JPH1040934A - 電気化学セル、その製造方法および電気化学装置 - Google Patents
電気化学セル、その製造方法および電気化学装置Info
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- JPH1040934A JPH1040934A JP9095539A JP9553997A JPH1040934A JP H1040934 A JPH1040934 A JP H1040934A JP 9095539 A JP9095539 A JP 9095539A JP 9553997 A JP9553997 A JP 9553997A JP H1040934 A JPH1040934 A JP H1040934A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】単位体積当たりの電極面積が大きく、発電効
率、電解効率等が高く、構造的に見て特別なシール機構
を必要とはせず、一括焼結等の手法によって製造が可能
である、新たな電気化学セルを提供する。 【解決手段】電気化学セル１０Ａは、気密質の固体電解
質３Ａと気密質のインターコネクター２Ａとからなる構
造体１Ａを備えている。構造体１Ａ中に、一定方向に延
びる複数の一方のガスの流路６Ａおよび複数の他方のガ
スの流路７Ａとが形成されている。一方のガスの流路と
他方のガスの流路とが、それぞれ固体電解質３Ａとイン
ターコネクター２Ａとによって包囲されている。構造体
１Ａの一方のガスの流路６Ａに面する壁面に陽極４Ａが
形成されている。構造体１Ａの他方のガスの流路７Ａに
面する壁面に陰極５Ａが形成されている。
率、電解効率等が高く、構造的に見て特別なシール機構
を必要とはせず、一括焼結等の手法によって製造が可能
である、新たな電気化学セルを提供する。 【解決手段】電気化学セル１０Ａは、気密質の固体電解
質３Ａと気密質のインターコネクター２Ａとからなる構
造体１Ａを備えている。構造体１Ａ中に、一定方向に延
びる複数の一方のガスの流路６Ａおよび複数の他方のガ
スの流路７Ａとが形成されている。一方のガスの流路と
他方のガスの流路とが、それぞれ固体電解質３Ａとイン
ターコネクター２Ａとによって包囲されている。構造体
１Ａの一方のガスの流路６Ａに面する壁面に陽極４Ａが
形成されている。構造体１Ａの他方のガスの流路７Ａに
面する壁面に陰極５Ａが形成されている。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、固体電解質型燃料
電池、水蒸気電解セル、酸素ポンプ、ノックス分解セル
等の電気化学セルの改良に関するものである。
電池、水蒸気電解セル、酸素ポンプ、ノックス分解セル
等の電気化学セルの改良に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】固体電解質型燃料電池（ＳＯＦＣ）は、
いわゆる平板型と円筒型とに大別される。現在最も実用
化に近いと言われているのは円筒型ＳＯＦＣであるが、
単位体積当たりの出力密度という観点からは、平板型Ｓ
ＯＦＣの方が有利である。しかし、平板型のＳＯＦＣに
おいては、いわゆるセパレータと発電層とを交互に積層
することにより、発電用のスタックを構成するが、この
方法のＳＯＦＣは、シール方法等に困難な問題がある。
いわゆる平板型と円筒型とに大別される。現在最も実用
化に近いと言われているのは円筒型ＳＯＦＣであるが、
単位体積当たりの出力密度という観点からは、平板型Ｓ
ＯＦＣの方が有利である。しかし、平板型のＳＯＦＣに
おいては、いわゆるセパレータと発電層とを交互に積層
することにより、発電用のスタックを構成するが、この
方法のＳＯＦＣは、シール方法等に困難な問題がある。
【０００３】一方、これらとは異なった方法として、い
わゆる一体形（モノリス形）ＳＯＦＣが提案されてい
る。前記した円筒型ＳＯＦＣおよび平板型ＳＯＦＣは、
いずれも別体の単電池を積み重ねていく方式である。こ
れに対して、モノリス型のものは、米国のアルゴンヌ国
立研究所（ＡＮＬ）が提案したものであるが、固体電解
質型燃料電池の各コンポーネントをそれぞれグリーンシ
ートとして予め作成し、各コンポーネントのグリーンシ
ートを所定形態となるように積層して積層体を得、この
積層体を一括して焼結するものである。これには、いわ
ゆる並行流タイプ（コーフロータイプ）と直交流タイプ
（クロスフロータイプ）とがある。このタイプのＳＯＦ
Ｃは、８ｋＷ／ｋｇ程度の極めて高い出力密度が達成可
能であるとして期待されている（「燃料電池発電」社団
法人 電気学会 １９９４年５月２０日発行）。
わゆる一体形（モノリス形）ＳＯＦＣが提案されてい
る。前記した円筒型ＳＯＦＣおよび平板型ＳＯＦＣは、
いずれも別体の単電池を積み重ねていく方式である。こ
れに対して、モノリス型のものは、米国のアルゴンヌ国
立研究所（ＡＮＬ）が提案したものであるが、固体電解
質型燃料電池の各コンポーネントをそれぞれグリーンシ
ートとして予め作成し、各コンポーネントのグリーンシ
ートを所定形態となるように積層して積層体を得、この
積層体を一括して焼結するものである。これには、いわ
ゆる並行流タイプ（コーフロータイプ）と直交流タイプ
（クロスフロータイプ）とがある。このタイプのＳＯＦ
Ｃは、８ｋＷ／ｋｇ程度の極めて高い出力密度が達成可
能であるとして期待されている（「燃料電池発電」社団
法人 電気学会 １９９４年５月２０日発行）。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】このうち、並行流タイ
プのものは、波形形状の燃料極と固体電解質と空気極と
の三層を一体化し、この一体化された波形の積層体を、
平板形状のインターコネクターによって挟むものであ
る。また、直交流タイプのものは、平板形状の電極およ
び電解質板を、波形のインターコネクターによって挟
み、積層するものである。しかし、これらの微構造は複
雑であり、空気極、燃料極、固体電解質およびインター
コネクターの各グリーンシートを積層して成形体を作成
することは困難である。しかも、空気極、燃料極、固体
電解質およびインターコネクターは、それぞれ、互いに
気孔率、特性、最適焼結温度がまったく異なっているた
めに、一括焼結によって、好適な特性を有する各コンポ
ーネントを得ることは極めて困難である。このため、か
なり以前から提案されているにも係わらず、実用化は困
難と見られており、現在でもセルの試作段階にある。
プのものは、波形形状の燃料極と固体電解質と空気極と
の三層を一体化し、この一体化された波形の積層体を、
