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JP2015065047A - Solid oxide fuel cell - Google Patents

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JP2015065047A JP2013198496A JP2013198496A JP2015065047A JP 2015065047 A JP2015065047 A JP 2015065047A JP 2013198496 A JP2013198496 A JP 2013198496A JP 2013198496 A JP2013198496 A JP 2013198496A JP 2015065047 A JP2015065047 A JP 2015065047A
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a solid oxide type fuel battery cell capable of improving gas shielding performance.SOLUTION: Solid electrolyte membranes 40 are extended from both sides of one and the other power generation element parts A and arranged on both end parts of an interconnector 30 in layers. An air electrode collector part 70 is extended from the surface of an air electrode 60 of the other power generation element part A to one power generation element part A side and laminated on the surface of the interconnector 30. An end face and an end part surface of a solid electrolyte membrane 40 of the other power generation element part A on the interconnector 30 side are covered with a cover seal layer 71. The cover seal layer 71 is joined to the surface of the interconnector 30 or an insulating seal portion.

Description

本発明は、固体酸化物形燃料電池セルに関するものである。   The present invention relates to a solid oxide fuel cell.

従来、ガス流路が内部に形成された平板状の多孔質の支持基板と、この平板状の支持基板の主面における互いに離れた複数の箇所にそれぞれ設けられた複数の発電素子部と、隣り合う発電素子部の一方の燃料極と他方の空気極とを電気的に接続する電気的接続部とを備えてなるとともに、平板状の支持基板の主面における複数の箇所に、底壁と周方向に閉じた側壁とを有する第1凹部がそれぞれ形成され、該各第1凹部に、対応する発電素子部の燃料極集電部がそれぞれ埋設された固体酸化物形燃料電池セルが知られている(例えば、特許文献1参照)。   Conventionally, a flat porous support substrate having a gas flow path formed therein, and a plurality of power generating element portions respectively provided at a plurality of locations separated from each other on the main surface of the flat support substrate, An electric connection part for electrically connecting one fuel electrode and the other air electrode of the matching power generation element part, and at a plurality of locations on the main surface of the flat support substrate, A solid oxide fuel cell is known in which first recesses having side walls closed in a direction are formed, and in each first recess, a fuel electrode current collector of a corresponding power generation element unit is embedded. (For example, refer to Patent Document 1).

この特許文献1では、各第1凹部に埋設された燃料極集電部には第2凹部が形成されており、この第2凹部には燃料極活性部が埋設され、また、燃料極集電部には第3凹部が形成されており、この第3凹部にはインターコネクタが埋設されている。   In Patent Document 1, a second recess is formed in a fuel electrode current collector embedded in each first recess, a fuel electrode active unit is embedded in the second recess, and a fuel electrode current collector is provided. A third recess is formed in the part, and an interconnector is embedded in the third recess.

そして、インターコネクタにおけるセルの長手方向中央部を除いて、支持基板表面に固体電解質膜が形成され、インターコネクタと固体電解質膜とで緻密膜からなるガスシール層を形成し、燃料極に供給される燃料ガスと、空気極に供給される空気との混合を防止している。   A solid electrolyte membrane is formed on the surface of the support substrate except for the central portion in the longitudinal direction of the cell in the interconnector, and a gas seal layer composed of a dense membrane is formed by the interconnector and the solid electrolyte membrane, which is supplied to the fuel electrode. The fuel gas and the air supplied to the air electrode are prevented from being mixed.

特開2012−38718号公報JP 2012-38718 A

しかしながら、上記した特許文献1においては、支持基板の第1凹部には燃料極集電部が埋設され、燃料極集電部の第2凹部には燃料極活性部が埋設され、燃料極集電部の第3凹部にはインターコネクタが埋設され、この状態で焼成されて固体酸化物形燃料電池セルが作製されていたため、凹部を構成する材料と凹部内に埋設される材料との焼成収縮挙動、熱膨張係数等の相違により、凹部を構成する壁面と、凹部内に埋設される材料との間に隙間が生じるおそれがある。   However, in Patent Document 1 described above, a fuel electrode current collector is embedded in the first recess of the support substrate, and a fuel electrode active unit is embedded in the second recess of the fuel electrode current collector. Since the interconnector was embedded in the third recess of the part and fired in this state to produce a solid oxide fuel cell, the firing shrinkage behavior of the material constituting the recess and the material embedded in the recess Depending on the difference in thermal expansion coefficient, etc., there is a risk that a gap will be formed between the wall surface constituting the recess and the material embedded in the recess.

この隙間の生成に起因して、凹部を構成する壁面と埋設材料との境界上に積層された固体電解質に応力が生じ、固体電解質にクラックが生じ、またはインターコネクタ上に積層された固体電解質が剥離し、支持基板内を流れる燃料ガスが支持基板外に漏出し、燃料極に供給される燃料ガスと、空気極に供給される空気とのガス遮断性能が低下するという問題があった。   Due to the formation of this gap, stress is generated in the solid electrolyte laminated on the boundary between the wall surface constituting the recess and the embedded material, the solid electrolyte is cracked, or the solid electrolyte laminated on the interconnector is The fuel gas that peels off and flows in the support substrate leaks out of the support substrate, and there is a problem that the gas blocking performance between the fuel gas supplied to the fuel electrode and the air supplied to the air electrode is lowered.

本発明は、ガス遮断性能を向上できる固体酸化物形燃料電池セルを提供することを目的とする。   An object of this invention is to provide the solid oxide fuel cell which can improve gas interruption | blocking performance.

本発明の固体酸化物形燃料電池セルは、ガス流路が内部に形成された平板状の多孔質の支持基板と、該支持基板の主面における互いに離れた複数の箇所にそれぞれ設けられ、少なくとも燃料極、固体電解質、および空気極が積層されてなる複数の発電素子部と、隣り
合う前記発電素子部の間にそれぞれ設けられ、一方の前記発電素子部の燃料極と他方の前記発電素子部の空気極とを電気的に接続する電気的接続部とを備えるとともに、前記燃料極が、燃料極集電部と、該燃料極集電部よりもイオン伝導性を有する物質の含有割合が多い燃料極活性部とからなり、前記支持基板の主面における前記複数の箇所に、底壁と周方向に閉じた側壁とを有する第1凹部がそれぞれ設けられ、該各第1凹部に前記燃料極集電部がそれぞれ埋設され、該第1凹部に埋設された燃料極集電部の外側面に形成された第2凹部に前記燃料極活性部が埋設され、前記第1凹部に埋設された燃料極集電部の前記第2凹部が形成された位置と異なる位置の外側面に形成された第3凹部に、前記電気的接続部の一部を構成する導電性緻密質体が埋設され、前記燃料極活性部に積層された固体電解質が、前記一方および他方の発電素子部の両側から延設されて前記導電性緻密質体の両端部、もしくは前記導電性緻密質体の両端に設けられた絶縁性シール部の両端部に積層され、さらに、前記電気的接続部の一部を構成する空気極集電部が、前記他方の発電素子部の空気極表面から前記一方の発電素子部側に延設されて前記導電性緻密質体表面に積層されており、前記一方の発電素子部の前記固体電解質の前記導電性緻密質体側における端面および端部表面が被覆シール層で被覆され、該被覆シール層が前記導電性緻密質体もしくは前記絶縁性シール部の表面に接合していることを特徴とする。
The solid oxide fuel cell of the present invention is provided in each of a flat porous support substrate having a gas flow path formed therein and a plurality of locations separated from each other on the main surface of the support substrate, Provided between a plurality of power generation element portions in which a fuel electrode, a solid electrolyte, and an air electrode are laminated, and the adjacent power generation element portions, and the fuel electrode of one power generation element portion and the other power generation element portion The fuel electrode has a larger amount of the material having ion conductivity than the fuel electrode current collector and the fuel electrode current collector. Each of the plurality of locations on the main surface of the support substrate is provided with a first recess having a bottom wall and a side wall closed in the circumferential direction, and the fuel electrode is provided in each first recess. Current collectors are respectively embedded and the first The anode active portion is embedded in a second recess formed on the outer surface of the anode current collector embedded in the portion, and the second recess of the anode current collector embedded in the first recess is formed. A solid electrolyte laminated on the fuel electrode active portion is formed by embedding a conductive dense body constituting a part of the electrical connection portion in a third recess formed on the outer surface at a position different from the formed position. Extending from both sides of the one and the other power generating element part, and laminated on both ends of the conductive dense body, or both ends of the insulating seal part provided at both ends of the conductive dense body, Further, an air electrode current collector that constitutes a part of the electrical connection portion is extended from the air electrode surface of the other power generation element portion to the one power generation element portion side, and the surface of the conductive dense body And the electric conductivity of the solid electrolyte of the one power generation element portion. The end face and the end surface of the dense electrolyte side is coated with a coating sealing layer, characterized in that the coating sealing layer is bonded to the conductive dense material or a surface of the insulating seal portion.

本発明の固体酸化物形燃料電池セルでは、一方の発電素子部の固体電解質の導電性緻密質体側における端面および端部表面が被覆シール層で被覆され、該被覆シール層が導電性緻密質体もしくは絶縁性シール部の表面に接合しているため、固体電解質と、導電性緻密質体もしくは絶縁性シール部との間、および導電性緻密質体側における固体電解質の端部表面からのガスの漏出を抑制し、ガス遮断性能を向上できる。   In the solid oxide fuel cell of the present invention, the end surface and the end surface of the solid electrolyte of one power generation element portion on the conductive dense body side are covered with the covering seal layer, and the covering seal layer is the conductive dense body. Alternatively, since it is bonded to the surface of the insulating seal portion, gas leaks between the solid electrolyte and the conductive dense body or insulating seal portion, and from the end surface of the solid electrolyte on the conductive dense body side. Can be suppressed, and the gas shut-off performance can be improved.

