JP3095664B2 - 電気化学素子およびその製造方法 - Google Patents
電気化学素子およびその製造方法Info
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- Catalysts (AREA)
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、酸素（Ｏ2 ）共存下で
微量の窒素酸化物（ＮＯX ）を電気化学的に効率よく分
解する電気化学素子およびその製造方法に関するもので
ある。
微量の窒素酸化物（ＮＯX ）を電気化学的に効率よく分
解する電気化学素子およびその製造方法に関するもので
ある。
【０００２】
【従来の技術】近年、家庭用燃焼器や自動車などの内燃
機関から排出されるＮＯX は、人体に有害であるだけで
なく、大気汚染や酸性雨など地球環境破壊の原因でもあ
る。このため、ＮＯX を分解する技術の確立が強く望ま
れており、電解質を用い電気化学的にＮＯX を窒素（Ｎ
2 ）とＯ2 に分解する電気化学素子が検討されている。
機関から排出されるＮＯX は、人体に有害であるだけで
なく、大気汚染や酸性雨など地球環境破壊の原因でもあ
る。このため、ＮＯX を分解する技術の確立が強く望ま
れており、電解質を用い電気化学的にＮＯX を窒素（Ｎ
2 ）とＯ2 に分解する電気化学素子が検討されている。
【０００３】従来この種の電気化学素子は、特開昭６１
−７８４２１号公報に示すような構成が一般的であっ
た。このものは、図６に示すように、有底筒状の酸素イ
オン伝導性固体電解質１と、この電解質１の内面および
外面に印刷などの方法により対向して設けられたカソー
ド２とアノード３で構成されており、カソード２に少な
くとも１種の貴金属を使用することにより、ＮＯX をカ
ソード２上に解離吸着させ、カソード２−アノード３間
に直流電圧を印加することにより、Ｏ2 共存下でＮＯX
を電気化学的にＮ2 とＯ2 に分解するようにしている。
さらにアルミナ（Ａｌ2 Ｏ3 ）などの多孔質担体に貴金
属や希土類元素などを担持させた触媒からなる触媒層を
カソード２表面に設けることにより、前記ＮＯX の分解
を促進させている。
−７８４２１号公報に示すような構成が一般的であっ
た。このものは、図６に示すように、有底筒状の酸素イ
オン伝導性固体電解質１と、この電解質１の内面および
外面に印刷などの方法により対向して設けられたカソー
ド２とアノード３で構成されており、カソード２に少な
くとも１種の貴金属を使用することにより、ＮＯX をカ
ソード２上に解離吸着させ、カソード２−アノード３間
に直流電圧を印加することにより、Ｏ2 共存下でＮＯX
を電気化学的にＮ2 とＯ2 に分解するようにしている。
さらにアルミナ（Ａｌ2 Ｏ3 ）などの多孔質担体に貴金
属や希土類元素などを担持させた触媒からなる触媒層を
カソード２表面に設けることにより、前記ＮＯX の分解
を促進させている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た従来の電気化学素子では、Ｏ2 共存下で分解できるＮ
ＯX が微量である。例えばイットリア（Ｙ2 Ｏ3 ）安定
化ジルコニア（ＺｒＯ2）から成る固体電解質に白金
（Ｐｔ）からなるカソードおよびアノードを形成し、さ
らにカソード上にγ−Ａｌ2 Ｏ3 担体にロジウム（Ｒ
ｈ）を担持させた触媒からなる触媒層を設けた電気化学
素子をヒーターで７００℃に加熱し、１０００ｐｐｍの
一酸化窒素（ＮＯ）および１％のＯ2 を含む被処理ガス
中で、電流密度が２００ｍＡ／ｃｍ2 となるように直流
電圧を印加した場合でも、わずか０．４％のＮＯX しか
分解できずＯ2 共存下での分解効率が悪いという課題を
有している。
た従来の電気化学素子では、Ｏ2 共存下で分解できるＮ
ＯX が微量である。例えばイットリア（Ｙ2 Ｏ3 ）安定
化ジルコニア（ＺｒＯ2）から成る固体電解質に白金
（Ｐｔ）からなるカソードおよびアノードを形成し、さ
らにカソード上にγ−Ａｌ2 Ｏ3 担体にロジウム（Ｒ
ｈ）を担持させた触媒からなる触媒層を設けた電気化学
素子をヒーターで７００℃に加熱し、１０００ｐｐｍの
一酸化窒素（ＮＯ）および１％のＯ2 を含む被処理ガス
中で、電流密度が２００ｍＡ／ｃｍ2 となるように直流
電圧を印加した場合でも、わずか０．４％のＮＯX しか
分解できずＯ2 共存下での分解効率が悪いという課題を
有している。
【０００５】本発明は、このような従来の課題を解決す
るもので、Ｏ2 共存下で微量のＮＯX でも効率よく分解
することを第１の目的とする。
るもので、Ｏ2 共存下で微量のＮＯX でも効率よく分解
することを第１の目的とする。
【０００６】また、触媒層の上にカソードを積層すると
き、触媒層とカソードの面積が等しければカソードがず
れて触媒層がはみ出すことにより、ＮＯX の分解に有効
な面積が減少する可能性があるため、カソードがずれて
もＮＯX の分解に有効な面積が減少しない電気化学素子
を提供することを第２の目的とする。
き、触媒層とカソードの面積が等しければカソードがず
れて触媒層がはみ出すことにより、ＮＯX の分解に有効
な面積が減少する可能性があるため、カソードがずれて
もＮＯX の分解に有効な面積が減少しない電気化学素子
を提供することを第２の目的とする。
【０００７】また、カソードとアノードのサイズや材料
が同じであるとき、目視でカソードとアノードの区別が
つかない場合があるため、カソードとアノードの材料が
同じでも目視でカソードとアノードの区別がつく電気化
学素子を提供することを第３の目的とする。
が同じであるとき、目視でカソードとアノードの区別が
つかない場合があるため、カソードとアノードの材料が
同じでも目視でカソードとアノードの区別がつく電気化
学素子を提供することを第３の目的とする。
【０００８】また、電気化学素子の製造においてその工
程内容により、作業時間が増えたり、手間やコストがか
かる場合があるだけでなく、ＮＯX の分解の効率が悪く
なる場合があるため、効率のよい電気化学素子の製造方
法を提供することを第４の目的とする。
程内容により、作業時間が増えたり、手間やコストがか
かる場合があるだけでなく、ＮＯX の分解の効率が悪く
なる場合があるため、効率のよい電気化学素子の製造方
法を提供することを第４の目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】請求項１の発明の電気化
学素子は上記第１の目的を達成するために、電解質と、
この電解質に対向して設けられた多孔質なカソードとア
ノードと、これら電解質およびカソードの間に挟まれた
貴金属にＬＡ2Ｍ3Ｏ7-X（Ｌは、Ｙ、Ｂｉおよび希土類
元素から選ばれる少なくとも１種の元素、Ａは、アルカ
リ土類元素から選ばれる少なくとも１種の元素、Ｍは、
遷移元素から選ばれる少なくとも１種の元素を示し、０
≦Ｘ≦１である）で表されるＯ 2 共存下でＮＯ X を吸着す
る特性を有する複合酸化物を添加した多孔質な触媒層と
を備えたことを特徴とするものである。
学素子は上記第１の目的を達成するために、電解質と、
この電解質に対向して設けられた多孔質なカソードとア
ノードと、これら電解質およびカソードの間に挟まれた
貴金属にＬＡ2Ｍ3Ｏ7-X（Ｌは、Ｙ、Ｂｉおよび希土類
