JP6637156B2 - Flat plate electrochemical cell - Google Patents
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Description
本発明の実施形態は、平板型電気化学セルに関する。 Embodiments of the present invention relate to a flat-plate electrochemical cell.
新エネルギーの一つとして、水素が挙げられる。水素の利用分野として、水素と酸素を電気化学的に反応させて化学エネルギーを電気エネルギーに変換する燃料電池が注目されている。燃料電池は高いエネルギー利用効率を有し、大規模分散電源、家庭用電源、移動用電源として開発が進められている。 One of the new energies is hydrogen. 2. Description of the Related Art As a field of using hydrogen, a fuel cell that converts chemical energy into electric energy by electrochemically reacting hydrogen and oxygen has attracted attention. Fuel cells have high energy use efficiency and are being developed as large-scale distributed power sources, home power sources, and mobile power sources.
燃料電池は、電解質の種類に応じて、固体高分子型、リン酸型、溶融炭酸塩型、固体酸化物型等に分けられる。発電効率等の観点から、固体酸化物形燃料電池(SOFC)が注目されている。SOFCは、電解質に固体酸化物を使用して電気化学反応により電気エネルギーを得る。一方、固体酸化物形電解セル(SOEC)は、SOFCと同様の構造を有するものであり、SOFCの逆反応により水素を製造する。以下、これらをまとめて電気化学装置と記す。 Fuel cells are classified into a solid polymer type, a phosphoric acid type, a molten carbonate type, a solid oxide type and the like according to the type of the electrolyte. From the viewpoint of power generation efficiency and the like, a solid oxide fuel cell (SOFC) has attracted attention. SOFCs obtain electric energy by an electrochemical reaction using a solid oxide as an electrolyte. On the other hand, a solid oxide electrolytic cell (SOEC) has a structure similar to that of an SOFC, and produces hydrogen by a reverse reaction of the SOFC. Hereinafter, these are collectively referred to as an electrochemical device.
図7は、電気化学装置の一例を示す断面図である。電気化学装置100は、複数の構成単位110が積層されて構成される。各構成単位110は、セパレータ120、平板型電気化学セル130、およびシール材140を有する。
FIG. 7 is a cross-sectional view illustrating an example of the electrochemical device. The
セパレータ120は、例えば、底部121、壁部122、および流路123を有する。底部121および壁部122は、平板型電気化学セル130を収容する凹部124を形成する。流路123は、壁部122の内部を厚さ方向に貫通する。流路123は、平板型電気化学セル130への反応ガスの供給等に利用される。
The
平板型電気化学セル130は、例えば、電解質部131、空気極132、燃料極133、および支持体134を有する。電解質部131は、反応ガスが透過しないように緻密に形成される。空気極132は、電解質部131の一方の主面上に配置され、周囲に電解質部131を露出させるように形成される。燃料極133および支持体134は、電解質部131の他方の主面上にこの順に配置される。空気極132、燃料極133、および支持体134は、いずれも多孔質に形成される。
The flat
シール材140は、セパレータ120および平板型電気化学セル130とその直上の構成単位110との間に配置されてこれらを接合する。具体的には、電解質部131の露出部分とその直上の構成単位110とを接合する。また、セパレータ120の壁部122の内側部分とその直上の構成単位110とを接合する。
The sealing
セパレータ120および平板型電気化学セル130とその直上の構成単位110とがシール材140により接合されることで、各部における反応ガスの混合が抑制される。すなわち、凹部124の内部における反応ガスの混合が抑制される。具体的には、空気極132に供給されるべき反応ガスと燃料極133に供給されるべき反応ガスとの混合が抑制される。また、流路123と凹部124との間における反応ガスの混合が抑制される。
The
しかしながら、上記構造の場合、シール材140に不具合が発生すると、当該部分を反応ガスが通過して他の反応ガスと混合する。これにより、反応ガスの損失、反応効率の低下が発生する。
However, in the case of the above structure, when a failure occurs in the sealing
本発明が解決しようとする課題は、両主面に供給される反応ガスの混合等を効果的に抑制することができる平板型電気化学セルを提供することである。 The problem to be solved by the present invention is to provide a flat-plate type electrochemical cell which can effectively suppress the mixing of the reaction gases supplied to both main surfaces.
