WO2013001777A1 - 固体酸化物形燃料電池およびインターコネクタ - Google Patents

固体酸化物形燃料電池およびインターコネクタ Download PDF

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WO2013001777A1
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fuel cell
interconnector
solid oxide
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康生 奥山
孝之 熊切
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日本特殊陶業株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a solid oxide fuel cell provided with a solid electrolyte body and an interconnector used for the solid oxide fuel cell.
  • SOFC solid oxide fuel cell
  • This SOFC is configured, for example, by laminating a fuel cell body (stacked body) having a fuel electrode and an air electrode on each surface of a plate-like solid electrolyte body. Electric power is generated by supplying fuel gas to the fuel electrode, supplying air to the air electrode, and causing a chemical reaction between the fuel and oxygen in the air via the solid electrolyte body.
  • a current collector that is in contact with a fuel electrode or an air electrode is used in order to obtain electrical continuity between fuel battery cell bodies.
  • a technique related to the current collector a technique has been proposed in which a plurality of convex portions are formed on an elastic metal plate, and the convex portions of the metal plate are brought into contact with the fuel electrode and the air electrode to obtain conduction (patent). Reference 1).
  • the formation of the convex portion on the metal plate is usually performed by etching, but manufacturing cost is required due to the etching time and the like. For this reason, formation of a convex part by methods other than etching, such as forging and press work, is desired.
  • the convex part when the convex part is formed on the metal plate by pressing, the flatness of the convex part deteriorates due to the springback during pressing, and only the local part of the convex part may come into contact with the fuel cell body (per piece). . Due to this contact, the contact area between the convex portion and the fuel cell main body may decrease, and the contact resistance may increase. Moreover, stress concentrates on the local part of a fuel cell main body, and a fuel cell main body may crack.
  • the metal plate may be distorted (breached), gas may leak, or the solid oxide fuel cell may be cracked by the protrusions. That is, it is not always easy to ensure the gas flow path between the convex portions and follow the deformation of the fuel cell body.
  • the present invention has been made in order to solve the above-described problems, and is a solid oxide that is easy to mass-produce and that can easily ensure electrical conduction at electrode contact points even when the fuel cell body is deformed.
  • An object is to provide a fuel cell and an interconnector.
  • a solid oxide fuel cell includes a fuel cell main body including an air electrode layer, a solid electrolyte layer composed of an oxide, and a fuel electrode layer, and having a power generation function;
  • An interconnector having a base part and a plurality of projecting parts that project from the base part toward the fuel cell body and are electrically connected, and formed integrally from a metal material, Comprising a pair of line portions that are arranged in parallel and each include a straight line, and a pair of curved line portions that connect both ends of the pair of line portions,
  • a cross section of the projecting portion along a straight line connecting the centers of the pair of line portions and orthogonal to the pair of line portions has a first region with a radius of curvature of 1 to 70 mm and both ends of the first region. It has one end to be connected and a radius of curvature of 0.1 to 0.5m Having a pair of second regions, and a pair of third regions connecting the respective other ends of the pair of second regions and said base portion
  • the interconnector of this embodiment has a base portion and a plurality of protrusion portions that protrude from the base portion toward the fuel cell body and are electrically connected.
  • the cross section of the protrusion has a first region having a radius of curvature of 1 to 70 mm and one end connected to both ends of the first region, and a pair of radius of curvature of 0.1 to 0.5 mm. It has a 2nd field and a pair of 3rd field which connects each other end of these a pair of 2nd fields, and the base. Since the cross section of the projecting portion has a region with a radius of curvature of 1 to 70 mm, the projecting portion can prevent the fuel cell body from being cracked during production and during power generation, and ensure electrical connection.
  • the solid oxide fuel cell according to (1) includes a second air electrode layer, a second solid electrolyte layer made of oxide, and a second fuel electrode layer, and has a power generation function. And a second fuel cell main body, wherein the interconnector further includes a plurality of second projecting portions that project from the base portion toward the second fuel cell main body and are electrically connected.
  • a pair of second line portions that are arranged in parallel and each include a straight line, and a pair of curved lines that connect both ends of the pair of second line portions.
  • a cross section of the second projecting portion that is formed along a straight line connecting the centers of the pair of second line portions and orthogonal to the pair of line portions, and has a radius of curvature of 1.
  • a fourth region of ⁇ 70 mm and one connected to both ends of this fourth region A pair of fifth regions having a radius of curvature of 0.1 to 0.5 mm, and a pair of sixth regions connecting the other ends of the pair of fifth regions and the base portion, , May be included.
  • This interconnector has a protrusion protruding from the base and a second protrusion.
  • the cross sections of the protrusions and the second protrusions have a region with a radius of curvature of 1 to 70 mm, etc., so that the fuel cell main body is being cracked during production and power generation by the protrusions and the second protrusions. Prevention and securing of electrical connection are possible.
  • a solid oxide fuel cell includes a fuel cell main body having an air electrode layer, a solid electrolyte layer composed of an oxide, and a fuel electrode layer, and having a power generation function;
  • a second fuel electrode body having a second air electrode layer, a second solid electrolyte layer made of oxide, and a second fuel electrode layer, and having a power generation function, and a metal material integrally Formed, disposed between the fuel cell main body and the second fuel cell main body, and protruding toward and electrically connected to the fuel cell main body and the second fuel cell main body, respectively.
  • a pair of interconnectors having a plurality of protrusions and a plurality of second protrusions, wherein the outlines of the protrusions and the second protrusions are arranged in parallel and each include a straight line Lines and these A pair of curved portions connecting both ends of the pair of line portions, and along the straight line connecting the centers of the pair of line portions and perpendicular to the pair of line portions,
  • Each of the cross-sections of the two protrusions has a first region having a radius of curvature of 1 to 70 mm and one end connected to both ends of the first region, and the radius of curvature is 0.1 to 0.5 mm. It is divided into a pair of 2nd field and a pair of 3rd field which connects each other end of these a pair of 2nd fields, and the above-mentioned base part, It is characterized by the above-mentioned.
  • the interconnector has a plurality of protrusions and a plurality of second protrusions that protrude toward and electrically connect to the fuel cell main body and the second fuel cell main body, respectively.
  • the cross sections of the protrusions and the second protrusions have a region with a radius of curvature of 1 to 70 mm, etc., so that the fuel cell main body is being cracked during production and power generation by the protrusions and the second protrusions. Prevention and securing of electrical connection are possible.
  • this interconnector does not need to have a base part.
  • the pair of line portions exists along the pair of line portions, along a straight line arranged between the pair of line portions.
  • Each of the cross sections of the protruding portion and the second protruding portion that are orthogonal to the plane to be formed may have a region with a radius of curvature of 70 mm to 500 mm.
  • the cross section of these protrusions and the second protrusions has a region with a radius of curvature of 70 mm to 500 mm, so that the fuel cell body can be prevented from cracking during production and power generation by the protrusions and the second protrusions. As a result, electrical connection can be ensured.
  • the interconnector of the solid oxide fuel cell of (1) to (4) may be formed by pressing a plate-shaped metal material. By using press working, the interconnector can be easily manufactured.
  • the base portion has a flat shape, is disposed in at least one of the interconnector and the fuel cell body, and the base You may further comprise the electrical power collector electrically connected with a base part.
  • the base portion has a flat shape, the electrical connection between the base portion and the current collector becomes good, and deterioration of the fuel cell main body due to heating due to contact resistance can be suppressed. In addition, it is possible to suppress damage to the fuel cell body due to stress concentration.
  • An interconnector includes a protrusion that is integrally formed from a metal material, protrudes toward the fuel cell body, and is electrically connected, and the outline of the protrusion is A straight line connecting a center of the pair of line parts, and a pair of line parts arranged in parallel and each including a straight line, and a pair of curved lines connecting both ends of the pair of line parts And a cross section of the projecting portion that is perpendicular to the pair of line portions has a first region having a radius of curvature of 1 to 70 mm and one end connected to each of both ends of the first region. A pair of second regions having a radius of 0.1 to 0.5 mm, and a pair of third regions connecting the other end of each of the pair of second regions and the base portion. Also good.
  • This interconnector has a protruding portion and a second protruding portion that protrude from one side and the other surface of the base portion, respectively.
  • the cross sections of the protrusions and the second protrusions have a region with a radius of curvature of 1 to 70 mm, etc., so that the fuel cell main body is being cracked during production and power generation by the protrusions and the second protrusions. Prevention and securing of electrical connection are possible.
  • the solid electrolyte body moves one part of the fuel gas introduced into the fuel electrode or the combustion-supporting gas introduced into the air electrode as ions when the battery is operated.
  • the ions include oxygen ions and hydrogen ions.
  • the fuel electrode is in contact with a fuel gas that serves as a reducing agent, and functions as a negative electrode in the solid oxide fuel cell.
  • the air electrode is in contact with a combustion-supporting gas serving as an oxidant, and functions as a positive electrode in the solid oxide fuel cell.
  • -A solid electrolyte body is comprised with an oxide.
