特開 2024-160721 電気化学反応セルスタック用部品の製造方法、電気化学反応セルスタックの製造方法、および、電気化学反応セルスタック用部品

(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】P2024160721

(43)【公開日】2024-11-15

(54)【発明の名称】電気化学反応セルスタック用部品の製造方法、電気化学反応セルスタックの製造方法、および、電気化学反応セルスタック用部品

(51)【国際特許分類】

   H01M 8/0228 20160101AFI20241108BHJP

   H01M 8/021 20160101ALI20241108BHJP

   C25B 1/042 20210101ALI20241108BHJP

   C25B 9/00 20210101ALI20241108BHJP

   C25B 9/60 20210101ALI20241108BHJP

   H01M 8/028 20160101ALI20241108BHJP

   H01M 8/0282 20160101ALI20241108BHJP

   H01M 8/12 20160101ALN20241108BHJP

【ＦＩ】

H01M8/0228

H01M8/021

C25B1/042

C25B9/00 A

C25B9/60

H01M8/028

H01M8/0282

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 2023075926

(22)【出願日】2023-05-02

(71)【出願人】

【識別番号】519322392

【氏名又は名称】森村ＳＯＦＣテクノロジー株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001911

【氏名又は名称】弁理士法人アルファ国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】後藤 宏太

(72)【発明者】

【氏名】堀田 信行

【テーマコード（参考）】

4K021

5H126

【Ｆターム（参考）】

4K021AA01

4K021BA02

4K021CA04

4K021DB04

4K021DB31

4K021DB40

4K021DB43

4K021DB53

5H126AA12

5H126BB06

5H126DD05

5H126GG08

5H126GG12

5H126HH00

5H126HH01

5H126HH06

(57)【要約】

【課題】電気化学反応セルスタック用部品の製造方法における手間を低減する。
【解決手段】電気化学反応セルスタック用部品の製造方法であって、アルミニウムを含有するステンレス製の板材を準備する準備工程と、酸化雰囲気で板材を熱処理することにより、板材にアルミニウム酸化物を含む被膜を形成する熱処理工程と、被膜が形成された板材を切断して電気化学反応セルスタック用部品を形成する切断工程とを備えることを特徴とする、電気化学反応セルスタック用部品の製造方法。
【選択図】図７

【特許請求の範囲】

【請求項1】

電気化学反応セルスタック用部品の製造方法において、
アルミニウムを含有するステンレス製の板材を準備する準備工程と、
酸化雰囲気で前記板材を熱処理することにより、前記板材にアルミニウム酸化物を含む被膜を形成する熱処理工程と、
前記被膜が形成された前記板材を切断して前記電気化学反応セルスタック用部品を形成する切断工程と、を備える、
ことを特徴とする、電気化学反応セルスタック用部品の製造方法。

【請求項2】

請求項１に記載の電気化学反応セルスタック用部品の製造方法において、
前記熱処理工程では、ロール状に巻かれた前記板材を巻き出し、巻き出された前記板材を連続式の熱処理炉に通過させることによって熱処理する、
ことを特徴とする、電気化学反応セルスタック用部品の製造方法。

【請求項3】

前記電気化学反応セルスタック用部品と、前記電気化学反応セルスタック用部品に接合されるガラスと、を備える、電気化学反応セルスタックの製造方法において、
請求項１または請求項２に記載の電気化学反応セルスタック用部品の製造方法により前記電気化学反応セルスタック用部品を製造する部品製造工程と、
前記電気化学反応セルスタック用部品の前記被膜が形成された部分を前記ガラスと接合する接合工程と、を備える、
ことを特徴とする、電気化学反応セルスタックの製造方法。

【請求項4】

電気化学反応セルスタック用部品であって、
アルミニウムを含有するステンレス材料で構成された基材と、
アルミニウム酸化物を含み、少なくとも前記基材の表面と裏面とに形成された被膜と、を備え、
前記基材の側面には、前記被膜が形成されていない、または、前記表面および前記裏面に形成された前記被膜よりも薄い前記被膜が形成されている、
ことを特徴とする、電気化学反応セルスタック用部品。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本明細書に開示される技術は、電気化学反応セルスタック用部品の製造方法、電気化学反応セルスタックの製造方法、および、電気化学反応セルスタック用部品に関する。

【背景技術】

【0002】

水素と酸素との電気化学反応を利用して発電を行う燃料電池の種類の１つとして、固体酸化物形燃料電池（以下、「ＳＯＦＣ」という。）が知られている。ＳＯＦＣは、一般に、燃料電池単セル（以下、単に「単セル」という。）をそれぞれ含む複数の構成単位（以下、「発電単位」という。）を備える燃料電池スタックの形態で利用される。燃料電池スタックは、燃料電池スタック用部品を備える。

【0003】

従来、アルミニウムを含み、表面にアルミナの被膜が形成された金属製セパレータを備える燃料電池スタックが開示されている（例えば、特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特許第６０１３３０４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

一般に、上記金属製セパレータをはじめとする、表面にアルミニウム酸化物を含む被膜が形成された燃料電池スタック用部品の製造方法では、材料であるアルミニウムを含む板材を最終製品に用いられる形状に切断し、切断した後の板材を熱処理することにより、表面にアルミニウム酸化物を含む被膜を形成している。このような製造方法は、切断された後の個々の板材を熱処理炉へ設置することとなるため、手間のかかる作業となっている。

【0006】

なお、このような課題は、例えば、水の電気分解反応を利用して水素を生成する電解単セル（以下、「ＳＯＥＣ」という。）の構成単位である電解セル単位を複数備える電解セルスタックに備えられる電解セルスタック用部品の製造方法にも共通の課題である。なお、本明細書では、燃料電池単セルと電解単セルとをまとめて電気化学反応単セルと呼び、発電単位と電解セル単位とをまとめて電気化学反応単位と呼び、燃料電池スタックと電解セルスタックとをまとめて電気化学反応セルスタックと呼び、燃料電池スタック用部品と電解セルスタック用部品とをまとめて電気化学反応セルスタック用部品と呼ぶ。また、このような課題は、ＳＯＦＣやＳＯＥＣに限らず、他のタイプの電気化学反応セルスタック用部品の製造方法にも共通の課題である。

【0007】

本明細書では、上述した課題を解決することが可能な技術を開示する。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本明細書に開示される技術は、例えば、以下の形態として実現することが可能である。

【0009】

（１）本明細書に開示される電気化学反応セルスタック用部品の製造方法は、アルミニウムを含有するステンレス製の板材を準備する準備工程と、酸化雰囲気で前記板材を熱処理することにより、前記板材にアルミニウム酸化物を含む被膜を形成する熱処理工程と、前記被膜が形成された前記板材を切断して前記電気化学反応セルスタック用部品を形成する切断工程とを備える。

【0010】

本電気化学反応セルスタック用部品の製造方法によれば、板材を熱処理することによって板材にアルミニウム酸化物を含む被膜を形成し、熱処理が施された後の板材を最終製品で用いられる形状に切断する。このように、切断前の板材に対して熱処理を行うことができるため、例えば切断後の個々の板材を熱処理する場合と比較して、板材の熱処理炉へのセッティングが簡略化され、電気化学反応セルスタック用部品の製造方法における手間を低減することができる。