実施形態の平板型電気化学セルは、セル本体および被覆部を有する。セル本体は、電解質部、第1の電極、および第2の電極を有する。第1の電極は、電解質部の一方の主面上に設けられ、燃料極および空気極から選ばれる一方を構成する。第2の電極は、電解質部の他方の主面上に設けられ、燃料極および空気極から選ばれる他方を構成する。被覆部は、反応ガスの透過を抑制するように形成される。被覆部は、第1の部分および第2の部分を有する。第1の部分は、セル本体の側面を覆う。第2の部分は、セル本体の第2の電極側の表面の外縁部を覆う。被覆部の熱膨張係数がセル本体の熱膨張係数以下である。 The plate type electrochemical cell of the embodiment has a cell main body and a coating portion. The cell body has an electrolyte part, a first electrode, and a second electrode. The first electrode is provided on one main surface of the electrolyte part, and constitutes one selected from a fuel electrode and an air electrode. The second electrode is provided on the other main surface of the electrolyte part, and constitutes the other selected from a fuel electrode and an air electrode. The coating is formed so as to suppress the permeation of the reaction gas. The covering has a first portion and a second portion. The first portion covers the side of the cell body. The second portion covers the outer edge of the surface of the cell body on the second electrode side. The thermal expansion coefficient of the covering portion is equal to or less than the thermal expansion coefficient of the cell body.
以下、本発明の実施形態について説明する。
実施形態の平板型電気化学セルは、セル本体および被覆部を有する。Hereinafter, embodiments of the present invention will be described.
The plate type electrochemical cell of the embodiment has a cell main body and a coating portion.
セル本体は、電解質部、第1の電極、および第2の電極を有する。第1の電極は、電解質部の一方の主面上に配置され、電解質部を周囲に露出させるとともに、燃料極および空気極から選ばれる一方を構成する。第2の電極は、電解質部の他方の主面上に設けられ、燃料極および空気極から選ばれる他方を構成する。 The cell body has an electrolyte part, a first electrode, and a second electrode. The first electrode is disposed on one main surface of the electrolyte portion, exposes the electrolyte portion to the periphery, and constitutes one selected from a fuel electrode and an air electrode. The second electrode is provided on the other main surface of the electrolyte part, and constitutes the other selected from a fuel electrode and an air electrode.
被覆部は、反応ガスの透過を抑制するように形成される。被覆部は、第1の部分および第2の部分を有する。第1の部分は、セル本体の側面を覆う。第2の部分は、セル本体の第2の電極側の表面の外縁部を覆う。 The coating is formed so as to suppress the permeation of the reaction gas. The covering has a first portion and a second portion. The first portion covers the side of the cell body. The second portion covers the outer edge of the surface of the cell body on the second electrode side.
以下、セル本体における第1の電極側の表面を上面と記し、反対側である第2の電極側の表面を下面と記して説明する。 Hereinafter, the surface of the cell body on the first electrode side is described as an upper surface, and the surface on the second electrode side, which is the opposite side, is described as a lower surface.
実施形態の平板型電気化学セルによれば、セル本体の側面および下面を覆うように被覆部が設けられることにより、セル本体の側面および下面における反応ガスの通過が抑制される。これにより、セル本体の上下面に供給される反応ガス、すなわち第1の電極に供給される反応ガスと第2の電極に供給される反応ガスの混合等が抑制される。従って、反応ガスの損失、反応効率の低下が抑制される。 According to the flat-plate type electrochemical cell of the embodiment, since the covering portion is provided so as to cover the side surface and the lower surface of the cell main body, the passage of the reaction gas on the side surface and the lower surface of the cell main body is suppressed. This suppresses the reaction gas supplied to the upper and lower surfaces of the cell body, that is, the mixing of the reaction gas supplied to the first electrode and the reaction gas supplied to the second electrode, and the like. Therefore, the loss of the reaction gas and the decrease in the reaction efficiency are suppressed.
