具体实施方式

(单体电池)

作为构成单体电池堆的单体电池的例子之一，对固体氧化物形的燃料电池单体电池进行说明。

图1是示出单体电池的例子之一的横截面图。图2是示出图1的下表面的例子之一的俯视图。另外，在本公开的附图中，存在省略各结构的一部分的记载的情况以及将各结构的一部分放大示出的情况。

图1以及图2所示的单体电池1是中空平板型且细长的板状。如图2所示，从图1的下表面或上表面观察单体电池1的整体的形状例如是长度方向L的边的长度为5cm～50cm，与该长度方向L正交的宽度方向W的长度为1cm～10cm的长方形。单体电池1的整体的厚度为1mm～5mm。T是单体电池1的厚度方向。

如图1所示，单体电池1具有：支承体2；和具有第1电极层3、固体电解质层4以及第2电极层5的元件部6。支承体2是具有一对对置的平坦面即第1平坦面n1以及第2平坦面n2、以及将第1平坦面n1和第2平坦面n2连接的一对圆弧状的侧面m的柱状，也可以是中空平板状。

元件部6位于支承体2的第1平坦面n1上。以下，将第1电极层3说明为燃料极层，将第2电极层5说明为空气极层。互连器7位于支承体2的第2平坦面n2上。此外，图1所示的单体电池1在固体电解质层4与第2电极层5之间具有中间层8。

支承体2在内部具有使气体沿着长边方向流动的气体流路2a。图1所示的支承体2具有六个气体流路2a。

支承体2具有气体透过性，使气体流路2a中流动的燃料气体透过至第1电极层3。支承体2也可以具有导电性。具有导电性的支承体2成为将元件部6中产生的电从第1电极层3进行集电的第1集电体，容易将产生的电从元件部6向互连器7集电。

支承体2例如也可以包含铁族金属成分和无机氧化物。例如，铁族金属成分为Ni和/或NiO。无机氧化物也可以是特定的稀土类氧化物。特定的稀土类氧化物能够使支承体2的热膨胀系数接近于固体电解质层4的热膨胀系数。特定的稀土类氧化物例如可以是包含Y、Lu、Yb、Tm、Er、Ho、Dy、Gd、Sm、Pr中的至少一种元素的稀土类氧化物。这样的稀土类氧化物的具体例为Y₂O₃、Lu₂O₃、Yb₂O₃、Tm₂O₃、Er₂O₃、Ho₂O₃、Dy₂O₃、Gd₂O₃、Sm₂O₃以及Pr₂O₃。支承体2的Ni和/或NiO与稀土类氧化物的体积比例如可以是Ni和/或NiO∶稀土类氧化物＝35∶65～65∶35。通过将Ni和/或NiO与稀土类氧化物的体积比设为这样的范围，从而能够维持支承体2的良好的导电率，并且使热膨胀系数接近于固体电解质层4。

支承体2可以具有30％以上、特别是35～50％的范围的开气孔率。具有这样的开气孔率的支承体2具有气体透过性。支承体2也可以具有300S/cm以上、特别是440S/cm以上的导电率。

第1电极层3的材料也可以使用一般公知的材料作为燃料极。可以使用多孔质的导电性陶瓷、例如包含固溶有稀土类元素氧化物的ZrO₂和Ni和/或NiO的陶瓷。稀土类元素氧化物例如可以是Y₂O₃等。以下，也可能将固溶有稀土类元素氧化物的ZrO₂称为稳定化氧化锆。稳定化氧化锆也包含部分稳定化氧化锆。

固体电解质层4是在第1电极层3与第2电极层5之间进行离子的桥接的电解质。固体电解质层4具有气体遮挡性，使其不易产生燃料气体和含氧气体的泄漏。固体电解质层4例如可以是固溶有3～15摩尔％的稀土类元素氧化物的ZrO₂。作为稀土类氧化物，例如可以是Y₂O₃等。另外，固体电解质层4的材料只要具有上述特性，也可以使用其他材料等。

