JP2010247033A - Gas detoxifying apparatus - Google Patents

Gas detoxifying apparatus Download PDF

Info

Publication number
JP2010247033A
JP2010247033A JP2009097496A JP2009097496A JP2010247033A JP 2010247033 A JP2010247033 A JP 2010247033A JP 2009097496 A JP2009097496 A JP 2009097496A JP 2009097496 A JP2009097496 A JP 2009097496A JP 2010247033 A JP2010247033 A JP 2010247033A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
gas
flow path
ammonia
metal
electrode
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2009097496A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Daiki Mori
大樹 森
Toshiyuki Kuramoto
敏行 倉本
Masatoshi Mashima
正利 真嶋
Toshio Ueda
登志雄 上田
Eiryo Takasuka
英良 高須賀
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sumitomo Electric Industries Ltd
Original Assignee
Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sumitomo Electric Industries Ltd filed Critical Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority to JP2009097496A priority Critical patent/JP2010247033A/en
Publication of JP2010247033A publication Critical patent/JP2010247033A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Treating Waste Gases (AREA)
  • Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an ammonia decomposing apparatus which is (1) miniaturized and capable of detoxifying a harmful gas efficiently and (2) operable at a low running cost. <P>SOLUTION: The ammonia decomposing apparatus 10 includes an MEA comprising paired electrodes 2 and 3 and an electrolyte 1 held between the paired electrodes. The paired electrodes are provided with flow paths 11 and 12 for introducing a gas respectively. Of the two, at least the flow path of the electrode to which the gas containing a chemical component is introduced is provided with at least one folded part T, and the flow path having the folded part is occupied by a metal porous body 7 or 8 provided with continuous pores. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、ガス除害装置であって、より具体的には、空気、廃ガス等に含まれる有害ガスを、効率よく、低圧損で分解することができる、ガス除害装置に関するものである。   The present invention relates to a gas abatement apparatus, and more particularly to a gas abatement apparatus that can efficiently decompose harmful gas contained in air, waste gas, etc. with low pressure loss. .

アンモニアは農業や工業に不可欠の化合物であるが、ヒトには有害であるので、水中や大気中のアンモニアを分解する方法が、多く開示されてきた。たとえば、高濃度のアンモニアを含む水からアンモニアを分解除去するために、噴霧状のアンモニア水を空気流と接触させて空気中にアンモニアを分離して、次亜臭素酸溶液または硫酸と接触させる方法が提案されている(特許文献1)。また、上記と同じプロセスで空気中にアンモニアを分離して触媒により燃焼させる方法の開示もなされている(特許文献2)。また、アンモニア含有排水を触媒を用いて分解して、窒素と水とに分解する方法が提案されている(特許文献3)。アンモニア分解反応の触媒については、遷移金属成分を含む多孔質カーボン粒子、マンガン組成物、鉄−マンガン組成物(特許文献3)、クロム化合物、銅化合物、コバルト化合物(特許文献4)、アルミナ製3次元網状構造体に担持された白金(特許文献5)などが公表されている。上記の触媒を用いた化学反応によってアンモニアを分解する方法では、窒素酸化物NOxの生成を抑えることができる。さらに、触媒に二酸化マンガンを用いることによって、100℃以下で、より効率的にアンモニアの熱分解を促進する方法も提案されている(特許文献6、7)。
上記のように、多量のアンモニアの分解をするケースと異なり、廃ガス中の臭気成分であるアンモニア等を、ppmオーダーまで分解することを主目的とする除害装置がある。たとえば半導体製造装置の廃ガスには、アンモニア、水素等が含まれるのが普通であり、アンモニアの異臭を完全に除去するには、ppmオーダーにまで除害する必要がある。この目的のために、半導体製造装置の廃ガス放出の際にスクラバーを通して、薬品を含む水分に有害ガスを吸収させる。有害成分を含む水分の処理は、所定の廃棄物処理施設において、上述の方法を含む別の方法で処理することができる。
また、エネルギーや薬品等の投入なしに、安価なランニングコストを得るために、水素酸素燃料電池型分解方式を用いた、半導体製造装置の排気ガス処理の提案もされている(特許文献8)。
Ammonia is an indispensable compound for agriculture and industry, but it is harmful to humans. Therefore, many methods for decomposing ammonia in water and air have been disclosed. For example, in order to decompose and remove ammonia from water containing high-concentration ammonia, a method in which atomized aqueous ammonia is brought into contact with an air stream to separate ammonia in the air and brought into contact with a hypobromite solution or sulfuric acid Has been proposed (Patent Document 1). In addition, a method of separating ammonia in the air by the same process as described above and combusting with a catalyst is also disclosed (Patent Document 2). Moreover, a method for decomposing ammonia-containing wastewater into a nitrogen and water by using a catalyst has been proposed (Patent Document 3). As for the catalyst for the ammonia decomposition reaction, porous carbon particles containing a transition metal component, manganese composition, iron-manganese composition (Patent Document 3), chromium compound, copper compound, cobalt compound (Patent Document 4), and alumina 3 Platinum (Patent Document 5) and the like supported on a three-dimensional network structure are disclosed. In the method of decomposing ammonia by a chemical reaction using the above catalyst, generation of nitrogen oxides NOx can be suppressed. Furthermore, a method for promoting thermal decomposition of ammonia more efficiently at 100 ° C. or less by using manganese dioxide as a catalyst has been proposed (Patent Documents 6 and 7).
Unlike the case where a large amount of ammonia is decomposed as described above, there is an abatement device whose main purpose is to decompose ammonia or the like, which is an odor component in waste gas, to the order of ppm. For example, waste gas from semiconductor manufacturing equipment usually contains ammonia, hydrogen, etc., and it is necessary to remove it to the ppm order in order to completely remove the odor of ammonia. For this purpose, harmful gases are absorbed by moisture containing chemicals through a scrubber when waste gas is discharged from a semiconductor manufacturing apparatus. The treatment of moisture containing harmful components can be carried out by other methods including the above-described method in a predetermined waste treatment facility.
In addition, in order to obtain an inexpensive running cost without input of energy, chemicals, etc., there has been proposed an exhaust gas treatment of a semiconductor manufacturing apparatus using a hydrogen-oxygen fuel cell decomposition method (Patent Document 8).

特開平7−31966号公報JP-A-7-31966 特開平7−116650号公報Japanese Patent Laid-Open No. 7-116650 特開平11−347535号公報Japanese Patent Laid-Open No. 11-347535 特開昭53−11185号公報JP-A-53-11185 特開昭54−10269号公報JP 54-10269 A 特開2006−231223号公報JP 2006-231223 A 特開2006−175376号公報JP 2006-175376 A 特開2003−45472号公報JP 2003-45472 A

上記の中和剤などの薬液を用いる方法(特許文献1)、燃焼する方法(特許文献2)、触媒を用いた熱分解反応による方法(特許文献3〜7)などによれば、アンモニアの分解は可能である。スクラバーについても、アンモニア等の除害はppmオーダーまで可能である。しかし、上記の方法では、薬品や外部エネルギー(燃料)を必要とし、さらに触媒の定期的交換やメインテナンスを要し、ランニングコストが高いという問題がある。とくに構成部材について長期間にわたってメインテナンスフリーは許容されない。また、装置が大掛かりとなり、たとえば既存の設備に付加的に設ける場合に配置が難しい場合も生じる。水素酸素燃料電池型分解方式についても、ppmオーダーまで除害を徹底させると、燃料極において排気ガスの長い流路が必要となり、圧力損失の増大→装置の大型化による圧力損失の抑制、が行われる。わが国では、装置の大型化は、実用上、大きな不利益をもたらす場合が多く、避ける必要がある。   According to the above-described method using a chemical such as a neutralizing agent (Patent Document 1), a method of burning (Patent Document 2), a method using a thermal decomposition reaction using a catalyst (Patent Documents 3 to 7), etc. Is possible. Scrubbers can also be detoxified to the order of ppm, such as ammonia. However, the above method has a problem in that it requires chemicals and external energy (fuel), and requires periodic replacement and maintenance of the catalyst, resulting in high running costs. In particular, maintenance-free components are not allowed for a long period of time. In addition, the apparatus becomes large and, for example, when it is additionally provided in existing equipment, the arrangement may be difficult. For the hydrogen-oxygen fuel cell decomposition method, if exhaustion is thoroughly performed down to the ppm order, a long exhaust gas flow path is required at the fuel electrode, which increases pressure loss → suppresses pressure loss by increasing the size of the device. Is called. In Japan, an increase in the size of the apparatus often has a great disadvantage in practical use and should be avoided.

本発明は、(1)小型で、効率よく、有害ガスを無害レベルまで除害でき、(2)低いランニングコストで稼動することができる、ガス除害装置を提供することを目的とする。   An object of the present invention is to provide a gas abatement apparatus that can (1) be small, efficiently remove harmful gas to a harmless level, and (2) operate at a low running cost.

本発明のガス除害装置は、気体中の化学成分を電気化学反応によって除害する。このガス除害装置は、対をなす電極、および該対をなす電極に挟まれる電解質で構成されるMEAを備え、対をなす電極には、それぞれ、気体を導入するための流路が設けられ、そのうち少なくとも化学成分を含む気体が導入される電極の流路に、少なくとも一つの折り返し部が設けられており、その折り返し部を有する流路が、連続気孔を有する金属多孔体で占められていることを特徴とする。   The gas abatement apparatus of the present invention detoxifies chemical components in a gas by an electrochemical reaction. This gas abatement apparatus includes a pair of electrodes and an MEA composed of an electrolyte sandwiched between the pair of electrodes, and each of the pair of electrodes is provided with a flow path for introducing a gas. Of these, at least one folded portion is provided in the flow path of the electrode into which a gas containing at least a chemical component is introduced, and the flow path having the folded portion is occupied by a porous metal body having continuous pores. It is characterized by that.

上記の構成によれば、(E1)折り返し部付きの流路とすることで、小面積の装置全体を使って(流路を引きまわして)、面積当たりの効率を高めて、有害成分を無害レベルまで分解することができる。また、折り返し部は、気体の乱流化を促進する。さらに(E2)流路に金属多孔体を配置することで、有害成分を含む気体を通しながら素通りを防止して、当該気体の乱流状態を大きく促進する。気体を層流にして通過させるよりも、乱流とすることで、当該気体が両側電極に接する機会、時間等を長くすることができる。これによって、電極単位面積当たりの電気化学反応効率を高めることができる。この金属多孔体は、導電体なので電極の集電体として用いることができ、有害成分の分解に伴う電荷(電子)授受を円滑化することができる。これによって、電荷の流れが電気化学反応のネックになることを防止することができる。
折り返し部の数(ターン数)は、多いほど流路長を長くして有害成分の濃度減少に有益であるが、あまり多くすると圧力損失の増大を招き、MEAの変形を生じ、またエネルギー効率の劣化、騒音などを生じるおそれがある。
なお、上記の金属多孔体は、折り返し部付き流路だけでなく、対をなす逆極性の電極の流路にも、当該流路を占めるように配置されることができる。
上記の電気化学反応の継続におけるランニングコストは、ガス除害装置を800℃程度に加熱するために要するヒータの電気代程度であり、メインテナンス費用などは不要である。このため従来のものに比較して、非常に低いランニングコストである。また、800℃程度の加熱、対をなす電極中の触媒、上記折り返し部付の流路などにより、効率よく大きな流量の気体の除害ができるので、大がかりな装置は不要である。
According to the above configuration, (E1) By using a flow path with a folded portion, the entire area of the device is small (by turning the flow path), the efficiency per area is increased, and harmful components are harmless. Can be broken down to level. Further, the folded portion promotes gas turbulence. Furthermore, (E2) by disposing a metal porous body in the flow path, passage through a gas containing harmful components is prevented, and the turbulent state of the gas is greatly promoted. By making the gas turbulent, rather than letting it pass as a laminar flow, the opportunity, time, and the like of the gas contacting the both-side electrodes can be lengthened. Thereby, the electrochemical reaction efficiency per electrode unit area can be increased. Since this porous metal body is a conductor, it can be used as a current collector for electrodes, and can facilitate the transfer of charges (electrons) accompanying the decomposition of harmful components. This can prevent the flow of electric charges from becoming a bottleneck for electrochemical reactions.
The greater the number of turns (number of turns), the longer the flow path length and the more beneficial the concentration of harmful components is. However, if the number is too large, the pressure loss increases, resulting in MEA deformation and energy efficiency. May cause deterioration, noise, etc.
In addition, said metal porous body can be arrange | positioned so that the said flow path may be occupied not only in the flow path with a folding | returning part but in the flow path of the reverse polarity electrode which makes a pair.
The running cost for continuing the electrochemical reaction is about the electricity cost of the heater required to heat the gas abatement apparatus to about 800 ° C., and maintenance costs are not required. For this reason, it is a very low running cost compared with the conventional one. Further, since a large amount of gas can be removed efficiently by heating at about 800 ° C., the catalyst in the paired electrodes, the flow path with the folded portion, etc., a large-scale apparatus is unnecessary.

