特許 7657365 電気化学セル

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2025-03-27

(45)【発行日】2025-04-04

(54)【発明の名称】電気化学セル

(51)【国際特許分類】

   C25B 11/032 20210101AFI20250328BHJP

   C25B 1/042 20210101ALI20250328BHJP

   C25B 3/26 20210101ALI20250328BHJP

   C25B 9/60 20210101ALI20250328BHJP

   H01M 8/1226 20160101ALI20250328BHJP

   H01M 4/86 20060101ALI20250328BHJP

   H01M 8/12 20160101ALN20250328BHJP

【ＦＩ】

C25B11/032

C25B1/042

C25B3/26

C25B9/60

H01M8/1226

H01M4/86 U

H01M8/12 101

【請求項の数】 2

(21)【出願番号】P 2024513290

(86)(22)【出願日】2023-03-31

(86)【国際出願番号】 JP2023013529

(87)【国際公開番号】W WO2024201999

(87)【国際公開日】2024-10-03

【審査請求日】2024-02-27

(73)【特許権者】

【識別番号】000004064

【氏名又は名称】日本碍子株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000202

【氏名又は名称】弁理士法人新樹グローバル・アイピー

(72)【発明者】

【氏名】寺澤 玄太

(72)【発明者】

【氏名】中村 俊之

(72)【発明者】

【氏名】白鳥 敬司

(72)【発明者】

【氏名】大森 誠

【審査官】畔津 圭介

(56)【参考文献】

【文献】特開２０２３－３６２２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１５－５３１６１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１５－６４９４８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００５－１５８３５５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｃ２５Ｂ １１／０３２

Ｃ２５Ｂ １／０４２

Ｃ２５Ｂ ３／２６

Ｃ２５Ｂ ９／６０

Ｈ０１Ｍ ８／１２２６

Ｈ０１Ｍ ４／８６

Ｈ０１Ｍ ８／１２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

主面に形成された複数の連通孔を有する金属支持体と、
前記主面上に配置されるセル本体部と、
を備え、
前記セル本体部は、
前記主面上に配置される導電性のガス拡散層と、
前記ガス拡散層上に配置される第１電極層と、
第２電極層と、
前記第１電極層及び前記第２電極層の間に配置される電解質層と、
を有し、
前記第１電極層は、前記ガス拡散層の近傍に位置する近傍気孔と、前記近傍気孔内に独立して存在する微粒子とを有する、
電気化学セル。

【請求項2】

前記微粒子は、金属粒子である、
請求項１に記載の電気化学セル。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、電気化学セルに関する。

【背景技術】

【0002】

従来、金属支持体上に配置されたセル本体部を備える電気化学セル（電解セル、燃料電池など）が知られている。金属支持体は、主面に形成された複数の連通孔を有する。セル本体部は、金属支持体の主面上に形成される第１電極層と、第２電極層と、第１電極層及び第２電極層の間に配置される電解質層とを有する。

【0003】

ここで、特許文献１には、セル本体部と金属支持体の間に、ガス透過性及び導電性を有する接着剤（以下、「ガス拡散層」と称する。）を介挿させることが記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】国際公開第２０２１／２２１０５２号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、特許文献１に記載の電気化学セルでは、金属支持体とセル本体部の熱膨張係数差に起因してガス拡散層と第１電極層の間に生じるせん断応力によって第１電極層が変形すると、第１電極層にクラックが生じるおそれがある。

【0006】

本発明の課題は、第１電極層のクラックを抑制可能な電気化学セルを提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明の第１の側面に係る電気化学セルは、主面に形成された複数の連通孔を有する金属支持体と、前記主面上に配置されるセル本体部とを備える。前記セル本体部は、前記主面上に配置される導電性のガス拡散層と、前記ガス拡散層上に配置される第１電極層と、第２電極層と、前記第１電極層及び前記第２電極層の間に配置される電解質層と有する。前記第１電極層は、前記ガス拡散層の近傍に位置する近傍気孔と、前記近傍気孔内に独立して存在する微粒子とを有する。

