特許 6283233 燃料電池

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6283233

(24)【登録日】2018年2月2日

(45)【発行日】2018年2月21日

(54)【発明の名称】燃料電池

(51)【国際特許分類】

   H01M 8/028 20160101AFI20180208BHJP

   H01M 8/0273 20160101ALI20180208BHJP

   H01M 8/12 20160101ALN20180208BHJP

【ＦＩ】

   H01M8/028

   H01M8/0273

   !H01M8/12 101

   !H01M8/12 102A

【請求項の数】5

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2014-29082(P2014-29082)

(22)【出願日】2014年2月19日

(65)【公開番号】特開2015-153709(P2015-153709A)

(43)【公開日】2015年8月24日

【審査請求日】2016年8月10日

(73)【特許権者】

【識別番号】000004547

【氏名又は名称】日本特殊陶業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001911

【氏名又は名称】特許業務法人アルファ国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】栗林 誠

(72)【発明者】

【氏名】山際 勝也

【審査官】 守安 太郎

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１３−２３５６５１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−０７４２６８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２０１１−５２２３６１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−０６９６１６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１５−０８８２６４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｍ ８／０２

Ｈ０１Ｍ ８／２４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

燃料ガスが供給される第１区画と酸化剤ガスが供給される第２区画とを分画するセパレータと、
前記第１区画に配置される燃料極と、前記第２区画に配置される空気極と、前記燃料極と前記空気極とを隔て、前記燃料極と前記空気極との間に配置される固体電解質層と、を有する単セルと、
ガラスを含み、前記単セルと前記セパレータを接合および封止する封止部と、
を具備する、燃料電池であって、
前記封止部は、前記空気極の活性を低下させる汚染物質を含み、
前記封止部の前記第２区画側の少なくとも一部を被覆する、前記汚染物質を吸着する被覆吸着層をさらに具備する
ことを特徴とする燃料電池。

【請求項2】

前記封止部の前記第１区画側に配置され、前記単セルと前記セパレータを接合する、Ａｇを含む接合材で構成される接合部、
をさらに具備することを特徴とする請求項１記載の燃料電池。

【請求項3】

前記汚染物質が、Ｃｒ，Ｓ，Ｂの少なくともいずれかを含む
ことを特徴とする請求項１または２に記載の燃料電池。

【請求項4】

前記被覆吸着層が、Ｌａを含む
ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の燃料電池。

【請求項5】

前記被覆吸着層が、前記封止部の前記第２区画側の全面を被覆する
ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の燃料電池。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、燃料電池に関する。

【背景技術】

【0002】

電解質に固体酸化物を用いた固体酸化物形燃料電池（以下、「ＳＯＦＣ」又は単に「燃料電池」とも記す場合がある）が知られている。ＳＯＦＣは、例えば、板状の固体電解質層の各主面に燃料極と空気極とを備えた燃料電池セルを多数積層したスタック（燃料電池スタック）を有する。燃料極および空気極それぞれに、燃料ガス（例えば、水素）および酸化剤ガス（例えば、空気中の酸素）を供給し、固体電解質層を介して化学反応させることで、電力を発生させる。

【0003】

燃料電池セルは、燃料ガスと酸化剤ガスとが存在する区画を区分するセパレータに接合される。この接合に、通例、Ａｇロウ等のロウ材から構成される接合部が用いられる。この接合にガラスが用いられることもある（特許文献１参照）。また、金属部材のシールに複数のガラスセラミックを用いる技術が公開されている（特許文献２参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０００−３３１６９２号公報

【特許文献2】特開２０１３−１８２６７９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

ここで、封止（シール）等にガラスを用いた場合、空気極の活性が低下するおそれがある。即ち、ガラスに含まれる空気極の汚染物質（例えば、Ｂ）が、飛散して空気極に到達し、空気極での反応を阻害する可能性がある。
本発明は、封止材料に起因する空気極の被毒の防止を図った、燃料電池を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

