(57)【要約】      （修正有）【課題】ガスのリークを抑制できる電気化学セルおよび電気化学装置を提供する。【解決手段】内部をガスが流れる筒状の支持基体１上に、第１電極２、イオン伝導性と電子伝導性とを有してなる酸素イオン伝導体３および第２電極４が順次積層されてなり、第１電極２は、両端が隙間を空けて配置されており、第１電極２の周方向で対向する端面および端面間で表出する支持基体１の外周面が緻密質層６によって被覆されている電気化学セル１０であることから、ガスが外部にリークしにくいので、水素および一酸化炭素の生成効率を高くすることができる。【選択図】図２
2013134862.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部をガスが流れる筒状の支持基体上に、第１電極、イオン伝導性と電子伝導性とを有してなる酸素イオン伝導体および第２電極が順次積層されてなり、前記第１電極は、両端が隙間を空けて配置されており、前記第１電極の周方向で対向する端面および該端面間で表出する前記支持基体の外周面が緻密質層によって被覆されていることを特徴とする電気化学セル。
【請求項２】
前記緻密質層は、前記端面間を充填していることを特徴とする請求項１に記載の電気化学セル。
【請求項３】
前記緻密質層を構成する主成分は、前記酸素イオン伝導体を構成する主成分と同じ成分であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の電気化学セル。
【請求項４】
前記酸素イオン伝導体よりも前記支持基体側に、前記第１電極を構成する成分と、前記酸素イオン伝導体を構成する成分とを含む混合層を有することを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の電気化学セル。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の電気化学セルを複数個備えてなることを特徴とする電気化学装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、酸素イオン伝導性を有する酸素イオン伝導体を用いた電気化学セルおよび電気化学装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、石油の産出時に随伴して産出されるガス（以下、随伴ガスという。）は、主に燃焼されることで処理されており、近年の環境問題において、例えば、随伴ガスを高圧コンプレッサーで地下に戻す方法や、この随伴ガスを発電所向けの燃料として用いる方法など、随伴ガスを燃焼以外の方法で処理する方法が検討されている。
【０００３】
そして、酸素を用いて随伴ガスを分解して炭化水素ガスを生成する方法も多数提案されており、例えば、酸素イオン伝導性を有する酸素イオン伝導体を用いた電気化学セルが用いられている。このような電気化学セルの基本的な構造として、例えば、特許文献１に記載された、円筒状の支持基体上に、内側電極、固体電解質、外側電極が順次積層されるとともに、発電により生じた電流を集電するためのインターコネクタとが設けられた円筒型燃料電池セルの構造の転用が検討されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平11−224673号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、このような円筒型燃料電池セルの構造を電気化学セルに転用するにあたり、ガス（随伴ガス）が酸素イオン伝導体に流れる必要があるため、内側電極や支持基体は多孔質であることが好ましい。
【０００６】
ここで、支持基体に内側電極を設けるにあたり、内側電極の成分が支持基体に拡散して支持基体の多孔質度が低下しないことを目的として、内側電極をテープ状の成形体を用いて作製することが考えられるが、この場合に、テープの両端が重なると、それにより構造が安定しないことや、重なった部分の隙間からガスが外部にリークするおそれがあるため、テープの両端は隙間を空けて設けることが考えられる。
