CN103237590A - 气体分解组件、气体分解组件制造方法、以及发电装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种气体分解组件，其中采用了使用固体电解质的电化学反应以降低运行成本并且提供高处理性能，本发明还提供了气体分解组件的制造方法以及发电装置。气体分解组件(10)包括：筒状体MEA(7)，其包括布置于内表面侧的第一电极(2)、布置于外表面侧的第二电极(5)、以及夹在第一电极与第二电极之间的固体电解质(1)；以及多孔金属体(11s)，其插入在筒状体MEA内表面侧，并且与第一电极电连接，其中，本气体分解组件进一步包括形成于第一电极内周面的多孔导电膏涂布层(11g)、以及布置于导电膏涂布层内周侧的金属网片(11a)，并且通过该导电膏涂布层和该金属网片在第一电极与多孔金属体之间建立电连接。

Description

气体分解组件、气体分解组件制造方法、以及发电装置

技术领域

本发明涉及气体分解组件、气体分解组件的制造方法、以及发电装置，特别地，涉及能有效分解预定气体的气体分解组件、这种气体分解组件的制造方法、以及包括该气体分解组件的发电装置。

背景技术

例如，虽然氨在农业和工业生产中是一种重要的化合物，但它对人是有害的，因此，周知大量方法用于分解水中以及空气中的氨。提出了一种方法，用于通过分解从含有高浓度氨的水中除去氨：使喷射的氨水与气流接触，以将氨分离进入空气中，并且使氨与次溴酸溶液接触或硫酸接触(专利文献1)。还提出了其它一些方法：通过与上述方法相同的处理使氨分离进入空气，并且用催化剂把氨焚烧掉(专利文献2)；以及用催化剂使含氨废水分解成氮和水(专利文献3)。一般而言，来自半导体生产设备的废气含有氨、氢气等。为了完全除去氨的气味，氨的量需要降低至百万分之几(ppm)级。为此，普遍使用一种方法，其中，使要从半导体生产设备中释放的废气通过洗涤器，使得含有化学药品的水吸收有害气体。另一方面，为了在无需供给能量、化学药品等的情况下以低运行成本分解有害气体，还提出了一种用于来自半导体生产设备等的废气的处理方法：用磷酸燃料电池分解氨(专利文献4)。

引用列表

专利文献

专利文献1：日本未经审查的专利申请公开No.7-31966

专利文献2：日本未经审查的专利申请公开No.7-116650

专利文献3：日本未经审查的专利申请公开No.11-347535

专利文献4：日本未经审查的专利申请公开No.2003-45472

发明内容

技术问题

通过下述方法可以使氨分解，如专利文献1中所述使用化学溶液例如中和剂的方法、如专利文献2中所述的焚烧方法、或者如专利文献3中所述采用催化剂作用下的热分解反应的方法。然而，这些方法所具有的问题是，它们需要化学药品和外部能量(燃料)，并且还需要定期更换催化剂，导致运行成本高。

另外，这样的装置具有较大尺寸，以及，难以提供空间用于将该装置附加安装在现有设备中。使用磷酸燃料电池以去除半导体制造所产生废气中的氨的装置还有一个问题：由于电解质是液体，无法减小空气侧与氨侧的隔离件的尺寸，并且难以减小该装置的尺寸。

本发明的目的是提供：一种气体分解组件，其采用了使用固体电解质的电化学反应以降低运行成本并提供高处理性能；一种气体分解组件制造方法；以及一种发电装置。

问题的解决方案

根据本发明的气体分解组件包括：筒状体膜电极组合体(MEA)，其包括布置于内表面侧的第一电极、布置于外表面侧的第二电极、和夹在第一电极与第二电极之间的固体电解质；以及多孔金属体，其插入在筒状体MEA的内表面侧，并且与第一电极电连接，其中，气体分解组件进一步包括形成于第一电极内周面的多孔导电膏涂布层、以及布置于导电膏涂布层内周侧的金属网片，以及，通过导电膏涂布层和金属网片在第一电极与多孔金属体之间建立电连接。

当由多个部件构成用于第一电极和第二电极的集电体、并且这些部件之间的接触电阻较高时，第一电极中的电化学反应受到抑制，导致气体分解效率降低。特别地，当采用将构成第一电极集电体的多孔金属体插入在筒状体MEA内表面侧以与第一电极直接接触的配置时，难以在这些部件之间实现较大接触面积或较高接触压力，并且这些部件之间的电阻变高，这是有问题的。

当采用金属网片时，其具有单片状形状，因此，能布置成使其与第一电极的整个内周面接触。通过将多孔金属体插入在金属网片的内侧，使多孔金属体中的金属树枝状结构彼此压贴，并且金属网片和多孔金属体进入彼此的孔隙，从而实现互相接触。因此，能降低接触电阻。

然而，难以使金属网片与第一电极整个内表面均匀接触。具体而言，第一电极表面与金属网片之间的接触压力经常有变化，或者金属网片经常会与第一电极表面局部分离。在这种情况下，无法在第一电极表面上实现均匀集电，并且，无法实现在第一电极整个区域上均匀发生电化学反应。据此，电化学反应的效率变低。

在本发明中，在第一电极内周面上设置多孔导电膏涂布层，并且，通过多孔导电膏涂布层和金属网片建立第一电极与多孔金属体之间的电连接。

通过设置导电膏涂布层，金属网片的表面能部分地嵌置在导电膏涂布层中，因而，能可靠地在金属网片与第一电极之间建立电连接；结果，能很大程度上减小这些部件之间的接触电阻。另外，能使金属网片整个表面与第一电极均匀接触。据此，第一电极与金属网片之间的电阻不会局部增大。另外，通过在第一电极整个表面上涂布形成导电膏涂布层，即使金属网片与导电膏涂布层产生分离，也能保证第一电极表面上的集电。为此，即使由于例如温度的影响使金属网片与导电膏涂布层局部发生分离时，也不会劣化集电效果。另外，由于导电膏涂布层是多孔的，不会阻止气体与第一电极接触。据此，在第一电极整个区域中都能均匀地促成电化学反应，很大程度上提高气体分解反应效率。因此，能改善气体分解处理性能。

金属网片的形式没有特别限制。例如，根据本发明的一种实施例，金属网片可以形成为具有筒状外形，并且可以布置成覆盖第一电极整个表面。

金属网片的外观配置也没有特别限制。例如，可以采用织造织物、非织造织物、或穿孔片材。为了保证挠性以及孔隙尺寸的均匀分布等，适宜采用织造织物。

用于形成金属网片的金属材料也没有特别限制。例如，适宜采用由例如镍(Ni)、镍-铁(Ni-Fe)、镍-钴(Ni-Co)、镍-铬(Ni-Cr)、或镍-钨(Ni-W)的材料所形成的金属网片。可以采用具有表面层例如镀银层的金属网片。当想要发生催化反应时，适宜采用例如镍-钨(Ni-W)的材料所形成的金属网片。