(平板型電気化学セルの第1の実施形態)
図1は、本実施形態の平板型電気化学セルを示す断面図である。本実施形態の平板型電気化学セル10は、セル本体20、被覆部30を有する。なお、本実施形態の平板型電気化学セル10は、後述するように被覆部30がセル本体20の電解質部21と一体的に形成されたものである。(First Embodiment of Flat Plate Electrochemical Cell)
FIG. 1 is a cross-sectional view showing the flat-plate type electrochemical cell of the present embodiment. The flat-plate type
セル本体20は、例えば、正方形状の平面形状を有する。なお、セル本体20の平面形状は特に制限されず、円形状、長方形状等でもよい。セル本体20は、例えば、電解質部21、第1の電極22、第2の電極23、および支持体24を有する。
The
第1の電極22は、電解質部21の一方の主面上に配置され、電解質部21を周囲に露出させる。第1の電極22は、燃料極および空気極から選ばれる一方を構成する。
The
第2の電極23は、電解質部21の他方の主面上に配置され、燃料極および空気極から選ばれる他方を構成する。通常、第2の電極23は、電解質部21と同様の大きさを有する。
The
支持体24は、電解質部21、第1の電極22、および第2の電極23を支持するために設けられる。通常、支持体24は、電解質部21、第2の電極23と同様の大きさを有する。
The
第1の電極22、第2の電極23の種類、支持体24の材料等により、セル本体20は以下のような構成を有することができる。
Depending on the types of the
(構成1)
燃料極の材料と同一または類似の材料からなる支持体24上に、第2の電極23としての燃料極、電解質部21、第1の電極22としての空気極が、この順に形成されたもの。
(構成2)
燃料極の材料と異なる材料からなる支持体24上に、第2の電極23としての燃料極、電解質部21、第1の電極22としての空気極が、この順に形成されたもの。
(構成3)
空気極の材料と同一または類似の材料からなる支持体24上に、第2の電極23としての空気極、電解質部21、第1の電極22としての燃料極が、この順に形成されたもの。
(構成4)
空気極の材料と異なる材料からなる支持体24上に、第2の電極23としての空気極、電解質部21、第1の電極22としての燃料極が、この順に形成されたもの。(Configuration 1)
A fuel electrode as a
(Configuration 2)
A fuel electrode as a
(Configuration 3)
An air electrode serving as a
(Configuration 4)
An air electrode serving as a
被覆部30は、電解質部21に一体的に形成されるとともに、反応ガスの透過を抑制するように緻密に形成される。被覆部30は、第1の部分31および第2の部分32を有する。第1の部分31は、セル本体20の側面、具体的には、電解質部21、第2の電極23、および支持体24の側面を覆う。第2の部分32は、セル本体20の下面、例えば、支持体24の表面の外縁部を覆う。
The
被覆部30によれば、セル本体20の側面および下面を覆うことにより、セル本体20の側面および下面における反応ガスの通過を抑制することができる。これにより、セル本体20の上下面に供給される反応ガス、すなわち第1の電極22に供給される反応ガスと第2の電極23に供給される反応ガスの混合等を効果的に抑制することができる。また、電解質部21に一体的に形成されることから、電解質部21との間における反応ガスの通過も効果的に抑制することができる。
According to the covering
電解質部21および被覆部30に覆われる角部25の断面は弧状であることが好ましい。角部25が弧状であると、これを覆う電解質部21および被覆部30の内側も弧状になる。これにより、応力集中による電解質部21および被覆部30の損傷が抑制される。なお、全ての角部25が弧状である必要はない。例えば、上面側の角部25のみが弧状でもよく、下面側の角部25のみが弧状でもよい。また、従来のように全ての角部25が直角状でもよい。
The cross section of the
第1の部分31は、電解質部21よりも厚いことが好ましい。このような場合、第1の部分31の機械的強度が向上して損傷が抑制される。同様に、第2の部分32は、電解質部21よりも厚いことが好ましい。このような場合、第2の部分32の機械的強度が向上して損傷が抑制される。
The
第2の部分32は、不要な反応ガスの通過を抑制する観点からは、セル本体20の下面を広く覆うことが好ましい。しかし、電極有効部26が覆われると反応効率が低下する。このため、第2の部分32は、電極有効部26を覆わないことが好ましい。なお、電極有効部26とは、下面における第1の電極22に相当する部分である。
It is preferable that the
