JP6560083B2

JP6560083B2 - セル、セルスタック装置、モジュール、及びモジュール収容装置

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Publication number: JP6560083B2
Application number: JP2015188367A
Authority: JP
Inventors: 雄一堀; 一成杉原
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2015-09-25
Filing date: 2015-09-25
Publication date: 2019-08-14
Anticipated expiration: 2035-09-25
Also published as: JP2017062979A

Description

本発明は、セル、セルスタック装置、モジュール、及びモジュール収容装置に関する。

近年、次世代エネルギーとして、燃料ガス（水素含有ガス）と酸素含有ガス（通常、空気である）とを用いて電力を得ることができる燃料電池セルが開発されている。燃料電池セル（以下、セルという。）は、固体電解質層を燃料極層と空気極層とで挟んだ構造を有している。セルは、燃料極層に燃料ガスを、空気極層に酸素含有ガスを流し、セルを加温することによって発電する（例えば特許文献１参照）。

セルの一例として、特許文献１に記載のセルでは、固体電解質層を燃料極層と空気極層とで挟んだ構造が支持体上に設けられている。支持体は一対の主面および一対の側面を有する平板形状である。支持体の内部にはガス流路が設けられており、このガス流路に燃料ガスが流される。燃料極層は、支持体の一方の主面と両側の側面とを覆うように支持体に設けられている。固体電解質層は、燃料極層を覆っており、支持体の一方の主面から一対の側面にかけて設けられている。空気極層は、固体電解質層上で、燃料極層と対向するように設けられている。また、インターコネクタが、支持体の燃料極層及び固体電解質層が積層されていない他方の主面に設けられており、固体電解質層を燃料極層と空気極層とで挟んだ構造が発電した電流を取り出す機能を有する。

インターコネクタの両端部は、固体電解質層の両端部に接合されている。インターコネクタおよび固体電解質層はともに緻密なので、固体電解質層とインターコネクタとにより支持体の周囲を気密に取り囲むこととなる。この構造により、セルの外表面を流れる酸素含有ガスがセルの内部に流入することを抑制できる。

特開２０１０−１２９２６９号公報

しかしながら、インターコネクタを完全に緻密化することは困難であった。このため、インターコネクタの外表面を流れる酸素含有ガスが、インターコネクタからセル内部に流入することによって、インターコネクタと接する支持体表面付近において、支持体表面から進行する酸化反応と、水素含有ガスが流れる支持体内部から進行する還元反応とが繰り返されることとなる。これにより、インターコネクタと接する支持体表面付近の体積が膨張と収縮を繰り返し、インターコネクタの剥離や、支持体表面のクラックを生じさせる一因となっていた。

従って、本発明の目的は、耐久性の高いセル、セルスタック装置、モジュール、及びモジュール収容装置を提供することである。

本発明のセルは、対向する第１主面及び第２主面を有しており、長さ方向を有する支持体と、該支持体の第１主面上に設けられた第１電極層と、該第１電極層上に設けられた固体電解質層と、該固体電解質層上に設けられた第２電極層と、前記支持体の第２主面上に設けられたインターコネクタと、前記支持体の内部に設けられた、前記長さ方向に沿って
貫通するガス流路とを備えており、前記支持体の長さ方向の中央部における断面において、前記ガス流路から前記第１主面までの距離をＤ１、前記ガス流路から前記第２主面までの距離をＤ２とした場合、Ｄ１＞Ｄ２を満足することを特徴とする。

本発明のセルスタック装置は、複数個配列された上述のセルを有するセルスタックを備えることを特徴とする。

本発明のモジュールは、収納容器内に上述のセルスタック装置が収納されていることを特徴とする。

本発明のモジュール収容装置は、外装ケース内に、上述のモジュールと、該モジュールを作動させるための補機とを備えることを特徴とする。

本発明のセルによれば、セルの耐久性を向上させることができる。このようなセルを用いたセルスタック装置、モジュールおよびモジュール収納装置においても、耐久性を向上することができる。