第2电极层5的材料只要是作为空气极而通常使用的材料即可，没有特别的限制。空气极例如可以是所谓的ABO₃型的钙钛矿型氧化物的导电性陶瓷。钙钛矿型氧化物例如可以是在A位共存Sr和La的复合氧化物。作为在A位共存Sr和La的复合氧化物的例子，可列举La_xSr_1-xCo_vFe_1-yO₃、La_xSr_1-xMnO₃、La_xSr_1-xFeO₃、La_xSr_1-xCoO₃等。另外，x为0＜x＜1、y为0＜y＜1。空气极具有气体透过性。空气极的开气孔率例如也可以为20％以上、特别是30～50％的范围。

单体电池1也可以在第2电极层5上具有第2集电体。第2集电体的材料例如可以是LaFeO₃系或LaMnO₃系的钙钛矿型氧化物，也可以是上述的第2电极层5的材料。第2集电体也可以位于中间层8或固体电解质层4上。另外，在俯视观察时存在于不与中间层8重叠的部位且具有与第2电极层5相同的组成的部位不是第2电极层5，而是第2集电体的一部分。

互连器7例如可以将铬酸镧系的钙钛矿型氧化物(LaCrO₃系氧化物)、或镧锶钛系的钙钛矿型氧化物((La、Sr)TiO₃系氧化物)用作材料。这些材料具有导电性且即使与含氢气体等燃料气体以及空气等含氧气体接触也不会被分解。

互连器7是致密质，使其不易产生在支承体2的内部的气体流路2a内流通的燃料气体以及在支承体2的外侧流通的含氧气体的泄漏。互连器7也可以具有93％以上、特别是95％以上的相对密度。

另外，单体电池1也可以在互连器7与支承体2之间具有与第1电极层3类似的组成的结合层。结合层减轻因互连器7与支承体2之间的热膨胀系数差而产生的应力。

中间层8例如也可以使用包含Ce以外的稀土类元素的CeO₂系烧结体。CeO₂系烧结体例如可以具有由(CeO₂)_1-x(REO_1.5)_x表示的组成。在(CeO₂)_1-x(REO_1.5)_x的式中，RE为Sm、Y、Yb以及Gd中的至少一种，x为满足0＜x≤0.3的数。

中间层8位于固体电解质层4与第2电极层5之间，具有使固体电解质层4的成分和第2电极层5的成分不易发生反应的作用。若固体电解质层4的成分、例如Zr与第2电极层5的成分、例如空气极中的Sr发生反应，则生成具有高电阻的反应层。由于中间层8存在于固体电解质层4与第2电极层5之间，固体电解质层4的成分和第2电极层5的成分变得不易发生反应。进而，从减少电阻这一点出发，也可以将Sm或Gd用作中间层8的RE。例如作为(CeO₂)_1-x(REO_1.5)_x，也可以使用固溶有10～20摩尔％的SmO_1.5或GdO_1.5的CeO₂。

单体电池1的中间层8具有第1中间层8a和第2中间层8b。第1中间层8a与第2电极层5相接。第1面8a1是中间层8的与第2电极层5相接的一侧的面。第1面8a1的面积与第2电极层5的面积相同或比第2电极层5的面积大。第2电极层5的轮廓与第1面8a1的轮廓相同或位于第1面8a1的轮廓的内侧。固体电解质层4的面积也可以比第1面8a1的面积大。另外，也可能将第1面8a1的轮廓称为中间层8的轮廓，将第1面8a1的面积称为中间层8的面积。

第2中间层8b存在于固体电解质层4与第1中间层8a之间的至少一部分。有时中间层8包含的CeO₂和固体电解质层4包含的ZrO₂发生反应而产生具有高电阻的成分。第2中间层8b是该CeO₂和ZrO₂发生反应而得的包含Zr以及Ce的层。

在此，相对于Zr、Ce以及Ce以外的稀土类元素的合计100原子％，将Zr的比率小于15原子％的区域作为第1中间层8a，将Ce的比率为5原子％以上且85原子％以下的区域作为第2中间层8b。第1中间层8a也可以相对于Zr、Ce以及Ce以外的稀土类元素的合计，包含85原子％以上的Ce。固体电解质层4也可以相对于Zr、Ce以及Ce以外的稀土类元素的合计，包含小于5原子％的Ce。

中间层8例如在固体电解质层4上涂敷在包含Ce以外的稀土类元素的CeO₂的原料粉末添加溶剂等而制作的浆料，并进行热处理使原料粉末烧结，由此形成。在进行了烧结的中间层8中，CeO₂与ZrO₂遍及与固体电解质层4的界面的整个面而发生反应，第2中间层8b遍及中间层8与固体电解质层4的界面整个面而容易成为大致均等的厚度。

