特開 2024-7106 電気化学反応装置の製造方法

(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】P2024007106

(43)【公開日】2024-01-18

(54)【発明の名称】電気化学反応装置の製造方法

(51)【国際特許分類】

   H01M 8/0247 20160101AFI20240111BHJP

   H01M 8/0215 20160101ALI20240111BHJP

   H01M 8/0228 20160101ALI20240111BHJP

   H01M 8/0208 20160101ALI20240111BHJP

   C25B 1/042 20210101ALI20240111BHJP

   C25B 9/00 20210101ALI20240111BHJP

   H01M 8/12 20160101ALN20240111BHJP

【ＦＩ】

H01M8/0247

H01M8/0215

H01M8/0228

H01M8/0208

C25B1/042

C25B9/00 A

H01M8/12 101

H01M8/12 102A

H01M8/12 102C

【審査請求】未請求

【請求項の数】8

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022108327

(22)【出願日】2022-07-05

(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】堀田 信行

(72)【発明者】

【氏名】中村 計介

【テーマコード（参考）】

4K021

5H126

【Ｆターム（参考）】

4K021AA01

4K021BA02

4K021DC03

5H126AA08

5H126AA12

5H126BB06

5H126CC02

5H126DD05

5H126EE11

5H126EE13

5H126FF07

5H126GG02

5H126GG12

5H126HH01

5H126HH04

5H126JJ05

5H126JJ08

(57)【要約】

【課題】単セルにガスを給排する流路を形成する部材とガラス部材との密着性を向上させる。
【解決手段】本製造方法は、電気化学反応単セルにガスを給排する流路を形成する第１部材および第２部材と、第１部材と第２部材とを接合するガラス部材と、を含む複合体を備える電気化学反応装置の製造方法であり、用意工程と第１成膜工程と接合工程とを備える。用意工程は、アルミニウムを含む金属部材である第１部材と、第２部材と、を用意する工程である。第１成膜工程は、第１部材を加熱することにより、第１部材の表面にアルミナ被膜を形成する工程である。第１成膜工程により表面にアルミナ被膜が形成された第１部材と、第２部材との間に、接合前のガラス部材である接合前ガラス部材を配置した状態で、第１部材、第２部材、および接合前ガラス部材を加熱することにより、第１部材と第２部材とを接合する工程である。
【選択図】図１０

【特許請求の範囲】

【請求項1】

電気化学反応単セルにガスを給排する流路を形成する第１部材および第２部材と、前記第１部材と前記第２部材とを接合するガラス部材と、を含む複合体を備える電気化学反応装置の製造方法であって、
アルミニウムを含む金属部材である前記第１部材と、前記第２部材と、を用意する用意工程と、
前記第１部材を加熱することにより、前記第１部材の表面にアルミナ被膜を形成する第１成膜工程と、
前記第１成膜工程により表面にアルミナ被膜が形成された前記第１部材と、前記第２部材との間に、接合前の前記ガラス部材である接合前ガラス部材を配置した状態で、前記第１部材、前記第２部材、および前記接合前ガラス部材を加熱することにより、前記第１部材と前記第２部材とを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装置の製造方法。

【請求項2】

請求項１に記載の電気化学反応装置の製造方法であって、
前記用意工程で用意する前記第１部材は、アルミニウムを１質量％以上含む、
ことを特徴とする電気化学反応装置の製造方法。

【請求項3】

請求項１または請求項２に記載の電気化学反応装置の製造方法であって、
前記第１成膜工程において、前記第１部材を酸化雰囲気において６５０℃以上１１００℃以下の温度に加熱する、
ことを特徴とする電気化学反応装置の製造方法。

【請求項4】

請求項１に記載の電気化学反応装置の製造方法であって、
前記用意工程で用意する前記第２部材は、アルミニウムを含む金属部材であり、
前記製造方法は、前記第２部材を加熱することにより、前記第２部材の表面にアルミナ被膜を形成する第２成膜工程を更に備え、
前記接合工程は、前記第１成膜工程により表面にアルミナ被膜が形成された前記第１部材と、前記第２成膜工程により表面にアルミナ被膜が形成された前記第２部材との間に、接合前の前記ガラス部材である接合前ガラス部材を配置した状態で、前記第１部材、前記第２部材、および前記接合前ガラス部材を加熱することにより、前記第１部材と前記第２部材とを接合する工程である、
ことを特徴とする電気化学反応装置の製造方法。

【請求項5】

請求項４に記載の電気化学反応装置の製造方法であって、
前記用意工程で用意する前記第２部材は、アルミニウムを１質量％以上含む、
ことを特徴とする電気化学反応装置の製造方法。

【請求項6】

請求項４または請求項５に記載の電気化学反応装置の製造方法であって、
前記第２成膜工程において、前記第２部材を酸化雰囲気において６５０℃以上１１００℃以下の温度に加熱する、
ことを特徴とする電気化学反応装置の製造方法。

【請求項7】

請求項１または請求項２に記載の電気化学反応装置の製造方法であって、
前記ガラス部材は、アルミナを含む、
ことを特徴とする電気化学反応装置の製造方法。

【請求項8】

請求項７に記載の電気化学反応装置の製造方法であって、
前記ガラス部材は、アルミナを１質量％以上含む、
ことを特徴とする電気化学反応装置の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本明細書によって開示される技術は、電気化学反応装置の製造方法に関する。

【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、固体酸化物形の燃料電池（以下、「ＳＯＦＣ」という。）が知られている。ＳＯＦＣは、一般に、複数の構成単位（以下、「燃料電池発電単位」または「発電単位」という。）が所定の方向に並べて配置された燃料電池スタックの形態で利用される。各発電単位は、燃料電池単セル（以下、単に「単セル」という。）を有する（例えば、特許文献１）。

【0003】

特許文献１の燃料電池スタックは、複数の単セルが挿入される挿入口が形成された支持体と、当該挿入口を介して複数の単セルに反応ガスを供給するための開口部を有するガスタンクとを備える。支持体とガスタンクとは、ガラス部材を介して接合されている。支持体やガスタンクは、単セルにガス（反応ガス）を給排する流路の一部を形成している。すなわち、この燃料電池スタックは、単セルにガスを給排する流路を形成する支持体（以下、「第１部材」という。）およびガスタンク（以下、「第２部材」という。）と、第１部材と第２部材とを接合するガラス部材と、を含む複合体を備える。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特許第６５９９６９６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

単セルにガスを給排する流路を形成する第１部材および第２部材と、第１部材と第２部材とを接合するガラス部材と、を含む複合体を備える構成において、第１部材とガラス部材との密着性を向上させる、という課題がある。

【0006】

なお、このような課題は、単セルにガスを給排する流路を形成する第１部材や第２部材として、上記部材（支持体、ガスタンク）以外の部材を備える構成においても共通の課題である。このような課題は、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の電解セル（以下、「ＳＯＥＣ」という。）の構成単位である電解単セルを含む電解セル単位を複数備える電解セルスタック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、燃料電池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ぶ。また、このような課題は、ＳＯＦＣやＳＯＥＣに限らず、他のタイプの燃料電池や電解セル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装置の製造方法は、電気化学反応単セルにガスを給排する流路を形成する第１部材および第２部材と、前記第１部材と前記第２部材とを接合するガラス部材と、を含む複合体を備える電気化学反応装置の製造方法であって、アルミニウムを含む金属部材である前記第１部材と、前記第２部材と、を用意する用意工程と、前記第１部材を加熱することにより、前記第１部材の表面にアルミナ被膜を形成する第１成膜工程と、前記第１成膜工程により表面にアルミナ被膜が形成された前記第１部材と、前記第２部材との間に、接合前の前記ガラス部材である接合前ガラス部材を配置した状態で、前記第１部材、前記第２部材、および前記接合前ガラス部材を加熱することにより、前記第１部材と前記第２部材とを接合する接合工程と、を備える。

【0010】

本製造方法においては、上述のように、接合工程の前に、第１部材を加熱することにより、第１部材の表面にアルミナ被膜を形成する（成膜工程）。表面にアルミナ被膜が形成された第１部材と、第２部材との間に、接合前の上記ガラス部材である接合前ガラス部材を配置した状態で、第１部材、第２部材、および接合前ガラス部材を加熱することにより、第１部材と第２部材とを接合する（接合工程）。表面にアルミナ被膜が形成された第１部材と、接合前ガラス部材とを加熱したときの第１部材に対する接合前ガラス部材の濡れ性は、第１部材が上記アルミナ被膜を有さない構成と比べて向上する。そのため、本製造方法によれば、第１部材と上記ガラス部材との密着性（ひいては、第１部材と第２部材との接合性）が優れた上記複合体を得ることができる。

【0011】

（２）上記電気化学反応装置の製造方法において、前記用意工程で用意する前記第１部材は、アルミニウムを１質量％以上含む構成としてもよい。本製造方法によれば、成膜工程において、第１部材にアルミナ被膜をより確実に形成することができ、ひいては第１部材と上記ガラス部材との密着性を特に効果的に向上させることができる。

