(57)【要約】  本発明は、複数の基本電解セル(C1, C2)の積層を含む電解槽に関するものであり、各セル(C1, C2)は、カソード(2.1, 2.2)、アノード(4.1, 4.2)、及びカソード(2.1, 2.2)とアノード(4.1, 4.2)との間に設けた電解質(6.1, 6.2)を含み、ある基本電解セル(C1)の各アノード(4.1)と次の基本電解セル(C2)のカソード(2.2)との間に相互接続板(8)が設けられ、この相互接続板は、アノード(4.1)及びカソード(2.2)に電気的に接触し、水蒸気がカソードに接触し、この電解槽は、水蒸気をカソードに接触させる前に水蒸気を加熱するための、電解槽内の水蒸気の流れを保証することのできる手段を含む。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の基本電解セル(C1, C2)の積層を具えた電気化学反応器であって、前記基本電解セル(C1, C2)の各々が、カソード(2.1, 2.2)、アノード(4.1, 4.2)、及び前記カソード(2.1, 2.2)と前記アノード(4.1, 4.2)との間に設けた電解質(6.1, 6.2)で形成され、相互接続板(8)が、２つの前記基本電解セル(C1, C2)間に挿入され、前記相互接続板(8)は、前記基本電解セルの１つの電極及び次の前記基本電解セルの１つの電極に電気的に接触し、前記電気化学反応器は、当該電気化学反応器内の前記カソード及び／または前記アノードに接触させる少なくとも１つの気体流体を前記カソード及び／またはアノードに接触させる前に加熱するための、前記気体流体の循環を保証することのできる循環手段(10, 18, 28)も具え、前記循環手段は、前記気体流体の循環用の少なくとも１つの導管(10, 18, 28)を具え、これにより、前記気体流体と前記カソード及び／または前記アノードとの間の熱交換が行われ、前記導管は、前記気体流体を送る供給源に接続された第１端と、加熱された前記気体流体を、前記相互接続板に接触している前記電極の一方または他方に接触させる第２端とを具えていることを特徴とする電気化学反応器。
【請求項２】
前記導管(10, 18)が、前記相互接続板(8)内に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の電気化学反応器。
【請求項３】
前記導管(28)が、前記相互接続板と前記電極の一方及び／または他方との間に挿入されていることを特徴とする請求項１に記載の電気化学反応器。
【請求項４】
前記循環手段が、前記電極の一方に接触させる気体流体の循環用の第１導管(10)と、前記電極の他方に接触させる気体流体の循環用の第２導管(18)とを具えていることを特徴とする請求項１に記載の電気化学反応器。
【請求項５】
前記第１導管(10)及び前記第２導管(18)が、前記相互接続板内に形成されていることを特徴とする請求項４に記載の電気化学反応器。
【請求項６】
前記第１導管が、前記相互接続板と前記電極の一方との間に挿入され、前記第２導管が、前記相互接続板と前記電極の他方との間に挿入されていることを特徴とする請求項４に記載の電気化学反応器。
【請求項７】
前記電極の少なくとも一方がカソードである際に、このカソードに接触させる前記気体流体が水蒸気であることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の電気化学反応器。
【請求項８】
高温で動作し、９００℃以上の高温で有利に動作することを意図した請求項１〜７のいずれかに記載の電気化学反応器。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれかに記載の電気化学反応器と、この電気化学反応器の上流にある熱交換器とを具えた電気分解装置であって、前記熱交換器内で、前記電気化学反応器に流入する気体流体と前記電気化学反応器から流出する気体流体とが分離して循環して、前記流出する気体流体からの熱で前記流入する気体流体を加熱することを特徴とする電気分解装置。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれかに記載の電気化学反応器を用いて気体流体を電気分解する方法において、
ａ）前記気体流体を、前記電解基本セルの１つの電極と、隣接する前記基本電解セルの１つの電極との間で、これらの電極との接触なしに循環させて、前記気体流体を加熱するステップと；