元素から選ばれる少なくとも１種の元素、Ａは、アルカ
リ土類元素から選ばれる少なくとも１種の元素、Ｍは、
遷移元素から選ばれる少なくとも１種の元素を示し、０
≦Ｘ≦１である）で表されるＯ 2 共存下でＮＯ X を吸着す
る特性を有する複合酸化物を添加した多孔質な触媒層と
を備えたことを特徴とするものである。
【００１０】請求項２の発明の電気化学素子は、上記第
１の目的を達成するために、電解質と、この電解質に対
向して設けられた多孔質なカソードとアノードと、これ
ら電解質およびカソードの間に挟まれたＬＡ2Ｍ3Ｏ7-X
（Ｌは、Ｙ、Ｂｉおよび希土類元素から選ばれる少なく
とも１種の元素、Ａは、アルカリ土類元素から選ばれる
少なくとも１種の元素、Ｍは、遷移元素から選ばれる少
なくとも１種の元素を示し、０≦Ｘ≦１である）で表さ
れるＯ 2 共存下でＮＯ X を吸着する特性を有する複合酸化
物からなる多孔質な触媒層とを備えたことを特徴とする
ものである。
１の目的を達成するために、電解質と、この電解質に対
向して設けられた多孔質なカソードとアノードと、これ
ら電解質およびカソードの間に挟まれたＬＡ2Ｍ3Ｏ7-X
（Ｌは、Ｙ、Ｂｉおよび希土類元素から選ばれる少なく
とも１種の元素、Ａは、アルカリ土類元素から選ばれる
少なくとも１種の元素、Ｍは、遷移元素から選ばれる少
なくとも１種の元素を示し、０≦Ｘ≦１である）で表さ
れるＯ 2 共存下でＮＯ X を吸着する特性を有する複合酸化
物からなる多孔質な触媒層とを備えたことを特徴とする
ものである。
【００１１】請求項３の発明の電気化学素子は、上記第
１の目的を達成するために、電解質と、この電解質に対
向して設けられた多孔質なカソードとアノードと、これ
ら電解質およびカソードの間に挟まれた貴金属にペロブ
スカイト型結晶構造を有するＯ 2 共存下でＮＯ X を吸着す
る特性を有する複合酸化物を添加した多孔質な触媒層と
を備えたことを特徴とするものである。
１の目的を達成するために、電解質と、この電解質に対
向して設けられた多孔質なカソードとアノードと、これ
ら電解質およびカソードの間に挟まれた貴金属にペロブ
スカイト型結晶構造を有するＯ 2 共存下でＮＯ X を吸着す
る特性を有する複合酸化物を添加した多孔質な触媒層と
を備えたことを特徴とするものである。
【００１２】請求項４の発明の電気化学素子は、上記第
１の目的を達成するために、電解質と、この電解質に対
向して設けられた多孔質なカソードとアノードと、これ
ら電解質およびカソードの間に挟まれたペロブスカイト
型結晶構造を有するＯ 2 共存下でＮＯ X を吸着する特性を
有する複合酸化物からなる多孔質な触媒層とを備えたこ
とを特徴とするものである。
１の目的を達成するために、電解質と、この電解質に対
向して設けられた多孔質なカソードとアノードと、これ
ら電解質およびカソードの間に挟まれたペロブスカイト
型結晶構造を有するＯ 2 共存下でＮＯ X を吸着する特性を
有する複合酸化物からなる多孔質な触媒層とを備えたこ
とを特徴とするものである。
【００１３】請求項５の発明の電気化学素子は、上記第
２の目的を達成するために、請求項１〜４の発明のいず
れか１つにおいてさらに、電解質と、この電解質に対向
して設けられた多孔質なカソードとアノードと、これら
電解質およびカソードの間に挟まれ、前記カソードより
面積の小さい多孔質な触媒層とを備えたものである。
２の目的を達成するために、請求項１〜４の発明のいず
れか１つにおいてさらに、電解質と、この電解質に対向
して設けられた多孔質なカソードとアノードと、これら
電解質およびカソードの間に挟まれ、前記カソードより
面積の小さい多孔質な触媒層とを備えたものである。
【００１４】請求項６の発明の電気化学素子は、上記第
３の目的を達成するために、請求項１〜４の発明のいず
れか１つにおいてさらに、電解質と、この電解質に対向
して設けられた多孔質なカソードとアノードと、これら
電解質およびカソードの間に挟まれ、前記カソードより
面積の大きい多孔質な触媒層とを備えたものである。
３の目的を達成するために、請求項１〜４の発明のいず
れか１つにおいてさらに、電解質と、この電解質に対向
して設けられた多孔質なカソードとアノードと、これら
電解質およびカソードの間に挟まれ、前記カソードより
面積の大きい多孔質な触媒層とを備えたものである。
【００１５】請求項７の発明の電気化学素子は、請求項
１〜６のいずれかの発明の１つにおいてさらに、電解質
は、酸素イオン伝導性固体電解質から構成されたもので
ある。
１〜６のいずれかの発明の１つにおいてさらに、電解質
は、酸素イオン伝導性固体電解質から構成されたもので
ある。
【００１６】請求項８の発明の電気化学素子は、請求項
１〜６のいずれかの発明の１つにおいてさらに、前記カ
ソードは多孔質な貴金属から構成されたものである。
１〜６のいずれかの発明の１つにおいてさらに、前記カ
ソードは多孔質な貴金属から構成されたものである。
【００１７】請求項９の発明の電気化学素子の製造方法
は、上記の第４の目的を達成するために、電解質の一方
の面にアノードを形成した後、もう一方の面に多孔質な
触媒層を印刷、乾燥、焼成し、前記触媒層の上に多孔質
なカソードを印刷、乾燥、焼成する。
は、上記の第４の目的を達成するために、電解質の一方
の面にアノードを形成した後、もう一方の面に多孔質な
触媒層を印刷、乾燥、焼成し、前記触媒層の上に多孔質
なカソードを印刷、乾燥、焼成する。
【００１８】また、請求項１０の発明の電気化学素子の
製造方法は、上記第４の目的を達成するために、電解質
の一方の面にアノードを印刷、乾燥し、次にもう一方の
面に多孔質な触媒層を印刷、乾燥し、前記アノードと前
記触媒層を同時に焼成した後、前記触媒層の上に多孔質
なカソードを印刷、乾燥、焼成する製造方法である。
製造方法は、上記第４の目的を達成するために、電解質
の一方の面にアノードを印刷、乾燥し、次にもう一方の
面に多孔質な触媒層を印刷、乾燥し、前記アノードと前
記触媒層を同時に焼成した後、前記触媒層の上に多孔質
なカソードを印刷、乾燥、焼成する製造方法である。
【００１９】また、請求項１１の発明の電気化学素子の
製造方法は、上記第４の目的を達成するために、電解質
の一方の面に多孔質な触媒層を印刷、乾燥、焼成した
後、前記触媒層の上に多孔質なカソードを印刷、乾燥
し、次にもう一方の面に前記カソードと同じ材料でアノ
ードを印刷、乾燥し、前記カソードと前記アノードを同
時に焼成する製造方法である。
製造方法は、上記第４の目的を達成するために、電解質
の一方の面に多孔質な触媒層を印刷、乾燥、焼成した
後、前記触媒層の上に多孔質なカソードを印刷、乾燥
し、次にもう一方の面に前記カソードと同じ材料でアノ
ードを印刷、乾燥し、前記カソードと前記アノードを同
時に焼成する製造方法である。
【００２０】また、請求項１２の発明の電気化学素子の
製造方法は、上記第４の目的を達成するために、電解質
の一方の面に多孔質な触媒層を印刷、乾燥、温度Ｔ1 で
焼成した後、前記触媒層の上に多孔質なカソードを印
刷、乾燥し、次にもう一方の面にアノードを印刷、乾燥
し、前記カソードと前記アノードを同時に温度Ｔ2 （Ｔ
2 ≦Ｔ1 ）で焼成する製造方法である。
製造方法は、上記第４の目的を達成するために、電解質
の一方の面に多孔質な触媒層を印刷、乾燥、温度Ｔ1 で
