JP6862534B2 - Electrochemical cell - Google Patents
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Description
本実施形態は、電気化学セルに関する。 The present embodiment relates to an electrochemical cell.
電気化学セルは、例えば、700〜1000℃の高温条件下において、還元剤と酸化剤との反応エネルギーを電気として取り出す固体酸化物形燃料電池(Solid Oxide Fuel Cell:SOFC)として機能する。一方、水蒸気などの電気分解を行う場合には、電気化学セルは、SOFCにおける反応の逆反応を動作原理とし、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固体酸化物形電解セル(Solid Oxide Electrolysis Cell:SOEC)として機能する。 The electrochemical cell functions as a solid oxide fuel cell (SOFC) that extracts the reaction energy of the reducing agent and the oxidizing agent as electricity under high temperature conditions of, for example, 700 to 1000 ° C. On the other hand, when electrolyzing steam or the like, the electrochemical cell obtains hydrogen and oxygen by electrolyzing high-temperature steam through an electrolyte membrane based on the reverse reaction of the reaction in SOFC. It functions as a solid oxide electrolysis cell (SOEC).
この電気化学セルは、例えば、電解反応を行う電解セルと、この電解セルと上下に接する集電材と、電解セル及び集電体を覆うセパレータと、各接合面のリークを防ぐためのシール材などと、を備えて構成されている。また、電気化学セルを積層することでスタック化が可能であり、例えばリークを防ぐために、スタック化の際にボルト等で締め付け固定される。ところが、電解セルは一般的にセラミックス系材料であり、この締め付け固定などにより、曲げ応力等がかかり、電解セルが変形してしまう恐れがある。 The electrochemical cell includes, for example, an electrolytic cell that performs an electrolytic reaction, a current collector that is in contact with the electrolytic cell vertically, a separator that covers the electrolytic cell and the current collector, and a sealing material that prevents leakage from each joint surface. And is configured with. Further, stacking is possible by stacking electrochemical cells. For example, in order to prevent leakage, they are tightened and fixed with bolts or the like at the time of stacking. However, the electrolytic cell is generally a ceramic material, and there is a risk that the electrolytic cell will be deformed due to bending stress or the like due to this tightening and fixing.
本発明が解決しようとする課題は、電解セルの変形抑制が可能な電気化学セルを提供することである。 An object to be solved by the present invention is to provide an electrochemical cell capable of suppressing deformation of an electrolytic cell.
本実施形態に係る電気化学セルは、電解質膜、当該電解質膜の一方の面に設けられた酸素極と、当該電解質膜の他方の面に設けられた水素極とを少なくとも有する平板状の電解セルと、前記電解セルよりも硬度が低い保持材であって、前記電解セルの周縁領域の少なくとも一部を支持し、前記電解セルを保持する保持材と、前記酸素極に供給される酸化剤ガスと前記水素極に供給される還元剤ガスとを分配するセパレータであって、前記保持材を介して電解セルを支持すると共に、当該酸素極及び当該水素極それぞれに電気的に接続されるセパレータと、を備える。 The electrochemical cell according to the present embodiment is a flat plate-shaped electrolytic cell having at least an electrolyte membrane, an oxygen electrode provided on one surface of the electrolyte membrane, and a hydrogen electrode provided on the other surface of the electrolyte membrane. A holding material having a hardness lower than that of the electrolytic cell, supporting at least a part of the peripheral region of the electrolytic cell and holding the electrolytic cell, and an oxidant gas supplied to the oxygen electrode. A separator that distributes the reducing agent gas supplied to the hydrogen electrode and the separator that supports the electrolytic cell via the holding material and is electrically connected to the oxygen electrode and the hydrogen electrode, respectively. , Equipped with.
本発明の効果は、電解セルの変形を抑制することができる。 The effect of the present invention is that the deformation of the electrolytic cell can be suppressed.
以下、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。本実施形態は、本発明を限定するものではない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. The present embodiment is not limited to the present invention.