(a)は固体酸化物形燃料電池セルを示す斜視図、(b)は凹部内に燃料極、インターコネクタ(導電性緻密質体)が埋設された状態を示す平面図である。(A) is a perspective view which shows a solid oxide fuel cell, (b) is a top view which shows the state by which the fuel electrode and the interconnector (electroconductive dense body) were embed | buried in the recessed part. (a)は図1(a)に示す固体酸化物形燃料電池セルの2−2線に対応する断面図、(b)は第1凹部およびその近傍を示す断面図である。(A) is sectional drawing corresponding to the 2-2 line of the solid oxide fuel cell shown in FIG. 1 (a), (b) is sectional drawing which shows a 1st recessed part and its vicinity. 図1に示す固体酸化物形燃料電池セルの作動状態を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the operating state of the solid oxide fuel cell shown in FIG. 第3凹部の4つの側面に、インターコネクタ(導電性緻密質体)を囲むように絶縁性シール層を形成した状態を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the state which formed the insulating sealing layer in four side surfaces of a 3rd recessed part so that an interconnector (conductive dense body) may be enclosed. 他方の燃料電池セルの空気極集電部が、インターコネクタ(導電性緻密質体)の一方の燃料電池セル側端を超えて延設され、被覆シール層の表面に積層されている形態を示す断面図である。The form which the air electrode current collection part of the other fuel battery cell is extended beyond one fuel battery cell side end of an interconnector (conductive dense body), and is laminated | stacked on the surface of the covering sealing layer is shown. It is sectional drawing. 図1の支持基板の成形体を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the molded object of the support substrate of FIG. (a)は図6の7−7線に対応する断面図、(b)は第1凹部内に各層を形成した状態を示す断面図である。(A) is sectional drawing corresponding to the 7-7 line | wire of FIG. 6, (b) is sectional drawing which shows the state which formed each layer in the 1st recessed part. 4つの側面が燃料極集電部の材料からなる第3凹部に埋設されたインターコネクタを示す平面図である。It is a top view which shows the interconnector with which 4 side surfaces were embed | buried under the 3rd recessed part which consists of material of a fuel electrode current collection part.

図1(a)は、本発明の実施形態に係る固体酸化物形燃料電池セル(以下、セルということがある)を示すもので、このセルは、長手方向(x軸方向)を有する平板状の多孔質の支持基板10の上下面(互いに平行な両側の主面(平面))のそれぞれに、電気的に直列に接続された複数(本形態では、4つ)の同形の発電素子部Aが長手方向において所定の間隔をおいて配列された、所謂「横縞型」と呼ばれる構造を有している。   FIG. 1A shows a solid oxide fuel cell (hereinafter also referred to as a cell) according to an embodiment of the present invention. This cell has a flat plate shape having a longitudinal direction (x-axis direction). A plurality of (four in this embodiment) identical power generation element portions A electrically connected in series to the upper and lower surfaces (main surfaces (planes) on both sides parallel to each other) of the porous support substrate 10 Are arranged at a predetermined interval in the longitudinal direction, and have a so-called “horizontal stripe type” structure.

このセルを上方からみた形状は、例えば、長手方向の辺の長さが5〜50cmで、長手
方向に直交する幅方向(y軸方向)の長さが1〜10cmの長方形である。このセルの厚さは、1〜5mmである。このセルは、厚さ方向の中心を通り且つ支持基板10の主面に平行な面に対して上下対称の形状を有する。以下、図1(a)に加えて、このセルの図1(a)に示す2−2線に対応する部分断面図である図2(a)を参照しながら、このセルの詳細について説明する。
The shape of the cell viewed from above is, for example, a rectangle having a side length of 5 to 50 cm in the longitudinal direction and a length in the width direction (y-axis direction) orthogonal to the longitudinal direction of 1 to 10 cm. The thickness of this cell is 1-5 mm. This cell has a vertically symmetrical shape with respect to a plane passing through the center in the thickness direction and parallel to the main surface of the support substrate 10. Hereinafter, in addition to FIG. 1A, details of this cell will be described with reference to FIG. 2A which is a partial sectional view corresponding to line 2-2 shown in FIG. 1A of this cell. .

図2(a)は、代表的な1組の隣り合う発電素子部A、Aのそれぞれの構成(の一部)、並びに発電素子部A、A間の構成を示す部分断面図である。その他の組の隣り合う発電素子部A、A間の構成も、図2(a)に示す構成と同様である。   FIG. 2A is a partial cross-sectional view showing a configuration (part of) each of a representative pair of adjacent power generation element portions A and A and a configuration between the power generation element portions A and A. The configuration between the other power generation element portions A and A of the other sets is the same as the configuration shown in FIG.

支持基板10は、電子伝導性を有さない(絶縁性)多孔質の材料からなる平板状の焼成体である。支持基板10の内部には、長手方向に延びる複数(本形態では、6本)の燃料ガス流路11(貫通孔)が幅方向において所定の間隔をおいて形成されている。本形態では、支持基板10の主面における複数の箇所に、それぞれ第1凹部12が形成されており、各第1凹部12は、支持基板10の材料からなる底壁と、全周に亘って支持基板10の材料からなる周方向に閉じた側壁(長手方向に沿う2つの側壁と幅方向に沿う2つの側壁)と、で画定された直方体状の窪みである。   The support substrate 10 is a flat plate-like fired body made of a porous material having no electron conductivity (insulating). Inside the support substrate 10, a plurality (six in this embodiment) of fuel gas passages 11 (through holes) extending in the longitudinal direction are formed at predetermined intervals in the width direction. In the present embodiment, first recesses 12 are formed at a plurality of locations on the main surface of the support substrate 10, and each first recess 12 extends over the entire circumference of the bottom wall made of the material of the support substrate 10. It is a rectangular parallelepiped depression defined by circumferentially closed side walls (two side walls along the longitudinal direction and two side walls along the width direction) made of the material of the support substrate 10.

支持基板10は、「遷移金属酸化物又は遷移金属」と、絶縁性セラミックスとからなる。「遷移金属酸化物又は遷移金属」としては、NiO(酸化ニッケル)又はNi(ニッケル)が好適である。遷移金属は、燃料ガスの改質反応を促す触媒(炭化水素系のガスの改質触媒)として機能し得る。   The support substrate 10 is made of “transition metal oxide or transition metal” and insulating ceramics. As the “transition metal oxide or transition metal”, NiO (nickel oxide) or Ni (nickel) is suitable. The transition metal can function as a catalyst for promoting a reforming reaction of the fuel gas (hydrocarbon-based gas reforming catalyst).

また、絶縁性セラミックスとしては、MgO(酸化マグネシウム)、又は、「MgAl(マグネシアアルミナスピネル)とMgO(酸化マグネシウム)の混合物」が好適である。また、絶縁性セラミックスとして、CSZ(カルシア安定化ジルコニア)、YSZ(8YSZ)(イットリア安定化ジルコニア)、Y(イットリア)が使用されてもよい。 Further, as the insulating ceramic, MgO (magnesium oxide) or “mixture of MgAl 2 O 4 (magnesia alumina spinel) and MgO (magnesium oxide)” is preferable. Further, CSZ (calcia stabilized zirconia), YSZ (8YSZ) (yttria stabilized zirconia), Y 2 O 3 (yttria) may be used as the insulating ceramic.

このように、支持基板10が「遷移金属酸化物又は遷移金属」を含むことによって、改質前の残存ガス成分を含んだガスが多孔質の支持基板10の内部の多数の気孔を介して燃料ガス流路11から燃料極に供給される過程において、上記触媒作用によって改質前の残存ガス成分の改質を促すことができる。加えて、支持基板10が絶縁性セラミックスを含むことによって、支持基板10の絶縁性を確保することができる。この結果、隣り合う燃料極間における絶縁性が確保され得る。   As described above, since the support substrate 10 contains “transition metal oxide or transition metal”, the gas containing the residual gas component before the reforming is supplied to the fuel through the numerous pores inside the porous support substrate 10. In the process of being supplied from the gas flow path 11 to the fuel electrode, the catalytic action can promote the reforming of the residual gas component before the reforming. In addition, the insulating property of the support substrate 10 can be ensured by the support substrate 10 containing insulating ceramics. As a result, insulation between adjacent fuel electrodes can be ensured.

支持基板10の厚さは、1〜5mmである。以下、この構造体の形状が上下対称となっていることを考慮し、説明の簡便化のため、支持基板10の上面側の構成についてのみ説明していく。支持基板10の下面側の構成についても同様である。   The thickness of the support substrate 10 is 1 to 5 mm. Hereinafter, only the configuration on the upper surface side of the support substrate 10 will be described in consideration of the fact that the shape of the structure is vertically symmetrical. The same applies to the configuration of the lower surface side of the support substrate 10.

図2に示すように、支持基板10の上面(上側の主面)に形成された各第1凹部12内には、燃料極集電部21の全体が埋設(充填)されている。従って、各燃料極集電部21は直方体状を呈している。各燃料極集電部21の上面(外側面)には、第2凹部21aが形成されている。各第2凹部21aは、図1(b)に示すように、燃料極集電部21の材料からなる底壁と、周方向に閉じた側壁(長手方向に沿う2つの側壁と幅方向に沿う2つの側壁)と、で画定された直方体状の窪みである。周方向に閉じた側壁のうち、長手方向(x軸方向)に沿う2つの側壁は支持基板10の材料からなり、幅方向(y軸方向)に沿う2つの側壁は燃料極集電部21の材料からなる。   As shown in FIG. 2, the entire fuel electrode current collector 21 is embedded (filled) in each first recess 12 formed in the upper surface (upper main surface) of the support substrate 10. Therefore, each fuel electrode current collector 21 has a rectangular parallelepiped shape. A second recess 21 a is formed on the upper surface (outer surface) of each fuel electrode current collector 21. As shown in FIG. 1B, each of the second recesses 21a has a bottom wall made of the material of the fuel electrode current collector 21, a side wall closed in the circumferential direction (two side walls along the longitudinal direction, and a width direction). A rectangular parallelepiped depression defined by two side walls). Of the side walls closed in the circumferential direction, two side walls along the longitudinal direction (x-axis direction) are made of the material of the support substrate 10, and the two side walls along the width direction (y-axis direction) are the anode current collector 21. Made of material.