平板形状のインターコネクターによって挟むものであ
る。また、直交流タイプのものは、平板形状の電極およ
び電解質板を、波形のインターコネクターによって挟
み、積層するものである。しかし、これらの微構造は複
雑であり、空気極、燃料極、固体電解質およびインター
コネクターの各グリーンシートを積層して成形体を作成
することは困難である。しかも、空気極、燃料極、固体
電解質およびインターコネクターは、それぞれ、互いに
気孔率、特性、最適焼結温度がまったく異なっているた
めに、一括焼結によって、好適な特性を有する各コンポ
ーネントを得ることは極めて困難である。このため、か
なり以前から提案されているにも係わらず、実用化は困
難と見られており、現在でもセルの試作段階にある。
【０００５】本発明の課題は、体積当たりの電極面積が
大きく、効率が高い電気化学セルを提供することであ
る。また、本発明の課題は、構造的に見て比較的に単純
であり、しかも構造的に見て特別なシール機構を必要と
はせず、一括焼結等の手法によって製造が可能であるよ
うな、新たな電気化学セルの構造を提供することであ
る。
大きく、効率が高い電気化学セルを提供することであ
る。また、本発明の課題は、構造的に見て比較的に単純
であり、しかも構造的に見て特別なシール機構を必要と
はせず、一括焼結等の手法によって製造が可能であるよ
うな、新たな電気化学セルの構造を提供することであ
る。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明に係る電気化学セ
ルは、気密質の固体電解質と気密質のインターコネクタ
ーとからなる構造体を備え、構造体中に一定方向に延び
る複数の一方のガスの流路および複数の他方のガスの流
路が形成されており、一方のガスの流路と他方のガスの
流路とがそれぞれ固体電解質とインターコネクターとに
よって包囲されており、構造体の一方のガスの流路に面
する壁面に陽極が形成されており、構造体の他方のガス
の流路に面する壁面に陰極が形成されていることを特徴
とする。
ルは、気密質の固体電解質と気密質のインターコネクタ
ーとからなる構造体を備え、構造体中に一定方向に延び
る複数の一方のガスの流路および複数の他方のガスの流
路が形成されており、一方のガスの流路と他方のガスの
流路とがそれぞれ固体電解質とインターコネクターとに
よって包囲されており、構造体の一方のガスの流路に面
する壁面に陽極が形成されており、構造体の他方のガス
の流路に面する壁面に陰極が形成されていることを特徴
とする。
【０００７】また、本発明は、前記の電気化学セルを製
造するのに際して、固体電解質用の坏土とインターコネ
クター用の坏土とを同時に押出成形することによって、
構造体の成形体を製造し、この成形体を焼成して構造体
を得、この構造体の各開口に陽極および陰極を形成する
ことを特徴とする。また、本発明は、前記の電気化学セ
ルを製造するのに際して、固体電解質用の坏土とインタ
ーコネクター用の坏土とを同時に押出成形することによ
って、構造体の成形体を製造し、この成形体の各開口に
陽極用材料および陰極用材料をそれぞれ付着させ、次い
でこの成形体を焼成することを特徴とする。
造するのに際して、固体電解質用の坏土とインターコネ
クター用の坏土とを同時に押出成形することによって、
構造体の成形体を製造し、この成形体を焼成して構造体
を得、この構造体の各開口に陽極および陰極を形成する
ことを特徴とする。また、本発明は、前記の電気化学セ
ルを製造するのに際して、固体電解質用の坏土とインタ
ーコネクター用の坏土とを同時に押出成形することによ
って、構造体の成形体を製造し、この成形体の各開口に
陽極用材料および陰極用材料をそれぞれ付着させ、次い
でこの成形体を焼成することを特徴とする。
【０００８】また、本発明は、前記の電気化学セルを備
えていることを特徴とする、電気化学装置に係るもので
ある。
えていることを特徴とする、電気化学装置に係るもので
ある。
【０００９】本発明者は、モノリシックな構造を備え
た、発電効率の高い固体電解質型燃料電池を製造するべ
く研究を重ねていたが、この過程で、緻密質の固体電解
質と緻密質のインターコネクターとを一体化してハニカ
ム状の構造体を作成し、ハニカム状の構造体の各開口内
の壁面に電極を設けることを想到した。
た、発電効率の高い固体電解質型燃料電池を製造するべ
く研究を重ねていたが、この過程で、緻密質の固体電解
質と緻密質のインターコネクターとを一体化してハニカ
ム状の構造体を作成し、ハニカム状の構造体の各開口内
の壁面に電極を設けることを想到した。
【００１０】こうした構造によれば、まず単位体積当た
りの発電効率が極めて高い上に、緻密質の固体電解質と
インターコネクターとによって各開口の気密性がそれぞ
れ独立して保持されており、従ってシールレス構造の発
電装置を容易に構成することができる。しかも、こうし
た固体電解質とインターコネクターとからなるハニカム
状の成形体は、同時押出法によって製造が可能である。
しかも、固体電解質とインターコネクターとは、共に緻
密性ないし気密性が要求されているものであって、空気
極や燃料極の場合のように特定範囲内の気孔率に入るよ
うに精密な気孔率制御を行う必要がなく、従って一体焼
結が容易である。
りの発電効率が極めて高い上に、緻密質の固体電解質と
インターコネクターとによって各開口の気密性がそれぞ
れ独立して保持されており、従ってシールレス構造の発
電装置を容易に構成することができる。しかも、こうし
た固体電解質とインターコネクターとからなるハニカム
状の成形体は、同時押出法によって製造が可能である。
しかも、固体電解質とインターコネクターとは、共に緻
密性ないし気密性が要求されているものであって、空気
極や燃料極の場合のように特定範囲内の気孔率に入るよ
うに精密な気孔率制御を行う必要がなく、従って一体焼
結が容易である。
【００１１】しかも、インターコネクターおよび固体電
解質はいずれも緻密質材料であり、高い相対密度を有し
ているので、これらからなるハニカム状の構造体は高い
構造強度を備えている。
解質はいずれも緻密質材料であり、高い相対密度を有し
ているので、これらからなるハニカム状の構造体は高い
構造強度を備えている。
【００１２】そして、このように形成された各開口の中
に、それぞれ空気極または燃料極の材料を供給して、各
開口の各壁面にこれらの材料を付着させ、焼結させれ
ば、空気極ないし燃料極を形成できる。
に、それぞれ空気極または燃料極の材料を供給して、各
開口の各壁面にこれらの材料を付着させ、焼結させれ
ば、空気極ないし燃料極を形成できる。
【００１３】また、本発明者は、こうした構造を、ＳＯ
ＦＣ以外の電気化学セル、例えば水蒸気電解セル等に適