第2の部分32は、内側に角部を有しない枠状、または内側に角部を有する枠状であって当該角部が弧状であることが好ましい。これらの形状によれば、応力集中による第2の部分32の損傷が抑制される。内側部分の形状としては、例えば、図2に示すような円形状、図3に示すような弧状の角部34を有する四角形状が挙げられる。なお、内側部分の形状は、四角形状以外の多角形状でもよい。
It is preferable that the
本実施形態の場合、被覆部30は電解質部21と同一の材料からなることが好ましい。被覆部30が電解質部21と同一の材料からなることにより、電解質部21の形成と同時に被覆部30を一体的に形成することができる。
In the case of the present embodiment, it is preferable that the covering
電解質部21は、公知の電解質材料により構成することができる。このようなものとして、イットリア安定化ジルコニア(YSZ)、スカンジア安定化ジルコニア(ScSZ)、サマリアがドープされたセリア(SDC)、ガドリニアがドープされたセリア(GDC)、イットリアがドープされたセリア(YDC)、ストロンチウムやマグネシウムがドープされたランタンガレート(LSGM)等の酸素イオン導電体、ペロブスカイト型酸化物(SrCeO3等)等のプロトン伝導体、これらの固溶体等が挙げられる。これらの組成比等は特に制限されない。The
燃料極は、公知の燃料極材料により構成することができる。このようなものとして、金属と固体酸化物の混合焼結体(サーメット)が挙げられる。具体的には、Ni−YSZ、Ni−ScSZ、Ni−SDC、Ni−GDC、Ni−YDC等が挙げられる。これらは、Fe、Co、Cu、Mg、Al、Pt、Ru、Au等の成分を含むことができる。 The fuel electrode can be made of a known fuel electrode material. Such a material includes a mixed sintered body (cermet) of a metal and a solid oxide. Specifically, Ni-YSZ, Ni-ScSZ, Ni-SDC, Ni-GDC, Ni-YDC and the like can be mentioned. These can include components such as Fe, Co, Cu, Mg, Al, Pt, Ru, and Au.
空気極は、公知の空気極材料により構成することができる。このようなものとして、LaSrMn酸化物、LaSrCo酸化物、LaSrCoFe酸化物、LaSrFe酸化物、LaSrMnCo酸化物、LaSrMnCr酸化物、LaCoMn酸化物、LaSrCu酸化物、LaSrFeNi酸化物、LaNiFe酸化物、LaBaCo酸化物、LaNiCo酸化物、LaSrAlFe酸化物、LaSrCoNiCu酸化物、LaSrFeNiCu酸化物、LaNi酸化物、GdSrCo酸化物、GdSrMn酸化物、PrCaMn酸化物、PrSrMn酸化物、PrBaCo酸化物、SmSrCo酸化物、NdSmCo酸化物、BiSrCaCu酸化物、BaLaFeCo酸化物、BaSrFeCo酸化物、YSrFeCo酸化物、YCuCoFe酸化物、YBaCu酸化物等が挙げられる。これらの組成比等は特に制限されない。 The air electrode can be made of a known air electrode material. As such, LaSrMn oxide, LaSrCo oxide, LaSrCoFe oxide, LaSrFe oxide, LaSrMnCo oxide, LaSrMnCr oxide, LaCoMn oxide, LaSrCu oxide, LaSrFeNi oxide, LaNiFe oxide, LaBaCo oxide, LaBaCo oxide, LaNiCo oxide, LaSrAlFe oxide, LaSrCoNiCu oxide, LaSrFeNiCu oxide, LaNi oxide, GdSrCo oxide, GdSrMn oxide, PrCaMn oxide, PrSrMn oxide, PrBaCo oxide, SmSrCo oxide, NdSmCo oxide, BiSrCaCu oxide Materials, BaLaFeCo oxide, BaSrFeCo oxide, YSrFeCo oxide, YCuCoFe oxide, YBaCu oxide, and the like. The composition ratio and the like of these are not particularly limited.
空気極は、電解質との混合体でもよい。このようなものとして、上記電解質材料と上記空気極材料との混合体が挙げられる。これらは、Pt、Ru、Au、Ag、Pd等の成分を含むことができる。 The cathode may be a mixture with the electrolyte. Such a material includes a mixture of the electrolyte material and the air electrode material. These can include components such as Pt, Ru, Au, Ag, Pd.