ｂ）前記加熱した気体流体を、前記電極の一方及び／または他方上に注入するステップと
を含むことを特徴とする電気分解方法。
【請求項１１】
ステップａ）において、前記電極の一方に接触させるための気体流体と、前記電極の他方に接触させるための気体流体とを、分離した流れに沿って循環させ、ステップｂ）において、前記気体流体のそれぞれを、前記電極の一方及び他方上に注入することを特徴とする請求項１０に記載の電気分解方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、温度均一化装置を設けた電気化学反応器、特に電解槽または燃料電池、さらには高温電解槽に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電解槽は、電解質によって分離されたカソード（陰極）及びアノード（陽極）で形成される複数の基本セルを具え、これらの基本セルは、一般に、ある基本セルのアノードと次の基本セルのカソードとの間に間挿された相互接続板を用いて直列に電気接続されている。アノード−アノード接続の後にカソード−カソード接続が続くことも可能である。これらの相互接続板は、金属板で形成された電子導電性の構成要素である。これらの相互接続板はさらに、ある基本セル内を循環するカソード流体の、次の基本セル内を循環するアノード流体からの分離を保証する。
【０００３】
これらのアノード及びカソードは多孔質材料製であり、その内部をガスが流れることができる。
【０００４】
例えば、水素を生成するための水の電気分解の場合は、水素が気体形態で生成されるカソードでは水蒸気が循環し、アノードでは排出ガスが循環して、アノードにおいて気体形態で生成された酸素を捕集する。
【０００５】
一般的に言えば、電解槽の電気抵抗を低減して、その動作を改善し、特に、ジュール効果によるその発熱及び電気損失を制限することを目的とする。
【０００６】
しかし、現在の電解槽は、無視できない電気抵抗を有し、このため、電解槽のレベルでの反応全体は発熱性であるのに対し、各セルにおける電気化学反応は吸熱性である。
【０００７】
従って、この発熱を排熱して、電解槽の定常動作を保証する必要がある。従って、この排熱は主に、電解槽から出るガスを通して行う。この熱は現在、電解槽の上流に設けた外部熱交換器における熱交換によって流入ガスを加熱するために用いられている。
【０００８】
しかし、電解槽の内部構成要素、特に基本セルは、少なくとも部分的にセラミック製であるので、これらの構成要素は温度勾配に非常に敏感であり、５０℃以上の熱衝撃を支えることができない。このことは結果的に、流入ガスの温度が流出ガスの温度よりも５０℃以上低くないことを暗に意味する。
【０００９】
さらに、電解槽の寿命及びその適正な動作を保証するためには、電解槽内の温度の最大限可能な均一な分布を保証することが好ましい。従って、温度は、電解槽全体を通して１０℃以上変化しないことを求められる。
【００１０】
前に示したように、これらの熱衝撃を回避するために、W Doenits and R. Schmidberger, “Concepts and Design for scaling up high temperature water vapour electrolysis”, Int. J. Hydrogen Energy, Vol.7, No.4, pp. 321-330, 1982（非特許文献１）中に記載されているように、電解槽の上流で熱交換器を使用する。
【００１１】
しかし、電解槽の出口と熱交換器の入口との間の不可避な熱損失、及び熱交換器の温度差により、流入ガスの温度と流出ガスの温度との間には少なくとも５０℃の差が存在する。従って、このことは、流出ガスを、流入ガスに求められる温度を上回る温度にすることを強いる。
【００１２】
しかし、流入ガスと流出ガスの間のこうした温度差は、電解槽内の均一な温度という目標にとって好ましくない。
【００１３】
さらに、こうした高温は、セルの機械的強度にとって有害であり、変換効率を低下させる。
【００１４】
従って、このことは、７００℃を超える温度での特定材料の選定を暗に意味し、適切な材料はそう多くなく、それらの価格は高い。さらに、これらの材料は、機能し組み立てることがより困難である。例えば、Hayness230（登録商標）のような高温に特に適合した超合金は、５００℃までで使用することのできるステンレス鋼より高価である。
