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JP7073441B2 - Electrochemical reaction Single cell manufacturing method - Google Patents
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Description

本明細書によって開示される技術は、電気化学反応単セルの製造方法に関する。 The techniques disclosed herein relate to methods of making electrochemical reaction single cells.

水素と酸素との電気化学反応を利用して発電を行う燃料電池の種類の1つとして、固体酸化物形の燃料電池(以下、「SOFC」という。)が知られている。SOFCの構成単位である燃料電池単セル(以下、単に「単セル」という。)は、例えば固体酸化物を含む電解質層と、電解質層に対して所定の方向(以下、「第1の方向」という。)の一方側に配置された空気極と、電解質層に対して第1の方向の他方側に配置された燃料極とを備える。燃料極は、燃料極における第1の方向の他方側の表面を構成する基板層と、基板層と電解質層との間に位置し、基板層より気孔率が小さい機能層と、を含む。基板層と機能層とは、例えば、Niとイオン伝導性酸化物(例えば、YSZ)とを含む。基板層は、主として、機能層と電解質層と空気極とを支持する機能を発揮する。機能層は、主として、電解質層から供給される酸素イオンと水素等とを反応させて、電子と水蒸気とを生成する機能を発揮する。 A solid oxide fuel cell (hereinafter referred to as "SOFC") is known as one of the types of fuel cells that generate power by utilizing an electrochemical reaction between hydrogen and oxygen. The fuel cell single cell (hereinafter, simply referred to as “single cell”), which is a constituent unit of SOFC, has, for example, an electrolyte layer containing a solid oxide and a predetermined direction (hereinafter, “first direction”) with respect to the electrolyte layer. It is provided with an air electrode arranged on one side and a fuel electrode arranged on the other side in the first direction with respect to the electrolyte layer. The fuel electrode includes a substrate layer constituting the surface on the other side of the first direction in the fuel electrode, and a functional layer located between the substrate layer and the electrolyte layer and having a porosity smaller than that of the substrate layer. The substrate layer and the functional layer include, for example, Ni and an ion conductive oxide (for example, YSZ). The substrate layer mainly exerts a function of supporting the functional layer, the electrolyte layer, and the air electrode. The functional layer mainly exerts a function of reacting oxygen ions supplied from the electrolyte layer with hydrogen or the like to generate electrons and water vapor.

従来、単セルは、単セルを構成する各層(電解質層、燃料極の基板層、燃料極の機能層)を形成するための複数のグリーンシート(電解質層用グリーンシート、燃料極基板層用グリーンシート、燃料極機能層用グリーンシート)が積層された積層体(以下、「グリーンシート積層体」という。)を準備する第1の工程と、グリーンシート積層体を焼成する第2の工程とを経て製造される(例えば特許文献1参照)。 Conventionally, a single cell has a plurality of green sheets (green sheet for electrolyte layer, green for fuel electrode substrate layer) for forming each layer (electrolyte layer, substrate layer of fuel electrode, functional layer of fuel electrode) constituting the single cell. The first step of preparing a laminated body (hereinafter referred to as "green sheet laminated body") in which a sheet and a green sheet for a fuel electrode functional layer) are laminated, and the second step of firing the green sheet laminated body are performed. (See, for example, Patent Document 1).

従来の単セルの製造方法では、燃料極機能層用グリーンシートの焼成時の収縮率は、電解質層用グリーンシートの焼成時の収縮率よりも小さく、燃料極基板層用グリーンシートの焼成時の収縮率は、燃料極機能層用グリーンシートの焼成時の収縮率よりも小さい。また、従来の単セルの製造方法では、グリーンシート積層体は、さらに、燃料極基板層用グリーンシートおよび燃料極機能層用グリーンシートに対して電解質層用グリーンシートとは反対側に、単セルの反りを抑制するためのグリーンシート(以下、「反り抑制用グリーンシート」という。)を備える。反り抑制用グリーンシートは、例えばYSZにより形成されている。また、反り抑制用グリーンシートの焼成時の収縮率は、燃料極基板層用グリーンシートの焼成時の収縮率と、燃料極機能層用グリーンシートの焼成時の収縮率とのいずれよりも大きい。 In the conventional single cell manufacturing method, the shrinkage rate during firing of the green sheet for the fuel electrode functional layer is smaller than the shrinkage rate during firing of the green sheet for the electrolyte layer, and the shrinkage rate during firing of the green sheet for the fuel electrode substrate layer is smaller. The shrinkage rate is smaller than the shrinkage rate at the time of firing of the green sheet for the fuel electrode functional layer. Further, in the conventional single cell manufacturing method, the green sheet laminate is further formed on the opposite side of the green sheet for the fuel electrode substrate layer and the green sheet for the fuel electrode functional layer from the green sheet for the electrolyte layer. A green sheet for suppressing warpage (hereinafter referred to as "warp suppression green sheet") is provided. The warp suppressing green sheet is formed of, for example, YSZ. Further, the shrinkage rate of the green sheet for suppressing warpage during firing is larger than both the shrinkage rate of the green sheet for the fuel electrode substrate layer during firing and the shrinkage rate of the green sheet for the fuel electrode functional layer during firing.

上述した従来の単セルの製造方法では、燃料極基板層用グリーンシートや燃料極機能層用グリーンシートと比較したときの電解質層用グリーンシートの焼成時の収縮率の大小関係と、燃料極基板層用グリーンシートや燃料極機能層用グリーンシートと比較したときの反り抑制用グリーンシートの焼成時の収縮率の大小関係とは、同じである。そのため、反り抑制用グリーンシートを含む積層体を焼成する際に、電解質層用グリーンシートが収縮することにより生じる応力が、反り抑制用グリーンシートが収縮することにより生じる応力により相殺され、これにより単セルの反りが抑制される。 In the conventional single cell manufacturing method described above, the relationship between the magnitude relationship of the shrinkage rate at the time of firing of the green sheet for the electrolyte layer as compared with the green sheet for the fuel electrode substrate layer and the green sheet for the fuel electrode functional layer and the fuel electrode substrate The magnitude relationship of the shrinkage rate at the time of firing of the warp suppressing green sheet as compared with the layer green sheet and the fuel electrode functional layer green sheet is the same. Therefore, when the laminate containing the warp suppressing green sheet is fired, the stress generated by the shrinkage of the electrolyte layer green sheet is offset by the stress generated by the shrinkage of the warp suppressing green sheet, which simply causes the stress. The warp of the cell is suppressed.

特開2014-7127号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2014-7127

上述した従来の製造方法では、上述した反り抑制用グリーンシートを形成することにより単セルの反りを抑制するものであるが、改良の余地があった。 In the above-mentioned conventional manufacturing method, the warp of a single cell is suppressed by forming the above-mentioned green sheet for suppressing warpage, but there is room for improvement.

なお、このような課題は、水の電気分解反応を利用して水素の生成を行う固体酸化物形の電解セル(以下、「SOEC」という。)の構成単位である電解単セルにも共通の課題である。なお、本明細書では、燃料電池単セルと電解単セルとをまとめて電気化学反応単セルと呼ぶ。また、このような課題は、SOFCやSOECに限らず、他のタイプの電気化学反応単セルにも共通の課題である。 It should be noted that such a problem is also common to the electrolytic single cell, which is a constituent unit of a solid oxide type electrolytic cell (hereinafter referred to as “SOEC”) that generates hydrogen by utilizing the electrolysis reaction of water. It is an issue. In the present specification, the fuel cell single cell and the electrolytic single cell are collectively referred to as an electrochemical reaction single cell. Further, such a problem is not limited to SOFC and SOEC, but is a problem common to other types of electrochemical reaction single cells.

本明細書では、上述した課題を解決することが可能な技術を開示する。 This specification discloses a technique capable of solving the above-mentioned problems.

本明細書に開示される技術は、例えば、以下の形態として実現することが可能である。 The techniques disclosed herein can be realized, for example, in the following forms.

(1)本明細書に開示される電気化学反応単セルの製造方法は、電解質層と、前記電解質層に対して第1の方向の一方側に配置された空気極と、前記電解質層に対して前記第1の方向の他方側に配置された燃料極であって、前記燃料極における前記他方側の表面を構成する基板層と、前記基板層と前記電解質層との間に位置し、前記基板層より気孔率が小さい機能層と、を含む燃料極と、を備える電気化学反応単セルの製造方法であって、電解質層用グリーンシートと、燃料極基板層用グリーンシートと、前記電解質層用グリーンシートと前記燃料極基板層用グリーンシートとの間に位置しており、前記電解質層用グリーンシートと比較したときの焼成時の収縮率の大小関係と、前記燃料極基板層用グリーンシートと比較したときの焼成時の収縮率の大小関係とが同じである燃料極機能層用グリーンシートと、を備えるグリーンシート積層体を準備する第1の工程と、前記グリーンシート積層体を焼成することにより、前記電解質層用グリーンシートにより形成される前記電解質層と、前記燃料極基板層用グリーンシートにより形成される前記基板層と、前記燃料極機能層用グリーンシートにより形成される前記機能層と、を含む焼結体を作製する第2の工程と、を備える。本電気化学反応単セルの製造方法によれば、前記電気化学反応単セルの反りを抑制することができる。 (1) The method for producing an electrochemical reaction single cell disclosed in the present specification is for an electrolyte layer, an air electrode arranged on one side of the first direction with respect to the electrolyte layer, and the electrolyte layer. A fuel electrode arranged on the other side in the first direction, which is located between a substrate layer constituting the surface of the other side of the fuel electrode, the substrate layer, and the electrolyte layer. A method for manufacturing an electrochemical reaction single cell comprising a functional layer having a pore ratio smaller than that of a substrate layer and a fuel electrode including a green sheet for an electrolyte layer, a green sheet for a fuel electrode substrate layer, and the electrolyte layer. It is located between the green sheet for fuel electrode substrate layer and the green sheet for fuel electrode substrate layer. The first step of preparing a green sheet laminate comprising a green sheet for a fuel electrode functional layer having the same magnitude relationship with the shrinkage rate at the time of firing when compared with the above, and firing the green sheet laminate. Thereby, the electrolyte layer formed by the green sheet for the electrolyte layer, the substrate layer formed by the green sheet for the fuel electrode substrate layer, and the functional layer formed by the green sheet for the fuel electrode functional layer. And a second step of producing a sintered body containing the above. According to the method for producing an electrochemical reaction single cell, the warp of the electrochemical reaction single cell can be suppressed.

(2)上記電気化学反応単セルの製造方法において、前記機能層の気孔率は、4%以下であり、前記第1の工程において、前記電解質層用グリーンシートと前記燃料極基板層用グリーンシートとのいずれよりも焼成時の収縮率が小さい前記燃料極機能層用グリーンシートを備える前記グリーンシート積層体を準備する構成としてもよい。本電気化学反応単セルの製造方法によれば、上記特許文献1に記載された製造方法と比較して、前記機能層を緻密な層とすることができ、前記機能層の強度を向上させることができ、ひいては前記電気化学反応単セルの強度をより効果的に向上させることができる。 (2) In the method for producing an electrochemical reaction single cell, the porosity of the functional layer is 4% or less, and in the first step, the green sheet for the electrolyte layer and the green sheet for the fuel electrode substrate layer. The green sheet laminate provided with the green sheet for the fuel electrode functional layer, which has a smaller shrinkage rate at the time of firing than any of the above, may be prepared. According to the method for producing an electrochemical reaction single cell, the functional layer can be made into a denser layer as compared with the production method described in Patent Document 1, and the strength of the functional layer can be improved. As a result, the strength of the electrochemical reaction single cell can be improved more effectively.

(3)上記電気化学反応単セルの製造方法において、前記基板層の前記第1の方向の厚さは、前記電解質層と前記機能層とのいずれの前記第1の方向の厚さよりも厚く、前記第1の工程において、焼成時の収縮率が前記燃料極基板層用グリーンシートよりも小さい前記電解質層用グリーンシートと、焼成時の収縮率が前記電解質層用グリーンシートよりも小さい前記燃料極機能層用グリーンシートと、を備える前記グリーンシート積層体を準備する構成としてもよい。本電気化学反応単セルの製造方法によれば、前記燃料極基板層用グリーンシートの焼成時の収縮率が前記電解質層用グリーンシートの焼成時の収縮率よりも小さい構成と比較して、前記基板層の強度を向上させることができ、ひいては前記電気化学反応単セルの強度をより効果的に向上させることができる。 (3) In the method for producing an electrochemical reaction single cell, the thickness of the substrate layer in the first direction is thicker than the thickness of either the electrolyte layer or the functional layer in the first direction. In the first step, the green sheet for the electrolyte layer having a shrinkage rate during firing smaller than that for the green sheet for the fuel electrode substrate layer, and the fuel electrode having a shrinkage rate during firing smaller than that for the green sheet for the electrolyte layer. The green sheet laminate comprising the functional layer green sheet may be prepared. According to the method for producing the present electrochemical reaction single cell, the shrinkage rate at the time of firing of the green sheet for the fuel electrode substrate layer is smaller than the shrinkage rate at the time of firing of the green sheet for the electrolyte layer. The strength of the substrate layer can be improved, and thus the strength of the electrochemical reaction single cell can be more effectively improved.

なお、本明細書に開示される技術は、種々の形態で実現することが可能であり、例えば、電気化学反応セル(燃料電池単セルまたは電解単セル)、複数の電気化学反応セルを備える電気化学反応セルスタック(燃料電池スタックまたは電解セルスタック)、それらの製造方法等の形態で実現することが可能である。 The technique disclosed in the present specification can be realized in various forms, for example, an electrochemical reaction cell (fuel cell single cell or electrolytic single cell), and electricity including a plurality of electrochemical reaction cells. It can be realized in the form of a chemical reaction cell stack (fuel cell stack or electrolytic cell stack), a method for manufacturing them, and the like.

