従来より、「ガス流路が内部に形成された多孔質の支持基板」と、「前記支持基板の表面における互いに離れた複数の箇所にそれぞれ設けられ、燃料極、固体電解質、及び空気極が積層されてなる複数の発電素子部」と、「１組又は複数組の隣り合う前記発電素子部の間にそれぞれ設けられ、隣り合う前記発電素子部の一方の燃料極と他方の空気極とを電気的に接続する１つ又は複数の電気的接続部」とを備えた固体酸化物形燃料電池が知られている（例えば、特許文献１を参照）。このような構成は、「横縞型」とも呼ばれる。

特許第４８２８６６３号公報

ところで、上記文献に記載の燃料電池では、前記平板状の支持基板の主面における前記複数の箇所に、前記支持基板の材料からなる平坦な底壁と全周に亘って前記支持基板の材料からなる周方向に閉じた側壁とを有する第１凹部がそれぞれ形成されている。前記各第１凹部には、対応する前記発電素子部の燃料極が密着するようにそれぞれ埋設されている。

係る構成が採用される場合、第１凹部の形状によっては、主として「第１凹部の底壁の表面と側壁の表面とが交差する部分」において、埋設された燃料極の剥離が発生する場合があった。本発明者は、係る問題に対処するために種々の研究等を重ねた。その結果、本発明者は、係る剥離が発生し難い第１凹部の形状を見出した。

本発明は、「横縞型」の燃料電池であって、支持基板の主面に形成された凹部に埋設された燃料極の剥離が発生し難いものを提供することを目的とする。

本発明に係る燃料電池は、「背景技術」の欄で記載した燃料電池と同様に、支持基板と、複数の発電素子部と、１つ又は複数の電気的接続部と、を備えた「横縞型」の燃料電池である。加えて、前記平板状の支持基板の主面における前記複数の箇所に、前記支持基板の材料からなる平坦な底壁と全周に亘って前記支持基板の材料からなる周方向に閉じた側壁とを有する第１凹部がそれぞれ形成され、前記各第１凹部に、対応する前記発電素子部の燃料極が密着するようにそれぞれ埋設されている。

本発明に係る燃料電池の特徴は、前記各第１凹部について、前記側壁の全周に亘って、前記底壁の表面と前記側壁の表面とが交差する部分に丸み面取りが施されたことにある。ここにおいて、前記丸み面取りが円弧で表され、前記円弧の半径が１０〜５００μｍであることが好適である。また、前記各第１凹部について、前記側壁の全周に亘って、前記側壁の前記第１凹部の深さ方向に沿う断面形状は、「前記支持基板の主面に接続する位置から前記第１凹部の底壁に接続する位置までに亘る凹状の曲線」を呈していても、「前記支持基板の主面に接続するとともに凸状の曲面を呈する第１部分と、前記第１凹部の底壁に接続するとともに前記第１部分と接続する凹状の曲面を呈する第２部分と、で構成された曲線」を呈していてもよい。

上記構成によれば、側壁の全周に亘って前記丸み面取りが施されない場合と比べて、主として「第１凹部の底壁の表面と側壁の表面とが交差する部分」において燃料極の剥離が発生し難いことが判明した。これは、以下の２つの理由に基づくと考えられる。即ち、側壁の全周に亘って前記丸み面取りが施されると、第１に、第１凹部の内壁と第１凹部に埋設された燃料極との界面において支持基板と燃料極との熱膨張率差から生じるせん断応力の過大な集中が回避され易い。第２に、焼成前の積層体において、第１凹部の内壁と第１凹部に埋設された燃料極との界面において接触不良が発生し難い。この結果、積層体の焼成後において燃料極の剥離が発生し難い、と考えられる。

上記本発明に係る燃料電池において、前記各第１凹部について、前記側壁の全周に亘って、前記側壁の表面が、前記第１凹部の深さ方向からみたとき前記第１凹部の深さ方向において前記支持基板の主面から遠ざかるにつれて前記第１凹部の中央に近づくように傾斜し、且つ、前記側壁の前記第１凹部の深さ方向に沿う断面形状における「前記側壁の表面と前記支持基板の主面とのなす角度を１８０°から減じて得られる鋭角の大きさが最大となる位置」での前記鋭角の大きさ（第１角度）が３０〜８５°である。これによれば、上述した燃料極の剥離がより一層発生し難いことが判明した（詳細は後述する）。

また、上記本発明に係る燃料電池において、前記埋設された各燃料極における前記第１凹部の底壁に接触する面と反対側の面に、前記燃料極の材料からなる底壁と周方向に閉じた側壁とを有する第２凹部がそれぞれ形成され、前記各第２凹部に埋設部材がそれぞれ埋設される場合、前記各第２凹部について、前記側壁の全周に亘って、前記側壁の表面が、前記第２凹部の深さ方向からみたとき前記第２凹部の深さ方向において前記支持基板の主面から遠ざかるにつれて前記第２凹部の中央に近づくように傾斜し、且つ、前記側壁の前記第２凹部の深さ方向に沿う断面形状における「前記側壁の表面と前記支持基板の主面とのなす角度を１８０°から減じて得られる鋭角の大きさが最大となる位置」での前記鋭角の大きさ（第２角度）が、対応する前記第１凹部（の対応する位置の前記側壁）の前記第１角度より小さい、ことが好適である。

上記本発明に係る燃料電池では、前記各電気的接続部は、前記燃料極と接続する緻密な材料で構成された第１部分と、前記空気極及び前記第１部分と接続され且つ多孔質の材料で構成された第２部分とで構成され、前記各第１凹部に、対応する前記発電素子部の燃料極の集電部がそれぞれ埋設され、前記埋設された各燃料極集電部の外側面に形成された第２凹部に、対応する前記電気的接続部の前記第１部分がそれぞれ埋設され、前記埋設された各燃料極集電部の外側面の前記第２凹部が形成された位置と異なる位置に形成された第３凹部に、対応する前記発電素子部の燃料極の活性部であって対応する前記燃料極集電部に対して酸素イオン伝導性を有する物質の含有割合が大きい燃料極の活性部がそれぞれ埋設され得る。

また、対応する前記電気的接続部の第１部分が埋設された前記各第２凹部は、前記燃料極集電部の材料からなる底壁と、全周に亘って前記燃料極集電部の材料からなる周方向に閉じた側壁とを有し得る。

