特開 2023-83919 固体酸化物形燃料電池

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023083919

(43)【公開日】2023-06-16

(54)【発明の名称】固体酸化物形燃料電池

(51)【国際特許分類】

   H01M 8/04 20160101AFI20230609BHJP

   H01M 8/12 20160101ALI20230609BHJP

【ＦＩ】

H01M8/04 N

H01M8/12 101

H01M8/12 102A

【審査請求】未請求

【請求項の数】4

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021197921

(22)【出願日】2021-12-06

(71)【出願人】

【識別番号】591023767

【氏名又は名称】滲透工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100091487

【弁理士】

【氏名又は名称】中村 行孝

(74)【代理人】

【識別番号】100120031

【弁理士】

【氏名又は名称】宮嶋 学

(74)【代理人】

【識別番号】100127465

【弁理士】

【氏名又は名称】堀田 幸裕

(74)【代理人】

【識別番号】100091982

【弁理士】

【氏名又は名称】永井 浩之

(72)【発明者】

【氏名】川渕 太陽

(72)【発明者】

【氏名】山口 晃一

【テーマコード（参考）】

5H126

5H127

【Ｆターム（参考）】

5H126BB06

5H126DD05

5H127AA07

5H127AC06

5H127BA05

5H127BA13

5H127BA18

5H127BA34

5H127BA37

5H127BB02

5H127BB19

5H127BB27

5H127EE25

(57)【要約】

【課題】ガス流路ラインのクロム飛散を防止する。
【解決手段】固体酸化物形燃料電池はセルスタック３０と、セルスタック３０に連結されたガス流路ライン２０とを備えている。ガス流路ライン２０のガス流路配管２０Ａとガス処理部２０Ｂは、クロム含有合金４１Ａを含み、クロム含有合金４１Ａはクロム含有合金母材４１と、アルミニウム拡散層４２とを有する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

固体酸化物形燃料電池において、
複数の単電池を含むセルスタックと、
前記セルスタックに連結されたガス流路ラインとを備え、
各単電池は空気極と燃料極とを有し、
前記ガス流路ラインは少なくとも前記ガス流路ラインの内面を形成するクロム含有合金を含み、
前記クロム含有合金は、クロム含有合金母材と、前記クロム含有合金母材の内面に形成されたアルミニウム拡散処理層とを有する、固体酸化物形燃料電池。

【請求項2】

前記クロム含有合金母材は、オーステナイト系ステンレス鋼、フェライト系ステンレス鋼、またはニッケル基合金鋼からなる、請求項１記載の固体酸化物形燃料電池。

【請求項3】

前記ガス流路ラインは、ガスが流れるガス流路配管と、前記ガス流路配管に接続されガスに対して処理を行うガス処理部とを有し、前記ガス流路配管および前記ガス処理部は前記ガス流路配管および前記ガス処理部の内面を形成する前記クロム含有合金を含む、請求項１記載の固体酸化物形燃料電池。

【請求項4】

前記ガス処理部は、ガスを予熱する予熱器、ガスを改質する改質器、またはガス中の硫黄成分を除去する脱硫器からなる、請求項３記載の固体酸化物形燃料電池。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、固体酸化物形燃料電池に関する。

【背景技術】

【0002】

燃料ガスと酸化剤ガスとを反応させることにより発電する燃料電池の一つとして、固体酸化物形燃料電池（以下「ＳＯＦＣ」）が知られている。ＳＯＦＣは固体電解質を空気極と燃料極とで挟んで構成された複数の単電池を含むセルスタックを備え、各単電池はセパレータを介して電気的に接続されかつ積層されている。セルスタックのセパレータは、電気的接続として機能するだけでなく、燃料ガス流路と酸化剤ガス流路を区分する機能を有している。