多孔导电膏涂布层可以由含有不同导电颗粒的膏形成。例如，根据本发明的另一实施例，多孔导电膏涂布层可以由含有银粒的膏形成。银粒具有高导电率，并且能使第一电极集电体的电阻降低，从而增强气体分解处理性能。银粒还具有高稳定性，并且不会很大程度氧化。

可以采用银膏以外的其他导电膏。可用导电膏的示例包括含有金粒的导电膏、含有铂粒的导电膏、以及含有成为合金以在预定温度范围内具有导电性的颗粒的导电膏。

另外，可以使用不同类型的导电膏。例如，在第一电极表面上可以设置由含有镍粒的导电膏所形成的第一涂布层，以及，可以将含有银粒的导电层膏涂布至第一涂布层以形成第二涂布层。通过设置由含有镍粒的导电膏所形成的第一涂布层，能促进第一电极表面上的催化反应；另外，通过设置第二膏涂布层，能保证集电效果。

为了提高气体分解反应效率，导电膏涂布层的孔隙率适宜设定为至少10％或更高。当孔隙率低于10％时，难以将气体引入导电膏涂布层。为了进一步提高效率，孔隙率适宜设定为20％～80％。当孔隙率高于80％时，难以保证涂布层的足够高强度。

导电膏涂布层可以具有5微米(μm)～300微米的厚度。当厚度低于5微米时，无法实现金属网片与导电膏涂布层的均匀接触，并且难以保证足够高的导电率。另一方面，当厚度高于300微米时，难以形成具有足够高孔隙率的导电膏涂布层。为了保证导电率和孔隙率，导电膏涂布层更适宜形成为具有5微米～100微米的厚度。

将导电膏涂布层形成为多孔的处理也没有特别限制。为了达到预定孔隙率，可以将导电膏设置为含有预定量的在预定温度下能去除的粘合剂。为了在去除粘合剂期间抑制导电膏涂布层的收缩，适宜添加可升华粘合剂。例如，适宜采用含有萘基粘合剂的导电膏。通过加热至预定温度以去除粘合剂，使导电膏涂布层成多孔。使导电膏涂布层进一步经受更高温度，以烧结导电颗粒。结果，形成多孔导电膏涂布层。

所设置的导电膏涂布层的形式也没有特别限制。根据本发明的另一实施例，多孔导电膏涂布层可以形成于第一电极整个表面上。通过在第一电极整个表面上形成导电膏涂布层，即使当金属网片与导电膏涂布层发生部分分离时，也不会劣化集电能力。

多孔导电膏涂布层可以形成为具有预定图案。例如，根据本发明的另一实施方式，多孔导电膏涂布层可以形成为具有带状图案或格状图案并且与金属网片接触。当采用含有贵金属颗粒的导电膏时，形成为这种图案能使成本降低。

多孔金属体与金属网片之间的导电率也适宜为较高。为此，根据本发明的另一实施例，在多孔金属体外周面与金属网片内周面之间可以形成第二多孔导电膏涂布层。

关于第二导电膏涂布层，将导电膏涂布到多孔金属体外周面，以及，在将多孔金属体插进筒状体MEA之后，可以使所涂布的导电膏与第一导电膏涂布层一起成为多孔的。

根据本发明的另一实施例，第一电极和/或第二电极可以是含有离子导电性陶瓷和主要含镍(Ni)的金属颗粒链的烧结体。金属颗粒链表示细长的念珠状金属物体，其中使金属颗粒连接在一起。金属颗粒链适宜由镍、含铁的镍、或者，含有镍或含铁镍以及微量钛的金属形成。当镍等的表面被氧化时，使金属颗粒链的表面氧化，而内容物(表面层内侧的部分)没有氧化，并且具有金属导电率。

据此，例如，当移动通过固体电解质的离子是阴离子(这些离子可以是阳离子)时，提供了下列效果。

(A1)当第一电极(阳极)形成为包含金属颗粒链时，在阳极中，用金属颗粒链的氧化层，促进(催化)了移动通过固体电解质的阴离子与从外部引入阳极的气态流体中气体分子之间的化学反应，以及，通过阴离子的参与，也促进(由于电荷的促进作用)阳极中的化学反应。在金属颗粒链的金属部分中能保证由化学反应所产生电子的导电率。结果，整体上能促进伴随阳极中电荷给出与接收的电化学反应。当第一电极(阳极)包含金属颗粒链时，在阳极中，产生阳离子如质子，以及，阳离子移动通过固体电解质到达阴极，从而，类似地提供上述由于电荷的促进作用。

应当注意到，在使用之前，通过烧结可靠地形成了金属颗粒链的氧化层；然而，在使用期间，氧化层往往因还原反应而被去除。即使氧化层被去除，上述催化作用虽然减弱但并未消失。特别地，尽管缺少氧化层，但含铁或钛的镍仍具有高催化作用。

(A2)当第二电极(阴极)形成为含有金属颗粒链时，在阴极中，用金属颗粒链的氧化层，促进(催化)从外部引入阴极的气态流体中气体分子的化学反应；以及，增强来自外部电路的电子的导电率，以及，通过电子的参与，也促进(由于电荷的促进作用)阴极中的化学反应。因此，由分子有效地生成阴离子，并且能将其送至固体电解质。

与(A1)一样，在(A2)中，可以促进已移动通过固体电解质的阳离子、流过外部电路的电子、以及第二气态流体之间的电化学反应。据此，与阳极含有金属颗粒链的情况一样，整体上可以促进伴随阴极中电荷给出与接收的电化学反应。阴极是否形成为含有金属颗粒链，取决于待分解的气体。

(A3)当阳极和阴极都形成为含有金属颗粒链时，能得到上述(A1)和(A2)中的作用。

上述电化学反应的速度往往受限于离子移动通过固体电解质的速度或离子移动通过固体电解质的时间。为了提高离子的移动速度，气体分解组件通常配备有加热单元例如加热器，并且在高温如600℃至1000℃下进行加热。通过加热至高温，除了提高离子的移动速度之外，还能促进伴随电极中电荷给出与接收的化学反应。

当移动通过固体电解质的离子是阴离子时，如上所述，由阴极中的化学反应产生并供给阴离子。通过所引入流体的分子与电子之间反应，在阴极中产生阴离子。所产生的阴离子移动通过固体电解质到达阳极。参与阴极反应的电子自连接阳极和阴极的外部电路(包括电容器、电源、以及功率消耗装置)移动。当移动通过固体电解质的离子是阳离子时，阳离子由阳极中的电化学反应产生，并且移动通过固体电解质到达阴极。电子在阳极中产生并通过外部电路流动至阴极，并参与阴极中的电化学反应。电化学反应可以是燃料电池的发电反应，或者可以是电解反应。

根据本发明的另一实施例，可以采用固体电解质具有氧离子导电性或质子导电性的配置。

关于氧离子导电性，许多固体电解质是周知的并且经充分证实。

当使用氧离子导电性固体电解质时，例如，导致电子与氧分子之间的反应，以在阴极中产生氧离子，氧离子移动通过固体电解质，并且能在阳极中引起预定的电化学反应。在这种情况下，由于氧离子移动通过固体电解质的速度并不高于质子，为了达到实用水平的分解能力，例如，要求以下措施：提供足够高温度和/或使固体电解质的厚度足够小。