(第1実施形態)
第1実施形態に係る電気化学セルは、電解セルよりも硬度が低い保持材を介して電解セルを支持することで、曲げ応力による電解セルの変形抑制を図ったものである。より詳しく、以下に説明する。(First Embodiment)
The electrochemical cell according to the first embodiment is intended to suppress deformation of the electrolytic cell due to bending stress by supporting the electrolytic cell via a holding material having a hardness lower than that of the electrolytic cell. More details will be given below.
まず、図1及び図2に基づき、本実施形態に係る電気化学セル1の全体構成を説明する。
First, the overall configuration of the
図1は、本実施形態に係る電気化学セル1の構成を示す模式図であり、左図は、電気化学セル1を構成する構成部材を示す図であり、右図は、構成部材を積層した電気化学セル1を示す図である。この図1に示すように、本実施形態に係る電気化学セル1は、単位セル100と、第1セパレータ200aと、第2セパレータ200bと、水素極側の集電材300と、酸素極側の集電材400と、を備えて構成される。本実施形態に係る電気化学セル1は、積層することでスタック化し、出力を増加させることが可能である。或いは、積層せずに、単一で使用することも可能である。
FIG. 1 is a schematic view showing the configuration of the
図2は、第1実施形態に係る単位セル100の構成を示す模式図であり、左図は、単位セル100を構成する構成部材を示す図であり、右図は、構成部材を積層した単位セル100を示す図である。
FIG. 2 is a schematic view showing the configuration of the
図2の左図に示すように、第1実施形態に係る単位セル100は、電解セル102と、第1保持材104aと、第2保持材104bと、第1シール材106と、第2シール材108とを、備えて構成されている。
As shown in the left figure of FIG. 2, the
すなわち、本実施形態に係る電気化学セル1は、電解セル102と、第1保持材104aと、第2保持材104bと、第1シール材106と、第2シール材108と、第1セパレータ200aと、第2セパレータ200bと、水素極側の集電材300と、酸素極側の集電材400とを、備えて構成されている。なお、第1シール材106は、絶縁体でもよく、或いはシール性と絶縁性を持った材料でもよい。
That is, the
再び図1に示すように、単位セル100は、例えば、600〜1000℃の高温条件下において、酸素極側に供給される酸化剤ガス(O2)と水素極側に供給される還元剤ガス(H2)を用いて発電する。発電した電力は外部負荷に供給される。このように単位セル100は、固体酸化物形燃料電池(Solid Oxide Fuel Cell:SOFC)として機能する。
一方、水蒸気などの電気分解を行う場合には、外部負荷に代えて外部電源が接続され、発電時の逆反応が進行する。すなわち、単位セル100は、上記したSOFCにおける反応の逆反応を動作原理とし、固体酸化物形電解セル102(Solid Oxide Electrolysis Cell:SOEC)としても機能する。なお、単位セル100は、SOFCまたはSOECとしてのみ機能するものでもよい。As shown in FIG. 1 again, the
On the other hand, when electrolyzing water vapor or the like, an external power source is connected instead of the external load, and a reverse reaction during power generation proceeds. That is, the
第1セパレータ200aと、第2セパレータ200bとは、後述する絶縁体とシールド材とを介して組み合わされ、セパレータ200として構成される。このため、第1セパレータ200aと、第2セパレータ200bとは絶縁状態である。また、セパレータ200は、シールド材により気密性が保たれ、水素マニュピュレ−202、及び酸素マニュピュレ−タ204以外からは、ガスが排出されないように構成されている。すなわち、セパレータ200は、酸素極側に供給される酸化剤ガス(O2)と水素極側に供給される還元剤ガス(H2)とを分配する。例えば、水素マニュピュレ−タ202を介して供給される還元剤ガス(H2)は、単位セル100の水素極側に供給され、酸素マニュピュレ−タ204を介して供給される酸化剤ガス(O2)は、単位セル100の酸素極側に供給される。The
