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JPH01119327A - Apparatus for electrochemically controlling contamination of solid - Google Patents

Apparatus for electrochemically controlling contamination of solid

Info

Publication number
JPH01119327A
JPH01119327A JP62093447A JP9344787A JPH01119327A JP H01119327 A JPH01119327 A JP H01119327A JP 62093447 A JP62093447 A JP 62093447A JP 9344787 A JP9344787 A JP 9344787A JP H01119327 A JPH01119327 A JP H01119327A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
cell
electrolyte
gas
electrochemical
conductive region
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Pending
Application number
JP62093447A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Arnold Z Gordon
アーノルド ゼツト ゴードン
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.)
IGR ENTERP Inc
Original Assignee
IGR ENTERP Inc
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 IGR ENTERP Inc filed Critical IGR ENTERP Inc
Publication of JPH01119327A publication Critical patent/JPH01119327A/en
Pending legal-status Critical Current

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  • Treating Waste Gases (AREA)

Abstract

PURPOSE: To efficiently change the properties of a gaseous stream compsn. by providing the device with a porous solid state electrolyte forming the inside of a cell, a gas passageway, two electronically conductive regions and an electrode connecting member and arranging both regions in electrically opposing parts. CONSTITUTION: The surface of a ceramic body 15 of the cell 11 and the outside surface 11 of the cell are coated with the porous solid state electrolyte, such as Y2 O3 stabilized CrO2 , and the gas to be treated, such as NOx-contg. gas, is introduced from a fluid feeding path 14. The cell 10 executes an electrochemical treatment of reducing NOx, etc., by mounting to an electrode connector 21 and an opposing electrode connector or by energizing current an electrode conductor 25. Both electronically conductive regions 18 are interrupted by a region 23 having no electronic conductivity.

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は固体の電気化学的なガス組成調節用組立体、及
び特には車両排気、鉱山、製油所等の産業排気、化石燃
料粉化プラント、煙道ガス、テイルガス、産業ボイラー
、ガラス炉、天然ガス駆動コンプレッサー、接触分解再
生塔からの放出ガスの様な流体流からの硫黄酸化物及び
窒素酸化物を除去する新規な大気汚染防止用スクラバー
組立体に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION <Industrial Application Field> The present invention relates to a solid electrochemical gas composition adjustment assembly, and in particular to vehicle exhaust, industrial exhaust such as mines and refineries, and fossil fuel pulverization plants. A novel air pollution control scrubber for removing sulfur oxides and nitrogen oxides from fluid streams such as flue gas, tail gas, industrial boilers, glass furnaces, natural gas-powered compressors, and exhaust gas from catalytic cracking regeneration towers. Regarding the assembly.

〈発明の構成〉 本発明は流体流の気体又は凝縮相成分の変性(変質)又
は除去用の電気化学的な流体組成調節装置又はスクラバ
ーを提供するものであって、該装置は小さい又は大きい
表面積の外側表面、その中ヲ泥体流を通過させる大きい
表面積の多孔質の内部を有し、さらに流路の末端を形成
する対向する末端部を有する多孔質の、大きな表面積の
セラミック・セルから成ることラリとする。少なくとも
2個の電気伝導性領域がセルの電子的に対向する部分(
セグメント)に配置されている。第1の電極接続が電気
的に対向する部分から電子的に絶縁されて設けられてお
り、そして第1の対向電極接続がセルの電子伝導性領域
と接触して、セルの該電気的に対向する部分に設けられ
ている。密封部材全セルの末端と流体気密の関係でセル
の各端に配置してセル中へ及びセルからの及び/又は多
重の又は区切ったセル間の連続流体路を形成する。各密
封部材はセルの末端部とは19合う構造の末端部を有し
そして装置例えば車両排気パイプ、煙道等を貫通する連
続した、流体に気密な流路を形成する。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention provides an electrochemical fluid composition conditioning device or scrubber for modifying or removing gaseous or condensed phase components of a fluid stream, the device comprising a small or large surface area. consisting of porous, high surface area ceramic cells having an outer surface, a high surface area porous interior through which the fluid flow passes, and further having opposing ends forming the ends of the flow channels. It's very refreshing. At least two electrically conductive regions are located in electronically opposing portions of the cell (
segment). A first electrode connection is provided electronically insulated from the electrically opposing portion, and the first opposing electrode connection is in contact with an electronically conductive region of the cell. It is installed in the part where A sealing member is disposed at each end of the cell in a fluid-tight relationship with the end of the entire cell to form a continuous fluid path into and from the cell and/or between multiple or partitioned cells. Each sealing member has a distal end that mates with the distal end of the cell and forms a continuous, fluid-tight passageway through a device such as a vehicle exhaust pipe, flue, or the like.

く好ましい態様の詳細な記載〉 図1を説明する、一端で上流側シール(密封)用部材1
2と他端で下流側シール(密封)用部材13と流体気密
のかみ合わせに置かれ、それと−緒になって密封部入口
26で始まる包括的な流体送入路14全形成している、
電気化学的スクラバー・セル11から成る全汚染防止用
装置又はスクラバー組立体10が示されている。
Detailed Description of Preferred Embodiments> Upstream side sealing member 1 at one end, illustrating FIG.
2 and at the other end are placed in fluid-tight engagement with a downstream sealing member 13, together forming a comprehensive fluid inlet passage 14 commencing with a seal inlet 26;
A total pollution control device or scrubber assembly 10 is shown comprising an electrochemical scrubber cell 11.

これらの主要部品間の密封(シーリング)は多くの用途
では臨界的であり、そして環状カラー29と向合う環状
ショルダー19(これは図2により良く示されている)
との間の圧縮はめ合いによって補強される。セル10は
電極接続器21及び対向電極接続器への取付又は電極導
線25で終る後に示す様な取付によって直流、交流又は
他の波形の電流付勢に適している。セル外側表面11は
伝導性材料の薄い多孔質の層18で覆われており、この
層は導体を無くすることにより、電子伝導性の無い領域
23t−形成して中断されている。この領域内に置かれ
ているのは電極導線24に電気的に接続された電極接続
器21である。
Sealing between these major parts is critical in many applications, and the annular shoulder 19 facing the annular collar 29 (this is better shown in Figure 2)
reinforced by a compression fit between the The cell 10 is suitable for direct current, alternating current or other waveform current energization by attachment to an electrode connector 21 and a counter electrode connector or by attachment as shown below terminating in an electrode lead 25. The outer cell surface 11 is covered with a thin porous layer 18 of conductive material, which layer is interrupted by the absence of conductors to form regions 23t- of no electronic conductivity. Located within this area is an electrode connector 21 electrically connected to an electrode conductor 24 .

図2はその間に電気化学セルを封じ閉めているシール部
12及び130間の基本的シールを形成するはめ合わせ
部の一態様を示す。セル11内部はセラミック本体15
から成る。セルの表面は伝導性材料の被覆18と電子伝
導性材料の内側コーティング20で覆われている。
FIG. 2 shows one embodiment of the mating portion that forms the basic seal between seals 12 and 130 enclosing the electrochemical cell therebetween. Inside the cell 11 is a ceramic body 15
Consists of. The surface of the cell is covered with a coating 18 of conductive material and an inner coating 20 of electronically conductive material.

この態様では、その対向する両端にめす形の円錐形密封
はめ合わせ受入れ用ハブ16を持つ構造にセルは示され
ている。伝導性コーティング18内にありそしてこれに
ささっているのは接続器21′ftその内に収容してい
る、図1の伝導性面領域230代りの、絶縁電極接続器
21at−含めた図1に示した接続器の別の態様である
。全流路14の流体通路部分17の形をきめているセル
内部は伝導性の内側コーティング20で覆われている。
In this embodiment, the cell is shown in construction with female conical sealing-fit receiving hubs 16 at opposite ends thereof. Located within and extending from the conductive coating 18 is the insulated electrode connector 21'ft contained therein, in place of the conductive surface area 230 of FIG. Figure 3 is another embodiment of the connector shown. The interior of the cell defining the fluid passage portion 17 of the entire flow path 14 is covered with a conductive inner coating 20 .

外側の金属被覆20から離れて電極接続器22があり、
これは電極導線25に!気的に接続されている。電極導
線25は電極孔24aを抜出して装置の外側へ出ること
によって流体流路14の外側に通じている様に示されて
いる。若しもセルが外端に隣接する場合には電極導線は
全流体流路と装置の外側端の出口を通すこともできる。
Separated from the outer metallization 20 is an electrode connector 22;
This is electrode conductor wire 25! physically connected. Electrode lead wire 25 is shown communicating with the outside of fluid flow path 14 by pulling out electrode hole 24a and exiting to the outside of the device. If the cell is adjacent to the outer end, the electrode leads can also pass through the entire fluid flow path and outlet at the outer end of the device.

セルをそれを取囲むシール部12及び13とはめ合う関
係の図2に示した円錐形の構造に先ずして、セして次に
セルの各末端上に、各末端シールの外側周辺にある対向
するカラー環29と接する構造の、シヨルダー部19を
設けることKよって流体気密のかみ合わせが達成される
。セルのはめ合わせハブ部16及び16gと密封(シー
リング)用部材の雄の円錐形端部28及び28aとの内
側かみ合わせはある場合又は軸方向以外の動きが重要で
無い時は臨界的では無い。流体気密なはめ合わせを欠く
ことによる流体の流出は外側の環状ハブ及びショルダー
29及び19によってつぐなうことができる。
The conical structure shown in FIG. 2 in mating relationship with the seals 12 and 13 surrounding the cell is first set and then on each end of the cell around the outer periphery of each end seal. A fluid-tight engagement is achieved by providing a shoulder portion 19 K that is structured in contact with the opposing collar ring 29. The internal engagement of the mating hub portions 16 and 16g of the cell with the male conical ends 28 and 28a of the sealing member is not critical in some cases or when non-axial movement is not important. Fluid leakage due to the lack of a fluid-tight fit can be bridged by the outer annular hub and shoulders 29 and 19.

図3にjL卵形のボール−ソケット形態様のセルハブ1
6及び16gが示されており、ごれはソケットの密封端
28及び28gとはめ合って容易に組立てられて、実質
上気密なかみ合わせを提供する。電極接続器21は被覆
の無い部分に置くことによってセルの伝導性被覆と絶縁
されて示されている。
Figure 3 shows a jL egg-shaped ball-socket type cell hub 1.
6 and 16g are shown, the dirt mates with the sealed ends 28 and 28g of the socket and is easily assembled to provide a substantially airtight engagement. Electrode connector 21 is shown insulated from the conductive coating of the cell by placing it on the bare portion.

図4はセルの好ましい円錐形端態様を最も良く示す分解
図である。組立時に末端ハブは末端ユニット12及び1
30対向部材との所定位置に押込まれる。環状カラー2
9がかぶさっている単なる接触シール末端面27gであ
るシールカラー29とショルダー環19との間に低乃至
中程度の圧mを使用する必要がある。制限されたシール
送入路管26がこの図では示されている力ζ制限された
路は必要では無い。末端12及び13はセルハブ16及
び16gの構造に対向してはまり合い更に周辺カラー2
9を備えたはめ合いインサートから成る。密封部材12
及び13′ft貫通する流体路は従って配管27のより
小さな内部によって規定されそして内部配管は従って不
要である。セルの組立時に、末端ハブ28は末端ユニツ
)12及び13の離れ是部分中に錠締め摩擦かみ合わせ
で着座する。(ユニット12にはハブが示されていない
)。
FIG. 4 is an exploded view that best illustrates the preferred conical end embodiment of the cell. During assembly, the end hubs are connected to end units 12 and 1.
30 into a predetermined position with the opposing member. Annular collar 2
It is necessary to use a low to moderate pressure m between the seal collar 29 and the shoulder ring 19, which is simply a contacting seal end face 27g overlaid by 9. A force ζ-limited passage is not necessary, although a restricted seal inlet pipe 26 is shown in this figure. The ends 12 and 13 fit oppositely into the structure of the cell hubs 16 and 16g, and the peripheral collar 2
Consisting of a mating insert with 9. Sealing member 12
and 13' ft through the fluid path is thus defined by the smaller interior of piping 27 and internal piping is therefore unnecessary. During assembly of the cell, the terminal hub 28 seats in the spaced apart portions of the terminal units 12 and 13 with a locking friction fit. (No hub is shown in unit 12).

図から明らかなように、小乃至中程度の圧縮力がセル1
1のショルダー環19と環状シールカラー29の間に存
在する必要がある。末端ユニット12及び13には制限
された送入路配管26が描かれているが、か\る拘束さ
れた配管路は必要無い。末端12及び13はセルハブ1
6及び16αの構造に向合ってはめ合うはめ込み用ハブ
インサート28を有する流体気密の開口構造物から単に
成っていても良い。密封用部材12及び13を貫通する
流体路は拘束された配管26を無くした時は密封部材の
配管表面27の内側によって形がきまる。
As is clear from the figure, a small to medium compressive force is applied to the cell 1.
It must exist between the shoulder ring 19 of No. 1 and the annular seal collar 29. Although restricted inlet piping 26 is depicted in end units 12 and 13, such restricted piping is not required. Ends 12 and 13 are cell hub 1
It may simply consist of a fluid-tight open structure with a mating hub insert 28 that fits oppositely into the structures 6 and 16α. The fluid path through the sealing members 12 and 13 is defined by the inside of the piping surface 27 of the sealing member when the restrained piping 26 is removed.

図5は図6のショルダー19と接触する構造の任意的カ
ラー29をその周辺に有する上流側末端シール12の端
面図を示す。図6はセル11の端面図である。組立てた
時、ショルダー19はシールユニット12のカラーと接
触し、一方流体路17は末端シールの流体路14に通じ
る。電極接続器22は内側の伝導性表面20上に置かれ
(図6には示されていない)、一方対向電極接続器21
外側の伝導性表面18に接続されている。
FIG. 5 shows an end view of upstream end seal 12 having an optional collar 29 around its periphery configured to contact shoulder 19 of FIG. FIG. 6 is an end view of the cell 11. When assembled, the shoulder 19 contacts the collar of the seal unit 12, while the fluid passage 17 communicates with the fluid passage 14 of the end seal. An electrode connector 22 is placed on the inner conductive surface 20 (not shown in FIG. 6), while a counter electrode connector 21
Connected to outer conductive surface 18.

図7は累進化卵形を、図3の例示のソケット湾入又は図
2及び3に示した様な円錐形の代りに用いた更なる別の
はめ合わせの構造である。更にショルダー19は雌形の
変形として示されている、だがこれは便宜上の問題でア
リ、要素を反対化することもできる。
FIG. 7 is yet another alternative mating structure in which a graduated oval shape is used in place of the exemplary socket indentation of FIG. 3 or a conical shape as shown in FIGS. 2 and 3. Additionally, shoulder 19 is shown as a female variant, but this is only a matter of convenience; the element could be reversed.

図8に大表面積の、多孔質の、固体焼結コアの形のセル
111が描かれている。セル111は多孔質のコア40
から成フ、これは電解質を11通する大表面の流路を形
成する。
A cell 111 in the form of a large surface area, porous, solid sintered core is depicted in FIG. Cell 111 is porous core 40
, which forms a large surface channel through which the electrolyte passes.

コア40の内側は均質であり、そして外側壁41は非多
孔性又はうわぐすりをかけてセルを周辺的に流体気密に
狐且つ通路14からセルの多孔質末端ハブ42及び42
gに通じる拘束された流体流を与える。電子的伝導帯4
3及び44が伝導性金属例えば銀のセル外側面上への別
々のメツキ金経て設けられ、そして電気導線44によっ
て電圧源に接続されている。電解質コア40を貫通する
流路にも電圧源46に接続され九対向電気導線45があ
る。
The interior of the core 40 is homogeneous, and the exterior wall 41 is non-porous or glazed to make the cell peripherally fluid-tight and from the passageway 14 to the porous end hubs 42 and 42 of the cell.
Provides a restricted fluid flow leading to g. electronic conduction band 4
3 and 44 are provided via separate platings of conductive metal, such as silver, on the outside surfaces of the cell and are connected by electrical leads 44 to a voltage source. Also in the flow path through the electrolyte core 40 are nine opposed electrical leads 45 connected to a voltage source 46 .

図9は図8の約9−9に沿って切ったセル111の断面
図である。多孔質の焼結コア40は流体気密の電解質的
伝導性の層41で被覆されている。電子伝導性のコア内
で、電気接続器44が電圧源46に接続されている。
FIG. 9 is a cross-sectional view of cell 111 taken along approximately 9-9 of FIG. The porous sintered core 40 is coated with a fluid-tight electrolytically conductive layer 41. Within the electronically conductive core, an electrical connector 44 is connected to a voltage source 46 .