上記の金属多孔体が、金属めっき体であり、気孔率が95%以上のものとすることができる。これによって、金属粒子や金属繊維を圧粉成形して焼結したものよりも格段に良好な通気性を得ることができる。気孔率が95%未満では、圧力損失が大きくなり、ポンプ等による強制循環をするとエネルギー効率が低下し、またイオン導電材等に曲げ変形等を生じて好ましくない。気孔率の上限はとくに設けないが、気孔率0.98を超えると電気伝導性が低下して集電機能が低下する。   Said metal porous body is a metal plating body, and can make a porosity 95% or more. This makes it possible to obtain much better air permeability than that obtained by compacting and sintering metal particles and metal fibers. If the porosity is less than 95%, the pressure loss becomes large, and if forced circulation by a pump or the like is performed, the energy efficiency is lowered, and bending deformation or the like occurs in the ion conductive material or the like. Although the upper limit of the porosity is not particularly provided, when the porosity exceeds 0.98, the electrical conductivity is lowered and the current collecting function is lowered.

上記の金属多孔体の、孔径をx(mm)、比表面積をy(m/m)とするとき、400≦(x−0.3)y、を満たすことができる。これによって、上記(E2)の作用を得ながら、圧力損失の増大を防止することができる。圧力損失の増大をより厳しく防止するには、600≦(x−0.3)yとするのがよい。(x−0.3)yの上限は、とくに設ける必要はないが、(E3)の作用を確保するために、たとえば3000を上限とすることができる。 Of the metal porous body, when the pore size x (mm), the specific surface area and y (m 2 / m 3) , it is possible to satisfy 400 ≦ (x-0.3) y , a. As a result, an increase in pressure loss can be prevented while obtaining the effect (E2). In order to more strictly prevent an increase in pressure loss, 600 ≦ (x−0.3) y is preferable. The upper limit of (x−0.3) y is not particularly required, but can be, for example, 3000 as an upper limit in order to ensure the effect of (E3).

上記のMEAは、2つ一組とされ、該一組のMEAは、同じ極性の電極を対向させて、折り返し部を備える流路を、対向する同極性の電極に挟ませて、両側電極流路とすることができる。これにより、両側電極流路に、分解対象の化学成分(ガス)を含む気体を流して圧力損失の増大を防止しながら、予測以上の短流路で、有害成分を極低レベルまで電気化学反応で分解することができる。   The MEA is a set of two, and the pair of MEAs has the same polarity electrodes facing each other, and a flow path including a folded portion is sandwiched between the opposite polar electrodes, It can be a road. As a result, electrochemical reaction of harmful components to extremely low levels is achieved in a shorter flow path than expected while flowing the gas containing the chemical component (gas) to be decomposed into the flow paths on both sides to prevent an increase in pressure loss. Can be disassembled.

上記の2つのMEAにおいて、両側電極流路と反対側に、それぞれ、両側電極流路を挟む電極と逆極性の電極に気体を導入する逆極流路を備え、両側電極流路の断面積が、2つのMEAの逆極流路の断面積の大きいほうと等しいか、または大きい構成とすることができる。これによって、分解対象の有害成分を含む気体を、流量を高めながら圧力損失を軽減することができる。この場合、除害される化学成分は、極低レベルまで分解されて低濃度となるので(低濃度レベルでの分解反応が問題とされるので)、その電気化学反応で必要とされる相手側気体の量は少なくとも出口近くでは少量でよい。このため、有害化学成分を含む気体を流す両側電極流路の圧力損失の軽減を第一に考えて、全体の厚みをむやみに厚くしない条件を課すと、上記の構成が得られる。   In the above two MEAs, the opposite electrode channel is provided with a reverse-polar channel for introducing gas to an electrode having a polarity opposite to that of the electrode sandwiching the both-side electrode channel, and the cross-sectional area of the both-side electrode channel is The configuration may be equal to or larger than the larger cross-sectional area of the reverse flow paths of the two MEAs. As a result, the pressure loss can be reduced while increasing the flow rate of the gas containing harmful components to be decomposed. In this case, the detoxified chemical component is decomposed to a very low level to a low concentration (because degradation reaction at a low concentration level is a problem), so the other side required for the electrochemical reaction The amount of gas may be small, at least near the outlet. For this reason, considering the reduction of the pressure loss of the both-side electrode flow channel through which the gas containing the toxic chemical component flows first, the above configuration can be obtained by imposing the condition that the entire thickness is not increased excessively.

2つのMEAによって形成されるガス除害装置の組が、複数、積層され、隣り合う組同士、両側電極流路を挟む電極と逆極性の電極が、対向して逆極流路を挟んでいるようにできる。これによって、部品点数を増やさず、簡単な構造のガス除害装置とすることができ、相手側気体の流通について圧力損失の低減を得ることができる。また、能率よく製造することができる。   A plurality of sets of gas abatement devices formed by two MEAs are stacked, and adjacent sets, electrodes having opposite polarity to electrodes sandwiching both-side electrode channels sandwich opposite electrode channels. You can Accordingly, the gas abatement apparatus having a simple structure can be obtained without increasing the number of parts, and the pressure loss can be reduced with respect to the flow of the counterpart gas. Moreover, it can manufacture efficiently.

複数の積層された組のMEAの間に、絶縁仕切りシートを有しない構造とすることができる。これによって、部品点数の低減、ガス除害装置の薄肉化、圧力損失の低減などを得ることができる。   It can be set as the structure which does not have an insulation partition sheet between several laminated | stacked MEA. As a result, it is possible to obtain a reduction in the number of parts, a reduction in the thickness of the gas abatement apparatus, a reduction in pressure loss, and the like.

上記の折り返し部を有する流路にアンモニアを含む気体が導入され、流路と反対側の電極の流路に空気が導入されることができる。これによって、アンモニアを含む気体を効率よく、低いランニングコストで稼働させることができる。   A gas containing ammonia is introduced into the flow path having the folded portion, and air can be introduced into the flow path of the electrode opposite to the flow path. Thereby, the gas containing ammonia can be operated efficiently and at a low running cost.

本発明のガス除害装置によれば、(1)小型で、効率よく、有害ガスを無害レベルまで除害でき、(2)低いランニングコストで稼動することができる。   According to the gas abatement apparatus of the present invention, (1) it is small and efficient, it can remove harmful gas to a harmless level, and (2) it can be operated at a low running cost.

本発明の実施の形態1におけるアンモニア分解装置の外観の斜視図である。It is a perspective view of the external appearance of the ammonia decomposition apparatus in Embodiment 1 of this invention. 図1のアンモニア分解装置のアンモニア含有気体の流路を示す平面図である。It is a top view which shows the flow path of the ammonia containing gas of the ammonia decomposition apparatus of FIG. 図1のアンモニア分解装置のアンモニア含有気体入口を含む部分断面図である。It is a fragmentary sectional view containing the ammonia containing gas inlet_port | entrance of the ammonia decomposing apparatus of FIG. 図2のチャネルC1に対応する部分のMEA一つを含む部分の拡大断面図である。It is an expanded sectional view of the part containing one MEA of the part corresponding to the channel C1 of FIG. アノードでの電気化学反応を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the electrochemical reaction in an anode. カソードでの電気化学反応を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the electrochemical reaction in a cathode. アンモニア分解装置のカソード集電体およびアノード集電体のめっき多孔体を製造する方法を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the method to manufacture the plating porous body of the cathode collector of an ammonia decomposition device, and an anode collector. めっき多孔体に合金化処理を施す方法の具体例を示す図であり、(a)はアルミナイジングを、(b)はクロマイジングを示す図である。It is a figure which shows the specific example of the method of performing an alloying process to a plating porous body, (a) is aluminizing, (b) is a figure which shows chromizing. 図7の方法で製造したNiめっき多孔体の比表面積と孔径との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the specific surface area and pore diameter of Ni plating porous body manufactured with the method of FIG. 本発明の実施の形態2におけるアンモニア分解装置のアンモニア含有気体の入口を含む断面図である。It is sectional drawing containing the inlet_port | entrance of the ammonia containing gas of the ammonia decomposition apparatus in Embodiment 2 of this invention. 図10のチャネルC1に対応する部分の一組のMEAを含む部分の拡大断面図である。FIG. 11 is an enlarged cross-sectional view of a portion including a set of MEAs corresponding to the channel C1 of FIG. 図10のアンモニア分解装置のアノード側流路での電気化学反応を示す図である。It is a figure which shows the electrochemical reaction in the anode side flow path of the ammonia decomposition apparatus of FIG. 並行的な積層構造のアンモニア分解装置のアノード側流路での電気化学反応を示す図である。It is a figure which shows the electrochemical reaction in the anode side flow path of the ammonia decomposition apparatus of a parallel laminated structure. 図10に示すアンモニア分解装置の2つのMEAを一組として、多組積層構造の部分を示す図である。It is a figure which shows the part of a multi-layer laminated structure by making two MEA of the ammonia decomposing apparatus shown in FIG. 10 into one set. 図14の多組積層構造におけるカソード側流路での電気化学反応を説明する図である。It is a figure explaining the electrochemical reaction in the cathode side flow path in the multiple laminated structure of FIG. 並行的な積層構造を複数積み重ねたときの部分を示す図である。It is a figure which shows a part when a plurality of parallel laminated structures are stacked. 図16の構造におけるカソード側流路での電気化学反応を説明する図である。It is a figure explaining the electrochemical reaction in the cathode side flow path in the structure of FIG. 実施例において、アンモニア分解装置の流路に沿うアンモニア濃度の変化を示す図である。In an Example, it is a figure which shows the change of the ammonia concentration along the flow path of an ammonia decomposition apparatus.

(実施の形態1−片側電極構造−)
図1は、本発明の実施の形態1におけるガス除害装置であるアンモニア分解装置10を示す図である。このアンモニア分解装置10では、電気化学反応とくに燃料電池反応によってアンモニア含有気体中のアンモニアを分解する。燃料電池の燃料極(以下、アノードと記す)には、アンモニア含有気体が入口61から導入され、また空気極(以下、カソードと記す)には、空気が入口71から導入される。これから説明する電気化学反応によって、アンモニア含有気体中のアンモニアは、窒素と水とに分解されて、その他の気体とともに出口62から放出される。また、空気についても酸素が電気化学反応に関与して、残りの窒素等が出口72から放出される。アンモニアが分解された後、出口62から放出される気体中のアンモニア濃度はppm以下のオーダーに除害される。
このように燃料に対応づけられる気体中の分解対象成分が、極低濃度レベルまで分解される点で、除害装置は、燃料電池と相違する。燃料電池では発電効率に注意が集中し、気体中の分解対象成分の濃度については、所定レベル以上あることを前提にしている。また、本実施の形態では、燃料に対応する気体中の成分が分解されるが、それに限定されず、たとえば空気に対応する気体が空気そのものではなく、他の成分(たとえばNOx)または当該成分を含む他の気体または空気中の、当該成分を分解するものであってもよい。このようなカソードに接する気体中の特定成分を分解する形態については、最後に表1において説明する。
図1において、図示しないアノードとアノード集電体を経て導電接続するアノード端子と、カソードとカソード集電体を経て導電接続するカソード端子とから、電力の取り出しが可能である。このアンモニア分解装置10は、実用的な電気化学反応速度を得るために、800℃程度に加熱される。カソード端子とアノード端子とから取り出した電力を、この加熱用のヒータに供給してもよい。カソード端子とアノード端子との間に、どのような負荷を入れるにしろ、アンモニア分解の電気化学反応を生起させ、持続するためには、アノードで生成した電子が、アノード端子からカソード端子へと、負荷を伝って電導する必要がある。
(Embodiment 1-one-sided electrode structure)
FIG. 1 is a diagram showing an ammonia decomposition apparatus 10 which is a gas abatement apparatus in Embodiment 1 of the present invention. In the ammonia decomposing apparatus 10, ammonia in the ammonia-containing gas is decomposed by an electrochemical reaction, particularly a fuel cell reaction. An ammonia-containing gas is introduced from the inlet 61 into the fuel electrode (hereinafter referred to as the anode) of the fuel cell, and air is introduced from the inlet 71 into the air electrode (hereinafter referred to as the cathode). By the electrochemical reaction described below, ammonia in the ammonia-containing gas is decomposed into nitrogen and water and released from the outlet 62 together with other gases. In addition, oxygen also participates in the electrochemical reaction with respect to air, and the remaining nitrogen and the like are released from the outlet 72. After ammonia is decomposed, the ammonia concentration in the gas discharged from the outlet 62 is detoxified to the order of ppm or less.
Thus, the abatement apparatus is different from the fuel cell in that the decomposition target component in the gas associated with the fuel is decomposed to an extremely low concentration level. In fuel cells, attention is focused on power generation efficiency, and it is assumed that the concentration of components to be decomposed in gas is above a predetermined level. In the present embodiment, the component in the gas corresponding to the fuel is decomposed. However, the present invention is not limited to this. For example, the gas corresponding to the air is not air itself, but another component (for example, NOx) or the component You may decompose | disassemble the said component in the other gas or air containing. The form of decomposing specific components in the gas in contact with the cathode will be described in Table 1 at the end.
In FIG. 1, electric power can be taken out from an anode terminal that is conductively connected via an anode (not shown) and an anode current collector, and a cathode terminal that is conductively connected via a cathode and a cathode current collector. The ammonia decomposing apparatus 10 is heated to about 800 ° C. in order to obtain a practical electrochemical reaction rate. You may supply the electric power taken out from the cathode terminal and the anode terminal to this heater for a heating. Whatever load is applied between the cathode terminal and the anode terminal, in order to cause and sustain the electrochemical reaction of ammonia decomposition, electrons generated at the anode are transferred from the anode terminal to the cathode terminal. It is necessary to conduct through the load.

