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WO2024248059A1 - 導電部材、電気化学セル装置、モジュールおよびモジュール収容装置 - Google Patents

導電部材、電気化学セル装置、モジュールおよびモジュール収容装置 Download PDF

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WO2024248059A1
WO2024248059A1 PCT/JP2024/019788 JP2024019788W WO2024248059A1 WO 2024248059 A1 WO2024248059 A1 WO 2024248059A1 JP 2024019788 W JP2024019788 W JP 2024019788W WO 2024248059 A1 WO2024248059 A1 WO 2024248059A1
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WO
WIPO (PCT)
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metal plate
layer
module
cell
porous layer
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
PCT/JP2024/019788
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English (en)
French (fr)
Inventor
佐典 白桃
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kyocera Corp
Original Assignee
Kyocera Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Kyocera Corp filed Critical Kyocera Corp
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Publication of WO2024248059A1 publication Critical patent/WO2024248059A1/ja
Priority to JP2025130454A priority patent/JP2025157599A/ja
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Pending legal-status Critical Current

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    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30—Hydrogen technology
    • Y02E60/50—Fuel cells

Definitions

  • the present disclosure relates to conductive members, electrochemical cell devices, modules, and module housing devices.
  • a fuel cell is a type of electrochemical cell that can generate electricity using a fuel gas such as a hydrogen-containing gas and an oxygen-containing gas such as air.
  • the conductive member includes a metal plate, a first porous layer, and a second porous layer.
  • the metal plate has a first surface and a second surface located on the opposite side of the first surface, and gas can flow between the first surface and the second surface.
  • the first porous layer is located on the first surface.
  • the second porous layer is located on the second surface. If the thermal expansion coefficient of the metal plate is ⁇ 0, the thermal expansion coefficient of the first porous layer is ⁇ 1, and the thermal expansion coefficient of the second porous layer is ⁇ 2, then they have a relationship of ⁇ 1 ⁇ 0 and ⁇ 2 ⁇ 0, or ⁇ 1> ⁇ 0 and ⁇ 2> ⁇ 0.
  • the electrochemical cell device disclosed herein also includes two or more electrochemical cells having element portions and the conductive member described above.
  • the module of the present disclosure also includes the electrochemical cell device described above and a storage container for storing the electrochemical cell device.
  • the module housing device of the present disclosure also includes the module described above, auxiliary equipment for operating the module, and an exterior case that houses the module and auxiliary equipment.
  • FIG. 1A is a cross-sectional view showing an example of an electrochemical cell device according to a first embodiment.
  • FIG. 1B is a plan view of an example of an electrochemical cell included in the electrochemical cell device according to the first embodiment, as viewed from the air electrode side.
  • FIG. 1C is an enlarged cross-sectional view of a region R shown in FIG. 1A.
  • FIG. 2A is a cross-sectional view showing another example of the electrochemical cell device according to the first embodiment.
  • FIG. 2B is a cross-sectional view showing another example of the electrochemical cell device according to the first embodiment.
  • FIG. 3A is a perspective view showing an example of an electrochemical cell device according to the first embodiment.
  • FIG. 3B is a cross-sectional view taken along line XX shown in FIG.
  • FIG. 3C is a top view illustrating an example of the electrochemical cell device according to the first embodiment.
  • FIG. 4 is an external perspective view illustrating an example of a module according to the first embodiment.
  • FIG. 5 is an exploded perspective view illustrating an example of a module housing device according to the first embodiment.
  • FIG. 6 is a perspective view illustrating an example of an electrochemical cell according to the second embodiment.
  • FIG. 7 is a partial cross-sectional view of the electrochemical cell shown in FIG.
  • the above-mentioned fuel cell stack device had room for improvement in terms of performance, such as power generation performance and electrolysis performance.
  • the electrochemical cell device may include a cell stack having a plurality of electrochemical cells.
  • An electrochemical cell device having a plurality of electrochemical cells will be simply referred to as a cell stack device.
  • FIG. 1A is a cross-sectional view showing an example of an electrochemical cell device according to the first embodiment.
  • FIG. 1B is a plan view of an example of an electrochemical cell included in the electrochemical cell device according to the first embodiment, viewed from the air electrode side.
  • FIG. 1C is an enlarged cross-sectional view of region R shown in FIG. 1A. Note that FIGS. 1A to 1C show enlarged views of a portion of each component of the electrochemical cell.
  • the electrochemical cell may also be simply referred to as a cell.
  • FIGS. 1A and 1B show a three-dimensional Cartesian coordinate system including a Z-axis with the positive direction being vertically upward and the negative direction being vertically downward.
  • This Cartesian coordinate system may also be shown in other drawings used in the following explanation.
  • the same reference numerals are used for components similar to those of the electrochemical cells shown in FIGS. 1A to 1C, and their explanations will be omitted or simplified.
  • the electrochemical cell device includes a cell 1A.
  • the cell 1A includes an element portion 4A, a conductive member 30, and a flow path member 34.
  • the element portion 4A includes a fuel electrode 5, a solid electrolyte layer 6, and an air electrode 8.
  • the fuel electrode 5 is the first electrode that comes into contact with the fuel gas, which is a reducing gas.
  • the fuel electrode 5 has gas permeability.
  • the open porosity of the fuel electrode 5 may be, for example, in the range of 30% to 50%, particularly 35% to 45%.
  • the open porosity of the fuel electrode 5 may also be referred to as the porosity or void ratio of the fuel electrode 5.
  • the material of the fuel electrode 5 may be a generally known material.
  • the fuel electrode 5 may be a porous conductive ceramic, such as a ceramic containing ZrO 2 in which calcium oxide, magnesium oxide, or rare earth element oxide is solid-dissolved, and Ni and/or NiO.
  • the rare earth element oxide may contain a plurality of rare earth elements selected from Sc, Y, La, Nd, Sm, Gd, Dy, and Yb.
  • Calcium oxide, magnesium oxide, or ZrO 2 in which rare earth element oxide is solid-dissolved may be called stabilized zirconia.
  • the stabilized zirconia may include partially stabilized zirconia.
  • the fuel electrode 5 may include CeO 2 in which La, Nd, or Yb is solid-dissolved.
  • the fuel electrode 5 may have a thermal expansion coefficient (linear expansion coefficient) of, for example, about 12 ⁇ 10 ⁇ 6 /K.
  • the solid electrolyte layer 6 is an electrolyte and transfers ions between the fuel electrode 5 and the air electrode 8. At the same time, the solid electrolyte layer 6 has gas barrier properties, making it difficult for leakage of fuel gas and oxygen-containing gas to occur.
  • the material of the solid electrolyte layer 6 may be, for example, ZrO 2 in which 3 mol % to 15 mol % of a rare earth element oxide is dissolved.
  • the rare earth element oxide may include, for example, one or more rare earth elements selected from Sc, Y, La, Nd, Sm, Gd, Dy, and Yb.
  • the solid electrolyte layer 6 may include, for example, ZrO 2 in which Yb, Sc, or Gd is dissolved, CeO 2 in which La, Nd, or Yb is dissolved, BaZrO 3 in which Sc or Yb is dissolved, or BaCeO 3 in which Sc or Yb is dissolved.
  • the solid electrolyte layer 6 may have a thermal expansion coefficient (linear expansion coefficient) of about 10 ⁇ 10 ⁇ 6 /K, for example.
  • the air electrode 8 is a second electrode that is in contact with the oxygen-containing gas.
  • the air electrode 8 is gas permeable.
  • the open porosity of the air electrode 8 may be, for example, in the range of 20% to 50%, particularly 30% to 50%.
  • the open porosity of the air electrode 8 may also be referred to as the porosity of the air electrode 8.
  • the material of the air electrode 8 may be, for example, a conductive ceramic such as a so-called ABO3 type perovskite oxide.
  • the material of the air electrode 8 may be, for example, a composite oxide in which Sr ( strontium ) and La (lanthanum) coexist at the A site.
  • composite oxides include LaxSr1 - xCoyFe1 - yO3 , LaxSr1 - xMnO3 , LaxSr1 - xFeO3 , and LaxSr1 - xCoO3 , where x is 0 ⁇ x ⁇ 1 and y is 0 ⁇ y ⁇ 1.
  • the air electrode 8 may also have a thermal expansion coefficient (linear expansion coefficient) of, for example, about 15 ⁇ 10 ⁇ 6 /K.
  • the element unit 4A may have an intermediate layer (not shown) located between the solid electrolyte layer 6 and the air electrode 8.
  • the intermediate layer functions, for example, as a diffusion suppression layer.
  • Sr frontium
  • SrZrO3 resistance layer of SrZrO3 is formed in the solid electrolyte layer 6.
  • the intermediate layer makes it difficult for Sr to diffuse, thereby making it difficult for SrZrO3 to be formed.
  • the material of the intermediate layer is not particularly limited as long as it generally prevents diffusion of elements between the air electrode 8 and the solid electrolyte layer 6.
  • the material of the intermediate layer may contain, for example, cerium oxide (CeO 2 ) in which a rare earth element other than Ce (cerium) is dissolved.
  • CeO 2 cerium oxide
  • a rare earth element for example, Gd (gadolinium), Sm (samarium), etc. may be used.
  • the intermediate layer may have a thermal expansion coefficient (linear expansion coefficient) of about 12 ⁇ 10 ⁇ 6 /K, for example.
  • the cell 1A may further include a constraining layer.
  • the constraining layer may be located between the element portion 4A and the conductive member 30.
  • the constraining layer cooperates with the solid electrolyte layer 6 to prevent the element portion 4A from warping or bending.
  • the material of the constraining layer exhibits a similar shrinkage rate as the material of the solid electrolyte layer 6 when fired.
  • the material of the constraining layer may be the same as the material of the solid electrolyte layer 6.
  • the element portion 4A obtained by sandwiching the material of the fuel electrode 5 of the element portion 4A described below between the material of the solid electrolyte layer 6 and the material of the constraining layer and firing the element portion 4A has little warping or deformation.
