JP5858862B2 - Electrochemical equipment - Google Patents
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Description
本発明の実施形態は、電気化学装置に関する。 Embodiments of the present invention relate to electrochemical devices.
固体電解質燃料電池(Solid Oxide Fuel Cell : SOFC)は、通常600〜900℃前後の運転条件においてイオン導電性(酸素イオン若しくは水素イオン)を有する電解質膜を介して、水素極に供給した還元性のガス(燃料ガス:水素若しくは炭化水素など)と酸素極に供給した酸化性のガス(酸素若しくは空気など)とを反応(燃料電池反応)させ、そのエネルギーを電気として取り出す装置である。 A solid oxide fuel cell (SOFC) is a reductive substance supplied to a hydrogen electrode through an electrolyte membrane having ionic conductivity (oxygen ions or hydrogen ions) under an operating condition of about 600 to 900 ° C. This is a device for reacting a gas (fuel gas: hydrogen or hydrocarbon) and an oxidizing gas (oxygen or air) supplied to the oxygen electrode (fuel cell reaction) and taking out the energy as electricity.
一方、電気化学セル(Solid Oxide Electrolysis Cell : SOEC)は、SOFCの逆反応を動作原理とし、イオン導電性を有する電解質膜を介して、高温の水蒸気を電気分解することにより水素と酸素とを得る装置である。 On the other hand, an electrochemical cell (Solid Oxide Electrolysis Cell: SOEC) is based on the reverse reaction of SOFC, and obtains hydrogen and oxygen by electrolyzing high-temperature water vapor through an ionic conductive electrolyte membrane. Device.
したがって、同一セルで燃料電池反応と電解反応とを交互に実施する、いわゆるリバーシブル運転を行えば、電力に余裕のあるときに電解反応で水素を蓄積しておき、電力不足時に蓄積した水素で発電を行う、水素をエネルギー媒体とした電力貯蔵システムを提供することが可能となる。しかしながら、このような操作を実用化するに際しては、上記燃料電池反応及び電解反応のいずれをも効率よく行い、長期に亘って高効率を維持するセル構造を確立する必要がある。 Therefore, if the so-called reversible operation, in which the fuel cell reaction and the electrolytic reaction are performed alternately in the same cell, is performed, hydrogen is accumulated by the electrolytic reaction when there is a margin in power, and power is generated using the accumulated hydrogen when power is insufficient. It is possible to provide a power storage system using hydrogen as an energy medium. However, when putting such an operation into practical use, it is necessary to establish a cell structure that efficiently performs both the fuel cell reaction and the electrolytic reaction and maintains high efficiency over a long period of time.
一般に、上述した電気化学セルはセパレータを介して複数が直列に接続されており、末端にエンドプレートを配置したような積層構造の電気化学装置として構成される。このような電気化学装置において、電気化学セルをSOFCとして使用する場合、各電気化学セルで生成した電気は、上下に配設されたエンドプレートを介して外部に取出し、適宜貯蔵する。一方、電気化学セルをSOECとして使用する場合は、各電気化学セルにおける電気分解で生成した水素を適宜貯蔵する。 In general, a plurality of the above-described electrochemical cells are connected in series via a separator, and are configured as an electrochemical device having a laminated structure in which an end plate is arranged at the end. In such an electrochemical device, when the electrochemical cell is used as an SOFC, the electricity generated in each electrochemical cell is taken out to the outside via the end plates arranged above and below and stored appropriately. On the other hand, when the electrochemical cell is used as a SOEC, hydrogen generated by electrolysis in each electrochemical cell is appropriately stored.
しかしながら、上述のように、長期に亘って高効率を維持するセル構造を確立するためには、電気化学セルをSOFCとして使用する場合、各電極に供給する還元性のガス及び酸化性のガスが、電気化学セル及びセパレータを含む単一の電気化学装置内において、それぞれのガスの流路より漏れ出して、相互に混合及び反応しないことが重要である。また、電気化学セルをSOECとして使用する場合は、各電気化学セルで生成した水素ガス等が電気化学セル及びセパレータを含む単一の電気化学装置より外部に漏れ出さないとともに、相互に混合及び反応しないことが重要である。 However, as described above, in order to establish a cell structure that maintains high efficiency over a long period of time, when an electrochemical cell is used as a SOFC, a reducing gas and an oxidizing gas supplied to each electrode In a single electrochemical device including an electrochemical cell and a separator, it is important that each gas leaks from the flow path and does not mix and react with each other. In addition, when an electrochemical cell is used as a SOEC, hydrogen gas generated in each electrochemical cell does not leak outside from a single electrochemical device including the electrochemical cell and separator, and is mixed and reacted with each other. It is important not to.
