WO2019208187A1 - 固体酸化物形燃料電池セル - Google Patents

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current collector
electrode current
power generation
support substrate
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健太郎 奥本
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京セラ株式会社
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    • Y02E60/50—Fuel cells

Definitions

  • the present disclosure relates to a solid oxide fuel cell.
  • a porous support substrate having no electron conductivity with a gas flow path provided therein and "a plurality of locations separated from each other on the surface of the support substrate, a fuel electrode, a solid electrolyte, And a plurality of power generation element portions formed by laminating air electrodes ”and“ one fuel electrode and the other air electrode of the adjacent power generation element portions, each provided between one or a plurality of adjacent power generation element portions ”.
  • a solid oxide fuel cell hereinafter also referred to as a cell
  • Such a configuration is also called a “horizontal stripe type”. It is possible to generate power by introducing a fuel gas from one end of the gas flow path inside the cell and flowing a gas containing oxygen from one end outside the cell.
  • the cell of the present disclosure has a columnar shape, and is a cell through which a gas flows from a first end in a longitudinal direction to a second end opposite to the first end, and a gas flow path inside the cell.
  • a support substrate that is insulative, columnar, flat, and porous, and arranged at a plurality of locations separated from each other on at least one main surface of the support substrate, respectively, along the longitudinal direction, and at least A portion where a fuel electrode, a solid electrolyte, and an air electrode are stacked, provided between a plurality of power generation element portions and the adjacent power generation element portions, and the fuel electrode of one power generation element portion and the other
  • a plurality of electrical connection portions that electrically connect the air electrode of the power generation element portion, and the electrical connection portion straddles the adjacent power generation element portions, and at least a part thereof is laminated on the air electrode.
  • the air electrode current collector portion a region stacked on the power generating element portion and a first portion which is a third end portion on the first end side, and a region stacked on the power generating element portion, When classified into a second part other than the third end part and a third part that is the fourth end part on the second end side, the shape or property in one part is the shape of the other part or It has a part that is different from its properties.
  • FIG. 1B is a cross-sectional view of the solid oxide fuel cell shown in FIG. 1A.
  • FIG. It is a figure for demonstrating the operating state of the solid oxide fuel cell shown to FIG. 1A.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view of FIG. 4. It is sectional drawing which shows the state which formed each layer in the 1st recessed part.
  • FIG. 1A shows a solid oxide fuel cell according to this embodiment.
  • the cells are electrically connected in series to the upper and lower surfaces (main surfaces (planes) on both sides parallel to each other) of the columnar and flat support substrate 10 having a longitudinal direction (x-axis direction).
  • four) power generating element portions A having the same shape are arranged at predetermined intervals in the longitudinal direction.
  • This cell is a so-called “horizontal stripe type”.
  • This cell viewed from above is, for example, a rectangle having a length of 5 to 50 cm in the longitudinal direction and a length of 1 to 10 cm in the width direction (y-axis direction) perpendicular to the longitudinal direction.
  • the thickness of this cell is 1-5 mm.
  • This cell has a vertically symmetrical shape with respect to a plane passing through the center in the thickness direction and parallel to the main surface of the support substrate 10.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view of the cell in the longitudinal direction shown in FIG. 1A.
  • FIG. 2 is a part of a sectional view in the longitudinal direction of the solid oxide fuel cell shown in FIG. 1A. In other words, it is a part of a cross-sectional view including the gas flow path 11, the power generation element part A, and the electrical connection part B.
  • the support substrate 10 is a columnar and flat plate-like fired body made of a porous material having no electronic conductivity (insulating property). Inside the support substrate 10, a plurality (six in this embodiment) of gas flow paths 11 (through holes) extending in the longitudinal direction are located at predetermined intervals in the width direction.
  • first recesses 12 at a plurality of locations on the main surface of the support substrate 10, respectively.
  • Each of the first recesses 12 includes a bottom wall made of the material of the support substrate 10 and a side wall closed in the circumferential direction made of the material of the support substrate 10 over the entire circumference (two side walls along the longitudinal direction and 2 along the width direction). And a rectangular parallelepiped depression defined by two side walls.
  • the support substrate 10 includes “transition metal oxide or transition metal” and insulating ceramics.
  • the “transition metal oxide or transition metal” may be NiO (nickel oxide) or Ni (nickel).
  • the transition metal can function as a catalyst for promoting a reforming reaction of the fuel gas (hydrocarbon-based gas reforming catalyst).
  • the insulating ceramic may be MgO (magnesium oxide) or “a mixture of MgAl 2 O 4 (magnesia alumina spinel) and MgO (magnesium oxide)”. Further, CSZ (calcia stabilized zirconia), YSZ (8YSZ) (yttria stabilized zirconia), Y 2 O 3 (yttria) may be used as the insulating ceramic.
  • the gas containing the residual gas component before reforming can promote reforming of the residual gas component before reforming by the catalytic action.
  • the insulating property of the support substrate 10 can be ensured by the support substrate 10 containing insulating ceramics. As a result, insulation between adjacent fuel electrodes can be ensured.
  • the thickness of the support substrate 10 is 1 to 5 mm.
  • the configuration on the upper surface side of the support substrate 10 will be described in consideration of the fact that the shape of the structure is vertically symmetrical. The same applies to the configuration of the lower surface side of the support substrate 10.
  • each fuel electrode current collector 21 is embedded (filled) in each first recess 12 located on the upper surface (upper main surface) of the support substrate 10. Accordingly, each fuel electrode current collector 21 has a rectangular parallelepiped shape. There is a second recess 21 a on the upper surface (outer surface) of each fuel electrode current collector 21. As shown in FIG. 1B, each of the second recesses 21a includes a bottom wall made of the material of the anode current collector 21, a side wall closed in the circumferential direction (two side walls along the longitudinal direction and two side walls along the width direction).
  • the fuel electrode active part 22 is embedded (filled) in each second recess 21a.
  • Each fuel electrode active portion 22 has a rectangular parallelepiped shape.
  • the fuel electrode 20 includes a fuel electrode current collector 21 and a fuel electrode active part 22.
  • the fuel electrode 20 (the fuel electrode current collector 21 and the fuel electrode active part 22) is a porous fired body having electronic conductivity. Two side surfaces and a bottom surface along the width direction (y-axis direction) of each anode active portion 22 are in contact with the anode current collecting portion 21 in the second recess 21a.
