(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】P2024089749
(43)【公開日】2024-07-04
(54)【発明の名称】電気化学反応単セル－インターコネクタ複合体
(51)【国際特許分類】
H01M 8/0206 20160101AFI20240627BHJP
H01M 8/12 20160101ALI20240627BHJP
H01M 8/1213 20160101ALI20240627BHJP
C25B 1/04 20210101ALI20240627BHJP
C25B 9/00 20210101ALI20240627BHJP
C25B 9/65 20210101ALI20240627BHJP
C25B 9/23 20210101ALI20240627BHJP
【ＦＩ】
H01M8/0206
H01M8/12 101
H01M8/12 102A
H01M8/1213
C25B1/04
C25B9/00 A
C25B9/65
C25B9/23
【審査請求】未請求
【請求項の数】3
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022205131
(22)【出願日】2022-12-22
(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】竹内 瑞絵
(72)【発明者】
【氏名】柿沼 保夫
(72)【発明者】
【氏名】島津 めぐみ
(72)【発明者】
【氏名】佐藤 吉晃
【テーマコード（参考）】
4K021
5H126
【Ｆターム（参考）】
4K021AA01
4K021BA02
4K021CA07
4K021DB53
5H126AA02
5H126AA14
5H126BB06
5H126JJ05
(57)【要約】
【課題】インターコネクタとその周辺部材との接合強度の低下に起因する燃料電池セルの性能劣化を抑制する。
【解決手段】電気化学反応単セル－インターコネクタ複合体は、電解質層と、電解質層を挟んで第１の方向に互いに対向する空気極および燃料極と、を含む電気化学反応単セルと、空気極と燃料極との一方である特定電極に対して第１の方向における電解質層とは反対側に直接または特定電極と電気的に接続された集電部材を介して接合され、Ｍｎを含むインターコネクタと、を備える。インターコネクタは、第１の方向における一方側の表層を構成する第１表層部と、第１表層部と反対側の表層を構成する第２表層部と、第１表層部と第２表層部とに挟まれる中央部と、を有し、中央部のＭｎ濃度ＣＣと、第１表層部のＭｎ濃度ＣＳ１と、第２表層部のＭｎ濃度ＣＳ２とは、以下の式（１）および式（２）を満たす。
ＣＳ１＜ＣＣ ・・・（１）
ＣＳ２＜ＣＣ ・・・（２）
【選択図】図１１
【解決手段】電気化学反応単セル－インターコネクタ複合体は、電解質層と、電解質層を挟んで第１の方向に互いに対向する空気極および燃料極と、を含む電気化学反応単セルと、空気極と燃料極との一方である特定電極に対して第１の方向における電解質層とは反対側に直接または特定電極と電気的に接続された集電部材を介して接合され、Ｍｎを含むインターコネクタと、を備える。インターコネクタは、第１の方向における一方側の表層を構成する第１表層部と、第１表層部と反対側の表層を構成する第２表層部と、第１表層部と第２表層部とに挟まれる中央部と、を有し、中央部のＭｎ濃度ＣＣと、第１表層部のＭｎ濃度ＣＳ１と、第２表層部のＭｎ濃度ＣＳ２とは、以下の式（１）および式（２）を満たす。
ＣＳ１＜ＣＣ ・・・（１）
ＣＳ２＜ＣＣ ・・・（２）
【選択図】図１１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
電解質層と、前記電解質層を挟んで第１の方向に互いに対向する空気極および燃料極と、を含む電気化学反応単セルと、
前記空気極と前記燃料極との一方である特定電極に対して前記第１の方向における前記電解質層とは反対側に直接または前記特定電極と電気的に接続された集電部材を介して接合され、Ｍｎを含むインターコネクタと、を備える、電気化学反応単セル－インターコネクタ複合体において、
前記インターコネクタは、前記第１の方向における一方側の表層を構成する第１表層部と、前記第１表層部と反対側の表層を構成する第２表層部と、前記第１表層部と前記第２表層部とに挟まれる中央部と、を有し、
前記中央部のＭｎ濃度ＣＣと、前記第１表層部のＭｎ濃度ＣＳ１と、前記第２表層部のＭｎ濃度ＣＳ２とは、以下の式（１）および式（２）を満たす、
ことを特徴とする電気化学反応単セル－インターコネクタ複合体。
ＣＳ１＜ＣＣ ・・・（１）
ＣＳ２＜ＣＣ ・・・（２）
前記空気極と前記燃料極との一方である特定電極に対して前記第１の方向における前記電解質層とは反対側に直接または前記特定電極と電気的に接続された集電部材を介して接合され、Ｍｎを含むインターコネクタと、を備える、電気化学反応単セル－インターコネクタ複合体において、
前記インターコネクタは、前記第１の方向における一方側の表層を構成する第１表層部と、前記第１表層部と反対側の表層を構成する第２表層部と、前記第１表層部と前記第２表層部とに挟まれる中央部と、を有し、
前記中央部のＭｎ濃度ＣＣと、前記第１表層部のＭｎ濃度ＣＳ１と、前記第２表層部のＭｎ濃度ＣＳ２とは、以下の式（１）および式（２）を満たす、
ことを特徴とする電気化学反応単セル－インターコネクタ複合体。
ＣＳ１＜ＣＣ ・・・（１）
ＣＳ２＜ＣＣ ・・・（２）
【請求項2】
請求項１に記載の電気化学反応単セル－インターコネクタ複合体において、
前記第１表層部のＭｎ濃度ＣＳ１と、前記第２表層部のＭｎ濃度ＣＳ２とは、ＣＳ２≦ＣＳ１であるとしたとき、以下の式（３）を満たす、
ことを特徴とする電気化学反応単セル－インターコネクタ複合体。
１．０≦ＣＳ１／ＣＳ２＜５．０ ・・・（３）
前記第１表層部のＭｎ濃度ＣＳ１と、前記第２表層部のＭｎ濃度ＣＳ２とは、ＣＳ２≦ＣＳ１であるとしたとき、以下の式（３）を満たす、
ことを特徴とする電気化学反応単セル－インターコネクタ複合体。
１．０≦ＣＳ１／ＣＳ２＜５．０ ・・・（３）
【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単セル－インターコネクタ複合体において、
前記中央部のＭｎ濃度ＣＣと、前記第１表層部のＭｎ濃度ＣＳ１と、前記第２表層部のＭｎ濃度ＣＳ２とは、以下の式（４）および式（５）を満たす、
ことを特徴とする電気化学反応単セル－インターコネクタ複合体。
１．１≦ＣＣ／ＣＳ１ ・・・（４）
１．１≦ＣＣ／ＣＳ２ ・・・（５）
前記中央部のＭｎ濃度ＣＣと、前記第１表層部のＭｎ濃度ＣＳ１と、前記第２表層部のＭｎ濃度ＣＳ２とは、以下の式（４）および式（５）を満たす、
ことを特徴とする電気化学反応単セル－インターコネクタ複合体。
１．１≦ＣＣ／ＣＳ１ ・・・（４）
１．１≦ＣＣ／ＣＳ２ ・・・（５）
【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、電気化学反応単セル－インターコネクタ複合体に関する。
【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、固体酸化物型の燃料電池（以下、「ＳＯＦＣ」という。）が知られている。ＳＯＦＣは、燃料電池単セル（以下、「単セル」という。）を備える。単セルは、電解質層と、電解質層の所定の方向（以下、「第１の方向」という。）の一方側に配置された空気極と、電解質層の第１の方向の他方側に配置された燃料極と、を備える。
【0003】
燃料電池単セル－インターコネクタ複合体は、上述の単セルと、インターコネクタとを備える。インターコネクタは、空気極と燃料極との一方（以下、「特定電極」という。）に対して、第１の方向における電解質層とは反対側に、直接または特定電極と電気的に接続された集電部材を介して接合される。インターコネクタは、例えば、フェライト系ステンレスにより形成されている。そのため、インターコネクタは、マンガン（Ｍｎ）を含んでいる（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】特開２０２１－４４１７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