用してみたところ、やはり単位体積当たりの効率、例え
ば電解効率が著しく向上し、上記のような作用効果が得
られることを確認した。
ＦＣ以外の電気化学セル、例えば水蒸気電解セル等に適
用してみたところ、やはり単位体積当たりの効率、例え
ば電解効率が著しく向上し、上記のような作用効果が得
られることを確認した。
【００１４】
【発明の実施形態】以下、更に具体的な実施形態につい
て述べる。ハニカム状の構造体の全体の形態は、特に限
定されない。また、構造体中の各開口の形状も特に限定
されないが、空間の利用効率の観点から、各開口の横断
面の形状が二等辺三角形、正三角形、長方形、正方形、
正六角形など、平面を隙間無く埋め尽くすことができる
形状が良い。また、正三角形と正六角形などの相異なる
形状の開口が隣接するような設計も採用できる。
て述べる。ハニカム状の構造体の全体の形態は、特に限
定されない。また、構造体中の各開口の形状も特に限定
されないが、空間の利用効率の観点から、各開口の横断
面の形状が二等辺三角形、正三角形、長方形、正方形、
正六角形など、平面を隙間無く埋め尽くすことができる
形状が良い。また、正三角形と正六角形などの相異なる
形状の開口が隣接するような設計も採用できる。
【００１５】インターコネクターの材質は、ランタンを
含有するペロブスカイト型複合酸化物であることが好ま
しく、ランタンクロマイトであることが更に好ましい。
耐熱性、耐酸化性、耐還元性を有しているからである。
含有するペロブスカイト型複合酸化物であることが好ま
しく、ランタンクロマイトであることが更に好ましい。
耐熱性、耐酸化性、耐還元性を有しているからである。
【００１６】固体電解質の材料としては、イットリア安
定化ジルコニア又はイットリア部分安定化ジルコニアが
好ましいが、他の材料を使用することもできる。またＮ
Ｏｘ分解セルの場合には、酸化セリウムも好ましい。
定化ジルコニア又はイットリア部分安定化ジルコニアが
好ましいが、他の材料を使用することもできる。またＮ
Ｏｘ分解セルの場合には、酸化セリウムも好ましい。
【００１７】陽極の主原料は、ランタンを含有するペロ
ブスカイト型複合酸化物であることが好ましく、ランタ
ンマンガナイト又はランタンコバルタイトであることが
更に好ましく、ランタンマンガナイトが一層好ましい。
ランタンクロマイト及びランタンマンガナイトは、スト
ロンチウム、カルシウム、クロム（ランタンマンガナイ
トの場合）、コバルト、鉄、ニッケル、アルミニウム等
をドープしたものであってよい。また、パラジウム、白
金、ルテニウム、白金−ジルコニア混合粉末、パラジウ
ム−ジルコニア混合粉末、ルテニウム−ジルコニア混合
粉末、白金−酸化セリウム混合粉末、パラジウム−酸化
セリウム混合粉末、ルテニウム−酸化セリウム混合粉末
であってもよい。
ブスカイト型複合酸化物であることが好ましく、ランタ
ンマンガナイト又はランタンコバルタイトであることが
更に好ましく、ランタンマンガナイトが一層好ましい。
ランタンクロマイト及びランタンマンガナイトは、スト
ロンチウム、カルシウム、クロム（ランタンマンガナイ
トの場合）、コバルト、鉄、ニッケル、アルミニウム等
をドープしたものであってよい。また、パラジウム、白
金、ルテニウム、白金−ジルコニア混合粉末、パラジウ
ム−ジルコニア混合粉末、ルテニウム−ジルコニア混合
粉末、白金−酸化セリウム混合粉末、パラジウム−酸化
セリウム混合粉末、ルテニウム−酸化セリウム混合粉末
であってもよい。
【００１８】陰極の主原料としては、ニッケル、パラジ
ウム、白金、ニッケル−ジルコニア混合粉末、白金−ジ
ルコニア混合粉末、パラジウム−ジルコニア混合粉末、
ニッケル−酸化セリウム混合粉末、白金−酸化セリウム
混合粉末、パラジウム−酸化セリウム混合粉末、ルテニ
ウム、ルテニウム−ジルコニア混合粉末等が好ましい。
ウム、白金、ニッケル−ジルコニア混合粉末、白金−ジ
ルコニア混合粉末、パラジウム−ジルコニア混合粉末、
ニッケル−酸化セリウム混合粉末、白金−酸化セリウム
混合粉末、パラジウム−酸化セリウム混合粉末、ルテニ
ウム、ルテニウム−ジルコニア混合粉末等が好ましい。
【００１９】本発明の電気化学セルを、酸素ポンプとし
て使用し、酸素を供給することができる。
て使用し、酸素を供給することができる。
【００２０】また、本発明の電気化学セルを、高温水蒸
気電解セルとして使用できる。このセルは、水素の製造
装置に使用でき、また水蒸気の除去装置に使用できる。
この場合には、各電極で次の反応を生じさせる。
気電解セルとして使用できる。このセルは、水素の製造
装置に使用でき、また水蒸気の除去装置に使用できる。
この場合には、各電極で次の反応を生じさせる。
【００２１】
【化１】 陰極：Ｈ2 Ｏ＋２ｅ- →Ｈ2 ＋Ｏ2 - 陽極：Ｏ2 - →２ｅ- ＋１／２Ｏ2
【００２２】更に、本発明の電気化学セルを、ＮＯｘの
分解セルとして使用できる。この分解セルは、自動車、
発電装置からの排ガスの浄化装置として使用できる。現
在、ガソリンエンジンから発生するＮＯｘには、三元機
能触媒によって対応している。しかし、リーンバーンエ
ンジンやディーゼルエンジンなど、低燃費型のエンジン
が増加すると、これらのエンジンの排ガス中の酸素量が
多いので、三元機能触媒が機能しなくなる。
分解セルとして使用できる。この分解セルは、自動車、
発電装置からの排ガスの浄化装置として使用できる。現
在、ガソリンエンジンから発生するＮＯｘには、三元機
能触媒によって対応している。しかし、リーンバーンエ
ンジンやディーゼルエンジンなど、低燃費型のエンジン
が増加すると、これらのエンジンの排ガス中の酸素量が
多いので、三元機能触媒が機能しなくなる。
【００２３】ここで、本発明の電気化学セルをＮＯｘ分
解セルとして使用すると、固体電解質膜を通して排ガス
中の酸素を除去するのと共に、ＮＯｘを電解してＮ2 と
Ｏ2-とに分解し、この分解によって生成した酸素をも除
去できる。また、このプロセスと共に、排ガス中の水蒸
気が電解されて水素と酸素とを生じ、この水素がＮＯｘ
をＮ2 へと還元する。
解セルとして使用すると、固体電解質膜を通して排ガス
中の酸素を除去するのと共に、ＮＯｘを電解してＮ2 と
Ｏ2-とに分解し、この分解によって生成した酸素をも除
去できる。また、このプロセスと共に、排ガス中の水蒸
気が電解されて水素と酸素とを生じ、この水素がＮＯｘ
をＮ2 へと還元する。
【００２４】ＮＯｘ分解セルの場合には、固体電解質膜
を酸化セリウム系セラミックスとすることが特に好まし
く、陰極材料としてはパラジウム、パラジウム−酸化セ
リウムサーメットとすることが好ましい。
を酸化セリウム系セラミックスとすることが特に好まし
