JPH06150945A - 電気化学的イオン伝導装置及びその製造方法 - Google Patents
電気化学的イオン伝導装置及びその製造方法Info
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- JPH06150945A JPH06150945A JP5036642A JP3664293A JPH06150945A JP H06150945 A JPH06150945 A JP H06150945A JP 5036642 A JP5036642 A JP 5036642A JP 3664293 A JP3664293 A JP 3664293A JP H06150945 A JPH06150945 A JP H06150945A
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- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
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- C25B9/17—Cells comprising dimensionally-stable non-movable electrodes; Assemblies of constructional parts thereof
- C25B9/19—Cells comprising dimensionally-stable non-movable electrodes; Assemblies of constructional parts thereof with diaphragms
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
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- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
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- Y10T29/49—Method of mechanical manufacture
- Y10T29/49002—Electrical device making
- Y10T29/49117—Conductor or circuit manufacturing
Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【目的】 スタック中へ配置された多数の固体電解質プ
レートを有し、各電解質プレートがその重要部位に付着
する電極物質を有するイオン伝導装置の提供。 【構成】 多数の個々のスペーサがスタック中の隣接す
る電解質プレート１４の間に配列され、隣接電解質プレ
ート間の空間の多数のチャンバーに境界を与え、電解質
プレート上の電極物質２０は電気接続され、そこで電気
パスがスタックの周辺を包みスタックに沿って後に延
び、先に接続されていなかった電極と連続して接続す
る、電気化学的イオン伝導装置及び当該装置へ多数の電
解質プレートを組み立て電気接続する方法。
レートを有し、各電解質プレートがその重要部位に付着
する電極物質を有するイオン伝導装置の提供。 【構成】 多数の個々のスペーサがスタック中の隣接す
る電解質プレート１４の間に配列され、隣接電解質プレ
ート間の空間の多数のチャンバーに境界を与え、電解質
プレート上の電極物質２０は電気接続され、そこで電気
パスがスタックの周辺を包みスタックに沿って後に延
び、先に接続されていなかった電極と連続して接続す
る、電気化学的イオン伝導装置及び当該装置へ多数の電
解質プレートを組み立て電気接続する方法。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は広くはイオン伝導装置に
関し、より詳細には電気的に相互連絡している固体電解
質プレートのスタック（積重ね体）の中へ配置された電
流ベースのイオン伝導装置に関する。
関し、より詳細には電気的に相互連絡している固体電解
質プレートのスタック（積重ね体）の中へ配置された電
流ベースのイオン伝導装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】固体電解質をベースとするイオン伝導装
置は一般的に二つの基本的設計に基づいて構成される。
受動イオン伝導装置は、膜の反対側に異なるイオン濃度
が存在する場合に発生するネルンスト電位により固体電
解質を通る起電力電位を検出する。受動装置は自動セン
サ及びプロセスガス分析装置等に種々応用される。電流
ベースのイオン伝導装置は、電解質を通じてのあるいは
与えられた起電力との圧力差のいずれかの結果生じる電
解質を通してのイオンの輸送に依存している。電流ベー
スの装置はその構成と操作においてより複雑であるがよ
り広い適用範囲をもっている。電流ベースの装置の周知
の応用としては、燃料電池、不活性ガス清浄器、酸素濃
縮機、及び蒸気電解槽がある。
置は一般的に二つの基本的設計に基づいて構成される。
受動イオン伝導装置は、膜の反対側に異なるイオン濃度
が存在する場合に発生するネルンスト電位により固体電
解質を通る起電力電位を検出する。受動装置は自動セン
サ及びプロセスガス分析装置等に種々応用される。電流
ベースのイオン伝導装置は、電解質を通じてのあるいは
与えられた起電力との圧力差のいずれかの結果生じる電
解質を通してのイオンの輸送に依存している。電流ベー
スの装置はその構成と操作においてより複雑であるがよ
り広い適用範囲をもっている。電流ベースの装置の周知
の応用としては、燃料電池、不活性ガス清浄器、酸素濃
縮機、及び蒸気電解槽がある。
【０００３】電極物質が電解質表面に付着されるが、そ
の組成は意図する適用及び操作条件に依存する。電極に
接触する反応性ガスが反応するとイオンの一種が発生
し、電解質を通って移動する。例えば酸素濃縮機におい
ては、イオン種はＯ-2であり、次の反応によって形成さ
れる。 Ｏ2 （空気より）＋４ｅ- →２Ｏ-2 Ｏ-2は与えられた起電力により電解質を通って移動す
る。純粋な酸素が次の反応によって電解質の反対側に集
められる。 ２Ｏ-2→２Ｏ2 ＋４ｅ- 燃料電池においては、異なる濃度のイオンに接触してい
る陽極、陰極間に電気的電位が生じる。電極が電気回路
に接続されている場合は、陰極で放出された電子は電気
的電流を供給する。
の組成は意図する適用及び操作条件に依存する。電極に
接触する反応性ガスが反応するとイオンの一種が発生
し、電解質を通って移動する。例えば酸素濃縮機におい
ては、イオン種はＯ-2であり、次の反応によって形成さ
れる。 Ｏ2 （空気より）＋４ｅ- →２Ｏ-2 Ｏ-2は与えられた起電力により電解質を通って移動す
る。純粋な酸素が次の反応によって電解質の反対側に集
められる。 ２Ｏ-2→２Ｏ2 ＋４ｅ- 燃料電池においては、異なる濃度のイオンに接触してい