インターコネクタに含まれるＭｎは、ＳＯＦＣの運転中にインターコネクタと接合している周辺部材へと拡散する。このとき、インターコネクタと、その周辺部材とにＭｎが存在することにより、互いの接合強度が向上する。しかしながら、ＳＯＦＣの運転を継続することにより、インターコネクタに含まれるＭｎは、周辺部材よりもさらに遠くの部材にまで拡散し、インターコネクタおよび周辺部材のＭｎ濃度は経時的に低下する。Ｍｎ濃度が低下するのに従って、インターコネクタと、その周辺部材との接合強度も低下する。そのため、ＳＯＦＣを構成する部材間の接合強度が低下することによって、ＳＯＦＣ全体の抵抗値の増大を招き、ひいては、ＳＯＦＣの性能劣化を引き起こすという課題がある。
【0006】
なお、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電解単セル（以下、「ＳＯＥＣ」という。）と、インターコネクタとを備える電解単セル－インターコネクタ複合体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、燃料電池単セル－インターコネクタ複合体と電解単セル－インターコネクタ複合体とをまとめて電気化学反応単セル－インターコネクタ複合体と呼び、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、他のタイプの電気化学反応セルスタック等の種々の電気化学反応装置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単セル－インターコネクタ複合体は、電気化学反応単セルと、インターコネクタとを備える。前記電気化学反応単セルは、電解質層と、前記電解質層を挟んで第１の方向に互いに対向する空気極および燃料極とを含む。前記インターコネクタは、前記空気極と前記燃料極との一方である特定電極に対して前記第１の方向における前記電解質層とは反対側に直接または前記特定電極と電気的に接続された集電部材を介して接合され、Ｍｎを含む。前記インターコネクタは、前記第１の方向における一方側の表層を構成する第１表層部と、前記第１表層部と反対側の表層を構成する第２表層部と、前記第１表層部と前記第２表層部とに挟まれる中央部とを有する。前記中央部のＭｎ濃度ＣＣと、前記第１表層部のＭｎ濃度ＣＳ１と、前記第２表層部のＭｎ濃度ＣＳ２とは、以下の式（１）および式（２）を満たす。
ＣＳ１＜ＣＣ ・・・（１）
ＣＳ２＜ＣＣ ・・・（２）
ＣＳ１＜ＣＣ ・・・（１）
ＣＳ２＜ＣＣ ・・・（２）
【0010】
本電気化学反応単セル－インターコネクタ複合体によれば、第１の方向におけるインターコネクタの中央部のＭｎ濃度が、第１表層部および第２表層部のＭｎ濃度と比較して高い。これにより、例えば、本電気化学反応単セル－インターコネクタ複合体を備える電気化学反応装置の運転中に、Ｍｎの拡散駆動力が生じ、インターコネクタに含まれるＭｎは、集電部材等の周辺部材へ経時的に拡散する。周辺部材へのＭｎの拡散は、インターコネクタと、その周辺部材との接合強度の確保において重要であり、インターコネクタと、その周辺部材との界面にＭｎが存在することにより、互いの接合強度が向上する。インターコネクタの中央部から周辺部材へＭｎが継続的に供給されることで、電気化学反応装置の運転中も接合強度を保つことができる。そのため、電気化学反応装置の運転中における、構成部材間の接合強度の低下に起因する抵抗値の増大を抑制することができる。
【0011】
また、Ｍｎはインターコネクタに含まれる主要な他の元素（例えば、Ｆｅ、Ｃｒ）と比較して線膨張係数が大きく、部材の反りに対する寄与が特に大きい。そのため、例えば、ＣＳ１＜ＣＣ＜ＣＳ２、或いは、ＣＳ２＜ＣＣ＜ＣＳ１のような構成では、インターコネクタの第１の方向の両側の表層部において、熱膨張率の差が顕著になる。そのような構成では、インターコネクタの反りが起こりやすい。そのため、中央部のＭｎ濃度が、第１表層部および第２表層部の双方のＭｎ濃度よりも高いことにより、電気化学反応装置の運転中における、インターコネクタの反りを抑制することができる。
【0012】
（２）上記電気化学反応単セル－インターコネクタ複合体において、前記第１表層部のＭｎ濃度ＣＳ１と、前記第２表層部のＭｎ濃度ＣＳ２とは、ＣＳ２≦ＣＳ１であるとしたとき、以下の式（３）を満たす構成としてもよい。
１．０≦ＣＳ１／ＣＳ２＜５．０ ・・・（３）
１．０≦ＣＳ１／ＣＳ２＜５．０ ・・・（３）
【0013】
本電気化学反応単セル－インターコネクタ複合体によれば、第１表層部および第２表層部のＭｎ濃度比が一定の範囲内となるような構成とすることで、インターコネクタにおける両側の表層部の線熱膨張係数の差を一定の範囲内に収めることができる。そのため、電気化学反応装置の運転中における、インターコネクタの反りをより効果的に抑制することができる。
【0014】
（３）上記電気化学反応単セル－インターコネクタ複合体において、前記中央部のＭｎ濃度ＣＣと、前記第１表層部のＭｎ濃度ＣＳ１と、前記第２表層部のＭｎ濃度ＣＳ２とは、以下の式（４）および式（５）を満たす構成としてもよい。
１．１≦ＣＣ／ＣＳ１ ・・・（４）
１．１≦ＣＣ／ＣＳ２ ・・・（５）
１．１≦ＣＣ／ＣＳ１ ・・・（４）
１．１≦ＣＣ／ＣＳ２ ・・・（５）
【0015】
本電気化学反応単セル－インターコネクタ複合体によれば、第１表層部および第２表層部のＭｎ濃度に対し、中央部のＭｎ濃度を一定以上の高さにすることで、Ｍｎが周辺部材へ拡散する効率が向上する。そのため、電気化学反応装置の運転中における、構成部材間の接合強度の低下に起因する抵抗値の増大をより効果的に抑制することができる。
【0016】
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、電気化学反応単セルと、インターコネクタとを備える電気化学反応単セル－インターコネクタ複合体、複数の電気化学反応単セル－インターコネクタ複合体を備える電気化学反応セルスタック、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】
【0017】
【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8】インターコネクタ１９０におけるＭｎ濃度測定用サンプルの切り出し位置の定義を示した説明図
【図9】インターコネクタ１９０と燃料極側集電部材１４４との接合強度の評価基準
【図10】インターコネクタ１９０の形状測定の評価基準
【図11】性能評価結果を示す説明図
【発明を実施するための形態】
【0018】
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。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る。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る。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（図５以降においても同様）。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。
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。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る。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る。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（図５以降においても同様）。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。
【0019】