図10は焼結固体コアセル211の別の態様が示されて
おり、ここでは大表面積のコア40は排気流配管50中
に包蔵されている。コア40は配管50内でスペーサ支
柱51で配管50内に配置されており、これは入来ガス
流14をコア中を通過させそしてコアの軸方向多孔質面
に沿つて排出させそして排気流配管中に又は煙道チャン
ネル56並びにコアの放出端53の出口へと貫流させる
。セラミック構造物は全体としてイオン伝導性である。
FIG. 10 shows another embodiment of a sintered solid core cell 211 in which a large surface area core 40 is enclosed in exhaust flow piping 50. The core 40 is positioned within the piping 50 with spacer struts 51 within the piping 50 that allow the incoming gas flow 14 to pass through the core and exit along the axially porous surface of the core and exit the exhaust flow piping. into or through the flue channel 56 as well as the outlet of the discharge end 53 of the core. The ceramic structure as a whole is ionically conductive.

を子伝導バンド(帯)はそれに電気的に固定され九対向
配線46ft有し、これは電圧源に接続されている。
The child conduction band (strip) has 46ft of nine opposing wires electrically fixed to it, which is connected to a voltage source.

図11は図10の約11−11に沿って切ったセル21
1の断面図で、排気配管50内にスペーサー支柱51に
よって配置されており、コア表面と排気流配管50との
間に流体チャンネル56を形成している多孔質コアを最
も良く示している。電気接続器45が電子伝導性のコア
と電圧源とに接続され操作時にイオン伝導性のセルをつ
くり出す。
FIG. 11 shows a cell 21 cut along approximately 11-11 in FIG.
1 best illustrates the porous core that is positioned within the exhaust piping 50 by spacer struts 51 and forming fluid channels 56 between the core surface and the exhaust flow piping 50. Electrical connectors 45 connect the electronically conductive core and the voltage source to create an ionically conductive cell in operation.

上述の因習は車両又は内燃機関の排気系に直接的に例え
ば利用でき、大規模の産業及び煙道ガス処理装置では煙
突の形等で等しく利用できる。ガス例えば煙道又は排気
ガスの酸化物のより少い毒性の又は無毒な対応する元素
ガス、オキシハイドライド、酸化物又は水素化物への転
化時には、固体となり捕集すること無く安全に排出する
か、又は別の方法として捕捉して従って環境に放出しな
くもできる。窒素酸化物は本発明により窒素ガスに還元
できるので、これは無害であり自由に大気中に放出でき
る。然し多量の煙道ガスの処理で&転捕集装置を、例え
ばスクラバーを通した煙道ガスを垂直冷却Cvmrti
eal  cooling)によりバッグ又は沈澱で捕
集装置、を設けることが望ましい。別の方法では本発明
で生成した元素状硫黄を液体として捕捉−そして冷却し
て例えばインゴットの固体に冷却できる。
The above-mentioned convention can be used directly, for example, in the exhaust system of a vehicle or an internal combustion engine, and equally applicable in the form of a chimney or the like in large-scale industrial and flue gas treatment installations. Upon conversion of the oxides of gases, e.g. flue or exhaust gases, to the less toxic or non-toxic corresponding elemental gases, oxyhydrides, oxides or hydrides, they become solid and can be safely discharged without collection; Alternatively, it can be captured and therefore not released into the environment. Since nitrogen oxides can be reduced to nitrogen gas according to the invention, it is harmless and can be freely released into the atmosphere. However, in the treatment of large quantities of flue gas, vertical cooling of the flue gas through a scrubber and co-collection equipment is required.
It is desirable to provide a collection device with a bag or sediment (eal cooling). Alternatively, the elemental sulfur produced in the present invention can be captured as a liquid - and cooled to a solid, eg, an ingot.

所望ならば、流体流成分例えば窒素酸化物を窒素ガスに
変換するよりも、水素を添加して水素化物又はオキシハ
イドライド例えばアンモニアをつくり出す変換を行なっ
て、そして生成した化合物を当業者に知られたプロセス
で捕集しても良い。別の方法ではかくして発生させたア
ンモニアの様な還元したat接触的に又は非接触的にN
ow又はSOxの様な物質と反応させてガス流から有毒
の又は好ましからざる種を更に除去させることも可能で
ある。
If desired, rather than converting a fluid stream component such as nitrogen oxides to nitrogen gas, the conversion may be performed by adding hydrogen to produce a hydride or oxyhydride such as ammonia, and the resulting compound may be converted to nitrogen gas as known to those skilled in the art. It may be collected during the process. Alternatively, the thus generated reduced at, such as ammonia, can be catalytically or non-catalytically
It is also possible to further remove toxic or undesirable species from the gas stream by reacting with substances such as ow or SOx.

本発明の電気化学セルL多孔質の、大表面積の、固体電
解質、好ましくは多孔質の、大表面積の、固体の金属酸
化物電解質例えばイツトリア安定化ジルコニアから成る
The electrochemical cell L of the invention consists of a porous, high surface area, solid electrolyte, preferably a porous, high surface area, solid metal oxide electrolyte such as yttria-stabilized zirconia.

多数の固体の金属酸化物が本発明の実施で電解質として
使用できる。適切な酸化物には、これに限定されるもの
では無いが、ジルコニア(Zデ02)、ハフニアCH1
0)、チタニアCT(0,)、ランタニドC1anth
anidaa)例えばセリア(CsOl)、サラリアC
8町03>、イツトリアCYtOs)、エルビアCEr
zO@ )、スカンディア(ScO2)、ペロプスキー
石CparovsJttaa)、パイロクロールCpy
roahlormsλカルシア(CaO*)、マグネシ
アCMyO)、  ガドリニアCGtbOs’)、酸化
ビスマス(21stOn)等、又は上記酸化物の一つ又
は二つ以上の組合わせがある。好ましくは一種又は二種
以上の金属塩を電解質中に包含させ得る。特に好ましい
金属塩は金属の酸化物、珪化物、弗化物、炭化物、硼化
物又は窒化物で、但しその金属の酸化状態が1またはそ
れより大だが7より大ではないものである。代表的な塩
には、これに限定されるものでは無いが、二硼化チタン
CTi1k)、二珪化モリブデンCMo84z)、炭化
クロムCCrC)、 炭化ジルコニウム(ZデCχ 炭
化珪素C34C入マグネシアCMrtO’)、al化ラ
ンタン(L%Om)、及びイツトリア(y、on)があ
る。
A large number of solid metal oxides can be used as electrolytes in the practice of this invention. Suitable oxides include, but are not limited to, zirconia (Zde02), hafnia CH1
0), titania CT(0,), lanthanide C1anth
anidaa) e.g. Seria (CsOl), Salaria C
8 Town 03>, Ittoria CYtOs), Elvia CEr
zO@), Scandia (ScO2), Peropskiite CparovsJttaa), Pyrochlore Cpy
roahlorms λ calcia (CaO*), magnesia (CMyO), gadolinia (CGtbOs'), bismuth oxide (21stOn), etc., or a combination of one or more of the above oxides. Preferably, one or more metal salts may be included in the electrolyte. Particularly preferred metal salts are metal oxides, silicides, fluorides, carbides, borides or nitrides, provided that the oxidation state of the metal is 1 or greater, but not greater than 7. Typical salts include, but are not limited to, titanium diboride CTi1k), molybdenum disilicide CMo84z), chromium carbide CCrC), zirconium carbide (ZdeCχ magnesia CMrtO' with silicon carbide C34C), There are lanthanum aluminized (L%Om) and itria (y, on).

好ましい電解質は安定化した固体酸化物である。好まし
い安定化した固体酸化物はイツトリア安定化ジルコニア
CYSZ)、ガドリニア安定化セリア及びエルビア安定
化酸化ビスマスである。特に好ましい電解質は10w!
%イツトリア金含むイツトリア安定化ジルコニアである
。更なる好ましい安定化電解質にはエルビア安定化酸化
ビスマス、8−12wt%カルシアを含むカルシア安定
化ジルコニア及びガドリニア及び他のランタニド例えば
プラセオジミア及びサマリアで安定化したセリアがおる
The preferred electrolyte is a stabilized solid oxide. Preferred stabilized solid oxides are yttria stabilized zirconia CYSZ), gadolinia stabilized ceria and erbia stabilized bismuth oxide. A particularly preferable electrolyte is 10W!
It is an ittria-stabilized zirconia containing % ittria gold. Further preferred stabilizing electrolytes include Erbia stabilized bismuth oxide, calcia stabilized zirconia containing 8-12 wt% calcia, and ceria stabilized with gadolinia and other lanthanides such as praseodymia and samaria.

本発明の大表面積、多孔質、固体酸化物は連続気泡発泡
体、焼結充填床、反復する多角形形状を有するハニカム
(但し該多角形は3本以上の側面を有するか又ははソ平
担な表面を有する)、又は連続気泡チューブ又はシェル
Cahall)として製造できる。0.001乃至10
,000ミクロンの直径を、好ましくは直径で1.0乃
至1,000ミクロンを持つ粉末として酸化物を加圧下
でハウジ/グに充填して焼結できる。
The high surface area, porous, solid oxides of the present invention may include open cell foams, sintered packed beds, honeycombs having repeating polygonal shapes, provided that the polygons have three or more sides or are flat-sided. can be manufactured as open-cell tubes or shells), or as open-cell tubes or shells). 0.001 to 10
The oxide can be filled into a housing/g under pressure and sintered as a powder having a diameter of 1,000 microns, preferably 1.0 to 1,000 microns in diameter.

第−の態様では、イツトリア安定化ジルコニア粉末を水
素が結合した固体の可燃性の有機結合剤とブレンドして
均衡プレス(1soatatia press )中に
室温及びs o、o o 。
In a second embodiment, ittria-stabilized zirconia powder is blended with a hydrogen-bonded solid combustible organic binder in an isostatic press at room temperature and so,o,o.

pat で充填する。均衡圧の使用はセラミックのクラ
ッキング又は他の損傷を避ける。セルを次に徐々に温度
を上げて後空気中で3時間1400℃で燃やす。室温か
ら600℃迄の温度上昇は約18時間かけて、そして次
に1400℃−1500℃に3乃至4時間かけて温度上
昇させ、そして次に温度を1400−1500℃に1乃
至4時間保ち、この間に実質上焼結がすべて起こる様に
するのが好ましい。
Fill with pat. The use of balanced pressure avoids cracking or other damage to the ceramic. The cell is then fired at 1400° C. for 3 hours in post-air with gradual temperature increases. The temperature rise from room temperature to 600°C takes about 18 hours, then the temperature rises to 1400°C-1500°C for 3 to 4 hours, and then the temperature is maintained at 1400-1500°C for 1 to 4 hours, Preferably, substantially all sintering occurs during this time.

温度を時間をかけてゆっくりと上昇させて、水分及び揮
発分をおだやかに且つ整然と除去し、充填した粉末を損
なうこと無く結合剤の溶融と結合剤の酸化的除去を行な
うことが極めて重要である。
It is critical that the temperature be increased slowly over time to remove moisture and volatiles in a gentle and orderly manner, melting the binder and oxidatively removing the binder without damaging the loaded powder. .

一般的には、きめの粗い酸化物粉末を金属含量の少い有
機結合剤の0.01乃至75wt%のと混合する。適切
な有機結合剤には、これに限定されるものでは無いが、
アルコール、カルボン酸、好ましぐは室温で固体である
物質例えば高級アルキル(脂肪)アルコール、エーテル
及びカルボン酸例えば−例としてポリアクリル酸、ポリ
ビニルアルコール、ステアリン酸、ノナデカノール、ポ
リエチレンオキサイド等がある。
Generally, the coarse oxide powder is mixed with 0.01 to 75 wt% of a metal-poor organic binder. Suitable organic binders include, but are not limited to,
Alcohols, carboxylic acids, preferably substances that are solid at room temperature, such as higher alkyl (fatty) alcohols, ethers and carboxylic acids, such as - by way of example, polyacrylic acid, polyvinyl alcohol, stearic acid, nonadecanol, polyethylene oxide, etc.

きめの粗い酸化物粉末及び有機結合剤以外に、固体の酸
化物電解質は50wIt%以下の微細な酸化物粉末(b
itT%−odal )も含有し、そして好ましくは更
に5sot%以下のセラミック微粉を焼結助剤として包
含し得る。
In addition to the coarse oxide powder and organic binder, the solid oxide electrolyte contains up to 50 wIt% of fine oxide powder (b
itT%-odal) and may preferably further include up to 5 sot% of ceramic fines as a sintering aid.

多孔性充填剤例えば高分子ビーズ又は還元可能な溶融可
能な、非反応性の金属ビーズ例えば亜鉛、鉄、ニッケル
、銅又は銀ビーズを、焼結したセル中に所望の細孔のサ
イズと分布を得るために、包含させるのが特に好ましい
。金属ビーズは焼結段階迄、構造的支持の利点を有し、
焼結中に溶融して除去され、これが極めて重要である。
Porous fillers such as polymeric beads or reducible, fusible, non-reactive metal beads such as zinc, iron, nickel, copper or silver beads create the desired pore size and distribution in the sintered cells. It is particularly preferred to include in order to obtain. Metal beads have the advantage of structural support until the sintering stage;
It is melted and removed during sintering, which is extremely important.

別の方法では粉末を焼結前に例えばニッケル又は亜鉛で
メツキしても良く、このメツキは次に化学浴例えば稀塩
酸中で除去するか、又はアルゴン又は水素雰囲気下で加
熱して昇華又は溶融させることが出来る。更にセルは例
えば弗酸又は硫酸中でエツチング(腐食)して望ましか
らざる物質例えばシリカ及びシリケートを除去するか又
は細孔構造を改善することもできる。
Alternatively, the powder may be plated with, for example, nickel or zinc, before sintering, and this plating is then removed in a chemical bath, such as dilute hydrochloric acid, or heated under an argon or hydrogen atmosphere to sublimate or melt the powder. I can do it. Additionally, the cells can be etched, for example in hydrofluoric acid or sulfuric acid, to remove undesirable substances such as silica and silicates or to improve the pore structure.

熱的な不均衡分布応力によるクラッキングを避けるため
(、熱いセルは熱ホモジナイザー中に置いておくのが好
ましい。かかる装置はセルよりも遥かに大きな熱伝導性
を有し、そして従ってセル内の温度変化を少なくする傾
向がある。ステンレス鋼又はインコネル、ニッケル/ク
ロム/鉄合金パイプの形材が良く役立つことが見出され
た。別の方法としてセルを金属メツシュ1布帛(fab
ric)”で包んでも良い。更にセルからの放射による
熱移動を少なくするために断熱性のセラミック、紙又は
繊維例えば市場で入手し得るアルミナ(140g)又は
ジルコニア(ZrO,)  繊維中和包込んでも良い。
To avoid cracking due to thermally undistributed stresses (the hot cell is preferably placed in a thermal homogenizer; such a device has a much greater thermal conductivity than the cell, and therefore the temperature within the cell Stainless steel or Inconel, nickel/chromium/iron alloy pipe profiles have been found to work well.Alternatively, the cells can be fabricated with a metal mesh fabric (fab).
In addition, to reduce heat transfer due to radiation from the cell, it may be wrapped with insulating ceramic, paper or fibers such as commercially available alumina (140 g) or zirconia (ZrO,) fiber neutralization encapsulation. But it's okay.

特に好ましい態様はセルを1又は2層以上の金属メツシ
ュ中に包込み、その物質を更に1層又は2層以上のセラ
ミック繊維中に包込む。′″2層にした”物体は室温内
又はガスパイプの加熱部内にこぎれいに適合させること
が相応しい。このユニットは次に放出物制御用組立体中
のパイプ部分として設置できる。圧縮シールを用いる場
合は急激な圧縮によるクラッキングを避けるために緩衝
材例えばゴムパッドを圧縮機構の力線に置く必要がある
A particularly preferred embodiment encapsulates the cells in one or more layers of metal mesh and further encapsulates the material in one or more layers of ceramic fibers. It is suitable that the ``two-layered'' object fits neatly at room temperature or in the heated section of a gas pipe. This unit can then be installed as a pipe section in an emissions control assembly. When using a compression seal, it is necessary to place a cushioning material, such as a rubber pad, in the line of force of the compression mechanism to avoid cracking due to sudden compression.

本発明のセルはセルを機械旋盤の回転チャックに取付け
て固定工具を用いると機械加工できる。添付図面に描か
れた1ボール”シールはボールミルを固定チャックに取
付けて、オイルベースシリコンカーバイト(Etc)グ
リッドを機械加工処理を助けるために使用すると都合良
く形成される。好ましからざる加熱とクラッキングを避
けるために注意が必要である。この方法を用いると、鏡
面、真空気密なセラミック片を日常的にっ〈シ出すこと
ができる。
The cell of the present invention can be machined by attaching the cell to a rotating chuck on a mechanical lathe and using fixed tools. The 1-ball” seal depicted in the accompanying drawings is conveniently formed when the ball mill is mounted on a stationary chuck and an oil-based silicon carbide (Etc) grid is used to aid the machining process. It prevents undesirable heating and cracking. Care must be taken to avoid this.Using this method, mirror-like, vacuum-tight ceramic pieces can be routinely exposed.

