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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2023135460
(43)【公開日】2023-09-28
(54)【発明の名称】電気化学セル
(51)【国際特許分類】
C25B 9/23 20210101AFI20230921BHJP
H01M 8/1226 20160101ALI20230921BHJP
C25B 13/04 20210101ALI20230921BHJP
C25B 13/02 20060101ALI20230921BHJP
C25B 13/05 20210101ALI20230921BHJP
C25B 13/07 20210101ALI20230921BHJP
C25B 1/042 20210101ALI20230921BHJP
C25B 1/23 20210101ALI20230921BHJP
H01M 8/12 20160101ALN20230921BHJP
【ＦＩ】
C25B9/23
H01M8/1226
C25B13/04 302
C25B13/02 302
C25B13/05
C25B13/07
C25B1/042
C25B1/23
H01M8/12 101
【審査請求】有
【請求項の数】7
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022040697
(22)【出願日】2022-03-15
(11)【特許番号】
(45)【特許公報発行日】2023-05-24
(71)【出願人】
【識別番号】000004064
【氏名又は名称】日本碍子株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110000202
【氏名又は名称】弁理士法人新樹グローバル・アイピー
(72)【発明者】
【氏名】白鳥 敬司
(72)【発明者】
【氏名】中村 俊之
(72)【発明者】
【氏名】寺澤 玄太
(72)【発明者】
【氏名】大森 誠
【テーマコード（参考）】
4K021
5H126
【Ｆターム（参考）】
4K021AA01
4K021BA02
4K021CA15
4K021DB49
4K021DB50
4K021DB53
5H126AA15
5H126BB06
5H126GG08
5H126GG11
(57)【要約】
【課題】電極層のクロム被毒による劣化を抑制する。
【解決手段】電気化学セルは、金属板４と、セル本体部１０と、コート層６とを備える。金属板４は、クロムを含む合金材料によって構成される。金属板４は、第１主面４１、第２主面４２、及び貫通孔４３を有する。セル本体部１０は、第１電極層５、第２電極層９、及び電解質層７を有する。第１電極層５は、金属板４の第１主面４１上に配置される。電解質層７は、第１電極層５と第２電極層９との間に配置される。コート層６は、貫通孔４３の内壁面上において第１電極層５と間隔をあけて配置される。
【選択図】図１
【解決手段】電気化学セルは、金属板４と、セル本体部１０と、コート層６とを備える。金属板４は、クロムを含む合金材料によって構成される。金属板４は、第１主面４１、第２主面４２、及び貫通孔４３を有する。セル本体部１０は、第１電極層５、第２電極層９、及び電解質層７を有する。第１電極層５は、金属板４の第１主面４１上に配置される。電解質層７は、第１電極層５と第２電極層９との間に配置される。コート層６は、貫通孔４３の内壁面上において第１電極層５と間隔をあけて配置される。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
クロムを含む合金材料によって構成され、第１主面、第２主面、及び貫通孔を有する金属板と、
前記第１主面上に配置される第１電極層、第２電極層、及び前記第１電極層と前記第２電極層との間に配置される電解質層、を有するセル本体部と、
