059]空气电极3的材料的例子包括各种金属、金属氧化物、以及复合金属氧化物。金属的例子包括Pt、Au、Ag、Pd、Ir、Ru和Rh等金属，以及含有这些金属中的两种或多种的合金。金属氧化物的例子包括La、Sr、Ce、Co、Mn、Fe等的氧化物(例如，La203> SrO、Ce2O3> Co203、MnO#Pl FeO)。复合氧化物的例子包括至少含有La、Pr、Sm、Sr、Ba、Co、Fe或Mn的复合氧化物(LahSrxCoO^复合氧化物、La hSi^FeO#复合氧化物、La ^SrxCcvyFeyO3系复合氧化物、LahSrxMnO3系复合氧化物、Pr ^BaxCoO3系复合氧化物和Sm ^SrxCoO3系复合氧化物)。
[0060]在本发明中，固体电解质I的材料极为重要。燃料电极集电体7由镀铝多孔体构成。因此，燃料电池本体10的温度需要维持为小于660°C ^60°C为铝的熔点)。然而，当在(例如)600°C下加热时，上述电化学反应是否以满足实用水平的足够高的速率进行则取决于固体电解质。对于这一点，将在下文中关于加热温度的段落中加以说明。
[0061]本实施方案中重要的一点是利用镀铝多孔体形成燃料电极集电体7。即，镀铝多孔体7占有并阻碍了燃料气体流路11。镀铝多孔体7的独特优势如下。
[0062](Al)该多孔体相对于现有多孔体的显著优势在于:因为该多孔体由铝形成，因而其具有高导热率，并且使燃料电池50能够在燃料电池50启动后短时间内开始运行。该特征对于这种产品的用户来说极为重要，并且是选择这种产品的重要标准。例如，在停电时依赖于由燃料电池获得电力的办公场所、工厂和家庭中，燃料电池启动后在尽可能短的时间内开始运行是有利的。在这种情况中，在这种燃料电池的运行断电的瞬间可临时使用蓄电池；然而，如果燃料电池的启动时间短，则能够使用低容量的蓄电池，从放心和安全的角度来说，这也是极为优选的。
[0063](A2)该多孔体具有高导电率或低电阻。因此，该多孔体可充当具有低电阻的燃料电极(阳极)集电体，这降低了整个系统的电阻。由此，可提高燃料电池的发电效率。
[0064]不仅是镀铝多孔体，还可通过(例如)镀镍多孔体来获得其他优势。这些优势如下。
[0065](BI)使燃料气体流处于湍流状态，由此使与燃料电极(阳极)2接触的气流部分连续地移动，并供给新的氢气。结果，氢的分解效率可以提高。
[0066](B2)镀覆多孔体的存在降低了未反应便流过的氢的比例。
[0067](B3)可将孔隙率设定为0.65以上0.99以下的高值，例如为0.95以上0.98以下。因此，全部由镀覆形成的镀铝多孔体7能够抑制压力降的增加。
[0068]图5A和5B示出了镀铝多孔体。图5A示出了多孔形式。图5B示出了片状制品。图5A示出了孔隙率较高，大致为0.95以上。图5B示出了边长为1cm至20cm的矩形片材。在由镍等各种金属形成的镀覆多孔体产品中，图5A和5B示出了可由住友电气工业株式会社购得的产品名为Celmet (注册商标)的镀铝多孔体。
[0069]制造由铝或铝合金形成的镀覆多孔体的方法如下。首先通过发泡处理使聚氨酯等树脂发泡，从而制备发泡树脂。接下来，进行使由发泡形成的孔转变为连通孔的连通孔形成处理。连通孔形成处理主要包括除膜处理。连通孔的形成是通过爆发处理(explos1ntreatment)之类的加压处理或者化学处理除去形成于孔上的薄膜而实现的。此后，在孔的内壁上沉积导电性碳膜，或者通过无电镀等在孔的内壁上形成导电性薄膜。接下来，进行电镀以在该导电性碳膜或导电性薄膜上形成金属镀层。这种金属镀层将充当三维网状金属体的骨架。利用含有铝离子的镀液进行金属镀覆，以形成铝镀层。接下来，进行热处理以除去树脂。由此，仅留下了金属镀层，从而提供了镀铝多孔体。
[0070]Al具有高导电率以及高导热率。然而，Al具有660°C的低熔点。因此，曾认为几乎不会需要Al。因而未曾讨论过镀铝多孔体。