另一方面，关于质子导电性固体电解质，锆酸钡(BaZrO₃)等是周知的。当使用质子导电性固体电解质时，例如，使氨在阳极中分解以产生质子、氮分子、以及电子；质子移动通过固体电解质到达阴极，并且在阴极中与氧反应而生成水(H₂O)。质子小于氧离子，因此，以比氧离子高的速度移动通过固体电解质。据此，在较低加热温度下，能实现实用水平的分解能力。

例如，当用阳极布置于筒状体MEA内侧并且使用氧离子导电性固体电解质的筒状体MEA使氨分解时，在筒状体内侧(在阳极中)导致生成水的反应。在靠近出口的低温部分处水呈水滴形式，并且会导致压力损失。与此不同，当使用质子导电性固体电解质时，在阴极中(在外侧)产生质子、氧分子、以及电子。由于外侧基本上敞开，即使出现水滴的附着，也不易导致压力损失。

根据本发明的另一实施例，可以将第一气态流体引入第一电极，可以将第二气态流体引入第二电极，以及，可以从第一电极和第二电极输出电力。在这种情况下，可以使用待分解气体作为燃料，并且，气体分解组件能构成发电的燃料电池。

根据本发明的另一实施例，可以进一步设置加热器，并且，可以将电力供至加热器。在这种情况下，能以高能量效率进行气体分解。

待分解的气体也没有特别限制。例如，布置上述气体分解组件中的任何一种；以及，可以将含氨的气态流体引入第一电极，并且可以将含氧分子的气态流体引入第二电极。在这种情况下，第二电极(阴极)中所生成的氧离子向第一电极(阳极)移动；在由于金属颗粒链的催化作用以及由于离子的促进作用下，在第一电极中引起氨与氧离子之间的反应；以及，能使由反应所产生的电子快速移动。

本发明的另一实施例能提供一种发电装置，其包括上述实施方式的气体分解组件、以及给另外的电气装置供电的供电部件。在这种情况下，可以使用作为发电装置的气体分解组件与例如气体的组合用来发电，这种发电方式只产生对地球环境没有负担的排放气体。

本发明的另一实施例涉及气体分解组件制造方法，本方法包括：准备筒状体膜电极组合体(MEA)的步骤，该筒状体MEA包括布置于内表面侧的第一电极、布置于外表面侧的第二电极、以及夹在第一电极与第二电极之间的固体电解质；形成导电膏涂布层的步骤，通过施加含粘合剂的导电膏达到预定厚度，在筒状体MEA的第一电极内周面上形成导电膏涂布层；在导电膏涂布层内周侧布置金属网片的步骤；插入步骤，将周围缠绕有多孔金属片的中央导电棒插入已经布置有金属网片的筒状体MEA中；以及使导电膏涂布层成多孔的步骤，通过加热在插入步骤中得到的筒状体MEA，以去除导电膏中的粘合剂。

根据上述制造方法，能形成具有较低电阻的第一电极集电体，并且能制造具有高处理性能的气体分解组件。

本发明的另一实施例涉及气体分解组件制造方法，本方法进一步包括通过将导电膏施加至多孔金属体外周面以形成第二导电膏涂布层的步骤。在这种情况下，能减小多孔金属体与金属网片之间的电阻，并且能进一步增强处理性能。

本发明的另一实施例涉及气体分解组件制造方法，其中，在形成导电膏涂布层的步骤中，导电膏涂布层形成为含有可升华粘合剂，以及，通过使可升华粘合剂升华，执行使导电膏涂布层成多孔的步骤。

通过采用含有可升华粘合剂的导电膏，能抑制导电膏涂布层变成多孔时导电膏涂布层收缩。因此，能使金属网片可靠地与第一电极的表面连接。

本发明的另一实施例涉及气体分解组件制造方法，其中，导电膏是通过去除粘合剂而成为多孔的银膏。

根据本发明的气体分解组件不仅在气体解毒中使用，而且，例如，在燃料电池领域中以及在采用气体分解的原始电化学反应装置领域中，用作充当装置基础的电极，从而，有助于例如提高电化学反应效率、减小装置尺寸、以及降低运行成本。

发明的有益效果

根据本发明的气体分解组件等具有较高处理性能并且能以较低运行成本操作。特别地，在降低电阻的同时，能促进电极中的气体分解反应，因此，能得到具有较小尺寸和较高成本效率的气体分解组件等。

附图说明

图1A是根据本发明第一实施例的气体分解组件的纵向剖视图；

图1B是沿图1A中IB-IB线的剖视图；

图2图示图1A和图1B中气体分解组件的电气配线系统；

图3A图示根据第一实施例的气体分解组件中的镍网片，该片具有通过对镍片进行穿孔所形成的结构；

图3B图示根据第一实施例的气体分解组件中的镍网片，该片具有通过编织镍线所形成的结构；

图4图示外部配线和气态流体传送通道与筒状体MEA连接的状态；

图5A是图像数据，图示银膏涂布层表面状态的扫描电子显微镜图像；

图5B是用于图5A的说明图；

图6是图示根据第一实施例的气体分解组件内部结构的剖开图；

图7是图示金属网片布置状态的纵向剖视图；

图8是图7中主要部分的放大剖视图；

图9是在阳极的电化学反应说明图；

图10是在阴极的电化学反应的说明图；

图11是图示根据本发明的气体分解组件制造方法中的主要步骤的流程图；以及

图12是根据第二实施例的气体分解组件的主要部分的放大的纵向剖视图。

具体实施方式

下面，参照附图，具体描述本发明的实施方式。

(第一实施例)

图1A是根据本发明第一实施例的气体分解组件10的纵向剖视图。图1B是沿图1A中IB-IB线的剖视图。在本实施例中，特别地，描述涉及用于分解氨气的气体分解组件的实施例。

在气体分解组件10中，阳极(第一电极)2布置成覆盖筒状固体电解质1的内表面，以及，阴极(第二电极)5布置成覆盖筒状固体电解质1的外表面；从而，形成筒状体MEA7(1、2、5)。阳极2可以称为燃料电极。阴极5可以称为空气电极。一般而言，构成筒状体MEA7(1、2、5)的筒状体可以具有例如螺线形状或螺旋形状的缠绕形状；在图1中，筒状体形成为具有正圆筒形状。虽然筒状体MEA具有例如约20毫米(mm)的内径，但其尺寸等可以根据应用筒状体MEA的装置而限定。在根据本实施例的气体分解组件10中，阳极集电体11布置成填充具有圆筒形状的筒状体MEA7的内筒。阴极集电体12布置成缠绕阴极5外表面周围。下面说明集电体的配置。<阳极集电体11>：银膏涂布层11g/镍网片11a/多孔金属体11s/中央导电棒11k