また、前記燃料極集電部の前記第２凹部以外の外側面と、前記電気的接続部の第１部分の外側面と、前記支持基板の前記主面とにより、１つの平面が構成され得る。

本発明に係る燃料電池を示す斜視図である。 図１に示す燃料電池の２−２線に対応する断面図である。 図１に示す支持基板の凹部に埋設された燃料極及びインターコネクタの状態を示した平面図である。 図３に示す燃料極の４−４線に対応する断面図である。 図３に示す燃料極の５−５線に対応する断面図である。 図３に示す燃料極の６−６線に対応する断面図である。 角度θ１〜θ３説明をするための第１の図である。 角度θ１〜θ３説明をするための第２の図である。 図１に示す燃料電池の作動状態を説明するための図である。 図１に示す燃料電池の作動状態における電流の流れを説明するための図である。 図１に示す支持基板を示す斜視図である。 図１に示す燃料電池の製造過程における第１段階における図２に対応する断面図である。 図１に示す燃料電池の製造過程における第２段階における図２に対応する断面図である。 図１に示す燃料電池の製造過程における第３段階における図２に対応する断面図である。 図１に示す燃料電池の製造過程における第４段階における図２に対応する断面図である。 図１に示す燃料電池の製造過程における第５段階における図２に対応する断面図である。 図１に示す燃料電池の製造過程における第６段階における図２に対応する断面図である。 図１に示す燃料電池の製造過程における第７段階における図２に対応する断面図である。 図１に示す燃料電池の製造過程における第８段階における図２に対応する断面図である。 本発明に係る燃料電池の第１変形例の図２に対応する断面図である。 本発明に係る燃料電池の第２変形例の図３に対応する断面図である。 図２１に示す燃料極の２２−２２線に対応する断面図である。 図２１に示す燃料極の２３−２３線に対応する断面図である。 図２１に示す燃料極の２４−２４線に対応する断面図である。

（構成）
図１は、本発明の実施形態に係る固体酸化物形燃料電池（ＳＯＦＣ）の構造体を示す。このＳＯＦＣの構造体は、長手方向（ｘ軸方向）を有する平板状の支持基板１０の上下面（互いに平行な両側の主面（平面））のそれぞれに、電気的に直列に接続された複数（本例では、４つ）の同形の発電素子部Ａが長手方向において所定の間隔をおいて配置された、所謂「横縞型」と呼ばれる構成を有する。

このＳＯＦＣの構造体の全体を上方からみた形状は、例えば、長手方向の辺の長さが５〜５０ｃｍで長手方向に直交する幅方向（ｙ軸方向）の長さが１〜１０ｃｍの長方形である。このＳＯＦＣの構造体の全体の厚さは、１〜５ｍｍである。このＳＯＦＣの構造体の全体は、厚さ方向の中心を通り且つ支持基板１０の主面に平行な面に対して上下対称の形状を有する。以下、図１に加えて、このＳＯＦＣの構造体の図１に示す２−２線に対応する部分断面図である図２を参照しながら、このＳＯＦＣの構造体の詳細について説明する。図２は、代表的な１組の隣り合う発電素子部Ａ，Ａのそれぞれの構成（の一部）、並びに、発電素子部Ａ，Ａ間の構成を示す部分断面図である。その他の組の隣り合う発電素子部Ａ，Ａ間の構成も、図２に示す構成と同様である。

支持基板１０は、電子伝導性を有さない多孔質の材料からなる平板状の焼成体である。後述する図１１に示すように、支持基板１０の内部には、長手方向に延びる複数（本例では、６本）の燃料ガス流路１１（貫通孔）が幅方向において所定の間隔をおいて形成されている。本例では、各凹部１２（前記第１凹部に対応）は、支持基板１０の材料からなる平坦な底壁と、全周に亘って支持基板１０の材料からなる周方向に閉じた側壁（長手方向に沿う２つの側壁と幅方向に沿う２つの側壁）と、で画定された直方体状の窪みである。各凹部１２の大きさは、縦（長手方向（ｘ軸方向）の長さ）０．５〜１０ｃｍ、横（幅方向（ｙ軸方向）の長さ）０．６〜９ｃｍ、深さ（ｚ軸方向の長さ）５０〜５００μｍである。

支持基板１０は、例えば、ＣＳＺ（カルシア安定化ジルコニア）から構成され得る。或いは、ＮｉＯ（酸化ニッケル）とＹＳＺ（８ＹＳＺ）（イットリア安定化ジルコニア）とから構成されてもよいし、ＮｉＯ（酸化ニッケル）とＹ_２Ｏ_３（イットリア）とから構成されてもよいし、ＭｇＯ（酸化マグネシウム）とＭｇＡｌ_２Ｏ_４（マグネシアアルミナスピネル）とから構成されてもよい。

支持基板１０は、「遷移金属酸化物又は遷移金属」と、絶縁性セラミックスとを含んで構成され得る。「遷移金属酸化物又は遷移金属」としては、ＮｉＯ（酸化ニッケル）又はＮｉ（ニッケル）が好適である。遷移金属は、燃料ガスの改質反応を促す触媒（炭化水素系のガスの改質触媒）として機能し得る。

また、絶縁性セラミックスとしては、ＭｇＯ（酸化マグネシウム）、又は、「ＭｇＡｌ_２Ｏ_４（マグネシアアルミナスピネル）とＭｇＯ（酸化マグネシウム）の混合物」が好適である。また、絶縁性セラミックスとして、ＣＳＺ（カルシア安定化ジルコニア）、ＹＳＺ（８ＹＳＺ）（イットリア安定化ジルコニア）、Ｙ_２Ｏ_３（イットリア）が使用されてもよい。

このように、支持基板１０が「遷移金属酸化物又は遷移金属」を含むことによって、改質前の残存ガス成分を含んだガスが多孔質の支持基板１０の内部の多数の気孔を介して燃料ガス流路１１から燃料極に供給される過程において、上記触媒作用によって改質前の残存ガス成分の改質を促すことができる。加えて、支持基板１０が絶縁性セラミックスを含むことによって、支持基板１０の絶縁性を確保することができる。この結果、隣り合う燃料極間における絶縁性が確保され得る。

支持基板１０の厚さは、１〜５ｍｍである。以下、この構造体の形状が上下対称となっていることを考慮し、説明の簡便化のため、支持基板１０の上面側の構成についてのみ説明していく。支持基板１０の下面側の構成についても同様である。

図２〜図６に示すように、支持基板１０の上面（上側の主面）に形成された各凹部１２には、燃料極集電部２１の全体が埋設（充填）されている。従って、各燃料極集電部２１は直方体状を呈している。

より詳細には、図４〜図６に示すように、各凹部１２には、側壁の全周に亘って、底壁の表面と側壁の表面とが交差する部分に丸み面取りが施されている。「丸み面取り」とは、断面図において、面取りされた面が「円弧」で表される面取り、或いは、「円弧とは異なる曲線」で表わされる面取りを指す。「丸み面取り」が「円弧」で表される面取りである場合、前記円弧の半径（所謂、面取り半径）は１０〜５００μｍである。

