(57)【要約】  本発明は、高温水電解デバイスに関し、デバイスは、カソード(2)、アノード(4)、およびカソードとアノードとの間に挿入された電解質(6)で作製された少なくとも1つの基本電解セルと、電気的および流体のインターコネクタを形成する第1のデバイス(8.0)であって、インターコネクタが、少なくとも1つの平面P1によって境界を定められた金属部分からなり、前記金属部分が、その中にチャンバを含み、複数の孔部(800、8000、8001)が、表面にわたって分散されており、平面に対して実質的に垂直になっており、ならびに、前記平面の上およびチャンバの中の両方に開口しており、第1のインターコネクタの平面P1が、カソード(2)の平面と機械的に接触している、第1のデバイス(8.0)とを含む。本発明は、それぞれの電解セルの中に均一な電流密度を実現すること、およびそれぞれの電解セルによる蒸気使用の比率を増加させることを可能にする。
2013522460.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
高温水電解デバイスであって、
-カソード(2)、アノード(4)、および前記カソードと前記アノードとの間に介在する電解質(6)から形成された少なくとも1つの基本電解セルと、
-電気的および流体のインターコネクタを形成する第1のデバイス(8.0)であって、前記インターコネクタが、少なくとも1つの平面P1によって境界を定められた金属部分(80)から構成されており、前記金属部分が、内側チャンバ(801)を含み、複数の孔部(800)が、表面に分散されており、前記平面に対して概して垂直になっており、ならびに、この平面P1の上に、および前記チャンバ(801)の中に開口しており、前記第1のインターコネクタの前記平面P1が、前記カソード(2)の前記平面と機械的に接触している、第1のデバイス(8.0)とを含む、高温水電解デバイス。
【請求項２】
前記孔部(800)の面積と前記平面P1の面積との間の比率が50%よりも小さい、請求項1に記載の、高温水電解デバイス。
【請求項３】
前記孔部(800)の面積と前記平面P1の面積との間の比率が、30%以下であり、好ましくは10%よりも小さい、請求項1に記載の、高温水電解デバイス。
【請求項４】
前記孔部の数、および/またはサイズ、および/または分散(8000、8001)が、前記第1のインターコネクタの前記平面P1に接触している前記カソードの中を循環する前記流体の圧力損失を制限するように決定されている、請求項1から3のいずれか一項に記載の、高温水電解デバイス。
【請求項５】
電気的および流体のインターコネクタを形成する第2のデバイス(8.1)であって、前記インターコネクタが、少なくとも1つの平面P2によって境界を定められた金属部分(81)から構成されており、前記金属部分が、内側のチャンバ(811)を含み、複数の孔部(810)が、表面に分散されており、前記平面に対して概して垂直になっており、この平面P2の上に開口し、および前記チャンバ(811)の中に開口しており、前記第2のインターコネクタ(8.1)の前記平面P2が、前記アノード(4)の前記平面と機械的に接触している、第2のデバイス(8.1)を含む、請求項1から4のいずれか一項に記載の、高温水電解デバイス。
【請求項６】
それぞれが、カソード(2.1、2.2、2.3、…2.n)、アノード(4.1、4.2、4.3、…4.n)、および、前記カソードと前記アノードとの間に挿入された電解質(6.1、6.2、6.3、…6.n)から形成された基本電解セル(C1、C2、C3、…Cn)のスタックを含み、インターコネクティングプレート(8)が、隣接する2つの基本セルの間に配置された第1のインターコネクタ(8.0)および第2のインターコネクタ(8.1)を含み、前記第1のインターコネクタの前記平面P1が、前記2つの基本セルのうちの一方のカソードと機械的に接触しており、前記第2のインターコネクタの前記平面P2が、前記2つの基本セルのうちの他方のアノードと機械的に接触している、請求項4に記載の、高温水電解デバイス。
【請求項７】
前記インターコネクティングプレート(8)が、その周辺部において一緒に組み立てられた3つの金属プレート(80、81、82)から構成されており、前記第1のプレート(80)および前記第2のプレート(81)が、それぞれ、複数の孔部(800、810)を含んでおり、前記複数の孔部が、それらの表面に分散されており、それらの厚みに対して概して垂直になっており、その2つの平面の上に開口しており、前記第3のプレート(82)が、前記第1のプレート(80)の表面のうちの1つの上に開口して前記複数の孔部の方向を向いた少なくとも1つの溝部(801)と、前記第2のプレート(81)の表面のうちの1つの上に開口する少なくとも1つの溝部(811)とを含んでおり、それぞれの溝部(801;811)と前記第1のプレート(80)および前記第2のプレート(81)との間に境界を定められた空間が、それぞれ2つの前記チャンバのうちの1つを形成する、請求項6に記載の、高温水電解デバイス。
【請求項８】
セルの前記スタックのそれぞれの側において2つのプレートの間に所定の接触力を適用するように適合された締め付け手段を含む、請求項6または7に記載の、高温水電解デバイス。
【請求項９】
1つのセルの前記アノードの前記周辺部に配置され、前記セルの前記電解質および前記第2のインターコネクタと直接機械的に接触する第1のシール(22)を含む、請求項5から8のいずれか一項に記載の、高温水電解デバイス。
【請求項１０】
-高圧蒸気を収容するように適合された、シールされたエンベロープ(19)であって、前記カソードの前記周辺部の前記厚みが、前記シールされたエンベロープの内側と直接接触している、エンベロープ(19)と、
-高圧蒸気を供給するために前記シールされたエンベロープの内側に開口する第1の流体接続部(3)と、
-前記カソードにおいて生成される水素の収集および排出のそれぞれのために、前記第1のインターコネクタの前記チャンバ(801、8010)に接続され、前記シールされたエンベロープの外側に開口する、第2の流体接続部(5、90、91、92、20、200、201)と、
-前記アノードにおいて生成される酸素の収集および排出のそれぞれのために、前記第2のインターコネクタの前記チャンバに接続され、前記シールされたエンベロープの外側に開口する、第3の流体接続部(7、100、101、102、21、210、211)とをさらに含む、請求項6から9のいずれか一項に記載の、高温水電解デバイス。
【請求項１１】
前記第2の流体接続部が、セルの前記カソードにおいて生成される水素の収集および排出のためのチャネル(90、91、92)を含み、前記チャネル(90、91、92)が、前記第1のインターコネクタの、前記セルから離れた位置に配置された金属部分に作製されている、請求項10に記載の、高温水電解デバイス。
【請求項１２】
2つの隣接する基本セルの前記カソードにおいて生成される水素の収集および排出のための前記2つのチャネル(90、91、92)が互いに向かい合っている、請求項6と組み合わせた請求項11に記載の、高温水電解デバイス。
【請求項１３】