阳极2布置于筒状体MEA7内表面侧，镍网片11a和阳极2以银膏涂布层11g介于其间的方式处于接触，以从多孔金属体11s至中央导电棒11k导电。多孔金属体11s适宜是镀金属体，其可以形成为具有高孔隙率，例如Celmet(注册商标：住友电气工业株式会社)，目的在于降低下述含氨气态流体的压力损失。为了减小阳极2与阳极集电体11之间的电阻，布置银膏涂布层11g和镍网片11a。在筒状体MEA7内表面侧上，重要的是，在使多个部件(11g，11a，11s，11k)所形成集电体11的总电阻较低，同时，使阳极侧气态流体引入的压力损失较低。

<阴极集电体12>：银膏涂布布线12g+镍网片12a

在本实施例中，镍网片12a与筒状体MEA7外表面接触，以与外部配线导电。银膏涂布布线12g含有作为催化剂的银，用于促进氧气在阴极5中分解成氧离子，并且，也有助于减小阴极集电体12中的电阻。具有预定特性的银膏涂布布线12g允许氧分子由此通过，以及，允许银粒与阴极5接触。因此，表现出与由阴极5中所含有银粒提供的催化作用类似的催化作用。另外，与阴极5形成为含有银粒的情况相比，这也不太贵。

图2图示固体电解质1是氧离子导电性时图1中气体分解组件10的电气配线系统。将含氨的气态流体引入高气密筒状体MEA7的内筒，也就是，引入阳极集电体11的布置空间。当使用筒状体MEA7时，为了使气态流体在筒状体MEA7内表面侧上通过，使用多孔金属体11s。考虑到降低压力损失，如上所述，多孔金属体11s可以是多孔金属镀体，例如Celmet。在含氨的气态流体通过多孔金属体11s、镍网片11a和多孔银膏涂布层11g中孔隙的同时，其也与阳极2接触，导致下文所述的氨分解反应。

由阴极5中氧气分解反应产生氧离子O^2-，氧离子O^2-穿过固体电解质1到达阳极2。也就是说，此为氧离子(其为阴离子)移动通过固体电解质1情况下的电化学反应。

(阳极反应)：2NH₃+3O^2-→N₂+3H₂O+6e^-

具体而言，一部分氨反应：2NH₃→N₂+3H₂。这些3H₂与氧离子3O^2-反应生成3H₂O。

使空气尤其是氧气通过空间S，并将其引入阴极5。将阴极5中自氧分子离解的氧离子朝阳极2送至固体电解质1。阴极反应如下。

(阴极反应)：O₂+4e^-→2O^2-

作为电化学反应的结果，产生电力；在阳极2与阴极5之间产生电势差；电流I从阴极集电体12流到阳极集电体11。当将负载(例如用于加热气体分解组件10的加热器41)连接在阴极集电体12与阳极集电体11之间时，可以为加热器41供电。这种给加热器41的供电可以是部分供给。在大多数情况下，来自这种自发电的供给量等于或低于加热器所需总电力的一半。

在气体分解组件10中，重要的是，在布置于筒状体MEA7内表面侧上的阳极2中，使阳极集电体11电阻较低，同时，使通过阳极集电体11的气态流体的压力损失较低。在阴极侧，虽然空气不会通过筒状件，重要的是，使空气与阴极之间接触点的密度高，并且也使阴极集电体12的电阻较低。

上述的电化学反应是这样一种反应，其中，氧离子(其为阴离子)移动通过固体电解质1。在根据本发明的另一期望实施例中，例如，固体电解质1由锆酸钡(BaZrO₃)构成，并且引起下述反应：在阳极2中产生质子，并且使质子移动通过固体电解质1到达阴极5。

当使用质子导电性固体电解质1时，例如，在分解氨的情况下，在阳极2中使氨分解以产生质子、氮分子、以及电子；使质子移动通过固体电解质1到达阴极5；以及，在阴极5中，质子与氧反应以生成水(H₂O)。由于质子小于氧离子，质子以高于氧离子的速度移动通过固体电解质。据此，可以降低加热温度，同时，可以实现实用水平的分解能力。

另外，固体电解质1能形成为具有提供足够高强度的厚度。

例如，当用筒状体MEA分解氨时，将阳极布置在筒状体MEA内侧，并且使用氧离子导电性固体电解质，在筒状体MEA内侧(在阳极中)发生生成水的反应。在靠近筒状体MEA出口的低温部分处水呈水滴形式，并且会导致压力损失。与此不同，当使用质子导电性固体电解质时，质子、氧分子、以及电子在阴极中(在外侧)反应而生成水。由于外侧实质上敞开，即使水滴附着至出口附近的低温部分，也不易导致压力损失。

<根据本实施例的气体分解组件的特点>

1.阳极集电体的镍网片11a：

图1A和图1B中阳极集电体11的镍网片11a用来降低阳极集电体11的电阻，从而有助于降低气流的压力损失。阳极集电体11具有阳极2/多孔银膏涂布层11g/镍网片11a/多孔金属体(Celmet)11s/中央导电棒11k的导电路径。不使用镍网片时，多孔金属体11s与阳极2直接接触。在这种情况下，即使多孔金属体11s由镀金属体例如Celmet构成，接触电阻也变高。多孔金属体11s为具有预定厚度的片材形状；显微镜下，树枝状金属形成网状结构。当在筒状体MEA7内表面侧上插入多孔金属体11s作为第一电极集电体时，将上述片状多孔金属体11s螺旋状缠绕并插入，使得螺旋的轴心沿筒状体MEA7的轴心延伸。此多孔金属体11s具有螺旋形状，因此趋于与阳极2局部分离。特别地，当多孔金属体11s由于加热及冷却反复延伸及收缩时，会导致永久变形，从而劣化用于压迫阳极2的弹性。结果，多孔金属体11s与阳极2之间的接触面积或接触压力会减小。据此，当由多孔金属体11s与第一电极之间的直接接触建立电连接时，接触电阻变高，导致第一电极集电体的电阻增大。集电体11电阻增大导致电化学反应性能的劣化。为了增大接触面积而在阳极的整个长度上连续布置多孔金属体11s时，使所引入气态流体的压力损失增加。

相比较，通过使用金属网片，也就是镍网片11a，可以使接触电阻以下述方式降低。具体而言，由于镍网片11a具有单片形状，镍网片11a能布置成与第一电极的圆筒内表面全周接触。作为例如施加用于填充筒状体的外力(加压)、以及对填充材料量的增加进行调整的结果，镍网片11a与多孔金属体11s彼此相符，并向阳极2凸出，导致与阳极2的接触面积增大。在镍网片11a与多孔金属体11s之间的接触界面处，使金属树枝状结构互相压贴，并且进入彼此的孔隙，从而实现互相接触。据此，维持低接触电阻。

如上所述，即使使用镀金属体Celmet(注册商标)作为多孔金属体11s时，镍网片的缺少导致相对较高的接触电阻：气体分解组件10的阴极集电体12与阳极集电体11之间的电阻为例如约4欧姆(Ω)～约7欧姆。通过将镍网片11a插入此结构，可以使电阻降低至约1欧姆或更少，也就是，以大约4或者超过4的因数减小。