支持体24は、公知の支持材料により構成することができる。通常、金属、セラミックス、これらの混合体等により構成することができる。支持体24が燃料極を支持する場合、燃料極の材料と同一または類似の材料から構成してもよいし、燃料極の材料とは異なる材料から構成してもよい。また、支持体24が空気極を支持する場合、空気極の材料と同一または類似の材料から構成してもよいし、空気極の材料とは異なる材料から構成してもよい。
The
本実施形態の平板型電気化学セル10は、例えば、電解質部21の形成と同時に被覆部30を形成することにより製造することができる。具体的には、支持体24上に第2の電極23を形成した後、電解質部21および被覆部30を同時に形成し、さらに第1の電極22を形成する。被覆部30は、公知の方法により形成することができる。このような方法として、スラリーを塗布する方法、スパッタ法、蒸着法、CVD法、PVD法、イオンプレーティング法、溶射法等が挙げられる。
The flat-plate type
本実施形態の平板型電気化学セル10によれば、特に、被覆部30が電解質部21と一体的に形成されることにより、電解質部21と被覆部30との間における反応ガスの通過を効果的に抑制することができる。
According to the flat-plate type
(平板型電気化学セルの第2の実施形態)
図4は、本実施形態の平板型電気化学セルを示す断面図である。平板型電気化学セル10は、セル本体20、被覆部30を有する。なお、本実施形態の平板型電気化学セル10は、後述するように被覆部30がセル本体20の電解質部21とは別体に形成されたものである。(Second embodiment of flat plate type electrochemical cell)
FIG. 4 is a sectional view showing the flat-plate type electrochemical cell of the present embodiment. The flat-type
セル本体20は、基本的に従来の平板型電気化学セルと同様である。すなわち、セル本体20は、電解質部21、第1の電極22、第2の電極23、および支持体24を有する。
The
第1の電極22は、電解質部21の一方の主面上に配置され、電解質部21を周囲に露出させる。第1の電極22は、燃料極および空気極から選ばれる一方を構成する。
The
第2の電極23は、電解質部21の他方の主面上に設けられ、燃料極および空気極から選ばれる他方を構成する。通常、第2の電極23は、電解質部21と同様の大きさを有する。
The
支持体24は、電解質部21、第1の電極22、および第2の電極23を支持するために設けられる。通常、支持体24は、電解質部21、第2の電極23と同様の大きさを有する。
The
セル本体20は、具体的には、第1の実施形態で例示された(構成1)〜(構成4)を有することができる。また、セル本体20は、第1の実施形態で例示されたような材料から構成することができる。
The cell
被覆部30は、電解質部21とは別体に形成される。被覆部30は、例えば、第1の部分31、第2の部分32、および第3の部分33を有する。第1の部分31は、セル本体20の側面、具体的には、電解質部21、第2の電極23、および支持体24の側面を覆う。第2の部分32は、セル本体20の下面、例えば、支持体24の表面の外縁部を覆う。第3の部分33は、セル本体20の上面、具体的には電解質部21の表面の外縁部を覆う。
The covering
なお、第3の部分33は、必ずしも設けられる必要はない。この場合、電解質部21は、少なくとも下面側の側面が覆われていればよい。少なくとも下面側の側面が覆われることで、電解質部21と被覆部30とが連続したものとなる。すなわち、緻密な材料が連続することから、反応ガスの通過が抑制される。電解質部21は、下面側から上面側までの側面全体が覆われることが好ましい。
Note that the
被覆部30によれば、セル本体20の側面および下面を覆うことにより、セル本体20の側面および下面における反応ガスの通過を抑制することができる。さらに、電解質部21とは別体に形成されることから、セル本体20として従来の平板型電気化学セルを使用することができる。また、被覆部30の材料に制限が少なくなり、種々の材料を使用することができる。
According to the covering
なお、被覆部30が電解質部21と別体に形成された場合、一体的に形成されたときに比べて、これらの間を反応ガスが通過しやすくなる。しかし、第3の部分33が設けられることにより、このような反応ガスの通過も抑制することができる。
When the covering
被覆部30に覆われる角部25の断面は弧状であることが好ましい。角部25が弧状であると、これを覆う被覆部30の内側も弧状になる。これにより、応力集中による被覆部30の損傷が抑制される。なお、全ての角部25が弧状である必要はない。例えば、上面側の角部25のみが弧状でもよく、下面側の角部25のみが弧状でもよい。また、従来のように全ての角部25が直角状でもよい。
It is preferable that the cross section of the
第1の部分31、第2の部分32の厚さは、第1の実施形態と同様にすることができる。また、第2の部分32の平面形状等は、第1の実施形態と同様にすることができる。
The thickness of the
被覆部30の材料は、電解質部21の材料と同一でも異なってもよい。電解質部21の材料と異なる場合、電解質でもよいし、電解質以外でもよい。電解質としては、例えば、第1の実施形態に例示されたものが挙げられる。被覆部30は、運転温度において緻密な構造を得やすいことから、安定化ジルコニア、ガラス、釉薬等を含むことが好ましい。
The material of the covering