く、陰極材料としてはパラジウム、パラジウム−酸化セ
リウムサーメットとすることが好ましい。
【００２５】図１〜図４は、いずれも、本発明の好適な
実施形態に係る電気化学セルの一部を示す断面図であ
り、それぞれ開口に対する横断面の方向に切ってみた断
面図を示している。図１の電気化学セル１０Ａにおいて
は、構造体１Ａ中に略正方形の一方のガス（例えば酸化
ガス）の流路６Ａおよび他方のガス（例えば燃料ガス）
の流路７Ａが形成されている。各流路６Ａの周囲の壁面
には陽極４Ａが形成されており、各流路７Ａの壁面には
陰極５Ａが形成されている。各流路６Ａは、図１におい
て上下方向に向かって配列されており、各流路７Ａも同
様である。各流路６Ａと流路７Ａとは、図１において左
右方向に向かって隣接している。
実施形態に係る電気化学セルの一部を示す断面図であ
り、それぞれ開口に対する横断面の方向に切ってみた断
面図を示している。図１の電気化学セル１０Ａにおいて
は、構造体１Ａ中に略正方形の一方のガス（例えば酸化
ガス）の流路６Ａおよび他方のガス（例えば燃料ガス）
の流路７Ａが形成されている。各流路６Ａの周囲の壁面
には陽極４Ａが形成されており、各流路７Ａの壁面には
陰極５Ａが形成されている。各流路６Ａは、図１におい
て上下方向に向かって配列されており、各流路７Ａも同
様である。各流路６Ａと流路７Ａとは、図１において左
右方向に向かって隣接している。
【００２６】構造体１Ａは、インターコネクター２Ａと
固体電解質３Ａとからなっており、各流路６Ａおよび各
流路７Ａのうち、半分はインターコネクター２Ａによっ
て包囲されており、残りの半分は固体電解質３Ａによっ
て包囲されている。従って、各流路６Ａ、７Ａは、それ
ぞれ、横断面の方向に見て気密な状態に保持されてい
る。
固体電解質３Ａとからなっており、各流路６Ａおよび各
流路７Ａのうち、半分はインターコネクター２Ａによっ
て包囲されており、残りの半分は固体電解質３Ａによっ
て包囲されている。従って、各流路６Ａ、７Ａは、それ
ぞれ、横断面の方向に見て気密な状態に保持されてい
る。
【００２７】図２の電気化学セル１０Ｂにおいては、構
造体１Ｂ中に略正方形の一方のガスの流路６Ｂおよび他
方のガスの流路７Ｂが形成されている。各流路６Ｂ、７
Ｂの横断面の形状は、それぞれ略正方形である。各流路
６Ｂの周囲の壁面には陽極４Ｂが形成されており、各流
路７Ｂの壁面には陰極５Ｂが形成されている。
造体１Ｂ中に略正方形の一方のガスの流路６Ｂおよび他
方のガスの流路７Ｂが形成されている。各流路６Ｂ、７
Ｂの横断面の形状は、それぞれ略正方形である。各流路
６Ｂの周囲の壁面には陽極４Ｂが形成されており、各流
路７Ｂの壁面には陰極５Ｂが形成されている。
【００２８】各一方のガスの流路６Ｂと各他方のガスの
流路７Ｂとは、図２において上下方向に向かって交互に
配列されている。また、図２において左右方向に向かっ
て、各流路６Ｂに対して、それぞれ一方のガスの流路と
他方のガスの流路とが隣接し、各流路７Ｂに対して、そ
れぞれ一方のガスの流路と他方のガスの流路とが隣接す
るように、上下方向の流路の列が、左右方向に１つおき
に上下方向にずれるように配置されている。このため、
各流路６Ｂは四個の他方のガスの流路７Ｂに隣接してお
り、各流路７Ｂは、それぞれ四個の一方のガスの流路６
Ｂに隣接している。この図２に示すような形態にする
と、電極の面積を大きくすることができ、電気化学セル
の効率、例えば発電効率、電解効率、酸素供給効率を高
くすることができる。また、一定の前記効率を得ようと
する場合には、電気化学装置の全体をコンパクトにする
ことができる。
流路７Ｂとは、図２において上下方向に向かって交互に
配列されている。また、図２において左右方向に向かっ
て、各流路６Ｂに対して、それぞれ一方のガスの流路と
他方のガスの流路とが隣接し、各流路７Ｂに対して、そ
れぞれ一方のガスの流路と他方のガスの流路とが隣接す
るように、上下方向の流路の列が、左右方向に１つおき
に上下方向にずれるように配置されている。このため、
各流路６Ｂは四個の他方のガスの流路７Ｂに隣接してお
り、各流路７Ｂは、それぞれ四個の一方のガスの流路６
Ｂに隣接している。この図２に示すような形態にする
と、電極の面積を大きくすることができ、電気化学セル
の効率、例えば発電効率、電解効率、酸素供給効率を高
くすることができる。また、一定の前記効率を得ようと
する場合には、電気化学装置の全体をコンパクトにする
ことができる。
【００２９】構造体１Ｂは、インターコネクター２Ｂと
固体電解質３Ｂとからなっており、各一方のガスの流路
６Ｂおよび各他方のガスの流路７Ｂは、それぞれ、気密
性の固体電解質およびインターコネクターによって、横
断面の方向に見て気密な状態に保持されている。
固体電解質３Ｂとからなっており、各一方のガスの流路
６Ｂおよび各他方のガスの流路７Ｂは、それぞれ、気密
性の固体電解質およびインターコネクターによって、横
断面の方向に見て気密な状態に保持されている。
【００３０】図３の電気化学セル１０Ｃにおいては、構
造体１Ｃが、インターコネクター２Ｃと固体電解質３Ｃ
とからなっており、これらの間に正三角形の開口が多数
形成されている。各一方のガスの流路６Ｃと各他方のガ
スの流路７Ｃとはそれぞれ略正三角形である。各流路６
Ｃの周囲の壁面には陽極４Ｃが形成されており、各流路
７Ｃの周囲の壁面には陰極５Ｃが形成されている。
造体１Ｃが、インターコネクター２Ｃと固体電解質３Ｃ
とからなっており、これらの間に正三角形の開口が多数
形成されている。各一方のガスの流路６Ｃと各他方のガ
スの流路７Ｃとはそれぞれ略正三角形である。各流路６
Ｃの周囲の壁面には陽極４Ｃが形成されており、各流路
７Ｃの周囲の壁面には陰極５Ｃが形成されている。
【００３１】図３において横方向へと向かって、各流路
６Ｃが順に配列されており、また各流路７Ｃが順に配列
されている。図３において上下方向に向かって、一方の
ガスの流路と他方のガスの流路とが隣接しており、この
隣接部分で発電が行われる。各流路６Ｃの外側および各
流路７Ｃの外側に、略正三角形の開口８が形成されてい
る。各流路６Ｃおよび各流路７Ｃは、それぞれ、気密質
のインターコネクター２Ｃおよび固体電解質３Ｃによっ
て、横断面の方向に見て気密な状態に保持されている。
６Ｃが順に配列されており、また各流路７Ｃが順に配列
されている。図３において上下方向に向かって、一方の
ガスの流路と他方のガスの流路とが隣接しており、この
隣接部分で発電が行われる。各流路６Ｃの外側および各
流路７Ｃの外側に、略正三角形の開口８が形成されてい
る。各流路６Ｃおよび各流路７Ｃは、それぞれ、気密質