本実施形態における燃料電池スタック100の外観構成を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the appearance structure of the fuel cell stack 100 in this embodiment. 図1のII-IIの位置における燃料電池スタック100のXZ断面構成を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the XZ cross-sectional structure of the fuel cell stack 100 at the position of II-II of FIG. 図1のIII-IIIの位置における燃料電池スタック100のYZ断面構成を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the YZ cross-sectional structure of the fuel cell stack 100 at the position of III-III of FIG. 図2に示す断面と同一の位置における互いに隣接する2つの発電単位102のXZ断面構成を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the XZ cross section composition of two power generation units 102 adjacent to each other at the same position as the cross section shown in FIG. 図3に示す断面と同一の位置における互いに隣接する2つの発電単位102のYZ断面構成を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the YZ cross section configuration of two power generation units 102 adjacent to each other at the same position as the cross section shown in FIG. 図5のX1部(単セル110の一部分)のYZ断面構成を拡大して示す説明図である。It is explanatory drawing which enlarges and shows the YZ cross-sectional structure of the X1 part (a part of a single cell 110) of FIG. グリーンシート積層体GLのYZ断面構成を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the YZ cross-sectional structure of the green sheet laminated body GL. 燃料電池スタック100の製造方法を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the manufacturing method of the fuel cell stack 100. 性能評価結果を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the performance evaluation result.

A.実施形態:
A-1.構成:
(燃料電池スタック100の構成)
図1は、本実施形態における燃料電池スタック100の外観構成を示す斜視図であり、図2は、図1のII-IIの位置における燃料電池スタック100のXZ断面構成を示す説明図であり、図3は、図1のIII-IIIの位置における燃料電池スタック100のYZ断面構成を示す説明図である。各図には、方向を特定するための互いに直交するXYZ軸が示されている。本明細書では、便宜的に、Z軸正方向を上方向と呼び、Z軸負方向を下方向と呼ぶものとするが、燃料電池スタック100は実際にはそのような向きとは異なる向きで設置されてもよい。図4以降についても同様である。
A. Embodiment:
A-1. Constitution:
(Structure of fuel cell stack 100)
FIG. 1 is a perspective view showing an external configuration of the fuel cell stack 100 in the present embodiment, and FIG. 2 is an explanatory view showing an XZ cross-sectional configuration of the fuel cell stack 100 at the position II-II in FIG. FIG. 3 is an explanatory diagram showing a YZ cross-sectional configuration of the fuel cell stack 100 at the position III-III of FIG. Each figure shows XYZ axes that are orthogonal to each other to identify the direction. In the present specification, for convenience, the Z-axis positive direction is referred to as an upward direction, and the Z-axis negative direction is referred to as a downward direction, but the fuel cell stack 100 is actually in a direction different from such an orientation. It may be installed. The same applies to FIGS. 4 and later.

燃料電池スタック100は、複数の(本実施形態では7つの)発電単位102と、一対のエンドプレート104,106とを備える。7つの発電単位102は、所定の配列方向(本実施形態では上下方向)に並べて配置されている。一対のエンドプレート104,106は、7つの発電単位102から構成される集合体を上下から挟むように配置されている。なお、上記配列方向(上下方向)は、特許請求の範囲における第1の方向に相当する。 The fuel cell stack 100 includes a plurality of power generation units 102 (seven in this embodiment) and a pair of end plates 104, 106. The seven power generation units 102 are arranged side by side in a predetermined arrangement direction (vertical direction in this embodiment). The pair of end plates 104 and 106 are arranged so as to sandwich an aggregate composed of seven power generation units 102 from above and below. The arrangement direction (vertical direction) corresponds to the first direction in the claims.

燃料電池スタック100を構成する各層(発電単位102、エンドプレート104,106)のZ軸方向回りの周縁部には、上下方向に貫通する複数の(本実施形態では8つの)孔が形成されており、各層に形成され互いに対応する孔同士が上下方向に連通して、一方のエンドプレート104から他方のエンドプレート106にわたって上下方向に延びる連通孔108を構成している。以下の説明では、連通孔108を構成するために燃料電池スタック100の各層に形成された孔も、連通孔108と呼ぶ場合がある。 A plurality of (eight in this embodiment) holes penetrating in the vertical direction are formed on the peripheral edge of each layer (power generation unit 102, end plates 104, 106) constituting the fuel cell stack 100 around the Z-axis direction. The holes formed in each layer and corresponding to each other communicate with each other in the vertical direction to form a communication hole 108 extending in the vertical direction from one end plate 104 to the other end plate 106. In the following description, the holes formed in each layer of the fuel cell stack 100 to form the communication holes 108 may also be referred to as communication holes 108.

各連通孔108には上下方向に延びるボルト22が挿通されており、ボルト22とボルト22の両側に嵌められたナット24とによって、燃料電池スタック100は締結されている。なお、図2および図3に示すように、ボルト22の一方の側(上側)に嵌められたナット24と燃料電池スタック100の上端を構成するエンドプレート104の上側表面との間、および、ボルト22の他方の側(下側)に嵌められたナット24と燃料電池スタック100の下端を構成するエンドプレート106の下側表面との間には、絶縁シート26が介在している。ただし、後述のガス通路部材27が設けられた箇所では、ナット24とエンドプレート106の表面との間に、ガス通路部材27とガス通路部材27の上側および下側のそれぞれに配置された絶縁シート26とが介在している。絶縁シート26は、例えばマイカシートや、セラミック繊維シート、セラミック圧粉シート、ガラスシート、ガラスセラミック複合剤等により構成される。 A bolt 22 extending in the vertical direction is inserted into each communication hole 108, and the fuel cell stack 100 is fastened by the bolt 22 and the nuts 24 fitted on both sides of the bolt 22. As shown in FIGS. 2 and 3, between the nut 24 fitted on one side (upper side) of the bolt 22 and the upper surface of the end plate 104 constituting the upper end of the fuel cell stack 100, and the bolt. An insulating sheet 26 is interposed between the nut 24 fitted on the other side (lower side) of the 22 and the lower surface of the end plate 106 constituting the lower end of the fuel cell stack 100. However, in the place where the gas passage member 27 described later is provided, the insulating sheets arranged on the upper side and the lower side of the gas passage member 27 and the gas passage member 27 between the nut 24 and the surface of the end plate 106, respectively. 26 is intervening. The insulating sheet 26 is made of, for example, a mica sheet, a ceramic fiber sheet, a ceramic dust sheet, a glass sheet, a glass-ceramic composite agent, or the like.

各ボルト22の軸部の外径は各連通孔108の内径より小さい。そのため、各ボルト22の軸部の外周面と各連通孔108の内周面との間には、空間が確保されている。図1および図2に示すように、燃料電池スタック100のZ軸方向回りの外周における1つの辺(Y軸に平行な2つの辺の内のX軸正方向側の辺)の中点付近に位置するボルト22(ボルト22A)と、そのボルト22Aが挿通された連通孔108とにより形成された空間は、燃料電池スタック100の外部から酸化剤ガスOGが導入され、その酸化剤ガスOGを各発電単位102に供給するガス流路である酸化剤ガス導入マニホールド161として機能し、当該辺の反対側の辺(Y軸に平行な2つの辺の内のX軸負方向側の辺)の中点付近に位置するボルト22(ボルト22B)と、そのボルト22Bが挿通された連通孔108とにより形成された空間は、各発電単位102の空気室166から排出されたガスである酸化剤オフガスOOGを燃料電池スタック100の外部へと排出する酸化剤ガス排出マニホールド162として機能する。なお、本実施形態では、酸化剤ガスOGとして、例えば空気が使用される。 The outer diameter of the shaft portion of each bolt 22 is smaller than the inner diameter of each communication hole 108. Therefore, a space is secured between the outer peripheral surface of the shaft portion of each bolt 22 and the inner peripheral surface of each communication hole 108. As shown in FIGS. 1 and 2, near the midpoint of one side (the side on the positive side of the X axis among the two sides parallel to the Y axis) on the outer circumference of the fuel cell stack 100 around the Z axis direction. In the space formed by the positioned bolt 22 (bolt 22A) and the communication hole 108 through which the bolt 22A is inserted, the oxidant gas OG is introduced from the outside of the fuel cell stack 100, and the oxidant gas OG is introduced into each of the spaces. It functions as an oxidant gas introduction manifold 161 which is a gas flow path supplied to the power generation unit 102, and is inside the side opposite to the side (the side on the negative side of the X-axis of the two sides parallel to the Y-axis). The space formed by the bolt 22 (bolt 22B) located near the point and the communication hole 108 through which the bolt 22B is inserted is an oxidant off-gas OOG which is a gas discharged from the air chamber 166 of each power generation unit 102. Functions as an oxidant gas discharge manifold 162 that discharges the gas to the outside of the fuel cell stack 100. In this embodiment, for example, air is used as the oxidant gas OG.

また、図1および図3に示すように、燃料電池スタック100のZ軸方向回りの外周における1つの辺(X軸に平行な2つの辺の内のY軸正方向側の辺)の中点付近に位置するボルト22(ボルト22D)と、そのボルト22Dが挿通された連通孔108とにより形成された空間は、燃料電池スタック100の外部から燃料ガスFGが導入され、その燃料ガスFGを各発電単位102に供給する燃料ガス導入マニホールド171として機能し、当該辺の反対側の辺(X軸に平行な2つの辺の内のY軸負方向側の辺)の中点付近に位置するボルト22(ボルト22E)と、そのボルト22Eが挿通された連通孔108とにより形成された空間は、各発電単位102の燃料室176から排出されたガスである燃料オフガスFOGを燃料電池スタック100の外部へと排出する燃料ガス排出マニホールド172として機能する。なお、本実施形態では、燃料ガスFGとして、例えば都市ガスを改質した水素リッチなガスが使用される。 Further, as shown in FIGS. 1 and 3, the midpoint of one side (the side on the positive side of the Y axis among the two sides parallel to the X axis) on the outer circumference of the fuel cell stack 100 around the Z axis direction. In the space formed by the bolt 22 (bolt 22D) located in the vicinity and the communication hole 108 through which the bolt 22D is inserted, the fuel gas FG is introduced from the outside of the fuel cell stack 100, and the fuel gas FG is introduced into each of the spaces. A bolt that functions as a fuel gas introduction manifold 171 to be supplied to the power generation unit 102 and is located near the midpoint of the opposite side (the side on the negative side of the Y axis of the two sides parallel to the X axis). The space formed by the 22 (bolt 22E) and the communication hole 108 through which the bolt 22E is inserted is a fuel off-gas FOG, which is a gas discharged from the fuel chamber 176 of each power generation unit 102, outside the fuel cell stack 100. It functions as a fuel gas discharge manifold 172 that discharges to. In this embodiment, as the fuel gas FG, for example, a hydrogen-rich gas obtained by reforming city gas is used.

燃料電池スタック100には、4つのガス通路部材27が設けられている。各ガス通路部材27は、中空筒状の本体部28と、本体部28の側面から分岐した中空筒状の分岐部29とを有している。分岐部29の孔は本体部28の孔と連通している。各ガス通路部材27の分岐部29には、ガス配管(図示せず)が接続される。また、図2に示すように、酸化剤ガス導入マニホールド161を形成するボルト22Aの位置に配置されたガス通路部材27の本体部28の孔は、酸化剤ガス導入マニホールド161に連通しており、酸化剤ガス排出マニホールド162を形成するボルト22Bの位置に配置されたガス通路部材27の本体部28の孔は、酸化剤ガス排出マニホールド162に連通している。また、図3に示すように、燃料ガス導入マニホールド171を形成するボルト22Dの位置に配置されたガス通路部材27の本体部28の孔は、燃料ガス導入マニホールド171に連通しており、燃料ガス排出マニホールド172を形成するボルト22Eの位置に配置されたガス通路部材27の本体部28の孔は、燃料ガス排出マニホールド172に連通している。 The fuel cell stack 100 is provided with four gas passage members 27. Each gas passage member 27 has a hollow cylindrical main body portion 28 and a hollow cylindrical branch portion 29 branched from the side surface of the main body portion 28. The hole of the branch portion 29 communicates with the hole of the main body portion 28. A gas pipe (not shown) is connected to the branch portion 29 of each gas passage member 27. Further, as shown in FIG. 2, the hole of the main body 28 of the gas passage member 27 arranged at the position of the bolt 22A forming the oxidant gas introduction manifold 161 communicates with the oxidant gas introduction manifold 161. The hole of the main body 28 of the gas passage member 27 arranged at the position of the bolt 22B forming the oxidant gas discharge manifold 162 communicates with the oxidant gas discharge manifold 162. Further, as shown in FIG. 3, the hole of the main body 28 of the gas passage member 27 arranged at the position of the bolt 22D forming the fuel gas introduction manifold 171 communicates with the fuel gas introduction manifold 171 and fuel gas. The hole of the main body 28 of the gas passage member 27 arranged at the position of the bolt 22E forming the discharge manifold 172 communicates with the fuel gas discharge manifold 172.

(エンドプレート104,106の構成)
一対のエンドプレート104,106は、略矩形の平板形状の導電性部材であり、例えばステンレスにより形成されている。一方のエンドプレート104は、最も上に位置する発電単位102の上側に配置され、他方のエンドプレート106は、最も下に位置する発電単位102の下側に配置されている。一対のエンドプレート104,106によって複数の発電単位102が押圧された状態で挟持されている。上側のエンドプレート104は、燃料電池スタック100のプラス側の出力端子として機能し、下側のエンドプレート106は、燃料電池スタック100のマイナス側の出力端子として機能する。
(Structure of end plates 104 and 106)
The pair of end plates 104 and 106 are substantially rectangular flat plate-shaped conductive members, and are made of, for example, stainless steel. One end plate 104 is located above the power generation unit 102 located at the top, and the other end plate 106 is located below the power generation unit 102 located at the bottom. A plurality of power generation units 102 are sandwiched by a pair of end plates 104 and 106 in a pressed state. The upper end plate 104 functions as a positive output terminal of the fuel cell stack 100, and the lower end plate 106 functions as a negative output terminal of the fuel cell stack 100.

(発電単位102の構成)
図4は、図2に示す断面と同一の位置における互いに隣接する2つの発電単位102のXZ断面構成を示す説明図であり、図5は、図3に示す断面と同一の位置における互いに隣接する2つの発電単位102のYZ断面構成を示す説明図である。
(Structure of power generation unit 102)
FIG. 4 is an explanatory diagram showing an XZ cross-sectional configuration of two power generation units 102 adjacent to each other at the same position as the cross section shown in FIG. 2, and FIG. 5 is an explanatory view showing the XZ cross-sectional configuration of the two power generation units 102 adjacent to each other at the same position as the cross section shown in FIG. It is explanatory drawing which shows the YZ cross-sectional structure of two power generation units 102.

