CN110566319A - 电化学反应器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种电化学反应器。在具备蜂窝体的电化学反应器中，设置为使得能够合适地净化NOx。在配置于内燃机(1)的排气通道中的电化学反应器(45)中，具备形成有多个隔室(72)的蜂窝体(71)，蜂窝体具备上游侧部分蜂窝体(71a)和下游侧部分蜂窝体(71b)。上游侧部分蜂窝体具备多个第1隔室(72a)、和经由包含离子传导性固体电解质的间隔壁基材而与第1隔室相邻的多个第2隔室(72b)，下游侧部分蜂窝体具备多个第3隔室(72c)、和经由间隔壁基材而与第3隔室相邻的多个第4隔室(72d)。第1隔室和第4隔室具有阴极层(77)，第2隔室和第3隔室具有阳极层(76)。通过第1隔室流动的废气全都流入第3隔室中，通过第2隔室流动的废气全都流入第4隔室中。

Description

电化学反应器
技术领域
本发明涉及一种配置于内燃机的排气通道中的电化学反应器。
背景技术
以往以来，已知一种电化学反应器，其具备离子导电性的固体电解质、和设置在固体电解质的表面上的阳极(アノード)层和阴极(カソード)层(例如专利文献1、2)。在这样的电化学反应器中，通过使电流通过阳极层和阴极层而流动，能够在阴极层上将废气中的NOx净化。
作为这样的电化学反应器，已知形成为如下的电化学反应器，其具备包含固体电解质的蜂窝体，在蜂窝体的各隔室中设置有阳极层或阴极层(例如专利文献1)。特别是，专利文献1中记载的电化学反应器构成为使得：在相邻的二个隔室之中的一个隔室中设置有阳极层，在另一个隔室中设置有阴极层。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开昭61-078421号公报
专利文献2：日本特开2003-047827号公报
发明内容
发明所要解决的课题
如上所述，废气中的NOx的净化在阴极层上进行。由此，在如上所述构成为使得具备蜂窝体的电化学反应器中，通过仅设置有阳极层的隔室流动的废气中的NOx未被净化，因此不能合适地净化废气中的NOx。
本发明鉴于上述课题而完成，其目的在于，在具备蜂窝体的电化学反应器中，使得能够合适地净化NOx。
用于解决课题的手段
本发明为了解决上述课题而完成，其主旨如下。
(1)一种电化学反应器，配置于内燃机的排气通道中，
所述电化学反应器具备形成有多个隔室的蜂窝体，该蜂窝体具备上游侧部分蜂窝体和相比于该上游侧部分蜂窝体更靠废气流动方向下游侧配置的下游侧部分蜂窝体，
所述上游侧部分蜂窝体具备多个第1隔室、和配置为使得经由包含离子传导性固体电解质的间隔壁基材而至少部分地与该第1隔室相邻的多个第2隔室，在划定所述第1隔室的间隔壁基材的表面上设置有阴极层，在划定所述第2隔室的间隔壁基材的表面上设置有阳极层，
所述下游侧部分蜂窝体具备多个第3隔室、和配置为使得经由包含离子传导性固体电解质的间隔壁基材而至少部分地与该第3隔室相邻的多个第4隔室，在划定所述第3隔室的间隔壁基材的表面上设置有阳极层，在划定所述第4隔室的间隔壁基材的表面上设置有阴极层，
所述电化学反应器构成为使得通过所述第1隔室流动的废气全都流入所述第3隔室中，通过所述第2隔室流动的废气全都流入第4隔室中。
(2)根据上述(1)所述的电化学反应器，其中，
所述上游侧部分蜂窝体与所述下游侧部分蜂窝体的间隔壁基材彼此相互结合，
所述第1隔室的阴极层与所述第3隔室的阳极层在废气流动方向上间隔地配置成使得彼此不接触，所述第2隔室的阳极层与所述第4隔室的阴极层在废气流动方向上间隔地配置成使得彼此不接触。
(3)根据上述(1)或(2)所述的电化学反应器，其中，
所述蜂窝体在所述上游侧部分蜂窝体和所述下游侧部分蜂窝体之间具备由与所述固体电解质相比离子传导性低的材料形成的间隔物。
(4)根据上述(1)至(3)中任一项所述的电化学反应器，其中，
所述蜂窝体的隔室构成为具有四边形的截面，