【0008】

本発明の第２の側面に係る電気化学セルは、上記第１の側面に係り、微粒子は金属粒子である。

【発明の効果】

【0009】

本発明によれば、第１電極層のクラックを抑制可能な電気化学セルを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】図１は、実施形態に係る電解セルの平面図である。

【図2】図２は、図１のＡ－Ａ断面図である。

【図3】図３は、図２の部分拡大図である。

【図4】図４は、微粒子の機能を説明するための模式図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

（電解セル１）
図１は、実施形態に係る電解セル１の平面図である。図２は、図１のＡ－Ａ断面図である。

【0012】

電解セル１は、本発明に係る「電気化学セル」の一例である。電解セル１は、いわゆるメタルサポート型の電解セルである。

【0013】

電解セル１は、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に広がる板状に形成される。本実施形態において、電解セル１は、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に垂直なＺ軸方向から平面視した場合、Ｙ軸方向に延びる長方形に形成される。ただし、電解セル１の平面形状は特に限られず、長方形以外の多角形、楕円形、円形などであってもよい。

【0014】

図２に示すように、電解セル１は、金属支持体１０、セル本体部２０、及び流路部材３０を備える。

【0015】

［金属支持体１０］
金属支持体１０は、セル本体部２０を支持する。金属支持体１０は、板状に形成される。金属支持体１０は、平板状であってもよいし、曲板状であってもよい。

【0016】

金属支持体１０はセル本体部２０を支持できればよく、その厚みは特に制限されないが、例えば０．１ｍｍ以上２．０ｍｍ以下とすることができる。

【0017】

図２に示すように、金属支持体１０は、複数の連通孔１１、第１主面１２及び第２主面１３を有する。

【0018】

各連通孔１１は、第１主面１２から第２主面１３まで金属支持体１０を貫通する。各連通孔１１は、第１主面１２及び第２主面１３それぞれに開口する。本実施形態において、各連通孔１１の第１主面１２側の開口は、後述するガス拡散層５によって覆われている。各連通孔１１の第２主面１３側の開口は、後述する流路３０ａに繋がっている。

【0019】

各連通孔１１は、機械加工（例えば、パンチング加工）、レーザ加工、或いは、化学加工（例えば、エッチング加工）などによって形成することができる。

【0020】

本実施形態において、各連通孔１１は、Ｚ軸方向に沿って直線状に形成される。ただし、各連通孔１１は、Ｚ軸方向に対して傾斜していてもよいし、直線状でなくてもよい。また、連通孔１１どうしが互いに連なっていてもよい。

【0021】

第１主面１２は、本発明に係る「主面」の一例である。第１主面１２は、第２主面１３の反対側に設けられる。第１主面１２には、セル本体部２０が配置される。第２主面１３には、流路部材３０が接合される。

【0022】

金属支持体１０は、金属材料によって構成される。例えば、金属支持体１０は、Ｃｒ（クロム）を含有する合金材料によって構成される。このような金属材料としては、Ｆｅ－Ｃｒ系合金鋼（ステンレス鋼など）やＮｉ－Ｃｒ系合金鋼などが挙げられる。金属支持体１０におけるＣｒの含有率は特に制限されないが、４質量％以上３０質量％以下とすることができる。

【0023】

金属支持体１０は、Ｔｉ（チタン）やＺｒ（ジルコニウム）を含有していてもよい。金属支持体１０におけるＴｉの含有率は特に制限されないが、０．０１ｍｏｌ％以上１．０ｍｏｌ％以下とすることができる。金属支持体１０におけるＡｌの含有率は特に制限されないが、０．０１ｍｏｌ％以上０．４ｍｏｌ％以下とすることができる。金属支持体１０は、ＴｉをＴｉＯ_２（チタニア）として含有していてもよいし、ＺｒをＺｒＯ_２（ジルコニア）として含有していてもよい。

【0024】

金属支持体１０は、金属支持体１０の構成元素が酸化することによって形成される酸化皮膜を表面に有していてよい。酸化膜としては、例えば酸化クロム膜が代表的である。酸化クロム膜は、金属支持体１０の表面の少なくとも一部を覆う。また、酸化クロム膜は、各連通孔１１の内壁面の少なくとも一部を覆っていてもよい。

