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JPH0987880A - Electrochemical element and manufacturing method thereof - Google Patents

Electrochemical element and manufacturing method thereof

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Publication number
JPH0987880A
JPH0987880A JP7245668A JP24566895A JPH0987880A JP H0987880 A JPH0987880 A JP H0987880A JP 7245668 A JP7245668 A JP 7245668A JP 24566895 A JP24566895 A JP 24566895A JP H0987880 A JPH0987880 A JP H0987880A
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JP
Japan
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cathode
catalyst layer
electrolyte
anode
porous
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Application number
JP7245668A
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Japanese (ja)
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JP3095664B2 (en
Inventor
Takahiro Umeda
孝裕 梅田
Takeshi Nagai
彪 長井
Kenzo Ochi
謙三 黄地
Akio Fukuda
明雄 福田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
CHIKYU KANKYO SANGYO GIJUTSU KENKYU KIKO
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
CHIKYU KANKYO SANGYO GIJUTSU KENKYU KIKO
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by CHIKYU KANKYO SANGYO GIJUTSU KENKYU KIKO, Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical CHIKYU KANKYO SANGYO GIJUTSU KENKYU KIKO
Priority to JP07245668A priority Critical patent/JP3095664B2/en
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 O2 共存下でしかも微量のNOX を効率よく
分解できるようにする。 【構成】 電解質と、この電解質に対向して設けられた
多孔質なカソードとアノードと、これら電解質およびカ
ソードの間に挟まれた多孔質な触媒層で構成され、触媒
層が貴金属に複合酸化物を添加した触媒を含む。
(57) [Summary] [Purpose] To efficiently decompose a small amount of NO x in the presence of O 2 . [Structure] An electrolyte, a porous cathode and an anode provided to face the electrolyte, and a porous catalyst layer sandwiched between the electrolyte and the cathode, the catalyst layer being a noble metal complex oxide. Included catalyst.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、酸素(O2 )共存下で
微量の窒素酸化物(NOX )を電気化学的に効率よく分
解する電気化学素子およびその製造方法に関するもので
ある。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an electrochemical element for electrochemically decomposing a small amount of nitrogen oxide (NO x ) in the presence of oxygen (O 2 ) and a method for producing the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、家庭用燃焼器や自動車などの内燃
機関から排出されるNOX は、人体に有害であるだけで
なく、大気汚染や酸性雨など地球環境破壊の原因でもあ
る。このため、NOX を分解する技術の確立が強く望ま
れており、電解質を用い電気化学的にNOX を窒素(N
2 )とO2 に分解する電気化学素子が検討されている。
2. Description of the Related Art In recent years, NO X emitted from internal combustion engines such as domestic combustors and automobiles is not only harmful to humans, but also causes environmental pollution such as air pollution and acid rain. Therefore, the establishment of a technique for decomposing NO X is strongly desired, and NO X is electrochemically converted into nitrogen (N) by using an electrolyte.
2 ) and an electrochemical device that decomposes into O 2 are being studied.

【0003】従来この種の電気化学素子は、特開昭61
−78421号公報に示すような構成が一般的であっ
た。このものは、図6に示すように、有底筒状の酸素イ
オン伝導性固体電解質1と、この電解質1の内面および
外面に印刷などの方法により対向して設けられたカソー
ド2とアノード3で構成されており、カソード2に少な
くとも1種の貴金属を使用することにより、NOX をカ
ソード2上に解離吸着させ、カソード2−アノード3間
に直流電圧を印加することにより、O2 共存下でNOX
を電気化学的にN2 とO2 に分解するようにしている。
さらにアルミナ(Al2 3 )などの多孔質担体に貴金
属や希土類元素などを担持させた触媒からなる触媒層を
カソード2表面に設けることにより、前記NOX の分解
を促進させている。
Conventionally, an electrochemical element of this kind has been disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 61-61
The configuration as shown in Japanese Patent Publication No. 78421 has been general. As shown in FIG. 6, this is composed of a bottomed cylindrical oxygen ion conductive solid electrolyte 1, a cathode 2 and an anode 3 which are provided on the inner surface and the outer surface of the electrolyte 1 so as to face each other by a method such as printing. By using at least one kind of noble metal for the cathode 2, NO x is dissociated and adsorbed on the cathode 2, and a DC voltage is applied between the cathode 2 and the anode 3 to coexist in the presence of O 2 . NO X
Is electrochemically decomposed into N 2 and O 2 .
Further, a catalyst layer made of a catalyst in which a noble metal or a rare earth element is supported on a porous carrier such as alumina (Al 2 O 3 ) is provided on the surface of the cathode 2 to accelerate the decomposition of NO X.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た従来の電気化学素子では、O2 共存下で分解できるN
X が微量である。例えばイットリア(Y2 3 )安定
化ジルコニア(ZrO2)から成る固体電解質に白金
(Pt)からなるカソードおよびアノードを形成し、さ
らにカソード上にγ−Al2 3 担体にロジウム(R
h)を担持させた触媒からなる触媒層を設けた電気化学
素子をヒーターで700℃に加熱し、1000ppmの
一酸化窒素(NO)および1%のO2 を含む被処理ガス
中で、電流密度が200mA/cm2 となるように直流
電圧を印加した場合でも、わずか0.4%のNOX しか
分解できずO2 共存下での分解効率が悪いという課題を
有している。
However, in the above-mentioned conventional electrochemical device, N which can be decomposed in the coexistence of O 2 is used.
O X is very small. For example, a cathode and an anode made of platinum (Pt) are formed on a solid electrolyte made of yttria (Y 2 O 3 ) stabilized zirconia (ZrO 2 ), and rhodium (R) is made on a γ-Al 2 O 3 carrier on the cathode.
The electrochemical element provided with a catalyst layer composed of a catalyst supporting h) is heated to 700 ° C. by a heater, and the current density is increased in a gas to be treated containing 1000 ppm of nitric oxide (NO) and 1% of O 2. Has a problem that even when a DC voltage is applied so as to be 200 mA / cm 2 , only 0.4% of NO x can be decomposed and the decomposition efficiency in the coexistence of O 2 is poor.

【0005】本発明は、このような従来の課題を解決す
るもので、O2 共存下で微量のNOX でも効率よく分解
することを第1の目的とする。
The present invention solves such a conventional problem, and its first object is to efficiently decompose even a small amount of NO x in the presence of O 2 .

【0006】また、触媒層の上にカソードを積層すると
き、触媒層とカソードの面積が等しければカソードがず
れて触媒層がはみ出すことにより、NOX の分解に有効
な面積が減少する可能性があるため、カソードがずれて
もNOX の分解に有効な面積が減少しない電気化学素子
を提供することを第2の目的とする。
Further, when the cathode is laminated on the catalyst layer, if the areas of the catalyst layer and the cathode are equal, the cathode may be displaced and the catalyst layer may protrude, so that the area effective for decomposing NO X may be reduced. Therefore, a second object is to provide an electrochemical device in which the area effective for decomposing NO X does not decrease even if the cathode is displaced.

【0007】また、カソードとアノードのサイズや材料
が同じであるとき、目視でカソードとアノードの区別が
つかない場合があるため、カソードとアノードの材料が
同じでも目視でカソードとアノードの区別がつく電気化
学素子を提供することを第3の目的とする。
Further, when the size and material of the cathode and the anode are the same, it may not be possible to visually distinguish the cathode and the anode. Therefore, even if the materials of the cathode and the anode are the same, the cathode and the anode can be visually distinguished. A third object is to provide an electrochemical device.