ここで、被覆部30の熱膨張係数がセル本体20の熱膨張係数よりも小さい場合、高温での運転中にセル本体20に圧縮応力が付加され、当該セル本体20の強度が向上する。また、被覆部30の熱膨張係数がセル本体20の熱膨張係数と同等である場合、昇温中および高温での運転中にセル本体20に圧縮応力が付加されず、当該セル本体20の信頼性が向上する。
Here, when the thermal expansion coefficient of the covering
上記理由から、セル本体20に求められる特性に応じて、被覆部30の熱膨張係数を適宜調整することが好ましい。熱膨張係数は、材料の選択により調整することができる。なお、セル本体20の熱膨張係数は、例えば、セル本体20における体積での割合が最も高い部材の熱膨張係数とすることができる。
For the above reasons, it is preferable to appropriately adjust the coefficient of thermal expansion of the covering
本実施形態の平板型電気化学セル10は、例えば、セル本体20を製造した後、被覆部30を形成することにより製造することができる。セル本体20は、従来の平板型電気化学セルと同様にして製造することができる。被覆部30は、公知の方法により形成することができる。このような方法として、スラリーを塗布する方法、スパッタ法、蒸着法、CVD法、PVD法、イオンプレーティング法、溶射法等が挙げられる。
The flat-plate type
本実施形態の平板型電気化学セル10によれば、被覆部30が電解質部21と別体に形成されることから、セル本体20に従来の平板型電気化学セルを使用することができる。また、被覆部30の材料に制限が少ないことから、種々の材料を使用することができる。
According to the flat-plate type
(電気化学装置の第1の実施形態)
図5は、本実施形態の電気化学装置を示した断面図である。本実施形態の電気化学装置40は、複数の構成単位50が積層されて構成されている。構成単位50は、平板型電気化学セル10、セパレータ60、シール材70、およびシール材80を有する。(First Embodiment of Electrochemical Device)
FIG. 5 is a cross-sectional view illustrating the electrochemical device of the present embodiment. The
平板型電気化学セル10は、図1に示される第1の実施形態の平板型電気化学セルである。なお、図示しないが、平板型電気化学セル10の上面側および下面側にはそれぞれ集電材が配置されている。これらの集電材を介して、平板型電気化学セル10とセパレータ60とが電気的に接続される。
The flat
セパレータ60は、例えば、底部61、壁部62、および流路63を有する。底部61および壁部62は、平板型電気化学セル10を収容する凹部64を形成する。流路63は、壁部62の内部を厚さ方向に貫通する。流路63は、平板型電気化学セル10への反応ガスの供給等に利用される。
The
シール材70は、平板型電気化学セル10およびセパレータ60とその直上の構成単位50との間に配置されてこれらを接合する。具体的には、電解質部131および被覆部30とその直上の構成単位50とを接合する。また、壁部62の内側部分とその直上の構成単位50とを接合する。
The sealing
シール材80は、平板型電気化学セル10とその直下のセパレータ60との間に配置されてこれらを接合する。具体的には、被覆部30とその直下のセパレータ60とを接合する。
The sealing
固体酸化物型燃料電池(SOFC)として使用する場合、流路63を介して各構成単位50に反応ガスが供給される。例えば、反応ガスとして水素ガスが燃料極に供給され、他の反応ガスとして空気ガスが空気極に供給される。これにより、各構成単位50において発電反応が行われる。
When used as a solid oxide fuel cell (SOFC), a reaction gas is supplied to each
固体酸化物型電解セル(SOEC)として使用する場合、例えば、燃料極に反応ガスとして水蒸気ガスが供給される。これにより、各構成単位50において電解反応が行われる。
When used as a solid oxide electrolytic cell (SOEC), for example, steam gas is supplied as a reaction gas to a fuel electrode. Thereby, an electrolytic reaction is performed in each
本実施形態の電気化学装置40は、平板型電気化学セル10の上面側がシール材70により接合されるとともに、下面側がシール材80で接合される。これにより、セル本体20の上下面に供給される反応ガス、すなわち第1の電極22に供給される反応ガスと第2の電極23に供給される反応ガスの混合等が効果的に抑制される。
In the
例えば、シール材70に不具合が発生した場合、第1の電極22に供給される反応ガスがシール材70を通過することがある。このようなときでも、セル本体20の側面が被覆部30により覆われていることで、上記反応ガスが側面を通して第2の電極23側に侵入することが抑制される。
For example, when a failure occurs in the sealing
また、セル本体20の下面が被覆部30により覆われるとともに、シール材80で接合されていることから、上記反応ガスが下面を通して侵入することも抑制される。結果として、セル本体20の上下面に供給される反応ガス、すなわち第1の電極22に供給される反応ガスと第2の電極23に供給される反応ガスの混合が抑制される。
In addition, since the lower surface of the
(電気化学装置の第2の実施形態)