のインターコネクター２Ｃおよび固体電解質３Ｃによっ
て、横断面の方向に見て気密な状態に保持されている。
【００３２】図４の電気化学セル１０Ｄにおいては、構
造体１Ｄ中に、略正六角形の一方のガスの流路６Ｄおよ
び他方のガスの流路７Ｄが形成されている。各流路６Ｄ
の周囲の壁面には陽極４Ｄが形成されており、各流路７
Ｄの壁面には陰極５Ｄが形成されている。各流路６Ｄと
各流路７Ｄとは、蜂の巣状に多数配列されている。各流
路６Ｄは、四個の他方のガスの流路７Ｄと二個の一方の
ガスの流路６Ｄと隣接しており、各流路７Ｄは、四個の
一方のガスの流路６Ｄと二個の他方のガスの流路７Ｄと
隣接している。
造体１Ｄ中に、略正六角形の一方のガスの流路６Ｄおよ
び他方のガスの流路７Ｄが形成されている。各流路６Ｄ
の周囲の壁面には陽極４Ｄが形成されており、各流路７
Ｄの壁面には陰極５Ｄが形成されている。各流路６Ｄと
各流路７Ｄとは、蜂の巣状に多数配列されている。各流
路６Ｄは、四個の他方のガスの流路７Ｄと二個の一方の
ガスの流路６Ｄと隣接しており、各流路７Ｄは、四個の
一方のガスの流路６Ｄと二個の他方のガスの流路７Ｄと
隣接している。
【００３３】構造体１Ｄは、インターコネクター２Ｄと
固体電解質３Ｄとからなっており、各一方のガスの流路
６Ｄおよび各他方のガスの流路７Ｄは、それぞれ、気密
性の固体電解質およびインターコネクターによって、横
断面の方向に見て気密な状態に保持されている。
固体電解質３Ｄとからなっており、各一方のガスの流路
６Ｄおよび各他方のガスの流路７Ｄは、それぞれ、気密
性の固体電解質およびインターコネクターによって、横
断面の方向に見て気密な状態に保持されている。
【００３４】本発明においては、ハニカム状の構造体中
の各開口の寸法を１ｍｍ以上とすることによって、各開
口の成形が容易になる。また、各開口の寸法を５ｍｍ以
下とすることによって、隣り合う電気化学セル間の電気
抵抗が小さくなり、かつ単位体積当たりの電極の面積が
大きくなるので、好ましい。この観点からは、各開口の
寸法を３ｍｍ以下とすることが一層好ましい。
の各開口の寸法を１ｍｍ以上とすることによって、各開
口の成形が容易になる。また、各開口の寸法を５ｍｍ以
下とすることによって、隣り合う電気化学セル間の電気
抵抗が小さくなり、かつ単位体積当たりの電極の面積が
大きくなるので、好ましい。この観点からは、各開口の
寸法を３ｍｍ以下とすることが一層好ましい。
【００３５】また、ハニカム状の構造体の全体の形状は
特に限定されない。しかし、三次元的に見た寸法につい
ては、図５に模式的に示すように、縦方向の寸法ａおよ
び横方向の寸法ｂを５ｃｍ以上とすることによって、大
容量化が容易になり、ａ、ｂを３０ｃｍ以下とすること
によって、押出成形時の圧力が過大となるのを防止でき
る。長さ方向の寸法ｃが１０ｃｍ未満であると、発電、
電解、酸素供給等にに寄与しない端部の割合が大きくな
り、効率が低下するので、ｃを１０ｃｍ以上とすること
が好ましい。また、長さ方向の寸法ｃを１００ｃｍ以下
とすることによって、押出成形時のハンドリングが容易
になる。
特に限定されない。しかし、三次元的に見た寸法につい
ては、図５に模式的に示すように、縦方向の寸法ａおよ
び横方向の寸法ｂを５ｃｍ以上とすることによって、大
容量化が容易になり、ａ、ｂを３０ｃｍ以下とすること
によって、押出成形時の圧力が過大となるのを防止でき
る。長さ方向の寸法ｃが１０ｃｍ未満であると、発電、
電解、酸素供給等にに寄与しない端部の割合が大きくな
り、効率が低下するので、ｃを１０ｃｍ以上とすること
が好ましい。また、長さ方向の寸法ｃを１００ｃｍ以下
とすることによって、押出成形時のハンドリングが容易
になる。
【００３６】本発明の電気化学セルを使用した電気化学
装置の全体の形態は、特に限定されない。しかし、本発
明の電気化学セルは、各流路が気密質のインターコネク
ターおよび固体電解質によって包囲されているので、こ
の構造を利用したシールレス構造とすることが好まし
い。こうした構造の好適例を、図６および図７に模式的
に示す。図６の電気化学装置は、一方のガスと他方のガ
スのとを、互いに反対方向に流すものである。図６の装
置においては、電気化学セル１０Ａ（１０Ｂ、１０Ｃ、
１０Ｄ）を、装置の缶体１３内に収容する。缶体１３に
は、他方のガスの排出口１８と一方のガスの排出口１７
とが設けられている。
装置の全体の形態は、特に限定されない。しかし、本発
明の電気化学セルは、各流路が気密質のインターコネク
ターおよび固体電解質によって包囲されているので、こ
の構造を利用したシールレス構造とすることが好まし
い。こうした構造の好適例を、図６および図７に模式的
に示す。図６の電気化学装置は、一方のガスと他方のガ
スのとを、互いに反対方向に流すものである。図６の装
置においては、電気化学セル１０Ａ（１０Ｂ、１０Ｃ、
１０Ｄ）を、装置の缶体１３内に収容する。缶体１３に
は、他方のガスの排出口１８と一方のガスの排出口１７
とが設けられている。
【００３７】電気化学セルのうち、一方のガスの流路６
Ａ（または６Ｂ、６Ｃ、６Ｄ）が図６において右方向に
延長されており、この延長部分１１が、缶体１３の外部
にある、一方のガスの供給機構に開口している。また、
他方のガスの流路７Ａ（または７Ｂ、７Ｃ、７Ｄ）が図
６において左方向に延長されており、この延長部分１２
が、缶体１３の外部にある、他方のガスの供給機構に開
口している。
Ａ（または６Ｂ、６Ｃ、６Ｄ）が図６において右方向に
延長されており、この延長部分１１が、缶体１３の外部
にある、一方のガスの供給機構に開口している。また、
他方のガスの流路７Ａ（または７Ｂ、７Ｃ、７Ｄ）が図
６において左方向に延長されており、この延長部分１２
が、缶体１３の外部にある、他方のガスの供給機構に開
口している。
【００３８】まず、矢印Ａのように、一方のガスを流路
６Ａの延長部分１１に供給し、流路６Ａ内を流し、ガス
室１６内を矢印Ｂのように流し、排出口１７から排出さ
せる。また、矢印Ｃのように、他方のガスを流路７Ａの
延長部分１２に供給し、流路７Ａ内を流し、ガス室１５
内を矢印Ｄのように流し、排出口１８から排出させる。
６Ａの延長部分１１に供給し、流路６Ａ内を流し、ガス
室１６内を矢印Ｂのように流し、排出口１７から排出さ
せる。また、矢印Ｃのように、他方のガスを流路７Ａの
延長部分１２に供給し、流路７Ａ内を流し、ガス室１５
内を矢印Ｄのように流し、排出口１８から排出させる。
【００３９】図７の電気化学装置は、一方のガスと他方
のガスとを順方向に流すものである。電気化学セル１０
Ａ（１０Ｂ、１０Ｃ、１０Ｄ）を、電気化学装置の缶体