前記貫通孔の内壁面上において前記第１電極層と間隔をあけて配置されるコート層と、
を備える、電気化学セル。
前記第１主面上に配置される第１電極層、第２電極層、及び前記第１電極層と前記第２電極層との間に配置される電解質層、を有するセル本体部と、
前記貫通孔の内壁面上において前記第１電極層と間隔をあけて配置されるコート層と、
を備える、電気化学セル。
【請求項2】
前記コート層は、前記貫通孔の内壁面と前記第２主面とによって構成される角部のみを覆うように配置される、
請求項１に記載の電気化学セル。
請求項１に記載の電気化学セル。
【請求項3】
前記コート層は、環状である、
請求項１又は２に記載の電気化学セル。
請求項１又は２に記載の電気化学セル。
【請求項4】
前記コート層は、前記金属板よりもクロム含有率が低い、
請求項１から３のいずれかに記載の電気化学セル。
請求項１から３のいずれかに記載の電気化学セル。
【請求項5】
前記金属板は、前記貫通孔の内壁面を覆う酸化皮膜を有し、
前記コート層は、前記酸化皮膜よりもクロム含有率が低い、
請求項１から４のいずれかに記載の電気化学セル。
前記コート層は、前記酸化皮膜よりもクロム含有率が低い、
請求項１から４のいずれかに記載の電気化学セル。
【請求項6】
前記コート層は、セラミックスによって構成される、
請求項１から５のいずれかに記載の電気化学セル。
請求項１から５のいずれかに記載の電気化学セル。
【請求項7】
前記コート層は、金属によって構成される、
請求項１から５のいずれかに記載の電気化学セル。
請求項１から５のいずれかに記載の電気化学セル。
【請求項8】
前記コート層は、鉄を含む、
請求項１から７のいずれかに記載の電気化学セル。
請求項１から７のいずれかに記載の電気化学セル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、電気化学セルに関する。
【背景技術】
【0002】
電解セル又は燃料電池などの電気化学セルにおいて、金属板によってセル本体部を支持する構造が知られている。例えば、特許文献１に開示された電気化学セルは、金属板上に、電極層、電解質層、及び対極電極層がこの順で積層されている。金属板は、電極層へ気体を供給するために、貫通孔を有している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】国際公開第２０１８／１８１９２６号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
金属板は一般的にクロムを含む材料によって構成されている。このため、気体が流れる貫通孔内においてクロムが蒸発して電極層へ供給され、電極層がクロム被毒によって劣化してしまうおそれがあるという問題がある。
【0005】
そこで、本発明の課題は、電極層のクロム被毒による劣化を抑制することにある。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本発明のある側面に係る電気化学セルは、金属板と、セル本体部と、コート層とを備える。金属板は、クロムを含む合金材料によって構成される。金属板は、第１主面、第２主面、及び貫通孔を有する。セル本体部は、第１電極層、第２電極層、及び電解質層を有する。第１電極層は、金属板の第１主面上に配置される。電解質層は、第１電極層と第２電極層との間に配置される。コート層は、貫通孔の内壁面上において第１電極層と間隔をあけて配置される。
【0007】
この構成によれば、コート層が貫通孔の内壁面上に形成されているため、コート層が形成されている内壁面からのクロム蒸発を抑制することができる。この結果、第１電極層のクロム被毒による劣化を抑制することができる。なお、コート層が貫通孔の内壁面全体に形成されていると、コート層が第１電極層と接触し、その接触部分において反応相が形成されるおそれがある。これに対して、本発明の電気化学セルでは、コート層は第１電極層と間隔をあけて配置されており、第１電極層と接触していないため、反応相が形成されることを防ぐことができる。