図4および図5に示すように、発電単位102は、単セル110と、セパレータ120と、空気極側フレーム130と、空気極側集電体134と、燃料極側フレーム140と、燃料極側集電体144と、発電単位102の最上層および最下層を構成する一対のインターコネクタ150とを備えている。セパレータ120、空気極側フレーム130、燃料極側フレーム140、インターコネクタ150におけるZ軸方向回りの周縁部には、上述したボルト22が挿通される連通孔108に対応する孔が形成されている。 As shown in FIGS. 4 and 5, the power generation unit 102 includes a single cell 110, a separator 120, an air pole side frame 130, an air pole side current collector 134, a fuel pole side frame 140, and a fuel pole side. It includes a current collector 144 and a pair of interconnectors 150 constituting the uppermost layer and the lowermost layer of the power generation unit 102. A hole corresponding to the communication hole 108 into which the bolt 22 described above is inserted is formed in the peripheral portion of the separator 120, the air pole side frame 130, the fuel pole side frame 140, and the interconnector 150 around the Z-axis direction.

インターコネクタ150は、略矩形の平板形状の導電性部材であり、例えばフェライト系ステンレスにより形成されている。インターコネクタ150は、発電単位102間の電気的導通を確保すると共に、発電単位102間での反応ガスの混合を防止する。なお、本実施形態では、2つの発電単位102が隣接して配置されている場合、1つのインターコネクタ150は、隣接する2つの発電単位102に共有されている。すなわち、ある発電単位102における上側のインターコネクタ150は、その発電単位102の上側に隣接する他の発電単位102における下側のインターコネクタ150と同一部材である。また、燃料電池スタック100は一対のエンドプレート104,106を備えているため、燃料電池スタック100において最も上に位置する発電単位102は上側のインターコネクタ150を備えておらず、最も下に位置する発電単位102は下側のインターコネクタ150を備えていない(図2および図3参照)。 The interconnector 150 is a substantially rectangular flat plate-shaped conductive member, and is made of, for example, ferritic stainless steel. The interconnector 150 ensures electrical conduction between the power generation units 102 and prevents mixing of the reaction gas between the power generation units 102. In this embodiment, when two power generation units 102 are arranged adjacent to each other, one interconnector 150 is shared by two adjacent power generation units 102. That is, the upper interconnector 150 in one power generation unit 102 is the same member as the lower interconnector 150 in another power generation unit 102 adjacent to the upper side of the power generation unit 102. Further, since the fuel cell stack 100 includes a pair of end plates 104 and 106, the power generation unit 102 located at the top of the fuel cell stack 100 does not have the upper interconnector 150 and is located at the bottom. The power generation unit 102 does not include the lower interconnector 150 (see FIGS. 2 and 3).

単セル110は、電解質層112と、電解質層112に対して上方側に配置された空気極(カソード)114と、電解質層112に対して下方側に配置された燃料極(アノード)116と、電解質層112と空気極114との間に配置される中間層180とを備える。なお、上方は、特許請求の範囲における第1の方向の一方に相当し、下方は、特許請求の範囲における第1の方向の他方に相当する。本実施形態では、燃料極116の厚さ(上下方向の厚さ、以下同様)が電解質層112の厚さよりも厚く、燃料極116が単セル110を構成する他の層を支持している。すなわち、本実施形態の単セル110は、燃料極支持型の単セルである。 The single cell 110 includes an electrolyte layer 112, an air electrode (cathode) 114 arranged above the electrolyte layer 112, and a fuel electrode (anode) 116 arranged below the electrolyte layer 112. An intermediate layer 180 arranged between the electrolyte layer 112 and the air electrode 114 is provided. The upper part corresponds to one of the first directions in the claims, and the lower part corresponds to the other in the first direction in the claims. In the present embodiment, the thickness of the fuel pole 116 (thickness in the vertical direction, the same applies hereinafter) is thicker than the thickness of the electrolyte layer 112, and the fuel pole 116 supports other layers constituting the single cell 110. That is, the single cell 110 of the present embodiment is a fuel electrode support type single cell.

電解質層112は、上下方向視で略矩形の平板形状部材であり、緻密な(気孔率が低い)層である。電解質層112は、例えばYSZ(イットリア安定化ジルコニア)等の固体酸化物を含んでいる。このように、本実施形態の単セル110は、電解質として固体酸化物を用いる固体酸化物形燃料電池(SOFC)である。 The electrolyte layer 112 is a flat plate-shaped member having a substantially rectangular shape in the vertical direction, and is a dense layer (with a low porosity). The electrolyte layer 112 contains a solid oxide such as YSZ (yttria-stabilized zirconia). As described above, the single cell 110 of the present embodiment is a solid oxide fuel cell (SOFC) using a solid oxide as an electrolyte.

空気極114は、上下方向視で電解質層112より小さい略矩形の平板形状部材であり、気孔率が電解質層112の気孔率よりも高い多孔質な層である。空気極114は、例えば、ペロブスカイト型酸化物(例えばLSCF(ランタンストロンチウムコバルト鉄酸化物)、LSM(ランタンストロンチウムマンガン酸化物)、LNF(ランタンニッケル鉄酸化物))により形成されている。 The air electrode 114 is a substantially rectangular flat plate-shaped member smaller than the electrolyte layer 112 in the vertical direction, and is a porous layer having a porosity higher than that of the electrolyte layer 112. The air electrode 114 is formed of, for example, a perovskite-type oxide (for example, LSCF (lanthanum strontium cobalt iron oxide), LSM (lanthanum strontium manganese oxide), LNF (lanthanum nickel iron oxide)).

燃料極116は、上下方向視で電解質層112と略同一の大きさの略矩形の平板形状部材であり、気孔率が電解質層112の気孔率よりも高い多孔質な層である。 The fuel electrode 116 is a substantially rectangular flat plate-shaped member having substantially the same size as the electrolyte layer 112 in the vertical direction, and is a porous layer having a porosity higher than that of the electrolyte layer 112.

図6は、図5のX1部(単セル110の一部分)のYZ断面構成を拡大して示す説明図である。図6では、電解質層112の一部と、燃料極116の基板層310の一部と、機能層320の一部とが示されている。図6に示すように、燃料極116は、燃料極116における下方側の表面を構成する基板層310と、基板層310と電解質層112との間に位置している機能層320とを備える。 FIG. 6 is an explanatory view showing an enlarged YZ cross-sectional configuration of the X1 portion (a part of the single cell 110) of FIG. In FIG. 6, a part of the electrolyte layer 112, a part of the substrate layer 310 of the fuel electrode 116, and a part of the functional layer 320 are shown. As shown in FIG. 6, the fuel electrode 116 includes a substrate layer 310 constituting a lower surface of the fuel electrode 116, and a functional layer 320 located between the substrate layer 310 and the electrolyte layer 112.

機能層320の気孔率は、基板層310の気孔率よりも小さい。機能層320の気孔率は、例えば5%以下である。なお、機能層320の気孔率は、機能層320の強度(ひいては単セル110の強度)を確保するためには、小さいほど好ましい。そのため、機能層320の気孔率は、例えば4%以下とされることがより好ましい。 The porosity of the functional layer 320 is smaller than the porosity of the substrate layer 310. The porosity of the functional layer 320 is, for example, 5% or less. The porosity of the functional layer 320 is preferably smaller in order to secure the strength of the functional layer 320 (and thus the strength of the single cell 110). Therefore, the porosity of the functional layer 320 is more preferably set to, for example, 4% or less.

本実施形態では、機能層320は電解質層112に隣接しており、基板層310は機能層320に隣接している。 In this embodiment, the functional layer 320 is adjacent to the electrolyte layer 112, and the substrate layer 310 is adjacent to the functional layer 320.

機能層320は、主として、電解質層112から供給される酸素イオンと燃料ガスFGに含まれる水素等とを反応させて、電子と水蒸気とを生成する機能を発揮する。機能層320は、電子伝導性物質であるNiと、酸素イオン伝導性を有する物質であるイオン伝導性酸化物(例えば、YSZ)とを含んでいる。機能層320の厚さは、例えば10μm~40μmである。基板層310は、主として、機能層320と電解質層112と空気極114とを支持する機能を発揮する。基板層310の厚さは、例えば200μm~1000μmである。基板層310の厚さは、電解質層112と機能層320とのいずれの厚さよりも厚い。本実施形態では、基板層310も、電子伝導性物質であるNiと、酸素イオン伝導性を有するイオン伝導性酸化物(例えば、YSZ)とを含んでいる。 The functional layer 320 mainly exerts a function of reacting oxygen ions supplied from the electrolyte layer 112 with hydrogen or the like contained in the fuel gas FG to generate electrons and water vapor. The functional layer 320 contains Ni, which is an electron conductive substance, and an ion conductive oxide (for example, YSZ), which is a substance having oxygen ion conductivity. The thickness of the functional layer 320 is, for example, 10 μm to 40 μm. The substrate layer 310 mainly exerts a function of supporting the functional layer 320, the electrolyte layer 112, and the air electrode 114. The thickness of the substrate layer 310 is, for example, 200 μm to 1000 μm. The thickness of the substrate layer 310 is thicker than that of either the electrolyte layer 112 or the functional layer 320. In this embodiment, the substrate layer 310 also contains Ni, which is an electron conductive substance, and an ion conductive oxide having oxygen ion conductivity (for example, YSZ).

中間層180は、略矩形の平板形状部材であり、例えば、SDC(サマリウムドープセリア)、GDC(ガドリニウムドープセリア)、LDC(ランタンドープセリア)、YDC(イットリウムドープセリア)等のイオン伝導性を有する固体酸化物により形成されている。中間層180は、燃料電池スタック100の運転動作時のような高温条件下において、空気極114に含まれる金属(例えば、Sr)と電解質層112に含まれる遷移元素(例えば、Zr)とが反応して高抵抗層(例えばSrZrO)が形成されることを抑制する反応防止層として機能する。なお、中間層180は、イオン伝導性を有するため、空気極114において酸化剤ガスOGに含まれる酸素分子のイオン化反応により生成された酸化物イオンを電解質層112へと移動させる機能も有する。 The intermediate layer 180 is a substantially rectangular flat plate-shaped member, and has ionic conductivity such as SDC (samarium-doped ceria), GDC (gadolinium-doped ceria), LDC (lanthanum-doped ceria), and YDC (yttrium-doped ceria). It is formed of solid oxide. In the intermediate layer 180, the metal (for example, Sr) contained in the air electrode 114 and the transition element (for example, Zr) contained in the electrolyte layer 112 react with each other under high temperature conditions such as during the operation of the fuel cell stack 100. As a result, it functions as a reaction prevention layer that suppresses the formation of a high resistance layer (for example, SrZrO 3 ). Since the intermediate layer 180 has ionic conductivity, it also has a function of moving oxide ions generated by the ionization reaction of oxygen molecules contained in the oxidant gas OG to the electrolyte layer 112 at the air electrode 114.

図4および図5に示すように、セパレータ120は、中央付近に上下方向に貫通する略矩形の孔121が形成されたフレーム状の部材であり、例えば、金属により形成されている。セパレータ120における孔121の周囲部分は、電解質層112における空気極114の側の表面の周縁部に対向している。セパレータ120は、その対向した部分に配置されたロウ材(例えばAgロウ)により形成された接合部124により、電解質層112(単セル110)と接合されている。セパレータ120により、空気極114に面する空気室166と燃料極116に面する燃料室176とが区画され、単セル110の周縁部における一方の電極側から他方の電極側へのガスのリークが抑制される。 As shown in FIGS. 4 and 5, the separator 120 is a frame-shaped member having a substantially rectangular hole 121 penetrating in the vertical direction near the center, and is formed of, for example, metal. The peripheral portion of the hole 121 in the separator 120 faces the peripheral edge of the surface of the electrolyte layer 112 on the side of the air electrode 114. The separator 120 is bonded to the electrolyte layer 112 (single cell 110) by a bonding portion 124 formed of a brazing material (for example, Ag wax) arranged at the facing portions thereof. The separator 120 partitions the air chamber 166 facing the air electrode 114 and the fuel chamber 176 facing the fuel electrode 116, and gas leaks from one electrode side to the other electrode side at the peripheral edge of the single cell 110. It is suppressed.

空気極側フレーム130は、中央付近に上下方向に貫通する略矩形の孔131が形成されたフレーム状の部材であり、例えば、マイカ等の絶縁体により形成されている。空気極側フレーム130の孔131は、空気極114に面する空気室166を構成する。空気極側フレーム130は、セパレータ120における電解質層112に対向する側とは反対側の表面の周縁部と、インターコネクタ150における空気極114に対向する側の表面の周縁部とに接触している。また、空気極側フレーム130によって、発電単位102に含まれる一対のインターコネクタ150間が電気的に絶縁される。また、空気極側フレーム130には、酸化剤ガス導入マニホールド161と空気室166とを連通する酸化剤ガス供給連通孔132と、空気室166と酸化剤ガス排出マニホールド162とを連通する酸化剤ガス排出連通孔133とが形成されている。 The air pole side frame 130 is a frame-shaped member in which a substantially rectangular hole 131 penetrating in the vertical direction is formed near the center, and is formed of, for example, an insulator such as mica. The hole 131 of the air pole side frame 130 constitutes an air chamber 166 facing the air pole 114. The air electrode side frame 130 is in contact with the peripheral edge of the surface of the separator 120 opposite to the side facing the electrolyte layer 112 and the peripheral edge of the surface of the interconnector 150 facing the air electrode 114. .. Further, the air electrode side frame 130 electrically insulates between the pair of interconnectors 150 included in the power generation unit 102. Further, in the air electrode side frame 130, the oxidant gas supply communication hole 132 that communicates the oxidant gas introduction manifold 161 and the air chamber 166, and the oxidant gas that communicates the air chamber 166 and the oxidant gas discharge manifold 162. A discharge communication hole 133 is formed.

燃料極側フレーム140は、中央付近に上下方向に貫通する略矩形の孔141が形成されたフレーム状の部材であり、例えば、金属により形成されている。燃料極側フレーム140の孔141は、燃料極116に面する燃料室176を構成する。燃料極側フレーム140は、セパレータ120における電解質層112に対向する側の表面の周縁部と、インターコネクタ150における燃料極116に対向する側の表面の周縁部とに接触している。また、燃料極側フレーム140には、燃料ガス導入マニホールド171と燃料室176とを連通する燃料ガス供給連通孔142と、燃料室176と燃料ガス排出マニホールド172とを連通する燃料ガス排出連通孔143とが形成されている。 The fuel pole side frame 140 is a frame-shaped member in which a substantially rectangular hole 141 penetrating in the vertical direction is formed near the center, and is formed of, for example, metal. The hole 141 of the fuel electrode side frame 140 constitutes a fuel chamber 176 facing the fuel electrode 116. The fuel electrode side frame 140 is in contact with the peripheral edge of the surface of the separator 120 facing the electrolyte layer 112 and the peripheral edge of the surface of the interconnector 150 facing the fuel electrode 116. Further, in the fuel electrode side frame 140, a fuel gas supply communication hole 142 that communicates the fuel gas introduction manifold 171 and the fuel chamber 176, and a fuel gas discharge communication hole 143 that communicates the fuel chamber 176 and the fuel gas discharge manifold 172. And are formed.