【００１５】
さらに、熱量（カロリー）はアノード及びカソードからのガス上で回収されるので、高温段を有する２つの熱交換器が必要となる。
【００１６】
高温での電解槽と熱交換器との間の接続の存在も、熱交換器を調整し保守するコスト及び困難性を上昇させる。最後に、装置全体の体積及び重量が増加する。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【００１７】
【非特許文献１】W Doenits and R. Schmidberger, “Concepts and Design for scaling up high temperature water vapour electrolysis”, Int. J. Hydrogen Energy, Vol.7, No.4, pp. 321-330, 1982
【非特許文献２】P. Batfalsky, Journal of Power Sources 155, 2006, pp. 128-13
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
従って、本発明の目的は、改善された動作及びより長い寿命を有する電気化学反応器を提供することにある。
【００１９】
また、本発明の目的は、より低価格の電気化学反応器、及びサイズを低減した電気化学反応器を統合した装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
上述した目的は、複数の基本セルの積層を具えた電気化学反応器によって達成され、これらの基本セルは、電気化学反応器内に入るガスをカソード及び／またはアノード内への注入前に循環させるための流路（チャンネル）を統合した相互接続板によって接続されている。
【００２１】
換言すれば、この電気化学反応器は、基本セル間に直接形成した内部熱交換器を統合する。
【００２２】
水の電気分解の場合は、流入する水蒸気は、カソード内を循環する前に相互接続板内を循環し、この循環中に、カソード内を循環するガス、及び相互接続板に接触しているアノードとの熱交換によって加熱される。
【００２３】
上記外部熱交換器は、簡略化してより小型に作製することができる。
【００２４】
また、流出ガスを、流入ガスに求められる温度を上回る温度にする必要はもはやない。従って、電気化学反応器内の温度均一性をより達成しやすくなり、従って、電気化学反応器の動作が改善される。
【００２５】
従って、発熱電解槽の場合は、基本セル内に直接形成された流体回路が、次のことを可能にする：
電気化学セルの所定動作温度のために、相互接続板内に流入ガスを循環させることによって相互接続板の温度を低下させる。温度の利得は５０℃以上を達成することができる。
ガスの流入温度を、６００℃以下の温度まで低下させる。
水素生成システムに関しては、「ホット（高温）」ゾーンとして知られているゾーン、換言すれば６００℃以上のゾーンを、電解槽内部に限定する。
外部熱交換器のコストを低減する。これらの価格を５分の１、さらには１０分の１に低減することができる。
電解槽内の温度均一性を改善する。基本電気化学セルの２点間の温度差を１０℃未満に減少させることができる。
【００２６】
その結果、セル内に統合したこの回路は、流入ガスを、電解槽の内部損失による熱で効率的かつ直接的に加熱し、これらのガスの温度を均一化することを可能にする。
【００２７】
不定温度動作を有する吸熱製電解槽の場合は、相互接続板内に直接形成された流体回路が、流入ガスによって電解槽を加熱することを可能にし、電解槽内部のガスを加熱するための熱搬送器及び特定回路の実現を回避することを可能にする。
【００２８】
従って、本発明の主題は、複数の基本電解セルの積層を具えた電気化学反応器にあり、各セルは、カソード、アノード、及びカソードとアノードとの間に設けた電解質で形成され、２つのセル間に相互接続板が挿入され、この相互接続板は、ある基本セルの１つの電極及び次の基本セルの１つの電極に電気的に接触し、この電気化学反応器は、この電気化学反応器内のカソード及び／またはアノードに接触させる少なくとも１つの気体流体を上記カソード及び／またはアノードに接触させる前に加熱するための、この気体流体の循環を保証することのできる手段も具えている。
【００２９】
