金属支撑体、电化学元件、电化学模块、电化学装置、能量系统、固体氧化物型燃料電池、固体氧化物型电解池和金属支撑体的制造方法与流程

电气元件制品的制造及其应用技术1.本发明涉及金属支撑体，该金属支撑体整体形成为板状，具有从设置电极层的正侧面贯穿至背侧面的多个贯穿孔。背景技术：2.现有的金属支撑型sofc(固体氧化物型燃料电池：solid oxide fuel cell)是以集合了多个电化学元件的状态配置而构成的，该电化学元件是在整体形成为板状、且具有多个贯穿孔的金属支撑体的正侧面设置阳极电极层、电解质层和阴极电极层而构成的。在这种金属支撑型sofc中，为了谋求发电效率的提高或量产时的品质提高或成本降低等，对形成于金属支撑体的各贯穿孔的形状的最优化进行了探讨(例如，参照专利文献1)。3.现有技术文献专利文献专利文献1：国际公开第2019-189913号公报。技术实现要素：4.发明所要解决的课题在现有的这种金属支撑型sofc中，沿着金属支撑体的背侧面流通的气体通过形成于金属支撑体的多个贯穿孔供受给设置于该金属支撑体的正侧面的电极层。因而，在金属支撑体的正侧面和背侧面中气体向贯穿孔的流入或流出无法顺利地进行的情况下，例如存在燃料气体的利用率下降、进而难以提高sofc系统的发电效率的课题。5.鉴于该实情，本发明的主要课题在于实现sofc系统，其中，在主要用于金属支撑型sofc的金属支撑体中使气体顺利地向贯穿孔流入或流出，从而提高了发电效率。6.用于解决课题的手段本发明所涉及的金属支撑体的第1特征构成在于：其是整体形成为板状、且具有从设置电极层的正侧面贯穿至背侧面的多个贯穿孔的金属支撑体，作为上述贯穿孔，具有中心轴相对于厚度方向倾斜的倾斜贯穿孔。7.根据本构成，为了对设置于金属支撑体的正侧面的电极层供受沿着该金属支撑体的背侧面流通的气体而形成于金属支撑体的多个贯穿孔中的至少一个，以中心轴相对于金属支撑体的厚度方向倾斜的倾斜贯穿孔的形式形成。在此，“对电极层供受”是指对电极层供给或从电极层接受。因此，在这样的倾斜贯穿孔中，可形成在金属支撑体的正侧面或背侧面使中心轴沿着气体向该贯穿孔的流入方向和流出方向倾斜的状态。因此，可顺利地进行气体向金属支撑体的倾斜贯穿孔的流入或流出。根据这样的构成，可顺利地进行对电化学元件的电极层的气体(例如，燃料气体或水蒸气等)供给、或从电化学元件的电极层的气体(例如，在上述燃料气体为氢的情况下的水蒸气、在上述水蒸气的情况下的被电解的氢等)排出，可提高电化学元件的性能。8.本发明所涉及的金属支撑体的第2特征构成在于：对上述电极层供受的气体所流通的气体流路沿着上述金属支撑体的背侧面而设置，作为上述倾斜贯穿孔，具有在上述金属支撑体中以正侧的开口部与背侧的开口部相比位于上述气体流路中的气体流通方向的下游侧的状态倾斜的第1倾斜贯穿孔。9.根据本构成，在沿着金属支撑体的背侧面而设置的气体流路中，从该气体流路起变更流动方向而流入至上述第1倾斜贯穿孔的气体的流动方向的变更角度减小为小于90°，因此可顺利地进行气体从气体流路向第1倾斜贯穿孔的流入。因此，可更顺利地从气体通路通过第1倾斜贯穿孔向电极层进行气体供给。需要说明的是，如果贯穿孔的中心线相对于金属支撑体的背侧水平面的倾斜角度小于90°则优选，如果为85°以下则更优选，如果为80°以下则进一步优选。另外，为了使在多个贯穿孔中相邻的贯穿孔不发生干涉，如果贯穿孔的中心线相对于金属支撑体的背侧水平面的倾斜角度为45°以上则优选，如果为50°以上则更优选，如果为55°以上则进一步优选。另外，上述第1倾斜贯穿孔可以是1个，也可以是多个。10.本发明所涉及的金属支撑体的第3特征构成在于：对上述电极层供受的气体所流通的气体流路沿着上述金属支撑体的背侧面而设置，作为上述倾斜贯穿孔，具有在上述金属支撑体中以背侧的开口部与正侧的开口部相比位于上述气体流路中的气体流通方向的下游侧的状态倾斜的第2倾斜贯穿孔。11.根据本构成，在沿着金属支撑体的背侧面而设置的气体流路中，从上述第2倾斜贯穿孔起变更流动方向而向该气体流路流出的气体的流动方向的变更角度减小为小于90°，因此可顺利地进行气体从第2倾斜贯穿孔向气体流路的流出。因而，可更顺利地进行气体从电极层通过第2倾斜贯穿孔向气体流路的排出。需要说明的是，贯穿孔的中心线相对于金属支撑体的正侧水平面的倾斜角度如果小于90°则优选、如果为85°以下则更优选、如果为80°以下则进一步优选。另外，为了使在多个贯穿孔中相邻的贯穿孔不发生干涉，贯穿孔的中心线相对于金属支撑体的正侧水平面的倾斜角度如果为45°以上则优选、如果为50°以上则更优选、如果为55°以上则进一步优选。另外，上述第2倾斜贯穿孔可以是1个，也可以是多个。12.本发明所涉及的金属支撑体的第4特征构成在于：对上述电极层供受的气体所流通的气体流路沿着上述金属支撑体的背侧面而设置，作为上述倾斜贯穿孔，具有第1倾斜贯穿孔和第2倾斜贯穿孔，同时上述第1倾斜贯穿孔在上述金属支撑体中以正侧的开口部与背侧的开口部相比位于上述气体流路中的气体流通方向的下游侧的状态倾斜，上述第2倾斜贯穿孔在上述金属支撑体中以背侧的开口部与正侧的开口部相比位于上述气体流路中的气体流通方向的下游侧的状态倾斜。13.根据本构成，在沿着金属支撑体的背侧面而设置的气体流路中，从该气体流路起变更流动方向而流入至上述第1倾斜贯穿孔的气体的流动方向的变更角度减小为小于90°，因此可顺利地进行气体从气体流路向第1倾斜贯穿孔的流入。因而，可更顺利地从气体通路通过第1倾斜贯穿孔向电极层进行气体供给。14.另外，在沿着金属支撑体的背侧面而设置的气体流路中，从上述第2倾斜贯穿孔起变更流动方向而向该气体流路流出的气体的流动方向的变更角度减小为小于90°，因此可顺利地进行气体从第2倾斜贯穿孔向气体流路的流出。因而，可更顺利地进行气体从电极层通过第2倾斜贯穿孔向气体流路的排出。15.本发明所涉及的金属支撑体的第5特征构成在于：上述倾斜贯穿孔在上述金属支撑体中以正侧的开口面积小于背侧的开口面积而形成。16.根据本构成，倾斜贯穿孔的加工形成变得更容易，可改善量产时的加工性和成本，因此适合。17.本发明所涉及的金属支撑体的第6特征构成在于：上述电极层具有插入部，该插入部插入至上述倾斜贯穿孔。18.根据本构成，在金属支撑体的正侧面涂布电极材料的糊料以形成电极层时，该糊料的一部分进入倾斜贯穿孔至适当的深度，已进入的该糊料形成为上述插入部。而且，通过设置这样的深度适当的插入部，在金属支撑体上容易形成电极层，同时可提高电极层的强度。19.本发明所涉及的电化学元件的特征构成在于：具备本发明所涉及的金属支撑体，并在其金属支撑体的上述正侧面设置电极层、电解质层和对电极层而构成。