図１から図４に示すように、燃料電池スタック１００は、所定の配列方向（本実施形態では上下方向（Ｚ軸方向））に積層されてなる複数の（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、一対のエンドプレート１０４，１０６と、下端用セパレータ１８９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からなる発電ブロック１０３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の下側に配置されている。一対のエンドプレート１０４，１０６は、発電ブロック１０３を上下から挟むように配置されている。なお、上記配列方向（上下方向）（Ｚ軸方向）は、特許請求の範囲における第１の方向に相当する。
【0020】
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（図４参照）。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。
【0021】
図１および図４に示すように、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。
【0022】
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。
【0023】
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空気極側供給マニホールド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空気極側排出マニホールド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。
【0024】
また、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、上述した空気極側排出マニホールド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極側供給マニホールド１７１として機能し、上述した空気極側供給マニホールド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極側排出マニホールド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。
【0025】
図２および図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、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、空気極側供給マニホールド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、空気極側供給マニホールド１６１に連通しており、空気極側排出マニホールド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、空気極側排出マニホールド１６２に連通している。また、図３に示すように、燃料極側供給マニホールド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、燃料極側供給マニホールド１７１に連通しており、燃料極側排出マニホールド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、燃料極側排出マニホールド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。
【0026】
（エンドプレート１０４，１０６の構成）
図２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、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。
図２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、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。
【0027】
（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り、例えば金属により形成されている。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。
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り、例えば金属により形成されている。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。
【0028】
（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。
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。
【0029】
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、インターコネクタ用セパレータ１９１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、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、インターコネクタ用セパレータ１９１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。
【0030】
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反応防止層１１８とを備える燃料電池単セルである。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。単セル１１０は、特許請求の範囲における電気化学反応単セルの一例である。空気極１１４および燃料極１１６は、特許請求の範囲における特定電極の一例である。
【0031】
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、ＳｒＺｒＯ３）が生成されることを抑制する機能を有する。
【0032】
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、例えば、金属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により、単セル１１０（電解質層１１２）と接合（接続）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。
【0033】
単セル用セパレータ１２０における貫通孔１２１付近には、ガラスを含むガラスシール部１２５が配置されている。ガラスシール部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。ガラスシール部１２５により、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。
【0034】
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、Ｍｎを含む金属（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。また、本実施形態では、インターコネクタ１９０における被覆層１９４とは反対側の表面（燃料室１７６に面する表面）に、酸化被膜１９２が形成されている。酸化被膜１９２は、燃料室１７６に面するＭｎ（例えば、ＭｎＣｒ２Ｏ４）を含む層と、Ｍｎを含む層に隣接し、主にＣｒ２Ｏ３により形成されたクロミア層とからなる。以下では、被覆層１９４および酸化被膜１９２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。
【0035】