【０００７】
しかしながら、テープの端部同士を、隙間を空けて設ける場合には、その隙間からガスが外部にリークするおそれがある。
【０００８】
それゆえ、ガスが外部にリークすることを抑制できる電気化学セルおよび電気化学装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の電気化学セルは、内部をガスが流れる筒状の支持基体上に、第１電極、イオン伝導性と電子伝導性とを有してなる酸素イオン伝導体および第２電極が順次積層されてなり、前記第１電極は、両端が隙間を空けて配置されており、前記第１電極の周方向で対向する端面および該端面間で表出する前記支持基体の外周面が緻密質層によって被覆されていることを特徴とする。
【００１０】
また、本発明の電気化学装置は、上記電気化学セルを複数個備えてなることを特徴とす
る。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の電気化学セルによれば、内部をガスが流れる筒状の支持基体上に、第１電極、イオン伝導性と電子伝導性とを有してなる酸素イオン伝導体および第２電極が順次積層されてなり、第１電極は、両端が隙間を空けて配置されており、第１電極の周方向で対向する端面および端面間で表出する支持基体の外周面が緻密質層によって被覆されていることから、随伴ガスが外部にリークすることを抑制でき、水素および一酸化炭素の生成効率を高くすることができる。
【００１２】
また、本発明の電気化学装置によれば、上記の電気化学セルを複数個備えてなることから、信頼性の向上した電気化学装置とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本実施形態の電気化学セルの基本構成の一例を示す斜視図である。
【図２】図１に示す例の電気化学セルの長手方向に垂直な断面における構成の一例を示す断面図である。
【図３】図１に示す例の電気化学セルの長手方向に垂直な断面における構成の他の例を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本実施形態の電気化学セルおよびこれを備える電気化学装置の一例について、図面を参照して説明する。
【００１５】
図１は本実施形態の電気化学セルの一例を示す斜視図であり、図２は、図１に示す例の電気化学セルの長手方向に垂直な断面における構成の一例を示す断面図である。
【００１６】
図１に示す例の電気化学セル10は、内部をガスが流れる筒状（円筒状）で多孔質の支持基体１上に、第１電極である燃料極層２、イオン伝導性と電子伝導性とを有してなる酸素イオン伝導体３および第２電極である空気極層４が順次積層されている。支持基体１の内部を流れるガスは、例えば、随伴ガスである。
【００１７】
ここで、燃料極層２を支持基体１として、その外周に酸素イオン伝導体３と空気極層４とを順次配置した構成とすることもできる。さらに、支持基体１上に、第１電極である空気極層、酸素イオン伝導体、第２電極である燃料極層が順次積層された構成とすることもできる。なお、この場合、電気化学セルの外部を随伴ガスが流れることとなる。
【００１８】
支持基体１の外径，肉厚および長さは、例えば、８〜９ｍｍ，１〜２ｍｍ，800〜2000
ｍｍである。また、支持基体１は、酸化ニッケルと酸化イットリウムとからなり、酸化ニッケルおよび酸化イットリウムの各含有量は、それぞれ63質量％以上73質量％以下、27質量％以上37質量％以下である。
【００１９】
燃料極層２は、例えば、厚みが10μｍ以上50μｍ以下であって、酸化ニッケルと安定化ジルコニアとからなり、酸化ニッケルおよび安定化ジルコニアの各含有量は、それぞれ60質量％以上70質量％以下,30質量％以上40質量％以下とすることができる。なお、その他