したがって、上述のようなセル構造を確立するためには、電気化学セルとセパレータとのシール性(密封性)を確保することが重要である。 Therefore, in order to establish the cell structure as described above, it is important to ensure the sealing property (sealing property) between the electrochemical cell and the separator.
このような問題を解決すべく、従来、ガラス質または金属製のシール材を例えばセル端面に接して設置し、上下から圧縮することでガスシール性を確保していた。しかしながら、平板セルに対するシール方法では、シール構造の維持がシール部材質であるガラスの粘性のみに大きく依存し、しかも運転温度付近で当該ガラスの粘性は大きく変化するため、広い温度域および長期に亘ってのシール性の維持が難しいこと、またシール面積に限りがあることなどにより、シール性能が不安定化する恐れがあるなどの問題が生じる。さらに、セル厚みに平面内でばらつきがある場合に必ずしも全面に渡って十分なシール性が得られないという問題もある。 In order to solve such problems, conventionally, a glassy or metal sealing material has been installed in contact with, for example, the cell end face and compressed from above and below to ensure gas sealing performance. However, in the sealing method for flat plate cells, the maintenance of the sealing structure largely depends only on the viscosity of the glass, which is the quality of the sealing member, and the viscosity of the glass changes greatly in the vicinity of the operating temperature. However, it is difficult to maintain all the sealing properties, and there is a problem that the sealing performance may become unstable due to the limited sealing area. Furthermore, there is a problem that sufficient sealing performance cannot be obtained over the entire surface when the cell thickness varies in a plane.
本発明が解決しようとする課題は、電気化学セルとセパレータとを有する単一の電気化学装置において、電気化学セルの密封性を確保するとともに、酸素極及び水素極のシール性を確保し、燃料電池反応及び電解反応の効率を向上させて、長期に亘って高効率の燃料電池反応及び電解反応を維持する電気化学装置を提供することである。 The problem to be solved by the present invention is to ensure the sealing performance of the electrochemical cell and the sealing performance of the oxygen electrode and the hydrogen electrode in a single electrochemical device having an electrochemical cell and a separator. It is an object of the present invention to provide an electrochemical device that improves the efficiency of a battery reaction and an electrolytic reaction and maintains a highly efficient fuel cell reaction and electrolytic reaction over a long period of time.
本発明の一態様は、電気的に絶縁性であって、酸素イオン導電性を呈する電解質膜、前記電解質膜の一方の主面側に形成された酸素極、及び前記電解質膜の他方の主面側に形成された水素極を有する電気化学セルと、前記電気化学セルの前記酸素極及び前記水素極それぞれに電気的に接続され、電気的に導電性の材料からなる一対のセパレータと、前記一対のセパレータ間に配設される易変形性の第1シール部材及び熱膨張性の第2シール部材とを具え、前記第1シール部材及び前記第2シール部材の少なくとも一方の一部が、前記電気化学セルの前記電解質膜の端部上に位置し、前記電気化学セルの前記酸素極及び前記水素極間を隔離し、前記第1シール部材が前記電気化学セルの使用温度で易変形性を示す金属箔であり、前記第2シール部材が前記電気化学セルの使用温度で発泡することによって熱膨張する発泡材であることを特徴とする。 One embodiment of the present invention is an electrically insulating electrolyte membrane exhibiting oxygen ion conductivity, an oxygen electrode formed on one main surface side of the electrolyte membrane, and the other main surface of the electrolyte membrane An electrochemical cell having a hydrogen electrode formed on the side, a pair of separators made of an electrically conductive material electrically connected to each of the oxygen electrode and the hydrogen electrode of the electrochemical cell, and the pair comprising a first sealing member and Netsu膨tonicity of the second seal member of the easily deformable which is disposed between the separators, at least one of a portion of the first seal member and said second sealing member, wherein Located on the end of the electrolyte membrane of the electrochemical cell, isolates the oxygen electrode and the hydrogen electrode of the electrochemical cell, and the first seal member is easily deformable at the use temperature of the electrochemical cell. The second seal Characterized in that it is a foam material that is thermally expanded by the wood foams at the use temperature of the electrochemical cell.