燃料極側集電体144は、燃料室176内に配置されている。燃料極側集電体144は、インターコネクタ対向部146と、電極対向部145と、電極対向部145とインターコネクタ対向部146とをつなぐ連接部147とを備えており、例えば、ニッケルやニッケル合金、ステンレス等により形成されている。電極対向部145は、燃料極116における電解質層112に対向する側とは反対側の表面に接触しており、インターコネクタ対向部146は、インターコネクタ150における燃料極116に対向する側の表面に接触している。ただし、上述したように、燃料電池スタック100において最も下に位置する発電単位102は下側のインターコネクタ150を備えていないため、当該発電単位102におけるインターコネクタ対向部146は、下側のエンドプレート106に接触している。燃料極側集電体144は、このような構成であるため、燃料極116とインターコネクタ150(またはエンドプレート106)とを電気的に接続する。なお、電極対向部145とインターコネクタ対向部146との間には、例えばマイカにより形成されたスペーサー149が配置されている。そのため、燃料極側集電体144が温度サイクルや反応ガス圧力変動による発電単位102の変形に追随し、燃料極側集電体144を介した燃料極116とインターコネクタ150(またはエンドプレート106)との電気的接続が良好に維持される。 The fuel electrode side current collector 144 is arranged in the fuel chamber 176. The fuel electrode side current collector 144 includes an interconnector facing portion 146, an electrode facing portion 145, and a connecting portion 147 connecting the electrode facing portion 145 and the interconnector facing portion 146, for example, nickel or nickel alloy. , Stainless steel, etc. The electrode facing portion 145 is in contact with the surface of the fuel electrode 116 opposite to the side facing the electrolyte layer 112, and the interconnector facing portion 146 is on the surface of the interconnector 150 on the side facing the fuel pole 116. Are in contact. However, as described above, since the power generation unit 102 located at the bottom of the fuel cell stack 100 does not have the lower interconnector 150, the interconnector facing portion 146 in the power generation unit 102 is the lower end plate. It is in contact with 106. Since the current collector 144 on the fuel electrode side has such a configuration, the fuel electrode 116 and the interconnector 150 (or the end plate 106) are electrically connected to each other. A spacer 149 formed of, for example, a mica is arranged between the electrode facing portion 145 and the interconnector facing portion 146. Therefore, the fuel electrode side current collector 144 follows the deformation of the power generation unit 102 due to the temperature cycle and the reaction gas pressure fluctuation, and the fuel electrode 116 and the interconnector 150 (or the end plate 106) via the fuel electrode side current collector 144 follow. Good electrical connection with is maintained.

空気極側集電体134は、空気室166内に配置されている。空気極側集電体134は、複数の略四角柱状の集電体要素から構成されており、例えば、フェライト系ステンレスにより形成されている。空気極側集電体134は、空気極114における電解質層112に対向する側とは反対側の表面と、インターコネクタ150における空気極114に対向する側の表面とに接触している。ただし、上述したように、燃料電池スタック100において最も上に位置する発電単位102は上側のインターコネクタ150を備えていないため、当該発電単位102における空気極側集電体134は、上側のエンドプレート104に接触している。空気極側集電体134は、このような構成であるため、空気極114とインターコネクタ150(またはエンドプレート104)とを電気的に接続する。なお、空気極側集電体134とインターコネクタ150とが一体の部材として構成されていてもよい。また、空気極側集電体134が導電性のコートによって覆われていてもよく、また、空気極114と空気極側集電体134との間に両者を接合する導電性の接合層が介在していてもよい。 The air pole side current collector 134 is arranged in the air chamber 166. The air electrode side current collector 134 is composed of a plurality of substantially square columnar current collector elements, and is formed of, for example, ferritic stainless steel. The air pole side current collector 134 is in contact with the surface of the air pole 114 on the side opposite to the side facing the electrolyte layer 112 and the surface of the interconnector 150 on the side facing the air pole 114. However, as described above, since the power generation unit 102 located at the top of the fuel cell stack 100 does not have the upper interconnector 150, the air electrode side current collector 134 in the power generation unit 102 is the upper end plate. It is in contact with 104. Since the current collector 134 on the air electrode side has such a configuration, the air electrode 114 and the interconnector 150 (or the end plate 104) are electrically connected to each other. The air electrode side current collector 134 and the interconnector 150 may be configured as an integral member. Further, the air electrode side current collector 134 may be covered with a conductive coat, and a conductive bonding layer for bonding the two is interposed between the air electrode 114 and the air electrode side current collector 134. You may be doing it.

A-2.燃料電池スタック100の動作:
図2および図4に示すように、酸化剤ガス導入マニホールド161の位置に設けられたガス通路部材27の分岐部29に接続されたガス配管(図示せず)を介して酸化剤ガスOGが供給されると、酸化剤ガスOGは、ガス通路部材27の分岐部29および本体部28の孔を介して酸化剤ガス導入マニホールド161に供給され、酸化剤ガス導入マニホールド161から各発電単位102の酸化剤ガス供給連通孔132を介して、空気室166に供給される。また、図3および図5に示すように、燃料ガス導入マニホールド171の位置に設けられたガス通路部材27の分岐部29に接続されたガス配管(図示せず)を介して燃料ガスFGが供給されると、燃料ガスFGは、ガス通路部材27の分岐部29および本体部28の孔を介して燃料ガス導入マニホールド171に供給され、燃料ガス導入マニホールド171から各発電単位102の燃料ガス供給連通孔142を介して、燃料室176に供給される。
A-2. Operation of fuel cell stack 100:
As shown in FIGS. 2 and 4, the oxidant gas OG is supplied via a gas pipe (not shown) connected to the branch portion 29 of the gas passage member 27 provided at the position of the oxidant gas introduction manifold 161. Then, the oxidant gas OG is supplied to the oxidant gas introduction manifold 161 through the holes of the branch portion 29 and the main body portion 28 of the gas passage member 27, and the oxidant gas introduction manifold 161 oxidizes each power generation unit 102. It is supplied to the air chamber 166 via the agent gas supply communication hole 132. Further, as shown in FIGS. 3 and 5, the fuel gas FG is supplied via a gas pipe (not shown) connected to the branch portion 29 of the gas passage member 27 provided at the position of the fuel gas introduction manifold 171. Then, the fuel gas FG is supplied to the fuel gas introduction manifold 171 through the holes of the branch portion 29 and the main body portion 28 of the gas passage member 27, and the fuel gas supply communication of each power generation unit 102 is performed from the fuel gas introduction manifold 171. It is supplied to the fuel chamber 176 through the hole 142.

各発電単位102の空気室166に酸化剤ガスOGが供給され、燃料室176に燃料ガスFGが供給されると、単セル110において酸化剤ガスOGおよび燃料ガスFGの電気化学反応による発電が行われる。この発電反応は発熱反応である。各発電単位102において、単セル110の空気極114は空気極側集電体134を介して一方のインターコネクタ150に電気的に接続され、燃料極116は燃料極側集電体144を介して他方のインターコネクタ150に電気的に接続されている。また、燃料電池スタック100に含まれる複数の発電単位102は、電気的に直列に接続されている。そのため、燃料電池スタック100の出力端子として機能するエンドプレート104,106から、各発電単位102において生成された電気エネルギーが取り出される。なお、SOFCは、比較的高温(例えば700℃から1000℃)で発電が行われることから、起動後、発電により発生する熱で高温が維持できる状態になるまで、燃料電池スタック100が加熱器(図示せず)により加熱されてもよい。 When the oxidant gas OG is supplied to the air chamber 166 of each power generation unit 102 and the fuel gas FG is supplied to the fuel chamber 176, power is generated by the electrochemical reaction of the oxidant gas OG and the fuel gas FG in the single cell 110. Will be. This power generation reaction is an exothermic reaction. In each power generation unit 102, the air pole 114 of the single cell 110 is electrically connected to one of the interconnectors 150 via the air pole side current collector 134, and the fuel pole 116 is via the fuel pole side current collector 144. It is electrically connected to the other interconnector 150. Further, the plurality of power generation units 102 included in the fuel cell stack 100 are electrically connected in series. Therefore, the electric energy generated in each power generation unit 102 is taken out from the end plates 104 and 106 that function as the output terminals of the fuel cell stack 100. Since the SOFC generates electricity at a relatively high temperature (for example, 700 ° C. to 1000 ° C.), the fuel cell stack 100 is a heater (for example, until the high temperature can be maintained by the heat generated by the power generation after the start-up. It may be heated by (not shown).

各発電単位102の空気室166から排出された酸化剤オフガスOOGは、図2および図4に示すように、酸化剤ガス排出連通孔133を介して酸化剤ガス排出マニホールド162に排出され、さらに酸化剤ガス排出マニホールド162の位置に設けられたガス通路部材27の本体部28および分岐部29の孔を経て、当該分岐部29に接続されたガス配管(図示せず)を介して燃料電池スタック100の外部に排出される。また、各発電単位102の燃料室176から排出された燃料オフガスFOGは、図3および図5に示すように、燃料ガス排出連通孔143を介して燃料ガス排出マニホールド172に排出され、さらに燃料ガス排出マニホールド172の位置に設けられたガス通路部材27の本体部28および分岐部29の孔を経て、当該分岐部29に接続されたガス配管(図示しない)を介して燃料電池スタック100の外部に排出される。 As shown in FIGS. 2 and 4, the oxidant off-gas OOG discharged from the air chamber 166 of each power generation unit 102 is discharged to the oxidant gas discharge manifold 162 through the oxidant gas discharge communication hole 133, and further oxidized. The fuel cell stack 100 is passed through the holes of the main body 28 and the branch 29 of the gas passage member 27 provided at the position of the agent gas discharge manifold 162, and the gas pipe (not shown) connected to the branch 29. It is discharged to the outside of. Further, as shown in FIGS. 3 and 5, the fuel off-gas FOG discharged from the fuel chamber 176 of each power generation unit 102 is discharged to the fuel gas discharge manifold 172 through the fuel gas discharge communication hole 143, and further, the fuel gas. To the outside of the fuel cell stack 100 via a gas pipe (not shown) connected to the branch portion 29 through the holes of the main body portion 28 and the branch portion 29 of the gas passage member 27 provided at the position of the discharge manifold 172. It is discharged.

A-3.燃料電池スタック100の製造方法:
本実施形態における燃料電池スタック100の製造方法の一例は、次の通りである。図7は、グリーンシート積層体GLのYZ断面構成を示す説明図である。グリーンシート積層体GLは、電解質層用グリーンシート112Gと燃料極基板層用グリーンシート310Gと燃料極機能層用グリーンシート320Gとを備える積層体である。図8は、燃料電池スタック100の製造方法を示すフローチャートである。なお、図8に記載されている「所定条件」とは、「機能層用グリーンシート320Gは、電解質層用グリーンシート112Gと基板層用グリーンシート310Gとの間に位置しており、電解質層用グリーンシート112Gと比較したときの焼成時の収縮率の大小関係と、基板層用グリーンシート310Gと比較したときの焼成時の収縮率の大小関係とが同じである」との条件を意味する。
A-3. Manufacturing method of fuel cell stack 100:
An example of the method for manufacturing the fuel cell stack 100 in the present embodiment is as follows. FIG. 7 is an explanatory view showing a YZ cross-sectional structure of the green sheet laminated body GL. The green sheet laminate GL is a laminate including a green sheet 112G for an electrolyte layer, a green sheet 310G for a fuel electrode substrate layer, and a green sheet 320G for a fuel electrode functional layer. FIG. 8 is a flowchart showing a method of manufacturing the fuel cell stack 100. The "predetermined condition" shown in FIG. 8 means that the "green sheet 320G for the functional layer is located between the green sheet 112G for the electrolyte layer and the green sheet 310G for the substrate layer, and is used for the electrolyte layer." The magnitude relationship of the shrinkage rate at the time of firing when compared with the green sheet 112G is the same as the magnitude relationship of the shrinkage rate at the time of firing when compared with the green sheet 310G for the substrate layer. "

(電解質層用グリーンシート112Gの作製)
YSZ粉末に対して、ブチラール樹脂と、可塑剤であるDOP(フタル酸ジオクチル)と、分散剤と、トルエンとエタノールとの混合溶剤とを加え、ボールミルにて混合してスラリーを調整する。得られたスラリーをドクターブレード法により薄膜化して、所定の厚さ(例えば約10μm)の電解質層用グリーンシート112Gを作製する。
(Preparation of green sheet 112G for electrolyte layer)
To the YSZ powder, a butyral resin, a plasticizer DOP (dioctyl phthalate), a dispersant, and a mixed solvent of toluene and ethanol are added and mixed with a ball mill to prepare a slurry. The obtained slurry is thinned by a doctor blade method to prepare a green sheet 112G for an electrolyte layer having a predetermined thickness (for example, about 10 μm).

