本发明专利技术提供了一种气体分解组件以及这种气体分解组件的制造方法，本气体分解组件使用电化学反应来降低运行成本并且可以实现高处理性能。本气体分解组件包括：筒状MEA（7），其包括内表面侧的阳极（2）、外表面侧的阴极（5）、以及夹在阳极与阴极之间的固体电解质（1）；多孔金属体（11s），其插在筒状MEA的内表面侧，并且与第一电极接触；以及中央导电棒（11k），其插入以作为多孔金属体（11s）的导电轴。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及；具体而言，本专利技术涉及能有效分解预定气体的气体分解组件，特别是能分解氨的氨分解组件，涉及基于气体分解反应的发电装置、以及电化学反应装置。现有技术虽然氨在农业和工业生产中是一种重要的化合物，但它对人是有害的，因此，已经披露了大量的方法用于分解水中以及空气中的氨。例如，提出了一种方法，用于通过分解从含有高浓度氨的水中除去氨使喷射的氨水与气流接触，以将氨分离进入空气中，并且使氨与次溴酸溶液接触或硫酸接触(专利文献I)。还披露了另一种方法通过与上述相同的处理使氨分离进入空气，并且用催化剂把氨烧掉(专利文献2)。还提出了另一种方法用催化剂使含氨废水分解成氮和水(专利文献3)。披露的用于氨分解反应的催化剂是例如多孔炭末颗粒，含有过渡金属成分、锰化合物、铁-锰化合物(专利文献3);铬化合物、铜化合物、钴化合物(专利文献4);以及保持在三维网状氧化铝结构中的钼(专利文献5)。采用这种用催化剂的化学反应使氨分解的方法，可以抑制氮氧化物(NOx)的生成。还提出了一些方法，其中使用二氧化锰作为催化剂，从而在低于或等于100°C下促进氨的高效热分解(专利文献6 和7)。—般而言,来自半导体生产设备的废气包含氨、氢气等。为了完全除去氨的气味， 氨的量需要降低至百万分之几(ppm)级。为此，普遍使用一种方法，其中，使要从半导体生产设备中释放的废气通过洗涤器，使得含有化学药品的水吸收有害气体。另一方面，为了实现无需供给能量、化学药品等的低运行成本，已经提出了一种用于来自半导体生产设备的废气的处理用磷酸燃料电池分解氨(专利文献8)。引用列表专利文献专利文献I :日本未经审查的专利申请公开No.7-31966专利文献2日本未经审查的专利申请公开No.7-116650专利文献3日本未经审查的专利申请公开No.11-347535专利文献4日本未经审查的专利申请公开No.53-11185专利文献5日本未经审查的专利申请公开No.54-10269专利文献6日本未经审查的专利申请公开No.2006-231223专利文献7 :日本未经审查的专利申请公开No.2006-175376专利文献8日本未经审查的专利申请公开No.2003-45472
技术实现思路
技术问题如上所述，通过下述方法可以使氨分解，例如，使用化学溶液诸如中和剂的方法 (专利文献I)、焚烧方法(专利文献2)、或采用催化剂作用下的热分解反应的方法(专利文献 3至7)。然而，这些方法所具有的问题是，它们需要化学药品和外部能量(燃料)，并且还需要定期更换催化剂，导致运行成本高。另外，这样的装置具有较大尺寸，而且，例如，在有些情况下，会难以将该装置附加安装在现有设备中。使用磷酸燃料电池以使来自半导体制造的废气中的氨解毒的装置还有一个问题 由于电解质是液体，无法减小空气侧与氨侧的隔离件的尺寸，并且难以减小该装置的尺寸。 另外，关于这种装置(专利文献8)，并没有做出进一步的努力来解决压力损失的增加、电阻的增大等，这抑制了解毒能力的增强。