所述蜂窝体形成为使得一个所述第1隔室与4个第2隔室在四个方向(四方)相邻(即，在四个边相邻)并且一个所述第2隔室与4个第1隔室在四个方向相邻(即，在四个边相邻)，并且形成为使得一个所述第3隔室与4个第4隔室在四个方向相邻(即，在四个边相邻)并且一个所述第4隔室与4个所述第3隔室在四个方向相邻(即，在四个边相邻)。
发明效果
根据本发明，在具备蜂窝体的电化学反应器中，使得能够合适地净化NOx。
附图说明
【图1】图1是内燃机的概略的构成图。
【图2】图2是反应器的截面侧视图。
【图3】图3是示意性地示出图2的由虚线表示的区域的放大截面图。
【图4】图4是沿着图3的线IV-IV观察的上游侧部分蜂窝体的放大截面图。
【图5】图5是概略地示出蜂窝体的间隔壁中发生的反应的图。
【图6】图6为示出具备与第一实施方式不同的构成的蜂窝体的反应器中的废气的流动的图。
【图7】图7为示出第一实施方式中涉及的具备蜂窝体的反应器中的废气的流动的图。
【图8】图8是示意性地示出第二实施方式中涉及的反应器的构成的、与图3同样的放大截面图。
【图9】图9是概略地示出第一实施方式中涉及的具备蜂窝体的反应器的图。
符号说明
1 内燃机
10 内燃机本体
20 燃料供给装置
30 吸气系统
40 排气系统
44 废气净化催化剂
45 电化学反应器
50 控制装置
71 蜂窝体
72 隔室
73 间隔壁
75 间隔壁基材
76 阳极层
77 阴极层
81 电源装置
具体实施方式
以下，参考附图而对本发明的实施方式进行详细说明。需要说明的是，在以下的说明中，对相同的构成要素赋予相同的参考编号。
＜第一实施方式＞
《内燃机整体的说明》
首先，参考图1，对装载了第一实施方式中涉及的电化学反应器的内燃机1的构成进行说明。图1是内燃机1的概略的构成图。如图1所示，内燃机1具备内燃机本体10、燃料供给装置20、吸气系统30、排气系统40和控制装置50。
内燃机本体10具备形成有多个气缸11的气缸体、形成有吸气端口和排气端口的气缸盖、和曲柄箱。在各气缸11内配置有活塞，并且各气缸11连通至吸气端口和排气端口。
燃料供给装置20具备燃料喷射阀21、输送管22、燃料供给管23、燃料泵24和燃料罐25。燃料喷射阀21配置于气缸盖上，使得将燃料直接喷射至各气缸11内。由燃料泵24压送的燃料经由燃料供给管23而供给至输送管22，从燃料喷射阀21喷射至各气缸11内。
吸气系统30具备吸气歧管31、吸气管32、空气净化器33、增压机5的压缩机34、中间冷却器35、和节流阀36。各气缸11的吸气端口经由吸气歧管31和吸气管32而连通至空气净化器33。在吸气管32内设置有将吸入空气进行压缩并排出的增压机5的压缩机34、和将利用压缩机34压缩的空气进行冷却的中间冷却器35。节流阀36利用节流阀驱动致动器37而进行开闭驱动。
排气系统40具备排气歧管41、排气管42、增压机5的涡轮43、废气净化催化剂44和电化学反应器(以下简称为“反应器”)45。各气缸11的排气端口经由排气歧管41和排气管42而连通至废气净化催化剂44，废气净化催化剂44经由排气管42而连通至反应器45。废气净化催化剂44例如是三效催化剂、NOx吸藏还原催化剂，达到一定的活性温度以上时，将NOx、未燃HC等废气中的成分净化。在排气管42内，设置有利用废气的能量而旋转驱动的增压机5的涡轮43。需要说明的是，废气净化催化剂44可在废气流动方向上设置于反应器45的下游侧。
控制装置50具备电子控制单元(ECU)51和各种传感器。作为各种传感器，例如可列举对在吸气管32内流动的吸气气体的流量进行检测的流量传感器52、对废气的空燃比进行检测的空燃比传感器53、对流入反应器45中的废气的NOx浓度进行检测的NOx传感器54等，这些传感器连接至ECU51。另外，各种传感器中，也包含对内燃机1的负荷进行检测的负荷传感器55、用于检测内燃机转速的曲柄角传感器56，这些传感器也连接至ECU51。另外，ECU51连接至对内燃机1的运转进行控制的各致动器。在图1中所示的例子中，ECU51连接至燃料喷射阀21、燃料泵24和节流阀驱动致动器37，并控制着这些致动器。