20.根据本构成，由于在可顺利地对电极层供给气体、或者可顺利地从电极层排出气体的上述金属支撑体上形成电极层、电解质层、对电极层等电化学元件的构成要素，所以可将这些电极层等电化学元件的构成要素薄层化或薄膜化，可降低电化学元件的材料成本，并且可得到高性能的电化学元件。21.本发明所涉及的电化学元件的更进一步的特征构成在于：在对上述电极层供受的气体所流通的气体流路的至少一部分上具备紊流促进体，该紊流促进体扰乱该气体流路内的流动。22.根据本构成，通过在气体流路的至少一部分上设置紊流促进体，可扰乱气体流，相对于在气体流路内形成的主流，形成与主流方向不同的方向(例如与主流垂直的流动)的流动。其结果，可通过贯穿孔向电极层有效地进行气体供给。23.本发明所涉及的电化学元件的更进一步的特征构成在于：在对上述电极层供受的气体所流通的气体流路的至少一部分上具有催化反应部，该催化反应部对燃料气体进行重整。24.根据本构成，通过在气体流路的至少一部分上设置催化反应部，可在流经该气体流路的气体(供给至电极层的气体或在电极层中生成的气体)中发生催化反应。例如，在对电极层供给甲烷、氢等燃料气体以使电化学元件作为燃料电池来工作的情况下，可有效利用在电极层中生成并通过贯穿孔流出至气体流路的水蒸气，以供燃料气体中所含的甲烷的重整(主要是水蒸气重整)用。25.而且，如果以上述的紊流促进体的至少一部分的表面作为上述重整反应部，则除了可控制此前说明的由紊流促进体引起的气体流路内的气体流，还可进行基于该紊流促进体的重整反应(在上述例子中为水蒸气重整)。26.本发明所涉及的电化学模块的特征构成在于：以集合了多个本发明所涉及的电化学元件的状态配置而构成。27.根据本构成，由于以集合了多个可顺利地对电极层供给气体、或者可顺利地从电极层排出气体的上述金属支撑体的状态配置，因此可抑制材料成本和加工成本，同时可得到强度和可靠性优异的小型且高性能的电化学模块。28.本发明所涉及的电化学装置的特征构成在于具备：本发明所涉及的电化学元件或本发明所涉及的电化学模块；以及对上述电化学元件或上述电化学模块供给含有还原成分的气体的燃料转换器、或对在上述电化学元件或上述电化学模块中生成的含有还原成分的气体进行转换的燃料转换器。29.根据本构成，具有上述电化学元件或上述电化学模块，并具有对上述电化学元件或上述电化学模块供给含有还原成分的气体的燃料转换器、或对在上述电化学元件或上述电化学模块中生成的含有还原成分的气体进行转换的燃料转换器。30.因此，在使电化学元件或电化学模块作为燃料电池来工作的情况下，若形成通过重整器等燃料转换器由使用城市燃气等现有的原燃料供给基础设施供给的天然气体等生成氢并使其在燃料电池中流通的构成，则可实现具备耐久性/可靠性和性能优异的电化学模块的电化学装置。另外，由于容易构建使从电化学模块排出的未利用的燃料气体再循环的系统，所以可实现高效率的电化学装置。31.在使电化学元件或电化学模块作为电解池(electrolysis cell，电解单元)来工作的情况下，例如可成为将通过水的电解反应生成的氢在燃料转换器中与一氧化碳或二氧化碳反应而转换成甲烷等的电化学装置，若成为这样的构成，则可实现具备耐久性/可靠性和性能优异的电化学模块的电化学装置。32.本发明所涉及的电化学装置的另一特征构成在于：具备本发明所涉及的电化学元件或本发明所涉及的电化学模块和电力转换器，该电力转换器从上述电化学元件或上述电化学模块中取出电力或向上述电化学元件或上述电化学模块流通电力。33.根据本构成，电力转换器取出上述电化学元件或上述电化学模块发电的电力、或向上述电化学元件或上述电化学模块流通电力。由此，如上所述，电化学元件或电化学模块作为燃料电池起作用、或作为电解池起作用。因而，根据上述构成，可提供可提高将燃料等化学能转换成电能或将电能转换成燃料等化学能的效率的电化学元件等。34.例如，在使用逆变器作为电力转换器的情况下，可将由高性能的电化学元件或电化学模块得到的电输出通过逆变器升压、或者将直流转换成交流，因此容易利用由电化学元件或电化学模块得到的电输出，因此优选。35.本发明所涉及的能量系统的特征构成在于：具备本发明所涉及的电化学装置和对由上述电化学装置排出的热进行再利用的排热利用部。36.根据本构成，由于具有上述电化学装置和对由其电化学装置排出的热进行再利用的排热利用部，所以可实现能量效率也优异的能量系统。需要说明的是，还可与利用由电化学装置排出的未利用的燃料气体的燃烧热进行发电的发电系统组合，以实现能量效率优异的混合系统。37.本发明所涉及的固体氧化物型燃料电池或固体氧化物型电解池的特征构成在于：具备本发明所涉及的电化学元件，使在其电化学元件中发生发电反应或电解反应。38.根据本构成，可使用高性能的电化学元件作为固体氧化物型燃料电池进行发电反应、或者使用高性能的电化学元件作为固体氧化物型电解池进行电解反应，因此可得到发电效率优异的固体氧化物型燃料电池或电解效率优异的固体氧化物型电解池。需要说明的是，例如若是在额定运转时可于650℃以上的温度范围运转的固体氧化物型燃料电池，则在以城市燃气等烃系气体为原燃料的燃料电池系统中，可构建将原燃料转换成氢时所需的热可由燃料电池的排热来供应的系统，因此可提高燃料电池系统的发电效率，因此更优选。另外，若是在额定运转时在900℃以下的温度范围运转的固体氧化物型燃料电池，则来自金属支撑型电化学元件的cr挥发的抑制效果得到提高，因此更优选，若是在额定运转时在850℃以下的温度范围运转的固体氧化物型燃料电池，则可进一步提高cr挥发的抑制效果，因此进一步优选。附图说明39.[图1]是显示电化学元件的构成的截面图；[图2]是显示金属支撑体中的贯穿孔的形状和配置例的放大截面图；[图3]是显示金属支撑体中的贯穿孔的形状和配置例的放大截面图；[图4]是显示金属支撑体中的贯穿孔的形状和配置例的放大截面图；[图5]是显示金属支撑体中的贯穿孔的形状和配置例的放大截面图；[图6]是显示金属支撑体中的贯穿孔的形状和配置例的放大截面图；[图7]是显示金属支撑体中的贯穿孔的形状和配置例的放大截面图；[图8]是显示金属支撑体中的贯穿孔的形状和配置例的放大截面图；[图9]是显示金属支撑体中的贯穿孔的形状和配置例的放大截面图；[图10]是显示金属支撑体中的贯穿孔的形状和配置例的放大截面图；[图11]是显示金属支撑体中的贯穿孔的形状和配置例的放大截面图；[图12]是电化学元件中的贯穿孔部分的放大截面图；[图13]是显示电化学元件和电化学模块的构成的概略图(示意图)；[图14]是显示电化学装置和能量系统的构成的概略图；[图15]是显示其他方式的电化学模块的构成的概略图；[图16]是显示其他方式的电化学装置和能量系统的构成的概略图。