本発明によれば、電気化学セルとセパレータとを有する単一の電気化学装置において、電気化学セルの密封性を確保するとともに、酸素極及び水素極のシール性を確保し、燃料電池反応及び電解反応の効率を向上させて、長期に亘って高効率の燃料電池反応及び電解反応を維持することができる。 According to the present invention, in a single electrochemical device having an electrochemical cell and a separator, the sealing property of the electrochemical cell is ensured, the sealing property of the oxygen electrode and the hydrogen electrode is ensured, and the fuel cell reaction and electrolysis are ensured. The efficiency of the reaction can be improved, and a highly efficient fuel cell reaction and electrolytic reaction can be maintained over a long period of time.
以下、図面を参照しながら実施形態に基づいて説明する。 Hereinafter, it demonstrates based on embodiment, referring drawings.
(第1の実施形態)
図1は、本実施形態における電気化学装置の概略構成を示す断面図であり、図2は、図1に示す電気化学装置を積層し、複数を直列に接続した状態を示す概略構成図である。なお、以下に説明する電気化学装置は、図2に示すような積層構造を構成する単一の電気化学装置に関する。
(First embodiment)
FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating a schematic configuration of an electrochemical device according to the present embodiment, and FIG. 2 is a schematic configuration diagram illustrating a state in which the electrochemical devices illustrated in FIG. 1 are stacked and a plurality are connected in series. . In addition, the electrochemical apparatus demonstrated below is related with the single electrochemical apparatus which comprises a laminated structure as shown in FIG.
図1に示す電気化学装置10は、電気化学セル11と、この電気化学セル11の上下に配設された一対のセパレータ12,12とを有している。
An
電気化学セル11は、支持基材である水素極多孔質基材111と、この支持基材111の上面に順次に形成された水素極114、電気的に絶縁性であって、酸素イオン導電性を呈する電解質膜112及び酸素極113とを有している。また、酸素極113の上面には第1集電層115が形成され、水素極多孔質基材111の下面には第2集電層116が形成されている。
The
水素極多孔質基材111は本実施形態の電気化学装置10において必須の構成要素ではなく、省略することもできる。しかしながら、水素極多孔質基材111を設けることにより、その多孔性に起因して水素極114への還元性のガス(燃料ガス:水素若しくは炭化水素など)の供給抵抗を低減した状態で、電解質膜112の厚さを低減することができる。電解質膜112の厚さが大きいと、電解質膜112中を酸素イオンが伝導するのに長時間を要するため電気化学セル11、すなわち電気化学装置10の抵抗が増大するが、電解質膜112の厚さが小さいと、電解質膜112中を酸素イオンが伝導するのに要する時間を短くすることができ、電気化学セル11、すなわち電気化学装置10の抵抗を低減することができる。
The hydrogen
水素極多孔質基材111は、通常のセラミック焼結体から構成することができ、その多孔率は、成形体を形成する際の成形圧力、及び焼結時の焼結温度等に起因する。特に、電子−イオン混合導電性のセラミック材料から構成することにより、水素極114側の三相界面の量が増大することとなる。したがって、水素極114における電気化学反応が促進され、電気化学セル11の出力特性を向上させることができる。具体的には、Sm2O3ドープCeO2,Gd2O3ドープCeO2,及びY2O3ドープCeO2からなる群より選ばれる少なくとも一種から構成することができる。
The hydrogen electrode