(燃料極基板層用グリーンシート310Gの作製)
NiO粉末とYSZ粉末との混合粉末に対して、造孔材である有機ビーズと、ブチラール樹脂と、可塑剤であるDOPと、分散剤と、トルエンとエタノールとの混合溶剤とを加え、ボールミルにて混合してスラリーを調製する。有機ビーズは、例えば、ポリメタクリル酸メチルやポリスチレンなどの高分子により形成された球状粒子である。得られたスラリーをドクターブレード法により薄膜化して、所定の厚さ(例えば約200μm)の燃料極基板層用グリーンシート310Gを作製する。本実施形態では、図7に示すように、4つの燃料極基板層用グリーンシート310Gを作製する。なお、燃料極基板層用グリーンシート310Gを作製する際のNiO粉末とYSZ粉末との混合比率は、その性能を満足する限りにおいて適宜設定されればよい。スラリーを調整する際の混合粉末は、例えば、混合粉末100重量部に対して、NiO粉末を50重量部含み、YSZ粉末を50重量部含む。また、混合粉末に加えられる有機ビーズの量は、例えば、混合粉末100重量部に対して15重量部である。
(Manufacturing of green sheet 310G for fuel electrode substrate layer)
To the mixed powder of NiO powder and YSZ powder, add organic beads as a pore-forming material, butyral resin, DOP as a plasticizer, a dispersant, and a mixed solvent of toluene and ethanol to a ball mill. And mix to prepare a slurry. The organic beads are spherical particles formed of a polymer such as polymethyl methacrylate or polystyrene. The obtained slurry is thinned by a doctor blade method to prepare a green sheet 310G for a fuel electrode substrate layer having a predetermined thickness (for example, about 200 μm). In the present embodiment, as shown in FIG. 7, four green sheets 310G for the fuel electrode substrate layer are produced. The mixing ratio of the NiO powder and the YSZ powder when producing the green sheet 310G for the fuel electrode substrate layer may be appropriately set as long as the performance is satisfied. The mixed powder for preparing the slurry contains, for example, 50 parts by weight of NiO powder and 50 parts by weight of YSZ powder with respect to 100 parts by weight of the mixed powder. The amount of organic beads added to the mixed powder is, for example, 15 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the mixed powder.

(燃料極機能層用グリーンシート320Gの作製)
NiO粉末とYSZ粉末との混合粉末に対して、ブチラール樹脂と、可塑剤であるDOPと、分散剤と、トルエンとエタノールとの混合溶剤とを加え、ボールミルにて混合してスラリーを調製する。なお、上述した燃料極基板層用グリーンシート310Gの作製方法と同様に、スラリーの調整の際に、造孔材としての有機ビーズを加えてもよい。得られたスラリーをドクターブレード法により薄膜化して、所定の厚さ(例えば約20μm)の燃料極機能層用グリーンシート320Gを作製する。なお、燃料極機能層用グリーンシート320Gを作製する際のNiO粉末とYSZ粉末との混合比率は、その性能を満足する限りにおいて適宜設定されればよい。スラリーを調整する際の混合粉末は、例えば、混合粉末100重量部に対して、NiO粉末を50重量部含み、YSZ粉末を50重量部含む。また、本実施形態では、混合粉末に有機ビーズは添加していない。
(Manufacturing of green sheet 320G for fuel electrode functional layer)
A butyral resin, a plasticizer DOP, a dispersant, and a mixed solvent of toluene and ethanol are added to a mixed powder of NiO powder and YSZ powder, and mixed with a ball mill to prepare a slurry. Similar to the method for producing the green sheet 310G for the fuel electrode substrate layer described above, organic beads as a pore-forming material may be added when preparing the slurry. The obtained slurry is thinned by the doctor blade method to prepare a green sheet 320G for a fuel electrode functional layer having a predetermined thickness (for example, about 20 μm). The mixing ratio of the NiO powder and the YSZ powder when producing the green sheet 320G for the fuel electrode functional layer may be appropriately set as long as the performance is satisfied. The mixed powder for preparing the slurry contains, for example, 50 parts by weight of NiO powder and 50 parts by weight of YSZ powder with respect to 100 parts by weight of the mixed powder. Further, in the present embodiment, no organic beads are added to the mixed powder.

各グリーンシート(電解質層用グリーンシート112G、燃料極基板層用グリーンシート310G、燃料極機能層用グリーンシート320G)の作製の際には、「燃料極機能層用グリーンシート320Gは、電解質層用グリーンシート112Gと比較したときの焼成時の収縮率の大小関係と、燃料極基板層用グリーンシート310Gと比較したときの焼成時の収縮率の大小関係とが同じである」との条件を満たすように各グリーンシートの焼成時の収縮率を調整する。ここで、「ある物Aは、ある物Bと比較したときの焼成時の収縮率の大小関係と、ある物Cと比較したときの焼成時の収縮率の大小関係とが同じ」とは、ある物Aの焼成時の収縮率がある物Bの焼成時の収縮率とある物Cの焼成時の収縮率とのいずれよりも大きいこと、または、ある物Aの焼成時の収縮率がある物Bの焼成時の収縮率とある物Cの焼成時の収縮率とのいずれよりも小さいことを意味する(以下同様)。 When manufacturing each green sheet (green sheet 112G for the electrolyte layer, green sheet 310G for the fuel electrode substrate layer, green sheet 320G for the fuel electrode functional layer), "the green sheet 320G for the fuel electrode functional layer is for the electrolyte layer. The relationship between the magnitude of the shrinkage rate at the time of firing when compared with the green sheet 112G and the magnitude relationship of the shrinkage rate at the time of firing when compared with the green sheet 310G for the fuel electrode substrate layer are the same. " The shrinkage rate of each green sheet during firing is adjusted so as to be used. Here, "the relationship between the magnitude of the shrinkage rate of a certain substance A when compared with the substance B and the magnitude relationship of the shrinkage rate at the time of firing when compared with the substance C is the same". There is a shrinkage rate at the time of firing of a certain product A. There is a shrinkage rate at the time of firing of a product B, which is larger than both a shrinkage rate at the time of firing of a product C, or a shrinkage rate at the time of firing of a product A. It means that it is smaller than both the shrinkage rate of the product B at the time of firing and the shrinkage rate of the product C at the time of firing (the same applies hereinafter).

従って、例えば、電解質層用グリーンシート112Gと燃料極基板層用グリーンシート310Gとのいずれよりも焼成時の収縮率が小さい燃料極機能層用グリーンシート320Gを備えるグリーンシート積層体GLを作製する。または、電解質層用グリーンシート112Gと燃料極基板層用グリーンシート310Gとのいずれよりも焼成時の収縮率が大きい燃料極機能層用グリーンシート320Gを備えるグリーンシート積層体GLを作製してもよい。なお、各グリーンシート(電解質層用グリーンシート112G、燃料極基板層用グリーンシート310G、燃料極機能層用グリーンシート320G)の焼成時の収縮率の調整方法については、下記の「A-5.単セル110の各特性の調整方法」にて説明する。 Therefore, for example, a green sheet laminate GL having a green sheet 320G for a fuel electrode functional layer having a smaller shrinkage rate at the time of firing than any of the green sheet 112G for the electrolyte layer and the green sheet 310G for the fuel electrode substrate layer is produced. Alternatively, a green sheet laminate GL having a green sheet 320G for a fuel electrode functional layer having a larger shrinkage rate at the time of firing than any of the green sheet 112G for the electrolyte layer and the green sheet 310G for the fuel electrode substrate layer may be produced. .. The method for adjusting the shrinkage rate during firing of each green sheet (green sheet 112G for electrolyte layer, green sheet 310G for fuel electrode substrate layer, green sheet 320G for fuel electrode functional layer) is described in the following "A-5. A method for adjusting each characteristic of the single cell 110 ”will be described.

(電解質層112と燃料極116との積層体の作製)
4つの燃料極基板層用グリーンシート310Gと燃料極機能層用グリーンシート320Gと電解質層用グリーンシート112Gとを貼り付けることにより、グリーンシート積層体GLを作製する。この際、燃料極機能層用グリーンシート320Gは、電解質層用グリーンシート112Gと燃料極基板層用グリーンシート310G(本実施形態では4つの燃料極基板層用グリーンシート310G)との間に位置している。以上のようにグリーンシート積層体GLを作製することにより、グリーンシート積層体GLを準備する(図8のS110)。なお、S110の工程は、特許請求の範囲における第1の工程に相当する。
(Preparation of a laminate of the electrolyte layer 112 and the fuel electrode 116)
A green sheet laminate GL is produced by pasting the four fuel electrode substrate layer green sheets 310G, the fuel electrode functional layer green sheet 320G, and the electrolyte layer green sheet 112G. At this time, the green sheet 320G for the fuel electrode functional layer is located between the green sheet 112G for the electrolyte layer and the green sheet 310G for the fuel electrode substrate layer (in this embodiment, the green sheet 310G for the four fuel electrode substrate layers). ing. By producing the green sheet laminated body GL as described above, the green sheet laminated body GL is prepared (S110 in FIG. 8). The step of S110 corresponds to the first step in the claims.

次に、グリーンシート積層体GLを所定の温度(例えば約280℃)で脱脂する。さらに、脱脂後のグリーンシートの積層体を所定の温度(例えば約1350℃)で所定の時間(例えば約1時間)焼成する(図8のS111)。これにより、電解質層用グリーンシート112Gにより形成される電解質層112と、燃料極基板層用グリーンシート310Gにより形成される基板層310と、燃料極機能層用グリーンシート320Gにより形成される機能層320と、を含む焼結体が作製される。すなわち、電解質層112と燃料極116との積層体が作製される。なお、S111の工程は、特許請求の範囲における第2の工程に相当する。 Next, the green sheet laminate GL is degreased at a predetermined temperature (for example, about 280 ° C.). Further, the degreased laminated body of the green sheet is fired at a predetermined temperature (for example, about 1350 ° C.) for a predetermined time (for example, about 1 hour) (S111 in FIG. 8). As a result, the electrolyte layer 112 formed by the green sheet 112G for the electrolyte layer, the substrate layer 310 formed by the green sheet 310G for the fuel electrode substrate layer, and the functional layer 320 formed by the green sheet 320G for the fuel electrode functional layer. And, a sintered body containing is produced. That is, a laminate of the electrolyte layer 112 and the fuel electrode 116 is produced. The step of S111 corresponds to the second step in the claims.

(中間層180の形成)
GDC粉末に、有機バインダとしてのポリビニルアルコールと、有機溶媒としてのブチルカルビトールとを加えて混合し、粘度を調整して中間層用ペーストを調製する。調整された中間層用ペーストを、上述した電解質層112と燃料極116との積層体における電解質層112側の表面に例えばスクリーン印刷によって塗布し、例えば1200℃にて焼成を行う。これにより、中間層180が形成される(図8のS112)。
(Formation of intermediate layer 180)
Polyvinyl alcohol as an organic binder and butyl carbitol as an organic solvent are added to GDC powder and mixed to adjust the viscosity to prepare a paste for an intermediate layer. The prepared paste for the intermediate layer is applied to the surface of the above-mentioned laminate of the electrolyte layer 112 and the fuel electrode 116 on the side of the electrolyte layer 112 by, for example, screen printing, and is fired at, for example, 1200 ° C. As a result, the intermediate layer 180 is formed (S112 in FIG. 8).

(空気極114の形成)
LSCF粉末と、有機バインダとしてのポリビニルアルコールと、有機溶媒としてのブチルカルビトールとを混合し、粘度を調整して、空気極用ペーストを調製する。調整された空気極用ペーストを、上述した中間層180と電解質層112と燃料極116との積層体における中間層180の表面に、例えばスクリーン印刷によって塗布して乾燥させ、空気極用ペーストが塗布された積層体を所定の焼成温度(例えば約1100℃)で焼成する。これにより空気極114が形成され(図8のS112)、燃料極116と電解質層112と空気極114とを備える単セル110が作製される。
(Formation of air electrode 114)
The LSCF powder, polyvinyl alcohol as an organic binder, and butyl carbitol as an organic solvent are mixed to adjust the viscosity to prepare a paste for an air electrode. The prepared air electrode paste is applied to the surface of the intermediate layer 180 in the above-mentioned laminate of the intermediate layer 180, the electrolyte layer 112, and the fuel electrode 116 by, for example, screen printing and dried, and the air electrode paste is applied. The laminated body is fired at a predetermined firing temperature (for example, about 1100 ° C.). As a result, the air electrode 114 is formed (S112 in FIG. 8), and a single cell 110 including the fuel electrode 116, the electrolyte layer 112, and the air electrode 114 is produced.

上述した方法に従い複数の単セル110を作製した後、組み立て工程(例えば、各単セル110にセパレータ120等の他の部材を取り付ける工程、複数の単セル110を積層する工程、ボルト22により締結する工程等(図8のS113))を行う。以上により、燃料電池スタック100の製造が完了する。 After producing a plurality of single cells 110 according to the method described above, an assembly step (for example, a step of attaching another member such as a separator 120 to each single cell 110, a step of laminating a plurality of single cells 110, and fastening with bolts 22). Steps and the like (S113 in FIG. 8)) are performed. As described above, the production of the fuel cell stack 100 is completed.

A-4.本実施形態の効果:
以上説明したように、本実施形態の単セル110は、電解質層112と、電解質層112に対して上方(上下方向の一方)側に配置された空気極114と、電解質層112に対して下方(上下方向の他方)側に配置された燃料極116と、を備えている。燃料極116は、燃料極116における下方側の表面を構成する基板層310と、基板層310と電解質層112との間に位置し、基板層310より気孔率が小さい機能層320と、を含んでいる。
A-4. Effect of this embodiment:
As described above, the single cell 110 of the present embodiment has the electrolyte layer 112, the air electrode 114 arranged above (one of the vertical directions) with respect to the electrolyte layer 112, and the lower side with respect to the electrolyte layer 112. It is provided with a fuel electrode 116 arranged on the (the other side in the vertical direction) side. The fuel electrode 116 includes a substrate layer 310 constituting the lower surface of the fuel electrode 116, and a functional layer 320 located between the substrate layer 310 and the electrolyte layer 112 and having a porosity smaller than that of the substrate layer 310. I'm out.

また、本実施形態の単セル110の製造方法は、上述したS110の工程とS111の工程とを備える。S110の工程では、電解質層用グリーンシート112Gと、燃料極基板層用グリーンシート310Gと、電解質層用グリーンシート112Gと燃料極基板層用グリーンシート310Gとの間に位置している燃料極機能層用グリーンシート320Gと、を備えるグリーンシート積層体GLを準備する。この際、燃料極機能層用グリーンシート320Gは、電解質層用グリーンシート112Gと比較したときの焼成時の収縮率の大小関係と、燃料極基板層用グリーンシート310Gと比較したときの焼成時の収縮率の大小関係とが同じである。S111の工程では、グリーンシート積層体GLを焼成することにより、電解質層用グリーンシート112Gにより形成される電解質層112と、燃料極基板層用グリーンシート310Gにより形成される基板層310と、燃料極機能層用グリーンシート320Gにより形成される機能層320と、を含む焼結体を作製する。 Further, the method for manufacturing a single cell 110 of the present embodiment includes the above-mentioned steps of S110 and S111. In the process of S110, the fuel electrode functional layer located between the green sheet 112G for the electrolyte layer, the green sheet 310G for the fuel electrode substrate layer, the green sheet 112G for the electrolyte layer, and the green sheet 310G for the fuel electrode substrate layer. A green sheet laminated body GL comprising the green sheet 320G for use is prepared. At this time, the green sheet 320G for the fuel electrode functional layer has a magnitude relationship with the shrinkage rate at the time of firing when compared with the green sheet 112G for the electrolyte layer, and the green sheet 310G for the fuel electrode substrate layer at the time of firing. The magnitude relationship of the shrinkage rate is the same. In the step of S111, the electrolyte layer 112 formed by the green sheet 112G for the electrolyte layer by firing the green sheet laminate GL, the substrate layer 310 formed by the green sheet 310G for the fuel electrode substrate layer, and the fuel electrode A sintered body containing the functional layer 320 formed by the green sheet 320G for the functional layer is produced.