(外)壁の無いセルは適当な寸法のチューブ中に粉末混
合物を充填することによって展進できる。粉末/結合剤
/多孔性充填材は次Kll!準プレス又は均衡プレス中
で圧縮する。好ましいチューブ材料はジルコニウム、グ
ラファイト、及び低金属含量プラスチックである。
Cells without (outer) walls can be developed by filling the powder mixture into appropriately sized tubes. Powder/binder/porous filler is next! Compact in a semi- or isostatic press. Preferred tubing materials are zirconium, graphite, and low metal content plastics.

セルの部分は操作温度で安全な伝尋性物質を用いた電解
的又は非電着性金属析出の(mlmetrolgtio
  mralm−etrolmam)  コーティング
又はメツキで電気伝導性とすることができる。鉄、コバ
ルト、ニッケル、銅、鉄及び白金が好ましいメツキ材料
である。セルの両端のショルダー又は環は摩耗させてし
まうことが可能なので、セルの内側と外側上の電子的伝
導性物質の間には直接的な電気的接触は無い。別の方法
として末端環をメツキ工程に先立って榎っても良い。
Parts of the cell can be used for electrolytic or non-electrodepositable metal deposition using conductive materials that are safe at operating temperatures.
mralm-etrolmam) can be made electrically conductive by coating or plating. Iron, cobalt, nickel, copper, iron and platinum are preferred plating materials. The shoulders or rings at the ends of the cell can be worn away so that there is no direct electrical contact between the electronically conductive material on the inside and outside of the cell. Alternatively, the terminal ring may be removed prior to the plating step.

メツキは一般的に当業者に良く知られている方法で実施
し、少なくとも2個の別々の電極をセル上に形成する。
Plating is generally performed in a manner well known to those skilled in the art to form at least two separate electrodes on the cell.

−船釣には銀メツキ溶液は次の様な多段階法でつくる。- For boat fishing, the silver plating solution is prepared using the following multi-step method.

最終メツキ溶液の64to1%を占める浴液Aは5(l
の硝酸銀を2tの蒸留、脱イオン水に溶解してつくる。
Bath solution A, which accounts for 64 to 1% of the final plating solution, is 5 (l
of silver nitrate dissolved in 2 tons of distilled, deionized water.

最終溶液の32 so1%を占める溶液Bは2Lの蒸留
、脱イオン本当F)90tの水酸化カリウムを溶かして
つくる。最終溶液の2ν01%を占める浴液Cは800
swjの蒸留又は脱イオン水に809の蔗糖を加え、1
00−の95%エタノールと騰させるか、又は溶液を3
0日熟成してつくる。溶液D、これも最終溶液の約2ν
01%を占めるが、稀釈剤の役をする蒸留又は脱イオン
水である。
Solution B, which accounts for 32 SO1% of the final solution, is prepared by dissolving 2 L of distilled, deionized real F) 90 t of potassium hydroxide. Bath liquid C, which accounts for 2ν01% of the final solution, is 800
Add 809 sucrose to swj distilled or deionized water and add 1
00- 95% ethanol or boil the solution for 30 minutes.
Made by aging for 0 days. Solution D, also about 2ν of the final solution
0.1% is distilled or deionized water, which acts as a diluent.

暗色の沈殿が生成する迄、溶液Aに濃アンモニア水溶液
を滴加する。溶液Bの約半分を次に加える、その後、僅
かに少量の沈殿が残る迄、濃アンモニア水を滴加する。
Add concentrated aqueous ammonia solution dropwise to solution A until a dark precipitate forms. Approximately half of Solution B is then added, followed by concentrated aqueous ammonia dropwise until only a small amount of precipitate remains.

溶液Bの残部を、撹拌しつつ同時に水酸化アンモニウム
を滴加しつつ1.ゆっくりと滴加する。この時点で、す
べての沈殿はかろうじて溶ける必要がある。この溶液は
0℃の氷水に冷却して1時間以内に使用する必要がある
。溶液りを約0℃の氷水に冷却して撹拌しつつゆっくり
と溶液Aに加える。
1. Add ammonium hydroxide dropwise to the remainder of solution B while stirring at the same time. Add slowly dropwise. At this point, all precipitate should just barely dissolve. This solution must be chilled in ice water at 0°C and used within 1 hour. Cool the solution in ice water at about 0°C and slowly add to solution A while stirring.

次に溶液Cも0℃の氷水に冷却して撹拌しつつ混合物に
加える。
Next, solution C is also cooled in ice water at 0° C. and added to the mixture while stirring.

室温のセルを冷却(0℃)メツキ容器に入れて、容器中
のセラミックセルにメツキ溶液をそそぎ、室温まで温め
る。
Place the cell at room temperature in a cooled (0° C.) plating container, pour the plating solution onto the ceramic cell in the container, and warm it to room temperature.

溶液を次にゆっくりと煮沸する迄加熱する。メツキ中に
わずかな振動又は撹拌作用を与えるのが好ましい。
The solution is then heated to a slow boil. It is preferred to provide a slight vibration or agitation effect during plating.

当業者にとっては、所望の結果を得るために溶液C及び
Dの割合を変更し得ること及びセラミックセル上への金
属の析出場所を制御するためにメツキに先立ってセルを
被覆できることは自明であろう。セル性能を向上させる
ために多重層のメツキが好ましいことも当業者には明ら
かであろう。
It will be obvious to those skilled in the art that the proportions of solutions C and D can be varied to obtain the desired results and that the cells can be coated prior to plating to control the location of metal deposition on the ceramic cells. Dew. It will also be apparent to those skilled in the art that multiple layer plating is preferred to improve cell performance.

多重層間のコーティングを清浄化し且つ硬化させるのが
一般的に望ましい。l又は多層の析出の間に焼な1しを
好ましくは100°乃至500℃の温度で5乃至60分
間実施する。
It is generally desirable to clean and cure the coating between multiple layers. During the deposition of one or more layers, annealing is preferably carried out at a temperature of 100 DEG to 500 DEG C. for a period of 5 to 60 minutes.

同様に本発明での使用に適するニッケルメッキ溶液は次
の様にして作シ得る。溶液Aは11当り1(lの8%C
4と10d/lの濃塩酸を蒸留、脱イオンにとかしてつ
くる。
Similarly, a nickel plating solution suitable for use in the present invention can be prepared as follows. Solution A is 1 in 1 (8% C in l)
It is made by distilling and deionizing concentrated hydrochloric acid of 4 and 10 d/l.

溶液Bは1を当シ0.5f/のPdC1,と10mt/
lの濃塩酸を脱イオン水にとかしてつくる。溶液Cは4
5 f/lのNiC4・6H,0,509/lのNH,
C1,100f/ tのクエン酸ナトリクム及び0.5
f/lの水酸化アンモニウムからつくる溶液CIから成
る。溶液C1は4509/lの次亜燐酸ナトリウムから
成る。
Solution B contains 1, 0.5 f/PdCl, and 10 mt/
Prepare by dissolving 1 liter of concentrated hydrochloric acid in deionized water. Solution C is 4
5 f/l NiC4.6H, 0,509/l NH,
C1,100 f/t of sodium citrate and 0.5
It consists of a solution CI made from f/l ammonium hydroxide. Solution C1 consists of 4509/l sodium hypophosphite.

セルの電極領域をメツキするのに、適切に被覆してある
セルを溶gAに5分間浸漬して、蒸留水ですすぎ、溶液
Bに5分間浸漬する。溶液A及びBは増感浴である。そ
の後、溶液CIの1を当り約200−300eCの溶液
C2を撹拌しつつ加えて、セルをその中に浸漬する。好
ましくは溶液Cは氷水に冷却し、室温のセルをその中に
浸漬し、メツキ溶液を室温まで温める、それでメツキが
前述の様に行なわれる。
To plate the electrode area of the cell, the suitably coated cell is immersed in solution gA for 5 minutes, rinsed with distilled water, and immersed in solution B for 5 minutes. Solutions A and B are sensitizing baths. Thereafter, solution C2 at about 200-300 eC per 1 part of solution CI is added with stirring and the cell is immersed therein. Preferably solution C is cooled in ice water, the room temperature cell is immersed therein, the plating solution is warmed to room temperature, and plating is carried out as described above.

本発明での使用に適する更なる金属又は金属の組合わせ
には、これに限定されるものでは無いが、白金、ロジウ
ム、パラジウム、銅、鉄、ルテニウム、イリジウム、ニ
ッケル/亜鉛、銀/白金、ニッケル/亜鉛/コバルト、
銅/亜鉛、銅/ニッケル/亜鉛、ニッケル/パラジウム
、ニッケル/ルテニウム、ニッケル/白金、銅/鉄等が
ある。     −例えば白金をメツキ金属として使用
する時は、以下の方法を使用できる。蒸留水(0,5m
)に水性メチルアミン(40%の10m)とへキサクロ
ロ白金酸アンモニウム(0,5t )を撹拌しつつ加え
る。水和ヒドラジン(2,5cc)を撹拌しつつ加え、
液体をゆつくシとポンプでセルの上と中にかける、液体
はfly室温に保ち、加熱ランプをセルの上に置いてセ
ルに焦点を合わせる。セルの相対的温かさが冷たい容器
壁よシもセラミック上に白金をメツキさせる。
Additional metals or combinations of metals suitable for use in the present invention include, but are not limited to, platinum, rhodium, palladium, copper, iron, ruthenium, iridium, nickel/zinc, silver/platinum, Nickel/zinc/cobalt,
Examples include copper/zinc, copper/nickel/zinc, nickel/palladium, nickel/ruthenium, nickel/platinum, copper/iron, etc. - For example, when platinum is used as the plating metal, the following method can be used. Distilled water (0.5m
) with stirring are added aqueous methylamine (10 ml of 40%) and ammonium hexachloroplatinate (0.5 t). Add hydrated hydrazine (2.5 cc) with stirring,
Gently pump the liquid over and into the cell, keep the liquid at room temperature, and place a heat lamp over the cell to focus on the cell. Platinum is plated on the ceramic surface of the container wall, where the relative warmth of the cell is cold.

これは高価な物質例えば白金、ルテニウム、ロジウム及
びパラジウムを用いる時には経断上重要である。
This is of critical importance when using expensive materials such as platinum, ruthenium, rhodium and palladium.

黒/灰色フィルムが析出後、装置を70℃−100℃の
温度に加熱して白金ののこりをメツキさせても良い。セ
ルを次に蒸留水ですすぎ、約250℃の温度に約5乃至
60分間、眉間で加熱する。
After the black/gray film has been deposited, the apparatus may be heated to a temperature of 70 DEG C.-100 DEG C. to plate off the remaining platinum. The cell is then rinsed with distilled water and heated at the glabella to a temperature of about 250°C for about 5 to 60 minutes.

白金/ロジウム浴は白金浴についての上記の方法に従い
、90%以下のへキサクロロ白金酸アンモニウムを適切
な濃度三塩化ロジウム・3H,Oで置換して調製する。
The platinum/rhodium bath is prepared according to the method described above for the platinum bath, replacing up to 90% of the ammonium hexachloroplatinate with the appropriate concentration of rhodium trichloride.3H,O.

ルテニウムメツキ浴は塩化ルテニウム(0,2f >f
t0D7?の塩酸とlO−の蒸留水に加えてつくる。メ
チルアミン(40%の5mj)をこれに加え、溶液を約
1時間静置する。
Ruthenium plating bath is ruthenium chloride (0,2f > f
t0D7? of hydrochloric acid and 1O- of distilled water. Methylamine (5mj of 40%) is added to this and the solution is allowed to stand for about 1 hour.

撹拌溶液に次に水和ヒドラジン(0,5cc)を加えて
、次にセルをメツキのためにその中に浸漬する。メツキ
中、溶液を70°乃至100℃の温度に加熱しても良い
Hydrazine hydrate (0.5 cc) is then added to the stirred solution and the cell is then immersed therein for plating. During plating, the solution may be heated to a temperature of 70° to 100°C.

多孔性の焼結セルは大表面積反応器を提供する。所望の
(大)表面積はハニカム又は発泡体の、好ましくは連続
気泡形の形状の押出によっても達成できる。
A porous sinter cell provides a high surface area reactor. The desired (high) surface area can also be achieved by extrusion of honeycombs or foams, preferably in the form of open cells.

従って所望の表面積は0.1乃至1000ミクロンの細
孔サイズを有し、1インチ当り好ましくは10乃至10
0細孔の、焼結充填床、(好ましくは押出成形)ハニカ
ム、又は連続気泡セラミック発泡体で得ることができる
Therefore, the desired surface area has a pore size of 0.1 to 1000 microns, preferably 10 to 10 microns per inch.
It can be obtained in zero pore, sintered packed beds, (preferably extruded) honeycombs, or open cell ceramic foams.

固体電解質スクラバー又は大気汚染防止装置提供上の難
点の一つは、一体性を失なうこと無く操業条件に耐える
密封を提供することである。従って用途によってはシー
ル組立体が本発明の臨界的な部分となろう。
One of the challenges in providing solid electrolyte scrubbers or air pollution control devices is providing a seal that withstands operating conditions without loss of integrity. Therefore, depending on the application, the seal assembly may be a critical part of the invention.

シール力ζ熱作用、振動、ショック及びさもなレナれが
事故を惹起する他の操作条件に対してセルの動きを可能
にすることが臨界的である。本発明はかかる動きを、“
ポルとソケット”構成の密封要素とセルで与える。添付
図面から明らかなように、セル端は円錐形、球形又はテ
ーパー付、円錐から球形への移行形となり得て、シール
の適切な構成のめず形量容器内に受入れられる。球形の
態様が好ましい。
It is critical that the sealing force ζ allows movement of the cell against thermal effects, vibrations, shocks and other operating conditions in which leakage can cause accidents. The present invention allows such movement to be carried out by “
It is provided with a sealing element and a cell in a "pol and socket" configuration. As is clear from the accompanying drawings, the cell ends can be conical, spherical or tapered, with a conical to spherical transition shape, and are suitable for the appropriate construction of the seal. A spherical embodiment is preferred.

@ o−リング配列が都合良く圧縮の線に沿っての密封
用表面への界面として作用できる。
An o-ring arrangement can conveniently act as an interface to the sealing surface along the line of compression.

セルへの電気接続器としてシールを使用するのがしばし
ば好都合である。シールのすべて又は一部として電気伝
導性材料を使用するのが有効である。適切な材料にはス
テンレス鋼例えばインコネル合金、セラミックス例えば
炭化珪素、炭化クロム、又は適切な炭化物、酸化物、窒
化物及び硼化物、“サーメット”、金M/非金属複合体
例えばニッケル/クロム/炭化クロム、クラッド又は1
フエイスド形例えば伝専性材料例えば銀等でカバーした
アルミナ又はムライトがある。
It is often convenient to use a seal as an electrical connection to the cell. It is advantageous to use electrically conductive materials as all or part of the seal. Suitable materials include stainless steels such as Inconel alloys, ceramics such as silicon carbide, chromium carbide or suitable carbides, oxides, nitrides and borides, "cermets", gold/non-metal composites such as nickel/chromium/carbide. chrome, clad or 1
Faced forms include alumina or mullite covered with proprietary materials such as silver.

好ましいシール材料はインコネル601ステンレス鋼で
、機械仕上し九面はタービン刃の保護に用いられる種類
の電気伝導性サーメットがアークプラズマ散布されてい
る。好ましいものには炭化珪素と非伝専性セラミックス
例えばアルミナ、コープライト又はムライトもある。
The preferred seal material is Inconel 601 stainless steel with a machine finish and nine faces arc plasma sprayed with electrically conductive cermet of the type used to protect turbine blades. Also preferred are silicon carbide and non-proprietary ceramics such as alumina, coprite or mullite.

末端シールは任意的な、700−900℃以下の温度で
潤滑剤として作用する銀の様な材料の薄い潤滑剤/シー
ラント被榎のある硬化表面から成るか、又は約1500
℃以上の温度に耐える炭化珪素又は炭化モリブデンの様
な伝導性セラミックとなるか、又は約2600℃以下の
温度に耐えるアルミナ(t440m)、酸化ジルコニウ
ム(ZrOt)、又はドリア(T屓h)の様な酸化物で
あっても良い。
The end seal optionally consists of a thin lubricant/sealant coated hardened surface of a material such as silver that acts as a lubricant at temperatures below 700-900°C or approximately 1500°C.
It can be a conductive ceramic such as silicon carbide or molybdenum carbide that can withstand temperatures above 2600°C, or it can be a conductive ceramic such as alumina (T440m), zirconium oxide (ZrOt), or doria (T440m) that can withstand temperatures below about 2600°C. It may be an oxide.

本発明のセルを通過する電流と有害ガス(即ちNO。Current and harmful gases (i.e. NO) passing through the cell of the present invention.