焼成した後、前記触媒層の上に多孔質なカソードを印
刷、乾燥し、次にもう一方の面にアノードを印刷、乾燥
し、前記カソードと前記アノードを同時に温度Ｔ2 （Ｔ
2 ≦Ｔ1 ）で焼成する製造方法である。
【００２１】
【作用】請求項１〜４の発明の電気化学素子の上記構成
では、、電解質とカソードの間に挟まれた貴金属に備え
たＬＡ2 Ｍ3 Ｏ7-X （Ｌは、Ｙ、Ｂｉおよび希土類元素
から選ばれる少なくとも１種の元素、Ａは、アルカリ土
類元素から選ばれる少なくとも１種の元素、Ｍは、遷移
元素から選ばれる少なくとも１種の元素を示し、０≦Ｘ
≦１である）で表される複合酸化物を添加した触媒層、
あるいはＬＡ2 Ｍ3 Ｏ7-X からなる触媒層、あるいは貴
金属にペロブスカイト型複合酸化物を添加した触媒層、
またあるいはペロブスカイト型複合酸化物からなる触媒
層のそれぞれが、Ｏ2 共存下で窒素酸化物を吸着する特
性を有し、Ｏ2 共存下で微量のＮＯX でもこれを選択的
に吸着して窒素と酸素とに効率よく分解できる。
では、、電解質とカソードの間に挟まれた貴金属に備え
たＬＡ2 Ｍ3 Ｏ7-X （Ｌは、Ｙ、Ｂｉおよび希土類元素
から選ばれる少なくとも１種の元素、Ａは、アルカリ土
類元素から選ばれる少なくとも１種の元素、Ｍは、遷移
元素から選ばれる少なくとも１種の元素を示し、０≦Ｘ
≦１である）で表される複合酸化物を添加した触媒層、
あるいはＬＡ2 Ｍ3 Ｏ7-X からなる触媒層、あるいは貴
金属にペロブスカイト型複合酸化物を添加した触媒層、
またあるいはペロブスカイト型複合酸化物からなる触媒
層のそれぞれが、Ｏ2 共存下で窒素酸化物を吸着する特
性を有し、Ｏ2 共存下で微量のＮＯX でもこれを選択的
に吸着して窒素と酸素とに効率よく分解できる。
【００２２】請求項５の発明の電気化学素子の上記構成
では、請求項１〜４の発明の１つにおいてさらに、触媒
層の面積がカソードより小さいので、触媒層の上にカソ
ードを積層するときにカソードがずれても触媒層がカソ
ードからはみ出すことはなく、はみ出しによってＮＯX
の分解に有効な面積が減少するといったことがなくな
る。
では、請求項１〜４の発明の１つにおいてさらに、触媒
層の面積がカソードより小さいので、触媒層の上にカソ
ードを積層するときにカソードがずれても触媒層がカソ
ードからはみ出すことはなく、はみ出しによってＮＯX
の分解に有効な面積が減少するといったことがなくな
る。
【００２３】請求項６の発明の電気化学素子の上記構成
では、請求項１〜４の発明の１つにおいてさらに、触媒
層の面積がカソードより大きいので、触媒層が目視で
き、カソードとアノードの材料が同じでも簡単に区別で
きる。
では、請求項１〜４の発明の１つにおいてさらに、触媒
層の面積がカソードより大きいので、触媒層が目視で
き、カソードとアノードの材料が同じでも簡単に区別で
きる。
【００２４】請求項７の発明の電気化学素子の上記構成
では、請求項１〜６の発明においてさらに、アノードと
カソードの間に直流電圧を印加したとき、カソード側で
触媒層のＮＯX 吸着性によって吸着され分解される酸素
に電子を与えてイオン化するが、電解値が酸素イオン伝
導性固体であることによりこれをカソードからアノード
側に移行して電子を放出させて再変Ｏ2 とし離脱させる
ので、ＮＯX の分解をさらに促進することができる。
では、請求項１〜６の発明においてさらに、アノードと
カソードの間に直流電圧を印加したとき、カソード側で
触媒層のＮＯX 吸着性によって吸着され分解される酸素
に電子を与えてイオン化するが、電解値が酸素イオン伝
導性固体であることによりこれをカソードからアノード
側に移行して電子を放出させて再変Ｏ2 とし離脱させる
ので、ＮＯX の分解をさらに促進することができる。
【００２５】請求項８の発明の電気化学素子の上記構成
では、請求項１〜７の発明においてさらに、カソードが
多孔質な貴金属であると吸着し分解した酸素のイオン化
によるアノード側への移行を容易にし、ＮＯX の分解を
さらに促進することができる。
では、請求項１〜７の発明においてさらに、カソードが
多孔質な貴金属であると吸着し分解した酸素のイオン化
によるアノード側への移行を容易にし、ＮＯX の分解を
さらに促進することができる。
【００２６】請求項９の発明の電気化学素子の製造方法
の上記構成では、アノードを形成した後、触媒層および
カソードを形成するので、アノードをめっき、スパッ
タ、蒸着などの方法により形成でき、電気化学素子を大
量に製造する場合など、コストが省けて効率よく電気化
学素子を製造できる。
の上記構成では、アノードを形成した後、触媒層および
カソードを形成するので、アノードをめっき、スパッ
タ、蒸着などの方法により形成でき、電気化学素子を大
量に製造する場合など、コストが省けて効率よく電気化
学素子を製造できる。
【００２７】請求項１０の発明の電気化学素子の製造方
法の上記構成では、アノードと触媒層を同時に焼成する
ので、焼成工程が減り、作業時間やコストが省けて効率
よく電気化学素子を製造できる。
法の上記構成では、アノードと触媒層を同時に焼成する
ので、焼成工程が減り、作業時間やコストが省けて効率
よく電気化学素子を製造できる。
【００２８】請求項１１の発明の電気化学素子の製造方
法の上記構成では、触媒層を形成した後、アノードとカ
ソードを同じ材料で印刷、乾燥し、同時に焼成するの
で、作業時間やコストが省けて効率よく電気化学素子を
製造できる。
法の上記構成では、触媒層を形成した後、アノードとカ
ソードを同じ材料で印刷、乾燥し、同時に焼成するの
で、作業時間やコストが省けて効率よく電気化学素子を
製造できる。
【００２９】請求項１２の発明の電気化学素子の製造方
法の上記構成では、カソードおよびアノードを触媒層よ
り低い温度で焼成するので、カソードおよび触媒層の触
媒活性が向上し、Ｏ2 共存下で微量のＮＯX をより効率
よく分解できる。
法の上記構成では、カソードおよびアノードを触媒層よ
り低い温度で焼成するので、カソードおよび触媒層の触
媒活性が向上し、Ｏ2 共存下で微量のＮＯX をより効率
よく分解できる。
【００３０】
【実施の形態】以下、本発明の１つの実施の形態につき
幾つかの実施例とともに図を参照しながら説明する。
幾つかの実施例とともに図を参照しながら説明する。
【００３１】図１は本発明に係る電気化学素子の１つの
実施の形態を断面で示している。図１に示すように、酸
素イオン伝導性固体よりなる電解質１の相対向する面に
多孔質なカソード２およびアノード３が設けられ、電解
質１とカソード２の間に多孔質な触媒層４が形成されて
いる。
実施の形態を断面で示している。図１に示すように、酸
素イオン伝導性固体よりなる電解質１の相対向する面に
多孔質なカソード２およびアノード３が設けられ、電解
質１とカソード２の間に多孔質な触媒層４が形成されて
いる。
【００３２】このような電気化学素子に被処理ガスが曝
露されると、被処理ガス中のＮＯXは多孔質なカソード
２を通って触媒層４へと拡散し、Ｏ2 共存下でＮＯX を
吸着する特性を有する触媒層４によって選択的に吸着さ
れ、窒素と酸素とに解離される。カソード２−アノード
３間に直流電圧を印加すると解離吸着される酸素が電子
を受け取り酸素イオンとなり酸素イオン伝導性固体であ
る電解質１中をカソードからアノードへと移動し、アノ