【0008】また、電気化学素子の製造においてその工
程内容により、作業時間が増えたり、手間やコストがか
かる場合があるだけでなく、NOX の分解の効率が悪く
なる場合があるため、効率のよい電気化学素子の製造方
法を提供することを第4の目的とする。
Further, by the process contents in the fabrication of an electrochemical device, or increased work time, not only it may take time and cost, because there are cases where the efficiency of decomposition of the NO X becomes poor, the efficiency of A fourth object is to provide a good method for manufacturing an electrochemical device.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】請求項1の発明の電気化
学素子は上記第1の目的を達成するために、電解質と、
この電解質に対向して設けられた多孔質なカソードとア
ノードと、これら電解質およびカソードの間に挟まれた
貴金属にLA2 3 7-X (Lは、Y、Biおよび希土
類元素から選ばれる少なくとも1種の元素、Aは、アル
カリ土類元素から選ばれる少なくとも1種の元素、M
は、遷移元素から選ばれる少なくとも1種の元素を示
し、0≦X≦1である)で表される複合酸化物を添加し
た多孔質な触媒層とを備えたことを特徴とするものであ
る。
In order to achieve the above first object, an electrochemical device according to a first aspect of the present invention comprises an electrolyte,
A porous cathode and an anode provided facing the electrolyte, and a noble metal sandwiched between the electrolyte and the cathode with LA 2 M 3 O 7-X (L is selected from Y, Bi and rare earth elements) At least one element, A is at least one element selected from alkaline earth elements, M
Represents at least one element selected from transition elements, and has a porous catalyst layer to which a composite oxide represented by 0 ≦ X ≦ 1) is added. .

【0010】請求項2の発明の電気化学素子は、上記第
1の目的を達成するために、電解質と、この電解質に対
向して設けられた多孔質なカソードとアノードと、これ
ら電解質およびカソードの間に挟まれたLA2 3
7-X で表される複合酸化物からなる多孔質な触媒層とを
備えたことを特徴とするものである。
In order to achieve the first object, an electrochemical device according to a second aspect of the present invention has an electrolyte, a porous cathode and an anode provided so as to face the electrolyte, and the electrolyte and the cathode. LA 2 M 3 O sandwiched between
And a porous catalyst layer made of a composite oxide represented by 7-X .

【0011】請求項3の発明の電解質は、上記第1の目
的を達成するために、電解質と、この電解質に対向して
設けられた多孔質なカソードとアノードと、これら電解
質およびカソードの間に挟まれた貴金属にペロブスカイ
ト型結晶構造を有する複合酸化物を添加した多孔質な触
媒層とを備えたことを特徴とするものである。
In order to achieve the first object, the electrolyte of the invention of claim 3 has an electrolyte, a porous cathode and an anode provided facing the electrolyte, and between the electrolyte and the cathode. A porous catalyst layer in which a complex oxide having a perovskite type crystal structure is added to the sandwiched noble metal is provided.

【0012】請求項4の発明の電気化学素子は、上記第
1の目的を達成するために、電解質と、この電解質に対
向して設けられた多孔質なカソードとアノードと、これ
ら電解質およびカソードの間に挟まれたペロブスカイト
型結晶構造を有する複合酸化物からなる多孔質な触媒層
とを備えたことを特徴とするものである。
In order to achieve the first object, an electrochemical device according to a fourth aspect of the present invention provides an electrolyte, a porous cathode and an anode provided facing the electrolyte, and an electrolyte and a cathode. And a porous catalyst layer made of a composite oxide having a perovskite type crystal structure, which is sandwiched therebetween.

【0013】請求項5の発明の電気化学素子は、上記第
2の目的を達成するために、請求項1〜4の発明のいず
れか1つにおいてさらに、電解質と、この電解質に対向
して設けられた多孔質なカソードとアノードと、これら
電解質およびカソードの間に挟まれ、前記カソードより
面積の小さい多孔質な触媒層とを備えたものである。
In order to achieve the second object, the electrochemical element of the invention of claim 5 is the same as the electrochemical element of any one of the inventions of claims 1 to 4, and is further provided with an electrolyte and facing the electrolyte. And a porous catalyst layer sandwiched between the electrolyte and the cathode and having a smaller area than the cathode.

【0014】請求項6の発明の電気化学素子は、上記第
3の目的を達成するために、請求項1〜4の発明のいず
れか1つにおいてさらに、電解質と、この電解質に対向
して設けられた多孔質なカソードとアノードと、これら
電解質およびカソードの間に挟まれ、前記カソードより
面積の大きい多孔質な触媒層とを備えたものである。
In order to achieve the third object, the electrochemical element of the invention of claim 6 is further provided with an electrolyte and the electrolyte element facing the electrolyte according to any one of the inventions of claims 1 to 4. And a porous catalyst layer sandwiched between the electrolyte and the cathode and having a larger area than the cathode.

【0015】請求項7の発明の電気化学素子は、請求項
1〜6のいずれかの発明の1つにおいてさらに、電解質
は、酸素イオン伝導性固体電解質から構成されたもので
ある。
The electrochemical element of the invention of claim 7 is the electrochemical element of any one of claims 1 to 6, wherein the electrolyte is composed of an oxygen ion conductive solid electrolyte.

【0016】請求項8の発明の電気化学素子は、請求項
1〜6のいずれかの発明の1つにおいてさらに、前記カ
ソードは多孔質な貴金属から構成されたものである。
An electrochemical device according to an eighth aspect of the present invention is the electrochemical device according to any one of the first to sixth aspects, wherein the cathode is made of a porous precious metal.

【0017】請求項9の発明の電気化学素子の製造方法
は、上記の第4の目的を達成するために、電解質の一方
の面にアノードを形成した後、もう一方の面に多孔質な
触媒層を印刷、乾燥、焼成し、前記触媒層の上に多孔質
なカソードを印刷、乾燥、焼成する。
In order to achieve the above-mentioned fourth object, the method for manufacturing an electrochemical device according to the ninth aspect of the present invention comprises forming an anode on one surface of an electrolyte and then forming a porous catalyst on the other surface. The layer is printed, dried and fired, and the porous cathode is printed, dried and fired on the catalyst layer.

【0018】また、請求項10の発明の電気化学素子の
製造方法は、上記第4の目的を達成するために、電解質
の一方の面にアノードを印刷、乾燥し、次にもう一方の
面に多孔質な触媒層を印刷、乾燥し、前記アノードと前
記触媒層を同時に焼成した後、前記触媒層の上に多孔質
なカソードを印刷、乾燥、焼成する製造方法である。
In order to achieve the fourth object, the method for manufacturing an electrochemical device according to the tenth aspect of the present invention is such that an anode is printed on one surface of the electrolyte and dried, and then the other surface is printed. This is a manufacturing method in which a porous catalyst layer is printed and dried, the anode and the catalyst layer are simultaneously fired, and then a porous cathode is printed, dried and fired on the catalyst layer.

【0019】また、請求項11の発明の電気化学素子の
製造方法は、上記第4の目的を達成するために、電解質
の一方の面に多孔質な触媒層を印刷、乾燥、焼成した
後、前記触媒層の上に多孔質なカソードを印刷、乾燥
し、次にもう一方の面に前記カソードと同じ材料でアノ
ードを印刷、乾燥し、前記カソードと前記アノードを同
時に焼成する製造方法である。
Further, in order to achieve the fourth object, the method for manufacturing an electrochemical element according to the eleventh aspect of the present invention comprises printing, drying and firing a porous catalyst layer on one surface of the electrolyte, It is a manufacturing method in which a porous cathode is printed and dried on the catalyst layer, and then an anode is printed and dried on the other surface with the same material as the cathode, and the cathode and the anode are simultaneously fired.

【0020】また、請求項12の発明の電気化学素子の
製造方法は、上記第4の目的を達成するために、電解質
の一方の面に多孔質な触媒層を印刷、乾燥、温度T1
焼成した後、前記触媒層の上に多孔質なカソードを印
刷、乾燥し、次にもう一方の面にアノードを印刷、乾燥
し、前記カソードと前記アノードを同時に温度T2 (T
2 ≦T1 )で焼成する製造方法である。
In order to achieve the fourth object, the method for producing an electrochemical element according to the twelfth aspect of the invention is characterized in that a porous catalyst layer is printed on one surface of the electrolyte, dried, and heated at a temperature of T 1 . After firing, a porous cathode was printed on the catalyst layer and dried, and then an anode was printed and dried on the other side, and the cathode and the anode were simultaneously heated to a temperature T 2 (T
It is a manufacturing method in which 2 ≦ T 1 ).