  • oxide examples include ZrO 2 ceramics, LaGaO 3 ceramics, BaCeO 3 ceramics, SrCeO 3 ceramics, SrZrO 3 ceramics, and CaZrO 3 ceramics.
  • Examples of the material for the interconnector include heat-resistant alloys having conductivity and heat resistance, such as stainless steel, nickel-base alloy, and chromium-base alloy. The same applies to the metal frame described later.
  • examples of stainless steel include ferritic stainless steel, martensitic stainless steel, and austenitic stainless steel.
  • ferritic stainless steel include SUS430, SUS434, SUS405, and SUS444.
  • martensitic stainless steel include SUS403, SUS410, and SUS431.
  • austenitic stainless steel include SUS201, SUS301, and SUS305.
  • nickel-based alloy include Inconel 600, Inconel 718, Incoloy 802, and the like.
  • examples of the chromium-based alloy include Ducrloy CRF (94Cr5Fe1Y 2 O 3 ).
  • Crofer22 alloy, ZMG232L, etc. are mentioned.
  • the material of the fuel electrode for example, ZrO 2 ceramics such as zirconia stabilized by at least one of metals such as Ni and Fe and rare earth elements such as Sc and Y, CeO
  • group ceramic and manganese oxide, etc. are mentioned.
  • metals such as Pt, Au, Ag, Pd, Ir, Ru, Rh, Ni, and Fe, are mentioned. These metals may be used alone or in an alloy of two or more metals. Further, a mixture (including cermet) of these metals and / or alloys and at least one of each of the above ceramics may be mentioned.
  • the mixture of metal oxides, such as Ni and Fe, and at least 1 type of each of the said ceramic etc. are mentioned.
  • the material for the air electrode for example, various metals, metal oxides, metal double oxides, and the like can be used.
  • the metal include metals such as Pt, Au, Ag, Pd, Ir, Ru, and Rh, or alloys containing two or more metals.
  • the metal oxide include oxides such as La, Sr, Ce, Co, Mn and Fe (La 2 O 3 , SrO, Ce 2 O 3 , Co 2 O 3 , MnO 2 and FeO). It is done.
  • the double oxide a double oxide containing at least La, Pr, Sm, Sr, Ba, Co, Fe, Mn, etc.
  • a fuel gas is introduced into the fuel electrode and a combustion-supporting gas is introduced into the air electrode.
  • fuel gas hydrogen, hydrocarbon as a reducing agent, mixed gas of hydrogen and hydrocarbon, fuel gas obtained by passing these gases through water at a predetermined temperature and humidified, and fuel obtained by mixing these gases with water vapor Gas etc. are mentioned.
  • the hydrocarbon is not particularly limited, and examples thereof include natural gas, naphtha, and coal gasification gas.
  • the fuel gas is preferably hydrogen. These fuel gas may use only 1 type and can also use 2 or more types together. Moreover, you may contain inert gas, such as nitrogen and argon of 50 volume% or less.
  • the combustion-supporting gas examples include a mixed gas of oxygen and another gas. Further, the mixed gas may contain 80% by volume or less of an inert gas such as nitrogen and argon. Of these combustion-supporting gases, air (containing about 80% by volume of nitrogen) is preferred because it is safe and inexpensive.
  • FIG. 1 is a perspective view showing a solid oxide fuel cell (solid oxide fuel cell stack) 10 according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating a state where the solid oxide fuel cell 10 is cut in the X-axis direction of FIG. 1.
  • 3 is a front view of an interconnector 130.
  • FIG. It is a top view which expands and represents the protrusion part 133 shown in FIG. It is sectional drawing showing the state which cut
  • FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating a cross section of an interconnector 130.
  • FIG. 1 is sectional drawing showing the cross section of the interconnector 130a.
  • FIG. 1 is sectional drawing showing the cross section of the interconnector 130b.
  • FIG. 1 is sectional drawing showing the cross section of the interconnector 130c.
  • FIG. 1 is a perspective view showing a solid oxide fuel cell (solid oxide fuel cell stack) 10 according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating a state where the solid oxide fuel cell 10 is cut in the X direction.
  • FIG. 3 is a front view of the interconnector 130.
  • the solid oxide fuel cell 10 has a substantially rectangular parallelepiped shape, and has an upper surface 11, a bottom surface 12, combustion-supporting gas flow paths 21, 23, fuel gas flow paths 22, 24, and through holes 25 to 28, and a connecting member. (Bolts 41 to 48, which are fasteners, and nuts 51 to 58) are attached.
  • members 61, 63, 62, 64 are arranged corresponding to the combustion-supporting gas flow paths 21, 23 and the fuel gas flow paths 22, 24.
  • the members 61, 63, 62, and 64 have through holes that communicate with the combustion-supporting gas passages 21 and 23 and the fuel gas passages 22 and 24, respectively.
  • Bolts 41 to 44 are inserted into the members 61 to 64, and nuts 51 to 54 are screwed.
  • gas combustion-supporting gas (air)
  • the remaining fuel gas after power generation, the remaining combustion-supporting gas after power generation, and fuel gas pass through. That is, the combustion-supporting gas (air) and the fuel gas flow into the solid oxide fuel cell 10 from the members 61 and 62, respectively.
  • the remaining combustion-supporting gas (air) after power generation and the remaining fuel gas after power generation flow out from the solid oxide fuel cell 10 to the members 63 and 64.
  • the solid oxide fuel cell 10 is configured by laminating a plurality of flat solid oxide fuel cells 100 which are power generation units. A plurality of solid oxide fuel cells 100 (100 (1) to 100 (3)) are electrically connected in series. For ease of viewing, the number of solid oxide fuel cells 100 in FIG. In many cases, more (for example, 20) solid oxide fuel cells 100 are stacked to form the solid oxide fuel cell 10.
  • the solid oxide fuel cell 100 has a rectangular parallelepiped shape and includes a stacked body (fuel cell body) 110.
  • the laminated body 110 is formed by sequentially laminating a fuel electrode 111, a solid electrolyte body 112, and an air electrode 113.
  • the fuel electrode 111 is in contact with a fuel gas (for example, hydrogen).
  • the solid electrolyte body 112 is made of an oxide and has oxygen ion conductivity.
  • the air electrode 113 is in contact with a combustion-supporting gas (for example, air (specifically, oxygen in the air)).
  • a so-called support membrane type solid oxide fuel cell 100 in which the fuel electrode 111 serves as a support base is taken as an example, but the present invention is not limited thereto.
  • a rectangular frame 150 is provided around the side of the laminate 110, and an interconnector 130 and a current collector 140 are provided in the vertical direction of the laminate 110.
  • the frame 150 is composed of insulating frames 151 and 152 made of mica (mica), metal frames 153 and 154 made of, for example, SUS430, and an in-cell separator 155.
  • the in-cell separator 155 is joined over the entire periphery at the outer periphery of the upper surface of the solid electrolyte body 112.
  • the internal separator 155 separates the space inside the solid oxide fuel cell 100 into a fuel chamber 115 to which fuel gas is supplied and an air chamber 116 to which fuel-supporting gas is supplied.
  • Fuel gas flows in the Y direction in the fuel chamber 115.
  • a combustion-supporting gas flows in the X direction in the air chamber 116.
  • the frame 150 is provided with combustion-supporting gas passages 21 and 23 and fuel gas passages 22 and 24 that penetrate the frame 150 in the vertical direction in the figure.
  • the interconnector 130 is provided in contact with the air electrode 113 so as to obtain electrical conduction.
  • the interconnector 130 has an outer peripheral portion 131, a base portion 132, and a protruding portion 133, and is integrally formed from, for example, a Crofer 22 alloy or a ZMG232L alloy.
  • the outer periphery 131 is disposed on the outer periphery of the interconnector 130.
  • the outer peripheral portion 131 is provided with combustion-supporting gas passages 21 and 23 in the X direction, the fuel gas passages 22 and 24 are provided in the Y direction, and the outer peripheral portion 131 is provided with bolts 45 to 48. Through holes 25 to 28 are provided.
  • the base portion 132 is a quadrangular region disposed in the outer peripheral portion 131.
  • the base portion 132 forms a single plane together with the outer peripheral portion 131. That is, the base part 132 and the outer peripheral part 131 are not clearly divided. For this reason, the boundary between the outer peripheral portion 131 and the base portion 132 is indicated by a broken line.
  • the base portion 132 When the base portion 132 is flat, the electrical connection between the base portion 132 and the current collector 140 becomes good (the contact resistance is lowered). As a result, it is possible to suppress deterioration of the stacked body 110 (fuel cell main body) and the like due to heating caused by contact resistance. Further, the base portion 132 having a flat shape alleviates stress concentration in the solid oxide fuel cell 100, and can prevent the current collector 140 from being damaged during production or the like.
  • the base part 132 is not necessarily flat. For example, the base portion 132 is allowed to have some unevenness.
  • the protruding portion 133 is a dome-shaped region that protrudes from the base portion 132 and whose tip contacts the surface of the air electrode 113.