として、酸化ニッケルとセリア系酸化物（例えば、Ｇｄが固溶したＣｅＯ２）とから構成することもできる。なお、燃料極層２は複数の層から構成することもできる。
【００２０】
なお、燃料極層２の厚みが薄い場合には、支持基体１と同様の組成からなる支持層５を設けて、支持層５に燃料極層２を設けたものを、支持基体１に貼り付けてもよい。この場
合、支持層５としては、例えば、厚みが10μｍ以上100μｍ以下であって、酸化ニッケル
と酸化イットリウムとからなり、酸化ニッケルおよび酸化イットリウムの各含有量は、それぞれ63質量％以上73質量％以下、27質量％以上37質量％以下とすることができる。なお、図１，２においては、支持層５を設けた例を示している。
【００２１】
酸素イオン伝導体３は、ランタンクロマイト系のペロブスカイト型酸化物（以下、ランタンクロマイト系のペロブスカイト型酸化物をランタンクロマイトという。）と、酸化カルシウム，酸化ガリウムおよび希土類酸化物の少なくとも１種を安定化剤とする酸化ジルコニウム（以下、酸化カルシウム，酸化ガリウムおよび希土類酸化物の少なくとも１種を安定化剤とする酸化ジルコニウムを安定化ジルコニアという。なお、安定化ジルコニアには部分安定化ジルコニアも含むものとする。）と、を含み、チタン，バナジウム，マンガン,鉄およびコバルトの少なくともいずれか１種がランタンクロマイトに固溶している。
【００２２】
酸素イオン伝導体３が、ランタンクロマイトと、安定化ジルコニアと、を含んでいると、密度を十分高くすることができるので、酸素イオン伝導性および電子伝導性をともに高くすることができる。
【００２３】
そして、チタン，バナジウム，マンガン,鉄およびコバルトの少なくともいずれか１種
がランタンクロマイトに固溶していることから、酸素イオン伝導性および電子伝導性を低下させるランタンジルコネートの生成を抑制できるので、これらの特性をいずれも高くすることができる。なお、ランタンジルコネートの生成が抑制される理由について、詳細は分からないが、チタン，バナジウム，マンガン,鉄およびコバルトがランタンクロマイト
のペロブスカイト型構造のＢサイトに固溶することで、Ｌａの拡散を抑制することができるものと考えられる。
【００２４】
また、ランタンクロマイトは、ランタンクロマイトを構成するクロムイオン（Ｃｒ３＋）の一部がマグネシウムイオン（Ｍｇ２＋）に置換されたランタンマグネシウムクロマイトおよびカルシウムイオン（Ｃａ２＋）に置換されたランタンカルシウムクロマイトの少なくともいずれか１種であることが好適であり、このような場合には、正孔（ホール）が多く生じるので、電子はこれらの正孔を移動しやすくなり、高い電子伝導性を得ることができる。
【００２５】
ランタンクロマイトは、組成式が、例えば、Ｌａ（Ｃｒ１―（ｘ＋ｙ）ＭｘＮｙ）ｚＯ３（Ｍはマグネシウムおよびカルシウムの少なくともいずれか１種であり、Ｎはチタン，バナジウム，マンガン,鉄およびコバルトの少なくともいずれか１種である。また、ｘお
よびｙは、いずれも０より大きく0.3以下であって、ｚは0.9以上１以下である。）である。
【００２６】
ここで、チタン，バナジウム，マンガン,鉄およびコバルトの少なくともいずれか１種
が固溶しているランタンクロマイトは、エネルギー分散形Ｘ線分光器を装着した透過型電子顕微鏡を用いて、その化学量論的組成および含有量を求めることができる。
【００２７】
一方、安定化ジルコニアは、Ｘ線回折法を用いて同定することができる。また、安定化ジルコニアの含有量は、蛍光Ｘ線分析法またはＩＣＰ（Inductively Coupled Plasma）発光分光分析法によってジルコニウムおよび安定化剤を構成するカルシウム、ガリウムおよび希土類元素のそれぞれの含有量を求め、酸化ジルコニウム、酸化カルシウム、酸化ガリウムおよび前記希土類元素の酸化物に換算することにより、それぞれの酸化物の含有量を算出し、その合計が安定化ジルコニアの含有量となる。
【００２８】