So、)の除去との間の関係は次式: %式%) (但し、憾はミリアンペア(mA)での電流であり、1
(tonic)  はイオン電流、t(aLacro%
4c)は電子電流である)で表わされる。従って測定さ
れる電流は2独の電流、イオン電カム及び−船釣にバッ
クグランドに無関係の又は電子電流、の同時的合計であ
る。従って実際上有効な電流は式: %式%) で計算され、またi−(。又はm A −m A。と表
わされる。
The relationship between the removal of So, ) is as follows:
(tonic) is the ionic current, t(aLacro%
4c) is the electron current). The current measured is therefore the simultaneous sum of two independent currents, the ion electric cam and the background-independent or electronic current. Therefore, the practically effective current is calculated by the formula: % Formula %) and is expressed as i-(. or mA-mA.

ファラデー則に従って有害ガス除去効率とt(iosi
a)の値を表わすことができる: 1(iosia)=uつX〔す#q〕x〔除−3したガ
x(Dモル数7g、6 )但しFはファラデー[Far
aday’a  aosaiant(96,4892)
)であり、ナーqは変換されたガスのモル当りの当量数
又は分子当りの通過した電子の数である。
According to Faraday's law, the harmful gas removal efficiency and t(iosi
The value of a) can be expressed: 1 (iosia) = u x [S#q]
day'a aosaiant (96,4892)
) and q is the number of equivalents per mole of gas converted or the number of electrons passed per molecule.

普通のガスについての+−q値は次の通りである。The +-q values for common gases are:

ガス         +#q No           2 NO,4 80、4 N、0          2 Q、            4 “H,02 一般にこの値は分子から除去又は分子に加えられる各酸
素原子について2であろう。
Gas +#q No 2 NO, 4 80, 4 N, 0 2 Q, 4 "H, 02 Generally this value will be 2 for each oxygen atom removed from or added to the molecule.

who l / a a aよりもL/v+aisでの
方が都合が良いので、上記のファラデー則の表示を理想
気体とみなす近似を用いてme l / a a aか
ら変換すると、次式となる:(RxTx60) 但し、mAは本発明のセルによる有害ガスの電気化学的
除去によるミリアンペアでの′電流であり;Fはファラ
デー(定数)であり、Pはセルに入る時の気圧(単位)
でのガス流の圧力であり; 1000はmAを用いるた
めの因子であシ;Rは0.082の気体恒数であり;÷
−qは上の定義の通りであり;Tはセルに入る前のガス
の絶対温度であり、60はsaC−4minの変換因子
であり、t/minはセルに入るガス流の全流速であり
;そして(gas〕(ガス濃度)は全ガス流中の有害ガ
スのモル分率又は同じく容積分率である。
Since it is more convenient to use L/v+ais than who l / a a a, if we convert from me l / a a a using an approximation that regards the Faraday law expression as an ideal gas, we get the following equation: (RxTx60) where mA is the current in milliamperes due to the electrochemical removal of harmful gases by the cell of the invention; F is Faraday (constant) and P is the atmospheric pressure (units) as it enters the cell.
is the pressure of the gas flow at; 1000 is the factor for using mA; R is the gas constant of 0.082; ÷
-q is as defined above; T is the absolute temperature of the gas before entering the cell, 60 is the conversion factor of saC-4min, and t/min is the total flow rate of the gas flow entering the cell. and (gas) (gas concentration) is the mole fraction or likewise the volume fraction of the harmful gas in the total gas stream.

セル反応はりをガスとし、−を電子とし、SZを安定化
ジルコニウム、そしてN、S及びOを窒素、硫黄及び酸
素とすると、以下の式で表わされる。
When the cell reaction beam is a gas, - is an electron, SZ is stabilized zirconium, and N, S, and O are nitrogen, sulfur, and oxygen, it is expressed by the following formula.

セルアノードでは反応は次の通りである:4a  +5
Ot(Q)=S(I)+20”−4g  +2NO(I
F)=Nt (g)+20”−セルアノードでは反応は
次式で示される:20”=02 (y)+4 m− 全体的なセル反応は式: %式%() 例えば電解質として安定化ジルコニア、電極として鉛の
場合にはセル反応は式: %式%) 以下の実施例を参照すると本発明はより良く理解される
At the cell anode the reaction is: 4a +5
Ot(Q)=S(I)+20”-4g +2NO(I
F) = Nt (g) + 20" - At the cell anode the reaction is given by the following equation: 20" = 02 (y) + 4 m - The overall cell reaction is given by the equation: %Formula %() For example stabilized zirconia as electrolyte In the case of lead as the electrode, the cell reaction is:

実施例中で圧力は特記しない限#)1気圧である。測定
はディジタル・マルチメータを用いて測定した。電圧源
はすべての場合、ヒユーレット・パッカードDC電源で
あった。
In the examples, the pressure is 1 atm unless otherwise specified. Measurements were made using a digital multimeter. The voltage source was a Huwlett-Packard DC power supply in all cases.

ガス流の赤外スペクトルはフーリエ変換JRで測定した
The infrared spectra of the gas streams were measured with Fourier transform JR.

サイクリック電解電量計測定はパイン・インストルメン
ツCPina Isatrsmants )ポテンシオ
スタットで判定した。
Cyclic coulometric measurements were determined with a Pine Instruments (CPina Isatrsmants) potentiostat.

実施例1゜ 2−3インチの長さ、3インチの外径及び3インチの内
径を有するイツトリア安定化ジルコニア管(Ziゾロ0
α。
Example 1 Itria stabilized zirconia tube (ZiZoro0) having a length of 2-3 inches, an outer diameter of 3 inches and an inner diameter of 3 inches
α.

5o1os、0hio)を472のイツトリア安定化ジ
ルコニア粉末(500−800ミクロン)と39 (D
 CHlC(Ce7fs)t−OHで、50,0001
 b/i−で均衡プレスを用いて充填した。充填したセ
ルを表Iに示した温度−時間プロフィルを用いて(但し
R,TJd室温である)ゆっくりと温度を1400℃に
上昇して後、1400℃で3hr空気中で燃焼させた。
5o1os, 0hio) with 472 Ittria stabilized zirconia powder (500-800 microns) and 39 (D
CHlC(Ce7fs)t-OH, 50,0001
Filled b/i- using an isostatic press. The filled cells were fired in air at 1400°C for 3 hr after the temperature was slowly increased to 1400°C using the temperature-time profile shown in Table I (where R, TJd was room temperature).

表  1 温度       時間(Ay) R,T、→60℃       0.560℃→600
℃      18.0600℃→1400℃    
  3.51400℃         3.0 1400℃→R,T、       7.0ゆるやかに
且つ規則的に水分と揮発分を除去し、結合剤を溶融させ
、そして充填したイツトリア安定化ジルコニア粉末を損
なうこと無く結合剤を酸化して除去するためには600
℃へのゆるやかな昇温か極めてN喪である。
Table 1 Temperature Time (Ay) R, T, →60℃ 0.560℃→600
℃ 18.0600℃→1400℃
3.51400℃ 3.0 1400℃→R,T, 7.0 Gently and regularly remove moisture and volatile matter, melt the binder, and bond without damaging the filled ittria-stabilized zirconia powder. 600 to oxidize and remove the agent.
The gradual rise to ℃ is extremely negative.

実施例2゜ 実施例1のセルを次の方法で銀メツキした。4fl[の
メツキ溶液を次の様にして調製した。最終のメツキ溶液
の64woj%を占める溶液Aは2tの蒸留、脱イオン
本当550tの硝酸銀をf!解させてp4裂した。最終
の溶液の32 vo1%を占める溶液Bは2tの蒸留、
脱イオン水当り90Fの水酸化カリウムを溶解させて鉤
裂した。最終の溶液の2voJ%を占める溶液Cは80
0−の蒸留、脱イオン本当シ80?の蔗糖を加え、10
0−の95%エタノールの100mと3.5−の濃硝酸
を加え、そして溶液を30 min沸騰させて調装した
。最終の溶液の約2vo1%を占める溶液りは稀釈剤の
役をする蒸留、脱イオン水だった。
Example 2 The cell of Example 1 was silver plated in the following manner. 4 fl of a plating solution was prepared as follows. Solution A, which accounts for 64 wj% of the final plating solution, contains 2 t of distilled, deionized and 550 t of silver nitrate. It was allowed to cleave to p4. Solution B, which accounts for 32 vol% of the final solution, is distilled at 2t,
Potassium hydroxide at 90F per deionized water was dissolved and cleaved. Solution C, which accounts for 2 voJ% of the final solution, is 80
0- distillation, deionization true 80? Add sucrose, 10
The solution was prepared by adding 100 m of 95% ethanol and 3.5 m of concentrated nitric acid and boiling the solution for 30 min. The liquid solution, which made up about 2vol% of the final solution, was distilled, deionized water that acted as a diluent.

暗色沈殿が形成する迄、溶液Aに製水性水酸化アンモニ
ウム(アンモニア水)を滴加した。溶液Bの約半分を次
に加えた。その後、濃水酸化アンモニウムを、少量の沈
殿が残る迄加えた。撹拌しつつ且つ水酸化アンモニウム
を同時に滴加しつつ、溶液Bの残りを次に加えた。得ら
れた溶液な0℃の氷水状に冷却した。溶液りを次に0℃
の氷水状に冷却して撹拌しつつ溶液Aにゆつく夛と加え
た。溶液Cも0℃の氷水状に冷却して次に撹拌しつつ混
合物に加えた。
Aqueous ammonium hydroxide (aqueous ammonia) was added dropwise to solution A until a dark precipitate formed. Approximately half of Solution B was then added. Concentrated ammonium hydroxide was then added until a small amount of precipitate remained. The remainder of Solution B was then added with stirring and simultaneous dropwise addition of ammonium hydroxide. The resulting solution was cooled to ice water at 0°C. The solution is then heated to 0℃
The mixture was cooled to ice water and slowly added to solution A while stirring. Solution C was also cooled to ice water at 0° C. and then added to the mixture with stirring.

実施例1の方法で製造し且つ適切に被覆した室温のセル
を、マスターフレクス(MaatmrfLmm)  ・
ぜん動・ポンプと系全体にわたりZ“の径を有する(但
し例外として頂上だけは%“サイホン配管を用いて気泡
が頂部から外に出る様にしてある)垂直サイホンを持つ
(0℃)に冷却したメツキ容器中に置いた。空気圧式ラ
ムを用いてセルを所定位置に密封した。lt分液ロート
を用いてメツキ溶液をメツキ容器に入れ、セルの周囲を
循環し室温まで昇温させた。溶液を次にゆっくりと煮沸
して約IAデ循環させた。
A room temperature cell made according to the method of Example 1 and appropriately coated was prepared using MaatmrfLmm.
The peristaltic pump and the entire system have a diameter of Z" (with the exception of the top, where a siphon piping is used to allow air bubbles to exit from the top). It is cooled to 0°C with a vertical siphon. It was placed in a box container. The cell was sealed in place using a pneumatic ram. The plating solution was placed in a plating container using an lt separatory funnel, and was circulated around the cell to raise the temperature to room temperature. The solution was then slowly boiled and decirculated to approximately IA.

次に溶液を容器から抜出して、セルを蒸留、脱イオン水
で洗い、被覆を200℃のスプリット・トップ炉で72
hr焼なました。175 pptm Noを含むガス流
から酸化窒素(NO)の除去でのセルの効率は92%で
あると計算された。
The solution is then removed from the container, the cell is rinsed with distilled, deionized water, and the coating is placed in a split-top furnace at 200°C for 72 hours.
hr annealed. The efficiency of the cell in removing nitric oxide (NO) from a gas stream containing 175 pptm No was calculated to be 92%.

実施例3゜ 1000 ppm NOを含む酸化窒素(No )流を
、実施例2のメツキしたセルを、0.58 L/ln/
am”のガス流速、450℃の温度、2.00Vの電圧
で通し、セル中の電流をディジタル−ffルチメーター
(Digital Msltisatar)で測定した
。結果を表■に要約した。
Example 3 A nitric oxide (No ) stream containing 1000 ppm NO was applied to the plated cell of Example 2 at a rate of 0.58 L/ln/
The current in the cell was measured with a Digital Msltisatar at a gas flow rate of 450° C., a temperature of 450° C., and a voltage of 2.00 V. The results are summarized in Table 3.

表  皿 E−E、i−4,(渇A)  効率 0           〇            
 −0,2810,34% 0.481     1.0        13%0
.682     2.8       36%0.8
88     5.2       68%1.082
     7.7       100%1.281 
    7.1        92%1.481  
   7.3       95%1.681    
 7.1        92%1.881     
7.5        98%上表でE−Eoは、(銀
/空気基準電極を基準として、開放回路ポテンシャル以
上に印加された電圧の)過電圧である。上のデータは過
電圧、イオン電流及びNO除去効率の間の関係を示して
いる。500℃、10日間の空気中でのセルのエージイ
ングでセル効率は改善される。
Table Plate E-E, i-4, (Thirst A) Efficiency 0 〇
-0,2810,34% 0.481 1.0 13%0
.. 682 2.8 36%0.8
88 5.2 68%1.082
7.7 100% 1.281
7.1 92% 1.481
7.3 95% 1.681
7.1 92% 1.881
7.5 98% In the table above, E-Eo is the overvoltage (applied voltage above the open circuit potential with respect to the silver/air reference electrode). The above data shows the relationship between overvoltage, ion current and NO removal efficiency. Aging the cell in air at 500° C. for 10 days improves cell efficiency.

450℃及び1000 ppm NOでの流れるガス流
からのNO除去効率と過電圧との関係は図25に図示さ
れている。
The relationship between NO removal efficiency from a flowing gas stream and overpotential at 450° C. and 1000 ppm NO is illustrated in FIG.

実施例4゜ 100 ppm NOを含む酸化輩索流を冥施例2のセ
ル中に、19t/惰Aがのガス流速、748℃の温度で
、印加過電圧な0から1ボルトに変えて通した。容量的
ターンオーバー比(VoLsmatric tsrso
*ar eats(VTR)〕は除去NOの?−モル/
 SSS /セルのコアのcIILlの単位であり、最
小2乗法分析によって過電圧と適切な定数を持つ一次関
数となシ、そしてR2相関係数はデータの組に包含され
ている。データを光■に示す。
Example 4 An oxidizing flux containing 100 ppm NO was passed through the cell of Example 2 at a gas flow rate of 19 t/A and a temperature of 748°C, with the applied overvoltage varying from 0 to 1 volt. . Capacitive turnover ratio (VoLsmatric tsrso
*are eats (VTR)] is removal NO? −mol/
The unit of SSS/cell core cIIL is determined by least squares analysis to be a linear function with an appropriate constant overvoltage, and the R2 correlation coefficient is included in the data set. The data is shown in the light.

表 ■ E−E 6     i −4、(tnA )    
n/AfXc1fL”O00 0,202−039810−’ 0.39     3.8       74xlO−
’0.59     6.3      125xlF
’0.79     8.3      163X10
−’0.99    10.5      206xl
O−’s/MXcm”=210X 10−”X(E−E
6)−2,5X 10−・;R冨=0.999 実施例5゜ ガス流中のNO含量を175 ppm に一定に保ち、
実施例4の方法を行なった。表IVに示す結果が得られ
た。
Table ■ E-E 6 i-4, (tnA)
n/AfXc1fL"O00 0,202-039810-' 0.39 3.8 74xlO-
'0.59 6.3 125xlF
'0.79 8.3 163X10
-'0.99 10.5 206xl
O-'s/MXcm"=210X 10-"X(E-E
6) -2,5
The method of Example 4 was followed. The results shown in Table IV were obtained.

表  ■ E−E6     i −i 、 (tmA )   
   s/MXcm”OO0 0,202,241x ] 0−’ 0.40       4.5         89
xlO−’0.60       8゜4      
  163X10″0.80      10.6  
      211xlO−’1.00      1
2.2        238xlO−s / M X
(:r!L” =253 ×10−’ (E A7 o
 )  3−2 ×10−’ :R”=0.993 実施例6゜ 銀/白金多孔質電極を有するイツl−IJア安定化ジル
コニアセルを実施例1及び2の方法に従って型造1空気
中500℃でlO日間エージングした。
Table ■ E-E6 i-i, (tmA)
s/MXcm"OO0 0,202,241x ] 0-' 0.40 4.5 89
xlO-'0.60 8゜4
163X10″0.80 10.6
211xlO-'1.00 1
2.2 238xlO-s/M
(:r!L" = 253 × 10-' (E A7 o
) 3-2 × 10-' : R''=0.993 Example 6 An IJ-stabilized zirconia cell with a silver/platinum porous electrode was molded according to the method of Examples 1 and 2 in air. It was aged at 500° C. for 10 days.