  • the interconnectors 130 (2) and 130 (3) are shared by the solid oxide fuel cells 100 (1) and 100 (2) and the solid oxide fuel cells 100 (2) and 100 (3), respectively.
  • the fuel electrode 111 of the solid oxide fuel cell 100 (2) is electrically connected to the air electrode 113 of the solid oxide fuel cell 100 (3) by the current collector 140 and the interconnector 130.
  • the air electrode 113 of the solid oxide fuel cell 100 (2) is electrically connected to the fuel electrode 111 of the solid oxide fuel cell 100 (1) by the interconnector 130 and the current collector 140. . Even when the number of solid oxide fuel cells 100 is four or more, the connection relationship is the same except for the uppermost and lowermost solid oxide fuel cells 100.
  • the current collector 140 can be made of a metal such as nickel (Ni).
  • a plate shape, a mesh (mesh) shape, a porous shape (Celmet), a felt shape, or the like can be used as the shape of the current collector 140.
  • the mesh (mesh) shape includes a metal plate having a plurality of cuts formed on a metal plate, such as expanded metal.
  • the air electrode 113 of the uppermost solid oxide fuel cell 100 (1) is provided on the metal end plate 121 serving as the positive electrode, and the fuel electrode 111 of the lowermost solid oxide fuel cell 100 (3) is provided on the negative electrode.
  • the metal end plates 122 are electrically connected to each other.
  • FIG. 4 is an enlarged plan view showing the protrusion 133 shown in FIG.
  • the outline of the projecting portion 133 projected onto the base portion 132 is composed of line portions 161 and 162 and curved portions 163 and 164.
  • the line portions 161 and 162 are a pair of linear regions that are arranged in parallel and each include a straight line.
  • the curved portions 163 and 164 are a pair of curved linear regions that connect both ends of the linear portions 161 and 162.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view showing a state where the interconnector 130 is cut along a straight line Ly (a line connecting the centers of the line portions 161 and 162). That is, a cross section of the projecting portion 133 along the straight line Ly and orthogonal to the line portions 161 and 162 is represented.
  • the cross section of the protrusion 133 has regions A1, A2, and A3.
  • the region A1 is a region having a curvature radius R1 of 1 to 70 mm (for example, 5 mm).
  • the reason why the radius of curvature R1 is 1 to 70 mm is to relieve stress concentration on the laminated body 110 and reduce cracking and breakage of the laminated body 110, particularly the air electrode 113. Further, even the warped interconnector 130 ensures a uniform contact area and reduces contact resistance.
  • radius of curvature R1 is less than 1 mm, only the central part of the projecting portion 133 is in contact with the laminated body 110, so that stress concentration on the laminated body 110 may occur and the laminated body 110 may break. In addition, a necessary and sufficient contact area cannot be obtained, and the contact resistance may increase.
  • the laminate 110 When the radius of curvature R1 exceeds 70 mm, the laminate 110 may be broken due to contact with the outer periphery (edge) of the protrusion 133 due to the warp of the laminate 110, and stress may concentrate.
  • the region A2 is a pair of regions having one ends connected to both ends of the region A1 and having a curvature radius R2 of 0.1 to 0.5 mm.
  • the region A3 is a pair of regions that connect each of the other ends of the pair of regions A2 and the base portion 132.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view showing a state where the interconnector 130 is cut along the straight line Lx. That is, along the pair of line portions 161 and 162, along the straight line Lx arranged in the middle of the pair of line portions 161 and 162, and the projecting portion orthogonal to the plane on which the pair of line portions 161 and 162 exist 133 cross-sections are represented.
  • the cross section of the protrusion 133 has regions A4, A5, and A6.
  • the region A4 is a region having a radius of curvature R4 of 70 mm to 500 mm (for example, 500 mm).
  • radius of curvature R4 is 70 mm to 500 mm is to alleviate the stress concentration on the laminate 110 and to reduce the crack and breakage of the laminate 110, particularly the air electrode 113. Further, even the warped interconnector 130 ensures a uniform contact area and reduces contact resistance.
  • radius of curvature R4 is less than 70 mm, only the central part of the projecting portion 133 is in contact with the laminated body 110, so that stress concentration on the laminated body 110 may occur, and the laminated body 110 may break. In addition, a necessary and sufficient contact area cannot be obtained, and the contact resistance may increase.
  • the laminate 110 may be broken due to contact with the outer periphery (edge) of the protruding portion 133 due to the warp of the laminate 110, and stress may concentrate.
  • Area A5 is a pair of areas having one end connected to each end of area A4.
  • the region A6 is a pair of regions that connect each of the other ends of the pair of regions A5 and the base portion 132.
  • the protrusion 133 has a length Dx and a width Dy, and is arranged at intervals Px and Py in the X and Y directions. As described above, the combustion-supporting gas flows in the X direction in the air chamber 116 (on the lower surface of the interconnector 130 and in the longitudinal direction of the protrusion 133).
  • the load becomes non-uniform during stacking (when the solid oxide fuel cell 100 is stacked), and cracks may occur in the stacked body 110 due to stress concentration. Further, when the interconnector 130 is warped due to thermal expansion or differential pressure, anisotropy may occur in the warping direction, and the contact resistance may increase.
  • the load becomes non-uniform during stacking, and cracks may occur in the laminate 110 due to stress concentration. Further, when the interconnector 130 is warped due to thermal expansion or differential pressure, anisotropy may occur in the warping direction, and the contact resistance may increase.
  • the interval Py perpendicular to the flow path of the protrusion 133 is preferably 2 to 4 mm (for example, 2.53 mm). This is to prevent a decrease in power generation characteristics due to insufficient gas diffusion. If the interval Py is less than 2, the power generation characteristics due to insufficient gas diffusion may be deteriorated. If the interval Py exceeds 4, the power generation area may be reduced, and the power generation characteristics may be reduced.
  • the current collection area ratio K2 of the protrusion 133 is preferably 10 to 40% (for example, 25%). This is because the correlation with the gas flow path is in a good range. If the current collection area ratio K2 is less than 10%, the current collection area decreases. When the current collection area ratio K2 exceeds 40%, the gas flow path decreases.
  • the plate thickness t of the protrusion 133 is preferably 0.2 to 0.4 mm (for example, 0.3 mm). This is for following the deformation of the laminate 110 and reducing the contact resistance. If the plate thickness t is less than 0.2 mm, the contact resistance increases. When the plate thickness t exceeds 0.4 mm, the followability to the laminate 110 is deteriorated, and the contact resistance is increased.
  • the height h of the protrusion 133 is about 0.7 mm.
  • the gas flow path width flow path area
  • the protrusion 133 is frequently broken, and there is a possibility that a cross leak occurs.
  • the protrusion 133 is disposed along the flow of the combustion-supporting gas (the longitudinal direction of the protrusion 133 corresponds to the direction of the flow of the combustion-supporting gas).
  • the strength of the interconnector 130 differs on the XY axes.
  • the projecting portion 133 can be a square or a circle, the shape needs to be optimized because it leads to gas diffusion and a reduction in the current collection area.
  • the protrusion 133 has a high strength in the longitudinal direction, and the amount of deformation of the interconnector 130 varies from row to row during stack assembly and power generation. Examples of the force applied to the interconnector 130 during power generation include the following. 1. 1. Force due to the difference in thermal expansion of each member 2. Force due to differential pressure between fuel electrode 111 and air electrode 113 Force due to warpage of laminate 110
  • the interconnector 130 is pressed and thinned (for example, changed from 1t to 0.3t), and the followability of the interconnector 130 to the warp is improved with elasticity.
  • the variation in each row of the protrusions 133 is evenly optimized.
  • the entire interconnector 130 is distorted by pressing as shown in FIG.
  • the parallelism with the stacked body 110 is not maintained and the assembly becomes difficult.
  • the laminated body 110 comes into contact with the corners of the protrusions 133 of the interconnector 130, stress concentration occurs, and the laminated body 110 is cracked.
  • contact at the corners of the protrusion 133 leads to a reduction in the current collection area.
  • the tip of the protrusion 133 of the interconnector 130 has a large arc shape. In this case, until a certain strain (inclination of the interconnector 130) does not exceed the range of the large arc, contact is made from the tip of the protrusion 133, and stress concentration is alleviated. Moreover, within the elastic range of the protrusion 133, the contact area increases, and an increase in the current collection effect is expected.
  • the laminated body 110 which consists of the fuel electrode 111, the solid electrolyte body 112, and the air electrode 113 is manufactured.
  • the in-cell separator 155 is brazed to the laminate 110.
  • a metal thin plate is embossed with a press or the like to produce a dome-shaped protrusion 133.
  • the combustion-supporting gas passages 21, 23, the fuel gas passages 22, 24, and the through holes 25-28 are formed in the pressed metal thin plate.
  • the laminate 110, the frame 150, and the interconnector 130 to which the in-cell separator 155 is joined are laminated, and the metal end plates 121 and 122 are also arranged.
  • FIG. 8 corresponds to FIG. 2 and is a cross-sectional view of a solid oxide fuel cell 10x according to a comparative example of the present invention.