【0012】

（３）上記電気化学反応装置の製造方法において、前記第１成膜工程において、前記第１部材を酸化雰囲気において６５０℃以上１１００℃以下の温度に加熱する構成としてもよい。本製造方法によれば、成膜工程において、第１部材にアルミナ被膜をより確実に形成することができ、ひいては第１部材と上記ガラス部材との密着性を特に効果的に向上させることができる。

【0013】

（４）上記電気化学反応装置の製造方法において、前記用意工程で用意する前記第２部材は、アルミニウムを含む金属部材であり、前記製造方法は、前記第２部材を加熱することにより、前記第２部材の表面にアルミナ被膜を形成する第２成膜工程を更に備え、前記接合工程は、前記第１成膜工程により表面にアルミナ被膜が形成された前記第１部材と、前記第２成膜工程により表面にアルミナ被膜が形成された前記第２部材との間に、接合前の前記ガラス部材である接合前ガラス部材を配置した状態で、前記第１部材、前記第２部材、および前記接合前ガラス部材を加熱することにより、前記第１部材と前記第２部材とを接合する工程である構成としてもよい。本製造方法においては、第１部材、第２部材、および接合前ガラス部材を加熱したときの第２部材に対する接合前ガラス部材の濡れ性は、第２部材が上記アルミナ被膜を有さない構成と比べて向上する。そのため、本製造方法によれば、第２部材と上記ガラス部材との密着性（ひいては、第１部材と第２部材との接合性）が優れた上記複合体を得ることができる。

【0014】

（５）上記電気化学反応装置の製造方法において、前記用意工程で用意する前記第２部材は、アルミニウムを１質量％以上含む構成としてもよい。本製造方法によれば、成膜工程において、第２部材にアルミナ被膜をより確実に形成することができ、ひいては第２部材と上記ガラス部材との密着性を特に効果的に向上させることができる。

【0015】

（６）上記電気化学反応装置の製造方法において、前記第２成膜工程において、前記第２部材を酸化雰囲気において６５０℃以上１１００℃以下の温度に加熱する構成としてもよい。本製造方法によれば、成膜工程において、第２部材にアルミナ被膜をより確実に形成することができ、ひいては第２部材と上記ガラス部材との密着性を特に効果的に向上させることができる。

【0016】

（７）上記電気化学反応装置の製造方法において、前記ガラス部材は、アルミナを含む構成としてもよい。上記ガラス部材と第１部材（および第２部材）との熱膨張率の差が大きいと、上記電気化学反応装置の稼働時における高温等、温度変化が生じたときに、これら部材の熱膨張差が大きいことにより、これら部材の剥離やクラック等の問題が発生し易い（ひいては、第１部材と第２部材との接合性が損なわれる）。本製造方法により製造される上記複合体においては、上述したように上記ガラス部材はアルミナを含むため、上記ガラス部材がアルミナを含まない構成等と比較して、上記ガラス部材と、第１部材（および第２部材）の表面に形成されたアルミナ被膜との間の熱膨張率の差が小さくなる。そのため、上記電気化学反応装置の稼働時における高温等、温度変化が生じたときにおいても、上記ガラス部材とアルミナ被膜との熱膨張差に起因するこれら部材の剥離やクラック等の問題の発生を抑制することができ、ひいては、第１部材および第２部材と上記ガラス部材との密着性を更に向上させることができる。

【0017】

（８）上記電気化学反応装置の製造方法において、前記ガラス部材は、アルミナを１質量％以上含む構成としてもよい。本製造方法によれば、上述した上記ガラス部材と上記アルミナ被膜との熱膨張差に起因するこれら部材の剥離やクラック等の問題の発生を特に効果的に抑制することができ、ひいては、第１部材および第２部材と上記ガラス部材との密着性を特に効果的に向上させることができる。

【0018】

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、電気化学反応単位、複数の電気化学反応単位を備える電気化学反応セルスタック（燃料電池スタックまたは電解セルスタック）等の電気化学反応装置、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】

【0019】

【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】図４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ＹＺ断面構成を示す説明図

【図8】燃料電池スタック１００の一部（図２および図５のＸ１部）のＸＺ断面構成を拡大して示す説明図

【図9】燃料電池スタック１００の一部（図３のＸ２部）のＸＺ断面構成を拡大して示す説明図

【図10】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11】変形例としての燃料電池スタック２００２の断面構成を示す説明図

【発明を実施するための形態】

【0020】

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り、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。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。図５以降についても同様である。

【0021】

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、末端セパレータ２１０と、上端プレート２２０と、下端プレート１８９と、一対のターミナルプレート４１０，４２０と、絶縁部２００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。一対のターミナルプレート４１０，４２０のうちの一方（以下、「上側ターミナルプレート４１０」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、一対のターミナルプレート４１０，４２０のうちの他方（以下、「下側ターミナルプレート４２０」という。）は、発電ブロック１０３の下側に配置されている。末端セパレータ２１０は、上側ターミナルプレート４１０の上側に配置されており、下端プレート１８９は、下側ターミナルプレート４２０の下側に配置されている。絶縁部２００は、末端セパレータ２１０の上側に配置されている。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、絶縁部２００の上側に配置されており、一対のエンドプレート１０４，１０６のうちの他の（以下、「下側エンドプレート１０６」という。）は、下端プレート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と、末端セパレータ２１０と、下端プレート１８９と、一対のターミナルプレート４１０，４２０と、絶縁部２００とを上下から挟むように配置されている。

【0022】

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（発電ブロック１０３、末端セパレータ２１０、下端プレート１８９、一対のターミナルプレート４１０，４２０、および、絶縁部２００）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いる。上側エンドプレート１０４のＺ軸方向回りの外周の４つの角部付近には、孔が貫通形成されており、下側エンドプレート１０６のＺ軸方向回りの外周の４つの角部付近には、孔が貫通形成されている。これらの各層に形成され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。

【0023】

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の上端部は、上側エンドプレート１０４の孔を介してナット２４のネジ孔に螺合しており、各ボルト２２の下端部は、下側エンドプレート１０６の孔を介してナット２４のネジ孔に螺合している。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。

【0024】

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、下側ターミナルプレート４２０、下端プレート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。なお、以下、連通孔１０８のうち、下側エンドプレート１０６に形成された孔を、特にエンド貫通孔１０７という。

【0025】

図１および図２に示すように、燃料電池スタック１００のＺ軸方向回りの外周を構成する１つの辺（Ｙ軸に平行な２つの辺の内のＸ軸正方向側の辺）の付近に位置する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、該辺の反対側の辺（Ｙ軸に平行な２つの辺の内のＸ軸負方向側の辺）の付近に位置する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。酸化剤ガス供給マニホールド１６１および酸化剤ガス排出マニホールド１６２は、各発電単位１０２の空気極１１４（後述）との間でガスのやり取りを行うガス流路である。なお、酸化剤ガスＯＧとしては、例えば空気が使用される。

【0026】

また、図１および図３に示すように、燃料電池スタック１００のＺ軸方向回りの外周を構成する辺の内、上述した酸化剤ガス排出マニホールド１６２として機能する連通孔１０８に最も近い辺の付近に位置する他の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、上述した酸化剤ガス供給マニホールド１６１として機能する連通孔１０８に最も近い辺の付近に位置する他の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は、各発電単位１０２の燃料極１１６（後述）との間でガスのやり取りを行うガス流路である。なお、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。

【0027】

図１から図３に示すように、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とフランジ部２９とを有している。本体部２８には、上下方向に貫通するガス貫通孔２６が形成されている。本体部２８の一端（上端）は、下側エンドプレート１０６に形成されたエンド貫通孔１０７に接続されている。具体的には、本体部２８の上端は、エンド貫通孔１０７内に挿入され、例えば溶接により接合されている。なお、本体部２８の上端の外径および内径は、本体部２８の他端（下端）の外径および内径より小さくなっている。フランジ部２９は、本体部２８の下端側から上下方向（Ｚ軸方向）に垂直な面方向（ＸＹ平面に平行な方向）に張り出すように設けられている。なお、フランジ部２９の上下方向視での形状は、略矩形状であり、４つの角部のそれぞれにはボルト孔２９Ａ（図１参照）が形成されている。各ボルト孔２９Ａには、燃料電池スタック１００を外部装置に接続するためのボルト（図示しない）が挿入される。

【0028】

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のガス貫通孔２６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のガス貫通孔２６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のガス貫通孔２６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のガス貫通孔２６は、燃料ガス排出マニホールド１７２に連通している。

【0029】

（エンドプレート１０４，１０６の構成）
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、それぞれ、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の内周線は、後述する各単セル１１０の少なくとも一部を内包している。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。なお、エンドプレート１０４，１０６は、それぞれ、１枚の板状部材をプレス加工（屈曲）して形成されたものである。

【0030】

図２から図４に示すように、上側エンドプレート１０４は、平面部３１０と、凸部３２０と、を含んでいる。平面部３１０は、Ｚ軸方向に垂直な面方向（ＸＹ平面に平行な方向）に沿った平坦部分である。具体的には、平面部３１０のＺ軸方向視での形状は、全体として、矩形枠状である。なお、上述したボルト孔１０９を構成する孔は、平面部３１０におけるＺ軸方向回りの周縁部に形成されている。凸部３２０は、平面部３１０から上側に突出したリブである。凸部３２０は、外側凸部３２２と、内側凸部３２４と、を有している。外側凸部３２２は、平面部３１０の外周部から上側に突出している。外側凸部３２２は、平面部３１０の外周部の全周にわたって形成されている。内側凸部３２４は、平面部３１０の内周部から上側に突出している。内側凸部３２４は、平面部３１０の内周部の全周にわたって形成されている。