本実施形態の単セル110の製造方法では、上述したように、S110の工程において、燃料極機能層用グリーンシート320Gは、電解質層用グリーンシート112Gと比較したときの焼成時の収縮率の大小関係と、燃料極基板層用グリーンシート310Gと比較したときの焼成時の収縮率の大小関係とが同じである。言い換えると、S110の工程において、燃料極機能層用グリーンシート320Gと比較したときの燃料極基板層用グリーンシート310Gの焼成時の収縮率の大小関係と、燃料極機能層用グリーンシート320Gと比較したときの電解質層用グリーンシート112Gの焼成時の収縮率の大小関係とは、同じである。そのため、本実施形態の単セル110の製造方法によれば、S111の工程においてグリーンシート積層体GLを焼成する際に、電解質層用グリーンシート112Gが収縮することにより生じる応力が、燃料極基板層用グリーンシート310Gが収縮することにより生じる応力により相殺され、これにより単セル110の反りが抑制される。 In the method for manufacturing the single cell 110 of the present embodiment, as described above, in the step of S110, the green sheet 320G for the fuel electrode functional layer has a large or small shrinkage rate at the time of firing as compared with the green sheet 112G for the electrolyte layer. The relationship and the magnitude relationship of the shrinkage rate at the time of firing when compared with the green sheet 310G for the fuel electrode substrate layer are the same. In other words, in the process of S110, the magnitude relationship of the shrinkage rate at the time of firing of the green sheet 310G for the fuel electrode substrate layer when compared with the green sheet 320G for the fuel electrode functional layer is compared with the green sheet 320G for the fuel electrode functional layer. The relationship between the magnitude and the shrinkage of the green sheet 112G for the electrolyte layer at the time of firing is the same. Therefore, according to the method for manufacturing the single cell 110 of the present embodiment, when the green sheet laminate GL is fired in the step of S111, the stress generated by the shrinkage of the green sheet 112G for the electrolyte layer is generated by the fuel electrode substrate layer. The stress generated by the contraction of the green sheet 310G cancels out the warpage of the single cell 110.

なお、本明細書におけるグリーンシートの「収縮率」の「収縮」の方向は、特に限定されるものではなく、例えばグリーンシートの面方向の収縮と厚さ方向の収縮との一方または両方を含むと解釈されてよいが、上述した単セル110の反りを考慮し、主として当該グリーンシートの面方向の収縮であると解釈されてもよい。 The direction of "shrinkage" of the "shrinkage rate" of the green sheet in the present specification is not particularly limited, and includes, for example, one or both of the shrinkage in the surface direction and the shrinkage in the thickness direction of the green sheet. However, in consideration of the warp of the single cell 110 described above, it may be interpreted as mainly shrinkage in the plane direction of the green sheet.

本実施形態の単セル110の製造方法では、S110の工程において、電解質層用グリーンシート112Gと燃料極基板層用グリーンシート310Gとのいずれよりも焼成時の収縮率が小さい燃料極機能層用グリーンシート320Gを備えるグリーンシート積層体GLを準備する。言い換えると、電解質層用グリーンシート112Gの焼成時の収縮率と、燃料極基板層用グリーンシート310Gの焼成時の収縮率とのいずれもが、燃料極機能層用グリーンシート320Gの焼成時の収縮率より大きい。なお、この製造方法により製造される機能層320の気孔率は、例えば4%以下である。 In the method for manufacturing the single cell 110 of the present embodiment, in the step of S110, the green for the fuel electrode functional layer has a smaller shrinkage rate during firing than any of the green sheet 112G for the electrolyte layer and the green sheet 310G for the fuel electrode substrate layer. A green sheet laminated body GL including the sheet 320G is prepared. In other words, both the shrinkage rate of the green sheet 112G for the electrolyte layer during firing and the shrinkage rate of the green sheet 310G for the fuel electrode substrate layer during firing are both the shrinkage of the green sheet 320G for the fuel electrode functional layer during firing. Greater than the rate. The porosity of the functional layer 320 manufactured by this manufacturing method is, for example, 4% or less.

そのため、本実施形態の単セル110の製造方法では、電解質層用グリーンシート112Gの焼成時の収縮率と、燃料極基板層用グリーンシート310Gの焼成時の収縮率とのいずれもが、燃料極機能層用グリーンシート320Gの焼成時の収縮率より小さい構成と比較して、電解質層用グリーンシート112Gの焼成時の収縮率と、燃料極基板層用グリーンシート310Gの焼成時の収縮率とが大きい。そのため、S111の工程の焼成の際に燃料極機能層用グリーンシート320Gにかかる圧縮応力が比較的大きくなる。そのため、本実施形態の単セル110の製造方法によれば、機能層320を緻密な層とすることができ、これにより機能層320の強度を向上させることができ、ひいては単セル110の強度を向上させることができる。 Therefore, in the method for manufacturing the single cell 110 of the present embodiment, both the shrinkage rate of the green sheet 112G for the electrolyte layer during firing and the shrinkage rate of the green sheet 310G for the fuel electrode substrate layer during firing are both the fuel electrode. Compared with the configuration in which the shrinkage rate of the green sheet 320G for the functional layer is smaller than that of the green sheet 320G for the electrolyte layer, the shrinkage rate of the green sheet 112G for the electrolyte layer and the shrinkage rate of the green sheet 310G for the fuel electrode substrate layer during firing are higher. big. Therefore, the compressive stress applied to the fuel electrode functional layer green sheet 320G during firing in the step of S111 becomes relatively large. Therefore, according to the method for manufacturing the single cell 110 of the present embodiment, the functional layer 320 can be made into a dense layer, whereby the strength of the functional layer 320 can be improved, and the strength of the single cell 110 can be increased. Can be improved.

また、本実施形態の単セル110では、基板層310の上下方向の厚さは、電解質層112と機能層320とのいずれの上下方向の厚さよりも厚い。そのため、燃料極基板層用グリーンシート310Gの焼成時の収縮率は、電解質層用グリーンシート112Gや燃料極機能層用グリーンシート320Gの焼成時の収縮率と比較して単セル110の強度に対する影響が大きい。また、本実施形態の単セル110の製造方法では、S110の工程において、焼成時の収縮率が燃料極基板層用グリーンシート310Gよりも小さい電解質層用グリーンシート112Gと、焼成時の収縮率が電解質層用グリーンシート112Gよりも小さい燃料極機能層用グリーンシート320Gと、を備えるグリーンシート積層体GLを準備する。そのため、本実施形態の単セル110の製造方法によれば、燃料極基板層用グリーンシート310Gの焼成時の収縮率が電解質層用グリーンシート112Gの焼成時の収縮率よりも大きいことにより、燃料極基板層用グリーンシート310Gの焼成時の収縮率が電解質層用グリーンシート112Gの焼成時の収縮率よりも小さい構成と比較して、電解質層112を緻密な層とすることができ、これにより電解質層112の強度を向上させることができ、ひいては単セル110の強度をより効果的に向上させることができる。 Further, in the single cell 110 of the present embodiment, the vertical thickness of the substrate layer 310 is larger than the vertical thickness of either the electrolyte layer 112 or the functional layer 320. Therefore, the shrinkage rate of the green sheet 310G for the fuel electrode substrate layer during firing has an effect on the strength of the single cell 110 as compared with the shrinkage rate of the green sheet 112G for the electrolyte layer and the green sheet 320G for the fuel electrode functional layer during firing. Is big. Further, in the method for manufacturing the single cell 110 of the present embodiment, in the step of S110, the shrinkage rate at the time of firing is smaller than that of the green sheet 310G for the fuel electrode substrate layer, and the shrinkage rate at the time of firing is the same as that of the green sheet 112G for the electrolyte layer. A green sheet laminate GL comprising a green sheet 320G for a fuel electrode functional layer smaller than the green sheet 112G for an electrolyte layer is prepared. Therefore, according to the method for manufacturing the single cell 110 of the present embodiment, the shrinkage rate of the green sheet 310G for the fuel electrode substrate layer at the time of firing is larger than the shrinkage rate of the green sheet 112G for the electrolyte layer at the time of firing. The electrolyte layer 112 can be made into a denser layer as compared with the structure in which the shrinkage rate of the green sheet 310G for the electrode substrate layer at the time of firing is smaller than the shrinkage rate of the green sheet 112G for the electrolyte layer at the time of firing. The strength of the electrolyte layer 112 can be improved, and thus the strength of the single cell 110 can be improved more effectively.

A-5.単セル110の各特性の調整方法:
上述した製造方法に従い燃料電池スタック100を製造する際に、燃料電池スタック100を構成する単セル110の各特性を、例えば以下のように調整することができる。
A-5. How to adjust each characteristic of single cell 110:
When manufacturing the fuel cell stack 100 according to the manufacturing method described above, each characteristic of the single cell 110 constituting the fuel cell stack 100 can be adjusted as follows, for example.

(燃料極116の気孔率)
燃料極116を構成する各層(機能層320、基板層310)における気孔率の調整は、例えば、各層を形成するグリーンシート(燃料極機能層用グリーンシート320Gまたは燃料極基板層用グリーンシート310G)を作製するためのスラリーを調製する際に、造孔材の添加量を調整することにより、実現することができる。具体的には、当該スラリーを調製する際に、造孔材の添加量を多くするほど、気孔率は高くなる。なお、気孔率の特定は、例えばアルキメデス法により気孔率を測定することにより、実現することができる。
(Porosity of fuel electrode 116)
The porosity of each layer (functional layer 320, substrate layer 310) constituting the fuel electrode 116 can be adjusted, for example, by green sheet forming each layer (green sheet 320G for fuel electrode functional layer or green sheet 310G for fuel electrode substrate layer). This can be achieved by adjusting the amount of the pore-forming material added when preparing the slurry for producing the above. Specifically, when preparing the slurry, the larger the amount of the pore-forming material added, the higher the porosity. The porosity can be specified, for example, by measuring the porosity by the Archimedes method.

(各グリーンシートの焼成時の収縮率)
各グリーンシートの焼成時の収縮率の調整は、例えば以下のように実現することができる。グリーンシート用のスラリーを調製する際に、各粉末(例えばNiO粉末やYSZ粉末)の粒径を小さくするほど、グリーンシートの焼成時の収縮率を小さくすることができる。また、グリーンシート用のスラリーを調製する際に、造孔材である有機ビーズの添加量を少なくするほど、グリーンシートの焼成時の収縮率を小さくすることができる。なお、各グリーンシートの焼成時の収縮率の特定は、例えば1350℃で1時間焼成したときの焼成前後のグリーンシートの寸法を測定し、((焼成前の寸法)-(焼成後の寸法))/(焼成前の寸法)×100(%)を算出することにより、実現することができる。この「寸法」とは、例えばグリーンシートの面方向の寸法と厚さ方向の寸法との一方または両方と解釈されてよいが、上述した単セル110の反りを考慮し、主としてグリーンシートの面方向の寸法であると解釈されてもよい。
(Shrinkage rate during firing of each green sheet)
The shrinkage ratio of each green sheet during firing can be adjusted as follows, for example. When preparing a slurry for a green sheet, the smaller the particle size of each powder (for example, NiO powder or YSZ powder), the smaller the shrinkage rate of the green sheet during firing can be reduced. Further, when preparing a slurry for a green sheet, the smaller the amount of organic beads added as a pore-forming material, the smaller the shrinkage rate of the green sheet during firing can be reduced. To specify the shrinkage rate of each green sheet during firing, for example, the dimensions of the green sheet before and after firing when fired at 1350 ° C. for 1 hour are measured, and ((dimensions before firing)-(dimensions after firing). ) / (Dimensions before firing) × 100 (%) can be realized. This "dimension" may be interpreted as, for example, one or both of the dimension in the surface direction and the dimension in the thickness direction of the green sheet, but in consideration of the warp of the single cell 110 described above, the dimension in the surface direction of the green sheet is mainly used. It may be interpreted as the dimension of.

A-6.性能評価:
次に、本実施形態の性能評価について説明する。各特性が互いに異なる複数の単セル110のサンプルを作製し、当該サンプルを用いて性能評価を行った。図9は、性能評価結果を示す説明図である。
A-6. Performance evaluation:
Next, the performance evaluation of this embodiment will be described. Samples of a plurality of single cells 110 having different characteristics from each other were prepared, and performance evaluation was performed using the samples. FIG. 9 is an explanatory diagram showing the performance evaluation result.

A-6-1.各サンプルについて:
図9に示すように、本性能評価には、単セル110の4個のサンプル(サンプルS1~S4)が用いられた。各サンプルは、上述した製造方法に従い作製した各グリーンシート(電解質層用グリーンシート112G、4つの燃料極基板層用グリーンシート310G、燃料極機能層用グリーンシート320G)を所定の大きさ(詳細には200mm×200mm)になるように切断したものを貼り付け、焼成したものである。なお、電解質層用グリーンシート112Gの厚さは約10μmであり、燃料極基板層用グリーンシート310Gの厚さは約200μmであり、燃料極機能層用グリーンシート320Gは約20μmである。
A-6-1. For each sample:
As shown in FIG. 9, four samples (samples S1 to S4) of the single cell 110 were used for this performance evaluation. For each sample, each green sheet (green sheet 112G for electrolyte layer, green sheet 310G for four fuel electrode substrate layers, green sheet 320G for fuel electrode functional layer) produced according to the above-mentioned manufacturing method has a predetermined size (in detail). Is cut to a size of 200 mm × 200 mm), pasted and fired. The thickness of the green sheet 112G for the electrolyte layer is about 10 μm, the thickness of the green sheet 310G for the fuel electrode substrate layer is about 200 μm, and the thickness of the green sheet 320G for the fuel electrode functional layer is about 20 μm.