具体实施方式[0040]根据附图，对本发明的实施方式进行说明。[0041]图1所示的电化学元件e例如被用作燃料电池单电池，其是接受包含氢的燃料气体和空气的供给进行发电的固体氧化物型燃料电池(solid oxide fuel cell、以下有时称作“sofc”)的构成要素。需要说明的是，以下，在表示层的位置关系等时，例如有时从电解质层b进行观察，将阴极电极层c的一侧称为“上”或“上侧”、将阳极电极层a的一侧称为“下”或“下侧”。另外，将金属支撑体1中的形成有阳极电极层a的一侧的面称为正侧面1a、将相反侧的面称为背侧面1b。[0042]另外，阳极电极层a有时还简称为“电极层”，阴极电极层c有时还简称为“对电极层”。[0043](电化学元件e)电化学元件e如图1所示，具有金属支撑体1、形成于金属支撑体1之上的阳极电极层a、形成于阳极电极层a之上的中间层y、形成于中间层y之上的电解质层b。而且，电化学元件e还具有形成于电解质层b之上的反应防止层z、形成于反应防止层z之上的阴极电极层c。即，阴极电极层c形成于电解质层b之上，反应防止层z形成于电解质层b与阴极电极层c之间。阳极电极层a是多孔的，电解质层b是致密的。[0044]电化学元件e在金属支撑体1的背侧面1b安装有u字构件7，由金属支撑体1和u字构件7形成筒状支撑体。而且，由金属支撑体1和u字构件7围起来的空间成为从气体歧管17供给重整气体的气体流路l。[0045]该气体流路l的一个端部(图14中的上端侧)用盖部74盖住。在盖部74设置有废气排出口77，其将流经气体流路l的反应废气排出至外部(图14中的燃烧部36)。设置有盖部74的端部的相反侧(图14中的下端侧)开口于气体歧管17，成为重整气体进入气体流路l的入口。[0046]而且，层叠多个(集合多个)电化学元件e且中间夹着集电构件26，构成了电化学模块m(参照图13)。集电构件26被接合于电化学元件e的阴极电极层c和u字构件7，将两者电连接。需要说明的是，可省略集电构件26，成为将电化学元件e的阴极电极层c和u字构件7直接电连接的构成。[0047](金属支撑体1)金属支撑体1支撑阳极电极层a、中间层y和电解质层b等以保持电化学元件e的强度。即，金属支撑体1起到作为支撑电化学元件e的支撑体的作用。[0048]作为金属支撑体1的材料，使用电子传导性、耐热性、耐氧化性和耐腐蚀性优异的材料。例如，使用铁素体系不锈钢、奥氏体系不锈钢、镍基合金等。特别是适合使用包含铬的合金。在本实施方式中，金属支撑体1使用了含有18质量％以上且25质量％以下的cr的fe-cr系合金，但若为含有0.05质量％以上的mn的fe-cr系合金、含有0.15质量％以上且1.0质量％以下的ti的fe-cr系合金、含有0.15质量％以上且1.0质量％以下的zr的fe-cr系合金、含有ti和zr且ti与zr的总计含量为0.15质量％以上且1.0质量％以下的fe-cr系合金、含有0.10质量％以上且1.0质量％以下的cu的fe-cr系合金，则特别适合。[0049]金属支撑体1整体为板状。而且，金属支撑体1以设置有阳极电极层a的面为正侧面1a，具有从正侧面1a向背侧面1b贯穿的多个贯穿孔2。这些贯穿孔2具有使气体从金属支撑体1的背侧面1b向正侧面1a透过的功能。需要说明的是，也可将板状的金属支撑体1折弯，例如变形为框状、圆筒状等形状来使用。[0050]在金属支撑体1的表面设置有由金属氧化物构成的扩散抑制层x。即，在金属支撑体1与后述的阳极电极层a之间形成有扩散抑制层x。扩散抑制层x不仅设置于金属支撑体1的暴露到外部的面，还设置于与阳极电极层a的接触面(界面)。另外，还可设置在贯穿孔2的内面。通过该扩散抑制层x，可抑制金属支撑体1与阳极电极层a之间的元素相互扩散。例如，在使用含有铬的铁素体系不锈钢作为金属支撑体1的情况下，扩散抑制层x主要是铬氧化物。而且，以铬氧化物为主要成分的扩散抑制层x抑制金属支撑体1的铬原子等向阳极电极层a或电解质层b扩散。扩散抑制层x的厚度只要是可兼顾高扩散防止性能和低电阻的厚度即可。[0051]扩散抑制层x可通过各种方法来形成，适合利用使金属支撑体1的表面氧化而成为金属氧化物的方法。另外，在金属支撑体1的表面，可通过喷涂法(喷镀法或气溶胶沉积法、气溶胶气体沉积法、粉末喷射沉积法、粒子喷射沉积法、冷喷涂法等方法)、溅镀法或pld法等的pvd法、cvd法等形成扩散抑制层x，也可通过电镀和氧化处理来形成。而且，扩散抑制层x可包含导电性高的尖晶石相等。[0052]在使用铁素体系不锈钢材料作为金属支撑体1的情况下，热膨胀系数与用作阳极电极层a或电解质层b的材料的ysz(氧化钇稳定化氧化锆)或gdc(钆/掺杂/二氧化铈、也称作cgo)等接近。因此，在重复低温和高温的温度循环的情况下，电化学元件e不易受到损伤。因而，可实现长期耐久性优异的电化学元件e，因此优选。[0053](金属支撑体1和贯穿孔2的结构)如图1所示，金属支撑体1由1块金属板构成，在其金属支撑体1中形成有从设置有阳极电极层a的正侧面1a贯穿至背侧面1b的多个贯穿孔2。[0054]贯穿孔2是截面为圆形的孔。需要说明的是，贯穿孔2的截面形状除圆形或近似圆形以外，还可以是矩形或三角形、多边形等，只要可形成贯穿孔2，则可在保持作为金属支撑体1的功能的范围内形成各种形状。该贯穿孔2是通过激光加工、冲孔加工或蚀刻加工的任一种或它们的组合而形成于金属支撑体1。该孔的中心轴与金属支撑体1垂直。[0055]图2～图11中显示关于贯穿孔2的形状和配置的实施例，该贯穿孔2用于通过贯穿孔2顺利地对阳极电极层a进行气体的供给和排出以提高电化学元件e的性能。[0056]如这些实施例所示，在金属支撑体1中，作为贯穿孔2，设置有中心轴相对于厚度方向倾斜的第1倾斜贯穿孔2a、2at和第2倾斜贯穿孔2b、2bt、和中心轴与厚度方向平行的平行贯穿孔2c等。[0057]尚需说明的是，在图2～图11中，以气体歧管17侧的下端部为左侧、以燃烧部36侧的上端部为右侧，以气体流路l中的气体流通方向f作为从左侧向右侧的方向，显示金属支撑体1和气体流路l的截面状态。[0058]第1倾斜贯穿孔2a、2at(参照图2、图5-11)是在金属支撑体1中以正侧的开口部与背侧的开口部相比位于气体流通方向f的下游侧的状态倾斜的贯穿孔2。另一方面，第2倾斜贯穿孔2b、2bt(参照图3、图4、图6-11)是在金属支撑体1中以正侧的开口部与背侧的开口部相比位于气体流通方向f的上游侧的状态倾斜的贯穿孔2。[0059]即，通过在金属支撑体1中设置有上述第1倾斜贯穿孔2a、2at，从气体流路l起变更流动方向而流入至第1倾斜贯穿孔2a、2at的重整气体(h2)的流动方向的变更角度减小为小于90°。