特許 6679652 燃料電池セル

(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】6679652

(24)【登録日】2020年3月23日

(45)【発行日】2020年4月15日

(54)【発明の名称】燃料電池セル

(51)【国際特許分類】

   H01M 8/1213 20160101AFI20200406BHJP

   H01M 4/86 20060101ALI20200406BHJP

   H01M 8/0236 20160101ALI20200406BHJP

   H01M 8/12 20160101ALI20200406BHJP

   H01M 8/1226 20160101ALI20200406BHJP

【ＦＩ】

   H01M8/1213

   H01M4/86 T

   H01M8/0236

   H01M8/12 101

   H01M8/12 102C

   H01M8/1226

【請求項の数】3

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2018-91966(P2018-91966)

(22)【出願日】2018年5月11日

(65)【公開番号】特開2019-197692(P2019-197692A)

(43)【公開日】2019年11月14日

【審査請求日】2018年12月27日

【審判番号】不服2019-15448(P2019-15448/J1)

【審判請求日】2019年11月19日

【早期審理対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】000004064

【氏名又は名称】日本碍子株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000202

【氏名又は名称】新樹グローバル・アイピー特許業務法人

(72)【発明者】

【氏名】清水 壮太

(72)【発明者】

【氏名】逢阪 幸郎

(72)【発明者】

【氏名】藤崎 真司

(72)【発明者】

【氏名】大森 誠

【合議体】

【審判長】 粟野 正明

【審判官】 池渕 立

【審判官】 平塚 政宏

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１２−１０４４０７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−０４１８０９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１６−０８１７１８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１６／０７６０７８（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２００８−０９８１５６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１１−２２４６７３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−０８７５３９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

H01M8/00-8/0297

H01M8/08-8/2495

H01M4/86-4/98

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

燃料極集電部と、
前記燃料極集電部上に配置される燃料極活性部と、
前記燃料極活性部上に配置される固体電解質と、
を備え、
前記燃料極活性部の平均Ｚｒ濃度は、前記燃料極集電部の平均Ｚｒ濃度より高く、かつ、前記固体電解質の平均Ｚｒ濃度より低く、
前記燃料極活性部は、前記燃料極集電部と前記固体電解質との間に配置される第１部分と、前記燃料極集電部から露出する第２部分とを有する、
燃料電池セル。

【請求項2】

主面と、前記主面に形成された凹部とを有する支持基板を備え、
前記燃料極集電部は、前記凹部内に配置され、
前記燃料極活性部の前記第２部分は、前記主面上に配置される、
請求項１に記載の燃料電池セル。

【請求項3】

前記固体電解質は、主面を有する支持基板であるか、もしくは、支持基板上に形成され、主面を有する膜であり、
前記燃料極活性部は、前記支持基板もしくは前記膜の前記主面上に配置される、
請求項１に記載の燃料電池セル。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、燃料電池セルに関するものである。

【背景技術】

【0002】

従来、燃料極集電部、燃料極活性部、固体電解質、及び空気極が順次積層された燃料電池セルが知られている。一般的には、燃料電池セルの発電面積を広げることを目的として、燃料極集電部は、固体電解質上に配置された燃料極活性部を覆うように配置される（特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１８−３７４０１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ところで、燃料極集電部は、電子伝導性を有する材料によって構成される一方で、固体電解質は、酸化物イオン伝導性を有し、かつ、電子伝導性を有さない材料によって構成される。そのため、異種材料によって構成される燃料極集電部と固体電解質との接触領域では剥離が生じやすい。

【0005】

本発明の課題は、固体電解質の剥離を抑制できる燃料電池セルを提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明に係る燃料電池セルは、燃料極集電部と、燃料極集電部上に配置される燃料極活性部と、燃料極活性部上に配置される固体電解質とを備える。燃料極活性部の平均Ｚｒ濃度は、燃料極集電部の平均Ｚｒ濃度より高く、かつ、固体電解質の平均Ｚｒ濃度より低い。燃料極活性部は、燃料極集電部と固体電解質との間に配置される第１部分と、燃料極集電部から露出する第２部分とを有する。

【発明の効果】

【0007】

本発明によれば、固体電解質の剥離を抑制できる燃料電池セルを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】実施形態に係る燃料電池セルの斜視図。