  • the constraining layer may or may not be gas permeable. If the constraining layer has gas barrier properties similar to those of the solid electrolyte layer 6, the constraining layer can be partially positioned so as not to impede the flow of fuel gas into the fuel electrode 5.
  • the constraining layer may have a thermal expansion coefficient (linear expansion coefficient) of, for example, about 10 to 12 ⁇ 10 ⁇ 6 /K.
  • the cell 1A may further include a gas diffusion layer.
  • the gas diffusion layer may be located between the fuel electrode 5 and the conductive member 30.
  • the gas diffusion layer has gas permeability and allows the fuel gas flowing through the flow path 35 described below to pass through to the fuel electrode 5.
  • the open porosity of the gas diffusion layer may be in the range of, for example, 30% to 50%, particularly 35% to 45%.
  • the material of the gas diffusion layer may be a porous conductive ceramic, such as calcium oxide, magnesium oxide, or ceramics containing stabilized zirconia or partially stabilized zirconia in which rare earth element oxides are solid-dissolved, and Ni and/or NiO.
  • the rare earth element oxide may contain a plurality of rare earth elements selected from, for example, Sc, Y, La, Nd, Sm, Gd, Dy, and Yb.
  • the gas diffusion layer may have a thermal expansion coefficient (linear expansion coefficient) of about 12 ⁇ 10 ⁇ 6 /K, for example.
  • the conductive member 30 has an adhesive 31 as a first porous layer, a metal plate 32, and a deformation suppression layer 33 as a second porous layer.
  • the adhesive 31 is located between the first surface 321 of the metal plate 32 and the element portion 4A.
  • the adhesive 31 bonds the element portion 4A to the metal plate 32, and fixes the element portion 4A to the metal plate 32.
  • the adhesive 31 may be conductive.
  • the adhesive 31 may include, for example, conductive particles such as Ni, and inorganic oxides such as TiO 2 , rare earth element oxides (Y 2 O 3 , CeO 2 , etc.), and transition metal oxides (Fe 2 O 3 , CuO, etc.).
  • the adhesive 31 may be gas permeable. When the adhesive 31 is gas permeable, the adhesive 31 may be positioned so as to cover the opening 32a described below. In addition, the solid electrolyte layer 6 may be positioned so as to cover the side surface of the adhesive 31.
  • a sealant 9 different from the solid electrolyte layer 6 may be located on the side of the adhesive 31 and the fuel electrode 5.
  • the material of the sealant 9 may be dense glass or ceramic.
  • the material of the sealant 9 may be, for example, amorphous glass or crystallized glass.
  • As the crystallized glass for example, any of SiO 2 -CaO-based, MgO-B 2 O 3- based, La 2 O 3 -B 2 O 3 -MgO-based, La 2 O 3 -B 2 O 3 -ZnO-based, SiO 2 -CaO-ZnO-based materials may be used, and in particular, SiO 2 -MgO-based materials may be used.
  • the sealant 9 may have electrical insulation properties.
  • the material of the adhesive 31 may also have gas sealing properties.
  • the adhesive 31 may be positioned so as to contact the first surface 321 of the metal plate 32 where the opening 32a described below is not located.
  • the adhesive 31 may be a dense body having a through hole at the position of the opening 32a.
  • the adhesive 31 may be a single layer made of a single material, or may be a laminate made of multiple materials.
  • the adhesive 31 may be integrated with the fuel electrode 5.
  • the fuel electrode 5 may be the first porous layer that also serves as the adhesive 31.
  • the first porous layer may include the gas diffusion layer described above.
  • the metal plate 32 has a first surface 321 and a second surface 322 located at both ends in the thickness direction (Y-axis direction).
  • the metal plate 32 is conductive.
  • the metal plate 32 may be, for example, a metal member containing chromium.
  • the metal plate 32 may be, for example, stainless steel such as ferritic stainless steel or austenitic stainless steel, which has high heat resistance.
  • the metal plate 32 may be, for example, a nickel-chromium alloy or an iron-chromium alloy.
  • the metal plate 32 may contain, for example, a metal oxide.
  • the metal plate 32 may have a coating 320 covering the surface, as shown in FIG. 1C. The metal plate 32 does not have to have a coating 320 on the surface.
  • the metal plate 32 also has an opening 32a.
  • the opening 32a is a through hole that penetrates between the first surface 321 and the second surface 322.
  • the fuel gas flowing through the flow path 35 described below is supplied to the fuel electrode 5 of the element portion 4A through the opening 32a.
  • the diameter of the opening 32a may be, for example, 0.1 mm to 0.5 mm, particularly 0.3 mm to 0.4 mm.
  • the aperture ratio in the region where the opening 32a is formed may be, for example, 10% or more.
  • the metal plate 32 may have a coating 320 that covers the wall surface of the opening 32a.
  • the metal plate 32 may not have a coating 320 on the wall surface of the opening 32a.
  • the metal plate 32 may have a thermal expansion coefficient (linear expansion coefficient) of, for example, about 13 ⁇ 10 ⁇ 6 /K.
  • the metal plate 32 may be, for example, gas permeable. In such a case, the metal plate 32 does not need to have the opening 32a.
  • the deformation suppression layer 33 is positioned so as to contact the second surface 322 of the metal plate 32.
  • the deformation suppression layer 33 is positioned between the metal plate 32 and the flow path member 34.
  • the deformation suppression layer 33 cooperates with the adhesive 31 to prevent the metal plate 32 from warping, bending, etc.
  • the deformation suppression layer 33 may be conductive.
  • the electrical conductivity of the deformation suppression layer 33 may be, for example, 10 to 1000 S/m.
  • the material of the deformation suppression layer 33 may be, for example, ZrO2 with Y as a solid solution.
  • the deformation suppression layer 33 may include, for example, TiO2 with Sr or Ni as a solid solution.
  • the material of the deformation suppression layer 33 may be the same as the material of the adhesive 31.
  • the deformation suppression layer 33 may be gas permeable. If the deformation suppression layer 33 is gas permeable, the deformation suppression layer 33 may be positioned so as to cover the opening 32a.
  • the material of the deformation suppression layer 33 may also have gas sealing properties.
  • the deformation suppression layer 33 may be positioned so as to be in contact with the second surface 322 of the metal plate 32 where the opening 32a is not located.
  • the deformation suppression layer 33 may be a dense body having a through hole at the position of the opening 32a.
  • the deformation suppression layer 33 may be composed of a single layer using a single material, or may be composed of a laminate of multiple materials.
  • the deformation suppression layer 33 has, for example, a thermal expansion coefficient (linear expansion coefficient) closer to that of the adhesive 31 than to that of the metal plate 32.
  • the conductive member 30 may have a relationship of, for example, ⁇ 1 ⁇ 0 and ⁇ 2 ⁇ 0. This makes it difficult for the metal plate 32 to warp or bend, thereby improving the adhesion between the metal plate 32 and the element section 4A. Therefore, the cell stack device 10 having such a conductive member 30 can improve the power generation performance.
  • ⁇ 1 and ⁇ 2 may be, for example, about 10 to 12 ⁇ 10 ⁇ 6 /K.
  • the conductive member 30 may also have a metal plate 32, adhesive 31, and deformation suppression layer 33, which have the relationships ⁇ 1> ⁇ 0 and ⁇ 2> ⁇ 0. Even in this case, the metal plate 32 is less likely to warp or bend, and therefore the adhesion between the metal plate 32 and the element section 4A is increased. Therefore, a cell stack device 10 having such a conductive member 30 can improve power generation performance.
  • the values of ⁇ 0, ⁇ 1, and ⁇ 2 can be adjusted, for example, by changing the composition of the conductive member 30.
  • may be smaller than both
  • the material of the deformation suppression layer 33, which is the second porous layer, may be the same as or different from the material of the adhesive 31, which is the first porous layer, as long as it satisfies the magnitude relationship between ⁇ 1, ⁇ 2, and ⁇ 3.
  • the thermal expansion coefficient of each component of the conductive member 30 can be obtained, for example, by analyzing the composition of the conductive member 30, preparing test pieces based on the analyzed composition, and measuring them using thermomechanical analysis (TMA) in accordance with JIS R 1618-1994.
  • TMA thermomechanical analysis
  • the flow path member 34 is located on the second surface 322 side of the metal plate 32.
  • the flow path member 34 is fixed and electrically joined by, for example, welding at the contact portion with the second surface 322.
  • the flow path member 34 may be fixed and electrically joined to the metal plate 32 by a conductive sealing material, brazing material, or the like.
  • the space located between the deformation suppression layer 33 and the flow path member 34 is a flow path 35 through which the fuel gas flows.
  • the fuel gas flowing through the flow path 35 permeates the conductive member 30 and is supplied to the fuel electrode 5.
  • the flow path member 34 may have one or more protrusions that protrude toward the deformation suppression layer 33.
  • the flow path member 34 is further fixed and electrically connected to the current collecting member 36 by welding or the like.
  • the current collecting member 36 may be fixed and electrically connected to the flow path member 34 by a conductive sealing material, brazing material, or the like.
  • the current collecting member 36 is fixed and electrically connected to the air electrode 8 of the adjacent cell 1A via an adhesive 40.
  • the space located between the current collecting member 36 and the flow path member 34 is a flow path 37 through which an oxygen-containing gas flows.
  • the oxygen-containing gas flowing through the flow path 37 passes through the adhesive 40 from the slits in the current collecting member 36 and is supplied to the air electrode 8 of the adjacent cell 1A.
  • the material of the flow path member 34 and the current collecting member 36 is a dense metal or alloy.
  • the flow path member 34 makes it difficult for the fuel gas flowing through the flow path 35 and the oxygen-containing gas flowing through the flow path 37 to leak.
  • the flow path member 34 and the current collecting member 36 may have a coating layer.
  • the surface of the flow path member 34 facing the flow path 35 may have a coating layer that is resistant to reduction.
  • the surface of the flow path member 34 facing the flow path 37 may have a coating layer that is resistant to oxidation. These coating layers may be conductive.
  • the shapes of the flow path member 34 and the current collecting member 36 are not limited to those shown in FIG. 1A.