各第2凹部21aには、燃料極活性部22の全体が埋設(充填)されている。従って、
各燃料極活性部22は直方体状を呈している。燃料極集電部21と燃料極活性部22とにより燃料極20が構成される。燃料極20(燃料極集電部21+燃料極活性部22)は、電子伝導性を有する多孔質の材料からなる焼成体である。各燃料極活性部22の幅方向(y軸方向)に沿う2つの側面と底面とは、第2凹部21a内で燃料極集電部21と接触している。
The entire fuel electrode active portion 22 is embedded (filled) in each second recess 21a. Therefore,
Each fuel electrode active part 22 has a rectangular parallelepiped shape. A fuel electrode 20 is configured by the fuel electrode current collector 21 and the fuel electrode active unit 22. The fuel electrode 20 (fuel electrode current collector 21 + fuel electrode active part 22) is a fired body made of a porous material having electron conductivity. Two side surfaces and a bottom surface along the width direction (y-axis direction) of each anode active portion 22 are in contact with the anode current collecting portion 21 in the second recess 21a.

各燃料極集電部21の上面(外側面)における第2凹部21aを除いた部分には、第3凹部21bが形成されている。各第3凹部21bは、燃料極集電部21の材料からなる底壁と、周方向に閉じた側壁(長手方向に沿う2つの側壁と幅方向に沿う2つの側壁)と、で画定された直方体状の窪みである。周方向に閉じた側壁のうち、長手方向(x軸方向)に沿う2つの側壁は支持基板10の材料からなり、幅方向(y軸方向)に沿う2つの側壁は燃料極集電部21の材料からなる。   A third recess 21b is formed in the upper surface (outer surface) of each fuel electrode current collector 21 except for the second recess 21a. Each of the third recesses 21b is defined by a bottom wall made of the material of the anode current collector 21 and side walls closed in the circumferential direction (two side walls along the longitudinal direction and two side walls along the width direction). It is a rectangular parallelepiped depression. Of the side walls closed in the circumferential direction, two side walls along the longitudinal direction (x-axis direction) are made of the material of the support substrate 10, and the two side walls along the width direction (y-axis direction) are the anode current collector 21. Made of material.

各第3凹部21bには、インターコネクタ(導電性緻密質体)30が埋設(充填)されている。従って、各インターコネクタ30は直方体状を呈している。インターコネクタ30は、電子伝導性を有する緻密な材料からなる焼成体である。各インターコネクタ30の幅方向(y軸方向)に沿う2つの側面と底面とは、第3凹部21b内で燃料極集電部21と接触している。   An interconnector (conductive dense body) 30 is embedded (filled) in each third recess 21b. Accordingly, each interconnector 30 has a rectangular parallelepiped shape. The interconnector 30 is a fired body made of a dense material having electronic conductivity. Two side surfaces and a bottom surface along the width direction (y-axis direction) of each interconnector 30 are in contact with the fuel electrode current collector 21 in the third recess 21b.

燃料極20(燃料極集電部21および燃料極活性部22)の上面(外側面)と、インターコネクタ30の上面(外側面)と、支持基板10の主面とにより、1つの平面(凹部12が形成されていない場合の支持基板10の主面と同じ平面)が構成されている。即ち、燃料極20の上面とインターコネクタ30の上面と支持基板10の主面との間で、段差が形成されていない。   The upper surface (outer surface) of the fuel electrode 20 (the fuel electrode current collector 21 and the fuel electrode active unit 22), the upper surface (outer surface) of the interconnector 30, and the main surface of the support substrate 10 form one plane (recessed portion). The same plane as the main surface of the support substrate 10 when 12 is not formed) is formed. That is, no step is formed between the upper surface of the fuel electrode 20, the upper surface of the interconnector 30, and the main surface of the support substrate 10.

燃料極活性部22は、例えば、NiO(酸化ニッケル)とYSZ(イットリア安定化ジルコニア)とから構成され得る。あるいは、NiO(酸化ニッケル)とGDC(ガドリニウムドープセリア)とから構成されてもよい。燃料極集電部21は、例えば、NiO(酸化ニッケル)とYSZ(イットリア安定化ジルコニア)とから構成され得る。あるいは、NiO(酸化ニッケル)とY(イットリア)とから構成されてもよいし、NiO(酸化ニッケル)とCSZ(カルシア安定化ジルコニア)とから構成されてもよい。燃料極活性部22の厚さは、5〜30μmであり、燃料極集電部21の厚さ(即ち、第1凹部12の深さ)は、50〜500μmである。 The fuel electrode active part 22 may be composed of, for example, NiO (nickel oxide) and YSZ (yttria stabilized zirconia). Or you may be comprised from NiO (nickel oxide) and GDC (gadolinium dope ceria). The fuel electrode current collector 21 can be composed of, for example, NiO (nickel oxide) and YSZ (yttria stabilized zirconia). Alternatively, it may be composed of NiO (nickel oxide) and Y 2 O 3 (yttria), or may be composed of NiO (nickel oxide) and CSZ (calcia stabilized zirconia). The thickness of the anode active portion 22 is 5 to 30 μm, and the thickness of the anode current collecting portion 21 (that is, the depth of the first recess 12) is 50 to 500 μm.

このように、燃料極集電部21は、電子伝導性を有する物質を含んで構成される。燃料極活性部22は、電子伝導性を有する物質と酸化性イオン(酸素イオン)伝導性を有する物質とを含んで構成される。燃料極活性部22における「気孔部分を除いた全体積に対する酸化性イオン伝導性を有する物質の体積割合」は、燃料極集電部21における「気孔部分を除いた全体積に対する酸化性イオン伝導性を有する物質の体積割合」よりも多い。   As described above, the fuel electrode current collector 21 includes a substance having electronic conductivity. The fuel electrode active part 22 includes a substance having electron conductivity and a substance having oxidative ion (oxygen ion) conductivity. The “volume ratio of the substance having oxidative ion conductivity relative to the total volume excluding the pore portion” in the anode active portion 22 is “the oxidative ion conductivity relative to the entire volume excluding the pore portion” in the anode current collecting portion 21. More than the volume fraction of the substance having

インターコネクタ30は、例えば、LaCrO(ランタンクロマイト)から構成され得る。あるいは、(Sr,La)TiO(ストロンチウムチタネート)から構成されてもよい。インターコネクタ30の厚さは、10〜100μmである。 The interconnector 30 can be composed of, for example, LaCrO 3 (lanthanum chromite). Alternatively, it may be composed of (Sr, La) TiO 3 (strontium titanate). The thickness of the interconnector 30 is 10 to 100 μm.

燃料極20がそれぞれの第1凹部12に埋設された状態の支持基板10における長手方向(発電素子部Aの配列方向)に延びる外周面において、複数のインターコネクタ30が形成されたそれぞれの部分の長手方向中央部を除いた全面は、固体電解質膜40により覆われている。固体電解質膜40は、イオン伝導性を有し且つ電子伝導性を有さない緻密な材料からなる焼成体である。固体電解質膜40は、例えば、YSZ(イットリア安定化ジルコニア)から構成され得る。あるいは、LSGM(ランタンガレート)から構成されて
もよい。固体電解質膜40の厚さは、3〜50μmである。
Each of the portions where the plurality of interconnectors 30 are formed on the outer peripheral surface extending in the longitudinal direction (the arrangement direction of the power generating element portions A) of the support substrate 10 in a state where the fuel electrode 20 is embedded in each of the first recesses 12. The entire surface excluding the central portion in the longitudinal direction is covered with the solid electrolyte membrane 40. The solid electrolyte membrane 40 is a fired body made of a dense material having ionic conductivity and not electron conductivity. The solid electrolyte membrane 40 can be made of, for example, YSZ (yttria stabilized zirconia). Or you may comprise from LSGM (lantern gallate). The thickness of the solid electrolyte membrane 40 is 3 to 50 μm.

即ち、燃料極20がそれぞれの第1凹部12に埋設された状態の支持基板10における長手方向に延びる外周面の全面は、インターコネクタ30と固体電解質膜40とからなる緻密層により覆われている。この緻密層は、緻密層の内側の空間を流れる燃料ガスと緻密層の外側の空間を流れる空気との混合を防止するガスシール機能を発揮する。   That is, the entire outer peripheral surface extending in the longitudinal direction of the support substrate 10 in a state where the fuel electrode 20 is embedded in each first recess 12 is covered with a dense layer composed of the interconnector 30 and the solid electrolyte membrane 40. . This dense layer exhibits a gas sealing function that prevents mixing of the fuel gas flowing in the space inside the dense layer and the air flowing in the space outside the dense layer.

