JP5885579B2 - 固体酸化物形燃料電池およびその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は，固体電解質層を備えた固体酸化物形燃料電池およびその製造方法に関する。

燃料電池として，固体電解質（固体酸化物）を用いた固体酸化物形燃料電池（以下，「ＳＯＦＣ」とも記す）が知られている。このＳＯＦＣは，例えば板状の固体電解質層の各面に燃料電極と空気電極とを備えた燃料電池セル本体（積層体）から構成される。燃料電極に燃料ガスを供給するとともに，空気電極に空気を供給し，固体電解質層を介して，燃料（燃料ガス）及び空気中の酸素（酸化剤ガス）を化学反応させることで，電力が発生する。
燃料電池セル本体に集電体（インターコネクタ）が電気的に接続され，燃料電池セル本体から発電された電力が外部に出力される。

ここで，燃料電池セル本体と集電体との接触面積が確実に確保するための技術が公開されている（特許文献１参照）。即ち，集電体に設けられた複数の凸部が，電極層（燃料電池セル本体）に形成された潰れ変形部に差し込まれる。集電体の凸部が，電極層に差し込まれることで，燃料電池セル本体と集電体との接触面積が確実に確保される。

また，燃料ガスと酸化剤ガスを分離するためのセパレータからのクロムの拡散を防止するための技術が公開されている（特許文献２参照）。即ち，セパレータの酸化剤ガスの通路の表面にクロムと反応し易い酸化物から成る表面保護層を形成する。表面保護層の酸化物がクロムと反応することで，クロムの拡散が防止される。

特開２０１０−２７２４９９号公報 特開平７−１５３４６９号公報

ここで，導電性，耐熱性等の関係で，インターコネクタにはクロムを含む金属が用いられる。このクロムが燃料電池セル本体に拡散すると，燃料電池セル本体の機能が低下する畏れがある。
特許文献１の技術を適用することで，燃料電池セル本体とインターコネクタの電気的接続の確実性を向上できるが，インターコネクタからのクロムの拡散の防止が困難である。
また，特許文献２の技術を適用したとしても，インターコネクタに形成された表面保護層が酸化剤ガスの通路を狭め，ガスの流路の確保が困難となる畏れもある。

本発明は，上述した課題を解決するためになされたものであり，インターコネクタからのクロムの拡散防止，およびインターコネクタ上でのガスの流路の確保の両立を図った固体酸化物形燃料電池及びその製造方法を提供することを目的とする。

Ａ．本発明の一態様に係る固体酸化物形燃料電池は，空気電極層，固体電解質層，および燃料電極層を備え，発電機能を有する，燃料電池セル本体と，平坦形状の平坦部と，前記平坦部の一方の面から突出して前記空気電極層または前記燃料電極層の一方の電極層と電気的に接続され，その一部が前記一方の電極層内に押し込まれる，複数の凸部と，を有し，金属材料から形成される，インターコネクタと，を具備する固体酸化物形燃料電池において，前記凸部の上面および少なくとも一部の側面を覆い，前記平坦部の少なくとも一部を覆わない被覆層をさらに具備する，
ことを特徴とする。

この固体酸化物形燃料電池では，インターコネクタが「空気電極層または前記燃料電極層の一方の電極層と電気的に接続され，その一部が前記一方の電極層内に押し込まれる，複数の凸部」を有することで，インターコネクタと一方の電極層との電気的接続の確実性が確保される。また，「凸部の上面および少なくとも一部の側面を覆い，前記平坦部の少なくとも一部を覆わない被覆層」を具備する。即ち，被覆層が，平坦部の少なくとも一部を覆わないことで，平坦部上でのガスの流路が確保される。この結果，電気的接続の確実性と，ガスの流路の確保との両立が可能となる。

（１）前記被覆層の厚さが０．００１ｍｍ以上，（０．５×Ｌ）未満であることが好ましい（Ｌ： 前記複数の凸部間の距離）。
被覆層の厚さが０．００１ｍｍ未満だと，電気的接続の確実性の確保が不十分となる畏れがある。また，被覆層の厚さが（０．５×Ｌ）以上だと，複数の凸部間が被覆層で塞がれ，平坦部上でのガスの流路の確保が困難となる。

（２）前記凸部の先端側エッジ部の曲率半径Ｒ１より，該先端側エッジ部に対応する前記被覆層のエッジ部の曲率半径Ｒ２が大きいことが好ましい。
凸部の先端側エッジ部よりも，被覆層のエッジ部の形状を丸めることで，一方の電極層内に凸部が押し込まれるときの応力の集中を緩和し，一方の電極層の割れを防止できる。

（３）前記被覆層が印刷により形成されても良い。
印刷を用いて，被覆層を簡便に形成できる。この印刷に，凸部よりも大きい開口を有するマスク印刷，スクリーン印刷，タンプ印刷等を利用できる。