本実施形態のセルの構造を示す斜視断面図である。本実施形態の他の例のセルの構造を示す斜視断面図である。（ａ）及び（ｂ）は本実施形態の他の例のセルの構造を示す縦断面図である。図１のセルを具備するセルスタック装置を示し、（ａ）は側面図、（ｂ）は（ａ）の破線部についての横断面図である。図４のセルスタック装置を具備するモジュールの一例を示し、セルスタック装置を収納容器に収納する前の状態を示す外観斜視図である。図５のモジュールを具備するモジュール収容装置の一例を示す斜視図である。

図１〜６を用いて、セル、セルスタック装置、モジュール及びモジュール収容装置について説明する。なお、同一の構成については同一の符号を用いるものとする。以下において、セルとして固体酸化物形で中空平板型のセルの例を用いて説明する。

（セルの構成）
図１は、本実施形態のセルの構造を示す斜視断面図である。なお、セル１の各構成の一部を拡大して示している。

セル１は、支持体２、燃料極層３、固体電解質層４及び空気極層５を備える。

支持体２は、横断面が扁平な楕円形で、全体的に見て楕円柱状をしている。また、支持体２は多孔質体である。図１に示すように、支持体２は、一対の第１主面ｎ１及び第２主面と一対の側面ｍとを有する平板状である。図１に示す例では、一対の第１主面ｎ１及び第２主面は互いに対向している。図１に示す例では、一対の側面ｍは、それぞれ弧状面となっている。なお、一対の側面ｍは、平坦面であってもよい。

また、支持体２の内部には、適当な間隔で複数のガス流路２ａが長さ方向Ｌに貫通して設けられている。また、セル１は、この支持体２の外周を後述する各種の部材が取り巻くように設けられた構造を有している。

燃料極層３は、図１に示すように、支持体２の第１主面ｎ１上に設けられている。図１に示す例においては、燃料極層３は、支持体２の第１主面ｎ１と両側の側面ｍとを覆うように支持体２に設けられている。また、燃料極層３は、空気極層５に対面する位置に設けられていればよいため、例えば、燃料極層３が第２主面ｎ２及び側面ｍまで延びず、第１主面ｎ１にのみ燃料極層３が設けられていてもよい。また、燃料極層３は多孔質体である。

固体電解質層４は、図１に示すように、燃料極層３を覆っており、支持体２の第１主面ｎ１から一対の側面ｍにかけて設けられている。

空気極層５は、図１に示すように、固体電解質層４上で、燃料極層３と対向するように設けられている。図１に示す例においては、支持体２の第１主面ｎ１であって固体電解質層４の外側に配置されている。また、空気極層５は多孔質体である。

インターコネクタ６は、支持体２の燃料極層３及び固体電解質層４が積層されていない第２主面ｎ２に設けられている。

以上で説明したセル１は、燃料極層３、固体電解質層４及び空気極層５が積層されている部分が発電素子部として機能する。発電させるためには、空気極層５の外側に空気等の酸素含有ガスを流し、かつ支持体２内のガス流路２ａに燃料ガス（水素含有ガス）を流して、燃料極層３に燃料ガスを供給し、燃料極層３を所定の作動温度まで加熱する。そして、かかる発電によって生成した電流は、インターコネクタ６にて集電される。

図１に示す例において、燃料極層３と固体電解質層４とは、第１主面ｎ１から両端の側面ｍを経由して第２主面ｎ２の一部まで延びており、固体電解質層４の両端部にはインターコネクタ６の両端部が積層されて接合されている。これによって、インターコネクタ６を完全に緻密化することは出来ないながらも、固体電解質層４とインターコネクタ６とで支持体２が取り囲まれ、内部を流通する燃料ガスが外部に漏出することを抑制できる構成となっている。言い換えれば、固体電解質層４及びインターコネクタ６を境界として、燃料極層３に供給される燃料ガスと空気極層５に供給される酸素含有ガスとがほぼ遮断されている。