この循環手段は例えば、この気体流体の循環用の少なくとも１つの導管を具え、これにより、この気体流体とカソード及び／またはアノードとの間の熱交換が行われる。
【００３０】
上記導管は上記相互接続板内に形成され、この導管の第１端は、気体流体の供給源に接続され、第２端は、加熱したこの気体流体を、上記相互接続板に接触している電極の一方または他方に接触させる。
【００３１】
代案では、上記導管は、上記相互接続板と、上記電極の一方及び／または他方との間に挿入されている。
【００３２】
他の好適例では、上記循環手段が、上記気体流体の循環を上記２つの電極の一方に接触させるための第１導管と、上記気体流体の循環を他方の電極に接触させるための第２導管とを具えている。
【００３３】
これらの第１及び第２導管は、相互接続板内に形成することができ、あるいは、第１導管は相互接続板と一方の電極との間に挿入し、第２導管は相互接続板と他方の電極との間に挿入することができる。
【００３４】
上記２つの電極の少なくとも一方がカソードである場合は、カソードに接触させる上記気体流体は水蒸気であり、従って、上記電気化学反応器は水の電気分解を行って水素を生成する。
【００３５】
上記電気化学反応器は、例えば、高温で動作することを意図し、９００℃以上が有利である。
【００３６】
また、本発明の主題は電気分解装置であり、この電気分解装置は、本発明による電解槽、及びこの電気化学反応器（電解槽）の上流に熱交換器を具え、この熱交換器内では、電気化学反応器に流入する気体流体と電気化学反応器から流出する空気圧流体とが分離して循環して、流出する気体流体からの熱で流入する気体流体を加熱する。
【００３７】
本発明の他の主題は、本発明による電気化学反応器を使用して気体流体を電気分解する方法にあり、この方法は：
ａ）上記気体流体を、基本セルの１つの電極と、隣接する基本セルの１つの電極との間で、これらの電極に接触させずに循環させて加熱するステップと、
ｂ）加熱した気体流体を、これらの電極の一方及び／または他方上に注入するステップと
を含む。
【００３８】
ステップａ）中には、上記電極の一方に接触させるための気体流体と、他方の電極に接触させるための気体流体とが、分離した流れに沿って循環し、ステップｂ）中には、これらの気体流体がそれぞれ、上記電極の一方及び他方上に注入されるという条件を付けることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
本発明は、図面を参照した以下の説明を読むと、より良く理解される。
【００４０】
【図１】本発明による電気化学反応器の実施例の側面図である。
【図２】図１の電気化学反応器の平面Ａ−Ａに沿った断面図である。
【図３】本発明に従った電気化学反応器の他の実施例の側面図である。
【図４】図３の電気化学反応器の平面Ｂ−Ｂに沿った断面図である。
【図５】本発明による電気化学反応器内で使用することのできる熱交換器の例の透視図の概略表現である。
【発明を実施するための形態】
【００４１】
以下の説明では、水素を生成する水の電気分解を一例として説明する。しかし、本発明は、燃料電池のような他のあらゆる電気化学反応器に適用される。
【００４２】
図１に、複数積層した基本電気化学セルＣ１、Ｃ２等を具えた本発明による電解槽の実施例を示す。
【００４３】
各基本セルは、カソードとアノードとの間に設けた電解質を具えている。
【００４４】
残りの説明では、セルＣ１及びＣ２、及びこれらの境界面を詳細に説明する。
【００４５】
セルＣ１はカソード２．１及びアノード４．１を具え、これらの間に、例えば固体で、一般に厚さ１００μｍの電解質６．１が配置されている。
【００４６】
セルＣ２はカソード２．２及びアノード４．２を具え、これらの間に電解質６．２が配置されている。
【００４７】
カソード２．１、２．２及びアノード４．１、４．２は多孔質材料製であり、例えば４０μｍの厚さを有する。
【００４８】
セルＣ１のアノード４．１は、アノード４．１及びカソード２．２に接触する相互接続板８によって、セルＣ２のカソード２．２に電気的に接続されている。さらに、相互接続板８は、アノード４．１及びカソード２．２の電源供給を可能にする。
【００４９】
相互接続板８は、２つの基本セル間に挿入されている。図に示す例では、相互接続板は、ある基本セルのアノードと、隣接する基本セルのカソードとの間に挿入されている。しかし、相互接続板は、２つのアノード間または２つのカソード間に挿入することもできる。