《电化学反应器的构成》
接着，参考图2～图4对本实施方式中涉及的反应器45的构成进行说明。图2是反应器45的截面侧视图。如图2所示，反应器45具备形成有多个隔室72的蜂窝体71。蜂窝体71具备多个间隔壁73，由间隔壁73划定多个隔室72。各隔室72形成为使得在蜂窝体71的轴线方向上(即，通过反应器45而流动的废气的流动方向上)延伸，并且具有四边形的截面。间隔壁73具备彼此平行地延伸的多个第1间隔壁、和相对于这些第1间隔壁垂直且彼此平行地延伸的多个第2间隔壁。隔室72由这些第1间隔壁和第2间隔壁划定，彼此平行地延伸。流入反应器45中的废气通过多个隔室72流动。
图3是示意性地示出图2的由虚线表示的区域的放大截面图。图中的箭头表示通过反应器45流动的废气流动的方向。如图3所示，蜂窝体71具备上游侧部分蜂窝体71a和下游侧部分蜂窝体71b。下游侧部分蜂窝体71b在废气的流动方向(图中的箭头的方向)上配置于上游侧部分蜂窝体71a的下游侧。
上游侧部分蜂窝体71a的间隔壁73具备：形成于上游侧部分蜂窝体71a中的将隔室进行划定的间隔壁基材75、在间隔壁基材75的一个表面上配置的阳极层76、和在间隔壁基材75的与配置了阳极层76的表面相反一侧的表面上配置的阴极层77。
间隔壁基材75包含具有质子传导性的多孔固体电解质。作为固体电解质，例如使用钙钛矿型金属氧化物MM’1-xRxO3-α(M＝Ba、Sr、Ca，M’＝Ce、Zr，R＝Y、Yb，例如，SrZrxYb1- xO3-α、SrCeO3、BaCeO3、CaZrO3、SrZrO3等)、磷酸盐(例如，SiO2-P2O5系玻璃等)、金属掺杂SnxIn1-xP2O7(例如，SnP2O7等)或沸石(例如，ZSM-5)。
阳极层76和阴极层77均包含Pt、Pd或Rh等贵金属。另外，阳极层76包含能够保持(即，能够吸附和/或能够吸收)水分子的材料。作为能够保持水分子的材料，具体可列举沸石、硅胶、活性氧化铝等。另一方面，阴极层77包含能够保持(即，能够吸附和/或能够吸收)NOx的材料。作为能够保持NOx的材料，具体可列举K、Na等碱金属，Ba等碱土金属，La等稀土类等。
图4是沿着图3的线IV-IV观察的上游侧部分蜂窝体71a的放大截面图。由图3和图4可知，上游侧部分蜂窝体71a的隔室72具备多个第1隔室72a、和配置为使得经由间隔壁73(间隔壁基材75)而与第1隔室72a相邻的多个第2隔室72b。
由图4可知，在本实施方式中，上游侧部分蜂窝体71a的隔室72形成为使得具有正方形的截面。上游侧部分蜂窝体71a形成为使得：一个第1隔室72a经由间隔壁73与4个第2隔室72b在四个方向相邻，并且一个第2隔室72b经由间隔壁73与4个第1隔室72a在四个方向相邻。即，上游侧部分蜂窝体71a形成为使得第1隔室72a和第2隔室72b交替地配置。
在将第1隔室72a划定的间隔壁基材75的表面上，仅设置阳极层76和阴极层77之中的阴极层77。由图4可知，在构成将截面为四边形的第1隔室72a划定的4个边的间隔壁基材75的全部表面上设置有阴极层77。因此，第1隔室72a形成为使得被阴极层77包围。
另一方面，在将第2隔室72b划定的间隔壁基材75的表面上，仅设置阳极层76和阴极层77之中的阳极层76。由图4可知，在构成将截面为四边形的第2隔室72b划定的4个边的间隔壁基材75的全部表面上设置有阳极层76。因此，第2隔室72b形成为使得被阳极层76包围。
在这样地构成的上游侧部分蜂窝体71a中，相邻的二个隔室72之中的一个是第1隔室72a，另一个是第2隔室72b。因此，在上游侧部分蜂窝体71a的相邻的二个隔室72之间设置的间隔壁73中，阳极层76、包含固体电解质的间隔壁基材75、阴极层77依次层叠。