図１に示す例では、平面形状が矩形状のインターコネクタ６が支持体２の長さ方向Ｌの上端から下端までを覆うように配置されており、インターコネクタ６の左右両側端部は固体電解質層４の両端部の表面に重なるように接合されている。

（セルの各部材の説明）
支持体２は、燃料ガスを燃料極層３まで透過するためにガス透過性であること、及びインターコネクタ６に接続されて集電されるために導電性であることが要求される。したがって、支持体２としては、導電性セラミックスやサーメット等を用いることができる。その導電率は３００Ｓ／ｃｍ以上、特に４４０Ｓ／ｃｍ以上であるのが好ましく、ガス透過性を備えるために開気孔率は２５％以上であることが好適である。

支持体２は、セル１を作製するにあたり、燃料極層３又は固体電解質層４との同時焼成にて作製する場合においては、鉄族金属成分と無機酸化物、例えば、Ｎｉ及び／又はＮｉＯと特定の希土類酸化物からなる。特定の希土類酸化物は、支持体２の熱膨張係数を固体電解質層４の熱膨張係数に近づけるために使用されるものであり、Ｙ、Ｌｕ、Ｙｂ、Ｔｍ、Ｅｒ、Ｈｏ、Ｄｙ、Ｇｄ、Ｓｍ、Ｐｒからなる群より選択される少なくとも１種の元素を含む希土類酸化物が用いられ、Ｎｉ及び／又はＮｉＯとの組み合わせで使用することが
できる。このような希土類酸化物の具体例としては、Ｙ_２Ｏ_３、Ｌｕ_２Ｏ_３、Ｙｂ_２Ｏ_３、Ｔｍ_２Ｏ_３、Ｅｒ_２Ｏ_３、Ｈｏ_２Ｏ_３、Ｄｙ_２Ｏ_３、Ｇｄ_２Ｏ_３、Ｓｍ_２Ｏ_３、Ｐｒ_２Ｏ_３を例示することができる。また、Ｎｉ及び／又はＮｉＯとの固溶や反応が殆どなく、熱膨張係数が固体電解質層４と同程度であり、かつ安価であるという点から、Ｙ_２Ｏ_３及びＹｂ_２Ｏ_３の少なくとも一種からなるとよい。また、本実施形態においては、支持体２の良好な導電率を維持し、かつ熱膨張係数を固体電解質層４と近似させるという点で、Ｎｉ及び／又はＮｉＯ：希土類酸化物＝３５：６５〜６５：３５の体積比で存在する。なお、支持体２中には、要求される特性が損なわれない限りの範囲で、他の金属成分や酸化物成分を含有していてもよい。

さらに、本実施態様によれば、支持体２の第１主面ｎ１及び第２主面ｎ２の幅方向Ｗの長さは、１５〜６０ｍｍ、側面ｍの長さ（弧の長さ）は２〜８ｍｍであり、支持体２の第１主面ｎ１及び第２主面間の厚みは１．５〜５ｍｍ、支持体２の長さ方向Ｌの長さは、１０〜５０ｃｍとされている。

燃料極層３は、電極反応を生じさせるものであり、本実施態様では、多孔質の導電性セラミックスからなる。例えば、希土類酸化物が固溶したＺｒＯ_２とＮｉ及び／又はＮｉＯとからなる材料、又は他の希土類酸化物が固溶したＣｅＯ_２とＮｉ及び／又はＮｉＯとからなる材料が挙げられる。なお、希土類酸化物は、支持体２において例示したものを用いることができ、例えばＹ_２Ｏ_３が固溶したＺｒＯ_２（ＹＳＺ）とＮｉ及び／又はＮｉＯとからなる材料が挙げられる。本実施態様では、燃料極層３中の希土類酸化物が固溶したＺｒＯ_２又は他の希土類酸化物が固溶しているＣｅＯ_２の含有量は３５〜６５体積％の範囲で、Ｎｉ及び／又はＮｉＯの含有量は６５〜３５体積％である。さらに、この燃料極層３の開気孔率は例えば１５％以上、特に２０〜４０％の範囲にあり、その厚みは１〜３０μｍである。

