JP2012091140A - ガス分解素子、発電装置及びガス分解方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】筒状の固体電解質層1と、固体電解質層の内周部に積層形成された第1の電極層2と、外周部に積層形成された第2の電極層5とを有する筒状MEA7より構成されるガス分解素子10の、筒状MEA内にガス誘導パイプ11を設け、この一端部よりガスを導入し、第1の電極層に作用させて分解するように構成するとともに、誘導パイプ内に、流動ガスとの熱伝導を促進する加熱促進手段50を設ける。
【選択図】図1
Description
(A1)金属粒連鎖体を第1の電極層(アノード)に含有させた場合、第1の電極層(アノード)において、固体電解質層から移動してくる陰イオンと、第1の電極層(アノード)の外部から第1の電極層(アノード)へと導かれる気体中のガス分子との化学反応を、金属粒連鎖体の酸化層によって促進させ(触媒作用)、かつ陰イオンを参加させて第1の電極層(アノード)での化学反応を促進させる(電荷による促進作用)。そして、その化学反応の結果、生じる電子の導電性を、金属粒連鎖体の金属部分で確保することができる。この結果、第1の電極層(アノード)における電荷の授受を伴う電気化学反応を、全体的に促進することができる。金属粒連鎖体を第1の電極層(アノード)に含有させた場合、第1の電極層(アノード)において、陽イオンたとえばプロトンを発生させて固体電解質層中を第2の電極層(カソード)へと陽イオンを移動させ、上記の電荷による促進作用を、同様に得ることができる。
ただし、金属粒連鎖体の酸化層については、使用前は焼成処理によって確実に形成されているが、使用中に還元反応によって酸化層がなくなることが多い。酸化層がなくなっても、上記の触媒作用は減ずることはあってもなくなることはない。とくにFeやTiを含有させたNiは、酸化層がなくても触媒作用は高い。
(A2)金属粒連鎖体を第2の電極層(カソード)に含有させた場合、第2の電極層(カソード)において、第2の電極層(カソード)の外部から第2の電極層(カソード)へと導かれる気体中のガス分子の化学反応を、金属粒連鎖体の酸化層によって促進させ(触媒作用)、かつ外部回路からの電子の導電性を向上させるとともに、当該電子を参加させて第2の電極層(カソード)での化学反応を促進させる(電荷による促進作用)。そして、当該分子から効率よく陰イオンを生じて、固体電解質層へと送り出すことができる。(A1)と同様に、(A2)の場合、固体電解質層中を移動してきた陽イオンと、外部回路を流れてきた電子と、第2の気体との電気化学反応を促進することができる。このため、上記第1の電極層(アノード)に含ませる場合と同様に、第2の電極層(カソード)における電荷の授受を伴う電気化学反応を、全体的に促進することができる。どのような場合に、金属粒連鎖体を第2の電極層(カソード)に含ませるかは、分解対象のガスによって変わる。
(A3)金属粒連鎖体を第1の電極層(アノード)及び第2の電極層(カソード)に含有させた場合は、上記(A1)および(A2)の効果を得ることができる。
O)を生じさせる。プロトンは酸素イオンと比べて小さいので固体電解質層中の移動速度は大きく、加熱温度を低くして実用レベルの分解容量を得ることができる。
図1は、本発明の実施の形態1に係るガス分解素子10の縦断面図である。また、図2は、図1におけるIB−IB線に沿う断面図である。なお、本実施形態では、特に、本願発明を、アンモニアガスを分解するガス分解素子に適用した場合について説明する。
(アノード反応):2NH3 +3O2-→N2 +3H2
O+6e-
より詳しくは、一部のアンモニアが、2NH3
→N2 +3H2 の反応を生じ、この3H2 が酸素イオン3O2-と反応して3H2
Oを生成する。第2の電極層(カソード)5には空気、とくに酸素ガスが、スペースSを通るように導入され、第2の電極層(カソード)5において酸素分子から分解した酸素イオンを第1の電極層(アノード)2に向かって固体電解質層1へと送り出す。
(カソード反応):O2 +4e- →2O2-
上記の電気化学反応の結果、電力が発生し、第1の電極層(アノード)2と第2の電極層(カソード)5との間に電位差を生じ、カソード側集電体12からアノード側集電体11へと電流Iが流れる。カソード側集電体12とアノード側集電体11との間に負荷、たとえばこのガス分解素子10を加熱するためのヒータ41を接続しておけば、そのための電力を供給することができる。ヒータ41への上記電力の供給は、部分的であってもよい。多くの場合、自家発電の供給量はヒータ全体に要する電力の半分以下であることが多い。