図４〜図６に示すように、各凹部１２について、凹部１２の深さ方向（ｚ軸方向）からみたとき、側壁の全周に亘って、側壁の表面が、凹部１２の深さ方向（ｚ軸方向）において支持基板１０の主面から遠ざかるにつれて凹部１２の中央に近づくように傾斜している。加えて、側壁の全周に亘って、側壁の「凹部１２の深さ方向」に沿う断面形状が、「支持基板１０の主面に接続する位置から凹部１２の底壁に接続する位置までに亘る、凹状の曲線」を呈している。なお、側壁の全周に亘って、側壁の「凹部１２の深さ方向」に沿う断面形状が、「支持基板１０の主面に接続する位置から凹部１２の底壁に接続する位置までに亘る直線」を呈していてもよい。また、側壁の全周に亘って、側壁の「凹部１２の深さ方向」に沿う断面形状が、「支持基板１０の主面に接続するとともに凸状の曲面を呈する第１部分と、凹部１２の底壁に接続するとともに前記第１部分と接続する凹状の曲面を呈する第２部分と、で構成された曲線」を呈していてもよい。以下、側壁の「凹部１２の深さ方向」に沿う断面形状における「側壁の表面と支持基板１０の主面とのなす角度を１８０°から減じて得られる鋭角の大きさが最大となる位置」での前記鋭角の大きさを、角度θ１（θ１＜９０°、図４〜図６を参照）と定義する。角度θ１の大きさについては後述する。

各燃料極集電部２１の上面（外側面）には、凹部２１ａが形成されている。各凹部２１ａは、燃料極集電部２１の材料からなる平坦な底壁と、周方向に閉じた側壁（長手方向に沿う２つの側壁と幅方向に沿う２つの側壁）と、で画定された直方体状の窪みである。周方向に閉じた側壁のうち、長手方向に沿う２つの側壁は支持基板１０の材料からなり、幅方向に沿う２つの側壁は燃料極集電部２１の材料からなる。

各凹部２１ａには、燃料極活性部２２の全体が埋設（充填）されている。従って、各燃料極活性部２２は直方体状を呈している。燃料極集電部２１と燃料極活性部２２とにより燃料極２０が構成される。燃料極２０（燃料極集電部２１＋燃料極活性部２２）は、電子伝導性を有する多孔質の材料からなる焼成体である。各燃料極活性部２２の幅方向に沿う２つの側面と底面とは、凹部２１ａ内で燃料極集電部２１と接触している。

各燃料極集電部２１の上面（外側面）における凹部２１ａを除いた部分には、凹部２１ｂが形成されている。各凹部２１ｂは、燃料極集電部２１の材料からなる平坦な底壁と、周方向に閉じた側壁（長手方向に沿う２つの側壁と幅方向に沿う２つの側壁）と、で画定された直方体状の窪みである。周方向に閉じた側壁のうち、長手方向に沿う２つの側壁は支持基板１０の材料からなり、幅方向に沿う２つの側壁は燃料極集電部２１の材料からなる。

各凹部２１ｂには、インターコネクタ３０が埋設（充填）されている。従って、各インターコネクタ３０は直方体状を呈している。インターコネクタ３０は、電子伝導性を有する緻密な材料からなる焼成体である。各インターコネクタ３０の幅方向に沿う２つの側面と底面とは、凹部２１ｂ内で燃料極集電部２１と接触している。

図４〜図６に示すように、各凹部２１ａには、側壁の全周に亘って、底壁の表面と側壁の表面とが交差する部分に「丸み面取り」が施されている。「丸み面取り」が「円弧」で表される面取りである場合、前記円弧の半径（所謂、面取り半径）は１０〜１００μｍである。各凹部２１ａについて、凹部２１ａの深さ方向（ｚ軸方向）からみたとき、側壁の全周に亘って、側壁の表面が、凹部２１ａの深さ方向（ｚ軸方向）において支持基板１０の主面から遠ざかるにつれて凹部２１ａの中央に近づくように傾斜している。加えて、側壁の全周に亘って、側壁の「凹部２１ａの深さ方向」に沿う断面形状が、「支持基板１０の主面又は燃料極集電部２１の上面に接続する位置から凹部２１ａの底壁に接続する位置までに亘る、凹状の曲線」を呈している。なお、側壁の全周に亘って、側壁の「凹部２１ａの深さ方向」に沿う断面形状が、「支持基板１０の主面又は燃料極集電部２１の上面に接続する位置から凹部２１ａの底壁に接続する位置までに亘る直線」を呈していてもよい。また、側壁の全周に亘って、側壁の「凹部２１ａの深さ方向」に沿う断面形状が、「支持基板１０の主面又は燃料極集電部２１に接続するとともに凸状の曲面を呈する第１部分と、凹部２１ａの底壁に接続するとともに前記第１部分と接続する凹状の曲面を呈する第２部分と、で構成された曲線」を呈していてもよい。以下、側壁の「凹部２１ａの深さ方向」に沿う断面形状における「側壁の表面と支持基板１０の主面とのなす角度を１８０°から減じて得られる鋭角、又は側壁の表面と燃料極集電部２１の上面とのなす鋭角、の大きさが最大となる位置」での前記鋭角の大きさを、角度θ２（θ２＜９０°、図４、図６を参照）と定義する。角度θ２の大きさについては後述する。

図４〜図６に示すように、各凹部２１ｂには、側壁の全周に亘って、底壁の表面と側壁の表面とが交差する部分に「丸み面取り」が施されている。「丸み面取り」が「円弧」で表される面取りである場合、前記円弧の半径（所謂、面取り半径）は１０〜３００μｍである。各凹部２１ｂについて、凹部２１ｂの深さ方向（ｚ軸方向）からみたとき、側壁の全周に亘って、側壁の表面が、凹部２１ｂの深さ方向（ｚ軸方向）において支持基板１０の主面から遠ざかるにつれて凹部２１ｂの中央に近づくように傾斜している。加えて、側壁の全周に亘って、側壁の「凹部２１ｂの深さ方向」に沿う断面形状が、「支持基板１０の主面又は燃料極集電部２１の上面に接続する位置から凹部２１ｂの底壁に接続する位置までに亘る、凹状の曲線」を呈している。なお、側壁の全周に亘って、側壁の「凹部２１ｂの深さ方向」に沿う断面形状が、「支持基板１０の主面又は燃料極集電部２１の上面に接続する位置から凹部２１ｂの底壁に接続する位置までに亘る直線」を呈していてもよい。また、側壁の全周に亘って、側壁の「凹部２１ｂの深さ方向」に沿う断面形状が、「支持基板１０の主面又は燃料極集電部２１に接続するとともに凸状の曲面を呈する第１部分と、凹部２１ｂの底壁に接続するとともに前記第１部分と接続する凹状の曲面を呈する第２部分と、で構成された曲線」を呈していてもよい。以下、側壁の「凹部２１ｂの深さ方向」に沿う断面形状における「側壁の表面と支持基板１０の主面とのなす角度を１８０°から減じて得られる鋭角、又は側壁の表面と燃料極集電部２１の上面とのなす鋭角、の大きさが最大となる位置」での前記鋭角の大きさを、角度θ３（θ３＜９０°、図４、図５を参照）と定義する。角度θ３の大きさについては後述する。