固体電解質層４は、燃料極層３、空気極層５間のイオンの橋渡しをする固体電解質層４としての機能を有していると同時に、燃料ガスと酸素含有ガスとのリークを防止するためにガス遮断性を有することが必要とされる。本実施態様では、３〜１５モル％のＹ、Ｓｃ、Ｙｂ等の希土類元素の酸化物を含有した部分安定化あるいは安定化ＺｒＯ_２からなるセラミックス（固体酸化物）が用いられている。また、希土類元素としては、安価であるという点からＹが用いられている。固体電解質層４は、例えば、ＬａＧａＯ_３系の材質であっても良く、上記特性を有する限りにおいては、他の材料であってもよいことは勿論である。本実施態様において、固体電解質層４の厚みは１０〜４０μｍである。

空気極層５は、一般的に用いられるものであれば特に制限はなく、例えば、いわゆるＡＢＯ_３型のペロブスカイト型酸化物からなる導電性セラミックスから形成することができる。具体的には、ＬａＳｒＣｏＦｅＯ_３、ＬａＳｒＭｎＯ_３、ＬａＳｒＣｏＯ_３等を用いることができる。空気極層５はガス透過性を有していることが必要であり、開気孔率が２０％以上、特に３０〜５０％の範囲にあることが好ましい。

インターコネクタ６は、ランタンクロマイト系のペロブスカイト型酸化物（ＬａＣｒＯ_３系酸化物）、もしくは、ランタンストロンチウムチタン系のペロブスカイト型酸化物（ＬａＳｒＴｉＯ_３系酸化物）が好適に使用される。これらの材料は、導電性を有し、かつ燃料ガス（水素含有ガス）及び酸素含有ガス（空気等）と接触しても還元も酸化もされない。また、インターコネクタ６は支持体２に形成されたガス流路２ａを流通する燃料ガス、及び支持体２の外側を流通する酸素含有ガスのリークを抑制するために緻密質でなければならず、９３％以上、特に９５％以上の相対密度を有していることが好ましい。

ここで、インターコネクタ６を完全に緻密化することは困難であった。この場合、イン
ターコネクタ６の外側を流れる酸素含有ガスが、インターコネクタ６を構成する元素の格子間を透過し、支持体２の内部に流れることとなる。従って、特に支持体２の第２主面ｎ２付近の領域においては、第２主面ｎ２から内部に向けて酸化反応が進行する。また、支持体２の内部ではガス流路２ａを流れる燃料ガスにより、ガス流路２ａから第２主面ｎ２に向けて還元反応が進行する。これにより、支持体２の第２主面ｎ２とガス流路２ａの間の領域では酸化と還元が繰り返されることとなる。従って、支持体２の第２主面ｎ２付近では体積膨張及び収縮が繰り返されるので、インターコネクタ６の剥離や、支持体２の第２主面ｎ２表面にクラックを生じさせる一因となっており、耐久性を向上させることが難しかった。

そこで、本実施形態では、ガス流路２ａから第２主面ｎ２までの距離Ｄ２が、ガス流路２aから２ａから第１主面ｎ１までの距離Ｄ１より短くなっている。

この構成により、ガス流路２ａが第２主面ｎ２に近接していることとなるから、第２主面ｎ２付近において、酸化還元反応を繰り返す領域を小さくすることができる。従って、第２主面ｎ２付近の体積変化を最小限に留めることができ、耐久性を向上させることができる。

ここで、ガス流路２ａから第１主面ｎ１までの距離Ｄ１とは、いずれか一つのガス流路において、支持体２の長さ方向Ｌの中央部における断面視で、第１主面ｎ１に最も近いガス流路円周上の点から第１主面ｎ１までの距離をいう。また、ガス流路２ａから第２主面ｎ２までの距離Ｄ２とは、上述した距離Ｄ１の測定をしたガス流路において、支持体２の長さ方向Ｌの中央部における断面視で、第２主面ｎ２に最も近いガス流路円周上の点（以下、Ｄ２測定点）から第２主面ｎ２までの距離をいう。また、支持体２の長さ方向Ｌの中央部とは、長さ方向Ｌの丁度半分の位置をいう。