【0011】

また、本電気化学反応セルスタック用部品の製造方法によれば、熱処理を行った後に板材の切断を行うため、板材を切断した後に熱処理を行う場合と比較して、電気化学反応セルスタック用部品の最終製品における寸法の精度を向上することができる。

【0012】

（２）上記電気化学反応セルスタック用部品の製造方法において、前記熱処理工程では、ロール状に巻かれた前記板材を巻き出し、巻き出された前記板材を連続式の熱処理炉に通過させることによって熱処理する構成としてもよい。本構成によれば、板材を連続式の熱処理炉に通過させることによって熱処理を行う。そのため、例えば板材をバッチ式の熱処理炉に設置する場合と比較して、電気化学反応セルスタック用部品の製造方法における手間をより効果的に低減することができる。

【0013】

（３）本明細書に開示される電気化学反応セルスタックの製造方法は、前記電気化学反応セルスタック用部品と、前記電気化学反応セルスタック用部品に接合されるガラスと、を備える電気化学反応セルスタックの製造方法であって、上記電気化学反応セルスタック用部品の製造方法により前記電気化学反応セルスタック用部品を製造する部品製造工程と、前記電気化学反応セルスタック用部品の前記被膜が形成された部分を前記ガラスと接合する接合工程とを備える。

【0014】

本電気化学反応セルスタックの製造方法によれば、電気化学反応セルスタック用部品にアルミニウム酸化物を含む被膜を形成することにより、電気化学反応セルスタック用部品に対するガラスの濡れ性（親和性）が向上する。そのため、電気化学反応セルスタック用部品とガラスとの接合強度を向上することができる。

【0015】

（４）本明細書に開示される電気化学反応セルスタック用部品は、アルミニウムを含有するステンレス材料で構成された基材と、アルミニウム酸化物を含み、少なくとも前記基材の表面と裏面とに形成された被膜とを備え、前記基材の側面には、前記被膜が形成されていない、または、前記表面および前記裏面に形成された前記被膜よりも薄い前記被膜が形成されている。

【0016】

電気化学反応セルスタック用部品の表面または裏面に、例えばガラスが接合される構成を備える電気化学反応セルスタックを組み立てる際、電気化学反応セルスタック用部品の側面の濡れ性が過度に高いと、溶融されたガラスが側面にも拡がってしまい、例えば電気化学反応セルスタックの製造誤差を引き起こすおそれがある。本電気化学反応セルスタック用部品によれば、基材の側面には、被膜が形成されていない、または、表面および裏面に形成された被膜よりも薄い被膜が形成されている。換言すれば、電気化学反応セルスタック用部品の側面は、ガラスとの関係において、比較的濡れ性が低い。そのため、溶融されたガラスが、ガラスとの接合に関与しない基材の側面にまで拡がることを抑制し、電気化学反応セルスタックの製造誤差を低減することができる。

【0017】

なお、本明細書に開示される技術は、種々の形態で実現することが可能であり、例えば、電気化学反応セルスタック用部品、電気化学反応セルスタック、および、それらの製造方法等の形態で実現することが可能である。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】本実施形態における燃料電池スタック１００の外観構成を示す斜視図

【図2】図１のＩＩ－ＩＩの位置における燃料電池スタック１００のＸＺ断面構成を示す説明図

【図3】図１のＩＩＩ－ＩＩＩの位置における燃料電池スタック１００のＸＺ断面構成を示す説明図

【図4】図１のＩＶ－ＩＶの位置における燃料電池スタック１００のＹＺ断面構成を示す説明図

【図5】図２に示す断面と同一の位置における互いに隣接する２つの発電単位１０２のＸＺ断面構成を示す説明図

【図6】図３に示す断面と同一の位置における互いに隣接する２つの発電単位１０２のＸＺ断面構成を示す説明図

【図7】本実施形態における燃料電池スタック１００の製造方法を示すフローチャート

【図8】本実施形態における板材ＰＬの熱処理工程を概略的に示す説明図

【図9】単セル用セパレータ１２０の詳細構成を示す説明図

【発明を実施するための形態】

【0019】

Ａ．実施形態：
Ａ－１．燃料電池スタック１００の構成：
図１は、本実施形態における燃料電池スタック１００の外観構成を示す斜視図である。また、図２は、図１のＩＩ－ＩＩの位置における燃料電池スタック１００のＸＺ断面構成を示す説明図であり、図３は、図１のＩＩＩ－ＩＩＩの位置における燃料電池スタック１００のＸＺ断面構成を示す説明図であり、図４は、図１のＩＶ－ＩＶの位置における燃料電池スタック１００のＹＺ断面構成を示す説明図である。各図には、方向を特定するための互いに直交するＸＹＺ軸が示されている（他の図においても同様）。本明細書では、便宜的に、Ｚ軸正方向を上方向と呼び、Ｚ軸負方向を下方向と呼ぶものとするが、燃料電池スタック１００は実際にはそのような向きとは異なる向きで設置されてもよい。燃料電池スタック１００は、特許請求の範囲における電気化学反応セルスタックの一例である。

【0020】

図１から図４に示すように、燃料電池スタック１００は、複数の（本実施形態では７つの）燃料電池発電単位（以下、単に「発電単位」という。）１０２と、下端用セパレータ１８９と、一対のエンドプレート１０４，１０６とを備える。７つの発電単位１０２は、所定の配列方向（本実施形態では上下方向）に並べて配置されている。一対のエンドプレート１０４，１０６のうちの一方（以下、「上側エンドプレート１０４」という。）は、７つの発電単位１０２から構成される集合体（以下、「発電ブロック１０３」という。）の上側に配置されており、一対のエンドプレート１０４，１０６のうちの他方（以下、「下側エンドプレート１０６」という。）は、発電ブロック１０３の下側に配置された下端用セパレータ１８９の下側に配置されている。一対のエンドプレート１０４，１０６は、発電ブロック１０３および下端用セパレータ１８９を上下から挟むように配置されている。

【0021】

図１および図４に示すように、燃料電池スタック１００を構成する各層（上側エンドプレート１０４、各発電単位１０２、下端用セパレータ１８９）のＺ軸方向回りの外周の４つの角部付近には、各層を上下方向に貫通する孔が形成されており、下側エンドプレート１０６のＺ軸方向回りの外周の４つの角部付近における上側の表面には、ネジ孔が形成されている。これらの各層に形成された互いに対応する孔同士が上下方向に連通して、上下方向に延びるボルト孔１０９を構成している。以下の説明では、ボルト孔１０９を構成するために燃料電池スタック１００の各層に形成された孔も、ボルト孔１０９と呼ぶ場合がある。

【0022】

各ボルト孔１０９にはボルト２２が挿入されている。各ボルト２２の下端部は下側エンドプレート１０６に形成されたネジ孔に螺号しており、各ボルト２２の上端部にはナット２４が嵌められている。ナット２４の下側の表面は、絶縁シート２６を介して上側エンドプレート１０４の上側の表面に当接している。このような構成のボルト２２およびナット２４により、燃料電池スタック１００の各層が一体に締結されている。なお、絶縁シート２６は、例えばマイカシートや、セラミック繊維シート、セラミック圧粉シート、ガラスシート、ガラスセラミック複合剤等により構成される。