なお、図2(a)に示すように、本形態では、固体電解質膜40が、燃料極20(燃料極集電部21+燃料極活性部22)の上面、インターコネクタ30の上面における長手方向の両側端部、および支持基板10の主面を覆っている。ここで、上述したように、燃料極20の上面とインターコネクタ30の上面と支持基板10の主面との間で段差が形成されていない。従って、固体電解質膜40が平坦化されている。この結果、固体電解質膜40に段差が形成される場合に比して、応力集中に起因する固体電解質膜40でのクラックの発生が抑制され得、固体電解質膜40が有するガスシール機能の低下が抑制され得る。   As shown in FIG. 2A, in this embodiment, the solid electrolyte membrane 40 has a longitudinal direction on the upper surface of the fuel electrode 20 (the fuel electrode current collector 21 + the fuel electrode active portion 22) and the upper surface of the interconnector 30. Both side ends and the main surface of the support substrate 10 are covered. Here, as described above, no step is formed between the upper surface of the fuel electrode 20, the upper surface of the interconnector 30, and the main surface of the support substrate 10. Therefore, the solid electrolyte membrane 40 is flattened. As a result, compared with the case where a step is formed in the solid electrolyte membrane 40, the generation of cracks in the solid electrolyte membrane 40 due to stress concentration can be suppressed, and the gas sealing function of the solid electrolyte membrane 40 is reduced. Can be suppressed.

固体電解質膜40における各燃料極活性部22と接している箇所の上面には、反応防止膜50を介して空気極60が形成されている。反応防止膜50は、緻密な材料からなる焼成体であり、空気極60は、電子伝導性を有する多孔質の材料からなる焼成体である。反応防止膜50および空気極60を上方からみた形状は、燃料極活性部22と略同一の長方形、または、反応防止膜50が燃料極活性部22よりも僅かに広い長方形状である。   An air electrode 60 is formed on the upper surface of a portion in contact with each fuel electrode active part 22 in the solid electrolyte membrane 40 via a reaction preventing film 50. The reaction preventing film 50 is a fired body made of a dense material, and the air electrode 60 is a fired body made of a porous material having electron conductivity. The shape of the reaction preventing film 50 and the air electrode 60 as viewed from above is substantially the same rectangle as the fuel electrode active part 22, or the reaction prevention film 50 is slightly wider than the fuel electrode active part 22.

反応防止膜50は、例えば、GDC=(Ce,Gd)O(ガドリニウムドープセリア)から構成され得る。反応防止膜50の厚さは、3〜50μmである。空気極60は、例えば、LSCF=(La,Sr)(Co,Fe)O(ランタンストロンチウムコバルトフェライト)から構成され得る。あるいは、LSF=(La,Sr)FeO(ランタンストロンチウムフェライト)、LNF=La(Ni,Fe)O(ランタンニッケルフェライト)、LSC=(La,Sr)CoO(ランタンストロンチウムコバルタイト)等から構成されてもよい。また、空気極60は、LSCFからなる第1層(内側層)とLSCからなる第2層(外側層)との2層によって構成されてもよい。空気極60の厚さは、10〜100μmである。 The reaction preventing film 50 can be made of, for example, GDC = (Ce, Gd) O 2 (gadolinium-doped ceria). The thickness of the reaction preventing film 50 is 3 to 50 μm. The air electrode 60 can be made of, for example, LSCF = (La, Sr) (Co, Fe) O 3 (lanthanum strontium cobalt ferrite). Alternatively, from LSF = (La, Sr) FeO 3 (lanthanum strontium ferrite), LNF = La (Ni, Fe) O 3 (lanthanum nickel ferrite), LSC = (La, Sr) CoO 3 (lanthanum strontium cobaltite), etc. It may be configured. Further, the air electrode 60 may be configured by two layers of a first layer (inner layer) made of LSCF and a second layer (outer layer) made of LSC. The thickness of the air electrode 60 is 10 to 100 μm.

なお、反応防止膜50が介装されるのは、セル作製時又は作動中のセル内において固体電解質膜40内のYSZと空気極60内のSrとが反応して固体電解質膜40と空気極60との界面に電気抵抗が大きい反応層が形成される現象の発生を抑制するためである。   The reaction preventing film 50 is interposed because the YSZ in the solid electrolyte membrane 40 and the Sr in the air electrode 60 react with each other in the cell during cell production or in operation, and the solid electrolyte membrane 40 and the air electrode. This is to suppress the occurrence of a phenomenon in which a reaction layer having a large electric resistance is formed at the interface with the substrate 60.

ここで、燃料極20と、固体電解質膜40と、反応防止膜50と、空気極60とが積層されてなる積層体が、「発電素子部A」に対応する(図2を参照)。即ち、支持基板10の上面には、複数(本形態では、4つ)の発電素子部Aが、長手方向において所定の間隔をおいて配置されている。   Here, the laminated body formed by laminating the fuel electrode 20, the solid electrolyte membrane 40, the reaction preventing membrane 50, and the air electrode 60 corresponds to the “power generation element portion A” (see FIG. 2). That is, on the upper surface of the support substrate 10, a plurality (four in this embodiment) of power generating element portions A are arranged at a predetermined interval in the longitudinal direction.

隣り合う発電素子部A、Aについて、他方の(図2(a)では、左側の)発電素子部Aの空気極60と、一方の(図2(a)では、右側の)発電素子部Aのインターコネクタ30とを跨ぐように、空気極60およびインターコネクタ30の上面に、空気極集電部である空気極集電膜70が形成されている。空気極集電膜70は、電子伝導性を有する多孔質の材料からなる焼成体である。空気極集電膜70を上方からみた形状は、長方形である。   Regarding the adjacent power generation element portions A and A, the air electrode 60 of the other power generation element portion A (on the left side in FIG. 2A) and one power generation element portion A (on the right side in FIG. 2A). The air electrode current collecting film 70, which is an air electrode current collector, is formed on the upper surfaces of the air electrode 60 and the interconnector 30 so as to straddle the interconnector 30. The air electrode current collector film 70 is a fired body made of a porous material having electron conductivity. The shape of the air electrode current collector film 70 as viewed from above is a rectangle.

空気極集電膜70は、例えば、LSCF=(La,Sr)(Co,Fe)O(ランタンストロンチウムコバルトフェライト)から構成され得る。あるいは、LSC=(La,Sr)CoO(ランタンストロンチウムコバルタイト)から構成されてもよい。あるいは、Ag(銀)、Ag−Pd(銀パラジウム合金)から構成されてもよい。空気極集電膜
70の厚さは、50〜500μmである。
The air electrode current collector film 70 can be made of, for example, LSCF = (La, Sr) (Co, Fe) O 3 (lanthanum strontium cobalt ferrite). Alternatively, it may be composed of LSC = (La, Sr) CoO 3 (lanthanum strontium cobaltite). Or you may comprise from Ag (silver) and Ag-Pd (silver palladium alloy). The thickness of the air electrode current collector film 70 is 50 to 500 μm.

このように各空気極集電膜70が形成されることにより、隣り合う発電素子部A、Aについて、他方の(図2(a)では、左側の)発電素子部Aの空気極60と、一方の(図2(a)では、右側の)発電素子部Aの燃料極20(特に、燃料極集電部21)とが、電子伝導性を有する「空気極集電膜70およびインターコネクタ30」を介して電気的に接続される。   By forming each air electrode current collecting film 70 in this way, the air electrode 60 of the other power generation element part A (on the left side in FIG. 2A) for the adjacent power generation element parts A and A, One (on the right side in FIG. 2 (a)) the fuel electrode 20 (particularly the fuel electrode current collector 21) of the power generation element part A is electronically conductive, “air electrode current collector film 70 and interconnector 30”. ”Is electrically connected.

この結果、支持基板10の上面に配置されている複数(本形態では、4つ)の発電素子部Aが電気的に直列に接続される。ここで、電子伝導性を有する「空気極集電膜70およびインターコネクタ30」が、前記「電気的接続部」に対応する。   As a result, a plurality (four in this embodiment) of power generating element portions A arranged on the upper surface of the support substrate 10 are electrically connected in series. Here, the “air electrode current collector film 70 and the interconnector 30” having electronic conductivity correspond to the “electrical connection portion”.

なお、インターコネクタ30は、「電気的接続部」における「緻密な材料で構成された第1部分」に対応し、気孔率は10%以下である。空気極集電膜70は、「電気的接続部」における「多孔質の材料で構成された第2部分」に対応し、気孔率は20〜60%である。   The interconnector 30 corresponds to the “first portion made of a dense material” in the “electrical connection portion”, and has a porosity of 10% or less. The air electrode current-collecting film 70 corresponds to the “second portion made of a porous material” in the “electrical connection portion”, and has a porosity of 20 to 60%.

以上、説明した「横縞型」のセルに対して、図3に示すように、支持基板10の燃料ガス流路11内に燃料ガス(水素ガス等)を流すとともに、支持基板10の上下面(特に、各空気極集電膜70)を「酸素を含むガス」(空気等)に曝す(あるいは、支持基板10の上下面に沿って酸素を含むガスを流す)ことにより、固体電解質膜40の両側面間に生じる酸素分圧差によって起電力が発生する。更に、この構造体を外部の負荷に接続すると、下記(1)、(2)式に示す化学反応が起こり、電流が流れる(発電状態)。
(1/2)・O+2e→O2−(於:空気極60) …(1)
+O2−→HO+2e(於:燃料極20) …(2)
発電状態においては、図2(a)に示すように、隣り合う発電素子部A,Aについて、電流が、矢印で示すように流れる。この結果、セル全体から(具体的には、図3において最も手前側の発電素子部Aのインターコネクタ30と最も奥側の発電素子部Aの空気極60とを介して)電力が取り出される。
As described above, as shown in FIG. 3, the fuel gas (hydrogen gas or the like) flows through the fuel gas passage 11 of the support substrate 10 and the upper and lower surfaces of the support substrate 10 ( In particular, by exposing each air electrode current collector film 70) to “a gas containing oxygen” (air or the like) (or flowing a gas containing oxygen along the upper and lower surfaces of the support substrate 10), the solid electrolyte membrane 40 An electromotive force is generated by a difference in oxygen partial pressure generated between the two side surfaces. Furthermore, when this structure is connected to an external load, chemical reactions shown in the following formulas (1) and (2) occur, and current flows (power generation state).
(1/2) · O 2 + 2e → O 2− (where: air electrode 60) (1)
H 2 + O 2− → H 2 O + 2e (in the fuel electrode 20) (2)
In the power generation state, as shown in FIG. 2A, the current flows as indicated by the arrows in the adjacent power generation element portions A and A. As a result, electric power is extracted from the entire cell (specifically, via the interconnector 30 of the power generating element portion A on the frontmost side and the air electrode 60 of the power generating element portion A on the farthest side in FIG. 3).