【0031】

また、下側エンドプレート１０６は、平面部５１０と、凸部５２０と、を含んでいる。平面部５１０は、Ｚ軸方向に垂直な面方向（ＸＹ平面に平行な方向）に沿った平坦部分である。具体的には、平面部５１０のＺ軸方向視での形状は、全体として、矩形枠状である。なお、上述したボルト孔１０９を構成する孔は、平面部５１０におけるＺ軸方向回りの周縁部に形成されている。凸部５２０は、平面部５１０から下側に突出したリブである。凸部５２０は、外側凸部５２２と、内側凸部５２４と、を有している。外側凸部５２２は、平面部５１０の外周部から下側に突出している。外側凸部５２２は、平面部５１０の外周部の全周にわたって形成されている。内側凸部５２４は、平面部５１０の内周部から下側に突出している。内側凸部５２４は、平面部５１０の内周部の全周にわたって形成されている。

【0032】

図２および図３に示すように、下側エンドプレート１０６には、補強部材６００が固定されている。補強部材６００は、平板部分６１０と、筒部分６２０と、を有する。平板部分６１０は、下側エンドプレート１０６の平面部５１０に平行な平板状の部分である。平板部分６１０の上下方向視での形状は、略矩形である。平板部分６１０は、下側エンドプレート１０６の平面部５１０から下方に離間した位置に配置されている。平板部分６１０の長手方向の一方側の辺は、外側凸部５２２の内壁面に接触し、例えば溶接により接合されており、平板部分６１０の長手方向の他方側の辺は、内側凸部５２４の内壁面に接触し、例えば溶接により接合されている。平板部分６１０には、ガス通路部材２７の本体部２８を挿入可能な貫通孔６１２が形成されている。筒部分６２０は、平板部分６１０の貫通孔６１２に連通する貫通孔６２２を有する円筒状の部分である。筒部分６２０は、平板部分６１０における貫通孔６１２の周囲部分から下側に突出するように形成されている。平板部分６１０の貫通孔６１２および筒部分６２０の貫通孔６２２を構成する内壁面がガス通路部材２７の本体部２８の外周面に接触し、例えば溶接により接合されている。平板部分６１０と筒部分６２０とは、一体に形成されている。補強部材６００は、耐熱性材料や、下側エンドプレート１０６やガス通路部材２７等と同一材料または熱膨張率が同じ材料により形成されていることが好ましく、例えば金属（フェライト系ステンレス等）により形成されている。

【0033】

（ターミナルプレート４１０，４２０の構成）
一対のターミナルプレート４１０，４２０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。上側ターミナルプレート４１０の中央付近には、Ｚ軸方向に貫通する孔４１２が形成されている。Ｚ軸方向視で、上側ターミナルプレート４１０に形成された孔４１２の内周線は、後述する各単セル１１０を内包している。Ｚ軸方向視で、一対のターミナルプレート４１０，４２０のそれぞれの一方側（Ｘ軸正方向側）の端部は、発電ブロック１０３から側方に張り出している。本実施形態では、上側ターミナルプレート４１０の張り出し部分は、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、下側ターミナルプレート４２０の張り出し部分は、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。

【0034】

（上端プレート２２０の構成）
上端プレート２２０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。上端プレート２２０は、発電ブロック１０３の上側に配置されており、発電ブロック１０３における上端に位置するインターコネクタ１９０（後述）に電気的に接続されている。本実施形態では、上端プレート２２０とインターコネクタ１９０とは、後述の燃料極側集電部材１４４と同一構造の接続部材を介して電気的に接続されている。

【0035】

（末端セパレータ２１０の構成）
末端セパレータ２１０は、中央付近に上下方向に貫通する略矩形の貫通孔２１１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。末端セパレータ２１０における貫通孔２１１を取り囲む部分（以下、「貫通孔周囲部」という。）は、上端プレート２２０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。末端セパレータ２１０は、上端プレート２２０と発電ブロック１０３との間の空間と燃料電池スタック１００の外部空間とを区画する。

【0036】

末端セパレータ２１０は、末端セパレータ２１０の貫通孔周囲部を含む内側部２１６と、内側部２１６より外周側に位置する外側部２１７と、内側部２１６と外側部２１７とを連結する連結部２１８とを備える。本実施形態では、内側部２１６および外側部２１７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２１８は、内側部２１６と外側部２１７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２１８における下側（発電ブロック１０３側）の部分は凸部となっており、連結部２１８における上側（上側エンドプレート１０４側）の部分は凹部となっている。このため、連結部２１８は、Ｚ軸方向における位置が内側部２１６および外側部２１７とは異なる部分を含んでいる。

【0037】

（下端プレート１８９の構成）
下端プレート１８９は、Ｚ軸方向視での外形が略矩形の平板状の部材であり、例えば絶縁材料により形成されている。下端プレート１８９の周縁部は、下側ターミナルプレート４２０と下側エンドプレート１０６との間に挟み込まれており、これにより、各マニホールド１６１，１６２，１７１，１７２のシール性と、下側ターミナルプレート４２０と下側エンドプレート１０６との絶縁性とが確保されている。

【0038】

（絶縁部２００の構成）
絶縁部２００は、中央付近に上下方向に貫通する略矩形の貫通孔が形成されたフレーム状の部材であり、例えば絶縁材料により形成されている。絶縁部２００は、上側エンドプレート１０４と末端セパレータ２１０との間に挟み込まれており、これにより、上側エンドプレート１０４と末端セパレータ２１０との絶縁性とが確保されている。

【0039】

（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り、図７は、図４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ＹＺ断面構成を示す説明図である。

【0040】

図５から図７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、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、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および一対のＩＣ用セパレータ１８０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。

【0041】

単セル１１０は、電解質層１１２と、電解質層１１２のＺ軸方向の一方側（上側）に配置された空気極１１４と、電解質層１１２のＺ軸方向の他方側（下側）に配置された燃料極１１６と、電解質層１１２と空気極１１４との間に配置された反応防止層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、反応防止層１１８）を支持する燃料極支持形の単セルである。

【0042】

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））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。反応防止層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）を含むように構成されている。反応防止層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。

【0043】

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り、Ａｌ（アルミニウム）を含む金属（フェライト系ステンレス等）により形成されている。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（および、後述する第１ガラス部材１２５）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。

【0044】

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。

【0045】

単セル用セパレータ１２０における貫通孔１２１付近には、アルミナを含有するガラスを含む第１ガラス部材（ガラスシール部）１２５が配置されている。第１ガラス部材１２５は、アルミナを１質量％以上（例えば、２．０質量％以上かつ２０質量％以下）含んでいる。第１ガラス部材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１ガラス部材１２５により、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の周縁部とが接合され、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）が効果的に抑制される。

【0046】

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、金属（例えば、フェライト系ステンレス）により形成されている。本実施形態では、インターコネクタ１９０の表面（空気室１６６に面する表面）に、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。以下では、被覆層１９４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。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。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は下側ターミナルプレート４２０および下端プレート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）。

【0047】

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り、Ａｌを含む金属（フェライト系ステンレス等）により形成されている。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、上側ターミナルプレート４１０に電気的に接続されている。

【0048】

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。

【0049】

空気極側フレーム１３０は、中央付近にＺ軸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）が電気的に絶縁される。また、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孔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孔１３３とが形成されている。

【0050】

燃料極側フレーム１４０は、中央付近にＺ軸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。また、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孔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孔１４３とが形成されている。

【0051】

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１４７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（の平板部１５０）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、下側ターミナルプレート４２０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（または下端プレート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（または下側ターミナルプレート４２０）との電気的接続が良好に維持される。燃料極側集電部材１４４は、例えば、平板状の材料（例えば、厚さ１０～２００μｍのニッケル箔）に複数の矩形の切り込みを入れ、該材料の上に複数の孔が形成されたシート状の燃料極側集電部材１４４を配置した状態で、複数の矩形部分を曲げ起こしてスペーサー１４９を挟むように加工することにより作製される。曲げ起こされた各矩形部分が電極対向部１４５となり、曲げ起こされた部分以外の穴が開いた状態の平板部分がインターコネクタ対向部１４６となり、電極対向部１４５とインターコネクタ対向部１４６とをつなぐ部分が連接部１４７となる。

【0052】

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の本体部２８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のガス貫通孔２６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孔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の本体部２８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のガス貫通孔２６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孔１４２を介して、燃料室１７６に供給される。

【0053】

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、下側ターミナルプレート４２０）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、上側ターミナルプレート４１０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には、下側ターミナルプレート４２０が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ターミナルプレート４１０，４２０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６００℃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。

【0054】

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孔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のガス貫通孔２６を経て、当該本体部２８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孔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のガス貫通孔２６を経て、当該本体部２８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。

