JP2019220455A - 電気化学セル用電解質及び電気化学セル - Google Patents
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Abstract
【解決手段】電解質16は、多孔質基材20と、複合部22a(「イオン伝導体」の一例)とを備える。多孔質基材20は、三次元網目構造を有し、連続孔20aを形成する。複合部22aは、連続孔20a内に配置される。複合部22aは、多孔質基材20の厚み方向において順次配置される第1層a1、金属分布層a2、及び第2層a3を含む。第1層a1及び第2層a3のそれぞれは、水酸化物イオン伝導性セラミックス成分によって構成される。金属分布層a2は、水酸化物イオン伝導性セラミックス成分と、水酸化物イオン伝導性セラミックス成分中に分散された金属成分とによって構成される。
【選択図】図2
Description
以下、本発明に係る電気化学セル用電解質を適用した電気化学セルの一例として、水酸化物イオンをキャリアとするアルカリ形燃料電池(AFC)の一例である固体アルカリ形燃料電池10の実施形態について図面を参照しつつ説明する。
・アノード14: CH3OH+6OH−→6e−+CO2+5H2O
・全体 : CH3OH+3/2O2→CO2+2H2O
カソード12は、一般的に空気極と呼ばれる陽極である。固体アルカリ形燃料電池10の発電中、カソード12には、酸化剤供給手段13を介して、酸素(O2)を含む酸化剤が供給される。酸化剤としては、空気を用いるのが好ましく、空気は加湿されていることがより好ましい。カソード12は、内部に酸化剤を拡散可能な多孔質体である。カソード12の気孔率は特に制限されない。カソード12の厚みは特に制限されないが、例えば10〜200μmとすることができる。
次に、電解質16の製造方法について説明する。
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。
上記実施形態では、無機固体電解質体22は、複合部22a、第1膜状部22b、及び第2膜状部22cを有することとしたが、少なくとも複合部22aを有していればよい。すなわち、無機固体電解質体22は、第1膜状部22b及び第2膜状部22cの一方を備えていなくてよい。
上記実施形態では、複合部22aは、金属分布層a2を1層だけ有することとしたが、金属分布層a2とは異なる他の金属分布層をさらに有していてもよい。他の金属分布層は、上記実施形態に係る金属分布層a2から厚み方向に離れた位置において面方向に広がる。他の金属分布層は、金属分布層a2とは異なる金属成分を含有していてもよい。このように、金属分布層を多層的に配置することによって、電解質16全体の膨張を更に抑制することができる。
上記実施形態では、本発明に係る電気化学セル用電解質を適用した電気化学セルの一例として、水酸化物イオンをキャリアとするアルカリ形燃料電池について説明したが、本発明に係る電気化学セル用電解質は、種々の電気化学セルに適用可能である。電気化学セルとしては、例えば、プロトンをキャリアとする燃料電池、二次電池(ニッケル亜鉛二次電池、亜鉛空気二次電池など)、水蒸気から水素と酸素を生成する電解セルなどに適用することができる。電気化学セルがプロトンをキャリアとする場合、複合部22a、第1膜状部22b、及び第2膜状部22cは、水酸化物イオン伝導性セラミックス成分に代えて、プロトン伝導性セラミックス成分を含有していればよい。なお、電気化学セルとは、化学エネルギーを電気エネルギーに変えるための装置と、電気エネルギーを化学エネルギーに変えるための装置であって、全体的な酸化還元反応から起電力が生じるように一対の電極が配置されたものの総称である。
上記実施形態では、水熱処理によって作製した第1層a1上に金属成分を電解析出させた後、水熱処理によって第2層a3を作製することによって、第1層a1、第2膜状部22c及び第2層a3を有する複合部22aを形成することとしたが、これに限られない。
12 カソード
14 アノード
16 電解質
16S カソード側表面
16T アノード側表面
20 多孔質基材
22 無機固体電解質体
22a 複合部
a1 第1層
a2 金属分布層
a3 第2層
22b 第1膜状部
22c 第2膜状部
Claims (11)
- 三次元網目構造を有し、連続孔を形成する多孔質基材と、
前記連続孔内に配置されるイオン伝導体と、
を備え、
前記イオン伝導体は、前記多孔質基材の厚み方向において順次配置される第1層、金属分布層、及び第2層を含み、
前記第1層及び第2層のそれぞれは、イオン伝導性セラミックス成分によって構成され、
前記金属分布層は、イオン伝導性セラミックス成分と、当該イオン伝導性セラミックス成分中に分散された金属成分とによって構成される、
電気化学セル用電解質。 - 前記厚み方向において、前記金属分布層の厚みは、前記多孔質基材の厚みの10分の1以下である、
請求項1に記載の電気化学セル用電解質。 - 前記金属成分は、Ptである、
請求項1又は2に記載の電気化学セル用電解質。 - 前記金属成分は、前記多孔質基材と前記イオン伝導性セラミックス成分との隙間に配置される、
請求項1乃至3のいずれかに記載の電気化学セル用電解質。 - 前記金属成分は、前記イオン伝導性セラミックス成分内に配置される、
請求項1乃至3のいずれかに記載の電気化学セル用電解質。 - 連続孔を形成する多孔質基材と、
前記連続孔内に配置されるイオン伝導体と、
を備え、
前記イオン伝導体は、前記多孔質基材の厚み方向において順次配置される第1層、金属分布層、及び第2層を含み、
前記第1層及び第2層のそれぞれは、イオン伝導性セラミックス成分によって構成され、
前記金属分布層は、イオン伝導性セラミックス成分と、当該イオン伝導性セラミックス成分中に分散された金属成分とによって構成される、
電気化学セル用電解質。 - 前記厚み方向において、前記金属分布層の厚みは、前記多孔質基材の厚みの10分の1以下である、
請求項6に記載の電気化学セル用電解質。 - 前記金属成分は、Ptである、
請求項6又は7に記載の電気化学セル用電解質。 - 前記金属成分は、前記多孔質基材と前記イオン伝導性セラミックス成分との隙間に配置される、
請求項6乃至8のいずれかに記載の電気化学セル用電解質。 - 前記金属成分は、前記イオン伝導性セラミックス成分内に配置される、
請求項6乃至8のいずれかに記載の電気化学セル用電解質。 - 酸化剤が供給されるカソードと、
燃料が供給されるアノードと、
前記カソードと前記アノードとの間に配置される請求項1乃至8のいずれかに記載の電気化学セル用電解質と、
を備える電気化学セル。
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JP7286703B2 (ja) | 2021-03-26 | 2023-06-05 | 本田技研工業株式会社 | 固体電解質シートの製造方法及び固体電解質シート |
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