JPS58137973A - Cross flow molith reactor with solid electrolyte sheet and method of producing same sheet - Google Patents

Cross flow molith reactor with solid electrolyte sheet and method of producing same sheet

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Publication number
JPS58137973A
JPS58137973A JP58013036A JP1303683A JPS58137973A JP S58137973 A JPS58137973 A JP S58137973A JP 58013036 A JP58013036 A JP 58013036A JP 1303683 A JP1303683 A JP 1303683A JP S58137973 A JPS58137973 A JP S58137973A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
sheet
catalyst
reactor
sheets
channels
Prior art date
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Pending
Application number
JP58013036A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
ルイス・ヘゲダス
クリスチヤン・ベント・ランドセイジヤ−
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
WR Grace and Co
Original Assignee
WR Grace and Co
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Filing date
Publication date
Application filed by WR Grace and Co filed Critical WR Grace and Co
Publication of JPS58137973A publication Critical patent/JPS58137973A/en
Pending legal-status Critical Current

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    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30Hydrogen technology
    • Y02E60/50Fuel cells

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はリプ付き触媒被覆された固体状態電解質シート
及びかかるシートを−造する方法に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to lipped catalyst coated solid state electrolyte sheets and methods of making such sheets.

大量の熱を故山する化学反応は、ギツプスエネルギー変
化の大部分が熱ではなくて電気に転化される燃料電池反
応器で行なうことができる。電気エネルギーへの化学エ
ネルギーのこの直接の転化はカルノー制限(Carno
t 1llitatio11)を受けず、故に非常に高
い熱り学的効率を達成することができる。
Chemical reactions that release large amounts of heat can be carried out in fuel cell reactors, where most of the energy change is converted to electricity rather than heat. This direct conversion of chemical energy to electrical energy is subject to the Carnot limit (Carnot
t 1llitatio11) and therefore very high thermodynamic efficiencies can be achieved.

燃料としてHl又はCOで動作する固体電解質燃料電池
は十分に知られている。固体電解質電気化学反応器の1
つの臘IIな利点はそれらが電極分Iil!象が最小に
なる触媒上有利な典型的21度での操作を可能とすると
いうことである。たとえば、Pt触媒電極を有するドー
プしたジルコニア電池を、電気的エネルギーのfaJv
Iの発生を伴なってアンモニアを酸化窒素に転化するの
に使用することができることがベイエナス(V aye
nas)等により最近示された( S clones 
 IQJ−593、1980及び合衆国特許第4272
336号)。
Solid electrolyte fuel cells operating with Hl or CO as fuel are well known. Solid electrolyte electrochemical reactor 1
The advantage of these two is that they are electrodes! This allows operation at the typical 21°C temperature, which is catalytically advantageous and minimizes turbulence. For example, a doped zirconia cell with a Pt catalytic electrode can be used with faJv of electrical energy
It has been shown that ammonia can be used to convert ammonia to nitrogen oxide with the generation of I.
(S clones) was recently shown by Nas) et al.
IQJ-593, 1980 and U.S. Patent No. 4272
No. 336).

固体電解貿蛎料電池の商業的有用性を決定する大きな因
子はそれらの電力密度(power density 
)である。本発明における如き薄い固体電解質成分の使
用は^い電流密度、典型的には200mA/am”をも
たらすことができるけれども、これまで実験的に示され
た燃料電池設計は、低い電解質対反応器容最比、典型的
には1C1電解質/C13反応器容量より小さい、によ
り特徴づけられた。従ってこれらの反応器は相対的に低
い電力密度によって特徴づけられた。
A major factor determining the commercial utility of solid electrolyte batteries is their power density.
). Although the use of thin solid electrolyte components as in the present invention can yield high current densities, typically 200 mA/am, fuel cell designs experimentally demonstrated to date have low electrolyte to reactor volume. These reactors were therefore characterized by a relatively low power density.

本発明の反応器においては、10C1電解質7101反
応器容量の典型的電解質表面対反応器官−比が可能であ
る。
In the reactor of the present invention, a typical electrolyte surface to reactor ratio of 10C1 electrolyte 7101 reactor capacity is possible.

粒状形態にあるセラミック材料を重合体バインダ(たと
えばポリエチレンン及び可塑剤と混合することを教示す
る合衆国特許第3854186@も本発明に関連する。
Also relevant to the present invention is US Pat. No. 3,854,186 which teaches mixing ceramic materials in particulate form with polymeric binders (eg polyethylene and plasticizers).

ブレンドは均質性を達成するために混合され、次いで押
出されてリプ付きシートを形成する。シートのピースは
交互する方法で層状にされ、そして相互にシールされて
クロス流モノリス(cross−flow 5onol
ith )を形成し、可塑剤を抽出し、そしてモノリス
は次いで焼成されて(fired ) 、バインダーを
除去しそしてセラミック材料を焼結する。
The blend is mixed to achieve homogeneity and then extruded to form a lipped sheet. The sheet pieces are layered in an alternating manner and sealed to each other to form a cross-flow monolith.
ith) to extract the plasticizer, and the monolith is then fired to remove the binder and sinter the ceramic material.

モノリス式(10n011thic)反応器熱交換器は
D eonan及びWei (Cheslcal Re
actiOn E nQ−eneering、  AC
8,5ysposiu−5eries  No。
Monolithic (10n011thic) reactor heat exchangers are manufactured by Deonan and Wei (Cheslcal Re
actiOn E nQ-eneering, AC
8,5ysposiu-5eries No.

65.1978)により開示されており、それによれば
触媒はモノリス費に付着され、そしてそれは−酸化炭素
を酸化するのに使用された。
65.1978), in which a catalyst was deposited on a monolith and it was used to oxidize carbon-oxide.

セラミック材料が固体電解質である層状構造体において
化学反応を行なうことも知られている。
It is also known to carry out chemical reactions in layered structures in which ceramic materials are solid electrolytes.

特に、合衆国特許第4272336号は、管の層がマニ
ホルドに結合され得ることを教示している。
In particular, US Pat. No. 4,272,336 teaches that a layer of tubing can be coupled to a manifold.

管の内表面及び外表面はそれぞれ酸素解離触媒及びアン
モニアの酸化を促進するための触媒で被覆される。操作
においては、酸素は1つの触媒により解−されて固体電
解質を通して輸送される酸素イオンを形成する。酸化触
媒の表面では、amイオンはアンモニアと反応して酸化
窒素を生じる。
The inner and outer surfaces of the tube are coated with an oxygen dissociation catalyst and a catalyst to promote ammonia oxidation, respectively. In operation, oxygen is decomposed by a catalyst to form oxygen ions that are transported through the solid electrolyte. At the surface of the oxidation catalyst, am ions react with ammonia to produce nitrogen oxide.

電解反応は電気を生じこれは電気導線により染められる
。1つの態様においては、ガスは第二のガスが管内のガ
ス流に垂直な方向に管を越えて流れることを許容しなが
ら触媒被覆された管を通過せしめられる。他の1lIv
A(合衆国特許第4272336号の第5図及び6図)
は極板間の一連並列室(parallel chamb
ers )を虜定する一連の触媒被覆された極板である
。室は2つの群に分けられ、第1の群の室は第2の群の
書間に交互に装置される。第1の(たとえばl!素)ガ
スは1111の群の室を通過すると共に同時に第2のガ
ス(たとえばアンモニア)が第2の群の室を通って垂直
方向に通される。アンモニアは酸化されて酸化11素を
形成する。合衆国特許第4272336号の系に類似し
た酸化系を記載する西ドイツ公開公報第1928300
号も有利である。
Electrolytic reactions produce electricity, which is dyed by electrical conductors. In one embodiment, gas is passed through the catalyst coated tube while allowing a second gas to flow past the tube in a direction perpendicular to the gas flow within the tube. other 1lIv
A (Figures 5 and 6 of U.S. Pat. No. 4,272,336)
is a series of parallel chambers between the plates.
ers) is a series of catalyst-coated plates. The chambers are divided into two groups, the chambers of the first group being arranged alternately between the books of the second group. A first gas (eg, l! element) is passed through the 1111 group of chambers, and at the same time a second gas (eg, ammonia) is passed vertically through the second group of chambers. Ammonia is oxidized to form element 11 oxide. DE 1928300 describes an oxidation system similar to that of US Pat. No. 4,272,336
The number is also advantageous.

本明細書に記載された燃料電池反応器に使用するための
適当なシートは、1)溶融したときl!東イオンを輸送
することができる粒状無機充填剤、約150.000乃
至5,000,000の分子鋤を有するオレフィン性臆
合体及び可塑剤を均一に混合することと、2)混合物を
リプ付きシートに形成することと、3)可塑剤を抽出す
ることと、4)シートを加熱して分解せしめ、そして有
機謹合体を除去し、無機充填剤粒子を溶融することとを
含む方法により製造される。
Suitable sheets for use in the fuel cell reactor described herein are: 1) When melted, l! 2) homogeneously mixing a particulate inorganic filler capable of transporting ions, an olefinic polymer having about 150,000 to 5,000,000 molecular weights, and a plasticizer; 2) forming the mixture into a lipped sheet; 3) extracting the plasticizer; and 4) heating the sheet to decompose it and remove the organic aggregates and melt the inorganic filler particles. .

上記の如くして製造されたシートは第1図に示されてい
る。かかるシートの製造は更に実施例1に記載されてい
る。第1図を参照すると、シート4は、無機、セラミッ
ク、酸素イオン輸送材料、たとえばイツトリア−安定化
ジルコニアから成り、そしてシートの後(即ちリプ付き
の)表面5に並行に配置されて本質的に平行なチャンネ
ル4aを形成する一連のリプを有する長方形部材から成
る。
A sheet produced as described above is shown in FIG. The manufacture of such a sheet is further described in Example 1. Referring to FIG. 1, the sheet 4 is comprised of an inorganic, ceramic, oxygen ion transporting material, such as yttria-stabilized zirconia, and is arranged parallel to the rear (i.e. lipped) surface 5 of the sheet, essentially It consists of a rectangular member with a series of lips forming parallel channels 4a.