（１）本発明の実施形態に係る燃料電池は、
燃料ガスが供給される第１区画と酸化剤ガスが供給される第２区画とを分画するセパレータと、
前記第１区画に配置される燃料極と、前記第２区画に配置される空気極と、前記燃料極と前記空気極とを隔て、前記燃料極と前記空気極との間に配置される固体電解質層と、を有する単セルと、
前記単セルと前記セパレータを接合および封止する封止部と、
を具備する、燃料電池であって、
前記封止部は、前記空気極の活性を低下させる汚染物質を含み、
前記封止部の前記第２区画側の少なくとも一部を被覆する、前記汚染物質を吸着する被覆吸着層をさらに具備する。

【0007】

被覆吸着層が封止部の第２区画側の少なくとも一部を被覆する。このため、封止部に含まれる汚染物質が被覆吸着層に吸着され、空気極への到達が制限され、空気極の活性の維持が図られる。

【0008】

（２）燃料電池が、前記封止部の前記第１区画側に配置され、前記単セルと前記セパレータを接合する、Ａｇを含む接合材で構成される接合部、をさらに具備しても良い。

【0009】

接合部および封止部の組み合わせで、接合および封止が図られた場合でも、封止部に含まれる汚染物質が空気極に到達することが制限され、空気極の活性の維持が図られる。
また、単セルとセパレータとの接合に、Ａｇを含む接合材で構成される接合部とガラスからなる封止部を組み合わせて用いることで、より強固な接合および封止を図ることが可能となる。

【0010】

（３）前記汚染物質は、Ｃｒ，Ｓ，Ｂの少なくともいずれかを含む。
Ｃｒ，Ｓ，Ｂは空気極の活性を低下する汚染物質となるため、被覆吸着層で吸着することが好ましい。

【0011】

なお、汚染物質は、原料に起因して、封止部の製造当初から含まれる場合だけでなく、熱履歴などによって、後発的に封止部に含まれる場合もある。例えば、セパレータなどからのＣｒの移動によって封止部にＣｒが含まれる場合がある。また、封止部（ガラス焼付など）熱履歴によってもＣｒが封止部に含まれる場合もある。
このように後発的に封止部に含まれた汚染物質についても、被覆吸着層で吸着することができる。

【0012】

（４）前記被覆吸着層が、Ｌａを含むことが好ましい。
Ｌａは、例えば、ＬａＢＯ_３の反応物をつくるなどして、汚染物質を効果的に吸着・反応することから、被覆吸着層に含まれることが望ましい。

【0013】

（５）前記被覆吸着層が、前記封止部の前記第２区画側の全面を被覆することが好ましい。
被覆吸着層が、前記第１区画側に露出する前記封止部の全面を被覆することで、汚染物質が空気極に到達することをより効果的に防止できる。

【発明の効果】

【0014】

本発明によれば、封止材料に起因する空気極の被毒の防止を図った、燃料電池を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】固体酸化物形燃料電池スタック１０の斜視図である。

【図2】固体酸化物形燃料電池スタック１０の模式断面図である。

【図3】燃料電池セル４０の断面図である。

【図4】燃料電池セル４０の一部斜視図である。

【図5】燃料電池セル４０ａの断面図である。

【図6】燃料電池セル４０ａの一部斜視図である。

【図7】燃料電池セル４０ｂの断面図である。

【図8】固体酸化物形燃料電池スタック１０ｃの斜視図である。

【図9】固体酸化物形燃料電池スタック１０ｃの模式断面図である。

【図10】固体酸化物形燃料電池スタック１０ｄの模式断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0016】

以下、本発明に係る固体酸化物形燃料電池について図面を用いて説明する。

【0017】

（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スタック１０を表す斜視図である。固体酸化物形燃料電池スタック１０は、燃料ガス（例えば、水素）と酸化剤ガス（例えば、空気（詳しくは空気中の酸素））の供給を受けて発電する。