なお、酸化還元反応を繰り返す領域は、主に第２主面ｎ２付近における、全ガス流路におけるＤ２測定点を直線で結んだ線と第２主面ｎ２とで挟まれた領域となる。

また、支持体２の長さ方向Ｌの中央部における断面においてＤ２は、Ｄ１の０．９倍以下であるとよい。０．９倍以下の場合には、ガス流路２ａが第２主面ｎ２に十分に近接しているため、酸化還元反応を繰り返す領域を小さくすることができる。従って、耐久性を向上させることができる。

また、支持体２の長さ方向Ｌの中央部の断面においてＤ２は、Ｄ１の０．３倍以上であるとよい。０．３倍以上の場合には、支持体２の第２主面ｎ２とガス流路２ａとの距離が短くなり過ぎることを抑制し、肉厚が薄くなり過ぎることを抑制できる。従って、支持体２の強度を維持することができる。

図２は、本実施形態の他の例のセルの構造を示す斜視断面図である。

図２に示す例では、支持体２の幅方向Ｗの中央部におけるガス流路２ａから第２主面ｎ２までの距離が、支持体２の幅方向Ｗの端部におけるガス流路２ａから第２主面ｎ２までの距離より短くなっている。支持体２の幅方向Ｗの中央部は、端部と比べて放熱しにくいため、温度が高くなり、酸化反応が促進されるが、上述の構成によれば、特に酸化反応が促進しやすい支持体２の幅方向Ｗの中央部において、酸化還元反応を繰り返す領域を小さくすることができ、耐久性を向上させることができる。

なお、支持体２の幅方向Ｗの中央部におけるガス流路２ａから第２主面ｎ２までの距離、及び支持体２の幅方向Ｗの端部におけるガス流路２ａから第２主面ｎ２までの距離の測
定にあたり、支持体２の幅方向Ｗの端部におけるガス流路２ａとは、第２主面ｎ２を平面視した際に固体電解質層４の端部と重なるガス流路２ａであり、支持体２の幅方向Ｗの中央部におけるガス流路２ａとは、第２主面ｎ２を平面視した際に固体電解質層４の端部と重ならないガス流路２ａとすればよい。支持体２の幅方向Ｗの中央部におけるガス流路２ａから第２主面ｎ２までの距離は、支持体２の幅方向Ｗの中央部におけるガス流路２ａのうち一つを選んで測定すればよい。支持体２の幅方向Ｗの端部におけるガス流路２ａから第２主面ｎ２までの距離は、支持体２の幅方向Ｗの端部におけるガス流路２ａのうち一つを選んで測定すればよい。

なお、支持体２の長さ方向Ｌの中央部における断面において、支持体２の幅方向Ｗの中央部におけるガス流路２ａから第２主面ｎ２までの距離が、支持体２の幅方向Ｗの端部におけるガス流路２ａから第２主面ｎ２までの距離の０．７倍以下であるとよい。０．７倍以下の場合には、支持体２の幅方向Ｗの中央部におけるガス流路２ａが第２主面ｎ２に十分に近接しているため、酸化還元反応を繰り返す領域を小さくすることができる。従って、耐久性を向上させることができる。

また、支持体２の長さ方向Ｌの中央部における断面において、支持体２の幅方向Ｗの中央部におけるガス流路２ａから第２主面ｎ２までの距離が、支持体２の幅方向Ｗの端部におけるガス流路２ａから第２主面ｎ２までの距離の０．３倍以上であるとよい。０．３倍以上の場合には、支持体２の幅方向Ｗの中央部において第２主面ｎ２とガス流路２ａとの距離が短くなり過ぎることを抑制し、肉厚が薄くなり過ぎることを抑制できる。従って、支持体２の強度を維持することができる。