  • the flow path member 34 and the current collecting member 36 may have any shape as long as they electrically connect adjacent cells 1A and make it difficult for fuel gas and oxygen-containing gas to leak.
  • the flow path member 34 may be integrated with the current collecting member 36 and have a first convex portion that protrudes toward the deformation suppression layer 33 and a second convex portion that protrudes toward the opposite side to the first convex portion.
  • Figure 3A is a perspective view showing an example of the electrochemical cell device according to the first embodiment.
  • Figure 3B is a cross-sectional view taken along line XX shown in Figure 3A.
  • Figure 3C is a top view showing an example of the electrochemical cell device according to the first embodiment.
  • the cell stack device 10 includes a cell stack 11 having multiple cells 1A arranged (stacked) in the thickness direction of the element section 4A (the Y-axis direction shown in FIG. 1A), and a fixing member 12.
  • the fixing member 12 has a fixing material 13 and a support member 14.
  • the support member 14 supports the cell 1A.
  • the fixing material 13 fixes the cell 1A to the support member 14.
  • the support member 14 also has a support body 15 and a gas tank 16.
  • the support body 15 and the gas tank 16, which are the support member 14, are made of metal and are conductive.
  • the support 15 has insertion holes 15a into which the lower ends of the cells 1A are inserted.
  • the lower ends of the cells 1A and the inner wall of the insertion holes 15a are joined with fixing material 13.
  • the gas tank 16 has an opening for supplying reactive gas to the multiple cells 1A through the insertion holes 15a, and a groove 16a located around the opening.
  • the outer peripheral edge of the support 15 is joined to the gas tank 16 by a bonding material 21 filled in the groove 16a of the gas tank 16.
  • fuel gas is stored in an internal space 22 (see FIG. 3B) formed by the support body 15, which is the support member 14, and the gas tank 16.
  • a gas circulation pipe 20 is connected to the gas tank 16.
  • the fuel gas is supplied to the gas tank 16 through this gas circulation pipe 20, and is supplied from the gas tank 16 to a flow path 35 (see FIG. 1A) inside the cell 1A.
  • the fuel gas supplied to the gas tank 16 is generated in a reformer 102 (see FIG. 4), which will be described later.
  • Hydrogen-rich fuel gas can be produced by steam reforming the raw fuel.
  • fuel gas is produced by steam reforming, the fuel gas contains water vapor.
  • FIG. 3A has two rows of cell stacks 11, two supports 15, and a gas tank 16.
  • Each of the two rows of cell stacks 11 has a plurality of cells 1A.
  • Each cell stack 11 is fixed to each of the supports 15.
  • the gas tank 16 has two through holes on the top surface.
  • Each of the supports 15 is disposed in each of the through holes.
  • the internal space 22 is formed by one gas tank 16 and two supports 15.
  • the shape of the insertion hole 15a is, for example, an oval shape when viewed from above.
  • the length of the insertion hole 15a in the arrangement direction of the cells 1A i.e., the thickness direction (Y-axis direction shown in FIG. 1A)
  • the width of the insertion hole 15a is, for example, greater than the length of the cell 1A in the width direction (X-axis direction shown in FIG. 1A).
  • the joint between the inner wall of the insertion hole 15a and the lower end of the cell 1A is filled with fixing material 13 and solidified. This bonds and fixes the inner wall of the insertion hole 15a to the lower end of each of the multiple cells 1A, and also bonds and fixes the lower ends of the cells 1A to each other.
  • the gas flow path 2a of each cell 1A communicates with the internal space 22 of the support member 14 at its lower end.
  • the fixing material 13 and the bonding material 21 may be made of a material with low electrical conductivity, such as glass.
  • Specific materials for the fixing material 13 and the bonding material 21 may include amorphous glass, and in particular, crystallized glass.
  • any of SiO 2 -CaO based, MgO-B 2 O 3 based, La 2 O 3 -B 2 O 3 -MgO based, La 2 O 3 -B 2 O 3 -ZnO based, SiO 2 -CaO-ZnO based materials may be used, and in particular, SiO 2 -MgO based materials may be used.
  • a conductive member 18 is interposed between adjacent cells 1A among the multiple cells 1A.
  • the conductive member 18 electrically connects one adjacent cell 1A to the other adjacent cell 1A in series. More specifically, the conductive member 18 connects the fuel electrode 5 of one cell 1A to the air electrode 8 of the other cell 1A.
  • the conductive member 18 may be the conductive member 30 shown in FIG. 1A, or may be a member separate from the conductive member 30.
  • an end current collecting member 17 is electrically connected to the cell 1A located on the outermost side in the arrangement direction of the multiple cells 1A.
  • the end current collecting member 17 is connected to a conductive part 19 that protrudes to the outside of the cell stack 11.
  • the conductive part 19 collects electricity generated by power generation of the cell 1A and draws it out to the outside. Note that the end current collecting member 17 is not shown in FIG. 3A.
  • the cell stack device 10 may be a single battery in which two cell stacks 11A, 11B are connected in series.
  • the conductive portion 19 of the cell stack device 10 may have a positive terminal 19A, a negative terminal 19B, and a connection terminal 19C.
  • the positive terminal 19A is the positive electrode when the power generated by the cell stack 11 is output to the outside, and is electrically connected to the positive end current collector 17 of the cell stack 11A.
  • the negative terminal 19B is the negative electrode when the power generated by the cell stack 11 is output to the outside, and is electrically connected to the negative end current collector 17 of the cell stack 11B.
  • connection terminal 19C electrically connects the end current collecting member 17 on the negative electrode side of the cell stack 11A to the end current collecting member 17 on the positive electrode side of the cell stack 11B.
  • the cell stack device 10 may also include a second gas tank at the top of the cell stack 11, which fixes the upper ends of the multiple cells 1A and collects gas discharged from the flow paths 35 inside the cells 1A.
  • Fig. 4 is an external perspective view showing an example of a module according to a first embodiment.
  • Fig. 4 shows a state in which the front and rear surfaces, which are part of the storage container 101, have been removed and the cell stack device 10 of the fuel cell stored therein has been removed to the rear.
  • the module 100 includes a storage container 101 and a cell stack device 10 stored in the storage container 101.
  • a reformer 102 is disposed above the cell stack device 10.
  • the reformer 102 reforms raw fuel such as natural gas or kerosene to generate fuel gas, which is then supplied to the cell 1A.
  • the raw fuel is supplied to the reformer 102 through a raw fuel supply pipe 103.
  • the reformer 102 may also include a vaporizer 102a that vaporizes water, and a reformer 102b.
  • the reformer 102b includes a reforming catalyst (not shown) and reforms the raw fuel into fuel gas.
  • Such a reformer 102 can perform steam reforming, which is a highly efficient reforming reaction.
  • the fuel gas generated in the reformer 102 is then supplied to the flow path 35 of the cell 1A (see Figure 1A) through the gas flow pipe 20, the gas tank 16, and the support member 14.
  • the reformer 102 may be disposed in a location other than above the cell stack device 10.
  • the raw fuel supply pipe 103, gas flow pipe 20, etc. may be disposed as appropriate according to the arrangement of the cell stack device 10 and the reformer 102.
  • the temperature inside the module 100 during normal power generation is approximately 500°C to 1000°C due to power generation by cell 1A, etc.
  • the cell stack device 10 that improves power generation performance is housed, making it possible to make the module 100 have improved power generation performance.
  • Fig. 5 is an exploded perspective view that illustrates an example of a module housing device according to the first embodiment.
  • the module housing device 110 according to this embodiment includes an outer case 111, the module 100 illustrated in Fig. 4, and auxiliary equipment (not illustrated).
  • the auxiliary equipment operates the module 100.
  • the module 100 and the auxiliary equipment are housed in the outer case 111. Note that some components are omitted in Fig. 5.
  • the exterior case 111 of the module accommodating device 110 shown in Figure 5 has support posts 112 and an exterior plate 113.
  • a partition plate 114 divides the interior of the exterior case 111 into upper and lower sections.
  • the space above the partition plate 114 in the exterior case 111 is a module accommodating chamber 115 that accommodates the module 100, and the space below the partition plate 114 in the exterior case 111 is an auxiliary equipment accommodating chamber 116 that accommodates the auxiliary equipment that operates the module 100. Note that in Figure 5, the auxiliary equipment accommodated in the auxiliary equipment accommodating chamber 116 is omitted.
  • the partition plate 114 also has an air flow port 117 for allowing air from the auxiliary equipment housing chamber 116 to flow toward the module housing chamber 115.
  • the exterior plate 113 that constitutes the module housing chamber 115 has an exhaust port 118 for exhausting air from within the module housing chamber 115.
  • the module housing device 110 by providing the module 100 with improved power generation performance in the module housing chamber 115, the module housing device 110 can be made to have improved power generation performance.
  • Second Embodiment Fig. 6 is a perspective view showing an example of an electrochemical cell according to the second embodiment
  • Fig. 7 is a partial cross-sectional view of the electrochemical cell shown in Fig. 6.
  • cell 1B has an element section 4B, a conductive member 30, and flow path members 91 and 92.
  • Element section 4B has a fuel electrode 5, a solid electrolyte layer 6, and an air electrode 8.
  • the materials of the fuel electrode 5, the solid electrolyte layer 6, and the air electrode 8 may be the same as the materials of the fuel electrode 5, the solid electrolyte layer 6, and the air electrode 8 of cell 1A described above.
  • element section 4B may have an intermediate layer 7 located between the solid electrolyte layer 6 and the air electrode 8. The material of such intermediate layer 7 may be the same as the material of the intermediate layer that is optionally included in cell 1A described above.
  • the flow path members 91, 92 have gas flow paths that supply gas to the fuel electrode 5 or the air electrode 8, and electrically connect adjacent cells 1B to each other.
  • multiple cells 1B are electrically connected to each other by the flow path members 91, 92, which are adjacent metal layers.
  • cell 1B has a sealing material that hermetically seals the fuel gas flow path and the oxygen-containing gas flow path of the flat cell stack.
  • the sealing material is a fixing member 96 for the cell, and has a bonding material 93 and support members 94, 95 that are frames.