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に対して空気室１６６を挟んで上側（空気極１１４に対してＺ軸方向の電解質層１１２とは反対側）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に対して燃料室１７６を挟んで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。下側のインターコネクタ１９０は、燃料室１７６を画定している。なお、最も下側に位置する発電単位１０２においては、下側のインターコネクタ１９０の代わりに、下端用セパレータ１８９を備えている（図２から図４参照）。導電性接合材１９６は、特許請求の範囲における集電部材の一例である。
【0036】
各発電単位１０２（最も下に位置する発電単位１０２を除く）は、上述した単セル１１０とインターコネクタ１９０（各発電単位１０２における下側のインターコネクタ１９０）とを備える複合体（燃料電池単セル－インターコネクタ複合体）１８０を含んでいると言える。複合体１８０は、特許請求の範囲における電気化学反応単セル－インターコネクタ複合体の一例である。
【0037】
インターコネクタ用セパレータ１９１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、例えば、金属により形成されている。インターコネクタ用セパレータ１９１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に含まれる一対のインターコネクタ用セパレータ１９１のうち、上側のインターコネクタ用セパレータ１９１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に含まれる一対のインターコネクタ用セパレータ１９１のうち、下側のインターコネクタ用セパレータ１９１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、インターコネクタ用セパレータ１９１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、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に接合されたインターコネクタ用セパレータ１９１は、上側エンドプレート１０４に電気的に接続されている。
【0038】
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を画定する。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、上側のインターコネクタ用セパレータ１９１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に含まれる一対のインターコネクタ用セパレータ１９１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。空気極側フレーム１３０には、空気極側供給マニホールド１６１と空気室１６６とを連通する空気極側供給連通流路１３２と、空気室１６６と空気極側排出マニホールド１６２とを連通する空気極側排出連通流路１３３とが形成されている。
【0039】
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を画定する。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、下側のインターコネクタ用セパレータ１９１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、燃料極側供給マニホールド１７１と燃料室１７６とを連通する燃料極側供給連通流路１４２と、燃料室１７６と燃料極側排出マニホールド１７２とを連通する燃料極側排出連通流路１４３とが形成されている。
【0040】
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（図７参照）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拡散接合されている。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。燃料極側集電部材１４４は、特許請求の範囲における集電部材の一例である。
【0041】
Ａ－２．インターコネクタ１９０とその周辺の詳細構成：
図７は、インターコネクタ１９０とその周辺（図６のＶＩＩ－ＶＩＩ断面の一部）のＹＺ断面構成を拡大して示す説明図である。平板部１５０は、上下方向における空気室１６６側の表層を構成する空気室側表層部１５０ＳＣと、上下方向における燃料室１７６側の表層を構成する燃料室側表層部１５０ＳＡと、空気室側表層部１５０ＳＣと燃料室側表層部１５０ＳＡとに挟まれた中央部１５０Ｃとに仮想的に分割することができる。燃料室側表層部１５０ＳＡと、中央部１５０Ｃと、空気室側表層部１５０ＳＣとは、平板部１５０を厚み方向（すなわち、上下方向）に仮想的に３等分したときの各層に等しい。空気室側表層部１５０ＳＣおよび燃料室側表層部１５０ＳＡは、特許請求の範囲における第１表層部ないし第２表層部の一例である。
図７は、インターコネクタ１９０とその周辺（図６のＶＩＩ－ＶＩＩ断面の一部）のＹＺ断面構成を拡大して示す説明図である。平板部１５０は、上下方向における空気室１６６側の表層を構成する空気室側表層部１５０ＳＣと、上下方向における燃料室１７６側の表層を構成する燃料室側表層部１５０ＳＡと、空気室側表層部１５０ＳＣと燃料室側表層部１５０ＳＡとに挟まれた中央部１５０Ｃとに仮想的に分割することができる。燃料室側表層部１５０ＳＡと、中央部１５０Ｃと、空気室側表層部１５０ＳＣとは、平板部１５０を厚み方向（すなわち、上下方向）に仮想的に３等分したときの各層に等しい。空気室側表層部１５０ＳＣおよび燃料室側表層部１５０ＳＡは、特許請求の範囲における第１表層部ないし第２表層部の一例である。
【0042】
上述したように、インターコネクタ１９０は、Ｍｎを含んでいる。図７には、インターコネクタ１９０の各層に含まれるＭｎ濃度の分布を概念的に示している。すなわち、インターコネクタ１９０のＭｎ濃度は一定ではなく、濃度勾配を有している。
【0043】
インターコネクタ１９０は、以下の第１の条件を満たす。
（第１条件）
インターコネクタ１９０について、中央部１５０ＣのＭｎ濃度ＣＣと、空気室側表層部１５０ＳＣのＭｎ濃度ＣＳＣと、燃料室側表層部１５０ＳＡのＭｎ濃度ＣＳＡとは、以下の式（１）および式（２）を満たす。すなわち、インターコネクタ１９０の厚み方向における中央部１５０ＣのＭｎ濃度ＣＣは、空気室側表層部１５０ＳＣおよび燃料室側表層部１５０ＳＡのＭｎ濃度であるＣＳＣおよびＣＳＡと比較して高い。
ＣＳＡ＜ＣＣ ・・・（１）
ＣＳＣ＜ＣＣ ・・・（２）
（第１条件）
インターコネクタ１９０について、中央部１５０ＣのＭｎ濃度ＣＣと、空気室側表層部１５０ＳＣのＭｎ濃度ＣＳＣと、燃料室側表層部１５０ＳＡのＭｎ濃度ＣＳＡとは、以下の式（１）および式（２）を満たす。すなわち、インターコネクタ１９０の厚み方向における中央部１５０ＣのＭｎ濃度ＣＣは、空気室側表層部１５０ＳＣおよび燃料室側表層部１５０ＳＡのＭｎ濃度であるＣＳＣおよびＣＳＡと比較して高い。
ＣＳＡ＜ＣＣ ・・・（１）
ＣＳＣ＜ＣＣ ・・・（２）
【0044】
インターコネクタ１９０は、さらに、以下の第２条件を満たす。
（第２条件）
インターコネクタ１９０について、空気室側表層部１５０ＳＣのＭｎ濃度ＣＳＣと、燃料室側表層部１５０ＳＡのＭｎ濃度ＣＳＡとで、Ｍｎ濃度が同じである場合に、いずれか一方を第１表層部、他方を第２表層部とし、Ｍｎ濃度が異なる場合に、Ｍｎ濃度が高い方を第１表層部、Ｍｎ濃度が低い方を第２表層部としたとき、第１表層部のＭｎ濃度ＣＳ１と、第２表層部のＭｎ濃度ＣＳ２とは、以下の式（３）を満たす。すなわち、空気室側表層部１５０ＳＣおよび燃料室側表層部１５０ＳＡのＭｎ濃度比が一定の範囲内となる。
１．０≦ＣＳ１／ＣＳ２＜５．０ ・・・（３）
（第２条件）