[0071]图6示出了通过上述方法制得的镀覆多孔体7的比表面积(y:m2/m3)与孔尺寸(x:mm)之间的关系。图6示出了镀Ni多孔体的测量数据；通过与镀Ni多孔体中相同的方法制得的镀Al多孔体也获得了同样的数值。因此，可将图6中的关系视为镀Al多孔体的数据。可进行上述制造方法以获得0.05_至3.2_范围内的孔尺寸。在利用聚氨酯的情况中，对于相同的孔尺寸，比表面积的测量值大于双曲线(x-0.3)y = 400或(x-0.3)y =600的比表面积值。双曲线的孔尺寸的下限值(渐近线)0.3_相当于利用聚氨酯的情况。(x-0.3)y的值较大可提供这样的优势:维持使气体处于湍流状态的功能，从而使燃料电极2连续地与新的气体接触并反应，并且能够使压力降降低。基于这一原因，(x-0.3)y优选满足400 ( (x-0.3) y，更优选满足600 ( (χ-0.3)y。过大的孔尺寸会导致(例如)燃料气体未反应便流过。因此，(x-0.3) y的上限优选为约3000，更优选为约2000。
[0072]在使用三聚氰胺替代聚氨酯的情况中，孔尺寸的下限值为0.05mm。关于通过利用三聚氰胺进行制造而提供的骨架，未对孔尺寸与比表面积的乘积的表达式进行说明。然而，当孔隙率落在0.6以上0.99以下的范围中时，通过利用三聚氰胺进行制造而提供的金属多孔体也落在本发明范围内。
[0073]在金属粉末烧结体的情况中，孔尺寸在0.05mm至0.3mm的范围内，更优选在0.1Omm至0.2mm范围内。与图6中的关系式(x_0.3)y = 400 (其相当于利用聚氨醋树脂多孔体模具进行制造)相比，其比表面积在极低范围内。虽然也存在着对骨架形状的影响，但是一般而言，孔隙率越高，比表面积越大。因此，尽管镀铝多孔体7具有与金属粉末烧结体相同的导电率和相同的湍流形成功能，但是与金属粉末烧结体相比，镀铝多孔体7能够降低压力降。
[0074]空气电极集电体8同样需要为导电性多孔体。在空气电极3 —侧，作为氧化性气体的氧气参与反应。因此，耐氧化性是非常重要的。因而，空气电极集电体可由(例如)Fe-Cr合金网或Pt网构成。这种网可为由纵向细线和横向细线以预定间隔布置而构成的编织网，或者为通过对金属板进行冲压而形成的栅格(网)板。Fe-Cr、Pt等在约650°C以下表现出足够高的耐氧化性。
[0075]<关于燃料电池本体的运行温度和固体电解质>
[0076]如上所述，本发明实施方案中使用镀铝多孔体作为燃料电极集电体7。因此，燃料电池本体10需要维持在小于铝的熔点(660°C )的温度。因此，例如，当在600°C下加热的过程中，发电的电化学反应需要以满足实用水平的足够高的速率进行。实现这一点的重要因素之一是利用质子透过性电解质作为固体电解质I。与(例如)氧离子等相比，质子在固体电解质I中移动速度快，可在短时间内通过固体电解质I。因此，无需如现有情况中那样在700°C至900°C下进行加热，在约600°C下加热便可实现足够的发电效率和发电密度。
[0077]这种质子透过性固体电解质可具有钙钛矿结构或类钙钛矿结构，并且可由ABC氧化物表示，其中A表示选自Ba和Sr中的一者或两者，B表示选自Zr和Ce中的一者或两者，并且C表示选自Y、Ho、Er、Tm、Yb、Lu、Sc、In和Gd中的至少一者。其中，尤其适合的固体电解质的例子包括:含钡电解质，如BCY (掺杂有钇的钡铈氧化物)、BZY (掺杂有钇的钡锆氧化物)、作为它们的中间体的BZCY ；以及含锶电解质，如SZY (掺杂有钇的锶锆氧化物)、SCY(掺杂有钇的锶铈氧化物)、作为它们的中间体的SZCY。
[0078]当燃料电池本体10在不超出550°C至650°C范围的温度下运行时，降低了用于加热的电力消耗，并且随着电力消耗的降低，发电效率得以提高。还有如下所述的其他显著优势。在图3中，现有情况中在700°C至900°C加热时所用的阳极端子7a和阴极端子8a的材料需要具有耐高温氧化性；因此，使用了作为高合金的铬镍铁合金、或者导电性陶瓷。然而，这些材料价格高昂，其在燃料电池本体的制造成本中所占比例较大。相反，在加热温度不超出550°C至650°C的预定温度范围的本发明实施方案的情况中，不再需要将铬镍铁合金等用于阳极端子7a等，而是可替换为通用型不锈钢SUS304等。由此，可大幅降低燃料电池的制造成本。
[0079]实施例
[0080