電解質膜112は、例えば安定化ジルコニアから構成することができる。この場合、安定化剤としては、Y2O3、Sc2O3、Yb2O3、Gd2O3、Nd2O3、CaO、MgOなどを挙げることができる。これらの安定化剤はジルコニア中に固溶させて使用する。また、安定化ジルコニアに代えて、LaSrGaMg酸化物、LaSrGaMgCo酸化物、LaSrGaMgCoFe酸化物、LaSrGaMgCoFe酸化物などのペロブスカイト型酸化物から構成することもできる。さらに、CeO2にSm2O3、Gd2O3、Y2O3、La2O3などを固溶させたセリア系電解質固溶体を用いることもできる。但し、電解質膜112は、これらの材料に限定されるものではなく、これら以外の材料から構成してもかまわない。
The
なお、電解質膜112は、酸素イオンのみを伝導させ、ガスを透過させないことから、一般に稠密な構造を呈する。したがって、以下に説明するように、シール部材と接触した際においても、当該シール部材と電解質膜112との間で高いシール性を呈する。
The
また、電解質膜112の厚さは、目的に応じて任意に設定することができるが、例えば0.001mm〜0.5mmの範囲とすることができる。
The thickness of the
酸素極113は、LaSrMnO3のペロブスカイト酸化物等、従前より電気化学セルの酸素極として用いられている任意の材料から構成することができるが、好ましくはランタン・ストロンチウム・コバルト系複合酸化物から構成する。これによって、酸素極113と水素極114との反応効率を向上させることができ、固体電解質燃料電池(SOFC)として使用した場合の生成電圧をより向上させることができるとともに、電気化学セル(SOEC)として使用した場合の生成電流、すなわち酸素及び水素の生成量をより向上させることができる。
The
なお、ランタン・ストロンチウム・コバルト系複合酸化物としては、ランタン・ストロンチウム・コバルト複合酸化物の他、ランタン・ストロンチウム・コバルト・鉄複合酸化物を挙げることができる。 Examples of the lanthanum / strontium / cobalt composite oxide include lanthanum / strontium / cobalt / iron composite oxide in addition to lanthanum / strontium / cobalt composite oxide.
酸素極113は、電気化学セル11をSOFCとして使用する場合は、酸化性のガス(酸素若しくは空気など)を酸素極113の全体(厚さ方向)に亘って供給し、酸化性ガスの使用効率を向上させるため、電気化学セル11をSOECとして使用する場合は、生成した酸素ガスを効率よく取り出すために、一般には多孔質体として形成する。
When the
酸素極113の厚さは、目的に応じて任意に設定することができるが、例えば0.01mm〜1mmの範囲とすることができる。
Although the thickness of the
水素極114は、ニッケル粒子、又は酸化ニッケル粒子とセリア系及びジルコニア系の少なくとも一方のセラミック粒子とのサーメットから構成することができる。水素極114をサーメットから構成する場合、還元処理前において、酸化ニッケル粒子とセラミック粒子との質量混合比を、例えば70:30〜30:70とし、酸化ニッケル粒子の平均粒子径とセラミック粒子の平均粒子径との比を、例えば100:30〜100:1となるようにする。なお、還元処理後において、上記酸化ニッケル粒子はニッケル粒子に変換される。
The
水素極114は、電気化学セル11をSOFCとして使用する場合は、還元性のガス(水素ガス若しくは炭化水素ガスなど)を水素極114の全体(厚さ方向)に亘って供給し、還元性ガスの使用効率を向上させるため、電気化学セル11をSOECとして使用する場合は、生成した水素ガスを効率よく取り出すために、一般には多孔質体として形成する。
When the
なお、水素極114の厚さは5μm〜100μmとすることができる。
The thickness of the
セリア系セラミックス粒子としては、CeO2にSm2O3、Gd2O3、Y2O3、La2O3などを固溶させたセラミックスからなる粒子を挙げることができる。また、ジルコニア系セラミックス粒子としては、ZrO2にY2O3、Sc2O3、Yb2O3、Gd2O3、Nd2O3、CaO、MgOなどの安定化剤を固溶させたセラミックスからなる粒子を挙げることができる。 Examples of the ceria-based ceramic particles include particles made of ceramics in which Sm 2 O 3 , Gd 2 O 3 , Y 2 O 3 , La 2 O 3 and the like are dissolved in CeO 2 . Moreover, as zirconia-based ceramic particles, stabilizers such as Y 2 O 3 , Sc 2 O 3 , Yb 2 O 3 , Gd 2 O 3 , Nd 2 O 3 , CaO, and MgO are dissolved in ZrO 2 . There may be mentioned particles made of ceramics.