ード上で電子を放出し再びＯ2 となり、脱離する。一方
解離吸着した窒素はＮ2 となり脱離する。すなわち上記
の構成によりＯ2 共存下でＮＯX を選択的に効率よく分
解することができる。
露されると、被処理ガス中のＮＯXは多孔質なカソード
２を通って触媒層４へと拡散し、Ｏ2 共存下でＮＯX を
吸着する特性を有する触媒層４によって選択的に吸着さ
れ、窒素と酸素とに解離される。カソード２−アノード
３間に直流電圧を印加すると解離吸着される酸素が電子
を受け取り酸素イオンとなり酸素イオン伝導性固体であ
る電解質１中をカソードからアノードへと移動し、アノ
ード上で電子を放出し再びＯ2 となり、脱離する。一方
解離吸着した窒素はＮ2 となり脱離する。すなわち上記
の構成によりＯ2 共存下でＮＯX を選択的に効率よく分
解することができる。
【００３３】（実施例１）この実施の形態での第１の実
施例を以下に示す。まずＹ2 Ｏ3 を８モル％添加し安定
化させたＺｒＯ2 から成る縦２５ｍｍ×横１２．５ｍｍ
×厚さ０．５ｍｍの電解質１を十分洗浄し、一方の面に
Ｐｔペーストをスクリーン印刷し、１００℃で乾燥した
後、大気中８２０℃で１０分間焼成し縦２３ｍｍ×横１
０．５ｍｍ×厚さ約２０μｍのアノード３を形成した。
次にもう一方の面にＰｔに２０ｗｔ％のイットリウムバ
リウム銅酸化物（ＹＢａ2 Ｃｕ3 Ｏ7-X ）を添加したペ
ーストをスクリーン印刷し、１００℃で乾燥した後、大
気中８２０℃で１０分間焼成し縦２３ｍｍ×横１０．５
ｍｍ×厚さ約４０μｍの多孔質な触媒層４を形成した。
次に触媒層４の上にＰｔペーストをスクリーン印刷し、
１００℃で乾燥した後、大気中８２０℃で１０分間焼成
し縦２３ｍｍ×横１０．５ｍｍ×厚さ約２０μｍの多孔
質なカソード２を形成した。
施例を以下に示す。まずＹ2 Ｏ3 を８モル％添加し安定
化させたＺｒＯ2 から成る縦２５ｍｍ×横１２．５ｍｍ
×厚さ０．５ｍｍの電解質１を十分洗浄し、一方の面に
Ｐｔペーストをスクリーン印刷し、１００℃で乾燥した
後、大気中８２０℃で１０分間焼成し縦２３ｍｍ×横１
０．５ｍｍ×厚さ約２０μｍのアノード３を形成した。
次にもう一方の面にＰｔに２０ｗｔ％のイットリウムバ
リウム銅酸化物（ＹＢａ2 Ｃｕ3 Ｏ7-X ）を添加したペ
ーストをスクリーン印刷し、１００℃で乾燥した後、大
気中８２０℃で１０分間焼成し縦２３ｍｍ×横１０．５
ｍｍ×厚さ約４０μｍの多孔質な触媒層４を形成した。
次に触媒層４の上にＰｔペーストをスクリーン印刷し、
１００℃で乾燥した後、大気中８２０℃で１０分間焼成
し縦２３ｍｍ×横１０．５ｍｍ×厚さ約２０μｍの多孔
質なカソード２を形成した。
【００３４】多孔質な触媒層４の上にカソード２として
Ｐｔペーストを印刷法により、積層するので、カソード
２の焼成時にカソード２の成分であるＰｔが一部触媒層
４へと拡散し、さらにその一部はＮＯX 分解に有効な化
合物を形成していると考えられる。
Ｐｔペーストを印刷法により、積層するので、カソード
２の焼成時にカソード２の成分であるＰｔが一部触媒層
４へと拡散し、さらにその一部はＮＯX 分解に有効な化
合物を形成していると考えられる。
【００３５】なお、電解質１は、本実施例ではＹ2 Ｏ3
安定化ＺｒＯ2 を用いたが、安定化させるためにＹ2 Ｏ
3 以外にカルシウム（Ｃａ）、ストロンチウム（Ｓ
ｒ）、マグネシウム（Ｍｇ）、イッテルビウム（Ｙ
ｂ）、スカンジウム（Ｓｃ）、ランタン（Ｌａ）などの
酸化物を添加してもよく、また、ＺｒＯ2 以外にセリア
（ＣｅＯ2 ）、トリア（ＴｈＯ2 ）、酸化ビスマス（Ｂ
ｉ2 Ｏ3 ）などの酸素イオン伝導性固体電解質を用いて
もよい。
安定化ＺｒＯ2 を用いたが、安定化させるためにＹ2 Ｏ
3 以外にカルシウム（Ｃａ）、ストロンチウム（Ｓ
ｒ）、マグネシウム（Ｍｇ）、イッテルビウム（Ｙ
ｂ）、スカンジウム（Ｓｃ）、ランタン（Ｌａ）などの
酸化物を添加してもよく、また、ＺｒＯ2 以外にセリア
（ＣｅＯ2 ）、トリア（ＴｈＯ2 ）、酸化ビスマス（Ｂ
ｉ2 Ｏ3 ）などの酸素イオン伝導性固体電解質を用いて
もよい。
【００３６】また、電解質１、カソード２、アノード
３、および触媒層４のサイズは実施した以外でもよい。
３、および触媒層４のサイズは実施した以外でもよい。
【００３７】また、アノード３は、本実施例ではＰｔペ
ーストをスクリーン印刷し、形成したが、Ｐｔ以外に金
（Ａｕ）など導電性のある金属でもよく、また本実施例
のようにアノード３を触媒層４やカソード２より先に形
成すればスクリーン印刷以外にめっき、スパッタ、蒸着
などの方法が使え、電気化学素子を大量に製造するとき
などコストが省け効率的である。また、焼成の温度およ
び時間は実施した以外でもよい。
ーストをスクリーン印刷し、形成したが、Ｐｔ以外に金
（Ａｕ）など導電性のある金属でもよく、また本実施例
のようにアノード３を触媒層４やカソード２より先に形
成すればスクリーン印刷以外にめっき、スパッタ、蒸着
などの方法が使え、電気化学素子を大量に製造するとき
などコストが省け効率的である。また、焼成の温度およ
び時間は実施した以外でもよい。
【００３８】また、触媒層４は、本実施例ではＰｔにＹ
Ｂａ2 Ｃｕ3 Ｏ7-X を添加した触媒を用いたが、Ｐｔ以
外にＡｕ、Ｒｈ、パラジウム（Ｐｄ）、イリジウム（Ｉ
ｒ）など他の貴金属を用いてもよい。またＹＢａ2 Ｃｕ
3 Ｏ7-X 以外にガドリニウムバリウム銅酸化物（ＧｄＢ
ａ2 Ｃｕ3 Ｏ7-X ）、イットリウムストロンチウム銅酸
化物（ＹＳｒ2 Ｃｕ3 Ｏ7-X ）などＬＡ2 Ｍ3 Ｏ
7-X （Ｌは、Ｙ、Ｂおよび希土類元素から選ばれる少な
くとも１種の元素、Ａは、アルカリ土類元素から選ばれ
る少なくとも１種の元素、Ｍは、遷移元素から選ばれる
少なくとも１種の元素を示し、０≦Ｘ≦１である）で表
される他の複合酸化物でもよい。なお、複合酸化物に添
加した貴金属の量は実施した以外でもよい。
Ｂａ2 Ｃｕ3 Ｏ7-X を添加した触媒を用いたが、Ｐｔ以
外にＡｕ、Ｒｈ、パラジウム（Ｐｄ）、イリジウム（Ｉ
ｒ）など他の貴金属を用いてもよい。またＹＢａ2 Ｃｕ
3 Ｏ7-X 以外にガドリニウムバリウム銅酸化物（ＧｄＢ
ａ2 Ｃｕ3 Ｏ7-X ）、イットリウムストロンチウム銅酸
化物（ＹＳｒ2 Ｃｕ3 Ｏ7-X ）などＬＡ2 Ｍ3 Ｏ
7-X （Ｌは、Ｙ、Ｂおよび希土類元素から選ばれる少な
くとも１種の元素、Ａは、アルカリ土類元素から選ばれ
る少なくとも１種の元素、Ｍは、遷移元素から選ばれる
少なくとも１種の元素を示し、０≦Ｘ≦１である）で表
される他の複合酸化物でもよい。なお、複合酸化物に添
加した貴金属の量は実施した以外でもよい。
【００３９】また、カソード２は、本実施例ではＰｔペ
ーストを用いて形成したが、Ｐｔ以外にＡｕ、Ｒｈ、Ｐ
ｄ、Ｉｒなど他の多孔質な貴金属を用いてもよい。
ーストを用いて形成したが、Ｐｔ以外にＡｕ、Ｒｈ、Ｐ
ｄ、Ｉｒなど他の多孔質な貴金属を用いてもよい。
【００４０】次にカソード２およびアノード３に直径
０．１ｍｍ×長さ２０ｍｍのＰｔリード線をＡｕペース
トで固定、大気中７００℃で１０分間焼成した。なお、
リード線は本実施例ではＰｔを用いたが、Ａｕなど導電
性のある他の金属でもよい。また、リード線を固定する
ペーストは、Ａｕ以外にＰｔなどの導電性のある他の金
属でもよい。
０．１ｍｍ×長さ２０ｍｍのＰｔリード線をＡｕペース