イオン電流及び容量的なタンオーバー・レートの等電位
測定はガス流のNO含墓を0から175 ppmに変え
て、624℃、706℃及び748℃の3温度及び19
t/m/cIIL!のガス流速で行なった。1.91’
の過電圧は市販の装置で用いられるものより高く、市販
装置では水の電気分解電位は印加電圧よりも約1ボルト
高い実用限界が設定されている。これらのN09度はあ
る樵の燃焼装置例えば天然ガスだきボイラーであるもの
と対応している。表V A。
Equipotential measurements of ionic current and capacitive turnover rate were performed at three temperatures of 624°C, 706°C, and 748°C and 19°C, varying the NO content of the gas stream from 0 to 175 ppm.
t/m/cIIL! The gas flow rate was 1.91'
The overvoltage of is higher than that used in commercial equipment, where the water electrolysis potential has a practical limit of about 1 volt higher than the applied voltage. These N09 degrees correspond to some woodcutter combustion devices, such as natural gas fired boilers. Table V A.

VE及びVCに示したデータは最小自乗法によるとガス
のNO含雅にVTRが一次で関係していることが示され
た。
According to the least squares method, the data shown for VE and VC showed that VTR was linearly related to the NO content of the gas.

定数及び相関係aR1は3温度のそれぞれに与えられて
いる。
Constants and correlations aR1 are given for each of the three temperatures.

表  VA−624℃ ppm No    i −46(tlLA )   
 n7M xcm”25       0.7    
   14xlF’50       1.5    
   29xlU’−’75       2.1  
     41xlO”100       2.4 
      47xlO−61252,753xlO−
’ 150       2.9       58xlO
−’175       3.1       61x
lO=s/MXcm”=0.348 (9pvyh #
o)+7.4810″;R”=0.97 表VB−706℃ ppm NOi −i g (tnA )    %/
M X c11L’0        0      
   Q25        0.7       1
4X10−’50        2.8      
 54xlO−’75        4.1    
   82xlO=100        5.0  
     97xlO−01256,3126xlO= 150        7.6     152xlU
−’175         g、3      16
3xlO−’s /J/X1m”=0.98 Cppm
 No )+0.017 X 10−’ ;R2=0.
994 表 VC−748℃ ppm No      i−4,(mA)     
s/j/xcm”0         0      
   Q25        2.3      46
xlO””50         5.1     1
U1xlU−’75         5.7    
 114xlU−’100         6.7 
     132xlO−’125        7
.6     151xlO−1508,5169xl
O−6 1759,0177xlO−’ s/MXC1ll”=0.96 (ppm 7VO)+
27 X 10−・;R”=0.96 実施例7゜ 実施例2のセルを用い、1001000ppを含む流体
流を0.581 / s / cm”の流速及び4cc
℃でセルを通した。実測した容量的ターンオバーレート
対過電圧を表■に要約する。
Table VA-624℃ ppm Noi-46 (tlLA)
n7M xcm”25 0.7
14xlF'50 1.5
29xlU'-'75 2.1
41xlO"100 2.4
47xlO-61252,753xlO-
'150 2.9 58xlO
-'175 3.1 61x
lO=s/MXcm”=0.348 (9pvyh #
o)+7.4810″;R″=0.97 Table VB-706°C ppm NOi −i g (tnA) %/
M X c11L'0 0
Q25 0.7 1
4X10-'50 2.8
54xlO-'75 4.1
82xlO=100 5.0
97xlO-01256,3126xlO= 150 7.6 152xlU
-'175 g, 3 16
3xlO-'s /J/X1m"=0.98 Cppm
No)+0.017X10-';R2=0.
994 Table VC-748℃ ppm No i-4, (mA)
s/j/xcm”0 0
Q25 2.3 46
xlO””50 5.1 1
U1xlU-'75 5.7
114xlU-'100 6.7
132xlO-'125 7
.. 6 151xlO-1508, 5169xl
O-6 1759,0177xlO-'s/MXC1ll''=0.96 (ppm 7VO)+
27 X 10-;R''=0.96 Example 7゜Using the cell of Example 2, a fluid flow containing 1001000 pp was applied at a flow rate of 0.581/s/cm'' and 4 cc.
Cells were passed at °C. The actually measured capacitive turnover rate versus overvoltage is summarized in Table 3.

表  ■ A’ E6  s s、(mA) s/Mxcm”OQ
   Q O,2980;1  0.3xlO−’0.498 0
.8 3、OX 10−’0.698 1.8 7.O
x 1 o−’0.898 2.3 9.1xlF’ 1.098 3.2 12.7x 10−”1.298
 3.7 14.5X 10−6s/MxcrIL”=
12.5xl 04(A’−A’、) −1,9x 1
0−”;R”=0.98 実施例8゜ 実施例2のセルを用いて、1000 Tpm−No ?
::”8む流体流を0.58L/m/α2の流速及び5
00℃でセルを通した。実測された容量的ターンオバー
レート対過電圧を衣■に要約する。
Table ■ A' E6 s s, (mA) s/Mxcm”OQ
Q O, 2980; 1 0.3xlO-'0.498 0
.. 8 3, OX 10-'0.698 1.8 7. O
x 1 o-'0.898 2.3 9.1xlF' 1.098 3.2 12.7x 10-"1.298
3.7 14.5X 10-6s/MxcrIL”=
12.5xl 04(A'-A',) -1,9x 1
0-”;R”=0.98 Example 8゜ Using the cell of Example 2, 1000 Tpm-No?
::”8 fluid flow with a flow rate of 0.58 L/m/α2 and 5
The cells were run at 00°C. The actually measured capacitive turnover rate vs. overvoltage is summarized in ①.

表  ■ E−E、     (−j、(mA)      s/
#xcm”0.274      0.7      
2.7X10−’0.475       1.4  
    5.4X10−60.675       1
.9      7.6x10−’0.874    
   2.9     11.5X10−’1.074
       4.1     16.0X10−’1
.275       4.6     18.IXI
U−’1.476       5.3     20
.9X10−’n/M Xm’−14,9X 10−’
(A’−E、)−1、lXl0  ’;R”−0,99
4 実施例9〜15゜ 実施例1及び2の方法に従って、表■に要約した変化条
件下で本発明のイツトリア安定化ジルコニアセルを製造
した。
Table ■ E-E, (-j, (mA) s/
#xcm”0.274 0.7
2.7X10-'0.475 1.4
5.4X10-60.675 1
.. 9 7.6x10-'0.874
2.9 11.5X10-'1.074
4.1 16.0X10-'1
.. 275 4.6 18. IXI
U-'1.476 5.3 20
.. 9X10-'n/M Xm'-14,9X 10-'
(A'-E,)-1,lXl0';R''-0,99
4 Examples 9-15 Ittria-stabilized zirconia cells of the present invention were prepared according to the method of Examples 1 and 2 under varying conditions summarized in Table 1.

表  ■ 20 2 2 1500’C2 2162,51400”C3 22661400℃ 1 23 9 2 1400”C4 24921400℃ 1 2512 2 1400℃ 3 2612 2 1400”C3 実施例16゜ 実施例1及び20方法に従い、以下の方法で製造したカ
ルシア安定化ジルコニア粉末(ZrO20,87M、 
Ca00.13M)からカルシア安定化ジルコニアセル
を製造した。
Table ■ 20 2 2 1500'C2 2162,51400"C3 22661400°C 1 23 9 2 1400"C4 24921400°C 1 2512 2 1400°C 3 2612 2 1400"C3 Example 16゜According to the methods of Examples 1 and 20, the following method Calcia stabilized zirconia powder (ZrO20,87M,
A calcia-stabilized zirconia cell was manufactured from Ca00.13M).

349.9211tのジルコニウムプロポキシドに12
2゜5Nの濃硝酸を加えた。別の容器で、炭酸カルシウ
ム(13?)を濃硝酸に浴解し、発泡停止後水(5cc
)を加えた。ジルコニウムプロポキシドと炭酸カルシウ
ムの溶液を合併して透明な赤褐色の溶液を得た。浴液を
激しく撹拌しつつアンモニア水溶液に加え、遠心分離し
て、流体を捨てた。固体を0.1Mアンモニア水(2x
)で洗い、90℃の温度に12Aデ加熱して乾燥しかつ
残留硝酸塩を分離し、約1000℃に加熱して酸化物相
の物質に変換した。かくして得たカルシア安定化ジルコ
ニア粉末をカルシア安定化ジルコニア管(Alfa C
hemical )に充填し実施例1の方法で焼結した
12 to 349.9211t of zirconium propoxide
2.5N concentrated nitric acid was added. In another container, dissolve calcium carbonate (13?) in concentrated nitric acid, and after the foaming has stopped, add water (5 cc)
) was added. The zirconium propoxide and calcium carbonate solutions were combined to obtain a clear reddish-brown solution. The bath solution was added to the aqueous ammonia solution with vigorous stirring, centrifuged, and the fluid was discarded. The solid was dissolved in 0.1M aqueous ammonia (2x
), dried at a temperature of 90° C. for 12 A and residual nitrates were separated off, and heated to approximately 1000° C. to convert the material into the oxide phase. The thus obtained calcia-stabilized zirconia powder was transferred to a calcia-stabilized zirconia tube (Alfa C
chemical) and sintered by the method of Example 1.

実施例17゜ 実施例1及び2の方法に従い、次の方法で製造した粉末
からカルシア安定化−ジルコニアドープセリア(Zr。
Example 17 According to the method of Examples 1 and 2, calcia-stabilized-zirconia-doped ceria (Zr.

CaO1、Q、87Af; Cab、0.13M)をつ
くった。ジルコニウムプロポキシド(3tcc)を濃硝
[(I Qcf−)Kとかす。別の容器で濃硝酸(4c
t−)を溶解が完了する迄、炭酸カルシウム(1,3f
)に加え、塩化セリウム7水和物(3,7Sl)をこれ
に加えた。2m液を混合して赤褐色溶液を得、これを激
しく撹拌するアンモニア水溶液に加えて、実施例16の
方法で以後処理した。
CaO1, Q, 87Af; Cab, 0.13M) was prepared. Dissolve zirconium propoxide (3 tcc) with concentrated nitrogen [(I Qcf-)K. In another container, concentrate nitric acid (4 c.
Calcium carbonate (1,3f
), and cerium chloride heptahydrate (3,7Sl) was added thereto. The 2m solution was mixed to obtain a reddish-brown solution, which was added to a vigorously stirred aqueous ammonia solution and further processed according to the method of Example 16.

実施例18゜ カルシア安定化セリア粉末(CaO2% 0.85M”
、Cab。
Example 18゜Calcia stabilized ceria powder (CaO2% 0.85M”
,Cab.

0、151.f )を、硝1!!(5ffi#)を含む
脱イオン水(70威)に炭醒カルシウム(1,5?)を
溶解し、褐硝酸中に塩化セリウム7水和物(31,62
f)を溶解し、実施例16の方法に従って、実施例16
の方法により製造した。
0,151. f ), 1! ! Carbonated calcium (1,5?) was dissolved in deionized water (70%) containing (5ffi#), and cerium chloride heptahydrate (31,62?) was dissolved in brown nitric acid.
f) and according to the method of Example 16, Example 16
Manufactured by the method.

実施例19゜ イツトリア安定化ジルコニア粉末(ZrO2; 0.9
1 M:Y、0..0.09M )を実施例16の方法
により、ジルコニウムプロポキシド(3a6ml)、メ
タノール(30j16)及びa硝K(A3mg)の溶液
、及び硝酸イツトリウム6水和物(3,45f)の脱イ
オン水(70Mj)と濃硝酸(511ft)の浴液から
つくった。粉末の酸化物相へ転化完了後、実施例1及び
2の方法でセルをつくった。
Example 19゜Itria stabilized zirconia powder (ZrO2; 0.9
1 M:Y, 0. .. 0.09M) was prepared by the method of Example 16 into a solution of zirconium propoxide (3a6ml), methanol (30j16) and a-nitrogen K (A3mg), and yttrium nitrate hexahydrate (3,45f) in deionized water ( 70 Mj) and concentrated nitric acid (511 ft). After the conversion of the powder to the oxide phase was complete, cells were made using the methods of Examples 1 and 2.

実施例20゜ 酸化鉄でドープしたカルシア安定化ジルコニアセルを実
施例1及び2の方法により、矢の方法でつくった淡緑色
粉末からつくった。鉄浴液&!塩化第一鉄(2−031
を濃臭化水素酸/エチレングリコールC2:3CV/V
)〕にとかしてつくった。ジルコニウムプロポキシド(
349,92y)の濃硝酸(122,514)溶液と炭
酸カルシウム(13f)の濃硝酸溶液を実施例16の方
法に従って合併し7、合併浴液の一部を表■に従って塩
化第−鉄済液に加えた。
EXAMPLE 2 A calcia stabilized zirconia cell doped with 0° iron oxide was prepared by the method of Examples 1 and 2 from a light green powder made by the arrow method. Iron bath liquid &! Ferrous chloride (2-031
Concentrated hydrobromic acid/ethylene glycol C2:3CV/V
)]. Zirconium propoxide (
A concentrated nitric acid (122,514) solution of 349,92y) and a concentrated nitric acid solution of calcium carbonate (13f) were combined according to the method of Example 167, and a part of the combined bath solution was mixed with a ferrous chloride solution according to Table 2. added to.

表  ■ ((ZrOt)o、ay <Ca0)olsEl−2c
FsO)zz     F−0モル数    F#浴溶
液容積(mシ)0、UO252,4XlO−’    
   0.23530.0050   4.8X10−
’       0.47060.0100   9.
7X10−”       0.94610.0200
   1.93X10−’      1.89200
.0400   3.86X10−’      3.
78400      0        0(対照)
実施例21゜ 酸化クロムでドープしたカルシア安定化ジルコニアセル
を実施例1及び20方法に依り、次の方法で製造した酸
化クロムでドープしたカルシア安定化ジルコニア粉末か
らつくった。クロム金属粉末(Z5 t  Alfa 
ProduataLot、No、 113078 )を
濃臭化水素酸(40ゴ)Kとかして溶液にした。この溶
液は始め暗緑色であった。室温で1ルr撹拌後、液体臭
素(51Lt)を加え溶液を撹拌しつつ更に2時間加熱
した。最終浴液は暗赤色であった。ジルコニウムプロポ
キシド(349,9211Lt)の濃硝酸(12Z51
)浴液及び炭酸カルシウム(1:l)の濃硝#I溶液を
実施例16の方法に従い合併し、合併溶液の一部な&X
に従ってクロム溶液に加えた。
Table ■ ((ZrOt)o, ay <Ca0)olsEl-2c
FsO)zz Number of moles of F-0 F# Bath solution volume (m) 0, UO252,4XlO-'
0.23530.0050 4.8X10-
' 0.47060.0100 9.
7X10-” 0.94610.0200
1.93X10-' 1.89200
.. 0400 3.86X10-' 3.
78400 0 0 (control)
Example 21° Chromium oxide doped calcia stabilized zirconia cells were made according to the methods of Examples 1 and 20 from chromium oxide doped calcia stabilized zirconia powder prepared in the following manner. Chromium metal powder (Z5 t Alfa
ProduataLot, No. 113078) was dissolved in concentrated hydrobromic acid (40% K) to make a solution. The solution was initially dark green. After stirring for 1 liter at room temperature, liquid bromine (51 Lt) was added and the solution was heated for an additional 2 hours with stirring. The final bath solution was dark red. Zirconium propoxide (349,9211Lt) in concentrated nitric acid (12Z51
) Bath solution and concentrated nitric acid #I solution of calcium carbonate (1:l) were combined according to the method of Example 16, and part of the combined solution &X
Added to the chromium solution according to the instructions.

表  X (CZr0t)o、av (Ca O)o、ts)t 
−zccrO〕zエ    クロムのモル数  クロム
浴液の体積(d)0.0001     Z32X10
−’     000230.0003    6,9
6X10−’    o、o O690,01002,
32xlO−’     0.02320.0300 
   6.96X10−’     0.06960.
0100    2.32X10−’     0.2
3200        0      0(対照)実
施例2Z 実施例1の方法で製造したイツトリア安定化ジルコニア
セルに、銀及び白金のそれぞれの層を無電解メツキによ
シ銀/白金電極を形成しかつ得られたセルを約800℃
で1hr焼成した。セルをLs%db−7g管炉中で1
hデフ40℃で加熱した。Noを含むアルゴン流を開路
(電流無し)の熱いセル中を通した。FT−IHの21
g%元学セルを用いて出口又は出口流をチエツクしたが
アンモニアは検出されなかった。セルを開路に保ち、水
素をガスに加えたが、これもアンモニアを検出すること
は出来なかった。仄にセルをDC電源に接続し、白金/
空気基準電極に対してセルの内側を約2.4V陰極的に
保った。セルからのガス流出物のFT−JRスペクトル
はアンモニアが合成されていることを示した。
Table X (CZr0t)o,av (CaO)o,ts)t
-zccrO]zE Number of moles of chromium Volume of chromium bath solution (d) 0.0001 Z32X10
-' 000230.0003 6,9
6X10-' o, o O690,01002,
32xlO-' 0.02320.0300
6.96X10-' 0.06960.
0100 2.32X10-' 0.2
3200 0 0 (Control) Example 2Z A silver/platinum electrode was formed by electroless plating of each layer of silver and platinum on the ittria-stabilized zirconia cell produced by the method of Example 1, and the resulting cell about 800℃
Baked for 1 hour. The cell was placed in a Ls%db-7g tube furnace at 1
Heated at 40°C. A flow of argon containing No was passed through the hot cell in an open circuit (no current). 21 of FT-IH
The outlet or outlet stream was checked using a g% Gengaku cell and no ammonia was detected. The cell was kept open and hydrogen was added to the gas, but again no ammonia could be detected. Connect the cell slightly to a DC power supply and connect the platinum/
The inside of the cell was held cathodically at approximately 2.4 V with respect to an air reference electrode. The FT-JR spectrum of the gas effluent from the cell showed that ammonia was synthesized.