示されたリプは眞直しいであるけれども、リプは直線(
linear)である必要はない。たとえば、それらは
それらがシートの1端から他端まで延びているガスが流
れることができるほぼ平行なチャンネルを形成するシー
ト上に間隔を置いて配置される限り曲がった又はジグザ
グ形状の如き非直線形(nonlinear )形状を
とることもできる。シートの他の前方側は滑らかでリプ
のない表面を有する。
Although the lip shown is straight, the lip is a straight line (
linear). For example, they may have non-linear shapes such as curved or zigzag shapes insofar as they are spaced apart on the sheet forming approximately parallel channels through which gas can flow extending from one end of the sheet to the other. It can also take a nonlinear shape. The other front side of the seat has a smooth, lip-free surface.

シート4は本質的にガス及び液体がシートを通過しない
という意味においてガス流不透過性である。
The sheet 4 is essentially gas flow impermeable in the sense that gases and liquids do not pass through the sheet.

好適に不透過性のシートは実施例1に記載されている。A suitably impermeable sheet is described in Example 1.

第2図を参照すると、2つのシート4及び6はリプ4b
及び6bが相互に対して90″の角度を形成するように
一方が他の頂部に位曽づけられている。非直線形リブが
使用される場合には、隣接シート閤で形成された角度は
2枚のシートにおける並行な細長いチャンネルの方向に
よって形成された角度に関して測定される。チャンネル
4aは反応体くたとえばアンモニア)の酸化のための触
媒で被覆されこれに対して、チャンネル6aは**イオ
ン形成用触媒で被覆される。第4図の反応器は、隣接シ
ートのりプ閤の角度が30’という小さいシートを使用
するように設計することもできる。かかる配置は反応器
のケーシングをシートに一致するような形状としながら
シートを相互に調節することによって達成することがで
きる。別法としては90″以外の角度、たとえば30°
の角度でシート内にリプを形成することである。
Referring to FIG. 2, the two sheets 4 and 6
and 6b are positioned on top of the other such that they form an angle of 90'' with respect to each other. If non-linear ribs are used, the angle formed by the adjacent sheets is Measured with respect to the angle formed by the orientation of parallel elongated channels in the two sheets: channel 4a is coated with a catalyst for the oxidation of the reactant (e.g. ammonia), whereas channel 6a is coated with a catalyst for the oxidation of the reactant (e.g. ammonia), whereas channel 6a is The reactor of Figure 4 can also be designed using sheets with as little as 30' angle of adjoining sheets. This can be achieved by adjusting the sheets to each other while shaping them to match. Alternatively, angles other than 90", e.g. 30°
It is to form a lip in the sheet at an angle of .

第2.3及び4図の層状構造を調製するためのシートは
固体状態で酸素イオンを輸送することがCきる無機充填
剤より成る出発物質からつくられる。更には、ポリオレ
フィン及び可塑剤が使用される。ポリオレフィンに対し
てなされた言及は一般に高分子量ポリエチレンに対する
ものと理解されるべきである。更に特定的には、非常に
高いi子II(たとえば少なくとも150.000)の
ポリオレフィンはセラミック粉末に対する良好なバイン
ダーであり、そして可塑剤が存在する場合には脆化する
ことなく^い充填剤負荷を許容することができる。これ
は慣用の熱可塑性プラスチックたとえば約60,000
乃至100.000の分子量を有するたとえば低分子量
ポリエチレンに極めて似ている。これらの低分子量ポリ
エチレンは相対的に低い充填剤濃度で脆い生成物を生じ
る。
The sheets for preparing the layered structures of Figures 2.3 and 4 are made from starting materials consisting of inorganic fillers capable of transporting oxygen ions in the solid state. Furthermore, polyolefins and plasticizers are used. References made to polyolefins should generally be understood as referring to high molecular weight polyethylene. More specifically, polyolefins with very high I-I (e.g. at least 150,000) are good binders for ceramic powders and can absorb filler loads without embrittlement in the presence of plasticizers. can be tolerated. This is compared to conventional thermoplastics such as approximately 60,000
It is very similar to, for example, low molecular weight polyethylene with a molecular weight of 100,000 to 100,000. These low molecular weight polyethylenes produce brittle products at relatively low filler concentrations.

最初の混合物を調製する際に、充填剤重合体及びプラス
チックの実際の量は広い範囲にわたり変えることができ
る。しかしながら、ブレンドを加工する目的に対しては
、ブレンドは、溶融している閣それは溶−物伸びを有す
るという意味において粘弾性であるということは騰要で
ある。ブレンドは成形又は押出しを受けるのに十分に低
い粘度も有していなければならず、そして成形に続いて
強度は金型からの除去を許容するのに十分なものでなけ
ればならない。一般に、ブレンドが、約50「p−及び
165℃で動作するローラーヘッドを有するプラベンダ
ープラストグラフで測定されたトルクが200〜280
0メーターダラム、好ましくは2000〜2500メー
ターグラムであるならば上記パラメータを満足するであ
ろう。上記した成分に加えて、他の材料(たとえば、無
機充填剤又は増最剤又は触媒支持材料)を、それらが最
終セラミック構造に不利に影響しない限りブレンドに使
用することができる。有用なブレンドは、1.20〜2
8容量%、好ましくは25%の無機充填剤と、 2.150.000より大きい分子量を有するポリエチ
レン好ましくは20%の超高分子量線状ポリエチレン(
LIHMW−PE)18〜25容量%、これらの材料は
ASTM  D−4020−81において、3,100
.000を越える分子量を有すると規定される、と、 3.47−62容最%、好ましくは54%の炭化水素油
可塑剤とを含有して成る。ホイトミネラル油乃至バンカ
ー〇 (Bunker C)燃料油の任意の油を可塑剤
として使用することができる。更に、1容饅%までのス
テアリン酸亜鉛を高い濃度で重合体懸濁液中の充填剤の
分散を促進するための内部l1lIlI剤として使用す
ることができる。これは必須の添加剤ではなく、他の同
様な材料を使用することができる。
In preparing the initial mixture, the actual amounts of filler polymer and plastic can vary over a wide range. However, for purposes of processing the blend, it is essential that the blend be viscoelastic in the sense that it has melt elongation when melted. The blend must also have a viscosity low enough to undergo molding or extrusion, and following molding the strength must be sufficient to permit removal from the mold. Generally, the blend has a torque of 200 to 280 as measured on a Prabender plastograph with a roller head operating at about 50"p and 165°C.
0 meter duram, preferably 2000-2500 meter grams will satisfy the above parameters. In addition to the components listed above, other materials (eg, inorganic fillers or thickeners or catalyst support materials) can be used in the blend as long as they do not adversely affect the final ceramic structure. Useful blends range from 1.20 to 2
8% by volume, preferably 25%, of inorganic filler and 2. Ultra-high molecular weight linear polyethylene (preferably 20%) with a molecular weight greater than 2.150.000.
LIHMW-PE) 18-25% by volume, these materials meet ASTM D-4020-81
.. 3.47-62% by volume, preferably 54%, of a hydrocarbon oil plasticizer. Any oil from white mineral oil to Bunker C fuel oil can be used as a plasticizer. Additionally, up to 1% by volume of zinc stearate can be used in high concentrations as an internal lllllllll agent to promote dispersion of the filler in the polymer suspension. This is not a required additive; other similar materials can be used.

酸素イオンを輸送することができる固体電解質をこの場
合に使用することができる。角型的には、酸素イオン伝
導性固体電解質はZr0z、ThO!及びC60tの如
き4価カチオンを含有する酸化物と2価及び3価のカチ
オンを含有する酸化物、たとえばcao、S C1tO
3,YzOg。
Solid electrolytes capable of transporting oxygen ions can be used in this case. In terms of square shape, the oxygen ion conductive solid electrolyte is Zr0z, ThO! and oxides containing tetravalent cations such as C60t and oxides containing divalent and trivalent cations, such as cao, S C1tO
3, YzOg.

LazO3,等の間に形成された固体溶液である。A solid solution formed between LazO3, etc.

それらのより高いイオン伝導性は0−一部位空席(0−
′″5ite vacanoles)の存在にする。1
つの0−一空席は格子における四価イオンに対して置換
される各々2価又は各2つの3価カチオンに対して生じ
る。特に有利なのはzr Ot中の約15モル%Ca 
O(カルシア−安定化ジルコニア)を含有する固体溶液
又はz「0!中のY2O2(イツトリア−安定化ジルコ
ニア)約1〜10モル%(3−7モル%が好ましい)を
含有する固体溶液である。これらの後者の2つの固体電
解質は^いイオン伝導性、広[il!の濃度にわたる純
粋のm素イオン伝導及び酸素圧力及び相対的に低いコス
トにより特徴づけられる。
Their higher ionic conductivity is due to 0-1 site vacancy (0-
'''5ite vacanoles).1
Two 0-1 vacancies occur for each divalent or for each two trivalent cations substituted for a tetravalent ion in the lattice. Particularly advantageous is about 15 mol% Ca in zr Ot.
A solid solution containing O (calcia-stabilized zirconia) or about 1 to 10 mol% (preferably 3-7 mol%) of Y2O2 (ytria-stabilized zirconia) in z'0! These latter two solid electrolytes are characterized by high ionic conductivity, pure mion conductivity over a wide range of concentrations and oxygen pressures, and relatively low cost.

第1図に材料を記I!された如きシートに形成する方法
は良く知られており、そして圧縮成形及び押出しを包含
する。シートが圧縮成形(165℃で)により構造され
る場合には、シートの構造的一体性に不利に影響しない
ように十分でありながらできる限り小さい厚さ減少比が
使用される。一般に:Q、05〜0.5 (好マシ(ハ
約0.1)(7)厚さ減少比が使用される。この比は合
衆国特許第2899713号に定義されており、これを
引照することにより本明細書での説明にかえる。この比
を計算するに際し、厚さ減少はシートの表面に関しての
み測定され、そしてリプの如き突起を含まない。同様な
プロセスパラメータが押出しで使用される。しかしなが
ら、押出濃度は一般に30−50℃轟くして粘度を適当
に減少させる。第1図及び第2図を参照することにより
わかる通り、リプは両方向に均一なチャンネル開口を有
する構造を備えている。明らかにその構造方法は、所望
により不均一なチャンネルを与えるのに使用することが
できる。
The materials are listed in Figure 1! Methods of forming such sheets are well known and include compression molding and extrusion. When the sheet is constructed by compression molding (at 165° C.), a thickness reduction ratio that is sufficient but as small as possible is used so as not to adversely affect the structural integrity of the sheet. In general, a thickness reduction ratio of: Q, 05 to 0.5 (7) is used. This ratio is defined in U.S. Pat. In calculating this ratio, the thickness reduction is measured only with respect to the surface of the sheet and does not include protrusions such as rips. Similar process parameters are used in extrusion. However, The extrusion concentration is generally 30-50 DEG C. to suitably reduce the viscosity.As can be seen by referring to FIGS. 1 and 2, the lip has a structure with uniform channel openings in both directions. Clearly the construction method can be used to provide non-uniform channels if desired.