【0023】

また、図１から図３に示すように、燃料電池スタック１００を構成する各層（各発電単位１０２、下端用セパレータ１８９、下側エンドプレート１０６）のＺ軸方向回りの周縁部には、各層を上下方向に貫通する４つの孔が形成されており、各層に形成された互いに対応する孔同士が上下方向に連通して、最上部の発電単位１０２から下側エンドプレート１０６にわたって上下方向に延びる連通孔１０８を構成している。以下の説明では、連通孔１０８を構成するために燃料電池スタック１００の各層に形成された孔も、連通孔１０８と呼ぶ場合がある。

【0024】

図１および図２に示すように、１つの連通孔１０８は、燃料電池スタック１００の外部から酸化剤ガスＯＧが導入され、その酸化剤ガスＯＧを各発電単位１０２の後述する空気室１６６に供給するガス流路である酸化剤ガス供給マニホールド１６１として機能し、他の１つの連通孔１０８は、各発電単位１０２の空気室１６６から排出されたガスである酸化剤オフガスＯＯＧを燃料電池スタック１００の外部へ排出するガス流路である酸化剤ガス排出マニホールド１６２として機能する。酸化剤ガスＯＧとしては、例えば空気が使用される。

【0025】

また、図１および図３に示すように、他の１つの連通孔１０８は、燃料電池スタック１００の外部から燃料ガスＦＧが導入され、その燃料ガスＦＧを各発電単位１０２の後述する燃料室１７６に供給するガス流路である燃料ガス供給マニホールド１７１として機能し、他の１つの連通孔１０８は、各発電単位１０２の燃料室１７６から排出されたガスである燃料オフガスＦＯＧを燃料電池スタック１００の外部へ排出するガス流路である燃料ガス排出マニホールド１７２として機能する。燃料ガスＦＧとしては、例えば都市ガスを改質した水素リッチなガスが使用される。

【0026】

燃料電池スタック１００には、４つのガス通路部材２７が設けられている。各ガス通路部材２７は、中空筒状の本体部２８と、本体部２８の側面から分岐した中空筒状の分岐部２９とを有している。分岐部２９の孔は本体部２８の孔と連通している。各ガス通路部材２７の分岐部２９には、ガス配管（図示せず）が接続される。図２に示すように、酸化剤ガス供給マニホールド１６１の位置に配置されたガス通路部材２７の本体部２８の孔は、酸化剤ガス供給マニホールド１６１に連通しており、酸化剤ガス排出マニホールド１６２の位置に配置されたガス通路部材２７の本体部２８の孔は、酸化剤ガス排出マニホールド１６２に連通している。また、図３に示すように、燃料ガス供給マニホールド１７１の位置に配置されたガス通路部材２７の本体部２８の孔は、燃料ガス供給マニホールド１７１に連通しており、燃料ガス排出マニホールド１７２の位置に配置されたガス通路部材２７の本体部２８の孔は、燃料ガス排出マニホールド１７２に連通している。なお、各ガス通路部材２７と下側エンドプレート１０６の表面との間には、絶縁シート２６が介在している。

【0027】

（エンドプレート１０４，１０６の構成）
図１から図４に示すように、一対のエンドプレート１０４，１０６は、Ｚ軸方向視での外形が略矩形の平板状の部材であり、例えばステンレス等の導電材料により形成されている。一対のエンドプレート１０４，１０６の中央付近には、Ｚ軸方向に貫通する孔３２，３４が形成されている。Ｚ軸方向視で、一対のエンドプレート１０４，１０６のそれぞれに形成された孔３２，３４の輪郭線は、後述する各単セル１１０を内包している。そのため、各ボルト２２およびナット２４による締結によって生じるＺ軸方向の圧縮力は、主として各発電単位１０２の周縁部（後述する各単セル１１０より外周側の部分）に作用する。また、本実施形態では、上側エンドプレート１０４は、燃料電池スタック１００のプラス側の出力端子として機能し、下側エンドプレート１０６は、燃料電池スタック１００のマイナス側の出力端子として機能する。

【0028】

（下端用セパレータ１８９の構成）
図２から図４に示すように、下端用セパレータ１８９は、Ｚ軸方向視での外形が略矩形の平板状の部材である。下端用セパレータ１８９は、アルミニウムを含むステンレス材料で形成されており、Ｚ軸方向の厚みが例えば２ｍｍ以下である。下端用セパレータ１８９に含まれるアルミニウムは、１．５質量％以上であって、１０質量％未満であることが好ましい。また、詳細は後述するが、下端用セパレータ１８９の表面には、アルミニウム酸化物を含む被膜ＯＣが形成されている。下端用セパレータ１８９の周縁部は、発電ブロック１０３と下側エンドプレート１０６との間に挟み込まれた状態で、下側エンドプレート１０６と例えば溶接により接合されており、下側エンドプレート１０６と電気的に接続されている。

【0029】

（発電単位１０２の構成）
図５は、図２に示す断面と同一の位置における互いに隣接する２つの発電単位１０２のＸＺ断面構成を示す説明図であり、図６は、図３に示す断面と同一の位置における互いに隣接する２つの発電単位１０２のＸＺ断面構成を示す説明図である。

【0030】

図５および図６に示すように、発電単位１０２は、燃料電池単セル（以下、「単セル」という。）１１０と、単セル用セパレータ１２０と、発電単位１０２の最上層および最下層を構成する一対のインターコネクタ１９０と、ＩＣ用セパレータ１８０と、空気極側フレーム１３０と、燃料極側フレーム１４０と、燃料極側集電部材１４４と、第１ガラスシール９６とを備えている。単セル用セパレータ１２０、空気極側フレーム１３０、燃料極側フレーム１４０、ＩＣ用セパレータ１８０におけるＺ軸方向回りの周縁部には、各マニホールド１６１，１６２，１７１，１７２として機能する各連通孔１０８を構成する孔と、各ボルト孔１０９を構成する孔とが形成されている。

【0031】

単セル１１０は、電解質層１１２と、電解質層１１２を挟んでＺ軸方向に互いに対向する空気極１１４および燃料極１１６と、電解質層１１２と空気極１１４との間に配置された中間層１１８とを備える。なお、本実施形態の単セル１１０は、燃料極１１６で単セル１１０を構成する他の層（電解質層１１２、空気極１１４、中間層１１８）を支持する燃料極支持形の単セルである。

【0032】

電解質層１１２は、Ｚ軸方向視で略矩形の平板形状部材であり、固体酸化物（例えば、ＹＳＺ（イットリア安定化ジルコニア）等の安定化ジルコニア）を含むように構成されている。すなわち、本実施形態の単セル１１０は、電解質として固体酸化物を用いる固体酸化物形燃料電池（ＳＯＦＣ）である。空気極１１４は、Ｚ軸方向視で電解質層１１２より小さい略矩形の平板形状部材であり、例えばペロブスカイト型酸化物（例えば、ＬＳＣＦ（ランタンストロンチウムコバルト鉄酸化物））を含むように構成されている。燃料極１１６は、Ｚ軸方向視で電解質層１１２と略同じ大きさの略矩形の平板形状部材であり、例えば、Ｎｉ（ニッケル）、Ｎｉとセラミック粒子からなるサーメット、Ｎｉ基合金等により形成されている。中間層１１８は、Ｚ軸方向視で空気極１１４と略同じ大きさの略矩形の平板形状部材であり、例えばＧＤＣ（ガドリニウムドープセリア）とＹＳＺとを含むように構成されている。中間層１１８は、空気極１１４から拡散した元素（例えば、Ｓｒ）が電解質層１１２に含まれる元素（例えば、Ｚｒ）と反応して高抵抗な物質（例えば、ＳｒＺｒＯ_３）が生成されることを抑制する機能を有する。