  • the interconnector 130x according to the comparative example is not made of a thin plate but is solid. For this reason, the interconnector 130x is rigid and cannot follow the laminated body 110 warped during power generation, and it is difficult to secure a contact point between the laminated body 110 and the interconnector 130x.
  • the durability test of the solid oxide fuel cell will be described.
  • a 20-stage stack was used as the solid oxide fuel cell.
  • the solid oxide fuel cell was started up, heated up to 700 ° C., then stopped and lowered to room temperature 10 times, and the average value of IR resistance before and after that was measured. .
  • FIG. 9 is a graph showing the test results in the example of the present invention and the conventional example.
  • IR resistances R01 and R02 are sheet resistances before and after the durability test in the conventional example.
  • the IR resistances R11 and R12 are the area resistances (ohm loss (resistance)) before and after the durability test in the example, and the resistance value between the interconnector 130 and the laminate 110 is the surface area S1 of the region A1 of the protrusion 133. Divided by the sum.
  • the average value of IR resistance was compared. In conventional, 0.95Omucm 2 next 0.18Omucm 2 at the initial stage after the durability test, the IR resistance deterioration (increase) was observed. In contrast, in the embodiment, next 0.18 cm 2 after 0.17Omucm 2 is the durability test in the initial, the IR resistance deterioration (increase) is not observed practically. It is considered that the IR resistance is maintained and the durability is improved due to the improved followability of the interconnector 130 with respect to the laminate 110.
  • the solid oxide fuel cell 10 was created and evaluated by changing the curvature radii R1, R4, the ratio K1, the plate thickness t, the interval Py, the current collection area ratio K2, and the height h of the protrusion 133. That is, the influence of the curvature radius R1 and the like on the characteristics of the solid oxide fuel cell 10 was evaluated.
  • FIGS. 10 to 13 are graphs showing changes in the IR resistance when the radii of curvature R1, R4, the ratio K1, and the plate thickness t are changed.
  • FIGS. 14 to 16 are graphs showing changes in voltage when the interval Py, the current collection area ratio K2, and the height h of the protrusion 133 are changed.
  • FIG. 17 is a front view of the interconnector 130 of the solid oxide fuel cell 10 according to a modification of the present invention.
  • the length Dx, the width Dy, and the intervals Px, Py of the protrusion 133 are smaller than the length Dx of the protrusion 133 in the first embodiment.
  • the length Dx and the like of the protrusion 133 is changed, it is possible to ensure the contact point between the stacked body 110 and the interconnector 130x.
  • FIG. 18 corresponds to FIG. 2 and is a cross-sectional view showing a state where a solid oxide fuel cell (solid oxide fuel cell stack) 10a according to the second embodiment of the present invention is cut.
  • FIG. 19 is a cross-sectional view corresponding to FIG. 5 and showing a state where the interconnector 130a of the solid oxide fuel cell 10a is cut.
  • the interconnector 130 and the current collector 140 are disposed on the air electrode 113 side and the fuel electrode 111 side, respectively. Further, the protruding portion 133 of the interconnector 130 protrudes below the base portion 132 and is in contact with the air electrode 113.
  • the interconnector 130a and the current collector 140 are disposed on the fuel electrode 111 side and the air electrode 113 side, respectively. Further, the protruding portion 133 of the interconnector 130 protrudes above the base portion 132 and is in contact with the fuel electrode 111. Thus, the electrical connection with the fuel electrode 111 may be ensured by the interconnector 130a.
  • Embodiments of the present invention are not limited to the above-described embodiments, and can be expanded and modified. The expanded and modified embodiments are also included in the technical scope of the present invention.
  • 20A to 20F are cross-sectional views showing cross sections of the interconnectors 130 and 130a to 130e.
  • 20A and 20B correspond to the interconnectors 130 and 130a of the first and second embodiments, respectively.
  • the interconnectors 130 and 130a have the base portion 132, and the protruding portion 133 protrudes either above or below the base portion 132.
  • the interconnector 130b has a base portion 132, and protruding portions 133 and 133a protrude above and below the base portion 132.
  • the interconnector 130 c has the protruding portions 133 and 133 a and does not have the base portion 132.