（４）前記被覆層がＡｇ，ＡｇＰｄ合金，スピネル系材料，ペロブスカイト系材料のいずれかを含んでも良い。これらの材料は，クロムの拡散を防止する機能を有する。

Ｂ．固体酸化物形燃料電池の製造方法は，平坦形状の平坦部と，前記平坦部の一方の面から突出して前記空気電極層または前記燃料電極層の一方の電極層と電気的に接続される複数の凸部と，を有し，金属材料から形成される，インターコネクタを用意する工程と，前記凸部の上面および少なくとも一部の側面を覆い，前記平坦部の少なくとも一部を覆わない被覆層を印刷により形成する工程と，を具備することを特徴とする。

インターコネクタが「一方の電極層と電気的に接続される複数の凸部」を有することで，電気的接続の確実性が向上し，「前記凸部の上面および少なくとも一部の側面を覆い，前記平坦部の少なくとも一部を覆わない被覆層を印刷により形成する」ことでガスの流路の確保が可能となる。即ち，電気的接続の確実性と，ガスの流路の確保との両立が可能な固体酸化物形燃料電池を製造できる。

（１）前記被覆層を印刷により形成する工程が，前記被覆層を構成する材料のペーストをマスクの複数の開口から押し出すことで，このペーストを前記複数の凸部に塗布する工程を有しても良い。
ペーストをマスクの複数の開口から押し出し，複数の凸部に塗布することで，被覆層を効率的に形成できる。

（２）前記複数の開口が，前記複数の凸部に対応して配置され，かつこれらの凸部よりも大きい径を有しても良い。
複数の凸部に対応して配置され，かつこれらの凸部よりも大きい径を有する複数の開口からペーストを押し出すことで，凸部の先端のみならず，その側面まで，被覆層を効率的に形成できる。

（３）前記被覆層を印刷により形成する工程が，前記被覆層を構成する材料のペーストが塗布された板状部材を押しつけることで，このペーストを前記複数の凸部に塗布する工程を有しても良い。
ペーストが塗布された板状部材を押しつけることで，このペーストを複数の凸部に塗布し，被覆層を効率的に形成できる。

（４）前記ペーストがＡｇ，ＡｇＰｄ合金，スピネル系材料，ペロブスカイト系材料のいずれかを含んでも良い。これらの材料は，クロムの拡散を防止する機能を有する。

（５）空気電極層，固体電解質層，および燃料電極層を備え，発電機能を有する，燃料電池セル本体を用意する工程と，前記空気電極層または前記燃料電極層の一方の電極層内に，前記被覆層が形成されたインターコネクタの前記複数の凸部を押し込む工程と，をさらに具備しても良い。
「一方の電極層内に，前記被覆層が形成されたインターコネクタの前記複数の凸部を押し込む」ことで，インターコネクタと一方の電極層との電気的接続の確実性が確保される。

本発明によれば，インターコネクタからのクロムの拡散防止，およびインターコネクタ上でのガスの流路の確保の両立を図った固体酸化物形燃料電池及びその製造方法を提供できる。

本発明の一実施形態に係る固体酸化物形燃料電池を表す斜視図である。 固体酸化物形燃料電池を図１のＸ軸方向に切断した状態を表す断面図である。 燃料電池セル本体とインターコネクタが対向した状態を表す側面図である。 燃料電池セル本体にインターコネクタが押し込まれた状態を表す拡大側面図である。 インターコネクタの正面図である。 図５の一部を拡大した拡大図である。 固体酸化物形燃料電池の製造工程を表すフロー図である。 比較例１に係る固体酸化物形燃料電池において，燃料電池セル本体にインターコネクタが押し込まれた状態を表す拡大側面図である。 比較例２に係る固体酸化物形燃料電池において，燃料電池セル本体にインターコネクタが押し込まれた状態を表す拡大側面図である。 変形例１に係る固体酸化物形燃料電池において，燃料電池セル本体にインターコネクタが押し込まれた状態を表す拡大側面図である。 変形例２に係る固体酸化物形燃料電池において，燃料電池セル本体にインターコネクタが押し込まれた状態を表す拡大側面図である。 変形例３に係る固体酸化物形燃料電池において，燃料電池セル本体にインターコネクタが押し込まれた状態を表す拡大側面図である。

以下，図面を参照して，本発明の実施の形態を詳細に説明する。
（実施形態）
図１は本発明の第１実施形態に係る固体酸化物形燃料電池（固体酸化物形燃料電池スタック）１０を表す斜視図である。図２は，固体酸化物形燃料電池１０を図１のＸ軸方向に切断した状態を表す断面図である。図３は，燃料電池セル本体１１０とインターコネクタ１３０が対向した状態を表す側面図である。図４は，燃料電池セル本体１１０にインターコネクタ１３０が押し込まれた状態を表す拡大側面図である。図５は，インターコネクタ１３０の正面図である。図６は，図５の一部を拡大した拡大図である。

固体酸化物形燃料電池１０は，略直方体形状をなし，上面１１，底面１２，酸化剤ガス流路２１，２３，燃料ガス流路２２，２４，貫通孔２５〜２８を有し，連結部材（締結具であるボルト４１〜４８，ナット５１〜５８）が取り付けられる。