インターコネクタ１９０について、空気室側表層部１５０ＳＣのＭｎ濃度ＣＳＣと、燃料室側表層部１５０ＳＡのＭｎ濃度ＣＳＡとで、Ｍｎ濃度が同じである場合に、いずれか一方を第１表層部、他方を第２表層部とし、Ｍｎ濃度が異なる場合に、Ｍｎ濃度が高い方を第１表層部、Ｍｎ濃度が低い方を第２表層部としたとき、第１表層部のＭｎ濃度ＣＳ１と、第２表層部のＭｎ濃度ＣＳ２とは、以下の式（３）を満たす。すなわち、空気室側表層部１５０ＳＣおよび燃料室側表層部１５０ＳＡのＭｎ濃度比が一定の範囲内となる。
１．０≦ＣＳ１／ＣＳ２＜５．０ ・・・（３）
【0045】
インターコネクタ１９０は、さらに、以下の第３条件を満たす。
（第３条件）
インターコネクタ１９０について、中央部１５０ＣのＭｎ濃度ＣＣと、空気室側表層部１５０ＳＣのＭｎ濃度ＣＳＣと、燃料室側表層部１５０ＳＡのＭｎ濃度ＣＳＡとは、以下の式（４）および式（５）を満たす。すなわち、空気室側表層部１５０ＳＣおよび燃料室側表層部１５０ＳＡのＭｎ濃度に対し、中央部１５０ＣのＭｎ濃度は一定以上高い値を示す。
１．１≦ＣＣ／ＣＳＡ ・・・（４）
１．１≦ＣＣ／ＣＳＣ ・・・（５）
（第３条件）
インターコネクタ１９０について、中央部１５０ＣのＭｎ濃度ＣＣと、空気室側表層部１５０ＳＣのＭｎ濃度ＣＳＣと、燃料室側表層部１５０ＳＡのＭｎ濃度ＣＳＡとは、以下の式（４）および式（５）を満たす。すなわち、空気室側表層部１５０ＳＣおよび燃料室側表層部１５０ＳＡのＭｎ濃度に対し、中央部１５０ＣのＭｎ濃度は一定以上高い値を示す。
１．１≦ＣＣ／ＣＳＡ ・・・（４）
１．１≦ＣＣ／ＣＳＣ ・・・（５）
【0046】
なお、本明細書において、中央部１５０ＣのＭｎ濃度ＣＣと、空気室側表層部１５０ＳＣのＭｎ濃度ＣＳＣと、燃料室側表層部１５０ＳＡのＭｎ濃度ＣＳＡとは、各層におけるＭｎ濃度の平均値を表している。
【0047】
Ａ－３．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ＯＧは、空気極側供給マニホールド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）から、当該ガス通路部材２７の分岐部２９および本体部２８の孔を介して空気極側供給マニホールド１６１に供給され、空気極側供給マニホールド１６１から各発電単位１０２の空気極側供給連通流路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ＦＧは、燃料極側供給マニホールド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）から、当該ガス通路部材２７の分岐部２９および本体部２８の孔を介して燃料極側供給マニホールド１７１に供給され、燃料極側供給マニホールド１７１から各発電単位１０２の燃料極側供給連通流路１４２を介して、燃料室１７６に供給される。
図２および図５に示すように、酸化剤ガスＯＧは、空気極側供給マニホールド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）から、当該ガス通路部材２７の分岐部２９および本体部２８の孔を介して空気極側供給マニホールド１６１に供給され、空気極側供給マニホールド１６１から各発電単位１０２の空気極側供給連通流路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ＦＧは、燃料極側供給マニホールド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）から、当該ガス通路部材２７の分岐部２９および本体部２８の孔を介して燃料極側供給マニホールド１７１に供給され、燃料極側供給マニホールド１７１から各発電単位１０２の燃料極側供給連通流路１４２を介して、燃料室１７６に供給される。
【0048】
各発電単位１０２において、空気室１６６に供給された酸化剤ガスＯＧが多孔質な空気極１１４内に進入し、かつ、燃料室１７６に供給された燃料ガスＦＧが多孔質な燃料極１１６内に進入すると、単セル１１０において酸化剤ガスＯＧに含まれる酸素と燃料ガスＦＧに含まれる水素と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、導電性接合材１９６を介して一方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を介して他方のインターコネクタ１９０に電気的に接続されている。また、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。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から空気極側排出連通流路１３３を介して空気極側排出マニホールド１６２に排出された酸化剤オフガスＯＯＧは、空気極側排出マニホールド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を経て、当該分岐部２９に接続されたガス配管（図示せず）から燃料電池スタック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から燃料極側排出連通流路１４３を介して燃料極側排出マニホールド１７２に排出された燃料オフガスＦＯＧは、燃料極側排出マニホールド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を経て、当該分岐部２９に接続されたガス配管（図示せず）から燃料電池スタック１００の外部に排出される。
【0050】
Ａ－４．本実施形態の効果：
以上説明したように、複合体１８０は、単セル１１０と、インターコネクタ１９０とを備える。単セル１１０は、電解質層１１２と、電解質層１１２を挟んで第１の方向に互いに対向する空気極１１４および燃料極１１６とを含む。インターコネクタ１９０は、空気極１１４と燃料極１１６との一方である特定電極に対して第１の方向における電解質層１１２とは反対側に直接または特定電極と電気的に接続された導電性接合材１９６または燃料極側集電部材１４４を介して接合され、Ｍｎを含む。インターコネクタ１９０における平板部１５０は、第１の方向における空気室１６６側の表層を構成する空気室側表層部１５０ＳＣと、第１の方向における燃料室１７６側の表層を構成する燃料室側表層部１５０ＳＡと、空気室側表層部１５０ＳＣと燃料室側表層部１５０ＳＡとに挟まれる中央部１５０Ｃとを有する。中央部１５０ＣのＭｎ濃度ＣＣと、空気室側表層部１５０ＳＣのＭｎ濃度ＣＳＣと、燃料室側表層部１５０ＳＡのＭｎ濃度ＣＳＡとは、以下の式（１）および式（２）を満たす。
ＣＳＣ＜ＣＣ ・・・（１）
ＣＳＡ＜ＣＣ ・・・（２）
以上説明したように、複合体１８０は、単セル１１０と、インターコネクタ１９０とを備える。単セル１１０は、電解質層１１２と、電解質層１１２を挟んで第１の方向に互いに対向する空気極１１４および燃料極１１６とを含む。インターコネクタ１９０は、空気極１１４と燃料極１１６との一方である特定電極に対して第１の方向における電解質層１１２とは反対側に直接または特定電極と電気的に接続された導電性接合材１９６または燃料極側集電部材１４４を介して接合され、Ｍｎを含む。インターコネクタ１９０における平板部１５０は、第１の方向における空気室１６６側の表層を構成する空気室側表層部１５０ＳＣと、第１の方向における燃料室１７６側の表層を構成する燃料室側表層部１５０ＳＡと、空気室側表層部１５０ＳＣと燃料室側表層部１５０ＳＡとに挟まれる中央部１５０Ｃとを有する。中央部１５０ＣのＭｎ濃度ＣＣと、空気室側表層部１５０ＳＣのＭｎ濃度ＣＳＣと、燃料室側表層部１５０ＳＡのＭｎ濃度ＣＳＡとは、以下の式（１）および式（２）を満たす。
ＣＳＣ＜ＣＣ ・・・（１）
ＣＳＡ＜ＣＣ ・・・（２）
【0051】
本実施形態の複合体１８０によれば、第１の方向におけるインターコネクタ１９０の平板部１５０の中央部１５０ＣのＭｎ濃度ＣＣが、空気室側表層部１５０ＳＣおよび燃料室側表層部１５０ＳＡのＭｎ濃度であるＣＳＣおよびＣＳＡと比較して高い。これにより、中央部１５０ＣのＭｎ濃度ＣＣが比較的高いことによってＭｎの拡散駆動力が生じ、インターコネクタ１９０に含まれるＭｎは、導電性接合材１９６および燃料極側集電部材１４４等の周辺部材へ拡散する。周辺部材へのＭｎの拡散は、インターコネクタ１９０と、その周辺部材との接合強度の確保において重要であり、インターコネクタ１９０と、その周辺部材との界面にＭｎが存在することにより、互いの接合強度が向上する。インターコネクタ１９０の中央部１５０Ｃから周辺部材へＭｎが継続的に供給されることで、燃料電池スタック１００の運転中も接合強度を保つことができる。そのため、燃料電池スタック１００の運転中における、構成部材間の接合強度の低下に起因する抵抗値の増大を抑制することができる。