図2は、図1に示すアンモニア分解装置10の流路を示す図である。この流路12は折り返し部Tを持ち、交互に往復するチャネルC1〜C7を形成して、流路長を長くしている。折り返し部Tのある流路12は、アノードにアンモニア含有気体を導入するためのアノード側流路12であり、流路を占めるように、金属めっき体を骨格とする金属多孔体8が配置されている。この金属多孔体は、アノード集電体8を兼ねている。このアンモニア分解装置10は、複数のMEAが積層されて形成されているが、各MEAは、図示しない絶縁仕切りシートで仕切られている。図2に示す折り返し部Tを持つ流路に面するアノードと対をなすカソードには、空気が導入されるが、その空気が導入される流路については、折り返し部はなくてもよいが、折り返し部を設けてもよい。ここでは、空気を導入する流路についても、アンモニア含有気体が導入される流路と同様に、折り返し部Tを持つものについて説明する。
折り返し部Tを持つことで、MEAの面積は小さいまま、流路長を長くすることができ、上記気体中のアンモニア濃度を無害レベル、たとえばppmオーダーまで低減することができる。往復するチャネルを隔てるチャネル壁15は、圧力損失を抑制するため、できるだけ薄くするのがよい。図2に示すアノード側流路12では、折り返し部Tの数、すなわちターン数は6つである。ターン数を増やすほど流路長は長くなり、分解反応を長く起こさせることができるが、圧力損失が増大するので、許容できる範囲内とするのがよい。
FIG. 2 is a view showing a flow path of the ammonia decomposing apparatus 10 shown in FIG. The flow path 12 has a turn-back portion T, and forms channels C1 to C7 that reciprocate alternately to increase the flow path length. The flow path 12 with the folded portion T is an anode side flow path 12 for introducing an ammonia-containing gas into the anode, and a metal porous body 8 having a metal plating body as a skeleton is disposed so as to occupy the flow path. Yes. This metal porous body also serves as the anode current collector 8. The ammonia decomposition apparatus 10 is formed by laminating a plurality of MEAs, and each MEA is partitioned by an insulating partition sheet (not shown). Air is introduced into the cathode paired with the anode facing the flow path having the folded portion T shown in FIG. 2, but the folded portion may not be provided for the flow path into which the air is introduced. A folded portion may be provided. Here, the flow path for introducing air will be described as having a turn-back portion T, as in the flow path for introducing ammonia-containing gas.
By having the turn-back portion T, the flow path length can be increased while the area of the MEA is small, and the ammonia concentration in the gas can be reduced to a harmless level, for example, on the order of ppm. The channel wall 15 separating the reciprocating channels should be as thin as possible in order to suppress pressure loss. In the anode side flow path 12 shown in FIG. 2, the number of the turn-back portions T, that is, the number of turns is six. As the number of turns increases, the length of the flow path becomes longer and the decomposition reaction can be caused to occur longer. However, since the pressure loss increases, it is preferable to make it within an allowable range.

図3は、図2のアンモニア含有気体の入口61を含む部分の断面図である。図3では、チャネルC1等では気体は紙面に垂直に流れる。5枚のMEAが、積層されている。各MEAのアノード側にはアノード集電体8が交互に往復するチャネルごとに、アノード側流路12を占めるように配置されており、この流路に入口61から導入されたアンモニア含有気体が流される。また、各MEAのカソード側にはカソード集電体7が、交互に往復するチャネルごとに、カソード側流路11を占めるように配置されており、このカソード側流路11に図2に示す入口71から導入された空気が流される。一つの、アノード集電体8/MEA/カソード集電体7を組として、各組の間は、絶縁仕切りシート13で隔絶される。この絶縁仕切りシート13は、アノードとカソードとの短絡防止、およびアンモニア含有気体と空気との隔絶のために必要である。アノード側流路12では、アノードにおける電気化学反応は、流路を画する上下面のうち一方の面(図3では下面)でのみ行われ、またカソード側流路11でも、カソードにおける電気化学反応は、流路を画する上下面のうち一方の面(図3では上面)でのみ行われる。これは、図3に示すMEAの配置では、各流路11,12は、片側にのみ電極を持つ片側電極流路となるからである。本実施の形態は、片側電極流路をもつ片側電極構造の場合の例である。カソード集電体7はカソード端子7aに、またアノード集電体8はアノード端子8aに導電接続される。
アノード側流路12およびカソード側流路11には、それぞれの集電体を兼ねる金属多孔体が配置される。この金属多孔体には、導電性および通気性が求められ、とくに通気性については圧力損失を生じにくいことが求められる。このような圧力損失を抑制できる高い通気性を持つ金属多孔体は、金属粒子や金属繊維の焼結体では得にくい。上記の特性を備える金属多孔体として、たとえば三角柱状の骨格が3次元に連なって連続気孔を形成する金属めっきの金属多孔体があり、その典型材として、たとえば住友電気工業(株)製のセルメット(商標登録)を用いることができる。電気化学反応および金属多孔体については、このあと詳細に説明する。
FIG. 3 is a cross-sectional view of a portion including the ammonia-containing gas inlet 61 of FIG. In FIG. 3, the gas flows perpendicularly to the paper surface in the channel C1 and the like. Five MEAs are stacked. On the anode side of each MEA, the anode current collector 8 is disposed so as to occupy the anode-side flow path 12 for each channel in which the anode current collector 8 reciprocates alternately, and the ammonia-containing gas introduced from the inlet 61 flows into this flow path. It is. Further, a cathode current collector 7 is disposed on the cathode side of each MEA so as to occupy the cathode side flow path 11 for each channel that reciprocates alternately. The inlet side shown in FIG. The air introduced from 71 is flowed. One set of anode current collector 8 / MEA / cathode current collector 7 is used as a set, and each set is separated by an insulating partition sheet 13. The insulating partition sheet 13 is necessary for preventing a short circuit between the anode and the cathode and isolating the ammonia-containing gas from the air. In the anode side channel 12, the electrochemical reaction in the anode is performed only on one of the upper and lower surfaces defining the channel (the lower surface in FIG. 3), and also in the cathode side channel 11, the electrochemical reaction in the cathode. Is performed only on one of the upper and lower surfaces defining the flow path (the upper surface in FIG. 3). This is because in the arrangement of the MEA shown in FIG. 3, each of the channels 11 and 12 is a one-side electrode channel having an electrode only on one side. This embodiment is an example in the case of a one-side electrode structure having a one-side electrode flow path. The cathode current collector 7 is electrically connected to the cathode terminal 7a, and the anode current collector 8 is electrically connected to the anode terminal 8a.
In the anode-side channel 12 and the cathode-side channel 11, a metal porous body that also serves as a current collector is disposed. This metal porous body is required to have electrical conductivity and air permeability, and in particular, the air permeability is required to hardly cause pressure loss. Such a porous metal body with high air permeability that can suppress pressure loss is difficult to obtain with a sintered body of metal particles or metal fibers. As a metal porous body having the above-mentioned characteristics, for example, there is a metal-plated metal porous body in which triangular skeletons are three-dimensionally connected to form continuous pores. As a typical material, for example, Celmet manufactured by Sumitomo Electric Industries, Ltd. (Trademark registration) can be used. The electrochemical reaction and the metal porous body will be described in detail later.

図4は、幅はチャネルC1を含む部分であり、高さ(厚み)はMEA1枚の部分についての断面図である。酸素イオン導電性の電解質1をはさんで、アノード2と、カソード3とが、配置されている。アノード2の外側にはアノード集電体8が、また、カソード3の外側にはカソード集電体7が配置されている。アノード2は、表面酸化層を持つ金属粒連鎖体21とイオン導電性のセラミックス(金属酸化物)22とを主構成材とする焼結体であり、流体が流通できる多孔質体である。また、カソード3は、やはり流体が流通できる多孔質体であり、たとえば表面酸化層を持つ金属粒連鎖体31と、イオン導電性のセラミックス32と、銀(Ag)33とを主構成材とする焼結体とすることができる。アノード集電体8およびカソード集電体7は、ともに、上述の連続気孔を持つ金属多孔体とする。
電解質1は、固体酸化物、溶融炭酸塩、リン酸、固体高分子、電解液など、イオン導電性があれば何でもよい。電解質1の材料については、あとで具体的に説明する。
図4において、アンモニア含有気体はチャネルC1(12)を、金属多孔体のアノード集電体8によって乱流状態とされてアノード2に導入される。また空気は、カソード側流路11を、金属多孔体のカソード集電体7によって乱流状態とされてカソード3に導入される。導入された空気またはアンモニア含有気体は、カソード3またはアノード2で所定の反応をした後、外部に放出される。この電気化学反応は、発電を伴う電気化学反応であり、アノード集電体8およびカソード集電体7から電力を取り出し、負荷に電力を供給することができる。負荷としては、アンモニア分解装置10に内蔵される、図示しない加熱装置、たとえばヒータとすることができる。
アンモニア分解装置10の場合、電解質1の酸素イオンの通過時間を短縮し、かつ各電極での電気化学反応速度も確保するために、要は全体の電気化学反応を促進するために、ヒータ等によって、たとえば600℃〜950℃に加熱される(それ以外の温度で用いてもかまわない)。上述のように、カソード3およびカソード集電体7には、酸素原子を含む酸化力の高い気体が導入される。600℃〜950℃の高温で酸化力の高い気体にさらされる金属は、特別な金属を除いて、当該気体によって酸化されてゆき、所定期間経過後に使用不能になる。カソード集電体が、使用不能になる形態は、酸化増量による目詰まり(通気性の低下、圧力損失の増大)、集電性能の低下、などである。カソードにおいても、高温酸化による同様の、通気性の低下、導電性の低下などが生じる。
アノード集電体などのアノード側は還元性の気体が流通するので、高温酸化の問題は生じにくい。
FIG. 4 is a cross-sectional view of a portion including the channel C1 and a height (thickness) of one MEA. An anode 2 and a cathode 3 are disposed across the oxygen ion conductive electrolyte 1. An anode current collector 8 is disposed outside the anode 2, and a cathode current collector 7 is disposed outside the cathode 3. The anode 2 is a sintered body mainly composed of a metal particle chain 21 having a surface oxide layer and an ion conductive ceramic (metal oxide) 22 and is a porous body through which a fluid can flow. The cathode 3 is also a porous body through which a fluid can circulate, and includes, for example, a metal particle chain 31 having a surface oxide layer, an ion conductive ceramic 32, and silver (Ag) 33 as main components. It can be a sintered body. The anode current collector 8 and the cathode current collector 7 are both metal porous bodies having the above-mentioned continuous pores.
The electrolyte 1 may be anything as long as it has ionic conductivity, such as a solid oxide, molten carbonate, phosphoric acid, a solid polymer, and an electrolytic solution. The material of the electrolyte 1 will be specifically described later.
In FIG. 4, the ammonia-containing gas is introduced into the anode 2 in a turbulent state in the channel C <b> 1 (12) by the anode current collector 8 made of a metal porous body. Air is introduced into the cathode 3 in a turbulent state in the cathode-side channel 11 by the cathode current collector 7 made of a metal porous body. The introduced air or ammonia-containing gas undergoes a predetermined reaction at the cathode 3 or the anode 2 and is then released to the outside. This electrochemical reaction is an electrochemical reaction accompanied by power generation, and power can be extracted from the anode current collector 8 and the cathode current collector 7 and supplied to the load. The load may be a heating device (not shown), for example, a heater, built in the ammonia decomposition apparatus 10.
In the case of the ammonia decomposing apparatus 10, in order to shorten the passage time of oxygen ions in the electrolyte 1 and to secure the electrochemical reaction speed at each electrode, the main point is to use a heater or the like to promote the entire electrochemical reaction. For example, it is heated to 600 ° C. to 950 ° C. (it may be used at other temperatures). As described above, a gas having a high oxidizing power including oxygen atoms is introduced into the cathode 3 and the cathode current collector 7. Metals exposed to a gas having high oxidizing power at a high temperature of 600 ° C. to 950 ° C. are oxidized by the gas except for special metals, and become unusable after a predetermined period. Forms in which the cathode current collector becomes unusable include clogging due to increased oxidation (decreased air permeability, increased pressure loss), decreased current collecting performance, and the like. Also in the cathode, the same deterioration in air permeability and conductivity due to high-temperature oxidation occurs.
Since a reducing gas flows on the anode side such as the anode current collector, the problem of high-temperature oxidation hardly occurs.