角度θ１、θ２、及び、θ３について付言する。角度θ１、θ２、及び、θ３を総称して「角度θ」と呼ぶ。上述のように、角度θは、対応する凹部の側壁の「凹部の深さ方向」に沿う断面形状における「側壁の表面と支持基板１０の主面とのなす角度を１８０°から減じて得られる鋭角、又は側壁の表面と燃料極集電部２１の上面とのなす鋭角、の大きさが最大となる位置」での前記鋭角の大きさ、と定義される。

図７に示すように、対応する凹部の側壁の全周に亘って、側壁の「凹部の深さ方向」に沿う断面形状が「支持基板１０の主面又は燃料極集電部２１の上面に接続する位置から凹部の底壁に接続する位置までに亘る、凹状の曲線」を呈している場合、角度θは、「側壁の表面と支持基板１０の主面又は燃料極集電部２１の上面とが交差する箇所（図７の点Ｐを参照）における、側壁の表面と支持基板１０の主面とのなす角度を１８０°から減じて得られる鋭角、又は側壁の表面と燃料極集電部２１の上面とのなす鋭角、の大きさ」を意味する。図４〜図６に示すθ１〜θ３は、図７に示す角度θに対応している。

図８に示すように、対応する凹部の側壁の全周に亘って、側壁の「凹部の深さ方向」に沿う断面形状が「支持基板１０の主面又は燃料極集電部２１の上面に接続するとともに凸状の曲面を呈する第１部分と、凹部の底壁に接続するとともに前記第１部分と接続する凹状の曲面を呈する第２部分と、で構成された曲線」を呈している場合、角度θは、「側壁における前記第１、第２部分の接続箇所（変曲点、図８の点Ｐを参照）における、側壁の表面と支持基板１０の主面とのなす角度を１８０°から減じて得られる鋭角、又は側壁の表面と燃料極集電部２１の上面とのなす鋭角、の大きさ」を意味する。

燃料極２０（燃料極集電部２１及び燃料極活性部２２）の上面（外側面）と、インターコネクタ３０の上面（外側面）と、支持基板１０の主面とにより、１つの平面（凹部１２が形成されていない場合の支持基板１０の主面と同じ平面）が構成されている。即ち、燃料極２０の上面とインターコネクタ３０の上面と支持基板１０の主面との間で、段差が形成されていない。

燃料極活性部２２は、例えば、ＮｉＯ（酸化ニッケル）とＹＳＺ（８ＹＳＺ）（イットリア安定化ジルコニア）とから構成され得る。或いは、ＮｉＯ（酸化ニッケル）とＧＤＣ（ガドリニウムドープセリア）とから構成されてもよい。燃料極集電部２１は、例えば、ＮｉＯ（酸化ニッケル）とＹＳＺ（８ＹＳＺ）（イットリア安定化ジルコニア）とから構成され得る。或いは、ＮｉＯ（酸化ニッケル）とＹ_２Ｏ_３（イットリア）とから構成されてもよいし、ＮｉＯ（酸化ニッケル）とＣＳＺ（カルシア安定化ジルコニア）とから構成されてもよい。燃料極活性部２２の厚さは、５〜３０μｍであり、燃料極集電部２１の厚さ（即ち、凹部１２の深さ）は、５０〜５００μｍである。

このように、燃料極集電部２１は、電子伝導性を有する物質を含んで構成される。燃料極活性部２２は、電子伝導性を有する物質と酸素イオン伝導性を有する物質とを含んで構成される。燃料極活性部２２における「気孔部分を除いた全体積に対する酸素イオン伝導性を有する物質の体積割合」は、燃料極集電部２１における「気孔部分を除いた全体積に対する酸素イオン伝導性を有する物質の体積割合」よりも大きい。

インターコネクタ３０は、例えば、ＬａＣｒＯ_３（ランタンクロマイト）から構成され得る。或いは、（Ｓｒ，Ｌａ）ＴｉＯ_３（ストロンチウムチタネート）から構成されてもよい。インターコネクタ３０の厚さは、１０〜１００μｍである。

燃料極２０及びインターコネクタ３０がそれぞれの凹部１２に埋設された状態の支持基板１０における長手方向に延びる外周面において複数のインターコネクタ３０が形成されたそれぞれの部分の長手方向中央部を除いた全面は、固体電解質膜４０により覆われている。固体電解質膜４０は、イオン伝導性を有し且つ電子伝導性を有さない緻密な材料からなる焼成体である。固体電解質膜４０は、例えば、ＹＳＺ（８ＹＳＺ）（イットリア安定化ジルコニア）から構成され得る。或いは、ＬＳＧＭ（ランタンガレート）から構成されてもよい。固体電解質膜４０の厚さは、３〜５０μｍである。

即ち、燃料極２０がそれぞれの凹部１２に埋設された状態の支持基板１０における長手方向に延びる外周面の全面は、インターコネクタ３０と固体電解質膜４０とからなる緻密層により覆われている。この緻密層は、緻密層の内側の空間を流れる燃料ガスと緻密層の外側の空間を流れる空気との混合を防止するガスシール機能を発揮する。

なお、図２に示すように、本例では、固体電解質膜４０が、燃料極２０（集電部２１＋活性部２２）の上面、インターコネクタ３０の上面における長手方向の両側端部、及び支持基板１０の主面を覆っている。ここで、上述したように、燃料極２０の上面とインターコネクタ３０の上面と支持基板１０の主面との間で段差が形成されていない。従って、固体電解質膜４０が平坦化されている。この結果、固体電解質膜４０に段差が形成される場合に比して、応力集中に起因する固体電解質膜４０でのクラックの発生が抑制され得、固体電解質膜４０が有するガスシール機能の低下が抑制され得る。

固体電解質膜４０における各燃料極活性部２２と接している箇所の上面には、反応防止膜５０を介して空気極６０が形成されている。反応防止膜５０は、緻密な材料からなる焼成体であり、空気極６０は、電子伝導性を有する多孔質の材料からなる焼成体である。反応防止膜５０及び空気極６０を上方からみた形状は、燃料極活性部２２と略同一の長方形である。