【0008】
好ましくは、コート層は、貫通孔の内壁面と第２主面とによって構成される角部のみを覆うように配置される。この構成によれば、クロムの蒸発源となりやすい第２主面側の角部にコート層が形成されているため、第１電極層のクロム被毒による劣化を効率的に抑制することができる。また、コート層は第２主面側の角部以外には形成されていないため、第１電極層が貫通孔内に入り込んでいるような形態においても、コート層と第１電極層との接触を防ぐことができる。
【0009】
好ましくは、コート層は、環状である。
【0010】
好ましくは、コート層は、金属板よりもクロム含有率が低い。
【0011】
好ましくは、金属板は、貫通孔の内壁面を覆う酸化皮膜を有する。コート層は、酸化皮膜よりもクロム含有率が低い。
【0012】
好ましくは、コート層は、セラミックスによって構成される。
【0013】
好ましくは、コート層は、金属によって構成される。
【0014】
好ましくは、コート層は、鉄を含む。
【発明の効果】
【0015】
本発明によれば、電極層のクロム被毒による劣化を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【0016】
【図1】電解セルを示す断面図。
【図2】金属板の平面図。
【図3】電解セルの詳細を示す拡大断面図。
【図4】金属板の拡大底面図。
【図5】変形例に係る電解セルを示す断面図。
【図6】変形例に係る電解セルの詳細を示す拡大断面図。
【図7】変形例に係る電解セルの詳細を示す拡大断面図。
【図8】変形例に係る電解セルの詳細を示す拡大断面図。
【図9】変形例に係る電解セルの詳細を示す拡大断面図。
【発明を実施するための形態】
【0017】
以下、本実施形態に係る電解セル（電気化学セルの一例）について図面を参照しつつ説明する。なお、本実施形態では、電解セルの一例として固体酸化物形電解セル（ＳＯＥＣ）を用いて説明する。図１は電解セルを示す断面図である。以下の説明では、固体酸化物形電解セルを「セル」と略称することもある。
【0018】
図１に示すように、セル１は、セル本体部１０と、金属板４と、コート層６と、を備える。また、セル１は、流路部材３をさらに備えている。
【0019】
［流路部材３］
流路部材３は、金属板４に接合される。流路部材３は、流路３１を有する。流路３１は、流路部材３の金属板４と対向する面に形成されている。本実施形態では、流路部材３の上面に流路３１が形成されている。流路３１は、金属板４に向かって開口している。流路３１は、図示しないマニホールドなどに繋がる。本実施形態では、流路３１に原料ガスが供給される。
流路部材３は、金属板４に接合される。流路部材３は、流路３１を有する。流路３１は、流路部材３の金属板４と対向する面に形成されている。本実施形態では、流路部材３の上面に流路３１が形成されている。流路３１は、金属板４に向かって開口している。流路３１は、図示しないマニホールドなどに繋がる。本実施形態では、流路３１に原料ガスが供給される。
【0020】
流路部材３は、例えば、合金材料によって構成することができる。流路部材３は、金属板４と同様の材料によって形成されていてもよい。
【0021】
流路部材３は、枠体３２及びインターコネクタ３３を有する。枠体３２は、流路３１の側方を取り囲む環状部材である。枠体３２は、金属板４に接合される。インターコネクタ３３は、電解セル１を外部電源又は他の電解セルと電気的に直列に接続する板状部材である。インターコネクタ３３は、枠体３２に接合される。
【0022】
本実施形態に係る流路部材３では、枠体３２及びインターコネクタ３３が別部材となっているが、枠体３２及びインターコネクタ３３は１つの部材によって構成されていてもよい。
【0023】
［金属板４］
金属板４は、セル本体部１０を支持する。本実施形態において、金属板４は、板状に形成されている。金属板４は、平板状であってもよいし、曲板状であってもよい。金属板４は、セル１の強度を保つことができればよく、その厚みは特に制限されないが、例えば０．１ｍｍ以上２．０ｍｍ以下とすることができる。
