JP6572731B2 - 燃料電池セルスタック - Google Patents

Description

本発明は、燃料電池セルスタックに関し、さらに詳しくは、電解質として固体電解質を利用する燃料電池セルスタックに関する。

従来、特許文献１に開示されるように、アノードと固体電解質層とカソードとを有する平板形の燃料電池単セルがセパレータにより挟持されてなる燃料電池セルスタックが知られている。同文献では、カソード側のセパレータと燃料電池単セルとの接触を良好に保つため、両者の間に、カソード面に接触する舌片を有する金属製の接続部材を挿入する技術が記載されている。

特開２００７−２６５８９６号公報

しかしながら、電解質として固体電解質を利用する燃料電池セルスタックは、一般に、７００℃〜９００℃程度で作動させることが多い。そのため、上記燃料電池セルスタックでは、高温での使用が進むにつれ、クリープによって金属製の接続部材が劣化し、カソードとセパレータとの間の接触抵抗が大きくなる。それ故、上記燃料電池セルスタックは、発電効率、耐久性を向上させることが難しい。

本発明は、かかる課題に鑑みてなされたものであり、発電効率、耐久性を向上させるのに有利な燃料電池セルスタックを提供しようとするものである。

本発明の一態様は、第１導電性酸化物（４１）または上記第１導電性酸化物および酸化ジルコニウム系酸化物より構成されたカソード（２３）を備え、電解質として固体電解質を利用する複数の平板形の燃料電池単セル（２）と、
該燃料電池単セル間に介在し、集電部（３１）を備えるとともにその表面に第２導電性酸化物（４２）より構成された被覆層（３２）を備える金属製のセパレータ（３）と、
上記カソードと上記セパレータとの間に配置されたコンタクト層（４）と、を有しており、
該コンタクト層は、上記カソードに化学的に結合した内層（４０ａ）と、該内層および上記被覆層に化学的に結合した外層（４０ｂ）とを有しており、
上記内層は、第３導電性酸化物（４３）および上記第１導電性酸化物より構成されており、
上記外層は、上記第３導電性酸化物および上記第２導電性酸化物より構成されており、
上記第１導電性酸化物は、ランタンストロンチウムコバルタイト、ランタンストロンチウム鉄コバルタイト、および、ランタンストロンチウムマンガナイトからなる群より選択される少なくとも１種の遷移金属ペルブスカイト型酸化物であり、
上記第２導電性酸化物は、スピネル型構造を有するマンガンコバルト系酸化物であり、
上記第３導電性酸化物は、ランタンニッケルフェライトであり、
上記外層における上記第３導電性酸化物と上記第２導電性酸化物との体積比は、６：４〜９：１の範囲内にあり、
上記内層における上記第３導電性酸化物と上記第１導電性酸化物との体積比は、６：４〜９：１の範囲内にある、
燃料電池セルスタック（１）にある。

上記燃料電池セルスタックによれば、カソードとセパレータとの間のコンタクト層における内層は、上記第３導電性酸化物および上記第１導電性酸化物より構成されている。つまり、内層は、カソードに含まれる上記第１導電性酸化物と同じ材料が上記第３導電性酸化物に複合化されている。また、コンタクト層における外層は、上記第３導電性酸化物および上記第２導電性酸化物より構成されている。つまり、外層は、セパレータ表面の被覆層を構成する上記第２導電性酸化物と同じ材料が上記第３導電性酸化物に複合化されている。そのため、上記燃料電池セルスタックは、製造時の熱処理等によって、内層とカソードとの界面、外層とセパレータとの界面における焼結性が促進され、化学的な結合によって内層とカソードとの接合、外層とセパレータとの接合が強固なものになる。また、内層と外層とは、いずれも同じ上記第３導電性酸化物を含んでおり、骨格が同じ材料であるため、両者の接合性も高い。それ故、上記燃料電池セルスタックは、内層とカソードとの界面、外層とセパレータとの界面における接触抵抗が低減され、発電効率、耐久性を向上させるのに有利である。なお、上記コンタクト層は、導電性酸化物により形成されているので、金属のように作動温度でクリープすることがない。そのため、上記コンタクト層は、耐久時の微構造変化を抑制することができる。それ故、上記燃料電池セルスタックは、この観点からも、耐久性の向上に有利である。