【0021】[0021]

【作用】請求項1〜4の発明の電気化学素子の上記構成
では、、電解質とカソードの間に挟まれた貴金属に備え
たLA2 3 7-X (Lは、Y、Biおよび希土類元素
から選ばれる少なくとも1種の元素、Aは、アルカリ土
類元素から選ばれる少なくとも1種の元素、Mは、遷移
元素から選ばれる少なくとも1種の元素を示し、0≦X
≦1である)で表される複合酸化物を添加した触媒層、
あるいはLA2 3 7-X からなる触媒層、あるいは貴
金属にペロブスカイト型複合酸化物を添加した触媒層、
またあるいはペロブスカイト型複合酸化物からなる触媒
層のそれぞれが、O2 共存下で窒素酸化物を吸着する特
性を有し、O2 共存下で微量のNOX でもこれを選択的
に吸着して窒素と酸素とに効率よく分解できる。
According to the above-mentioned structure of the electrochemical device of the present invention, LA 2 M 3 O 7-X (L is Y, Bi and rare earth) provided in the noble metal sandwiched between the electrolyte and the cathode. At least one element selected from elements, A represents at least one element selected from alkaline earth elements, M represents at least one element selected from transition elements, and 0 ≦ X
A catalyst layer to which a complex oxide represented by
Alternatively, a catalyst layer made of LA 2 M 3 O 7-X , or a catalyst layer obtained by adding a perovskite complex oxide to a noble metal,
Or alternatively each of the catalyst layer containing the perovskite-type composite oxide has a characteristic of adsorbing nitrogen oxides in O 2 presence, any NO X in trace amounts O 2 presence selectively adsorbed nitrogen And can be decomposed into oxygen efficiently.

【0022】請求項5の発明の電気化学素子の上記構成
では、請求項1〜4の発明の1つにおいてさらに、触媒
層の面積がカソードより小さいので、触媒層の上にカソ
ードを積層するときにカソードがずれても触媒層がカソ
ードからはみ出すことはなく、はみ出しによってNOX
の分解に有効な面積が減少するといったことがなくな
る。
In the above-mentioned structure of the electrochemical device of the fifth aspect of the present invention, since the area of the catalyst layer is smaller than that of the cathode in one of the first to fourth aspects of the invention, when the cathode is laminated on the catalyst layer. never catalyst layer protrudes from the cathode be deviated cathode, NO by protruding X
There is no reduction in the effective area for the decomposition.

【0023】請求項6の発明の電気化学素子の上記構成
では、請求項1〜4の発明の1つにおいてさらに、触媒
層の面積がカソードより大きいので、触媒層が目視で
き、カソードとアノードの材料が同じでも簡単に区別で
きる。
In the above-mentioned structure of the electrochemical device according to the sixth aspect of the present invention, since the area of the catalyst layer is larger than that of the cathode in one of the first to fourth aspects of the present invention, the catalyst layer can be visually observed and the cathode and the anode are separated. Even if the materials are the same, they can be easily distinguished.

【0024】請求項7の発明の電気化学素子の上記構成
では、請求項1〜6の発明においてさらに、アノードと
カソードの間に直流電圧を印加したとき、カソード側で
触媒層のNOX 吸着性によって吸着され分解される酸素
に電子を与えてイオン化するが、電解値が酸素イオン伝
導性固体であることによりこれをカソードからアノード
側に移行して電子を放出させて再変O2 とし離脱させる
ので、NOX の分解をさらに促進することができる。
[0024] In the above configuration of the electrochemical device of the invention of claim 7, further characterized in that in the invention of claim 6, when applying a DC voltage between the anode and the cathode, NO X adsorbing the catalyst layer on the cathode side The oxygen that is adsorbed and decomposed by is given an electron to be ionized, but since the electrolysis value is an oxygen ion conductive solid, this is transferred from the cathode to the anode side to release an electron and release it as re-transformed O 2 . Therefore, the decomposition of NO X can be further promoted.

【0025】請求項8の発明の電気化学素子の上記構成
では、請求項1〜7の発明においてさらに、カソードが
多孔質な貴金属であると吸着し分解した酸素のイオン化
によるアノード側への移行を容易にし、NOX の分解を
さらに促進することができる。
In the above-mentioned structure of the electrochemical element of the invention of claim 8, in the invention of claims 1 to 7, the oxygen adsorbed and decomposed when the cathode is a porous noble metal is transferred to the anode side by ionization. It can facilitate and further accelerate the decomposition of NO x .

【0026】請求項9の発明の電気化学素子の製造方法
の上記構成では、アノードを形成した後、触媒層および
カソードを形成するので、アノードをめっき、スパッ
タ、蒸着などの方法により形成でき、電気化学素子を大
量に製造する場合など、コストが省けて効率よく電気化
学素子を製造できる。
In the above-described structure of the method for manufacturing an electrochemical device according to the present invention, since the catalyst layer and the cathode are formed after forming the anode, the anode can be formed by a method such as plating, sputtering, vapor deposition, etc. When manufacturing a large number of chemical elements, the cost can be saved and the electrochemical elements can be efficiently manufactured.

【0027】請求項10の発明の電気化学素子の製造方
法の上記構成では、アノードと触媒層を同時に焼成する
ので、焼成工程が減り、作業時間やコストが省けて効率
よく電気化学素子を製造できる。
In the above-mentioned structure of the method for producing an electrochemical device according to the tenth aspect of the present invention, since the anode and the catalyst layer are fired at the same time, the number of firing steps is reduced, working time and cost can be saved, and the electrochemical device can be efficiently produced. .

【0028】請求項11の発明の電気化学素子の製造方
法の上記構成では、触媒層を形成した後、アノードとカ
ソードを同じ材料で印刷、乾燥し、同時に焼成するの
で、作業時間やコストが省けて効率よく電気化学素子を
製造できる。
In the above-mentioned structure of the method for manufacturing an electrochemical element according to the eleventh aspect of the present invention, after the catalyst layer is formed, the anode and the cathode are printed with the same material, dried, and fired at the same time, which saves working time and cost. The electrochemical device can be efficiently manufactured.

【0029】請求項12の発明の電気化学素子の製造方
法の上記構成では、カソードおよびアノードを触媒層よ
り低い温度で焼成するので、カソードおよび触媒層の触
媒活性が向上し、O2 共存下で微量のNOX をより効率
よく分解できる。
In the above-mentioned structure of the method for producing an electrochemical device according to the twelfth aspect of the present invention, since the cathode and the anode are fired at a temperature lower than that of the catalyst layer, the catalytic activity of the cathode and the catalyst layer is improved, and in the presence of O 2 . A minute amount of NO x can be decomposed more efficiently.

【0030】[0030]

【実施の形態】以下、本発明の1つの実施の形態につき
幾つかの実施例とともに図を参照しながら説明する。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION An embodiment of the present invention will now be described with reference to the drawings along with some examples.

【0031】図1は本発明に係る電気化学素子の1つの
実施の形態を断面で示している。図1に示すように、酸
素イオン伝導性固体よりなる電解質1の相対向する面に
多孔質なカソード2およびアノード3が設けられ、電解
質1とカソード2の間に多孔質な触媒層4が形成されて
いる。
FIG. 1 shows, in cross section, one embodiment of an electrochemical device according to the present invention. As shown in FIG. 1, a porous cathode 2 and an anode 3 are provided on opposite surfaces of an electrolyte 1 made of an oxygen ion conductive solid, and a porous catalyst layer 4 is formed between the electrolyte 1 and the cathode 2. Has been done.