図３（ａ）及び図３（ｂ）は本実施形態の他の例のセルの構造を示す縦断面図である。

図３（ａ）に示す例においては、支持体２の長さ方向Ｌの下端にインターコネクタ６が設けられていない。本例に示すように、ガス流路２ａのうちインターコネクタ６と平面透視で重なっている部分は、重なっていない部分よりも第２主面ｎ２に近接しているとよい。インターコネクタ６と平面透視で重なっている部分は、重なっていない部分よりも酸素含有ガスが透過しやすいので酸化が進行しやすい。しかし、上述の構成によれば、その酸化がしやすい領域においてガス流路２ａが第２主面ｎ２に近接している。よって、特に酸化がしやすい領域に燃料ガスを供給することができるので酸化還元反応を繰り返す領域を小さくすることができ、耐久性を向上させることができる。

図３（ｂ）に示す例においては、支持体２の長さ方向Ｌの下端及び上端にインターコネクタ６が設けられていない。本例においても、ガス流路２ａのうちインターコネクタ６と平面透視で重なっている部分は、重なっていない部分よりも第２主面ｎ２に近接しているとよい。

インターコネクタ６と平面透視で重なっている部分における距離Ｄ２の測定方法について説明する。なお、下記測定方法は、図３における本実施形態の例に適用するものとする。また、下記の測定方法は、複数のガス流路２ａが存在する場合には、いずれか一つのガス流路２ａについての測定であるとする。まず、該部分において支持体２の長さ方向Ｌを等間隔に４分割できるような３点の分割点及び支持体２の長さ方向Ｌにおいて、インターコネクタ６が平面透視で重なっている支持体最端点を抽出し、該分割点及び該支持体最端点の特定のガス流路における距離Ｄ２を測って平均値を算出し、該平均値を距離Ｄ２とすればよい。

また、インターコネクタ６と平面透視で重なっていない部分における距離Ｄ２の測定方法について説明する。まず、該部分において支持体２の長さ方向Ｌを等間隔に２分割でき
るような１点の分割点及び支持体２の長さ方向Ｌにおいて、インターコネクタ６が平面透視で重なっていない支持体最端点を抽出し、該分割点及び該支持体最端点の特定のガス流路における距離Ｄ２を測って平均値を算出し、該平均値を距離Ｄ２とすればよい。

（製造方法）
以上説明した本実施形態のセル１の作製方法の一例について説明する。ただし、以下に述べる材料、粒径、温度、及び塗布方法等の各種条件は、適宜変更することができる。以下、「成形体」とは、焼成前の状態を指すものとする。

先ず、例えば、Ｎｉ及び／又はＮｉＯ粉末と、Ｙ_２Ｏ_３などの希土類酸化物の粉末と、有機バインダーと、溶媒とを混合して坏土を調製し、この坏土を用いて押出成形により支持体成形体を作製し、これを乾燥する。

また、押出成形により支持体を成形する際の金型は、支持体成形体の横断面と同形状の内部構造を有し、支持体成形体の第２主面に対応する内壁に近接して、ガス流路を形成するためのピンが設けられているものを使用する。なお、第２主面との距離が互いに異なるガス流路を複数設ける場合には、金型の内壁からの距離が互いに異なるようにピンを配置する。

なお、支持体成形体は、９００〜１０００℃にて２〜６時間仮焼した仮焼体を用いてもよい。

次に、例えば所定の調合組成に従い、ＮｉＯと、Ｙ_２Ｏ_３が固溶したＺｒＯ_２（ＹＳＺ）との素原料を秤量、混合する。この後、混合した粉体に、有機バインダー及び溶媒を混合して燃料極層用スラリーを調製する。

また、Ｙ_２Ｏ_３が固溶したＺｒＯ_２粉末に、トルエン、バインダー粉末、市販の分散剤等を加えてスラリー化したものをドクターブレード等の方法により、成形してシート状の固体電解質層成形体を作製する。