第1集電材115及び第2集電材116は、主として電気化学セル11と一対のセパレータ12,12との間の接触抵抗を低減させ、例えば電気化学セル11をSOFCとして用いた場合に、セパレータ12,12を介して、生成した電力を損失なく高効率で外部に取り出すようにするためのものである。本実施形態において、第1集電材115及び第2集電材116は必須の構成要素ではないが、これら集電材を配設することによって上述のような作用効果を得ることができる。
The first
第1集電材115及び第2集電材116は、通常の運転条件で酸化しないような材料から構成することが必要であり、例えば金、銀、白金などの貴金属の他、他の母材となる金属等を銀などでコーティングしたものを用いることができる。また、導電性を有するセラミック材料を用いることもできる。さらには、酸化被膜が導電性を有するようなクロム系合金も用いることができる。また、その形態は、必要に応じて膜状とすることもできるし、メッシュ状あるいはフェルト状とすることもできる。
The first
なお、本実施形態の電気化学セル11は、酸素極113を上側に配置し、水素極114を下側に配置するようにしているが、酸素極113を下側に配置し、水素極114を上側に配置するようにすることもできる。
In the
本実施形態においては、一対のセパレータ12,12間に配設され、電気化学セルを密封する易変形性の第1シール部材15及び熱膨張性の第2シール部材16が配設されている。そして、第1シール部材15の一部が、電気化学セル11の電解質膜112の端部上に位置し、電気化学セル11の酸素極113及び水素極114間を隔離している。
In the present embodiment, it is disposed between the pair of
第1シール部材15は易変形性シール部材であって、銅、銀、アルミニウム等の金属箔あるいは電気化学セル11、すなわち電気化学装置10の使用温度である、例えば600℃〜900℃の温度で軟化するようなガラスから構成することができる。具体的には、珪酸ソーダガラス及び硼珪酸ガラスなどから構成することができる。
The
図1に示す本実施形態では、第1シール部材15を金属箔から構成するようにしているので、第1シール部材15を、特に銀ペースト等の接着剤17によって下側のセパレータ12及び電解質膜112の端部上に固定しているとともに、絶縁材18を設けて上側のセパレータ12と電気的に接続している。第1シール部材15を上述のようなガラスから構成した場合は、ガラス自体が接着性及び電気絶縁性を有するので、上述した接着剤17及び絶縁材18は省略することができる。
In the present embodiment shown in FIG. 1, since the
なお、第1シール部材15を金属箔から構成した場合においても、下側のセパレータ12の上面に凹凸構造等のアンカー効果を奏するような加工を施しておけば、接着剤17を省略することができる。
Even when the
また、第1シール部材15と接触する下側のセパレータ12において、上記接着剤あるいは第1シール部材15と同じ材料からなる微粉を予め固定しておくことにより、第1シール部材15と下側のセパレータ12の密着性が向上する。上記微粉の固定は、例えばスパッタリング法やコールドスプレー法等によって行う。
In addition, in the
第2シール部材16は熱膨張性のシール部材であって、具体的には、電気化学セル11、すなわち電気化学装置10の使用温度である、例えば600℃〜900℃の温度で発泡し、熱膨張するような材料から構成する。具体的には、シラスバルーン、パーライト、フライアッシュ等の発泡剤を含有させた材料から構成する。一例として、上記発泡剤を1〜20質量%、好ましくは5〜10質量%、珪酸ソーダガラス及び硼珪酸ガラスなどのガラスを30〜40質量%、イットリア安定化ジルコニア、アルミナなどのセラミックスを20〜30質量%、メチルセルロースなどの一般的な有機バインダーでCr、Sなどセルへの被毒成分を含まないものを10〜30質量%含有させた材料から構成することができる。
The
上述のようなシール構造を採用することによって、電気化学セル11は第1シール部材15及び第2シール部材16で密封され、電気化学セル11の酸素極113及び水素極114も第1シール部材15及び第2シール部材16によってシールされ、隔離される。
By adopting the sealing structure as described above, the
したがって、電気化学セル11をSOFCとして使用した場合に、酸素極113に供給される酸化性のガス(酸素若しくは空気など)と、水素極114に供給される還元性のガス(燃料ガス:水素若しくは炭化水素など)とが、それぞれの流路より漏れ出して相互に混合及び反応することがない。また、電気化学セル11をSOECとして使用する場合は、電気化学セルで生成した水素ガス及び酸素ガスが電気化学セル11及びセパレータ12を含む電気化学装置10より外部に漏れ出さないとともに、相互に混合及び反応することがない。
Therefore, when the
この結果、長期に亘って高効率の燃料電池反応及び電解反応を維持する電気化学装置10を提供することが可能となる。
As a result, it is possible to provide the