シートが形成された後、可塑剤は抽出される。After the sheet is formed, the plasticizer is extracted.

抽出は可塑剤が可溶な溶媒によって達成される。Extraction is accomplished with a solvent in which the plasticizer is soluble.

たとえば、可塑剤が炭化水素油であるとき、それはへキ
サン、ヘプタン、ペンタンの如き有機WI媒及び四塩化
炭素、トリクロロエチレン及びパークロロエチレンの如
き塩素化溶媒で抽出することができる。石油エーテル及
びジエチルエーテルの如き他の有機溶媒を使用すること
もできる。可塑剤が水溶性化合物である場合には、可塑
剤は水で抽出することができる。好適な可塑剤は水に可
溶性又は不溶性であることができる。水不溶性可塑剤の
代表的なるものは、セバケート類、フタレート類、ステ
アレート類、アジペート類及びサイトレート類の如き有
機エステル;エポキシ化植物油の如きエポキシ化合物;
トリクレジルホスフェートの如きホスフェートエステル
、s+m油及び燃料油、炭化水素樹脂を包含する石油原
油及びアスファルト及びエイコサンの如き純粋な化合物
;ポリイソブチレン、ポリブタジェン、ポリスチレン、
アタクチックポリプロピレン、エチレン−プロピレンゴ
ム、エチレン−酢酸ビニル共重合体、酸化ポリエチレン
、クマロン−インデン樹脂及びテルペン樹脂、トール油
及びあまに油の如き低分子量−合体、である。
For example, when the plasticizer is a hydrocarbon oil, it can be extracted with organic WI media such as hexane, heptane, pentane and chlorinated solvents such as carbon tetrachloride, trichlorethylene and perchlorethylene. Other organic solvents such as petroleum ether and diethyl ether can also be used. If the plasticizer is a water-soluble compound, the plasticizer can be extracted with water. Suitable plasticizers can be soluble or insoluble in water. Typical water-insoluble plasticizers include organic esters such as sebacates, phthalates, stearates, adipates, and citrates; epoxy compounds such as epoxidized vegetable oils;
Phosphate esters such as tricresyl phosphate, S+M oils and fuel oils, petroleum crudes including hydrocarbon resins and pure compounds such as asphalt and eicosane; polyisobutylene, polybutadiene, polystyrene,
low molecular weight polymers such as atactic polypropylene, ethylene-propylene rubber, ethylene-vinyl acetate copolymers, polyethylene oxide, coumaron-indene resins and terpene resins, tall oil and linseed oil.

水溶性可塑剤の例はエチレングリコール、ポリエチレン
グリコール、ポリプロピレングリコール、グリセロール
及びそのエーテル及びエステル:トリエチルホスフェー
トの如きアルキル本スフエート;ポリビニルアルコール
:ポリアクリル酸及びポリビニルビ0リドンである。
Examples of water-soluble plasticizers are ethylene glycol, polyethylene glycol, polypropylene glycol, glycerol and its ethers and esters: alkyl sulfates such as triethyl phosphate; polyvinyl alcohol: polyacrylic acid and polyvinylvinylidene.

可塑剤が抽出された後、ユニットを大きなシートから切
ることができる。これらのユニットは約10〜50%の
範囲であることができる次のプロセス段階における収縮
を適当に許容するような寸法であるべきである。シート
は焼成後ではなくてむしろこの点で適当に最終形状に切
ることが好ましい。何故ならば、セラミック構造を切断
することによって引起こされた破断の問題を減じるから
である。
After the plasticizer has been extracted, the units can be cut from large sheets. These units should be sized to suitably allow for shrinkage in subsequent process steps, which can range from about 10 to 50%. Preferably, the sheet is cut to its final shape at this point rather than after firing. This is because it reduces breakage problems caused by cutting the ceramic structure.

シートの焼成は、ポリオレフィンを完全に燃焼させるよ
うに熱可塑性プラスチックの分解温度より烏く加熱する
ことにより達成される。もちろん分解m度はポリオレフ
ィンの選択と共に変わる。
Firing the sheet is accomplished by heating it above the decomposition temperature of the thermoplastic so as to completely burn out the polyolefin. Of course, the degree of decomposition will vary with the choice of polyolefin.

^粘度線状ポリエチレンを使用して、少なくとも240
−260℃の範囲の濃度を使用して分解を開始すること
が可能である。約240℃(ポリエチレンがポリオレフ
ィンである場合に)の濃度で、構造は黒く変わり始め、
約700℃で構造は白色に変り始め、熱可塑性プラスチ
ックの相当な部分が除去されたことを示す。熱可塑性プ
ラスチックが除去されると同時に充填剤は焼結し始め、
即ち粒子は合着し始める。焼結段階を完了するために、
温良は熱可塑性プラスチックを除去するに必要な濃度よ
りも十分^く上昇される。イツトリア−安定化ジルコニ
アを使用する場合には、たとえば、約1300℃乃!!
2000℃の濃度が推奨される。
^ Using linear polyethylene, the viscosity is at least 240
It is possible to initiate the decomposition using concentrations in the range of -260°C. At a concentration of about 240°C (when polyethylene is a polyolefin), the structure begins to turn black;
At about 700° C. the structure begins to turn white, indicating that a significant portion of the thermoplastic has been removed. As soon as the thermoplastic is removed, the filler begins to sinter,
That is, the particles begin to coalesce. To complete the sintering stage,
The temperature is increased sufficiently above the concentration required to remove the thermoplastic. When using yttoria-stabilized zirconia, for example, about 1300°C~! !
A concentration of 2000°C is recommended.

即ちこの11度1囲内で、ガス状反応体を透過させない
シートを生じるのに十分な焼結をもたらす最も低い濃度
を使用することが好ましい。濃度は焼結を完了するのに
十分に長い焼結点に保持され、次いで構造は室温にゆっ
くりと冷却せしめられる。
That is, within this 11 degree range, it is preferred to use the lowest concentration that results in sufficient sintering to produce a sheet that is impermeable to gaseous reactants. The concentration is held at the sintering point long enough to complete sintering, and then the structure is allowed to cool slowly to room temperature.

流体(即ちガス)不透過性シートが生成される機構は一
合体バインダーの分解及び除去で始まる。
The mechanism by which a fluid (ie, gas) impermeable sheet is produced begins with the disintegration and removal of the integral binder.

もしバインダーの残留の炭素化残留物が除去されなけれ
ば、該炭素質材料は流動可能な焼結されたセラミック材
料における“アイスランド”として作用する。かかる炭
素質残留物は目で見ることができ、そしてセラミックシ
ートに灰色がかった着色を付与する。重要なことは、こ
れらの“アイスランド”も又シートに多孔性をもたらし
、故に、できる限り完全に除去されるべきである。これ
は便利には、少なくとも焼成の一部期間中、酸化条件下
に焼成を操作することによって達成することができるコ
ーニング(Cornlno )  (粒径が325メツ
シユより小さい、即ち粒子は約30ミクロンを越えない
)からのシルコアジルコニア(7ir−coa zlr
conla)を使用する際には、1400℃乃!!19
00℃の焼結1I11[が適用されたが多孔性シートを
生じた。対照的に、崗標各、ジルカージルコニア 1500℃で焼結されて流体不透過性シートを与える。
If the residual carbonized residue of the binder is not removed, the carbonaceous material acts as an "Iceland" in the flowable sintered ceramic material. Such carbonaceous residues are visible and impart a grayish coloration to the ceramic sheet. Importantly, these "Icelands" also introduce porosity to the sheet and should therefore be removed as completely as possible. This can conveniently be achieved by operating the calcination under oxidizing conditions, at least for a portion of the calcination (Cornlno) (particle size smaller than 325 mesh, i.e. particles larger than about 30 microns). sil-coa zirconia (7ir-coa zlr) from
When using conla), the temperature should be 1400℃! ! 19
Sintering at 00° C. 1I11 [was applied but resulted in a porous sheet. In contrast, Zirker zirconia is sintered at 1500° C. to provide a fluid-impermeable sheet.

ジルカージルコニアu0.1〜0.03ミクロンの粒径
を有していた。
Zirker zirconia u had a particle size of 0.1 to 0.03 microns.

最終シート構造は、相当な線形収縮が起こることを除い
て先に切断した如き構造に同一形状の外観を有する。収
縮は使用される熱可塑性プラスチック及び可塑剤の量と
共に増加する。ポリオレフィンの除去及び充填剤の焼結
期間中、座屈を最/hに16.に−)C拘束物( co
nstraints )がシート上に胃かれる。焼成に
続いて、酸素解離又は酸化の丸めの電気的伝導性触媒を
担体組成物力1ら沈澱、ベースト塗布又は蒸着の如き慣
用手段によりシートに施こすことができる。
The final sheet structure has the same geometric appearance as the structure as previously cut, except that significant linear shrinkage has occurred. Shrinkage increases with the amount of thermoplastic and plasticizer used. During polyolefin removal and filler sintering, buckling should be reduced to 16/h. ni-)C restraint object (co
nstraints) are strained onto the sheet. Following calcination, an electrically conductive catalyst for oxygen dissociation or oxidation can be applied to the sheet by conventional means such as precipitation, base coating, or vapor deposition from the carrier composition.

11県を@素イオンに分解するために有用な代表的触媒
物質は白金、白金−ロジウム合金、金、銀、等である。
Typical catalytic materials useful for decomposing 11 ions into elementary ions include platinum, platinum-rhodium alloys, gold, silver, and the like.