【0033】

単セル用セパレータ１２０は、中央付近に上下方向に貫通する略矩形の貫通孔１２１が形成されたフレーム状の部材である。単セル用セパレータ１２０は、アルミニウムを含むステンレス材料で形成されており、Ｚ軸方向の厚みが例えば０．５ｍｍ以下（例えば０．１ｍｍ）である。単セル用セパレータ１２０に含まれるアルミニウムは、１．５質量％以上であって、１０質量％未満であることが好ましい。また、詳細は後述するが、単セル用セパレータ１２０の表面には、アルミニウム酸化物を含む被膜ＯＣが形成されている。

【0034】

単セル用セパレータ１２０における貫通孔１２１を取り囲む部分（以下、「貫通孔周囲部」という。）は、単セル１１０（電解質層１１２）の周縁部における上側の表面に対向している。単セル用セパレータ１２０は、その対向した部分に配置されたロウ材（例えば、Ａｇロウ）により形成された接合部１２４により、単セル１１０（電解質層１１２）と接合されている。単セル用セパレータ１２０により、空気極１１４に面する空気室１６６と燃料極１１６に面する燃料室１７６とが区画され、単セル１１０の周縁部における一方の電極側から他方の電極側へのガスのリーク（クロスリーク）が抑制される。

【0035】

単セル用セパレータ１２０は、単セル用セパレータ１２０の貫通孔周囲部を含む内側部１２６と、内側部１２６より外周側に位置する外側部１２７と、内側部１２６と外側部１２７とを連結する連結部１２８とを備える。本実施形態では、内側部１２６および外側部１２７は、Ｚ軸方向に略直交する方向に延びる略平板状である。また、連結部１２８は、内側部１２６と外側部１２７との両方に対して下側に突出するように湾曲した形状となっている。連結部１２８における下側（燃料室１７６側）の部分は凸部となっており、連結部１２８における上側（空気室１６６側）の部分は凹部となっている。このため、連結部１２８は、Ｚ軸方向における位置が内側部１２６および外側部１２７とは異なる部分を含んでいる。

【0036】

単セル用セパレータ１２０における貫通孔１２１付近には、ガラスを含む第２ガラスシール１２５が配置されている。第２ガラスシール１２５は、接合部１２４に対して空気室１６６側に位置しており、単セル用セパレータ１２０の貫通孔周囲部の表面と、単セル１１０（本実施形態では電解質層１１２）の表面との両方に接触するように形成されている。第２ガラスシール１２５により、上述したクロスリークが効果的に抑制される。第２ガラスシール１２５は、特許請求の範囲におけるガラスの一例である。

【0037】

インターコネクタ１９０は、略矩形の平板形状の平板部１５０と、平板部１５０から空気極１１４側に突出した複数の略柱状の空気極側集電部１３４と、を有する導電性の部材であり、例えばフェライト系ステンレスにより形成されている。インターコネクタ１９０における空気室１６６に面する側の表面の少なくとも一部には、例えばスピネル型酸化物により構成された導電性の被覆層１９４が形成されている。また、インターコネクタ１９０における燃料室１７６に面する側の表面の少なくとも一部には、酸化被膜１９８が形成されている。酸化被膜１９８は、例えばＣｒ_２Ｏ_３（クロミア）を含む内層と、例えばＭｎＣｒ_２Ｏ_４を含む外層と、から構成されている。以下では、被覆層１９４および酸化被膜１９８に覆われたインターコネクタ１９０を、単にインターコネクタ１９０という。

【0038】

各発電単位１０２において、上側のインターコネクタ１９０は、単セル１１０に対して上側に配置されている。上側のインターコネクタ１９０の各空気極側集電部１３４は、例えばスピネル型酸化物により構成された導電性接合材１９６を介して、単セル１１０の空気極１１４に接合されており、これにより単セル１１０の空気極１１４に電気的に接続されている。また、各発電単位１０２において、下側のインターコネクタ１９０は、単セル１１０に対して下側に配置されており、後述する燃料極側集電部材１４４を介して、単セル１１０の燃料極１１６に電気的に接続されている。インターコネクタ１９０は、発電単位１０２間の電気的導通を確保すると共に、発電単位１０２間での反応ガスの混合を抑制する。なお、本実施形態では、２つの発電単位１０２が隣接して配置されている場合、１つのインターコネクタ１９０は、隣接する２つの発電単位１０２に共有されている。すなわち、ある発電単位１０２における上側のインターコネクタ１９０は、その発電単位１０２の上側に隣接する他の発電単位１０２における下側のインターコネクタ１９０と同一部材である。また、燃料電池スタック１００は下端用セパレータ１８９を備えているため、燃料電池スタック１００において最も下側に位置する発電単位１０２は下側のインターコネクタ１９０を備えていない（図２から図４参照）。

【0039】

ＩＣ用セパレータ１８０は、中央付近に上下方向に貫通する略矩形の貫通孔１８１が形成されたフレーム状の部材である。ＩＣ用セパレータ１８０は、アルミニウムを含むステンレス材料で形成されており、Ｚ軸方向の厚みが例えば０．５ｍｍ以下（例えば０．１ｍｍ）である。ＩＣ用セパレータ１８０に含まれるアルミニウムは、１．５質量％以上であって、１０％未満であることが好ましい。また、詳細は後述するが、ＩＣ用セパレータ１８０の表面には、アルミニウム酸化物を含む被膜ＯＣが形成されている。

【0040】

ＩＣ用セパレータ１８０における貫通孔１８１を取り囲む部分（以下、「貫通孔周囲部」という。）は、インターコネクタ１９０の平板部１５０の周縁部における上側の表面に例えば溶接により接合されている。ある発電単位１０２に含まれる一対のＩＣ用セパレータ１８０のうち、上側のＩＣ用セパレータ１８０は、該発電単位１０２の空気室１６６と、該発電単位１０２に対して上側に隣り合う他の発電単位１０２の燃料室１７６とを区画する。また、ある発電単位１０２に含まれる一対のＩＣ用セパレータ１８０のうち、下側のＩＣ用セパレータ１８０は、該発電単位１０２の燃料室１７６と、該発電単位１０２に対して下側に隣り合う他の発電単位１０２の空気室１６６とを区画する。このように、ＩＣ用セパレータ１８０により、発電単位１０２の周縁部における発電単位１０２間のガスのリークが抑制される。なお、燃料電池スタック１００において最も上側に位置する発電単位１０２の上側のインターコネクタ１９０に接合されたＩＣ用セパレータ１８０は、上側エンドプレート１０４に電気的に接続されている。