なお、特許請求の範囲及び課題を解決する手段に記載した括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものであり、本発明の技術的範囲を限定するものではない。

実施形態１の燃料電池セルスタックにおける断面の一部を模式的に示した説明図である。 実施形態１の燃料電池セルスタックにおける、コンタクト層周辺の微構造を模式的に示した説明図である。

（実施形態１）
実施形態１の燃料電池セルスタックについて、図１、図２を用いて説明する。図１、図２に例示されるように、本実施形態の燃料電池セルスタック１は、複数の平板形の燃料電池単セル２と、燃料電池単セル２間に介在するセパレータ３と、カソード２３とセパレータ３との間に配置されており、内層４０ａと外層４０ｂとを備えるコンタクト層４と、を有している。

燃料電池単セル２は、電解質として固体電解質を利用する固体電解質型の燃料電池である。なお、固体電解質として固体酸化物セラミックスを用いる燃料電池は、固体酸化物形燃料電池（ＳＯＦＣ）と称される。燃料電池単セル２は、具体的には、アノード２１と固体電解質層２２とカソード２３とを有している。

本実施形態では、固体電解質層２２とカソード２３との間に、さらに、中間層２４を有する例が示されている。中間層２４は、主に、カソード材料と固体電解質層材料との反応を抑制するための層である。また、アノード２１は、単層から構成されている例が示されているが、複数層から構成されていてもよい。アノード２１を複数層から構成する場合、アノード２１は、固体電解質層２２側に配置される活性層（不図示）と、活性層における固体電解質層２２側と反対側に配置される拡散層（不図示）とを有する構成とすることができる。活性層は、主に、アノード側における電気化学的反応を高めるための層である。拡散層は、供給される燃料ガスを拡散させることが可能な層である。燃料電池単セル２は、具体的には、電極であるアノード２１を支持体とするアノード支持型とされている。

燃料電池単セル２において、アノード材料としては、例えば、Ｎｉ、ＮｉＯ等の触媒と、イットリア安定化ジルコニア（ＹＳＺ）、スカンジア安定化ジルコニア（ＳｃＳＺ）等の酸化ジルコニウム系酸化物等の固体電解質との混合物などを例示することができる。なお、ＮｉＯは、発電時の還元雰囲気でＮｉとなる。本実施形態では、アノード材料は、具体的には、ＮｉまたはＮｉＯとイットリア安定化ジルコニアとの混合物を用いることができる。アノード２１の厚みは、ガス拡散、電気抵抗、強度などの観点から、例えば、好ましくは、１００〜８００μｍ、より好ましくは、２００〜７００μｍとすることができる。

燃料電池単セル２において、電解質として利用される固体電解質としては、例えば、上記酸化ジルコニウム系酸化物を好適に用いることができる。固体電解質としては、イオン伝導度、機械的安定性、他の材料との両立、燃料ガス雰囲気での化学的な安定性等の観点から、イットリア安定化ジルコニアが好適である。固体電解質層２２の厚みは、オーミック抵抗の低減などの観点から、好ましくは３〜２０μｍ、より好ましくは５〜１５μｍとすることができる。

燃料電池単セル２において、中間層材料としては、例えば、ＣｅＯ_２、または、ＣｅＯ_２にＧｄ、Ｓｍ、Ｙ、Ｌａ、Ｎｄ、Ｙｂ、Ｃａ、および、Ｈｏから選択される１種または２種以上の元素等がドープされたセリア系固溶体等の酸化セリウム系酸化物などを例示することができる。これらは１種または２種以上併用することができる。中間層２４の厚みは、オーミック抵抗の低減、カソード２３からの元素拡散の抑制等の観点から、好ましくは１〜２０μｍ、より好ましくは５〜１５μｍとすることができる。

