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公開番号2025007030
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-01-17
出願番号2023108159
出願日2023-06-30
発明の名称電解セル
出願人日本碍子株式会社
代理人弁理士法人新樹グローバル・アイピー
主分類C25B 9/63 20210101AFI20250109BHJP(電気分解または電気泳動方法;そのための装置)
要約【課題】ガス拡散層のガス拡散性向上と電解質層及び水素極層の損傷抑制とを両立可能な電解セルを提供する。
【解決手段】電解セル1は、金属支持体10とセル本体部20とを備える。金属支持体10は、第1主面12に形成された複数の連通孔11を有する。セル本体部20は、複数の連通孔11を覆うガス拡散層5と、ガス拡散層5上に配置される水素極層6と、酸素極層9と、水素極層6と酸素極層9の間に配置される電解質層7とを有する。ガス拡散層5は、NiOとセラミック材料によって構成される。ガス拡散層5の厚さは、100μm以上である。ガス拡散層5に対して750℃の還元雰囲気で熱処理が施された還元体の状態にあるガス拡散層5の常温での寸法をL2とし、非還元体の状態にあるガス拡散層5の常温での寸法をL1とし、その変化量をΔL=L2-L1としたとき、(ΔL/L1)×100は±0.05%以内である。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項１】
主面に形成された複数の連通孔を有する金属支持体と、
前記主面上に形成され、前記複数の連通孔を覆うガス拡散層と、前記ガス拡散層上に配置される水素極層と、酸素極層と、前記水素極層と前記酸素極層の間に配置される電解質層とを有するセル本体部と、
を備え、
前記ガス拡散層は、ＮｉＯとセラミック材料によって構成され、
前記ガス拡散層の厚さは、１００μｍ以上であり、
前記ガス拡散層に対して７５０℃の還元雰囲気で熱処理が施されることによって得られる還元体の状態にある前記ガス拡散層の常温での寸法をＬ２とし、前記熱処理が施されていない非還元体の状態にある前記ガス拡散層の常温での寸法をＬ１とし、その変化量をΔＬ＝Ｌ２－Ｌ１としたとき、（ΔＬ／Ｌ１）×１００は±０．０５％以内である、
電解セル。
続きを表示（約 120 文字）【請求項２】
前記ガス拡散層の厚さは、４５０μｍ以下である、
請求項１に記載の電解セル。
【請求項３】
前記ガス拡散層は、前記セラミック材料としてイットリアを含有する、
請求項１又は２に記載の電解セル。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、電解セルに関する。
続きを表示（約 1,200 文字）【背景技術】
【０００２】
従来、金属支持体上に配置されたセル本体部を備えるメタルサポート形の電解セルが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
特許文献１のセル本体部は、接合層と、水素極層と、電解質層と、酸素極層とを有している。接合層は、金属支持体の主面に形成された複数の連通孔を覆う。接合層は、酸化ニッケル（ＮｉＯ）とセラミック材料によって構成される。水素極層は、接合層と電解質層の間に配置される。電解質層は、水素極層と酸素極層の間に配置される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
国際公開第２０２１／２２１０５２号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１では、接合層内のガス拡散性について検討されておらず、接合層の厚さについても言及されていないが、接合層内のガス拡散性を高めるには接合層を厚くすることが好ましい。
【０００６】
ここで、接合層（以下、「ガス拡散層」という。）に電子伝導性を付与するために、高温下にて還元ガスを供給する熱処理（以下、「還元処理」と呼ぶ。）を施してガス拡散層に含まれるＮｉＯをＮｉへと還元すると、電解セルに反りが生じて電解質層や水素極層に損傷（剥離や割れ）が生じる場合がある。
【０００７】
本発明者らは、鋭意検討の結果、ガス拡散層の厚さと還元処理に伴うガス拡散層の寸法変化率とが電解セルの反りに大きな影響を及ぼしているという知見を得た。
【０００８】
本発明の課題は、ガス拡散層のガス拡散性向上と電解質層及び水素極層の損傷抑制とを両立可能な電解セルを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の第１の側面に係る電解セルは、金属支持体とセル本体部とを備える。金属支持体は、主面に形成された複数の連通孔を有する。セル本体部は、前記主面上に形成され、前記複数の連通孔を覆うガス拡散層と、前記ガス拡散層上に配置される水素極層と、酸素極層と、前記水素極層と前記酸素極層の間に配置される電解質層とを有する。前記ガス拡散層は、ＮｉＯとセラミック材料によって構成される。前記ガス拡散層の厚さは、１００μｍ以上である。前記ガス拡散層に対して７５０℃の還元雰囲気で熱処理が施されることによって得られる還元体の状態にある前記ガス拡散層の常温での寸法をＬ２とし、前記熱処理が施されていない非還元体の状態にある前記ガス拡散層の常温での寸法をＬ１とし、その変化量をΔＬ＝Ｌ２－Ｌ１としたとき、（ΔＬ／Ｌ１）×１００は±０．０５％以内である。
【００１０】
本発明の第２の側面に係る電解セルは、上記第１の側面に係り、前記ガス拡散層の厚さは、４５０μｍ以下である。
（【００１１】以降は省略されています）

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