2 第1の電極層(アノード)
5 第2の電極層(カソード)
7 筒状MEA
44 封止部
11k ガス誘導パイプ
43 筒状流路
50 加熱促進手段
Claims (10)
- 筒状の固体電解質層と、この固体電解質層の内周部に積層形成された第1の電極層と、この固体電解質層の外周部に積層形成された第2の電極層とを有する筒状MEA(Membrane Electrode Assembly)を備えて構成されるガス分解素子であって、
上記筒状MEAの一端部を封止して形成される封止部と、
上記筒状MEAの他端部側から上記筒状MEAの内部空間に挿入されて、上記筒状MEAの内周面との間に筒状流路を形成するガス誘導パイプとを備え、
上記ガス誘導パイプ内を上記封止部に向けて流動するガスを、上記封止部近傍において上記ガス誘導パイプ内から流出させることにより反転流動させ、上記筒状流路を上記ガス誘導パイプ内の流れと反対方向に向けて流動させながら第1の電極層に作用させて分解するように構成するとともに、
上記ガス誘導パイプ内に、上記流動ガスとの接触面積を増加させて熱伝導を促進する加熱促進手段を設けた、ガス分解素子。 - 上記加熱促進手段は、上記ガス誘導パイプの内面に凹凸を設けて構成されている、請求項1に記載したガス分解素子。
- 上記加熱促進手段は、上記ガス誘導パイプ内に、通気性及び熱伝導性を有する多孔質体を充填して構成されている、請求項1又は請求項2のいずれかに記載のガス分解素子。
- 上記ガス誘導パイプは、導電性材料から形成されているとともに、
上記第1の電極層に導通させられて、上記第1の電極層の集電体を構成している、請求項1から請求項3のいずれか1項に記載のガス分解素子。 - 上記第1の電極層の内周面に、導電性の金属メッシュシートを配置するとともに、
この金属メッシュシートを上記ガス誘導パイプに接続することにより、上記第1の電極層と上記ガス誘導パイプとを導通させた、請求項1から請求項4のいずれか1項に記載のガス分解素子。 - 上記第1の電極層の表面に多孔質導電層を設けた、請求項1から請求項5のいずれか1項に記載のガス分解素子。
- 上記第1の電極層及び/又は上記第2の電極層が、ニッケル(Ni)を主成分とする金属粒子連鎖体と、イオン導電性セラミックとを含む焼成体であることを特徴とする、請求項1から請求項6のいずれか1項に記載のガス分解素子。
- 上記固体電解質層が、酸素イオン導電性又はプロトン導電性を有することを特徴とする、請求項1から請求項7のいずれか1項に記載のガス分解素子。
- 請求項1から請求項8のいずれかに記載したガス分解素子を備える、発電装置。
- 筒状の固体電解質層と、この固体電解質層の内周部に形成された第1の電極層と、この固体電解質層の外周部に形成された第2の電極層とを有するとともに一端部が封止された筒状MEA(Membrane Electrode Assembly)と、
上記筒状MEAの他端部側から上記筒状MEAの内部空間に挿入されて、上記封止部近傍までガスを誘導するとともに、上記筒状MEA内周面との間に筒状流路を形成するガス誘導パイプとを備えるガス分解素子によって行われるガス分解方法であって、
上記ガス誘導パイプ内に設けた加熱促進手段によって、ガス誘導パイプ内を流動するガスの温度を上昇させる加熱工程と、
上記ガスを、上記封止部の近傍において上記ガス誘導パイプから流出させることにより反転流動させ、
上記ガスを、上記筒状MEAの内周面と上記ガス誘導パイプとの間に形成された筒状流路内を上記ガス誘導パイプ内の流れと反対方向に流動させながら上記第1の電極層に作用させて分解する分解工程を含む、ガス分解方法。
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2018087509A (ja) * | 2016-11-28 | 2018-06-07 | マツダ株式会社 | エンジンの排気装置 |
Citations (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS62246267A (ja) * | 1986-04-16 | 1987-10-27 | ウエスチングハウス エレクトリック コ−ポレ−ション | 電気化学電池のガス供給装置 |