燃料電池単セル２において、カソード２３は、第１導電性酸化物４１を含んでいる。第１導電性酸化物４１は、具体的には、ランタンストロンチウムコバルタイト（以下、「ＬＳＣ」という場合がある。）、ランタンストロンチウム鉄コバルタイト（以下、「ＬＳＣＦ」という場合がある。）、および、ランタンストロンチウムマンガナイト（以下、「ＬＳＭ」という場合がある。）からなる群より選択される少なくとも１種の遷移金属ペルブスカイト型酸化物である。この場合には、カソードの活性向上に有利である。また、カソード２３は、上記酸化ジルコニウム系酸化物を含んでいてもよい。カソード２３の厚みは、ガス拡散性、電極反応抵抗、集電性などの観点から、好ましくは２０〜１００μｍ、より好ましくは３０〜８０μｍとすることができる。なお、上述したＬＳＣは、具体的には、Ｌａ_１−ＸＳｒ_ＸＣｏＯ_３−δ（０．２≦Ｘ≦０．７）、ＬＳＣＦは、具体的には、Ｌａ_１−ＸＳｒ_ＸＣｏ_１−ＹＦｅ_ＹＯ_３−δ（０．２≦Ｘ≦０．７、０．５≦Ｙ≦０．９５）、ＬＳＭは、具体的には、Ｌａ_１−ＸＳｒ_ＸＭｎＯ_３−δ（０．１≦Ｘ≦０．５）とすることができる。

セパレータ３は、金属製である。なお、金属には合金が含まれる。セパレータ３を構成する金属としては、具体的には、例えば、フェライト系ステンレス鋼、フェライト系耐熱クロム合金などを例示することができる。セパレータ３は、集電部３１を備えるとともにその表面に第２導電性酸化物４２より構成された被覆層３２を備えている。なお、被複層３２は、集電部３１の先端等、集電部３１の表面の一部を覆っていてもよいし、集電部３１の表面全体を覆っていてもよい。集電部３１は、具体的には、例えば、セパレータ３の表面に形成されたエンボス等の突起部、セパレータ３の表面に設けられたステンレスメッシュ等の集電体（不図示）などを例示することができる。つまり、セパレータ３は、セパレータ本体の一部が集電機能を有していてもよいし、セパレータ３に別途集電体が設けられていてもよい。本実施形態では、集電部３１は、セパレータ３の表面に形成されたエンボス等の突起部とされている。なお、突起部間は、酸化剤ガスの流路とされている。

第２導電性酸化物４２は、具体的には、スピネル型構造を有するマンガンコバルト系酸化物（以下、「ＭＣ」という場合がある。）である。マンガンコバルト系酸化物は、セパレータ３にＣｒが含まれる場合に、Ｃｒの蒸散を防ぎ、カソード２３のＣｒ被毒抑制に効果がある。そのため、この場合には、カソード２３のＣｒ被毒抑制に有利である。なお、ＭＣは、具体的には、Ｍｎ_３−ＸＣｏ_ＸＯ_４（１．５≦Ｘ≦２）とすることができる。

コンタクト層４において、内層４０ａは、カソード２３に接しており、第３導電性酸化物４３および第１導電性酸化物４１より構成されている。一方、外層４０ｂは、内層４０ａおよび被覆層３２に接しており、第３導電性酸化物４３および第２導電性酸化物４２より構成されている。

コンタクト層４における第３導電性酸化物４３は、具体的には、ランタンニッケルフェライト（以下、「ＬＮＦ」という場合がある。）である。ランタンニッケルフェライトは、他の導電性酸化物に比べ、電気抵抗が低い。そのため、この場合には、コンタクト層４の骨格の電子導電性を確実なものとすることができ、カソード２３とセパレータ３との間の電子導電経路を確保しやすくなる。よって、この場合には、上記作用効果と相まって、発電効率の向上に有利な燃料電池セルスタック１を得やすくなる。なお、ＬＮＦは、具体的には、ＬａＮｉ_１−ＸＦｅ_ＸＯ_３−δ（０．３≦Ｘ≦０．７）とすることができる。