金属板４は、セル本体部１０を支持する。本実施形態において、金属板４は、板状に形成されている。金属板４は、平板状であってもよいし、曲板状であってもよい。金属板４は、セル１の強度を保つことができればよく、その厚みは特に制限されないが、例えば０．１ｍｍ以上２．０ｍｍ以下とすることができる。
【0024】
金属板４は、第１主面４１、第２主面４２、及び複数の貫通孔４３を有している。金属板４の第１主面４１は、セル本体部１０を支持している。金属板４の第２主面４２は、流路３１と対向している。なお、本実施形態では、金属板４の上面が第１主面４１であり、金属板４の下面が第２主面４２である。金属板４の第２主面４２に流路部材３の枠体３２が接続されている。
【0025】
図２に示すように、金属板４は、平面視において矩形状である。なお、金属板４は、円形状など他の形状であってもよい。複数の貫通孔４３は、金属板４の長手方向及び短手方向に沿って配列している。複数の貫通孔４３は、金属板４のうち後述する水素極層５が接合する領域に形成されている。
【0026】
貫通孔４３は、第１主面４１に開口している。また、貫通孔４３は、第２主面４２にも開口している。すなわち、貫通孔４３は、金属板４の第１主面４１から第２主面４２へと金属板４の厚さ方向に延びている。貫通孔４３は、金属板４を厚さ方向に貫通している。貫通孔４３は、流路部材３の流路３１と連通している。流路３１を流れる原料ガスは、貫通孔４３を介して、水素極層５に供給される。
【0027】
貫通孔４３は、平面視において略円形状である。平面視における貫通孔４３の面積は、例えば、０．００００５ｍｍ２以上１ｍｍ２以下とすることができる。また、貫通孔４３の直径は、例えば、１０μｍ以上１０００μｍ以下とすることができる。なお、貫通孔４３は、平面視において矩形状であってもよい。また、貫通孔４３の高さは、水素極層５の厚さよりもよりも大きい。貫通孔４３の高さは、例えば、１００μｍ以上２０００μｍ以下とすることができる。なお、貫通孔４３の高さとは、図１の上下方向の寸法を意味する。
【0028】
貫通孔４３は、機械加工（例えば、パンチング加工）、レーザー加工、或いは、化学加工（例えば、エッチング加工）などによって形成することができる。金属板４は、ガス透過性を持たせるために、多孔質金属を用いることもできる。
【0029】
金属板４は、Ｃｒ（クロム）を含有する合金材料によって構成される。このような金属材料としては、Ｆｅ－Ｃｒ系合金鋼（ステンレス鋼など）やＮｉ－Ｃｒ系合金鋼などを用いることができる。金属板４におけるＣｒの含有率は特に制限されないが、４質量％以上３０質量％以下とすることができる。
【0030】
金属板４は、Ｔｉ（チタン）やＺｒ（ジルコニウム）を含有していてもよい。金属板４におけるＴｉの含有率は特に制限されないが、０．０１ｍｏｌ％以上１．０ｍｏｌ％以下とすることができる。金属板４におけるＺｒの含有率は特に制限されないが、０．０１ｍｏｌ％以上０．４ｍｏｌ％以下とすることができる。金属板４は、ＴｉをＴｉＯ２（チタニア）として含有していてもよいし、ＺｒをＺｒＯ２（ジルコニア）として含有していてもよい。
【0031】
金属板４は、表面に酸化皮膜を有していてもよい。具体的には、金属板４は、表面に酸化クロム膜を有していてもよい。酸化皮膜は、金属板４の表面のうち少なくとも一部を覆う。酸化皮膜は、金属板４の表面のうち少なくとも一部を覆っていればよいが、表面の略全面を覆っていてもよい。また、酸化皮膜は、貫通孔４３の内壁面を覆っていてもよい。酸化皮膜の厚みは特に制限されないが、例えば０．１μｍ以上２０μｍ以下とすることができる。
【0032】
［セル本体部１０］
図１に示すように、セル本体部１０は、金属板４の第１主面４１上に配置されている。セル本体部１０は、水素極層５（カソード）、電解質層７、反応防止層８、及び酸素極層９（アノード）を有する。水素極層５、電解質層７、反応防止層８、及び酸素極層９は、この順で金属板４側から積層されている。なお、セル本体部１０は、反応防止層８を有していなくてもよい。また、水素極層５は、本発明の第１電極層の一例であり、酸素極層９は、本発明の第２電極層の一例である。