  • the bonding material 93 may be glass or a metal material such as silver solder.
  • the support member 94 may be a so-called separator that separates the fuel gas flow path from the oxygen-containing gas flow path.
  • the material of the support members 94, 95 may be, for example, a conductive metal or an insulating ceramic. Either or both of the support members 94, 95 may be made of an insulating material. If the support member 94 is made of metal, the support member 94 may be integrated with the flow path member 92. If the support member 95 is made of metal, the support member 95 may be integrated with the flow path member 91.
  • One of the support members 94, 95 is insulating, electrically insulating the two flow path members 91, 92 that sandwich the flat cell from each other.
  • the conductive member 30 is located between the element portion 4B and the flow path member 91.
  • the conductive member 30 has a first porous layer and a deformation suppression layer 33 as a second porous layer.
  • the first porous layer of the conductive member 30 is the fuel electrode 5 that contacts the first surface 321 of the metal plate 32.
  • the conductive member 30 of the cell 1B may have an adhesive material as the first porous layer between the fuel electrode 5. The adhesive material bonds the element portion 4B and the metal plate 32 and fixes the element portion 4B to the metal plate 32.
  • the first porous layer may include the gas diffusion layer described above.
  • the metal plate 32 may be made of the same material as the metal plate 32 of the electrochemical cell according to the first embodiment.
  • the metal plate 32 may be, for example, a metallic member having electrical conductivity, and may contain chromium.
  • the metal plate 32 may contain, for example, a metal oxide.
  • the metal plate 32 may or may not have a coating covering the surface.
  • the metal plate 32 also has an opening 32a.
  • the opening 32a is a through hole that penetrates between the first surface 321 and the second surface 322.
  • the metal plate 32 may or may not have a coating that covers the wall surface of the opening 32a.
  • the metal plate 32 may have a thermal expansion coefficient (linear expansion coefficient) of, for example, about 13 ⁇ 10 ⁇ 6 /K.
  • the metal plate 32 may be, for example, gas permeable. In such a case, the metal plate 32 does not need to have the opening 32a.
  • the deformation suppression layer 33 is positioned so as to contact the second surface 322 of the metal plate 32.
  • the deformation suppression layer 33 is positioned between the metal plate 32 and the flow path member 91. In the cell 1B shown in FIG. 7, the deformation suppression layer 33 cooperates with the fuel electrode 5, which is the first porous layer, to prevent the metal plate 32 from warping, bending, etc.
  • the deformation suppression layer 33 of the conductive member 30 is conductive.
  • the deformation suppression layer 33 electrically connects the flow path member 91 and the element portion 4B.
  • the material of the deformation suppression layer 33 may be the same as the material of the fuel electrode 5.
  • the deformation suppression layer 33 may be gas permeable. If the deformation suppression layer 33 is gas permeable, the deformation suppression layer 33 may be positioned so as to cover the opening 32a.
  • the material of the deformation suppression layer 33 may also have gas sealing properties. If the material of the deformation suppression layer 33 is gas sealing properties, the deformation suppression layer 33 may be positioned so as to contact the second surface 322 of the metal plate 32 where the opening 32a is not located. In this case, the deformation suppression layer 33 may be a dense body having a through hole at the position of the opening 32a.
  • the deformation suppression layer 33 may be composed of a single layer using a single material, or may be composed of a laminate of multiple materials.
  • the deformation suppression layer 33 has, for example, a thermal expansion coefficient (linear expansion coefficient) closer to that of the adhesive 31 than to that of the metal plate 32.
  • the conductive member 30 may have a relationship of, for example, ⁇ 1 ⁇ 0 and ⁇ 2 ⁇ 0. This makes it difficult for the metal plate 32 to warp or bend, thereby improving the adhesion between the metal plate 32 and the element portion 4B. Therefore, a cell stack device having such a conductive member 30 can improve the power generation performance.
  • ⁇ 1 and ⁇ 2 may be, for example, about 10 to 12 ⁇ 10 ⁇ 6 /K.
  • the conductive member 30 may also have a metal plate 32, a fuel electrode 5, and a deformation suppression layer 33, which have the relationships ⁇ 1> ⁇ 0 and ⁇ 2> ⁇ 0. Even in this case, the metal plate 32 is less likely to warp or bend, and therefore the adhesion between the metal plate 32 and the element portion 4B is improved, and a cell stack device having such a conductive member 30 can improve power generation performance.
  • the values of ⁇ 0, ⁇ 1, and ⁇ 2 can be adjusted, for example, by changing the composition of the conductive member 30.