水素極側の第1セパレータ200aは、水素極側の集電材300を配置し、その上に単位セル100を配置する。さらに、単位セル100の酸素極側に酸素極側の集電材400を配置し、第2セパレータ200bを配置する。セパレータの材質などについては特に問わず、動作温度である600〜1000℃の温度域でも導電性があり、さらには、単位セル100と熱膨張係数が近いものが望ましい。
In the
水素極側の集電材300は、例えばNi金属等であり、単位セル100の水素極と第1セパレータ200aとを電気的に接続する。酸素極側の集電材400も水素極側の集電材300と同等の金属であり、単位セル100の酸素極と第2セパレータ200bとを電気的に接続する。
The
再び図2に戻り、電解セル102は、電解反応を行う。この電解セル102は、例えば電解質膜と、電解質膜の一方の面に設けられる酸素極と、電解質膜の他方の面に設けられる水素極と、水素極の電解質膜側とは反対側の面に設けられる水素極多孔質基材とを備え、これらが積層されたものである。すなわち、本実施形態に係る電解セル102は、電解質膜と、電解質膜の一方の面に設けられた酸素極と、電解質膜の他方の面に設けられた水素極とを少なくとも有する矩形の平板状セルである。また、酸素極の大きさは電解質膜よりも小さく、電解質膜の外周には酸素極で覆われていない部分が存在する。なお、平板状セルの形状は矩形に限定されず、丸い形状や、五角形などの多角形でもよい。
Returning to FIG. 2 again, the
電解セル102は、例えば、600〜1000℃の高温条件下において、発電時には、酸素極で酸素が解離して酸素イオンを生じる。この酸素イオンが、電解質膜を通って水素極へ移動し、水素極で、酸素イオンと水素とが反応して水が生成する。このときに生じた電子が取り出されて、外部負荷で消費される。一方、水蒸気などの電気分解を行う場合には、外部負荷に代えて外部電源が接続され、発電時の逆反応が進行する。すなわち、電解セル102に外部電源から供給された電力により、水素極で、供給された水蒸気(水)が水素と酸素イオンに分解され、水素が放出される。
In the
第1保持材104aと、第2保持材104bとは、端部が圧着され、保持材104として構成される。すなわち、保持材104は、電解セル102よりも硬度が低く、電解セル102を保持する。第1保持材104a、及び第2保持材104bは、例えば金属板で構成されている。第1保持材104aは、第1開口105aを有している。この第1開口105aを介して電解セル102の水素極と、水素極側の集電材300(図1)が電気的に接続される。これにより、電解セル102の水素極、水素極側の集電材300、及び第1セパレータ200aが電気的に接続される。一方で、第2保持材104bは、第2開口105bを有している。この第2開口105bを介して電解セル102の酸素極と、酸素極側の集電材400(図1)が電気的に接続される。これにより、電解セル102の酸素極、酸素極側の集電材400、及び第2セパレータ200bが電気的に接続される。
The ends of the
第1保持材104a及び第2保持材104bの対向する面は平面状であり、電解セル102の上下を挟みこみ、第1保持材104a及び第2保持材104bの端部を圧着した圧着端部で固定される。
The facing surfaces of the
第1シール材106は、開口107を有し、第1保持材104a及び第2保持材104bの対向する面の間に配置され、第1保持材104a及び第2保持材104bの周辺部を密封する。第1シール材106は、特に材質は問わないが、電気的な絶縁性が高いものが望ましい。第1シール材106は、例えば、アルミナ、ジルコニア、シリカ、少なくともこれらが含まれる材料、などで構成される。なお、本実施形態では、第1シール材106は、矩形のリング状に形成されるが、形状についてはこれに限らない。例えば、第1保持材104a及び第2保持材104bの周辺部を密封する形状であれば、他の形状でもよい。このように、第1保持材104a及び第2保持材104bの周辺部は、第1シール材106を介して圧着されている。
The
これらのことから分かるように、圧着端部でリークを止める為の第1シール材106を設け、シールを行うこととした。これにより、電解セル102にシールのための過剰な圧縮応力がかかることを防ぐとともに、面圧不均一等の影響で電解セル102に曲げ応力がかかった場合、電解セル102よりもたわみやすい保持材104が変形し、電解セル102が変形することを防ぐことができる。
As can be seen from these facts, it was decided to provide a
第2シール材108は、開口109を有し、本実施形態では電解セル102の酸素極側の面と、保持材104の間に設けられ、酸素極側の面と保持材104の間を密封する。第2シール材108も第1シール材106と同等の材料で構成されている。なお、第2シール材108は、電解セル102の燃料極側の面と、保持材104の間にも配置してよい。すなわち、第2シール材108は、酸素極側の面、及び燃料極側の面の内の少なくとも一方の面と保持材104の間を密封する。第2シール材108も第1シール材106と同等の材料であり、例えば、アルミナ、ジルコニア、シリカ、少なくともこれらが含まれる材料、などで構成される。なお、本実施形態では、第2シール材108は、矩形のリング状に形成されるが、形状についてはこれに限らない。酸素極側の面、及び燃料極側の面の内の少なくとも一方の面と保持材104の間を密封する形状であれば、他の形状でもよい。
