JP2016516260A5

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Publication number: JP2016516260A5
Application number: JP2015559492A
Authority: JP
Filing date: 2014-02-26
Publication date: 2016-09-29
Anticipated expiration: 2034-02-26

Claims

活性表面を有する電極とともに使用されるメッシュ形状で多孔質の電流密度ディストリビュータであって、前記電極の活性層に電流を提供するように適合され、前記活性層が前記電流密度ディストリビュータの面に接触するように提供され、
前記電流密度ディストリビュータに沿った電流フローの主要方向に沿って電流が流れ、
前記電流密度ディストリビュータが、複数の導電性経路（５、１５、２５）を有する多孔質メッシュ（１０）を備え、
前記導電性経路（５、２５）の少なくとも一部が、前記電流密度ディストリビュータを通した主要電流フローの方向に沿って延在する、電流密度ディストリビュータにおいて、
前記多孔質メッシュ（１０）が、前記主要電流フローの方向に交差する方向で、電気絶縁体（６）の複数の第１の経路の少なくとも一部を備え、
前記電流密度ディストリビュータを通した前記主要電流フローに交差する方向における前記電流密度ディストリビュータの電流容量が、前記電流密度ディストリビュータを通した前記主要電流フローに沿った方向における電流容量よりも小さく、
前記多孔質メッシュが、前記導電性経路および／または絶縁性経路の間に複数の空き空間を備える、電流密度ディストリビュータ。
単位長さ当たりの交差方向における導電性経路（１５）の数が、前記主要電流フローの方向に沿った単位長さ当たりの導電性経路（５、２５）の数よりも少ない、請求項１に記載の電流密度ディストリビュータ。
前記多孔質メッシュが、前記電流フローに平行な方向に沿って、相対的に大きい断面を有する複数の第１の導電体（２５）と、相対的に小さい断面を有する複数の第２の導電体（５）とを備える、請求項１または２に記載の電流密度ディストリビュータ。
前記多孔質メッシュが、前記電流密度ディストリビュータを通した前記主要電流フローの方向に沿って、電気絶縁体の複数の第２の経路（１６）を備える、先行する請求項のいずれか一項に記載の電流密度ディストリビュータ。
前記主要電流フローの方向に沿って、導電性経路（５、２５）および第２の電気絶縁性経路（１６）が交互に提供される、先行する請求項のいずれか一項に記載の電流密度ディストリビュータ。
前記導電性経路（５、１５、２５）ならびに前記電気絶縁体の第１および第２の経路（６、１６）が、規則的な幾何学パターンにしたがって配置される、先行する請求項のいずれか一項に記載の電流密度ディストリビュータ。
前記導電性経路（５、１５、２５）が複数の導電性ワイヤを備え、前記電気絶縁体の第１および第２の経路（６、１６）が電気絶縁体の複数のスレッドを備える、先行する請求項のいずれか一項に記載の電流密度ディストリビュータ。
前記導電性経路（５、１５、２５）の２０℃における導電率が、好ましくは少なくとも１．２５×１０Ｅ３Ｓ／ｍ、より好ましくは少なくとも１０Ｅ６Ｓ／ｍである、先行する請求項のいずれか一項に記載の電流密度ディストリビュータ。
前記導電性経路（５、１５、２５）の抵抗率が、好ましくは８×１０Ｅ（−４）Ｏｈｍ．ｍ未満、より好ましくは１０Ｅ（−６）Ｏｈｍ．ｍ未満である、先行する請求項のいずれか一項に記載の電流密度ディストリビュータ。
前記導電性材料が、少なくとも１２０ＭＰａ、好ましくは１９０ＭＰａ超過、より好ましくは３００ＭＰａ超過、特に少なくとも４５０ＭＰａの引張り強さを提供する、先行する請求項のいずれか一項に記載の電流密度ディストリビュータ。
前記電気絶縁性材料が、２０℃で少なくとも１０Ｅ１２Ｏｈｍ．ｍ、好ましくは少なくとも１０Ｅ１６Ｏｈｍ．ｍの電気抵抗を有する、先行する請求項のいずれか一項に記載の電流密度ディストリビュータ。
前記電気絶縁性材料が、少なくとも１５ＭＰａ、好ましくは少なくとも４０ＭＰａ、より好ましくは少なくとも５５ＭＰａ、特に少なくとも１００ＭＰａの引張り強さを有する、先行する請求項のいずれか一項に記載の電流密度ディストリビュータ。