【0025】

［セル本体部２０］
セル本体部２０は、金属支持体１０上に配置される。セル本体部２０は、金属支持体１０によって支持される。セル本体部２０は、ガス拡散層５、水素極層６（カソード）、電解質層７、反応防止層８、及び酸素極層９（アノード）を有する。

【0026】

ガス拡散層５、水素極層６、電解質層７、反応防止層８、及び酸素極層９は、Ｚ軸方向において、この順で金属支持体１０側から積層されている。ガス拡散層５、水素極層６、電解質層７、及び酸素極層９は必須の構成であり、反応防止層８は任意の構成である。

【0027】

［ガス拡散層５］
ガス拡散層５は、金属支持体１０の第１主面１２上に形成される。本実施形態においてガス拡散層５は、金属支持体１０の各連通孔１１を覆っている。ガス拡散層５の一部は、金属支持体１０の各連通孔１１の内側に入り込んでいてもよい。

【0028】

ガス拡散層５は、ガス拡散性及び導電性を有する多孔体である。ガス拡散層５は、各連通孔１１から供給される原料ガスを水素極層６に供給するとともに、水素極層６において生成される生成ガスを各連通孔１１に排出する。

【0029】

ガス拡散層５は、導電性材料を含む。導電性材料としては、Ｎｉ（ニッケル）、Ｆｅ（鉄）などの金属材料や、導電性セラミック材料を用いることができる。

【0030】

ガス拡散層５は、導電性材料を支持する基材を含んでいてもよい。基材は、絶縁性であってもよい。基材としては、ＹＳＺ、ＣＳＺ、ＳｃＳＺ、ＧＤＣ、ＳＤＣ、（Ｌａ，Ｓｒ）（Ｃｒ，Ｍｎ）Ｏ_３、（Ｌａ，Ｓｒ）ＴｉＯ_３、Ｓｒ_２（Ｆｅ,Ｍｏ）_２Ｏ_６、（Ｌａ，Ｓｒ）ＶＯ_３、（Ｌａ，Ｓｒ）ＦｅＯ_３、ＬＤＣ（ランタンドープセリア）、ＬＳＧＭ（ランタンガレート）及びこれらのうち２つ以上を組み合わせた混合材料などを用いることができる。

【0031】

ガス拡散層５は、金属支持体１０に含まれている金属元素を含んでいてもよい。これによって、ガス拡散層５と金属支持体１０の密着性が向上するため好ましい。なお、上述した導電性材料は、金属支持体１０に含まれる金属元素とは異なる。よって、ガス拡散層５に含まれる導電性材料は、金属支持体１０には含まれていなくてよい。

【0032】

ガス拡散層５の気孔率は特に制限されないが、例えば２０％以上４０％以下とすることができる。

【0033】

ガス拡散層５の気孔率は、次の手法により算出される。まず、電解セル１を７５０℃まで昇温した状態でガス拡散層５及び水素極層６に水素を供給することによって、ガス拡散層５及び水素極層６それぞれが含有する導電性材料を還元する。次に、還元雰囲気のまま電解セル１を降温させ、電解セル１を厚み方向（Ｚ軸方向）に沿って切断することによって、ガス拡散層５の断面を露出させる。次に、ＳＥＭ装置（日本電子株式会社製、ＦＥ－ＳＥＭ ＪＳＭ－７９００Ｆ）を用いて、ガス拡散層５の断面の反射電子像を１００００倍で取得する。次に、ＭＥＤＩＡＣＹＢＥＲＮＥＴＩＣＳ社製の画像解析ソフトＩｍａｇｅ－Ｐｒｏを用いて、反射電子像において黒色で表示された部分（気孔に相当）を特定する。そして、ガス拡散層５の反射電子像の全面積で気孔の合計面積を割ることによって、ガス拡散層５の気孔率が算出される。