The
図3は、単位セル100の構成を示す図であり、図3(a)は、上面図であり、右半分は第1保持材104aを除いた図であり、図3(b)の右半分は、A−A’断面図である。この図3に示すように、電解セル102は、電解セル102の周縁領域の少なくとも一部を保持材104に挟さまれ保持されている。また、圧着端部は、電解セル102の側面の外周に支持部1040を有し、セパレータ200a、200b(図1)はこの支持部1040を支持する。このように、セパレータ200a、200bが保持材104を支持する際に、保持材104が介在することで、電解セル102に対して、直接的に圧力がかからないように構成されている。
3A and 3B are views showing the configuration of the
これらから分かるようにセパレータセパレータ200a、200b間に圧力がかかっても、電解セル102に直接的に圧力がかからないように構成されている。また、応力が単位セル100にかかっても、電解セル102よりも硬度の低い保持材104が介在し、電解セル102の損傷が抑制される。
As can be seen from these, even if pressure is applied between the
図4は、図3の丸枠内で示した構成を拡大して示す図であり、図4(a)は、単位セル100を構成する構成部材を示す図であり、図3(b)は、構成後の単位セル100を示す図である。この図に示すように、第1シール材106及び第2シール材108は、圧縮され、配置された面間を密封している。これにより、酸素極側の面から酸素ガスを含むガスが水素極側に流入することが防がれている。同様に、水素極側の面から水素ガスを含むガスが酸素極側に流入することが防がれている。
4A and 4B are enlarged views of the configuration shown in the round frame of FIG. 3, FIG. 4A is a diagram showing constituent members constituting the
なお、本実施形態に係る第1保持材104aは、第1保持材104aの下面と、支持部1040の下面に段差を設けているが、これに限定されず、1保持材104aの下面と支持部1040の下面とを面一に構成してもよい。また、第1保持材104aの下面と、支持部1040の下面に段差を設ける場合には、第2保持材104bの上面と支持部1040の上面とを面一に構成してもよい。
The
図5は、第1実施形態に係る電気化学セル1の構成図であり、図5(a)は、電気化学セル1の上面図であり、第2セパレータ200b、酸素極側の集電材400、及びセパレータ間の絶縁体114、第4シール材116を除いた状態の図であり、図5(b)は、電気化学セル1のB−B’断面図である。この図5(a)に示すように、保持材104の支持部1040(図4)の上面に絶縁体110及び第3シール材112が配置されている。
FIG. 5 is a block diagram of the
また、この図5(b)に示すように、第1セパレータ200a及び第2セパレータ200b間には、絶縁体114と第4シール材116が配置されている。さらにまた、第1セパレータ200aは、第1保持材104aの第1開口105aを介して水素極と電気的に接続され、第2セパレータ200bは、第2保持材104bの第2開口105bを介して酸素極と電気的に接続されている。
Further, as shown in FIG. 5B, an
図6は、図5(b)の枠内を拡大した図である。この図6に示すように第1セパレータ200a及び第2セパレータ200b間は、絶縁体114と第4シール材116とを介して組み合わされている。また、保持材104の支持部1040とセパレータ200a、200bとの間にも絶縁体110及びシール材112が配置されている。このように、第1セパレータ200a及び第2セパレータ200b間は、絶縁されるとともに、気密性が保たれるように構成されている。なお、本実施形態では、気密性と絶縁性を増すため、保持材104の支持部1040とセパレータ200aとの間にも絶縁体110及びシール材112が配置されているが、これに限定されず、支持部1040とセパレータ200aとの間の絶縁体110及びシール材112は配置しなくともよい。シール材108と、支持部1040とセパレータ200bとの間の絶縁体110及びシール材112により、気密性が保たれるためである。
FIG. 6 is an enlarged view of the inside of the frame of FIG. 5 (b). As shown in FIG. 6, the