前記2つのチャネルが、第1の穿孔されたスペーサー(20)および第2のシール(200)によって、互いに分離されており、前記第2のシール(200)が、前記第1の穿孔されたスペーサーと直接機械的に接触し、前記2つの基本セルのうちの一方の前記第1のインターコネクタと直接機械的に接触しており、第3のシール(201)が、前記第1の穿孔されたスペーサーと直接機械的に接触し、前記2つの基本セルのうちの他方の前記第2のインターコネクタと直接機械的に接触しており、前記第1の穿孔されたスペーサー、前記第2のシール、および前記第3のシールの圧縮された状態の高さが、電解セルの厚みとほぼ等しくなっている、請求項12に記載の、高温水電解デバイス。
【請求項１４】
前記第3の流体接続部が、セルの前記アノードにおいて生成される酸素の収集および排出のためのチャネル(100、101、102)を含み、前記チャネル(100、101、102)が、前記第2のインターコネクタの、前記セルから離れた位置に配置された金属部分に作製されている、請求項10から13のいずれか一項に記載の、高温水電解デバイス。
【請求項１５】
2つの隣接する基本セルの前記アノードにおいて生成される酸素のための前記2つの収集および排出チャネルが、互いに向かい合っている、請求項6と組み合わせた請求項14に記載の、高温水電解デバイス。
【請求項１６】
前記2つのチャネル(100、101、102)が、第2の穿孔されたスペーサー(21)および第4のシール(210)によって、互いに分離されており、前記第4のシール(210)が、前記第2の穿孔されたスペーサーと直接機械的に接触し、前記2つの基本セルのうちの一方の前記第1のインターコネクタと直接機械的に接触しており、第5のシール(211)が、前記第2の穿孔されたスペーサーと直接機械的に接触し、前記第2のインターコネクタと直接機械的に接触しており、前記第2の穿孔されたスペーサー、前記第4のシール、および前記第5のシールの圧縮された状態の高さが、電解セルの厚みとほぼ等しくなっている、請求項15に記載の、高温水電解デバイス。
【請求項１７】
前記第1のシール(22)、前記第2のシール(200)、前記第3のシール(201)、前記第4のシール(210)、および前記第5のシール(211)が、金属である、請求項9、13、および16に記載の、高温水電解デバイス。
【請求項１８】
-その内側が前記カソードの前記周辺部の前記厚みと直接接触している、シールされたエンベロープと、
-高圧蒸気を前記カソードに供給するために、前記第1のインターコネクタの前記チャンバに接続された第1の流体接続部と、
-前記カソードにおいて生成される水素を排出するために、前記シールされたエンベロープの内側に開口する第2の流体接続部と、
-前記アノードにおいて生成される酸素を収集および排出するために、前記第2のインターコネクタの前記チャンバに接続され、前記シールされたエンベロープの外側に開口する第3の流体接続部とを、それぞれさらに含む、請求項6から9に記載の、高温水電解デバイス。
【請求項１９】
前記電解セルの断面が円形である、請求項1から18のいずれか一項に記載の、高温水電解デバイス。
【請求項２０】
請求項1から19のいずれか一項に記載の、複数のデバイスを含む、水素生成組立体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高温電解槽(HTE)とも称される高温蒸気電解槽(HTSE)に関する。
【０００２】
特に、それは、セルの劣化速度を制限しながら、電解セルあたり、1.3Vで典型的に370gh/m2を超える目標生成量を得るための新しいHTSE電解槽構造体に関する。
【背景技術】
【０００３】
高温蒸気電解は、現在、水素の大量生成にとって優先的であると考えられている。低温アルカリ電解などの他の水素の生成プロセスと比較して、高い温度および蒸気の通過は、電解に必要な電気エネルギーを低減することが可能である。
【０００４】
必要なエネルギーについてのこの利益は、高温電解(HTE)を使用するHTE電解槽にとって、高温およびより短い寿命の悪影響によって相殺される。この短い寿命は、主に、電解セルの劣化に起因しており、電解セルからHTE電解槽は作られている。
【０００５】
セルの劣化速度は、第一に、最大局所生成密度に依存し、第二に、温度に依存し、より程度は小さいが、蒸気使用率(変換率とも称される)に依存する。
【０００６】
最大局所生成密度に関して、例えば、0.5A/cm2から0.7A/cm2までの電流密度の増加が、劣化速度を2.5倍増加させる可能性があるということが実証された（非特許文献１）。
【０００７】
さらに、高温(>>200℃)への増加によって、本質的に壊れやすいセラミック電解質の使用が必要となる。この壊れやすさは、セルの製造の間の高いスクラップ比率、ならびに、組立ての間および作動の間の電解セルの構造上の欠陥(破損)の高いリスクをもたらす。後者の点は、結果として、セルのサイズが制限されるということであり、これが、このプロセスの技術的-経済的な実行可能性に関する主要な重要パラメータである。
【０００８】
現在のところ、セルの1cm2あたりの目標生成量は、1.3Vで370gh/m2より大きい。
【０００９】
発明者らは、電解セル(高温電解槽は電解セルから作られる)の劣化速度を制限しながら、少なくともこの生成量に到達することができる構造体を備えた高温電解槽(HTE)を画定するよう試みてきた。
【００１０】
したがって、発明者らは、HTE電解槽によって実行される必須の機能の評価、および、それが作られる部材の構造の評価を行った。それらおよびそれらの欠点が、これから示される。
【００１１】
HTE電解槽は、次の必須機能を実行しなければならない。
-それぞれの電解セルの電極における電流の供給および/または収集、
-蒸気の供給、ならびに、それぞれのセルの電極における電解反応から生じるガスの収集および排出、
-反応ガスの化学的エネルギーの電気的エネルギーへの変換、
-その中で反応が起こるアノードおよびカソードに関する区画の気密性、
-それぞれの電解セルのためのセルガスの供給/収集、
-温度管理、
-それ自体の起動時および作動中の電解セルのスタックの機械的な管理。
【００１２】
HTE電解槽を構成する構成部分は、通常、次のものである。
-それぞれがカソード、アノード、および、カソードとアノードとの間に挿入された電解質から構成されており、その中で電解反応が起こる、電解セル。いわゆる電解質支持セル(電解質の厚み(典型的には100μm)は、電極の厚みよりも大きい)ならびにいわゆるカソード支持セル(カソードの厚み(典型的には500μm)は、電解質およびアノードの厚みよりも大きい)がある。これらのカソード支持セルの性能はより良好であるが、それらの故障率は高い可能性がある。
-通常、電流の供給および収集の機能を実行し、ガス循環区画の境界を定める電気的および流体デバイスである、インターコネクション。
-現在、マニホールドと称されており、蒸気を供給し、ならびに生成されるガス(酸素、水素)を収集および排出する、流体接続部。
-上述の異なる構成部分および電解槽の外側との間のシール。
【００１３】