【0003】

セパレータは、耐酸化性、電気伝導性、電極に近い熱膨張係数が要求されることから、素材としてフェライト系ステンレス鋼等のクロム合金が使用される。

【0004】

ＳＯＦＣは７００℃を超える高温で作動することから、クロム合金表面が酸化し、クロミアが形成される。このクロミアは通常、金属部材に耐熱性を付与するものであるが、単電池内の部材表面に発生した場合、酸化剤ガス中の水と酸素と反応し、ガス化したクロム化合物として空気極近傍に拡散する。

【0005】

その後、ガス化したクロム化合物は、空気極側で還元されることでクロム酸化物を析出させ、このクロム酸化物が空気極層での発電反応を阻害する所謂クロム被毒が問題となる。

【0006】

このようなクロム被毒を防止する方法として、クロム合金基材の表面に各種のコーティングを施す技術が公知である。例えば、Ｎｉ－Ｃｏ合金、酸化コバルト等をコーティングし酸化処理を行う事で、導電性に優れるスピネル型酸化物を生成する技術が提案されている（特許文献１－２参照）。

【0007】

これらのコーティング技術を用いることで、セパレータからのクロム蒸散は防止できる。しかしながら、これらコーティングを施したセパレータを使用した場合でも、セルスタック外の要因に起因するクロム被毒による性能の低下を回避できない。例えばセルスタックに燃料ガス又は酸化剤ガスを供給するガス供給ラインも、クロム被毒の原因と成り得るためである。

【0008】

セルスタック外部のクロム化合物蒸気の発生を抑止する為、ガス供給ラインにＮＳＳＣ ＮＣＡ－１等のアルミニウム含有ステンレス鋼を使用する方法がある。この場合、アルミニウム含有ステンレス鋼は耐熱性に優れ、高温環境下で表面に形成されるアルミナ被膜がクロム蒸散を防止する効果がある。

【0009】

しかしながら、アルミニウム含有ステンレス鋼は加工性が低い為、ガス供給ラインが複雑形状となった場合、その採用が困難である。

【0010】

他方、ガス供給ライン内面をガラス層でコーティングすることで、ガス供給ラインの流路部材からのクロムの蒸散を防止する技術も提案されている（特許文献３）。

【0011】

しかしながら、この技術では、ガラス層を形成する為に、結晶性ガラス粉末及び溶剤を含むペースト状又はスラリー状の塗布液を部材内部に塗布し、加熱する必要があり、この技術は、例えば内径数ｍｍ程度の細管内部には適用できない。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0012】

【特許文献1】特開２０１２－１１９１２６号公報

【特許文献2】特開２０１５－３２５５９号公報

【特許文献3】特開２０１５－１０６４４５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0013】

本開示はこのような点を考慮してなされたものであり、ガス流路ラインのクロム飛散を確実に防止できる酸化物形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】

【0014】

本開示は、固体酸化物形燃料電池において、複数の単電池を含むセルスタックと、前記セルスタックに連結されたガス流路ラインとを備え、各単電池は空気極と燃料極とを有し、前記ガス流路ラインは少なくとも前記ガス流路ラインの内面を形成するクロム含有合金を含み、前記クロム含有合金は、クロム含有合金母材と、前記クロム含有合金母材の内面に形成されたアルミニウム拡散処理層とを有する、固体酸化物形燃料電池である。

【0015】

本開示は、前記クロム含有合金母材は、オーステナイト系ステンレス鋼、フェライト系ステンレス鋼、またはニッケル基合金鋼からなる、固体酸化物形燃料電池である。

【0016】

本開示は、前記ガス流路ラインは、ガスが流れるガス流路配管と、前記ガス流路配管に接続されガスに対して処理を行うガス処理部とを有し、前記ガス流路配管および前記ガス処理部は前記ガス流路配管および前記ガス処理部の内面を形成する前記クロム含有合金を含む、固体酸化物形燃料電池である。

【0017】

本開示は、前記ガス処理部は、ガスを予熱する予熱器、ガスを改質する改質器、またはガス中の硫黄成分を除去する脱硫器からなる、固体酸化物形燃料電池である。

【発明の効果】

【0018】

以上のように本開示によれば、ガス流路ラインからのクロムの飛散を確実に防止して、セルスタックの各単電池内に設けられた空気極表面にクロム酸化物が析出することを防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【0019】