図5は、アノード2を構成する材料の役割を説明するための図である。アノード2は、表面酸化された金属粒連鎖体21と、酸素イオン導電性セラミックス22との焼結体で構成される。金属粒連鎖体21の金属は、Niとするのがよい。Niに鉄(Fe)を少し含むものであってもよい。さらに好ましくはTiを2〜10000ppm程度の微量含むものである。
アノード2では、2NH+3O2−→N+3HO+6eのアノード反応によって、アンモニアはカソード3から電解質1を経てきた酸素イオンと反応して、窒素と水蒸気と電子とに分解される。上記のアノード反応は、酸化層21bと、Ni粒連鎖体21aと、酸素イオン導電性セラミックス22とが会合する個所において、生じる。アノード反応で生じた電子は、Ni粒連鎖体21aを導電して外部回路または負荷へと流れてゆく。Ni粒連鎖体21aは細長いので、電子伝導性に優れ、電子授受の面で、この電気化学反応の障害にならないようにする作用を奏する。分解反応後、窒素と水蒸気とは、未反応のアンモニアおよび残余の気体成分とともに、図2に示す出口62から外部に放出される。電子は外部回路または負荷を経て、カソード3へと導電される。カソードでは、カソード反応、O+2e→2O2−によって、酸素イオンを生成して電解質1へと送りだす。
上述のようにアノード2内の表面酸化層付きNi粒連鎖体21は、カソード3におけるカソード反応と呼応してアノード反応を促進する強い触媒作用を有する。このため、単に高温でアンモニアを白金粒子等に接触させて分解するよりも、格段に効率のよい分解反応を生じさせることができる。
FIG. 5 is a diagram for explaining the role of the material constituting the anode 2. The anode 2 is composed of a sintered body of a surface-oxidized metal particle chain 21 and an oxygen ion conductive ceramic 22. The metal of the metal particle chain 21 is preferably Ni. Ni may contain a little iron (Fe). More preferably, Ti contains a trace amount of about 2 to 10000 ppm.
In the anode 2, ammonia reacts with oxygen ions that have passed through the electrolyte 1 from the cathode 3 by the anode reaction of 2NH 3 + 3O 2 − → N 2 + 3H 2 O + 6e , and is decomposed into nitrogen, water vapor, and electrons. The above-described anode reaction occurs at a place where the oxide layer 21b, the Ni grain chain 21a, and the oxygen ion conductive ceramic 22 meet. Electrons generated by the anode reaction conduct through the Ni particle chain 21a and flow to an external circuit or a load. Since the Ni grain chain 21a is elongated, it has excellent electron conductivity and has an effect of preventing the electrochemical reaction from being hindered in terms of electron transfer. After the decomposition reaction, nitrogen and water vapor are discharged to the outside from the outlet 62 shown in FIG. 2 together with unreacted ammonia and the remaining gas components. The electrons are conducted to the cathode 3 via an external circuit or a load. At the cathode, oxygen ions are generated and sent to the electrolyte 1 by the cathode reaction, O 2 + 2e → 2O 2− .
As described above, the Ni particle chain 21 with the surface oxide layer in the anode 2 has a strong catalytic action that promotes the anode reaction in response to the cathode reaction in the cathode 3. For this reason, it is possible to cause a much more efficient decomposition reaction than when ammonia is simply brought into contact with platinum particles at a high temperature for decomposition.

図6は、カソード3およびカソード集電体7を構成する材料の役割を説明するための図である。カソード集電体7は、上述の耐高温酸化性能を高めるために、連続気孔を持つ多孔体を、ニッケルもしくはニッケル合金で形成するか、またはニッケルもしくはニッケル合金の金属多孔体の表層が、(クロム(Cr)、アルミニウム(Al)および他の金属)の少なくとも1種によって富化されるようにする。これによって耐高温酸化性能が強化される。
本実施の形態におけるカソード3は、空隙3hのある多孔体であり、酸化層を有するNi等の金属粒連鎖体31と、Ag粒子33と、酸素イオンを通すセラミックス32とで構成される。この中で、Ag粒子33および酸化層付き金属粒連鎖体31は、カソード反応O+2e→2O2−を大きく促進させる触媒機能を有する。Ni粒連鎖体31aは、カソード反応に与る電子の電導性に優れ、電子授受の面で制約にならない。
上記のNi等の金属粒連鎖体31については、カソード集電体と、同様に、高温酸化による触媒作用の劣化や電導性の劣化が生じる。このため、Ni粒連鎖体についても、金属部分の合金化や合金層の形成によって、耐高温酸化性能を向上させるのがよい。
FIG. 6 is a diagram for explaining the role of the materials constituting the cathode 3 and the cathode current collector 7. The cathode current collector 7 is formed of a porous body having continuous pores made of nickel or a nickel alloy, or a surface layer of a metal porous body of nickel or a nickel alloy (chrome) in order to improve the above-described high-temperature oxidation resistance. (Cr), aluminum (Al) and other metals). This enhances the high temperature oxidation resistance.
The cathode 3 in the present embodiment is a porous body having a void 3h, and is composed of a metal particle chain 31 such as Ni having an oxide layer, Ag particles 33, and ceramics 32 through which oxygen ions pass. Among them, the Ag particles 33 and the metal particle chain 31 with an oxide layer have a catalytic function for greatly promoting the cathode reaction O 2 + 2e → 2O 2− . The Ni grain chain 31a is excellent in the conductivity of electrons exerted on the cathode reaction, and is not restricted in terms of electron transfer.
As for the above-described metal particle chain 31 such as Ni, similarly to the cathode current collector, the catalytic action and conductivity are deteriorated due to high-temperature oxidation. For this reason, it is preferable to improve the high-temperature oxidation resistance of Ni grain chains by alloying metal parts or forming alloy layers.

つぎに、燃料電池を構成するMEAの内容について説明する。MEAは、電解質1と、それを挟むアノード2およびカソード3とで構成される。電解質1は、固体酸化物、溶融炭酸塩、リン酸、固体高分子、電解液など、イオン導電性があれば何でもよい。固体酸化物は小型化でき、取り扱いが容易なので好ましい。固体酸化物としては、SSZ(スカンジウム安定化ジルコニア)、YSZ(イットリウム安定化ジルコニア)、SDC(サマリウム安定化セリア)、LSGMランタンガレート)などを用いるのがよい。   Next, the contents of the MEA constituting the fuel cell will be described. The MEA includes an electrolyte 1 and an anode 2 and a cathode 3 that sandwich the electrolyte 1. The electrolyte 1 may be anything as long as it has ionic conductivity, such as a solid oxide, molten carbonate, phosphoric acid, a solid polymer, and an electrolytic solution. Solid oxides are preferred because they can be miniaturized and are easy to handle. As the solid oxide, SSZ (scandium stabilized zirconia), YSZ (yttrium stabilized zirconia), SDC (samarium stabilized ceria), LSGM lanthanum gallate), or the like is preferably used.

アノード2は、表面酸化されて酸化層を有する金属粒連鎖体21と、酸素イオン導電性のセラミックス22とを主成分とする焼結体とするのがよい。酸素イオン導電性のセラミックス22としては、上述の、SSZ、YSZ、SDC、LSGMなどを用いることができる。   The anode 2 is preferably a sintered body mainly composed of a metal particle chain 21 that has been oxidized on the surface and has an oxide layer, and an oxygen ion conductive ceramic 22. As the oxygen ion conductive ceramic 22, the above-described SSZ, YSZ, SDC, LSGM, or the like can be used.

カソード3は、表面酸化されて酸化層を有するNi粒連鎖体31と、酸素イオン導電性のセラミックス32と、銀(Ag)33と、を主成分とする焼結体とする。酸素イオン導電性のセラミックス32として、LSM(ランタンストロンチウムマンガナイト)、LSC(ランタンストロンチウムコバルタイト)、SSC(サマリウムストロンチウムコバルタイト)などを用いるのがよい。Ni粒連鎖体は、金属粒連鎖体の金属をNiとしたもので、製造が比較的容易であり、また既知である。また、Ni粒連鎖体の導電部(酸化層で被覆される金属部)は、Niのみでもよいし、NiにFeを含ませたものでもよい。   The cathode 3 is a sintered body mainly composed of a Ni particle chain 31 having an oxidized layer that is surface oxidized, an oxygen ion conductive ceramic 32, and silver (Ag) 33. As the oxygen ion conductive ceramic 32, it is preferable to use LSM (lanthanum strontium manganite), LSC (lanthanum strontium cobaltite), SSC (samarium strontium cobaltite) or the like. The Ni grain chain is made of Ni as the metal of the metal grain chain and is relatively easy to manufacture and is known. Further, the conductive part (metal part covered with the oxide layer) of the Ni grain chain may be Ni alone, or Ni may contain Fe.