当使用电化学反应以解毒氨等时，除非使用新颖的结构来抑制例如高温环境下压力损失的增大、以及电极/集电体之间电阻的增大，否则无法达到实用水平的高处理性能。因此，该设备至今仍然只是一个想法。本专利技术的目的是提供一种气体分解组件，其采用电化学反应以降低运行成本，并且提供具有高处理性能的小型装置；尤其是一种用于氨的氨分解组件；一种发电装置，其在上述一类分解组件中，还包括发电组件；一种电化学反应装置；以及气体分解组件的制造方法。问题的解决方案根据本专利技术的气体分解组件用于分解气体。此组件包括筒状体膜电极组合体 (MEA),其包括内表面侧的第一电极、夕卜表面侧的第二电极、以及夹在第一电极与第二电极之间的固体电解质；多孔金属体，其插在筒状体MEA的内表面侧，并且与第一电极电连接； 以及中央导电棒，其插入从而作为多孔金属体的导电轴。在上述配置中，用于第一电极的集电体包括多孔金属体和中央导电棒。在筒状体的内表面侧上，一般而言，引入待解毒气体诸如氨。将含有待解毒气体的气态流体从外部气态流体传送通道通过MEA内表面侧的入口引入至第一电极。位于MEA内表面侧的入口部分需要具有高气密性。另一方面，在含有固体电解质的筒状MEA中，放置第一电极集电体材料的路径需要贯穿该入口。需要贯穿气态流体入口或靠近该入口的部分，建立与外部配线的连接。假如，在筒状MEA中除这些部分以外的其他部分中，第一电极集电体材料的放置路径涉及相当大的缺点，诸如用于电化学反应的面积减少、以及气体泄漏风险的增加。因此，除了从气态流体传送通道弓I入之外，使用于集电的配线穿过筒状MEA的端部。中央导电棒是单个的实心棒，并因此具有较高刚性，稳定地保持其形状而不易在一定程度的应力下变形，并且也易于加工。据此，通过开槽、螺纹孔形成等，可以容易地对中央导电棒的端部进行加工，用于建立与外部配线的电连接。因此，例如，可以容易地将例如具有低接触电阻的连接端子布置于中央导电棒的端部。中央导电棒与多孔金属体之间的电阻在(多孔金属体/中央导电棒)之间的接触界面处增大。然而，通过螺旋状缠绕片状多孔金属体，形成多孔金属与中央导电棒外表面之间的界面；当在缠绕过程中进行强有力的收紧时，由于使高导电率金属互相接触，不会导致界面电阻产生电阻增大而高于问题级别。相比较，当仅有多孔金属执行用于第一电极的集电时(没有使用本专利技术中的中央导电棒)，例如，在通过螺旋方式缠绕多孔金属片形成的筒状多孔金属体中，(Dl)很难使螺旋多孔金属体的端部进行会聚。据此，在维持上述高度气密性的同时，不容易在端部中形成紧凑结构，用于与外部配线连接。无论是圆筒形状或是螺旋形状，多孔金属端部趋于变形， 并且不易会聚；因此，用于与外部电连接的结构不可避免地具有较大尺寸。另外，更大的问题是，(D2)由于与外部配线电连接导致的高接触电阻。即使在外部配线与多孔金属体中具有上述形状的端部之间布置管内(筒状MEA内) 连接件时，也难以在端部处建立具有较低电阻的电连接。总之，难以实际解决上述(Dl)和(D2) 二者。在根据本专利技术的结构中，由于如上所述使用中央导电棒，可以降低电阻，以及，可以使筒状MEA的端部(在此处气态流体传送通道与外部配线连接)会聚至紧凑尺寸。也就是说，可以提供小而简单的结构。结果，可以降低“第一电极/第一电极集电体(包括多孔金属体和中央导电棒)/外部配线”中的电阻。结果，可以促进用于气体分解的电化学反应，以提高处理性能。因此，可以促进包括气体分解组件的装置的尺寸减小。一般而言，这样的电化学反应在高温下以实用的反应速度进行。因此，MEA需要用加热器等加热至600X 一 10001:的温度范围。带来用于此加热的电力成本，但该成本相对于上述化学药品等较低。然而，此操作不需要化学药品等，并且运行成本较低。