【図1】図１は本開示による固体酸化物形燃料電池を示す概略図。

【図2A】図２Ａは固体酸化物形燃料電池のセルスタックを示す図。

【図2B】図２Ｂはセルスタックを構成する単電池を示す図。

【図3】図３は固体酸化物形燃料電池のセルスタックの作用を示す図。

【図4】図４はガス流路配管を示す断面図。

【発明を実施するための形態】

【0020】

以下、図面を参照して本開示による固体酸化物形燃料電池の実施の形態について説明する。

【0021】

図１に示すように、固体酸化物形燃料電池１０は発電を行う複数の単電池３０Ａ（図２Ａおよび図２Ｂ参照）を含むセルスタック３０と、セルスタック３０に例えば空気等の酸素を含む酸化剤ガスを供給する酸化剤ガス供給配管１１と、セルスタック３０からの酸化剤ガスを排出する酸化剤ガス排出配管１２と、セルスタック３０に例えば燃料ガスを供給する燃料ガス供給配管１３と、セルスタック３０からの燃料ガスを排出する燃料ガス排出配管１４とを備えている。

【0022】

また酸化剤ガス排出配管１２と燃料ガス排出配管１４は、燃焼器２４に接続され、燃焼器２４において酸化剤ガスと燃料ガスとが燃焼して燃焼ガスを生成する。

【0023】

燃焼器２４で生成された燃焼ガスは、燃焼ガス配管１６から排出される。

【0024】

ところで、酸化剤ガス供給配管１１には、酸化剤ガスを加熱する予熱器２１が介在されている。また燃料ガス供給配管１３には、燃料ガス中の硫黄成分を除去する脱硫器２２と、燃料ガスを改質する改質器２３とが介在されている。

【0025】

また燃料ガス排出配管１４には、燃料ガスを循環させて燃料ガス供給配管１３の脱硫器２２と改質器２３との間に戻す燃料ガス循環配管１５が接続されている。

【0026】

さらに燃焼器２４で生成された燃焼ガスは、燃焼ガス配管１６を通って改質器２３および予熱器２１に送られる。そして燃焼ガス配管１６を通る燃焼ガスにより改質器２３において燃料ガスを改質し、かつ予熱器２１において酸化剤ガスを予熱する。

【0027】

また水供給源２８からの水が水供給配管１７を通って蒸発器２９に送られ、この蒸発器２９において水蒸気が生成される。蒸発器２９において生成された水蒸気は、水蒸気供給配管１８を介して燃料ガス供給配管１３の脱硫器２２と改質器２３との間に供給される。

【0028】

なお図１において、酸化剤ガスは、空気供給源２６から酸化剤ガス供給配管１１内に供給され、燃料ガスは都市ガス供給源２７から燃料ガス供給配管１３内に供給される。

【0029】

次に図２Ａおよび図２Ｂにより、セルスタック３０について述べる。セルスタック３０は互いに積層された複数の単電池３０Ａを含み、各単電池３０Ａは固体電解質３１と、固体電解質３１を両側から挟むよう設けられた燃料極３２および空気極３３とを有する。

【0030】

そして各単電池３０Ａ間にはセパレータ３５が介在されている。また各単電池３０Ａ間に設けられたセパレータ３５には、上方に位置する燃料ガスの流路３５ａと、下方に位置する酸化剤ガスの流路３５ｂとが形成されている。

【0031】

次にセルスタック３０の構成部品について、以下説明する。

【0032】

セルスタック３０は上述のように固体電解質３１と、燃料極３２と、空気極３３とを含む単電池３０Ａを、燃料ガスおよび酸化剤ガスの流路３５ａ，３５ｂを備えたセパレータ３５を介して複数積層させた構造となっている（図２Ａおよび図２Ｂ参照）。