【0052】
また、Ｍｎはインターコネクタ１９０に含まれる主要な他の元素（例えば、Ｆｅ、Ｃｒ）と比較して線膨張係数が大きく、部材の反りに対する寄与が特に大きい。そのため、例えば、ＣＳＣ＜ＣＣ＜ＣＳＡ、或いは、ＣＳＡ＜ＣＣ＜ＣＳＣのような構成では、インターコネクタ１９０の厚み方向の両側の表層部において、熱膨張率の差が顕著になる。そのような構成では、インターコネクタ１９０の反りが起こりやすい。そのため、中央部１５０ＣのＭｎ濃度が、空気室側表層部１５０ＳＣおよび燃料室側表層部１５０ＳＡの双方のＭｎ濃度よりも高いことにより、燃料電池スタック１００の運転中における、インターコネクタ１９０の反りを抑制することができる。
【0053】
また、本実施形態の複合体１８０では、空気室側表層部１５０ＳＣおよび燃料室側表層部１５０ＳＡのうち、空気室側表層部１５０ＳＣおよび燃料室側表層部１５０ＳＡのＭｎ濃度が同じである場合に、いずれか一方を第１表層部、他方を第２表層部とし、空気室側表層部１５０ＳＣおよび燃料室側表層部１５０ＳＡのＭｎ濃度が異なる場合に、Ｍｎ濃度が高い方を第１表層部、Ｍｎ濃度が低い方を第２表層部とし、第１表層部のＭｎ濃度をＣＳ１、第２表層部のＭｎ濃度をＣＳ２であるとしたとき、以下の式（３）を満たす。
１．０≦ＣＳ１／ＣＳ２＜５．０ ・・・（３）
１．０≦ＣＳ１／ＣＳ２＜５．０ ・・・（３）
【0054】
本実施形態の複合体１８０によれば、空気室側表層部１５０ＳＣおよび燃料室側表層部１５０ＳＡのＭｎ濃度比が一定の範囲内となるような構成とすることで、インターコネクタ１９０における両側の表層部の線熱膨張係数の差を一定の範囲内に収めることができる。そのため、燃料電池スタック１００の運転中における、インターコネクタ１９０の反りをより効果的に抑制することができる。
【0055】
また、本実施形態の複合体１８０では、中央部１５０ＣのＭｎ濃度ＣＣと、空気室側表層部１５０ＳＣのＭｎ濃度ＣＳＣと、燃料室側表層部１５０ＳＡのＭｎ濃度ＣＳＡとは、以下の式（４）および式（５）を満たす。
１．１≦ＣＣ／ＣＳＣ ・・・（４）
１．１≦ＣＣ／ＣＳＡ ・・・（５）
１．１≦ＣＣ／ＣＳＣ ・・・（４）
１．１≦ＣＣ／ＣＳＡ ・・・（５）
【0056】
本実施形態の複合体１８０によれば、空気室側表層部１５０ＳＣおよび燃料室側表層部１５０ＳＡのＭｎ濃度に対し、中央部１５０ＣのＭｎ濃度を一定以上の高さにすることで、Ｍｎが周辺部材へ拡散する効率が向上する。そのため、燃料電池スタック１００の運転中における、構成部材間の接合強度の低下に起因する抵抗値の増大をより効果的に抑制することができる。
【0057】
Ａ－５．性能評価：
次に、本実施形態の性能評価について説明する。Ｍｎ濃度が異なる複数のインターコネクタ１９０のサンプルを作製し、当該サンプルを用いて性能評価を行った。
次に、本実施形態の性能評価について説明する。Ｍｎ濃度が異なる複数のインターコネクタ１９０のサンプルを作製し、当該サンプルを用いて性能評価を行った。
【0058】
（サンプル作製方法）
厚み方向のＭｎ濃度が一定であるインターコネクタ１９０を、加湿空気が供給される管状炉内に設置した。インターコネクタ１９０の各表面の近辺にセラミックヒーターを設置し、サンプル毎にセラミックヒーターの温度と熱処理時間を変え、インターコネクタ１９０に熱処理を施した。熱処理温度は、例えば、７００℃～１０００℃であり、熱処理時間は、例えば、１００時間程度である。熱処理によって、インターコネクタ１９０の表面からＭｎを飛散させることにより、Ｍｎ濃度が異なる複数のサンプルを作製した。
厚み方向のＭｎ濃度が一定であるインターコネクタ１９０を、加湿空気が供給される管状炉内に設置した。インターコネクタ１９０の各表面の近辺にセラミックヒーターを設置し、サンプル毎にセラミックヒーターの温度と熱処理時間を変え、インターコネクタ１９０に熱処理を施した。熱処理温度は、例えば、７００℃～１０００℃であり、熱処理時間は、例えば、１００時間程度である。熱処理によって、インターコネクタ１９０の表面からＭｎを飛散させることにより、Ｍｎ濃度が異なる複数のサンプルを作製した。
【0059】
（Ｍｎ濃度の測定）
図８は、インターコネクタ１９０におけるＭｎ濃度測定用サンプルの切り出し位置の定義を示した説明図である。インターコネクタ１９０の厚み方向に平行な方向視において、インターコネクタ１９０のうち単セル１１０と重なる領域を縦方向および横方向にそれぞれ４等分したとき、縦方向および横方向の両方における中央の２区画に含まれる領域をインターコネクタ１９０の中心部ＥＮとし、それ以外の領域を外周部ＥＸとした。Ｍｎ濃度測定用サンプルは、インターコネクタ１９０において導電性接合材１９６および燃料極側集電部材１４４の少なくとも一方と接する箇所と厚み方向に重なる部分の中から、中心部ＥＮから３か所、外周部ＥＸから３か所（計６か所）を切り出し、Ｍｎ濃度の測定を行った。Ｍｎ濃度の測定は、ＧＯ－ＯＥＳ法（グロー放電発光分析法）にて、例えば、５μｍ間隔でスパッタリングし、インターコネクタ１９０の厚み方向のＭｎ濃度分布を測定した。空気室側表層部１５０ＳＣおよび燃料室側表層部１５０ＳＡのそれぞれについて、測定した６か所それぞれにおけるＭｎ濃度の最小値の平均値を算出し、各サンプルのＭｎ濃度とした。また、中央部１５０Ｃについて、測定した６か所それぞれにおけるＭｎ濃度の最大値の平均値を算出し、各サンプルのＭｎ濃度とした。なお、インターコネクタ１９０の厚みが例えば２ｍｍ以上である場合には、ＧＯ－ＯＥＳ法に代えて、インターコネクタ１９０の厚み方向に沿った断面を、ＥＤＳ（エネルギー分散型分析法）を用いて分析することにより、Ｍｎ濃度の分布を測定してもよい。
図８は、インターコネクタ１９０におけるＭｎ濃度測定用サンプルの切り出し位置の定義を示した説明図である。インターコネクタ１９０の厚み方向に平行な方向視において、インターコネクタ１９０のうち単セル１１０と重なる領域を縦方向および横方向にそれぞれ４等分したとき、縦方向および横方向の両方における中央の２区画に含まれる領域をインターコネクタ１９０の中心部ＥＮとし、それ以外の領域を外周部ＥＸとした。Ｍｎ濃度測定用サンプルは、インターコネクタ１９０において導電性接合材１９６および燃料極側集電部材１４４の少なくとも一方と接する箇所と厚み方向に重なる部分の中から、中心部ＥＮから３か所、外周部ＥＸから３か所（計６か所）を切り出し、Ｍｎ濃度の測定を行った。Ｍｎ濃度の測定は、ＧＯ－ＯＥＳ法（グロー放電発光分析法）にて、例えば、５μｍ間隔でスパッタリングし、インターコネクタ１９０の厚み方向のＭｎ濃度分布を測定した。空気室側表層部１５０ＳＣおよび燃料室側表層部１５０ＳＡのそれぞれについて、測定した６か所それぞれにおけるＭｎ濃度の最小値の平均値を算出し、各サンプルのＭｎ濃度とした。また、中央部１５０Ｃについて、測定した６か所それぞれにおけるＭｎ濃度の最大値の平均値を算出し、各サンプルのＭｎ濃度とした。なお、インターコネクタ１９０の厚みが例えば２ｍｍ以上である場合には、ＧＯ－ＯＥＳ法に代えて、インターコネクタ１９０の厚み方向に沿った断面を、ＥＤＳ（エネルギー分散型分析法）を用いて分析することにより、Ｍｎ濃度の分布を測定してもよい。
【0060】
（熱サイクル試験）
インターコネクタ１９０の各サンプルを燃料電池スタック１００の構成部材として適用し、熱サイクル試験を実施した。昇温（室温～７００℃、１．５時間）→加熱（７００℃、３時間）→降温（７００℃～室温、１３時間）を１サイクルとし、計１０サイクルを実施した。熱サイクル実施後、燃料電池スタック１００を解体し、後述の「接合強度の評価」および「形状評価」を実施した。
インターコネクタ１９０の各サンプルを燃料電池スタック１００の構成部材として適用し、熱サイクル試験を実施した。昇温（室温～７００℃、１．５時間）→加熱（７００℃、３時間）→降温（７００℃～室温、１３時間）を１サイクルとし、計１０サイクルを実施した。熱サイクル実施後、燃料電池スタック１００を解体し、後述の「接合強度の評価」および「形状評価」を実施した。