る陽極、陰極間に電気的電位が生じる。電極が電気回路
に接続されている場合は、陰極で放出された電子は電気
的電流を供給する。
【０００４】いくつかの米国特許には、種々の構造形状
に配置された固体酸化物電解質が教示されている。例え
ば、米国特許第4,664,987 号（Isenberg) には、固体酸
化物電解質を管状形状に利用した燃料電池装置が教示さ
れている。そして、米国特許第4,950,562 号（Yoshida
等）には、平面固体酸化物電解質形状が教示されてい
る。固体酸化物電解質素子から成る燃料電池の組み立て
品を教示する米国特許もいくつかある。このうち注目す
べきは米国特許第5,069,987 号；第5,049,459 号；第5,
034,288 号；及び第4,950,562 号である。これらの装置
の各々において連絡している電解質素子は、その上及び
下の素子から不活性な相互連絡面又は分離器によって分
離される。この相互連絡面は、反応物及び生成物の混入
を防止しさらに反応物が電極表面に接触することを許容
する。また、米国特許第4,877,506号（Fee 等）には、
固体酸化物電解質素子のスタックを使用し、連続する素
子間の不活性な相互連絡面を利用する酸素ポンプが教示
されている。
に配置された固体酸化物電解質が教示されている。例え
ば、米国特許第4,664,987 号（Isenberg) には、固体酸
化物電解質を管状形状に利用した燃料電池装置が教示さ
れている。そして、米国特許第4,950,562 号（Yoshida
等）には、平面固体酸化物電解質形状が教示されてい
る。固体酸化物電解質素子から成る燃料電池の組み立て
品を教示する米国特許もいくつかある。このうち注目す
べきは米国特許第5,069,987 号；第5,049,459 号；第5,
034,288 号；及び第4,950,562 号である。これらの装置
の各々において連絡している電解質素子は、その上及び
下の素子から不活性な相互連絡面又は分離器によって分
離される。この相互連絡面は、反応物及び生成物の混入
を防止しさらに反応物が電極表面に接触することを許容
する。また、米国特許第4,877,506号（Fee 等）には、
固体酸化物電解質素子のスタックを使用し、連続する素
子間の不活性な相互連絡面を利用する酸素ポンプが教示
されている。
【０００５】これら電流ベースの装置のインターコネク
タは電気回路の一部であり、導電性物質から構成される
かあるいはインターコネクタを通る電気通路を有するか
のいずれかでなければならない。平面イオン導電装置と
の結合に適する導電性物質は電解質物質よりも安価であ
る。インターコネクタは高価な電解質物質から構成さ
れ、この場合電気通路がインターコネクタへ結合される
かあるいは外部にへ取り付けられる。もし固体電解質が
使用されるならば、スタックのおよそ50％を構成する不
活性プレートに極めて高価な物質が使用される。もし導
電性物質が使用されるならば、異種物質がスタック中へ
合体されることになる。
タは電気回路の一部であり、導電性物質から構成される
かあるいはインターコネクタを通る電気通路を有するか
のいずれかでなければならない。平面イオン導電装置と
の結合に適する導電性物質は電解質物質よりも安価であ
る。インターコネクタは高価な電解質物質から構成さ
れ、この場合電気通路がインターコネクタへ結合される
かあるいは外部にへ取り付けられる。もし固体電解質が
使用されるならば、スタックのおよそ50％を構成する不
活性プレートに極めて高価な物質が使用される。もし導
電性物質が使用されるならば、異種物質がスタック中へ
合体されることになる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】これら積み重ねられた
装置に本来的な種々の問題がそれら配列を信頼できない
非効率的な高価なものにしている。固体酸化物イオン伝
導装置に一般的な操作温度領域は８００〜１０００°Ｃ
である。物質がこのような温度に熱せられた場合には、
かなりの熱膨張が起こる。異種物質間の熱膨張の比と程
度の相違はスッタク中に割れ目や歪みを生じる。電解質
とインターコネクタの間には漏れも生じ、反応ガスは電
極に接触する以前に逃げてしまう。生成ガスはまた継ぎ
目や物質のすきまから逃げる。これらの要因は装置の効
率性、信頼性を重大に減じる。もしスタック成分間の脱
積層が甚大であれば、装置の全体的欠陥が生じる。異種
スタック成分を用いる場合のもう一つの欠点は、無損傷
の電気相互連絡システムの維持が困難なことである。接
触抵抗に関する問題は、インターコネクタが異種物質と
結合する場合にしばしば生じる。熱膨張係数の相違は導
電性物質に割れ目を生じ壊す傾向がある。これらの問題
は、装置が極端な温度振動上のストレスにさらされて
も、長期間信頼性を維持しなければならない宇宙利用に
は明らかに望ましくない。
装置に本来的な種々の問題がそれら配列を信頼できない
非効率的な高価なものにしている。固体酸化物イオン伝
導装置に一般的な操作温度領域は８００〜１０００°Ｃ
である。物質がこのような温度に熱せられた場合には、
かなりの熱膨張が起こる。異種物質間の熱膨張の比と程
度の相違はスッタク中に割れ目や歪みを生じる。電解質
とインターコネクタの間には漏れも生じ、反応ガスは電
極に接触する以前に逃げてしまう。生成ガスはまた継ぎ
目や物質のすきまから逃げる。これらの要因は装置の効
率性、信頼性を重大に減じる。もしスタック成分間の脱
積層が甚大であれば、装置の全体的欠陥が生じる。異種
スタック成分を用いる場合のもう一つの欠点は、無損傷
の電気相互連絡システムの維持が困難なことである。接
触抵抗に関する問題は、インターコネクタが異種物質と
結合する場合にしばしば生じる。熱膨張係数の相違は導
電性物質に割れ目を生じ壊す傾向がある。これらの問題
は、装置が極端な温度振動上のストレスにさらされて
も、長期間信頼性を維持しなければならない宇宙利用に
は明らかに望ましくない。
【０００７】インターコネクタもまた電解質成分のスタ
ックの効率を著しく減じる。プレートは不活性なので、
スタックの成分のおよそ５０％は不活性である。インタ
ーコネクタはまた電解質プレートをシールしなければな
らない。インターコネクタが電極と接触する所ではどこ
でも、電極を通った電解質表面への気体輸送は制限され
る傾向にある。イオン伝導に有効な反応性電解質領域
は、このように不活性なインターコネクタの使用を通し
て潜在的に減少している。
ックの効率を著しく減じる。プレートは不活性なので、
スタックの成分のおよそ５０％は不活性である。インタ
ーコネクタはまた電解質プレートをシールしなければな
らない。インターコネクタが電極と接触する所ではどこ
でも、電極を通った電解質表面への気体輸送は制限され
る傾向にある。イオン伝導に有効な反応性電解質領域
は、このように不活性なインターコネクタの使用を通し
て潜在的に減少している。
【０００８】電解質物質から作られたインターコネクタ