【図2】実施形態に係る燃料電池セルの断面図。

【図3】実施形態に係る燃料電池セルの製造方法を示す図。

【図4】実施形態に係る燃料電池セルの製造方法を示す図。

【図5】実施形態に係る燃料電池セルの製造方法を示す図。

【図6】実施形態に係る燃料電池セルの製造方法を示す図。

【図7】実施形態に係る燃料電池セルの製造方法を示す図。

【図8】実施形態に係る燃料電池セルの製造方法を示す図。

【図9】実施形態に係る燃料電池セルの製造方法を示す図。

【図10】変形例１に係る燃料電池セルの断面図。

【図11】変形例２に係る燃料電池セルの断面図。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、燃料電池セル３０１の実施形態について図面を参照しながら説明する。図１は、燃料電池セル３０１の斜視図である。図２は、図１のＡ−Ａ断面図である。

【0010】

燃料電池セル３０１は、長手方向（ｘ軸方向）に延びる板状に形成される。本実施形態に係る燃料電池セル３０１は、いわゆる横縞型の燃料電池セルである。燃料電池セル３０１は、複数の発電素子部１０と、支持基板２０と、複数のインターコネクタ３１とを備える。

【0011】

［支持基板２０］
支持基板２０は、支持基板２０の長手方向（ｘ軸方向）に沿って延びる複数のガス流路２１を内部に有する。各ガス流路２１は、互いに実質的に平行に延びる。

【0012】

図２に示すように、支持基板２０は、第１主面２２と、複数の凹部２３と、第２主面２４とを有する。本実施形態に係る燃料電池セル３０１では、支持基板２０の第１主面２２側と第２主面２４側とが同様に構成されているため、以下においては第１主面２２側の構成について主に説明する。

【0013】

各凹部２３は、第１主面２２に形成される。各凹部２３は、支持基板２０の長手方向において、互いに間隔をあけて配置される。各凹部２３は、支持基板２０の幅方向（ｙ軸方向）の両端部には形成されない。

【0014】

支持基板２０は、電子伝導性を有さない多孔質の材料によって構成される。支持基板２０は、例えば、ＣＳＺ（カルシア安定化ジルコニア）から構成され得る。或いは、支持基板２０は、ＮｉＯ（酸化ニッケル）とＹＳＺ（８ＹＳＺ）（イットリア安定化ジルコニア）とから構成されてもよいし、ＭｇＯ（酸化マグネシウム）とＹ_２Ｏ_３（イットリア）とから構成さてもよいし、ＮｉＯ（酸化ニッケル）とＹ_２Ｏ_３とから構成されてもよいし、ＭｇＯとＭｇＡｌ_２Ｏ_４（マグネシアアルミナスピネル）とから構成されてもよい。支持基板２０の気孔率は、例えば、２０〜６０％程度である。

【0015】

支持基板２０は、Ｚｒ（ジルコニア）を含有していてもよいし、Ｚｒを含有していなくてもよい。支持基板２０がＺｒを含有する場合、支持基板２０における平均Ｚｒ濃度は、後述する固体電解質５における平均Ｚｒ濃度より低くてもよく、燃料極活性部４２における平均Ｚｒ濃度より低くてもよい。支持基板２０における平均Ｚｒ濃度は特に制限されないが、例えば０．１質量％〜７０質量％とすることができる。支持基板２０における平均Ｚｒ濃度は、図２に示す断面において、ガス流路２１の内表面から第１主面２２までを５等分する４点でＺｒ濃度を測定し、得られたＺｒ濃度を算術平均することによって得られる。Ｚｒ濃度は、走査型電子顕微鏡（日立ハイテク社製、ＳＵ３５００）とエネルギー分散型Ｘ線分析装置（ＡＭＥＴＥＫ社製、ＥＤＡＸ Ａｐｏｌｌｏ）を用いて測定される、全カチオン質量に対するＺｒ質量の割合である。

【0016】

［発電素子部１０］
燃料電池セル３０１は、支持基板２０の第１主面２２側に配置された４つの発電素子部１０と、第２主面２４側に配置された４つの発電素子部１０とを備える。図２では、支持基板２０の第１主面２２側に配置された３つの発電素子部１０と、第２主面２４側に配置された２つの発電素子部１０とが図示されている。