図１に示すように、セル本体部１０は、金属板４の第１主面４１上に配置されている。セル本体部１０は、水素極層５（カソード）、電解質層７、反応防止層８、及び酸素極層９（アノード）を有する。水素極層５、電解質層７、反応防止層８、及び酸素極層９は、この順で金属板４側から積層されている。なお、セル本体部１０は、反応防止層８を有していなくてもよい。また、水素極層５は、本発明の第１電極層の一例であり、酸素極層９は、本発明の第２電極層の一例である。
【0033】
［水素極層５］
水素極層５は、金属板４によって支持される。詳細には、水素極層５は、金属板４の第１主面４１上に配置される。水素極層５の厚さｔは、例えば、１μｍ以上１００μｍ以下とすることができる。水素極層５は、金属板４よりも薄い。図２に示すように、水素極層５は、金属板４のうち複数の貫通孔４３が設けられた領域を覆うように設けられる。
水素極層５は、金属板４によって支持される。詳細には、水素極層５は、金属板４の第１主面４１上に配置される。水素極層５の厚さｔは、例えば、１μｍ以上１００μｍ以下とすることができる。水素極層５は、金属板４よりも薄い。図２に示すように、水素極層５は、金属板４のうち複数の貫通孔４３が設けられた領域を覆うように設けられる。
【0034】
水素極層５は、多孔質であることが好ましい。水素極層５の気孔率は特に制限されないが、例えば２０％以上７０％以下とすることができる。
【0035】
水素極層５は、電子伝導性を有する多孔質材料によって構成される。水素極層５は、酸化物イオン伝導性を有していてよい。水素極層５は、例えば、８ｍｏｌ％イットリア安定化ジルコニア（８ＹＳＺ）、カルシア安定化ジルコニア（ＣＳＺ）、スカンジア安定化ジルコニア（ＳｃＳＺ）、ガドリニウムドープセリア（ＧＤＣ）、サマリウムドープセリア（ＳＤＣ）、（Ｌａ，Ｓｒ）（Ｃｒ，Ｍｎ）Ｏ３、（Ｌａ，Ｓｒ）ＴｉＯ３、Ｓｒ２（Ｆｅ,Ｍｏ）２Ｏ６、（Ｌａ，Ｓｒ）ＶＯ３、（Ｌａ，Ｓｒ）ＦｅＯ３、及びこれらのうち２つ以上を組み合わせた混合材料、或いは、これらのうち１以上とＮｉＯとの複合物によって構成することができる。
【0036】
水素極層５の形成方法は特に制限されず、焼成法、スプレーコーティング法、ＰＶＤ法、ＣＶＤ法などにより形成することができる。
【0037】
水素極層５には、貫通孔４３を介して、原料ガスが供給される。原料ガスは、ＣＯ２及びＨ２Ｏを含む。水素極層５は、下記（１）式に示す共電解の電気化学反応に従って、原料ガスから、Ｈ２、ＣＯ、及びＯ２－を生成する。
・水素極層５：ＣＯ２＋Ｈ２Ｏ＋４ｅ－→ＣＯ＋Ｈ２＋２Ｏ２－・・・（１）
・水素極層５：ＣＯ２＋Ｈ２Ｏ＋４ｅ－→ＣＯ＋Ｈ２＋２Ｏ２－・・・（１）
【0038】
［電解質層７］
図１に示すように、電解質層７は、水素極層５と酸素極層９との間に配置される。本実施形態では、セル本体部１０が反応防止層８を有しているため、電解質層７は、水素極層５と反応防止層８との間に配置されている。電解質層７の厚さは特に制限されないが、例えば３μｍ以上５０μｍ以下とすることができる。
図１に示すように、電解質層７は、水素極層５と酸素極層９との間に配置される。本実施形態では、セル本体部１０が反応防止層８を有しているため、電解質層７は、水素極層５と反応防止層８との間に配置されている。電解質層７の厚さは特に制限されないが、例えば３μｍ以上５０μｍ以下とすることができる。
【0039】
本実施形態において、電解質層７は、水素極層５全体を覆うように配置されている。電解質層７の外周部は、金属板４の第１主面４１に接合されている。これにより、水素極層５側と酸素極層９側との間の気密性を確保できるため、金属板４と電解質層７との間を別途封止する必要がない。
【0040】