反応防止膜５０は、例えば、ＧＤＣ＝（Ｃｅ，Ｇｄ）Ｏ_２（ガドリニウムドープセリア）から構成され得る。反応防止膜５０の厚さは、３〜５０μｍである。空気極６０は、例えば、ＬＳＣＦ＝（Ｌａ，Ｓｒ）（Ｃｏ，Ｆｅ）Ｏ_３（ランタンストロンチウムコバルトフェライト）から構成され得る。或いは、ＬＳＦ＝（Ｌａ，Ｓｒ）ＦｅＯ_３（ランタンストロンチウムフェライト）、ＬＮＦ＝Ｌａ（Ｎｉ，Ｆｅ）Ｏ_３（ランタンニッケルフェライト）、ＬＳＣ＝（Ｌａ，Ｓｒ）ＣｏＯ_３（ランタンストロンチウムコバルタイト）等から構成されてもよい。また、空気極６０は、ＬＳＣＦからなる第１層（内側層）とＬＳＣからなる第２層（外側層）との２層によって構成されてもよい。空気極６０の厚さは、１０〜１００μｍである。

なお、反応防止膜５０が介装されるのは、ＳＯＦＣ作製時又は作動中のＳＯＦＣ内において固体電解質膜４０内のＹＳＺと空気極６０内のＳｒとが反応して固体電解質膜４０と空気極６０との界面に電気抵抗が大きい反応層が形成される現象の発生を抑制するためである。

ここで、燃料極２０と、固体電解質膜４０と、反応防止膜５０と、空気極６０とが積層されてなる積層体が、「発電素子部Ａ」に対応する（図２を参照）。即ち、支持基板１０の上面には、複数（本例では、４つ）の発電素子部Ａが、長手方向において所定の間隔をおいて配置されている。

各組の隣り合う発電素子部Ａ，Ａについて、一方の（図２では、左側の）発電素子部Ａの空気極６０と、他方の（図２では、右側の）発電素子部Ａのインターコネクタ３０とを跨ぐように、空気極６０、固体電解質膜４０、及び、インターコネクタ３０の上面に、空気極集電膜７０が形成されている。空気極集電膜７０は、電子伝導性を有する多孔質の材料からなる焼成体である。空気極集電膜７０を上方からみた形状は、長方形である。

空気極集電膜７０は、例えば、ＬＳＣＦ＝（Ｌａ，Ｓｒ）（Ｃｏ，Ｆｅ）Ｏ_３（ランタンストロンチウムコバルトフェライト）から構成され得る。或いは、ＬＳＣ＝（Ｌａ，Ｓｒ）ＣｏＯ_３（ランタンストロンチウムコバルタイト）から構成されてもよい。或いは、Ａｇ（銀）、Ａｇ−Ｐｄ（銀パラジウム合金）から構成されてもよい。空気極集電膜７０の厚さは、５０〜５００μｍである。

このように各空気極集電膜７０が形成されることにより、各組の隣り合う発電素子部Ａ，Ａについて、一方の（図２では、左側の）発電素子部Ａの空気極６０と、他方の（図２では、右側の）発電素子部Ａの燃料極２０（特に、燃料極集電部２１）とが、電子伝導性を有する「空気極集電膜７０及びインターコネクタ３０」を介して電気的に接続される。この結果、支持基板１０の上面に配置されている複数（本例では、４つ）の発電素子部Ａが電気的に直列に接続される。ここで、電子伝導性を有する「空気極集電膜７０及びインターコネクタ３０」が、前記「電気的接続部」に対応する。

なお、インターコネクタ３０は、前記「電気的接続部」における前記「緻密な材料で構成された第１部分」に対応し、気孔率は１０％以下である。空気極集電膜７０は、前記「電気的接続部」における前記「多孔質の材料で構成された第２部分」に対応し、気孔率は２０〜６０％である。

以上、説明した「横縞型」のＳＯＦＣの構造体に対して、図９に示すように、支持基板１０の燃料ガス流路１１内に燃料ガス（水素ガス等）を流すとともに、支持基板１０の上下面（特に、各空気極集電膜７０）を「酸素を含むガス」（空気等）に曝す（或いは、支持基板１０の上下面に沿って酸素を含むガスを流す）ことにより、固体電解質膜４０の両側面間に生じる酸素分圧差によって起電力が発生する。更に、この構造体を外部の負荷に接続すると、下記（１）、（２）式に示す化学反応が起こり、電流が流れる(発電状態)。
（１／２）・Ｏ_２＋２ｅ⁻→Ｏ^２− （於：空気極６０） …（１）
Ｈ_２＋Ｏ^２−→Ｈ_２Ｏ＋２ｅ⁻ （於：燃料極２０） …（２）

発電状態においては、図１０に示すように、各組の隣り合う発電素子部Ａ，Ａについて、電流が、矢印で示すように流れる。この結果、図９に示すように、このＳＯＦＣの構造体全体から（具体的には、図９において最も手前側の発電素子部Ａのインターコネクタ３０と最も奥側の発電素子部Ａの空気極６０とを介して）電力が取り出される。

（製造方法）
次に、図１に示した「横縞型」のＳＯＦＣの構造体の製造方法の一例について図１１〜図１９を参照しながら簡単に説明する。図１１〜図１９において、各部材の符号の末尾の「ｇ」は、その部材が「焼成前」であることを表す。

先ず、図１１に示す形状を有する支持基板の成形体１０ｇが作製される。この支持基板の成形体１０ｇは、例えば、支持基板１０の材料（例えば、ＣＳＺ）の粉末にバインダー等が添加されて得られるスラリーを用いて、押し出し成形、切削等の手法を利用して作製され得る。以下、図１１に示す１２−１２線に対応する部分断面を表す図１２〜図１９を参照しながら説明を続ける。

図１２に示すように、支持基板の成形体１０ｇが作製されると、次に、図１３に示すように、支持基板の成形体１０ｇの上下面に形成された各凹部に、燃料極集電部の成形体２１ｇがそれぞれ埋設・形成される。次いで、図１４に示すように、各燃料極集電部の成形体２１ｇの外側面に形成された各凹部に、燃料極活性部の成形体２２ｇがそれぞれ埋設・形成される。各燃料極集電部の成形体２１ｇ、及び各燃料極活性部２２ｇは、例えば、燃料極２０の材料（例えば、ＮｉとＹＳＺ）の粉末にバインダー等が添加されて得られるスラリーを用いて、印刷法等を利用して埋設・形成される。

続いて、図１５に示すように、各燃料極集電部の成形体２１ｇの外側面における「燃料極活性部の成形体２２ｇが埋設された部分を除いた部分」に形成された各凹部に、インターコネクタの成形体３０ｇがそれぞれ埋設・形成される。各インターコネクタの成形体３０ｇは、例えば、インターコネクタ３０の材料（例えば、ＬａＣｒＯ_３）の粉末にバインダー等が添加されて得られるスラリーを用いて、印刷法等を利用して埋設・形成される。

