本發(fā)明專(zhuān)利技術(shù)提供了一種氣體分解組件，其采用電化學(xué)反應(yīng)以降低運(yùn)行成本并且能具有高處理性能的氣體分解組件。本氣體分解組件包括：筒狀體MEA（7），其包括內(nèi)表面?zhèn)鹊年?yáng)極（2）、外表面?zhèn)鹊年帢O（5）、以及固體電解質(zhì)（1）；以及多孔金屬體（11s），其插在筒狀體MEA的內(nèi)表面?zhèn)龋⑶遗c陽(yáng)極（2）電連接，其中，將金屬網(wǎng)片（11a）布置在陽(yáng)極（2）與多孔金屬體（11s）之間。另一種氣體分解組件包括筒狀MEA（7）和形成在陰極（5）上的銀膏涂布布線（12g），其中，銀膏涂布布線（12g）是多孔體。
【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
【國(guó)外來(lái)華專(zhuān)利技術(shù)】
本專(zhuān)利技術(shù)涉及氣體分解組件、氨分解組件、發(fā)電裝置、以及電化學(xué)反應(yīng)裝置；具體而言，本專(zhuān)利技術(shù)涉及能有效分解預(yù)定氣體的氣體分解組件，特別是能分解氨的氨分解組件，涉及基于氣體分解反應(yīng)的發(fā)電裝置、以及電化學(xué)反應(yīng)裝置。現(xiàn)有技術(shù)雖然氨在農(nóng)業(yè)和工業(yè)生產(chǎn)中是一種重要的化合物，但它對(duì)人是有害的，因此，已經(jīng)披露了大量的方法用于分解水中以及空氣中的氨。例如，提出了一種方法，用于通過(guò)分解從含有高濃度氨的水中除去氨使噴射的氨水與氣流接觸，以將氨分離進(jìn)入空氣中，并且使氨與次溴酸溶液接觸或硫酸接觸(專(zhuān)利文獻(xiàn)I)。還披露了另一種方法通過(guò)與上述相同的處理使氨分離進(jìn)入空氣，并且用催化劑把氨燒掉(專(zhuān)利文獻(xiàn)2)。還提出了另一種方法用催化劑使含氨廢水分解成氮和水(專(zhuān)利文獻(xiàn)3)。披露的用于氨分解反應(yīng)的催化劑是例如多孔炭末顆粒，含有過(guò)渡金屬成分、錳化合物、鐵-錳化合物(專(zhuān)利文獻(xiàn)3);鉻化合物、銅化合物、鈷化合物(專(zhuān)利文獻(xiàn)4);以及保持在三維網(wǎng)狀氧化鋁結(jié)構(gòu)中的鉬(專(zhuān)利文獻(xiàn)5)。采用這種用催化劑的化學(xué)反應(yīng)使氨分解的方法，可以抑制氮氧化物NOx的生成。還提出了一些方法，其中使用二氧化錳作為催化劑，從而在100°C或更低溫度下促進(jìn)氨的高效熱分解(專(zhuān)利文獻(xiàn)6和 7)。—般而言,來(lái)自半導(dǎo)體生產(chǎn)設(shè)備的廢氣包含氨、氫氣等。為了完全除去氨的氣味， 氨的量需要降低至百萬(wàn)分之幾(ppm)級(jí)。為此，普遍使用一種方法，其中，使要從半導(dǎo)體生產(chǎn)設(shè)備中釋放的廢氣通過(guò)洗滌器，使得含有化學(xué)藥品的水吸收有害氣體。另一方面，為了實(shí)現(xiàn)無(wú)需供給能量、化學(xué)藥品等的低運(yùn)行成本，已經(jīng)提出了一種用于來(lái)自半導(dǎo)體生產(chǎn)設(shè)備的廢氣的處理用磷酸燃料電池分解氨(專(zhuān)利文獻(xiàn)8)。引用列表專(zhuān)利文獻(xiàn)專(zhuān)利文獻(xiàn)I :日本未經(jīng)審查的專(zhuān)利申請(qǐng)公開(kāi)No. 7-31966專(zhuān)利文獻(xiàn)2 :日本未經(jīng)審查的專(zhuān)利申請(qǐng)公開(kāi)No. 7-116650專(zhuān)利文獻(xiàn)3 :日本未經(jīng)審查的專(zhuān)利申請(qǐng)公開(kāi)No. 11-347535專(zhuān)利文獻(xiàn)4 :日本未經(jīng)審查的專(zhuān)利申請(qǐng)公開(kāi)No. 