酸化を促進するために好適な代表的触媒は白金、白金−
ロジウム合金、白金−ロジウム−パラジウム合金等が包
含される。酸素イオン生成及びアンモニア酸化を行なう
のに好ましく1触媒は約5重量%乃至15111i%の
ロジウムを含有する白金−ロジウム合金より成ることが
できる。何敵ならばこの触媒は所望の反応を促進するの
に有効であり、そして長い期間にわたり遭遇した反応条
件に耐えることができるからであるロジウムはアンモニ
アを酸化するのに殆んど触媒活性を与えないが反応条件
下に白金を安定化する作用をする。
Typical catalysts suitable for promoting oxidation include platinum, platinum-
Includes rhodium alloys, platinum-rhodium-palladium alloys, and the like. A preferred catalyst for oxygen ion production and ammonia oxidation may comprise a platinum-rhodium alloy containing about 5% to 15111i% rhodium. Rhodium provides little catalytic activity in oxidizing ammonia, because this catalyst is effective in promoting the desired reaction and can withstand the reaction conditions encountered for long periods of time. However, it acts to stabilize platinum under the reaction conditions.

6aチヤンネルにおいて起こる酸化反応には広範な種々
の触媒を使用することができる。反応器の効率を保持す
るために,電気的伝導性(両チVンネル4a及び6aに
おいて)である触媒が本質的に均一な、連続的な多孔性
層にお(Xで付着されるべきである.酸化に鋭敏な典型
的な有機材料iよCl−Cs炭化水素、即ちエチレン、
軽オレフィン(即ちC I− C b ) 、メタン及
び軽ノ(ラフイン(即ちCI−04 ) 、ベンゼン及
び軽芳香族、即ちアルキル置換基中の炭素原子の全数が
1〜6であるベンゼン又はナフタレンの如きアノレキJ
し置換環を包含する。上記材料を酸化するための好適な
触媒及び反応条件は当業界では良く知られており、そし
てPt %Ao 、Pd 、Rh 、Fe 、Go、N
i 、V181 、MO 1Ru 、Rh 、Sn 、
Sbの如き金属及びそれらの合金又は酸化物を包含する
。酸化されるべき種々の燃料物質に対してGよ、好まし
い触媒系は下記の通りである:白金(C。
A wide variety of catalysts can be used for the oxidation reactions that occur in the 6a channel. In order to preserve reactor efficiency, a catalyst that is electrically conductive (in both channels 4a and 6a) should be deposited (at X) in an essentially uniform, continuous porous layer. A typical organic material sensitive to oxidation is Cl-Cs hydrocarbon, i.e. ethylene,
Light olefins (i.e. C I- C b ), methane and light olefins (i.e. CI-04), benzene and light aromatics, i.e. benzene or naphthalene, where the total number of carbon atoms in the alkyl substituent is from 1 to 6. Like Anoleki J
and includes substituted rings. Suitable catalysts and reaction conditions for oxidizing the above materials are well known in the art and include Pt%Ao, Pd, Rh, Fe, Go, N
i, V181, MO 1Ru, Rh, Sn,
Includes metals such as Sb and their alloys or oxides. For the various fuel materials to be oxidized, a preferred catalyst system is as follows: platinum (C.

/H!、パラフィン、オレフィン及び芳香族の酸化に対
して):パラジウム(エチレン及びGo/H!に対して
);銀(メタノール、エチレン、プロピレンに対して)
:ビスマス及びモリブデン(プロピレンに対して);鉄
(エチルベンゼン及びGo、’  Hsに対して);及
びニッケル、コバルト及びルテニウム(G O/ Ht
に対して)。白金はアンモニア及び硫黄を酸化するため
の触媒としても非常に有用である。上記触媒の記載につ
いて、触媒の実際の活性形態は酸化物及び他の形態であ
ることができ、従って特定の金属触媒の名称はその業界
で認められた均等物を包含することを意図する。
/H! , for the oxidation of paraffins, olefins and aromatics): palladium (for ethylene and Go/H!); silver (for methanol, ethylene, propylene)
: bismuth and molybdenum (for propylene); iron (for ethylbenzene and Go, 'Hs); and nickel, cobalt and ruthenium (for GO/Ht
). Platinum is also very useful as a catalyst for the oxidation of ammonia and sulfur. For the above description of catalysts, the actual active form of the catalyst can be oxides and other forms, and therefore the designation of a particular metal catalyst is intended to encompass its art-recognized equivalents.

燃料電池反応器を説明するに際し、゛反応器″なる用語
は、酸化反応が起こる種々の触媒で被覆された一連の積
重ねられたシートを示す。“燃料電池パ又は“燃料電池
反応器”なる用語は、酸化反応期間中生じた電流を導く
電気的導線を備えた反応器を示す。“化学反応”なる用
語は酸化及びl!1県解鎧の両方を包含する。触媒はそ
れが直接に又は他の触媒物質の活性を増加することによ
って反応の速度を^めるとき反応を゛促進する”ζ説明
される。
In describing a fuel cell reactor, the term "reactor" refers to a series of stacked sheets coated with various catalysts in which an oxidation reaction takes place.The term "fuel cell reactor" or "fuel cell reactor" shows a reactor equipped with electrical conductors for conducting the current generated during the oxidation reaction. The term “chemical reaction” refers to oxidation and l! Includes both prefecture-based armor. A catalyst is described as ``promoting'' a reaction when it increases the rate of the reaction, either directly or by increasing the activity of other catalytic materials.

第1図及び第2図に記載されたシートの如きシートから
、1片の一体的燃料電池反応器を構成することができる
。第2図乃至第5図を参照すると、反応器40は、第1
図及び第2図のシートを一連するのに使用される電解質
の如き流体不透過性固体電解質から本質的に成る複数の
積重ねられた本質的に平面状の平行なシート4及び6よ
り成る。
A one-piece, integral fuel cell reactor can be constructed from sheets such as those described in FIGS. 1 and 2. Referring to FIGS. 2 to 5, the reactor 40 includes a first
It consists of a plurality of stacked, essentially planar, parallel sheets 4 and 6 consisting essentially of a fluid-impermeable solid electrolyte such as the electrolyte used to string the sheets of FIGS.

各シートは、シートの長手方向面に垂直に延びているリ
プ4b及び6bにより分離された複数の平行な細長いチ
ャンネル4a及び6aを有する。シートはチャンネルの
機能及び整列に基づいて2つの群(4及び6)にも分け
られる。第1の群のチャンネル6aは、本質的に連続−
に配置された電気的に伝導性酸素解離触媒を有し、これ
に対して第2の群のチャンネル4aは本質的に連続層に
配置された反応促進触媒を有する。第4図及び第5図の
反応器をおいて、チャンネル4a及び6aはリプ4b又
は6b上に載っている隣接シートの後方により形成され
た“屋根”(roof)  (示されていない)を有し
、たとえば、48チヤンネルに対して、屋根はリプ4b
に接触する隣接シート6の後側により形成される。68
チヤンネルに対して、I!根はリプ6bに接触する隣接
シート4の後側により形成される。好ましくは、各チャ
ンネルのための屋根はチャンネル内に入れられた触媒の
本質的に連続的な閣で被Wされている。反応器の一連の
後、もし触媒がプローブとチャンネルに挿入しそしてチ
ャンネル及びリプ表面を拭き取る(SW−abbing
)ことによって反応器中のチャンネル4aに施されるな
らば、閣機部分は、同じ方法により、及び同時に触媒で
被覆されることもできる。適当な触媒の例は上記されて
いる。第1の群のシート6は、第2の群のチャンネル4
aに対して30’乃至90″ (好ましくは90” )
の角度を形成する第1の群におけるシートのチャンネル
6aと12の群のシート4との間に交互する方法で装置
されている。反応器は反応器の操作期間中生成した電気
を輸送する電気的l糠(下記される)も備えている。反
応器40は燃料電池反応器の操作に使用される温度及び
ガス状材料に耐える材料から成るケーシング42内に収
容されている。適当なケーシング材料はたとえば、鋼、
セラミック及び種々の高温に及び化学的抵抗性材料を包
含する。
Each sheet has a plurality of parallel elongated channels 4a and 6a separated by lips 4b and 6b extending perpendicular to the longitudinal plane of the sheet. The sheets are also divided into two groups (4 and 6) based on channel function and alignment. The first group of channels 6a are essentially continuous-
The second group of channels 4a has electrically conductive oxygen dissociation catalysts arranged in an essentially continuous layer, whereas the second group of channels 4a has reaction promoting catalysts arranged in essentially continuous layers. In the reactor of FIGS. 4 and 5, channels 4a and 6a have a "roof" (not shown) formed by the rear of the adjacent sheet resting on lip 4b or 6b. For example, for channel 48, the roof is
is formed by the rear side of the adjacent sheet 6 in contact with. 68
For the channel, I! The root is formed by the rear side of the adjacent sheet 4 that contacts the lip 6b. Preferably, the roof for each channel is covered with an essentially continuous chamber of catalyst contained within the channel. After a series of reactors, if the catalyst is inserted into the probe and channel and the channel and lip surfaces are swabbed (SW-abbing)
), the cabinet parts can also be coated with catalyst by the same method and at the same time. Examples of suitable catalysts are given above. The first group of sheets 6 are connected to the second group of channels 4
30' to 90'' (preferably 90'') to a
arranged in an alternating manner between the channels 6a of the sheets in the first group and the sheets 4 of twelve groups forming an angle of . The reactor is also equipped with an electrical bran (described below) that transports the electricity produced during operation of the reactor. Reactor 40 is housed within a casing 42 made of a material that withstands the temperatures and gaseous materials used in fuel cell reactor operation. Suitable casing materials include, for example, steel,
Includes ceramics and various high temperature and chemically resistant materials.

ケーシング42は充満室(plenuw chambe
rs )44.46.48及び50及び対応するポート
44a 146a 148a及び50aを規定する。反
応器の向かい合う面はそれぞれ14.12.16及び1
5(第3図参照)である。充満室は相互に直接流体接触
の状態にはなく、即ちガスが入る1つの充満室は反応器
のチャンネルを通過した後第2室にのみ受入れることが
できる。
The casing 42 is a plenum chamber.
rs) 44.46.48 and 50 and the corresponding ports 44a 146a 148a and 50a. Opposite sides of the reactor are 14, 12, 16 and 1, respectively.
5 (see Figure 3). The plenum chambers are not in direct fluid contact with each other, ie one plenum chamber into which gas enters can only be admitted into the second chamber after passing through the channels of the reactor.