上面１１に，酸化剤ガス流路２１，２３，燃料ガス流路２２，２４と対応して，部材６１，６３，６２，６４が配置される。部材６１，６３，６２，６４はそれぞれ，酸化剤ガス流路２１，２３，燃料ガス流路２２，２４と連通する貫通孔を有する。部材６１〜６４にボルト４１〜４４が挿通され，ナット５１〜５４がねじ込まれる。

部材６１〜６４の貫通孔の径より，ボルト４１〜４４の軸の径が小さいことで，部材６１〜６４の貫通孔とボルト４１〜４４の軸間をガス（酸化剤ガス（空気），発電後の残余の燃料ガス，発電後の残余の酸化剤ガス，燃料ガス）が通過する。即ち，酸化剤ガス（空気），燃料ガスがそれぞれ部材６１，６２から固体酸化物形燃料電池１０内に流入する。発電後の残余の酸化剤ガス（空気），発電後の残余の燃料ガスが固体酸化物形燃料電池１０から部材６３，６４へと流出する。

固体酸化物形燃料電池１０は，発電単位である平板形の固体酸化物形燃料電池セル１００が複数個積層されて構成される。複数個の固体酸化物形燃料電池セル１００（１００（１）〜１００（３））が電気的に直列に接続される。なお，見易さのために，図２での固体酸化物形燃料電池セル１００の個数を３としている。多くの場合，より多く（例えば，２０個）の固体酸化物形燃料電池セル１００が積層されて固体酸化物形燃料電池１０が構成される。

固体酸化物形燃料電池セル１００は，直方体形状をなし，燃料電極層１１１，固体電解質層１１２，空気電極層１１３が，順次積層されてなる積層体（燃料電池セル本体）１１０を有する。

燃料電極層１１１は，還元剤となる燃料ガス（例えば水素）と接触し，固体酸化物形燃料電池セルにおける負電極として機能する。

燃料電極層１１１の材料としては，例えば，Ｎｉ及びＦｅ等の金属と，Ｓｃ，Ｙ等の希土類元素のうちの少なくとも１種により安定化されたジルコニア等のＺｒＯ_２系セラミック，ＣｅＯ_２系セラミック及び酸化マンガン等のセラミックのうちの少なくとも１種との混合物などが挙げられる。また，Ｐｔ，Ａｕ，Ａｇ，Ｐｄ，Ｉｒ，Ｒｕ，Ｒｈ，Ｎｉ及びＦｅ等の金属が挙げられる。

これらの金属は１種のみでもよいし，２種以上の金属の合金でもよい。更に，これらの金属及び／又は合金と，上記セラミックの各々の少なくとも１種との混合物（サーメットを含む）が挙げられる。
また，Ｎｉ及びＦｅ等の金属の酸化物と，上記セラミックの各々の少なくとも１種との混合物などが挙げられる。

固体電解質層１１２は，電池の作動時に燃料電極に導入される燃料ガス又は空気電極に導入される酸化剤ガスのうちの一方の一部をイオンとして移動させることができるイオン伝導性を有する。このイオンとしては，例えば酸素イオン及び水素イオン等が挙げられる。

固体電解質層の材料としては，例えばＺｒＯ₂系セラミック，ＬａＧａＯ₃系セラミック，ＢａＣｅＯ₃系セラミック，ＳｒＣｅＯ₃系セラミック，ＳｒＺｒＯ₃系セラミック，及びＣａＺｒＯ₃系セラミック等が挙げられる。

空気電極層１１３は，酸化剤となる酸化剤ガス（例えば空気（詳しくは空気中の酸素））に接触し，固体酸化物形燃料電池セルにおける正電極として機能する。

空気電極層１１３の材料としては，例えば，各種の金属，金属の酸化物，金属の複酸化物等を用いることができる。また，空気電極層１１３の材料として，これらの混合物（例えば，金属材料とセラミックス材料（酸化物等）とのサーメット）を利用できる。

金属としては，Ｐｔ，Ａｕ，Ａｇ，Ｐｄ，Ｉｒ，Ｒｕ及びＲｈ等の金属又は２種以上の金属を含有する合金が挙げられる。金属の酸化物としては，Ｌａ，Ｓｒ，Ｃｅ，Ｃｏ，Ｍｎ及びＦｅ等の酸化物（Ｌａ_２Ｏ_３，ＳｒＯ，Ｃｅ_２Ｏ_３，Ｃｏ_２Ｏ_３，ＭｎＯ_２及びＦｅＯ等）が挙げられる。また，複酸化物としては，少なくともＬａ，Ｐｒ，Ｓｍ，Ｓｒ，Ｂａ，Ｃｏ，Ｆｅ及びＭｎ等を含有する複酸化物（Ｌａ_１−ｘＳｒ_ｘＣｏＯ_３系複酸化物，Ｌａ_１−ｘＳｒ_ｘＦｅＯ_３系複酸化物，Ｌａ_１−ｘＳｒ_ｘＣｏ_１−ｙＦｅ_ｙＯ_３系複酸化物，Ｌａ_１−ｘＳｒ_ｘＭｎＯ_３系複酸化物，Ｐｒ_１−ｘＢａ_ｘＣｏＯ_３系複酸化物（ＬＳＣＦ（ランタンストロンチウムコバルト鉄酸化物））及びＳｍ_１−ｘＳｒ_ｘＣｏＯ_３系複酸化物等）が挙げられる。