は、イオン導電装置のコストに著しく貢献する。その物
質自体は非常に安価で、およそ１個のインターコネクタ
が各反応性電解質プレートに必要とされる。典型的な二
重うね構造をもったインターコネクタを製造するために
は複雑な製造方法が要求される。このような要因が、イ
ンターコネクタを有するイオン導電装置の製造をより難
しく複雑にし、それがコストと製造時間を増加させてい
る。
は、イオン導電装置のコストに著しく貢献する。その物
質自体は非常に安価で、およそ１個のインターコネクタ
が各反応性電解質プレートに必要とされる。典型的な二
重うね構造をもったインターコネクタを製造するために
は複雑な製造方法が要求される。このような要因が、イ
ンターコネクタを有するイオン導電装置の製造をより難
しく複雑にし、それがコストと製造時間を増加させてい
る。
【０００９】ここに上記問題点を乗り越える改良された
固体酸化物電解質イオン伝導装置の必要性がある。
固体酸化物電解質イオン伝導装置の必要性がある。
【００１０】本願のイオン伝導装置及びその製造方法
は、燃料電池、酸素濃縮機、不活性ガス精製機及び蒸気
電解層等の種々の電流ベースの装置に有用である。
は、燃料電池、酸素濃縮機、不活性ガス精製機及び蒸気
電解層等の種々の電流ベースの装置に有用である。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明は、平面イオン伝
導装置のための改良されさらに簡潔化された設計及び製
造方法を提供する。この設計及び方法は従来の設計に本
来的な多くの欠点を除去するものである。この設計はよ
り軽くより小型化され、さらにイオン伝導能力の向上を
達成する配置を提供している。インターコネクタの位置
にはスペーサ素子が使用され、電解質プレートと同じ材
質で製造される。スペーサはインターコネクタよりずっ
と小さいので高価な電解質物質を使用できる。この装置
の重量もまた、これら改良の結果減少されている。装置
のあらゆる構造上の成分が同じ物質によって作られてい
るので、異種材質の熱膨張によって生じる割れや歪みは
実質的に排除されている。
導装置のための改良されさらに簡潔化された設計及び製
造方法を提供する。この設計及び方法は従来の設計に本
来的な多くの欠点を除去するものである。この設計はよ
り軽くより小型化され、さらにイオン伝導能力の向上を
達成する配置を提供している。インターコネクタの位置
にはスペーサ素子が使用され、電解質プレートと同じ材
質で製造される。スペーサはインターコネクタよりずっ
と小さいので高価な電解質物質を使用できる。この装置
の重量もまた、これら改良の結果減少されている。装置
のあらゆる構造上の成分が同じ物質によって作られてい
るので、異種材質の熱膨張によって生じる割れや歪みは
実質的に排除されている。
【００１２】この改良された設計は、固体イオン伝導電
解質素子のために平面的配置を利用している。各素子
は、少なくとも一面に接着したガス透過性電極物質を有
している。本願発明において使用するための一般的電解
質・電極システムは、米国特許第4,725,346 号、第4,87
9,016 号及び第5,021,137 号に開示されており、その内
容は、この引用文献中に含まれている。電極物質の種類
は意図する適用及び操作条件によって異なる。本製造方
法により電極物質は所望の形式で電解質プレート上にス
クリーン印刷される。同様に、電解質プレートと集電グ
リットの間の電気インターコネクタのような他の導電性
物質は、要求により電解質プレート上にスクリーン印刷
される。
解質素子のために平面的配置を利用している。各素子
は、少なくとも一面に接着したガス透過性電極物質を有
している。本願発明において使用するための一般的電解
質・電極システムは、米国特許第4,725,346 号、第4,87
9,016 号及び第5,021,137 号に開示されており、その内
容は、この引用文献中に含まれている。電極物質の種類
は意図する適用及び操作条件によって異なる。本製造方
法により電極物質は所望の形式で電解質プレート上にス
クリーン印刷される。同様に、電解質プレートと集電グ
リットの間の電気インターコネクタのような他の導電性
物質は、要求により電解質プレート上にスクリーン印刷
される。
【００１３】電解質プレートは配列して積み重ねられ、
そこで各プレートはセラミックスペーサによって連続す
るプレートから分離される。好ましい実施態様では、ス
タック中の各プレートは二つの隣接する角張ったコーナ
ーと二つの隣接した角の削られたコーナーを有する。ス
ペーサのすべての角は削られている。導電性物質をプレ
ートの表面へ、角張ったコーナーの端に電極物質を接続
している二つのストライプとして処理する。電極上に反
応性ガスを通過させているツーピースのスペーサは、電
極の反応性ガス側において使用される。ワンピース・ス
ペーサは、生成物を収集用マニホールドへ向けるため電
解質プレートの反対側で使用できる。
そこで各プレートはセラミックスペーサによって連続す
るプレートから分離される。好ましい実施態様では、ス
タック中の各プレートは二つの隣接する角張ったコーナ
ーと二つの隣接した角の削られたコーナーを有する。ス
ペーサのすべての角は削られている。導電性物質をプレ
ートの表面へ、角張ったコーナーの端に電極物質を接続
している二つのストライプとして処理する。電極上に反
応性ガスを通過させているツーピースのスペーサは、電
極の反応性ガス側において使用される。ワンピース・ス
ペーサは、生成物を収集用マニホールドへ向けるため電
解質プレートの反対側で使用できる。
【００１４】好ましい装置においては、導電性物質は明
示の形式でプレートとスペーサの角の削られたコーナー
に処理される。導電性物質パターンは、特定の積み重ね
パターンと結合した場合には、特定の直列のプレートの
電気相互連絡方法を容易にする。
示の形式でプレートとスペーサの角の削られたコーナー
に処理される。導電性物質パターンは、特定の積み重ね
パターンと結合した場合には、特定の直列のプレートの
電気相互連絡方法を容易にする。
【００１５】電解質素子はスタック中へ配置され、そこ
でプレートは交互にその片側のプレートから１８０°に
配置される。スタックの一端から他端へ交互に連続する
素子上の電極物質は、次に導電性物質をプレートの角の
削られたコーナーに塗ることによって直列に電気接続さ
れる。電気回路はスタック中の底面を通って接続され、
次に反対方向へスタック後部を昇り、以前に迂回された
電極へ接続している。この電気相互連絡体系からいくつ
かの長所が生じる。スタック中のすべてのプレートは活
性イオン伝導素子である。本発明はこの見地により、出
力の一定レベルのためプレートを数を減らし、装置の効
率の向上をもたらしている。プレートの１以上のコーナ
ーの冗長電気接続パスは、電気回路欠陥の可能性を減少
させる。電解質素子間の回路中の電気抵抗は、電気パス
がより短くより効率的であることから著しく減少してい
る。付近の素子は、共通の反応性ガスチャンバーから反