第4図及び第5図に関して、ポート44a及び充満室4
4は酸化されるべき反応体ガス(たとえばアンモニア)
を受入れるようになっており、そしてポート48aは酸
化されたガス(酸化11を受は入れるようになっており
、そしてそれを精製及び採集装置(示されていない)に
通す。ボ−ト46a及びチャンバー46は酸化性ガス(
たとえば空気又は酸素又はその混合物又は不活性ガス中
に同伴されたl!*)を受は入れるようになっており、
ボート50aは空になった酸化性ガスを大気へ又は精製
及び再生システム(示されていない)に送るようになっ
ている。
4 and 5, port 44a and plenum chamber 4
4 is the reactant gas to be oxidized (e.g. ammonia)
and ports 48a are adapted to receive oxidized gas (oxidized 11) and pass it to purification and collection equipment (not shown).Boat 46a and The chamber 46 contains an oxidizing gas (
For example l! entrained in air or oxygen or a mixture thereof or an inert gas! *) is now accepted.
Boat 50a is adapted to send the emptied oxidizing gas to the atmosphere or to a purification and regeneration system (not shown).

燃料電池反応器、特にリプ付きシート部材は多数の利点
を有するように許容されている。たとえば、リプを含ま
ないシート構造と比較してリプのmuな機能は種々のガ
スを非常に増加した量の触媒表面にさらし、それにより
反応速度が高められることを可能とすることである。更
に、リプを被覆する触媒は電気的に伝導性であり、そし
て局所化電荷蓄積(1ocalized charge
 build −up)及び生じる電力損失を減じるこ
とにより効率的に寄与する。触媒被覆も又熱的に伝導性
であり、そして熱を分配することによって触媒反応に対
する改良された瀧廣制御を与えるように設計されている
Fuel cell reactors, particularly lipped sheet members, have been found to have a number of advantages. For example, the unique function of lips compared to lip-free sheet structures is to allow the various gases to be exposed to greatly increased amounts of the catalyst surface, thereby increasing reaction rates. Additionally, the catalyst coating the lip is electrically conductive and provides localized charge storage.
This contributes to efficiency by reducing build-up) and resulting power losses. The catalyst coating is also thermally conductive and is designed to provide improved control over the catalytic reaction by distributing heat.

多数のリプも又隣接シートを支持し、それによりこれら
のシートを相対的に薄くする、たとえば100ミクロン
乃至1ミリメートル厚さであることを可能とする。好適
にはシートは200〜300ミクロンの厚さを有するこ
とができる。シートは酸素イオンを輸送する固体電解質
から成るので、シートの減少した厚さは隣接シート上の
触媒の表面に反応に先立ち酸素イオンの移動距離も減少
させる。これは反応の効串に寄与し、即ち、所定の濃度
で反応速度はリプを持たないより厚いシートが使用され
る場合よりも大きいであろう。薄いシートの使用は反応
器の内部加熱を減少させるとも考えられる。リプの支持
作用も又そうでない場合に同様な厚さの電解質材料に関
して可能であるよりは大きい反応器が構成されることも
可能とする。
Multiple lips also support adjacent sheets, thereby allowing these sheets to be relatively thin, eg, 100 microns to 1 millimeter thick. Suitably the sheet may have a thickness of 200-300 microns. Since the sheet is comprised of a solid electrolyte that transports oxygen ions, the reduced thickness of the sheet also reduces the distance that oxygen ions must travel prior to reaction to the surface of the catalyst on an adjacent sheet. This will contribute to the efficiency of the reaction, ie at a given concentration the reaction rate will be greater than if a thicker sheet without lips is used. It is also believed that the use of thin sheets reduces internal heating of the reactor. The supporting action of the lips also allows larger reactors to be constructed than would otherwise be possible with similar thicknesses of electrolyte material.

本発明の反応器はシートの厚さが減少したり及び/又は
リプの^さが減少したりするので相対的に大きい電解質
表面積、たとえば5〜50又はそれより幽い、電解質−
WJ/反応器容量比が得られることを可能とする。
The reactor of the present invention has a relatively large electrolyte surface area, e.g.
Allows the WJ/reactor volume ratio to be obtained.

動作においては、化学的酸化反応は、酸化性ガス(たと
えば11を室46に通し、次いでチャンネル6aを通過
させることによって反応器中で行なわれる。同時に反応
体ガス(たとえばエチレン又はアンモニア)は室44へ
通され、そしてチャンネル4aを通過させられる。68
チヤンネルにおいては、酸化性ガスは酸素解離触媒に接
触しそしてジルコニアシートを通って移動する酸素イオ
ンを生じる。同時に酸素還元により消費された。
In operation, a chemical oxidation reaction is carried out in the reactor by passing an oxidizing gas (e.g. 11 into chamber 46 and then through channel 6a. At the same time, a reactant gas (e.g. ethylene or ammonia) is passed through chamber 44. and passed through channel 4a. 68
In the channel, the oxidizing gas contacts the oxygen dissociation catalyst and produces oxygen ions that migrate through the zirconia sheet. At the same time, it was consumed by oxygen reduction.

電子は伝導性触媒層における電流を生じそして反応体ガ
スは酸化されて生成物、たとえば酸化エチレンを生成す
る。しかる後空になった酸化性ガスは室50を通過しそ
して除去され、そして反応体ガスく現在は生成物ガス)
は室48を通過し、次いで収集、濃縮及び/又は精−の
ための必要な設備(示さていない)へと通過する。アン
モニアの酸化に対する適当な反応濃度及び条件は合衆国
特許第4272336号に記載されている。これは他の
物質、たとえばパラフィン及びエチレンのための触媒は
上記に記載されている。酸化反応期間中電気は生成され
、そして下記する如き電気導線により集められる。
The electrons create an electrical current in the conductive catalyst layer and the reactant gas is oxidized to produce a product, such as ethylene oxide. The emptied oxidizing gas then passes through chamber 50 and is removed and the reactant gas (now product gas)
passes through chamber 48 and then to the necessary equipment for collection, concentration and/or purification (not shown). Suitable reaction concentrations and conditions for the oxidation of ammonia are described in US Pat. No. 4,272,336. Catalysts for other substances such as paraffin and ethylene are mentioned above. During the oxidation reaction, electricity is generated and collected by electrical leads as described below.

機会的にはく及び第6図参照して)反応器は各々酸素の
解離のためのチャンネル6aを有するシート及び化学的
供給物質(たとえば、アンモニア)の酸化のためのチャ
ンネル4aを有するシートを有する複数のユニット21
を具備するものと考えることができる。チャンネル4a
は隣接したユニットのチャンネル6aに適当な導線23
により電気的に接続され得る。導線は“ハード°′配線
システム(hard” wirino 5yste1で
あるか又は周知の方法によってその後に硬化される伝導
性物質を使用して種々のユニットの表面に塗部されるこ
とができる。適当な伝導性物質及び適用方法及び硬化は
バインダによる酢酸ブチル中の銀分散液の適用及びそれ
に続く室温での乾燥及びたとえば約用、それに続く乾燥
及びか焼を包含する。適当な白金物質はエンゲルハード
白金“インキ”(En−gelhard Platin
tlm “)nk”>A3788であり、これは100
℃で乾燥することができそして800℃で4〜6時間か
焼することができる。この配線図は電池を通して連続せ
しめられており、即ちユニット21は直列に配線されて
いる。  ・しかしながら、配線23は相対的に長くそ
してチャンネル(及び導線長さ)の小さな寸法により多
数の短絡回路を生じることなくユニットな配線すること
は骨が折れそして困難であるという点においてこの配線
方法に関連して実際上の問題が起こる。故に、所望なら
ば、別の配線システム(第7図に示された如き)が開発
されており、それによれば2つのユニット21が適当な
導線25及び27によって並列に配線される。並列に配
線されたユニットは、次いで適当な導線29により接続
される。この図は反応器を介して連続されることができ
る。17図に示された如く電池を配線すること(Wir
ing)の正味の結果は、並列で相互に配線された隣接
ユニットは単一の小電池(−inlcell)と考える
ことができ、かくして電池それ自身は、各々4枚のシー
ト(第4図及び5図においてMl、M2と名付けられた
)から成る一連の小電池と考えることができる。各小電
池は好ましくは直列に配線することによって各隣接小電
池に接続されている。これは第7図に示された型式であ
る。上記した如く、導−25,27及び29はハード配
線であることができ、又は慣用の方法を使用して、上述
した通り適当な伝導性物質を使用して電池に塗布するこ
とができる。第6図の厳密な直列の配線型式と比較して
、上記した並列配線図は電気的導輪がより短かくそして
電池を短絡させる危険が減少しているという点で有利で
ある。′直列”(Series )配線は第6図又は第
7図の何れかに示された型式の如き型式を意図すること
は理解されるであろう。
6) The reactor each comprises a sheet with channels 6a for the dissociation of oxygen and a sheet with channels 4a for the oxidation of the chemical feed material (for example ammonia). multiple units 21
It can be thought of as having the following. channel 4a
is the appropriate conductor 23 in the channel 6a of the adjacent unit.
can be electrically connected by. The conductors can be applied to the surfaces of the various units using a "hard" wiring system or a conductive material that is subsequently cured by well-known methods. Suitable platinum materials and methods of application and curing include application of a dispersion of silver in butyl acetate with a binder and subsequent drying at room temperature and e.g. Ink” (En-gelhard Platin
tlm “)nk”>A3788, which is 100
It can be dried at 0.degree. C. and calcined at 800.degree. C. for 4-6 hours. The wiring diagram is continuous through the battery, ie the units 21 are wired in series. However, this wiring method is disadvantageous in that the wires 23 are relatively long and the small dimensions of the channels (and conductor lengths) make it laborious and difficult to wire as a unit without creating multiple short circuits. A related practical problem arises. Therefore, if desired, another wiring system (as shown in FIG. 7) could be developed, according to which the two units 21 are wired in parallel by suitable conductors 25 and 27. The parallel wired units are then connected by suitable conductors 29. This diagram can be continued through the reactor. Wire the battery as shown in Figure 17.
The net result of (-inlcell) is that adjacent units wired together in parallel can be thought of as a single cell (-inlcell), and the cells themselves are each divided into four sheets (Figs. 4 and 5). (labeled M1, M2 in the figure) can be thought of as a series of small cells. Each sub-cell is preferably connected to each adjacent sub-cell by wiring in series. This is the type shown in FIG. As mentioned above, conductors 25, 27 and 29 can be hard wired or can be applied to the cell using a suitable conductive material as described above using conventional methods. Compared to the strictly series wiring type of FIG. 6, the parallel wiring diagram described above is advantageous in that the electrical conductors are shorter and the risk of shorting out the batteries is reduced. It will be understood that by 'Series' wiring is intended a type such as that shown in either FIG. 6 or FIG.