そして、得られたシート状の固体電解質層成形体上に燃料極層用スラリーを塗布し乾燥して燃料極層成形体を形成して、シート状の積層成形体を形成する。この燃料極層成形体及び固体電解質層成形体のシート状の積層成形体の燃料極層成形体側の面を支持体成形体に積層し、成形体を形成する。

続いて、インターコネクタ材料（例えば、ＬａＣｒＭｇＯ_３系酸化物粉末）、有機バインダー及び溶媒を混合してスラリーを作製する。

この後、固体電解質層成形体の両端部上に、インターコネクタ用成形体の両端部が積層されるように、支持体成形体上面にインターコネクタ用スラリーを塗布し、積層成形体を作製する。

次いで、上記の積層成形体を脱バインダー処理し、酸素含有雰囲気中、１４００〜１４５０℃にて２〜６時間、同時焼結（同時焼成）する。

続いて、例えば、所定の粒径のＬａ_ｘＳｒ_１−ｘＣｏｙＦｅ_１−ｙＯ_３（以下、単にＬＳＣＦと略す）粉末、有機バインダー、造孔材、及び溶媒を混合して空気極層用スラリーを作製する。このスラリーを固体電解質層上にスクリーン印刷にて塗布して、空気極層用成形体を形成する。このスラリーを固体電解質層上にスクリーン印刷にて塗布して、空気極層用成形体を形成する。

次に、固体電解質層上に空気極層用成形体が形成された積層体を、１１００〜１２００℃にて１〜３時間焼成する。このようにして図１に示す構造の本実施形態のセル１を製造できる。

なお、セル１は、その後、ガス流路に水素ガスを流し、支持体２及び燃料極層３の還元処理を行なうのが好ましい。その際、たとえば７５０〜１０００℃にて５〜２０時間還元処理を行なうのが好ましい。

なお、図３で示す例のように、長さ方向において第２主面ｎ２からの距離が異なっているガス流路２aを設ける場合には以下のような製造方法を採るとよい。まず射出成型に用
いる金型の内部に、予め、所定の形状を有する樹脂成形体を、ピン等の治具によって固定しておく。この樹脂成形体の材料としては、支持体成形体の仮焼時又は焼成時の温度で、蒸発し焼失するような樹脂を用いる。また、樹脂成形体の形状は、所望のガス通路２の形状としておく。

このような樹脂成形体を内部に設けた金型に、上述の坏土を注入して射出成型を行うことにより、内部に樹脂成形体を有する支持体成形体が得られる。その後、支持体成形体の仮焼又は焼成を行い、所定の温度に上昇させることによって、樹脂成形体が焼失する。従って、支持体内部において、樹脂成形体で占められていた領域は、空間となる。よって、所望の形状のガス通路２を有する支持体２を得ることができる。

（セルスタック装置）
図４は、上述したセルの複数個を、導電部材１３を介して電気的に直列に接続して構成されたセルスタック装置の一例を示したものであり、（ａ）はセルスタック装置１８を概略的に示す側面図、（ｂ）は（ａ）のセルスタック装置１８の破線部についての横断面図であり、（ａ）で示した破線で囲った部分を抜粋して示している。なお、（ｂ）において（ａ）で示した破線で囲った部分に対応する部分を明確とするために矢印にて示している。

セルスタック装置１１は、複数のセル１が並設され、各セル１間が導電部材１３で接続されているセルスタック１２具備する。また、複数のセル１の並設方向の両端には弾性変形可能な端部導電部材１４が設けられ、並設された複数のセル１を挟持している。さらに、端部導電部材１４にはセルスタック１２（セル１）の発電により生じる電流を引出すための電流引出し部１５が接続されている。また、各セル１の下端及び端部導電部材１４の下端はガスタンク１６に、ガラスシール材等の接着剤により固定されている。