内層４０ａにおける第１導電性酸化物４１は、カソード２３における第１導電性酸化物４１と同じものが用いられる。第１導電性酸化物４１が上述したものである場合には、内層４０ａの電気抵抗の増加を抑制しやすい。とりわけ、第３導電性酸化物４３がＬＮＦである場合に、第１導電性酸化物４１を上述した導電性酸化物より構成することにより、内層４０ａとカソード２３との接合性向上、内層４０ａとカソード２３との界面における接触抵抗の低減に有利である。また、外層４０ｂにおける第２導電性酸化物４２は、被覆層３２における第２導電性酸化物４２と同じものが用いられる。第２導電性酸化物４２が上述したものである場合には、外層４０ｂの電気抵抗の増加を抑制しやすい。とりわけ、第３導電性酸化物４３がＬＮＦである場合に、第２導電性酸化物４２を上述したＭＣより構成することにより、外層４０ｂとセパレータ３との接合性向上、外層４０ｂとセパレータ３との界面における接触抵抗の低減に有利である。なお、上記にいう「同じもの」とは、厳密に化学組成が一致していることまでが要求されるのではなく、化学組成が異なっていても導電性酸化物として同種であればよいことを意味する。例えば、Ｌａ_０．６Ｓｒ_０．４ＣｏＯ_３−δとＬａ_０．４Ｓｒ_０．６ＣｏＯ_３−δは、化学組成が異なる。しかしながら、これらはいずれもランタンストロンチウムコバルタイトであり、同種であると評価されるものである。他の導電性酸化物についても同様である。また、上記にいう「同じもの」には、粒子径が異なるものも含まれる。

燃料電池セルスタック１において、内層４０ａは、カソード２３側からセパレータ３側に向かって第１導電性酸化物４１の濃度が低くなり、外層４０ｂは、セパレータ３側からカソード２３側に向かって第２導電性酸化物４２の濃度が低くなる構成とすることができる。この場合には、内層４０ａにおけるカソード２３との界面付近に、カソード２３に含まれる第１導電性酸化物４１と同じ材料を多く存在させることができる。また、外層４０ｂにおけるセパレータ３との界面付近に、セパレータ３表面の被覆層３２に含まれる第２導電性酸化物４２と同じ材料を多く存在させることができる。そのため、この場合には、内層４０ａとカソード２３との界面、外層４０ｂとセパレータ３との界面における焼結性が促進されやすくなり、内層４０ａとカソード２３との接合、外層４０ｂとセパレータ３との接合をより強固にしやすくなる。それ故、この場合には、内層４０ａとカソード２３、外層４０ｂとセパレータ３との界面における接触抵抗の低減が確実なものとなり、発電効率、耐久性を向上させやすい燃料電池セルスタック１が得られる。なお、上記にいう濃度は、ＥＤＸまたはＥＰＭＡにより測定することができる。

燃料電池セルスタック１において、外層４０ｂにおける第３導電性酸化物４３と第２導電性酸化物４２との体積比は、具体的には、６：４〜９：１の範囲内にある。外層４０ｂにおける第３導電性酸化物４３と第２導電性酸化物４２との体積比は、好ましくは、６．５：３．５〜８．５〜１．５の範囲内とすることができる。この場合には、コンタクト層４の骨格を形成する第３導電性酸化物４３を十分確保することができるため、外層４０ｂにおける電子導電経路を確保しやすくなる。この際、第３導電性酸化物４３がＬＮＦであり、第２導電性酸化物４２がＭＣである構成によれば、ＭＣよりもＬＮＦの方が電気抵抗が低いため、外層４０ｂの電気抵抗の増加が抑制されやすく、上記効果を得やすくなる。

燃料電池セルスタック１において、内層４０ａにおける第３導電性酸化物４３と第１導電性酸化物４１との体積比は、具体的には、６：４〜９：１の範囲内にある。内層４０ａにおける第３導電性酸化物４３と第１導電性酸化物４１との体積比は、好ましくは、６．５：３．５〜８．５〜１．５の範囲内とすることができる。この場合には、コンタクト層４の骨格を形成する第３導電性酸化物４３を十分確保することができるため、内層４０ａにおける電子導電経路を確保しやすくなる。この際、第３導電性酸化物４３がＬＮＦであり、第１導電性酸化物４１がＬＳＣ、ＬＳＦＣ、ＬＳＭより選択される少なくとも１種である構成によれば、ＬＳＣ等よりもＬＮＦの方が電気抵抗が低いため、内層４０ａの電気抵抗の増加を抑制しやすく、上記効果を得やすくなる。