在此，如图2所示，将俯视观察时的第2电极层5的面积重心设为中央C，将从中央C到第1面8a1的轮廓的距离设为D。此时，所谓中间层8的外周部是指，距中央C的距离为D/2以上的部位，所谓第2电极层5的中央部是指，距中央C的距离小于D/2的部位。图3～图6示出包含元件部6以及其周边的中央C的任意的剖面。

在本公开的单体电池1的第1例之一中，从第2电极层5俯视观察时，如图3～6所示，位于中间层8的外周部的第2中间层8b具有比与第2电极层5的中央C重叠的第2中间层8b厚的部位。以下，所谓各层的厚度是指，第1电极层3、固体电解质层4以及中间层8层叠的层叠方向的厚度。

另外，也可能将“位于中间层8的外周部的第2中间层8b”简称为“外周部的第2中间层8b”，将“与第2电极层5的中央C重叠的第2中间层8b”简称为“中央C的第2中间层8b”。

包含Zr以及Ce的第2中间层8b具有高电阻。若具有高电阻的第2中间层8b存在于元件部6，则担心使单体电池1的发电效率下降。元件部6是第1电极层3、固体电解质层4以及第2电极层5重叠的区域，是承担单体电池1的发电的部位。通常，俯视观察时的第2电极层5的面积比第1电极层3以及固体电解质层4小，因此承担发电的元件部6的面积与第2电极层5的面积大致一致。因此，通过使位于元件部6的第2中间层8b的厚度变薄、特别是使与第2电极层5的中央C重叠的第2中间层8b的厚度变薄，从而能够减小第2中间层8b对单体电池1的发电效率的影响。

由于第2中间层8b是由第1中间层8a的成分和固体电解质层4的成分发生反应而形成的，所以能够使第1中间层8a和固体电解质层4强烈地结合。因此，若第2中间层8b厚、即反应层厚，则第1中间层8a与固体电解质层4更强烈地结合。

第1中间层8a特别是在中间层8的外周部容易从固体电解质层4剥离。中间层8的外周部的第2中间层8b具有比第2电极层5的中央C的第2中间层8b厚的部位，由此在外周部能够使第1中间层8a不易从固体电解质层4剥离。

在从第2电极层5俯视观察时，中间层8的面积也可以比第2电极层5的面积大。此时，单体电池1在中间层8的外周部中的不与第2电极层5重叠的部位也可以具有比第2电极层5的中央C的第2中间层8b厚的第2中间层8b。即使具有高电阻的第2中间层8b存在于外周部中的不与第2电极层5重叠的部位，也不会影响单体电池1的发电效率。

此外，特别是中间层8的轮廓的附近容易成为第1中间层8a从固体电解质层4剥离的起点。单体电池1在中间层8的轮廓的附近具有比中央C的第2中间层8b厚的第2中间层8b，由此能够使第1中间层8a更不易从固体电解质层4剥离。如图4所示，第2中间层8b也可以在第2电极层5的轮廓与中间层8的轮廓之间具有拥有最大厚度的部位。另外，单体电池1也可以在中间层8的外周部具有比中央C的第2中间层8b的厚度薄的第2中间层8b。

此外，单体电池1也可以不具有与第2电极层5的中央C重叠的第2中间层8b。

位于中间层8的外周部的第2中间层8b的厚度以及与第2电极层5的中央C重叠的第2中间层8b的厚度例如能够通过进行沿着外周部的层叠方向的剖面和沿着中央C的层叠方向的剖面的元素分析来确认。具体地，通过对Zr元素以及Ce元素进行剖面的面分析或层叠方向的线分析，从而能够确认第2中间层8b的厚度。元素分析例如也可以使用能量色散型X射线分光(STEM-EDS：Scanning Transmission Electron Microscope-Energy Dispersivex-ray Spectroscopy，扫描透射电子显微镜-能量色散X射线光谱仪)来进行。