１３内に収容する。缶体１３には、一方のガスの供給口
１９、一方のガスの排出口２０、および他方のガスの排
出口２１が設けられている。
のガスとを順方向に流すものである。電気化学セル１０
Ａ（１０Ｂ、１０Ｃ、１０Ｄ）を、電気化学装置の缶体
１３内に収容する。缶体１３には、一方のガスの供給口
１９、一方のガスの排出口２０、および他方のガスの排
出口２１が設けられている。
【００４０】電気化学セルのうち、他方のガスの流路７
Ａ（または７Ｂ、７Ｃ、７Ｄ）が、図７において左方向
に延長されており、この延長部分１２が、缶体１３の外
部にある、他方のガスの供給機構に開口している。一方
のガスの流路６Ａの方は電気化学セルから延長されてい
ない。
Ａ（または７Ｂ、７Ｃ、７Ｄ）が、図７において左方向
に延長されており、この延長部分１２が、缶体１３の外
部にある、他方のガスの供給機構に開口している。一方
のガスの流路６Ａの方は電気化学セルから延長されてい
ない。
【００４１】矢印Ｅのように、一方のガスを缶体１３内
のガス供給室３０内に供給する。または、紙面に垂直方
向に、例えば紙面手前方向からガス供給室３０内へ供給
することもできる。この一部は排出口２０から外部に排
出されるが、一方のガスの一部は、電気化学セルの流路
６Ａ内に矢印Ｇのように流入し、流路６Ａの他方の開口
から燃焼室３１内に排出される。また、矢印Ｆのよう
に、他方のガスを流路７Ａの延長部分１２に供給し、流
路７Ａ内を流し、燃焼室３１内に排出させる。燃焼ガス
は、矢印Ｈで示すように流れ、排出口２１から排出され
る。
のガス供給室３０内に供給する。または、紙面に垂直方
向に、例えば紙面手前方向からガス供給室３０内へ供給
することもできる。この一部は排出口２０から外部に排
出されるが、一方のガスの一部は、電気化学セルの流路
６Ａ内に矢印Ｇのように流入し、流路６Ａの他方の開口
から燃焼室３１内に排出される。また、矢印Ｆのよう
に、他方のガスを流路７Ａの延長部分１２に供給し、流
路７Ａ内を流し、燃焼室３１内に排出させる。燃焼ガス
は、矢印Ｈで示すように流れ、排出口２１から排出され
る。
【００４２】発電装置（ＳＯＦＣ）の場合には、図６、
図７において、上端部と下端部とに、それぞれ集電体１
４を設置する。この集電体によって、電力を取り出す。
ここで、集電体とＳＯＦＣとの間に、導電性フェルトな
どの緩衝作用のある多孔質導電体を設置すると、応力の
緩和および接触電気抵抗の抑制の観点から、好ましい。
こうしたフェルトおよび集電体の材質は、ニッケルが好
ましい。
図７において、上端部と下端部とに、それぞれ集電体１
４を設置する。この集電体によって、電力を取り出す。
ここで、集電体とＳＯＦＣとの間に、導電性フェルトな
どの緩衝作用のある多孔質導電体を設置すると、応力の
緩和および接触電気抵抗の抑制の観点から、好ましい。
こうしたフェルトおよび集電体の材質は、ニッケルが好
ましい。
【００４３】本発明の電気化学セルを製造するための好
適な方法について、図８の模式図を参照しつつ、説明す
る。この方法では、インターコネクターのグリーン成形
体を構成する坏土と、固体電解質のグリーン成形体を構
成する坏土とを、それぞれ一つの口金中へと連続的に供
給することによって、インターコネクターと固体電解質
との各グリーン成形体が、互いに接合された状態で口金
から押出成形されてくる。次いで、この押出成形体を一
体焼成する。
適な方法について、図８の模式図を参照しつつ、説明す
る。この方法では、インターコネクターのグリーン成形
体を構成する坏土と、固体電解質のグリーン成形体を構
成する坏土とを、それぞれ一つの口金中へと連続的に供
給することによって、インターコネクターと固体電解質
との各グリーン成形体が、互いに接合された状態で口金
から押出成形されてくる。次いで、この押出成形体を一
体焼成する。
【００４４】特に好適な態様においては、インターコネ
クターのグリーン成形体を構成する坏土と、固体電解質
のグリーン成形体を構成する坏土とを、一つの口金中へ
と連続的に供給するのに際して、第一の押出機構から、
インターコネクターのグリーン成形体を構成する坏土を
口金へと向かって押出し、第二の押出機構から、固体電
解質のグリーン成形体を構成する坏土を口金へと向かっ
て押出す。これによって、第一の押出機構と第二の押出
機構との押出速度や押出圧力を機械的に調整し、押出成
形体の剥がれや曲がり等を防止することが可能になっ
た。
クターのグリーン成形体を構成する坏土と、固体電解質
のグリーン成形体を構成する坏土とを、一つの口金中へ
と連続的に供給するのに際して、第一の押出機構から、
インターコネクターのグリーン成形体を構成する坏土を
口金へと向かって押出し、第二の押出機構から、固体電
解質のグリーン成形体を構成する坏土を口金へと向かっ
て押出す。これによって、第一の押出機構と第二の押出
機構との押出速度や押出圧力を機械的に調整し、押出成
形体の剥がれや曲がり等を防止することが可能になっ
た。
【００４５】インターコネクターおよび固体電解質の各
グリーン成形体は、各主原料に、有機バインダーと水と
を混合した混合物を成形した成形体が好ましい。この有
機バインダーとしては、ポリビニルアルコール、メチル
セルロース、エチルセルロース等を使用できる。前記主
原料の重量を１００重量部としたとき、有機バインダー
の添加量は０．５〜５重量部とすることが好ましい。
グリーン成形体は、各主原料に、有機バインダーと水と
を混合した混合物を成形した成形体が好ましい。この有
機バインダーとしては、ポリビニルアルコール、メチル
セルロース、エチルセルロース等を使用できる。前記主
原料の重量を１００重量部としたとき、有機バインダー
の添加量は０．５〜５重量部とすることが好ましい。
【００４６】図８の態様においては、インターコネクタ
ーのグリーン成形体２５と、固体電解質のグリーン成形
体２６とを使用する。各グリーン成形体の形状は、例え
ば円柱形状とする。口金２７は、第一の口金部２７ａと
第二の口金部２７ｂとを備えている。第一の口金部２７
ａは、成形胴２４Ａに連通しており、第二の口金部２７
ｂは、成形胴２４Ｂに連通している。成形胴２４Ａの中
に、インターコネクターのグリーン成形体２５が収容さ
れており、成形胴２４Ｂの中に、固体電解質のグリーン
成形体２６が収容されている。
ーのグリーン成形体２５と、固体電解質のグリーン成形
体２６とを使用する。各グリーン成形体の形状は、例え
ば円柱形状とする。口金２７は、第一の口金部２７ａと
第二の口金部２７ｂとを備えている。第一の口金部２７
ａは、成形胴２４Ａに連通しており、第二の口金部２７
ｂは、成形胴２４Ｂに連通している。成形胴２４Ａの中
に、インターコネクターのグリーン成形体２５が収容さ