応性ガスを受け取るか、又は共通の受量チャンバーへ生
成ガスを分配する。本発明の本視点が、スタックの末端
上に導電性物質を塗ることによって達成されるべきプレ
ートの電気的相互連絡を可能にする。一定数のプレート
による一定レベルの出力に必要な容量が著しく減少され
るので、本発明に従って作られ構成されたかかるプレー
トのスタックは、その操作温度へより速く到達し、その
温度により容易に維持される。このことはさらに装置の
効率に寄与する。
でプレートは交互にその片側のプレートから１８０°に
配置される。スタックの一端から他端へ交互に連続する
素子上の電極物質は、次に導電性物質をプレートの角の
削られたコーナーに塗ることによって直列に電気接続さ
れる。電気回路はスタック中の底面を通って接続され、
次に反対方向へスタック後部を昇り、以前に迂回された
電極へ接続している。この電気相互連絡体系からいくつ
かの長所が生じる。スタック中のすべてのプレートは活
性イオン伝導素子である。本発明はこの見地により、出
力の一定レベルのためプレートを数を減らし、装置の効
率の向上をもたらしている。プレートの１以上のコーナ
ーの冗長電気接続パスは、電気回路欠陥の可能性を減少
させる。電解質素子間の回路中の電気抵抗は、電気パス
がより短くより効率的であることから著しく減少してい
る。付近の素子は、共通の反応性ガスチャンバーから反
応性ガスを受け取るか、又は共通の受量チャンバーへ生
成ガスを分配する。本発明の本視点が、スタックの末端
上に導電性物質を塗ることによって達成されるべきプレ
ートの電気的相互連絡を可能にする。一定数のプレート
による一定レベルの出力に必要な容量が著しく減少され
るので、本発明に従って作られ構成されたかかるプレー
トのスタックは、その操作温度へより速く到達し、その
温度により容易に維持される。このことはさらに装置の
効率に寄与する。
【００１６】イオン伝動装置のすべての構成部分は同一
のセラミック材質で構成される。スタック中へ組み立て
られ結合された場合は、すべての構造材質が同じ熱膨張
係数を有している。熱膨張係数の相違による割れ目や歪
みは本質的に排除される。
のセラミック材質で構成される。スタック中へ組み立て
られ結合された場合は、すべての構造材質が同じ熱膨張
係数を有している。熱膨張係数の相違による割れ目や歪
みは本質的に排除される。
【００１７】この製造方法は、安価で迅速な組立を可能
にする既存のセラミック技術を利用している。スタック
中への電解質素子の結合及び電極あるいは導電性物質の
処理は、十分に開発された大規模製造技術を用いて達成
される。本法は既存技術を具備する大規模製造に適する
ものである。本設計及び製法は効率的で信頼でき低価格
なイオン伝導装置をもたらす。
にする既存のセラミック技術を利用している。スタック
中への電解質素子の結合及び電極あるいは導電性物質の
処理は、十分に開発された大規模製造技術を用いて達成
される。本法は既存技術を具備する大規模製造に適する
ものである。本設計及び製法は効率的で信頼でき低価格
なイオン伝導装置をもたらす。
【００１８】
【実施例】図１及び２を参照すると、一般的に10で示さ
れるイオン伝動装置は多数のイオン伝動電解質プレート
14を有している。使用される電解質プレートの数は所定
の装置容量に依存する。電解質プレートは、何らかのイ
オン伝導性材質から製造されるが、セラミック金属酸化
物材質が好ましい。一つの実施態様においては、電解質
材質は特に０-2イオンを伝導する。Ｏ-2イオン伝導に適
する材質としては、セリウム、ジルコニウム、ハフニウ
ム、ビスマスの金属酸化物がある。電解質材質は、特別
な利用に必要なイオンを伝導する能力によって選択でき
る。図２によって最良に説明される好ましい配置におい
ては、電解質プレート14は２個の角張ったコーナー16と
２個の角の削られたコーナー18を有している。
れるイオン伝動装置は多数のイオン伝動電解質プレート
14を有している。使用される電解質プレートの数は所定
の装置容量に依存する。電解質プレートは、何らかのイ
オン伝導性材質から製造されるが、セラミック金属酸化
物材質が好ましい。一つの実施態様においては、電解質
材質は特に０-2イオンを伝導する。Ｏ-2イオン伝導に適
する材質としては、セリウム、ジルコニウム、ハフニウ
ム、ビスマスの金属酸化物がある。電解質材質は、特別
な利用に必要なイオンを伝導する能力によって選択でき
る。図２によって最良に説明される好ましい配置におい
ては、電解質プレート14は２個の角張ったコーナー16と
２個の角の削られたコーナー18を有している。
【００１９】電極物質20は、電解質プレート14の少なく
とも一平面に付着されているが、プレートの両側に付着
されることが好ましい。電極物質20は、電解質プレート
へは付着された、装置の高い操作温度（７００−１００
０°Ｃ）に耐え得る何らかのガス透過性物質である。電
極物質は電子を伝導する能力及び気体分子の急速な流れ
に対する透過性、多孔性に基づいて選択することができ
る。電極として用いるのに特に適する材質は、銀や白金
のような貴金属及びランチウム、ストロンチウム、マン
ガナイトのようなセラミック材である。これらの物質は
すぐれた耐酸化性及び高温での高伝導性を有している。
また電極物質20は何らかの適当な方法で電解質プレート
に処理できるが、スクリーン印刷による処理が好ましい
方法である。スクリーン印刷は他の技術を上回るいくつ
かの利点をもっている。再生可能で安価で実施が容易な
ことである。電極処理されたプレートは次に電解質素子
を作っている電解質14へ電極20を結合するのに十分な高
温で温度処理される。結合に要する温度は電極物質の相
違で変動するが、一般的には約１０００°Ｃから１４０
０°Ｃの範囲である。電極処理されていない電解質面22
の縁は各電解質素子の末端に残される。
とも一平面に付着されているが、プレートの両側に付着
されることが好ましい。電極物質20は、電解質プレート
へは付着された、装置の高い操作温度（７００−１００
０°Ｃ）に耐え得る何らかのガス透過性物質である。電
極物質は電子を伝導する能力及び気体分子の急速な流れ
に対する透過性、多孔性に基づいて選択することができ
る。電極として用いるのに特に適する材質は、銀や白金
のような貴金属及びランチウム、ストロンチウム、マン
ガナイトのようなセラミック材である。これらの物質は
すぐれた耐酸化性及び高温での高伝導性を有している。
また電極物質20は何らかの適当な方法で電解質プレート
に処理できるが、スクリーン印刷による処理が好ましい
方法である。スクリーン印刷は他の技術を上回るいくつ
かの利点をもっている。再生可能で安価で実施が容易な
ことである。電極処理されたプレートは次に電解質素子
を作っている電解質14へ電極20を結合するのに十分な高
温で温度処理される。結合に要する温度は電極物質の相
違で変動するが、一般的には約１０００°Ｃから１４０
０°Ｃの範囲である。電極処理されていない電解質面22
の縁は各電解質素子の末端に残される。
【００２０】電極の表面領域上へ起電力を分散するた