【0032】このような電気化学素子に被処理ガスが曝
露されると、被処理ガス中のNOXは多孔質なカソード
2を通って触媒層4へと拡散し、O2 共存下でNOX
吸着する特性を有する触媒層4によって選択的に吸着さ
れ、窒素と酸素とに解離される。カソード2−アノード
3間に直流電圧を印加すると解離吸着される酸素が電子
を受け取り酸素イオンとなり酸素イオン伝導性固体であ
る電解質1中をカソードからアノードへと移動し、アノ
ード上で電子を放出し再びO2 となり、脱離する。一方
解離吸着した窒素はN2 となり脱離する。すなわち上記
の構成によりO2 共存下でNOX を選択的に効率よく分
解することができる。
When the gas to be treated is exposed to such an electrochemical device, NO x in the gas to be treated diffuses through the porous cathode 2 to the catalyst layer 4, and NO x coexists in the presence of O 2. Is selectively adsorbed by the catalyst layer 4 having the property of adsorbing and is dissociated into nitrogen and oxygen. When a direct current voltage is applied between the cathode 2 and the anode 3, the oxygen dissociated and adsorbed receives the electron and becomes an oxygen ion, which moves from the cathode to the anode in the electrolyte 1 which is an oxygen ion conductive solid, and emits the electron on the anode. It becomes O 2 again and desorbs. On the other hand, the dissociatively adsorbed nitrogen becomes N 2 and is desorbed. That is, with the above structure, NO x can be selectively and efficiently decomposed in the coexistence of O 2 .

【0033】(実施例1)この実施の形態での第1の実
施例を以下に示す。まずY2 3 を8モル%添加し安定
化させたZrO2 から成る縦25mm×横12.5mm
×厚さ0.5mmの電解質1を十分洗浄し、一方の面に
Ptペーストをスクリーン印刷し、100℃で乾燥した
後、大気中820℃で10分間焼成し縦23mm×横1
0.5mm×厚さ約20μmのアノード3を形成した。
次にもう一方の面にPtに20wt%のイットリウムバ
リウム銅酸化物(YBa2 Cu3 7-X )を添加したペ
ーストをスクリーン印刷し、100℃で乾燥した後、大
気中820℃で10分間焼成し縦23mm×横10.5
mm×厚さ約40μmの多孔質な触媒層4を形成した。
次に触媒層4の上にPtペーストをスクリーン印刷し、
100℃で乾燥した後、大気中820℃で10分間焼成
し縦23mm×横10.5mm×厚さ約20μmの多孔
質なカソード2を形成した。
Example 1 A first example of this embodiment will be described below. Vertical 25 mm × horizontal 12.5mm firstly the Y 2 O 3 was added 8 mol% consists of ZrO 2 which is stabilized
× Electrolyte 1 having a thickness of 0.5 mm was thoroughly washed, Pt paste was screen-printed on one surface, dried at 100 ° C., and then baked at 820 ° C. for 10 minutes in the air, 23 mm in length × 1 in width
The anode 3 having a thickness of 0.5 mm and a thickness of about 20 μm was formed.
Next, a paste obtained by adding 20 wt% yttrium barium copper oxide (YBa 2 Cu 3 O 7-X ) to Pt was screen-printed on the other surface, dried at 100 ° C., and then at 820 ° C. in the atmosphere for 10 minutes. Fired 23 mm long x 10.5 wide
A porous catalyst layer 4 having a size of mm × thickness of about 40 μm was formed.
Next, screen-print a Pt paste on the catalyst layer 4,
After being dried at 100 ° C., it was baked at 820 ° C. for 10 minutes in the atmosphere to form a porous cathode 2 having a length of 23 mm × width of 10.5 mm × thickness of about 20 μm.

【0034】多孔質な触媒層4の上にカソード2として
Ptペーストを印刷法により、積層するので、カソード
2の焼成時にカソード2の成分であるPtが一部触媒層
4へと拡散し、さらにその一部はNOX 分解に有効な化
合物を形成していると考えられる。
Since Pt paste is laminated as the cathode 2 on the porous catalyst layer 4 by a printing method, Pt which is a component of the cathode 2 is partially diffused into the catalyst layer 4 when the cathode 2 is fired, and Some of them are considered to form compounds effective for NO X decomposition.

【0035】なお、電解質1は、本実施例ではY2 3
安定化ZrO2 を用いたが、安定化させるためにY2
3 以外にカルシウム(Ca)、ストロンチウム(S
r)、マグネシウム(Mg)、イッテルビウム(Y
b)、スカンジウム(Sc)、ランタン(La)などの
酸化物を添加してもよく、また、ZrO2 以外にセリア
(CeO2 )、トリア(ThO2 )、酸化ビスマス(B
2 3 )などの酸素イオン伝導性固体電解質を用いて
もよい。
The electrolyte 1 is Y 2 O 3 in this embodiment.
Stabilized ZrO 2 was used, but Y 2 O was added to stabilize it.
In addition to 3 , calcium (Ca), strontium (S
r), magnesium (Mg), ytterbium (Y
b), scandium (Sc), lanthanum (La), or other oxides may be added. In addition to ZrO 2 , ceria (CeO 2 ), thoria (ThO 2 ), bismuth oxide (B) may be added.
An oxygen ion conductive solid electrolyte such as i 2 O 3 ) may be used.

【0036】また、電解質1、カソード2、アノード
3、および触媒層4のサイズは実施した以外でもよい。
The sizes of the electrolyte 1, the cathode 2, the anode 3, and the catalyst layer 4 may be different from those used.

【0037】また、アノード3は、本実施例ではPtペ
ーストをスクリーン印刷し、形成したが、Pt以外に金
(Au)など導電性のある金属でもよく、また本実施例
のようにアノード3を触媒層4やカソード2より先に形
成すればスクリーン印刷以外にめっき、スパッタ、蒸着
などの方法が使え、電気化学素子を大量に製造するとき
などコストが省け効率的である。また、焼成の温度およ
び時間は実施した以外でもよい。
Further, although the anode 3 was formed by screen-printing a Pt paste in this embodiment, a conductive metal such as gold (Au) may be used in addition to Pt, and the anode 3 may be formed as in this embodiment. If it is formed before the catalyst layer 4 and the cathode 2, methods other than screen printing such as plating, sputtering, and vapor deposition can be used, which is cost-efficient and efficient when manufacturing a large number of electrochemical elements. Further, the firing temperature and time may be other than those used.

【0038】また、触媒層4は、本実施例ではPtにY
Ba2 Cu3 7-X を添加した触媒を用いたが、Pt以
外にAu、Rh、パラジウム(Pd)、イリジウム(I
r)など他の貴金属を用いてもよい。またYBa2 Cu
3 7-X 以外にガドリニウムバリウム銅酸化物(GdB
2 Cu3 7-X )、イットリウムストロンチウム銅酸
化物(YSr2 Cu3 7-X )などLA2 3
7-X (Lは、Y、Bおよび希土類元素から選ばれる少な
くとも1種の元素、Aは、アルカリ土類元素から選ばれ
る少なくとも1種の元素、Mは、遷移元素から選ばれる
少なくとも1種の元素を示し、0≦X≦1である)で表
される他の複合酸化物でもよい。なお、複合酸化物に添
加した貴金属の量は実施した以外でもよい。
Further, the catalyst layer 4 is composed of Pt and Y in this embodiment.
A catalyst containing Ba 2 Cu 3 O 7-X was used, but Au, Rh, palladium (Pd), iridium (I
Other noble metals such as r) may be used. Also YBa 2 Cu
In addition to 3 O 7-X , gadolinium barium copper oxide (GdB
a 2 Cu 3 O 7-X ), yttrium strontium copper oxide (YSr 2 Cu 3 O 7-X ), etc. LA 2 M 3 O
7-X (L is at least one element selected from Y, B and rare earth elements, A is at least one element selected from alkaline earth elements, and M is at least one element selected from transition elements. Other composite oxides, which represent an element and are represented by 0 ≦ X ≦ 1, may be used. The amount of the noble metal added to the composite oxide may be other than that used.

【0039】また、カソード2は、本実施例ではPtペ
ーストを用いて形成したが、Pt以外にAu、Rh、P
d、Irなど他の多孔質な貴金属を用いてもよい。
Further, the cathode 2 is formed by using Pt paste in the present embodiment, but Au, Rh, P other than Pt is used.
Other porous noble metals such as d and Ir may be used.