燃料電池セルスタック１において、外層４０ｂの厚みは、内層４０ａの厚み以下、好ましくは、内層４０ａの厚み未満とすることができる。第１導電性酸化物４１に比べ第２導電性酸化物４２の方が電気抵抗が高いものが用いられることが多い。そのため、この場合には、コンタクト層４全体の電気抵抗を低くしやすく、発電性能の向上に有利な燃料電池セルスタック１が得られる。

燃料電池セルスタック１において、内層４０ａの厚みは、具体的には、例えば、電気抵抗の低減、接合強度などの観点から、０．４〜０．８ｍｍ、好ましくは、０．５〜０．６ｍｍとすることができる。また、外層４０ｂの厚みは、具体的には、例えば、電気抵抗の低減、接合強度などの観点から、０．１〜０．４ｍｍ、好ましくは、０．２〜０．３ｍｍとすることができる。コンタクト層４全体の厚みは、具体的には、例えば、電気抵抗の低減、接合強度などの観点から、０．５〜１．２ｍｍ、好ましくは、０．７〜０．９ｍｍとすることができる。

燃料電池セルスタック１は、例えば、以下のようにして製造することができるが、これに限定されるものではない。

燃料電池単セル２と、セパレータ３と、内層形成用ペースト（不図示）と、外層形成用ペースト（不図示）とを準備する。内層形成用ペーストは、具体的には、第３導電性酸化物粉末と、第１導電性酸化物粉末と、バインダーとを含むことができる。外層形成用ペーストは、具体的には、第３導電性酸化物粉末と、第２導電性酸化物粉末と、バインダーとを含むことができる。

次いで、セパレータ３の集電部３１における被覆層３２表面に、スクリーン印刷法等の塗布法を用いて、外層形成用ペーストを塗布する。次いで、塗布された外層形成用塗布層（不図示）の表面に、上記と同様に内層形成用ペーストを塗布し、内層形成用塗布層（不図示）を形成する。次いで、燃料電池単セル２とセパレータ３とを交互に積層し、スタック化する。この際、セパレータ３は、集電部３１側が燃料電池単セル２のカソード２３側を向くように配置される。なお、燃料電池単セル２は、セル外周縁がフレーム（不図示）によって支持されていてもよい。また、燃料電池単セル２のカソード２３表面における集電部３１と対応する位置に、内層形成用ペースト、外層形成用ペーストを順次塗布した後、スタック化することもできる。

次いで、熱処理を実施する。熱処理は、具体的には、例えば、燃料電池セルスタック１の作動温度よりも高い温度で行われることが好ましい。この場合には、燃料電池セルスタック１の作動時における内層４０ａとカソード２３との界面、外層４０ｂとセパレータ３との界面における接合状態の変化が生じ難く、接合安定性が高まるからである。燃料電池セルスタック１の作動温度が、例えば、７００℃とされる場合、熱処理温度は、例えば、８５０℃とすることができる。なお、熱処理は、燃料電池セルスタック１の作動時の昇温により行ってもよいし、燃料電池セルスタック１の作動時の昇温とは別に行ってもよい。

燃料電池セルスタック１によれば、カソード２３とセパレータ３との間のコンタクト層４における内層４０ａは、上記第３導電性酸化物４３および上記第１導電性酸化物４１より構成されている。つまり、内層４０ａは、カソード２３に含まれる上記第１導電性酸化物４１と同じ材料が上記第３導電性酸化物４３に複合化されている。また、コンタクト層４における外層４０ｂは、上記第３導電性酸化物４３および上記第２導電性酸化物４２より構成されている。つまり、外層４０ｂは、セパレータ３表面の被覆層３２を構成する上記第２導電性酸化物４２と同じ材料が上記第３導電性酸化物４３に複合化されている。そのため、燃料電池セルスタック１は、製造時の熱処理等によって、内層４０ａとカソード２３との界面、外層４０ｂとセパレータ３との界面における焼結性が促進され、化学的な結合によって内層４０ａとカソード２３との接合、外層４０ｂとセパレータ３との接合が強固なものになる。また、内層４０ａと外層４０ｂとは、いずれも同じ上記第３導電性酸化物４３を含んでおり、骨格が同じ材料であるため、両者の接合性も高い。それ故、燃料電池セルスタック１は、内層４０ａとカソード２３との界面、外層４０ｂとセパレータ３との界面における接触抵抗が低減され、発電効率、耐久性を向上させるのに有利である。なお、コンタクト層４は、導電性酸化物により形成されているので、金属のように作動温度でクリープすることがない。そのため、コンタクト層４は、耐久時の微構造変化を抑制することができる。それ故、燃料電池セルスタック１は、この観点からも、耐久性の向上に有利である。