インターコネクションデバイスに関して、図1、図1A、および図1Bは、よく使用されるチャネルプレート1を示している。関係する電極と直接機械的に接触している歯部またはリブ10によって、電流が、電極へ運ばれ、または電極から収集される。カソードへの蒸気の供給(またはアノードを排気するガス)が、図1の中の矢印によってシンボル的に示されている。カソードにおいて生成される水素(またはアノードにおいて生成される酸素)は、流体接続部に開口するチャネル11を通して収集され、流体接続部は、通常、セルスタックに共通のマニホールドと称される。
【００１４】
このタイプのインターコネクションデバイスの構造は、供給機能と収集機能(ガス/電流)との間の妥協を実現するようになされる。
【００１５】
このチャネルプレートの主要な欠点は、次のように要約することが可能である。
【００１６】
第一に、電解セルの表面が、均一に使用されることが可能でない。電気化学的反応が、電極と電解質との間の境界面の近くで起こり、関係するガス、電子、およびイオンが、同じ位置に存在しなければならず、電子を、収集部の歯部10の下の区域へ供給することは容易であるが、それらをガスと共に供給することは困難である。制約事項は、接触している電極の浸透性および厚み、ならびに歯部10の幅である。同様に、現時点での既存の電極は、全て低い有効伝導率を有するので、チャネル11の下の領域に電子を供給することが困難である。制約事項は、有効伝導率、ならびにチャネル11の厚みおよび幅である。発明者らは、電流の送達/収集面積と蒸気の送達面積または生成されたガスの収集面積との間の比率Rは、セル表面の実際の使用を代表するパラメータであると考える。インターコネクションチャネルプレート1の場合では、以下で計算される比率Rは、50%より小さいことが多い。
【００１７】
R=1/(1+w/L)、ここで、wは、チャネル11の幅であり、Lは、歯部10の幅である。
【００１８】
次いで、このプレート構造体1は、生成区域の間の分化を意味し、平均密度は低いが、生成密度、および、したがって電流密度が、非常に高くなる可能性があるいくつかの区域を備えており、したがって、性能劣化の局所的な発生源を備えている。これは、(ミリメートルのスケールで)図1Bに局所的に示されており、図1Bでは、非常に強力な電流線がリブ10に位置することが示されている。同様に、電極表面を考えると、チャネルの上流部分と下流部分との間のガス流れの中の水の量の変化に起因して、電流線は、出口方向に沿ってよりも入口方向に沿って、より強い。同様に、このプレート構造体1は、チャネル11への不均一な蒸気の供給を意味し、全てのチャネル11に均一で安定した供給を保証するために、この蒸気の強力な過給が必要であり(消費される水の100%以上に相当する過剰な水が加えられる)、高い蒸気使用率を実現することが困難である。この蒸気を調節および加圧することは、電解槽に関連するエネルギーの消費に無視できない影響を与える。
【００１９】
また、もし、アノード側のインターコネクティングプレート1の歯部とカソード側のインターコネクティングプレートの歯部との間に大きな幾何学的なオフセットがあれば、セルに曲げ荷重がかかるという機械的なリスクがあり、もし、平面度不足の欠陥があれば、歯部がセルを打ち抜いて割ってしまう可能性がある。このリスクを回避するためには、セルのそれぞれの側のプレートの相対的な組立ての非常に高い精度、および、歯部の非常に高い製造品質が必要である。
【００２０】
さらに、入口部および出口部を備えたアノード側のチャネル構造は、排気ガスがセルの外側で生成される酸素を排出するのに使用されるときだけ有用である。また、この排気ガスの調節も、かなりのエネルギーコストを発生させる。
【００２１】
最後に、このプレート構造体は、生成されるガス収集区域のための大きな材料厚み、および非常に高額である可能性がある成形加工(機械加工)が必要である。薄いプレートおよびスタンピング加工が使用されるが、それぞれの歯部の幅および歯部の間のピッチの製造可能性を制限する。
【００２２】
また、発明者は、そのようなインターコネクションチャネルプレート1を用いたそれぞれのセルに供給される電流の非同質性を低減することが、制限される可能性があるだけであると考える。
【００２３】
別のインターコネクティングプレート1'が、既に開示されている（非特許文献２）。このプレートは、図2に示されており、流体の循環が矢印で示されている。それは、インターデジタイズタイプの構造を有している。それは、電気的な供給の問題を部分的に解決するだけである。それは、プレート1に関して述べられた機械的曲げの問題を解決せず、それが接触している電極が流体圧的に裂けることを引き起こす可能性がある。
【００２４】
流体接続部(マニホールド)に関し、接続部は、通常、部分的にセルおよびインターコネクティングプレートの中に作製される。開口部が、それらの中にドリルで穴を開けられ、開口部を通して、蒸気が中に運ばれ、生成されるガス(水素、酸素)が排出される。これは、複数の欠点を有する。
-高価な材料の損失、
-実際に機械加工が困難であること、
-もし、これらの入口部/出口部に漏れがあれば、その漏れは常に水素および酸素の生成区域の中であるということ。そして、どのような燃焼(火炎)も、それぞれの側に存在するこれらの2つのガスによって供給され、高温点を作り出すであろう。これは、取り返しのつかないセルの破損をもたらす。
【００２５】
直接の結果は、生成量の一部の損失に起因した収率の低下である。不運にも、これは、結局、セルのスタック全体を破壊する可能性がある。
【００２６】
シールは、従来、ガラスペーストシールによって作製されている。何故なら、それは2つの本質的な利点、すなわち、何も機械的な締め付けを必要とすることなく、良好な電気絶縁および良好なシールを有するからである。一方、これらのガラスペーストシールの主要な欠点は、以下である。
-2つのアノード区画とカソード区画との間の良好な長期間のシールを保証しながら、カソード支持セル(多孔質で厚い)の厚み全体を満たすことが困難であること、
-ガラスが装着される溝部を機械加工する必要があること、
-その溝部の中にシールを保持する垂直方向設計が必要であるので、いわゆる「シーリング(ceiling)」HTE電解槽設計が不可能であること、
-シーリングHTE電解槽を設計することが不可能であるので、スタックの重量に起因して、スタックの底部のセルのより大きな圧縮を伴って分化された圧縮があり、それが、スタックされるセルの数を制限すること、
-シールを作るために作動温度を超えて温度逸脱する必要があること(この逸脱は、金属材料にとって有害であり、したがって大きな劣化を意味する)、
-高い差圧(>100mbar)の状態でシールを維持することが困難であること、
-作動温度変化に起因して低い漏れ量を維持することが困難であること(ガラスフィルムの熱機械的な故障)、
-電極を汚染するSiO2蒸気を排出すること。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２７】
【特許文献１】仏国特許出願公開第1051781号明細書
【非特許文献】
【００２８】