  • may be smaller than both
  • the material of the deformation suppression layer 33, which is the second porous layer, may be the same as or different from the material of the fuel electrode 5, which is the first porous layer, as long as it satisfies the magnitude relationship of ⁇ 1, ⁇ 2, and ⁇ 3.
  • a fuel cell, a fuel cell stack device, a fuel cell module, and a fuel cell device are shown as examples of an "electrochemical cell”, an “electrochemical cell device”, a “module”, and a “module housing device”, but other examples may be an electrolysis cell, an electrolysis cell stack device, an electrolysis module, and an electrolysis device, respectively.
  • the electrolysis cell has a first electrode and a second electrode, and decomposes water vapor into hydrogen and oxygen, or decomposes carbon dioxide into carbon monoxide and oxygen, when supplied with electric power.
  • an oxide ion conductor or a hydrogen ion conductor is shown as an example of an electrolyte material of the electrochemical cell, but a hydroxide ion conductor may also be used.
  • Such an electrolysis cell, an electrolysis cell stack device, an electrolysis module, and an electrolysis device can improve electrolysis performance.
  • the conductive member includes a metal plate having a first surface and a second surface located opposite to the first surface, and a gas can flow between the first surface and the second surface; a first porous layer in contact with the first surface; a second porous layer in contact with the second surface,
  • the thermal expansion coefficient of the metal plate is ⁇ 0
  • the thermal expansion coefficient of the first porous layer is ⁇ 1
  • the thermal expansion coefficient of the second porous layer is ⁇ 2
  • the relationship is ⁇ 1 ⁇ 0 and ⁇ 2 ⁇ 0, or ⁇ 1> ⁇ 0 and ⁇ 2> ⁇ 0.
  • the metal plate may have a plurality of openings penetrating the first surface and the second surface.
  • the first porous layer and the second porous layer may be conductive.
  • the first porous layer, the second porous layer, and the metal plate are The relationships may be ⁇ 1 ⁇ 0 and ⁇ 2 ⁇ 0.
  • may be smaller than both
  • the electrochemical cell device (6) includes two or more electrochemical cells having an element portion, and any one of the conductive members (1) to (5) above.
  • the module (7) comprises the electrochemical cell device (6) described above, and a container for housing the electrochemical cell device.
  • the module housing device (8) includes the module (7) and Auxiliary equipment for operating the module; and an exterior case that houses the module and the auxiliary equipment.

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Abstract

導電部材は、金属板と、第１多孔質層と、第２多孔質層とを備える。金属板は、第１面および該第１面の反対側に位置する第２面を有し、第１面と第２面との間で気体が流通可能である。第１多孔質層は、第１面に位置する。第２多孔質層は、第２面に位置する。金属板の熱膨張係数をα０とし、第１多孔質層の熱膨張係数をα１とし、第２多孔質層の熱膨張係数をα２とした場合、α１＜α０およびα２＜α０、またはα１＞α０およびα２＞α０の関係を有する。

Description

導電部材、電気化学セル装置、モジュールおよびモジュール収容装置
　本開示は、導電部材、電気化学セル装置、モジュールおよびモジュール収容装置に関する。
　近年、次世代エネルギーとして、燃料電池セルを複数有する燃料電池セルスタック装置が種々提案されている。燃料電池セルは、水素含有ガスなどの燃料ガスと空気などの酸素含有ガスとを用いて電力を得ることができる電気化学セルの一種である。
特開２００４－２７３２１３号公報 特開２０１９－１７９７５５号公報 特開２０１３－４１７１７号公報
　実施形態の一態様に係る導電部材は、金属板と、第１多孔質層と、第２多孔質層とを備える。金属板は、第１面および該第１面の反対側に位置する第２面を有し、前記第１面と前記第２面との間で気体が流通可能である。第１多孔質層は、前記第１面に位置する。第２多孔質層は、前記第２面に位置する。前記金属板の熱膨張係数をα０とし、前記第１多孔質層の熱膨張係数をα１とし、前記第２多孔質層の熱膨張係数をα２とした場合、これらは、α１＜α０およびα２＜α０、またはα１＞α０およびα２＞α０の関係を有する。
　また、本開示の電気化学セル装置は、素子部を有する２以上の電気化学セルと、上記に記載の導電部材とを備える。
　また、本開示のモジュールは、上記に記載の電気化学セル装置と、電気化学セル装置を収納する収納容器とを備える。
　また、本開示のモジュール収容装置は、上記に記載のモジュールと、モジュールの運転を行うための補機と、モジュールおよび補機を収容する外装ケースとを備える。
図１Ａは、第１の実施形態に係る電気化学セル装置の一例を示す断面図である。 図１Ｂは、第１の実施形態に係る電気化学セル装置が有する電気化学セルの一例を空気極側からみた平面図である。 図１Ｃは、図１Ａに示す領域Ｒを拡大した断面図である。 図２Ａは、第１の実施形態に係る電気化学セル装置の別の一例を示す断面図である。 図２Ｂは、第１の実施形態に係る電気化学セル装置の別の一例を示す断面図である。 図３Ａは、第１の実施形態に係る電気化学セル装置の一例を示す斜視図である。 図３Ｂは、図３Ａに示すＸ－Ｘ線の断面図である。 図３Ｃは、第１の実施形態に係る電気化学セル装置の一例を示す上面図である。 図４は、第１の実施形態に係るモジュールの一例を示す外観斜視図である。 図５は、第１の実施形態に係るモジュール収容装置の一例を概略的に示す分解斜視図である。 図６は、第２の実施形態に係る電気化学セルの一例を示す斜視図である。 図７は、図６に示す電気化学セルの部分断面図である。
　上記した燃料電池セルスタック装置では、たとえば、発電性能、電解性能などの性能を向上させる点で改善の余地があった。
　そこで、性能を向上することができる導電部材、電気化学セル装置、モジュールおよびモジュール収容装置の提供が期待されている。
　以下、添付図面を参照して、本願の開示する導電部材、電気化学セル装置、モジュールおよびモジュール収容装置の実施形態を詳細に説明する。なお、以下に示す実施形態によりこの開示が限定されるものではない。
　また、図面は模式的なものであり、各要素の寸法の関係、各要素の比率などは、現実と異なる場合があることに留意する必要がある。さらに、図面の相互間においても、互いの寸法の関係、比率などが異なる部分が含まれている場合がある。
［第１の実施形態］
＜電気化学セルの構成＞
　まず、図１Ａ～図１Ｃを参照しながら、第１の実施形態に係る電気化学セルとして、固体酸化物形の燃料電池セルの例を用いて説明する。電気化学セル装置は、複数の電気化学セルを有するセルスタックを備えていてもよい。複数の電気化学セルを有する電気化学セル装置を、単にセルスタック装置と称する。
　図１Ａは、第１の実施形態に係る電気化学セル装置の一例を示す断面図である。図１Ｂは、第１の実施形態に係る電気化学セル装置が有する電気化学セルの一例を空気極側からみた平面図である。図１Ｃは、図１Ａに示す領域Ｒを拡大した断面図である。なお、図１Ａ～図１Ｃは、電気化学セルの各構成の一部を拡大して示している。以下、電気化学セルを単にセルという場合もある。
　なお、説明を分かりやすくするために、図１Ａ、図１Ｂには、鉛直上向きを正方向とし、鉛直下向きを負方向とするＺ軸を含む３次元の直交座標系を図示している。かかる直交座標系は、後述の説明に用いる他の図面でも示す場合がある。また、図１Ａ～図１Ｃに示す電気化学セルと同様の構成については同じ符号を付し、その説明を省略または簡略化する。
　図１Ａに示すように、本実施形態に係る電気化学セル装置は、セル１Ａを備える。セル１Ａは、素子部４Ａと、導電部材３０と、流路部材３４とを備える。素子部４Ａは、燃料極５と、固体電解質層６と、空気極８とを有している。
　燃料極５は、還元性ガスである燃料ガスに接する第１電極である。燃料極５は、ガス透過性を有している。燃料極５の開気孔率は、たとえば３０％～５０％、特に３５％～４５％の範囲であってもよい。燃料極５の開気孔率を燃料極５の気孔率または空隙率と称する場合もある。