  • each fuel electrode current collector 21 excluding the second recess 21a has a third recess 21b.
  • Each of the third recesses 21b has a rectangular parallelepiped shape defined by a bottom wall that is the fuel electrode current collector 21 and side walls that are closed in the circumferential direction (two side walls along the longitudinal direction and two side walls along the width direction). It is a depression.
  • two side walls along the longitudinal direction (x-axis direction) are part of the support substrate 10
  • the two side walls along the width direction (y-axis direction) are the fuel electrode current collector 21. Is part of.
  • each interconnector 30 In each third recess 21b, an interconnector (conductive dense body) 30 is embedded (filled). Each interconnector 30 has a rectangular parallelepiped shape. The interconnector 30 is a dense fired body having electronic conductivity. The two side surfaces and the bottom surface along the width direction of each interconnector 30 are in contact with the fuel electrode current collector 21 in the third recess 21b.
  • the upper surface (outer surface) of the fuel electrode 20 (the fuel electrode current collector 21 and the fuel electrode active unit 22), the upper surface (outer surface) of the interconnector 30, and the main surface of the support substrate 10 form one plane (recessed portion). The same plane as the main surface of the support substrate 10 when 12 is not formed) is formed.
  • the fuel electrode active part 22 may include, for example, NiO (nickel oxide) and YSZ (yttria stabilized zirconia). Alternatively, NiO (nickel oxide) and GDC (gadolinium-doped ceria) may be included.
  • the fuel electrode current collector 21 may include, for example, NiO (nickel oxide) and YSZ (yttria stabilized zirconia). Alternatively, it may be composed of NiO (nickel oxide) and Y 2 O 3 (yttria), or may contain NiO (nickel oxide) and CSZ (calcia stabilized zirconia).
  • the thickness of the anode active portion 22 is 5 to 30 ⁇ m.
  • the thickness of the fuel electrode current collector 21 (ie, the depth of the first recess 12) is 50 to 500 ⁇ m.
  • the fuel electrode current collector 21 is electronically conductive.
  • the fuel electrode active part 22 has electronic conductivity and oxidizing ion (oxygen ion) conductivity.
  • the “volume ratio of the substance having oxidative ion conductivity relative to the total volume excluding the pore portion” in the anode active portion 22 is “the oxidative ion conductivity relative to the entire volume excluding the pore portion” in the anode current collecting portion 21. More than the volume fraction of the substance having
  • the interconnector 30 may include, for example, LaCrO 3 (lanthanum chromite). Alternatively, (Sr, La) TiO 3 (strontium titanate) may be included.
  • the thickness of the interconnector 30 is 10 to 100 ⁇ m. The porosity is 10% or less.
  • the solid electrolyte membrane 40 is a dense fired body having ionic conductivity and no electronic conductivity.
  • the solid electrolyte membrane 40 may contain, for example, YSZ (yttria stabilized zirconia). Alternatively, LSGM (lanthanum gallate) may be included.
  • the thickness of the solid electrolyte membrane 40 is 3 to 50 ⁇ m.
  • the entire outer peripheral surface extending in the longitudinal direction of the support substrate 10 is covered with a dense layer composed of the interconnector 30 and the solid electrolyte membrane 40.
  • This dense layer exhibits a gas seal function that suppresses mixing of the fuel gas flowing in the space inside the dense layer and the air flowing in the space outside the dense layer.
  • the solid electrolyte membrane 40 is configured so that the upper surface of the fuel electrode 20 (the fuel electrode current collector 21 + the fuel electrode active unit 22), both end portions in the longitudinal direction on the upper surface of the interconnector 30, The main surface of the support substrate 10 is covered.
  • the air electrode 60 is positioned on the upper surface of the solid electrolyte membrane 40 where the fuel electrode active portions 22 are in contact with each other via the reaction preventing membrane 50.
  • the reaction preventing film 50 is a dense fired body.
  • the air electrode 60 is a porous fired body having electronic conductivity.
  • the shape of the reaction preventing film 50 and the air electrode 60 viewed from above is substantially the same rectangle as the fuel electrode active part 22.
  • the air electrode 60 may have two layers of a first layer (inner layer) made of LSCF and a second layer (outer layer) made of LSC. The thickness of the air electrode 60 is 10 to 100 ⁇ m.
  • the reaction preventing film 50 is interposed when the YSZ in the solid electrolyte film 40 and Sr in the air electrode 60 react with each other in the cell at the time of manufacturing the cell or in operation. This is to suppress the occurrence of a phenomenon in which a reaction layer having a large electric resistance is formed at the interface.
  • the laminated body formed by laminating the fuel electrode 20, the solid electrolyte membrane 40, and the air electrode 60 corresponds to the “power generation element portion A” (see FIG. 2).
  • the power generation element part A may include a reaction preventing film 50.
  • the adjacent power generation element portions A straddle the air electrode 60 of the other power generation element portion A (on the left side in FIG. 2) and the interconnector 30 connected to one power generation element portion A (on the right side in FIG. 2).
  • the air electrode current collector 70 is located on the upper surfaces of the air electrode 60, the solid electrolyte membrane 40, and the interconnector 30.
  • the air electrode current collector 70 is a porous fired body having electronic conductivity.
  • the shape of the air electrode current collector 70 viewed from above is a rectangle.
  • Each air electrode current collector 70 electrically connects adjacent power generating element parts A via “air electrode current collector 70 and interconnector 30” having electronic conductivity.
  • a plurality (four in this embodiment) of power generation element portions A arranged on the upper surface of the support substrate 10 are electrically connected in series.
  • a part including “air electrode current collector 70 and interconnector 30” having electronic conductivity other than “power generation element part A” is referred to as “electrical connection part B”.
  • the gas flow path 11 side of the support substrate 10 is “inside” and the surface side of the support substrate 10 on which the power generation element portion is disposed is “outside”.
  • fuel gas flows through the gas flow path 11 of the support substrate 10 from a first end that is one end in the longitudinal direction of the support substrate to a second end that is the other end.
  • a gas containing oxygen air or the like
  • An electromotive force is generated due to the generated oxygen partial pressure difference.