本実施形態のセルスタック装置１１においても、上述したセル１を具備することから、耐久性の向上したセルスタック装置１１とすることができる。

（モジュール）
次に、上述したセルスタック装置１１を収納容器１９内に収納してなるモジュール１８について図５を用いて説明する。

図５に示すモジュール１８は、セル１にて使用する燃料ガスを得るために、天然ガスや灯油等の原燃料を改質して燃料ガスを生成するための改質器２０をセルスタック１２の上方に配置している。そして、改質器２０で生成された燃料ガスは、ガス流通管２１を介してガスタンク１６に供給され、ガスタンク１６を介してセル１の内部に設けられたガス流路（図示せず）に供給される。

なお、図５においては、収納容器１９の一部（前後面）を取り外し、内部に収納されているセルスタック装置１及び改質器２０を後方に取り出した状態を示している。

このようなモジュール１８においては、耐久性の向上したセルスタック装置１１を収納してなることから、耐久性の向上したモジュール１８とすることができる。

（モジュール収容装置）
次に、上述したモジュール１８と、モジュール１８を作動させるための補機（不図示）とを外装ケースに収納してなるモジュール収容装置２３について図６を用いて説明する。

図６に示すモジュール収容装置２３は、支柱２４と外装板２５から構成される外装ケース内を仕切板２６により上下に区画し、その上方側を上述したモジュール１８を収納するモジュール収納室２７とし、下方側をモジュール１８を作動させるための補機を収納する補機収納室２８として構成されている。

また、仕切板２６には、補機収納室２８の空気をモジュール収納室２７側に流すための空気流通口２９が設けられており、モジュール収納室２７を構成する外装板２５の一部に、モジュール収納室２７内の空気を排気するための排気口３０が設けられている。

このようなモジュール収容装置では、耐久性の向上したセルスタック１１を備えるモジュール１８を収納してなることから、耐久性の向上したモジュール収容装置２３とすることができる。

以上、本発明は上述の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々の変更、改良等が可能である。例えば、支持体上に空気極層、固体電解質層、燃料極層の順に配置した燃料電池セルであっても良い。さらに、例えば、燃料極層を兼ねる支持体であってもよい。

また、上記形態では燃料電池セル、これを用いたセルスタック装置、燃料電池モジュール及び燃料電池装置について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、セルに水蒸気と電圧とを付与して水蒸気（水）を電気分解することにより、水素と酸素（Ｏ_２）を生成する電解セル（ＳＯＥＣ）及びこれを備える電解セルスタック装置、電解モジュール及び電解装置にも適用することができる。

１：セル
２：支持体
２a:ガス流路
３：第１電極層（燃料極層）
４：固体電解質層
５：第２電極層（空気極層）
６：インターコネクタ

Claims

対向する第１主面及び第２主面を有しており、長さ方向を有する支持体と、
該支持体の第１主面上に設けられた第１電極層と、
該第１電極層上に設けられた固体電解質層と、
該固体電解質層上に設けられた第２電極層と、
前記支持体の第２主面上に設けられたインターコネクタと、
前記支持体の内部に設けられた、前記長さ方向に沿って貫通するガス流路とを備えており、
前記支持体の長さ方向の中央部における断面において、前記ガス流路から前記第１主面までの距離をＤ１、前記ガス流路から前記第２主面までの距離をＤ２とした場合、Ｄ１＞Ｄ２を満足することを特徴とするセル。
前記支持体は幅方向に沿って複数の前記ガス流路が設けられており、
前記支持体の長さ方向の中央部における断面において、前記支持体の幅方向の中央部における前記ガス流路から前記第２主面までの距離は、前記支持体の幅方向の端部における前記ガス流路から前記第２主面までの距離より短いことを特徴とする請求項１に記載のセル。
前記ガス流路のうち、前記インターコネクタと平面透視で重なっている部分は、重なっていない部分よりも前記第２主面に近接していることを特徴とする請求項１又は請求項２のいずれかに記載のセル。
複数個配列された請求項１乃至３のうちいずれかに記載のセルを有するセルスタックを備えることを特徴とするセルスタック装置。
収納容器内に、請求項４に記載のセルスタック装置を備えることを特徴とするモジュール。
外装ケース内に、請求項５に記載のモジュールと、該モジュールを作動させるための補機とを備えることを特徴とするモジュール収容装置。