【非特許文献１】L.G. J de Haart著, <<動作パラメータに依存する積層体の劣化>>, 8th European Solid Oxide Fuel Cell Forum // 30 June ‐ 4 July 2008 // Lucerne
【非特許文献２】Xiango Li著, International Journal of hydrogen Energy 30 (2005) 359-371
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２９】
したがって、本発明の主要な目的は、上述の欠点を有さず、またはそのうちのいくつしか有さず、セルの劣化速度を制限しながら、1.3VVで典型的には370gh/m2よりも多い、セルあたりの目標生成量を生成することが可能な高温電解槽HTEの新しい構造体を提案することである。
【００３０】
本発明の1つの特別な目的は、電解セルあたりの均一な生成密度、およびセルあたりの高い蒸気使用率(または変換率)を実現することである。
【課題を解決するための手段】
【００３１】
これを実現するために、本発明の目的は、高温水電解デバイスであって、
-カソード、アノード、およびカソードとアノードとの間に介在する電解質から形成された少なくとも1つの基本電解セルと、
-電気的および流体のインターコネクタを形成する第1のデバイスであって、インターコネクタは、少なくとも1つの平面によって境界を定められた金属部分から構成されており、前記金属部分は、内側チャンバを含み、複数の孔部が、表面に分散されており、平面に対して概して垂直になっており、ならびに、平面の上に、およびチャンバの中に開口しており、第1のインターコネクタの平面は、カソードの平面と機械的に接触している、第1のデバイスとを含む、高温水電解デバイスである。
【００３２】
円形、楕円形断面、または細長いスリットの孔部を含む、全ての異なる孔部の形状が、本発明の範囲の中で考えられることが可能である。
【００３３】
本発明の目的において、流体および電気的インターコネクタは、電流および流体を、電解セルの電極へおよび電極から送達または収集するためのシステムを参照する。したがって、本発明による電解デバイスは、そのカソードと接触する第1のインターコネクタと、そのアノードと接触する第2のインターコネクタ(後述される)とを備えた単一の電解セルを含むことが可能である。同様に、後述されるように、本発明による電解セルのスタックの中のインターコネクティングプレートが、1つの基本電解セルのカソードと接触する第1のインターコネクタと、隣接する電解セルのアノードと接触する第2のインターコネクタとを含むことが可能である。
【００３４】
孔部の面積と平面の面積との間の比率が、50%よりも小さいことが有利であり、30%よりも小さいことが好ましく、10%以下であることがさらに好ましい。孔部の数、および/またはサイズ、および/または分散は、第1のインターコネクタの平面に接触しているカソードの中を循環する流体の圧力損失を制限するように決定されている。孔部の数、および/またはサイズ、および/または分散は、「High temperature water electrolysis device with improved operation」という名称の特許文献１に開示されているように、ANSYS FLUENTソフトウェアバージョン12を使用して設計計算を実行することによって、作動圧力の関数として決定されることが可能である。
【００３５】
したがって、本発明によれば、それぞれの電解セルからの生成密度がより均一であり、蒸気使用率(または変換率)が、先行技術によるHTE電解槽構造体で可能となるものよりも良い。
【００３６】
複数の孔部がカソード平面の上に開口するということは、セルの表面全体の電気的作用が全ての点において均一になり、カソードと第1のインターコネクタとの間に、制限された電気的接触抵抗が生じ得るということを最初に意味する。
【００３７】
同様に、複数の孔部によって、蒸気が、チャンバの中に直接注入されることが可能であり、全ての孔部がチャンバの中に通じており、または、蒸気がカソードを通して注入されることが可能であり、カソードは、先行技術とは異なり、過電圧の集中および過電圧の活性化を制限する。同様に、蒸気が通過するときに生成される水素のいくらかを、それぞれの孔部を通して収集することは、結果として、図1に示されているような先行技術によるインターコネクティングチャネルプレートで可能となるものよりも高い蒸気使用率が得られ、およびより均一になる。また、これは、結果として、蒸気圧力のより良好な均一性に起因して、セルの表面においてより均一な生成をもたらす。
【００３８】
上述のように、カソードの中の流体圧力損失が高くなり過ぎないことを確実にするよう注意が払われ、かつ、目標生成量を実現するために、第1のインターコネクタの中の孔部の表面積が、水素の効率的な排出および十分な電流密度を可能とすることを確実にするよう注意が払われる。蒸気圧力30barおよび温度700℃において370gh/m2の目標生成密度を求めて実施された計算では、通常厚み1mmおよび直径130mmを有するカソードがカソード周辺部の厚みを通して供給されるときの最大圧力損失は、1barよりも小さいということが示されている。
【００３９】
最後に、先行技術によるインターコネクティングプレートと比較して、本発明によるカソードへの第1のインターコネクタの材料コストおよび機械加工が最小化される。
【００４０】
有利には、本発明による電解デバイスは、電気的および流体のインターコネクタを形成する第2のデバイスであって、インターコネクタは、少なくとも1つの平面によって境界を定められた金属部分から構成されており、前記金属部分は、内側のチャンバを含み、複数の孔部が、表面に分散されており、平面に対して概して垂直になっており、ならびに、平面の上に、およびチャンバの中に開口しており、第2のインターコネクタの平面は、アノードの平面と機械的に接触している、第2のデバイスを含む。
【００４１】
さらに、図2に示されているような先行技術によるインターデジタイズ構造のプレートと異なり、これは、セルの機械的曲げの全ての問題を回避する。何故なら、アノードへの第2のインターコネクタを、カソードへの第1のインターコネクタと同様にすることによって、セルが、前記第1および第2のインターコネクタの間の表面全体にわたって継続的に位置を保持されるからである。また、これは、先行技術による電極が流体圧的に裂ける問題を回避する。
【００４２】
アノードへの第2のインターコネクタの中の孔部が、均一に分散され、作動圧力が最適化されるよう注意が払われる。さらに、アノードが分離することおよび局所的に裂けることを回避するために、孔部が、十分に小さく(直径1mm未満)、十分によく分散されることを保証するよう注意が払われる。
【００４３】
先行技術によるインターコネクティングプレートと異なり、アノードへのそのようなインターコネクタによって、アノード表面全体が使用され、アノードで生成される酸素の排出に起因して、流体圧的スラストが均一であり制限されるので、セルの表面全体は、均一な流体圧的作用を有することが可能である。最後に、完全に閉じた酸素回収チャンバを有することによって、この酸素をもっとうまく利用することが可能である。