此外，也可以根据使用了STEM-EDS的定量分析结果来计算中间层8包含的Zr以及Ce的比率，确认第2中间层8b的厚度。具体地，使用FIB(Focused Ion Beam，聚焦离子束)-微采样法，制作单体电池1的包含第2电极层5、中间层8以及固体电解质层4的剖面的评价用试样。使用STEM-EDS来沿着层叠方向对所制作的评价用试样的剖面进行定量分析，由此能够确认Zr以及Ce的比率。

具体地，在中间层8的外周部以及第2电极层5的中央C，沿着层叠方向进行含有元素的定量分析。相对于Zr、Ce以及Ce以外的稀土类元素的合计100原子％，将Ce的比率为5原子％以上且85原子％以下的区域作为第2中间层8b，测定其厚度并进行比较即可。

在本公开的单体电池1的第2例之一中，在从第2电极层5俯视观察时，位于中间层8的外周部的第2中间层8b的平均厚度比与第2电极层5的中央部重叠的第2中间层8b的平均厚度厚。电可能将“与第2电极层5的中央部重叠的第2中间层8b”简称为“中央部的第2中间层8b”。

在第2例中，通过使第2电极层5的中央部即元件部6的中央部的第2中间层8b的平均厚度变薄，从而元件部6中的中间层8的电阻变低，能够减小第2中间层8b对单体电池1的发电效率的影响。

此外，即使在第2例的情况下，也能够在外周部使第1中间层8a不易从固体电解质层4剥离。

此外，由于外周部的第2中间层8b的平均厚度厚，中央部的第2中间层8b的平均厚度薄，所以中央部的中间层8的电阻变得比外周部的中间层8的电阻相对低。其结果是，在单体电池1产生的电容易向中央部流动，变得容易控制单体电池1的电流路径。

单体电池1也可以在中间层8的外周部的至少一部分具有比中央部的第2中间层8b的最大厚度厚的第2中间层8b。

在从第2电极层5俯视观察时，中间层8的面积也可以比第2电极层5的面积大。此时，单体电池1也可以在中间层8的外周部中的不与第2电极层5重叠的部位具有比中央部的第2中间层8b的平均厚度厚的第2中间层8b。外周部中的不与第2电极层5重叠的部位的第2中间层8b的平均厚度也可以比与第2电极层5重叠的部位整体即元件部6整体的第2中间层8b的平均厚度厚。在元件部6中，若第2中间层8b的平均厚度比不与第2电极层5重叠的部位的第2中间层8b的平均厚度薄，则能够在元件部6中使中间层8的电阻变得更低，能够进一步减小第2中间层8b对单体电池1的发电效率的影响。

另外，不与外周部的第2电极层5重叠的部位中的第2电极层5的轮廓附近的第2中间层8b的厚度也可以比中间层8的轮廓附近的第2中间层8b的厚度厚。单体电池1也可以在中间层8的外周部的一部分具有比中央部的第2中间层8b的平均厚度薄的第2中间层8b。单体电池1也可以在中间层8的轮廓附近的至少一部分具有比中央部的第2中间层8b的平均厚度薄的第2中间层8b。

此外，单体电池1也可以不具有与第2电极层5的中央部重叠的第2中间层8b。

中间层8包含的Zr以及Ce的比率例如能够通过使用了STEM-EDS的定量分析来确认。具体地，使用FIB-微采样法，制作单体电池1的包含第2电极层5、中间层8以及固体电解质层4的剖面的评价用试样，使用该试样来进行基于STEM-EDS的定量分析，由此能够确认。

具体地，在中间层8的外周部以及第2电极层5的中央部各自的任意的10点，沿着层叠方向进行含有元素的定量分析。相对于Zr、Ce以及Ce以外的稀土类元素的合计100原子％，将Ce的比率为5原子％以上且85原子％以下的区域作为第2中间层8b，测定其厚度，计算外周部、中央部各自的第2中间层8b的厚度的平均并进行比较即可。另外，相对于Zr、Ce以及Ce以外的稀土类元素的合计100原子％，没有Ce的比率为5原子％以上且85原子％以下的区域的情况下，使第2中间层8b的厚度为0。

第1例以及第2例的中间层8例如也可以通过在固体电解质层4上的相应部分涂敷不同的浓度的CeO₂来形成。此外，也可以通过使得根据要求的第2中间层8b的厚度来使向固体电解质层4的CeO₂的扩散量不同，从而形成中间层8。