【００５０】
相互接続板８は、それに隣接するアノード及びカソードと共に、流体の循環用の流路（チャンネル）を規定する。これらの流路は、アノードにおいてガスを循環させる専用のアノード区画９、及びカソードにおいてガスを循環させる専用のカソード区画を規定し、このことは特に図２に見られる。
【００５１】
本発明によれば、相互接続板８はさらに、少なくとも１つの導管１０を具え、導管１０は、第１端１０．１によって、還元されることを意図した気体流体の供給源に接続されている。考察する例では、この気体流体は水蒸気であり、カソード区画の第２端１０．２に至る。
【００５２】
この導管が蛇行したパイプの形状を有して、熱交換表面を増加させることが有利である。
【００５３】
図に示す例では、相互接続板が、複数の導管１０、及び複数のアノード区画及びカソード区画を具えている。導管１０及びこれらの区画は、ハニカム（ハチの巣）形の六角形断面を有することが有利であり、このことは、区画９、１１及び導管１０の密度を増加させることを可能にする。
【００５４】
矢印１２は、電解槽内に入る「冷たい」水蒸気を表し、矢印１４は、カソード区画１１内を循環する加熱水蒸気を表す。
【００５５】
矢印１６は、カソード２．２及びアノード４．１から相互接続板への、より正確には上記「冷たい」水蒸気への熱量（カロリー）の移動を表す。
【００５６】
矢印１７は、導管１０からカソード区画１１までの加熱水蒸気の流れを記号表示する。
【００５７】
以下、本発明が機能する方法を説明する。
【００５８】
水蒸気は、必要であれば事前に加熱され、導管１０内に入り；導管１０内を移動しながら、相互接続板８を覆うカソード及びアノードとの熱交換器によって加熱される。
【００５９】
そして、セルＣ１の温度に近い温度に加熱されたこの蒸気は、カソード区画１内に入り、カソード２．２に接触する間に還元され；次の反応により水素が生成される：
２Ｈ2Ｏ→２Ｈ2＋Ｏ2
【００６０】
熱交換器を電解槽の上流に設けて、流入する流体を、流出する流体からの熱で加熱することが有利であるが、この熱交換器は、従来技術において使用される熱交換器より簡単でより小さくできることが有利であり、実際に、高温段階を有する必要がない。
【００６１】
導管１０の入口は、アノード区画９内を循環することを意図した排出ガス源に接続することができ、導管１０の出口はアノード区画９に接続することができる。
【００６２】
図３及び４に、本発明による電解槽の他の実施例を示し、ここでは追加的な導管１８を導管１０に沿って設け、導管１８はアノード区画９内を循環する排出ガスを受け入れることを意図している。
【００６３】
矢印２０は電解槽内に入る「冷たい」排出ガスを表し、矢印２２はアノード区画９内を循環する加熱された排出ガスを表す。
【００６４】
矢印２４は、カソード２．２から相互接続板への、より正確には、「冷たい」水蒸気への熱量の移動を表し、矢印２６は、アノード４．１からから相互接続板への、より正確には排出ガスへの熱量の移動を表す。
【００６５】
矢印２５は、導管１８からアノード区画９への排出ガスの流れを記号表示する。この流れは、どんな場合でも必要なわけではなく、このガスは、他のゾーン内、さらには反応器の外部で用いることができる。
【００６６】
以下、本発明による電解槽の、この他の例の動作を説明する。
【００６７】
水蒸気は、必要であれば事前に加熱され、導管１０内に入り；導管１０内を移動しながら、相互接続板８を覆うカソードとの熱交換器によって加熱される。
【００６８】
セルＣ１の温度に近い温度まで加熱したこの蒸気は、その後、カソード区画１１内を通り、還元され、水素が生成する。
【００６９】
脱水ガスは、必要があれば予め加熱し、導管１８内を通り；導管１８内を移動する間、相互接続板８を並べるアノードと共に熱交換器によって加熱する。
【００７０】
そして、セルＣ１の温度に近い温度に加熱されたこの蒸気は、アノード区画９内に入り、アノードで生成された酸素を運び出す。
【００７１】
図１〜４の例では、相互接続板が固体であり、上記流路はこれらの相互接続板内に直接形成されている。
【００７２】
しかし、本発明による統合型熱交換器の他の実施例を示す図５に見られるように、上記熱交換器を相互接続板上に設ける。電気化学セルＣ１、中空管で形成され蛇行したパイプ２８、及び相互接続板を示し、この蛇行したパイプはセルの電極に接触している。