【0017】

各発電素子部１０は、支持基板２０に支持される。各発電素子部１０は、支持基板２０の長手方向において、互いに間隔をあけて配置される。長手方向に隣り合う発電素子部１０は、インターコネクタ３１によって互いに電気的に接続される。

【0018】

各発電素子部１０は、燃料極４、固体電解質５、空気極６、及び反応防止膜７を有する。燃料極４、固体電解質５、反応防止膜７及び空気極６は、支持基板２０側からこの順で配置される。各発電素子部１０は、互いに同様の構成を有する。

【0019】

［燃料極４］
燃料極４は、電子伝導性を有する多孔質の材料から構成される焼成体である。燃料極４は、燃料極集電部４１と燃料極活性部４２とを有する。

【0020】

［燃料極集電部４１］
燃料極集電部４１は、凹部２３内に配置される。詳細には、燃料極集電部４１は、凹部２３内に充填されており、凹部２３と同様の外形を有する。各燃料極集電部４１は、第２主面４１１を有する。本実施形態において、第２主面４１１は、支持基板２０の第１主面２２と実質的に同一面上にある。すなわち、支持基板２０の第１主面２２と、各燃料極集電部４１の第２主面４１１とによって、一つの平面が構成される。ただし、第２主面４１１は、第１主面２２と完全に同一面上になくてもよい。例えば、第１主面２２と第２主面４１１との間に、２０μｍ以下程度の段差があってもよい。第２主面４１１は平坦面を構成しており、第２主面４１１上に凹部は形成されていない。

【0021】

燃料極集電部４１は、電子伝導性を有する。燃料極集電部４１は、燃料極活性部４２よりも高い電子伝導性を有していることが好ましい。燃料極集電部４１は、酸化物イオン（酸素イオン）伝導性を有していてもよいし、有していなくてもよい。

【0022】

燃料極集電部４１は、例えば、ＮｉＯ（酸化ニッケル）とＹＳＺ（８ＹＳＺ）（イットリア安定化ジルコニア）とから構成され得る。或いは、燃料極集電部４１は、ＮｉＯ（酸化ニッケル）とＹ_２Ｏ_３（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）とから構成されてもよい。燃料極集電部４１の厚さ、及び凹部２３の深さは、５０〜５００μｍ程度である。

【0023】

燃料極集電部４１は、Ｚｒを含有していてもよいし、Ｚｒを含有していなくてもよい。燃料極集電部４１がＺｒを含有する場合、燃料極集電部４１における平均Ｚｒ濃度は、固体電解質５における平均Ｚｒ濃度より低く、かつ、燃料極活性部４２における平均Ｚｒ濃度より低い。燃料極集電部４１における平均Ｚｒ濃度は特に制限されないが、例えば１０質量％〜７０質量％とすることができる。燃料極集電部４１における平均Ｚｒ濃度は、図２に示す断面において、燃料極集電部４１を厚み方向（ｚ軸方向）に５等分する４点でＺｒ濃度を測定し、得られたＺｒ濃度を算術平均することによって得られる。Ｚｒ濃度は、走査型電子顕微鏡（日立ハイテク社製、ＳＵ３５００）とエネルギー分散型Ｘ線分析装置（ＡＭＥＴＥＫ社製、ＥＤＡＸ Ａｐｏｌｌｏ）を用いて測定される、全カチオン質量に対するＺｒ質量の割合である。

【0024】

［燃料極活性部４２］
燃料極活性部４２は、燃料極集電部４１に埋設されていない。燃料極活性部４２は、燃料極集電部４１の第２主面４１１と支持基板２０の第１主面２２とに跨って配置されている。すなわち、長手方向（ｘ軸方向）において、燃料極活性部４２の一端縁は、燃料極集電部４１の一端縁の外側に延ばされている。

【0025】

詳細には、燃料極活性部４２は、燃料極集電部４１と固体電解質５との間に配置される第１部分４２ａと、燃料極集電部４１から露出する第２部分４２ｂとを有する。

【0026】

第１部分４２ａは、燃料極活性部４２のうち燃料極集電部４１と固体電解質５とに挟まれた領域である。第１部分４２ａは、燃料極集電部４１及び固体電解質５のそれぞれと接触する。