在通过使向固体电解质层4的CeO₂的扩散量不同来调整第2中间层8b的厚度的情况下，例如也可以通过如下的方法制作中间层8。首先，将在包含Ce以外的稀土类元素的CeO₂原料粉末中添加溶剂等而制作的浆料印刷涂敷或转印在固体电解质层4上的配置第2电极层5的区域的外周部，以1400℃以上的最高温度进行烧成，由此形成烧结层。也可以制作片状的中间层用成型体，并层叠在固体电解质层4上的配置第2电极层5的区域的外周部，进行烧成而形成烧结层。

接着，例如使用脉冲激光蒸镀(PLD：Pulesd Laser Deposition，脉冲激光沉积)、离子辅助蒸镀(IAD：Ion Assist Deposition，离子辅助沉积)等物理、化学蒸镀方法等在固体电解质层4上的配置第2电极层5的区域的中央部将包含Ce以外的稀土类元素例如Gd、Sm等的CeO₂进行制膜。

由此，在固体电解质层4与包含Ce以外的稀土类元素的CeO₂一起在高温下被烧成而得的外周部形成包含Ce和Zr的第2中间层8b。另一方面，在配置第2电极层5的固体电解质层4上的区域，通过物理、化学蒸镀法形成包含Ce以外的稀土类元素的CeO₂膜。该通过物理、化学蒸镀法形成的膜比较致密，不需要在使粉末烧结那样的高温下、例如在1400℃以上进行热处理。因此，在通过物理、化学蒸镀法形成的膜的情况下，CeO₂和ZrO₂不易发生反应。因此，在配置第2电极层5的固体电解质层4上的区域不易形成包含Ce和Zr的第2中间层8b。其结果是，在位于中间层8的外周部的第2中间层8b产生比与第2电极层5的中央C重叠的第2中间层8b的厚度或与中央部重叠的第2中间层8b的平均厚度厚的部位。烧结层的未与固体电解质层4发生反应的部位以及被蒸镀的包含Ce以外的稀土类元素的CeO₂膜为第1中间层8a。另外，也可以在进行了热处理的烧结层上进一步将包含Ce以外的稀土类元素的CeO₂进行制膜。

在第1例、第2例中，中间层8的烧结层的厚度例如均可以为3μm以上且5μm以下。通过制膜形成的中间层8的膜厚例如也可以为0.1μm以上且3.0μm以下。

中间层8的第1面8a1的形状可以是圆形形状、椭圆形形状，也可以是具有三个以上的角部V以及三个以上的边部S的多边形形状。在此，角部V包含第1面8a1的轮廓的顶点以及轮廓的内侧的区域。边部S包含第1面8a1的轮廓的边以及轮廓的内侧的区域。在图2示出了具有四边形形状的第1面8a1的单体电池1。在第1面8a1例如为三角形形状、四边形形状等多边形形状的情况下，单体电池1也可以在至少与第1面8a1的角部V重叠的部位具有第2中间层8b。与角部V重叠的第2中间层8b的厚度也可以比中央C的第2中间层8b的厚度或中央部的第2中间层8b的平均厚度厚。

在多边形形状的第1面8a1中，第1中间层8a特别是在角部V处容易从固体电解质层4剥离。通过在第1中间层8a容易剥离的角部V配置第2中间层8b，在角部V处第1中间层8a与固体电解质层4的接合强度变高，能够在角部V使第1中间层8a不易从固体电解质层4剥离。

在第1面8a1为多边形形状的情况下，单体电池1也可以至少具有与将第1面8a1的相邻的一对角部V彼此连结的边部S重叠的第2中间层8b。在边部S也与角部V那样，第1中间层8a容易从固体电解质层4剥离。通过在边部S配置第2中间层8b，在边部S处第1中间层8a与固体电解质层4的接合强度变高，能够在边部S使第1中间层8a不易从固体电解质层4剥离。与边部S重叠的第2中间层8b的厚度也可以比中央C的第2中间层8b的厚度或中央部的第2中间层8b的平均厚度厚。

单体电池1也可以在至少三个以上的边部S的至少两个边部S具有与该边部S分别重叠的第2中间层8b。与两个边部S分别重叠的第2中间层8b的厚度也可以比中央C的第2中间层8b的厚度或中央部的第2中间层8b的平均厚度厚。在第1面8a1具有四个以上的边部S的情况下，也可以在对置的两个边部S分别重叠有第2中间层8b。若在对置的两个边部S分别重叠有第2中间层8b，则在中间层8的对置的两端部处与固体电解质层4的接合强度变高，第1中间层8a变得更不易从固体电解质层4剥离。

