本发明专利技术提供了一种气体分解组件，其采用电化学反应以降低运行成本并且能具有高处理性能的气体分解组件。本气体分解组件包括：筒状体MEA（7），其包括内表面侧的阳极（2）、外表面侧的阴极（5）、以及固体电解质（1）；以及多孔金属体（11s），其插在筒状体MEA的内表面侧，并且与阳极（2）电连接，其中，将金属网片（11a）布置在阳极（2）与多孔金属体（11s）之间。另一种气体分解组件包括筒状MEA（7）和形成在阴极（5）上的银膏涂布布线（12g），其中，银膏涂布布线（12g）是多孔体。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及气体分解组件、氨分解组件、发电装置、以及电化学反应装置；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100°C或更低温度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。在本专利技术的一个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提供具有高处理性能的装置；尤其是，一种用于氨的氨分解组件；一种包括在上述分解组件之中的发电装置；以及一种电化学反应装置。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；以及多孔金属体，其插在筒状体MEA的内表面侧，并且与第一电极电连接，其中，将金属网片或金属膏布置在第一电极与多孔金属体之间。在上述配置中，用于第一电极的集电体包括金属网片或金属膏以及多孔金属体。 一般而言，在筒状体MEA的内表面侧上引入含有待解毒气体诸如氨的气态流体。此气态流体流过多孔金属体。据此，当多孔金属体的孔隙比例(孔隙率)低且平均孔隙尺寸小时，尽管导电性良好，但气态流体的流过明显受到阻碍，导致压力损失增大。当集电体由多个部件构成时，重要的是使部件之间的接触电阻较低。当不使用金属网片或金属膏时，多孔金属体与第一电极通过其间的直接接触电连接。多孔金属体为具有预定厚度的形状；显微镜下，树枝状金属形成网状结构。当在筒状体MEA的内表面侧上插入多孔金属体作为第一电极集电体时，将上述片状多孔金属体螺旋方式缠绕并插入，使得螺旋的轴心沿筒状体MEA的轴心延伸。在多孔金属体螺旋片的外周面中，螺旋中的最外缘或位于预定位置处的母线部分趋于与圆筒的内表面接触；然而，因为不是非同心圆而是螺旋的形状，相对于上述部分位于内侧的部分趋于与第一电极分离。据此，在多孔金属体与第一电极之间不易实现足够大的接触面积。同样地，关于接触压力，在外缘部分中能保证足够高的接触压力，而相对于上述部分位于内侧的部分的接触压力则变得不够。据此，当在多孔金属体与第一电极之间由直接接触建立电连接时，接触电阻变高，导致第一电极集电体的电阻增大。集电体的电阻增大导致电化学反应性能的劣化。与之不同，通过使用金属网片或金属膏，可以按下述方式使接触电阻降低。(I)在金属网片的情况下，由于其具有单片形状，片材的整周与第一电极的圆筒内表面自然接触。 作为例如施加用于填充筒状体的外力(加压)、以及对填充材料量的增加进行调整的结果， 金属网片与多孔金属体互相符合，并向第一电极凸出，导致与第一电极的接触面积增大。在金属网片与多孔金属体之间的接触界面处，使金属树枝状结构互相压贴，并且进入彼此的孔隙，从而实现互相接触。据此，维持低接触电阻。(2)在金属膏的情况下，由于所施加的金属膏具有可塑性，即使在多孔金属体与第一电极稍稍分开的部分中，金属膏填充间隙，从而建立电连接。据此，能非常容易地建立第一电极与多孔金属体之间的低阻抗电连接。如上所述，利用金属网片或金属膏，能使第一电极集电体的总电阻较低。据此，即使多孔金属体于筒状体MEA轴心的方向没有连续布置而是断续布置，也能形成具有足够低电阻的集电体。结果，通过减少多孔金属体的总长度，能使气态流体通过这部分的压力损失较低。虽然金属网片可以是任意片材，诸如织造织物、非织造织物、或穿孔片材，考虑到例如挠性以及孔隙尺寸的均匀分布，其适宜为织造织物。金属材料的适宜示例包括镍(Ni)、 镍-铁(Ni-Fe)、镍-钴(Ni-Co)、镍-铬(Ni-Cr)、以及镍-钨(Ni-W)。网片可以具有镀制层由这种金属构成的结构。例如，可以使用镀有镍的铁织造织物；其通过加热形成合金，也就是，镍-铁合金。在这种金属或合金与第一电极结合时，能相对容易地实现用于网片形成金属的还原气氛，而不必采用非常严格的密封条件。因此，可以相对容易地进行还原结合。 特别地，镍_钨等具有优异的催化作用，并且能促进例如氨的分解。可以采用下述配置通过使单相或复合相金属片材穿孔、或者通过将金属线编织成为网片，形成金属网片，并且，至少金属网片表面层不含铬。在这种情况下，可以容易地得到布置在第一电极与多孔金属体之间以降低接触电阻的金属网片。当至少外层不含铬时， 能抑制由于铬中毒导致的第一电极中离子导电性陶瓷的功能受到抑制。金属膏适宜不含铬。可以抑制由金属膏导致的铬中毒。多孔金属体可以于筒状体MEA轴心方向断续布置。在这种情况下，可以抑制气态流体的压力损失增大。含镍合金网片或镍膏可本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：平岩千寻，真岛正利，桑原铁也，仓本敏行，上田登志雄，粟津知之，
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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