  • the thickness of the base portion 132d and the protruding portion 133d can be different. is there. That is, the base part 132d and the protruding part 133d may be configured such that one surface thereof is positioned on the same plane and the protruding part 133d protrudes from the base part 132d on the other surface. Note that a forging method can be employed to form this shape.
  • a corresponding recess 134e may be formed on the opposite side of the protruding portion 133e of the interconnector 130e from the protruding side.
  • the base portion 132e is not provided with the concave portion 134e.
  • a pressing method can be adopted in addition to the forging method.
  • Solid oxide fuel cell 11 Upper surface 12 Bottom surface 21, 23, Supporting gas channel 22, 24 Fuel gas channel 25-28 Through hole 41-48 Bolt 51-58 Nut 61-64 Member 100 Solid oxide type Fuel cell 110 Stack body 111 Fuel electrode 112 Solid electrolyte body 113 Air electrode 115 Fuel chamber 116 Air chamber 121, 122 Metal end plate 130 Interconnector 131 Outer peripheral portion 132 Base portion 133 Protruding portion 161, 162 Line portion 163, 164 Curve Part 140 Current collector 150 Frame 151, 152 Insulating frame 153, 154 Metal frame 155 In-cell separator

Landscapes

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Abstract

　固体酸化物形燃料電池は、燃料電池セル本体と、インターコネクタと、を具備する。インターコネクタは、基台部と、この基台部から前記燃料電池セル本体に向かって突出し電気的に接続される複数の突出部と、を有し、金属材料から一体的に形成される。前記突出部の輪郭が、並列に配置され、かつ直線をそれぞれ含む一対の線部と、これら一対の線部の両端を接続する曲線状の一対の曲線部と、から構成される。

Description

固体酸化物形燃料電池およびインターコネクタ
　本発明は、固体電解質体を備えた固体酸化物形燃料電池及びこの固体酸化物形燃料電池に用いられるインターコネクタに関する。
　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体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）を積層して構成される。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、固体電解質体を介して、燃料及び空気中の酸素を化学反応させることで、電力が発生する。
　前記ＳＯＦＣにおいては、燃料電池セル本体間の導通を得るために、燃料電極や空気電極と接触する集電体が用いられる。そして、集電体に関する技術として、弾性のある金属プレートに複数の凸部を形成し、この金属プレートの凸部を燃料電極及び空気電極に接触させて導通を得る技術が提案されている（特許文献１参照）。
特開２００１－６８１３２号公報
　しかしながら、特許文献１の技術では、ＳＯＦＣの熱サイクルによって、金属プレートの弾性が失われたり、熱サイクルによる燃料電池セル本体の変形によって、電気導通の信頼性が損なわれたりする可能性がある。
　また、金属プレートへの凸部の形成は、エッチングによってなされるのが通例であるが、エッチング時間等の関係で、製造コストを要する。このため、鍛造、プレス加工等、エッチング以外の手法による、凸部の形成が望まれる。
　一方、プレスによって、金属プレートに凸部を形成すると、プレス時のスプリングバックにより凸部の平坦性が悪化し、凸部の局部のみが燃料電池セル本体に接触する可能性がある（片あたり）。この片あたりにより、凸部と燃料電池セル本体の接触面積が減少し、接触抵抗が上昇する可能性がある。また、燃料電池セル本体の局部に応力が集中し、燃料電池セル本体が割れる可能性もある。
　また、プレス時に、金属プレートが歪み（破れ）て、ガスがリークしたり、凸部の片あたりにより固体酸化物形燃料電池セルが割れたりする可能性もある。即ち、凸部の間にガス流路を確保しつつ、かつ燃料電池セル本体の変形に追従することは、必ずしも容易ではない。
　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、大量生産が容易で、かつ燃料電池セル本体が変形した場合でも、電極の接触箇所における電気導通の確保が容易な固体酸化物形燃料電池およびインターコネクタを提供することを目的とする。
　（１）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、酸化物で構成される固体電解質層、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、基台部と、この基台部から前記燃料電池セル本体に向かって突出し電気的に接続される複数の突出部と、を有し、金属材料から一体的に形成される、インターコネクタと、を具備し、前記突出部の輪郭が、並列に配置され、かつ直線をそれぞれ含む一対の線部と、これら一対の線部の両端を接続する曲線状の一対の曲線部と、から構成され、前記一対の線部の中心を結ぶ直線に沿い且つ前記一対の線部に直交する、前記突出部の断面が、曲率半径が１～７０ｍｍの第１の領域と、この第１の領域の両端それぞれに接続される一端を有し、曲率半径が０．１～０．５ｍｍの一対の第２の領域と、これら一対の第２の領域の他端それぞれと前記基台部とを接続する一対の第３の領域と、を有する。
　この実施形態のインターコネクタは、基台部と、この基台部から前記燃料電池セル本体に向かって突出し電気的に接続される複数の突出部と、を有する。この突出部の断面が、曲率半径が１～７０ｍｍの第１の領域と、この第１の領域の両端それぞれに接続される一端を有し、曲率半径が０．１～０．５ｍｍの一対の第２の領域と、これら一対の第２の領域の他端それぞれと前記基台部とを接続する一対の第３の領域と、を有する。突出部の断面が、曲率半径が１～７０ｍｍの領域等を有することで、突出部による、製作中及び発電中の燃料電池セル本体の割れの防止、電気的接続の確保が可能となる。
　（２）（１）に係る固体酸化物形燃料電池において、第２の空気電極層、酸化物で構成される第２の固体電解質層、および第２の燃料電極層を備え、発電機能を有する、第２の燃料電池セル本体をさらに具備し、前記インターコネクタが、前記基台部から前記第２の燃料電池セル本体に向かって突出し電気的に接続される複数の第２の突出部をさらに有し、前記第２の突出部の輪郭が、並列に配置され、かつ直線をそれぞれ含む一対の第２の線部と、これら一対の第２の線部の両端を接続する曲線状の一対の第２の曲線部と、から構成され、前記一対の第２の線部の中心を結ぶ直線に沿い且つ前記一対の線部に直交する、前記第２の突出部の断面が、曲率半径が１～７０ｍｍの第４の領域と、この第４の領域の両端それぞれに接続される一端を有し、曲率半径が０．１～０．５ｍｍの一対の第５の領域と、これら一対の第５の領域の他端それぞれと前記基台部とを接続する一対の第６の領域と、を有しても良い。
　このインターコネクタは、基台部から突出する突出部、および第２の突出部、を有する。これら突出部、第２の突出部の断面が、曲率半径が１～７０ｍｍの領域等を有することで、突出部、第２の突出部による、製作中及び発電中の燃料電池セル本体の割れの防止、電気的接続の確保が可能となる。
　（３）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、酸化物で構成される固体電解質層、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、第２の空気電極層、酸化物で構成される第２の固体電解質層、および第２の燃料電極層を備え、発電機能を有する、第２の燃料電池セル本体と、金属材料から一体的に形成されて、前記燃料電池セル本体および前記第２の燃料電池セル本体の間に配置され、かつ前記燃料電池セル本体および前記第２の燃料電池セル本体それぞれに向かって突出し電気的に接続される複数の突出部および複数の第２の突出部を有する、インターコネクタと、を具備し、前記突出部、前記第２の突出部それぞれの輪郭が、並列に配置され、かつ直線をそれぞれ含む一対の線部と、これら一対の線部の両端を接続する曲線状の一対の曲線部と、から構成され、前記一対の線部の中心を結ぶ直線に沿い且つ前記一対の線部に直交する、前記突出部および前記第２の突出部の断面それぞれが、曲率半径が１～７０ｍｍの第１の領域と、この第１の領域の両端それぞれに接続される一端を有し、曲率半径が０．１～０．５ｍｍの一対の第２の領域と、これら一対の第２の領域の他端それぞれと前記基台部とを接続する一対の第３の領域と、に区分される、ことを特徴とする。
　このインターコネクタは、前記燃料電池セル本体および前記第２の燃料電池セル本体それぞれに向かって突出し電気的に接続される複数の突出部および複数の第２の突出部を有する。これら突出部、第２の突出部の断面が、曲率半径が１～７０ｍｍの領域等を有することで、突出部、第２の突出部による、製作中及び発電中の燃料電池セル本体の割れの防止、電気的接続の確保が可能となる。なお、このインターコネクタは、基台部を有しなくても良い。
　（４）（１）～（３）の固体酸化物形燃料電池が、前記一対の線部に沿って、これら一対の線部の中間に配置される直線に沿い且つ前記一対の線部が存在する平面に直交する、前記突出部および前記第２の突出部の断面それぞれが、曲率半径が７０ｍｍ～５００ｍｍの領域を有しても良い。これら突出部、第２の突出部の断面が、曲率半径が７０ｍｍ～５００ｍｍの領域を有することで、突出部、第２の突出部による、製作中及び発電中の燃料電池セル本体の割れの防止、電気的接続の確保が可能となる。
