JP6670968B2 - 電気化学セル用電解質及び電気化学セル - Google Patents
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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
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、電解質16は、複数の金属成分24を有することとしたが、金属成分24を少なくとも1つ有していれば、金属成分24を全く有していない場合に比べて、カソード12からアノード14への酸化剤の透過、及び、アノード14からカソード12への燃料の透過を抑制できる。
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、無機固体電解質体22は、一部領域R1に配置された金属成分24を有することとしたが、他の一部領域に配置された他の金属成分をさらに有していてもよい。他の一部領域とは、厚み方向において一部領域R1から離れた位置において面方向に広がる領域である。他の一部領域に配置される他の金属成分は、一部領域R1に配置される金属成分24とは異なる金属によって構成することができる。このように、金属成分24を多層的に配置することによって、酸化剤及び燃料の透過をより抑制できる。
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、図2に示すように、複数の金属成分24は、多孔質基材20と複合部22aとの隙間、及び、複合部22aの内部に配置されることとしたが、これに限られない。複数の金属成分24は、多孔質基材20と複合部22aとの隙間のみに配置されていてもよいし、複合部22aの内部のみに配置されていてもよい。
上記実施形態では、アルミナ・チタニア層が形成された多孔質基材20を原料水溶液中で水熱処理することによって複合部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
22b 第1膜状部
22c 第2膜状部
24 金属成分
Claims (9)
- 三次元網目構造を有し、連続孔を形成する多孔質基材と、
イオン伝導性を有し、前記連続孔内に配置されるイオン伝導体と、
前記多孔質基材と前記イオン伝導体との隙間に配置される複数の金属成分と、
を備え、
前記多孔質基材の断面において、前記複数の金属成分の平均円相当径は、1μm以下である、
電気化学セル用電解質。 - 前記複数の金属成分は、前記電気化学セル用電解質の厚み方向に垂直な面方向に広がる一部領域内に配置される、
請求項1に記載の電気化学セル用電解質。 - 前記厚み方向において、前記一部領域の厚みは、前記多孔質基材の厚みの10分の1以下である、
請求項2に記載の電気化学セル用電解質。 - 前記複数の金属成分それぞれは、Ptである、
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、
イオン伝導性を有し、前記連続孔内に配置されるイオン伝導体と、
前記多孔質基材と前記イオン伝導体との隙間に配置される複数の金属成分と、
を備え、
前記多孔質基材の断面において、前記複数の金属成分の平均円相当径は、1μm以下である、
電気化学セル用電解質。 - 連続孔を形成する多孔質基材と、
イオン伝導性を有し、前記連続孔内に配置されるイオン伝導体と、
前記イオン伝導体内に配置される複数の金属成分と、
を備え、
前記多孔質基材の断面において、前記複数の金属成分の平均円相当径は、1μm以下である、
電気化学セル用電解質。 - 前記多孔質基材は、三次元網目構造を有する、
請求項5又は6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7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。 - 前記複数の金属成分は、前記電気化学セル用電解質の厚み方向に垂直な面方向に広がる一部領域内に配置され、
前記一部領域は、前記厚み方向における前記多孔質基材の中央よりも前記カソード側に配置される、
請求項8に記載の電気化学セル。
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