53-11185專(zhuān)利文獻(xiàn)5 :日本未經(jīng)審查的專(zhuān)利申請(qǐng)公開(kāi)No. 54-10269專(zhuān)利文獻(xiàn)6 :日本未經(jīng)審查的專(zhuān)利申請(qǐng)公開(kāi)No. 2006-231223專(zhuān)利文獻(xiàn)7 :日本未經(jīng)審查的專(zhuān)利申請(qǐng)公開(kāi)No. 2006-175376專(zhuān)利文獻(xiàn)8 :日本未經(jīng)審查的專(zhuān)利申請(qǐng)公開(kāi)No. 2003-45472
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
技術(shù)問(wèn)題如上所述，通過(guò)下述方法可以使氨分解，例如，使用化學(xué)溶液諸如中和劑的方法 (專(zhuān)利文獻(xiàn)I)、焚燒方法(專(zhuān)利文獻(xiàn)2)、或采用催化劑作用下的熱分解反應(yīng)的方法(專(zhuān)利文獻(xiàn) 3至7)。然而，這些方法所具有的問(wèn)題是，它們需要化學(xué)藥品和外部能量(燃料)，并且還需要定期更換催化劑，導(dǎo)致運(yùn)行成本高。另外，這樣的裝置具有較大尺寸，而且，例如，在有些情況下，會(huì)難以將該裝置附加安裝在現(xiàn)有設(shè)備中。使用磷酸燃料電池以使來(lái)自半導(dǎo)體制造的廢氣中的氨解毒的裝置還有一個(gè)問(wèn)題: 由于電解質(zhì)是液體，無(wú)法減小空氣側(cè)與氨側(cè)的隔離件的尺寸，并且難以減小該裝置的尺寸。在本專(zhuān)利技術(shù)的一個(gè)目的是提供一種氣體分解組件，其采用電化學(xué)反應(yīng)以降低運(yùn)行成本并提供具有高處理性能的裝置；尤其是，一種用于氨的氨分解組件；一種包括在上述分解組件之中的發(fā)電裝置；以及一種電化學(xué)反應(yīng)裝置。問(wèn)題的解決方案根據(jù)本專(zhuān)利技術(shù)的氣體分解組件用于分解氣體。此組件包括筒狀體膜電極組合體 (MEA),其包括內(nèi)表面?zhèn)鹊牡谝浑姌O、夕卜表面?zhèn)鹊牡诙姌O、以及夾在第一電極與第二電極之間的固體電解質(zhì)；以及多孔金屬體，其插在筒狀體MEA的內(nèi)表面?zhèn)龋⑶遗c第一電極電連接，其中，將金屬網(wǎng)片或金屬膏布置在第一電極與多孔金屬體之間。在上述配置中，用于第一電極的集電體包括金屬網(wǎng)片或金屬膏以及多孔金屬體。 一般而言，在筒狀體MEA的內(nèi)表面?zhèn)壬弦牒写舛練怏w諸如氨的氣態(tài)流體。此氣態(tài)流體流過(guò)多孔金屬體。據(jù)此，當(dāng)多孔金屬體的孔隙比例(孔隙率)低且平均孔隙尺寸小時(shí)，盡管導(dǎo)電性良好，但氣態(tài)流體的流過(guò)明顯受到阻礙，導(dǎo)致壓力損失增大。當(dāng)集電體由多個(gè)部件構(gòu)成時(shí)，重要的是使部件之間的接觸電阻較低。當(dāng)不使用金屬網(wǎng)片或金屬膏時(shí)，多孔金屬體與第一電極通過(guò)其間的直接接觸電連接。多孔金屬體為具有預(yù)定厚度的形狀；顯微鏡下，樹(shù)枝狀金屬形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。當(dāng)在筒狀體MEA的內(nèi)表面?zhèn)壬喜迦攵嗫捉饘袤w作為第一電極集電體時(shí)，將上述片狀多孔金屬體螺旋方式纏繞并插入，使得螺旋的軸心沿筒狀體MEA的軸心延伸。在多孔金屬體螺旋片的外周面中，螺旋中的最外緣或位于預(yù)定位置處的母線部分趨于與圓筒的內(nèi)表面接觸；然而，因?yàn)椴皇欠峭膱A而是螺旋的形狀，相對(duì)于上述部分位于內(nèi)側(cè)的部分趨于與第一電極分離。據(jù)此，在多孔金屬體與第一電極之間不易實(shí)現(xiàn)足夠大的接觸面積。