絶縁体110、114については、特に材質は問わず、電気的な絶縁性が高いものが望ましい。材質は例えば、アルミナ、ジルコニア、シリカ、少なくともこれらが含まれる材料、などが挙げられる。また、形状についても特に問わない。密度については、緻密なものが望ましいが、多孔質でも構わない。また、シール材と同じ材質のものを用いてもよい。
The
このように、電気化学セル1は、電解セル102と、電解セル102の上下を挟みこみ、端部を圧着した圧着端部で固定された薄い金属板の保持材104と、電解セル102に通電を行う集電材300、400と、それらを覆うセパレータ200a、200bと、各所のリークを防ぐためのシール材106、108、112、116と、セパレータ間の導通を防ぐための絶縁体110、114を積層して構成されている。なお、シール材は保持材104間、および、保持材104と電解セル102間だけでなく、電解セル102の側面に配置しても良い。なお、保持材104a、104b間にはシール材だけでなく、絶縁体を挟んでもよい。なお、シール材106、108、112、116をシール性と絶縁性を持った材料で構成してもよく、同様に絶縁体110、114をシール性と絶縁性を持った材料で構成してもよい。
In this way, the
以上のように、本実施形態よれば、電気化学セル1は、電解セル102よりも硬度が低い保持材104を介して電解セル102を支持することとした。これにより、電気化学セル1に曲げ応力が生じても、保持材104が応力を吸収することで、電解セル102の変形を抑制できる。
As described above, according to the present embodiment, the
(変形例)
第1実施形態に係る電気化学セル1は、第1保持材104a及び第2保持材104bの対向する面の間に第1シール材106を配置し、電解セル102の酸素極側の面、及び電解セル102の燃料極側の面の内の少なくとも一方の面と、保持材104の間に第2シール材108を配置した。本変形例では、第1シール材106、第2シール材108をシール接着剤とすることで相違する。電気化学セル1の構成は、第1実施形態と同等であるので、説明を省略する。(Modification example)
In the
シール接着剤は、ガラスシートやセラミックス系接着剤等で構成される。例えば、電解セル102を保持材104で挟み込む際に、ガラス遷移点を超える高温でシール接着剤を溶融させ、第1保持材104a及び第2保持材104bを接着できる。なお、シール接着剤には、接着性を向上させるためにセラミックス製のフィラー等を混入しても良い。
The seal adhesive is composed of a glass sheet, a ceramic adhesive, or the like. For example, when the
本変形例によれば、第1保持材104a及び第2保持材104bの対向する面の間にシール接着剤を配置することとした。これにより、第1保持材104a及び第2保持材104b間の接着力を向上可能である。このため、より確実にセル保持第1保持材104a及び第2保持材104bを接着することが可能になるとともに、電気化学セル1の製造時に電解セルの周囲に圧縮応力をかけることを避け、電解セルが変形する可能性を下げることができる。
According to this modification, the seal adhesive is arranged between the facing surfaces of the
(第2実施形態)
第1実施形態に係る保持材104の支持部1040は平板状に構成されていたのに対し、第2実施形態に係る保持材104の支持部1040は、波状に構成されることで相違する。(Second Embodiment)
The
図7は、第2実施形態に係る単位セル100の構成を示す図であり、図7(a)は、底面図であり、図7(b)の右半分は、C−C’断面図である。第1実施形態と同等の構成には、同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
7A and 7B are views showing the configuration of the
この図7に示すように、保持材104における圧着端部の支持部1040を波状に構成している。すなわち、支持部1040は、水素極側に尖った突起状の形状をしている。このように、ガスの通過する経路が長くなることで圧力損失が増加し、シール性を向上させることができる。これにより、必要な平均面圧を低下させ、単位セル100が変形する可能性を低減させることが可能である。なお、本実施形態では、支持部1040は、水素極側に尖った突起状の形状をしているが、これに限定されず、支持部1040を、酸素極側に尖った突起状の形状に構成してもよい。
As shown in FIG. 7, the
本実施形態によれば、保持材104とセパレータ間に設けたシール材を支持部1040の突起形状で抑えることとした。これにより、局所的に面圧を高めてシール材の圧縮度を向上させることが可能であり、ガス漏洩の可能性をより低下できる。また、支持部1040は、水素極側に尖った突起状の形状をしているので、水素還元剤の漏洩の可能性をより低下させることができる。