【００４４】
本発明によるアノードへのインターコネクタによって、生成される酸素を排出するためにそれ以上の排気ガスが使用されず、以下の利点がある。
-排気ガスがないことによって、電解プロセスのエネルギー費用を制限することが可能である。
-アノードにおいて排気ガスがないことによって、シールおよび分散マニホールドの必要性を除去することが可能である。
【００４５】
好適な一実施形態によれば、それぞれが、カソード、アノード、および、カソードとアノードとの間に挿入された電解質から形成された基本電解セルのスタックであって、インターコネクティングプレートが、隣接する2つの基本セルの間に配置された第1のインターコネクタおよび第2のインターコネクタを含み、第1のインターコネクタの平面が、2つの基本セルのうちの一方のカソードと機械的に接触しており、第2のインターコネクタの平面が、2つの基本セルのうちの他方のアノードと機械的に接触している、スタックを提供することによって、生成される水素および生成される酸素の生成量は、増加させられることが可能である。
【００４６】
有利な変形の一実施形態によれば、インターコネクティングプレートは、その周辺部において一緒に組み立てられた3つの金属プレートから構成されており、第1のプレートおよび第2のプレートは、それぞれ、複数の孔部を含んでおり、複数の孔部は、それらの表面に分散されており、それらの厚みに対して概して垂直になっており、その2つの平面の上に開口しており、第3のプレートは、複数の孔部の方向を向いた第1のプレートの表面のうちの1つの上に開口する少なくとも1つの溝部と、第2のプレートの表面のうちの1つの上に開口する少なくとも1つの溝部と、を含んでおり、それぞれの溝部と第1のプレートおよび第2のプレートとの間に境界を定められた空間が、それぞれ2つのチャンバのうちの1つを形成する。換言すれば、3つのプレートが、溶接またははんだ付けによって、それらの周辺部で一緒に組み立てられるだけで、同じスタックの中の2つの隣接する基本電解セルの間に、完全なインターコネクタを得ることが可能である。換言すれば、電流が、1つの電極に運ばれることが可能であり、蒸気が、一方のセルのカソードに運ばれることが可能であり、水素が、セルのカソードで収集されることが可能であり、酸素が、2つのセルのうちの他方のセルのアノードで収集されることが可能であるようになっている。これらの3つのプレートは、クロムを22%含むフェライト系ステンレス鋼プレートから作られることが有利である。
【００４７】
適切な締め付け手段が、セルのスタックのそれぞれの側において2つのプレートの間に所定の接触力を適用するように使用されることが可能である。この結果、スタックの中のそれぞれのセルが支持され、曲げまたは穴開けが回避される。
【００４８】
したがって、締め付け圧力は、パッドの上の締め付けよりも均一である。
【００４９】
デバイスは、1つのセルのアノードの周辺部に配置され、前記セルの電解質および第2のインターコネクタと直接機械的に接触する第1のシールを含むことが好ましい。この第1のシールは、電気絶縁体である電解質の上に位置しているので、機械的シールであることが可能である。
【００５０】
蒸気の供給、および生成される水素の収集に関し、次のいずれかが可能である。
-カソードの縁部へ、換言すれば、周辺部の厚みへ直接接触する環境で高圧蒸気を供給し、したがって、生成される水素を、それぞれの孔部及びチャンバを通して回収すること、または、
-チャンバに高圧蒸気を供給し、生成される水素を、カソードの縁部を通して水素に不活性の環境で回収すること。
【００５１】
先行技術による電解槽と異なり、本発明によるカソードの縁部を通して蒸気を供給する、または水素を収集するこれらの可能な手段は、厚いセラミック(サーメット)の上に作ることが困難なシール、および、セルのスタックへの蒸気供給部分または生成される水素の排出部分を一体化することが困難なシールの必要性を除去する。
【００５２】
換言すれば、有利な一実施形態によれば、
-高圧蒸気を収容するように適合された、シールされたエンベロープであって、カソードの周辺部の厚みが、シールされたエンベロープの内側と直接接触している、エンベロープと、
-高圧蒸気を供給するためにシールされたエンベロープの内側に開口する第1の流体接続部と、
-カソードにおいて生成される水素の収集および排出のそれぞれのために、第1のインターコネクタのチャンバに接続され、シールされたエンベロープの外側に開口する、第2の流体接続部と、
-アノードにおいて生成される酸素の収集および排出のそれぞれのために、第2のインターコネクタのチャンバに接続され、シールされたエンベロープの外側に開口する、第3の流体接続部とがある。
【００５３】
第2の流体接続部は、セルのカソードにおいて生成される水素の収集および排出のためのチャネルを含み、チャネルは、第1のインターコネクタの、前記セルから離れた位置に配置された金属部分に作製されていることが有利である。換言すれば、水素回収マニホールドは、セルのスタックの外側に出され、収集された水素に非反応性で、わずかに過剰な圧力の蒸気環境の中に置かれることが可能である。したがって、先行技術による電解セルのスタックと異なり、マニホールドを作るために、高価で困難なセルの切り取りをする必要性がない。
【００５４】
組立てを簡単にするために、2つの隣接する基本セルのカソードにおいて生成される水素のための2つの収集および排出チャネルが、互いに向かい合って備えられることが有利である。
【００５５】
好ましくは、2つのチャネルは、第1の穿孔されたスペーサー、第2のシール、および第3のシールによって、互いに分離されており、第2のシールは、第1の穿孔されたスペーサーと直接機械的に接触し、2つの基本セルのうちの一方の第1のインターコネクタと直接機械的に接触しており、第3のシールは、第1の穿孔されたスペーサーと直接機械的に接触し、2つの基本セルのうちの他方の第2のインターコネクタと直接機械的に接触しており、第1の穿孔されたスペーサー、第2のシール、および第3のシールの圧縮された状態の高さは、電解セルの厚みとほぼ等しくなっているようにすることが可能である。
【００５６】
第3の流体接続部は、セルのアノードにおいて生成される酸素の収集および排出のためのチャネルを含み、チャネルは、第2のインターコネクタの、前記セルから離れた位置に配置された金属部分に作製されていることが有利である。換言すれば、酸素回収マニホールドは、セルのスタックの外側に出され、収集された酸素に非反応性の蒸気環境の中に置かれることが可能である。したがって、先行技術による電解セルのスタックと異なり、マニホールドを作るために、高価で困難なセルの切り取りをする必要性がない。
【００５７】
また、2つの隣接する基本セルのアノードにおいて生成される酸素のための2つの収集および排出チャネルが、有利に、互いに向かい合うように、部材を配置することによって組立体は簡単にされることが可能である。
【００５８】