【0018】

固体酸化物形燃料電池スタック１０は、エンドプレート１１，１２，燃料電池セル４０（１）〜４０（４）が積層され、ボルト２１，２２（２２ａ，２２ｂ），２３（２３ａ，２３ｂ）およびナット３５で固定される。

【0019】

図２は、固体酸化物形燃料電池スタック１０の模式断面図である。固体酸化物形燃料電池スタック１０は、燃料電池セル４０（１）〜４０（４）を積層して構成される燃料電池スタックである。ここでは、判り易さのために、４つの燃料電池セル４０（１）〜４０（４）を積層しているが、一般には、２０〜６０個程度の燃料電池セル４０を積層することが多い。

【0020】

エンドプレート１１，１２、燃料電池セル４０（１）〜４０（４）は、ボルト２１，２２（２２ａ，２２ｂ），２３（２３ａ，２３ｂ）に対応する貫通孔３１，３２（３２ａ，３２ｂ），３３（３３ａ，３３ｂ）を有する。
エンドプレート１１，１２は、積層される燃料電池セル４０（１）〜４０（４）を押圧、保持する保持板であり、かつ燃料電池セル４０（１）〜４０（４）からの電流の出力端子でもある。

【0021】

図３および図４はそれぞれ、燃料電池セル４０の断面図および一部斜視図である。なお、図４では、インターコネクタ４１，４５、集電体４２、空気極フレーム５１、絶縁フレーム５２、燃料極フレーム５４を取り除いた状態の燃料電池セル４０を表している。

【0022】

図３に示すように、燃料電池セル４０は、いわゆる燃料極支持膜形タイプの燃料電池セル４０であり、単セル４４、インターコネクタ４１，４５、集電体４２、４９、枠部４３を備える。

【0023】

単セル４４は、固体電解質層５６を空気極（カソード、空気極層ともいう）５５、および、燃料極（アノード、燃料極層ともいう）５７で挟んで構成される。固体電解質層５６の酸化剤ガス流路４７側、燃料ガス流路４８側それぞれに、空気極５５、燃料極５７が配置される。

【0024】

空気極５５としては、ペロブスカイト系酸化物（例えば、ＬＳＣＦ（ランタンストロンチウムコバルト鉄酸化物）、ＬＳＭ（ランタンストロンチウムマンガン酸化物）等が使用できる。

【0025】

固体電解質層５６としては、ＹＳＺ(イットリア安定化ジルコニア)、ＳｃＳＺ(スカンジア安定化ジルコニア)、ＳＤＣ(サマリウムドープセリア)、ＧＤＣ(ガドリニウムドープセリア)、ペロブスカイト系酸化物等の材料が使用できる。

【0026】

燃料極５７としては、金属が好ましく、Ｎｉ及びＮｉとセラミックとのサーメットやＮｉ基合金が使用できる。

【0027】

インターコネクタ４１，４５は、単セル４４間の導通を確保し、かつ単セル４４間でのガスの混合を防止し得る、導電性（例えば、ステンレス鋼等の金属）を有する板状の部材である。

【0028】

なお、単セル４４間には、１個のインターコネクタ（４１若しくは４５）のみが配置される（直列に接続される二つの単セル４４の間に一つのインターコネクタを共有しているため）。また、最上層および最下層の単セル４４それぞれでは、インターコネクタ４１，４５に替えて、導電性を有するエンドプレート１１，１２が配置される。

【0029】

集電体４２は、単セル４４（空気極５５）とインターコネクタ４１との間の導通を確保するためのものであり、例えば，インターコネクタ４１に形成された凸部である。

【0030】

集電部４９は，燃料ガス流路４８の内部に配置され，単セル４４の燃料極５７とインターコネクタ４５との間の導通を確保するためのものであり，導電性部材４９１，スペーサ４９２を有する。