如图5以及图6所示，与第2电极层5的中央部重叠的固体电解质层4的平均厚度也可以比与中间层8的外周部重叠的固体电解质层4的平均厚度厚。在图5以及图6中，第2电极层5的中央部也可以是元件部6的中央部。在元件部6的特别是中央部，因伴随着燃料电池的运转以及停止的温度变化而产生应力，在致密的固体电解质层4裂纹容易产生/进展。通过使中央部的固体电解质层4的平均厚度变厚，能够提高元件部6的耐久性、进而提高单体电池1整体的耐久性。

对本公开的单体电池1的第3例之一进行说明。如图7所示，在从第2电极层5俯视观察元件部6时，将元件部6的与气体流路2a重叠的部位设为第1部位6a，将不与气体流路2a重叠的部位设为第2部位6b。在第3例之一中，第1部位6a中的第2中间层8b的平均厚度比第2部位6b中的第2中间层8b的平均厚度薄。在气体流路2a流动有燃料气体，燃料气体从气体流路2a透过支承体2到达元件部6。因此，与气体流路2a重叠的第1部位6a的发电量比第2部位6b大。通过使第1部位6a中的第2中间层8b的厚度比第2部位6b中的第2中间层8b的厚度薄，发电量大的第1部位6a中的中间层8的电阻变低，能够提高单体电池1的发电效率。

第3例的单体电池1例如可以通过如下的方法制作。首先，制作支承体成型体。将Ni等铁族金属或者其氧化物粉末、Y₂O₃等稀土类元素氧化物的粉末、有机粘合剂、以及溶剂混合，调制坯土。使用该坯土，通过挤压成型来制作支承体成型体，将其干燥。另外，作为支承体成型体，也可以使用将支承体成型体在900℃～1000℃的最高温度下预烧2小时～6小时而得的预烧体。

接着，制作燃料极层用浆料。例如按照给定的调合组成，称量作为原料的NiO粉末和固溶有Y₂O₃的ZrO₂粉末并进行混合。以下，也可能将固溶有Y₂O₃的ZrO₂称为YSZ。在混合后的粉体中混合有机粘合剂以及溶剂，调制燃料极层用浆料。

接着，制作固体电解质层成型体。在固溶有稀土类元素的ZrO₂粉末中添加甲苯、粘合剂、市售的分散剂等，进行浆料化。通过刮刀等方法，将得到的浆料成型为7μm～75μm的厚度，制作片状的固体电解质层成型体。

在片状的固体电解质层成型体上涂敷燃料极用浆料而形成燃料极成型体，制作作为固体电解质层成型体以及燃料极成型体的层叠体的第1层叠成型体。将第1层叠成型体的燃料极成型体侧的面层叠在支承体成型体而设为第2层叠成型体。另外，也可以在将燃料极用浆料涂敷在支承体成型体的给定位置并使其干燥之后，将涂敷有燃料极用浆料的固体电解质层成型体层叠在支承体成型体。

接着，制作互连器用片材。将互连器用材料、例如LaCrO₃系氧化物粉末与有机粘合剂以及溶剂混合，调制互连器用浆料。将互连器用浆料成型为片状，制作互连器用片材。

将制作的互连器用片材层叠在未形成第2层叠成型体的固体电解质层成型体的支承体成型体的面，制作第3层叠成型体。

中间层8例如可以通过如下的方法来形成在第3层叠成型体的固体电解质层成型体的面。

例如，对固溶有GdO_1.5、SmO_1.5等的CeO₂粉末进行湿式破碎，调制中间层成型体用的原料粉末。在得到的原料粉末添加甲苯作为溶剂，制作中间层用浆料。将中间层用浆料涂敷在固体电解质层成型体上的不与气体流路2a重叠的第2部位6b，成型中间层前体。另外，也可以制作片状的中间层用成型体，将其层叠在固体电解质层成型体上的第2部位6b。此外，也可以将中间层用浆料转印在固体电解质层成型体上的第2部位6b。