め、電極表面20へ導電性集電物質（図示されてない）が
処理される。集電物質は銀、銀合金、又は白金のような
貴金属が望ましく、グリッド形状で電極処理された表面
へ処理される。集電物質は気体分子の透過性が小さいた
め、グリッド形状は電極表面上へ起電力を分散し、さら
に気体分子の通路として有効な電極表面領域の大部分を
残している。グリッド形状はまた、集電物質を通る電流
に対する薄板抵抗の低下をもたらす。好ましい処理方法
では、集電物質は電極表面へスクリーン印刷される。塗
布のような他の方法も電極表面20０への集電物質の処理
に利用できる。
め、電極表面20へ導電性集電物質（図示されてない）が
処理される。集電物質は銀、銀合金、又は白金のような
貴金属が望ましく、グリッド形状で電極処理された表面
へ処理される。集電物質は気体分子の透過性が小さいた
め、グリッド形状は電極表面上へ起電力を分散し、さら
に気体分子の通路として有効な電極表面領域の大部分を
残している。グリッド形状はまた、集電物質を通る電流
に対する薄板抵抗の低下をもたらす。好ましい処理方法
では、集電物質は電極表面へスクリーン印刷される。塗
布のような他の方法も電極表面20０への集電物質の処理
に利用できる。
【００２１】図２により最良として説明される好ましい
配置において、電気相互連絡ストライプ36が電極20と角
張ったコーナー16との間に電気的通路を提供するため電
解質プレート14に処理されている。この相互連絡ストラ
イプ36は、電極処理されていない電解質周縁22を補う導
電性物質である。電気相互連絡ストライプ36は、電解質
プレート上にスクリーン印刷されるか、あるいは塗布の
ような別法で処理される。
配置において、電気相互連絡ストライプ36が電極20と角
張ったコーナー16との間に電気的通路を提供するため電
解質プレート14に処理されている。この相互連絡ストラ
イプ36は、電極処理されていない電解質周縁22を補う導
電性物質である。電気相互連絡ストライプ36は、電解質
プレート上にスクリーン印刷されるか、あるいは塗布の
ような別法で処理される。
【００２２】ガラスのような密封材質は、電極処理され
ていない周縁22に処理され乾燥される。密封材質はスク
リーン印刷かあるいは塗布のような別法で処理される。
密封材質はスタックの操作温度で溶けたり流れるような
ものであってはならない。
ていない周縁22に処理され乾燥される。密封材質はスク
リーン印刷かあるいは塗布のような別法で処理される。
密封材質はスタックの操作温度で溶けたり流れるような
ものであってはならない。
【００２３】電解質素子は次に図１，２及び３中に図解
されるようにスタック中へ配置され、その中で各素子は
その上や下の素子からスペーサによって分離される。好
ましい配置では、二種類のスペーサがスタック中の連続
する電解質素子の間に交互に配列され、最初のスペーサ
は、一対のスペーサ棒24A 及び24B から構成される。ス
ペーサ棒24A 及び24B は、電極物質20の反対側の電極処
理されない周縁22中に位置される。スペーサ棒が一対の
電解質素子の間に挟まれる場合は、入口28と第１出口30
を有し、スペーサ棒24A と24B 、及びスペーサ棒の上と
下の電解質素子によって閉じられているチャンバー26が
限定される。反応性ガスは、第１チャンバー26を通って
流れ、そこで電極面と接触する。この並流設計は、第１
チャンバー26を通る新たな反応性ガスの一定した流れを
容易にする。
されるようにスタック中へ配置され、その中で各素子は
その上や下の素子からスペーサによって分離される。好
ましい配置では、二種類のスペーサがスタック中の連続
する電解質素子の間に交互に配列され、最初のスペーサ
は、一対のスペーサ棒24A 及び24B から構成される。ス
ペーサ棒24A 及び24B は、電極物質20の反対側の電極処
理されない周縁22中に位置される。スペーサ棒が一対の
電解質素子の間に挟まれる場合は、入口28と第１出口30
を有し、スペーサ棒24A と24B 、及びスペーサ棒の上と
下の電解質素子によって閉じられているチャンバー26が
限定される。反応性ガスは、第１チャンバー26を通って
流れ、そこで電極面と接触する。この並流設計は、第１
チャンバー26を通る新たな反応性ガスの一定した流れを
容易にする。
【００２４】第２スペーサ32はＵ形の棒として作られ
る。第２スペーサ32は、第１スペーサから電解質素子の
反対側の電極処理されていない周縁22内に配置される。
第２スペーサ32の方位は、Ｕ形の開口末端が第１チャン
バー26を通って流れる方向から９０°開いている。第２
スペーサ32が一対の電解質素子に挟まれている場合は、
第２の出口38を有する第２チャンバー34は、第２スペー
サ及びスペーサの上と下の電解質素子によって限定され
閉じられる。第２スペーサ32はスタックの中に向けられ
ているので、Ｕ形の開口末端は、第１チャンバー26の入
口28と最初の出口30双方から９０°開く。第２チャンバ
ー34からの単一の出口38は、第２チャンバー34のすべて
から１個のマニホールドへ生成ガスを集めるため、出口
の上にマニホールドを置くことを可能にする。
る。第２スペーサ32は、第１スペーサから電解質素子の
反対側の電極処理されていない周縁22内に配置される。
第２スペーサ32の方位は、Ｕ形の開口末端が第１チャン
バー26を通って流れる方向から９０°開いている。第２
スペーサ32が一対の電解質素子に挟まれている場合は、
第２の出口38を有する第２チャンバー34は、第２スペー
サ及びスペーサの上と下の電解質素子によって限定され
閉じられる。第２スペーサ32はスタックの中に向けられ
ているので、Ｕ形の開口末端は、第１チャンバー26の入
口28と最初の出口30双方から９０°開く。第２チャンバ
ー34からの単一の出口38は、第２チャンバー34のすべて
から１個のマニホールドへ生成ガスを集めるため、出口
の上にマニホールドを置くことを可能にする。
【００２５】図解された実施態様中で、スペーサ24A ，
24B 及び32は、イオン伝導電極面の妨害を防止するため
及び電解質素子表面へのスペーサの結合を容易にするた
め電極処理されていない周縁22上に配置されている。こ
の実施態様においては第１及び第２スペーサ上のすべて
のコーナーは角が削られている。この角の削られた周縁
22は、もしスペーサが電極上に置かれれば不十分な結合
が生じるため、電解質プレートの末端周辺に配列され
る。
24B 及び32は、イオン伝導電極面の妨害を防止するため
及び電解質素子表面へのスペーサの結合を容易にするた
め電極処理されていない周縁22上に配置されている。こ
の実施態様においては第１及び第２スペーサ上のすべて
のコーナーは角が削られている。この角の削られた周縁
22は、もしスペーサが電極上に置かれれば不十分な結合
が生じるため、電解質プレートの末端周辺に配列され
る。
【００２６】スペーサ24A ，24B 及び32は、電解質プレ
ートと同じ材質で製造されることが好ましい。乾式圧縮