下游侧部分蜂窝体71b与上游侧部分蜂窝体71a相同地构成。因此，下游侧部分蜂窝体71b的间隔壁73也具备间隔壁基材75、阳极层76和阴极层77。另外，由图3可知，下游侧部分蜂窝体71b的隔室72具备多个第3隔室72c、和配置为使得经由间隔壁73(间隔壁基材75)而与第3隔室72c相邻的多个第4隔室72d。
下游侧部分蜂窝体71b的隔室72也与上游侧部分蜂窝体71a的隔室72相同地形成为使得具有正方形的截面。下游侧部分蜂窝体71b形成为使得：一个第3隔室72c经由间隔壁73而与4个第4隔室72d在四个方向相邻，并且一个第4隔室72d经由间隔壁73而与4个第3隔室72c在四个方向相邻。即，下游侧部分蜂窝体71b形成为使得第3隔室72c和第4隔室72d交替地配置。
在将第3隔室72c划定的间隔壁基材75的表面上，仅设置阳极层76和阴极层77之中的阳极层76。因此，在构成将截面为四边形的第3隔室72c划定的4个边的间隔壁基材75的全部表面上设置有阳极层76。因此，第3隔室72c形成为使得被阳极层76包围。
另一方面，在将第4隔室72d划定的间隔壁基材75的表面上，仅设置阳极层76和阴极层77之中的阴极层77。因此，在构成将截面为四边形的第4隔室72d划定的4个边的间隔壁基材75的全部表面上设置有阴极层77。因此，第4隔室72d形成为使得被阴极层77包围。
在这样地构成的下游侧部分蜂窝体71b中，相邻的二个隔室72之中的一个是第3隔室72c，另一个是第4隔室72d。因此，在下游侧部分蜂窝体71b的相邻的二个隔室72之间设置的间隔壁中，阳极层76、包含固体电解质的间隔壁基材75、阴极层77依次层叠。
在本实施方式中，上游侧部分蜂窝体71a和下游侧部分蜂窝体71b的间隔壁基材75彼此相互结合。具体地，上游侧部分蜂窝体71a的间隔壁基材75的下游侧端面与下游侧部分蜂窝体71b的间隔壁基材75的上游侧端面彼此结合。特别是，在本实施方式中，蜂窝体71的间隔壁基材75在不划分为上游侧部分和下游侧部分的状态下形成为一体。
另外，上游侧部分蜂窝体71a与下游侧部分蜂窝体71b彼此结合为使得：第1隔室72a与第3隔室72c连通，第2隔室72b与第4隔室72d连通。特别是，在本实施方式中，关于上游侧部分蜂窝体71a和下游侧部分蜂窝体71b，除了阳极层76和阴极层77的构成以外相同地形成。由此，上游侧部分蜂窝体71a与下游侧部分蜂窝体71b结合为使得：一个第1隔室72a连通至一个第3隔室72c，一个第2隔室72b连通至一个第4隔室72d。总之，在本实施方式的反应器45中，通过第1隔室72a流动的废气全都流入第3隔室72c中，通过第2隔室72b流动的废气全都流入第4隔室72d中。
另外，反应器45具备电源装置81、电流计82和电流调节装置83。电源装置81的正极连接至阳极层76，电源装置81的负极连接至阴极层77。
电流调节装置83构成为使得：能够使按照从阳极层76通过间隔壁基材75而流动至阴极层77的方式供给的电流的大小变化。另外，电流调节装置83构成为使得：能够使施加于阳极层76和阴极层77之间的电压变化。
电源装置81与电流计82串联地连接。另外，电流计82连接至ECU51，将检测出的电流值发送至ECU51。另外，电流调节装置83连接至ECU51，由ECU51控制。在本实施方式中，电流调节装置83被控制为使得由电流计82检测出的电流值成为目标值。
需要说明的是，在图3中所示的例子中，上游侧部分蜂窝体71a的阳极层76和阴极层77以及下游侧部分蜂窝体71b的阳极层76和阴极层77连接至各自的电源装置81、电流计82和电流调节装置83。但是，上游侧部分蜂窝体71a的阳极层76和阴极层77以及下游侧部分蜂窝体71b的阳极层76和阴极层77也可连接至共同的一个电源装置81、电流计82和电流调节装置83。
《利用反应器的净化》
参考图5，对在如上所述构成的反应器45中发生的反应进行说明。