通过布置镍网片11a，在筒状MEA7内侧断续布置多孔金属体11s即足够。因此，在图1A所示的配置中，可以实现足够低的电阻。据此，消除了常规情况下需要在筒状MEA7整个长度上连续布置多孔金属体11s的要求。作为以间隔方式断续布置多孔金属体11s的结果，可以显著降低含氨的气态流体流动中的压力损失。结果，例如，无需施加较高负压即可抽取从半导体制造设备废气单元排出的足够大量的含氨气态流体，并且，可以降低抽出气态流体所需的电力成本。另外，可以放宽管道系统以及气体分解组件的零部件对负压的要求。因此，能提高成本效率，并且还能减少由于负压高等导致事故的风险。

镍网片的形式没有特别限制。例如，镍网片可以形成为具有筒状外形，并且可以布置成覆盖第一电极整个表面。图3A和图3B图示镍网片11a的示例。关于图3A，使单相镍片穿孔以形成网状结构。关于图3B，编织镍线以形成网状结构。这两种片材都可以使用作为镍网片11a。镍网片11a不必具有完整圆筒形状，而是可以具有其顶部打开的部分圆筒形状。

用于形成金属网片的金属材料也没有特别限制。例如，适宜采用由例如镍(Ni)、镍-铁(Ni-Fe)、镍-钴(Ni-Co)、镍-铬(Ni-Cr)、或者镍-钨(Ni-W)的材料所形成的镍网片11a。可以采用具有表面层例如镀银层的金属网片。当需要催化反应发生时，适宜采用如镍-钨(Ni-W)的材料所形成的金属网片。

2.银膏涂布层11g

如上所述，通过在阳极2内表面上布置镍网片11a，能使电阻尤其多孔金属体11s与阳极2之间的电阻减小至某种程度。然而，难以将镍网片11a布置成与阳极2内周面均匀接触。具体而言，由于接触压力的变化或网片的分离，网片与阳极2之间的电阻取决于部位而不同。因此，可能发生在阳极2整个表面上无法有效地进行气体分解反应的情况。在本实施例中，由于以二者间带有银膏涂布层11g的方式将镍网片11a布置于阳极2上，在镍网片11a与阳极2之间的整个接触区域上都能实现均匀接触。能使气体分解反应在阳极2整个表面上均匀地进行。据此，能显著提高气体分解效率。

阳极2由陶瓷形成，因此，其由于温度变化所致的伸缩量相对较小。与此不同，镍网片11a的伸缩量相对较大。据此，在长期使用期间，镍网片11a会不利地与阳极2表面分离。在本实施例中，由于设置了银膏涂布层11g，能避免此缺点。

在这种银膏涂布层中，重要的是，使银膏干燥或烧结，以提供具有高孔隙率的多孔结构。图5是图示银膏涂布层11g表面的扫描电子显微镜(SEM)图像：图5A是图像数据，而图5B是该图像数据的说明图。通过涂布以及干燥(烧结)来提供如图5中所示多孔结构的银膏是市售的。例如，可以使用由Kyoto Elex有限公司制造的DD-1240。如图5B中所示，孔隙是彼此连通的。通过形成银膏涂布层11g以使其成多孔状，大量氨分子NH₃进入多孔结构的孔隙，以与阳极中的催化剂接触，提高阳极反应发生的可能性。

为了提高气体分解反应效率，银膏涂布层11g的孔隙率适宜设定为至少10％或更高。当孔隙率低于10％时，难以引导气体进入导电膏涂布层11g。为了进一步提高效率，孔隙率适宜设定为20％～80％。为了保证涂布层的足够高强度和足够高导电率，孔隙率适宜设定为低于或等于80％。

具有高导电率的银膏涂布层11g与镍网片11a组合，导致阳极集电体11的电阻降低。具体而言，如图6至图8所示，镍网片11a布置成部分嵌置在银膏涂布层11g中。结果，镍网片11a整个区域和阳极2能以银膏涂布层11g介于其间的方式连接。

银膏涂布层11g可以具有5微米～300微米的厚度。当厚度低于5微米时，无法在镍网片11a整个区域上实现与银膏涂布层11g的均匀接触，并且难以保证足够高导电率。另一方面，当厚度超过300微米时，难以形成具有足够高孔隙率的膏涂布层。为了保证导电率和孔隙率，银膏涂布层11g更适宜形成为具有5微米～100微米的厚度。

用于形成银膏涂布层11g的处理没有特别限制。通过例如将筒状体MEA7浸渍在充满银膏的浸渍层中的浸渍处理、或者插入涂布喷嘴以在筒状体MEA7内部喷射银膏的处理，都可以形成银膏涂布层11g。

用于形成银膏涂布层11g以使其成多孔的处理也没有特别限制。为了实现上述的预定孔隙率，可以采用含有预定量粘合剂的银膏，该粘合剂在预定温度下能去除。为了抑制在去除粘合剂期间导电膏涂布层的收缩，适宜添加可升华粘合剂。例如，适宜采用含有萘基粘合剂的银膏。将银膏涂布层11g加热至预定温度使得粘合剂去除以提供多孔结构；将银膏涂布层11g进一步加热至更高温度使得银颗粒烧结；以及，结果，形成具有多孔结构的银膏涂布层11g。

虽然形成有银膏涂布层11g的区域也没有特别限制，但银膏涂布层11g适宜形成在阳极2整个表面上。通过在阳极2整个表面上形成银膏涂布层11g，即使镍网片与银膏涂布层局部分离，也不会劣化阳极2的集电能力。

在允许的情况下，银膏涂布层11g可以形成为具有预定图案。例如，银膏涂布层11g可以形成为具有带状图案或格状图案，并且与镍网片11a接触。形成为这种图案导致所使用银膏的量减少，并且降低制造成本。

3.中央导电棒11k：

在本实施例中，筒状体MEA7是筒状，以及，阳极集电体11包括中央导电棒11k。中央导电棒11k适宜由金属形成，使得至少表面层不含铬(Cr)。例如，适宜使用镍导电棒11k。这是因为，当采用含铬不锈钢时，在使用过程中，铬中毒抑制阳极2中陶瓷(例如氧化钆掺杂的二氧化铈(GDC))的功能。虽然中央导电棒11k的直径没有特别限制，但其适宜为筒状固体电解质1内径的约1/9～约1/3。例如，当内径为18毫米时，该直径适宜为约2毫米～约6毫米。当直径过大时，最大气流速度变低。当直径过小时，电阻变高，导致发电时的电压降低。具有片状形状的多孔金属体11s(Celmet片)螺旋状紧密缠绕于中央导电棒11k周围，以保持多孔金属体11s的螺旋状态。据此，可以使多孔金属体11s与中央导电棒11k之间界面处的电阻较低。

图4图示中央导电棒11k与外部配线11e之间的连接状态、以及筒状体MEA7与气态流体传送通道45之间的连接状态。氟碳树脂形成的管状接头30与筒状体MEA7端部接合。执行接合使得保持下述状态：接合部31b从管状接头30的本体部31向固体电解质1延伸，接合部31b内表面侧上所具有的O形环33邻接固体电解质1(由作为烧结体的陶瓷构成)的外表面。据此，管状接头30的接合部31b形成为具有以锥形方式变化的外径。锥形部是带螺纹的，并且将圆螺母32拧至此螺纹。通过在外径增大方向旋紧圆螺母，将接合部31b在其外表面旋紧。因此，能调节O形环33所提供的气密性。