【0033】

単電池３０Ａの固体電解質３１は空気極３３側から燃料極３２側へ酸化物イオンを運ぶ働きをする。固体電解質３１は一般的にイットリア安定型ジルコニア（ＹＳＺ）やスカンジア安定化ジルコニア（ＳｃＳＺ）等のジルコニア系セラミックスで構成されている。

【0034】

単電池３０Ａの燃料極３２は燃料ガス中の水素が酸化物イオンと反応して水蒸気と電子を生成する反応場であり、一般的にＮｉ／ＹＳＺサーメット、Ｎｉ／ＳＳＺサーメット等の多孔質サーメット等により構成されている。

【0035】

単電池３０Ａの空気極３３は酸化剤ガス中の酸素が電子と反応して酸化物イオンになる反応場であり、一般的にＬａＭｎＯ３やＬａＣｏＯ３等のペロブスカイト系多孔質材で構成されている。

【0036】

単電池３０Ａ間に介在されるセパレータ３５は単電池３０Ａの電気的接続として機能するだけでなく、酸化剤ガスと燃料ガスを物理的に区分する役割があり、一般的にはＳＵＳ４３０、ＺＭＧ２３２等の合金もしくはＬａＣｒＯ３系材料によって構成されている。

【0037】

またセルスタック３０の最上層の単電池３０Ａおよび最下層の単電池３０Ａは、接続体３７および接続体３８を介して負荷４０に接続され、セルスタック３０により発電する電気により負荷４０を作動させる。

【0038】

ところで、図１に示すように、固体酸化物形燃料電池１０のうち、酸化剤ガス供給配管１１と、酸化剤ガス排出配管１２と、燃料ガス供給配管１３と、燃料ガス排出配管１４と、燃料ガス循環配管１５はいずれもセルスタック３０を通るガスを流すガス流路配管２０Ａを構成する。

【0039】

また固体酸化物形燃料電池１０のうち、酸化剤ガス供給配管１１に設けられた予熱器２１と、酸化剤ガス排出配管１２および燃料ガス排出配管１４に接続された燃焼器２４と、燃料ガス供給配管１３に設けられた脱硫器２２および改質器２３は、いずれもガスに対して処理を行うガス処理部２０Ｂを構成する。

【0040】

そしてガス流路配管２０Ａとガス処理部２０Ｂとにより、ガス流路ライン２０が構成される。

【0041】

上述したガス流路配管２０Ａのうち、酸化剤ガス供給配管１１と、燃料ガス供給配管１３と、酸化剤ガス排出配管１２と、燃料ガス供給配管１３と、燃料ガス排出配管１４と、燃料ガス循環配管１５は、高温での強度を有するクロム含有合金、例えば、ＳＵＳ３１０Ｓ等のオーステナイト系ステンレス鋼、ＳＵＳ４３０等のフェライト系ステンレス鋼、またはハステロイＸ等のニッケル基合金鋼によって構成されている。

【0042】

本実施の形態において、ガス流路配管２０Ａのうち、少なくとも、酸化剤ガス供給配管１１と、燃料ガス供給配管１３と、燃料ガス排出配管１４と、燃料ガス循環配管１５は、いずれもその内面側がＳＵＳ３１０Ｓ等のオーステナイト系ステンレス鋼、ＳＵＳ４３０等のフェライト系ステンレス鋼、またはハステロイＸ等のニッケル基合金鋼によって構成されたクロム含有合金（クロム含有合金部ともいう）４１Ａを含む（図４参照）。そして酸化剤ガス供給配管１１と、燃料ガス供給配管１３と、燃料ガス排出配管１４と、燃料ガス循環配管１５のクロム含有合金４１Ａは、クロム含有合金母材（クロム含有合金部母材ともいう）４１と、クロム含有合金母材４１内面に形成されたアルミニウム拡散層４２とを有する。