【0041】

ＩＣ用セパレータ１８０は、ＩＣ用セパレータ１８０の貫通孔周囲部を含む内側部１８６と、内側部１８６より外周側に位置する外側部１８７と、内側部１８６と外側部１８７とを連結する連結部１８８とを備える。本実施形態では、内側部１８６および外側部１８７は、Ｚ軸方向に略直交する方向に延びる略平板状である。また、連結部１８８は、内側部１８６と外側部１８７との両方に対して下側に突出するように湾曲した形状となっている。連結部１８８における下側（空気室１６６側）の部分は凸部となっており、連結部１８８における上側（燃料室１７６側）の部分は凹部となっている。このため、連結部１８８は、Ｚ軸方向における位置が内側部１８６および外側部１８７とは異なる部分を含んでいる。

【0042】

空気極側フレーム１３０は、中央付近に上下方向に貫通する略矩形の孔１３１が形成されたフレーム状の部材であり、例えば、マイカ等の絶縁体により形成されている。空気極側フレーム１３０の孔１３１は、空気極１１４に面する空気室１６６を構成する。空気極側フレーム１３０は、単セル用セパレータ１２０の周縁部における上側の表面と、上側のＩＣ用セパレータ１８０の周縁部における下側の表面とに接触しており、両者の間のガスシール性（すなわち、空気室１６６のガスシール性）を確保するシール部材として機能する。また、空気極側フレーム１３０によって、発電単位１０２に含まれる一対のＩＣ用セパレータ１８０間（すなわち、一対のインターコネクタ１９０間）間が電気的に絶縁される。空気極側フレーム１３０には、酸化剤ガス供給マニホールド１６１と空気室１６６とを連通する酸化剤ガス供給連通流路１３２と、空気室１６６と酸化剤ガス排出マニホールド１６２とを連通する酸化剤ガス排出連通流路１３３とが形成されている。

【0043】

燃料極側フレーム１４０は、中央付近に上下方向に貫通する略矩形の孔１４１が形成されたフレーム状の部材であり、例えば、金属により形成されている。燃料極側フレーム１４０の孔１４１は、燃料極１１６に面する燃料室１７６を構成する。燃料極側フレーム１４０は、単セル用セパレータ１２０の周縁部における下側の表面と、下側のＩＣ用セパレータ１８０の周縁部における上側の表面とに接触している。燃料極側フレーム１４０には、燃料ガス供給マニホールド１７１と燃料室１７６とを連通する燃料ガス供給連通流路１４２と、燃料室１７６と燃料ガス排出マニホールド１７２とを連通する燃料ガス排出連通流路１４３とが形成されている。

【0044】

燃料極側集電部材１４４は、燃料室１７６内に配置されている。燃料極側集電部材１４４は、インターコネクタ対向部１４６と、電極対向部１４５と、電極対向部１４５とインターコネクタ対向部１４６とをつなぐ連接部とを備えており、例えば、ニッケルやニッケル合金、ステンレス等により形成されている。電極対向部１４５は、燃料極１１６の下側の表面に接触しており、インターコネクタ対向部１４６は、インターコネクタ１９０の上側の表面に接触している。ただし、上述したように、燃料電池スタック１００において最も下側に位置する発電単位１０２は下側のインターコネクタ１９０を備えていないため、該発電単位１０２における燃料極側集電部材１４４のインターコネクタ対向部１４６は、下端用セパレータ１８９に接触している。燃料極側集電部材１４４は、このような構成であるため、燃料極１１６とインターコネクタ１９０（または下端用セパレータ１８９）とを電気的に接続する。なお、燃料極側集電部材１４４の電極対向部１４５とインターコネクタ対向部１４６との間には、例えばマイカにより形成されたスペーサー１４９が配置されている。そのため、燃料極側集電部材１４４が温度サイクルや反応ガス圧力変動による発電単位１０２の変形に追随し、燃料極側集電部材１４４を介した燃料極１１６とインターコネクタ１９０（または下端用セパレータ１８９）との電気的接続が良好に維持される。

【0045】

図６に示すように、第１ガラスシール９６は、空気極側フレーム１３０を挟んで上下方向に対向する単セル用セパレータ１２０とＩＣ用セパレータ１８０との間に設けられる。第１ガラスシール９６は、環状であり、燃料ガス供給マニホールド１７１および燃料ガス排出マニホールド１７２のそれぞれの周りを取り囲むように配置されている。第１ガラスシール９６は、空気極側フレーム１３０と単セル用セパレータ１２０との界面や空気極側フレーム１３０とＩＣ用セパレータ１８０との界面を介した、燃料ガス供給マニホールド１７１および燃料ガス排出マニホールド１７２からの燃料ガスＦＧまたは燃料オフガスＦＯＧのリークを抑制する。なお、第１ガラスシール９６は、空気極側フレーム１３０と同様に絶縁体であるため、第１ガラスシール９６を設けることによって発電単位１０２に含まれる一対のインターコネクタ１９０の電気的絶縁が阻害されることはない。第１ガラスシール９６は、特許請求の範囲におけるガラスの一例である。

【0046】

なお、本実施形態における燃料電池スタック１００を構成する部品のうち、後述する燃料電池スタック用部品の製造方法によって製造される部品を、燃料電池スタック用部品２００と呼ぶことがある。本実施形態においては、単セル用セパレータ１２０と、ＩＣ用セパレータ１８０と、下端用セパレータ１８９とが、燃料電池スタック用部品２００に相当する。燃料電池スタック用部品２００は、特許請求の範囲における電気化学反応セルスタック用部品の一例である。

【0047】

Ａ－２．燃料電池スタック１００の動作：
図２および図５に示すように、酸化剤ガス供給マニホールド１６１の位置に設けられたガス通路部材２７の分岐部２９に接続されたガス配管（図示せず）を介して酸化剤ガスＯＧが供給されると、酸化剤ガスＯＧは、ガス通路部材２７の分岐部２９および本体部２８の孔を介して酸化剤ガス供給マニホールド１６１に供給され、酸化剤ガス供給マニホールド１６１から各発電単位１０２の酸化剤ガス供給連通流路１３２を介して、空気室１６６に供給される。また、図３および図６に示すように、燃料ガス供給マニホールド１７１の位置に設けられたガス通路部材２７の分岐部２９に接続されたガス配管（図示せず）を介して燃料ガスＦＧが供給されると、燃料ガスＦＧは、ガス通路部材２７の分岐部２９および本体部２８の孔を介して燃料ガス供給マニホールド１７１に供給され、燃料ガス供給マニホールド１７１から各発電単位１０２の燃料ガス供給連通流路１４２を介して、燃料室１７６に供給される。