因而，重整气体从气体流路l向第1倾斜贯穿孔2a、2at的流入顺利地进行。[0060]另一方面，通过在金属支撑体1中设置有上述第2倾斜贯穿孔2b、2bt，在气体流路l中从第2倾斜贯穿孔2b、2bt起变更流动方向而向该气体流路l流出的水蒸气(h2o)的流动方向的变更角度减小为小于90°，因此水蒸气从第2倾斜贯穿孔2b、2bt向气体流路l的流出顺利地进行。[0061]而且，在图6-8、图10、图11所示的配置例中，沿着气体流路l中的气体流通方向f，第1倾斜贯穿孔2a、2at位于上游侧，第2倾斜贯穿孔2b、2bt位于其下游侧。根据该构成，从气体流路l通过第1倾斜贯穿孔2a、2at向阳极电极层a供给重整气体(h2)和从阳极电极层a通过第2倾斜贯穿孔2b、2bt向气体流路l排出水蒸气(h2o)均沿着气体流路l中的气体流通方向f顺利地进行。另外，由于成为第1倾斜贯穿孔2a、2at的中心轴和第2倾斜贯穿孔2b、2bt的中心轴在金属支撑体1的正侧(图中的上侧)交叉或接近的状态，因此可以以其交叉或接近的部位为基准配置用于加工贯穿孔2的激光等光源。[0062]在图6、图8、图10、图11所示的配置例中，将金属支撑体1沿着气体流通方向f分为上游侧的区域和下游侧的区域，在其上游侧的区域配置有多个上述第1倾斜贯穿孔2a、2at，在其下游侧的区域配置有多个上述第2倾斜贯穿孔2b、2bt。另外，在图8、图10、图11所示的配置例中，在这些第1倾斜贯穿孔2a与上述第2倾斜贯穿孔2b之间的区域适当配置有平行贯穿孔2c。[0063]另一方面，在图7所示的配置例中，沿着气体流通方向f配置有多个由一个第1倾斜贯穿孔2at和位于其正下游侧的一个第2倾斜贯穿孔2bt构成的一对倾斜贯穿孔2at、2bt。[0064]图2-5、图8-11的配置例中所示的第1倾斜贯穿孔2a和第2倾斜贯穿孔2b成为沿着中心轴且直径没有变化的形状，而图6、图7的配置例中所示的第1倾斜贯穿孔2at和第2倾斜贯穿孔2bt在金属支撑体1中以正侧面1a的开口面积小于背侧面1b的开口面积而形成，具体而言，在金属支撑体1中形成从正侧面1a向背侧面1b逐渐扩径的锥形。根据该构成，利用从金属支撑体1的正侧的光源照射的激光进行的倾斜贯穿孔2a、2b的加工形成变得更容易。[0065]另外，如图12所示，阳极电极层a具有插入至上述倾斜贯穿孔2的插入部aa。即，在金属支撑体1的正侧面1a涂布阳极电极材料的糊料以形成阳极电极层a时，该糊料的一部分进入倾斜贯穿孔2至适当的深度，关于详情见后述。然后，已进入的该糊料形成为上述插入部aa。通过设置有这样的深度适当的插入部aa，在金属支撑体1上容易形成阳极电极层a，同时阳极电极层a的强度提高。[0066](气体流路l内的结构)在图8-11所示的例子中，在气体流路l上设置有扰乱该气体流路1内的流动的紊流促进体80。根据该构成，气体流路1内的重整气体流被扰乱，相对于在气体流路1内形成的主流，形成与主流方向不同的方向(例如与主流垂直的流动)的流动。其结果，通过贯穿孔2向电极层a供给重整气体可有效地进行。尚需说明的是，图示中显示了在气体流路l上填充多个球体以形成紊流促进体80的例子，在气体流路l上配置网状体以形成紊流促进体等，关于紊流促进体的形状等可适当变更。[0067]另外，如图8、图9的例子所示在整个气体流路l上配置紊流促进体80，或者如图10、图11的例子所示在一部分气体流路l(例如下游侧的区域)上配置紊流促进体80等，关于气体流路l中的紊流促进体80的配置范围可适当设定。[0068]而且，在图9、图10所示的例子中，在气体流路l上事先设置有催化反应部81，该催化反应部81将流过该气体流路1的燃料气体重整成氢，具体而言，在紊流促进体80的表面的至少一部分上设置有催化反应部81。例如，在紊流促进体80的表面事先设置催化剂层作为催化反应部81，该催化剂层是在金属氧化物载体上担载有作为活性金属的钌。若如此操作，则在使电化学元件e作为燃料电池来工作的情况下，在气体流路l上，除通过外部重整而得到的氢以外，有时还有成为重整对象的燃料气体(重整前气体：具体而言是以甲烷为主要成分的还原性气体)在流动。然后，通过使阳极电极层a中生成的水蒸气返回到气体流路l，可在上述催化反应部81中对流入至气体流路l的燃料气体进行水蒸气重整。当然，所生成的氢或一氧化碳可在下游侧经由贯穿孔2供给至阳极电极层a以供发电用。[0069](阳极电极层a)如图1所示，阳极电极层a能以薄层状态设置于金属支撑体1的正侧面1a的比设置有多个贯穿孔2的区域大的区域。在成为薄层的情况下，例如可将其厚度设为1μm～100μm左右、优选5μm～50μm。若达到这样的厚度，则可减少高价的阳极电极层材料的使用量以谋求成本降低，同时可确保充分的电极性能。设置有多个贯穿孔2的整个区域被阳极电极层a覆盖。即，多个贯穿孔2形成于金属支撑体1中的形成有阳极电极层a的区域的内侧。换言之，所有的贯穿孔2都面向阳极电极层a而设置。[0070]作为阳极电极层a的材料，例如可使用nio-gdc、ni-gdc、nio-ysz、ni-ysz、cuo-ceo2、cu-ceo2等复合材料。在这些例子中，可将gdc、ysz、ceo2称为复合材料的骨材。需要说明的是，阳极电极层a优选通过低温烧制法(例如不进行高于1100℃的高温范围的烧制处理、而采用低温范围的烧制处理的湿式法)或喷涂法(喷镀法或气溶胶沉积法、气溶胶气体沉积法、粉末喷射沉积法、粒子喷射沉积法、冷喷涂法等方法)、pvd法(溅镀法或脉冲激光沉积法等)、cvd法等来形成。利用这些可在低温范围使用的工艺，而不必采用例如高于1100℃的高温范围的烧制，即可得到良好的阳极电极层a。因此，不会损伤金属支撑体1，另外，可抑制金属支撑体1与阳极电极层a的元素相互扩散，可实现耐久性优异的电化学元件e。而且，若采用低温烧制法，则原材料的处理变得容易，因此进一步优选。[0071]阳极电极层a为了具有透气性而在其内部和表面具有多个细孔。[0072]即，阳极电极层a形成为多孔层。阳极电极层a例如以其致密度为30％以上且小于80％的方式形成。细孔尺寸可适当选择适合在进行电化学反应时使反应顺利进行的尺寸。需要说明的是，致密度是指构成层的材料在空间中所占的比例，可表示为(1-空孔率)，另外，与相对密度同等。[0073](中间层y)如图1所示，中间层y(插入层)以覆盖阳极电极层a的状态、且以薄层状态形成于阳极电极层a之上。在成为薄层的情况下，例如可将其厚度设为1μm～100μm左右、优选2μm～50μm左右、更优选4μm～25μm左右。