電解質層７は、水素極層５において生成されたＯ２－を酸素極層９に伝達させる。電解質層７は、酸化物イオン伝導性を有する。電解質層７は、緻密質材料によって構成される。電解質層７の気孔率は、０％以上７％以下程度である。電解質層７は、イオン伝導性を有し且つ電子伝導性を有さない緻密な材料から構成される焼成体である。電解質層７は、例えば、８ＹＳＺ、ＧＤＣ、ＳｃＳＺ、ＳＤＣ、ＬＳＧＭ（ランタンガレート）などによって構成することができる。
【0041】
電解質層７の形成方法は特に制限されず、焼成法、スプレーコーティング法、ＰＶＤ法、ＣＶＤ法などにより形成することができる。
【0042】
［反応防止層８］
反応防止層８は、電解質層７上に配置される。反応防止層８は、電解質層７と酸素極層９との間に配置される。反応防止層８の厚さは特に制限されないが、例えば３μｍ以上５０μｍ以下とすることができる。反応防止層８は、酸素極層９の構成材料と電解質層７の構成材料とが反応して電気抵抗の大きい反応層が形成されることを抑制する。
反応防止層８は、電解質層７上に配置される。反応防止層８は、電解質層７と酸素極層９との間に配置される。反応防止層８の厚さは特に制限されないが、例えば３μｍ以上５０μｍ以下とすることができる。反応防止層８は、酸素極層９の構成材料と電解質層７の構成材料とが反応して電気抵抗の大きい反応層が形成されることを抑制する。
【0043】
反応防止層８は、酸化物イオン伝導性を有する材料によって構成される。反応防止層８は、ＧＤＣ、ＳＤＣなどのセリア系材料によって構成することができる。反応防止層８の気孔率は特に制限されないが、例えば０％以上５０％以下とすることができる。反応防止層８の形成方法は特に制限されず、焼成法、スプレーコーティング法、ＰＶＤ法、ＣＶＤ法などにより形成することができる。
【0044】
［酸素極層９］
酸素極層９は、電解質層７を基準として、水素極層５の反対側に配置される。本実施形態では、セル１が反応防止層８を有しているため、酸素極層９は、反応防止層８上に配置される。
酸素極層９は、電解質層７を基準として、水素極層５の反対側に配置される。本実施形態では、セル１が反応防止層８を有しているため、酸素極層９は、反応防止層８上に配置される。
【0045】
酸素極層９は、多孔質であることが好ましい。酸素極層９の気孔率は特に制限されないが、例えば２０％以上７０％以下とすることができる。酸素極層９の厚さは特に制限されないが、例えば１０μｍ以上１００μｍ以下とすることができる。
【0046】
酸素極層９は、酸化物イオン伝導性及び電子伝導性を有する多孔質材料によって構成される。酸素極層９は、例えば（Ｌａ，Ｓｒ）（Ｃｏ，Ｆｅ）Ｏ３、（Ｌａ，Ｓｒ）ＦｅＯ３、Ｌａ（Ｎｉ，Ｆｅ）Ｏ３、（Ｌａ，Ｓｒ）ＣｏＯ３、及び（Ｓｍ，Ｓｒ）ＣｏＯ３のうち１以上と酸化物イオン伝導材料（ＧＤＣなど）との複合物によって構成することができる。
【0047】
酸素極層９の形成方法は特に制限されず、焼成法、スプレーコーティング法、ＰＶＤ法、ＣＶＤ法などにより形成することができる。
【0048】
酸素極層９は、下記（２）式の化学反応に従って、水素極層５から電解質層７を介して伝達されるＯ２－からＯ２を生成する。
・酸素極層９：２Ｏ２－→Ｏ２＋４ｅ－・・・（２）
・酸素極層９：２Ｏ２－→Ｏ２＋４ｅ－・・・（２）
【0049】
［コート層６］
図３は貫通孔周りの詳細を示す断面図、図４は金属板４を第２主面側から見た拡大底面図である。図３及び図４に示すように、コート層６は、貫通孔４３の内壁面上に配置されている。なお、コート層６は、貫通孔４３の内壁面上に直接配置されていなくてもよい。例えば、貫通孔４３の内壁面上に酸化皮膜が形成されている場合、その酸化皮膜上にコート層６が形成されている。
図３は貫通孔周りの詳細を示す断面図、図４は金属板４を第２主面側から見た拡大底面図である。図３及び図４に示すように、コート層６は、貫通孔４３の内壁面上に配置されている。なお、コート層６は、貫通孔４３の内壁面上に直接配置されていなくてもよい。例えば、貫通孔４３の内壁面上に酸化皮膜が形成されている場合、その酸化皮膜上にコート層６が形成されている。