【0043】

ここでクロム含有合金母材４１は上述のようにＳＵＳ３１０Ｓ等のオーステナイト系ステンレス鋼、ＳＵＳ４３０等のフェライト系ステンレス鋼、またはハステロイＸ等のニッケル基合金鋼によって構成されている。本実施の形態において、酸化剤ガス供給配管１１と、燃料ガス供給配管１３と、燃料ガス排出配管１４と、燃料ガス循環配管１５は、セルスタック３０に送られるガスが流れる配管となっている。

【0044】

またガス処理部２０Ｂのうち、予熱器２１と、改質器２３は、いずれもその内面側がＳＵＳ３１０Ｓ等のオーステナイト系ステンレス鋼、ＳＵＳ４３０等のフェライト系ステンレス鋼、またはハステロイＸ等のニッケル基合金鋼によって構成されたクロム含有合金４１Ａを含んでいてもよい。そして予熱器２１と改質器２３のクロム含有合金４１Ａは、クロム含有合金母材４１と、クロム含有合金母材４１内面に形成されたアルミニウム拡散層４２とを有していてもよい。そして、予熱器２１で予熱された酸化剤ガスは、セルスタック３０へ送られ、改質器２３で改質された燃料ガスもセルスタック３０に送られる。

【0045】

また、ガス流路配管２０Ａおよびガス処理部２０Ｂを構成するクロム含有合金４１Ａのアルミニウム拡散層４２は、その厚みがクロム蒸散を防止する緻密なアルミナ被膜を形成するよう、５μｍ以上となっており、より好ましくは１０～５００μｍとなっている。

【0046】

クロム含有合金４１Ａのアルミニウム拡散層４２を形成するためクロム含有合金母材４１に対してアルミニウム拡散処理が施される。このようなアルミニウム拡散処理としては、粉末パック法、気相法、メッキ加熱法、ペースト塗布法等種々の処理法が採用できる。

【0047】

量産性と細管内部への処理性の点から、アルミニウム拡散処理としては、特に粉末パック法が適している。粉末パック法とは、金属アルミニウム粉もしくは鉄アルミニウム合金粉と、焼結防止剤としてアルミナ粉に代表されるセラミック粉末と、塩化アンモニウムに代表されるハロゲン化物粉とを混合してなる滲透剤を準備し、この滲透剤の中に被処理物であるクロム含有合金母材４１を埋置する方法であり、滲透剤中のクロム含有合金母材４１は、８００～１１００℃の温度で加熱される。このことによりクロム含有合金母材４１の表面にアルミニウム拡散処理層を形成することができる。

【0048】

次にこのような構成からなる本実施の形態による固体酸化物形燃料電池の作用について説明する。図１に示すように都市ガス供給源２７から燃料ガス供給配管１３に燃料ガスとして都市ガス（例えばメタンガス）が供給される。また水供給源２８から水が水供給配管１７へ供給され、水供給配管１７へ供給された水は蒸発器２９において水蒸気となって燃料ガス供給配管１３へ送られる。

【0049】

燃料ガス供給配管１３中の燃料ガスは脱硫器２２において、その硫黄成分が除去される。脱硫器２２を経た燃料ガスは、蒸発器２９から送られる水蒸気と混合して改質器２３に送られる。

【0050】

改質器２３では、後述のように燃焼器２４からの燃焼ガスにより加熱されながら、改質用水の水蒸気により燃料ガスが改質され、水素、一酸化炭素等の燃料ガスが生成される。そして生成した燃料ガスは、燃料ガス供給配管１３からセルスタック３０へ送られる。

【0051】

一方、空気供給源２６から酸化剤ガス供給配管１１内へ酸化剤ガスとして空気等に代表される酸素含有ガスが供給される。酸化剤ガスは、予熱器２１において、燃焼器２４からの燃焼ガスにより、例えば６５０℃以上１０００℃以下まで昇温された後に、酸化剤ガス供給配管１１からセルスタック３０へ送られる。