【0031】

導電性部材４９１は、Ｕ字形状をなし、インターコネクタ６２（インターコネクタ本体６２１）および単セル４４の燃料極５７に当接する。

【0032】

スペーサ４９２は,導電性部材４９１の間に配置される。スペーサ４９２の材料として,マイカ,アルミナ,バーミキュライト,カーボン繊維,炭化珪素繊維,シリカの何れか自体,或は少なくとも何れか１種を主成分とするものを利用できる。

【0033】

なお，集電部４９は,導電性部材４９１，スペーサ４９２に替えて,例えばＮｉ製の多孔質金属又は金網又はワイヤーで形成するようにしてもよい。また,集電部４９は,Ｎｉの他,Ｎｉ合金やステンレス鋼など酸化に強い金属で形成してもよい。

【0034】

枠部４３は、酸化剤ガス、燃料ガスが流れる開口４６を有する。この開口４６は、気密に保持され、かつ酸化剤ガスが流れる酸化剤ガス流路４７、燃料ガスが流れる燃料ガス流路４８に区分される。また、本実施形態の枠部４３は、空気極フレーム５１、絶縁フレーム５２、金属製セパレータ５３、燃料極フレーム５４で構成される。

【0035】

空気極フレーム５１は、空気極５５側に配置される金属製の枠体で、中央部には開口４６を有する。該開口４６によって、酸化剤ガス流路４７を区画する。

【0036】

絶縁フレーム５２は、インターコネクタ４１，４５の間と、インターコネクタ４１と金属製セパレータ５３との間を電気的に絶縁する枠体で、例えば、Ａｌ_２Ｏ_３などのセラミックスやマイカ、バーミキュライトなどが使用でき、中央部には開口４６を有する。該開口４６によって、酸化剤ガス流路４７を区画する。具体的には、絶縁フレーム５２は、インターコネクタ４１，４５の間において、一方の面が空気極フレーム５１に、他方の面が金属製セパレータ５３に接触して配置されている。この結果、絶縁フレーム５２により、インターコネクタ４１，４５の間とインターコネクタ４１と金属製セパレータ５３との間が電気的に絶縁されている。

【0037】

金属製セパレータ５３は、開口部５８を有する枠状の金属製の薄板（例えば、厚さ：０．１ｍｍ）であり、単セル４４の固体電解質層５６に接合部６１又は封止部６２もしくはその両方を介して接合、封止され、かつ酸化剤ガスと燃料ガスとの混合を防止する金属製の枠体である。金属製セパレータ５３によって、枠部４３の開口４６内の間隙が、酸化剤ガス流路４７と燃料ガス流路４８に区切られ、酸化剤ガスと燃料ガスとの混合が防止される。

【0038】

燃料ガス流路４８および酸化剤ガス流路４７はそれぞれ、燃料ガスが供給される第１区画および酸化剤ガスが供給される第２区画に対応する。

【0039】

金属製セパレータ５３には、金属製セパレータ５３の上面と下面の間を貫通する貫通孔によって開口部５８が形成され、この開口部５８内に、単セル４４の空気極５５が配置される。また、この開口部５８に単セル４４が接合、封止される。金属製セパレータ５３は、燃料ガスが供給される第１区画と酸化剤ガスが供給される第２区画とを分画するセパレータに対応する。

【0040】

燃料極フレーム５４は、燃料極５７側に配置されるフレームであり、例えば，Ａｌ_２Ｏ_３などのセラミックスやマイカ，バーミキュライトなどの絶縁材料や金属板などが使用でき，燃料極５７側に配置される絶縁フレームであり、中央部には開口４６を有する。該開口４６によって、燃料ガス流路４８を区画する。

【0041】

空気極フレーム５１、絶縁フレーム５２、金属製セパレータ５３、燃料極フレーム５４は、ボルト２１，２２（２２ａ，２２ｂ），２３（２３ａ，２３ｂ）が挿入されるか、もしくは酸化剤ガスか燃料ガスが流通する貫通孔３１，３２（３２ａ，３２ｂ），３３（３３ａ，３３ｂ）をそれぞれの周辺部に有する。