若达到这样的厚度，则可减少高价的中间层材料的使用量以谋求成本降低，同时可确保充分的性能。作为中间层y的材料，例如可使用ysz(氧化钇稳定化氧化锆)、ssz(钪稳定化氧化锆)或gdc(钆/掺杂/二氧化铈)、ydc(钇/掺杂/二氧化铈)、sdc(钐/掺杂/二氧化铈)等。特别是二氧化铈系的陶瓷适合使用。[0074]中间层y优选通过低温烧制法(例如不进行高于1100℃的高温范围的烧制处理、而采用低温范围的烧制处理的湿式法)或喷涂法(喷镀法或气溶胶沉积法、气溶胶气体沉积法、粉末喷射沉积法、粒子喷射沉积法、冷喷涂法等方法)、pvd法(溅镀法、脉冲激光沉积法等)、cyd法等来形成。利用这些可在低温范围使用的成膜工艺，而不必采用例如高于1100℃的高温范围的烧制，即可得到中间层y。因此，不会损伤金属支撑体1，可抑制金属支撑体1与阳极电极层a的元素相互扩散，可实现耐久性优异的电化学元件e。另外，若采用低温烧制法，则原材料的处理变得容易，因此进一步优选。[0075]作为中间层y，优选具有氧离子(氧化物离子)传导性。另外，若具有氧离子(氧化物离子)与电子的混合传导性则进一步优选。具有这些性质的中间层y适合在电化学元件e中应用。[0076](电解质层b)如图1所示，电解质层b以覆盖阳极电极层a和中间层y的状态、且以薄层状态形成于中间层y之上。另外，也能以厚度为10μm以下的薄膜状态形成。详细而言，如图1所示，电解质层b遍及(横跨)中间层y之上和金属支撑体1之上而设置。通过像这样进行构成、并将电解质层b接合于金属支撑体1，可使电化学元件整体的牢固性优异。[0077]如图1所示，电解质层b设置在金属支撑体1的正侧面1a的比设置有多个贯穿孔2的区域大的区域。即，多个贯穿孔2形成于金属支撑体1中的形成有电解质层b的区域的内侧。[0078]在电解质层b的周围可抑制来自阳极电极层a和中间层y的气体泄漏。说明如下：在使用电化学元件e作为sofc的燃料电池单电池的情况下，当sofc工作时，从金属支撑体1的背侧通过贯穿孔2向阳极电极层a供给气体。在电解质层b与金属支撑体1接触的部位不必设置密封垫等其他构件，即可抑制气体的泄漏。需要说明的是，在本实施方式中，虽然是用电解质层b完全覆盖阳极电极层a的周围，但也可成为在阳极电极层a和中间层y的上部设置电解质层b、在周围设置密封垫等的构成。[0079]作为电解质层b的材料，可使用ysz(氧化钇稳定化氧化锆)、ssz(钪稳定化氧化锆)或gdc(钆/掺杂/二氧化铈)、ydc(钇/掺杂/二氧化铈)、sdc(钐/掺杂/二氧化铈)、lsgm(锶/镁添加镓酸镧)等传导氧离子的电解质材料、或钙钛矿型氧化物等传导氢离子的电解质材料。特别适合使用氧化锆系的陶瓷。若将电解质层b设为氧化锆系陶瓷，则与二氧化铈系陶瓷或各种氢离子传导性材料相比，可提高使用电化学元件e的sofc的运行温度。例如，在将电化学元件e用于sofc的情况下，若形成如下的系统构成：使用ysz这样的即使在650℃左右以上的高温范围也可发挥高的电解质性能的材料作为电解质层b的材料、在系统的原燃料中使用城市燃气或lpg等烃系原燃料、将原燃料通过水蒸气重整等成为sofc的阳极气体，则可构建将sofc的电池堆中产生的热用于原燃料气体的重整的高效的sofc系统。[0080]电解质层b优选通过低温烧制法(例如不进行超过1100℃的高温范围的烧制处理、而是采用低温范围的烧制处理的湿式法)或喷涂法(喷镀法或气溶胶沉积法、气溶胶气体沉积法、粉末喷射沉积法、粒子喷射沉积法、冷喷涂法等方法)、pvd法(溅镀法、脉冲激光沉积法等)、cvd法等来形成。利用这些可在低温范围使用的成膜工艺，而不必采用例如超过1100℃的高温范围的烧制，即可得到致密且气密性和阻气性高的电解质层b。因此，可抑制金属支撑体1的损伤，另外，可抑制金属支撑体1与阳极电极层a的元素相互扩散，可实现性能/耐久性优异的电化学元件e。特别是，若采用低温烧制法或喷涂法等，则可实现低成本的元件，因此优选。而且，若采用喷涂法，则在低温范围容易得到致密且气密性和阻气性高的电解质层b，因此进一步优选。[0081]电解质层b为了遮蔽阳极气体或阴极气体的气体泄漏、并且体现高离子传导性而致密地构成。电解质层b的致密度优选90％以上、若为95％以上则更优选、若为98％以上则进一步优选。在电解质层b为均匀的层的情况下，其致密度优选为95％以上、更优选为98％以上。另外，在电解质层b被构成为如多个层状的情况下，优选其中的至少一部分包含致密度为98％以上的层(致密电解质层)、更优选包含99％以上的层(致密电解质层)。其原因在于：若在一部分电解质层中包含这样的致密电解质层，则即使在电解质层被构成为多个层状的情况下，也可容易形成致密且气密性和阻气性高的电解质层。[0082](反应防止层z)可在电解质层b之上以薄层状态形成反应防止层z。在成为薄层的情况下，例如可将其厚度设为1μm～100μm左右、优选2μm～50μm左右、更优选3μm～15μm左右。如达到这样的厚度，则可减少高价的反应防止层材料的使用量以谋求成本降低，同时可确保充分的性能。作为反应防止层z的材料，只要是可防止电解质层b的成分与阴极电极层c的成分之间的反应的材料即可，例如使用二氧化铈系材料等。另外，作为反应防止层z的材料，适合使用含有选自sm、gd和y的元素中的至少1种的材料。需要说明的是，含有选自sm、gd和y的元素中的至少1种、且这些元素的含量总计为1.0质量％以上且10质量％以下为宜。通过在电解质层b与阴极电极层c之间引入反应防止层z，有效地抑制阴极电极层c的构成材料与电解质层b的构成材料的反应，可提高电化学元件e的性能的长期稳定性。若反应防止层z的形成适当采用可在1100℃以下的处理温度下形成的方法来进行，则可抑制金属支撑体1的损伤，另外，可抑制金属支撑体1与阳极电极层a的元素相互扩散，可实现性能/耐久性优异的电化学元件e，因此优选。例如，可适当采用低温烧制法(例如不进行超过1100℃的高温范围的烧制处理、而采用低温范围的烧制处理的湿式法)、喷涂法(喷镀法或气溶胶沉积法、气溶胶气体沉积法、粉末喷射沉积法、粒子喷射沉积法、冷喷涂法等方法)、pvd法(溅镀法、脉冲激光沉积法等)、cvd法等来进行。特别是，若采用低温烧制法或喷涂法等，则可实现低成本的元件，因此优选。而且，若采用低温烧制法，则原材料的处理变得容易，因此进一步优选。[0083](阴极电极层c)阴极电极层c可在电解质层b或反应防止层z之上以薄层状态形成。在成为薄层的情况下，其厚度例如可设为1μm～100μm左右、优选5μm～50μm。若形成这样的厚度，则可减少高价的阴极电极层c材料的使用量以谋求成本降低，同时可确保充分的电极性能。