【0061】
（接合強度の評価）
図９は、インターコネクタ１９０と燃料極側集電部材１４４との接合強度の評価基準を示している。本性能評価においては、インターコネクタ１９０と燃料極側集電部材１４４との接合強度である燃料極側接合強度の評価を行った。接合強度の評価は、熱サイクル試験実施後のインターコネクタ１９０と燃料極側集電部材１４４との間の抵抗測定により評価した。抵抗測定は、例えばテスターを用い、測定端子の一方をインターコネクタ１９０の表面に、測定端子のもう一方を燃料極側集電部材１４４の表面に当てることにより測定できる。評価基準は、測定された抵抗値が、０ｍΩより大きく、２０ｍΩ以下であったサンプルを優良「○」、２０ｍΩより大きく、４０ｍΩ以下であったサンプルを可「△」、４０ｍΩより大きいサンプルを不可「×」とした。すなわち、燃料電池スタック１００の運転後、インターコネクタ１９０周りの抵抗値が低いサンプルであるほど、インターコネクタ１９０とその周辺部材との接合強度が高いものとして評価を行った。
図９は、インターコネクタ１９０と燃料極側集電部材１４４との接合強度の評価基準を示している。本性能評価においては、インターコネクタ１９０と燃料極側集電部材１４４との接合強度である燃料極側接合強度の評価を行った。接合強度の評価は、熱サイクル試験実施後のインターコネクタ１９０と燃料極側集電部材１４４との間の抵抗測定により評価した。抵抗測定は、例えばテスターを用い、測定端子の一方をインターコネクタ１９０の表面に、測定端子のもう一方を燃料極側集電部材１４４の表面に当てることにより測定できる。評価基準は、測定された抵抗値が、０ｍΩより大きく、２０ｍΩ以下であったサンプルを優良「○」、２０ｍΩより大きく、４０ｍΩ以下であったサンプルを可「△」、４０ｍΩより大きいサンプルを不可「×」とした。すなわち、燃料電池スタック１００の運転後、インターコネクタ１９０周りの抵抗値が低いサンプルであるほど、インターコネクタ１９０とその周辺部材との接合強度が高いものとして評価を行った。
【0062】
（形状評価）
図１０は、インターコネクタ１９０の形状測定の評価基準を示している。形状測定は、インターコネクタ１９０の厚み方向に垂直な方向視における、熱サイクル試験実施後のインターコネクタ１９０の部材の反りにより評価した。形状測定は、例えばレーザー変位計を用いた非接触形状測定システムによって測定することができる。形状評価にあたり、インターコネクタ１９０の中心部ＥＮに含まれ、燃料極側集電部材１４４と接する箇所である任意の位置ｘｙ１、ｘｙ２を選択する。ｘｙ１およびｘｙ２における厚み方向の長さをそれぞれ４等分にしたとき、ｘｙ１およびｘｙ２のそれぞれにおいて、表面から厚み方向の長さの１／２離れた座標を結ぶ線をａ線とし、両側の表面から厚み方向の長さの１／４離れた座標を結ぶ線をｂ線とする。評価基準は、インターコネクタ１９０の厚み方向の両側の表面について、いずれもｂ線と重ならないサンプルを優良「○」、いずれかがｂ線と重なるサンプルを可「△」、いずれかがａ線と重なるサンプルを不可「×」とした。
図１０は、インターコネクタ１９０の形状測定の評価基準を示している。形状測定は、インターコネクタ１９０の厚み方向に垂直な方向視における、熱サイクル試験実施後のインターコネクタ１９０の部材の反りにより評価した。形状測定は、例えばレーザー変位計を用いた非接触形状測定システムによって測定することができる。形状評価にあたり、インターコネクタ１９０の中心部ＥＮに含まれ、燃料極側集電部材１４４と接する箇所である任意の位置ｘｙ１、ｘｙ２を選択する。ｘｙ１およびｘｙ２における厚み方向の長さをそれぞれ４等分にしたとき、ｘｙ１およびｘｙ２のそれぞれにおいて、表面から厚み方向の長さの１／２離れた座標を結ぶ線をａ線とし、両側の表面から厚み方向の長さの１／４離れた座標を結ぶ線をｂ線とする。評価基準は、インターコネクタ１９０の厚み方向の両側の表面について、いずれもｂ線と重ならないサンプルを優良「○」、いずれかがｂ線と重なるサンプルを可「△」、いずれかがａ線と重なるサンプルを不可「×」とした。
【0063】
（性能評価結果）
図１１は、性能評価結果を示す説明図である。「Ｍｎ濃度（ｍａｓｓ％）」は、各サンプルにおける燃料室側表層部１５０ＳＡのＭｎ濃度ＣＳＡ、中央部１５０ＣのＭｎ濃度ＣＣおよび空気室側表層部１５０ＳＣのＭｎ濃度ＣＳＣを示している。「条件１」は、前述の式（１）および式（２）に対応しており、式（１）および式（２）について、それぞれの式に当てはまるサンプルは「○」、当てはまらないサンプルは「×」として示している。「条件２」は、前述の式（３）に対応しており、空気室側表層部１５０ＳＣおよび燃料室側表層部１５０ＳＡのうち、Ｍｎ濃度が高い方を第１表層部、Ｍｎ濃度が低い方を第２表層部とし、第１表層部のＭｎ濃度をＣＳ１、第２表層部のＭｎ濃度をＣＳ２であるとしたときのＣＳ１／ＣＳ２の値を示している。「条件３」は、前述の式（５）に対応し、ＣＣ／ＣＳＡの値を示している。
図１１は、性能評価結果を示す説明図である。「Ｍｎ濃度（ｍａｓｓ％）」は、各サンプルにおける燃料室側表層部１５０ＳＡのＭｎ濃度ＣＳＡ、中央部１５０ＣのＭｎ濃度ＣＣおよび空気室側表層部１５０ＳＣのＭｎ濃度ＣＳＣを示している。「条件１」は、前述の式（１）および式（２）に対応しており、式（１）および式（２）について、それぞれの式に当てはまるサンプルは「○」、当てはまらないサンプルは「×」として示している。「条件２」は、前述の式（３）に対応しており、空気室側表層部１５０ＳＣおよび燃料室側表層部１５０ＳＡのうち、Ｍｎ濃度が高い方を第１表層部、Ｍｎ濃度が低い方を第２表層部とし、第１表層部のＭｎ濃度をＣＳ１、第２表層部のＭｎ濃度をＣＳ２であるとしたときのＣＳ１／ＣＳ２の値を示している。「条件３」は、前述の式（５）に対応し、ＣＣ／ＣＳＡの値を示している。
【0064】
式（１）および式（２）のいずれの式にも当てはまるサンプルを、条件１を満たすサンプルとし、式（１）および式（２）の少なくとも一方の式を満たさないサンプルは、条件１を満たさないサンプルとする。また、式（３）に当てはまるサンプルを、条件２を満たすサンプルとし、式（３）に当てはまらないサンプルを、条件２を満たさないサンプルとする。また、式（５）に当てはまるサンプルを、条件３を満たさないサンプルとし、式（５）に当てはまらないサンプルを、条件３を満たさないサンプルとする。
【0065】
Ｓ１およびＳ３では、条件１および条件３のそれぞれを満たしていることから、燃料極側接合強度は優良「○」であった。また、条件１および条件２のそれぞれを満たしていることから、形状測定も優良「○」であった。
【0066】
また、Ｓ２およびＳ４では、条件１および条件３のそれぞれを満たしていることから、燃料極側接合強度は可「△」であった。また、条件１および条件２のそれぞれを満たしていることから、形状測定は優良「○」であった。
【0067】
また、Ｓ５では、条件１および条件３のそれぞれを満たしていることから、燃料極側接合強度は可「△」であった。また、条件１および条件２のそれぞれを満たしていることから、形状測定は可「△」であった。
【0068】
また、Ｓ６では、条件１および条件３のそれぞれを満たしていることから、燃料極側接合強度は優良「○」であった。また、条件１および条件２のそれぞれを満たしていることから、形状測定は可「△」であった。
【0069】
また、Ｓ７では、条件１の式（２）を満たしていないものの、条件１の式（１）および条件３のそれぞれを満たしている（つまり、インターコネクタ１９０において、少なくとも中央部１５０Ｃと燃料室側表層部１５０ＳＡのＭｎ濃度の関係は満たしている）ことから、燃料極側接合強度は可「△」であった。また、条件１および条件２のいずれも満たしていないことから、形状測定は不可「×」であった。
【0070】
また、Ｓ８では、条件１および条件３のいずれも満たしていないことから、接合強度は不可「×」であった。また、条件１および条件２のいずれも満たしていないことから、形状測定も不可「×」であった。
【0071】