【0027】

第２部分４２ｂは、燃料極活性部４２のうち燃料極集電部４１の一端縁の外側に延ばされた領域である。第２部分４２ｂは、支持基板２０と固体電解質５との間に配置される。第２部分４２ｂは、支持基板２０及び固体電解質５のそれぞれと接触し、燃料極集電部４１とは接触しない。このような第２部分４２ｂを設けることによって、燃料極集電部４１が固体電解質５と接触する領域を少なくすることができる。

【0028】

ここで、燃料極活性部４２における平均Ｚｒ濃度は、固体電解質５における平均Ｚｒ濃度より低く、かつ、燃料極集電部４１における平均Ｚｒ濃度より高い。従って、燃料極活性部４２と固体電解質５とＺｒ濃度差は、燃料極集電部４１と固体電解質５とのＺｒ濃度差より小さい。従って、燃料極活性部４２は、燃料極集電部４１に比べて、材料組成的に固体電解質５と高い親和性を有する。燃料極活性部４２における平均Ｚｒ濃度は特に制限されないが、例えば１０質量％〜７０質量％とすることができる。燃料極活性部４２における平均Ｚｒ濃度は、図２に示す断面において、燃料極集電部４１を厚み方向（ｚ軸方向）に５等分する４点でＺｒ濃度を測定し、得られたＺｒ濃度を算術平均することによって得られる。Ｚｒ濃度は、走査型電子顕微鏡（日立ハイテク社製、ＳＵ３５００）とエネルギー分散型Ｘ線分析装置（ＡＭＥＴＥＫ社製、ＥＤＡＸ Ａｐｏｌｌｏ）を用いて測定される、全カチオン質量に対するＺｒ質量の割合である。

【0029】

このように、固体電解質５と高い親和性のある燃料極活性部４２に第２部分４２ｂを設けることによって、燃料極集電部４１と固体電解質５との接触領域を少なくすることができるため、燃料極集電部４１と固体電解質５との接触領域に剥離が生じることを抑制できる。

【0030】

［固体電解質５］
固体電解質５は、燃料極４を覆うように配置される。詳細には、固体電解質５は、あるインターコネクタ３１から他のインターコネクタ３１まで支持基板２０の長手方向（ｘ軸方向）に延びる。支持基板２０の長手方向において交互に配置される固体電解質５とインターコネクタ３１とによって、ガスバリア層が構成される。

【0031】

固体電解質５は、酸化物イオン伝導性を有し且つ電子伝導性を有さない緻密な材料から構成される。固体電解質５は、例えば、ＹＳＺ（８ＹＳＺ）（イットリア安定化ジルコニア）から構成され得る。固体電解質５の厚さは、例えば、３〜５０μｍ程度である。

【0032】

固体電解質５における平均Ｚｒ濃度は、燃料極活性部４２における平均Ｚｒ濃度より高く、かつ、燃料極集電部４１における平均Ｚｒ濃度より高い。燃料極活性部４２と固体電解質５とＺｒ濃度差は、燃料極集電部４１と固体電解質５とＺｒ濃度差より小さい。従って、固体電解質５は、燃料極集電部４１に比べて、材料組成的に燃料極活性部４２と高い親和性を有する。固体電解質５における平均Ｚｒ濃度は特に制限されないが、例えば８０質量％〜９５質量％とすることができる。固体電解質５における平均Ｚｒ濃度は、図２に示す断面において、固体電解質５を厚み方向（ｚ軸方向）に５等分する４点でＺｒ濃度を測定し、得られたＺｒ濃度を算術平均することによって得られる。Ｚｒ濃度は、走査型電子顕微鏡（日立ハイテク社製、ＳＵ３５００）とエネルギー分散型Ｘ線分析装置（ＡＭＥＴＥＫ社製、ＥＤＡＸ Ａｐｏｌｌｏ）を用いて測定される、全カチオン質量に対するＺｒ質量の割合である。

【0033】

［反応防止膜７］
反応防止膜７は、緻密な材料から構成される。反応防止膜７は、固体電解質５と後述する空気極活性部６１との間に配置される。反応防止膜７は、固体電解質５内のＹＳＺと空気極活性部６１内のＳｒとが反応して電気抵抗の大きい反応層が形成されることを抑制するために設けられる。反応防止膜７は、例えば、ＧＤＣ＝（Ｃｅ，Ｇｄ）Ｏ_２（ガドリニウムドープセリア）から構成され得る。反応防止膜７の厚さは、例えば、３〜５０μｍ程度である。本実施形態において、反応防止膜７は、固体電解質５と後述する空気極集電部６２との間にも配置されているが、固体電解質５と空気極集電部６２との間には配置されていなくてもよい。