【００７３】
気体流体は、蛇行したパイプ２８に一端２８．１を通って入り、一端２８．２を通って流出して電極上に拡散する前に、蛇行したパイプ２８内を循環する。
【００７４】
この電極がカソード２．１である場合は、この流体は水蒸気である。
【００７５】
上記蛇行したパイプが導電性材料製であり、セルＣ１のカソードと相互接続板との間の電気接続に寄与することが有利である。この相互接続板は、基本セルのカソード流体を、隣接する基本セルのアノード流体から分離する働きをすることを想起されたい。
【００７６】
対照的なやり方で、相互接続板の他方の面上では、蛇行したパイプ（図示せず）を、アノードと相互接続板との間に挿入する。
【００７７】
従って、本発明は、電解槽内に入るガスの少なくとも一部の、カソードまたはアノードに接触させる前の加熱を保証することのできる手段を提供することにある。
【００７８】
上記熱交換器回路の寸法は、カソード及び／またはアノード回路の寸法と同じ大きさのオーダーである、というのは、これらの異なる回路内を循環するのは同じ流体で同流量であるからである。
【００７９】
電気化学反応器の動作は、電極の表面を最大化して反応収率を増加させるために、表面の展開に基づく。熱交換器は、効率的であるために大きい交換表面も必要である。従って、反応表面の増加は、熱交換表面を増加させることを可能にする。
【００８０】
本発明により、熱交換器の一部分を電解槽内に、特にその最高温の部分に直接統合することができる。その結果、高温の流体を受けるゾーンは電解槽に限定され、従って、高温の流体に接触させる部分を形成する材料の量が低減される。従って、材料のコストは、従来技術の装置に比べて５分の１、さらには１０分の１に低減される。
【００８１】
電解槽内の温度差も低減される。さらに、高温源（反応器のセル）から交換器への熱輸送の距離が低減されるので、５０℃未満の温度を得ることができる。
【００８２】
発熱性の反応器については、相互接続板は、セルの温度より少なくとも５０℃低い温度である。
【００８３】
従って、腐食が低減され、その結果、その酸化も低減される。従って、相互接続板の電気抵抗はより低速に増加し、このことは、ジュール効果による損失を時間と共に低減する。
【００８４】
相互接続板は、例えば鉄またはニッケル製であり、クロムのような元素を含む。このクロムは、ガス中に入って電極を汚染しがちである。しかし、本発明によれば、温度の低下により、合金元素の揮発の低減が生じ、従って、セルの電極を汚染させる汚染物質の放出の低下が生じ；なお、アレニウスの法則によれば、これらの放出は、温度と共に指数関数的に増加する。
【００８５】
本発明によれば、動作温度の低下により、セルの積層の寿命が一般に増加する。P. Batfalsky, Journal of Power Sources 155, 2006, pp. 128-13（非特許文献２）は実際に、従来技術の電解槽の寿命は、温度を８００℃から７００℃に低下させることによって、１０倍、さらには２０倍に延ばすことができることを示している。
【００８６】
さらに、セルの最低温度と最高温度との差を、１０度程度以下の値に提言することができ、従って、電解槽の動作が改善される。
【００８７】
ガスの流入温度及び流出温度を低下させることができ、このことは、６００℃以下のより低い温度で電解槽を回路に接続することを可能にし、電解槽の内部のみが高温であり、このことは、標準的でより低コストのバルブ及び器具を使用することを可能にする。
【００８８】
さらに、本発明による熱交換器、及び電解槽への接合回路は、より単純でより安価な設計にすることができる。熱損失もより低い。この熱交換器は、熱交換の材料及び全体効率に関して、より制限されない温度範囲内で動作する。
【００８９】
発熱性の反応器については、本発明は、電解槽内部の熱交換器の存在により、実際の電解槽内部の加熱を可能にする。入口におけるガスの温度上昇が制限され、電解槽は改善された効率を提供する。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【手続補正書】