次に、図１６に示すように、複数の燃料極の成形体（２１ｇ＋２２ｇ）及び複数のインターコネクタの成形体３０ｇがそれぞれ埋設・形成された状態の支持基板の成形体１０ｇにおける長手方向に延びる外周面において複数のインターコネクタの成形体３０ｇが形成されたそれぞれの部分の長手方向中央部を除いた全面に、固体電解質膜の成形膜４０ｇが形成される。固体電解質膜の成形膜４０ｇは、例えば、固体電解質膜４０の材料（例えば、ＹＳＺ）の粉末にバインダー等が添加されて得られるスラリーを用いて、印刷法、ディッピング法等を利用して形成される。

次に、図１７に示すように、固体電解質膜の成形体４０ｇにおける各燃料極の成形体２２ｇと接している箇所の外側面に、反応防止膜の成形膜５０ｇが形成される。各反応防止膜の成形膜５０ｇは、例えば、反応防止膜５０の材料（例えば、ＧＤＣ）の粉末にバインダー等が添加されて得られるスラリーを用いて、印刷法等を利用して形成される。

そして、このように種々の成形膜が形成された状態の支持基板の成形体１０ｇが、空気中にて１５００℃で３時間焼成される。これにより、図１に示したＳＯＦＣの構造体において空気極６０及び空気極集電膜７０が形成されていない状態の構造体が得られる。

次に、図１８に示すように、各反応防止膜５０の外側面に、空気極の成形膜６０ｇが形成される。各空気極の成形膜６０ｇは、例えば、空気極６０の材料（例えば、ＬＳＣＦ）の粉末にバインダー等が添加されて得られるスラリーを用いて、印刷法等を利用して形成される。

次に、図１９に示すように、各組の隣り合う発電素子部について、一方の発電素子部の空気極の成形膜６０ｇと、他方の発電素子部のインターコネクタ３０とを跨ぐように、空気極の成形膜６０ｇ、固体電解質膜４０、及び、インターコネクタ３０の外側面に、空気極集電膜の成形膜７０ｇが形成される。各空気極集電膜の成形膜７０ｇは、例えば、空気極集電膜７０の材料（例えば、ＬＳＣＦ）の粉末にバインダー等が添加されて得られるスラリーを用いて、印刷法等を利用して形成される。

そして、このように成形膜６０ｇ、７０ｇが形成された状態の支持基板１０が、空気中にて１０５０℃で３時間焼成される。これにより、図１に示したＳＯＦＣの構造体が得られる。以上、図１に示したＳＯＦＣの構造体の製造方法の一例について説明した。

なお、この時点では、酸素含有雰囲気での焼成により、支持基板１０、及び燃料極２０中のＮｉ成分が、ＮｉＯとなっている。従って、燃料極２０の導電性を獲得するため、その後、支持基板１０側から還元性の燃料ガスが流され、ＮｉＯが８００〜１０００℃で１〜１０時間に亘って還元処理される。なお、この還元処理は発電時に行われてもよい。

（作用・効果）
以上、説明したように、上記本発明の実施形態に係る「横縞型」のＳＯＦＣの構造体では、支持基板１０の主面に形成された各凹部１２について、側壁の全周に亘って、底壁の表面と前記側壁の表面とが交差する部分に「丸み面取り」が施されている。この結果、側壁の全周に亘って「丸み面取り」が施されない場合と比べて、主として「凹部１２の底壁の表面と側壁の表面とが交差する部分」において燃料極２０（具体的には、燃料極集電部２１）の剥離が発生し難いことが判明した。これは、以下の２つの理由に基づくと考えられる。

即ち、凹部１２の側壁の全周に亘って「丸み面取り」が施されると、第１に、凹部１２の内壁と凹部１２に埋設された燃料極集電部２１との界面において支持基板１０と燃料極集電部２１との熱膨張率差から生じるせん断応力の過大な集中が回避され易い。第２に、焼成前の積層体において、凹部１２の内壁と凹部１２に埋設された燃料極集電部２１との界面において接触不良が発生し難い。この結果、積層体の焼成後において燃料極集電部２１の剥離が発生し難い、と考えられる。

また、支持基板１０の上下面に形成されている、燃料極２０（集電部２１）を埋設するための複数の凹部１２のそれぞれが、全周に亘って支持基板１０の材料からなる周方向に閉じた側壁を有している。換言すれば、支持基板１０において各凹部１２を囲む枠体がそれぞれ形成されている。従って、この構造体は、支持基板１０が外力を受けた場合に変形し難い。

また、支持基板１０の各凹部１２内に燃料極２０（集電部２１＋活性部２２）及びインターコネクタ３０等の部材が隙間なく充填・埋設された状態で、支持基板１０と前記埋設された部材とが共焼結される。従って、部材間の接合性が高く且つ信頼性の高い焼結体が得られる。

また、インターコネクタ３０が、燃料極集電部２１の外側面に形成された凹部２１ｂに埋設され、この結果、直方体状のインターコネクタ３０の幅方向（ｙ軸方向）に沿う２つの側面と底面とが凹部２１ｂ内で燃料極集電部２１と接触している。従って、燃料極集電部２１の外側平面上に直方体状のインターコネクタ３０が積層される（接触する）構成が採用される場合に比べて、燃料極２０（集電部２１）とインターコネクタ３０との界面の面積を大きくできる。従って、燃料極２０とインターコネクタ３０との間における電子伝導性を高めることができ、この結果、燃料電池の発電出力を高めることができる。

また、上記実施形態では、平板状の支持基板１０の上下面のそれぞれに、複数の発電素子部Ａが設けられている。これにより、支持基板の片側面のみに複数の発電素子部が設けられる場合に比して、構造体中における発電素子部の数を多くでき、燃料電池の発電出力を高めることができる。

また、上記実施形態では、固体電解質膜４０が、燃料極２０（集電部２１＋活性部２２）の外側面、インターコネクタ３０の外側面における長手方向の両側端部、及び支持基板１０の主面を覆っている。ここで、燃料極２０の外側面とインターコネクタ３０の外側面と支持基板１０の主面との間で段差が形成されていない。従って、固体電解質膜４０が平坦化されている。この結果、固体電解質膜４０に段差が形成される場合に比して、応力集中に起因する固体電解質膜４０でのクラックの発生が抑制され得、固体電解質膜４０が有するガスシール機能の低下が抑制され得る。

（角度θ１の適切な範囲）
以下、凹部１２の側壁の表面と支持基板１０の主面とが交差する部分における、側壁の表面と支持基板１０の主面とのなす角度を１８０°から減じて得られる角度（側壁の表面と燃料極集電部２１の上面とのなす角度）θ１（θ１＜９０°、図４〜図６を参照）の大きさについて述べる。