トで固定、大気中７００℃で１０分間焼成した。なお、
リード線は本実施例ではＰｔを用いたが、Ａｕなど導電
性のある他の金属でもよい。また、リード線を固定する
ペーストは、Ａｕ以外にＰｔなどの導電性のある他の金
属でもよい。
【００４１】以上のようにして得られた電気化学素子は
前処理として予め所定の温度で通電しておくことが好ま
しい。本実施例では、電気化学素子をヒーターで４５０
℃に加熱し、アノード３−カソード２間にリード線を介
し直流電源を接続し、１０％のＯ2 １００ｐｐｍのＮＯ
X を含む雰囲気で電流密度が約１０ｍＡ／ｃｍ2 となる
ように１０分間電流を流すことにより前処理を行った。
なお、前処理条件は、本実施例以外の温度、雰囲気、電
流密度および通電時間でもよい。
前処理として予め所定の温度で通電しておくことが好ま
しい。本実施例では、電気化学素子をヒーターで４５０
℃に加熱し、アノード３−カソード２間にリード線を介
し直流電源を接続し、１０％のＯ2 １００ｐｐｍのＮＯ
X を含む雰囲気で電流密度が約１０ｍＡ／ｃｍ2 となる
ように１０分間電流を流すことにより前処理を行った。
なお、前処理条件は、本実施例以外の温度、雰囲気、電
流密度および通電時間でもよい。
【００４２】次にこの電気化学素子を用いてＯ2 共存下
におけるＮＯX 分解量を測定した。
におけるＮＯX 分解量を測定した。
【００４３】電気化学素子をヒーターで約４５０℃に加
熱し、アノード３−カソード２間にリード線を介し直流
電源を接続し、１０％のＯ2 、７０ｐｐｍのＮＯX を含
む被処理ガス中で電流を流し、ＮＯX 計を用いてＮＯX
分解量を測定した。電流密度とＮＯX 分解量の関係を図
２に示す。図２に示すように電流密度が約５ｍＡ／ｃｍ
2 の時約４０％のＮＯX が減少した。ガスクロマトグラ
フィーより化学量論的なＮ2 が検出されたことからＮＯ
X が電流を流したことによりＮ2 とＯ2 に分解されたと
考えられる。すなわちＯ2 共存下での微量のＮＯX をも
効率よく分解することができる。
熱し、アノード３−カソード２間にリード線を介し直流
電源を接続し、１０％のＯ2 、７０ｐｐｍのＮＯX を含
む被処理ガス中で電流を流し、ＮＯX 計を用いてＮＯX
分解量を測定した。電流密度とＮＯX 分解量の関係を図
２に示す。図２に示すように電流密度が約５ｍＡ／ｃｍ
2 の時約４０％のＮＯX が減少した。ガスクロマトグラ
フィーより化学量論的なＮ2 が検出されたことからＮＯ
X が電流を流したことによりＮ2 とＯ2 に分解されたと
考えられる。すなわちＯ2 共存下での微量のＮＯX をも
効率よく分解することができる。
【００４４】（実施例２）第２の実施例としての電気化
学素子は、第１の実施例において触媒層４にＬＡ2 Ｍ3
Ｏ7-X で表される複合酸化物を用いた以外は同じであ
る。本実施例では、触媒層４にＹＢａ2 Ｃｕ3 Ｏ7-X を
使用した。
学素子は、第１の実施例において触媒層４にＬＡ2 Ｍ3
Ｏ7-X で表される複合酸化物を用いた以外は同じであ
る。本実施例では、触媒層４にＹＢａ2 Ｃｕ3 Ｏ7-X を
使用した。
【００４５】この電気化学素子を用いて第１の実施例と
同様にしてＯ2 共存下におけるＮＯX 分解量を測定した
ところ電流密度が約５ｍＡ／ｃｍ2 の時約１０％のＮＯ
X が分解され、第１の実施例より分解率は低いがＯ2 共
存下で微量のＮＯX を効率よく分解することができる。
同様にしてＯ2 共存下におけるＮＯX 分解量を測定した
ところ電流密度が約５ｍＡ／ｃｍ2 の時約１０％のＮＯ
X が分解され、第１の実施例より分解率は低いがＯ2 共
存下で微量のＮＯX を効率よく分解することができる。
【００４６】（実施例３）第３の実施例である電気化学
素子は、第１の実施例において触媒層４に貴金属にペロ
ブスカイト型の結晶構造を有する複合酸化物を添加した
触媒を用いた以外は同じである。本実施例ではＰｔに２
０ｗｔ％のバリウム白金酸化物（ＢａＰｔＯ3-X ）を用
いた。なお、実施した以外にペロブスカイト型結晶構造
を有するランタンストロンチウムコバルト酸化物（Ｌａ
0.6 Ｓｒ0.4 ＣｏＯ3 ）、ランタンコバルト酸化物（Ｌ
ａＣｏＯ3 ）など他の複合酸化物でもよい。また、貴金
属に添加した複合酸化物の量は実施した以外でもよい。
素子は、第１の実施例において触媒層４に貴金属にペロ
ブスカイト型の結晶構造を有する複合酸化物を添加した
触媒を用いた以外は同じである。本実施例ではＰｔに２
０ｗｔ％のバリウム白金酸化物（ＢａＰｔＯ3-X ）を用
いた。なお、実施した以外にペロブスカイト型結晶構造
を有するランタンストロンチウムコバルト酸化物（Ｌａ
0.6 Ｓｒ0.4 ＣｏＯ3 ）、ランタンコバルト酸化物（Ｌ
ａＣｏＯ3 ）など他の複合酸化物でもよい。また、貴金
属に添加した複合酸化物の量は実施した以外でもよい。
【００４７】以下、第３の実施例の電気化学素子をさら
に具体的に図１を参照しながら説明する。まず、ＢａＰ
ｔＯ3-X の粉末を調製するため酸化バリウム（ＢａＯ）
粉末とＰｔ粉末を混合し、大気中で１０００℃、３０
分、続いて８００℃、４５分焼成し、その後自然放冷し
た。このようにして得られたＢａＰｔＯ3-X の粉末を印
刷できるようふるいにかけ、粒径が５０μｍ以下のもの
をＰｔペーストに添加量が約２０ｗｔ％となるように混
合し、粘度を調製し触媒のペーストとした。
に具体的に図１を参照しながら説明する。まず、ＢａＰ
ｔＯ3-X の粉末を調製するため酸化バリウム（ＢａＯ）
粉末とＰｔ粉末を混合し、大気中で１０００℃、３０
分、続いて８００℃、４５分焼成し、その後自然放冷し
た。このようにして得られたＢａＰｔＯ3-X の粉末を印
刷できるようふるいにかけ、粒径が５０μｍ以下のもの
をＰｔペーストに添加量が約２０ｗｔ％となるように混
合し、粘度を調製し触媒のペーストとした。
【００４８】なお、ＢａＰｔＯ3-X の調製において、原
料は実施した以外、例えばその他のバリウム（Ｂａ）化
合物およびＰｔ化合物を用いてもよい。また、焼成する
温度時間も実施した以外でもよい。また、Ｐｔペースト
に添加する量も実施した以外でもよい。
料は実施した以外、例えばその他のバリウム（Ｂａ）化
合物およびＰｔ化合物を用いてもよい。また、焼成する
温度時間も実施した以外でもよい。また、Ｐｔペースト
に添加する量も実施した以外でもよい。
【００４９】次にＹ2 Ｏ3 安定化ＺｒＯ2 から成る電解
質１を十分洗浄し、一方の面に先に調製したＰｔにペロ
ブスカイト型結晶構造を有するＢａＰｔＯ3-X を添加し
た触媒のペーストをスクリーン印刷し、１００℃で乾燥
した後、大気中７２０℃で１０分間焼成し触媒層４を形
成した。次にこの触媒層４の上にＰｔペーストをスクリ
ーン印刷し、１００℃で乾燥し、もう一方の面に同じＰ
ｔペーストをスクリーン印刷し、１００℃で乾燥した
後、アノード３をカソード２を大気中で７２０℃で１０
分間同時に焼成した。
質１を十分洗浄し、一方の面に先に調製したＰｔにペロ
ブスカイト型結晶構造を有するＢａＰｔＯ3-X を添加し
た触媒のペーストをスクリーン印刷し、１００℃で乾燥
した後、大気中７２０℃で１０分間焼成し触媒層４を形
成した。次にこの触媒層４の上にＰｔペーストをスクリ
ーン印刷し、１００℃で乾燥し、もう一方の面に同じＰ
ｔペーストをスクリーン印刷し、１００℃で乾燥した