【0040】次にカソード2およびアノード3に直径
0.1mm×長さ20mmのPtリード線をAuペース
トで固定、大気中700℃で10分間焼成した。なお、
リード線は本実施例ではPtを用いたが、Auなど導電
性のある他の金属でもよい。また、リード線を固定する
ペーストは、Au以外にPtなどの導電性のある他の金
属でもよい。
Next, a Pt lead wire having a diameter of 0.1 mm and a length of 20 mm was fixed on the cathode 2 and the anode 3 with Au paste, and baked in the air at 700 ° C. for 10 minutes. In addition,
Although Pt is used as the lead wire in this embodiment, other conductive metal such as Au may be used. The paste for fixing the lead wire may be other conductive metal such as Pt other than Au.

【0041】以上のようにして得られた電気化学素子は
前処理として予め所定の温度で通電しておくことが好ま
しい。本実施例では、電気化学素子をヒーターで450
℃に加熱し、アノード3−カソード2間にリード線を介
し直流電源を接続し、10%のO2 100ppmのNO
X を含む雰囲気で電流密度が約10mA/cm2 となる
ように10分間電流を流すことにより前処理を行った。
なお、前処理条件は、本実施例以外の温度、雰囲気、電
流密度および通電時間でもよい。
It is preferable that the electrochemical device obtained as described above is previously energized at a predetermined temperature as a pretreatment. In this example, the electrochemical device is heated by a heater.
It was heated to ℃, connected to the DC power supply through the lead wire between the anode 3 and the cathode 2, 10% O 2 100ppm NO
Pretreatment was performed by passing a current for 10 minutes in an atmosphere containing X so that the current density was about 10 mA / cm 2 .
The pretreatment conditions may be temperature, atmosphere, current density and energization time other than those in this embodiment.

【0042】次にこの電気化学素子を用いてO2 共存下
におけるNOX 分解量を測定した。
Next was measured NO X amount of decomposition of O 2 presence by using this electrochemical device.

【0043】電気化学素子をヒーターで約450℃に加
熱し、アノード3−カソード2間にリード線を介し直流
電源を接続し、10%のO2 、70ppmのNOX を含
む被処理ガス中で電流を流し、NOX 計を用いてNOX
分解量を測定した。電流密度とNOX 分解量の関係を図
2に示す。図2に示すように電流密度が約5mA/cm
2 の時約40%のNOX が減少した。ガスクロマトグラ
フィーより化学量論的なN2 が検出されたことからNO
X が電流を流したことによりN2 とO2 に分解されたと
考えられる。すなわちO2 共存下での微量のNOX をも
効率よく分解することができる。
The electrochemical element was heated to about 450 ° C. with a heater, a direct current power source was connected between the anode 3 and the cathode 2 via a lead wire, and in a gas to be treated containing 10% O 2 and 70 ppm NO x. electric current, NO with NO X scale X
The amount of decomposition was measured. FIG. 2 shows the relationship between the current density and the NO X decomposition amount. As shown in FIG. 2, the current density is about 5 mA / cm.
About 40% of the NO X when the 2 is reduced. NO due to stoichiometric N 2 detected by gas chromatography
It is considered that X was decomposed into N 2 and O 2 by passing a current. That is, even a small amount of NO x in the presence of O 2 can be efficiently decomposed.

【0044】(実施例2)第2の実施例としての電気化
学素子は、第1の実施例において触媒層4にLA2 3
7-X で表される複合酸化物を用いた以外は同じであ
る。本実施例では、触媒層4にYBa2 Cu3 7-X
使用した。
(Embodiment 2) In the electrochemical device as the second embodiment, LA 2 M 3 is formed on the catalyst layer 4 in the first embodiment.
The same except that a complex oxide represented by O 7-X was used. In this example, YBa 2 Cu 3 O 7-X was used for the catalyst layer 4.

【0045】この電気化学素子を用いて第1の実施例と
同様にしてO2 共存下におけるNOX 分解量を測定した
ところ電流密度が約5mA/cm2 の時約10%のNO
X が分解され、第1の実施例より分解率は低いがO2
存下で微量のNOX を効率よく分解することができる。
Using this electrochemical device, the amount of NO x decomposed in the coexistence of O 2 was measured in the same manner as in the first embodiment. When the current density was about 5 mA / cm 2 , about 10% NO was obtained.
X is decomposed, and the decomposition rate is lower than that of the first embodiment, but a small amount of NO X can be decomposed efficiently in the coexistence of O 2 .

【0046】(実施例3)第3の実施例である電気化学
素子は、第1の実施例において触媒層4に貴金属にペロ
ブスカイト型の結晶構造を有する複合酸化物を添加した
触媒を用いた以外は同じである。本実施例ではPtに2
0wt%のバリウム白金酸化物(BaPtO3-X )を用
いた。なお、実施した以外にペロブスカイト型結晶構造
を有するランタンストロンチウムコバルト酸化物(La
0.6 Sr0.4 CoO3 )、ランタンコバルト酸化物(L
aCoO3 )など他の複合酸化物でもよい。また、貴金
属に添加した複合酸化物の量は実施した以外でもよい。
(Third Embodiment) The electrochemical device of the third embodiment is the same as the first embodiment except that the catalyst layer 4 uses a catalyst in which a complex oxide having a perovskite type crystal structure is added to a noble metal. Are the same. In this embodiment, Pt is 2
0 wt% barium platinum oxide (BaPtO 3-X ) was used. In addition to the above, lanthanum strontium cobalt oxide (La) having a perovskite type crystal structure was used.
0.6 Sr 0.4 CoO 3 ), lanthanum cobalt oxide (L
Other complex oxides such as aCoO 3 ) may be used. Further, the amount of the composite oxide added to the noble metal may be other than that used.

【0047】以下、第3の実施例の電気化学素子をさら
に具体的に図1を参照しながら説明する。まず、BaP
tO3-X の粉末を調製するため酸化バリウム(BaO)
粉末とPt粉末を混合し、大気中で1000℃、30
分、続いて800℃、45分焼成し、その後自然放冷し
た。このようにして得られたBaPtO3-X の粉末を印
刷できるようふるいにかけ、粒径が50μm以下のもの
をPtペーストに添加量が約20wt%となるように混
合し、粘度を調製し触媒のペーストとした。
Hereinafter, the electrochemical device of the third embodiment will be described more specifically with reference to FIG. First, BaP
Barium oxide (BaO) to prepare powder of tO 3-X
Powder and Pt powder are mixed, and the temperature is 1000 ° C., 30
After that, it was baked at 800 ° C. for 45 minutes, and then naturally cooled. The powder of BaPtO 3-X thus obtained is sieved so that it can be printed, and particles having a particle size of 50 μm or less are mixed in the Pt paste so that the added amount is about 20 wt%. It was a paste.

【0048】なお、BaPtO3-X の調製において、原
料は実施した以外、例えばその他のバリウム(Ba)化
合物およびPt化合物を用いてもよい。また、焼成する
温度時間も実施した以外でもよい。また、Ptペースト
に添加する量も実施した以外でもよい。
In the preparation of BaPtO 3-X , the raw materials other than those used may be used, for example, other barium (Ba) compounds and Pt compounds may be used. Further, the firing temperature and time may be other than the above. Further, the amount added to the Pt paste may be other than the amount used.

【0049】次にY2 3 安定化ZrO2 から成る電解
質1を十分洗浄し、一方の面に先に調製したPtにペロ
ブスカイト型結晶構造を有するBaPtO3-X を添加し
た触媒のペーストをスクリーン印刷し、100℃で乾燥
した後、大気中720℃で10分間焼成し触媒層4を形
成した。次にこの触媒層4の上にPtペーストをスクリ
ーン印刷し、100℃で乾燥し、もう一方の面に同じP
tペーストをスクリーン印刷し、100℃で乾燥した
後、アノード3をカソード2を大気中で720℃で10
分間同時に焼成した。
Next, the electrolyte 1 composed of Y 2 O 3 -stabilized ZrO 2 was thoroughly washed, and a catalyst paste obtained by adding BaPtO 3 -X having a perovskite type crystal structure to Pt prepared on one side was screened. After printing and drying at 100 ° C., the catalyst layer 4 was formed by firing in air at 720 ° C. for 10 minutes. Next, a Pt paste was screen-printed on the catalyst layer 4, dried at 100 ° C., and the same P was formed on the other surface.
After the t paste was screen-printed and dried at 100 ° C., the anode 3 and the cathode 2 were exposed to the atmosphere at 720 ° C. for 10 minutes.
Simultaneous firing for minutes.