【0042】

（燃料電池セル４０の詳細）
本実施形態に係る燃料電池セル４０は、接合部６１、封止部６２、被覆吸着層６３を有する。

【0043】

接合部６１は、Ａｇを含むロウ材から構成され、単セル４４と金属製セパレータ５３とを接合する。接合部６１は、単セル４４と金属製セパレータ５３間、封止部６２の燃料ガス流路４８（第１区画）側に、開口部５８の全周にわたって配置される。接合部６１（Ａｇロウ）は、例えば、２〜６ｍｍの幅、１０〜８０μｍの厚さを有する。

【0044】

接合部６１の材質として、Ａｇを主成分とする各種のロウ材を採用できる。例えば、ロウ材として、Ａｇと酸化物の混合体、例えば、Ａｇ−Ａｌ_２Ｏ_３（ＡｇとＡｌ_２Ｏ_３（アルミナ）の混合体）を利用できる。Ａｇと酸化物の混合体としては、Ａｇ−ＣｕＯ，Ａｇ−ＴｉＯ_２，Ａｇ−Ｃｒ_２Ｏ_３，Ａｇ−ＳｉＯ_２も挙げることができる。また、ロウ材として、Ａｇと他の金属の合金（例えば、Ａｇ−Ｇｅ−Ｃｒ，Ａｇ−Ｔｉ，Ａｇ−Ａｌ）も利用できる。

【0045】

Ａｇを含むロウ材（Ａｇロウ）は、大気雰囲気でもロウ付け温度で酸化し難い。このため、Ａｇロウを用いて、単セル４４と金属製セパレータ５３とを大気雰囲気で接合でき、工程の効率上、好ましい。

【0046】

封止部６２は、接合部を封止するものであり、封止部６２１、拘束部６２２、連結部６２３に区分できる。

【0047】

封止部６２１は、開口部５８に沿って、全周にわたって、接合部６１よりも開口部５８側（内周側）に配置され、金属製セパレータ５３の開口部５８内にある酸化剤ガスと開口部５８外にある燃料ガスとの混合を防ぐために単セル４４と金属製セパレータ５３間を封止する。

【0048】

封止部６２１が接合部６１よりも開口部５８側（内周側）に配置されることから、接合部６１が酸化剤ガスに接触することが無くなり、酸化剤ガス流路４７側から接合部６１への酸素の移動が阻止される。この結果、水素と酸素の反応によって接合部６１にボイドが発生して、ガスリークすることを防止できる。
封止部６２１は、例えば、０．２〜４ｍｍの幅、１０〜８０μｍの厚さを有する。

【0049】

拘束部６２２は、金属製セパレータ５３を挟んで、封止部６２と対向する位置における、金属製セパレータ５３の上面上に、開口部５８の全周にわたって、配置される。
拘束部６２２は、封止部６２と同じ材料（熱膨張係数も同じ）で構成され、封止部６２と共に、金属製セパレータ５３を挟む。この結果、固体酸化物形燃料電池スタック１０の稼動時での金属製セパレータ５３の変形が抑制される。拘束部６２２は薄いと拘束効果が小さいので、封止部６２と同等以上の厚さがあることが好ましい。

【0050】

連結部６２３は、封止部６２１と拘束部６２２を連結し、一体化する。封止部６２１と拘束部６２２とが一体となることで、金属製セパレータ５３の変形（撓み）のさらなる抑制が可能となる。

【0051】

また、封止部６２１と拘束部６２２との一体化は、封止部６２の幅、いわゆるシールパスの実質的増大に寄与し、封止部６２による封止性が向上する。封止部６２１と拘束部６２２とが一体化することで、酸化剤ガス流路４７から接合部６１に至る経路上での、封止部６２の長さ（シールパス）が長くなる。この結果、封止部６２による封止性がより向上する。