第4図及び第5図に関して、構成期間中、端部チャンネ
ルは非伝導性、熱硬化性セメントを充填されて横方向ス
トリップ13を形成する反応器の面12上にも、シート
4の外側表面15(リブの側彎と対応する)は電気的伝
導性物質、たとえば上記した銀/酢酸ブチル組成物で被
−される。面14上のシート6の外側表面17は同様に
電気的に伝導性物質で被覆される。表面15上の被覆は
チャンネル6aに付着した電気的に伝導性触媒間に接触
し、それにより隣接シート4からの電流を集める。M1
″とラベルされた閣はすべて単一小電池を形成するもの
とみなされ待る。同様な小電池はM2、M3及びM4と
ラベルされた層によって形成される。小電池M5は第2
シート4の欠如により不完全である(しかし依然として
操作可能である)。第7図に示された型式を使用して、
弔電1fi1M1乃至M5は導線33により直列に配線
され、これはハード配線又は上記した如き“塗布された
”回路であることができる。14図及び第5図は反応器
の中央断面!11 (midsectional vi
ew )であるけれども、電気的導線33は反応器の緑
に存在する層間の電気的接続を示すように加えられた。
4 and 5, during the construction period the end channels are filled with non-conductive, thermosetting cement to form transverse strips 13, both on the surface 12 of the reactor and on the outer surface of the sheet 4. 15 (corresponding to the scoliosis of the rib) is coated with an electrically conductive material, such as the silver/butyl acetate composition described above. The outer surface 17 of the sheet 6 on the surface 14 is likewise coated with an electrically conductive material. The coating on surface 15 contacts between the electrically conductive catalysts deposited in channels 6a, thereby collecting current from adjacent sheets 4. M1
'' are all considered to form a single cell. A similar cell is formed by layers labeled M2, M3 and M4. Cell M5 is the second cell.
Incomplete (but still operable) due to the lack of sheet 4. Using the model shown in Figure 7,
The condolences 1fi1M1-M5 are wired in series by conductors 33, which can be hard wired or "painted" circuits as described above. Figures 14 and 5 are central cross sections of the reactor! 11 (midsectional vi
ew ), but electrical leads 33 were added to indicate the electrical connections between the layers present in the green of the reactor.

しかる慢、電流は外部導線35を通して輸送されて仕事
を達成する。電気回路の流れを考W!するとき、実際上
下方のチャンネルM1を上部チャンネルM2から分離す
るシートは、その二つの側の二つの触媒層は外側コネク
タ33を通して電気的に接続される故に短絡(S ho
rted )されることを理解できる。M3の上部チャ
ンネルから、M 2の低いチャンネルを分離するシート
に対しては同様である。この配線図は装置の残りの部分
が遂行する(perrorsln(1)のを妨害しない
所望により9、燃料電池反応器により生成された電流は
解離及び酸化反応を行なうのに必要な反応器の濃度を保
持するために熱を生成するのに部分的に使用することが
できる。
In due course, current is transported through the external conductor 35 to accomplish work. Consider the flow of electrical circuits! In fact, the sheet separating the upper and lower channels M1 from the upper channel M2 is short-circuited (Sho) because the two catalyst layers on its two sides are electrically connected through the outer connector 33.
rted). The same is true for the sheet separating the lower channel of M2 from the upper channel of M3. This wiring diagram does not interfere with the rest of the equipment (perrors ln(1) 9). If desired, the electrical current produced by the fuel cell reactor increases the reactor concentration required to carry out the dissociation and oxidation reactions. It can be partially used to generate heat for retention.

生成する電力ではなくて、反応器は、反応器における酸
化速度が高められるように外部電流源に接続することが
できる。即ち外部電流は固体電解賀を通るall東イオ
ンの流れの速度を高めるのに使用することができる。明
らかに、もし外側電al源が使用されるならば燃料電池
は拡散電流の範囲内で操作することができない。即ち電
流は固体電解質の減少を引起こしてはならない。電流は
使用される触媒物質に不利に影響してもいけない。外部
電源が使用される反応器を配線するに際しては、並列で
シート(又は上記したユニット)に配線して各シート及
び7′又はユニットに与えられた電流を最大とすること
が好ましい。反応器はH!0又はNoが流れているチャ
ンネルに接続されたその正極を有する外部電源に反応器
を接続することによって水又は酸化窒素の如き酸素含有
化合物を解離する(電解する)のに使用することができ
ることも当業者には理解されるであろう。
Rather than generating electrical power, the reactor can be connected to an external current source so that the rate of oxidation in the reactor is increased. That is, an external current can be used to speed up the flow of all ions through the solid electrolyte. Obviously, if an external Al source is used, the fuel cell cannot operate within the range of diffusion currents. That is, the current must not cause depletion of the solid electrolyte. The electric current must also not adversely affect the catalytic material used. When wiring a reactor in which an external power source is used, it is preferable to wire the sheets (or units as described above) in parallel to maximize the current applied to each sheet and 7' or unit. The reactor is H! It can also be used to dissociate (electrolyze) oxygen-containing compounds such as water or nitrogen oxides by connecting the reactor to an external power source with its positive electrode connected to a channel through which 0 or 0 or No is flowing. It will be understood by those skilled in the art.

クロス流モノリス反応器(crossJlow e+o
noli−thiCreactor)を構造するために
、シートは隣接した面−前面突き合せ関係において置か
れる。即ら各シートから突出しているリブは各隣接シー
トの背面又はリプなし面に接触する。触媒的II!県解
離物質を支持するチャンネルを有する第1の群のシート
も又第2の群のシートの間に交互に閲1されている。第
1の群のシートのチャンネルは12の群のチャンネルと
所定の角度(たとえば30−90°)を形成する。積重
ね期間中、セラミック熱硬化性接着剤は各シートに施さ
れ、そして所望の数のシートが積み重ねられた後、得ら
れる層状構造は加熱され(即ち焼成されて)セメントを
硬化しそしてシートを相互に結合せしめてセラミック物
品とする。適当なセメント化組成物にはセラミックシリ
カセメント(たとえばD ylon  I ndu−s
trles  によるD ylon  C−3セメント
);水ガラス及び釉(91aZθ)を形成するように施
されそ第1図に示された如きシートが使用される場合に
は、酸素解離触媒及び反応促進触媒が反応器の組立ての
前又は後に層を交互させるように(altar−nat
e)mされる。触媒は触媒組成物でチャンネルを塗布す
ることによって施こされて本質的に連続的コーティング
を形成する。次いで触媒組成物は好ましくは焼成段階期
間中硬化される。
Cross flow monolith reactor (crossJlow e+o
To construct the noli-thiCreator), the sheets are placed in an adjacent face-to-front butt relationship. That is, the ribs projecting from each sheet contact the back or unripped surface of each adjacent sheet. Catalytic II! A first group of sheets having channels supporting dissociated substances are also interleaved between the second group of sheets. The channels of the first group of sheets form a predetermined angle (eg, 30-90°) with the channels of the twelve groups. During the stacking period, a ceramic thermosetting adhesive is applied to each sheet, and after the desired number of sheets have been stacked, the resulting layered structure is heated (i.e., fired) to harden the cement and bond the sheets together. to form a ceramic article. Suitable cementing compositions include ceramic silica cements (e.g. Dylon Indus
D ylon C-3 cement); water glass and glaze (91aZθ); and when a sheet such as that shown in Figure 1 is used, an oxygen dissociation catalyst and a reaction accelerating catalyst are used. Alternate the layers before or after assembly of the reactor (altar-nat
e) be m. The catalyst is applied by coating the channels with the catalyst composition to form an essentially continuous coating. The catalyst composition is then preferably cured during a calcination step.

焼成後、燃料電池反応器は第4図乃至7図に示された電
気的導線を除いて本質的に完成される。
After firing, the fuel cell reactor is essentially complete except for the electrical leads shown in FIGS. 4-7.

第4図及び第5図を参照すると、電気的伝聯性被W11
5及び17は過当な表面を、伝導性組成物、たとえば上
記した如き鍜又は白金で塗布することによって適用され
る。伝導性被覆は過当な濃度に加熱することにより硬化
される。たとえば白金に対しては硬化濃度は800−8
50℃でアル。
Referring to FIGS. 4 and 5, the electrical communication target W11
Nos. 5 and 17 are applied by coating the appropriate surfaces with a conductive composition, such as a platinum or platinum as described above. The conductive coating is cured by heating to excessive density. For example, for platinum, the curing concentration is 800-8
Al at 50°C.

第4図及び第5図に示された本発明の態様においては、
硬化した反応器は電池の端部チャンネルヲ上記シタセメ
ント性物質(cementitlous sat −e
rials)の如き適当な非伝導性物質で充填すること
によりストリップ13も備えている。ストリップ13は
随意であるが、電池の強度に加わりそ9て、配線を容易
にし且つ短絡回路の可能性を減じるバリヤーを与える。
In the embodiment of the invention shown in FIGS. 4 and 5,
The hardened reactor is filled with the cementitious material in the end channels of the cell.
A strip 13 is also provided by filling it with a suitable non-conducting material such as 300 .reals. Strip 13 is optional, but adds to the strength of the battery, and provides a barrier to facilitate wiring and reduce the possibility of short circuits.