【0050】本実施例の製造方法によれば、第1の実施
例と比べ焼成工程が1つ少ないので、作業時間が減り、
コストが安くなるだけでなく、カソードとアノード材料
が同じであるので、同じマスクで連続して印刷ができ手
間が省け、効率的である。
According to the manufacturing method of the present embodiment, the number of firing steps is one less than that of the first embodiment, so that the working time is reduced,
Not only is the cost low, but because the cathode and anode materials are the same, it is possible to print continuously with the same mask, saving labor, and efficient.

【0051】この電気化学素子を用いて第1の実施例と
同様にして500ppmのNO、10%のO2 が含まれ
る被処理ガス中でNOX 分解量を測定したところ、電流
密度が10mA/cm2 の時約20%のNOX が分解
し、O2 共存下でも微量のNOX を効率よく分解するこ
とができる。
Using this electrochemical device, the amount of NO x decomposed was measured in a gas to be treated containing 500 ppm NO and 10% O 2 in the same manner as in the first embodiment, and the current density was 10 mA / When it is cm 2 , about 20% of NO x is decomposed, and even a small amount of NO x can be efficiently decomposed even in the coexistence of O 2 .

【0052】(実施例4)第4の実施例である電気化学
素子は、第1の実施例において触媒層4にペロブスカイ
ト型の結晶構造を用いた以外は同じである。本実施例で
は触媒層4にLa0.6 Sr0.4 CoO3 を用いた。
(Embodiment 4) The electrochemical element of the fourth embodiment is the same as that of the first embodiment except that the catalyst layer 4 has the perovskite type crystal structure. In this example, La 0.6 Sr 0.4 CoO 3 was used for the catalyst layer 4.

【0053】この電気化学素子を用いて第1の実施例と
同様にしてO2 共存下におけるNOX 分解量を測定した
ところ、電流密度が10mA/cm2 の時約5%のNO
X が分解し、O2 共存下でも微量のNOX を従来よりも
効率よく分解することができる。
Using this electrochemical device, the amount of NO X decomposed in the coexistence of O 2 was measured in the same manner as in Example 1, and when the current density was 10 mA / cm 2 , NO of about 5% was obtained.
X decomposes, and a small amount of NO X can be decomposed more efficiently than before even in the coexistence of O 2 .

【0054】(実施例5)第5の実施例の電気化学素子
は図3に断面で示すように、電解質1の一方の面に触媒
層4を形成し、その上に触媒層4より面積の大きいカソ
ード2を積層した以外は第1の実施例と同じである。本
実施例では触媒層4の大きさを縦21mm×横8.5m
m×厚さ約40μm、カソード2の大きさを縦23mm
×横10.5mm×厚さ約20μmとし、触媒層4を覆
うようにカソード2を積層した。第1の実施例において
触媒層4とカソード2の大きさは等しいため図1のよう
にカソード2を触媒層4の上にずれることなく形成する
ことは非常に困難であるが、本実施例のように触媒層4
の面積がカソード2より小さくてもO2 共存下でNOX
を効率よく分解できるので電気化学素子の形成が簡単に
なり、カソードがずれることによりNOX 分解に有効な
面積が減少するといったことがなくなる。
(Embodiment 5) The electrochemical element of the fifth embodiment has a catalyst layer 4 formed on one surface of an electrolyte 1 and having a larger area than that of the catalyst layer 4 as shown in the cross section of FIG. This is the same as the first embodiment except that the large cathode 2 is laminated. In this embodiment, the size of the catalyst layer 4 is 21 mm in length × 8.5 m in width.
m × thickness about 40 μm, the size of the cathode 2 is 23 mm in length
The width of the cathode 2 was 10.5 mm and the thickness was about 20 μm, and the cathode 2 was laminated so as to cover the catalyst layer 4. In the first embodiment, since the catalyst layer 4 and the cathode 2 have the same size, it is very difficult to form the cathode 2 on the catalyst layer 4 without shifting as shown in FIG. As catalyst layer 4
NO X in O 2 presence in the area of less than the cathode 2
Since it can be decomposed efficiently, the formation of the electrochemical element is simplified, and the cathode is not displaced so that the area effective for NO X decomposition is not reduced.

【0055】(実施例6)第6の実施例の電気化学素子
は図4に断面で示すように、電解質1の一方の面に触媒
層4を形成し、その上に触媒層4より面積の小さいカソ
ード2を積層した以外は第1の実施例と同じである。本
実施例では触媒層4の大きさを縦23mm×横10.5
mm×厚さ約40μm、カソード2の大きさを縦21m
m×横8.5mm×厚さ約20μmとし、触媒層4の上
にカソード2を積層した。第1の実施例において触媒層
4とカソード2の大きさは等しく、アノード3とカソー
ド2が同じ材料なので電解質1のどちらの面に触媒層4
が形成されているか判断しにくく、またカソード2とア
ノード3の区別が困難である。本実施例のように触媒層
4の面積をカソード2より大きくすることにより、触媒
層4が目視できるので、カソード2とアノード3を簡単
に区別できる。
(Embodiment 6) In the electrochemical device of the sixth embodiment, as shown in a cross section in FIG. 4, a catalyst layer 4 is formed on one surface of an electrolyte 1 and an area larger than that of the catalyst layer 4 is formed thereon. This is the same as the first embodiment except that the small cathode 2 is laminated. In this embodiment, the size of the catalyst layer 4 is 23 mm in length × 10.5 in width.
mm × thickness about 40 μm, the size of the cathode 2 is 21 m vertically
The cathode 2 was laminated on the catalyst layer 4 with m × 8.5 mm × thickness of about 20 μm. In the first embodiment, the catalyst layer 4 and the cathode 2 have the same size, and since the anode 3 and the cathode 2 are made of the same material, the catalyst layer 4 is formed on either side of the electrolyte 1.
It is difficult to determine whether or not the cathode 2 is formed, and it is difficult to distinguish the cathode 2 and the anode 3. By making the area of the catalyst layer 4 larger than that of the cathode 2 as in the present embodiment, the catalyst layer 4 can be seen, so that the cathode 2 and the anode 3 can be easily distinguished.

【0056】(実施例7)第7の実施例の電気化学素子
は、製造方法以外は第1の実施例と同じである。
(Embodiment 7) The electrochemical element of the seventh embodiment is the same as that of the first embodiment except the manufacturing method.

【0057】本実施例では、電解質を十分洗浄し、一方
の面にアノードを印刷、乾燥し、もう一方の面に触媒層
を印刷、乾燥した後、大気中820℃で10分間焼成し
た。次にこの触媒層の上にカソードを印刷、乾燥した
後、大気中820℃で10分間焼成した。
In this example, the electrolyte was thoroughly washed, the anode was printed and dried on one side, the catalyst layer was printed and dried on the other side, and then baked at 820 ° C. for 10 minutes in the atmosphere. Next, a cathode was printed on this catalyst layer, dried, and then baked in the atmosphere at 820 ° C. for 10 minutes.

【0058】この電気化学素子を第1の実施例と同様に
2 共存下でNOX 分解量を測定したところ第1の実施
例とほぼ同じ結果が得られ、焼成工程が第1の実施例と
比べて工程が1つ少ないので、作業時間が短くなり、コ
ストが安くなる。
When the amount of NO x decomposition of this electrochemical device was measured in the coexistence of O 2 as in the case of the first embodiment, almost the same results as in the first embodiment were obtained, and the firing process was performed in the first embodiment. Compared with, there is one less process, so the work time is shorter and the cost is lower.