図9には、各サンプルの「収縮率」および「気孔率」が示されている。「収縮率」は、各グリーンシート(電解質層用グリーンシート112G、燃料極基板層用グリーンシート310G、燃料極機能層用グリーンシート320G)の焼成時の収縮率を意味し、「気孔率」は、焼成により形成された各層(電解質層112、基板層310、機能層320)の気孔率を意味する。また、グリーンシートの焼成時の収縮率の値は、グリーンシートを1350℃で1時間焼成し、焼成前後のグリーンシートの寸法を測定し、((焼成前の寸法)-(焼成後の寸法))/(焼成前の寸法)×100(%)を算出することにより得られたものである。なお、各サンプルの「収縮率」および「気孔率」を測定する際には、ハンドリング性や焼成前後でのサンプルの形状の維持されやすさを考慮し、便宜上、上述した各サンプルと同じ特性を有し、上述したサンプルの厚さとは厚さが異なる各サンプルが用いられた。詳細には、「収縮率」および「気孔率」を測定する際に用いられた電解質層用グリーンシート112Gの厚さは約100~約200μm(実測値は約100μm)であり、燃料極基板層用グリーンシート310Gの厚さは約100~約200μm(実測値は約200μm)であり、燃料極機能層用グリーンシート320Gの厚さは約100~約200μm(実測値は約100μm)であった。 FIG. 9 shows the "shrinkage rate" and "porosity" of each sample. "Shrinkage rate" means the shrinkage rate at the time of firing of each green sheet (green sheet 112G for electrolyte layer, green sheet 310G for fuel electrode substrate layer, green sheet 320G for fuel electrode functional layer), and "porosity" is It means the porosity of each layer (electrolyte layer 112, substrate layer 310, functional layer 320) formed by firing. For the value of the shrinkage rate of the green sheet during firing, the green sheet was fired at 1350 ° C. for 1 hour, the dimensions of the green sheet before and after firing were measured, and ((dimensions before firing)-(dimensions after firing). ) / (Dimensions before firing) × 100 (%). When measuring the "shrinkage rate" and "porosity" of each sample, the same characteristics as those of the above-mentioned samples are used for convenience in consideration of handleability and ease of maintaining the shape of the sample before and after firing. Each sample having a thickness different from that of the above-mentioned sample was used. Specifically, the thickness of the green sheet 112G for the electrolyte layer used for measuring the "shrinkage rate" and the "porosity" is about 100 to about 200 μm (measured value is about 100 μm), and the fuel electrode substrate layer. The thickness of the green sheet 310G for fuel was about 100 to about 200 μm (measured value was about 200 μm), and the thickness of the green sheet 320G for fuel electrode functional layer was about 100 to about 200 μm (measured value was about 100 μm). ..

図9に示すように、各サンプルは、電解質層用グリーンシート112Gの焼成時の収縮率が互いに同一(詳細には「19.1%」)であり、電解質層112の気孔率が互いに同一(詳細には「0%」)である。 As shown in FIG. 9, in each sample, the shrinkage ratio of the green sheet 112G for the electrolyte layer at the time of firing is the same (specifically, “19.1%”), and the porosity of the electrolyte layer 112 is the same (specifically, “19.1%”). In detail, it is "0%").

各サンプルは、燃料極基板層用グリーンシート310Gの焼成時の収縮率が互いに同一(詳細には「19.9%」)であり、基板層310の気孔率が互いに同一(詳細には「30%」)である。 In each sample, the shrinkage ratio of the green sheet 310G for the fuel electrode substrate layer at the time of firing is the same (specifically, "19.9%"), and the porosity of the substrate layer 310 is the same (specifically, "30"). % ").

燃料極機能層用グリーンシート320Gの焼成時の収縮率と、機能層320の気孔率については、各サンプルで互いに異なっている。詳細には、燃料極機能層用グリーンシート320Gの焼成時の収縮率については、サンプルS1では「19.5%」であり、サンプルS2では「17.8%」であり、サンプルS3では「18.5%」であり、サンプルS4では「21.0%」である。機能層320の気孔率については、いずれのサンプルにおいても5%以下であり、より詳細には、サンプルS1では「3%」であり、サンプルS2では「0%」であり、サンプルS3では「2%」であり、サンプルS4では「5%」である。 The shrinkage rate of the green sheet 320G for the fuel electrode functional layer at the time of firing and the porosity of the functional layer 320 are different from each other in each sample. Specifically, the shrinkage rate of the green sheet 320G for the fuel electrode functional layer during firing is "19.5%" in sample S1, "17.8%" in sample S2, and "18" in sample S3. It is "0.5%", and in sample S4, it is "21.0%". The porosity of the functional layer 320 is 5% or less in all the samples, more specifically, it is "3%" in the sample S1, "0%" in the sample S2, and "2" in the sample S3. % ”, And in sample S4, it is“ 5% ”.

A-6-2.評価項目および評価方法:
図9には、各サンプルの「反り量」および「強度」が示されている。「反り量」は、サンプル(単セル110)の反り量を意味し、「強度」はサンプル(単セル110)の強度を意味する。本性能評価では、サンプルの反り量(以下、単に「反り量」という。)と、サンプルの強度(以下、単に「強度」という。)について評価し、これらの評価に基づいて評価した結果を「総合評価」とした。
A-6-2. Evaluation items and evaluation methods:
FIG. 9 shows the “warp amount” and “strength” of each sample. The "warp amount" means the warp amount of the sample (single cell 110), and the "strength" means the strength of the sample (single cell 110). In this performance evaluation, the amount of warpage of the sample (hereinafter, simply referred to as "warp amount") and the strength of the sample (hereinafter, simply referred to as "strength") are evaluated, and the evaluation result based on these evaluations is ". Comprehensive evaluation ".

反り量については、製造されたサンプルを水平面に載置し、レーザー変位計で最上点と最下点との位置を計測し、それらの差を反り量として算出した値に基づいて評価した。具体的には、反り量については、1mm以下であれば「○」と評価し、1mmよりも大きければ「×」と評価した。 The amount of warpage was evaluated based on the value calculated by placing the manufactured sample on a horizontal plane, measuring the positions of the highest point and the lowest point with a laser displacement meter, and calculating the difference between them as the amount of warpage. Specifically, the amount of warpage was evaluated as "◯" if it was 1 mm or less, and as "x" if it was larger than 1 mm.

強度については、3点曲げ試験により算出した値に基づいて評価した。具体的には、強度については、3点曲げ試験においてサンプルが割れるまで曲げ荷重をかけ、サンプルが割れたときの曲げ荷重の大きさが150MPa以上であれば「○」と評価し、サンプルが割れたときの曲げ荷重の大きさが150MPaよりも小さければ「×」と評価した。 The strength was evaluated based on the value calculated by the three-point bending test. Specifically, regarding the strength, a bending load is applied until the sample cracks in the three-point bending test, and if the magnitude of the bending load when the sample cracks is 150 MPa or more, it is evaluated as "○" and the sample cracks. If the magnitude of the bending load at the time was smaller than 150 MPa, it was evaluated as "x".

総合評価としては、反り量についての評価結果が「○」であり、かつ、強度についての評価結果が「○」であれば、合格であり最も高い評価である「◎」と評価した。また、反り量についての評価結果が「○」であり、かつ、強度についての評価結果が「×」であれば、「◎」と比較すると劣るが合格である「○」と評価した。また、反り量についての評価結果が「×」であれば、不合格である「×」と評価した。 As a comprehensive evaluation, if the evaluation result for the amount of warpage was "○" and the evaluation result for the strength was "○", it was passed and evaluated as "◎", which is the highest evaluation. Further, if the evaluation result for the amount of warpage was "○" and the evaluation result for the strength was "×", it was evaluated as "○", which was inferior to "◎" but passed. If the evaluation result for the amount of warpage was "x", it was evaluated as "x", which was a failure.

A-6-3.評価結果:
図9に示すように、サンプルS1では、反り量についての評価は「×」であった。そのため、サンプルS1の総合評価は「×」であった。なお、強度についての評価は「○」であった。
A-6-3. Evaluation results:
As shown in FIG. 9, in sample S1, the evaluation of the amount of warpage was “x”. Therefore, the overall evaluation of sample S1 was "x". The evaluation of strength was "○".

サンプルS1の反り量についての評価が「×」となった理由は、以下のように推測される。サンプルS1では、燃料極機能層用グリーンシート320Gの焼成時の収縮率が「19.5%」であるのに対し、電解質層用グリーンシート112Gの焼成時の収縮率は「19.1%」であり、燃料極基板層用グリーンシート310Gの焼成時の収縮率が「19.9%」である。そのため、「燃料極機能層用グリーンシート320Gは、電解質層用グリーンシート112Gと比較したときの焼成時の収縮率の大小関係と、燃料極基板層用グリーンシート310Gと比較したときの焼成時の収縮率の大小関係とが同じである」との条件を満たしていない。そのため、各グリーンシートが収縮することにより生じる応力を十分に抑制することができなかったことによるものと推測される。 The reason why the evaluation of the amount of warpage of the sample S1 was "x" is presumed as follows. In sample S1, the shrinkage rate of the green sheet 320G for the fuel electrode functional layer at the time of firing is "19.5%", whereas the shrinkage rate of the green sheet 112G for the electrolyte layer at the time of firing is "19.1%". The shrinkage rate of the green sheet 310G for the fuel electrode substrate layer at the time of firing is "19.9%". Therefore, "the green sheet 320G for the fuel electrode functional layer has a magnitude relationship with the shrinkage rate at the time of firing when compared with the green sheet 112G for the electrolyte layer, and the green sheet 310G for the fuel electrode substrate layer at the time of firing. The condition of "the relationship between the magnitude of the shrinkage rate is the same" is not satisfied. Therefore, it is presumed that the stress caused by the shrinkage of each green sheet could not be sufficiently suppressed.

サンプルS2では、反り量についての評価は「○」であり、強度についての評価も「○」であった。そのため、サンプルS2の総合評価は「◎」であった。 In sample S2, the evaluation of the amount of warpage was "○", and the evaluation of the strength was also "○". Therefore, the overall evaluation of sample S2 was "◎".

サンプルS2において反り量についての評価が「○」となった理由は、以下のように推測される。サンプルS2では、燃料極機能層用グリーンシート320Gの焼成時の収縮率が「17.8%」であるのに対し、電解質層用グリーンシート112Gの焼成時の収縮率は「19.1%」であり、燃料極基板層用グリーンシート310Gの焼成時の収縮率が「19.9%」である。そのため、「燃料極機能層用グリーンシート320Gは、電解質層用グリーンシート112Gと比較したときの焼成時の収縮率の大小関係と、燃料極基板層用グリーンシート310Gと比較したときの焼成時の収縮率の大小関係とが同じである」との条件を満たしている。そのため、焼成の際に電解質層用グリーンシート112Gが収縮することにより生じる応力が、燃料極基板層用グリーンシート310Gが収縮することにより生じる応力により相殺されたことによるものと推測される。 The reason why the evaluation of the amount of warpage in sample S2 was "○" is presumed as follows. In sample S2, the shrinkage rate of the green sheet 320G for the fuel electrode functional layer at the time of firing is "17.8%", whereas the shrinkage rate of the green sheet 112G for the electrolyte layer at the time of firing is "19.1%". The shrinkage rate of the green sheet 310G for the fuel electrode substrate layer at the time of firing is "19.9%". Therefore, "the green sheet 320G for the fuel electrode functional layer has a magnitude relationship with the shrinkage rate at the time of firing when compared with the green sheet 112G for the electrolyte layer, and the green sheet 310G for the fuel electrode substrate layer at the time of firing. The relationship between the magnitude of the shrinkage rate is the same. " Therefore, it is presumed that the stress generated by the contraction of the green sheet 112G for the electrolyte layer during firing is offset by the stress generated by the contraction of the green sheet 310G for the fuel electrode substrate layer.

サンプルS3では、反り量についての評価は「○」であり、強度についての評価も「○」であった。そのため、サンプルS3の総合評価は「◎」であった。 In sample S3, the evaluation of the amount of warpage was "○", and the evaluation of the strength was also "○". Therefore, the overall evaluation of sample S3 was "◎".

サンプルS4では、反り量についての評価は「○」であり、強度についての評価も「×」であった。そのため、サンプルS4の総合評価は「○」であった。 In sample S4, the evaluation of the amount of warpage was "◯", and the evaluation of the strength was also "x". Therefore, the overall evaluation of sample S4 was "◯".

サンプルS3やサンプルS4においても反り量についての評価が「○」となった理由は、上述したサンプルS2における理由と同様であると考えられる。 It is considered that the reason why the evaluation of the amount of warpage is “◯” in the sample S3 and the sample S4 is the same as the reason in the above-mentioned sample S2.

上述した評価結果から、「燃料極機能層用グリーンシート320Gは、電解質層用グリーンシート112Gと比較したときの焼成時の収縮率の大小関係と、燃料極基板層用グリーンシート310Gと比較したときの焼成時の収縮率の大小関係とが同じである」との条件を満たすことにより、サンプル(単セル110)の反りを抑制することができることが確認された。 From the above-mentioned evaluation results, "when the green sheet 320G for the fuel electrode functional layer is compared with the green sheet 310G for the fuel electrode substrate layer, the relationship between the magnitude of the shrinkage rate at the time of firing when compared with the green sheet 112G for the electrolyte layer and when compared with the green sheet 310G for the fuel electrode substrate layer. It was confirmed that the warp of the sample (single cell 110) can be suppressed by satisfying the condition that "the relationship between the magnitude of the shrinkage rate at the time of firing is the same".

また、上述したように、サンプルS2、S3の強度についての評価が「○」であるのに対し、サンプルS4の強度についての評価は「×」であった。ここで、サンプルS2、S3においては、電解質層用グリーンシート112Gの焼成時の収縮率と、燃料極基板層用グリーンシート310Gの焼成時の収縮率とのいずれもが、燃料極機能層用グリーンシート320Gの焼成時の収縮率より大きい。また、サンプルS4においては、電解質層用グリーンシート112Gの焼成時の収縮率と、燃料極基板層用グリーンシート310Gの焼成時の収縮率とのいずれもが、燃料極機能層用グリーンシート320Gの焼成時の収縮率より小さい。 Further, as described above, the evaluation of the strength of the samples S2 and S3 was "◯", while the evaluation of the strength of the sample S4 was "x". Here, in the samples S2 and S3, both the shrinkage rate of the green sheet 112G for the electrolyte layer during firing and the shrinkage rate of the green sheet 310G for the fuel electrode substrate layer during firing are both green for the fuel electrode functional layer. It is larger than the shrinkage rate of the sheet 320G at the time of firing. Further, in the sample S4, both the shrinkage rate of the green sheet 112G for the electrolyte layer during firing and the shrinkage rate of the green sheet 310G for the fuel electrode substrate layer during firing are both of the green sheet 320G for the fuel electrode functional layer. It is smaller than the shrinkage rate during firing.