关于此高温加热，中央导电棒进一步提供了以下的优点。在上述加热温度，对于常见树脂而言保持其耐久性诸如强度比较困难。据此，在接近来自加热器的热流主流的位置， 需要使用非常特殊并且昂贵的树脂，以保证足够的安全性。然而，在上述中央导电棒中，用于与外部配线电连接的部分可以很容易地布置成，使其延伸至与热流主流分开的位置。当中央导电棒本身不能形成为具有较大长度时，可以容易地将延伸部件附接本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.06.07 JP 2010-130551;2010.06.07 JP 2010-130551.一种用于分解气体的气体分解组件，包括 筒状体膜电极组合体(MEA)，其包括内表面侧的第一电极、外表面侧的第二电极、以及夹在所述第一电极与所述第二电极之间的固体电解质； 多孔金属体，其插在所述筒状体MEA的内表面侧，并且与所述第一电极电连接；以及 中央导电棒，其插入从而作为所述多孔金属体的导电轴。2.根据权利要求I所述的气体分解组件，其中，所述中央导电棒是单相或复合相金属棒，其中至少表面层不含铬。3.根据权利要求I或权利要求2所述的气体分解组件，其中，所述固体电解质延伸超出所述筒状体MEA的两端，管状接头与所述筒状固体电解质的各端接合，所述管状接头与用于供至第一电极的含有所述气体的气态流体的传送通道连接，以及，导电部件与所述中央导电棒电连接并贯穿所述管状接头。4.根据权利要求3所述的气体分解组件，其中，所述管状接头由具有耐热性和耐腐蚀性的树脂形成。5.根据权利要求I至权利要求4中任一项权利要求所述的气体分解组件，其中，所述第一电极和/或所述第二电极是这样的烧结体，其包含离子导电性陶瓷和主要含镍(Ni)的金属颗粒链。6.根据权利要求I至权利要求5中任一项权利要求所述的气体分解组件，其中，所述固体电解质具有氧离子导电性或质子导电性。7.根据权利要求I至权利要求6中任一项权利要求所述的气体分解组件，其中，所述多孔金属体是镀金属体。8.根据权利要求I至权利要求7中任一项权利要求所述的气体分解组件，其中，将第一气态流体引入所述第一电极，将第二气态流体引入所述第二电极，以及，从所述第一电极和所述第二电极输出电力。9.根据权利要求8所述的气体分解组件，进一步包括加热器，其中，将所述电力供至所述加热器。10.一种氨分解组件，包括根据权利要求I至权利要求9中任一项权利要求所述的气体分解组件，其中，将含氨的气态流体引入所述第一电极，以及，将含氧分子的气态流体引入所述第二电极。11.根据权利要求I至权利要求7中任一项权利要求所述的气体分解组件，其中，将第三气态流体引入所述第一电极，将第四气态流体引入所述第二电极，以及，通过所述第一电极和所述第二电极供给电力。12.一种发电装置，包括权利要求8至权利要求10中任一项权利要求所述的气体分解组件、以及将所述电力供给另外的电气装置的供电部。13.一种用于流体的电化学反应装置，包括权利要求I至权利要求12中任一项权利要求所述的气体分解组件。14.一种用于分解气体的气体分解组件，包括 筒状体膜电极组合体(MEA)，其包括内表面侧的第一电极、外表面侧的第二电极、以及夹在所述第一电极和所述第二电极之间的固体电解质； 加热器，其加热所述MEA ；多孔金属体，其插在所述筒状体MEA...
【专利技术属性】
技术研发人员：平岩千寻，真岛正利，桑原铁也，粟津知之，上田登志雄，仓本敏行，
申请(专利权)人：住友电气工业株式会社，
类型：
国别省市：
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