空気電極層１１３は，密度又は粒子の結合強度が比較的大きい第１電極層１１３ａと，密度又は粒子の結合強度が比較的小さい第２電極層１１３ｂと，に区分される。例えば，第１電極層１１３ａは，ＬＳＣＦ（lanthanum strontium cobalt ferrite：ランタン・ストロンチウム・コバルト・フェライト）とＧＤＣ（Gadolinium doped Ceria：ガドリニウムドープセリア）の混合体を用い，第２電極層１１３ｂはＬＳＣＦのみを用いて形成できる。第１電極層１１３ａの密度又は粒子の結合強度が第２電極層１１３ｂのそれよりも大きい。この結果，第２電極層１１３ｂの硬度は，第１電極層１１３ａの硬度に比して小さくなる。

これら第１及び第２電極層１１３ａ，１１３ｂは，例えば，第１電極層１１３ａを構成する粉末材料のペーストを印刷，焼結した後に，第２電極層１１３ｂを構成する粉末材料のペーストを第１電極層１１３ａに印刷，焼結することによって，形成できる。

このとき，焼結前の段階で，第１電極層１１３ａの粉末材料の粒径を，第２電極層１１３ｂの粉末材料の粒径に比して小さくする。従い，第１電極層１１３ａの焼結進行度が第２電極層１１３ｂの焼結進行度よりも大きくなる。その結果，焼結後の第１電極層１１３ａの密度又は粒子の結合強度が，第２電極層１１３ｂのそれに比して大きくなる。

図４に示すように，この第２電極層１１３ｂに後述のインターコネクタ１３０の凸部１３３が押し込まれる。第２電極層１１３ｂのＺ方向の所定厚さの領域が，潰れ変形することで，凸部１３３の押し込みが可能となる。この結果，第２電極層１１３ｂ（空気電極層１１３，ひいては燃料電池セル本体１１０）とインターコネクタ１３０の接触面積が増加し，これらの電気的接続の確実性が向上する。

尚，本実施形態では，燃料電極層１１１が支持基体となるいわゆる支持膜式の固体酸化物形燃料電池セル１００を例に挙げているが，それに限定されるものではない。
また，積層体１１０の側方の周囲には四角形の枠体１５０が設けられ，積層体１１０の上下方向には，インターコネクタ１３０，集電体１４０が設けられている。

前記枠体１５０は，マイカ（雲母）からなる絶縁性枠体１５１，１５２と，その間に配置された例えばＳＵＳ４３０からなる金属フレーム１５３，１５４，セル内セパレータ１５５とから構成されている。

このセル内セパレータ１５５は，固体電解質層１１２の上面の外周にて全周にわたって接合されたものである。セル内セパレータ１５５によって，固体酸化物形燃料電池セル１００の内部の空間が，燃料ガスが供給される燃料室１１５と酸化剤ガスが供給される空気室１１６とに分離されている。燃料室１１５内のＹ方向に燃料ガスが流通する。空気室１１６内のＸ方向に酸化剤ガスが流通する。

枠体１５０には，枠体１５０を同図の上下方向に貫通する酸化剤ガス流路２１，２３，燃料ガス流路２２，２４が設けられている。

インターコネクタ１３０は，空気電極層１１３に接して電気的導通を得るように設けられたものである。インターコネクタ１３０は，外周部１３１，平坦部１３２，凸部１３３，被覆層１３４を有する。この内，外周部１３１，平坦部１３２，凸部１３３は，金属材料から一体的に構成できる。

この金属材料として，導電性及び耐熱性を有する，例えば，ステンレス鋼，ニッケル基合金，クロム基合金等の耐熱合金が挙げられる。尚，後述する金属フレームも同様である。

具体的には，ステンレス鋼としては，フェライト系ステンレス鋼，マルテンサイト系ステンレス鋼，オーステナイト系ステンレス鋼が挙げられる。フェライト系ステンレス鋼としては，ＳＵＳ４３０，ＳＵＳ４３４，ＳＵＳ４０５，ＳＵＳ４４４等が挙げられる。マルテンサイト系ステンレス鋼としては，ＳＵＳ４０３，ＳＵＳ４１０，ＳＵＳ４３１等が挙げられる。オーステナイト系ステンレス鋼としては，ＳＵＳ２０１，ＳＵＳ３０１，ＳＵＳ３０５等が挙げられる。