（dry pressing）のような周知のセラミック製造法が迅
速かつ安価にスペーサを製造するために使用できる。
ートと同じ材質で製造されることが好ましい。乾式圧縮
（dry pressing）のような周知のセラミック製造法が迅
速かつ安価にスペーサを製造するために使用できる。
【００２７】図２に例示した実施例において、各連続す
る電解質素子はその上及び下の素子から１８０°の方向
を向いている。これは、角張ったコーナー16が各連続す
る素子に対して反対方向を向いていることを意味する。
組立の交換形式は以下の通りである。電解質素子14、Ｕ
形第２スペーサ32、前記の素子から１８０°の方向を向
いている別の電解質素子14、一対のスペーサ棒24A 及び
24B がＵ形第２スペーサの開口末端から９０°の方向を
向いているので第２出口38から９０°の方向を向いてい
る入口28と第１チャンバー26から第１出口30、前出の素
子から１８０°の方向を向いている第３の電解質素子1
4、前出のスペーサと同じ方向を向いているもう一つの
Ｕ形第２スペーサ32、所望の数の素子がスタック中へ組
み立てられるまで他の電解質素子その他がこのパターン
で続く。
る電解質素子はその上及び下の素子から１８０°の方向
を向いている。これは、角張ったコーナー16が各連続す
る素子に対して反対方向を向いていることを意味する。
組立の交換形式は以下の通りである。電解質素子14、Ｕ
形第２スペーサ32、前記の素子から１８０°の方向を向
いている別の電解質素子14、一対のスペーサ棒24A 及び
24B がＵ形第２スペーサの開口末端から９０°の方向を
向いているので第２出口38から９０°の方向を向いてい
る入口28と第１チャンバー26から第１出口30、前出の素
子から１８０°の方向を向いている第３の電解質素子1
4、前出のスペーサと同じ方向を向いているもう一つの
Ｕ形第２スペーサ32、所望の数の素子がスタック中へ組
み立てられるまで他の電解質素子その他がこのパターン
で続く。
【００２８】スタックは続いて電解質素子とスペーサを
モノリシックなスタックへ結合する密封物質が十分に軟
らかくなるのに十分な高温度で温度処理される。
モノリシックなスタックへ結合する密封物質が十分に軟
らかくなるのに十分な高温度で温度処理される。
【００２９】図３を参照すれば、電解質素子のスタック
とスペーサは電気装置として創出するため電気的に連続
して接続できる。例示された実施例において電解質素子
14及びスペーサ24A 、24B 、32がスタックへ組み立てら
れた場合、プレートの角張ったコーナー16は、その上下
のプレートの角を削ったコーナー18及びスペーサの角を
削ったコーナーを通り過ぎて突出する。電気相互連絡ス
トライプ36は、電解質素子14の角張ったコーナー16上に
存在するので、スペーサの角を削ったコーナーとプレー
トを通り過ぎて突出しすぎている。連続する電解質プレ
ートが上下のプレートから１８０°の方向を向いている
ので、電気相互連絡ストライプ36が露出されている。す
なわち、相互連絡ストライプ36は、スペーサの間に挾ま
っておらず、一方角の削られたコーナーを通過して突出
し、そのため電気相互連絡にとって利用しやすい。同方
向を向いたプレートの連続電気接続は、銀塗料又はペー
ストのような導電性物質をスペーサ24A ，24B ，32の角
の削られたコーナーと各同方向を向いたプレートの上下
の電解質プレート14の角の削られたコーナーへ処理する
ことによって果たされる。開示された電気相互連絡体系
により、電解質素子を電気的に接続するために、刻み目
をつけたスペーサへ鉛のワイヤーをくくりつけて、スタ
ックの末端にシールするような他の電気相互連絡体系が
企みられている。
とスペーサは電気装置として創出するため電気的に連続
して接続できる。例示された実施例において電解質素子
14及びスペーサ24A 、24B 、32がスタックへ組み立てら
れた場合、プレートの角張ったコーナー16は、その上下
のプレートの角を削ったコーナー18及びスペーサの角を
削ったコーナーを通り過ぎて突出する。電気相互連絡ス
トライプ36は、電解質素子14の角張ったコーナー16上に
存在するので、スペーサの角を削ったコーナーとプレー
トを通り過ぎて突出しすぎている。連続する電解質プレ
ートが上下のプレートから１８０°の方向を向いている
ので、電気相互連絡ストライプ36が露出されている。す
なわち、相互連絡ストライプ36は、スペーサの間に挾ま
っておらず、一方角の削られたコーナーを通過して突出
し、そのため電気相互連絡にとって利用しやすい。同方
向を向いたプレートの連続電気接続は、銀塗料又はペー
ストのような導電性物質をスペーサ24A ，24B ，32の角
の削られたコーナーと各同方向を向いたプレートの上下
の電解質プレート14の角の削られたコーナーへ処理する
ことによって果たされる。開示された電気相互連絡体系
により、電解質素子を電気的に接続するために、刻み目
をつけたスペーサへ鉛のワイヤーをくくりつけて、スタ
ックの末端にシールするような他の電気相互連絡体系が
企みられている。
【００３０】この電極電気接続体系は図２及び３に図示
されている。導電性物質が頂部の電解質プレート14の下
側で相互連絡ストライプ36と電気的に接触している。こ
のように導電性物質40の通路は、電解質素子の片側上の
相互連絡ストライプから始まり、プレートの下のスペー
サの角が削られたコーナー及び反対方向の素子の角の削
られたコーナーに沿い、次のスペーサの角の削られたコ
ーナーに沿って、次の同方向を向いた電解質素子の相互
連絡ストライプである次の突き出た角張ったコーナーの
頂部へ通じている。電気相互連絡は次にこの素子の底部
にある相互連絡ストライプからこの方法で続いている。
同方向を向いている素子は、この方式でスタックの一端
から他端へ電気的に接続されている。スタックのこのコ
ーナーを向いている角の削られたコーナーを有するプレ
ートは、それらの相互連絡ストライプがスタックの反対
側で１８０°離れているため電気的に迂回される。
されている。導電性物質が頂部の電解質プレート14の下
側で相互連絡ストライプ36と電気的に接触している。こ
のように導電性物質40の通路は、電解質素子の片側上の
相互連絡ストライプから始まり、プレートの下のスペー
サの角が削られたコーナー及び反対方向の素子の角の削
られたコーナーに沿い、次のスペーサの角の削られたコ
ーナーに沿って、次の同方向を向いた電解質素子の相互
連絡ストライプである次の突き出た角張ったコーナーの
頂部へ通じている。電気相互連絡は次にこの素子の底部
にある相互連絡ストライプからこの方法で続いている。
同方向を向いている素子は、この方式でスタックの一端
から他端へ電気的に接続されている。スタックのこのコ
ーナーを向いている角の削られたコーナーを有するプレ
ートは、それらの相互連絡ストライプがスタックの反対
側で１８０°離れているため電気的に迂回される。
【００３１】電気通路は、スタック中の底面周囲を覆
い、スタックの向かい側まで進んでいる。スタックの向