れており、成形胴２４Ｂの中に、固体電解質のグリーン
成形体２６が収容されている。
【００４７】プランジャー２３Ａの軸を口金２７の方向
へと向かって移動させ、坏土２５を口金部２７ａへと押
し出す。プランジャー２３Ｂの軸を口金２７の方向へと
向かって移動させ、坏土２６を口金部２７ｂへと押し出
す。各口金部２７ａ、２７ｂ内には、図示しないダイス
が設けられており、図１〜図４に示すような横断面の形
態を持つように、インターコネクターと固体電解質との
各坏土が成形される。この成形体の焼成温度は、１４０
０℃〜１７００℃とすることができる。２８は押出成形
体である。
へと向かって移動させ、坏土２５を口金部２７ａへと押
し出す。プランジャー２３Ｂの軸を口金２７の方向へと
向かって移動させ、坏土２６を口金部２７ｂへと押し出
す。各口金部２７ａ、２７ｂ内には、図示しないダイス
が設けられており、図１〜図４に示すような横断面の形
態を持つように、インターコネクターと固体電解質との
各坏土が成形される。この成形体の焼成温度は、１４０
０℃〜１７００℃とすることができる。２８は押出成形
体である。
【００４８】次いで、この焼結体の各開口の各壁面に、
陽極の材料または陰極の材料を塗布する。この方法も特
に限定されないが、好適な態様においては、各開口にそ
れぞれ陽極用のスラリーまたは陰極用のスラリーを流し
込み、このスラリーを排出して、各壁面にそれぞれの原
料粉末を付着させる。次いで、ハニカム構造体の全体
を、１１００℃〜１５００℃で焼成して陽極および陰極
を形成する。
陽極の材料または陰極の材料を塗布する。この方法も特
に限定されないが、好適な態様においては、各開口にそ
れぞれ陽極用のスラリーまたは陰極用のスラリーを流し
込み、このスラリーを排出して、各壁面にそれぞれの原
料粉末を付着させる。次いで、ハニカム構造体の全体
を、１１００℃〜１５００℃で焼成して陽極および陰極
を形成する。
【００４９】本発明者は、図１、図２、図３及び図４に
示す各形態の水蒸気電解セルを製造した。ただし、固体
電解質とインターコネクターからなるハニカム構造体
は、前記したように作製した。このハニカム構造体に白
金ペーストを適用し、水蒸気電解セルを作製した。
示す各形態の水蒸気電解セルを製造した。ただし、固体
電解質とインターコネクターからなるハニカム構造体
は、前記したように作製した。このハニカム構造体に白
金ペーストを適用し、水蒸気電解セルを作製した。
【００５０】具体的には、市販の白金ペーストにポリエ
チレングリコールを添加し、流動性のあるスラリーを得
た。このスラリーを、各開口内に流し込み、各壁面に付
着させた。この場合には、陽極と陰極とは同様な材料で
あって良いので、ＳＯＦＣの場合のように、陽極と陰極
とに対応する別個の材料を区別して流し込む必要はな
い。
チレングリコールを添加し、流動性のあるスラリーを得
た。このスラリーを、各開口内に流し込み、各壁面に付
着させた。この場合には、陽極と陰極とは同様な材料で
あって良いので、ＳＯＦＣの場合のように、陽極と陰極
とに対応する別個の材料を区別して流し込む必要はな
い。
【００５１】各開口内の壁面以外の場所に付着した白金
スラリーは、短絡の原因となるので、このスラリーを拭
き取っておく。こうして得られたハニカム構造体を例え
ば１０００℃で１時間焼成し、白金の陽極および陰極を
作製した。
スラリーは、短絡の原因となるので、このスラリーを拭
き取っておく。こうして得られたハニカム構造体を例え
ば１０００℃で１時間焼成し、白金の陽極および陰極を
作製した。
【００５２】こうして作製した水蒸気電解セルを、１０
００℃に昇温し、陽極側にアルゴンを流し、陰極側に水
蒸気を含有するアルゴンを流し、陰極と陽極との間に電
流を流すことによって、水素を発生させることができ
た。
００℃に昇温し、陽極側にアルゴンを流し、陰極側に水
蒸気を含有するアルゴンを流し、陰極と陽極との間に電
流を流すことによって、水素を発生させることができ
た。
【００５３】また、構造体を金属のスラリー中に浸漬す
ることによって、陽極および陰極を作製することもでき
る。例えば、前記した構造体１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄを
作製した。市販の白金ペーストにポリエチレングリコー
ルを添加し、流動性のあるスラリーを得た。各構造体を
このスラリー中に浸漬した。
ることによって、陽極および陰極を作製することもでき
る。例えば、前記した構造体１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄを
作製した。市販の白金ペーストにポリエチレングリコー
ルを添加し、流動性のあるスラリーを得た。各構造体を
このスラリー中に浸漬した。
【００５４】この際、構造体１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄの
開口内の壁面だけでなく、構造体の端面にも白金スラリ
ーが付着する。この白金スラリーをそのまま焼成する
と、端面に付着した白金によって陽極と陰極とが短絡す
るおそれがある。このため、構造体の端面の周辺を切断
し、除去した。これによって、白金スラリーを拭き取る
手間なく、白金スラリーを容易に構造体から除くことが
できる。こうして得られたハニカム構造体を、１０００
℃で１時間焼成し、白金の陽極および陰極を作製した。
開口内の壁面だけでなく、構造体の端面にも白金スラリ
ーが付着する。この白金スラリーをそのまま焼成する
と、端面に付着した白金によって陽極と陰極とが短絡す
るおそれがある。このため、構造体の端面の周辺を切断
し、除去した。これによって、白金スラリーを拭き取る
手間なく、白金スラリーを容易に構造体から除くことが
できる。こうして得られたハニカム構造体を、１０００
℃で１時間焼成し、白金の陽極および陰極を作製した。
【００５５】こうして作製した水蒸気電解セルを、１０
００℃に昇温し、陽極側にアルゴンを流し、陰極側に水
蒸気を含有するアルゴンを流し、陰極と陽極との間に電
流を流すことによって、水素を発生させることができ
た。
００℃に昇温し、陽極側にアルゴンを流し、陰極側に水
蒸気を含有するアルゴンを流し、陰極と陽極との間に電
流を流すことによって、水素を発生させることができ
た。
【００５６】
【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、単
位体積当たりの電極面積が大きく、発電効率、電解効
率、酸素生成効率等が高い電気化学セルを提供すること
ができる。また、この電気化学セルは、構造的に見て比