According to this embodiment, the sealing material provided between the holding material 104 and the separator is suppressed by the protruding shape of the
(第3実施形態)
第1実施形態では、第1セパレータ200a上に、単位セル100を配置していたが、本実施形態では、位置決めピン206を介して単位セル100を第1セパレータ200a上に、配置することで相違する。(Third Embodiment)
In the first embodiment, the
図8は、第3実施形態に係る電気化学セル1の構成図であり、図8(a)は、電気化学セル1の上面図であり、第2セパレータ200b、酸素極側の集電材400、セパレータ間の絶縁体114及び第4シール材116を除いた状態の図であり、図8(b)は、D−D’断面図である。
FIG. 8 is a block diagram of the
第1実施形態と同等の構成には、同一の符号を付し、重複する説明は省略する。保持材104の端部に設置位置固定用の位置決めピン穴117を設けている。また、第1セパレータ200aに位置決めピン206を設けている。すなわち、保持材104は、端部に位置決めピン206に対応する位置決めピン穴117を有する。
The same reference numerals are given to the configurations equivalent to those of the first embodiment, and duplicate description will be omitted. A
本実施例によれば、位置決めピン206を介して単位セル100を第1セパレータ200a上に、配置することとした。これにより、単位セル100の位置が位置決めピン206及び位置決めピン穴117を介して、一定の箇所に収まるため、位置ずれによる応力の不均一を防ぐことが可能になり、単位セル100が変形することを防ぐことができる。
According to this embodiment, the
(第4実施形態)
第1実施形態では、第1セパレータ200a上に、単位セル100を配置していたが、本実施形態では、位置決め台座208を介して単位セル100を第1セパレータ200a上に、配置することで相違する。(Fourth Embodiment)
In the first embodiment, the
図9は、第4実施形態に係る電気化学セル1の構成図であり、図9(a)は、電気化学セル1の上面図であり、第2セパレータ200b、酸素極側の集電材400、セパレータ間の絶縁体114及び第4シール材116を除いた状態を示す図であり、図9(b)は、E−E’断面図である。第1実施形態と同等の構成には、同一の符号を付し、重複する説明は省略する。保持材104の端部に位置固定用の切欠き118を設けている。また、第1セパレータ200aに位置決め台座208を設けている。すなわち、保持材104は、端部に位置決め台座208に対応する切欠き118を有する。
9 is a block diagram of the
本実施例によれば、位置決め台座208を介して単位セル100を第1セパレータ200a上に、配置することとした。これにより、単位セル100の位置が位置決め台座208及び切欠き118を介して、一定の箇所に収まるため、位置ずれによる応力の不均一を防ぐことが可能になり、単位セル100が変形することを防ぐことができる。
According to this embodiment, the
(第5実施形態)
第1実施形態では、電解セル102と保持材104の間に第2シールド材を配置していたが、本実施形態では、更に保持材104にガスシールドのためのガス経路122を設けていることで相違する。(Fifth Embodiment)
In the first embodiment, the second shield material is arranged between the
図10は、単位セル100の構成を示す図であり、図10(a)は、底面図であり、図10(b)のは、F−F’断面図である。第1実施形態と同等の構成には、同一の符号を付し、重複する説明は省略する。この図10に示すように、保持材104の上流側にガス侵入穴120を設け、ガス経路122を設けている。
10A and 10B are views showing the configuration of the
本実施例によれば、保持材104にガスシールドのためのガス経路122を設けることとした。これにより、上流側の高圧のガスが第1保持材104aと第2保持材104bとの間などの単位セル100の隙間に充填され、下流部で発生する低圧なガスがこの領域に侵入しにくくなり、発生した水素ガス、酸素ガスの漏えいを防ぐことができる。
According to this embodiment, the holding material 104 is provided with a
Claims (7)