後、アノード３をカソード２を大気中で７２０℃で１０
分間同時に焼成した。
【００５０】本実施例の製造方法によれば、第１の実施
例と比べ焼成工程が１つ少ないので、作業時間が減り、
コストが安くなるだけでなく、カソードとアノード材料
が同じであるので、同じマスクで連続して印刷ができ手
間が省け、効率的である。
例と比べ焼成工程が１つ少ないので、作業時間が減り、
コストが安くなるだけでなく、カソードとアノード材料
が同じであるので、同じマスクで連続して印刷ができ手
間が省け、効率的である。
【００５１】この電気化学素子を用いて第１の実施例と
同様にして５００ｐｐｍのＮＯ、１０％のＯ2 が含まれ
る被処理ガス中でＮＯX 分解量を測定したところ、電流
密度が１０ｍＡ／ｃｍ2 の時約２０％のＮＯX が分解
し、Ｏ2 共存下でも微量のＮＯX を効率よく分解するこ
とができる。
同様にして５００ｐｐｍのＮＯ、１０％のＯ2 が含まれ
る被処理ガス中でＮＯX 分解量を測定したところ、電流
密度が１０ｍＡ／ｃｍ2 の時約２０％のＮＯX が分解
し、Ｏ2 共存下でも微量のＮＯX を効率よく分解するこ
とができる。
【００５２】（実施例４）第４の実施例である電気化学
素子は、第１の実施例において触媒層４にペロブスカイ
ト型の結晶構造を用いた以外は同じである。本実施例で
は触媒層４にＬａ0.6 Ｓｒ0.4 ＣｏＯ3 を用いた。
素子は、第１の実施例において触媒層４にペロブスカイ
ト型の結晶構造を用いた以外は同じである。本実施例で
は触媒層４にＬａ0.6 Ｓｒ0.4 ＣｏＯ3 を用いた。
【００５３】この電気化学素子を用いて第１の実施例と
同様にしてＯ2 共存下におけるＮＯX 分解量を測定した
ところ、電流密度が１０ｍＡ／ｃｍ2 の時約５％のＮＯ
X が分解し、Ｏ2 共存下でも微量のＮＯX を従来よりも
効率よく分解することができる。
同様にしてＯ2 共存下におけるＮＯX 分解量を測定した
ところ、電流密度が１０ｍＡ／ｃｍ2 の時約５％のＮＯ
X が分解し、Ｏ2 共存下でも微量のＮＯX を従来よりも
効率よく分解することができる。
【００５４】（実施例５）第５の実施例の電気化学素子
は図３に断面で示すように、電解質１の一方の面に触媒
層４を形成し、その上に触媒層４より面積の大きいカソ
ード２を積層した以外は第１の実施例と同じである。本
実施例では触媒層４の大きさを縦２１ｍｍ×横８．５ｍ
ｍ×厚さ約４０μｍ、カソード２の大きさを縦２３ｍｍ
×横１０．５ｍｍ×厚さ約２０μｍとし、触媒層４を覆
うようにカソード２を積層した。第１の実施例において
触媒層４とカソード２の大きさは等しいため図１のよう
にカソード２を触媒層４の上にずれることなく形成する
ことは非常に困難であるが、本実施例のように触媒層４
の面積がカソード２より小さくてもＯ2 共存下でＮＯX
を効率よく分解できるので電気化学素子の形成が簡単に
なり、カソードがずれることによりＮＯX 分解に有効な
面積が減少するといったことがなくなる。
は図３に断面で示すように、電解質１の一方の面に触媒
層４を形成し、その上に触媒層４より面積の大きいカソ
ード２を積層した以外は第１の実施例と同じである。本
実施例では触媒層４の大きさを縦２１ｍｍ×横８．５ｍ
ｍ×厚さ約４０μｍ、カソード２の大きさを縦２３ｍｍ
×横１０．５ｍｍ×厚さ約２０μｍとし、触媒層４を覆
うようにカソード２を積層した。第１の実施例において
触媒層４とカソード２の大きさは等しいため図１のよう
にカソード２を触媒層４の上にずれることなく形成する
ことは非常に困難であるが、本実施例のように触媒層４
の面積がカソード２より小さくてもＯ2 共存下でＮＯX
を効率よく分解できるので電気化学素子の形成が簡単に
なり、カソードがずれることによりＮＯX 分解に有効な
面積が減少するといったことがなくなる。
【００５５】（実施例６）第６の実施例の電気化学素子
は図４に断面で示すように、電解質１の一方の面に触媒
層４を形成し、その上に触媒層４より面積の小さいカソ
ード２を積層した以外は第１の実施例と同じである。本
実施例では触媒層４の大きさを縦２３ｍｍ×横１０．５
ｍｍ×厚さ約４０μｍ、カソード２の大きさを縦２１ｍ
ｍ×横８．５ｍｍ×厚さ約２０μｍとし、触媒層４の上
にカソード２を積層した。第１の実施例において触媒層
４とカソード２の大きさは等しく、アノード３とカソー
ド２が同じ材料なので電解質１のどちらの面に触媒層４
が形成されているか判断しにくく、またカソード２とア
ノード３の区別が困難である。本実施例のように触媒層
４の面積をカソード２より大きくすることにより、触媒
層４が目視できるので、カソード２とアノード３を簡単
に区別できる。
は図４に断面で示すように、電解質１の一方の面に触媒
層４を形成し、その上に触媒層４より面積の小さいカソ
ード２を積層した以外は第１の実施例と同じである。本
実施例では触媒層４の大きさを縦２３ｍｍ×横１０．５
ｍｍ×厚さ約４０μｍ、カソード２の大きさを縦２１ｍ
ｍ×横８．５ｍｍ×厚さ約２０μｍとし、触媒層４の上
にカソード２を積層した。第１の実施例において触媒層
４とカソード２の大きさは等しく、アノード３とカソー
ド２が同じ材料なので電解質１のどちらの面に触媒層４
が形成されているか判断しにくく、またカソード２とア
ノード３の区別が困難である。本実施例のように触媒層
４の面積をカソード２より大きくすることにより、触媒
層４が目視できるので、カソード２とアノード３を簡単
に区別できる。
【００５６】（実施例７）第７の実施例の電気化学素子
は、製造方法以外は第１の実施例と同じである。
は、製造方法以外は第１の実施例と同じである。
【００５７】本実施例では、電解質を十分洗浄し、一方
の面にアノードを印刷、乾燥し、もう一方の面に触媒層
を印刷、乾燥した後、大気中８２０℃で１０分間焼成し
た。次にこの触媒層の上にカソードを印刷、乾燥した
後、大気中８２０℃で１０分間焼成した。
の面にアノードを印刷、乾燥し、もう一方の面に触媒層
を印刷、乾燥した後、大気中８２０℃で１０分間焼成し
た。次にこの触媒層の上にカソードを印刷、乾燥した
後、大気中８２０℃で１０分間焼成した。
【００５８】この電気化学素子を第１の実施例と同様に
Ｏ2 共存下でＮＯX 分解量を測定したところ第１の実施
例とほぼ同じ結果が得られ、焼成工程が第１の実施例と
比べて工程が１つ少ないので、作業時間が短くなり、コ
ストが安くなる。
Ｏ2 共存下でＮＯX 分解量を測定したところ第１の実施
例とほぼ同じ結果が得られ、焼成工程が第１の実施例と
比べて工程が１つ少ないので、作業時間が短くなり、コ
ストが安くなる。
【００５９】（実施例８）第８の実施例の電気化学素子
は、触媒層にＰｔに２０ｗｔ％のＹＢａ2 Ｃｕ3Ｏ7-X
を添加した触媒を用い、この触媒層を印刷、乾燥し、大
気中で温度Ｔ1 ＝８２０℃で１０分間焼成し、その後同
じＰｔペーストを用いアノードおよびカソードを印刷、
乾燥し、触媒層を焼成した温度Ｔ1 より低い温度Ｔ2 ＝
７２０℃で１０分間焼成した。
は、触媒層にＰｔに２０ｗｔ％のＹＢａ2 Ｃｕ3Ｏ7-X
を添加した触媒を用い、この触媒層を印刷、乾燥し、大
気中で温度Ｔ1 ＝８２０℃で１０分間焼成し、その後同
じＰｔペーストを用いアノードおよびカソードを印刷、
乾燥し、触媒層を焼成した温度Ｔ1 より低い温度Ｔ2 ＝
７２０℃で１０分間焼成した。
【００６０】このようにして得られた電気化学素子およ