実施例23゜ 水素の代りに水蒸気を加える実施例22のセルと方法で
は、セルからのガス流出物のFT−IBはアンモニアが
合成されていることを示した。
Example 23 In the cell and method of Example 22 where water vapor is added instead of hydrogen, an FT-IB of the gas effluent from the cell showed that ammonia was being synthesized.

実施例24、 実施例22のセルと方法を用いて、 No Kついての
代替原料ガスとしてN、Uik用いた。セルからの流出
物ガスの1”T−IRはアンモニアが合成されているこ
とを示した。
Using the cells and methods of Examples 24 and 22, N and Uik were used as alternative raw material gases for No K. A 1'' T-IR of the effluent gas from the cell showed that ammonia was being synthesized.

実施例25゜ 実施例23のセルと方法を用いて、水素の代りに水蒸気
をガス流中に加えた。セルからの流出物ガスのFT−J
Rスペクトルはアンモニアが合成されていることを示し
た。
Example 25 Using the cell and method of Example 23, water vapor was added to the gas stream instead of hydrogen. FT-J of effluent gas from cell
The R spectrum showed that ammonia was synthesized.

上記の実施例p)も明らかな様に、原料流に含まれる窒
素酸化物の種類に閑係無く、かつ水素カス又は水素原子
の源として安価な水蒸気を使用するのに関係なく、不発
明によってアンモニアを発生させることができる。従っ
て本発明は流体流から有毒の又は好1しからざる成分を
除去するのに有効であるばかりで無く、流体流の処理に
よって、アンモニアの様な有用な生成物を発生するのに
有効である。同様に炭素粒子又は流体流の炭素富有成分
、例えばCO。
As is clear from Example p) above, regardless of the type of nitrogen oxides contained in the feed stream and regardless of the use of cheap water vapor as a source of hydrogen scum or hydrogen atoms, the invention Ammonia can be generated. Thus, the present invention is not only effective in removing toxic or undesirable components from fluid streams, but is also effective in generating useful products, such as ammonia, by processing the fluid streams. . Likewise carbon particles or carbon-rich components of the fluid stream, such as CO.

COt C、Hy Og中の一部又は全部の酸素原子を
本発明によって水素で置換して、例えばメタンをつくる
ことができることを離解されたい。
It should be appreciated that some or all of the oxygen atoms in COt C, Hy Og can be replaced by hydrogen according to the present invention to create, for example, methane.

実施例26゜ 電気化学データを独立的に確証するために、流体流が反
応器又はスクラバーセルを通る前と通った後での、本発
明のセルを通過するカス流のNot及びSO3含量の直
接的気相FT−IR測定を行なった。当初反応器セルを
バイパスし、室温のガス流を直接FT−IR元字セル中
を通し、それでベースラインスペクトルをきめた。対照
として、開路条件(セルを流れる電流の無い条件)下で
熱い反応器セル中にガス流を導き、接触的、熱的又はさ
まざまの作用によるNot又はSO1含量の目立った変
化がないことな確かめた。設定にそれ以外の変化を加え
ずにDC電圧を次に反応器に印加し、気体流出物な再び
分析したところ、減少したNo及び/又はSO,6度を
有することが判明した。
EXAMPLE 26 To independently confirm the electrochemical data, direct measurement of the Not and SO3 content of the waste stream passing through a cell of the invention before and after the fluid stream passes through the reactor or scrubber cell. Gas phase FT-IR measurements were performed. Initially, the reactor cell was bypassed and the room temperature gas stream was passed directly through the FT-IR original cell to determine the baseline spectrum. As a control, we conducted the gas flow into the hot reactor cell under open circuit conditions (no current flowing through the cell) and verified that there was no noticeable change in the Not or SO1 content due to catalytic, thermal or various effects. Ta. A DC voltage was then applied to the reactor with no other changes to the settings and the gaseous effluent was analyzed again and found to have a reduced No and/or SO, 6 degrees.

400℃の操作温度では、気相IRスペクトルの測定は
本発明のセルが約85〜90%No濃度を減少させ、そ
してSO!濃度を100%減少させることを示した。5
00℃の操作温度では流出物流中の両ガスとも実質上ゼ
ロに減少していた。21毒の元手路長のガスセルを用い
るフーリエ変換IHの検出限界以上では如何なる濃度で
もいずれの化合物も存在していなかった。
At an operating temperature of 400°C, measurements of gas phase IR spectra show that the cell of the invention reduces the No concentration by about 85-90% and the SO! It was shown that the concentration was reduced by 100%. 5
At an operating temperature of 0.000C, both gases in the effluent stream were reduced to virtually zero. None of the compounds were present at any concentration above the detection limit of Fourier transform IH using a gas cell with a length of 21 mm.

以下の実施例はさまざ1の用途についての反応器サイズ
を示す。
The following examples show reactor sizes for a variety of applications.

実施例27゜ LOOMW天然ガスだぎボイラーについての反応器サイ
ズを次の入力ffL:250pp飢NO:450±50
℃煙道ガス温度(空気予熱器又はエコノマイザ−の前)
;燃料天然ガス(cHa@210KC1モルで近似)か
ら次の様にして算出シた。燃焼プロセスにりいての総括
化学式はc#、+20t+sめ−Co、+211.O+
8〜+21OKCエンタルピーである。
Example 27゜LOOMW Reactor size for natural gas boiler is input as follows ffL: 250pp Starvation NO: 450±50
°C flue gas temperature (before air preheater or economizer)
Calculated from fuel natural gas (approximately cHa@210KC1 mole) as follows. The overall chemical formula for the combustion process is c#, +20t+s -Co, +211. O+
It has an enthalpy of 8 to +21 OKC.

熱入力のIAfW(メガワット)K対してI MW−I
 X l O+”W =2.39 x 10−sカロリー/#−〇−1,14
モルのCH,/、、a 1il1112に5モルの排出ガス/##C−3,13
xlO−”v−ルのNO/aaa−0,188モルのN
O/慨憾算 m l Z5 x 10−”cm” (邊/Mx3”−
15X10−’@)Is’)従ってIMWのボイラー熱
入力に対して約12.5Lの反応器容積が必要である。
I MW-I for heat input IAfW (megawatts) K
X l O+”W =2.39 x 10-s calories/#-〇-1,14
5 moles of exhaust gas in moles of CH,/,,a 1il1112/##C-3,13
xlO-”v-le NO/aaa-0,188 mol N
O/Excuse calculation m l Z5 x 10-”cm” (side/Mx3”-
15X10-'@)Is') Therefore, for a boiler heat input of IMW, a reactor volume of approximately 12.5 L is required.

これはほぼ1倶径の煙道ガスパイピングの1.6cII
I厚部分に相当する。従って1.25m’反応器が10
0MW天然カスだぎボイラーには必要である。
This is approximately 1.6 cII of 1 diameter flue gas piping.
This corresponds to the I thickness part. Therefore, 1.25 m' reactor is 10
Required for 0MW natural cast-iron boilers.

実施例28゜ 本発明の反応器の操作に必要なパワーは次の様にして算
出できる: P−VXA−C0,50,5)XA −(0,50,5) X (FX2X3.13X10−
”%ルNo/saa/IMW) −O−0.6KW/IMW 従って、ボイラーの入力熱エネルギーの約0−0.1%
が本発明のスクラバーの操業には必要と見積られる。競
合技術は少なくとも50倍多いパワーを必要とする。
Example 28 The power required to operate the reactor of the present invention can be calculated as follows: P-VXA-C0,50,5)XA-(0,50,5)X(FX2X3.13X10-
”% LeNo/saa/IMW) -O-0.6KW/IMW Therefore, about 0-0.1% of the input thermal energy of the boiler
is estimated to be necessary for operation of the scrubber of the present invention. Competing technologies require at least 50 times more power.

実施例29゜ 500 ppmN0を生ずる25MW天然ガスだぎター
ビンについての本発明の反応器又はスクラバーセルのサ
イズは次の様に算出できる。温度の関数としての適切な
データを単純−久指数方程式に合わせ、温度上昇の10
0℃毎のNot除去速度の2倍化に対応する、活性化エ
ネルギーを13−15KC1モルに近似するとして算出
する。反応器ユニット又はスクラバー組立体を1750
℃のみかけ温度の天然ガスだきタービンの燃焼帯の中又
は近傍に置くと。
EXAMPLE 29 The reactor or scrubber cell size of the present invention for a 25 MW natural gas turbine producing 500 ppm NO can be calculated as follows. Fitting the appropriate data as a function of temperature to a simple exponential equation, the 10
The activation energy corresponding to doubling of the Not removal rate per 0° C. is calculated as approximating 13-15 KC1 mole. 1750 reactor unit or scrubber assembly
When placed in or near the combustion zone of a natural gas-fired turbine with an apparent temperature of ℃.

s / Af X (y”の値は(256X10−’気
圧のみかけのNO圧)でほぼ200X10″″@に増加
する。この値を2000X 10−’の酸化窒素(n1
tri6oxide)分圧へのVTR(容量的ターンオ
ーバレート)に−次的に調節し、(次の冷却空気人力が
この値を煙突でみかけ上500 ppm NOに下げる
)、その結果1/s/s/cm”の利用VTRの大きさ
のみつもりのオーダである。
The value of s/Af
tri6oxide) to the VTR (capacitive turnover rate) to the partial pressure (next cooling air power reduces this value to an apparent 500 ppm NO at the chimney), resulting in 1/s/s /cm", which is an order based only on the size of the VTR used.

従って、IMWのガスタービン熱入力に対して:1MW
−12.5モルの排出ガス/1#c−2,5X10−”
モルNo/age −1,50モルNO/mi% −1,5cy” (s/ % X3’ −1)従って、
利用可能なデータから25MW天然ガスだきタービンの
NOx出力の処理に必要なのは約150cm”(9イ%
S)の反応器容積であろう。実施例28に従ってこの用
途のエネルギー消費を求めると、ボイラーパワー消費と
近似しておシ、タービンの熱入力の約0−0.1%であ
る。
Therefore, for a gas turbine heat input of IMW: 1 MW
-12.5 moles of exhaust gas/1#c-2,5X10-”
Mol No/age -1,50 Mol NO/mi% -1,5cy" (s/% X3' -1) Therefore,
From available data, the NOx output of a 25 MW natural gas-fired turbine requires approximately 150 cm” (9%
The reactor volume will be S). The energy consumption for this application, determined according to Example 28, approximates the boiler power consumption and is about 0-0.1% of the turbine heat input.

図面の説明にもどると1図13はガス、電解質及び″成
子的導体の分子レベルの関係を示すスケールの略図的3
相フオーマツトである。酸化窒素の分子は双極子モーメ
ントを有し酸素原子を電解質に接触させて配向する傾向
を有する。
Returning to the explanation of the drawings, Figure 13 is a schematic diagram of the scale 3 showing the relationship between gases, electrolytes, and ``conductors'' at the molecular level.
It is in phase format. Nitrogen oxide molecules have a dipole moment and tend to orient the oxygen atoms in contact with the electrolyte.

配向した酸化輩素の気体分子は2個の電子を受入れて動
力学的中間体を形成する。この種は酸素原子を電解質中
にO1イオンとして溶解させてリアレンジし、従って気
体分子中に電子的相によって押入された2個の電子とか
ぞえられる。窒素原子は次に第2の窒素原子と反応して
気相N。
Oriented oxidant gas molecules accept two electrons to form a kinetic intermediate. This species rearranges the oxygen atoms by dissolving them as O1 ions in the electrolyte and can therefore be compared to two electrons that are forced into the gas molecule by the electronic phase. The nitrogen atom then reacts with a second nitrogen atom to form gaseous N.

を形成する。溶解したO−2イオンは陽極に移動して、
そこでその2個の電子を電子回路中にもどしおく(電子
は移動するが常に保存される)。酸素原子は第2の酸素
原子と合一して気相O8を形成する。このプロセスは本
質上時間的に同一瞬間に、3相すべての物理的並置(近
接)を必要とする。
form. The dissolved O-2 ions move to the anode,
Therefore, those two electrons are returned to the electronic circuit (electrons move, but are always conserved). The oxygen atoms combine with second oxygen atoms to form gas phase O8. This process requires the physical juxtaposition (proximity) of all three phases at essentially the same moment in time.

図14はNoの代りSO3を用いた分子スケール2相フ
オーマツトである。電解質相はセリア安定化カドリニア
(C−182Gd、18 0.)で、気相と接触する領
域を工混合導体、即ちイオン(0−ffi)伝導性でも
電子(一つ伝導性でもある。
FIG. 14 shows a molecular scale two-phase format using SO3 instead of No. The electrolyte phase is ceria-stabilized cadrinia (C-182Gd, 180.), and the region in contact with the gas phase is a mixed conductor, ie, both ionic (0-ffi) and electronic (monoconductive).

これはその輪率が1より小さいことを意味する。この混
合導体状態は好ましくは鉄、クロム等によりドーピング
などで表面の組成を変えることによって達成される。2
相フオーマツトは気/固接触だけが必要で、図13に示
した例の3相接触を必要としない。図20は2相物質の
電気化学的挙動を図示している。
This means that the ring ratio is less than 1. This mixed conductor state is preferably achieved by changing the composition of the surface, such as by doping with iron, chromium, etc. 2
The phase format requires only air/solid contact, not the three-phase contact of the example shown in FIG. Figure 20 illustrates the electrochemical behavior of a two-phase material.

図15は流通する窒素ガス流又は1%SO3を加えた同
−流のあるカルシア安定化ジルコニア・セルのサイクリ
ック・ボルタモダラムのグラフである。横軸は空気/貴
金属基準電極に対する電圧であり、縦軸はセルを通る電
流である。
FIG. 15 is a graph of the cyclic voltamodrum of a calcia stabilized zirconia cell with flowing nitrogen gas flow or the same flow with 1% SO3 added. The horizontal axis is the voltage relative to the air/noble metal reference electrode and the vertical axis is the current through the cell.

電圧@(0,0)以上の電流はSO1→SO8の酸化に
対応し、水平軸より下の電流は逆の方向に動きSQ、の
Sへの還元に対応する。゛電圧線(即ち無電流)とカー
ブはSO7について予想される大略の熱力学的電圧でク
ロスする。
Currents above the voltage @(0,0) correspond to the oxidation of SO1→SO8, while currents below the horizontal axis move in the opposite direction and correspond to the reduction of SQ, to S. ``The voltage line (ie, no current) and the curve cross at approximately the thermodynamic voltage expected for SO7.

カス流の全流速は2.4t/misであり電圧スイープ
速度0.25V/1hinである。図から明らD・なよ
うに、本発明はSO,を扱うばかりでなく、有害なガス
の選択的酸化又は老兄を選ぶことができる。
The total flow rate of the waste flow is 2.4 t/mis, and the voltage sweep rate is 0.25 V/1 h. As is clear from the figure, the present invention not only deals with SO, but also selective oxidation or aging of harmful gases.

図16は450℃で操作する。銀/白金電極と研磨イン
コネル601末端シールを用いる本発明のセルの実用性
能をグラフで示したもので、電圧とイオン電流の関係を
示す。
Figure 16 operates at 450°C. Figure 2 is a graphical representation of the practical performance of a cell of the present invention using silver/platinum electrodes and polished Inconel 601 end seals, showing the relationship between voltage and ionic current.

縦軸はイオン電流であり、横軸は電圧である。セルを通
るガスは247pp情、500 pp惰又は745jl
jl惰の酸化窒素(NO)を加えたアルゴンであった。
The vertical axis is the ion current, and the horizontal axis is the voltage. Gas passing through the cell is 247pp, 500pp or 745jl
Nitric oxide (NO) was added to argon.

電圧が高い程、電流は大きく、即ち効率が大であった。The higher the voltage, the greater the current, ie, the greater the efficiency.

電流はNo含量の関数として増加し、即ちNo含量が大
である程、電流は大であった。
The current increased as a function of No content, ie the higher the No content, the higher the current.

図17は9気を原料ガスそしてイツトリア安定化ジルコ
ニアの電解質及び銀/白金電極を用いて操作する本発明
のセルの電流/電圧関係のグラフである。通常、最初の
0−3ボルトだけを使用しよう。ガス流速は0.501
./minであった。
FIG. 17 is a graph of the current/voltage relationship for a cell of the present invention operated with a 9-gas source gas, an yttria-stabilized zirconia electrolyte, and a silver/platinum electrode. Usually only use the first 0-3 volts. Gas flow rate is 0.501
.. /min.