【0034】

ガス拡散層５の厚みは特に制限されないが、例えば１μｍ以上５０μｍ以下とすることができる。本明細書において、厚みとは、セル本体部２０の厚み方向における厚みを意味する。厚み方向とは、金属支持体１０の第１主面１２に平行な面方向に対して垂直な方向である。厚み方向を特定する場合、Ｚ軸方向に沿った金属支持体１０の断面において、最小二乗法により求められる第１主面１２の近似直線を用いることとする。

【0035】

ガス拡散層５の形成方法は特に制限されず、焼成法、スプレーコーティング法（溶射法、エアロゾルデポジション法、エアロゾルガスデポジッション法、パウダージェットデポジッション法、パーティクルジェットデポジション法、コールドスプレー法など）、ＰＶＤ法（スパッタリング法、パルスレーザーデポジション法など）、ＣＶＤ法などを用いることができる。

【0036】

［水素極層６］
水素極層６は、本発明に係る「第１電極層」の一例である。水素極層６は、ガス拡散層５上に形成される。水素極層６は、ガス拡散層５及び電解質層７の間に配置される。

【0037】

水素極層６には、ガス拡散層５を介して各連通孔１１から原料ガスが供給される。原料ガスは、少なくともＨ_２Ｏを含む。

【0038】

原料ガスがＨ_２Ｏのみを含む場合、水素極層６は、下記（１）式に示す水電解の電気化学反応に従って、原料ガスからＨ_２を生成する。

【0039】

・水素極層６：Ｈ_２Ｏ＋２ｅ^－→Ｈ_２＋Ｏ^２－・・・（１）

【0040】

原料ガスがＨ_２Ｏに加えてＣＯ_２を含む場合、水素極層６は、下記（２）、（３）、（４）式に示す共電解の電気化学反応に従って、原料ガスからＨ_２、ＣＯ及びＯ^２－を生成する。

【0041】

・水素極層６：ＣＯ_２＋Ｈ_２Ｏ＋４ｅ^－→ＣＯ＋Ｈ_２＋２Ｏ^２－・・・（２）
・Ｈ_２Ｏの電気化学反応：Ｈ_２Ｏ＋２ｅ^－→Ｈ_２＋Ｏ^２－・・・（３）
・ＣＯ_２の電気化学反応：ＣＯ_２＋２ｅ^－→ＣＯ＋Ｏ^２－・・・（４）

【0042】

水素極層６は、ガス拡散性及び導電性を有する多孔体である。水素極層６には、ガス拡散層５から原料ガスが供給される。水素極層６において生成された生成ガスは、ガス拡散層５側に排出される。

【0043】

水素極層６は、導電性材料を含む。導電性材料としては、Ｎｉ（ニッケル）、Ｆｅ（鉄）などの金属材料や、導電性セラミックス材料などを用いることができる。共電解の場合、Ｎｉは、生成されるＨ_２と原料ガスに含まれるＣＯ_２との熱的反応を促進してメタネーションや逆水性ガスシフト反応などに適切なガス組成を維持する熱触媒としても機能する。

【0044】

導電性材料は、酸化雰囲気において酸化物の状態（例えば、ＮｉＯ）で存在し、還元雰囲気において金属の状態（例えば、Ｎｉ）で存在する。本実施形態では、電解セル１が還元雰囲気に曝されている場合が想定されている。

【0045】

水素極層６は、酸化物イオン伝導性材料を含む。酸化物イオン伝導性材料としては、ＹＳＺ、ＣＳＺ、ＳｃＳＺ、ＧＤＣ、ＳＤＣ、（Ｌａ，Ｓｒ）（Ｃｒ，Ｍｎ）Ｏ_３、（Ｌａ，Ｓｒ）ＴｉＯ_３、Ｓｒ_２（Ｆｅ,Ｍｏ）_２Ｏ_６、（Ｌａ，Ｓｒ）ＶＯ_３、（Ｌａ，Ｓｒ）ＦｅＯ_３、ＬＤＣ、ＬＳＧＭ及びこれらのうち２つ以上を組み合わせた混合材料などを用いることができる。