【0052】

封止部６２には、ガラスを含む封止材、具体的には、ガラス、ガラスセラミックス（結晶化ガラス）、ガラスとセラミックスの複合物を利用できる。一例として、ＳＣＨＯＴＴ社製ガラス：Ｇ０１８−３１１が使用できる。
ここで、封止部６２の封止材料（ガラス等）には、Ｓｉ、Ｂ、Ｓ、アルカリ金属といった汚染物質が含まれることが多く、空気極５５の活性の低下を招く恐れがある。

【0053】

封止部６２中の汚染物質は、酸化剤ガス中の汚染物質より対応が困難である。即ち、酸化剤ガス（例えば、大気）中にＳｉ、Ｂ、Ｓといった汚染物質が含まれることがあるが、活性炭のような吸着材料（フィルタ）を酸化剤ガスの上流に設けることで汚染物質をトラップ（吸着）し、空気極５５に到達することを抑制できる。一方、封止部６２から飛散する汚染物質は、フィルタにより効果的にトラップすることは困難である。封止部６２は、空気極５５近傍であり、封止部６２から飛散する汚染物質が問題となる。封止部６２は、空気極５５よりも酸化剤ガスの上流側で露出した状態にあり、汚染物質による空気極５５の汚染が懸念される。

【0054】

被覆吸着層６３を用いることで、封止部６２中の汚染物質による空気極５５の汚染を低減し、空気極５５の活性を維持できる。被覆吸着層６３は、封止部６２からの汚染物質を吸着し、汚染物質の酸化剤ガス流路４７中への飛散を防止する。被覆吸着層６３は、封止部６２と接して、封止部６２から移動してきた汚染物質を吸着する。即ち、被覆吸着層６３は、封止部６２から酸化剤ガス流路４７中に飛散した汚染物質を吸着するのではなく、酸化剤ガス流路４７中への飛散の前に汚染物質を吸着する。

【0055】

ここでは、被覆吸着層６３は、封止部６２の酸化剤ガス流路４７（第２区画）側の表面全体を被覆している。被覆吸着層６３は、封止部６２の表面全体を被覆することで、封止部６２中の汚染物質による空気極５５の汚染を確実に防止できる。但し、被覆吸着層６３は、封止部６２の酸化剤ガス流路４７（第２区画）側表面の一部のみを被覆することでも封止部６２中の汚染物質による空気極５５の被毒を低減できる。

【0056】

被覆吸着層６３には、次のように、Ｌａを含む材料、具体的には、ＬＳＣＦ、ＬＳＭ、ＬＳＣ、ＬＳＦ、ＬＮＦ、ＬＣなどの空気極５５と同一または類似の材料（ペロブスカイト系材料）を利用できる。
ＬＳＣＦ： （Ｌａ，Ｓｒ）（Ｃｏ，Ｆｅ）Ｏ_３
ＬＳＭ： （Ｌａ，Ｓｒ）ＭｎＯ_３
ＬＳＣ： （Ｌａ，Ｓｒ）ＣｏＯ_３
ＬＳＦ： （Ｌａ，Ｓｒ）ＦｅＯ_３
ＬＮＦ： Ｌａ（Ｎｉ，Ｆｅ）Ｏ_３
ＬＣ： ＬａＣｒＯ_３

【0057】

被覆吸着層６３に含まれるＬａはＢと反応してＬａＢＯ_３を形成する。このため、封止部６２の封止材料（ガラス）中のＢが封止材料から蒸散したときに、これと化学的に反応してトラップする。

【0058】

被覆吸着層６３は、封止部６２へのスクリーン印刷、ディスペンス塗布やスプレー塗布などで形成できる。
なお、図示はしないが、上述した燃料電池スタック１０をその他の機材類と共に筐体に収納し、燃料電池が構成される。