图5是概略地示出在蜂窝体71的间隔壁73处发生的反应的图。在反应器45中，电流从电源装置81流动至阳极层76和阴极层77时，在阳极层76和阴极层77处分别发生下式那样的反应。
阳极侧：H2O→2H++O2-…(1)
2HC+3O2-→H2O+CO2+6e…(2)
CO+O2-→CO2+2e…(3)
阴极侧：2NO+4H++4e→N2+2H2O…(4)
即，在阳极层76中，保持于阳极层76中的水分子进行电解而生成氧离子和质子。所生成的氧离子在废气中包含未燃的HC、CO等的情况下与这些HC、CO进行反应，生成二氧化碳、水。另一方面，在阳极层76处生成的质子通过包含质子传导性固体电解质的间隔壁基材75内从阳极层76向阴极层77移动。在阴极层77处，阴极层77中保持的NO与质子和电子进行反应而生成氮气和水分子。需要说明的是，在阳极层76的周围不存在HC、CO时，发生下述式(5)那样的反应而生成氧气，所生成的氧气释放到废气中。
2H2O→4H++O2+4e…(5)
由以上所述，根据本实施方式，通过使电流从反应器45的电源装置81向阳极层76和阴极层77流动，能够将废气中的NO还原为N2并净化。此外，在本实施方式中，通过使电流从反应器45的电源装置81流动，能够将废气中的HC、CO氧化并净化。
需要说明的是，阳极层76可包含如下的二个层：包含具有导电性的贵金属的导电层、和包含能够保持水分子的材料的水分子保持层。在此情况下，在间隔壁基材75的表面上配置导电层，在导电层的与间隔壁基材75侧相反一侧的表面上配置水分子保持层。
同样地，阴极层77可包含如下的二个层：包含具有导电性的贵金属的导电层、和包含能够保持NOx的材料的NOx保持层。在此情况下，在间隔壁基材75的表面上配置导电层，在导电层的与间隔壁基材75侧相反一侧的表面上配置NOx保持层。
另外，在本实施方式中，反应器45的间隔壁基材75包含质子传导性固体电解质。但是，间隔壁基材75也可构成为使得包含氧离子传导性固体电解质等其它离子传导性固体电解质，来替代质子传导性固体电解质。
此外，在上述实施方式中，各隔室72形成为使得其截面形状成为四边形。但是，各隔室72也可形成为使得其截面形状成为与四边形不同的形状，例如，六边形、八边形。但是，在此情况下，在相邻的隔室72中的一部分中，均仅具有阳极层76或仅具有阴极层77。如此，在相邻的隔室72之间不发生离子通过间隔壁基材75的移动，因此无法进行NOx等的净化。
需要说明的是，在以使得包括这些方式进行表述时，可以说，上游侧部分蜂窝体71a的第1隔室72a和第2隔室72b配置为使得经由间隔壁基材75而至少部分地相邻。同样地可以说，下游侧部分蜂窝体71b的第3隔室72c和第4隔室72d配置为使得经由间隔壁基材75而至少部分地相邻。
《效果》
接着，参考图6和图7，对基于第一实施方式中涉及的反应器45的效果进行说明。图6为示出具备与上述实施方式不同构成的蜂窝体71’的反应器45’中的废气的流动的图。废气在图中在由箭头表示的方向上流动。在图6中所示的反应器45’中，一个隔室构成为使得：从蜂窝体71’的上游端至下游端仅具有阳极层和阴极层之中的一方。
具体地，在图6中所示的蜂窝体71’中，相邻的二个隔室之中的一个形成为第1隔室72a’，另一个形成为第2隔室72b’。而且，在图6中所示的例子中，在蜂窝体71’的划定第1隔室72a’的间隔壁基材75的表面上仅设置有阴极层77，在划定第2隔室72b’的间隔壁基材75的表面上仅设置有阳极层76。
如图6所示构成的反应器45’中在如图中箭头所表示的那样包含HC、CO、NOx的废气流入时，包含HC、CO、NOx的废气分别流入第1隔室72a’和第2隔室72b’中。由于第1隔室72a’具有阴极层77，因此电流从电源装置81向阳极层76和阴极层77流动时，在第1隔室72a’中进行由上述式(4)表示的反应，废气中的NOx被净化。但是，由于第1隔室72a’不具有阳极层76，因而即使电流从电源装置81流动，在第1隔室72a’中也不发生上述式(1)～(3)中所示的反应，废气中的HC、CO不被净化。即，在第1隔室72a’中，废气中的NOx被净化，但是HC、CO不被净化而原样地从第1隔室72a’流出。