図18は748℃で0.100及び175 pp愼のN
o含量のガス流で作動する、銀/臼金電極付の本発明の
イツトリア安定化ジルコニア・セルの電圧対イオン電流
の関係を示すグラフである。
Figure 18 shows N at 0.100 and 175 ppm at 748°C.
2 is a graph showing the voltage vs. ion current of an ittria-stabilized zirconia cell of the present invention with silver/metal electrodes operated with a gas flow having an o content.

図19は横軸がpp溝Noであり、−足の2Yで測定し
た以外は図16に類似するグラフである。これらの3本
の曲線は各々、624℃乃至748℃の範囲の異なる温
度での、実施例1のイツトリア安定化ジルコニア・セル
を銀/白金電極を用いてm  1.50 L/ tns
%のカス流速で用いた時のものである。
FIG. 19 is a graph similar to FIG. 16 except that the horizontal axis is the pp groove number and the measurements were taken at 2Y on the - foot. Each of these three curves represents the temperature of the yttria-stabilized zirconia cell of Example 1 using silver/platinum electrodes at different temperatures ranging from 624°C to 748°C.
% of waste flow rate.

図20は実施例2101%クロムドープしたカルシア安
定化ジルコニア・セルのサイクリック・ポルタモグラム
である。この場合、セルは酸化クロムでドープしたカル
シア安jZ化ジルコニアの畑結セラミックス栓をつめた
中央孔を有するカルシア安定化ジルコニア’l(0,2
5“i、d、 X0.375〃。、d、)から切ったデ
ィスクであった。−電極はセルの外側のカルシア安定化
ジルコニア壁土に置かれ、他方の電極は特別に処方され
た焼結枠上においた。従って測定電流は栓物質とカルシ
ア安定化ジルコニア物質との両者の間を移動する必要が
ある。栓は電子的及びイオン的電流の両方を有するが、
生地のカルシア安定化ジルコニアはイオン電流だけであ
る。従って電子電流は生地のカルシア安定化ジルコニア
相で本質上1ブロツク”される、そして測定される電流
はイオン的(ガス酸化還元促進)活性によるものだけで
ある。この構成は短絡現象を無くしている。2徨のセラ
ミックス相は殆んど同一であり、熱及びその他の係数が
可能な限り密になるように意図的に選んである。さもな
いとセラミックの加工及びその後の熱サイクリングがき
びしく制限されてしまう。電極は多孔質の無電解メツキ
した白金であり、セルは850℃の温度で操作された。
FIG. 20 is a cyclic portammogram of Example 2 101% chromium doped calcia stabilized zirconia cell. In this case, the cell is made of calcia-stabilized zirconia (0,2
5"i, d, The measured current must therefore travel between both the plug material and the calcia-stabilized zirconia material.The plug has both electronic and ionic current;
The fabric's calcia stabilized zirconia is only ionic current. Therefore, the electronic current is essentially "blocked" in the calcia-stabilized zirconia phase of the fabric, and the current measured is only due to ionic (gas redox-enhanced) activity. This configuration eliminates short-circuit phenomena. The two ceramic phases are nearly identical and have been deliberately chosen so that the thermal and other coefficients are as close as possible, otherwise processing of the ceramic and subsequent thermal cycling would be severely limited. The electrodes were porous electroless plated platinum and the cell was operated at a temperature of 850°C.

電圧の各スィーブはイオン電流を増加させ、これは栓物
質の輪率の低下によって生じ、ガス酸化及び還元の、活
性領域国2当りの速度を増加させる。
Each sweep of voltage increases the ionic current, which is caused by a reduction in the ring rate of the plug material, increasing the rate of gas oxidation and reduction per active area.

図22では透過率(%T)対波数を図示し、熱的に再結
合されたN、0のスペクトルを示す。この図は無電流(
開路)の熱いセルからのガス流出物のスペクトルを示す
。主吸収は約1350波数のN204である。この測定
のIR測定セルの光字路長は51m!であり、さらに存
在しているρ)も知れぬNOを示すには短か過ぎる。■
、とOlとはIRスペクトルに吸収を有していない。N
、0.の%Tが約65%であることに留意されたい。
FIG. 22 illustrates transmittance (%T) versus wavenumber and shows the spectrum of thermally recombined N,0. This figure shows no current (
Figure 2 shows the spectrum of gas effluent from a hot cell (open circuit). The main absorption is N204 at about 1350 wavenumbers. The optical crossroad length of the IR measurement cell for this measurement was 51m! , and further exists ρ) is too short to indicate an unknown NO. ■
, and Ol have no absorption in the IR spectrum. N
,0. Note that the %T of is approximately 65%.

図23は図22の姉妹図で、電流を流した時を示す。FIG. 23 is a sister diagram of FIG. 22, and shows when current is applied.

Hl 04 ビークが無くな久有害なガス流成分が10
0%除去されたこと?立証している。
Hl 04 Long-term harmful gas flow components with no peaks are 10
0% removed? It's proven.

上記の説明から明らかなように、同体電解質が1より小
さな輪率な有する′電気化学的界面での電気化学プロセ
スの増大した速度がいくつかの方法で達成される。輪率
(即ち。
As is clear from the above discussion, increased speed of electrochemical processes at electrochemical interfaces in which the isoelectrolyte has a ring ratio of less than 1 can be achieved in several ways. ring rate (i.e.

イオンとして通過する電流の割合)は一般にイオン伝導
な゛完全には無くさない電子伝導(@混合伝導”)を可
能とするプロセス又は不純物で低下できる。これは少な
くともセラミック相の表面領域を通過する電流の少なく
とも一少部分は本質上電子的であり、残りの電流は卓越
的に又は全くイオン的(即ち酸化物イオン移動)である
ことを意味する。
The proportion of current that passes as ions can generally be reduced by processes or impurities that allow ionic conduction but not completely eliminated electronic conduction (mixed conduction). This means that at least a portion of the current is electronic in nature and the remaining current is predominantly or entirely ionic (ie oxide ion transfer).

この用途に対して用語”混合伝導(tnizad co
+%d劃=1−側os)”、1暗化1解質(darkm
d electrolyte)”、暗色化vL厘を質(
darkened electrolyte )、1黒
化tlv#質(blackened electrol
yte)、1F中心(F−aantara) ”、ga
局在化電子(1ocalized alactro−n
s)’″、′″局在化空孔(localiged ho
lam)”、捕捉された電子(trapped ala
ctrosす”及び1捕捉された空孔(trapped
 holes)”を1互換性がある。
The term “mixed conduction” (tnizad co
+%d劃=1-side OS)", 1 darkening 1 resolution (darkm
d electrolyte)”, darkening vL layer (
darkened electrolyte), 1 blackened tlv# quality (blackened electrolyte)
yte), 1F center (F-aantara)”, ga
localized electron
s)''', ''localized ho
lam)”, trapped electron (ala
ctros” and 1 trapped vacancy.
holes)” 1 compatible.

例えば実施例20及び21から明らかな様に、−率は結
晶格子を所望現象を誘起する一種又は二種以上の原子で
ドーピングすることKよって低下できる。好ましいドー
ピング物質は遷移金属例えばニオブ、鉄、コバルト、ニ
ッケル、チタン、タンタル、クロム、バナジウム等であ
る。これら1不純物”は約10ppm乃至10金輿モル
チ迄の範囲で存在させる必要がある。0.2乃至80釜
稿モルー〇量の非遷移金属も使用できる。適切な非遷移
金属の例はバリウムが約30金属モルチ以上の酸化ビス
マス中の酸化バリウムの存在である。更に、非金緘も使
用できる。例えば格子中の酸化物イオンの弗化物又は硫
黄置換は低い輪率な生じる。
For example, as is clear from Examples 20 and 21, the -factor can be lowered by doping the crystal lattice with one or more atoms that induce the desired phenomenon. Preferred doping materials are transition metals such as niobium, iron, cobalt, nickel, titanium, tantalum, chromium, vanadium, and the like. These impurities should be present in a range of about 10 ppm to 10 ppm. Non-transition metals in amounts of 0.2 to 80 ppm can also be used. Examples of suitable non-transition metals include barium. The presence of barium oxide in the bismuth oxide is about 30 or more metal moles. Additionally, non-metallic metals can also be used. For example, fluoride or sulfur substitution of oxide ions in the lattice results in low ring rates.

異なる原子価の共通の元素(即ちCaO2格子中のC,
+4 )を含めることのできる、ドーパントはセラミッ
クの製造中に格子中に包含させることもできるし、又は
引続いてのさまざまのプロセス例えば直接的化学反応、
電気化学反応、イオン衝撃等で添加することができる。
Common elements of different valences (i.e. C in the CaO2 lattice,
The dopant can also be incorporated into the lattice during the manufacture of the ceramic or by various subsequent processes such as direct chemical reactions,
It can be added by electrochemical reaction, ion bombardment, etc.

同様に図17に示す様に、高い電圧、特に2−10ボル
ト以上の電圧で、電流の劇的な増加(即ち電気化学反応
速度の増加)が得られる。比較的極端な電圧をかけると
ジルコニア及びセリアを含めた多くの物質中にこの現象
を誘起する。一般に用語1極端な電圧”は僅かだが、電
解質の分解(電気分解)を充分に始めさせる電圧を指す
、安定化ジルコニアでは、これは約1.5乃至2..2
5ボルトよりも大である。他の熱力学的により不安定な
物質、例えばセリア相又は酸化ビスマスについてはより
低い電圧で充分である。
Also shown in FIG. 17, dramatic increases in current (ie, increases in electrochemical reaction rates) are obtained at high voltages, particularly 2-10 volts and above. Applying relatively extreme voltages induces this phenomenon in many materials, including zirconia and ceria. Generally, the term ``extreme voltage'' refers to a voltage that is small but sufficient to initiate the decomposition (electrolysis) of the electrolyte; for stabilized zirconia, this is approximately 1.5 to 2.2
It is greater than 5 volts. For other thermodynamically more unstable materials, such as ceria phase or bismuth oxide, lower voltages are sufficient.

大き過ぎる電圧はしかし避けねばならぬ。電圧が過剰だ
と、電解質の電気分解が早く進みすぎて、セラミックに
7ラツクが生じるであろう。一般に、特定のセラミック
寸法と組成、温度、気相環境、ダレインサイズ、表面積
及び類似の物理動力学的及び熱力学的パラメーターによ
るが、1〇−20ボルト過剰の電圧は過度である。
However, excessive voltages must be avoided. If the voltage is too high, the electrolysis of the electrolyte will proceed too quickly, creating 7 lac on the ceramic. Generally, depending on the particular ceramic dimensions and composition, temperature, gas phase environment, dalene size, surface area, and similar physicokinetic and thermodynamic parameters, voltages in excess of 10-20 volts are excessive.

先行技術(Maze%)は本発明のものより劣る電解質
の、小表面積の、固体の、非多孔質の電解質の陰極面上
に1!圧舖起F−中心を与える電場を使用することを開
示したが、Ha口1の短所を克服すべき臨界的因子を予
測しているとは認められなかった。
The prior art (Maze%) is inferior to that of the present invention, with a small surface area, solid, non-porous electrolyte on the cathode surface of 1! Although the use of an electric field to provide a pressure-induced F-center has been disclosed, it has not been found to predict the critical factor to overcome the shortcomings of the Ha-port 1.

同様に輪率の低下は高温又は圧での反応性気体棟の使用
によって達成できる。例えば400℃以上の温度の水素
ガスは輪率を低下を誘起させ得る。この場合、反応速度
を増加させるためにIEaを通す必9!lトないが、印
加電圧下の反応性ガスの使用が好ましい。用語”反応性
ガス”は操業条件下で、少くとも僅かは電解質と化学反
応するガスを指す。
Similarly, a reduction in ring ratio can be achieved by the use of reactive gas vapors at elevated temperatures or pressures. For example, hydrogen gas at a temperature of 400° C. or higher can induce a decrease in ring ratio. In this case, it is necessary to pass IEa to increase the reaction rate! However, the use of reactive gases under applied voltage is preferred. The term "reactive gas" refers to a gas that reacts chemically, at least slightly, with the electrolyte under operating conditions.

本発明の固体状態の電気化学セルの電気化学的界面での
電気化学プロセスの速度を増加させるための上記方法は
、上述の諸方法の一つを単独に又は組合せて用いること
Kよって達成できる。例えば電圧とドーパントの両方を
使用して得られた値を示す図20を参照されたい。反覆
ズイープされる大電圧として特記される電流の定常的増
加は電気化学プロセスの増加した速度に直接関係する。
The method described above for increasing the rate of electrochemical processes at the electrochemical interface of the solid state electrochemical cell of the present invention can be achieved by using one of the methods described above alone or in combination. See, for example, FIG. 20, which shows the values obtained using both voltage and dopant. The steady increase in current, noted as the large voltage that is repeatedly swept, is directly related to the increased speed of the electrochemical process.

一般に、電解質本体全体で輪率の顕著な低下を避けるこ
とは、それが電極間の短絡量となり電力の浪費を招くの
で、大切なことである。従って電解質の表面は約0.0
001乃至0.9999の範囲の極めて低い輪率な有し
ていようが、少なくとも2電極間の電解質のブロッキン
グ部分(隔壁部分)はより高い輪率を有する必要がるる
。このより高い輪率を1約0.50以上、好ましくは約
0.90以上及び最も好ましくは0.95より大である
べきである。
In general, it is important to avoid a significant drop in ring ratio throughout the electrolyte body, as this can lead to short circuits between electrodes, resulting in wasted power. Therefore, the surface of the electrolyte is approximately 0.0
Although the electrolyte may have a very low annular ratio in the range of 0.001 to 0.9999, at least the blocking part of the electrolyte between the two electrodes (partition) needs to have a higher annular ratio. This higher ring ratio should be greater than or equal to about 0.50, preferably greater than or equal to about 0.90, and most preferably greater than 0.95.

不発明はサイズに関係なく流体流中から有害成分例えば
No、 N、0. N、04、SO,等を効率良く経済
的に除去するすぐれた反応器又はスクラバーセルを提供
するのみならず、流体流中の有害成分を市場的に有用な
物質例えばアンモニア、硫黄及びメタンガスに変換する
手段を更に与えるという、この分野での主要な特長を構
成していることは当業者にとって明らかであろう。
The invention is designed to remove harmful components from fluid streams regardless of size, such as No. Provides an excellent reactor or scrubber cell that not only efficiently and economically removes N, 04, SO, etc., but also converts harmful components in the fluid stream into commercially useful substances such as ammonia, sulfur, and methane gas. It will be clear to those skilled in the art that this constitutes a key feature in this field, as it provides further means to do so.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