【0048】

各発電単位１０２の空気室１６６に酸化剤ガスＯＧが供給され、燃料室１７６に燃料ガスＦＧが供給されると、単セル１１０において酸化剤ガスＯＧおよび燃料ガスＦＧの電気化学反応による発電が行われる。この発電反応は発熱反応である。各発電単位１０２において、単セル１１０の空気極１１４は上側のインターコネクタ１９０に電気的に接続され、燃料極１１６は燃料極側集電部材１４４を介して下側のインターコネクタ１９０（または、下端用セパレータ１８９）に電気的に接続されている。すなわち、燃料電池スタック１００に含まれる複数の発電単位１０２は、電気的に直列に接続されている。また、最も上側に位置する発電単位１０２の上側のインターコネクタ１９０およびＩＣ用セパレータ１８０は、上側エンドプレート１０４に電気的に接続されており、最も下側に位置する発電単位１０２の燃料極側集電部材１４４に電気的に接続された下端用セパレータ１８９は、下側エンドプレート１０６に電気的に接続されている。そのため、燃料電池スタック１００の出力端子として機能するエンドプレート１０４，１０６から、各発電単位１０２において生成された電気エネルギーが取り出される。なお、ＳＯＦＣは、比較的高温（例えば７００℃から１０００℃）で発電が行われることから、起動後、発電により発生する熱で高温が維持できる状態になるまで、燃料電池スタック１００が加熱器（図示せず）により加熱されてもよい。

【0049】

図２および図５に示すように、各発電単位１０２の空気室１６６から酸化剤ガス排出連通流路１３３を介して酸化剤ガス排出マニホールド１６２に排出された酸化剤オフガスＯＯＧは、酸化剤ガス排出マニホールド１６２の位置に設けられたガス通路部材２７の本体部２８および分岐部２９の孔を経て、当該分岐部２９に接続されたガス配管（図示せず）を介して燃料電池スタック１００の外部に排出される。また、図３および図６に示すように、各発電単位１０２の燃料室１７６から燃料ガス排出連通流路１４３を介して燃料ガス排出マニホールド１７２に排出された燃料オフガスＦＯＧは、燃料ガス排出マニホールド１７２の位置に設けられたガス通路部材２７の本体部２８および分岐部２９の孔を経て、当該分岐部２９に接続されたガス配管（図示しない）を介して燃料電池スタック１００の外部に排出される。

【0050】

Ａ－３．燃料電池スタック１００の製造方法：
図７は、本実施形態における燃料電池スタック１００の製造方法を示すフローチャートである。本実施形態における燃料電池スタック１００の製造方法は、例えば以下の通りである。なお、以下では、本製造方法において特有な部分のみを詳細に説明し、その他の部分については、例えば特開２０２０－１１３５０４号公報に記載の方法を採用すればよいため、基本的に詳細な説明を省略する。

【0051】

はじめに、アルミニウムを含有するステンレス製の板材ＰＬを準備する（Ｓ１１０）。燃料電池スタック用部品２００は、板材ＰＬを材料として形成される。板材ＰＬに含まれるアルミニウムは、例えば１．５質量％以上であって、１０質量％未満である。本工程では、最終製品での用途に応じた所定の厚みの板材ＰＬを準備する。Ｓ１１０の工程は、特許請求の範囲における準備工程の一例である。

【0052】

次に、酸化雰囲気で板材ＰＬを熱処理することにより、板材ＰＬにアルミニウム酸化物を含む被膜ＯＣを形成する（Ｓ１２０）。燃料電池スタック用部品２００は、例えば耐酸化性の向上のため、表面にアルミニウム酸化物（例えば、アルミナ）を含む被膜ＯＣが形成されている。本工程では、酸化雰囲気下で板材ＰＬに熱処理を施すことにより、板材ＰＬに含まれるアルミニウムを雰囲気中の酸素と反応させ、板材ＰＬの表面に被膜ＯＣを形成する。Ｓ１２０の工程は、特許請求の範囲における熱処理工程の一例である。

【0053】

図８は、本実施形態における板材ＰＬの熱処理工程を概略的に示す説明図である。熱処理を行う前の板材ＰＬは、ロールＲＩとしてロール状に巻かれた状態となっている。熱処理工程では、ロール状に巻かれた板材ＰＬを巻き出し、巻き出したロールＲＩを熱処理炉ＨＴに通過させる。熱処理炉ＨＴは、連続式の熱処理炉であり、熱処理炉ＨＴの中を板材ＰＬが連続的に通過することによって熱処理が行われる。熱処理は、酸化雰囲気下で、例えば、６００℃以上、１１００℃以下で２分以上行い、熱処理によって板材ＰＬの表面に被膜ＯＣを形成する。熱処理炉ＨＴを通過した後の板材ＰＬは、熱処理炉ＨＴに対してロールＲＩとは反対側において、ロールＲＥとして再度ロール状に巻かれる。このように、熱処理を終えた板材ＰＬをロールＲＥとして再びロール状に巻き取ることにより、それに伴ってロールＲＩが巻き出され、連続的に板材ＰＬを熱処理炉ＨＴに通過させることができる。

【0054】

次に、被膜ＯＣが形成された板材ＰＬをプレスおよび切断して、燃料電池スタック用部品２００を形成する（Ｓ１３０）。本実施形態における燃料電池スタック用部品２００のうち、単セル用セパレータ１２０およびＩＣ用セパレータ１８０は、燃料電池スタック１００として組み立てられた際に上下方向に面する表面に凹凸が形成されている。本工程では、まず、最終製品において単セル用セパレータ１２０およびＩＣ用セパレータ１８０として用いられる板材ＰＬにプレス加工を施す。次に、熱処理が行われた後、または、必要に応じてプレス加工された後の板材ＰＬに切断加工を施し、最終製品として用いられる形状に加工する。すなわち、切断加工では、単セル用セパレータ１２０、ＩＣ用セパレータ１８０および下端用セパレータ１８９のそれぞれの外形、各ボルト孔１０９、各連通孔１０８等を形成する。Ｓ１３０の工程は、特許請求の範囲における切断工程の一例である。

【0055】

以上、Ｓ１１０からＳ１３０までの工程を経ることにより、燃料電池スタック用部品２００を製造する。Ｓ１１０からＳ１３０までの工程は、特許請求の範囲における部品製造工程の一例である。

【0056】

次に、燃料電池スタック用部品２００を第１ガラスシール９６または第２ガラスシール１２５と接合する（Ｓ１４０）。図６に示すように、燃料電池スタック用部品２００のうちの単セル用セパレータ１２０およびＩＣ用セパレータ１８０は、第１ガラスシール９６と接合される。また、燃料電池スタック用部品２００のうちの単セル用セパレータ１２０は、第２ガラスシール１２５と接合される。本工程では、例えば、８００℃で、３時間の加温によってガラスを溶融させ、その後、溶融ガラスを硬化させることによって、第１ガラスシール９６および第２ガラスシール１２５を形成し、かつ、燃料電池スタック用部品２００と第１ガラスシール９６または第２ガラスシール１２５とを接合する。Ｓ１４０の工程は、特許請求の範囲における接合工程の一例である。

【0057】

次に、燃料電池スタック１００を組み立てる（Ｓ１５０）。本工程では、残りの組み立て工程（例えば、ボルト２２により締結する工程等）を行う。以上により、燃料電池スタック１００の製造が完了する。

【0058】

Ａ－４．単セル用セパレータ１２０の詳細構成：
図９は、単セル用セパレータ１２０の詳細構成を示す説明図である。図９は、図６のＸ１部の構成を拡大して示している。前述の燃料電池スタック１００の製造方法によって製造された単セル用セパレータ１２０は、基材ＢＭと、被膜ＯＣとを備える。なお、本実施形態では単セル用セパレータ１２０の詳細構成について説明するが、ＩＣ用セパレータ１８０および下端用セパレータ１８９についても基本的には同様の構成を有する。