【0059】(実施例8)第8の実施例の電気化学素子
は、触媒層にPtに20wt%のYBa2 Cu37-X
を添加した触媒を用い、この触媒層を印刷、乾燥し、大
気中で温度T1 =820℃で10分間焼成し、その後同
じPtペーストを用いアノードおよびカソードを印刷、
乾燥し、触媒層を焼成した温度T1 より低い温度T2
720℃で10分間焼成した。
(Embodiment 8) In the electrochemical device of the eighth embodiment, 20 wt% YBa 2 Cu 3 O 7-X was added to Pt in the catalyst layer.
This catalyst layer was printed using a catalyst added with, dried, and baked in air at a temperature T 1 = 820 ° C. for 10 minutes, after which the same Pt paste was used to print the anode and cathode,
Temperature T 2 lower than the temperature T 1 at which the catalyst layer was dried and calcined
It was baked at 720 ° C. for 10 minutes.

【0060】このようにして得られた電気化学素子およ
び比較として触媒層、カソードおよびアノード共に82
0℃で焼成した第1の実施例の電気化学素子についてO
2 共存下におけるNOX 分解量を測定した。電気化学素
子を450℃に加熱し、500ppmのNO、10%の
2 を含む被処理ガス中でアノード−カソード間に直流
電圧を印加し、NOX 計により、NOX 分解量を測定し
た。電流密度とNOX分解量の関係を図5に示す。図5
において○印が本実施例、×印が第1の実施例を示す。
図5のように第1の実施例の電気化学素子に比べて第9
の実施例の電気化学素子の方がNOX 分解量が多い。す
なわち上記したように触媒層を焼成した温度より低い温
度でカソードおよびアノードを焼成する製造方法によ
り、カソードおよび触媒層の活性が向上すると思われ、
2 共存下で微量のNOX をさらに効率よく分解するこ
とができる。
The electrochemical element thus obtained and, for comparison, both the catalyst layer, the cathode and the anode were 82
Regarding the electrochemical device of the first embodiment baked at 0 ° C. O
The amount of NO X decomposition under the coexistence of 2 was measured. The electrochemical device was heated to 450 ° C., a direct current voltage was applied between the anode and the cathode in a gas to be treated containing 500 ppm NO and 10% O 2 , and the NO X decomposition amount was measured by a NO X meter. FIG. 5 shows the relationship between the current density and the amount of NO X decomposition. FIG.
In the figure, a circle indicates the present embodiment, and a cross indicates the first embodiment.
As compared with the electrochemical device of the first embodiment, as shown in FIG.
The electrochemical device of this example has a larger amount of NO X decomposition. That is, as described above, the production method of firing the cathode and the anode at a temperature lower than the temperature at which the catalyst layer is fired seems to improve the activity of the cathode and the catalyst layer,
A small amount of NO x can be decomposed more efficiently in the coexistence of O 2 .

【0061】[0061]

【発明の効果】請求項1〜4の発明の電気化学素子によ
れば、電解質とカソードの間に挟まれた貴金属に備えた
触媒層がLA2 3 7-X (Lは、Y、Biおよび希土
類元素から選ばれる少なくとも1種の元素、Aは、アル
カリ土類元素から選ばれる少なくとも1種の元素、M
は、遷移元素から選ばれる少なくとも1種の元素を示
し、0≦X≦1である)で表される複合酸化物を添加し
た触媒層、あるいはLA2 3 7-X 、あるいは貴金属
にペロ ブスカイト型複合酸化物を添加した触媒層、ま
たあるいはペロブスカイト型複合 酸化物からなるもの
であることにより、O2 共存下でしかも微量のNOX
もこれを効率よく分解できる。
According to the electrochemical device of the present invention, the catalyst layer provided on the noble metal sandwiched between the electrolyte and the cathode is LA 2 M 3 O 7-X (L is Y, At least one element selected from Bi and rare earth elements, A is at least one element selected from alkaline earth elements, M
Represents at least one element selected from the transition elements, and 0 ≦ X ≦ 1) is added to the catalyst layer, LA 2 M 3 O 7-X , or a noble metal with By comprising the catalyst layer to which the buskite-type composite oxide is added, or the perovskite-type composite oxide, the catalyst layer can be efficiently decomposed in the presence of O 2 and even with a small amount of NO x .

【0062】請求項5の発明の電気化学素子は、請求項
1〜4の発明のいずれか1つにおいてさらに、触媒層の
面積がカソードより小さいので、触媒層の上にカソード
を積層するときにカソードがずれて触媒層がはみ出しN
X の分解に有効な面積が減少するといったことがなく
なる。
According to the electrochemical element of the invention of claim 5, the area of the catalyst layer is smaller than that of the cathode in any one of the inventions of claims 1 to 4, and therefore when the cathode is laminated on the catalyst layer. The cathode is displaced and the catalyst layer protrudes N
Thereby preventing such an effective area in the degradation of O X decreases.

【0063】請求項6の発明の電気化学素子は、請求項
1〜4の発明のいずれか1つにおいてさらに、触媒層の
面積がカソードより大きいので、触媒層が目視でき、カ
ソードとアノードの材料が同じでも簡単に区別できる。
The electrochemical element of the invention of claim 6 is the electrochemical element of any one of claims 1 to 4, wherein the area of the catalyst layer is larger than that of the cathode. The same can be easily distinguished.

【0064】請求項7の発明の電気化学素子によれば、
請求項1〜6の発明においてさらに、電解値が酸素イオ
ン伝導性固体であることによりカソード側に吸着され分
解されたイオン化した酸素をカソードからアノード側に
移行して電子を放出させて再変O2 とし離脱させるの
で、NOX の分解をさらに促進することができる。
According to the electrochemical element of the invention of claim 7,
Further, in the inventions of claims 1 to 6, the ionized oxygen adsorbed on the cathode side and decomposed due to the fact that the electrolysis value is an oxygen ion conductive solid is transferred from the cathode to the anode side to emit electrons and re-transform O Since it is released as 2 , the decomposition of NO X can be further promoted.

【0065】請求項8の発明の電気化学素子によれば、
請求項1〜7の発明においてさらに、カソードが多孔質
な貴金属であることにより、吸着し分解した酸素のイオ
ン化によるアノード側への移行を容易にするので、NO
X の分解をさらに促進することができる。
According to the electrochemical element of the invention of claim 8,
Further, in the inventions of claims 1 to 7, since the cathode is a porous noble metal, it facilitates the transfer of the adsorbed and decomposed oxygen to the anode side by ionization.
The decomposition of X can be further promoted.

【0066】請求項9の発明の電気化学素子の製造方法
によれば、アノードを形成した後、触媒層およびカソー
ドを形成するので、アノードをめっき、スパッタ、蒸着
などの方法により形成でき、電気化学素子を大量に製造
する場合など、コストが省けて効率よく電気化学素子を
製造できる。
According to the method of manufacturing an electrochemical element of the ninth aspect of the present invention, since the catalyst layer and the cathode are formed after forming the anode, the anode can be formed by a method such as plating, sputtering or vapor deposition. When manufacturing a large number of devices, the electrochemical device can be manufactured efficiently with low cost.

【0067】請求項10の発明の電気化学素子の製造方
法によれば、アノードと触媒層を同時に焼成するので、
焼成工程が減り、作業時間やコストが省けて効率よく電
気化学素子を製造できる。
According to the method of manufacturing an electrochemical element of the tenth aspect of the invention, since the anode and the catalyst layer are simultaneously fired,
The number of firing steps is reduced, working time and cost can be saved, and an electrochemical element can be efficiently manufactured.

【0068】請求項11の発明の電気化学素子の製造方
法によれば、触媒層を形成した後、アノードとカソード
を同じ材料で印刷、乾燥し、同時に焼成するので、作業
時間やコストが省けて効率よく電気化学素子を製造でき
る。
According to the eleventh aspect of the method for producing an electrochemical element of the present invention, after forming the catalyst layer, the anode and the cathode are printed with the same material, dried, and fired at the same time, which saves working time and cost. An electrochemical device can be manufactured efficiently.