另一方面，由于第2隔室72b’具有阳极层76，因此电流从电源装置81向阳极层76和阴极层77流动时，在第2隔室72b’中进行由上述式(1)～(3)表示的反应，废气中的HC、CO被净化。但是，由于第2隔室72b’不具有阴极层77，因而即使电流从电源装置81流动，在第2隔室72b’中也不发生由上述式(4)表示的反应，废气中的NOx不被净化。即，在第2隔室72b’中，废气中的HC、CO被净化，但是NOx不被净化而原样地从第2隔室72b’流出。这样地，在图6中与上述实施方式不同，在如图6所示构成的反应器45’中，不能充分地净化废气中的HC、CO和NOx。
图7为示出上述实施方式中涉及的具备蜂窝体71的反应器45中的废气的流动的图。废气在图中在由箭头表示的方向上流动。包含HC、CO、NOx的废气流入本实施方式的构成的反应器45的第1隔室72a中时，由于第1隔室72a具有阴极层77，因此废气中的NOx被净化。因此，从第1隔室72a流出包含HC和CO以及N2的废气。此废气流入第3隔室72c中时，由于第3隔室72c具有阳极层76，因此废气中的HC、CO被净化。其结果，从通过第1隔室72a和第3隔室72c流动的废气中将HC、CO和NOx全都净化。
同样地，包含HC、CO、NOx的废气流入第2隔室72b中时，由于第2隔室72b具有阳极层76，因此废气中的HC、CO被净化。因此，从第2隔室72b流出包含CO2和NO的废气。此废气流入第4隔室72d中时，第4隔室72d具有阴极层77，因此废气中的NOx被净化。其结果，从通过第2隔室72b和第4隔室72d流动的废气中将HC、CO和NOx全都净化。这样地，根据本实施方式的反应器45，能够将废气中的HC、CO和NO全都净化。
另外，在本实施方式中，如图4所示，在将第1隔室72a(和第4隔室72d)划定的间隔壁基材75的整面上设置有阴极层77。同样地，在将第2隔室72b(和第3隔室72c)划定的间隔壁基材75的整面上设置有阳极层76。由此，抑制了阴极层77和阳极层76意外发生短路这一情况。
进一步，在本实施方式中，间隔壁形成为蜂窝状。由此，能够尽量地增大具备阳极层、间隔壁基材和阴极层的间隔壁与废气接触的面积，其结果，能够提高废气的净化率。
＜第二实施方式＞
接着，参考图8和图9，对第二实施方式中涉及的电化学反应器进行说明。第二实施方式中涉及的电化学反应器的构成基本上与第一实施方式中涉及的电化学反应器的构成是相同的。因此，在下文中主要对与第一实施方式中涉及的电化学反应器不同的部分进行说明。
图8是示意性地示出第二实施方式中涉及的反应器45的构成的、与图3同样的放大截面图。由图8可知，在本实施方式中，在上游侧部分蜂窝体71a和下游侧部分蜂窝体71b之间，设置有间隔物91。具体地，在上游侧部分蜂窝体71a的间隔壁基材75的下游侧端面和下游侧部分蜂窝体71b的上游侧端面之间设置有间隔物91。间隔物91在与蜂窝体71的轴线垂直的截面中具有与上游侧部分蜂窝体71a和下游侧部分蜂窝体71b相同的截面形状。
另外，间隔物91由与间隔壁基材75的固体电解质相比质子传导性(或离子传导性)低的材料形成。例如，间隔物91由绝缘性的材料形成。具体地，间隔物91例如由氧化铝、堇青石等形成。
在本实施方式中，通过这样地设置绝缘性的间隔物91，抑制了上游侧部分蜂窝体71a的阴极层77和下游侧部分蜂窝体71b的阳极层76之间的质子的移动。同样地，抑制了上游侧部分蜂窝体71a的阳极层76和下游侧部分蜂窝体71b的阴极层77之间的质子的移动。
在第一实施方式中涉及的反应器45中，在第1隔室72a中，存在质子中的一部分不与NOx进行反应而作为氢释放到废气中的可能性。关于其理由，参考图9在以下说明。图9是概略地示出第一实施方式中涉及的具备蜂窝体的反应器的图。