  • chemical reactions shown in the following formulas (1) and (2) occur, and current flows (power generation state).
  • oxygen-containing gas flows on the upper and lower surfaces of the support substrate 10 from the first end to the second end as long as the gas flow direction flows from the first end to the second end (longitudinal direction).
  • gas may be blown from a direction orthogonal to the longitudinal direction.
  • the current flows as indicated by the arrows in the adjacent power generation element portion A.
  • electric power is extracted from the entire cell (specifically, via the interconnector 30 connected to the power generating element portion A on the front side in FIG. 3 and the air electrode 60 of the power generating element portion A on the farthest side).
  • a current collecting member (not shown) for electrically connecting the front side and the back side in series may be provided.
  • the structure of the air electrode current collector is not controlled, and in a cell in which oxygen-containing gas flows from the first end to the second end, the oxygen-containing gas is efficiently transferred from the air electrode current collector. There was a possibility that it was not well taken into the cell.
  • the shape or property of one region is different from the shape or property of another region.
  • the first part is expressed as the third end 701U
  • the third part is expressed as the fourth end 702D.
  • the gas containing oxygen can be efficiently taken into the cell from the air electrode current collector.
  • the outer surface of any one third end 701U of the air electrode current collector 70 is adjacent to the third end 701U, and the second air electrode current collector 702 is adjacent. Among them, it is located in a direction away from the support substrate 10 from the outer surface of the fourth end portion 702D on the second end side (downstream side). In this case, it can be said that the shape of the first part of one air current collector 701 is different from the shape of the third part of another air current collector 701.
  • the downstream third end portion 701U protrudes outward from the upstream fourth end portion 702D.
  • the gas containing oxygen flowing from the first end positively collides with the third end 701U located on the upstream side in the first air electrode current collector 701. That is, since the gas containing oxygen taken in from the upstream side stays in the air electrode current collector 70 or the air electrode 60 for a relatively long time, the above-described power generation reaction can be promoted. As a result, the efficiency of the power generation reaction can be increased.
  • the “third end portion 701U”, that is, the “first portion” is the most upstream side when the first air electrode current collector 701 is equally divided in the longitudinal direction (gas flow direction) by a line extending in the width direction.
  • part says the site
  • the “fourth end portion 702D”, that is, the “third portion” is the most downstream side when the second air electrode current collector 702 is divided into eight equal parts in the longitudinal direction (gas flow direction) by a line extending in the width direction.
  • the curvature of the corner portion of the third end portion 701 ⁇ / b> U is the fourth end portion 702 ⁇ / b> D. It may be larger than the curvature of the corner of (third part). In other words, the radius of curvature of the corner of the third end 701U may be smaller than the radius of curvature of the corner of the fourth end 702D.
  • the corner of the third end 701U becomes an obstacle to the gas flow, and the gas containing oxygen can be positively collided with the third end 701U on the upstream side. As a result, the efficiency of the power generation reaction can be increased.
  • the curvature of the corners of the third end 701U and the fourth end 702D is obtained for each of the three cross-sectional photographs described above.
  • the average of the three curvature values can be used as the curvature of each part to compare the two values.
  • the curvature of the corner of the third end 701U can be calculated as follows, for example. First, a first line that is a straight line connecting the upstream end and the downstream end is drawn out of the third end portion 701U. Among the outer surfaces of the third end portion 701U, the outermost point that is the farthest position in the direction perpendicular to the first line and in the outer direction is specified.
  • the curvature of the virtual curve can be the curvature of the corner of the third end. If there is no outermost point, the curvature is zero.
  • the curvature of the corner portion of the fourth end portion 702D can be similarly calculated by the method.
  • the porosity (first portion) of the third end 701U in the first air electrode current collector 701 is a portion other than the third end 701U in the first air electrode current collector 701 (second portion + third). It may be higher than the porosity of the part).
  • the value of the arithmetic average roughness of the outer surface of the third end 701U (first portion) in the first air electrode current collector 701 is a portion other than the third end 701U in the first air electrode current collector 701. It may be larger than the arithmetic average roughness value of (second part + third part). In this case, in one air current collection part 701, it can be said that the property of the 1st part, the 2nd part, and the 3rd part differs.
  • the porosity value of each part can be calculated as follows. In the three cross-sectional photographs described above, a portion other than the third end 701U and the third end 701U is specified. Next, binarization processing is performed so that the pores and other parts other than the pores in the acquired image can be distinguished. Next, the ratio of the pores in the target region is calculated. The average of the three values measured can be used as the value of the porosity of each part.
  • the value of the arithmetic average roughness of each part can be calculated as follows. In the above-described three cross-sectional photographs, the arithmetic average roughness of the outer surface at portions other than the third end 701U and the third end 701U is measured. The average of the three values measured can be used as the value of the arithmetic average roughness of the outer surface of each part.
  • the outer surface of the element portion region (first portion + second portion) that is a region stacked on the power generating element portion A of at least one air electrode current collector 70 is an element portion.
  • the air electrode current collector 70 can be structured such that a gas containing oxygen easily collides with the element part region, and the gas containing oxygen can be effectively taken in the element part region. As a result, the efficiency of the power generation reaction can be increased.
  • the region of the air electrode current collector 70 stacked on the power generation element unit A refers to a region of the air electrode current collector 70 where the fuel electrode active part B is present in plan view.
  • the outer surface of the element portion region is the outer surface of the region other than the element portion region” Therefore, it is located in a direction away from the support substrate 10 ”.
  • the thickness (z-axis direction) of the air electrode current collector 70 other than the element part region may be smaller than the thickness of the element part region.
  • the thickness of the element portion region may be larger than the thickness of the region other than the element portion region.
  • the outermost position of the outer surface of the third end portion 701U of the air electrode current collector 70 that protrudes to the outermost side is located at the center in the width direction (y-axis direction) (the center region when divided into three equal parts). It may be.
  • the innermost position that sinks inward is located at the center in the width direction (y-axis direction) (the center region when divided in three). It may be.
  • a plurality of first recesses 12 may be formed on the upper and lower surfaces of the flat support substrate 10 in a vertically asymmetric manner, and a plurality of power generation element portions A may be provided. That is, the first power generation element portion A1 and the second power generation element portion A2 described above may not be provided at vertically symmetrical positions.