【0034】

［空気極６］
空気極６は、電子伝導性を有する多孔質の材料から構成される。空気極６は、固体電解質５を介して、燃料極４と反対側に配置される。空気極６は、空気極活性部６１と空気極集電部６２とを有する。

【0035】

［空気極活性部６１］
空気極活性部６１は、反応防止膜７上に配置される。空気極活性部６１は、酸化物イオン伝導性を有するとともに、電子伝導性を有する。空気極活性部６１は、空気極集電部６２よりも酸化物イオン伝導性を有する物質の含有率が大きい。詳細には、空気極活性部６１における、気孔部分を除いた全体積に対する酸化物イオン伝導性を有する物質の体積割合は、空気極集電部６２における、気孔部分を除いた全体積に対する酸化物イオン伝導性を有する物質の体積割合よりも大きい。

【0036】

空気極活性部６１は、例えば、ＬＳＣＦ＝（Ｌａ，Ｓｒ）（Ｃｏ，Ｆｅ）Ｏ_３（ランタンストロンチウムコバルトフェライト）から構成され得る。或いは、空気極活性部６１は、ＬＳＦ＝（Ｌａ，Ｓｒ）ＦｅＯ_３（ランタンストロンチウムフェライト）、ＬＮＦ＝Ｌａ（Ｎｉ，Ｆｅ）Ｏ_３（ランタンニッケルフェライト）、又は、ＬＳＣ＝（Ｌａ，Ｓｒ）ＣｏＯ_３（ランタンストロンチウムコバルタイト）等から構成されてもよい。空気極活性部６１は、ＬＳＣＦから構成される第１層（内側層）とＬＳＣから構成される第２層（外側層）との２層によって構成されてもよい。空気極活性部６１の厚さは、例えば、１０〜１００μｍである。

【0037】

［空気極集電部６２］
空気極集電部６２は、空気極活性部６１上に配置される。空気極集電部６２は、空気極活性部６１から、隣の発電素子部１０に向かって延びる。空気極集電部６２は、インターコネクタ３１を覆うように配置される。本実施形態において、空気極集電部６２は、インターコネクタ３１の全体を覆うように配置されているが、インターコネクタ３１の一部のみを覆っていてもよい。

【0038】

空気極集電部６２は、電子伝導性を有する多孔質の材料から構成される。空気極集電部６２は、空気極活性部６１よりも高い電子伝導性を有していることが好ましい。空気極集電部６２は、酸化物イオン伝導性を有していてもよいし、有していなくてもよい。

【0039】

空気極集電部６２は、例えば、ＬＳＣＦ＝（Ｌａ，Ｓｒ）（Ｃｏ，Ｆｅ）Ｏ_３（ランタンストロンチウムコバルトフェライト）から構成され得る。或いは、空気極集電部６２は、ＬＳＣ＝（Ｌａ，Ｓｒ）ＣｏＯ_３（ランタンストロンチウムコバルタイト）から構成されてもよい。或いは、空気極集電部６２は、Ａｇ（銀）、Ａｇ−Ｐｄ（銀パラジウム合金）から構成されてもよい。空気極集電部６２の厚さは、例えば、５０〜５００μｍ程度である。

【0040】

［インターコネクタ３１］
インターコネクタ３１は、支持基板２０の長手方向（ｘ軸方向）において隣り合う２つの発電素子部１０を電気的に接続するように構成される。詳細には、インターコネクタ３１は、一方の発電素子部１０の燃料極集電部４１と、他方の発電素子部１０の空気極集電部６２とを電気的に接続する。

【0041】

インターコネクタ３１は、燃料極集電部４１の第２主面４１１上に配置される。すなわち、インターコネクタ３１は、燃料極集電部４１に埋設されていない。インターコネクタ３１は、第２主面４１１上において、燃料極活性部４２と間隔をあけて配置される。

【0042】

インターコネクタ３１は、電子伝導性を有する緻密な材料から構成される。インターコネクタ３１は、例えば、ＬａＣｒＯ_３（ランタンクロマイト）から構成され得る。或いは、インターコネクタ３１は、（Ｓｒ，Ｌａ）ＴｉＯ_３（ストロンチウムチタネート）から構成されてもよい。