　（５）（１）～（４）の固体酸化物形燃料電池のインターコネクタが、板状の金属材料のプレス加工により形成されても良い。プレス加工を用いることで、インターコネクタを容易に製造できる。
　（６）（１）～（５）の固体酸化物形燃料電池が、前記基台部は平坦形状を有し、前記インターコネクタ、前記燃料電池セル本体の少なくとも何れかに配置され、かつ前記基台部と電気的に接続される集電体をさらに具備しても良い。基台部が平坦形状を有すると、基台部と集電体との電気的接続が良好となり、接触抵抗に起因する加熱により、燃料電池セル本体が劣化することを抑制できる。また、応力の集中による燃料電池セル本体の破損を抑制可能となる。
　（７）本発明の一態様に係るインターコネクタは、金属材料から一体的に形成されて、燃料電池セル本体に向かって突出し電気的に接続される突出部を具備し、前記突出部の輪郭が、並列に配置され、かつ直線をそれぞれ含む一対の線部と、これら一対の線部の両端を接続する曲線状の一対の曲線部と、から構成され、前記一対の線部の中心を結ぶ直線に沿い且つ前記一対の線部に直交する、前記突出部の断面が、曲率半径が１～７０ｍｍの第１の領域と、この第１の領域の両端それぞれに接続される一端を有し、曲率半径が０．１～０．５ｍｍの一対の第２の領域と、これら一対の第２の領域の他端それぞれと前記基台部とを接続する一対の第３の領域と、を有しても良い。
　このインターコネクタは、基台部の一方、他方の面それぞれから突出してする突出部、第２の突出部と、を有する。これら突出部、第２の突出部の断面が、曲率半径が１～７０ｍｍの領域等を有することで、突出部、第２の突出部による、製作中及び発電中の燃料電池セル本体の割れの防止、電気的接続の確保が可能となる。
　・ここで、固体電解質体（固体電解質層）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支燃性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。また、燃料電極は、還元剤となる燃料ガスと接触し、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。空気電極は、酸化剤となる支燃性ガスと接触し、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。
　・固体電解質体は、酸化物で構成される。酸化物として、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。
　インターコネクタの材料としては、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（９４Ｃｒ５Ｆｅ１Ｙ２Ｏ３）等が挙げられる。また、Ｃｒｏｆｅｒ２２合金、ＺＭＧ２３２Ｌなども挙げられる。
　・燃料電極（燃料電極層）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ＺｒＯ２系セラミック、ＣｅＯ２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。
　・空気電極（空気電極層）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。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。更に、金属の酸化物としては、Ｌａ、Ｓｒ、Ｃｅ、Ｃｏ、Ｍｎ及びＦｅ等の酸化物（Ｌａ２Ｏ３、ＳｒＯ、Ｃｅ２Ｏ３、Ｃｏ２Ｏ３、ＭｎＯ２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（Ｌａ１－ｘＳｒｘＣｏＯ３系複酸化物、Ｌａ１－ｘＳｒｘＦｅＯ３系複酸化物、Ｌａ１－ｘＳｒｘＣｏ１－ｙＦｅｙＯ３系複酸化物、Ｌａ１－ｘＳｒｘＭｎＯ３系複酸化物、Ｐｒ１－ｘＢａｘＣｏＯ３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Ｓｍ１－ｘＳｒｘＣｏＯ３系複酸化物等）が挙げられる。
　・固体電解質形燃料電池を用いて発電を行う場合、燃料電極側には燃料ガスを導入し、空気電極側には支燃性ガスを導入する。燃料ガスとしては、水素、還元剤となる炭化水素、水素と炭化水素との混合ガス、及びこれらのガスを所定温度の水中を通過させ加湿した燃料ガス、これらのガスに水蒸気を混合させた燃料ガス等が挙げられる。炭化水素は特に限定されず、例えば、天然ガス、ナフサ、石炭ガス化ガス等が挙げられる。この燃料ガスとしては水素が好ましい。これらの燃料ガスは１種のみを用いてもよいし、２種以上を併用することもできる。また、５０体積％以下の窒素及びアルゴン等の不活性ガスを含有していてもよい。
　支燃性ガスとしては、酸素と他の気体との混合ガス等が挙げられる。更に、この混合ガスには８０体積％以下の窒素及びアルゴン等の不活性ガスが含有されていてもよい。これらの支燃性ガスのうちでは安全であって、且つ安価であるため、空気（約８０体積％の窒素が含まれている。）が好ましい。
　本発明によれば、大量生産が容易で、かつ燃料電池セル本体が変形した場合でも、電極の接触箇所における電気導通の確保が容易な固体酸化物形燃料電池およびインターコネクタを提供できる。
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。 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。 インターコネクタ１３０の正面図である。 図３に示す突出部１３３を拡大して表す平面図である。 インターコネクタ１３０を直線Ｌｙに沿って切断した状態を表す断面図である。 インターコネクタ１３０を直線Ｌｘに沿って切断した状態を表す断面図である。 プレスにより作成されるときの固体酸化物形燃料電池１０の断面状態を表す断面図である。 本発明の比較例に係る固体酸化物形燃料電池１０ｘの断面図である。 本発明の実施例と従来例での試験結果を表すグラフである。 曲率半径Ｒ１とＩＲ抵抗の関係の一例を表すグラフである。 曲率半径Ｒ４とＩＲ抵抗の関係の一例を表すグラフである。 比Ｋ１とＩＲ抵抗の関係の一例を表すグラフである。 板厚ｔとＩＲ抵抗の関係の一例を表すグラフである。 間隔Ｐｙと電圧の関係の一例を表すグラフである。 集電面積比Ｋ２と電圧の関係の一例を表すグラフである。 高さｈと電圧の関係の一例を表すグラフである。 本発明の変形例に係る固体酸化物形燃料電池１０のインターコネクタ１３０の正面図である。 本発明の第２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）１０ａを切断した状態を表す断面図である。 固体酸化物形燃料電池１０ａのインターコネクタ１３０ａを切断した状態を表す断面図である。 インターコネクタ１３０の断面を表す断面図である。 インターコネクタ１３０ａの断面を表す断面図である。 インターコネクタ１３０ｂの断面を表す断面図である。 インターコネクタ１３０ｃの断面を表す断面図である。 インターコネクタ１３０ｄの断面を表す断面図である。 インターコネクタ１３０ｅの断面を表す断面図である。
　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。
（第１の実施の形態）
　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Ｘ方向に切断した状態を表す断面図である。図３は、インターコネクタ１３０の正面図である。
　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、支燃性ガス流路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、支燃性ガス流路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、支燃性ガス流路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（支燃性ガス（空気）、発電後の残余の燃料ガス、発電後の残余の支燃性ガス、燃料ガス）が通過する。即ち、支燃性ガス（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。発電後の残余の支燃性ガス（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、積層体（燃料電池セル本体）１１０を有する。積層体１１０は、燃料電極１１１、固体電解質体１１２、および空気電極１１３が、順次積層されてなる。燃料電極１１１は、燃料ガス（例えば水素）に接する。固体電解質体１１２は、酸化物から構成され、酸素イオン導電性を有する。空気電極１１３は、支燃性ガス（例えば空気（詳しくは空気中の酸素））に接触する。
　尚、本実施形態では、燃料電極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、固体電解質体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と支燃性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方向に支燃性ガスが流通する。
　枠体１５０には、枠体１５０を同図の上下方向に貫通する支燃性ガス流路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、基台部１３２、および突出部１３３を有し、例えば、Ｃｒｏｆｅｒ２２合金、またはＺＭＧ２３２Ｌ合金から一体的に構成される。
　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方向に支燃性ガス流路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。
　基台部１３２は、外周部１３１内に配置される、四角形の領域である。なお、基台部１３２は、外周部１３１と共に一つの平面を構成している。即ち、基台部１３２、外周部１３１は明確には区分されない。このため、外周部１３１と基台部１３２の境界を破線で表している。
　基台部１３２が平坦であると、基台部１３２と集電体１４０の電気的接続が良好となる（接触抵抗が低くなる）。その結果、接触抵抗に起因する加熱により、積層体１１０（燃料電池セル本体）等が、劣化することを抑制できる。また、基台部１３２が平坦形状を有することは、固体酸化物形燃料電池セル１００内での応力集中を緩和することとなり、製作時等に集電体１４０が破損することを抑制できる。但し、基台部１３２は、必ずしも平坦でなくても良い。基台部１３２が、例えば、多少の凹凸を有することが許容される。
　突出部１３３は、基台部１３２から突出し、その先端が空気電極１１３の表面に接触するドーム形状の領域である。