  • air electrode current collectors 70 need to be the air electrode current collectors 70 having the characteristics described above, and only some of the air electrode current collectors 70 may have the characteristics described above. .
  • a support substrate molded body 10g having the shape shown in FIG. 4 is prepared.
  • the molded body 10g of the support substrate can be produced by using a method such as extrusion molding or cutting using a slurry obtained by adding a binder or the like to the material of the support substrate 10 (for example, NiO + MgO). .
  • the molded body 21g of the fuel electrode current collector is disposed in each first recess formed on the upper and lower surfaces of the molded body 10g of the support substrate.
  • the molded body 22g of the fuel electrode active part is disposed in each second recess formed on the outer surface of the molded body 21g of each fuel electrode current collector.
  • the molded body 21g of each fuel electrode current collector and each fuel electrode active part 22g use, for example, a slurry obtained by adding a binder or the like to the powder of the material of the fuel electrode 20 (for example, Ni and YSZ). And arrange using the printing method.
  • the interconnector is molded in each third recess formed in the “surface portion excluding the portion where the molded body 22g of the fuel electrode active portion is embedded” on the outer surface of the molded body 21g of each fuel electrode current collector.
  • Each body 30g is arranged.
  • the molded body 30g of each interconnector is disposed by using a slurry obtained by adding a binder or the like to the material of the interconnector 30 (for example, LaCrO 3 ) using a printing method or the like.
  • a molded membrane of a solid electrolyte membrane is provided on the entire surface excluding the central portion of each portion where the plurality of interconnector molded bodies 30g are arranged on the outer peripheral surface extending in the longitudinal direction of the molded body 10g of the support substrate.
  • the solid electrolyte membrane is formed by using, for example, a printing method, a dipping method, or the like, using a slurry obtained by adding a binder or the like to the powder of the material of the solid electrolyte membrane 40 (for example, YSZ).
  • a molded film of a reaction preventing film is provided on the outer surface of the portion of the solid electrolyte membrane that is in contact with the molded body of each fuel electrode.
  • a printing method or the like is used by using a slurry obtained by adding a binder or the like to the material of the reaction preventing film 50 (for example, GDC).
  • the support substrate molded body 10g in a state in which various molded films are provided in this way is baked at 1500 ° C. for 3 hours in air, for example. Thereby, the structure in a state where the air electrode 60 and the air electrode current collector 70 are not provided in the cell shown in FIG. 1 is obtained.
  • a molded film of an air electrode is formed on the outer surface of each reaction preventing film 50.
  • the molded film of each air electrode is provided by using a slurry obtained by adding a binder or the like to the powder of the material of the air electrode 60 (for example, LSCF) using a printing method or the like.
  • the air electrode molding film of the other power generation element part A and the interconnector 30 connected to one power generation element part A are straddled.
  • a molding membrane for the air electrode current collector is provided on the outer surface of the solid electrolyte membrane 40 and the interconnector 30, a molding membrane for the air electrode current collector is provided.