1.集電体(金属めっきによる金属多孔体)
次に、アノード集電体8、およびカソード集電体7およびに用いられる、金属めっき体で形成された骨格を持つ、連続気孔の多孔体(以下、めっき多孔体と呼ぶ)の製造方法の一例について説明する。図7は、めっき多孔体の製造方法の一例を示す図である。図7において、まずウレタン等の樹脂に発泡処理を施し発泡させたものを準備する。次いで、発泡した気孔を連続する気孔連続化処理を行う。気孔連続化処理は、除膜処理と呼ばれる処理であるが、ポリウレタン発泡体のセル膜(気泡膜)を除去する公知の処理である。公知の除膜処理として、アルカリ濃厚溶液中にポリウレタン発泡体を浸漬して加水分解によりセル膜を溶解除去するアルカリ処理法や、浸透剤によってポリウレタン発泡体中に水を含浸させ、その水を100℃以上に加熱して水の体積膨張でセル膜を破壊する湿潤過熱法や、ポリウレタン発泡体を密封容器に収容し、前記密封容器に水素、酸素の混合等からなるガスを充填して爆破させることによりセル膜を破壊させる熱処理(爆発法)などがある。上記の除膜処理によって、ポリウレタン発泡体はセル膜のほとんどが除去され、ほぼ骨格のみとなる。このあと、気孔内壁に、導電性炭素膜を付着させるか、または無電解めっき等により導電薄膜を形成する。次いで、電気めっきによって、金属めっき層を導電性炭素膜または導電薄膜上に形成する。この金属めっき層が気孔体の骨格となる。金属めっきはニッケルイオンを含むめっき液を用い、Niめっき層を形成するのがよい。Niは、上記の低温域で耐高温酸化性を有し、かつめっき層の形成が容易である。次いで、熱処理によって樹脂を消散させて、金属めっき層のみを残して、Niめっき多孔体とする。
カソード集電体7のように、より高温での耐酸化性能を得るためには、上述のように、Niめっき多孔体に対して合金化処理を施す。この合金化処理は、Cr、Al、その他の金属を外から表層に拡散導入することにより行われる。合金化を表層のみに止めて、合金化表層付きめっき多孔体とするのが普通であるが、中まで合金化する場合もある。また、図7には示していないが、めっき液にニッケルイオンおよび他の金属イオンを溶解させて、めっき体をニッケル合金とすることができる。そのように、直接、合金めっき層を形成することで、ニッケル合金の骨格を形成してもよい。
1. Current collector (metal porous body by metal plating)
Next, an example of a method for producing a continuous pore porous body (hereinafter referred to as a plated porous body) having a skeleton formed of a metal plating body used for the anode current collector 8 and the cathode current collector 7 Will be described. FIG. 7 is a diagram showing an example of a method for producing a plated porous body. In FIG. 7, first, a foamed resin is prepared by foaming a resin such as urethane. Subsequently, the pore continuation process which continues the foamed pore is performed. The pore continuation process is a process called a film removal process, and is a known process for removing the cell membrane (bubble film) of the polyurethane foam. As a known film removal treatment, an alkaline treatment method in which a polyurethane foam is immersed in an alkali-concentrated solution and the cell membrane is dissolved and removed by hydrolysis, or water is impregnated into the polyurethane foam by a penetrant. Wet overheating method that destroys cell membrane by volume expansion of water by heating above ℃ and polyurethane foam is housed in a sealed container, and the sealed container is filled with gas composed of hydrogen, oxygen, etc. There is a heat treatment (explosion method) that breaks the cell membrane. By the above film removal treatment, most of the cell membrane is removed from the polyurethane foam, and only the skeleton is formed. Thereafter, a conductive carbon film is attached to the pore inner walls, or a conductive thin film is formed by electroless plating or the like. Next, a metal plating layer is formed on the conductive carbon film or the conductive thin film by electroplating. This metal plating layer becomes the skeleton of the pore body. For metal plating, a plating solution containing nickel ions is preferably used to form a Ni plating layer. Ni has high-temperature oxidation resistance in the above-mentioned low temperature range, and the formation of a plating layer is easy. Next, the resin is dissipated by heat treatment to leave only the metal plating layer, thereby forming a Ni-plated porous body.
In order to obtain oxidation resistance performance at a higher temperature like the cathode current collector 7, the Ni plating porous body is subjected to an alloying treatment as described above. This alloying treatment is performed by introducing Cr, Al, and other metals from the outside into the surface layer. Usually, alloying is stopped only on the surface layer to form a plated porous body with an alloyed surface layer. Although not shown in FIG. 7, nickel ions and other metal ions can be dissolved in the plating solution to make the plated body a nickel alloy. As such, a nickel alloy skeleton may be formed by directly forming an alloy plating layer.

図8は、AlまたはCr添加処理の具体例を示す図である。図8(a)はアルミナイジング(Aluminizing)の具体例である。この方法では、Niめっき多孔体(図8(a)で「Me」で表示)を、Fe−Al合金粉およびNHCl粉よりなる調合剤とともに鋼製ケース内に埋め込む。次いで、ケースを密封して、その密封したケースを炉内に装入し、900℃〜1050℃に加熱する。これによってAl拡散浸透層を得ることができ、耐高温酸化性、耐摩耗性等を向上することができる。また、図8(b)はクロマイジング(Chromizing)の具体例である。この方法では、Niめっき多孔体(Me)を、Cr粉、Al粉およびNHCl粉よりなる調合剤とともに、ケース内に埋め込む。ケース内にHガスまたはArガスを通しながら、炉内にて900℃〜1100℃に加熱することで、Cr拡散浸透層を得ることができる。このCr拡散浸透層も耐高温酸化性能を高めることができる。なお、図8では、アルミナイジングおよびクロマイジングともに、粉末法のみを示したが、気体法、溶融塩法など、既存の任意の方法を用いて、AlまたはCrを拡散浸透することができる。 FIG. 8 is a diagram showing a specific example of the Al or Cr addition treatment. FIG. 8A is a specific example of aluminizing. In this method, a Ni-plated porous body (indicated by “Me” in FIG. 8A) is embedded in a steel case together with a preparation composed of Fe—Al alloy powder and NH 4 Cl powder. Next, the case is sealed, and the sealed case is charged into a furnace and heated to 900 ° C. to 1050 ° C. Thereby, an Al diffusion / permeation layer can be obtained, and high-temperature oxidation resistance, wear resistance, and the like can be improved. FIG. 8B is a specific example of chromizing. In this method, a Ni-plated porous body (Me) is embedded in a case together with a preparation composed of Cr powder, Al 2 O 3 powder and NH 4 Cl powder. A Cr diffusion / permeation layer can be obtained by heating to 900 ° C. to 1100 ° C. in a furnace while passing H 2 gas or Ar gas through the case. This Cr diffusion layer can also improve the high temperature oxidation resistance. In FIG. 8, only the powder method is shown for both aluminizing and chromizing, but Al or Cr can be diffused and permeated using an existing arbitrary method such as a gas method or a molten salt method.

図7に示す方法で製造したNiめっき多孔体の、比表面積(y:m/m)と孔径(x:mm)との関係を図9に示す。図9の小黒丸が実測値である。孔径0.45mm〜3.2mmにわたって、上記の方法で製造することができる。実測値は、(x−0.3)y=400または600の双曲線に比して、同じ孔径において大きな比表面積を持つ。(x−0.3)yの値が大きいと、カソード集電体7に導入される気体と接触して、カソード3へと気体を乱流状態で送り込む機能を保持しながら、圧力損失を低くできる効果を生み出す。このため、400≦(x−0.3)y、とするのがよい。より好ましくは、600≦(x−0.3)y、とするのがよい。孔径をあまり大きくする弊害(導電性の低下など)が生じるおそれがあるので、上限は3000程度、より好ましくは2000程度とするのがよい。
Niめっき多孔体では、気孔の大きさ、および、骨格の太さ(薄さ)を、それぞれ独立に調節することができる。このため、Niめっき多孔体は、十分な導電性、十分な乱流生成作用を得ながら、容易に圧力損失を低下させることができる。
FIG. 9 shows the relationship between the specific surface area (y: m 2 / m 3 ) and the pore diameter (x: mm) of the Ni-plated porous body produced by the method shown in FIG. The small black circles in FIG. 9 are actually measured values. It can manufacture with said method over hole diameter 0.45mm-3.2mm. The measured value has a large specific surface area at the same pore diameter as compared with the hyperbola of (x−0.3) y = 400 or 600. When the value of (x−0.3) y is large, the pressure loss is reduced while maintaining the function of contacting the gas introduced into the cathode current collector 7 and sending the gas into the cathode 3 in a turbulent state. Produces a possible effect. For this reason, it is preferable to satisfy 400 ≦ (x−0.3) y. More preferably, 600 ≦ (x−0.3) y. Since there is a risk that a bad effect (such as a decrease in conductivity) may occur, the upper limit is preferably about 3000, more preferably about 2000.
In the Ni-plated porous body, the size of the pores and the thickness (thinness) of the skeleton can be adjusted independently. For this reason, the Ni-plated porous body can easily reduce the pressure loss while obtaining sufficient conductivity and sufficient turbulent flow generation action.

2.カソードおよびアノードの金属粒連鎖体21,31
金属粒連鎖体21,31は、還元析出法によって製造するのがよい。この金属粒連鎖体21,31の還元析出法については、特開2004−332047号公報などに詳述されている。ここで紹介されている還元析出法は、還元剤として3価チタン(Ti)イオンを用いる方法であり、析出する金属粒(Ni粒など)は微量のTiを含む。このため、Ti含有量を定量分析することで、3価チタンイオンによる還元析出法で製造されたものと特定することができる。3価チタンイオンとともに存在する金属イオンを変えることで、所望の金属の粒を得ることができる。Niの場合はNiイオンを共存させる。Feイオンを微量加えると、微量Feを含むNi粒連鎖体が形成される。
また、連鎖体を形成するには、金属が強磁性金属であり、かつ所定のサイズ以上であることを要する。NiもFeも強磁性金属なので、金属粒連鎖体を容易に形成することができる。サイズについての要件は、強磁性金属が磁区を形成して、相互に磁力で結合し、その結合状態のまま金属の析出→金属層の成長が生じて、金属体として全体が一体になる過程で、必要である。所定サイズ以上の金属粒が磁力で結合した後も、金属の析出は続き、たとえば結合した金属粒の境界のネックは、金属粒の他の部分とともに、太く成長する。アノード2またはカソード3に含まれる金属粒連鎖体21,31の平均直径Dは5nm以上、500nm以下の範囲とするのがよい。また、平均長さLは0.5μm以上、1000μm以下の範囲とするのがよい。また、上記平均長さLと平均径Dとの比は3以上とするのがよい。ただし、これら範囲外の寸法を持つものであってもよい。
上記のカソード3の金属粒連鎖体31は、たとえば低温域用のものとするのがよい。カソード集電体7と同様に、高温域用の金属粒連鎖体31は、図5に示すような、アルミナイジングまたはクロマイジングのような合金化処理を施すのがよい。すなわち、600℃〜950℃の高温域で使用するアンモニア分解装置10のカソード3に含まれるNi粒連鎖体31は、耐高温酸化性のために、CrまたはAl等の富化層を設けるのが好ましい。金属多孔体を構成する合金のめっき体を、直接、めっきにより形成してもよい。
2. Cathode and anode metal particle chain 21, 31
The metal particle chain bodies 21 and 31 are preferably manufactured by a reduction precipitation method. The reduction precipitation method of the metal particle chain bodies 21 and 31 is described in detail in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-332047. The reduction precipitation method introduced here is a method using trivalent titanium (Ti) ions as a reducing agent, and the precipitated metal particles (Ni particles and the like) contain a small amount of Ti. For this reason, it can identify with what was manufactured by the reduction | restoration precipitation method by trivalent titanium ion by quantitatively analyzing Ti content. By changing the metal ions present together with the trivalent titanium ions, desired metal grains can be obtained. In the case of Ni, Ni ions are allowed to coexist. When a small amount of Fe ions is added, a Ni grain chain containing a small amount of Fe is formed.
In order to form a chain, the metal must be a ferromagnetic metal and have a predetermined size or more. Since both Ni and Fe are ferromagnetic metals, a metal particle chain can be easily formed. The size requirement is that the ferromagnetic metal forms a magnetic domain and bonds with each other by magnetic force, and in the combined state, the metal is deposited → the growth of the metal layer occurs, and the entire metal body is integrated. ,is necessary. Even after metal grains of a predetermined size or more are bonded by magnetic force, metal deposition continues, for example, the neck at the boundary of the bonded metal grains grows thicker together with other portions of the metal grains. The average diameter D of the metal particle chain bodies 21 and 31 contained in the anode 2 or the cathode 3 is preferably in the range of 5 nm or more and 500 nm or less. The average length L is preferably in the range of 0.5 μm or more and 1000 μm or less. The ratio between the average length L and the average diameter D is preferably 3 or more. However, it may have dimensions outside these ranges.
The metal particle chain 31 of the cathode 3 is preferably used for a low temperature range, for example. Similar to the cathode current collector 7, the metal particle chain 31 for the high temperature region is preferably subjected to an alloying treatment such as aluminizing or chromizing as shown in FIG. 5. That is, the Ni particle chain 31 contained in the cathode 3 of the ammonia decomposition apparatus 10 used in a high temperature range of 600 ° C. to 950 ° C. is provided with an enriched layer such as Cr or Al for high temperature oxidation resistance. preferable. The plated body of the alloy constituting the metal porous body may be directly formed by plating.