（実験例）
＜燃料電池単セル＞
ＮｉＯ粉末（平均粒子径：０．８μｍ）と、８ＹＳＺ粉末（平均粒子径：０．４μｍ）と、カーボン（造孔剤）と、ポリビニルブチラール（バインダー）と、酢酸イソアミル、２-ブタノールおよびエタノール（混合溶媒）とをボールミルにて混合することによりスラリーを調製した。ＮｉＯ粉末と８ＹＳＺ粉末の質量比は、６０：４０とした。上記スラリーを、ドクターブレード法を用いて、プラスチック基材上に層状に塗工し、乾燥させることにより、アノード形成用シートを準備した。なお、上記平均粒子径は、レーザー回折・散乱法により測定した体積基準の累積度数分布が５０％を示すときの粒子径（直径）ｄ５０である（以下、同様）。

８ｍｏｌ％のＹ_２Ｏ_３を含むイットリア安定化ジルコニア（以下、８ＹＳＺ）粉末（平均粒子径：０．４μｍ）と、ポリビニルブチラールと、酢酸イソアミル、２-ブタノールおよびエタノールとをボールミルにて混合することによりスラリーを調製した。このスラリーを、ドクターブレード法を用いて、プラスチック基材上に層状に塗工し、乾燥させることにより、固体電解質層形成用シートを準備した。

１０ｍｏｌ％のＧｄがドープされたセリア（以下、１０ＧＤＣ）粉末（平均粒子径：０．８μｍ）と、エチルセルロース（バインダー）と、テルピネオール（溶媒）とをボールミルにて混合することにより、中間層形成用ペーストを準備した。

ＬＳＣ粉末（Ｌａ_０．６Ｓｒ_０．４ＣｏＯ_３−δ、平均粒子径：１μｍ）と、エチルセルロースと、テルピネオールとをボールミルにて混合することにより、カソード形成用ペーストを準備した。

アノード形成用シート上に固体電解質層形成用シートを積層し、積層体を得た。得られた積層体は、静水圧プレス(ＣＩＰ)成形法を用いて圧着し、その後、脱脂した。なお、ＣＩＰ成形条件は、温度８０℃、加圧力５０ＭＰａ、加圧時間１０分という条件とした。

上記積層体を１３５０℃で２時間焼成した。これにより、アノード（４００μｍ）に固体電解質層（１０μｍ）が接合された焼結体を得た。

上記焼結体における固体電解質層の表面に、中間層形成用ペーストをスクリーン印刷法にて印刷し、１１００℃で１２０分間焼付けすることによって中間層（厚み５μｍ）を形成した。

上記焼結体における中間層の表面に、カソード形成用ペーストをスクリーン印刷法にて印刷し、１０００℃で２時間焼付けすることによって層状のカソード（厚み６０μｍ）を形成した。

このようにして、アノード、固体電解質層、中間層、および、カソードがこの順に積層されて互いに接合されており、アノードを支持体とする燃料電池単セルを準備した。

＜セパレータ＞
フェライト系ステンレス鋼製のセパレータを準備した。セパレータは、複数の突起部よりなる集電部と、集電部の表面に被覆されたＭＣ（Ｍｎ_１．５Ｃｏ_１．５Ｏ_４よりなる被覆層（厚み１０μｍ）とを片側面に有している。