【0052】

セルスタック３０では、供給された燃料ガスと酸化剤ガスとにより発電が行われる。

【0053】

具体的には、図３に示すように、セルスタック３０の各単電池３０Ａにおいて、酸化剤ガスが空気極３３に到達すると、酸化剤ガスの酸素が電子を取り込んで酸素イオンが生成される。そして、生成した酸素イオンは固体電解質３１を通じて燃料極３２側へ移動する。一方、燃料ガスが燃料極３２へ到達すると、燃料ガスの燃料が、固体電解質３１を通じて移動した酸素イオンと反応して電子を放出する。

【0054】

このようにして、セルスタック３０では、発電が行われる。一方、セルスタック３０からの燃料ガスおよび酸化剤ガスは、燃料ガス排出配管１４および酸化剤ガス排出配管１２を通って燃焼器２４へ送られ、この燃焼器２４で燃焼して燃焼ガスを生成する。

【0055】

そして燃焼ガスは、燃焼ガス配管１６から改質器２３および予熱器２１へ送られ、改質器２３および予熱器２１を加熱して外方へ排気される。

【0056】

なお、燃料ガス排出配管１４内の燃料ガスには、一酸化炭素等が含まれている。一方、酸化剤ガス排出配管１２中の酸化剤ガスには、酸素が含まれている。このため、燃料ガスと酸化剤ガスとが、高温である燃焼器２４内において混合されると、燃料ガスが完全燃焼する。これにより高温の燃焼ガスを生成することができる。

【0057】

この間、セルスタック３０から燃料ガス排出配管１４により排出された燃料ガスの一部は、燃焼器２４へ送られることなく、燃料ガス循環配管１５を通って、燃料ガス供給配管１３の改質器２３の上流側へ戻され、セルスタック３０内で再度利用される。

【0058】

またガス流路配管２０Ａのうち酸化剤ガス供給配管１１と、燃料ガス供給配管１３と、燃料ガス排出配管１４と、燃料ガス循環配管１５は、いずれもその内面側に位置するクロム含有合金４１Ａを含み、このクロム含有合金４１Ａはクロム含有合金母材４１と、クロム含有合金母材４１内面に形成されたアルミニウム拡散層４２とを有する。

【0059】

同様に、ガス処理部２０Ｂのうち、予熱器２１と改質器２３は、いずれもその内面側に位置するクロム含有合金４１Ａを含み、このクロム含有合金４１Ａはクロム含有合金母材４１と、クロム含有合金母材４１内面に形成されたアルミニウム拡散層４２とを有する。

【0060】

このことにより固体酸化物形燃料電池の作用中、高温に加熱されたガス流路配管２０Ａのうち、酸化剤ガス供給配管１１と、燃料ガス供給配管１３と、燃料ガス排出配管１４と、燃料ガス循環配管１５のクロム含有合金母材４１表面が、酸化してクロム成分が蒸発して飛散することはなく、クロム成分がガス流路配管２０Ａ内のガスに乗ってセルスタック３０まで達することはない。このことによりセルスタック３０の各単電池３０Ａの空気極３３側でクロム酸化物を析出させることはなく、空気極３３における発電反応に支障を生じさせることはない。

【0061】

同様に高温に加熱されたガス処理部２０Ｂのうち、予熱器２１と改質器２３のクロム含有合金母材４１表面が酸化してクロム成分が蒸発して飛散することはなく、クロム成分がガス処理部２０Ｂ内のガスに乗ってセルスタック３０まで達することはない。このことによりセルスタック３０の各単電池３０Ａの空気極３３側でクロム酸化物を析出させて、空気極３３における発電反応に支障を生じさせることもない。

【0062】

以上のように本実施の形態によれば、ガス流路配管２０Ａおよびガス処理部２０Ｂのクロム含有合金４１Ａからクロム成分が蒸発して飛散することはなく、飛散したクロム成分が空気極３３にクロム酸化物を析出させて空気極３３における発電反応に支障を生じさせることもない。