3.表面酸化
アノード2内のNi粒連鎖体21、ならびに高温域用および低温域用カソード3内のNi粒連鎖体31は、いずれも、電気化学反応を促進する触媒作用を高めるために、表面酸化されるのがよい。
表面酸化処理は、(i)気相法による熱処理酸化、(ii)電解酸化、(iii)化学酸化の3種類が好適な手法である。(i)では大気中で500〜700℃にて1〜30分処理するのがよい。最も簡便な方法であるが、酸化膜厚の制御が難しい。(ii)では標準水素電極基準で3V程度に電位を印加し、陽極酸化することにより表面酸化を行うが、表面積に応じ電気量により酸化膜厚を制御できる特徴がある。しかし、大面積化した場合、均一に酸化膜をつけることは難しい手法である。(iii)では硝酸などの酸化剤を溶解した溶液に1〜5分程度浸漬することで表面酸化する。酸化膜厚は時間と温度、酸化剤の種類でコントロールできるが薬品の洗浄が手間となる。いずれの手法も好適であるが、(i)または(iii)がより好ましい。
望ましい酸化層の厚みは、1nm〜100nmであり、より好ましくは10nm〜50nmの範囲とする。ただし、この範囲外であってもかまわない。酸化皮膜が薄すぎると触媒機能が不十分となる。また、わずかな還元雰囲気でもメタライズされてしまう恐れがある。逆に酸化皮膜が厚すぎると触媒性は充分保たれるが、反面、界面での電子伝導性が損なわれ、発電性能が低下する。
3. Surface oxidation Both the Ni grain chain 21 in the anode 2 and the Ni grain chain 31 in the high temperature region cathode and the low temperature region cathode 3 are surface oxidized in order to enhance the catalytic action for promoting the electrochemical reaction. It is better.
Three types of surface oxidation treatments are suitable: (i) heat treatment oxidation by a vapor phase method, (ii) electrolytic oxidation, and (iii) chemical oxidation. In (i), it is good to process at 500-700 degreeC for 1 to 30 minutes in air | atmosphere. Although it is the simplest method, it is difficult to control the oxide film thickness. In (ii), surface oxidation is performed by applying a potential to about 3 V with reference to a standard hydrogen electrode and performing anodization. However, the oxide film thickness can be controlled by the amount of electricity according to the surface area. However, when the area is increased, it is difficult to uniformly form an oxide film. In (iii), the surface is oxidized by being immersed in a solution in which an oxidizing agent such as nitric acid is dissolved for about 1 to 5 minutes. Although the oxide film thickness can be controlled by time, temperature, and type of oxidizer, cleaning of chemicals is troublesome. Either method is suitable, but (i) or (iii) is more preferred.
A desirable thickness of the oxide layer is 1 nm to 100 nm, and more preferably 10 nm to 50 nm. However, it may be outside this range. If the oxide film is too thin, the catalyst function will be insufficient. In addition, even a slight reducing atmosphere may cause metallization. On the other hand, if the oxide film is too thick, the catalytic property is sufficiently maintained, but on the other hand, the electronic conductivity at the interface is impaired and the power generation performance is lowered.

4.焼結
アノード2またはカソード3に含まれるSSZ22またはLSM32の原料粉末の平均径は0.5μm〜50μm程度とする。表面酸化された金属粒連鎖体21,31と、SSZ22,LSZ32との配合比は、mol比で0.1〜10の範囲とする。
焼結方法は、たとえば大気雰囲気中で、温度1000℃〜1600℃の範囲に、30分〜180分間保持することで行う。
カソード3は、酸化層付き金属粒連鎖体31、LSM、Ag粒子33等の焼結体で構成される。Ag粒子の平均径は、10nm〜100nmとするのがよい。銀と、LSMとの配合比は、0.01〜10程度とするのがよい。
連鎖状金属粉末の表面酸化の時期は、上記の焼結体形成の前でもよいし後でもよい。
4). Sintering The average diameter of the raw material powder of SSZ22 or LSM32 contained in the anode 2 or the cathode 3 is about 0.5 μm to 50 μm. The compounding ratio of the surface-oxidized metal particle chain 21, 31 and SSZ22, LSZ32 is in the range of 0.1 to 10 in terms of molar ratio.
A sintering method is performed by hold | maintaining for 30 minutes-180 minutes, for example in air | atmosphere atmosphere at the temperature of 1000 to 1600 degreeC.
The cathode 3 is composed of a sintered body such as a metal particle chain 31 with an oxide layer, LSM, and Ag particles 33. The average diameter of the Ag particles is preferably 10 nm to 100 nm. The compounding ratio of silver and LSM is preferably about 0.01 to 10.
The time of surface oxidation of the chain metal powder may be before or after the formation of the sintered body.

本実施の形態のアンモニア分解装置10では、流路に折り返し部Tを設け、また流路を金属めっきで形成した通気性の高い金属多孔体8,7で占めるようにする。これによって、小面積のMEAまたは反応部であっても、流路長を長くでき、金属多孔体8,7の乱流化促進作用も得て、アンモニア分解を必要レベルまで行わせることができる。このとき流路長の延長によって生じる圧力損失の増大は、通気性に優れる金属めっきによる金属多孔体8,7によって緩和することができる。   In the ammonia decomposing apparatus 10 of the present embodiment, the folded portion T is provided in the flow path, and the flow path is occupied by the highly porous metal porous bodies 8 and 7 formed by metal plating. Thereby, even if it is MEA or a reaction part of a small area, a flow path length can be lengthened, the turbulent flow promotion effect | action of the metal porous bodies 8 and 7 can also be obtained, and ammonia decomposition can be performed to a required level. At this time, the increase in pressure loss caused by the extension of the flow path length can be mitigated by the metal porous bodies 8 and 7 by metal plating having excellent air permeability.

(実施の形態2−両側電極構造−)
図10は、本発明の実施の形態1におけるアンモニア分解装置10を示す図であり、実施の形態1における図3に対応する図である。ただし、図10では、厚み(高さ)は、MEA2枚分のみの部分断面図である。図10に示すアンモニア分解装置10の流路11,12は、図2と同様の折り返し部Tを有し、チャネル壁15で隔てられた交互に往復するチャネルC1等で形成される。本実施の形態における特徴は、アノード側流路12の上下面ともにアノード2が配置される点にある。すなわち、2つのMEAは、同じ極性のアノード2を対向させて、流路12を挟み、流路12を両側電極流路としている点にある。この両側電極流路12には、入口61から導入されたアンモニア含有気体が導入される。また、各MEAの反対側のカソード側流路11には、相手側気体である空気が導入される。両側電極流路12の断面積は、チャネルC1等の断面から分かるように、カソード側流路11のどれよりも大きい。これによって、濃度を極低レベルまで減少させたアンモニア含有気体を大量に流しながら、圧力損失を抑制することが可能になる。アンモニア濃度は非常に低いレベルまで低減されるので、上記の電気化学反応に必要な空気量は少なくて済む。このため、図10に示すような断面積の大小関係をもたらす。
(Embodiment 2-Double-sided electrode structure-)
FIG. 10 is a diagram showing the ammonia decomposing apparatus 10 according to the first embodiment of the present invention, and corresponds to FIG. 3 according to the first embodiment. However, in FIG. 10, the thickness (height) is a partial cross-sectional view of only two MEAs. The flow paths 11 and 12 of the ammonia decomposing apparatus 10 shown in FIG. 10 have the same folded portion T as in FIG. 2 and are formed by channels C 1 and the like that reciprocate alternately separated by the channel wall 15. A feature of the present embodiment is that the anode 2 is disposed on both the upper and lower surfaces of the anode-side channel 12. That is, the two MEAs are such that the anodes 2 of the same polarity are opposed to each other, the flow channel 12 is sandwiched between them, and the flow channel 12 is a double-sided electrode flow channel. An ammonia-containing gas introduced from the inlet 61 is introduced into the both-side electrode channel 12. In addition, air that is a counterpart gas is introduced into the cathode-side channel 11 on the opposite side of each MEA. The cross-sectional area of the both-side electrode flow path 12 is larger than any of the cathode side flow paths 11 as can be seen from the cross section of the channel C1 and the like. This makes it possible to suppress pressure loss while flowing a large amount of ammonia-containing gas whose concentration has been reduced to an extremely low level. Since the ammonia concentration is reduced to a very low level, the amount of air required for the electrochemical reaction is small. For this reason, the magnitude relation of a cross-sectional area as shown in FIG. 10 is brought about.

図11は、図10のMEAおよび流路を含む部分断面図である。金属多孔体であるアノード集電体11が占める両側電極流路C1(12)を挟んで、2つのMEAが配置されることは、上述のとおりである。この流路C1にアンモニア含有気体が通され、アノード2と接触してアンモニアを分解する。また、2つのMEAの外側に位置する2つのカソード側流路11はカソード集電体7に占められ、そこに空気を導入される。
本発明の実施の形態におけるアンモニア分解装置10のポイントは、2つのMEAのアノード2が、アンモニア含有気体の流路(両側電極流路)12を挟んで、対面するように配置した点にある。図12に示すように、この配置においては、アンモニアは、両側電極流路12を画する上面でも下面でも、これら壁面がアノード2であるため、電気化学反応を進行させ、分解する。このため、下壁および上壁2において、電気化学反応が進行する。
図13は、比較のために、MEAの同じ面を同じ側にそろえて、並行的に積層した場合の流路(片側電極流路)を示す図である。このようにMEAを並行的に積層した構造では、図13に示す流路12が2つあるとして、図12の流路と比較するのが妥当である。流路12には、アンモニアが流れるが、図13の場合、アノード2である上壁でのみ分解して、絶縁仕切りシート13の下壁では、分解せず、単に気体として接触する。このような流路が2つある。
図12の両側電極流路が一つの場合と、図13の片側電極流路が2つの場合と比較すると、つぎのことが分かる。
(1)仮にアンモニアが多量にこれら流路に導入される場合、分解箇所(アノード2)の全面積は、両者、同じであり、分解されるアンモニアの総量は大差がない。このため、たとえば燃料電池の発電効率などを問題にする場合、両者は大差ない結果をもたらす。
(2)しかし、極低濃度、たとえばppmオーダーまでアンモニアを除害(分解)する場合、未反応のまま壁(絶縁仕切りシート13)に接触して流れるアンモニアの存在によって、MEAの所要長さは長いものになる。未反応のままの状態を許す壁があるからである。極低濃度まで除害するには、その壁から未反応のアンモニアを剥がして反対側の壁(アノード2)に接触させる必要がある。未反応のままの状態がある壁はないほうが、アンモニアをその壁の箇所を自由に通り抜けできるので、分解反応を停滞させずに済む。すなわち、両側電極流路のように、間隔は倍であるが上壁および下壁ともにアノード2とされ、ともに分解が進行する場合、未反応のまま壁に接触する箇所はないので、ppmオーダーまで分解するMEAの所要長さは短くなる。
(3)アンモニア含有気体を流す両側電極流路12は、絶縁仕切りシート13を伴う2つの片側電極流路と比べて、絶縁仕切りシート13を配置する必要がないので、圧力損失が小さくしやすい。このため、圧力損失という面でも有利である。
上記(1)および(2)によって、極低濃度レベルまで有害成分を除害する装置において、両側電極構造は装置の小型化、とくに流路長の短縮に大きな効果を奏する。また、(3)圧力損失を抑制しやすい。
11 is a partial cross-sectional view including the MEA and the flow path of FIG. As described above, two MEAs are arranged across the both-side electrode flow path C1 (12) occupied by the anode current collector 11 which is a metal porous body. An ammonia-containing gas is passed through the channel C1 and contacts the anode 2 to decompose ammonia. Moreover, the two cathode side flow paths 11 located outside the two MEAs are occupied by the cathode current collector 7, and air is introduced therein.
The point of the ammonia decomposing apparatus 10 in the embodiment of the present invention is that the anodes 2 of the two MEAs are arranged so as to face each other with the ammonia-containing gas channel (both-side electrode channel) 12 in between. As shown in FIG. 12, in this arrangement, ammonia decomposes by causing an electrochemical reaction to proceed because the wall surface is the anode 2 on both the upper surface and the lower surface that define the both-side electrode flow path 12. For this reason, an electrochemical reaction proceeds on the lower wall and the upper wall 2.
FIG. 13 is a diagram showing a flow path (one-side electrode flow path) when the same surfaces of the MEAs are aligned on the same side and stacked in parallel for comparison. In such a structure in which MEAs are stacked in parallel, it is appropriate to compare with the flow path of FIG. 12 assuming that there are two flow paths 12 shown in FIG. Although ammonia flows through the flow path 12, in the case of FIG. 13, it decomposes only at the upper wall, which is the anode 2, and does not decompose at the lower wall of the insulating partition sheet 13, but simply contacts as gas. There are two such channels.
Compared with the case where the both-side electrode flow path in FIG. 12 is one and the case where there are two one-side electrode flow paths in FIG.
(1) If a large amount of ammonia is introduced into these flow paths, the total area of the decomposition site (anode 2) is the same in both cases, and the total amount of ammonia decomposed is not very different. For this reason, for example, when the power generation efficiency of the fuel cell is considered as a problem, both of them produce results that are not significantly different.
(2) However, when detoxifying (decomposing) ammonia to an extremely low concentration, for example, ppm order, the required length of MEA is due to the presence of ammonia flowing in contact with the wall (insulating partition sheet 13) without being reacted. It will be long. This is because there are walls that allow unreacted conditions. In order to detoxify to an extremely low concentration, it is necessary to peel off unreacted ammonia from the wall and to contact the opposite wall (anode 2). If there is no wall that remains unreacted, ammonia can pass through the wall freely, so that the decomposition reaction does not have to stagnate. That is, like the double-sided electrode flow path, the interval is double, but both the upper wall and the lower wall are the anodes 2, and when the decomposition proceeds, there is no part that does not react and contacts the wall. The required length of the MEA to be disassembled is shortened.
(3) Since the both-side electrode flow path 12 for flowing the ammonia-containing gas does not need to be provided with the insulating partition sheet 13 as compared with the two one-side electrode flow paths with the insulating partition sheet 13, the pressure loss is easily reduced. For this reason, it is advantageous also in terms of pressure loss.
According to the above (1) and (2), in the device that removes harmful components to an extremely low concentration level, the double-sided electrode structure has a great effect on downsizing the device, particularly shortening the flow path length. Moreover, (3) It is easy to suppress pressure loss.