在管状接头30的本体部31中，设置以气密方式穿透本体部31的导电贯通部37c。为了保证气密性，例如，施加密封树脂38。导电贯通部37c适宜是带螺纹的圆柱形杆，以便旋紧螺母39，用于保证与外部配线11e电连接的目的。将导电引线37b与导电贯通部37c中位于管内的端部连接。导电引线37b的另一端与连接板37a连接。

使用连接工具例如螺丝刀，用插进管状接头30的凸出孔部31a的螺丝刀旋紧螺钉34，建立连接板37a与中央导电棒11k的末端部35之间的电连接。通过用螺丝刀旋紧螺钉34，能基本上消除末端部35与连接板37a之间电连接的电阻(接触电阻)。

通过将外部配线12e围绕阴极集电体12的镍网片12a端部外周进行缠绕，能建立与外部的连接。与从阳极集电体11到外部的连接相比，由于阴极5位于筒状体MEA7外表面侧，建立连接的难度低。

气态流体传送通道45适宜是由例如树脂构成的可弹性变形管。此管的端部接合于凸出孔部31a外周，并且用紧固件47紧固。结果，能得到高度气密的连接。

在图4中，阳极集电体11与外部配线11e之间的连接、以及管状接头30与气态流体传送通道45之间的连接，二者都由非常简单并且较小的结构实现。另外，使用中央导电棒11k以及与之连接的末端部35，将这两种连接布置在与来自加热器的热硫主流分开的位置处。据此，使用氟碳树脂(其为普通的耐热或耐腐蚀树脂)，可保证长期重复使用的耐久性。中央导电棒11k与多孔金属体11s能以较低接触电阻电连接。

下面，说明组件的作用。

<阳极2>

-配置与作用-

图9是在固体电解质1是氧离子导电性情况下阳极2中电化学反应的说明图。含氨的气态流体引入阳极2并流过孔隙2h。阳极2是主要由金属颗粒链21(其表面经氧化而具有氧化层)与氧离子导电性陶瓷22构成的烧结体。氧离子导电性陶瓷22的示例包括钪稳定的氧化锆(SSZ)、钇稳定的氧化锆(YSZ)、钐稳定的二氧化铈(SDC)、镓酸镧(LSGM)、以及氧化钆稳定的二氧化铈(GDC)。

金属颗粒链21的金属适宜为镍(Ni)或含铁(Fe)的镍。更适宜为含微量约2～约10000ppm钛(Ti)的金属。

镍本身具有促进氨分解的催化作用。当镍含有微量铁或钛时，能进一步增强催化作用。当使这样的镍氧化以形成氧化镍时，由金属单体导致的促进作用能得到进一步增强。应当注意到，氨的分解反应(阳极反应)是还原反应；在所要使用的产品中，镍颗粒链具有通过烧结等形成的氧化层；作为使用此产品的结果，也使阳极中的金属颗粒链还原，并且使氧化层消失。然而，镍本身肯定有催化作用。另外，为了补偿氧化层的欠缺，镍可以含有铁或钛，以补偿催化作用的劣化。

除了催化作用之外，在阳极中，在分解反应中使用氧离子。具体而言，在电化学反应中进行分解。在阳极反应2NH₃+3O^2-→N₂+3H₂O+6e^-中，氧离子有助于显著提高氨的分解速度。在阳极反应中，产生自由电子e^-。当电子e^-留在阳极2中时，阳极反应的发生受到抑制。金属颗粒链21具有细长链形状；覆盖有氧化层21b的内容物21a由作为良好导体的金属(镍)构成。电子e^-于链状金属颗粒链的纵向顺畅流动。据此，电子e^-不会停留在阳极2中，并且经过金属颗粒链21的内容物21a到达外部。金属颗粒链21非常便利于电子e^-的通过。

综上所述，

(1)由镍颗粒链、含铁的镍链、或含铁和含钛的镍颗粒链促进分解反应(高催化作用)

(2)由氧离子促进分解(促进电化学反应中的分解)

(3)以链状金属颗粒链建立电子导电性(高电子导电性)

这些(1)、(2)、以及(3)显著促进了阳极反应。

通过简单地提高温度并且使待分解气体与催化剂接触，进行此气体的分解。另外，如图8中和图9中所示，在本实施例中，以多孔银膏涂布层11g介于二者间的方式将镍网片11a布置于阳极2表面；据此，阳极2内表面的电阻较低，并且在整个表面上大致均匀；结果，在阳极2表面的整个区域上能有效地导致阳极反应。在图8中，多孔银膏涂布层11g包括银膏部11y和孔隙部11p。在本实施例中，当在第一电极2表面上布置50微米厚的银膏涂布层11g时，第二电极集电体12与中央导电棒11k之间的阻值从0.26欧姆减小至0.20欧姆。此外，多孔的银膏涂布层11g不会阻止氨与阳极2接触。

在上述说明中，描述了固体电解质1是氧离子导电性的情况。可替代地，固体电解质1可以是质子(H⁺)导电性。在这种情况下，阳极2中的离子导电性陶瓷22可以是质子导电性陶瓷，例如，锆酸钡。

-混合与烧结-

当阳极2中的氧离子导电性金属氧化物(陶瓷)是钪稳定的氧化锆(SSZ)时，SSZ原料粉末具有约0.5微米(μm)～约50μm的平均粒径。表面经氧化的金属颗粒链21与SSZ22的混合比(摩尔比)在0.1～10的范围内。对混合物进行烧结，例如，通过将其在1000℃～1600℃温度范围下在空气气氛中保持30～180分钟。

<金属颗粒链21>

-还原沉淀过程-

金属颗粒链21适宜通过还原沉淀过程制造。在例如日本未经审查的专利申请公开No.2004-332047中，详细描述了用于金属颗粒链21的这种还原沉淀过程。这里所描述的还原沉淀过程采用三价钛(Ti)离子作为还原剂，并且沉淀含有微量钛的金属颗粒(例如镍颗粒)。据此，对钛含量进行的定量分析允许识别采用三价钛离子通过还原沉淀过程产生的颗粒。通过改变与三价钛离子共存的金属离子的类型，能得到所期望的金属颗粒；为了得到镍颗粒，与三价钛离子一起使用镍离子；添加微量铁离子，导致形成含有微量铁(trace amount of Fe)的镍颗粒链。

为了形成颗粒链，金属需要为铁磁性金属，并且还满足预定或更大尺寸。由于镍和铁是铁磁性金属，可以容易地形成金属颗粒链。在此过程期间需要满足关于尺寸的要求，在此过程中，铁磁性金属形成磁畴，导致通过磁力结合在一起，并且，在此结合状态下，实现金属沉淀以及随后的金属层生长，以导致累积为金属体。即使在通过磁力使具有预定或更大尺寸的金属颗粒结合在一起之后，金属沉淀也继续：例如，结合的金属颗粒之间边界处的颈部连同金属颗粒的其它部分一起生长为更厚。