更に，ニッケル基合金としては，インコネル６００，インコネル７１８，インコロイ８０２等が挙げられる。クロム基合金としては，Ｄｕｃｒｌｌｏｙ ＣＲＦ（９４Ｃｒ５Ｆｅ１Ｙ_２Ｏ_３）等が挙げられる。また，Ｃｒｏｆｅｒ２２合金，ＺＭＧ２３２Ｌなども挙げられる。

これらの金属材料（ステンレス鋼，ニッケル基合金，クロム基合金等の耐熱合金）は，クロム（Ｃｒ）を含有する。このクロムが空気電極層１１３に拡散すると，空気電極層１１３の機能が低下する可能性がある。このクロムの拡散を防止するため，凸部１３３に被覆層１３４が配置される。

外周部１３１は，インターコネクタ１３０の外周に配置される。尚，外周部１３１には，Ｘ方向に酸化剤ガス流路２１，２３が設けられ，Ｙ方向に燃料ガス流路２２，２４が設けられており，外周部１３１にはボルト４５〜４８が貫通する貫通孔２５〜２８が設けられている。

平坦部１３２は，外周部１３１内に配置される，四角形の平坦な領域である。なお，平坦部１３２は，外周部１３１と共に一つの平面を構成している。即ち，平坦部１３２，外周部１３１は明確には区分されない。このため，外周部１３１と平坦部１３２の境界を破線で表している。

凸部１３３は，平坦部１３２から突出し，その先端が空気電極層１１３の表面に接触するドーム形状の領域である。
図５，図６に示すように，凸部１３３はＸ，Ｙ方向それぞれに間隔（距離）Ｌｘ，Ｌｙで配置される。凸部１３３の間隔Ｌｙを通って，Ｘ方向に酸化剤ガスが流れ，酸化剤ガス流路２１，２３が配置されるＸ方向での酸化剤ガスの流路が確保される。凸部１３３は，Ｘ−Ｙ平面で見ると，酸化剤ガスが流れるＸ方向を長辺とする略長方形状を有する。

既述のように，凸部１３３の先端は，第２電極層１１３ｂに押し込まれている。凸部１３３の先端面と第２電極層１１３ｂの上面が重ね合わされた状態下，インターコネクタ１３０を第２電極層１１３ｂに向かって押圧することで，第２電極層１１３ｂに応力集中が生じ，その一部が脆性破壊して，凸部１３３が所定深さで押し込まれる。これにより，インターコネクタ１３０が凸部１３３および被覆層１３４を介して空気電極層１１３に接合される。

複数の凸部１３３が空気電極層１１３に押し込まれているので，例えば，空気電極層１１３に反りやうねりが生じ，インターコネクタ１３０と空気電極層１１３との対向面が互いに平行とされ難い場合にも，空気電極層１１３とインターコネクタ１３０の接触面積が確実に確保されて，接触抵抗が低減される。

本実施形態では，インターコネクタ１３０は，被覆層１３４を有する。被覆層１３４は，インターコネクタ１３０から空気電極層１１３へのクロムの拡散を抑制する。既述のように，インターコネクタ１３０の金属材料はクロムを含み，このクロムが空気電極層１１３に拡散すると，空気電極層１１３の機能が低下する畏れがある。また，被覆層１３４は，インターコネクタ１３０と空気電極層１１３とを電気的に接続する。

このように，被覆層１３４の構成材料は，クロムの拡散の抑制および電気伝導性の双方を有することが好ましい。この構成材料として，金属材料（例えば，Ａｇ，ＡｇＰｄ合金），金属（例えば，貴金属（Ａｇ，ＡｇＰｄ合金，Ｐｔ））と酸化物（例えば，（ＭｎＣｏ）_３Ｏ_４，（ＣｕＭｎ）_３Ｏ_４等のスピネル系材料，ＬＳＭ（Lanthanum strontium manganite：ランタンストロンチウムマンガナイト（（Ｌａ_１−ｘＳｒ_ｘ）_ｙＭｎＯ_３）等のペロブスカイト系材料）の混合材料を選択できる。

Ａｇ，ＡｇＰｄ合金等の金属材料は，クロムの拡散の抑制および電気伝導性の双方を有する。このため，これらの金属材料を被覆層１３４の構成材料とすることができる。

スピネル系材料，ペロブスカイト系材料（一般に，酸化物）は，クロムと反応し易いことから，クロムの拡散を抑制する力が大きい。この一方，酸化物は一般に電気伝導性に乏しい。このため，スピネル系材料，ペロブスカイト系材料等（酸化物）と金属を混合して，被覆層１３４の構成材料とし，クロムの拡散の抑制および電気伝導性の両立を図ることが考えられる。

ペロブスカイト系酸化物として，Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ，Ｙ，Ｌａ，Ｃｅの中から選択される少なくとも一或いは二以上の元素の酸化物（例えば，Ｌａ_２Ｏ_３，ＣａＯ，ＳｒＯ）が考えられる。これらの酸化物は，クロムと反応して，安定なペロブスカイト型酸化物（例えば，ＬａＣｒＯ_３，ＣａＣｒＯ_３，ＳｒＣｒＯ_３）が生成される。この結果，インターコネクタ１３０から空気電極層１１３へのクロムの拡散が抑制される。