なお、本実施形態では、酸素極113上に比較的厚く第1集電材115を形成しているので、第1シール部材15(金属箔から構成する場合は、接着剤17及び絶縁材18を含む)及び第2シール部材16の厚さを第1集電材115とほぼ同じ厚さとなるように配設し、上述した密封性及び隔離性を確保する必要がある。
In the present embodiment, since the first
また、本実施形態では、第1シール部材15を内側に配設し、第2シール部材16を外側に配置しているが、両者の配置順序を逆転させることもできる。すなわち、第1シール部材15を外側に配設し、第2シール部材16を内側に配設することもできる。
Moreover, in this embodiment, although the
図1に示す電気化学装置10は、一般には図2に示すように、セパレータ12を介して積層されることによって直列に接続されて使用される。積層構造の両端には一対のエンドプレート21、21が配設され、例えば電気化学セル11をSOFCとして用いた場合は、各電気化学セル11で生成した電力の合計が一対のエンドプレート21、21を介して外部に取り出される。また、例えば電気化学セル11をSOECとして用いた場合は、各電気化学セル11に印加すべき電解電圧を一対のエンドプレート21、21より供給し、一対のセパレータ12を介して各電気化学セル11に供給される。
The
なお、特に図示しないが、図2に示す積層構造においては、各電気化学セル11とエンドプレート21とを固定するために複数のボルトによって上下方向から締結している。
Although not particularly illustrated, in the laminated structure shown in FIG. 2, each
(第2の実施形態)
図3は、本実施形態における電気化学装置の概略構成を示す断面図である。なお、図1及び図2に示す構成要素と類似あるいは同一の構成要素については、同一の符号を用いている。
(Second Embodiment)
FIG. 3 is a cross-sectional view illustrating a schematic configuration of the electrochemical device according to the present embodiment. In addition, the same code | symbol is used about the component similar to or the same as the component shown in FIG.1 and FIG.2.
図3に示すように、本実施形態の電気化学装置30は、電気化学セル11の上側に位置するセパレータ12の端部において下向きに凸部121が形成され、この凸部121が熱膨張性の第2シール部材16を押圧している点を除き、図1に示す第1の実施形態の電気化学装置10と同様の構成を有する。
As shown in FIG. 3, the
本実施形態では、セパレータ12の凸部121が第2シール部材16を押圧しているので、特に電気化学セル11の密封性が向上し、電気化学セル11をSOECとして使用した場合における、生成した水素ガス及び酸素ガスの、電気化学セル11及びセパレータ12を含む電気化学装置10からの外部への漏えいを防止することができる。
In this embodiment, since the
なお、第2シール部材16を第1シール部材15の内側に配設した場合は、上述のような密封性に加えて、電気化学セル11の酸素極113及び水素極114のシール性(隔離性)も向上する。したがって、電気化学セル11をSOFCとして使用した場合の、酸素極113に供給される酸化性のガス(酸素若しくは空気など)と、水素極114に供給される還元性のガス(燃料ガス:水素若しくは炭化水素など)とが、それぞれの流路より漏れ出して相互に混合及び反応するのをより効果的に防止することができる。また、電気化学セル11をSOECとして使用する場合は、電気化学セルで生成した水素ガス及び酸素ガスが、相互に混合及び反応するのをより効果的に防止することができる。
When the
結果として、長期に亘って高効率の燃料電池反応及び電解反応を維持する電気化学装置10を提供することが可能となる。
As a result, it is possible to provide the
(第3の実施形態)
図4は、本実施形態における電気化学装置の概略構成を示す断面図である。なお、図1及び図2に示す構成要素と類似あるいは同一の構成要素については、同一の符号を用いている。
(Third embodiment)
FIG. 4 is a cross-sectional view illustrating a schematic configuration of the electrochemical device according to the present embodiment. In addition, the same code | symbol is used about the component similar to or the same as the component shown in FIG.1 and FIG.2.