また、酸素イオン伝導体３においては、ランタンクロマイトは、含有量が45質量％以上
70質量％以下であることが好適である。ランタンクロマイトの含有量が45質量％以上であることで、イオン導電率と電子伝導率との和である混合導電率を高くすることができ、一方、ランタンクロマイトの含有量が70質量％以下であることで、気孔を減らすことができるので、密度を高くすることができ、信頼性を高くすることができる。
【００２９】
また、酸素イオン伝導体３は、酸化マグネシウムを含むことが好適である。酸素イオン伝導体が酸化マグネシウムを含むときには、酸化マグネシウムは線膨張係数が大きいので、例えば、酸素イオン伝導体３を金属部材（図示しない）に接合する場合には、金属部材，燃料極層２および空気極層４のそれぞれの線膨張係数に近づけることができ、高温に曝されても、信頼性が容易に損なわれにくくなる。
【００３０】
特に、酸化マグネシウムは、ランタンクロマイト100質量％に対する含有量が４質量％
以上６質量％以下であることが好適で、この範囲であると、金属部材，燃料極層２および空気極層４のそれぞれの線膨張係数にさらに近づけることができ、信頼性が向上する。
【００３１】
酸素イオン伝導体３に含まれる酸化マグネシウムは、Ｘ線回折法を用いて同定することができるとともに、その含有量は、蛍光Ｘ線分析法またはＩＣＰ（Inductively Coupled Plasma）発光分光分析法によってマグネシウムの含有量を求め、酸化マグネシウムに換算すればよい。但し、ランタンクロマイトが、その組成式にマグネシウムを含む場合には、まず、エネルギー分散形Ｘ線分光器を装着した透過型電子顕微鏡を用い、ランタンクロマイトの化学量論的組成を特定する。そして、マグネシウムの含有量から化学量論的組成が特定されたランタンクロマイトを構成するマグネシウムの含有量を除いた含有量を求め、酸化マグネシウムに換算すればよい。
【００３２】
また、酸素イオン伝導体３は、酸化ニッケルを含むことが好適である。酸素イオン伝導体３が酸化ニッケルを含むときには、酸化ニッケルの還元による収縮に伴って、酸素イオン伝導体３の還元膨張（酸素イオンが抜けることによって生じる格子膨張）も抑制されるので、耐久性を高くすることができる。
【００３３】
酸素イオン伝導体３に含まれる酸化ニッケルは、Ｘ線回折法を用いて同定することができるとともに、その含有量は、蛍光Ｘ線分析法またはＩＣＰ（Inductively Coupled Plasma）発光分光分析法によって求めることができる。但し、ランタンクロマイトが、その組成式にニッケルを含む場合には、まず、エネルギー分散形Ｘ線分光器を装着した透過型電子顕微鏡を用い、ランタンクロマイトの化学量論的組成を特定する。そして、ニッケルの含有量から化学量論的組成が特定されたランタンクロマイトを構成するニッケルの含有量を除いた含有量を求め、酸化ニッケルに換算すればよい。
【００３４】
特に、酸化ニッケルは、ランタンクロマイト100質量％に対する含有量が10質量％以下
であることが好適で、この範囲であると、ランタンクロマイトの結晶構造が変化しにくくなり、安定化する。
【００３５】
上述の構成の酸素イオン伝導体３を燃料極層２と、空気極層４との間に配置することで、ランタンクロマイトが、燃料極層２側から空気極層４側に電子を移動させて、気体から解離された酸素をイオン化し、安定化ジルコニアが、イオン化された酸素イオンを空気極層４側に移動させて再結合させることにより、純度の高い酸素を得ることができる電気化学セル10とすることができる。また、上述の構成の酸素イオン伝導体３は、ランタンジルコネートの生成を抑制することができることから、酸素イオン伝導性および電子伝導性をともに高くすることができ、性能の向上した電気化学セル10とすることができる。
【００３６】
また、空気極層４は、例えば、厚みが10μｍ以上50μｍ以下であって、ランタンストロ
ンチウムコバルト鉄や、ランタンストロンチウムマンガナイト等から構成できる。