図４に示すように，被覆層１３４は，凸部１３３の底面（上面）および図４下方（Ｚ軸負方向）の側面を覆い，図４上方（Ｚ軸正方向）の側面および平坦部１３２を覆っていない。

被覆層１３４は，インターコネクタ１３０中の空気電極層１１３に押し込まれた部分（凸部１３３の底面（上面）および図４下方（Ｚ軸負方向）の側面）を覆うことが重要である。インターコネクタ１３０から空気電極層１１３への直接的なクロムの拡散を防止するためである。一方，空気電極層１１３に押し込まれていない部分（図４上方（Ｚ軸正方向）の側面および平坦部１３２）では，インターコネクタ１３０から空気電極層１１３への直接的なクロムの拡散は生じないので，被覆層１３４を配置する必要性に乏しい。但し，凸部１３３と空気電極層１１３の境界を越えて，被覆層１３４が凸部１３３を覆っていることが好ましい。

凸部１３３間の距離（間隔）をＬとしたとき，被覆層１３４の厚さｄは，０．００１ｍｍ以上，（０．５×Ｌ）未満であることが好ましい（図４参照）。
被覆層１３４の厚さが０．００１ｍｍ未満だと，電気的接続の確実性の確保が不十分となる畏れがある。また，被覆層１３４の厚さｄが（０．５×Ｌ）以上だと，複数の凸部１３３間が被覆層１３４で塞がれ，平坦部１３２上でのガスの流路の確保が困難となる。ここでは，距離Ｌは，間隔（距離）Ｌｙに対応する。既述のように，間隔Ｌｙが有ることで，凸部１３３の間をＸ方向に酸化剤ガスが流れるからである。

凸部１３３の先端側エッジ部の曲率半径Ｒ１より，この先端側エッジ部に対応する被覆層１３４のエッジ部の曲率半径Ｒ２が大きい。
凸部１３３の先端側エッジ部よりも，被覆層１３４のエッジ部の形状を丸めることで，空気電極層１１３内に凸部１３３が押し込まれるときの応力の集中を緩和し，空気電極層１１３の割れを防止できる。例えば，被覆層１３４を印刷で形成することで，凸部１３３の先端側エッジ部よりも，被覆層１３４のエッジ部の形状を丸めることができる。

インターコネクタ１３０（２），１３０（３）はそれぞれ，固体酸化物形燃料電池セル１００（１），１００（２），固体酸化物形燃料電池セル１００（２），１００（３）で共用される。

また，固体酸化物形燃料電池セル１００（２）の燃料電極層１１１は，集電体１４０，インターコネクタ１３０により固体酸化物形燃料電池セル１００（３）の空気電極層１１３に電気的に接続される。固体酸化物形燃料電池セル１００（２）の空気電極層１１３は，インターコネクタ１３０，集電体１４０，により固体酸化物形燃料電池セル１００（１）の燃料電極層１１１に電気的に接続されている。尚，固体酸化物形燃料電池セル１００の個数が４以上でも，最上部，最下部の固体酸化物形燃料電池セル１００を除き，接続関係は同様である。

集電体１４０は，ニッケル（Ｎｉ）等の金属から構成できる。

最上部の固体酸化物形燃料電池セル１００（１）の空気電極層１１３は，正極となる金属エンドプレート１２１に，最下部の固体酸化物形燃料電池セル１００（３）の燃料電極層１１１は，負極となる金属エンドプレート１２２に，それぞれ電気的に接続されている。

（固体酸化物形燃料電池１０の製造）
図７は，固体酸化物形燃料電池１０の製造工程を表すフロー図である。以下の手順で，固体酸化物形燃料電池１０を製造できる。

（１）インターコネクタ１３０本体（外周部１３１，平坦部１３２，凸部１３３）の形成（ステップＳ１１）
外周部１３１，平坦部１３２，凸部１３３を有するインターコネクタ１３０本体を形成する。例えば，金属板をプレス，エッチング等で加工することで，凸部１３３を形成できる。

（２）インターコネクタ１３０の凸部１３３への被覆層１３４の形成（ステップＳ１２）
凸部１３３に被覆層１３４を形成する。この形成に印刷を利用できる。印刷を用いて，被覆層１３４を簡便に形成できる。この印刷に，凸部１３３よりも大きい開口を有するマスクを用いることができる。また，スクリーン印刷，タンプ印刷等を利用しても良い。

開口を有するマスクを用いて，被覆層１３４を印刷する際に，被覆層１３４を構成する材料のペーストをマスクの複数の開口から押し出すことで，このペーストを凸部１３３に塗布できる。

ここで，マスクの開口が，凸部１３３に対応して配置され，かつこれら凸部１３３よりも大きい径を有しても良い。マスクの開口が，凸部１３３よりも大きい径を有することで，凸部１３３の側面への被覆層１３４の形成が容易になる。

開口を有するマスクに替えて，板状部材を用いても良い。被覆層１３４を構成する材料のペーストが塗布された板状部材を押しつけることで，このペーストを凸部１３３に塗布できる。