支持基板１０の主面に形成された凹部１２に燃料極２０（より正確には、燃料極集電部２１）が埋設（充填）された上記実施形態が、通常の環境下で稼働される場合には、埋設された燃料極集電部２１の剥離が発生し難い。しかしながら、上記実施形態が熱応力的に過酷な環境下で稼働されると、埋設された燃料極集電部２１の剥離が発生する場合があった。本発明者は、係る燃料極集電部２１の剥離の発生が、角度θ１（θ１＜９０°）の大きさと強い相関があることを見出した。以下、このことを確認した試験について説明する。

（試験）
この試験では、上記実施形態に係る燃料電池について、支持基板１０及び燃料極集電部２１の材質、並びに、角度θ１（θ１＜９０°）の組み合わせが異なる複数のサンプルが作製された。具体的には、表１に示すように、１４種類の水準（組み合わせ）が準備された。各水準に対して１０個のサンプル（Ｎ＝１０）が作製された。表１に記載されたθ１の値は、焼成体である上記実施形態の完成後、且つ、上記還元処理後の段階での値（Ｎ＝１０の平均値）である。

各サンプル（図１に示す燃料電池）にて使用された支持基板１０としては、材料の気孔率が２０〜６０％であり、厚さ、幅がそれぞれ、２．５ｍｍ、５０ｍｍ（即ち、アスペクト比が２０）であり、ガス流路１１の断面形状が直径１．５ｍｍの円形であり、隣接するガス流路１１、１１間のピッチＰが５．０ｍｍのものが使用された。各サンプルでは、上述と同様、支持基板成形体、燃料極成形体、及び固体電解質膜成形体が共焼成された。その後、各サンプルに対して還元処理が行われた。各サンプルでは、支持基板１０と燃料極集電部２１との（常温から１０００℃の間における）熱膨張率差は、０．５〜２ｐｐｍ/Ｋであった。

各サンプルにおいて、凹部１２の大きさは、縦（ｘ軸方向の長さ）０．５〜１０ｃｍ、横（ｙ軸方向の長さ）０．６〜９ｃｍ、深さ（ｚ軸方向の長さ）５０〜５００μｍであった。凹部１２の底壁の表面と側壁の表面とが交差する部分において側壁の全周に亘って施された「丸み面取り」の面取り半径は、１０〜５００μｍであった。凹部１２について、凹部１２の深さ方向（ｚ軸方向）からみたとき、側壁の全周に亘って、側壁の表面が、凹部１２の深さ方向（ｚ軸方向）において支持基板１０の主面から遠ざかるにつれて凹部１２の中央に近づくように傾斜していた。加えて、側壁の全周に亘って、側壁の「凹部１２の深さ方向」（ｚ軸方向）に沿う断面形状が、「支持基板１０の主面に接続する位置から凹部１２の底壁に接続する位置までに亘る、凹状の曲線」を呈していた。焼成温度は、１３００〜１６００℃の範囲内で調整された。焼成時間は、１〜２０時間の範囲内で調整された。還元処理温度は、８００〜１０００℃の範囲内で調整された。還元処理時間は、１〜１０時間の範囲内で調整された。

そして、上記還元処理後の段階（還元状態）における各サンプルについて、「燃料極２０に還元性の燃料ガスを流通させながら、雰囲気温度を常温から７５０℃まで２時間で上げた後に７５０℃から常温まで４時間で下げるパターン」を１００回繰り返す熱サイクル試験を行った。そして、各サンプルについて、凹部１２に埋設された燃料極集電部２１の剥離の発生の有無が確認された。この確認は、目視、並びに、顕微鏡を使用した観察によってなされた。この結果は表１に示すとおりである。

表１から理解できるように、熱応力的に過酷な上記熱サイクル試験を行った後では、角度θ１が３０°未満、又は、８５°より大きい場合には、理由は不明であるが、埋設された燃料極集電部２１に剥離が発生し易い。一方、角度θ１が３０〜８５°の範囲内では、燃料極集電部２１に剥離が発生し難い、ということができる。以上より、角度θ１が３０〜８５°の範囲内にある場合、そうでない場合と比べて、凹部１２に埋設された燃料極集電部２１の剥離が発生し難い、ということができる。

なお、本発明者は、通常の条件・環境下（例えば、常温から７５０℃まで４時間で上げた後に７５０℃から常温まで１２時間で下げるパターン）にて上記実施形態が使用される場合、角度θ１が３０〜８５°の範囲外であっても、凹部１２に埋設された燃料極集電部２１に剥離が発生しないことを別途確認している。

以上の結果は、凹部１２の平面形状（凹部１２の深さ方向（ｚ軸方向）からみたときの形状）が長方形状の場合に対応するが、正方形、円形、楕円形、長穴形状等であっても同じ結果が得られることが既に確認されている。また、以上の結果は、凹部１２の深さ方向（ｚ軸方向）において凹部１２の側壁の表面が凹面状の曲面を呈する場合に対応するが、凹部１２の深さ方向（ｚ軸方向）において凹部１２の側壁の表面が平面を呈する場合であっても同じ結果が得られることが既に確認されている。

また、各凹部１２について、凹部２１ａの側壁の全周に亘って、角度θ２が、凹部１２の対応する位置の側壁の角度θ１より小さいと、凹部２１ａに埋設された燃料極活性部２２の剥離の発生が抑制され得ることが確認されている。同様に、各凹部１２について、凹部２１ｂの側壁の全周に亘って、角度θ３が、凹部１２の対応する位置の側壁の角度θ１より小さいと、凹部２１ｂに埋設されたインターコネクタ３０の剥離の発生が抑制され得ることが確認されている。

なお、本発明は上記実施形態に限定されることはなく、本発明の範囲内において種々の変形例を採用することができる。例えば、上記実施形態においては、各凹部１２にはインターコネクタ３０の全体が埋設されているが、インターコネクタ３０の一部のみが各凹部１２に埋設され、インターコネクタ３０の残りの部分が凹部１２の外に突出（即ち、支持基板１０の主面から突出）していてもよい。

また、上記実施形態においては、平板状の支持基板１０の上下面のそれぞれに複数の凹部１２が形成され且つ複数の発電素子部Ａが設けられているが、図２０に示すように、支持基板１０の片側面のみに複数の凹部１２が形成され且つ複数の発電素子部Ａが設けられていてもよい。

また、上記実施形態においては、燃料極２０が燃料極集電部２１と燃料極活性部２２との２層で構成されているが、燃料極２０が燃料極活性部２２に相当する１層で構成されてもよい。