び比較として触媒層、カソードおよびアノード共に８２
０℃で焼成した第１の実施例の電気化学素子についてＯ
2 共存下におけるＮＯX 分解量を測定した。電気化学素
子を４５０℃に加熱し、５００ｐｐｍのＮＯ、１０％の
Ｏ2 を含む被処理ガス中でアノード−カソード間に直流
電圧を印加し、ＮＯX 計により、ＮＯX 分解量を測定し
た。電流密度とＮＯX分解量の関係を図５に示す。図５
において○印が本実施例、×印が第１の実施例を示す。
図５のように第１の実施例の電気化学素子に比べて第９
の実施例の電気化学素子の方がＮＯX 分解量が多い。す
なわち上記したように触媒層を焼成した温度より低い温
度でカソードおよびアノードを焼成する製造方法によ
り、カソードおよび触媒層の活性が向上すると思われ、
Ｏ2 共存下で微量のＮＯX をさらに効率よく分解するこ
とができる。
び比較として触媒層、カソードおよびアノード共に８２
０℃で焼成した第１の実施例の電気化学素子についてＯ
2 共存下におけるＮＯX 分解量を測定した。電気化学素
子を４５０℃に加熱し、５００ｐｐｍのＮＯ、１０％の
Ｏ2 を含む被処理ガス中でアノード−カソード間に直流
電圧を印加し、ＮＯX 計により、ＮＯX 分解量を測定し
た。電流密度とＮＯX分解量の関係を図５に示す。図５
において○印が本実施例、×印が第１の実施例を示す。
図５のように第１の実施例の電気化学素子に比べて第９
の実施例の電気化学素子の方がＮＯX 分解量が多い。す
なわち上記したように触媒層を焼成した温度より低い温
度でカソードおよびアノードを焼成する製造方法によ
り、カソードおよび触媒層の活性が向上すると思われ、
Ｏ2 共存下で微量のＮＯX をさらに効率よく分解するこ
とができる。
【００６１】
【発明の効果】請求項１〜４の発明の電気化学素子によ
れば、電解質とカソードの間に挟まれた貴金属に備えた
触媒層がＬＡ2 Ｍ3 Ｏ7-X （Ｌは、Ｙ、Ｂｉおよび希土
類元素から選ばれる少なくとも１種の元素、Ａは、アル
カリ土類元素から選ばれる少なくとも１種の元素、Ｍ
は、遷移元素から選ばれる少なくとも１種の元素を示
し、０≦Ｘ≦１である）で表される複合酸化物を添加し
た触媒層、あるいはＬＡ2 Ｍ3 Ｏ7-X 、あるいは貴金属
にペロ ブスカイト型複合酸化物を添加した触媒層、ま
たあるいはペロブスカイト型複合 酸化物からなるもの
であることにより、Ｏ2 共存下でしかも微量のＮＯX で
もこれを効率よく分解できる。
れば、電解質とカソードの間に挟まれた貴金属に備えた
触媒層がＬＡ2 Ｍ3 Ｏ7-X （Ｌは、Ｙ、Ｂｉおよび希土
類元素から選ばれる少なくとも１種の元素、Ａは、アル
カリ土類元素から選ばれる少なくとも１種の元素、Ｍ
は、遷移元素から選ばれる少なくとも１種の元素を示
し、０≦Ｘ≦１である）で表される複合酸化物を添加し
た触媒層、あるいはＬＡ2 Ｍ3 Ｏ7-X 、あるいは貴金属
にペロ ブスカイト型複合酸化物を添加した触媒層、ま
たあるいはペロブスカイト型複合 酸化物からなるもの
であることにより、Ｏ2 共存下でしかも微量のＮＯX で
もこれを効率よく分解できる。
【００６２】請求項５の発明の電気化学素子は、請求項
１〜４の発明のいずれか１つにおいてさらに、触媒層の
面積がカソードより小さいので、触媒層の上にカソード
を積層するときにカソードがずれて触媒層がはみ出しＮ
ＯX の分解に有効な面積が減少するといったことがなく
なる。
１〜４の発明のいずれか１つにおいてさらに、触媒層の
面積がカソードより小さいので、触媒層の上にカソード
を積層するときにカソードがずれて触媒層がはみ出しＮ
ＯX の分解に有効な面積が減少するといったことがなく
なる。
【００６３】請求項６の発明の電気化学素子は、請求項
１〜４の発明のいずれか１つにおいてさらに、触媒層の
面積がカソードより大きいので、触媒層が目視でき、カ
ソードとアノードの材料が同じでも簡単に区別できる。
１〜４の発明のいずれか１つにおいてさらに、触媒層の
面積がカソードより大きいので、触媒層が目視でき、カ
ソードとアノードの材料が同じでも簡単に区別できる。
【００６４】請求項７の発明の電気化学素子によれば、
請求項１〜６の発明においてさらに、電解値が酸素イオ
ン伝導性固体であることによりカソード側に吸着され分
解されたイオン化した酸素をカソードからアノード側に
移行して電子を放出させて再変Ｏ2 とし離脱させるの
で、ＮＯX の分解をさらに促進することができる。
請求項１〜６の発明においてさらに、電解値が酸素イオ
ン伝導性固体であることによりカソード側に吸着され分
解されたイオン化した酸素をカソードからアノード側に
移行して電子を放出させて再変Ｏ2 とし離脱させるの
で、ＮＯX の分解をさらに促進することができる。
【００６５】請求項８の発明の電気化学素子によれば、
請求項１〜７の発明においてさらに、カソードが多孔質
な貴金属であることにより、吸着し分解した酸素のイオ
ン化によるアノード側への移行を容易にするので、ＮＯ
X の分解をさらに促進することができる。
請求項１〜７の発明においてさらに、カソードが多孔質
な貴金属であることにより、吸着し分解した酸素のイオ
ン化によるアノード側への移行を容易にするので、ＮＯ
X の分解をさらに促進することができる。
【００６６】請求項９の発明の電気化学素子の製造方法
によれば、アノードを形成した後、触媒層およびカソー
ドを形成するので、アノードをめっき、スパッタ、蒸着
などの方法により形成でき、電気化学素子を大量に製造
する場合など、コストが省けて効率よく電気化学素子を
製造できる。
によれば、アノードを形成した後、触媒層およびカソー
ドを形成するので、アノードをめっき、スパッタ、蒸着
などの方法により形成でき、電気化学素子を大量に製造
する場合など、コストが省けて効率よく電気化学素子を
製造できる。
【００６７】請求項１０の発明の電気化学素子の製造方
法によれば、アノードと触媒層を同時に焼成するので、
焼成工程が減り、作業時間やコストが省けて効率よく電
気化学素子を製造できる。
法によれば、アノードと触媒層を同時に焼成するので、
焼成工程が減り、作業時間やコストが省けて効率よく電
気化学素子を製造できる。
【００６８】請求項１１の発明の電気化学素子の製造方
法によれば、触媒層を形成した後、アノードとカソード
を同じ材料で印刷、乾燥し、同時に焼成するので、作業
時間やコストが省けて効率よく電気化学素子を製造でき
る。
法によれば、触媒層を形成した後、アノードとカソード
を同じ材料で印刷、乾燥し、同時に焼成するので、作業
時間やコストが省けて効率よく電気化学素子を製造でき
る。
【００６９】請求項１２の発明の電気化学素子の製造方
法によれば、カソードおよびアノードを触媒層より低い
温度で焼成するので、カソードおよび触媒層の触媒活性
が向上し、Ｏ2 共存下で微量のＮＯX をより効率よく分
解できる。
法によれば、カソードおよびアノードを触媒層より低い
温度で焼成するので、カソードおよび触媒層の触媒活性
が向上し、Ｏ2 共存下で微量のＮＯX をより効率よく分
解できる。
【図１】本発明に係る電気化学素子の１つの実施の形態
における第１の実施例を示す断面図である。
における第１の実施例を示す断面図である。
【図２】本発明の第１の実施例のＮＯｘ分解量の電流密
度特性図である。
度特性図である。
【図３】本発明の第５の実施例の電気化学素子の断面図