【0043】

インターコネクタ３１の厚さは特に制限されないが、例えば、１０〜１００μｍである。インターコネクタ３１の気孔率は、例えば、２０％以下が好ましく、１０％以下がより好ましい。

【0044】

［燃料電池セル３０１の製造方法］
次に、上述したように構成された燃料電池セル３０１の製造方法について説明する。図３から図９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示している。

【0045】

まず、図３に示すように、支持基板の成形体２０ｇを作製する。この支持基板の成形体２０ｇは、例えば、支持基板２０の材料（例えば、ＣＳＺ）の粉末にバインダー等を添加して得られる坏土を用いて、押し出し成形、及び切削等の手法を利用して作製され得る。

【0046】

支持基板の成形体２０ｇが作製されると、次に、図４に示すように、支持基板の成形体２０ｇの上下面における各凹部２３に、燃料極集電部の成形体４１ｇを充填する。燃料極集電部の成形体４１ｇは、例えば、上述した燃料極集電部４１の材料の粉末にバインダー等を添加して得られるスラリーを用いて、印刷法等によって作製される。

【0047】

次に、図５に示すように、燃料極集電部の成形体４１ｇと支持基板の成形体２０ｇとに跨るように、燃料極活性部の成形膜４２ｇを形成する。この成形膜４２ｇは、例えば、上述した燃料極活性部４２の材料の粉末にバインダーなどを添加して得られるスラリーを用いて、印刷法などによって形成される。

【0048】

また、各燃料極集電部の成形体４１ｇ上に、インターコネクタの成形膜３１ｇを形成する。各インターコネクタの成形膜３１ｇは、例えば、上述したインターコネクタ３１の材料の粉末にバインダー等を添加して得られるスラリーを用いて、印刷法等によって形成される。

【0049】

次に、図６に示すように、燃料極活性部の成形膜４２ｇ上に、固体電解質の成形膜５ｇを形成する。詳細には、隣り合うインターコネクタの成形膜３１ｇの間に固体電解質の成形膜５ｇを形成する。これによって、燃料極集電部の成形体４１ｇと燃料極活性部の成形膜４２ｇとが形成された状態の支持基板の成形体２０ｇは、インターコネクタの成形膜３１ｇと固体電解質の成形膜５ｇとによって覆われる。固体電解質の成形膜５ｇは、例えば、上述した固体電解質５の材料の粉末にバインダー等を添加して得られるスラリーを用いて、印刷法、又はディッピング法等によって形成される。

【0050】

次に、図７に示すように、固体電解質膜の成形膜５ｇ上に、反応防止膜の成形膜７ｇを形成する。各反応防止膜の成形膜７ｇは、例えば、上述した反応防止膜７の材料の粉末にバインダー等を添加して得られるスラリーを用いて、印刷法等によって形成される。

【0051】

そして、このように種々の成形膜が形成された状態の支持基板の成形体２０ｇを、空気中にて１０００〜１５００℃程度で１〜５時間程度焼成する。これにより、空気極６が形成されていない状態の燃料電池セルが得られる。

【0052】

次に、図８に示すように、各反応防止膜７上に、空気極活性部の成形膜６１ｇを形成する。各空気極活性部の成形膜６１ｇは、例えば、上述した空気極活性部６１の材料の粉末にバインダー等を添加して得られるスラリーを用いて、印刷法等によって形成される。

【0053】

次に、図９に示すように、空気極活性部の成形膜６１ｇと、隣の発電素子部のインターコネクタ３１とを跨ぐように、空気極集電部の成形膜６２ｇを形成する。すなわち、空気極集電部の成形膜６２ｇは、空気極活性部の成形膜６１ｇ、固体電解質５及びインターコネクタ３１上に形成される。各空気極集電部の成形膜６２ｇは、例えば、上述した空気極集電部６２の材料の粉末にバインダー等を添加して得られるスラリーを用いて、印刷法等によって形成される。

【0054】

そして、このように空気極の成形膜６１ｇ、６２ｇが形成された状態の支持基板２０を、空気中にて８００〜１２００℃程度で１〜５時間程度焼成する。これによって、燃料電池セル３０１が完成する。