2つのチャネルは、第2の穿孔されたスペーサー、第4のシール、および第5のシールによって、互いに分離されており、第4のシールは、第2の穿孔されたスペーサーと直接機械的に接触し、2つの基本セルのうちの一方の第1のインターコネクタと直接機械的に接触しており、第5のシールは、第2の穿孔されたスペーサーと直接機械的に接触し、第2のインターコネクタと直接機械的に接触しており、第2の穿孔されたスペーサー、第4のシール、および第5のシールの圧縮された状態の高さは、電解セルの厚みとほぼ等しくなっていることが好ましい。
【００５９】
第1のシール、第2のシール、第3のシール、第4のシール、および第5のシールが、金属であることが好ましい。
【００６０】
先行技術による電解槽に使用され、特に耐圧性が低く、重力位置で使用されるガラスペーストシールの欠点を、金属シールの使用は克服することが可能である。したがって、提案された構造体は、水平方向の構造体で考えられることが可能であり、それは、スタックされるセルの数を制限しない。
【００６１】
そして、それぞれのセルに適用される機械的な力は同じであり、スタックを構成するセルの数に無関係である。
【００６２】
別法として、別の実施形態によれば、その実施形態は、
-その内側がカソードの周辺部の厚みと直接接触している、シールされたエンベロープと、
-高圧蒸気をカソードに供給するために、第1のインターコネクタのチャンバに接続された第1の流体接続部と、
-カソードにおいて生成される水素を排出するために、シールされたエンベロープの内側に開口する第2の流体接続部と、
-アノードにおいて生成される酸素を収集するために、第2のインターコネクタのチャンバに接続されており、アノードにおいて生成されるこの酸素を排出するために、シールされたエンベロープの外側に開口する第3の流体接続部とを含むことが可能である。
【００６３】
特によく適用された本発明による電解デバイスは、円形の電解セルの断面を有する。
【００６４】
また、本発明は、上述の複数のデバイスを含む水素生成組立体に関する。
【００６５】
他の利点および特徴は、以下の図面を参照して、以下に提供された詳細な説明を読めば、より明確になるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】従来技術によるHTE電解槽のインターコネクティングプレートの概略正面図を示す。
【図１Ａ】図1によるインターコネクティングプレートの詳細断面図を示す。
【図１Ｂ】図1Aの中の図に対応する図であり、プレートを通過する電流線を示す図を示す。
【図２】先行技術による電解槽の別のインターコネクティングプレートの概略正面図である。
【図３】セルのカソード側の、本発明による電解デバイスの概略断面図である。
【図４】セルのアノード側の、本発明による電解デバイスの概略断面図である。
【図５】3つの電解セルのスタックと、2つの隣接する電解セルの間に配置された2つのインターコネクティングプレートとを含む、本発明によるデバイスの斜視図である。
【図６Ａ】電解セルと、セルの各側の2つのインターコネクティングプレートとを含む、本発明によるデバイスのカソード側の分解斜視図である。
【図６Ｂ】図6Aと同じデバイスであるが、アノード側の分解斜視図である。
【図７】本発明による電解デバイスのシールされたエンベロープの内部透視斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００６７】
図1、図1A、図1B、および図2に示された先行技術によるHTE電解槽のインターコネクティングプレート1、1'は、前文で詳細に解説されている。したがって、それらは、以下では説明されていない。
【００６８】
蒸気、水素、および酸素の経路を表す符号および矢印が、明確化のために全ての図面で示されている。
【００６９】
本発明による高温電解は、少なくとも450℃の温度で、および、典型的には、700℃と1000℃との間の温度で実施されることが可能である。
【００７０】
図3および図4に示されているような本発明による電解デバイスは、カソード2と、アノード4と、カソードとアノードとの間の電解質6とから形成された基本電解セルを含んでいる。全ての電解質6は、固体である。
【００７１】
本発明によれば、電気的および流体のインターコネクタを形成する第1のデバイス8.0があり、インターコネクタは、少なくとも1つの平面P1によって境界を定められた金属部分80から構成されている。
【００７２】
金属部分80は、内側にチャンバ801を含んでおり、複数の孔部800が、表面に分散されており、平面P1に対して概して垂直になっており、ならびに、この平面P1の上に、およびチャンバ801の中に開口している。第1のインターコネクタの平面P1は、カソード2の平面と機械的に接触している。
【００７３】
図3に示されているように、直接電解反応を行うために、蒸気が、カソード2の縁部全体にわたって、換言すれば、カソードの周辺部の厚みにおいて直接注入される。注入された蒸気(図3の実線)は、セルの表面全体にわたって電流を均一に供給すると共に水素に変換され、水素の一部分(図3の点線)は、孔部800のそれぞれを通して均一に回収される。
【００７４】
したがって、本発明による電解デバイスのようなものによって得られる結果は、カソードの表面全体にわたって、電流密度が均一であること、および蒸気使用率が均一で高いことである。「カソードにおける蒸気使用率」の表現は、入口部における蒸気とカソードにおける蒸気との割合を意味し、蒸気は、カソードにおいて電解によって水素に変換される。
【００７５】
孔部800の面積と平面P1の全表面積との間の比率が、ほぼ2%程度であって、通常、シルクスクリーン印刷によって、約1mmの厚み、およびほぼ130mm程度の直径に作製された円形断面の電極は、縁部を通して蒸気が供給されるとき、最大圧力損失が1barよりも小さい。したがって、本発明による電解デバイスでは、圧力30barおよび温度約700℃の蒸気によって、電解セルあたり少なくとも370gh/m2の均一な目標生成量を実現することが可能である。
【００７６】
図4に示されているように、電気的および流体のインターコネクタを形成する第2のデバイス8.1が備えられており、インターコネクタは、少なくとも1つの平面P2によって境界を定められた金属部分81から構成されており、前記金属部分は、内側にチャンバ811を含み、複数の孔部810が、表面に分散されており、平面に対して概して垂直になっており、ならびに、この平面P2の上に、およびチャンバ811の中に開口しており、第2のインターコネクタ8.1の平面P2は、アノード4の平面と機械的に接触している。
【００７７】
この場合、第2のインターコネクタ8.1は、アノード4で生成される酸素のための回収チャンバを完全に閉鎖している。したがって、先行技術とは異なり、この位置における漏れを本質的に回避する、排気ガスの入口部がない。
【００７８】
図5に示されているように、上述の電解デバイスの特徴を有する本発明によるHTE電解槽は、複数のスタックされた基本セルC1、C2、C3、…Cnを含んでおり、セルは、円形断面を備え、カソード支持セルと称される。
【００７９】
セルC1は、カソード2.1およびアノード4.1を含み、その間には電解質6.1があり、いわゆるカソード支持セルに対して数μmの厚みである。