である。
である。
【図４】本発明の第６の実施例の電気化学素子の断面図
である。
である。
【図５】本発明の第９の実施例のＮＯX 分解量の電流密
度特性図である。
度特性図である。
【図６】従来の電気化学素子の断面図である。
１ 電解質 ２ カソード ３ アノード ４ 触媒層
フロントページの続き (72)発明者 黄地 謙三 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電 器産業株式会社内 (72)発明者 福田 明雄 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電 器産業株式会社内 (56)参考文献 特開 平７−34277（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−14872（ＪＰ，Ａ) 特開 昭55−31190（ＪＰ，Ａ) 特表 平４−505072（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) C25B 1/00 - 15/08 B01D 53/94
Claims (12)
- 【請求項１】 電解質と、この電解質に対向して設けら
れた多孔質なカソードとアノードと、これら電解質およ
びカソ−ドの間に挟まれた貴金属にＬＡ2Ｍ3Ｏ7-X（Ｌ
は、Ｙ、Ｂｉおよび希土類元素から選ばれる少なくとも
１種の元素、Ａは、アルカリ土類元素から選ばれる少な
くとも１種の元素、Ｍは、遷移元素から選ばれる少なく
とも１種の元素を示し、０≦Ｘ≦１である）で表される
Ｏ 2 共存下でＮＯ X を吸着する特性を有する複合酸化物を
添加した多孔質な触媒層とを備えたことを特徴とする電
気化学素子。 - 【請求項２】 電解質と、この電解質に対向して設けら
れた多孔質なカソードとアノードと、これら電解質およ
びカソードの間に挟まれたＬＡ2Ｍ3Ｏ7-X（Ｌは、Ｙ、
Ｂｉおよび希土類元素から選ばれる少なくとも１種の元
素、Ａは、アルカリ土類元素から選ばれる少なくとも１
種の元素、Ｍは、遷移元素から選ばれる少なくとも１種
の元素を示し、０≦Ｘ≦１である）で表されるＯ 2 共存
下でＮＯ X を吸着する特性を有する複合酸化物からなる
多孔質な触媒層とを備えたことを特徴とする電気化学素
子。 - 【請求項３】 電解質と、この電解質に対向して設けら
れた多孔質なカソードとアノードと、これら電解質およ
びカソードの間に挟まれた貴金属にペロブスカイト型結
晶構造を有するＯ 2 共存下でＮＯ X を吸着する特性を有す
る複合酸化物を添加した多孔質な触媒層とを備えたこと
を特徴とする電気化学素子。 - 【請求項４】 電解質と、この電解質に対向して設けら
れた多孔質なカソードとアノ−ドと、これら電解質およ
びカソードの間に挟まれたペロブスカイト型結晶構造を
有するＯ 2 共存下でＮＯ X を吸着する特性を有する複合酸
化物からなる多孔質な触媒層とを備えたことを特徴とす
る電気化学素子。 - 【請求項５】 触媒層はカソードより面積の小さい請求
項１〜４のいずれか一項に記載の電気化学素子。 - 【請求項６】 触媒層はカソードより面積の大きい請求
項１〜４のいずれか一項に記載の電気化学素子。 - 【請求項７】 電解質は、酸素イオン伝導性固体電解質
である請求項１〜６のいずれか一項に記載の電気化学素
子。 - 【請求項８】 カソードは、多孔質な貴金属である請求
項１〜７のいずれか一項に記載の電気化学素子。 - 【請求項９】 電解質の一方の面にアノードを形成した
後、もう一方の面に多孔質な触媒層を印刷、乾燥、焼成
し、前記触媒層の上に多孔質なカソードを印刷、乾燥、
焼成する電気化学素子の製造方法。 - 【請求項１０】 電解質の一方の面にアノードを印刷、
乾燥し、次にもう一方の面に多孔質な触媒層を印刷、乾
操し、前記アノードと前記触媒層を同時に焼成した後、
前記触媒層の上に多孔質なカソードを印刷、乾燥、焼成
する電気化学素子の製造方法。 - 【請求項１１】 電解質の一方の面に多孔質な触媒層を
印刷、乾燥、焼成した後、前記触媒層の上に多孔質なカ
ソ−ドを印刷、乾燥し、次にもう一方の面に前記カソー
ドと同じ材料でアノードを印刷、乾燥し、前記カソード
と前記アノードを同時に焼成する電気化学素子の製造方
法。 - 【請求項１２】 電解質の一方の面に多孔質な触媒層を
印刷、乾燥、温度Ｔ1で焼成した後、前記触媒層の上に
多孔質なカソードを印刷、乾燥し、次にもう一方の面に
アノードを印刷、乾燥し、前記カソードと前記アノード
を同時に温度Ｔ2（Ｔ2≦Ｔ１）で焼成する電気化学素子
の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP07245668A JP3095664B2 (ja) | 1995-09-25 | 1995-09-25 | 電気化学素子およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP07245668A JP3095664B2 (ja) | 1995-09-25 | 1995-09-25 | 電気化学素子およびその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0987880A JPH0987880A (ja) | 1997-03-31 |
| JP3095664B2 true JP3095664B2 (ja) | 2000-10-10 |
Family
ID=17137047
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP07245668A Expired - Fee Related JP3095664B2 (ja) | 1995-09-25 | 1995-09-25 | 電気化学素子およびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3095664B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3657542B2 (ja) * | 2001-07-24 | 2005-06-08 | 独立行政法人産業技術総合研究所 | 化学反応器 |
| WO2011062060A1 (ja) * | 2009-11-18 | 2011-05-26 | 住友電気工業株式会社 | ガス分解装置 |
| JP5304610B2 (ja) * | 2009-11-18 | 2013-10-02 | 住友電気工業株式会社 | ガス分解装置 |
| CN102336454A (zh) * | 2010-08-26 | 2012-02-01 | 隆润新技术发展有限公司 | 催化内电解法在处理有机硅废水中的应用 |
-
1995
- 1995-09-25 JP JP07245668A patent/JP3095664B2/ja not_active Expired - Fee Related
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|---|---|
| JPH0987880A (ja) | 1997-03-31 |
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