較的に単純であり、しかも構造的に見て特別なシール機
構を必要とはせず、一括焼結等の手法によって製造が可
能である。
位体積当たりの電極面積が大きく、発電効率、電解効
率、酸素生成効率等が高い電気化学セルを提供すること
ができる。また、この電気化学セルは、構造的に見て比
較的に単純であり、しかも構造的に見て特別なシール機
構を必要とはせず、一括焼結等の手法によって製造が可
能である。
【図１】本発明の実施形態に係る電気化学セル１０Ａの
一部分の横断面を示す断面図である。
一部分の横断面を示す断面図である。
【図２】本発明の他の実施形態に係る電気化学セル１０
Ｂの一部分の横断面を示す断面図である。
Ｂの一部分の横断面を示す断面図である。
【図３】本発明の更に他の実施形態に係る電気化学セル
１０Ｃの一部分の横断面を示す断面図である。
１０Ｃの一部分の横断面を示す断面図である。
【図４】本発明の更に他の実施形態に係る電気化学セル
１０Ｄの一部分の横断面を示す断面図である。
１０Ｄの一部分の横断面を示す断面図である。
【図５】本発明の電気化学セルの外観形態の一例を模式
的に示す斜視図である。
的に示す斜視図である。
【図６】本発明の電気化学セルを適用した電気化学装置
の好適な形態を模式的に示す模式図である。
の好適な形態を模式的に示す模式図である。
【図７】本発明の電気化学セルを適用した電気化学装置
の他の好適な形態を模式的に示す模式図である。
の他の好適な形態を模式的に示す模式図である。
【図８】本発明の電気化学セルの構造体を製造する押出
成形方法を説明するための模式図である。
成形方法を説明するための模式図である。
１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄ 構造体 ２Ａ、２Ｂ、２
Ｃ、２Ｄインターコネクター ３Ａ、３Ｂ、３Ｃ、３
Ｄ 固体電解質 ４Ａ、４Ｂ、４Ｃ、４Ｄ 陽極
５Ａ、５Ｂ、５Ｃ、５Ｄ 陰極 ６Ａ、６Ｂ、６Ｃ、
６Ｄ 一方のガスの流路 ７Ａ、７Ｂ、７Ｃ、７Ｄ
他方のガスの流路 １０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ、１０Ｄ
電気化学セル １１ 一方のガスの流路の延長部分
１２ 他方のガスの流路の延長部分 １３ 電気
化学装置の缶体 １７ 一方のガスの排出口 １８ 他方のガスの排出
口 １９ 一方のガスの供給口 ２０ 一方のガス
の排出口 ２１ 燃焼ガスの排出口 ３０一方のガ
スの供給室 ３１ 燃焼室
Ｃ、２Ｄインターコネクター ３Ａ、３Ｂ、３Ｃ、３
Ｄ 固体電解質 ４Ａ、４Ｂ、４Ｃ、４Ｄ 陽極
５Ａ、５Ｂ、５Ｃ、５Ｄ 陰極 ６Ａ、６Ｂ、６Ｃ、
６Ｄ 一方のガスの流路 ７Ａ、７Ｂ、７Ｃ、７Ｄ
他方のガスの流路 １０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ、１０Ｄ
電気化学セル １１ 一方のガスの流路の延長部分
１２ 他方のガスの流路の延長部分 １３ 電気
化学装置の缶体 １７ 一方のガスの排出口 １８ 他方のガスの排出
口 １９ 一方のガスの供給口 ２０ 一方のガス
の排出口 ２１ 燃焼ガスの排出口 ３０一方のガ
スの供給室 ３１ 燃焼室
Claims (5)
- 【請求項１】気密質の固体電解質と気密質のインターコ
ネクターとからなる構造体を備えている電気化学セルで
あって、前記構造体中に一定方向に延びる複数の一方の
ガスの流路および複数の他方のガスの流路が形成されて
おり、前記一方のガスの流路と前記他方のガスの流路と
がそれぞれ前記固体電解質と前記インターコネクターと
によって包囲されており、前記構造体の前記一方のガス
の流路に面する壁面に陽極が形成されており、前記構造
体の前記他方のガスの流路に面する壁面に陰極が形成さ
れていることを特徴とする、電気化学セル。 - 【請求項２】前記の各流路に対して垂直な方向に見たと
きに、前記一方のガスの流路が少なくとも四列の前記他
方のガスの流路と隣接しており、前記他方のガスの流路
が少なくとも四列の一方のガスの流路と隣接しているこ
とを特徴とする、請求項１記載の電気化学セル。 - 【請求項３】請求項１記載の電気化学セルを製造するの
に際して、前記固体電解質用の坏土と前記インターコネ
クター用の坏土とを同時に押出成形することによって、
前記構造体の成形体を製造し、この成形体を焼成して前
記構造体を得、この構造体の各開口に前記陽極および前
記陰極を形成することを特徴とする、電気化学セルの製
造方法。 - 【請求項４】請求項１記載の電気化学セルを製造するの
に際して、前記固体電解質用の坏土と前記インターコネ
クター用の坏土とを同時に押出成形することによって、
前記構造体の成形体を製造し、この成形体の各開口に陽
極用材料および陰極用材料をそれぞれ付着させ、次いで
この成形体を焼成することを特徴とする、電気化学セル
の製造方法。 - 【請求項５】請求項１記載の電気化学セルを備えている
ことを特徴とする、電気化学装置。
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| EP97303550A EP0809313B2 (en) | 1996-05-23 | 1997-05-23 | Electrochemical cells and their production, and electrochemical devices using such electrochemical cells |
| DE69727337T DE69727337T3 (de) | 1996-05-23 | 1997-05-23 | Elektrochemische Zellen und ihre Herstellung, und elektrochemische Einrichtungen die diese verwenden |
| US10/158,085 US20020146611A1 (en) | 1996-05-23 | 2002-05-31 | Electrochemical cell having gas flow channels surrounded by solid electrolyte and interconnector |
| US11/711,653 US7632588B2 (en) | 1996-05-23 | 2007-02-28 | Electrochemical cell having gas flow channels surrounded by solid electrolyte and interconnector |
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