作为阴极电极层c的材料，例如可使用lscf、lsm等复合氧化物、二氧化铈系氧化物和它们的混合物。特别优选阴极电极层c包含含有选自la、sr、sm、mn、co和fe的2种以上的元素的钙钛矿型氧化物。使用上述材料构成的阴极电极层c作为阴极起作用。[0084]需要说明的是，若阴极电极层c的形成适当采用可在1100℃以下的处理温度下形成的方法来进行，则可抑制金属支撑体1的损伤，另外，可抑制金属支撑体1与阳极电极层a的元素相互扩散，可实现性能/耐久性优异的电化学元件e，因此优选。例如，可适当采用低温烧制法(例如不进行超过1100℃的高温范围的烧制处理、而采用低温范围的烧制处理的湿式法)、喷涂法(喷镀法或气溶胶沉积法、气溶胶气体沉积法、粉末喷射沉积法、粒子喷射沉积法、冷喷涂法等方法)、pdv法(溅镀法、脉冲激光沉积法等)、cvd法等来进行。特别是，若采用低温烧制法或喷涂法等，则可实现低成本的元件，因此优选。而且，若采用低温烧制法，则原材料的处理变得容易，因此进一步优选。[0085](sofc)在按照以上的方式构成电化学元件e，从而使该电化学元件e作为燃料电池单电池起作用的情况下，可将电化学元件e用作sofc的单电池。例如，从金属支撑体1的背侧面1b通过多个贯穿孔2使包含氢的燃料气体向阳极电极层a流通、使空气向成为阳极电极层a的对极的阴极电极层c流通，例如在500℃以上且900℃以下的温度下工作。这样的话，在阴极电极层c中空气中所含的氧o2与电子e-反应而生成氧离子o2-。该氧离子o2-通过电解质层b向阳极电极层a移动。在阳极电极层a中，所供给的燃料气体中所含的氢h2与氧离子o2-反应，生成水h2o(水蒸气)和电子e-。[0086]在电解质层b中使用了传导氢离子的电解质材料的情况下，在阳极电极层a中流通的燃料气体中所含的氢h2释放电子e-，而生成氢离子h+。该氢离子h+通过电解质层b向阴极电极层c移动。在阴极电极层c中空气中所含的氧o2与氢离子h+、电子e-反应，生成水h2o。[0087]通过以上的反应，在阳极电极层a与阴极电极层c之间产生电动势。这种情况下，阳极电极层a作为sofc的燃料极(阳极)起作用，阴极电极层c作为空气极(阴极)起作用。[0088](电化学元件e的制造方法)接下来，对电化学元件e的制造方法进行说明。[0089](阳极电极层形成步骤)在阳极电极层形成步骤中，在金属支撑体1的正侧面1a的比设置有多个贯穿孔2的区域更广的区域以薄膜状态形成有阳极电极层a。对于金属支撑体1，可通过激光加工等设置多个贯穿孔2。如上所述，阳极电极层a的形成可采用低温烧制法(在1100℃以下的低温范围进行烧制处理的湿式法)、喷涂法(喷镀法或气溶胶沉积法、气溶胶气体沉积法、粉末喷射沉积法、粒子喷射沉积法、冷喷涂法等方法)、pvd法(溅镀法、脉冲激光沉积法等)、cvd法等方法。即使是采用任一种方法的情况，也希望在1100℃以下的温度下进行，以抑制金属支撑体1的劣化。[0090]在以低温烧制法进行阳极电极层形成步骤的情况下，具体而言，按照以下示例的方式进行。首先，将阳极电极层a的材料粉末与溶剂(分散介质)混合以制作材料糊，并涂布于金属支撑体1的正侧面1a。然后，将阳极电极层a压缩成型(阳极电极层平滑化工序)，在1100℃以下烧制(阳极电极层烧制工序)。阳极电极层a的压缩成型例如可通过cip(cold isostatic pressing：冷等静压)成型、辊加压成型、rip(rubber isostatic pressing：橡胶等静压)成型等来进行。另外，阳极电极层a的烧制适合在800℃以上且1100℃以下的温度下进行。另外，还可更换阳极电极层平滑化工序与阳极电极层烧制工序的顺序。[0091]需要说明的是，在形成具有中间层y的电化学元件e的情况下，也可省略阳极电极层平滑化工序或阳极电极层烧制工序、或者在后述的中间层平滑化工序或中间层烧制工序中包括阳极电极层平滑化工序或阳极电极层烧制工序。[0092]需要说明的是，阳极电极层平滑化工序还可通过施行研磨成型或整平处理、表面的切削/抛光处理等来进行。[0093]另外，在上述的阳极电极层a的压缩成型中，涂布于金属支撑体1的正侧面1a的一部分材料糊进入到形成于金属支撑体1的贯穿孔2中至适当的深度，已进入的该部分成为上述的插入部aa(参照图12)。[0094](扩散抑制层形成步骤)在上述的阳极电极层形成步骤中的烧制工序时，在金属支撑体1的表面形成扩散抑制层x。需要说明的是，若在上述烧制工序中包括将烧制环境设为氧分压低的环境条件的烧制工序，则元素的相互扩散抑制效果高，形成电阻值低的优质的扩散抑制层x，因此优选。包括将阳极电极层形成步骤设为不进行烧制的涂布方法的情况，也可包括另外的扩散抑制层形成步骤。在任一种情况下均希望在可抑制金属支撑体1的损伤的1100℃以下的处理温度下实施。另外，在后述的中间层形成步骤中的烧制工序时，可在金属支撑体1的表面形成扩散抑制层x。[0095](中间层形成步骤)在中间层形成步骤中，以覆盖阳极电极层a的方式，在阳极电极层a之上以薄层状态形成中间层y。如上所述，中间层y的形成可采用低温烧制法(在1100℃以下的低温范围进行烧制处理的湿式法)、喷涂法(喷镀法或气溶胶沉积法、气溶胶气体沉积法、粉末喷射沉积法、粒子喷射沉积法、冷喷涂法等方法)、pvd法(溅镀法、脉冲激光沉积法等)、cvd法等方法。即使是采用任一种方法的情况，也希望在1100℃以下的温度下进行，以抑制金属支撑体1的劣化。[0096]在以低温烧制法进行中间层形成步骤的情况下，具体而言，按照以下示例的方式进行。[0097]首先，将中间层y的材料粉末和溶剂(分散介质)混合以制作材料糊，并涂布于金属支撑体1的正侧面1a。然后，将中间层y压缩成型(中间层平滑化工序)，在1100℃以下烧制(中间层烧制工序)。中间层y的压延例如可通过cip(cold isostatic pressing：冷等静压)成型、辊加压成型、rip(rubber isostatic pressing：橡胶等静压)成型等来进行。另外，中间层y的烧制适合在800℃以上且1100℃以下的温度下进行。其原因在于：若为这样的温度，则可抑制金属支撑体1的损伤/劣化，同时可形成高强度的中间层y。另外，若在1050℃以下进行中间层y的烧制则更优选，若在1000℃以下进行则进一步优选。这是由于：中间层y的烧制温度越低，越可抑制金属支撑体1的损伤/劣化，同时越可形成电化学元件e。另外，还可更换中间层平滑化工序与中间层烧制工序的顺序。[0098]需要说明的是，中间层平滑化工序也可通过施行研磨成型或整平处理、表面的切削/抛光处理等来进行。[0099](电解质层形成步骤)在电解质层形成步骤中，以覆盖阳极电极层a和中间层y的状态，在中间层y之上以薄层状态形成电解质层b。