必要ならば、ストリップを形成するために使用される物
質は加熱により硬化される。場合により(好ましくは)
ストリップ13及び伝導性コーティング15及び17は
層をセメント付け(ce■ents )する第1段階期
間中に硬化される。
If necessary, the material used to form the strip is cured by heating. In some cases (preferably)
Strip 13 and conductive coatings 15 and 17 are cured during the first stage of cementing the layers.

配線33はハード配線又は塗布された伝導体の何れかで
あることができる。もしハード配線が使用されるならば
(たとえば、綱、銀又は白金配線)、かかる配線は伝導
性コーティング15及び17を硬化前に反応器上に位習
づけるのが便利である。もし塗布された回路が使用され
るならば、これらはコーティング15及び17として同
時に施すことができる。
Wires 33 can be either hard wires or painted conductors. If hard wiring is used (eg, wire, silver or platinum wiring), such wiring is conveniently placed on the reactor prior to curing of the conductive coatings 15 and 17. If coated circuits are used, these can be applied simultaneously as coatings 15 and 17.

第4図及び第5図に示された電気的導線(伝導性コーテ
ィング15及び17を含む)は反応器からの電流を集め
るためのただ1つの可能なデザインである。もしチャン
ネルが十分な寸法であるならば、すべてのハード配線は
使用することができる。或いは、伝導性層15及び17
はたとえば第6図に示された配線型式を行なうように興
なって位置づけることもできる。
The electrical leads shown in FIGS. 4 and 5 (including conductive coatings 15 and 17) are only one possible design for collecting current from the reactor. All hard wiring can be used if the channels are of sufficient size. Alternatively, conductive layers 15 and 17
For example, the wiring type shown in FIG. 6 can be arranged.

支[ 11,59の粒状ポリエチレン、82.39の・イツト
リア−安定化ジルコニア、即ち約12重量%のY2O3
を含有するジルコニア、及び27゜5gの鉱油を混合す
ることによって組成物を調製した。ジルコニアはZ 1
rcar P roducts、  I nc。
[11,59 granular polyethylene, 82,39 yttria-stabilized zirconia, i.e. about 12% by weight Y2O3
The composition was prepared by mixing zirconia containing 27.5 g of mineral oil. Zirconia is Z1
rcar products, Inc.

(Florida、 New  York )による7
 1rcar F vl)であった。このジルコニアは
シルコアと比較して^い表面積を有する成分を165℃
に加熱された市販の入手可能な剪断型ミキサーで混合さ
れる。
7 by (Florida, New York)
1rcar Fvl). This zirconia has a component that has a larger surface area than Silcor at 165℃.
Mixed in a commercially available shear type mixer heated to .

組成物を約200 psi及び160℃で圧縮して0゜
5−一厚さのシートを形成する。次いでこのシートを0
.3−の平均中及び1.251−の深さを有する平行な
みそを含むプレートと接触させる。みぞはテーパー付き
であり、モしてみぞの底部におけ2るよりもプレートの
表面で約15%大きいことが測定された。みその中心間
距離は3鋤−であった。
The composition is compressed at about 200 psi and 160°C to form a 0°5-1 thick sheet. Then set this sheet to 0
.. Contact with parallel miso-containing plates having an average depth of 3- and 1.251-. The grooves were tapered and were measured to be approximately 15% larger at the surface of the plate than at the bottom of the grooves. The distance between the centers of the miso was 3 pegs.

シートはプレートに対して0.25−一の厚さに圧縮さ
れて可塑性物質がみぞに流入することを引起こす。シー
トはプレートのみぞに一致するリプも有しており、即ち
リプは1.251−の^さ及び中心間距離3−で平行に
起重された。リプ付きシートはプレスにおいて冷却され
そして除去される。
The sheet is compressed against the plate to a thickness of 0.25-1 to cause the plastic material to flow into the grooves. The sheet also had lips that matched the grooves in the plate, ie the lips were laid parallel with a length of 1.251- and a center-to-center distance of 3-. The lipped sheet is cooled in the press and removed.

除去はシリコーン離型剤を予め塗布することによって促
進された。可塑剤は79℃の濃度で約60分閤メチルク
ロロホルム中で還流することにより抽出された。得られ
るシートは多孔性であり、そして本質的にポリエチレン
及び無機充填剤から成っていた。シートは63mmの寸
法で四角形に切断した。しかる後、四角形をフルオロカ
ーボンで覆われた平行プレート間に置き、そしてポリエ
チレンの融点より高く(即ち110℃より轟く)5分間
加熱してシートの反りを防止しながらプラスチックを緩
和せしめそして平行な接触プレート間で拘束しながら冷
却した。少しの収縮、即ち、10%より少ない収縮が起
こった。しかる後四辺形をIIWA防止剤として機能す
るイツトリア−安定化ジルコニアの薄い−で響ねれた平
坦なアルミナ表面上に置いた。四辺形なシム(shin
)によって十分に安定化しそして、プレートを覆って過
剰の鉛直方向運動を防止するが水平方向運動を許容する
ようにする。しかる後安定化した四角形はキルン中で約
12v1閲加熱されてポリエチレンを分解しそして除去
しそして無機充填剤粒子を焼結する。焼結するために使
用されたm度は約1450℃であり、そして少なくとも
2時間保持された。加熱期間中、シートは約30%乃至
40%の線収縮を受けた。シートは流体透過により決定
される如きガス透過に対して本質的に非多孔性であり、
即ち、インキの如き流体がシートの1側に置かれるとき
毛管作用の結果として他の側に透過しなしλであろう。
Removal was facilitated by pre-applying a silicone mold release agent. The plasticizer was extracted by refluxing in methyl chloroform at a concentration of 79°C for approximately 60 minutes. The resulting sheet was porous and consisted essentially of polyethylene and mineral filler. The sheet was cut into squares with dimensions of 63 mm. The square is then placed between parallel contact plates covered with fluorocarbon and heated for 5 minutes above the melting point of polyethylene (i.e., above 110°C) to relax the plastic while preventing warping of the sheet, and placing the square between parallel contact plates covered with fluorocarbon. It was cooled while being restrained in between. Little shrinkage occurred, ie less than 10%. The quadrilateral was then placed on a flat alumina surface impregnated with a thin layer of yttria-stabilized zirconia that served as a IIWA inhibitor. quadrilateral shim
) and cover the plate to prevent excessive vertical movement but allow horizontal movement. The stabilized squares are then heated in a kiln to decompose and remove the polyethylene and sinter the inorganic filler particles. The temperature used for sintering was approximately 1450°C and held for at least 2 hours. During the heating period, the sheet underwent linear shrinkage of approximately 30% to 40%. the sheet is essentially non-porous to gas permeation as determined by fluid permeation;
That is, when a fluid such as ink is placed on one side of the sheet, it will not permeate to the other side as a result of capillary action.

目で見えないヘアラインクラックの場合に、インキは直
ちに他の側に現われるであろう。
In case of invisible hairline cracks, the ink will immediately appear on the other side.

東[1と シートと同様な方法において厚さの変わったシムを加熱
段階に使用したことを除いて実施例1の方法に従ってシ
ートを製造した。実施例1にお(1て、加熱されるシー
トのまわりに置h%nたシム6よセラミックであり、そ
して加熱期間中一定に保持された一定の厚さを有する。
Sheets were made according to the method of Example 1, except that shims of varying thickness were used in the heating step in a similar manner to the sheets. In Example 1, the shim 6 placed around the sheet to be heated is ceramic and has a constant thickness that is held constant during the heating period.

シートが加熱されるにつれてそれは収縮しそしてそれが
座屈しようとするにつれて、それはカバープレートに接
触し、それにより過剰の鉛直方向運動を妨げるであろう
As the sheet is heated it will contract and as it attempts to buckle it will contact the cover plate thereby preventing excessive vertical movement.

しかしながら、シートは収縮するとより薄くなるので、
シートとカバープレートの一定^さとの間にはより多く
の空間があり、これはいくらh〜の少しばかりの座屈を
可能とする。
However, as the sheet shrinks, it becomes thinner;
There is more space between the sheet and the cover plate constant, which allows for a little bit of buckling.

この可能な座屈は、1つのリプが他方のり1間に嵌合し
ている、加熱される同じリプ付きシート物質の二つの小
さなピースと嵌合することにより各々製造されたシート
シムのまわりに鐙くことにより更に減じられる。シムの
高さはカバーされるベきリプ付きシートより^い1枚の
シート厚さであり、そして加熱されたシートが高さにお
いて収縮するにつれてシムも収縮しこれはカバープレー
トの^さを低くした。この方法により製造されたリプ付
きシートは実施例1の方法により製造されたシートより
平担でさえあった。
This possible buckling is caused by the addition of stirrups around sheet shims, each manufactured by fitting two small pieces of the same lipped sheet material, which are heated, with one lip fitted between the other. It is further reduced by The height of the shim is one sheet thicker than the covered sheet being covered, and as the heated sheet contracts in height, the shim also contracts and this lowers the height of the cover plate. did. The lipped sheet made by this method was even flatter than the sheet made by the method of Example 1.

111 実施例2の方法により製造された二つのリプ付きジルコ
ニアシートは非常に簡単な試験燃料電池を製造するのに
使用された。シートは白金インキ(E ngelhar
d  l ndustriesにより製造されたBr1
oht  Platinum  I  nk、  En
oelhard   A−3788)を表面に塗布し次
いで800℃に加熱することにより触媒で両側を先ず被
覆した。この工程は電気的伝導性の多孔性触媒コーティ
ングを得るI;めにもう2回繰返した。次いで二つの触
媒被覆されたリプ付きシートを、他方の後に接触する1
つのリプと共にセメント付けした。この組立体をジルコ
ニア管におけるスロットにシールした。組より形成され
た2枚のシート間のチャンネルを有して管から延び出し
ていた。2枚のシート間のリプにより形成、された組立
体の内側チャンネルに被覆する伝導性触媒は1つの銀配
線と接続され、一方2つの外側表面の被覆は賄2銀配糠
に接続されていた。これらの二つの配線は電池の端子を
形成した。
111 Two lipped zirconia sheets made by the method of Example 2 were used to make a very simple test fuel cell. The sheet is made of platinum ink (Engelhar).
Br1 manufactured by d l industries
oht Platinum Ink, En
The catalyst was first coated on both sides by applying Oelhard A-3788) to the surface and then heating to 800°C. This process was repeated two more times to obtain an electrically conductive porous catalyst coating. Two catalyst coated lipped sheets are then placed, one in contact after the other.
It was cemented with two lipsticks. This assembly was sealed into a slot in the zirconia tube. It extended from the tube with a channel between the two sheets formed in pairs. The conductive catalyst coating the inner channel of the assembly, formed by the lip between the two sheets, was connected to one silver wire, while the two outer surface coatings were connected to two silver wires. . These two wires formed the terminals of the battery.