【0055】

なお、本実施形態の燃料電池スタック１００は、各発電単位１０２において、空気室１６６における酸化剤ガスＯＧの主たる流れ方向（Ｘ軸正方向からＸ軸負方向へ向かう方向）と燃料室１７６における燃料ガスＦＧの主たる流れ方向（Ｘ軸負方向からＸ軸正方向へ向かう方向）とが略反対方向（互いに対向する方向）である、カウンターフロータイプのＳＯＦＣである。

【0056】

Ａ－３．単セル用セパレータ１２０および単セル１１０の周辺の詳細構成：
図８は、燃料電池スタック１００の一部（図２および図５のＸ１部）のＸＺ断面構成を拡大して示す説明図である。図８には、単セル用セパレータ１２０および単セル１１０の周辺の構成が示されている。

【0057】

燃料電池スタック１００（が備える発電単位１０２）は、上述した単セル用セパレータ１２０と単セル１１０と第１ガラス部材１２５とを備える。単セル用セパレータ１２０、単セル１１０、および第１ガラス部材１２５は、結合して一体となっている。すなわち、燃料電池スタック１００は、単セル用セパレータ１２０と単セル１１０と第１ガラス部材１２５とを含む複合体（以下、「第１複合体」という。）７００を備える。単セル用セパレータ１２０および単セル１１０は、単セル１１０にガス（酸化剤ガスＯＧ、燃料ガスＦＧ）を給排する流路（空気室１６６、燃料室１７６）を形成する部材に該当する。「単セル１１０にガスを給排する流路」とは、単セル１１０にガスを供給する用途と、単セル１１０からガスを排出する用途との少なくとも一方の用途で利用されうる流路を意味する（以下同様）。なお、第１複合体７００は、特許請求の範囲における複合体の一例であり、第１複合体７００の一部としての単セル用セパレータ１２０は、特許請求の範囲における第１部材の一例であり、第１複合体７００の一部としての単セル１１０は、特許請求の範囲における第２部材の一例である。

【0058】

上述したように、単セル用セパレータ１２０は、Ａｌを含む金属により形成されている。単セル用セパレータ１２０の表面ＳＦ１には、アルミナ被膜ＡＩ１が形成されている。より具体的には、単セル用セパレータ１２０のうち、第１ガラス部材１２５と接触する部分において、アルミナ被膜ＡＩ１が形成されている。アルミナ被膜ＡＩ１の膜厚は、例えば０．１μｍ以上かつ３．０μｍ以下である。

【0059】

Ａ－４．単セル用セパレータ１２０およびＩＣ用セパレータ１８０の周辺の詳細構成：
図９は、燃料電池スタック１００の一部（図３のＸ２部）のＸＺ断面構成を拡大して示す説明図である。図９には、単セル用セパレータ１２０およびＩＣ用セパレータ１８０の周辺の構成が示されている。

【0060】

燃料電池スタック１００（が備える発電単位１０２）は、上述した単セル用セパレータ１２０とＩＣ用セパレータ１８０とを備え、更に、単セル用セパレータ１２０とＩＣ用セパレータ１８０とを接合する第２ガラス部材１２９を備える。第２ガラス部材１２９は、空気極側フレーム１３０の孔１３１内に位置している。第２ガラス部材１２９は、アルミナを含有するガラスを含んでいる。第２ガラス部材１２９は、アルミナを１質量％以上（例えば、２．０質量％以上かつ２０質量％）含んでいる。第２ガラス部材１２９は、連通孔１０８付近において、単セル用セパレータ１２０の表面とＩＣ用セパレータ１８０の表面との両方に接触するように形成されている。単セル用セパレータ１２０、ＩＣ用セパレータ１８０、および第２ガラス部材１２９は、結合して一体となっている。すなわち、燃料電池スタック１００は、単セル用セパレータ１２０とＩＣ用セパレータ１８０と第２ガラス部材１２９とを含む複合体（以下、「第２複合体」という。）８００を備える。単セル用セパレータ１２０およびＩＣ用セパレータ１８０は、単セル１１０にガス（酸化剤ガスＯＧ、燃料ガスＦＧ）を給排する流路（空気室１６６、燃料室１７６）を形成する部材に該当する。なお、第２複合体８００は、特許請求の範囲における複合体の一例であり、第２複合体８００の一部としての単セル用セパレータ１２０は、特許請求の範囲における第１部材の一例であり、第２複合体８００の一部としてのＩＣ用セパレータ１８０は、特許請求の範囲における第２部材の一例である。

【0061】

単セル用セパレータ１２０のうち、第２ガラス部材１２９と接触する部分において、アルミナ被膜ＡＩ１が形成されている。

【0062】

上述したように、ＩＣ用セパレータ１８０は、Ａｌを含む金属により形成されている。ＩＣ用セパレータ１８０の表面ＳＦ３には、アルミナ被膜ＡＩ４が形成されている。より具体的には、ＩＣ用セパレータ１８０のうち、第２ガラス部材１２９と接触する部分において、アルミナ被膜ＡＩ４が形成されている。アルミナ被膜ＡＩ４の膜厚は、例えば０．１μｍ以上かつ３．０μｍ以下である。

【0063】

Ａ－５．下側エンドプレート１０６および下側ターミナルプレート４２０の周辺の詳細構成：
図９には、下側エンドプレート１０６および下側ターミナルプレート４２０の周辺の構成が示されている。

【0064】

燃料電池スタック１００は、上述した下側エンドプレート１０６と下側ターミナルプレート４２０とを備え、更に、下側エンドプレート１０６と下側ターミナルプレート４２０とを接合する第３ガラス部材１９１を備える。第３ガラス部材１９１は、アルミナを含有するガラスを含んでいる。第３ガラス部材１９１は、アルミナを１質量％以上（例えば、２．０質量％以上かつ２０質量％）含んでいる。第３ガラス部材１９１は、連通孔１０８付近において、下側エンドプレート１０６の表面と下側ターミナルプレート４２０の表面との両方に接触するように形成されている。下側エンドプレート１０６、下側ターミナルプレート４２０、および第３ガラス部材１９１は、結合して一体となっている。すなわち、燃料電池スタック１００は、下側エンドプレート１０６と下側ターミナルプレート４２０と第３ガラス部材１９１とを含む複合体（以下、「第３複合体」という。）９００を備える。下側エンドプレート１０６および下側ターミナルプレート４２０は、単セル１１０にガス（酸化剤ガスＯＧ、燃料ガスＦＧ）を給排する流路を形成する部材に該当する。なお、第３複合体９００は、特許請求の範囲における複合体の一例であり、第３複合体９００の一部としての下側エンドプレート１０６は、特許請求の範囲における第１部材の一例であり、第３複合体９００の一部としての下側ターミナルプレート４２０は、特許請求の範囲における第２部材の一例である。

【0065】

下側エンドプレート１０６は、Ａｌを含んでいる。下側エンドプレート１０６の表面ＳＦ４には、アルミナ被膜ＡＩ５が形成されている。より具体的には、下側エンドプレート１０６のうち、第３ガラス部材１９１と接触する部分において、アルミナ被膜ＡＩ５が形成されている。アルミナ被膜ＡＩ５の膜厚は、例えば０．１μｍ以上かつ３．０μｍ以下である。

【0066】

下側ターミナルプレート４２０は、Ａｌを含んでいる。下側ターミナルプレート４２０の表面ＳＦ５には、アルミナ被膜ＡＩ６が形成されている。より具体的には、下側ターミナルプレート４２０のうち、第３ガラス部材１９１と接触する部分においても、アルミナ被膜ＡＩ６が形成されている。アルミナ被膜ＡＩ６の膜厚は、例えば０．１μｍ以上かつ３．０μｍ以下である。

【0067】

Ａ－６．燃料電池スタック１００の製造方法：
図１０は、燃料電池スタック１００の製造の流れを示すフローチャートである。なお、以下では、本実施形態の製造方法において特有な部分のみを説明し、その他の部分については、例えば特開２０１８－１３３２２４号公報に記載の方法を採用すればよいため、その説明を省略する。

【0068】

（用意工程）
まず、燃料電池スタック１００を構成する部材として、単セル１１０等の主要部材に加え、単セル用セパレータ１２０、ＩＣ用セパレータ１８０、下側エンドプレート１０６、下側ターミナルプレート４２０等（以下、「特定部材」という。）を用意する（図１０のＳＴ１）。このときの特定部材１２０，１８０，１０６，４２０は、Ａｌを含む部材である必要があるが、表面ＳＦ１，・・・，ＳＦ５に上記アルミナ被膜ＡＩ１，・・・，ＡＩ６が形成されていないものであってよい。各特定部材１２０，１８０，１０６，４２０は、Ａｌを１質量％以上（例えば、１．５質量％以上かつ５．０質量％以下）含む。なお、ここで用意する単セル１１０は、上述した特開２０１８－１３３２２４号公報に記載の方法等により作製することができる。以下、ＳＴ１の工程を「用意工程ＳＴ１」という。