　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。集電体１４０の形状として、板状、メッシュ（網目）状、多孔質状（セルメット）、フェルト状などを用いることができる。メッシュ（網目）状には、エキスパンドメタルのように、金属の板に複数の切れ込みを入れ、引き伸ばして網目状としたものも含まれる。
　最上部の固体酸化物形燃料電池セル１００（１）の空気電極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。
　図４は、図３に示す突出部１３３を拡大して表す平面図である。基台部１３２上に投影した、突出部１３３の輪郭は、線部１６１、１６２、曲線部１６３、１６４から構成される。線部１６１、１６２は、並列に配置され、かつ直線をそれぞれ含む一対の線状領域である。曲線部１６３、１６４は、線部１６１、１６２の両端を接続する曲線状の一対の線状領域である。
　図５は、インターコネクタ１３０を直線Ｌｙ（線部１６１、１６２の中心を結ぶ線）に沿って切断した状態を表す断面図である。即ち、直線Ｌｙに沿い且つ線部１６１、１６２に直交する、突出部１３３の断面が表される。突出部１３３の断面は、領域Ａ１、Ａ２、Ａ３を有する。
　領域Ａ１は、曲率半径Ｒ１が１～７０ｍｍ（例えば、５ｍｍ）の領域である。曲率半径Ｒ１が１～７０ｍｍであるのは、積層体１１０への応力集中を緩和し、積層体１１０、特に、空気電極１１３の割れ、破壊を低減するためである。また、反りのあるインターコネクタ１３０でも均等な接触面積を確保し、接触抵抗を低減するためである。
　曲率半径Ｒ１が１ｍｍ未満だと、突出部１３３の中央部のみが積層体１１０に接することで、積層体１１０への応力集中が発生し、積層体１１０が割れるおそれがある。また、必要十分な接触面積が得られず、接触抵抗が大きくなるおそれがある。
　曲率半径Ｒ１が７０ｍｍを超えると、積層体１１０の反りの影響で、突出部１３３の外周（エッジ）で接触して、応力が集中し、積層体１１０が割れる可能性がある。
　領域Ａ２は、領域Ａ１の両端それぞれに接続される一端を有し、曲率半径Ｒ２が０．１～０．５ｍｍの一対の領域である。領域Ａ３は、一対の領域Ａ２の他端それぞれと基台部１３２とを接続する一対の領域である。
　図６は、インターコネクタ１３０を直線Ｌｘに沿って切断した状態を表す断面図である。即ち、一対の線部１６１、１６２に沿って、これら一対の線部１６１、１６２の中間に配置される直線Ｌｘに沿い且つ前記一対の線部１６１、１６２が存在する平面に直交する、突出部１３３の断面が表わされる。突出部１３３の断面が、領域Ａ４、Ａ５、Ａ６を有する。領域Ａ４は、曲率半径Ｒ４が７０ｍｍ～５００ｍｍ（例えば、５００ｍｍ）の領域である。
　曲率半径Ｒ４が７０ｍｍ～５００ｍｍであるのは、積層体１１０への応力集中を緩和し、積層体１１０、特に、空気電極１１３の割れ、破壊を低減するためである。また、反りのあるインターコネクタ１３０でも均等な接触面積を確保し、接触抵抗を低減するためである。
　曲率半径Ｒ４が７０ｍｍ未満だと、突出部１３３の中央部のみが積層体１１０に接することで、積層体１１０への応力集中が発生し、積層体１１０が割れるおそれがある。また、必要十分な接触面積が得られず、接触抵抗が大きくなるおそれがある。
　曲率半径Ｒ４が５００ｍｍを超えると、積層体１１０反りの影響で、突出部１３３の外周（エッジ）で接触して、応力が集中し、積層体１１０が割れる可能性がある。
　領域Ａ５は、領域Ａ４の両端それぞれに接続される一端を有する一対の領域である。
　領域Ａ６は、一対の領域Ａ５の他端それぞれと基台部１３２とを接続する一対の領域である。
　図４に示すように、突出部１３３は、長さＤｘと幅Ｄｙを有し、Ｘ、Ｙ方向に間隔Ｐｘ、Ｐｙをおいて配置される。既述のように、空気室１１６内のＸ方向（インターコネクタ１３０の下面上、突出部１３３の長手方向）を支燃性ガスが流通する。
　突出部１３３の長さＤｘと幅Ｄｙの比Ｋ１（＝Ｄｘ／Ｄｙ）は、１～１２（例えば、８．４）であることが好ましい。積層体１１０への応力集中を緩和し、積層体１１０、特に、空気電極１１３の割れ、破壊を低減するためである。また、積層体１１０に異方性なく追従し、接触抵抗を低減するためである。
　比Ｋ１が１未満だと、スタッキング（固体酸化物形燃料電池セル１００の積層時）の際に荷重が不均一となり、応力集中による積層体１１０に割れが発生する可能性がある。また、熱膨張や差圧で、インターコネクタ１３０が反ったときに、反り方に異方性が発生し、接触抵抗が上昇する可能性がある。
　比Ｋ１が１２を超えると、スタッキングの際に荷重が不均一となり、応力集中による積層体１１０に割れが発生する可能性がある。また、熱膨張や差圧で、インターコネクタ１３０が反ったときに、反り方に異方性が発生し、接触抵抗が上昇する可能性がある。
　突出部１３３の流路に垂直方向な間隔Ｐｙは、２～４ｍｍ（例えば、２．５３ｍｍ）であることが好ましい。ガスの拡散不足による発電特性の低下を防止するためである。間隔Ｐｙが２未満だと、ガスの拡散不足による発電特性が低下する可能性がある。間隔Ｐｙが４を超えると、発電面積が低下し、発電特性が低下する可能性がある。
　突出部１３３の集電面積比Ｋ２は、１０～４０％（例えば、２５％）であることが好ましい。ガス流路との相関性が良好な範囲だからである。集電面積比Ｋ２が１０％未満だと集電面積が減少する。集電面積比Ｋ２が４０％を超えるとガス流路が減少する。突出部１３３の集電面積比Ｋ２は、突出部１３３全体の表面積Ｓ０に対して、突出部１３３の領域Ａ１の表面積Ｓ１の割合（＝Ｓ１／Ｓ０）である。
　突出部１３３の板厚ｔが０．２～０．４ｍｍ（例えば、０．３ｍｍ）であることが好ましい。積層体１１０の変形に追従し、接触抵抗を減少するためである。板厚ｔが０．２ｍｍ未満だと接触抵抗が上昇する。板厚ｔが０．４ｍｍを超えると、積層体１１０への追従性が劣化し、接触抵抗の上昇を招く。
　突出部１３３の高さｈが、０．７ｍｍ程度であることが好ましい。ガス流路幅（流路面積）の減少し、発電反応の不均一化を招くおそれがある。また、突出部１３３に破れが多発し、クロスリークが発生するおそれがある。
　既述のように、突出部１３３は、支燃性ガスの流れに沿って配置される（突出部１３３の長手方向が支燃性ガスの流れの方向と対応する）。これによって、インターコネクタ１３０の強度はＸＹ軸で異なる。突出部１３３を正方形や円形とすることも可能であるが、ガス拡散や、集電面積の減少につながるため、形状の最適化が必要となる。
　突出部１３３の長手方向の強度が高く、スタック組み付け時及び発電時に、インターコネクタ１３０の変形量は列ごとに異なってくる。発電時、インターコネクタ１３０に加わる力は、次が挙げられる。
　１．各部材の熱膨張差に起因する力
　２．燃料電極１１１と空気電極１１３の差圧に起因する力
　３．積層体１１０の反りに起因する力
　インターコネクタ１３０をプレス化するとともに、薄肉化（例えば、１ｔから０．３ｔへの変更）し、弾性をもって、インターコネクタ１３０の反りへの追従性を上げる。突出部１３３の各列でのばらつきを均等に最適化する。
　図７のようにプレスによって、インターコネクタ１３０全体に歪みが発生したとする。この場合、スタックの組み付け時に、積層体１１０との平行が保たれず、組み付けが困難となる。また、インターコネクタ１３０の突出部１３３の角部から積層体１１０に接することとなり、応力集中が発生し、積層体１１０の割れの要因ともなる。併せて、突出部１３３の角部での接触となると集電面積の減少にもつながる。
　インターコネクタ１３０の突出部１３３の先端が大円弧形状となっている。この場合、一定の歪み（インターコネクタ１３０の傾き）までは、大円弧の範囲を超えなければ、突出部１３３の先端から接触することとなり、応力集中が緩和される。また、突出部１３３の弾性範囲内では、接触面積が増加し、集電効果の増加が期待される。
（固体酸化物形燃料電池１０の製造）
　次に、固体酸化物形燃料電池１０の製造方法について説明する。
　（１）燃料電極１１１、固体電解質体１１２及び空気電極１１３からなる積層体１１０を製造する。
　（２）次に、この積層体１１０にセル内セパレータ１５５をろう付けする。
　（３）一方、金属薄板をプレス等で型押して、ドーム形状の突出部１３３を製造する。次に、プレス等された金属薄板に支燃性ガス流路２１、２３、燃料ガス流路２２、２４、貫通孔２５－２８を形成する。
　（４）次に、前記セル内セパレータ１５５を接合した積層体１１０と、枠体１５０と、インターコネクタ１３０とを積層し、金属エンドプレート１２１、１２２も配置する。
　そして、固体酸化物形燃料電池１０にボルト４１～４８を挿入し、ナット５１～５８により上下方向に押圧して固定する。これにより、固体酸化物形燃料電池１０が完成する。
（比較例）
　本発明の比較例を説明する。図８は、図２に対応し、本発明の比較例に係る固体酸化物形燃料電池１０ｘの断面図である。比較例に係るインターコネクタ１３０ｘは、薄板から構成されるのではなく、中実である。このため、インターコネクタ１３０ｘは剛性があり、発電中に反った積層体１１０に追従できず、積層体１１０とインターコネクタ１３０ｘの接点の確保が難しい。
（耐久性試験）
　固体酸化物形燃料電池の耐久性試験につき説明する。ここでは、固体酸化物形燃料電池として、２０段スタックのものを用いた。耐久性試験として、固体酸化物形燃料電池を起動し７００℃まで昇温し、その後、停止して室温まで温度を降下させることを１０回繰り返し、その前後でのＩＲ抵抗の平均値を測定した。
　図９は、本発明の実施例と従来例での試験結果を表すグラフである。ＩＲ抵抗Ｒ０１、Ｒ０２が従来例での耐久性試験前後での面積抵抗である。ＩＲ抵抗Ｒ１１、Ｒ１２が実施例での耐久性試験前後での面積抵抗（オーム損（抵抗））であり、インターコネクタ１３０、積層体１１０間の抵抗値を突出部１３３の領域Ａ１の表面積Ｓ１の合計で除算したものである。
　ＩＲ抵抗の平均値を比較した。従来品では、初期での０．１８Ωｃｍ２が耐久試験後に０．９５Ωｃｍ２となり、ＩＲ抵抗の劣化（上昇）が見られた。これに対して、実施例では、初期での０．１７Ωｃｍ２が耐久試験後に０．１８ｃｍ２となり、ＩＲ抵抗の劣化（上昇）は事実上見られない。積層体１１０に対するインターコネクタ１３０の追従性が向上したことにより、ＩＲ抵抗が保持され、耐久性が向上したと考えられる。
（曲率半径Ｒ１等の影響）
　ここで、曲率半径Ｒ１、Ｒ４、比Ｋ１、板厚ｔ、間隔Ｐｙ、集電面積比Ｋ２、突出部１３３の高さｈを変化させて、固体酸化物形燃料電池１０を作成、評価した。即ち、曲率半径Ｒ１等が固体酸化物形燃料電池１０の特性に与える影響を評価した。
　図１０～図１３はそれぞれ、曲率半径Ｒ１、Ｒ４、比Ｋ１、板厚ｔを変化させた場合での、ＩＲ抵抗の変化を表すグラフである。図１４～図１６はそれぞれ、間隔Ｐｙ、集電面積比Ｋ２、突出部１３３の高さｈを変化させた場合での、電圧の変化を表すグラフである。