【００８０】
セルC2は、カソード2.2およびアノード4.2を含み、その間には電解質6.2が配置されている。
【００８１】
カソード2.1、2.2およびアノード4.1、4.2は、多孔質材料を使用してシルクスクリーン印刷によって作製され、厚みは500μmよりも大きく、典型的には、それぞれ、ほぼ1mmおよび40μm程度である。使用されるカソードは、ニッケルおよびイットリア化ジルコニアサーメットで作製された複合材多孔質電極であることが好ましい。
【００８２】
アノードは、ランタンストロンチウムマンガナイトおよびイットリア化ジルコニアで作製された複合材多孔質電極であることが好ましい。
【００８３】
セルC2のカソード2.2は、これらの2つの隣接する基本セルC1およびC2の間に配置されたインターコネクティングプレート8を通して、セルC1のアノード4.1に電気的に接続されている。示されているインターコネクティングプレートは、上述の本発明による第1のインターコネクタ8.0および第2のインターコネクタ8.1を含んでいる。
【００８４】
異なる図5から図7に示されているように、それぞれのインターコネクティングプレート8は、3つの金属プレート80、81、82から構成されており、金属プレートは、典型的には溶接またははんだ付けで、それらの周辺部で互いに組み立てられている。
【００８５】
第1のプレート80および第2のプレート81は、それぞれ、複数の孔部800および810を含んでおり、複数の孔部は、それらの表面に分散されており、それらの厚みに対して概して垂直になっており、それらの2つの平面の上に開口している。孔部800、810は、第1のプレート80および第2のプレート81において異なっている。
【００８６】
より正確には、第1のプレート80、換言すれば、カソード2.1、2.2、2.3に接触しているプレートの孔部800の数、サイズ、および分散は、多孔質のカソードを横断する際の圧力損失を制限するように、水素の回収のために最適化されている。したがって、図6Aおよび図6Bに示されているように、孔部800は、均一に角度分散された直径に沿って一列に並んでいる。したがって、孔部800のそれぞれの列は、孔部800の隣接する列から30°の位置にある。図に見ることができるように、孔部の直径は、プレートの外側からその中心に向かって増加している。したがって、プレート80の中心部に近接した孔部8000の直径は、周辺部の孔部8001の直径よりも大きい。典型的には、孔部8000の直径は、ほぼ1mm程度であり、一方、孔部8001の直径は、ほぼ1mmの程度である。孔部800の分散は、シャワーヘッドの分散と似ている。
【００８７】
第2のプレート81の孔部810は、互いに全く同一であり、均一に分散された直径に一列に並んでおり、孔部810のそれぞれの列は、孔部800の隣接する列から30°の位置にある。
【００８８】
図6Aおよび図6Bでよく見ることができるように、プレート80、81、82のそれぞれは、セルC1、C2、C3から離れた位置に、換言すれば、セルの区域から横方向にオフセットされた区域に、直径方向両側の2つのアイレット部90、100;91、101;92、102をそれぞれ含んでいる。後に説明されるように、これらのアイレット部90、100;91、101;92、102の機能は、生成される水素および酸素を排出すること、ならびに、この理由のためにセルC1、C2、Cnの穿孔の必要性を除去することである。
【００８９】
プレート80、81、82の3つのアイレット部90、91、92は、互いに向かい合っており、または換言すれば、垂直方向に互いに一列に並んでいる。これらの3つのアイレット部90、91、92は、セルC1、C2、C3によって生成される水素のための収集および排出チャネル(またはマニホールド)の一部分を形成している。より正確には、図6Bに見ることができるように、セルのカソード2において生成される水素のための収集チャンバ801は、溝部8010を通してアイレット部92の中に開口しており、アイレット部92を通して、水素が、同じコネクティングプレート8の他の2つのアイレット部90、91と流体連通する。また、図6Bに見ることができるように、隣接する2つの基本セルC1、C2のカソードにおいて生成される水素のための2つの収集および排出チャネルは、互いに向かい合っており、互いに一列に並んでおり、換言すれば、基本セルの水素収集チャンバ801と流体連通するアイレット部90、91、92のそれぞれの組立体も、また、隣接する基本セルからの水素を収集するためのチャンバ801と流体圧的に連通している。隣接する2つのアイレット部組立体90、91、92の間のシールを維持しながら流体連通の連続性が実現されており、穿孔されたスペーサー20が、金属シール200と金属シール201とを備えており、金属シール200は、穿孔されたスペーサー20と直接機械的に接触し、2つの基本セルのうちの一方のプレート81とそのアイレット部91の周りで直接機械的に接触しており、金属シール201は、穿孔されたスペーサー20、および、2つの基本セルのうちの他方のプレート82と直接機械的に接触する。
【００９０】
また、プレート80、81、82の3つのアイレット部100、101、102は、互いに向かい合っており、互いに一列に並んでいる。これらの3つのアイレット部100、101、102は、セルC1、C2、C3によって生成される酸素のための収集および排出チャネル(またはマニホールド)の一部分を形成している。より正確には、図6Aに見ることができるように、セルのアノード2において生成される酸素のための収集チャンバ811は、溝部8110を通してアイレット部102の中に開口しており、アイレット部102を通して、酸素が、同じコネクティングプレート8の他の2つのアイレット部100、101と流体連通する。また、図6Aに見ることができるように、隣接する2つの基本セルC1、C2のアノードにおいて生成される酸素のための2つの収集および排出チャネルは、互いに向かい合っており、互いに一列に並んでおり、換言すれば、基本セルの酸素収集チャンバ811と流体連通するアイレット部100、101、102のそれぞれの組立体も、また、隣接する基本セルからの酸素収集チャンバ811と流体圧的に連通している。2つの隣接するアイレット部100、101、102の組立体の間のシールを維持しながら流体連通の連続性を実現するために、穿孔されたスペーサー21が、金属シール210と金属シール211と共に配置されており、金属シール210は、穿孔されたスペーサー21と直接機械的に接触し、2つの基本セルのうちの一方のプレート81とそのアイレット部101の周りで直接機械的に接触しており、金属シール211は、穿孔されたスペーサー21、および、2つの基本セルのうちの他方のプレート82と直接機械的に接触する。要するに、水素および酸素は、同一の態様で対称的に配置された同一の構成部分によって収集および回収され、完全な組立体によって、非常にコンパクトな収集および回収が提供される。セルのアノード4の周辺部に配置された金属シール22が、前記セルの電解質6およびプレート81と直接機械的に接触しており、プレート81を通して生成された酸素が排出される。したがって、流体がアノードに進入することは不可能であり、アノードは、単一のシールを使用して効率的にシールされている。