かい側にあるコーナーを有するプレートは、それらの相
互連絡ストライプがこの側のスタックでも利用できるこ
とから、同じ方式で電気的に接続される。同様に以前電
気的に接続されたプレートは、この側のスタックに角の
削られたコーナーをもっているため迂回される。この通
路を追ってみると、この電気接続はスペーサの角の削ら
れたコーナー、電解質素子の電気的に絶縁された角を削
られたコーナー、別のスペーサの角の削られた端に沿っ
て次の相互連絡ストライプへ通じている。この電気接続
体系は、すべての他のプレートが銀金属化が角の削られ
た端に沿って行われたときに、電気的に迂回されること
を意味している。単一のスタックは一個の直列回路であ
り、スタック中のすべての全プレートは活発な電気化学
電池である。
い、スタックの向かい側まで進んでいる。スタックの向
かい側にあるコーナーを有するプレートは、それらの相
互連絡ストライプがこの側のスタックでも利用できるこ
とから、同じ方式で電気的に接続される。同様に以前電
気的に接続されたプレートは、この側のスタックに角の
削られたコーナーをもっているため迂回される。この通
路を追ってみると、この電気接続はスペーサの角の削ら
れたコーナー、電解質素子の電気的に絶縁された角を削
られたコーナー、別のスペーサの角の削られた端に沿っ
て次の相互連絡ストライプへ通じている。この電気接続
体系は、すべての他のプレートが銀金属化が角の削られ
た端に沿って行われたときに、電気的に迂回されること
を意味している。単一のスタックは一個の直列回路であ
り、スタック中のすべての全プレートは活発な電気化学
電池である。
【００３２】いくつかの著しい利点が本電気相互連絡体
系によって付与される。スタック中の各プレートは活性
イオン伝導性素子である。本電気相互連絡体系はプレー
トの外部に処理する導電性材質を利用するので導電性相
互連絡プレートの必要性は排除される。この利点はまた
異なる熱膨張係数を有するスタック中へ異種材質を合体
する必要性を除いている。冗長相互連絡ストライプ及び
外部電気通路もまた、開いた電気回路の発生を減少させ
高い信頼性へ導く。もし外部電気通路が注意を要するよ
うなことがあっても、それは算定でき容易に点検され
る。
系によって付与される。スタック中の各プレートは活性
イオン伝導性素子である。本電気相互連絡体系はプレー
トの外部に処理する導電性材質を利用するので導電性相
互連絡プレートの必要性は排除される。この利点はまた
異なる熱膨張係数を有するスタック中へ異種材質を合体
する必要性を除いている。冗長相互連絡ストライプ及び
外部電気通路もまた、開いた電気回路の発生を減少させ
高い信頼性へ導く。もし外部電気通路が注意を要するよ
うなことがあっても、それは算定でき容易に点検され
る。
【００３３】もう一つの利点は、第１チャンバー26の各
々が異なるプレート上の二つの電極面と流体連絡してい
ることである。イオンは反応性ガスから通常のものの代
わりに一対のプレートへ伝導される。同様に、Ｏ2 のよ
うなイオン伝導性物質は二つの電解質素子の間の各第２
チャンバーへ入っていく。スタックは、溝の付いたイン
タコネクタのような潜在的な弱点を排除することによっ
てストレスにより良く耐久することができる。
々が異なるプレート上の二つの電極面と流体連絡してい
ることである。イオンは反応性ガスから通常のものの代
わりに一対のプレートへ伝導される。同様に、Ｏ2 のよ
うなイオン伝導性物質は二つの電解質素子の間の各第２
チャンバーへ入っていく。スタックは、溝の付いたイン
タコネクタのような潜在的な弱点を排除することによっ
てストレスにより良く耐久することができる。
【００３４】図４を参照すると、通常42で示されるマニ
ホールドはスタックへシールすることができる。図示し
た実施例によれば、マニホールド42はスタックから離し
てマニホールドカバー46と間隔を保たせているスタンド
オフ44を含んでいる。スタンドオフ44とマニホールドカ
バー46は、ガラスフリットを用いて気体密封を確実にす
べく密封シールされている。出口管48は生成ガスの収集
を容易にするためマニホールドカバー中の開口部50に取
り付けることができる。
ホールドはスタックへシールすることができる。図示し
た実施例によれば、マニホールド42はスタックから離し
てマニホールドカバー46と間隔を保たせているスタンド
オフ44を含んでいる。スタンドオフ44とマニホールドカ
バー46は、ガラスフリットを用いて気体密封を確実にす
べく密封シールされている。出口管48は生成ガスの収集
を容易にするためマニホールドカバー中の開口部50に取
り付けることができる。
【００３５】は生成ガスの収集を容易にするためマニホ
ールドカバー中の開口部50に取り付けることができる。
ールドカバー中の開口部50に取り付けることができる。
【００３５】本発明は構成部分及び構造において、ある
程度の特異性をもって記載されているけれども、本開示
は単に例示のためのものであり、構造の詳細の種々の変
更を以下の特許請求の範囲の範囲から逸脱することなし
に行うことができる。
程度の特異性をもって記載されているけれども、本開示
は単に例示のためのものであり、構造の詳細の種々の変
更を以下の特許請求の範囲の範囲から逸脱することなし
に行うことができる。
【図１】本発明のイオン伝導装置の分解透視図である。
【図２】電解質プレートの角の削られたコーナーへの明
示の積み重ね形式及び導電性物質の処理形式を図解して
いる本発明のイオン伝導装置の分解透視図である。
示の積み重ね形式及び導電性物質の処理形式を図解して
いる本発明のイオン伝導装置の分解透視図である。
【図３】フロー室及び明示の電気相互連絡体系を図解し
ている装置の側面図である。
ている装置の側面図である。
【図４】生成ガス収集マニホールドの取り付けを図解す
る本発明のイオン伝導装置の透視図である。
る本発明のイオン伝導装置の透視図である。
10：イオン伝動装置 14：イオン伝動電解質プレート 16：角張ったコーナー 18：角の削られたコーナー 20：電極物質 22：電解質面（周縁） 24A：スペーサ棒 24B：スペーサ棒 26：第１チャンバー 28：入口 30：第１出口 32：第２スペーサ 34：第２チャンバー 36：電気相互連絡ストライプ 38：第２出口
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ケリー・ビイ．パワーズ アメリカ合衆国．ユタ・84121．ソルト・ レーク・シテイ．サウス・2485・イース ト．6732 (72)発明者 ジエームス・アール．マツクジユンキン アメリカ合衆国．ユタ・84115．ソルト・ レーク・シテイ．サウス・ステート．2167
Claims (15)
- 【請求項１】 電解質プレートがその平面の重要部分に
付着する電極物質を伴う一対の向かい合ったほぼ平面を
有しているモノリシックなスタック内に配置された多数
の固体イオン伝導電解質プレート；隣接する電解質プレ
ートの間隔を空けている個々のスペーサとして連続する