【0055】

［変形例］
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。

【0056】

上記実施形態では、本発明に係る燃料極活性部を横縞型の燃料電池セルに適用した場合について説明したが、本発明に係る燃料極活性部は種々の燃料電池セルに適用可能である。

【0057】

変形例１
本発明に係る燃料極活性部は、図１０に示すように、電解質支持型の燃料電池セル３０２に適用可能である。燃料電池セル３０２は、固体電解質１００、燃料極活性部１０１、燃料極集電部１０２、及び空気極１０３を有する。各部材の構成材料などは、上記実施形態に記載したのと同様である。

【0058】

固体電解質１００は、第１主面１００Ｓと第２主面１００Ｔとを有する。固体電解質１００は、燃料電池セル３０２の支持基板である。燃料極活性部１０１は、固体電解質１００の第１主面１００Ｓ上に配置される。燃料極集電部１０２は、燃料極活性部１０１上に配置される。空気極１０３は、固体電解質１００の第２主面１００Ｔ上に配置される。

【0059】

燃料極活性部１０１は、燃料極集電部１０２と固体電解質１００との間に配置される第１部分１０１ａと、燃料極集電部１０２から露出する第２部分１０１ｂとを有する。また、燃料極活性部１０１における平均Ｚｒ濃度は、固体電解質１００における平均Ｚｒ濃度より低く、かつ、燃料極集電部１０２における平均Ｚｒ濃度より高い。このように、固体電解質１００と高い親和性のある燃料極活性部１０１に第２部分１０１ｂを設けることによって、燃料極集電部１０２と固体電解質１００との接触領域を少なくすることができるため、燃料極集電部１０２と固体電解質１００との接触領域に剥離が生じることを抑制できる。

【0060】

変形例２
本発明に係る燃料極活性部は、図１１に示すように、カソード支持型の燃料電池セル３０３に適用可能である。燃料電池セル３０３は、空気極１０４、固体電解質１０５、燃料極活性部１０６、及び燃料極集電部１０７を有する。各部材の構成材料などは、上記実施形態に記載したのと同様である。

【0061】

空気極１０４は、第１主面１０４Ｓと第２主面１０４Ｔとを有する。空気極１０４は、燃料電池セル３０３の支持基板である。固体電解質１０５は、空気極１０４の第１主面１０４Ｓ上に配置される。固体電解質１０５は、空気極１０４の第１主面１０４Ｓ上に形成された膜である。固体電解質１０５は、主面１０５Ｓを有する。燃料極活性部１０６は、固体電解質１０５の主面１０５Ｓ上に配置される。燃料極集電部１０７は、燃料極活性部１０６上に配置される。

【0062】

燃料極活性部１０６は、燃料極集電部１０７と固体電解質１０５との間に配置される第１部分１０６ａと、燃料極集電部１０７から露出する第２部分１０６ｂとを有する。また、燃料極活性部１０６における平均Ｚｒ濃度は、固体電解質１０５における平均Ｚｒ濃度より低く、かつ、燃料極集電部１０７における平均Ｚｒ濃度より高い。このように、固体電解質１０５と高い親和性のある燃料極活性部１０６に第２部分１０６ｂを設けることによって、燃料極集電部１０７と固体電解質１０５との接触領域を少なくすることができるため、燃料極集電部１０７と固体電解質１０５との接触領域に剥離が生じることを抑制できる。

【符号の説明】

【0063】

４１ ：燃料極集電部
４２ ：燃料極活性部
４２ａ ：第１部分
４２ｂ ：第２部分
５ ：固体電解質
６ ：空気極
２０ ：支持基板
２２ ：第１主面（主面の一例）
２３ ：凹部
３０１ ：燃料電池セル
１００ ：固体電解質（支持基板の一例）
１００Ｓ ：第１主面（主面の一例）
１０１ ：燃料極活性部
１０１ａ ：第１部分
１０１ｂ ：第２部分
１０２ ：燃料極集電部
１０３ ：空気極
３０２ ：燃料電池セル
１０４ ：空気極（支持基板の一例）
１０５ ：固体電解質（膜の一例）
１０６ ：燃料極活性部
１０６ａ ：第１部分
１０６ｂ ：第２部分
１０７ ：燃料極集電部
３０３ ：燃料電池セル

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】