在对成型了中间层前体的第3层叠成型体进行脱蜡处理之后，在含氧气氛中，以1400℃以上且1600℃以下的最高温度烧成2小时～6小时，得到形成有中间层8的烧结层的烧结体。通过该烧成工序，中间层前体所包含的CeO₂和固体电解质层成型体所包含的ZrO₂发生反应，形成第2中间层8b。

使用上述的物理、化学蒸镀方法等，将包含Gd、Sm等的CeO₂膜制膜在得到的烧成体的固体电解质层4的表面。可以将包含Gd、Sm等的CeO₂膜多次制膜在固体电解质层4的表面。也可以将包含Gd、Sm等的CeO₂膜制膜在中间层8的烧结层上。

包含Gd、Sm等的CeO₂膜例如可以通过如下的方法来进行制膜。例如，也可以在包含Gd、Sm等的CeO₂的真空蒸镀中，用离子枪照射数100eV左右的气体离子、例如Ar⁺离子、O^2-离子等，使用其动能破坏、压缩生长为枝晶(dendrite)状的包含Gd、Sm等的CeO₂，由此进行制膜。

也可以将进行了制膜的包含Gd、Sm等的CeO₂膜在比1400℃低的温度、例如1000℃以上且小于1400℃的最高温度下进行2小时～10小时热处理而烧附。在比1400℃低的温度范围内，膜中的CeO₂不易与ZrO₂发生反应。另外，也可以在进行了制膜的包含Gd、Sm等的CeO₂膜上进一步涂敷例如上述的中间层用浆料之后，在比1400℃低的温度下进行热处理。

中间层前体的未与固体电解质层4发生反应的部位以及被蒸镀的包含Gd、Sm等的CeO₂膜成为第1中间层8a。

在烧结体的第1中间层8a上形成空气极。首先，制作含有空气极用材料例如LaFeO₃系氧化物粉末和溶剂以及增孔剂的空气极用浆料。通过浸渍、丝网印刷等方法，在第1中间层8a上涂敷空气极用浆料，形成空气极成型体。将形成了空气极成型体的烧结体例如在1000℃以上且1300℃以下的最高温度下进行烧成。此时，也可以根据需要在互连器7的给定的位置形成P型半导体层。P型半导体层也可以将包含LaFeO₃系氧化物粉末和溶剂的浆料通过浸渍、丝网印刷等方法涂敷在互连器7的给定的位置，例如在1000℃以上且1300℃以下的最高温度下进行2小时～6小时烧附，由此形成。

这样，能够制造具有图7所示的构造的中空平板型的单体电池1。另外，也可以在得到的单体电池1的内部、即气体流路2a内流通氢气，进行支承体2以及燃料极的还原处理。还原处理的条件例如可以设为650℃以上且1000℃以下的最高温度且0.5小时～20小时。

这样制作的单体电池1的第3例具备含有包含Ce以外的稀土类元素的CeO₂的第1中间层8a和包含Zr以及Ce的第2中间层8b，如图7所示，第1部位6a中的第2中间层8b的平均厚度比第2部位6b中的第2中间层8b的平均厚度薄。由此，能够提高固体电解质层4与第2电极层5的接合强度，同时提高发电效率。

在单体电池1的第3例中，在从第2电极层5俯视观察时，也可以如第1例那样，中间层8的外周部的第2中间层8b具有比第2电极层5的中央C的第2中间层8b厚的部位，也可以如第2例那样，外周部的第2中间层8b的平均厚度比中央部的第2中间层8b的平均厚度厚。此外，第3例也可以具有针对第1例以及第2例进行说明的各种特征。

(单体电池堆装置以及模块)

图8是示出模块的例子之一的外观立体图。模块11具备图8的左侧所示的容纳容器12和图8的右侧所示的单体电池堆装置13。单体电池堆装置13容纳于容纳容器12。

图8的右侧所示的单体电池堆装置13是单体电池堆装置的例子之一。单体电池堆装置13具备排列或层叠有多个单体电池1的单体电池堆14和气体罐15。在单体电池堆14的上方配置有改性器16。改性器16通过气体流通管17与气体罐15连接。改性器16对从原燃料供给管18供给的天然气、煤油等原燃料进行改性，生成燃料气体。气体流通管17将由改性器16进行了改性的燃料气体供给到气体罐15。燃料气体从气体罐15被供给到单体电池1的气体流路2a。