　燃料極５の材料には、一般的に公知のものを使用することができる。燃料極５は、多孔質の導電性セラミックス、たとえば酸化カルシウム、酸化マグネシウム、または希土類元素酸化物が固溶しているＺｒＯ２と、Ｎｉおよび／またはＮｉＯとを含むセラミックスなどを用いてもよい。この希土類元素酸化物は、たとえば、Ｓｃ、Ｙ、Ｌａ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｇｄ、ＤｙおよびＹｂから選択される複数の希土類元素を含んでもよい。酸化カルシウム、酸化マグネシウム、または希土類元素酸化物が固溶しているＺｒＯ２を安定化ジルコニアと称する場合もある。安定化ジルコニアは、部分安定化ジルコニアを含んでもよい。燃料極５は、Ｌａ、ＮｄまたはＹｂが固溶したＣｅＯ２を含んでもよい。
　また、燃料極５は、たとえば、１２×１０－６／Ｋ程度の熱膨張係数（線膨張率）を有してもよい。
　固体電解質層６は、電解質であり、燃料極５と空気極８との間でイオンの受け渡しをする。同時に、固体電解質層６は、ガス遮断性を有し、燃料ガスと酸素含有ガスとのリークを生じにくくする。
　固体電解質層６の材料は、たとえば、３モル％～１５モル％の希土類元素酸化物が固溶したＺｒＯ２であってもよい。希土類元素酸化物は、たとえば、Ｓｃ、Ｙ、Ｌａ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｇｄ、ＤｙおよびＹｂから選択される１以上の希土類元素を含んでよい。固体電解質層６は、たとえば、Ｙｂ、ＳｃまたはＧｄが固溶したＺｒＯ２を含んでもよく、Ｌａ、ＮｄまたはＹｂが固溶したＣｅＯ２を含んでもよく、ＳｃまたはＹｂが固溶したＢａＺｒＯ３を含んでもよく、ＳｃまたはＹｂが固溶したＢａＣｅＯ３を含んでもよい。
　また、固体電解質層６は、たとえば、１０×１０－６／Ｋ程度の熱膨張係数（線膨張率）を有してもよい。
　空気極８は、酸素含有ガスに接する第２電極である。空気極８は、ガス透過性を有している。空気極８の開気孔率は、たとえば２０％～５０％、特に３０％～５０％の範囲であってもよい。空気極８の開気孔率を空気極８の空隙率と称する場合もある。
　空気極８の材料は、一般的に空気極に用いられるものであれば特に制限はない。空気極８の材料は、たとえば、いわゆるＡＢＯ３型のペロブスカイト型酸化物など導電性セラミックスでもよい。
　空気極８の材料は、たとえば、ＡサイトにＳｒ（ストロンチウム）とＬａ（ランタン）が共存する複合酸化物であってもよい。このような複合酸化物の例としては、ＬａｘＳｒ１－ｘＣｏｙＦｅ１－ｙＯ３、ＬａｘＳｒ１－ｘＭｎＯ３、ＬａｘＳｒ１－ｘＦｅＯ３、ＬａｘＳｒ１－ｘＣｏＯ３などが挙げられる。なお、ｘは０＜ｘ＜１、ｙは０＜ｙ＜１である。
　また、空気極８は、たとえば、１５×１０－６／Ｋ程度の熱膨張係数（線膨張率）を有してもよい。
　また、素子部４Ａは、固体電解質層６と空気極８との間に位置する図示しない中間層を有してもよい。素子部４Ａが中間層を有する場合、中間層は、たとえば、拡散抑制層としての機能を有する。空気極８に含まれるＳｒ（ストロンチウム）が固体電解質層６に拡散すると、かかる固体電解質層６にＳｒＺｒＯ３の抵抗層が形成される。中間層は、Ｓｒを拡散させにくくすることで、ＳｒＺｒＯ３が形成されにくくする。
　中間層の材料は、一般的に空気極８と固体電解質層６との間の元素の拡散を生じにくくするものであれば特に制限はない。中間層の材料は、たとえば、Ｃｅ（セリウム）を除く希土類元素が固溶した酸化セリウム（ＣｅＯ２）を含んでもよい。かかる希土類元素としては、たとえば、Ｇｄ（ガドリニウム）、Ｓｍ（サマリウム）などを用いてもよい。
　また、中間層は、たとえば、１２×１０－６／Ｋ程度の熱膨張係数（線膨張率）を有してもよい。
　また、セル１Ａは、拘束層をさらに有してもよい。拘束層は、素子部４Ａと導電部材３０との間に位置していてもよい。拘束層は、固体電解質層６と協働し、素子部４Ａの反り、たわみなどを生じにくくする。
　拘束層の材料は、焼成時に固体電解質層６の材料と類似した収縮率を示す。拘束層の材料は、固体電解質層６の材料と同じであってもよい。素子部４Ａの後述する燃料極５の材料を固体電解質層６の材料と拘束層の材料とで挟み、焼成することで得られる素子部４Ａは、反りまたは変形が小さくなる。
　拘束層は、ガス透過性を有してもよく、有さなくてもよい。拘束層が固体電解質層６と同程度のガス遮断性を有する場合、拘束層は燃料極５への燃料ガスの流入を阻害しないよう部分的に配置させることができる。
　また、拘束層は、たとえば、１０～１２×１０－６／Ｋ程度の熱膨張係数（線膨張率）を有してもよい。
　また、セル１Ａは、ガス拡散層をさらに有してもよい。ガス拡散層は、燃料極５と導電部材３０との間に位置していてもよい。ガス拡散層は、ガス透過性を有しており、後述する流路３５を流れる燃料ガスを燃料極５まで透過させる。ガス拡散層の開気孔率は、たとえば３０％～５０％、特に３５％～４５％の範囲であってもよい。
　ガス拡散層の材料は、多孔質の導電性セラミックス、たとえば酸化カルシウム、酸化マグネシウム、または希土類元素酸化物が固溶している安定化ジルコニアまたは部分安定化ジルコニアと、Ｎｉおよび／またはＮｉＯとを含むセラミックスなどであってもよい。この希土類元素酸化物は、たとえば、Ｓｃ、Ｙ、Ｌａ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｇｄ、ＤｙおよびＹｂから選択される複数の希土類元素を含んでもよい。
　また、ガス拡散層は、たとえば、１２×１０－６／Ｋ程度の熱膨張係数（線膨張率）を有してもよい。
　導電部材３０は、第１多孔質層としての接着材３１と、金属板３２と、第２多孔質層としての変形抑制層３３とを有する。
　接着材３１は、金属板３２の第１面３２１と素子部４Ａとの間に位置している。接着材３１は、素子部４Ａと金属板３２とを接合し、素子部４Ａを金属板３２に固定する。
　接着材３１は、導電性を有してもよい。接着材３１は、たとえば、Ｎｉ等の導電性粒子と、ＴｉＯ２、希土類元素酸化物（Ｙ２Ｏ３、ＣｅＯ２等）、遷移金属酸化物（Ｆｅ２Ｏ３、ＣｕＯ等）等の無機酸化物を含んでもよい。
　接着材３１は、ガス透過性を有してもよい。接着材３１がガス透過性を有する場合、接着材３１は後述する開口３２ａを覆うように位置していてもよい。また、接着材３１の側面を覆うように固体電解質層６が位置してもよい。
　接着材３１および燃料極５の側面には、図２Ａに示すように、固体電解質層６とは異なる封止材９が位置していてもよい。封止材９の材料は、緻密なガラスまたはセラミックであってもよい。封止材９の材料は、たとえば、非晶質ガラスなどであってもよく、結晶化ガラスであってもよい。結晶化ガラスとしては、たとえば、ＳｉＯ２－ＣａＯ系、ＭｇＯ－Ｂ２Ｏ３系、Ｌａ２Ｏ３－Ｂ２Ｏ３－ＭｇＯ系、Ｌａ２Ｏ３－Ｂ２Ｏ３－ＺｎＯ系、ＳｉＯ２－ＣａＯ－ＺｎＯ系などの材料のいずれかを用いてもよく、特にＳｉＯ２－ＭｇＯ系の材料を用いてもよい。封止材９は、電気絶縁性を有していてもよい。
　また、接着材３１の材料は、ガスシール性を有していてもよい。接着材３１の材料がガスシール性を有する場合、接着材３１は、後述する開口３２ａが位置しない金属板３２の第１面３２１に接するように位置してもよい。この場合、接着材３１は、開口３２ａの位置に貫通孔を有する緻密体であってもよい。
　なお、接着材３１は、単一の材料を用いた単層で構成されてもよく、複数の材料を重ね合わせた積層で構成されてもよい。また、接着材３１は、燃料極５と一体化していてもよい。言い換えれば、燃料極５が接着材３１を兼ねた第１多孔質層であってもよい。また、第１多孔質層は前述のガス拡散層を含んでもよい。
　金属板３２は、厚み方向（Ｙ軸方向）の両端に位置する第１面３２１および第２面３２２を有している。
　金属板３２は、導電性を有している。また、金属板３２は、たとえば、クロムを含む金属製の部材であってもよい。金属板３２は、たとえば、耐熱性の高いフェライト系ステンレス、オーステナイト系ステンレス等のステンレス鋼であってもよい。金属板３２は、たとえばニッケル－クロム系合金、鉄－クロム系合金であってもよい。金属板３２は、たとえば、金属酸化物を含有してもよい。また、金属板３２は、図１Ｃに示すように、表面を覆う被膜３２０を有してもよい。金属板３２は、表面に被膜３２０を有さなくてもよい。
　また、金属板３２は、開口３２ａを有している。開口３２ａは、第１面３２１と第２面３２２との間を貫通する貫通孔である。後述する流路３５を流れる燃料ガスは、開口３２ａを通じて素子部４Ａの燃料極５に供給される。開口３２ａの直径は、たとえば０．１ｍｍ～０．５ｍｍ、特に０．３ｍｍ～０．４ｍｍとしてもよい。開口３２ａが形成された領域における開口率は、たとえば１０％以上としてもよい。金属板３２は、開口３２ａの壁面を覆う被膜３２０を有してもよい。金属板３２は、開口３２ａの壁面に被膜３２０を有さなくてもよい。
　また、金属板３２は、たとえば、１３×１０－６／Ｋ程度の熱膨張係数（線膨張率）を有してもよい。
　なお、金属板３２は、たとえばガス透過性を有してもよい。かかる場合、金属板３２は、開口３２ａを有さなくてもよい。
　変形抑制層３３は、金属板３２の第２面３２２に接するように位置している。変形抑制層３３は、金属板３２と流路部材３４との間に位置している。変形抑制層３３は、接着材３１と協働し、金属板３２の反り、たわみなどを生じにくくする。
　変形抑制層３３は、導電性を有してもよい。変形抑制層３３の導電率は、たとえば、１０～１０００Ｓ／ｍであってもよい。
　変形抑制層３３の材料は、たとえば、Ｙが固溶したＺｒＯ２であってもよい。変形抑制層３３は、たとえば、ＳｒまたはＮｉが固溶したＴｉＯ２を含んでもよい。変形抑制層３３の材料は、接着材３１の材料と同じであってもよい。
　変形抑制層３３は、ガス透過性を有してもよい。変形抑制層３３がガス透過性を有する場合、変形抑制層３３は開口３２ａを覆うように位置していてもよい。
　また、変形抑制層３３の材料は、ガスシール性を有していてもよい。変形抑制層３３の材料がガスシール性を有する場合、変形抑制層３３は、開口３２ａが位置しない金属板３２の第２面３２２に接するように位置してもよい。この場合、変形抑制層３３は、開口３２ａの位置に貫通孔を有する緻密体であってもよい。
　なお、変形抑制層３３は、単一の材料を用いた単層で構成されてもよく、複数の材料を重ね合わせた積層で構成されてもよい。
　変形抑制層３３は、たとえば、金属板３２よりも接着材３１に近い熱膨張係数（線膨張率）を有している。導電部材３０は、熱膨張係数（線膨張率）の近い接着材３１および変形抑制層３３で金属板３２を挟むことにより、金属板３２の反り、たわみなどが生じにくくなる。
　ここで、金属板３２の熱膨張係数をα０とし、第１多孔質層である接着材３１の熱膨張係数をα１とし、第２多孔質層である変形抑制層３３の熱膨張係数をα２とした場合、導電部材３０は、たとえば、α１＜α０およびα２＜α０の関係を有してもよい。これにより、金属板３２の反り、たわみなどが生じにくくなることから、金属板３２と素子部４Ａとの接着性が高くなる。このため、かかる導電部材３０を有するセルスタック装置１０によれば、発電性能を向上することができる。このとき、α１およびα２は、たとえば、１０～１２×１０－６／Ｋ程度であってもよい。
　また、導電部材３０は、α１＞α０およびα２＞α０の関係を有する金属板３２、接着材３１および変形抑制層３３を有してもよい。この場合であっても、金属板３２の反り、たわみなどが生じにくくなることから、金属板３２と素子部４Ａとの接着性が高くなる。このため、かかる導電部材３０を有するセルスタック装置１０によれば、発電性能を向上することができる。なお、α０、α１およびα２のかかる値は、たとえば、導電部材３０の組成を変更することにより調整することができる。