另外，也能以厚度10μm以下的薄膜状态形成。如上所述，电解质层b的形成可采用低温烧制法(在1100℃以下的低温范围进行烧制处理的湿式法)、喷涂法(喷镀法或气溶胶沉积法、气溶胶气体沉积法、粉末喷射沉积法、粒子喷射沉积法、冷喷涂法等方法)、pvd法(溅镀法、脉冲激光沉积法等)、cvd法等方法。即使是采用任一种方法的情况，也希望在1100℃以下的温度下进行，以抑制金属支撑体1的劣化。[0100]为了在1100℃以下的温度范围形成致密且气密性和阻气性能高的优质的电解质层b，希望通过喷涂法进行电解质层形成步骤。这种情况下，朝向金属支撑体1上的中间层y喷射电解质层b的材料，形成电解质层b。[0101](反应防止层形成步骤)在反应防止层形成步骤中，反应防止层z以薄层状态形成于电解质层b之上。如上所述，反应防止层z的形成可采用低温烧制法(在1100℃以下的低温范围进行烧制处理的湿式法)、喷涂法(喷镀法或气溶胶沉积法、气溶胶气体沉积法、粉末喷射沉积法、粒子喷射沉积法、冷喷涂法等方法)、pvd法(溅镀法、脉冲激光沉积法等)、cvd法等方法。即使是采用任一种方法的情况，也希望在1100℃以下的温度下进行，以抑制金属支撑体1的劣化。需要说明的是，为了使反应防止层z的上侧的面平坦，例如可在形成反应防止层z后施行整平处理或对表面施行切削/抛光处理，或者在湿式形成后且烧制前施行加压加工。[0102](阴极电极层形成步骤)在阴极电极层形成步骤中，阴极电极层c以薄层状态形成于反应防止层z之上。如上所述，阴极电极层c的形成可采用低温烧制法(在1100℃以下的低温范围进行烧制处理的湿式法)、喷涂法(喷镀法或气溶胶沉积法、气溶胶气体沉积法、粉末喷射沉积法、粒子喷射沉积法、冷喷涂法等方法)、pvd法(溅镀法、脉冲激光沉积法等)、cvd法等方法。即使在采用任一种方法的情况下，也希望在1100℃以下的温度下进行，以抑制金属支撑体1的劣化。[0103]如上操作，可制造电化学元件e。[0104]需要说明的是，也可成为在电化学元件e中不具备中间层y(插入层)和反应防止层z的任一者或两者的方式。即，也可以是阳极电极层a与电解质层b接触而形成的方式、或电解质层b与阴极电极层c接触而形成的方式。这种情况下，在上述的制造方法中，省略中间层形成步骤、反应防止层形成步骤。需要说明的是，也可追加形成其他层的步骤、或层叠多个同种的层，但即使是在任一种情况下，也希望在1100℃以下的温度下进行。[0105](电化学模块m)如图14所示，电化学模块m具有气体歧管17、集电构件26、终端构件和电流引出部。多个层叠的电化学元件e在气体歧管17上连接有筒状支撑体的一个开口端部，从气体歧管17接受气体的供给。所供给的气体流经筒状支撑体的内部，通过金属支撑体1的贯穿孔2供给至阳极电极层a。[0106](能量系统z和电化学装置y)如图3所示，能量系统z具有电化学装置y和作为排热利用部的热交换器53，该排热利用部将由电化学装置y排出的热进行再利用。[0107]电化学装置y具有：电化学模块m；燃料供给部，其具有由脱硫器31和外部重整器34构成的燃料转换器，对电化学模块m供给含有还原性成分的燃料气体；以及逆变器38(电力转换器的一例)，其从电化学模块m取出电力。[0108]电化学装置y具有脱硫器31、重整水箱32、气化器33、外部重整器34、鼓风机35、燃烧部36、逆变器38、控制部39、收纳容器40和电化学模块m。[0109]脱硫器31去除城市燃气等烃系的原燃料中所含的硫化合物成分(脱硫)。在原燃料中含有硫化合物的情况下，通过具备脱硫器31，可抑制硫化合物对外部重整器34或电化学元件e的影响。气化器33由从重整水箱32供给的重整水生成水蒸气。外部重整器34利用在气化器33中生成的水蒸气对脱硫器31中已脱硫的原燃料进行水蒸气重整，生成含有氢的重整气体。[0110]电化学模块m使用由外部重整器34供给的重整气体和由鼓风机35供给的空气进行电化学反应而发电。燃烧部36将由电化学模块m排出的反应废气与空气混合，使反应废气中的可燃成分燃烧。[0111]电化学模块m具有多个电化学元件e和气体歧管17。多个电化学元件e以相互电连接的状态并列配置，电化学元件e的一个端部(下端部)固定于气体歧管17。电化学元件e使通过气体歧管17供给的重整气体与由鼓风机35供给的空气进行电化学反应而发电。[0112]逆变器38调整电化学模块m的输出电力，达到与从商用系统(省略图示)接受的电力相同的电压和相同的频率。控制部39控制电化学装置y和能量系统z的运转。[0113]气化器33、外部重整器34、电化学模块m和燃烧部36收纳在收纳容器40内。而且，外部重整器34利用由燃烧部36中的反应废气的燃烧产生的燃烧热进行原燃料的重整处理。[0114]原燃料通过升压泵41的工作经由原燃料供给路径42供给至脱硫器31。重整水箱32的重整水通过重整水泵43的工作经由重整水供给路径44供给至气化器33。然后，原燃料供给路径42在脱硫器31的下游侧的部位与重整水供给路径44合流，在收纳容器40外合流的重整水与原燃料被供给至收纳容器40内所具备的气化器33。[0115]重整水在气化器33中气化成为水蒸气。包含在气化器33中生成的水蒸气的原燃料通过含有水蒸气的原燃料供给路径45供给至外部重整器34。在外部重整器34中原燃料被水蒸气重整，生成以氢气为主要成分的重整气体(具有还原性成分的第1气体)。在外部重整器34中生成的重整气体通过重整气体供给路径46供给至电化学模块m的气体歧管17。[0116]供给至气体歧管17的重整气体被分配给多个电化学元件e，从作为电化学元件e与气体歧管17的连接部的下端供给至电化学元件e。重整气体中的主要的氢(还原性成分)在电化学元件e中被用于电化学反应。包含未用于反应的剩余氢气的反应废气从电化学元件e的上端排出到燃烧部36。[0117]反应废气在燃烧部36中燃烧成为燃烧废气，从燃烧废气排出口50排出到收纳容器40的外部。在燃烧废气排出口50配置燃烧催化剂部51(例如，铂系催化剂)，燃烧去除燃烧废气中所含的一氧化碳或氢等还原性成分。从燃烧废气排出口50排出的燃烧废气通过燃烧废气排出路52输送到热交换器53。[0118]热交换器53使燃烧部36中的燃烧而产生的燃烧废气与所供给的冷水进行热交换，生成热水。即，热交换器53作为将由电化学装置y排出的热进行再利用的排热利用部而工作。[0119]需要说明的是，可设置利用由电化学模块m(未燃烧)排出的反应废气的反应废气利用部来代替排热利用部。在反应废气中包含在电化学元件e中未用于反应的剩余氢气。在反应废气利用部中，利用剩余的氢气进行基于燃烧的热利用或基于燃料电池等的发电，实现能量的有效利用。