（３）集電体１４０，燃料電池セル本体１１０，インターコネクタ１３０の積層（ステップＳ１３）
集電体１４０，燃料電池セル本体１１０，インターコネクタ１３０を積層する。ここで，集電体１４０は，燃料電極層１１１，固体電解質層１１２，空気電極層１１３をそれぞれ構成する材料を順に印刷，焼成することで作成できる。この焼成は，燃料電極層１１１，固体電解質層１１２，空気電極層１１３の各層で行っても良いし，複数の層で一括して行っても良い。

既述のように，空気電極層１１３は，密度又は粒子の結合強度が比較的大きい第１電極層１１３ａと密度又は粒子の結合強度が比較的小さい第２電極層１１３ｂに区分されるように，異なる粒径の粉末材料が用いられる。

（４）プレスによる圧力印加（ステップＳ１４）
積層された集電体１４０，燃料電池セル本体１１０，インターコネクタ１３０をプレス等で加圧する。この加圧により，インターコネクタ１３０の凸部１３３が空気電極層１１３に押し込まれる。即ち，凸部１３３により，第２電極層１１３ｂの一部に応力が集中し，その一部が脆性破壊して，凸部１３３が押し込まれる。これにより，インターコネクタ１３０が凸部１３３および被覆層１３４を介して空気電極層１１３に接合される。

（比較例１）
比較例１に係る固体酸化物形燃料電池１０ｘ１を説明する。図８Ａは，固体酸化物形燃料電池１０ｘ１において，燃料電池セル本体１１０にインターコネクタ１３０ｘ１が押し込まれた状態を表す拡大側面図である。

インターコネクタ１３０ｘ１は，平坦部１３２，凸部１３３，被覆層１３４ｘを有する。被覆層１３４ｘは，凸部１３３の全面（底面および側面），平坦部１３２の全面を覆っている。このため，凸部１３３間が狭められ，酸化剤ガスが流れ難くなる。

（比較例２）
比較例２に係る固体酸化物形燃料電池１０ｘ２を説明する。図８Ｂは，固体酸化物形燃料電池１０ｘ２において，燃料電池セル本体１１０にインターコネクタ１３０ｘ２が押し込まれた状態を表す拡大側面図である。

インターコネクタ１３０ｘ２は，平坦部１３２，凸部１３３を有し，被覆層１３４を有しない。このため，インターコネクタ１３０ｘ２と空気電極層１１３が直接接触し，インターコネクタ１３０ｘ２から空気電極層１１３へのクロムの拡散の防止が困難となる。

（変形例１）
変形例１に係る固体酸化物形燃料電池１０ａを説明する。図９は，固体酸化物形燃料電池１０ａにおいて，燃料電池セル本体１１０にインターコネクタ１３０ａが押し込まれた状態を表す拡大側面図である。

インターコネクタ１３０ａは，平坦部１３２，凸部１３３，被覆層１３４ａを有する。被覆層１３４ａは，凸部１３３の底面（上面）に配置され，その側面には配置されない。この場合でも，被覆層１３４ａによって，インターコネクタ１３０ａと空気電極層１１３の直接接触が防止され，インターコネクタ１３０ａから空気電極層１１３へのクロムの拡散が防止される。

（変形例２）
変形例２に係る固体酸化物形燃料電池１０ｂを説明する。図１０は，固体酸化物形燃料電池１０ｂにおいて，燃料電池セル本体１１０にインターコネクタ１３０ｂが押し込まれた状態を表す拡大側面図である。

インターコネクタ１３０ｂは，平坦部１３２，凸部１３３，被覆層１３４ｂを有する。被覆層１３４ｂは，凸部１３３の全面（底面（上面）および側面）に配置され，凸部１３３には配置されない。この場合でも，被覆層１３４ｂが平坦部１３２に配置されないことで，凸部１３３間での酸化剤ガスの流路の確保が可能となる。

（変形例３）
変形例３に係る固体酸化物形燃料電池１０ｃを説明する。図１１は，固体酸化物形燃料電池１０ｃにおいて，燃料電池セル本体１１０にインターコネクタ１３０ｃが押し込まれた状態を表す拡大側面図である。

インターコネクタ１３０ｃは，平坦部１３２，凸部１３３ｃ，被覆層１３４ｃを有する。凸部１３３ｃは下方に行くほど（先端に向かうほど）大きくなっている。このように，凸部１３３ｃの形状が異なっても，被覆層１３４ｃを有することで，インターコネクタ１３０ｃから空気電極層１１３へのクロムの拡散が防止される。また，凸部１３３ｃ間での酸化剤ガスの流路の確保が可能である。

（その他の実施形態）
本発明の実施形態は上記の実施形態に限られず拡張，変更可能であり，拡張，変更した実施形態も本発明の技術的範囲に含まれる。

以上の実施形態では，空気電極層１１３側に凸部１３３，被覆層１３４を有するインターコネクタ１３０を配置した。これに替えて，燃料電極層１１１側に凸部１３３，被覆層１３４を有するインターコネクタ１３０を配置しても良い。