JPH1021942A (ja) * | 1996-07-01 | 1998-01-23 | Kansai Electric Power Co Inc:The | 固体電解質型燃料電池セル |
JPH11132685A (ja) * | 1997-10-24 | 1999-05-21 | Mikawa Gijutsu Kogyo Kk | 熱交換体 |
JP2000182634A (ja) * | 1998-12-15 | 2000-06-30 | Kansai Electric Power Co Inc:The | 固体電解質の成膜方法 |
JP2002298866A (ja) * | 2001-03-30 | 2002-10-11 | Toto Ltd | 固体酸化物形燃料電池モジュール |
JP2005166428A (ja) * | 2003-12-02 | 2005-06-23 | Toyota Motor Corp | 燃料電池 |
WO2010035691A1 (ja) * | 2008-09-24 | 2010-04-01 | 住友電気工業株式会社 | 電気化学反応装置、その製造方法、ガス分解素子、アンモニア分解素子および発電装置 |
JP2010159472A (ja) * | 2009-01-09 | 2010-07-22 | Sumitomo Electric Ind Ltd | アンモニア分解素子 |
JP2010172828A (ja) * | 2009-01-29 | 2010-08-12 | Sumitomo Electric Ind Ltd | ガス分解装置 |
JP2010180789A (ja) * | 2009-02-05 | 2010-08-19 | Sumitomo Electric Ind Ltd | ガス分解素子 |
-
2010
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Patent Citations (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS62246267A (ja) * | 1986-04-16 | 1987-10-27 | ウエスチングハウス エレクトリック コ−ポレ−ション | 電気化学電池のガス供給装置 |
JPH1021942A (ja) * | 1996-07-01 | 1998-01-23 | Kansai Electric Power Co Inc:The | 固体電解質型燃料電池セル |
JPH11132685A (ja) * | 1997-10-24 | 1999-05-21 | Mikawa Gijutsu Kogyo Kk | 熱交換体 |
JP2000182634A (ja) * | 1998-12-15 | 2000-06-30 | Kansai Electric Power Co Inc:The | 固体電解質の成膜方法 |
JP2002298866A (ja) * | 2001-03-30 | 2002-10-11 | Toto Ltd | 固体酸化物形燃料電池モジュール |
JP2005166428A (ja) * | 2003-12-02 | 2005-06-23 | Toyota Motor Corp | 燃料電池 |
WO2010035691A1 (ja) * | 2008-09-24 | 2010-04-01 | 住友電気工業株式会社 | 電気化学反応装置、その製造方法、ガス分解素子、アンモニア分解素子および発電装置 |
JP2010159472A (ja) * | 2009-01-09 | 2010-07-22 | Sumitomo Electric Ind Ltd | アンモニア分解素子 |
JP2010172828A (ja) * | 2009-01-29 | 2010-08-12 | Sumitomo Electric Ind Ltd | ガス分解装置 |
JP2010180789A (ja) * | 2009-02-05 | 2010-08-19 | Sumitomo Electric Ind Ltd | ガス分解素子 |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2018087509A (ja) * | 2016-11-28 | 2018-06-07 | マツダ株式会社 | エンジンの排気装置 |
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