そして、本形態では、図2(a)に示すように、一方の発電素子部Aの固体電解質膜40のインターコネクタ30側における端面および端部表面が被覆シール層71で被覆され、該被覆シール層71がインターコネクタ30の表面に接合している。   And in this form, as shown to Fig.2 (a), the end surface and end part surface in the side of the interconnector 30 of the solid electrolyte membrane 40 of one electric power generation element part A are coat | covered with the covering sealing layer 71, and this covering seal | sticker Layer 71 is bonded to the surface of interconnector 30.

すなわち、固体電解質膜40が、一方および他方の発電素子部Aの両側から延設されてインターコネクタ30の両端部に積層され、空気極集電部70が、他方の発電素子部Aの空気極60表面から一方の発電素子部A側に延設されてインターコネクタ30表面に積層されており、インターコネクタ30表面には、一方の発電素子部Aから延設された固体電解質膜40の端部が積層され、このインターコネクタ30表面の固体電解質膜40の端部表面および端面が被覆シール層71で被覆されている。   That is, the solid electrolyte membrane 40 is extended from both sides of one and the other power generation element part A and laminated on both ends of the interconnector 30, and the air electrode current collector 70 is connected to the air electrode of the other power generation element part A. 60 extends from the surface to one power generation element portion A side and is laminated on the surface of the interconnector 30, and the end portion of the solid electrolyte membrane 40 extending from the one power generation element portion A is formed on the surface of the interconnector 30. The end surface and the end surface of the solid electrolyte membrane 40 on the surface of the interconnector 30 are covered with the covering seal layer 71.

また、反応防止膜50のインターコネクタ30側の端部表面および端面についても被覆シール層71で被覆されている。   Further, the end surface and the end surface of the reaction preventing film 50 on the interconnector 30 side are also covered with the covering seal layer 71.

これにより、固体電解質膜40とインターコネクタ30との間の界面、および固体電解質膜40の端部表面からのガスの漏出を抑制し、ガス遮断性能を向上できる。   Thereby, the leakage of gas from the interface between the solid electrolyte membrane 40 and the interconnector 30 and the end surface of the solid electrolyte membrane 40 can be suppressed, and the gas blocking performance can be improved.

すなわち、従来、支持基板10の第1凹部12には燃料極集電部21が埋設され、燃料極集電部21の第2凹部21aには燃料極活性部22が埋設され、燃料極集電部21の第3凹部21bにはインターコネクタ30が埋設され、この状態で焼成されて固体酸化物形
燃料電池セルが作製されていたため、凹部12、21a、21bを構成する支持基板材料と、凹部12、21a、21b内に埋設される燃料極集電部21、燃料極活性部22、インターコネクタ30を構成する材料との焼成収縮挙動、熱膨張係数等の相違により、凹部12、21a、21bを構成する壁面と、凹部12、21a、21b内に埋設される材料との間に隙間が生じ、これに起因して、固体電解質膜40にクラックが生じ、または固体電解質膜40とインターコネクタ30とが剥離し、支持基板10内を流れる燃料ガスが支持基板10外に漏出し、燃料極20に供給される燃料ガスと、空気極60に供給される空気とのガス遮断性能が低下するおそれがあった。
That is, conventionally, an anode current collector 21 is embedded in the first recess 12 of the support substrate 10, and an anode active portion 22 is embedded in the second recess 21 a of the anode current collector 21. Since the interconnector 30 is embedded in the third recess 21b of the portion 21 and fired in this state to produce the solid oxide fuel cell, the support substrate material constituting the recesses 12, 21a, 21b, and the recess 12, 21 a, 21 b due to differences in firing shrinkage behavior, thermal expansion coefficient, etc., from the materials constituting the anode current collector 21, anode active portion 22, and interconnector 30 embedded in the anodes 21, 21 a, 21 b. A gap is formed between the wall surface forming the material and the material embedded in the recesses 12, 21a, 21b, and as a result, a crack occurs in the solid electrolyte membrane 40, or the solid electrolyte membrane 40 and the interconnect 30, the fuel gas flowing in the support substrate 10 leaks out of the support substrate 10, and the gas blocking performance between the fuel gas supplied to the fuel electrode 20 and the air supplied to the air electrode 60 decreases. There was a fear.

これに対して、この形態では、一方の発電素子部Aの固体電解質膜40のインターコネクタ30側における端面および端部表面が被覆シール層71で被覆され、該被覆シール層71がインターコネクタ30の表面に接合しているため、固体電解質膜40とインターコネクタ30との剥離を抑制でき、これらの間の界面からの燃料ガスの漏出を抑制できるとともに、凹部12、21a、21bを構成する壁面と、凹部12、21a、21b内に埋設される材料との間において、焼成収縮挙動、熱膨張係数等の相違により、これらの間に隙間が形成し、固体電解質膜40の端部表面にクラックが発生したとしても被覆シール層71で被覆されているため、固体電解質膜40の端部表面からの燃料ガスの漏出を抑制でき、ガス遮断性能を向上できる。   On the other hand, in this embodiment, the end surface and the end surface on the interconnector 30 side of the solid electrolyte membrane 40 of one power generation element portion A are covered with the covering seal layer 71, and the covering seal layer 71 is Since it is bonded to the surface, separation between the solid electrolyte membrane 40 and the interconnector 30 can be suppressed, leakage of fuel gas from the interface between them can be suppressed, and the wall surfaces constituting the recesses 12, 21a, 21b Due to differences in firing shrinkage behavior, thermal expansion coefficient, etc. between the materials embedded in the recesses 12, 21a, 21b, gaps are formed between them, and cracks are formed on the end surface of the solid electrolyte membrane 40. Even if it occurs, since it is covered with the covering seal layer 71, leakage of the fuel gas from the end surface of the solid electrolyte membrane 40 can be suppressed, and the gas blocking performance can be improved.

また、反応防止膜50のインターコネクタ30側の端部表面および端面についても被覆シール層71で被覆されているため、反応防止膜50の固体電解質膜40からの剥離をも防止できる。   Further, since the end surface and the end surface of the reaction preventing film 50 on the interconnector 30 side are also covered with the covering seal layer 71, the reaction preventing film 50 can be prevented from being peeled off from the solid electrolyte film 40.

被覆シール層71は、例えば、フォルステライト、ガラス等からなるものである。   The covering seal layer 71 is made of, for example, forsterite or glass.

図4は、インターコネクタ30の周囲に緻密質な絶縁性シール部78が配置されており、この絶縁性シール部78の外側面の周縁部の全周が固体電解質膜40で覆われている形態を示すもので、この形態では、固体電解質膜40の端部が絶縁性シール部78の上面に配置され、一方の発電素子部Aの固体電解質膜40のインターコネクタ30側における端面および端部表面が被覆シール層71で被覆され、該被覆シール層71が絶縁性シール部78の表面に接合している。   In FIG. 4, a dense insulating seal portion 78 is disposed around the interconnector 30, and the entire periphery of the outer peripheral edge of the insulating seal portion 78 is covered with the solid electrolyte membrane 40. In this embodiment, the end portion of the solid electrolyte membrane 40 is disposed on the upper surface of the insulating seal portion 78, and the end surface and the end portion surface of the solid electrolyte membrane 40 of one power generation element portion A on the interconnector 30 side are shown. Is covered with the covering seal layer 71, and the covering seal layer 71 is bonded to the surface of the insulating seal portion 78.

すなわち、図4に示すように、第3凹部21bの側壁とインターコネクタ30との間には、インターコネクタ30、固体電解質膜40とは異なる材料からなる絶縁性シール部78が形成されている。固体電解質膜40は、絶縁性シール部78に積層されており、インターコネクタ30には積層されていない。図2(a)と異なる点は、絶縁性シール部78が、インターコネクタ30の周囲を取り囲んでいる点である。   That is, as shown in FIG. 4, an insulating seal portion 78 made of a material different from that of the interconnector 30 and the solid electrolyte membrane 40 is formed between the side wall of the third recess 21 b and the interconnector 30. The solid electrolyte membrane 40 is laminated on the insulating seal portion 78 and is not laminated on the interconnector 30. The difference from FIG. 2A is that the insulating seal portion 78 surrounds the periphery of the interconnector 30.

絶縁性シール部78は、電気絶縁性を有する緻密な材料からなる焼成体である。絶縁性シール部78は、例えば、金属酸化物を含有し、好ましくは金属酸化物を主成分とする。具体的には、上記金属酸化物として、(AE)ZrO、MgO、MgAl、及び
CeLn1−xからなる群より選択される少なくとも1種類の酸化物を含有してもよい。ここで、AEは、アルカリ土類金属であり、Lnは、Y及びランタノイドからなる群より選択される少なくとも1種類の元素であり、xは0<x≦0.3を満たす。AEに該当する元素としては、Mg、Ca、Sr、及びBaが挙げられる。また、微量成分として、遷移金属酸化物(例えば、NiO、Mn、Fe、Cr、CoO)
が含まれても良い。
The insulating seal part 78 is a fired body made of a dense material having electrical insulation. The insulating seal part 78 contains, for example, a metal oxide, and preferably contains a metal oxide as a main component. Specifically, the metal oxide contains at least one oxide selected from the group consisting of (AE) ZrO 3 , MgO, MgAl 2 O 4 , and Ce x Ln 1-x O 2. Also good. Here, AE is an alkaline earth metal, Ln is at least one element selected from the group consisting of Y and a lanthanoid, and x satisfies 0 <x ≦ 0.3. Examples of elements corresponding to AE include Mg, Ca, Sr, and Ba. Further, as trace components, transition metal oxides (for example, NiO, Mn 3 O 4 , Fe 2 O 3 , Cr 2 O 3 , CoO)
May be included.