(多組積層構造)
図14は、図10の2つのMEAを一組として、複数組が積層された多組積層構造の一部分を示す図である。図14の多組積層構造では、一つのチャネルの流路(両側電極流路)12ではアンモニアが上壁および下壁のアノード2において分解することは、図10の一組のものと同じである。そして、酸素が導入される一つのチャネルの流路11において、酸素が上壁および下壁のカソード3において分解する。すなわち流路11も両側電極流路となり、図15に示すように、酸素は、流路11の上壁および下壁のカソード3で反応して酸素イオンO2−になる。
これに対して、MEAを並行的に積層する方式での多組積層構造は、図16に示すように、絶縁仕切りシート13によって隔絶される。このため、流路12および流路11ともに、片側電極流路となる。図16の流路11においては、図17に示すように、上壁のカソード3において分解し、下壁の絶縁仕切りシート13では酸素のまま壁に接触する。
(Multi-layer laminated structure)
FIG. 14 is a diagram showing a part of a multi-layer stack structure in which a plurality of sets are stacked with the two MEAs in FIG. 10 as one set. In the multi-layer laminated structure of FIG. 14, ammonia is decomposed in the anode 2 on the upper wall and the lower wall in the flow path (both electrode flow paths) 12 of one channel, which is the same as that of the set of FIG. 10. . And in the flow path 11 of one channel into which oxygen is introduced, oxygen is decomposed at the cathode 3 on the upper wall and the lower wall. That is, the channel 11 is also a double-sided electrode channel, and as shown in FIG. 15, oxygen reacts with the cathode 3 on the upper and lower walls of the channel 11 to become oxygen ions O 2− .
On the other hand, the multi-layer laminated structure in which MEAs are laminated in parallel is isolated by an insulating partition sheet 13 as shown in FIG. For this reason, both the flow path 12 and the flow path 11 become a one-side electrode flow path. In the flow path 11 of FIG. 16, as shown in FIG. 17, it decomposes | disassembles in the cathode 3 of an upper wall, and it contacts a wall with oxygen in the insulating partition sheet 13 of a lower wall.

図14に示す構造では、流路11の上壁は酸素イオンを上側の流路12に面するアノード2に供給し、また下壁は下側の流路12に面するアノード2に酸素イオンを供給する必要があるので、図16に説明する分解反応は生じないと不都合であるということもできる。しかし、図16の絶縁仕切りシート13で隔絶された片側電極構造と比べて、図14に示す両側電極構造は、無駄がない積層となっている。このため、空気についても圧力損失の低減に有効である。   In the structure shown in FIG. 14, the upper wall of the flow channel 11 supplies oxygen ions to the anode 2 facing the upper flow channel 12, and the lower wall supplies oxygen ions to the anode 2 facing the lower flow channel 12. Since it is necessary to supply, it can be said that it is inconvenient if the decomposition reaction illustrated in FIG. 16 does not occur. However, compared with the one-sided electrode structure isolated by the insulating partition sheet 13 of FIG. 16, the double-sided electrode structure shown in FIG. For this reason, air is also effective in reducing pressure loss.

本実施の形態では、少なくともアノード側流路12が、折り返し部Tを持つことで、小面積のMEAまたは反応部でありながら、流路長を延長することができ、かつ両側電極構造であるため、除害(極低濃度まで分解する)に必要な反応長を短縮することができる。反応長の短縮は、圧力損失の低減をもたらす。このため、より小さな面積のMEAであっても、極低濃度レベルまでアンモニア濃度を低下させることができる。   In the present embodiment, at least the anode-side channel 12 has the turn-up portion T, so that the channel length can be extended while being a small-area MEA or reaction portion, and has a double-sided electrode structure. , The reaction length required for detoxification (decomposition to very low concentration) can be shortened. Shortening the reaction length results in a reduction in pressure loss. For this reason, even if it is MEA of a smaller area, ammonia concentration can be reduced to a very low concentration level.

(その他の実施の形態)
本発明のガス除害装置は、表1に示すすべての除害反応R1〜R7に用いることができる。上記実施の形態1は、反応R1について説明した。
(Other embodiments)
The gas abatement apparatus of the present invention can be used for all the abatement reactions R1 to R7 shown in Table 1. In the first embodiment, the reaction R1 has been described.

Figure 2010247033
Figure 2010247033

アンモニアの除害についていえば、その他にR2〜R4の反応が可能である。このうち反応R4は燃料電池反応ではなく電気分解反応であるが、電力の取り出しと投入との相違があるだけで、電気化学反応という点で、上記の実施の形態1と同じである。また、VOC(Volatile Organic Compounds)の除害、NOxの除害もある。これらすべての電気化学反応について、折り返し部を持ち、金属めっきの金属多孔体に占められた流路を形成することができる。また、とくに折り返し部をもち、上記の金属多孔体を用いながら、両側電極流路とすることもできる。これによって、(1)小型で、効率よく、有害ガスを無害レベルまで除害でき、(2)低いランニングコストで稼動することができる、ガス除害装置を得ることができる。   Regarding the ammonia detoxification, other reactions of R2 to R4 are possible. Of these, the reaction R4 is not a fuel cell reaction but an electrolysis reaction. However, the reaction R4 is the same as that of the first embodiment in terms of an electrochemical reaction, except for the difference between taking out and supplying electric power. There are also VOC (Volatile Organic Compounds) detoxification and NOx detoxification. For all these electrochemical reactions, it is possible to form a flow path having a folded portion and occupied by a metal porous metal plate. Moreover, it can also be set as a both-sides electrode flow path, especially having a folding | returning part and using said metal porous body. This makes it possible to obtain a gas abatement apparatus that can (1) be small, efficiently remove harmful gases to harmless levels, and (2) operate at low running costs.

(実施例1−圧力損失と出口濃度−)
次に、計算によって、流路に所定濃度のアンモニア含有気体を流したときの流路に沿う濃度変化を求めた。このアンモニア除害装置は、化合物半導体GaNなどを有機金属エピタキシー法などで成膜する際に生成するアンモニア含有気体を除害する。大気に放出可能なアンモニア濃度レベルは、法規制もあるが、通常はそれよりも低い濃度としてヒトが異臭を感じなくなる1ppm以下とする。計算によるシミュレーションでは、気体は、アンモニアと水素の混合気体であり、アンモニアと水素との比を、1:1とした。この混合気体を10SLM流して処理するとした。アンモニア分解装置10は、図3に示す多組積層構造(片側電極流路を有し、流路を5層備える5組積層構造とした。MEAまたは反応部は、80mm×80mmの一定の平面形状として、ターン数を変えて、アンモニアのモル濃度を計算によって求めた。アノードに到達したアンモニアは、100%分解すると仮定し、また、各流路には、10SLMの1/5が均等に配分されるとした。
(Example 1-Pressure loss and outlet concentration-)
Next, a change in concentration along the flow path when a predetermined concentration of ammonia-containing gas was allowed to flow through the flow path was calculated. This ammonia abatement apparatus removes ammonia-containing gas generated when a compound semiconductor GaN or the like is formed by an organic metal epitaxy method or the like. Although the ammonia concentration level that can be released into the atmosphere is restricted by laws and regulations, it is usually set to 1 ppm or less so that humans do not feel a bad odor as a lower concentration. In the simulation by calculation, the gas was a mixed gas of ammonia and hydrogen, and the ratio of ammonia and hydrogen was 1: 1. This mixed gas was treated by flowing 10 SLM. The ammonia decomposing apparatus 10 has a multi-layer laminated structure shown in FIG. 3 (a five-layer laminated structure having a single-side electrode flow path and having five flow paths. The MEA or the reaction part has a constant planar shape of 80 mm × 80 mm. Assuming that the ammonia concentration reached the anode is 100% decomposed, and 1/5 of 10 SLM is equally distributed to each channel. He said.

MEAの入口からの距離に応じて、減少するアンモニアモル濃度を、図18に示す。また、圧力損失(圧損)を表2に示す。折り返し部を1つ以上有するものが、本発明例に該当する。表2および図18によれば、一つの折り返し部を設けることで、圧力損失は2.2kPa程度と低い状態で、アンモニア濃度をモル比1×10−7から1×10−14程度に指数関数的に飛躍的に低減できることが分かる。これによって、80mm×80mmという小サイズのMEAを用いて、折り返し部を設けることで、小型装置によって極低濃度までアンモニアを除害できる見通しが得られた。 FIG. 18 shows the ammonia molarity that decreases as a function of the distance from the MEA inlet. Table 2 shows the pressure loss (pressure loss). What has one or more folding | turning parts corresponds to the example of this invention. According to Table 2 and FIG. 18, by providing one folding part, the ammonia concentration is increased from a molar ratio of 1 × 10 −7 to 1 × 10 −14 in a state where the pressure loss is as low as about 2.2 kPa. It can be seen that it can be drastically reduced. As a result, it was possible to remove ammonia to a very low concentration by a small device by providing a folded portion using an MEA having a small size of 80 mm × 80 mm.

Figure 2010247033
Figure 2010247033

(実施例2−MEAサイズの影響−)
実施例1と同様に、計算によって、MEAサイズのアンモニア濃度および圧力損失(圧損)に対する影響を求めた。計算上の試験体は、つぎのとおりである。
(流路構造):片側電極構造
(MEAサイズ):20mm□、40mm□、80mm□
(集電体):孔径1.9mm、比表面積1000m/mのセルメット(#2)を用いた。集電体の厚みは、3mm、6mm、2種類とした。
(セルスタック数):MEAの積層数は、5層とした。
(アンモニア含有気体):NH:H=1:1の気体を10SLM流す。
各試験体の圧損およびアンモニア濃度を表3に示す。
(Example 2-Influence of MEA size)
Similarly to Example 1, the influence of the MEA size on the ammonia concentration and pressure loss (pressure loss) was determined by calculation. The test specimens for calculation are as follows.
(Flow path structure): One-side electrode structure (MEA size): 20 mm □, 40 mm □, 80 mm □
(Current collector): Celmet (# 2) having a pore diameter of 1.9 mm and a specific surface area of 1000 m 2 / m 3 was used. The thickness of the current collector was 3 mm, 6 mm, and two types.
(Number of cell stacks): The number of stacked MEAs was 5 layers.
(Ammonia-containing gas): A gas of NH 3 : H 2 = 1: 1 is flowed by 10 SLM.
Table 3 shows the pressure loss and ammonia concentration of each specimen.

Figure 2010247033
Figure 2010247033

折り返し部が一つもない試験体No.1では、MEAサイズ80mm×80mmにより、アンモニアモル比1×10−7を得ている。これに対して、折り返し部を3つ設けることで、試験体No.12のように、MEAサイズ20mm×20mmという非常に小型化された装置で、圧損10kPa以下で、アンモニアモル比1×10−7を得ることができる。
化合物半導体の製造において発生する廃ガスの大気中放出は、圧力損失10kPa未満、かつアンモニアモル比1×10−5未満、を満たす必要がある。上記の試算によれば、片側電極構造、流路厚み3mmを用いて、MEAサイズ20mm×20mmより小さくできる見通しが得られた。
上記は、片側電極流路の場合であるが、両側電極構造にすることで、さらに小型化を実現することが可能である。
Specimen No. with no folded part. 1, an ammonia molar ratio of 1 × 10 −7 was obtained with an MEA size of 80 mm × 80 mm. On the other hand, by providing three folded portions, the test specimen No. As shown in FIG. 12, an ammonia molar ratio of 1 × 10 −7 can be obtained at a pressure loss of 10 kPa or less with a very miniaturized apparatus having an MEA size of 20 mm × 20 mm.
Compound semiconductor atmospheric discharge of waste gas generated in the production is less than the pressure loss 10 kPa, and ammonia molar ratio less than 1 × 10 -5, it is necessary to satisfy. According to the above estimation, the prospect that the MEA size could be smaller than 20 mm × 20 mm was obtained using the one-side electrode structure and the flow path thickness of 3 mm.
Although the above is a case of the one-side electrode flow path, further downsizing can be realized by adopting a double-sided electrode structure.