前記電解セルよりも硬度が低い第1保持材と、前記電解セルよりも硬度が低い第2保持材で構成される保持材あって、前記第1保持材及び前記第2保持材の対向する平面状面で前記電解セルの周縁領域の少なくとも一部の上下を挟みこみ、前記第1保持材及び前記第2保持材の端部を圧着した圧着端部で固定される保持材と、
アルミナ、ジルコニア、及びシリカの内の少なくともいずれかが含まれる材料で構成され、前記圧着端部間に設けられた第1シール材と、
前記電解セルの前記周縁領域の少なくとも一部と前記保持材の間に設けられた第2シール材であって、前記アルミナ、前記ジルコニア、及び前記シリカの内の少なくともいずれかが含まれる材料で構成される第2シール材と、
前記酸素極に供給される酸化剤ガスと前記水素極に供給される還元剤ガスとを分配するセパレータであって、前記圧着端部において前記電解セルの側面の外周に形成された支持部の上下を挟みこみ、前記電解セルを支持すると共に、当該酸素極及び当該水素極それぞれに電気的に接続されるセパレータと、
を備える電気化学セル。 An electrolyte membrane, a flat plate-shaped electrolytic cell having at least an oxygen electrode provided on one surface of the electrolyte membrane and a hydrogen electrode provided on the other surface of the electrolyte membrane.
There is a holding material composed of a first holding material having a hardness lower than that of the electrolytic cell and a second holding material having a hardness lower than that of the electrolytic cell, and the planes of the first holding material and the second holding material facing each other. A holding material that sandwiches at least a part of the peripheral region of the electrolytic cell with a surface and is fixed by a crimping end portion in which the ends of the first holding material and the second holding material are crimped.
A first sealing material composed of a material containing at least one of alumina, zirconia, and silica, and provided between the pressure-bonded ends.
A second sealing material provided between at least a part of the peripheral region of the electrolytic cell and the holding material, which is composed of a material containing at least one of the alumina, the zirconia, and the silica. The second sealing material to be made and
A separator that distributes the oxidant gas supplied to the oxygen electrode and the reducing agent gas supplied to the hydrogen electrode, and is above and below the support portion formed on the outer periphery of the side surface of the electrolytic cell at the crimping end portion. A separator that supports the electrolytic cell and is electrically connected to the oxygen electrode and the hydrogen electrode, respectively.
An electrochemical cell equipped with.
前記セパレータは、第1開口を介して前記水素極と電気的に接続され、第2開口を介して前記酸素極と電気的の接続される請求項1に記載の電気化学セル。 The first holding material has a first opening, and the second holding material has a second opening.