【0069】

（成膜工程）
次に、特定部材１２０，１８０，１０６，４２０を加熱（熱処理）することにより、特定部材１２０，１８０，１０６，４２０の表面ＳＦ１，・・・，ＳＦ５にアルミナ被膜ＡＩ１，・・・，ＡＩ６を形成する（図１０のＳＴ２）。具体的には、電気炉を用いて加熱することにより、特定部材１２０，１８０，１０６，４２０の表面ＳＦ１，・・・，ＳＦ５にアルミナ被膜ＡＩ１，・・・，ＡＩ６を形成する。本実施形態では、各特定部材１２０，１８０，１０６，４２０を、酸化雰囲気において６５０℃以上１１００℃以下の温度に加熱する。以下、ＳＴ２の工程を「成膜工程ＳＴ２」という。成膜工程ＳＴ２は、特許請求の範囲における第１成膜工程や第２成膜工程の一例である。

【0070】

（接合工程）
次に、単セル１１０、特定部材１２０，１８０，１０６，４２０を接合する部材として、接合前（固化前、以下同様）の第１ガラス部材１２５である接合前第１ガラス部材（１２５）、接合前の第２ガラス部材１２９である接合前第２ガラス部材（１２９）、および接合前の第３ガラス部材１９１である接合前第３ガラス部材（１９１）を配置した状態で、これらを加熱（熱処理）することにより、単セル１１０、特定部材１２０，１８０，１０６，４２０を互いに接合する（図１０のＳＴ３）。なお、本実施形態では、特定部材１２０，１８０，１０６，４２０に対する濡れ性を向上させるために、接合前第１ガラス部材（１２５）、接合前第２ガラス部材（１２９）、および接合前第３ガラス部材（１９１）がアルミナを含む構成としてある。以下、ＳＴ３の工程を「接合工程ＳＴ３」という。

【0071】

例えば、まず、単セル１１０と、特定部材の１つである単セル用セパレータ１２０と、接合前第１ガラス部材（１２５）とを有する１次積層体を作製する。このとき、単セル１１０と単セル用セパレータ１２０との間に、接合前第１ガラス部材（１２５）を配置する。当該１次積層体を加熱（熱処理）することにより、第１ガラス部材１２５が形成され、単セル１１０と単セル用セパレータ１２０とが接合される（本実施形態では燃料電池スタックに備えられる発電単位１０２の個数分として、７つの１次積層体を作製する。）。次に、当該１次積層体に、残りの特定部材１８０，１０６，４２０と、接合前第２ガラス部材（１２９）と、接合前第３ガラス部材（１９１）とを配置した２次積層体を作製する。このとき、単セル用セパレータ１２０とＩＣ用セパレータ１８０との間に、接合前第２ガラス部材（１２９）を配置する。下側エンドプレート１０６と下側ターミナルプレート４２０との間に、接合前第３ガラス部材（１９１）を配置する。当該２次積層体を加熱（熱処理）することにより、第２ガラス部材１２９が形成され、単セル用セパレータ１２０とＩＣ用セパレータ１８０とが接合されると共に、第３ガラス部材１９１が形成され、下側エンドプレート１０６と下側ターミナルプレート４２０とが接合される。なお、上記加熱前の接合前ガラス部材（接合前第１ガラス部材（１２５）、接合前第２ガラス部材（１２９）、接合前第３ガラス部材（１９１））の配置や形状は、上記加熱によりガラス部材（第１ガラス部材１２５、第２ガラス部材１２９、第３ガラス部材１９１）が形成されることにより各部材の接合がなされる限りにおいて、特に限定されるものではない。

【0072】

次に、各特定部材１２０，１８０，１０６（下側ターミナルプレート４２０を除く）等に形成された連通孔１０８にボルト２２を挿入し、ボルト２２の両側にナット２４を嵌めることにより、上記２次積層体を締結する。なお、当該接合工程ＳＴ３において、接合前の接合部１２４である接合前接合部（例えば、導電性材料を含有するペースト）を加熱（熱処理）することにより接合部１２４を形成する工程を兼ねるとしてよいが、そうでない場合は接合部１２４を形成する工程を別個に行う。

【0073】

（残りの組み立て等の工程）
次に、残りの組み立て等の工程を行うことにより（図１０のＳＴ４）、上述した構成の燃料電池スタック１００の製造が完了する。

【0074】

Ａ－７．本実施形態の効果：
（第１複合体７００について）
上述したように、本実施形態の燃料電池スタック１００は、単セル用セパレータ１２０（第１部材）および単セル１１０（第２部材）と、第１ガラス部材１２５と、を含む第１複合体７００を備える。単セル用セパレータ１２０は、単セル１１０にガス（酸化剤ガスＯＧ、燃料ガスＦＧ）を給排する流路（空気室１６６、燃料室１７６）を形成する。第１ガラス部材１２５は、単セル用セパレータ１２０と単セル１１０とを接合する。

【0075】

本実施形態の燃料電池スタック１００の製造方法は、上述した用意工程ＳＴ１と成膜工程ＳＴ２と接合工程ＳＴ３とを備える。用意工程ＳＴ１は、Ａｌを含む金属部材である単セル用セパレータ１２０（第１部材）と、単セル１１０（第２部材）と、を用意する工程である。成膜工程ＳＴ２は、単セル用セパレータ１２０を加熱することにより、単セル用セパレータ１２０の表面ＳＦ１にアルミナ被膜ＡＩ１を形成する工程である。接合工程ＳＴ３は、成膜工程ＳＴ２により表面ＳＦ１にアルミナ被膜ＡＩ１が形成された単セル用セパレータ１２０と、単セル１１０との間に、接合前の第１ガラス部材１２５である接合前第１ガラス部材（１２５）を配置した状態で、単セル用セパレータ１２０、単セル１１０、および接合前第１ガラス部材（１２５）を加熱することにより、単セル用セパレータ１２０と単セル１１０とを接合する工程である。

【0076】

本製造方法においては、上述のように、接合工程ＳＴ３の前に、単セル用セパレータ１２０（第１部材）を加熱することにより、単セル用セパレータ１２０の表面ＳＦ１にアルミナ被膜ＡＩ１を形成する（成膜工程ＳＴ２）。表面ＳＦ１にアルミナ被膜ＡＩ１が形成された単セル用セパレータ１２０と、単セル１１０（第２部材）との間に、接合前の第１ガラス部材１２５である接合前第１ガラス部材（１２５）を配置した状態で、単セル用セパレータ１２０、単セル１１０、および接合前第１ガラス部材（１２５）を加熱することにより、単セル用セパレータ１２０と単セル１１０とを接合する（接合工程ＳＴ３）。表面ＳＦ１にアルミナ被膜ＡＩ１が形成された単セル用セパレータ１２０と、接合前第１ガラス部材（１２５）とを加熱したときの単セル用セパレータ１２０に対する接合前第１ガラス部材（１２５）の濡れ性は、単セル用セパレータ１２０が上記アルミナ被膜ＡＩ１を有さない構成と比べて向上する。そのため、本製造方法によれば、単セル用セパレータ１２０と第１ガラス部材１２５との密着性（ひいては、単セル用セパレータ１２０と単セル１１０との接合性）が優れた第１複合体７００を得ることができる。これにより、単セル用セパレータ１２０と単セル１１０との間のガスシール性を向上させることができる。

【0077】

また、本製造方法においては、用意工程ＳＴ１で用意する単セル用セパレータ１２０（第１部材）は、Ａｌを１質量％以上含む。そのため、本実施形態によれば、成膜工程ＳＴ２において、単セル用セパレータ１２０にアルミナ被膜ＡＩ１をより確実に形成することができ、ひいては単セル用セパレータ１２０と第１ガラス部材１２５との密着性を特に効果的に向上させることができる。

【0078】

また、本製造方法においては、成膜工程ＳＴ２において、単セル用セパレータ１２０（第１部材）を酸化雰囲気において６５０℃以上１１００℃以下の温度に加熱する。そのため、本実施形態によれば、成膜工程ＳＴ２において、単セル用セパレータ１２０にアルミナ被膜ＡＩ１をより確実に形成することができ、ひいては単セル用セパレータ１２０と第１ガラス部材１２５との密着性を特に効果的に向上させることができる。

【0079】

また、本製造方法においては、第１ガラス部材１２５は、アルミナを含む。第１ガラス部材１２５と単セル用セパレータ１２０（第１部材）との熱膨張率の差が大きいと、燃料電池スタック１００の稼働時における高温等、温度変化が生じたときに、これら部材の熱膨張差が大きいことにより、これら部材の剥離やクラック等の問題が発生し易い（ひいては、単セル用セパレータ１２０と単セル１１０との接合性が損なわれる）。本製造方法により製造される第１複合体７００においては、上述したように第１ガラス部材１２５はアルミナを含むため、第１ガラス部材１２５がアルミナを含まない（かつ、Ａｌを含む）構成等と比較して、第１ガラス部材１２５と、単セル用セパレータ１２０の表面ＳＦ１に形成されたアルミナ被膜ＡＩ１との間の熱膨張率の差が小さくなる。そのため、燃料電池スタック１００の稼働時における高温等、温度変化が生じたときにおいても、第１ガラス部材１２５とアルミナ被膜ＡＩ１との熱膨張差に起因するこれら部材の剥離やクラック等の問題の発生を抑制することができ、ひいては、単セル用セパレータ１２０および単セル１１０と第１ガラス部材１２５との密着性を更に向上させることができる。