上記において、本発明の実施の形態について説明を行ったが、上記に開示された本発明の実施の形態は、あくまで例示であって、本発明の範囲はこれら発明の実施の形態に限定されない。本発明の範囲は、特許請求の範囲の記載によって示され、さらに特許請求の範囲の記載と均等の意味および範囲内でのすべての変更を含むものである。   Although the embodiments of the present invention have been described above, the embodiments of the present invention disclosed above are merely examples, and the scope of the present invention is not limited to these embodiments. The scope of the present invention is indicated by the description of the scope of claims, and further includes meanings equivalent to the description of the scope of claims and all modifications within the scope.

本発明のガス除害装置によれば、(1)小型で、効率よく、有害ガスを無害レベルまで除害でき、(2)低いランニングコストで稼動することができる。   According to the gas abatement apparatus of the present invention, (1) it is small and efficient, it can remove harmful gas to a harmless level, and (2) it can be operated at a low running cost.

1 イオン導電性電解質(固体酸化物電解質)、2 アノード、3 カソード、3h 空隙、10 アンモニア分解装置、7 カソード集電体、7a カソード端子、7d 導電部、7h 気孔、8 アノード集電体、8a アノード端子、13 絶縁仕切りシート、15 チャネル壁、21 金属粒連鎖体、21a 金属粒連鎖体の芯部(金属部)、21b 酸化層、22 アノードのイオン導電性セラミックス(SSZなど)、31 金属粒連鎖体、31a 金属粒連鎖体の芯部(金属部)、31b 酸化層、32 カソードのイオン導電性セラミックス(LSMなど)、33 銀、61 アンモニア含有気体入口、62 出口、71 空気入口、72 出口、C1〜C7 チャネル、T 折り返し部。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Ion conductive electrolyte (solid oxide electrolyte), 2 anode, 3 cathode, 3h space | gap, 10 ammonia decomposition | disassembly apparatus, 7 cathode collector, 7a cathode terminal, 7d electroconductive part, 7h pore, 8 anode collector, 8a Anode terminal, 13 insulating partition sheet, 15 channel wall, 21 metal particle chain, 21a core of metal particle chain (metal part), 21b oxide layer, 22 ion conductive ceramic of anode (SSZ, etc.), 31 metal particle Chain, 31a Core part of metal particle chain (metal part), 31b Oxidation layer, 32 Cathode ionic conductive ceramics (LSM, etc.), 33 Silver, 61 Ammonia-containing gas inlet, 62 outlet, 71 Air inlet, 72 outlet , C1-C7 channel, T turn-up section.

Claims (8)

気体中の化学成分を電気化学反応によって除害する装置であって、
対をなす電極、および該対をなす電極に挟まれる電解質で構成されるMEA(Membrane Electrode Assembly)を備え、
前記対をなす電極には、それぞれ、気体を導入するための流路が設けられ、そのうち少なくとも前記化学成分を含む気体が導入される電極の流路に、少なくとも一つの折り返し部が設けられており、
前記折り返し部を有する流路が、連続気孔を有する金属多孔体で占められていることを特徴とする、ガス除害装置。
An apparatus for removing chemical components in a gas by an electrochemical reaction,
A MEA (Membrane Electrode Assembly) composed of a pair of electrodes and an electrolyte sandwiched between the pair of electrodes,
Each of the paired electrodes is provided with a flow path for introducing a gas, and at least one folded portion is provided in a flow path of the electrode into which the gas containing at least the chemical component is introduced. ,
The gas abatement apparatus, wherein the flow path having the folded portion is occupied by a porous metal body having continuous pores.
前記金属多孔体が、金属めっき体であり、気孔率が95%以上であることを特徴とする、請求項1に記載のガス除害装置。   The gas abatement apparatus according to claim 1, wherein the metal porous body is a metal plated body and has a porosity of 95% or more. 前記金属多孔体の、孔径をx(mm)、比表面積をy(m/m)とするとき、400≦(x−0.3)y、を満たすことを特徴とする、請求項1または2に記載のガス除害装置。 Of the metal porous body, the pore size x (mm), when the specific surface area and y (m 2 / m 3) , and satisfies 400 ≦ (x-0.3) y , a, claim 1 Or the gas abatement apparatus of 2. 前記MEAは、2つ一組とされ、該一組のMEAは、同じ極性の電極を対向させて、前記折り返し部を備える流路を、前記対向する同極性の電極に挟ませて、両側電極流路としていることを特徴とする、請求項1〜3のいずれか1項に記載のガス除害装置。   The MEAs are made into a set of two, and the pair of MEAs has both electrodes of the same polarity, with the electrodes having the same polarity facing each other, and the flow path having the folded portion sandwiched between the electrodes having the same polarity facing each other. The gas abatement apparatus according to claim 1, wherein the gas abatement apparatus is a flow path. 前記2つのMEAにおいて、前記両側電極流路と反対側に、それぞれ、前記両側電極流路を挟む電極と逆極性の電極に気体を導入する逆極流路を備え、前記両側電極流路の断面積が、前記2つのMEAの前記逆極流路の断面積の大きいほうと等しいか、または大きいことを特徴とする、請求項4に記載のガス除害装置。   Each of the two MEAs includes a reverse-polar channel for introducing gas to an electrode having a polarity opposite to that of the electrode sandwiching the two-sided electrode channel, on the opposite side of the two-sided electrode channel. The gas abatement apparatus according to claim 4, wherein the area is equal to or larger than the larger cross-sectional area of the reverse flow path of the two MEAs. 前記2つのMEAによって形成されるガス除害装置の組が、複数、積層され、隣り合う組同士、前記両側電極流路を挟む電極と逆極性の電極が、対向して前記逆極流路を挟んでいることを特徴とする、請求項5に記載のガス除害装置。   A plurality of sets of gas abatement devices formed by the two MEAs are stacked, adjacent to each other, electrodes opposite in polarity to the electrodes sandwiching the both-side electrode channels are opposed to the opposite polarity channels. The gas abatement apparatus according to claim 5, wherein the gas abatement apparatus is sandwiched. 前記複数の積層された組のMEAの間に、絶縁仕切りシートを有しないことを特徴とする、請求項6に記載のガス除害装置。   The gas abatement apparatus according to claim 6, wherein an insulating partition sheet is not provided between the plurality of stacked MEAs. 前記折り返し部を有する流路にアンモニアを含む気体が導入され、前記流路と反対側の電極の流路に空気が導入されることを特徴とする、請求項1〜7のいずれか1項に記載のガス除害装置。   A gas containing ammonia is introduced into a flow path having the folded portion, and air is introduced into a flow path of an electrode opposite to the flow path. The gas abatement apparatus described.
JP2009097496A 2009-04-13 2009-04-13 Gas detoxifying apparatus Pending JP2010247033A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2009097496A JP2010247033A (en) 2009-04-13 2009-04-13 Gas detoxifying apparatus

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2009097496A JP2010247033A (en) 2009-04-13 2009-04-13 Gas detoxifying apparatus

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2010247033A true JP2010247033A (en) 2010-11-04

Family

ID=43310002

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2009097496A Pending JP2010247033A (en) 2009-04-13 2009-04-13 Gas detoxifying apparatus

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2010247033A (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101614523B1 (en) * 2014-04-25 2016-04-21 김형석 Electric Heating Type Gas Abatement Apparatus, and Electric Heating Structure Used Therein

Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62163726A (en) * 1986-01-13 1987-07-20 Tokai Kogyo Kk Simple deodorizer
JPH02203919A (en) * 1989-02-01 1990-08-13 Mels Corp Ozonolysis device
JPH0657469A (en) * 1992-08-05 1994-03-01 Kao Corp Method and device for oxidation reaction
JP2005122976A (en) * 2003-10-15 2005-05-12 Honda Motor Co Ltd Fuel cell
JP2007130557A (en) * 2005-11-09 2007-05-31 Mitsubishi Electric Corp Apparatus for decomposing contaminated material
WO2007099871A1 (en) * 2006-03-01 2007-09-07 Mitsubishi Electric Corporation Harmful gas treatment apparatus and water treatment apparatus
JP2007301435A (en) * 2006-05-08 2007-11-22 Toshiba Corp Electrochemical reaction apparatus
JP2008159448A (en) * 2006-12-25 2008-07-10 Shinko Electric Ind Co Ltd Solid oxide fuel cell power generating device
JP2008307493A (en) * 2007-06-15 2008-12-25 National Institute Of Advanced Industrial & Technology Self-organizing porous thin film type electrochemical reactor
JP2009076365A (en) * 2007-09-21 2009-04-09 Petroleum Energy Center Fuel cell device

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62163726A (en) * 1986-01-13 1987-07-20 Tokai Kogyo Kk Simple deodorizer
JPH02203919A (en) * 1989-02-01 1990-08-13 Mels Corp Ozonolysis device
JPH0657469A (en) * 1992-08-05 1994-03-01 Kao Corp Method and device for oxidation reaction
JP2005122976A (en) * 2003-10-15 2005-05-12 Honda Motor Co Ltd Fuel cell
JP2007130557A (en) * 2005-11-09 2007-05-31 Mitsubishi Electric Corp Apparatus for decomposing contaminated material
WO2007099871A1 (en) * 2006-03-01 2007-09-07 Mitsubishi Electric Corporation Harmful gas treatment apparatus and water treatment apparatus
JP2007301435A (en) * 2006-05-08 2007-11-22 Toshiba Corp Electrochemical reaction apparatus
JP2008159448A (en) * 2006-12-25 2008-07-10 Shinko Electric Ind Co Ltd Solid oxide fuel cell power generating device
JP2008307493A (en) * 2007-06-15 2008-12-25 National Institute Of Advanced Industrial & Technology Self-organizing porous thin film type electrochemical reactor
JP2009076365A (en) * 2007-09-21 2009-04-09 Petroleum Energy Center Fuel cell device

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
SEIテクニカルレビュー,第180号 P.93-96(2012), JPN6012058373, ISSN: 0002378388 *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101614523B1 (en) * 2014-04-25 2016-04-21 김형석 Electric Heating Type Gas Abatement Apparatus, and Electric Heating Structure Used Therein
CN106463398A (en) * 2014-04-25 2017-02-22 迪沃克斯株式会社 Electric heater type waste gas treatment device and electric heater structure used therein

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5691144B2 (en) Gas decomposition element, ammonia decomposition element, power generation device and electrochemical reaction device
US20130108947A1 (en) Porous current collector, method of producing the same and fuel cell including porous current collector
JP5648344B2 (en) Catalyst, electrode, fuel cell, gas abatement apparatus, and catalyst and electrode manufacturing method
JP5568865B2 (en) Gas decomposition element
WO2011155423A1 (en) Gas decomposition element, ammonia decomposition element, power-generating device, and electrochemical reaction device
JP2010159472A (en) Ammonia decomposing element
JP2010201387A (en) Gas decomposing element and power generating apparatus
WO2012073921A1 (en) Gas decomposition element, method for manufacturing gas decomposition element, and power generator
KR101459403B1 (en) Membrane electrode assembly, fuel cell, gas detoxification apparatus, and method for producing membrane electrode assembly
JP5359552B2 (en) Gas decomposition apparatus and arrangement structure thereof
JP5640502B2 (en) Electrode connection structure and method of manufacturing electrode connection structure
JP5655502B2 (en) Gas decomposition element, power generation device and gas decomposition method
JP2010247033A (en) Gas detoxifying apparatus
JP2010247032A (en) Gas detoxifying apparatus
US8865367B2 (en) Gas decomposition component
JP5521329B2 (en) NOx decomposition element
JP5742075B2 (en) Gas decomposition element, power generator
JP2010247034A (en) Gas detoxifying apparatus
JP5787269B2 (en) Gas decomposition element, power generation device and gas decomposition method
JP5655508B2 (en) Gas decomposition element, power generation device and gas decomposition method
JP2012016693A (en) Gas decomposition element, ammonia decomposition element, power-generating device, and electrochemical reaction device
JP2010174333A (en) Ammonia-decomposing element and power generator
JP2012028088A (en) Membrane electrode assembly, fuel cell, gas abatement device, and method of manufacturing membrane electrode assembly
CN112055905A (en) Fuel cell
JP2010274213A (en) Gas detoxifying apparatus

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20120118

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20120712

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20120808

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20120927

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20121116

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20130409