【0050】
コート層６は、貫通孔４３の内壁面上を周方向に沿って形成されている。具体的には、コート層６は環状である。すなわち、コート層６は、周方向に沿って連続的に延びている。なお、コート層６は、周方向に沿って断続的に延びていてもよい。
【0051】
コート層６は、水素極層５と間隔をあけて配置されている。すなわち、コート層６は、水素極層５と接触しないように配置されている。例えば、コート層６と水素極層５との距離は、１０μｍ以上である。
【0052】
例えば、コート層６は、貫通孔４３の内壁面と金属板４の第２主面４２とによって形成される角部４２１のみを覆うように配置されている。すなわち、コート層６は、貫通孔４３の内壁面の第２主面４２側の角部４２１のみを覆うように配置されている。
【0053】
なお、コート層６は、貫通孔４３の軸方向の両端部のうち、第１主面４１側の端部には形成されていない。また、コート層６は、貫通孔４３の第１主面４１側の端部と第２主面４２側の端部との間である中間部にも形成されていない。例えば、貫通孔４３を軸方向に３等分して、第１主面４１側の端部、中間部、第２主面４２側の端部とした場合、コート層６は、第２主面４２側の端部のみに配置されている。また、コート層６は、隣接する貫通孔４３に形成されたコート層６と間隔をあけて配置されている。なお、コート層６は、第１主面４１側の端部に形成されていてもよいし、中間部に形成されていてもよい。
【0054】
コート層６の厚さは、例えば、１μｍ以上１００μｍ以下である。なお、コート層６の厚さとは、貫通孔４３の内壁面から中心に向かう寸法である。
【0055】
コート層６は、金属板４よりもクロム含有率が低い。例えば、コート層６におけるクロムの含有率は、０質量％以上２０質量％以下である。なお、貫通孔４３の内壁面上に酸化皮膜が形成されている場合、コート層６は、その酸化皮膜よりもクロム含有率を低くすることが好ましい。
【0056】
また、コート層６は、Ｆｅ（鉄）を含んでいる。例えば、コート層６のＦｅの含有率は、５質量％以上１００質量％以下である。なお、貫通孔４３の内壁面上に酸化皮膜が形成されている場合、コート層６は、その酸化皮膜よりもＦｅ含有率を高くすることが好ましい。
【0057】
コート層６は、酸化物などのセラミックスによって構成される。より具体的には、コート層６は、クロム酸化物、鉄酸化物、マンガン酸化物及びこれらの複合酸化物、結晶化ガラス、ＹＳＺ、又はＧＤＣなどによって構成することができる。なお、コート層６は、金属によって構成されていてもよい。例えば、コート層６は、ニッケル、鉄、コバルト、銅またはこれらの合金などによって構成することができる。
【0058】
コート層６は、補強材ペーストを精密ノズルディスペンサーによって貫通孔４３の周に沿って塗布し焼成すること、又は貫通孔４３の周に沿った局所的なレーザー加熱によって厚い酸化皮膜をつけることによって形成することができる。
【0059】
なお、コート層６は、全ての貫通孔４３に形成されていることが好ましいが、全ての貫通孔４３に形成されている必要はない。例えば、コート層６は、５０％以上の貫通孔４３に形成されていればよい。
【0060】
［変形例］
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。
【0061】
（ａ）上記実施形態では、水素極層５が金属板４上に配置されていたが、セル本体部１０の構成はこれに限定されない。例えば、図５に示すように、金属板４上に酸素極層９が配置されていてもよい。この場合、金属板４側から順に、酸素極層９、反応防止層８、電解質層７、水素極層５の順に配置されている。電解質層７は、酸素極層９及び反応防止層８を覆うように形成されている。なお、反応防止層８は形成されていなくてもよい。
【0062】
（ｂ）図６に示すように、水素極層５は、貫通孔４３内に入り込んでいてもよい。この場合であっても、コート層６は、水素極層５と間隔をあけて配置されており、水素極層５と接触していない。