従って、上述した評価結果から、「電解質層用グリーンシート112Gの焼成時の収縮率と、燃料極基板層用グリーンシート310Gの焼成時の収縮率とのいずれもが、燃料極機能層用グリーンシート320Gの焼成時の収縮率より大きい」構成においては、「電解質層用グリーンシート112Gの焼成時の収縮率と、燃料極基板層用グリーンシート310Gの焼成時の収縮率とのいずれもが、燃料極機能層用グリーンシート320Gの焼成時の収縮率より小さい」構成と比較して、サンプル(単セル110)の強度を向上させることができることが確認された。 Therefore, from the above-mentioned evaluation results, "both the shrinkage rate of the green sheet 112G for the electrolyte layer at the time of firing and the shrinkage rate of the green sheet 310G for the fuel electrode substrate layer at the time of firing are both the green sheet for the fuel electrode functional layer. In the configuration of "greater than the shrinkage rate at the time of firing of 320G", both the shrinkage rate at the time of firing of the green sheet 112G for the electrolyte layer and the shrinkage rate at the time of firing of the green sheet 310G for the fuel electrode substrate layer are fuels. It was confirmed that the strength of the sample (single cell 110) can be improved as compared with the configuration of "smaller shrinkage rate at the time of firing of the green sheet 320G for the polar functional layer".

B.変形例:
本明細書で開示される技術は、上述の実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の形態に変形することができ、例えば次のような変形も可能である。
B. Modification example:
The technique disclosed in the present specification is not limited to the above-described embodiment, and can be transformed into various forms without departing from the gist thereof, and for example, the following modifications are also possible.

上記実施形態における単セル110または燃料電池スタック100の構成は、あくまで一例であり、種々変形可能である。 The configuration of the single cell 110 or the fuel cell stack 100 in the above embodiment is merely an example and can be variously modified.

上記実施形態において、電解質層112と空気極114との間に中間層180が配置されず、電解質層112と空気極114とが直接接続されていてもよい。 In the above embodiment, the intermediate layer 180 may not be arranged between the electrolyte layer 112 and the air electrode 114, and the electrolyte layer 112 and the air electrode 114 may be directly connected to each other.

また、上記実施形態において、燃料電池スタック100に含まれる単セル110の個数は、あくまで一例であり、単セル110の個数は燃料電池スタック100に要求される出力電圧等に応じて適宜決められる。 Further, in the above embodiment, the number of single cells 110 included in the fuel cell stack 100 is only an example, and the number of single cells 110 is appropriately determined according to the output voltage and the like required for the fuel cell stack 100.

また、上記実施形態では、燃料ガスに含まれる水素と酸化剤ガスに含まれる酸素との電気化学反応を利用して発電を行うSOFCを対象としているが、本発明は、水の電気分解反応を利用して水素の生成を行う固体酸化物形電解セル(SOEC)の構成単位である電解セル単位や、複数の電解セル単位を備える電解セルスタックにも同様に適用可能である。なお、電解セルスタックの構成は、例えば特開2016-81813号公報に記載されているように公知であるためここでは詳述しないが、概略的には上述した実施形態における燃料電池スタック100と同様の構成である。すなわち、上述した実施形態における燃料電池スタック100を電解セルスタックと読み替え、発電単位102を電解セル単位と読み替え、単セル110を電解単セルと読み替えればよい。ただし、電解セルスタックの運転の際には、空気極114がプラス(陽極)で燃料極116がマイナス(陰極)となるように両電極間に電圧が印加されると共に、連通孔108を介して原料ガスとしての水蒸気が供給される。これにより、各電解セル単位において水の電気分解反応が起こり、燃料室176で水素ガスが発生し、連通孔108を介して電解セルスタックの外部に水素が取り出される。このような構成の電解セル単位および電解セルスタックの製造方法においても、上記実施形態と同様に「燃料極機能層用グリーンシート320Gは、電解質層用グリーンシート112Gと比較したときの焼成時の収縮率の大小関係と、燃料極基板層用グリーンシート310Gと比較したときの焼成時の収縮率の大小関係とが同じである」との条件を満たすことにより、電解単セルの反りを抑制することができる。 Further, in the above embodiment, the SOFC that generates power by utilizing the electrochemical reaction between hydrogen contained in the fuel gas and oxygen contained in the oxidizing agent gas is targeted, but the present invention relates to an electrolysis reaction of water. It is also applicable to an electrolytic cell unit, which is a constituent unit of a solid oxide type electrolytic cell (SOEC) that uses it to generate hydrogen, and an electrolytic cell stack having a plurality of electrolytic cell units. The configuration of the electrolytic cell stack is not described in detail here because it is known, for example, as described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2016-81813, but is schematically the same as the fuel cell stack 100 in the above-described embodiment. It is the composition of. That is, the fuel cell stack 100 in the above-described embodiment may be read as an electrolytic cell stack, the power generation unit 102 may be read as an electrolytic cell unit, and the single cell 110 may be read as an electrolytic cell. However, during the operation of the electrolytic cell stack, a voltage is applied between both electrodes so that the air electrode 114 is positive (anode) and the fuel electrode 116 is negative (cathode), and the voltage is applied through the communication hole 108. Steam as a raw material gas is supplied. As a result, an electrolysis reaction of water occurs in each electrolytic cell unit, hydrogen gas is generated in the fuel chamber 176, and hydrogen is taken out to the outside of the electrolytic cell stack through the communication hole 108. Also in the method for manufacturing the electrolytic cell unit and the electrolytic cell stack having such a configuration, as in the above embodiment, “the green sheet 320G for the fuel electrode functional layer shrinks during firing as compared with the green sheet 112G for the electrolyte layer”. Suppressing the warpage of the electrolytic cell by satisfying the condition that "the relationship between the magnitude of the rate and the magnitude relationship of the shrinkage rate at the time of firing when compared with the green sheet 310G for the fuel electrode substrate layer is the same". Can be done.

また、上記実施形態では、固体酸化物形燃料電池(SOFC)を例に説明したが、本発明は、溶融炭酸塩形燃料電池(MCFC)といった他のタイプの燃料電池(または電解セル)にも適用可能である。 Further, in the above embodiment, the solid oxide fuel cell (SOFC) has been described as an example, but the present invention can also be applied to other types of fuel cells (or electrolytic cells) such as a molten carbonate fuel cell (MCFC). Applicable.

22:ボルト 22A:ボルト 22B:ボルト 22D:ボルト 22E:ボルト 24:ナット 26:絶縁シート 27:ガス通路部材 28:本体部 29:分岐部 100:燃料電池スタック 102:発電単位 104,106:エンドプレート 108:連通孔 110:単セル 112:電解質層 112G:電解質層用グリーンシート 114:空気極 116:燃料極 120:セパレータ 124:接合部 130:空気極側フレーム 132:酸化剤ガス供給連通孔 133:酸化剤ガス排出連通孔 134:空気極側集電体 140:燃料極側フレーム 142:燃料ガス供給連通孔 143:燃料ガス排出連通孔 144:燃料極側集電体 145:電極対向部 146:インターコネクタ対向部 147:連接部 149:スペーサー 150:インターコネクタ 161:酸化剤ガス導入マニホールド 162:酸化剤ガス排出マニホールド 166:空気室 171:燃料ガス導入マニホールド 172:燃料ガス排出マニホールド 176:燃料室 180:中間層 310:基板層 310G:燃料極基板層用グリーンシート 320:機能層 320G:燃料極機能層用グリーンシート FG:燃料ガス FOG:燃料オフガス GL:グリーンシート積層体 OG:酸化剤ガス OOG:酸化剤オフガス 22: Bolt 22A: Bolt 22B: Bolt 22D: Bolt 22E: Bolt 24: Nut 26: Insulation sheet 27: Gas passage member 28: Main body 29: Branch 100: Fuel cell stack 102: Power generation unit 104, 106: End plate 108: Communication hole 110: Single cell 112: Electrolyte layer 112G: Green sheet for electrolyte layer 114: Air pole 116: Fuel pole 120: Separator 124: Joint 130: Air pole side frame 132: Oxidating agent gas supply communication hole 133: Oxidizing agent gas discharge communication hole 134: Air pole side current collector 140: Fuel pole side frame 142: Fuel gas supply communication hole 143: Fuel gas discharge communication hole 144: Fuel pole side current collector 145: Electrode facing part 146: Inter Connector facing part 147: Connecting part 149: Spacer 150: Interconnector 161: Oxidizing agent gas introduction manifold 162: Oxidizing agent gas discharge manifold 166: Air chamber 171: Fuel gas introduction manifold 172: Fuel gas discharge manifold 176: Fuel chamber 180: Intermediate layer 310: Substrate layer 310G: Fuel electrode Substrate layer green sheet 320: Functional layer 320G: Fuel electrode functional layer green sheet FG: Fuel gas FOG: Fuel off gas GL: Green sheet laminate OG: Oxidating agent gas OOG: Oxidation Agent off gas

Claims (3)

電解質層と、
前記電解質層に対して第1の方向の一方側に配置された空気極と、
前記電解質層に対して前記第1の方向の他方側に配置された燃料極であって、前記燃料極における前記他方側の表面を構成する基板層と、前記基板層と前記電解質層との間に位置し、前記基板層より気孔率が小さい機能層と、を含む燃料極と、
を備える電気化学反応単セルの製造方法であって、
電解質層用グリーンシートと、
燃料極基板層用グリーンシートと、
前記電解質層用グリーンシートと前記燃料極基板層用グリーンシートとの間に位置しており、前記電解質層用グリーンシートと比較したときの焼成時の収縮率の大小関係と、前記燃料極基板層用グリーンシートと比較したときの焼成時の収縮率の大小関係とが同じである燃料極機能層用グリーンシートと、
を備えるグリーンシート積層体を準備する第1の工程と、
前記グリーンシート積層体を焼成することにより、前記電解質層用グリーンシートにより形成される前記電解質層と、前記燃料極基板層用グリーンシートにより形成される前記基板層と、前記燃料極機能層用グリーンシートにより形成される前記機能層と、を含む焼結体を作製する第2の工程と、を備える、
ことを特徴とする電気化学反応単セルの製造方法。
With the electrolyte layer,
An air electrode arranged on one side in the first direction with respect to the electrolyte layer,
A fuel electrode arranged on the other side of the first direction with respect to the electrolyte layer, and between the substrate layer constituting the surface of the other side of the fuel electrode, and between the substrate layer and the electrolyte layer. A fuel electrode including a functional layer having a porosity smaller than that of the substrate layer, which is located in
It is a manufacturing method of an electrochemical reaction single cell comprising.
Green sheet for electrolyte layer and
Green sheet for fuel electrode substrate layer and
It is located between the green sheet for the electrolyte layer and the green sheet for the fuel electrode substrate layer, and the magnitude relationship of the shrinkage rate at the time of firing when compared with the green sheet for the electrolyte layer and the fuel electrode substrate layer. The green sheet for the fuel electrode functional layer, which has the same magnitude relationship with the shrinkage rate during firing when compared to the green sheet for fuel,
The first step of preparing a green sheet laminate comprising
By firing the green sheet laminate, the electrolyte layer formed by the green sheet for the electrolyte layer, the substrate layer formed by the green sheet for the fuel electrode substrate layer, and the green for the fuel electrode functional layer. A second step of producing a sintered body containing the functional layer formed of a sheet.
A method for producing an electrochemical reaction single cell.
請求項1に記載の電気化学反応単セルの製造方法において、
前記機能層の気孔率は、4%以下であり、
前記第1の工程において、前記電解質層用グリーンシートと前記燃料極基板層用グリーンシートとのいずれよりも焼成時の収縮率が小さい前記燃料極機能層用グリーンシートを備える前記グリーンシート積層体を準備する、
ことを特徴とする電気化学反応単セルの製造方法。
In the method for producing an electrochemical reaction single cell according to claim 1,
The porosity of the functional layer is 4% or less, and the porosity is 4% or less.
In the first step, the green sheet laminate provided with the green sheet for the fuel electrode functional layer having a smaller shrinkage rate at the time of firing than any of the green sheet for the electrolyte layer and the green sheet for the fuel electrode substrate layer. prepare,
A method for producing an electrochemical reaction single cell.
請求項2に記載の電気化学反応単セルの製造方法において、
前記基板層の前記第1の方向の厚さは、前記電解質層と前記機能層とのいずれの前記第1の方向の厚さよりも厚く、
前記第1の工程において、焼成時の収縮率が前記燃料極基板層用グリーンシートよりも小さい前記電解質層用グリーンシートと、焼成時の収縮率が前記電解質層用グリーンシートよりも小さい前記燃料極機能層用グリーンシートと、を備える前記グリーンシート積層体を準備する、
ことを特徴とする電気化学反応単セルの製造方法。
In the method for producing an electrochemical reaction single cell according to claim 2.
The thickness of the substrate layer in the first direction is thicker than the thickness of either the electrolyte layer or the functional layer in the first direction.
In the first step, the green sheet for the electrolyte layer having a shrinkage rate during firing smaller than that for the green sheet for the fuel electrode substrate layer, and the fuel electrode having a shrinkage rate during firing smaller than that for the green sheet for the electrolyte layer. The green sheet laminate comprising the green sheet for the functional layer is prepared.
A method for producing an electrochemical reaction single cell.
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP6277897B2 (en) * 2014-07-22 2018-02-14 株式会社デンソー Solid oxide fuel cell

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003173801A (en) 2001-12-04 2003-06-20 Ngk Spark Plug Co Ltd Solid oxide fuel cell and method of manufacturing the same
JP2016207300A (en) 2015-04-16 2016-12-08 株式会社ノリタケカンパニーリミテド Solid oxide fuel cell manufacturing method, solid oxide fuel cell half-cell green sheet, and solid oxide fuel cell

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