これらの成分は、酸化物として存在していても良いし、上記「(AE)ZrO、Mg
O、MgAl、及びCeLn1−xからなる群より選択される少なくとも1
種類の酸化物」に固溶する形で存在していても良い。金属酸化物の平均粒径は0.1〜5.0μmが好ましく、さらに好ましくは0.3〜4.0μmである。絶縁性シール部78の厚さは、10〜100μmである。
These components may exist as oxides, and the above “(AE) ZrO 3 , Mg
At least one selected from the group consisting of O, MgAl 2 O 4 , and Ce x Ln 1-x O 2
It may be present in the form of a solid solution in the “type of oxide”. The average particle size of the metal oxide is preferably from 0.1 to 5.0 μm, more preferably from 0.3 to 4.0 μm. The thickness of the insulating seal part 78 is 10 to 100 μm.

一般に、インターコネクタ(特に、ランタンクロマイトで構成されるインターコネクタ)は、上述した還元処理の際に膨張する性質を有する(還元膨張)。この還元膨張に起因して、インターコネクタの外側面の周縁部と固体電解質膜の内側面との界面において剥離が発生し、「ガスシール機能」の低下が発生し易いという問題があった。これに対し、上記実施形態では、上述のように、インターコネクタ30の外側面上には緻密膜(固体電解質膜40)が設けられていない。従って、上述したインターコネクタの還元膨張による剥離に起因する「ガスシール機能」の低下が発生しない。即ち、「ガスシール機能」の低下を抑制し得る。   In general, an interconnector (particularly, an interconnector composed of lanthanum chromite) has a property of expanding during the reduction treatment described above (reduction expansion). Due to this reductive expansion, there is a problem that peeling occurs at the interface between the peripheral edge of the outer surface of the interconnector and the inner surface of the solid electrolyte membrane, and the “gas seal function” is liable to deteriorate. On the other hand, in the above embodiment, as described above, the dense membrane (solid electrolyte membrane 40) is not provided on the outer surface of the interconnector 30. Therefore, the “gas seal function” is not deteriorated due to the peeling due to the reduction expansion of the interconnector described above. That is, a decrease in the “gas seal function” can be suppressed.

図5は、図2に示す形態において、被覆シール層71の表面に、空気極集電部70の一方の発電素子部A側が積層している形態を示す。   FIG. 5 shows a form in which one power generating element part A side of the air electrode current collector 70 is laminated on the surface of the covering seal layer 71 in the form shown in FIG.

この形態では、固体電解質膜40の内側に燃料極集電部21、外側に空気極集電部70が存在していても、固体電解質膜40と空気極集電膜70との間には絶縁性でイオン非伝導性の被覆シール層71が介在しており、固体電解質膜40の表面には空気極集電膜70が積層されていないため、正常な発電素子部Aにおける電流の流れ(図2)とは逆に電流が流れる電池が構成されることがなく、発電性能を向上できる。   In this embodiment, even if the fuel electrode current collector 21 exists inside the solid electrolyte membrane 40 and the air electrode current collector 70 exists outside, the insulation between the solid electrolyte membrane 40 and the air electrode current collector membrane 70 is present. The non-ionic and non-conductive covering seal layer 71 is interposed, and the air current collecting film 70 is not laminated on the surface of the solid electrolyte film 40. Contrary to 2), a battery through which a current flows is not formed, and the power generation performance can be improved.

(製造方法)
次に、図1に示した「横縞型」のセルの製造方法の一例について図6〜図7を参照しながら簡単に説明する。図6〜図7において、各部材の符号の末尾の「g」は、その部材が「焼成前」であることを表す。
(Production method)
Next, an example of a manufacturing method of the “horizontal stripe type” cell shown in FIG. 1 will be briefly described with reference to FIGS. 6 to 7, “g” at the end of the reference numeral of each member indicates that the member is “before firing”.

先ず、図6に示す形状を有する支持基板の成形体10gを製する。この支持基板の成形体10gは、例えば、支持基板10の材料(例えば、NiO+MgO)の粉末にバインダー等が添加されて得られるスラリーを用いて、押し出し成形、切削等の手法を利用して作製する。   First, a support substrate molded body 10g having the shape shown in FIG. 6 is manufactured. The support substrate molded body 10g is produced by using a method such as extrusion molding or cutting using a slurry obtained by adding a binder or the like to the material of the support substrate 10 (for example, NiO + MgO). .

次に、図7(b)に示すように、支持基板の成形体10gの上下面に形成された各第1凹部内に、燃料極集電部の成形体21gをそれぞれ埋設・形成する。次いで、各燃料極集電部の成形体21gの外側面に形成された各第2凹部に、燃料極活性部の成形体22gをそれぞれ埋設・形成する。また、各燃料極集電部の成形体21g、および各燃料極活性部22gは、例えば、燃料極20の材料(例えば、NiとYSZ)の粉末にバインダー等が添加されて得られるスラリーを用いて、印刷法等を利用して埋設・形成する。   Next, as shown in FIG. 7B, the molded body 21g of the fuel electrode current collector is embedded and formed in each first recess formed on the upper and lower surfaces of the molded body 10g of the support substrate. Next, a molded body 22g of the fuel electrode active part is embedded and formed in each second recess formed on the outer surface of the molded body 21g of each fuel electrode current collector. Further, the molded body 21g of each fuel electrode current collector and each fuel electrode active part 22g use, for example, a slurry obtained by adding a binder or the like to the powder of the material of the fuel electrode 20 (for example, Ni and YSZ). Then embed and form using printing methods.

続いて、各燃料極集電部の成形体21gの外側面における「燃料極活性部の成形体22gが埋設された部分を除いた部分」に形成された各第3凹部に、インターコネクタの成形体30gをそれぞれ埋設・形成する。各インターコネクタの成形体30gは、例えば、インターコネクタ30の材料(例えば、LaCrO)の粉末にバインダー等が添加されて得られるスラリーを用いて、印刷法等を利用して埋設・形成する。 Subsequently, the interconnector is molded in each third recess formed in the “surface portion excluding the portion where the molded body 22g of the fuel electrode active portion is embedded” on the outer surface of the molded body 21g of each fuel electrode current collector. Each body 30g is embedded and formed. The molded body 30g of each interconnector is embedded and formed using a slurry obtained by adding a binder or the like to the material of the interconnector 30 (for example, LaCrO 3 ) using a printing method or the like.

次に、複数の燃料極の成形体(21g+22g)および複数のインターコネクタの成形体30gがそれぞれ埋設・形成された状態の支持基板の成形体10gにおける長手方向に延びる外周面において複数のインターコネクタの成形体30gが形成されたそれぞれの部分の長手方向中央部を除いた全面に、固体電解質膜の成形膜を形成する。固体電解質膜の成形膜は、例えば、固体電解質膜40の材料(例えば、YSZ)の粉末にバインダー等が
添加されて得られるスラリーを用いて、印刷法、ディッピング法等を利用して形成する。
Next, the plurality of interconnectors are formed on the outer peripheral surface extending in the longitudinal direction of the molded body 10g of the support substrate in which the plurality of molded fuel electrode bodies (21g + 22g) and the plurality of interconnector molded bodies 30g are embedded and formed. A molded membrane of a solid electrolyte membrane is formed on the entire surface excluding the central portion in the longitudinal direction of each portion where the molded body 30g is formed. The molded membrane of the solid electrolyte membrane is formed by using a slurry obtained by adding a binder or the like to the powder of the material of the solid electrolyte membrane 40 (for example, YSZ), using a printing method, a dipping method, or the like.

次に、固体電解質膜の成形体における各燃料極の成形体と接している箇所の外側面に、反応防止膜の成形膜を形成する。各反応防止膜の成形膜は、例えば、反応防止膜50の材料(例えば、GDC)の粉末にバインダー等が添加されて得られるスラリーを用いて、印刷法等を利用して形成する。   Next, a molded film of the reaction preventing film is formed on the outer surface of the portion of the solid electrolyte membrane that is in contact with the molded body of each fuel electrode. The molded film of each reaction prevention film is formed using a slurry obtained by adding a binder or the like to the powder of the material of the reaction prevention film 50 (for example, GDC), using a printing method or the like.

そして、このように種々の成形膜が形成された状態の支持基板の成形体10gを、例えば、空気中にて1500℃で3時間焼成する。これにより、図1、2に示したセルにおいて空気極60および空気極集電部70が形成されていない状態の構造体を得る。   Then, 10 g of the support substrate molded body in which various molded films are thus formed is fired at 1500 ° C. for 3 hours in air, for example. Thereby, the structure in a state where the air electrode 60 and the air electrode current collector 70 are not formed in the cell shown in FIGS.

この後、インターコネクタ30表面の固体電解質膜40の端部表面および端面に、例えば、フォルステライト、ガラス等のスラリーを塗布し、熱処理し、被覆シール層71を形成する。また、反応防止膜50の端部表面および端面に上記スラリーを塗布し、被覆シール層71を形成する。   Thereafter, a slurry such as forsterite or glass is applied to the end surface and the end surface of the solid electrolyte membrane 40 on the surface of the interconnector 30 and heat-treated to form the covering seal layer 71. Further, the slurry is applied to the end surface and the end surface of the reaction preventing film 50 to form the covering seal layer 71.