  • a molded film of the air electrode current collector having a desired shape (thickness) is formed by a printing method or the like. It can be provided on the outer surface of the air electrode molding film or the like.
  • the support substrate 10 with the formed film formed in this way is baked at, for example, 1050 ° C. for 3 hours in the air. As a result, the cell shown in FIG. 1 is obtained.
  • the planar shape of the recess 12 formed in the support substrate 10 is a rectangle.
  • it may be, for example, a square, a circle, an ellipse, or a long hole shape.
  • the entire interconnector 30 is embedded in each first recess 12, but only a part of the interconnector 30 is embedded in each first recess 12, and the remaining interconnector 30 is left.
  • the portion may protrude outside the first recess 12 (that is, protrude from the main surface of the support substrate 10).
  • a plurality of first recesses 12 are formed on each of the upper and lower surfaces of the flat support substrate 10 and a plurality of power generating element portions A are provided, but only one side of the support substrate 10 is provided.
  • a plurality of first recesses 12 may be formed and a plurality of power generation element portions A may be provided.
  • the fuel electrode 20 is composed of two layers of the fuel electrode current collector 21 and the fuel electrode active portion 22, but the fuel electrode 20 is a single layer corresponding to the fuel electrode active portion 22. It may be configured.
  • a ... Power generation element B ... Electric connection part 10 ... Support substrate 11 ... Gas flow path 20 . Fuel electrode 40 ... Solid electrolyte 60 ... ... Air electrode 70 ... Air electrode current collector 701 ... First air electrode current collector 701U ... Third end 702 ... Second air electrode current collector 702D ... Fourth end Part

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Abstract

支持基板と、支持基板の少なくとも一方の主面上における互いに離れた複数の箇所に、長手方向に沿ってそれぞれ配列され、少なくとも燃料極、固体電解質、および空気極が積層されている部分である、複数の発電素子部と、隣り合う発電素子部の間にそれぞれ設けられ、一方の発電素子部の燃料極と他方の発電素子部の空気極とを電気的に接続する複数の電気的接続部と、を備え、電気的接続部は、隣り合う発電素子部に跨り、少なくとも一部が空気極に積層された空気極集電部を複数有し、複数の空気極集電部において、発電素子部に積層された領域であって第一端側の第三端部である第１部位と、発電素子部に積層された領域であって第三端部以外である第２部位と、第二端側の第四端部である第３部位とに分類した場合に、１つの部位における形状または性状が、他の部位の形状または性状と異なっている、部位を有している、セル。

Description

固体酸化物形燃料電池セル
　本開示は、固体酸化物形燃料電池セルに関する。
　従来、「ガス流路が内部に設けられた電子伝導性を有さない多孔質の支持基板」と、「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発電素子部の間にそれぞれ設けられ、隣り合う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セル（以下、セルという場合がある。）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。当該セル内部のガス流路の一端より燃料ガスを導入し、当該セル外部の一端から酸素を含むガスを流すことにより発電を行うことが可能となる。
特開２０１２－３８７１８号公報
　本開示のセルは、柱状であり、内部及び外部を、長手方向における第一端から該第一端と反対側の第二端へと、それぞれガスが流れるセルであって、内部にガス流路を有し、絶縁性、柱状、平板状かつ多孔質である支持基板と、前記支持基板の少なくとも一方の主面上における互いに離れた複数の箇所に、前記長手方向に沿ってそれぞれ配列され、少なくとも燃料極、固体電解質、および空気極が積層されている部分である、複数の発電素子部と、隣り合う前記発電素子部の間にそれぞれ設けられ、一方の前記発電素子部の燃料極と他方の前記発電素子部の空気極とを電気的に接続する複数の電気的接続部と、を備え、該電気的接続部は、隣り合う前記発電素子部に跨り、少なくとも一部が空気極に積層された空気極集電部を複数有し、複数の該空気極集電部において、前記発電素子部に積層された領域であって前記第一端側の第三端部である第１部位と、前記発電素子部に積層された領域であって前記第三端部以外である第２部位と、前記第二端側の第四端部である第３部位とに分類した場合に、１つの部位における形状または性状が、他の部位の形状または性状と異なっている、部位を有している。
本実施形態における固体酸化物形燃料電池セルを示す斜視図である。 凹部内に燃料極、インターコネクタが埋設された状態を示す平面図である。 図１Ａに示す固体酸化物形燃料電池セルの断面図である。 図１Ａに示す固体酸化物形燃料電池セルの作動状態を説明するための図である。 図１Ａの支持基板を示す斜視図である。 図４の断面図である。 第１凹部内に各層を形成した状態を示す断面図である。
　図１Ａは、本実施形態における固体酸化物形燃料電池セルを示す。セルは、長手方向（ｘ軸方向）を有する柱状かつ平板状の支持基板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（本実施形態では、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列されている。このセルは、所謂「横縞型」である。
　このセル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。このセルの厚さは、１～５ｍｍである。このセルは、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である。以下、図１Ａに加えて、このセルの図１Ａに示すセルの長手方向における断面図である図２を参照しながら、このセルの詳細について説明する。
　図２は、図１Ａに示す固体酸化物形燃料電池セルの長手方向における断面図の一部である。言い換えれば、ガス流路１１、発電素子部Ａ及び電気的接続部Ｂを含む断面図の一部である。
　支持基板１０は、電子伝導性を有さない（絶縁性）多孔質の材料からなる柱状かつ平板状の焼成体である。支持基板１０の内部には、長手方向に延びる複数（本実施形態では、６本）のガス流路１１（貫通孔）が幅方向において所定の間隔をおいて位置している。