单体电池堆14具备多个单体电池1和将相邻的单体电池1彼此串联地电连接的不图示的集电构件。位于单体电池堆14的排列方向的最外侧的单体电池1与不图示的端部集电构件电连接，能够对由单体电池1发电的电进行集电，并向外部引出。

本公开的单体电池堆装置13具备多个耐久性高、发电效率高的单体电池1，能够设为耐久性高、发电效率高的单体电池堆装置13。

容纳容器12在内部具备含氧气体导入构件19。图8的含氧气体导入构件19在容纳容器12中容纳有单体电池堆装置13的状态下，配置在两个单体电池堆14之间。含氧气体导入构件19向单体电池1的下端部供给含氧气体。含氧气体通过含氧气体导入构件19，与燃料气体的流动相应地在单体电池1的侧方从下端部朝向上端部流动。从单体电池1的气体流路2a排出到单体电池1的上端部的燃料气体与含氧气体混合并燃烧。在单体电池1的上端部排出的燃料气体燃烧，由此单体电池1的温度上升，能够加快单体电池堆装置13的起动。此外，燃料气体在单体电池1的上端部燃烧，由此配置于单体电池1的上方的改性器16被加热，能够在改性器16中高效地进行改性反应。

本公开的模块11也具备多个耐久性高，发电效率高的单体电池1，能够成为耐久性高，发电效率高的模块11。

图8示出了对作为容纳容器12的一部分的前表面部以及后表面部进行拆卸，并将容纳在容纳容器12的内部的单体电池堆装置13取出到后方的状态。图8所示的模块11能够将单体电池堆装置13滑动地容纳在容纳容器12内。单体电池堆装置13也可以不包含改性器16。

(模块容纳装置)

图9是示出模块容纳装置的例子之一的分解立体图。另外，在图9中省略一部分的结构而示出。模块容纳装置21具备模块11、进行模块11的运转的辅助设备、以及容纳模块11以及辅助设备的外装壳体。

图9所示的模块容纳装置21具有支柱22和外装板23。分隔板24将外装壳体内划分为上下。外装壳体内的比分隔板24靠上侧的空间是容纳模块11的模块容纳室25，外装壳体内的比分隔板24靠下侧的空间是容纳对模块11进行运转的辅助设备的辅助设备容纳室26。另外，关于在辅助设备容纳室26容纳的辅助设备的记载，进行了省略。

分隔板24具有用于使辅助设备容纳室26的空气向模块容纳室25侧流动的空气流通口27。形成模块容纳室25的外装板23的一部分具有用于排出模块容纳室25内的空气的排气口28。模块容纳室25内的空气从排气口28排出。

模块容纳装置21在模块容纳室25内具备上述的模块11，因此能够成为耐久性高的模块容纳装置21。

以上，对本公开进行了详细说明，但是本公开并不限定于上述的实施方式。本公开的单体电池、单体电池堆装置、模块以及模块容纳装置在不脱离本公开的主旨的范围内能够进行各种变更、改良等。

例如，在上述中，作为本公开的单体电池1，使用具有支承体2的中空平板型的燃料电池单体电池来进行了说明，但是也能够设为圆筒型或平板型的单体电池。在圆筒型单体电池的情况下，只要将本公开的俯视观察改称为展开了圆筒的周侧面的俯视观察即可。此外，例如，在上述方式中使用所谓的被称为纵向条纹型的单体电池来进行了说明，但是也能够使用将通常被称为横向条纹型的多个发电元件部配置于支承基板上的横向条纹型的单体电池。此外，在上述的说明中，作为“单体电池”、“单体电池堆装置”、“模块”以及“模块容纳装置”的例子之一，示出了燃料电池单体电池、燃料电池单体电池堆装置、燃料电池模块以及燃料电池装置，但是作为其他例，也可以分别是电解单体电池、电解单体电池堆装置、电解模块以及电解装置。

符号说明

1：单体电池；

2：支承体；

2a：气体流路；

3：第1电极层；

4：固体电解质层；

5：第2电极层；

6：元件部；

7：互连器；

8：中间层；

8a：第1中间层；

8b：第2中间层；

11：模块；

13：单体电池堆装置；

21：模块容纳装置。