次に、各反応防止膜50の外側面に、空気極の成形膜を形成する。各空気極の成形膜は、例えば、空気極60の材料(例えば、LSCF)の粉末にバインダー等が添加されて得られるスラリーを用いて、印刷法等を利用して形成する。   Next, an air electrode forming film is formed on the outer surface of each reaction preventing film 50. The molded film of each air electrode is formed using a slurry obtained by adding a binder or the like to the powder of the material of the air electrode 60 (for example, LSCF) using a printing method or the like.

次に、各組の隣り合う発電素子部について、他方の発電素子部Aの空気極の成形膜と、一方の発電素子部Aのインターコネクタ30とを跨ぐように、空気極の成形膜、インターコネクタ30の外側面に、空気極集電部の成形膜を形成する。   Next, for each pair of adjacent power generating element portions, the air electrode forming film, the interconnect film 30 of the other power generating element portion A and the interconnector 30 of one power generating element portion A are straddled. A molding film for the air electrode current collector is formed on the outer surface of the connector 30.

各空気極集電部の成形膜は、例えば、空気極集電部70の材料(例えば、LSCF)の粉末にバインダー等が添加されて得られるスラリーを用いて、印刷法等を利用して形成する。   The forming film of each air electrode current collector is formed by using a printing method or the like using a slurry obtained by adding a binder or the like to the powder of the material of the air electrode current collector 70 (for example, LSCF), for example. To do.

そして、このように成形膜が形成された状態の支持基板10を、例えば、空気中にて1050℃で3時間焼成する。これにより、図2に示したセルを得る。   And the support substrate 10 in the state in which the molded film is formed in this way is baked, for example, in air at 1050 ° C. for 3 hours. Thereby, the cell shown in FIG. 2 is obtained.

なお、被覆シール層71の焼成温度が空気極60、空気極集電部70の焼成温度よりも低い場合には、空気極60、空気極集電部70を形成した後、被覆シール層71を形成することができる。   In addition, when the firing temperature of the covering seal layer 71 is lower than the firing temperature of the air electrode 60 and the air electrode current collector 70, after forming the air electrode 60 and the air electrode current collector 70, the covering seal layer 71 is formed. Can be formed.

(作用・効果)
以上、説明したように、上記本発明の実施形態に係る「横縞型」のセルでは、一方の発電素子部Aの固体電解質膜40のインターコネクタ30側における端面および端部表面が被覆シール層71で被覆され、該被覆シール層71がインターコネクタ30の表面に接合しているため、固体電解質膜40とインターコネクタ30との剥離を抑制でき、これらの間の界面からの燃料ガスの漏出を抑制できるとともに、固体電解質膜40の端部表面にクラックが発生したとしても被覆シール層71で被覆されているため、固体電解質膜40の端部表面からの燃料ガスの漏出を抑制でき、ガス遮断性能を向上できる。
(Action / Effect)
As described above, in the “horizontal stripe” cell according to the embodiment of the present invention, the end surface and the end surface on the interconnector 30 side of the solid electrolyte membrane 40 of one power generation element portion A are covered with the covering seal layer 71. Since the covering seal layer 71 is bonded to the surface of the interconnector 30, the separation between the solid electrolyte membrane 40 and the interconnector 30 can be suppressed, and the leakage of fuel gas from the interface between them can be suppressed. In addition, even if a crack is generated on the end surface of the solid electrolyte membrane 40, it is covered with the coating seal layer 71, so that leakage of fuel gas from the end surface of the solid electrolyte membrane 40 can be suppressed, and gas blocking performance can be achieved. Can be improved.

また、支持基板10の上下面に形成されている、燃料極20(集電部21)を埋設するための複数の第1凹部12のそれぞれが、全周に亘って支持基板10の材料からなる周方向に閉じた側壁を有している。換言すれば、支持基板10において各第1凹部12を囲む枠体がそれぞれ形成されている。従って、この構造体は、支持基板10が外力を受けた場合に変形し難い。   In addition, each of the plurality of first recesses 12 embedded in the upper and lower surfaces of the support substrate 10 for embedding the fuel electrode 20 (current collector 21) is made of the material of the support substrate 10 over the entire circumference. It has a side wall closed in the circumferential direction. In other words, a frame surrounding each first recess 12 is formed on the support substrate 10. Therefore, this structure is not easily deformed when the support substrate 10 receives an external force.

また、支持基板10の各第1凹部12内に燃料極20(燃料極集電部21+燃料極活性部22)およびインターコネクタ30等の部材が隙間なく充填・埋設された状態で、支持基板10と前記埋設された部材とが共焼結される。従って、部材間の接合性が高く且つ信頼性の高い焼結体が得られる。   Further, the support substrate 10 is filled and embedded with the members such as the fuel electrode 20 (the fuel electrode current collector 21 + the fuel electrode active portion 22) and the interconnector 30 in the first recesses 12 of the support substrate 10 without any gaps. And the embedded member are co-sintered. Therefore, a sintered body having high bondability between members and high reliability can be obtained.

また、インターコネクタ30が、燃料極集電部21の外側面に形成された第3凹部21bに埋設され、この結果、直方体状のインターコネクタ30の幅方向(y軸方向)に沿う2つの側面と底面とが凹部21b内で燃料極集電部21と接触している。従って、燃料極集電部21の外側平面上に直方体状のインターコネクタ30が積層される(接触する)構成が採用される場合に比べて、燃料極20(集電部21)とインターコネクタ30との界面の面積を大きくできる。従って、燃料極20とインターコネクタ30との間における電子伝導性を高めることができ、この結果、燃料電池の発電出力を高めることができる。   Further, the interconnector 30 is embedded in a third recess 21b formed on the outer surface of the fuel electrode current collector 21, and as a result, two side surfaces along the width direction (y-axis direction) of the rectangular interconnector 30 are formed. And the bottom surface are in contact with the anode current collector 21 in the recess 21b. Therefore, the fuel electrode 20 (the current collector 21) and the interconnector 30 are compared to the case where a configuration in which the rectangular parallelepiped interconnector 30 is laminated (contacted) on the outer plane of the fuel electrode current collector 21 is employed. The area of the interface with can be increased. Therefore, the electronic conductivity between the fuel electrode 20 and the interconnector 30 can be increased, and as a result, the power generation output of the fuel cell can be increased.

また、上記実施形態では、平板状の支持基板10の上下面のそれぞれに、複数の発電素子部Aが設けられている。これにより、支持基板の片側面のみに複数の発電素子部が設けられる場合に比して、構造体中における発電素子部の数を多くでき、燃料電池の発電出力を高めることができる。   Further, in the above-described embodiment, a plurality of power generation element portions A are provided on each of the upper and lower surfaces of the flat support substrate 10. Thereby, compared with the case where a plurality of power generation element portions are provided only on one side surface of the support substrate, the number of power generation element portions in the structure can be increased, and the power generation output of the fuel cell can be increased.

また、上記実施形態では、固体電解質膜40が、燃料極20(集電部21+活性部22)の外側面、インターコネクタ30の外側面における長手方向の両側端部、および支持基板10の主面を覆っている。ここで、燃料極20の外側面とインターコネクタ30の外側面と支持基板10の主面との間で段差が形成されていない。従って、固体電解質膜40が平坦化されている。この結果、固体電解質膜40に段差が形成される場合に比して、応力集中に起因する固体電解質膜40でのクラックの発生が抑制され得、固体電解質膜40が有するガスシール機能の低下が抑制され得る。   In the above-described embodiment, the solid electrolyte membrane 40 includes the outer surface of the fuel electrode 20 (the current collector 21 + the active portion 22), both side ends in the longitudinal direction of the outer surface of the interconnector 30, and the main surface of the support substrate 10. Covering. Here, no step is formed between the outer surface of the fuel electrode 20, the outer surface of the interconnector 30, and the main surface of the support substrate 10. Therefore, the solid electrolyte membrane 40 is flattened. As a result, compared with the case where a step is formed in the solid electrolyte membrane 40, the generation of cracks in the solid electrolyte membrane 40 due to stress concentration can be suppressed, and the gas sealing function of the solid electrolyte membrane 40 is reduced. Can be suppressed.

なお、本発明は上記実施形態に限定されることはなく、本発明の範囲内において種々の変形例を採用することができる。例えば、上記実施形態では、図6等に示すように、支持基板10に形成された凹部12の平面形状(支持基板10の主面に垂直の方向からみた場合の形状)が、長方形になっているが、例えば、正方形、円形、楕円形、長穴形状等であってもよい。   In addition, this invention is not limited to the said embodiment, A various modification can be employ | adopted within the scope of the present invention. For example, in the above embodiment, as shown in FIG. 6 and the like, the planar shape of the recess 12 formed in the support substrate 10 (the shape when viewed from the direction perpendicular to the main surface of the support substrate 10) is a rectangle. However, it may be, for example, a square, a circle, an ellipse, or a long hole shape.

また、上記実施形態においては、各第3凹部21bにはインターコネクタ30の全体が埋設されているが、インターコネクタ30の一部のみが各第3凹部21bに埋設され、インターコネクタ30の残りの部分が第3凹部21bの外に突出(即ち、支持基板10の主面から突出)していてもよい。   Moreover, in the said embodiment, although the whole interconnector 30 is embed | buried under each 3rd recessed part 21b, only a part of interconnector 30 is embed | buried in each 3rd recessed part 21b, and the remainder of the interconnector 30 is filled. The portion may protrude outside the third recess 21b (that is, protrude from the main surface of the support substrate 10).