【００３７】
ところで、上述のような電気化学セル10を作製するにあたり、詳細は後述するが、燃料極層２を支持基体１に設けるにあたり、支持基体１の多孔質度が低下することを抑制する目的で、燃料極層２をテープ状の成形体を用いて作製することができるが、この場合にテープの両端が重なると構造が安定しないことや、重なった部分の隙間からガスが外部にリークするおそれがあるため、テープの両端は隙間を空けて設けることが考えられる。
【００３８】
ここで、テープの端部同士を、隙間を空けて設ける場合には、その隙間からガスが外部にリークするおそれがある。
【００３９】
それゆえ、本実施形態の電気化学セル１においては、燃料極層２の周方向で対向する端面および端面間で表出する支持基体１の外周面が緻密質層６によって被覆されていることが重要である。このような構成にすることにより、燃料極層２の両端間において、ガスが外部にリークすることを抑制でき、水素および一酸化炭素の生成効率を高くすることができる。
【００４０】
図３は、図１に示す例の電気化学セルの長手方向に垂直な断面における構成の他の例を示す断面図である。
【００４１】
上述した本実施形態の電気化学セル10では、図３に示すように、緻密質層６は、端面間を充填していることが好適である。このような構成にすることにより、よりガスが外部にリークすることを抑制でき、水素および一酸化炭素の生成効率を高くすることができる。あわせて、緻密質層６が燃料極層２の端面間を充填することにより、緻密質層６の体積を大きくすることができ、機械的強度を向上することができる。それにより信頼性を向上することができる。
【００４２】
なお、燃料極層２の端面間を充填するにあたり、緻密質層６の厚みは適宜設定することができるが、例えば、酸素イオン伝導体３と同じ高さの程度とすることができる。それにより、酸素イオン伝導体３と緻密質層６とがフラットとなり、電気化学セル１の構造を安定化することができる。
【００４３】
また、上述した本実施形態の電気化学セル10では、緻密質層６を構成する主成分は、酸素イオン伝導体３を構成する主成分と同じ成分であることが好適である。このような構成にすることにより、緻密質層６の線膨張係数を酸素イオン伝導体３の線膨張係数に近づけることができるので、高温に曝されても、信頼性が容易に損なわれにくくなる。なお、酸素イオン伝導体３の一部を、燃料極層２の端面間に充填することにより、酸素イオン伝導体３が緻密質層６を兼ねるようにしてもよい。
【００４４】
また、上述した本実施形態の電気化学セル10では、酸素イオン伝導体３よりも支持基体１側に、燃料極層２を構成する成分と、酸素イオン伝導体３を構成する成分とを含む混合層（図示しない）を有することが好適である。このような構成にすることにより、燃料極層２に対する酸素イオン伝導体３の密着強度を高くすることができる。
【００４５】
ここで、本実施形態における主成分とは、酸素イオン伝導体３および緻密質層６にそれぞれ含まれる複数の成分のうち、含有量が最も多い成分をいう。
【００４６】
また、酸素イオン伝導体３および緻密質層６は、気孔面積占有率がいずれも３％以下であることが好適である。さらには、電気化学セル10の長手方向に垂直な断面における酸素イオン伝導体３および緻密質層６に含まれる気孔は、支持基体１の中心を通る径方向の直
線上に並んで配置していないことが好適である。気孔がこのような構成であることにより、繰り返して高温に曝され、気孔の輪郭から微少亀裂が生じても内周面から外周面に連通するおそれが低くなるからである。
【００４７】
酸素イオン伝導体３および緻密質層６のそれぞれの気孔面積占有率を測定するには、まず、電気化学セル10の長手方向に対して垂直に切断した試料を樹脂に埋め込んだ後、ダイヤモンド砥粒で研磨して上記断面を得る。そして、光学顕微鏡を用いて、倍率を200倍に