阳极2中所含的金属颗粒链21适宜具有大于或等于5纳米(nm)并且小于或等于500纳米的平均直径D、以及大于或等于0.5微米并且小于或等于1000微米的平均长度L。平均长度L与平均直径D之比适宜大于或等于3。应当注意到，金属颗粒链21可以具有不满足这些范围的尺寸。

-氧化层的形成-

对于阳极2来说，因为要进行还原，表面氧化处理的重要性稍稍减少。

下文中，说明这种表面氧化处理。三种工艺是适宜的：(i)通过气相处理的热氧化；(ii)电解氧化；以及(iii)化学氧化。在(i)中，处理适宜以500℃～700℃在空气中进行1～30分钟；这是最简单的过程；然而，不易实现对氧化膜厚度的控制。在(ii)中，通过施加相对于标准氢电极约3伏的电势，经阳极氧化实现表面氧化；此过程具有的特点在于，通过根据表面积改变电量，能控制氧化膜的厚度；然而，对于较大面积，不易形成均匀的氧化膜。在(iii)中，通过在溶解有氧化剂如硝酸的溶液中浸渍约1分钟～约5分钟，进行表面氧化；通过改变时间、温度、或氧化剂的类型，可以控制氧化膜的厚度；然而，冲洗掉该试剂比较麻烦。虽然所有这些工艺都适宜，但(i)和(iii)更适宜。

氧化层理想地具有1纳米～100纳米范围的厚度，更适宜具有10纳米～50纳米范围的厚度。应当注意到，厚度可以不在这样的范围中。当氧化膜的厚度过小时，不足以提供催化作用；另外，即使在还原性很弱的气氛中也会导致金属化。另一方面，当氧化膜的厚度过大时，足以维持催化作用；然而，在界面处电子导电性劣化，导致发电性能的劣化。

<阴极>

-配置与作用-

图10是在固体电解质1是氧离子导电性的情况下阴极5中电化学反应的说明图。在阴极5中，引入空气尤其是氧分子。阴极5是主要由氧离子导电性陶瓷52构成的烧结体。

在这种情况下，氧离子导电性陶瓷52的适宜示例包括锶掺杂的锰酸镧(LSM，锶锰酸镧)、锶掺杂的钴酸镧(lanthanum strontiumcobaltite，LSC)、以及锶掺杂的钴酸钐(samarium strontium cobaltite，SSC)。

在根据本实施例的阴极5中，银粒布置成银膏涂布布线12g的形式。按这种形式，银粒表现出催化作用，其显著促进阴极反应：O₂+4e^-→2O^2-。结果，阴极反应能以非常高的速度进行。银粒适宜具有10纳米～100纳米的平均尺寸。

在上述说明中，描述了固体电解质1是氧离子导电性的情况。可替代地，固体电解质1可以是质子(H⁺)导电性。在这种情况下，阴极5中的离子导电性陶瓷52可以是质子导电性陶瓷，适宜是锆酸钡等。

-烧结-

适宜使用具有约0.5微米～约50微米平均尺寸的钪稳定的氧化锆(SSZ)。烧结条件是于1000℃～1600℃温度范围下在空气气氛中保持约30分钟～约180分钟。

<固体电解质>

虽然电解质1可以是固体氧化物、碳酸盐融烧物(moltencarbonate)、磷酸、固相聚合物等，但固体氧化物是优选的，因为其可以以较小尺寸使用，并且易于处理。固体氧化物1的适宜示例包括氧离子导电性氧化物，例如SSZ(钪稳定的氧化锆)、YSZ(钇稳定的氧化锆)、SDC(钐稳定的二氧化铈)、LSGM(镓酸镧)、以及GDC(氧化钆掺杂的二氧化铈)。可替代地，如上所述，可以使用质子导电性锆酸钡。

<多孔金属体>

多孔金属体11s适宜为镀金属体，其为用于阳极2的集电体的重要组成部分。多孔镀金属体适宜是镀镍多孔体例如上述的Celmet(注册商标)。镀镍多孔体能形成为具有例如大于或等于0.6并且小于或等于0.98的高孔隙率；因此，镀镍多孔体能作为用于阳极2(其作为内表面侧的电极)的集电体的组成部分，并且，也能具有非常高的透气性。当孔隙率小于0.6时，压力损失变高；当采用泵等执行强制循环时，能量效率降低，以及，例如，在离子导电部件等中导致弯曲变形，这是不适宜的。为了减小压力损失，并且抑制对离子导电部件的损坏，孔隙率适宜为大于或等于0.8，优选为大于或等于0.9。另一方面，当孔隙率大于0.98时，导电率变低，使集电能力劣化。

<根据本发明实施方式的气体分解组件制造方法>

参见图11，说明气体分解组件制造方法的概要。图11图示同时烧制阳极2和阴极5的步骤。首先购买并准备市售的筒状固体电解质1(S101)。接着，通过将用于形成阳极2和阴极5的材料溶解在溶剂中制备溶液，接着，将此溶液施加至筒状体的内表面和外表面(S102)。之后，对其上具有阳极2和阴极5的筒状体进行干燥(S103)。

在本实施例中，然后，将银膏施加至阳极2内表面达到预定厚度(S105)。施加银膏的过程没有特别限制。例如，可以将筒状体浸在银膏溶液中以形成银膏涂布层11g。然后，对银膏涂布层11g进行干燥(S105)。

在使银膏涂布层11g干燥之后，插入镍网片(S106)。然后，在预定温度下使银膏涂布层11g干燥，因而，使银膏涂布层11g成多孔的(S107)。烧制温度设定为银膏中所含可升华粘合剂的升华温度。例如，当采用萘基粘合剂时，使银膏涂布层11g在约400℃下保持预定时间以使其成多孔的。通过升华去除粘合剂，抑制了银膏涂布层11g变成多孔时的收缩，并且能使镍网片可靠地与银膏涂布层11g接触。在银膏变成多孔之后或在银膏变成多孔的同时，对银粒进行烧结。结果，形成多孔银膏涂布层11g。应当注意到，在(S106)与(S107)之间，可以执行导电棒插入步骤：在导电棒插入步骤中，将周围缠绕有多孔金属片的中央导电棒插入已经布置有金属网片的筒状体MEA中。

在使银膏涂布层11g成多孔的之后，对阳极1和阴极5的材料进行烧制(S108)。使银膏涂布层11g成多孔(S107)以及烧制阳极2和阴极5的材料(S108)可以同时进行。

除了图11中所示的制造方法，还有许多变化方式。例如，阳极2和阴极5可以分开烧制。另外，有许多变化形式。可以在全面考虑例如这些部分的形成材料、目标分解效率、以及生产成本的情况下，确定生产条件。

关于气体分解组件10，可以单独地使用单一气体分解组件10来构成气体分解装置；可替代地，可以使用并行布置的多个气体分解组件10，以构成能处理大量气体的气体分解装置。