【0069】請求項12の発明の電気化学素子の製造方
法によれば、カソードおよびアノードを触媒層より低い
温度で焼成するので、カソードおよび触媒層の触媒活性
が向上し、O2 共存下で微量のNOX をより効率よく分
解できる。
According to the method for producing an electrochemical element of the twelfth aspect of the present invention, since the cathode and the anode are fired at a temperature lower than that of the catalyst layer, the catalytic activity of the cathode and the catalyst layer is improved, and a trace amount is present in the presence of O 2. NO x can be decomposed more efficiently.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明に係る電気化学素子の1つの実施の形態
における第1の実施例を示す断面図である。
FIG. 1 is a sectional view showing a first example of one embodiment of an electrochemical device according to the present invention.

【図2】本発明の第1の実施例のNOx分解量の電流密
度特性図である。
FIG. 2 is a current density characteristic diagram of NOx decomposition amount according to the first embodiment of the present invention.

【図3】本発明の第5の実施例の電気化学素子の断面図
である。
FIG. 3 is a sectional view of an electrochemical device according to a fifth embodiment of the present invention.

【図4】本発明の第6の実施例の電気化学素子の断面図
である。
FIG. 4 is a sectional view of an electrochemical device according to a sixth embodiment of the present invention.

【図5】本発明の第9の実施例のNOX 分解量の電流密
度特性図である。
FIG. 5 is a current density characteristic diagram of NO X decomposition amount according to a ninth embodiment of the present invention.

【図6】従来の電気化学素子の断面図である。FIG. 6 is a cross-sectional view of a conventional electrochemical device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 電解質 2 カソード 3 アノード 4 触媒層 1 Electrolyte 2 Cathode 3 Anode 4 Catalyst Layer

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 黄地 謙三 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 福田 明雄 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (72) Inventor Kenzo Ochi 1006 Kadoma, Kadoma City, Osaka Prefecture Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. (72) Akio Fukuda 1006 Kadoma, Kadoma City, Osaka Matsushita Electric Industrial Co., Ltd.

Claims (12)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 電解質と、この電解質に対向して設けら
れた多孔質なカソードとアノードと、これら電解質およ
びカソードの間に挟まれた貴金属にLA2 3
7-X (Lは、Y、Biおよび希土類元素から選ばれる少
なくとも1種の元素、Aは、アルカリ土類元素から選ば
れる少なくとも1種の元素、Mは、遷移元素から選ばれ
る少なくとも1種の元素を示し、0≦X≦1である)で
表される複合酸化物を添加した多孔質な触媒層とを備え
たことを特徴とする電気化学素子。
1. An electrolyte, a porous cathode and an anode provided so as to face the electrolyte, and a noble metal sandwiched between the electrolyte and the cathode with LA 2 M 3 O.
7-X (L is at least one element selected from Y, Bi and rare earth elements, A is at least one element selected from alkaline earth elements, and M is at least one element selected from transition elements. And a porous catalyst layer to which a complex oxide represented by the formula 0 ≦ X ≦ 1 is added.
【請求項2】 電解質と、この電解質に対向して設けら
れた多孔質なカソードとアノードと、これら電解質およ
びカソードの間に挟まれたLA2 3 7-X(Lは、
Y、Biおよび希土類元素から選ばれる少なくとも1種
の元素、Aは、アルカリ土類から選ばれる少なくとも1
種の元素、Mは、遷移元素から選ばれる少なくとも1種
の元素を示し、0≦X≦1である)で表される複合酸化
物からなる多孔質な触媒層とを備えたことを特徴とする
電気化学素子。
2. An electrolyte, a porous cathode and an anode provided so as to face the electrolyte, and LA 2 M 3 O 7-X (L is sandwiched between the electrolyte and the cathode).
At least one element selected from Y, Bi and rare earth elements, A is at least 1 selected from alkaline earth
The element M represents at least one element selected from transition elements, and 0 ≦ X ≦ 1), and a porous catalyst layer made of a composite oxide. An electrochemical device that does.
【請求項3】 電解質と、この電解質に対向して設けら
れた多孔質なカソードとアノードと、これら電解質およ
びカソードの間に挟まれた貴金属にペロブスカイト型結
晶構造を有する複合酸化物を添加した多孔質な触媒層と
を備えたことを特徴とする電気化学素子。
3. An electrolyte, a porous cathode and an anode provided so as to face the electrolyte, a noble metal sandwiched between the electrolyte and the cathode, and a porous oxide obtained by adding a complex oxide having a perovskite type crystal structure. An electrochemical device comprising a high quality catalyst layer.
【請求項4】 電解質と、この電解質に対向して設けら
れた多孔質なカソードとアノードと、これら電解質およ
びカソードの間に挟まれたペロブスカイト型結晶構造を
有する複合酸化物からなる多孔質な触媒層とを備えたこ
とを特徴とする電気化学素子。
4. A porous catalyst comprising an electrolyte, a porous cathode and an anode provided facing the electrolyte, and a composite oxide having a perovskite type crystal structure sandwiched between the electrolyte and the cathode. An electrochemical device comprising a layer.
【請求項5】 触媒層はカソードより面積の小さい請求
項1〜4のいずれか一項に記載の電気化学素子。
5. The electrochemical device according to claim 1, wherein the catalyst layer has a smaller area than the cathode.
【請求項6】 触媒層がカソードより面積の大きい請求
項1〜4のいずれか一項に記載の電気化学素子。
6. The electrochemical device according to claim 1, wherein the catalyst layer has a larger area than the cathode.
【請求項7】 電解質は、酸素イオン伝導性固体電解質
である請求項1〜6のいずれか一項に記載の電気化学素
子。
7. The electrochemical element according to claim 1, wherein the electrolyte is an oxygen ion conductive solid electrolyte.
【請求項8】 カソードは、多孔質な貴金属である請求
項1〜7のいずれか一項に記載の電気化学素子。
8. The electrochemical device according to claim 1, wherein the cathode is a porous precious metal.
【請求項9】 電解質の一方の面にアノードを形成した
後、もう一方の面に多孔質な触媒層を印刷、乾燥、焼成
し、前記触媒層の上に多孔質なカソードを印刷、乾燥、
焼成する電気化学素子の製造方法。
9. After forming an anode on one surface of the electrolyte, printing, drying and firing a porous catalyst layer on the other surface, printing and drying a porous cathode on the catalyst layer,
A method of manufacturing an electrochemical device for firing.
【請求項10】 電解質の一方の面にアノードを印刷、
乾燥し、次にもう一方の面に多孔質な触媒層を印刷、乾
燥し、前記アノードと前記触媒層を同時に焼成した後、
前記触媒層の上に多孔質なカソードを印刷、乾燥、焼成
する電気化学素子の製造方法。
10. Printing an anode on one side of the electrolyte,
After drying, then printing and drying a porous catalyst layer on the other side, and simultaneously firing the anode and the catalyst layer,
A method of manufacturing an electrochemical device, comprising printing, drying and firing a porous cathode on the catalyst layer.
【請求項11】 電解質の一方の面に多孔質な触媒層を
印刷、乾燥、焼成した後、前記触媒層の上に多孔質なカ
ソードを印刷、乾燥し、次にもう一方の面に前記カソー
ドと同じ材料でアノードを印刷、乾燥し、前記カソード
と前記アノードを同時に焼成する電気化学素子の製造方
法。
11. A porous catalyst layer is printed, dried and fired on one surface of the electrolyte, a porous cathode is printed and dried on the catalyst layer, and then the cathode is formed on the other surface. A method for manufacturing an electrochemical device, in which an anode is printed with the same material as in 1. above, dried, and the cathode and the anode are simultaneously fired.
【請求項12】 電解質の一方の面に多孔質な触媒層を
印刷、乾燥、温度T1 で焼成した後、前記触媒層の上に
多孔質なカソードを印刷、乾燥し、次にもう一方の面に
アノードを印刷、乾燥し、前記カソードと前記アノード
を同時に温度T2 (T2 ≦T1 )で焼成する電気化学素
子の製造方法。
12. A porous catalyst layer is printed on one surface of the electrolyte, dried, and calcined at a temperature of T 1 , and then a porous cathode is printed on the catalyst layer, dried, and then the other catalyst layer is printed. A method for producing an electrochemical element, comprising printing an anode on a surface, drying the anode, and simultaneously firing the cathode and the anode at a temperature T 2 (T 2 ≤T 1 ).
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