【0059】

本実施形態では、被覆吸着層６３で封止部６２を被覆することで、空気極５５の被毒を防ぎ、長期に亘って、その劣化を抑制し、長期信頼性を向上できる。

【0060】

（第１の実施形態の変形例１）
図５および図６はそれぞれ、本発明の第１の実施形態の変形例１に係る固体酸化物形燃料電池スタックの燃料電池セル４０ａの断面図および一部斜視図である。なお、第１の実施形態と同様の部分は説明を省略する。

【0061】

燃料電池セル４０ａは、燃料電池セル４０と異なり、拘束部６２２、連結部６２３を有しない。被覆吸着層６３ａは、封止部６２１の酸化剤ガス流路４７側に露出する表面の一部または全部を被覆し、封止部６２１からの汚染物質を吸着し、汚染物質が酸化剤ガス流路４７中に飛散することを防止する。

【0062】

（第１の実施形態の変形例２）
図７は、本発明の第１の実施形態の変形例２に係る固体酸化物形燃料電池スタックの燃料電池セル４０ｂの断面図である。なお、第１の実施形態と同様の部分は説明を省略する。

【0063】

燃料電池セル４０ｂは、燃料電池セル４０ａと異なり、接合部６１を有しない。封止部６２１ｂは、接合部６１に代わって、金属製セパレータ５３と単セル４４間を接合する。即ち、封止部６２１ｂは、金属製セパレータ５３と単セル４４間の接合および封止を一括して行っている。

【0064】

この場合でも、被覆吸着層６３ａで封止部６２１ｂの酸化剤ガス流路４７（第２区画）側表面の一部または全部を被覆することで、空気極５５の被毒を防ぎ、長期に亘って、その劣化を抑制し、長期信頼性を向上できる。

【0065】

（第２の実施形態）
図８および図９はそれぞれ、本発明の第２の実施形態に係る固体酸化物形燃料電池スタック１０ｃの斜視図および断面図である。

【0066】

固体酸化物形燃料電池スタック１０ｃは、単セル４４ｃ、マニホールド７０、接合部６１ｃ、封止部６２ｃ、被覆吸着層６３ｃを有する。

【0067】

単セル４４ｃは、中空平板型であり、楕円柱形状（扁平筒形状）を有する。単セル４４ｃは、電極支持体４１０，燃料極４２０，固体電解質層４３０，空気極４４０を有する。

【0068】

電極支持体４１０は、楕円柱形状（扁平筒形状）であり、ガス透過性および導電性を有する。電極支持体４１０は、複数の燃料ガス通過孔４１１を有する。マニホールド７０から燃料ガス通過孔４１１に入った燃料ガスが、電極支持体４１０を透過して、燃料極４２０に到達する。

【0069】

燃料極４２０は、電極支持体４１０の外周に配置される。固体電解質層４３０は、燃料極４２０の外周に配置される。空気極４４０は、固体電解質層４３０の外周に配置される。

【0070】

ここでは、単セル４４ｃおよび電極支持体４１０は、楕円柱形状（扁平筒形状）であるが、単セル４４ｃおよび電極支持体４１０を円柱形状としても良い。例えば、電極支持体４１０に配置される燃料ガス通過孔４１１を単一とし、電極支持体４１０を燃料ガス通過孔４１１と同軸の円柱形状とする。

【0071】

マニホールド７０は、内部空間７１，開口部７２、燃料注入口７３を有する。燃料ガスは、燃料注入口７３から内部空間７１に注入され、開口部７２、燃料ガス通過孔４１１を通り、電極支持体４１０を透過して、燃料極４２０に到達する。反応済みの燃料ガスは、燃料ガス通過孔４１１から外部に放出される。

【0072】

内部空間７１、燃料ガス通過孔４１１、および電極支持体４１０は、燃料ガスが供給される第１区画に対応する。電極支持体４１０はガス透過性を有することから、燃料ガスを透過し、燃料ガスが供給される第１区画に対応することになる。