【0046】

本実施形態において、水素極層６は、単一組成によって構成される単層構造であるが、異種組成によって構成される多層構造であってもよい。

【0047】

水素極層６の気孔率は特に制限されないが、例えば２０％以上４０％以下とすることができる。水素極層６の気孔率は、上述したガス拡散層５の気孔率と同様、水素極層６の反射電子像の全面積で気孔の合計面積を割ることによって算出される。

【0048】

水素極層６の厚みは特に制限されないが、例えば５μｍ以上５００μｍ以下とすることができる。

【0049】

ここで、図３は、図２の部分拡大図である。図３に示すように、水素極層６は、複数の気孔６１と、複数の微粒子６２を含んでいる。

【0050】

水素極層６の断面において、複数の気孔６１は、水素極層６内に分散するように配置されている。各気孔６１の形状及びサイズは特に限られず、気孔６１ごとに異なっていてもよい。

【0051】

複数の気孔６１の平均円相当径は特に限られないが、例えば、２０μｍ以上４０μｍ以下とすることができる。複数の気孔６１の平均円相当径は、水素極層６の断面の反射電子像から無作為に選択した３０個の気孔６１の円相当径を算術平均することによって得られる。気孔６１の円相当径とは、気孔６１と同じ面積を有する円の面積である。

【0052】

複数の気孔６１は、図３に示すように、ガス拡散層５の近傍に位置する近傍気孔６１ａを含む。ガス拡散層５の近傍に位置するとは、近傍気孔６１ａの少なくとも一部が、ガス拡散層５と水素極層６の界面６Ｓから５μｍ以内（図３のライン６Ｔ参照）に位置することを意味する。従って、近傍気孔６１ａは、ガス拡散層５に接触していてもよいし、ガス拡散層５から離れていてもよい。

【0053】

微粒子６２は、近傍気孔６１ａ内に配置される。微粒子６２は、近傍気孔６１ａ内に独立して存在する。独立して存在するとは、微粒子６２が気孔６１の内面に固定されていないことを意味する。ただし、微粒子６２は、気孔６１の内面に接触していてもよい。微粒子６２が気孔６１の内面に接触している場合、微粒子６２が気孔６１の内面に固定されていないことは、気孔６１の内面と微粒子６２の外面との間にネック（例えば、焼結によって形成されるネック）が観察されないことをもって確認することができる。

【0054】

このように、近傍気孔６１ａ内に微粒子６２が独立して存在していることによって、以下に説明するように水素極層６にクラックが生じることを抑制できる。

【0055】

金属支持体１０とセル本体部２０の熱膨張係数差に起因してガス拡散層５と水素極層６の間に生じるせん断応力は、水素極層６の近傍気孔６１ａが変形することで吸収される。このとき、仮に微粒子６２が存在していないとすると、せん断応力が大きければ近傍気孔６１ａに過大な変形が生じて、近傍気孔６１ａ周辺にクラックが生じてしまう。

【0056】

一方、本実施形態では、近傍気孔６１ａ内に微粒子６２が独立して存在している。微粒子６２は、図４に示すように、近傍気孔６１ａの内側に挟まれることによって、近傍気孔６１ａが過大に変形しないよう近傍気孔６１ａを内側から支持する。そのため、近傍気孔６１ａ周辺にクラックが生じることを抑制できる。特に、微粒子６２が近傍気孔６１ａの内面に固定されていないため、近傍気孔６１ａの変形に応じて微粒子６２は近傍気孔６１ａ内を自由に移動することができる。よって、いかなる方向に近傍気孔６１ａが変形しようとも、微粒子６２は近傍気孔６１ａを内側から支持することができる。

【0057】

微粒子６２の構成材料は特に限られないが、例えば、セラミック粒子、金属粒子などを用いることができる。セラミック粒子としては、例えば、ＮｉＯ粒子、Ｆ_２Ｏ_３粒子などが挙げられる。金属粒子としては、例えば、Ｎｉ粒子、Ｆｅ粒子などが挙げられる。特に、微粒子６２が延性を有する金属粒子である場合には、微粒子６２が変形することによってもせん断応力を吸収できるため好ましい。延性を有する金属粒子としては、例えば、Ｎｉ粒子、Ｆｅ粒子、Ｃｏ粒子などが挙げられる。