ユニットは約800℃の濃度の電気炉内に1かれた。ア
ンモニアを饋に供給しそしてそれは2枚のシート間のチ
ャンネルを通ってスロットから流れ出し、一方空気は別
々の非接触ステンレス鋼マニホルドを通して外側表面に
供給された。
The unit was placed in an electric furnace at a concentration of approximately 800°C. Ammonia was fed to the feedstock and flowed out of the slot through a channel between the two sheets, while air was fed to the outside surface through a separate non-contacting stainless steel manifold.

この試験電池は最初に0.056ワツトを与え、これは
システムの操作性を証明した。思いことに一定電流での
電圧は時間にわたり低下し、構造は冷却するとクラック
を発生した。
The test cell initially delivered 0.056 watts, which demonstrated the operability of the system. Unfortunately, the voltage at a constant current decreased over time, and the structure cracked as it cooled.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は第4図の燃料電池反応器を製造するのに使用さ
れるリプ付きシートである。 112図は2枚の触媒被覆されたリプ付きシートを示す
第4図からの拡大部分断面図である。 W%28図はりブ角度が60”である12図における如
きシートを示す。 第3図は第4図及び第5図の反応器の平面図である。 第4図は層間の電気的接続を示す修正された燃料電池反
応器の断面図である。 第5図は追加の電気的接続も含む90”回転した第4図
の反応器の断面図である。 11!6図は第4図の反応器のための可能な直列配線型
式を示す図である。 17図は第4図の反応器のための修正された直列配線型
式を示す図である。 図において、4・・・シート、4a・・・チャンネル、
4b・・・リプ、5・・・シートの後表面、6・・・シ
ート、6a・・・チャンネル、6b・・・リプ、40・
・・反応器、42・・・ケーシング、44.46.48
.50・・・充満室、44a 、46a 、48a 、
50a・・・対応するボート、 13・・・横方向ストリップ、15.17・・・シート
の外側表面、 21・・・ユニット、23.25.27.29・・・導
線、 33・・・導線である。 特許出願人 ダブリュー・アール・ブレイス・アンド令
カンパニー
FIG. 1 is a lipped sheet used in manufacturing the fuel cell reactor of FIG. FIG. 112 is an enlarged partial cross-sectional view from FIG. 4 showing two catalyst coated lipped sheets. Figure W%28 shows a sheet as in Figure 12 with a beam angle of 60''. Figure 3 is a plan view of the reactor of Figures 4 and 5. Figure 4 shows the electrical connections between the layers. Figure 5 is a cross-sectional view of the reactor of Figure 4 rotated 90'' including additional electrical connections; FIG. 11!6 shows a possible series wiring configuration for the reactor of FIG. 4. FIG. 17 shows a modified series wiring scheme for the reactor of FIG. 4. In the figure, 4...sheet, 4a...channel,
4b...Rip, 5...Rear surface of sheet, 6...Seat, 6a...Channel, 6b...Rip, 40.
...Reactor, 42...Casing, 44.46.48
.. 50...Full chamber, 44a, 46a, 48a,
50a... Corresponding boat, 13... Lateral strip, 15.17... Outer surface of sheet, 21... Unit, 23.25.27.29... Conductor, 33... Conductor It is. Patent Applicant: W. R. Brace & Law Company

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、燃料電池において使用するようになっている一片の
一体的反応器であって、酸素イオンを輸送することがで
きる流体不透過性同体電解質の複数の楡−ねられた本質
的に平面状平行シートを具備し、各シートはリプによっ
て分離された複数の平行な細長いチャンネルを有し、該
シートは第一の鮮及び第二の群に分けられ、咳群のシー
トは交互する方法で装置されており、該第−の群のチャ
ンネルは該第二の群のチャンネルと成る角度を成し、1
m第一の群のチャンネルはその中に配置された触媒的鹸
素解−物質を有し、そして該第二の群のチャンネルはそ
の中に配置された酸化反応を促進するための触媒を有す
る、上記反応器。 2、該固体電解質がイツトリア−宥定化ジルコニア又は
カルシア−安定化ジルコニアより成る特許請求の範囲第
1項記載の反応器。 3、触媒又は触媒性物質が白金又は白金−0ジウム合金
より成る特許請求の範囲第211記載の反応器。 4、各側に第1及び第2の平行な表向を有する本質的に
平面状流体透過性セラミックシートであって、咳シート
は該第1表面に形成されている複数の本質的に平行な荷
重支持リプを有し、そしてそれから略垂直に均一な烏さ
まで延びており、*リプは咳シートが相互に積重ねられ
るとき、ガス状物質を輸送するための複数のチャンネル
を規定し、該シートは酸素イオンを輸送することができ
る固体電解質から成り、該チャンネルは類チャンネルを
通って輸送されるガス状物質における化学反応を触媒す
るための電気的伝導性物質の本質的に連続な層で被−さ
れている上記シート。 511A固体電解質はイツトリア−安定化ジルコニア又
はカルシア−安定化ジルコニアより成る特許請求の範囲
1114項記載のシート。 6.咳電気的に伝導性物質が、白金又は白金−ロジウム
合金より成る酸素解離触媒又は酸化反応促進触媒の何れ
かである特許請求の範囲第5項記載、のシート。 1、流体不透過性固体電解質のシートを報逸する方法で
あって、 焼結された状態において酸素イオンを輸送することがで
きる粒状無機充填剤、約150.000乃至5,000
,000の分子量を有するオレフィン性臆合体及び可塑
剤を均一に混合することと、該混合物をリプを有するシ
ートに形成すること、該可塑剤を抽出することと、 該シートを加熱して咳有機重合体を分解しそして除去し
、該無機充填剤粒子を焼結し、そして酸素解離触媒又は
酸化反応促進触媒を咳シートにlIiす段階を含んで成
る方法。 8、咳充填剤/−合体/可塑剤ブレンドがプラベンダー
プラストグラフにおいて測定される如き200〜280
0メーターグラムのトルクを有する特許請求の範囲第7
項記載の方法。 9、該重合体がポリエチレンである特許請求の範囲第7
項記載の方法。 10、該充填剤/謙合体/可塑材ブレンドは重合体懸濁
液中の充填剤の分散を促進するための内部潤滑剤も含む
特許請求の範囲第7項記載の方法。 11、該無機充填剤がイツトリア−安定化ジルコニア又
はカルシア−安定化ジルコニアである特許請求の範囲第
7項記載の方法。 12  @触媒が白金又は白金−ロジウム合金より成る
特許請求の範囲第7項記載の方法。 13  @触媒が、咳シートを加熱して該無機充填剤粒
子を焼結するための濃度より低い濃度に咳触媒を加熱す
ることによって施される特許請求の範囲17項記載の方
法。
Claims: 1. A monolithic reactor adapted for use in a fuel cell comprising a plurality of elms of fluid-impermeable isoelectrolyte capable of transporting oxygen ions. comprising essentially planar parallel sheets, each sheet having a plurality of parallel elongated channels separated by lips, the sheets being divided into a first group and a second group, the sheets of the cough group being arranged in an alternating manner, said first group of channels forming an angle with said second group of channels;
the first group of channels has a catalytic saponyrolytic material disposed therein, and the second group of channels has a catalyst disposed therein for promoting the oxidation reaction. , the above reactor. 2. The reactor according to claim 1, wherein the solid electrolyte comprises yttria-pacified zirconia or calcia-stabilized zirconia. 3. The reactor according to claim 211, wherein the catalyst or catalytic material comprises platinum or a platinum-0-dium alloy. 4. an essentially planar fluid permeable ceramic sheet having first and second parallel surfaces on each side, the cough sheet having a plurality of essentially parallel surfaces formed on the first surface; having a load-bearing lip and extending therefrom generally vertically to a uniform constriction, the lips defining a plurality of channels for transporting gaseous substances when the cough sheets are stacked on top of each other; Consisting of a solid electrolyte capable of transporting oxygen ions, the channel is coated with an essentially continuous layer of electrically conductive material for catalyzing chemical reactions in the gaseous substances transported through the channel. The above sheet. 1114. The sheet of claim 1114, wherein the 511A solid electrolyte comprises yttria-stabilized zirconia or calcia-stabilized zirconia. 6. 6. The sheet according to claim 5, wherein the electrically conductive material is either an oxygen dissociation catalyst or an oxidation reaction promoting catalyst made of platinum or a platinum-rhodium alloy. 1. A method of repelling a sheet of fluid-impermeable solid electrolyte, comprising: a particulate inorganic filler capable of transporting oxygen ions in the sintered state;
,000 molecular weight and a plasticizer, forming the mixture into a sheet having a lip, extracting the plasticizer, and heating the sheet to form a cough organic material. A method comprising the steps of decomposing and removing a polymer, sintering the inorganic filler particles, and applying an oxygen dissociation catalyst or an oxidation reaction promoting catalyst to a cough sheet. 8. Cough filler/- coalescing/plasticizer blend 200-280 as measured in Prabender Plastograph
Claim 7 having a torque of 0 meter grams
The method described in section. 9. Claim 7, wherein the polymer is polyethylene
The method described in section. 10. The method of claim 7, wherein the filler/incorporate/plasticizer blend also includes an internal lubricant to facilitate dispersion of the filler in the polymer suspension. 11. The method according to claim 7, wherein the inorganic filler is yttria-stabilized zirconia or calcia-stabilized zirconia. 12. The method according to claim 7, wherein the catalyst comprises platinum or a platinum-rhodium alloy. 18. The method of claim 17, wherein the catalyst is applied by heating the cough catalyst to a concentration lower than that for heating the cough sheet to sinter the inorganic filler particles.
JP58013036A 1982-02-02 1983-01-31 Cross flow molith reactor with solid electrolyte sheet and method of producing same sheet Pending JPS58137973A (en)

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