　本実施形態では、支持基板１０の主面における複数の箇所に、それぞれ第１凹部１２がある。各第１凹部１２は、支持基板１０の材料からなる底壁と、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。
　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む。「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）であってもよい。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。
　絶縁性セラミックスは、ＭｇＯ（酸化マグネシウム）、又は、「ＭｇＡｌ2Ｏ4（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」であってもよい。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）、Ｙ2Ｏ3（イットリア）が使用されてもよい。
　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に示すように、支持基板１０の上面（上側の主面）に位置する各第１凹部１２内には、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は直方体状である。各燃料極集電部２１の上面（外側面）には、第２凹部２１ａがある。各第２凹部２１ａは、図１Ｂに示すように、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（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（ｘ軸方向）に沿う２つの側壁は支持基板１０の一部であり、幅方向（ｙ軸方向）に沿う２つの側壁は燃料極集電部２１の一部である。
　各第２凹部２１ａには、燃料極活性部２２が埋設（充填）されている。各燃料極活性部２２は直方体状である。燃料極２０は燃料極集電部２１と燃料極活性部２２とを含む。燃料極２０（燃料極集電部２１および燃料極活性部２２）は、電子伝導性を有する多孔質の焼成体である。各燃料極活性部２２の幅方向（ｙ軸方向）に沿う２つの側面と底面とは、第２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）における第２凹部２１ａを除いた部分には、第３凹部２１ｂがある。各第３凹部２１ｂは、燃料極集電部２１である底壁と、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（ｘ軸方向）に沿う２つの側壁は支持基板１０の一部であり、幅方向（ｙ軸方向）に沿う２つの側壁は燃料極集電部２１の一部である。
　各第３凹部２１ｂには、インターコネクタ（導電性緻密質体）３０が埋設（充填）されている。各インターコネクタ３０は直方体状である。インターコネクタ３０は、電子伝導性を有する緻密な焼成体である。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、第３凹部２１ｂ内で燃料極集電部２１と接触している。
　燃料極２０（燃料極集電部２１および燃料極活性部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。
　燃料極活性部２２は、例えば、ＮｉＯ（酸化ニッケル）とＹＳＺ（イットリア安定化ジルコニア）とを含んでいてもよい。または、ＮｉＯ（酸化ニッケル）とＧＤＣ（ガドリニウムドープセリア）とを含んでもよい。燃料極集電部２１は、例えば、ＮｉＯ（酸化ニッケル）とＹＳＺ（イットリア安定化ジルコニア）を含んでいてもよい。または、ＮｉＯ（酸化ニッケル）とＹ2Ｏ3（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）とを含んでいてもよい。燃料極活性部２２の厚さは、５～３０μｍである。燃料極集電部２１の厚さ（即ち、第１凹部１２の深さ）は、５０～５００μｍである。
　燃料極集電部２１は、電子伝導性である。燃料極活性部２２は、電子伝導性と酸化性イオン（酸素イオン）伝導性とを有する。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化性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化性イオン伝導性を有する物質の体積割合」よりも多い。
　インターコネクタ３０は、例えば、ＬａＣｒＯ3（ランタンクロマイト）を含んでいてもよい。または、（Ｓｒ，Ｌａ）ＴｉＯ3（ストロンチウムチタネート）を含んでいてもよい。インターコネクタ３０の厚さは、１０～１００μｍである。気孔率は１０％以下である。
　支持基板１０における長手方向（発電素子部Ａの配列方向）に延びる外周面において、複数のインターコネクタ３０の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焼成体である。固体電解質膜４０は、例えば、ＹＳＺ（イットリア安定化ジルコニア）を含んでいてもよい。または、ＬＳＧＭ（ランタンガレート）を含んでいてもよい。固体電解質膜４０の厚さは、３～５０μｍである。
　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抑制するガスシール機能を発揮する。
　図２に示すように、本実施形態では、固体電解質膜４０が、燃料極２０（燃料極集電部２１＋燃料極活性部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、および支持基板１０の主面を覆っている。
　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が位置する。反応防止膜５０は、緻密な焼成体である。空気極６０は、電子伝導性を有する多孔質の焼成体である。反応防止膜５０および空気極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）Ｏ2（ガドリニウムドープセリア）を含んでいてもよい。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）Ｏ3（ランタンストロンチウムコバルトフェライト）を含んでいてもよい。または、ＬＳＦ＝（Ｌａ，Ｓｒ）ＦｅＯ3（ランタンストロンチウムフェライト）、ＬＮＦ＝Ｌａ（Ｎｉ，Ｆｅ）Ｏ3（ランタンニッケルフェライト）、ＬＳＣ＝（Ｌａ，Ｓｒ）ＣｏＯ3（ランタンストロンチウムコバルタイト）等を含んでいてもよい。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層であってもよい。空気極６０の厚さは、１０～１００μｍである。
　反応防止膜５０が介装されるのは、セル作製時又は作動中のセル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。
　燃料極２０と、固体電解質膜４０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）。発電素子部Ａは反応防止膜５０を含んでもよい。支持基板１０の上面には、複数（本形態では、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。
　隣り合う発電素子部Ａについて、他方の（図２では、左側の）発電素子部Ａの空気極６０と、一方の（図２では、右側の）発電素子部Ａとつながるインターコネクタ３０とを跨ぐように、空気極６０、固体電解質膜４０、および、インターコネクタ３０の上面に、空気極集電部７０が位置する。空気極集電部７０は、電子伝導性を有する多孔質の焼成体である。空気極集電部７０を上方からみた形状は、長方形である。
　空気極集電部７０は、例えば、ＬＳＣＦ＝（Ｌａ，Ｓｒ）（Ｃｏ，Ｆｅ）Ｏ3（ランタンストロンチウムコバルトフェライト）を含んでもよい。または、ＬＳＣ＝（Ｌａ，Ｓｒ）ＣｏＯ3（ランタンストロンチウムコバルタイト）を含んでもよい。または、Ａｇ（銀）、Ａｇ－Ｐｄ（銀パラジウム合金）を含んでもよい。空気極集電部７０の厚さは、５０～５００μｍである。気孔率は２０～６０％である。
　各空気極集電部７０により、隣り合う発電素子部Ａが電子伝導性を有する「空気極集電部７０およびインターコネクタ３０」を介して電気的に接続される。支持基板１０の上面に配置されている複数（本形態では、４つ）の発電素子部Ａが電気的に直列に接続される。「発電素子部Ａ」以外の、電子伝導性を有する「空気極集電部７０およびインターコネクタ３０」を含む部分を「電気的接続部Ｂ」とする。