The electrochemical cell according to claim 1, wherein the separator is electrically connected to the hydrogen electrode through the first opening and electrically connected to the oxygen electrode through the second opening.
を更に備える請求項2に記載の電気化学セル。 Provided between the holding material and at least one surface of the one surface and the other surface of the electrolytic cell, and at least one surface of the one surface and the other surface. A second sealing material that seals between the holding materials and
The electrochemical cell according to claim 2.
前記電解セルよりも硬度が低い保持材であって、前記電解セルの周縁領域の少なくとも一部を支持し、前記電解セルを保持する保持材と、
前記酸素極に供給される酸化剤ガスと前記水素極に供給される還元剤ガスとを分配するセパレータであって、前記保持材を介して前記電解セルを支持すると共に、当該酸素極及び当該水素極それぞれに電気的に接続されるセパレータと、
を備え、
前記保持材は、前記電解セルの側面の外周に支持部を有し、前記セパレータは当該支持部を支持し、
前記支持部は、水素極側に尖った突起状の形状をしている、電気化学セル。 An electrolyte membrane, a flat plate-shaped electrolytic cell having at least an oxygen electrode provided on one surface of the electrolyte membrane and a hydrogen electrode provided on the other surface of the electrolyte membrane.
A holding material having a hardness lower than that of the electrolytic cell, supporting at least a part of the peripheral region of the electrolytic cell, and holding the electrolytic cell.
A separator that distributes the oxidizing agent gas supplied to the oxygen electrode and the reducing agent gas supplied to the hydrogen electrode, supports the electrolytic cell via the holding material, and supports the oxygen electrode and the hydrogen. A separator that is electrically connected to each pole,
With
The holding material has a support portion on the outer periphery of the side surface of the electrolytic cell, and the separator supports the support portion.
The support portion is an electrochemical cell having a pointed protrusion shape on the hydrogen electrode side.
前記保持材は、端部に当該位置決めピンをはめるピン穴を有することを特徴とする請求項1乃至4のいずれか一項に記載の電気化学セル。 The separator has a positioning pin
The electrochemical cell according to any one of claims 1 to 4, wherein the holding material has a pin hole for fitting the positioning pin at an end portion.
前記保持材は、端部に当該位置決め台座に対応する切欠きを有することを特徴とする請求項1乃至4のいずれか一項に記載の電気化学セル。 The separator has a positioning pedestal and
The electrochemical cell according to any one of claims 1 to 4, wherein the holding material has a notch corresponding to the positioning pedestal at an end portion.
前記電解セルよりも硬度が低い保持材であって、前記電解セルの周縁領域の少なくとも一部を支持し、前記電解セルを保持する保持材と、
前記酸素極に供給される酸化剤ガスと前記水素極に供給される還元剤ガスとを分配するセパレータであって、前記保持材を介して前記電解セルを支持すると共に、当該酸素極及び当該水素極それぞれに電気的に接続されるセパレータと、
を備え、
前記保持材の上流側にガス侵入穴を設け、前記保持材内にガスシールドのためのガス経路を設けることを特徴とする、電気化学セル。 An electrolyte membrane, a flat plate-shaped electrolytic cell having at least an oxygen electrode provided on one surface of the electrolyte membrane and a hydrogen electrode provided on the other surface of the electrolyte membrane.
A holding material having a hardness lower than that of the electrolytic cell, supporting at least a part of the peripheral region of the electrolytic cell, and holding the electrolytic cell.
A separator that distributes the oxidizing agent gas supplied to the oxygen electrode and the reducing agent gas supplied to the hydrogen electrode, supports the electrolytic cell via the holding material, and supports the oxygen electrode and the hydrogen. A separator that is electrically connected to each pole,
With
An electrochemical cell characterized in that a gas entry hole is provided on the upstream side of the holding material, and a gas path for a gas shield is provided in the holding material.
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