JPWO2021229729A5 - - Google Patents

Description

従来の燃料電池セルの構成例を示す図である。 本発明の実施形態１に係る燃料電池モジュールの構成例を示す概略図である。 遮蔽板を燃料電池セルの側から見た図である。 遮蔽板を裏側（すなわち燃料電池セルとは反対側）から見た図である。 実施形態１に係る燃料電池セル１の構成例を示す概略図である。 実施形態１に係る燃料電池セル１の一部の拡大斜視図である。 実施形態１に係る燃料電池セル１を製造する方法の一例を説明する図である。 実施形態１に係る燃料電池セル１を製造する方法の一例を説明する図である。 実施形態１に係る燃料電池セル１を製造する方法の一例を説明する図である。 実施形態１に係る燃料電池セル１を製造する方法の一例を説明する図である。 実施形態１に係る燃料電池セル１を製造する方法の一例を説明する図である。 実施形態１に係る燃料電池セル１を製造する方法の一例を説明する図である。 実施形態１に係る燃料電池セル１を製造する方法の一例を説明する図である。 実施形態１に係る燃料電池セル１を製造する方法の一例を説明する図である。 実施形態１に係る燃料電池セル１を製造する方法の一例を説明する図である。 実施形態１に係る燃料電池セル１を製造する方法の一例を説明する図である。 実施形態１の第１の変形例の構成例を示す図である。 実施形態１の第２の変形例の構成例を示す図である。 実施形態１の第３の変形例の製造過程の一時点を示す図である。 実施形態１の第３の変形例の構成例を示す図である。 実施形態１の第４の変形例の構成例を示す図である。 実施形態１の効果を説明するグラフである。 実施形態２に係る燃料電池セル１を製造する方法の一例を説明する図である。 実施形態２に係る燃料電池セル１を製造する方法の一例を説明する図である。 実施形態２に係る燃料電池セル１を製造する方法の一例を説明する図である。 実施形態２に係る燃料電池セル１を製造する方法の一例を説明する図である。 実施形態２に係る燃料電池セル１を製造する方法の一例を説明する図である。 実施形態２に係る燃料電池セル１を製造する方法の一例を説明する図である。 実施形態２に係る燃料電池セル１を製造する方法の一例を説明する図である。 実施形態２に係る燃料電池セル１を製造する方法の一例を説明する図である。 実施形態２に係る燃料電池セル１を製造する方法の一例を説明する図である。 実施形態２に係る燃料電池セル１を製造する方法の一例を説明する図である。 実施形態２に係る燃料電池セル１を製造する方法の一例を説明する図である。 実施形態２に係る燃料電池セル１を製造する方法の一例を説明する図である。 実施形態２に係る燃料電池セル１を製造する方法の一例を説明する図である。 実施形態２に係る燃料電池セル１を製造する方法の一例を説明する図である。 実施形態２の第１の変形例の構成例を示す図である。 実施形態２の第２の変形例の構成例を示す図である。 実施形態２の第３の変形例の構成例を示す図である。 実施形態２の第４の変形例の構成例を示す図である。 実施形態２に係る燃料電池モジュールの構成例を示す概略図である。 遮蔽板と燃料電池セル１との接続方法例を示す概略図である。

なお、この例では上部電極層１０および下部電極層２０の双方がシリコン基板２の主面と平行な面に形成されているが、これらのうち一方のみがシリコン基板２の主面と平行な面に形成されてもよい。

図４２は、遮蔽板（Ｐａｒｔｉｔｉｏｎ）と燃料電池セル１との接続方法例を示す概略図である。燃料電池モジュール内のガス流路は、燃料ガスの流路と酸化剤ガスの流路とに分離されている。

図４１および図４２に示すように、燃料ガスの流路は、燃料入口（Ｆｕｅｌ ｉｎｔａｋｅ）、遮蔽板内に形成される流路２５１、燃料排気口（Ｆｕｅｌ ｅｘｈａｕｓｔ）を含む。酸化剤ガスの流路は、空気入口（Ａｉｒ ｉｎｔａｋｅ）、複数の貫通孔６１、複数の貫通孔１６１、空気排気口（Ａｉｒ ｅｘｈａｕｓｔ）を含む。燃料ガスと酸化剤ガスは、モジュール内で混ざらないように遮蔽されている。燃料電池セル１のアノード電極とカソード電極からはコネクタ（Ｃｏｎｎｅｃｔｏｒ）によって配線が引き出されている。コネクタは外部負荷（Ｅｘｔｅｒｎａｌ ｌｏａｄ）に接続される。

Claims (15)