＜内層形成用ペースト、外層形成用ペースト＞
エチルセルロース（バインダー）とテルピネオール（溶媒）とを質量比７：３で配合し、混練機を用いてビヒクルを調製した。

ＬＮＦ粉末（ＬａＮｉ_０．６Ｆｅ_０．４Ｏ_３−δ、平均粒子径：１．０μｍ）とＬＳＣ粉末（Ｌａ_０．６Ｓｒ_０．４ＣｏＯ_３−δ、平均粒子径：１．０μｍ）とを体積比８：２で配合し、ボールミルにて乾式混合することにより、混合粉末Ａを得た。同様に、上記ＬＮＦ粉末とＭＣ粉末（Ｍｎ_１．５Ｃｏ_１．５Ｏ_４、平均粒子径：０．５μｍ）とを体積比８：２で配合し、ボールミルにて乾式混合することにより、混合粉末Ｂを得た。

混合粉末Ａとビヒクルとを質量比４：５で配合し、３本ロールにて混練することにより、内層形成用ペーストを準備した。同様に、混合粉末Ｂとビヒクルとを質量比４：５で配合し、３本ロールにて混練することにより、外層形成用ペーストを準備した。

＜燃料電池セルスタック＞
セパレータの集電部先端における被覆層表面に、スクリーン印刷法を用いて、外層形成用ペースト、内層形成用ペーストをこの順で印刷した。次いで、燃料電池単セルとセパレータとを交互に積層し、スタック化した。次いで、これを８５０℃で２時間、熱処理した。これにより燃料電池単セルのカソードとセパレータの集電部における被覆層とがコンタクト層に化学的に結合された燃料電池セルスタックを得た。コンタクト層の厚みは０．７ｍｍ、内層の厚みは０．５ｍｍ、外層の厚みは０．２ｍｍであった。

本発明は、上記各実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の実施形態に適用することが可能である。

１ 燃料電池セルスタック
２ 燃料電池単セル
２１ アノード
２３ カソード
３ セパレータ
３１ 集電部
３２ 被覆層
４ コンタクト層
４０ａ 内層
４０ｂ 外層
４１ 第１導電性酸化物
４２ 第２導電性酸化物
４３ 第３導電性酸化物

Claims (3)

1. 第１導電性酸化物（４１）または上記第１導電性酸化物および酸化ジルコニウム系酸化物より構成されたカソード（２３）を備え、電解質として固体電解質を利用する複数の平板形の燃料電池単セル（２）と、
   該燃料電池単セル間に介在し、集電部（３１）を備えるとともにその表面に第２導電性酸化物（４２）より構成された被覆層（３２）を備える金属製のセパレータ（３）と、
   上記カソードと上記セパレータとの間に配置されたコンタクト層（４）と、を有しており、
   該コンタクト層は、上記カソードに化学的に結合した内層（４０ａ）と、該内層および上記被覆層に化学的に結合した外層（４０ｂ）とを有しており、
   上記内層は、第３導電性酸化物（４３）および上記第１導電性酸化物より構成されており、
   上記外層は、上記第３導電性酸化物および上記第２導電性酸化物より構成されており、
   上記第１導電性酸化物は、ランタンストロンチウムコバルタイト、ランタンストロンチウム鉄コバルタイト、および、ランタンストロンチウムマンガナイトからなる群より選択される少なくとも１種の遷移金属ペルブスカイト型酸化物であり、
   上記第２導電性酸化物は、スピネル型構造を有するマンガンコバルト系酸化物であり、
   上記第３導電性酸化物は、ランタンニッケルフェライトであり、
   上記外層における上記第３導電性酸化物と上記第２導電性酸化物との体積比は、６：４〜９：１の範囲内にあり、
   上記内層における上記第３導電性酸化物と上記第１導電性酸化物との体積比は、６：４〜９：１の範囲内にある、
   燃料電池セルスタック（１）。
2. 上記内層は、上記カソード側から上記セパレータ側に向かって上記第１導電性酸化物の濃度が低くなり、
   上記外層は、上記セパレータ側から上記カソード側に向かって上記第２導電性酸化物の濃度が低くなる、請求項１に記載の燃料電池セルスタック。
3. 上記外層の厚みは、上記内層の厚み以下である、請求項１または２に記載の燃料電池セルスタック。

Images