電解質プレート間に配列されている多数のスペーサ；多
数の連続した対の間隔の空いた隣接する電解質プレート
の間でスペーサによって境界を定められた多数のチャン
バー；及び、その中で交互の該電解質プレート上の該電
極が該スタックの一端から第１電気パス中の他端へ電気
的に接続されており、そこでこの電気パスが該スタック
を包み、接続されていない交互の電極が第２の電気パス
中に連続して接続され、該第１及び第２電気パス及びそ
こへ接続される電極が完全な電気回路を形成している該
電解質平面上の該電極物質を連続的に電気接続する手
段；から成る電気化学的イオン伝導装置。 - 【請求項２】 該固体イオン伝導性電解質プレートが、
酸化ジルコニウム、酸化セリウム、酸化ハフニウム又は
酸化ビスマスのグループから選択された一の酸化金属で
作られていることを特徴とする請求項１に記載の電気化
学的イオン伝導装置。 - 【請求項３】 該スペーサが電解質プレートと同一の材
質あるいは該電解質プレートの熱膨張係数と実質的に類
似の熱膨張係数をもつ材質でつくられていることを特徴
とする請求項１または２に記載の電気化学的イオン伝導
装置。 - 【請求項４】 多数の導電性集電物質が該電極物質へ付
着され、該集電物質が該電極の重要部分へ起電力を分散
するように構成されていることを特徴とする請求項１に
記載の電気化学的イオン伝導装置。 - 【請求項５】 該スペーサが多数の第１スペーサ及び第
２スペーサを保有し、各１個の第１スペーサと第２スペ
ーサが連続する電解質プレートを交互に分離することを
特徴とする請求項１に記載の電気化学的イオン伝導装
置。 - 【請求項６】 該第１スペーサが一対の棒からなり、第
２スペーサがＵ形の棒あるいはＵ形棒を形成するように
構成配置された多数の部分から成ることを特徴とする請
求項５に記載の電気化学的イオン伝導装置。 - 【請求項７】 マニホールドがイオン伝導活性生成物を
共通の出口通路へ集める装置へ取付けられていることを
特徴とする請求項１に記載の電気化学的イオン伝導装
置。 - 【請求項８】 固体イオン伝導性プレートが、少なくと
も１個の角張ったコーナー；少なくとも１個の角の削ら
れたコーナー；該電解質プレートが該スタック内に配置
され、そこで連続するプレート上の該第１面同志が向か
い合い、連続するプレート上の該第２面同志が向かい合
い、及び連続プレート上の該角張ったコーナー及び該角
の削られたコーナーが該スタックの別の末端を向いてい
るように連続するプレートが隣接するプレートから１８
０°の方向を向いている、向かい合った面の境界にある
一番目の電極処理されていない縁；向かい合った電解質
プレートの第一面の間に配列され連続して向かい合う第
一面の間の第一チャンバーを境界し、該第１チャンバー
がそこを通る反応性ガスのフロー用の入口と出口を有し
ている、角の削られたコーナーを有し該一番目の電極処
理されていない縁内に収まる大きさの多数の第１スペー
サ；角の削られたコーナーを有し、該第２の電極されて
いない縁内に収まる大きさであり、連続した電解質プレ
ートの向かい合った第２面の間に配列されて連続して向
かい合った第２面の間の生成物の排出のための出口を有
する多数の第２チャンバーの境界を定めている多数の第
２スペーサ；該第１面及び第２面の各々に付着する少な
くとも１の導電性物質のストライプで、該ストライプは
該電極物質から該角張ったコーナーの末端へ延びてお
り、それにより該電極物質と該角張ったコーナーの間に
電気の通路を与えているもの、該電解質プレートの該角
の削られたコーナーと該スペーサに付着し、各通路が該
第１スペーサの１の角の削られたコーナーを通って延び
ている多数の電気の通路を形成している導電性物質、該
電解質プレートの１の角の削られたコーナー、及び該電
気通路が交互に連続する角張ったコーナー上の該ストラ
イプを連続して電気接続している該第２スペーサの１の
角の削られたコーナーから構成される該電解質プレート
上に該電極物質を連続して電気接続するための手段、を
有していることを特徴とする請求項１から７のいずれか
一項に記載の電気化学的イオン伝導装置。 - 【請求項９】 該第１スペーサと該第２スペーサが該電
解質プレートと同一の材質でつくられていることを特徴
とする請求項８に記載の電気化学的イオン伝導装置。 - 【請求項１０】 該電解質プレートの少なくとも一面の
重要部分へスクリーン印刷により電極物質を処理しある
いは他の方法により該電解質表面上に該電極物質を処理
するステップ、該電極をプリントされた該電解質プレー
トを該電極物質が該電解質プレートへ結合するのに十分
な温度に加熱するステップ、該電極物質と該装置の外部
の間に電気通路を形成するため該電解質プレートへ電気
相互連絡物質を処理するステップ、該電解質プレートへ
スクリーン印刷によってシーリング物質を処理するか、
さもなければ該電解質プレート部分へシーリング物質を
処理するステップ、多数の該電解質プレートを一定の形
式で積み重ねて各プレートを固体酸化物スペーサによっ
て連続したプレートから分離するステップ、該電解質プ
レート及び該スペーサと該電解質プレートをモノリシッ
ク単位にシールするため、該シーリング物質を活性化す
るのに十分な温度に温度処理するステップ、交互のプレ
ートの該電気相互連絡を該スタックの一端から第１電気
パスの他端へ接続することによって該スタック中の交互
の該電解質プレートを連続して電気接続し、該スタック
の終端付近へ電気通路を延ばし、第２電気通路中の交互
の接続されていない該プレートの該電気相互連絡を接続
するステップから成り、該第１及び第２電気通路及びそ
こへ接続している電極が完全な電気回路を形成している
モノリシックな電気化学的イオン伝導装置へ多数の固体
酸化物電解質プレートを組み立て電気接続する方法。 - 【請求項１１】 該電解質プレートが、酸化ジルコニウ
ム、酸化セリウム、酸化ハフニウム、又は酸化ビスマス
から成るグループから選択される一つの金属酸化物から
形成されることを特徴とする請求項10に記載の方法。 - 【請求項１２】 該電極物質が該電解質プレートの中央
部分に処理され、該電極物質と該プレート末端の間の該
プレートの縁が電極処理されないままであることを特徴
とする請求項10に記載の方法。 - 【請求項１３】 該固体酸化物スペーサが、該電極処理
されていない電解質面の縁に配列されていることを特徴
とする請求項10〜12のいずれか一項に記載の方法。 - 【請求項１４】 該電気相互連絡が該電極処理されてい
ない電解質面の縁上にスクリーン印刷された導電性物質
の二つのストライプを有し、該ストライプが該電極と該
電解質プレートの末端の間に電気通路を形成することを
特徴とする請求項10〜13のいずれか一項に記載の方法。 - 【請求項１５】 イオン伝導活性による生成物を収集す
るマニホールドが該スタックへ取り付けられていること
を特徴とする請求項10〜14のいずれか一項に記載の方
法。
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