また、上記実施形態においては、平板状の支持基板10の上下面のそれぞれに複数の第1凹部12が形成され且つ複数の発電素子部Aが設けられているが、支持基板10の片側面のみに複数の第1凹部12が形成され且つ複数の発電素子部Aが設けられていてもよい。   Further, in the above embodiment, a plurality of first recesses 12 are formed on each of the upper and lower surfaces of the flat support substrate 10 and a plurality of power generating element portions A are provided, but only one side of the support substrate 10 is provided. A plurality of first recesses 12 may be formed and a plurality of power generation element portions A may be provided.

また、上記実施形態においては、燃料極20が燃料極集電部21と燃料極活性部22との2層で構成されているが、燃料極20が燃料極活性部22に相当する1層で構成されてもよい。   Further, in the above embodiment, the fuel electrode 20 is composed of two layers of the fuel electrode current collector 21 and the fuel electrode active portion 22, but the fuel electrode 20 is a single layer corresponding to the fuel electrode active portion 22. It may be configured.

加えて、上記実施形態においては、図1(b)に示すように、燃料極集電部21の外側面に形成された凹部21bが、燃料極集電部21の材料からなる底壁と、周方向に閉じた側壁(支持基板10の材料からなる長手方向に沿う2つの側壁と、燃料極集電部21の材料からなる幅方向に沿う2つの側壁)と、で画定された直方体状の窪みとなっている。こ
の結果、第3凹部21bに埋設されたインターコネクタ30の幅方向に沿う2つの側面と底面とが凹部21b内で燃料極集電部21と接触している。
In addition, in the above embodiment, as shown in FIG. 1 (b), the recess 21 b formed on the outer surface of the fuel electrode current collector 21 has a bottom wall made of the material of the fuel electrode current collector 21, A rectangular parallelepiped shape defined by side walls closed in the circumferential direction (two side walls along the longitudinal direction made of the material of the support substrate 10 and two side walls along the width direction made of the material of the fuel electrode current collector 21). It is a depression. As a result, the two side surfaces and the bottom surface along the width direction of the interconnector 30 embedded in the third recess 21b are in contact with the fuel electrode current collector 21 in the recess 21b.

これに対し、図8に示すように、燃料極集電部21の外側面に形成された第3凹部21bが、燃料極集電部21の材料からなる底壁と、全周に亘って燃料極集電部21の材料からなる周方向に閉じた側壁(長手方向に沿う2つの側壁と、幅方向に沿う2つの側壁)と、で画定された直方体状の窪みであってもよい。   On the other hand, as shown in FIG. 8, the third recess 21 b formed on the outer surface of the fuel electrode current collector 21 has a bottom wall made of the material of the fuel electrode current collector 21 and the fuel over the entire circumference. It may be a rectangular parallelepiped recess defined by circumferentially closed side walls (two side walls along the longitudinal direction and two side walls along the width direction) made of the material of the pole current collector 21.

10・・・支持基板
11・・・燃料ガス流路
12・・・第1凹部
20・・・燃料極
21・・・燃料極集電部
21a・・・第2凹部
21b・・・第3凹部
22・・・燃料極活性部
30・・・インターコネクタ(導電性緻密質体)
60・・・空気極
70・・・空気極集電部
71・・・被覆シール層
78・・・絶縁性シール部
A・・・発電素子
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Support substrate 11 ... Fuel gas flow path 12 ... 1st recessed part 20 ... Fuel electrode 21 ... Fuel electrode current collection part 21a ... 2nd recessed part 21b ... 3rd recessed part 22 ... Fuel electrode active part 30 ... Interconnector (conductive dense body)
60 ... Air electrode 70 ... Air electrode current collector 71 ... Coating seal layer 78 ... Insulating seal part A ... Power generation element

Claims (3)

ガス流路が内部に形成された平板状の多孔質の支持基板と、
該支持基板の主面における互いに離れた複数の箇所にそれぞれ設けられ、少なくとも燃料極、固体電解質、および空気極が積層されてなる複数の発電素子部と、
隣り合う前記発電素子部の間にそれぞれ設けられ、一方の前記発電素子部の燃料極と他方の前記発電素子部の空気極とを電気的に接続する電気的接続部とを備えるとともに、
前記燃料極が、燃料極集電部と、該燃料極集電部よりもイオン伝導性を有する物質の含有割合が多い燃料極活性部とからなり、
前記支持基板の主面における前記複数の箇所に、底壁と周方向に閉じた側壁とを有する第1凹部がそれぞれ設けられ、該各第1凹部に前記燃料極集電部がそれぞれ埋設され、
該第1凹部に埋設された燃料極集電部の外側面に形成された第2凹部に前記燃料極活性部が埋設され、
前記第1凹部に埋設された燃料極集電部の前記第2凹部が形成された位置と異なる位置の外側面に形成された第3凹部に、前記電気的接続部の一部を構成する導電性緻密質体が埋設され、
前記燃料極活性部に積層された固体電解質が、前記一方および他方の発電素子部の両側から延設されて前記導電性緻密質体の両端部、もしくは前記導電性緻密質体の両端に設けられた絶縁性シール部の両端部に積層され、さらに、前記電気的接続部の一部を構成する空気極集電部が、前記他方の発電素子部の空気極表面から前記一方の発電素子部側に延設されて前記導電性緻密質体表面に積層されており、前記一方の発電素子部の前記固体電解質の前記導電性緻密質体側における端面および端部表面が被覆シール層で被覆され、該被覆シール層が前記導電性緻密質体もしくは前記絶縁性シール部の表面に接合していることを特徴とする固体酸化物形燃料電池セル。
A flat porous support substrate having a gas flow path formed therein;
A plurality of power generation element portions each provided at a plurality of locations separated from each other on the main surface of the support substrate, and a stack of at least a fuel electrode, a solid electrolyte, and an air electrode;
Each provided between the adjacent power generation element parts, and having an electrical connection part for electrically connecting the fuel electrode of one of the power generation element parts and the air electrode of the other power generation element part,
The fuel electrode comprises a fuel electrode current collector and a fuel electrode active part having a higher content ratio of a substance having ion conductivity than the fuel electrode current collector,
A first recess having a bottom wall and a side wall closed in the circumferential direction is provided at each of the plurality of locations on the main surface of the support substrate, and the fuel electrode current collector is embedded in each first recess.
The anode active part is embedded in a second recess formed on the outer surface of the anode current collector embedded in the first recess;
Conductivity that constitutes a part of the electrical connection portion in the third recess formed on the outer surface of the fuel electrode current collector embedded in the first recess at a position different from the position where the second recess is formed. The dense and dense body is buried,
Solid electrolytes stacked on the fuel electrode active portion are extended from both sides of the one and the other power generation element portions and provided at both ends of the conductive dense body or both ends of the conductive dense body. Further, an air current collector that is stacked on both ends of the insulating seal part and that constitutes a part of the electrical connection part is disposed on the one power generation element part side from the air electrode surface of the other power generation element part. And the end surface and the end surface of the solid electrolyte of the one power generating element portion on the conductive dense body side are covered with a covering seal layer, A solid oxide fuel cell, wherein a covering seal layer is bonded to a surface of the conductive dense body or the insulating seal portion.
前記固体電解質と前記空気極集電層との間には反応防止層が介在しており、該反応防止層の前記導電性緻密質体側における端面および端部表面が前記被覆シール層で被覆されていることを特徴とする請求項1に記載の固体酸化物形燃料電池セル。   A reaction preventing layer is interposed between the solid electrolyte and the air electrode current collecting layer, and an end surface and an end surface of the reaction preventing layer on the conductive dense body side are covered with the covering seal layer. The solid oxide fuel cell according to claim 1, wherein: 前記空気極集電部が、前記導電性緻密質体よりも前記一方の発電素子部側に延設されて前記被覆シール層の表面に積層されていることを特徴とする請求項1または2に記載の固体酸化物形燃料電池セル。   The air electrode current collector is extended to the one power generation element part side of the conductive dense body and laminated on the surface of the covering seal layer. The solid oxide fuel cell as described.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9755249B2 (en) 2014-09-30 2017-09-05 Toto Ltd. Solid oxide fuel cell stack
US10003088B2 (en) 2014-09-30 2018-06-19 Toto Ltd. Solid oxide fuel cell stack
JP2018106887A (en) * 2016-12-26 2018-07-05 三菱日立パワーシステムズ株式会社 Fuel cell and manufacturing method thereof

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012038718A (en) * 2010-07-15 2012-02-23 Ngk Insulators Ltd Fuel cell structure
JP2012114074A (en) * 2010-11-01 2012-06-14 Ngk Insulators Ltd Solid oxide fuel cell
JP2013110092A (en) * 2011-10-25 2013-06-06 Ngk Insulators Ltd Fuel cell structure
JP2014225435A (en) * 2013-04-19 2014-12-04 日本碍子株式会社 Fuel cell

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012038718A (en) * 2010-07-15 2012-02-23 Ngk Insulators Ltd Fuel cell structure
JP2012114074A (en) * 2010-11-01 2012-06-14 Ngk Insulators Ltd Solid oxide fuel cell
JP2013110092A (en) * 2011-10-25 2013-06-06 Ngk Insulators Ltd Fuel cell structure
JP2014225435A (en) * 2013-04-19 2014-12-04 日本碍子株式会社 Fuel cell

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9755249B2 (en) 2014-09-30 2017-09-05 Toto Ltd. Solid oxide fuel cell stack
US10003088B2 (en) 2014-09-30 2018-06-19 Toto Ltd. Solid oxide fuel cell stack
JP2018106887A (en) * 2016-12-26 2018-07-05 三菱日立パワーシステムズ株式会社 Fuel cell and manufacturing method thereof
JP7051292B2 (en) 2016-12-26 2022-04-11 三菱重工業株式会社 Fuel cell manufacturing method and fuel cell

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