前記電気絶縁性材料が、少なくとも２０ＭＰａ、好ましくは少なくとも５５ＭＰａ、最も好ましくは少なくとも８０ＭＰａ、特に少なくとも１００ＭＰａの圧縮強さを提供する、先行する請求項のいずれか一項に記載の電流密度ディストリビュータ。
前記電気絶縁性材料が、ポリアラミド、ポリエステル（特にポリエチレンテレフタレート）、ポリオレフィン（特にＵＨＭＷＰＥ、ＨＤＰＥ、ポリプロピレン、ポリエーテルケトン、ポリフェニレンスルフィド、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）、脂肪族ポリアミド）、フッ素プラスチック（特に、ＰＴＦＥ、ＥＴＦＥ、ＦＥＰ、ＰＦＡ、ＥＦＥＰ、ＰＣＴＦＥ）、（上述の高分子の１つもしくは複数の）高分子マトリックスを含む、および強化成分（ガラス繊維、セラミック繊維など）を含む複合材料、あるいは上述の材料の２つ以上の任意の組み合わせまたはブレンドから成る群から選択される、先行する請求項のいずれか一項に記載の電流密度ディストリビュータ。
前記導電性材料が、導電性高分子、金属合金（特に金、イリジウム、プラチナ、ロジウム、パラジウム、銀、銅、ニッケル、亜鉛、タングステン、チタン、アルミニウム、錫、鋼、ステンレス鋼合金）、好ましくはオーステナイト系ステンレス鋼および二相ステンレス鋼の群から選択される、先行する請求項のいずれか一項に記載の電流密度ディストリビュータ。
前記多孔質メッシュ（１０）が、織成、編成、編組、または溶接されたワイヤ、拡張されたメッシュ、複数の穴を有するプレートまたはスクリーン、導電性経路を提供するように光化学エッチングまたは電気鋳造を施した複数の穴を有するプレートの群から選択される材料を含む、先行する請求項のいずれか一項に記載の電流密度ディストリビュータ。
前記多孔質メッシュ（１０）が、少なくとも５０％、好ましくは６０〜８０％の範囲の孔面積を有する、先行する請求項のいずれか一項に記載の電流密度ディストリビュータ。
前記導電性経路が、５０μｍ〜５００μｍ、好ましくは７５〜４００μｍ、より好ましくは１５０〜３００μｍ、最も好ましくは２００〜３００の平均断面を有する、先行する請求項のいずれか一項に記載の電流密度ディストリビュータ。
前記電気絶縁体の経路が、５０μｍ〜２５０μｍ、好ましくは６０〜２００μｍ、より好ましくは６０〜１５０μｍの平均断面を有する、先行する請求項のいずれか一項に記載の電流密度ディストリビュータ。
前記多孔質メッシュが、１ｃｍ当たり１０〜５０の導電性経路、好ましくは１０〜４０、より好ましくは１０〜３０、最も好ましくは１ｃｍ当たり１０〜２０の電気絶縁体の経路を備える、先行する請求項のいずれか一項に記載の電流密度ディストリビュータ。
前記多孔質メッシュが、１ｃｍ当たり１０〜５０、好ましくは１０〜４０、より好ましくは１０〜３０、最も好ましくは１０〜２０の電気絶縁体の経路を備える、先行する請求項のいずれか一項に記載の電流密度ディストリビュータ。
前記電流密度ディストリビュータを通した前記主要電流フローに交差する方向における前記電流密度ディストリビュータの電流容量が、前記電流密度ディストリビュータを通した前記主要電流フローに沿った方向における電流容量よりも小さい、請求項１〜２１のいずれか一項に記載の少なくとも１つの電流密度ディストリビュータを備える電極。
前記電極が、前記電流密度ディストリビュータとの複数の接触点を有する活性層をさらに備える、請求項２２に記載の電極。
前記電極が、前記電流密度ディストリビュータとの複数の接触点を有する触媒作用的に活性の層を備え、前記触媒作用的に活性の材料が、１つもしくは複数の微生物、１つもしくは複数の酵素、１つもしくは複数の有機金属化合物、１つもしくは複数の無機および／または有機化合物の群から選択される、請求項２３に記載の電極。
前記電極が、前記電流密度ディストリビュータの一面上に配置されるガス浸透性材料の層を備えるガス拡散電極である、請求項２２〜２４のいずれか一項に記載の電極。
単一の電流密度ディストリビュータまたは複数の電流密度ディストリビュータを備える、請求項２２〜２５のいずれか一項に記載の電極。
請求項２２〜２６のいずれか一項に記載の少なくとも１つの電極を備える電気化学セル。
前記電解セルがガルヴァーニ電池または容量性セルである、請求項２７に記載の電気化学セル。
ユニポーラ構成の請求項２２〜２６のいずれか一項に記載の複数の電極を備える、電気化学セル。