【実施例0063】

次に本実施の形態における具体的実施例について述べる。

【0064】

以下に述べる具体的実施例は、ガス流路配管２０Ａのうち、酸化剤ガス供給配管１１と、燃料ガス供給配管１３と、燃料ガス排出配管１４と、燃料ガス循環配管１５、およびガス処理部２０Ｂのうち、予熱器２１と改質器２３におけるクロム含有合金４１Ａが、クロム含有合金母材４１と、アルミニウム拡散層４２とを有することにより、クロム含有合金母材４１からクロム成分が蒸発して飛散することを防止することを確認するための実験に関するものである。

【0065】

（実施例１～４）
クロム含有合金製テストピースを準備し、このテストピースにアルミニウム拡散処理を施してアルミニウム拡散層を形成することにより実施例１～４を作製した。テストピースの材質はＳＵＳ３０４（実施例１）、ＳＵＳ３１０Ｓ（実施例２）、ＳＵＳ４３０（実施例３）、ハステロイＸ（実施例４）とし、テストピースの寸法は２ｍｍ×２５ｍｍ×２５ｍｍで統一した。

【0066】

実施例１～４においてアルミニウム拡散処理を行う際、アルミニウム濃度４０重量％の鉄アルミ合金紛５０ｗｔ％、アルミナ粉４９．５ｗｔ％、塩化アンモニウム粉０．５ｗｔ％を混合して成るアルミニウム拡散滲透剤を用意した。次にこのアルミニウム拡散滲透剤中に前述のテストピースを埋め込んで、アルゴンガスを流しながら１０００℃で１０時間加熱した。その結果、それぞれのテストピース表面に、厚さ３１０μｍ（実施例１）、１８０μｍ（実施例２）、２４０μｍ（実施例３）、１００μｍ（実施例４）のアルミニウム拡散層を形成した。

【0067】

（比較例１～４）
次に比較例として、実施例１～４と同材質、同寸法のテストピースを用意した。即ち、材質はＳＵＳ３０４（比較例１）、ＳＵＳ３１０Ｓ（比較例２）、ＳＵＳ４３０（比較例３）、ハステロイＸ（比較例４）であり、寸法は２ｍｍ×２５ｍｍ×２５ｍｍで統一した。ここで、比較例１～４のテストピースに対してはアルミニウム拡散処理を施していない。

【0068】

（水蒸気酸化試験）
実施例１～４と比較例１～４について水蒸気酸化試験を行った。

【0069】

水蒸気酸化試験は、Ｈ２Ｏ ３ｗｔ％＋残部空気となるよう調整した加湿空気を、０．５ｌ／ｍｉｎの速度で流通させた石英製レトルト内にテストピースを配置し、８００℃×１００ｈｒの条件で行った。レトルトからの排気を冷却し、採取した凝縮水に含まれる六価クロムをＩＣＰ発光分光分析装置によって定量化した。凝縮水の六価クロム濃度が、定量下限値の０．０１ｐｐｍ未満のものを耐クロム蒸散性：○（良）、それ以外を耐クロム蒸散性：×（不良）と評価した。

【0070】

以下の表１に水蒸気酸化試験の結果を示す。

【表1】

【0071】

表１の結果から明らかなように、アルミニウム拡散処理を施した実施例１～４では、比較例１～４に比べてアルミニウム拡散処理を設けたことにより、クロム含有合金からのクロム蒸散防止に効果があることが確認された。

【符号の説明】

【0072】

１０ 固体酸化物形燃料電池
１１ 酸化剤ガス供給配管
１２ 酸化剤ガス排出配管
１３ 燃料ガス供給配管
１４ 燃料ガス排出配管
１５ 燃料ガス循環配管
１６ 燃焼ガス配管
１７ 水供給配管
１８ 水蒸気供給配管
２０ ガス流路ライン
２０Ａ ガス流路配管
２０Ｂ ガス処理部
２１ 予熱器
２２ 脱硫器
２３ 改質器
２４ 燃焼器
３０ セルスタック
３０Ａ 単電池
３１ 固体電解質
３２ 燃料極
３３ 空気極
３５ セパレータ

【図1】

【図2A】

【図2B】

【図3】

【図4】