(第二实施例)

图12是根据本发明第二实施例的气体分解组件10的纵向剖视图。本实施例具有这样一种特征，阳极集电体11具有下列配置：与阳极2接触的银膏涂布层11g/镍网片11a/银膏涂布层11h/多孔金属体11s/中央导电棒11k。也就是，在图1A和图1B中的气体分解组件10中，银膏涂布层11g、11h布置于镍网片11a的两侧。

如上所述，即使使用镀金属体Celmet(注册商标)作为多孔金属体11s，也难以控制接触压力以使其恒定。据此，镍网片11a与多孔金属体11s之间的电阻会变高。

如图12中所示，通过在镍网片11a的两侧布置银膏涂布层11g、11h，能使这些部件之间的电阻较低。另外，接触状态不会基于温度变化等而变化，并且，能稳定地维持气体分解反应。

(另一气体分解组件)

表1中描述了可以应用根据本发明气体分解组件的其它气体分解反应的示例。气体分解反应R1是第一实施例中所描述的氨/氧分解反应。另外，根据本发明的气体分解组件可以应用于所有气体分解反应R2至R8：具体而言，氨/水、氨/氮氧化物(NOx)、氢/氧/、氨/二氧化碳、挥发性有机化合物(VOC)/氧、VOC/氮氧化物、水/氮氧化物等。在这些反应的任何一种之中，第一电极并不局限于阳极，也可以是阴极。使此阴极与另一电极构成一对。

[表1]

表1中仅仅描述了大量电化学反应的几个示例。根据本发明的气体分解组件也适用于很多种其它反应。例如，表1中的反应示例限于采用氧离子导电性固体电解质的示例。然而，如上所述，采用质子(H⁺)导电性固体电解质的反应示例也是本发明的主要实施例。即使在采用质子导电性固体电解质时，在表1所述的气体的组合中，虽然经过固体电解质的离子种类是质子，最终也可以使气体分子分解。例如，在反应(R1)中，在质子导电性固体电解质的情况下，在阳极中使氨(NH₃)分解成氮分子、质子、以及电子；质子移动通过固体电解质到达阴极；电子移动通过外部电路到达阴极；以及，在阴极中，氧分子、电子、以及质子生成水分子。考虑到最终使氨与氧分子结合并分解这一方面，这种情况与采用氧离子固体电解质的情况是一样的。

(其它应用示例)

上述电化学反应是用于气体解毒的气体分解反应。也存在主要目的并非气体解毒的气体分解组件。根据本发明的气体分解组件也适用于这种电化学反应装置，例如燃料电池。

前文中描述了本发明的实施方式。然而，出于例示说明的目的给出上文披露的本发明实施方式，以及，本发明的范围并不局限于这些实施方式。本发明的范围由权利要求限定，并且涵盖权利要求的等效置换含义及范围内的所有修改。

工业实用性

根据本发明的气体分解组件可以提供一种小型装置，其中使用电化学反应来降低运行成本，并且能实现高处理性能。

附图标记列表

2      阳极(第一电极)

5      阴极(第二电极)

1      固体电解质

7      筒状体MEA

10     气体分解组件

11s    多孔金属体

11g    银膏涂布层(导电膏涂布层)

11a    镍网片(金属网片)

Claims (15)

1.一种气体分解组件，包括：

筒状体膜电极组合体(MEA)，其包括布置于内表面侧的第一电极、布置于外表面侧的第二电极、以及夹在所述第一电极与所述第二电极之间的固体电解质；以及

多孔金属体，其插入在所述筒状体MEA内表面侧，并且与所述第一电极电连接，

其中，所述气体分解组件进一步包括

形成于所述第一电极内周面的多孔导电膏涂布层，以及

布置于所述导电膏涂布层内周侧的金属网片，以及

通过所述导电膏涂布层和所述金属网片，在所述第一电极与所述多孔金属体之间建立电连接。

2.根据权利要求1所述的气体分解组件，其中，在所述多孔金属体的外周面与所述金属网片的内周面之间，形成第二多孔导电膏涂布层。

3.根据权利要求1或权利要求2所述的气体分解组件，其中，所述金属网片形成为具有筒状外形，并且布置成覆盖所述第一电极的整个表面。

4.根据权利要求1至权利要求3中任一项权利要求所述的气体分解组件，其中，所述多孔导电膏涂布层由含有银粒的膏形成。

5.根据权利要求1至权利要求4中任一项权利要求所述的气体分解组件，其中，所述多孔导电膏涂布层形成于所述第一电极的整个表面。

6.根据权利要求1至权利要求5中任一项权利要求所述的气体分解组件，其中，所述多孔导电膏涂布层形成为具有带状图案或格状图案。

7.根据权利要求1至权利要求6中任一项权利要求所述的气体分解组件，其中，所述第一电极和/或所述第二电极是一种烧结体，其包含离子导电性陶瓷和主要含镍(Ni)的金属颗粒链。

8.根据权利要求1至权利要求7中任一项权利要求所述的气体分解组件，其中，所述固体电解质具有氧离子导电性或质子导电性。

9.根据权利要求1至权利要求8中任一项权利要求所述的气体分解组件，其中，将第一气态流体引入所述第一电极，将第二气态流体引入所述第二电极，以及，从所述第一电极和所述第二电极输出电力。

10.根据权利要求9所述的气体分解组件，进一步包括加热器，其中，将所述电力供至所述加热器。

11.一种发电装置，包括根据权利要求9或权利要求10中所述的气体分解组件、以及将所述电力供给另外的电气装置的供电部件。

12.一种气体分解组件制造方法，包括：

准备筒状体膜电极组合体(MEA)的步骤，该筒状体MEA包括布置于内表面侧的第一电极、布置于外表面侧的第二电极、以及夹在所述第一电极与所述第二电极之间的固体电解质；

形成导电膏涂布层的步骤，通过施加预定厚度的含粘合剂的导电膏，在所述筒状体MEA的所述第一电极的内周面上形成导电膏涂布层；

在所述导电膏涂布层的内周侧布置所述金属网片的步骤；

插入步骤，将周围缠绕有多孔金属片的中央导电棒，插入已经布置有所述金属网片的所述筒状体MEA中；以及

使所述导电膏涂布层形成多孔的步骤，通过加热在所述插入步骤中得到的所述筒状体MEA，以去除所述导电膏中的所述粘合剂。

13.根据权利要求12所述的气体分解组件制造方法，进一步包括形成第二导电膏涂布层的步骤，通过将所述导电膏施加至所述多孔金属体的外周面，形成第二导电膏涂布层。

14.根据权利要求12或权利要求13所述的气体分解组件制造方法，其中，在形成所述导电膏涂布层的步骤中，所述导电膏涂布层形成为含有能升华的粘合剂，以及

通过使能升华的粘合剂升华，执行使所述导电膏涂布层形成多孔的步骤。

15.根据权利要求12至权利要求14中任一项权利要求所述的气体分解组件制造方法，其中，所述导电膏是含银粒导电膏，其通过加热去除所述粘合剂而成为多孔。

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