1. 第１の基板と、
   前記第１の基板の片面上あるいは両面上に形成された第１のサポート材料層と、
   前記第１のサポート材料層において、前記第１の基板の主面に垂直な方向に延伸するように形成された複数の孔または柱と、
   前記複数の孔または柱において、前記主面に平行でない面に、成膜プロセスによって形成された積層体であって、上部電極層と、固体電解質層と、下部電極層とを備える積層体と、
   を備え、
   前記上部電極層が、前記複数の孔または柱に形成された前記上部電極層と連続するように、前記第１のサポート材料層上の前記主面と平行な面にも形成され、および、前記下部電極層が、前記複数の孔または柱に形成された前記下部電極層と連続するように、前記第１のサポート材料層上の前記主面と平行な面にも形成され、
   前記複数の孔の上端部の間および前記複数の孔の下端部の間において、または、前記複数の柱の上端部と、下端部の間とにおいて、前記第１のサポート材料層によって前記積層体が支持されている
   ことを特徴とする燃料電池セル。
2. 前記複数の孔または柱は、前記第１のサポート材料層に形成された複数の有底孔を含み、
   前記第１のサポート材料層は、多孔質のサポート材料層であり、
   前記積層体は、前記複数の有底孔の側壁および底部に形成されている
   ことを特徴とする請求項１に記載の燃料電池セル。
3. 前記第１のサポート材料層は金属層を備え、
   前記下部電極層は、前記金属層および前記第１の基板を介して、前記第１の基板の片側表面と電気的に接続されている
   ことを特徴とする請求項２に記載の燃料電池セル。
4. 前記第１のサポート材料層において、前記複数の有底孔が形成されている面とは反対側の面が、第２のサポート材料層で支持されていることを特徴とする請求項２に記載の燃料電池セル。
5. 前記複数の孔または柱は、前記第１のサポート材料層に形成された複数の柱を含むことを特徴とする請求項１に記載の燃料電池セル。
6. 前記第１のサポート材料層のうち、前記複数の有底孔が形成されている部分の厚さが一定であることを特徴とする請求項２に記載の燃料電池セル。
7. 前記複数の孔または柱は、前記第１のサポート材料層と前記第１の基板とを貫通する複数の第１の貫通孔を含み、
   前記複数の第１の貫通孔の側壁は前記積層体を備え、
   前記複数の第１の貫通孔の側壁の外周側に空孔が形成される、
   ことを特徴とする請求項１に記載の燃料電池セル。
8. 前記燃料電池セルは、前記第１の基板を支持する第２の基板をさらに備え、
   前記第２の基板には複数の第２の貫通孔が形成され、
   前記第１の基板と前記第２の基板とは貼り合わされ、
   前記第２の貫通孔のうち、一部は前記第１の貫通孔のいずれかと接続され、他の一部は前記空孔と接続されている、
   ことを特徴とする請求項７に記載の燃料電池セル。
9. 前記第１の基板は、厚い領域と、前記厚い領域より小さい厚さを有する薄い領域とを備え、
   前記複数の第１の貫通孔は前記薄い領域に設けられる、
   ことを特徴とする請求項７に記載の燃料電池セル。
10. 前記複数の第１の貫通孔の側壁は、その外周側に、前記積層体を支持する多孔質のサポート材料層を備えることを特徴とする請求項７に記載の燃料電池セル。
11. 前記複数の第１の貫通孔において、前記主面と平行な断面における開口面積が、当該第１の貫通孔の一方の端部から他方の端部に向かって減少することを特徴とする請求項７に記載の燃料電池セル。
12. 基板の表面に金属酸化物層を形成する工程と、
    前記金属酸化物層に凹凸構造を形成する工程と、
    前記凹凸構造の表面に、下部電極層と、固体電解質層と、上部電極層とを、この順に形成する工程と、
    前記基板のうち前記金属酸化物層と接触する部分の一部を除去する工程と、
    前記金属酸化物層を還元アニールによって多孔質化する工程と、
    を備えることを特徴とする燃料電池セルの製造方法。
13. 前記凹凸構造は、前記金属酸化物層の表面に形成される複数の有底孔または柱を含むことを特徴とする請求項１２に記載の燃料電池セルの製造方法。
14. 第１の基板の両面に第１のサポート材料層を形成する工程と、
    前記第１の基板と前記第１のサポート材料層とを貫通する、複数の第１の貫通孔を形成する工程と、
    前記複数の第１の貫通孔の内周面と、前記第１のサポート材料層の少なくとも片側の表面とにおいて、積層体を形成する工程であって、前記積層体は、下部電極層と、固体電解質層と、上部電極層とを備える、積層体を形成する工程と、
    前記第１の基板のうち、前記複数の第１の貫通孔に形成された前記積層体に接触している部分を除去することにより、空孔を形成する工程と、
    を備えることを特徴とする燃料電池セルの製造方法。
15. 第２の基板に複数の第２の貫通孔を形成する工程と、
    前記第１の基板と前記第２の基板を貼り合わせ、前記複数の第１の貫通孔の少なくとも一部と、前記複数の第２の貫通孔の少なくとも一部とを接続する工程と、
    をさらに備え、
    前記空孔を形成する前記工程は、前記第１の基板のうち、前記第２の貫通孔を介して露出する部分を除去する工程を含む、
    ことを特徴とする請求項１４に記載の燃料電池セルの製造方法。