　支持基板１０のうちガス流路１１側を「内」とし、支持基板１０のうちの発電素子部が配置されている面側を「外」とする場合がある。
　図３に示すように、支持基板１０のガス流路１１内を、支持基板の長手方向における一端である第一端から他端である第二端へと燃料ガス（水素ガス等）を流し、支持基板１０の上下面（特に、各空気極集電部７０）を第一端から第二端へと「酸素を含むガス」（空気等）を流すことで固体電解質膜４０の両側面間に生じる酸素分圧差により起電力が発生する。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）・Ｏ2＋２ｅ-→Ｏ2- （於：空気極６０） …（１）
Ｈ2＋Ｏ2-→Ｈ2Ｏ＋２ｅ-
（於：燃料極２０） …（２）
　なお、支持基板１０の上下面を第一端から第二端へと酸素を含むガスが流れるとは、ガスの流れ方向が第一端から第二端へと（長手方向）流れていればよく、図３で示すように、長手方向と直交する方向からガスを吹き付けもよい。
　発電状態においては、図２に示すように、隣り合う発電素子部Ａについて、電流が、矢印で示すように流れる。この結果、セル全体から（具体的には、図３において最も手前側の発電素子部Ａとつながるインターコネクタ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。各セル１００について表側と裏側とを電気的に直列に接続するための集電部材（図示せず）が設けられていてもよい。
　ところで、従来、空気極集電部の構造は制御されておらず、第一端から第二端へと酸素を含むガスが外部を流れるセルにおいて、酸素を含むガスが空気極集電部から効率よくセルに取り込まれないおそれがあった。
　そこで、本実施形態においては、複数の空気極集電部７０において、発電素子部Ａに積層された領域であって第一端側（上流側）の第三端部７０１Ｕである第１部位と、発電素子部Ａに積層された領域であって第三端部７０１Ｕ以外（図２において７０１Ａと示す）である第２部位と、前記第二端側（下流側）の第四端部７０２Ｄである第３部位とに分類した場合に、１つの部位における形状または性状が、他の部位の形状または性状と異なっている、部位を有している。以下の説明においては、特に断りのない限りは、第１部位を第三端部７０１Ｕと表現し、第３部位を第四端部７０２Ｄと表現して説明する。
　これにより、第一端から第二端へと酸素を含むガスが外部を流れるセルにおいて、酸素を含むガスを空気極集電部から効率よくセルに取り込むことができる。
　例えば、図２で示す実施形態においては、空気極集電部７０のうち任意の一つの第三端部７０１Ｕの外表面は、第三端部７０１Ｕに隣接する、第二空気極集電部７０２のうち第二端側（下流側）の第四端部７０２Ｄの外表面より、支持基板１０から離れた方向に位置する。この場合、１つの空気集電部７０１の第１部位と、他の空気集電部７０１の第３部位の形状が異なっているといえる。
　これにより、長手方向において空間を介して対向する第三端部７０１Ｕと第四端部７０２Ｄのうち、下流側の第三端部７０１Ｕが上流側の第四端部７０２Ｄより外側に突出する構造となる。それにより、第一端から流れる酸素を含むガスが、第一空気極集電部７０１においては上流側に位置する第三端部７０１Ｕに積極的に衝突することとなる。すなわち、上流側から取り込まれた酸素を含むガスは、空気極集電部７０又は空気極６０の内部に滞留する時間が比較的長いため、上述する発電反応を促すことができる。ひいては、発電反応の効率を高めることができる。
　「第三端部７０１Ｕ」、すなわち「第１部位」とは、幅方向に延びる線により、第一空気極集電部７０１を長手方向（ガス流れ方向）に８等分した場合における最も上流側（第一端側）に位置する領域をいう。第２部位は、発電素子部Ａにおける第１部位を除く部位をいう。「第四端部７０２Ｄ」、すなわち「第３部位」とは、幅方向に延びる線により、第二空気極集電部７０２を長手方向（ガス流れ方向）に８等分した場合における最も下流側（第二端側）に位置する領域をいう。
　「第三端部７０１Ｕの外表面は、第四端部７０２Ｄの外表面より、支持基板１０から離れた方向に位置する」ことは次の方法により分析することができる。まず、第三端部７０１Ｕを、幅方向に４等分する、長手方向に延びる３つの線に沿った３つの断面写真（第四端部７０２Ｄを含む。）を得る。断面写真毎に、第三端部７０１Ｕの外表面の上下方向（ｚ軸方向）における平均の位置である第一位置及び第四端部７０２Ｄの外表面の上下方向（ｚ軸方向）における平均の位置である第二位置を其々算出する。３つの断面写真のすべてにおいて、第一位置が第二位置より外側（酸素を含むガスが流れる側）に位置していれば「第三端部７０１Ｕの外表面は、第四端部７０２Ｄの外表面より、支持基板１０から離れた方向に位置する」といえる。
　図２で示すように、ガス流路１１、発電素子部Ａ及び電気的接続部Ｂを含む断面視において、第三端部７０１Ｕ（第１部位）の角部の曲率が、第四端部７０２Ｄ（第３部位）の角部の曲率より大きくてもよい。言い換えれば、第三端部７０１Ｕの角部の曲率半径は、第四端部７０２Ｄの角部の曲率半径より小さくてもよい。
　この構成により、第三端部７０１Ｕの角部がガスの流れの障害となり、積極的に上流側である第三端部７０１Ｕに酸素を含むガスを衝突させることができる。ひいては、発電反応の効率を高めることができる。
　上述する３つの断面写真毎に、第三端部７０１Ｕ及び第四端部７０２Ｄの角部の曲率を求める。３つの曲率の値の平均を各部の曲率として、両者を比較することができる。第三端部７０１Ｕの角部の曲率は、例えば次のように算出することができる。まず、第三端部７０１Ｕのうち、上流側の端と下流側の端とを繋いだ直線である第一線を引く。第三端部７０１Ｕの外表面のうち、第一線と直交する方向かつ外側方向に最も離れた位置である最外点を特定する。上流側の端と、下流側の端と、最外点と、を仮想曲線で結んだ場合における当該仮想曲線の曲率を第三端部の角部の曲率とすることができる。なお、最外点が存在しない場合、曲率は０とする。第四端部７０２Ｄの角部の曲率も当該方法で同様に算出できる。
　また、第一空気極集電部７０１における第三端部７０１Ｕの気孔率（第１部位）は、第一空気極集電部７０１における第三端部７０１Ｕ以外の部位（第２部位＋第３部位）の気孔率より高くてもよい。また、第一空気極集電部７０１における第三端部７０１Ｕ（第１部位）の外表面の算術平均粗さの値は、第一空気極集電部７０１における第三端部７０１Ｕ以外の部位（第２部位＋第３部位）の算術平均粗さの値より大きくてもよい。この場合、１つの空気集電部７０１において、第１部位と、第２部位および第３部位との性状が異なっているといえる。
　これらの構成により、上流側である第三端部７０１Ｕから効果的に酸素を含むガスを取り込むことができる。すなわち、空気極集電部７０又は空気極６０の内部に滞留する時間が比較的長いため、発電反応の効率を高めることができる。
　各部位の気孔率の値は次のように算出することができる。上述する３つの断面写真において、第三端部７０１Ｕ及び第三端部７０１Ｕ以外の部位を特定する。次いで、取得した画像のうち気孔部と気孔部以外の他の部位とを区別できるように二値化処理を行う。次いで、対象となる部位のうち気孔が占める割合を算出する。測定した其々３つの値の平均を各部位の気孔率の値とすることができる。
　各部位の算術平均粗さの値は次のように算出することができる。上述する３つの断面写真において、第三端部７０１Ｕ及び第三端部７０１Ｕ以外の部位における外表面の算術平均粗さを其々測定する。測定した其々３つの値の平均を各部位の外表面の算術平均粗さの値とすることができる。
　また、図２で示すように、少なくとも一つの空気極集電部７０のうち発電素子部Ａに積層された領域である素子部領域（第１部位＋第２部位）の外表面は、素子部領域以外（電気的接続部Ｂ、言い換えれば第３部位）の領域の外表面より、支持基板１０から離れた方向に位置してもよい。この場合、第１部位および第２部位と、第３部位との形状が異なっているといえる。
　これにより、空気極集電部７０にうちの素子部領域に酸素を含むガスが衝突しやすい構造とすることができ、素子部領域において効果的に特に酸素を含むガスを取り込むことができる。ひいては、発電反応の効率を高めることができる。
　空気極集電部７０のうち発電素子部Ａに積層された領域とは、空気極集電部７０のうち平面視において燃料極活性部Ｂが存在する領域をいう。
　「素子部領域の外表面は、素子部領域以外の領域の外表面より、支持基板１０から離れた方向に位置する」ことは次の方法により分析することができる。上述する３つの断面写真を得る。断面写真毎に、任意の一つの空気極集電部７０における、素子部領域の外表面の上下方向（ｚ軸方向）における平均の位置である第三位置及び素子部領域以外の外表面の上下方向（ｚ軸方向）における平均の位置である第四位置を其々算出する。３つの断面写真のすべてにおいて、第三位置が第四位置より外側（酸素を含むガスが流れる側）に位置していれば「素子部領域の外表面は、素子部領域以外の領域の外表面より、支持基板１０から離れた方向に位置する」といえる。