してＣＣＤカメラで断面の画像を取り込み、画像解析装置（（株）ニレコ製ＬＵＺＥＸ−ＦＳ等）により画像内の１視野の測定面積を2.25×10−２ｍｍ２，測定視野数を20，つまり測定総面積が4.5×10−１ｍｍ２における気孔の面積を求めて測定総面積における割合
を気孔面積占有率とすればよい。
【００４８】
また、酸素イオン伝導体３および緻密質層６に含まれる閉気孔は、上記断面における形状が扁平状であり、長径が周方向に沿って配置されていることが好適である。閉気孔がこのような構成であることにより、繰り返して高温に曝され、閉気孔の輪郭から微少亀裂が生じても内周面から外周面に連通するおそれが低くなるからである。
【００４９】
酸素イオン伝導体３および緻密質層６に含まれる閉気孔の上記断面における形状は、
走査型電子顕微鏡を用いて、倍率を450倍として、円周方向および径方向のそれぞれの長
さが0.3ｍｍ，0.2ｍｍの範囲で観察すればよい。
【００５０】
そして、酸素イオン伝導体３の酸素イオン伝導性は600℃程度から高ば、水素を含むガ
スを、空気極層４に酸素を含むガスをそれぞれ供給する。燃料極層２に供給されたガスがメタン（ＣＨ４）を含むガスである場合、メタン（ＣＨ４）ガスは、空気極層４から酸素イオン伝導体３を通じて移動した酸素イオンと、以下の式（１）に示すように反応して、水素，一酸化炭素および電子を発生する。発生した電子は、燃料極層２から酸素イオン伝導体３を通じて空気極層４に移動し、以下の式（２）に示すように酸素分子をイオン化する。以下の式（１），（２）に示す反応を繰り返すことによって、水素および一酸化炭素が生成され、この生成された気体を、例えば、フィッシャー・トロプシュ法（ＦＴ法）を用いて合成することにより、石油の代替品となる合成油や合成燃料を作り出すことができる。
【００５１】
燃料極層２：  ＣＨ４＋Ｏ2-  →  ２Ｈ2＋ＣＯ＋２ｅ-  …（１）
空気極層４：  １／２Ｏ2＋２ｅ-  →  Ｏ2-  …（２）
【００５２】
次に、本実施形態の電気化学セルおよび電気化学装置の製造方法について説明する。
【００５３】
まず、酸化ニッケルを主成分とし、酸化イットリウムを副成分としてなる円筒状の脱脂体を作製する。続いて、脱脂体を構成する成分と同じ成分からなり、焼成後に支持層５となるグリーンシートを作製し、該グリーンシート上に、酸化ニッケルの粉末を主成分とし、安定化ジルコニア（例えばＹ２Ｏ３が固溶したＺｒＯ２（ＹＳＺ））の粉末を副成分とする混合粉末のペーストを塗布し、支持層５となるグリーンシートを円筒状の脱脂体の外周面に、隙間がその両端間に設けられるように巻き付ける。
【００５４】
次に、ペーストを印刷した円筒状の脱脂体を、例えば、温度および保持時間をそれぞれ1150℃以上1250℃，１時間以上３時間以下として熱処理する。そして、ランタンクロマイト，安定化ジルコニア（例えば上記ＹＳＺ）ならびにチタン，バナジウム，マンガン,鉄
およびコバルトの少なくともいずれか１種の各粉末を含むスラリーに、脱脂体を浸漬することによって被膜を得て、例えば、温度および保持時間をそれぞれ1440℃以上1500℃以下，例えば、１時間以上３時間以下として大気雰囲気中にて焼成する。そして、この焼成に
より、円筒状の脱脂体，グリーンシートおよび塗布された混合粉末のペーストは、それぞれ支持基体１，支持層５，燃料極層２となる。また、混合粉末のペーストの外周面に形成された被膜は、酸素イオン伝導体３に、グリーンシートの外周面および混合粉末のペーストの端面は、緻密質層６になる。
【００５５】
ここで、安定化ジルコニアならびにチタン，バナジウム，マンガン,鉄およびコバルト
の少なくともいずれか１種は、それぞれ30質量％以上40質量％以下，５質量％以上15質量％以下となるように、また、残部がランタンクロマイトとなるように各粉末を混合してスラリーを作製すればよい。
【００５６】
また、上記スラリーに酸化マグネシウムの粉末を適宜添加して、ランタンクロマイト100質量％に対して４質量％以上６質量％以下で酸化マグネシウムを含む酸素イオン伝導体
３および緻密質層６を得ることができる。