[0120][其他实施方式]对本发明的其他实施方式进行说明。尚需说明的是，以下说明的各实施方式的构成不限于各自单独应用，也可与其他实施方式的构成组合应用。[0121](1)电化学模块m的其他实施方式见图15。该电化学模块m将单元间连接构件71夹在中间而层叠上述的电化学元件e，从而构成电化学模块m。[0122]单元间连接构件71是具有导电性、且不具透气性的板状构件，在表面和背面形成有相互垂直的槽72。单元间连接构件71可使用不锈钢等金属或金属氧化物。[0123]如图15所示，若将该单元间连接构件71夹在中间而层叠电化学元件e，则可通过槽72对电化学元件e供给气体。详细而言，其中一个槽72成为第1气体流路72a，对电化学元件e的正侧、即阴极电极层c供给气体。另一个槽72成为第2气体流路72b，从电化学元件e的背侧、即金属支撑体1的背侧的面通过贯穿孔2(参照图1)向阳极电极层a供给气体。[0124]在使该电化学模块m作为燃料电池来工作的情况下，对第1气体流路72a供给氧，对第2气体流路72b供给氢。这样的话，在电化学元件e中进行作为燃料电池的反应，产生电动势/电流。所产生的电力从层叠的电化学元件e的两端的单元间连接构件71取出到电化学模块m的外部。[0125]需要说明的是，在图15所示的形态中，在单元间连接构件71的表面和背面形成了相互垂直的槽72，但也可在单元间连接构件71的表面和背面形成相互平行的槽72。[0126](2)在上述的实施方式中，将电化学元件e用于sofc的单电池，但电化学元件e也可用于固体氧化物型电解池或利用了固体氧化物的氧传感器等。[0127]即，在上述的实施方式中，对可提高将燃料等化学能转换成电能的效率的构成进行了说明。[0128]即，在上述实施方式中，使电化学元件e和电化学模块m作为燃料电池来工作，使氢气在阳极电极层a中流通，使氧气在阴极电极层c中流通。这样的话，在阴极电极层c中氧分子o2与电子e-反应而生成氧离子o2-。其氧离子o2-通过电解质层b向阳极电极层a移动。在阳极电极层a中，氢分子h2与氧离子o2-反应，生成水h2o和电子e-。通过以上的反应，在阳极电极层a和阴极电极层c之间产生电动势，进行发电。[0129]另一方面，在使电化学元件e和电化学模块m作为电解池来工作的情况下，使含有水蒸气或二氧化碳的气体在阳极电极层a中流通，对阳极电极层a和阴极电极层c之间施加电压。这样的话，在阳极电极层a中电子e-与水分子h2o、二氧化碳分子co2反应，成为氢分子h2或一氧化碳co和氧离子o2-。氧离子o2-通过电解质层b向阴极电极层c移动。在阴极电极层c中，氧离子o2-释放电子而成为氧分子o2。通过以上的反应，在使含有二氧化碳分子co2的气体在氢h2和氧o2中流通的情况下，水分子h2o被电解成一氧化碳co和氧o2。[0130]在使含有水蒸气和二氧化碳分子co2的气体流通的情况下，可设置燃料转换器91，其由通过上述电解在电化学元件e和电化学模块m中生成的氢和一氧化碳等合成烃等各种化合物等。通过燃料供给部(没有图示)，可将该燃料转换器91所生成的烃等取出到本系统/装置外以用作其他燃料。另外，也可在燃料转换器91中将氢或一氧化碳转换成化学原料来利用。[0131]在图16所示的能量系统中，电化学模块m具有多个电化学元件e和气体歧管17以及气体歧管171。多个电化学元件e以相互电连接的状态并列配置，电化学元件e的一个端部(下端部)固定于气体歧管17，另一个端部(上端部)固定于气体歧管171。电化学元件e的一个端部(下端部)的气体歧管17接受水蒸气和二氧化碳的供给。而且，在电化学元件e的电化学元件e中通过上述反应生成的氢和一氧化碳等由与电化学元件e的另一个端部(上端部)连通的歧管171收集。[0132]使图16中的热交换器90作为使通过在燃料转换器91中发生的反应产生的反应热与水进行热交换并气化的排热利用部来工作，同时使图16中的热交换器92作为使由电化学元件e产生的排热与水蒸气和二氧化碳进行热交换并预热的排热利用部来工作，通过成为这样的构成，可提高能量效率。[0133]另外，电力转换器93将电力在电化学元件e中流通。由此，如上所述，电化学元件e作为电解池起作用。[0134]因此，根据上述构成，可提供可提高将电能转换成燃料等化学能的效率的电化学元件e等。[0135](3)在上述实施方式中，例如使用nio-gdc、ni-gdc、nio-ysz、ni-ysz、cuo-ceo2、cu-ceo2等复合材料作为阳极电极层a的材料，例如使用lscf、lsm等复合氧化物作为阴极电极层c的材料。如此构成的电化学元件e，可对阳极电极层a供给氢气而成为燃料极(阳极)，对阴极电极层c供给空气而成为空气极(阴极)，用作sofc的单电池。也可变更该构成，以可使阳极电极层a成为空气极、使阴极电极层c成为燃料极的方式构成电化学元件e。即，例如使用lscf、lsm等复合氧化物作为阳极电极层a的材料，例如使用nio-gdc、ni-gdc、nio-ysz、ni-ysz、cuo-ceo2、cu-ceo2等复合材料作为阴极电极层c的材料。如果是如此构成的电化学元件e，则可对阳极电极层a供给空气成为空气极，对阴极电极层c供给氢气成为燃料极，将电化学元件e用作sofc的单电池。[0136](4)在上述实施方式中，主要使用平板型或圆筒平板型的固体氧化物型燃料电池(sofc)作为电化学元件e，但也可用于圆筒型的固体氧化物型燃料电池等的电化学元件。[0137](5)在上述实施方式中，电化学装置y具备电化学模块m，该电化学模块m具备多个电化学元件e。然而，上述实施方式的电化学装置y也可应用于具备1个电化学元件e的构成。[0138](6)在上述实施方式中，电化学元件e成为在金属支撑体1的背面安装有u字构件7、并由金属支撑体1和u字构件7这2个构件形成筒状支撑体的构成，但也可成为使用一个构件将金属支撑体1和u字构件7形成一体而成为筒状支撑体的构成，另外，还可使用3个构件以上的构件形成筒状支撑体。[0139]另外，也可省略u字构件7而成为通过金属支撑体1支撑阳极电极层a等的构成。[0140]符号说明1：金属支撑体；1a：正侧面；1b：背侧面；2：贯穿孔；2a、2at：第1倾斜贯穿孔；2b、2bt：第2倾斜贯穿孔；91：燃料转换器；93：电力转换器：a：阳极电极层(电极层)；aa：插入部；b：电解质层；c：阴极电极层；e：电化学元件；f：气体流通方向；l：气体流路；m：电化学模块；y：电化学装置；z：能量系统。









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