【0059】

基材ＢＭは、単セル用セパレータ１２０における被膜部分（被膜ＯＣ）に覆われた部分である。基材ＢＭは、アルミニウムを含有するステンレス材料で構成されている。基材ＢＭは、表面Ｓ１と裏面Ｓ２と側面Ｓ３とを有する。表面Ｓ１と裏面Ｓ２とは、切断加工による切断を受けていない面（つまり、発電単位１０２が積層する方向に面する表面）であり、表面Ｓ１は上方向に面しており、裏面Ｓ２は下方向に面している。側面Ｓ３は、切断加工によって切断を受けた面（つまり、発電単位１０２が積層する方向に交差する方向に面する表面）である。なお、側面Ｓ３には、図６に示した燃料ガス排出マニホールド１７２に面する表面だけでなく、燃料ガス供給マニホールド１７１や各ボルト孔１０９に面する表面や、単セル用セパレータ１２０の外郭線を形成する表面等も含まれる。

【0060】

被膜ＯＣは、アルミニウム酸化物を含む。本実施形態における単セル用セパレータ１２０は、表面に被膜ＯＣが形成された後に切断加工がされる。そのため、被膜ＯＣは、少なくとも基材ＢＭの表面Ｓ１と裏面Ｓ２と（すなわち、切断を受けていない面）に形成されており、一方で、基材ＢＭの側面Ｓ３（すなわち、切断を受けた面）には、被膜ＯＣが形成されていない、または、表面Ｓ１および裏面Ｓ２に形成された被膜ＯＣよりも薄い被膜ＯＣが形成されている。基材ＢＭの側面Ｓ３に形成された被膜ＯＣの厚みは、例えば、基材ＢＭの表面Ｓ１および裏面Ｓ２に形成された被膜ＯＣの厚みの９０％以下であることが好ましく、８７％以下であることがより好ましい。

【0061】

なお、被膜ＯＣの厚みは、ＳＥＭ－ＥＤＳを用いて単セル用セパレータ１２０の断面を例えば５０００倍に拡大した画像に基づいて観察できる。基材ＢＭの表面Ｓ１、裏面Ｓ２、側面Ｓ３のそれぞれに形成された被膜ＯＣの厚みの大小を比較する際は、例えば、各面に形成された被膜ＯＣについて任意の５か所で厚みを測定し、当該５か所の厚みの平均値を比較することにより行うことができる。

【0062】

金属の表面を覆う酸化物被膜は、金属に対する溶融ガラスの濡れ性（親和性）を向上させることが知られている。すなわち、本実施形態においては、単セル用セパレータ１２０の被膜ＯＣは、単セル用セパレータ１２０に対する第１ガラスシール９６の前駆体である溶融ガラスの濡れ性を向上させている。そのため、単セル用セパレータ１２０と第１ガラスシール９６との接合性が向上し、燃料ガスＦＧまたは燃料オフガスＦＯＧのリークを効果的に抑制する。一方で、前述のように、単セル用セパレータ１２０において、第１ガラスシール９６との接合面を構成しない基材ＢＭの側面Ｓ３には、被膜ＯＣが形成されていない、または、第１ガラスシール９６との接合面を構成する基材ＢＭの表面Ｓ１および裏面Ｓ２に形成された被膜ＯＣよりも薄い被膜ＯＣが形成されている。すなわち、単セル用セパレータ１２０の側面に対する溶融ガラスの濡れ性が比較的低いため、例えば燃料電池スタック１００の組み立ての際に、溶融ガラスが単セル用セパレータ１２０の側面に拡がることを抑制し、燃料電池スタック１００の製造誤差を低減する。

【0063】

Ａ－５．本実施形態の効果：
以上説明したように、本実施形態の燃料電池スタック用部品２００の製造方法は、アルミニウムを含有するステンレス製の板材ＰＬを準備する準備工程Ｓ１１０と、酸化雰囲気で板材ＰＬを熱処理することにより、板材ＰＬにアルミニウム酸化物を含む被膜ＯＣを形成する熱処理工程Ｓ１２０と、被膜ＯＣが形成された板材ＰＬを切断して燃料電池スタック用部品２００を形成する切断工程Ｓ１３０とを備える。

【0064】

燃料電池スタック用部品２００の製造方法によれば、板材ＰＬを熱処理することによって板材ＰＬにアルミニウム酸化物を含む被膜ＯＣを形成し、熱処理が施された後の板材ＰＬを最終製品で用いられる形状に切断する。このように、切断前の板材ＰＬに対して熱処理を行うことができるため、例えば切断後の個々の板材ＰＬを熱処理する場合と比較して、板材ＰＬの熱処理炉ＨＴへのセッティングが簡略化され、燃料電池スタック用部品２００の製造方法における手間を低減することができる。

【0065】

また、燃料電池スタック用部品２００の製造方法によれば、熱処理を行った後に板材ＰＬの切断を行うため、板材ＰＬを切断した後に熱処理を行う場合と比較して、燃料電池スタック用部品２００の最終製品における寸法の精度を向上することができる。

【0066】

また、本実施形態の燃料電池スタック用部品２００の製造方法において、熱処理工程Ｓ１２０では、ロール状に巻かれた板材ＰＬを巻き出し、巻き出された板材ＰＬを連続式の熱処理炉ＨＴに通過させることによって熱処理する。本実施形態の燃料電池スタック用部品２００の製造方法によれば、板材ＰＬを連続式の熱処理炉ＨＴに通過させることによって熱処理を行う。そのため、例えば板材をバッチ式の熱処理炉に設置する場合と比較して、燃料電池スタック用部品２００の製造方法における手間をより効果的に低減することができる。

【0067】

また、本実施形態の燃料電池スタック１００の製造方法は、燃料電池スタック用部品２００と、燃料電池スタック用部品２００に接合される第１ガラスシール９６または第２ガラスシール１２５とを備える燃料電池スタック１００の製造方法であって、燃料電池スタック用部品２００の製造方法により燃料電池スタック用部品２００を製造する部品製造工程Ｓ１１０～Ｓ１３０と、燃料電池スタック用部品２００を第１ガラスシール９６または第２ガラスシール１２５と接合する接合工程Ｓ１４０とを備える。

【0068】

本実施形態の燃料電池スタック１００の製造方法によれば、燃料電池スタック用部品２００にアルミニウム酸化物を含む被膜ＯＣを形成することにより、燃料電池スタック用部品２００に対するガラスの濡れ性（親和性）が向上する。そのため、燃料電池スタック用部品２００と第１ガラスシール９６または第２ガラスシール１２５との接合強度を向上することができる。

【0069】

また、本実施形態の燃料電池スタック用部品２００は、アルミニウムを含有するステンレス材料で構成された基材ＢＭと、アルミニウム酸化物を含み、少なくとも基材ＢＭの表面Ｓ１と裏面Ｓ２とに形成された被膜ＯＣとを備え、基材ＢＭの側面Ｓ３には、被膜ＯＣが形成されていない、または、表面Ｓ１および裏面Ｓ２に形成された被膜ＯＣよりも薄い被膜ＯＣが形成されている。