　空気極集電部７０のうち、素子部領域以外の領域の厚み（ｚ軸方向）が、素子部領域の厚みより小さくてもよい。言い換えれば、素子部領域の厚みが、素子部領域以外の領域の厚みより大きくてもよい。
　空気極集電部７０の第三端部７０１Ｕの外表面のうち最も外側に突出する最外位置が、幅方向（ｙ軸方向）における中央部（三等分した場合における中央領域）に位置していてもよい。空気極集電部７０の第四端部７０２Ｄの外表面のうち最も内側に陥没する最内位置が、幅方向（ｙ軸方向）における中央部（三等分した場合における中央領域）に位置していてもよい。
　平板状の支持基板１０の上下面のそれぞれに上下非対称で複数の第１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。すなわち、上述する第一発電素子部Ａ１と第二発電素子部Ａ２とが上下対称の位置に設けられていなくてもよい。
　なお、すべての空気極集電部７０が、上述する特徴を有する空気極集電部７０である必要はなく、一部の空気極集電部７０のみが上述する特徴を有していてもよい。
　（製造方法）
　次に、図１に示した「横縞型」のセルの製造方法の一例について図４、図５Ａ、図５Ｂを参照しながら簡単に説明する。図４、図５Ａ、図５Ｂ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４に示す形状を有する支持基板の成形体１０ｇを作製する。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、ＮｉＯ＋ＭｇＯ）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できる。
　次に、図５Ｂ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第１凹部内に、燃料極集電部の成形体２１ｇをそれぞれ配置する。次いで、各燃料極集電部の成形体２１ｇの外側面に形成された各第２凹部に、燃料極活性部の成形体２２ｇをそれぞれ配置する。また、各燃料極集電部の成形体２１ｇ、および各燃料極活性部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配置する。
　続いて、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」に形成された各第３凹部に、インターコネクタの成形体３０ｇをそれぞれ配置する。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、ＬａＣｒＯ3）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配置する。
　次に、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が配置されたそれぞれの部分の中央部を除いた全面に、固体電解質膜の成形膜を設ける。固体電解質膜の成形膜は、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する。
　次に、固体電解質膜の成形体における各燃料極の成形体と接している箇所の外側面に、反応防止膜の成形膜を設ける。各反応防止膜の成形膜は、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、印刷法等を利用する。
　そして、このように種々の成形膜が設けられて状態の支持基板の成形体１０ｇを、例えば、空気中にて１５００℃で３時間焼成する。これにより、図１に示したセルにおいて空気極６０および空気極集電部７０が設けられていない状態の構造体を得る。
　次に、各反応防止膜５０の外側面に、空気極の成形膜を形成する。各空気極の成形膜は、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設ける。
　次に、各組の隣り合う発電素子部について、他方の発電素子部Ａの空気極の成形膜と、一方の発電素子部Ａにつながるインターコネクタ３０とを跨ぐように、空気極の成形膜、固体電解質膜４０、および、インターコネクタ３０の外側面に、空気極集電部の成形膜を設ける。
　空気極集電部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、所望の形状（厚み）とした空気極集電部の成形膜を印刷法等により空気極の成形膜等の外側面に設けることができる。
　そして、このように成形膜が形成された状態の支持基板１０を、例えば、空気中にて１０５０℃で３時間焼成する。これにより、図１に示したセルを得る。
　なお、本開示は上記実施形態に限定されることはなく、本開示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、上記実施形態では、図４等に示すように、支持基板１０に形成された凹部１２の平面形状（支持基板１０の主面に垂直の方向からみた場合の形状）が、長方形になっているが、例えば、正方形、円形、楕円形、長穴形状等であってもよい。
　また、上記実施形態においては、各第１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の一部のみが各第１凹部１２に埋設され、インターコネクタ３０の残りの部分が第１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第１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、支持基板１０の片側面のみに複数の第１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。
Ａ・・・・・発電素子部
Ｂ・・・・・電気的接続部
１０・・・・支持基板
１１・・・・ガス流路
２０・・・・燃料極
４０・・・・固体電解質
６０・・・・空気極
７０・・・・空気極集電部
７０１・・・第一空気極集電部
７０１Ｕ・・第三端部
７０２・・・第二空気極集電部
７０２Ｄ・・第四端部

Claims (6)

  1. 　柱状であり、内部及び外部を、長手方向における第一端から該第一端と反対側の第二端へと、それぞれガスが流れるセルであって、
    　内部にガス流路を有し、絶縁性、柱状、平板状かつ多孔質である支持基板と、
    　前記支持基板の少なくとも一方の主面上における互いに離れた複数の箇所に、前記長手方向に沿ってそれぞれ配列され、少なくとも燃料極、固体電解質、および空気極が積層されている部分である、複数の発電素子部と、
    　隣り合う前記発電素子部の間にそれぞれ設けられ、一方の前記発電素子部の燃料極と他方の前記発電素子部の空気極とを電気的に接続する複数の電気的接続部と、を備え、
    　該電気的接続部は、隣り合う前記発電素子部に跨り、少なくとも一部が空気極に積層された空気極集電部を複数有し、
    　複数の該空気極集電部において、前記発電素子部に積層された領域であって前記第一端側の第三端部である第１部位と、前記発電素子部に積層された領域であって前記第三端部以外である第２部位と、前記第二端側の第四端部である第３部位とに分類した場合に、１つの部位における形状または性状が、他の部位の形状または性状と異なっている、部位を有している、
    セル。
  2. 　前記空気極集電部のうち任意の一つの第一空気極集電部における第１部位の外表面が、該第１部位に隣接する第二空気極集電部における第３部位の外表面より、前記支持基板から離れた方向に位置する、請求項１に記載のセル。
  3. 　ガス流路、発電素子部及び電気的接続部を含む断面視において、前記第１部位の角部の曲率が、前記３部位の角部の曲率より大きい、請求項２に記載のセル。
  4. 　前記空気極集電部のうち任意の一つの第一空気極集電部における前記第１部位の気孔率は、前記第一空気極集電部における前記第１部位以外の部位の気孔率より高い、
    請求項１に記載のセル。
  5. 　前記空気極集電部のうち任意の一つの第一空気極集電部における前記第１部位の外表面の算術平均粗さの値は、前記第一空気極集電部における前記第１部位以外の部位の算術平均粗さの値より大きい、
    請求項１に記載のセル。
  6. 　少なくとも一つの該空気極集電部のうち前記第１部位および第２部位の外表面は、前記第３部位の外表面より、前記支持基板から離れた方向に位置する、
    請求項１に記載のセル。
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