また、Ｓ９では、条件１および条件３のいずれも満たしていないことから、接合強度は不可「×」であった。また、条件１を満たしていないものの、条件２を満たしていることから、形状測定は可「△」であった。
【0072】
以上の評価結果から、空気室側表層部１５０ＳＣ、中央部１５０Ｃおよび燃料室側表層部１５０ＳＡのＭｎ濃度を調節することにより、インターコネクタ１９０と周辺部材との接合強度の低下と、インターコネクタ１９０の反りとを抑制することができることが確認された。
【0073】
なお、条件２を満たすサンプルのうち、ＣＳ１／ＣＳ２が１．０以上であって、３．３３以下のサンプルは、優良「〇」と判定され、３．３３より大きく、５．０より小さいサンプルは、可「△」と判定された。これらの結果から、空気室側表層部１５０ＳＣのＭｎ濃度ＣＳＣと、燃料室側表層部１５０ＳＡのＭｎ濃度ＣＳＡとで、Ｍｎ濃度が同じである場合に、いずれか一方を第１表層部、他方を第２表層部とし、Ｍｎ濃度が異なる場合に、Ｍｎ濃度が高い方を第１表層部、Ｍｎ濃度が低い方を第２表層部としたとき、第１表層部のＭｎ濃度ＣＳ１と、第２表層部のＭｎ濃度ＣＳ２との比であるＣＳ１／ＣＳ２値は、好ましくは１．０以上、５．０未満であり、より好ましくは１．０以上、３．３３以下であると言える。
【0074】
また、条件３を満たすサンプルのうち、ＣＣ／ＣＳＡが２．５０以上のサンプルは、優良「○」と判定され、１．１以上であって、２．５０より小さいサンプルは、可「△」と判定された。これらの結果から、中央部１５０ＣのＭｎ濃度ＣＣと、空気室側表層部１５０ＳＣのＭｎ濃度ＣＳＣおよび燃料室側表層部１５０ＳＡのＭｎ濃度ＣＳＡとの比であるＣＣ／ＣＳＣおよびＣＣ／ＣＳＡの値は、好ましくは１．１以上であり、より好ましくは２．５０以上であると言える。
【0075】
また、本性能評価においては、接合強度の評価をインターコネクタ１９０と燃料極１１６側の部材との間でしか検証されていない。しかしながら、インターコネクタ１９０からのＭｎの拡散は、空気極１１４側でも同様に起こると考えることができ、実際には空気極１１４側の部材との接合強度も同様に向上することができる。
【0076】
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。
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。
【0077】
上記実施形態における燃料電池スタック１００の構成や燃料電池スタック１００を構成する各部分の構成は、あくまで一例であり、種々変形可能である。
【0078】
上記実施形態では、インターコネクタ１９０は被覆層１９４および酸化被膜１９２を含んでいるが、インターコネクタ１９０が該被覆層１９４および酸化被膜１９２を含んでいなくてもよい。また、上記実施形態（または変形例、以下同様）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を有していなくてもよい。
【0079】
上記実施形態では、インターコネクタ１９０が、空気極側集電部１３４を介して空気極１１４と接合され、燃料極側集電部材１４４を介して燃料極１１６と接合される構成であるが、インターコネクタ１９０が、空気極１１４および燃料極１１６と直接接合される構成であってもよい。
【0080】
式（１）～（５）については、燃料電池スタック１００に含まれるすべてのインターコネクタ１９０に適用されることが必須ではなく、燃料電池スタック１００に含まれる一部のインターコネクタ１９０において適用される形態であってもよい。
【0081】
インターコネクタ１９０の厚み方向におけるＭｎ濃度の変化は、漸次的に変化するものに限られるものではなく、段階的に変化するものであってもよい。
【0082】
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等に応じて適宜決められる。
【0083】
また、本発明を、特開２０１８－１９５４１４号公報に記載されているような、金属支持型（メタルサポート型）の単セル１１０を備える構成に適用してもよい。このような構成において、電極を支持している金属支持体が、例えばフェライト系ステンレスのようなＭｎを含む材料で形成されている場合、当該金属支持体を本発明におけるインターコネクタ１９０として解釈することができる。
【0084】
上記実施形態の燃料電池スタック１００は、カウンタータイプの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にも同様に適用可能である。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。
【0085】
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燃料電池スタック１００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単セル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、電解セルスタックの基本的な構成は、例えば特開２０１６－８１８１３号公報に記載されているように公知であるが、おおよそ以下の通りである。すなわち、電解セルスタックの構成は、上述した実施形態の燃料電池スタック１００の構成において、「発電単位」を「電解セル単位」と読み替え、「単セル」を「電解単セル」と読み替え、「酸化剤ガス供給マニホールド」を「空気排出マニホールド」と読み替え、「酸化剤ガス排出マニホールド」を「空気供給マニホールド」と読み替え、「燃料ガス供給マニホールド」を「水素排出マニホールド」と読み替え、「燃料ガス排出マニホールド」を「水蒸気供給マニホールド」と読み替え、「酸化剤ガス供給連通流路」を「空気排出連通流路」と読み替え、「酸化剤ガス排出連通流路」を「空気供給連通流路」と読み替え、「燃料ガス供給連通流路」を「水素排出連通流路」と読み替え、「燃料ガス排出連通流路」を「水蒸気供給連通流路」と読み替えた構成である。
【0086】
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、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（または電解セル）にも同様に適用可能である。
【符号の説明】
【0087】
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 １００：燃料電池スタック １０２：発電単位 １０３：発電ブロック １０４，１０６：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：反応防止層 １２０：単セル用セパレータ １２１：貫通孔 １２４：接合部 １２５：ガラスシール部 １３０：空気極側フレーム １３１：孔 １３２：空気極側供給連通流路 １３３：空気極側排出連通流路 １３４：空気極側集電部 １４０：燃料極側フレーム １４１：孔 １４２：燃料極側供給連通流路 １４３：燃料極側排出連通流路 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 １４７：連接部 １４９：スペーサー １５０：平板部 １５０Ｃ：中央部 １５０ＳＡ：燃料室側表層部 １５０ＳＣ：空気室側表層部 １６１：空気極側供給マニホールド １６２：空気極側排出マニホールド １６６：空気室 １７１：燃料極側供給マニホールド １７２：燃料極側排出マニホールド １７６：燃料室 １８０：複合体 １８１：貫通孔 １８９：下端用セパレータ １９０：インターコネクタ １９１：インターコネクタ用セパレータ １９２：酸化被膜 １９４：被覆層 １９６：導電性接合材 ＣＣ：中央部１５０ＣのＭｎ濃度 ＣＳＡ：燃料室側表層部１５０ＳＡのＭｎ濃度 ＣＳＣ：空気室側表層部１５０ＳＣのＭｎ濃度 ＣＳ１：第１表層部のＭｎ濃度 ＣＳ２：第２表層部のＭｎ濃度 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 ＥＮ：内周部 外周部：ＥＸ
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】