加えて、上記実施形態においては、図３に示すように、燃料極集電部２１の外側面に形成された凹部２１ｂが、燃料極集電部２１の材料からなる底壁と、周方向に閉じた側壁（支持基板１０の材料からなる長手方向に沿う２つの側壁と、燃料極集電部２１の材料からなる幅方向に沿う２つの側壁）と、で画定された直方体状の窪みとなっている。この結果、凹部２１ｂに埋設されたインターコネクタ３０の幅方向に沿う２つの側面と底面とが凹部２１ｂ内で燃料極集電部２１と接触している。同様に、燃料極集電部２１の外側面に形成された凹部２１ａが、燃料極集電部２１の材料からなる底壁と、周方向に閉じた側壁（支持基板１０の材料からなる長手方向に沿う２つの側壁と、燃料極集電部２１の材料からなる幅方向に沿う２つの側壁）と、で画定された直方体状の窪みとなっている。この結果、凹部２１ａに埋設された燃料極活性部２２の幅方向に沿う２つの側面と底面とが凹部２１ａ内で燃料極集電部２１と接触している。

これに対し、図３〜図６にそれぞれ対応する図２１〜図２４に示すように、燃料極集電部２１の外側面に形成された凹部２１ｂが、燃料極集電部２１の材料からなる底壁と、全周に亘って燃料極集電部２１の材料からなる周方向に閉じた側壁（長手方向に沿う２つの側壁と、幅方向に沿う２つの側壁）と、で画定された直方体状の窪みであってもよい。同様に、燃料極集電部２１の外側面に形成された凹部２１ａが、燃料極集電部２１の材料からなる底壁と、全周に亘って燃料極集電部２１の材料からなる周方向に閉じた側壁（長手方向に沿う２つの側壁と、幅方向に沿う２つの側壁）と、で画定された直方体状の窪みであってもよい。

これによれば、凹部２１ｂに埋設されたインターコネクタ３０の４つの側面の全てと底面とが凹部２１ｂ内で燃料極集電部２１と接触する。従って、燃料極集電部２１とインターコネクタ３０との界面の面積をより一層大きくできる。従って、燃料極集電部２１とインターコネクタ３０との間における電子伝導性をより一層高めることができ、この結果、燃料電池の発電出力をより一層高めることができる。同様に、凹部２１ａに埋設された燃料極活性部２２の４つの側面の全てと底面とが凹部２１ａ内で燃料極集電部２１と接触する。従って、燃料極集電部２１と燃料極活性部２２との界面の面積をより一層大きくできる。従って、燃料極集電部２１と燃料極活性部２２との間における電子伝導性をより一層高めることができ、この結果、燃料電池の発電出力をより一層高めることができる。

図２１〜図２４に示す例においても、角度θ１が３０〜８５°の範囲内にある場合、そうでない場合と比べて、凹部１２に埋設された燃料極集電部２１の剥離が発生し難いことが確認されている。また、各凹部１２について、凹部２１ａの側壁の全周に亘って、角度θ２が、凹部１２の対応する位置の側壁の角度θ１より小さいと、凹部２１ａに埋設された燃料極活性部２２の剥離の発生が抑制され得ることが確認されている。同様に、各凹部１２について、凹部２１ｂの側壁の全周に亘って、角度θ３が、凹部１２の対応する位置の側壁の角度θ１より小さいと、凹部２１ｂに埋設されたインターコネクタ３０の剥離の発生が抑制され得ることが確認されている。

１０…支持基板、１１…燃料ガス流路、１２…凹部、２０…燃料極、２１…燃料極集電部、２１ａ、２１ｂ…凹部、２２…燃料極活性部、３０…インターコネクタ、４０…固体電解質膜、５０…反応防止膜、６０…空気極、７０…空気極集電膜、Ａ…発電素子部

Claims (5)

1. ガス流路が内部に形成された平板状の多孔質の支持基板と、
   前記平板状の支持基板の主面における互いに離れた複数の箇所にそれぞれ設けられ、少なくとも燃料極、固体電解質、及び空気極が積層されてなる複数の発電素子部と、
   １組又は複数組の隣り合う前記発電素子部の間にそれぞれ設けられ、隣り合う前記発電素子部の一方の燃料極と他方の空気極とを電気的に接続する１つ又は複数の電気的接続部と、
   を備えた燃料電池において、
   前記平板状の支持基板の主面における前記複数の箇所に、前記支持基板の材料からなる平坦な底壁と全周に亘って前記支持基板の材料からなる周方向に閉じた側壁とを有する第１凹部がそれぞれ形成され、
   前記各第１凹部に、対応する前記発電素子部の燃料極がそれぞれ埋設され、
   前記各第１凹部について、前記側壁の全周に亘って、
   前記底壁の表面と前記側壁の表面とが交差する部分に丸み面取りが施され、
   前記各第１凹部について、前記側壁の全周に亘って、
   前記側壁の表面が、前記第１凹部の深さ方向からみたとき前記第１凹部の深さ方向において前記支持基板の主面から遠ざかるにつれて前記第１凹部の中央に近づくように傾斜し、且つ、前記側壁の前記第１凹部の深さ方向に沿う断面形状における前記側壁の表面と前記支持基板の主面とのなす角度を１８０°から減じて得られる鋭角の大きさが最大となる位置での前記鋭角の大きさである第１角度が３０〜８５°である、燃料電池。
2. 請求項１に記載の燃料電池において、
   前記埋設された各燃料極における前記第１凹部の底壁に接触する面と反対側の面に、前記燃料極の材料からなる底壁と周方向に閉じた側壁とを有する第２凹部がそれぞれ形成され、
   前記各第２凹部に埋設部材がそれぞれ埋設され、
   前記各第２凹部について、前記側壁の全周に亘って、
   前記側壁の表面が、前記第２凹部の深さ方向からみたとき前記第２凹部の深さ方向において前記支持基板の主面から遠ざかるにつれて前記第２凹部の中央に近づくように傾斜し、且つ、前記側壁の前記第２凹部の深さ方向に沿う断面形状における前記側壁の表面と前記支持基板の主面とのなす角度を１８０°から減じて得られる鋭角の大きさが最大となる位置での前記鋭角の大きさである第２角度が、対応する前記第１凹部の前記第１角度より小さい、燃料電池。
3. 請求項１又は請求項２に記載の燃料電池において、
   前記各第１凹部について、前記側壁の全周に亘って、
   前記側壁の前記第１凹部の深さ方向に沿う断面形状が、前記支持基板の主面に接続する位置から前記第１凹部の底壁に接続する位置までに亘る、凹状の曲線を呈している、燃料電池。
4. 請求項１又は請求項２に記載の燃料電池において、
   前記各第１凹部について、前記側壁の全周に亘って、
   前記側壁の前記第１凹部の深さ方向に沿う断面形状が、前記支持基板の主面に接続するとともに凸状の曲面を呈する第１部分と、前記第１凹部の底壁に接続するとともに前記第１部分と接続する凹状の曲面を呈する第２部分と、で構成された曲線を呈している、燃料電池。
5. 請求項１乃至請求項４の何れか一項に記載の燃料電池において、
   前記丸み面取りが円弧で表され、前記円弧の半径が１０〜５００μｍである、燃料電池。

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