【0080】

また、本製造方法においては、第１ガラス部材１２５は、アルミナを１質量％以上含む。そのため、本実施形態によれば、上述した第１ガラス部材１２５と上記アルミナ被膜ＡＩ１との熱膨張差に起因するこれら部材の剥離やクラック等の問題の発生を特に効果的に抑制することができ、ひいては、単セル用セパレータ１２０（第１部材）および単セル１１０（第２部材）と第１ガラス部材１２５との密着性を特に効果的に向上させることができる。

【0081】

（第２複合体８００について）
上述したように、本実施形態の燃料電池スタック１００は、単セル用セパレータ１２０（第１部材）およびＩＣ用セパレータ１８０（第２部材）と、第２ガラス部材１２９と、を含む第２複合体８００を備える。単セル用セパレータ１２０は、単セル１１０にガス（酸化剤ガスＯＧ、燃料ガスＦＧ）を給排する流路（空気室１６６、燃料室１７６）を形成する。第２ガラス部材１２９は、単セル用セパレータ１２０とＩＣ用セパレータ１８０とを接合する。

【0082】

本実施形態の燃料電池スタック１００の製造方法は、上述した用意工程ＳＴ１と成膜工程ＳＴ２と接合工程ＳＴ３とを備える。用意工程ＳＴ１は、Ａｌを含む金属部材である単セル用セパレータ１２０（第１部材）と、ＩＣ用セパレータ１８０（第２部材）と、を用意する工程である。成膜工程ＳＴ２は、単セル用セパレータ１２０を加熱することにより、単セル用セパレータ１２０の表面ＳＦ１にアルミナ被膜ＡＩ１を形成する工程である。接合工程ＳＴ３は、成膜工程ＳＴ２により表面ＳＦ１にアルミナ被膜ＡＩ１が形成された単セル用セパレータ１２０と、ＩＣ用セパレータ１８０との間に、接合前の第２ガラス部材１２９である接合前第２ガラス部材（１２９）を配置した状態で、単セル用セパレータ１２０、ＩＣ用セパレータ１８０、および接合前第２ガラス部材（１２９）を加熱することにより、単セル用セパレータ１２０とＩＣ用セパレータ１８０とを接合する工程である。

【0083】

本製造方法においては、上記の第１複合体７００における理由と同様の理由から、単セル用セパレータ１２０（第１部材）と第２ガラス部材１２９との密着性（ひいては、単セル用セパレータ１２０とＩＣ用セパレータ１８０との接合性）が優れた第２複合体８００を得ることができる。これにより、単セル用セパレータ１２０とＩＣ用セパレータ１８０（第２部材）との間のガスシール性を向上させることができる。

【0084】

また、本製造方法においては、用意工程ＳＴ１で用意する単セル用セパレータ１２０（第１部材）は、Ａｌを１質量％以上含む。そのため、本実施形態によれば、成膜工程ＳＴ２において、単セル用セパレータ１２０にアルミナ被膜ＡＩ１をより確実に形成することができ、ひいては単セル用セパレータ１２０と第２ガラス部材１２９との密着性を特に効果的に向上させることができる。

【0085】

また、本製造方法においては、成膜工程ＳＴ２において、単セル用セパレータ１２０（第１部材）を、酸化雰囲気において６５０℃以上１１００℃以下の温度に加熱する。そのため、本実施形態によれば、成膜工程ＳＴ２において、単セル用セパレータ１２０にアルミナ被膜ＡＩ１をより確実に形成することができ、ひいては単セル用セパレータ１２０と第２ガラス部材１２９との密着性を特に効果的に向上させることができる。

【0086】

また、本製造方法においては、上述したように、用意工程ＳＴ１で用意するＩＣ用セパレータ１８０（第２部材）は、Ａｌを含む金属部材である。接合工程ＳＴ３の前に、ＩＣ用セパレータ１８０を加熱することにより、ＩＣ用セパレータ１８０の表面ＳＦ３にアルミナ被膜ＡＩ４を形成する（成膜工程ＳＴ２）。上述したように、表面ＳＦ１にアルミナ被膜ＡＩ１が形成された単セル用セパレータ１２０（第１部材）と、表面ＳＦ３にアルミナ被膜ＡＩ４が形成されたＩＣ用セパレータ１８０との間に接合前第２ガラス部材（１２９）を配置した状態で、単セル用セパレータ１２０、ＩＣ用セパレータ１８０、および接合前第２ガラス部材（１２９）を加熱することにより、単セル用セパレータ１２０とＩＣ用セパレータ１８０とを接合する（接合工程ＳＴ３）。単セル用セパレータ１２０、ＩＣ用セパレータ１８０、および接合前第２ガラス部材（１２９）を加熱したときのＩＣ用セパレータ１８０に対する接合前第２ガラス部材（１２９）の濡れ性は、ＩＣ用セパレータ１８０が上記アルミナ被膜ＡＩ４を有さない構成と比べて向上する。そのため、本製造方法によれば、ＩＣ用セパレータ１８０と第２ガラス部材１２９との密着性（ひいては、単セル用セパレータ１２０とＩＣ用セパレータ１８０との接合性）が優れた第２複合体８００を得ることができる。これにより、単セル用セパレータ１２０とＩＣ用セパレータ１８０との間のガスシール性を更に向上させることができる。

【0087】

また、本製造方法においては、用意工程ＳＴ１で用意するＩＣ用セパレータ１８０（第２部材）は、Ａｌを１質量％以上含む。そのため、本実施形態によれば、成膜工程ＳＴ２において、ＩＣ用セパレータ１８０にアルミナ被膜ＡＩ４をより確実に形成することができ、ひいてはＩＣ用セパレータ１８０と第２ガラス部材１２９との密着性を特に効果的に向上させることができる。

【0088】

また、本製造方法においては、成膜工程ＳＴ２において、ＩＣ用セパレータ１８０（第２部材）を、酸化雰囲気において６５０℃以上１１００℃以下の温度に加熱する。そのため、本実施形態によれば、成膜工程ＳＴ２において、ＩＣ用セパレータ１８０にアルミナ被膜ＡＩ４をより確実に形成することができ、ひいてはＩＣ用セパレータ１８０と第２ガラス部材１２９との密着性を特に効果的に向上させることができる。

【0089】

また、本製造方法においては、第２ガラス部材１２９は、アルミナを含む。そのため、上記の第１複合体７００における理由と同様の理由から、燃料電池スタック１００の稼働時における高温等、温度変化が生じたときにおいても、第２ガラス部材１２９とアルミナ被膜ＡＩ１，ＡＩ４との熱膨張差に起因するこれら部材の剥離やクラック等の問題の発生を抑制することができ、ひいては、単セル用セパレータ１２０（第１部材）およびＩＣ用セパレータ１８０（第２部材）と第２ガラス部材１２９との密着性を更に向上させることができる。

【0090】

また、本製造方法においては、第２ガラス部材１２９は、アルミナを１質量％以上含む。そのため、本実施形態によれば、上述した第２ガラス部材１２９と上記アルミナ被膜ＡＩ１，ＡＩ４との熱膨張差に起因するこれら部材の剥離やクラック等の問題の発生を特に効果的に抑制することができ、ひいては、単セル用セパレータ１２０およびＩＣ用セパレータ１８０と第２ガラス部材１２９との密着性を特に効果的に向上させることができる。

【0091】

（第３複合体９００について）
上述したように、本実施形態の燃料電池スタック１００は、下側エンドプレート１０６（第１部材）および下側ターミナルプレート４２０（第２部材）と、第３ガラス部材１９１と、を含む第３複合体９００を備える。下側エンドプレート１０６は、単セル１１０にガス（酸化剤ガスＯＧ、燃料ガスＦＧ）を給排する流路（空気室１６６、燃料室１７６）を形成する。第３ガラス部材１９１は、下側エンドプレート１０６と下側ターミナルプレート４２０とを接合する。

【0092】

本実施形態の燃料電池スタック１００の製造方法は、上述した用意工程ＳＴ１と成膜工程ＳＴ２と接合工程ＳＴ３とを備える。用意工程ＳＴ１は、Ａｌを含む金属部材である下側エンドプレート１０６（第１部材）と、下側ターミナルプレート４２０（第２部材）と、を用意する工程である。成膜工程ＳＴ２は、下側エンドプレート１０６を加熱することにより、下側エンドプレート１０６の表面ＳＦ４にアルミナ被膜ＡＩ５を形成する工程である。接合工程ＳＴ３は、成膜工程ＳＴ２により表面ＳＦ４にアルミナ被膜ＡＩ５が形成された下側エンドプレート１０６と、下側ターミナルプレート４２０との間に、接合前の第３ガラス部材１９１である接合前第３ガラス部材（１９１）を配置した状態で、下側エンドプレート１０６、下側ターミナルプレート４２０、および接合前第３ガラス部材（１９１）を加熱することにより、下側エンドプレート１０６と下側ターミナルプレート４２０とを接合する工程である。

【0093】

本製造方法においては、上記の第１複合体７００における理由と同様の理由から、下側エンドプレート１０６（第１部材）と第３ガラス部材１９１との密着性（ひいては、下側エンドプレート１０６と下側ターミナルプレート４２０との接合性）が優れた第３複合体９００を得ることができる。これにより、下側エンドプレート１０６と下側ターミナルプレート４２０（第２部材）との間のガスシール性を向上させることができる。