　（１）曲率半径Ｒ１を０．５、１．０、５．０、３０、７０ｍｍと変化させたところ、ＩＲ抵抗は０．４５、０．２、０．１７、０．１９、０．２Ωｃｍ２と変化した（図１０参照）。なお、曲率半径Ｒ１が８０、１００ｍｍの場合、作成中に積層体（燃料電池セル本体）１１０に割れが発生した。このように、曲率半径Ｒ１が０．５ｍｍより大きく８０ｍｍ未満の範囲で、概ね良好な結果が得られた。
　（２）曲率半径Ｒ４を５０、７０、２００、４００、５００ｍｍと変化させたところ、ＩＲ抵抗は０．３５、０．２、０．１９、０．１７、０．１８Ωｃｍ２と変化した（図１１参照）。なお、曲率半径Ｒ４が６００ｍｍの場合、作成中に積層体（燃料電池セル本体）１１０に割れが発生した。このように、曲率半径Ｒ４が５０ｍｍより大きく６００ｍｍ未満の範囲で、概ね良好な結果が得られた。
　（３）比Ｋ１を０．５、１、４、８．４、１０、１２、１５％と変化させたところ、ＩＲ抵抗は０．３９、０．２、０．１８、０．１７、０．１９、０．２、０．３３Ωｃｍ２と変化した（図１２参照）。このように、比Ｋ１が０．５％より大きく１５％未満の範囲で、概ね良好な結果が得られた。
　（４）板厚ｔを０．１、０．２、０．３、０．４、０．５ｍｍと変化させたところ、ＩＲ抵抗は０．５６、０．２、０．１７、０．１８、０．３１Ωｃｍ２と変化した（図１３参照）。このように、板厚ｔが０．１ｍｍより大きく０．５ｍｍ未満の範囲で、概ね良好な結果が得られた。
　（５）間隔Ｐｙを１．０、１．５、２．０、２．５、３．０、４．０、４．５、５．０ｍｍと変化させたところ、電圧は０．５５、０．７、０．８４、０．８７、０．８３、０．８４、０．７３、０．５［Ｖ］と変化した（図１４参照）。このように、間隔Ｐｙが１．０ｍｍより大きく５．０ｍｍ未満の範囲で、概ね良好な結果が得られた。
　（６）集電面積比Ｋ２を５、１０、２０、２５、３０、４０、４５、５０％と変化させたところ、電圧は０．５５、０．８５、０．８４、０．８７、０．８３、０．８４、０．７３、０．５［Ｖ］と変化した（図１５参照）。このように、集電面積比Ｋ２が５％より大きく５０％未満の範囲で、概ね良好な結果が得られた。
　（７）突出部１３３の高さｈを０．２、０．３、０．４、０．５、０．６、０．７、０．８ｍｍと変化させたところ、電圧は０．４５、０．６６、０．８２、０．８４、０．８７、０．８３［Ｖ］と変化した（図１６参照）。このように、突出部１３３の高さｈが０．２ｍｍより大きく、０．７ｍｍ以下の範囲で、概ね良好な結果が得られた。
（変形例）
　本発明の変形例を説明する。図１７は、本発明の変形例に係る固体酸化物形燃料電池１０のインターコネクタ１３０の正面図である。変形例では、突出部１３３の長さＤｘ、幅Ｄｙ、間隔Ｐｘ、Ｐｙが、第１の実施形態での突出部１３３の長さＤｘ等よりも小さい。このように、突出部１３３の長さＤｘ等を変化させても、積層体１１０とインターコネクタ１３０ｘの接点の確保が可能である。
（第２の実施の形態）
　本発明の第２の実施形態を説明する。図１８は、図２に対応し、本発明の第２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）１０ａを切断した状態を表す断面図である。図１９は、図５に対応し、固体酸化物形燃料電池１０ａのインターコネクタ１３０ａを切断した状態を表す断面図である。
　第１の実施形態では、インターコネクタ１３０、集電体１４０がそれぞれ空気電極１１３側、燃料電極１１１側に配置されている。また、インターコネクタ１３０の突出部１３３が、基台部１３２の下方に突出し、空気電極１１３に接触している。
　これに対して、第２の実施形態では、インターコネクタ１３０ａ、集電体１４０がそれぞれ燃料電極１１１側、空気電極１１３側に配置されている。また、インターコネクタ１３０の突出部１３３が、基台部１３２の上方に突出し、燃料電極１１１に接触している。このように、インターコネクタ１３０ａによって、燃料電極１１１との電気的接続を確保しても良い。
（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。図２０Ａ～図２０Ｆは、インターコネクタ１３０、１３０ａ～１３０ｅの断面を表す断面図である。図２０Ａ、図２０Ｂはそれぞれ、第１、第２実施形態のインターコネクタ１３０、１３０ａに対応する。既述のように、インターコネクタ１３０、１３０ａは、基台部１３２を有し、その上方または下方のいずれかに突出部１３３が突出している。
　これに対して、図２０Ｃでは、インターコネクタ１３０ｂが基台部１３２を有し、その上方、下方の双方に突出部１３３、１３３ａが突出している。また、図２０Ｄでは、インターコネクタ１３０ｃが突出部１３３、１３３ａを有し、基台部１３２を有しない。
　さらに、図２０Ｅに示すように、インターコネクタ１３０ｄの突出部１３３ｄの曲率半径Ｒ１、Ｒ４が前述の範囲を満たす限り、基台部１３２ｄと突出部１３３ｄの厚さを異なるものとすることも可能である。即ち、基台部１３２ｄと突出部１３３ｄは、一方側の面が同じ平面に位置し、他方側の面において、突出部１３３ｄが基台部１３２ｄより突出するようにしてもよい。なお、この形状を形成するには、鍛造方法を採用できる。
　また、図２０Ｆに示すように、インターコネクタ１３０ｅの突出部１３３ｅの突出する側とは反対側に、対応する凹部１３４ｅを形成しても良い。基台部１３２ｅには、凹部１３４ｅは設けられていない。なお、この形状を形成するには、鍛造方法の他に、プレス方法を採用できる。
　１０ 固体酸化物形燃料電池
　１１ 上面
　１２ 底面
　２１、２３、　　　 支燃性ガス流路
　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
　１１２　　　固体電解質体
　１１３　　　空気電極
　１１５　　　燃料室
　１１６　　　空気室
　１２１、１２２　　 金属エンドプレート
　１３０　　　インターコネクタ
　１３１　　　外周部
　１３２　　　基台部
　１３３　　　突出部
　１６１、１６２　　 線部
　１６３、１６４　　 曲線部
　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 (7)

  1. 　空気電極層、酸化物で構成される固体電解質層、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、
    　基台部と、この基台部から前記燃料電池セル本体に向かって突出し電気的に接続される複数の突出部と、を有し、金属材料から一体的に形成される、インターコネクタと、を具備し、
    　前記突出部の輪郭が、並列に配置され、かつ直線をそれぞれ含む一対の線部と、これら一対の線部の両端を接続する曲線状の一対の曲線部と、から構成され、
    　前記一対の線部の中心を結ぶ直線に沿い且つ前記一対の線部に直交する、前記突出部の断面が、
    　　曲率半径が１～７０ｍｍの第１の領域と、この第１の領域の両端それぞれに接続される一端を有し、曲率半径が０．１～０．５ｍｍの一対の第２の領域と、これら一対の第２の領域の他端それぞれと前記基台部とを接続する一対の第３の領域と、を有する、
    固体酸化物形燃料電池。
  2. 　第２の空気電極層、酸化物で構成される第２の固体電解質層、および第２の燃料電極層を備え、発電機能を有する、第２の燃料電池セル本体をさらに具備し、
    　前記インターコネクタが、前記基台部から前記第２の燃料電池セル本体に向かって突出し電気的に接続される複数の第２の突出部をさらに有し、
    　前記第２の突出部の輪郭が、並列に配置され、かつ直線をそれぞれ含む一対の第２の線部と、これら一対の第２の線部の両端を接続する曲線状の一対の第２の曲線部と、から構成され、
    　前記一対の第２の線部の中心を結ぶ直線に沿い且つ前記一対の線部に直交する、前記第２の突出部の断面が、
    　　曲率半径が１～７０ｍｍの第４の領域と、この第４の領域の両端それぞれに接続される一端を有し、曲率半径が０．１～０．５ｍｍの一対の第５の領域と、これら一対の第５の領域の他端それぞれと前記基台部とを接続する一対の第６の領域と、を有する、
    請求項１記載の固体酸化物形燃料電池。
  3. 　空気電極層、酸化物で構成される固体電解質層、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、
    　第２の空気電極層、酸化物で構成される第２の固体電解質層、および第２の燃料電極層を備え、発電機能を有する、第２の燃料電池セル本体と、
    　金属材料から一体的に形成されて、前記燃料電池セル本体および前記第２の燃料電池セル本体の間に配置され、かつ前記燃料電池セル本体および前記第２の燃料電池セル本体それぞれに向かって突出し電気的に接続される複数の突出部および複数の第２の突出部を有する、インターコネクタと、を具備し、
    　前記突出部、前記第２の突出部それぞれの輪郭が、並列に配置され、かつ直線をそれぞれ含む一対の線部と、これら一対の線部の両端を接続する曲線状の一対の曲線部と、から構成され、
    　前記一対の線部の中心を結ぶ直線に沿い且つ前記一対の線部に直交する、前記突出部および前記第２の突出部の断面それぞれが、
    　　曲率半径が１～７０ｍｍの第１の領域と、この第１の領域の両端それぞれに接続される一端を有し、曲率半径が０．１～０．５ｍｍの一対の第２の領域と、これら一対の第２の領域の他端それぞれと前記基台部とを接続する一対の第３の領域と、に区分される、
    固体酸化物形燃料電池。
  4. 　前記一対の線部に沿って、これら一対の線部の中間に配置される直線に沿い且つ前記一対の線部が存在する平面に直交する、前記突出部および前記第２の突出部の断面それぞれが、曲率半径が７０ｍｍ～５００ｍｍの領域を有する、
    請求項１乃至３に記載の固体酸化物形燃料電池。
  5. 　前記インターコネクタが、板状の金属材料のプレス加工により形成される、
    　ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の固体酸化物形燃料電池。
  6. 　前記基台部は、平坦形状を有し、
    　前記インターコネクタ、前記燃料電池セル本体の少なくとも何れかに配置され、かつ前記基台部と電気的に接続される集電体をさらに具備する、
    請求項１乃至５のいずれか１項に記載の固体酸化物形燃料電池。
  7. 　金属材料から一体的に形成されて、燃料電池セル本体に向かって突出し電気的に接続される突出部を具備し、
    　前記突出部の輪郭が、並列に配置され、かつ直線をそれぞれ含む一対の線部と、これら一対の線部の両端を接続する曲線状の一対の曲線部と、から構成され、
    　前記一対の線部の中心を結ぶ直線に沿い且つ前記一対の線部に直交する、前記突出部の断面が、
    　　曲率半径が１～７０ｍｍの第１の領域と、この第１の領域の両端それぞれに接続される一端を有し、曲率半径が０．１～０．５ｍｍの一対の第２の領域と、これら一対の第２の領域の他端それぞれと前記基台部とを接続する一対の第３の領域と、を有する、
    インターコネクタ。
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