【0063】
（ｃ）上記実施形態では、コート層６は、貫通孔４３の中央部には配置されていないが、コート層６の構成はこれに限定されない。例えば、図７に示すように、コート層６は、水素極層５と間隔があいていれば、貫通孔４３の中央部に配置してもよい。
【0064】
この場合、図８に示すように、コート層６は、２つのコート層に分かれて形成されていてもよい。詳細には、コート層６は、第２主面４２側の端部に形成される第１コート層６１と、中央部に形成される第２コート層６２とを含んでいてもよい。第１コート層６１と第２コート層６２とは、貫通孔４３の軸方向において、互いに間隔をあけて配置されている。
【0065】
（ｄ）上記実施形態では、コート層６は、貫通孔４３の内壁面から第２主面４２まで延びているが、コート層６の構成はこれに限定されない。例えば、図９に示すように、コート層６は貫通孔４３の内壁面のみに形成されており、第２主面４２上には形成されていなくてもよい。
【0066】
（ｅ）上記実施形態では、電気化学セルの一例として、電解セル１を説明したが、電気化学セルは電解セル以外であってもよい。例えば、固体酸化物系燃料電池などの燃料電池セルであってもよい。この場合、第１電極層を燃料極（アノード）とし、第２電極層を空気極（カソード）とすることができる。
【符号の説明】
【0067】
１ ：電解セル
４ ：金属板
４１ ：第１主面
４２ ：第２主面
４３ ：貫通孔
５ ：水素極層
６ ：コート層
７ ：電解質層
９ ：酸素極層
１０ ：セル本体部
４ ：金属板
４１ ：第１主面
４２ ：第２主面
４３ ：貫通孔
５ ：水素極層
６ ：コート層
７ ：電解質層
９ ：酸素極層
１０ ：セル本体部
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【手続補正書】
【提出日】2023-03-23
【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】
クロムを含む合金材料によって構成され、第１主面、第２主面、及び貫通孔を有する金属板と、
前記第１主面上に配置される第１電極層、第２電極層、及び前記第１電極層と前記第２電極層との間に配置される電解質層、を有するセル本体部と、
前記貫通孔の内壁面上において前記第１電極層と間隔をあけて配置されるコート層と、
を備え、
前記金属板は、前記貫通孔の内壁面を覆う酸化皮膜を有し、
前記コート層は、前記酸化皮膜よりもクロム含有率が低い、
電気化学セル。
前記第１主面上に配置される第１電極層、第２電極層、及び前記第１電極層と前記第２電極層との間に配置される電解質層、を有するセル本体部と、
前記貫通孔の内壁面上において前記第１電極層と間隔をあけて配置されるコート層と、
を備え、
前記金属板は、前記貫通孔の内壁面を覆う酸化皮膜を有し、
前記コート層は、前記酸化皮膜よりもクロム含有率が低い、
電気化学セル。
【請求項2】
前記コート層は、前記貫通孔の内壁面と前記第２主面とによって構成される角部のみを覆うように配置される、
請求項１に記載の電気化学セル。
請求項１に記載の電気化学セル。
【請求項3】
前記コート層は、環状である、
請求項１又は２に記載の電気化学セル。
請求項１又は２に記載の電気化学セル。
【請求項4】
前記コート層は、前記金属板よりもクロム含有率が低い、
請求項１から３のいずれかに記載の電気化学セル。
請求項１から３のいずれかに記載の電気化学セル。
【請求項5】
前記コート層は、セラミックスによって構成される、
請求項１から４のいずれかに記載の電気化学セル。
請求項１から４のいずれかに記載の電気化学セル。
【請求項6】
前記コート層は、金属によって構成される、
請求項１から４のいずれかに記載の電気化学セル。
請求項１から４のいずれかに記載の電気化学セル。
【請求項7】
前記コート層は、鉄を含む、
請求項１から６のいずれかに記載の電気化学セル。
請求項１から６のいずれかに記載の電気化学セル。