【0073】

一方、酸化剤ガス（大気）は、マニホールド７０および単セル４４ｂの外部に存在する。即ち、マニホールド７０および単セル４４ｂの外部は、酸化剤ガスが供給される第２区画に対応する。
マニホールド７０は、燃料ガスが供給される第１区画と酸化剤ガスが供給される第２区画とを分画するセパレータに対応する。

【0074】

接合部６１ｃは、複数の単セル４４ｃを開口部７２内に接合、固定する。接合部６１ｃの材質として、接合部６１と同様、Ａｇを主成分とする各種のロウ材を採用できる。

【0075】

封止部６２ｃは、接合部６１ｃを封止する。封止部６２ｃには、封止部６２と同様、ガラスを含む封止材、具体的には、ガラス、ガラスセラミックス（結晶化ガラス）、ガラスとセラミックスの複合物を利用できる。

【0076】

被覆吸着層６３ｃは、封止部６２の表面全体を被覆する。被覆吸着層６３ｃは、封止部６２ｃからの汚染物質を吸着し、汚染物質の空気極４４０への到達を防止する。被覆吸着層６３ｃには、被覆吸着層６３と同様、ペロブスカイト系材料（ＬＳＣＦ、ＬＳＭ、ＬＳＣ、ＬＳＦ、ＬＮＦ、ＬＣなど）を利用できる。
なお、図示はしないが、上述した燃料電池スタックをその他の機材類と共に筐体に収納し、燃料電池が構成される。

【0077】

（第２の実施形態の変形例）
図１０は、本発明の第２の実施形態の変形例に係る固体酸化物形燃料電池スタック１０ｄの断面図である。
固体酸化物形燃料電池スタック１０ｃでは、接合部６１ｃが複数の単セル４４ｃを一括して開口部７２内に接合、固定している。これに対して、固体酸化物形燃料電池スタック１０ｄでは、複数の接合部６１ｄが複数の単セル４４ｃを個別に複数の開口部７２ｄ内に接合、固定している。

【0078】

これ以外の点では、固体酸化物形燃料電池スタック１０ｄは固体酸化物形燃料電池スタック１０ｃと実質的に相違する訳ではないので、詳細な説明を省略する。

【0079】

第２の実施形態およびその変形例では、ロウ材からなる接合部６１ｄが、ガラスを含む封止材からなる封止部６２ｄにより封止されている。即ち、接合部６１ｄ、封止部６２ｄがそれぞれ、接合、封止を分担している。
これに対して、第１の実施形態の変形例２に示したように、ガラスを含む材料からなる封止部を用いて、接合、封止を一括して行うことも可能である。この場合、被覆吸着層６３ｄで封止部を被覆することで、空気極４４０の被毒を防ぎ、長期に亘って、その劣化を抑制し、長期信頼性を向上できる。

【0080】

（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。

【符号の説明】

【0081】

１０ 固体酸化物形燃料電池
１１，１２ エンドプレート
２１，２２ ボルト
３１，３２ 貫通孔
３５ ナット
４０ 燃料電池セル
４１，４５ インターコネクタ
４２ 集電体
４３ 枠部
４４ 単セル
４６ 開口
４７ 酸化剤ガス流路
４８ 燃料ガス流路
４９ 集電体
４９１ 導電性部材
４９２ スペーサ
５１ 空気極フレーム
５２ 絶縁フレーム
５３ 金属製セパレータ
５４ 燃料極フレーム
５５ 空気極
５６ 固体電解質層
５７ 燃料極
５８ 開口部
６１ 接合部
６２ 封止部
６２１，６２１ａ，６２１ｂ 封止部
６２２ 拘束部
６２３ 連結部
６３，６３ａ，６３ｃ，６３ｄ 被覆吸着層
７０ マニホールド
７１ 内部空間
７２ 開口部
７３ 燃料注入口
４１０ 電極支持体
４１１ 燃料ガス通過孔
４２０ 燃料極
４３０ 固体電解質層
４４０ 空気極

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】