同樣地，關(guān)于接觸壓力，在外緣部分中能保證足夠高的接觸壓力，而相對(duì)于上述部分位于內(nèi)側(cè)的部分的接觸壓力則變得不夠。據(jù)此，當(dāng)在多孔金屬體與第一電極之間由直接接觸建立電連接時(shí)，接觸電阻變高，導(dǎo)致第一電極集電體的電阻增大。集電體的電阻增大導(dǎo)致電化學(xué)反應(yīng)性能的劣化。與之不同，通過(guò)使用金屬網(wǎng)片或金屬膏，可以按下述方式使接觸電阻降低。(I)在金屬網(wǎng)片的情況下，由于其具有單片形狀，片材的整周與第一電極的圓筒內(nèi)表面自然接觸。 作為例如施加用于填充筒狀體的外力(加壓)、以及對(duì)填充材料量的增加進(jìn)行調(diào)整的結(jié)果， 金屬網(wǎng)片與多孔金屬體互相符合，并向第一電極凸出，導(dǎo)致與第一電極的接觸面積增大。在金屬網(wǎng)片與多孔金屬體之間的接觸界面處，使金屬樹(shù)枝狀結(jié)構(gòu)互相壓貼，并且進(jìn)入彼此的孔隙，從而實(shí)現(xiàn)互相接觸。據(jù)此，維持低接觸電阻。(2)在金屬膏的情況下，由于所施加的金屬膏具有可塑性，即使在多孔金屬體與第一電極稍稍分開(kāi)的部分中，金屬膏填充間隙，從而建立電連接。據(jù)此，能非常容易地建立第一電極與多孔金屬體之間的低阻抗電連接。如上所述，利用金屬網(wǎng)片或金屬膏，能使第一電極集電體的總電阻較低。據(jù)此，即使多孔金屬體于筒狀體MEA軸心的方向沒(méi)有連續(xù)布置而是斷續(xù)布置，也能形成具有足夠低電阻的集電體。結(jié)果，通過(guò)減少多孔金屬體的總長(zhǎng)度，能使氣態(tài)流體通過(guò)這部分的壓力損失較低。雖然金屬網(wǎng)片可以是任意片材，諸如織造織物、非織造織物、或穿孔片材，考慮到例如撓性以及孔隙尺寸的均勻分布，其適宜為織造織物。金屬材料的適宜示例包括鎳(Ni)、 鎳-鐵(Ni-Fe)、鎳-鈷(Ni-Co)、鎳-鉻(Ni-Cr)、以及鎳-鎢(Ni-W)。網(wǎng)片可以具有鍍制層由這種金屬構(gòu)成的結(jié)構(gòu)。例如，可以使用鍍有鎳的鐵織造織物；其通過(guò)加熱形成合金，也就是，鎳-鐵合金。在這種金屬或合金與第一電極結(jié)合時(shí)，能相對(duì)容易地實(shí)現(xiàn)用于網(wǎng)片形成金屬的還原氣氛，而不必采用非常嚴(yán)格的密封條件。因此，可以相對(duì)容易地進(jìn)行還原結(jié)合。 特別地，鎳_鎢等具有優(yōu)異的催化作用，并且能促進(jìn)例如氨的分解。可以采用下述配置通過(guò)使單相或復(fù)合相金屬片材穿孔、或者通過(guò)將金屬線編織成為網(wǎng)片，形成金屬網(wǎng)片，并且，至少金屬網(wǎng)片表面層不含鉻。在這種情況下，可以容易地得到布置在第一電極與多孔金屬體之間以降低接觸電阻的金屬網(wǎng)片。當(dāng)至少外層不含鉻時(shí)， 能抑制由于鉻中毒導(dǎo)致的第一電極中離子導(dǎo)電性陶瓷的功能受到抑制。金屬膏適宜不含鉻。可以抑制由金屬膏導(dǎo)致的鉻中毒。多孔金屬體可以于筒狀體MEA軸心方向斷續(xù)布置。在這種情況下，可以抑制氣態(tài)流體的壓力損失增大。含鎳合金網(wǎng)片或鎳膏可本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
【技術(shù)特征摘要】
【國(guó)外來(lái)華專(zhuān)利技術(shù)】...
【專(zhuān)利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：平巖千尋，真島正利，桑原鐵也，倉(cāng)本敏行，上田登志雄，粟津知之，
申請(qǐng)(專(zhuān)利權(quán))人：住友電氣工業(yè)株式會(huì)社，
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國(guó)別省市：
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