　また、｜α１－α２｜は、｜α０－α１｜および｜α０－α２｜のいずれよりも小さくてもよい。これにより、金属板３２の反り、たわみなどがさらに生じにくくなることから、かかる導電部材３０を有するセルスタック装置１０によれば、発電性能をさらに向上することができる。第２多孔質層である変形抑制層３３の材料は、α１、α２およびα３の大小関係を満たすものであれば、第１多孔質層である接着材３１の材料と同じでもよいし、異なっていてもよい。
　導電部材３０が有する各部材の熱膨張係数は、たとえば、導電部材３０の組成を分析し、分析した組成に基づいてテストピースを作製し、ＪＩＳ　Ｒ　１６１８－１９９４に準拠した熱機械分析法（ＴＭＡ法）により測定した結果に基づいてそれぞれ得ることができる。
　流路部材３４は、金属板３２の第２面３２２側に位置している。流路部材３４は、たとえば、第２面３２２との接触部分が溶接等により固定され、電気的に接合されている。流路部材３４は、導電性のシール材、またはろう材などで金属板３２に固定され、電気的に接合されていてもよい。変形抑制層３３と流路部材３４との間に位置する空間は燃料ガスが流通する流路３５である。流路３５を流れる燃料ガスは、導電部材３０を透過して燃料極５に供給される。流路部材３４は、変形抑制層３３に向かって突出する１つ以上の凸部を有していてもよい。
　流路部材３４は、さらに集電部材３６と溶接などにより固定され、電気的に接合されている。集電部材３６は、導電性のシール材、またはろう材などで流路部材３４に固定され、電気的に接合されていてもよい。集電部材３６は、接着材４０を介して、隣り合うセル１Ａの空気極８に固定され、電気的に接合されている。集電部材３６と流路部材３４との間に位置する空間は、酸素含有ガスが流通する流路３７である。流路３７を流れる酸素含有ガスは、集電部材３６のスリットから接着材４０を透過して隣のセル１Ａが有する空気極８に供給される。
　流路部材３４および集電部材３６の材料は、緻密質な金属または合金である。流路部材３４は、流路３５を流れる燃料ガスおよび流路３７を流れる酸素含有ガスのリークを生じにくくする。流路部材３４および集電部材３６は、コート層を有していてもよい。たとえば、流路部材３４の流路３５に面する面は耐還元性を有するコート層を有していてもよい。また、流路部材３４の流路３７に面する面は、耐酸化性を有するコート層を有していてもよい。これらのコート層は、導電性を有していてもよい。
　なお、流路部材３４および集電部材３６の形状は、図１Ａに示したものに限られない。流路部材３４および集電部材３６は、隣り合うセル１Ａ同士を電気的に接続し、かつ燃料ガスおよび酸素含有ガスのリークを生じにくくするものであればいかなる形状であってもよい。たとえば、図２Ｂに示すように、流路部材３４が、集電部材３６と一体化し、変形抑制層３３に向かって突出する第１凸部および第１凸部と反対側に向かって突出する第２凸部とを有していてもよい。
＜セルスタック装置の構成＞
　次に、上述したセル１Ａを用いた本実施形態に係る電気化学セル装置について、図３Ａ～図３Ｃを参照しながら説明する。図３Ａは、第１の実施形態に係る電気化学セル装置の一例を示す斜視図である。図３Ｂは、図３Ａに示すＸ－Ｘ線の断面図である。図３Ｃは、第１の実施形態に係る電気化学セル装置の一例を示す上面図である。
　図３Ａに示すように、セルスタック装置１０は、素子部４Ａの厚み方向（図１Ａに示すＹ軸方向）に配列（積層）された複数のセル１Ａを有するセルスタック１１と、固定部材１２とを備える。
　固定部材１２は、固定材１３と、支持部材１４とを有する。支持部材１４は、セル１Ａを支持する。固定材１３は、セル１Ａを支持部材１４に固定する。また、支持部材１４は、支持体１５と、ガスタンク１６とを有する。支持部材１４である支持体１５およびガスタンク１６は、金属製であり導電性を有している。
　図３Ｂに示すように、支持体１５は、複数のセル１Ａの下端部が挿入される挿入孔１５ａを有している。複数のセル１Ａの下端部と挿入孔１５ａの内壁とは、固定材１３で接合されている。
　ガスタンク１６は、挿入孔１５ａを通じて複数のセル１Ａに反応ガスを供給する開口部と、かかる開口部の周囲に位置する凹溝１６ａとを有する。支持体１５の外周の端部は、ガスタンク１６の凹溝１６ａに充填された接合材２１によって、ガスタンク１６と接合されている。
　図３Ａに示す例では、支持部材１４である支持体１５とガスタンク１６とで形成される内部空間２２（図３Ｂ参照）に燃料ガスが貯留される。ガスタンク１６にはガス流通管２０が接続されている。燃料ガスは、このガス流通管２０を通してガスタンク１６に供給され、ガスタンク１６からセル１Ａの内部の流路３５（図１Ａ参照）に供給される。ガスタンク１６に供給される燃料ガスは、後述する改質器１０２（図４参照）で生成される。
　水素リッチな燃料ガスは、原燃料を水蒸気改質などすることによって生成することができる。水蒸気改質により燃料ガスを生成する場合には、燃料ガスは水蒸気を含む。
　図３Ａに示す例では、２列のセルスタック１１、２つの支持体１５、およびガスタンク１６を備えている。２列のセルスタック１１は、複数のセル１Ａをそれぞれ有する。各セルスタック１１は、各支持体１５に固定されている。ガスタンク１６は上面に２つの貫通孔を有している。各貫通孔には、各支持体１５が配置されている。内部空間２２は、１つのガスタンク１６と、２つの支持体１５とで形成される。
　挿入孔１５ａの形状は、たとえば、上面視で長円形状である。挿入孔１５ａは、たとえば、セル１Ａの配列方向すなわち厚み方向（図１Ａに示すＹ軸方向）の長さが、セルスタック１１の両端に位置する２つの端部集電部材１７の間の距離よりも大きい。挿入孔１５ａの幅は、たとえば、セル１Ａの幅方向（図１Ａに示すＸ軸方向）の長さよりも大きい。
　図３Ｂに示すように、挿入孔１５ａの内壁とセル１Ａの下端部との接合部は、固定材１３が充填され、固化されている。これにより、挿入孔１５ａの内壁と複数個のセル１Ａの下端部とがそれぞれ接合・固定され、また、セル１Ａの下端部同士が接合・固定されている。各セル１Ａのガス流路２ａは、下端部で支持部材１４の内部空間２２と連通している。
　固定材１３および接合材２１は、ガラスなどの導電性が低いものを用いることができる。固定材１３および接合材２１の具体的な材料としては、非晶質ガラスなどを用いてもよく、特に結晶化ガラスなどを用いてもよい。
　結晶化ガラスとしては、たとえば、ＳｉＯ２－ＣａＯ系、ＭｇＯ－Ｂ２Ｏ３系、Ｌａ２Ｏ３－Ｂ２Ｏ３－ＭｇＯ系、Ｌａ２Ｏ３－Ｂ２Ｏ３－ＺｎＯ系、ＳｉＯ２－ＣａＯ－ＺｎＯ系などの材料のいずれかを用いてもよく、特にＳｉＯ２－ＭｇＯ系の材料を用いてもよい。
　また、図３Ｂに示すように、複数のセル１Ａのうち隣接するセル１Ａの間には、導電部材１８が介在している。導電部材１８は、隣接する一方のセル１Ａと他方のセル１Ａとを電気的に直列に接続する。より具体的には、導電部材１８は、一方のセル１Ａの燃料極５と他方のセル１Ａの空気極８とを接続する。なお、導電部材１８は、図１Ａに示す導電部材３０であってもよく、導電部材３０とは別の部材であってもよい。
　また、図３Ｂに示すように、複数のセル１Ａの配列方向における最も外側に位置するセル１Ａに、端部集電部材１７が電気的に接続されている。端部集電部材１７は、セルスタック１１の外側に突出する導電部１９に接続されている。導電部１９は、セル１Ａの発電により生じた電気を集電して外部に引き出す。なお、図３Ａでは、端部集電部材１７の図示を省略している。
　また、図３Ｃに示すように、セルスタック装置１０は、２つのセルスタック１１Ａ、１１Ｂが直列に接続された一つの電池であってもよい。かかる場合、セルスタック装置１０の導電部１９は、正極端子１９Ａと、負極端子１９Ｂと、接続端子１９Ｃとを有していてもよい。
　正極端子１９Ａは、セルスタック１１が発電した電力を外部に出力する場合の正極であり、セルスタック１１Ａにおける正極側の端部集電部材１７に電気的に接続される。負極端子１９Ｂは、セルスタック１１が発電した電力を外部に出力する場合の負極であり、セルスタック１１Ｂにおける負極側の端部集電部材１７に電気的に接続される。
　接続端子１９Ｃは、セルスタック１１Ａにおける負極側の端部集電部材１７と、セルスタック１１Ｂにおける正極側の端部集電部材１７とを電気的に接続する。
　なお、図３Ａ～図３Ｃには図示していないが、セルスタック装置１０は、セルスタック１１の上部に、複数のセル１Ａの上端部を固定し、セル１Ａの内部の流路３５から排出されたガスを回収する第２のガスタンクを備えていてもよい。
＜モジュール＞
　次に、上述したセルスタック装置１０を用いた本開示の実施形態に係るモジュールについて、図４を用いて説明する。図４は、第１の実施形態に係るモジュールの一例を示す外観斜視図である。図４は、収納容器１０１の一部である前面および後面を取り外し、内部に収納される燃料電池のセルスタック装置１０を後方に取り出した状態を示している。
　図４に示すように、モジュール１００は、収納容器１０１と、収納容器１０１に収納されたセルスタック装置１０とを備えている。また、セルスタック装置１０の上方には、改質器１０２が配置されている。
　かかる改質器１０２は、天然ガス、灯油などの原燃料を改質して燃料ガスを生成し、セル１Ａに供給する。原燃料は、原燃料供給管１０３を通じて改質器１０２に供給される。なお、改質器１０２は、水を気化させる気化部１０２ａと、改質部１０２ｂとを備えていてもよい。改質部１０２ｂは、図示しない改質触媒を備えており、原燃料を燃料ガスに改質する。このような改質器１０２は、効率の高い改質反応である水蒸気改質を行うことができる。
　そして、改質器１０２で生成された燃料ガスは、ガス流通管２０、ガスタンク１６、および支持部材１４を通じて、セル１Ａの流路３５（図１Ａ参照）に供給される。
　なお、セルスタック装置１０がセルスタック１１の上部に第２のガスタンクを備える場合、改質器１０２は、セルスタック装置１０の上方以外の場所に配置されていてもよい。原燃料供給管１０３、ガス流通管２０などは、セルスタック装置１０および改質器１０２の配置に応じて適宜配置すればよい。
　また、上述の構成のモジュール１００では、セル１Ａの発電等に伴い、通常発電時におけるモジュール１００内の温度が５００℃～１０００℃程度となる。
　このようなモジュール１００においては、上述したように、発電性能が向上されるセルスタック装置１０を収納して構成されることにより、発電性能が向上されるモジュール１００とすることができる。
＜モジュール収容装置＞
　図５は、第１の実施形態に係るモジュール収容装置の一例を概略的に示す分解斜視図である。本実施形態に係るモジュール収容装置１１０は、外装ケース１１１と、図４で示したモジュール１００と、図示しない補機と、を備えている。補機は、モジュール１００の運転を行う。モジュール１００および補機は、外装ケース１１１内に収容されている。なお、図５においては一部構成を省略して示している。
　図５に示すモジュール収容装置１１０の外装ケース１１１は、支柱１１２と外装板１１３とを有する。仕切板１１４は、外装ケース１１１内を上下に区画している。外装ケース１１１内の仕切板１１４より上側の空間は、モジュール１００を収容するモジュール収容室１１５であり、外装ケース１１１内の仕切板１１４より下側の空間は、モジュール１００を運転する補機を収容する補機収容室１１６である。なお、図５では、補機収容室１１６に収容する補機を省略して示している。
　また、仕切板１１４は、補機収容室１１６の空気をモジュール収容室１１５側に流すための空気流通口１１７を有している。モジュール収容室１１５を構成する外装板１１３は、モジュール収容室１１５内の空気を排気するための排気口１１８を有している。