【提出日】平成21年12月22日(2009.12.22)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の基本電解セル(C1, C2)の積層を具えた電気化学反応器であって、前記基本電解セル(C1, C2)の各々が、カソード(2.1, 2.2)、アノード(4.1, 4.2)、及び前記カソード(2.1, 2.2)と前記アノード(4.1, 4.2)との間に設けた電解質(6.1, 6.2)で形成され、相互接続板(8)が、２つの前記基本電解セル(C1, C2)間に挿入され、前記相互接続板(8)は、前記基本電解セルの１つの電極及び次の前記基本電解セルの１つの電極に電気的に接触し、前記電気化学反応器は、当該電気化学反応器内の前記カソード及び／または前記アノードに接触させる少なくとも１つの気体流体を前記カソード及び／またはアノードに接触させる前に加熱するための、前記気体流体の循環を保証することのできる循環手段(10, 18, 28)も具え、前記循環手段は、前記気体流体の循環用の少なくとも１つの導管(10, 18, 28)を具え、これにより、前記気体流体と前記カソード及び／または前記アノードとの間の熱交換が行われ、前記導管は、前記基本電解セル間にある前記相互接続板の一方の側から他方の側までに延在する流体の加熱を可能にし、前記相互接続板の一方の側に位置する第１端、及び前記相互接続板の他方の側に位置する第２端を具え、前記第１端は、前記気体流体を送る供給源に接続され、前記第２端は、加熱された前記流体を、前記相互接続板に接触している前記電極の一方または他方に接触させることを特徴とする電気化学反応器。
【請求項２】
前記導管(10, 18)が、前記相互接続板(8)内に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の電気化学反応器。
【請求項３】
前記導管(28)が、前記相互接続板と前記電極の一方及び／または他方との間に挿入されていることを特徴とする請求項１に記載の電気化学反応器。
【請求項４】
前記循環手段が、前記電極の一方に接触させる気体流体の循環用の第１導管(10)と、前記電極の他方に接触させる気体流体の循環用の第２導管(18)とを具えていることを特徴とする請求項１に記載の電気化学反応器。
【請求項５】
前記第１導管(10)及び前記第２導管(18)が、前記相互接続板内に形成されていることを特徴とする請求項４に記載の電気化学反応器。
【請求項６】
前記第１導管が、前記相互接続板と前記電極の一方との間に挿入され、前記第２導管が、前記相互接続板と前記電極の他方との間に挿入されていることを特徴とする請求項４に記載の電気化学反応器。
【請求項７】
前記電極の少なくとも一方がカソードである際に、このカソードに接触させる前記気体流体が水蒸気であることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の電気化学反応器。
【請求項８】
高温で動作し、９００℃以上の高温で有利に動作することを意図した請求項１〜７のいずれかに記載の電気化学反応器。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれかに記載の電気化学反応器と、この電気化学反応器の上流にある熱交換器とを具えた電気分解装置であって、前記熱交換器内で、前記電気化学反応器に流入する気体流体と前記電気化学反応器から流出する気体流体とが分離して循環して、前記流出する気体流体からの熱で前記流入する気体流体を加熱することを特徴とする電気分解装置。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれかに記載の電気化学反応器を用いて気体流体を電気分解する方法において、
ａ）前記気体流体を、前記電解基本セルの１つの電極と、隣接する前記基本電解セルの１つの電極との間で、これらの電極との接触なしに循環させて、前記気体流体を加熱するステップと；
ｂ）前記加熱した気体流体を、前記電極の一方及び／または他方上に注入するステップと
を含むことを特徴とする電気分解方法。
【請求項１１】
ステップａ）において、前記電極の一方に接触させるための気体流体と、前記電極の他方に接触させるための気体流体とを、分離した流れに沿って循環させ、ステップｂ）において、前記気体流体のそれぞれを、前記電極の一方及び他方上に注入することを特徴とする請求項１０に記載の電気分解方法。
【国際調査報告】
2010540771.tif 000008
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