【0058】

微粒子６２の粒径は特に限られないが、例えば、０．１μｍ以上５μｍ以下とすることができる。近傍気孔６１ａ内に配置される微粒子６２の数は特に限られず、１以上であればよい。ただし、近傍気孔６１ａ全体に微粒子６２が充填されていると、近傍気孔６１ａの変形によってせん断応力を吸収しにくくなるため、微粒子６２は近傍気孔６１ａの一部にのみ存在することが好ましい。

【0059】

水素極層６の形成方法は特に制限されず、焼成法、スプレーコーティング法、ＰＶＤ法、ＣＶＤ法などを用いることができる。例えば、焼成法で水素極層６を形成する場合、水素極層６の成形体は、微粒子６２が埋設された造孔材と水素極層６の構成材料を含むスラリーをガス拡散層５の成形体上に塗布した後、造孔材と水素極層６の構成材料を含むスラリーを更に塗布することによって形成することができる。水素極層６の成形体を焼成する工程において、微粒子６２が埋設された造孔材は微粒子６２を残して消失するため、微粒子６２を内包する近傍気孔６１ａが形成される。

【0060】

［電解質層７］
電解質層７は、水素極層６及び酸素極層９の間に配置される。本実施形態では、電解質層７及び酸素極層９の間に反応防止層８が配置されているので、電解質層７は、水素極層６及び反応防止層８の間に挟まれている。

【0061】

電解質層７は、水素極層６を覆うとともに、金属支持体１０の第１主面１２のうちガス拡散層５から露出する領域を覆う。

【0062】

電解質層７は、水素極層６において生成されたＯ^２－を酸素極層９側に伝達させる。電解質層７は、酸化物イオン伝導性を有する緻密質材料によって構成される。電解質層７は、例えば、ＹＳＺ（イットリア安定化ジルコニア、例えば８ＹＳＺ）、ＧＤＣ（ガドリニウムドープセリア）、ＳｃＳＺ（スカンジア安定化ジルコニア）、ＳＤＣ（サマリウム固溶セリア）、ＬＳＧＭ（ランタンガレート）などによって構成することができる。

【0063】

電解質層７の気孔率は特に制限されないが、例えば０．１％以上７％以下とすることができる。電解質層７の厚みは特に制限されないが、例えば１μｍ以上１００μｍ以下とすることができる。

【0064】

電解質層７の形成方法は特に制限されず、焼成法、スプレーコーティング法、ＰＶＤ法、ＣＶＤ法などを用いることができる。

【0065】

［反応防止層８］
反応防止層８は、電解質層７及び酸素極層９の間に配置される。反応防止層８は、電解質層７を基準として水素極層６の反対側に配置される。反応防止層８は、電解質層７の構成元素が酸素極層９の構成元素と反応して電気抵抗の大きい層が形成されることを抑制する。

【0066】

反応防止層８は、酸化物イオン伝導性材料によって構成される。反応防止層８は、ＧＤＣ、ＳＤＣなどによって構成することができる。

【0067】

反応防止層８の気孔率は特に制限されないが、例えば０．１％以上５０％以下とすることができる。反応防止層８の厚みは特に制限されないが、例えば１μｍ以上５０μｍ以下とすることができる。

【0068】

反応防止層８の形成方法は特に制限されず、焼成法、スプレーコーティング法、ＰＶＤ法、ＣＶＤ法などを用いることができる。

【0069】

［酸素極層９］
酸素極層９は、本発明に係る「第２電極層」の一例である。酸素極層９は、電解質層７を基準として水素極層６の反対側に配置される。本実施形態では、電解質層７及び酸素極層９の間に反応防止層８が配置されているので、酸素極層９は反応防止層８に接続される。電解質層７及び酸素極層９の間に反応防止層８が配置されない場合、酸素極層９は電解質層７に接続される。