図6は、本実施形態の電気化学装置を示した断面図である。本実施形態の電気化学装置40は、複数の構成単位50が積層されて構成されている。構成単位50は、平板型電気化学セル10、セパレータ60、シール材70、およびシール材80を有する。(Second embodiment of electrochemical device)
FIG. 6 is a sectional view showing the electrochemical device of the present embodiment. The
本実施形態の電気化学装置40は、セパレータ60の構成が異なる。セパレータ60は、その壁部62の内面と平板型電気化学セル10の側面とにより流路63を形成する。すなわち、壁部62は、内部に流路63を有しない。
The
本実施形態の電気化学装置40は、平板型電気化学セル10を流路63の形成に利用する。平板型電気化学セル10の側面は被覆部30により覆われていることから、反応ガスの通過が抑制され、流路63の形成に利用することができる。
The
本実施形態の電気化学装置40によれば、流路63の形成に平板型電気化学セル10の側面を利用することにより、セパレータ60の壁部62を薄くすることができる。結果として、装置全体を小型化することができる。
According to the
上記した少なくともひとつの実施形態によれば、両主面に供給される反応ガスの混合等を効果的に抑制することができる。 According to at least one embodiment described above, it is possible to effectively suppress the mixing of the reaction gases supplied to both main surfaces.
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、例として提示したものであり、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。 While some embodiments of the present invention have been described above, these embodiments have been presented by way of example only, and are not intended to limit the scope of the inventions. These new embodiments can be implemented in other various forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the spirit of the invention. These embodiments and their modifications are included in the scope and gist of the invention, and are also included in the invention described in the claims and their equivalents.
10…平板型電気化学セル、20…セル本体、21…電解質部、22…第1の電極、23…第2の電極、24…支持体、25…角部、26…電極有効部、30…被覆部、31…第1の部分、32…第2の部分、33…第3の部分、34…角部、40…電気化学装置、50…構成単位、60…セパレータ、61…底部、62…壁部、63…流路、64…凹部、70…シール材、80…シール材。
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記セル本体の側面を覆う第1の部分、および前記セル本体の前記第2の電極側の表面の外縁部を覆う第2の部分を有し、反応ガスの透過を抑制するように形成された被覆部と、
を有し、
前記被覆部の熱膨張係数が前記セル本体の熱膨張係数以下である
平板型電気化学セル。 An electrolyte portion, a first electrode provided on one main surface of the electrolyte portion and constituting one selected from a fuel electrode and an air electrode, and the fuel electrode provided on the other main surface of the electrolyte portion. And a second electrode constituting the other electrode selected from the air electrode,
A first portion that covers a side surface of the cell body; and a second portion that covers an outer edge of a surface of the cell body on the second electrode side, and is formed so as to suppress permeation of a reaction gas. A coating part;
Have a,
A flat electrochemical cell wherein the coefficient of thermal expansion of the covering portion is equal to or less than the coefficient of thermal expansion of the cell body .
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