【0094】

また、本製造方法においては、用意工程ＳＴ１で用意する下側エンドプレート１０６（第１部材）は、Ａｌを１質量％以上含む。そのため、本実施形態によれば、成膜工程ＳＴ２において、下側エンドプレート１０６にアルミナ被膜ＡＩ５をより確実に形成することができ、ひいては下側エンドプレート１０６と第３ガラス部材１９１との密着性を特に効果的に向上させることができる。

【0095】

また、本製造方法においては、成膜工程ＳＴ２において、下側エンドプレート１０６（第１部材）を、酸化雰囲気において６５０℃以上１１００℃以下の温度に加熱する。そのため、本実施形態によれば、成膜工程ＳＴ２において、下側エンドプレート１０６にアルミナ被膜ＡＩ５をより確実に形成することができ、ひいては下側エンドプレート１０６と第３ガラス部材１９１との密着性を特に効果的に向上させることができる。

【0096】

また、本製造方法においては、上述したように、用意工程ＳＴ１で用意する下側ターミナルプレート４２０（第２部材）は、Ａｌを含む金属部材である。接合工程ＳＴ３の前に、下側ターミナルプレート４２０を加熱することにより、下側ターミナルプレート４２０の表面ＳＦ５にアルミナ被膜ＡＩ６を形成する（成膜工程ＳＴ２）。上述したように、表面ＳＦ４にアルミナ被膜ＡＩ５が形成された下側エンドプレート１０６（第１部材）と、表面ＳＦ５にアルミナ被膜ＡＩ６が形成された下側ターミナルプレート４２０との間に接合前第３ガラス部材（１９１）を配置した状態で、下側エンドプレート１０６、下側ターミナルプレート４２０、および接合前第３ガラス部材（１９１）を加熱することにより、下側エンドプレート１０６と下側ターミナルプレート４２０とを接合する（接合工程ＳＴ３）。下側エンドプレート１０６、下側ターミナルプレート４２０、および接合前第３ガラス部材（１９１）を加熱したときの下側ターミナルプレート４２０に対する接合前第３ガラス部材（１９１）の濡れ性は、下側ターミナルプレート４２０が上記アルミナ被膜ＡＩ６を有さない構成と比べて向上する。そのため、本製造方法によれば、下側ターミナルプレート４２０と第３ガラス部材１９１との密着性（ひいては、下側エンドプレート１０６と下側ターミナルプレート４２０との接合性）が優れた第３複合体９００を得ることができる。これにより、下側エンドプレート１０６と下側ターミナルプレート４２０との間のガスシール性を更に向上させることができる。

【0097】

また、本製造方法においては、用意工程ＳＴ１で用意する下側ターミナルプレート４２０（第２部材）は、Ａｌを１質量％以上含む。そのため、本実施形態によれば、成膜工程ＳＴ２において、下側ターミナルプレート４２０にアルミナ被膜ＡＩ６をより確実に形成することができ、ひいては下側ターミナルプレート４２０と第３ガラス部材１９１との密着性を特に効果的に向上させることができる。

【0098】

また、本製造方法においては、成膜工程ＳＴ２において、下側ターミナルプレート４２０（第２部材）を、酸化雰囲気において６５０℃以上１１００℃以下の温度に加熱する。そのため、本実施形態によれば、成膜工程ＳＴ２において、下側ターミナルプレート４２０にアルミナ被膜ＡＩ６をより確実に形成することができ、ひいては下側ターミナルプレート４２０と第３ガラス部材１９１との密着性を特に効果的に向上させることができる。

【0099】

また、本製造方法においては、第３ガラス部材１９１は、アルミナを含む。そのため、上記の第１複合体７００における理由と同様の理由から、燃料電池スタック１００の稼働時における高温等、温度変化が生じたときにおいても、第３ガラス部材１９１とアルミナ被膜ＡＩ５，ＡＩ６との熱膨張差に起因するこれら部材の剥離やクラック等の問題の発生を抑制することができ、ひいては、下側エンドプレート１０６（第１部材）および下側ターミナルプレート４２０（第２部材）と第３ガラス部材１９１との密着性を更に向上させることができる。

【0100】

また、本製造方法においては、第３ガラス部材１９１は、アルミナを１質量％以上含む。そのため、本実施形態によれば、上述した第３ガラス部材１９１と上記アルミナ被膜ＡＩ５，ＡＩ６との熱膨張差に起因するこれら部材の剥離やクラック等の問題の発生を特に効果的に抑制することができ、ひいては、下側エンドプレート１０６（第１部材）および下側ターミナルプレート４２０（第２部材）と第３ガラス部材１９１との密着性を特に効果的に向上させることができる。

【0101】

なお、上述したガラス部材（第１ガラス部材１２５、第２ガラス部材１２９、第３ガラス部材１９１）との密着性を考慮すると、用意工程ＳＴ１で用意する特定部材（単セル用セパレータ１２０等）が含むＡｌの量は、１．５質量％以上かつ５．０質量％以下であることが特に好ましい。また、当該密着性を考慮すると、ガラス部材（第１ガラス部材１２５、第２ガラス部材１２９、第３ガラス部材１９１）が含むアルミナの量は、２．０質量％以上かつ２０質量％以下であることが特に好ましい。

【0102】

Ｂ．変形例：

【0103】

本明細書に開示される技術は、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。

【0104】

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。

【0105】

上記実施形態では全ての複合体（第１複合体７００、第２複合体８００、第３複合体９００）の同種工程（用意工程ＳＴ１，成膜工程ＳＴ２，接合工程ＳＴ３のいずれか）をまとめて行うとしているが、これら複合体７００，・・・，９００の一部または全てについての同種工程を別個に行ってもよい。

【0106】

上記実施形態では全ての特定部材１２０，１８０，１０６，４２０の表面ＳＦ１，・・・，ＳＦ５にアルミナ被膜ＡＩ１，・・・，ＡＩ６を形成する工程（成膜工程ＳＴ２）をまとめて行うとしているが、これら複合体７００，・・・，９００の一部または全てについての同工程、またはこれらアルミナ被膜ＡＩ１，・・・，ＡＩ６の一部または全てについての同工程を別個に行ってもよい。また、そのときの各工程の時系列は特に限定されるものではない。

【0107】

上記実施形態では全ての特定部材１２０，１８０，１０６，４２０はＡｌを１質量％以上含むが、これら特定部材１２０，１８０，１０６，４２０の一部または全てが含むＡｌの量が１質量％未満であってもよい。

【0108】

上記実施形態では各特定部材１２０，１８０，１０６，４２０を酸化雰囲気において６５０℃以上１１００℃以下の温度に加熱するとしているが、これら特定部材１２０，１８０，１０６，４２０の一部または全てについて、この加熱条件と異なる条件で加熱してもよい。

【0109】

上記実施形態では全ての特定部材１２０，１８０，１０６，４２０にアルミナ被膜ＡＩ１，・・・，ＡＩ６を形成するとしているが、これら特定部材１２０，１８０，１０６，４２０の一部のみにアルミナ被膜ＡＩ１，・・・，ＡＩ６を形成するとしてもよい。

【0110】

上記実施形態では全てのガラス部材（第１ガラス部材１２５、第２ガラス部材１２９、第３ガラス部材１９１）はアルミナを含んでいるが、これら１２５，１２９，１９１の一部または全てがアルミナを含んでいなくてもよい。

【0111】

上記実施形態では、各発電単位１０２が共通の構成であるが、一部の発電単位１０２が異なる構成であってもよい。例えば、上記実施形態では、全ての発電単位１０２において本発明特有の構成（上述した製造方法により製造される構成）を備えるが、一部の発電単位１０２において本発明特有の構成を備えていなくてもよい。

【0112】

上記実施形態では、単セル用セパレータ１２０（第１部材）と単セル１１０（第２部材）とを備える第１複合体７００と、単セル用セパレータ１２０（第１部材）とＩＣ用セパレータ１８０（第２部材）とを備える第２複合体８００と、下側エンドプレート１０６（第１部材）と下側ターミナルプレート４２０（第２部材）とを備える第３複合体９００とを含む構成に本発明（上述のようにアルミナ被膜ＡＩ１，・・・，ＡＩ６を形成する点等）を適用した例を示したが、これら複合体（第１複合体７００、第２複合体８００、第３複合体９００）の一部のみについて本発明を適用するとしてもよい。また、単セル１１０にガスを給排する流路を形成する第１部材および第２部材と、当該第１部材と当該第２部材とを接合するガラス部材と、を含む別の複合体を備える構成において本発明を適用してもよい。この場合においても、上記実施形態における理由と同様の理由から、当該第１部材と当該第２部材との密着性（ひいては、当該第１部材と当該第２部材との接合性）が優れた当該複合体を得ることができる。これにより、当該第１部材と当該第２部材との間のガスシール性を向上させることができる。