【0070】

酸素極層９は、下記（５）式の化学反応に従って、水素極層６から電解質層７を介して伝達されるＯ^２－からＯ_２を生成する。

【0071】

・酸素極層９：２Ｏ^２－→Ｏ_２＋４ｅ^－・・・（５）
酸素極層９は、酸化物イオン伝導性及び導電性を有する多孔体である。酸素極層９は、例えば（Ｌａ，Ｓｒ）（Ｃｏ，Ｆｅ）Ｏ_３、（Ｌａ，Ｓｒ）ＦｅＯ_３、Ｌａ（Ｎｉ，Ｆｅ）Ｏ_３、（Ｌａ，Ｓｒ）ＣｏＯ_３、及び（Ｓｍ，Ｓｒ）ＣｏＯ_３のうち１つ以上と酸化物イオン伝導性材料（ＧＤＣなど）との複合材料によって構成することができる。

【0072】

酸素極層９の気孔率は特に制限されないが、例えば２０％以上６０％以下とすることができる。酸素極層９の厚みは特に制限されないが、例えば１μｍ以上１００μｍ以下とすることができる。

【0073】

酸素極層９の形成方法は特に制限されず、焼成法、スプレーコーティング法、ＰＶＤ法、ＣＶＤ法などを用いることができる。

【0074】

［流路部材３０］
流路部材３０は、金属支持体１０の第２主面１３に接合される。流路部材３０は、金属支持体１０との間に流路３０ａを形成する。流路３０ａには、原料ガスが供給される。流路３０ａに供給された原料ガスは、金属支持体１０の各連通孔１１を介して、セル本体部２０の水素極層６に供給される。

【0075】

流路部材３０は、例えば、合金材料によって構成することができる。流路部材３０は、金属支持体１０と同様の材料によって形成されていてもよい。この場合、流路部材３０は、金属支持体１０と実質的に一体であってもよい。

【0076】

流路部材３０は、枠体３１及びインターコネクタ３２を有する。枠体３１は、流路３０ａの側方を取り囲む環状部材である。枠体３１は、金属支持体１０の第２主面１３に接合される。インターコネクタ３２は、外部電源又は他の電解セルを電解セル１と電気的に直列に接続するための板状部材である。インターコネクタ３２は、枠体３１に接合される。

【0077】

本実施形態では、枠体３１とインターコネクタ３２が別部材となっているが、枠体３１とインターコネクタ３２は一体の部材であってもよい。

【0078】

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

【0079】

［変形例１］
上記実施形態では、水素極層６が有する複数の気孔６１のうち近傍気孔６１ａの内部に微粒子６２が配置されることとしたが、複数の気孔６１のうち近傍気孔６１ａ以外の気孔６１の内部にも微粒子６２が配置されていてもよい。

【0080】

［変形例２］
上記実施形態において、金属支持体１０の各連通孔１１の第１主面１２側の開口は、ガス拡散層５によって覆われることとしたが、これに限られない。ガス拡散層５は、各連通孔１１の第１主面１２側の開口を覆っていなくてもよい。この場合、ガス拡散層５には、各連通孔１１に連なる貫通孔が形成されるので、当該貫通孔を介してより効率的なガスの給排を行うことができる。

【0081】

［変形例３］
上記実施形態では、電気化学セルの一例として電解セル１について説明したが、電気化学セルは電解セルに限られない。電気化学セルとは、電気エネルギーを化学エネルギーに変えるため、全体的な酸化還元反応から起電力が生じるように一対の電極が配置された素子と、化学エネルギーを電気エネルギーに変えるための素子との総称である。従って、電気化学セルには、例えば、酸化物イオン或いはプロトンをキャリアとする燃料電池が含まれる。

【符号の説明】

【0082】

１ 電解セル
１０ 金属支持体
１１ 連通孔
１２ 第１主面
１３ 第２主面
２０ セル本体部
５ ガス拡散層
６ 水素極層
６１ 気孔
６１ａ 近傍気孔
６２ 微粒子
７ 電解質層
８ 反応防止層
９ 酸素極層
３０ 流路部材
３０ａ 流路

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】