【0070】

燃料電池スタック用部品２００の表面Ｓ１または裏面Ｓ２に、例えばガラスが接合される構成を備える燃料電池スタック１００を組み立てる際、燃料電池スタック用部品２００の側面Ｓ３の濡れ性が過度に高いと、溶融されたガラスが側面Ｓ３にまで拡がってしまい、例えば燃料電池スタック１００の製造誤差を引き起こすおそれがある。本実施形態の燃料電池スタック用部品２００によれば、基材ＢＭの側面Ｓ３には、被膜ＯＣが形成されていない、または、表面Ｓ１および裏面Ｓ２に形成された被膜ＯＣよりも薄い被膜ＯＣが形成されている。換言すれば、燃料電池スタック用部品２００の側面Ｓ３は、ガラスとの関係において、比較的濡れ性が低い。そのため、溶融されたガラスが、ガラスとの接合に関与しない基材ＢＭの側面Ｓ３にまで拡がることを抑制し、燃料電池スタック１００の製造誤差を低減することができる。

【0071】

Ｂ．変形例：
本明細書で開示される技術は、上述の実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の形態に変形することができ、例えば次のような変形も可能である。

【0072】

上記実施形態における燃料電池スタック１００や発電単位１０２の構成は、あくまで一例であり、種々変形可能である。例えば、上記実施形態における燃料電池スタック１００に含まれる単セル１１０の個数（発電単位１０２の個数）は、あくまで一例であり、単セル１１０の個数は、燃料電池スタック１００に要求される出力電圧に応じて適宜決められる。

【0073】

上記実施形態では、単セル用セパレータ１２０と、ＩＣ用セパレータ１８０と、下端用セパレータ１８９とが燃料電池スタック用部品２００に相当するものとしているが、燃料電池スタック用部品２００はこれに限られない。すなわち、燃料電池スタック１００を構成する他の部材であっても、前述した単セル用セパレータ１２０と同様の構成を有する部材は、燃料電池スタック用部品２００に該当する。

【0074】

上記実施形態では、板材ＰＬが連続式の熱処理炉ＨＴで熱処理されているが、板材ＰＬは、必ずしも連続式の熱処理炉ＨＴで熱処理される必要はない。

【0075】

上記実施形態では、熱処理工程の前後における板材ＰＬがロール状に巻かれているが、必ずしもロール状に巻かれる必要はない。

【0076】

また、上記実施形態では、燃料電池スタック用部品２００に接合されるガラスとして第１ガラスシール９６および第２ガラスシール１２５を例示しているが、これに限定されない。例えば、燃料極側フレーム１４０を挟んで上下方向に対向する単セル用セパレータ１２０とＩＣ用セパレータ１８０との間に設けられるガラスであってもよい。

【0077】

また、上記実施形態における各部材を構成する材料は、あくまで例示であり、各部材が他の材料により構成されていてもよい。例えば、ステンレス製の板材ＰＬは、アルミニウム以外の他の元素が含まれていてもよい。

【0078】

また、上記実施形態の燃料電池スタック１００は、カウンターフロータイプのＳＯＦＣであるが、本明細書に開示される技術は、コフロータイプのＳＯＦＣにも適用可能である。また、本明細書に開示される技術は、クロスフロータイプのＳＯＦＣにも同様に適用可能である。

【0079】

また、上記実施形態では、単セル１１０は、燃料極支持型の単セルであるが、電解質支持型や金属支持型等の他のタイプの単セルであってもよい。

【0080】

上記実施形態では、燃料ガスに含まれる水素と酸化剤ガスに含まれる酸素との電気化学反応を利用して発電を行う固体酸化物形燃料電池（ＳＯＦＣ）を対象としているが、本明細書に開示される技術は、例えば、水の電気分解反応を利用して水素の生成を行う固体酸化物形電解セル（ＳＯＥＣ）の構成単位である複数の電解単セルを備える電解セルスタックにも同様に適用可能である。なお、電解セルスタックの構成は、例えば特開２０１６－８１８１３号に記載されているように公知であるためここでは詳述しないが、概略的には上述した実施形態における燃料電池スタック１００と同様の構成である。すなわち、上述した実施形態における燃料電池スタック１００を電解セルスタックと読み替え、発電単位１０２を電解セル単位と読み替え、単セル１１０を電解単セルと読み替えればよい。ただし、電解セルスタックの運転の際には、空気極１１４がプラス（陽極）で燃料極１１６がマイナス（陰極）となるように両電極間に電圧が印加されると共に、連通孔１０８を介して原料ガスとしての水蒸気が供給される。これにより、各電解セル単位において水の電気分解反応が起こり、燃料室１７６で水素ガスが発生し、連通孔１０８を介して電解セルスタックの外部に水素が取り出される。このような構成の電解単セルにおいても、上記実施形態と同様の構成を採用することにより、上記実施形態と同様の作用効果を奏する。

【0081】

上記実施形態では、固体酸化物形燃料電池（ＳＯＦＣ）を例に説明したが、本明細書に開示される技術は、溶融炭酸塩形燃料電池（ＭＣＦＣ）といった他のタイプの燃料電池（または電解セル）にも適用可能である。

【符号の説明】

【0082】

２２：ボルト ２４：ナット ２６：絶縁シート ２７：ガス通路部材 ２８：本体部 ２９：分岐部 ３２，３４：孔 ９６：第１ガラスシール １００：燃料電池スタック １０２：発電単位 １０３：発電ブロック １０４：上側エンドプレート １０６：下側エンドプレート １０８：連通孔 １０９：ボルト孔 １１０：単セル １１２：電解質層 １１４：空気極 １１６：燃料極 １１８：中間層 １２０：単セル用セパレータ １２１：貫通孔 １２４：接合部 １２５：第２ガラスシール １２６：内側部 １２７：外側部 １２８：連結部 １３０：空気極側フレーム １３１：孔 １３２：酸化剤ガス供給連通流路 １３３：酸化剤ガス排出連通流路 １３４：空気極側集電部 １４０：燃料極側フレーム １４１：孔 １４２：燃料ガス供給連通流路 １４３：燃料ガス排出連通流路 １４４：燃料極側集電部材 １４５：電極対向部 １４６：インターコネクタ対向部 １４９：スペーサー １５０：平板部 １６１：酸化剤ガス供給マニホールド １６２：酸化剤ガス排出マニホールド １６６：空気室 １７１：燃料ガス供給マニホールド １７２：燃料ガス排出マニホールド １７６：燃料室 １８０：ＩＣ用セパレータ １８１：貫通孔 １８６：内側部 １８７：外側部 １８８：連結部 １８９：下端用セパレータ １９０：インターコネクタ １９４：被覆層 １９６：導電性接合材 １９８：酸化被膜 ２００：燃料電池スタック用部品 ＦＧ：燃料ガス ＦＯＧ：燃料オフガス ＯＧ：酸化剤ガス ＯＯＧ：酸化剤オフガス ＰＬ：板材 ＲＩ：ロール ＲＥ：ロール ＨＴ：熱処理炉 ＢＭ：基材 ＯＣ：被膜 Ｓ１：表面 Ｓ２：裏面 Ｓ３：側面

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】