【0113】

上記実施形態では、一対のエンドプレート１０４，１０６に孔３２，３４が形成されているが、一対のエンドプレート１０４，１０６の少なくとも一方について該孔３２，３４が形成されていなくてもよい。また、上記実施形態では、燃料電池スタック１００が一対のターミナルプレート４１０，４２０を備えているが、他の部材（例えば、一対のエンドプレート１０４，１０６）をターミナルプレートとしても機能させ、専用部材としてのターミナルプレート４１０，４２０を省略してもよい。

【0114】

上記実施形態では、単セル用セパレータ１２０が、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の連結部１２８を有しているが、連結部１２８の形状は他の形状であってもよい。また、単セル用セパレータ１２０が連結部１２８を有さなくてもよい。ＩＣ用セパレータ１８０における連結部１８８についても同様である。

【0115】

上記実施形態では、インターコネクタ１９０は導電性の被覆層１９４を含んでいるが、インターコネクタ１９０が該被覆層１９４を含んでいなくてもよい。また、上記実施形態では、単セル１１０が反応防止層１１８を有しているが、単セル１１０が反応防止層１１８を有さないとしてもよい。

【0116】

上記実施形態では、単セル１１０は燃料極支持形の単セルであるが、電解質支持形や金属支持形等の他のタイプの単セルであってもよい。また、上記実施形態では、燃料電池スタック１００がカウンターフロータイプの燃料電池であるが、燃料電池スタック１００がコフロータイプやクロスフロータイプといった他のタイプの燃料電池であってもよい。

【0117】

上記実施形態において、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等に応じて適宜決められる。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。また、本明細書に開示される技術は、第１の燃料電池スタックから排出されたオフガスを第２の燃料電池スタックに供給する形態における少なくとも一方の燃料電池スタックにも同様に適用可能である。

【0118】

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ＳＯＦＣを対象としているが、本明細書に開示される技術は、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）の構成単位である電解セル単位や、電解セル単位を複数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、電解セル単位および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発電単位１０２および燃料電池スタック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、マニホールド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、マニホールド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セルスタックにおいても、上記実施形態と同様の構成を採用すると、第１部材と第２部材との密着性（ひいては、第１部材と第２部材との接合性）が優れた複合体を得ることができる。

【0119】

上記実施形態では、いわゆる平板型の燃料電池スタックを例に用いて説明したが、本明細書に開示される技術は、以下に説明するように、平板型に限らず、他のタイプ（いわゆる円筒平板型や円筒形）の燃料電池スタックにも同様に適用可能である。

【0120】

図１１は、変形例としての燃料電池スタック２００２の断面構成を示す説明図である。図１１に示す変形例の燃料電池スタック２００２は、複数の単セル２００３からなる単セル群２０１０を備える。

【0121】

単セル２００３は、上下方向に伸びる柱状の支持体を有する。支持体は、断面が扁平状であり、一対の対向する平坦面を有する。支持体の内部には、上下方向に伸びるガス流路が形成されている。支持体の一方の平坦面上には、燃料極と、固体電解質層と、空気極とが順次積層されており、他方の平坦面のうち空気極が形成されていない部位には、インターコネクタが積層されている。隣接する単セル２００３間に導電部材２００４を配置することにより、単セル２００３同士が電気的に直列に接続されている。

【0122】

各単セル２００３の下端は、ガラスを含むガラス部材（ガラスシール部）２０１６により、マニホールド２００７に接合されている。各単セル２００３の支持体に形成されたガス流路は、マニホールド２００７の内部空間に連通している。マニホールド２００７の側面には、燃料ガスをマニホールド２００７内に供給するための燃料ガス供給管２００８が接続されている。燃料ガス供給管２００８を介してマニホールド２００７に供給された燃料ガスは、マニホールド２００７から各単セル２００３の支持体に形成されたガス流路を介して、燃料極に供給される。

【0123】

図１１に示す燃料電池スタック２００２において、マニホールド２００７および燃料ガス供給管２００８等のガス流路は、各単セル２００３の燃料極との間でガスのやり取りをマニホールドであり、各単セル２００３の支持体に形成されたガス流路のうち支持体のマニホールド２００７側の端部から燃料極に到達するまでの部分は、マニホールドと燃料極とを連通する連通流路である。

【0124】

図１１に示す燃料電池スタック２００２は、上述したように、単セル２００３にガス（燃料ガス）を給排する流路を形成する単セル群２０１０（第２部材）およびマニホールド２００７（第１部材）と、単セル群２０１０とマニホールド２００７とを接合するガラス部材２０１６と、を含む複合体２０２０を備える。マニホールド２００７の表面ＳＦ７にもアルミナ被膜ＡＩ８が形成されている。単セル群２０１０は、特許請求の範囲における第２部材の一例であり、マニホールド２００７は、特許請求の範囲における第１部材の一例である。

【0125】

図１１に示す燃料電池スタック２００２の製造方法においても、後述する用意工程と成膜工程と接合工程とを備える。用意工程は、単セル群２０１０（第２部材）と、Ａｌを含む金属部材であるマニホールド２００７（第１部材）と、を用意する工程である。成膜工程は、マニホールド２００７を加熱することにより、マニホールド２００７の表面ＳＦ７にアルミナ被膜ＡＩ８を形成する工程である。接合工程は、成膜工程により表面ＳＦ７にアルミナ被膜ＡＩ８が形成されたマニホールド２００７と、単セル群２０１０との間に、接合前のガラス部材２０１６である接合前ガラス部材（２０１６）を配置した状態で、単セル群２０１０、マニホールド２００７、および接合前ガラス部材（２０１６）を加熱することにより、単セル群２０１０とマニホールド２００７とを接合する工程である。この製造方法においても、上記実施形態における理由と同様の理由から、単セル群２０１０とガラス部材２０１６との密着性（ひいては、単セル群２０１０とマニホールド２００７との接合性）が優れた複合体２０２０を得ることができる。これにより、単セル群２０１０とマニホールド２００７との間のガスシール性を向上させることができる。

【0126】

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、固体高分子形燃料電池（ＰＥＦＣ）、リン酸型燃料電池（ＰＡＦＣ）、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】

【0127】

２２：ボルト ２４：ナット ２６：ガス貫通孔 ２７：ガス通路部材 ２８：（ガス通路部材の）本体部 ２９：（ガス通路部材の）フランジ部 ２９Ａ：ボルト孔 ３２，３４：孔 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 １０７：エンド貫通孔 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：反応防止層 １２０：単セル用セパレータ １２１：（単セル用セパレータの）貫通孔 １２４：接合部 １２５：第１ガラス部材 １２６：（単セル用セパレータの）内側部 １２７：（単セル用セパレータの）外側部 １２８：（単セル用セパレータの）連結部 １２９：第２ガラス部材 １３０：空気極側フレーム １３１：（空気極側フレームの）孔 １３２：酸化剤ガス供給連通孔 １３３：酸化剤ガス排出連通孔 １３４：空気極側集電部 １４０：燃料極側フレーム １４１：（燃料極側フレームの）孔 １４２：燃料ガス供給連通孔 １４３：燃料ガス排出連通孔 １４４：燃料極側集電部材 １４５：（燃料極側集電部材の）電極対向部 １４６：（燃料極側集電部材の）インターコネクタ対向部 １４７：（燃料極側集電部材の）連接部 １４９：（燃料極側集電部材の）スペーサー １５０：（インターコネクタの）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：（ＩＣ用セパレータの）貫通孔 １８６：（ＩＣ用セパレータの）内側部 １８７：（ＩＣ用セパレータの）外側部 １８８：（ＩＣ用セパレータの）連結部 １８９：下端プレート １９０：インターコネクタ １９１：第３ガラス部材 １９４：被覆層 １９６：導電性接合材 ２００：絶縁部 ２１０：末端セパレータ ２１１：（末端セパレータの）貫通孔 ２１６：（末端セパレータの）内側部 ２１７：（末端セパレータの）外側部 ２１８：（末端セパレータの）連結部 ２２０：上端プレート ３１０：（上側エンドプレートの）平面部 ３２０：（上側エンドプレートの）凸部 ３２２：（上側エンドプレートの）外側凸部 ３２４：（上側エンドプレートの）内側凸部 ４１０：上側ターミナルプレート ４１２：（上側ターミナルプレートの）孔 ４２０：下側ターミナルプレート ５１０：（下側エンドプレートの）平面部 ５２０：（下側エンドプレートの）凸部 ５２２：（下側エンドプレートの）外側凸部 ５２４：（下側エンドプレートの）内側凸部 ６００：補強部材 ６１０：（補強部材の）平板部分 ６１２：（補強部材の平板部分の）貫通孔 ６２０：（補強部材の）筒部分 ６２２：（補強部材の筒部分の）貫通孔 ７００：第１複合体 ８００：第２複合体 ９００：第３複合体 ２００２：燃料電池スタック ２００３：単セル ２００４：導電部材 ２００７：マニホールド ２００８：燃料ガス供給管 ２０１０：単セル群 ２０１６：ガラス部材 ２０２０：複合体 ＡＩ１，・・・，ＡＩ６：アルミナ被膜 ＡＩ８：アルミナ被膜 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 ＳＦ１，・・・，ＳＦ５：表面 ＳＦ７：表面 ＳＴ１：用意工程 ＳＴ２：成膜工程 ＳＴ３：接合工程 ＳＴ４：残りの組み立て等の工程

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】