【００９１】
一方、蒸気は、縁部を通して供給され、換言すれば、それぞれのカソード2、2.1、2.2の周辺部の厚みの中に供給されており、それらの多孔質によって、前記蒸気を通過させて、その表面全体に均一に蒸気をもたらすようにすることが可能となっている。孔部800は、均一に生成される水素を回収する。
【００９２】
したがって、カソードの周りにシールは必要ない。図7に示されているように、蒸気の供給は、シールされたエンベロープ19の内部環境から行われ、エンベロープ19は、高圧蒸気を外部からパイプ3を通して受け入れる。
【００９３】
図5および図7に示されているように、最終的な組立体は、圧縮された状態の穿孔されたスペーサー20、21およびシール200、201、210、211の高さが、シール22の圧縮を除いて、電解セルの厚みとほぼ等しいようになっている。さらに、カソードの縁部と、シール20、200、201から構成される組立体、および、シール21、210、211から構成される組立体との間には、この区域に蒸気の供給が可能となるように空間が残されている。
【００９４】
スタックされたセルの数に応じて、アイレット部のサイズ、したがって、水素および酸素排出チャネル(マニホールド)のサイズを決定する際に、注意が払われるということは明らかである。
【００９５】
図5および図7に見ることができるように、アイレット部90、91、92と、対応するシール200、201を伴った穿孔されたスペーサー20とによって形成されたチャネルから生成される水素は、パイプ5を通して、シールされたエンベロープ19の外側に排出される。
【００９６】
同様に、図5および図7に見ることができるように、アイレット部100、101、102と、対応するシール210、211を伴った穿孔されたスペーサー21とによって形成されたチャネルから生成される酸素は、パイプ7を通して、シールされたエンベロープ19の外側に排出される。
【００９７】
たとえ示されていなくても、セルのスタックのそれぞれの側において2つのプレートの間に所定の接触力を提供するために、締め付け手段が、シールされたエンベロープの内側に形成されている。得られる結果は、それぞれのセルの表面全体にわたる均一な締め付けである。
【００９８】
示されている構造体は、非常に多数の水平方向のセルのスタックと共に使用されることが可能である。
【００９９】
詳細は示されていないが、1つまたは複数の材料層が、インターコネクタまたはインターコネクティングプレートの上に設置されることが可能であるということが明らかである。
【０１００】
詳細は示されていないが、チャンバ801を通して、したがって、パイプ5を通して供給された蒸気を使用し、かつ、生成された水素を、カソード2の縁部を通して、および、パイプ3を通して、シールされたエンベロープの中の水素に対して不活性の環境へ回収する実施形態が機能するであろうということが明白である。
【０１０１】
まさに説明されてきたように、セルの面積全体にわたる均一な電流密度および高い均一な蒸気使用率(水素への変換率)に起因して、本発明は、それぞれのセルの劣化速度を制限しながら、電解セルあたり、1.3Vで少なくとも370gh/m2の均一な目標生成量を実現することが可能である。
【０１０２】
したがって、本発明は、蒸気入口部を提案する。それは、
-カソードの周辺部の縁部を通した対流、およびカソードの厚みの中における対流によって、次いで、生成された水素および残りの蒸気が、この効果によってカソードに沿った通路全体にわたって徐々に取り除かれるように形成された孔部を通して、カソードに対して垂直方向に離れていくか、または
-その周辺部においてカソードの縁部を通して生成される水素を、チャンバを通して、次いで孔部を通して回収するというものである。
【０１０３】
さらに、本発明によって提案される構造体は、設置することが容易な全て金属のシールを必要とする。
【０１０４】
本発明の範囲を超えることなく、他の改良例を考えることも可能である。
【０１０５】
例えば、本発明の構成の中で適切であるならば、均一な多孔質の任意のタイプのカソードを考えることが可能である。
【０１０６】
蒸気圧の下でそれらは機能するので、通常使用されるものよりも多孔質が低いカソードを考えることが可能であり、それによって、それらを壊れ難くすることが可能である。
【０１０７】
同様に、本発明による均一な多孔質のカソードの壊れやすさは、その厚みを増すことによって低減することも可能である。
【０１０８】
最後に、本発明による均一な多孔質のカソードは、通常のようにシルクスクリーン印刷を使用して、または他の任意の技術を使用して、作製されることが可能である。
【０１０９】
さらに、示されている実施形態において、孔部の線の間に形成された角度は、30°のオーダーであるが、同様に、他の角度が、十分に考えられ得る。
【符号の説明】
【０１１０】
1  インターコネクティングプレート
2  カソード
2.1  カソード
2.2  カソード
2.3  カソード
3  パイプ
4  アノード
4.1  アノード
4.2  アノード
4.3  アノード
5  パイプ
6  電解質
6.1  電解質
6.2  電解質
6.3  電解質
7  パイプ
8  インターコネクティングプレート
8.0  第1のインターコネクタ、第1のデバイス
8.1  第2のインターコネクタ、第2のデバイス
10  歯部、リブ
11  チャネル
19  エンベロープ
20  シール、スペーサー
21  シール、スペーサー
22  シール
80  金属部分、プレート
81  金属部分、プレート
82  プレート
90  アイレット部
91  アイレット部
92  アイレット部
100  アイレット部
101  アイレット部
102  アイレット部
200  金属シール
201  金属シール
210  金属シール
211  金属シール
800  孔部
801  チャンバ
810  孔部
811  チャンバ
8000  孔部
8001  孔部
8010  溝部
8110  溝部
C1  セル
C2  セル
C3  セル
P1  平面
P2  平面
【図１】
2013522460.tif 000003
【図１Ａ】
2013522460.tif 000004
【図１Ｂ】
2013522460.tif 000005
【図２】
2013522460.tif 000006
【図３】
2013522460.tif 000007
【図４】
2013522460.tif 000008
【図５】
2013522460.tif 000009
【図６Ａ】
2013522460.tif 000010
【図６Ｂ】
2013522460.tif 000011
【図７】
2013522460.tif 000012
【国際調査報告】
2013522460.tif 000013
2013522460.tif 000014
2013522460.tif 000015
2013522460.tif 000016
2013522460.tif 000017
2013522460.tif 000018