この場合，燃料電極層１１１は，凸部１３３の押し込みが容易なように，密度又は粒子の結合強度が比較的大きい下層と，密度又は粒子の結合強度が比較的小さい上層と，に区分することが好ましい。燃料電極層１１１（上層）への凸部１３３の押し込みを容易とするためである。

また，第１電極層１１３ａと第２電極層１１３ｂとの硬度を異ならせるに際して，前記実施形態では，同一の粉末材料を用い，且つ粉末材料の粒径を異ならせることで対応していたが，例えば予め硬度の異なる材料を用いても良い。

１０ 固体酸化物形燃料電池
１１ 上面
２１，２３ 酸化剤ガス流路
２２，２４ 燃料ガス流路
２５-２８ 貫通孔
４１-４８ ボルト
５１-５８ ナット
６１-６４ 部材
１００ 固体酸化物形燃料電池セル
１１０ 積層体
１１１ 燃料電極層
１１２ 固体電解質層
１１３ 空気電極層
１１３ａ，１１３ｂ 第１，第２の電極層
１１５ 燃料室
１１６ 空気室
１２１ 金属エンドプレート
１２２ 金属エンドプレート
１３０ インターコネクタ
１３１ 外周部
１３２ 平坦部
１３３ 凸部
１３４ 被覆層
１４０ 集電体
１５０ 枠体
１５１，１５２ 絶縁性枠体
１５３，１５４ 金属フレーム
１５５ セル内セパレータ

Claims (10)

1. 空気電極層，固体電解質層，および燃料電極層を備え，発電機能を有する，燃料電池セル本体と，
   平坦形状の平坦部と，前記平坦部の一方の面から突出して前記空気電極層または前記燃料電極層の一方の電極層と電気的に接続され，その一部が前記一方の電極層内に押し込まれる，複数の凸部と，を有し，クロムを含む金属材料から形成される，インターコネクタと，
   を具備する固体酸化物形燃料電池において，
   前記凸部の上面および少なくとも一部の側面を覆い，前記平坦部の少なくとも一部を覆わず、前記一方の電極層へのクロムの拡散を抑制する被覆層をさらに具備する，
   ことを特徴とする固体酸化物形燃料電池。
2. 前記被覆層の厚さが０．００１ｍｍ以上，（０．５×Ｌ）未満である
   ことを特徴とする請求項１記載の固体酸化物形燃料電池。
   Ｌ： 前記複数の凸部間の距離
3. 前記凸部の先端側エッジ部の曲率半径Ｒ１より，該先端側エッジ部に対応する前記被覆層のエッジ部の曲率半径Ｒ２が大きい
   ことを特徴とする請求項１または２に記載の固体酸化物形燃料電池。
4. 前記被覆層がＡｇ，ＡｇＰｄ合金，スピネル系材料，ペロブスカイト系材料のいずれかを含む，
   ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の固体酸化物形燃料電池。
5. 平坦形状の平坦部と，前記平坦部の一方の面から突出して空気電極層または燃料電極層の一方の電極層と電気的に接続される複数の凸部と，を有し，クロムを含む金属材料から形成される，インターコネクタを用意する工程と，
   前記凸部の上面および少なくとも一部の側面を覆い，前記平坦部の少なくとも一部を覆わず、前記一方の電極層へのクロムの拡散を抑制する被覆層を印刷により形成する工程と，
   を具備することを特徴とする固体酸化物形燃料電池の製造方法。
6. 前記被覆層を印刷により形成する工程が，前記被覆層を構成する材料のペーストをマスクの複数の開口から押し出すことで，このペーストを前記複数の凸部に塗布する工程を有する
   ことを特徴とする請求項５記載の固体酸化物形燃料電池の製造方法。
7. 前記複数の開口が，前記複数の凸部に対応して配置され，かつこれらの凸部よりも大きい径を有する
   ことを特徴とする請求項６記載の固体酸化物形燃料電池の製造方法。
8. 前記被覆層を印刷により形成する工程が，前記被覆層を構成する材料のペーストが塗布された板状部材を押しつけることで，このペーストを前記複数の凸部に塗布する工程を有する
   ことを特徴とする請求項５記載の固体酸化物形燃料電池の製造方法。
9. 前記ペーストがＡｇ，ＡｇＰｄ合金，スピネル系材料，ペロブスカイト系材料のいずれかを含む，
   ことを特徴とする請求項６乃至８のいずれか１項に記載の固体酸化物形燃料電池の製造方法。
10. 空気電極層，固体電解質層，および燃料電極層を備え，発電機能を有する，燃料電池セル本体を用意する工程と，
    前記空気電極層または前記燃料電極層の一方の電極層内に，前記被覆層が形成されたインターコネクタの前記複数の凸部を押し込む工程と，
    をさらに具備することを特徴とする請求項５乃至９のいずれか１項に記載の固体酸化物形燃料電池の製造方法。

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