　このようなモジュール収容装置１１０においては、上述したように、発電性能が向上されるモジュール１００をモジュール収容室１１５に備えていることにより、発電性能が向上されるモジュール収容装置１１０とすることができる。
［第２の実施形態］
　図６は、第２の実施形態に係る電気化学セルの一例を示す斜視図である。図７は、図６に示す電気化学セルの部分断面図である。
　図６、図７に示すように、セル１Ｂは、素子部４Ｂと、導電部材３０と、流路部材９１，９２と、を有している。素子部４Ｂは、燃料極５と、固体電解質層６と、空気極８とを有している。燃料極５、固体電解質層６および空気極８の材料は、上述したセル１Ａが有する燃料極５、固体電解質層６および空気極８の材料と同じであってもよい。また、素子部４Ｂは、固体電解質層６と空気極８との間に位置する中間層７を有してもよい。かかる中間層７の材料は、上述したセル１Ａが任意で有する中間層の材料と同じであってもよい。
　流路部材９１，９２は、燃料極５または空気極８にガスを供給するガス流路を有するとともに、隣接するセル１Ｂ同士を電気的に接続している。複数の平板型セルを積層させた電気化学セル装置は、たとえば複数のセル１Ｂが、互いに隣り合う金属層である流路部材９１，９２により電気的に接続されている。
　図７に示すように、セル１Ｂは、平板型セルスタックの燃料ガスの流路と酸素含有ガスの流路とを気密に封止する封止材を有している。封止材はセルの固定部材９６であり、接合材９３およびフレームである支持部材９４，９５を有する。接合材９３は、ガラスであってもよいし、銀ロウなどの金属材料であってもよい。
　支持部材９４は、燃料ガスの流路と酸素含有ガスの流路とを区画するいわゆるセパレータであってもよい。支持部材９４，９５の材料は、例えば導電性の金属であってもよいし、絶縁性のセラミックスであってもよい。支持部材９４，９５は、両方またはいずれか一方が絶縁性の材料であってもよい。支持部材９４が金属であった場合、支持部材９４は流路部材９２と一体化していてもよい。支持部材９５が金属であった場合、支持部材９５は流路部材９１と一体化していてもよい。
　支持部材９４，９５のうちいずれか１つは絶縁性であり、平板型セルを挟む２つの流路部材９１，９２を互いに電気的に絶縁している。
　図７に示すセル１Ｂにおいて、導電部材３０は、素子部４Ｂと流路部材９１との間に位置している。導電部材３０は、第１多孔質層と、第２多孔質層としての変形抑制層３３とを有する。図７に示すセル１Ｂにおいて、導電部材３０の第１多孔質層は、金属板３２の第１面３２１に接する燃料極５である。セル１Ｂの導電部材３０は、燃料極５との間に、第１多孔質層として接着材を有してもよい。接着材は、素子部４Ｂと金属板３２とを接合し、素子部４Ｂを金属板３２に固定する。第１多孔質層は、前述のガス拡散層を含んでもよい。
　金属板３２は、第１の実施形態に係る電気化学セルが有する金属板３２と同じ材料で構成されてもよい。金属板３２は、たとえば、導電性を有する金属製の部材であってもよく、クロムを含んでもよい。金属板３２は、たとえば、金属酸化物を含有してもよい。また、金属板３２は、表面を覆う被膜を有してもよいし、有さなくてもよい。
　また、金属板３２は、開口３２ａを有している。開口３２ａは、第１面３２１と第２面３２２との間を貫通する貫通孔である。金属板３２は、開口３２ａの壁面を覆う被膜を有してもよいし、有さなくてもよい。
　金属板３２は、たとえば、１３×１０－６／Ｋ程度の熱膨張係数（線膨張率）を有してもよい。
　金属板３２は、たとえばガス透過性を有してもよい。かかる場合、金属板３２は、開口３２ａを有さなくてもよい。
　変形抑制層３３は、金属板３２の第２面３２２に接するように位置している。変形抑制層３３は、金属板３２と流路部材９１との間に位置している。図７に示すセル１Ｂにおいて、変形抑制層３３は、第１多孔質層である燃料極５と協働し、金属板３２の反り、たわみなどを生じにくくする。
　セル１Ｂにおいて、導電部材３０の変形抑制層３３は導電性を有する。変形抑制層３３は、流路部材９１と素子部４Ｂとを電気的に接続する。変形抑制層３３の材料は、燃料極５の材料と同じであってもよい。
　変形抑制層３３は、ガス透過性を有してもよい。変形抑制層３３がガス透過性を有する場合、変形抑制層３３は開口３２ａを覆うように位置していてもよい。また、変形抑制層３３の材料は、ガスシール性を有していてもよい。変形抑制層３３の材料がガスシール性を有する場合、変形抑制層３３は、開口３２ａが位置しない金属板３２の第２面３２２に接するように位置してもよい。この場合、変形抑制層３３は、開口３２ａの位置に貫通孔を有する緻密体であってもよい。
　なお、変形抑制層３３は、単一の材料を用いた単層で構成されてもよく、複数の材料を重ね合わせた積層で構成されてもよい。
　変形抑制層３３は、たとえば、金属板３２よりも接着材３１に近い熱膨張係数（線膨張率）を有している。導電部材３０は、熱膨張係数（線膨張率）の近い接着材３１および変形抑制層３３で金属板３２を挟むことにより、金属板３２の反り、たわみなどが生じにくくなる。
　金属板３２の熱膨張係数をα０とし、第１多孔質層である燃料極５の熱膨張係数をα１とし、第２多孔質層である変形抑制層３３の熱膨張係数をα２とした場合、導電部材３０は、たとえば、α１＜α０およびα２＜α０の関係を有してもよい。これにより、金属板３２の反り、たわみなどが生じにくくなることから、金属板３２と素子部４Ｂとの接着性が高くなる。このため、かかる導電部材３０を有するセルスタック装置によれば、発電性能を向上することができる。このとき、α１およびα２は、たとえば、１０～１２×１０－６／Ｋ程度であってもよい。
　また、導電部材３０は、α１＞α０およびα２＞α０の関係を有する金属板３２、燃料極５および変形抑制層３３を有してもよい。この場合であっても、金属板３２の反り、たわみなどが生じにくくなることから、金属板３２と素子部４Ｂとの接着性が高くなり、かかる導電部材３０を有するセルスタック装置によれば、発電性能を向上することができる。なお、α０、α１およびα２のかかる値は、たとえば、導電部材３０の組成を変更することにより調整することができる。
　また、｜α１－α２｜は、｜α０－α１｜および｜α０－α２｜のいずれよりも小さくてもよい。これにより、金属板３２の反り、たわみなどがさらに生じにくくなることから、かかる導電部材３０を有するセルスタック装置によれば、発電性能をさらに向上することができる。第２多孔質層である変形抑制層３３の材料は、α１、α２およびα３の大小関係を満たすものであれば、第１多孔質層である燃料極５の材料と同じでもよいし、異なっていてもよい。
［その他の実施形態］
　上述の実施形態では、「電気化学セル」、「電気化学セル装置」、「モジュール」および「モジュール収容装置」の一例として燃料電池セル、燃料電池セルスタック装置、燃料電池モジュールおよび燃料電池装置を示したが、他の例としてはそれぞれ、電解セル、電解セルスタック装置、電解モジュールおよび電解装置であってもよい。電解セルは、第１電極および第２電極を有し、電力の供給により水蒸気を水素と酸素に分解する、または二酸化炭素を一酸化炭素と酸素に分解する。また、上記した各実施形態では電気化学セルの電解質材料の一例として酸化物イオン伝導体または水素イオン伝導体を示したが、水酸化物イオン伝導体であってもよい。このような電解セル、電解セルスタック装置、電解モジュールおよび電解装置によれば、電解性能を向上することができる。
　以上、本開示について詳細に説明したが、本開示は上述の実施の形態に限定されるものではなく、本開示の要旨を逸脱しない範囲内において、種々の変更、改良等が可能である。
　一実施形態において、（１）導電部材は、第１面と、該第１面の反対側に位置する第２面とを有し、前記第１面と前記第２面との間で気体が流通可能な金属板と、
　前記第１面に接する第１多孔質層と、
　前記第２面に接する第２多孔質層と
　を備え、
　前記金属板の熱膨張係数をα０とし、前記第１多孔質層の熱膨張係数をα１とし、前記第２多孔質層の熱膨張係数をα２とした場合、
　α１＜α０およびα２＜α０、またはα１＞α０およびα２＞α０の関係を有する。
　（２）上記（１）の導電部材において、前記金属板は、前記第１面と前記第２面とを貫通する複数の開口を有してもよい。
　（３）上記（１）または（２）の導電部材において、前記第１多孔質層および前記第２多孔質層は、導電性を有してもよい。
　（４）上記（１）～（３）のいずれか１つの導電部材において、前記第１多孔質層、前記第２多孔質層および前記金属板は、
　α１＜α０およびα２＜α０の関係を有してもよい。
　（５）上記（１）～（４）のいずれか１つの導電部材は、｜α１－α２｜は、｜α０－α１｜および｜α０－α２｜のいずれよりも小さくてもよい。
　一実施形態において、（６）電気化学セル装置は、素子部を有する２以上の電気化学セルと、
　上記（１）～（５）のいずれか１つの導電部材と
　を備える。
　一実施形態において、（７）モジュールは、上記（６）の電気化学セル装置と、
　前記電気化学セル装置を収納する収納容器とを備える。
　一実施形態において、（８）モジュール収容装置は、上記（７）のモジュールと、
　前記モジュールの運転を行うための補機と、
　前記モジュールおよび前記補機を収容する外装ケースとを備える。
　今回開示された実施形態は全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。実に、上記した実施形態は多様な形態で具現され得る。また、上記の実施形態は、添付の請求の範囲及びその趣旨を逸脱することなく、様々な形態で省略、置換、変更されてもよい。
　　１Ａ，１Ｂ　　セル
　　４Ａ，４Ｂ　　素子部
　　９　　封止材
　１０　　セルスタック装置
　３０　　導電部材
　３１　　接着材
　３２　　金属板
　３３　　変形抑制層
１００　　モジュール
１１０　　モジュール収容装置

Claims (8)

  1. 　第１面と、該第１面の反対側に位置する第２面とを有し、前記第１面と前記第２面との間で気体が流通可能な金属板と、
    　前記第１面に接する第１多孔質層と、
    　前記第２面に接する第２多孔質層と
    　を備え、
    　前記金属板の熱膨張係数をα０とし、前記第１多孔質層の熱膨張係数をα１とし、前記第２多孔質層の熱膨張係数をα２とした場合、
    　α１＜α０およびα２＜α０、またはα１＞α０およびα２＞α０の関係を有する
    　導電部材。
  2. 　前記金属板は、前記第１面と前記第２面とを貫通する複数の開口を有する
    　請求項１に記載の導電部材。
  3. 　前記第１多孔質層および前記第２多孔質層は、導電性を有する
    　請求項１または２に記載の導電部材。
  4. 　前記第１多孔質層、前記第２多孔質層および前記金属板は、
    　α１＜α０およびα２＜α０の関係を有する
    　請求項１～３のいずれか１つに記載の導電部材。
  5. 　｜α１－α２｜は、｜α０－α１｜および｜α０－α２｜のいずれよりも小さい
    　請求項１～４のいずれか１つに記載の導電部材。
  6. 　素子部を有する２以上の電気化学セルと、
    　請求項１～５のいずれか１つに記載の導電部材と
    　を備える電気化学セル装置。
  7. 　請求項６に記載の電気化学セル装置と、
    　前記電気化学セル装置を収納する収納容器と
    　を備えるモジュール。
  8. 　請求項７に記載のモジュールと、
    　前記モジュールの運転を行うための補機と、
    　前記モジュールおよび前記補機を収容する外装ケースと
    　を備えるモジュール収容装置。
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