【００５７】
また、上記スラリーに酸化ニッケルの粉末を適宜添加することで、ランタンクロマイト100質量％に対して10質量％以下で酸化ニッケルを含む酸素イオン伝導体３および緻密質
層６を得ることができる。
【００５８】
なお、上述した方法は緻密質層６を構成する主成分が、酸素イオン伝導体３を構成する主成分と同じ成分である場合の方法であるが、脱脂体を浸漬する前に混合粉末のペーストの端面に焼失性を有する成分からなるマスキングを施し、焼成した後に、酸素イオン伝導体３を構成する主成分と異なる成分を主成分とする緻密質層６を化学気相蒸着法（ＣＶＤ），物理気相蒸着法（ＰＶＤ）等で形成してもよく、ランタンクロマイト以外、ランタンを含有するその他のペロブスカイト型酸化物、例えば、ランタンストロンチウムマンガナイト系，ランタンストロンチウム鉄コバルタイト系，ランタンストロンチウムフェライト系，ランタンストロンチウムコバルトフェライト系，ランタンニッケルフェライト系またはランタンコバルタイト系のペロブスカイト型酸化物を主成分としてもよい。緻密質層６を化学気相蒸着法（ＣＶＤ），物理気相蒸着法（ＰＶＤ）等で形成することにより、緻密質層６の緻密性をさらに高くすることができ、リークに対する信頼性を高くすることができる。
【００５９】
そして、支持基体１，燃料極層２，酸素イオン伝導体３および緻密質層６を形成した後、ランタンストロンチウムコバルト鉄の粉末を含むスラリーに、酸素イオン伝導体３を浸漬することによって、酸素イオン伝導体３の外周面上に被膜が得られ、この被膜は、例えば、温度および保持時間をそれぞれ1100℃以上1200℃以下，１時間以上３時間以下として焼成することによって、空気極層４となり、図１に示す例の本実施形態の電気化学セル10を得ることができる。
【００６０】
そして、上述した電気化学セル10を複数個備えることで、ガスを効率よく分解することができるとともに、信頼性の向上した電気化学装置とすることができる。このような電気化学装置としては、例えば、上述した電気化学セル10に随伴ガスを供給するための随伴ガスのタンクに電気化学セル10の一端を固定し、随伴ガスを分解して生じる水素ガスのタンクに電気化学セル10の他端を固定することで、効率よく随伴ガスを分解できるとともに、分解により生じた水素ガスを効率よく回収することができる。
【００６１】
以上、本発明について詳細に説明したが、本発明は上述の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々の変更、改良等が可能である。
【００６２】
例えば、上述の例において、支持基体１として導電性の支持基体１を用いる例を説明し
たが、支持基体１の表面に導電性を有する層が設けられている場合には、支持基体１を絶縁性とすることもできる。
【００６３】
また、上述の例において、支持基体１上に、燃料極層２の１層を設ける構成について説明したが、燃料極層２と空気極層４とでの電子やイオンの伝導をより効率よく行うにあたり、燃料極層２と支持基体１との間に、支持層５とは異なる層であって、燃料極層２よりも導電性を有する材料からなる層を設けることもできる。
【００６４】
また、上記の製造方法以外にも、適宜公知の方法により、燃料極層２と、燃料極層２を覆うように設けられイオン伝導部と電子伝導部とが隣接して設けられてなる酸素イオン伝導体３と、酸素イオン伝導体３を覆うように設けられた空気極層４とを備える構成とすればよい。
【００６５】
また、電気化学セル10の例として円筒状の支持基体１を用いて説明したが、例えば楕円筒状など、適宜形状とすることもできる。
【符号の説明】
【００６６】
１：支持基体
２：燃料極層
３：酸素イオン伝導体
４：空気極層
５：支持層
６：緻密質層
10：電気化学セル
【図１】
2013134862.tif 000003
【図２】
2013134862.tif 000004
【図３】
2013134862.tif 000005