在第1隔室72a中，利用上述式(4)将废气中的NOx净化。因此，在第1隔室72a内流动的废气中的NOx浓度在第1隔室72a的上游侧的区域(图中的A)处高，随着向下游侧推进而降低，在下游侧的区域(图中的B)处变为最低。此处，关于上述式(4)的反应的速度，NOx的浓度越高则越快。因此，在第1隔室72a的下游侧的区域B处，式(4)的反应的速度慢。
另一方面，在第3隔室72c中，根据上述式(1)～(3)和(5)，生成质子。因此，流过第3隔室72c的废气中的水蒸气浓度、HC浓度和CO浓度在第3隔室72c的上游侧的区域(图中的C)处高，随着向下游侧推进而降低，在下游侧的区域(图中的D)处变为最低。此处，关于上述式(1)～(3)和(5)的反应的速度，水蒸气浓度、HC浓度和CO浓度越高则越快。因此，在第3隔室72c的上游侧的区域C处，式(4)的反应速度快，因此生成大量质子。
在没有设置间隔物91的情况下，在第3隔室72c的上游侧的区域C处生成的大量质子中的一部分通过包含固体电解质的间隔壁基材75的表面附近而移动至第1隔室72a的下游侧的区域B。但是，在第1隔室72a的下游侧的区域B处上述式(4)的反应的速度慢。因此，从第3隔室72c移动至第1隔室72a的质子中的一部分不与NOx进行反应，而是作为氢释放至废气中。因此，在第3隔室72c中，由于生成不与NOx进行反应的质子而消耗了能量，有可能招致燃耗的恶化。
与此相对，在本实施方式中涉及的反应器45中，在上游侧部分蜂窝体71a和下游侧部分蜂窝体71b之间设置有绝缘性的间隔物91。由此，抑制了在第3隔室72c中生成的质子移动至第1隔室72a，因此抑制了如下的情况：在第1隔室72a中质子中的一部分不与NOx进行反应而作为氢释放到废气中。其结果，能够抑制燃耗的恶化。

Claims (4)

1.一种电化学反应器，配置于内燃机的排气通道中，
所述电化学反应器具备形成有多个隔室的蜂窝体，该蜂窝体具备上游侧部分蜂窝体和相比于该上游侧部分蜂窝体更靠废气流动方向下游侧配置的下游侧部分蜂窝体，
所述上游侧部分蜂窝体具备多个第1隔室、和配置为使得经由包含离子传导性固体电解质的间隔壁基材而至少部分地与该第1隔室相邻的多个第2隔室，在划定所述第1隔室的间隔壁基材的表面上设置有阴极层，在划定所述第2隔室的间隔壁基材的表面上设置有阳极层，
所述下游侧部分蜂窝体具备多个第3隔室、和配置为使得经由包含离子传导性固体电解质的间隔壁基材而至少部分地与该第3隔室相邻的多个第4隔室，在划定所述第3隔室的间隔壁基材的表面上设置有阳极层，在划定所述第4隔室的间隔壁基材的表面上设置有阴极层，
所述电化学反应器构成为使得通过所述第1隔室流动的废气全都流入所述第3隔室中，通过所述第2隔室流动的废气全都流入第4隔室中。
2.根据权利要求1所述的电化学反应器，其中，
所述上游侧部分蜂窝体与所述下游侧部分蜂窝体的间隔壁基材彼此相互结合，
所述第1隔室的阴极层与所述第3隔室的阳极层在废气流动方向上间隔地配置成使得彼此不接触，所述第2隔室的阳极层与所述第4隔室的阴极层在废气流动方向上间隔地配置成使得彼此不接触。
3.根据权利要求1或2所述的电化学反应器，其中，
所述蜂窝体在所述上游侧部分蜂窝体和所述下游侧部分蜂窝体之间具备由与所述固体电解质相比离子传导性低的材料形成的间隔物。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的电化学反应器，其中，
所述蜂窝体的隔室构成为具有四边形的截面，
所述蜂窝体形成为使得一个所述第1隔室与4个第2隔室在四个方向相邻并且一个所述第2隔室与4个第1隔室在四个方向相邻，并且形成为使得一个所述第3隔室与4个第4隔室在四个方向相邻并且一个所述第4隔室与4个所述第3隔室在四个方向相邻。
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