図4に示すように、本実施形態の電気化学装置40は、内側に位置する第1シール部材15と、電気化学セル11の水素極113との間において、上側のセパレータ12から電気化学セル11の電解質膜112に向けて延在した隔壁122を有している。したがって、第1シール部材15を珪酸ソーダガラス及び硼珪酸ガラスなどから構成し、電気化学セル11の使用温度において上記ガラスが溶解したような場合においても、溶解したガラスが酸素極113に流れ込み、当該酸素極113に付着してその機能を損なうようなことがない。
As shown in FIG. 4, the
なお、酸素極113を下側に配設し、水素極114を上側に配設した場合は、上記隔壁122によって第1シール部材15と水素極114とが隔離され、第1シール部材15を上述した珪酸ソーダガラス及び硼珪酸ガラスなどから構成した場合において、溶解したガラスの水素極114に対する付着を防止し、その機能を損なわないようにすることができる。
When the
その他の特徴及び利点、並びに作用効果は、第1の実施形態の電気化学装置10と同じであるので、説明を省略する。
Since other features, advantages, and operational effects are the same as those of the
以上、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は例として掲示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。 As mentioned above, although several embodiment of this invention was described, these embodiment was posted as an example and is not intending limiting the range of invention. These novel embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the scope of the invention. These embodiments and modifications thereof are included in the scope and gist of the invention, and are included in the invention described in the claims and the equivalents thereof.
10,30,40 電気化学装置
11 電気化学セル
111 水素極多孔質基材
112 電解質膜
113 酸素極
114 水素極
115 第1集電材
116 第2集電材
12 セパレータ
121 セパレータの凸部
122 隔壁
15 第1シール部材
16 第2シール部材
17 接着剤
18 絶縁材
21 エンドプレート
10, 30, 40
Claims (4)
前記電気化学セルの前記酸素極及び前記水素極それぞれに電気的に接続され、電気的に導電性の材料からなる一対のセパレータと、
前記一対のセパレータ間に配設される易変形性の第1シール部材及び熱膨張性の第2シール部材とを具え、
前記第1シール部材及び前記第2シール部材の少なくとも一方の一部が、前記電気化学セルの前記電解質膜の端部上に位置し、前記電気化学セルの前記酸素極及び前記水素極間を隔離し、
前記第1シール部材が前記電気化学セルの使用温度で易変形性を示す金属箔であり、
前記第2シール部材が前記電気化学セルの使用温度で発泡することによって熱膨張する発泡材であることを特徴とする、電気化学装置。 An electrolyte membrane that is electrically insulating and exhibits oxygen ion conductivity, an oxygen electrode formed on one main surface side of the electrolyte membrane, and a hydrogen electrode formed on the other main surface side of the electrolyte membrane An electrochemical cell having:
A pair of separators electrically connected to each of the oxygen electrode and the hydrogen electrode of the electrochemical cell and made of an electrically conductive material;
Comprising a second seal member of the first seal member and Netsu膨tonicity of the easily deformable which is disposed between the pair of separators,
A part of at least one of the first seal member and the second seal member is located on an end portion of the electrolyte membrane of the electrochemical cell, and isolates the oxygen electrode and the hydrogen electrode of the electrochemical cell. And
The first seal member is a metal foil that exhibits easy deformation at the use temperature of the electrochemical cell,
The electrochemical device, wherein the second seal member is a foam material that thermally expands by foaming at a use temperature of the electrochemical cell .
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