図1は本発明のスクラバーの一態様の組立て、部分的断
面を示す透視図である。 図2はスクラバーの一態様の軸方向切断立面図であり、
密封セクション間に固足された中央の電気化学セルの一
態様を示す。 図3は付勢可能なセルの別の態様を示す組立体の軸方向
断面図である。 図4は組立体の中央電気化学セルの更なる態様を示す組
立体の分解透視図である。 図5は組立てた装置に離れて置かれた密封部材の端面図
である。 図6はスクラバー組立体の末端の密封部材間に置かれた
付勢可能なセルの端面図である。 図7は本発明の付勢可能なスクラバー・セルの更なる態
様の立面断面図でめる。 図8は直線状の連続開放細孔の、大表面積、焼結コア・
セラミック・セルの分解、透視図である。 図9は図8を9−9に沿って切った断面図である。 図10は本発明の大表面積の、(連続)開放細孔の固体
コア・セルの別の態様の部分切開き立面図である。 図11は図10を11−11に沿って切った断面図であ
る。 図12は本発明の放射部のある態様の端面図でめる。 図13は本発明の分子スケールの3相フオーマツトであ
る。 図1441本発明の分子スケールの混合導体フォーマッ
トである。 図15は実施例16のカルシア安定化ジルコニウム・セ
ルを用いた遺元及び酸化による二酸化硫黄除去用のサイ
クリック・ポルタモグラムである。 図16は酸化窒素の濃度を変えて、450℃で操作した
その上にめっきした銀/白金型極付きの実施例2のイツ
トリア安定化ジルコニウム・セルの電圧対電流のグラフ
である。 図17は0,51/1ninの流速を持つ空気流中で5
00℃で操作した実施例2のセルの1i流対電圧のグラ
フである。 図18は1.5t/gni%の流速を持つ酸化窒素流を
用い748℃で操作したその上にめっきしたls/白金
白金付極付イツトリア安定化ジルコニア・セルの電圧対
イオン電流のグラフである。 図19ヲ工実施例3のイツトリア安定化ジルコニア・セ
ルの電流対酸化窒素濃度のグラフである。 図20は実施例2101%酸化クロム/カルシア安定化
ジルコニア・セルのサイクリック・ポルタモグラムであ
る。 図21は実施例21のイツトリア−安定化ジルコニア・
セルを通過させて後のNo及びSOlの示差気相赤外ス
ペクトル(dtffgrm%t<at  gas−ph
tssm  FT−IR)である。 図22は本発明のセルを通す前のN204を官有するア
ルゴン流の赤外スペクトルである。 図23は図2で示した本発明のセルを通過して後のt’
tt 04 を有アルゴン流の赤外スペクトルである。 図24は400℃の実施例1のイツトリア安定化ジルコ
ニア・セルのシール効率対流速のグラフである。 手続補正書 昭和62年5月27日 特許庁長官 黒 1)明 !a  段 1事件の表示 昭和62年特許願第93447号 Z発明の名称 固体の電気化学的な汚染制御装置 3、補正をする者 事件との関係  特許出願人 名称 アイジ−アール エンタープライゼスインコーポ
レーテツド 4、代理人 氏名 弁理士 (7175)  斉 藤 武 彦どπ′
・・、:1 ゛ビ、1 −Iこ−11” 5、補正の対象 7’ ;(”、、n 願書に添付の手書き明細書の浄書    ト・・1)!
 ・・;t 6、補正の内容                  
オ/別紙のとお9、但し明細書の内容の補正はない。 手続補正書(方式) %式% 1、事件の表示 昭和62年特許願第93447号 2発明の名称 固体の電気化学的な汚染制御装置 3補正をする者 事件との関係  特許出願人 名称  アイジ−アール エンタープライゼスインコー
ポレーテツド 4代理人
FIG. 1 is a perspective view showing the assembly and partial cross section of one embodiment of the scrubber of the present invention. FIG. 2 is an axial cutaway elevational view of one embodiment of a scrubber;
Figure 3 shows one embodiment of a central electrochemical cell anchored between sealed sections. FIG. 3 is an axial cross-sectional view of an assembly showing another embodiment of an activatable cell. FIG. 4 is an exploded perspective view of the assembly showing further aspects of the central electrochemical cell of the assembly. FIG. 5 is an end view of the seal member placed remotely on the assembled device. FIG. 6 is an end view of an activatable cell placed between the distal seal members of the scrubber assembly. FIG. 7 depicts a cross-sectional elevation view of a further embodiment of the activatable scrubber cell of the present invention. Figure 8 shows a large surface area, sintered core with linear continuous open pores.
FIG. 2 is an exploded perspective view of a ceramic cell. FIG. 9 is a cross-sectional view of FIG. 8 taken along line 9-9. FIG. 10 is a partially cutaway elevational view of another embodiment of a large surface area, (continuous) open pore solid core cell of the present invention. FIG. 11 is a cross-sectional view of FIG. 10 taken along line 11-11. FIG. 12 depicts an end view of an embodiment of the radiator of the present invention. FIG. 13 is a molecular scale three-phase format of the present invention. Figure 1441 is a molecular scale mixed conductor format of the present invention. FIG. 15 is a cyclic portammogram for removing sulfur dioxide by oxidation and sulfur dioxide using the calcia-stabilized zirconium cell of Example 16. FIG. 16 is a graph of voltage versus current for the yttria-stabilized zirconium cell of Example 2 with silver/platinum type electrodes plated thereon operated at 450° C. with varying concentrations of nitrogen oxide. Figure 17 shows that 5
2 is a graph of 1i current versus voltage for the cell of Example 2 operated at 00°C. Figure 18 is a graph of voltage versus ion current for an ls/platinum plated itria stabilized zirconia cell operated at 748°C using a nitrogen oxide flow with a flow rate of 1.5 t/gni%. . FIG. 19 is a graph of current versus nitrogen oxide concentration for the ittria-stabilized zirconia cell of Example 3. FIG. 20 is a cyclic portamogram of Example 2 101% chromium oxide/calcia stabilized zirconia cell. Figure 21 shows the ittria-stabilized zirconia of Example 21.
Differential gas-phase infrared spectra of No and SOI after passing through the cell (dtffgrm%t<at gas-ph
tssm FT-IR). FIG. 22 is an infrared spectrum of an argon stream bearing N204 before passing through the cell of the present invention. FIG. 23 shows t' after passing through the cell of the present invention shown in FIG.
tt 04 is an infrared spectrum of an argon flow. FIG. 24 is a graph of seal efficiency versus flow rate for the Ittria stabilized zirconia cell of Example 1 at 400°C. Procedural Amendment May 27, 1986 Commissioner of the Patent Office Black 1) Akira! a Display of the case in paragraph 1 1985 Patent Application No. 93447 Z Name of the invention Solid electrochemical pollution control device 3, Relationship with the person making the amendment Case Name of the patent applicant IG-R Enterprises Inc. 4, Agent name Patent attorney (7175) Takehiko Saito π'
..., :1 ゛bi, 1 -Iko-11'' 5. Subject of amendment 7';('',,n Engraving of the handwritten specification attached to the application...1)!
・・・;t 6. Contents of correction
E/Attachment 9, however, there is no amendment to the contents of the specification. Procedural amendment (method) % formula % 1. Indication of the case 1985 Patent Application No. 93447 2. Name of the invention Solid electrochemical pollution control device 3. Person making the amendment Relationship to the case Patent applicant name I.G. R Enterprises Incorporated 4 Agent

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、多孔質の、大表面積の本体;セル内部本体を形成し
ており、内側がガス流の貫流が可能な大表面積の多孔質
固体電解質;セル長の端から端までのガス連通通路、第
1の電子的伝導性領域及び第2の電子的伝導性領域、而
して該両領域は槽の電子的に対向する部分に配置されて
いる;該第1伝導性領域にある第1の電極接続部材及び
該第2伝導性領域内にある第2の対向電極接続器部材を
有することを特徴とする内部を通過するガス流の組成を
変質させる固体電気化学セル。 2、該電解質が暗色化電解質である特許請求の範囲第1
項記載の電気化学セル。 3、該暗色化電解質が0.0001乃至0.9999の
輪率を有し、そして該電解質の隔壁部分が0.50乃至
0.9999の輪率を有する特許請求の範囲第2項記載
の電気化学セル。 4、該暗色化電解質の結晶格子が約10ppm乃至10
金属モル%の遷移金属又は0.2乃至80金属モル%の
非遷移金属を含む特許請求の範囲第2項又は第3項記載
の電気化学セル。 5、流体気密の関係で該セルの第1の密封性末端部に置
かれた第1密封部材、及び流体気密の関係で該セルの第
2の密封性末端部に置かれた第2密封部材をさらに有し
、而して該密封部材の各々は協動するセル末端と流体気
密の関係にある第1末端とガス流排出導管と流体気密の
関係にある第2末端とを有している、特許請求の範囲第
1項、第2項、第3項又は第4項に記載の電気化学セル
。 6、該多孔質の、大表面積の固体電解質が金属酸化物で
ある特許請求の範囲第1項、第2項、第3項又は第4項
に記載の電気化学セル。 7、該多孔質の、大表面積の固体電解質が安定化した金
属酸化物である特許請求の範囲第6項記載の電気化学セ
ル。 8、該多孔質の、大表面積の固体電解質が、ジルコニウ
ム、ハフニウム、チタン、カルシウム、マグネシウム、
セリウム、ビスマス、サマリウム、イットリウム、スカ
ンジウム、ガドリニウム、ランタン、エルビウム、プラ
セオジム及びモリブデンの酸化物、ペロブスキー石、パ
イロクロールから成る群から選ばれた金属酸化物である
特許請求の範囲第6項記載の電気化学セル。 9、該安定化した金属酸化物がイツトリア安定化ジルコ
ニアである特許請求の範囲第7項記載の電気化学セル。 10、該安定化した金属酸化物がカルシア安定化ジルコ
ニアである特許請求の範囲第7項記載の電気化学セル。 11、気体の燃焼排気流の貫流を許す大表面積の多孔質
の固体電解質の本体を有するセル、而して該本体は第1
末端、第2末端及び外側表面を有している; 該セルの第1末端及び排気導管の上流部分と流体気密の
関係にある上流側密封用部材; 該セルの第2末端及び該排気導管の下流部分と流体気密
の関係にある下流側密封用部材; 該セル表面の一部分上にある第1の分離した伝導性領域
;該セル表面の一部分上にある第2の分離した伝導性領
域;該第1の分離した伝導性領域と協動する第1の電極
接続器; 該第2の分離した伝導性領域と協動する第2の電極接続
器; 該電極接続器及び交流又は直流電流源と協動する第1及
び第2電極、 を有することを特徴とする有害成分を含有する気体の燃
焼排気流中での使用に適する固体の乾式電気化学的スク
ラバー組立体。 12、該電解質が暗色化されており且つ0.0001乃
至0.9999の輪率を有し、且つ該電解質の隔壁部分
が0.50乃至0.9999の輪率を有する特許請求の
範囲第11項記載の電気化学的スクラバー組立体。 13、該セルの第1及び第2末端部に該密封用部材の向
い合うソケット密封端と流体気密のかみ合わせでかみ合
う構造のハブが形成してある特許請求の範囲第11項又
は第12項に記載のスクラバー組立体。 14、該密封用部材にはセルの該ハブ端と協動して流体
気密シールを形成するシヨルダー部材がある特許請求の
範囲第13項記載のスクラバー組立体。 15、該多孔質の、大表面積の固体電解質が金属酸化物
電解質である特許請求の範囲第11項記載のスクラバー
組立体。 16、該金属酸化物電解質がジルコニア、ハフニア、チ
タニア、セリア、イツトリア、スカンジア、カルシア、
ガドリニア及び酸化ビスマスから成る群から選ばれたも
のである特許請求の範囲第15項記載のスクラバー組立
体。 17、該金属酸化物電解質が安定化した金属酸化物電解
質である特許請求の範囲第16項記載のスクラバー組立
体。 18、該安定化した金属酸化物電解質がイツトリア安定
化ジルコニアである特許請求の範囲第17項記載のスク
ラバー組立体。 19、該安定化した金属酸化物電解質がカルシア安定化
ジルコニアである特許請求の範囲第17項記載のスクラ
バー組立体。 20、ガス受入用の第1末端密封部、ガス排出用の第2
末端密封部及びセルの長さをきめている実質上ガス不透
過性側壁を有する多孔質の、大表面積の本体、セル内部
本体を形成する大表面積の、多孔質の固体電解質;ガス
流入来導管と流体気密のかみ合わせの関係の構造の第1
の密封用末端部、ガス流排出導管と流体気密のかみ合わ
せの関係の構造の距離を置いて離れた第2の密封用末端
部、セル長の端から端まで第1の密封用末端部から第2
の密封用末端部まで伸びセルの全長にわたつてガスをは
こぶ構造の気体連通用通路;第1の電子伝導性領域及び
第2の電子伝導性領域、而して該両領域はセルの電子的
に対向する部分に置かれており;該第1伝導性領域に置
かれた第1の電極接続部材及び該第2伝導性領域内に置
かれた第2の対向電極接続部材:該セル末端部はセルで
処理するため及びセルで処理したガス流をそれぞれ供給
及び取出す導管部材と気密のかみ合わせとなる構造にな
つている、 を有することを特徴とする貫流する有害成分を含有する
流体流の細成を変質させるための固体の電気化学的セラ
ミックセル。 21、該電解質が暗色化した電解質である特許請求の範
囲第20項記載の電気化学的セラミックセル。 22、該多孔質の、大表面積の固体電解質が金属酸化物
である特許請求の範囲第20項又は第21項記載の電気
化学的セラミックセル。 23、該多孔質の、大表面積の固体電解質が安定化した
金属酸化物である特許請求の範囲第22項記載の電気化
学的セラミックセル。
[Claims] 1. A porous, large surface area body; a porous solid electrolyte with a large surface area forming the inner body of the cell and through which a gas flow can flow; from one end of the cell length to the other; a gas communication passageway, a first electronically conductive region and a second electronically conductive region, both regions being located in electronically opposed portions of the vessel; the first electronically conductive region; A solid state electrochemical cell for altering the composition of a gas flow passing therethrough, comprising a first electrode connection member in the second conductive region and a second counter electrode connector member in the second conductive region. 2. Claim 1, wherein the electrolyte is a darkening electrolyte
Electrochemical cell as described in Section. 3. The electricity according to claim 2, wherein the darkening electrolyte has a ring ratio of 0.0001 to 0.9999, and the partition wall portion of the electrolyte has a ring ratio of 0.50 to 0.9999. chemical cell. 4. The crystal lattice of the darkening electrolyte is about 10 ppm to 10
4. An electrochemical cell according to claim 2 or 3, comprising mol % metal of a transition metal or 0.2 to 80 mol % metal of a non-transition metal. 5. a first sealing member disposed in a fluid-tight relationship at a first sealing end of the cell; and a second sealing member disposed in a fluid-tight relationship at a second sealing end of the cell. further comprising a first end in fluid-tight relationship with the cooperating cell end and a second end in fluid-tight relationship with the gas flow exhaust conduit. , an electrochemical cell according to claim 1, 2, 3, or 4. 6. The electrochemical cell of claim 1, 2, 3 or 4, wherein the porous, large surface area solid electrolyte is a metal oxide. 7. The electrochemical cell of claim 6, wherein the porous, high surface area solid electrolyte is a stabilized metal oxide. 8. The porous, large surface area solid electrolyte contains zirconium, hafnium, titanium, calcium, magnesium,
The electricity according to claim 6, which is a metal oxide selected from the group consisting of oxides of cerium, bismuth, samarium, yttrium, scandium, gadolinium, lanthanum, erbium, praseodymium, and molybdenum, perovskite, and pyrochlore. chemical cell. 9. The electrochemical cell according to claim 7, wherein the stabilized metal oxide is yttria-stabilized zirconia. 10. The electrochemical cell according to claim 7, wherein the stabilized metal oxide is calcia-stabilized zirconia. 11. A cell having a large surface area porous solid electrolyte body that allows a gaseous combustion exhaust stream to flow through the cell, the body having a first
an upstream sealing member in fluid-tight relationship with the first end of the cell and an upstream portion of the exhaust conduit; a second end of the cell and an upstream portion of the exhaust conduit; a downstream sealing member in fluid-tight relationship with the downstream portion; a first discrete conductive region over a portion of the cell surface; a second discrete conductive region over a portion of the cell surface; a first electrode connector cooperating with the first separate conductive region; a second electrode connector cooperating with the second separate conductive region; the electrode connector and an alternating current or direct current source; CLAIMS 1. A solid state dry electrochemical scrubber assembly suitable for use in a gaseous combustion exhaust stream containing hazardous components, the solid state dry electrochemical scrubber assembly having cooperating first and second electrodes. 12. Claim 11, wherein the electrolyte is darkened and has a ring ratio of 0.0001 to 0.9999, and the partition wall portion of the electrolyte has a ring ratio of 0.50 to 0.9999. Electrochemical scrubber assembly as described in Section. 13. According to claim 11 or 12, wherein the first and second ends of the cell are formed with a hub structured to engage in a fluid-tight engagement with the opposing socket sealing ends of the sealing member. Scrubber assembly as described. 14. The scrubber assembly of claim 13, wherein the sealing member includes a shoulder member that cooperates with the hub end of the cell to form a fluid-tight seal. 15. The scrubber assembly of claim 11, wherein the porous, high surface area solid electrolyte is a metal oxide electrolyte. 16, the metal oxide electrolyte is zirconia, hafnia, titania, ceria, ittria, scandia, calcia,
16. The scrubber assembly of claim 15, wherein the scrubber assembly is selected from the group consisting of gadolinia and bismuth oxide. 17. The scrubber assembly of claim 16, wherein the metal oxide electrolyte is a stabilized metal oxide electrolyte. 18. The scrubber assembly of claim 17, wherein the stabilized metal oxide electrolyte is yttria stabilized zirconia. 19. The scrubber assembly of claim 17, wherein the stabilized metal oxide electrolyte is calcia stabilized zirconia. 20, first end seal for gas intake, second end seal for gas discharge
a porous, high surface area body with end seals and substantially gas impermeable sidewalls defining the length of the cell; a high surface area, porous solid electrolyte forming the internal cell body; a gas inflow conduit; and the first structure of the fluid-tight interlocking relationship.
a second sealing end spaced apart in a fluid-tight interlocking relationship with the gas flow discharge conduit; 2
a first electronically conductive region and a second electronically conductive region, both of which are connected to the electronically conductive region of the cell; a first electrode connecting member placed in the first conductive region and a second counter electrode connecting member placed in the second conductive region: the cell end portion; is structured to form an airtight interlock with a conduit member for supplying and extracting gas streams for treatment in the cell and for removal from the gas stream treated in the cell, respectively. Solid state electrochemical ceramic cell for altering composition. 21. The electrochemical ceramic cell of claim 20, wherein the electrolyte is a darkened electrolyte. 22. The electrochemical ceramic cell of claim 20 or 21, wherein the porous, high surface area solid electrolyte is a metal oxide. 23. The electrochemical ceramic cell of claim 22, wherein the porous, high surface area solid electrolyte is a stabilized metal oxide.
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